JPS62169192A

JPS62169192A - 面光源

Info

Publication number: JPS62169192A
Application number: JP61009937A
Authority: JP
Inventors: 達見高橋; 孝二黒田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は面光源に関し、更に詳しくは、各種ディスプレ
イの光源、特に液晶表示セルの裏面に背面光源として設
置するのに適し、光量および／または波長の制御が可能
で、且つ出光効率の著しく改良された面光源に関する。

（従来の技術）近年、情報化社会の急激な進１１（とともに、各種情報
を人間に受渡しする端末機器が非常に多く利用されてい
る。これらの端末ディスプレイの大部分はいわゆるＣＲ
Ｔであるが、これらのＣＲＴは、カラー表示機能、画像
調整機能等に優れ、信号ケーブルが少なくて済む等の多
くの利点を有するものの、高圧電源や肉厚ガラスからな
る表示管を必要とするため、大きくて重く、ｎつスペー
スをとるという欠点があることから、壁掛は型、可搬型
、携帯型等の用途を中心に平板状のフラットディスプレ
イが種々提案されており、これらのうちで特に有望なも
のは、ＩＣ駆動可能で、カラー化が容易な液晶ディスプ
レイである。

（発明が解決しようとしている問題点）従来の液晶ディ
スプレイは、′Ａ面に光反射層を設け、前面からの外光
を利用して情報を表示する方式であり、格別の光源を必
要としないため、１：Ｌ１計算機、電池駆動の計算機、
時計等のディスプレイとして広く使用されている。しか
しながら。

このような液晶ディスプレイを端末機やテレビとして従
来のＣＲＴに代えて使用する場合には、明るさが不足し
ているため、視野角、コントラスト、表示品質が劣り、
特に１０−１２インチ程度以上のサイズにし、８０字２
０〜２５行程度の大容量表示用としては表示品質上の問
題が生じる。

また特別の光源を有さないので、外部の光環境条件の変
化によって表示品質が左右され、外光が存在しない場合
には１表示機能を全く失うという欠点がある。

このような問題点を解決するために、最近では、液晶デ
ィスプレイの裏面に設置する背面光源の研究が多く為さ
れている。これらの背面光源としては有機分散型ＥＬ、
薄膜ＥＬ、発光ダイオードアレイを利用したもの、蛍光
灯やランプ等の光源と導光板とを組み合わせたもの、フ
ルネル型導光板、照明ボックス等種々のものが提案され
ているが、大型ディスプレイ用としては均一性、効率、
演色性等の点で満足できるものは知られていない。

これらの内で有望なものとしては、アクリル板等の透光
性パネルの側面に蛍光灯等の光源を設け、パネルの一方
の面から出光する方式が知られているが、この方式では
まず第一に蛍光灯の光量は常に均一であるために、出光
面の光量を任意に制御することができず、液晶ディスプ
レイの使用者の個人差や使用環境に対応することができ
ない。また、光量すなわち明暗のみではなく、ホワイト
バランスや演色性、使用者の眼精疲労を考慮すると、出
光面からの波長を調節して、適当な色相光とすることも
望ましいが、光源が蛍光灯である場合には白色光のみが
出光されるので、電気的に調節することは不可能である
。また第二には出光パネルを蛍光灯の直径より薄くする
と導光効率が著しく低下するという問題があり、また第
　に導入光の大部分は出光面に平行な直進光であるため
に、出光面からの出光効率が低いという＋／！ｉ　ｕが
あり、更に第四にはこのパネルを大型にすればする程光
源付近とパネルの中央部分との照度に差が生じるという
問題がある。

従って、本発明の主たる目的は、ＣＲＴに代替できる程
度に大型であり、且つ使用する光環境や使用者の個人差
に応じて容易に光量および／または波長を調節すること
ができ、更に、出光パネルを蛍光灯等の光源のサイズに
関係なく薄くでき、出光効率に優れた面光源を提供する
ことである。

このような本発明の「１的は、以下の本発明によって達
成された。

（問題点を解決するための−Ｌ段）すなわち、本発明は、出光パネル、該出光パネルに光を
供給する光源および光源光を調節する調光フィルターか
らなる面光源である。

（（！ｆましい実施態様）次に本発明の面光源の好ましい実施態様を図解的に示す
添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。

