JP2007018939A - 直下型バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直下型バックライト装置の構成要素の工夫により、高い光束有効利用率を維持しつつ、発光面の周期的輝度むらを抑制し、高い輝度均斉度を実現し、環境からの影響を受けにくい直下型バックライト装置を提供する。
【解決手段】並列配置された複数の線状光源３と、線状光源３からの光を反射する反射板４、光拡散板２、及び拡散シート１が、反射板４、線状光源３、光拡散板２、拡散シート１の順で配置されて構成される直下型バックライト装置において、光拡散板２の吸水率が０．１０％以下であり、かつ光拡散板２の少なくとも一方の主面に最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直下型バックライト装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、輝度が高く、輝度均斉度が良く、環境に影響されない直下型バックライト装置に関する。

従来、液晶ディスプレイ用のバックライト装置としては、冷陰極管を光源とした装置が広く用いられており、エッジライト型と呼ばれる方式と直下型と呼ばれる方式がある。エッジライト型は、細管の冷陰極管を導光板の端辺に配置した構成からなり、端面から入射した光は導光板内で反射を繰り返し、導光板主面に出光するバックライト装置である。一方、直下型バックライト装置は、複数本の並列配置した冷陰極管と、冷陰極管の背面に設けられた反射板と、発光面をなす光拡散板とを組み合わせた構成からなるバックライト装置である。直下型バックライト装置は、エッジライト型とは対照的に、冷陰極管の使用本数を増やすことができるために、発光面を容易に高輝度化することができる。
しかし、直下型バックライト装置には、発光面の輝度均斉度が悪いという問題がある。特に、冷陰極管の真上で輝度が高くなるために発生する周期的輝度むらが大きな問題となる。つまり、バックライト装置発光面の輝度均斉度が悪いと、液晶ディスプレイの表示画面に表示むらが発生する。
従来、輝度均斉度を改良するために、種々の対策がなされてきた。例えば縞模様やドット状の光量補正パターンを光拡散板に印刷し、蛍光管の真上に放射される光束を低減する手法（特許文献１に例示）や、波型反射板を利用して、反射板からの反射光を蛍光管と蛍光管の中間に相当する領域へ集束させる手法（特許文献２）が提案されている。
しかし、輝度均斉度の改良手段として、光量補正パターンの印刷を行うと、光束の一部を遮断するので、蛍光管が放射する光束の利用率が低下し、十分な輝度が得られないという問題があった。また、波型反射板を用いると、装置の構成が複雑となり、バックライト装置の製造工程が複雑になるという問題があった。
一方、直下型バックライトに使用される光拡散板としては、透明樹脂に光拡散剤を分散した材料が使用されることが多い。このような光拡散板においては、輝度均斉度を改良させるために光拡散剤の濃度を上げると輝度が低下してしまうという問題があった。そこで、これを解決するために光拡散板表面にプリズム形状等のパターンを形成し、輝度を低下させずに表面形状による拡散効果を持たせることが提案されている（特許文献３、４、５）。しかしながら、光拡散板表面にプリズム状パターンを形成しただけでは、輝度均斉度の改良は十分ではなかった。またプリズム状パターンを形成し、表面積が増えることで反りが発生しやすくなり、環境の影響により輝度均斉度が低下してしまうという問題があった。
また、輝度均斉度を向上するために、厚み５０μｍから３００μｍ程度のシートに光拡散効果を付与してなる拡散シートが使用されている。この拡散シートは、透明シート上に微細な断面鋸歯状のプリズム条列を有する輝度向上効果のあるプリズムシートと併用されることが多い。
しかし該プリズムシートは、微細で精密なプリズム条列を形成するために、精密加工が必要であることにより別途精密加工が必要である形状付与ロールを使用しなければならないことと、さらにそのロールをシートへ押し付けて正確に形状を転写するといった、生産速度と歩留まりの向上が困難な工程を要すること、の二つの理由により製造工程が複雑かつ製造が困難になるため、バックライト装置ひいては液晶ディスプレイの歩留まりが下がってしまうという問題があった。

