JPH08153405A - 面状光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置や電飾看板などのバックライト
用面状光源を軽量で光の損失が少なく、しかも薄型で輝
度が均一で安価なものにする。 【構成】 内面が反射面に形成された箱体２と、該箱体
内に内蔵された線状光源１とからなり、前記箱体の一壁
面２ａに光透過領域３が多数個均斉に設けられるととも
に、前記線状光源から遠くなるにつれて、該光透過領域
の前記一壁面に対する割合が大きくなるように設けら
れ、該壁面から前記線状光源の光を放射するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面状光源に関する。さら
に詳しくは、液晶表示パネルや電飾看板などの裏面側か
ら光を照射するパネル表示のためのバックライトに適し
た面状光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルや駅の広告などの電飾看
板などに用いられる裏面側から光を照射するパネル表示
の光源としては、従来電球や蛍光灯などが用いられてい
る。その構成は、たとえば図１７に示されるように、蛍
光灯２１などの光源を反射ケース２２内に配列し、拡散
板２３を介して、または直接表示パネルなどを照射する
もので、これらの光源を用いてパネル面の全面を均一に
照射するためには、パネルと光源とのあいだを離間させ
る必要（たとえば、１ｍ四方のパネルでは１５ｃｍ以上
離す必要）があり、奥行のスペースを多く必要とする。

【０００３】表示パネルの裏面の奥行を小さくするた
め、導光板の側面から光をとり入れ、その表面から光を
放射する面状光源が、たとえば液晶表示パネルなどの裏
面に配置されるバックライトとして用いられるばあいも
ある。このような面状光源は、図１８（ａ）に示される
ように、線状光源１とこの線状光源１の光を側壁からと
り入れて表面側から放射させる導光板１２と、この導光
板１２からの光を液晶表示パネル側に拡散させる光拡散
板１３と、光拡散板１３からの光を正面側に指向させ、
正面から見る光の強度を強くするプリズムシート１４と
から構成されたものが知られている。導光板１２はアク
リル樹脂などの透明な板から形成され、裏面に光を反射
させるドットパターン１５が設けられ、導光板１２の光
源１が設けられている側面以外の側面には反射シート１
７が設けられている。このドットパターン１５はインク
にガラス球を混入しスクリーン印刷などにより設けられ
たもので、導光板１２の裏面側に出た光をガラス球によ
り反射させて表面側に放射されるようにしている。導光
板１２の裏面側にはさらに金属板などからなる反射板１
６が設けられ、導光板１２の裏面から出てドットパター
ン１５で反射しないで裏面側に透過した光を導光板１２
の表面側に反射させて光の利用率の向上を図っている。
また線状光源１の周囲には反射膜１８が設けられ、光源
１の光が有効に導光板１２の中に導入されるように構成
されている。そのため、光源１の近傍で導光板１２に光
をとり入れる側は光が入射した端部では均一光がえられ
ず、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示される
領域Ｐの範囲をクリアランスとして発光面Ｑとは別に確
保しなければならない。

【０００４】光拡散板１３は導光板１２の表面側に設け
られ、斜め方向に出てきた光でも表面であらゆる方向に
均一に放射されるようにするもので、光拡散板１３の表
面にはさらにプリズムシート１４が設けられ、正面側に
集光されるようにしている。この光拡散板１３はポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネートな
どからなり、１２０〜１５０μｍ程度の厚さに形成さ
れ、プリズムシート１４はポリカーボネートなどからな
り、表面の断面は図１８（ａ）に示されるように三角形
状のプリズムに形成され、厚さは１２０〜２５０μｍ程
度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の導光板を用いた
面状光源は、導光板がアクリル樹脂などから形成されて
いるため、大きくなるにしたがって重量が重くなるとと
もに透明基板といえども樹脂内を光が進行するため、光
が減衰し光の利用効率が低下するという問題がある。ま
た、エッジに光源があるため、大きさに上限がある。

【０００６】さらに導光板の側面から光を取り入れると
ともに、導光板の裏面側で反射させて表面側に光を放射
させるが、反射部は導光板の外側に設けなければなら
ず、一旦導光板から外部へ出た光を反射させることにな
り、一層光の利用効率が低下する。そのため、所望の輝
度をうるためには大出力の線状光源が必要になるという
問題がある。また発光面のほかに線状光源を配置するス
ペースおよび導光板の線状光源側に発光面として寄与し
ないクリアランスを確保しなければならず、面積を多く
必要とするという問題がある。

【０００７】また導光板を用いる面状光源は、前述の光
の減衰が避けられないこと、重量が重くなる、さらには
結露や熱膨張による発光面での輝度の不均一が発生する
ことなどから電飾看板など大型表示パネルの光源として
は適さないという問題がある。

【０００８】本発明はこのような問題を解決し、大型の
面状光源でも軽量で所望の大きさの光の損失が少なく、
しかも表面に空間を介して光拡散板を設けなくても均一
な輝度がえられる薄型で安価な面状光源を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の面状光源は、内
面が光反射面に形成された箱体と、該箱体内に内蔵され
た光源とからなり、前記箱体の一壁面に光透過領域が多
数個均斉に設けられるとともに、前記光源から遠くなる
につれて該光透過領域の前記一壁面に対する割合が大き
くなるように設けられ、該壁面から前記光源の光を放射
するように構成されている。

