JP5299771B2

JP5299771B2 - 面発光装置

Info

Publication number: JP5299771B2
Application number: JP2009046158A
Authority: JP
Inventors: 幸周橋本
Original assignee: NLT Technologeies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010205417A

Description

本発明は、白色顔料を含んだ複数のドットが導光板に印刷されている面発光装置に関する。

液晶表示用のバックライト、または看板等の表示灯として用いられる面発光装置には、線状の入射光を面状の出射光に変換する導光板と、導光板に沿って位置する光源と、を有するサイドライト方式（エッジライト方式）の面発光装置がある。図１３は、サイドライト方式の面発光装置の要部構成の一例を示す断面図である。

図１３に示す面発光装置１０１では、リフレクター３０ａ、３０ｂにそれぞれ覆われている光源２０ａ、２０ｂから発せられた光は、導光板１００の端面１４０ａ、１４０ｂにそれぞれ入射する。この入射光は、端面１４０ａ、１４０ｂを透過し、導光板１００の反射面１２０または反射シート４０で反射する。そして、これらの反射光は、表示面１３０を出射し、拡散シート６０、レンズシート５０を順次透過する。

図１４は、導光板１００を反射面１２０から見た平面図である。

図１４に示すように、反射面１２０には表示面１３０から出射される光、すなわち面発光装置１０１の出射光の輝度を表示面全体で均一にするために複数のドット１１０が印刷されている。複数のドット１１０は、反射面１２０におけるそれぞれの位置が光源２０ａ、２０ｂから離れるにつれて面積が大きくなっている。これは、反射面において光源から離れるにつれてドット面積密度（反射面の単位面積当たりに占めるドットの面積）を高くすることによって、光源からの距離に応じて不均一になる入射光の光量に対して出射光の輝度が表示面全体で均一になるように反射光の光量を調整している。

上記のように、面積の異なるドットを導光板の反射面に印刷することによって、出射光の輝度の均一化を図っている装置は、例えば特許文献１に開示されている。

なお、一般的に、導光板の反射面に印刷される複数のドットには白色顔料が含まれており、各ドットに含まれる白色顔料の重量濃度（ドットの単位質量当たりに含まれる白色顔料の質量）は、図１５に示すように同じである。図１５は、光源２０ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化を示している。

平６−２６５７３０号公報

面発光装置では、出射光の均一化だけでなく高輝度化も求められている。出射光の輝度を上昇させるためには、ドットを印刷する代わりに導光板にレンズ溝を彫る手段や、成形で凹凸をつける手段などがある。しかし、これらの手段では、特に導光板が大型（画面サイズが１９インチ以上）または薄型（厚みが０．２ｍｍ以下）である場合、高度な機械加工技術が必要で高価になるので量産性に課題がある。そこで、面発光装置１０１のようなドットが導光板に印刷されている面発光装置で出射光の高輝度化が求められている。

面発光装置１０１で出射光の輝度を上昇させるためには、ドット１１０に含まれる白色顔料の重量濃度を高くすればよい。しかし、この場合、出射光の輝度を均一に調整するためには、反射面において光源に近い領域のドット面積密度を低くする必要がある。すると、反射面ではドットの分布がまばらになってドットが印刷されてない暗部が増加するので、面全体の輝度の均一性が損なわれる。したがって、面発光装置１０１では出射光の輝度を上昇させる場合、白色顔料の重量濃度の上限が制限され、これにより出射光の高輝度化が妨げられている。

本発明は、白色顔料を含んだ複数のドットが導光板に印刷されている面発光装置において、出射光の均一化および高輝度化を可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するための本発明による面発光装置は、
入射光を透過させる端面と、該端面に直交する反射面と、該反射面に対向し、該反射面からの反射光を出射する表示面と、を備える導光板と、前記端面に沿って位置し、前記入射光を発する線光源と、を有する面発光装置において、前記反射面には前記端面からの透過光を反射する白色顔料を含んだ複数のドットが印刷され、前記複数のドットの印刷領域には前記端面が写りこむ投影領域と、該投影領域に隣接する隣接領域とが存在し、前記複数のドットは、前記反射面におけるそれぞれの位置によって、前記白色顔料の重量濃度が異なっており、前記投影領域における前記白色顔料の重量濃度は、該投影領域に対応する端面に沿って位置する線光源から離れるにつれて増加し、前記隣接領域における前記白色顔料の重量濃度は、該線光源から離れるにつれて減少したのち、再び増加することを特徴とする。

