JPH0618879A

JPH0618879A - 面光源素子

Info

Publication number: JPH0618879A
Application number: JP3345893A
Authority: JP
Inventors: Makoto Oe; 誠大江; Kazukiyo Chiba; 一清千葉
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】液晶表示素子などの背面照明手段として好適な
全表面から均一な輝度で発光し、しかも効率の高い面光
源素子を提供する。【構成】透明な導光体１の側面７を入射面として光源４
を密着させ、またリフレクタ５により無駄なく光源４の
光を導光体１に導入する。導光体１の出射面６は平滑に
して出射光の損失を少なくする。出射面６にはプリズム
単位を有するエレメント３を密着させ、また透明導光体
１の出射面６の反対面９は粗面化された部分と平滑な部
分８が交互に存在し、かつ平滑部分の割合が光入射面７
に近づくに従って増加するようにする。また反対面９に
接近して反射面２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面光源装置に用いられ
る面光源素子に関し、特に、液晶表示素子などの背面照
明手段として好適に使用することができるものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置などの背面照明（バ
ックライト）手段としては、光源に線状ランプを用い、
回転放物線型リフレクターの焦点に置き、ランプ上部に
乳白色の拡散板を置いた構造が一般的である。この構造
の装置においては、リフレクターの形状や拡散板の拡散
率を調整することにより改良が図られている。

【０００３】また、線状ランプと導光体を組み合わせ、
導光体の形状を点光源近似によってシュミレートし、あ
る方向の出射光を集光するように近似曲線形状に加工し
た装置、光の進行方向に沿って導光体の厚みを変えた装
置、光源からの距離によってプリズム角を変えたレンチ
キュラーを使用した装置、更に、これらを組み合わせた
ものなどがある。

【０００４】近年、面光源素子は液晶表示素子として使
われてきているが、従来の面光源素子を使用して表示品
質を高めようとすると、特に、１０〜１２インチサイズ
の大型の表示用になると面光源素子部分だけの厚みが２
０〜３０mmとなって薄型の面光源素子としての要望を満
たすことができない。

【０００５】一方、アクリル樹脂などの板状透明材料を
透明導光体とし、この透明導光体の端部から光を入射
し、導光体の上面もしくは下面から光を出射するエッジ
ライト方式の面光源装置が種々提案されている。しかし
ながら、１０〜１２インチサイズの大型の液晶表示装置
では、光源からの距離に応じて暗くなったり、ムラが生
じるなどして必ずしも良好な表示を行うことができなか
った。

【０００６】これに対して、導光体の厚さを、ランプか
らの距離に応じて薄くするなど、また、光の行路を幾何
学的に変えるなどの手段が講じられているが、精密な加
工を必要とする特殊形状とする必要があり、製造コスト
上に不都合がある。しかも、光の利用効率が低かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近、エッジライト方
式の面光源素子について、特開平１−２４５２２０号公
報には、導光体の光出射面の対向面に光入射部から離れ
るに従って光散乱物質を密に塗布或いは付着し、又は光
散乱反射面を設置してその表面に同様に光散乱物質を塗
布或いは付着した表示方法が開示され、また特開平１−
１０７４０６号公報には透明板表面に細かい斑点（散乱
物質）が設けられ、その斑点パターンが互いに異なる複
数の透明板を重ねることにより、光拡散板の全面を均一
に明るくすることができる面照明装置が報告されてい
る。

【０００８】しかしながら、これらの方法においては、
一般的に散乱物質として光不透過な無機物（多くの場
合、酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料）が使用さ
れるために、この散乱物質に当った光が散乱する際に、
光吸収等の光のロスが発生し、出射光の輝度の低下が生
じる。

【０００９】大江は実開昭６１−１７１００１号公報、
米国特許第４７２９０６８号公報において導光体上に、
光導光体と拡散層の中間の性質を示す層を介して拡散層
を設け、その上に出射光の均一化を得るために出射光調
整部材を設けた光拡散装置を報告している。

【００１０】また、本発明者らも特開平１−２４４４９
０号公報および特開平１−２５２９３３号公報におい
て、導光体の光出射面とその対面の少なくとも一方の面
をレンズ状あるいは梨地面とし、その光出射面上に出射
光分布の逆数に見合う光反射パターンを有する出射光調
整部材および光拡散板を配置するエッジライト方式の面
光源素子を提案した。

