`【目的】 本発明は、照明装置に関し、高輝度で、且つ
`生産性の良い面照明装置を実現することを目的とする。
`【構成】 少なくとも導光板11と、その側面に配置さ
`れた光源12とを具備して成る照明装置において、上記
`導光板11は、その光を出射する面に光拡散板21が配
`設され、他方の面には略三角形状の凹部14が線状ある
`いは点状に形成され、さらに該面には該導光板11より
`屈折率の大きい材料で凹部14を埋めるように透明層1
`6が形成され、さらに該透明層16の外表面には反射板
`が配置あるいは一体化されて成るように構成する。
`
`Sony Corp. Exhibit 1012
`
`SONY_000740
`
`
`
`(2)
`
`特開平6−3526
`
`【特許請求の範囲】
`【請求項1】 少なくとも導光板(11)と、その側面
`に配置された光源(12)とを具備して成る照明装置に
`おいて、
`上記導光板(11)は、その光を出射する面に光拡散板
`(21)が配設され、他方の面には、略三角形状の凹部
`(14)が線状あるいは点状に形成され、さらに、該面
`には該導光板(11)より屈折率の大きい材料で凹部
`(14)を埋めるように透明層(16)が形成され、さ
`らに該透明層(16)の外表面には反射板(18)が配
`置あるいは一体化されて成ることを特徴とする照明装
`置。
`【請求項2】 少なくとも導光板(11)と、その側面
`に配置された光源(12)とを具備して成る照明装置に
`おいて、
`上記導光板(11)は、その光を出射する面に略三角形
`状の凹部(34)が線状あるいは点状に形成され、さら
`に該面には該導光板(11)より屈折率の大きい材料で
`凹部(34)を埋めるように透明層(36)が形成さ
`れ、さらに該透明層(36)の外表面には光拡散板(3
`8)が配設され、他方の面には反射板(32)が設けら
`れて成ることを特徴とする照明装置。
`【請求項3】 少なくとも導光板(11)と、その側面
`に配置された光源(12)とを具備して成る照明装置に
`おいて、
`上記導光板(11)は、その光を出射する面に略三角形
`状の凹部(34)が線状あるいは点状に形成され、さら
`に該面には該導光板(11)より屈折率の大きい材料で
`凹部(34)を埋めるように透明層(36)が形成さ
`れ、さらに該透明層(36)の外表面には光拡散板(3
`8)が配設され、他方の面には、略三角形状の凹部(1
`4)が線状あるいは点状に形成され、さらに該面には該
`導光板(11)より屈折率の大きい材料で凹部(14)
`を埋めるように透明層(16)が形成され、さらに該透
`明層(16)の外表面には反射板(18)が配置あるい
`は一体化されて成ることを特徴とする照明装置。
`【請求項4】 前記導光板(11)の面積が最も大であ
`る2面の一方又は両方が傾斜していることを特徴とする
`請求項1,2または3の照明装置。
`【請求項5】 上記請求項1,2,3又は4の照明装置
`(40)と液晶表示パネル(41)とを組み合せて成る
`ことを特徴とする液晶表示装置。
`【発明の詳細な説明】
`【0001】
`【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置等の表示の
`視認性を向上させるために用いる面照明装置に関する。
`【0002】面照明装置には直下型、エッジライト型
`(導光式)の2方式が一般的とされているが本発明はエ
`ッジライト型に関するものである。エッジライト型の面
`照明装置において使用される導光板には、光を出射する
`
`ためにその背面に拡散反射層を形成している。この拡散
`反射層は、面照明装置の発光を面上一様な輝度分布とす
`るため光源からの距離に応じた面積率を持つ点状また
`は、網目状等の拡散反射部分を形成し、その拡散反射部
`分、非拡散反射部分の比率、つまり光源からの距離に応
`じた拡散反射量の比率によって発光面上の位置に関係な
`く一様な輝度分布を実現している。
`【0003】従来、この拡散反射層は白色塗料やガラス
`ビーズ入り塗料を印刷しその光拡散効果によって光を拡
`散させ、光の全反射条件によって伝搬してきた光を前記
`条件外とし出射光としていた。しかし、使用者の要求か
`ら装置の薄型化が進み導光板が薄くなるに従いその印刷
`誤差による面積率の狂いによって面照明装置の発光面に
`生じる輝度ムラが顕著に現れ、特性の良い面照明装置を
