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【発明の名称】 面光源装置
【発明者】 【氏名】菅 義訓

【氏名】三輪 雅申
【要約】 【課題】導光板の一側端面からその内部に入射させるため光源を覆ってリフレクタを設ける時、そのリフレクタが取り付けられている導光板の一側端面近傍の光出射面からの輝線の発生を防止した面光源装置を提供する。

【解決手段】光源１２を覆う断面コ字型又はＵ字形のリフレクタ１３を備え、リフレクタ１３における光出射方向の開放側端部１３ａ、１３ｂが導光板１１の表面１１ｂ、１１ｃに僅かなギャップをあけてオーバーラップするように設置され、少なくとも導光板１１の光出射面と対向する面１１ｃ側に位置するリフレクタ１３の開放側端部１３ｂの内面に光吸収帯１９を設け、ギャップの寸法をｄ、導光板１１の一側端面からリフレクタ内方寄り光吸収帯形成終端部までの長さをａとした時、ｄ≦ａの関係になるように光吸収帯１９をリフレクタに形成することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一表面を光出射面とし且つ入射光散乱反射手段の設けられた導光板と、この導光板の側端部に配設された光源と、この光源から発せられる光を前記側端部の端面から前記導光板の内部に入射させるべく前記光源を覆うリフレクタとを含み、前記リフレクタにおける光出射方向の開放側端部が前記導光板の一表面及び他表面に僅かなギャップをあけてオーバーラップするように設置され、少なくとも前記導光板の前記光出射面と対向する面側に位置する前記リフレクタの前記開放側端部内面には光吸収帯が設けられていることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】 前記ギャップの寸法をｄ、前記導光板の側端面からリフレクタ内方寄りの光吸収帯形成終端部までの長さをａとした時、ｄ≦ａの関係になるように前記光吸収帯を前記リフレクタの開放側端部に形成することを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】 前記導光板の一側端面から前記リフレクタ内方寄り光吸収帯終端部までの光吸収帯の長さａと前記ギャップの寸法ｄとが、更に、ｄ≦ａ≦１０ｄの関係となるように前記光吸収帯を前記リフレクタの開放側端部に形成することを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】 前記導光板の前記光出射面側に位置する前記リフレクタの前記開放側端部内面にも光吸収帯を、前記導光板の前記光出射面と対向する面側に位置する前記リフレクタの前記開放側端部と同様に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項５】 前記リフレクタは、反射率が９０％以上の材質とされ、且つ前記光吸収帯は反射率が５％以下とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項６】 前記導光板に設けられた前記入射光散乱反射手段が粗面若しくは光散乱性微粒子からなり、この導光板上には光線方向変換手段を有するシートが配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置に関し、更に詳細には液晶バックライト、照明看板、照明体等各種の面光源に用いることができる面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種の面光源に用いられる面光源装置は、基本的に、透光性の基板即ち導光板と、この導光板の光入射端面に平行に設置された例えば管状光源からなる光源と、この光源から発せられる光を導光板の側端面からその内部に入射させるため、光源を覆うように設けられた断面コ字形又はＵ字形等に代表されるリフレクタとより構成されている。このような従来の面光源装置では、光源から発する直接光とリフレクタで反射された反射光が導光板の入射側端面から内部に入射し、光出射面から出射する。
【０００３】また、前述したように導光板の光入射側端面から内部に入射した光は光出射面である一表面から出射するが、この出射を効率のよいものとするためには入射光散乱反射構造部が設けられている。この入射光散乱反射構造部としては、導光板の光出射面とは反対側の他表面にドットパターンを印刷により形成する態様が代表的である。
