JPH0682634A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 裏面に乱反射層が設けられている透明な導光
板１の端面に線状の光源５を配設し、表面に透明プリズ
ムシート３を設け、裏面に反射板２を設けた面光源装置
であって、透明プリズムシート３の一面に平らな傾斜面
からなる凹凸条と、この凹凸条の反対側にも凹凸条を設
ける。 【効果】 光源５から出た光は導光板１の中を通って、
透明プリズムシート３を通過するが、透明プリズムシー
ト３の両面に形成されている凹凸条で屈折して、光の方
向が人が見る方向に変わる。しかも、この透明プリズム
シート３は、導光板１側に凹凸条があるから、この面で
反射される光が少なく明るい光が適宜拡散され、導光板
１の裏面に設けられた乱反射層が見えない。又、この面
光源装置の前に液晶を用いた表示装置を置いたところ、
乱反射層に起因する見難さがなく干渉縞が顕れず、見易
い画面となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面光源装置に関する。特
に、液晶が用いられている表示装置のバックライトに好
適な面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワープロ、パソコン、液晶テレビ等の液
晶を用いた厚みの薄い表示装置は、液晶自体が発光しな
いために、通常、液晶を用いた表示装置を照射するため
のバックライトを使用している。このバックライトは厚
みが薄く、しかも、表示装置の面をほぼ均一に照射する
必要がある。かかるバックライトには、通常、面光源装
置が使用される。

【０００３】上記液晶を用いた表示装置は、高級化、小
型化の要求がなされ、そのため、面光源装置も表示装置
と同様に、厚みの薄いものが要求される。この面光源装
置としては種々あるが、最も多く使用されている面光源
装置の構造は、導光板の端面に光源を設け、この光源か
ら照射される光を導光板の表面や導光板に取り付けられ
た板の表面からほぼ均一に出光させるものである。

【０００４】近年、薄型やカラー化に対応するために、
表示装置のバックライトの輝度向上の要求が高まってい
る。そこで、同じ光源で輝度を向上させるためには、面
光源装置の出光させる方向を規制して、使用者の見る方
向に効率よく光を出光させ、輝度を向上させることが必
要である。

【０００５】更に詳細に説明すると、一般に、厚みの薄
い導光板の端面に光源を設け、この端面から光を入光さ
せると、空気と導光板との屈折率の差により、光は全反
射を繰り返し、導光板から外に殆ど出ない。そこで、面
光源装置では導光板の裏面にビーズ等のドットのスクリ
ーン印刷等により乱反射層を設け、導光板の裏面に反射
板を取り付け、導光板の裏面に当たる光を乱反射層で乱
反射させ、この乱反射した光を直接または反射板で反射
させて、導光板の外側に出光させるものである。

【０００６】しかし、導光板の端面に設けられた光源か
ら照射された光は、通常、図１０に示すように、導光板
の表面に対して非常に小さい角度で出光する。即ち、極
めて指向性が強い。

【０００７】このことを図１０を参照しながら、更に詳
細に説明すると、図１０において１０１は裏面にドット
印刷を施した透明な導光板であり、この導光板１０１の
裏面に反射板１０２を設け、この導光板１０１の端面に
線状の光源１０３を設けたものであり、この光源１０３
から放射された光は導光板１０１の中を通り、導光板１
０１の裏面に設けられた乱反射層で乱反射され、導光板
１０１から直接出るか、反射板１０２に反射されて導光
板１０１の表面から出る。そのときのＡ点の光は図１０
のＢのように、導光板１０１との角度が小さい極めて方
向性の強い光である。

【０００８】しかし、このように導光板との角度が小さ
い方向で使用者が見ることは稀であるから、この光の出
光する角度を変えることが必要である。この方向性を改
良するために、図１１に示すように、導光板１０１の表
面に拡散板１０４を設けると、図１１のＣに示すよう
に、指向性が緩やかになるが、未だ、不十分である。

