JPH05341132A

JPH05341132A - 面光源ユニット

Info

Publication number: JPH05341132A
Application number: JP4153790A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 章田中; Masahiro Tomatsu; 正宏戸松
Original assignee: Fujitsu Kasei Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Kasei Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は表示装置のバックライトに用いる面
光源ユニットに関し、面光源ユニットの光屈折部と光拡
散部を一体とすることにより、面光源ユニットを薄く
し、且つ生産性を向上させるを目的とする。【構成】導光板１１の表面１１ｃ上に、一の光制御板
２１を設けて構成する。光制御板２１は、下面に冷陰極
管１２ａ、１２ｂからの光を面光源ユニットの前面に対
して垂直な方向に向かわせる、多数のプリズム単位２３
ａ、２３ｂよりなるプリズム単位群２３を有し、上面に
粗面２２を有する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面光源ユニットに係り、
特に液晶表示装置のバックライトに用いる面光源ユニッ
トに関する。

【０００２】表示装置の視認性を向上させるため、表示
装置の表示面の裏側に光源（バックライト）を設ける構
成が一般に用いられており、液晶表示装置等全面に平面
的な照明を必要とする表示装置のバックライト用光源に
は面光源ユニットが要求されている。

【０００３】図８は面光源ユニットの用途の一例を示
す。同図中、１は液晶パネルを示し、表示面２の液晶を
所定パターンに配向させることにより、表示パターンを
形成する。同図中、３は面光源ユニットで、液晶パネル
１の背面側の部位に、液晶パネル１に対向する面を光源
面４として配設され、液晶パネル１の全面をその背面側
より照明する。

【０００４】このような面光源ユニットは、高輝度で、
且つ光源面全面が均一な明るさであることを要求され
る。

【０００５】

【従来の技術】図９は従来の面光源ユニットを示す。同
図中、１１は面光源ユニット１０の導光板を示し、アク
リル樹脂等の光透過性樹脂で構成され、その側面１１
ａ、１１ｂに対向して、夫々冷陰極菅１２ａ、１２ｂ及
び、冷陰極管１２ａ、１２ｂの発する光を側面１１ａ、
１１ｂに向けて集光するホルダ１３ａ、１３ｂを配設し
てある。

【０００６】導光板１１の裏面１１ｄには、光反射率の
高い反射板１４を配設し、導光板１１の表面１１ｃ上に
は、表面１１ｃ全面を覆うように、多数のプリズム単位
１５ａ、１５ｂ・・が連設されたレンチキュラ板１５を
配設している。また、レンチキュラ板１５の、多数のプ
リズム単位１５ａ、１５ｂ・・を有する面と反対側の面
上には、面光源ユニットの光源面となる乳白色の光拡散
板１６が配設してある。

【０００７】以下上記面光源ユニットの動作について説
明する。冷陰極菅１２ａ、１２ｂが光を発すると、その
光はホルダ１３ａ、１３ｂにより側面１１ａ、１１ｂに
向けて集光され、この側面１１ａ、１１ｂから導光板１
１内に入射される。導光板１１内に入射された光は、裏
面１１ｄに反射板１４が配設してあるため、表面１１ｃ
から導光板１１外に出射される。

【０００８】導光板１１の表面１１ｃ上には、レンチキ
ュラ板１５が配設されており、レンチキュラ板１５の多
数のプリズム単位１５ａ、１５ｂ・・は、表面１１ｃか
ら出射される光を屈折させ、面光源ユニット１０の前面
に対して、実質上垂直方向に向かわせるため、表面１１
ｃから出射された光は、多数のプリズム単位１５ａ、１
５ｂ・・に入射した後、光拡散板１６に垂直に入射す
る。

【０００９】光拡散板１６は、乳白色であり、入射され
た光を拡散するため、レンチキュラ板１５から入射され
る光を拡散して、入射光のむらをぼかして出射する。こ
のため、光拡散板１６から出射される光は、光拡散板１
６全面で均一な明るさとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の面
光源ユニットでは、レンチキュラ板１５の多数のプリズ
ム単位１５ａ、１５ｂ・・を面光源ユニットの前面に対
して光を垂直な方向へ向かわせる光屈折部とし、光拡散
板１６をバックライトの明るさの均一化を図る光拡散部
として機能を分けており、それぞれ別部材で構成されて
いる。

