JPH03190004A - 面状光源装置 - 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、照明などに用いられる面状光源装置、特に点
状光源又は線状光源からの光を受けて比較的広い面積に
わたって均一に照明を行うための面状光源として利用さ
れる照明装置例えば、広告等の表示照明パネルや透過型
液晶表示装置の裏面照明として用いられる面状光源装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、室内照明灯、夜間屋外の広告用看板等に蛍光灯を
用いる場合、蛍光灯と数本並列してその上に乳半板等の
光拡散性の板状物体を配置することによって線光源から
の出射光を擬似的な面光源に変換して用いることが一般
的に行われているが、この従来法では蛍光灯の全周的に
均一な光源束をそのままある位置で強引に平面的に取り
出すことになるため、光拡散板を配置する平面部分での
輝度分布は時として見苦しい不均一が生じ、これが視覚
的には蛍光灯の輪郭等となって照明具としての美観を損
ねる一因となるため、光拡散板と蛍光ｔｒとはかなりの
距離をおいて配置しなければならず、省スペース等の観
点から問題となる。

また、最近液晶ブレビや携帯用パーソナルコンピュータ
あるいは液晶デイスプレィの背面照明用に比較的小型で
かつ均一な輝度分布を有する面状光源の要求が高まって
いる。

これに対しては、現在のところＥＬ（エレクトロルミネ
センス）や直下に蛍光灯を配置して遮光用フィルタ等で
輝度分布を調整した直下型バックライトが既に存在する
が、耐久性に乏しく拡散照明を十分満足しうるちのとは
ならないため、−枚の透明導光板を用いてその側縁より
光を導き、これによって面を拡散照明しようとする提案
が、例えば特開昭５１−８８０４２号公報等によって既
になされ、一部で実用化されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来での一枚の透明導光板を用いる場合、そ
れ自体では光拡散率が低く輝度が低いため、裏面にヘア
ライン状の粗面を設けたり、多数の導光板を積層するこ
とにより効率良（光を散乱若しくは導光させ輝度を上げ
る必要があり、または発光面内の輝度分布をできるだけ
均一にするために調光部材を設ける必要がある。

しかし、これら改善方法にも限界があって煩雑な加工の
割りには満足できるものではなく、面状光源装置として
要求される面輝度を達成するには透明導光層の厚みを相
当厚くする必要が生じて装置の小型軽量化要求に対して
対応できないで、問題となっている。

本発明は、これら従来の問題点を解消しようとするもの
で、極めて厚みの薄い透明性導光層において従来と同等
以上の輝度が得られ、装置の小型化、軽量化が図れる面
状光源装置を構成簡単で製作容易かつ安価な形態で提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、視野方向より、光拡散層と、少なくとも一端
縁を光の入射面となした透明性導光層と、反射層とを順
次積層し、前記透明性導光層の少なくとも一端縁に光源
と光源用反射層を設置し、前記透明性導光層の反射層側
若しくは反射層の透明性導光層側の少なくとも一方に、
或いは反射層と透明性導光層の間に、前記光源からの距
離が大となるにつれて拡散・散乱が大となる拡散模様を
備えたことを特徴とする面状光源装置である。

〔作　用〕

本発明の面状光源装置では、光の反射拡散効率を上げ、
面輝度を向上させるために透明性導光層の反射層側若し
くは反射層の透明性導光層側の少なくとも一方に、或い
は反射層と透明性導光層の間に、前記光源からの距離が
大となるにつれて拡散・散乱が大となる拡散模様を備え
ているので、光入射面から透明性導光板に入射した光は
、前記透明性導光層と反射層もしくは光拡散層との間に
存在する導光層よりも屈折率の小さい空気や接着剤層ま
たは他の透明性部材のために、その入射角により透過も
しくは全反射を繰り返しつつ導光層内を進み、前記拡散
・散乱模様を設けた部分で散乱し、進行方向を変えられ
、視野方向に透過するようになり、かつ拡散・散乱模様
は光源からの距離が大となるにつれてその配置を密に変
化させたり、或いは拡散・散乱模様自体の拡散散乱率を
変化させであるために拡散・散乱が大となって視野方向
への透過光量が制御され、結果として比較的薄い導光層
にて輝度の高（、かつ均一な輝度分布を有する面状光源
を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１〜３図例について説明すると、光
拡散層１が管状光源５．５間全面にわたって備えられ、
その下層に透明性導光ｒｇｊ２及び反射層４が順次積層
されている。

