JPH10227918A - 面発光装置の導光部材 - Google Patents
面発光装置の導光部材Info
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Landscapes
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Abstract
ように導光板の凸部を円錐形状とこれ以外の三角錐、四
角錐、多角錐、屋根状他の任意の形状にする。 【解決手段】 樹脂材料から決定される臨界角β以上で
入射した入射光を完成後凸部の傾斜面において発光面に
向けて拡散するように所定形状を設定する。
Description
CD(液晶表示装置)などを背面から照明するために用
いられる面発光装置の導光部材に関するものである。
照明する際に、先ず最初に考慮しなければならない点と
して、光源から発生する光をLCDの所定面積の全ての
部位に渡って均一にすることが挙げられる。
素材から形成される導光部材の側方に配置し、光源から
の光を導光部材の面方向に導光して、導光部材の発光面
に並設される発光部材に対して導光部材の発光面から放
出される光を散乱させるように構成する場合において、
導光部材の発光面と反対側面において多数の突起部を形
成しておき、これらの突起部において光源からの光を反
射する一方で、光源から遠い部分に突起部をより多く形
成するようにして発光面の明るさが均一になるようにし
た面発光装置が多く実用化されている。
ば、導光部材を光透過性が高い例えばアクリル樹脂材料
を用いて射出成形により量産しているが、この射出成形
において導光部材成形用のキャビティを備えた金型は化
学エッチングにより主に加工されている。
(a)と、導光板10を射出加工するために使用される
射出成形金型201の拡大断面図(b)である。
201により導光板10の突起部16を成形するための
型凹部202を化学エッチングにより加工形成する際
に、金型のキャビティイの底面部位を所定ピッチ及び所
定開口面積の開口孔部203aを設けたレジスト膜20
3で覆ってから、エッチング液を導入して開口孔部20
3aを介して接触する面を侵食により掘り込んで形成し
た後に、レジスト膜203を取り除くようにして射出成
形金型201のキャビティを形成するようにしている。
01を使用して、図7(a)に図示されるように厚さH
の導光板10であって突起部16を多数形成したものを
射出成形して、上記のように導光部材10の発光面10
aにおいて光源からの光を反射する一方、光源から遠い
部分において突起部16をより多く形成するようにして
発光面における明るさが均一になるようにしている。
グ加工によって金型キャビティを加工すると、開口孔部
203aが小径ドットの時には半球状になり、また大径
ドットの時には鍋底状の形状になることが知られてい
る。
ーバーエッチングが発生した場合には、図7(b)に図
示のようなオーバーエッチング部202aが形成され
る。また、突起部16bの直径寸法dが例えばΦ0.3
mm以下のように小さくなり、かつ配置ピッチが0.6
mm以下に狭くなると連通部202bが形成されること
があるので、このような金型を用いて射出成形される導
光板10の突起部16には図示のような不良箇所16
a、16bが形成されることになる。
不良箇所16aで乱反射されたり、また突起部16で反
射されてから発光面10aに向けて指向するようにでき
なくなり、光を効率的に光源から離れた導光板部位に正
常に導くような形状を選択する事ができず、所望の性能
が得られなくなる問題点があった。
度、温度等の管理が特に難しく、突起部の密度を無段階
に差を設けるようにする場合には、部位によるばらつき
の発生を防ぐことは非常に困難であった。このために、
互いに隣接する突起部16間の間隔を多く必要となり、
突起部の配設密度を上げることができず、おのずから限
度があり、導光板外部へ射出する光の量をより多くし
て、輝度アップを図る事にはおのずから限界があった。
ング以外で加工形成される超精密の射出成形金型を用い
て光透過性のアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂材料
から射出成形し、上記の突起部に代えた適正な形状の傾
