JPH02208631A - 液晶表示素子照明用面発光体装置 - Google Patents

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〕 本発明は液晶表示パネル等をその背部から照明する為に
用いるフラットな面発光体装置に関する。

より詳しくは、管形の小さい線型光源を内蔵しこれを光
学的に面光源に変換する光拡散板を有する面発光体装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来から種々の線型光源を内蔵する面発光体装置が知ら
れている。例えば第６図Ａに示すのはいわゆる遮光カー
テン型直下光源式面発光体装置である。光拡散板１が断
面逆台形の反射枠２の開口部を覆う様に載置されている
。一対の線型光源例えば螢光管３が反射枠２の底面上拡
散板１の直下に配置されている。遮光カーテン部材４が
拡散板１と螢光管３の間に介在している。遮光カーテン
部材４の螢光管３と対応する部分には遮光性のアルミニ
ウム蒸着ドツトパタン４ａが施されており、螢光管３の
頂上部から放射する光を部分的に遮光している。これに
より拡散板１の表面全域に渡って輝度分布が一様になる
ように図っている。

第６図Ｂに示すのはいわゆるスリット付直下光源式面発
光体装置である。拡散板１で覆れた反射枠３の底面には
一対の螢光管３が拡散板直下に配置されている。螢光管
３の頂上部にはその軸に沿ってバーコード状のスリット
３ａが設けられている。スリット３ａはシルクスクリー
ン印刷により形成されており螢光管３から直上方向に放
射する光量を押え拡散板１の表面輝度分布を均一化して
いる。

第６図Ｃに示すのはいわゆる導光板型側方光源式面発光
体装置である。拡散板１で覆われた断面偏平角形状の反
射枠２の両内側端部には一対の螢光管３が各々配置され
ている。離間した一対の螢光管３の間には、導光板６が
配置されている。導光板６は螢光管３に対向し放射光を
受は入れる側面部、光を散乱及び反射する裏面部及び光
を出射する表面部を有する導光部材からなり、側面部か
ら入射した光は面平行方向に導かれ且つ導光は表面部か
ら拡散板に向って出射される。

第６図りに示すのは改良された導光板型側方光源式面発
光体装置である。第６図Ｃに示す構造と類似しているが
、導光板６の肉厚をテーパー状に中央に向って小さくな
る様にしてあり、拡散板１の輝度面分布の均一化を図っ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述した従来の面発光体装置には以下に述
べる問題点がある。例えば第６図Ａの遮光カーテン型直
下光源式面発光体装置及び第６図Ｂに示すスリット付直
下光源式面発光体装置においては、いずれも線光源から
直上方向に発する光束を遮光カーテン又はスリットを用
いて部分的に制限するという消極的手段により面輝度分
布の均一化を図っている為、線光源から面発光体への光
学的変換効率が低いという問題点がある。さらに遮光カ
ーテン上の遮光パタンあるいは螢光管表面上のバーコー
ド状スリットパタンは印刷技術等を用いて一定の寸法条
件で形成される為、螢光管のロフト間又はロフト内にお
ける輝度のバラツキに対応できず面発光体製品の面輝度
ムラが大きいという問題点がある。加えて各使用部品相
互の位置決め固定等も必要で製品組立が煩雑であるとい
う問題点もある。

第６図Ｃ及びＤに示す導光板型側方光源式面発光体装置
においては、螢光管を面発光体両端部に配置している為
、面発光体の中央部の輝度が端部に比して小さく暗いと
いう問題点があった。さらに第６図Ａ及びＢに示す線光
源直下配置式に比し、側方光源からの光放射を導光板に
より面発光体中央に導いているので線光源から面発光体
への光学的変換効率が劣り面発光体輝度レベルが低いと
いう問題点がある。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決する事を目的
とし、光学的変換効率の良い、すなわち高輝度を有し且
つ面輝度分布の均一な面発光体装置を提供するものであ
る。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に本発明は光拡散板の直下に配置
される線光源及び導光板を組み合わせた構造とした。本
発明にかかる面発光体装置は光反射性の底面、該底面を
囲む光反射性の側面及び該側面の端部によって囲まれた
開口を有する反射枠をフレームとして用いる。該反射枠
の底面には側面から離間して線型光源が配置されている
。さらに該底面と対向配置され該線型光源を収納する為
の溝が形成された裏面部及び該裏面部に対向する表面部
を有し該線型光源から放射された光を面平行方向に導く
と共に該導光を該表面部から出射する導光板を具備する
。加えて該反射枠の開口を覆い且つ該導光板の表面部に
対向して配置されており該導光板から受けた光を拡散出
射する事により面発光部を形成する拡散板を備えている
。

〔作　用〕

本発明によれば、線光源から放射した光は導光板に設け
られた溝の側壁を介して導光板内に入射する。導光板内
において光は面平行方向に伝搬し反射枠によって囲まれ
た導光板の裏面及び側面で乱反射を繰り返す。反射光線
のうち導光板表面に対して臨界角以上で入射する光線は
該表面から出射され、拡散板に進む。拡散板は導光板表
面から受けた光を拡散面出射する事により均−且つ高レ
ベルの輝度面分布を有する面発光部を形成する。