【０００４】しかし、このようなドットパターンを印刷により導光板に形成する場合、入射光を全方向に拡散反射させるため、白色のインクを用いている。また、別な態様としては、粗面や光散乱微粒子によって指向性を有した散乱を生起し、パターンの調整などによって均一な面光源を取り出すものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のこの種の面光源装置では、リフレクタが取り付けられている導光板の一側端部近傍の一表面即ち光出射面に輝線が現れるという問題があった。このような輝線の発生は、液晶バックライト、照明看板或いは照明体等に使用する面光源装置としての商品価値を低下させることになり、その防止が大きな課題となっていた。
【０００６】この種の面光源装置において輝線の発生する原因は、断面コ字形又はＵ字形等をしたリフレクタの光出射方向における開放側端部が導光板の一側端部近傍における外表面にオーバーラップするように当該リフレクタが設置されている時、光源から発する光の一部が導光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレクタのオーバーラップ部分である開放側端部内面に入射して反射されると、その反射光が導光板を斜めに通過してその光出射面から出ることによる。
【０００７】更に詳細には、構造上、導光板の光出射面と対向する面側にオーバーラップする反射板開放側端部と導光板の表面との間には微小な隙間（ギャップ）が存在し、このギャップを通して、光源から発する光の一部が導光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレクタのオーバーラップ部分に入射し、更にはその反射光が導光板の表面側より入射するために、臨界角以下の光線成分が輝線として出射すると説明される。
【０００８】このようなギャップは、数ミクロンから数十ミクロンであり、これを完全になくすことは、製作精度又は組立て精度などの問題から困難である。そのため、この導光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレクタの開放側端部内面に光吸収帯を設けたり、若しくは導光板の端部に光吸収帯を設ける等の態様が実用されているが、輝線の除去という点では不十分であった。
【０００９】また、導光体の側端までリフレクタをずらし、オーバーラップを無くしたとしても、開放側端部の幅が導光体側端部の厚みよりも大きい場合には、リフレクタに反射して導光体表面より入射する光線成分が存在するため、やはり輝線の発生を回避することはできない。このため、特開平８−１４６２３２号公報に開示されている如く、開放側端部の幅を小さくする態様も提案されているが、輝度効率の点で不十分であり、なお且つ加工精度上の要求が厳しくなるという問題があった。
【００１０】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、導光板の側端部に設置された光源から発せられる光をその側端面から内部に入射させるため、光源を覆うようにリフレクタを設ける時、そのリフレクタが取り付けられている導光板の側端部近傍の表面からの輝線の発生を防止した面光源装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は面光源装置であり、前述の技術的課題を解決するために以下のような構成とされている。すなわち、本発明の面光源装置は、一表面を光出射面とし且つ入射光散乱反射手段の設けられた導光板と、この導光板の側端部に配設された光源と、この光源から発せられる光を側端部の端面から導光板の内部に入射させるべく光源を覆うリフレクタとを含み、このリフレクタにおける光出射方向の開放側端部が導光板の一表面及び他表面に僅かなギャップをあけてオーバーラップするように設置され、少なくとも導光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレクタの開放側端部内面には光吸収帯が設けられていることを特徴とする。
【００１２】＜本発明における具体的構成＞本発明の面光源装置は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、前記ギャップの寸法をｄ、導光板の側端面からリフレクタ内方寄りの光吸収帯形成終端部までの長さをａとした時、ｄ≦ａの関係になるように光吸収帯をリフレクタの開放側端部に形成することを特徴とする。
【００１３】また、本発明の面光源装置では、前記導光板の一側端面からリフレクタ内方寄り光吸収帯終端部までの光吸収帯の長さａとギャップの寸法ｄとが、更に、ｄ≦ａ≦１０ｄの関係となるように光吸収帯をリフレクタの開放側端部に形成することを特徴とする。
