JP2004247072A

JP2004247072A - 面光源装置

Info

Publication number: JP2004247072A
Application number: JP2003032835A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fukuda; 豊福田
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】部品数が少ない面状光源装置を構成することで、面状光源装置全体としての部品コストおよび組み立て作業コストを削減する。
【解決手段】導光層１０の反射面１０２に複数の光拡散ドット５ａを印刷し、この表面に光反射性材料を用いて反射層２０を形成する。さらに反射層２０の表面に遮光層３０を形成することで、導光板１を形成する。導光板１の出光面１０１側に、二枚のプリズムシート３ａ，３ｂと拡散板４とを配置し、導光板１に対して所定の位置に光源１１およびランプリフレクタ１２を配置する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置等のバックライトに利用する面光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、面光源装置について図を参照して説明する。
【０００３】
図１１は、従来の面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図であり、（ａ），（ｂ）ではプリズムシート３ａ，３ｂの配置が異なる。
また、図１２（ａ）は、図１１（ａ）に示す面光源装置の分解部分断面図であり、図１２（ｂ）〜（ｄ）は他の構成の面光源装置の分解部分断面図である。
図１１（ａ）、図１２（ａ）に示すように、面光源装置は、側面１０３から入射された光を出光面１０１に導く透光性の導光板１と、該導光板の出光面１０１に接するように配置された二枚のプリズムシート３ｂ，３ａと、プリズムシート３ａの上面に配置された光拡散板４と、導光板１の出光面１０１に対向する反射面１０２に設けられた複数の光拡散ドット５ａと、反射面１０２に接するように配置された反射板２と、導光板１の側面１０３に沿って配置された管状体の光源１１と、光源１１が発する光を反射して側面１０３から導光板１へ入射させるランプリフレクタ１２とからなる。
【０００４】
光源１１で発生した光は、直接またはランプリフレクタ１２での反射を介して、側面１０３から導光板１に入射される。導光板１に入射された光は、出光面１０１に達して外部に出射される。ここで、導光板１１の反射面１０２には、複数の光拡散ドット５ａが所定の形状およびピッチで設けられており、導光板１に入射した光が出光面１０１全体で均一になるように拡散される。このように拡散された光が、反射面１０２に設置された反射板２で反射され出光面１０１に導かれる。次に、出光面１０１を出射した面状光は、プリズムシート３ｂ，３ａにより出光面１０１の法線方向に集光される。このように出光面１０１の法線方向に集光された面状光は、光拡散板４を介することでさらに拡散され、光拡散ドット５ａによる輝度ムラを抑制し、均一な面状光を形成する。
【０００５】
図１２（ｂ）の面光源装置は、導光板１の反射面１０２に光拡散用の凹部５ｂが複数設けられたものであり、他の構成は図１２（ａ）の面光源装置と同じである。
また、図１２（ｃ）の面光源装置は、導光板１の反射面１０２を出光面１０１に対して所定の角度で傾斜させたものであり、他の構成は図１２（ａ）の面光源装置と同じである。
また、図１２（ｄ）の面光源装置は、出光面１０１に拡散板４、プリズムシート３ｂ，３ａが順に積層配置されたものであり、他の構成は図１２（ａ）の面光源装置と同じである。
【０００６】
このような各種の面光源装置は、反射板２、導光板１、プリズムシート３ａ，３ｂ、光拡散板４を所定の順に積層配置し、導光板１の側面１０３に沿って光源１１を設置し、光源１１に対して所定位置となるようにランプリフレクタ１２を設置して、これらを図示されていないフレームに収めることで形成される。
【０００７】
また、従来の面光源装置としては図１３（ａ），（ｂ）に示す構造のものもある。
図１３（ａ），（ｂ）は従来の他の面光源装置の構造を示す分解部分断面図である。
図１３（ａ）に示す面光源装置は、導光板１の出光面１０１に所定形状のプリズムを形成し、導光板１の反射面１０２を出光面１０１に対して所定の角度に傾斜させて形成したものである。また、反射面１０２に光拡散ドットを印刷することなく、反射面１０２に所定形状の凹部５ｂを複数設けることで光を拡散させたものである。
【０００８】
このように導光板１の出光面１０１にプリズムを構成することで、出光面１０２側に配置するシートを単一のプリズムシートと光拡散板のみにした構造の面光源装置もある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００９】
また、図１３（ｂ）に示すように反射面１０２にプリズムを形成した面光源装置もある。
【００１０】
