JP2006208968A - 直下型バックライト用拡散板、及び直下型バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】 ランプイメージの低減を図りつつも、全光線透過率が改善された直下型バックライト用拡散板１を提供する。
【解決手段】 本発明にかかる直下型バックライト用拡散板１は実質的に透明な基材３の一方の面に凸状のレンチキュラーレンズ２が設けられており、他方の面に隠蔽性の少ない拡散層４が設けられていて、前記基材３の全光線透過率が７０％以上であることを特徴とする。拡散層４としては、凹凸からなるレンズ、半球状の単位レンズの集合、レンチキュラーレンズなどがある。また、レンチキュラーレンズ２の長軸方向が、前記拡散板１の下方に配置された線状光源５と平行になっているのが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は直下型バックライト用拡散板、及びこの直下型バックライト用拡散板を備えた直下型バックライトに関する。

従来の直下型バックライト用拡散板は、拡散剤を混入することによって拡散機能をもたせてランプイメージを解消させている。また、拡散板だけでランプイメージの解消が困難な場合には、特許文献１に記載されているように、ライティングカーテンによってランプ直上で遮光することによって、発光面の均一性を得ることもあるが、この場合も前述のような拡散剤が混入されている拡散板が使用されていることに変わりはない。
特開２００２−３１３１０３号公報

図５は、前記拡散剤３１が混入された拡散板（乳半板）３０での光の挙動を示した図面である。拡散板３０の下方には図示しない冷陰極管等のランプが複数本配置されている。
冷陰極管の出射光が拡散板３０内を通過する時、拡散板３０内に混入されている拡散剤３１によって光が拡散される状態を説明する。
図５において、Ａは冷陰極管からの拡散板への光、Ｂ１は拡散板表面において反射される光、Ｂ２は拡散板に一旦入光した光が拡散板３０内部の拡散剤３１によって反射し再び冷陰極管側に出る光、Ｃは拡散剤３１によって四方八方に屈折、反射する光、Ｄは拡散板３０中を減衰する光、Ｅは拡散板３０を透過する光である。

拡散板への光Ａが向かうと、その一部が拡散板表面で直接反射してＢ２となり、残りの光は拡散板３０内へ入光し拡散板３０内で拡散剤３１に光が衝突する。衝突した光は上方への進む光Ｃ１、横方向に進む光Ｃ２、下方に進む光Ｃ３に分かれる。したがって、拡散板３０内での光の挙動を総合的に見た場合、Ｃ１の集合がＥと等しく、Ｃ２の集合がＤと等しく、Ｃ３の集合がＢ２と等しい。

実際には、拡散板３０は厚さが数ｍｍあり、拡散剤３１の量も図５に示す量よりも多いので何度も拡散剤３１による屈折及び反射を繰り返す。そして、屈折及び反射を繰り返すごとに拡散効果が高まり、入射光である線状光源が、面状の光へ変化し、ランプイメージが低減される。

このように、拡散板に拡散剤が混入されていることによって、光が拡散され、線状光源のランプイメージを解消させ、輝度分布の均斉度がとれた発光面を得ている。したがって、拡散剤の量が多ければ、それだけ拡散効果が大きく、ランプイメージの解消に有効である。
しかしながら、拡散剤の量が多いと、拡散板内で反射される光や拡散板内で減衰する光が増加し、拡散板の全光線透過率、すなわち発光面の輝度が低下する。
本発明はこのような実情に鑑み、ランプイメージの低減を図りつつも、全光線透過率が改善された直下型バックライト用拡散板を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる直下型バックライト用拡散板は、実質的に透明な基材の一方の面に凸状のレンチキュラーレンズが設けられており、他方の面に隠蔽性の少ない拡散層が設けられていて、前記基材の全光線透過率が７０％以上であることを特徴とする。
乳半板ではなく、実質的に透明な基材を使用することで全光線透過率が向上する。この拡散層は、全光線透過率は高いが拡散が少なく、ランプイメージの解消には十分ではない。そこで、レンチキュラーレンズをさらに設けることにより光を多数に分解させて、輝度分布の均斉度が高い発光面を得ている。
実質的に透明な基材を使用して、レンチキュラーレンズと全光線透過率が高い拡散層によって、ランプイメージが低減されることで、ランプイメージの低減を図りつつも輝度の低下を抑えている。なお、全光線透過率の測定方法はＩＳＯ １３４６８−１による。

