JPH0961636A - 面状光源装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明樹脂板状体の端面に線状の蛍光管を
当接させ、透明樹脂板状体の裏面に光拡散反射物質を含
んだ反射層を部分的に施した面状光源装置において、高
輝度化の実現と部品点数の削減を図る。 【解決手段】 透光性材料からなる導光板１の裏面２を
光拡散性物質１７で被覆して散乱パターン３に形成する
に当たり、被覆の膜厚が、光源である蛍光管８からの距
離に比例して大になるように構成したものである。拡散
反射により導光板１より出射する光線がなくなることに
より、拡散板６の透過性を低下させず、または拡散板６
の構成枚数を増加させて透過性を低下させることなく高
輝度化が実現でき、高効率で低コスト及び取扱い性を改
善した面状光源装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、看板や各種照明装置等
の背面照明に用いる薄型の面状光源装置に関するもので
あり、特に液晶表示装置の背面照明手段として好適に使
用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の薄型面状光源を実現す
る手段として、サイドライト方式（導光板方式）の面状
光源が知られている。図６はその一例を示すものであ
る。この図において１は導光板であり、アクリル等の透
光性の高い材料による略短形状のものである。この導光
板１の裏面２には白色又は乳白色のインクを、例えば特
開昭６３−６２１０５号公報に示されるように一端側か
ら他端側にいくにつれてその密度が変化するように、し
かも複数個に分割して印刷された散乱パターン３が施さ
れている。

【０００３】さらにその後方には、光反射板４が配置さ
れている。また導光板１の表面５（観察側）の上部には
拡散板６が置かれている。一方、導光板１の少なくとも
一つ以上の端部７には、一本又は複数本の線状（直管
状）光源である冷陰極管又は熱陰極の蛍光管８が近接さ
せて置かれており、その外周は銀などを蒸着した反射フ
ィルム９で覆われている。蛍光管８が置かれているとこ
ろ以外の少なくとも一つ以上の透明樹脂基板１の端部に
は、反射テープなどの反射材１０が付加されている。

【０００４】図７はこのように構成されたサイドライト
方式の薄型面状光源における光線の挙動を説明するため
の模式的な断面図である。これを説明すると、蛍光管８
からの発光光線は、反射フィルム９により閉じこめら
れ、その多くが導光板１の端部７に到達し、導光板１の
内部に進入する。この光線のうち、導光板１の裏面に印
刷されている散乱パターン３に当たった光線１１だけが
散乱され、そのまま反射して導光板１の表面５に達する
光線１２と、裏面２に抜けて光反射板４に当たって反射
し、導光板１の表面５に向かう光線１３の二つは、符号
１４で示すように、拡散板６を透過して導光板１の表面
５に放射される。

【０００５】導光板１の裏面２の散乱パターン３に当た
らなかった光線１５及び表面５側に当たった光線１６は
散乱パターン３に到達するまで、そのまま導光板１の内
部で全反射を繰り返して進む。出射光が全画面上で均一
な発光強度になるよう散乱パターンに密度分布を与えて
おくことにより、比較的高輝度でしかも均一な面状光源
が実現可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような散乱パタ
ーンを用いた面状光源装置を用いる場合、そのパターン
の視認性が問題となる。これを解決する為には、拡散率
が大きく透過率の低い拡散板など高輝度化の妨げになる
ような部材を用いて、パターンにより現れる模様を拡散
しなければならなかった。これは低消費電力で高輝度化
をめざす面状光源装置にとって望ましいこととは言え
ず、またそのような部材を用いることで部品点数の増加
を招き、面状光源装置そのものの単価の増大にもつなが
る。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、高輝度化の妨げになる拡散板等の部材を用いること
なく高輝度化を実現し、また拡散板を省略することによ
る部品点数の削減、制作工程の簡略化、低コスト化を得
ることができる面状光源装置とその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものである。そのうち請求項１に記
載された発明は、透光性材料からなる導光板の少なくと
も一側面に、これに近接した線状光源を有し、かつ、前
記導光板の表裏面の少なくとも一方を光拡散性物質で被
覆して散乱パターンに形成し、その面を光反射板で覆っ
た面状光源装置において、光拡散性物質を、その膜厚が
線状光源からの距離に比例して大になるように（距離が
大となるにつれて大になるように）被覆した導光板を用
いることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載された発明は、面状光源装
置の製造方法として、導光板に対して光拡散性物質を塗
布する場合に、その印刷面積を段階的に減少させ、線状
光源から離れた側に寄せて複数回重ねて印刷を行うこと
により、線状光源からの距離に比例してその膜厚が大き
くなるような分布を実現することを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載された発明は、面状光源装
置の他の製造方法として、導光板に面状光源からの距離
が大になるにつれてその深さが大きくなるようなくぼみ
を設け、そこに液状の光拡散性物質を流し込み硬化させ
ることにより、線状光源からの距離に比例して光拡散性
物質の膜厚が大きくなるような分布を実現することを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１において、１は導光板であり、図
６に示したものと同様に、アクリル等の透光性の高い材
料による略短形状のものである。この導光板１の裏面２
には白色又は乳白色のインクを、一端側から他端側にい
くにつれて、膜厚が線状光源からの距離が大となるにつ
れて連続的に大になるように塗布され、散乱パターン３
が形成されている。その他の部分は図６と同様であるの
で、同一の符号を付し、説明は省略する。