【００１１】これらの出射光調整部材を使用した光拡散
装置および面光源素子は、出射光の均一性の点では優れ
た改良効果を示すものの、出射光調整部材において反射
した光が再利用できず、出射光の輝度は調整前輝度の最
小値近くまで低くなることが判明した。

【００１２】本発明者らは、特開平２−１７号公報およ
び特開平２−８４６１８号公報において、導光体の光出
射面とその対面の少なくとも一方の面をレンズ状あるい
は梨地面とし、その光出射面上に所定の方向に光を出射
させるプリズムを設置した面光源素子を提案した。これ
らの面光源素子を上記液晶カラーパソコン装置等に用い
ると、確かに使用者が見る方向に集中光が得られるよう
になったが、出射光の出射面における均一性の点では満
足できるものが得られなかった。

【００１３】本発明は、光出射面全面で均一な明るさに
なり、かつ所定方向において高い輝度の出射光が得られ
る超薄型面光源素子を提供することを目的とするもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は上述の状況に
鑑み、種々の検討を行った結果、本発明を完成させるに
至ったものである。

【００１５】本発明の面光源素子は、少なくとも一つの
側端を光入射面とし、これと直交する１つの面を光出射
面とし、かつ該光出射面の反対面に光反射層を備えた透
明導光体（１）と、該透明導光体の光出射面からの光を
所定の方向に光を出射させる多数のプリズム単位を有す
るエレメント（２）とから構成され、透明導光体の光出
射面とその反対面の少なくとも一方に、透明導光体の光
入射面から入射した光を当該光の進行方向に対して斜め
方向に出射させる指向性出射機能と、光出射面から出射
する光の輝度値を光出射面全面で均一化させる制御機能
とを持たせたことを特徴とするものである。

【００１６】光入射面から導光体に入射した内部光の光
量は、光出射面からの出射、導光体内部の光吸収などに
より、光入射面から離れるに従って減少するが、本発明
の面光源素子は、平滑部分の割合を光入射面に近づくに
従って増加するようにしたので、透明導光体を薄型にし
ても入射された光が光出射面の全面からほぼ均一な輝度
値で出射される。また、透明導光体に入射された光は、
無駄に消費されることがなく、光の利用効率が高いの
で、光源のワット数を増加させることなく、高い輝度の
出射光が得られる。さらには光を所定の方向に光を出射
させる多数のプリズム単位を有するエレメントを透明導
光体の上に設置することで、所定の方向において高い輝
度値を有する出射光が得られるものである。

【００１７】従って、本発明によれば、光出射面全面で
均一な明るさになり、かつ所定の方向において高い輝度
の出射光が得られる超薄型面光源素子を提供することが
できる。

【００１８】以下、この発明の面光源装置をさらに詳細
に説明する。

【００１９】まず、本発明の面光源素子の基本的な原理
について説明する。導光体の空気に対する光の屈折率ｎ
は、概ね、ｎ＝１．４〜１．６であり、図１（ａ）に示
すように導光体１の入射面７と出射平面６が直交してい
るようなエッジライティング形状では、臨界角が４５度
前後であると原理的に出射平面から光が出射しない。な
お、図１（ａ）において、４は蛍光灯などの光源、５は
そのリフレクター、２は導光体１の出射平面６の反対側
に形成された反射面である。

【００２０】そのため、一般には図１（ｂ）に示すよう
に、出射平面６を光散乱加工した平面６ａとしたり、反
射面２を散乱反射面９ａとすることが行なわれる。

【００２１】本発明者らは、導光体からの出射光量を最
も大きくするために、導光体表面とその対向面の一方あ
るいは双方の散乱加工の検討を行ったところ、それら表
面を可能な限り均一に粗面加工を施す方法およびそれら
表面に所定方向に光を出射させる多数のレンズ単位を設
ける方法が、散乱物質を導光体表面とその対向面の一方
あるいは双方に塗布する方法またはアクリル板重合時に
散乱物質の層を表面に形成させる方法に比べて有効なこ
とを見出した。

