JPH0968614A - 面照明装置および面照明装置用導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な手法によって裏面反射印刷を形成し、
全面均一発光を都合よく達成できる面照明装置を提供す
ること。 【解決手段】 表面を照明光照射面とし、裏面に反射印
刷１４が施された導光板１１を有する面照明装置であっ
て、上記反射印刷１４は、インクジェット印刷法による
多数個の印刷ドット１４ａにより形成されていることに
特徴づけられる。好適には、上記印刷ドットの大きさを
一定とするとともに、その密度を、光源から遠ざかるに
しがって密となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本願発明は、いわゆるバックライトとして
使用されるに好適な面照明装置、およびこの面照明装置
用導光板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種電子機器や携帯電話等の表示部に
は、多様な表示が可能であることから、液晶表示装置が
多く採用されるにいたっている。この液晶表示装置は、
２枚のガラス板で挟まれた微小な隙間に液晶を封入する
一方、ガラス板の内面にパターン化された透明電極を配
置して構成されており、選択された電極に通電を行うこ
とにより、この電極の形状に見合った液晶が透光性を失
い、黒く表示される。このような液晶表示装置の視認性
を高めるために、その背後にバックライトが配置される
場合が多い。機器が小型化されるにともなって、このバ
ックライトには、薄型化が求められる。このような薄型
化されたバックライトａの従来例を、図１２ないし図１
４に示す。

【０００３】所定厚みの透明導光板ｂの縁部には、ＬＥ
Ｄ光源ｃが組み込まれる。このＬＥＤ光源ｃは、ケース
ｈ内に透明樹脂で封止されたＬＥＤチップｉが組み込ま
れたものであり、ケース開口を横向きにして上記透明導
光板ｂに形成されたスリットｄ内に組み込まれる。透明
導光板ｂの裏面には、図１４(B),(C) に示すように、こ
の導光板ｂの内部において光を乱反射させるための細か
な凹部（シボ）ｅが形成されている。上記ＬＥＤ光源ｃ
から導光板ｂにその側面から入射された光は、導光板ｂ
の表面での全反射、裏面での乱反射を繰り返しながら導
光板ｂの全域に行き渡り、その結果、外部から見た場
合、導光板ｂの表面全面が光っているように見える。

【０００４】上記導光板ｂの表面の各所での明るさを均
一にするために、上記導光板ｂの裏面に形成した細かな
凹部ｅの大きさを、ＬＥＤ光源ｃからの距離によって違
えている。すなわち、ＬＥＤ光源ｃに近い場合には上記
凹部ｅが小さく、ＬＥＤ光源ｃから遠ざかるほど、上記
凹部ｅの大きさを大きくする。その理由は、ＬＥＤ光源
ｃの近くにおいては、上記凹部ｅによる光の反射量が少
なくとも、十分明るいが、ＬＥＤ光源ｃから遠い場合に
は、上記凹部を大きくして、光の反射量を多くして、Ｌ
ＥＤ光源から遠いことによる明るさの低下を補っている
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記導光板ｂは、アク
リルあるいはポリカーボネイトを、たとえばインジェク
ション成形法により型成形することにより得られる。し
たがって、上記のように、導光板ｂの裏面に形成される
べき細かな凹部ｅは、金型ｇに細かな凸部ｆを形成して
おくことにより形成される。

【０００６】ところで、金型上に形成することができる
凸部ｆの大きさは、一定以下にすることが困難である。
また、凸部が細かくなれば細かくなるほど、その加工に
多大な時間と費用がかかる。しかも、光源からの距離の
関数として上記細かな凹部ｅの大きさを決定したとして
も、実際にＬＥＤ光源ｃを装着して発光させてみない
と、導光板ｂ表面が均等に光るかどうかはわからない。
そのため、従来、一定の予測のもとに上記細かな凹部ｅ
のための凸部ｆを金型ｇ上に形成した後、試行錯誤を繰
り返しながら、金型上の上記細かな凸部ｆの修正を行っ
ていかざるをえない。このような作業もまた、多大な時
間と費用がかかるものである。