この光拡散層ｌとしては、前記透明性導光層２より出射
する光を更に面全体に均一に拡散させ、また液晶等の裏
面照明として白色面光源を要求されることから一般には
アクリル樹脂、ポリエステル樹脂もしくはポリカーボネ
ート樹脂に適宜の光拡散剤を含存した乳白色のシートも
しくはプレートが用いられる。この場合、含有される光
拡散剤の種類と量によっては、拡散効果が低下したり、
また透過率が小さく結果的に面輝度を低下させることに
なるので装置の要求特性に適したものを選択することが
望ましい。

透明性導光層２としは、例えば２６０　Ｘ　１７．Ｏｘ
３ｍ５（厚さ）もしくは４ミリのアクリル樹脂板（アク
リライト（商品名）、三菱レイヨン■製）の反射層側の
片面に第３図に示すような格子目状の拡散・散乱模様を
受光面から導光層の中央に進むにつれ格子状の正方形の
面積がピンチ毎に大きくなっていく様にスクリーン印刷
の手法を用いて形成したものを使用した。

この場合は、拡散・散乱模様の各ピッチ毎の面積は、光
の透過量が距離に反比例することから対数式を考慮し、
種々の試験結果より、受光面からの距離をχとし、拡散
・散乱模様の縦・横方向のピンチを０．５龍とした場合
に（ａ　＋　ｂ　ｌ　ｎχ）２の式を用いることで、全
体的に均一で高い輝度を得られる事が判明した。尚、面
積が変化するのは光源に対して垂直な方向のみであり、
平行方向では一定である。

ピッチは０．５１より大きくても小さくても良いが、ピ
ンチをＰとした場合、拡散・散乱模様のＩする必要があ
る。又、タテとヨコでピッチａ、　　ｂを変更しても良
いが、ピッチが０．５ＩＩＩｍの場合の（ａ　＋　ｂ　
１　ｎχ）２の式に当てはまる様に面積を調整するべき
である０本実施例ではピンチ−１＋ｕ＋ａ　−０，１８
４、ｂ　”　０．０７７とし、第１図に示す様に光源を
両側に２本使用したため、前記アクリル板の１７０ｍ＋
ａ方向の中心、すなわち端部（受光面）から８５ｍｍの
位置で面積が最大となる様に拡散・散乱模様３を形成し
た。

また（ａ＋ｂ１ｎｘ）”の式においてａ値を０．０５Ｉ
ＩＩＩ１１より小さくすると、全体にわたり、拡散・散
乱模様が小さくなるため表１に示す通り十分な輝度が得
られなかった。また、０．５ｍｍより大きくすると、受
光部近辺での拡散・散乱模様が大きくなりすぎるため、
必要以上の光量が受光部近辺で視野方向に通過してしま
い、結果的に均一な輝度分布が得られなかった。

また、（ａ＋ｂｌｎＺ）”のｂ値を０．１より大きくす
ると、受光部近辺の面積が急激に変化するため、光量が
制御しきれず均一な輝度分布が得られなかった。よって
、ａ、ｂ値はそれぞれ０．０５≦ａ≦０．５．０≦ｂ≦
０．１の範囲が良い、また、ピッチは０．１　ａｎより
小さくすると、拡散・散乱模様３．３間に存在する透明
部が小さくなりすぎるため、反射層と透明導光層の間で
の全反射や反射による導光効率が低下し、結果として全
体の輝度が低下してしまう。またピッチを２ｍｍより大
きくすると、拡散・散乱模様の数が減るため、均一な輝
度分布を得るための調光効果が不十分となり、輝度ムラ
の不具合が発生した。よってピッチは０．１〜２．０１
の範囲が良い。

なお透明性導光層２としては、ガラスやエポキシ樹脂、
シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ
エチレン等の熱可塑性樹脂など問わないが、透過率や加
工性、耐熱性の点からアクリル樹脂やポリカーボネイト
樹脂やポリスチレン樹脂或いはシリコンゴムあるいは、
これらのポリマーアロイなどが望ましい。

