JPWO2007114158A1 - 直下型バックライト装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の直下型バックライト装置は、反射板と、複数の点状光源と、光拡散板とをこの順に備える。光拡散板の光出射面には、スプリット像形成手段である微細凹凸構造が設けられる。微細凹凸構造により、複数の点状光源のうちの、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dに対する光出射面での各像A1,B1,C1,D1が、点状光源A,B,C,Dを光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの特定の領域W内に観察される。

Description

本発明は、直下型バックライト装置に関し、特に、複数の点状光源を備え、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる直下型バックライト装置に関する。
従来、液晶ディスプレイ用のバックライト装置としては、例えば、反射板と、略平行に配置された複数本の線状光源(例えば、冷陰極管)と、これらの線状光源からの直射光および反射板での反射光を拡散出射して発光面となる光拡散板とをこの順に備える直下型バックライト装置が広く用いられている。このような直下型バックライト装置の発光面では、線状光源の直上部分の輝度が高く、この直上部分から離れるにつれて輝度が低くなる傾向にあり、周期的な輝度むらが生じることがあった。
そこで、例えば、特許文献1(特開平6-273760号公報)には、縞模様やドット状の光量補正パターンを光拡散板に印刷し、線状光源の真上部分に照射される光量を低減し、線状光源間に照射される光量を相対的に増やす手法が開示されている。しかしながら、この方法では、光量補正パターンによって光量の一部が遮断されるため、線状光源が照射する光量の利用率が低下し、十分な輝度が得られないという問題があった。
また、近年では、消費電力を抑えつつも十分な輝度を奏することができる観点から、冷陰極管等の線状光源の代わりにLED(発光ダイオード)等の点状光源も利用されている。しかしながら、直下型バックライト装置の光源として点状光源を利用した場合でも、前述と同様に発光面に輝度むらが生じるという問題があった。そこで、例えば、特許文献2(実用新案登録第3114467号公報)には、反射板と、複数の点状光源と、光拡散板とを備え、この光拡散板の光入射面および光出射面の両面にプリズム状のライトガイド錐体を形成して、このライトガイド錐体により、発光面の輝度むらを低減させる方法が開示されている。
しかしながら、特許文献2には、単に、光拡散板の両表面にライトガイド錐体を設けただけの構成が開示されているだけであって、より高いレベルで輝度むらを低減できるようにすることについては何ら開示されていない。このため、特許文献2に示す方法では、発光面の輝度むらを必ずしも十分に抑えることができないという問題があった。
本発明の目的は、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる直下型バックライト装置を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、複数の点状光源の中から、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源に対する光拡散板の光出射面での各点状光源の各像が、光出射出面の特定の領域内に観察されるようにする像形成位置調整手段を設けることにより、発光面の輝度むらを高度に低減できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、下記直下型バックライト装置が提供される。
(A)反射板と、複数の点状光源と、これらの点状光源からの直射光および前記反射板での反射光が光入射面から入射し、この入射した光を光出射面から拡散して出射する光拡散板とをこの順に備える直下型バックライト装置であって、前記反射板および前記光拡散板の少なくともいずれかには、前記複数の点状光源のうちの、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択した際に、前記光出射面における各点状光源A,B,C,Dの各像A1,B1,C1,D1が、前記点状光源A,B,C,Dを前記光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの、下記関係(1)〜(4)を満たす特定領域内に観察されるようにする像形成位置調整手段が設けられている直下型バックライト装置。
0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
(ただし、L(XY)は、線分XYの長さを示す)
なお、点状光源の像とは、光出射側から光出射面を観察した際に、反射板や光拡散板等により、光拡散板における点状光源の直上位置(点状光源を光拡散板に投影した位置;点状光源の本来の位置)から離れた位置に観察される点状光源の像(本願において、スプリット像と称する場合がある)のことである。なお、点状光源の像が明確には観察できない場合には、輝度計で測定した際に高輝度となる箇所がスプリット像の位置である。一般に、1つの点状光源から2つ以上のスプリット像が設けられるが、各スプリット像がどの点状光源に由来するものかを確認するためには、ある点状光源に覆い等を設けて光拡散板の光出射側から観察した際に、視認できなくなったスプリット像を特定することにより行うことができる。また、1つの点状光源から複数のスプリット像が設けられる場合には、これらのすべてのスプリット像について前記関係を満たしている必要がある。なお、前記関係は、選択され得る凸四角形の少なくとも一部について成立すればよい。
また、各点状光源間の距離を測定するにあたり、各点状光源の基準となる位置は、各点状光源の中心位置である。つまり、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択する場合には、各点状光源の中心位置を基準にして選択すればよい。
L(A01),L(B01),L(C01),L(D01)が上記関係(1)〜(4)を満たさない場合には、スプリット像が、点状光源の直上位置に近くなりすぎて、発光面に輝度むらが生じるという欠点がある。しかしながら、スプリット像の位置と点状光源の直上位置との関係が上記関係(1)〜(4)を満たすことにより、点状光源と点状光源との中間領域にスプリット像が観察されることとなり、点状光源の直上位置に加えてこの中間箇所でも十分な輝度が得られる。このため、発光面の輝度むらをより一層抑えることができる。
ここで、像形成位置調整手段は、光拡散板のみに設けてよいし、反射板のみに設けてもよいし、さらに、光拡散板および反射板の両方に設けてもよい。
(B)前記像A1,B1,C1,D1から選ばれる2つの像ののうちの最も短い間隔LPが、下記(5),(6)の関係を満たす前記直下型バックライト装置。
L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
このように、スプリット像同士の間隔LPが、上記関係(5),(6)を満たすことにより、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる。なお、スプリット像の基準となる位置は、各スプリット像の中心位置(最も輝度が高くなる位置)である。つまり、スプリット像同士の間隔LPは、各スプリット像の中心位置同士を結んだ線分の長さのことである。
(C)前記像形成位置調整手段は、前記光入射面および/または前記光出射面に形成された微細凹凸構造であり、この微細凹凸構造は、少なくとも3つの平面を有する多角錐体が所定の方向(ある一方向または互いに交差する複数方向)に沿って複数並んだ構造である前記直下型バックライト装置。
光拡散板の表面に微細凹凸構造を設けることにより、点状光源から出射された光が微細凹凸構造の表面で屈折され、点状光源の直上以外の位置で光拡散板の厚み方向に沿った方向に出射されるため、スプリット像が適当な間隔で分散した好ましい位置に観察される。このため、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる。
(D)前記微細凹凸構造が前記光出射面に形成されている前記直下型バックライト装置。
(E)前記光拡散板は、平面視略長方形状に形成され、前記複数の点状光源は、前記光拡散板の縦方向および横方向に沿って所定間隔で配置され、前記複数の多角錐体は、前記縦方向および横方向に交差する所定の方向に沿って並んでいる前記直下型バックライト装置。
(F)前記点状光源に対応する像の、当該点状光源の外縁に対応する位置での前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、当該像における正面輝度の最大値の15〜100%である前記直下型バックライト装置。
ここで、点状光源の外縁とは、点状光源の光取り出し部分の外縁のことであり、例えば、点状光源が、発光部と発光部を覆う非透明性の筐体と、前記筐体の前面で、発光部からの光が出射する透明部分とにより構成される場合には、前記透明部分の外縁のことである。
(G)前記像は、正面輝度が最大となる位置で測定した際に、前記光拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、前記法線方向の輝度である正面輝度の20%以上100%未満である前記直下型バックライト装置。
(H)前記凹凸構造を構成する平面の中心線平均粗さRaは、前記光拡散板のヘーズが20%未満の時には3μm≧Ra≧0.05μmであり、前記光拡散板のヘーズが20%以上100%以下の時には2μm≧Ra≧0.0001μmである前記直下型バックライト装置。
(I)前記像形成位置調整手段は、前記反射板上に形成された凹凸構造である前記直下型バックライト装置。
本発明の直下型バックライト装置によれば、点状光源の像が特定領域内に観察されるようにするスプリット像形成手段を備えることにより、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる。また、複数の点状光源を用いることにより、線状光源を用いる場合に比べて、消費電力を抑えた上で正面方向の輝度を高めることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る直下型バックライト装置を模式的に示す斜視図である。 図2は、複数の点状光源の配置の態様を模式的に示す平面図である。 図3は、複数の点状光源の配置の態様を模式的に示す平面図である。 図4は、光拡散板の微細凹凸構造を説明するための模式図である。 図5は、複数の点状光源の本来の位置と、各点状光源のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。 図6は、製造例5で用いられるダイヤモンド切削工具の断面図である。 図7は、複数の点状光源の本来の位置と、各点状光源のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。 図8は、スプリット像の好ましい特性を説明するグラフである。 図9は、複数の点状光源の位置と、点状光源の複数のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。 図10は、反射板上の凹凸構造と点状光源との関係の例を模式的に示す平面図である。 図11は、反射板上の凹凸構造と点状光源との関係の別の例を模式的に示す平面図である。 図12は、反射板上の凹凸構造と点状光源との関係の別の例を模式的に示す平面図である。 図13は、図14の例における点状光源の放射角と相対照度との関係を示すグラフである。 図14は、反射板上の凹凸構造の頂部と、点状光源の放射角との位置関係を模式的に示す縦断面図である。 図15は、実施例9における、LEDと四角錘形状の反射シートとの位置関係を模式的に示す平面図である。
本発明の一実施形態に係る直下型バックライト装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る直下型バックライト装置100を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、直下型バックライト装置100は、反射板1と、複数の点状光源2と、これらの点状光源2から出射された直射光および反射板1で反射された反射光を拡散して出射する光拡散板3とをこの順に備えている。
反射板1の材質としては、白色または銀色に着色された樹脂、および金属等を用いることができ、軽量化の観点から樹脂が好ましい。また、反射板1の色は、輝度むらを低減できる、すなわち輝度均斉度を向上できる観点から白色であることが好ましいが、輝度と輝度均斉度を高度にバランスさせるため、白色と銀色とを混合してもよい。
各点状光源2には、例えば、発光ダイオード(LED)を用いることができる。各LEDの構成としては、例えば、(I)白色LEDのみからなる構成、(II)RGB三原色を組み合わせてなる構成、および(III)RGB三原色に中間色を組み合わせてなる構成等を挙げることができる。また、RGB三原色を組み合わせた構成((II)および(III))の構成)を用いた場合には、(i)赤色LEDと緑色LEDと青色LEDとを少なくとも1つずつ近接配置して、各色を混合させて白色を発光させる構成、および(ii)赤色LEDと緑色LEDと青色LEDとを適宜配置し、各色のLEDを時分割で発色させるフィールドシーケンシャル法を用いてカラー表示させる構成を挙げることができる。ここで、上記構成(i)において、各色のLEDを近接配置して1つのセットを形成している場合には、各セットの中心位置が点状光源の中心位置を意味し、この中心位置を基準にして関係(1)〜(4)を満たすことが必要である。また、上記構成(ii)の場合には、各色LEDごとに、関係(1)〜(4)を満たすことが必要である。
なお、本実施形態では、(I)の白色LEDを複数並べた構成を採用している。
複数の点状光源2は、反射板1や光拡散板2に対して下記配置とすることができる。
図2,図3は、複数の点状光源2の配置の態様を模式的に示す平面図である。図2に示すように、複数の点状光源2を配置する第1の態様としては、略長方形状である光拡散板3の縦方向および横方向に沿って、所定の間隔で配置した構成(本明細書では格子状と呼ぶ)とすることができる。なお、図2では、上下方向を光拡散板の縦方向とし、横方向を光拡散板の横方向とする。また、図3に示すように、複数の点状光源2を配置する第2の態様としては、矩形の四頂点と、この矩形の対角線の交点とに点状光源2を配置したような構成(本明細書では対角格子状(diagonal grid)と呼ぶ)とすることができる。
なお、本実施形態では、図1に示すように第1の態様の配置を採用しているが、点状光源の配置は、第1,第2の態様に限定されない。
隣り合う点状光源2の中心間の距離は、15mm〜150mmであることが好ましく、20mm〜100mmであることがより好ましい。前記距離を上記範囲とすることにより、直下型バックライト装置の消費電力を低減できるとともに、当該装置の組み立てが容易になり、かつ発光面の輝度むらを抑えることができる。
隣り合う点状光源2とは、2つの点状光源の中心間を結んだ線分において、この線分上に他の点状光源が存在しない状態にある、最も近い位置関係にある2つの点状光源のことである。例えば、図2に示すように、前記第1の態様に示す格子状の配列では、隣り合う点状光源2の中心間の距離は、縦方向および横方向に沿った点状光源間の間隔P1,Q1のことである。この際、隣り合う点状光源の中心間の距離は、すべての箇所で均一であってもよいし、部分的に変化していてもよい。部分的に変化する場合とは、例えば、直下型バックライト装置の中央箇所で、点状光源間の距離が小さくなるような場合などである。また、図3に示すように、第2の態様の対角格子状の配列では、隣り合う点状光源2の中心間の距離は、縦方向および横方向に沿った点状光源間の間隔P2,Q2のことである。
なお、本実施形態では、図2に示す格子状の配置において、P1とQ1とが等しい正方格子状の配置を採用している。
光拡散板3は、光が入射する光入射面と、入射した光を拡散して出射する光出射面とを有する平面視略矩形状の板材である。光拡散板3を構成する材質としては、ガラス、混合しにくい2種以上の樹脂の混合物、透明樹脂に光拡散剤を分散させたもの、および1種類の透明樹脂等を用いることができる。この中でも、軽量であること、成形が容易であることから樹脂が好ましく、輝度向上が容易である点からは1種類の透明樹脂が好ましく、全光線透過率とヘーズの調整が容易である点から、透明樹脂に光拡散剤を分散させたものが好ましい。
