JP2013020242A - バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に構成することができ、カラーシフトが小さな液晶表示装置を実現するバックライト装置を提供する。
【解決手段】面発光部15から光偏向層16に向かう第1方向に直交する面内における第1〜4方位角であり、光源13から導光板12に向かう第2方向に対する角度が、各々0°、45°、90°及び135°である第1〜第4方位角について、光出射面からの出射光の、光出射面における測定対象点から一定距離の輝度を、第1方向に対して−40°〜＋40°、−60°〜−74°及び＋60°〜＋74°の視角の範囲において測定した場合に、第1〜第4方位角全てにおける−60°〜−74°及び＋60°〜＋74°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、第1〜第4方位角全てにおける−40°〜＋40°の視角の範囲における全ての輝度が、40％以下である。光拡散層のヘイズ値が86％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶テレビ、液晶モニタおよびパーソナルコンピュータのディスプレイとして利用される液晶表示装置に用いられるバックライト装置及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、大きく分けると、光を出射するバックライト装置と、バックライト装置から出射した光を用いて画像を表示する液晶セル装置とを備える。

液晶表示装置に表示された映像を、液晶表示装置に対して垂直な位置からではなく斜めから観察した場合、赤、緑及び青色光のバランスが崩れ、本来の色とは異なる色が観察されるカラーシフトと呼ばれる現象が生じる。

このカラーシフトを小さくする対策は、従来は、観察者に対して光を出射する液晶セル装置に施されていた。フィルム面内位相差値の波長分散特性が、短波長になるにつれて位相差値が減少する「逆波長分散」であり、フィルム厚み方向位相差値の波長分散特性が、短波長になるにつれて位相差値が増加する「順波長分散」である、特殊な二軸性位相差補償フィルムを、液晶セル装置に含まれる偏光板に配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００６−５１５６８６号公報

しかしながら、二軸性位相差補償フィルムは特殊なシートである。このため、二軸性位相差補償フィルムを用いることなく、より簡便に構成することができ、カラーシフトが小さな液晶表示装置を実現するバックライト装置が求められていた。
そこで、本発明の主な目的は、簡便に構成することができ、カラーシフトが小さな液晶表示装置を実現するバックライト装置を提供することにある。

本発明者らは、簡便に構成することができ、カラーシフトが小さな液晶表示装置について検討し、従来とは異なり、液晶セル装置ではなくバックライト装置にカラーシフトを軽減する対策を施すことに思い至った。本発明者らは、上記の課題を解決すべく、バックライト装置について鋭意検討した。その結果、本発明を完成した。

本発明に係るバックライト装置は、面状の光を光出射面から出射する面発光部と、面発光部上の光出射側に設けられており、光出射面からの光が入射される光偏向層と、光偏向層の光出射側に設けられる光拡散層と、を備える。面発光部は、導光板と、導光板の端面に配置された光源と、導光板に対して、光偏向層と反対側に配置される反射板と、を有する。面発光部から光偏向層に向かう方向である第１の方向に直交する面内における第１の方位角、第２の方位角、第３の方位角及び第４の方位角であって、光源から導光板に向かう方向である第２の方向に対する角度が、それぞれ０°、４５°、９０°及び１３５°である第１〜第４の方位角について、光出射面から出射される光の、光出射面における測定対象点から一定距離の輝度を、第１の方向に対して−４０°〜＋４０°、−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲において測定した場合において、第１〜第４の方位角全てにおける−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、第１〜第４の方位角全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲におけるすべての輝度が、４０％以下である。光拡散層のヘイズ値が８６％以下である。

本発明に係るバックライト装置では、第１〜第４の方位角全てにおける−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、第１〜第４の方位角全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲における全ての輝度が、１５％以下であってもよい。

本発明に係るバックライト装置において、導光板は、断面が台形の板であってもよい。

本発明に係るバックライト装置において、導光板は、断面が台形の２枚の板が、台形の上底を共有して接するように一体化された形状を有していてもよい。

本発明に係るバックライト装置では、反射板が、ミラータイプであってもよい。

本発明に係るバックライト装置では、光偏向層は、光出射面からの光が入射される入射面側に複数の第１プリズム部が設けられたプリズムシートであってもよい。複数の第１プリズム部の各々は、第１及び第２の方向に直交する方向である第３の方向に延在すると共に、第２の方向に並列して配置されてもよい。

本発明に係るバックライト装置では、複数の第１プリズム部の各々の第３の方向に直交する断面の形状は三角形であり、複数の第１プリズム部の各々の断面の形状である三角形の頂点は、面発光部側に位置しており、複数の第１プリズム部の各々の断面の形状である三角形の底辺は、直線状に並んで連なっていてもよい。