斜面を有する凸部を導光板に形成するようにして、樹脂
材料から決定される臨界角β以上で入射した入射光を凸
部の傾斜面で反射できるようにして、発光面に向けるよ
うにすることで輝度アップを図ることが考えられる。
てなされたものであり、光源からの距離に略比例した高
い密度になるように導光板の凸部を円錐形状とこれ以外
の三角錐、四角錐、多角錐、屋根状他の任意の形状に加
工することで、輝度アップを図ることのできる面発光装
置の導光部材の提供を目的としている。
目的を達成するために、本発明によれば、光源を光透過
性の板状の導光部材の少なくとも1つの側方に配設し、
前記光源からの光を前記側方の入光面から前記導光部材
の内部に導光し、前記導光部材の発光面に並設される拡
散部材において光を散乱させて照明を行うために、前記
発光面の裏面に所定形状の完成後凸部を無数に形成した
面発光装置の導光部材であって、前記光源からの距離に
略比例した高い密度になるようにした凹部を有した成形
金型を得る金型製造工程と、前記成形金型を使用し光透
過性の樹脂材料から射出成形して前記完成後凸部を無数
に形成した前記導光部材を射出成形する成形工程とを経
て得ることを特徴としている。
について図面を参照して述べる。
液晶のバックライト用として使用される面発光装置の要
部を示した横断面図である。また、図2は図1のX‐X
矢視断面図を示したものである。
光ダイオード(LED)を基板5上にボンディングして
から、シリコン樹脂乃至エポキシ樹脂等で封止するよう
に形成されており、図示のように基板5の電極部が外部
に出るようにして、図示しない電源部に電極部を接続す
ることで点灯できるようにして、単独での製造及び供給
を可能にしている。
光板1は、液晶の平面状の表示面15と略同様の形状と
面積を有しており、その入光側面1fにおいて上記の一
対の光源部4を収容する形状部を形成するとともに、そ
の材質として透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート
(PC)樹脂等が用いられて射出成形される。この導光
板1の裏面1bは鏡面から構成される一方で、凸部6の
傾斜面は鏡面または粗面となるようにして、臨界角β以
上の入射光を全反射または乱反射するようにしている。
面1d、1eと反対面1cと裏面1bは夫々鏡面になる
ように射出成形されるとともに、裏面1b上において無
数の凸部6を規則的に形成している。これらの凸部6の
配置は、図2に図示のように、光源4に近い部位では横
ピッチPwと縦ピッチPdとが疎状態になるように配設
される一方で、光源4から離間するにつれて次第に横ピ
ッチPwと縦ピッチPdが密状態になるようにしてい
る。
に凸部6を配設することで、光源4からの光が隣接する
凸部6の遠方まで確実に到達できるようにコンピュータ
を用いたシュミレーション解析に基づき凸部6を配設す
るようにしている。
射枠3は、上記の導光板1を略隙間なく収容する寸法と
箱形状となるように成形される。また、この反射枠3
は、例えば白色樹脂から射出成形するか、または無電界
メッキすることにより形成されることで、反射面として
の反射内面3a、3b、3c、3dが内側に形成されて
おり、各反射内面で反射した光が拡散板2に向かうよう
にしている。
その寸法は液晶サイズに応じて適宜決定されるものであ
る。液晶サイズが大型の場合は、光源4として線光源と
なる蛍光燈が適宜用いられる。尚、バックライトが横長
になる場合には、図1、2に示した装置を左右対称にし
て一対分が対向するように設けて、凸部6が中央部位で
密状態になるように配設されることになる。
光Lの反射の様子を示した模式図であり、また図3
(b)は凸部6における光Lの反射の様子を示した要部
断面図である。
射した光であって、図中の破線で図示した光Lは、アク
リル樹脂の屈折率n=1.49のために臨界角βは4
2.16°となり、各面に入射角42.16°以上で入
射した場合において全反射することになる。即ち、導光
板1からの垂線と成す角度αで導光板1に対して入光し
た光は臨界角βで屈折することになるが、屈折率n=s
inα/sinβの関係式においてαを90°として、
sinβ=sin(90°)/nから臨界角βの42.
16°が求まることになる。
ために、臨界角は38.97°で、各面に入射角38.