【００２２】一方、粗面加工を施した導光体の一端面に
リフレクターとして銀蒸着ポリエステルフィルムを巻き
付けた蛍光灯を置き、粗面加工面に密接して銀蒸着ポリ
エステルフィルムを反射材として配設して出射光の輝度
を測定すると、蛍光灯から離れるに従って出射光の輝度
は減衰してゆき、導光体の厚みの７０〜８０倍の距離に
なると入射端近傍の輝度値の１／１０以下になる。これ
を図２中の線に示す。

【００２３】本発明者らはこの不均一化を改善するため
に、先述したように特開平１−２４４４９０号公報およ
び特開平１−２５２９３３号公報において、出射光調整
用の透光性シートで輝度の均一化を行なうことを提案し
た。しかしながら、この方法では出射光の輝度の均一性
は達成されたものの、出射光全体としての輝度値は入射
端近傍の輝度値の１／１０〜１．５／１０程度に低下
し、導光体内に入射した光エネルギーの利用は効率的に
行なわれていなかった。これを図２中の線に示す。こ
れは、出射光調整用透光性シート自体が出射してくる光
をカットするだけのもので、その調整パターンにおいて
光を反射して再利用できないことによるものである。

【００２４】そこで、本発明者らは、このような観点か
ら、入射してくる光をできる限り有効に利用するために
出射光調整用透光性シートの調整パターンや、また先述
した特開平１−２４５２２０号公報のように散乱物質を
光入射部から離れるに従って密に、光出射面の対面に塗
布することによって光の出射を行うのではなく、本発明
者らが特開平２−１７号公報、特開平２−８４６１８号
公報、特開平２−１７６６２９号公報に報告しているよ
うな透明導光体でかつ本来出射量が大きい透明導光体
で、光学的に最もロスの少ない界面反射を用いて出射光
量の調整を行い、出射光面の輝度値の均一化を試みた。

【００２５】すなわち、透明導光体の光出射面とその反
対面の少なくとも一方に、透明導光体の光入射面から入
射した光を当該光の進行方向に対して斜め方向に出射さ
せる指向性出射機能を持つ、粗面または多数のレンズ単
位を設けるとともに、これら粗面または多数のレンズ単
位を有する面に平滑部分を設け、しかもその平滑部分の
割合を光入射面に近づくに従って増加させ、透明導光体
の光出射面から出射する光の輝度値を光出射面の全体で
均一化させる制御機能を持たせることによって、出射光
の全体としての輝度値が入射端近傍の輝度値の約３／１
０に増加させることができ、しかも光出射面全体として
均一な輝度値を示す透明導光体を得ることができること
を見出した。これを図２中の線に示す。本発明の面光
源素子はこの透明導光体を用い、かつ先述したように所
定方向に光を有効的に出射させるために、該透明導光体
の上に多数のプリズム単位を有するエレメントを設置し
たものである。

【００２６】

【実施例】この発明の面光源素子を、以下の実施例によ
り、具体的に説明する。

【００２７】面光源素子図３に、この発明による面光源素子を組み込んだ背面照
明（バックライト）装置の一実施例を示し、また図４に
は図３に示す装置のIV−IV線の一部断面図を示す。

【００２８】この装置は、四角平板状の導光体１と、そ
の光出射面６側に設置されたプリズム単位を有するエレ
メント３と、導光体１の端部側面（光入射面７）に設け
られた１本の蛍光灯などの光源４と、この光源４を保持
すると共に内面に設けられた反射面により入射面へ光を
反射させるリフレクター５とから構成されている。導光
体１の光出射面６の反対側には、光反射層２が設けられ
ている。

【００２９】この発明の面光源素子の特徴は、導光体１
の光出射面とその反対面の少なくとも一方に、導光体１
の光入射面７から入射した光をその進行方向に対して斜
め方向に出射させる指向性出射機能を持つ粗面または多
数のレンズ単位を設けると共に、これら粗面または多数
のレンズ単位を有する面に平滑部分を設け、しかもその
平滑部分の割合を光入射面に近づくに従って増加させ、
導光体１の光出射面から出射する光の輝度値を光出射面
の全面で均一化させる制御機能を持たせたことと該導光
体の上に導光体から出射した光を所定の方向に出射させ
るために、プリズム単位を有するエレメントを設置する
ことである。

