WO1992004648A1 - Element of plane source of light - Google Patents

Description

c 6dr/d,6 p 82VZ寸 9

*： .

-HP 、 \ » J

J

' J J

15- ト

」 to/

†s

、 ■

f G Q \j 、

'い 水

ヽ

t：'

Q Big w \ ' ； ,ν r Lmh±J

rn t j

u ポ

« 、 1 H'

IH > J 巡 1 H1

醒 iri \ ^J

1

' 1 □

'冬- o 1 > J 44- ) j 「

if

¾ 'ヽ j

*

IK M 1 ヽ Jmtk ,s\N ヽ

Π ■few ヽ，■ m ■

¾ -V \ ヽ

> J t j

ο \^J »V '

屮 G 1

¹ ¾ • \ ' mg u お > J > J

ε o ss

Eg

I M い 'K

n 1 n f ¹

り A) ί3 1 > ] -VI

面 光 源 素子 部 分 だ け の 厚 み が 2 0 - 3 O m ni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 。

一 方 、 ァ 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 力ゝ ら 光 を 出 射 す る エ ツ ジ ラ イ ト 方 式一の 面 光 源 装 置 が 種 々 提 案 さ れ て い る。 し ； ^ し な 力； ら 、 1 0 〜 1 2 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 つ た り 、 ム ラ 力 ί 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 力 つ た

こ れ に 対 し て 、 導 光 体 の 厚 さ を 、 ラ ン プ 力ゝ ら の 距 離 に 応 .し 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 台 力 Ϊ あ る 。 し か も 、 光 の 利 用 効 率 が 低 か っ た 。

最 近 、 エ ッ ジ ラ イ ト 方 式 の 面 光 源 素子 に つ い て 、 特 開 平 1 - 2 4 5 2 2 0 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 - 1 0 7 4 0 6 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 G 全 面 を 圪 一 に 明 る く す る こ と が て き る 面 照 明 装 置 が 報 告 さ て 、 る ：

し な ら 、 こ ； !1 ら 〇 方 法 ；こ お '、 て ；： 、 一 的 に 散 舌し ί¾ 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 口 ス が 発 生 し 、 出 射 光 の 輝 度 の 低 下 が 生 じ る 。

大 江 は 実 開 昭 6 1 - 〗 7 〗 0 0 1 号 公 報 、 米 国 特 許 第 4 7 2 9 0 6 8 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 _c

ま た 、 本 発 明 者 ら も 特 開 平 1 - 2 4 4 4 9 0 号 公 報 お よ び 特 開 平 1 - 2 5 2 9 3 3 号 公 報 に お い て 、 導 光 体 O 光 出 射 面 と そ O 対 面 の 少 な く と — 方 （D 面 を レ ン ズ 状 あ る '. ' は 梨 地 面 と し 、 そ の 光 出 射 面 上 に 出 射 光 分 布 の 逆 数 に 見 台 う 光 反 射 バ タ 一 ン を 有 す る 出 射 光 調 整 部 材 お よ び 光 仁 散 板 を 配 置 す る ェ ッ ジ ラ イ ト 方 式 の 面 光 源 素 子 を 提 案 し た 。

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 力 判 明 し た 。

本 発 明 は 、 光 出 ί 面 全 面 で 均 一 な 明 る さ に な 、 か つ 高 い 輝 度 レっ 出 光 が 得 ら れ る 超 薄 型 Ε 光 源 素 子 を 提 供 す る こ と を a 的 と す る も · o て あ る ： 発 明 の 開 示

本 発 明 の 面 光 源素 子 は 、 少 な く と も""一 つ 0 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 ίΤ ( ι ) と 、 該 透 明 導 光 体 の 光 出 射 面 か ら の 光 を 拡 散 さ せ る 拡 散 体 （ 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 。

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 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 台 を 光.入 射 面 に 近 づ く に 従 っ て 増 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 な く 、 光 の 利 用 効 率 が 高 い の で 、 光源 の ヮ 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 。 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 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 _c

[I 面 o 簡 ¾ 說 ^

第 1 1； ( a } . ： b , は 、 そ れ そ 従 ？ Ξ 光 源 素 子 の 構 * ：： ¾ j？ ¾ 二 ¾ iig Q ^ ¾ ¾ 、 ？? 2. ^ a ' く ^ : ；^ 2 二 つ 9 ^ m ¾ fB i S ft Y O I ¾ ff ； ^ - ^ " B ) I ¾ ^ 2 ^. 9 · Ι 〜 • I = u 、 e ¾S 、 u ^ ： ^ 崈 ^; S ½ ?il 二 、 ·； c- -； ¾ ¾ ¾g * ¾ 0 i ¾έ ¾f a © a ¾ * 、'^ ° s a siま ^ ？ ^ mm m o ^ ^ a> 、 土

