JPWO2006137459A1

JPWO2006137459A1 - 光拡散板及びそれを用いた照明装置

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Publication number: JPWO2006137459A1
Application number: JP2007522347A
Authority: JP
Inventors: 川東　宏至; 宏至川東; 木暮　真巳; 真巳木暮
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2026-06-21
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Abstract

表裏両面に光学素子アレイ（１，１’）を一体成形した光拡散板（２ａ）及び該光拡散板を、内部に光源（４）が設けられた箱型形状を有する光反射板（３）上に設置して直下型照明装置とすることにより、実用レベルの光源数（光源間距離）における輝度ムラの解消（輝度の均一化）及び高輝度化（従来のプリズムシートを積層する場合と同等の輝度の発現）を具現化する光拡散板及び該光拡散板を有する薄型の直下型照明装置を提供する。

Description

本発明は、表裏両面に光学素子アレイを一体形成してなる光拡散板及び該光拡散板を、内部に光源が設けられた箱型形状を有する光反射板上に設置してなる直下型照明装置に関する。

従来、大型画面の液晶ディスプレーにおいて、バックライトユニットの光源（蛍光管）のランプイメージを消すために先ず光拡散板を設置する。
この光拡散板は、透過光を直進方向に対し広い角度で分散させる特性が求められる。
そして、透過光を液晶ユニットの面全体へ高い輝度で投光させるために、通常、光拡散板と液晶ユニットの間に、光拡散板を支持体として、プリズムシートを少なくとも１枚介在させている。即ち、従来の直下型照明装置では、光拡散板上にプリズム下用光拡散フィルム／プリズムシート／（必要に応じて）プリズム上用光拡散フィルム／（必要に応じて）偏光分離シートの順で積層されて用いられている。
プリズム上用光拡散フィルムは、直下型照明装置システム全体の光学的なバランスの観点から省略されることもある。光拡散フィルムはプリズムシートへの入射光を有効に立ち上げるためにプリズムシートの下に積層するもの（プリズム下用）と、プリズムシートからの出射光の裾野角依存性を緩和するためにプリズムシートの上に積層して用いるもの（プリズム上用）とがある。
このプリズムシートは、輝度向上に有効な角度の範囲で集光、拡散を行うものである。

しかしながら、液晶バックライトの組立工程においては、このプリズムシートを場合によっては２枚、その他の光学機能性フィルム（光拡散性フィルム、偏光分離フィルムなど）を併せてセットしなければならず、工程が長く且つ煩雑であると云う問題があり、これらプリズムシートを含む光学機能性フィルムにかかるコストが高いものとなり、生産性の低下を招いている。このため、中でも輝度の向上を図るために用いられているプリズムシートの削減に対する要望が高まってきている。

光拡散シート上に、プリズム形状などの光学素子アレイの凹凸模様を一体形成させた光拡散板が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。しかしながら、これらは、何れもその凹凸模様が、光拡散シートの片側全面に均一に施され、光源間距離に関係なく同一形状であるため、発光時の輝度ムラが大きく、均一に発光しないという問題がある。中でも凹凸模様が、断面頂角が９０°のＶ溝状プリズムからなる光学素子アレイの場合には、光源間中央の位置から光源直上位置に近づくにつれて、プリズムによる全反射特性のために入射光が出射面より放出（透過）されず、逆に光源側へ反射して輝度が極端に低下し、光源直上が最も暗くなり、均一に発光しないという問題があり、何れも実用化には難点がある。
また、リニアフレネルレンズを表面に形成する試み（例えば、特許文献３参照）もあるが、冷陰極管のような線状光源の場合には、視野角の依存性が高く、正面輝度は均一で高いものの、斜め方向から観測した場合には輝度が極端に低下したり、逆に光源影が目立ったりするという問題がある。
また、現行の直下型バックライト照明装置のシステムでは、これ以上の薄型化を図るには限界に来ており、このため、タンデム型バックライトなど導光板を複数枚配列し、大画面のバックライトシステムを構成する方法も提案されている（例えば、特許文献４及び５参照）。しかしながら、この方法では薄型化は図れるものの、導光板を複数枚使用するために軽量化を図ることは困難である。

特開２００４−１６３５７５公報特開２００４−１６３９４５公報特開平５−６１０４３号公報特開２００３−３４６５３７公報特開２００２−７２２０４公報

本発明は、光拡散板基材と光学素子アレイを一体化することにより、実用レベルの光源数（光源間距離）における輝度ムラの解消（輝度の均一化）及び高輝度化（従来のプリズムシートを積層する場合と同等の輝度の発現）を具現化する光拡散板及び該光拡散板を有する薄型の直下型照明装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した。その結果、直下型照明装置に搭載される光拡散板基材の表裏両面に光学素子アレイを一体形成してなる光拡散板が、上記の課題を解決できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。

