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発明の名称 透過率調整部材および面状照明装置、並びにそれを用いた液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17941(P2007−17941A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2006−65701(P2006−65701)
出願日 平成18年3月10日(2006.3.10)
代理人 【識別番号】100080159
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 望稔
発明者 松下 元彦
要約 課題
透過率を調整するためのドットのパターン形状を規定し、均質な光源を得ることができる技術を提供すること。

解決手段
光源から出射された光を光出面から射出する面状照明装置に用いられ、入射した光を拡散させて出射させるための透過率調整体部材であって、光透過性を有する光学部材と、光学部材に設けられた多数の透過率調整体とを有し、透過率調整体は、寸法が500μm以下であり、所定のパターン密度分布で配置されていることで、上記課題を解決する。
特許請求の範囲
【請求項1】
光源から出射された光を光出面から射出する面状照明装置に用いられ、入射した光を拡散させて出射させるための透過率調整体部材であって、
光透過性を有する光学部材と、
前記光学部材に設けられた多数の透過率調整体とを有し、
前記透過率調整体は、寸法が500μm以下であり、所定のパターン密度分布で配置されている透過率調整部材。
【請求項2】
前記透過率調整体は、厚みが5μm以上である請求項1に記載の透過率調整部材。
【請求項3】
所定位置(x,y)での前記透過率調整体のパターン密度をρ(x,y)とし、
前記透過率調整体を含まない場合の前記面状照明装置の前記光出面から出射される光の所定位置(x,y)から出射される相対輝度をF(x,y)とし、最大輝度をFmaxとし、最小輝度をFminとすると、
前記相対輝度F(x,y)と前記パターン密度ρ(x,y)との関係が下記式、
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin
(式中、cは、0.5≦c≦1を満たす)
を満足する請求項1また2に記載の透過率調整体部材。
【請求項4】
所定位置(x,y)での前記透過率調整体のパターン密度をρ(x,y)とし、
前記透過率調整体を含まない場合の前記面状照明装置の前記光出面から出射される光の所定位置(x,y)から出射される相対輝度をF(x,y)とし、最大輝度をFmaxとし、最小輝度をFminとすると、
前記相対輝度F(x,y)と前記パターン密度ρ(x,y)との関係が下記式、
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin)+ρb
(式中、cは、0.5≦c≦1、ρbは、0<ρb≦1.5を満たす)
を満足する請求項1また2に記載の透過率調整体部材。
【請求項5】
前記透過率調整体は、FMスクリーニングによって前記光学部材の表面に配置される請求項1〜4のいずれかに記載の透過率調整部材。
【請求項6】
前記透明部材は、透明フィルム、導光板、拡散フィルムまたはプリズムシートである請求項1〜5のいずれかに記載の透過率調整部材。
【請求項7】
少なくとも1つの線状光源と、
前記線状光源が配置される平行溝が形成され、前記線状光源から入射された光を光射出面から射出する平板状の導光板と、
前記導光板の光射出面と反対側の面に対向して配置された反射シートと、
前記導光板の光射出面上に配置された請求項1〜5のいずれかに記載の透過率調整部材とを有する面状照明装置。
【請求項8】
少なくとも1つの線状光源と、
前記線状光源が配置される平行溝が形成され、前記線状光源から入射された光を光射出面から射出する平板状の導光板と、
前記導光板の光射出面と反対側の面に対向して配置された反射シートと、
前記導光板の光射出面上に、所定の密度分布で配置されている多数の透過率調整体とを有し、
前記透過率調整体は、寸法が500μm以下である面状照明装置。
【請求項9】
請求項7または8に記載の面状照明装置と、前記面状照明装置の光出面側に配置される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを駆動する駆動ユニットを備える液晶表示装置。
【請求項10】
線状光源と、
前記線状光源が配置される平行溝が形成され、前記線状光源から入射された光を光射出面から射出する平板状の導光板と、
前記導光板の光射出面と反対側の面に対向して配置された反射シートと、
前記導光板の前記光射出面の表面に沿って、前記光射出面の全面に形成され、前記導光板に接している面とは反対側の面が平坦なインク層とを有し、
前記導光板の前記光射出面は、凹凸を有する形状である面状照明装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、導光板の光出射面から入射される光をより均一な出射光として出射する透過率調整部材、光源から入射した光を拡散して光射出面から照明光を照射する導光板を有する面状照明装置およびそれらを用いた技術に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置には、液晶パネル(LCD)の裏面側から光を照射し、液晶パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源、この光源から出射した光を拡散して液晶パネルを照射する導光板、導光板から放射される光を均一化するプリズムシートや拡散フィルムなどの部品を用いて構成される。
近年、液晶表示装置の薄型化、低消費電力化が要望されており、それを実現するために種々の形状の導光板が提案されている(例えば、引用文献1から3参照。)。
【0003】
特許文献1には、導光板を用いた面光源装置が開示されている。図28は、特許文献1に記載の面光源装置の分解斜視図である。
同図に示す面光源装置(バックライトユニット)は、導光板100に蛍光ランプ102を埋め込んだ後、導光板100の背面に反射シート104を配置し、導光板100の出射面に透過光量補正シート106、光拡散板108、プリズムシート110を積層することで形成される。
導光板100は、略長方形形状を有し、照明光を拡散する微粒子が分散混入された樹脂により形成されている。また、導光板100の上面は平坦になっており、出射面として割り当てられる。さらに、導光板100の背面(出射面と反対側の面)には蛍光ランプ102を埋め込む断面U字状の溝100aが形成され、導光板100の出射面には、蛍光ランプ102の真上を避けて、照明光の出射を促す光量補正面100bが形成されている。
【0004】
特許文献1には、微粒子を混入して導光板100を形成すると共に、蛍光ランプ102の真上を除いた出射面の一部または全部に形成した光量補正面100bにより照明光の出射を促すことにより、全体の厚さを薄型化し、かつ出射光の不自然な輝度むらを低減できることが記載されている。
【0005】
また、特許文献2には、バックライトの照射量を減らすことなく、液晶表示装置の小型軽量化や薄型化およびコスト・消費電力の低減化を実現することができる液晶表示装置のバックライトを得るために、長方形の照射面と、短辺の中央部に長辺と平行にくり抜かれた、光源を嵌挿するための矩形断面の溝と、この溝を挟んで長辺の両側面方向に向かって板厚が次第に薄くなるように形成された背面とを有する導光板が開示されている。
また、特許文献3には、液晶表示装置の額縁を狭くし、厚みを薄くすることができ、光利用効率がよく明るいバックライトユニットを得るために、光源を配置するための凹部の幅方向に平行な断面の形状が、深さ方向を主軸とする放物線形状である導光体(導光板)が開示されている。
【0006】
このような導光板を用いたバックライトユニットでは、輝線、暗線など輝度分布にむらがある。そこで、輝度分布のむらを改善するための種々の技術が提案されている(例えば、特許文献4から7参照。)。
特許文献4には、面状光源の観察者側に光透過率を阻止するドット上の印刷部が形成されている。特許文献5には、光量調整層が光源上部に形成されている。特許文献6には、突出縁部の表面の出光面に透過率調整手段が形成されている。特許文献7には、輝度分布データを階調反転させた光学部材が記載されている。
【0007】
【特許文献1】特開平9−304623号公報
【特許文献2】特開平8−62426号公報
【特許文献3】特開平10−133027号公報
【特許文献4】特開平5−127156号公報
【特許文献5】特開平6−235825号公報
【特許文献6】特開2001−42327号公報
【特許文献7】特開2004−170698号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述の特許文献4から7では、透過率を調整するドット(透過率調整体)や、そのドットのパターン形状について詳細に開示されていない。そこで、通常の印刷方法で透過率を調整するためのドット(透過率調整体)を作成したが、均質な光源を得ることができなかった。
【0009】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、透過率を調整するためのドット(透過率調整体)について規定し、均質な光源を得ることができる、つまり、均一で輝度むらの低減された光を射出することができる透過率調整部材および面状照明装置、並びにそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明の第2の課題は、光射出面から高輝度でかつ輝度むらが低減された光を射出することができる面状照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、光透過性を有する光学部材と、その表面上に配置され、透過率を調整する複数の透過率調整体とを備える透過率調整部材であって、前記複数の透過率調整体は、その最大寸法が500μm以下であり、所定のパターンを形成して配置される透過率調整部材を提供する。
前記光学部材は、透明フィルム、導光板、拡散フィルムまたはプリズムシートであることが好ましい。
【0011】
本発明の第2の態様は、上述の透過率調整部材と、光源と、前記光源から光を導光する導光板とを備える面状照明装置を提供する。
あるいは、光源と、前記光源からの光の透過率を調整する複数の透過率調整体を表面上に配置する導光板とを備え、前記複数の透過率調整体は、その最大寸法が500μm以下であり、所定のパターンを形成して配置される面状照明装置を提供する。
【0012】
前記透過率調整体は、FMスクリーニングによって前記光学部材の表面に配置されることが好ましい。
また、前記透過率調整体は、下記式(1)を満たす密度パターンρ(x,y)を形成して前記光学部材または導光板の表面上に配置されることが好ましい。
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin) ・・・式(1)
(c:透過率調整体を配置する全領域における最大密度、F(x,y):透過率調整体を含まない状態における任意の領域(x,y)での面状照明装置の光出射面の輝度分布、Fmax:面状照明装置の光出射面から出射される光の最大輝度、Fmin:面状照明装置の光出射面から出射される光の最小輝度)