。 ¾· ^ ■ 4 ¾ 音 ¾ ¾ 腿 0 - u ^ ^ ^ isi o■ ^ m ^ Ί m ^ 、 ） （ q ) ' ( e ) 図 I ,a §a ¾» - ¾ -?'： ¾ fiw- © ¾ ft w ¾ r°J ø i ¾ i? ^ a 1 ¾ 、 図 ε ΐ 、 乙 - ¾ 蚩 呈ま ¾ i © ^ ^ ί* ® 士 挲 ¥ ^ ^ 、 、 ' s I ^s n ® ztr 0 ¾^¾ ^ n m ^ 、 ） q )

' ( e ) J¾ ΐ ι 、 乙 ^ . ¾ ¾： 亲 ϋ S 0 ¾ -∑k ω ベ 一 -' Ί 23 ¾ -： s ^ o ¾ pi ¾} $}^ & - 、、， ¾ ίι^ 、 図 0 I ³ ¾ ¾ - ¾ ® ,¾-} §ia m ~ ^ ^ M Μ ω m ½ 翻' m ?1 ¾ 6 、 [ ¾ ^ ー ^ ^ ¾ ^ 0 士 挲 邈 ^ 理 © ¾ ¾ * ？? m s m A r 亩 © ¾ ？! ( コ ） 〜 （ B ) 9 蹴 ¾ ί½} © 一 。、， si

Q> ½ W ik 、 ( a ) 〜 （ e ) 、 図 S iffl iS— 0 鹩 Λ Ι -

M Q> m 、 ？） 図 蚩 、 n 掛 悌 ¾ — © ¾ ¾ a itf 函 靠 ？ Ύ ^ ¾ 士 遝 ^ 函 0 ^ ¾ 一 § コ） - ^ m

° s 1 ¾ ^ 0 ¾ 動 5· ：） ϋ ¾ σ ^

9

Iに 10/ 16d r/J d 8^9fO/Z6 OW 6 力 i ら 光 力 ϊ 出 射 し な い 。 な お 、 第 1 図 （ a 〉 に お い て 、 4 は 蛍 光 灯 な ど の 光 源 、 5 は そ の リ フ レ ク タ 一、 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 。

そ の た め 、 一 般 に は 第 1 図 （ b ) に 示 す よ，う に 、 出 射 平 面 6 を 光 散乱 加 工 し た 平 面 6 a と し た り 、 反 射 面 2 を 散 乱反 射 面 9 a と す る こ と が 行 な わ れ る 。

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 ェ 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 力 [] ェ 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 ァ 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 ベ て 有 効 な こ と を 見 出 し た _c

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 イ ル ム を 巻 き 付 け た 蛍 光 灯 を 置 き 粗 面 加 工 面 に 密 接 し て 白 色 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 7 0 〜 8 0 倍 の 距 離 に な る と 入 射 端 近 傍 の 輝 度値 の 1 1 0 程 度 に な る 。 こ れ を 第 2 図 中 の 線 ① に 示 す c

本 発 明 者 ら は こ の 不 均 一 化 を 改 善 す る た め に 、 先 し た よ う に 特 開 早 1 一 2 4 4 4 9 0 号 公 幸 S お よ 特 Κ 3ί 1 ― 2 5 2 9 3 3 号 公 報 に お 'い て 、 出 射 光 1¾ 整 ¾ G' iS 光 性 シ ー ト て 輝 度 の 均 一 ィ匕 を 行 な う こ と を 提 案 し た 。 し か し な 力 S 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 る Γ 1 0 〜 1 . 5 , 1 0 程 度 に 低 下 し 、 導 光 体 内 に 入 射 し た 光 ュ ネ ル キ ー の 利 用 は 効 率 的 に 行 な わ れ て い な 力 つ た 。 こ れ を 第 2 図 中 の 線② 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 ツ ト す る だ け の も の で 、 そ の 調 整 ノ、' タ ー ン に お い て 光 を 反 射 し て 再 禾リ 用 で き な い こ と に よ る も の で あ る 。

