JPH08203312A

JPH08203312A - 照明装置

Info

Publication number: JPH08203312A
Application number: JP7008847A
Authority: JP
Inventors: Masataka Miyamura; 雅隆宮村; Mitsuhiro Miyata; 光広宮田; Naoto Kaneda; 直人金田; Toyomitsu Yoshida; 豊満吉田
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】展示物、室内空間の照明その他各種の照明に
用いることのできる照明装置、特に液晶表示素子のバッ
クライトとして好適する照明装置を用いて、透明板の一
方側端または対向する各側端に位置した光源から光を入
射して、入射方向に対して直角の方向に光を出射する方
法において、光の利用効率を上げるために透明板の表面
部分で有効に光を散乱させて利用するような照明装置を
提供する。【構成】散乱光を出射しやすくするために、透明板１
に互いに平行で、望ましくは透明板１の端縁に対して 1
°から20°傾けた凸状２ａを形成して出射面Ｓとし、他
方の面に光を散乱するためのドット４や細溝を形成して
反射面Ｒとすることで、この透明板１の一方側端または
対向する他側端の近くに位置した光源７から透明板１に
入射した光が出射面Ｓから効率よく出射するように構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、展示物、室内空間の照
明その他各種の照明に用いることのできる照明装置に係
わり、特に、液晶表示素子のバックライトとして好適す
る照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示素子のバックライト
として、透明板の一側端または対向する各側端に配設し
た光源から透明板に光を入射して、入射方向と直角の方
向の面から光を出射する照明方法が知られている（特公
平２−１６５５０４号公報）。この方法は光の利用効率
が低いため、液晶表示素子のバックライトとして使用す
るためには、光源の輝度を上げなければならない。

【０００３】しかしながら、光源の輝度を上げると消費
電力が大きくなってしまい、このため電池駆動がし難く
なり、装置も大きくなって液晶表示素子の薄型化、軽量
化の目的に合致しなくなり、さらに、部品点数が多くな
り製造方法も複雑になって製造コストが高くなるという
問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の平板状の透明板の一側端から光を入射させて一方の面
から出射させる形式の照明装置では、光の利用効率が低
く、明るさを増すために光源の輝度を上げると、電池駆
動がし難くなり、また、装置が大きくなって液晶表示装
置の薄型化、軽量化の目的に沿わなくなり、さらに、部
品点数が多くなり製造方法も複雑になって製造コストが
高くなるという問題があった。

【０００５】このような方式の照明装置の光の利用効率
が低い原因の一つは、透明板に入るときの光の入射角度
が、出射面や反射面に対して浅いために全反射してしま
う成分が多く、また出射する光の中にも浅い角度で出射
する成分が多いため、正面に向かう成分が少なくなるた
めであると考えられる。

【０００６】本発明は、かかる点に着目してなされたも
ので、透明板に入射した光の内、出射面から正面方向に
向かう光の量を多くした照明装置を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、透
明板の一方の面を平行した凸条を形成した出射面とし、
他方の面を多数のドットを形成した反射面とするととも
に前記透明板の一側端または対向する各側端の近傍に光
源を配置して、前記光源から前記透明板に入射した光が
前記出射面から出射するように構成したことを特徴とす
る。

【０００８】本発明で用いる透明板としては、単板状の
ものに限らず、複数の透明板を積層したものであっても
よい。このような透明板の一方の面に平行した凸条を形
成して出射面とし、他方の面に光を散乱する多数のドッ
トを形成して反射面とする。透明板に用いる透明プラス
チックとしては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ
カーボネート、スチレン樹脂、アクリル−スチレン共重
合体などの透明樹脂が例示される。

【０００９】金型成形時に光の出射面の反対側の反射面
で反射された散乱光を前面方位に揃えるために平行した
多数の凸条を形成する。

【００１０】本発明の照明装置の透明板の出射面に形成
される凸条は、断面Ｖ字状又は逆Ｕ字状のものが基本で
あるが、光の散乱を起こさせるものであれば上記の形状
に限定されるものではない。

【００１１】図２および図３は、本発明の透明板１の凸
条の形状を模式的に示したもので、図２は透明プラスチ
ックの出射面側に断面逆Ｖ字状の凸条２ａが形成される
ように金型で一体成形してなる透明板１を示しており、
図３は透明プラスチックの出射面側に断面逆Ｕ字状の凸
条２ｂが形成されるように金型で一体成形してなる透明
板１を示している。なお、図４に示すように、これらの
平行する凸条２ａ（または２ｂ）と直交させて別の凸条
（２ｃ）を形成するようにしてもよい。

