(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材の端面から照明光を入射し、前記照明光を屈曲して前記板状部材の出射面より出射するサイドライト型面光源装置において、
前記出射面の前記端面側に表れる明帯に対応する位置であって、前記出射面と対向する面における前記端面より所定距離だけ離間した位置に、隣接する領域に比して前記照明光を散乱する程度の高い、帯状の光拡散領域を前記明帯に対応する幅で形成すると共に前記光拡散領域を間に挟んで緩衝用の光拡散領域を形成した
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。
【請求項２】
前記板状部材は、
前記端面より遠ざかるに従って板厚が徐々に低減するように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のサイドライト型面光源装置。
【請求項３】
端面から入射した照明光を出射面より出射するようにしてなる導光板であって、
前記出射面の前記端面側に表れる明帯に対応する位置であって、前記出射面と対向する面における前記端面より所定距離だけ離間した位置に、隣接する領域に比して前記照明光を散乱する程度の高い、帯状の光拡散領域を前記明帯に対応する幅で形成すると共に、
前記光拡散領域を間に挟んで緩衝用の光拡散領域を形成した
ことを特徴とする導光板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドライト型面光源装置に関し、例えば入射面より遠ざかるに従って板状部材の板厚が薄くなるように形成されたサイドライト型面光源装置に適用するものである。本発明は、出射面と対向する面に、入射面でなる端面より所定距離だけ離間して、帯状に、隣接する領域に比して照明光を散乱する程度の高い光拡散領域を形成することにより、従来に比して出射光量の分布を均一化して高品位の照明光を出射することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明し、これにより全体形状を薄型化するようになされている。
【０００３】
すなわちサイドライト型面光源装置は、棒状光源でなる一次光源を板状部材（すなわち導光板でなる）の側方に配置し、この一次光源より出射される照明光を導光板の端面より導光板に入射する。さらにサイドライト型面光源装置は、この照明光を屈曲して、導光板の平面より液晶表示パネルに向けて出射し、これにより全体形状を薄型化できるようになされている。
【０００４】
このようなサイドライト型面光源装置は、ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のものと、一次光源より遠ざかるに従って導光板の板厚を徐々に薄く形成した形式のものとがあり、後者は、前者に比して効率良く照明光を出射することができる。
【０００５】
図３は、この後者のサイドライト型面光源装置１の一例を示す分解斜視図である。このサイドライト型面光源装置１は、光散乱導光板２の側方に一次光源３を配置し、反射部材としての反射シート４、光散乱導光板２、プリズムシート５を順次積層して形成される。
【０００６】
一次光源３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ８の周囲を、リフレクター９で囲って形成され、リフレクター９の開口側より光散乱導光板２の端面２Ａに照明光を入射する。ここでリフレクター９は、入射光を正反射又は乱反射（すなわち拡散反射でなる）する例えばシート材により形成される。
【０００７】
反射シート４は、金属箔等でなるシート状の正反射部材、又は白色ＰＥＴフィルム等でなるシート状の乱反射部材（拡散反射部材）により形成され、斜面２Ｂ（図４参照）より漏れ出す照明光を反射して光散乱導光板２に入射し、これにより照明光の利用効率を向上させる。
【０００８】
光散乱導光板２は、断面楔型形状の導光板で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックス中に、これと屈折率の異なる透光性の微粒子が一様に混入分散されて形成される。これによりＡ−Ａ線により切り取って図４に断面を示すように、この光散乱導光板２は、一次光源３側端面でなる入射面２Ａより照明光Ｌを入射し、透光性の微粒子により照明光Ｌを散乱させながら、また乱反射部材による反射シート４を適用した場合は、この反射シート４により一部乱反射させながら、反射シート４側平面（以下斜面と呼ぶ）２Ｂとプリズムシート５側平面（以下出射面と呼ぶ）２Ｃとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬する。
【０００９】
この伝搬の際に、照明光Ｌは、斜面２Ｂで反射する毎に出射面に対する入射角が徐々に低下し、出射面に対して臨界角以下の成分が出射面２Ｃより出射される。この出射面２Ｃより出射される照明光は、光散乱導光板２の内部において透光性の微粒子により散乱され、また反射シート４により乱反射して伝搬されることにより、散乱光により出射される。しかしながらこの照明光Ｌは、出射面２Ｃに対して伝搬方向に傾いて形成された斜面２Ｂを反射して伝搬することにより、主たる出射方向が楔型形状の先端方向に傾いて形成される。すなわち出射光Ｌが指向性を有するようになり、これによりサイドライト型面光源装置１は、指向出射性を有するようになる。
