JP2013225439A - バックライトモジュール及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源からのより多くの光を液晶パネルに供給することができ、しかも輝度の均一化を高めることができる、新たなバックライトモジュールを提案する。
【解決手段】少なくとも1つの光源と、該光源の前面側に張り出した部分を備えており、かつ背面の一部又は全面に第1の光反射層を有するフレーム部材と、導光板と、該導光板の背面側に配設された、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%である第2の光反射層と、前記導光板よりも前面側であって、且つフレーム部材の前記張り出した部分よりも背面側に配設された、前記第2の光反射層よりも低い反射率を有する第3の光反射層と、を備えたバックライトモジュールを提案する。
【選択図】図2
【解決手段】少なくとも1つの光源と、該光源の前面側に張り出した部分を備えており、かつ背面の一部又は全面に第1の光反射層を有するフレーム部材と、導光板と、該導光板の背面側に配設された、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%である第2の光反射層と、前記導光板よりも前面側であって、且つフレーム部材の前記張り出した部分よりも背面側に配設された、前記第2の光反射層よりも低い反射率を有する第3の光反射層と、を備えたバックライトモジュールを提案する。
【選択図】図2
Description
本発明は、バックライトモジュール及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
一般的に液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に、該液晶パネルに光を供給するバックライトモジュールを配置して構成されている。
液晶表示装置のバックライトモジュールには、主に直下型方式と、エッジライト型方式の2つの方式がある。このうちの直下型方式は、多数の光源を基板上にマトリクス配置し、光源からある程度空間を設けた位置に拡散板を配置して輝度を均一化する方式であり、他方のエッジライト型方式は、導光板の一側端(サイド又はボトム)に沿って多数の光源を一直線上に適宜間隔をおいて配置し、導光板側面から光線を入射させて輝度が均一化した後、導光板の前面から液晶パネルに光を出射する方式である。
液晶表示装置のバックライトモジュールには、主に直下型方式と、エッジライト型方式の2つの方式がある。このうちの直下型方式は、多数の光源を基板上にマトリクス配置し、光源からある程度空間を設けた位置に拡散板を配置して輝度を均一化する方式であり、他方のエッジライト型方式は、導光板の一側端(サイド又はボトム)に沿って多数の光源を一直線上に適宜間隔をおいて配置し、導光板側面から光線を入射させて輝度が均一化した後、導光板の前面から液晶パネルに光を出射する方式である。
エッジライト型のバックライトモジュールを組み込んだ液晶表示装置について詳細に説明すると、例えば図5に示すように、フレーム部材3の張出面3aの前面側に液晶パネル2が配置され、フレーム部材3の張出面3aを挟んで、液晶パネル2の背面側に、光学シート4、導光板6及び反射板7が順次配置され、導光板6の端縁部に沿って適宜間隔をおいて多数の光源5が配置され、液晶パネル2の前面縁部からこれらの側面部を覆うようにトップシャーシ1が配置され、反射板7の背面側にはボトムシャーシ8が配置されるようにバックライトモジュールを構成し、その前面側すなわち視認側に液晶パネルを配置するのが一般的であった。
このようなエッジライト型方式を採用する液晶表示装置では、光源5から出射された光の一部は、導光板6によって前面側に屈折し、光学シート4を介して液晶パネル2に供給され、光源5から出射された光の他の一部は、導光板6によって背面側に屈折して反射板7によって反射され、導光板6及び光学シート4を介して液晶パネル2に供給される。
しかし、光源5から出射される光の中には、導光板6へ向かわず、フレーム(枠)部材3に出射する光が少なからず存在するため、この分が光量の損失となる可能性があった。そのため、従来、フレーム(枠)部材3の背面に光反射層を形成することにより、光源5からフレーム(枠)部材3に出射した光を反射させて液晶パネル2に供給することが提案されている(特許文献1〜3参照)。
しかし、光源5から出射される光の中には、導光板6へ向かわず、フレーム(枠)部材3に出射する光が少なからず存在するため、この分が光量の損失となる可能性があった。そのため、従来、フレーム(枠)部材3の背面に光反射層を形成することにより、光源5からフレーム(枠)部材3に出射した光を反射させて液晶パネル2に供給することが提案されている(特許文献1〜3参照)。
ところが、例えば特許文献1〜3に記載されているように、フレーム部材3の背面に高反射率性の光反射層を形成すると、画面における光源近傍が過剰に高輝度になって輝度の不均一化が生じるため、かえって視認し難くなることが分かってきた。
そこで、本発明者は、このようなフレーム部材に関し、側壁部の一部が内部に張り出した部分を備えており、且つ、背面の一部又は全面に、波長400〜800nmでの平均反射率が10〜80%である低反射率の光反射面を備えたフレーム部材3を提案した(特願2010−237622)。
かかるフレーム部材を組み込んで液晶表示装置を構成すれば、光源からフレーム部材に向かった光を反射することができ、輝度の均一化を図ることができ、バランス良く画面を明るくすることができた。しかし、輝度の均一化を図ることができる反面、フレーム部材背面の反射率が高くないため、フレーム部材の背面で光が吸収されてしまい、光源から放出される光の量を最大限活用できないという課題が生じていた。
かかるフレーム部材を組み込んで液晶表示装置を構成すれば、光源からフレーム部材に向かった光を反射することができ、輝度の均一化を図ることができ、バランス良く画面を明るくすることができた。しかし、輝度の均一化を図ることができる反面、フレーム部材背面の反射率が高くないため、フレーム部材の背面で光が吸収されてしまい、光源から放出される光の量を最大限活用できないという課題が生じていた。
そこで本発明は、光源からのより多くの光を液晶パネルに供給することができ、しかも輝度の均一化を高めることができる、新たなバックライトモジュールを提案せんとするものである。
本発明は、少なくとも1つの光源と、該光源の前面側に張り出した部分を備えており、かつ背面の一部又は全面に第1の光反射層を有するフレーム部材と、導光板と、該導光板の背面側に配設された、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%である第2の光反射層と、前記導光板よりも前面側であって、且つフレーム部材の前記張り出した部分よりも背面側に配設された、前記第2の光反射層よりも低い反射率を有する第3の光反射層と、を備えたバックライトモジュールを提案する。
本発明が提案するバックライトモジュールにおいては、光源から出射された光の中で、導光板へ向かわず、フレーム部材に向った光は、フレーム部材背面の光反射面すなわち第1の光反射層で背面側、すなわち導光板に戻すことができるから、光をロスすることなく、光源から放出される光の量を最大限活用することができる。
しかも、導光板に入射した光は、第2の光反射層と第3の光反射層との間で交互に反射を繰り返した後、第3の光反射層から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、画面全体の輝度を向上させることができると共に、画面全体の輝度の均一化を図ることもできる。