【0013】
本発明の第3の態様は、上述の面状照明装置と、前記面状照明装置の光出射面側に配置される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを駆動する駆動ユニットとを備える液晶表示装置を提供する。
【0014】
また、前記課題を解決するために、本発明の第1の態様の第2の形態は、光源から出射された光を光出面から射出する面状照明装置に用いられ、入射した光を拡散させて出射させるためのの透過率調整体部材であって、光透過性を有する光学部材と、前記光学部材に設けられた多数の透過率調整体とを有し、前記透過率調整体は、寸法が500μm以下であり、所定のパターン密度分布で配置されている透過率調整部材を提供するものである。
ここで、前記透過率調整体は、厚みが5μm以上であることが好ましい。
【0015】
また、所定位置(x,y)での前記透過率調整体のパターン密度をρ(x,y)とし、前記透過率調整体を含まない場合の前記面状照明装置の前記光出面から出射される光の所定位置(x,y)から出射される相対輝度をF(x,y)とし、最大輝度をFmaxとし、最小輝度をFminとすると、前記相対輝度F(x,y)と前記パターン密度ρ(x,y)との関係が下記式、
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin
(式中、cは、0.5≦c≦1を満たす)
を満足することが好ましい。
【0016】
または、所定位置(x,y)での前記透過率調整体のパターン密度をρ(x,y)とし、前記透過率調整体を含まない場合の前記面状照明装置の前記光出面から出射される光の所定位置(x,y)から出射される相対輝度をF(x,y)とし、最大輝度をFmaxとし、最小輝度をFminとすると、前記相対輝度F(x,y)と前記パターン密度ρ(x,y)との関係が下記式、
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin)+ρb
(式中、cは、0.5≦c≦1、ρbは、0<ρb≦1.5を満たす)
を満足することが好ましい。
【0017】
さらに、前記透過率調整体は、FMスクリーニングによって前記光学部材の表面に配置されることが好ましい。
また、前記透明部材は、透明フィルム、導光板、拡散フィルムまたはプリズムシートであることが好ましい。
【0018】
また、前記課題を解決するために、本発明の第2の態様の第2の形態は、少なくとも1つの線状光源と、前記線状光源が配置される平行溝が形成され、前記線状光源から入射された光を光射出面から射出する平板状の導光板と、前記導光板の光射出面と反対側の面に対向して配置された反射シートと、前記導光板の光射出面上に配置された上記のいずれかに記載の透過率調整部材とを有する面状照明装置を提供するものである。
【0019】
また、前記課題を解決するために、本発明の第2の態様の第3の形態は、少なくとも1つの線状光源と、前記線状光源が配置される平行溝が形成され、前記線状光源から入射された光を光射出面から射出する平板状の導光板と、前記導光板の光射出面と反対側の面に対向して配置された反射シートと、前記導光板の光射出面上に、所定の密度分布で配置されている多数の透過率調整体とを有し、前記透過率調整体は、寸法が500μm以下である面状照明装置を提供するものである。
【0020】
さらに、前記課題を解決するために、本発明の第3の態様の第3の形態は、上記のいずれかに記載の面状照明装置と、前記面状照明装置の光出面側に配置される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを駆動する駆動ユニットを備える液晶表示装置を提供するものである。
【0021】
さらに、前記第2の課題を解決するために、本発明の第2の態様の第4の形態は、線状光源と、前記線状光源が配置される平行溝が形成され、前記線状光源から入射された光を光射出面から射出する平板状の導光板と、前記導光板の光射出面と反対側の面に対向して配置された反射シートと、前記導光板の前記光射出面の表面に沿って、前記光射出面の全面に形成され、前記導光板に接している面とは反対側の面が平坦なインク層とを有し、前記導光板の前記光射出面は、凹凸を有する形状である面状照明装置を提供するものである。
【発明の効果】
【0022】
本発明に従えば、透過率を調整するためのドット(透過率調整体)について規定するので、面状照明装置の出射面からドットが目視されにくくなる。面状照明装置の出射面からドットが目視される場合にはドットによって光源の均質さは妨げられるため、本発明によれば、ドットを目視され難くすることにより均質な光源を得ることができる技術を提供することができる。つまり、本発明によれば、輝度むらを低減させることができる。
【0023】
さらに、透過率調整体の各位置のパターン密度が、上記式を満たすことにより、光出射面から出射する光の輝度を低下させることなく、輝度むらが低減された光を出射させることができる。
【0024】
また、導光板の光射出面を凹凸形状とし、その表面にインク層を形成することで、輝度むらが低減され、均一な光を面状照明装置の光出面から射出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本発明に係る透過率調整部材を用いた液晶表示装置について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
図1は、本発明の透過率調整部材を用いた液晶表示装置の概略を示す構成図である。図1(a)は、本発明の透過率調整部材を用いた液晶表示装置の斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示す液晶表示装置の断面図である。
液晶表示装置10は、基本的に、面状照明装置(以下、バックライトユニットともいう)2と、バックライトユニット2の光出射面側に配置される液晶表示パネル4と、それらを駆動する駆動ユニット6とを有する。
液晶表示パネル4は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル4の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット6は、液晶表示パネル4内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル4を透過する光の透過率を制御したりする。
【0026】
バックライトユニット2は、液晶表示パネル4の背面から、液晶表示パネル4の全面に光を照射する装置であり、液晶表示パネル4の画像表示面と略同一の光出射面(発光面)を有する。
バックライトユニット2は、図1に示すように、基本的には、光源12と、導光板18と、リフレクタ20と、反射シート22と、透過率調整部材(以下、透過率調整体ユニットという)28と、拡散フィルム14と、2枚のプリズムシート16及び17とを有する。
【0027】
光源12は、棒状(線状)光源であり、液晶表示パネル4を照明するために用いられる。光源12は、導光板18に形成された平行溝18f内に配置される。
棒状の光源12としては、例えば、冷陰極管、蛍光管、LED(発光ダイオード)などを用いることができる。
光源がLEDの場合には、導光板18の平行溝18fと同等の長さを有する円柱状又は角柱状の透明な導光体を用い、その導光体の側面にLEDを配置して用いる。このようなLED光源は、用いた導光体の側面からLEDの光を入射してその導光体の上面及び底面から光を出射することができる。
【0028】
導光板18は、表面の外形形状が矩形状の平板であり、透明樹脂により形成される。導光板18の一方の面は、平坦となっており、他方の面は、棒状光源を収容するための平行溝18fが中央に形成される。この導光板18の平行溝18fは、平行溝18fの長手方向に垂直な断面(以下、単に平行溝18fの断面形状ともいう)が三角形状になるように形成される。
また、導光板18は、平行溝18fが形成された中央から両端の各辺に向かうにしたがって板厚が薄くなるように、導光板18の平坦な面に対して傾斜する。
【0029】
導光板18は、矩形状の光出射面18aと、その一辺に垂直な方向からみて中央付近の部分である厚肉部18bと、この厚肉部18bの両側の部分である薄肉端部18cと、厚肉部18bから両側の薄肉端部18cに向かって肉厚が薄くなり、傾斜面18dを形成する部分である傾斜背面部18eと、厚肉部18bに形成され光源12を収納する上述の平行溝18fに区分けされる。なお、ここでは傾斜面18dを平面として形成するが、曲面としてもよい。
また、導光板18は、平行溝18fの長さ方向に垂直な断面における最深部(三角形状の頂点)を通って、光出射面18aに対して垂直な面を基準として対称な形状である。
【0030】
導光板18の平行溝18fは、導光板18の厚肉部18bの光出射面18aと反対側に光源12を収容するために、三角形状の断面が光出射面18aの長手方向に延在して形成されることが好ましい。なお、導光板18の平行溝18fは、導光板18の長手方向に対して垂直な方向に形成してもよいが、平行溝18fに収容される光源12からの光利用効率を高めるため、光出射面18aの長手方向に形成することが好ましい。
平行溝18fの深さは、光源12の一部が導光板18の下面からはみ出さないように決定されることが好ましく、光源12の寸法や導光板18の機械的強度、経時変化を考慮して決定することが好ましい。また、導光板18の厚肉部18bや薄肉端部18cの厚みは、光源12の寸法に応じて任意に変更することができる。
【0031】
導光板18は、例えば、加熱した原料樹脂を押し出し成形や射出成形によって成形する方法、型中でモノマー、オリゴマー等を重合させて成形する注型重合法等を用いて製造することができる。
導光板19の材料としては、例えば、ポリカーボネート、PMMA(ポリメチルメタクリレート)などのアクリル系樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、ベンジルメタクリレートや、MS樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)などの透明樹脂を用いることができる。
透明樹脂には、光を散乱させるための微粒子を混入させても良く、これにより光出射面18aからの光の出射効率を一層高めることができる。
【0032】
導光板18において、その平行溝18fに配置された光源12から放射される光のうち、平行溝18fを形成する側壁から導光板18の内部に入射した光は、導光板18の傾斜面18dで反射した後、光出射面18aから出射する。
このとき、導光板18の下面から一部の光が漏洩するが、その漏洩した光は、導光板18の傾斜面18d側に形成された後述する反射シート22により反射して再び導光板18の内部に入射して光出射面18aから出射する。こうして、導光板18の光出射面18aから均一な光が放射される。
【0033】
反射シート22は、導光板18の傾斜面18dから漏洩する光を反射して、再び導光板18に入射させるものであり、光の利用効率を向上させることができる。反射シート22は、導光板18の傾斜面18dを覆うように形成される。
