JPH10206644A

JPH10206644A - 面状光源装置

Info

Publication number: JPH10206644A
Application number: JP9022058A
Authority: JP
Inventors: Koichi Toyoda; 耕一豊田; Masafumi Okada; 真文岡田
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光の損失を最小限に抑え、高効率
で高輝度な面状光源装置を提供する。【解決手段】樹脂基板２の形状を、光源ランプ１を当
接させた一側端面３から遠ざかるにしたがって、厚みが
減じる楔形にしており、樹脂基板２の裏面５に微小凹凸
面で構成される光散乱パターン６を設け、光散乱パター
ン６の後方に反射板９を設けている。散乱パターン６の
曇価および反射板９に反射することによって、樹脂基板
２の表面１１から出射する主光線出射角度θ₁ と、樹脂
基板２の形状によって確定される樹脂基板２の表面１１
から出射する主光線出射角度θ₂ とを一致させるので、
表面１１からの出射光線は一つの光線束となり、高輝度
な面状光源装置となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、看板や各種表示装
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。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ等の表示装置とし
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７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。２１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２２の一側端面２３に沿っ
て、前記光源ランプ２１を所定距離をおいて配置する。

【０００３】光源ランプ２１の周面において一側端面２
３と対向しない周面は、銀等を蒸着した反射フィルム２
４で覆われている。反射フィルム２４を設けることによ
り、光源ランプ２１から発する発光光線の多くが、一側
端面２３から樹脂基板２２内に進入する。

【０００４】このようなサイドライト方式の面状光源装
置は、公知技術であるスクリーン印刷方式で、樹脂基板
２２の裏面２５全面に渡って、光拡散反射物質を含んだ
媒体をドット状に塗布して、光散乱パターン２６を形成
している。

【０００５】図８に示す光散乱パターン２６は、光源ラ
ンプ２１の位置する一側端面２３から、一側端面２３に
対向する側端面２７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２
１から遠くなるにしたがって、裏面２５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２６は、図８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。こ
こで、光散乱パターン２６を構成するドットの中心から
隣接するドットの中心までの距離をパターンピッチ２８
とする。パターンピッチ２８は、樹脂基板２２の裏面２
５のどの位置でも同一の値をとるようにしている。

【０００６】このように、樹脂基板２２の裏面２５に形
成した光拡散反射物質を含んだ媒体を塗布して施す光散
乱パターン２６の面積密度を変えることにより、光源ラ
ンプ２１からの発光光線が画面上に出射する時には、光
源ランプ２１に近い部分のみが明るく発光することがな
いようにしてある。

【０００７】光散乱パターン２６が形成された樹脂基板
２２の裏面２５の下方（図７の下方）には、反射板２９
が配置される。そして、光源ランプ２１の位置する一側
端面２３に対向する側端面２７には、反射テープ等の反
射材３０が付加されている。これら反射材２９や反射板
３０を設けることにより、画面に放出する以外の光線、
すなわち側端面２７や裏面２５に進行する光線を樹脂基
板２２内に反射させ、画面以外から光が放出することを
防止している。

【０００８】さらに、樹脂基板２２の表面３１全面を覆
うように拡散板３２を設け、裏面２５に形成した光散乱
パターン２６で光が反射されることで光散乱パターン２
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）ことで除去し、
樹脂基板２２の表面３１において面状の均一発光を行っ
ている。

【０００９】また、拡散板３２の画面側（図７の上方）
を覆うように光路変換板３３を設けている。光路変換板
３３には、断面形状三角形のプリズム単位を配設させた
プリズム列が備わり、これにより、画面上に放射する光
線の放出角度を正面方向へ変換させる。

【００１０】上述した構成の面状光源装置において、裏
面２５に進行する光源ランプ２１からの発光光線は、樹
脂基板２２の裏面２５にて反射されるか、光散乱パター
ン２６にて拡散および反射されるか、または、裏面２５
および光散乱パターン２６を通過し下方の反射板２８に
て反射され、表面３１へと進行する。表面３１へと進行
し所定角度で拡散板３１に入射する光線は、拡散板３２
を通過し、光路変換板３３内に進入すると、画面垂直方
向へ光路を変換されて画面上に放出される。他の光線
は、樹脂基板２２の表面３１、拡散板３２および光路変
換板３３の境界面にて反射し、再び樹脂基板２２内へ進
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２６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。

