(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂基板の少なくとも一つ以上の端面に１本または複数本の線状の蛍光管を当接させて構成するサイドライト方式の面状光源装置において、
光線の散乱パターンが裏面に設けられた透明樹脂基材の表面に、該透明樹脂基材よりも屈折率が０.０７から０.０８低い透明材料で構成された微小プリズム群層を、そのプリズムの傾斜面の部分が、前記透明樹脂基材の表面に当接せず前記蛍光管が当接された透明樹脂基板の端面に対し平行方向に延びるように設けられた構成で密着形成させて、一体化した透明樹脂基板を形成し、前記蛍光管を発し前記透明樹脂基材の内部に進行した光線のうち該透明樹脂基材の表面に到達する光線を該表面で全反射させて前記透明樹脂基材の裏面側に進行させ、前記散乱パターンで散乱して前記透明樹脂基板の表面に進行する光線を前記微小プリズム群層によって前記透明樹脂基板の表面の略垂直方向へ屈折させることを特徴とする面状光源装置。
【請求項２】
前記透明樹脂基材には、屈折率１.４９の透明アクリル樹脂板を用い、前記微小プリズム群を構成する透明材料には、屈折率１.４１または１.４２の樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項３】
前記微小プリズム群を形成させるための型内に紫外線硬化型の液状樹脂を注入し、該注入した液状樹脂に紫外線吸収材が混入されてなく、前記液状樹脂よりも屈折率の高い板状の透明樹脂基材を密着させ、該密着させた状態で前記液状樹脂に紫外線を照射することにより、前記液状樹脂を重合硬化させ、微小プリズム群が形成された前記液状樹脂と前記透明樹脂基材とを一体化した前記透明樹脂基板を形成することを特徴とする請求項１または２記載の面状光源装置の製造方法。
【請求項４】
前記透明樹脂基材の表面に、透明材料としてケトン系の溶媒で溶解したフッ化ビニリデン樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させた後、前記透明材料に微小プリズム群を形成させるための型を押し当てて熱加圧成形することにより、微小プリズム群層を一体的に形成した前記透明樹脂基板を形成することを特徴とする請求項１または２記載の面状光源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、看板や各種表示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）が知られている。図５はその一例を示すものである。この図において１は透明樹脂基板であり、アクリル等の透光性の高い材料による略断面矩形状のものである。この透明樹脂基板１の裏面２には白色または乳白色のインクを、たとえば特開昭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印刷された散乱パターン３が施されている（図６参照）。
【０００３】
さらにその後方には、反射板４が配置されている。また透明樹脂基板１の表面５（観察側）の上には拡散板６が置かれている。一方、透明樹脂基板１の少なくとも一つ以上の端部７には、１本または複数本の線状光源である冷陰極または熱陰極の蛍光管８が透明樹脂基板１の端部７とほぼ当接するように置かれており、その外周は銀等を蒸着した反射フィルム９で覆われている。この反射フィルム９の両端は透明樹脂基板１の表裏それぞれに接着されている。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、反射テープ等の反射剤10が付加されている。
【０００４】
図６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により閉じ込められ、その多くが透明樹脂基板１の端部７に到達し、透明樹脂基板１の内部に進入する。この光線の内、透明樹脂基板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、透明樹脂基板１の表面に達する光線12及び裏面に抜けて反射板４に当たって反射し、透明樹脂基板１の表面に向かう光線13の二つは、符号14で示すように、拡散板６を透過して透明樹脂基板１の表面に放射される。
【０００５】
透明樹脂基板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は散乱パターンに到達するまで、そのまま透明樹脂基板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】
しかしながら近年、透過率のより低いカラー液晶パネルの出現により、面状光源装置のさらなる高輝度化が要求されるに至った。これを解決する方法として、図７に示すようにその表面に頂角90度程度の微小プリズム群を形成した透明樹脂シート（プリズムシート）17を図５に示す面状光源の表面に付加することが提案されている。
【０００７】
このプリズムシートは、外側に発散していく光線を観察位置であるパネルの略垂直方向へ屈曲させることにより高輝度化を図るものである。なお、透明樹脂シート17は、図７に示すようにもっとも観察側近くに置いてもよいが、透明樹脂基板１より手前であれば、拡散板６の裏面または拡散板６を２枚構成にしてその間に挿入するようにしてもよい。
【０００８】
このように多種の光学部材を付加していくことにより、所望の特性が得られるようになっていくが、部材の構成枚数が増加することにより、間にある空気層と部材の界面が増える結果、表面反射率が増大し光線透過率（効率）が低下する等の問題があり、また部品点数の増加による高コスト化のみならず、組立時の取扱い性が悪化することによる不良の増加等の問題もあった。