【００１０】
プリズムシート５は、この照明光Ｌの指向性を補正するために配置される。プリズムシート５は、ポリカーボネート等の透光性のシート材で形成され、両面にプリズム面が形成される。ここでプリズム面は、一方向にほぼ平行に延長する断面三角形形状の突起が繰り返されて形成される。プリズムシート５は、光散乱導光板２側のプリズム面において、断面三角形形状の突起が入射面２Ａと平行に延長するように、これと逆側面において、断面三角形形状の突起が入射面２Ａと直交する方向に延長するように形成される。
【００１１】
これによりプリズムシート５は、この三角形形状の突起の斜面で、出射光の主たる出射方向を出射面２Ｃの正面方向に補正する。なおプリズムシートとしては、片面にプリズム面を形成した構造のいわゆる片面プリズムシートを組み合わせて用いる場合もある。これによりこのサイドライト型面光源装置１では、ほぼ均一な板厚により光散乱導光板を形成した方式のサイドライト型面光源装置に比して、出射光を正面方向に効率良く出射できるようになされている。
【００１２】
なお、このような指向出射性を有する導光板を用いたサイドライト型面光源装置として、透明部材又は半透明部材により、楔型形状又は楔型形状に近い形状に導光板を形成し、或いは平板形状の導光板を形成し、この導光板の出射面及び又は裏面に散乱膜、粗面等を形成したものもある。このようなサイドライト型面光源装置においても、同様に、出射光を正面方向に効率良く出射できるようになされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような指向出射性を有する導光板を用いたサイドライト型面光源装置１は、出射面の入射面近傍に、輝度レベルの高い領域（以下明帯と呼ぶ）と輝度レベルの低い領域（以下暗帯と呼ぶ）とが帯状に形成され（図３）、これにより出射光量の分布が不均一化し、輝度ムラが発生する問題があった。
【００１４】
この問題を解決する１つの方法として、入射面に光拡散面を形成する方法も考えられるが、光散乱導光板の形状によっては、この方法でも充分に輝度ムラを抑圧できない場合がある。
【００１５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射光量の分布を均一化することができるサイドライト型面光源装置を提案しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、板状部材の端面から照明光を入射し、この照明光を屈曲して板状部材の出射面より出射するサイドライト型面光源装置に適用する。このサイドライト型面光源装置において、前記出射面の前記端面側に表れる明帯に対応する位置であって、前記出射面と対向する面における前記端面より所定距離だけ離間した位置に、隣接する領域に比して前記照明光を散乱する程度の高い、帯状の光拡散領域を前記明帯に対応する幅で形成すると共に前記光拡散領域を間に挟んで緩衝用の光拡散領域を形成する。
【００１８】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、端面より遠ざかるに従って板厚が徐々に低減するように、板状部材を形成する。また請求項３の発明においては、端面から入射した照明光を出射面より出射するようにしてなる導光板に適用して、前記出射面の前記端面側に表れる明帯に対応する位置であって、前記出射面と対向する面における前記端面より所定距離だけ離間した位置に、隣接する領域に比して前記照明光を散乱する程度の高い、帯状の光拡散領域を前記明帯に対応する幅で形成すると共に、前記光拡散領域を間に挟んで緩衝用の光拡散領域を形成する。
【００１９】
端面より入射した照明光は、出射面と、出射面に対向する面との間で反射を繰り返しながら、出射面に対して臨界角以下の成分が出射される。従って板状部材の出射面と対向する面側においては、明帯及び暗帯に対応して、入射光量の大きな領域と、入射光量の小さな領域とが形成されることになる。
【００２０】
従って請求項１又は請求項３の構成により、この対向する面において、端面側に表れる明帯に対応する位置に、明帯に対応する幅により、帯状に、隣接する領域に比して比して照明光を散乱する程度の高い光拡散領域を形成すれば、この対向する面側の照明光光量の多い領域で照明光を散乱させて、暗帯に振り分けることができ、その分出射光量を均一化することができる。
【００２２】
また請求項２の構成により、端面より遠ざかるに従って板厚が徐々に低減するように、前記板状部材を形成する場合に適用して、高品位の照明光を出射することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を斜面側より見て示す斜視図である。このサイドライト型面光源装置１は、光散乱導光板２に代えて、光散乱導光板１１が適用される以外、図３について上述したサイドライト型面光源装置１と同一に構成される。なおこの図１において、図３について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２５】