透明樹脂とは、JIS K7361-1に基づいて、両面平滑な2mm厚の板で測定した全光線透過率が70%以上の樹脂のことであり、例えば、ポリエチレン、プロピレン-エチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、芳香族ビニル単量体と低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、ポリエチレンテレフタレート、テレフタル酸-エチレングリコール-シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリカーボネート、アクリル樹脂、および脂環式構造を有する樹脂などを挙げることができる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸およびメタクリル酸のことである。
この中でも、透明樹脂としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、芳香族ビニル単量体を10%以上含有する芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、および脂環式構造を有する樹脂等の吸水率が0.25%以下である樹脂が、吸湿による変形が少ないので、反りの少ない大型の光拡散板を得ることができる点で好ましい。
脂環式構造を有する樹脂は、流動性が良好であり、大型の光拡散板3を効率よく製造できる点でより好ましい。脂環式構造を有する樹脂と光拡散剤の混合物は、光拡散板3に必要な高透過性と高拡散性とを兼ね備え、色度が良好なので、好適に用いることができる。
脂環式構造を有する樹脂は、主鎖および/または側鎖に脂環式構造を有する樹脂である。機械的強度、耐熱性などの観点から、主鎖に脂環式構造を含有する樹脂が特に好ましい。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、および不飽和環状炭化水素(シクロアルケン、シクロアルキン)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および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、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3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)ノルボルネン単量体の開環重合体及びノルボルネン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重合体;(2)単環の環状オレフィン重合体及びその水素添加物;(3)環状共役ジエン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、ビニル芳香族単量体の重合体の芳香環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芳香環の水素添加物などのビニル脂環式炭化水素重合体;などを挙げることができる。
これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン重合体およびビニル脂環式炭化水素重合体が好ましく、ノルボルネン単量体の開環重合体水素添加物、ノルボルネン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、ビニル芳香族単量体の重合体の芳香環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芳香環の水素添加物がさらに好ましい。
光拡散剤は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーとに大別できる。無機フィラーとしては、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート、およびこれらの混合物を挙げることができる。有機フィラーとしては、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリシロキサン樹脂、メラミン樹脂、およびベンゾグアナミン樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、有機フィラーとしては、ポリスチレン樹脂、ポリシロキサン樹脂、およびこれらの架橋物からなる微粒子が、高分散性、高耐熱性、成形時の着色(黄変)がない点で好ましく、これらの中でも、より耐熱性に優れる点でポリシロキサン樹脂の架橋物からなる微粒子がより好ましい。
光拡散剤の形状としては、例えば、球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、および繊維状などを挙げることができ、これらの中でも、光の拡散方向を等方的にできる点で球状が好ましい。光拡散剤は、透明樹脂内に均一に分散された状態で使用される。
透明樹脂に分散させる光拡散剤の割合は、光拡散板の厚みや、線状光源の間隔などに応じて適宜選択できるが、通常は、分散物の全光線透過率が60%〜98%となるように光拡散剤の含有量を調整することが好ましく、65%〜95%となるように光拡散剤の含有量を調整することがより好ましい。全光線透過率を上記好適な範囲とすることにより、輝度および輝度均斉度をより向上できる。なお、全光線透過率は、JIS K7361-1に基づいて、両面平滑な2mm厚みの板で測定した値である。また、ヘーズはJIS K7136により両面平滑な2mm厚みの板で測定した値である。
光拡散板3の厚みは、0.4mm〜5mmであることが好ましく、0.8mm〜4mmであることがより好ましい。光拡散板3の厚みを上記好適な範囲とすることにより、自重による撓みを抑えることができるとともに、成形の容易化を図ることができる。
次に、光拡散板3の外形について説明する。
図1に示すように、直下型バックライト装置100において、光拡散板3の光出射面には、像形成位置調整手段としての微細凹凸構造4が形成され、光拡散板3の光入射面は略平坦な平坦面となっている。なお、図1では、微細凹凸構造4を簡易的に図示している。
微細凹凸構造4は、例えば、繰り返し単位である凹構造または凸構造が複数形成された構造とすることができる。本実施形態の凹構造または凸構造は、図4に示すように、少なくとも3つの平面を有する多角錐体としての凸状の四角錐4Aである。これらの複数の四角錐4Aは、一の方向であるS方向と、このS方向に直交する他の方向であるT方向の2つの方向に沿って配列されている。四角錐4Aは、輝度むら改善の観点から、光拡散板3の短手方向および長手方向(図4中の縦方向Yおよび横方向X)とは異なる方向に沿って周期的に配列され、その配列方向はそれぞれ縦方向Yおよび横方向Xに交差している。この周期としては、20μm〜700μmであることが好ましく、30μm〜400μmであることがより好ましい。また、四角錐4Aの配列方向と、光拡散板3の短手方向(点状光源の配列方向)とのなす角度θ(90度未満の角度:ねじれ角)は、15度〜75度であることが好ましい。また、四角錐4Aの頂角は、30度〜150度であることが好ましい。なお、頂角は、四角錐の頂点を含む任意の断面を考えた際に、その角度が最も小さくなるときの角度のことである。
このような凸状の四角錐4Aを有する微細凹凸構造4は、例えば、成形が容易である点から、板状の光拡散板を用意し、この光拡散板のある表面に対して、断面三角形状の線状プリズムが略平行に複数並んで形成されたプリズム条列を形成し、次いで、線状プリズムの長手方向と直交する方向にV字状の切り込みを入れて得ることができる。
次に、本実施形態に係る直下型バックライト装置100を、光出射出側から観察した状態について説明する。図5は、光拡散板(発光面:光出射面)において、複数の点状光源の本来の位置(投影した位置)と、各点状光源のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。
図5に示すように、直下型バックライト装置100において、複数の点状光源の中から、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成するような4つの点状光源A,B,C,Dを選択した場合を考える。凸四角形は正方形である。この凸四角形の2つの対角線をAC,BDとする。
このような凸四角形を光出射側から観察すると、光拡散板における各点状光源A,B,C,Dに対する光出射面での各像A1,B1,C1,D1は、点状光源A,B,C,Dを光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの特定領域内に観察される。本発明者らは、この特定領域がどのような範囲である場合に、輝度むらを大きく低減できるかを検討した結果、下記の通りとすることが好ましいことが分かった。なお、像形成位置調整手段が四角錐4Aであるため、1つの点状光源に対して複数の像が形成されることとなるが、この場合、複数の像のうちの1つが上記の条件を満たしていればよい。
まず、点状光源Aに着目すると、光拡散板における点状光源Aの像A1の位置と点状光源Aの直上位置A0との距離L(A01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
また、点状光源Cに着目すると、光拡散板における点状光源Cの像C1の位置と点状光源Cの直上位置C0との距離L(C01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
また、点状光源Bに着目すると、光拡散板における点状光源Bの像B1の位置と点状光源Bの直上位置B0との距離L(B01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
また、点状光源Dに着目すると、光拡散板における点状光源Dの像D1の位置と点状光源Dの直上位置D0との距離L(D01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
従って、図5に示すように、各点状光源A,B,C,Dの像A1,B1,C1,D1は、図5の斜線で示す特定領域W内に観察される。これらの像A1,B1,C1,D1はこの範囲Wに観察されることにより、発光面の輝度むらを大きく低減することができる。
この際、各像A1,B1,C1,D1同士の最も短い間隔LPは、下記(5),(6)の関係を満たすことが好ましい。これにより、スプリット像間の距離が適度な間隔で保たれるため、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる。
L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
本実施形態の直下型バックライト装置によれば、スプリット像形成手段である微細凹凸構造により、スプリット像が特定領域内に観察されることから、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる。また、点状光源を用いることにより、消費電力を抑えた上で、十分な輝度を奏することができる。
本発明において、前記凹凸構造の高さは、特に限定されないが、凹凸構造を備える面内で様々な方向に沿って測定した中心線平均粗さRaのうちの最大値Ra(max)が3μm〜1,000μmであることが好ましい。
本発明の直下型バックライト装置においては、前記スプリット像形成手段が、前記点状光源より大きいスプリット像を形成することが好ましい。これを、図5により上で説明した実施形態を例に挙げ、図9をさらに参照して具体的に説明する。点状光源A、B、C及びDからの光が上記凸状の四角錐4Aを有する光拡散板3を透過した場合、四角錐の4斜面それぞれに基づく屈折により、点状光源A、B、C及びDのそれぞれに対応して、4つずつのスプリット像が現れる。図5においては、それらのうち四角形ABCDの内部に現れるスプリット像A1、B1、C1及びD1のみを図示したが、図9においては、説明の便宜上、点状光源Bに基づく4つのスプリット像B1-1、B1-2、B1-3及びB1-4のみを図示する。スプリット像B1-1、B1-2、B1-3及びB1-4のそれぞれにおいて、実線円は点状光源Bと同じ大きさである。
ここで、スプリット像が、スプリット像形成手段により、実線円より大きい破線円の部分まで拡張される場合、輝度むらをさらに高度に抑制することができる。但し、本発明の直下型バックライト装置は、上記態様には限られず、例えば光拡散板による光拡散により、スプリット像が不明確となるものも好ましく含むことができる。
点状光源に対応する像の、当該点状光源の外縁に対応する位置での前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、当該像における正面輝度の最大値の15〜100%である。換言すれば、点状光源と、この点状光源に対応する像とを平面視して、当該像と当該点状光源とを互いの中心が一致するよう仮に重ね合わせた場合に、当該像では、当該点状光源の外縁位置における前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、正面輝度の最大値の15〜100%である。なお、正面輝度が最大値となるのは、通常、像の中心位置である。ここで、「当該像と当該点状光源とを互いの中心が一致するよう仮に重ね合わせる」とは、これらが実際のバックライト装置において重ね合わされていなければならないことを意味するものではなく、点状光源の外縁の寸法と像の寸法を、それらの中心を一致させた状態において対比することを意味する。
本発明の直下型バックライト装置においては、前記スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置で測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して20%以上100%未満となることが好ましい。具体的には例えば、図9において説明したスプリット像B1-1において、正面輝度が最も高くなる位置は、通常像B1-1の中心点B91となる。この点B91で、面上のある方向に沿って角度を変化させながら輝度を測定し輝度の出向角特性を測定した場合、例えば図8に示すグラフが得られる。
図8において、横軸は出光角を示し、正面方向が0°である。また、縦軸は当該角度にて測定した輝度である。図8に示すように、正面輝度を100%とした場合において、角度±15°における輝度が20%以上100%未満であることにより、輝度むらをさらに高度に抑制することができる。
上記のような好ましい出向角特性を有する光拡散板は、例えば、光拡散板中の拡散剤の種類及び含有割合を適宜調整することにより、又は光拡散板の光入射面及び/又は出出射面の表面粗さを適宜調整することにより得ることができる。特に、前記凹凸構造を構成する面の中心線平均粗さRaが、光拡散板のヘーズが20%未満の時には3μm≧Ra≧0.05μmであり、光拡散板のヘーズが20%以上100%以下の時には2μm≧Ra≧0.0001μmであることが特に好ましい。ここで凹凸構造を構成する面の中心線平均粗さは、例えば上記四角錐4Aの場合、四角錐を構成する平面における中心線平均粗さである。
本発明の直下型バックライト装置においては、1つの点状光源に対応した2個以上のスプリット像が前記光出射面において発生し、且つ、前記2個以上の像のうち最も離れている像間の距離X2と、前記凸四角形を構成する4つの光源のうち最も離れている光源間の距離X1とが、X1≧X2となることが好ましい。これを再び図9を参照して説明すると、図9の例においては凸四角形ABCDの中で最も長い光源ピッチはX91である。一方、光源Bに対応する4つのスプリット像B1-1、B1-2、B1-3及びB1-4のうち最も離れている像同士のピッチはX92である。ここで、X91≧X92となることにより、輝度むらをさらに高度に抑制することができる。
<変形例>
なお、本発明は、前記実施形態には限定されない。
前記実施形態では、微細凹凸構造として四角錐を採用したが、これに限らず、三角錐や、五角錐、六角錐等の他の多角錐体とすることもできる。この場合においても、V字状の切り込みの数や向き、プリズム条列の断面形状等を変えることにより、前述と同様にして形成できる。例えば、三角錐の場合には、前記プリズム条列に対して、互いに直交する方向に2本のV字状の切り込みを入れることにより形成できる。
前記実施形態では、微細凹凸構造を凸状のものとしたが、凹状のものとすることもできる。さらに、凸状および凹状のものを組み合わせた構成とすることもできる。複数の凹状の多角錐体を有する微細凹凸構造を形成する場合には、例えば、前記凸状の多角錐体を形成する要領で、当該凸状の多角錐体を有するスタンパ等の転写部材を形成し、この転写部材の凸形状を転写して得られるものとすることができる。
前記実施形態では、四角錐4Aはすべて同じ寸法、外形の1種類のみからなる構成としたが、寸法や外形の異なる複数種類のものを組み合わせた構成としてもよい。また、前記実施形態では、スプリット像形成手段である微細凹凸構造を光拡散板3の光出射面に形成したが、光入射面に形成してもよいし、両面に形成してもよい。要するに、光拡散板3の少なくとも一方の面に微細凹凸構造が形成されていればよい。