反射シート22は、導光板18の傾斜面18dから漏洩する光を反射することができるものであれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、PETやPP(ポリプロピレン)等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは上記のような白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
【0034】
リフレクタ20は、導光板18の平行溝18fを塞ぐように光源12の下面に設けられる。リフレクタ20は、光源12の下面で光を反射して、導光板18の平行溝18fを形成する側壁から光を導光板18へ入射させることができる。
リフレクタ20は、例えば、上記反射シートと同じ素材、すなわち、表面に十分な反射性を付与した樹脂素材、金属箔もしくは金属板により形成することができる。
【0035】
透過率調整体ユニット28は、導光板18から出射される光の輝度むらを低減させるものであり、光透過性を有する光学部材である透明フィルム29と、透明フィルム29の表面に所定のパターンを形成して配置される複数の透過率調整体26とを有する。
【0036】
透明フィルム29は、フィルム状の形状を有し、導光板18と拡散フィルム14の間に配置される。透明フィルム29は、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレートやMS樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)等の光学的に透明な部材で形成される。
【0037】
透過率調整体26は、透明フィルム29の導光板18側の表面に印刷等によって形成される。図2は、透明フィルムに形成された透過率調整体のパターンの一例を示す模式図である。
透過率調整体26は所定の透過率を有し、複数の透過率調整体26が所定のパターンを形成して配置されることにより、導光板18から出射される光の輝度むらを低減させる。そのため、透過率調整体26のパターンは、バックライトユニット2の出射面から出射される光の最大輝度や最小輝度などに応じて、適宜設定される。透過率調整体26のパターンについては後で詳しく説明する。
透過率調整体26は、最大寸法が500μm以下の微小な四角形状のドットである。透明フィルム29上に配置する透過率調整体26のうち最も寸法が大きなもの(以下、透過率調整体の最大寸法という)を500μm以下にすることで、光源や導光板などと組み合わせてバックライトユニット2を構成したときに、バックライトユニット2の出射面から透過率調整体が目視されにくくなる。バックライトユニット2の出射面から透過率調整体が目視される場合には、透過率調整体によって光源の均質さが妨げられる、つまり、透過率調整体ユニットを透過し、射出される光に透過率調整体に起因する輝度むらが生じる。これに対して、透過率調整体26の最大寸法を500μm以下とすることで、透過率調整体を目視されにくくすることにより均質な光源を得ることができる。つまり、輝度むらを低減させ、均一な光を出射することができる。
また、透過率調整体の最大寸法は200μm以下であることがより好ましい。透過率調整体の最大寸法をこの大きさで設計すると、バックライトユニット2の出射面から透過率調整体が目視されないためである。つまり、透過率調整体の最大寸法を200μm以下とすることで、透過率調整体が認識されず、かつ、輝度むらが低減された均一な光を出射することができる。
この透過率調整体26の最大寸法は本願の発明者が見出したものであり、後述する実施例2の結果に基づくものである。
【0038】
透過率調整体26としては、拡散反射体が用いられる。例えば、光を散乱させるシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等の顔料、あるいは樹脂、ガラス、ジルコニア等のビーズ類を、バインダとともに塗工した物である。このような物として、顔料を展色剤やワニスなどで練って作られる印刷インクが挙げられる。
他には、反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ag、Alのような金属を用いることもできる。
【0039】
拡散フィルム14は、導光板18の光出射面18aから出射する光を拡散して均一化するためのものであり、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレートやMS樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)のような光学的に透明な樹脂からなるフィルム状部材に光拡散性を付与して形成される。
その製法は特に限定されないが、例えば、上記平板状部材の表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化(以降これらを施した面を「砂擦り面」という。)を施して拡散性を付与したり、表面に光を散乱させるシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等の顔料、もしくは樹脂、ガラス、ジルコニア等のビーズ類をバインダとともに塗工したり、光を散乱させる前述の顔料、ビーズ類を上記の樹脂中に混練することで形成される。
本発明において、拡散フィルム14としては、マットタイプやコーティングタイプの拡散フィルムを用いることができる。
本発明において、拡散フィルム14としては、上記の素材を用い、かつ、光拡散性を付与した厚み500μm以下のフィルム状部材を用いることが好ましい。
【0040】
拡散フィルム14は、導光板18の光出射面18aから所定の距離だけ離して配置されることが好ましく、その距離は導光板18の光出射面18aからの光量分布に応じて適宜変更し得る。
このように拡散フィルム14を導光板18の光出射面18aから所定の間隔だけ離すことにより、導光板18の光出射面18aから射出する光が、光出射面18aと拡散フィルム14の間で更にミキシング(混合)される。これにより、拡散フィルム14を透過して液晶表示パネル4を照明する光の輝度を、より一層均一化することができる。
拡散フィルム14を導光板18の光出射面18aから所定の間隔だけ離す方法としては、例えば、拡散フィルム14と導光板18との間にスペーサを設ける方法を用いることができる。
【0041】
特に、バックライトユニット2の厚みを少し厚くしてもよい場合には、導光板18の平行溝18fの断面形状によって、平行溝18fに相当する導光板18の光出射面18aにおける輝度のピーク値を十分に低減する必要はなく、部分的に低減するとともに拡散フィルム14と導光板18の光出射面18aとの間に間隙を設けて、拡散フィルム14から射出される照明光の輝度分布を均一にしても良い。
また、導光板18の平行溝18fの断面形状の改良(平行溝の先端部分の先細化)に限界があり、平行溝18fに相当する導光板18の光出射面18aにおける輝度のピーク値を完全に低減できない場合や十分に低減できない場合にも、拡散フィルム14と導光板18の光出射面18aとの間に間隙を設けて、拡散フィルム14から射出される照明光の輝度分布を均一にしても良い。
【0042】
プリズムシート16及び17は、複数のプリズムを平行に配列させることにより形成された透明なシートであり、導光板18の光出射面18aから出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができる。
プリズムシート16及び17の一方は、そのプリズム列の延在する方向が導光板18の平行溝18fと平行になるように配置され、他方は垂直になるように配置される。すなわち、プリズムシート16及び17は、プリズム列の延在する方向が互いに垂直になるように配置される。
また、プリズムシート16は、プリズムの頂角が導光板18の光出射面18aと反対側を向くように配置される。
【0043】
なお、ここでは、プリズムシート16及び17の配置順序は、導光板の直上に、導光板の平行溝と平行な方向に延在するプリズムを有するプリズムシート16を配置し、そのプリズムシート16の上に、導光板18の平行溝18fと垂直な方向に延在するプリズムを有するプリズムシートを配置しても良く、また、その逆でも良い。あるいは、プリズムシート16及び17のうち1枚のみを使用しても良いし、使用しなくても良い。
また、図示例ではプリズムシートを用いたが、プリズムシートの代わりに、プリズムに類する光学素子が規則的に配置されたシートを用いても良い。また、レンズ効果を有する素子、例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型などの光学素子を規則的に備えるシートをプリズムシートの代わりに用いることもできる。
【0044】
本発明においては、図3(a)〜(c)に示すように、反射シート22と導光板18の間にもプリズムシート23を設けることが好ましい。図3(a)は、反射シート22と導光板18の傾斜面18dとの間にプリズムシート23が配置される様子を示す概略断面図であり、図3(b)は、反射シート22と導光板18の傾斜面18dとの間に配置されるプリズムシート23を導光板側から見た概略平面図及び概略横断面図であり、(c)は、プリズムシート23の概略横断面図である。
反射シート22と導光板18の傾斜面18dとの間に設けられるプリズムシート23は、プリズム23aの延在する方向が導光板18の平行溝18fと垂直になるように配置されるとともに、プリズム23aの頂角が導光板18の傾斜面18bと対向するように配置することが好ましい。
【0045】
ここではプリズムシートを用いたが、プリズムシートと同様の効果を有する光学素子を用いても良く、レンズ効果を有する光学素子、例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型などの光学素子が規則的に配置されたシートを設けても良い。
なお、図示例においては、プリズムシート16および17、さらに好ましくはプリズムシート23を用いるが、透過率調整体ユニットにより、面状照明装置の光射出面(光出面)から射出される光の輝度が均一化されている場合には、プリズムシート23はもちろん不要であるし、プリズムシート16および17のどちらか一方、または両方を用いなくても良い。高価なプリズムシートの使用枚数を減らし、あるいは、プリズムシートの使用をやめることにより、装置コストを低減させることができる。
【0046】
図2を参照して、透過率調整体26のパターンについて説明する。
透過率調整体26のパターンは、パターン密度ρ(x,y)が下記式(1)を満たすように設定される。ここでパターン密度ρ(x,y)とは、任意の領域(x,y)における透過率調整体26の面積占有率である。したがって、パターン密度ρ(x,y)=1.0のとき、透過率調整体26はその領域の全面に配置され、ρ(x,y)=0のとき、その領域に全く配置されないこととなる。
【0047】
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin) ・・・式(1)
ここで、cは、透過率調整体を配置する全領域における最大密度であり、0<c≦1の範囲で予め設定される値である。
