JPH09297221A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、光源光の均一性に優れた面光源
装置を提供することを目的としている。 【解決手段】 この発明は、管状光源(501) と、管状光
源(501) からの光源光を導入する管状光源(501) に近接
配置される光導入面を含む導光板(101) と、導光板(10
1) の一主表面(131a)上に配置され導光板(101) から発
現される光源光のピークを制御する制御手段(901) とを
備えた面光源装置(1) であって、管状光源(501) からの
光源光は、管状光源(501) に対応する一主面(121a)のみ
を導光板(101) の光導入面として入射されることを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッジライト方式
の面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に代表される表示装置は、
薄型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレ
ビ、コンピュータあるいはカー・ナビゲーション・シス
テム等の各種表示装置として利用されるようになってき
た。

【０００３】例えば、光透過型の液晶表示装置は、一対
の電極基板間に液晶層が保持されて成る液晶パネルと、
この液晶パネルの一主面上に配置され、この液晶パネル
に光源光を導く面光源装置とを含む。

【０００４】このような表示装置において、一層の装置
の薄型、小型化には、面光源装置の薄型化を達成する必
要があり、バックライト方式からエッジライト方式の面
光源装置が用いられるようになってきた。

【０００５】エッジライト方式の面光源装置は、実開昭
６３−２４５２９号公報等に開示されるように、管状光
源と、裏面側に乳白色の散乱パターンが印刷されたアク
リル樹脂などの薄板形状の導光板とを含み、この管状光
源に導光板の一端面が近接配置されて成っている。そし
て、管状光源からの光源光は、導光板中を伝搬し、導光
板裏面の散乱パターンによって散乱され、導光板主表面
に出射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したエッジライト
方式の面光源装置によれば、装置の薄型化を達成できる
ものの、散乱パターンによる光損失があり、また散乱パ
ターンの印刷を別途行う必要があることから、光利用効
率と生産性の向上がそれぞれ望まれていた。

【０００７】上記した問題点を解決するものとして、例
えば特開平５−３１３１６３号公報や特開平６−７５１
２３号公報等に開示されるエッジライト方式の面光源装
置が知られている。これは、導光板の表示パネル側と相
反する主表面側に複数の突起部を配列し、この突起によ
って導光板からの出射光を制御するというもので、従来
の散乱パターンを不要にでき、しかも光利用効率を向上
することができる。

【０００８】同様に、本出願人は、導光板の表示パネル
と対向する主表面側に複数の突起部を配列し、この突起
によって導光板からの出射光を制御することにより、従
来の散乱パターンを不要にし、しかも光利用効率を向上
した面光源装置を提案している。

【０００９】上述した面光源装置を、図４を参照して説
明する。この面光源装置(1001)は、アクリル製の略長方
形状の導光板(1101)と、導光板(1101)の一端面(1121a)
を光入射面とし、この端面(1121a) に近接して配置され
る管状光源(1501)と、導光板(1101)上に配置されるプリ
ズムシート(1901)とを備える。そして、導光板(1101)
は、管状光源(1501)の管長方向と略平行な複数の櫛歯状
のプリズム突起列(1141)を含む。

【００１０】このプリズム突起列(1141)は、管状光源(1
501)の管長方向に近接して傾斜する第１斜面(1143)と、
この第１斜面(1143)と交わる第２斜面(1145)とを含み、
第１斜面(1143)は導光板(1101)の主表面(1131)に対して
角度（θ１）で交わり、また第２斜面(1145)は導光板(1
101)の主表面(1131)に対して角度（θ２）で交わる。

【００１１】そして、管状光源(1501)から照射される光
源光は、空気とアクリル樹脂との屈折率差から、導光板
(1101)内には略４２゜の集光角（Ω１）を持つ光とな
り、角度（θ１）は導光板(1101)内を伝播する光源光を
全反射する条件に設定され、角度（θ２）は導光板(110
1)内を伝播する光源光を出射する条件に設定される。

【００１２】これにより、プリズム突起列(1141)の第１
斜面(1143)に光源光が導かれると、光源光は第１斜面(1
143)で全反射され、出射面である第２斜面(1145)に導か
れ、この第２斜面(1145)を経て、導光板(1101)の主表面
(1131)に対して略９０゜の集光角（Ω２）に集光され指
向性を持った出射光として放出される。更に、導光板(1
101)の主表面(1131)に対して略法線方向に輝度ピークを
持つように、集光シート(1901)を介して出射される。