【００３０】この実施例では、光出射面６の粗面化され
た反対面９に平滑部分８が設けられ、その平滑部分８の
割合が、図４の矢印Ａに示すように、光入射面７に近づ
くに従って増加するように構成されている。

【００３１】導光体の平滑部分の増加する割合、平滑部
分の形状およびパターン、導光体の材質や形状、光源の
種類、光出射・反射面の加工度などに応じて適宜に選
択、変更して決定することができる。

【００３２】平滑部分のパターン例を、図５（ａ）〜
（ｅ）に例示する。これらいずれの例も、平滑部分８の
割合が、図５中の矢印Ａに示すように光入射面７に近づ
くに従って増加する。

【００３３】本発明においては、透明導光体の光出射面
からの光を所定の方向に光を出射させるために多数のプ
リズム単位を有するエレメントを用いる。図１（ｂ）に
示すように、出射面を散乱加工して出射平面６ａおよび
９ａとした場合には、出射面の法線に対し６０〜７０度
方向にほとんどの光が出射している。このような方向を
法線方向に変換させるために、多数のプリズム単位を有
するエレメントを用いる。

【００３４】図６（ａ）、（ｂ）には透明導光体の光出
射面からの光を所定の方向に光を出射させる多数のプリ
ズム単位を有するエレメント（２）のプリズムを拡大し
た図である。同図において、２０、２１はそれぞれ透明
導光体（１）からの右側方向、左側方向への出射光、θ
1 、θ2 はそれぞれ、法線とプリズム面３０、３１がな
す角、３２は出射面である。またψ1 〜ψ6 およびφ1
〜φ6 はそれぞれ、プリズム単位の各面域は基準線に対
する角度を示したものであり、その角度の取り方は図６
（ａ）、（ｂ）に示す通りである。

【００３５】出射光２１のようにプリズムの右側より入
射する場合においては、プリズム面３０から入射し、プ
リズム面３１で全反射した後、出射面３２から所定角度
ψ6で出射する。また、出射光２０のようにプリズムの
左側から入射する場合においては、プリズム面３１から
入射し、プリズム面３０で全反射した後、出射面３２か
ら所定角度φ6 で出射する。導光体からの出射角は、法
線に対して対称となるとは限らないが、プリズム角（図
７のθ1 、θ2 ）を変えることにより所望の出射角（ψ
6 およびφ6 ）を得ることが可能である。

【００３６】プリズム単位を有するエレメント（２）の
導光体への設置は、導光体端部のみを接着剤などによる
接着や圧着による強制密着による方法の他、単に載置す
るのみでも行なうことができる。また、導光体とエレメ
ント（２）との間を密着させ、もしくは薄い空気層を介
して積層することもできる。

【００３７】この発明において透明導光体（１）は、ア
クリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂な
どの透明樹脂、ガラスや石英などの透明無機材料から得
ることができ、特に可視光透過率の大きいアクリル樹脂
が好適である。この導光体１の成形方法は、適宜に選
択、変更して行なうことができる。

【００３８】この発明における光源４は、特に限定され
ず、連続した線状光源である蛍光灯、フィラメントラン
プや、入射面に沿って配置された複数の点光源、側面か
ら光を漏光する光伝送体とこの光伝送体の端部入射面に
設けられる光源とを組み合わせた光源装置などを光源と
して用いることができる。

【００３９】この発明における面光源素子の反射層２
は、フィルムに金属（銀、アルミニウムなど）を蒸着し
た反射フィルムなどを積層して形成することができる。
この反射材としては、反射率の高いものが好ましい。

【００４０】この発明において、導光体１は、光出射面
６とその反対面の少なくとも一方が粗面化されているか
或いは所定の方向に光を出射させる多数のレンズ単位が
形成されている必要がある。また、粗面化され或いは多
数のレンズ単位が形成された面には、平滑部分が光入射
面に近づくに従って増加するように設けられている必要
がある。

【００４１】この発明の好ましい態様にあっては、導光
体１の平滑部分８の表面は、光学的平面であることが好
ましく、特に、鏡面化されていることが望ましい。これ
は光学的平面に対して臨界反射角以上の入射角で入射し
た光は殆どロスされることなく反射され漏洩光とはなら
ないことから、光を有効に利用でき、光出射面全体の輝
度を向上させることができるからである。

