(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの非散乱導光領域と、これと同じ材料に屈折率が異なる粒子を均一に分散した、少なくとも１つの散乱導光領域とが、重なる部分を有する板状体において、端面に光源灯を装着すると共に、両領域の板厚で粒子の濃度を局所的に調整することによって主面からの出射量の分布状態を制御したことを特徴とする面光源装置であって、前記散乱導光領域が、凸状の導光体ブロックであり、前記非散乱導光領域が、前記凸状の導光体ブロックに対応する凹状の導光体ブロックである面光源装置。
【請求項２】
請求項１において、前記凸状の導光体ブロックが、中心方向に向かって最厚となるよう連続的に変化する面光源装置。
【請求項３】
請求項１または２において、２灯式または４灯式である面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、点状や線状の光源を均一な面光源に変換することによって、比較的広範囲を照明するエッジライト型照明装置技術に関するものであり、液晶パネルや広告板など、背面から照明する方式の表示装置類に役立つ。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、アクリル樹脂板など、光透過性が高い透明樹脂板２１の端面２６に管状の光源灯２２を（反射板２３でおおい）装着し、一方の主面２４にスクリーン印刷、ショットブラストなどの技法によって微細網点状の乱反射層２７を設けると共に、光源灯から透明樹脂板に入射ならびに伝播させた光を乱反射層２７で反射して、他方の主面２５から出光させる方式の面光源装置２０が、液晶表示装置などの照明に多用されている。このように透明樹脂板の片面に乱反射層を形成した従来型の面光源装置は、薄型化し易いことに利点がある。
【０００３】
また透明樹脂に、これとは屈折率が異なる粒子を分散させると、散乱導光板になることが公知であり、図３に示すように、散乱子混入濃度などによって光散乱能を変えた複数の散乱導光部３１ａ、３１ｂを用いた導光板３１から成る散乱導光型の面光源装置３０も、日本特許の平成６年３２４３３０号公開公報で提案されている。このように、光散乱能が異なる複数の散乱導光領域を併用した面状光源装置では、導光板の出光面（主面３５）全域に亘って光散乱能を調整できるので、出光面積が比較的小さければ、輝度の均一性が保たれ易い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の面光源装置は、出光面積が比較的小さい場合に適しており、出光面積が大きくなると、従来の技術は、そのままでは次第に適用し難くなるのが通例である。透明樹脂板の片面に網点状の乱反射層を設ける従来型の面光源装置の方式では、出光面の全域に亘って輝度を均一に保つことが困難になると同時に、光源灯から遠ざかるに連れて輝度が下がる現象を補うため、導光距離と連動した乱反射率の変調を要する。具体的な例としては、光源から遠ざかるに従い、乱反射層を増やすことである。
【０００５】
一方、散乱導光型の面光源装置のうち光散乱能が異なる複数の散乱導光領域を用いる方式において、導光距離が増大しても出光面の輝度を均一に保つには、全ての散乱導光領域について光散乱能を低減させつつ、各散乱導光領域の光散乱能に微妙な差異を設ける必要があるが、これを工業的に実現することは容易ではない。非常に散乱能の低いものを安定して作ることも困難である。
また、導光方式の如何によらず、導光板の出光面において、光源灯の近傍に輝線状の輝度斑が生じることにも課題がある。従来はこれを解決する好適な方法がなく、別部品により輝度調節を行っている。
本発明の目的は、出光面積が大きい場合にも比較的簡単な構成で出光輝度とその均整度を高めると共に、光源灯近傍の輝度斑を著しく低減させた導光板を創出することによって、従来の技術に拘る諸課題を総合的に解決できる面光源装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】