【００１２】図２は、図１に示したものの製造方法を説
明するための図である。導光板１に光拡散物質を均一に
塗布する場合には、スクリーン印刷の手法が有効であ
る。本例ではこの技術を用い、膜厚変化を伴う印刷を実
現した。まず導光板１に対して、その発光面全体に光拡
散物質１７の均一塗布を行う。この例では導光板１とし
てアクリル透明樹脂基板を、光拡散物質として白色イン
ク（セイコーアドバンス２５００超遅乾１２０）を使用
した。インク粘度は５０００ｃｐ、版に使用するスクリ
ーンはテトロン３０５メッシュＳ規格である。上記のも
のを用いて印刷を行い、一回目の印刷によって１０数ミ
クロンの膜厚を得た。これは最終的に溶剤の飛散によっ
て数ミクロンの膜厚となり、この膜厚を一回の塗布で得
られる膜厚の基準ｄとして以下の作業を進めることとす
る。

【００１３】次にその印刷面積を光源である蛍光管８に
対して垂直な方向にのみ縮小し、蛍光管８が位置しない
方の端１８に寄せて前回の印刷の上に重ねて再度印刷を
行った。ここで使用したインクは５分程度放置すれば乾
燥してしまうため（気温２５℃前後、湿度６０％程度の
場合）、前の印刷の上に複数回重ねて印刷する場合、乾
燥時間はその程度で良い。さらにこの手順を印刷面積を
徐々に減少させながら複数回繰り返し行うことで、線状
光源８からの距離が大となるにつれてその膜厚も大きく
なっていくような分布を実現した。最終的には線状光源
からもっとも離れた地点で数１０ミクロンの膜厚Ｄとな
った。

【００１４】図３は、請求項３に記載した製造方法を説
明するための図である。前述のように、今回用いる白色
インクはセイコーアドバンス２５００超遅乾１２０で、
１０数ミクロンで塗布した場合乾燥によって数ミクロン
になる（スクリーン印刷による一回塗りの場合）。この
ことを考慮して、事前に導光板１の印刷面にくぼみ１９
を設けておき、ここに、液状にした光拡散物質１７（前
述の白色インク）を流し込み硬化させる。これによって
事前に設けておいたくぼみ１９に相当する膜厚で光拡散
物質１７を塗布することが出来る。

【００１５】この実施例では、前述の事項を考慮して、
設けるくぼみ１９に対し線状光源８からの距離が大にな
るにつれてその深さが大きくなるような変化を与えてお
いた。これによって蛍光管８からの距離が大となるにつ
れてその膜厚が大きくなっていくような分布が実現でき
た。すなわち蛍光管８に近い側で１０数ミクロン、遠い
側で１００ミクロン弱になるようなくぼみ１９を設けて
おくことで目的とする膜厚Ｄ′（蛍光管８に近い側で数
ミクロン、遠い側で数１０ミクロン）を得られる事が確
認できた。また、この実施例では導光板１に形成するく
ぼみ１９を切削加工により作成したが、本発明に対する
加工方法としてはこれに限定されるものではなく、射出
成型、押出成型、圧縮成型その他の加工方法によっても
製造できる。

【００１６】最終的に、本発明の製造方法による２種類
の導光板１を用いて、図１の構成で面状光源装置を製作
したところ、ドットイメージのまったくない高輝度な面
状光源装置が実現できた。また本発明を実施するに際し
て、導光板１として用いる透明樹脂基板は、その透明
性、加工性からアクリル樹脂がもっとも適している。し
かしながら本発明の態様としては、特にこれに限定され
るものではなく、これに代えて、塩化ビニール樹脂、ポ
リカーボネイト樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹
脂等の各種熱可塑性の透明樹脂が使用可能である。また
アリルジグリコールカーボネイト樹脂などの熱硬化性透
明樹脂や各種ガラス材料等の無機透明材料なども場合に
よっては使用可能である。