【００１０】ここに光源とは、電球、ハロゲンランプ、
発光ダイオードなどの点光源、棒状蛍光灯などの棒状光
源や前記点光源を線状に並べたもので、細長い範囲にわ
たって発光する線状光源およびリング状の光源などを含
む意味である。

【００１１】前記光透過領域の前記割合が前記一壁面の
表面で輝度が実質的に均一になるように調整されている
ことが、一壁面の表面側に空間を介して光拡散板などを
設けなくても、一壁面の表面側で均一な輝度がえられ、
薄型の面状光源がえられる。

【００１２】前記光透過領域が前記一壁面の前記光源に
対向する部分にも設けられ、該光源の半径方向端部側に
対向する部分の光透過領域の前記割合の増加率が前記光
源から離れた位置の前記割合の増加率より大きくなるよ
うに形成されていることが、光源の影による暗部がなく
なり、空間を介して光拡散板などを設けなくても壁面の
表面で広い面全体にわたって均一な輝度がえられて好ま
しい。

【００１３】前記光源から最遠端の光透過領域の前記割
合が前記一壁面における光透過領域の前記割合の最大値
より小さくなるように形成されていることが、端縁部で
の輝度を均一にできるため好ましい。

【００１４】前記光透過領域の前記割合を大きくするた
め、前記光透過領域の面積が順次大きくなるように形成
されてもよいし、そのピッチが小さくなるように形成さ
れてもよい。

【００１５】前記箱体の少なくとも前記光透過領域が設
けられる壁面が金属板からなり、前記光透過領域が該金
属板からなる箱体の一壁面に形成された貫通孔またはス
リットであることが、金型などで簡単に形成できるため
好ましい。

【００１６】また、前記箱体の少なくとも前記光透過領
域が設けられる壁面が光反射膜が設けられた透明基板か
らなり、該透明基板の一部には該光反射膜が設けられな
い領域が形成され、該領域が前記光透過領域とされてい
ても、光反射膜を印刷などにより簡単に形成できるとと
もに、箱体は貫通する孔やスリットがなく密閉されるた
め、ほこりなどが入らなくて好ましい。

【００１７】前記光反射膜が、完全な光反射面ではなく
光の一部を透過するように設けられることが、表面での
光透過領域と光反射面とのあいだでの輝度の均一化を図
る上で好ましい。

【００１８】前記光源の外周壁と前記光透過領域が設け
られる壁面との距離が３ｍｍ以上であることが、前記光
透過領域が設けられ壁面の熱による変形などが起らず、
信頼性が向上するため好ましい。

【００１９】前記箱体の光透過領域が設けられる壁面上
に光拡散板が設けられていることが、光透過領域から透
過してきた光を面状で均一に拡散でき、均一な輝度がえ
られるため好ましい。

【００２０】さらに、前記光源が線状光源からなり、該
線状光源が前記箱体の側壁と平行に設けられ、少なくと
も該線状光源と対向する側壁の内面が全面光反射面に形
成され、かつ、前記光透過領域が設けられる壁面の垂直
面に対して傾斜して設けられていることが、側壁で反射
する反射光の光路が変化するため、光透過領域から光が
出射しやすくなり好ましい。

【００２１】また、前記箱体の前記光透過領域が設けら
れる壁面と対向する壁面の内面が全面光反射面に形成さ
れ、かつ前記光透過領域が設けられる壁面に対して傾斜
して設けられていても、同様に底面での反射光の光路が
不規則になり光透過領域から光が出射しやすくなるため
好ましい。

【００２２】前記光反射面がステップ形状または山形形
状に形成されていることが、反射光の光路が一層不規則
になり、光透過領域から光が出射しやすくなる。

【００２３】本発明の大型面状光源は、請求項１記載の
面状光源がアレー状またはマトリクス状に配列されてい
る。

【００２４】前記配列されたそれぞれの面状光源の継ぎ
目部の側壁面の一部または全部が光透過領域にされてい
ることが、面状光源の継ぎ目部での縞ができにくく好ま
しい。

【００２５】前記配列されたそれぞれの面状光源の継ぎ
目部の発光面における光透過領域の割合が調整され継ぎ
目部の輝度の均一化が図られていることが、均一な輝度
の大型面状光源がえられるため好ましい。

【００２６】

【作用】本発明によれば、内面が光反射面とされた箱体
の内部に光源が内蔵され、かつ、光が箱体内の空間を内
面で反射しながら光透過領域から出射するため、光源の
光は全てロスなく箱体内に取り込めるとともに、空間で
の光吸収は非常に小さく、光源の光は殆んど全て光透過
領域から取り出され面状光源として寄与する。そのた
め、従来の導光板内に光を取り入れる際の損失や、導光
板内の進行に伴う光の吸収損失がなく、光の利用効率が
非常に向上する。

【００２７】また、本発明によれば、光源に近いところ
では光を取り出す壁面に対して光透過領域の割合が小さ
く、遠くなるにつれてその割合が大きくなるように形成
されているため、光源に近く光量の多いところでは光透
過領域の割合が大きいところから光が放射され、光源か
ら遠く光量の少ないところでは光透過領域の割合が小さ
いところから光が放射され、結果として表面から均一な
輝度の光が放射される。