本発明に係るバックライト装置では、光偏向層は、入射面側とは反対側に複数の第２プリズム部が設けられ、複数の第２プリズム部の各々は、第２の方向に延在すると共に、第３の方向に並列して配置されていてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、上記のバックライト装置と、バックライト装置の光出射面側に設けられる液晶セル装置と、を備える。液晶セル装置は、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板と、を有する。本発明に係る液晶表示装置では、バックライト装置の光出射側から、第１偏光板、液晶セル、及び第２偏光板がこの順で配置され、第１偏光板と第２偏光板とは、それぞれの透過軸が互いに略垂直になるように配置されている。
本発明に係る液晶表示装置では、液晶セル装置は、防眩層を更に有し、バックライト装置の光出射側から、第１偏光板、液晶セル、第２偏光板、及び防眩層がこの順で配置されてもよい。

本発明は、簡便に構成することができ、カラーシフトが小さい液晶表示装置を実現するバックライト装置を提供する。

図１は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置を用いた液晶表示装置を示す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置の導光板からの出射光の輝度の角度分布を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置の導光板からの出射光の輝度の角度分布を測定方法を示す図である。 図５は、実施例１のバックライト装置における導光板からの出射光の輝度の角度分布の測定結果を示す図である。 図６は、実施例１のバックライト装置を含む液晶表示装置からの出射光の色度座標の測定方法を示す図である。

以下、本発明について詳細に説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。

図１は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置を示す。本発明の一実施形態に係るバックライト装置１１は、光偏向層１６と光源１３と導光板１２と反射板１４と光拡散層９とを備える。光源１３と導光板１２と反射板１４とは、面状の光を生成する面発光部１５を構成する。図１に示した構成では、光出射面１２ａが面発光部１５の光出射面１５ａに対応する。導光板１２と光偏向層１６とは、導光板１２から出射された面状の光が光偏向層１６に入射するように、所定方向に沿って配置されている。光偏向層１６と光拡散層９とは、光偏向層１６から出射された面状の光が光拡散層９に入射するように、所定方向に沿って配置されている。説明の便宜のため、上記「所定方向」をＺ軸方向（第１の方向）と称し、Ｚ軸方向に直交する２つの方向をＸ軸方向（第２の方向）及びＹ軸方向（第３の方向）と称す。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は直交する。

導光板１２は、透光性材料から構成される。透光性材料の例には、メタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが含まれる。導光板１２の表面には、光出射面１２ａから出射される光の光量の面内分布を調整するために、ドット印刷、線状のＶ溝などが形成されてもよい。

光源１３は、導光板の端面１２ｂ，１２ｃに配置される。光源１３は、線状光源及び点状光源のいずれであってもよい。例えば、光源１３として、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などが用いられ得る。ＬＥＤを光源１３として用いる場合は、例えば、赤色、青色及び緑色のそれぞれの色を発光する３つのＬＥＤチップを備えた１つの白色発光のＬＥＤでもよいし、又は、赤色、青色及び緑色のそれぞれの色を発光する３つのＬＥＤを接続して一体化したＬＥＤでもよい。更には、ＬＥＤは、青色発光ＬＥＤチップ又は近紫外発光ＬＥＤチップと蛍光体との組合せにより白色発光するＬＥＤでもよい。

光偏向層１６は、導光板１２の光出射面１５ａ側に配置される。光偏向層１６の例は、プリズムシートである。プリズムシートとしての光偏向層１６は、バックライト装置１１の長方形である発光面において光源が配置されている辺と平行な方向（図１に示すＹ軸方向）に延在すると共に、延在方向と直交する方向（図１に示すＸ軸方向）に並列配置された多数のプリズム部（第１プリズム部）１６ａを有する。多数のプリズム部１６ａは、バックライト装置１１の長方形である発光面において光源が配置されている辺と垂直な面（プリズム部１６ａの延在方向（Ｙ軸方向）に直交する面）で光偏向層１６を切断したときの断面は、複数の三角形が連なった形状を有する。換言すれば、プリズム部１６ａの延在方向におけるプリズム部１６ａの断面形状は三角形状であり、複数のプリズム部１６ａは、断面における底辺が直線上に並ぶように連なっている。プリズムシートとしての光偏向層１６は、プリズム部１６ａの延在方向に直交するプリズム部１６ａの断面において、三角形の前記底辺上に無い頂点１６ｂを導光板１２側に向けて設置されている。

プリズムシートとしての光偏向層１６では、プリズム部１６ａが形成された光入射側とは反対側の面１６ｃに、複数のプリズム部（第２プリズム部）が形成されてもよい。この複数のプリズム部は、バックライト装置１１の長方形である発光面において光源１３が配置されている辺と垂直な方向（図１に示すＸ軸方向）に延在すると共に、延在方向と直交する方向（図１に示すＹ軸方向）に並列して配置され得る。

バックライト装置１１において、導光板１２、光源１３及び反射板１４によって構成される面発光部１５は、Ｚ軸方向に直交する面内における、光源１３から導光板１２に向かう方向（Ｘ軸方向）に対する４つの所定の方位角Ψ全部について、導光板１２の光出射面１２ａから出射される光が測定された際、導光板１２から出射される光の輝度が所定の条件を満たすように、構成されている。

