JPH10153778A - サイドライト型面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サイドライト型面光源装置において、従来に比
して出射光量の分布を均一化して、高品位の照明光を出
射する。 【解決手段】照明光を屈曲して出射面側より出射する板
上部材１１について、入射面１１Ａに沿って、出射面１
１Ｃに帯状に、隣接する領域に比して照明光を散乱する
程度の高い光拡散領域１２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サイドライト型面
光源装置に関し、例えば入射面より遠ざかるに従って板
状部材の板厚が薄くなるように形成されたサイドライト
型面光源装置に適用するものである。本発明は、入射面
に沿って、出射面側に帯状に、隣接する領域に比して照
明光を散乱する程度の高い光拡散領域を形成することに
より、出射光量の分布を均一化して高品位の照明光を出
射することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば液晶表示装置においては、
サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明
し、これにより全体形状を薄型化するようになされてい
る。

【０００３】すなわちサイドライト型面光源装置は、棒
状光源でなる一次光源を板状部材（すなわち導光板でな
る）の側方に配置し、この一次光源より出射される照明
光を導光板の端面より導光板に入射する。さらにサイド
ライト型面光源装置は、この照明光を屈曲して、導光板
の平面より液晶表示パネルに向けて出射し、これにより
全体形状を薄型化できるようになされている。

【０００４】このようなサイドライト型面光源装置は、
ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のものと、
一次光源より遠ざかるに従って導光板の板厚を徐々に薄
く形成した形式のものとがあり、後者は、前者に比して
効率良く照明光を出射することができる。

【０００５】図４は、この後者のサイドライト型面光源
装置１の一例を示す分解斜視図である。このサイドライ
ト型面光源装置１は、光散乱導光板２の側方に一次光源
３を配置し、反射シート４、光散乱導光板２、プリズム
シート５、光拡散シート６、プリズムシート７を順次積
層して形成される。

【０００６】一次光源３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ
８の周囲を、リフレクター９で囲って形成され、リフレ
クター９の開口側より光散乱導光板２の端面２Ａに照明
光を入射する。ここでリフレクター９は、入射光を正反
射又は乱反射する例えばシート材により形成される。

【０００７】反射シート４は、金属箔等でなるシート状
の正反射部材、又は白色ＰＥＴフィルム等でなるシート
状の乱反射部材により形成され、斜面２Ｂより漏れ出す
照明光を反射して光散乱導光板２に入射し、これにより
照明光の利用効率を向上する。

【０００８】光散乱導光板２は、断面楔型形状の導光板
で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から
なるマトリックス中に、これと屈折率の異なる透光性の
微粒子が一様に混入分散されて形成される。これにより
Ａ−Ａ線により切り取って図５に断面を示すように、こ
の光散乱導光板２は、一次光源３側端面でなる入射面２
Ａより照明光Ｌを入射し、透光性の微粒子により照明光
Ｌを散乱させながら、また乱反射部材による反射シート
４を適用した場合は、この反射シート４により一部乱反
射させながら、反射シート４側平面（以下斜面と呼ぶ）
２Ｂとプリズムシート５側平面（以下出射面と呼ぶ）２
Ｃとの間を繰り返し反射させながら照明光を伝搬する。

【０００９】この伝搬の際に、照明光Ｌは、斜面２Ｂで
反射する毎に出射面に対する入射角が徐々に低下し、出
射面に対して臨界角以下の成分が出射面２Ｃより出射さ
れる。この出射面２Ｃより出射される照明光は、光散乱
導光板２の内部において透光性の微粒子により散乱さ
れ、また反射シート４により乱反射して伝搬されること
により、散乱光により出射される。しかしながらこの照
明光Ｌは、出射面２Ｃに対して伝搬方向に傾いて形成さ
れた斜面２Ｂを反射して伝搬することにより、主たる出
射方向が楔型形状の先端方向に傾いて形成される。すな
わち出射光Ｌが指向性を有するようになり、これにより
サイドライト型面光源装置１は、指向出射性を有するよ
うになる。

【００１０】プリズムシート５及び７は、この照明光Ｌ
の指向性を補正するために配置される。すなわちプリズ
ムシート５及び７は、ポリカーボネート等の透光性のシ
ート材で形成され、それぞれ光散乱導光板２側の片面及
びこれと逆側の片面にプリズム面が形成される。ここで
プリズム面は、一方向にほぼ平行に延長する断面三角形
形状の突起が繰り返されて形成される。プリズムシート
５は、断面三角形形状の突起が入射面２Ａと平行に延長
するように、プリズムシート７は、断面三角形形状の突
起が入射面２Ａと直交する方向に延長するように形成さ
れる。