【００２８】さらに光透過領域の割合を調整することに
より、光源と対向する部分や側壁部近傍の輝度および光
源と壁面との距離の変化などに基づく輝度の変化も均一
にすることができ、光透過領域が設けられた壁面での輝
度を均一にすることができる。

【００２９】また、光源に対向する部分の壁面にも光透
過領域が設けられるばあいは光源の裏側の光の反射光が
到達しないため、光源の半径方向端部側に対向する部分
の光透過領域の割合の増加率を他の部分より大きくした
方が全面で均一な輝度となる。

【００３０】本発明の大型面状光源によれば、請求項１
記載の面状光源をアレー状またはマトリクス状に配列す
るだけで大型の面状光源を形成でき、好みの大きさのも
のを簡単に作製できる。このばあい、面状光源の継ぎ目
部の輝度が均一でないときは光透過領域の割合を調整す
ることにより、簡単に均一な輝度の大型面状光源とな
る。

【００３１】

【実施例】つぎに本発明の面状光源について説明する。
図１は本発明の面状光源の原理を説明する図で、（ａ）
は反射面で形成された箱体２内の光源１からの光の進行
を示す断面説明図、（ｂ）は箱体２の表面側壁面に設け
られた光透過領域３から放射される光の経路を説明する
部分断面説明図、図２〜１０は箱体２の表面側上壁面に
設けられた光透過領域の一例を示す図である。

【００３２】光反射面（以下、単に反射面ともいう）で
形成された箱体２内に光源１が配置されると、光源１か
らは四方に光が放射されるが、周囲には反射面が存在す
るため、図１（ａ）に示されるように、反射面で反射し
ながら光源１から遠ざかる方向に進み、終端の側壁４に
到達すると側壁４で反射して戻り、さらに反射を繰り返
しながら箱体２内を進行する。この反射面の反射率を高
くすることにより光は減衰することなく箱体２内を進行
する。

【００３３】箱体２の表面側上壁面には反射面とならな
い光透過領域３が設けられており、図１（ｂ）に示され
るように、光透過領域３に向かって進行した光は光透過
領域３から箱体２の外部に放射される。したがって光源
１から放射された光で、反射面に向かった光は反射をし
て箱体２内を進み、光透過領域３に向かった光は光透過
領域３から箱体２の外部に放射される。光透過領域３か
ら箱体２の外部に放射される光は、図１（ｂ）に示され
るように、斜め方向に放射される光もあり、光透過領域
３の間隙でも光が放射されているようにみえ、全面で均
一な放射がえられる。とくに光透過領域３が設けられた
壁面の表面に光拡散板（図示せず）が設けられることに
より光拡散板の表面で無指向性の均一な光放射がえられ
る。光拡散板は光透過領域が設けられた壁面の表面に別
個に設けられてもよいし、拡散板または拡散シートと透
明基板とをラミネートしたものなどを用いて光透過領域
が設けられる壁面と光拡散板とが一体で形成されてもよ
い。また光透過領域３から放射される光は光透過領域３
が光源１から遠くなる程入射角が大きい（壁面に平行に
近い）方向の光が多くなるが、光透過領域３が設けられ
た壁面と対向する壁面（底面）を傾斜させたり、わん曲
させたり、または側壁４を傾斜させることにより反射光
線の方向を変えることができ、光透過領域３から放射す
る光の方向を調整することができる。

【００３４】箱体２の表面側の壁面に設けられる光透過
領域３の一例を図２に示す。光源１から放射された光の
強度は線状の光源１に近い部分で強く、遠ざかるにつれ
て弱くなる。本発明では箱体２内の光強度分布の不均一
にもかかわらず、発光面の発光分布を均一にするため、
図２（ａ）に示されるように、光源１から遠ざかるにつ
れて光透過領域３の面積（発光面に対する光透過領域の
割合）が大きくなるように光透過領域３が形成されてい
る。すなわち、光透過領域３の面積または上壁面に対す
る割合が大きくなることにより、光が放射される割合が
大きくなる。そのため光源１から離れ、輝度が低下した
場所では放射の割合が高くなり、結果として箱体２の表
面の発光面では均一な発光量がえられる。この光源１か
らの距離と、たとえば円形の光透過領域３の直径との関
係の一例を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示される例
では光源１に沿った方向に並ぶ光透過領域３は全て同じ
大きさで形成され、線状の光源１と直角方向に並ぶ光透
過領域３は光源１から遠ざかるにつれて順次大きくなる
ように形成され、終端部では側壁４の反射光が多くなる
ため、わずかに小さくなるように形成されていることを
示している。たとえば、発光面が縦Ａ×横Ｂが１６０ｍ
ｍ×２０６ｍｍの大きさのばあい、線状の光源１付近で
は光透過領域３である円の直径が０．４ｍｍ程度、端部
の側面４付近の一番大きい円の直径は１．４ｍｍ程度、
ピッチが１ｍｍ程度で、その中間は図２（ｂ）に示され
るように、順次円の直径が大きく変化するように形成さ
れている。図２（ａ）は箱体２の一端部のみに光源１が
設けられたばあいの光透過領域３の直径の変化例であ
り、図３（ａ）は箱体２の相対向する両端部にそれぞれ
光源１が設けられたばあいの例を示している。なおこれ
らの例では光透過領域３の直径の大きさが連続的に変化
するような曲線で示されているが、模式的に示したもの
で、光透過領域３はそれぞれ個別に形成されるため、大
きさは完全な連続にはなりえず、厳密には折れ線の変化
となる。しかし、隣り同士の大きさは、たとえば０．０
１〜０．０５ｍｍ程度の変化で大きくなり、殆ど連続的
とみなせる。この大きさの変化はこのような連続的な変
化の代わりに、何個かは同じ寸法で段階的に変えること
もできる。