第１図は、本発明の面光源の１例の断面図を示し、第２
図はそのモ面図を示し、第３図は別の好ましい実施態様
の面光源の断面図を示すものである。

本発明の面光源は、第１図示の如く、出光面３と導光面
６を除いた部分に光反射層８を設けた出光パネルＢの導
光部（導光部６）に、蛍光灯等の光源Ａを付設し、該蛍
光灯から照射される光を調節する調光フィルターｌＯを
設けたことを特徴としている。

このような本発明の面光源は、その調光フィルター１０
を除いて他は従来公知の構成でよいものである。本発明
を主として特徴づける調光フィルター１０は光量フィル
ターおよび／または波長フィルターとして機能を有する
ものである。

まず最初に調光フィルター１０が光量フィルターである
場合には、このような光量フィルターは、蛍光灯Ａから
照射される光の量を調節できる構成である限りいずれの
構成でもよいものであり、いくつかの好ましい例を挙げ
れば次の通りである。

（１）蛍光灯Ａの周囲に蛍光灯の光を制御できる層を形
成し、１゛け光灯を回転可能にした態様。

この態様では、上記層が光量フィルターとなり、例えば
、黒色その他の色の如く、遮光または光を吸収し得る層
を形成する態様、白色、金属色等の如く光を反射できる
層を形成する方法等いずれでもよい、このような光量制
御層は適当なインキや塗料を調製し、これを蛍光灯Ａの
周囲に印刷したり、へヶ、ロール、スプレー、静電塗装
、焼付け、インキジェット法等の方法で塗布したり、蒸
着、ＣＶＤ、スパッタ等の方法、また、予め染着層を形
成しておき、後に染色する方法で、直接光源に形成する
か、予め他の透明基材に形成しておき、貼り合わせする
等のいずれの方法で形成してもよい、勿論、このような
光量フィルターは。

蛍光灯Ａの管壁に均一に形成するのではなく、線状、縞
状あるいは点状に適当に密度差や濃度差をつけて形成す
るか、あるいは、透過濃度の異なる遮光材層を段階的ま
たは連続的に形成する。このような構成の光量フィルタ
ーｌＯを形成し、適当な手段（図示なし）により蛍光灯
Ａを回転させることによって、出光面に至る光にを容易
に制御することができる。

（２）蛍光灯Ａは固定し、その周囲に回転可能な光量フ
ィルター１０を設ける態様。

この例の原理も上記（１）の場合と全く同一であり、例
えば、透明なガラスやプラスチックからなる管状フィル
ター１０を形成し、その表面に上記（１）における如き
、密度差や濃度差を有する光吸収層あるいは光反射層を
形成する方法でよい。更に上記管状体を設けた後にその
表面に上記の如き光■調節機能を有するフィルム副を巻
き付けたものでもよい。また、フレキシブルな筒状シー
トにして、２軸で回転して送る方法も可能である。この
ような構成の光Ｆ翳フィルター１０を設け、このフィル
ター１０をギヤやベルトｆｆの適８な１段（図示なし）
で回転させることによって、出光面に至る光量を任意に
１ノ制御することができる０以上は、説明容易性のため
に、管状のフィルターを例示して説明したが、フィルタ
ーはこれらの例に限定されず、いずれの形状および可動
機構でもよい。

また、調光フィルター１０が波長フィルターである場合
には、上記（１）および（２）の態様における光吸収層
を特定の波長の光を吸収する色に着色することによって
本発明の目的が達成できる。すなわち、調光フィルター
１０をイエロー、オレンジ、レッド、ブルー、グリーン
、バイオレットあるいはそれらの中間色で任意の順序に
着色すればよく、このような構成の調光フィルター１０
を使用者の好みに応じて回転あるいはスライドさせるこ
とによって、光源から出光面に至る光の波長を任意に制
御することができる。また、テレビ用途においては、必
須である色相調整が最も筒中にできる方法として有効で
ある。

更に本発明で使用する調光フィルター１０は。

上記の光１１℃フィルターと波長フィルターとを同時に
兼ねることができる。例えば、同一のフィルター上に光
■調節と色調調節の両機能を持たせる方法と、前記第２
の構成例では、複数のフィルターに分けて相互に重ね合
わせ、独立に制御する方法とがあり、後者の方が、光量
、色調１色調の６淡等多くの調整が可能であり、より精
密な調整に適している。