【０００７】また、実開平５−５５１０３号公報には、
上記透明導光板ｂの裏面に形成される乱反射のための細
かな凹部ｅに代え、透明導光板の裏面に乱反射のための
印刷（以下、本願明細書においてこのような印刷を「反
射印刷」という。）を施すアイデアが開示されている。
この場合、光源からの距離によって、導光板の裏面に設
けるべき円形の印刷模様の大きさを変えてゆくものであ
る。同公報に開示されている上記印刷模様の形成方法
は、いわゆるスクリーン印刷によるものである。スクリ
ーン印刷の場合、印刷スクリーンの作製が必要であり、
そうすると、前述のように金型によって細かな凹部を形
成するのと同様、試行錯誤を繰り返して導光板全域から
の光の均一性を得るためには、スクリーンの修正を繰り
返し行わねばならず、これも非常に時間と費用がかかる
ものである。そして、スクリーン印刷による限り、印刷
パターンの大きさを所定以上に小さくすることができな
い。また、スクリーン印刷による場合、導光板の裏面が
平面となっていないと、適正な印刷をすることができな
い。

【０００８】さらに、上記の２種の従来例に共通してい
えることは、導光板の裏面の細かな凹部にしろ、印刷模
様にしろ、所定の大きさより小さなものを形成すること
ができず、そのため、導光板表面全域の明るさを完全な
均一にすることができず、ムラができてしまう場合があ
る。そうすると、この導光板ｂの表面に、いわゆる拡散
シートを配置せねばならない問題が生じることがある。
拡散シートを付加する場合、部品点数の増加によるコス
トアップと、作業工数の増加によるコストアップが避け
られず、全体として、バックライトの製造コストが上昇
する。

【０００９】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、バックライトのような面照明装
置における導光板を、簡単な手法によって、全面均等発
光が可能なものとすることをその課題としている。

【００１０】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を採用した。

【００１１】本願発明の第１の側面によれば、たとえば
バックライトとして使用される面照明装置が提供され、
この面照明装置は、表面を照明光照射面とし、裏面に反
射印刷が施された導光板と、この導光板に光を供給する
ための光源とを備える面照明装置であって、上記反射印
刷は、インクジェット印刷による多数個の印刷ドットに
より形成されていることに特徴づけられる。

【００１２】好ましい実施の形態においては、上記印刷
ドットの密度は、上記光源から遠ざかるにしたがって密
となるようにしてある。

【００１３】好ましい実施の形態においてはさらに、上
記導光板の周縁部に、光源としてのＬＥＤが配置されて
いる。すなわち、この実施の形態は、いわゆるＬＥＤバ
ックライトとなる。

【００１４】本願発明においては、上記導光板の裏面に
形成されるべき反射印刷の手法として、インクジェット
印刷法を採用している。このインクジェット印刷法は、
インクジェットプリントヘッドに設けられた複数内のノ
ズル孔から、印刷データにしたがって細かなインク液滴
を飛翔させ、これを印刷対象面に付着させるという手法
である。ノズルからインク液滴を飛翔させる手段として
は、ノズルの背後に設けられた圧力室に圧電素子によっ
て瞬間的な圧力を与える手段や、圧力室に瞬間的な高温
加熱を行って気泡を発生させ、この気泡発生による圧力
上昇によってインク液滴を飛翔させる手段などがある。

【００１５】このようなインクジェット印刷法は、印刷
対象面に対して非接触で印刷データにしたがった印刷を
行うことができる。したがって、導光板の裏面側にたと
えばこの導光板に傾斜を与えるために桁部などの凹凸が
形成されているような場合であっても、問題なくこの導
光板の裏面に上記反射印刷を行うことができる。