特開平６−２７３７６０号公報 特開２００１−１７４８１３号公報 特開平５−３３３３３３号公報 特開平８−２９７２０２号公報 特開２０００−１８２４１８号公報

本発明は、直下型バックライト装置の改良に関するものであり、高い光束有効利用率を得て、さらに発光面の周期的輝度むらを抑制して、輝度と輝度均斉度の改良とを同時に、そして簡易な工程で実現することができ、さらに環境に影響されにくい直下型バックライト装置を提供することを目的としてなされたものである。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく、平坦な光拡散板に１枚以上の拡散シートだけを重ねたバックライト装置を検討したが、輝度均斉度が不十分であることが判明した。さらに検討を重ね、直下型バックライト装置において、少なくとも一つの主面に断面鋸歯状の特定パターンのプリズム条列が設けられた光拡散板と、拡散シートとを組み合わせることにより、製造工程が複雑でかつ製造が困難なプリズムシートなしでも輝度均斉度が良いバックライト装置が得られることを見いだしたが、湿度等の影響で反りが発生するだけで輝度均斉度が簡単に悪化することがわかった。そこで、さらに鋭意検討を重ねた結果、光拡散板を特定のもので構成することにより、環境が変化しても輝度均斉度がほとんど変化しないことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）並列配置された複数の線状光源、線状光源からの光を反射する反射板、光拡散板、及び拡散シートが、反射板、線状光源、光拡散板、拡散シートの順で配置されて構成される直下型バックライト装置において、光拡散板の吸水率が０．１０％以下であり、かつ前記光拡散板の少なくとも一方の主面に最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造を有することを特徴とする直下型バックライト装置、
（２）上記（１）に記載されたバックライト装置であって、前記最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造の形状が、頂角６０度〜１７０度でかつピッチが２０〜７００μｍである断面鋸歯状プリズム条列である直下型バックライト装置、
（３）上記（２）に記載されたバックライト装置であって、前記断面プリズム条列の稜線方向と、線状光源の長手方向とのなす角が６０度以下である直下型バックライト装置、
（４）上記（１）、（２）または（３）に記載されたバックライト装置であって、前記最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造の形状が、光拡散板の光源から遠い側の主面のみにある直下型バックライト装置、
及び、
（５）上記（１）、（２）、（３）または（４）に記載されたバックライト装置であって、光拡散板が透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物からなり、前記樹脂組成物の全光線透過率が６０％以上９８％以下で、かつヘーズが４０％以上１００％以下であることを特徴とする直下型バックライト装置、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
（６）上記（５）に記載のバックライト装置であって、前記光拡散剤が、ポリスチレン系重合体、ポリシロキサン系重合体又はそれらの架橋物である直下型バックライト装置、
を挙げることができる。

本発明の直下型バックライト装置は、高価なプリズムシートを使用せずに高い光束有効利用率を持ち、発光面の周期的輝度むらが抑制される。本発明によって簡略な工程で輝度が高く、輝度均斉度が良く、環境に影響されにくいバックライト装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施態様を説明する。
本発明の直下型バックライト装置は、並列配置された複数の線状光源、線状光源からの光を反射する反射板、光拡散板、及び拡散シートとが、反射板、線状光源、光拡散板、拡散シートの順で配置されて構成される。

図１は本発明の直下型バックライト装置の一態様を示す模式的斜視図及びその一部の拡大図である。
図１に示す直下型バックライト装置は、並列配置された複数本の線状光源３、光源３からの光を反射する反射板４、並びに光源３からの直射光及び反射板からの反射光を拡散照射する光拡散板２を備え、光拡散板２が、光源から遠い側に頂角５の断面鋸歯状のプリズム条列を有し、さらに光拡散板２の光源３から遠い側に拡散シート１が配置されてなる。本発明においては、さらに輝度向上のための光学部材６として、以下に示すような反射型偏光子を拡散シート１の光源３から遠い側に設置してもよい。
前記反射型偏光子としては、ブリュースター角による偏光成分の反射率の差を利用した反射型偏光子（例えば、特表平６−５０８４４９号公報に記載のもの）；コレステリック液晶による選択反射特性を利用した反射型偏光子；具体的には、コレステリック液晶からなるフィルムと１／４波長板との積層体（例えば、特開平３−４５９０６号公報に記載のもの）；微細な金属線状パターンを施工した反射型偏光子（例えば、特開平２−３０８１０６号公報に記載のもの）；少なくとも２種の高分子フィルムを積層し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光子（例えば、特表平９−５０６８３７号公報に記載のもの）；高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で形成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光子（例えば、米国特許第５，８２５，５４３号明細書に記載のもの）；高分子フィルム中に粒子が分散し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光子（例えば、特表平１１−５０９０１４号公報に記載のもの）；高分子フィルム中に無機粒子が分散し、サイズによる散乱能差に基づく反射率の異方性を利用する反射型偏光子（例えば、特開平９−２９７２０４号公報に記載のもの）；などが使用できる。