【００１１】光散乱パターン２６には、上述した面積密
度の分布を与えていることにより、樹脂基板２２内を進
行する光線は、光源ランプ２１から遠くなるにつれ、光
散乱パターン２６で反射される率が多くなるので、光源
ランプ２１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。

【００１２】樹脂基板２２の裏面２５に部分的に施され
る光散乱パターン２６の印刷パターンは、例えば、図８
および特公平５−１３４２５１号に開示されるドット状
のほか、特公平４−２８９８２２号に開示されるストラ
イプ状のように、一端から他端側にいくにつれて、その
光散乱パターン２６の面積密度を変化させている。この
印刷によって施される光散乱パターン２６に代えて、例
えば、特願平７−２０８４６１号に示すように、樹脂基
板２２に直接微小な凹凸面を形成して、光散乱パターン
２６とすることにより、同等の機能を発揮させることも
可能である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、樹脂基板２２の表面３１側に配置される拡散板３２
は、光散乱パターン２６のみが輝いて見えるドットイメ
ージの除去を目的として配置されており、拡散板３２に
よって光を拡散させ重ね合わせることによって、ドット
イメージは除去される。拡散板３２は、拡散率に比例し
て光が拡散するので、拡散率の大きいものの方がドット
イメージ除去の効果をより発揮できる。拡散率の大きい
拡散板３２とするためには、曇価（ヘーズ）を高くす
る、または、拡散板３２を複数枚重ね合わせて使用する
方法がある。

【００１４】しかし、拡散板３２の曇価を高くすると、
光線の透過率が低下するために、面状光源装置の効率が
低下してしまう。一方、拡散板３２を複数枚重ね合わせ
て拡散率を大きくすると、面状光源装置の厚みが増し、
薄型化・軽量化が図れなくなり、また、部品点数の増加
によりコストがかかり、かつ、組立時の取扱性が悪化す
るという問題が生じる。また、光源ランプ２１からの発
光光線は、上述のように所定箇所にて反射を繰り返しな
がら樹脂基板２２の内部を進行していくが、その間に光
が吸収されることによる損失が生じてしまう。

【００１５】したがって、本発明の目的は、光の損失を
最小限に抑え、高効率で高輝度な面状光源装置を提供す
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
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、前記樹脂基板は、前記光源ランプを当接させ
た一側端面から遠ざかるにしたがって厚みが減じる楔形
であり、該裏面を覆うように光を散乱させる光散乱パタ
ーンを設け、該光散乱パターンの下方に反射板を設けて
おり、前記散乱パターンおよび前記反射板に反射するこ
とによって決定される前記樹脂基板の表面から出射する
主光線出射角度と、前記樹脂基板の表面に対する裏面の
傾斜角度と板厚によって決定される前記樹脂基板の表面
から出射する主光線出射角度とを一致させたことを特徴
とする面状光源装置である。

【００１７】請求項２の発明では、前記反射板は正反射
材であり、前記光散乱パターンは微小な凹凸による粗面
で形成し、前記光散乱パターンの曇価は６０から５５％
の範囲であることを特徴とする。

【００１８】請求項３の発明では、前記反射板は散乱反
射材であり、前記光散乱パターンは微小な凹凸による粗
面で形成し、前記光散乱パターンの曇価は４０から３５
％の範囲であることを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明では、前記樹脂基板の表面
側に、出射方向を画面垂直方向に修正するための光路変
換手段を備えていることを特徴とする。

