JP2010277851A - 照明装置及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 点光源を用いたエッジライト方式の照明装置において、点光源近辺のみヘイズ値が大きな光学フィルムを用いて、導光体の入光ムラをみえにくくするとともに、液晶パネルの搭載時に発生していたモアレを防ぐ。
【解決手段】 透明樹脂に拡散材を分散させたドット２を用いてグラデーション状の拡散パターンを持つ拡散フィルム１を作成し、導光体４の出射面に配置する。この拡散パターンは、斜めに数珠繋ぎになった複数のドット２が光源側端辺から離れるにつれて小さくなるように配列されたパターンとなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明装置、及び、電子機器に用いられる表示装置に関する。特に、非自発光型の表示素子を照明するフロントライトやバックライト等の照明装置、及び、携帯情報機器、ノートブックＰＣ、携帯電話、液晶テレビ等に用いられる液晶表示装置に関する。

従来から、光源からの光を導光体の側面から入光して、導光体の上面（以下、出射面と称す）から出射させる、エッジライト方式の照明装置が知られている。光源には発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源が用いられ、出射面の反対側の裏面（すなわち、導光体の下面）には、多数の溝部やドットパターンが形成されている。また、出射面には光を拡散させる効果をもつ拡散パターンが形成されていることが多い。さらに、導光体の下部には反射シートが配置される。また、導光体の出射面側に拡散シートやプリズムシートが配置されるような構成が主流である。この導光体の材料には、空気よりも屈折率の高いポリカーボネート（ＰＣ）やアクリル（ＰＭＭＡ）などの透明樹脂が使用される。

また、冷陰極管等の線光源を用いたエッジライト方式の照明装置で、線光源の近傍に発生する輝線を防止するために、グラデーション印刷が施された拡散フィルムを用いること（例えば、特許文献１を参照）や、光拡散性を部分的に変化させた保護シートを用いること（例えば、特許文献２を参照）が知られている。

特開２００２−２２９０９号公報 特開２００２−３２３６０７号公報

従来の照明装置では、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する場合、入光部のムラ（目玉）が発生しやすい。ムラを抑えるために、入光部の形状や、導光体のプリズムに工夫を凝らしたり、ヘイズ値の大きい拡散フィルムを使用したりするが、ムラを見えにくくすると、輝度低下を招く傾向にあった。

拡散フィルムのヘイズ値をＬＥＤ近辺のみで大きくすれば、ムラを見えにくくしつつ、輝度低下を小さくできる。このような拡散フィルムを作成する方法として、グラデーション印刷が知られている。一般的なグラデーション印刷の手法としては、スクエアドットやチェーンドットが知られている。図７は、従来の照明装置に使用する拡散フィルムの構成を示す正面図である。拡散フィルムには、チェーンドットと呼ばれる印刷方式で作成されたグラデーション模様が形成されている。チェーンドットは、スクエアドットと比較していわゆるトーンジャンプが発生しづらい印刷方式である。ドット２のサイズは直径１ｍｍ〜０．０１ｍｍ程度の範囲で変化し、ドットピッチは０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度である。図８は図７に示した拡散パターンの写真である。ドット２によりグラデーション状の拡散パターンが形成されている。写真に示すように、ドット２が小さくなるにつれて、拡散フィルムには極端にドット２のないエリアが増え、パターンの有り無しがくっきりと分かれる。このようなエリアでは液晶パネルを拡散フィルム１の上に配置した場合、液晶パネル内の各画素に大きな明暗が発生してしまい、モワレの原因となる。

そこで、本発明は光の利用効率を落とすことなく、入光部のムラを低減し、かつ液晶パネルを載せた際にもモワレの発生しづらい照明装置、及び、表示装置を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、ドットを斜めに数珠繋ぎにしてグラデーション状に拡散パターンを形成したフィルムを導光体の出射面に配置する。あるいは、複数のドットで構成される拡散単位によりグラデーション状の拡散パターンを形成したフィルムを導光体の出射面に配置する。ここで、各ドットは拡散機能を持ち、ドットを拡散材が分散された透明樹脂で構成することができる。また、拡散材にはメディアン径（Ｄ５０）で１５μｍの粒径のアクリルビーズが適している。

拡散パターンは、縦横のピッチ０．４〜０．８ｍｍのチェーンドットを２枚重ね、１枚を横方向に０．２〜０．４ｍｍずらし、かつ角度を０．０５〜０．３度回転させることで作成できる。