【００１１】このため、部品点数が多く、面光源ユニッ
トが厚くなり、且つ生産性の面でも非効率的であるとい
う問題点があった。

【００１２】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、光屈折部と光拡散部を一体とすることにより、
上記課題を解決した面光源ユニットを提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、請求項１記載の発明は、側面から内部に入射し
た光を表面から出射させるように導く導光板と、該導光
板の前記側面に対向して配設され、前記導光板の側面か
ら、前記導光板の内部に光を入射する光源と、前記導光
板の表面上に配設した一の光透過性の光制御板とからな
る面光源ユニットであって、該光制御板は、前記導光板
の内部を通過して前記表面から出射した光を、前記面光
源ユニットの前面に対して、実質上垂直方向に向かわせ
るように屈折させる光屈折部と、光制御板本体を透過す
る光を拡散させる光拡散部とを一体に有する構成とした
ものである。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
拡散部を、前記光制御板の、前記光屈折部が配設される
面とは反対側の粗面とした構成である。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１記載の拡
散部を、前記光制御板本体に、該光制御板本体と異なる
屈折率を有する無機若しくは有機化合物からなる拡散粒
子を含有させてなる構成である。

【００１６】

【作用】上記の請求項１記載の光屈折部と光拡散部とを
一体に有する構成は、光拡散板を不要とする。

【００１７】上記の請求項２記載の構成によれば、前記
面光源ユニットより出射する光は前記粗面を通過する際
に複雑に屈折して拡散する。このように、前記粗面は前
記光拡散部を構成し、従来のレンチキュラ板の、前記光
屈折部の反対側の面を粗面加工するだけで、前記光屈折
部と前記粗面よりなる前記光拡散部とが一体で形成され
る。

【００１８】上記の請求項３記載の構成によれば、前記
面光源ユニットより出射する光は、前記光制御板本体を
通過する際に、光制御板本体に多数点在する前記拡散粒
子で繰り返し屈折して拡散される。このように前記光拡
散粒子を含有する光制御板本体は前記光拡散部を構成
し、前記光拡散粒子が含有されたシート材に光屈折部を
形成するだけで、前記光屈折部と、前記拡散粒子を含有
した光制御板本体とよりなる前記光拡散部とが一体で形
成される。

【００１９】

【実施例】図１は本発明に係る面光源ユニットの第１実
施例の断面図を示す。同図において図９と同一部分には
同一符号を付し、説明を省略する。

【００２０】面光源ユニット２０は、前記光源に相当す
る冷陰極管１２ａ、１２ｂの発する光を、ホルダ１３
ａ、１３ｂにより集光し、導光板１１の側面１１ａ、１
１ｂから取り込んで、反射板１４の作用により効率良く
導光板１１の表面１１ｃから出射し、光制御板２１を介
して高輝度で、均一な明るさの照明を提供する。

【００２１】光制御板２１は、その下面に光屈折部に相
当する多数のプリズム単位２３ａ、２３ｂ・・が連設し
てなるプリズム単位群２３を有し、光制御板２１の、プ
リズム単位群２３とは反対側の面（上面）に、光拡散部
に相当する粗面２２を有する構成であり、プリズム単位
群２３を、導光板１１の表面１１ｃに対向させて配設し
てある。

【００２２】このため、導光板１１の表面１１ｃから出
射された光は、プリズム単位群２３に入射し、面光源ユ
ニット２０の前面に対して垂直な方向に屈折され、光制
御板２１の本体を伝播し、粗面２２に向かう。粗面２２
は、これを通過する光を複雑に屈折させて拡散させる。
これにより粗面２２から出射される光は、粗面２２全面
で均一な明るさの照明となる。

【００２３】光制御板２１は、ポリカーボネイト等の光
透過性樹脂製であり、プリズム単位群２３は、従来のレ
ンチキュラ板と同様に、側面に所望のプリズム単位群の
断面形状と対応する多数のリング状突起部を連設したロ
ーラで圧延することにより成形される。

【００２４】このため、本実施例の光制御板２１は、従
来のレンチキュラ板を製造した後に、プリズム単位群２
３と反対の面を粗面加工するだけで製造することがで
き、従来の工程に要した設備等をそのまま使用すること
ができる。