【００１６】さらに、このインクジェット印刷法は、印
字データさえ作成すれば、この印刷データにしたがった
インクジェットプリンタの駆動が可能である。したがっ
て、スクリーン印刷による場合にように、印刷スクリー
ンを作製する必要がない。また、いったんインクジェッ
ト印刷法によって反射印刷を施した導光板の発光状態を
チェックすることにより、反射印刷のための印刷データ
の修正を、たとえばパーソナルコンピュータ上で容易に
行うことができる。したがって、全面均一発光させるた
めの反射印刷のドットのパターンの試行錯誤による修正
も、それほど時間がかからない。

【００１７】さらには、最近のインクジェットプリント
ヘッドの技術進歩により、たとえば６００ｄｐｉや１２
００ｄｐｉの解像度の印刷を行うことができる。したが
って、反射印刷を構成する印刷ドットを、スクリーン印
刷による場合に比較し、著しく小さくすることができ
る。その結果、導光板表面全域での均一発光がさらに促
進されてムラのない発光を達成することができる。そう
すると、導光板として、透明な材料を採用したとして
も、その表面側に拡散シートを添着する必要を無くすこ
ともでき、この場合、本願発明の面照明装置は、さらに
その製造コストを低減することができる。

【００１８】上記印刷ドットの密度は、通常、光源から
遠ざかるにしたがって密となるようにする。ここで特徴
的なのは、各印刷ドットを細かなものとしたまま、その
密度を変化させるのであって、ドットの大きさを変化さ
せるのではないということである。そうすると、前述し
たように、発光ムラの発生を防ぎながら、光源からの距
離の相違による光度の違いを都合よく補正し、導光板全
面での均一発光を達成することができる。

【００１９】さらに、導光板の周縁部に光源としてのＬ
ＥＤを配置する場合、ＬＥＤチップはきわめて小さいも
のであることから、たとえば、導光板の厚み寸法内に上
記ＬＥＤを配置することができ、薄型の面照明装置（Ｌ
ＥＤバックライト）が実現される。

【００２０】本願発明の第２の側面によれば、面照明装
置用導光板の製造方法が提供され、この製造方法は、表
面を照明光放射面とし、裏面に反射印刷が施された面照
明装置用導光板の製造方法であって、光源が配置される
べき位置からの距離にしたがってドット密度が変化する
ように印刷データを作成し、この印刷データにしたがっ
てインクジェット印刷法により多数個の印刷ドットを上
記導光板の裏面に形成することに特徴づけられる。

【００２１】この第２の側面による製造方法によって製
造される面照明装置用導光板もまた、前述したと同様の
利点が得られることは明らかである。

【００２２】本願発明の第３の側面によれば、やはり面
照明装置用導光板の製造方法が提供され、この方法は、
表面を照明光放射面とし、裏面に反射印刷が施された面
照明装置用導光板の製造方法であって、光源が配置され
るべき位置からの距離にしたがってドット密度が変化す
るように印刷データを作成し、この印刷データにしたが
ってインクジェット印刷法により裏面に多数個の印刷ド
ットを印刷した試作導光板を形成するステップ、上記試
作導光板の表面の各位置での光度を計測し、各位置での
光度が平均化されるように上記印刷データを修正するス
テップ、上記修正された印刷データにしたがってインク
ジェット印刷法により、導光板の裏面に対する多数個の
印刷ドットの本印刷を行うステップ、を含むことに特徴
づけられる。

【００２３】この方法は、インクジェット印刷法が、印
刷データにしたがって、たとえば印刷スクリーン等の作
製を介することなく、所望の印刷パターンの印刷を行う
ことができ、しかも、この印刷データは、たとえばパー
ソナルコンピュータ上で簡便に作成することないし修正
することができることに着目した方法である。

【００２４】試作用の印刷データを作成するのも容易で
あれば、試作された導光板の各位置での光度を計測し、
この光度が平均化されるように上記印刷データの修正を
行うことも簡単である。

