JP2002050220A - 導光ユニット - Google Patents
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Abstract
効果と伝播効果とを効果的にバランスさせることがで
き、薄型化の要求にも応えることができる導光ユニット
を提供する。 【解決手段】 各々が2主面を有し、各々の一主面がプ
リズム面であり、他方の主面が平坦面であり、各プリズ
ム面にはプリズムが略平行に配列された、第1及び第2
プリズムフィルムを備え、2つのプリズムフィルムは、
両プリズムフィルムの一端縁に開口部を有し、導光空間
が両プリズムフィルム間に形成され、導光空間の高さが
開口部から遠方端縁に向かって増大しない様に配置さ
れ、第1プリズムフィルムの導光空間外側に向いた主面
が発光面である導光ユニットにおいて、両プリズムフィ
ルムのプリズム面の配置、並びに光の入射方向に対する
両プリズムフィルムのプリズム配列方向が特定条件に規
定されている導光ユニット。
Description
ックライト、屋内外用看板バックライト、インテリア、
エクステリア等の環境照明等の、面光源の構成部品とし
て利用される導光ユニットに関する。本発明による導光
ユニットは、従来の導光板の代替品として用いることが
でき、しかも、中空の導光空間を有するので、導光ユニ
ット及び面光源の軽量化が可能である。
に、点光源あるいは線光源(図示の場合は、ランプ
(4))が出射した光を面状に発光させるために、中実
の導光板(10)を使用している。導光板は、通常、ア
クリル樹脂等のポリマー材料から形成されている。導光
板の一端縁に位置する入射端(入射側面)から、光源か
らの光を導光板内に入射させ、入射端と向かい合う遠方
端に向かって光を伝播させつつ、導光板の一方の主面か
らなる発光面から光を出射させ、面状発光を実現してい
る。導光板内の光の伝播は、空気と導光板(ポリマー材
料)との屈折率の違いにより、空気−導光板界面での全
反射を利用して行う。この様な導光板は、たとえば、液
晶表示装置のバックライティング面光源(単に、バック
ライトとも呼ばれる。)を構成する部品としては必須の
ものとなっている。なお、この様な導光板及びそれを利
用したバックライトについては、たとえば、特開平11
−142845号公報等に開示されている。
合、面光源の軽量化が困難であった。たとえば、液晶表
示画面の大型化が進む今日では、面光源の導光板の面積
(発光面積)も大きく、厚みも厚くなる傾向がある。し
たがって、導光板の重量(質量)の増大が、面光源及び
それを含む液晶表示装置の軽量化を非常に困難にしてい
た。また、小型液晶表示装置であっても、モバイルパソ
コン、携帯電話、PHS等の携帯端末等では、面光源を
できるだけ軽量にすることが強く要求されている。
光ユニットを利用することが提案されている。たとえ
ば、中空の導光空間を形成するように平行に配置された
発光板及び背面板と、その導光空間内側に向いている、
発光板及び背面板のそれぞれの面に配置された2つのプ
リズムフィルムとからなる中空の導光ユニットが知られ
ている。プリズムフィルムとは、光学部品として良く知
られているもので、一方の主面が平坦面で、他方の主面
に互いに長さ方向に沿って平行に配置された複数のプリ
ズム(平行プリズムとも呼ばれる。)を備える透光性フ
ィルムである。なお、このような透光性フィルムは、通
常、前掲の導光板と被照明体(液晶ディスプレーパネル
等)との間に配置して、使用される。
は、通常、上記導光空間の一端側に形成された開口部に
沿って線状光源(蛍光管等)を配置し、その開口部を通
じて上記導光空間内に光を入射させる。なお、上記開口
部は、上記2枚のプリズムフィルムの一端縁どうしを互
いに略平行に離して並べて形成される。また、上記2枚
のプリズムフィルムは、通常互いの平坦面どうしが平行
になる様に配置される。したがって、この様な導光ユニ
ットは、一端側に形成された第1の開口部と、その一端
側と向かい合う位置の他端側(上記一端側から最も離れ
た端である遠方端側)に形成された第2開口部とを有
し、通常その両方に1つずつの光源を配置し、上記導光
空間内に光を入射する。なお、上記2枚のプリズムフィ
ルムが互いに平行に配置されているので、導光空間の高
さ(厚さ方向、すなわち発光面に垂直な方向の寸法)
は、一端側の第1開口部から、第1開口部と向かい合う
遠方端側の第2開口部に向かって実質的に変化しない。
な導光ユニットと光源とを組合せた面光源の1つの形態
については、本発明者が特開平6−180552号公報
において提案しているが、本発明者の提案よりも前に、
別の形態が知られていた。そのような別形態の導光ユニ
ットでは、(i)発光板側のプリズムフィルムのプリズ
ム配列方向は、光源からの光の入射方向に対して平行で
あり、かつ平行プリズムを備える上記他面、すなわちプ
リズム面は、導光空間の外側に向けて配置される。一
方、(ii)背面板側プリズムフィルムのプリズム配列方
向も同様に光の入射方向に対して平行であり、プリズム
面も同様に導光空間の外側に向けられる。この導光ユニ
ットを利用した面光源では、光源から遠ざかるに従って
発光面から放射される光の照度(発光輝度)が低下する
傾向があった。したがって、これを矯正するための別の
光学部品が必要であった。この様な別の光学部品は、通
常、エクストラクターと呼ばれ、光源から遠ざかるに従
って幅が広くなる鋸歯状の反射突起を有するものであ
る。この様なエクストラクターは、通常、背面側のプリ
ズムフィルムの平滑面上に配置される。
要とせず、その結果、設計及び製作が非常に容易で安価
な導光ユニット及び面光源を提供するために、本発明者
は、次の様に改良された導光ユニットを前掲の特開平6