また本発明者は、上記の如き本発明の基本的な調光可能
な面光源において、蛍光灯Ａの光利用効率を一層高める
ことができることを知見した。

すなわち第１図の例では、蛍光灯Ａの直径よりも出光パ
ネルＢの厚みを薄くすると光源光１の導入効率が低下す
るという欠点があった。

また出光パネルＢを厚くすれば導光効率は向上するが、
現在の薄型化および軌間化指向に合致しないものである
。また光源Ａから導入される光は出光パネルＢ中を出光
面に平行に直進する光が多くの割合を占めるため、出光
面３からの出光効率が低いとし・う問題があり、更に光
源Ａ付近の出光面３の照度が高く、光源Ａから離れる程
照度が低卜し、出光面３全体において照度が不均一であ
った。

本発明の好ましい面光源は、を記の如き問題点も解決し
たものであり、第３図に図解的に示す如く、出光パネル
、該出光パネルに光を供給する光源および光源光を調節
する調光フィルター１０からなり、該出光パネルＢが光
源光ｌを導入する導光部２、導光面６、導入された光ｌ
を出光面３に案内する光案内部４および出光面３からな
るものであり、光源光ｌの大部分が直接光案内部４に導
入されず１反射光５として出光面に方向づけられて光案
内部４に導入され、且つ出光面３から出光することを特
徴としているものである。

尚、上記における調光フィルター１０は前記基本的な本
発明の面光源における調光フィルター１０と同様である
。

以上の如き構成とすることによって、出光パネルＢの光
案内部４の厚さを光源である蛍光灯Ａの直径より薄くし
ても、導入された光は、出光面と対向する側の反射面で
反射（−次反射）され、出光面に直接到達し、光源光ｌ
の導光効率を低下させることがない、また図示の例の如
く、導光部２のみを厚くして蛍光灯Ａを導光部２中に包
含させることによって、蛍光灯Ａから出光する光ｌの大
部分を、蛍光灯Ａを包囲する導光部の光反射層８により
集光させて光案内部４に導入することができるので、従
来例（第１図において調光フィルターｌＯを除いた構成
）に比して、光源光１の導入効率を著しく向上させるこ
とができる。

また出光パネルＢの出光面３に送られる光源光ｌは、従
来例では、大部分が出光面３と平行な直進光であるため
、出光面３に至る光の１１３合が少なく出光面３の照度
が低く、また不均一であったのに対して５本発明の面光
源の場合には、光源光ｌの大部分は光源の周囲で集光さ
れ、出光パネルＢの外側に設けられた光反射層８により
反射されて出光面３に対して方向づけられた角度を有し
て直接出光面３に至る一次反射光を利用するため、途中
の光損失が少なく、光案内部４に導入された光ｌの出光
効率が著しく向−ヒし、また反射面の設計によって出光
面３全体にわたって均一な照度を与えることができるも
のである。ＪＬ体的には、例えば、２個以上の光源を組
み合せて均一な照度にすることが可能であり、また、光
源が１木でも光源からの遠近差なしに均一にすることも
可能となるうえ、任意の照度分布を与えることも可能で
ある。

このような作用効果は、出光パネルＢの出光面３および
導光面６を除く外面に光反射層８を設け、蛍光灯Ａの周
囲、特に下方の光反射層の角度や形状を変化させ、例え
ば傾消面や凹状あるいは凸状反射レンズ形状、フルネル
レンズ形状、マイクロレンズアレイ形状等の反射型レン
ズ状にすることにより、光源Ａからの出光面３に達する
光ｊｌＥを自由に変化させることができるので、出光面
３に至る光量を均一化することができる。

以上の如き本発明の作用効果を奏する出光パネルＢは、
いずれかの透光性に優れた材ネ４１例えばガラス材料等
から形成できるが、成形容易性や透光性等の点からは、
アクリル樹脂、アクリ口ニトリルースチレン共重合樹脂
、セルロースアセトブチＬ／−ト樹脂、セルロースプロ
ピオネート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の
透光性プラスチック材料あるいはこれらの複合材料若し
くは共重合材料から形成するのが好ましい。

また、反応固化型のエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、
メタクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等も使用可能である
。成形方法としては、射出成形、コンプレッション成形
、注型成形、切削、研磨等公知の方法がいずれも適用で
きる。