【００１３】ところで、上述した面光源装置(1001)で
は、管状光源(1501)近傍に管長方向と略平行に数本の明
線が発現してしまう。このため、明線が発現する領域
は、有効発光面としては利用できないため、従来の面光
源装置に比べて非有効発光面が増大し、装置の大型化を
招くという問題点があった。この発明は、上述した技術
課題に対処して成されたものであって、光源光の均一性
に優れた面光源装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載される発
明は、管状光源と、前記管状光源からの光源光を導入す
る前記管状光源に近接配置される光導入面を含む導光板
と、前記導光板の一主表面上に配置され前記導光板から
発現される光源光のピークを制御する制御手段とを備え
た面光源装置において、前記管状光源からの光源光は、
前記管状光源に対応する一主面のみを前記導光板の前記
光導入面として入射されることを特徴とする面光源装置
にある。

【００１５】請求項２に記載される発明は、前記導光板
の前記一主表面と前記光導入面とは、実質的に線で接す
ることを特徴とする請求項１記載の面光源装置にある。
請求項３に記載される発明は、前記導光板の前記一主表
面と前記光導入面との境界領域には前記導光板内への前
記光源光の導入を阻止する光入射阻止層が配置されてい
ることを特徴とする請求項１記載の面光源装置にある。

【００１６】請求項４に記載される発明は、前記導光板
は、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の
前記一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の
前記一主表面上に配置される複数の突起を含むことを特
徴とする請求項１記載の面光源装置にある。

【００１７】請求項５に記載される発明は、前記制御手
段は、前記導光板の前記一主表面から選択的に出射され
る前記光源光のピークを前記一主表面の法線方向に制御
することを特徴とする請求項４記載の面光源装置にあ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の説明に先立ち、従来の面
光源装置で明線が発現する理由について簡単に説明す
る。図４に示す従来の面光源装置(1001)において、明線
から追跡すると、本来の光導入面、即ち導光板(1101)の
一端面(1121a) 以外から光源光が導光板(1101)内に入射
されていることが解った。更に詳しくは、図５に示す如
く主として角度（θ３）が４０〜５０゜の異常面(1123)
から入射されるものであることが解った。

【００１９】この異常面(1123)からの入射光は、やはり
空気とアクリル樹脂との屈折率差から、導光板(1101)内
には略４２゜の集光角（Ω１）を持つ光となり、導光板
(1101)内を伝播する。そして、導光板(1101)の主表面(1
131)との成す角度が所定の範囲を超えるものが異常光と
して発現され、これが明線となる。また、異常面(1123
a) に対して法線方向から入射される光源光は、９３％
程度の高い透過率で導光板(1101)内に導入され、この強
い異常光は導光板(1101)の主表面(1131)で反射され、導
光板(1101)内を伝播される。しかしながら、上記した強
い異常光の反射の際に、導光板(1101)の主表面(1131)の
表面状態によって、一部導光板(1101)から出射され、ま
た一部反射角が異なる異常光も生起され、これにより数
本の明線が生起されるものと考えられる。

【００２０】ここでは、導光板(1101)の下端面について
のみ説明したが、上端面についても同様の現象が生じて
いることも解った。そして、更にこのような異常面(112
3)は、導光板(1101)の成形時に端面に生じる極微細なば
り等によることも解った。

【００２１】特に、上述した面光源装置(1001)では、主
として反射・屈折のみを利用しているため、明線が顕著
に発現される。この対策として、図６に示すように、最
初に異常光が出現する導光板(1101)主表面(1131)に光吸
収層(1133)を配し、明線の発生を防止することが考えら
れるが、非有効発光領域が増大するため、好ましい方法
ではない。

【００２２】このような中、本発明者の誠意研究の結
果、本発明に至った。以下に、本発明の一実施例の面光
源装置について図面を参照して説明する。第１実施例の
面光源装置(1) は、図１に示すように、アクリル樹脂か
ら成る成形体であって、対角１０．４インチサイズの有
効発光領域(111) を備えた略長方形状の導光板(101) 、
導光板(101) の第１長端面(121a)を光導入面とし、この
第１長端面(121a)に近接配置される管状光源(501) 、管
状光源(501) からの光源光を効率良く導光板(101) に導
く反射フィルム(601) 、導光板(101) の第１主表面(13
1) 上に配置されるプリズムシート(901) とを備えて構
成される。

【００２３】この導光板(101) は、装置の薄型化を達成
するため、図２に示すように、第１長端面(121a)の肉厚
（t1）が３mm、第１長端面(121a)と相反する第２長端面
(121b)の肉厚（t2）が１mmの楔型で構成されている。ま
た、導光板(101) の第１主表面(131a)上には、管状光源
(501) の管長方向と略平行な複数の櫛歯状のプリズム突
起列(141) を含む。このプリズム突起列(141) は、管状
光源(501) 方向に近接して傾斜する第１斜面(143) と、
この第１斜面(143) と交わる第２斜面(145) とを含み、
第１斜面(143) は導光板(101) の第１主表面(131a)に対
して角度（θ１）で交わり、また第２斜面(145) は導光
板(101) の第１主表面(131a)に対して角度（θ２）で交
わる。更に、プリズム突起列(141) は、輝度均一化を図
るため、管状光源(501) から遠ざかるにつれ、そのピッ
チは徐々に小さく形成されている。