F(x,y)は、透過率調整体ユニット28を除いた状態における任意の領域(x,y)でのバックライトユニット2の光出射面の輝度分布であり、測定により検出される値である。
maxは、バックライトユニット2の光出射面から出射される光の最大輝度であり、F(x,y)の最大値である。Fminは、バックライトユニット2の光出射面から出射される光の最小輝度であり、F(x,y)の最小値である。
ここで、最大密度cは、0.5≦c≦1とすることが好ましい。最大密度cを0.5以上とすることで、平均輝度の低減も抑えることができ、高輝度で均一な光を出射させることができるからである。これは後述する実施例1の結果に基づくものである。
【0048】
また、透過率調整体26は、パターン密度ρ(x、y)=1、つまり透過率調整体を全面に配置した場合の透過率が10%以上50%以下であることが好ましく、20%以上40%以下とすることがより好ましい。
透過率を10%以上とすることで、平均輝度を低下させることなく、輝度むらを低減させることができ、50%以下とすることで、輝線部(高輝度部分)へ透過率調整体を配置した際、輝度の低減効果が大きくなり、輝度を均一化することができる。
さらに、透過率を20%以上40%以下とすることで、上記効果をより好適に得ることができる。
【0049】
後述する実施例1の結果より、上記式(1)のパターン密度ρ(x,y)を満たすように透過率調整体ユニット28の透過率調整体26を配置することで、バックライトユニット2の光出射面から出射される光の平均輝度の低下を抑え、かつ輝度むらを低減することができる。
このように、透過率調整体ユニット28を用いて輝度むらを低減させることで、拡散フィルム14は、光の拡散をそれほど十分に行う必要がなくなる。その結果、拡散フィルム14をより薄くすることができ、また、プリズムシートの使用を止めることができ、あるいは、プリズムシートの使用枚数を減らすことができ、より軽量で、安価なバックライトユニットを提供することができる。
【0050】
このように透過率調整体を配置させると、入射した光の平均輝度を低減することなく、輝度むらを低減することができ、かつ均質な光源を得ることができる面状照明装置を提供することができる。また、液晶表示パネルと組み合わせて液晶表示装置を作製した場合にも、良好な画質の液晶表示装置を提供することができる。
【0051】
本発明は、透過率調整体の最大寸法を500μm以下とするため、微細で均一なドットによりパターンを形成するFMスクリーニング(Frequency Modulation Screening)によって、透過率調整体を配置(印刷)することが好ましい。
FMスクリーニングは、微細で均一なドットの分散集合により透過率調整体のパターン密度を制御して透過率調整体を配置するものである。
【0052】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、透過率調整体の形状は、四角形状に限定されず、三角形、六角形、円形、楕円形等でもよく、最大寸法が500μm以下であれば、どのような形状でもよい。なお、透過率調整体の最小寸法は、製造上または費用上の関係から決定される。
【0053】
また、上記式(1)の最大密度cは、透過率調整体を全面に配置した場合の透過率をT0とするとき、下記式(2)満たすようにすることも好ましい。
0.35/(1−T0)≦c≦0.7/(1−T0) ・・・式(2)
ここで、上述したようにT0は、0.1≦T0≦0.5とすることが好ましい。
【0054】
透過率調整体のパターン密度が、上記式(1)及び上記式(2)を満たすことでも、輝度を低減させることなく、輝度むらを低減させ、面状照明装置の光射出面(光出面)から、高輝度で、かつ均一な光をさせることができる。
【0055】
図1に示す実施形態では、透過率調整体ユニット28を導光板18と拡散フィルム14との間に設けたが、本発明はこれに限定されず、透過率調整体ユニット28は、拡散フィルムとプリズムシートとの間に配置してもよい。
【0056】
また、上記実施形態では、光透過率を有する光学部材として透明フィルム29を選択し、その上に透過率調整体26を配置して透過率調整体ユニット(透過率調整部材)28としたが、光透過性を有する光学部材として、拡散フィルム、プリズムシートまたは導光板を選択してもよい。すなわち、拡散フィルムやプリズムシート、または導光板の表面に直接透過率調整体を配置することもできる。この場合には、立体物に直接印刷することができるインクジェット印刷やスクリーン印刷によって透過率調整体を配置することが好適である。
このように、透過率調整体を拡散フィルム、プリズムシートまたは導光板の表面に設けることで、透過率調整体を透明フィルムに配置して透過率調整体ユニットを構成する必要がなくなる。したがって、透明フィルムを省略することができ、バックライトユニットを構成する層の構造をより簡単にすることができ、製造コストも削減することができる。
【0057】
また、透過率調整体ユニット28は、導光板と拡散フィルムの間や、拡散フィルムとプリズムシートの間に配置された場合には透過率調整体ユニット配置後の製造工程において配置位置がずれる可能性がある。透過率調整体ユニットは輝線や暗線など輝度分布のむらを低減させるため、その配置位置のずれを防止することは重要である。
透過率調整体を直接導光板の光出射面に配置した場合は、透過率調整体ユニットの配置位置のずれを防止することができる。さらに、バックライトユニットの組立工程において透過率調整体のアライメント(配置合わせ)をとる必要がなくなる。
【0058】
また、図1に示す実施形態では、バックライトユニット2は、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28、拡散フィルム14、プリズムシート16および17の順に積層した構成としたが、本発明はこれに限定されず、導光板の出射面側の各部材の配置順序に特に限定はなく、例えば、導光板の出射面側に、透過率調整体ユニット、プリズムシート、拡散フィルムの順に積層させてもよい。
【0059】
透過率調整体を所定のパターンで配置して透明フィルム上などに形成する方法としては、オフセット印刷やスクリーン印刷がある。オフセット印刷による形成は生産性に優れており、スクリーン印刷による形成は、透過率調整体として塗工するインクの厚さを厚くすることができ、インク濃度を高くしなくても、透過率調整体の透過率を低くすることができる。
【0060】
また、本実施形態は、算出した密度パターンを満たす透過率調整体を1枚の透明シート状に配置したが、これに限定されず、透過率調整体を複数の光学部材(透明シート、拡散フィルム等)の表面に配置し、複数の光学部材に配置された透過率調整体の合計の配置密度が、算出した配置密度を満たすようにしてもよい。
【0061】
また、透過率調整体の印刷と併せてアライメントメークを、透過率調整体を配置する領域以外に付与してもよい。そうすることで、バックライトユニットの組立工程におけるアライメント(位置合わせ)が容易になる。アライメントマークについては後ほど詳細に説明する。
【0062】
また、導光板の光出射面が全て同一平面を形成するように導光板を複数並列して配置することによって、大サイズの光出射面を持つ導光板を構成することもできる。このように導光板を並列して配置したときには、ある導光板の傾斜面と、それに隣接する導光板の傾斜面との連結部分において滑らかな平面または曲面が形成されるように、導光板の傾斜面の傾斜角度を調整することができる。つまり、隣接する導光板のそれぞれの傾斜面によって形成される面がアーチ型になるように形成することができる。
大サイズの光出射面を持つ導光板を用いることにより、大サイズの光照射面を持つバックライトユニットとすることができるので、大サイズの表示画面を持つ液晶表示装置に適用することができる。特に、壁掛けテレビなどの壁掛けタイプの液晶表示装置に好適に適用することができる。
【0063】
複数の導光板を連結して大サイズの光出射面を持つ導光板を形成する場合には、別々に成形した導光板の薄肉部を連結して形成することができる。しかし、これ以外にも、製造効率の観点からは、必要な画面サイズに相当する導光板を形成するのに必要な数の導光板を一体で成形することができる。
【0064】
また、最も外側に配置される導光板の側面に反射板を配置してもよい。このような反射板を側面に配置することで導光板の側面からの光の漏出を防止することができ、光利用効率を一層高めることができる。なお、反射板は、前述した反射シート、またはリフレクタと同様な材料を用いて形成することができる。
【0065】
また、本発明の透過率調整体ユニットを適用できる導光板は、図1に示す形状の導光板に限定されず、タンデム型等種々の形状の導光板を用いるバックライトユニット及び液晶表示装置に適用することができる。
【実施例1】
【0066】
透過率調整体の最大密度cが異なる透過率調整体ユニットを用いた面上照明装置を作製し、相対輝度(最大輝度を基準として表される輝度分布)を測定した。透過率調整体ユニットの透過率調整体のパターンは上記式(1)に従って作製されたものである。
図4は本実施例で使用した面状照明装置(バックライトユニット)を示す。図4(a)は、透過率調整体ユニットを用いたバックライトユニットの概略を示す断面図であり、図4(b)は、透過率調整体ユニットを含まないバックライトユニットの概略を示す断面図である。
【0067】
図4(a)に示すバックライトユニット30は、光源12と、拡散フィルム14と、プリズムシート16と、導光板18と、リフレクタ20と、反射フィルム22と、透過率調整体ユニット28とで構成される。図4(b)に示すバックライトユニット32は、バックライトユニット30から透過率調整体ユニットを除いた構成である。
本実施例では、光源12として直径Rが2mmの冷陰極管を使用し、導光板18は、導光板18の中央(平行溝の中央)から導光板18の厚みが最も薄くなる面、つまり隣接する導光板18との接合面までの距離Lを15mmとし、導光板18の肉厚部18bの厚みが最も厚い部分の厚みDを4.5mmとし、平行溝18fの先端部分と光出射面との距離d1を1mmとし、導光板の厚みが最も薄くなる面の厚みd2を1.5mmとし、平行溝18fの光出射面18aと反対側の端部の幅G1を4mmとなる形状の導光板18を使用した。また、拡散フィルム14は、厚さ0.2mmの拡散フィルムを用いた。
【0068】
透過率調整体ユニット28の透過率調整体のパターンは、パターン密度ρ(x,y)が下記式(3)を満たすように設定した。なお、パターン密度ρ(x,y)とは、上述した任意の領域(x,y)における透過率調整体26の面積占有率である。
下記式(3)は、上記式(1)におけるパターン密度ρを最大輝度Fmaxを基準(Fmax=1)として表したものである。
【0069】
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(1−Fmin) ・・・式(3)
ここで、cは、透過率調整体を配置する全領域における最大密度であり、0≦c≦1の範囲で予め設定される値である。本実施例では、最大密度cをc=0.25、0.5、0.75、1.0として、透過率調整体の密度cが異なる透過率調整体ユニットを作製した。
F(x,y)は、図4(b)に示すように透過率調整体ユニットを除いた状態で、バックライトユニット32の光出射面の輝度分布を、最大輝度を基準として示したものである。すなわち、バックライトユニット32の光出射面における最大輝度に対する相対的な輝度分布である。