−180552号公報において提案した。すなわち、2
つのプリズムフィルムを、それぞれ所定の3次元配置を
有する様に、互いの位置を固定して形成した中空導光ユ
ニットにおいて、(I)発光面となる一方のプリズムフ
ィルムのプリズム配列方向が、光源からの光の入射方向
に対して垂直になる様に、かつプリズム面を導光空間の
内側に向けて配置する。また、(II)他方のプリズムフ
ィルムのプリズム配列方向は、光源からの光の入射角に
対して平行に、かつプリズム面は導光空間の内側に向け
て配置する。これにより、エクストラクターを用いるこ
となく、発光面上の輝度を均一にすることができる。こ
の中空導光ユニットでは、光源が発した光の一部は、プ
リズムフィルムで反射されるが、残りの一部は発光面側
のプリズムフィルムを透過し、発光面から出射される。
プリズムフィルムで反射された光は、導光空間内で反射
と透過を繰り返し、発光面からの漏光(発光)と、光源
に近い一端から遠方端に向けての伝播とを繰り返す。す
なわち、漏光効果と伝播効果とのバランスが重要で、漏
光効果が高すぎると伝播効果が低下し、発光の均一性が
低下する傾向がある。一方、漏光効果を高めることは、
発光輝度を高める様に作用する。したがって、導光ユニ
ット、すなわち面光源の用途や寸法等に応じて、漏光効
果と伝播効果とをバランスさせ、所望の輝度及び発光の
均一性を得るために、2つのプリズムフィルムの3次元
配置やプリズム形状の組合せを最適にすること、あるい
はエクストラクター等の光学部品を最適に選択し、追加
すること等の、導光ユニットの構成を最適に決定する必
要がある。
リズムフィルムを平行に配置し、互いの位置を固定して
形成した中空の導光ユニットは、ユニット自体、面光源
及び面光源を含む装置(液晶表示装置等)の軽量化を容
易に実現できる。しかしながら、前掲の従来型の導光ユ
ニットは、比較的薄型の導光ユニットを形成することは
容易ではなかった。たとえば、液晶表示画面の大型化が
進む一方、液晶表示装置の薄型化も強く求められてい
る。また、前掲の携帯端末等では、いっそうの薄型化が
要求されている。この様な要求に応えるには、たとえ
ば、導光ユニットの厚さ、すなわち導光空間の厚さ(高
さ)としては30mm以下、さらに厳しい要求では20
mm以下を実現する必要があった。
空間の高さ、すなわち光の伝播方向と直交する方向の寸
法が小さくなることを意味する。一方、発光面の面積、
すなわち光の伝播距離は、ユニットが薄くなるのに比べ
てそれほど小さくならない。本発明者が前掲の特開平6
−180552において導光ユニットを提案した後、さ
らに検討を続けた結果、導光空間の高さが比較的小さい
場合、光源が配置された一端近傍で多量の光が漏光する
か、または、ほとんどの量の光が漏光せずに遠方端まで
伝播してしまう傾向が強いことが判明した。したがっ
て、ユニット薄型化を容易に実現するには、これまで以
上に漏光効果と伝播効果とを効果的にバランスさせる必
要があった。また、その目的のために、エクストラクタ
ー等の光学部品を追加することは、ユニットの構造を複
雑にし、また、軽量化も困難にするおそれがあるので望
ましくない。したがって、本発明の目的は、導光空間を
形成するプリズムフィルムの漏光効果と伝播効果とを効
果的にバランスさせることができ、上記の様な薄型化の
要求にも応えることができる、軽量の導光ユニットを提
供することにある。
て、それぞれが2つの主面を有し、それぞれの一方の主
面がプリズム面であり、他方の主面がプリズムを持たな
い平坦面であり、それぞれのプリズム面には複数のプリ
ズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に配列され
た、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフィルムを
備えてなり、前記2つのプリズムフィルムは、それぞれ
のプリズムフィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平
行に配置されて開口部を形成し、その開口部と連続した
導光空間をそれらのプリズムフィルム間に形成し、前記
導光空間の高さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、
前記開口部と向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増
大しない様に配置され、前記第1プリズムフィルムの前
記導光空間の外側に向いた主面が、前記開口部から前記
導光空間内に入射された光により発光する発光面であ
る、導光ユニットにおいて、前記第1プリズムフィルム
のプリズム面が前記導光空間外側に向けて配置され、か
つ前記第1プリズムフィルムのプリズム配列方向が前記
光の入射方向に対して平行でないことを特徴とする、導
光ユニットを提供し、上記課題を解決する。
れが2つの主面を有し、それぞれの一方の主面がプリズ
ム面であり、他方の主面がプリズムを持たない平坦面で
あり、それぞれのプリズム面には複数のプリズムがプリ
ズムの長さ方向に沿って略平行に配列された、第1プリ
ズムフィルム及び第2プリズムフィルムを備えてなり、
前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の
外側に向いた主面が、前記開口部から前記導光空間内に
入射された光により発光する発光面である、導光ユニッ
トにおいて、前記第1プリズムフィルムのプリズム面が
前記導光空間外側に向けて配置され、かつ前記第1プリ
ズムフィルムのプリズム配列方向が前記光の入射方向に
対して平行であり、前記第2プリズムフィルムのプリズ
ム配列方向は、前記光の入射方向に対して平行でないこ