【００２０】請求項５の発明では、前記光散乱パターン
は、面状光源装置の画面から出射する光量が等しくなる
ように、前記光源ランプから遠ざかるに従って面積密度
を増加させたことを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明では、前記光散乱パターン
は、前記樹脂基板と一体に形成したことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の面状光源装置は、図１に
示される。１は、直線状の光源である光源ランプで、楔
形の樹脂基板２の板厚が均一かつ厚い一側端面３に沿っ
て、所定の距離をおいて配置されている。樹脂基板２
は、透光性の高いアクリル樹脂等で形成されている。樹
脂基板２の一側端面３に対向する以外の光源ランプ１の
周面は、銀等を蒸着した反射フィルム４で覆われてい
る。このように反射フィルム４で光源ランプ１を覆うこ
とにより、光源ランプ１の全表面から発した光線は、反
射フィルム４で反射されるので、光線の多くが樹脂基板
２の一側端面３に到達する。

【００２３】樹脂基板２の裏面５（図１の下側）には、
部分的に微小な凹凸面を施し粗面化することにより形成
される光散乱パターン６が施されている。光散乱パター
ン６のパターンはドット状であり、図２に示すように光
源ランプ１に近い一側端面３から、一側端面３と対向す
る側端面７に向かって、ドットの径が徐々に大きくなる
ように変化させて、光散乱パターン６の面積密度を変化
させて設けている。なお、図２において、光散乱パター
ン６は、断面ではないが判別しやすいように斜線を施し
た。

【００２４】光散乱パターン６は、樹脂基板２の光散乱
パターン６を施す位置に対応させて微小な凹凸による粗
面加工を施した金型を用いて、射出成形等の方法により
樹脂基板２を作成することで、光散乱パターン６と樹脂
基板２とを一体的に形成することができる。ここで光散
乱パターン６を構成するドットの中心から隣接するドッ
トの中心までの距離をパターンピッチ８とする。本発明
の面状光源装置においては、詳細を後述する理由により
パターンピッチ８を従来の面状光源装置と比較して小さ
くしている。

【００２５】光散乱パターン６を施す樹脂基板２の裏面
５の後方に、裏面５の全面を覆う反射板９が配置されて
いる。また、光源ランプ１を当接させた一側端面３以外
の側端面（例えば、一側端面３と対向する位置にある側
端面７）には、反射テープ等の反射材１０が付着されて
いる。このように、画面以外の外表面をすべて反射部材
で覆うことから、光線は樹脂基板２の内部に向かって反
射されるので、輝度の低下の要因となる画面以外からの
光線の放出を防ぐことができる。

【００２６】樹脂基板２の表面１１（図１の上側）に
は、表面１１の全面を覆う光路変換板１２が設けられて
いる。光路変換板１２は、その裏面（樹脂基板２と当接
する面）に、断面形状三角形のプリズムを一定間隔に配
列させたプリズム列を備えており、そのプリズム列は、
プリズムの頂角が樹脂基板２の表面１１に当接する向き
に配置されている。プリズム列を備える光路変換板１２
は、樹脂基板２内から外方へ所定の角度を有して出射し
光路変換板１２内に入射する光の方向を、画面に対して
垂直方向に変換して放出させることができる。

【００２７】上述のように、樹脂基板２の裏面５には、
光散乱パターン６が施され、裏面５からわずかな間隔
（図１において下方）をおいて、反射板９が設けられて
いる。光散乱パターン６の凹凸の形状および粗面化状態
を変えて曇価を変化させることによって、光線は、光散
乱パターン６での反射率および拡散率等が変化する。一
方、反射板９の種類（例えば、入射角と反射角が等しく
なる正反射材および反射波が種々の方向に進む散乱反射
材等）を変えることによっても、光線は、反射率および
拡散率等が変化する。

【００２８】面状光源装置として使用する場合に、画面
上の輝度が均一になるように光線を進行させるために
は、例えば、反射板９を正反射材とした場合には、光散
乱パターン６の曇価をおよそ６５から６０％の範囲と
し、一方、散乱反射材とした場合には、光散乱パターン
６の曇価をおよそ４０から３５％の範囲とすればよい。

【００２９】図３に示すように、このように光散乱パタ
ーン６の曇価および反射板９の種類を定めることによっ
て確定される表面１１からの出射光線の主角度を、主光
線出射角度θ₁ と定める。主光線出射角度θ₁ は、樹脂
基板２の表面１１を所定面積ごとに分割して、その分割
面ごとに定められる。上述のように、主光線出射角度θ
₁ は、光散乱パターン６の曇価および反射板９によって
確定されているので、樹脂基板２上のどの位置において
もほぼ一定である。