以下余白 ２１ また、透明性導光１１２もしくは反射Ｎ４への拡散・散
乱模様の付与はどのような方法でも良く、スクリーン印
刷、グラビア印刷、タンポ印刷、オフセント印刷等の印
刷手法の他にマスキングしてのブラスト加工や、エツチ
ング機械加工による切削された拡散・散乱部を設けても
良い。

また、印刷で用いるインクは拡散・散乱反射の効果があ
ればどの襟なものでもよく、本実施例で（商品名）を用
いたが、アクリル系のメジュームにエアロジル（Ｓｉ（
ｈ）を一定量混入し、拡散効果を与えたものや、これに
ＴｉＯ□を加え反射効果を付与したものでもよい。また
インクの塗り厚は選定したインクで十分に拡散・散乱反
射の効果が得られれば特に限定なく、本実施例では１０
μｍ以上が良い。

さらに前記反射層４としては、例えばアルミニウムの蒸
着シートや拡散剤を含有したＰＥＴ、アクリルやＡＢＳ
等の合成樹脂板でも良いが、本実施例はＰＥＴ基材上に
銀を蒸着、更にトップコート処理を行った「テトライト
」（商品名、東京尾池産業■製）を用いた。

図中５は光源であり、管径φ５．８ｍｍ、有効発光長２
４０＋ｕｗ、管電流１３　ｍ　Ａ　％管輝度１２．００
０ｃｄ　／　ｍ２の三波長白色冷陰極管（ハリソン電気
■製）２本を透明性導光層の長辺方向に２本対向させて
設置した。６は光源用反射層であり、前記光源５より発
する光のロスは少なくし、かつ透明性導光層３の入射端
面に効率良く光が導かれるよう指向性をもたせるために
設けたもので、前記反射１１！ｉ４と同部材を使用した
。

なお各層は積層状態で照光面の外周を接着剤として両面
粘着テープ、接着剤又は溶着若しくは型枠その他のフレ
ームに嵌装などの固着手段で構成すると共に、また光ロ
スを少なくするため光源５を設置していない端辺部には
反射層４と同様の反射シート（図示せず）を貼付けるの
がよく、いずれにしても各部を一括固着又は−括組み込
み構成として用いるのがよい。

この実施例による面状光源装置において、電源電圧１２
Ｖにてインバーターを介し光源を点灯させたところ、第
１表の実施例１．２に示すようにアク９１１４反の４ｍ
ｍで１５０ｃｄ／＋ｉ”、３＋ｍ＋ｍ厚でも７００ｃｄ
／ｍ”で有効発光部輝度ムラが１０％以下の面状光源が
得られた。

また、比較例１として透明性導光層２を４ｍ＋ｗ厚の平
板（印刷なし）に代えたところ、輝度は１５０ｃｄ／＋
ｍ”で有効発光部輝度ムラ３０％であり、また、比較例
９として、ピンチ０．５ｍｍ、斜面角度４５６のヘアー
ラインパターンを有する５１Ｉｍ厚のアクリル板を透明
導光層とした場合輝度４００ｃｄ／ｍ”で有効発光部輝
度ムラ１５％となり、本発明の格子状拡散・散乱模様３
の面積を受光部からの距離に応して変化させることによ
り、従来のへアーラインパターンよりも面輝度が上がり
、輝度分布も均一になり、また、より薄い導光層にて従
来以上の輝度を得る事が出来た。

また、比較例２，３．４，５．６に示す様にａ値を０．
０５と設定した場合０．５と設定した場合、ｂ値を０．
１と設定した場合、またピッチを０．１　ｍｍと設定し
た場合、２．０ｇｏ＋と設定した場合それぞれについて
、輝度は４５０，５５０，５５０，４５０゜６００ｃｄ
／ｍ”で、輝度ムラは１０，４０，４７゜３２．２８％
であり、拡散・散乱模様による高輝度、均一化の効果は
不十分であった。

なお、拡散・散乱模様３は正方形に限らず、表１に示す
実施例７．８に示す様に丸形、六角形でも良いし、長方
形、網点等の様な形でも良く特に限定はしない。ただし
、（ａ　＋　ｂ　Ｊ　ｎχ）２にもとづいて面積を光源
から離れる程に大きくする様にすべきである。第４〜９
図例はそれぞれ拡散・散乱模様３の具体例を示したもの
である。

また、ピンチは一定である必要はなく、一定のピッチで
（ａ　＋　ｂ　１　ｎχ）８の弐により計算した面積に
もとづいて、拡散・散乱模様が同一の面積比になる様考
慮した上でピンチを変更しても良い。