しかも、導光板に入射した光は、第2の光反射層と第3の光反射層との間で交互に反射を繰り返した後、第3の光反射層から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、画面全体の輝度を向上させることができると共に、画面全体の輝度の均一化を図ることもできる。
以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
<本バックライトモジュールA>
以下、本発明の実施形態の一例としてのバックライトモジュール(「本バックライトモジュール」と称する)Aは、視認側、すなわち液晶表示装置の表側から見て、図1及び図2に示すように、液晶パネル2の背面側に配設し、液晶パネル2の前面縁部からこれらの側面部を覆うようにトップシャーシ1を配置して液晶表示装置を構成するものである。但し、このような構成に限定するものではない。
以下、本発明の実施形態の一例としてのバックライトモジュール(「本バックライトモジュール」と称する)Aは、視認側、すなわち液晶表示装置の表側から見て、図1及び図2に示すように、液晶パネル2の背面側に配設し、液晶パネル2の前面縁部からこれらの側面部を覆うようにトップシャーシ1を配置して液晶表示装置を構成するものである。但し、このような構成に限定するものではない。
本バックライトモジュールAは、図1及び図2に示されるように、光源5の前面側(言い換えれば“視認側”、同図の“上側”)に張り出した張出面3a及び該張出面3aから垂下してなる垂下面部3bを備えたフレーム部材3と、フレーム部材3の張出面3aの背面側(言い換えれば“視認側の反対側”、同図の“下側”)に配設された光学シート4と、第3の光反射層53を備えた導光板6と、第2の光反射層52を備えた反射板7と、導光板6の端縁部に沿って適宜間隔をおいて配設された多数の光源5と、反射板7の背面側を被覆するボトムシャーシ8と、を備えている。
なお、本バックライトモジュールAは、これら以外の構成部材を備えていてもよい。また、光学シート4及びボトムシャーシ8は、製品によっては必要でない場合もある。
以下、各構成部材について詳述する。
以下、各構成部材について詳述する。
<フレーム部材3>
フレーム部材3は、輝度の向上や輝度の均一化などのために使用される光学シート4や、導光板6、或いはトップシャーシ1、ボトムシャーシ8などを固定する部材である。
フレーム部材3は、輝度の向上や輝度の均一化などのために使用される光学シート4や、導光板6、或いはトップシャーシ1、ボトムシャーシ8などを固定する部材である。
フレーム部材3は、長方形の縁の如き枠状を呈する側壁部を有し、その側壁部の上部から枠の内部に張り出し、光源5の前面側に張り出した部分(張出面3a)を備えており、かつ背面の一部又は全面に、第1の光反射層51を形成して光反射面としてなる構成を備えている。
フレーム部材3の形状は、上面視した際に長方形の縁の如き形状の側壁部、すなわち枠状を呈する側壁部を有し、その側壁部から枠の内側に張り出した部分を備えていれば、特に限定するものではない。一例としては、断面視した際に、例えば図2に示すように、張出面部3aと垂下縁部3bとを有する略L字型状を呈する形状を挙げることができる。
フレーム部材3は、その材料を特に限定するものではないが、樹脂或いは金属から形成することができる。
また、この種のフレーム部材は、通常黒色に着色されることが多いが、フレーム部材3は、黒色に着色されていてもよいし、他の色に着色されていてもよい。
また、この種のフレーム部材は、通常黒色に着色されることが多いが、フレーム部材3は、黒色に着色されていてもよいし、他の色に着色されていてもよい。
フレーム部材3を作製する方法としては、例えば樹脂組成物のペレットを、金型キャビティに射出充填して射出成形すればよい。この際、より具体的に言えば、スナップフィット用の突起または孔もしくは溝を少なくとも1つ有する枠状フレーム(以下、FPD固定枠ともいう。)を形成するのが好ましい。
例えば、UL規格94の垂直燃焼試験における1.5mm厚みの試験片での燃焼ランクがV−0であり、かつ塩素原子および臭素原子が化学結合した化合物が配合されていない樹脂組成物からなるペレットを準備し、該ペレットを金型キャビティに射出充填し、金型キャビティ内からFPD固定枠を取り出すようにして作製すればよい。
この際、射出充填は、通常の射出成形だけでなく、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体を注入する方法を含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などを挙げることができる。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
例えば、UL規格94の垂直燃焼試験における1.5mm厚みの試験片での燃焼ランクがV−0であり、かつ塩素原子および臭素原子が化学結合した化合物が配合されていない樹脂組成物からなるペレットを準備し、該ペレットを金型キャビティに射出充填し、金型キャビティ内からFPD固定枠を取り出すようにして作製すればよい。
この際、射出充填は、通常の射出成形だけでなく、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体を注入する方法を含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などを挙げることができる。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
(第1の光反射層51)
第1の光反射層51は、フレーム3の背面の一部又は全面に形成すればよい。図2の例では、フレーム部材3の張出面3aの背面全面に光反射層51が形成されている。
例えば図2に示すように、張出面部3aと垂下縁部3bとを有する略L字型状を呈する形状を備えている場合であれば、張出面部3a及び垂下縁部3bの背面全面が上記の光反射面であってもよいし、又、張出面部3a及び垂下縁部3bの背面の一部、好ましくは張出面部3aの背面全面が上記の光反射面であってもよいし、又、張出面部3aの背面の一部が上記の光反射面であってもよい。例えば、フレーム部材3の背面3Aにおいて、光源5を囲む空間に配置される部分、言い換えれば空間を介して光源5と接する部分が上記の光反射面であってもよい。
第1の光反射層51は、フレーム3の背面の一部又は全面に形成すればよい。図2の例では、フレーム部材3の張出面3aの背面全面に光反射層51が形成されている。
例えば図2に示すように、張出面部3aと垂下縁部3bとを有する略L字型状を呈する形状を備えている場合であれば、張出面部3a及び垂下縁部3bの背面全面が上記の光反射面であってもよいし、又、張出面部3a及び垂下縁部3bの背面の一部、好ましくは張出面部3aの背面全面が上記の光反射面であってもよいし、又、張出面部3aの背面の一部が上記の光反射面であってもよい。例えば、フレーム部材3の背面3Aにおいて、光源5を囲む空間に配置される部分、言い換えれば空間を介して光源5と接する部分が上記の光反射面であってもよい。
第1の光反射層51の反射率は、波長400〜800nmでの平均反射率が80%以上であるのが好ましい。光反射層51の反射率が80%以上であれば、光源5から出射された光の中で、フレーム部材3に向った光を背面側、すなわち導光板6に戻すことができるから、画面の輝度を効果的に高めることができる。
画面の輝度をさらに向上させる観点からは、波長400〜800nmでの平均反射率が90%以上であるのがさらに好ましく、中でも95%以上であるのがさらに好ましい。
画面の輝度をさらに向上させる観点からは、波長400〜800nmでの平均反射率が90%以上であるのがさらに好ましく、中でも95%以上であるのがさらに好ましい。