さらに、拡散フィルムには、拡散パターンが形成された面とは反対の面に一様な拡散層を設けてもよい。

また、本発明の表示装置は、上述のいずれかの構成の照明装置の上に非自発光型の表示素子を配置する構成とした。

本発明によれば、導光体の入光部付近の輝度ムラを低減しつつ、高い輝度を保つことが可能となった。そして、高輝度かつ輝度ムラの少ない照明装置、及び、表示装置が実現できる。

本発明の照明装置に使用する拡散フィルムを示す模式図である。 拡散パターンを形成するドットの構成を示す模式図である。 本発明の照明装置に使用する拡散フィルムの部分的な写真である。 本発明の照明装置に使用する拡散フィルムの断面構成を示す模式図である。 本発明の照明装置の構成を示す断面図である。 本発明の表示装置の構成を示す断面図である。 従来の照明装置に使用する拡散フィルムの構成を示す模式図である。 図７に示した拡散フィルムの拡散パターンの写真である。

本発明の照明装置は、光源の光を導光して出射する導光体の出射面に拡散フィルムが配置されており、拡散フィルムにはグラデーション状に拡散パターンが形成されている。

拡散パターンは、斜めに交差する複数のドットで形成され、光源から離れるにつれドットが段階的に、あるいは連続的に小さくなるように配置される。より具体的には、斜めに数珠繋ぎになった複数のドットが光源側端辺から離れるにつれて小さくなるようなパターンとすることができる。

あるいは、拡散パターンを、複数のドットで構成される拡散単位によって形成し、この拡散単位を斜めに配列する。さらに、拡散単位が光源側端辺から離れるにつれて、その拡散単位を構成している複数のドットが小さくなるように配置してもよい。このとき、光源側端辺に配置された拡散単位のドットは交差して接続され、光源から遠い部位に配置された拡散単位のドットは互いに離れた態様となる場合がある。

ここで、上述の各ドットは拡散機能を持っており、このドットがフィルム上に形成されることで拡散フィルムとなる。ドットを拡散材が分散された透明樹脂で構成することができる。拡散材として、Ｄ５０で１５μｍの粒径のアクリルビーズが適している。さらに、拡散フィルムの上面に一様な拡散層を設けてもよい。すなわち、拡散層の上にドット（拡散パターン）を形成してもよいし、拡散フィルムの一方の面に拡散層を、他方の面にドット（拡散パターン）を設けてもよい。または、拡散パターンが形成された拡散フィルムと一様な拡散層が形成されたフィルムを別々に準備し、重ねて配置しても良い。

また、拡散パターンを拡散フィルムの全面に形成してもよいし、光源側の端辺から一定の範囲内に拡散パターンを形成してもよい。ただし、導光体の入光ムラが発生する範囲では、拡散フィルムのヘイズ値が５０％以上になるように、拡散パターンを形成することが望ましい。

このような拡散パターンを形成することにより、導光体の入光ムラが見え難くなるとともに、液晶パネルの搭載時に発生していたモアレを防ぐことができる。

本実施例による照明装置に用いる拡散フィルムを図面に基づいて説明する。図１は、拡散フィルムを模式的に示す外観図である。図中の拡大部に示すように、斜めに繋がれた複数のドット２がグラデーション状に配列されることにより、拡散パターンが形成されている。グラデーション状の一例として、ここではドットの大きさが光源側から離れるほど小さくなっている。段階的に小さくなるようにしてもよい。いずれにしろ、図１の拡散フィルム１は図中下側が光源側になるように配置される。この拡大図ではドットは斜めに数珠繋ぎになっているが、部分的に繋がっていない箇所があっても斜めの延長上に位置していれば同等の効果が得られる。

拡散パターンを形成するドット２の構成を、図２に模式的に示す。ドット２は、透明樹脂８に拡散材９が分散された構成である。拡散材９の材料として、直径が１〜２００μｍ程度のシリカやアクリルビーズ等が例示できる。シリカを用いると透明樹脂層がやや黄色みを帯びる。アクリルビーズを使用する場合は、粒径が５μｍ程度の小さいものだと、くっきりときれいに印刷できるが、モワレが発生する可能性が高まる。メディアン径（Ｄ５０）で粒径１５μｍ程度のアクリルビーズを使用すると、アクリルビーズの形が微妙にくずれて、モワレが出にくくなる。