また、光拡散ドットや凹部を設けることなく、光拡散シートを導光板の反射面側に設置させた構造の面光源装置もある（例えば、特許文献３参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−２８６０４３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２１３２９号公報
【特許文献３】
特開２００２−７１９６５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の面光源装置は、上述のように複数の部品を組み合わせて構成されており、これらを作業者が手作業で組み立てていくため、作業工程数が多くなってしまう。また、これにともない、それぞれのシートや板の間に小さなゴミ等が付着することがあった。このようにゴミ等が付着すると、装置から出射される面状光にムラが生じたり、付着したゴミが映し出されてしまうため、面光源として使用することができなくなってしまう。このため、再度組み立て直しを行わなければならない場合もあった。
【００１３】
また、部品数が多いため、その分、面光源装置全体としての部品コストも高くなってしまう。
【００１４】
この発明の目的は、部品数が少ない面光源装置を構成することで、面光源装置全体としての部品コストおよび組み立て作業コストを削減することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の面光源装置の導光板は、光が出射する出光面を有する透光性の導光層と、該導光層の出光面に対向する面で導光板からの光を反射する反射層とから一体形成されていることを特徴としている。
【００１６】
この構成では、導光板における導光層の出光面に対向する面が光を反射する機能を有するので、別途反射板を設ける必要がなくなる。すなわち、反射板を省略することができる。
【００１７】
また、この発明の面光源装置の導光板は、前記反射層の表面、すなわち導光層に接する面と対向する面側に遮光層が一体形成されていることを特徴としている。
【００１８】
この構成では、導光板の反射層を透過してしまう光を遮光層が遮光し、光反射効率が高められる。また、反射層がフレーム等に直接接触しないように保護されるので、反射層に傷がつくことが抑制される。さらには、遮光板を設けなくても、高い光反射効率が得られる。
【００１９】
また、この発明の面光源装置の導光板は、導光層と反射層との間に拡散層が一体形成されていることを特徴としている。
【００２０】
この構成では、導光板に入射した光および反射層で反射された光が、拡散層により拡散されるので、さらに均一な面光源が形成される。また、拡散シートを別途設けることなく、高い光拡散効果が得られる。
【００２１】
また、この発明の面光源装置は、導光板の出光面の法線方向に集光するプリズム層と光を拡散させる光拡散層とを一体形成した合成シートを導光板の出光面側に配置したことを特徴としている。
【００２２】
この構成では、プリズム層と光拡散層とが単一の合成シートの表裏面に形成されているので、１枚のシートで集光と拡散とが行われ、上述の部品削減効果とともに、さらに部品数が削減される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る面光源装置について図を参照して説明する。
【００２４】
図１は本実施形態に係る面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図である。また、図２は図１に示す面光源装置の分解部分断面図である。なお、図２において、光拡散ドット５ａは、代表のものに記号を符し、他のものには記号を省略した。
【００２５】
図１、図２に示すように、面光源装置は、側面１０３から入射された光を出光面１０１に導く導光板１と、該導光板の出光面１０１に接するように配置された二枚のプリズムシート３ｂ，３ａと、プリズムシート３ａの上面に配置された光拡散板４と、導光板１の側面１０３に沿って配置された管状体の光源１１と、光源１１が発する光を反射して側面１０３から導光板１へ入射させるランプリフレクタ１２とからなり、これらが図示されていないフレームに収納されている。
【００２６】
導光板１は、透光性の導光層１０と、導光層１０から入射される光を反射する反射層２０と、導光層１０から入射され反射層２０を透過する光を遮光する遮光層３０とから構成される。また、導光層１０の反射層２０側の面（反射面）１０２には、複数の光拡散ドット５ａが所定の形状で印刷されている。
【００２７】
このような構成の導光板１は次に示すような方法で形成される。
まず、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる透光性基材を所定の面積および厚さに成形することで、導光層１０を形成し、該導光層１０の一方の面（反射面）１０２に、複数の光拡散ドット５ａを、例えば乳白色のインクを用いて印刷する。この光拡散ドット５ａは、導光層１０の反射面１０２全体に所定のパターンで印刷されている。この印刷パターンは、各光拡散ドット５ａに光が当たり拡散することで、導光層１０の出光面１０１に均一に光が導かれるように設定されており、例えば、側面１０３に近い部分では小さいドットが印刷され、離れていくに従い大きなドットが印刷されている。
【００２８】