この発明は、図１に示すとおり、少なくとも一つの非散乱導光領域１１ａと、これと同じ材料に屈折率が異なる粒子を分散した、少なくとも一つの散乱導光領域１１ｂとが、重なる部分を有する導光板（板状体）１１において、端面１６に光源灯１２を装着すると共に（光源灯１２の背面を反射板１３でおおい）、前記散乱導光領域を、凸状の導光体ブロックとし、前記非散乱導光領域を、前記凸状の導光体ブロックに対応する凹状の導光体ブロックとすることにより、主面１５からの出射量の分布状態を制御したことを特徴とする面光源装置１０に係り、これにより上記課題を解決するものである。
【０００７】
【作用】
本発明の面状光源装置１０において、基本的には導光板の端面１６から入射した光はその屈折率が空気よりも大きい為、スネルの法則に従い前記導光板の中を全反射しながら進行するが、粒子に入射した光のみそこで散乱されて出射光が広がる。この散乱現象を繰り返し、導光した光が導光板と空気の界面に対した時の光の角度が臨界角より小さいもののみ出射される。この粒子の数量や粒径等により出射光の強度及びその分布も変化する。従ってこれらの設計が照明品質に大きく影響することになる。これについて従来技術と比較しながら詳述する。
【０００８】
一般に照明などに用いられる面状光源装置には明るく、均一に光ることが要求される。本発明の照明装置の様に導光板の端面に光を入射し導光させ平面状照明装置を構成するいわゆるエッジライト型照明装置において、導光板内に包含する粒子の体積分率を高くすることにより光出射量を多くする事が出来るが、過剰に体積分率を高くすると光源に近い部分での出光が促進されると共に、光源から離れるに従って明るさが急激に低下し、出光面内の輝度斑が大きなものになる。
前記特開平6-324330号公報の従来技術では、導光素子を構成するすべてのブロック領域に散乱能を与えるため、導光板の面積が大きくなる、つまり光源からの距離が離れるに従って、散乱能の勾配を大きく出来ず、均一な光を得ることが困難になってくるか、均一な光を得るが全体の輝度値が低下する。また、光源近傍に散乱能を持つ領域が僅かでもあると、出光面の入光面近傍に線状の輝度斑が発生する。
【０００９】
この対策として、各ブロック領域の散乱能の勾配差を大きくするため、ブロック領域の少なくとも1つに粒子を包含しない非散乱導光領域を備えれば導光板の面積が増大しても明るく均一な輝度分布を有する面状光源が得られる。更に、光源近傍の出射量は非散乱導光領域と散乱導光領域の板厚で粒子の濃度を局所的に調節することによって制御できるので、光源付近の輝度斑も解消できる。また、非散乱導光領域を用いることによって成形上の簡素化、及びコスト的なメリットが図れる。
また、基板の一方の面に、スクリーン印刷、ショットブラスト等による微細網点状等の乱反射層を形成し、この基板の側方より光を入射させ、面状光源装置とする従来技術では、基板の一方面からしか光が出射しない、狙った網点の設計寸法に対し製造誤差が生じた場合この誤差の二乗で全反射部に対する乱反射部の面積比が変化してしまうため輝度斑のバラツキが大きくなってしまうなどの欠点がある。
これに対し本発明の構成による照明装置では、導光体の板厚方向の断面における粒子の体積分率が同じならば、散乱能を持たせた部分が導光体内部にどのような状態で入っていても光の出射量に変化はないので、簡単な構成で且つ導光板の両面から均一な明るさの光が出射する照明装置が得られる。
【００１０】
（実施例１）
図４は本発明の一実施例を説明する図である。粒子無添加のMMA（メチルメタクリレート）にラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（BPO）を0.50wt%、連鎖移動剤としてn-ラウリルメルカプタン（n-LM）を0.40wt%加え、70℃で24時間注型重合させて、縦389mm、横286mmで厚さが中心方向に向かって9mm（最薄部）から1mm（最厚部）迄連続的に変化する凹状の導光体ブロックを得た。これを導光体ブロック４１ａとした。その後、MMAに平均粒径4.5μmのシリコーン系樹脂粉体（東芝シリコーン（株）製、トスパール145）を0.20wt%加えて均一に分散した試料にラジカル重合開始剤としてBPOを0.50wt%、連鎖移動剤としてn-LMを0.40wt%加えて作製したシラップを導光体ブロック４１ａの凹状部分に流し込み、70℃で24時間注型重合させて（４１ｂ）1枚の板状導光板４１を作製した。