前記実施形態では、スプリット像形成手段である微細凹凸構造を光拡散板3に形成したが、光拡散板3に形成したのと同様の微細凹凸構造を反射板1の表面に形成してもよい。このような構成においても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、前記実施形態では、点状光源を正方格子状に配置した態様を示したが、点状光源を対角格子状に配置し、光出射側から光拡散板を観察した状態について図7により説明する。図7に示すように、複数の点状光源の中から、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形である平行四辺形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択した場合を考える。この凸四角形の2つの対角線をAC,BDとする。
このような平行四辺形を光出射側から観察すると、光拡散板における各点状光源A,B,C,Dに対する光出射面での各像A1,B1,C1,D1は、点状光源A,B,C,Dを光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの特定領域内に観察される。
点状光源Aに着目すると、光拡散板における点状光源Aの像A1の位置と点状光源Aの直上位置A0との距離L(A01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
また、点状光源Cに着目すると、光拡散板における点状光源Cの像C1の位置と点状光源Cの直上位置C0との距離L(C01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
また、点状光源Bに着目すると、光拡散板における点状光源Bの像B1の位置と点状光源Bの直上位置B0との距離L(B01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
また、点状光源Dに着目すると、光拡散板における点状光源Dの像D1の位置と点状光源Dの直上位置D0との距離L(D01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
従って、図7に示すように、各像A1,B1,C1,D1は、図7の斜線で示す範囲W1内に観察され、発光面の輝度むらを大きく低減することができる。
この際、各像A1,B1,C1,D1同士の最も短い間隔LPは、下記(5),(6)の関係を満たすことが好ましい。これにより、スプリット像間の距離が適度な間隔で保たれるため、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる。
L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
また、本発明において、像形成位置調整手段を反射板上の凹凸構造とすることもできる。反射板上の凹凸構造は、点状光源から発する光を拡散板に向けて反射する形状であれば特に限定されないが、角錐、角錐台、円錐、半球などが好ましい。特に、各凹凸構造は、その周囲に配置される各点状光源に対向する各平面を有する角錘や角錘台等がより好ましい。このようなより好ましい態様とすることより、より一層明るいスプリット像を形成することができて、バックライトの正面輝度の均一化をより一層図ることができる。このような凹凸構造は、例えば、図10〜12に示す位置に配置できる。具体的には、図10及び図12に示すように、凹凸構造(1011、1211)の周囲に4つの点状光源(1001、1201)が配置される場合には、凹凸構造は、各点状光源に対向する四角錐または四角錐台とすることができる。また、図11に示すように、凹凸構造1111の周囲に3つの点状光源1101が配置される場合には、凹凸構造は、各点状光源に対向する三角錐または三角錐台とすることができる。このように、各凹凸構造は、点状光源の配置の仕方に合わせて適宜選択できる。
反射板に形成される凹凸構造は、その頂部が、ある点状光源の正面輝度の半分以上の輝度を示す角度領域(空間)内に含まれることが好ましい。このような好ましい態様について、図13及び図14を参照してより具体的に説明する。
図14は、反射板に形成される凹凸構造の頂部と、点状光源の放射角との位置関係を模式的に説明するための縦断面図であり、図13は、図14の例において使用される点状光源(LED)1401の、放射角と相対照度との関係を示すグラフである。図13のグラフにおける横軸は、点状光源の放射角度、即ち、反射板に垂直な方向1471に対する角度(図14においてθ1451で表される)であり、縦軸は当該放射角度における照度を、角度0°におけるものを1とした相対値で示したものである。図13に示される通り、この点状光源においては、角度領域−60°〜+60°の範囲内において、輝度が正面輝度の半分以上を示している。このような点状光源を用いる場合において、図14の例で反射板に垂直な方向1471と線1472とがなす角θ1451が60°であり、且つ線1472を線1471を軸に回転させて得られる逆円錐状の空間内に前記凹凸構造の頂部1481が存在する場合、上記好ましい条件を満たす。
また、直下型バックライト装置において、光拡散板の光出射側に、さらに輝度および輝度均斉度を向上させる目的で他の光学部材を適宜配置できる。このような光学部材としては、例えば、入射光を拡散して出射する光拡散シート、出射光の向きを調整するプリズムシート、および、輝度向上を目的とした反射型偏光子などを挙げることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。なお、部及び%は、特に制限のない限り重量基準である。
<製造例1(光拡散板用ペレットA)>
透明樹脂として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%)99.7部と、光拡散剤として平均粒径2μmのポリシロキサン重合体の架橋物からなる微粒子0.3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Aを製造した。この光拡散板用ペレットAを原料として、射出成形機(型締め力1000kN:102トン)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 K7361-1とJIS K7136とに基づいて、積分球方式色差濁度計を用いて測定した。試験板は、全光線透過率は89%であり、ヘーズは99%であった。
<製造例2(光拡散板用ペレットB)>
前記樹脂の量を97.5部、光拡散剤の量を2.5部とした以外は、前記製造例1と同様の方法にて光拡散板用ペレットBを製造した。この光拡散板用ペレットBを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は55%であり、ヘーズは99%であった。
<製造例3(スタンパ1)>
寸法387mm×308mm、厚さ100mmのステンレス鋼SUS430(JIS G4305)の全面に、厚さ100μmのニッケル-リン無電解メッキを施し、頂角90度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いて、ニッケル-リン無電解メッキ面に、長さ308mmの辺(短辺方向)とのなす角度が30度の方向に沿って、ピッチ70μm、頂角90度の三角形状の溝を複数切削加工した。次いで、この溝の長手方向と直交する方向に沿って、同じ切削工具により同ピッチの溝を形成した。これにより、ニッケル-リン無電解メッキ面に、正四角錐状の凸構造が形成されたスタンパ1を作製した。
<製造例4(スタンパ2)>
また、頂角60度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ2を作製した。
<製造例5(スタンパ3)>
図6に示す断面多角形状の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ3を作製した。
<製造例6(スタンパ4)>
寸法387mm×308mm、厚さ100mmのステンレス鋼SUS430の全面に、厚さ100μmのニッケル-リン無電解メッキを施し、頂角90度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いて、ニッケル-リン無電解メッキ面に、長さ308mmの辺(短辺方向)とのなす角度が30度(表1中30と表記)の方向に沿って、ピッチ70μm、頂角90度の三角形状の溝を複数切削加工した。次いで、この溝の長手方向とのなす角度が60度の方向(前記短辺とのなす角度が、この短辺の前記溝とは反対側の方向へ30度の方向:表1中-30と表記)に沿って、同じ切削工具により同ピッチの溝を形成した。これにより、ニッケル-リン無電解メッキ面に、正四角錐状の凸構造が形成されたスタンパ4を作製した。
<製造例7(スタンパ5)>
頂角120度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ5を作製した。
<製造例8(スタンパ6)>
頂角90度の多結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ6を作製した。
<製造例9(光拡散板用ペレットC)>
前記樹脂の量を99.95部とし、前記光拡散剤0.05部を用いた以外は、前記製造例1と同様の方法にて光拡散板用ペレットCを製造した。この光拡散板用ペレットCを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は93%であり、ヘーズは80%であった。
<製造例10(光拡散板用ペレットD)>
前記樹脂の量を99.6部とし、前記光拡散剤0.4部を用いた以外は、前記製造例1と同様の方法にて光拡散板用ペレットDを製造した。この光拡散板用ペレットDを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は81%であり、ヘーズは99%であった。
<製造例11(光拡散板用ペレットE)>
前記樹脂のペレットを、光拡散剤を添加すること無くそのまま使用し光拡散板用ペレットEとした。この光拡散板用ペレットEを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は92%であり、ヘーズは0.5%であった。
<製造例12(スタンパ7)>
寸法387mm×308mm、厚さ100mmのステンレス鋼SUS430(JIS G4305)の全面に、厚さ100μmのニッケル-リン無電解メッキを施し、頂角100度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いて、ニッケル-リン無電解メッキ面に、長さ308mmの辺(短辺方向)と平行の方向に沿って、ピッチ70μm、頂角100度の三角形状の溝を複数切削加工した。これにより、ニッケル-リン無電解メッキ面に、断面三角形状の線状凸構造が形成されたスタンパ7を作製した。
<実施例1>
内寸幅305mm、奥行き227mm、深さ16mmの乳白色プラスチック製ケースの底面に放熱用に0.5mmのアルミ板を敷き、その上に反射シート(東レ社製、E-60L)を貼着して反射板とした。次に、反射板の底に点状光源である白色チップタイプLED(日亜化学工業株式会社製、NCCW002:大きさ: 7.2×11.2×3.05mm)を中心間が縦横とも25mm(図2のP1=Q1)の正方格子状(図2に示す態様)になるように設置し、電極部に直流電流を供給できるように配線した。この際、4つのLEDにより構成される凸四角形である正方形では、その対角線距離L(A00),L(B00)がそれぞれ35.4mmであった。
次に、製造例3で得られたスタンパ1を取り付けた金型を準備し、これと製造例1で得られた光拡散板用ペレットAを用い、射出成形機(型締め力4,410kN:450トン)を用いて、四角錐が転写された凹状の表面形状を有し、厚み2mmで237mm×315mm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。
上記の光拡散板を、凹構造がLEDの反対側(反光源位置)になるようにしてプラスチックケース上に設置した。さらに、光拡散板の上に拡散シート(きもと社製 BS040)を設け、この上に、プリズムが光拡散板から遠い側でプリズム稜線が315mmの辺に平行となるようにプリズムシート(住友スリーエム社製、BEF-III)を設け、さらに複屈折を利用した反射偏光子(住友スリーエム社製 DBEF-d400)を設置して直下型バックライト装置を作製した。
次いで、作成した直下型バックライトについて、電圧3.8V、電流350mAを印加してLEDを点灯した。そして、光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置と、このLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが12.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることからL(A01)/L(A00)が0.281であり、LP/L(A00)=0.365であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出向角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して91%であった。
また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の81%であった。
また、点灯するバックライト装置について、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点の正面方向の輝度を測定し、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5,220cd/m2で、輝度均斉度は、1.30であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、いずれの方向でも輝度むらがなく表示性能が優良であった。
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:LED直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。
<実施例2>
製造例4で得られたスタンパ2を用いる他は、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評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が16.7mmであり、スプリット像同士の間隔LPが6.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.473であり、LP/L(A00)=0.195であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の84%であった。輝度平均値は5,130cd/m2で、輝度均斉度は、1.40であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例3>
製造例5で得られたスタンパ3を用いる他は、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評価した。なお、この直下型バックライト装置では、各プリズム部分が8つの斜面を有することから、1つのLEDに対して1方向あたり2つのスプリット像が得られた。このため、光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置と、このLEDの第1スプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが12.9mmであった。また、LEDの本来位置と、このLEDの第2スプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が16.7mmであり、スプリット像同士の間隔LPが6.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、第1スプリット像において、L(A01)/L(A00)が0.281であり、LP/L(A00)=0.365であった。また、第2スプリット像において、L(A01)/L(A00)が0.473であり、LP/L(A00)=0.195であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、光源に近い側のスプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の80%であった。また、同様にして、光源から遠い側のスプリット像の位置で測定したところ、正面輝度は最大輝度の85%であった。輝度平均値は5,150cd/m2で、輝度均斉度は、1.20であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、いずれの方向でも輝度むらがなく表示性能が優良であった。
