JP4552563B2 - 直下型バックライト装置 - Google Patents
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Description
一方、直下型バックライト装置は、複数本の並列配置した冷陰極管と、冷陰極管の背面に設けられた反射板と、発光面をなす光拡散板とを組み合わせた構成からなる。エッジライト型とは対照的に、冷陰極管の使用本数を増やすことができるために、発光面を容易に高輝度化することができる。
しかし、直下型バックライト装置には、発光面の輝度均斉度が悪いという問題がある。特に、冷陰極管の真上で輝度が高くなるために発生する周期的輝度むらが大きな問題となる。
つまり、バックライト装置発光面の輝度均斉度が悪いと、液晶ディスプレイの表示画面に表示むらが発生する。
しかし、輝度均斉度の改良手段として、光量補正パターンの印刷を行うと、光束の一部を遮断するので、蛍光管が放射する光束の利用率が低下し、十分な輝度が得られないという問題があった。また、波型反射板を用いると、装置の構成が複雑となり、バックライト装置の製造コストが上昇するという問題があった。
すなわち、本発明は、
(1)並列配置された複数本の線状光源と、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及び反射板からの反射光を拡散照射する光拡散板と、光拡散板から拡散照射された光の出射方向を調整するプリズムシートとを備えた直下型バックライト装置において、該光拡散板が光源から遠い側の面に断面鋸歯状のプリズム条列を有し、光拡散板のプリズム条列の頂角が60°以上170°以下でかつピッチが20μm以上700μm以下であり、プリズムシートが光拡散板から遠い側の面に断面鋸歯状のプリズム条列を有し、該プリズムシートのプリズム条列の頂角が70°以上120°以下でかつピッチが20μm以上700μm以下であることを特徴とする直下型バックライト装置、
(2)光拡散板及びプリズムシートのプリズム条列の長手方向と線状光源の長手方向とが略平行であることを特徴とする(1)に記載の直下型バックライト装置、
(3)光拡散板が透明樹脂に光拡散剤を分散させた物からなり、該分散物の全光線透過率が60%以上92%以下、かつヘーズが40%以上94%以下である(1)または(2)に記載の直下型バックライト装置、及び、
(4)透明樹脂が、吸水率0.25%以下であることを特徴とする(3)に記載の直下型バックライト装置、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
(5)光拡散剤が、ポリスチレン系重合体、ポリシロキサン系重合体又はそれらの架橋物である(3)または(4)に記載の直下型バックライト装置、
を挙げることができる。
また輝度向上のための光学部材として、プリズムシート1の上にもう一枚のプリズムシートを設置してもよいし、特許3448626号に提案されているような複屈折を利用した反射偏光子を設置してもよい。
板は特に限定されないが、白色または銀色に着色された樹脂、金属等を使用することができ、色は輝度均斉度改良から白色が好ましく、材質は軽量化の点から樹脂が好ましい。
線状光源の中心間の距離は特に限定されないが、20mm以上150mm以下であることが好ましく、25mm以上100mm以下であることがより好ましい。線状光源の中心と光拡散板の光源に近い側の面との距離も特に限定されないが、5mm以上30mm以下であることが好ましく、5mm以上25mm以下であることがより好ましい。
ここで全光線透過率とはJIS K7361−1により両面平滑な2mm厚み板で測定した値で、ヘーズはJIS K7136により両面平滑な2mm厚み板で測定した値とする。また透明樹脂とはJIS K7361−1により両面平滑な2mm厚み板で測定した全光線透過率が70%以上の樹脂のことを言う。
光拡散板の厚みも特に限定されないが、1mmから5mmであることが好ましく、1.5mmから4mmであることがさらに好ましい。厚みが1mmより小さいと、自重によるたわみが発生しやすく、5mmを超えると成形が困難になる。
本発明装置において、光拡散板のプリズム条列のピッチは20μm以上700μm以下であることが好ましく、30μm以上500μm以下であることがより好ましく、40μm以上400μm以下であることがさらに好ましい。光拡散板のプリズム条列のピッチが20μm未満であると、形状が微細なために形状付与が難しくなったり、光拡散効果が低下したりするおそれがある。プリズム条列のピッチが700μmを超えると、光拡散が荒くなり、輝度むらを生じるおそれがある。
光拡散板のプリズム条列の表面を粗化して出射する方向を適度な範囲内でより多様にすることもできる。その場合、プリズム表面を長手に対して直角方向に20μm測定したときの中心線平均表面粗さ(Ra)が0.08μm以上3μm以下であることが好ましく、0.09μm以上2μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上1μm以下であることがさらに好ましい。Raを0.08μm以上にすることにより光の出射方向をより多様にすることができ、3μm以下にすることにより、光の出射方向を多様にしすぎないようにできる。