【００１１】これによりプリズムシート５及び７は、こ
の三角形形状の突起の斜面で、出射光の主たる出射方向
を出射面２Ｃの正面方向に補正する。なおプリズムシー
トとしては、両面にプリズム面を形成した構造のいわゆ
る両面プリズムシートを用いる場合もある。

【００１２】光拡散シート６は、出射光を拡散し、プリ
ズムシート５及び７による指向性を緩和する。これによ
りこのサイドライト型面光源装置１では、ほぼ均一な板
厚により光散乱導光板を形成した方式のサイドライト型
面光源装置に比して、出射光を正面方向に効率良く出射
できるようになされている。かくするにつきプリズムシ
ート５及び７、光拡散シート６は、出射光の特性でなる
照明光の指向性を補正する照明光補正部材を構成する。

【００１３】なお、このような指向出射性を有する導光
板を用いたサイドライト型面光源装置として、透明部材
又は半透明部材により、楔型形状又は楔型形状に近い形
状に導光板を形成し、或いは平板形状の導光板を形成
し、この導光板の出射面及び又は裏面に散乱膜、粗面等
を形成したものもある。このようなサイドライト型面光
源装置においても、同様に、出射光を正面方向に効率良
く出射できるようになされている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなサ
イドライト型面光源装置１は、出射面の入射面近傍に、
輝度レベルの高い領域（以下明帯と呼ぶ）と輝度レベル
の低い領域（以下暗帯と呼ぶ）とが帯状に形成され（図
４）、これにより出射光量の分布が不均一になる問題が
あった。

【００１５】この問題を解決する１つの方法として、入
射面に光拡散面を形成する方法も考えられるが、光散乱
導光板の形状によっては、この方法でも充分に輝度ムラ
を抑圧できない場合がある。

【００１６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、出射光量の分布を均一化して高品位の照明光を出射
することができるサイドライト型面光源装置を提案しよ
うとするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、板状部材の端面から照明光を入射
し、この照明光を屈曲して板状部材の出射面より出射す
るサイドライト型面光源装置に適用する。このサイドラ
イト型面光源装置において、板状部材の出射面に、端面
に沿って帯状に、隣接する領域に比して照明光を散乱す
る程度の高い光拡散領域を形成する。

【００１８】またこのとき、板状部材の出射面に、又は
出射面に配置された照明光補正部材側に、光拡散領域を
形成する。

【００１９】さらにこれに代えて、又はこれに加えて、
端面より遠ざかるに従って板厚が徐々に低減するよう
に、板状部材を形成する。

【００２０】またこれに代えて、又はこれに加えて、更
に、出射面と対向する面側に、端面に沿って帯状に、隣
接する領域に比して前記照明光を散乱する程度の高い光
拡散領域を形成する。

【００２１】板状部材の出射面側に、端面に沿って帯状
に、隣接する領域に比して照明光を散乱する程度の高い
光拡散領域を形成すれば、この光拡散領域を透過する出
射光の光量分布を均一化することができる。またこの光
拡散領域で反射された後、出射面と対向する面で反射し
て出射される照明光についても、光量を均一化すること
ができる。

【００２２】またこのとき、板状部材の出射面に、又は
出射面に配置された照明光補正部材に、光拡散領域を形
成して、簡易に光拡散領域を形成することができる。

【００２３】さらにこれに代えて、又はこれに加えて、
端面より遠ざかるに従って板厚が徐々に低減するよう
に、板状部材を形成する場合に適用して、出射光の光量
分布を均一化することができる。

【００２４】またこれに代えて、又はこれに加えて、更
に、出射面と対向する面側にも、端面に沿って帯状に、
光拡散領域を形成すれば、出射面だけでは完全に出射光
量を均一化できない場合でも、これをより一層均一化す
ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００２６】（１）第１の実施の形態 図１は、本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光
源装置を示す斜視図である。このサイドライト型面光源
装置１０は、光散乱導光板１１の側方に一次光源３を配
置し、反射シート４、光散乱導光板１１、プリズムシー
ト５、光拡散シート６、プリズムシート７を順次積層し
て形成される。なおこの図１において、図４について上
述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示
し、重複した説明は省略する。また反射シート４は、白
色ＰＥＴフィルムが適用される。

