JP2008078085A

JP2008078085A - 光拡散板及び面光源装置並びに液晶表示装置

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Publication number: JP2008078085A
Application number: JP2006259016A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Kanemitsu; 昭佳金光; Sung-Sik Kim; 聖植金
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】輝度ムラのない均一な光を高輝度で出射できる光拡散板を提供する。
【解決手段】この発明の光拡散板７は、内部に複数の中空部８が形成された光拡散性基板３の片面に光透過板５が積層されてなり、前記複数の中空部８は、前記光拡散性基板３の表面に対して略平行な方向に互いに離間して配置され、該中空部８の断面形状は、前記光拡散性基板３の表面に平行な面に関して非対称な形状であり、前記光透過板５の光出射面５ａがマット処理されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、輝度を格段に向上させることのできる光拡散板及び面光源装置並びに高い輝度の画像を表示できる液晶表示装置に関する。

液晶表示装置としては、液晶パネルの背面側に面光源装置がバックライトとして配置された構成のものが公知である。前記面光源装置としては、内面に光反射層が設けられたランプボックス内に複数の光源が配置されると共にこれら光源の前面側に光拡散板が配置された構成の面光源装置が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された面光源装置では、光拡散板が中空に形成されているので、光源の連続発光に伴い温度が上昇しても光拡散板の反り発生を十分に防止することができるものである。
特開２００４−１５８２２４号公報

ところで、前記面光源装置としては、前面側方向に輝度ムラのない均一な光を出射できることが求められていると共に、輝度もさらに向上させることが求められている。しかしながら、上記従来の面光源装置は、必ずしもこのような要求に応えることができるものではなかった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、輝度ムラのない均一な光を高輝度で出射できる光拡散板及び面光源装置並びに輝度ムラがなく且つ高輝度の画像を表示できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］内部に複数の中空部が形成されると共に片面がマット処理された光拡散板からなり、前記複数の中空部は、前記光拡散板の表面に対して略平行な方向に互いに離間して配置され、該中空部の断面形状は、前記光拡散板の表面に平行な面に関して非対称な形状であることを特徴とする光拡散板。

前記［１］の発明において、光拡散板は、例えば、次の［２］の発明のように光拡散性基板の片面に光透過板が積層された積層構成であっても良いし、或いは単層からなる構成であっても良い。

［２］内部に複数の中空部が形成された光拡散性基板の片面に光透過板が積層されてなり、前記複数の中空部は、前記光拡散性基板の表面に対して略平行な方向に互いに離間して配置され、該中空部の断面形状は、前記光拡散性基板の表面に平行な面に関して非対称な形状であり、前記光透過板の光出射面がマット処理されていることを特徴とする光拡散板。

［３］前記光拡散性基板と前記光透過板が貼合により積層一体化されている前項２に記載の光拡散板。

［４］前記光拡散性基板と前記光透過板が共押出成形により積層一体化されている前項２に記載の光拡散板。

［５］前記中空部の断面形状が二等辺三角形形状であり、該中空部の二等辺三角形の底辺は、前記光拡散性基板の表面に対して略平行状であると共に該光拡散性基板内において二等辺三角形の頂点の位置よりも光透過板側に配置されている前項２〜４のいずれか１項に記載の光拡散板。

［６］前記中空部の断面形状が二等辺三角形形状であり、該中空部の二等辺三角形の底辺は、前記光拡散性基板の表面に対して略平行状であると共に該光拡散性基板内において二等辺三角形の頂点の位置よりも非積層面側に配置されている前項２〜４のいずれか１項に記載の光拡散板。

［７］前項１〜６のいずれか１項に記載の光拡散板を備えた面光源装置。

［８］画像表示部の背面側に前項７に記載の面光源装置が配置されたことを特徴とする液晶表示装置。

［１］の発明では、光拡散板の内部に形成された中空部の断面形状は、光拡散板の表面に平行な面に関して非対称な形状（対称でない形状）であるから、光源からの入射光が光拡散板の光出射面に対して略垂直方向の前面側方向に導かれつつ拡散され得て、輝度ムラのない均一な光を出射させることができるとともに、光拡散板の片面（光出射面）がマット処理されているので、輝度を顕著に向上させることができる。