【００２５】このように、プリズム単位群２３と粗面２
２は容易に一体成形することができ、従来必要であった
光拡散板が不要となるため、本実施例の面光源ユニット
２０は、薄型化が可能となり、且つ部品点数が削減でき
ることから、生産性も向上する。

【００２６】図２は本発明に係る面光源ユニットの第２
実施例の断面図を示す。同図において図１及び図８と同
一部分には同一符号を付し、説明を省略する。

【００２７】同図中３１は本実施例の面光源ユニットの
光制御板であり、プリズム単位群２３が導光板１１の表
面１１ｃに接して配設してある。光制御板３１の本体
は、シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン等拡散効果を有
する拡散粒子３３を含有して、光拡散部を構成してい
る。

【００２８】このため、導光板１１の表面１１ｃから出
射された光は、光制御板３１のプリズム単位群２３によ
り屈折して、面光源ユニット３０の前面に対して実質上
垂直方向に向かった後、光制御板本体内を通過する過程
において、これに含有される拡散粒子３３により繰り返
し拡散され、光制御板３１から出射される際には光源面
３２全面が均一な明るさとなる。これにより、面光源ユ
ニット３０は、高輝度で明るさが全面に渡って均一なバ
ックライトとなる。

【００２９】また、光制御板３１は、拡散粒子３３を含
有するポリカーボネイト等の光透過性樹脂シート材を、
上記のプリズム単位群２３成形用のローラ等で圧延する
ことにより、容易に成形することができ、成形前の樹脂
材料に、拡散粒子３３を含有させておくことにより、従
来と同一の工程のみで製造することができる。

【００３０】このように、本実施例の面光源ユニット
は、光制御板の材料を変更するだけで、従来と全く同一
の製造工程により製造することができる。また前記の第
１実施例の面光源ユニットと同様に、薄型化が可能で、
且つ生産性が向上する。

【００３１】図３は本発明に係る面光源ユニットの第３
実施例の要部の断面図を示す。同図において図１、図
２、図８と同一部分については同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００３２】同図中４１は本実施例の面光源ユニットの
光制御板を示し、その下面に光屈折部に相当する多数の
レンズ単位４３ａ、４３ｂ・・が連設してなるフレネル
レンズ４３を有し、光制御板４１の、フレネルレンズ４
３とは反対側の面（上面）に、第１実施例の光制御板２
１と同様に、粗面２２を有する構成であり、レンズ単位
群４３を、導光板１１の表面１１ｃと対向させて配設し
てある。

【００３３】対向する側面を光入射面とする導光板１１
では、導光板１１の表面１１ｃから出射される光の出射
角は、反射板１４における反射角でおおよそ決定され、
導光板１１の側面１１ａ近傍で出射される場合、導光板
１１の中央部近傍から出射される場合に比べ、出射角が
小さくなる。

【００３４】一方、多数のレンズ単位４３ａ、４３ｂ・
・の曲率は、それぞれ導光板１１の表面１１ｃから入射
される光を、その入射角に対して、最も効率良く所定方
向に屈折させるように決められている。

【００３５】このため、導光板１１の表面１１ｃから出
射された光は、フレネルレンズ４３に入射し、それぞれ
のレンズ単位４３ａ、４３ｂ・・で、効率良く面光源ユ
ニット２０の前面に対して垂直な方向に屈折する。その
後は前記の第１実施例の場合と同様に、光制御板４１の
本体を伝播して粗面２２に入射し、粗面２２で拡散さ
れ、粗面２２全面で高輝度で、均一な明るさの照明とな
る。

【００３６】本実施例の面光源ユニット４０の光制御板
４１も、上記のローラによる圧延等により製造すること
ができ、容易にフレネルレンズ４３及び粗面２２を一体
成形することができる。

【００３７】図４は本発明に係る面光源ユニットの第４
実施例の要部の断面図を示す。同図において図１〜３、
図８と同一部分については同一符号を付し、その説明を
省略する。

【００３８】同図中５１は本実施例の面光源ユニットの
光制御板を示し、同図に示す如く、前記の第３の実施例
と同様に、複数のレンズ単位４３ａ、４３ｂ・・を連設
して形成したフレネルレンズ４３を、導光板１１の光出
射面１１ｃに対向させて配設してある。また光制御板３
１の本体には、前記の第２の実施例の場合と同様に、拡
散粒子３３を含有してある。