`得るには高精度な印刷技術を必要とし、生産性の向上、
`低価格化を阻害していた。
`【0004】更に高輝度化を図るためには各部の反射
`率、透過率等の光学特性を向上する必要があり、上記拡
`散反射層についても同様に光学特性の向上、即ち、高輝
`度化の新たなる手段が望まれている。
`【0005】
`【従来の技術】従来のエッジライト型照明装置の構造を
`図9に示す。同図において、1は導光板であり、主に透
`明なアクリル樹脂からなり、その裏面には同図(b)に
`示すようなスクリーン印刷等の手法によって形成された
`白色塗料等の光拡散性の塗料からなるドット2aを有す
`る拡散反射層2が形成されている。また同図(a)に示
`すように拡散反射層2上には反射板3が設けられ、導光
`板1の反対面には拡散板4が設けられている。
`【0006】5は蛍光管を用いた光源であり、その外周
`には光源光を効率良く導光板1内に入射させるためアル
`ミ、Ag等の反射カバー6が配置されている。そして光
`源5から出射した光は反射カバー6によって導光板1の
`端面部分に集光され導光板1内に入射する。この入射し
`た光は全反射の法則に従い臨界角内において導光板1内
`を伝搬して行く。この伝搬光は前記全反射の条件が崩さ
`れないかぎり外部出射光とはならないため上述した拡散
`反射層2による拡散反射によって外部出射光となる。
`【0007】この出射された光は拡散板4によって更に
`拡散され面照明としての輝度均一性を向上する。さらに
`導光板1裏面側においては反射板3によって拡散板4か
`ら、および拡散反射層2からの裏面への漏れ光を発光面
`1aへ反射し高輝度を図っている。なお前記の拡散反射
`層2は発光面1a上において光源5に近いほど輝度が高
`くなる傾向を防ぐため、種々の条件によって決定された
`パターンとして形成されていることは周知である。
`【0008】
`【発明が解決しようとする課題】上記従来のエッジライ
`ト型照明装置において、光源からの光を拡散する拡散反
`射層2は、印刷手法によって形成されるため、輝度の均
`
`SONY_000741
`
`
`
`(3)
`
`特開平6−3526
`
`一性を左右する拡散反射層の面積に誤差が生じ易く生産
`性(歩留り)の低下を招く要因となっている。また、そ
`の塗料による光吸収は導光板内の多重反射によって増大
`し高輝度化を阻害している。
`【0009】更に、光源光は導光板入射後、全て出射光
`となることが光利用効率の点からも有利であるのに対
`し、従来の拡散反射層による拡散では反射光の方向を制
`御できないため導光板内の伝搬光の量を制御できず光源
`側へ回帰させるか、あるいは複数の光源を持つものであ
`れば他方の光源側へ光を到達させることになり高輝度化
`を阻害している。
`【0010】本発明は、高輝度で、且つ生産性の良い面
`照明装置を実現しようとする。
`【0011】
`【課題を解決するための手段】本発明は照明装置に於い
`ては、少なくとも導光板11と、その側面に配置された
`光源12とを具備して成る照明装置において、上記導光
`板11は、その光を出射する面に光拡散板21が配設さ
`れ、他方の面には略三角形状の凹部14が線状あるいは
`点状に形成され、さらに該面には該導光板11より屈折
`率の大きい材料で凹部14を埋めるように透明層16が
`形成され、さらに該透明層16の外表面には反射板18
`が配置あるいは一体化されて成ることを特徴とする。
`【0012】また、本発明の照明装置に於いては、少な
`くとも導光板11と、その側面に配置された光源12と
`を具備して成る照明装置において、上記導光板11は、
`その光を出射する面に略三角形状の凹部34が線状ある
`いは点状に形成され、さらに該面には該導光板11より
`屈折率の大きい材料で凹部34を埋めるように透明層3
`6が形成され、さらに該透明層36の外表面には光拡散
`板38が配設され、他方の面には反射板32が設けられ
`て成ることを特徴とする。
`【0013】また、本発明の照明装置に於いては、少な
`くとも導光板11と、その側面に配置された光源12と
`を具備して成る照明装置において、上記導光板11は、
`その光を出射する面に略三角形状の凹部34が線状ある
`いは点状に形成され、さらに該面には該導光板11より
`屈折率の大きい材料で凹部34を埋めるように透明層3
`6が形成され、さらに該透明層36の外表面には光拡散
`板38が配設され、他方の面には略三角形状の凹部14
