JPH0829624A

JPH0829624A - 面光源装置

Info

Publication number: JPH0829624A
Application number: JP6183099A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Katakura; 孝明片倉; Hidemasa Mori; 英正毛利
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】導光板の全面に亙って限りなく均一な状態
で、高い輝度を得られるようにした面光源装置を提供す
る。【構成】導光板１１の少なくとも一端に線光源１２を
配するとともに導光板の一面に複数条の溝２１による乱
反射パターンを設けた反射層３１を形成したエッジライ
ト方式の面光源装置において、上記反射層３１は、導光
板の内部を透過する線光源からの光の通過方向に沿う複
数条の平行な溝２１により構成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導光板の全面に亙って
限りなく均一状態で、しかも高い輝度を得られるように
した面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置の発展は目覚まし
く、ＯＡ分野、自動車関連分野、通信機分野、その他広
い分野に亙って利用されている。そして、液晶は自発光
しないため、当初は反射光を利用して表示を視認してい
たが、極めて不鮮明であるため、透過光を利用して視認
する透過型の表示装置が主流となり、広く普及してい
る。このような透過型の表示装置における透過光の光源
としては、所謂バックライトが使用されている。このバ
ックライトには、拡散板の下方に線光源として蛍光管を
配し、種々の工夫をして均一な面光源を確保使用として
いるアンダーライト方式のものと、導光板の端面に線光
源として蛍光管を配し、種々の工夫をして導光板の端面
から入射する光を均一に上面へ投射させる面光源とする
エッジライト方式がある。一般にアンダーライト方式は
明るいが肉厚で、エッジライト方式は暗いが薄肉である
という特徴があり、用途により使い分けられている。

【０００３】そして、導光板の表面には、均一な輝度を
得るために乱反射層が形成されるのであるが、この乱反
射層は、反射・拡散性を有するインクを用いてドットパ
ターンを印刷する方法により形成されることは良く知ら
れている。しかし、この印刷による方法では光束の一部
がインク自体に吸収されるため、光利用効率がその分だ
け低下する。また、印刷後にはインクの乾燥工程を必要
とする。さらに、印刷中或いは乾燥中に微細な塵埃が未
乾燥のインクに付着したり、あるいはインクの剥げ落ち
等が生ずると製品の品質を阻害してしまうという欠点が
ある。そこで、機械加工或いはモールディング加工等に
より光束の進行方向と直交する方向に複数条の溝を刻設
する方法が見出され、各種の提案がなされている。

【０００４】例えば特開平２−１６５５０４号公報、米
国特許第５，０７９，６７５号明細書、特開昭５９−１
９４３０２号公報、並びに米国特許第４，７６５，７０
１号明細書等には、断面形状がＶ状の溝を設ける構成が
記載され、導光板の一端に配した線光源からの光が、導
光板の内部を透過する途中で溝の内面である傾斜面で反
射させるようにしている。尚、特開平２−１６５５０４
号公報、米国特許第５，０７９，６７５号明細書に記載
の導光板の構成を図１に、特開昭５９−１９４３０２号
公報に記載の導光板の構成を図２に、米国特許第４，７
６５，７０１号明細書に記載の導光板の構成を図３にそ
れぞれ模式的に示した。図中、１ａ〜１ｃは線光源、２
ａ〜２ｃは導光板、３ａ〜３ｃは溝を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の面光源は、何れも導光板が厚肉であり、且つ線光
源から溝までの距離が小さい範囲（線光源に近い範囲）
では高い輝度が得られるが、肉薄で、且つ線光源から溝
までの距離が大きくなる条件では、線光源からの距離が
大きい範囲（線光源に遠い範囲）で低い輝度しか得られ
ない。その理由としては、図４に示す模式図により以下
のように理解することができる。即ち、線光源１ｄから
導光板２ｄ内を平行直進する光は、溝３ｄ₁ の斜面４に
当り、それから先への進行が妨げられ、斜面４の傾斜角
度４５°でほぼ直角に屈折（反射）して有効に導光板２
ｄの上方の出光面に放出される。したがって、それより
遠くの溝３ｄ₂ ，３ｄ₃ …に到達できる光束は、より遠
くなるほど減少することになる。特に、導光板２ｄの厚
みが薄い場合には、線光源１ｄから導光板２ｄに入る絶
対光量が少なく、しかも線光源１ｄにおける光束の通路
（断）面積が少なくなるので、線光源１ｄからの距離が
大きい範囲に到達する光束は甚だしく少ないものとな
り、輝度が低くなる。したがって、導光板の一端部若し
くは対向する両端部に線光源を配したとしても、導光板
の全面において均一な状態の輝度を確保することがきわ
めて困難である。しかし、電子機器分野、通信機器分野
等の精密機械においては、導光板の全面において限りな
く均一に近い輝度の面光源装置が要求される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、導光板の少なくとも一端に線光源を配す
るとともに導光板の一面に略平行状の複数条の溝による
乱反射パターンを表示した反射層を形成したエッジライ
ト方式の面光源装置において、上記反射層は、導光板の
内部を透過する線光源からの光の通過方向に沿う複数条
の平行な溝により構成するようにしたこと、及び複数の
溝は、線光源からの距離に対応して横幅と深さのいずれ
か一方若しくは両方が調整されていることにより、導光
板のほぼ全面の輝度が限りなく均一に近い状態となって
いること、および、複数の溝は、内面に微細な光の反射
部を形成したものであること、また複数の溝は、線光源
からの距離に対応して長さが調整されていることによ
り、導光板のほぼ全面の輝度が限りなく均一に近い状態
となっていることを特徴とする面光源装置に関するもの
である。