<実施例4>
実施例1と同様にして得られた反射板の底に、前記同様の白色チップタイプLEDを中心間が縦方向に50mm(図3のQ2)、横方向に25mm(図3のP2)の対角格子状(図3に示す態様)になるように設置し、電極部に直流電流を供給できるように配線した。この際、4つのLEDにより構成される凸四角形である平行四辺形(図3の破線で囲まれる平行四辺形)では、その対角線距離L(A00)が45.1mmであり,対角線距離L(B00)が28.0mmであった。次に、製造例6で得られたスタンパ4を用いて実施例1と同様にして光拡散板を作製し、この光拡散板を、実施例1と同様にして前記プラスチックケース上に設置し、前記同様に拡散シート、プリズムシート、複屈折を利用した反射偏光子をこの順に設置して直下型バックライト装置を作製した。
光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、対角線距離L(A00)(45.1mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが8.1mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=45.1mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.220であり、LP/L(A00)=0.180であった。さらに、角線距離L(B00)(28.0mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが8.2mmであった。これにより、対角線距離L(B00)=28.0mmであることから、L(B01)/L(B00)が0.356であり、LP/L(B00)=0.293であった。以上より、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の80%であった。輝度平均値は5,090cd/m2で、輝度均斉度は、1.40であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例5>
製造例3で得られたスタンパ1を用いる他は、実施例4と同様にして直下型バックライト装置を作製し評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、対角線距離L(A00)(45.1mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが11.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=45.1mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.220であり、LP/L(A00)=0.265であった。さらに、対角線距離L(B00)(28.0mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が16.7mmであり、スプリット像同士の間隔LPが11.9mmであった。これにより、対角線距離L(B00)=28.0mmであることから、L(B01)/L(B00)が0.599であり、LP/L(B00)=0.427であった。以上より、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の80%であった。輝度平均値は5,160cd/m2で、輝度均斉度は、1.35であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<比較例1>
製造例7で得られたスタンパ5を用いる他は、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評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が5.8mmであり、スプリット像同士の間隔LPが8.3mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることからL(A01)/L(A00)が0.165であり、LP/L(A00)=0.234であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていなかった。また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の77%であった。
輝度平均値は5,250cd/m2で、輝度均斉度は3.20であった。直下型バックライト装置を正面方向から目視により観察したところ、輝度むらが生じ表示性能が不良であった。
<比較例2>
スタンパを用いることなく、製造例2で得られた光拡散板用ペレットBを用いて平板の光拡散板を得た他は、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評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察したところ、LEDのスプリット像が見られなかった。輝度平均値は4,950cd/m2で、輝度均斉度は2.90であった。直下型バックライト装置を正面方向から目視により観察したところ、輝度むらが生じ表示性能が不良であった。
実施例1〜5および比較例1,2の構成および結果を表1に示す。
Figure 2007114158
表1において、下記の略号の示すものは、それぞれ下記の通りである:
15°輝度比:スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度の、正面輝度に対する比
外縁輝度比:スプリット像と、対応するLEDとを、それらの中心を一致させて重ね合わせた場合における、LEDの外縁に該当する箇所でのスプリット像の正面輝度の、スプリット像の最大輝度(スプリット像の中心の輝度)に対する比
表1に示すように、実施例1〜5では輝度均斉度が高く、目視評価が良好もしくは優良であった。一方、比較例1,2では、輝度均斉度が低く、目視評価も不良であった。
<実施例6>
製造例9で得られた光拡散板用ペレットCを用い、プラスチックケースを内寸幅305mm、奥行き227mm、深さ20mmとする他は、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評価した。
LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が10.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが11.5mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.308であり、LP/L(A00)=0.326であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
次に、使用する光拡散板の表面の粗さを超深度顕微鏡で測定した。凹状のパターン面の表面粗さRa(max)は31.5μmであり、パターンを構成する四角錐状の窪みの斜面上における表面粗さRaは0.005μmであり、一方パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さRaは0.6μmであった。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出向角特性の分布を視野角測定装置(エルディム社製EzContrast)により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して33%であった。
また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の24%であった。
点灯するこのバックライト装置について、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点の正面方向の輝度を測定し、前記数式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5324cd/m2で、輝度均斉度は、1.00であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、いずれの方向でも輝度むらがなく表示性能が優良であった。
<実施例7>
光拡散板用ペレットCに代えて製造例11で得られた光拡散板用ペレットEを用い、且つ製造例8で得られたスタンパ6を用いる他は、実施例6と同様に、バックライト装置を作成し評価した。
スプリット像の位置は実施例6と同様であり、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
次に、使用する光拡散板の表面の粗さを超深度顕微鏡で測定した。凹状のパターン面の表面粗さRa(max)は31.5μmであり、パターンを構成する四角錐状の窪みの斜面上において傾斜の一番大きい方向に測定した表面粗さRaは0.15μmであり、一方パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さRaは0.6μmであった。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出向角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して25%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の73%であった。
輝度平均値は5351cd/m2で、輝度均斉度は、1.30であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例8>
光拡散板用ペレットCに代えて製造例10で得られた光拡散板用ペレットDを用い、且つスタンパとして製造例3で得たスタンパ1に代えて製造例12で得たスタンパ7を用いた他は、実施例6と同様の光拡散板を作製した。この光拡散板の表面の粗さを超深度顕微鏡で測定した。凹状のパターン面の表面粗さRa(max)は26.4μmであり、パターンを構成する線状の窪みの斜面上における表面粗さRaは0.01μmであり、一方パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さRaは0.6μmであった。
さらにLEDをプラスチックケースの短辺より45度傾けた方向にピッチ25mmで正方格子に配置した以外は実施例6と同様にしてバックライトの評価を行った。
LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が9.2mmであり、スプリット像同士の間隔LPが17.0mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.260であり、LP/L(A00)=0.481であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出向角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して96%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の97%であった。
輝度平均値は5168cd/m2で、輝度均斉度は、1.45であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例9>
木型に、底面が一辺17.68mmの正方形で高さが15.31mm、頂点が底面から平面視したときの中央部にある四角錘を反転した凹部を形成し、その凹部の底に直径0.5mmの穴を開けた。この木型に反射シート(東レ社製,188E20)を載せ120℃に加熱した。底部の穴から真空を引いて、反射シートを四角錘形状に成形した。この反射シートを、図15に示す通り、実施例1と同じバックライトの反射板上に、四角錘の頂点が上から見て正方格子の中心に位置するよう設置した。図15はこの態様におけるLEDと前記四角錘形状の反射シートとの位置関係を示す平面図である。図15に示す例において、LED1501の格子間距離P15及びQ15はいずれも25.00mmであり、四角錘の底辺R15は上に述べた通り17.68mmであり、この四角錘の頂点が、LED1501の格子の中心に位置し、且つ四角錘の底辺が、LEDにより構成される正方格子と45°の角度をなすよう、四角錘を設置した。
前記のバックライトを使用し、製造例2で得られた光拡散板用ペレットBを用い、スタンパーを使用せずに成形した、両面にパターンのない光拡散板を用いた以外は、実施例1と同様にしてバックライト装置を作成し、評価を行った。
四角錘付き反射板によって生じるLEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置と、このLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が14.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが3.8mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることからL(A01)/L(A00)が0.421であり、LP/L(A00)=0.107であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出向角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して98%であった。
点灯するこのバックライト装置について、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点の正面方向の輝度を測定し、前記数式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4632cd/m2で、輝度均斉度は、1.80であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
実施例6〜9の構成および結果を表2に示す。
Figure 2007114158
表2において、下記の略号の示すものは、それぞれ下記の通りである:
Ra(max):凹凸を有するパターン面の表面粗さ(パターン凹凸を含んだ表面粗さ測定値)
パターン面Ra:パターンを構成する凹凸の斜面上の表面粗さ
平坦面Ra:パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さ
15°輝度比:スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度の、正面輝度に対する比
外縁輝度比:スプリット像と、対応するLEDとを、それらの中心を一致させて重ね合わせた場合における、LEDの外縁に該当する箇所でのスプリット像の正面輝度の、スプリット像の最大輝度(スプリット像の中心の輝度)に対する比
本発明は、直下型バックライト装置に関し、特に、複数の点状光源を備え、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる直下型バックライト装置に関する。
従来、液晶ディスプレイ用のバックライト装置としては、例えば、反射板と、略平行に配置された複数本の線状光源(例えば、冷陰極管)と、これらの線状光源からの直射光および反射板での反射光を拡散出射して発光面となる光拡散板とをこの順に備える直下型バックライト装置が広く用いられている。このような直下型バックライト装置の発光面では、線状光源の直上部分の輝度が高く、この直上部分から離れるにつれて輝度が低くなる傾向にあり、周期的な輝度むらが生じることがあった。
そこで、例えば、特許文献1(特開平6-273760号公報)には、縞模様やドット状の光量補正パターンを光拡散板に印刷し、線状光源の真上部分に照射される光量を低減し、線状光源間に照射される光量を相対的に増やす手法が開示されている。しかしながら、この方法では、光量補正パターンによって光量の一部が遮断されるため、線状光源が照射する光量の利用率が低下し、十分な輝度が得られないという問題があった。
また、近年では、消費電力を抑えつつも十分な輝度を奏することができる観点から、冷陰極管等の線状光源の代わりにLED(発光ダイオード)等の点状光源も利用されている。しかしながら、直下型バックライト装置の光源として点状光源を利用した場合でも、前述と同様に発光面に輝度むらが生じるという問題があった。そこで、例えば、特許文献2(実用新案登録第3114467号公報)には、反射板と、複数の点状光源と、光拡散板とを備え、この光拡散板の光入射面および光出射面の両面にプリズム状のライトガイド錐体を形成して、このライトガイド錐体により、発光面の輝度むらを低減させる方法が開示されている。