`が線状あるいは点状に形成され、さらに該面には該導光
`板11より屈折率の大きい材料で凹部14を埋めるよう
`に透明層16が形成され、さらに該透明層16の外表面
`には反射板18が配置あるいは一体化されて成ることを
`特徴とする。またそれに加えて、前記導光板11の面積
`が最も大である2面の一方又は両方が傾斜していること
`を特徴とする。
`【0014】また、本発明の液晶表面装置に於いては、
`上記照明装置40と液晶表示パネル41とを組み合わせ
`て成ることを特徴とする。この構成を採ることにより、
`
`高輝度で、且つ生産性の良い照明装置、及び該照明装置
`を用いた液晶表示装置が得られる。
`【0015】
`【作用】本発明では、導光板11の表面に線状又は点状
`に設けた略三角形状の凹部に高屈折率層を形成したこと
`により、光源12から導光板11内に入射した光は、屈
`折及び反射を起こし、プリズム効果によって入射角度に
`よらずほぼ一定の角度範囲に出射される。また反射効果
`は屈折率差による反射および反射板による反射であるた
`め、光吸収を低減でき、従って高輝度化が可能となる。
`【0016】
`【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す図であ
`り、(a)は断面図、(b)は(a)図のB部拡大図、
`(c)は(a)図のC部拡大図、(d)は(a)図のD
`部拡大図である。同図においては、11は導光板、12
`は該導光板の側面に配置された光源である。該光源12
`は例えば管径4mmの冷陰極管が用いられ、その周囲に
`は反射カバー13が設けられている。反射カバー13
`は、厚さ0.5mmのAl板で形成され、その内面には
`(b)図の如く、厚さ1000ÅのAg薄膜反射層13
`aを形成し、さらにその上に厚さ100μmのPET樹
`脂コートを保護層13bとして施し、高反射性と耐久性
`を持たせ、光源12から出射された光を導光板11の側
`面に集光し、効率良く導光板内に入射させるようになっ
`ている。
`【0017】導光板11には厚さ4mmの透明なアクリ
`ル樹脂板が用いられ、その一方の面(裏面)に(c)図
`に示すような頂角θが90°の略三角形状の凹部14が
`光源12の冷陰極管の線状方向と平行に線状(又は点
`状)に形成されている。そして該凹部14の配置は凹部
`がある部分と無い部分の面積比率を次式となるようにし
`ている。なお下式は従来用いられている実験式である。
`面積率=〔(−2.42×10-5×L2 +4.42×1
`0-3×L+0.4)2〕-1
`但し、L:光源からの距離
`なお、上式は導光板11端部から中央までの範囲に適応
`させるもので、中央から対称に両端部までの範囲を設定
`している。
`【0018】そして凹部14が形成された面には、その
`凹部14を雌型とした場合の雄型となる凸部15を一表
`面に形成したポリカーボネイト樹脂からなる透明板16
`が導光板11と同等の屈折率を有するアクリレート系透
`明性の紫外線硬化型接着剤17で一体となるように接着
`されている。またこの透明板16の外表面には厚さ約1
`000ÅのAg薄膜反射層18が形成され、さらにその
`上にPET樹脂で厚さ約100μmの保護層19が形成
`されている
`【0019】さらに導光板11の他方の面(発光面2
`0)には、該面20から裏面に配置された凹部14が視
`認できないように隠蔽し、且つ輝度の均一性を向上させ
`
`SONY_000742
`
`
`
`(4)
`
`特開平6−3526
`
`る目的から厚さ0.25mmで、その表面をシボ加工に
`よって凹凸面としたポリカーボネイト樹脂フィルム(G
`E社製レキサン8B36)21a,21bを2枚重ねた
`光拡散板21が配置されている。
`【0020】このように構成された本実施の作用を次に
`説明する。先ず、光源12から出射して導光板11に入
`射した光は従来と同様に全反射の法則に従い反射を繰り
`返し導光板11内を伝搬して行く。そしてこの光が凹部
`14に入射すると、該凹部14が空気中に置いたプリズ
`ムと同様の構造となっているため内部にて屈折、反射を
`起こした後、発光面20に対して垂直な方向から略±4
`5°の範囲内に集光された図2のような特性を持つ出射
`光となる。この出射光は導光板の表面11aに対しても
`45°以内となるため、本実施例の全反射条件
`φc =sin-1(N1 /N2 )≒42°
