JPH08327807A

JPH08327807A - 面状光源装置

Info

Publication number: JPH08327807A
Application number: JP7155263A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Arai; 新井智義
Original assignee: Pioneer Electronic Corp; Pioneer Precision Machinery Corp
Current assignee: Pioneer Corp; Pioneer Precision Machinery Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】面状光源装置の導光板ならびにその製法に関
するものであり、光を均一に反射、拡散する光反射体の
形状を高精度に再現し、液晶表示装置などのバックライ
ト照明に効果ある面状光源装置を提供する。【構成】円錐形状ドットを導光板の一面に形成し、導
光板の一側面より入射した光をこの円錐形状ドットで反
射させ、照射面の光度を均一にする。【効果】導光板の側面より入射した光を効率良く反射
させるため、光量の減衰の少ない光反射、拡散を行い、
照射面の光度を均一にすることができ、液晶表示装置な
どのバックライト照明に顕著な効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置などのバ
ックライトに用いる面状光源装置ならびにその製法に関
するものである。

【０００３】

【０００２】

【０００４】

【従来の技術】従来から、光源より出射した光を導光板
によつて表示板の表示部に導くバックライト照明の面状
光源装置としてはいろいろと提案されているが、その一
例として、図８〜図９に示すようなものが知られてい
る。すなわち、この面状光源装置は、ガラス、アクリル
樹脂、ポリカーボネイト樹脂などの透光性材料からな
り、その一側面端部が光入射部１とされた導光板２と、
この導光板２の光入射部１に近接して設けられた冷陰極
管などの筒状の光源３と、導光板２の表面に張り合わせ
た乳色半透明のポリエチレンテレフタレートフイルムな
どの散乱板４と、導光板２の裏面に設けられた光反射体
５と、この光反射体５に接して設けられた白色ポリエチ
レンテレフタレートフイルムからなる反射板６とから構
成されている。

【０００５】

【０００３】光反射体５は、図９のように、多数の小径
から大径までの印刷ドット７を分散したもので形成され
てる（なお、以下の説明では、裏面の印刷ドット７全体
を示す時、これを光反射体５と称する）。導光板２の光
入射部１に近い部分には小径の印刷ドット７が配され
て、光入射部１から離れるにしたがって、径が順次大き
きくなる印刷ドット７が列状に配置されている。

【０００６】

【０００４】この導光板２の表面の多数の印刷ドット７
の形成は、透明ビビクルに酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
カルシウム、酸化バリウム、硫酸バリウム等の光散乱性
微粉末を乳白色半透明の印刷インキを用い、スクリーン
印刷などの印刷法によつておこなわれる。

【０００７】

【０００５】このような光反射体５の印刷ドット７を設
けることによって、導光板２の光入射部１から入射した
光は、光入射部１から離れるにしたがつて大径の印刷ド
ット７によつて多く拡散されることになり、散乱板４の
全表面から均一な光量を放射する面状光源装置となる。

【０００８】

【０００６】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の面状光源装置で
は、光反射体５の印刷ドット７の形成をスクリーン印刷
などの印刷法で行うため、ドット形成上に問題がおこ
る。８０〜３００μｍまでの印刷を行うため目ズマリ、
ハミ出し等のトラブルが発生し精度を確保することが困
難である。また、このような印刷法では、印刷中にゴミ
などの異物が混入することがあり、光拡散の均一性がさ
またげられることになる。

【００１０】

【０００７】また、平面の均一な発光をさせるためには
印刷ドットの径の大小をどの様に配置するかにノウハウ
が必要となり、印刷ドットの分布を決めるための実験に
時間を必要とする。

【００１１】

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、液晶表示装置などのバックライト照明に適用する面
状光源装置の導光板の構造ならびその製法に関するもの
であり、光源からの光を減衰させることなく均一に拡散
するための光拡散体の形状を高精度に再現することを目
的としている。

【００１２】

【０００９】

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
透光性の材料よりなる導光板の少なくとも一側面端部を
光入射部とし、この導光板の一面に光反射が可能な光反
射体が設けられた面状光源装置において、前記光反射体
が円錐形ドットから構成されていることを特徴とする。