但し、フレーム部材3の背面の90%の面積部分を、波長400〜800nmでの平均反射率を100%の光反射面とし、残りの10%の面積部分が波長400〜800nmでの平均反射率を0%とするようにして、例えば光反射層51の平均反射率を90%に調製することもできる。
第1の光反射層51は、通常のフレーム部材を作製した後、その背面に光反射シートを貼り合せて形成してもよいし、また、通常のフレーム部材を作製した後、その背面に微細形状を腑形するように処理して光反射面としてもよい。また、フレーム部材の背面に金属蒸着によって光反射面を形成してもよい。
フレーム部材3の背面に光反射シートを貼着してフレーム部材3を作製する場合、当該光反射シートは、樹脂シートのベース樹脂に有機乃至無機充填剤を配合し、或いはベース樹脂と非相溶な樹脂を配合し、ベース樹脂とこれら配合物との屈折率の差を利用して光散乱反射を生じさせるものでもよい。また、樹脂シートを延伸することによってシート内部に空隙を形成し、該空隙とベース樹脂との屈折率の差を利用して光散乱反射を生じさせるものでもよい。また、これらを組み合わせたものでもよい。
上記のベース樹脂としては、例えば、三酢酸セルロース、アセテート等のセルロース系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ乳酸(PLA)等のポリエステル系樹脂や、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、シクロオレフィン系(COC、COP)樹脂等のポリオレフィン系樹脂や、ポリメチルメタクレート(PMMA)等のアクリル系樹脂や、ポリカーボネート(PC)樹脂や、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂などを挙げることができる。但し、これらに限定するものではない。
ベース樹脂に配合する無機充填材としては、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ガラス粉、アスベスト粉、ゼオライト、珪酸白土等から選ばれた少なくとも一種を挙げることができる。但し、これらに限定するものではない。
ベース樹脂に配合し得る有機充填材としては、例えば木粉、パルプ粉等のセルロース系粉末や、ポリマービーズ、ポリマー中空粒子等の熱架橋性樹脂粉末などを挙げることができる。但し、これらに限定するものではない。
また、ベース樹脂に配合し得る非相溶な熱可塑性樹脂(以下非相溶樹脂という)としては、例えばポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を挙げることができる。但し、これらに限定するものではない。
また、ベース樹脂に配合し得る非相溶な熱可塑性樹脂(以下非相溶樹脂という)としては、例えばポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を挙げることができる。但し、これらに限定するものではない。
ベース樹脂と前記のような配合物との屈折率の差を利用して光散乱反射を生じさせる場合には、ベース樹脂と配合物との屈折率差は0.05以上であるのが好ましく、特に0.1以上、中でも特に0.2以上であるのがさらに好ましい。
ベース樹脂と屈折率差の大きな無機充填剤を配合した場合、充填剤添加量やサンプル厚さを適宜調整することで、比較的に容易に広い反射率の制御が可能となることから、より好ましい。
ベース樹脂と屈折率差の大きな無機充填剤を配合した場合、充填剤添加量やサンプル厚さを適宜調整することで、比較的に容易に広い反射率の制御が可能となることから、より好ましい。
<光学シート4>
光学シート4には、液晶表示装置に用いられる各種光学シートを適宜使用することができる。例えば偏光フィルム、輝度向上フィルム、拡散フィルムなどを適宜組み合わせて積層して使用することができる。
輝度均一性の向上及び画面全体の輝度向上という観点からは、光学シート4の種類が異なっていても、得られる効果としては同様であるから、任意の光学シートを用いることができる。
但し、液晶表示装置の種類によっては、光学シート4を配置しなくてもよい場合がある。
光学シート4には、液晶表示装置に用いられる各種光学シートを適宜使用することができる。例えば偏光フィルム、輝度向上フィルム、拡散フィルムなどを適宜組み合わせて積層して使用することができる。
輝度均一性の向上及び画面全体の輝度向上という観点からは、光学シート4の種類が異なっていても、得られる効果としては同様であるから、任意の光学シートを用いることができる。
但し、液晶表示装置の種類によっては、光学シート4を配置しなくてもよい場合がある。
<光源5>
光源5としては、例えば陰極管のほか、LED、レーザー、エレクトロルミネッセンス等の固体発光素子を挙げることができる。但し、液晶表示装置に使用され得る光源であれば特に限定するものではない。
光源5としては、例えば陰極管のほか、LED、レーザー、エレクトロルミネッセンス等の固体発光素子を挙げることができる。但し、液晶表示装置に使用され得る光源であれば特に限定するものではない。
<導光板6>
本バックライトモジュールAでは、導光板6の前面側に第3の光反射層53が形成されている。
本バックライトモジュールAでは、導光板6の前面側に第3の光反射層53が形成されている。
導光板6としては、液晶表示装置に使用され得る導光板であれば、任意に採用可能である。
例えばアクリルなどの透明樹脂板に、白色インクで反射ドットを印刷したシルク印刷方式で形成されたものや、スタンパーやインジェクションで透明樹脂板表面に凹凸を形成してなるものや、アクリル板などの透明樹脂板と反射板をドット状の粘着材で貼り付けてなるものや、透明樹脂板の表面に溝加工してなるものなど、適宜採用可能である。
例えばアクリルなどの透明樹脂板に、白色インクで反射ドットを印刷したシルク印刷方式で形成されたものや、スタンパーやインジェクションで透明樹脂板表面に凹凸を形成してなるものや、アクリル板などの透明樹脂板と反射板をドット状の粘着材で貼り付けてなるものや、透明樹脂板の表面に溝加工してなるものなど、適宜採用可能である。
(第3の光反射層53)
第3の光反射層53の反射率は、前記第2の光反射層52の反射率よりも低いことが重要である。
第2の光反射層52と第3の光反射層53との間で交互に反射を繰り返させて輝度均一性を高める観点から、波長400〜800nmでの平均反射率が50%以上であるのが好ましく、中でも60%以上或いは95%以下、その中でも70%以上或いは90%以下であるのがさらに好ましい。
第3の光反射層53の光線透過率は、画像の輝度が低くなるのを抑える観点から、波長400〜800nmでの平均光線透過率が50%以下であるのが好ましく、中でも5%以上であるのが好ましく、その中でも10%以上或いは40%以下、その中でも15%以上或いは30%以下であるのがさらに好ましい。
第3の光反射層53の反射率は、前記第2の光反射層52の反射率よりも低いことが重要である。
第2の光反射層52と第3の光反射層53との間で交互に反射を繰り返させて輝度均一性を高める観点から、波長400〜800nmでの平均反射率が50%以上であるのが好ましく、中でも60%以上或いは95%以下、その中でも70%以上或いは90%以下であるのがさらに好ましい。
第3の光反射層53の光線透過率は、画像の輝度が低くなるのを抑える観点から、波長400〜800nmでの平均光線透過率が50%以下であるのが好ましく、中でも5%以上であるのが好ましく、その中でも10%以上或いは40%以下、その中でも15%以上或いは30%以下であるのがさらに好ましい。
第3の光反射層53は、導光板6とは別体の反射シートを、導光板6の前面側に積層してもよいし、後述するように、導光板6の前面側のパターンを形成するなどの加工処理を施して形成することもできる。