即ち、本発明は、
（１）直下型照明装置に搭載される光拡散板基材の表裏両面に光学素子アレイを一体形成してなることを特徴とする光拡散板、
（２）光学素子アレイが、光源種に応じて、マイクロレンズアレイ又はプリズムアレイである上記（１）に記載の光拡散板、
（３）マイクロレンズアレイが、レンチキュラーレンズアレイである上記（２）に記載の光拡散板、
（４）光拡散板基材の表面に形成されたレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒ円弧が１／３〜１／２円であり、かつ光拡散板基材の裏面に形成されたレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒ円弧が１／１０〜１／３円である上記（３）に記載の光拡散板。
（５）光拡散板基材を構成する材料が、全光線透過率が７５〜９６％の透明性樹脂又は光拡散性樹脂組成物からなる上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光拡散板、
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の光拡散板が、内部に光源が設けられた箱型形状を有する光反射板上に設置されていることを特徴とする直下型照明装置、
（７）光拡散板上に１枚若しくは２枚以上の光学フィルムが設置されてなる上記（６）に記載の直下型照明装置、
（８）光反射板の断面形状が、波板状又は放物線状である上記（６）又は（７）に記載の直下型照明装置、
（９）光拡散板上に設置される光学フィルムが、全光線透過率８０％以上の光拡散フィルムである上記（７）又は（８）に記載の直下型照明装置、
である。

本発明によれば、光拡散板基材と光学素子アレイを一体化することにより、実用レベルの光源数（光源間距離）における輝度ムラの解消（輝度の均一化）及び高輝度化（従来のプリズムシートを積層する場合と同等の輝度の発現）を具現化する光拡散板及び該光拡散板を有する薄型の直下型照明装置を提供することができる。

光源に線状光源（冷陰極管）を用いた場合の本発明の直下型照明装置の断面図の一例である。光源に点光源（ＬＥＤ光源）を用いた場合の本発明の直下型照明装置の断面図の一例である。表裏両面に光学素子アレイを一体形成した、光拡散性樹脂組成物を用いた光拡散板の断面図の一例である。表裏両面に光学素子アレイを一体形成した、透明性樹脂を用いた光拡散板の断面図の一例である。パラボラ状のリフレクターアレイ構造を有する反射板を金属基板に取り付けた、本発明の照明装置の一例を示す図である。図５の照明装置の断面図の一例である。

符号の説明

１、１’：光学素子アレイ
２ａ：光拡散性樹脂組成物を用いた光拡散板基材
２ｂ：透明性樹脂を用いた光拡散板基材
３：光反射板
４：線状光源（冷陰極管）
５：点光源（ＬＥＤ光源）
６、６’：レンチキュラーレンズ
７：金属基板

本発明の光拡散板は、直下型照明装置に搭載される光拡散板基材の表裏両面に光学素子アレイが一体形成されていることを特徴とするものである。
図１及び図２は、それぞれ本発明の光拡散板が搭載されてなる直下型照明装置の異なる例を示す断面図である。図１及び図２で示されるように、本発明の光拡散板は、光拡散板基材２ａ（２ｂ）の表裏両面に光学素子アレイ１及び１’が一体形成により設けられた構造をを有している。なお、後で説明するが、符号３は光反射板、４は線状光源、５は点光源である。
光拡散板基材の表裏両面に形成される光学素子アレイとしては、各種の光源種の出射光特性（指向性）に合わせて、表裏両面に形成する光学素子アレイの組み合わせを適宜選定すれば良い。光拡散と集光機能を有する光学素子アレイを光拡散板基材の表裏両面に配置させることにより、図１に例示する線状光源４、図２に例示する点光源５などいずれの光源種を用いても均一な輝度分布特性を有する面状照明装置とすることができる。
直下型照明装置で用いられる光源種としては、線状光源の熱陰極管、冷陰極管、点光源のＬＥＤ（光半導体素子）などが挙げられ、これらは何れも好適に使用することができる。

線状光源の場合には、光源の種類、光源の指向性、光源輝度の明るさ、光源間距離、光源からの光拡散板までの距離、使用される光反射板の特性にもよるが、光拡散板基材の表裏両面に凸レンズや凹レンズ、レンチキュラーレンズなどのマイクロレンズアレイ、又はプリズムレンズアレイを配置することで、輝度分布の均一化を図ることができる。
ＬＥＤのような点光源では、点光源を中心として、ＬＥＤの出射光特性（指向性）に合わせて、入光面、出光面に最適な光学素子アレイを配置することで、均一な輝度分布を発現する面状照明とすることができる。ＬＥＤは指向性が高いために直進性が強い光が出射されるので、ＬＥＤの指向性に合わせて光学素子アレイの形状を選定し配置することで、輝度分布の均一化を図ることができる。

図３及び図４は、それぞれ本発明の光拡散板の異なる例（光拡散板基材の材料が異なる例）を示す断面図であり、符号２ａ及び２ｂは、それぞれ光拡散性樹脂組成物を用いた光拡散板基材及び透明性樹脂を用いた光拡散板基材、６及び６’はそれぞれレンチキュラーレンズである。
光拡散板基材の表裏に形成される光学素子アレイとしては、図３及び図４に例示するように、レンチキュラーレンズ６，６’同士を表裏に直交又は並行に配置したり、マイクロイレンズアレイ同士を両面に配置したり、レンチキュラーレンズとマイクロイレンズアレイを表裏に配置することで、ＬＥＤ光源（点光源）の配列に合わせて適宜選定することができる。