【００１２】凸条の開き角度は、好ましくは50°から 1
50°の範囲である。このましい凸条は、半径が10μｍか
ら30μｍの範囲の円弧状のものである。これらの凸条
は、液晶表示素子のマトリックス状の画素構造との干渉
作用によりモアレ干渉縞が発生するのを避けるため、図
５に示すように、透明板１の光源の配置された側端Ａに
対して 0°から20°（特に 1°から20°）傾斜させて形
成することが望ましい。透明板の出射面と反対側の面
（反射面）には、この面へ当たった光を乱反射させるた
めに、１μｍから 1ｍｍの白色のドットを形成しておく
ことが望ましい。白色のドットの形成は、成形により表
面に形成する方法、白色インクをスクリーン印刷で形成
する方法、光硬化樹脂を表面に付着して硬化させる方法
などを用いることができる。液晶表示素子の照明に用い
る場合には、液晶表示素子の 1画素の大きさより小さく
することが望ましい。

【００１３】また、このような白色ドットに代えて、反
射面に多数の凹溝を形成するようにしてもよい。凹溝の
形状、配列、ピッチ等は透明板の出射面側に形成される
凸条と同様である。図６は、このような凹溝３の例を示
すもので、（ａ）は逆Ｖ字状、（ｂ）は矩形状、（ｃ）
は逆Ｕ字状、（ｄ）はエッジ状の凹溝を示している。ま
た、反射面の細溝を平行に配列する方向は出射面の細溝
と直交させることが望ましい。この凹溝は、開き角度が
50°から 150°の範囲にあることが望ましい。凸条や凹
溝のピッチは、 1μｍから 1ｍｍの範囲で選択すること
が望ましい。1 ｍｍより大きいと均一面が得られなくな
り、 1μｍより小さいと加工が困難になる上に輝度の向
上効果が得にくくなるので好ましくない。なお、液晶表
示素子の照明に用いる場合には、液晶表示素子の 1画素
の大きさより小さくすることが望ましい。通常、細溝の
ピッチは10μｍから 300μｍの範囲で選択される。

【００１４】透明板に入射した光は、入射方向に進行す
るにつれて出射していく光の分だけ減衰していく。した
がって、透明板の全面の輝度を均一にするためには、光
源からの距離に応じて反射面の反射性能を変えていく必
要がある。

【００１５】この目的を達成するためには、反射面に白
色のドットを形成した場合には、光源側から遠ざかるに
つれてドットの大きさを徐々に大きくなるようにし、凹
溝を形成する場合には、図７に示すように、凹溝３の溝
の深さを光源側Ｌから遠ざかるにつれて深くするか、又
は図８に示すように、凹溝３の溝のピッチを密にするよ
うにすればよい。また、透明板自体の厚さを、光源側か
ら遠ざかるにつれて薄くなるようにしてもよい。透明板
自体の厚さを、光源側から遠ざかるにつれて薄くする方
法としては、図９に示すように、光源側Ｌから遠ざかる
につれて直線的に薄くする方法や、図１０に示すよう
に、凸状の曲線に沿って薄くする方法や、図１１に示す
ように、凹状の曲線に沿って薄くする方法をとることが
できる。

【００１６】

【作用】本発明の照明装置では、光源から出射された光
は透明板の側端から透明板内に導入され、透明板内を平
面に沿って進行しながら表面部分で散乱された後に反射
面によって乱反射され、散乱光となって透明板の出射面
側に向かう。透明板の出射面側に向かった散乱光のう
ち、従来の平面状の表面のものでは透明板内に反射され
て戻されていた浅い角度の光も凸条の部分で出射面の前
方側に反射され、結果的に出射面の前方に出射されるの
で、照明装置としての輝度は大幅に改善される。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１８】実施例１図１は、本発明の照明装置を公知の液晶表示装置の照明
に用いた実施例を模式的に示す図である。

【００１９】図１において、符号１はメタクリレート樹
脂（旭化成製：デルペット８０）で形成された透明板を
示している。この透明板１の一方の面には多数の凸条２
ａが形成されて光の出射面Ｓを構成し、他方の面には多
数のドット４が形成されて反射面Ｒを構成している。

【００２０】透明板１の出射面Ｓ上には液晶基板５が配
置され、反射面１ｂ上には散乱シート６が配置されてい
る。また、透明板１の一側端には蛍光灯、ハロゲンラン
プ等からなる棒状の光源７が配置され、その外側には放
物鏡８が配置されている。