プリズムシートのプリズム頂角は70度以上120度以下であることが好ましく、80度以上100度以下であることがより好ましい。プリズムシートのプリズムの頂角が70度未満であると輝度が低下するおそれがあり、120度を超えても、輝度が低下するおそれがある。
本発明装置において、プリズムシートのプリズム条列ピッチは20μm以上700μm以下であることが好ましく、30μm以上500μm以下であることがより好ましく、40μm以上400μm以下であることがさらに好ましい。プリズム条列のピッチが20μm未満であると、形状が微細なために形状付与が難しくなったり、光拡散効果が低下したりするおそれがある。プリズム条列のピッチが700μmを超えても、光拡散効果が低下するおそれがある。
本発明のバックライト装置においては、光拡散板のプリズム条列と、プリズムシートのプリズム条列の長手方向が線状光源の長手方向と略平行であることが好ましい。プリズム条列の長手方向と線状光源の長手方向とが略平行であるとは、線状光源とプリズム条列の長手方向が成す角度を60度以下とすることである。この角度は50度以下であることがより好ましく、45度以下であることがさらに好ましい。線状光源とプリズム条列とを略平行とすることにより、輝度ムラを低減することができる。
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、不飽和環状炭化水素(シクロアルケン)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や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、格別な制限はないが、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)ノルボルネン系単量体の開環重合体及びノルボルネン系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、ノルボルネン系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系重合体;(2)単環の環状オレフィン系重合体及びその水素添加物;(3)環状共役ジエン系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、ビニル芳香族系単量体の重合体の二重結合部分(芳香環も含む)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二重結合部分(芳香環も含む)の水素添加物などのビニル脂環式炭化水素系重合体;などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン系重合体及びビニル脂環式炭化水素系重合体が好ましく、ノルボルネン系単量体の開環重合体水素添加物、ノルボルネン系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、ビニル芳香族系単量体の重合体の二重結合部分(芳香環も含む)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二重結合部分(芳香環も含む)の水素添加物がさらに好ましい。
前記透明樹脂に分散させる光拡散剤は、当業界で通常用いられているものであれば特に制限はなく、例えば、ポリスチレン系重合体、ポリシロキサン系重合体若しくはこれらの架橋物からなる微粒子、フッ素系樹脂、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ及びタルクなどが挙げられる。これらの中で、ポリスチレン系重合体、ポリシロキサン系重合体若しくはこれらの架橋物からなる微粒子は、高分散性、高耐熱性、成形時の着色(黄変)がないので、特に好適に用いることができる。ポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子は、耐熱性により優れるので、さらに好適に用いることができる。
光拡散剤は透明樹脂内部に含有された形で、巨視的に均一に分散されて、使用される。
製造例1
透明樹脂に脂環式構造を有する樹脂[日本ゼオン(株)、ゼオノア1060R、吸水率0.01%]99.8重量部と、光拡散剤にポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子[GE東芝シリコーン(株)、トスパール120]0.2重量部とを混合し、二軸押出機で混練してストランド状に押し出し、ペレタイザーで切断して光拡散板用ペレット1を製造した。この光拡散板用ペレットから、射出成形機[型締め力1000kN]を用いて、両面が平滑な厚み2mmで100mm×50mmの試験板を成形した。この試験板の全光線透過率とヘーズを、JIS 7361−1とJIS K 7136にしたがって、積分球方式色差濁度計を用いて測定した。全光線透過率は83%であり、ヘーズは91%であった。