また、前記拡散層はビーズコート層により形成されており、該ビーズコート層の屈折率が基材の屈折率以下となるように形成されていることが好ましい。
透明な球体であるビーズコート層で拡散層を形成すれば、基材の樹脂中に拡散剤を混入することによって光を拡散させて、ランプイメージを低減するよりも、拡散板内での光の減衰が抑えられる。このため、発光面での輝度が拡散剤を用いた場合よりも上昇する。また、ビーズコート層の屈折率が基材の屈折率よりも小さく設定されているので、ビーズコート層と基材の境界面で全反射が起こることはない。

前記拡散層に混入されているビーズの粒子径が、０．５μｍ以下であることが好ましい。ビーズの粒子径が０．５μｍ以下だと、目視において透明で、全光線透過率が向上するからである。

前記拡散層は、光を拡散するための微小な凹凸により形成されていてもよい。凹凸は、例えばサンドペーパーやブラスト等でスリガラス状あるいは梨地状の微小な凹凸を拡散層に形成したものである。
さらに、前記拡散層は半球状の単位レンズが集合して形成されていてもよく、レンチキュラーレンズであってもよい。この場合、半球状の単位レンズの集合体及びレンチキュラーレンズは、凸レンズが連続的に形成されているものでもよく、凹レンズが連続的に形成されているものでもよい。
これらによって形成された拡散層も上述のビーズコート層による拡散層と同様の作用効果を有する。すなわち、拡散剤を使用することなく拡散機能を持たせているので、発光面側での輝度が上昇する。

レンチキュラーレンズによって拡散層を形成する場合は、レンチキュラーレンズの長軸方向が、前記拡散板の下方に配置された線状光源と平行になっていることが好ましい。レンチキュラーの長軸方向を線状光源と平行にすることで、レンチキュラーレンズの光分解能が高まり、より効果的にランプイメージが低減される。

さらに、前記基材の厚さは１〜５ｍｍであることが好ましい。基材を厚くすることで、拡散層で屈折された光が、基材内を透過する間に十分に散乱されてからレンチキュラーレンズ２に入射するので、ランプイメージの低減がより効果的になるからである。

また、本発明の直下型バックライトは、実質的に透明な基材の一方の面に凸状のレンチキュラーレンズが設けられており、他方の面に拡散層が設けられている直下型バックライト用拡散板と、前記直下型バックライト用拡散板の拡散層に対向して配置された反射シートと、前記拡散層と前記反射シートで形成される空間内に設けられた光源と、を備えることが好ましい。光源の出射光が、直接又は反射シートで反射された後、拡散板に入光する。入射光は拡散層で拡散され、基材を透過した後、さらに凸状のレンチキュラーレンズで光が多方向に分解される。

本発明によれば、ランプイメージの低減を図りつつも、全光線透過率が改善された直下型バックライト用拡散板を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の拡散板を使用した直下型バックライトの基本構成を示す図面である。図１に示すように、直下型バックライト用拡散板１の下方に複数本の冷陰極菅５、さらに冷陰極菅５の下方に反射シート６が配置されている。
前記直下型バックライト用拡散板１は基材３としてアクリル、ポリカーボネート、シクロオレフィンなどの透明樹脂が使用され、その発光面側である上層に凸状のレンチキュラーレンズ２が配置されており、下層に拡散層４が形成されている。また、拡散板１の上方に図示しない液晶パネル等が配置される。反射シート６として、代表的なものに東レ社製の商品名「Ｅ６０Ｖ」がある。

このような基本構成を持った直下型バックライトにおいて、冷陰極管５を出射した光は、直接又は反射シート６に反射して、拡散板１に入光する。拡散板１では、拡散層４によって光が散乱されることによって拡散され、基材３を透過し、さらにレンチキュラーレンズ２によって光が多方向に分解される。
基材３には、拡散剤が含まれていないか含まれていても微量に抑えられている。混入する拡散剤の量が多いと、拡散剤によって遮蔽される光の量が増えるために光の減衰が増加し、レンチキュラーレンズ２の効果も低減するからである。また、図１において基材の厚さＬ３の下限は１ｍｍであることが好ましい。１ｍｍ以下だと拡散層４で屈折した光が十分に散乱せずにレンチキュラーレンズ２に入射するので、ランプイメージの低減効果が低くなるからである。一方、基材の厚さＬ３の上限は５ｍｍであることが好ましい。５ｍｍ以上だと拡散板の重量が重くなるからである。拡散剤の量は拡散層４及びレンチキュラーレンズ２が存在しない基材３のみの状態で、全光線透過率を好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上とするように調整する。