【００２５】したがって、この方法によれば、前述した
特徴を有する面照明装置用導光板が、きわめて簡便に製
造可能である。

【００２６】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明より、より明ら
かとなろう。

【００２７】

【好ましい実施の形態】図１は、本願発明の面照明装置
の１実施形態であるＬＥＤバックライト１０を構成する
ための導光板１１の全体斜視図である。この導光板１１
は、たとえば透明アクリル樹脂あるいはポリカーボネイ
トを成形することによって得られる。全体としてこの導
光板１１は一定厚みをもっており、裏面４隅には、この
導光板１１を所定の傾斜をもって機器類に組み込むため
の桁部１２が一体成形されている。また、この導光板１
０の左右側縁部には、後述するＬＥＤ光源２０を装着す
るためのスリット１３が形成されている。なお、表面側
および裏面側は、滑らかな平面としておけばよい。

【００２８】図２は、上記スリット１３に装着されるＬ
ＥＤ光源２０を示している。側部が開放するボックス状
の反射ケース２１の底面には、所定個数のＬＥＤチップ
２２がボンディングされている。このケース２１の底部
には、リード線２３につながる配線パターン２４が形成
されている。ボンディングされたＬＥＤチップ２２と配
線パターンとの間は、ワイヤボンディングによって結線
されている。そうして、反射ケース２１の内部空間は、
エポキシ樹脂等の透明樹脂２５が充填されている。

【００２９】さて、上記透明導光板１１の裏面側には、
上記ＬＥＤ光源２０から導光板１１の内部に出射された
光を乱反射させるための反射印刷１４が施される。この
反射印刷１４は、図４および図６に表れているように、
細かなドット１４ａによって構成され、このドットの色
彩は、白色とされる。この白色ドット１４ａの密度は、
ＬＥＤ光源２０に近い領域においては粗く図４(D) ，図
６(D′) 、ＬＥＤ光源２０から遠い領域においてより密
となっている（図４(E) ，図６(E′) 。そうして、この
ような白色ドット１４ａは、本願発明において、インク
ジェット印刷法によって印刷形成される。

【００３０】ＬＥＤ光源２０の特性、導光板１１の透明
度、ＬＥＤ光源２０の特性を加味したこのＬＥＤ光源か
らの距離等により、まず、ドットパターンを表す印刷デ
ータが、たとえばパーソナルコンピュータ上で作成され
る（図８，Ｓ１）。この印刷データの作成は、上記のよ
うな、ＬＥＤ光源２０の特性や導光板１１の透明度、あ
るいはその大きさ、導光板におけるＬＥＤ光源の配置位
置等から、経験則を加味したソフトウェアにより、導光
板１１の表面各部位からの光度が均一となるように作成
される。

【００３１】そして、こうして作成された印刷データに
基づき、インクジェット印刷法により、導光板１１の裏
面にドットパターンを印刷した試作品が作製される（図
８，Ｓ２）。

【００３２】こうした作製された試作導光板１１′にＬ
ＥＤ光源２０を装着し、このＬＥＤ光源２０を発光させ
た状態において、導光板表面の発光をチェックする。た
とえば、ＬＥＤ駆動状態において、導光板１１′の表面
に光センサを走査させ、導光板１１′表面上の光度分布
データを収集する（図８，Ｓ３）。

【００３３】このような光度分布データに基づき、上記
印刷データの修正を行う（図８，Ｓ４，Ｓ５）。具体的
には、平均光度を超過して明るい部位についてはドット
密度をより粗くし、平均光度より暗い部位についてはド
ット密度をより密とするという修正を行う。この修正
は、たとえばデータに基づくドットパターンと計測され
た光度分布とを合わせ画面に表示させ、オペレータがマ
ニュアルで上記データの修正を行うようにしてもよい
し、ソフトウェアの力を借りて自動的に修正を行っても
よい。