【００４２】この発明で用いられるレンズ単位の形状
は、特に限定されず、例えば本発明者らが特開平２−１
７号公報で提案しているような形状のレンズ単位が使用
できる。

【００４３】図７（ａ）、（ｂ）に種々のレンズ形状を
有するレンズ４０を例示する。

【００４４】この発明で用いられる粗面化された面の性
能としては、粗面化部分の曇価が約３０％以上、とりわ
け５０％以上あることが好ましい。

【００４５】この発明の面光源素子は、上記の実施例に
限定されず、種々の変形例が可能である。例えば、上記
実施例では、光出射面６の粗面化された反対面９に平滑
部分８が設けられているが、図８に示すように、粗面化
された光出射面６に平滑部分８を設けることができ、図
８中の矢印Ａに示すように光入射面７に近づくに従って
平滑部分８の面積率を増加させる構成とすることもでき
る。

【００４６】更に、図９に示すように、光出射面６およ
びその反対面９の粗面化された両面に平滑部分を設ける
ことができ、図９の矢印Ａに示すように光入射面７に近
づくに従って平滑部分の面積率を増加させる構成とする
こともできる。

【００４７】また、上記実施例では、導光体１の一端側
にのみ光源４を設けた構成としたが、図１０に示すよう
に、光源４を導光体１の両端部に配置することもでき
る。

【００４８】面光源素子の調整方法この発明による面光源素子は、種々の方法により調整、
製造することができる。

【００４９】例えば、この発明において、導光体の粗面
化された面あるいはレンズ単位を有する面に平滑部分を
設ける場合には、粗面化された面あるいはレンズ単位を
有する面に平滑部分を設ける方法、平滑面に粗面化部分
あるいはレンズ単位を設ける方法のいずれの方法を用い
ても目的とする導光体を作製することができる。例え
ば、サンドブラストやエッチングなどの粗面化処理によ
り、所望の粗面パターンや表面荒さを有する金型あるい
は特定のレンズ単位と平滑部分を有する金型を準備し、
これらの金型を用いて樹脂を射出や熱プレスにより成形
して、粗面化されたあるいはレンズ単位を有する光出射
面とその反対面の少なくとも一方に、所定の平滑部分を
設けた導光体を得ることができる。特に射出成形法は、
精度および成形スピードの点において優れており、好ま
しい成形法である。

【００５０】面光源素子の製造は、導光体、プリズム、
反射材料などの各部材を準備し、これらを組み立てるこ
とにより実施することができる。

【００５１】詳細な実施例（導光体用金型の作製）磨き黄銅板の片面にガラスビー
ズを吹きつけ、常法のホーミング法によって金属板表面
を一様に粗面加工した板を作製する（金型−１）。

【００５２】平滑部の面積率分布が、図１１に示す分布
となるようなグラデーションパターンをＣＡＤにて作製
する。金型−１の表面に常法のホトリソグラフィー法に
より写真光学的にパターンを焼き付け現像し、粗面とし
て残したい部分（図１２（ａ）に示す粗面部分５０と同
一の部分）を皮膜で保護し、残りの部分をエメリー＃８
００研度程度になるように研磨する。その後、保護膜を
取り除き所定の平滑部を有する金型を作製する（金型−
２）。

【００５３】これらと別に、黄銅板の表面をエメリー＃
８００バフ研磨し、鏡面板を作製する（金型−３）。

【００５４】一方の面が金型−２と同じ面で、他方の面
が金型−３と同じ面を有する射出成形用の入子金型を作
製する（金型−４）。

【００５５】（導光体の作製）厚さ３mmのアクリル樹脂
板１５０mm×２５０mmを金型−２、金型−３の間にはさ
み込んで熱プレスにより常法通りレプリカをとる。さら
に図１２（ａ），（ｂ）に示すようなサイズ、パターン
位置になるように切断し、切断した４辺は常法により鏡
面になるように研磨する（導光体−１）。