本実施例による照明装置を図面に基づいて説明する。図３は、照明装置に用いる拡散フィルム１を部分的に写した写真である。拡大部に拡散パターンを模式的に示す。図３はカメラ側からの光を用いて写しているため、フィルムの透明部分が黒っぽく、散乱部分が白っぽくなっている。図中の拡大部に示すように、拡散パターンは、２つのドット２から構成される拡散単位１２がグラデーション状に配列されて形成されている。ここでは、光源側に近い部位に存在する拡散単位のほうが、光源から遠い部位にある拡散単位よりも、ドットが大きくなっている。すなわち、拡散単位１２を構成するドットは、拡散単位が光源側から離れるほど小さくなっている。そして、この拡散単位１２を構成する２つのドット２は、光源側の近くでは互いに交差して繋がっている。ドット２の詳細は実施例１と同様なので省略する。

本実施例の拡散パターンの具体的な作成方法の一例を説明する。図７で示したチェーンドットのマスクを２枚ぴったり重ね、片方のマスクをｘ方向に約０．２ｍｍずらし、更に約０．０７１度回転させる。このとき、ｘ方向のずらし幅をドットピッチのほぼ半分、回転角度を０．０５〜０．３度の範囲内にすることが望ましい。なお、ドット２の大きさ、ドットピッチ、及び回転角度を変化させることで、拡散単位１２を構成する２つのドット２の交差領域を任意の形状に設定することができる。

図１や図３に示すようにドット２を配置することにより、ドット２の形状が小さくなっても、拡散フィルム１に満遍なく拡散パターンを形成することができる。そのため、液晶パネルを拡散フィルム１の上に配置した場合に、モワレの発生を防ぐことができる。

次に、図３に示す拡散フィルム１のＡ−Ｂの断面構成を図４に模式的に示す。図４に示す拡散フィルム１は、透明ベースフィルム１０に一様な拡散層１１を形成し、この拡散層１１の上に更に拡散パターンが印刷された構成となっている。拡散層１１は、透明ベースフィルム１０の表面に、拡散材がほぼ満遍なく分散された透明樹脂を印刷することにより形成できる。拡散材には、直径が１〜２００μｍ程度のシリカやアクリルビーズ等の材料が用いられる。また、透明ベースフィルム１０は、ＰＥＴやアクリル等で形成され、おおよそ１２μｍ〜３００μｍの厚さである。なお、拡散層１１を設けた面とは反対の面にも貼り付き防止のために少量のビーズが印刷されることがある。また、拡散層１１はコーターを用いてロールｔｏロールで印刷することが多い。

拡散層１１の表面には拡散単位１２により形成される拡散パターンが形成されている。拡散単位は光源６から遠ざかるにつれて形状が小さくなるように形成されている。拡散パターンを形成する各拡散単位１２の高さｈは１０μｍ程で一定値である。また拡散単位１２の長さＬは５０〜２００μｍの範囲で変化する。拡散パターンは、グラデーションをつけるために、マスクを使用したスクリーン印刷、シルク印刷またはインクジェット等の方法で印刷される。

本実施例では、拡散フィルムの光源側端辺から２ｃｍほどの範囲内に拡散パターンを形成したが、拡散フィルム上に配置される表示パネルのサイズや導光体の入光部のムラの度合いによって拡散パターンを形成する範囲を変えてもよい。あるいは、拡散フィルムの全面にわたって拡散パターンを形成してもよい。但し、導光体の入光部のムラを解消させるためには、ムラに対応する部分で拡散フィルムのヘイズ値が５０％以上になるように拡散パターンを形成することが望ましい。

図５は本実施例による照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図５に示した照明装置では、光源３に対向して導光体４が配置されており、導光体４の下面にはプリズムやドットなどの反射構造体が形成されている。導光体４に入光した光は、導光しながら反射構造体にあたることにより導光体４の出射面から出光する。導光体４の出射面と反対側の面（下面側）には反射フィルム６が配置されており、出光効率の向上を図っている。反射フィルム６は、ＰＥＴ等の透明フィルムに銀やアルミニウムを蒸着したようなタイプや、白色ＰＥＴタイプや住友３Ｍ社製のＥＳＲ等が使用されるケースが多い。また、光源３、導光体４、反射フィルム６を機構的に支持し、かつ漏れ光を防止し光の利用効率を向上するためにフレーム５が設けられている。フレーム５の上に反射フィルム６を配置し、反射フィルム６の反射面と対向する面に導光体４を配置する。フレーム５は白色ポリカーボネート等の樹脂成形品の場合が多い。フレーム６を更にアルミニウム等のメタルフレームで覆うことも多い。導光体４の出光面に拡散フィルム１が配置されている。拡散フィルム１には複数のドットがグラデーション印刷されており、光源３に近いエリアには大きいドットが配置され、光源３から離れるにつれて徐々に小さくなる。このような配置とすることで、入光部付近のムラを低減しつつ、照明装置全体の輝度効率は維持することが可能となる。また、拡散フィルム１の上に住友３Ｍ社製のＢＥＦ、三菱レーヨン社製のダイヤアートと呼ばれるプリズムシート等を一枚以上配置することも多い。あるいは、プリズムシートの上に拡散フィルム１を配置しても良い。

