JP2009211810A - 直下型バックライト装置用光拡散板及び直下型バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラを十分に抑制できる直下型バックライト装置用光拡散板及び直下型バックライト装置を提供する。
【解決手段】この発明の直下型バックライト装置用光拡散板３は、拡散光線透過率が５５％以下であり、厚さが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする。また、この発明の直下型バックライト装置１は、上記光拡散板３と、該光拡散板３の背面側に配置された複数の光源２とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラを十分に抑制できる直下型バックライト装置用光拡散板に関する。

液晶表示装置としては、例えば液晶セルを備えた液晶パネル（画像表示部）の背面側に直下型バックライト装置が配置された構成のものが公知である。前記直下型バックライト装置としては、複数の光源の前面側に光拡散板が配置された構成のものが広く用いられている（特許文献１参照）。

前記直下型バックライト装置用の光拡散板としては、光源からの入射光を拡散することによって輝度ムラが十分に抑制された高い輝度光を出射できることが求められている。なお、従来、このような直下型バックライト装置用の光拡散板の厚さは、１．５〜２．０ｍｍ程度に設定されるのが一般的であった。
特開平７−１４１９０８号公報

ところで、上記液晶表示装置等に用いられる直下型バックライト装置については薄型化するということが強く要求されている。このような薄型化を図るために、光源から光拡散板の光入射面までの距離を小さく設計することが一般に行われているが、そうすると光拡散板の直下位置に光源が近接して配置されることになるので、光拡散板の光出射面においてランプイメージ（ランプムラ）が見えやすくなるという難点がある。また、省エネルギーの観点から、隣り合う光源の配置間隔を広げて光源の総数を減らすことを求められることがあるが、このように光源の間隔を大きく設計した場合にも同様にランプイメージ（ランプムラ）が見えやすくなるという問題があった。液晶表示装置等として高画質の画像を形成するためにはこのようなランプイメージが見え難いものであることが強く求められている。

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、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラを十分に抑制できる直下型バックライト装置用光拡散板を提供することを目的とする。また、薄型化された構成又は／及び光源間隔が大きく設定された構成であっても、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラを十分に抑制できる直下型バックライト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］拡散光線透過率が５５％以下であり、厚さが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする直下型バックライト装置用光拡散板。

［２］前項１に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備えることを特徴とする直下型バックライト装置。

［３］前項１に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備えてなり、隣り合う光源の中心間距離を「Ｌ」とし、前記光源の中心と前記光拡散板の光入射面との距離を「ｄ」としたとき、Ｌ／ｄが３以上であることを特徴とする直下型バックライト装置。

［４］前項２または３に記載の直下型バックライト装置と、該バックライト装置の前面側に配置された液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。

［１］の発明に係る光拡散板では、拡散光線透過率が５５％以下および厚さが２．５ｍｍ以上という２つの構成要件を同時に満足するから、該光拡散板を用いた直下型バックライト装置が、たとえ薄型化された構成又は／及び光源間隔が大きく設定された構成であっても、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラも十分に抑制されたものとなる。

［２］の発明では、薄型化された構成又は／及び光源間隔が大きく設定された構成であっても、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラを十分に抑制できる直下型バックライト装置が提供される。

［３］の発明では、Ｌ／ｄが３以上であって、薄型化された構成又は／及び光源間隔が大きく設定された構成であるにもかかわらず、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラが十分に抑制された直下型バックライト装置が提供される。

［４］の発明では、薄型化された構成又は／及び光源間隔が大きく設定された構成であっても、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラが十分に抑制された高画質の液晶表示装置が提供される。

この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を図１に示す。図１において、（３０）は液晶表示装置、（１１）は液晶セル、（１２）（１３）は偏光板、（１）は直下型バックライト装置である。前記液晶セル（１１）の上下両側にそれぞれ偏光板（１２）（１３）が配置され、これら構成部材（１１）（１２）（１３）によって画像表示部としての液晶パネル（２０）が構成されている。なお、前記液晶セル（１１）としては、カラー画像を表示可能なものが好ましく用いられる。

前記直下型バックライト装置（１）は、前記液晶パネル（２０）の下側の偏光板（１３）の下面側（背面側）に配置されている。即ち、この液晶表示装置（３０）は、直下型液晶表示（ディスプレイ）装置である。

