JP2007265783A

JP2007265783A - 直下型バックライト装置

Info

Publication number: JP2007265783A
Application number: JP2006088826A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Takahashi; 靖典高橋; Keisuke Tsukada; 啓介塚田
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】正面方向の輝度をより一層向上できるとともに、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる直下型バックライト装置を提供する。
【解決手段】光源と、反射板と、光拡散板と、光拡散シートとを備える直下型バックライト装置であって、光拡散板の面に、得られた値が最大となる方向に測定した中心線平均粗さ（Ｒａ(max)）が３μｍ〜１，０００μｍの凹凸構造が形成され、光拡散シートの面に略半球状の凸部が複数形成され、凸部は、その平均外径寸法が４０μｍ以上であり、その外径寸法のばらつきを表す変動係数が２０％未満であり、凸部が形成された面において、凸部が単位面積あたりに占める割合である占有率が７５％以上であることを特徴とする直下型バックライト装置。
【選択図】図８

Description

本発明は、直下型バックライト装置に関し、特に、正面方向の輝度をより一層向上できるとともに、発光面の輝度むらを抑えることができる直下型バックライト装置に関する。

従来、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置用のバックライト装置として、光源と、この光源からの光を反射する反射板と、光源からの直射光および反射板からの反射光を拡散照射して発光面となる光拡散板とを備える直下型バックライト装置が広く用いられている。例えば、複数本が並列に配置された線状光源と、この線状光源からの光を反射する反射板と、線状光源からの直射光および反射板からの反射光を拡散照射して発光面となる光拡散板とを備える直下型バックライト装置が広く用いられている。このような直下型バックライト装置では、線状光源の使用本数を増やすことにより、光拡散板の出射面の高輝度化を図ることができる。

しかしながら、直下型バックライト装置では、光源の真上部分の輝度が高くなり、この真上部分から離れるに従って輝度が低くなる傾向にある。このため、発光面に周期的輝度むらが生じることとなり、発光面の輝度均斉度が低下するという問題があった。このため、このような直下型バックライト装置を用いたディスプレイ装置では、その表示画面に表示むらが生じるという問題があった。

そこで、近年では、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、冷陰極管の真上に放射される光量を低減し、冷陰極管間に放射される光量を相対的に増やす手法（特許文献１）や、波型反射板を利用して、反射板からの反射光を線状光源と線状光源の中間に相当する領域へ集める手法（特許文献２）が提案されている。

特開平６−２７３７６０号公報特開２００１−１７４８１３号公報

しかしながら、特許文献１に示す方法では、光量補正パターンによって光量の一部が遮断されるため、冷陰極管が放射する光量の利用率が低下し、十分な輝度が得られないという問題があった。また、特許文献２に示す方法では、バックライト装置の構成が複雑になるという問題があった。

本発明の目的は、正面方向の輝度をより一層向上できるとともに、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる直下型バックライト装置を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、光拡散板として、その表面に所定の凹凸構造を有するものを用い、さらに特定の構造の光拡散シートを設けることにより、直下型バックライト装置での正面方向の輝度をより一層向上できて、かつ輝度むらを抑えることができることを見いだし、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、本発明によれば、以下の直下型バックライト装置が提供される。
（１）光源と、この光源からの光を反射する反射板と、前記光源からの直射光および前記反射板からの反射光を拡散照射する光拡散板と、この光拡散板から拡散照射された光の出射方向を調整する光拡散シートとを備える直下型バックライト装置であって、前記光拡散板の少なくともいずれかの面には、得られた値が最大となる方向に測定した中心線平均粗さ（Ｒａ(max)）が３μｍ〜１，０００μｍの凹凸構造が形成され、前記光拡散シートの少なくともいずれかの面には、略半球状の凸部が複数形成され、前記凸部は、その平均外径寸法が４０μｍ以上であり、かつ、その外径寸法のばらつきを表す変動係数（標準偏差／前記平均外径寸法）が２０％未満であり、前記凸部が形成された面において、前記凸部が単位面積あたりに占める割合である占有率が７５％以上であることを特徴とする直下型バックライト装置。
（２）前記直下型バックライト装置において、前記光拡散シートを複数備えることを特徴とする直下型バックライト装置。
（３）前記直下型バックライト装置において、前記光拡散板は、矩形状に形成され、前記凹凸構造は、前記矩形状に形成された光拡散板の長手方向と略平行に延びる線状プリズムが複数並んだプリズム条列であり、前記線状プリズムは、当該線状プリズムの短手方向の断面形状が凹状または凸状の多角形であることを特徴とする直下型バックライト装置。