［２］の発明では、光拡散性基板の内部に形成された中空部の断面形状は、光拡散性基板の表面に平行な面に関して非対称な形状（対称でない形状）であるから、光源からの入射光が光拡散性基板の光出射面に対して略垂直方向の前面側方向に導かれつつ拡散され得て、輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。更に、光拡散性基板の片面に積層された光透過板は、その光出射面（非積層面）がマット処理されているので、輝度を顕著に向上させることができる。

［３］の発明では、光拡散性基板と光透過板が貼合により積層一体化されているので、光拡散板としての耐久性を向上させることができる。

［４］の発明では、光拡散性基板と光透過板が共押出成形により積層一体化されているので、生産効率を向上できるとともに、光拡散板としての耐久性を向上できる利点がある。

［５］［６］の発明では、光拡散性基板の中空部の断面形状が、簡単な二等辺三角形形状であるから、成形しやすく成形安定性に優れていて、高品質の光拡散板が提供され得る。

［７］の発明では、輝度ムラのない均一な光を高輝度で出射できる面光源装置が提供される。

［８］の発明では、輝度ムラのない高輝度の画像を表示できる液晶表示装置が提供される。

この発明に係る光拡散板（７）の一実施形態を図１、２に示す。この光拡散板（７）は、内部に複数の筒状の中空部（８）が形成された光拡散性基板（３）の片面に光透過板（５）が積層されてなり、該光透過板（５）の光出射面（非積層面）（５ａ）はマット処理されている。前記複数の中空部（８）は、前記光拡散性基板（３）の表面に対して略平行な方向に相互に離間して配置されている。また、前記複数の筒状中空部（８）は、互いに平行状に配置されている（隣り合う筒状中空部の軸線が互いに平行状になるように配置されている）。また、前記筒状中空部（８）の軸線方向は、前記光拡散性基板（３）の表面に対して略平行状である。また、前記筒状中空部（８）の断面形状（筒状中空部の軸線に直交する面で切断した断面形状）は、前記光拡散性基板（３）内における該光拡散性基板（３）の表面に平行な面に関して非対称な形状（対称でない形状）である。

上記光拡散板（７）によれば、光拡散性基板（３）の表面に対して略平行な方向に互いに離間して配置された複数の筒状中空部（８）の断面形状は、光拡散性基板（３）内における該光拡散性基板（３）の表面に平行な面に関して非対称な形状であるから、光源（２）からの入射光が光拡散板（７）の光出射面に対して略垂直方向の前面側方向に導かれつつ拡散され得て、輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。更に、光拡散性基板（３）の片面に積層された光透過板（５）は、その光出射面（５ａ）がマット処理されているので、輝度を顕著に向上させることができる。

この発明に係る光拡散板（７）を用いて構成された液晶表示装置（３０）の第１実施形態を図１に示す。図１において、（１）は面光源装置、（１０）は液晶パネル（画像表示部）である。

前記液晶パネル（１０）は、液晶セル（１１）と、該液晶セル（１１）の上下両側に配置された偏光板（１２）（１３）とを備えている。

前記面光源装置（１）は、前記下側の偏光板（１３）の下面側（背面側）に配置されている。この面光源装置（１）は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス（４）と、該ランプボックス（４）内に相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（７）とを備えている。前記光拡散板（７）は、前記光拡散性基板（３）が光源（２）側になり、前記光透過板（５）が液晶パネル（１０）側になるように配置されている。また、前記ランプボックス（４）の内面には光反射層（図示しない）が設けられている。

