JPH08254617A

JPH08254617A - 面発光装置

Info

Publication number: JPH08254617A
Application number: JP3444795A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Arita; 雅史有田; Shigeru Otsuka; 茂大塚
Original assignee: HOSHI SEISAKUSHO KK; SHINSEI KAKO KK
Current assignee: HOSHI SEISAKUSHO KK; SHINSEI KAKO KK
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】液晶表示用バックライトや各種ディスプレイ
等に用いられる面発光装置を提供する。【構成】方形周枠の一周縁側に光源を設置し、前面に
は表面に平行に配置されたプリズム状突起物を有する透
明シ−ト（フレネルレンズシ−ト）を配置し、底面反射
板とこれに対応する位置に設置した拡散板とからなる空
間部に光源の光を照射して拡散板を均等発光せしめるよ
うにした構成とする。【効果】従来アクリル導光板での高コスト、重量増大
や薄型時の発光性低下といった欠点を解消し、設計並び
に製造上の簡便性、発光の均一性が得られる。また上記
導光板の他、一般照明器具の分野に迄適用できる等の効
果を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示用バックライト
や各種ディスプレイ等に用いられる面発光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示用バックライトや電飾看板等に
用いられる面発光装置には数多くの使用例があるが、そ
の多くは設計、製作のし易さ、発光の均一性、耐久性等
の観点から、アクリル導光板を用いたサイドエッジ型バ
ックライトが用いられている。アクリル導光板を用いた
サイドエッジ型バックライトには、前記のごとく優れた
特性を有するが故に今日面発光装置の主流となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらアクリル
導光板を用いたサイドエッジ型バックライトでは、優れ
た特性の反面、コスト上昇や重量増加等の問題があり、
また導光板の厚みが薄くなるに従って発光エネルギ−が
減少するというアクリル導光板特有の属性によって、Ｏ
Ａ機器等における軽薄短小化と透過損失が大きいカラ−
液晶との組み合わせにおいても機能的な限界に突き当た
っているといった問題点があった。本発明は、方形周枠
の少なくとも一周縁側に光源を設置し、該光源の前面に
は表面に平行に配置されたプリズム状突起物を有する透
明シ−ト、即ちフレネルシートが配置されており、底面
に配置された底面反射板とこれに対応する位置に設置さ
れた拡散板とからなる空間部に前記光源の光を照射して
拡散板を均等発光せしめるようしてなることを特徴とす
る面発光装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を解決しようとするものであって、例えば従来のアク
リル導光板を用いたサイドエッジ型バックライトの基本
的設計の変更や改変を伴わず、しかも設計、並びに製造
上の簡便性、発光の均一性、耐久性等の優れた特性はそ
のままに、アクリル導光板に代替可能で、かつ機能上も
均等を維持できる構成について検討の結果、本発明に到
達したものである。本発明によれば、アクリル導光板の
欠点であった高コスト、重量増大や薄型時の発光性低下
といった諸問題点をことごとく解決すると共に、従来の
液晶用バックライトや電飾看板のみならずコスト面、発
光輝度性能等の面から今迄は見送られてきた一般照明器
具等の分野にまで適用可能な条件を充足するものであ
る。

【０００５】本発明の面発光装置では、フレネルレンズ
シ−トを光源の前面に設置することによって指向性を持
たされた光が、拡散することなく底面に配置された反射
板とこれに対応する位置に設置された拡散板からなる空
間部に照射されるが、この場合拡散板を照射された光束
がまんべんなく投射される角度に配置することによっ
て、ロスなく且つ均一な面発光性を得ることができる構
成としたものである。また、本発明の面発光装置では、
拡散板に照射された光束をまんべんなく投射する為に、
拡散板を水平に保つことができなかった。面発光装置の
用途には拡散板が水平状態のいわゆるフラットな形状が
望ましい場合があり、フレネルレンズシ−トを光束軸と
水平方向に配置し、これに拡散シ−トを重ね合わせるこ
とによって光源から遠ざかるにしたがって減少する光エ
ネルギ−の伝達性を改善し、且つ底面反射板を光源から
の距離に比例して傾斜させることにより光エネルギ−の
減衰補償を図ったものである。さらに、本発明の面発光
装置で、拡散板の直下にフレネルレンズシ−トを装着し
た構成では、底面反射板とフレネルレンズシ−トによっ
て形成された平行な空間部に光拡散性の塗料によって光
源側からの距離と照度に反比例するようなグラディエ−
ションパタ−ンが印刷された発光補助板を配置すること
によって、発光輝度性能と均整度をさらに向上させる構
成とすることができる。