このようにして得られる出光パネルＢの光反射層８は、
第１図および第２図に示す如く、出光面３および導光部
２の導光面６を除く他の部分にニッケル、アルミニウム
、銀、金等の光反射性金属を蒸着、スパッタ、メッキ、
銀鏡反応等により形成するか、反射性の金属入り塗料を
塗布したり、あるいはアルミニウムシー１４の光反射性
材料を貼り合せすることにより形成し、光源光ｌがパネ
ルＢ外に漏洩するのを防止することが、一部の漏洩光を
＋１度内部に反射する効果を含めて有効である。また、
不安な部分は設計されない外光入射を防１１するための
遮光剤や光吸収剤で層を形成することもｒ段として有効
である。これらの反射面は、光学設計を乱さない範囲で
、散乱性に処理するか、ガラスピーズ等の再帰反射材料
を利用することも可能であり、また、凹凸面を利用して
拡散反射させることも可能である。

また、その出光面３には、光拡散層９を形成するのが好
ましく、例えば、出光面を出光パネルの成形時または成
形後に、サンドペーパー研磨、サンドブラスト、ホーン
ニング、パフ研磨、ヘアライン加工、エンボス加工、プ
レス加工等で粗面化したり、シリカ、アルミナ、酸化チ
タン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化マグネシウム等の
白色顔料や特定径を有するガラスピーズ等の光拡散性材
料を含む透明樹脂層を、浸漬、ロールコート、ブレード
コート、スプレコート等の塗布法により形成したり、あ
るいはこれらの層を接着することにより、出光面３に至
った光を乱反射あるいは拡散させ、出光面３からの照度
を均一化するとともに視角を広げることができる。また
このような光拡散層は、スリガラス板、光拡散性ガラス
板、光拡散性プラスチックシート等を別に用意し、成形
時に同時に一体化するか、または使用時に液晶セルフと
出光面３との間に載置あるいは貼り合わせてもよい。ま
た、光源の導光部と反対側には光反射性の集光鏡や放熱
板を配置することも効率向上や熱設計上有利である。

以上の如き出光パネルＢは、第１図示の如く平板状でも
よいが、好ましい実施態様においては、第３図に示す如
く出光面３と導光部２とが凹部を形成しており、この四
部に液晶ディスプレイ７を載置することによって、液晶
ディスプレイ７の背面を照明し、液晶ディスプレイ７を
環境によらず明瞭に見えるようにすることができる。ま
た、出光パネルをこのような形状とすることによって。

背面光源を含むディスプレイ全体の厚みを薄くすること
ができ、全体の軽ｉｉｌ化が達成できる。

以り本発明の好ましい実施態様を例示して本発明を説明
したが、光源Ａからの光の光是および／または波長を制
御できる調光フィルターを右する構成である限り１本発
明の面光源は図示の形状に限定されず、いずれの形状で
もよいものである。

例えば、出光パネルＢの導光部２（光源Ａ）は図示の２
箇所に限定されず、１箇所でも、３箇所でも４箇所でも
よく、また出光パネルＢの形状は、矩形に限定されず１
円盤状、楕円板状、多角形状、コーナ部が丸みを有する
矩形状等任意の形状でよく、従って、光源の形状も棒状
蛍光灯Ａに限定されず、出光パネルＢの形状に応じて、
環状等任意の形状でよい。

（作用・効果）以上の如き本発明の面光源は、使用者によって出光面に
至る光の光量および／または波長が簡便に任意に制御で
きるので、使用者の個人差に十分対応でき、使用名毎に
最適の光間（明暗）および／または最適の波長光（色相
）をもって液晶ディスプレイ等のディスプレイを使用す
ることができる。

更に本発明の好ましい実施態様では、光源からの光が光
案内部に平行に入射されるのではなく。

方向性を有する反射光として入射されるため、入射光の
大部分は、出光面に方向づけられた角度のある光とする
ことができ、光源からの光を効率良く出光面に案内する
ことができる。

また本発明の更に別の好ましい実施態様では。

光源としての蛍光灯の太さに拘らず、光案内部を薄くす
ることができるので、ディスプレイの薄層化および軽に
化という要求を満足させることができる。

また、同様の理由から、導光部を蛍光灯の直径より厚く
して、そのなかに蛍光灯の半分以上をはめ込み、１つ光
案内部は蛍光灯の直径より薄くすることができるので２
蛍光灯から照射される光の大部分を集光して光案内部に
導入できるので、光案内部が蛍光灯の直径よりも薄くと
も、光源光の利用効率を著しく高めることができる。