【００３９】上記の理由により、導光板１１の光出射面
１１ｃから出射された光は、光制御板５１のフレネルレ
ンズ４３で屈折して、面光源ユニット５０の前面に対し
て垂直方向に向かった後、光制御板５１本体を通過する
際に、これに含有される拡散粒子３３により繰り返し拡
散され、光制御板５１から出射される際には、光源面５
２の全面にわたって均一な明るさのバックライトとな
る。

【００４０】光制御板５１も、拡散粒子３３を含有する
ポリカーボネイト等の光透過性樹脂シート材を、上記ロ
ーラ等で圧延することにより、容易に成形することがで
き、面光源ユニットの薄型化、及び生産性の向上を図る
ことができる。

【００４１】上記したように本実施例の面光源ユニット
の光制御板２１、３１、４１、５１はプリズム単位群２
３またはフレネルレンズ４３からなる光屈折部と、粗面
２２または拡散粒子３３を光制御板本体に含有させてな
る光拡散部を一体に有しているため、部品点数の削減が
でき、面光源ユニットの、薄型化、及び生産性の向上を
図ることができる。

【００４２】次に図１に示した、本発明の第１の実施例
の光制御板２１を用いた他の実施例について図５〜図７
に基づいて説明する。同図において図１と同一部分に
は、同一符号を付してその説明を省略する。

【００４３】図５は本発明に係る面光源ユニットの第５
実施例の断面図を示す。

【００４４】同図中、光制御板２１は導光板１１の表面
１１ｃと粗面２２を対向させて配設してある。このため
導光板１１の表面１１ｃから出射された光は、まず粗面
２２で拡散された後、プリズム単位群２３により屈折さ
れ、面光源ユニット６０の前面に対して垂直な方向に向
かう。このように、光制御板２１は、導光板１１の表面
１１ｃに、粗面２２を対向させて配設しても、前記の第
１実施例の場合と同様の効果が得られる。

【００４５】また本実施例の導光板１１の裏面１１ｄに
は、白色ペイント等を塗布してなる反射材６１が、側面
１１ａ、１１ｃから中央に近づくにつれて単位面積あた
りに反射材６１が占める割合が増加するように配設して
ある。このため、導光板１１の裏面１１ｄの単位面積あ
たりの反射率は、側面１１ａ、１１ｃ近傍が最小で、中
央部近傍が最大となる。

【００４６】一般に対向する側面を光入射面とする導光
板においては冷陰極管等の光源に近い側面近傍の光密度
が最も高く、光源から遠い中央部近傍が最も低いことか
ら、導光板の表面から出射される光は、中央部が暗いも
のとなる。

【００４７】本実施例の面光源ユニット６０は、反射材
６１により、中央部近傍の反射率が最大となるため、導
光板１１の表面１１ｃから出射される光が部位によらず
均一な明るさとなり、光制御板２１に組み合わせること
により、より一層均一な照明を行うことができる。また
本実施例においては反射材６１により反射率を変化させ
たが、これに限るものではなく、面粗度を変化させるこ
とにより、反射率を変化させてもよい。

【００４８】図６は本発明に係る面光源ユニットの第６
実施例の断面図を示す。

【００４９】同図において７１は本実施例の導光板を示
し、導光板７１の側面１１ａ、１１ｂにおける板厚が最
も厚く、中央部が最も薄くなるように表面１１ｃが凹面
とされている。

【００５０】上記したように、対向する側面を光入射面
とする導光板においては、導光板内部から、導光板の表
面に入射する光の入射角は、側面近傍で入射する場合に
比べ、中央部で入射する場合の方が大きくなり、導光板
中央部において光の全反射が生じやすく、導光板を薄く
することができない。

【００５１】本実施例の導光板７１は中央部が最も薄く
なるように表面１１ｃを凹面として、導光板７１の中央
部における光の入射角を小さくすることができ、全反射
を防止することができる。このため、導光板７１を薄く
することが可能となり、面光源ユニット７０の軽量化が
図れ、光制御板２１に組み合わせることにより、より一
層面光源ユニットを薄くすることができる。

【００５２】図７は本発明に係る面光源ユニットの第７
実施例の正面断面図を示す。

【００５３】同図中８０は面光源ユニットで冷陰極管１
２ｂによる、片側光源の場合を示す。同図中８２は光源
反射板で、導光板８１の対向する側面１１ｂから入射さ
れる光を反射する。