また光散乱導光板１１は、斜面１１Ｂの一部に光拡散領域１２が形成される点を除いて、図３について上述した光散乱導光板２と同一に形成され、この光拡散領域１２を除いて、全ての面がほぼ鏡面により形成される。なおこのサイドライト型面光源装置１０は、反射シート４として、正反射部材でなる銀を蒸着したシート材が適用される。
【００２６】
光拡散領域１２は、マット面処理により所定の粗さのマット面（シボ面）に形成され、Ｂ−Ｂ線により切り取って断面を図２（Ｂ）に示すように、入射面１１Ａと平行に、入射面１１Ａより所定距離Ｄだけ離間して、主の光拡散領域１２Ｍが所定の幅により形成され、この主の光拡散領域１２Ｍの両側に緩衝用の光拡散領域１２Ｓが形成されるようになされている。
【００２７】
ここで主の光拡散領域１２Ｍは、出射面において入射面側より最初に表れる明帯に対応する位置に（図２（Ａ）及び（Ｂ））、この明帯に対応する幅により作成される。なおこの図２（Ａ）においては、従来のサイドライト型面光源装置１における出射光量を点線により、サイドライト型面光源装置１０における出射光量を実線により示す。
【００２８】
具体的に、この光散乱導光板１１では、出射面１１Ｃ及び斜面１１Ｂの間で繰り返し反射して、入射面１１Ａより入射した照明光を楔型先端に伝搬し、このとき臨界角以下の成分を出射面１１Ｃより出射する。従って明帯においては、入射面側に逆上った斜面１１Ｂの帯状領域より主たる照明光が到来し、光散乱導光板１１では、隣接する領域に比してこの帯状領域で照明光光量が過大になることにより、明帯が形成され、また隣接する領域で暗帯が形成されることになる。
【００２９】
主の光拡散領域１２Ｍは、この照明光光量の過大な帯状領域に形成され、この過大な照明光を散乱して、隣接する光量の不足する領域に振り分ける。これにより主の光拡散領域１２Ｍは、この振り分けた照明光により最初の明帯と、隣接する暗帯との間の照明光光量を均一化する。また続いて楔型先端側に順次発生する明帯及び暗帯との照明光光量を均一化する。
【００３０】
これに対して緩衝用の光拡散領域１２Ｓは、出射面１１Ｃ側より観察して、この主の光拡散領域１２Ｍが目立たないように、照明光を散乱する。すなわち主の光拡散領域１２Ｍは、算術平均粗さＲａが０．０８〜０．１６〔μｍ〕の範囲で、斜面１１Ｂを粗面にして形成されるのに対し、緩衝用の光拡散領域１２Ｓは、算術平均粗さＲａが０．０６〜０．０９〔μｍ〕の範囲で、斜面１１Ｂを粗面にして形成され、これにより主の光拡散領域１２Ｍの境界を目立たなくするようになされている。因みに、他の鏡面は、算術平均粗さＲａが０．００６〔μｍ〕程度に形成される。
【００３１】
なお、光散乱導光板１１においては、照明光により照らし出された入射面の上側エッジ及び下側エッジが出射面より観察されることにより、入射面１１Ａの近傍で輝度レベルが急激に立ち上がる。この実施の形態においては、入射面より所定の領域ＡＲをフレームにより縁取りし、これにより輝度レベルのピークが出射面側より観察されないようになされている。
【００３２】
以上の構成において、蛍光ランプ８から射出された照明光Ｌは（図２、図４）、直接に、又はリフレクター９で反射した後、入射面１１Ａより光散乱導光板１１の内部に入射し、この照明光が透光性の微粒子により散乱を受けながら斜面１１Ｂと出射面１１Ｃとの間で反射を繰り返して光散乱導光板１１の内部を伝搬する。このときこの照明光は、斜面１１Ｂで反射する毎に出射面１１Ｃに対する入射角が低下し、出射面１１Ｃに対して臨界角以下の成分が出射面１１Ｃより出射される。
【００３３】
これにより照明光は、入射面１１Ａの直近の領域において、主に、入射面１１Ａより直接出射面１１Ｃに到来した臨界角以下の成分が出射され、続く楔型先端側の領域では、主に、入射面１１Ａより直接斜面１１Ｂに到来し、ここで反射されて出射面１１Ｃに到来した臨界角以下の成分が出射される。また続く楔型先端側の領域では、主に、直接出射面１１Ｃに到来して反射された臨界角以下の成分が、斜面１１Ｂにより反射されて出射面１１Ｃに到来し、このうちの臨界角以下の成分が出射され、何ら対策を施さない場合、この成分が第１の明帯を形成する。またこの明帯の領域で反射された照明光が斜面１１Ｂ及び出射面１１Ｃにて反射を繰り返すことにより、続く明帯が順次形成される。
【００３４】
この第１の明帯を形成する照明光成分は、斜面１１Ｂにおいて反射する際に、主の光拡散領域１２Ｍにより散乱を受け、隣接する領域に振り分けられ、これにより出射面１１Ｃの対応する領域と隣接する領域との間の光量が均一化され、明帯及び暗帯の発生が有効に回避される。
【００３５】
またこの主の光拡散領域１２Ｍに比して光拡散の程度が低い隣接する緩衝用の光拡散領域１２Ｓを間に挟んで、斜面１１Ｂの鏡面部分と主の光拡散領域１２Ｍが接続されることにより、出射面１１Ｃより見て主の光拡散領域１２Ｍを目立たなくすることができる。
【００３６】
以上の構成によれば、光散乱導光板１１の斜面に、明帯に対応して、入射面より所定距離だけ離間して帯状に主の光拡散領域１２Ｍを形成し、明帯を形成する照明光を隣接する領域に振り分けることにより、出射光の光量分布を均一化して、高品位の出射光を射出することができる。