脂環式構造を有する樹脂[日本ゼオン(株)、ゼオノア1060R吸水率0.01%]99.9重量部とポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子[GE東芝シリコーン(株)、トスパール120]0.1重量部とを使用する以外は製造例1と同様にして光拡散板用ペレット2を製造し、全光線透過率とヘーズを製造例1と同様に測定したところ、全光線透過率は90%であり、ヘーズは90%であった。
脂環式構造を有する樹脂[日本ゼオン(株)、ゼオノア1060R吸水率0.01%]99.2重量部とポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子[GE東芝シリコーン(株)、トスパール120]0.8重量部を使用する以外は製造例1と同様にして光光拡散板用ペレット3を製造し、全光線透過率とヘーズを製造例1と同様に測定したところ、全光線透過率は65%であり、ヘーズは92%であった。
脂環式構造を有する樹脂[日本ゼオン(株)、ゼオノア1060R吸水率0.01%]97.5重量部とポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子[GE東芝シリコーン(株)、トスパール120]2.5重量部を使用する以外は製造例1と同様にして光拡散板用ペレット4を製造し、全光線透過率とヘーズを製造例1と同様に測定したところ、全光線透過率は55%であり、ヘーズは92%であった。
アクリル樹脂[旭化成社製、DELPET80NH、吸水率0.30%]99.65重量部とポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子[GE東芝シリコーン(株)、トスパール120]0.35重量部を混合し、製造例1と同様にして光拡散板用ペレット5を製造し、全光線透過率とヘーズを製造例1と同様に測定したところ、全光線透過率は83%であり、ヘーズは91%であった。
光拡散板用ペレット1から、射出成形機(型締め力4,410kN)を用いて、ピッチ50μm、頂角120度の二等辺三角形が連なった断面形状のプリズム条列を長手方向と平行に有する金型を用い、厚み2mmで250mm×310mmの光拡散板をシリンダー温度280度、金型温度85度で成形した。成形した光拡散板の表面を超深度顕微鏡で観察したところ、プリズム部分のピッチは50μm、頂角は120度で表面粗さRaは0.04μmであった。成形した光拡散板に反りは観察されなかった。
内寸幅300mm、奥行き240mm、深さ18mmの乳白色プラスチック製ケースの底に反射シート(株式会社ツジデン製、RF188)を貼着して反射板とし、反射板から4mm離して、直径4mm、長さ360mmの冷陰極管8本を、冷陰極管の中心間の距離を25mmとして配置し、電極部近傍をシリコーンシーラントで固定し、インバーターを取り付けた。上記の光拡散板を、プリズム条列を冷陰極管と平行で、反対側になるようにし、冷陰極管中心と光拡散板の冷陰極管に近い側の面との距離が14mmになるように設置した。さらに頂角90度でピッチが50μmのプリズムシート(住友スリーエム株式会社製BEFII)を、プリズム条列の長手方向が冷陰極管と平行で、光拡散板から遠い側になるように設置した。その上に複屈折を利用した反射偏光子(住友スリーエム株式会社製DBEF−M)を設置し、さらに偏光板を取り付けた。
次いで、管電流6mA、管電圧330Vrmsを冷陰極管に印加し、二次元色分布測定装置を用いて、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1と数式2に従って輝度平均値Laと輝度均斉度Luを得た。このとき、輝度平均値は3468cd/m2で、輝度均斉度は、0.5であった。
輝度平均値 La=(L1+L2)/2 (数式1)
輝度均斉度 Lu=((L1−L2)/La)*100 (数式2)
L1:複数本設置された冷陰極管真上での輝度極大値の平均
L2:極大値に挟まれた極小値の平均
輝度均斉度は、輝度の均一性を示す指標であり、輝度均斉度が悪いときは、その数値は大きくなる。
プリズム頂角を70度とした金型部材を使用した以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、プリズム部分のピッチは50μm、頂角は70度で表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3425cd/m2、輝度均斉度1.7であった。
プリズム頂角を160度とした金型部材を使用した以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、プリズム部分のピッチは50μm、頂角は160度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3430cd/m2、輝度均斉度0.7であった。
ポリシロキサン系微粒子0.1重量部を含む光拡散板用ペレット2を使用する以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、プリズム部分のピッチは50μm、頂角は120度,表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3517cd/m2、輝度均斉度1.5であった。