【０００６】従来アクリル導光板等では、シリカ粉や酸
化チタニウム顔料等が用いられているが、本発明におい
ては更に拡散効率の高い非有機系化合物を使用すること
が適当である。また、底面反射板の材質については、好
ましくは光線反射率の高いものが望ましく、また、拡散
板には拡散率が高く、且つ透過損失の少ないものが望ま
しい。本発明での底面反射板としては、入手し易さ、コ
スト、平滑・平面性、放熱性等の理由から高反射性アル
ミニュウム薄板を、また反射板には極少ビ−ズ粉がコ−
ティングされたポリエステル・フィルムを採択するのが
適当である。さらに、発光補助板の材質は、透明のフィ
ルム状のもので、透過性、耐熱・耐久性に優れたものを
使用することが望ましい。本発明では１２５μポリエス
テル・フィルムを用いている。また、ここで使用する光
拡散性インキには拡散効率が良く、耐久性に優れたもの
を使用することが望ましい。

【０００７】また、拡散板を何故に放物線状を呈した形
状で配置したかについては、例えば断面形状が楔型にな
るような直線的な配置にすると、ランプユニット近傍の
発光エネルギ−が高すぎて全体の輝度バランスが取れな
い為である。これは上述のフレネルレンズシ−トの集光
特性が小さいとはいえ１゜程度の拡散角を持っているこ
とや、底面反射板の表面仕上げ精度上の誤差等が影響し
ているものと推察されるからである。

【０００８】

【作用】上記のように構成された本発明の面発光装置で
は、フレネルレンズシ−トを光源の前面に設置すること
により指向性を持たされた光が拡散することなく底面に
配置された反射板と、これに対応する位置に設置された
拡散板からなる空間部に照射され、該拡散板は照射され
た光束が均等に投射される角度に配置されているので、
ロスなく且つ均一な面発光性を得ることができるように
働く。また、フレネルレンズシ−トを光束軸と水平方向
に配置し、これに拡散シ−トを重ね合わせることによっ
て光源から遠ざかるにしたがって減少する光エネルギ−
の伝達性を改善し、且つ底面反射板を光源からの距離に
比例して傾斜させることにより光エネルギ−の減衰補償
を図れるように働く。さらに、底面反射板とフレネルレ
ンズによって形成された平行な空間部に、光拡散性の塗
料によって光源側からの距離と照度に反比例するような
グラディエ−ションパタ−ンが印刷された発光補助板を
配置することによって、面発光装置の発光輝度性能と均
整度をさらに向上させるように働く。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例について説明する。
図１は単一の光源を使用した場合の面発光装置の概略説
明斜視図、図２はフレネルレンズシ−トを前面に設置し
た説明斜視図、図３はフレネルレンズシ−トの光学特性
を示す説明図、図４はランプケースを装着したときのフ
レネルレンズシ−トを備えた状態の光学特性を示す説明
図、図５は同じくランプケースを装着したときのフレネ
ルレンズシ−トを備えない状態の光学特性を示す説明図
である。

【００１０】実施例１図１〜２は、単一の光源１を使用し、該光源１の前面に
プリズム状突起物１１を有するフレネルレンズシ−ト４
を設置した構成であり、ランプケース３は光反射性が良
好なアルミニウム薄板若しくは内面に銀蒸着フィルム等
を貼付した素材によって形成されている。（以下ランプ
ユニットという）前記ランプユニットの下部と接する位
置には底面反射板５が設置されており、上部からは拡散
板６が底面反射板５の終端と接するように緩やかな放物
線を描いて配置されている。２はランプ・リード線であ
る。図３は、フレネルレンズシ−トの光学特性を示すも
ので、それぞれ光源１、フレネルレンズシ−ト４の断面
を表し、矢印は光線の進行方向を表している。光源１か
ら照射された光は指向性を持たない放射光であるが、フ
レネルレンズシ−ト４に入射した光は内部で整合され、
プリズム状の頂点１２から指向性を与えられて照射され
る。このときの光束の集光特性については、最も集光率
の高いプリズム断面のもので拡散角度１゜程度である。
図５はランプケースを装着したときのフレネルレンズシ
−トを備えない状態の光学特性を示すもので、光源１よ
りの光はランプケース３の内面壁に反射するか或いは該
ランプケース３の内面壁に反射しないで光源１より直接
外側方向へ照射されるが、一方、図４ではフレネルレン
ズシ−ト４に入射した光は内部で整合されプリズム状の
頂点１２から指向性を与えられて照射される状態を示し
ている。

【００１１】上記のように構成された面発光装置は、全
体の輝度バランスも良く、得られた発光輝度は同程度の
容量を持つアクリル導光板型バックライトに比し２〜３
倍、また重量は４分の１程度であった。すなわち発光輝
度／重量比は全体の容量によって変化し、特に重量比に
ついては大型のものになればなるほど更に格差が拡がる
が、上記実施例１での面発光装置では、発光面が１８０
ｍｍ×１２０ｍｍの大きさであり、全体の輝度バックラ
イトに比して２〜３倍、また重量は４分の１程度を示し
た。