そ こ で 、 本 発 明 者 ら は 、 こ の よ う な 観 点 力 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 一 卜 の 調 整 パ タ ー ン や 、 ま た 先 述 し た 特 開 平 I 2 4 5 2 2 0 号 公 報 の よ う に 散 乱 物 質 を 光 入 射 ^ か 離 れ る に 従 " て 密 に 、 光 出 射 面 の 対 面 に 塗 布 す る こ と に よ つ て 光 の 出 射 を 行 う の で は な く 、 本 発 明 者 ら が特 開 平 2 - 〗 7 号 報 、 特 開 平 2 - 8 4 6 1 8 号 公 報 、 特 開 平 2 - 1 7 6 6 2 9 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 口 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 。

す な わ ち 、 本 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 め 方 向 に 出 射 さ せ る 指 向 性 出 射 檨 能 を 持 つ 、 粗 E ま た は 多 数 の レ ン ズ 単 位 を 設 る と と も に 、 こ れ ら 粗 面 ま 多 数 :. ン フ' C を 有 す る 面 に 平 滑 部 分 を 設 け 、 し も そ レっ 平 滑 ^ 分 富'： ^ を 光 入 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 力 Π 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 示一す 面 光 源 素 子 を 得 る こ と が で き る こ と を 見 出 し た 。 こ れ を 第 図 中 の 線 ③ に 示 す 。 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 。

而 光 源 子

第 3 図 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 旌 例 を 示 し 、 ま た 第 4 図 に は 第 3 図 に 示 す 装 置 の I V - I V線 の 一 部 断面 図 を 示 す 。

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 そ の 面 を 覆 う よ う に 設 け ら れ た フ ィ ル ム 状 光拡 散 体 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 り 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 れ て い る ：

こ の 発 明 Ο 面 光 素 子 O 特 ^ は 、 導 光 1 O 光 射 面 と そ の 反 対 面 の 少 な く ご も 一 方 に 、 導 光 体 1 O 入 射 E 6 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 で あ る 。

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 台 か 、 第 4 図 の 矢 印 A に 示 す よ う に 、 光 入 射 面 7 に 近 つ く に 從 て 増 加 す る よ う に 構 成 さ れ て い る

導 光 体 の 平 滑 部 分 の 增 カ [] す る 害: j 台 、 滑 -分 の 状 お よ ひ 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 と に 応 じ て 適 宜 に 選 択 、 変 更 L て 決 定 す る こ と で き る 。

平 滑 部 分 の パ タ ー ン 例 を 、 第 5 図 （ a ：; 〜 '： e j に 例 示 す る - こ れ ら い ず れ O 例 も 、 平 滑 部 分 8 の 割 台 t- 、 第 5 図 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 力 D す る 。

こ の 発 明 に お い て 使 用 さ れ る 拡 散 体 3 は 、 導 光 体 1 力 ら の 光 を 無 指 向 性 に 拡 散 す る こ と の で き る も の て あ れ ば 、 い ず れ の 材 質 で あ つ て も 良 い - 拡 散 体 3 の 導 光 it 1 へ 設 置 は 、 導 光 体 端 部 の み を 接 着 剤 と に よ る 接 Ξ 着 よ る 強 制 密 着 ；こ よ る 方 法 O 、 単 ；こ 載 置 す る ΰ み て ί こ ご て き る ま た 、 導 光 体 1 と C f¾ S ご の 間 を 密 着 、 く ¾ 空 気 層 を 介 し て 積 層 す る こ と も で き る 。

こ の 発 明 に お い て 導 光 体 1 は 、 ァ リ ル 樹 脂 、 ポ リ カ 一 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 、 "に 可 視 光 透過 率 の 大 き い ァ 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 。

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 つ 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 台 わ せ た 光 源装 置 な ど を 光 源 と し て 用 い る こ と が で き る _c こ の 発 明 に お け る 面 光 源 素 子 反 射 層 2 、 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 f: 材 と し て は 、 反 射 率 の 高 い も の が 好 ま し い 。

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 ：

こ の 発 明 の 好 ま し い 態 様 に あ て 、 導 光 1 の 滑 ¾ 分 8 の 表 面 は 、 光 学 ^ E で あ る こ と 好 ま く 、 特 に 、 鏡 面 化 さ て い る こ と が 望 ま し い ： こ れ は 光 学 的 平 E に ^ ^ て 臨 界 反 射 角 以 上 の 入 射 角 で 入 射 し た 光 は 殆 ど 口 ス さ れ る こ と な く 反 射 さ れ 漏 洩 光 と は な ら な い こ と 力ゝ 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 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 。 第 6 図 （ a ) ， ( b ) に 種 々 の レ ン ズ 形 状 を 有 す る レ ン ズ 2 0 を 例 示 す る _c