また、上述の説明では、一様に拡散層が印刷されているフィルムの上にグラデーション印刷を行ったが、一様に拡散層が印刷されている面とは反対の面に、グラデーション印刷を実施してもかまわない。グラデーション印刷のみされたフィルムの上に、一様に拡散層を印刷すると、よりモワレが発生しづらくなる。また、片面にグラデーション印刷をし、反対面に一様な拡散層を印刷する場合、ベースフィルムを厚くするとモワレが発生しづらい。１００μｍ以上の厚みになると、効果がでてくる。

また、上述した本実施例の構成に、実施例１で説明した拡散フィルムを適用できることは言うまでもない。

図６に、本実施例の表示装置の断面構成を模式的に示す。図５の照明装置の上に液晶パネル７を配置した。光源３の光は導光体４に入光し、導光体４に設けた下プリズムによって出射面から出射して拡散フィルム１を介して液晶パネル７を照明する。導光体４をフレーム５で覆うことによって、高輝度な液晶表示を実現できる。ここで、前述の実施例で説明した拡散フィルム１を用いる。したがって、拡散フィルム１には、拡散機能を持つ複数のドットがグラデーション状に斜め方向に配置されている。そのため、液晶パネルの画素を構成する電極と拡散フィルム１のドットの配置方向は平行でない。したがって、表示装置にモアレが発生しにくい。

なお、上述の各実施例では、光源に点光源を用いており、サイドビュータイプの白色ＬＥＤを想定しているが、トップビューでも砲弾型でも白色以外の色でもかまわない。導光体はゼオノア、ＰＭＭＡ、ＰＣ等の透明樹脂の成形品を用いることができる。

本発明に係る照明装置、及び、表示装置は、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、カーナビゲーション、テレビ等の表示機器に適用できる。

１ 拡散フィルム
２ ドット
３ 光源
４ 導光体
５ フレーム
６ 反射フィルム
７ 液晶パネル
８ 透明樹脂
９ 拡散材
１０ 透明ベースフィルム
１１ 拡散層
１２ 拡散単位

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源からの光を側面から入光し、上面から出射する導光体と、
   前記導光体の出射面上に配置された拡散フィルムと、を備え、
   前記拡散フィルムには、斜めに数珠繋ぎになった複数のドットが光源側端辺から離れるにつれて小さくなるように配列されたグラデーション状の拡散パターンが形成されたことを特徴とする照明装置。
2. 光源と、
   前記光源からの光を側面から入光し、上面から出射する導光体と、
   前記導光体の出射面上に配置された拡散フィルムと、を備え、
   前記拡散フィルムには、複数のドットで構成される拡散単位によりグラデーション状の拡散パターンが形成され、前記拡散単位が光源側端辺から離れるにつれて前記拡散単位を構成するドットが小さくなることを特徴とする照明装置。
3. 光源側端辺にある前記拡散単位では、前記複数のドットが交差部を持って接続されたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記ドットは拡散材が分散された透明樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記拡散材がＤ５０で１５μｍの粒径のアクリルビーズであることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記拡散フィルムには、前記拡散パターンが形成された面と反対の面に一様な拡散層が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記拡散フィルムは、透明なベースフィルムと、前記ベースフィルムに形成された前記拡散パターンから構成され、
   前記ベースフィルムと前記拡散パターンの間に一様な拡散層が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記導光体の出射面上には、一様な拡散層を有するフィルムが前記拡散フィルムに重ねて配置されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記拡散パターンの形状は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍピッチで配置されたドットパターンを２枚重ね、１枚をＸ方向に０．２〜０．４ｍｍずらし、さらに０．０５〜０．３°回転させることにより作成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 光源と、
    前記光源からの光を側面から入光し、上面から出射する導光体と、
    前記導光体の出射面上に配置された非自発光型の表示素子と、
    前記導光体と前記表示素子上に配置された拡散フィルムと、を備え、
    前記拡散フィルムには、斜めに数珠繋ぎになった複数のドットが光源側端辺から離れるにつれて小さくなるように配列されたグラデーション状の拡散パターンが形成されたことを特徴とする表示装置。