〔実施例〕

以下図面に従って本発明の好適な実施例を詳細に説明す
る。第１図は本発明にかかる面発光体装置の一部破断断
面斜視図である。本実施例においては断面偏平逆台形状
の反射枠２が使われている。

反射枠２は光反射特性の良好な白色プラスチックの成形
品であって光反射性の底面と側面及び底面と対向する開
口を有する。反射枠２は断面偏平角形状でも良（又金属
成形品であっても良い。

反射枠２の底面には一対の平行な螢光管３が配置されて
いる。本実施例の場合には螢光管３を組み込む為に反射
枠２の底面に長手方向に沿って切欠きが設けられている
が、単に螢光管３を載置する方式でも良い。

第２図Ａ、　Ｂ及び第３図Ａ、　Ｂは本発明に用いられ
る螢光管３の具体例を示している。第２図Ａ及びＢに示
す例では螢光管ガラスチューブ３ｂの内壁に塗布される
螢光層３ｃの一部分が半径方向開口角θ（例えば６０”
）の範囲で除去されており軸方向に沿ったアパーチャ３
ｄが形成されている。螢光管３を組み込む時アパーチャ
３ｄは後述する導光板の肉厚方向に向けられ導光板に導
入される光束の集中化が可能となる。

第３図Ａ及びＢに示す例では螢光管３の半径方向に対向
して一対のアパーチャ３ｄが開口角θ（例えば３０°）
の範囲で軸に沿って設けられている。本例では集中され
た光束を両方向に放射できより有効に光束を導光板内に
導入できる。

なお勿論螢光管ガラスチューブ内壁全面が螢光塗料で被
われた通常の螢光管を用いる事もできる。

さらに螢光管として管径６．５１１以下の超高輝度冷陰
極形螢光ランプを使用すれば面発光体の薄型化が可能で
ある。ちなみに熱陰極螢光ランプではその電極構造上管
径を８Ｈ以下にする事は困難である。

再び第１図にもどると、導光板６が反射枠２に収納され
ており、反射枠２に合わせて断面偏平逆台形形状を有す
ると共に光透過率の良好な光学材料例えばポリメタクリ
ル樹脂等の透明プラスチックで形成されている。導光板
６の底面部には一対の螢光管３を収納する為に対応する
位置に断面Ｕ字形の溝６ａが設けられている。さらに導
光板６の底面及び側面には導光板６に光散乱特性及び光
反射特性を与える為の層６ｂ（例えばフレネルレンズ面
層、ヘアライン又は梨地等の粗面化処理層、全面白色塗
装層、部分白色塗装層、アルミニウム蒸着層等々）が設
けられている。一方裏面に対向し光放出面を構成する導
光板表面部６ｃは平滑なプラスチック透明面を有する。

該透明面は幾何学的平面であっても良いが、第１図に示
す様に螢光管３に対応する部分を断面凹形ぽとする曲面
とし導光板表面から放出される光束密度の面分布均一化
を図っても良い。さらに導光板表面部６ｃには螢光管３
に対応する部分に梨地処理層６ｄを設けても良く、これ
により螢光管３の頂上部から発する光束を散乱し該光束
の集中を防止する手段を構じている、この梨地層６ｄに
加えて又はそのかわりにＵ字溝６ａの天井部に別の梨地
層を設けても同様の効果が得られる。なお本例において
は導光板６は単一の部品で構成されているが、これにか
えて複数の分割部分を組み合わせた構造にしても良い。

最後に該導光板６に対向して反射枠ｌの開口を覆う様に
拡散板１が載置されている。拡散板１は光散乱性能を有
し例えばくもりガラス等からなる。

導光板から光を受は外部に散乱光を出射する事により一
様な輝度を有する面発光体を形成する。該拡散板１の螢
光管３と対応する部分１ａの肉厚は他の部分に比して厚
くなっており、この肉厚差により螢光管３の頂上部から
直接入射する光束量が制限され、より均一な面輝度分布
を得る事ができる。

以上に述べた面発光体装置は以下の様に作用する。すな
わち螢光管３から放射された光束はＵ字溝６ａの側壁を
介して導光板６の内部に導入される。この際第３図Ａ及
びＢに示す一対のアパーチャを有する螢光管を用いれば
螢光管の発する光束を効率的かつ集中的に導光板に導入
できる。導光板６に入った光は導光板内部を伝搬しその
底面部及び側面部で乱反射を繰り返しやがてその表面部
から放出される。この際螢光管３の頂上部から上方に向
って発する光束の強度を制限する為に付加的な手段が構
じである。導光板６から出射した光は面対面により拡散
板１に入射し、散乱光となって外部に放出される。この
際拡散板１の螢光管６と対応する部分１ａの肉厚を厚く
する事により散乱光強度の一層の均一化を図っている。