【００３７】
なお上述の実施の形態では、主の光拡散領域１２Ｍの両側に、主の光拡散領域１２Ｍに比して光拡散の程度が低い緩衝用の光拡散領域１２Ｓを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、主の光拡散領域１２Ｍより徐々に光拡散の程度が低減するように斜面を形成しても良い。また出射面側に光拡散シート等を配置する場合は、この光拡散シート等により主の光拡散領域１２Ｍの境界が目立たなくなることにより、この場合は主の光拡散領域１２Ｍだけを配置してもよい。
【００３８】
また上述の実施の形態では、マット面処理により、光拡散領域を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、サンドペーパーによるブラスト処理、化学エッチング処理により粗面に形成する場合等、種々の粗面形成手段を広く適用することができる。また粗面化により照明光を拡散する場合に限らず、白色インク等の光拡散材料を付着させて光拡散領域を形成してもよい。
【００４０】
また上述の実施の形態においては、銀を蒸着したフィルムにより反射シートを形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の正反射部材を広く適用することができ、また白色ＰＥＴ等の乱反射部材を使用する場合にも広く適用することができる。
【００４１】
さらに上述の実施の形態においては、光拡散領域以外の面については鏡面により光散乱導光板を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光散乱導光板の入射面に光拡散面を形成する場合にも広く適用することができる。
【００４２】
さらに上述の実施の形態では、光制御部材として両面にプリズム面を形成した両面プリズムシートを出射面に配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、片面にプリズム面を形成した片面プリズムシートを積層して配置する場合等についても広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施の形態においては、透光性微粒子を分散混入して光散乱導光板を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シリカ等の微粒子を分散混入して光散乱導光板を形成する場合にも広く適用することができる。
【００４４】
さらに上述の実施の形態では、断面楔型形状の板状部材でなる光散乱導光板を用いたサイドライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ほぼ均一な板厚により光散乱導光板を形成した方式のサイドライト型面光源装置、あるいはその他の指向出射性を有する導光板を用いたサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００４５】
また上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００４６】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、出射面と対向する面に、入射面でなる端面より所定距離だけ離間して、帯状に、隣接する領域に比して照明光を散乱する程度の高い光拡散領域を形成することにより、出射光量の分布を均一化して高品位の照明光を出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１のサイドライト型面光源装置をＢ−Ｂ線により切り取って示す断面図と、対応する特性曲線図である。
【図３】従来のサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図４】図３をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０                                サイドライト型面光源装置
２、１１                                光散乱導光板
２Ａ、１１Ａ                            入射面
２Ｂ、１１Ｂ                            斜面
３                                      一次光源
４                                      反射シート
５                                      プリズムシート
１２                                    光拡散領域
【図１】
0003570699.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003570699.tif 000004
【図４】
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