【００１２】実施例２図６は拡散板の直下にフレネルレンズシ−トを設け拡散
板を装着前の概略斜視図、図７は拡散板の直下にフレネ
ルレンズシ−トを設け拡散板を装着した面発光装置の断
面説明図である。図６〜７において、ランプユニット下
部と接する位置には底面反射板５が設けられ、終端は上
面フレネルレンズシ−ト７に接するように断面が放物線
を描いて形成されている。ランプユニット上部からはフ
レネルレンズシ−ト７がランプユニットから照射される
光束軸と平行になるような位置関係で設置され、更にそ
の上から拡散板６が重ねて設置されている。ランプユニ
ットから照射された光エネルギ−は順次拡散板６によっ
て発光して消費され、光源から遠ざかるにつれて減少す
る為、そのままでは輝度バランスが取れないのである
が、本発明では光束軸と水平に置かれた上面フレネルレ
ンズシート７内を入射光が走り、遠方伝達性を高めてい
る。また底面反射板５も遠方に行くにしたがって断面形
状が緩やかに放物線を描いて上昇し、ランプユニット下
部付近から照射される光エネルギ−を効率よく上面に送
り出すように形成されている。

【００１３】上記実施例２によって作成された面発光装
置では、前記実施例１の面発光装置に比して発光輝度性
能では約５％程度劣るものの全体の容量比で約３０％減
を果たし、同容量アクリル導光板型バックライトとの性
能比ではむしろ高効率の発光輝度性能を収めた。

【００１４】実施例３図８は前記請求項３記載の面発光装置の断面説明図であ
り、ランプユニット下部と接する位置には底面反射板５
が置かれ、終端部には後面反射板９が設置されている。
また、ランプユニット上部からは請求項２記載の面発光
装置と同様に光束軸と平行な位置関係になるように上面
フレネルレンズシ−ト７と拡散板６が重ねて設置されて
いる。発光補助板８の材質は透明フィルム状のもので、
透過性、耐熱、耐久性に優れたものを使用することが好
ましい。前記請求項３記載に対応する実施例３では、厚
さ１２５μのポリエステル・フィルムを使用している。
さらにランプ下部の近傍部には底面反射板５からの乱反
射を抑える為の非反射コート１０がなされ、これと連続
して光源側からの距離と照度に反比例するようなグラデ
ィエ−ション・パタ−ンが印刷された発光補助板８が、
終端部では後面反射板９の上部と接触するように設置さ
れている。

【００１５】上記請求項２記載の面発光装置では、底面
反射板５を傾斜させることによって遠方部の光エネルギ
−の減衰を補償していたのであるが、請求項３記載では
発光補助板８によってこれを実現している。すなわち請
求項２記載の面発光装置は底面反射板５の断面形状が漸
進的方物形状を描いていた為にややもするとかなり高度
な加工精度が要求されるものであったが、請求項３記載
の装置では発光補助板８はフィルム形状であるため加工
性が良く、さらに発光性能においても同容量の請求項２
の面発光装置のそれを上回る性能のものが得られた。な
お、発光補助板８に施すグラディエ−ション・パタ−ン
についても、アクリル導光板の発光手法の多くに見られ
る手法と変りなく同一であり、たとえば設計基準の再構
築も要しない。なお、本発明の一実施例について説明し
たが、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等とがあ
っても本発明に含まれる。

【００１６】

【発明の効果】本発明の構成によれば、従来アクリル導
光板を用いたサイドエッジ型バックライトにおける高コ
スト、重量増大や薄型時の発光性低下といった欠点を解
消し、かつ従来品での基本的設計の変更や改変を伴うこ
となく、設計並びに製造上の簡便性、発光の均一性、耐
久性等を得ることができる。また、上記アクリル導光板
との代替に止まらず、従来の液晶用バックライト、電飾
看板等のほか、一般照明器具等の分野に迄適用できる等
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】単一の光源を使用した場合の面発光装置の概略
説明斜視図である。

【図２】フレネルレンズシ−トを前面に設置した説明斜
視図である。

【図３】フレネルレンズシ−トの光学特性を示す説明図
である。

【図４】ランプケースを装着時のフレネルレンズシ−ト
を備えた状態の光学特性を示す説明図である。

【図５】ランプケースを装着時のフレネルレンズシ−ト
を備えない状態の光学特性を示す説明図である。

【図６】拡散板を装着前の概略斜視図である。

【図７】拡散板を装着した面発光装置の断面説明図であ
る。

【図８】発光補助板を有する面発光装置の断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１光源２ランプ・リード線３ランプケース４フレネルレンズシート５底面反射板６拡散板７上面フレネルレンズシート８発光補助板９後面反射板１０非反射コート１１プリズム状突起物１２頂点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】方形周枠の少なくとも一周縁側に光源を
設置し、該光源の前面には表面に平行に配置されたプリ
ズム状突起物を有する透明シ−ト（以下フレネルレンズ
シートという）が配置されており、底面に配置された底
面反射板とこれに対応する位置に設置された拡散板とか
らなる空間部に前記光源の光を照射して拡散板を均等発
光せしめるようにしてなることを特徴とする面発光装
置。
【請求項２】前記拡散板の直下にフレネルレンズシ−
トを装着してなる請求項１記載の面発光装置。
【請求項３】前記空間部に光拡散性の塗料によって光
源側からの距離と照度に反比例するようなグラディエ−
ション・パタ−ンが印刷された発光補助板を装着してな
る請求項１及び２記載の面発光装置。