また、第3の光反射層53は、反射シート又は反射板を導光板6の前面側に介在させるようにしてもよい。例えば反射シート又は反射板を、光学シート4の前面側、光学シート4の間、又は背面側に反射シートを介在させるようにしてもよいし、また、光学シート4に光反射層を形成するようにしてもよい。例えばプリズムシートの表面に光反射層を形成しても、偏向反射シートの表面に光反射層を形成するようにしてもよい。
また、第3の光反射層53は、反射シート又は反射板を導光板6の前面側に介在させるようにしてもよい。例えば反射シート又は反射板を、光学シート4の前面側、光学シート4の間、又は背面側に反射シートを介在させるようにしてもよいし、また、光学シート4に光反射層を形成するようにしてもよい。例えばプリズムシートの表面に光反射層を形成しても、偏向反射シートの表面に光反射層を形成するようにしてもよい。
上記反射シートとしては、例えば三酢酸セルロース、アセテート等のセルロース系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ乳酸(PLA)等のポリエステル系樹脂や、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、シクロオレフィン系(COC、COP)樹脂等のポリオレフィン系樹脂や、ポリメチルメタクレート(PMMA)等のアクリル系樹脂や、ポリカーボネート(PC)樹脂や、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂などを基材樹脂とし、これに無機充填材又は有機充填材を添加してシート成形したものを挙げることができる。また、シート表面に微細形状を腑形して形成したものでもよい。
さらにまた、このようなシートを複数積層させて、光線透過率と反射率とを調整したものを用いることもできる。
さらにまた、このようなシートを複数積層させて、光線透過率と反射率とを調整したものを用いることもできる。
この際、基材樹脂としては、可視光の光線吸収の少ないポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンナフタレート(PET)、環状ポリオレフィン(COC、COP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を用いることが好ましい。
他方、上記無機充填材としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ガラス粉、アスベスト粉、ゼオライト、珪酸白土等から選ばれた少なくとも一種を挙げることができ、中でも炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム及び酸化チタンの群より選ばれる1種又は2種以上の組合せからなる混合物が好ましい。
上記有機充填材としては、木粉、パルプ粉等のセルロース系粉末や、ポリマービーズ、ポリマー中空粒子等の熱架橋性樹脂粉末や、基材樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂(以下非相溶樹脂という)から選ばれた少なくとも一種を挙げることができ、非相溶樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。
他方、上記無機充填材としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、クレー、ガラス粉、アスベスト粉、ゼオライト、珪酸白土等から選ばれた少なくとも一種を挙げることができ、中でも炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム及び酸化チタンの群より選ばれる1種又は2種以上の組合せからなる混合物が好ましい。
上記有機充填材としては、木粉、パルプ粉等のセルロース系粉末や、ポリマービーズ、ポリマー中空粒子等の熱架橋性樹脂粉末や、基材樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂(以下非相溶樹脂という)から選ばれた少なくとも一種を挙げることができ、非相溶樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。
上記の反射シートの具体的な製法の一例としては、基材樹脂に、無機充填材及び/又は有機充填材、その他の添加剤等を必要に応じて配合して、リボンブレンダー、タンブラー、ヘンシェルミキサー等で混合した後、バンバリーミキサー、1軸又は2軸押出機等を用いて、樹脂の融点以上の温度で混練することにより樹脂組成物を得て、このようにして得られた樹脂組成物を溶融し、フィルム状に成形する方法を挙げることができる。また、成形に際しては、必要に応じて延伸処理を行うこともできる。また、フィルム状以外では、樹脂と充填材を混合した後にカレンダー製法や射出成型法を用いることにより第3の反射材をプレート状にして作製してもよい。
また、無機充填材及び/又は有機充填材を用いずに反射率を持つシートとして、屈折率差の異なる樹脂層を数多く積層させる積層反射膜を挙げることができる。該積層反射膜の製造方法としては、例えば、A層に対応する押出機Aと、B層に対応する押出機Bの2台から供給され、それぞれの流路からの熱可塑性樹脂が、マルチマニホールドダイやフィードブロックやスクエアミキサーやスタティックミキサーを用いて積層された溶融体において、T型口金等を用いてシート状に溶融押出し、その後、キャスティングドラム上で冷却固化して未延伸フィルムを得る方法を挙げることができる。
スクエアミキサーとは、断面形状が長方形の流路を通過した熱可塑性樹脂が、四角状の流路に4分割され、この分岐された熱可塑性樹脂を、再度、上下に積層されるように合わさる合流部を備えた公知の筒体のことである。この工程を繰り返すことにより、何層もの積層体を得ることができる。
例えば、2種の樹脂でA/B2層の積層体が、1度の分岐・合流を行うと8層の積層体になる。このような場合、積層数は、(初期の層数)×4のn乗で表現できる。但し、nは、1度の分岐・合流をn回、繰り返すことを意味する。例えば、2層の積層反射膜を2回、スクエアミキサー内を通過させると、32層の積層体となる。また、スクエアミキサーの分配比は、通常、1:1の等しい断面積をもつ流路を等分配で分岐されるため、同じ積層構造が周期的に形成される。初期の積層体の構造が傾斜構造であるならば、分配比を非等分配とすることで、スクエアミキサー通過後の熱可塑性樹脂積層体も連続した傾斜構造を維持することができる。初期の傾斜構造は、フィードブロックの内部のスリットの間隙や長さを調整することにより達成される。また、これらの積層構造の最表層に押出機から供給される樹脂はピノールを用いて合流させ、カバー層を形成することも、内部の積層を乱さない観点から好ましい。この最表層のみ粒子を添加することで、反射性能を低下させることなく、光拡散性と易滑性を付与することができる。
スクエアミキサーとは、断面形状が長方形の流路を通過した熱可塑性樹脂が、四角状の流路に4分割され、この分岐された熱可塑性樹脂を、再度、上下に積層されるように合わさる合流部を備えた公知の筒体のことである。この工程を繰り返すことにより、何層もの積層体を得ることができる。
例えば、2種の樹脂でA/B2層の積層体が、1度の分岐・合流を行うと8層の積層体になる。このような場合、積層数は、(初期の層数)×4のn乗で表現できる。但し、nは、1度の分岐・合流をn回、繰り返すことを意味する。例えば、2層の積層反射膜を2回、スクエアミキサー内を通過させると、32層の積層体となる。また、スクエアミキサーの分配比は、通常、1:1の等しい断面積をもつ流路を等分配で分岐されるため、同じ積層構造が周期的に形成される。初期の積層体の構造が傾斜構造であるならば、分配比を非等分配とすることで、スクエアミキサー通過後の熱可塑性樹脂積層体も連続した傾斜構造を維持することができる。初期の傾斜構造は、フィードブロックの内部のスリットの間隙や長さを調整することにより達成される。また、これらの積層構造の最表層に押出機から供給される樹脂はピノールを用いて合流させ、カバー層を形成することも、内部の積層を乱さない観点から好ましい。この最表層のみ粒子を添加することで、反射性能を低下させることなく、光拡散性と易滑性を付与することができる。