97°以上で入射した場合に全反射することになる。
導光板1の入光側面1fから入射した光Lは、臨界角以
上の角度47.84°以上の角度で左右側面1d、1e
と発光面1aと裏面1bの凹部6以外の部分に入射し、
全て全反射される。同様に、PC樹脂の場合も入光側面
1fから入射した光は全て全反射する。
対面1cまで達した光は、導光板1から外部に出射され
てから、反射枠3の反射内面3bで反射されてから、再
度導光板1に入射することになる。
図3(b)に図示のように裏面1b上に形成されてお
り、凸部6の反射面6aに対する入射角が臨界角β以上
であれば破線図示のように全反射するように形成されて
いる。また、反射面6a、6bが粗面処理されている場
合には反射面6で一部拡散しながら破線図示のように向
かう。
β以下の場合には、発光面1aでは反射せずに導光板1
から外部に屈折出射して、拡散板2に達し、そこで拡散
することになる。また、発光面1aにおいて入射角が臨
界角β以上の入射光は、全反射して、導光板内の奥側に
導光する。
角β以下で入光した光は、裏面1b面から出射して、反
射枠3の反射面3aに指向して、反射面3aで反射され
てから、再度、導光板1に入射されて発光面1aに指向
することになる。
れた光は、面光源を形成することになり液晶用バックラ
イトの場合において、図1に図示のLCD透過パターン
15を通過して、表示が行われることになる。
面1bから発光側面1aから遠くなるように円錐状に突
出するように形成されており、その先端を半径rの球状
にする一方で、頂角θが130°以下になるように形成
されている。このように凸部6を形成することにより、
裏面1bに対して臨界角β以上で入光した光であって、
本来は裏面1b面で全反射導光されるべき光を凸部6の
反射面6aにおいて全反射するようにして、発光面1a
に指向させて、発光面1aから出光できるように構成さ
れている。
ように光源4から離間するにつれて次第に横ピッチPw
と縦ピッチPdが密状態になるようにし、さらに極力千
鳥状になるように配設することで、光源4からの光が反
対面1cまで確実に到達できるようになる。
ろ、110°〜150°近辺で効率が良いことが確認さ
れ、120°が最良であり、また凸部6の高さhは0.
05mm、直径dは0.25mmで、最も高密度に凸部
6を設ける部位であって図1に示す反対面1cに近い部
位における横ピッチPwと縦ピッチPdを0.3mmま
で狭くすることができ、良い結果を得ることができた。
02を有する成形金型Mを加工機により加工した後に、
これを取り外してから、キャビティC内にアクリル樹脂
材料等を使用して所定条件で射出成形して導光板1を得
る。成形金型Mを加工機で加工するとき、裏面を成形す
る平滑部103は鏡面となるように加工され、また導光
板1の両側において光源4が配設されており、入光面1
fを両側側面に設ける場合は、キャビティCの中央部か
ら順に型凹部102を加工するようにして、加工歪みの
影響が続く加工に及ばないようにして、光源からの光を
反射する傾斜面を確実に加工できるようにしている。ま
た、導光板1の片側のみにおいて光源4を配設し、入光
面1fを片側側面のみに設ける場合は、光源から遠い順
に型凹部102を加工するようにして、加工歪みの影響
が続く加工に及ばないようにして、光源からの光を反射
する傾斜面を確実に加工できるようにしている。
きることを示した一覧表である。両図の(a)から
(o)において、導光板において凸部6として射出成形
される形状と臨界角以上で入光した光を反射する様子を
示した外観斜視図が夫々示されている。
110度から150度の円錐形状にされており、導光板
において図示のような円錐形状の凸部として射出成形さ
れる。この結果、図3で述べたように臨界角β以上で入
光した光を矢印方向に反射することができる。
において図示のような円錐形状の凸部として射出成形さ
れ、球状部分が目立つことがないように構成できる結
果、図3で述べたように臨界角β以上で入光した光を矢
印方向に反射するとともに、球状部分が目立つことがな
いように構成できるようにしている。
て図示のような円錐形状の凸部として射出成形され、平
らな部分の面積を適宜設定することで、図3で述べたよ
うに臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射すると
きの光量を制御できるようになる。
のような三角錐の凸部として射出成形されることにな
り、180度間隔で3方から傾斜面に対して臨界角β以
上で入光した光を矢印方向に反射することができるよう
になる。
いて図示のような四角錐の凸部として射出成形されるこ
とになり、90度間隔で4方から傾斜面に対して臨界角
β以上で入光した光を矢印方向に反射することができる
ようになる。したがって、例えば、光源を4側面の全て
に配置するようにして、大幅な輝度アップを図るように
できる。また、異なる色の光源を4側面に配置するよう
にして、凸部において加法混色するように構成して、種
々の色を得るようにも構成できる。
部に形成しており、さらに頂点部分において球状として
いる。このために、図5(b)と略同様に球状部分が目
立つことがないように構成できる結果、図3で述べたよ
うに臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射すると
ともに、球状部分が目立つことがないように構成でき
る。
部に形成し平らな部分を形成している。このために、図
5(c)と略同様に光量を制御できるようになる。
妻の屋根状からなり、外観斜視図に示したように左右方
向から図3で述べたように臨界角β以上で入光した光を
矢印方向に反射するようにできる。
分をアール状にしており、この部分でおいて、目立つこ
とがないように構成している。
