JPH10197725A - 面状光源装置 - Google Patents
面状光源装置Info
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- JPH10197725A JPH10197725A JP9017433A JP1743397A JPH10197725A JP H10197725 A JPH10197725 A JP H10197725A JP 9017433 A JP9017433 A JP 9017433A JP 1743397 A JP1743397 A JP 1743397A JP H10197725 A JPH10197725 A JP H10197725A
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Abstract
高輝度かつ高効率な面状光源装置を提供する。 【解決手段】 拡散板18は、面積密度を連続的に変化
させた光拡散部20を、シート状の透明支持体19の表
面に形成した構成であり、光拡散部20は、光散乱物質
としての散乱ビーズ21を均一に分散させて含有する透
明樹脂で形成されている。光拡散部20の面積密度を変
化させたので、該拡散板の拡散率は面上で異なっている
ため、ドットイメージの強度に対応させて拡散率を異な
らしめた拡散板を面状光源装置として使用できるので効
率が良く、画面を高輝度に保つことが可能である。
Description
置等の背面照明手段に用いる薄型の面状光源装置に関す
るものであり、特に、液晶表示装置の背面照明手段とし
て用いられる面状光源装置の構造に関するものである。
て、軽量かつコンパクト化のニーズに応えるべく薄型で
見やすい背面光源機構を有する液晶表示装置が用いられ
ている。このような背面光源機構を実現する手段とし
て、図10に示すサイドライト方式(導光板方式)の面
状光源装置の説明をする。1は、直線状の光源である冷
陰極管(CCFL)または熱陰極管(HCFL)等の光
源ランプである。断面形状がほぼ矩形状で透光性の高い
材料で形成される樹脂基板2の一側端面3に沿って、前
記光源ランプ1を所定距離をおいて配置する。
対向しない周面は、銀等を蒸着したランプリフレクタ4
で覆われている。ランプリフレクタ4を設けることによ
り、光源ランプ1の発光光線の多くが、一側端面3から
樹脂基板2内に進入する。
1からの距離に左右されることなく面状光源装置の画面
を均一に発光させるために、樹脂基板2の裏面5に光散
乱パターン6が形成されている。光散乱パターン6は、
例えば、特開平5−134251号に開示されるよう
に、樹脂基板2の裏面5全面に、スクリーン印刷方式に
よって光拡散反射物質を含んだ媒体をドット状に塗布す
ることによって形成される。
は、光源ランプ1の位置する一側端面3から、一側端面
3に対向する側端面7に向かうにつれてドットの径が徐
々に大きくなるように印刷されているので、光源ランプ
1から遠くなるにしたがって、裏面5の単位面積当たり
に、光拡散反射物質を含んだ媒体が占める割合は多くな
る(以下、単位面積当たりに所定物質が占める割合を面
積密度という)。光散乱パターン6は、図11におい
て、断面ではないが判りやすいように斜線を施した。
を変えると、樹脂基板2の表面8(図10の上方)から
放出する光線量を変化させることができるので、光源ラ
ンプ1に近い部分が明るく発光せず、面状発光を可能に
する。
基板2に施される光散乱パターン6に代えて、例えば特
願平7−208461号に示すように、樹脂基板2の裏
面5に直接微小な凹凸面を形成して、その凹凸面によっ
て光を拡散および/または反射させる光拡散パターン6
(図15参照)を形成することにより、上述の光散乱パ
ターン6と同等の機能を発揮させることも可能である。
の下方(図10の下方)には、反射板9が配置される。
そして、樹脂基板2の一側端面3以外の側面(例えば、
図10および図11に示す一側端面3の対向面である側
端面5)には、反射テープ等からなる反射材10が付加
されている。これら反射材10や反射板9を設けること
により、樹脂基板2の表面8から出射する以外の光線、
すなわち側端面7に進行する光線を樹脂基板2内に反射
させ、表面8以外から光が出射することを防止してい
る。