`但し:空気の屈折率N1 =1
`導光板の屈折率N2 =1.491
`から前記出射光のほとんどは発光面20への直接出射光
`となる。
`【0021】但し、一部については、臨界角内であるか
`ら発光面20への出射光とはならないが伝搬光となり輝
`度の均一性を向上させる効果を担っている。このように
`して得られた発光面20上の出射光は前述した凹部14
`が面積率によって配置しているため,マクロ的には位置
`によらずほぼ一定となる。
`【0022】以上の本実施例によれば光源12からの光
`の大部分が凹部14のプリズム効果により発光面20か
`ら出射されるため従来に比して輝度は向上する。また導
`光板の製造は構造上から一般的な樹脂成形技術を主とす
`るため容易となり生産性の向上が可能となる。
`【0023】図3は本発明の第2の実施例を示す断面図
`である。本実施例は基本的には前実施例と同様であり、
`異なるところは、光源12を1個とし、該導光板の光源
`の配置されていない方の端面に反射板としてアルミ蒸着
`テープ22を貼り付け、該反射板による反射光が疑似的
`に光源と仮定できる構成としたことである。本実施例に
`よれば前実施例と同様な効果が得られる。
`【0024】図4は本発明の第3の実施例を示す図で、
`(a)は断面図、(b)は(a)図のB部拡大図、
`(c)は(a)図のC部拡大図である。本実施例は指向
`性の高い照明光が得られる構成であり、基本的構成は第
`1の実施例における導光板を表裏逆の配置としたもので
`ある。即ち導光板11の裏面は平面とし、その上にAg
`薄膜反射層32を約1000Åの厚さで形成し、更に外
`表面には厚さ約100μmのPET樹脂を保護層33と
`して形成している。
`【0025】導光板11の発光面11aには略三角形状
`の凹部34を第1の実施例と同様に線状に配置し、該面
`に該凹部34を雌型とした場合の雄型となる凸部35を
`一表面に形成したポリカーボネイト樹脂からなる透明板
`
`36を、導光板11と同等の屈折率を有するアクリレー
`ト系透明性の紫外線硬化型接着剤37にて接着一体化し
`ている。さらに透明板36の上には、厚さ0.25mm
`で、その表面をシボ加工によって凹凸面としたポリカー
`ボネイト樹脂フィルム(GE社製レキサン8A13)を
`光拡散板38として配置し、前記凹部34がなす線状模
`様を若干穏蔽するとともに輝度の均一化を図っている。
`なお本実施例では凹部34の形状を(b)図に示すよう
`に頂角θbを70°とした略三角形状とした。
`【0026】このように構成された本実施例は、第1の
`実施例と同様にプリズム効果が得られる。さらに本実施
`例にあっては出射光の大半が発光面11aに対して垂直
`な方向に対して約±12°の範囲の指向性光が得られ
`る。上記指向性光はレンズ等の光学手法を容易に施すこ
`とができ、特に液晶表示装置への適用においては、レン
`ズによる集光を行い表示面上の各ドットにある開口部分
`へ効率良く入射させることが可能となる。これにより液
`晶表示装置内の光利用の効率の向上、高輝度化、薄型
`化、省電力化が図れる。また指向性光を液晶パネルを通
`過したのちに拡散する手法を用いれば視覚に係わらず良
`好な表示特性を得ることができる。
`【0027】図5は本発明の第4の実施例を示す図であ
`り、(a)は断面図、(b)は(a)図のB部拡大図、
`(c)は(a)のC部拡大図である。同図において図1
`及び図4と同一部分は同一符号を付して示した。本実施
`例は図1に示す第1の実施例と図4に示す第3の実施例
`とを組み合わせたものである。即ち、導光板11の裏面
`は第1の実施例と同様な構成を用い、発光面側は第3の
`実施例を用いている。従って本実施例の効果は第1、第
`3の実施例の効果を併せ持っている。
`【0028】図6は本発明の第5の実施例を示す断面図
`である。同図において図1と同一部分は同一符号を付し
`て示した。本実施例は基本的には第1の実施例と同様で
`あり、異なるところは、導光板11の上面を傾斜面とし
`て光の利用効率を向上したことである。
`【0029】図7は本発明の第6の実施例を示す断面図
`である。同図において図4と同一部分は同一符号を付し
`て示した。本実施例は基本的には第3の実施例と同様で
`あり、異なるところは、導光板11の下面を傾斜面とし
`て光の利用効率を向上したことである。なお本実施例及
`び前実施例においては凹部の形成されていない面を傾斜