とを特徴とする、導光ユニットを提供し、上記課題を解
決する。
ぞれが2つの主面を有し、それぞれの一方の主面がプリ
ズム面であり、他方の主面がプリズムを持たない平坦面
であり、それぞれのプリズム面には複数のプリズムがプ
リズムの長さ方向に沿って略平行に配列された、第1プ
リズムフィルム及び第2プリズムフィルムを備えてな
り、前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズ
ムフィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置
されて開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間
をそれらのプリズムフィルム間に形成するように配置さ
れ、前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に
向いた主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射さ
れた光により発光する発光面である、導光ユニットにお
いて、前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導
光空間外側に向けて配置され、前記第1プリズムフィル
ムのプリズム配列方向が前記光の入射方向に対して平行
であり、前記第2プリズムフィルムのプリズム面が前記
導光空間外側に向けて配置され、かつ第2プリズムフィ
ルムのプリズム配列方向が前記光の入射方向に対して平
行であり、前記導光空間の高さ(厚さ方向寸法)が、前
記開口部から前記開口部と向かい合う遠方端縁に向かっ
て小さくなる様に、前記2つのプリズムフィルムが配置
されていることを特徴とする、導光ユニットを提供し、
上記課題を解決する。
れが2つの主面を有し、それぞれの一方の主面がプリズ
ム面であり、他方の主面がプリズムを持たない平坦面で
あり、それぞれのプリズム面には複数のプリズムがプリ
ズムの長さ方向に沿って略平行に配列された、第1プリ
ズムフィルム及び第2プリズムフィルムを備えてなり、
前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の
外側に向いた主面が、前記開口部から前記導光空間内に
入射された光により発光する発光面である、導光ユニッ
トにおいて、前記第1プリズムフィルムのプリズム面が
前記導光空間内に向けて配置され、前記第2プリズムフ
ィルムのプリズム面が前記導光空間外側に向けて配置さ
れていることを特徴とする、導光ユニットを提供し、上
記課題を解決する。
れが2つの主面を有し、それぞれの一方の主面がプリズ
ム面であり、他方の主面がプリズムを持たない平坦面で
あり、それぞれのプリズム面には複数のプリズムがプリ
ズムの長さ方向に沿って略平行に配列された、第1プリ
ズムフィルム及び第2プリズムフィルムを備えてなり、
前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の
外側に向いた主面が、前記開口部から前記導光空間内に
入射された光により発光する発光面である、導光ユニッ
トにおいて、前記第1プリズムフィルムのプリズム面が
前記導光空間内に向けて配置され、かつ前記第2プリズ
ムフィルムのプリズム面が前記導光空間内に向けて配置
され、前記第1プリズムフィルムのプリズム配列方向
は、前記光の入射方向に対して直交していないことを特
徴とする、導光ユニットを提供し、上記課題を解決す
る。
ぞれが2つの主面を有し、それぞれの一方の主面がプリ
ズム面であり、他方の主面がプリズムを持たない平坦面
であり、それぞれのプリズム面には複数のプリズムがプ
リズムの長さ方向に沿って略平行に配列された、第1プ
リズムフィルム及び第2プリズムフィルムを備えてな
り、前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズ
ムフィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置
されて開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間
をそれらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間
の高さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口
部と向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない
様に配置され、前記第1プリズムフィルムの前記導光空
間の外側に向いた主面が、前記開口部から前記導光空間
内に入射された光により発光する発光面である、導光ユ
ニットにおいて、前記第1プリズムフィルムのプリズム
面が前記導光空間内に向けて配置され、前記第2プリズ
ムフィルムのプリズム面が前記導光空間内に向けて配置
され、かつ前記第1プリズムフィルムのプリズム配列方
向が前記光の入射方向に対して直交しており、前記第1
プリズムフィルムのプリズム頂角は、前記第2プリズム
フィルムのプリズム頂角よりも小さい角度を有すること
を特徴とする、導光ユニットを提供し、上記課題を解決
する。
リズム頂角の大きさ、光の入射する面、入射角度等によ
って、入射光が全反射したり、屈折して透過したりす
る。この様な光学作用について、図2に沿って説明す
る。図示のプリズムフィルムは、略同一形状、同一寸法
の複数の平行プリズムが、プリズムの長さ方向に沿っ
て、プリズムフィルムのプリズム面上に配置されたもの
である。図示の例は、頂角が90度、底角が45度のプ