輝度の測定方法の一例では、Ｘ軸方向が鉛直方向に一致するように、面発光部１５が配置される。例えば、端面１２ｂから端面１２ｃに向かう方向（換言すれば、端面１２ｂ側の光源１３から導光板１２に向かう方向）が鉛直方向において上方向になるように面発光部１５が配置される。この場合、上記４つの所定の方位角Ψは、鉛直方向（Ｘ軸方向）における上方向を０°の方位角としたときに、上方向とのなす角度が０°である第１の方位角Ψ１、上方向とのなす角度が４５°である第２の方位角Ψ２、上方向とのなす角度が９０°である第３の方位角Ψ３及び上方向とのなす角度が１３５°である第４の方位角Ψ４である。Ｘ軸方向を鉛直方向としたとき、Ｚ軸方向は実質的に水平方向である。

導光板１２から出射される光の測定では、第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てに対して導光板１２から出射される光の、光出射面１２ａ内の測定対象点から一定距離の輝度が、光出射面１２ａの法線の方向（Ｚ軸方向）に対して−４０°〜＋４０°の視角の範囲において測定されると共に、−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲においても測定される。導光板１２における上記所定の条件は、上記第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てにおける−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、上記第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲におけるすべての輝度が、４０％以下である。好ましくは、前記第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てにおける−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲におけるすべての輝度が、１５％以下である。

図３は、上記所定の条件を満たす導光板１２からの出射光の輝度の角度分布の一例である。図３は、第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４において導光板１２から出射された光を測定した結果を示す。図３の横軸は、光出射面１２ａの法線の方向（Ｚ軸方向）に対する視角を表す角度（°）であり、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）である。輝度の測定結果を示す曲線のうち、実線は方位角が０°（実線は、図３のグラフの左方では方位角が４５°及び９０°の場合をそれぞれ示す太実線及び点線と一部重なっている。）、太実線は方位角が４５°（太実線は、図３のグラフの左方では方位角が０°及び９０°の場合をそれぞれ示す実線及び点線と一部重なっている。）、点線は方位角が９０°（点線は、図３のグラフの右方では方位角が１３５°の場合を示す破線と一部重なり、図３のグラフの左方では方位角が０°及び４５°の場合をそれぞれ示す実線及び太実線と一部重なっている。）、破線は方位角が１３５°（破線は、図３のグラフの右方では方位角が９０°の場合を示す点線と一部重なっている。）における測定結果を示す。図３の左右端に記載された二点鎖線で描かれた長方形は−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲を示す。図３の中央下付近の一点鎖線で描かれた長方形は−４０°〜＋４０°の視角の範囲を示す。

図３に示した輝度の測定結果では、−７４°〜−６０°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値は方位角０°（第１の方位角Ψ１）において現われており、図３の縦軸の単位で、最大値は、１．４×１０^４である。前記第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲における全ての輝度は、図３の縦軸の単位で１．５×１０^３以下である。従って、第１〜第４の方位角Ψ１〜Ψ４全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲における全ての輝度は、上記最大値である１．４×１０^４の４０％（５．６×１０^３）以下であり、１５％（２．１×１０^３）以下でもある。

導光板１２の好ましい実施形態は、断面が台形の板である導光板である。断面が台形である導光板１２では、端面１２ｂ，１２ｃは、それぞれ台形の上底（短い方の辺）と下底（長い方の辺）に対応する端面である。従って、端面１２ｂから端面１２ｃに向けて厚さが減少する。一実施形態において、光出射面１２ａと、端面１２ｂ，１２ｃそれぞれとは、略直交する。断面が台形の板である導光板１２は、例えば、導光板１２の光出射面１２ａと反対側における面（反射板１４側の面）のＺ軸方向との交差角度を調整すること、及び／又は、前述したように、導光板１２の表面に印刷ドット、Ｖ溝などを形成することによって、上記条件を満たすように設計され得る。

さらに好ましい実施形態の導光板１２は、断面が台形の２枚の板１２１，１２１が、台形の上底（短い方の底）を共有するように接して一体化した形状を有する（図１）。２枚の板１２１，１２１が、上記のように一体化した形状を有する導光板１２では、光出射面１２ａは、板１２１，１２１のそれぞれの台形状の断面における一側辺に対応する平面で構成される。導光板１２の端面１２ｂ，１２ｃは、各板１２１，１２１の断面における下底に対応する面である。従って、板１２１，１２１が結合した構成の導光板１２では、図１に例示するように、端面１２ｂ、１２ｃから中央部に向けて厚さが減少する。２枚の板１２１，１２１のそれぞれは、導光板１２の光出射面１２ａとｚ軸方向とが実質的に直交するように、配置される。板１２１，１２１が結合した導光板１２では、例えば、導光板１２を構成する２枚の板１２１，１２１それぞれの光出射面１２ａと反対側における面（反射板１４側の面）のＺ軸方向との交差角度を調整すること、及び／又は、導光板１２の表面に印刷ドット、Ｖ溝などを形成することによって、上記条件を満たすように設計され得る。