【００５６】図１２（ａ）中の符号５０は粗面部分であ
り、また図１２（ｂ）において導光体１のサイズは、縦
（Ｂ）２２５mm、横（Ｃ）１３２mm、ゾーン０の幅
（Ｄ）１５mm、有効幅（Ｅ：ゾーン１〜１１の幅）２０
５mm、ゾーン１２の幅（Ｆ）５mmである。

【００５７】全く同様なプロセスで厚さ３mmのアクリル
樹脂板１５０mm×２５０mmを金型−１、金型−３の間に
はさみ込み、熱プレスによりレプリカをとり、切断、研
磨して導光体を作製する（導光体−２）。

【００５８】比較例として、金型−２の粗面相当部分に
スクリーン印刷でインクが印刷されるようなネガＥＰ画
を作製し、これを用いてスクリーン印刷の刷版を作製す
る。厚さ３mmのアクリル樹脂板１５０mm×２５０mmの片
面に市販の白インキ（（株）セイコーアドバンスＶＩ
Ｃ１２０ホワイト）を用いてスクリーン印刷した後、
導光体−１、導光体−２と同様に切断、研磨して比較用
導光体を作製する（導光体−３）。

【００５９】２００トン射出成形機により、金型−４を
用い、シリンダー温度２８０℃にて、アクリル樹脂ペレ
ット（アクリペットＶＨ三菱レイヨン（株））から
導光体を作製する（導光体−４）。

【００６０】（導光体−２の曇価測定）導光体−２の粗
面部より５０mm×５０mmの紙片を切り出し、曇価をＡＳ
ＴＭ−Ｄ１００３−６１に準じて測定して次式により曇
価を求めた。

【００６１】曇価＝｛（拡散光透過率）／（全光線透過
率）｝×１００％その結果、導光体−２の曇価は６４．８であった。（エレメント（２）の製作）ランプを短辺に１灯設置す
ることから最終的な面光源素子よりの出射角を法線方向
となる様に、プリズム角を等方性とし塔頂角６３゜とし
た（θ1 ＝θ2 ＝３１．５゜）。

【００６２】プリズムの先端角６３゜のマルチプリズム
パタ−ンで、且つピッチ０．３８ｍｍの金型を作成し、
熱プレスにより厚さ１ｍｍのアクリル樹脂板に熱転写
し、プリズム単位を有するエレメント（２）とした。

【００６３】（面光源素子の組立）反射層をして１００
μのポリエステルフィルムに銀蒸着を施したフィルムを
１３２ｍｍ×２２５ｍｍに切断した。これを光反射体と
する。ランプケ−スは（株）スカイアルミ製クリスタル
ホワイト（片面白色塗装アルミ板厚み０．２５ｍｍ）の
白色部を内側にし、内径６ｍｍφで開口部３ｍｍとなる
ようなアパ−チャ−付き円筒を作成した。

【００６４】導光体の短辺に、図１２（ｂ）の０ゾーン
が来てかつ粗面あるいは印刷面が反射層の銀蒸着面に近
接するように導光体を載置しさらにその上にプリズム単
位を有するエレメント（２）を載置し、この３点をまと
めてランプケースのアパーチャー部にさし込む。このラ
ンプケースに（株）松下電機産業製ＫＣ１６２Ｔ４Ｅ５
４Ｂ（４mmφ×１６２mm）のランプを挿入し、面光源素
子とする。ランプ点灯用インバータは（株）ＴＤＫ製Ｃ
ＸＡ−Ｌ１０Ｌを用いＤＣ１２Ｖを印加して点灯する。

【００６５】（面光源素子の輝度測定）輝度計は（株）
トプコンのＢＭ−５を用い、視野角１°、測定円１０〜
１５mmφで測定する。測定点は図１３に示したゾーン１
〜ゾーン１１の中央部を測定する。面光源素子は全てラ
ンプを上にして所定の測定台に垂直に載せて固定しＤＣ
１２Ｖを印加して点灯後、１５分以上ランプエイジング
タイムを経て測定する。測定温度は２３℃±２℃の条件
であった。

【００６６】（輝度測定結果）輝度の測定結果を表１及
び図１３に示す。

【００６７】

【表１】
】

【００６８】（導光体および面光源素子の光出射光の角
度分布の測定）試料を測定台上にランプｙが左側に位置
するように載置し、図１４に示すように試料を回転させ
て所定の角度で決められた位置の輝度を測定する。

