JPH07201217A - 面光源素子 - Google Patents

面光源素子

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JPH07201217A
JPH07201217A JP5338023A JP33802393A JPH07201217A JP H07201217 A JPH07201217 A JP H07201217A JP 5338023 A JP5338023 A JP 5338023A JP 33802393 A JP33802393 A JP 33802393A JP H07201217 A JPH07201217 A JP H07201217A
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JP
Japan
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light
prism
prisms
light source
source element
Prior art date
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Pending
Application number
JP5338023A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Oe
誠 大江
Kazukiyo Chiba
一清 千葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07201217A publication Critical patent/JPH07201217A/ja
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 出射光の分布制御と方向性制御とにより、無
指向性型の法線方向輝度をより高めた面光源素子を提供
すること。 【構成】 2側端面を光入射面とし、光入射面から入射
した光を光の進行方向に向かって斜めに出射させる1の
面を光出射面7とし、光出射面の反対面に光反射層4を
備えた導光体3と、光出射面側に重ねて配設された複数
の頂角80°〜115°のマルチプリズム1とからな
り、マルチプリズムは、一のマルチプリズムのプリズム
軸が他のマルチプリズムのプリズム軸と実質的に平行に
かつ、マルチプリズムのプリズム軸の各々が光入射面か
ら入射した光と実質的に直交しかつ、マルチプリズムの
各々の凸部が同じ方向に向くように配置されていること
を特徴とする面光源素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、面光源素子に関し、
特に液晶表示装置などの背面照明手段に好適な面光源素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示素子などの背面照明(バ
ックライト)に、エッジライト型の平面光源が用いられ
ている。一般的には、この様なエッジライト型の平面光
源は、出射平面に光拡散機能を持たせたタイプが多く出
射光のパターンは、無指向型であるか、出射光の分布が
かなり広いために、法線(正面)方向の輝度が低く、こ
うきどが要求されるカラー液晶表示用には輝度不足であ
る。他方、出射光分布の広い無指向性型の光出射面に、
頂角が85〜110゜のマルチプリズムシートを1枚又
は、プリズム軸が直交した2枚のプリズムシートを載置
して、プリズムの持つ光集束機能を利用して分布角を多
少狭くし、法線方向(正面方向)輝度を高めた面光源素
子が実施されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】プリズムの光集束機能
を利用した面光源素子としては、頂角85〜110゜の
マルチプリズムシートを利用する面光源素子(米国特許
第4,791,540号)、2枚のマルチプリズム軸を
直交させて光集束機能を利用した面光源素子(米国特許
第4,542,449号、特公平1−37801号)が
ある。しかしながら、この従来面光源素子では、無指向
性型の法線方向輝度の1.8〜2.3倍程度しか明るさ
は上昇しない。
【0004】他方、導光体より出射する光を光の進行方
向に向かって斜めに指向型出射させ、これをマルチプリ
ズムを用いて法線乃至法線に近い方向に出射角を変える
面光源素子も提案されている(特開平2−17号、特開
平2−84号、米国特許第5,126,882号)。し
かし、この型の面光源素子でも無指向性型の法線方向輝
度の3〜3.5倍程度までの輝度上昇が限度である。
【0005】この発明は、上述の背景に基づきなされた
ものであり、その目的とするところは、出射光の分布制
御と方向性制御とにより、無指向性型の法線方向輝度を
より高めた面光源素子を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、この発明に
より解決される。すなわち、この発明よる面光源素子
は、少なくとも1の側端面を光入射面とし、この光入射
面から入射した光を光の進行方向に向かって斜めに出射
させる1の面を光出射面とし、光出射面の反対面に光反
射層を備えた導光体と、光出射面側に重ねて配設された
複数の頂角80°〜115°のマルチプリズムとからな
り、マルチプリズムは、一のマルチプリズムのプリズム
軸が他のマルチプリズムのプリズム軸と実質的に平行に
かつ、マルチプリズムのプリズム軸の各々が光入射面か
ら入射した光と実質的に直交しかつ、マルチプリズムの
各々の凸部が同じ方向に向くように配置されていること
を特徴とするものである。
【0007】この発明よる別の態様の面光源素子は、少