光偏向層１６の材料の例には、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などが含まれる。プリズムフィルムは、異形押出法、プレス成形法、射出成形法、ロール転写法、レーザーアブレーション法、機械切削法、機械研磨法、及びフォトポリマープロセスなどの公知の方法で製造され得る。

フォトポリマープロセスで製造される際は、材料として、いわゆる電離放射線硬化型樹脂と呼ばれるものが用いられ得る。電離放射線硬化型樹脂に例には、多価アルコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような多官能性のアクリレート、ジイソシアネートと多価アルコール及びアクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシエステルなどから合成されるような多官能のウレタンアクリレートなどが含まれる。これらの方法は、それぞれ単独で使用されてもよいし、あるいは２種以上の方法が組み合わされてもよい。光偏向層１６の厚みは、通常、０．０５〜５ｍｍであり、好ましくは０．１〜２ｍｍである。各プリズム部（第１プリズム部）１６ａの稜線間の距離Ｌは、通常、１０〜５００μｍの範囲であり、好ましくは３０〜２００μｍの範囲である。

反射板１４は、導光板１２の下面１２ｄ側（出射面とは反対側）に設置される。この反射板１４は、導光板１２の下面から１２ｄから出射された光（洩れた光）を導光板１２側に戻す。反射板１４としては、白色シート又はミラータイプのシートなどが用いられる。白色シートは、ポリエステルなどの樹脂フィルムの中にフィラーを添加したり、添加したフィラーと基材樹脂との間に空隙を持たせたりすることにより光を拡散させる、シートである。ミラータイプのシートは、ポリエステルなどの樹脂フィルムの表面に、アルミニウムや銀などの金属を蒸着することにより正反射成分を強くした、シートである。高い正面輝度を得られるという点で、ミラータイプの方が好ましい。ミラータイプのシートとしては、反射光が拡散反射成分を持たず、正反射成分のみであり、微細な凹凸のない平滑な金属蒸着表面を有するシートなどが例示される。ミラータイプの反射板の一例は、表面に鏡面加工が施されたシートである。

光拡散層９は、ヘイズ値が８６％以下の光拡散層である。光拡散層９を備えるバックライト装置が用いられた液晶表示装置では、光拡散層９のヘイズ値を８６％より大きくしても、カラーシフトは小さくならない。カラーシフトの抑制効果を考慮すると、光拡散層９のヘイズ値は１０％以上８６％以下が好ましく、２０％以上８６％以下がより好ましく、３０％以上８６％以下がさらに好ましい。

光拡散層９は、例えば基材となる樹脂フィルムに、拡散剤がバインダー樹脂に分散された塗料を塗布することにより得られる。光拡散層９の基材となる材料の例には、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート、ポリイミドなどが含まれる。

バインダー樹脂は、光透過性の高い樹脂であればよく、例えば、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、あるいは電離放射線硬化型樹脂などが用いられる。バインダー樹脂に混合分散させる拡散剤の例には、バインダー樹脂となる材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子が含まれる。拡散剤の具体例には、バインダー樹脂の材料とは異なる種類の有機微粒子や無機微粒子などがある。有機微粒子の例には、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体などが含まれる。無機微粒子の例には炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラスなどが含まれる。上述した拡散剤の中の１種又は２種類以上が混合されて使用される。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも拡散剤として使用され得る。拡散剤の平均粒径は０．５μｍ〜３０μｍの範囲が好適である。拡散剤の形状としては、球状のみならず偏平状、板状及び針状であってもよい。

光拡散層９は、各々の構成成分や必要に応じて他の成分が配合され、これを適当な溶媒に溶解又は分散されて調製された塗布液が基材に塗布され、乾燥された後、適宜必要な硬化方法を用いて硬化させることにより形成され得る。塗布液は、ロールコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、エアナイフコーティング法などの公知の方法により、基材に塗布される。あるいは、溶融混練により、基材樹脂の中に拡散剤を直接分散させてもよい。光拡散層９の厚みは、光拡散層９を取り扱う上で、支障のない厚みであればよく、特に限定されるものではない。光拡散層９の厚みは、例えば１０〜２５０μｍ程度、好ましくは、１２〜１００μｍである。

ヘイズ値は、拡散剤となる粒子の種類、添加量及び表面形状などを調整することによって８６％以下にすることができる。ヘイズ値は、ＪＩＳ−Ｋ−７１３６に準拠し、ヘイズコンピュータ（スガ試験機社製ＨＺ−２）を用いて測定され得る。光拡散層９は、「オパルスＰＢＳ−６３２Ｌ」（恵和株式会社製）、「ＬＳＥタイプ」（株式会社きもと製）などの市販のものが利用され得る。

導光板１２から出射される光を測定した場合に上記の条件に合致する導光板１２と光拡散層９とを含むバックライト装置１１に、工業生産において通常用いられる液晶セルを組合せることにより、カラーシフトが小さい液晶表示装置１が与えられる。