本発明の光拡散板は、光源種に応じて、前記光学素子アレイがマイクロレンズアレイ又はプリズムレンズアレイであることが好ましい。
本発明に利用可能な光学素子アレイとして、マイクロレンズアレイ又はプリズムレンズアレイなどが挙げられる。マイクロレンズアレイとしては、球面レンズ、非球面レンズ等の集合体であり、魚眼レンズ、凸レンズ、凹レンズ、俵状レンズ、シリンドリカルレンズを平面状に複数並べたもの等が好適に利用できる。ＬＥＤなどの点光源を用いる場合には、これらの光学素子アレイが好適に利用できる。中でも、同一断面形状を有するレンチキュラーレンズが好適である。
これらマイクロレンズアレイ又はプリズムレンズアレイのパターン形状は、光源の種類、光源の指向性、光源輝度の明るさ、光源間距離、光源からの光拡散板までの距離、使用する光反射板の形状に合わせて適宜選定すれば良い。ピッチ１０〜２００μｍ、半径１０数μｍ〜３００μ、正方配列、デルタ配列、レンチキュラーなどが利用できる。

光学素子アレイの個々の素子の高さとしては、５〜３００μｍが好ましい。
３００μｍを超えると、輝度は向上するが、プリズムレンズアレイの形状による陰影が目立ち、表示品位を劣化させる。また、５μｍ未満では、光拡散特性は向上するが、集光機能が低下し、輝度が低下する。液晶ＴＶ用バックライト照明装置では、２０〜３００μｍ、より好ましくは５〜２５０μｍ程度である。

プリズムレンズアレイとしては、Ｖ溝状、四角錘、多角錘などが挙げられる。これらは、干渉縞を低減するために、例えばＶ溝状であれば、畝り状のような曲線でも構わない。その断面頂角は３０〜１５０度の範囲で、視野角の依存性、光源の種類、光源輝度の明るさ、光源間距離、光源からの光拡散板までの距離に合わせて適宜選定すれば良い。例えば、線状光源の冷陰極管の場合には、断面頂角９０±６０度のＶ溝又は四角錘プリズムが好適である。中でも、断面頂角９０度±３０度の範囲で輝度を高めることができる。取り分け、狭視野角が許容される画面上下方向は９０度±２０度の範囲が好ましく、より好ましくは９０度±１０度である。尚、断面頂角には、光拡散性を付与するために頂角先端を僅かに丸めたＲ形状を設けても良い。この先端Ｒとしては、プリズムアレイのピッチに合わせて、Ｒ径を選定すれば良く、ピッチ１００μｍ以下のプリズムアレイの場合には３〜１００μｍ程度の範囲が好適であり、要求される光拡散特性に応じて適宜選定すれば良い。
線状光源が液晶テレビの画面左右方向に配置された照明装置の場合には、線状光源の線方向にリニアプリズムレンズアレイの線方向を沿わせて配置することで、画面左右方向の視野角特性における狭視野化が低減できる。
本発明にあっては、該マイクロレンズアレイが、図３及び図４に例示するように、レンチキュラーレンズアレイであることがさらに好ましい。
レンチキュラーレンズは、シリンドリカルレンズを平面状に一方向に複数並べたものであり、容易に製造できることから工業的な利用価値が大きい。
該レンチキュラーレンズアレイとしては、ピッチ３００μｍ未満、先端Ｒ３００μｍ以下の断面形状のものが好適に利用できる。ピッチが３００μｍを超えるレンチキュラーレンズアレイを入光面に適用した場合、全反射成分が著しく増加し、入光成分が低下するために、輝度の低下と不均一化を招く。より好ましくは、ピッチが２００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下である。
その先端Ｒとしては、２００μｍ以下が好適であり、先端Ｒが２００μｍを超えると光拡散性能が低下し、輝度の均一性が損なわれる。好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。光源の種類、その配列、光源の種類、光源輝度の明るさ、光源間距離、光源からの光拡散板までの距離に応じて、光拡散板の表裏面各々に形成するレンチキュラーレンズの断面形状を適宜選定することができる。

例えば、冷陰極管光源（線状光源）が２５±５ｍｍ程度の間隔で配列された場合を例に挙げると、光拡散板の入光面側にはレンチキュラーレンズの中でも光拡散特性の低い能力の断面形状（例えば、ピッチ１０〜５０μｍ、先端Ｒ１０〜５０μｍ、先端Ｒの円弧１／４円）のレンチキュラーレンズを配置し、その出光面側には光拡散特性の高い能力を有する断面形状（例えば、ピッチ５０〜１００μｍ、先端Ｒ１００〜２００μｍ、先端Ｒ円弧１／２円）のレンチキュラーレンズを配置することで、高輝度化及び輝度の均一化を実現することができる。出光面（表面）側のレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒの円弧は、入光面（裏面）側のレンチキュラーレンズの先端Ｒの円弧よりも大きくすることが好ましく、出光面（表面）側のレンチキュラーレンズの先端Ｒの円弧は１／３〜１／２円程度が望ましい。１／３円よりも光拡散特性の能力が低いものでは、輝度の均一性が低下する。入光面（裏面）側のレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒの円弧としては、１／１０〜１／３円程度の円弧が望ましい。入光面側に上記の光拡散特性の高い能力有する先端Ｒ円弧のレンチキュラーレンズアレイを採用するとモアレ縞が発生するばかりか、輝度向上の効果が得られない。これらのレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒ円弧についての表裏の組み合わせは、光源の種類、光源輝度の明るさ、光源間距離、光源からの光拡散板までの距離に合わせて適宜選定すれば良い。