(パターン形成)
第3の光反射層53は、上述のように反射シートを積層する代わりに、或いは、積層すると共に、例えば導光板6の少なくともその片面側に、ドット状パターン、プリズム状パターン、ピラミッド状パターン、マイクロレンズパターンのいずれか1つ以上のパターン(模様)を付与することでも形成することが可能である。
導光板6の少なくともその片面側にこのような模様を付与することで、充填剤の添加と同等な光散乱機能や反射機能を付与させることができる。
第3の光反射層53は、上述のように反射シートを積層する代わりに、或いは、積層すると共に、例えば導光板6の少なくともその片面側に、ドット状パターン、プリズム状パターン、ピラミッド状パターン、マイクロレンズパターンのいずれか1つ以上のパターン(模様)を付与することでも形成することが可能である。
導光板6の少なくともその片面側にこのような模様を付与することで、充填剤の添加と同等な光散乱機能や反射機能を付与させることができる。
各種パターンの形成としては、公知の方法を採用することができ、具体的には、導光板6の基材樹脂に、アクリル、有機シリコーン、ポリスチレン、ポリエチレン、尿素樹脂、シリカ、炭酸カルシウム、酸化チタンを主成分とするビーズ、あるいはフィラー及びそれらの中空ビーズ等の微粒子をスクリーン印刷法、カーテンフロー法、ロールコート法、ナイフコート法等によりコーティングして、所望のパターンを形成したシート状物を第3の光反射層53に積層させる方法を挙げることができる。
また、アクリル系、エポキシ系などの各種UV硬化樹脂を用いて、第3の光反射層53の表面に機能層パターンを転写する方法も挙げることができる。
また、アクリル系、エポキシ系などの各種UV硬化樹脂を用いて、第3の光反射層53の表面に機能層パターンを転写する方法も挙げることができる。
第3の反射層53の厚みとしては、10μm〜3000μmであることが好ましく、中でも50μm以上或いは2000μm以下であることがより好ましい。
<反射板7>
反射板7は、反射板7全体が第2の光反射層52を構成しているが、例えば透明樹脂基板に第2の光反射層52を形成するなど、第2の光反射層52を備えていればよい。
反射板7は、反射板7全体が第2の光反射層52を構成しているが、例えば透明樹脂基板に第2の光反射層52を形成するなど、第2の光反射層52を備えていればよい。
(第2の光反射層52)
第2の光反射層52は、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%であるのが好ましく、その中でも95%以上であるのがさらに好ましく、さらにその中でも98%以上であるのがさらに好ましい。
第2の光反射層52は、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%であるのが好ましく、その中でも95%以上であるのがさらに好ましく、さらにその中でも98%以上であるのがさらに好ましい。
第2の光反射層52は、反射率が高いことが必要であるから、このような第2の光反射層52を備えた反射板7としては、金属箔や金属板からなるもの、樹脂シートに金属蒸着するなど金属層を形成したもの、基材樹脂に無機充填材又は有機充填材を添加して延伸してシート成形したもの、さらにそれに金属蒸着するなど金属層を形成したものなどを挙げることができる。
上記の基材樹脂、無機充填材及び有機充填材、並びにシート成形方法などについては、第3の光反射層53と同様である。
上記の基材樹脂、無機充填材及び有機充填材、並びにシート成形方法などについては、第3の光反射層53と同様である。
<本バックライトモジュールAの機能>
本バックライトモジュールAにおいては、図3及び図4に示すように、光源5から出射された光の大部分は導光板6に入射し、導光板6において前面側方向か若しくは背面側方向に光が拡散する。
そして、導光板6において背面側方向に拡散した光は、第2の光反射層52で前面側に反射される。他方、導光板6において前面側方向に拡散した光は、そのほとんどが第3の光反射層53で背面側に反射され、一部が前面側方向(すなわち視認側方向)に透過して光学シート4を介して液晶パネル2に供給される。このように光源5から出射された光は、図4に示すように、第2の光反射層52と第3の光反射層53との間で交互に反射を繰り返した後、最終的に第3の光反射層52から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、画面全体の輝度の均一化を図ることができる。
しかも、光源5から出射して導光板6へ向かわず、フレーム部材3方向に進んだ光は、該フレーム部材3の背面に形成された光反射層51で背面側に反射され、導光板6に入射して上記同様に、第2の光反射層52と第3の光反射層53との間で交互に反射を繰り返した後、最終的に第3の光反射層52から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、光をロスすることもないため、画面全体の輝度をさらに高めることができる。
本バックライトモジュールAにおいては、図3及び図4に示すように、光源5から出射された光の大部分は導光板6に入射し、導光板6において前面側方向か若しくは背面側方向に光が拡散する。
そして、導光板6において背面側方向に拡散した光は、第2の光反射層52で前面側に反射される。他方、導光板6において前面側方向に拡散した光は、そのほとんどが第3の光反射層53で背面側に反射され、一部が前面側方向(すなわち視認側方向)に透過して光学シート4を介して液晶パネル2に供給される。このように光源5から出射された光は、図4に示すように、第2の光反射層52と第3の光反射層53との間で交互に反射を繰り返した後、最終的に第3の光反射層52から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、画面全体の輝度の均一化を図ることができる。
しかも、光源5から出射して導光板6へ向かわず、フレーム部材3方向に進んだ光は、該フレーム部材3の背面に形成された光反射層51で背面側に反射され、導光板6に入射して上記同様に、第2の光反射層52と第3の光反射層53との間で交互に反射を繰り返した後、最終的に第3の光反射層52から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、光をロスすることもないため、画面全体の輝度をさらに高めることができる。
<用語の説明>
一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいい、一般的に「フィルム」とは、長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう(日本工業規格JISK6900)。例えば厚さに関して言えば、狭義では100μm以上のものをシートと称し、100μm未満のものをフィルムと称すことがある。しかし、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいい、一般的に「フィルム」とは、長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう(日本工業規格JISK6900)。例えば厚さに関して言えば、狭義では100μm以上のものをシートと称し、100μm未満のものをフィルムと称すことがある。しかし、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