`面としたが、凹部を有する面を傾斜面としても良く、そ
`の場合も導光板の入射端面から対向対面への直接到達光
`をも有効利用できるものである。
`【0030】図8は本発明の照明装置を液晶表示装置の
`面照明装置に適用した実施例を示す図である。本実施例
`は本発明の照明装置40を液晶パネル部41と組み合わ
`せて鋼板製の化粧カバー42で一体化したもので、高輝
`度化、軽量化、薄型化、省電力化を実現したものであ
`る。なお、液晶パネル部41を駆動する回路部等は液晶
`
`SONY_000743
`
`
`
`(5)
`
`特開平6−3526
`
`パネル部として示し、説明は省略した。また図は照明装
`置40として第1の実施例を用いているが、他の実施例
`を用いることができることは勿論である。
`【0031】以上の各実施例において、各部の材料を指
`定したが、これに限定されるものではなく、例えば導光
`板にポリスチレン、ポリカーボネイト等他の透明体を適
`用する、あるいは反射板として白色塗料やAl、Au、
`Cr等の金属層を適用しても良い。また、導光板上に形
`成した略三角形状の凹部の形状も所望の特性に応じて設
`計されるものであるから、種々の角度を設定することが
`できる。つまり、本発明は一般照明、看板用照明等の用
`途や、使用する光源および装置形状に限定されず、要は
`光を入射させた透明板の表面に凹部を形成し、該凹部を
`有する面に該透明板よりも高屈折率な層を設けることに
`よりプリズム効果を得、光を制御する手段を提供するも
`のである。
`【0032】
`【発明の効果】本発明に依れば、出射光となる導光板内
`の反射光の角度までも制御でき、塗料等の光吸収を排除
`できるため高輝度、高生産性の面照明装置を得ることが
`できるばかりでなく、前記効果とともに薄型化が可能と
`なる。さらに、設計によっては高指向性の照明光を得る
`こともできる。
`【図面の簡単な説明】
`【図1】本発明の第1の実施例を示す図で、(a)は断
`面図、(b)は(a)図のB部拡大図、(c)は(a)
`図のC部拡大図(d)は(a)図のD部拡大図である。
`【図2】本発明の第1の実施例に用いた導光板の略三角
`形状の凹部による反射光角度特性を示す図である。
`【図3】本発明の第2の実施例を示す断面図である。
`
`【図4】本発明の第3の実施例を示す図で、(a)は断
`面図、(b)は(a)図のB部拡大図、(c)は(a)
`図のC部拡大図である。
`【図5】本発明の第4の実施例を示す図で、(a)は断
`面図、(b)は(a)図のB部拡大図、(c)は(a)
`図のC部拡大図である。
`【図6】本発明の第5の実施例を示す断面図である。
`【図7】本発明の第6の実施例を示す断面図である。
`【図8】本発明の照明装置を液晶表示装置の面照明装置
`に適用した実施例を示す断面図である。
`【図9】従来のエッジライト型照明装置の構造を示す図
`で、(a)は断面図(b)は(a)図の拡散反射層を示
`す平面図である。
`【符号の説明】
`11…導光板
`12…光源
`13…反射カバー
`14,34…凹部
`15,35…凸部
`16,36…透明板
`17,37…接着剤
`13a,18,32…Ag薄膜反射層
`13b,19,33…保護層
`20…発光面
`21,38…光拡散板
`22…アルミ蒸着テープ
`40…照明装置
`41…液晶パネル部
`42…化粧カバー
`
`【図2】
`
`【図3】
`
`SONY_000744
`
`
`
`(6)
`
`特開平6−3526
`
`【図1】
`
`【図4】
`
`【図5】
`
`【図6】
`
`SONY_000745
`
`
`
`(7)
`
`特開平6−3526
`
`【図7】
`
`【図8】
`
`【図9】
`
`
`
`─────────────────────────────────────────────────────
`フロントページの続き
`
`(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所
`// F21V 8/00 D 6908−3K
`
`
`SONY_000746
`
`
`
`(8)
`
`特開平6−3526
`
`(72)発明者 伊藤 高英
` 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地
` 富士通株式会社内
`
`SONY_000747