しかしながら、特許文献2には、単に、光拡散板の両表面にライトガイド錐体を設けただけの構成が開示されているだけであって、より高いレベルで輝度むらを低減できるようにすることについては何ら開示されていない。このため、特許文献2に示す方法では、発光面の輝度むらを必ずしも十分に抑えることができないという問題があった。
本発明の目的は、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる直下型バックライト装置を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、複数の点状光源の中から、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源に対する光拡散板の光出射面での各点状光源の各像が、光出射出面の特定の領域内に観察されるようにする像形成位置調整手段を設けることにより、発光面の輝度むらを高度に低減できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、下記直下型バックライト装置が提供される。
(A)反射板と、複数の点状光源と、これらの点状光源からの直射光および前記反射板での反射光が光入射面から入射し、この入射した光を光出射面から拡散して出射する光拡散板とをこの順に備える直下型バックライト装置であって、前記反射板および前記光拡散板の少なくともいずれかには、前記複数の点状光源のうちの、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択した際に、前記光出射面における各点状光源A,B,C,Dの各像A1,B1,C1,D1が、前記点状光源A,B,C,Dを前記光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの、下記関係(1)〜(4)を満たす特定領域内に観察されるようにする像形成位置調整手段が設けられている直下型バックライト装置。
0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
(ただし、L(XY)は、線分XYの長さを示す)
なお、点状光源の像とは、光出射側から光出射面を観察した際に、反射板や光拡散板等により、光拡散板における点状光源の直上位置(点状光源を光拡散板に投影した位置;点状光源の本来の位置)から離れた位置に観察される点状光源の像(本願において、スプリット像と称する場合がある)のことである。なお、点状光源の像が明確には観察できない場合には、輝度計で測定した際に高輝度となる箇所がスプリット像の位置である。一般に、1つの点状光源から2つ以上のスプリット像が設けられるが、各スプリット像がどの点状光源に由来するものかを確認するためには、ある点状光源に覆い等を設けて光拡散板の光出射側から観察した際に、視認できなくなったスプリット像を特定することにより行うことができる。また、1つの点状光源から複数のスプリット像が設けられる場合には、これらのすべてのスプリット像について前記関係を満たしている必要がある。なお、前記関係は、選択され得る凸四角形の少なくとも一部について成立すればよい。
また、各点状光源間の距離を測定するにあたり、各点状光源の基準となる位置は、各点状光源の中心位置である。つまり、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択する場合には、各点状光源の中心位置を基準にして選択すればよい。
L(A01),L(B01),L(C01),L(D01)が上記関係(1)〜(4)を満たさない場合には、スプリット像が、点状光源の直上位置に近くなりすぎて、発光面に輝度むらが生じるという欠点がある。しかしながら、スプリット像の位置と点状光源の直上位置との関係が上記関係(1)〜(4)を満たすことにより、点状光源と点状光源との中間領域にスプリット像が観察されることとなり、点状光源の直上位置に加えてこの中間箇所でも十分な輝度が得られる。このため、発光面の輝度むらをより一層抑えることができる。
ここで、像形成位置調整手段は、光拡散板のみに設けてよいし、反射板のみに設けてもよいし、さらに、光拡散板および反射板の両方に設けてもよい。
(B)前記像A1,B1,C1,D1から選ばれる2つの像ののうちの最も短い間隔LPが、下記(5),(6)の関係を満たす前記直下型バックライト装置。
L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
このように、スプリット像同士の間隔LPが、上記関係(5),(6)を満たすことにより、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる。なお、スプリット像の基準となる位置は、各スプリット像の中心位置(最も輝度が高くなる位置)である。つまり、スプリット像同士の間隔LPは、各スプリット像の中心位置同士を結んだ線分の長さのことである。
(C)前記像形成位置調整手段は、前記光入射面および/または前記光出射面に形成された微細凹凸構造であり、この微細凹凸構造は、少なくとも3つの平面を有する多角錐体が所定の方向(ある一方向または互いに交差する複数方向)に沿って複数並んだ構造である前記直下型バックライト装置。
光拡散板の表面に微細凹凸構造を設けることにより、点状光源から出射された光が微細凹凸構造の表面で屈折され、点状光源の直上以外の位置で光拡散板の厚み方向に沿った方向に出射されるため、スプリット像が適当な間隔で分散した好ましい位置に観察される。このため、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる。
(D)前記微細凹凸構造が前記光出射面に形成されている前記直下型バックライト装置。
(E)前記光拡散板は、平面視略長方形状に形成され、前記複数の点状光源は、前記光拡散板の縦方向および横方向に沿って所定間隔で配置され、前記複数の多角錐体は、前記縦方向および横方向に交差する所定の方向に沿って並んでいる前記直下型バックライト装置。
(F)前記点状光源に対応する像の、当該点状光源の外縁に対応する位置での前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、当該像における正面輝度の最大値の15〜100%である前記直下型バックライト装置。
ここで、点状光源の外縁とは、点状光源の光取り出し部分の外縁のことであり、例えば、点状光源が、発光部と発光部を覆う非透明性の筐体と、前記筐体の前面で、発光部からの光が出射する透明部分とにより構成される場合には、前記透明部分の外縁のことである。
(G)前記像は、正面輝度が最大となる位置で測定した際に、前記光拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、前記法線方向の輝度である正面輝度の20%以上100%未満である前記直下型バックライト装置。
(H)前記凹凸構造を構成する平面の中心線平均粗さRaは、前記光拡散板のヘーズが20%未満の時には3μm≧Ra≧0.05μmであり、前記光拡散板のヘーズが20%以上100%以下の時には2μm≧Ra≧0.0001μmである前記直下型バックライト装置。
(I)前記像形成位置調整手段は、前記反射板上に形成された凹凸構造である前記直下型バックライト装置。
本発明の直下型バックライト装置によれば、点状光源の像が特定領域内に観察されるようにするスプリット像形成手段を備えることにより、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる。また、複数の点状光源を用いることにより、線状光源を用いる場合に比べて、消費電力を抑えた上で正面方向の輝度を高めることができる。
本発明の一実施形態に係る直下型バックライト装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る直下型バックライト装置100を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、直下型バックライト装置100は、反射板1と、複数の点状光源2と、これらの点状光源2から出射された直射光および反射板1で反射された反射光を拡散して出射する光拡散板3とをこの順に備えている。
反射板1の材質としては、白色または銀色に着色された樹脂、および金属等を用いることができ、軽量化の観点から樹脂が好ましい。また、反射板1の色は、輝度むらを低減できる、すなわち輝度均斉度を向上できる観点から白色であることが好ましいが、輝度と輝度均斉度を高度にバランスさせるため、白色と銀色とを混合してもよい。
各点状光源2には、例えば、発光ダイオード(LED)を用いることができる。各LEDの構成としては、例えば、(I)白色LEDのみからなる構成、(II)RGB三原色を組み合わせてなる構成、および(III)RGB三原色に中間色を組み合わせてなる構成等を挙げることができる。また、RGB三原色を組み合わせた構成((II)および(III))の構成)を用いた場合には、(i)赤色LEDと緑色LEDと青色LEDとを少なくとも1つずつ近接配置して、各色を混合させて白色を発光させる構成、および(ii)赤色LEDと緑色LEDと青色LEDとを適宜配置し、各色のLEDを時分割で発色させるフィールドシーケンシャル法を用いてカラー表示させる構成を挙げることができる。ここで、上記構成(i)において、各色のLEDを近接配置して1つのセットを形成している場合には、各セットの中心位置が点状光源の中心位置を意味し、この中心位置を基準にして関係(1)〜(4)を満たすことが必要である。また、上記構成(ii)の場合には、各色LEDごとに、関係(1)〜(4)を満たすことが必要である。
なお、本実施形態では、(I)の白色LEDを複数並べた構成を採用している。
複数の点状光源2は、反射板1や光拡散板2に対して下記配置とすることができる。
図2,図3は、複数の点状光源2の配置の態様を模式的に示す平面図である。図2に示すように、複数の点状光源2を配置する第1の態様としては、略長方形状である光拡散板3の縦方向および横方向に沿って、所定の間隔で配置した構成(本明細書では格子状と呼ぶ)とすることができる。なお、図2では、上下方向を光拡散板の縦方向とし、横方向を光拡散板の横方向とする。また、図3に示すように、複数の点状光源2を配置する第2の態様としては、矩形の四頂点と、この矩形の対角線の交点とに点状光源2を配置したような構成(本明細書では対角格子状(diagonal grid)と呼ぶ)とすることができる。
なお、本実施形態では、図1に示すように第1の態様の配置を採用しているが、点状光源の配置は、第1,第2の態様に限定されない。
隣り合う点状光源2の中心間の距離は、15mm〜150mmであることが好ましく、20mm〜100mmであることがより好ましい。前記距離を上記範囲とすることにより、直下型バックライト装置の消費電力を低減できるとともに、当該装置の組み立てが容易になり、かつ発光面の輝度むらを抑えることができる。
隣り合う点状光源2とは、2つの点状光源の中心間を結んだ線分において、この線分上に他の点状光源が存在しない状態にある、最も近い位置関係にある2つの点状光源のことである。例えば、図2に示すように、前記第1の態様に示す格子状の配列では、隣り合う点状光源2の中心間の距離は、縦方向および横方向に沿った点状光源間の間隔P1,Q1のことである。この際、隣り合う点状光源の中心間の距離は、すべての箇所で均一であってもよいし、部分的に変化していてもよい。部分的に変化する場合とは、例えば、直下型バックライト装置の中央箇所で、点状光源間の距離が小さくなるような場合などである。また、図3に示すように、第2の態様の対角格子状の配列では、隣り合う点状光源2の中心間の距離は、縦方向および横方向に沿った点状光源間の間隔P2,Q2のことである。
なお、本実施形態では、図2に示す格子状の配置において、P1とQ1とが等しい正方格子状の配置を採用している。
光拡散板3は、光が入射する光入射面と、入射した光を拡散して出射する光出射面とを有する平面視略矩形状の板材である。光拡散板3を構成する材質としては、ガラス、混合しにくい2種以上の樹脂の混合物、透明樹脂に光拡散剤を分散させたもの、および1種類の透明樹脂等を用いることができる。この中でも、軽量であること、成形が容易であることから樹脂が好ましく、輝度向上が容易である点からは1種類の透明樹脂が好ましく、全光線透過率とヘーズの調整が容易である点から、透明樹脂に光拡散剤を分散させたものが好ましい。
透明樹脂とは、JIS K7361-1に基づいて、両面平滑な2mm厚の板で測定した全光線透過率が70%以上の樹脂のことであり、例えば、ポリエチレン、プロピレン-エチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、芳香族ビニル単量体と低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、ポリエチレンテレフタレート、テレフタル酸-エチレングリコール-シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリカーボネート、アクリル樹脂、および脂環式構造を有する樹脂などを挙げることができる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸およびメタクリル酸のことである。
この中でも、透明樹脂としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、芳香族ビニル単量体を10%以上含有する芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、および脂環式構造を有する樹脂等の吸水率が0.25%以下である樹脂が、吸湿による変形が少ないので、反りの少ない大型の光拡散板を得ることができる点で好ましい。
脂環式構造を有する樹脂は、流動性が良好であり、大型の光拡散板3を効率よく製造できる点でより好ましい。脂環式構造を有する樹脂と光拡散剤の混合物は、光拡散板3に必要な高透過性と高拡散性とを兼ね備え、色度が良好なので、好適に用いることができる。
脂環式構造を有する樹脂は、主鎖および/または側鎖に脂環式構造を有する樹脂である。機械的強度、耐熱性などの観点から、主鎖に脂環式構造を含有する樹脂が特に好ましい。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、および不飽和環状炭化水素(シクロアルケン、シクロアルキン)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および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、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3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)ノルボルネン単量体の開環重合体及びノルボルネン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重合体;(2)単環の環状オレフィン重合体及びその水素添加物;(3)環状共役ジエン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、ビニル芳香族単量体の重合体の芳香環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芳香環の水素添加物などのビニル脂環式炭化水素重合体;などを挙げることができる。
これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン重合体およびビニル脂環式炭化水素重合体が好ましく、ノルボルネン単量体の開環重合体水素添加物、ノルボルネン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、ビニル芳香族単量体の重合体の芳香環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芳香環の水素添加物がさらに好ましい。
光拡散剤は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーとに大別できる。無機フィラーとしては、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート、およびこれらの混合物を挙げることができる。有機フィラーとしては、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリシロキサン樹脂、メラミン樹脂、およびベンゾグアナミン樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、有機フィラーとしては、ポリスチレン樹脂、ポリシロキサン樹脂、およびこれらの架橋物からなる微粒子が、高分散性、高耐熱性、成形時の着色(黄変)がない点で好ましく、これらの中でも、より耐熱性に優れる点でポリシロキサン樹脂の架橋物からなる微粒子がより好ましい。