次に、このように光拡散ドット５ａが印刷された面１０２の全面にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を主材とする光反射性を有する樹脂膜を所定の厚みで形成する。この際、樹脂膜の形成には、転写法、塗装法、印刷法、接着法等を用いる。このように光反射性を有する樹脂膜を形成することで、導光層１０の一方の面（反射面）１０２に反射層２０を形成する。
【００２９】
次に、この反射層２０の表面、すなわち導光層１０に接する面に対向する面に、ＰＥＴ、シリコンゴム、ポリウレタン等からなる膜を所定の厚みで形成する。この膜には、反射層２０を通過する光を完全に遮光するように所定の色が付けられている。このように遮光性を有する膜を形成することで、反射層２０の表面に遮光層３０を形成する。
【００３０】
このように導光層１０、反射層２０、および遮光層３０を一体形成した導光板１の出光面１０１側に、該出光面１０１の法線方向に集光する、プリズムシート３ｂ，３ａを順に配置する。ここで、プリズムシート３ａ，３ｂには、それぞれ断面略三角形のプリズムが平行を保って多数並んで形成されており、例えば図に示すように、プリズムシート３ａは、そのプリズムの稜線が光源１１の軸方向に平行な方向となるように配置され、プリズムシート３ｂは、そのプリズムの稜線が光源１１の軸方向に垂直な方向となるように配置される。
【００３１】
次に、導光板１、プリズムシート３ｂ，３ａを順に積層配置した上面に光拡散板４を配置する。そして、導光板１に対して所定の位置に冷陰極管ランプ（ＣＦＬ）等の光源１１を配置し、この光源１１から全円周方向に発する光を効果的に導光板１に入射させるようにランプリフレクタ１２を配置する。
【００３２】
このような構成とすることで、導光板に予め反射層が一体形成されているため、面光源装置を構成する部品数を削減することができる。これにより、面光源装置の部品コストを低減することができるとともに、作業工程数が減少するので、作業コストを低減することができる。さらに、別途反射板を設けた場合には、導光板と反射板との間にゴミ等が付着する可能性があるが、予めこれらが一体形成されているので、この層間でのゴミ付着はなくなり、歩留まりが向上する。
【００３３】
また、反射層の外面にさらに遮光層を形成することで、高い光反射効率を得ることができるとともに、反射層が支持フレームに直接接触することがなくなるので、反射層に傷が生じることによる反射性能の劣化を防止することができる。さらに、これらが一体形成されていることにより、高い光反射効率、高いシート保護性を有しながら、作業コストの増加を抑制することができる。
【００３４】
なお、上述の反射層２０および遮光層３０に所定の着色を行うことで、出光面１０１から出射される光を色度調整することもできる。これにより、例えば、面光源装置をバックライトとし、透過型の液晶表示装置に組み込んだ場合、バックライトの色を調整することができるので、所望の背景色に設定して液晶表示装置を製造することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、プリズムシート３ｂ，３ａの順に配置したが、プリズムシート３ａ，３ｂの順に配置してもよい。
【００３６】
また、プリズムが下向きになるようにして、プリズムシート３ｂ，３ａの順で配置してもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、導光板１の出光面１０１側に二つのプリズムシート３ｂ，３ａを配置した面光源装置を示したが、図３に示すように、導光板１の出光面１０１にプリズムを形成することで、プリズムシート３ｂを省略した構成にしてもよい。このような構成とすることで、さらに部品数を削減することができる。
【００３８】
また、導光板１の反射面１０２に複数のドット５ａを印刷する代わりに、導光板１における導光層１０の反射面１０２に複数の凹部５ｂを設けた構成にしてもよく、さらには反射面１０２が出光面１０１に対して所定の角度を有するように形成された構成にしてもよい。
【００３９】
次に、第２の実施形態に係る面光源装置について図を参照して説明する。
図４は本実施形態に係る面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図である。また、図５は、図４に示した面光源装置の分解部分断面図である。
図４、図５に示す面光源装置は、導光板１が、導光層１０、反射層２０、遮光層３０、拡散層４０、および複数の光拡散ドット５ａからなるものであり、他の構成は、図１、図２に示した面光源装置と同じである。
【００４０】
本実施形態に示す導光板１は、まず、透光性基材で導光層１０を形成し、該導光層１０の一方の面（反射面）１０２に複数の光拡散ドット５ａを印刷する。次に、導光層１０における反射面１０２に、Ｐｄ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ等の金属の合金片、微粒子、アクリル等の樹脂ビーズ、反射発光性物質、蛍光顔料等を含む材料を、蒸着法、スパッタ法、転写法、メッキ法、塗装法、印刷法、接着法等の方法を用いて膜状に形成し、拡散層４０を形成する。そして、拡散層４０の表面に、第１の実施形態で示した方法を用いて、反射層２０および遮光層３０を形成する。