【００２１】この実施例の透明板１は、金型を用いて射
出成型により一体成形したものであり、出射面側にピッ
チ70μｍ、開き角度90°の逆Ｖ字状の凸条２ａが形成さ
れている。この透明板１の反射面側に形成された白色の
ドット４は、白色インク（セイコーアドバンス製＃２５
００）を用いてスクリーン印刷により形成したものであ
る。この実施例の照明装置の明るさを評価したところ、
2200ｌｘ／ｃｍ²であった。

【００２２】実施例２図１に示した照明装置における透明板１として、メタク
リレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）製の透明板
の出射面側に、ピッチ100 μｍ、半径20μｍの図３に示
した逆Ｕ字状の多数の凸条２ｂが多数平行して形成され
るように、射出成型により一体成形したものを使用し
た。また、その反射面側には微小なドットを白色インク
（セイコーアドバンス製＃２５００）を用いてスクリー
ン印刷により形成した。このような透明板１を用いて、
実施例１と同様な照明装置を作製した。この実施例の照
明装置の明るさを評価したところ、2000ｌｘ／ｃｍ²で
あった。

【００２３】実施例３図１に示した照明装置における透明板１として、メタク
リレート樹脂（屈折率ε＝1.49、旭化成製：デルペット
８０）製の透明板の出射面側に、ピッチ70μｍ、開き角
度90°の図２に示した逆Ｖ字状の凸条２ａが多数平行し
て形成されるように、射出成型により一体成形したもの
を使用した。また、その反射面側には、微小なドットを
白色インク（セイコーアドバンス製＃２５００）を用い
てスクリーン印刷した。このような透明板１を用いて、
実施例１と同様な照明装置を作製した。この実施例の照
明装置の明るさを評価したところ、2000ｌｘ／ｃｍ²で
あった。

【００２４】実施例４図１に示した照明装置における透明板１として、メタク
リレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）製の透明板
の出射面側に、ピッチ70μｍ、開き角度90°の図２に示
した多数の逆Ｖ字状の凸条２ａを平行させたものが互い
に直交して形成されるように、射出成型により一体成形
したものを使用した。また、その反射面側には微小なド
ットを白色インク（セイコーアドバンス製＃２５００）
を用いてスクリーン印刷した。このような透明板１を用
いて、実施例１と同様な照明装置を作製した。この実施
例の照明装置の明るさを評価したところ、2300ｌｘ／ｃ
ｍ²であった。

【００２５】実施例５図１に示した照明装置における透明板１として、メタク
リレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）製の透明板
の出射面側にピッチ70μｍ、開き角度90°の図２に示し
た多数の逆Ｖ字状の凸条２ａが多数平行して形成される
とともに、反射面側にはピッチ 235μｍ、開き角度90°
の図６（ａ）に示したＶ字状の細溝３ａが光源に対して
平行に形成されるように、射出成型により一体成形した
ものを使用した。このような透明板１を用いて、実施例
１と同様な照明装置を作製した。この実施例の照明装置
の明るさを評価したところ、2400ｌｘ／ｃｍ²であっ
た。実施例６図１に示した照明装置における透明板１として、メタク
リレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）製の透明板
の出射面側にピッチ70μｍ、開き角度90°の図２に示し
た多数の逆Ｖ字状の凸条２ａが多数平行して形成される
とともに、反射面側にはピッチ 235μｍ、開き角度90°
の図６（ａ）に示したＶ字状の細溝３ａが形成され、か
つ図９（ａ）に示したように光源側から遠ざかるほど透
明板の厚みが徐々に薄くなるように、射出成型により一
体成形したものを使用した。このような透明板１を用い
て、実施例１と同様な照明装置を作製した。この実施例
の照明装置の明るさを評価したところ、2100ｌｘ／ｃｍ
²であった。

【００２６】比較例１メタクリレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）製の
透明板の出射面と反対側の反射面を鏡面とするのみで、
出射面は平面となるように、射出成型により成形したも
のを照明装置の透明板として使用した。さらに、反射面
には微小なドットを白色インク（セイコーアドバンス製
＃２５００）をスクリーン印刷して形成した。このよう
な透明板１を用いて、実施例１と同様な照明装置を作製
した。この照明装置の明るさを評価したところ、1600ｌ
ｘ／ｃｍ²であった。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の照明装置は光源からの光を出射する部分の透明板に凸
条を形成したことにより、光を有効に散乱させることが
でき、照度を大きくかつ均一にでき、薄く、軽量化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の一実施例の構成を示す平面
図。