ポリシロキサン系微粒子0.8重量部を含む光拡散板用ペレット3を使用する以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、プリズム部分のピッチは50μm、頂角は120度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3401cd/m2、輝度均斉度0.3であった。
光拡散板上とプリズムシートの間に拡散シート[株式会社ツジデン製D121UZ]を設置する以外は実施例5と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、プリズム部分のピッチは50μm、頂角は120度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3539cd/m2、輝度均斉度0.2であった。
複屈折を利用した反射偏光子のかわりに、プリズム条列の長手方向が冷陰極管と90度で、光拡散板から遠い側になるように設置したプリズムシートを使用した以外は、実施例2と同様にして、光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板のプリズム部分に反りは観察されず、ピッチは50μm、頂角は120度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3639cd/m2、輝度均斉度0.4であった。
アクリル樹脂と光拡散剤からなる光拡散板用ペレット5を使用する以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板には反りが観察され、定盤上にプリズム条列を下にして静置したところ、反りは四隅の平均値で5mmであった。プリズム部分のピッチは50μm、頂角は120度、表面粗さRaは0.03μmであり、輝度が3450cd/m2、輝度均斉度1.8であった。
プリズムシートを使用しないこと以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、ピッチは50μm、頂角は120度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が2869cd/m2、輝度均斉度5.4であった。
頂角40度の二等辺三角形が連なった断面形状のプリズム条列を有する金型を用いること以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、ピッチは50μm、頂角は40度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3132cd/m2、輝度均斉度2.2であった。
プリズム条列のない、表面が平滑な金型を使用した以外は、実施例1と同様にして光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、表面粗さRaは0.04μmで、輝度が4115cd/m2、輝度均斉度10.2であった。
光拡散板のプリズム条列を冷陰極管側に設置する以外は実施例1と同様にして、光拡散板を成形し、評価を行った。得られた光拡散板に反りは観察されず、ピッチは50μm、頂角は120度、表面粗さRaは0.04μmであり、輝度が3362cd/m2、輝度均斉度7.7であった。
2 光拡散板
3 線状光源
4 反射板
5 プリズムシートのプリズム条列の頂角
6 光拡散板のプリズム条列の頂角
Claims (4)
- 並列配置された複数本の線状光源と、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及び反射板からの反射光を拡散照射する光拡散板と、光拡散板から拡散照射された光の出射方向を調整するプリズムシートとを備えた直下型バックライト装置において、
該光拡散板が光源から遠い側の面に断面鋸歯状のプリズム条列を有し、光拡散板のプリズム条列の頂角が60°以上170°以下でかつピッチが20μm以上700μm以下であり、かつプリズム表面を長手に対して直角方向に20μm測定したときの中心線平均表面粗さが1μm以下であり、
該光拡散板が透明樹脂に光拡散剤を分散させた物からなり、該分散物の全光線透過率が60%以上92%以下、かつヘーズが40%以上94%以下であり、
プリズムシートが光拡散板から遠い側の面に断面鋸歯状のプリズム条列を有し、該プリズムシートのプリズム条列の頂角が70°以上120°以下でかつピッチが20μm以上700μm以下であることを特徴とする直下型バックライト装置。 - 光拡散板及びプリズムシートのプリズム条列の長手方向と線状光源の長手方向とが略平行であることを特徴とする請求項1に記載の直下型バックライト装置。
- 透明樹脂が、吸水率0.25%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の直下型バックライト装置。
- 光拡散板とプリズムシートの間に拡散シートを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の直下型バックライト装置。
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