【００３５】また光透過領域３の形状は円形でなくても
楕円形、多角形、スリット形状などその他の任意の形状
に形成することができる。さらに光透過領域３の配列も
図２〜３に示されるように、各行、各列ごとに整列して
いなくても、図４（ａ）に示されるように、一列おきに
半ピッチずらせた配列にすることもできる。このような
半ピッチずらせた配列にすることにより、光透過領域３
の円形の直径を光透過領域３のピッチよりも大きく形成
することができ、光源１から遠いところで輝度が弱くな
っても多くの光量を取り出すのに好都合である。

【００３６】また電飾看板などのための大きな面状光源
をうるためには、たとえば図４（ｂ）に示されるよう
に、矩形状の四端部全てに線状の光源１を配置し、前述
の各例と同様に線状の光源１から遠ざかるにつれて光透
過領域３の面積を大きく形成することもできる。

【００３７】さらに、図５（ａ）、（ｂ）に示されるよ
うに、箱体２の中央部に線状の光源１を配設することも
できるし、図６に示されるように、線状の光源１を箱体
に斜めに配設することもできる。いずれのばあいも、線
状の光源１に近いところでは光透過領域３の面積を小さ
くし、線状の光源１から遠ざかるにつれて大きくするこ
とにより均一な輝度の面状光源がえられるとともに、光
源部分の面積もムダなく利用することができ、デッドス
ペースのない面状光源がえられる。

【００３８】図５〜６に示されるように、線状の光源１
に対向する壁面の部分にも光透過領域３が設けられるば
あい、光源１に対向する部分の光透過領域３の割合は光
源１に近いという理由で必ずしも同じ割合で小さくした
方がよいとは限らない。すなわち、図７に光源１から下
側の反射面に向かって発射した光の進路を模式的に示す
ように、光源１の上部近傍の壁面では光源１の上半部の
光しか到達せず、光源１の下半部から出た光は光源１の
上部近傍の壁面には到達しない。そのため半分の光しか
寄与しない。一方光の輝度は光源からの距離の２乗に反
比例する。そのため、光源の外周壁と光透過領域が設け
られた壁面との距離によっても変るが、図７（ａ）のＣ
点で示す部分から光源と対向する部分までの壁面では裏
面側からの反射光が入らず、しかも光源１からの距離も
遠いＣ点で最も輝度が落ちるため、この位置より中心側
に光透過領域３を設けるばあいは、むしろ光透過領域３
の面積（発光面に対する光透過領域の割合）の増加率を
やや大きくし、図７（ｃ）に示されるような光透過領域
の分布に形成した方が好ましい（図７（ｃ）のＧ部の傾
斜が光源１から離れた部分Ｈの傾斜より大きい）。なお
図７（ｂ）に示されるように、底面側の反射面を傾斜さ
せると図７（ａ）のＣ点は光源側に寄る。

【００３９】このように光透過領域の割合を光源１との
位置関係により調整することにより、空間を介して拡散
板などを設けなくても、壁面の表面で均一な輝度がえら
れ、薄い面状光源がえられる。なお、この光透過領域の
割合の変化は光源１と壁面との距離などによっても変
り、いずれの状態でも光透過領域の割合を調整すること
により、光透過領域が設けられた壁面の表面側で均一な
輝度とすることができる。

【００４０】前述の光源１と光透過領域３が設けられた
壁面との距離Ｄ（図７（ｂ）参照）に関して、光源１と
して発熱しない冷陰極管を用いるばあいは距離Ｄを殆ど
０にすることができ、２．４ｍｍφの冷陰極管を用いれ
ば厚さが３ｍｍ程度の面状光源がえられる。一方光源１
として発熱するものを使用するときは、前述の距離Ｄが
余り近すぎると光源１の熱により壁面の膨張や変形また
は光の拡散性などにより光透過領域の分布が変化し発光
強度の均一化が損なわれる。本発明者は鋭意検討を重ね
た結果、その距離Ｄは３ｍｍ以上、さらに好ましくは５
ｍｍ以上設けることが光透過領域の分布を変化させず、
信頼性を維持できることを見出した。

【００４１】図８（ａ）に光源１が電球などの点状の光
源１を用いたばあい、図８（ｂ）にリング状の光源１を
用いたばあいの光透過領域３の分布例を示す。これらの
形状の異なる光源によっても、光源１から遠くなるにつ
れて光透過領域の割合を大きくすることにより、発光面
全面で効率がよく均一な輝度がえられる。これらの光源
１の外形が平面的にみて円形のものは、円形の発光面を
有する面状光源に適しているが、点状またはリング状の
光源１を用いて四角形状の面状光源としたり、線条の光
源１を用いて円形の面状光源とすることもでき、光透過
領域のパターンを調整することにより発光面全体で均一
な輝度でえられる。