【０００７】上記本発明に使用する導光板は、光を透過
させるものであれば特に材質を限定するものではない。
そして、この導光板の一方の面、通常では下面に平行な
複数条の溝による乱反射パターンを表示した反射層が形
成されるのであるが、上記複数条の溝は、特に導光板の
内部を透過する線光源からの光の通過方向に沿うもので
あって、横幅、深さ及び長さが調整されているし、透過
するほとんどの光を導光板の出光面に乱反射させるの
で、導光板の全面を限りなく均一な状態に、また高い輝
度にすることが可能である。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。図
５は本発明の面光源装置の基本的な構成を示すもので、
導光板１１の一端に線光源１２を配置し、上記導光板１
１の一面（下面）に、複数条の溝２１による乱反射パタ
ーンを設けた反射層３１を形成した構成である。

【０００９】そして、上記反射層３１の複数条の溝２１
は、導光板１１の内部を透過する線光源１２からの光の
通過方向に沿った方向、即ち、線光源１２に対し直交す
る方向であって、複数条の溝２１はそれぞれ平行に形成
されている。前記導光板１１は、例えばポリメチルメタ
クリレート板で、厚さが１〜８ｍｍ程度、横幅が５０〜
２００ｍｍ程度、長さが１００〜３００ｍｍ程度が一般
的である。また、線光源１２は、例えば２Ｗの冷陰極放
電管とリフレクターとからなるものである。そして、溝
２１は、幅が５〜６００μｍ、深さが５〜５００μｍ、
溝の間隔は３００〜１２００μｍで、導光板１１の長さ
方向の全長に形成してもよいし、導光板の両端から１〜
５ｍｍ程度内側に端部を位置させてほぼ全長に形成して
もよい。

【００１０】したがって、各溝２１の内面に例えば塗料
等を塗布して反射処理して、線光源１２の光を導光板１
１の一端に入射させて内部を長さ方向に沿い透過させる
と、各溝２１により乱反射されて導光板１１の出光面
（表面）が発光する。この場合、各溝２１は線光源１２
の光の通過方向に平行であるから、各溝２１の長さ方向
の全長にわたって乱反射作用が均一となり、線光源１２
からの距離による輝度の変化も少なく、光がほとんど乱
反射されて出光面（上面）を照射するので、導光板の全
面において均一で高い輝度になる。

【００１１】しかし、線光源１２の光が導光板１１の内
部において、線光源に近い部分で乱反射が大きく、遠い
部分で乱反射が少ない場合、導光板１１の表面における
輝度が均一でなくなる。この場合、図６で示す様に、各
溝２２を、５〜６００ｍｍ程度の範囲内で線光源１２に
近い部分を幅狭に、遠い部分を幅広となる様にして調整
したり、又は図７で示す様に溝２３の深さを、５〜５０
０μｍの範囲内で線光源１２に近い部分が浅く、遠い部
分が深くなるように調整すれば、導光板１１のほぼ全面
の輝度が限りなく均一に近い状態になる。この場合、各
溝２２、２３を線光源１２に近い部分から遠い部分に向
って連続的に幅広にしたり深くしてもよいが、段階的に
及び間欠的に幅広にしたり深くしてもよい。また、一般
的に蛍光灯等の線光源１２は、中央部分の輝度が高くて
左右部分の輝度が低いので、線光源の輝度に対応して導
光板１１の左右に位置する溝を幅広にしたり深くし、中
央に位置する溝を幅狭にしたり浅くしてもよい。したが
って、線光源の長さ方向の輝度の状態、及び導光板を透
過する光の乱反射の状態により、複数の溝を、幅と深さ
を調整することにより、導光板の出光面全面において限
りなく均一な状態の輝度を生じさせるのである。そし
て、図示していないが、線光源により、導光板の両側部
分、即ち、線光源の両端に対応する部分の輝度が低くて
中央部分、即ち、線光源の中央に対応する部分の輝度が
高い場合、導光板の両側部では溝を幅広に或は深さを深
くして、又は隣り合う溝のピッチを幅狭に、中央部分で
は溝を幅狭に或は深さを浅くして、又は隣り合う溝のピ
ッチを幅広にすると、導光板の輝度むらの発生を防止す
ることができる。