光拡散剤の形状としては、例えば、球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、および繊維状などを挙げることができ、これらの中でも、光の拡散方向を等方的にできる点で球状が好ましい。光拡散剤は、透明樹脂内に均一に分散された状態で使用される。
透明樹脂に分散させる光拡散剤の割合は、光拡散板の厚みや、線状光源の間隔などに応じて適宜選択できるが、通常は、分散物の全光線透過率が60%〜98%となるように光拡散剤の含有量を調整することが好ましく、65%〜95%となるように光拡散剤の含有量を調整することがより好ましい。全光線透過率を上記好適な範囲とすることにより、輝度および輝度均斉度をより向上できる。なお、全光線透過率は、JIS K7361-1に基づいて、両面平滑な2mm厚みの板で測定した値である。また、ヘーズはJIS K7136により両面平滑な2mm厚みの板で測定した値である。
光拡散板3の厚みは、0.4mm〜5mmであることが好ましく、0.8mm〜4mmであることがより好ましい。光拡散板3の厚みを上記好適な範囲とすることにより、自重による撓みを抑えることができるとともに、成形の容易化を図ることができる。
次に、光拡散板3の外形について説明する。
図1に示すように、直下型バックライト装置100において、光拡散板3の光出射面には、像形成位置調整手段としての微細凹凸構造4が形成され、光拡散板3の光入射面は略平坦な平坦面となっている。なお、図1では、微細凹凸構造4を簡易的に図示している。
微細凹凸構造4は、例えば、繰り返し単位である凹構造または凸構造が複数形成された構造とすることができる。本実施形態の凹構造または凸構造は、図4に示すように、少なくとも3つの平面を有する多角錐体としての凸状の四角錐4Aである。これらの複数の四角錐4Aは、一の方向であるS方向と、このS方向に直交する他の方向であるT方向の2つの方向に沿って配列されている。四角錐4Aは、輝度むら改善の観点から、光拡散板3の短手方向および長手方向(図4中の縦方向Yおよび横方向X)とは異なる方向に沿って周期的に配列され、その配列方向はそれぞれ縦方向Yおよび横方向Xに交差している。この周期としては、20μm〜700μmであることが好ましく、30μm〜400μmであることがより好ましい。また、四角錐4Aの配列方向と、光拡散板3の短手方向(点状光源の配列方向)とのなす角度θ(90度未満の角度:ねじれ角)は、15度〜75度であることが好ましい。また、四角錐4Aの頂角は、30度〜150度であることが好ましい。なお、頂角は、四角錐の頂点を含む任意の断面を考えた際に、その角度が最も小さくなるときの角度のことである。
このような凸状の四角錐4Aを有する微細凹凸構造4は、例えば、成形が容易である点から、板状の光拡散板を用意し、この光拡散板のある表面に対して、断面三角形状の線状プリズムが略平行に複数並んで形成されたプリズム条列を形成し、次いで、線状プリズムの長手方向と直交する方向にV字状の切り込みを入れて得ることができる。
次に、本実施形態に係る直下型バックライト装置100を、光出射出側から観察した状態について説明する。図5は、光拡散板(発光面:光出射面)において、複数の点状光源の本来の位置(投影した位置)と、各点状光源のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。
図5に示すように、直下型バックライト装置100において、複数の点状光源の中から、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成するような4つの点状光源A,B,C,Dを選択した場合を考える。凸四角形は正方形である。この凸四角形の2つの対角線をAC,BDとする。
このような凸四角形を光出射側から観察すると、光拡散板における各点状光源A,B,C,Dに対する光出射面での各像A1,B1,C1,D1は、点状光源A,B,C,Dを光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの特定領域内に観察される。本発明者らは、この特定領域がどのような範囲である場合に、輝度むらを大きく低減できるかを検討した結果、下記の通りとすることが好ましいことが分かった。なお、像形成位置調整手段が四角錐4Aであるため、1つの点状光源に対して複数の像が形成されることとなるが、この場合、複数の像のうちの1つが上記の条件を満たしていればよい。
まず、点状光源Aに着目すると、光拡散板における点状光源Aの像A1の位置と点状光源Aの直上位置A0との距離L(A01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
また、点状光源Cに着目すると、光拡散板における点状光源Cの像C1の位置と点状光源Cの直上位置C0との距離L(C01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
また、点状光源Bに着目すると、光拡散板における点状光源Bの像B1の位置と点状光源Bの直上位置B0との距離L(B01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
また、点状光源Dに着目すると、光拡散板における点状光源Dの像D1の位置と点状光源Dの直上位置D0との距離L(D01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
従って、図5に示すように、各点状光源A,B,C,Dの像A1,B1,C1,D1は、図5の斜線で示す特定領域W内に観察される。これらの像A1,B1,C1,D1はこの範囲Wに観察されることにより、発光面の輝度むらを大きく低減することができる。
この際、各像A1,B1,C1,D1同士の最も短い間隔LPは、下記(5),(6)の関係を満たすことが好ましい。これにより、スプリット像間の距離が適度な間隔で保たれるため、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる。
L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
本実施形態の直下型バックライト装置によれば、スプリット像形成手段である微細凹凸構造により、スプリット像が特定領域内に観察されることから、発光面の輝度むらを高度に抑えることができる。また、点状光源を用いることにより、消費電力を抑えた上で、十分な輝度を奏することができる。
本発明において、前記凹凸構造の高さは、特に限定されないが、凹凸構造を備える面内で様々な方向に沿って測定した中心線平均粗さRaのうちの最大値Ra(max)が3μm〜1,000μmであることが好ましい。
本発明の直下型バックライト装置においては、前記スプリット像形成手段が、前記点状光源より大きいスプリット像を形成することが好ましい。これを、図5により上で説明した実施形態を例に挙げ、図9をさらに参照して具体的に説明する。点状光源A、B、C及びDからの光が上記凸状の四角錐4Aを有する光拡散板3を透過した場合、四角錐の4斜面それぞれに基づく屈折により、点状光源A、B、C及びDのそれぞれに対応して、4つずつのスプリット像が現れる。図5においては、それらのうち四角形ABCDの内部に現れるスプリット像A1、B1、C1及びD1のみを図示したが、図9においては、説明の便宜上、点状光源Bに基づく4つのスプリット像B1-1、B1-2、B1-3及びB1-4のみを図示する。スプリット像B1-1、B1-2、B1-3及びB1-4のそれぞれにおいて、実線円は点状光源Bと同じ大きさである。
ここで、スプリット像が、スプリット像形成手段により、実線円より大きい破線円の部分まで拡張される場合、輝度むらをさらに高度に抑制することができる。但し、本発明の直下型バックライト装置は、上記態様には限られず、例えば光拡散板による光拡散により、スプリット像が不明確となるものも好ましく含むことができる。
点状光源に対応する像の、当該点状光源の外縁に対応する位置での前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、当該像における正面輝度の最大値の15〜100%である。換言すれば、点状光源と、この点状光源に対応する像とを平面視して、当該像と当該点状光源とを互いの中心が一致するよう仮に重ね合わせた場合に、当該像では、当該点状光源の外縁位置における前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、正面輝度の最大値の15〜100%である。なお、正面輝度が最大値となるのは、通常、像の中心位置である。ここで、「当該像と当該点状光源とを互いの中心が一致するよう仮に重ね合わせる」とは、これらが実際のバックライト装置において重ね合わされていなければならないことを意味するものではなく、点状光源の外縁の寸法と像の寸法を、それらの中心を一致させた状態において対比することを意味する。
本発明の直下型バックライト装置においては、前記スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置で測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して20%以上100%未満となることが好ましい。具体的には例えば、図9において説明したスプリット像B1-1において、正面輝度が最も高くなる位置は、通常像B1-1の中心点B91となる。この点B91で、面上のある方向に沿って角度を変化させながら輝度を測定し輝度の出光角特性を測定した場合、例えば図8に示すグラフが得られる。
図8において、横軸は出光角を示し、正面方向が0°である。また、縦軸は当該角度にて測定した輝度である。図8に示すように、正面輝度を100%とした場合において、角度±15°における輝度が20%以上100%未満であることにより、輝度むらをさらに高度に抑制することができる。
上記のような好ましい出光角特性を有する光拡散板は、例えば、光拡散板中の拡散剤の種類及び含有割合を適宜調整することにより、又は光拡散板の光入射面及び/又は出出射面の表面粗さを適宜調整することにより得ることができる。特に、前記凹凸構造を構成する面の中心線平均粗さRaが、光拡散板のヘーズが20%未満の時には3μm≧Ra≧0.05μmであり、光拡散板のヘーズが20%以上100%以下の時には2μm≧Ra≧0.0001μmであることが特に好ましい。ここで凹凸構造を構成する面の中心線平均粗さは、例えば上記四角錐4Aの場合、四角錐を構成する平面における中心線平均粗さである。
本発明の直下型バックライト装置においては、1つの点状光源に対応した2個以上のスプリット像が前記光出射面において発生し、且つ、前記2個以上の像のうち最も離れている像間の距離X2と、前記凸四角形を構成する4つの光源のうち最も離れている光源間の距離X1とが、X1≧X2となることが好ましい。これを再び図9を参照して説明すると、図9の例においては凸四角形ABCDの中で最も長い光源ピッチはX91である。一方、光源Bに対応する4つのスプリット像B1-1、B1-2、B1-3及びB1-4のうち最も離れている像同士のピッチはX92である。ここで、X91≧X92となることにより、輝度むらをさらに高度に抑制することができる。
<変形例>
なお、本発明は、前記実施形態には限定されない。
前記実施形態では、微細凹凸構造として四角錐を採用したが、これに限らず、三角錐や、五角錐、六角錐等の他の多角錐体とすることもできる。この場合においても、V字状の切り込みの数や向き、プリズム条列の断面形状等を変えることにより、前述と同様にして形成できる。例えば、三角錐の場合には、前記プリズム条列に対して、互いに直交する方向に2本のV字状の切り込みを入れることにより形成できる。
前記実施形態では、微細凹凸構造を凸状のものとしたが、凹状のものとすることもできる。さらに、凸状および凹状のものを組み合わせた構成とすることもできる。複数の凹状の多角錐体を有する微細凹凸構造を形成する場合には、例えば、前記凸状の多角錐体を形成する要領で、当該凸状の多角錐体を有するスタンパ等の転写部材を形成し、この転写部材の凸形状を転写して得られるものとすることができる。
前記実施形態では、四角錐4Aはすべて同じ寸法、外形の1種類のみからなる構成としたが、寸法や外形の異なる複数種類のものを組み合わせた構成としてもよい。また、前記実施形態では、スプリット像形成手段である微細凹凸構造を光拡散板3の光出射面に形成したが、光入射面に形成してもよいし、両面に形成してもよい。要するに、光拡散板3の少なくとも一方の面に微細凹凸構造が形成されていればよい。
前記実施形態では、スプリット像形成手段である微細凹凸構造を光拡散板3に形成したが、光拡散板3に形成したのと同様の微細凹凸構造を反射板1の表面に形成してもよい。このような構成においても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、前記実施形態では、点状光源を正方格子状に配置した態様を示したが、点状光源を対角格子状に配置し、光出射側から光拡散板を観察した状態について図7により説明する。図7に示すように、複数の点状光源の中から、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形である平行四辺形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択した場合を考える。この凸四角形の2つの対角線をAC,BDとする。
このような平行四辺形を光出射側から観察すると、光拡散板における各点状光源A,B,C,Dに対する光出射面での各像A1,B1,C1,D1は、点状光源A,B,C,Dを光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの特定領域内に観察される。
点状光源Aに着目すると、光拡散板における点状光源Aの像A1の位置と点状光源Aの直上位置A0との距離L(A01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
また、点状光源Cに着目すると、光拡散板における点状光源Cの像C1の位置と点状光源Cの直上位置C0との距離L(C01)は、対角線の長さL(A00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
また、点状光源Bに着目すると、光拡散板における点状光源Bの像B1の位置と点状光源Bの直上位置B0との距離L(B01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
また、点状光源Dに着目すると、光拡散板における点状光源Dの像D1の位置と点状光源Dの直上位置D0との距離L(D01)は、対角線の長さL(B00)との間に下記関係を満たす。
0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
従って、図7に示すように、各像A1,B1,C1,D1は、図7の斜線で示す範囲W1内に観察され、発光面の輝度むらを大きく低減することができる。
この際、各像A1,B1,C1,D1同士の最も短い間隔LPは、下記(5),(6)の関係を満たすことが好ましい。これにより、スプリット像間の距離が適度な間隔で保たれるため、発光面の輝度むらをさらに抑えることができる。
L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
また、本発明において、像形成位置調整手段を反射板上の凹凸構造とすることもできる。反射板上の凹凸構造は、点状光源から発する光を拡散板に向けて反射する形状であれば特に限定されないが、角錐、角錐台、円錐、半球などが好ましい。特に、各凹凸構造は、その周囲に配置される各点状光源に対向する各平面を有する角錘や角錘台等がより好ましい。このようなより好ましい態様とすることより、より一層明るいスプリット像を形成することができて、バックライトの正面輝度の均一化をより一層図ることができる。このような凹凸構造は、例えば、図10〜12に示す位置に配置できる。具体的には、図10及び図12に示すように、凹凸構造(1011、1211)の周囲に4つの点状光源(1001、1201)が配置される場合には、凹凸構造は、各点状光源に対向する四角錐または四角錐台とすることができる。また、図11に示すように、凹凸構造1111の周囲に3つの点状光源1101が配置される場合には、凹凸構造は、各点状光源に対向する三角錐または三角錐台とすることができる。このように、各凹凸構造は、点状光源の配置の仕方に合わせて適宜選択できる。
反射板に形成される凹凸構造は、その頂部が、ある点状光源の正面輝度の半分以上の輝度を示す角度領域(空間)内に含まれることが好ましい。このような好ましい態様について、図13及び図14を参照してより具体的に説明する。