〔発明の効果〕

第４図は従来例及び本発明にかかる面発光体装置の輝度
分布を相対比較した図である。曲線Ａは第５図Ａに示す
従来の遮光カーテン型直下光源式面発光体装置において
螢光管３から側端部Ｆに沿った輝度分布を示す。曲線Ｂ
は第５図Ｂに示す従来のスリット付直下光源式面発光体
装置において螢光管３から側端部Ｆに沿った輝度分布を
示す。

曲線Ｃは第５図Ｃに示す従来の導光板型側方光源式面発
光体装置において螢光管３から中央部Ｆに沿った輝度分
布を示す。曲線りは第５図りに示す様に本発明にかかる
構造から導光板のみを取り除いた面発光体装置において
、螢光管３から側端部Ｆに沿った輝度分布を示す。曲［
Ｅは第５図Ｅに示す様に一対のアパーチャを有する螢光
管を用いた本発明の面発光体装置において螢光管３から
側端部Ｆに沿った輝度分布を示す。

第４図から明らかな様に、曲線Ｅで示される本発明の面
発光体の輝度分布は従来例を示す曲線Ａ。

Ｂ及びＣに比して傾きが小さく且つ特に端部Ｆにおいて
輝度レベルが高い。従って本発明にかかる面発光体装置
は従来例に比し輝度分布が均一で且つ輝度レベルが高い
という効果を有する。かかる面発光体装置は特に液晶表
示パネルの後背部照明用に適している。

曲線りとＥの比較から明らかな様に、螢光管を拡散板の
直下に配置した後、両者間に本発明にがかる導光板を介
在させる事により端部Ｆにおける輝度を約１．６倍高め
る事ができた。これは導光板が光伝搬に関する逆二乗の
法則にかかわらず効率的に光を面平行方向に伝搬する為
である。

以上述べた様に本発明によれば導光板を用い且つ面発光
部の直下に線光源を配置する事により従来に比し輝度の
減衰を少くし均一な輝度を得る事が可能となり照明効果
が優れておりその商品価値も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる面発光体装置の一実施例を示す
一部破断断面斜視図であり、第２図Ａは本発明に用いる
螢光管の一例を示す斜視図、第２図Ｂは第２図Ａに示す
線Ａ−Ａに沿った断面図、第３図Ａは本発明に用いる螢
光管の他の例を示す斜視図、第３図Ｂは第３図Ａに示す
線Ｂ−Ｈに沿った断面図、第４図は従来及び本発明にか
かる面発光体装置の輝度分布を相対的に示す線図、第５
図ＡないしＥは第４図に示す輝度分布曲線ＡないしＥを
与える面発光体装置の部分断面図、及び第６図Ａないし
Ｄは従来の面発光体装置の数例を示す部分破断断面斜視
図である。 １は拡散板、１ａは肉厚部、２は反射枠、３は螢光管、
３ｂは螢光管ガラスチューブ、３Ｃは螢光塗料層、３ｄ
はアパーチャ、６は導光板、６ａはＵ字形溝、６ｂは光
乱反射層、６Ｃは導光板表面部、及び６ｄは拡散層であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光反射性の底面部、該底面部を囲む光反射性の側面
   部及び該側面部の端部によって囲まれた開口を有する反
   射枠と、 該反射枠の底面部に配置された線型光源と、該底面部と
   対向配置され該線型光源を収納する為の溝が形成された
   裏面部及び該裏面部に対向する表面部を有し該線型光源
   から放射された光を面平行方向に導くと共に該導光を該
   表面部から出射する導光板と、 該反射枠の開口を覆い且つ該導光板の表面部に対向して
   配置されており該導光板から受けた光を拡散出射する事
   により面発光部を形成する拡散板、とから構成されてい
   る面発光体装置。 ２　該拡散板は、該線型光源と対応する部分の肉厚が他
   の部分より厚い事を特徴とする請求項１に記載の面発光
   体装置。 ３　該導光板は、その表面部上で線型光源と対応する部
   分に光拡散面を備えている事を特徴とする請求項１に記
   載の面発光体装置。 ４　該導光板裏面に設けられた溝の天井部には光拡散面
   が設けられている事を特徴とする請求項１に記載の面発
   光体装置。 ５　該導光板の表面部は、線型光源と対応する部分にお
   いて凹面部を有する曲面形状である事を特徴とする請求
   項１に記載の面発光体装置。 ６　該導光板は、線型光源に沿った軸を有する偏平逆台
   形柱形状であり逆台形柱の下方側面部には一対の平行な
   溝及び該溝間に存する断面Ｖ字形のサライを有する事を
   特徴とする請求項１に記載の面発光体装置。 ７　該線型光源は、螢光管である事を特徴とする請求項
   １に記載の面発光体装置。 ８　該螢光管は、超高輝度冷陰極形螢光管である事を特
   徴とする請求項７に記載の面発光体装置。 ９　該螢光管は、導光板裏面部に設けられた溝の内端面
   に沿って該螢光管の軸方向に、螢光物質の除去された内
   管部を有する事を特徴とする請求項７に記載の面発光体
   装置。