本発明の直下型バックライト装置によれば、正面方向の輝度をより一層向上できるとともに、発光面の輝度むらをさらに抑えることができるという効果がある。

本発明の実施形態に係る直下型バックライト装置について図面を参照して説明する。
図７及び図８は、本発明の第１実施形態に係る直下型バックライト装置を模式的に示す図である。本実施形態の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２と、線状光源２からの光を反射する反射板３と、線状光源２からの直射光及び反射板３からの反射光を拡散照射する光拡散板１と、光拡散板１から拡散照射された光の出射方向を調整する光拡散シート１０４とを備えている。各部材の図示のため、光拡散シート１０４は図７においては示さず図８のみに示している。

本発明において光源は、図７に示す線状光源に限定されず、点状の光源などであってもよいが、線状光源を好ましく採用することができる。線状光源２の形状としては、直線状に加えて、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、および平行な４本の管が三つの略半円でつながれ一本になったＷ字状を挙げることができる。

本発明において、隣接する光源の中心間の距離（図７の例においては線状光源２間の距離ａに相当）は、１５ｍｍ〜１５０ｍｍであることが好ましく、２０ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましい。前記距離を上記範囲とすることにより、直下型バックライト装置の消費電力を低減できるとともに、当該装置の組み立てが容易になり、かつ発光面の輝度むらを抑えることができる。

光源が線状光源である場合において、その本数は、特に限定されない。例えば、本発明の直下型バックライト装置を３２インチの液晶表示装置に用いる場合には、線状光源の数としては、例えば、１６本、１４本、１２本、８本等の偶数本や、奇数本とすることができる。

反射板３の材質としては、白色または銀色に着色された樹脂、および金属等を用いることができ、軽量化の観点から樹脂が好ましい。また、反射板３の色は、輝度均斉度を向上できる観点から白色であることが好ましいが、輝度と輝度均斉度を高度にバランスさせるため、白色と銀色とを混合してもよい。

光拡散板１は、入射光を拡散照射する板材である。
光拡散板を構成する材質としては、ガラス、混合しにくい２種以上の樹脂の混合物、透明樹脂に光拡散剤を分散させたもの、および１種類の透明樹脂等を用いることができる。これらの中で、軽量であること、成形が容易であることから樹脂が好ましく、輝度向上が容易である点からは１種類の透明樹脂が好ましく、全光線透過率とヘーズの調整が容易である点からは透明樹脂に光拡散剤を分散させたものが好ましい。

前記透明樹脂とは、ＪＩＳＫ７３６１−１に基づいて、両面平滑な２ｍｍ厚の板で測定した全光線透過率が７０％以上の樹脂のことであり、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、芳香族ビニル単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、ポリエチレンテレフタレート、テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリカーボネート、アクリル樹脂、および脂環式構造を有する樹脂などを挙げることができる。なお、（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸のことである。

これらの中でも、透明樹脂としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、芳香族ビニル単量体を１０％以上含有する芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、および脂環式構造を有する樹脂等の吸水率が０．２５％以下である樹脂が、吸湿による変形が少ないので、反りの少ない大型の光拡散板を得ることができる点で好ましい。

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できる点でより好ましい。脂環式構造を有する樹脂と光拡散剤の混合物は、光拡散板に必要な高透過性と高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、主鎖および／また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、および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および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、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）ノルボルネン単量体の開環重合体及びノルボルネン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重合体；（２）単環の環状オレフィン重合体及びその水素添加物；（３）環状共役ジエン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重合体；などを挙げることができる。

これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン重合体およびビニル脂環式炭化水素重合体が好ましく、ノルボルネン単量体の開環重合体水素添加物、ノルボルネン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。

前記光拡散剤は、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とに大別できる。無機フィラーとしては、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、およびこれらの混合物を挙げることができる。有機フィラーとしては、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリシロキサン樹脂、メラミン樹脂、およびベンゾグアナミン樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、有機フィラーとしては、ポリスチレン樹脂、ポリシロキサン樹脂、およびこれらの架橋物からなる微粒子が、高分散性、高耐熱性、成形時の着色（黄変）がない点で好ましく、これらの中でも、より耐熱性に優れる点でポリシロキサン樹脂の架橋物からなる微粒子がより好ましい。

前記光拡散剤の形状としては、例えば、球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、および繊維状などを挙げることができ、これらの中でも、光の拡散方向を等方的にできる点で球状が好ましい。前記光拡散剤は、透明樹脂内に均一に分散された状態で使用される。