minは、バックライトユニットの光出射面から出射される光の最小輝度を、最大輝度に対する相対的な値で示したものである。
【0070】
以下、式(3)に従ったパターンが形成された透過率調整体ユニットの作製方法について説明する。
透過率調整体ユニット28の透過率調整体のパターンは、パターン密度ρ(x,y)が上記式(3)を満たすように形成した。すなわち、図4(b)に示す透過率調整体ユニットを含まないバックライトユニット32の光出射面の相対輝度F(x,y)を測定し、上記式(3)に従って、透過率調整体のパターン密度ρ(x,y)を算出し、そのパターン密度(x,y)に基づいて透過率調整体のパターンを透明フィルム上に形成(印刷)した。
【0071】
パターン密度ρ(x,y)を算出するため、図4(b)に示すように透過率調整体ユニットを除いた状態で、バックライトユニット2の光出射面の相対輝度F(x,y)を測定した。ここで相対輝度F(x,y)は、次のようにして測定した。
まず、上記バックライトユニット32の光出射面をXYステージに固定し、バックライトユニット32の光出射面に垂直になるように輝度計を固定した。そして輝度計によってバックライトユニット32の光出射面の位置における輝度を測定して導光板18の光出射面の特定位置に関する輝度を検出した。
その後、XYステージを移動させることにより、バックライトユニット32の光出射面上の位置と輝度との関係を最大輝度Fmaxを基準として求めて、算出した輝度の最大輝度Fmaxを1とし、最大輝度Fmaxを基準とした最小輝度をFminとした。この最大輝度Fmaxに対する各領域における輝度を、領域(x,y)における相対輝度F(x,y)とした。
この測定結果を図5に示す。図5は、縦軸に相対輝度を示し、横軸に導光板18の中央(平行溝の中央)からの距離Lを示したものである。
【0072】
上記式(3)に従って、相対輝度F(x,y)の測定結果と、その測定結果から得られる最小輝度Fminとを用いて、任意の領域(x,y)における透過率調整体のパターン密度ρ(x,y)を算出した。透過率調整体の最大密度cをc=0.25、0.5、0.75、1.0とした。算出結果を図6及び図7に示す。
【0073】
図6は、パターン密度ρ(x,y)と相対輝度F(x,y)との関係を示す。図6において、縦軸はパターン密度ρ(x,y)を示し、横軸は相対輝度F(x,y)を示す。
図6に示す相対輝度F(x,y)とパターン密度ρ(x,y)との関係は、比例関係となる。相対輝度F(x,y)が最小輝度Fminとなる位置(x,y)においてパターン密度ρ(x,y)は0となる。また、相対輝度F(x,y)が最大輝度Fmax(Fmax=1)となる位置(x,y)においてパターン密度ρ(x,y)は最大密度cと同じ値となる。
【0074】
図7は、パターン密度ρ(x,y)の分布を示す。図7において、縦軸はパターン密度ρ(x,y)を示し、横軸は導光板の中央(平行溝の中央)からの距離を示す。
図7は、式(3)に従って算出した透過率調整体のパターン密度ρ(x,y)であり、このパターン密度ρ(x,y)に基づいて透過率調整体ユニットのパターンを作製すると、式(3)を満たすパターンの透過率調整体ユニットが得られる。
図7に示す透過率調整体のパターン密度ρ(x,y)に基づいて、上記式(3)を満たすパターンが形成された透過率調整ユニットを作製した。ここで透過率調整体として塗工したインクは、550nmの波長における光の透過率が33%である白色インクである。
【0075】
図8は、このようにして作製された透過率調整ユニットの透過率調整体26のパターンの一例を示す模式図である。すなわち、本実施例で作製した、透過率調整体の最大密度c=0.5のときの透過率調整体ユニットのパターンを示す。
図8において、導光板の中央、つまり平行溝の長さ方向(図中に一点鎖線で示す)に対して垂直方向の幅を横幅とし、平行方向の幅を縦幅とする。そうすると、ここで作製した透過率調整体ユニットは、横幅L3がL3=0.5mmであって、横幅方向の間隔L4がL4=1.0mmであり、縦幅w1〜w5が0mm≦w≦1mmの範囲であって、縦幅方向の間隔L1がL1=1.0mmである。なお、L2はL2=0.5mmである。
【0076】
このようにして作製した、式(3)に従ったパターンが形成された透過率調整体ユニットを用いたバックライトユニット30の光出射面から出射される光の相対輝度をそれぞれ測定した。
測定方法は上述の相対輝度F(x,y)を測定した場合と同様の方法で測定した。測定結果を図9に示す。
【0077】
図9は、透過率調整体の最大密度cが異なる透過率調整体ユニットを用いた面状照明装置の光出射面から射出される光の相対輝度F(x,y)を示す。ここで用いられた透過率調整体の最大密度cは、c=0.25、0.5、0.75、1.0である。また、比較用として、図4(b)に示す透過率調整体を含まない面状照明装置の光射出面(光出面)から射出される光の相対輝度F(x,y)も示す。
図9より、式(3)に従って透過率調整体を配置した透過率調整体ユニットを用いた場合には、透過率調整体を用いない場合と比較して、面状照明装置の出射面における相対輝度の変化量(最大輝度と最大輝度の差分)が少ないことが分かる。すなわち、面状照明装置の出射面における輝度むらが低減されたことが分かる。
また、透過率調整体の最大密度cを0.5≦c≦1とすることで、輝度むらを±10%以下にまで低減することができる。
以上より、式(3)は、式(1)におけるパターン密度ρを最大輝度Fmaxを基準(Fmax=1)として表したものであることから、式(1)に従って透過率調整体を配置した透過率調整体ユニットを用いることにより、入射した光の平均輝度を低減することなく、輝度むらを低減することができ、かつ均質な光源を得ることができる。
また、透過率調整体の最大密度cは0.5≦c≦1の範囲とすることが好ましい。
【実施例2】
【0078】
拡散フィルムと導光板の間に、所定の網点パターンをもつ透過率調整体を透明フィルムの表面上に形成したバックライトユニット30を作製し、微細な明度むらを測定し、視認性の官能評価を行い、パターン視認との相関を検討した。
本実施例で使用したバックライトユニット30は図4(a)に示すものと同様な構成である。すなわち、バックライトユニット30は、光源12と、拡散フィルム14と、プリズムシート16と、導光板18と、リフレクタ20と、反射フィルム22と、透過率調整体ユニット28とで構成される。
【0079】
光源12に直径Rが2mmの冷陰極管を使用し、導光板18は、導光板18の中央(平行溝の中央)から導光板18の厚みが最も薄くなる面、つまり隣接する導光板18との接合面までの距離Lを15mmとし、導光板18の肉厚部18bの厚みが最も厚い部分の厚みDを4.5mmとし、平行溝18fの先端部分と光出射面との距離dを1mmとし、導光板の厚みが最も薄くなる面の厚みdを1.5mmとし、平行溝18fの光出射面18aと反対側の端部の幅Gを4mmとなる形状の導光板を使用した。
拡散フィルム14には厚さ0.2mmで、ヘイズ88%のものを、プリズムシート16には厚さ0.2mm、プリズム頂角90°、プリズムピッチ100μmのものを使用した。透過率調整体ユニット28には、厚さ0.2mmでアクリルフィルムをベース材質とするものを使用した。
また、拡散フィルム14、プリズムシート16、透過率調整ユニット28は、それぞれ隙間がほとんどないように積層した。
【0080】
図10は、透明フィルムに形成した透過率調整体のパターンの一部分を拡大した拡大図を示す。円形状とした透過率調整体のパターンのピッチPをP=1mmとして、透過率調整体の直径wを50μm≦w≦800μmの範囲で変化させた。
【0081】
明度むらの測定は以下の方法により行った。
デジタルカメラ(富士写真フイルム製 Fine Pix S2Pro)に85mmレンズ(ニコン社製)を装着し、70cmの距離から撮影し、8ビット画像データを取得した。
この画像データを基にグリーン成分(G成分)の明度Bを算出し、1mm当たりの明度変化率dB/dxを算出した。すなわち、透過率調整体の直径wを透過率調整体の直径wを50μm≦w≦800μmの範囲で変化させて、透過率調整体の各直径wにおけるグリーン成分の明度Bと明度変化率dB/dxを算出した。
図11は、透過率調整体の直径wがw=800μmのときのグリーン成分の明度とその変化率を示す図である。このときの明度変化率のピーク値の平均値はおよそ45dB/dxであった。
【0082】
同様に、透過率調整体の直径wがw=500μm、300μm、220μm、150μm、100μm、50μmのときの明度変化率のピーク値の平均値を算出した。
図12は、透過率調整体の各直径wにおける明度変化率のピーク値の平均値をプロットし、曲線近似したものを示す。
【0083】
また、20人の被験者による官能評価も同時に行った。その結果は、透過率調整体の直径wがw=50μm、100μm、150μm、220μmのとき、被験者全員が透過率調整体を目視することができなかった。また、透過率調整体の直径wがw=300μm、500μmのとき、10人未満の被験者は、透過率調整体を目視することができたが、残りの被験者は目視することができなかった。
【0084】
したがって、この官能評価の結果と、図12に示す明度変化率のピーク平均値の平均値より、透過率調整体の最大寸法を500μm以下にすれば透過率調整体が目視されにくく、200μm以下にすれば透過率調整体が目視されないことが分かる。つまり、透過率調整体の最大寸法を500μm以下とすることが好ましく、200μm以下とすることがさらに好ましい。
なお、印刷コストと再現性の観点から、透過率調整体の直径は50μm以上が望ましい。
【0085】
以上より、本発明のバックライトユニット(面状照明装置)によれば、バックライトユニットの出射面から透過率調整体が目視されにくくすることができる。これにより、バックライトユニットの出射面から透過率調整体が目視され、透過率調整体が配置されることにより光源の均質さが妨げられることを防止できる。すなわち、本発明のバックライトユニットによれば、透過率調整体を目視されにくくすることにより均質な光源を得ることができる。
また、液晶表示パネルと組み合わせて液晶表示装置を作製した場合も、良好な画質の液晶表示装置を提供することができる。
【0086】
次に、透過率調整体26は、透過率調整体を配置していない面状照明装置から射出される光の中で最大輝度の光を、透過率調整体を配置していない面状照明装置から射出される場合の最小輝度と同じ輝度まで低減させる(減衰させる)ことができる厚みより厚くすることが好ましい。つまり、透過率調整体の厚みは、透過率調整体ユニットに入射する最も高輝度な光を、透過率調整体ユニットに入射する最も低輝度な光の輝度まで低減させることができる厚みとすることが好ましい。
これにより、面状照明装置の光射出面(光出面)から均一な光を射出させることができる。
【0087】
以下、具体的実施例とともに、透過率調整体ユニットの透過率調整体の厚みについてより詳細に説明する。
本実施例では、拡散フィルムに替えて、拡散板が配置されていることを除いて、図4と同様の構成の面状照明装置、つまり、導光板18の傾斜面側にリフレクタ20と、反射フィルム22とが配置され、導光板の光射出面側に、透過率調整体ユニット26と、拡散板と、プリズムシート16とが積層された面状照明装置を用いた。