前記光拡散性基板（３）の内部の複数の筒状中空部（８）は、前記光拡散性基板（３）の表面に対して略平行な方向（図１で水平方向）に相互に離間して配置され、該筒状中空部（８）の断面形状（筒状中空部の軸線に直交する面で切断した断面形状）は、前記光拡散性基板（３）内における該光拡散性基板（３）の表面に平行な面（Ｆ₁）（Ｆ₂）（Ｆ₃）…のいずれに関しても非対称な形状である（図２参照）。即ち、本実施形態では、前記筒状の中空部（８）の断面形状（筒状中空部の軸線に直交する面で切断した断面形状）が二等辺三角形形状であり、該中空部（８）の二等辺三角形の底辺は、前記光拡散性基板（３）の表面に対して略平行状である。また、前記中空部（８）の二等辺三角形の底辺は、光拡散性基板（３）内において二等辺三角形の頂点の位置よりも光透過板（５）側（前面側）に配置されている。即ち、図２において、ｐ＞Ｗ＞０になるように配置されている。この第１実施形態では、次式＜１＞を満足するように構成されるのが好ましい（図２参照）。

上記構成に係る面光源装置（１）では、光源（２）からの入射光が光拡散板（７）の光出射面に対して略垂直方向の前面側方向に導かれつつ拡散され得て、輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。特に、上記式＜１＞を満足するように構成されている場合には、より一層輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。更に、光拡散性基板（３）の前面側に積層された光透過板（５）は、その光出射面（５ａ）がマット処理されているので、輝度を顕著に向上させることができる。しかして、このような面光源装置（１）が液晶パネル（１０）の背面側に配置されてなる本発明の液晶表示装置（３０）は、輝度ムラがない上に輝度が格段に向上した画像を表示することができる。

図３に、この発明に係る光拡散板（７）を用いて構成された液晶表示装置（３０）の第２実施形態を示す。前記光拡散性基板（３）の筒状中空部（８）の二等辺三角形の底辺が、光拡散性基板（３）内において二等辺三角形の頂点の位置よりも光源（２）側（背面側）に配置された構成が採用されている点を除いては、図１に示す液晶表示装置の構成と同様であるので、同一の構成部については同一の符号を付してその説明は省略する。即ち、図４において、ｐ＞Ｗ＞０になるように配置されている。この第２実施形態では、次式＜２＞を満足するように構成されるのが好ましい（図４参照）。

図３に示す面光源装置（１）では、前記同様に、光源（２）からの入射光が光拡散板（７）の光出射面に対して略垂直方向の前面側方向に導かれつつ拡散され得て、輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。特に、上記式＜２＞を満足するように構成されている場合には、より一層輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。更に、光拡散性基板（３）の前面側に積層された光透過板（５）は、その光出射面（５ａ）がマット処理されているので、輝度を顕著に向上させることができる。しかして、このような面光源装置（１）が液晶パネル（１０）の背面側に配置されてなる本発明の液晶表示装置（３０）は、輝度ムラがない上に輝度が格段に向上した画像を表示することができる。

図５に、この発明に係る光拡散板（７）を用いて構成された液晶表示装置（３０）の第３実施形態を示す。前記光拡散性基板（３）の内部に設けられた複数の筒状中空部（８）の断面形状（筒状中空部の軸線に直交する面で切断した断面形状）が台形形状であり、該台形形状の長い方の底辺が前記光拡散性基板（３）の表面に対して略平行状であり、光拡散性基板（３）内において台形形状の長い方の底辺が短い方の底辺よりも光源（２）側に配置された構成が採用されている点を除いては、図１に示す液晶表示装置の構成と同様であるので、同一の構成部については同一の符号を付してその説明は省略する。この第３実施形態においても、筒状中空部（８）の断面形状（筒状中空部の軸線に直交する面で切断した断面形状）は、前記光拡散性基板（３）内における該光拡散性基板（３）の表面に平行な面のいずれに関しても非対称な形状である構成が採用されているから、前記第１、２実施形態と同様の効果が得られる。なお、この第３実施形態では、次式＜３＞及び次式＜４＞を満足するように構成されるのが好ましい（図６参照）。

上記いずれの実施形態においても、角度θは、前記各式より導き出される値に対して±５°の範囲まで許容されるが、特に好ましい許容範囲は前記各式より導き出される値に対して±３°の範囲である。なお、上記いずれの実施形態も、光源（２）の水平方向における配置位置は特に制限されない。