また、出光面等の一部を除く出光パネルの外面に光反射
層を形成し、それらの光源に対する角度や形状を適当に
コントロールすることにより、光源からの光を出光面全
体に均一に分配することができるので出光面の照度を一
層均一化することができる。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ポリメチルメタクリレート樹脂（バラペットＨＲ，協和
ガス化学製）を使用して第１図および第２図に示す如き
形状でサイズ２４０　ｍｍＸ１８０ｍｍ、光案内部の厚
み１２ｍｍ、導光部の厚み２２＋ｕの出光パネルを射出
成形方法で成形し、出光面および導光面を除く外面にア
ルミニウムを真空蒸着して光反射層を形成した。また、
上記のアクリル樹脂にガラスピーズ（東芝バロティー二
製）をＩＱＩ量％の割合で混練して２ｍｍ厚のシートを
作成し、これを出光面に貼合した。また、上記アクリル
樹脂からその一端に回転用とってを設けた管状体を形成
し、その表面に黒色のドツトが印刷され、ドツト数が連
続的に変化しているポリ塩化ビニルシート・を貼り合わ
せ、２木の調光フィルターを用意した。この中に１５Ｗ
の蛍光灯を夫々装着し、導光部に形成した四部に嵌合し
、上面をアルミニウムシートで封＋Ｌ　Ｌ　、外部から
上記の調光フィルターが自在に回転できるようにして本
発明の面光源とした。

この面光源の出光面に液晶ディスプレイをａ置し、面光
源を点灯したところ、液晶ディスプレーは発光型となり
、視野角、コントラストが優れ、全体が均一な高い表示
機能を示した。また、調光フィルターを徐々に回転させ
ることによって、液晶ディスプレイの明暗が変化し、個
人差および外光に対応して表示面の調光がｒ＋（能であ
った。

実施例２実施例１におけるドツト印刷シートに代えて、蛍光灯の
周囲長さに等しいＩＩＩで、縦に連続的に透明性の高い
虹の７色を配色したシートを使用し、他は実施例１と同
様にして本発明の面光源を得た。この面光源を実施例１
と同様に使用してみたところ、表示面の光の色相を種々
の色相に変化させることができた。

以−ヒの通り、本発明の面光源は、液晶ディスプレイ等
の各種のディスプレイの背面光源として非常に有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の面光源の１例の断面を図解的に示す図
であり、第２図は第１図の平面図に相当し、且つ第３図
は他の好ましい例の面光源の断面を図解的に示す図であ
る。Ａ；光源　　　　　Ｂ；出光パネル１；光源光　　　　２；導光部３；出光面　　　　４；光案内部５；反射光　　　　６；導光面７：液晶ディスプレイ８；光反射層　　　９；光拡散層ｌＯ；調光フィルター出願人　　大［１本印刷株式会社第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）出光パネル、該出光パネルに光を供給する光源お
よび光源光を調節する調光フイルターからなる面光源。
（２）光源が蛍光灯である特許請求の範囲第（１）項に
記載の面光源。
（３）調光フイルターが光量フイルターである特許請求
の範囲第（１）項に記載の面光源。
（４）調光フイルターが波長フイルターである特許請求
の範囲第（１）項に記載の面光源。
（５）出光面および導光面を除く出光パネルの表面が光
反射性となっている特許請求の範囲第（１）項に記載の
面光源。
（６）出光パネルの出光面が光拡散性とされている特許
請求の範囲第（１）項に記載の面光源。
（７）出光パネルが矩形であり、その少なくとも一端に
光源が設けられている特許請求の範囲第（１）項に記載
の面光源。
（８）出光パネルが、透光性樹脂から一体的に成形され
ている特許請求の範囲第（１）項に記載の面光源。
（９）該出光パネルが、光源光を導入する導光部、導光
面、導入された光を出光面に案内する光案内部および出
光面からなり、光源光の大部分が反射光として光案内部
に導入され且つ出光面から出光する特許請求の範囲第（
１）項に記載の面光源。
（１０）出光パネルが、導入光がが出光面に対向する側
の光反射面で反射され、出光面全体を照射する構成であ
る特許請求の範囲第（９）項に記載の面光源。
（１１）出光パネルが一枚の透光性板からなり、該透光
性板の少なくとも一端に設けられた導光部が、出光面に
対して略直角に形成されている特許請求の範囲第（９）
項に記載の面光源。