本発明に用いる線状光源は特に限定されず、公知の線状光源、例えば冷陰極管、熱陰極管、線状に配列したＬＥＤ、ＬＥＤと導光体の組合せ等を使用することができる。
冷陰極管又は熱陰極管の形状としては、直線状以外にも、平行な２本の管が一つの略半円でつながれ一本になったＵ字状、平行な３本の管が二つの略半円でつながれ一本になったＮ字状のもの、又は平行な４本の管が三つの略半円でつながれ一本になったＷ字状の形状のものを使用することができる。
線状光源としての輝度均一性からは冷陰極管が好ましく、色再現性の点からは線状に配列したＬＥＤ、ＬＥＤと導光体の組合せが好ましい。線状に配列したＬＥＤ、またはＬＥＤと導光体の組合せを使用する場合は、配列した一連のＬＥＤの組、またはＬＥＤと導光体の組合せ、が複数ある場合に、線状光源が複数本であるとする。
本発明において、線状光源の中心間の距離は特に限定されないが、１５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることがより好ましい。線状光源の中心と光拡散板の光源に近い側の面との距離も特に限定されないが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがより好ましい

本発明に用いる反射板は特に限定されないが、白色または銀色に着色された樹脂、金属等を使用することができ、色は輝度均斉度を改良する点から白色が好ましく、材質は軽量化の点から樹脂が好ましい。

本発明に用いる光拡散板は、輝度均斉度を向上するために使用される。光拡散板は光入射面と光出射面とを有する。線状光源からの光は光源から近い側の光入射面に入射する。そして、光拡散板の光入射面に入射された光は、光拡散板内において、または、光入射面若しくは光出射面の少なくとも一方に設けられた凹凸構造において、光が多様な方向へ拡散され、光源から遠い側の光出射面から出射される。

本発明に用いる光拡散板の少なくとも一方の主面に最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造を有する。本発明において、主面は、光入射面、光出射面を指す。前記最大高さＲｚが２００μｍを超えると加工が困難となるので、凹凸構造を均一に形成することができなくなり、ひいては輝度均斉度が悪化してしまう。バックライト装置の輝度と輝度均斉度のバランスをより改善し、光拡散板の加工をより容易にするために、光拡散板の少なくとも一方の主面に有する凹凸構造は最大高さＲｚが２μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましく、８μｍ以上１００μｍ以下であることが最も好ましい。本発明において、光拡散板の主面に有する凹凸構造は、主面全体に有していてもよいし、主面の光学的有効面にだけ有していてもよい。また、本発明において、前記最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造の形状は、光拡散板の光源から遠い側の主面にのみあることが好ましい。前記最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造の形状は、光拡散板の光源から遠い側の主面にのみあることによりディスプレイの輝度をより高くすることができる。

本発明において最大高さＲｚと後述する算術平均高さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して、対象面に直角な平面で対象面を切断したときにその切り口に現れる断面曲線から、所定の波長より長い成分を位相補償形高域フィルタで除去した粗さ曲線について求めることができ、あるいは、超深度形状測定顕微鏡などを用いて直読することもできる。
本発明に用いる光拡散板が有する凹凸構造の形状としては特に限定されないが、半球状突起、円錐状突起、角錐状突起、蒲鉾状レンチキュラーレンズ、断面鋸歯状のプリズムパターン等の光の出射方向を絞るような形状が好ましい。さらにこのような光の出射方向を絞るような形状の中でも、頂角が６０〜１７０度でかつピッチが２０〜７００μｍである断面鋸歯状プリズム条列であることが好ましい。凹凸構造の形状が、頂角６０〜１７０度でかつピッチが２０〜７００μｍである断面鋸歯状プリズム条列であることにより、輝度と輝度均斉度とのバランスを好適にすることができる。
本発明において、光拡散板が好適に有する断面鋸歯状プリズム条列の頂角は、８０〜１５０度がより好ましく、９０〜１２０度であることが特に好ましい。前記頂角が前記範囲であることにより、平均輝度及び輝度均斉度を高くすることができる。

本発明において、光拡散板が好適に有する断面鋸歯状プリズム条列のピッチは、２０μｍ以上７００μｍ以下であることがより好ましく、４０μｍ以上４００μｍ以下であることがさらに好ましい。前記断面鋸歯状プリズム条列のピッチが２０μｍ未満であると、形状が微細なために形状付与が難しくなったり、光拡散効果が低下したりするおそれがある。前記断面鋸歯状プリズム条列のピッチが７００μｍを超えると、光拡散が粗くなり、輝度むらを生じるおそれがある。