【００６９】導光体−１を用いた面光源素子よりプリズ
ム単位を有するエレメント（２）を除去した試料を１−
とし、エレメント（２）を載置した試料を１−とす
る。導光体−３を用いた面光源素子よりエレメント
（２）を除去した試料を３−とし、エレメント（２）
を載置した試料を３−とする。

【００７０】測定点はいずれの場合も図１２（ｂ）のゾ
ーン６の中央に固定する。結果を図１５（ａ），（ｂ）
に示す。

【００７１】表１、図１３および図１５から明らかなよ
うに、本発明例である導光体−１では光出射面全面から
ほぼ均一な輝度の出射光が出射される。しかも本発明の
主旨であるエレメント（２）のない時の光出射光は図１
５（ａ）試料１−の測定例の様に６５゜にピーク輝度
を持つ分布光であり、エレメント（２）を戴置した時は
ほとんどすべての出射光が試料の法線方向にピーク輝度
を持つ分布光となる（図１５（ａ）試料１−）。一方
比較例である試料３も表１および図１３に示すように光
出射面全面からほぼ均一な輝度の出射光が出射される
が、図１５試料３−に示すようにエレメント（２）が
なくとも、０゜方向にピーク輝度を持つ分布光であり、
エレメント（２）を設置してもピーク輝度の出射方向は
変わらない。しかも驚くべきことは試料のサイズ、使用
したランプおよび消費電力は変わらないのに、本発明例
と比較例とでは、試料の法線方向の輝度値のほうが約
２．５倍高い。また導光体−４から作製した面光源素子
も導光体−１から作製した面光源素子と全く同様の結果
が得られた。

【００７２】

【発明の効果】この発明の面光源素子は、透明導光体の
光出射面とその反対面の少なくとも一方に、透明導光体
の光入射面から入射した光を当該光の進行方向に対して
斜め方向に出射させる指向性出射機能と、光出射面から
出射する光の輝度値を光出射面全面で均一化させる制御
機能とを持たせ、かつ該透明導光体の光出射面からの光
を所定の方向に光を出射させる多数のプリズム単位を有
するエレメント（２）とを設けることにより、透明導光
体を薄型にしても、入射された光が光出射面の全面から
所定の方向にほぼ均一な輝度値で出射される。また、こ
の透明導光体は光の利用効率が高いので、光源のワット
数を増加させることなく、高い輝度の出射光が得られ
る。

【００７３】従って、本発明によれば、光出射面全面で
均一な明るさになり、かつ所定の方向において高い輝度
の出射光が得られる超薄型面光源素子を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の面光源素子の構成を示す断面図である。