表面8全面を覆うように拡散板11を設けている。拡散
板11は、光散乱パターン6で光が反射されることによ
って光散乱パターン6のみが輝いて見える、いわゆるド
ットイメージを、光を重ね合わせる(すなわち、拡散さ
せる)ことで除去することができるので、面状光源装置
の画面は均一の輝度で発光する。
イト方式の面状光源装置における光線の進行状態を説明
するための模式的な断面図である。上述した構成の面状
光源装置において、光源ランプ1からの発光光線は、一
側端面3に対向する面以外を覆うランプリフレクタ4に
反射することによって、その多くが樹脂基板2の内部へ
と進行する。
らの発光光線は、樹脂基板2の裏面5にて反射される
か、光散乱パターン6にて拡散および反射されるか、ま
たは、裏面5および光散乱パターン6を通過し下方の反
射板9にて反射され、表面8へ向かって進行する。そし
て、表面8の上方に備わる拡散板11を透過する。この
とき、拡散板11内を進行する光線は、ある程度拡散さ
れることによってドットイメージが除去される。一方、
表面8に向かって進行する光源ランプ1からの発光光線
は、樹脂基板2の表面で、その多くが反射され、裏面5
に向かって進行する。
は、樹脂基板2の表面8および裏面5、反射板9の境界
面にて反射を繰り返しながら進行する。以下、画面上に
放出されるまで繰り返す。ここで、光散乱パターン6に
て拡散および反射される光線の多くは、境界面にて反射
されない所定角度で進行するため画面上に放出される。
の分布を与えていることにより、樹脂基板2内を進行す
る光線は、光源ランプ1から遠くなるにつれ、光散乱パ
ターン6で反射される率が多くなるので、光源ランプ1
の配置位置にかかわらず均一な画面発光の面状光源装置
が実現可能となっている。
面8から放出する光線の多くは、光散乱パターン6で反
射された光線であり、その結果としてドットイメージが
発生する原因となっている。このドットイメージを除去
する機能を有する拡散板11の構成としては、例えば実
用新案登録番号第3010871号に開示される拡散シ
ートを説明する。図13に示すように、拡散板11とし
ての拡散シートは、シート状の透明支持体12上に、光
散乱物質としてポリスチレン樹脂製の真球状の粒子13
を拡散部材としてのアクリル樹脂等に混入することによ
って作成した透明樹脂層14を、ほぼ均一な厚さで形成
した構成である。
開平8−146207号に開示されている拡散シートが
ある。この拡散シートは、図14に示すように、シート
状の透明支持体15内部に、光散乱物質として透明ビー
ズ16が均一に分散するように含有されており、より拡
散効果を高めるために透明支持体15の表面が微細な凹
凸面17になるように加工(エンボス加工)されてい
る。
含有する透明樹脂層をシート状の透明樹脂上に光散乱物
質を含有する透明樹脂層を形成する構成、シート状の透
明樹脂中に直接光散乱物質を分散させる構成、および、
シート状の透明樹脂の表面を凹凸面にする構成があり、
また、上述の特開平8−146207号に開示される拡
散シートのように、それらの複合形態で構成される場合
もある。
0および図11に示す面状光源装置とほぼ同一の構成で
あるが、樹脂基板2の形状が異なっており、光源ランプ
1の一側端面3から遠ざかるにつれて厚みが減じるほぼ
楔形である。このため、軽量化に有効である。(光散乱
パターン6は、スクリーン印刷方式で印刷されるもので
なく、微小な凹凸面で形成されている。)
に、拡散板11は、拡散板11内部を進行する光線を拡
散させる性質を有するので光線を重ね合わせることにな
り、ドットイメージを除去する。したがって、拡散板1
1の拡散性を増加させるとドットイメージは、より除去
されやすくなるが、同時に、光線が拡散してしまうこと
になるので輝度が低下してしまう。このため、通常ドッ
トイメージを除去可能な範囲で拡散性の最も低い拡散板
11が選択されている。
の厚さに関連性があり、その厚さが薄くなるほどドット
イメージの強度が大きくなる。このため面状光源装置の
薄型化および軽量化のために樹脂基板2の厚さを薄くす
ると、拡散性の高い拡散板11を設けなければならない
が、結果として輝度が低下してしまうという問題点があ
った。特に、上述した図15に示す面状光源装置の場合
には、樹脂基板2の側端面7側の厚さが極端に薄くなる