断面鋸歯状プリズム条列とは長手方向に垂直な方向に切断した断面が、三角形の突起部が連なった形状になっていることをいう。断面鋸歯状プリズム条列は、三角形の突起部のすそがつながってＶ字型の溝を形成するようになっていてもよいし、三角形突起部のすそ間に水平部が存在してもよいが、三角形のすそがつながってＶ字型の溝を形成するようになっていることが光を効率よく拡散できるので好ましい。また三角形の突起部の形状は前述した頂角の範囲内であれば、特に制限されないが、液晶ディスプレイの正面方向の輝度が最も高くなるようにするために、二等辺三角形であることが好ましい。

本発明において、光拡散板の断面鋸歯状プリズム条列の表面を粗化して出射する方向を適度な範囲内でより多様にすることもできる。その場合、プリズム表面を長手に対して直角方向に２０μｍ測定したときの算術平均高さＲａが０．０８μｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、０．０９μｍ以上２μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１μｍ以下であることがさらに好ましい。Ｒａを０．０８μｍ以上にすることにより光の出射方向をより多様にすることができ、３μｍ以下にすることにより、光の出射方向を多様にしすぎないようにすることができる。

本発明においては、光拡散板が断面鋸歯状プリズム条列を有する場合、光拡散板の断面鋸歯状プリズム条列の稜線方向と線状光源の長手方向とのなす角が６０度以下であることが好ましく、５０度以下であることがより好ましく、４５度以下であることがさらに好ましい。光拡散板の断面鋸歯状プリズム条列の稜線方向と線状光源の長手方向とのなす角を６０度以下とすることにより、輝度ムラを低減することができる。

光拡散板を構成する材料としてはガラス、混合しにくい２種以上の樹脂の混合物、透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物等があげられ、特に限定されない。これらの中で軽量であること及び成形が容易であることから混合しにくい２種以上の樹脂の混合物、及び透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物が好ましく、全光線透過率とヘーズの調整が容易であることから透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物がさらに好ましい。さらに凹凸構造部分まで透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物で形成し、光拡散板全体を同一の全光線透過率とヘーズに調整することが、光拡散板から出射する光の方向がさらに多様にできるためにより好ましい。

光拡散板として、透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物を用いる場合における光拡散剤の含有量に特に制限はなく、光拡散板の厚みやバックライトの線状光源間隔などに応じて適宜選択することができるが、樹脂組成物の全光線透過率が６０％以上９８％以下で、かつヘーズが４０％以上１００％以下であることが好ましい。樹脂組成物の全光線透過率を６０％以上、ヘーズを１００％以下とすることにより輝度をより向上することができ、全光線透過率を９８％以下、ヘーズを４０％以上とすることにより輝度均斉度をより向上させることができる。前記樹脂組成物の全光線透過率のより好ましい範囲は６５％以上９０％以下である。また、前記樹脂組成物のヘーズのより好ましい範囲は５０％以上９５％以下である。
樹脂組成物の全光線透過率はＪＩＳ Ｋ７３６１−１に準拠して両面平滑な２ｍｍ厚み板で測定した値で、樹脂組成物のヘーズはＪＩＳ Ｋ７１３６に準拠して両面平滑な２ｍｍ厚み板で測定した値とする。
光拡散板の厚みは、通常０．４ｍｍから５ｍｍであり、好ましくは０．８ｍｍから４ｍｍである。光拡散板の厚みが０．４ｍｍより小さいと、支柱を多数形成する等自重によるたわみを抑えるための工夫が必要になるおそれがあり、バックライト装置のコストが上昇する。また厚みが５ｍｍを超えると成形が困難になるおそれがある。

本発明において、光拡散板の吸水率は０．１％以下であり、好ましくは０．０５％以下である。前記吸水率は、ＪＩＳ Ｋ７２０９ Ａ法に準拠して、厚さ３ｍｍで、直径５０ｍｍの円板形又は一辺５０ｍｍの正方形の試験片を５０℃で２４時間乾燥したのちデシケーター中で放冷し、２３℃の水に２４時間浸漬したときの重量増から求めることができる。

本発明において光拡散板の材料として樹脂を用いる場合、透明樹脂としてはＪＩＳ Ｋ７３６１−１により両面平滑な２ｍｍ厚み板で測定さされる全光線透過率が７０％以上で、かつ吸水率が０．１％以下の樹脂であれば、特に制限されず、例えば、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、脂環式構造を有する樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、脂環式構造を有する樹脂は、流動性が良好であり、大型の光拡散板を効率よく製造し得るのでさらに好ましい。脂環式構造を有する樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物は、光拡散板に必要な高光透過性と高光拡散性とを兼ね備え、色度が良好なので、好適に用いることができる。