また、拡散・散乱模様３は導光層、反射層に直接設ける
方法の他に透明性基材に拡散・散乱模様を付与し、反射
層と導光層の間に設置しても良いが、部材の点数が増え
ることと、それにより先の透過する界面が増える事によ
る光効率のロスがあるため、出来るだけ導光層もしくは
反射層に直接設けるのが好ましい。

第８図例に示すように拡散・散乱模様３を円形角形に印
刷した前例とは異なり、これとは逆転印刷パターンとし
たもので円形、角形などの白抜き部分を残して印刷した
ものが用いられる。

また、第９図例に示す様に拡散・散乱模様３の面積は一
定とした上でピッチを変更し、光源から遠い程拡散・散
乱模様３を密に配置し、視野方向への透過光量を制御す
る方法も考えられるこれらの方法を用いた場合も実施例
１．２と同程度の輝度及び均一性が得られた。

更に印刷手法等により、拡散・散乱模様を形成する場合
に用いるインクは拡散・散乱の機能を得るためにＴｉ１
ｔ、ガラスピーズ、ＳｉｎｇもしくはＡ７！やＡｇ等の
金属粉末等が配合され、その配合比や成分により拡散・
散乱の機能が変化する。又、同一のインクでもその塗り
厚により、機能が変化するため、拡散・散乱模様の面積
やピンチ、密度に関係なく、もしくはこれらと併用して
、インク自体の拡散・散乱の機能を塗り厚や成分を変え
る事で制御し、光源からの距離が大きくなるにつれ、拡
散・散乱が大となる事により、装置全体として均一で高
い輝度を得られることも考えられる。

実際に前述のアクリル板にインクとして、アクリル系イ
ンク　（ＰＡＬ　２５００シリーズ８００メジユーム（
商品名）、■セイコーアドバンス製）に反射効果を得る
ためにＴｉ０ｚ　（蛍光顔料臼（商品名）、■ミノグル
ープ製）を３５％〜５％、拡散効果を得るためにＳｉｎ
ｇ　（エアロジルＲ９７２（商品名）、日本エアロジル
■製）を１０％〜３％の割合で光源に最も遠い部分を最
大の配合比として順次配合比を小さくし、拡散・散乱機
能を変化させて印刷した導光板を用いた場合も実施例１
．２と同程度の均一で高輝度な面状光源が得られた。

〔発明の効果〕

本発明は、透明性導光層の反射層側若しくは反射層の透
明性導光層側の少なくとも一方に、或いは反射層と透明
性導光層の間に、前記光源からの距離が大となるにつれ
て拡散・散乱が大となる拡散模様を備えたことにより、
光入射面から入射した光は、透明性導光層を反射層もし
くは光拡散層との間に存在する透明性導光層よりも屈折
率の小さい空気層、接着層もしくは他の透明性部材のた
めにその入射角により透過もしくは全反射を繰り返して
透明性導光層内を進むうちに拡散・散乱模様にてその進
行方向を代えられ、また、拡散・散乱模様の配置を密に
変化させたり、拡散・散乱模様自体の拡散率、反射率を
変化させることによって視野方向へ透過する光量を制御
されることとなり、従来よりも比較的薄い透明性導光層
にて同等以上の面輝度、面輝度の均一性を得ることがで
き、かつ、装置の薄型化、軽量化と大巾なコストダウン
をはかることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による面状光源装置で組立説明
斜面図、第２図は縦断面図、第３図は一部切欠底面図、
第４図乃至第９図は透明性導光板の他側の一部の拡大平
面図である。 １・・・光拡散層、２・・・透明性導光層、３・・・拡
散・散乱模様、４・・・反射層、５・・・光源、６・・
・光源用反射層。 特許出願１人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）視野方向より、光拡散層と、少なくとも一端縁を
   光の入射面となした透明性導光層と、反射層とを順次積
   層し、前記透明性導光層の少なくとも一端縁に光源と光
   源用反射層を設置し、前記透明性導光層の反射層側若し
   くは反射層の透明性導光層側の少なくとも一方に、或い
   は反射層と透明性導光層の間に、前記光源からの距離が
   大となるにつれて拡散・散乱が大となる拡散模様を備え
   たことを特徴とする面状光源装置。