【０００９】かかる欠点を改良するものとして、特開昭
６２−１４４１０２号公報に記載あるように、片面に直
角二等辺三角形プリズムが規則的に多数並んだ構造面を
有し、その反対側の面が滑らかな平面であるような透明
高分子材料からなるフィルムを、導光板にフィルムの平
面側を向けて設けた面光源装置が知られている。即ち、
この面光源装置は、指向性の強い光がフィルムから出光
する際に、光の出光する角度を、直角二等辺三角形プリ
ズムの表面によって使用者が見る方向に変えるものであ
る。

【００１０】又、特開平２−１７号公報に記載あるよう
に、導光板の表面に、平らな傾斜面からなる凹凸条を規
則的に設けた透明プリズムフィルムまたはシートを、凹
凸条の面を導光板に当接させて設けた面光源装置が知ら
れている。即ち、この面光源装置は、指向性の強い光を
使用者が見る方向に透明プリズムフィルムまたはシート
の凹凸条の平らな傾斜面で変え、透明プリズムフィルム
またはシートの表面から出光させるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】面光源装置を薄くする
ためには導光板を薄くする必要があるが、導光板を薄く
すると、導光板裏面にスクリーン印刷された乱反射層が
ハッキリと見えるようになり、この面光源装置の前に液
晶を用いた表示装置を置くと、表示装置の画面が見難く
なるという問題がある。

【００１２】又、特開昭６２−１４４１０２号公報に記
載の面光源装置を発明者が実験したところ、上記フィル
ムを導光板に設けることにより、指向性の強い光の方向
を使用者の見る方向に変えて出光させることができる
が、導光板からフィルムに入射する光をあまり効率よく
使用できていないことが判った。これは、構造面の反対
側の平面に入射角度の大きな光が入射した場合に、光を
導光板方向に反射してしまい、光量損失が起こるためで
ある。

【００１３】又、このフィルムの導光板に接する面が平
らな鏡面であり、しかも導光板の出光面も平らな鏡面で
ある場合、フィルムと導光板との間に生ずる微細な間隙
によって、ニュートンリング状の干渉縞が生じ、画質が
著しく低下するという問題もあった。

【００１４】又、特開平２−１７号公報に記載の面光源
装置は、透明プリズムフィルムまたはシートを通過する
光に、凹凸条に対応した明暗が発生し、この上に液晶を
用いた表示装置を設けると、この明暗に起因するモアレ
干渉縞が発生し易く、表示装置としては好ましくなかっ
た。

【００１５】本発明の目的は、導光板からの指向性の強
い光の方向を改善し、導光板の表面側に設けられる層の
表面での反射を少なくし、干渉縞をなくすると同時に、
乱反射層を見えなくした、拡散性の優れた面光源装置を
提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
し、上記目的を達成するためになしたものであって、裏
面にドット印刷等乱反射層が設けられた透明な導光板の
端面に線状の光源が設けられ、導光板の表面に、平らな
傾斜面からなる凹凸条が設けられている透明プリズムフ
ィルムまたはシートが設けられ、この導光板の裏面に反
射板が設けられている面光源装置において、透明プリズ
ムフィルムまたはシートの前記凹凸条と反対側の面にも
凹凸条が設けられており、平らな傾斜面からなる凹凸条
の方向および周期と、反対側の面に設けられた凹凸条の
方向および周期とがほぼ同じであることを特徴とする面
光源装置である。

【００１７】本発明において、透明なプリズムフィルム
またはシートとは、ガラスや透明な合成樹脂等の透明な
物質を、フィルム状またはシート状に成形させたもので
ある。この成形方法としては種々ある。例えば、凹凸面
からなる型板の間に挟むプレス方法、エンボスロールで
成形しながら押し出す方法、表面をカットする方法等が
ある。

