JPH0882714A

JPH0882714A - 面型照明装置

Info

Publication number: JPH0882714A
Application number: JP6217236A
Authority: JP
Inventors: Sumio Nakabashi; 純男中橋; Hirosumi Taguchi; 裕純田口; Yasuhiro Koike; 康博小池
Original assignee: NITSUSEN KAGAKU KK; Nissen Chemitec Corp; Nippon Chemitec Corp
Current assignee: NITSUSEN KAGAKU KK; Nissen Chemitec Corp; Nippon Chemitec Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】高輝度でかつ出射面内において均一な出射光
強度を示す面型照明装置を得る。【構成】導光板１０の光源２から光が入射する側面以
外の側面に正反射部材１１，１２，１３を設けることを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面型照明装置に関する
ものであり、例えば液晶表示ディスプレイ等の背面に設
けるバックライト等に用いることができる面型照明装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光源からの光を拡散させるプラスチック
板としては、従来よりアクリル樹脂板、ポリカーボネー
ト樹脂板、ポリ塩化ビニル樹脂板等の透明樹脂板中に、
無機あるいは有機の光散乱剤を配合したものが知られて
いる。このような光拡散板は、薄型の看板、照明器具等
において用いられているが、特に最近では、液晶表示デ
ィスプレイのバックライトの光源の拡散板として用いら
れるようになってきている。

【０００３】特開平４−１４５４８５号公報では、この
ような光拡散板として、酸化チタン、シリカなどの無機
粒子及びアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などの有機粒
子を透明樹脂板中に含有させた光拡散板を用いた面型照
明装置が開示されている。

【０００４】また、特開平５−１６００２号公報では、
固体状のシリコーン樹脂からなる球状粒子を透明樹脂板
中に分散して含有させた光拡散板が開示されている。さ
らに国際公開公報ＷＯ９３／０６５０９号では、ポリフ
ルオロエチルメタクリレート等のポリマーを含有したメ
チルメタクリレートモノマーなどを重合させ、重合過程
でトリフルオロエチルメタクリレートポリマー等を分散
粒子として析出させた光散乱導光体が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの導光板は、特
に近年液晶表示デバイスのバックライトとしての需要が
高まってきている。このようなバックライト用導光板に
おいて、出射面における均一な出射光強度を得るため、
従来は導光板の両側に光源が設けられる場合が多い。し
かしながら、液晶表示デバイスは携帯用のパソコンやワ
ープロ等に用いられており、長時間使用可能とするため
には、省電力化を図る必要がある。従って、このような
バックライト用として用いられる面型照明装置において
も、光源を２つから１つに減らすことが好ましく、導光
板の一方側にのみ光源を設ける１灯方式のものが検討さ
れている。

【０００６】しかしながら、導光板の一方側にのみ光源
を設けると、光源に近い部分での出射光強度が相対的に
高くなり、光源から遠い部分の出射光強度が相対的に低
くなる。従って、出射面内における出射光強度の均一性
が得られないという問題があった。

【０００７】このような１灯方式における面内出射光強
度の不均一性を改善する方法として、上述の国際公開公
報ＷＯ９３／０６５０９号では、図４及び図５に示すよ
うな導光板を用いることが提案されている。図４に示す
面型照明装置において、導光板１の一方側の側面には、
冷陰極放電管からなる光源２が配置されている。光源２
のまわりには、光源２からの光を反射し導光板１へ導く
ためのランプリフレクター３が設けられている。導光板
１の下方には散乱反射する反射板４が設けられており、
導光板１の上方には出射光の指向性を改善するための指
向性シート５が設けられている。導光板１は、断面が三
角形状になるようにカッティングされた２つの導光板１
ａ及び１ｂを貼り合わせることにより構成されている。
導光板１ａは光散乱粒子を分散して含有したポリメチル
メタクリレート樹脂などから形成されており、導光板１
ｂは光散乱粒子を含有しないポリメチルメタクリレート
樹脂などから形成されている。このような導光板１ａと
１ｂを図４に示すような構造に貼り合わせることによ
り、光源２の近くでは光散乱粒子が少なく、光源２から
離れた部分において光散乱粒子が多く存在するようにす
ることができる。このような光散乱粒子の濃度分布にす
ることにより、光源２から離れた部分における光散乱を
増加させ、全体として、面内における出射光強度を均一
化させることができる。