リズムを備える場合の光学作用を、定性的に示したもの
である。図示の半球の中心に光が入射する時、図2
(a)および図2(b)のいずれにおいても、Aで示さ
れた部分の領域を通過してフィルムに入射された光は全
反射され、A以外の領域を通過してフィルムに入射され
た光はフィルム内部に進入し、屈折される。屈折された
光は屈折角や屈折回数によって、フィルムの入射面から
再び半球内に戻ったり、フィルムを透過して入射面の反
対側の面から出射(漏光)される。すなわち、光の入射
角度によって、選択的に全反射し、遠方端に向かって光
が伝播するか、または、屈折されフィルムを透過し、発
光面より出射される。上記のA領域の形状や寸法は、光
の入射面(すなわち、導光空間内に向く面)が、プリズ
ム面であるか、平坦面であるかによって、また、プリズ
ムの形状や寸法によって変化する。したがって、この様
な光学作用を有する2つのプリズムフィルムを有効に組
合せることにより、漏光効果と伝播効果とのバランスを
効果的に調節できる。
のプリズムフィルムの、プリズムフィルム3次元配置や
プリズム形状の組合せを最適なものに選択し、漏光効果
と伝播効果とを効果的にバランスさせ、ユニット薄型化
を容易に実現することができる。本発明において、最適
に設計すべきプリズムフィルム3次元配置やプリズム形
状の組合せについて要約すると、次の様になる。 (a)2つのプリズムフィルムの、それぞれのプリズム
面の向き(すなわち、導光空間内に向いているか、また
は導光空間外側に向いているか。)の組合せ (b)2つのプリズムフィルムの、それぞれのプリズム
配列方向(すなわち、光源からの光の入射方向に対して
成す角度)の組合せ;なお、光源からの光の入射方向に
対して平行な場合、0度の角度を成すとし、光源からの
光の入射方向に対して直交する場合、90度の角度を成
すとする。 (c)2つのプリズムフィルムの、それぞれのプリズム
頂角の組合せ;すなわち、互いに同じ頂角のプリズムを
有するか、互いに異なる大きさの頂角のプリズムを有す
るか。 (d)2つのプリズムフィルムの、それぞれの延在方向
の組合せ;すなわち互いの平坦面は平行か、または非平
行か。非平行の場合、導光空間の高さが、光源が配置さ
れたプリズムフィルムの一端縁の開口部から遠方端縁に
向かって小さくなる様に、2つのプリズムフィルムは配
置される。この場合、光の入射方向に沿った垂直断面に
おいて、導光空間の断面形状は楔型になる。
びプリズム形状を効果的に組合せて形成した、本発明の
導光ユニットの好適な実施形態について、図3に沿って
ここで説明する。図3は、本発明による導光ユニット
(6)と、光源(4)とを含んでなる面光源(60)の
垂直断面図である。この図は、光源(4)からの光(4
0)の導光空間(3)に対する入射方向をに沿って、発
光面に垂直な面で切ったの断面図である。図3に示す例
では、2つのプリズムフィルム(1,2)を所定の距離
をおいて配置し、それらの間に中空の導光空間(3)を
備える様にして、2つのプリズムフィルム(1,2)か
らなる導光ユニット(6)が形成されている。また、2
つのプリズムフィルム(1,2)のそれぞれの一端縁
(11,21)は互いに平行に並んで離されて配置さ
れ、開口部(30)を形成し、その開口部(30)と導
光空間(3)とが連続している。
(3)内に有効に光を照射(入射)する様に光源(4)
が配置され、導光ユニット(6)とともに面光源(6
0)を形成している。図3の例では、光源(4)の発光
面を部分的に覆う様にして反射板(41)を配置してい
る。反射板(41)は、導光空間(3)以外に光が照射
されない様にするために有用である。また、通常、第2
プリズムフィルム(2)の背面(導光空間に対する外側
の面)には、反射フィルム(5)が配置され、第1プリ
ズムフィルム(1)の発光面(図3では上側の面)の輝
度を高めている。図3に示す例の様に、薄型の導光ユニ
ットを形成する場合、導光空間(3)の断面形状は楔型
であるのが好ましい。すなわち、プリズムフィルム
(1,2)の互いの平坦面は非平行で、導光空間(3)
の高さが、光源(4)が配置された一端縁(11,2
1)の開口部(30)から遠方端縁(12,22)に向
かって小さくなる様に、2つのプリズムフィルムが配置
される。
フィルムのうち、発光面側に位置する第1プリズムフィ
ルムのプリズム面を導光空間外側に向けて配置する。こ
の時、この第1プリズムフィルムのプリズム配列方向
は、光の入射方向に対して平行でない様にすることが必
要である。これにより、漏光効果と伝播効果とを効果的
にバランスさせ、導光ユニットの薄型化を容易に実現す
ることができる。この場合、第2プリズムフィルムの3
次元配置やプリズム形状は、特に限定されない。しかし
ながら、第2プリズムフィルムのプリズム配列方向は、
第1プリズムフィルムのプリズム配列方向とは平行でな
いのが好ましく、2つの配列方向の成す角度が40〜9
0度の範囲であるのが特に好ましい。これにより、30
mm以下の、特に好ましくは20mm以下の高さを有す
る導光空間の場合でも、漏光効果と伝播効果とのバラン
スが極めて容易になる。また、2つの配列方向の成す角
度が0度または0度に近い場合、第1プリズムフィルム
のプリズム頂角は、80〜95度の範囲であり、第2プ
リズムフィルムのプリズム頂角は、65〜80度の範囲
であるのが好ましい。これにより、30mm以下の高さ
を有する導光空間の場合でも、漏光効果と伝播効果との
バランスが極めて容易になる。なお、上記第1形態で
は、第1プリズムフィルムのプリズム配列方向が光の入
射方向と成す角度は、0度でない、すなわち平行でなけ
れば良いが、通常40〜90度の範囲である。
ィルムのプリズム面が前記導光空間外側に向けて配置さ