透明樹脂に分散させる光拡散剤の割合は、光拡散板の厚みや、線状光源の間隔などに応じて適宜選択できるが、通常は、分散物の全光線透過率が６０％〜９８％となるように光拡散剤の含有量を調整することが好ましく、６５％〜９５％となるように光拡散剤の含有量を調整することがより好ましい。また、光拡散剤の割合は、ヘーズが２０％〜１００％となるように光拡散剤の含有量を調整することが好ましく、２５％〜１００％となるように光拡散剤の含有量を調整することがより好ましい。全光線透過率およびヘーズを上記好適な範囲とすることにより、輝度および輝度均斉度をより向上させることができる。

なお、全光線透過率とは、ＪＩＳＫ７３６１-１に基づいて、両面平滑な２ｍｍ厚みの板で測定した値であり、ヘーズとはＪＩＳＫ７１３６により両面平滑な２ｍｍ厚みの板で測定した値である。

光拡散板１の厚みは、０．４ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、０．８ｍｍ〜４ｍｍであることがより好ましい。光拡散板の厚みを上記好適な範囲とすることにより、自重による撓みを抑えることができるとともに、成形の容易化を図ることができる。

次に、光拡散板１の外形について説明する。
図３は、図７に示す実施態様中の光拡散板１を模式的に示す縦断面図である。図３に示すように、光拡散板１は、線状光源２からの光が入射する光入射面１Ａと、光入射面１Ａから入射した光を拡散照射する光出射面１Ｂとを備えている。

光入射面１Ａおよび光出射面１Ｂの少なくともいずれかの面には、得られた値が最大となる方向に測定した中心線平均粗さ（Ｒａ（max））が３μｍ〜１，０００μｍである凹凸構造が形成されている。前記凹凸構造は、例えば、断面凹状または凸状の多角形からなる線状プリズムが略平行に複数並んだプリズム条列とすることができる。なお、本実施形態では、前記凹凸構造は光出射面１Ｂに設けられている。また、前記凹凸構造は、断面凹状または凸状の三角形からなる線状プリズム４（以下、三角プリズム４という場合がある）が互いに隣接し、または間隔をあけて複数並んだプリズム条列５である。図７に示すように、各三角プリズム４は、線状光源２の長手方向と略平行に形成されている。複数の三角プリズム４の断面形状は、すべて略同一の形状である。この際、三角プリズム４を構成する三角形の頂角θ１１が６０°〜１７０°であり、かつ同一面内で隣り合う三角プリズム４同士の間隔Ｐｔ１１が２０μｍ〜７００μｍであることが好ましい。このような構成により、発光面の輝度むらを抑えることができる。

なお、前記中心線平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１に基づいて、対象面に直角な平面での断面図の曲線から、所定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。

本発明において、光拡散板は、前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態では、光拡散板１の表面に形成された凹凸構造を断面三角形状の三角プリズムを複数有するプリズム条列としたが、前記凹凸構造を下記変形例に示すような形状とすることができる。このような例においても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜光拡散板第１変形例＞
図９に示すように、光拡散板１１は、略平坦な光入射面１１Ａと、凹凸構造が形成された光出射面１１Ｂとを備えている。光出射面１１Ｂの凹凸構造は、繰り返し単位である凸構造１３が複数形成された構造である。各凸構造１３は、図１０に示すように、３個以上の平面を有する構造であり（図１０では、四角錐の凸構造として図示されている）、輝度むら改善の点で、光拡散板１１の長辺および短辺とは異なる方向に周期的に配列されることが好ましい。この際、前記周期は、２０μｍ〜７００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜４００μｍであることがより好ましい。

前記凸構造１３は、得られた値が最大となる方向に測定した中心線平均粗さ（Ｒａ（max））が３μｍ〜１，０００μｍであり、３μｍ〜８００μｍであることが好ましく、４μｍ〜５００μｍであることがより好ましい。また、前記凸構造は、光出射面１１Ｂの全体に形成されていてもよいし、光出射面１１Ｂの一部（例えば、光学的に有効な面）にのみ形成されていてもよい。なお、得られた値が最大となる方向とは、隣り合う四角錐の頂点間を通る方向のことである。

前記凸構造としては、例えば、角錐状および角錐台状とすることができる。前記角錐としては、三角錐、四角錐、五角錐、および六角錐等の多角錐とすることができる。前記角錐台としては、三角錐台、四角錐台、五角錐台、六角錐台等の多角錐台とすることができる。このような角錐状または角錐台状とすることにより、正面からずれた位置から観察しても十分な輝度を有する。なお、前記複数の凸構造は、１種類の構造だけからなるものでもよいし、複数種類の構造を組み合わせてなるものとしてもよい。

また、複数の凸構造は、例えば、成形が容易である点から、プリズム条列を構成する線状プリズムの長手方向とは異なる向きにＶ字状の切り込みを入れて得られる形状とすることができる。この際、前記線状プリズムの形状としては、例えば、断面多角形状等とすることができる。