【００１８】本発明に使用する透明プリズムフィルムま
たはシートとしては、合成樹脂製の透明プリズムフィル
ムまたはシートが好適である。この合成樹脂製の透明プ
リズムフィルムまたはシートの好ましい製造方法はポリ
カーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエステ
ル等の透明な合成樹脂の表面にエンボスロールで凹凸条
を設けながら押し出して成形する方法である。

【００１９】本発明において、この透明プリズムフィル
ムまたはシートの導光板に面する側の凹凸条の方向は、
線状の光源に直角でない任意の方向でよい。しかし、導
光板に面する側の凹凸条を線状の光源にほぼ平行になる
ように設けることが好ましい。

【００２０】本発明においては、透明プリズムフィルム
またはシートの一面に平らな傾斜面からなる凹凸条を設
け、その反対の面にも凹凸条を設けているが、この際、
この平らな傾斜面からなる凹凸条の方向と周期は、反対
側の面に設けた凹凸条の方向および周期とはほぼ同じで
ある。又、透明プリズムフィルムまたはシートを２枚以
上重ねて導光板に設置することによって光の拡散の効果
を高めることができる。

【００２１】本発明で使用する透明プリズムフィルムま
たはシートの平らな傾斜面からなる凹凸条及び反対側の
面の凹凸条の山部及び谷部の稜部が曲面であると、光が
適宜拡散し、光の明暗がハッキリせず好ましい。

【００２２】又、平らな傾斜面からなる凹凸条の反対側
の面に設けられた凹凸条の突起の高さを変えて、種々実
験を繰り返した結果、反対側の面に設けられた凹凸条の
突起の高さを平らな傾斜面からなる凹凸条の平均高さの
１／２以下にすると、どちらの面を導光板に向けても、
光が適宜拡散し、明暗がハッキリせず好ましいことが判
明した。

【００２３】

【作用】本発明の面光源装置では、導光板の端面に線状
の光源が設けられているから、この光源から放射された
光は端面から導光板の中に入る。そして、この導光板に
入った光は導光板の裏面に設けられた乱反射層で乱反射
され、直接表面から出るか、この導光板の裏面に設けら
れている反射板で反射されて表面に出る。

【００２４】この導光板から出た光は図１０に示すよう
に極めて方向性が強い。導光板から出た方向性の強い光
は、透明プリズムフィルムまたはシートの裏面の凹凸条
の傾斜面で角度を変えられて、透明プリズムフィルムま
たはシートの中を通って、透明プリズムフィルムまたは
シートの表面の凹凸条の傾斜面で更に角度を変えられて
から使用者が見る方向に出光する。

【００２５】この際、この透明プリズムフィルムまたは
シートの両面に凹凸条が設けられており、従って導光板
に当接する面にも凹凸条が設けられているから、この表
面での反射が少なくなり、導光板からの光を効率よく使
用者の方向に向けることができる。又、透明プリズムフ
ィルムまたはシートの両面に凹凸条が設けられているか
ら、導光板にこの透明プリズムフィルムまたはシートを
設置しても、この表面と導光板との間で密着する部分が
非常に少なくなるためニュートンリング状の干渉縞が生
じない。

【００２６】又、この透明プリズムフィルムまたはシー
トの平らな傾斜面からなる凹凸条の方向および周期と、
反対側の面に設けられた凹凸条の方向および周期とを同
じにすることによって、透明プリズムフィルムまたはシ
ートが製造し易くなり、光の拡散がほぼ一様になり、更
に見易くなる。

【００２７】又、平らな傾斜面からなる凹凸条及び反対
側の面に設けられた凹凸条の稜部が曲面であると、凹凸
条に起因する明暗がぼけて、見易くなる。又、平らな傾
斜面からなる凹凸条の反対側の面に設けられた凹凸条の
平均高さが平らな傾斜面からなる凹凸条の平均高さの１
／２以下にすると、光の拡散が適当になり、更に見易く
なる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の第１の実施例を示すもので、面光源装置の断面図
である。図２は本発明の第２の実施例を示すもので、面
光源装置の断面図である。図３は本発明の第３の実施例
を示すもので、面光源装置の断面図である。図４は本発
明の第４の実施例を示すもので、面光源装置の断面図で
ある。