【００５４】導光板８１は片側光源用の導光板で、冷陰
極管１２ｂから離れた部位における光の全反射を防止
し、片側に配設した光源から入射される光を、導光板８
１全面に伝播するため、中央部より光源反射板８２に近
い部位が最も薄くなるように表面１１ｃが凹面とされて
いる。

【００５５】このため本実施例の導光板８１は、片側に
配設された冷陰極管１２ｂから入射される光を導光板８
１の表面１１ｃから効率良く均一に出射することがで
き、光制御板２１に組み合わせることにより、高輝度で
明るさの均一な面光源ユニットを低コストで構成するこ
とができる。

【００５６】尚、上記実施例においては、反射材６１を
導光板１１にのみ用いているが、これに限るものではな
く、導光板７１及び８１と組合わせて用いてもよい。ま
た、導光板７１及び８１においては、その断面形状をＶ
型の凹面としているが、これに限るものではなく、例え
ばＵ型の断面形状としてもよい。

【００５７】また、上記実施例においては、プリズム単
位２３ａ、２３ｂ・・を同一形状、均一ピッチで配設し
てあるが、これに限るものではなく、光制御板に入射さ
れる光の入射角に応じた、異形状、不均一ピッチで配設
してもよい。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、光屈折部と光拡散部が一体で構成されているため、
部品点数が削減でき、面光源ユニットの薄型化、及び生
産性の向上を図ることができる。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、従来のレン
チキュラ板に粗面加工を施すだけで、光屈折部と光拡散
部を一体で構成できるため、従来の製造工程に粗面加工
工程を追加するだけで足り、光屈折部と光拡散部を一体
に有する光制御板を容易に製造することができる。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、従来のレン
チキュラ板の材料を、拡散粒子を含有する材料に変更す
るだけでよく、光制御板は従来のレンチキュラ板を製造
する工程と同一の工程で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面光源ユニットの第１実施例の断
面図である。

【図２】本発明に係る面光源ユニットの第２実施例の断
面図である。

【図３】本発明に係る面光源ユニットの第３実施例の要
部の断面図である。

【図４】本発明に係る面光源ユニットの第４実施例の要
部の断面図である。

【図５】本発明に係る面光源ユニットの第５実施例の断
面図である。

【図６】本発明に係る面光源ユニットの第６実施例の断
面図である。

【図７】本発明に係る面光源ユニットの第７実施例の断
面図である。

【図８】面光源ユニットの用途の一例を表す図である。

【図９】従来の面光源ユニットの断面図である。

【符号の説明】

１１導光板１１ａ、１１ｂ側面１１ｃ表面２１、３１、４１、５１光制御板２２粗面２３プリズム単位群２３ａ、２３ｂプリズム単位３３拡散粒子４３フレネルレンズ４３ａ、４３ｂレンズ単位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側面（１１ａ、１１ｂ）から内部に入射
した光を表面（１１ｃ）から出射させるように導く導光
板（１１）と、前記側面（１１ａ、１１ｂ）に対向して
配設され、該側面（１１ａ、１１ｂ）から、前記導光板
（１１）の内部に光を入射する光源（１２ａ、１２ｂ）
と、前記導光板（１１）の表面（１１ｃ）上に配設した
一の光透過性の光制御板（２１、３１、４１、５１）と
からなる面光源ユニットであって、該光制御板（２１、３１、４１、５１）は、前記導光板
（１１）の内部を通過して前記表面（１１ｃ）から出射
した光を、前記面光源ユニットの前面に対して実質上垂
直方向に向かわせる光屈折部（２３、４３）と、光制御
板本体を透過する光を拡散させる光拡散部（２２、３
３）とを一体に有する構成としたことを特徴とする面光
源ユニット。
【請求項２】請求項１記載の光拡散部を、前記光制御
板のうち前記光屈折部が配設される面とは反対側の粗面
（２２）で構成したことを特徴とする面光源ユニット。
【請求項３】請求項１記載の拡散部を、前記光制御板
本体に、該光制御板本体と異なる屈折率を有する無機若
しくは有機化合物からなる拡散粒子（３３）を含有させ
てなる構成としたことを特徴とする面光源ユニット。