なお、３個以上の平面を有する凹凸構造としては、前記凸構造と同形状の凹構造としてもよい。この場合、複数の前記凹構造は、例えば、成形が容易である点から、プリズム条列を構成する線状プリズムの長手方向とは異なる向きにＶ字状の切り込みを入れて得られる凸形状を有する転写部材の当該凸形状を転写して得られるものとすることができる。

図１１に示すように、前記凹凸構造において、光拡散板１１の厚み方向に平行で、かつ光拡散板の長辺および短辺と平行な断面（図中の線分Ａによる断面）では、凸構造１３の面１３Ａに相当する線分には、傾き（Ｘ１、Ｘ２；度）の異なる２種類の線分が存在する。なお、本発明では、図１１のＸ１に示すように、右上がり、左上がりのいずれの場合であっても、その角度が同じ数値であれば同じ種類のものとする。

このような構成の光拡散板において、傾きＸ１，Ｘ２は、隣接する線状光源の中心間の距離をａ（ｍｍ）、線状光源の中心と光拡散板１１の光入射面との距離をｂ（ｍｍ）として、１２．５−１１×（ｂ／ａ）＜Ｘ１またはＸ２＜８５−２８．５×（ｂ／ａ）の関係１を満たすことが好ましい。このような構成により、輝度および輝度均斉度をともに向上できる。

また、前記距離ａ，ｂは、それぞれ直下型バックライト装置内で一定の値であることが好ましいが、一定の値でなくてもよい。距離ａ，ｂの値が一定でない場合には、前記関係１において、距離ａ，ｂが最も小さい値のときに成立するものとする。

前記距離ｂは、直下型バックライト装置の厚みと輝度均斉度を考慮して設計すればよいが、２ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜２５ｍｍであることがより好ましい。前記距離ｂを上記範囲とすることにより、輝度むらを低減でき、かつランプの発光効率の低下を防ぐことができる。あわせて、バックライト全体の厚さを薄くできる。

本変形例１では、繰り返し単位を凸構造としたが、前記凸構造と同様の形状の凹構造であってもよい。この場合には、本変形例１の形状を有する転写部材を用いて、表面形状を転写することにより、繰り返し単位が凹構造の光拡散板を得ることができる。なお、上記好適な構成（例えば、前記関係１を満たすこと等）は、凹凸構造が凹構造である場合についても同様に成り立つことが好ましい。

＜光拡散板第２変形例＞
図１２に示すように、前記凹凸構造において、前記三角プリズムを、当該三角形を構成する２つの斜面と、前記光入射面に略平行な平面とのなす角度が等しくなるように形成し、三角プリズムの位置が、この三角プリズムに最も近い線状光源２から離れるに従って、前記角度が連続的又は断続的に大きくなるように光拡散板１０１を構成してもよい。このような構成によれば、発光面において、線状光源２間に対応する部分の輝度を向上させることができ、発光面の輝度均斉度を高めることができる。

＜光拡散板第３変形例＞
図１３に示すように、前記凹凸構造が、少なくとも４つの面を含んで構成される断面凹状または凸状の多角形からなる線状プリズム（以下、複合プリズムという場合がある）が隣接し、または間隔をあけて並んだ構成である光拡散板１０２とすることができる。このような構成とすることにより、発光面の輝度均斉度をより一層高めることができる。

前記複合プリズムとしては、少なくとも４つの面のうち、ある２つの面と他の２つの面とが、当該光拡散板の厚み方向および線状プリズムの長手方向を含む平面に対し互いに逆向きに傾斜した構成であることが好ましい。このような構成によれば、適度な間隔で配置された光源の上に、当該複合プリズムを有する光拡散板を配置した際に、発光面では、隣接する光源の間に前記面の数に基づいて光源の像が複数観察されるようになるため、発光面の輝度均斉度を高めることができる。

＜光拡散板第４変形例＞
図１４に示すように、前記凹凸構造が、光入射面の法線を軸として線対称な、断面凹状又は凸状の多角形からなる線状プリズムを複数有する構成であって、線状プリズムの長手方向に垂直で、かつ光入射面と平行な方向において、線状光源の幅寸法の範囲内に、複数種類の線状プリズムの全種類が含まれた光拡散板１０３とすることができる。このような構成とすることにより、発光面の輝度均斉度をより一層高めることができる。

本発明の直下型バックライト装置は、前記光源、反射板及び光拡散板に加え、光拡散板から拡散照射された光の出射方向を調整する光拡散シートを備える。
再び図８に示す第１実施態様を参照して説明すると、本実施形態においては、光拡散シート１０４は、光拡散板１の出射面側に設けられ、光拡散シート１０４の出射面側に略半球状の凸部１０５が複数形成されている。第１実施態様においては光拡散シートの出射面側に凸部が形成されているが、本発明の装置においては、光拡散シートの入射面側又は両面に当該凸部が形成されていてもよい。