レンチキュラーレンズ２は、図１に示すように長軸方向が冷陰極管ランプ５と平行になるように配置されている。レンチキュラーレンズ２の長軸方向を冷陰極管５と平行にすることによって、光の分解効果が高まるからである。また、このレンチキュラーレンズ２は、図１においてレンズ間のピッチＰを、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００〜３００μｍとして形成する。なお、このレンチキュラーレンズ２の単位レンズの長軸方向に垂直な断面は、図１では半円形であるが、半楕円系、放物線などの連続的な曲線に形成されていれば、いかなる形状であってもよい。

図２は、レンチキュラーレンズでの光の屈折及び反射を示す図である。実際には拡散層４で拡散された光がレンチキュラーレンズ２に入射するが、後述するように拡散層４でのランプイメージ低減効果はレンチキュラーレンズ２と比較して小さく設定しており、また、レンチキュラーレンズ２での作用効果を分かり易く説明するために、図２においては、図１に示すような拡散層４や反射シート６を省略して記載している。

例えば、視点ＥＰが図２に示す位置にあるとする。仮にレンチキュラーレンズ２がない場合は、光Ｒ１を中心とした一本の太い線（ランプイメージ）であると視認し、他の方向からの光は見ることができない。一方、レンチキュラーレンズ２があると、視点ＥＰにおいて細い多方向から光が視認できる。すなわち、ランプイメージが低減される。なお、実際には視点ＥＰは、拡散板１と離れた位置にあり、光も無数に分散されているため、図２に示すよりも多方向からの無数の分光が視認可能であることはいうまでもない。

図３（ａ）〜（ｆ）はいずれも基材３の下層に形成される拡散層４の実施形態である。
図３（ａ）はビーズコート層４ａによって拡散層が形成されている。
ビーズは、透明の球体よりなっており、多数のビーズが拡散層のランプ側の面である下面にコーティングされる。前記ビーズの粒子径は、０．５μｍ以下が好ましい。０．５μｍ以下だと、目視において透明で、全光線透過率が向上するからである。

図３（ｂ）は、基材３にサンドペーパーやブラスト等で、光を拡散するための微細な凹凸からなるレンズ４ｂを設けて、拡散層が形成されている。この面を目視した場合にはスリガラス状若しくは梨地状の面となっている。
図３（ｃ）は、基材３に半球状の凸レンズ４ｃを連続的に設けて、拡散層が形成されている。また、図３（ｄ）は、図３（ｃ）における半球状の凸レンズとは逆に、半球状の凹レンズ４ｄを連続的に設けて、拡散層が形成されている。つまり、図３（ｄ）は基材３に対して、半球型がくりぬかれて、レンズが形成されている。図３（ｃ）及び（ｄ）では半球状としたが、断面楕円形のドーム形状であってもよい。
また、図３（ｅ）は基材３に凸状のレンチキュラーレンズ４ｅ、図３（ｆ）は凹状のレンチキュラーレンズ４ｆを設けることによって、拡散層が形成されている。レンチキュラーレンズ４ｅ、４ｆも、断面が円形ではなく楕円形であってもよい。
このように、図３（ａ）〜（ｆ）の拡散層は、いずれも拡散剤を混入せずに透明のレンズ等で拡散機能をもたせている。このため、光の隠蔽性が低く輝度の低下が抑えられている。

このレンチキュラーレンズ２と拡散層４と基材３とを備える直下型バックライト用拡散板１は、拡散板１全体を一度に押し出し成型したり、インジェクション成型したりすることによって製造することが可能である。また、レンチキュラーレンズ２と基材３のみを押し出し成型した後、拡散層４を形成してもよい。さらに、基材３のみを成型した後に、レンチキュラーレンズ２と拡散層４を形成してもよい。
レンチキュラーレンズ２や拡散層４を基材３と一体的に成型しない場合において、レンチキュラーレンズ２は、レンチキュラーシートを使用したり、基材３にシルクスクリーン印刷で曲面状に印刷（オーバル印刷）したりすることで製造でき、拡散層４は拡散シートを使用することで形成できる。

表１は、本発明の直下型バックライト用拡散板１の輝度上昇効果を確認した実験結果である。実験には、図１において拡散板１と反射シート６の間隔Ｌ_１を１９ｍｍ、レンチキュラーレンズ２のピッチＰを３００μｍ、基材３とレンチキュラーレンズ２との合計の厚さＬ_２を２．５ｍｍとしたバックライトを使用した。また、拡散層４は透明ビーズコートで形成したもので、冷陰極管ランプは直径３ｍｍものとし、反射シートは東レ社製の商品名「Ｅ６０Ｖ」を使用した。
本実施例との比較例として、現行品の中で最も輝度の高い拡散板である住友化学社製の商品名「ＲＭ４０１」を挙げる。なお、この商品名「ＲＭ４０１」の全光線透過率は６８％である。