【００２４】第１斜面(143) と導光板(101) の第１主表
面(131) との成す角度（θ１）は、例えば３０゜に設定
され、また第２斜面(145) と導光板(101) の第１主表面
(131a)との成す角度（θ２）は、この実施例では９０゜
に設定されている。ここでは、角度（θ１）を３０゜に
設定したが、角度（θ１）はこれに限定されるものでは
なく、第１長端面(121a)から入射され、導光板(101) 内
を伝播する光源光を概ねプリズム突起列(141) の第２斜
面(145) に反射して導くよう設定されるものであれば良
い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、突起
列(141) を多数配列させることができなくなり、輝度む
らを招く恐れがあることから、角度（θ１）は２０〜４
０゜の範囲内に設定することが望ましい。また、ここで
は角度（θ２）を略９０゜に設定したが、出射光の広が
りを小さくする上で８０゜以上であることが望ましく、
９０゜を越える鈍角であっても良い。

【００２５】そして、この導光板(101) は、管状光源(5
01) からの光源光が、第１長端面(121a)のみを光導入面
とするように、第１長端面(121a)は第１及び第２主表面
(131a),(131b) のそれぞれと線で接しており、且つ反射
フィルム(601) は第１及び第２主表面(131a),(131b) と
接して構成される。

【００２６】通常の成形技術で作製される導光板は、上
述したように、第１長端面と第１及び第２主表面との境
界近傍でばり等による異常面を介して接する形状とな
る。そこで、この実施例では、上述した異常面を、第１
長端面(121a)と平行な方向に、第１主表面(131a)と平行
な方向に、更に第２主表面(131b)と平行な方向に鏡面に
研磨して、第１長端面(121a)が第１及び第２主表面(131
a),(131b) のそれぞれと線で接するよう作製されてい
る。

【００２７】プリズムシート(901) は、導光板(101) の
プリズム突起列(141) と略平行、且つ導光板(101) に対
して突出した、導光板(101) のプリズム突起列(141) に
比べて十分に微細ピッチで形成された複数の櫛歯状のプ
リズム突起列(911) を含む。

【００２８】次に、この面光源装置(1) の動作について
説明する。管状光源(501) から照射される光源光は、空
気とアクリル樹脂との屈折率差から、導光板(101) 内に
は略４２゜の集光角（Ω１）を持つ光として伝播され
る。ここで、導光板(101) 内を伝播される光源光が、例
えばプリズム突起列(141) の第１斜面(143) に導かれる
と、光源光は第１斜面(143) で全反射され、出射面であ
る第２斜面(145) に導かれ、この第２斜面(145) を経
て、導光板(101) の第１主表面(131a)に対して略９０゜
の集光角（Ω２）に集光され指向性を持った出射光とし
て導光板(101) から放出される。同様に、導光板(101)
内を伝播される光源光が、例えばプリズム突起列(141)
の第２斜面(145) に導かれると、この第２斜面(145) を
経て、やはり導光板(101) の第１主表面(131a)に対して
略９０゜の集光角（Ω２）に集光され指向性を持った出
射光として導光板(101) から放出される。

【００２９】このようにして導光板(101) の第１主表面
(131a)から発現される光源光はプリズムシート(900) に
導かれ、その輝度ピークが導光板(101) の第１主表面(1
31a)の法線方向に調整される。

【００３０】このようにして、第１実施例の面光源装置
(1) によれば、主として反射、屈折により線光源が面光
源に変換されるため、光源光の利用効率が極めて高い。
また、この面光源装置(1) から発現される光源光は、集
光された指向性を持つため、導光板(101) の第１主表面
(131a)の法線方向に極めて高い輝度が確保でき、各種用
途の面光源装置として有効に作用する。

【００３１】また、この実施例の面光源装置(1) によれ
ば、管状光源(501) に対応する第１長端面(121a)のみを
光導入面としているので、異常光が導光板(101) 内に入
射されることがない。このため、非有効発光領域を増大
させることなく、効果的に明線の発生を防止することが
できた。

【００３２】次に、図３を参照して、この発明の第２実
施例の面光源装置について、第１実施例の面光源装置と
相違する箇所についてのみ、第１実施例の面光源装置と
同一箇所には同一符号を付して説明する。