脂環式構造を有する樹脂は、主鎖及び／又は側鎖に脂環式構造を有する樹脂である。機械的強度、耐熱性などの観点から、主鎖に脂環式構造を含有する樹脂が特に好ましい。
脂環式構造としては、飽和環状炭化水素（シクロアルカン）構造、不飽和環状炭化水素（シクロアルケン、シクロアルキン）構造などを挙げることができる。機械的強度、耐熱性などの観点から、シクロアルカン構造やシクロアルケン構造が好ましく、中でもシクロアルカン構造が最も好ましい。脂環式構造を構成する炭素原子数は、格別な制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個の範囲であるときに、機械的強度、耐熱性及び光拡散板の成形性の特性が高度にバランスされ、好適である。
脂環式構造を有する樹脂中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、使用目的に応じて適宜選択すればよいが、通常５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上である。脂環式構造を有する繰り返し単位の割合が過度に少ないと、耐熱性が低下し好ましくない。なお、脂環式構造を有する樹脂中における脂環式構造を有する繰り返し単位以外の繰り返し単位は、使用目的に応じて適宜選択される。
脂環式構造を有する樹脂の具体例としては、（１）ノルボルネン系単量体の開環重合体及びノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環共重合体、並びにこれらの水素添加物、ノルボルネン系単量体の付加重合体及びノルボルネン系単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との付加共重合体などのノルボルネン系重合体；（２）単環の環状オレフィン系重合体及びその水素添加物；（３）環状共役ジエン系重合体及びその水素添加物；（４）ビニル脂環式炭化水素系単量体の重合体及びビニル脂環式炭化水素系単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との共重合体、並びにこれらの水素添加物、ビニル芳香族系単量体の重合体の芳香環の水素添加物及びビニル芳香族単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との共重合体の芳香環の水素添加物などのビニル脂環式炭化水素系重合体；などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン系重合体及びビニル脂環式炭化水素系重合体が好ましく、ノルボルネン系単量体の開環重合体水素添加物、ノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環共重合体水素添加物、ビニル芳香族系単量体の重合体の芳香環の水素添加物及びビニル芳香族単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との共重合体の芳香環の水素添加物がさらに好ましい。

光拡散板に使用される光拡散剤は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、具体的には、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物があげられる。有機フィラーの具体的な材料としては、アクリル系樹脂、アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリシロキサン系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂又はこれらの架橋物等があげられる。これらの中で、ポリスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂又はこれらの架橋物からなる粒子は、高分散性、高耐熱性、成形時の着色（黄変）がないので、特に好適に用いることができる。またこれらの中でもポリシロキサン系樹脂の架橋物からなる粒子は、耐熱性により優れるので、さらに好適に用いることができる。光拡散剤の粒子径は、特に制限されず、平均粒径で通常０．５〜１００μｍ、好ましくは０．５〜８０μｍの範囲である。
光拡散板に使用される光拡散剤の形状としては、特に限定されず、球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられるが、中でも光の拡散方向を等方的にすることのできる点で球状が好ましい。
前記光拡散剤は透明樹脂内部に含有された形で、巨視的に均一かつ離間的に分散されて、使用される。

本発明に用いる光拡散板を製造する方法としては、押出成形法、射出成形法、溶液キャスト法などの公知の成形方法があげられる。
光拡散板の表面に凹凸構造を形成する方法としては、特に制限されず、平板状の光拡散板を成形し、その表面に凹凸構造を形成する方法；光拡散板の成形と同時に表面に凹凸構造を形成する方法があげられる。
平板状の光拡散板を成形し、その表面に凹凸構造を形成する方法の具体例としては、平板状の光拡散板の表面に所望の構造を形成できる工具を用いて切削加工を行って凹凸構造を形成する方法；平板状の光拡散板の上に市販のプリズムシートなどの凹凸構造をもつシートを積層する方法；平板状の光拡散板の上に光硬化性樹脂を塗布し、所望の凹凸構造の型形状を転写した状態で硬化させる方法があげられる。
光拡散板の成形と同時に表面に凹凸構造を形成する方法の具体例を以下に記述する。光拡散板を押出成形により成形する場合は、所望の凹凸構造を有する異形ダイを用いて押出成形する方法；通常のダイを用いて押出成形した後にエンボス加工により凹凸構造を形成する方法があげられる。光拡散板を溶液キャスト法により成形する場合は、所望の凹凸構造を形成できるキャスティング型を用いて溶液キャストを行う方法が挙げられる。光拡散板を射出成形により成形する場合は、所望の凹凸構造を有する金型を用いて射出成形する方法があげられる。
光硬化樹脂への型形状転写、異形ダイを用いた押出成形、エンボス加工、溶液キャスト、もしくは射出成形により、凹凸構造を形成する場合に使用する型は、所望の形状を形成できる工具を用いた型の金属部材への切削加工、又は所望の形状が形成された部材上への電鋳加工により得ることができる。
本発明に用いる光拡散板は、対角線が２０インチ以上であることが好ましく、対角線が２５インチ以上であることがより好ましく、３０インチ以上であることが特に好ましい。