【００２９】図５は第１の比較例を示すもので、面光源
装置の断面図である。図６は第２の比較例を示すもの
で、面光源装置の断面図である。図７は第３の比較例を
示すもので、面光源装置の断面図である。図８は第４の
比較例を示すもので、面光源装置の断面図である。図９
は、図２に示す実施例に使用した透明プリズムシートと
図６に示す比較例に使用した透明プリズムシートの入射
角と光透過率との関係を示す図である。

【００３０】図１及び図２において、１は厚み３ｍｍの
ポリメチルメタクリレートからなる導光板であり、この
導光板１の裏面にはドット印刷された乱反射層が設けら
れている。尚、このドットは円形でその直径は０．５ｍ
ｍ〜１．５ｍｍである。２は反射板であり、この反射板
２は導光板１の裏面に設けられて、導光板１の裏面に出
光した光を反射させて、導光板１に戻すものである。

【００３１】３は透明プリズムシートであり、この透明
プリズムシート３はポリカーボネートの薄板の一面に平
らな傾斜面からなる凹凸条が、又、反対側の面に凹凸条
がそれぞれ設けられたものである。尚、この平らな傾斜
面からなる凹凸条の頂角は９０°であり、反対側の凹凸
条の頂角は１５０°であり、両方とも、凹凸条のピッチ
は２００μｍである。図１においては、頂角が９０°の
凹凸条の面を導光板１に向け、図２においては、頂角が
１５０°の凹凸条の面を導光板１に向けて、導光板１の
表面に設けた。

【００３２】５は導光板１の端面に設けられた線状の光
源である。６は反射板であり、この反射板６は光源５の
背後に取り付けられ、光源５から放射された光を導光板
１に効率よく入射させるものである。

【００３３】次に、この図１及び図２に示す面光源装置
の使用方法について説明する。光源５を点灯する。する
と、この光源５から放射された光は直接または反射板６
で反射されて、導光板１の中に入る。

【００３４】この導光板１に入った光は直接または反射
板２で反射されて、表面から図１０に示すように指向性
（導光板１との角度が約２０°）の強い光が出る。この
表面から出た光は透明プリズムシート３の裏面の凹凸条
の傾斜面によって角度が変えられて、透明プリズムフィ
ルムまたはシートの中を通って、透明プリズムフィルム
またはシートの表面の凹凸条の傾斜面で更に角度を変え
られてから透明プリズムシート３から液晶ユニット側へ
出射する。

【００３５】この透明プリズムシート３の中を通った光
が表面から出るときに、表面で反射される光が少なく、
明るい光が表面の凹凸条によって拡散されて出光する。
この透明プリズムシート３を覗いたところ乱反射層及び
ニュートンリング状の干渉縞が見えなかった。又、この
面光源装置の前に液晶を用いた表示装置を置いたとこ
ろ、表示装置の画面にモアレ干渉縞が現れず、又、乱反
射層に起因する見難さもなく、極めて美麗な画面となっ
た。

【００３６】次に、図３及び図４に示す実施例について
説明する。この図３及び図４に示す実施例は、それぞれ
図１及び図２に示す実施例とほぼ同じである。異なる点
は、透明プリズムシート３ａの平らな傾斜面からなる凹
凸条の山部と谷部の稜部がそれぞれ曲率半径５０μｍの
曲面であって、反対側の面の凹凸条の山部と谷部の稜部
がそれぞれ曲率半径１００μｍの曲面となっていること
である。この図３及び図４に示す実施例の面光源装置の
前に液晶を用いた表示装置を置いたところ、図１及び図
２に示す実施例の面光源装置より美麗な画面となった。