図14は、反射板に形成される凹凸構造の頂部と、点状光源の放射角との位置関係を模式的に説明するための縦断面図であり、図13は、図14の例において使用される点状光源(LED)1401の、放射角と相対照度との関係を示すグラフである。図13のグラフにおける横軸は、点状光源の放射角度、即ち、反射板に垂直な方向1471に対する角度(図14においてθ1451で表される)であり、縦軸は当該放射角度における照度を、角度0°におけるものを1とした相対値で示したものである。図13に示される通り、この点状光源においては、角度領域−60°〜+60°の範囲内において、輝度が正面輝度の半分以上を示している。このような点状光源を用いる場合において、図14の例で反射板に垂直な方向1471と線1472とがなす角θ1451が60°であり、且つ線1472を線1471を軸に回転させて得られる逆円錐状の空間内に前記凹凸構造の頂部1481が存在する場合、上記好ましい条件を満たす。
また、直下型バックライト装置において、光拡散板の光出射側に、さらに輝度および輝度均斉度を向上させる目的で他の光学部材を適宜配置できる。このような光学部材としては、例えば、入射光を拡散して出射する光拡散シート、出射光の向きを調整するプリズムシート、および、輝度向上を目的とした反射型偏光子などを挙げることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。なお、部及び%は、特に制限のない限り重量基準である。
<製造例1(光拡散板用ペレットA)>
透明樹脂として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%)99.7部と、光拡散剤として平均粒径2μmのポリシロキサン重合体の架橋物からなる微粒子0.3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Aを製造した。この光拡散板用ペレットAを原料として、射出成形機(型締め力1000kN:102トン)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 K7361-1とJIS K7136とに基づいて、積分球方式色差濁度計を用いて測定した。試験板は、全光線透過率は89%であり、ヘーズは99%であった。
<製造例2(光拡散板用ペレットB)>
前記樹脂の量を97.5部、光拡散剤の量を2.5部とした以外は、前記製造例1と同様の方法にて光拡散板用ペレットBを製造した。この光拡散板用ペレットBを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は55%であり、ヘーズは99%であった。
<製造例3(スタンパ1)>
寸法387mm×308mm、厚さ100mmのステンレス鋼SUS430(JIS G4305)の全面に、厚さ100μmのニッケル-リン無電解メッキを施し、頂角90度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いて、ニッケル-リン無電解メッキ面に、長さ308mmの辺(短辺方向)とのなす角度が30度の方向に沿って、ピッチ70μm、頂角90度の三角形状の溝を複数切削加工した。次いで、この溝の長手方向と直交する方向に沿って、同じ切削工具により同ピッチの溝を形成した。これにより、ニッケル-リン無電解メッキ面に、正四角錐状の凸構造が形成されたスタンパ1を作製した。
<製造例4(スタンパ2)>
また、頂角60度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ2を作製した。
<製造例5(スタンパ3)>
図6に示す断面多角形状の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ3を作製した。
<製造例6(スタンパ4)>
寸法387mm×308mm、厚さ100mmのステンレス鋼SUS430の全面に、厚さ100μmのニッケル-リン無電解メッキを施し、頂角90度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いて、ニッケル-リン無電解メッキ面に、長さ308mmの辺(短辺方向)とのなす角度が30度(表1中30と表記)の方向に沿って、ピッチ70μm、頂角90度の三角形状の溝を複数切削加工した。次いで、この溝の長手方向とのなす角度が60度の方向(前記短辺とのなす角度が、この短辺の前記溝とは反対側の方向へ30度の方向:表1中-30と表記)に沿って、同じ切削工具により同ピッチの溝を形成した。これにより、ニッケル-リン無電解メッキ面に、正四角錐状の凸構造が形成されたスタンパ4を作製した。
<製造例7(スタンパ5)>
頂角120度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ5を作製した。
<製造例8(スタンパ6)>
頂角90度の多結晶ダイヤモンド切削工具を用いた他は、製造例3と同様にして、スタンパ6を作製した。
<製造例9(光拡散板用ペレットC)>
前記樹脂の量を99.95部とし、前記光拡散剤0.05部を用いた以外は、前記製造例1と同様の方法にて光拡散板用ペレットCを製造した。この光拡散板用ペレットCを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は93%であり、ヘーズは80%であった。
<製造例10(光拡散板用ペレットD)>
前記樹脂の量を99.6部とし、前記光拡散剤0.4部を用いた以外は、前記製造例1と同様の方法にて光拡散板用ペレットDを製造した。この光拡散板用ペレットDを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は81%であり、ヘーズは99%であった。
<製造例11(光拡散板用ペレットE)>
前記樹脂のペレットを、光拡散剤を添加すること無くそのまま使用し光拡散板用ペレットEとした。この光拡散板用ペレットEを原料として、前記製造例1と同様の試験板を作成し、同様の方法で全光線透過率とヘーズを測定した。試験板は、全光線透過率は92%であり、ヘーズは0.5%であった。
<製造例12(スタンパ7)>
寸法387mm×308mm、厚さ100mmのステンレス鋼SUS430(JIS G4305)の全面に、厚さ100μmのニッケル-リン無電解メッキを施し、頂角100度の単結晶ダイヤモンド切削工具を用いて、ニッケル-リン無電解メッキ面に、長さ308mmの辺(短辺方向)と平行の方向に沿って、ピッチ70μm、頂角100度の三角形状の溝を複数切削加工した。これにより、ニッケル-リン無電解メッキ面に、断面三角形状の線状凸構造が形成されたスタンパ7を作製した。
<実施例1>
内寸幅305mm、奥行き227mm、深さ16mmの乳白色プラスチック製ケースの底面に放熱用に0.5mmのアルミ板を敷き、その上に反射シート(東レ社製、E-60L)を貼着して反射板とした。次に、反射板の底に点状光源である白色チップタイプLED(日亜化学工業株式会社製、NCCW002:大きさ: 7.2×11.2×3.05mm)を中心間が縦横とも25mm(図2のP1=Q1)の正方格子状(図2に示す態様)になるように設置し、電極部に直流電流を供給できるように配線した。この際、4つのLEDにより構成される凸四角形である正方形では、その対角線距離L(A00),L(B00)がそれぞれ35.4mmであった。
次に、製造例3で得られたスタンパ1を取り付けた金型を準備し、これと製造例1で得られた光拡散板用ペレットAを用い、射出成形機(型締め力4,410kN:450トン)を用いて、四角錐が転写された凹状の表面形状を有し、厚み2mmで237mm×315mm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。
上記の光拡散板を、凹構造がLEDの反対側(反光源位置)になるようにしてプラスチックケース上に設置した。さらに、光拡散板の上に拡散シート(きもと社製 BS040)を設け、この上に、プリズムが光拡散板から遠い側でプリズム稜線が315mmの辺に平行となるようにプリズムシート(住友スリーエム社製、BEF-III)を設け、さらに複屈折を利用した反射偏光子(住友スリーエム社製 DBEF-d400)を設置して直下型バックライト装置を作製した。
次いで、作成した直下型バックライトについて、電圧3.8V、電流350mAを印加してLEDを点灯した。そして、光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置と、このLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが12.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることからL(A01)/L(A00)が0.281であり、LP/L(A00)=0.365であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出光角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して91%であった。
また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の81%であった。
また、点灯するバックライト装置について、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点の正面方向の輝度を測定し、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5,220cd/m2で、輝度均斉度は、1.30であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、いずれの方向でも輝度むらがなく表示性能が優良であった。
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:LED直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。
<実施例2>
製造例4で得られたスタンパ2を用いる他は、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評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が16.7mmであり、スプリット像同士の間隔LPが6.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.473であり、LP/L(A00)=0.195であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の84%であった。輝度平均値は5,130cd/m2で、輝度均斉度は、1.40であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例3>
製造例5で得られたスタンパ3を用いる他は、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評価した。なお、この直下型バックライト装置では、各プリズム部分が8つの斜面を有することから、1つのLEDに対して1方向あたり2つのスプリット像が得られた。このため、光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置と、このLEDの第1スプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが12.9mmであった。また、LEDの本来位置と、このLEDの第2スプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が16.7mmであり、スプリット像同士の間隔LPが6.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、第1スプリット像において、L(A01)/L(A00)が0.281であり、LP/L(A00)=0.365であった。また、第2スプリット像において、L(A01)/L(A00)が0.473であり、LP/L(A00)=0.195であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、光源に近い側のスプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の80%であった。また、同様にして、光源から遠い側のスプリット像の位置で測定したところ、正面輝度は最大輝度の85%であった。輝度平均値は5,150cd/m2で、輝度均斉度は、1.20であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、いずれの方向でも輝度むらがなく表示性能が優良であった。
<実施例4>
実施例1と同様にして得られた反射板の底に、前記同様の白色チップタイプLEDを中心間が縦方向に50mm(図3のQ2)、横方向に25mm(図3のP2)の対角格子状(図3に示す態様)になるように設置し、電極部に直流電流を供給できるように配線した。この際、4つのLEDにより構成される凸四角形である平行四辺形(図3の破線で囲まれる平行四辺形)では、その対角線距離L(A00)が45.1mmであり,対角線距離L(B00)が28.0mmであった。次に、製造例6で得られたスタンパ4を用いて実施例1と同様にして光拡散板を作製し、この光拡散板を、実施例1と同様にして前記プラスチックケース上に設置し、前記同様に拡散シート、プリズムシート、複屈折を利用した反射偏光子をこの順に設置して直下型バックライト装置を作製した。
光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、対角線距離L(A00)(45.1mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが8.1mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=45.1mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.220であり、LP/L(A00)=0.180であった。さらに、角線距離L(B00)(28.0mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが8.2mmであった。これにより、対角線距離L(B00)=28.0mmであることから、L(B01)/L(B00)が0.356であり、LP/L(B00)=0.293であった。以上より、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の80%であった。輝度平均値は5,090cd/m2で、輝度均斉度は、1.40であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例5>
製造例3で得られたスタンパ1を用いる他は、実施例4と同様にして直下型バックライト装置を作製し評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、対角線距離L(A00)(45.1mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が9.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが11.9mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=45.1mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.220であり、LP/L(A00)=0.265であった。さらに、対角線距離L(B00)(28.0mm)の対角線の両端部に相当するLEDでは、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が16.7mmであり、スプリット像同士の間隔LPが11.9mmであった。これにより、対角線距離L(B00)=28.0mmであることから、L(B01)/L(B00)が0.599であり、LP/L(B00)=0.427であった。以上より、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の80%であった。輝度平均値は5,160cd/m2で、輝度均斉度は、1.35であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<比較例1>