なくとも1の側端面を光入射面とし、光入射面から入射
した光をこの光の進行方向に向かって斜めに出射させる
1の面を光出射面とし、光出射面の反対面に光反射層を
備えた導光体と、光出射面側に重ねて配設された複数の
頂角80°〜115°のマルチプリズムとからなり、マ
ルチプリズムは、一のマルチプリズムのプリズム軸が他
のマルチプリズムのプリズム軸と実質的に平行にかつ、
マルチプリズムのプリズム軸の各々が光入射面から入射
した光と実質的に直交し、マルチプリズムの各々が、光
出射面から出射した斜め出射光を順次段階的に出射方向
を変えて正面輝度を向上させる機能を有することを特徴
とするものである。
【0008】
【作用】上記構成を有するこの発明による面光源素子で
は、以下のように作用・動作する。例えば、1の側端面
を光入射面とし、光入射面から入射した光をこの光の進
行方向に向かって斜めに出射させる1の面を光出射面と
し、光出射面の反対面に光反射層を備えた導光体と、光
出射面側に重ねて配設された2枚の頂角90°のマルチ
プリズムとからなり、これらのマルチプリズムが、一の
マルチプリズムのプリズム軸が他のマルチプリズムのプ
リズム軸と実質的に平行にかつ、マルチプリズムのプリ
ズム軸の各々が光入射面から入射した光と実質的に直交
した面光源素子であるとする。
【0009】この様なこの発明による面光源素子におい
て、例えば、導光体が入射光の進行方向に約60度の斜
め方向に、出射光の角度分布幅が半値幅で約40度であ
る強度の指向性を有する光を出射するとする。導光体の
光出射面上に載置された第1のマルチプリズムにより出
射した光は、その分布幅が約20゜と1/2となり、そ
の光の出射角は約30゜方向となる。このことは、頂角
90度のマルチプリズムに入射角約60度で入射した光
は、スネルの法則で計算しても約30度に出射すること
が理論的に証明される。第2のマルチプリズムに第1の
マルチプリズムからの光が入射角30゜で入射し、第2
のマルチプリズムから出射した光は、その分布幅が約2
0゜であり、その光の出射角は約0゜(法線方向)とな
り、出射角分布の半値幅は殆ど変化しない。
【0010】上記の例からも理解され、図7に概略的に
図解する様に、マルチプリズム1の各々が、光出射面か
ら出射した斜め出射光を順次段階的に出射方向を変えて
正面輝度を向上させる機能を有する。
【0011】
【実施例】この発明を以下の実施例により具体的に説明
する。 〔評価例〕厚さ5mmのマット加工した導光体(三菱レイ
ヨン製アクリライトファインマット無色透明品、100
×110mm(有効面サイズ90×110mm))を準備
し、マット面が出射面になるように100mmの2辺の端
面にはPETフィルムに銀蒸着したフィルム(以下PE
T−Agと略す)を粘着加工して貼着し、導光体のプレ
ーン面には、PET−Agをテープ止めして反射面とし
た。
【0012】110mmの2辺の端面には、PET−Ag
で巻き付けて冷陰極管(松下電器産業製KC130T4
E72、4mmφ×130mm)を設置し、光源ランプとし
た。この冷陰極管にインバーター(TDK製CXA−M
10L)を介して直流電源につなぎDC12Vを印加し
て点灯した。以下の実験及び比較実験において、光源ラ
ンプと導光体との位置関係、点灯条件は同じである。評
価するための測定法は、以下のように行い、以下の実験
及び比較実験において同じである。
【0013】被測定パネルを測定台上に載せ、パネルの
中央でかつランプ軸と平行な回転軸で回転するように調
製する、被測定パネルの中央に3mmφのピンホールを有
する黒紙を固定し、輝度計の測定円を8〜9mmになる様
に距離を調整する。これらの測定はすべて暗室で行いラ
ンプのエイジング時間は30分以上経過後より測定す
る。
【0014】以下の様に実験条件を変えて輝度測定を行
った。 実験−1:導光体の出射面に何も載置しない。 実験−2:導光体の出射面に頂角90度ピッチ0.05
mmのマルチプリズムをその頂角を外向きにかつプリズム
軸をランプ軸に平行に載置する。 実験−3:(本発明の実施例に相当)実験−2のパネル
に、更に1枚のマルチプリズムをプリズム軸をランプ軸
に平行に頂角を外側に向けて載置する。 実験−4:(米国特許第4,542,449号に相当) 実験−2のパネルに、更に1枚のマルチプリズムを、プ
リズム軸をランプ軸に直交するようにかつ頂角を外側に
向けて載置する。
【0015】比較−1:導光体の出射面に、拡散フィル
ム(きもと(株)製)1枚を載置する。 比較−2:比較−1の拡散フィルム上に頂角90度ピッ
チ0.05mmのマルチプリズムをその頂角を外向きにか
つプリズム軸をランプ軸に平行に載置する。 比較−3:比較−2のパネルに、更に1枚のマルチプリ
ズムを、プリズム軸をランプ軸に平行にかつ頂角を外側
に向けて載置する。 比較−4:(米国特許第4,542,449号に相当) 比較−3のパネルの2枚目のマルチプリズムを、プリズ
ム軸をランプ軸に直交するようにかつ頂角を外側に向け
て載置する。
【0016】測定結果を表1及び2に示す。ここでは、
被測定物の面に直角方向に測定器の光軸をあわせ、これ
を法線方向とし、これに対し左に回転したときの角度を
(−)で表示し、右に回転した時を(+)で表示する。
表2では、輝度計の読みとり数値(輝度ではなく光度に
近い値になる)の絶対値を示す。また、表1では、同時
に比率計算し、最高値を1.00として表示する。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】測定結果から分かるよに、本発明による面
光源は、正面方向(法線方向)などの特定の方向に光を
集光して高輝度を実現している。
【0020】〔構成例〕この発明は、その発明の範囲内