前記直下型バックライト装置（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（５）と、該ランプボックス（５）内に相互に離間して配置された複数の線状光源（２）と、これら複数の線状光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）とを備えている。前記光拡散板（３）は、前記ランプボックス（５）に対してその開放面を塞ぐように載置されて固定されている。また、前記光源（２）の下方側（背面側）に光反射層（６）が設けられている。前記光源（２）としては、特に限定されるものではないが、例えば冷陰極線管、ハロゲンランプ、タングステンランプ等の線状光源の他、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が用いられる。

前記光拡散板（３）としては、拡散光線透過率が５５％以下であり、厚さが２．５ｍｍ以上である光拡散板が用いられる。

しかして、上記構成に係る光拡散板（３）は、拡散光線透過率が５５％以下および厚さが２．５ｍｍ以上という２つの構成要件を同時に満足するから、直下型バックライト装置（１）や液晶表示装置（３０）が薄型化された構成又は／及び光源間隔が大きく設定された構成であっても、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラも十分に抑制されたものとなる。

例えば隣り合う光源（２）の中心間距離を「Ｌ」とし、前記光源（２）の中心と前記光拡散板の光入射面（３ａ）との距離を「ｄ」としたとき、一般にＬ／ｄの値が大きい程、ランプイメージは見えやすく輝度ムラが大きくなる傾向が強いのであるが、この発明の直下型バックライト装置（１）や液晶表示装置（３０）では、光拡散板（３）の拡散光線透過率が５５％以下及び厚さが２．５ｍｍ以上という２つの構成要件を同時に満足するから、Ｌ／ｄが３以上である構成を採用した場合においても（図１参照）、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラも十分に抑制されたものとなる。なお、Ｌ／ｄが３以上である構成を採用する場合において、Ｌ／ｄの上限は、通常６である。

この発明において、前記光拡散板（３）としては、透過光を拡散し得るものであればどのようなものでも使用できるが、中でも透明材料中に光拡散粒子（光拡散剤）が分散されてなる板（内部拡散性光拡散板）が好ましく用いられる。

前記光拡散板（３）を構成する透明材料としては、特に限定されるものではないが、例えば透明樹脂、無機ガラス等が挙げられる。前記透明樹脂としては、成形が容易である点で、透明熱可塑性樹脂が好適に用いられる。この透明熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリスチレン樹脂、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体樹脂、スチレン−メタクリル酸共重合体樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）などが挙げられる。これらのうちの１種を用いても良いし、或いはこれらの２種以上を混合して用いても良い。

前記光拡散粒子としては、光拡散板（３）を構成する透明樹脂に対して非相溶性であって且つこの透明樹脂と屈折率が相違する粒子であって透過光を拡散し得るもの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、シリカ粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、水酸化アルミニウム粒子、無機ガラス粒子、マイカ粒子、タルク粒子、ホワイトカーボン粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化亜鉛粒子等の無機粒子であっても良いし、或いはスチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子等の有機粒子であっても良い。前記光拡散粒子としては、上記例示したもの等の１種を用いても良いし、或いはこれらの２種以上を混合して用いても良い。

前記光拡散粒子としては、通常、その重量平均粒子径が０．５μｍ以上であるものが用いられ、中でも重量平均粒子径が０．６μｍ以上である光拡散粒子が好ましく用いられる。また、前記光拡散粒子としては、同等の拡散効果を確保するのに必要となる光拡散粒子の添加量をより低減できる点で、通常、その重量平均粒子径が３５μｍ以下であるものが用いられ、中でも重量平均粒子径が２０μｍ以下である光拡散粒子が好ましく用いられる。

前記光拡散粒子の含有量は、特に限定されないが、通常、前記透明樹脂１００質量部に対して光拡散粒子０．２〜２０質量部である。

前記光拡散板（３）に、この発明の効果を阻害しない範囲において、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、造核剤、帯電防止剤、補強剤（グラスファイバー等）等の添加剤を含有せしめても良い。

前記光拡散板（３）は、単層構造であっても良いし、２層以上の積層構造であっても良い。

この発明において、前記光拡散板（３）の厚さは２．５ｍｍ以上に設定される。厚さが２．５ｍｍ未満では輝度ムラを十分に抑制することができない（ランプイメージが見えやすい）。中でも、前記光拡散板（３）の厚さは２．５〜５ｍｍに設定されるのが好ましい。５ｍｍ以下とすることで、光拡散板（３）の重量増大を回避できて光拡散板の取り扱い性が良好になるし、コストも抑制できる。