本発明において、光拡散シートは、光拡散板の面上に１枚のみ設けられてもよく、２枚以上設けられてもよい。また、後述するプリズムシートと組み合わせて設けられてもよい。本発明において、「略半球状」の凸部とは、半球のみならず、円又は楕円の弓形を、その弦の垂直二等分線を軸にして回転させた回転体（例えば図１５に示す、半径Ｒ１５４である円の一部である弓形１５１を、その弦１５２の垂直二等分線１５３を回転軸にして回転させた、図１６に示す回転体１６０）又はこれに近似した形状の凸部とすることができる。

光拡散シートのより具体的な例を、図１を参照して説明する。図１に示す光拡散シートは、ＰＥＴフィルム等の基体フィルム１９上に、バインダー樹脂中に球状の微粒子を懸濁させた懸濁液を塗布し、バインダー樹脂を固化させることにより、固化バインダー樹脂層１２中に微粒子１５を固定させ、樹脂層１２上に微粒子１５の凸部を形成したものである。図１に示す光拡散シートにおいては、微粒子１５が樹脂層１２から突出した部分が、略半球状の凸部を構成している。この例においては、凸部の弦の長さＤｍ１１が、凸部の外径となる。

本発明の装置において、光拡散シートの材質は特に限定されないが、例えば前記のように基体フィルム、バインダー樹脂及び微粒子を含んで構成する場合、バインダー樹脂としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、セルロース系樹脂、アセタール系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂等の光学的透明性を有する樹脂が使用できる。好ましい樹脂としては、耐候性を有しつつ高透明性であるアクリル系樹脂、特に好ましくはアクリルポリウレタン２液硬化タイプのものが挙げられ、樹脂粒子を多量に充填しても強靭な塗膜が得られるよう、架橋密度の高くなるようなＯＨ価の大きいものを使用することが望ましい。

凸部を形成するための球状微粒子としては、アクリル系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、ナイロン系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ポリエチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン系樹脂粒子、ウレタン系樹脂粒子等が挙げられる。

基体フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム等の透明プラスチックフィルム、脂環式構造を有する樹脂のフィルム、トリアセチルセルロースフィルム等を使用できる。中でも耐候性や加工適性の観点からポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましく用いられる。

本発明の装置における光拡散シートは、基体フィルム、微粒子及びバインダー樹脂からなるものに限定されない。例えば、バインダー樹脂を固化させた後基体フィルムから剥離してなるものを用いることもできる。また、基体フィルム、微粒子及びバインダー樹脂からなる光拡散シートの形状を型にとり、当該型に樹脂を流し込む等して成形した、図２に示すような一体構造の光拡散シート２８を構成してもよい。このような一体構造の光拡散シートの材質は、特に限定されないが、また前記バインダー樹脂に例示した樹脂と同様の材料を用いて構成することができる。

本発明において、光拡散シートの凸部の平均外径寸法は４０μｍ以上であり、好ましくは５０μｍ以上（１００μｍ以下）である。また、その外径寸法のばらつきをしめす変動係数（標準偏差／平均外径寸法）は、２０％未満、好ましくは１０％未満である。一般に、凸部を表面に有する光拡散シートであって当該凸部の平均外径寸法が大きく且つその変動係数が小さいものは、バックライト装置に組み入れた場合、輝度は向上するが輝度むらはあまり向上しない傾向にある。しかしながら、本発明の装置においては、当該凸部を前記特定の形状とし、さらに特定形状の光拡散板と組み合わせることにより、輝度および輝度むらのいずれもが向上する。

光拡散シートの、前記凸部が形成された面において、前記凸部が単位面積あたりに占める割合である占有率は７５％以上、好ましくは８５％以上である。ここで、占有率は、光拡散シートをその凸部を有する面に垂直な方向から見た場合において、面中の凸部が占める部分の面積の割合をいう。当該占有率は、光拡散シートの顕微鏡観察などにより、凸部外径寸法と共に容易に測定することができる。また、当該占有率の調整は、前記バインダー樹脂に前記微粒子を添加する割合等を調節することにより、適宜行うことができる。

なお、光拡散シートの両面に前記凸部が形成されている場合は、その各々の面のうち少なくともいずれか一方の面において、上記凸部の形状、外径寸法、その変動係数、及び占有率の条件が全て満たされていれば、本発明の要件を満たし、本発明の効果を得ることができる。また、本発明の装置が複数枚の光拡散シートを備える場合は、少なくともそのいずれか一枚のいずれか一方の面において、上記諸条件が全て満たされていれば、本発明の要件を満たす。