【００４２】図９〜１０は光透過領域３の形状が円形な
どの個別に設けられた形状ではなく、ある一定の長さ連
続してスリット形状に設けられた例を示す。この例にお
いても前述の各例と同様に線状の光源１に近いところで
は発光面（上壁面）に対する光透過領域３の割合を小さ
くし、線状の光源１から遠ざかるにつれて大きくなるよ
うに、光透過領域３であるスリットの幅を変えたり（図
９（ａ）、（ｂ）参照）、スリットの間隔を変えた（図
９（ｃ）、（ｄ）参照）ものである。

【００４３】図９（ａ）は前述の図２〜６と同様の平面
形状が矩形状の箱体２で、その両側面側に線状の光源１
が設けられ、箱体２の表面側上壁面に線状の光源１と平
行にスリット形状の光透過領域３が設けられ、しかも光
透過領域３のスリット形状の幅が線状の光源１が設けら
れた両側面側から中央部にいくにしたがって広くなるよ
うに形成された例である。このように、光源１から遠ざ
かる中央部側でスリットの幅を広くすることにより、光
源１から遠ざかることにより弱くなる光の強度を相殺し
て表面で均一な輝度がえられる。

【００４４】図９（ｂ）は、平面形状が矩形状の箱体２
の中央部に線状の光源１を配設し、図９（ａ）と同様に
線状の光源１と平行にスリット状の光透過領域３が設け
られた例で、このばあいは両側面側にいく程線状の光源
１から遠ざかるため、両側面側でスリット形状の幅が広
くなるように形成されている。

【００４５】図９（ｃ）は、図９（ａ）の例と同様に両
側面側に線状の光源１が設けられ、該線状の光源１と平
行にスリット状の光透過領域３が形成されているが、こ
の例では光透過領域３であるスリット形状の幅は一定で
その間隔（ピッチ）が線状の光源１から遠ざかる中央部
にいく程狭くなり、結果的に所定面積に対する光透過領
域３の面積の割合が大きくなるように形成されている。
図９（ｄ）も同様に中央部に配設された線状の光源１か
ら遠くなる両側面側でスリットの間隔（ピッチ）を狭く
して表面での輝度の均一化が図られている。

【００４６】光透過領域３であるスリットの形状は図９
（ａ）〜（ｄ）に示されるように、１つのスリットの一
端から他端までのスリットの幅が均一に形成されても、
少々不均一でも構わないが、線状の光源１の端部側と中
央部側とで光の強度が異なるときは、光の強度が弱い側
でスリットの幅を広くすることが好ましい。

【００４７】図１０（ａ）〜（ｂ）は光透過領域３であ
るスリット形状が線状の光源１と平行ではなく、直角方
向に形成された例である。このばあいは光透過領域３で
あるスリットの幅は均一ではなく、線状の光源１から遠
ざかるにつれて広くなるように形成されている。すなわ
ち、図１０（ａ）に示される例においては、両側面側に
設けられた線状の光源１から遠くなる中央部側に向かっ
て光透過領域３であるスリットの幅が広くなるように、
不均一な幅のスリットが線状の光源１と直角方向に形成
されている。図１０（ｂ）はスリットの外形が直線状で
はなく曲線で形成されたもので、考え方は図１０（ａ）
と同じである。

【００４８】前記光透過領域３の各例では、光透過領域
３の形状が円形やスリット形状の例で説明したが、円形
やスリット形状の部分を反射面としてそれ以外のところ
を光透過領域としてもよい。すなわち、透明基板で箱体
の上壁面を形成し、その内面に金属膜や反射塗料、白色
塗料などの拡散反射剤などを塗布することにより反射面
を形成するばあいには、円形などの内側または外側のい
ずれの側を反射面とすることもできる。このばあい、円
形の面積や単位面積当りのスリット部の面積の割合は前
述の各例とは逆に光源から遠くなる程小さくなるように
形成される。要は反射面と光透過領域の面積の割合が一
定の関係で、光源から遠い程光透過領域の面積の割合が
大きくなるように形成されれば、その形状は任意でよ
い。

【００４９】光源１は熱または冷陰極形の蛍光灯、ハロ
ゲンランプ、エレクトロルミネセント、発光ダイオー
ド、タングステンランプ（白熱電球）などを単独でまた
は線状に発光するように配列したものが使用される。ま
た、反射面の材料としては、鏡など反射率の高い金属板
や、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などのプラスチックスな
どにアルミニウムなどの光反射金属膜や反射率の高い白
色塗料などの光反射塗料などをコーティングしたものな
どが用いられる。白色塗料は反射率がミラーに比して落
ちるが、拡散反射をするため好ましい。

【００５０】また前述の光透過領域３は箱体２の壁面が
金属板など光を透過しない材料であるばあいには円形ま
たは多角形状など任意の形状の貫通孔やスリットなどを
設けることにより形成されるし、また箱体２の壁面が光
透明度が比較的高いアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やガラス
板またはポリカーボネートミラー、塩化ビニールミラ
ー、アクリルミラー、透明アクリル、乳半アクリルなど
の透明基板に光反射膜などのミラーがコーティングされ
ることにより形成されるばあいは、光透過領域３のみを
円形やスリット形状など任意形状またはこれらの反転形
状に光反射膜を設けないことにより形成される。後者の
ばあいは、壁面に貫通する孔やスリットなどは設けられ
ず、箱体は透明基板を介して外気と遮断され、ほこりな
どの侵入を防止することができる。