れ、かつ、第1プリズムフィルムのプリズム配列方向が
光の入射方向に対して平行である場合、第2プリズムフ
ィルムの3次元配置を次の様に規定する。すなわち、第
2プリズムフィルムのプリズム配列方向は、光の入射方
向に対して平行でない様にする。これにより、漏光効果
と伝播効果とを効果的にバランスさせ、導光ユニットの
薄型化を容易に実現することができる。なお、第2プリ
ズムフィルムのプリズム配列方向が、光の入射方向と成
す角度は、0度でない、すなわち平行でなければ良い
が、通常40〜90度の範囲である。
リズムフィルムのプリズム面が導光空間外側に向けて配
置され、第1プリズムフィルムのプリズム配列方向が光
の入射方向に対して平行であり、かつ第2プリズムフィ
ルムのプリズム配列方向が光の入射方向に対して平行で
ある場合、2つのプリズムフィルムの相対的な配置を次
の様に規定する。すなわち、図3に示す様に、導光空間
の高さ(厚さ方向寸法)が、一端縁の開口部から遠方端
縁に向かって小さくなる様に、2つのプリズムフィルム
を配置する。また、第2プリズムフィルムのプリズム面
が導光空間外側に向けて配置する。これにより、漏光効
果と伝播効果とを効果的にバランスさせ、導光ユニット
の薄型化を容易に実現することができる。通常、第1プ
リズムフィルムのプリズム面が導光空間外側に向けて配
置され、かつ2つのプリズムフィルムのプリズム配列が
ともに光の入射方向に対して平行である構造は、漏光効
果を高めるのに比較的不利である。しかしながら、2つ
のプリズムフィルムの相対的な配置を上記の様にして、
導光空間の垂直断面図形が楔型になる様にすることによ
り、この様な不利を解消できる。
ルムのプリズム面を導光空間内に向けて配置することも
できる。この様な場合、第2プリズムの3次元配置やプ
リズム形状を、以下に説明する様に規定すれば良い。ま
ず、本発明の第4の形態では、第1プリズムフィルムの
プリズム面を導光空間内に向けて配置し、かつ第2プリ
ズムフィルムのプリズム面が導光空間外側に向けて配置
する。これにより、漏光効果と伝播効果とを効果的にバ
ランスさせ、導光ユニットの薄型化を容易に実現するこ
とができる。また、この様な場合、第2プリズムフィル
ムのプリズム配列方向は、光の入射方向に対して略平行
であるのが好ましい。これにより、30mm以下の高さ
を有する導光空間の場合でも、漏光効果と伝播効果との
バランスが極めて容易になる。一方、上記第4の形態に
おいて、第1プリズムフィルムのプリズム配列方向は、
光の入射方向に対して、40〜90度の範囲の角度を成
す様にするのが好ましい。これにより、20mm以下の
高さを有するさらに薄型の導光空間の場合でも、漏光効
果と伝播効果とのバランスが極めて容易になる。
ズムフィルムのプリズム面を導光空間内に向けて配置
し、かつ前記第2プリズムフィルムのプリズム面が前記
導光空間内に向けて配置する場合、漏光効果と伝播効果
とを効果的にバランスさせるために、第1プリズムフィ
ルムのプリズム配列方向を、光の入射方向に対して直交
しない様にする。この場合、第1プリズムフィルムのプ
リズム配列方向と、光の入射方向とが成す角度は、30
〜60度の範囲であるのが好ましい。これにより、30
mm以下の高さを有する導光空間の場合でも、漏光効果
と伝播効果とのバランスが極めて容易になる。この様な
観点から、第1プリズムフィルムのプリズム配列方向と
光の入射方向とが成す角度は、40〜50度であるのが
特に好ましい。一方、上記第5の形態において、第2プ
リズムフィルムのプリズム配列方向は、光の入射方向に
対して略平行であるのが好ましい。また、第1プリズム
フィルムのプリズム配列方向と、光の入射方向とが成す
角度を30〜60度の範囲にし、かつ第2プリズムフィ
ルムのプリズム配列方向を、光の入射方向に対して略平
行するのが特に好ましい。これにより、20mm以下の
高さを有するさらに薄型の導光空間の場合でも、漏光効
果と伝播効果とのバランスが極めて容易になる。
リズムフィルムのプリズム面が導光空間内に向けて配置
され、第2プリズムフィルムのプリズム面が導光空間内
に向けて配置され、かつ第1プリズムフィルムのプリズ
ム配列方向が光の入射方向に対して直交している場合、
第1プリズムフィルムのプリズム頂角の角度を、第2プ
リズムフィルムのプリズム頂角よりも小さい角度にする
ことで、漏光効果と伝播効果とを効果的にバランスさせ
ることできる。この場合も、第2プリズムフィルムのプ
リズム配列方向は光の入射方向に対して略平行であるの
が好ましい。これにより、30mm以下の高さを有する
導光空間の場合でも、漏光効果と伝播効果とのバランス
が極めて容易になるからである。なお、この第6の形態
では、第1プリズムフィルムのプリズム頂角は、65〜
80度の範囲であり、第2プリズムフィルムのプリズム
頂角は、80〜95度の範囲であるのが好ましい。
ムでは、複数のプリズムのそれぞれは、通常プリズムの
長さ方向に沿って延在し、それぞれの延在方向が互いに
平行である。各プリズムの頂上(頂部)は、所定の頂角
を有する角型形状であるか、または、丸みを帯びたラウ
ンド形状(頂角が丸く削られた様な形状)である。伝播
効果を効果的に高めるためには、プリズム頂部は、所定
の頂角を有する角型形状であるのが好ましい。プリズム
頂部が角型頂部の場合、その頂角は、通常60〜100
度、好適には65〜95度、特に好適には70〜90度
である。
光透過率が通常80%以上、好適には85%以上、特に
好適には90%以上のポリマーから形成される。なお、
本明細書における光透過率は、JIS K−7105に
順じて測定した全光線透過率である。プリズムフィルム
は、たとえば、プリズムに対応した所定の形状および配
列を有する金型を用い、ポリマーを成形して作製するこ