具体的には、光源12に直径Rが2.6mmの冷陰極管を使用し、導光板18の形状は、導光板18の中心から導光板ユニット18の厚みが最も薄くなる面、つまり隣接する導光板ユニット18との接合面までの距離Lを14mmとし、導光板18の肉厚部18bの厚みが最も厚い部分の厚みDを5.5mmとし、平行溝18fの先端部分と光出射面との距離d1を1.0mmとし、導光板の厚みが最も薄くなる面の厚みd2を2.87mmとし、平行溝18fの光出射面18aと反対側の端部の幅G1を5.2mmとし、隣接する導光板との接合部の傾斜背面を滑らかな曲面形状としてその曲率半径を15mmとし、傾斜面の平行溝端部における傾斜角を15.76°とした。さらに、平行溝18fの先端部分をR形状とし、その曲率半径を0.25mmとした。
また、拡散板には厚さ3mmの拡散板を用いた。
【0088】
本実施例では、上述の面状照明装置を用いて透過率調整体を全面に配置し、つまり、輝度に関わらず透明フィルム上に透過率調整体を全面印刷(ベタ印刷)し、光射出面から射出される光を測定した。
ここで、透過率調整体の厚み(本実施例では、ベタ印刷で全面配置した透過率調整体の厚み)を、5μm、8μm、11μmとした場合および透過率調整体を配置しない場合に光射出面から射出される光をそれぞれ測定した。
図13に、測定結果を示す。ここで、横軸は導光板中心からの距離[mm]であり、縦軸は、光射出面から射出される光の相対輝度である。
【0089】
それぞれの面状照明装置について測定した結果、図13に示すように、透過率調整体を配置しない面状照明装置の光射出面から射出される光は、最大輝度が12999、最小輝度が11373であった。
また、全面印刷する透過率調整体の厚みを5μmとした面状照明装置の光射出面から射出される光は、最大輝度が11565、最小輝度が10107であった。
また、全面印刷する透過率調整体の厚みを8μmとした面状照明装置の光射出面から射出される光は、、最大輝度が10653、最小輝度が9277であった。
また、全面印刷する透過率調整体の厚みを11μmとした面状照明装置の光射出面から射出される光は、、最大輝度が9653、最小輝度が8436であった。
【0090】
このように、本実施形態では、透過率調整体のインク厚みを5μm以上とすることで最大輝度の光を射出する部分の輝度を、透過率調整体を配置していない面状照明装置の光射出面から射出される最小輝度まで実質的に低減することができる。光射出面から輝度むらが低減された均一な光を射出させることができる。
また、透過率調整体の厚みを5μm以上とし、最大寸法を500μm以下とすることで、透過率調整体が視認され、輝度むらとなることを防止し、かつ、輝度の高い部分の輝度を低減させることができる。
さらに、透過率調整体の厚みを5μm以上とし、上記式(1)に基づいて透過率調整体を配置することで、均一な光を射出することができる。
【0091】
ここで、透過率調整体ユニット28の任意の位置(x,y)におけるパターン密度をρ(x,y)を、透過率調整体ユニット28を備えない場合のバックライトユニット2の光出射面(液晶表示パネル4側の面)の任意の位置(x,y)から出射される光の相対輝度をF(x,y)とする。このとき、透過率調整体ユニット28のパターン密度ρ(x,y)と、相対輝度F(x,y)との関係は、下記式(4)を満足することが、さらに好ましい。
ρ(x,y)=c{F(x,y)−Fmin}/(Fmax−Fmin)+ρb・・・式(4)
式(4)において、Fmaxは、透過率調整体ユニット28を備えない場合のバックライトユニット2の拡散フィルム14の光出射面から出射される光の最大輝度であり、Fminは、透過率調整体ユニット28を備えない場合のバックライトユニット2の拡散フィルム14の光出射面から出射される光の最小輝度である。なお、相対輝度F(x,y)は、最大輝度Fmaxを基準点(Fmax=1)としている。
ここで、上述したように、cは最大密度であり、0.5≦c≦1とすることが好ましい。
さらに、上記式(4)に示すように、相対輝度F(x、y)に応じて変化しない、均一な密度分布のバイアス密度ρbを追加することが好ましい。これにより、輝度ムラを低減させ、かつ、輝度ムラの角度依存性も無くすもしくは低減させることができる。
ここで、バイアス密度ρbは、0%より大きく150%以下(0<ρb≦1.5)とすることが好ましい。
【0092】
上記式(4)において、パターン密度ρ(x、y)が1を超える場合、つまり配置密度が100%を超える場合は、透過率調整体を2重に配置する。つまり、透過率調整体を全面に配置した上に(ρb−100)%の配置密度の透過率調整体を配置する。なお、透過率調整体は均一な厚みであり、透過率調整体が2重に配置された部分は、透過率調整体の厚みが2倍となる。
【0093】
上記式(1)を満たすように透過率調整体の配置の密度設計をすることで、高輝度な照明光を維持しつつ、輝度むらを低減することができるが、正面方向以外から観察した角度によっては輝度ムラが視認される場合がある。これに対して、透過率調整体ユニット28の透過率調整体26を上記式(4)のパターン密度ρ(x,y)を満たすように配置することで、バックライトユニット2の光出射面から出射される光の平均輝度の低下を抑え、かつ輝度むらを低減することができ、さらに、角度に依存したムラも低減することができる。
【0094】
ここで、上記実施形態のように、導光板と透過率調整体ユニットとを別部材とし、積層させる場合は、透過率調整体ユニットの表面の透過率調整体を配置する領域以外にアライメントマークを形成することが好ましい。アライメントマークを形成することで、バックライトユニットの組立時に各部材の位置合わせ(アライメント)が容易になる。
また、導光板と透過率調整体との位置合わせを行うことで、輝度むらがより低減された均一な光を射出させることができる。
【0095】
ここで、本実施形態に好適に用いることができるアライメントマークについて詳細に説明する。
図14は、透過率調整体ユニットの一部を示す上面図であり、図15は、アライメントマークと導光板との位置関係を示す概略構成図である。
図14に示すように、透過率調整体ユニット28は、透明フィルム29と、透過率調整体26と、アライメントマーク50から構成される。透明フィルム29と透過率調整体26は、上述と同じ構成であるので、その説明は省略する。
アライメントマーク50は、図15に示すように、平行溝18f(の延在方向)と平行な線分50aと、線分50aに垂直で、線分50aよりも短い線分50bとで構成される十字形状であり、導光板18の平行溝18f(の中心、先端部)の直上、つまり導光板18の中心に対応する位置に形成されている。
また、アライメントマーク50は、線分50aの透過率調整体26側の端部に、平行溝と垂直な方向の一方向のみに突出した直角三角形の矢印部50cが形成されている。
【0096】
ここで、本実施形態の導光板18の平行溝18fを形成し、その平行溝18fに光源12を配置する面状照明装置では、平行溝18fの直上(先端部)に暗線が発生する。
従って、図14及び図15に示すように、アライメントマーク50を平行溝18fの直上に対応する部分に、平行溝18fと平行な細長い線形状に形成することで、導光板18の平行溝18fに生じる暗線との位置合わせをすることができる。具体的には、アライメントマーク50の平行溝と平行な線分50aが、導光板18の平行溝18fの先端部に生じる暗線とが対応し、両者が重なるように位置合わせすることで、導光板と透過率調整体ユニットとを適正な位置に配置(位置合わせ)することができる。
これにより、導光板にアライメントマーク等を設けることなく、導光板と透過率調整体ユニットとの位置合わせを行うことが可能となり、製造工程を増加させることなく、高精度な位置合わせをすることができる。
なお、組立時には、平行溝に光源を配置し、導光板の光射出面から光を射出させた状態で、透過率調整体ユニットの位置合わせをすることで、導光板の平行溝に生じる暗線とアライメントマークとの位置合わせを正確に行うことができる。
なお、平行溝18f先端にR加工がある際は直上(先端部)に輝線が発生するが、この場合も上記と同様に位置合わせを行うことができる。
【0097】
ここで、本実施形態の面状照明装置では、導光板18と透過率調整体ユニット28との位置が理想的な位置から500μmずれると、導光板18と透過率調整体ユニット28とを理想的な位置に配置した場合の相対輝度に対して、相対輝度が5.6%変化してしまう。
これに対して、本実施形態のようにアライメントマーク50を用いて導光板18と透過率調整体ユニット28との位置合わせをすることで、導光板18と透過率調整体ユニット28との位置のずれを100μm未満にすることができる。
導光板18と透過率調整体ユニット28との位置のずれを100μm未満とすることで、導光板18と透過率調整体ユニット28とを理想的な位置に配置した場合の相対輝度に対して、相対輝度の変化を1.1%以下とすることができる。
このように、アライメントマーク50により位置合わせを行うことで、輝度むらをより好適に低減させることができる。
【0098】
ここで、アライメントマークの平行溝と平行な線部は、導光板の平行溝に生じる暗線の幅と同じ幅、本実施形態では、0.1mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。これにより、導光板と透過率調整体ユニットとの位置合わせをより高精度に行うことが可能となり、輝度むらを好適に低減でき、光射出面から均一な光を射出することができる。
【0099】
また、矢印50cを設け、アライメントマーク50を左右非対称形状とすることで、その形状で透過率調整体ユニットの表裏を確認することができ、組立時に透過率調整体ユニットの表裏を間違えることを防止できる。
また、本実施形態では、矢印50cによりアライメントマークを左右非対称形状としたが、これに限定されず、左右非対称なる形状であれば種々の形状とすることができる。例えば、導光板との位置合わせに用いる線分の周辺部の任意の位置にドットを形成してもよい。
【0100】
アライメントマークは、図14に示すように、導光板の平行溝と平行な方向の両端部に設けることが好ましい。アライメントマークを平行溝と平行な方向の両端部に配置し、平行溝と平行な方向の両端部で導光板と透過率調整体ユニットとの位置合わせをすることで、導光板に対して透過率調整体ユニットが傾いて配置されることを防止できる。
また、本実施形態では、各平行溝に対してそれぞれアライメントマークを形成したが、配置個数は特に限定されず、少なくとも1箇所に設ければよい。
【0101】
アライメントマークの形状は、上記実施形態に限定されない。例えば、図16に示すように、アライメントマーク51を平行溝に平行で、互いに所定間隔離間した線分51a、51bとしてもよい。
このように、アライメントマークを2本の線分51a、51bとする場合は、2本の線分51a、51bが導光板の平行溝に生じる暗線を挟むように位置合わせをすることで、導光板と透過率調整体ユニットとを適正な位置に配置することができる。
ここで、線分51aと線分51bとの間隔は、導光板に生じる暗線を同じ幅、本実施形態では、0.1mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。これにより、より高い精度で導光板と透過率調整体ユニットとの位置合わせをすることができる。