本発明において、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含するものとする。
また、本発明において、「X以上」(Xは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り、「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り、「好ましくはYより小さい」の意を包含するものとする。
また、本発明において、「X以上」(Xは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り、「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り、「好ましくはYより小さい」の意を包含するものとする。
以下に、光線追跡シミュレーションソフト(製品名:Light Tools)を用いてシミュレーションを行った結果を示す。
具体的には、前記ソフトによって実現される処理において、バックライトモジュールの構造を次に示すようにモデリングし、そのモデリング条件下で液晶パネルの光入射側領域における輝度分布をシミュレーションにより求めた。
具体的には、前記ソフトによって実現される処理において、バックライトモジュールの構造を次に示すようにモデリングし、そのモデリング条件下で液晶パネルの光入射側領域における輝度分布をシミュレーションにより求めた。
シミュレーション1では、図1及び図2に示されるように、光源5の前面側に張り出した張出面3a及び該張出面3aから垂下してなる垂下面部3bを備えたフレーム部材3と、フレーム部材3の張出面3aの背面側に配設された光学シート4と、(第3の光反射層53を備えない)導光板6と、第2の光反射層52を備えた反射板7と、導光板6の端縁部に沿って配設された多数の光源5と、反射板7の背面側を被覆するボトムシャーシ8とを備えたバックライトモジュールをモデリングした。また、このような構成のバックライトモジュールを液晶表示パネルの背面に設置して液晶表示装置を構成するようにモデリングした。
なお、光学シート4は、次に説明する拡散シート、プリズムシート及び偏光反射シートを積層してなるものをモデリングした。
・拡散シート:反射率30%、透過率70%
・プリズムシート:頂角45度のプリズムによる光学式による反射・透過・屈折とし、屈折率1.49に設定した。
・偏光反射シート:反射率50%、透過率50%
・拡散シート:反射率30%、透過率70%
・プリズムシート:頂角45度のプリズムによる光学式による反射・透過・屈折とし、屈折率1.49に設定した。
・偏光反射シート:反射率50%、透過率50%
さらに、次のように各パラメータを設定した。
・液晶表示パネルの寸法:高さ235mm、幅390mm
・フレーム部材3の張出面の寸法:導光板に対し5mm重なるように設定した。
・フレーム部材3の反射面(第1の光反射層51):背面全面に設定した。
・導光板6;屈折率1.49、厚さ3.5mm、高さ225mm、幅380mm、ドット部分反射率50%、透過率50%。
・光源5:LED14個を27.1mm間隔で配置。LEDサイズ:幅5mm、高さ3mm、厚さ0.3mm。光源から出射される光の光線波長:λ550nm、光線強度はLED個々の強度が均一であれば任意とした。
・反射板7(第2の光反射層52):反射率100%
・液晶表示パネルの寸法:高さ235mm、幅390mm
・フレーム部材3の張出面の寸法:導光板に対し5mm重なるように設定した。
・フレーム部材3の反射面(第1の光反射層51):背面全面に設定した。
・導光板6;屈折率1.49、厚さ3.5mm、高さ225mm、幅380mm、ドット部分反射率50%、透過率50%。
・光源5:LED14個を27.1mm間隔で配置。LEDサイズ:幅5mm、高さ3mm、厚さ0.3mm。光源から出射される光の光線波長:λ550nm、光線強度はLED個々の強度が均一であれば任意とした。
・反射板7(第2の光反射層52):反射率100%
<シミュレーション1>
フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を10%に設定すると、全体としての輝度が100.0となり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.756になる結果が解析結果より示された。
フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を10%に設定すると、全体としての輝度が100.0となり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.756になる結果が解析結果より示された。
<シミュレーション2>
次に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を70%に設定すると、シミュレーション1と比較して全体として輝度が12.4%上がったが、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.751になる結果が解析結果より示された。
この結果は、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を高めると、画面全体の輝度は向上するが、輝度均一性の低下が起こったことを示している。
次に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を70%に設定すると、シミュレーション1と比較して全体として輝度が12.4%上がったが、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.751になる結果が解析結果より示された。
この結果は、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を高めると、画面全体の輝度は向上するが、輝度均一性の低下が起こったことを示している。
<シミュレーション3>
さらに、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を81%に設定すると、シミュレーション1と比較して全体として輝度が14.4%上がったが、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.748になる結果が解析結果より示された。
この結果は、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を高めると、画面全体の輝度は向上するが、輝度均一性の低下が起こったことを示している。
さらに、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を81%に設定すると、シミュレーション1と比較して全体として輝度が14.4%上がったが、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.748になる結果が解析結果より示された。
この結果は、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を高めると、画面全体の輝度は向上するが、輝度均一性の低下が起こったことを示している。
<シミュレーション4>
フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定すると、シミュレーション1と比較して全体として輝度が29.1%上がったが、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.743になる結果が解析結果より示された。