とができる。プリズムフィルムを形成するポリマーに
は、屈折率が1.4〜1.9の範囲の透明性が高いものが
好適である。たとえば、アクリル系、エポキシ変成アク
リル、ポリカーボネート等のポリマーである。
を損なわない限り特に限定されない。通常、プリズムフ
ィルムの厚み(平坦面の表面からプリズム頂部までの距
離)は、通常50μm〜2mmである。また、プリズム
ピッチ(=頂部間隔)は、通常0.020〜0.5mm、
好適には0.022〜0.3mm、プリズムの高さ(隣
接するプリズム間の谷部から測定した頂部までの高さ)
は通常0.01〜1mm、好適には0.011〜0.6
mmである。
ムフィルムの具体例として、3M社製「BEF(商標)
シリーズ」、同社製「IDF(商標)シリーズ」、同社
製「TRAF(商標)」等を挙げることができる。
にして、面光源を作製することができる。すなわち、導
光ユニット以外の構成は、通常の面光源のものと同じも
のが使用できる。たとえば、光源としては線(棒)状、
球状等、通常の形状の光源が使用できる。たとえば、蛍
光管、冷陰極管、発光ダイオード等が使用できる。ま
た、導光空間の一端側に形成された第1開口部近傍に配
置された光源の他に、その第1開口部と対向する他端側
に形成された第2開口部近傍に光源を配置することもで
きる。この場合、導光空間の高さは、第1開口部から、
第1開口部と向かい合う遠方端に位置する第2開口部に
向かって実質的に変化しない様に、すなわち、2つのプ
リズムフィルムの平坦面は略平行になる様にするのが良
い。また、面光源を作製する場合、導光空間を包囲し、
プリズムフィルム発光面以外から光が漏れない様にす
る、フレームまたは枠体を用いることもできる。また、
第2プリズムフィルムの導光空間に対する外側の面に
は、反射フィルム等の光不透過性フィルムを配置するの
が良い。
の一方の主面、すなわち、導光空間に対する外側の面が
発光面である。一方、導光ユニットの表裏を反対にし、
第2プリズムフィルムを第1プリズムフィルムと見な
し、第1プリズムフィルムを第2プリズムフィルムと見
なした場合に、上記いずれかの実施形態に包含される構
成を有するものもある。この様な場合、第2プリズムフ
ィルムの外側面を発光面として利用することもできる。
示装置の場合を例にとれば、通常、約2cm2の小画面
装置から、約1m2の大画面のものにまで、本発明の導
光ユニットは利用できる。
高さを小さくし、導光ユニット及び面光源の厚さを薄く
することができる。導光空間の高さは、通常1〜30m
m、好適には2〜20mmである。なお、導光空間の高
さは、光源が配置される一端側の開口部において測定さ
れた、互いに対向する2つのプリズムフィルム主面間の
距離である。また、一方のプリズムフィルムのプリズム
面が導光空間内に向いている場合、一方のプリズムフィ
ルムのプリズム頂部から、他方のフィルムのプリズム主
面までの距離である。更に、両方のフィルムのプリズム
面が導光空間内に向いている場合、一方のプリズム頂部
から他方のプリズム頂部までの距離である。
ニットを作製した。なお、各例で用いたプリズムフィル
ムの構造及び寸法については、以下に示すとおりであっ
た。なお、各例で用いたプリズムフィルムの平面寸法
は、40mm×40mmであった。 BEFII:3M社製プリズムフィルム(輝度上昇フィル
ム)「BEF(商標)II、品番:90/50」。これ
は、プリズム面に複数の平行プリズムが配置されたもの
で、各プリズムの幅方向断面形状は、頂角が90度の2
等辺三角形であった。互いに隣接するプリズム頂角(頂
部)の距離(プリズムピッチ)は50μm、プリズムフ
ィルムの厚さ(プリズムフィルムの平坦面からプリズム
面のプリズム頂部までの距離)は155μmであった。 TRAF:3M社製プリズムフィルム「TRAF(商
標)II」。これは、プリズム面に複数の平行プリズムが
配置されたもので、各プリズムの幅方向断面形状は、頂
角が70度の2等辺三角形であった。プリズムピッチは
31μm、プリズムフィルムの厚さは145μmであっ
た。 IDF20:3M(株)社製プリズムフィルム「IDF
(商標)20」。これは、プリズム面に複数の平行プリ
ズムが配置されたもので、各プリズムの幅方向断面形状
は、頂角が70.7度、一方の底角が77.6度、他方
の底角が31.7度の三角形であった。プリズムピッチ
は50μm、プリズムフィルムの厚さは150μmであ
った。
が非対称のプリズムフィルムを、そのプリズム配列方向
を光源の光の入射方向に平行にしないで使用する場合、
プリズムのどちらの斜面を光源側に向けるかは、特に限
定されない。漏光効果と伝播効果とを効果的にバランス
させることできる様に、適宜決定すれば良い。後述する
実施例のうち、実施例4、7、12、20及び24で
は、大きな方の底角(IDF20の場合は77.6度の
底角)のプリズム斜面を、一端縁側(光源のある方向)
に向く様に配置し、一方、実施例3及び16では、小さ
な方の底角(IDF20の場合は31.7度の底角)の
プリズム斜面が、一端縁側(光源のある方向)に向く様
に配置した。なお、実施例3と4とは、この様なプリズ
ム斜面(第1プリズムフィルムの)の光源に対する向き
のみが異なる。
示される構造の導光ユニットを作製した。各実施例での
プリズムフィルムの種類及び3次元配置の組合せは、表
1に示すとおりであった。ここでは、実施例1の場合を
例にとって、導光ユニットの作製手順について説明す
る。まず、第1プリズムフィルムとして3M社製のプリ
ズムフィルム「BEF(商標)II」 を、プリズム面が
導光空間外側を向く(表1中、記号「O」で示す)様に
発光面側に配置し、第2プリズムフィルムとして同「B
EF(商標)II」を、プリズム面が導光空間内を向く