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 3 0 % 以 上 、 と り わ け 5 0 % 以 上 あ る こ と 力 ί 好 ま し い 。

こ の 発 明 の 面 光 源 素 子 は 、 上 記 の 実 施 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 て は 、 光 出 射 面 6 の 粗 面 化 さ れ た 反 対 面 9 に 平 滑 部 分 8 か 設 け ら れ て い る お 、 第 7 図 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 、 第 7 図 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 。

更 に 、 第 8 図 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 力 で き 、 第 8 図 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 力;] さ せ る 構 成 と す る こ と ί て き る ：

ま た 、 上 記 実 ½ \^\ て 、 導 光 1 1 .一 ί ；こ Ο み 光 源 4 を 設 け た 構 成 と し た 、 第 9 図 に 示 す ^ 、 光 源 4 を 導 光 体 1 の 両 端 部 に 配 置 す る こ と も で き る 。 而 光 源 袤 孑 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 力' で き る 。

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 力； で き る c 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 バ タ 一 ン ゃ 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 ィヒ 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 岀 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

面 光 源素 子 の 製造 は 、 導 光 体 、 拡 散 体 、 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 お で き る 詳 細 な 荬施 m

( 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 tik ぎ つ け 、 常 法 の ホ ー ミ ン グ 法 に よ つ 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 〉

平 滑 部 の 面 積 率 分 布 が 、 第 1 0 図 に 示 す 分 布 と な る よ う な ク ラ ァ シ ン 夕 ン を C A D に て 作 製 す る 金 型 1 の 表 面 に 常 法 の ホ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 法 に よ 0 写 真 光 学 的 に バ 夕 — ン を 焼 き 付 け 現 像 し 、 粗 面 と し て 残 し た い 部 分 （ 第 1 1 図 ( a ) に 示 す 粗 面 部 分 2 2 と 同 一 の 部 分 ' を 皮 膜 で 保 護 し 、 残 り の 部 分 を ェ メ リ 一 # 8 0 0 研 度 程 度 に な る よ う に 研 摩 す

-6 の 後 、 保 護 膜 を 取 り 除 き 所 定 の 平 ΪΗ を 有 る 金 型 を 作 製 す る （ 金 型 一 2 ) 。

れ と 別 に 、 黄 銅 板 の 表 面 を ニ メ 8 0 0 バ フ 研 磨 し 、 鏡 面 板 を 作 製 す る （ 金 型 - 3 )

一 方 の 面 が 金 型 - 2 と 同 じ 面 て 、 他 方 O 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 )

( 導 光 体 の 作 製 ）

厚 さ 3 mniの ァ ク リ ル 樹 脂 扳 1 5 0 mm 2 5 O ramを 金 型 一 2 金 型 — 3 の 間 に は さ み 込 ん で 熱 ブ レ ス に よ り 常 法 通 ϋ レ プ リ ' を と る c さ ら に 第 1 1 図 ( a ' b に — す よ う な ィ タ 一 ン 位 置 に な る よ う に 切 ^ '：: ^ . r: A , 常 ίま り fei 囬 る よ ό ；ニ 研 磨 す 導 ^X. 464

1 4 ，

第 1 1 図 （ a ) 中 の 符 号 2 2 は 粗 面部 分 で あ り 、 ま た 第 1 1 図 （ b ) に お い て 導 光 体 1 の サ イ ズ は 、 縦 （ B ) 2 2 5 mm . 横 （ C ) 1 3 2 mm、 ゾ ー ン 0 の 幅 （ D ) 1 5 mm、 有 効 幅 （ E ： ゾ ー ン 1 〜 1 1 の 幅 ） 2 0 5 m m、 ゾ ー ン 1 2 の 幅 （ F ) 5 m mで あ る 。 一

全 く 同 様 な プ ロ セ ス で 厚 さ 3 mmの ァ ク リ ル 樹 脂 板 1 5 O ram X 2 5 O ram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 ) 。

比 較 例 と し て 、 金 型 一 2 の 粗 面 相 当 部 分 に ス ク リ ー ン 印 刷 で ィ ン ク 力； 印 刷 さ れ る よ う な ネ ガ E P 画 を 作 製 し 、 こ れ を 用 い て ス ク リ 一 ン 印 刷 の 刷 版 を 作 製 す る - 厚 さ 3 m mの ァ ク リ ル 樹 脂 板 1 5 0 m m X 2 5 O ramの 片 面 に 市 販 の 白 ィ ン キ （ （ 株 ） セ イ コ ー ア ド バ ン ス V I C 1 2 0 ホ イ ト ：； を 用 い て ス ク リ ー ン 印 刷 し た 後 、 導 光 体 一 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 ) c