【００３７】次に、図５及び図６に示す比較例について
説明する。図５に示す比較例では、図１に示す実施例の
透明プリズムシート３ｂの一面に図１に示す実施例と同
じ凹凸条（ピッチ２００μｍ、頂角９０°）を設けてい
るが、反対側の面が平面であることが、図１に示す実施
例と異なる。その他は図１に示す実施例と同じである。
図６は、図５の透明プリズムシート３ｂの導光板１に向
ける面を変えたものである。

【００３８】この図５に示す比較例の面光源装置の前に
液晶が用いられた表示装置を置くと、表示装置にモアレ
干渉縞が多数見えて、見難い画面となった。

【００３９】又、図６の比較例の面光源装置の透明プリ
ズムシート３ｂから出る光は図１に示す実施例より暗
く、しかも、この透明プリズムシート３ｂの表面を覗く
と、若干歪んでいるが、ハッキリとした乱反射層が確認
された。又、所々にニュートンリング状の干渉縞が見え
た。又、この面光源装置の前に液晶を用いた表示装置を
置いたところ、表示装置の画面がドットに起因する明暗
が見えて極めて見難かった。

【００４０】次に、図７及び図８に示す比較例について
説明する。図７に示す比較例では、図５に示す比較例の
平らな傾斜面からなる凹凸条の山部と谷部の稜部が曲率
５０μｍの曲面になっていることが異なる。その他は図
５に示す比較例と同じである。図８は、図７の透明プリ
ズムシート３ｃの導光板１に向ける面を変えたものであ
る。

【００４１】この図７に示す比較例の面光源装置の前に
液晶が用いられた表示装置を置くと、図５に示す比較例
よりボンヤリしているが、表示装置にモアレ干渉縞が多
数見えて、見難い画面となった。

【００４２】図８の比較例の面光源装置の透明プリズム
シート３ｃからでる光は図４に示す実施例より暗く、し
かも、この透明プリズムシート３ｃの表面を覗くと、図
６に示す比較例よりボンヤリしているが、乱反射層が確
認された。又、所々にニュートンリング状の干渉縞が見
えた。又、この面光源装置の前に液晶を用いた表示装置
を置いたところ、表示装置の画面が乱反射層に起因する
明暗が見えて見難かった。

【００４３】図１〜４に示す実施例と図５〜８に示す比
較例から判明するように、透明プリズムシートの両側に
凹凸条が設けられた面光源装置は明るい光が適宜拡散
し、導光板の裏面に設けた乱反射層及びニュートンリン
グ状の干渉縞が見えない。又、この面光源装置の前に液
晶を用いた表示装置を置くと、乱反射層に起因する見難
さがなく、又、モアレ干渉縞が発生せず明るい見やすい
画面となる。

【００４４】一方、透明プリズムシートの一面に平らな
凹凸条を設けた透明プリズムシートは、暗く、ニュート
ンリング条の干渉縞が見え、又は、乱反射層が見え、面
光源装置の前に液晶を用いた表示装置を置くと、乱反射
層に起因する見難さがあり、モアレ干渉縞が見える等画
面が見難かった。尚、図７及び図８に示す比較例のよう
に、この凹凸条の稜部を曲面にすると、図５及び図６に
示す比較例より若干改良されたが、未だ、不十分であっ
た。

【００４５】次に、図２に示す実施例と図６に示す比較
例の画面の明るさを比較するために、図２に示す実施例
に使用した透明プリズムシート３と図６に示す比較例に
使用した透明プリズムシート３ｂの入射角度と光線透過
率とを比較した図を図９に示す。図９において、Ｘの黒
点は図２に示す実施例の光の透過率であり、Ｙの白点は
図６に示す光の透過率である。

【００４６】この図９から判明するように、図２に示す
実施例の方が図６に示す比較例より、入射角６０°以上
では透過率がよい。特に、角度が大きくなるに従って、
比較例の方が悪くなっている。これは図６に示す比較例
の透明プリズムシート３ｂの平面からなる表面で反射さ
れるために、角度が大きくなるに従って透過率が低くな
ったものと考えられる。図１０に示すような導光板では
ほとんどの光は入射角が６０°より大きくなるので、実
施例の方が効率がよくなる。