上記シミュレーション2,3及び4のいずれの結果も、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を高めると、画面全体の輝度は向上するが、輝度均一性の低下が起こったことを示すものであった。
フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定すると、シミュレーション1と比較して全体として輝度が29.1%上がったが、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.743になる結果が解析結果より示された。
上記シミュレーション2,3及び4のいずれの結果も、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を高めると、画面全体の輝度は向上するが、輝度均一性の低下が起こったことを示すものであった。
<シミュレーション5>
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率40%、透過率60%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が29.1%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.746になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率40%、透過率60%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が29.1%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.746になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
<シミュレーション6>
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率50%、透過率50%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が29.0%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.747になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率50%、透過率50%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が29.0%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.747になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
<シミュレーション7>
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率70%、透過率30%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が28.9%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.751になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率70%、透過率30%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が28.9%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.751になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
<シミュレーション8>
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率90%、透過率10%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が28.5%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.768になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率90%、透過率10%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が28.5%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.768になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
<シミュレーション9>
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率95%、透過率5%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が27.9%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.784になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
シミュレーション1でモデリングしたバックライトモジュールにおいて、鏡面反射をする反射シート(反射率95%、透過率5%)を、導光板6と光学シート4(拡散シート)との間に挟んで第3の光反射層53を形成するようにモデリングすると共に、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を100%に設定したところ、シミュレーション1と比較して全体として輝度が27.9%上がり、光源近傍となるパネル下部半分の輝度平均値とパネル上部半分の輝度の平均値の比が0.784になる結果が解析結果より示された。
この結果、第3の光反射層53を設けることによって、シミュレーション4よりも光量は低下するが、均一性を得ることができることが確認された。
以上のシミュレーション結果をまとめると、以下の表1のようになる。
なお、光量はパネルに入った光量とし、輝度均一性の評価は、光源の並びと平行にディスプレイの上下を二つに区切り、光源に近い下側の平均輝度と光源から遠い上側の平均輝度を計算し、上半分の輝度/下半分の輝度の比から均一性を評価した。その際、最も好ましい数値は上下が同じ輝度となる1.0となる。
なお、光量はパネルに入った光量とし、輝度均一性の評価は、光源の並びと平行にディスプレイの上下を二つに区切り、光源に近い下側の平均輝度と光源から遠い上側の平均輝度を計算し、上半分の輝度/下半分の輝度の比から均一性を評価した。その際、最も好ましい数値は上下が同じ輝度となる1.0となる。
(考察)
第3の光反射層53を設けない従来技術(シミュレーション1〜4)では、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を上げることにより、輝度の向上と輝度の不均一化が起こった。
これに対し、シミュレーション5〜9においては、第3の光反射層53を設けたことにより、輝度の不均一化を抑えたまま輝度の向上が可能となることが分かった。これは、光源から出射された光の中で、導光板へ向かわず、フレーム部材に向った光を背面側、すなわち導光板に戻すことができ、このようにして導光板に入射した光は、第2の光反射層と第3の光反射層との間で交互に反射を繰り返した後、第3の光反射層から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、画面全体の輝度を向上させることができると共に、画面全体の輝度の均一化を図ることができると考えられる。