また、前記光拡散板（３）の拡散光線透過率（Ｔｄ）は５５％以下に設定されている必要がある。５５％を超えると輝度ムラを十分に抑制することができない（ランプイメージが見えやすい）。中でも、前記光拡散板（３）の拡散光線透過率（Ｔｄ）は５３％以下に設定されているのが好ましく、この場合には輝度ムラをより十分に抑制できる。また、より高い輝度を確保する観点から、前記光拡散板（３）の拡散光線透過率（Ｔｄ）は４０％以上であるのが好ましく、特に好ましいのは４５％以上である。

中でも、より高い輝度を確保しつつ輝度ムラをより十分に抑制できる点で、前記光拡散板（３）の厚さが２．５〜３．２ｍｍであって、かつ光拡散板（３）の拡散光線透過率（Ｔｄ）が４６〜５１％の範囲であるのが特に好適である（図３、４参照）。

前記光拡散板（３）の表面（光入射面３ａ又は／及び光出射面３ｂ）は、平滑面に形成されていても良いし、或いは外部拡散機能の付与等を目的として凹凸面に形成されていても良い。光拡散板（３）の表面に凹凸を設ける方法としては、特に限定されないが、例えば粒子径の大きい光拡散粒子を含むコーティング液をコーティングすることによって表面層を積層して凹凸を設ける方法、粒子径の大きい光拡散粒子を含む樹脂層を積層して凹凸を設ける方法、ロール転写により凹凸を設ける方法、セル転写により凹凸を設ける方法等が挙げられる。

この発明の光拡散板（３）は、例えば次のようにして製造される。即ち、例えば透明樹脂、光拡散粒子、添加剤等をヘンシェルミキサー、タンブラー等の混合機で混合した後、一軸押出機、二軸押出機等の押出機或いは各種ニーダー等を用いて溶融混練して樹脂組成物を得、該樹脂組成物を押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の成形方法により板状に成形することによって製造することができる。また、２層以上の積層構造とする場合には、例えば成形材料を各押出機からフィードブロックダイ又はマルチマニホールドダイ等から押出して共押出成形することによって製造することができる。

なお、この発明の直下型バックライト装置（１）において、前記隣り合う光源（２）の中心間距離（Ｌ）は、通常１５〜４５ｍｍの範囲に設定される。また、前記光源（２）の中心と前記光拡散板（３）の光入射面（３ａ）との距離（ｄ）は、通常４〜１５ｍｍの範囲に設定される。

この発明に係る直下型バックライト装置用光拡散板（３）、直下型バックライト装置（１）及び液晶表示装置（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＞
ポリスチレン（東洋スチレン社製「東洋スチロールＨＲＭ４０」、屈折率１．５９）１００質量部及び光拡散粒子（アクリル系架橋粒子）（積水化成品工業社製「ＭＢＸ−２Ｈ」、重量平均粒子径約３μｍ、屈折率１．４９）２．６３質量部をドライブレンドした後、スクリュー径４０ｍｍの押出機に供給して２１０〜２５０℃で溶融混練し、マルチマニホールドダイから温度２４５〜２５５℃で押出成形を行うことによって、厚さ３．０ｍｍの直下型バックライト装置用光拡散板（３）を作製した。

得られた光拡散板（３）の全光線透過率（Ｔｔ）は５０．４％、拡散光線透過率（Ｔｄ）は４９．８％であった。

上記光拡散板（３）を用いて図１に示す構成の直下型バックライト装置（１）を作製した。なお、光源（２）として直径が４ｍｍの冷陰極線管を用い、隣り合う光源の中心間距離（Ｌ）を３０．５ｍｍ、光源の中心と光拡散板の光入射面との距離（ｄ）を７．３ｍｍに設計した（即ちＬ／ｄ＝４．２とした）。

＜実施例２〜８、比較例１〜８＞
ポリスチレン１００質量部に対する光拡散粒子（アクリル系架橋粒子）の配合量及び光拡散板の厚さを表１に示す値に設定した以外は、実施例１と同様にして直下型バックライト装置用光拡散板を作製した。こうして得られた実施例２〜８、比較例１〜８の各光拡散板の全光線透過率（Ｔｔ）と拡散光線透過率（Ｔｄ）は表１に示すとおりである。得られた光拡散板を用いて実施例１と同様にして直下型バックライト装置を作製した。