【００１４】更に、本発明の面光源装置では、前記導光板の光出射面側に位置するリフレクタの開放側端部内面にも光吸収帯を、導光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレクタの開放側端部と同様に設けたことを特徴とする。また、ここで言う光出射面と対向する面には、通常、銀蒸着フィルムや発泡ＰＥＴフィルム等の反射板が配設される。
【００１５】更にまた、本発明の面光源装置では、前記リフレクタが９０％以上、より好ましくは９５％以上の反射率を備える材質で形成され、且つ光吸収帯は反射率が５％以下、より好ましくは１％以下とされている。
【００１６】これらの特徴は、近時、開発の進められている粗面や光散乱性微粒子により指向性を有した散乱光を取り出し、導光板上に設けられるプリズムアレー等を簡略な構成とする面光源装置に特に好適であり、入射光の利用効率を高く保ちながら輝線の発生を防止することができる。
【００１７】このような特徴を備える本発明の面光源装置によると、光吸収帯を、導光板の光出射面と対向する面にオーバーラップする部分より反射板内方寄りに形成即ち導光板の一側端面を越えて更に反射板内方寄りに形成すると、導光板の一側端面を越えた反射板内方寄りの反射板面で反射した光は、光吸収帯で吸収されるため、導光板に光出射面と対向する面から入射することがなく、その結果輝線の発生をほぼ完全に防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の面光源装置を図に示される実施形態に沿って更に詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る面光源装置１０の一部を概略的に示す断面図、図２は図１の一部を拡大して示す部分的な断面図、図３は導光板の光出射面と対向する面を部分的に示す斜視図である。
【００１９】この面光源装置１０は、図１に示されているように透光性の平板からなる基板即ち導光板１１を備え、この導光板１１の一側端には当該側端面１１ａに沿うように管状光源１２が設置されている。そして、この導光板１１の一側端には、断面コ字形のリフレクタ１３が管状光源１２を覆うように取り付けられ、管状光源１２による直接光とリフレクタ１３で反射された反射光とが導光板１１に、光入射端面である一側端の端面１１ａから内部に入射するようにされている。
【００２０】ここで、リフレクタの形状としてはコ字形に限定されるものではなく、半円状に、放物線状、多角形状等を適宜用いることができる。導光板１１は、板厚が約４ｍｍの四角形状をした薄板であり、図１で見て上面である一方の表面が光を出射する光出射面１１ｂであり、これとは反対側の他方の表面（図１で見て下面）は光出射面と対向する面１１ｃである。
【００２１】導光板１１の一表面である光出射面１１ｂは、必要に応じて粗面とすることが可能であり、出射光の指向性、視野角等を制御することができる。粗面の作成方法は、本発明で特に限定するものではないが、エッチング等の薬剤処理、サンドブラスト、マシーニング加工等の機械加工で粗面を形成した金型を用いるのが代表的である。
【００２２】他方、導光板１１の他表面である光出射面と対向する面１１ｃには、図３に示されるように入射光散乱反射手段の一実施態様である多数のドット１４、１５、１６、１７、１８……が所定のパターン、例えば相互に所定の間隔をあけて縦横に配列したパターンで形成されている。導光板１１の光出射面と対向する面１１ｃに形成された多数のドット全体を便宜的に「ドットパターン」と称する。
【００２３】本実施例においては、このドットパターン１４、１５、１６、１７、１８……は、粗面により形成されいるが、この他にもＴｉＯ2等の白色インキの印刷等により形成される態様、特開平７−１６９３１１号公報に開示されている光散乱性微粒子の分散系による態様等を用いることができる。
【００２４】また、粗面からなる各ドットパターン１４、１５、１６、１７、１８……は、入射光を有効に利用しながらも面内の輝度の均一性を確保するのが容易な適宜の状態に形成され、各ドットの粗面の凹凸の平均間隔は０．０２〜０．６ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．３ｍｍとされる。また、ドットパターンの各ドットは、管状光源１２から遠いものほどその大きさ（平面的に見た時の面積であって、例えばドットが円柱状である場合には円柱の直径）が大きくなるように設計されている。
【００２５】従って、この実施形態の導光板１１では、図３に示されるように管状光源１２が配置された一側端から相対向する他側端へ向かってドットの大きさは漸次大きくなる。すなわち、管状光源１２から離れるにつれ反射光の割合を大きくし、結果的に光出射面１１ｂからの光出射量をほぼ等しい光量とするようにされている。ドットパターンは、光源から離れるにつれ大きくする方法の他、光源から離れるにつれ同じ程度の大きさのドットパターンを密に設けることでも光出射量を均一化することもできる。