【００１２】図８は本発明の他の実施例を示すもので、
導光板１１’を、線光源１２が位置している一端部では
厚肉に、他端部では薄肉にし、かつ上下面が平面の構成
で、線光源１２の光が透過する方向に沿う複数条の溝２
４は線光源１２に近い部分は僅かに幅広に或は深さを僅
かに深くて、導光板１１の中央付近では幅狭に或は深さ
を浅く、線光源１２から遠い部分では大きく幅広に或は
深さを最も深くする。このような構成により、導光板１
１の出光面（表面）の輝度は、溝２４の深さや幅を調整
しなくても均一な状態を確保することができる。但し、
導光板１１の下面が下方に湾曲して中央部分が膨らんで
いる場合には、溝２４の幅や深さをほとんど調整しなく
ても、出光面の全面に均一な輝度が得られる（図示せ
ず）。

【００１３】図９は溝２１の内面に、光の反射部として
微細な凹凸部２１’を形成した構成を示すもので、上記
微細な凹凸部２１’を粗破断面状の面をなした岩山形状
乃至岩台形状にすると、溝の内面に微細な極めて多数の
光反射面部が構成されて、導光板を透過する光の乱反射
作用が向上するので、導光板の表面において均一な状態
であって、高い輝度となる。さらに、前記溝２４を微細
ピッチの結節状に形成し、例えば２〜５００μｍ程度の
ピッチで溝の幅或は溝の深さを２〜４０％程度増減を繰
り返す様に形成すると、前記と同様に微細な反射面部が
多数構成されるので、出光面での輝度が向上する（図示
せず）。

【００１４】図１０は本発明の他の実施例で、導光板１
１に形成した反射層３２の乱反射パターンを、線光源１
２からの距離に対応して長さを調整することにより、導
光板１１のほぼ全面の輝度を限りなく均一に近い状態に
したものである。図面の実施例では、導光板１１の全長
に形成した溝２５と、線光源１２から離れた部分に形成
した第２の溝２６とを交互に設けた場合を示し、導光板
１１において線光源１２に近い部分では高い輝度で、遠
い部分では低い輝度であるから、第２の溝２６を形成す
ることで低い輝度の部分の輝度を高めて、導光板の全面
において限りなく均一な状態にする様にしたものであ
る。そして、各溝２５、２６の深さや幅を調整したり、
また多種類の長さの溝を適正な間隔や状態で配置するこ
とにより、導光板の全面においてほとんど均一な状態の
輝度にすることが可能である。

【００１５】図１１は導光板１１の対向する両端部に線
光源１２、１２を配置した実施例を示すもので、この実
施例では導光板１１の両端から線光源１２の光が入射し
て透過するので、反射層３３の乱反射パターンを、高い
輝度である導光板１１の両端部においては、導光板全長
の長さの溝２５のみとし、低い輝度である導光板１１の
中央部分に短い第２の溝２６を、溝２５と交互に形成し
た構成を示す。このような構成であれば、導光板１１の
両端近傍の高い輝度の部分と、中央部分の低い輝度の部
分が第２の溝２６により補われて両端部分の輝度に近似
し、導光板１１の全面において限りなく均一な状態にす
ることができる。この実施例においても、各溝２５、２
６の長さを多種類に変化させたり、幅や深さ、及び間隔
等を調整することにより、完全に近い均一な輝度を確保
することができる。

【００１６】図１２は、導光板１１に形成した反射層３
４の乱反射パターンを、線光源１２に近い部分であっ
て、導光板の内部を透過する線光源からの光の通過方向
に沿う複数条の平行な溝２７と、線光源から離れた部分
に形成されて前記溝２７に対し角度が相違する方向に延
在する第２の溝２８とにより構成した場合を示す。具体
的には、溝２７は、線光源１２が位置している導光板１
１の一端部から他端部に向い延在し、導光板の両側部分
に形成した溝２７は、中央部分に形成した溝２７より長
いので、導光板の他端部には溝２７が形成されない部分
が生じる。そこで、上記溝２７が形成されない部分に、
前記溝２７に直交するが交叉しない長さの範囲で、前記
第２の溝２８を複数条平行に形成するのである。光の方
向に沿う前記溝２７は、第２の溝２８より乱反射作用が
少ないので、導光板１１の輝度が高い線光源１２に近い
部分では前記溝２７を、遠い部分では第２の溝２８を形
成することにより、導光板１１の全面の輝度を限りなく
均一な状態にすることができる。また、前記実施例と同
様に、各溝２７、２８の深さや幅を調整したり、多種類
の長さの溝を適正な間隔や状態で形成することにより、
導光板の全面においてほとんど均一な状態の輝度にする
ことが可能である。