2 0 0 ト ン 射 出 成 形 機 に よ り 、 金 型 — 4 を 用 い 、 シ リ ン ダ 一温 度 2 4 0 て に て 、 ア ク リ ル 樹 脂 ペ レ ッ ト （ ァ ク リ ベ ッ ト V H 三 菱 レ イ ヨ ン （ 株 ） ） か ら 導 光 体 を 作製 し た （ 導 光 体 一 4 ) _c

( 導 光 体 - 2 O 曇 測 定 ）

導 光 体 一 2 O 粗 E よ り 5 0 5 C' d を り 出 し 曇 価 を A S T M — D 1 0 0 3 - c 1 に 進 ^ て ： 定 て ^ 式 に よ り 暴 価 を 求 め た 。

曇 価 = { ( 拡 散 光 透 過 率 ） （ 全 光 線 透 過 率 ） } X I 0

0 %

そ の 結 果 、 導 光体 — 2 の 曇 価 は 6 4 . 8 で あ っ た 。

( 面 光 源素 子 の 組 立 ）

( 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 . 2 5 in m ) を リ ブ 力' 3 m mで 平 面 部 力' 1 3 2 mm X 2 2 5 m mに な る よ う に 、 白 色 面 を 内 側 に し て 折 り 立 て る 。 た だ し 短 辺 2 辺 の 内 1 辺 は 光 入 射 面 に す る た め リ ブ が な い 形 状 と す る _c こ れ を 光 反 射 体 と す る 。 拡 散 体 と し て （ 株 ） ソ マ — ル 製 の 乳 白 色 ホ り エ チ レ ン テ レ フ タ レ 一 卜 フ イ ル ム E K 3 0 0 W ( 0 . 0 7 5 mm ) を 1 3 2 m ni x 2 2 5 ramに 切 断 し て 用 い る 。 ラ ン プ ケ ー ス は 、 ク リ ス 夕 ル ホ ワ イ ト の 白 色 ¾Π を 内 側 に し 内 径 6 m m ø で 開 口 部 3 m raと な る よ う な ア バ 一 チ ヤ 一 付 き 円 筒 を 作 製 す る 。

光 出 射 体 の リ ブ の な い 短 辺 に 、 第 1 1 図 （ b i の 0 ゾ ー ン が 来 て か つ 粗 面 あ る い は 印 刷面 が 白 色面 に 近 接 す る よ う に 導 光 体 を 載 置 し さ ら に そ の 上 に 拡 散 体 を 載 置 し 、 こ の 3 点 を ま と め て ラ ン プ ケ ー ス の ァ ノ、' 一 チ ヤ 一 部 に さ し 込 む 。 こ の ラ ン プ ケ ー ス に （ 株 ） 松 下 産 業 製 K C 1 3 0 T 4 E 7 4 ( 4 n\m Φ

1 3 0 til n: . の ラ ン プ を 挿 入 し 、 面 光 源 素 子 と す る ： ラ ン ブ 点 燈 用 イ ン ' ' 一 タ ' 株 -' T D K 製 C X A L 1 0 L を ^ い D C 1 2 Y を し て 点 す る ： ( 面 光 源 素 子 の 輝 度 測 定 ）

輝 度 計 は （ 株 .） ト プ コ ン O B M を ffi'い 、 視 野 角 1 ° 測 定 円 1 0 1 5 ra in で 測 定 す る _c 測 定 点 は 第 1 1 図 に 示 し た ゾ ー ン 1 〜 ゾ ー ン 1 1 の 中 央 部 を 測 定 す ^ S 光 源 素 子 は 全 て ラ ン プ を 上 に し て 所 定 の ! 定 台 に 垂 直 に 載 せ て 固 定 し U C 1 2 V を 印 力 D し て 点 灯 後 、 1 5 分 以 上 ラ ン プ エ イ ジ ン グ タ ィ ム を 経 て 刺 定 す る 。 測 定 温 度 は 2 3 °C 2 て の 条 件 で あ つ

ίΐ 度 刺 定 结 梁 、'