図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも冷陰極管が配置された発光面の輝度分布を示すグラフ、すなわちランプイメージの低減効果を示すグラフである。図４において、Ｘ軸は図１に示す冷陰極管に垂直な軸方向の位置を表し、Ｙ軸は位置Ｘでの発光面の輝度を示す。Ｘ軸方向の座標位置Ｘ１及びＸ３に冷陰極管５が配置されている。
図４（ａ）は、レンチキュラーレンズ及びビーズコートによる拡散層がない基材のみの状態での位置Ｘにおける発光面の輝度Ｙである。図４（ａ）に示すように、光がそのまま基材を透過するので、冷陰極管５の存在する位置Ｘ１及びＸ３では、輝度が高くなっている。
図４（ｂ）は、ビーズコートによる拡散層と基材のみの状態での位置Ｘにおける発光面の輝度Ｙである。拡散層の拡散効果により、位置Ｘ１及びＸ３では、輝度が低下する一方で、冷陰極管５が存在しない位置Ｘ２においては若干輝度が上昇している。しかしながら、まだ十分に拡散されておらず、目視においてはランプイメージがはっきりと残っている状態である。
図４（ｃ）は、基材にビーズコートによる拡散層及びレンチキュラーレンズが形成された本実施例における発光面の輝度分布を示すグラフである。図４（ｃ）に示すようにいずれの位置Ｘにおいても発光面の輝度が略同一であり、輝度分布の均斉度がとれた発光面が得られている。

実験結果に示すように、現行で最も輝度の高い拡散板に対して、本実施例の輝度は向上している。発光品位や色度に関しても、現行品と同等の性能が得られている。このように実験においても、本実施例のレンチキュラーレンズ２及び拡散層４により、ランプイメージの低減が有効に機能しつつ、高輝度の光が得られることが確認できている。
なお、この拡散板全体でのランプイメージの低減効果を１００％とした場合に、拡散層４の低減効果は１５％程度、レンチキュラーレンズ２の効果は８５％程度である。したがって、レンチキュラーレンズ２にはあまり拡散されていない光が入射するように設定している。このように拡散層４の低減効果の割合を比較的低く設定しているのは、拡散層４であまりに多く拡散されると、レンチキュラーレンズ２によるランプイメージ分解効果が相対的に薄れ、通常の拡散板と差がなくなるからである。つまり、レンチキュラーレンズ２のランプイメージ低減効果を十分に利用するように拡散層４とレンチキュラーレンズ２の効果の調整を図っている。

本発明の拡散板を使用した直下型バックライトの基本構成を示す図面である。 レンチキュラーレンズでの光の屈折及び反射を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）はいずれも基材の下層に形成される拡散層の実施形態である。 （ａ）〜（ｃ）はいずれも発光面の輝度分布を示すグラフである。 従来の拡散板における光の挙動を示す図面である。

符号の説明

１ 直下型バックライト用拡散板
２ レンチキュラーレンズ
３ 基材
４ 拡散層
５ 冷陰極管
６ 反射シート

Claims (9)

1. 実質的に透明な基材の一方の面に凸状のレンチキュラーレンズが設けられており、他方の面に隠蔽性の少ない拡散層が設けられていて、前記基材の全光線透過率が７０％以上であることを特徴とする直下型バックライト用拡散板。
2. 前記拡散層が、ビーズコート層により形成されており、該ビーズコート層の屈折率が基材の屈折率以下となるように形成されている請求項１に記載の直下型バックライト用拡散板。
3. 前記拡散層に混入されているビーズの粒子径が、０．５μｍ以下である請求項１〜２のいずれかに記載の直下型バックライト用拡散板。
4. 前記拡散層が、光を拡散するための微小な凹凸により形成されている請求項１に記載の直下型バックライト用拡散板。
5. 前記拡散層が、半球状の単位レンズが集合して形成されている請求項１に記載の直下型バックライト用拡散板。
6. 前記拡散層が、レンチキュラーレンズよりなる請求項１に記載の直下型バックライト用拡散板。
7. 前記レンチキュラーレンズの長軸方向が、前記拡散板の下方に配置された線状光源と平行になっている請求項１〜６のいずれかに記載の直下型バックライト用拡散板。
8. 前記基材の厚さが１〜５ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載の直下型バックライト用拡散板。
9. 実質的に透明な基材の一方の面に凸状のレンチキュラーレンズが設けられており、他方の面に拡散層が設けられている直下型バックライト用拡散板と、前記直下型バックライト用拡散板の拡散層に対向して配置された反射シートと、前記拡散層と前記反射シートで形成される空間内に設けられた光源と、を備える直下型バックライト。

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