図２は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置を備える液晶表示装置を模式的に示した図である。液晶表示装置１は、液晶セル装置２０と、バックライト装置１１とを備える。液晶セル装置２０は、一対の透明基板２２ａ，２２ｂの間に液晶層２３が設けられた液晶セル２１と、液晶セル２１の光入射側に配置される（バックライト装置１１と液晶セル２１との間に配置される）第１偏光板４１と、液晶セル２１の光出射側に配置される第２偏光板５２と、を有する。液晶表示装置１は、バックライト装置１１側から順に、第１偏光板４１、液晶セル２１、及び第２偏光板５２が配置される。

本発明の一実施形態に係るバックライト装置１１を用いて製造された液晶表示装置で使用される液晶セル２１は、所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板２２ａ，２２ｂと、この一対の透明基板２２ａ，２２ｂの間に液晶を封入されてなる液晶層２３とを有する。一対の透明基板２２ａ，２２ｂには、それぞれ透明電極や配向膜が積層形成されており、透明電極間に表示データに基づいた電圧が印加されることによって液晶が配向する。液晶セル２１の表示方式は、ＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＶＡ方式などの表示方式が採用され得る。

第１偏光板４１としては、通常、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用される。偏光子の例には、ポリビニルアルコール系の樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の偏光子基板に、二色性染料又はヨウ素が吸着配向されたもの、及び、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物（ポリビニレン）の配向した分子鎖が含有されたポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーなどが含まれる。ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料又はヨウ素が吸着配向されたものが偏光子として好適に使用される。偏光子の厚さは一般には偏光板の薄型化等を目的に、好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは１０〜５０μｍの範囲であり、更に好ましくは２５〜３５μｍの範囲である。

偏光子を支持・保護する支持フィルムとしては、好ましくは、低複屈折性で、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるポリマーからなるフィルムである。

このようなフィルムの例には、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂、アクリル系樹脂、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂もしくはポリアミド系樹脂等の樹脂をフィルム状に成形加工したものが含まれる。

これらの中でも、偏光特性や耐久性などの点から、表面をアルカリなどでケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムやノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムが好ましく使用され得る。ノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムは、フィルムが熱や湿熱からの良好なバリアーとなるので偏光板４１の耐久性が大幅に向上するとともに、吸湿率が少ないため寸法安定性が大幅に向上する。そのため、ノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムは、特に好適に使用され得る。

フィルム状への成形加工は、キャスティング法、カレンダー法、押出法といった従来公知の方法が用いられ得る。支持フィルムの厚さに限定はない。しかしながら、偏光板４１の薄型化等の観点から、支持フィルムの厚さは、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは５〜３００μｍの範囲であり、さらに好ましくは５〜１５０μｍの範囲である。

第２偏光板５２は、液晶セル２１の背面側に配置された第１偏光板４１と対となるものである。第２偏光板５２としては、第１偏光板４１で例示したものがここでも好適に使用され得る。ただし、第２偏光板５２は、その偏光面が、第１偏光板４１の偏光面と直交するように配置される。

微小なフィラーを分散させた樹脂溶液を、第２偏光板５２上に塗布し、塗布膜厚を調整してフィラーが塗布膜表面に現れるようにして、微細な凹凸を基材表面に形成することにより、防眩層５３が第２偏光板５２上（第２偏光板の光出射側）に設けられてもよい。

防眩層５３の表面には、通常、細かな凹凸があるが、細かな凹凸はなくてもよい。微小なフィラーを用いずに、防眩層５３としての基材フィルムの表面に微細な凹凸が形成されていてもよい。基材フィルムの表面に微細な凹凸を形成するには、サンドブラスト及びエンボス賦形加工等によって基材フィルムを表面加工する方法や、凹凸を反転させた金型面を有する鋳型やエンボスロールを用いて、基材フィルムの作製工程において微細な凹凸を形成する方法等を用いられればよい。

防眩層５３は、内部拡散（内部ヘイズ）だけによる光拡散機能を有してもよいし、内部拡散（内部ヘイズ）と表面拡散（外部ヘイズ及び凹凸）との両方による光拡散機能を有してもよいし、表面拡散（外部ヘイズ及び凹凸）だけによる光拡散機能を有してもよい。

本発明の一実施形態に係るバックライト装置１１を備えて製造された液晶表示装置は、その他の機能を有する光学機能性フィルムを有していてもよい。

このような光学機能性フィルムの例には、ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルム、表面にランダムな凹凸形状を有する拡散機能付きフィルム、及び表面にプリズム部やレンチキュラーレンズなどの凹凸形状を有する偏向機能付きフィルムなどが含まれる。ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルムに相当する市販品の例には、「ＤＢＥＦ」（３Ｍ社製、日本では住友スリーエム株式会社から入手できる）などが含まれる。拡散機能付きフィルムに相当する市販品の例には、「オパルス」（恵和株式会社製）などが含まれる。また、偏向機能付きフィルムに相当する市販品の例には、「ＢＥＦ」（３Ｍ社製、日本では住友スリーエム株式会社から入手できる）などが含まれる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
ＳＯＮＹ製、３２型液晶テレビＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているバックライト装置に、ＳＯＮＹ製、１６．４型ノートＰＣ ＶＧＮ-ＦＷ７３ＪＧＢに組み込まれている導光板を、３２型液晶テレビＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているバックライト装置にもともと組み込まれていた導光板と入れ替えて本実施例のバックライト装置１１を構成した。１６．４型ノートＰＣ ＶＧＮ-ＦＷ７３ＪＧＢに組み込まれている導光板の断面形状は台形であった。