【００４１】
このような構成とすることで、導光層１０内を通り反射面１０２に到達した光は、複数の光拡散ドット５ａおよび拡散層４０により拡散される。また、反射層２０により反射された光は、拡散層４０を通過することでさらに拡散されるので、出光面１０１全体に、より均一に光が導かれる。
【００４２】
また、このように出光面全体に均一に光を導くことができるようにしながらでも、導光板が導光層と拡散層と反射層との一体形成からなることにより、作業工程数が増加することを抑制することができる。すなわち、少ない作業工程数で、光の面均一度が非常に優れた面光源装置を構成することができる。
【００４３】
なお、本実施形態についても、第１の実施形態の場合と同様に、図６に示すように、導光板１の出光面にプリズムを形成した形状や、反射面１０２に複数の凹部５ｂを形成した形状や、反射面１０２が出光面１０１に対して所定の角をなすように形成された形状の面光源装置であってもよい。
【００４４】
次に、第３の実施形態に係る面光源装置について図を参照して説明する。
【００４５】
図７は本実施形態に係る面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図である。また、図８は、図７に示した面光源装置の分解部分断面図である。
図７、図８に示す面光源装置は、導光板１の出光面１０１側に、プリズムシート３と合成シート６とを配置したものであり、他の構成は第１の実施形態に示したものと同じである。
【００４６】
合成シート６は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、基材層６０の一方の面６０１にプリズム層６１が形成され、対向する他方の面６０２に光拡散層６２が形成されたものであり、光拡散層６２は、複数の樹脂ビーズ６３とこれら複数の樹脂ビーズ６３を固着させるビーズ固定層６４とにより形成される。
【００４７】
この合成シート６の製造方法は、まず、ポリカーボネート、アクリル、ポリスチレン、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等の無色透明な合成樹脂で基材層６０を形成し、この基材層６０の一方の面６０１に、基材層６０と同じ材質を用いて、それぞれ断面略三角形のプリズムを、平行を保ちながら多数並べて形成することでプリズム層６１を形成する。
【００４８】
次に、基材層６０の他方の面６０２に、ビーズ固定層６４を形成し、光拡散材である複数の樹脂ビーズ６３をビーズ固定層６４に分散して固着させることで、光拡散層６２を形成する。ここで、樹脂ビーズ６３には、アクリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロトリル、ポリアミド等を、平均粒径０．１〜５０μｍで形成したものを用いる。また、ビーズ固定層６４には、アクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂等が用いられ、場合によって可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、および帯電防止剤等を配合してもよい。
【００４９】
このように形成した合成シート６とプリズムシート３とは、合成シート６におけるプリズム層６１の各プリズムの稜線方向と、プリズムシート３の各プリズムの稜線方向とが直交するように配置されており、合成シート６のプリズム層６１が上層となるようにプリズムシート３と光拡散層６２とが接する状態で配置されている。
【００５０】
このような構成とすることにより、光拡散板と一枚のプリズムシートとを、一枚の合成シートに置き換えることができるので、作業工程数が削減され、作業コストを低減することができる。また、従来例では光拡散板とプリズムシートとの間にゴミが付着する可能性があったが、光拡散板とプリズムシートとが一体化したことにより、この層間でのゴミの付着は防止され、装置の製造歩留まりを向上することができる。また、従来、光拡散板とプリズムシートとの二枚であったものが、合成シート一枚になることで、部品数が削減され、トータルの部品コストが低減されるので、面光源装置全体での部品コストを低減することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、プリズムシートに対して合成シートの光拡散層が接するように配置したが、プリズムシートのプリズム側を下方向にして、プリズムシートにプリズム層が接するように合成シートを配置してもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、光拡散層に樹脂ビーズを用いたが、ガラスビーズ、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、シリカ粉末等を用いてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、導光板１の出光面１０１にプリズムシート３を配置した面光源装置を示したが、図１０に示すように、導光板１の出光面１０１にプリズムを形成した形状であってもよい。この場合、合成シート６は、該シートの各プリズムの稜線方向が、導光板１に設けられた各プリズムの稜線方向に対して直交するように配置される。このような構成とすることで、さらに部品数を削減することができる。