【００３０】一方、樹脂基板２は上述のように楔形であ
り、光源ランプ１から遠ざかるにしたがって、その裏面
５が徐々に厚みを減ずる向きに傾斜しているので、反射
を繰り返しつつ樹脂基板２内を進行する光線の表面１１
への入射角θ’は、光源ランプ１から遠ざかるにつれ徐
々に０°に近付いていく。

【００３１】ここで、樹脂基板２の形状により確定され
る表面１１からの出射光線の主角度を、主光線出射角度
θ₂ と定める。主光線出射角度θ₂ は、主光線出射角度
θ₁と同様に、樹脂基板２の表面１１を所定面積ごとに
分割して、その分割面ごとに定められる。本発明におい
ては、主光線出射角度θ₂ が、ほぼ一定（その誤差は、
面状光源装置として使用し、支障をきたさない程度であ
ればよい）になり得るように、裏面５の傾斜を決定す
る。主光線出射角度θ₂ は、上述のように、ある程度の
広がりを持った分布で定められているので、樹脂基板２
の裏面５が傾斜しているにもかかわらず、ほぼ一定値と
することができる。

【００３２】そして、主光線出射角度θ₁ と主光線出射
角度θ₂ とが等しくなるように、主光線出射角度θ₁ を
定めることによって、樹脂基板２の表面１１から出射す
る主光線は、出射角度θ₁ ，θ₂ が一定の光線束にな
る。したがって、表面１１の上方に備わる光路変換板１
２を、前記出射角度θ₁ ，θ₂ に対応させたプリズムで
構成させれば、光の損失を抑え、輝度の向上を図ること
が可能となる。ここで、主光線出射角度θ₁ および主光
線出射角度θ₂ は、ほぼ一定値としているが、これらの
角度の振れは、大きくて１〜２°程度であり、面状光源
装置として使用する場合に問題にならない。

【００３３】上述した構成からなる本発明の面状光源装
置内の光の進行状態を以下に述べる。光源ランプ１の全
表面からの発光光線は、反射フィルム４により反射され
るので、その多くが一側端面３に到達し樹脂基板２内に
進入する。樹脂基板２内に進入する光線のうち、樹脂基
板２の裏面５へ向かい光散乱パターン６に進行する光線
は、光散乱パターン６を構成する微小凹凸面に進入する
と拡散透過または／及び拡散反射される。

【００３４】光散乱パターン６に進入する光線のうち、
拡散透過または／及び拡散反射されることによって表面
１１方向へ進行する光線は、主光線出射角度θ₁ で樹脂
基板２から放出され、表面１１の上方に位置する光路変
換板１２内に進入する。一方、樹脂基板２の裏面５へ向
かい光散乱パターン６に進行しない光線は、平坦な裏面
５によって反射され、表面１１方向へ進行し、主光線出
射角度θ₂ で樹脂基板２から放出され、表面１１の上方
に位置する光路変換板１２に進入する。

【００３５】上述したように、主光線出射角度θ₁ およ
び主光線出射角度θ₂ の値を等しくしたので、光路変換
板１２に進入する光線は、樹脂基板２の表面１１に対し
て角度θ₁ （＝角度θ₂ ）を有する光線束となるので、
光線が重なり合って強度が増加する。この平行光線束の
角度に対応させて、光路変換板１２は、その内部を光線
が進行中に、画面垂直方向へ進行方向を変換させるプリ
ズム列を備えている。このように、プリズムの角度を光
路変換板１２に進入する主光線の進行方向に対応させて
いるので、光の反射に伴う損失を最小限に抑えることが
できる。

【００３６】一方、樹脂基板２の裏面５を透過する光
線、および、樹脂基板２の表面１１へ向かう光線は、樹
脂基板２の境界面や反射板９、光路変換板１２等によっ
て、繰り返し透過および反射される。以下、光線は、画
面へ放出されるまで面状光源装置内で、透過および反射
を繰り返す。