【００３４】こうして修正された印刷データに基づき、
再度上記導光板１１の裏面にインクジェット印刷法によ
る印刷を行い（図８，Ｓ２）、こうして再度ドットパタ
ーンの印刷が行われた導光板につき、上記と同様な光度
分布のチェックを行う（図８，Ｓ３，Ｓ４）。この分布
が、許容される範囲であれば（図８，Ｓ４でＹＥＳ）、
上記修正された印刷データを本印刷用のデータとして確
定し（図８，Ｓ５）、この修正データに基づき、本印刷
としての大量印刷を行う（図８，Ｓ７）。

【００３５】すでに説明したように、インクジェット印
刷法は、印刷データに基づき、インクジェットプリント
ヘッドを駆動して印刷を行う方式である。このインクジ
ェットプリントヘッド３０は、図７に模式的に示すよう
に、微小な圧力室３１に導入されたインクをノズル３２
から飛翔させ、これを印刷対象に付着させる印刷方式で
ある。圧力室３１の圧力を高める手法としては、圧電素
子を作動させるものや、圧力室の一部の温度を瞬間的に
高めて気泡を発生させて、この気泡発生による圧力によ
りインク液滴を飛翔させるものなどがある。そして、図
７に表れているように、このインクジェット印刷法は、
インクジェットプリントヘッド３０を印刷対象Ｓから離
した状態で印刷を行える方式である。

【００３６】したがって、図に示した実施形態のよう
に、裏面に桁部１２等の凹凸が存在する導光板１１に対
しても、問題なく、印刷データにしたがった正確な印刷
を行うことができるのである。

【００３７】最近の技術進歩により、上記インクジェッ
トプリントヘッド３０の解像度は、６００ｄｐｉないし
１２００ｄｐｉに至っている。したがって、画像を構成
する最小単位のドットは、きわめて小さなものとするこ
とができる。したがって、上記ドットパターンを構成す
る各白色ドットの大きさを、スクリーン印刷等による場
合に比較して大いに小さくすることができる。本願発明
においては、このような個々の白色ドットの大きさを変
化させることなく、その密度をＬＥＤ光源からの距離に
よって違えるのである。

【００３８】ＬＥＤ光源２０から発せられて導光板１１
の内部に側面から入射された光は、導光板１１の表面で
の全反射、裏面における白色ドット印刷部以外の部位で
の全反射、白色ドット１４ａが印刷された部位での乱反
射を繰り返すことにより、導光板１１の全域に行き渡
る。このうち、導光板１１の表面に対する垂線に対して
所定角度以下の入射角で進む光が外部に放射されること
になるが、外部からみた場合、導光板の全域に光が行き
渡っているために、上記のようにして外部に放射される
光によって、導光板の表面全域に光っているように見え
る。

【００３９】そして、ＬＥＤ光源２０からの距離が遠い
ほど上記白色ドット１４ａの密度が高められていること
から、ＬＥＤ光源２０から遠いほど、すなわち、図に示
す実施の形態においては中央部ほど、導光板１１の裏面
から逃げる光を少なくしてＬＥＤ光源から遠いことによ
る表面側光度低下を補償し、導光板の表面全域が均等に
光って見えるようになる。しかも、各白色ドットは、そ
の大きさが小さいので、表面側の光度にムラが生じるこ
とを都合よく回避することができる。

【００４０】もちろん、本願発明の範囲は、図に示し、
かつ上述した実施の形態に限定されるものではない。実
施形態では、個々の白色ドットの大きさを一定にし、そ
の密度を変化させるようにしたが、インクジェット印刷
法によれば、あらゆる印刷パターンの形成が可能であ
り、ドットパターンの具体的形態は種々変更可能であ
る。要は、データを修正することにより、印刷スクリー
ン等の中間物を介在させることなく、直接的にプリント
ヘッドを駆動して印刷を行うことによる利点を本願発明
は享受できるのである。