【０００８】図５に示す導光板６では、光源２から離れ
るにつれて光散乱粒子の濃度が高くなっている。このよ
うな導光板６を用いることにより、図４に示す面型照明
装置と同様に、光源２から離れた部分における光散乱を
増加し、全体として面内の出射光強度を均一化させるこ
とができる。

【０００９】しかしながら、図４に示す導光板は２つの
導光板を貼り合わせる必要があり、また図５に示す導光
板では透明樹脂板における光散乱粒子の濃度を精度よく
コントロールしなければならず、いずれの構造において
も製造工程が複雑であるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、高輝度でかつ出射面内において均一な出射光
強度を示す面型照明装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の面型照明装置
は、透明樹脂板中に光散乱粒子を分散した導光板と、導
光板の少なくとも１つの側面から導光板内に入射する光
を与える光源と、光源からの光が入射する導光板の側面
以外の少なくとも１つの側面に設けられる正反射部材と
を備えることを特徴としている。

【００１２】本発明において用いる正反射部材は、可視
光線の吸収がなく、反射率が高く、ほとんど正反射する
ものが好ましい。反射率としては、５０％以上のものが
好ましい。このようなものとして、例えばポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに銀などの金属をス
パッタリングなどにより蒸着した銀蒸着フィルム等（例
えば反射率９４％）を用いることができる。その他に、
銀反射板（例えば反射率９４％）、鏡（例えば反射率８
５％）、アルミニウムフィルム（例えば反射率７３
％）、アルミニウム研磨板（例えば反射率６９％）、ス
テンレス研磨板（例えば反射率５４％）なども好ましく
用いられる。

【００１３】また、本発明において、正反射部材は、導
光板の側面に密着して設けてもよいし、空気層を介在し
て近接して配置させてもよい。密着して正反射部材を取
り付ける場合には、例えば銀やアルミなどからなる金属
層を導光板の側面上に真空蒸着、熔射、電解析出、ホッ
トスタッピングなどの方法で形成させてもよい。また接
着剤層等を介在させて正反射部材を貼り付けてもよい。

【００１４】本発明において用いる正反射部材は、導光
板の側面に設けることにより面内の光強度の均一化が図
れるように導光板からの光を反射し得るものであればよ
い。従って、正反射部材であるか否かは、面内の出射光
強度の均一化という本願特有の効果が発揮される否かで
判断することができる。一般的に、正反射部材は、光が
その反射面に関して反射の法則を満たすような反射を与
える部材ということができる。

【００１５】本発明において導光板に用いられる透明樹
脂板としては、透明性を有する樹脂板であればよく、例
えば、アクリル樹脂板、ポリカーボネート樹脂板、ポリ
塩化ビニル樹脂板等を用いることができる。

【００１６】また、本発明において用いられる導光板中
に分散される光散乱粒子は、透明樹脂板を形成する樹脂
中に配合混練することにより含有されるものであっても
よいし、上述のように透明樹脂板のポリマーの重合過程
で形成される分散粒子であってもよい。

【００１７】配合して含有される光散乱粒子としては、
酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウムな
どの無機粒子や、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、シ
リコーン樹脂などの有機粒子を用いることができる。

【００１８】また、重合過程で析出する粒子としては、
モノマーに対し溶解性を示し、ポリマーに対して不溶性
であるようなものが好ましく、例えばシリコーンオイル
や、トリフルオロエチルメタクリレートポリマーなどを
用いることができる。これらの成分は、モノマーあるい
はプレポリマーが重合する過程で析出し、微粒子状に分
散する。

【００１９】導光板における光散乱粒子の含有量は、導
光板の大きさや、析出する光散乱粒子の大きさなどによ
り適宜設定されるものであるが、例えば、０．００５〜
０．１重量％の範囲で含有される。光散乱粒子の平均粒
子径は１ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１μｍ
〜１０μｍの大きさである。また光散乱粒子が散乱効果
を発揮するためには、透明樹脂板と異なる屈折率である
ことが必要であり、少なくとも０．００１以上異なる屈
折率であることが好ましい。