【００３７】ところで、光散乱パターン６は、光源ラン
プ１から遠ざかるにつれて光散乱パターン６の面積密度
を増加させているので、樹脂基板２から放出される光量
は、面積密度の大きい側端面７側に近づくにつれて徐々
に増加する。したがって、光散乱パターン６の面積密度
の変化の割合と、光源ランプ１からの直接画面に放出さ
れる光線の均衡を保たせて、光散乱パターン６に依存す
る光線の放出量と、光源ランプ１からの距離に依存する
光線の放出量とのバランスがとれ、画面全体として均一
な発光を行うことができる。

【００３８】また、上述したように樹脂基板２の裏面５
に付与する光散乱パターン６は、従来と比較してパター
ンピッチ８を小さくすることで、隣り合うドット間の距
離を小さくしている。このため、光散乱パターン６に進
行した光線が反射拡散して表面１１へ向かって進行する
際に、その反射拡散される光線は、十分重なり合うた
め、画面を観測すると、光散乱パターン６を付与してい
ない部分からも発光しているように見えるので、ドット
イメージの除去が可能である。したがって、従来ドット
イメージ除去を目的として樹脂基板２の表面１１側に設
置した拡散板を、本発明の面状光源装置においては設置
することなく、ドットイメージは除去される。

【００３９】本発明を実施する場合において、樹脂基板
２を構成する素材としては、光を効率よく通過させる物
質であれば良く、その透明性、加工性からアクリル樹脂
が最も適している。しかしながら、本発明の実施として
は、特にこれに限定されるものではなく、これに代え
て、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、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。

【００４０】光散乱パターン６は、本実施の形態におい
ては、面積密度の異なるドット状のパターンとしたが、
パターン形状はこれに限定されるものでなく、光源ラン
プ１から離れるにしたがって面積密度が増加するもので
あればよく、例えば、正方形および楕円形等で形成され
るパターンとしてもよい。

【００４１】また、反射板９としては、金属（例えば、
銀、アルミ等）を蒸着したフィルム、金属鏡面板および
白色散乱反射板等、各種の反射材を適用可能である。

【００４２】光路変換板１２としては、等しい値の主光
線出射角度θ₁ および主光線出射角度θ₂ に対応させた
断面形状三角形のプリズム列を、その三角形の頂角を下
向き（樹脂基板２に当接する向き）に配置させている
が、特にこれに限定されるものでなく、プリズム列を備
える光路変換板１２の構成は、プリズム列の断面形状
が、例えば、半円および半楕円、放物線状、正弦波状等
の曲面によって構成される光路変換板１２としてもよ
い。

【００４３】

【実施例】本発明の面状光源装置の実施例および比較例
として、以下の構成の面状光源装置を作成し、その効果
を観測した。

【００４４】実施例−１は、実施の形態の欄にて説明し
た図１に示す構成の面状光源装置である。樹脂基板２と
して、楔形のアクリル樹脂製の板（サイズ：２４０ｍｍ
×１６０ｍｍ、一側端面３側の板厚：３ｍｍ、側端面７
の板厚：１ｍｍ）を射出成形により作成した。この時、
あらかじめ樹脂基板２の下面用の金型に、光散乱パター
ン６を施すための微小な凹凸を形成しておく。金型の凹
凸は、転写された光散乱パターン６の曇価が６０％とな
るように粗面化加工されている。光散乱パターン６は、
光源ランプ１から離れるにしたがって、面積密度が大き
くなるドットパターンであり、一定のパターンピッチ８
（パターンピッチ８：０．２５ｍｍ、最小ドット径：
０．１４５ｍｍ、最大ドット径：０．２ｍｍ）で施され
る。

【００４５】樹脂基板２の長辺かつ板厚の厚い一側端面
３に沿って所定距離をおいて当接する光源ランプ１とし
て冷陰極管（外周直径：２．６ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）
を使用する。光源ランプ１の周面を覆う反射フィルム
４、および、光源ランプ１の当接する一側端面３以外の
側端面（例えば、側端面７）の反射材１０として、銀を
蒸着させたＰＥＴフィルムを使用する。また、樹脂基板
２の裏面５には、上述の理由により、銀を蒸着したＰＥ
Ｔフィルムからなる反射板９が全面を覆うように設けら
れている。