【００１４】

【００１０】請求項２記載の発明は、前記光反射体の円
錐形ドットの頂角の角度が８０〜１００°に構成されて
いることを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットの頂角の先端が球状に加工されていることを特徴
とする。

【００１６】請求項４の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットが凸状に形成されていることを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットが凹状に形成されていることを特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットが鏡面に形成されていることを特徴とする。

【００１９】請求項７の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットが成型加工で形成されていることを特徴とする。

【００２０】請求項８の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットが導光板と一体成型加工されていることを特徴と
する請求項１記載の面状光源装置。

【００２１】請求項９の発明は、前記光反射体の円錐形
ドットがレーザ加工されていることを特徴とする。

【００２２】請求項１０の発明は、前記導光板の円錐形
ドットが形成された面と反対側面に溝を形成したことを
特徴とする。

【００２３】

【００１１】

【００２４】

【作用】上記構成の面状光源装置では、導光板の一側面
より入射した光は円錐形状ドットで反射させ、各方向に
光を反射することにより、導光板全面に光を導き、散乱
板４の全表面から均一に光は放射され、面全体から均一
な光量の光を放射する。

【００２５】

【００１２】

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、
又、図６〜図７は第２実施例を示すものである。共通部
は図８〜９の従来の実施例と同ー符号を付してある。

【００２７】

【００１３】図１は第１実施例の面状光源装置の斜視
図、図２は側面図である。図３（ａ）は図１の導光板の
裏面の光反射体のパターンの例を示す斜視図である、図
３（ｂ）は光反射体の凹状円錐形ドットの断面形状図で
ある。

【００２８】図４（ａ）は本発明の原理を説明をする図
で、導光板による光反射の側面図、図４（ｂ）は同じく
本発明の原理を説明をする図で、導光板の端部を分割し
た場合の光反射を説明する側面図である。図５（ａ）は
凹状円錐ドットでの光反射を示す平面図、図５（ｂ）は
凹状円錐ドットでの光反射を示す側面図、図５（ｃ）は
凹状円錐ドットでの光反射を示す斜視図である。

【００２９】図６（ａ）は第２実施例の導光板の表面に
溝を形成した時の斜面図、図６（ｂ）は導光板の凹状円
錐ドットと溝を示す断面図である。図７（ａ）は導光板
表面の溝無し状態での光の反射の説明図、図７（ｂ）は
溝部による光の屈折の説明図、図７（ｃ）は溝部による
光の屈折の説明図であり溝部越に凹状円錐ドットを見た
図である。

【００３０】

【００１４】本発明の第１実施例を図面により説明す
る。本発明の面状光源装置は，図１〜２に示すように、
透光性材料からなり、その一側面の端部が光入射部１で
ある導光板２と、この導光板２の光入射部１に近接して
設けられた冷陰極管などの筒状の光源３と、導光板２の
裏面にに設けられた光反射体５すなわち多数の凹状円錐
ドット８と、この光反射体５に接して設けられて白色シ
ートなどからなる反射板６、導光板２の表面に接した散
乱板４から構成されている。なお、以下の説明では、導
光板２の裏面の円錐ドット８全体を示す時、これを光反
射体５と称する。

【００３１】

【００１５】導光板２の材料にはガラス、アクリル樹
脂、ポリカーボネイト樹脂等の透光性材料が使われる。
この導光板２の裏面に設けられた光反射体５は、図３
（ａ）〜（ｂ）に示すように多数の凹状円錐ドット８が
面全体に設けられたものからなり、列状に複数列に等間
隔に配置されている。このように凹状円錐ドット８を全
面に設けることによつて、導光板２の光入射部１から入
射した光は図５（ａ）〜（ｃ）に矢印で示すように反射
され、各方向に光を放射することになり、散乱板４の全
表面から光が均一に放射され、面全体から均一な光量の
光を放射することになる。

【００３２】

【００１６】図４（ａ）〜（ｂ）は本発明の原理を説明
する図である。図４（ａ）に示すように光源より出た光
は導光板２の端部の４５°にカットした場合はＬ巾方向
に１００％反射される。図４（ｂ）は端部４５°の反射
面をｋ巾にｎ等分しＷ巾の範囲に等間隔に広げて配置す
ると反射光の巾ＬをＷに一様に広げることが出来る。こ
の時の反射光量はｋ＊ｎ＝Ｌとなる。