【図２】本発明の照明装置の透明板の出射面に設ける凸
条の一形態を示す図。

【図３】本発明の照明装置の透明板の出射面に設ける凸
条の他の形態を示す図。

【図４】本発明の照明装置の透明板の出射面に凸条を互
いに直交した状態で形成した状態を示す図。

【図５】本発明の照明装置の透明板の出射面に設ける凸
条が透明板の端縁に対して傾斜している状態を示す図。

【図６】本発明の照明装置の透明板の反射面に設ける細
溝の形態を示す図であって、（ａ）はＶ字溝状の細溝構
造、（ｂ）は凸状細溝構造、（ｃ）は逆Ｕ字溝状の細溝
構造、（ｄ）はエッジ状細溝構造を示す図。

【図７】本発明の照明装置の透明板の反射面に設ける細
溝が等間隔の場合に溝深さが徐々に深くなっている状態
を示す図。

【図８】本発明の照明装置の透明板の反射面に設ける細
溝の溝深さが一定の場合にピッチが徐々に密になってい
る状態を示す図。

【図９】本発明の照明装置の透明板の板厚を光源側から
遠ざかるにつれて直線的に薄くした構造を示す図。

【図１０】本発明の照明装置の透明板の板厚を光源側か
ら遠ざかるにつれて凸状の曲線的に薄くした構造を示す
図。

【図１１】本発明の照明装置の透明板の板厚を光源側か
ら遠ざかるにつれて凹状の曲線的に薄くした構造を示す
図。

【符号の説明】

１………透明板２………凸条３………凹溝４………ドット６………散乱シート７………光源Ｓ………透明板の出射面Ｒ………透明板の反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田豊満埼玉県川口市領家５丁目14番25号東芝ケミカル株式会社川口工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明板の一方の面を平行した多数の凸条
を形成した出射面とし、他方の面を多数のドットを形成
した反射面とするとともに前記透明板の一側端または対
向する各側端の近傍に光源を配置して、前記光源から前
記透明板に入射した光が前記出射面から出射するように
構成したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記透明板の前記反射面に前記出射面に
形成した凸条とほぼ直交する多数の凹溝を形成したこと
を特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】前記透明板の前記出射面に形成した凸条
が、平行した多数の凸条を互いに直交させたものからな
ることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】前記透明板の前記出射面に形成した凸条
の開き角度が50°から 150°の範囲で、かつ、そのピッ
チが 1μｍから 1ｍｍの範囲にあることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１記載の照明装置。
【請求項５】前記透明板の前記出射面に形成した凸条
が、半径10μｍから30μｍの範囲の円弧状をなしてい
て、かつ、そのピッチが 1μｍから 1ｍｍの範囲にある
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の照
明装置。
【請求項６】前記透明板の前記出射面に形成した凸条
が光源の配置された側端に対して 0°から20°傾いてい
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１記載の
照明装置。
【請求項７】前記透明板の前記反射面に、半径が 1μ
ｍから 1ｍｍの前記ドットが形成されていることを特徴
とする請求項１乃至６のいずれか１記載の照明装置。
【請求項８】前記透明板の前記反射面に形成された前
記ドットの半径が、光源側から遠ざかるにつれて大とさ
れていることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項９】前記透明板の前記反射面に形成した凹溝
の開き角度が50°から 150°の範囲であり、かつ、その
ピッチが 1μｍから 1ｍｍの範囲にあることを特徴とす
る請求項２記載の照明装置。
【請求項１０】前記透明板の前記出射面に形成した凸
条または前記反射面に形成した多数の凹溝のピッチが10
μｍから 300μｍの範囲にあることを特徴とする請求項
１乃至９のいずれか１記載の照明装置。
【請求項１１】前記透明板の前記反射面に形成した多
数の凹溝において、光源側から遠ざかるほど細溝の溝深
さを徐々に深くしていくことを特徴とする請求項２乃至
１０のいずれか１記載の照明装置。
【請求項１２】前記透明板の前記反射面に形成した多
数の凹溝において、光源側から遠ざかるほど細溝のピッ
チを徐々に密にしていくことを特徴とする請求項２乃至
１０のいずれか１記載の照明装置。
【請求項１３】前記光源側から遠ざかるほど前記透明
板の厚みを徐々に薄くしていくことを特徴とする請求項
１乃至１０のいずれか１記載の照明装置。
【請求項１４】前記透明板が透明樹脂から形成される
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１記載の
照明装置。