【００４６】樹脂基板２の表面１１を覆う光路変換板１
２には、断面形状が三角形であるプリズム単位（頂角：
５０°、両底角：７７°，５３°、ピッチ：０．５ｍ
ｍ）が使用される。プリズム単位の頂角を樹脂基板２に
当接する向き、かつ、底角７７°が光源ランプ１に近い
方向（すなわち、図１において、連接するプリズム単位
の右側の底角が７７°）に位置させたプリズム単位を複
数個連接させたプリズム列を備える光路変換板１２とし
た。

【００４７】続いて、実施例−２の面状光源装置の構成
を説明する。実施例−２は、実施例−１と比較して、光
散乱パターン６の曇価を低くし、かつ、反射板９の種類
を変えている。このため、光散乱パターン６は、曇価を
４０％にするために、一定のパターンピッチ８（パター
ンピッチ８：０．２５ｍｍ、最小ドット径：０．１ｍ
ｍ、最大ドット径：０．２ｍｍ）で樹脂基板２に一体に
施されている。そして、反射板９として、発泡ＰＥＴ樹
脂製の白色の板を使用している。その他の構成は、実施
例−１で説明した面状光源装置と同一である。

【００４８】続いて、比較例−１の面状光源装置として
の構成を説明する。比較例−１は、実施例−１と比較し
て、光散乱パターン６の曇価を高くしている。このた
め、光散乱パターン６は、曇価を７０％にするために、
一定のパターンピッチ８（パターンピッチ８：０．２５
ｍｍ、最小ドット径：０．１２５ｍｍ、最大ドット径：
０．２ｍｍ）で樹脂基板２に一体に施されている。その
他の構成は、実施例−１で説明した面状光源装置と同一
である。

【００４９】続いて、比較例−２の面状光源装置として
の構成を説明する。比較例−２は、実施例−１と比較し
て、光散乱パターン６の曇価を低くしている。このた
め、光散乱パターン６は、曇価を５０％にするために、
一定のパターンピッチ８（パターンピッチ８：０．２５
ｍｍ、最小ドット径：０．１３５ｍｍ、最大ドット径：
０．２ｍｍ）で樹脂基板２に一体に施されている。その
他の構成は、実施例−１で説明した面状光源装置と同一
である。

【００５０】続いて、比較例−３の面状光源装置として
の構成を説明する。比較例−３は、実施例−１と比較し
て、光散乱パターン６の大きさを大きくしている。この
ため、光散乱パターン６の曇価は実施例−１と同様に６
０％ではあるが、パターンの大きさを変えるために、一
定のパターンピッチ８（パターンピッチ８：１ｍｍ、最
小ドット径：０．６ｍｍ、最大ドット径：０．８ｍｍ）
で樹脂基板２に一体に施されている。その他の構成は、
実施例−１で説明した面状光源装置と同一である。

【００５１】比較例−４は、従来技術の欄で説明した図
７に示す面状光源装置である。樹脂基板２には、全表面
を平滑に研磨した透明なアクリル樹脂の平板（２４０ｍ
ｍ×１６５ｍｍ、板厚３ｍｍ）を用い、樹脂基板２２の
裏面２５に、一側端面２３から対向する側端面２７に向
かうにつれ、その直径が徐々に増大する図８に示すドッ
ト状の散乱パターン２６をスクリーン印刷にて施してい
る。

【００５２】散乱パターン２６は、パターンピッチ２８
（パターンピッチ２８：１ｍｍ、最小ドット径：０．４
ｍｍ、最大ドット径：１ｍｍ）を実施例−１と比較して
大きくした。このとき、スクリーン印刷で光散乱パター
ン６を施すインクには、光散乱反射物質としての二酸化
チタンと、透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を
含有している。このインクに含まれる溶剤は、スクリー
ン印刷終了後、乾燥させ除去した。

【００５３】樹脂基板２２の長辺かつ光散乱パターン６
の最小径のドットの位置する側の樹脂基板２２の一側端
面２３に沿って所定距離を置き当接する光源ランプ１と
して、冷陰極管（外周直径：２．６ｍｍ、長さ２４０ｍ
ｍ）を使用する。光源ランプ２１の周面を覆う反射フィ
ルム２４および反射材３０は、ＰＥＴフィルム上に銀を
蒸着して製造したフィルムを用い、拡散板３２には、拡
散ビーズをコートしたＰＥＴフィルムを用いている。