【００２０】本発明において用いられる光源は、特に限
定されるものではなく、例えば液晶表示デバイスのバッ
クライトなどに光源として用いられるものを用いること
ができる。具体的には、冷陰極放電管などを用いること
ができる。本発明では、後述するように、導光板の隣接
する２つの側面に沿うようなＬ字形の放電管や３つの面
に沿うようなコ字形状の放電管なども用いることもでき
る。

【００２１】

【作用】本発明の面型照明装置においては、光源からの
光が入射する導光板の側面以外の少なくとも１つの側面
に正反射部材が設けられている。このような正反射部材
の配置により、輝度が高まり、面内において均一な出射
光強度を得ることができる。正反射部材の配置により、
高輝度でかつ均一な出射光強度が得られる詳細な理由は
明らかではないが、おそらく、正反射部材が仮想光源と
して機能し、各側面から光が入射するような状態となる
ためと思われる。

【００２２】

【実施例】実施例１メチルメタクリレート（ＭＭＡ）モノマーに、ジメチル
ポリシロキサン０．００７重量％を添加し、攪拌溶解し
た後、開始剤としてのアゾイソブチロニトリル（ＡＩＢ
Ｎ）０．０８重量％及び少量の連鎖移動剤等の添加剤を
加えて脱気した。これを予め準備した板厚４ｍｍ用のガ
ラスセルに充填し封止した後、オートクレーブ中に仕込
み、８０℃、１０ｋｇ／ｃｍ²Ｇで５時間重合し、引き
続き１２０℃、９０分で熱処理した後、冷却して取り出
した。これを８９ｍｍ×７６ｍｍ×４ｍｍ（厚み）のサ
イズに切断し、端面を鏡面に仕上げることにより、４イ
ンチの導光板を得た。得られた導光板を、顕微鏡で拡大
し観察したところ、透明ＰＭＭＡ板中にジメチルポリシ
ロキサンの粒子が２〜３μｍの粒子径で均一に分散した
状態のものであった。

【００２３】得られた導光板を用いて、図１に示す本発
明に従う面型照明装置を作製した。図１（ａ）は概略断
面図を示し、図１（ｂ）は平面図を示している。図１
（ａ）及び（ｂ）を参照して、導光板１０の１つの側面
側に光源２を配置する。光源としては、例えば冷陰極放
電管を用いる。光源２のまわりには、ランプリフレクタ
ー３を設ける。ランプリフレクター３としては、例えば
可撓性を有する銀蒸着フィルムなどを用いることができ
る。導光板１０の光を出射する出射面の上には、指向性
シート５を配置する。指向性シート５は、例えば商品名
ＢＥＦ９０（住友スリーエム社製）を２枚重ね合わせて
用いる。図面では、この２枚重ね合わせたシートを簡略
化し１層として図示している。２枚の指向性シートは、
互いに垂直になるように重ね合わされる。

【００２４】導光板１０の下には、散乱反射する反射板
４が設けられている。反射板４としては、フィルムの表
面を粗した銀蒸着フィルム（商品名：レフホワイトＴＡ
Ｃ１８８、株式会社きもと製）などを用いることができ
る。

【００２５】図１（ｂ）に示されるように、導光板１０
の光源２が設けられる側面以外の他の３つの側面には、
正反射部材としての正反射材１１，１２，１３が配置さ
れる。

【００２６】以上のようにして作製した面型照明装置に
おいて、光源を点灯し、面上輝度（ｃｄ／ｍ²）及び均
斉度を測定した。均斉度は以下の式から算出される値で
ある。均斉度＝（面上輝度の最小値）／（面上輝度の最大値）
×１００（％）

【００２７】図６は、図１に示す面型照明装置の導光板
の光出射面における各ポイントでの面上輝度を示してい
る。図６に示されるように、各ポイントにおける面上輝
度はほぼ近似した値であり、均一な面上輝度を示してい
ることがわかる。なお、平均面上輝度は３３４８ｃｄ／
ｍ²であり、均斉度は９０％であった。