本発明の光拡散板は、光学素子アレイが形成されていない光拡散板基材が、全光線透過率７５〜９６％の透明性樹脂製のシート（図４）又は光拡散性樹脂組成物製のシート（図３）であることが好ましい。
光拡散板基材の光学特性としては、光学素子アレイが形成されていない光拡散板基材自体の全光線透過率を７５〜９６％とすることで、輝度の低下を低減できる。全光線透過率が７５％未満では、光拡散性が高いためにプリズム素子に入光しない無駄な散乱光成分が増加し、輝度の低下をもたらす。全光線透過率が９６％を超えると光源の陰影が目立ちやすくなる。光拡散板基材の両面に形成される光学素子アレイのピッチ、精細性などにもよるが、全光線透過率は、好ましくは、８０〜９５％、より好ましくは８５〜９４％程度である。この範囲の全光線透過率を有する光拡散板基材であれば、樹脂製、ガラス製の何れのものでも良いが、軽量性、強度の観点から、樹脂製のものが好ましい。このように、光拡散板基材を構成する材料に、特定範囲の光拡散性を有する透明性樹脂又は光拡散性樹脂組成物を適用することで、光源の陰影を和らげることが可能となる。

本発明の光拡散板を構成する光拡散板基材に適用される透明性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、メチルメタクリレート―スチレン共重合体樹脂（ＭＳ樹脂）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ樹脂）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ樹脂）、ポリエーテルスルホンなどやこれらの変性体などが挙げられ、使用環境、要求特性（耐熱性、吸水性、加工特性など）に応じて適宜選択すればよい。
本発明の光拡散板基材に適用される光拡散性樹脂組成物のベース樹脂としては、前記の透明性樹脂などが適用可能であり、これらの樹脂組成物を用いた光拡散板が設置された照明装置の用途、環境に合わせて適宜選定すればよい。例えば、３０インチを超える液晶テレビ用には、使用時の熱や水分(吸湿)による反り、変形に対する寸法安定性の要求からＰＣ樹脂が好適である。
光拡散性樹脂組成物としては、前記の透明性樹脂をベース樹脂として、これらに光拡散材を配合したものを挙げることができる。光拡散材としては、ベース樹脂として選択した樹脂の屈折率との差が０．０２以上のものであればよく、例えば、ポリスチレン樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、シリカ、石英、酸化チタン及び酸化亜鉛より選ばれた少なくとも１種類からなり、その平均粒子径が１〜２００μｍの粒子及び／又はその繊維長／繊維径（Ｌ／Ｄ）が２以上の繊維状のものが好適である。
該光拡散材の配合量としては、光拡散材の種類にもよるが、ベース樹脂１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部程度が好ましく、０．１〜８質量部がより好ましく、０．２〜５質量部がさらに好ましい。配合量が０．０１質量部未満では、光拡散特性に乏しく、１０質量部を超えると全光線透過率が低下し、光学素子アレイによる輝度向上の効果が得られなくなる。

上記透明性樹脂としてポリカーボネート樹脂を使用する場合、光拡散材としては、熱可塑性アクリル樹脂粒子、架橋アクリル樹脂粒子及び石英繊維の中から選ばれる少なくとも一種との組み合わせが特に好ましい。
これらの光拡散性樹脂組成物には、光拡散材のほかに、酸化防止剤、耐光剤、各種安定化剤、可塑剤、離型剤などを配合することができる。全光線透過率の制御については、光拡散材の屈折率、粒子径、配合量により任意に調整することができる。

光学素子アレイが形成されていない状態での光拡散板基材の厚みとしては、０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。厚みが０．５ｍｍ未満では光源の陰影を隠すだけの光拡散性の確保が困難であり、また、５ｍｍを越えると著しく重量が増加し、各種搭載機器の軽量性を損なう。光拡散板基材の剛性確保の観点から、その厚みは１〜４ｍｍ程度がより好ましく、２〜３ｍｍ程度がさらに好ましい。
光拡散板基材の厚さが０．５ｍｍ以上であれば、剛性が適正で、直下型照明装置に組み込んだ場合に自重で撓むことがなく平面性が保たれる。
また、光拡散板基材の厚さが５ｍｍ以下であると、光学特性が低下せず、軽量性が保たれる。この光拡散板の全光線透過率は、６０〜９５％、好ましくは６５〜９３％であることが好ましい。
全光線透過率が上記範囲であると、実用に足る光学素子アレイ一体型光拡散板が得られる。