棟の屋根状であり、外観斜視図に示したように左右前後
方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射す
るようにできる。
からなり、図示のように変形寄せ棟の屋根状の形状部で
あり、外観斜視図に示したように前後左右方向から臨界
角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにでき
る。
のように先端部において円弧面と平面とからなる変形寄
せ棟の屋根状の形状部を形成している。この場合には、
外観斜視図に示したように前後左右方向から臨界角β以
上で入光した光を矢印方向に反射するようにできる。
り、図示のように先端部において台形長円錐状の形状部
を形成している。この場合には、外観斜視図に示したよ
うに前後左右方向から臨界角β以上で入光した光を矢印
方向に反射する。
り、図示のように光源側に対向する傾斜面をなだらかに
形成している。この場合には、外観斜視図に示したよう
に左方向から臨界角β以上で入光した光のみを矢印方向
に反射するようにできる。
ら観察することで得られる輝度特性を任意に制御できる
ようになる結果、例えば輝度確保よりも角度特性を向上
したり、垂直方向からの輝度アップを大幅に向上するな
ど任意に設定できるようになる。
凸部6の形状、大きさ状態等を自由に設定することで、
凸部6の配設間隔を狭くすることもでき、導光板からの
出光量を大きくできるようになるために、従来の化学エ
ッチングのものより約1.5倍の輝度アップを図る事が
確認できた。
用の液晶用バックライトや、より大きな表示画面を備え
ているノートパソコンやカーナビゲーション装置であっ
て、その光源である蛍光灯の消費電力を極力抑えたい場
合に使用される液晶用バックライト用に非常に優れた性
能を発揮できる。さらに上記の導光板は、他にも種々適
用できるものであって、導光板を用いた面発光装置の使
用目的に応じて適宜光源、反射枠が設計されるものであ
る。
光源からの距離に略比例した高い密度になるように導光
板の凸部を円錐形状とこれ以外の三角錐、四角錐、多角
錐、屋根状他の任意の形状に加工することで、輝度アッ
プを図ることのできる面発光装置の導光部材を提供する
ことができる。
子を示した模式図である。(b)は凸部6における光L
の反射の様子を示した要部断面図である。
した一覧表である。
した一覧表である。
(b)は導光板10を射出加工するために使用される射
出成形金型201の拡大断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 光源を光透過性の板状の導光部材の少な
くとも1つの側方に配設し、前記光源からの光を前記側
方の入光面から前記導光部材の内部に導光し、前記導光
部材の発光面に並設される拡散部材において光を散乱さ
せて照明を行うために、前記発光面の裏面に所定形状の
完成後凸部を無数に形成した面発光装置の導光部材であ
って、 前記光源からの距離に略比例した高い密度になるように
した凹部を有した成形金型を得る金型製造工程と、 前記成形金型を使用し光透過性の樹脂材料から射出成形
して前記完成後凸部を無数に形成した前記導光部材を射
出成形する成形工程とを経て得ることを特徴とする面発
光装置の導光部材。 - 【請求項2】 前記樹脂材料から決定される臨界角β以
上で入射した入射光を前記完成後凸部の傾斜面において
前記発光面に対して反射するように前記所定形状を設定
するとともに、前記裏面を鏡面にしたことを特徴とする
請求項1に記載の面発光装置の導光部材。 - 【請求項3】 前記完成後凸部の前記傾斜面を形成する
ために頂角が110度から150度の範囲に含まれ、好
ましくは120度の円錐面または三角、四角、多角形
面、台形長円錐、切り妻、寄せ棟屋根状の各面を形成し
た任意の形状とすることを特徴とする請求項2に記載の
面発光装置の導光部材。 - 【請求項4】 前記完成後凸部の先端部に球状部または
平坦部を形成した任意の形状とすることを特徴とする請
求項3に記載の面発光装置の導光部材。 - 【請求項5】 前記完成後凸部の前記傾斜面を前記光源
に対向する部位のみ形成した任意の形状とすることを特
徴とする請求項3に記載の面発光装置の導光部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9033844A JPH10227918A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 面発光装置の導光部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9033844A JPH10227918A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 面発光装置の導光部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10227918A true JPH10227918A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12397813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9033844A Pending JPH10227918A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 面発光装置の導光部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10227918A (ja) |
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