【００１１】
導光板の端面４６に、中心輝度28600cd/m2の棒状光源（冷陰極性の蛍光ランプ）４２を装着し、導光板の入射端面に対向しない部分を光反射膜（反射板４３）で覆って、光の利用効率の向上を図った。導光板の裏面４４に、空気層４８ｂを介して、プラスチックフィルム上に白色微粒子から成る顔料層を形成した拡散反射性の光反射層４９を装着すると同時に、導光板の表面４５に、空気層４８ａを介して、光偏向層４７を装着し、面光源装置４０を作製した。この面光源装置の出光面における輝度をミノルタ（株）製CA-1000型輝度計で測定した。画像解析装置で垂直出射光の輝度分布を評価したところ、図７に示すように、光散乱導光体全面にわたって約7800cd/m2、明暗比約85%という非常に高輝度、高均整度の面光源装置が得られた。また、導光方向の輝度に急峻な変化がなく、従来使用されている導光体を用いた場合に見られる入光面近傍の輝度斑も解消された。
【００１２】
（実施例２）
図５は本発明の他の一実施例を説明する図である。重量式フィーダーを用いて、ポリメタクリル酸メチルのペレット100重量部と、平均粒径4.5μmのシリコーン系樹脂粉体（東芝シリコーン（株）製、トスパール145）0.60重量部とを、二軸押出機（スクリュー仕様：L/D=32、直径44mm）に供給し、240℃に加熱したシリンダ中で混練後、ペレット化した後、射出成形機に供給し、シリンダ温度240℃、金型80℃、型締圧450ｔの条件で成形し、縦389mm、横286mmで厚さが中心方向に向かって0.5mm（最薄部）から3.5mm（最厚部）迄変化する凸状の導光体ブロック５１ｂを作製した。その後、前記凸状の導光体ブロックを縦389mm、横286mm、厚さ9mmの金型に入れ、粒子無添加のポリメタクリル酸メチルのペレットを溶融したもの（５１ａ）を流し込み、1枚の平板状の導光板５１を作製した。
実施例1と同様の輝度測定結果を図8に示す。光散乱導光体全面にわたって約8500cd/m2、明暗比約90%という非常に高輝度、高均整度の面光源装置５０が得られた。また、導光方向の輝度に急峻な変化がなく、従来使用されている導光体を用いた場合に見られる入光面近傍の輝度斑も解消された。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の面光源装置によって、出光面積が大きい場合にも比較的簡単な構成で出光輝度とその均整度が高められると共に、光源灯近傍付近の輝線状の輝度斑を著しく低減させることが出来る。また、本発明は使用する散乱導光領域と非散乱導光領域の材料や形状の選択の幅が広く、複数組み合わせることも可能なので、量産性、経済性にも優れた面光源装置が実現されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする面光源装置の構成を模式的に示した断面図。
【図２】従来技術の対象とする面光源装置の断面図の例。
【図３】従来技術の対象とする面光源装置の断面図の例。
【図４】実施例１の対象とする面光源装置斜視図。
【図５】実施例２の対象とする面光源装置斜視図。
【図７】実施例１の導光体出光面での入光面からの距離と輝度の関係を示す。
【図８】実施例２の導光体出光面での入光面からの距離と輝度の関係を示す。
【符号の説明】
10,20,30,40,50,60 面光源装置
11,21,31,41,51,61 導光板
12,22,42,62 光源灯
13,23,43,63 反射板
24,44 裏面（主面）
15,25,35,45 出光面（主面）
16,26,46,66 入光面（端面）
47,67 光偏光層
27 微細網点状の乱反射層
48a,48b 空気層
49 光反射層
11a,31a,41a,51a,61a 非散乱導光領域（透明樹脂板）
11b,31b,41b,51b,61b 散乱導光領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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