ために、この付近のドットイメージの強度が大きくなる
ので、拡散板11の拡散性を大きくせざる負えず、輝度
の低下を招く原因となっていた。
ターン6の面積密度にも関連性があり、一般的にその面
積密度が低いほどドットイメージが大きくなる。したが
って、上述のように画面上の均一発光を実現するべく光
散乱パターン6の面積密度を変化させているので、同一
画面上でドットイメージの強度が異なる。
用いられる拡散シートは、シート面においてほぼ均一な
拡散性を有している。このため、最も強度の大きいドッ
トイメージを除去するためには、拡散性の大きい拡散板
11を選択せざる負えず、やはり輝度の低下を招く原因
となっていた。
発生する付近に対応させて、部分的に光散乱部を形成し
た拡散板11を設ける手段が考えられる。しかし、拡散
板11に部分的に光散乱部を設けることによって、その
境界部分の明暗の差が視認されてしまうため、面状光源
装置として使用することはできなかった。
を解決するために種々の検討の結果至ったものであり、
拡散率を部分的に変化させても面状発光の均一性を保つ
拡散板を提供し、これにより高輝度かつ高効率な面状光
源装置を提供する。
段として、請求項1の発明では、透光性材料からなる樹
脂基板の少なくとも一面以上の側端面付近に光源ランプ
を当接させて構成するサイドライト方式の面状光源装置
において、視認不可能な程度に微小の光拡散部が、ドッ
トイメージの強度または分散角度に対応させて、その面
積密度を連続的に変化させるように形成された拡散板を
設けたことを特徴とする面状光源装置である。
拡散率を有する光拡散層を設けていることを特徴とす
る。
ート状の透明支持部材に形成され、前記樹脂基板の表面
に配置されることを特徴とする。
記樹脂基板と一体に設けられていることを特徴とする。
拡散部材としての散乱ビーズを含有した透明樹脂で形成
されていることを特徴とする。
小な凹凸面によって形成されていることを特徴とする。
る拡散板18の構成を、添付図面に基づいて以下に説明
する。図1および図2に示す拡散板18には、シート状
の透明支持体19上に、ドット状のパターンで構成され
る光拡散部20が設けられている。光拡散部20は、光
散乱物質としての散乱ビーズ21が均一に分散するよう
に含有された透明樹脂によって形成されている。
に、側面22から、側面22の対向面23に向かって、
ドットの径が徐々に大きく変化するように形成されてお
り、光拡散部20の面積密度は、側面22から対向面2
3に進むにつれて徐々に増加している。このため、拡散
板18は、光拡散部20の面積密度が大きくなるほど拡
散率が高くなる。なお、図2において、光拡散部20
は、断面ではないが判別しやすいように斜線を施した。
化させているが、この面積密度の変化は、その変化の割
合が極端(例えば、面積密度が100%の部分と0%の
部分が隣接する)であると、面状光源装置の画面上で面
積密度の大きい部分と小さい部分の境界部分の明暗が視
認されてしまう。したがって、これを防止するために光
拡散部20は、面積密度が徐々に(連続的に)変化する
ように透明支持体19上に設けられている。また、光拡
散部20は、光拡散部20と透明支持体19の表面との
境界部分を画面上で認識不可能にするために、光拡散部
20がそれぞれ独立して視認できない程度の間隔で透明
支持体19上に設ける必要がある。
18の面上において拡散率を異ならしめることが可能で
あるから、面状光源装置の画面上で強度の異なるドット
イメージを効率的に除去可能である。さらに、光拡散部
20の大きさを微細化し、かつ、隣接する光拡散部20
の距離を小さくすることで、光線は光拡散部20を透過
中に重ね合わせられ(拡散され)るので、光拡散部20
と透明支持体19との境界部分の明暗を視認不可能とで
きるので、面状光源装置の構成部材として適しており、
効率よくドットイメージを除去できる。
状の透明支持体24の一面に微細凹凸面からなる光拡散
部25を形成している。光拡散部25は、図1および図
2に基づいて説明した光拡散部20と同様のドットの径
が徐々に変化するパターンである。光拡散部25を凹凸
面で形成することによって、光線は該凹凸面で拡散され
るために、散乱ビーズ21が含有された透明樹脂と同様
に機能する。また、光拡散部25のパターンは、図1お