【００３３】

【００１７】本発明はこの原理を利用したもので、この
全反射プリズムの４５°反射面を分割し凹状円錐形ドッ
ト６の光反射体にした。凹状円錐形ドット８の反射面Ｂ
と面に配置した凹状円錐形ドット８の数で凹状円錐形ド
ット８の直径が算出される。この時の反射光量は反射Ｂ
＊凹状円錐形ドット８の数＝Ｌとなり、Ｌに近似となる
ように凹状円錐形ドット８の数と直径を決め面全体に配
置すれば良いになる。

【００３４】

【００１８】図５（ａ）〜（ｃ）に示すごとく凹状円錐
形ドット８の反射面Ｂに当った光は矢印方向Ｈに反射さ
れる、反射面Ｂ以外に当った光は導光板２内部の凹状円
錐形ドット８と導光板２の平面で反射を繰り返し凹状円
錐形ドット８の反射面Ｂに当たり矢印方向Ｈに反射され
るまで進んでいく、この結果光量の減衰の少ない反射が
次々と他の凹状円錐形ドット８に進むため高効率の平面
発光が可能になる。このように、この凹状円錐形ドット
８による光反射は入射光の量と相関関係があり、設計段
階で発光面の光量の試算が可能である。

【００３５】

【００１９】この凹状円錐ドット８は以下示す条件で試
作され、その成果は実験により確認され、頂角は８０〜
１００°で光反射は最良の結果が得られた。

【００３６】

【００２０】頂角：８０〜１００° 底面の直径：約４５０μｍ高さ：約２２５μｍドットのピッチ：１．２ｍｍ導光板寸法：２００ｍｍ＊１５０ｍｍ＊３ｍｍ（幅
＊奥行＊厚さ）

【００３７】

【００２１】又、この凹状円錐形ドット８の頂角の先端
部分を球状に加工、さらには、凹状円錐形ドット８の全
面を鏡面仕上げすることにより光の減衰はより少なくな
り、より精度の高い光反射ができる。

【００３８】

【００２２】この凹状円錐形ドット８の加工は面全体に
均一な形状、寸法にすることが要求されるため成型、レ
ーザ加工等でおこなわれる。又、導光板２の成型と同時
に一体成型でおこなうこともできる。

【００３９】

【００２３】このように、この第１実施例によれば、導
光板２の一側面より入射した光を導光板２の裏面の光反
射体５の凹状円錐形ドット８で反射する構成にしたた
め、光量の減衰の少ない光反射を行い、照射面全面の光
度を均一にすることができる。又、設計段階で発光面の
光量の計算が可能で実験時間や設備が節約できる。さら
に、この実施例では凹状円錐形ドットで説明している
が、凸状円錐形ドットでも光の反射に関しては同様の効
果があり、応用できる事は勿論である。

【００４０】

【００２４】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。これは導光板２の表面に溝９を図６（ａ）〜（ｂ）
のごとく形成したものである。この溝の効果は、第１実
施例で説明したように、導光板２の一側面より入射した
光は導光板２の裏面の光反射体の凹状円錐形ドット８で
反射され、散乱板４の全表面から光が均一に放射される
が、この導光板２の表面の溝９を形成したことにより、
裏面の凹状円錐形ドット８により反射された光を分割す
ることができ、光は一層拡散され、照射面の全面をより
均一に照射することがでる。又、同時に導光板２の表面
の溝９を形成することにより凹状円錐形ドット８の反射
面Ｂ以外で反射された光をさらに角度を変え反射するこ
とが可能になり反射光をより反射面に集光する効果があ
る。

【００４１】

【００２５】溝９が無い場合の光路は図７（ａ）のよう
に、入射光は円錐形ドット８によって反射され表面に当
り屈折するが反対方向に曲がるだけで光の拡散は少な
い。図７（ｂ）のように溝９で屈折した時は表面に当る
部分により反射部光路が変化し、光はより反射面Ｂに集
光される。図７（ｃ）は表面の溝９越に円錐形ドット８
を見た時の反射面Ｂの図で、反射面Ｂがプリズム効果に
より左右に分割されることができ、光はより拡散され、
平面発光がより可能になる。なお、溝の形状は次の条件
で確認実験を行ない、最良の結果が得られた。