本実施例のバックライト装置１１の作製方法が具体的に説明される。本実施例１のバックライト装置１１で使用する導光板１２が、次のように作製された。すなわち、ＳＯＮＹ製、１６．４型ノートＰＣ ＶＧＮ−ＦＷ７３ＪＧＢに組み込まれている導光板を導光板１２１と称した場合、２枚の導光板１２１，１２１を、その断面形状において台形の上辺に対応する導光板１２１，１２１の端面同士を溶剤接着することにより、いわゆるバタフライ形導光板１２が作製された。このバタフライ形の導光板１２を、ＳＯＮＹ製、３２型液晶テレビＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているバックライト装置にもともと組み込まれていた導光板と入れ替えて本実施例のバックライト装置１１が作製された。ＳＯＮＹ製、３２型液晶テレビＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているバックライト装置に組み込まれていた反射板は、白色拡散タイプ（白色シート）の反射シートであった。

輝度測定方法について説明する。図４は、本実施例における輝度測定方法を示す図面である。輝度測定では、面発光部１５からの光の輝度を測定するために、光偏向層１６及び光拡散層９を取り外した状態での輝度が測定された。従って、輝度測定において、バックライト装置１１の発光面は、面発光部１５の光出射面１５ａである。面発光部１５の光出射面１５ａは、導光板１２の光出射面１２ａに対応する。

図４に示すように、光偏向層１６及び光拡散層９を組み込む前のバックライト装置１１（図１の状態から光偏向層１６及び光拡散層９を取り外した構成に対応するバックライト装置１１）の発光面が垂直になるようにバックライト装置１１（バックライトモジュール）を立てて設置した。図４では、バックライト装置１１において、光偏向層１６及び光拡散層９を組み込む前の状態を示している。換言すれば、導光板１２に対して光源１３を配置したユニットを筐体に組み込んだ状態を示している。発光面の法線と成す角度（ｚ軸方向と成す角度）をθとし、所定の角度θの方角に輝度計７０を設置し、発光面の中心（図４において×で示される位置）から１ｃｍ上の部分（測定対象点）の輝度が測定された。発光面の中心から１ｃｍ上に測定点を外したのは、発光面の中心で測定した場合に生じ得る異常値を防止するためである。このとき、測定点と輝度計７０との距離が４０ｃｍに設定され、測定角度θが−７４°〜７４°の範囲で、２度刻みで輝度が測定された。なお、輝度計７０として、ＴＯＰＣＯＮ社製ＢＭ−７が用いられ、輝度計７０の測定角が１°に設定された。

方位角Ψは、図４における上方向を０°とし、０°、４５°、９０°、１３５°の４方向で、測定された。

図５は、上記のように測定されたバックライト装置１１からの角度分布を示す。図５の横軸は、発光面の法線の方向（ｚ軸方向）に対する視角、すなわち測定角度θを表す角度（°）であり、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）である。輝度の測定結果を示す曲線のうち、実線は方位角Ψが０°、太実線は方位角Ψが４５°（太実線は、図５のグラフの左方では方位角Ψが９０°の場合を示す点線と一部重なっている。）、点線は方位角Ψが９０°（点線は、図５のグラフの右方では方位角Ψが１３５°の場合を示す破線と一部重なり、図５のグラフの左方では方位角Ψが４５°の場合を示す太実線と一部重なっている。）、破線は方位角Ψが１３５°（破線は、図５のグラフの右方では方位角Ψが９０°の場合を示す点線と一部重なっている。）における測定結果を示す。角度θが−４０°〜４０°における輝度の最大値と、角度θが−７４°〜−６０°及び６０°〜７４°における輝度の最大値は、次のとおりである。
−４０°〜４０°の輝度の最大値；Ｍａｘ１＝１４７９ｃｄ／ｍ^２（４０°）
−７４°〜−６０°及び６０°〜７４°における輝度の最大値；Ｍａｘ２＝１３７０７ｃｄ/ｍ^２（−７４°）
その結果、
Ｍａｘ１／Ｍａｘ２＝ １１% ＜ ４０%
であった。

色度座標測定方法について説明する。図２は、本実施例の液晶表示装置の構成を示す図でもある。ＳＯＮＹ製、３２型液晶テレビＫＤＬ―３２ＥＸ７００に使用されているバックライト装置に、上記のバタフライ形導光板を、３２型液晶テレビＫＤＬ―３２ＥＸ７００にもともと組み込まれていた導光板と入れ替えて、本実施例の面発光部１５を構成した。この面発光部１５の光出射面１５ａ側に、光偏向層１６と、光拡散層９と、上記液晶テレビの液晶セル装置２０とを、面発光部１５側からこの順番に配置して、本実施例の液晶表示装置１を構成した。