本発明の直下型バックライト装置は、任意に、さらに輝度および輝度均斉度を向上させるための光学部材を適宜備えることができる。このような光学部材としては、例えばプリズムシートを挙げることができる。これらの光学部材は、例えば、光拡散板における光源から遠い側に設けられる。

また、発光面の輝度をより一層向上させる目的で、以下に示す反射型偏光子を配置してもよく、この反射型偏光子を前記光学部材の光源から遠い側に設けることができる。

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。

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何ら限定されない。なお、部及び％は、特に制限のない限り重量基準である。

（実施例１）
透明樹脂として脂環式構造を有する樹脂（日本ゼオン株式会社製、ゼオノア１０６０Ｒ、屈折率１．５３）９９．７重量部と、光拡散剤としてポリシロキサン系重合体の架橋体の微粒子（GE東芝シリコーン株式会社製、トスパール１２０）０．３重量部とが混合された組成物のペレットから、図３に模式的に示す、頂角θ１１が１１０度、ピッチＰｔ１１が７０μｍの断面二等辺三角形のプリズムに対応する形状の金型を使用し、射出成形により表面に前述プリズム形状が転写された外形３１０ｍｍ×２１０ｍｍ、厚み約２．０ｍｍの光拡散板１を作製した。
また厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムの一方の表面に、下記記載の光拡散板用樹脂溶液を塗布し乾燥することにより光拡散層を積層し光拡散シート１を作製した。光拡散板用樹脂溶液はアクリルポリオール(大日本インキ化学工業株式会社製アクリディックＡ-８０７)１００重量部に対してアダクト型弾性タイプのヘキサメチレンジイソシアネート（三井武田ケミカル株式会社製デュラネートＥ−４０２−９０Ｔ）をＮＣＯ：ＯＨ（モル比）＝１：１となるように固形分で３２重量部添加してバインダー樹脂を調製し、このバインダー樹脂１００重量部に対してポリメチルメタクリレート微粒子(粒径５５μｍ,変動係数７％)を３８０重量部、溶媒として酢酸エチルとメチルエチルケトンの重量比１：１混合液を２００重量部混合し、十分に攪拌して塗工液を調製した。完成した拡散シートを超深度顕微鏡（キーエンス社製 VK-９５００）で観察すると、粒径の平均値が５５．７μｍ、変動係数が７％、粒子の占有率が７９％であった。

次に、内寸幅３００ｍｍ、奥行き２００ｍｍ、深さ１８ｍｍの開口部を持つ筐体の底面および側面に反射シート（株式会社ツジデン製、製品名ＲＦ１８８）を貼り付けて反射板とし、直径３ｍｍ、長さ３６０ｍｍの冷陰極管８本を、底面から１．５ｍｍ離し、中心間距離を２５ｍｍとして、開口部長手方方向に平行に、奥行き方向に均等に並列配置し、これにインバーターを接続して作製した照明用装置の上に、前記光拡散板を、そのプリズム条列が冷陰極管と平行で光出射面側に位置するように設置した。この上に、前期光拡散シート１を二枚、偏光板（サンリッツ社製）を一枚載せ、バックライト装置を作製した。

次いで、管電流５．５ｍＡとなるよう冷陰極管を点灯し、二次元色分布測定器（コニカミノルタ社製、機種名ＣＡ１５００Ｗ）を用いて短手方向中心線上で等間隔に１００点の輝度を測定し、下記の数式（３）と数式（４）に従って平均輝度Ｌａと輝度均斉度Ｌｕを算出したところ、平均輝度は４４２０ｃｄ／ｍ²で、輝度均斉度は１．７であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

平均輝度Ｌａ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２数式（３）
輝度均斉度Ｌｕ＝（（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌａ）×１００数式（４）
（Ｌ１：輝度の上下変動における、輝度極大値の平均）
（Ｌ２：輝度の上下変動における、輝度極小値の平均）
輝度均斉度は、輝度の均一性を示す指標であり、この数値が小さい程、輝度の均一性は高い。

（実施例２）
光拡散シートの製造時に、ポリメチルメタクリレート微粒子の配合割合を５９０重量部とした他は実施例１と同様にし、光拡散シート２を作製した。この完成した光拡散シート２を超深度顕微鏡で観察すると、粒径の平均値が５５．７μｍ、変動係数が７％、粒子の占有率が８６％であった。