【００５１】透明基板に光反射膜を設ける方法として
は、たとえばアルミニウムなどを蒸着法や熱転写法など
により全面に成膜し、レジスト膜を設けて露光、現像、
エッチングの一連のフォトリソグラフィ技術によりエッ
チングすることにより、光透過領域３のみのアルミニウ
ム膜を除去し、任意の形状の光透過領域を形成すること
ができる。このばあい、たとえばアルミニウムを成膜し
て光反射膜とするには、１０〜２０μｍ程度の厚さに成
膜すれば、殆ど完全に全反射させることができるが、成
膜厚さがたとえば２μｍ程度になると入射した光の半分
程度は反射して半分程度は透過しハーフミラーとなる。
そのあいだで膜厚を調整することにより反射率と透過率
との比を自由に調整することができる。

【００５２】光反射膜を設ける他の方法としては前述の
透明基板のシルク印刷、グラビア印刷、スクリーン印
刷、インクジェット方式などによる印刷やサンドブラス
トによるパターン形成、リフトオフ法などによるパター
ン形状の蒸着、塗装、または反射板に光透過領域を機械
加工、パンチング、レーザ加工などにより設ける方法な
どを採用することができる。

【００５３】前述のように、光透過領域から透過する光
は任意の斜め方向から放射されたり、表面に設けられる
光拡散板などにより拡散されて光透過領域と光反射膜が
設けられる部分との区画はボヤけて均一化し、表面全面
から放射される面状光源となる。しかし光透過領域の間
隔が大きいばあい、とくに光源に近い部分のように壁面
における光透過領域の割合が小さいところでは壁面全体
での完全な均一化がえられにくいばあいがある。このよ
うなばあいには、光反射膜の反射率を完全反射としない
で１０％程度以下は透過するように光反射膜を設けるの
が好ましい。この光の透過率が余り大きくなると箱体内
で反射する光が少なくなり、光源から遠い場所にとどく
光が少なくなり、光透過領域が設けられた壁面全体から
均一な発光がえられないからである。また光源から遠く
なるにつれて光透過領域の割合を大きくしながらも、光
透過領域の間隔が全体として小さく形成される（光透過
領域と光反射膜部分の面積比を一定にしながら、光透過
領域の１個１個を小さくする）ばあいには光反射膜部分
での透過率を０にすることができ、下限については、光
透過領域の形成法により異なる。

【００５４】つぎに箱体２の具体的構造について詳細に
説明する。

【００５５】実施例１ 図１１は本発明の面状光源の一実施例である箱体２を分
解した斜視図である。本実施例では厚さが０．２〜１．
０ｍｍ程度のアルミニウムなどの光反射金属膜をコーテ
ィングした金属板で、発光面の縦Ａ×横Ｂが１００ｍｍ
×１００ｍｍで深さ５ｍｍ程度の箱体２を形成し、上壁
面２ａには前述の図２（ａ）に示したのと同様に直径が
最も小さいところで約０．４ｍｍ、最も大きいところで
約０．８ｍｍになるように、ピッチ１ｍｍで均斉に貫通
孔を設け、光透過領域３を形成した。

【００５６】線状の光源１として直径が３ｍｍ、長さが
１００ｍｍで、輝度が２８０００ｃｄの蛍光灯を用い、
箱体２の一端部に配置し、上壁面２ａを本体に密閉して
光が漏れないようにした。この上壁面２ａ上に図示しな
いポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリカ
ーボネートなどからなる光拡散板が設けられている。

【００５７】このようにして形成された面状光源の図１
１（ｂ）に示される位置での輝度（単位ｃｄ）を調べた
結果、表１に示すような輝度がえられた。表１には従来
の導光板による輝度を対比して示した。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１から明らかなように、面上での輝度の
バラツキは平均値に対して＋１８．８％、−１１．７％
の範囲内に入り、しかも光源の輝度に対して７２％の平
均輝度がえられ、線状の光源からの変換効率のよい面状
光源がえられた。

【００６０】実施例２ 本実施例では、線状の光源１が箱体２の一端部に１個設
けられるばあいにおいて、図１２（ａ）に箱体２の断面
形状が示されるように、箱体２の側壁４に傾斜をもたせ
て、光の反射する方向を変化させることにより、箱体２
内での光の反射方向の規則性を変化させて光透過領域３
に光が到達し易くなるようにしたものである。それ以外
の構造は、実施例１と同様である。この側壁４の傾斜角
は、上壁面２ａの垂直面に対して３〜１０°程度で設け
られれば充分である。しかし、傾斜角度が大きすぎて
も、とくに問題は生じない。また線状の光源１に対向す
る側壁面以外の他の側壁面に設けられても同様の効果を
奏する。この側壁面４に傾斜をもたせることで、通常の
傾斜のない側壁面のばあいよりも輝度が５％程度向上し
た。

【００６１】本実施例のように、箱体２の形状は任意に
変更されてもよく、図１２（ｂ）、（ｃ）に示されるよ
うに線状の光源１のまわりの部分の箱体２の断面形状を
矩形状にしたり、円弧状にしたりすることもできる。ま
た線状の光源１の配設位置も一端部である必要はなく、
前述のように中心部に配置したり、斜めに配置したり、
複数個配設することもできる。