本発明の光学素子アレイを一体形成してなる光拡散板の製造方法としては、
（１）前記の透明性樹脂又は光拡散性樹脂組成物を押出成形（シート成形）した後に、得られた光拡散板基材の両面にエンボス加工やプレス加工を施して光学素子アレイを形成させる方法、
（２）透明性樹脂又は光拡散性樹脂組成物を、所定の形状の微細加工が施された金型を用いて射出成形法、射出圧縮成形法等により光拡散板基材の両面に光学素子アレイを形成させる方法、
（３）紫外線又は電子線で硬化する透明性硬化樹脂により所定形状の光学素子アレイを予め、成形し、得られた光学素子アレイを光拡散板基材に貼り付けで所定形状の光学素子アレイを形成させる方法、
（４）板状の光拡散板基材の両面に、所定形状の光学素子アレイが形成されたフィルムやシートを積層して所定形状の光学素子アレイを形成させる方法、
等を挙げることができる。
積層する方法としては、溶融押出法により所定の厚さのシート状に成形した光拡散層の両面に、所定形状を有する連続した透明性樹脂フィルムを送り込み積層するラミネート法、溶融押出法により得られた光拡散板基材と所定形状の光学素子アレイを有する連続した透明な樹脂フィルムとを接着剤を用いて貼り合せ積層する方法など光拡散層単体が持つ輝度よりも低下しない方法で積層する方法が採用できる。生産性の観点から好ましい方法は、透明性樹脂又は光拡散性樹脂組成物の原料ペレットを直接、所定形状の微細加工の施された金型を用いて表裏両面に光学素子アレイを形成する射出成形法である。但し、３７インチを超える大画面用については、押出成形法とエンボスロール加工法との組み合わせが好ましい。

本発明の直下型照明装置は、前記図１及び図２で示すように、前記本発明の光拡散板が、内部に光源が設けられた箱型形状を有する光反射板上に設置されていることを特徴とする。この直下型照明装置において、断面形状が波板状又は放物線状の光反射板と前記本発明の光拡散板からなるものが好ましい。
箱型形状を有する光反射板としては、板金シャーシとランプホールダー等から構成される箱型のハウジング内に光反射板を配置する方法又は箱型形状そのものを光反射板と同一の光反射材で形成する方法の何れでもよい。
該直下型照明装置を構成する光反射板と光拡散板の組み合わせにおいて、光反射板は平面形状のものを用いても構わないが、断面形状が波板状又は放射状の光反射板と前記本発明の光拡散板を組み合わせて用いることで、平面状の光反射板を用いた場合よりもさらに輝度分布の均一化及び高輝度化が可能となる。
光源の種類、光源の指向性、光源間距離、光源からの光拡散板までの距離にもよるが、光反射板の断面形状を波板状、又は放射状にすることで、光拡散板の入光面に有効に入射するように制御し、全反射により入射できない成分の光を低減できる。

該光反射板としては、その光線反射率が９０％以上、好ましくは９５％以上であれば金属製の光反射板でも樹脂製の光反射板の何れでもよい。光源種に合わせて適宜選定すればよい。金属製の光反射板は、金属板の表面にアルミ蒸着、銀蒸着、白色塗装を施したものが好適である。樹脂製の光反射板は、ポリエステル樹脂製の延伸多孔質体や超臨界発泡体などが利用でき、好適に用いられる。ポリカーボネート樹脂に白色顔料を配合した光反射性組成物は、熱可塑性樹脂の成形加工法（真空成形、圧空成形、射出成形など）により光反射板の断面形状を波板状や放射状に容易に賦形可能であり、生産性の観点からも有用である。

従来の直下型照明装置は、少なくとも通常の光拡散板上に光拡散フィルムとプリズムシートを積載配置して用いられるので、部品点数が多く、アセンブリ工程が複雑となり、生産性に劣るが、本発明の光学素子アレイが一体形成された光拡散板と前記形状の光反射板を組み合わせて、照明装置を製造すれば、従来方式の照明装置と同等の輝度が発現するにも係らず、プリズムシートの使用枚数が削減可能で、組み立て工程が簡略化でき、生産性の向上を図ることができる。

ポリカーボネート樹脂に白色顔料を配合した光反射性組成物としては、ポリカーボネート樹脂に、白色顔料を８〜５０質量％程度、分解抑制剤を０．１〜５質量％程度、必要に応じて難燃剤及び難燃助剤を合計０．１〜５質量％程度の割合で含有する光反射性組成物を例示することができる。
白色顔料としては様々なものを用いることができ、具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、リトポン、硫化亜鉛、鉛白等が挙げられる。これらの中では、着色力が優れている酸化チタンが好ましい。酸化チタンとしては、ルチル型及びアナターゼ型のいずれかであってもよいが、熱安定性、耐候性に優れるルチル型を用いることが好ましい。該酸化チタンは、各種表面処理剤、例えば水和アルミナ、シリカ、亜鉛等で表面処理したものが好ましい。
分解抑制剤としては、オルガノシロキサンが好ましく用いられ、該オルゴノシロキサンとしては、アルキル水素シリコーン、メトキシ基、エトキシ基などの反応性基含有するアルコキシシリコーン等が挙げられ、アルコキシシリコーンとしては、例えば、メトキシシリコーン、エトキシシリコーン等が挙げられる。
必要に応じて用いられる難燃剤は、有機金属塩化合物、無機ケイ酸及びそのケイ酸塩化合物、リン酸エステル系化合物、臭素系化合物、トリアジン系化合物、ポリオルガノシロキサン系化合物など公知のものが使用できる。難燃助剤としては、テフロン樹脂（商標）、がドリッピング防止剤として利用できる。