本発明に用いる拡散シートは、光を拡散する機能を付与した厚み５００μｍ以下のシートであり、その構成は特に制限はないが、光拡散剤を含まない透明樹脂の基材シートの少なくとも一面に光拡散剤を含有する層を塗布したものが好適に用いられる。この拡散シートとして市販のものを用いることもできる。
本発明に用いる拡散シートの厚みは５００μｍ以下であれば限定されないが、５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。厚みが５０μｍ以下では温度や湿度の影響によってしわが生じ、液晶ディスプレイの表示むらを引き起こす可能性があり、３００μｍ以上では液晶ディスプレイが厚くなりすぎる。該拡散シートのヘーズは１０％以上であることが好ましく、１５％以上がより好ましく、３０％以上がさらに好ましい。ヘーズが１０％未満では輝度均斉度向上効果が十分でないおそれがある。該拡散シートの全光線透過率は４０％以上であることが好ましく、５０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましい。全光線透過率が４０％未満では輝度が下がるおそれがある。この場合の全光線透過率とはＪＩＳ Ｋ７３６１−１により拡散シートを測定した値で、ヘーズはＪＩＳ Ｋ７１３６により拡散シートを測定した値とする。
拡散シートの基材シートに用いられる樹脂は、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、脂環構造を有する樹脂、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等を挙げることができる。これらのうち透明性と製膜性がともに優れることからポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、脂環式構造を有する樹脂、セルロースアセテートが好ましい。

本発明の拡散シートを構成する光拡散剤を含有する層はバインダーと、このバインダー中に離間状態で分散する光拡散剤とから構成されている。このように分散した光拡散剤により、この光拡散剤を含有する層を透過する光線を拡散させることができる。また、光拡散剤の上端をバインダーから突出させることで、光線をより良く拡散させることができる。なお、光拡散剤を含有する層の厚みは特には限定されないが、例えば１μｍ以上５０μｍ以下程度が良好である。

バインダーに用いるポリマーとしては、特に限定されないが、アクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂等が挙げられる。このバインダー中には、上記のポリマーの他、例えば、補強充填剤、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、帯電防止剤等が配合されてもよい。

拡散シートに用いる光拡散剤としては、光拡散板に用いる光拡散剤と同様のものが挙げられる。
拡散シートに用いる光拡散剤の形状は、特に限定されないが、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散剤の上端をバインダーから突出させたときに、正面方向の輝度を向上することのできる球状のビーズが好ましい。
本発明に用いる拡散シートを製造する方法は、特に限定されず、例えば、
前記基材シートに使用される樹脂を押し出し製膜または溶液キャスト製膜して基材シートを得、該透明樹脂基材シートに前記光拡散剤を前記バインダーに分散させたものを塗布する方法；前記基材シートに使用される樹脂と、前記バインダーに使用される樹脂及び前記光拡散剤の混合物とを、二層押し出しする方法；が挙げられる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。なお、部及び％は、特に制限のない限り重量基準である。

（製造例１）
透明樹脂として脂環式構造を有する樹脂［日本ゼオン（株）、ゼオノア１０６０Ｒ、吸水率０．０１％］９９．７部と、光拡散剤として平均粒径２μｍのポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子０．３部を用い、これらを混合し、二軸押出機で混練してストランド状に押し出し、ペレタイザーで切断して光拡散板用ペレット１を製造した。この光拡散板用ペレット１から、射出成形機［型締め力１０００ｋＮ］を用いて、両面が平滑な厚み２ｍｍで１００ｍｍ×５０ｍｍの試験板を成形した。この試験板の全光線透過率とヘーズを、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１とＪＩＳ Ｋ７１３６にしたがって、積分球方式色差濁度計を用いて測定した。全光線透過率は７８％であり、ヘーズは９２％であった。