【００４７】

【発明の効果】本発明の面光源装置は、透明プリズムフ
ィルムまたはシートの両面に凹凸条を設けているから、
表面で反射される光が少なく、ニュートンリング状の干
渉縞も発生せず、明るい光が適宜拡散され、導光板の裏
面に設けられた乱反射層が見えなくなる。又、この面光
源装置の前に液晶を用いた表示装置を置いたところ、乱
反射層に起因する見難さがなくなり、モアレ干渉縞も現
れず、明るい画面となり、極めて見易いものであった。

【００４８】又、透明プリズムフィルムまたはシートの
平らな傾斜面からなる凹凸条の方向および周期と、反対
側の面に設けられた凹凸条の方向および周期とをほぼ同
じにしたり、平らな傾斜面からなる凹凸条の稜部及び反
対側の面に設けられた凹凸条の稜部を曲面にしたり、反
対側に設けられた凹凸条の平均高さを平らな傾斜面から
なる凹凸条の平均高さの１／２以下にすると、光が適宜
拡散され見易い光が得られる。

【００４９】又、透明プリズムフィルムまたはシート
を、この凹凸条を線条の光源にほぼ平行にし、この凹凸
条の面を導光板の表面に当接させて導光板の表面に設け
ると、光がこの凹凸条にほぼ直角に差し込むので、透明
プリズムまたはシートの中に光が効率よく入るようにな
る。このように、本発明面光源装置は極めて優秀であ
り、価値あるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施例を示すもので、面
光源装置の断面図である。

【図２】図２は本発明の第２の実施例を示すもので、面
光源装置の断面図である。

【図３】図３は本発明の第３の実施例を示すもので、面
光源装置の断面図である。

【図４】図４は本発明の第４の実施例を示すもので、面
光源装置の断面図である。

【図５】図５は第１の比較例を示すもので、面光源装置
の断面図である。

【図６】図６は第２の比較例を示すもので、面光源装置
の断面図である。

【図７】図７は第３の比較例を示すもので、面光源装置
の断面図である。

【図８】図８は第４の比較例を示すもので、面光源装置
の断面図である。

【図９】図９は図２に示す実施例に使用した透明プリズ
ムシートと、図６に示す比較例に使用した透明プリズム
シートの入射角と光透過率との関係を示す図である。

【図１０】図１０は従来の面光源装置の配光特性を示す
説明図である。

【図１１】図１１は従来の面光源装置の配光特性を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ 反射板 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ 透明プリズムフィルムまた
はシート ５ 光源 ６ 反射板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 裏面に乱反射層が設けられた透明な導光
   板の端面に線状の光源が設けられ、導光板の表面に、平
   らな傾斜面からなる凹凸条が設けられている透明プリズ
   ムフィルムまたはシートが設けられ、この導光板の裏面
   に反射板が設けられている面光源装置において、透明プ
   リズムフィルムまたはシートの前記凹凸条と反対側の面
   にも凹凸条が設けられており、平らな傾斜面からなる凹
   凸条の方向および周期と、反対側の面に設けられた凹凸
   条の方向および周期とがほぼ同じであることを特徴とす
   る面光源装置。
2. 【請求項２】 平らな傾斜面からなる凹凸条及び反対側
   の面の凹凸条の稜部が曲面であることを特徴とする請求
   項１記載の面光源装置。
3. 【請求項３】 平らな傾斜面からなる凹凸条の反対側の
   面に設けられた凹凸条の平均高さが、平らな傾斜面から
   なる凹凸条の平均高さの１／２以下であることを特徴と
   する請求項１又は２記載の面光源装置。
4. 【請求項４】 透明プリズムフィルムまたはシートが複
   数枚重ねられていることを特徴とする請求項１、２又は
   ３記載の面光源装置。