【０００９】
図８は部材数量を低減させることを意図して、微小プリズム群を、基材となる透明樹脂基板１と同一材料で一体的に構成した板材18を使用した例である。しかしながらこのような構成にすると、蛍光管８から発した光線のうち、板材18の表面５側に向かう光線19が図６のように全反射して板材18の内部に戻ることなく表面から外側へ抜け出てしまう。このことにより画面上での明るさのバランスが崩れてしまうため、この方式で画面全体に渡って均一な面状光源を実現することは極めて困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、高機能を維持したままで、部材の構成枚数を低減させ、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提供することを目的とする。
【００１１】
【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の手段として、請求項１の面状光源装置は、透明樹脂基板の少なくとも一つ以上の端面に１本または複数本の線状の蛍光管を当接させて構成するサイドライト方式の面状光源装置において、光線の散乱パターンが裏面に設けられた透明樹脂基材の表面に、該透明樹脂基材よりも屈折率が０.０７から０.０８低い透明材料で構成された微小プリズム群層を、そのプリズムの傾斜面の部分が、前記透明樹脂基材の表面に当接せず前記蛍光管が当接された透明樹脂基板の端面に対し平行方向に延びるように設けられた構成で密着形成させて、一体化した透明樹脂基板を形成し、前記蛍光管を発し前記透明樹脂基材の内部に進行した光線のうち該透明樹脂基材の表面に到達する光線を該表面で全反射させて前記透明樹脂基材の裏面側に進行させ、前記散乱パターンで散乱して前記透明樹脂基板の表面に進行する光線を前記微小プリズム群層によって前記透明樹脂基板の表面の略垂直方向へ屈折させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２は請求項１の面状光源装置において、前記透明樹脂基材には、屈折率１.４９の透明アクリル樹脂板を用い、前記微小プリズム群を構成する透明材料には、屈折率１.４１または１.４２の樹脂を用いることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項３の面状光源装置の製造方法は、請求項１または２の面状光源装置において、前記微小プリズム群を形成させるための型内に紫外線硬化型の液状樹脂を注入し、該注入した液状樹脂に紫外線吸収材が混入されてなく、前記液状樹脂よりも屈折率の高い板状の透明樹脂基材を密着させ、該密着させた状態で前記液状樹脂に紫外線を照射することにより、前記液状樹脂を重合硬化させ、微小プリズム群が形成された前記液状樹脂と前記透明樹脂基材とを一体化した前記透明樹脂基板を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、請求項４の面状光源装置の製造方法は、請求項１または２の面状光源装置において、前記透明樹脂基材の表面に、透明材料としてケトン系の溶媒で溶解したフッ化ビニリデン樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させた後、前記透明材料に微小プリズム群を形成させるための型を押し当てて熱加圧成形することにより、微小プリズム群層を一体的に形成した前記透明樹脂基板を形成することを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
このような構成とした面状光源装置においては、蛍光管を発した光線のうち、透明樹脂基板の表面に到達する光線は、そのままプリズム面に到達することなく、プリズム層側の屈折率が低いことによりこの界面で全反射し、裏面側に進行する。そして構成要素が少なく簡単な製造方法により、安定した面状光源装置を得ることができることになる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明に係る面状光源装置を図について説明する。図１は本発明の基本的な構成を示す一例である。この図において１は透明樹脂基板であり、アクリル等の透光性の高い材料による略断面矩形状のものである。この透明樹脂基板１の裏面２には白色または乳白色のインクを、図５に示すものと同様に、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印刷された散乱パターン３が施されている（図６参照）。
【００１８】
さらにその後方には、反射板４が配置されている。また透明樹脂基板１の表面５（観察側）の上には拡散板６が置かれている。一方、透明樹脂基板１の少なくとも１つ以上の端部７には、１本または複数本の線状光源である冷陰極または熱陰極の蛍光管８が透明樹脂基板１の端部７とほぼ当接するように置かれており、その外周は銀等を蒸着した反射フィルム９で覆われている。この反射フィルム９の両端は透明樹脂基板１の表裏それぞれに接着されている。蛍光管８が置かれているところ以外の少なくとも１つ以上の透明樹脂基板１の端部には、反射テープ等の反射剤10が付加されている。
【００１９】
透明樹脂基板１の表面５には、少なくとも透明樹脂基板１よりも屈折率の低い微小プリズム群層20が密着形成させてある。
【００２０】