（製造例２）
透明樹脂としてアクリル樹脂［旭化成（株）、デルペット７０ＮＨＸ、吸水率０．３％］を９９．４部用い、光拡散剤として平均粒径２μｍのポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子０．６部を使用する他は製造例１と同様にして光拡散板用ペレット２を製造し、全光線透過率とヘーズを製造例１と同様に測定したところ、全光線透過率は７９％であり、ヘーズは９０％であった。

（製造例３）
透明樹脂としてスチレンーメチルメタアクリレート共重合体樹脂（以下、「ＭＳ樹脂」と記すことがある。）［新日鐵化学（株）、エスチレンＭＳ６００、吸水率０．２％］を９９．８部用い、光拡散剤として平均粒径２μｍのポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子を０．２部使用する他は製造例１と同様にして光拡散板用ペレット３を製造し、全光線透過率とヘーズを製造例１と同様に測定したところ、全光線透過率は８３％であり、ヘーズは９１％であった。

（実施例１）
製造例１で得られた光拡散板用ペレット１から、射出成形機（型締め力４，４１０ｋＮ）を用いて、ピッチ７０μｍ、頂角１１０度の二等辺三角形が連なった断面形状のプリズム条列を長手方向と平行に形成することができる金型を用い、厚み２ｍｍで７１０ｍｍ×４１０ｍｍの光拡散板１をシリンダー温度２８０度、金型温度８５度で成形した。成形した光拡散板１の表面を超深度顕微鏡で観察したところ、プリズム部分のピッチは７０μｍ、頂角は１１０度で、最大高さＲｚは２４．２μｍ、算術平均高さＲａは０．０４μｍであった。また、光拡散板１の吸水率は、０．０１％であった。
内寸幅７００ｍｍ、奥行き４００ｍｍ、深さ１６ｍｍの乳白色プラスチック製ケースの底に反射シート（株式会社ツジデン製、ＲＦ１８８）を貼着して反射板とし、反射板から４ｍｍ離して、直径４ｍｍ、長さ７００ｍｍの冷陰極管１６本を、冷陰極管の中心間の距離を２５ｍｍとして配置し、電極部近傍をシリコーンシーラントで固定し、インバーターを取り付けた。上記の光拡散板１を、プリズム条列を冷陰極管と平行で、反対側になるようにし、冷陰極管中心と光拡散板の冷陰極管に近い側の面との距離が１４ｍｍになるように設置した。さらに全光線透過率７５．５％、ヘーズ８７％、厚み１３７μｍの拡散シート（株式会社きもと製、ライトアップ１８８ＧＭ２）を、光拡散剤を含有する層を光拡散板から遠い側になるように１枚設置した。その上に複屈折を利用した反射偏光子（住友スリーエム株式会社製ＤＢＥＦ-Ｍ）を設置し、さらに偏光板を取り付けることにより直下型バックライト装置１を作製した。
この直下型バックライト装置１を用いて、管電流６ｍＡ、管電圧３３０Ｖｒｍｓを印加して冷陰極管を点灯し、二次元色分布測定装置を用いて、光拡散板の中心線上を短手方向に等間隔に１００点の輝度を測定し、下記の数式１と数式２に従って輝度平均値Ｌａと輝度均斉度Ｌｕを得た。このとき、輝度平均値は４２３２ｃｄ／ｍ^２で、輝度均斉度は１．２であった。また偏光板上から目視で観察しても、全面が均一であり冷陰極管部分のみが明るいということはなかった。
輝度平均値Ｌａ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２ （数式１）
輝度均斉度Ｌｕ＝（（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌａ）×１００ （数式２）
上記式１及び式２において、Ｌ１は複数本設置された冷陰極管真上での輝度極大値の平均値を、Ｌ２は極大値に挟まれた極小値の平均値を表す。
輝度均斉度は、輝度の均一性を示す指標であり、輝度均斉度が悪いときは、その数値は大きくなる。
上記バックライト装置１を６０度、９０％ＲＨの恒温恒湿槽中に２０時間放置した後に輝度を測定すると、輝度平均値は４２３０ｃｄ／ｍ^２で、輝度均斉度は１．８であった。目視で観察しても、全面が均一であり、冷陰極管部分のみが明るいということはなかった。測定後に光拡散板と拡散シートを取り出して観察したところ、光拡散板には１．１ｍｍの反りが発生していたが、拡散シートには特に異常はなかった。