製造例7で得られたスタンパ5を用いる他は、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評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察し、LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離が5.8mmであり、スプリット像同士の間隔LPが8.3mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることからL(A01)/L(A00)が0.165であり、LP/L(A00)=0.234であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていなかった。また、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において測定した、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度は、同じ位置の正面輝度に対して91%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の77%であった。
輝度平均値は5,250cd/m2で、輝度均斉度は3.20であった。直下型バックライト装置を正面方向から目視により観察したところ、輝度むらが生じ表示性能が不良であった。
<比較例2>
スタンパを用いることなく、製造例2で得られた光拡散板用ペレットBを用いて平板の光拡散板を得た他は、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評価した。光拡散板の光出射側から直下型バックライト装置を観察したところ、LEDのスプリット像が見られなかった。輝度平均値は4,950cd/m2で、輝度均斉度は2.90であった。直下型バックライト装置を正面方向から目視により観察したところ、輝度むらが生じ表示性能が不良であった。
実施例1〜5および比較例1,2の構成および結果を表1に示す。
Figure 2007114158
表1において、下記の略号の示すものは、それぞれ下記の通りである:
15°輝度比:スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度の、正面輝度に対する比
外縁輝度比:スプリット像と、対応するLEDとを、それらの中心を一致させて重ね合わせた場合における、LEDの外縁に該当する箇所でのスプリット像の正面輝度の、スプリット像の最大輝度(スプリット像の中心の輝度)に対する比
表1に示すように、実施例1〜5では輝度均斉度が高く、目視評価が良好もしくは優良であった。一方、比較例1,2では、輝度均斉度が低く、目視評価も不良であった。
<実施例6>
製造例9で得られた光拡散板用ペレットCを用い、プラスチックケースを内寸幅305mm、奥行き227mm、深さ20mmとする他は、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評価した。
LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が10.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが11.5mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.308であり、LP/L(A00)=0.326であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
次に、使用する光拡散板の表面の粗さを超深度顕微鏡で測定した。凹状のパターン面の表面粗さRa(max)は31.5μmであり、パターンを構成する四角錐状の窪みの斜面上における表面粗さRaは0.005μmであり、一方パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さRaは0.6μmであった。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出光角特性の分布を視野角測定装置(エルディム社製EzContrast)により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して33%であった。
また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の24%であった。
点灯するこのバックライト装置について、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点の正面方向の輝度を測定し、前記数式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5324cd/m2で、輝度均斉度は、1.00であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、いずれの方向でも輝度むらがなく表示性能が優良であった。
<実施例7>
光拡散板用ペレットCに代えて製造例11で得られた光拡散板用ペレットEを用い、且つ製造例8で得られたスタンパ6を用いる他は、実施例6と同様に、バックライト装置を作成し評価した。
スプリット像の位置は実施例6と同様であり、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
次に、使用する光拡散板の表面の粗さを超深度顕微鏡で測定した。凹状のパターン面の表面粗さRa(max)は31.5μmであり、パターンを構成する四角錐状の窪みの斜面上において傾斜の一番大きい方向に測定した表面粗さRaは0.15μmであり、一方パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さRaは0.6μmであった。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出光角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して25%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の73%であった。
輝度平均値は5351cd/m2で、輝度均斉度は、1.30であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例8>
光拡散板用ペレットCに代えて製造例10で得られた光拡散板用ペレットDを用い、且つスタンパとして製造例3で得たスタンパ1に代えて製造例12で得たスタンパ7を用いた他は、実施例6と同様の光拡散板を作製した。この光拡散板の表面の粗さを超深度顕微鏡で測定した。凹状のパターン面の表面粗さRa(max)は26.4μmであり、パターンを構成する線状の窪みの斜面上における表面粗さRaは0.01μmであり、一方パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さRaは0.6μmであった。
さらにLEDをプラスチックケースの短辺より45度傾けた方向にピッチ25mmで正方格子に配置した以外は実施例6と同様にしてバックライトの評価を行った。
LEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置とこのLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が9.2mmであり、スプリット像同士の間隔LPが17.0mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることから、L(A01)/L(A00)が0.260であり、LP/L(A00)=0.481であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
また、個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出光角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して96%であった。また、二次元色分布測定装置を用いて、スプリット像の位置における正面輝度を測定したところ、対応するLEDの中心位置を重ね合わせて考えた際に、そのLEDの外縁に該当する箇所での正面輝度は、スプリット像の中心の輝度である最大輝度の97%であった。
輝度平均値は5168cd/m2で、輝度均斉度は、1.45であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
<実施例9>
木型に、底面が一辺17.68mmの正方形で高さが15.31mm、頂点が底面から平面視したときの中央部にある四角錘を反転した凹部を形成し、その凹部の底に直径0.5mmの穴を開けた。この木型に反射シート(東レ社製,188E20)を載せ120℃に加熱した。底部の穴から真空を引いて、反射シートを四角錘形状に成形した。この反射シートを、図15に示す通り、実施例1と同じバックライトの反射板上に、四角錘の頂点が上から見て正方格子の中心に位置するよう設置した。図15はこの態様におけるLEDと前記四角錘形状の反射シートとの位置関係を示す平面図である。図15に示す例において、LED1501の格子間距離P15及びQ15はいずれも25.00mmであり、四角錘の底辺R15は上に述べた通り17.68mmであり、この四角錘の頂点が、LED1501の格子の中心に位置し、且つ四角錘の底辺が、LEDにより構成される正方格子と45°の角度をなすよう、四角錘を設置した。
前記のバックライトを使用し、製造例2で得られた光拡散板用ペレットBを用い、スタンパーを使用せずに成形した、両面にパターンのない光拡散板を用いた以外は、実施例1と同様にしてバックライト装置を作成し、評価を行った。
四角錘付き反射板によって生じるLEDのスプリット像を観察したところ、LEDの本来位置と、このLEDのスプリット像の位置との距離(L(A01),L(B01),L(C01),L(D01))が14.9mmであり、スプリット像同士の間隔LPが3.8mmであった。これにより、対角線距離L(A00)=L(B00)=35.4mmであることからL(A01)/L(A00)が0.421であり、LP/L(A00)=0.107であった。このため、前記関係(1)〜(6)を満たしていた。
個々のスプリット像について、スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、正面輝度に対して観察角度を変化させた際の出光角特性の分布を色彩輝度計により測定した。その結果、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、正面輝度に対して98%であった。
点灯するこのバックライト装置について、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点の正面方向の輝度を測定し、前記数式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4632cd/m2で、輝度均斉度は、1.80であった。直下型バックライト装置を正面方向と斜め方向から目視により観察したところ、斜め方向からはかすかに輝度むらがあるが、正面方向には輝度むらがなく、表示性能が良好であった。
実施例6〜9の構成および結果を表2に示す。
Figure 2007114158
表2において、下記の略号の示すものは、それぞれ下記の通りである:
Ra(max):凹凸を有するパターン面の表面粗さ(パターン凹凸を含んだ表面粗さ測定値)
パターン面Ra:パターンを構成する凹凸の斜面上の表面粗さ
平坦面Ra:パターンを有しない平坦な側の面の表面粗さ
15°輝度比:スプリット像の最も正面輝度の高くなる位置(スプリット像の中心)において、拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度の、正面輝度に対する比
外縁輝度比:スプリット像と、対応するLEDとを、それらの中心を一致させて重ね合わせた場合における、LEDの外縁に該当する箇所でのスプリット像の正面輝度の、スプリット像の最大輝度(スプリット像の中心の輝度)に対する比
図1は、本発明の実施形態に係る直下型バックライト装置を模式的に示す斜視図である。 図2は、複数の点状光源の配置の態様を模式的に示す平面図である。 図3は、複数の点状光源の配置の態様を模式的に示す平面図である。 図4は、光拡散板の微細凹凸構造を説明するための模式図である。 図5は、複数の点状光源の本来の位置と、各点状光源のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。 図6は、製造例5で用いられるダイヤモンド切削工具の断面図である。 図7は、複数の点状光源の本来の位置と、各点状光源のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。 図8は、スプリット像の好ましい特性を説明するグラフである。 図9は、複数の点状光源の位置と、点状光源の複数のスプリット像の位置とを説明するための模式図である。 図10は、反射板上の凹凸構造と点状光源との関係の例を模式的に示す平面図である。 図11は、反射板上の凹凸構造と点状光源との関係の別の例を模式的に示す平面図である。 図12は、反射板上の凹凸構造と点状光源との関係の別の例を模式的に示す平面図である。 図13は、図14の例における点状光源の放射角と相対照度との関係を示すグラフである。 図14は、反射板上の凹凸構造の頂部と、点状光源の放射角との位置関係を模式的に示す縦断面図である。 図15は、実施例9における、LEDと四角錘形状の反射シートとの位置関係を模式的に示す平面図である。

Claims (9)

  1. 反射板と、複数の点状光源と、これらの点状光源からの直射光および前記反射板での反射光が光入射面から入射し、この入射した光を光出射面から拡散して出射する光拡散板とをこの順に備える直下型バックライト装置であって、
    前記反射板および前記光拡散板の少なくともいずれかには、
    前記複数の点状光源のうちの、最も面積が小さく、かつ周の長さが最短となるような凸四角形を構成する4つの点状光源A,B,C,Dを選択した際に、前記光出射面における各点状光源A,B,C,Dの各像A1,B1,C1,D1が、前記点状光源A,B,C,Dを前記光拡散板に投影した位置A0,B0,C0,D0で囲まれる領域のうちの、下記関係(1)〜(4)を満たす特定領域内に観察されるようにする像形成位置調整手段が設けられている直下型バックライト装置。
    0.8×L(A00)>L(A01)>0.2×L(A00) ・・・(1)
    0.8×L(A00)>L(C01)>0.2×L(A00) ・・・(2)
    0.8×L(B00)>L(B01)>0.2×L(B00) ・・・(3)
    0.8×L(B00)>L(D01)>0.2×L(B00) ・・・(4)
    (ただし、L(XY)は、線分XYの長さを示す)
  2. 請求項1に記載の直下型バックライト装置において、
    前記像A1,B1,C1,D1から選ばれる2つの像の間隔のうちの最も短い間隔LPが、下記(5),(6)の関係を満たす直下型バックライト装置。
    L(A00)×0.5 ≧ LP ≧ L(A00)×0.1 ・・・(5)
    L(B00)×0.5 ≧ LP ≧ L(B00)×0.1 ・・・(6)
  3. 請求項1に記載の直下型バックライト装置において、
    前記像形成位置調整手段は、前記光入射面および/または前記光出射面に形成された微細凹凸構造であり、この微細凹凸構造は、少なくとも3つの平面を有する多角錐体が所定の方向に沿って複数並んだ構造である直下型バックライト装置。
  4. 請求項3に記載の直下型バックライト装置において、
    前記微細凹凸構造は、前記光出射面に形成されている直下型バックライト装置。
  5. 請求項3に記載の直下型バックライト装置において、
    前記光拡散板は、平面視略長方形状に形成され、
    前記複数の点状光源は、前記光拡散板の縦方向および横方向に沿って所定間隔で配置され、前記複数の多角錐体は、前記縦方向および横方向に交差する所定の方向に沿って並んでいる直下型バックライト装置。
  6. 請求項1に記載の直下型バックライト装置において、
    前記点状光源に対応する像の、当該点状光源の外縁に対応する位置での前記光拡散板の法線方向の輝度としての正面輝度が、当該像における正面輝度の最大値の15〜100%である直下型バックライト装置。
  7. 請求項1に記載の直下型バックライト装置において、
    前記像は、正面輝度が最大となる位置で測定した際に、前記光拡散板の法線方向に対して15°傾いた方向における輝度が、前記法線方向の輝度である正面輝度の20%以上100%未満である直下型バックライト装置。
  8. 請求項3に記載の直下型バックライト装置において、
    前記凹凸構造を構成する平面の中心線平均粗さRaは、前記光拡散板のヘーズが20%未満の時には3μm≧Ra≧0.05μmであり、前記光拡散板のヘーズが20%以上100%以下の時には2μm≧Ra≧0.0001μmである直下型バックライト装置。
  9. 請求項1に記載の直下型バックライト装置において、
    前記像形成位置調整手段は、前記反射板上に形成された凹凸構造である直下型バックライト装置。
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