本発明によれば、ドットに含まれる白色顔料の重量濃度を変えて出射光の輝度を調整しているので、出射光の均一化および高輝度化が可能になる。

実施形態１の面発光装置の要部の構成を示す断面図である。実施形態１の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。図２に示す面発光装置において、光源２ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化を示す図である。図２に示す面発光装置において、光源２ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化の他の例を示す図である。実施形態２の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。図５に示す面発光装置において、光源２ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化を示す図である。図５に示す面発光装置において、光源２ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化の他の例を示す図である。実施形態３の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。実施形態４の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。実施形態５の面発光装置の要部の構成を示す断面図である。実施形態６の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。図１１に示す面発光装置において、光源２ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化を示す図である。サイドライト方式の面発光装置の要部構成の一例を示す断面図である。図１３に示す面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。図１３に示す面発光装置において、光源２０ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化を示す図である。

（実施形態１）
本実施形態の面発光装置について説明する。図１は、実施形態１の面発光装置の要部の構成を示す断面図である。

図１に示す面発光装置１０は、導光板１の端面１４ａに沿って光源２ａが配置され、端面１４ｂに沿って光源２ｂが配置されている。光源２ａ、２ｂは、例えばランプであり、リフレクター３ａ、３ｂにそれぞれ覆われている。

導光板１は、端面１４ａ、１４ｂに直交する反射面１２と、反射面１２に対向する表示面１３と、を備える。なお、導光板１の形状は、図１に示すような板状に限定されるものではなく、例えば、反射面１２と表示面１３の間隔が徐々に狭くなる楔状であってもよい。

表示面１３には拡散シート６が貼り付けられ、拡散シート６にはレンズシート５が貼り付けられている。一方、反射面１２には、複数のドット１１が印刷され、反射シート４が貼り付けられている。ここで、反射面１２に印刷されているドット１１について詳しく説明する。

図２は、導光板１を反射面１２から見た平面図である。

図２に示すように、反射面１２には、形状および面積が同じ複数のドット１１が、一定の間隔で印刷されている。各ドットに含まれている白色顔料には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に代表される白くて反射率の高い材料が用いられる。ただし、この白色顔料の重量濃度は一定ではない。図３は、図２に示す面発光装置において、光源２ａからの距離に対するドット１１０の白色顔料の重量濃度変化を示す図である。図３では、縦軸は白色顔料の重量濃度を示す。一方、横軸は光源２ａからの距離を示し、光源２ａから最も遠い位置は光源２ｂに最も近い位置になる。

図３に示すように、反射面１２では、光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど白色顔料の重量濃度の高いドット１１が印刷されている。これにより、反射面１２では光源２ａ、２ｂから離れるにつれて反射率が高くなる。ドット１１を反射面１２に印刷する方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、またはインクジェット印刷などがある。スクリーン印刷またはオフセット印刷にてドット１１を反射面１２に印刷する場合には、白色顔料重量濃度が異なるインクを用意し、数回に分けて印刷すればよい。インクジェット印刷にてドット１１を反射面１２に印刷する場合には、白色顔料の重量濃度が異なるインクを複数のタンクにそれぞれ入れることによって一度で印刷できるので、スクリーン印刷やオフセット印刷よりも印刷時間を短縮できる。

面発光装置１０では、光源２ａ、２ｂから発せられた光は、端面１４ａ、１４ｂをそれぞれ透過して導光板１の内部に導入される。このとき、光源２ａ、２ｂがリフレクター３ａ、３ｂにそれぞれ覆われているので、光源２ａ、２ｂから発せられた光が効率よく端面１４ａ、１４ｂに入射する。