この発明において、前記マット処理（粗面化処理）の手法は特に限定されない。例えば、光透過板（５）の光出射面（５ａ）にエンボスロールを用いて凹凸を転写することによりマット処理しても良いし、或いは光透過板の平滑な表面に、微粒子及びバインダー樹脂を含有した液をコーティングすることによりマット処理するようにしても良く、特に限定されない。

また、前記光透過板（５）の光出射面（５ａ）の光沢度は、該光透過板（５）の光拡散性基板（３）側の面の光沢度よりも小さくなっているのが好ましい。この場合には、輝度をさらに向上させることができる利点がある。なお、前記「光沢度」は、ＪＩＳＺ８７４１に準拠して測定された光沢度を意味する。

前記光透過板（５）の構成素材は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、アクリル系樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。また、前記光透過板（５）の厚さは、特に限定されないが、通常０．１〜１０ｍｍに設定される。

この発明において、前記光拡散性基板（３）としては、光拡散機能を有する板であれば特に限定されずどのようなものでも使用できる。例えば、アクリル系樹脂に、光拡散粒子であるポリスチレン粒子、シリコーン粒子等の樹脂粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子等の無機粒子等を含有せしめた組成物を成形してなる光拡散性基板、アクリル系樹脂に屈折率異方性を有する粒子を配向含有せしめてなる光拡散性基板等が挙げられる。前記光拡散性基板（３）の厚さは、特に限定されないが、通常０．２〜２０ｍｍに設定され、好ましくは０．５〜１０ｍｍに設定される。

また、前記光拡散性基板（３）における光拡散機能部（光拡散粒子含有部等）は、光拡散性基板（３）の光源（２）側の表面の近傍位置にあっても良いし、或いは光拡散性基板（３）の光透過板（５）側の表面の近傍位置（前面側の表面の近傍位置）にあっても良いし、或いは光拡散性基板（３）の全体にわたっていても良い。

また、前記光拡散性基板（３）の内部の筒状の中空部（８）の断面形状（筒状中空部の軸線に直交する面で切断した断面形状）は、該光拡散性基板（３）の表面に平行な面のいずれに関しても非対称な形状であれば特に限定されない。

また、前記光源（２）としては、特に限定されないが、例えば蛍光管、ハロゲンランプ、タングステンランプ、発光ダイオード等が挙げられる。

なお、上記実施形態では、いずれにおいても、光拡散板（７）としては、内部に複数の筒状中空部（８）が形成された光拡散性基板（３）の片面に光透過板（５）が積層された構成のものが用いられているが、特にこのような積層板に限定されるものではなく、例えば内部に複数の筒状中空部（８）が形成されると共に片面にマット処理が施された単層からなる光拡散板を用いても良い。

また、前記光拡散板（７）として、上記第１〜３実施形態のように、光拡散性基板（３）と光透過板（５）が積層された構成のものが用いられる場合において、その積層手法は特に限定されない。例えば、光拡散性基板（３）と光透過板（５）が貼合により積層一体化された構成が採用された場合には、光拡散板（７）としての耐久性を向上できる利点がある。また、光拡散性基板（３）と光透過板（５）が共押出成形により積層一体化された構成が採用された場合には、光拡散板（７）としての耐久性を向上できるのみならず、生産性を向上できる利点がある。なお、前記貼合に用いられる接着剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アクリル系接着剤等が挙げられる。

この発明に係る光拡散板（７）、面光源装置（１）、液晶表示装置（３０）は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。

次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ポリメタクリル酸メチルを押出機で溶融混練して押出すことによって光拡散性基板（３）を作製する。この光拡散性基板（３）には、図１、２に示すように断面形状が二等辺三角形形状の筒状中空部（８）が形成されている。即ち、押出ダイスは、その水平方向に長い矩形状の吐出口内に二等辺三角形形状の中子が挿入配置された構成であり、押出によって、光拡散性基板（３）内に断面形状が二等辺三角形形状の筒状中空部（８）が形成される。次に、ポリエステルフィルム表面に微粒子及びバインダー樹脂を含有した液をコーティングすることによって表面がマット処理された光透過板（５）を得、この光透過板（５）を熱プレス成形法により前記光拡散性基板（３）に積層一体化することによって、２層の積層板（光拡散性基板及び光透過板）からなる光拡散板（７）を作製する。なお、前記光拡散板（７）を構成する光透過板（５）の光出射面（５ａ）は、マット処理面になっている。