【0102】
また、本実施形態では、導光板の平行溝に生じる暗線に対して位置合わせをしたが、輝線が発生する導光板の場合は、輝線に対応する位置にアライメントマークを形成し、輝線とアライメントマークとで位置合わせすることで、高い精度で導光板と透過率調整体ユニットとを位置合わせすることができる。
また、平行溝以外の部分で輝線または暗線が生じる導光板の場合は、その輝線または暗線が生じる部分に対応する位置にアライメントマークを形成し、輝線または暗線とアライメントマークとで位置合わせすることで、高い精度で導光板と透過率調整体ユニットとを位置合わせすることができる。
【0103】
また、透過率調整体ユニットに加え、拡散シート、プリズムシート等も積層させる場合は、各部材にアライメントマークを形成し、位置合わせすることが好ましい。
また、アライメントマークを用いて複数の部材の位置合わせをする場合は、本実施形態のように、アライメントマークを線分50bを有する十字形状とし、十字が重なるように位置合わせすることで、平行溝と平行な方向の位置ずれを防止できる。
【0104】
複数の部材を積層させる場合は、部材毎にアライメントマークの一部、本実施形態では矢印の配置位置を規則的に変化させることが好ましい。
図17は、3枚の部材を重ねる場合のアライメントマークの一例であり、図17(a)〜(c)は、それぞれ1枚目〜3枚目に形成されたアライメントマークを示す概略上面図であり、図17(d)は、3枚の部材を積層した後のアライメントマークを示す概略上面図である。
【0105】
図17(a)〜(c)に示すように、一枚目の部材のアライメントマーク50は、線分50aの線分50bから離れている側の先端に矢印50cが配置された形状であり、二枚目の部材のアライメントマーク50は、線分52aの中央部分に矢印52cが配置された形状であり、3枚目の部材のアライメントマーク54は、線分50aの線分54bと接する位置に矢印54cが配置された形状である。
この1枚目〜3枚目の部材を、図17(d)に示すように、アライメントマーク50、52、54の十字形状部分が重なるように位置合わせして積層させることで、位置ずれなく高い精度で3つの部材を重ねることができる。これにより、射出される光をより均一にすることができる。
また、部材によってアライメントマークの矢印を異なる位置を形成すること、つまり部材によってアライメントマークの矢印の位置をずらすことで、アライメントマークにより部材の積層順等を把握することができ、製造時に誤った順序で部材を積層することを防止できる。
【0106】
以上、透過率調整体を図1に示すバックライトユニットに適用した実施形態について説明したが、透過率調整体を適用したバックライトユニットは、以上の実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、導光板を光射出面とは反対側の面に光源を配置する平行溝を有し、平行溝から離れるにしたがって厚みが薄くなる形状としたが、これに限定されず、いわゆるタンデム型導光板、平板型の導光板にも用いることができる。
【0107】
ところで、一般的に、人間の目は、物体を見る場合その物体の表面に焦点が合うようになっている。この点について鋭意検討した結果、本願の発明者は、バックライトユニットの光出射面と透過率調整体26の距離を所定の間隔だけ離間することにより、バックライトユニットから透過率調整体26が目視されにくくなることを知見した。つまり、バックライトユニットの光出射面と透過率調整体26の距離を所定の間隔だけ離間することにより、バックライトユニットの出射面から透過率調整体が目視され、透過率調整体より光源の均質さは妨げられることをより確実に防止できることを知見した。
一例としては、バックライトユニットの光出射面と透過率調整体との距離を所定の間隔だけ離間すると、導光板の光出射面から射出する光は、バックライトユニットの光出射面から射出するまでの間にミキシング(混合)され、バックライトユニットの光出射面から射出するので、透過率調整体による輝度むらを低減させることができる。
したがって、上述のように、透過率調整体の最大寸法を500μm以下にすれば透過率調整体が目視されにくくなるが、バックライトユニットの光出射面と透過率調整体の距離を所定の間隔だけ離間することで、透過率調整体がさらに目視されにくくなり、より一層輝度むらを低減させることができる。
【0108】
図18から図22を参照して、透過率調整体による輝度むらを低減させ、面状照明装置の光射出面から射出される照明光の輝度分布を均一にするバックライトユニットの構成について説明する。なお、図1と同様の部材には同様の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【0109】
図18は、透過率調整体26と拡散フィルム14の間にスペーサ40が配置されるバックライトユニットを示す。図18に示すバックライトユニットは、導光板18に蛍光ランプ12を埋め込んだ後、導光板18の背面にリフレクタ20および反射シート22を配置し、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28、スペーサ40、拡散フィルム14およびプリズムシート16を積層することで形成される。
スペーサ40は、透過率調整体26と拡散フィルム14の間隔を2mmに保つように設けられる。つまり、スペーサ40の厚さは2mmから透明シート29の厚さを除算した値である。
ここで、拡散フィルム14の一方向に張力を付加しながら、拡散フィルム14を配置する。つまり、拡散フィルム14の一端をスペーサ40で固定し、他端に張力を付与しながらその他端を固定する。そうすることで、拡散フィルム14のスペーサ40間の部分が重力によりたわむことを抑制することができる。
スペーサ40を用いると、部材を増加することなく透過率調整体26と拡散フィルムとの間隔を保持することができ、部材の増加に伴うバックライトユニットの重量の増加を抑えることができる。
【0110】
図19は、透過率調整体26と拡散フィルム14の間に、スペーサ42とアクリル板44が配置されるバックライトユニットを示す。図19に示すバックライトユニットは、導光板18に蛍光ランプ12を埋め込んだ後、導光板18の背面にリフレクタ20および反射シート22を配置し、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28、スペーサ42、アクリル板44、拡散フィルム14およびプリズムシート16を積層することで形成される。
バックライトユニットの光出射面が拡大(大型化)するにつれてスペーサ42の配置間隔が広がり、拡散フィルム41の中央部が自重によりたわみ、透過率調整体26と拡散フィルム14の中央部の間隔が変化するため、輝度むらが生じるおそれがある。そこで、曲げ剛性が拡散フィルム14より大きい、厚さが1mmのアクリル板44と、厚さが1mmのスペーサ42とを、透過率調整体26と拡散フィルム14の間に設けることで、バックライトユニットの光出射面を拡大(大型化)したとしても中央部のたわみを抑えることができ、輝度むらの発生を抑制することができる。なお、スペーサ42とアクリル板44は、個別に配置する必要はなく、一体化して配置してもよい。
【0111】
図20は、透過率調整体26と拡散フィルム14の間に、アクリル板46が配置されるバックライトユニットを示す。図20に示すバックライトユニットは、導光板18に蛍光ランプ12を埋め込んだ後、導光板18の背面にリフレクタ20および反射シート22を配置し、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28、アクリル板46、拡散フィルム14およびプリズムシート16を積層することで形成される。
図19を参照して、バックライトユニットの光出射面が拡大するにつれて中央部がたわむことを説明したが、さらにバックライトユニットの光出射面が拡大すると、さらに中央部がたわみやすくなる。そこで、厚さが2mmのアクリル板46を透過率調整体26と拡散フィルム14の間に設けることで、バックライトユニットの光出射面をさらに拡大したとしても中央部のたわみを抑止することができ、輝度むらの発生を低減することができる。
【0112】
図21は、プリズム厚板48が用いられるバックライトユニットを示す。図21に示すバックライトユニットは、導光板18に蛍光ランプ12を埋め込んだ後、導光板18の背面にリフレクタ20および反射シート22を配置し、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28、拡散フィルム14およびプリズム厚板48を積層することで形成される。
プリズム厚板48は、導光板18の平行溝18fと平行な方向に、プリズム厚板48表面のプリズムが延在するように形成される。プリズム厚板48は、厚さが2mmのアクリル板の表面を、頂角が90°であってピッチが100μmのプリズム金型を用いて熱エンボス加工したものである。
プリズム厚板48を用いることで、スペーサやアクリル板を用いる必要がなく、図18から図20に示すバックライトユニットと比べて、バックライトユニットを構成する部材の数を減らすことができる。
【0113】
図22は、プリズム拡散板49が用いられるバックライトユニットを示す。図22に示すバックライトユニットは、導光板18に蛍光ランプ12を埋め込んだ後、導光板18の背面にリフレクタ20および反射シート22を配置し、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28およびプリズム拡散板49を積層することで形成される。
プリズム拡散板49は、厚さが2mmの拡散板の表面を、頂角が90°であってピッチが100μmのプリズム金型を用いて熱エンボス加工したものである。
プリズム拡散板49を用いることで、拡散フィルムを用いる必要がなく、図21に示すバックライトユニットと比べて、バックライトユニットを構成する部材の数をさらに減らすことができる。
【0114】
以上、バックライトユニットの光出射面と透過率調整体26の距離を所定の間隔だけ離間することで、透過率調整体26による輝度むらを低減させるバックライトユニットについて説明が、本発明のバックライトユニットはこれに限定されない。
【0115】
図23は、反射シート22と導光板18の傾斜面18dとの間にスペーサ40を配置するバックライトユニットを示す。図23に示すバックライトユニットは、導光板18に蛍光ランプ12を埋め込んだ後、導光板18の背面にリフレクタ20および反射シート22をスペーサ40を介して配置し、導光板18の出射面側に透過率調整体ユニット28、スペーサ40、拡散フィルム14およびプリズムシート16を積層することで形成される。
スペーサ40は、厚さが2mmであり、反射シート22と導光板18の傾斜面18dとの間に設けられる。スペーサ40を反射シート22と傾斜面18dとの間に設けることで、たわみを抑制し、反射シート22と傾斜面18dの間隔を保持することができる。
このような構成を採用すると、バックライトユニットの出射面と透過率調整体26の距離によって透過率調整体26が一層目視されにくくなるわけではないものの、ぼかし効果による輝度むらの低減を図ることができる。ここで、ぼかし効果とは、導光板の傾斜面18dから射出し、反射シート22で反射して、再び導光板の内部に入射する光がミキシング(混合)されてより均一になることをいう。