【００６２】実施例３ 本実施例では、図１３（ａ）に示されるように、光透過
領域３が設けられた上壁面２ａと対向する壁面（底面）
を上壁面２ａと平行ではなく傾斜させて形成したもの
で、その他の構造は実施例２と同様である。この傾斜方
向は図１３（ａ）に示される方向でも逆の方向でもよ
く、その角度も実施例２と同様に３〜１０°程度で充分
である。また図１３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、
傾斜に代えて曲面Ｒにしても同様である。このようにす
ることで、実施例２と同様に箱体２内での光の閉じ込め
が解消され、効率よく光透過領域３から光が取り出せる
ため、底面に傾斜が形成されないばあいよりも輝度が１
０％向上した。

【００６３】図１４は光透過領域が設けられた上壁面２
ａと対向する壁面（底面）２ｂを傾斜させるとともにさ
らにその内面をステップ形状（図１４（ｂ）参照）また
は山形形状（図１４（ｃ）参照）にしたものである。こ
のような形状にすることにより、底面の傾斜角に限界が
あっても光の反射角を変えることができ、発光面の輝度
の均一化に寄与することかできる。なお、図１４
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１４（ａ）のＬ部の拡大説
明図で、異なる形状に形成されたばあいを示す。

【００６４】実施例４ 本実施例では、図１５に示されるように、光透過領域３
が設けられた上壁面２ａがアクリル板（ＰＭＭＡ）から
なり、その内面に蒸着法によりアルミニウム膜を１〜５
μｍ程度の厚さに成膜した。このアルミニウム膜が設け
られたアクリル板（ＰＭＭＡ）は２〜１０％程度の光を
透過し、その他の光を反射した。このアルミニウム膜を
フォトリソグラフィ技術によりエッチングをして実施例
１と同じ大きさの円形状で同じピッチのアルミニウム膜
からなる光反射膜５で囲まれた光透過領域３を形成し
た。箱体２の壁面および底面ならびに他の構成はすべて
実施例１と同様に形成して表面拡散性のよい面状光源が
えられた。

【００６５】本実施例のように、光透過領域が設けられ
る上壁面に透明基板を用い、光反射面を反射膜のコーテ
ィングにより形成することにより、反射率を調整して一
部の光を透過させることができ、拡散性のよい面状光源
となる。

【００６６】実施例５ 本実施例では、図１６に示されるように、たとえば図５
に示される光透過領域３のパターンを有する面状光源１
０を繊維に２個づつ並べたもので、大型の面状光源とし
たものである。面状光源１０としては図５に示される構
造のものには限定されないが、面状光源１０の継ぎ目を
目立たなくするためには光源１の上部も光透過領域３が
設けられ、発光面とされた方がよい。

【００６７】さらに、面状光源１０の継ぎ目部Ｅ、Ｆで
は各面状光源１０の側壁部を反射面とはしないで、全面
または一部を透明にしたり、削除したりまたは側壁にも
均整な光透過領域を設けてもよい。このようにすること
により、機械強度的に、蛍光メンテナンス的に、および
光の均一化に効果がある。

【００６８】また、継ぎ目部Ｅのように光源１の端部に
基づく輝度の低下により、継ぎ目部Ｅが暗くなるばあい
には、継ぎ目部Ｅの近傍の光透過領域３の面積を大きく
するかまたは１００％光透過領域にすることにより、継
ぎ目部の不連続を消すことができる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、反射面で形成された箱
体内に線状光源を配設し、箱体内を反射させながら、箱
体の一壁面に設けられた多数個の光透過領域から光を取
り出すことにより面状光源としているため、光の減衰が
少なく、同じ光量の光源に対して大きな輝度の面状光源
がえられる。

【００７０】また、本発明によれば、非常に大型であっ
ても均一、かつ高輝度の面状光源がえられる。さらに光
透過領域の割合を調整することにより光透過領域が設け
られた壁面の表面の輝度を均一化することができ、空間
を介した拡散板の設置などを必要とせず、一層薄い面状
光源がえられる。

【００７１】また中空の箱体により形成されているた
め、非常に軽量になるとともに光の減衰が少なく、しか
も光源の太さに数ｍｍ程度増加させた厚さに形成でき、
３〜１５ｍｍ程度の薄い面状光源がえられる。また、大
型の面状光源や輝度の明るい面状光源のため、３３ｍｍ
φ管の蛍光灯を使用しても５０ｍｍ以下の厚さで形成で
きる。その結果、液晶表示パネルを非常に薄くすること
ができるとともに、電飾看板など大型表示パネルの裏面
用光源、医療用のレントゲン写真観察用光源、イラスト
作成用のライトテーブル、交通標識など幅広い範囲で利
用することができる。

【００７２】さらに、軽量で薄く消費電力も小さいた
め、車などに積載し、広告、選挙運動ポスタなどの動く
看板として利用することもできる。また照明用光源とし
ても間接光で明るい輝度の照明装置が薄く軽量にえられ
る。

【００７３】さらに本発明の面状光源によれば材料も特
殊な材料を必要とせず、加工も金属板のプレス加工、樹
脂加工、シート加工、透明基板への印刷、ミラー装置な
どで容易に形成でき、非常に安価にうることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面状光源の原理を説明する図である。

【図２】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面に
設けられた光透過領域の一例を示す説明図である。

【図３】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面に
設けられた光透過領域の他の例を示す説明図である。