【００２８】図７は、比較として正反射材の代わりに、
乱反射材を配置した場合の面上輝度を示している。図１
（ｂ）に示す平面図において、正反射材１１，１２，１
３の代わりに、銀蒸着フィルムのフィルム表面を粗した
乱反射材（商品名：レフホワイトＴＡＣ１８８、株式会
社きもと製）を用いている。図７に示されるように、正
反射材に代えて乱反射材を用いた場合には、均一な面上
輝度が得られていない。平均面上輝度は２６８６ｃｄ／
ｍ²であり、均斉度は６７％であった。

【００２９】図８は、図１（ｂ）に示す面型照明装置に
おいて、正反射材１１，１２，１３を設けていない比較
の面型照明装置においての面上輝度の分布を示す図であ
る。図８に示されるように、正反射材を設けない場合に
は、光源に近い部分の面上輝度が光源に遠い部分の面上
輝度に比べ著しく高くなっており、面上輝度が不均一に
なっている。平均面上輝度は１６５６ｃｄ／ｍ²であ
り、均斉度は６８％であった。

【００３０】以上のように、本発明に従い正反射部材を
導光板の側面に配置することにより、面上輝度の均一性
が向上し、高い均斉度が得られることがわかる。また乱
反射材を用いる場合には、正反射材を用いない場合とほ
とんど変わらぬ均斉度であり、面上輝度の均一性向上に
は全く効果のないことがわかる。

【００３１】実施例２実施例１で得られたのと同様の導光板を用い、図２に示
すような面型照明装置を作製した。図２（ａ）は概略断
面図を示し、図２（ｂ）は平面図を示している。図２に
示す実施例では、導光板１０の隣接する２つの側面に沿
うＬ字型の光源２０を用いている。光源２０が配置され
ていない導光板１０の側面に、反射材１１，１２を配置
している。

【００３２】図９は、図２に示す面型照明装置における
導光板の光出射面における面上輝度を示す図である。図
９に示されるように、各ポイントでほぼ近似した面上輝
度を示すことがわかる。平均面上輝度は６３４９ｃｄ／
ｍ²であり、均斉度は９０％であった。

【００３３】図１０は、図２に示すような面型照明装置
において正反射材を設けない場合の比較の面型照明装置
における面上輝度を示す図である。図１０に示されるよ
うに、正反射材を設けない場合には面上輝度が不均一に
なっている。平均面上輝度は３４１０ｃｄ／ｍ²であ
り、均斉度は７１％であった。

【００３４】実施例３実施例１で得られたのと同様の導光板を用い、図３に示
すような面型照明装置を作製した。図３（ａ）は概略断
面図を示しており、図３（ｂ）は平面図を示している。
本実施例では、導光板１０の３つの側面に沿うようなコ
字形状の光源２１を用いている。導光板１０の残りの側
面にのみ正反射材１２を配置している。図１１は、図３
に示す面型照明装置における面上輝度を示している。図
１１に示されるように、本実施例においても、導光板の
光出射面において面上輝度がほぼ均一な分布を示してい
る。平均面上輝度は８９１１ｃｄ／ｍ²であり、均斉度
は９５％であった。

【００３５】図１２は、図３に示す面型照明装置におい
て正反射材１２を設けていない比較の面型照明装置の面
上輝度を示している。図１２に示されるように、図１１
に示す実施例の場合と比べ、面上輝度は不均一になって
いる。なお、平均面上輝度は６５８７ｃｄ／ｍ²であ
り、均斉度は８５％であった。

【００３６】実施例４アクリル樹脂（商品名：スミペックスＭＨ、住友化学社
製）に対し、３次元網目構造を有する固体状シリコーン
樹脂粒子（商品名：トスパール１４５、東芝シリコーン
社製）を０．１重量％添加し、スーパーミキサーで混合
した後、直径約４０ｍｍの単軸押出機を用い、２４０
℃、７０ｒｐｍで押し出すことにより、光散乱粒子を分
散させたポリマー原料を得た。この原料ペレットを用
い、インジェクション成形機により２４０℃で成形し、
８９ｍｍ×７６ｍｍ×４ｍｍ（厚み）の導光板を作製し
た。この導光板を顕微鏡で拡大し観察したところ、固体
状シリコーン粒子が均一に分散した状態のものであっ
た。