【００２７】Ｂ−Ｂ線により切り取って図２に断面を示
すように、このサイドライト型面光源装置１０は、樹脂
材料により枠状に形成されたフレーム１２により全体が
保持される。ここでフレーム１２は、出射面側の縁が、
光散乱導光板１１の入射面側より所定の長さＡＲだけ飛
び出すように形成され、これにより光散乱導光板１１の
入射面１１Ａ側、下側エッジＥＬより出射して直接出射
面１１Ｃより出射する照明光を遮光するようになされて
いる。これによりサイドライト型面光源装置１０では、
照明光により明るく照らし出された下側エッジＥＬが出
射面より観察されてなる輝線の影響を実質的に除去す
る。

【００２８】さらにサイドライト型面光源装置１０にお
いて、光散乱導光板１１の入射面１１Ａ側、上側エッジ
ＥＵに沿って、正反射部材でなる銀シート１３が両面テ
ープによりプリズムシート５に貼り着けられて配置され
る。これによりサイドライト型面光源装置１０では、蛍
光ランプ８より出射されて、上側エッジＥＵに到来する
照明光を遮光して照明光により上側エッジＥＵが著しく
照らし出されないようになされている。

【００２９】これに対して光散乱導光板１１は、ポリメ
チルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックス
中に、これと屈折率の異なる透光性の微粒子を一様に混
入分散して、断面楔型形状に形成される。さらに光散乱
導光板１１は、出射面側の所定領域に光拡散領域１４が
形成され、この光拡散領域１４を除いて、全ての面がほ
ぼ鏡面により形成される。

【００３０】光拡散領域１４は、マット面処理により所
定の粗さのマット面（シボ面）に形成され、図２（Ｂ）
に示すように、入射面より一定の粗さで形成された後、
徐々に粗さが低減するようになされている。これにより
光拡散領域１４は、照明光を拡散するようになされ、そ
の光拡散の程度が所定範囲で一定値に保持された後、徐
々に低下するようになされている。

【００３１】ここでこの光拡散の程度が一定値に保持さ
れる範囲は、出射面において、入射面側エッジＥＵより
連続する最初の暗帯の領域を覆い、続く明帯の一部を覆
うように配置される（図２（Ａ））。なおこの図２
（Ａ）においては、従来のサイドライト型面光源装置１
における出射光量を点線により、サイドライト型面光源
装置１０における出射光量を実線により示す。

【００３２】これによりこの光拡散の程度が一定値に保
持される範囲において、光拡散領域１４は、照明光を散
乱し、暗帯の領域においては、出射面１１Ｃからの出射
光量を増大する。これにより光拡散領域１４は、この入
射面１１Ａに近接した領域においては、出射面１１Ｃの
透過光量を補正して、出射光量を均一化する。また出射
面１１Ｃにおいて反射光を散乱させることにより、さら
にはこの散乱を受けた照明光を透光性の微粒子により散
乱させることにより、続く楔型先端側の領域についても
出射光量を均一化する。

【００３３】これに対して、光拡散領域１４は、楔型先
端側で徐々に照明光を散乱する程度を低減し、これによ
り続く鏡面との境界を目立たなくする。なおこの光拡散
の程度が徐々に低下する範囲においても、上述の光拡散
の程度が一定値に保持される範囲程ではないものの、照
明光を散乱することにより、透過光量を補正して、また
反射光を散乱させて出射光量を均一化することになる。

【００３４】以上の構成において、蛍光ランプ８から射
出された照明光は（図１）、直接に、又はリフレクター
９で反射した後、入射面１１Ａより光散乱導光板１１の
内部に入射し、この照明光が透光性の微粒子により散乱
を受けながら斜面１１Ｂと出射面１１Ｃとの間で反射を
繰り返して光散乱導光板１１の内部を伝搬する。このと
きこの照明光は、斜面１１Ｂで反射する毎に出射面１１
Ｃに対する入射角が低下し、出射面１１Ｃに対して臨界
角以下の成分が出射面１１Ｃより出射される。

【００３５】これにより照明光は、入射面１１Ａの直近
の領域において、主に、入射面１１Ａ側より入射面より
直接出射面１１Ｃに到来した臨界角以下の成分が出射さ
れ、続く楔型先端側の領域では、主に、入射面１１Ａよ
り直接斜面１１Ｂに到来し、ここで反射されて出射面１
１Ｃに到来した臨界角以下の成分が出射される。サイド
ライト型面光源装置１０では、何ら処理しない場合、主
にこの直接の照明光が入射する領域に、また主に斜面で
１回反射した照明光が入射する領域に最初の暗帯が形成
される。さらに続く領域では、明帯が形成される。