輝 度 の 定 ： ¾ を 第 1 表 & 第 1 2 E に . す

5¾： ¾ ゾ 導光^ 3光体 '

if度 •

5 S 6 8 9

3

5 2 S 5 4 'ί " , 4 2

4 6 6 ί 0. 9 0 2 9 3 G . 3 2 7 0

： 5 ； 2 i 0. 9 2 2 0 4 0 . 2 2

2 8 5 9 7 1 i 0 . 1 6 -

9 5

% ： 第 1 表 及 び 第 1 2 図 力ゝ 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 、 表 示 面 に 均 一 な 輝 度 で 光 を 照 射 す る こ と が で き る 。 ま た 、 導 光 体 — 3 に 比 べ 、 光 の 利 用 効 率 が 高 い の で 、 同 一 の 光 源 で あ っ て も 高 い 輝 度 の 出 射 光 が 得 ら れ た 。

な お 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 同 様 の 結 果 が 得 ら れ た -

( 導 光 体 の 指 向 性 出 射 角 の 測 定 ）

試 料 を 測 定 台 に ラ ン プ y が 左 側 に 位 置 す る よ う に 載 置 し 、 第 1 3 図 に 示 す よ う に 試 料 を 回 転 さ せ て 所 定 の 角 度 で の 輝 度 を 測 定 す る 。

導 光 体 - 1 を 用 い た 面 光 源 素 子 よ り 拡 散 体 を 除 去 し た 試 料 を 1 ー ① と し 、 拡 散 体 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 拡 散 体 を 除 去 し た 試 料 を 3 — ① と し 、 拡散 体 を 載 置 し た 試 料 を 3 — と す る _c

測 定 点 は い ず れ の 場 台 も 第 1 1 図 O ゾ ー ン 6 の 中 央 に 固 定 す る 。 結 果 を 第 1 4 図 （ a ) , ( b ) に 示 す c

産 業 上 の 利 用 可 能 性

以 上 説 明 し た よ う に 、 こ o 発 明 o 面 光 素 子 、 透 明 導 光 体 の 光 出 射 面 と そ の 反 面 の 少 く と 一 方 に 、 透 明 導 光 体 o 光 人 射 面 か ら 人 し 光 を 当 該 光 の 進 方 ^ に し て 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 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 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 て 、 光 源 の ヮ 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 。

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 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 力 s で き る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 少 な く と も 一 つ の 側 端 を 光 入 射 面 'と ヒ 、 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 拡 散 さ せ る 拡 散 体 （ 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 て 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 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 、 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 の 範 囲 第 1 項 記 載 の 面 光 源 素 子 。

3 . 透 明 導 光 体 が 、 光 出 射 面 と 、 そ の 少 く と 1 つ O 端 : 1 面 に 形 成 さ れ た 光 入 射 と 、 指 te 二： 檨 能 を 持 つ S 面 化 さ れ た 、 光 出 射 面 Ο 反 対 面 と 、 該 反 対 E に ¾ 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 の 範 囲 第 1 項 記 載 の 面 光 源 素子 。 ―

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 の 範 囲 第 1 項 記 載 の 面 光 源 素 子

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 岀 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 力 [1 さ せ て 光 出 射 面 か ら 出 射 す る 光 の 輝 度 値 ^ 光 出 射 面 全 面 で 均 一 化 さ せ る 制 ^ 機 能 を 持 た せ た こ ご を 特 徴 と す る 請 求 O IS 图 第 1 項 記 載 G E 光 源 素 子 ：

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 の 範 囲 第 1 項 記 載 の 面 光 源 素 子

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 の 範 囲 第 2 項 記 載 の 面 光 源 素 子 _c

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 の 範 囲 第 3 項 記 載 の 面 光 源 素 子 一

9 . 透 明 導 光 体 と し て 、 射 出 成 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 の 範 囲 第 4 項 記 載 O 面 光 源 素 子 。

1 0 . 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 の 範 囲 第 5 項 記 載 の 面 光 源 素 子

1 1 . 透 明 導 光 体 に 形 成 さ れ た 粗 面 の 曇 ffi が 3 0 % 以 上 で あ る こ と を 特 徼 t す る 請 求 の 範 囲 第 2 項 言 Ξ 載 面 光 源 子 ：

1 2 . 透 明 導 光 体 i さ Γ. た 粗 面 o 曇 ：- 0 .; + .；. て あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 の 範 囲 第 3 項記 載 の 面 光 源 素 子 。

1 3 . 透 明 導 光 体 力 ί ア ク リ ル 樹 脂 で 構 成 さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 の 範 囲 第 1 項 記載 の 面 光 源 素 ^