【００５４】
また、本実施形態についても、導光板１の反射面１０２側は凹部５ｂを設けて光拡散効果を得たり、出光面１０１に対して所定の角度を為すように形成してもよい。
【００５５】
なお、上述の各実施形態に示したプリズムは断面略三角形で形成したが、この稜線部に所定の丸み（Ｒ加工）を設けても良く、断面台形で形成してもよい。
【００５６】
また、上述の各実施形態では、図３、図６、および図１０に示すように、導光板の出光面にプリズムを形成したが、反射面にプリズムを形成してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
この発明によれば、導光層と反射層とを一体形成した導光板を用いることで、部品数を削減することができ、部品コストを低減することができる。また、従来のように反射板と導光板とを順次、積層配置する作業を省略することができるので、作業コストを低減することができる。また、反射板と導光板とを積層する必要がないので、組み立て作業によりこの間にゴミ等が付着する可能性がなく、製品歩留まりを向上することができる。
【００５８】
また、この発明によれば、導光層と反射層と遮光層とを一体形成した導光板を用いることで、高い光反射効率で、且つ高いシート保護性を保ちながら、組み立て作業の工程数を抑制することができるので、高品質で高耐久性を有する面光源装置を容易に且つ安価に製造することができる。
【００５９】
また、この発明によれば、光拡散層とプリズム層とを一体形成した合成シートを用いることで、部品数を低減することができ、部品コストを低減することができる。また、従来のようにプリズムシートと光拡散板とを順次、積層配置する作業を省略することができるので、作業コストを低減することができる。また、プリズムシートと光拡散板とを積層する必要がないので、組み立て作業によりこの間にゴミ等が付着する可能性がなく、製品歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図
【図２】図１に示した面光源装置の分解部分断面図
【図３】他の構成からなる面光源装置の分解部分断面図
【図４】第２の実施形態に係る面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図
【図５】図４に示した面光源装置の分解部分断面図
【図６】他の構成からなる面光源装置の分解部分断面図
【図７】第３の実施形態に係る面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図
【図８】図７に示した面光源装置の分解部分断面図
【図９】合成シートの構成を示す断面図
【図１０】他の構成からなる面光源装置の分解部分断面図
【図１１】従来の面光源装置の主要部の構成を示す分解斜視図
【図１２】従来の面光源装置の分解部分断面図
【図１３】従来の他の面光源装置の分解部分断面図
【符号の説明】
１−導光板
１０−導光層
２０−反射層
３０−遮光層
４０−拡散層
１０１−導光板１の出光面
１０２−導光板１および導光層１０の反射面
１０３−導光板１の側面
２−反射板
３，３ａ，３ｂ−プリズムシート
４−光拡散板
５ａ−光拡散ドット
５ｂ−凹部
６−合成シート
６０−合成シート６の基材層
６１−合成シート６のプリズム層
６２−合成シート６の光拡散層
６３−樹脂ビーズ
６４−ビーズ固定層
６０１−合成シート６の裏面
６０２−合成シート６の表面
１１−光源
１２−ランプリフレクタ

Claims

少なくとも１端面に沿って配置された光源から入射された光を出光面に導き、該出光面から面状に出光する導光板を備えた面光源装置において、
前記導光板は、前記出光面を有する導光層と、該導光層の前記出光面に対向する面に接する反射層とから一体形成され、
さらには、前記導光板における、前記反射層の前記導光層に接する面に対向する面側に遮光層が一体形成され、
また、さらには、前記導光板における、前記導光層と前記反射層との間に拡散層が一体形成されており、
前記導光板の出光面の法線方向へ集光するプリズム層と光を拡散させる光拡散層とを一体形成した合成シートを、前記導光板の出光面側に配置したことを特徴とする面光源装置。
少なくとも１端面に沿って配置された光源から入射された光を出光面に導き、該出光面から面状に出光する導光板を備えた面光源装置において、
前記導光板は、前記出光面を有する導光層と、該導光層の前記出光面に対向する面に接する反射層とから一体形成されていることを特徴とする面光源装置。
前記導光板は、前記反射層の前記導光層に接する面に対向する面側に遮光層が一体形成されている請求項２に記載の面光源装置。
前記導光板は、前記導光層と前記反射層との間に拡散層が一体形成されている請求項２または請求項３に記載の面光源装置。
前記出光面の法線方向へ集光するプリズム層と光を拡散させる光拡散層とを一体形成した合成シートを前記導光板の出光面側に配置した請求項２〜請求項４のいずれかに記載の面光源装置。