【００３７】得られた導光板を用い、上記実施例１と同
様にして面型照明装置を作製し、面上輝度及び均斉度を
評価したところ、実施例１と同様に均一な面上輝度を示
し、高い均斉度を示した。

【００３８】実施例５オートクレーブ中に溶媒を仕込み、重合触媒等の添加剤
及び固体状シリコーン樹脂粒子（商品名：トスパール１
２０、東芝シリコーン社製）を１重量％仕込み、加熱攪
拌しながら、ＭＭＡモノマーを定量供給し重合すること
により、光散乱粒子を分散したアクリルビーズを得た。
得られたアクリルビーズを乾燥し、この乾燥ビーズ１０
重量％と、アクリル樹脂（商品名：スミペックスＧ８０
０８、住友化学社製）とをスーパーミキサーで混合した
後、直径４０ｍｍの単軸押出機を用い、２０℃、７０ｒ
ｐｍで押し出すことにより、ペレットに加工し、この原
料を用い、インジェクション成形機で２４０℃で成形す
ることにより、８９ｍｍ×７６ｍｍ×３ｍｍ（厚み）の
導光板を得た。得られた導光板は、顕微鏡で拡大し観察
したところ、固体状シリコーン樹脂粒子が均一に分散し
た状態のものであった。

【００３９】得られた導光板を用い、実施例１と同様に
して面型照明装置を作製し、面上輝度及び均斉度を評価
した。この結果、均一な面上輝度を示し、高い均斉度を
示した。

【００４０】以上の実施例では、光源からの光が入射す
る導光板の側面以外の全ての側面に正反射部材を設けて
いるが、全ての側面に設けずとも、少なくとも１つの側
面に設けることにより面上輝度の均一性をある程度改善
することが可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明に従い、光源からの光が入射する
導光板の側面以外の少なくとも１つの側面に正反射部材
を設けることにより、面上輝度の均一性を高めることが
でき、また平均面上輝度を高めることができる。従っ
て、高輝度で均一な出射光強度を有する面型照明装置と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う実施例１の面型照明装置を示す概
略断面図（ａ）及び平面図（ｂ）。

【図２】本発明に従う実施例２の面型照明装置を示す概
略断面図（ａ）及び平面図（ｂ）。

【図３】本発明に従う実施例３の面型照明装置を示す概
略断面図（ａ）及び平面図（ｂ）。

【図４】従来の導光板の一例を用いた面型照明装置を示
す概略断面図。

【図５】従来の導光板の他の例を用いた面型照明装置を
示す概略断面図。

【図６】本発明に従う実施例１における面上輝度の分布
を示す図。

【図７】比較の導光板における面上輝度の分布を示す
図。

【図８】比較の導光板における面上輝度の分布を示す
図。

【図９】本発明に従う実施例２における面上輝度の分布
を示す図。

【図１０】比較の導光板における面上輝度の分布を示す
図。

【図１１】本発明に従う実施例３における面上輝度の分
布を示す図。

【図１２】比較の導光板における面上輝度の分布を示す
図。

【符号の説明】

２…光源３…ランプリフレクター４…反射板（散乱反射）５…指向性シート１０…導光板１１，１２，１３…正反射材２０…Ｌ字形光源２１…コ字形光源

フロントページの続き (72)発明者田口裕純愛媛県新居浜市政枝３−３−６ (72)発明者小池康博神奈川県横浜市緑区市が尾町534−23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明樹脂板中に光散乱粒子を分散した導
光板と、前記導光板の少なくとも１つの側面から前記導光板内に
入射する光を与える光源と、前記光源からの光が入射する前記導光板の側面以外の少
なくとも１つの側面に設けられる正反射部材とを備える
面型照明装置。
【請求項２】前記光散乱粒子がほぼ均一に透明樹脂板
中に分散されている請求項１に記載の面型照明装置。
【請求項３】前記光散乱粒子がシリコーンオイルまた
はシリコーン樹脂からなる粒子である請求項１または２
に記載の面型照明装置。
【請求項４】前記透明樹脂板がアクリル樹脂板である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の面型照明装置。
【請求項５】前記正反射部材が、透明フィルムまたは
透明板上に金属層を設けて構成される部材である請求項
１〜４のいずれか１項に記載の面型照明装置。