光拡散シート１に代えてこの光拡散シート２を用いた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４７８５ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．８であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（実施例３）
２枚の光拡散シートのうち１枚をプリズムシート（住友スリーエム株式会社製、ＢＥＦIII）に置き換え、光源側からプリズムシート、光拡散シート２の順番に設けた他は、実施例２と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４９３９ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．７であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（実施例４）
光拡散板上のシートを、光源側から順に、市販の拡散シート（株式会社きもと製、１８８ＧＭ−２）、光拡散シート２とした他は、実施例２と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。この市販光拡散シートを超深度顕微鏡で観察すると、粒径の平均値が１６．８μｍ、変動係数が３５％、粒子の占有率が７２％であった。平均輝度は４６０９ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．６であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（実施例５）
光拡散シートの製造時に、ポリメチルメタクリレート微粒子として粒径７０μｍ、変動係数８％のものを３８０重量部を用いた他は実施例１と同様にし、光拡散シート３を作製した。この完成した光拡散シート２を超深度顕微鏡で観察すると、粒径の平均値が７１μｍ、変動係数が８％、粒子の占有率が７９％であった。

光拡散シート１に代えてこの光拡散シート３を用いた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４４４５ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．９であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（実施例６）
実施例２において得た光拡散シート２に、ニッケルスパッタで電導薄膜を形成し、スルファミン酸ニッケル水溶液中で回転電鋳を行い、厚さ０．５ｍｍの原版を作成した。その原版上に、ポリエチレングリコールジアクリレート（新中村化学ＮＫエステルＡ−４００）酢酸エチル５０％溶液１００重量部及び光硬化開始剤としてのイルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカル社商品名）１．５重量部の混合物を塗布し、積算光量４５０ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射した後に室温で二時間放置して溶剤を除去し、アクリル系樹脂のみの一体物である光拡散シート４を作製した。この完成した光拡散シート４を超深度顕微鏡で観察すると、厚みが１５０μｍ、粒径の平均値が５５．７μｍ、変動係数が７％、粒子の占有率が８６％であった。

光拡散シート１に代えてこの光拡散シート４を用いた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４７６２ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．８であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（実施例７）
図４〜６に模式的に示すプリズム形状の光拡散板２を得るため、当該プリズム形状に対応する形状の金型を作成した。図４〜６に示す形状は、頂角が９０度のバイトによるピッチ７０μｍの切削を、９０度で交差する２方向に行い得られる形状である。図４は当該形状の模式的な上面図であり、図５は図４の点線ＣＳ７１に沿った縦断面図であり、図６は図４の点線ＣＳ７２に沿った縦断面図である。切削方向と拡散板の辺とがなす角θ７１＝θ７２は、３０°とした。また、図５及び図６に示す断面において、プリズム頂角θ７３＝θ７４＝９０°であり、ピッチＰｔ７１＝Ｐｔ７２＝７０μｍである。
透明樹脂として脂環式構造を有する樹脂（日本ゼオン株式会社製、ゼオノア１０６０Ｒ、屈折率１．５３）９９．９重量部と、光拡散剤としてポリシロキサン系重合体の架橋体の微粒子（GE東芝シリコーン株式会社製、トスパール１２０）０．１重量部とが混合された組成物のペレットから、上記金型を使用し、射出成形により表面に前述プリズム形状が転写された外形３１０ｍｍ×２１０ｍｍ、厚み約２．０ｍｍの光拡散板２を作製した。

光拡散板１に代えてこの光拡散板２を用いた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４５０８ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．９であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（比較例１）
透明樹脂として脂環式構造を有する樹脂（日本ゼオン株式会社製、ゼオノア１０６０Ｒ、屈折率１．５３）９９．２重量部と、光拡散剤としてポリシロキサン系重合体の架橋体の微粒子（GE東芝シリコーン株式会社製、トスパール１２０）０．８重量部とが混合された組成物のペレットから、プリズム形状のない金型を使用し、射出成形により平板の外形３１０ｍｍ×２１０ｍｍ、厚み約２．０ｍｍの光拡散板３を作製した。
光拡散板１をこの光拡散板３に変え、その上のシートを市販の拡散シート（株式会社きもと製、１８８ＧＭ−２）二枚に代えた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４２２９ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は２．３であった。また目視観察の結果、冷陰極管がぼんやり視認され、画質は悪かった。

（比較例２）
光拡散シートを実施例１で使用した二枚に変えた他は、比較例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４３７９ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は２．６であった。また目視観察の結果、冷陰極管がはっきり視認され、画質は劣悪であった。

（比較例３）
光拡散シートを実施例２で使用した二枚に変えた他は、比較例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４７３３ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は２．７であった。また目視観察の結果、冷陰極管がはっきり視認され、画質は劣悪であった。