(表1中、記号「I」で示す)様に背面側に配置した。
また、2つのプリズムフィルムの一端縁には開口部が設
けられ、この開口部において測定された導光空間の高さ
は4mmであった。一方、2つのプリズムフィルムの遠
方端縁どうしは、ほとんど接触する様に接近させた。
は、図3において、紙面に対して垂直であり、第2プリ
ズムフィルムのプリズム配列方向は、紙面に対して平行
であった。すなわち、第1プリズムフィルムのプリズム
配列方向は、上記開口部に配置される光源からの光の入
射方向に対して直交(表1中、記号「H」で示す)する
様にして、第2プリズムフィルムのプリズム配列方向
は、上記開口部に配置される光源からの光の入射方向に
対して平行(表1中、記号「V」で示す)になる様にし
て、それぞれ配置された。実施例1と同様にし、表1に
示される組合せを用いて、他の実施例の導光ユニットも
同様にして作製した。
にして、光の伝播と、発光面からの漏光との様子を観察
した。各例の導光ユニットを暗室内に置き、4つの点光
源(LED)を、開口部に平行に一列に並べて点灯させ
て、発光と伝播の様子を発光面から観察した。各実施例
の場合とも、発光面(プリズムフィルムの主面)上を、
開口部のある一端縁から遠方端縁に向かって、LEDが
発する光線が高輝度で連続して走る様子が観察された。
すなわち、本発明の導光ユニットでは、薄型の導光空間
において、漏光効果と伝播効果とをバランスさせ、光源
自体の輝度(照度)等に応じて、所望の輝度及び発光の
均一性を得ることができることが分かった。
えて、2つの透明アクリルフィルム(両面ともプリズム
が一切ない。)を用いた以外は、実施例1と同様にし
て、本例の導光ユニットを作製した。本例の導光ユニッ
トについて、実施例と同様にして、光の伝播と、発光面
からの漏光との様子を観察した。しかしながら、発光面
上の一端縁近傍のみが明るく発光し、遠方端縁近傍はま
ったく発光しなかった。すなわち、プリズムの無いフィ
ルムだけでは、漏光効果と伝播効果とをバランスさせる
ことはできないことが分かった。
元配置を、プリズム面を外側、プリズム配列を光の入射
方向に対して平行(記号で表せば「VO」)にし、第2
プリズムフィルムの3次元配置を、プリズム面を内側、
プリズム配列を光の入射方向に対して平行にし(記号で
表せば「VI」)にした以外は、実施例1と同様にし
て、本例の導光ユニットを作製した。本例の導光ユニッ
トについて、実施例と同様にして、光の伝播と、発光面
からの漏光との様子を観察した。しかしながら、比較例
1の場合と同様に、発光面上の一端縁近傍のみが明るく
発光し、遠方端縁近傍はまったく発光しなかった。すな
わち、同じプリズムフィルムを用いても、プリズムフィ
ルムの3次元配置が適切でないと、漏光効果と伝播効果
とをバランスさせることはできないことが分かった。
斜。 I: プリズム面が導光空間内側に向いている。 O: プリズム面が導光空間外側に向いている。
を説明する図である。
用いた面光源の断面図である。
22:遠方端縁 3:導光空間、30:開口部 4:光源、41:反射板 5:反射フィルム 6:導光ユニット、60:面光源
Claims (6)
- 【請求項1】 それぞれが2つの主面を有し、それぞれ
の一方の主面がプリズム面であり、他方の主面がプリズ
ムを持たない平坦面であり、それぞれのプリズム面には
複数のプリズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に
配列された、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフ
ィルムを備えてなり、 前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、 前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に向い
た主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射された
光により発光する発光面である、導光ユニットにおい
て、 前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導光空間
外側に向けて配置され、かつ前記第1プリズムフィルム
のプリズム配列方向が前記光の入射方向に対して平行で
ないことを特徴とする、導光ユニット。 - 【請求項2】 それぞれが2つの主面を有し、それぞれ
の一方の主面がプリズム面であり、他方の主面がプリズ
ムを持たない平坦面であり、それぞれのプリズム面には
複数のプリズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に
配列された、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフ
ィルムを備えてなり、 前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、 前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に向い
た主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射された
光により発光する発光面である、導光ユニットにおい
て、 前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導光空間
外側に向けて配置され、かつ前記第1プリズムフィルム
のプリズム配列方向が前記光の入射方向に対して平行で
あり、 前記第2プリズムフィルムのプリズム配列方向は、前記
光の入射方向に対して平行でないことを特徴とする、導