よび図2に基づいて説明した拡散板18と同一である。
づいて説明した拡散板18において、光拡散部20を設
けていない透明支持体19の裏面(図4の下方)を凹凸
面26としている。凹凸面26は、均一かつ微細な凹凸
で形成されている。このように透明支持体19の裏面を
凹凸面26とすると、凹凸面26によっても光線を拡散
させるので、凹凸面26を設けない拡散板18と比較し
て、光拡散部20と透明支持体19の表面との境界を確
認することが困難になるので、光拡散板20のパターン
および間隔を、図1に示す拡散板18のそれと比較して
大きくしても有効である。
との境界面が視認されることを防止するべく、面積密度
が異なる光拡散部20とは別に、均一な拡散率を有する
拡散面を備えるには、図4に示す拡散板18のほかに、
図5に示すように光散乱部材としての散乱ビーズ27を
均一に分散させて含有されている透明樹脂を透明支持体
19として使用してもよいし、図6に示すように散乱ビ
ーズ27を均一に分散させて含有される透明樹脂層28
を別途に設けてもよい。
成される面状光源装置について説明する。図7に示す面
状光源装置は、図15に基づいて説明した従来の面状光
源装置の構成とほぼ同様であるが、図3の拡散板18が
備わる。本面状光源装置では、透明支持体24(図3参
照)上に光拡散部25を形成する代わりに、樹脂基板2
の表面8に直接光拡散部25を形成した。
用することによって、ドットイメージの強度に対応させ
ることが可能であるから、最大の強度のドットイメージ
を除去するために従来のように拡散率の高い拡散板を選
択する必要がなくなるため、輝度の低下を抑えることが
できる。
は、光源から離れるにしたがって徐々に増大するように
設けられているので、ドットパターンの強度は、光源ラ
ンプ1付近が大きい。また、樹脂基板2の厚さが一定で
ない場合には、厚さの薄い部分のドットパターンの強度
が大きい。拡散板18は、これらの条件に依存して変化
するドットパターンの強度に対応させて、拡散率を変化
させた光拡散部25のパターンを設定可能であるから、
従来のようにドットパターン除去を優先して拡散率の高
い拡散板を使用することに伴う輝度の低下を招くことが
ない。
いて説明した従来の面状光源装置の構成とほぼ同様であ
るが、図1に示す拡散板18が備わる。本面状光源装置
も、透明支持体19(図1参照)上に光拡散部20を形
成する代わりに、樹脂基板2の表面8に直接光拡散部2
0を形成した。図7に基づいて説明した面状光源装置と
同様に、強度の異なるドットイメージに対応させて拡散
率の異なる拡散板18を設けることによって、輝度の低
下を防止できる。
置は、いづれも樹脂基板2と一体に拡散板18を設けた
構成としたが、この場合には、拡散板18および樹脂基
板2を別体とするよりも部材点数が削減されるので、コ
ストが削減できるため経済的に有利になる。しかし、拡
散板18を樹脂基板2と一体に設ける場合は、拡散板1
8および樹脂基板2を別体で設ける場合と比較して、効
率の点で若干低下する。このため、樹脂基板18および
樹脂基板2を一体もしくは別体で構成するか否かは、適
宜所望の条件に応じて選択すれば良い。
示す面状光源装置とほぼ同様であるが、光散乱パターン
6を設ける代わりに、光路変換部材29を設けている。
光路変換部材29は、光路変換部材29に進行する光線
が反射によって画面垂直方向へ進行するように進行方向
が変換される傾斜面を備え、さらに、面状光源装置の画
面上で出射光線の光量が均等に分散されるように光学設
計された微小光学素子を裏面5に形成した構成である。
光源装置では、光源ランプ1から離れた位置において、
画面からの出射光線の分散角度(すなわち、光線の広が
り)が小さくなることが知られている。このため、この
分散角度の小さくなる位置に対応させて、拡散板11の
光拡散部25の面積密度が増加するパターンとすれば、
画面上での出射光線の分散角度を均一にすることができ
るので、画面全体の視野範囲を均等にすることができ
る。
源装置には、画面から出射する光線を画面垂直方向(正
面方向)へ収束させることを目的としたプリズム板と称
される部材を樹脂基板2の表面8上に設けることもあ
る。このプリズム板を備える面状光源装置の場合にも、
光拡散部18を樹脂基板2と一体あるいは別体に設ける
ことによって、図7ないし図9に示す面状光源装置の場