【００２６】この粗面からなるドットパターンは、多数の円柱状、円錐台状、楕円柱状、正方形柱状、長方形柱状、又は多角形柱状などの凸状又は逆に凹状のドットにより構成することもできる。その場合、これらの凸状又は凹状のドット１４、１５、１６、１７、１８……の頂面が粗面とされ、多数のドット間の平坦部は平滑面とされている。
【００２７】また、粗面からなるドットパターンについては、光出射面１１ｂ側にこれを設ける構成も可能であり、このようにすることで光入射部近傍において発生する暗線をも抑える効果を併せ持つ。すなわち、輝線と暗線を共に除去した面光源装置を提供することができる。
【００２８】更には、光出射面１１ｂ側と光出射面と対向する面１１ｃ側の両方に粗面からなるドットパターンを設ける態様も可能であり、このようにすることで、視野角を拡大し、輝線と暗線を除去した、光線の制御性に優れた面光源装置を提供することができる。
【００２９】断面形状がコ字形をしたリフレクタ１３は、その光出射方向の開放側端部１３ａ、１３ｂが導光板１１の光出射面１１ｂ及び光出射面と対向する面１１ｃに僅かなギャップをあけて当該各表面にオーバーラップするように設置され、少なくとも導光板１１の入射光散乱反射面１１ｃ側に位置するリフレクタ１３の開放側端部１３ｂ内面には光吸収帯１９が設けられている。
【００３０】光吸収帯１９は、黒色の塗料や黒色フィルムあるいは植毛紙等を塗布したり貼り付けたりすることにより形成することができる。光吸収帯１９の色としては、黒色に限定されるものではなく、極めて濃い青色や、黒色に近い青色などでもよく、要するには反射率が約１０％以下、より好ましくは１％以下のものであればどのような色の光吸収帯でもよい。
【００３１】この光吸収帯１９は、リフレクタ１３の開放側端部１３ｂの端縁から導光板１１の一側端面１１ａの位置を越えてリフレクタ内方寄りの位置まで形成されている。この時、導光板１１の一側端面１１ａの位置からこれを越えたリフレクタ内方寄り光吸収帯形成終端部１９ａまでの光吸収帯１９の長さ（距離）をａとし、前述した開放側端部１３ａと導光板１１の光出射面と対向する面１１ｃとのギャップの寸法をｄとした時、この長さａは、ｄ≦ａの関係になるように設計される。
【００３２】このようなリフレクタ１３の開放側端部１３ｂの端縁からの光吸収帯１９の形成長さについては、導光板１１の一側端面１１ａからリフレクタ内方寄り光吸収帯形成終端部１９ａまでの長さａとギャップの寸法ｄとが、ｄ≦ａ≦１０ｄの関係となるようにすることが更に好ましい。
【００３３】このように光吸収帯１９のリフレクタ端部１３ｂの端部から導光板１１の一側端面１１ａの位置を越えて更にリフレクタ内方寄りの上述した位置、即ち少なくともｄ≦ａの関係になるような位置、好ましくはｄ≦ａ≦１０ｄの関係になるような位置まで形成すると、輝線の発生をほぼ防止することができる。
【００３４】その理由は、導光板１１の一側端面１１ａよりリフレクタ内方寄りのリフレクタ面で反射した光は光吸収帯１９で吸収されるため、ギャップの存在による導光板一側部近傍の光出射面と対向する面１１ｃからの導光板１１への入射がなくなるためと考えられる。
【００３５】また、ａをあまりも大きくすると、本来、正常に導光板に入射する光線までが吸収されてしまい、輝度値の低下を招くため、輝線の発生を抑えた範囲でａは小さくした方が良いためである。
【００３６】このことは、下記の実験結果を示す表１から明らかである。
【表１】

【００３７】なお、導光板１１の光出射面、言い換えれば上側に位置する導光板１１の上面１１ｂに偏角レンズ手段であるプリズムシートやマイクロレンズアレーシート等の光線方向変換手段を配置することができる。このプリズムシートは導光板１１と対峙する側に形成された多数の三角プリズム部を備え、それとは反対側の光出射面はプリズムの屈折角度に影響を及ぼさない程度に粗面であるか、平滑な平坦面とされている。
【００３８】特に、粗面のドットパターンや光散乱性微粒子によって指向性を有した散乱光を発生させる導光板に用いられるプリズムシートの各プリズム部は、管状光源１２の長手方向に沿う方向即ち平行な方向に延在し、且つほぼ等間隔に形成されている。
【００３９】このようにプリズムシートのプリズム部を導光板１１と対面するように配置することで、導光板１１の入射光散乱反射手段で散乱され、光出射面１１ｂから出射した光は、プリズムシートにより屈折されてほぼ正面方向（プリズムの頂角が６０〜７０度の場合）に出射される。