本発明の直下型照明装置にあっては、光拡散板の少なくとも片面上に積層される複数の光学フィルムが、全光線透過率８０％以上の光拡散フィルムを少なくとも１枚積層したものが好ましい。
該複数の光学フィルムとしては、プリズム下用光拡散フィルムが、輝度の向上及び均一化に有用であり、少なくとも１枚、望ましくは２枚積層して用いることが好ましい。このプリズム下用光拡散フィルムの全光線透過率としては、８０％以上が好ましい。８０％未満では、輝度の均一化は達成されるが、輝度の向上効果は得られない。該全光線透過率としては、８５％以上がより好ましく、８９％〜９３％がさらに好ましい。
本発明の直下型照明装置では、本発明の光拡散板／プリズム上用光拡散フィルム（２枚）／（必要に応じて）偏光分離シートの順に積層して、従来の直下型照明装置と同等の輝度と均一性を発現できる。なお、前記プリズム上用光拡散フィルム（２枚）に替えて、その１枚をプリズムシートに置き換えても良い。

次に、本発明における光拡散板の製造法の好ましい態様を、透明性樹脂のポリカーボネート樹脂を代表例として以下に詳細に説明する。
１）光拡散性樹脂組成物の調製
製造例１
熱可塑性の透明性樹脂として、ポリカーボネート樹脂（出光興産株式会社製ＦＮ１９００Ａ）１００質量部に、光拡散材として架橋アクリルビーズ（ＰＭＭＡ，積水化成品工業株式会社製ＸＸ０３ＢＺ、平均粒子径１００μｍ）５質量部を配合し、口径４０ｍｍの混練押出機にて２８０℃で溶融、混練し、全光線透過率９３．８％の光拡散性樹脂組成物のペレットを得た。

製造例２
前記製造例１の光拡散性樹脂組成物の配合において、光拡散材として架橋アクリルビーズ（積水化成品工業株式会社製ＭＢＸ−２０、平均粒子径２０μｍ）の配合量を１質量部とした以外は、実施例１と同じ製造法で全光線透過率９３．５％の光拡散性樹脂組成物のペレットを得た。

製造例３
前記製造例１の光拡散性樹脂組成物の配合において、光拡散材として架橋アクリルビーズ（積水化成品工業株式会社製ＭＢＸ−２０、平均粒子径２０μｍ）の配合量を２質量部とした以外は、実施例１と同じ製造法で全光線透過率８５．０％の光拡散性樹脂組成物のペレットを得た。

製造例４
熱可塑性の透明性樹脂としてポリカーボネート樹脂に光拡散材を配合せずに、全光線透過率９１．５％の透明性樹脂をそのまま光拡散板基材の原料樹脂として使用した。

製造例５
熱可塑性の透明性樹脂として、全光線透過率９４％の市販のＭＳ樹脂（日本Ａ＆Ｌ株式会社製プラネロイ（商標）ＫＭ-６Ａ）をそのまま光拡散板基材の原料樹脂として使用した。

製造例６
熱可塑性の透明性樹脂として、全光線透過率９２．０％の市販の環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ樹脂）（日本ゼオン株式会社製ゼオノア（商標）１０６０Ｒ）をそのまま光拡散板基材の原料樹脂として使用した。

製造例７
熱可塑性の透明性樹脂として、全光線透過率９３．５％の市販のメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）（住友化学株式会社製ＭＧ５）をそのまま光拡散板基材の原料樹脂として使用した。

２）押出加工法による光拡散板基材の製造
前記製造例１〜７で得られたペレットを、それぞれ、口径６５ｍｍの押出機を用いて成形加工温度２６０℃で押出成形を行い、幅６０ｃｍ、厚さを比較例６について１ｍｍとした以外は、全ての実施例、比較例、参考例について厚さ２ｍｍのシートを製造した。
３）光拡散板の製造（光学素子アレイの形成）
（ｉ）熱プレス成形法による場合
前記２）記載の方法で得られた光拡散板基材のそれぞれを５８４×５８４ｍｍの寸法形状に切り出し、これを熱プレス法により下記の光学素子アレイ形成用のスタンパーを用いて成形温度２２０℃にて光拡散板基材の両面にマイクロレンズアレイを形成した。以上の行程に従って得られた成形体についてルーター加工により外形加工を施し、２１．５インチサイズ（横幅４４６×縦幅３３５ｍｍ）の光学素子アレイが一体化された光拡散板を得た。光学素子アレイを形成しない場合には、前記押出加工後のシートをそのまま上記寸法形状にて切り出して用いた。

(ii)射出成形法による場合
上記製造例１〜７で得られた樹脂ペレットのそれぞれを用いて、金型の固定側、可動側の両面に前記マイクロレンズアレイのスタンパーを取り付けた４５０トンの射出圧縮成形機（株式会社ニイガタマシンテクノ製）を用いて射出成形し、２１．５インチサイズ（横幅４４６×縦幅３３５ｍｍ）の上記のマイクロレンズアレイが表裏両面に形成された光拡散板をそれぞれ製造した。光拡散板基材を構成する樹脂別に適宜成形温度、金型温度を選定し、成形を行った。樹脂がポリカーボネート樹脂の場合には成形温度３００℃、金型温度１２０℃にて実施した。ＭＳ樹脂の場合には成形温度２６０℃、金型温度７０℃、ＣＯＰ樹脂の場合には窒素雰囲気下にて成形温度２９０℃、金型温度９０℃にて実施した。