次に、前記光拡散板（７）を用いて前述した図１に示す構成の液晶表示装置（３０）を作製する。なお、前記光源（２）として蛍光管を用いる。

＜実施例２＞
ポリスチレンを第１押出機で溶融混練して、フィードブロックに供給する。一方、ポリメタクリル酸メチル８０質量部、架橋ポリスチレン粒子（粒子径６μｍ）２０質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、第２押出機で溶融混練して、フィードブロックに供給する。

前記第１押出機からフィードブロックに供給される樹脂が基層（光拡散性基板）（３）となり、前記第２押出機からフィードブロックに供給される樹脂が表層（光透過板）（５）となるように共押出成形を行い、２層の積層板（光拡散性基板及び光透過板）からなる光拡散板（７）を作製する。この光拡散板（７）における光拡散性基板（３）には、図１、２に示すように断面形状が二等辺三角形形状の筒状中空部（８）が形成されている。なお、光拡散板（７）を構成する光透過板（５）の光出射面（５ａ）は、ポリメタクリル酸メチル中に架橋ポリスチレン粒子を含有することによりマット処理面になっている。

この発明の実施例１、２の液晶表示装置では、高い輝度を有すると共に輝度ムラもなく高品質の画像を表示することができる。

この発明に係る液晶表示装置の第１実施形態を示す模式的断面図である。図１の液晶表示装置における光拡散板と光源を拡大して示す模式図である。この発明に係る液晶表示装置の第２実施形態を示す模式的断面図である。図３の液晶表示装置における光拡散板と光源を拡大して示す模式図である。この発明に係る液晶表示装置の第３実施形態を示す模式的断面図である。図５の液晶表示装置における光拡散板と光源を拡大して示す模式図である。押出ダイスの吐出口近傍位置での断面図である。

符号の説明

１…面光源装置
３…光拡散性基板
５…光透過板
５ａ…光出射面
７…光拡散板
８…中空部
３０…液晶表示装置

Claims

内部に複数の中空部が形成されると共に片面がマット処理された光拡散板からなり、前記複数の中空部は、前記光拡散板の表面に対して略平行な方向に互いに離間して配置され、該中空部の断面形状は、前記光拡散板の表面に平行な面に関して非対称な形状であることを特徴とする光拡散板。
内部に複数の中空部が形成された光拡散性基板の片面に光透過板が積層されてなり、前記複数の中空部は、前記光拡散性基板の表面に対して略平行な方向に互いに離間して配置され、該中空部の断面形状は、前記光拡散性基板の表面に平行な面に関して非対称な形状であり、前記光透過板の光出射面がマット処理されていることを特徴とする光拡散板。
前記光拡散性基板と前記光透過板が貼合により積層一体化されている請求項２に記載の光拡散板。
前記光拡散性基板と前記光透過板が共押出成形により積層一体化されている請求項２に記載の光拡散板。
前記中空部の断面形状が二等辺三角形形状であり、該中空部の二等辺三角形の底辺は、前記光拡散性基板の表面に対して略平行状であると共に該光拡散性基板内において二等辺三角形の頂点の位置よりも光透過板側に配置されている請求項２〜４のいずれか１項に記載の光拡散板。
前記中空部の断面形状が二等辺三角形形状であり、該中空部の二等辺三角形の底辺は、前記光拡散性基板の表面に対して略平行状であると共に該光拡散性基板内において二等辺三角形の頂点の位置よりも非積層面側に配置されている請求項２〜４のいずれか１項に記載の光拡散板。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光拡散板を備えた面光源装置。
画像表示部の背面側に請求項７に記載の面光源装置が配置されたことを特徴とする液晶表示装置。