【0116】
ここで、上記実施形態では、透過率調整体を配置することで、均一な光を射出させたが、本発明はこれに限定されない。
図24は、本発明の面状照明装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
図24に示す面状照明装置60は、導光板及びインク層を除いて、図1に示す面状照明装置と同じ構成のものである。従って、両者で同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下面状照明装置60に特有の点について重点的に説明する。
【0117】
面状照明装置60は、光源12と、導光板62と、インク層64と、リフレクタ20と、拡散フィルム14と、2枚のプリズムシート16及び17とを有する。
リフレクタ20と、拡散フィルム14と、2枚のプリズムシート16及び17は、図1に示した各種部材と同様の構成、形状であるので、その説明は省略する。
【0118】
導光板62は、光射出面62aに対向する面に形成された平行溝に配置された光源から放射される光のうち、平行溝を形成する側壁から導光板62の内部に入射した光を光射出面から出射する。
ここで、導光板62は、光射出面62aの形状を除いて、厚肉部62b、薄肉端部62c、傾斜面62d、傾斜背面部62e、平行溝62fは、図1に示した導光板18と同一形状であるので、その説明は省略する。
本実施形態の導光板62の光射出面62aには、導光板の光射出面から射出される光の輝度分布に応じて微細な凹凸が形成されている。
【0119】
インク層64は、導光板62の光射出面62aの表面に全面印刷(ベタ印刷)されている。インク層64は、光射出面64aの凹凸を埋めるように印刷され、導光板62の光射出面62a側のプロファイル(輪郭線)は、光射出面62aの凹凸に沿った形状となり、拡散フィルム14側の表面のプロファイル(輪郭線)は、直線となる。つまり、インク層64の拡散板14側の表面は、平坦面となる。
このように、インク層64は、光射出面62aの凹凸に従って光射出面に垂直な方向の厚みが変化した形状である。
インク層としては、拡散反射体を用いることができる。拡散反射体は、例えば、光を散乱させるシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等の顔料、あるいは樹脂、ガラス、ジルコニア等のビーズ類を、バインダとともに塗工した物である。
他には、反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ag、Alのような金属を用いることもできる。
【0120】
ここで、インク層64は、その厚みにより、光の透過率が変化する。つまり、インク層64が厚くなるに従って透過率は低くなり、インク層64が薄くなるに従って透過率は高くなる。言い換えれば、インク層64が厚くなるに従って減衰率は高くなり、インク層64が薄くなるに従って減衰率は低くなる。
具体的には、インク層64に入射する光の強度をIとし、インク層64から射出する光の強度をI0とし、インク層64の厚みをtとすると、各値の関係は下記式(5)のように表すことができる。
I/I0=Exp(−A・t) 式(5)
ここで、Aは、インクの減衰係数、多重反射による透過率補正係数等に応じて決定される定数である。
【0121】
このように、厚みに応じて透過率が変化するインク層を導光板の光射出面に配置することで、輝度むらが低減された均一な光を射出することができる。
つまり、導光板の光射出面の凹凸形状に沿って形成されて位置に応じて厚みが異なるインク層により、インク層の拡散フィルム側から射出する光を輝度むらが低減された均一な光とすることができる。ここで、インク層の厚みは、光射出面から射出される輝度に基づいて決定される。
【0122】
本実施形態のように、導光板の光射出面から射出される光の輝度分布に応じて光射出面を凹凸形状とし、その表面にインク層を形成することでも、輝度むらが低減された均一な光を射出させることができる。
【0123】
ここで、このような導光板62及びインク層64は、図25(a)に示すように、予め導光板62の光射出面62aに凹凸形状を形成し、その光射出面62a上にインクを全面印刷することで、図25(b)に示すようなインク層64が配置された導光板62が作成される。つまり、予め導光板の表面に凹凸形状を形成することにより、インク層は全面印刷するのみで形成することができる。
従って、簡単、かつ、正確にインク層を形成することができる。また、インク層を全面印刷で作成できることにより、製造コストを低減させることができる。
【0124】
ここで、本実施形態では、導光板を光射出面とは反対側の面に光源を配置する平行溝を有し、平行溝から離れるにしたがって厚みが薄くなる形状としたが、これに限定されず、いわゆるタンデム型導光板、平板型の導光板にも用いることができる。
【0125】
さらに、図26に示すように、インク層64の表面に上述した透過率調整体26を配置することが好ましい。
また、インク層64の表面に透過率調整体26を直接形成することに限定されず、インク層の光の出射方向に透過率調整体ユニット28を配置することも好ましい。
【0126】
このように、導光板の光射出面を凹凸形状とし、その表面にインク層を形成し、さらに、透過率調整体ユニット(または、透過率調整体)を配置することで、より輝度むらが低減された光を出射することができる。
【0127】
次に、図25(b)に示す導光板と、導光板62の光射出面62aに配置されたインク層64とを有する面状照明装置の光射出面から射出される光の輝度分布を測定した。
また、図26に示す導光板と、導光板62の光射出面62aに配置されたインク層64と、インク層64の表面に配置された透過率調整体26とを有する面状照明装置の光射出面から射出される光の輝度分布を測定した。
さらに、比較のために、図25(a)に示す導光板62の光射出面62aにインク層が配置されていない面状照明装置の光射出面から射出される光の輝度分布も測定した。
ここで、これら3つの面状照明装置では、拡散シート14およびプリズムシート16、17は配置していない。つまり、例えば、図25(b)に示す面状照明装置の場合は、インク層から射出される光の輝度分布を測定した。
以上の3つの面状照明装置について測定した輝度分布を図27に示す。ここで、図27において、縦軸は、相対輝度であり、横軸は、導光板の中心からの距離[mm]である。
【0128】
図27に示すように、光射出面から出射される光は、位置に応じて厚みが変化するインク層を設けることで輝度むらを低減することができ、透過率調整体を配置することで、さらに、輝度むらを低減することができる。
以上より本発明の効果は明らかである。
【0129】
以上、本発明に係る透過率調整体を用いた液晶表示装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0130】
【図1】(a)および(b)は、それぞれ、本発明の透過率調整体ユニットを有するバックライトユニットを用いた液晶表示装置の概略斜視図および概略断面図である。
【図2】透明フィルムに形成された透過率調整体のパターンの一例を示す模式的上面図である。
【図3】(a)は、反射シートと導光板の傾斜面との間にプリズムシートが配置されている様子を示す概略断面図であり、(b)は、反射シートと導光板の傾斜面との間に配置されているプリズムシートを導光板側から見た概略平面図であり、(c)は、プリズムシートの概略横断面図である。
【図4】(a)は本発明の面状照明装置の具体例を示す概略断面図であり、(b)は、(a)から透過率調整体ユニットを取り除いた場合の面状照明装置を示す概略断面図である。
【図5】透過率調整体ユニットを含まないバックライトユニットの光出射面の相対輝度についての測定結果を示す図である。
【図6】相対輝度F(x、y)とパターン密度ρ(x、y)との関係を示す図である。
【図7】式(3)に従って算出した透過率調整体のパターン密度ρを示す図である。
【図8】作製された透過率調整ユニットの透過率調整体のパターンの一例を示す模式図である。
【図9】透過率調整体の最大密度cが異なる透過率調整体ユニットを用いた面状照明装置の光出射面から射出される光の相対輝度を示す図である。
【図10】透明フィルムに形成した透過率調整体のパターンの一部分を拡大した拡大図である。
【図11】透過率調整体のグリーン成分の明度とその変化率の一例を示す図である。
【図12】透過率調整体の各直径における明度変化率のピーク値の平均値をプロットし、曲線近時したものを示す図である。
【図13】透過率調整体の厚みと光射出面から射出される光の相対輝度との関係を測定した結果を示す図ある。
【図14】本発明の透過率調整体ユニットの一部を示す部分上面図である。
【図15】アライメントマークと導光板との位置関係を示す概略構成図である。
【図16】アライメントマークの他の一例を示す上面図である。
【図17】(a)〜(d)は、3枚の部材を重ねる場合のアライメントマークの一例を示す概略上面図である。
【図18】透過率調整体と拡散フィルムの間にスペーサが配置されるバックライトユニットを示す断面図である。
【図19】透過率調整体と拡散フィルムの間に、スペーサとアクリル板が配置されるバックライトユニットを示す断面図である。
【図20】透過率調整体と拡散フィルムの間に、アクリル板が配置されるバックライトユニットを示す断面図である。
【図21】プリズム厚板が用いられるバックライトユニットを示す断面図である。
【図22】プリズム拡散板が用いられるバックライトユニットを示す断面図である。
【図23】反射シートと導光板の傾斜面との間にスペーサを配置するバックライトユニットを示す断面図である。
【図24】本発明の面状照明装置の他の実施例を示す概略断面図である。
【図25】(a)および(b)は、図25に示した面状照明装置を説明するための概略断面図である。
【図26】本発明の面状照明装置の他の実施例の一部の構成を示す概略断面図である。
【図27】図25(a)、図25(b)および図26に示した面状照明装置の光射出面から射出される輝度分布を測定した結果を示す図である。
【図28】従来の導光板を有する面光源装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【0131】
2、30、32 バックライトユニット
4 液晶表示パネル
6 駆動ユニット
10 液晶表示装置
12 光源
14 拡散フィルム
16、17 プリズムシート
18 導光板
18a 光出射面
18b 厚肉部
18c 薄肉端部
18d 傾斜面
18e 傾斜背面部
18f 平行溝
20 リフレクタ
22 反射シート
24 反射板
26 透過率調整体
28 透過率調整体ユニット
29 透明フィルム
40、42 スペーサ
44、46 アクリル板
48 プリズム厚板
49 プリズム拡散板
50、51、52、54 アライメントマーク
50a、50b、51a、51b、52a、52b、54a、54b 線分
50c、52c、54c 矢印
60 面状照明装置
62 導光板
64 インク層




 

 


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