【００４２】

【００２６】半径：８００〜１０００μｍ溝巾：５００〜７００μｍ深さ：５〜１０μｍ溝のピッチ：１０００〜１２００μｍ

【００４３】

【００２７】また、この溝の加工は円錐形ドット８と同
様に導光板の表面全体に均一な形状で形成することが要
求されるため、成型、レーザ加工等の方法でおこなわれ
る。又、円錐形ドット８と同時に一体成型、さらには、
導光板２全体の成型と時に円錐形ドット８と共に一体成
型でおこなうことも可能である。

【００４４】

【００２８】

【００４５】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、導光板の一側面より入射した光を、導光板の裏面の
円錐形ドットで反射し、又、導光板表面の溝に設けた光
拡散体で効率良く反射、拡散をおこなうため、光量の減
衰の少ない光反射、拡散をより高い精度で行い、照射面
の光の強度を均一に行うことができ、液晶表示装置など
のバックライト照明に顕著な効果がある。又、設計段階
で発光面の光量の試算が可能で実験時間や設備が節約で
きるのが特徴である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の面状光源装置の斜視図である。

【図２】図１の面状光源装置の側面図である。

【図３】図３（ａ）は図１の導光板の裏面の光反射体の
パターンの例を示す斜視図である、図３（ｂ）は光拡散
体の凹状円錐形ドットの断面形状図である。

【図４】図４（ａ）は導光板による光反射の原理を説明
をする側面図、図４（ｂ）は同じく原理を説明をする図
で、導光板の端部を分割した場合の光反射を説明する側
面図である。

【図５】図４（ａ）は凹状円錐ドットでの光反射を示す
平面図、図４（ｂ）は凹状円錐ドットでの光反射を示す
側面図、図４（ｃ）は凹状円錐ドットでの光反射を示す
斜視図。

【図６】図６（ａ）は第２実施例の導光板の表面に溝を
形成した時の斜面図である、図６（ｂ）は導光板の凹状
円錐ドットと溝を示す断面図である。

【図７】図７（ａ）は第２実施例の導光板表面の溝での
光の反射の説明図、図７（ｂ）は溝部による光の屈折の
説明図、図７（ｃ）は溝による光の屈折の説明図であ
り、溝部越に凹状円錐ドットを見た図である。

【図８】従来の実施例の面状光源装置の一例の断面図で
ある。

【図９】図８の導光板の裏面の光反射体のパターンの平
面図である。

【符号の説明】

１：光入射部２：導光板３：光源（陰極管等）４：散乱板５：光反射体６：反射板７：印刷ドット８：凹状円錐形ドット９：導光板の表面の溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の材料よりなる導光板の少なくと
も一側面端部を光入射部とし、この導光板の一面に光反
射が可能な光反射体が設けられた面状光源装置におい
て、前記光反射体が円錐形ドットから構成されているこ
とを特徴とする面状光源装置。
【請求項２】前記光反射体の円錐形ドットの頂角の角
度が８０〜１００°に形成されていることを特徴とする
請求項１記載の面状光源装置。
【請求項３】前記光反射体の円錐形ドットの頂角の先
端が球状に加工されていることを特徴とする請求項１記
載の面状光源装置。
【請求項４】前記光反射体の円錐形ドットが凸状に形
成されていることを特徴とする請求項１記載の面状光源
装置。
【請求項５】前記光反射体の円錐形ドットが凹状に形
成されていることを特徴とする請求項１記載の面状光源
装置。
【請求項６】前記光反射体の円錐形ドットが鏡面に形
成されていることを特徴とする請求項１記載の面状光源
装置。
【請求項７】前記光反射体の円錐形ドットが成型加工
で形成されていることを特徴とする請求項１記載の面状
光源装置。
【請求項８】前記光反射体の円錐形ドットが導光板と
一体成型されていることを特徴とする請求項１記載の面
状光源装置。
【請求項９】前記光反射体の円錐形ドットがレーザ加
工されていることを特徴とする請求項１記載の面状光源
装置。
【請求項１０】前記導光板の円錐形ドットが形成され
た面と反対側面に溝を形成したことを特徴とする請求項
１記載の面状光源装置。