なお、光学素子アレイの形成に用いたスタンパーについては、下記の内容の仕様（成形法毎に転写率を見込んだ転写後の形状）を適用した。
（ｉ）レンチキュラーレンズアレイ
Ｒ１：光拡散板の入光面側；先端Ｒ２０（μｍ）、ピッチ２０μｍ、先端Ｒ円弧１／４円Ｒ２：光拡散板の出光面側；Ｒ２；先端Ｒ５０（μｍ）、ピッチ１００μｍ、先端Ｒ円弧１／２円
（ii）Ｖ溝状のプリズムレンズアレイ
ピッチ１００μｍ、頂角９０°

４）光線反射ハウジングの製造
ポリカーボネート樹脂をマトリックス樹脂とする光反射性組成物（出光興産株式会社製タフロン（商標）ＵＲＣ２５０１）を用いて、温度１２０℃、５時間乾燥した後、４５０トンの射出成形機により成形温度２９０℃、金型温度９０℃の成形条件にて、光反射板とランプホールダー、及び光反射面底面に高さ１０ｍｍ、底辺が１８ｍｍの二等辺三角形を断面に持つ波板状の光反射板が一体化された光線反射ハウジング（画面サイズ２１．５インチ、外形横幅４６２×縦幅３５８×高さ２０ｍｍ）を成形し、照明装置の組み立てに使用した。
また、反射底面が平板の光線反射ハウジングについても、反射底面を波板の金型を平板とした以外は、全て同一の条件にて光線反射ハウジングを成形した。
５）照明装置の構成と組み立て
光源は線状光源の直径３ｍｍの冷陰極管（ハリソン東芝ライティング株式会社製）を使用した。
上記３），４）にて得られた光拡散板、光反射板（光線反射ハウジング）を用い、光源間隔が２６．７ｍｍ、光反射板底面と冷陰極管表面までの距離が１．５ｍｍとなるようにランプホールダーと冷陰極管端子に装着したシリコーンゴム製パッキンを用いて冷陰極管１２本を配置し、光線反射ハウジング上に光拡散板を搭載した。得られた照明装置にさらに液晶テレビ用の光拡散フィルムを積載し、金属製の額縁で照明装置出射光面周囲を固定した。

６）性能評価
（i）光拡散板の全光線透過率は、ＪＩＳＫ７１０５に準拠して測定した。
(ii)室温にて前記５）で得られた照明装置を、インバータを用いて１２ボルト、６アンペアにて点灯させた。
本発明の照明装置の輝度特性は、輝度・筋ムラ測定装置（株式会社アイシステムズ製輝度・色ムラ・筋ムラ解析装置ＥｙｅＳｃａｌｅ−３Ｗ）を用いて、照明装置中央に位置する冷陰極管４本分の領域について、光源間中央及び光源直上位置の合計４００箇所の正面輝度を測定し、これらの平均輝度を評価指標とした。
(iii) 輝度の均一度は、最高輝度を最低輝度で除算して得られた値を評価指標とした。
(iv) 視野角依存性については、目視にて画面上下方向に対して、画面法線を基準に３５度からの目視により輝度ムラ、光源影を観察し、ほぼ均一に見えるものを○(良好)、不均一に見えるものを×（不良）と表記した。
(v) 照明装置の製品厚みは、光反射板から光拡散板までの距離で代表した。

実施例１
製造例１で得られた光拡散性樹脂組成物のペレットを用いて、厚さ２ｍｍの光拡散板基材を押出成形後、上記３）-（i）の熱プレス成形法にてレンチキュラーレンズＲ１、Ｒ２を各々表裏両面に形成した光拡散板を得た。１２本の冷陰極管を設置した光反射板底面が平面状の光線反射ハウジングと前記光拡散板を搭載後、光拡散フィルム（株式会社恵和製
プリズム下用オパルス（商標）ＢＳ―７０１；全光線透過率８９％）を光拡散板上に２枚積載してレンチキュラーレンズ一体化光拡散板照明装置を組立て、性能評価に供した。
得られた照明装置の平均輝度は１００００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．１０、視野角依存性は良好であった。

実施例２
製造例１で得られた光拡散性樹脂組成物を製造例２で得られた光拡散性樹脂組成物に換え、光反射板底面が平面状の光線反射ハウジングを波型状の底面を有する光線反射ハウジングに換えた以外は、実施例１と同様とした。得られた直下型照明装置の平均輝度は１１４００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．０５、視野角依存性は良好であった。

実施例３
製造例２で得られた光拡散性樹脂組成物を製造例３で得られた光拡散性樹脂組成物に換えた以外は実施例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は９６００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．０２、視野角依存性は良好であった。

実施例４
製造例２で得られた光拡散性樹脂組成物を製造例４に記載の樹脂に換えた以外は、実施例１同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は１０３００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．１０、視野角依存性は良好であった。

実施例５
製造例２で得られた光拡散性樹脂組成物を製造例５に記載の樹脂に換えた以外は、実施例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は１０５００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．０７、視野角依存性は良好であった。

実施例６
製造例２で得られた光拡散性樹脂組成物を製造例６に記載の樹脂に換えた以外は、実施例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は１０７００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．１１、視野角依存性は良好であった。

実施例７
製造例２で得られた光拡散性樹脂組成物を製造例７に記載の樹脂に換えた以外は、実施例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は１０６００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．０８、視野角依存性は良好であった。