【００５４】さらに、光路変換板３３には、断面形状が
二等辺三角形であるプリズム単位（頂角：９０°、ピッ
チ：０．０５ｍｍ）が使用される。プリズム単位の頂角
を、図１０において、上方に位置させたプリズム単位を
複数個連接させたプリズム列を備える光路変換板３３と
した。

【００５５】以上、構成を説明した実施例−１ないし実
施例−２および比較例−１ないし比較例−４の６種類の
面状光源装置において、以下に述べる方法で輝度を測定
し、画面上に放出する光線の出射角度分布を観測する。
図４（ａ）に示すように、面状光源装置の画面中央部を
基準点Ｏとし、輝度測定装置Ｋを、基準点Ｏから画面に
垂直方向に所定距離をおいて位置させた箇所を０度とす
る。そして、図４（ｂ）に示すように、基準点０を中心
に、一側端面３，２３および側端面７，２７の方向に、
それぞれ輝度測定装置Ｋを７０度まで移動させて、所定
角度ごとに輝度を測定する。輝度測定装置Ｋは、トプコ
ン社製輝度計（ＢＭ−７）を使用した。

【００５６】このとき、一側端面３，２３の方向への輝
度測定装置Ｋの移動をプラスとし、側端面７，２７の方
向への輝度測定装置Ｋの移動をマイナスで表している。
光源ランプ１，２１としての冷陰極管は、管電流５ｍ
Ａ、点灯周波数６０ＫＨｚの正弦波で点灯している。ま
た、ドットイメージの除去が可能か否かを目視により確
認した。

【００５７】測定結果を図５ないし図６に示す。図５の
図表（ａ）および図６の図表（ｂ），（ｃ）において、
横軸は視野角度θ（ｄｅｇ）であり、縦軸は相対輝度
（％）を示している。この相対輝度は、比較例−４の面
状光源装置を用いて輝度を測定した場合の視野角度０度
の位置を輝度１００％としている。

【００５８】図５の図表（ａ）に示すように、実施例−
１および実施例−２は、その出射角度分布がほぼ等し
く、比較例−４の面状光源装置と比較すると、視野角度
０度の位置で、およそ５０％程度高輝度になる。また、
実施例−１および実施例−２は、反射板９の種類が異な
っているが、光散乱パターン６の曇価を反射板９の反射
率等を考慮して設定することで、反射板９の種類には無
関係に、効率のよい面状光源装置が得られることが判っ
た。また、ドットイメージは確認できなかったので、従
来の面状光源装置に用いていたドットイメージ除去機能
を有する拡散板を備えなくてよいことが判った。

【００５９】図６の図表（ｂ）に示す比較例−１および
比較例−２の測定結果では、図５の図表（ａ）に示す実
施例−１および実施例−２とほぼ同様の出射角度分布が
得られるが、輝度が低いことが判った。これは、光散乱
パターン６の曇価の設定を実施例−１と比較して変化さ
せたので、主光線出射角度θ₁ および主光線出射角度θ
₂ （図３参照）が等しくならず、光線の損失が大きくな
ったことに起因している。また、ドットイメージは確認
できなかった。

【００６０】図６の図表（ｃ）に示す比較例−３は、実
施例−１と比較して、光散乱パターン６の大きさが相違
する。したがって、実施例−１および比較例−３は、出
射角度分布および輝度が共にほぼ等しい。しかし、比較
例−３は、光散乱パターン６が比較的大きいので、光散
乱パターン６で拡散反射する光線が十分重なり合うこと
ができず、ドットイメージが視認された。

【００６１】図６の図表（ｃ）に示す比較例−４は、他
の構成の面状光源装置と比較して明らかに輝度が低い。
また、樹脂基板２２の上面に拡散板３２を設けているた
め、ドットイメージは確認できなかった。