で種々の構成をとることができる。図1に、この発明に
よる面光源素子の組立例を示す。この例では、導光体3
の2側端面を光入射面とし、この端面に光源5が、銀蒸
着フィルム6などで巻き付けて配置する。導光体の裏面
には、光反射層4が設けられ、光出射面7には、マット
加工などが施されている。この加工は、光出射面から斜
めに光を出射させる限り、微細レンズやプリズムなどの
形成、スクリーン印刷などによる散乱材の塗布などに変
えることもできる。
【0021】光出射面側に、多数の微細プリズム2が形
成された2枚の頂角80°〜115°のマルチプリズム
1を重ねて載置する。これらマルチプリズム1は、1枚
目のマルチプリズム1のプリズム軸が2枚目のマルチプ
リズム1のプリズム軸と実質的に平行にかつ、これらの
マルチプリズム1のプリズム軸の各々が光入射面から入
射した光と実質的に直交しかつ、マルチプリズム1の各
々の凸部2が同じ方向に向くように配置されている。
【0022】この発明は、上記例に限定されず、種々の
変形が可能である。例えば、光源を1つにして、図2に
示すように、1灯式にしてもよい。これにより、光源を
節減し、電力消費量を低減することができる。また、図
3に示すように、頂角を内向きにすることもできる。マ
ルチプリズムの凸部を内向きにすることにより、マルチ
プリズムの凸部の機械的損傷を防ぐことができる。更
に、図4に示すように、2枚以上、3枚のマルチプリズ
ムを載置することができる。この様により多くのマルチ
プリズムを使用することにより、集光する方向を自由に
設計変更することができる。
【0023】この発明において、複数のマルチプリズム
シートに、マルチプリズムの各々が光出射面から出射し
た斜め出射光を順次段階的に出射方向を変えて正面輝度
を向上させるこの発明による機能を損なわない限り、種
々の光学部材を配置することができる。例えば、図5に
示すように、光出射面とマルチプリズム1との間に透明
散乱シート8を、また、図6に示すように、マルチプリ
ズム1間に透明散乱シート8を、配置することができ
る。更に、異なる角度のプリズムシートを複数枚、光出
射面上に載置することもできる。
【0024】
【発明の効果】この発明において、出射光の分布制御と
方向性制御とにより、無指向性型の法線方向輝度をより
高めた面光源素子を提供することができ、薄型エッジラ
イト型光源において、電力消費量を可能な限り少なくし
て高輝度を達成することができる。また、用途によって
は、出射角度分布が平行光に近いほど、集束した方が望
ましいときに、拡散光源を用いてこの目的を達成するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明による面光源素子の一例の組
立斜視図である。
【図2】図2は、この発明による面光源素子に用いるこ
とができる導光体の一例の斜視図である。
【図3】図3は、この発明による面光源素子の一例の断
面図である。
【図4】図4は、この発明による面光源素子の一例の断
面図である。
【図5】図5は、この発明による面光源素子の一例の断
面図である。
【図6】図6は、この発明による面光源素子の一例の断
面図である。
【図7】図7は、この発明による面光源素子の機能を説
明する概略図である。
【符号の説明】
1 マルチプリズム 2 プリズム 3 導光体 4 光反射層 5 光源 6 反射フィルム 7 光出射面 8 散乱シート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1の側端面を光入射面とし、
    該光入射面から入射した光を該光の進行方向に向かって
    斜めに出射させる1の面を光出射面とし、該光出射面の
    反対面に光反射層を備えた導光体と、 該光出射面側に重ねて配設された複数の頂角80°〜1
    15°のマルチプリズムとからなり、 該マルチプリズムは、一の該マルチプリズムのプリズム
    軸が他の該マルチプリズムのプリズム軸と実質的に平行
    にかつ、該マルチプリズムのプリズム軸の各々が該光入
    射面から入射した光と実質的に直交しかつ、該マルチプ
    リズムの各々の凸部が同じ方向に向くように配置されて
    いることを特徴とする面光源素子。
  2. 【請求項2】 少なくとも1の側端面を光入射面とし、
    該光入射面から入射した光を該光の進行方向に向かって
    斜めに出射させる1の面を光出射面とし、該光出射面の
    反対面に光反射層を備えた導光体と、 該光出射面側に重ねて配設された複数の頂角80°〜1
    15°のマルチプリズムとからなり、 該マルチプリズムは、一の該マルチプリズムのプリズム
    軸が他の該マルチプリズムのプリズム軸と実質的に平行
    にかつ、該マルチプリズムのプリズム軸の各々が該光入
    射面から入射した光と実質的に直交し、 該マルチプリズムの各々が、光出射面から出射した斜め
    出射光を順次段階的に出射方向を変えて正面輝度を向上
    させる機能を有することを特徴とする面光源素子。
JP5338023A 1993-12-28 1993-12-28 面光源素子 Pending JPH07201217A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002006317A (ja) * 2000-06-07 2002-01-09 Samsung Electronics Co Ltd 液晶表示装置の照明方法、これを具現させるための液晶表示装置のバックライトアセンブリ及びこれを採用した液晶表示装置
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