（比較例１）
光拡散板用ペレット１のかわりに製造例２で得られたアクリル樹脂の光拡散板用ペレット２を使用した以外は、実施例１と同様にして光拡散板２を成形し、評価を行った。得られた光拡散板２のプリズム部分のピッチは７０μｍ、頂角は１１０度で、最大高さＲｚは２３．８μｍ、算術平均高さＲａは０．０４μｍであった。また、光拡散板２の吸水率は０．３％であった。
光拡散板１の代わりに光拡散板２を用いた他は、実施例１と同様にして直下型バックライト装置２を作製し、同様に評価を行った。
組み立て直後の直下型バックライト装置２の輝度平均値は４２５０ｃｄ／ｍ^２、輝度均斉度は１．３であった。偏光板上から目視で観察しても、全面が均一であり冷陰極管部分のみが明るいということはなかった。さらに実施例１と同様に恒温恒湿槽に放置した後は、輝度平均値は４０４７ｃｄ／ｍ^２、輝度均斉度は５．５であった。目視の観察では冷陰極管がはっきりわかり、表示品質が悪かった。輝度測定後に光拡散板と拡散シートを取り出して観察したところ、光拡散板には７．０ｍｍの反りが発生しており、拡散シートの光拡散板側に傷が観察された。

（比較例２）
光拡散板用ペレット１の代わりに製造例３で得られた光拡散板用ペレット３を使用した他は、実施例１と同様にして光拡散板３を成形し、評価を行った。得られた光拡散板３のプリズム部分のピッチは７０μｍ、頂角は１１０度で、最大高さＲｚは２３．７μｍ、算術平均高さＲａは０．０４μｍであった。また、光拡散板３の吸水率は０．２％であった。
光拡散板１の代わりに光拡散板３を用いた他は、実施例１と同様にして直下型バックライト装置３を作製し、同様に評価を行った。
組み立て直後の直下型バックライト装置３の輝度平均値は４２１６ｃｄ／ｍ^２、輝度均斉度は１．２であった。偏光板上から目視で観察しても、全面が均一であり冷陰極管部分のみが明るいということはなかった。さらに実施例１と同様に恒温恒湿槽に放置した後は、輝度平均値は４０８９ｃｄ／ｍ^２、輝度均斉度は５．４であった。目視の観察では冷陰極管がわずかにわかり、表示品質が少し悪かった。測定後に光拡散板と拡散シートを取り出して観察したところ、光拡散板には５．４ｍｍの反りが発生しており、拡散シートの光拡散板側に傷が観察された。

実施例１と比較例１、２の構成と測定結果を表１に示す。本発明によれば、実施例１に示すように、恒温恒湿槽に放置した後も輝度と輝度均斉度にほとんど変化はなく、反りもほとんど発生せず拡散シートへの傷も発生しない。一方、比較例１、２では恒温恒湿槽に放置した後では輝度と輝度均斉度が大きく減少し、反りも大きく、拡散シートへの傷が発生した。

本発明の直下型バックライト装置によれば、平均輝度と輝度均斉度を向上することが可能で、環境に影響されにくいため、液晶表示装置に直下型バックライトを組み込んだとき、高画質の液晶表示画面を得ることができる。

本発明の直下型バックライト装置の一態様を示す斜視図とその一部の拡大図である。

符号の説明

１ 拡散シート
２ 光拡散板
３ 線状光源
４ 反射板
５ プリズムシートのプリズム条列の頂角
６ 輝度向上のための光学部材

Claims (5)

1. 並列配置された複数の線状光源、線状光源からの光を反射する反射板、光拡散板、及び拡散シートが、反射板、線状光源、光拡散板、拡散シートの順に配置されて構成される直下型バックライト装置において、
   前記光拡散板の吸水率が０．１０％以下であり、かつ前記光拡散板の少なくとも一方の主面に最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造を有することを特徴とする直下型バックライト装置。
2. 請求項１に記載されたバックライト装置であって、前記最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造の形状が、頂角６０度〜１７０度でかつピッチが２０〜７００μｍである断面鋸歯状プリズム条列である直下型バックライト装置。
3. 請求項２に記載されたバックライト装置であって、前記断面鋸歯状プリズム条列の稜線方向と、線状光源の長手方向とのなす角が６０度以下である直下型バックライト装置。
4. 請求項１、２または３に記載されたバックライト装置であって、前記最大高さＲｚが２００μｍ以下の凹凸構造の形状が、光拡散板の光源から遠い側の主面のみにある直下型バックライト装置。
5. 請求項１、２、３または４に記載されたバックライト装置であって、光拡散板が透明樹脂及び光拡散剤を含む樹脂組成物からなり、前記樹脂組成物の全光線透過率が６０％以上９８％以下で、かつヘーズが４０％以上１００％以下である直下型バックライト装置。
   
   
   

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