【図４】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面に
設けられた光透過領域のさらに他の例を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面に
設けられた光透過領域のさらに他の例を示す説明図であ
る。

【図６】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面に
設けられた光透過領域のさらに他の例を示す説明図であ
る。

【図７】光源の表面側と裏面側に発射する光の進路を模
式的に示す図である。

【図８】電球および輪状の蛍光灯を光源として用いたと
きの光透過領域のパターンの例を示す図である。

【図９】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面に
設けられた光透過領域のさらに他の例を示す説明図であ
る。

【図１０】本発明の面状光源の一実施例の箱体の上壁面
に設けられた光透過領域のさらに他の例を示す説明図で
ある。

【図１１】本発明の面状光源の一実施例の分解斜視説明
図である。

【図１２】本発明の面状光源の他の実施例を示す断面説
明図である。

【図１３】本発明の面状光源のさらに他の実施例を示す
断面説明図である。

【図１４】本発明の面状光源の反射面の他の実施例を示
す断面説明図である。

【図１５】本発明の面状光源のさらに他の実施例を示す
断面説明図である。

【図１６】本発明の大型面状光源の一実施例を示す説明
図である。

【図１７】従来の面状光源の一例を示す説明図である。

【図１８】従来の面状光源の他の例を示す側面説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 箱体 ３ 光透過領域 ４ 側壁 ５ 光反射膜 １０ 面状光源

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面が光反射面に形成された箱体と、該
   箱体内に内蔵された光源とからなり、前記箱体の一壁面
   に光透過領域が多数個均斉に設けられるとともに、前記
   光源から遠くなるにつれて該光透過領域の前記一壁面に
   対する割合が大きくなるように設けられ、該壁面から前
   記光源の光を放射する面状光源。
2. 【請求項２】 前記光透過領域の前記割合が前記一壁面
   の表面で輝度が実質的に均一になるように調整されてな
   る請求項１記載の面状光源。
3. 【請求項３】 前記光透過領域が前記一壁面の前記光源
   に対向する部分にも設けられ、該光源の半径方向端部側
   に対向する部分の光透過領域の前記割合の増加率が前記
   光源から離れた位置の前記割合の増加率より大きくなる
   ように形成されてなる請求項１または２記載の面状光
   源。
4. 【請求項４】 前記光源から最遠端の光透過領域の前記
   割合が前記一壁面における光透過領域の前記割合の最大
   値より小さくなるように形成されてなる請求項１、２ま
   たは３記載の面状光源。
5. 【請求項５】 前記光透過領域の面積が大きくなるよう
   に形成されることにより該光透過領域の前記割合が大き
   くされてなる請求項１、２、３または４記載の面状光
   源。
6. 【請求項６】 前記光透過領域のピッチが小さくなるよ
   うに形成されることにより該光透過領域の前記割合が大
   きくされてなる請求項１、２、３、４または５記載の面
   状光源。
7. 【請求項７】 前記箱体の少なくとも前記光透過領域が
   設けられる壁面が金属板からなり、前記光透過領域が該
   金属板に形成された貫通孔またはスリットである請求項
   １、２、３、４、５または６記載の面状光源。
8. 【請求項８】 前記箱体の少なくとも前記光透過領域が
   設けられる壁面が光反射膜が設けられた透明基板からな
   り、該透明基板の一部には該光反射膜が設けられない領
   域が形成され、該領域が前記光透過領域とされてなる請
   求項１、２、３、４、５または６記載の面状光源。
9. 【請求項９】 前記光反射膜が、完全な光反射面ではな
   く光の一部を透過するように設けられてなる請求項８記
   載の面状光源。
10. 【請求項１０】 前記光源の外周壁と前記光透過領域が
    設けられる壁面との距離が３ｍｍ以上である請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８または９記載の面状光源。
11. 【請求項１１】 前記箱体の光透過領域が設けられる壁
    面上に光拡散板が設けられてなる請求項１、２、３、
    ４、５、６、７、８、９または１０記載の面状光源。
12. 【請求項１２】 前記光源が線状光源からなり、該線状
    光源が前記箱体の側壁と平行に設けられ、少なくとも該
    線状光源と対向する側壁が前記光透過領域が設けられる
    壁面の垂直面に対して傾斜して設けられてなる請求項
    １、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１
    記載の面状光源。
13. 【請求項１３】 前記箱体の前記光透過領域が設けられ
    る壁面と対向する壁面の内面が全面光反射面に形成さ
    れ、かつ、前記光透過領域が設けられる壁面に対して傾
    斜して設けられてなる請求項１、２、３、４、５、６、
    ７、８、９、１０、１１または１２記載の面状光源。
14. 【請求項１４】 前記光反射面がステップ形状または山
    形形状に形成されてなる請求項１３記載の面状光源。
15. 【請求項１５】 請求項１記載の面状光源がアレー状ま
    たはマトリクス状に配列されて大型の発光面が形成され
    た大型面状光源。
16. 【請求項１６】 前記配列されたそれぞれの面状光源の
    継ぎ目部の側壁面の一部または全部が光透過領域にされ
    てなる請求項１４記載の大型面状光源。
17. 【請求項１７】 前記配列されたそれぞれの面状光源の
    継ぎ目部の発光面における光透過領域の割合が調整され
    継ぎ目部の輝度の均一化が図られてなる請求項１５また
    は１６記載の大型面状光源。