（比較例４）
光拡散シートを市販の光拡散シート（株式会社きもと製、１８８ＧＭ−２）二枚に変えた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４２４２ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は１．５であった。また目視観察の結果、冷陰極管は視認されず、画質は良好であった。

（比較例５）
光拡散シートの製造時に、ポリメチルメタクリレート微粒子(粒径５０μｍ,変動係数７％)を３２重量部用いた他は実施例１と同様にし、光拡散シート５を作製した。この完成した光拡散シート５を超深度顕微鏡で観察すると、粒径の平均値が５１μｍ、変動係数が７％、粒子の占有率が４０％であった。
光拡散シートを前期光拡散シート５二枚に変えた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４０３２ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は２．２であった。また目視観察の結果、冷陰極管がぼんやり視認され、画質は悪かった。

（比較例６）
光拡散板上のシートをプリズムシート（住友スリーエム株式会社製、ＢＥＦIII）、市販の光拡散シート（株式会社きもと製、１８８ＧＭ−２）の順番に変えた他は、実施例１と同様に、バックライト装置を作製して、評価を行った。平均輝度は４６３５ｃｄ/ｍ²、輝度均斉度は２．２であった。また目視観察の結果、冷陰極管がぼんやり視認され、画質は悪かった。

本発明の直下型バックライト装置における光拡散シートの一例を模式的に示す縦断面図である。本発明の直下型バックライト装置における光拡散シートの別の一例を模式的に示す縦断面図である。本発明の直下型バックライト装置における光拡散板の一例を模式的に示す縦断面図である。本発明の直下型バックライト装置における光拡散板の別の一例を模式的に示す上面図である。図４に示す光拡散板の、線ＣＳ７１に沿った縦断面図である。図４に示す光拡散板の、線ＣＳ７２に沿った縦断面図である。本発明の一実施形態に係る直下型バックライト装置を模式的に示す斜視図である。図７に示す装置の縦断面図である。本発明の第１変形例に係る光拡散板を示す斜視図である。本発明の第１変形例に係る光拡散板の光出射面の一部を示す斜視図である。本発明の第１変形例に係る光拡散板の断面図である。本発明の第２変形例に係る光拡散板を示す斜視図である。本発明の第３変形例に係る光拡散板を示す斜視図である。本発明の第４変形例に係る光拡散板を示す斜視図である。本発明の装置における、光拡散シートの略半球状の凸部の一例を構成する図形を示す概念図である。本発明の装置における光拡散シートの略半球状の凸部の一例である、図１５に示す図形の回転体を示す斜視図である。

符号の説明

１，１１，１０１，１０２，１０３光拡散板
１Ａ，１１Ａ光入射面
１Ｂ，１１Ｂ光出射面
２線状光源（蛍光ランプ）
３反射板
４線状プリズム（三角プリズム）
５プリズム条列
１２バインダー樹脂層
１３凸構造
１３Ａ面
１５微粒子
１９基体フィルム
２８光拡散シート
２１ガラス管
２２放電媒体
１０４光拡散シート
１０５凸部
１５１弓形
１５２弦
１５３回転軸
１６０回転体（凸部）
Ａ長径
ａ，ｂ距離
Ｂ短径
Ｐピッチ
Ｔ高さ
Ｘ１，Ｘ２傾き

Claims

光源と、この光源からの光を反射する反射板と、前記光源からの直射光および前記反射板からの反射光を拡散照射する光拡散板と、この光拡散板から拡散照射された光の出射方向を調整する光拡散シートとを備える直下型バックライト装置であって、
前記光拡散板の少なくともいずれかの面には、得られた値が最大となる方向に測定した中心線平均粗さ（Ｒａ(max)）が３μｍ〜１，０００μｍの凹凸構造が形成され、
前記光拡散シートの少なくともいずれかの面には、略半球状の凸部が複数形成され、
前記凸部は、その平均外径寸法が４０μｍ以上であり、かつ、その外径寸法のばらつきを表す変動係数（標準偏差／前記平均外径寸法）が２０％未満であり、
前記凸部が形成された面において、前記凸部が単位面積あたりに占める割合である占有率が７５％以上であることを特徴とする直下型バックライト装置。
請求項１に記載の直下型バックライト装置において、
前記光拡散シートを複数備えることを特徴とする直下型バックライト装置。
請求項１または２に記載の直下型バックライト装置において、
前記光拡散板は、矩形状に形成され、
前記凹凸構造は、前記矩形状に形成された光拡散板の長手方向と略平行に延びる線状プリズムが複数並んだプリズム条列であり、
前記線状プリズムは、当該線状プリズムの短手方向の断面形状が凹状または凸状の多角形であることを特徴とする直下型バックライト装置。