合と同様に、輝度を低下させることなく効果的にドット
イメージを除去し得る。
散部20,25は、面積密度を変化させたドット状のパ
ターンで形成したが、パターン形状はこれに限定される
ものでなく、ドットイメージの強度および出射光線の分
散角度に対応させて面積密度を連続的に変化させ得れば
よく、例えば三角形および四角形等の多角形や星形、楕
円形、曲線と直線とから構成される形状等のパターンと
してもよい。
に設ける場合に、透明支持体19,24は、光拡散部2
0,25を形成するのに十分な強度を有するシート状の
透明フィルムまたは板状体であればよく、例えば、アク
リル樹脂、ポリエツレンテレフタレート樹脂、塩化ビニ
ル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、オレフィン系樹脂、ス
チレン系樹脂等の各種熱可塑性の透明樹脂等が使用可能
である。また、エポキシ樹脂、アリルジグリコールカー
ボネイト樹脂等の熱硬化性透明樹脂や各種ガラス材料等
の無機透明材料も場合によっては適用可能である。
タン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カル
シウム、硫酸バリウム、シリカ、ガラス微粉末等の無機
系の粉体や、または、アクリル、ポリスチレン等の有機
系の粉体などを使用可能である。さらに散乱ビーズ21
を含有する透明樹脂層を形成する方法としては、散乱ビ
ーズ21をアクリル系樹脂、ビニル系樹脂等に分散させ
て、これをインクとして、塗装または印刷すればよい。
印刷方法としては、グラビア印刷、オフセット印刷、ス
クリーン印刷等の各種印刷方法が適用可能である。
散部25を透明支持体24または樹脂基板2に形成する
方法は、キャスト成形、熱加圧成形、射出成形等の各種
成形方法が適用可能である。
源装置に備わる拡散板は、面積密度を連続的に変化させ
た光拡散部をシート状の透明支持体の表面に形成した構
成としているので、該拡散板の拡散率は面上で異なって
いる。このため、ドットイメージの強度に対応させて拡
散率を異ならしめた拡散板を使用することができるので
効率が良い。
合を小さくして連続的なものとしたため、面積密度の大
きい部分と小さい部分の境界部分の明暗が面状光源装置
の画面上で視認されない。また、光拡散部は、それぞれ
独立して視認できない程度の間隔で形成されているの
で、光拡散部と透明支持体の表面との境界部分が画面上
で視認されない。このため、画面上で均一に発光する面
状光源装置とすることができる。
造を示す断面図である。
するための概略図である。
る。
る。
る。
る。
断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
る。
ンを示す図である。
するための概略図である。
面図である。
示す断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 透光性材料からなる樹脂基板の少なくと
も一面以上の側端面付近に光源ランプを当接させて構成
するサイドライト方式の面状光源装置において、 視認不可能な程度に微小の光拡散部が、ドットイメージ
の強度または分散角度に対応させて、その面積密度を連
続的に変化させるように形成された拡散板を設けたこと
を特徴とする面状光源装置。 - 【請求項2】 前記拡散板は、均一な拡散率を有する光
拡散層を設けていることを特徴とする請求項1に記載の
面状光源装置。 - 【請求項3】 前記光拡散部は、シート状の透明支持部
材に形成され、前記樹脂基板の表面に配置されることを
特徴とする請求項1または2に記載の面状光源装置。 - 【請求項4】 前記光拡散部は、前記樹脂基板と一体に
設けられていることを特徴とする請求項1記載の面状光
源装置。 - 【請求項5】 前記光拡散部は、光拡散部材としての散
乱ビーズを含有した透明樹脂で形成されていることを特
徴とする請求項記載の面状光源装置。 - 【請求項6】 前記光拡散部は、微小な凹凸面によって
形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれかに記載の面状光源装置。
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