【００４０】このプリズム部は、断面形状が三角形をしたもの以外に多角形としたものを用いてもよく、所望の光の出射方向に応じ、適宜選択される。プリズムシートの材質は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬化性樹脂等の透明樹脂で構成される。例えば、ポリメタクリル酸メチ（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等があげられる。なお、少なくともプリズム部に関しては、製造上の容易さ、傷つき難さより、紫外線等のエネルギー線硬化性樹脂を用いるのが好ましい。
【００４１】例えば、ポリエステル系アクリレート、ウレタン系アクリレート、エポキシ系アクリレート等のアクリレート系樹脂があげられる。これらの樹脂は、透明で光学的に均質で等方性である。これらの空気に対する可視光の屈折率の範囲は、好ましくは１．４５〜１．６０、特に好ましくは１．４８〜１．５９程度である。
【００４２】プリズムシートは、一体成型法、ツーピース法の何れでも製造可能である。一体成型法は、前述した樹脂製のフィルムを金型に押し当てるか、又は軟化若しくは溶融した前述の樹脂を金型に入れて成形する方法である。ツーピース法は、前もってシートを成形した後、プリズム部を成型する方法で、具体的には、前述した樹脂の溶液を金型に入れ、次いでその上を前述した樹脂製シートで覆い、樹脂溶液を硬化させて成形する方法である。
【００４３】次に、この実施形態に係る面光源装置１０の動作について説明する。この面光源装置１０の使用にあたって、導光板１１の一側端に設置された１灯の管状光源１２が点灯される。この管状光源１２からの直接光及びリフレクタ１３で反射された反射光とが、その一側端の端面１１ａから内部に入射する。
【００４４】導光板１１に一側端の端面１１ａから入射した光のうち、入射光散乱反射面１１ｃの平滑面（ドット１４〜１８……以外の面）に照射された光はスネルの法則に従って全反射し、ドット１４〜１８……に照射された光は散乱反射して導光板１１の上面即ち光出射面１１ｂから出射する。
【００４５】ところで、導光板１１の入射光散乱反射面１１ｃにおけるドットパターン１４〜１８……の大きさは、前述したように管状光源１２が配置された端面から相対向する端面へ向って漸次大きくされている。これは、管状光源１２からの距離にかかわらずいずれのドットパターン１４〜１８……からもほぼ等しい光量の光が反射されるようにするためである。
【００４６】これにより、導光板１１の光出射面１１ｂへの出射光量が出射面の全体においてほぼ等しいものとなり、面光源本体１０の光出射面の輝度が均等化（均一に分布）されたものとなる。ドットパターン１４〜１８……の大きさを管状光源１２からの距離が大きくなる程ドットパターン１４〜１８……の配置密度を増すようにしても同じように面光源本体１３の光出射面の輝度を均等化することができる。
【００４７】前述した実施形態における面光源装置１０において、管状光源１２としては、冷陰極管などを用いることができる。そして、導光板１１は例えばＰＭＭＡ、ＰＣ等の透明で光学的に均質で等方性のある樹脂製の板状体として形成できる。
【００４８】更に前述した実施形態における面光源装置１０では、導光板１１の光出射面と対向する面１１ｃ側に位置するリフレクタ１３の開放側端部１３ｂ内面に所定長さに亘って光吸収帯１９を設けたが、もう一方の開放側端部１３ａについても同様に光吸収帯を設けると一層輝線の発生を防止することができることはいうまでもない。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装置によれば、光吸収帯を、導光板の光出射面と対向する面にオーバーラップする部分よりリフレクタ内方寄りに形成即ち導光板の一側端面を越えて更にリフレクタ内方寄りの位置まで形成したことにより、導光板の一側端面より僅かに手前のリフレクタで反射した光は、光吸収帯で吸収されるため、これが反射して入射光反射面から導光板に入射することがなく、その結果輝線の発生をほぼ完全に防止することができる。
【００５０】また、近時の薄型化によるモアレ模様の発生防止には軟質透明樹脂の使用が好適であり、具体的には長いアルキル連鎖を有したアクリルモノマー等を共重合することによって該導光板の可撓性を増大させ、液晶セルの重量で容易に撓む残留歪みの少ない導光板を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５９６８
【氏名又は名称】三菱化学株式会社
【出願日】 平成１０年７月３１日（１９９８．７．３１）
【代理人】 【識別番号】１０００８９２４４
【弁理士】
【氏名又は名称】遠山 勉 （外２名）
【公開番号】 特開２０００−５７８３１（Ｐ２０００−５７８３１Ａ）
【公開日】 平成１２年２月２５日（２０００．２．２５）
【出願番号】 特願平１０−２１８２１４