【００１７】さらに本実施形態では、スクリーン印刷用
の一般的な白色インクを使用したが、本発明に係る光拡
散物質１としては、光散乱性を示せば特に限定されるも
のではない。例えばＴｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，ＣａＣＯ₃ ，
Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＢａＳＯ₄ ，ＺｎＯ，ガラス微粉末等の無
機系の光散乱剤を、またはアクリル、ポリスチレン等の
有機系の光散乱剤を透明樹脂のビヒクル中に分散させて
インク状にしたもの等を使用できる。さらにこれらのう
ち、２種以上を混合して使用することも可能である。

【００１８】次に、図４に示した本発明に係る面状光源
装置と、図５に示した光拡散物質を均一に塗布した従来
の面状光源装置について、光線の反射特性を比較する。
図４のものでは、光拡散物質１７を蛍光管８の付近では
薄く、その距離が大になるにつれて厚くなるように塗布
してあることから、蛍光管８の付近ではすべての光が拡
散反射してしまわず、全反射によって伝搬していくもの
が現れてくる。図中、ｂ及びｄ点に当たった光がこれに
あたる。後述する図５のものでは拡散反射を行うが、図
４のものにおいては、これが光拡散物質１７の膜厚が薄
い場所に該当するため全反射が行われ、その光は蛍光管
８から離れた位置まで伝搬していき、膜圧が大きくなっ
てきたｂ′及びｄ′の点で拡散反射し、導光板１より出
射することになる。以上のような仕組みにより本発明の
ものでは、光拡散物質１７を全面に塗布しているにもか
かわらず、輝度分布の均一性を得ることが出来る。

【００１９】これに対して図５に示すように、光拡散物
質１７の均一塗布を行なったものでは、導光板１内に入
射した光はそれぞれ図示するような光路を通り、導光板
１の下面におけるａ〜ｆの各点のような最初に光拡散物
質に当たった時点で拡散反射し、導光板より出射してし
まう。よって導光板の大きな働きの一つである光の伝搬
が十分に行われない状態となる。ゆえに線状光源からの
距離が大になるにつれて輝度が下がっていくような分布
となってしまう。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、導光板と
して、光拡散性物質をその膜厚が線状光源からの距離が
大となるにつれて大になるように被覆したものを用いた
面状光源装置であるから、従来のようなドットパターン
等を用いて均一化を図っていた面状光源装置の欠点であ
ったパターン視認の問題を解決することができる。これ
により、従来使用することがあった拡散板などのパター
ンイメージ消去のための部材が不必要になる。よって高
輝度化を図ることができるとともに、部品点数及び作業
工数等の削減を図ることができる。

【００２１】さらにそれぞれの製造方法においても、量
産を可能にするものであるため、個々の精度を高めるこ
とができる上に、良好な歩留りを得ることができる。

【００２２】これらのことより、本発明によってより安
価で高輝度な面状光源装置の安定した生産が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサイドライト方式の面状光源装置の断
面図である。

【図２】本発明の面状光源装置の製造方法の一例を説明
する説明図である。

【図３】本発明の面状光源装置の製造方法の他の例を説
明する説明図である。

【図４】図１のものの機能を説明する説明図である。

【図５】従来の面状光源装置の機能を説明する説明図で
ある。

【図６】従来のサイドライト方式の面状光源装置の断面
図である。

【図７】従来のサイドライト方式の面状光源装置におい
て光線の軌跡を説明する拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ 裏面 ３ 散乱パターン ４ 光反射板 ６ 拡散板 ７ 端部 ８ 蛍光管 ９ 反射フィルム １０ 反射材 １７ 光拡散物質 １９ くぼみ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性材料からなる導光板の少なくとも
   一側面に、これに近接した線状光源を有し、かつ、前記
   導光板の表裏面の少なくとも一方を光拡散性物質で被覆
   して散乱パターンに形成し、その面を光反射板で覆った
   面状光源装置において、前記光拡散性物質の被覆を、そ
   の膜厚を線状光源からの距離に比例して大になるように
   した導光板を用いる面状光源装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の導光板に対して光拡散
   性物質を塗布する場合に、その印刷面積を段階的に減少
   させ、線状光源から離れた側に寄せて複数回重ねて印刷
   を行うことにより、線状光源からの距離に比例してその
   膜厚が大きくなるような分布を実現する面状光源装置の
   製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の導光板に、面状光源か
   らの距離が大になるにつれてその深さが大きくなるよう
   なくぼみを設け、そこに液状の光拡散性物質を流し込み
   硬化させることにより、線状光源からの距離に比例して
   光拡散性物質の膜厚が大きくなるような分布を実現する
   面状光源装置の製造方法。