【００１７】図１３は、導光板１１の対向する両端部に
線光源１２、１２を設けた実施例を示し、線光源が位置
する導光板１１の両端部分より中央部分の輝度が低いの
で、両端部分に前記実施例と同様の光方向に沿う溝２７
を形成し、中央部分に前記実施例と同様の第２の溝２８
を形成した構成を示す。このような構成であれば、導光
板１１の輝度が高い両端部分は溝２７で、輝度が低い中
央部分は第２の溝２８により輝度が制御されるので、導
光板の全面において限りなく均一な状態の輝度にするこ
とが可能である。また、この実施例においても、各溝の
深さ、幅、長さ、間隔等を調整することにより、ほとん
ど均一な輝度にすることが可能である。

【００１８】前記各実施例において、導光板の各溝はバ
イトによる研削（切削）加工等の機械的手段により形成
してもよいし、モールディング等による導光板成形時に
一体に形成することができる。そして、線光源を一端若
しくは両端に位置させた導光板の、溝を形成した面に反
射シートを配設し、他の面に光拡散シートを配設して面
光源装置を構成するのである。

【００１９】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置は、導光板の片面に、導光板の内部を透過する線光源
からの光の通過方向に沿う複数条の平行な溝を形成し、
上記溝の深さ、幅、長さ、間隔等を調整することにより
導光板の全面において輝度が限りなく均一な状態にする
ことができる。したがって、肉薄な導光板でも高くて均
一な輝度になるので、利用分野の機器の薄型軽量化を図
ることができ、実用的価値の高いものとなる。

【００２１】また、導光板の厚みを薄肉化することがで
きることは、材料費の削減につながり、製品コストを大
幅に軽減することができる。尚、現在、導光板としては
ポリメチルメタクルレート（ＰＭＭＡ）板が使用されて
いるが、このＰＭＭＡ板はポリスチレン（ＰＳ）板、ポ
リプロピレン（ＰＰ）板、ポリエチレン（ＰＥ）板等の
約３倍にもおよぶ高価格の素材であるため、上記の効果
は極めて実用的価値が高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術における導光板の溝の状態を模式的に
示す断面図である。

【図２】他の従来技術における導光板の溝の状態を模式
的に示す断面図である。

【図３】他の従来技術における導光板の溝の状態を模式
的に示す断面図である。

【図４】従来技術における導光板による光の導光状況を
模式的に示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例における導光板の反射層の基
本的乱反射パターンを示す概略図である。

【図６】導光板における溝の一例を示す拡大した底面図
である。

【図７】導光板における溝の他の例を示す拡大した縦断
面図である。

【図８】導光板の実施例を示す縦断面図である。

【図９】溝の断面形状の一実施例を示す断面図である。

【図１０】反射層の乱反射パターンの実施例を示す概略
平面図である。

【図１１】反射層の乱反射パターンの他の実施例を示す
概略平面図である。

【図１２】反射層の乱反射パターンの他の実施例を示す
概略平面図である。

【図１３】反射層の乱反射パターンの他の実施例を示す
概略平面図である。

【符号の説明】

１１導光板１２線光源２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８溝３１、３２、３３、３４反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導光板の少なくとも一端に線光源を配す
るとともに導光板の一面に複数条の溝による乱反射パタ
ーンを設けた反射層を形成したエッジライト方式の面光
源装置において、上記反射層は、導光板の内部を透過する線光源からの光
の通過方向に沿う複数条の平行な溝により構成するよう
にしたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】複数条の溝は、線光源からの距離に対応
して横幅、深さのいずれか一方若しくは両方が調整され
ていることにより、導光板のほぼ全面の輝度が限りなく
均一に近い状態となっていることを特徴とする請求項１
に記載の面光源装置。
【請求項３】複数条の溝は、内面に光の乱反射部を形
成したものであることを特徴とする請求項１または２に
記載の面光源装置。
【請求項４】複数条の溝は、線光源からの距離に対応
して長さが個別に調整されていることにより、導光板の
ほぼ全面の輝度が限りなく均一に近い状態となっている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかの請求項に
記載の面光源装置。
【請求項５】導光板に形成した反射層の乱反射パター
ンは、導光板の内部を透過する線光源からの光の通過方
向に沿う複数条の平行な溝と、前記溝に対し角度が相違
する方向に延在する第２の溝とを有することを特徴とす
る請求項１に記載の面光源装置。