比較例１
光拡散板基材にプリズムアレイを形成しなかったこと以外は、実施例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は７４３０ｃｄ／ｍ²、均一度は１．５６、視野角依存性は不良であった。

比較例２
市販のプリズムレンズシート（住友スリーエム（株）製ＢＥＦII）を２枚の光拡散フィルム（株式会社恵和製オパルス(商標)ＢＳ―７０１；プリズム下用全光線透過率８９％，ＰＢＳ―０７２；プリズム下用全光線透過率４９％）間に挿入し、光拡散板基材上に積載した以外は、比較例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は８９２０ｃｄ／ｍ²、均一度１．３６、視野角依存性は不良であった。

比較例３
熱プレス法によるプリズムレンズアレイ形成時に全面均一なＶ溝状プリズムアレイを光拡散板基材の出光面側に形成させたこと以外は、実施例１と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は８９００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．２８、視野角依存性は不良であった。

比較例４
光線反射ハウジングの底面形状を波型とした以外は、比較例３と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は９５００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．４１、視野角依存性は不良であった。

比較例５
製造例３で得られた光拡散性樹脂組成物を用いた以外は、比較例３と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は１００００ｃｄ／ｍ²、均一度は１．３１、視野角依存性は不良であった。

比較例６
光拡散板基材を製造する押出成形工程にて、その厚みを１ｍｍとした以外は、比較例４と同様とした。
得られた直下型照明装置の平均輝度は８６００ｃｄ／ｍ²、均一度は３．２３、視野角依存性は不良であった。
以上の結果を表１に示す。

製造例８（ＬＥＤ用拡散板）
熱可塑性の透明樹脂として、ポリカーボネート樹脂（出光興産株式会社製ＦＮ１９００Ａ）１００質量部に、光拡散剤として０．２５質量部のシリコーンビーズ（信越化学株式会社製平均粒子径５μｍ）を配合し、口径４０ｍｍの混練押出機にて２８０℃で溶融、混練し、全光線透過率８５％の光拡散性樹脂組成物（光拡散材のペレット）を得た。
得られた光拡散性樹脂組成物を口径６５ｍｍの押出機を用いて成形加工温度２６０℃で押出成形を行い、幅６０ｃｍ、厚さ２ｍｍのシート状の光拡散板基材を得た。
得られた光拡散板基材を用いて、熱プレス成形法により２枚のレンチュキュラーレンズ（Ｒ２：先端Ｒ（５０μｍ）、ピッチ１００μｍ）を拡散板の表裏に直交させて形成した光拡散板を得た。

製造例９（ＬＥＤ用反射板）
ポリカーボネート樹脂（出光興産株式会社製タフロンＦＮ２５００Ａ）５０質量部に酸化チタン５０質量部、メトキシシリコーン１質量部を配合後、２軸押出機を用いて２８０℃で溶融、混練し。光反射性組成物のペレットを得た。
得られた樹脂組成物のペレットを口径６５ｍｍの押出機を用いて成形加工温度２６０℃で押出成形を行い、幅６０ｃｍ、厚さ２ｍｍのシートを得た。
得られたシートを、さらに、熱成形機を用いて断面がパラボラ状のリフレクターアレイ構造を有する反射板を成形し、図５、図６に示すように、ＬＥＤ光源の発光部位が反射板面から露出するように断面パラボラの極小部を打ち抜き加工を行った。

実施例８（バックライトの評価）
製造例８で得られた光拡散板及び製造例９で得られた反射板を用いて、白色ＬＥＤ光源（ルミレッズ社製ＬＸＨＬ-ＦＷ３Ｃ）１００個を用いてアレイ状（ＬＥＤ間の距離はピッチ４０ｍｍに搭載した。反射板から光拡散板の距離を２５ｍｍのギャップを設けて取り付け、輝度の測定を行った。輝度は１１０００ｃｄ/ｍ²、均一度は１．０２であった。視野角の依存性は良好であった。

Claims

直下型照明装置に搭載される光拡散板基材の表裏両面に光学素子アレイを一体形成してなることを特徴とする光拡散板。
光学素子アレイが、光源種に応じて、マイクロレンズアレイ又はプリズムアレイである請求項１に記載の光拡散板。
マイクロレンズアレイが、レンチキュラーレンズアレイである請求項２に記載の光拡散板。
光拡散板基材の表面に形成されたレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒ円弧が１／３〜１／２円であり、かつ光拡散板基材の裏面に形成されたレンチキュラーレンズアレイの先端Ｒ円弧が１／１０〜１／３円である請求項３に記載の光拡散板。
光拡散板基材を構成する材料が、全光線透過率が７５〜９６％の透明性樹脂又は光拡散性樹脂組成物である請求項１に記載の光拡散板。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散板が、内部に光源が設けられた箱型形状を有する光反射板上に設置されていることを特徴とする直下型照明装置。
光拡散板上に１枚若しくは２枚以上の光学フィルムが設置されてなる請求項６に記載の直下型照明装置。
光反射板の断面形状が、波板状又は放物線状である請求項６に記載の直下型照明装置。
光拡散板上に設置される光学フィルムが、全光線透過率８０％以上の光拡散フィルムである請求項７に記載の直下型照明装置。