実施例１のバックライト装置１１の光偏向層１６は、プリズムシートであった。プリズムシートとしての光偏向層１６が有する多数のプリズム部（第１プリズム部）１６ａの断面形状は、頂角が６５°の二等辺三角形であった。隣接するプリズム部１６ａの稜線間の距離Ｌは５０μｍであった。実施例１のバックライト装置１１の光拡散層９は、拡散シートであった。拡散シートとしての光拡散層９のヘイズ値は、３０．０％であった。

光偏向層１６は、図１に示すように、プリズム部１６ａが形成されている側を光源１３側に向け、プリズム部１６ａの稜線が、光源１３が配置される端面１２ｂ、１２ｃに平行な向きになるように設置された。換言すれば、プリズム部１６ａは、Ｙ軸方向に延在する。

そして、この液晶表示装置において、色度座標ｕ’，ｖ’を測定した。色度座標ｕ’，ｖ’の測定方法は、以下の点を除いて、上記輝度の測定方法と同様である。すなわち、輝度の測定では、図４に示すように、光偏向層１６及び光拡散層９を組み込む前のバックライト装置１１（図１の状態から光偏向層１６及び光拡散層９を取り外した構成に対応するバックライト装置１１）の発光面が垂直になるようにバックライト装置１１（バックライトモジュール）を立てて設置したのに対し、色度座標ｕ’，ｖ’の測定では、図６に示すように、光偏向層１６及び光拡散層９を組み込んだ液晶表示装置１の発光面１ａ（防眩層５３の出射面）が垂直になるように液晶表示装置１を立てて設置した。発光面の法線と成す角度（Ｚ軸方向と成す角度）をθとし、所定の角度θの方角に色彩輝度計８０を設置し、発光面の中心から１ｃｍ上の部分（測定対象点）の黒表示状態におけるＣＩＥ１９７６ ＵＣＳ色度座標ｕ’，ｖ’が測定された。発光面の中心から１ｃｍ上に測定点を設定したのは、発光面の中心で測定した場合に生じうる異常値を防止するためである。このとき、測定点と色彩輝度計８０との距離は４０ｃｍに設定され、測定角度θは−７４°〜７４°の範囲で、２°刻みで色度座標ｕ’，ｖ’が測定された。なお、色彩輝度計８０としては、ＴＯＰＣＯＮ社製ＢＭ−５ＡＳが用いられ、色彩輝度計８０の測定角が１°に設定された。

また、方位角Ψは、図６における上方向を０°とし、０°、４５°、９０°、１３５°の４方向で測定された。

上記で測定したＣＩＥ１９７６ ＵＣＳ 色度座標ｕ’，ｖ’の最も離れている点（ｕ’１，ｖ’１）と点（ｕ’２，ｖ’２）との距離をカラーシフト（ΔＥ）とした。カラーシフト（ΔＥ）は、次式（１）で表され、その値が小さいほどカラーシフトが小さくなる。

その結果、黒表示状態におけるカラーシフト（ΔＥ）は、０．０７３８１であった。

（実施例２）
液晶表示装置１において、ヘイズ値が５０．０％である拡散シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてカラーシフト（ΔＥ）を求めた。
その結果、カラーシフト（ΔＥ）は、０．０７７０３であった。

（実施例３）
液晶表示装置１において、ヘイズ値が８６．０％である拡散シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてカラーシフト（ΔＥ）を求めた。
その結果、カラーシフト（ΔＥ）は、０．０７６２２であった。

（比較例１）
液晶表示装置１において、ヘイズ値が８９．５％である拡散シートを用いた以外は、実施例１と同様にしてカラーシフト（ΔＥ）を求めた。
その結果、カラーシフト（ΔＥ）は、０．０９０３３であった。

（比較例２）
バックライト装置及び液晶表示装置として、市販されているＳＯＮＹ製、３２型液晶テレビ「ＫＤＬ−３２ＥＸ７００」を用いた以外は、実施例１と同様に、輝度とカラーシフト（ΔＥ）とを求めた。
−４０°〜４０°の最大値と、−６０°〜−７４°、６０°〜７４°における最大値は、次のとおりである。
−４０°〜４０°の最大値；Ｍａｘ１＝１９６３ｃｄ／ｍ^２（４０°）
−６０°〜−７４°、６０°〜７４°の最大値；Ｍａｘ２＝２８６８ｃｄ／ｍ^２（−７２°）
その結果、
Ｍａｘ１／Ｍａｘ２＝ ６８％ ＞ ４０％であった。
カラーシフト（ΔＥ）は、０．１００１９であった。