端面１４ａ、１４ｂからの透過光は、反射面１２に印刷されている複数のドット１１、または反射シート４で反射して、表示面１３より出射する。このとき、反射面１２に入射される光（端面１４ａ、１４ｂの透過光）の光量は、光源２ａ、２ｂから離れた位置ほど小さくなるが、上述したように、光源２ａ、２ｂに近い位置よりも反射率が高くなっているので、表示面１３の出射光の輝度は面全体で均一になる。

また、光源からの距離に応じてドットに含まれる白色顔料の重量濃度を変えているので、ドットに含まれる白色顔料が一定で、ドット面積密度のみを変えて出射光の輝度を調整する場合とは異なり、白色顔料の重量濃度の上限が制限されない。そのため、出射光の高輝度化も可能になる。なお、表示面１３の出射光は、拡散シート６およびレンズシート５を順次透過することによって、輝度の均一性がより一層向上する。

なお、本実施形態では、ドット１１に含まれた白色顔料の重量濃度が、図３に示すように光源２ａ、２ｂから離れるにつれて一様に増加しているが、図４に示すように光源２ａ、２ｂから離れるにつれて増加した後、一度減少して再度増加するような分布であってもよい。これは、端面１４ａ、１４ｂが反射面１２に写りこむことで表示面１３に発生する暗線を消すとともに、表示面１３全体で出射光の輝度を均一にするためである。反射面１２には、端面１４ａ、１４ｂが写りこむ投影領域があり、この投影領域で反射して表示面１３から出射する光は、投影領域に隣接する隣接領域で反射する光よりも輝度が低くなる。そこで、投影領域までは、白色顔料の重量濃度を光源２ａ、２ｂから離れるにつれ増加させることで上述した暗線を消す。ただし、隣接領域に印刷されるドットの白色顔料の重量濃度を投影領域に印刷されるドットと同等にすると隣接領域で反射して表示面１３から出射する光の輝度が高くなりすぎる。そのため、隣接領域では、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度を光源２ａ、２ｂから離れるにつれて低減させる。白色顔料の重量濃度が低減し続けると、反射面１２への入射光の光量が不均一なため、表示面１３の出射光の均一性が損なわれる。そのため、この均一性が損なわれる箇所から再度白色顔料濃度を光源２ａ、２ｂから離れるにつれて増加させることによって、表示面１３の出射光の輝度は面全体で均一に調整される。

（実施形態２）
本実施形態の面発光装置について説明する。本実施形態の面発光装置は、実施形態１の面発光装置１０と比べて要部の構成は同様であり、反射面１２におけるドット１１の印刷状態が異なる。図５は、実施形態２の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。

図５に示す面発光装置２０では、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど面積の大きなドット１１が一定の間隔で反射面１２に印刷されている。また、面発光装置２０は、図６に示すように、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、面発光装置１０と同様に、反射面１２における光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど高い。これにより、面発光装置１０と同様に、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れるにつれて反射率が高くなる。なお、図７に示すように、本実施形態も実施形態１と同様に、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、反射面１２において、投影領域では増加し、隣接領域で低減する分布であってもよい。

本実施形態では、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度だけでなく反射面１２におけるドット面積密度も表示面１１からの出射光の輝度を均一化させる手段として用いられているので、均一性がより一層向上する。

（実施形態３）
本実施形態の面発光装置について説明する。本実施形態の面発光装置は、実施形態１の面発光装置１０と比べて要部の構成は同様であり、反射面１２におけるドット１１の印刷状態が異なる。図８は、実施形態３の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。

図８に示す面発光装置３０では、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れた領域ほどドット１１の数が多い。また、面発光装置３０は、図６に示すように、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、面発光装置１０と同様に、反射面１２における光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど高い。これにより、面発光装置１０と同様に、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れるにつれて反射率が高くなる。なお、図７に示すように、本実施形態も実施形態１と同様に、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、反射面１２において、投影領域では増加し、隣接領域では減少する分布であってもよい。

（実施形態４）
本実施形態の面発光装置について説明する。本実施形態の面発光装置は、実施形態１の面発光装置１０と比べて要部の構成は同様であり、反射面１２におけるドット１１の印刷状態が異なる。図９は、実施形態４の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。