【００３６】この最初の暗帯と明帯の一部領域におい
て、照明光は、出射面１１Ｃに形成された光拡散領域１
４により散乱を受け、これにより暗帯の領域において
は、出射面１１Ｃからの出射光量が増大する。これによ
り照明光は、この領域において出射光量が均一化され
る。

【００３７】またこの領域において、照明光は、反射光
も散乱を受けることにより、また光散乱導光板１１の内
部においても散乱することにより、続く楔型先端側にお
いても、出射光量が均一化される。

【００３８】さらにこの最初の明帯の残りの領域以降に
おいて、照明光は、出射面１１Ｃにおける光拡散の程度
が徐々に低下することにより、光拡散領域１４の境界が
目立たなくなるように保持され、またこの領域によって
も出射光の光量分布が均一化される。

【００３９】このようにして均一な照明光を出射する際
に、入射面１１Ａの下側エッジＥＬにおいては、照明光
により明るく照らし出され、このエッジＥＬから出射し
て直接出射面１１Ｃより出射される照明光がフレーム１
２により遮光される。またこの照明光のうちの出射面で
反射した成分においては、出射面１１Ｃにおいて光拡散
領域１４により拡散され、また内部の透光性微粒子によ
り散乱され、これにより下側エッジＥＬによる輝線が防
止される。

【００４０】また入射面１１Ａの上側エッジＥＵにおい
ては、このエッジＥＵに沿って配置された銀シート１３
により上側エッジＥＵへの照明光の入射が防止され、こ
れにより上側エッジＥＵによる輝線が防止される。

【００４１】以上の構成によれば、光散乱導光板１１の
入射面１１Ａに沿って、この光散乱導光板１１の出射面
１１Ｃに、一定の幅で光拡散領域１４を形成したことに
より、暗帯の領域において出射光量を増大させることが
でき、これにより出射光量の分布を均一化して高品位の
照明光を出射することができる。

【００４２】（２）第２の実施の形態 図３は、第２の実施の形態に係るサイドライト型面光源
装置を示す断面図である。このサイドライト型面光源装
置２０では、光散乱導光板１１の斜面側にも光拡散領域
２１を形成する。なおこの図３において、図２について
上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示
し、重複した説明は省略する。

【００４３】ここで光拡散領域２１は、光散乱導光板１
１の入射面に沿って、帯状に、光拡散領域１４に比し
て、ほぼ入射面１１Ａの板厚の分だけ幅狭に形成され
る。さらに光拡散領域２１は、光拡散領域１４と同様
に、光拡散の程度を一定値に保持した領域が形成された
後、徐々に光拡散の程度が低下するように形成される。

【００４４】すなわちこの種の断面楔型形状の導光板に
おいては、基本的に、斜面及び出射面との間で照明光を
反射させながら楔型先端方向に伝搬し、このとき臨界角
以下の成分を出射面より出射する。従って入射面より入
射する照明光の、導光板の形状に対する角度分布に応じ
て、明帯、暗帯の発生程度が変化することになる。これ
により光散乱導光板１１の形状（入射面の厚さ、楔型先
端までの長さ等）によっては、単に出射面に光拡散領域
１４を形成しても充分に出射光量を均一化できない場合
が発生する。

【００４５】ところがこの実施の形態においては、斜面
側で反射する際に照明光を拡散することにより、出射面
の明帯及び暗帯に対応する領域間における照明光の光量
差を低減することができる。これにより第１の実施の形
態に比してさらに一段と出射光量を均一化することがで
きる。

【００４６】図３に示す構成によれば、出射面に加え
て、斜面側にも光拡散領域を形成したことにより、さら
に一段と高品位の照明光を出射することができる。

【００４７】（３）他の実施の形態 なお上述の実施の形態では、光拡散の程度を一定に保持
した後、徐々に低下するように光拡散領域を形成する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、光拡散の
程度を一定に保持した後、段階的に低減して光拡散領域
を形成してもよい。また実用上充分に光拡散領域と隣接
する領域との間の境界が目立たない場合、単に光拡散の
程度を一定に保持して光拡散領域を形成してもよい。

【００４８】また上述の実施の形態では、マット面処理
により、光拡散領域を形成する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、サンドペーパーによるブラスト
処理、化学エッチング処理により粗面に形成する場合
等、種々の粗面形成手段を広く適用することができる。
また粗面化により照明光を拡散する場合に限らず、白色
インク等の光拡散材料を付着させて光拡散領域を形成し
てもよい。