【００６２】上述したように、本発明の実施例としての
面状光源装置は、ドットイメージの除去が可能であり、
かつ高輝度な面状光源装置を提供できることが判明し
た。

【００６３】

【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１記載の
発明では、光散乱パターンの曇価および反射板の種類で
確定される主光線出射角度と、樹脂基板の形状によって
確定される主光線出射角度とを等しくさせるので、樹脂
基板の表面から出射する主光線は、出射角度一定の光線
束になる。したがって、樹脂基板からの出射光は重なり
合うので強度が増加し、輝度の向上を図ることが可能と
なる。

【００６４】請求項２および請求項３の発明では、樹脂
基板の形状によって確定される主光線出射角度に等しく
なるように、反射材の種類と光散乱パターンの曇価を特
定することによって、樹脂基板の表面から出射する光線
を一つの光線束にまとめることができるため、出射光の
強度が増加する。

【００６５】請求項４の発明では、樹脂基板の表面の上
方に、樹脂基板から出射する主光線の角度に対応させた
プリズムで構成した光路変換板を設けたので、画面垂直
方向に主光線の進行方向が変化するため画面垂直方向の
輝度が向上し、かつ、プリズムの角度を主光線に対応さ
せているので光の損失を抑えることができる。したがっ
て、輝度のより一層の向上を図ることができる。

【００６６】請求項５の発明では、光散乱パターンの面
積密度を光源ランプから遠ざかるにしたがって増加させ
ているので、光源ランプから遠ざかるにつれて光散乱パ
ターンで反射および拡散する光線の量が増加する。この
ため、光源ランプからの距離に依存する光量と、光散乱
パターンで反射および拡散する光量の均衡を図ることに
よって、画面全体の均一発光が実現できる。

【００６７】請求項６の発明では、上記効果の他に、光
散乱パターンを樹脂基板と一体に形成するので、構成部
材および製造工程を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の面状光源装置の構造を示す
断面図である。

【図２】本発明の一実施例の面状光源装置を構成する光
散乱パターンを示す図である。

【図３】本発明の要部である主光線出射角度を説明する
ための概略図である。

【図４】面状光源装置の輝度測定方法を説明するための
概略図である。

【図５】実施例としての面状光源装置の輝度測定結果を
示す図表である。

【図６】比較例としての面状光源装置の輝度測定結果を
示す図表である。

【図７】従来の面状光源装置の構造を示す断面図であ
る。

【図８】従来の面状光源装置を構成する光散乱パターン
を示す図である。

【符号の説明】

２樹脂基板６光散乱パターン８パターンピッチ９反射板１２光路変換板

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記樹脂基板は、前記光源ランプを当接させた一側端面
から遠ざかるにしたがって厚みが減じる楔形であり、該
裏面を覆うように光を散乱させる光散乱パターンを設
け、該光散乱パターンの下方に反射板を設けており、前記散乱パターンおよび前記反射板に反射することによ
って決定される前記樹脂基板の表面から出射する主光線
出射角度と、前記樹脂基板の表面に対する裏面の傾斜角度と板厚によ
って決定される前記樹脂基板の表面から出射する主光線
出射角度とを一致させたことを特徴とする面状光源装
置。
【請求項２】前記反射板は正反射材であり、前記光散
乱パターンは微小な凹凸による粗面で形成し、前記光散
乱パターンの曇価は６０から５５％の範囲であることを
特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
【請求項３】前記反射板は散乱反射材であり、前記光
散乱パターンは微小な凹凸による粗面で形成し、前記光
散乱パターンの曇価は４０から３５％の範囲であること
を特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
【請求項４】前記樹脂基板の表面側に、出射方向を画
面垂直方向に修正するための光路変換手段を備えている
ことを特徴とする請求項１から３記載いずれかの面状光
源装置。
【請求項５】前記光散乱パターンは、面状光源装置の
画面から出射する光量が等しくなるように、前記光源ラ
ンプから遠ざかるに従って面積密度を増加させたことを
特徴とする請求項１から４記載いずれかの面状光源装
置。
【請求項６】前記光散乱パターンは、前記樹脂基板と
一体に形成したことを特徴とする請求項１から５記載の
いずれかの面状光源装置。