なお、上記全光線透過率、拡散光線透過率は、下記測定法に基づいて測定された値である。

＜全光線透過率測定法＞
ＪＩＳ Ｋ７３６１−１９９７に準拠して光拡散板の全光線透過率（％）を測定した。

＜拡散光線透過率測定法＞
光拡散板の拡散光線透過率（％）は、ＪＩＳ Ｋ７１３６−２０００に準拠して、ヘーズ・透過・反射率計（株式会社村上色彩技術研究所製「ＨＲ−１００」）を用いて、拡散透過率（τ_d）として測定した。

上記のようにして得られた各直下型バックライト装置について下記評価法に従い評価を行った。その結果を表１に示す。

＜平均輝度測定法及び輝度ムラ度評価法＞
直下型バックライト装置の平均輝度及び輝度ムラ度をマルチ輝度計（アイシステム社製「Ｅｙｅ−Ｓｃａｌｅ３Ｗ、４Ｗ」）を用いて測定した。即ち、直下型バックライト装置の前面（光拡散板の光出射面）の中央部を中心とした１００ｍｍ×１００ｍｍの範囲を測定スポットに指定して各測定スポット（４５×３２ポイント）での輝度をそれぞれ測定し、これら輝度の平均値を平均輝度（ｃｄ／ｍ²）とすると共に、前記光出射面の中央部における光源の並び方向（Ｙ）に沿った方向での輝度分布グラフ（例えば図２参照）において、図２に示すように極小輝度値を順にａ、ｃ、ｅとし、極大輝度値を順にｂ、ｄとしたとき、
輝度ムラ度＝（ｂ／ａ＋ｂ／ｃ＋ｄ／ｃ＋ｄ／ｅ）／４
上記の計算式で求められる値を輝度ムラ度とした。なお、この輝度ムラ度の数値が大きい程、輝度ムラが大きいこと（ランプイメージが出やすいこと）を示す。

＜分光透過率測定による色度ｘ、色度ｙの測定法＞
積分球を備えた自記分光光度計（日立製作所製「ＵＶ−４０００」）を用いて光拡散板の３８０〜７８０ｎｍの波長範囲の分光透過率を測定し、これに基づいて色度ｘ、色度ｙをそれぞれ算出した。

表１から明らかなように、この発明の実施例１〜８の光拡散板を用いて構成された直下型バックライト装置では、Ｌ／ｄが３以上の構成であるにもかかわらず、十分に高い輝度が得られると共に輝度ムラが十分に抑制されていた。

これに対し、光拡散板の拡散光線透過率及び厚さのうち少なくともいずれか一方がこの発明の規定範囲を逸脱した比較例１〜８の光拡散板を用いて構成された直下型バックライト装置では、十分に高い輝度が得られるものの、輝度ムラが大きかった（ランプイメージが観察された）。

この発明の直下型バックライト装置は、液晶表示装置用のバックライトとして好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。

この発明に係る直下型バックライト装置を用いて構成された液晶表示装置の一実施形態を示す模式図である。 直下型バックライト装置の光出射面の中央部における光源の並び方向に沿った方向での輝度分布の一例を示す輝度分布グラフである（輝度ムラ度の算出手法の説明図である）。 拡散光線透過率Ｔｄを横軸とし、輝度ムラ度を縦軸として、実施例１〜８及び比較例１〜８の各データをプロットしたグラフである。 拡散光線透過率Ｔｄを横軸とし、平均輝度を縦軸として、実施例１〜８及び比較例１〜８の各データをプロットしたグラフである。

符号の説明

１…直下型バックライト装置
２…光源
３…直下型バックライト装置用光拡散板
３ａ…光入射面
２０…液晶パネル
３０…液晶表示装置
ｄ…光源の中心と光拡散板の光入射面との距離
Ｌ…隣り合う光源の中心間距離

Claims (4)

1. 拡散光線透過率が５５％以下であり、厚さが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする直下型バックライト装置用光拡散板。
2. 請求項１に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備えることを特徴とする直下型バックライト装置。
3. 請求項１に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備えてなり、隣り合う光源の中心間距離を「Ｌ」とし、前記光源の中心と前記光拡散板の光入射面との距離を「ｄ」としたとき、Ｌ／ｄが３以上であることを特徴とする直下型バックライト装置。
4. 請求項２または３に記載の直下型バックライト装置と、該バックライト装置の前面側に配置された液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。

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