このような構成からなる本発明の面状光源装置は、次のように作用する。蛍光管８を発した光線のうち、透明樹脂基板１の表面５に到達する光線21は、図８に示す光線19のようにそのままプリズム面に到達することなく、微小プリズム群層10側の屈折率が低いことによりこの表面５で全反射し、裏面２側に進行する。つまり、微小プリズム群層20が一体的に構成されているにもかかわらず、図６における透明樹脂基板１内での光線の軌跡と同一となる。
【００２１】
図２は本発明にかかる微小プリズム群層20と一体化した透明樹脂基板１を示すものであり、図３はこの図２における微小プリズム群層20と一体化した透明樹脂基板１の製造方法の一例を示すものである。これを説明すると、微小プリズム群層20を形成させるための型22内に容器23内の透明液状樹脂24を注入し、透明樹脂基材25を上からかぶせる（図3a）。そしてこのようにして透明樹脂基材25を密接させた状態で、この透明液状基材25を重合硬化させる（図3b）。この後、型22を剥離することにより、図２に示すような、微小プリズム群層20と透明樹脂基材25とが一体化された透明樹脂基板１が製造できる。
【００２２】
ここで使用する透明液状樹脂24は重合硬化後に屈折率が透明樹脂基材25よりも低くなるものであれば、硬化条件を限定するものではないが、紫外線を照射することにより重合硬化する液状樹脂を使用すると、比較的短時間で硬化が終了するため、生産性の点で有利である。
【００２３】
また図４は図２における微小プリズム群層20を一体化した透明樹脂基板１の製造方法の別の一例を示すものである。表面に、透明樹脂基材25よりも低屈折率の薄層26を形成した透明樹脂基材25を微小プリズム群層20を形成させるための型27を用い、熱加圧成形することにより図２に示すような、微小プリズム群層20と透明樹脂基材25とが一体化された透明樹脂基板１が製造できる。
【００２４】
本発明にかかる低屈折率の薄層26は特に限定されるものではないが、溶剤に溶解させ塗料化した材料を用い、形成することができる。また透明樹脂基材25よりも屈折率が低く、かつ、基材と相溶性のよい透明フィルムを使い、熱加圧成形により、一体化することも可能である。
【００２５】
本発明を実施するに際して用いる透明樹脂基材25は、その透明性からアクリル樹脂がもっとも適しているが、特にこれに限定されるものではなく、ポリカーボネート，ポリスチレン，ＡＳ樹脂等の各種熱可塑性の透明樹脂等が使用可能であり、またＣＲ−３９等の熱硬化性樹脂や各種ガラス材料等の無機材料も透明であれば場合によっては適用可能である。
【００２６】
また本発明にかかる微小プリズム群層20と一体化した透明樹脂基板１の製造方法についても、上記の例に限定されるものではなく、インサート成形，２色成形等の射出成形法その他の方法によって製造してもよい。
【００２７】
実測例１：屈折率1.49の紫外線吸収材の混入されていない透明アクリル樹脂板を基材とし、屈折率1.42の紫外線硬化型の液状樹脂を用い、図３に示す要領で図２に示す一体化基板を作成した。プリズム形成用の型はシリコンゴム製で、アクリル板上面から紫外線を照射して下部の液状樹脂を重合硬化させた。
【００２８】
実測例２：屈折率1.49の通常の透明アクリル樹脂板上にケトン系の溶媒で溶解した屈折率1.41のフッ化ビニリデン樹脂をスプレーにより塗布した。充分溶剤を乾燥させた後、図４に示す方法で図２に示す一体化基板を作成した。プリズム形成用の型は黄銅製を使用し、温度180 ℃，圧力50kg/m2 の条件で熱加圧成形を行った。これら実験例のいずれの場合も、プリズム断面形状はいずれもピッチ0.3 mm、頂角90°である。
【００２９】
上記２通りの方法で作成した一体化基板を図１に示す構成により面状光源装置として評価を行なった結果、発光面上での明るさ及びその均一性共に優れていたことが確認された。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明により高機能を維持したままで、部材の構成枚数を低減させ、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が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の基本構成を示す断面図である。
【図２】図１中の一体化樹脂基板を示す断面図である。
【図３】  (a) , (b) は図２に示す一体化樹脂基板の製造方法の一例を示す説明図である。
【図４】図２に示す一体化樹脂基板の製造方法の他の例を示す説明図である。
【図５】従来構造の基本構成を示す断面図である。
【図６】図５のものの作用を説明する説明図である。
【図７】図６のものの改良構造を示す断面図である。
【図８】図６のものの改良構造の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  透明樹脂基板
４  反射板
５  表面
６  拡散板
７  端部
８  蛍光管
９  反射フィルム
10  反射剤
20  微小プリズム群層
21  光線
22  型
24  透明液状樹脂
25  透明樹脂基材
26  薄層
27  型
【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６】
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【図７】
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【図８】
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