上記実施形態及び上記実施例のバックライト装置は、簡便に構成することができ、このバックライト装置を用いれば、カラーシフトが小さく、黒表示時の視野角に依存したカラーシフトが小さい液晶表示装置が製造され得る。そのため、本実施例のバックライト装置は工業的に極めて有用である。また本実施例のバックライト装置を用いた液晶表示装置は、コントラストも高く、視認性のよいディスプレイとなる。

以上、本発明の一実施形態及び一実施例について説明したが、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、面発光部が、上述したように、４つの方位角Ψ１〜Ψ４において上述した所定の条件を満たせばよい。上記条件は、導光板１２の構成によって調整されてもよいし、反射板１４の反射状態によって調整されてもよい。面発光部１５は、導光板１２上に他の少なくとも一枚の光学シートが配置されてもよい。この場合、導光板１２上の他の光学シートのうち光偏向層１６側に一番近い光学シートの光出射面が、図４を利用して説明した、輝度測定時のバックライト装置の発光面である。このように、面発光部１５が光学シートを備える場合、光学シートにおける光学特性を利用して、上記所定の条件が満たされ得る。

１…液晶表示装置、９…光拡散層、１１…バックライト装置、１２…導光板、１２ａ…光出射面、１２ｂ，１２ｃ…端面、１２ｄ…下面、１３…光源、１４…反射板、１５…面発光部、１５ａ…光出射面、１６…光偏向層、１６ａ…プリズム部（第１プリズム部）、２０…液晶セル装置、２１…液晶セル、２２ａ，２２ｂ…透明基板、２３…液晶層、４１…第１偏光板、５２…第２偏光板、５３…防眩層、７０…輝度計、８０…色彩輝度計、１２１…導光板。

Claims (10)

1. 面状の光を光出射面から出射する面発光部と、
   前記面発光部上の光出射側に設けられており、前記光出射面からの光が入射される光偏向層と、
   前記光偏向層の光出射側に設けられる光拡散層と、
   を備え、
   前記面発光部は、
   導光板と、
   前記導光板の端面に配置された光源と、
   前記導光板に対して、前記光偏向層と反対側に配置される反射板と、
   を有し、
   前記面発光部から前記光偏向層に向かう方向である第１の方向に直交する面内における第１の方位角、第２の方位角、第３の方位角及び第４の方位角であって、前記光源から前記導光板に向かう方向である第２の方向に対する角度が、それぞれ０°、４５°、９０°及び１３５°である第１〜第４の方位角について、前記光出射面から出射される光の、前記光出射面における測定対象点から一定距離の輝度を、前記第１の方向に対して−４０°〜＋４０°、−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲において測定した場合において、前記第１〜第４の方位角全てにおける−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、前記第１〜第４の方位角全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲におけるすべての輝度が、４０％以下であり、
   前記光拡散層のヘイズ値が８６％以下である、
   バックライト装置。
2. 前記第１〜第４の方位角全てにおける−６０°〜−７４°及び＋６０°〜＋７４°の視角の範囲の輝度の中の最大値に対して、前記第１〜第４の方位角全てにおける−４０°〜＋４０°の視角の範囲における全ての輝度が、１５％以下である、
   請求項１記載のバックライト装置。
3. 前記導光板が、断面が台形の板である、
   請求項１又は２に記載のバックライト装置。
4. 前記導光板は、断面が台形の２枚の板が、台形の上底を共有するように接して一体化した形状を有する導光板である、
   請求項１又は２に記載のバックライト装置。
5. 前記反射板が、ミラータイプである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のバックライト装置。
6. 前記光偏向層は、前記光出射面からの光が入射される入射面側に複数の第１プリズム部が設けられたプリズムシートであり、
   前記複数の第１プリズム部の各々は、前記第１及び第２の方向に直交する方向である第３の方向に延在すると共に、前記第２の方向に並列して配置されている、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のバックライト装置。
7. 前記複数の第１プリズム部の各々の前記第３の方向に直交する断面の形状は三角形であり、
   前記複数の第１プリズム部の各々の前記断面の形状である三角形の頂点は、前記面発光部側に位置しており、
   前記複数の第１プリズム部の各々の前記断面の形状である三角形の底辺は、直線状に並んで連なっている、
   請求項６に記載のバックライト装置。
8. 前記光偏向層は、前記入射面側とは反対側に複数の第２プリズム部が設けられ、
   前記複数の第２プリズム部の各々は、前記第２の方向に延在すると共に、前記第３の方向に並列して配置されている、
   請求項６又は７に記載のバックライト装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載のバックライト装置と、
   前記バックライト装置の光出射面側に設けられる液晶セル装置と、
   を備え、
   前記液晶セル装置は、
   第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板とを有し、
   前記バックライト装置の光出射側から、前記第１偏光板、前記液晶セル、及び前記第２偏光板がこの順で配置され、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板とは、それぞれの透過軸が互いに略垂直になるように配置されている、液晶表示装置。
10. 前記液晶セル装置は、防眩層を更に有し、
    前記バックライト装置の光出射側から、前記第１偏光板、前記液晶セル、前記第２偏光板、及び前記防眩層がこの順で配置される、
    請求項９に記載の液晶表示装置。

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