【００４９】さらに上述の実施の形態では、光散乱導光
板に直接光拡散領域を形成する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えば斜面側においては反射シ
ートに印刷を施し、反射シートと一体に光拡散領域を形
成してもよい。また出射面側においては、プリズムシー
ト５等の照明光補正部材に印刷を施し、これら照明光補
正部材と一体に光拡散領域を形成してもよい。また斜面
側においては、例えば斜面を粗面に形成して金属膜等を
蒸着することにより、斜面と反射シートを一体化して光
拡散領域を形成してもよい。

【００５０】また上述の実施の形態においては、光拡散
領域以外の面については鏡面により光散乱導光板を形成
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光
散乱導光板の入射面に光拡散面を形成する場合にも広く
適用することができる。

【００５１】さらに上述の実施の形態においては、白色
ＰＥＴフィルムにより反射シートを形成する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、種々の乱反射部材
を広く適用することができ、また銀を蒸着したフィルム
等の正反射部材を使用する場合にも広く適用することが
できる。

【００５２】さらに上述の実施の形態においては、照明
光補正部材としてプリズムシート５、光拡散シート６、
プリズムシート７を順次積層して配置する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプリズムシー
ト５及び７に代えて両面にプリズム面を形成したいわゆ
る両面プリズムシートを配置する場合、プリズムシート
５あるいはプリズムシート７のみを配置する場合等、種
々の照明光補正部材を適用する場合に広く適用すること
ができる。

【００５３】また上述の実施の形態においては、透光性
微粒子を分散混入して光散乱導光板を構成する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、シリカ等の微粒
子を分散混入して光散乱導光板を形成する場合にも広く
適用することができる。

【００５４】さらに上述の実施の形態では、断面楔型形
状の板状部材でなる光散乱導光板を用いたサイドライト
型面光源装置に本発明を適用する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、ほぼ均一な板厚により光散
乱導光板を形成した方式のサイドライト型面光源装置、
あるいはその他の指向出射性を有する導光板を用いたサ
イドライト型面光源装置にも広く適用することができ
る。

【００５５】また上述の実施の形態では、一端面より照
明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサ
イドライト型面光源装置にも広く適用することができ
る。

【００５６】さらに上述の実施の形態では、液晶表示装
置の面光源装置に本発明を適用した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置
等のサイドライト型面光源装置に広く適用することがで
きる。

【００５７】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、入射面に
沿って、出射面側に帯状に、隣接する領域に比して照明
光を散乱する程度の高い光拡散領域を形成することによ
り、出射光量の分布を均一化して高品位の照明光を出射
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサイドライト
型面光源装置を示す斜視図である。

【図２】図１のサイドライト型面光源装置をＢ−Ｂ線に
より切り取って示す断面図と、対応する特性曲線図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るサイドライト
型面光源装置を示す断面図である。

【図４】従来のサイドライト型面光源装置を示す分解斜
視図である。

【図５】図４をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１、１０、２０ サイドライ
ト型面光源装置 ２、１１ 光散乱導光
板 ２Ａ、１１Ａ 入射面 ２Ｂ、１１Ｂ 斜面 ３ 一次光源 ４ 反射シート ５ プリズムシ
ート １４、２１ 光拡散領域

【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状部材の端面から照明光を入射し、前
   記照明光を屈曲して前記板状部材の出射面より出射する
   サイドライト型面光源装置において、 前記板状部材の出射面側に、前記端面に沿って帯状に、
   隣接する領域に比して前記照明光を散乱する程度の高い
   光拡散領域を形成したことを特徴とするサイドライト型
   面光源装置。
2. 【請求項２】 前記光拡散領域は、 前記板状部材の前記出射面に形成されたことを特徴とす
   る請求項１に記載のサイドライト型面光源装置。
3. 【請求項３】 前記板状部材の出射面に、前記出射面よ
   り射出される前記照明光の特性を補正する照明光補正部
   材を有し、 前記光拡散領域は、 前記照明光補正部材に形成されたことを特徴とする請求
   項１に記載のサイドライト型面光源装置。
4. 【請求項４】 前記板状部材は、 前記端面より遠ざかるに従って板厚が徐々に低減するよ
   うに形成されたことを特徴とする請求項１、請求項２又
   は請求項３に記載のサイドライト型面光源装置。
5. 【請求項５】 前記板状部材は、 更に、前記出射面と対向する面側に、前記端面に沿って
   帯状に、隣接する領域に比して前記照明光を散乱する程
   度の高い光拡散領域を形成したことを特徴とする請求項
   １、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のサイドラ
   イト型面光源装置。