図９に示す面発光装置４０では、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど面積が大きなドット１１が高密度に印刷されている。また、面発光装置４０は、図６に示すように、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、面発光装置１０と同様に、反射面１２における光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど高い。これにより、面発光装置１０と同様に、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れるにつれて反射率が高くなる。なお、図７に示すように、本実施形態も実施形態１と同様に、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、反射面１２において、投影領域では増加し、隣接領域では減少する分布であってもよい。

本実施形態では、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度だけでなく反射面１２におけるドットの面積および密度も表示面１１からの出射光の輝度を均一化させる手段として用いられているので、均一性がより一層向上する。

（実施形態５）
本実施形態の面発光装置について説明する。本実施形態の面発光装置は、実施形態１の面発光装置１０と比べて要部の構成は同様であり、反射面１２におけるドット１１の印刷状態が異なる。図１０は、実施形態５の面発光装置の要部の構成を示す断面図である。

図１０に示す面発光装置５０では、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど厚みの増したドット１１が高密度に印刷されている。また、面発光装置５０は、図６に示すように、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、面発光装置１０と同様に、反射面１２における光源２ａ、２ｂから離れた領域ほど高い。これにより、面発光装置５０では、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れたドット１１ほど白色顔料の総量が多くなるので透過率が小さくなる。すなわち、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れるにつれて反射率が高くなる。なお、図７に示すように、本実施形態も実施形態１と同様に、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、反射面１２において、投影領域では増加し、隣接領域では減少する分布であってもよい。

本実施形態では、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度だけでなく反射面１２におけるドットの厚みも表示面１１からの出射光の輝度を均一化させる手段として用いられているので、均一性がより一層向上する。

（実施形態６）
本実施形態の面発光装置について説明する。本実施形態の面発光装置は、実施形態１の面発光装置１０と比べて要部の構成は同様であり、反射面１２におけるドット１１の印刷状態が異なる。図１１は、実施形態６の面発光装置に設けられた導光板を反射面から見た平面図である。

図１１に示す面発光装置６０では、反射面１２において全面均一なドットで印刷されている。また、面発光装置６０は、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、面発光装置１０と同様に、反射面１２における光源２ａ、２ｂから離れた領域（ｘ方向）ほど高く、同時に光源２ａ、２ｂの長手方向の中心から離れるほど（ｙ方向）高くなる。これにより、面発光装置１０と同様に、反射面１２において光源２ａ、２ｂから離れるにつれて反射率が高くなる。なお、図４に示すように、本実施形態も実施形態１と同様に、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度は、反射面１２において、投影領域では増加し、隣接領域では減少する分布であってもよい。

本実施形態では、ドット１１に含まれる白色顔料の重量濃度をｘ方向だけでなくｙ方向にも変化させて出射光の輝度を均一化させる手段として用いているので、均一性がより一層向上する。

１、１００導光板
２ａ、２ｂ、２０ａ、２０ｂ光源
３ａ、３ｂ、３０ａ、３０ｂリフレクター
４、４０反射シート
５、５０レンズシート
６、６０拡散シート
１０、２０、３０、４０、５０、６０、１０１面発光装置
１１、１１０ドット
１２、１２０反射面
１３、１３０表示面

Claims

入射光を透過させる端面と、該端面に直交する反射面と、該反射面に対向し、該反射面からの反射光を出射する表示面と、を備える導光板と、
前記端面に沿って位置し、前記入射光を発する線光源と、を有する面発光装置において、
前記反射面には前記端面からの透過光を反射する白色顔料を含んだ複数のドットが印刷され、前記複数のドットの印刷領域には前記端面が写りこむ投影領域と、該投影領域に隣接する隣接領域とが存在し、前記複数のドットは、前記反射面におけるそれぞれの位置によって、前記白色顔料の重量濃度が異なっており、前記投影領域における前記白色顔料の重量濃度は、該投影領域に対応する端面に沿って位置する線光源から離れるにつれて増加し、前記隣接領域における前記白色顔料の重量濃度は、該線光源から離れるにつれて減少したのち、再び増加することを特徴とする面発光装置。
前記白色顔料の材料に、硫酸バリウム又は酸化マグネシウムが含まれている、請求項１に記載の面発光装置。