【図２】種々の面光源の光入射面からの距離に対応する
輝度値の変化を示す図である。

【図３】本発明による一実施例の面光源素子を組み込ん
だ背面照明装置の一部切欠斜視図である。

【図４】図３のIV−IV線の一部断面図である。

【図５】平滑部分の平面パターンの例を示す概略図であ
る。

【図６】導光体より出射光のピーク光がプリズムに入射
した時の光路解析図である。

【図７】種々のレンズ単位を例示する断面概略図であ
る。

【図８】本発明の面光源素子の変形例を示す一部断面図
である。

【図９】本発明の面光源素子の変形例を示す一部断面図
である。

【図１０】背面照明装置の変形例を示す概略側面図であ
る。

【図１１】実施例で用いた導光体作製用の金型に形成し
たパターンの平滑部の面積率分布を示すグラフである。

【図１２】作製した導光体の平面図である。

【図１３】各面光源素子の輝度分布の測定結果を示すグ
ラフである。

【図１４】作製した面光源素子の指向性出射角の測定法
を示す概略図である。

【図１５】作製した面光源素子の指向性出射角の測定結
果を示すグラフである。

【符号の説明】

１導光体２反射面３プリズム単位を有するエレメント（２）４光源５リフレクター６出射面６ａ粗面化された出射面７導光体１の入射面８導光体１の平滑部分９光出射面の反対面９ａ粗面化された光出射面の反対面粗面化した導光体を用いた面光源の光入射
面からの距離に対する輝度値の変化を示す図である。出射光調整シートと粗面化した導光体を用
いた面光源の光入射面からの距離に対する輝度値の変化
を示す図である。本発明で用いる導光体を用いた面光源の光
入射面からの距離に対する輝度値の変化を示す図である。２０透明導光体（１）からの右側方向への出射
光２１透明導光体（１）からの左側方向への出射
光３０プリズム面３１プリズム面３２出射面 θ1 法線とプリズム面３１がなす角 θ2 法線とプリズム面３０がなす角 ψ1 〜ψ6 プリズム単位の基準線に対する角度 φ1 〜φ6 プリズム単位の基準線に対する角度４０レンズ面５０粗面部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの側端を光入射面とし、
これと直交する１つの面を光出射面とし、かつ該光出射
面の反対面に光反射層を備えた透明導光体（１）と、該透明導光体の光出射面からの光を所定の方向に光
を出射させる多数のプリズム単位を有するエレメント
（２）とから構成され、透明導光体の光出射面とその反対面の少なくとも一方
に、透明導光体の光入射面から入射した光を当該光の進
行方向に対して斜め方向に出射させる指向性出射機能
と、光出射面から出射する光の輝度値を光出射面全面で
均一化させる制御機能とを持たせたことを特徴とする面
光源素子。
【請求項２】透明導光体が、指向性光出射機能を持つ
粗面化された光出射面と、その少なくとも１つの端部側
面に形成された光入射面と、該光出射面の反対面に設け
られた光反射層とを有し、前記粗面化された光出射面に
平滑部分を設け、該平滑部分の割合を前記光入射面に近
づくに従って増加させて光出射面から出射する光の輝度
値を光出射面全面で均一化させる制御機能を持たせたこ
とを特徴とする請求項１記載の面光源素子。
【請求項３】透明導光体が、光出射面と、その少なく
とも１つの端部側面に形成された光入射面と、指向性光
出射機能を持つ粗面化された、光出射面の反対面と、該
反対面に設けられた光反射層とを有し、前記粗面化され
た反対面に平滑部分を設け、該平滑部分の割合を前記光
入射面に近づくに従って増加させて光出射面から出射す
る光の輝度値を光出射面全面で均一化させる制御機能を
持たせたことを特徴とする請求項１記載の面光源素子。
【請求項４】透明導光体が、指向性光出射機能を持つ
多数のレンズ単位を有する光出射面と、その少なくとも
１つの端部側面に形成された光入射面と、該光出射面の
反対面に設けられた光反射層とを有し、前記多数のレン
ズ単位を有する光出射面に平滑部分を設け、該平滑部分
の割合を前記光入射面に近づくに従って増加させて光出
射面から出射する光の輝度値を光出射面全面で均一化さ
せる制御機能を持たせたことを特徴とする請求項１記載
の面光源素子。
【請求項５】透明導光体が、光出射面と、その少なく
とも１つの端部側面に形成された光入射面と、指向性出
射機能を持つ多数のレンズ単位を有する、光出射面の反
対面と、該反対面に設けられた光反射層とを有し、該多
数のレンズ単位を有する反対面に平滑部分を設け、該平
滑部分の割合を前記光入射面に近づくに従って増加させ
て光出射面から出射する光の輝度値を光出射面全面で均
一化させる制御機能を持たせたことを特徴とする請求項
１記載の面光源素子。
【請求項６】透明導光体として、射出成形により得ら
れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項１記載
の面光源素子。
【請求項７】透明導光体として、射出成形により得ら
れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項２記載
の面光源素子。
【請求項８】透明導光体として、射出成形により得ら
れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項３記載
の面光源素子。
【請求項９】透明導光体として、射出成形により得ら
れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項４記載
の面光源素子。
【請求項１０】透明導光体として、射出成形により得
られた透明導光体を用いることを特徴とする請求項５記
載の面光源素子。
【請求項１１】透明導光体に形成された粗面の曇価が
３０％以上であることを特徴とする請求項２記載の面光
源素子。
【請求項１２】透明導光体に形成された粗面の曇価が
３０％以上であることを特徴とする請求項３記載の面光
源素子。
【請求項１３】透明導光体がアクリル樹脂で構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の面光源素子。