第3の光反射層53を設けない従来技術(シミュレーション1〜4)では、フレーム部材3の反射面(光反射層51)の反射率を上げることにより、輝度の向上と輝度の不均一化が起こった。
これに対し、シミュレーション5〜9においては、第3の光反射層53を設けたことにより、輝度の不均一化を抑えたまま輝度の向上が可能となることが分かった。これは、光源から出射された光の中で、導光板へ向かわず、フレーム部材に向った光を背面側、すなわち導光板に戻すことができ、このようにして導光板に入射した光は、第2の光反射層と第3の光反射層との間で交互に反射を繰り返した後、第3の光反射層から前面側方向(すなわち視認側方向)に透過するため、画面全体の輝度を向上させることができると共に、画面全体の輝度の均一化を図ることができると考えられる。
光学シミュレーションでは、波長が変わっても反射率は変わらないものとして設定されているが、現実的な光波長を想定すると、波長400nm〜800nmでの平均反射率及び平均光線透過率を想定するのが好ましい。
よって、フレーム部材3の背面に、波長400〜800nmでの平均反射率が80%以上の光反射層51を設け、導光板6の背面側に第2の光反射層52を設け、該導光板6の前面側であって、且つフレーム部材3の前記張り出した部分よりも背面側に第3の光反射層53を設けることによって、画面全体の輝度を向上させることができると共に、画面全体の輝度の均一化を図ることができる。
そしてその際、第2の光反射層52はできるだけ反射率が高い方が好ましいから、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%であるのが好ましく、他方、第3の光反射層53は、波長400〜800nmにおける平均光線透過率が50%以下であり、且つ、波長400〜800nmにおける平均反射率が50%以上であるのが好ましいと考えることができる。
よって、フレーム部材3の背面に、波長400〜800nmでの平均反射率が80%以上の光反射層51を設け、導光板6の背面側に第2の光反射層52を設け、該導光板6の前面側であって、且つフレーム部材3の前記張り出した部分よりも背面側に第3の光反射層53を設けることによって、画面全体の輝度を向上させることができると共に、画面全体の輝度の均一化を図ることができる。
そしてその際、第2の光反射層52はできるだけ反射率が高い方が好ましいから、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%であるのが好ましく、他方、第3の光反射層53は、波長400〜800nmにおける平均光線透過率が50%以下であり、且つ、波長400〜800nmにおける平均反射率が50%以上であるのが好ましいと考えることができる。
なお、上記で示したシミュレーションについて、実物サンプルを用いて検証する場合には、次のような評価をすればよい。但し、これらは評価方法の一例である。
(光線透過率)
分光度計(「U―4000」、(株)日立製作所製)に積分球を取付け、550nmの光に対する透過率を測定することができる。なお、測定前に、アルミナ白板の反射率が100%になるように光度計を設定すればよい。
分光度計(「U―4000」、(株)日立製作所製)に積分球を取付け、550nmの光に対する透過率を測定することができる。なお、測定前に、アルミナ白板の反射率が100%になるように光度計を設定すればよい。
(反射率)
分光度計(「U―4000」、(株)日立製作所製)に積分球を取付け、波長400〜800nmの光に対する反射率を測定することができる。なお、測定前に、アルミナ白板の反射率が100%となるように光度計を設定すればよい。
分光度計(「U―4000」、(株)日立製作所製)に積分球を取付け、波長400〜800nmの光に対する反射率を測定することができる。なお、測定前に、アルミナ白板の反射率が100%となるように光度計を設定すればよい。
(輝度)
輝度は、輝度ムラ計(CA−2000 コニカミノルタセンシング株式会社製)を用いて、標準レンズ、測定距離間1m、積算回数16回、画素数490*490の設定で測定を行い、9点平均輝度および面全体平均輝度を算出することができる。9点平均輝度は、図8に示す9点の輝度の平均であり、面全体平均輝度は、発光面全体の輝度の平均である。
輝度は、輝度ムラ計(CA−2000 コニカミノルタセンシング株式会社製)を用いて、標準レンズ、測定距離間1m、積算回数16回、画素数490*490の設定で測定を行い、9点平均輝度および面全体平均輝度を算出することができる。9点平均輝度は、図8に示す9点の輝度の平均であり、面全体平均輝度は、発光面全体の輝度の平均である。
A バックライトモジュール
1 トップシャーシ
2 液晶パネル
3 フレーム部材(モールドフレーム)
3a 張出面部
3b 垂下縁部
4 光学シート
5 ランプ(光源)
6 導光板
7 反射板
8 ボトムシャーシ
51 第1の光反射層
52 第2の光反射層
53 第3の光反射層
Z 中央垂直線
L 縦方向の全体距離
P 3〜5%離れた位置
10 表示画面
1 トップシャーシ
2 液晶パネル
3 フレーム部材(モールドフレーム)
3a 張出面部
3b 垂下縁部
4 光学シート
5 ランプ(光源)
6 導光板
7 反射板
8 ボトムシャーシ
51 第1の光反射層
52 第2の光反射層
53 第3の光反射層
Z 中央垂直線
L 縦方向の全体距離
P 3〜5%離れた位置
10 表示画面
Claims (5)
- 少なくとも1つの光源と、該光源の前面側に張り出した部分を備えており、かつ背面の一部又は全面に第1の光反射層を有するフレーム部材と、導光板と、該導光板の背面側に配設された、波長400〜800nmでの平均反射率が90〜105%である第2の光反射層と、前記導光板よりも前面側であって、且つフレーム部材の前記張り出した部分よりも背面側に配設された、前記第2の光反射層よりも低い反射率を有する第3の光反射層と、を備えたバックライトモジュール。
- 前記第3の光反射層は、波長400〜800nmにおける平均光線透過率が50%以下であり、且つ、波長400〜800nmにおける平均反射率が50%以上であることを特徴とする請求項1に記載のバックライトモジュール。
- 前記第3の光反射層は、導光板の前面側に光反射層を形成して該導光板と一体のものとして形成するか、或いは、光反射性能を備えた反射シート又は反射板を導光板の前面側に配置することを特徴とする請求項1又は2に記載のバックライトモジュール。
- 前記フレーム部材の光反射面、すなわち前記第1の光反射層は、波長400〜800nmでの平均反射率が80%以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のバックライトモジュール。
- 請求項1〜4の何れかに記載のバックライトモジュールを備えた液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012097697A JP2013225439A (ja) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | バックライトモジュール及びこれを備えた液晶表示装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2012
- 2012-04-23 JP JP2012097697A patent/JP2013225439A/ja active Pending
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