【００３３】この実施例の面光源装置(1) は、その導光
板(101) が、管状光源(501) に近接して配置される第１
長端面(121a)と、第１主表面(131a)と第１長端面(121a)
との境界に配置される第１テーパー面(123a)及び第２主
表面(131b)と第１長端面(121a)との境界に配置される第
２テーパー面(123b)とを備えて構成される。そして、第
１テーパー面(123a)及び第２テーパー面(123b)上には、
このテーパー面(123a),(123b) を覆うように光吸収性を
有する黒色樹脂層(125a),(125b) がそれぞれ貼り付けら
れている。また、反射フィルム(601) は第１及び第２主
表面(131a),(131b) と接して配置されている。

【００３４】このようにして、この導光板(101) は、管
状光源(501) からの光源光が、第１長端面(121a)のみを
光導入面とするように構成される。上述したように、通
常の成形技術で作製される導光板では、第１長端面と第
１及び第２主表面との境界近傍でばり等による異常面を
介して接する形状となるので、この実施例では、異常面
を第１長端面(121a)に対して所望の角度をなすテーパー
状に研磨し除去することで、上述した第１テーパー面(1
23a)及び第２テーパー面(123b)を形成している。

【００３５】このようにして構成される第２実施例の面
光源装置(1) によれば、やはり主として反射、屈折によ
り線光源が面光源に変換されるため、光源光の利用効率
が極めて高い。また、この面光源装置(1) から発現され
る光源光は、集光された指向性を持つため、導光板(10
1) の第１主表面(131a)の法線方向に極めて高い輝度が
確保でき、各種用途の面光源装置として有効に作用す
る。

【００３６】また、この実施例の面光源装置(1) によれ
ば、やはり管状光源(501) に対応する第１長端面(121a)
のみを光導入面としているので、異常光が導光板(101)
内に入射されることがない。このため、非有効発光領域
を増大させることなく、効果的に明線の発生を防止する
ことができた。

【００３７】この実施例では、テーパー面(123a),(123
b) を覆うように光吸収性を有する黒色樹脂層(125a),(1
25b) を貼り付けたが、光利用効率を高める上では反射
シート等であってもかまわない。しかしながら、導光板
(101) 内を伝播する光源光を不所望に反射する恐れがあ
るため、テーパー面(123a),(123b) は光吸収性を、管状
光源(501) 側は反射性をそれぞれ有する多層シートとす
ることもできる。

【００３８】上述した実施例のいずれもが導光板の出射
表面上に出射光を制御するプリズム突起列を含む面光源
装置について説明したが、裏面側であっても良いし、ま
た溝等で制御するものであってもかまわない。更に、散
乱パターンなどが印刷された導光板であっても、本発明
の有効に作用する。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、明線等が現れること
なく、輝度むらのない均一性に優れた面光源が得られる
面光源装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例の面光源装置の概
略正面図である。

【図２】図２は、図１中ＡＡ’線に沿って切断した面光
源装置の概略断面斜視図である。

【図３】図３は、本発明の第２実施例の面光源装置の概
略断面斜視図である。

【図４】図４は、従来の面光源装置の概略断面図であ
る。

【図５】図５は、本発明の技術課題を説明するための面
光源装置の概略断面図である。

【図６】図６は、比較例の面光源装置の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

(1) …面光源装置 (101) …導光板 (121a)…第１長端面 (121b)…第２長端面 (131a)…第１主表面 (131b)…第２主表面 (125a),(125b) …黒色樹脂層 (501) …管状光源 (901) …プリズムシート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状光源と、前記管状光源からの光源光
   を導入する前記管状光源に近接配置される光導入面を含
   む導光板と、前記導光板の一主表面上に配置され前記導
   光板から発現される光源光のピークを制御する制御手段
   とを備えた面光源装置において、 前記管状光源からの光源光は、前記管状光源に対応する
   一主面のみを前記導光板の前記光導入面として入射され
   ることを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 前記導光板の前記一主表面と前記光導入
   面とは、実質的に線で接することを特徴とする請求項１
   記載の面光源装置。
3. 【請求項３】 前記導光板の前記一主表面と前記光導入
   面との境界領域には前記導光板内への前記光源光の導入
   を阻止する光入射阻止層が配置されていることを特徴と
   する請求項１記載の面光源装置。
4. 【請求項４】 前記導光板は、前記導光板内を伝播する
   前記光源光を前記導光板の前記一主表面側から選択的に
   出射するよう前記導光板の前記一主表面上に配置される
   複数の突起を含むことを特徴とする請求項１記載の面光
   源装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記導光板の前記一主
   表面から選択的に出射される前記光源光のピークを前記
   一主表面の法線方向に制御することを特徴とする請求項
   ４記載の面光源装置。