【００４１】また、図に示す実施の形態においては、導
光板１１の左右側縁部にスリット１３を設け、このスリ
ット内にＬＥＤ光源２０を組み込んだが、導光板１１と
ＬＥＤ光源を別体とし、ＬＥＤ光源を導光板の周辺部に
配置する場合も、もちろん本願発明の範囲に含まれる。
この場合、光源としての、ＬＥＤチップを透明樹脂に組
み込んだケースを有する光源以外に、図９に示すよう
に、基板２６にＬＥＤチップ２２をボンディングし、そ
のボンディング部を樹脂封止した形態のものや、図１０
に示すようないわゆるＬＥＤランプ２７を用いることも
でき、さらには、図１１に示すようなチップ型ＬＥＤ２
８を採用してこれを所定形状の導光板１１の周辺部に配
置する場合も、もちろん本願発明の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の面照明装置の一実施形態であるＬＥ
Ｄバックライトの一例の全体斜視図である。

【図２】図１のＬＥＤバックライトに組み込まれるＬＥ
Ｄ光源を示す拡大斜視図である。

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。

【図４】(D) は図３のＤ部拡大断面図、(E) は図３のＥ
部拡大断面図である。

【図５】図１に示すＬＥＤバックライトの底面図であ
る。

【図６】(D′) は図５のＤ′部拡大図、(E′) は図５の
Ｅ′部拡大図である。

【図７】インクジェットプリントヘッドによる印刷原理
を説明するための模式図である。

【図８】本願発明の導光板の製造方法の一形態を説明す
るための流れ図である。

【図９】ＬＥＤ光源の他の例の説明図である。

【図１０】ＬＥＤ光源のさらに他の例の説明図である。

【図１１】ＬＥＤ光源のさらに他の例の説明図である。

【図１２】従来のＬＥＤバックライトの一例を示す斜視
図である。

【図１３】図１２のXIII−XIII線に沿う断面図である。

【図１４】(A) は図１３のＡ部拡大断面図、(B) は図１
３のＢ部拡大断面図、(C) は図１３のＣ部拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ ＬＥＤバックライト １１ 導光板 １４ 反射印刷 １４ａ 印刷ドット ２０ ＬＥＤ光源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面を照明光放射面とし、裏面に反射印
   刷が施された導光板と、この導光板に光を供給するため
   の光源とを備える面照明装置であって、 上記反射印刷は、インクジェット印刷による多数個の印
   刷ドットにより形成されていることを特徴とする、面照
   明装置。
2. 【請求項２】 上記印刷ドットの密度は、上記光源から
   遠ざかるにしたがって密となるようにしてある、請求項
   １に記載の面照明装置。
3. 【請求項３】 表面を照明光放射面とし、裏面に反射印
   刷が施された面照明装置用導光板の製造方法であって、 光源が配置されるべき位置からの距離にしたがってドッ
   ト密度が変化するように印刷データを作成し、この印刷
   データにしたがってインクジェット印刷法により多数個
   の印刷ドットを上記導光板の裏面に形成することを特徴
   とする、面照明装置用導光板の製造方法。
4. 【請求項４】 表面を照明光放射面とし、裏面に反射印
   刷が施された面照明装置用導光板の製造方法であって、 光源が配置されるべき位置からの距離にしたがってドッ
   ト密度が変化するように印刷データを作成し、この印刷
   データにしたがってインクジェット印刷法により裏面に
   多数個の印刷ドットを印刷した試作導光板を形成するス
   テップ、 上記試作導光板の表面の各位置での光度を計測し、各位
   置での光度が平均化されるように上記印刷データを修正
   するステップ、 上記修正された印刷データにしたがってインクジェット
   印刷法により、導光板の裏面に対する多数個の印刷ドッ
   トの本印刷を行うステップ、を含むことを特徴とする、
   面照明装置用導光板の製造方法。