光ユニット。 - 【請求項3】 それぞれが2つの主面を有し、それぞれ
の一方の主面がプリズム面であり、他方の主面がプリズ
ムを持たない平坦面であり、それぞれのプリズム面には
複数のプリズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に
配列された、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフ
ィルムを備えてなり、 前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成するように配置され、 前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に向い
た主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射された
光により発光する発光面である、導光ユニットにおい
て、 前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導光空間
外側に向けて配置され、前記第1プリズムフィルムのプ
リズム配列方向が前記光の入射方向に対して平行であ
り、前記第2プリズムフィルムのプリズム面が前記導光
空間外側に向けて配置され、かつ第2プリズムフィルム
のプリズム配列方向が前記光の入射方向に対して平行で
あり、 前記導光空間の高さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部か
ら前記開口部と向かい合う遠方端縁に向かって小さくな
る様に、前記2つのプリズムフィルムが配置されている
ことを特徴とする、導光ユニット。 - 【請求項4】 それぞれが2つの主面を有し、それぞれ
の一方の主面がプリズム面であり、他方の主面がプリズ
ムを持たない平坦面であり、それぞれのプリズム面には
複数のプリズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に
配列された、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフ
ィルムを備えてなり、 前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、 前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に向い
た主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射された
光により発光する発光面である、導光ユニットにおい
て、 前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導光空間
内に向けて配置され、前記第2プリズムフィルムのプリ
ズム面が前記導光空間外側に向けて配置されていること
を特徴とする、導光ユニット。 - 【請求項5】 それぞれが2つの主面を有し、それぞれ
の一方の主面がプリズム面であり、他方の主面がプリズ
ムを持たない平坦面であり、それぞれのプリズム面には
複数のプリズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に
配列された、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフ
ィルムを備えてなり、 前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、 前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に向い
た主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射された
光により発光する発光面である、導光ユニットにおい
て、 前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導光空間
内に向けて配置され、かつ前記第2プリズムフィルムの
プリズム面が前記導光空間内に向けて配置され、 前記第1プリズムフィルムのプリズム配列方向は、前記
光の入射方向に対して直交していないことを特徴とす
る、導光ユニット。 - 【請求項6】 それぞれが2つの主面を有し、それぞれ
の一方の主面がプリズム面であり、他方の主面がプリズ
ムを持たない平坦面であり、それぞれのプリズム面には
複数のプリズムがプリズムの長さ方向に沿って略平行に
配列された、第1プリズムフィルム及び第2プリズムフ
ィルムを備えてなり、 前記2つのプリズムフィルムは、それぞれのプリズムフ
ィルムの一端縁が間隔をおいて互いに略平行に配置され
て開口部を形成し、その開口部と連続した導光空間をそ
れらのプリズムフィルム間に形成し、前記導光空間の高
さ(厚さ方向寸法)が、前記開口部から、前記開口部と
向かい合う遠方端縁に向かって実質的に増大しない様に
配置され、 前記第1プリズムフィルムの前記導光空間の外側に向い
た主面が、前記開口部から前記導光空間内に入射された
光により発光する発光面である、導光ユニットにおい
て、 前記第1プリズムフィルムのプリズム面が前記導光空間
内に向けて配置され、前記第2プリズムフィルムのプリ
ズム面が前記導光空間内に向けて配置され、かつ前記第
1プリズムフィルムのプリズム配列方向が前記光の入射
方向に対して直交しており、 前記第1プリズムフィルムのプリズム頂角は、前記第2
プリズムフィルムのプリズム頂角よりも小さい角度を有
することを特徴とする、導光ユニット。
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