JP2008146025A - 光拡散板及び面光源装置並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度ムラの少ない均一な光を出射できる光拡散板を提供する。
【解決手段】この発明に係る光拡散板３は、断面形状が三角形である三角形凸部が複数個突設されてなる凹凸形状部４が少なくとも片面に設けられた光透過板からなり、前記凹凸形状部４は、頂角αが５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部６と、頂角βが１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部８とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、輝度ムラの少ない均一な光を出射できる光拡散板及び面光源装置並びに輝度ムラの少ない画像を表示できる液晶表示装置に関する。

液晶表示装置としては、例えば液晶セルの上下両面に一対の偏光板が配置された画像表示部の下面側（背面側）に面光源装置がバックライトとして配置された構成のものが公知である。前記バックライト用の面光源装置としては、ランプボックス内に複数の光源が配置されると共にこれら光源の前面側に光拡散板が配置された構成の面光源装置が知られている（特許文献１参照）。このような面光源装置としては、画像表示部をムラなく均一に照明できるものが求められている。
特開平７−１４１９０８号公報（段落００１２、図１）

ところで、前記面光源装置における隣り合う光源同士の間隔は、光源の配置数を低減できて省電力化できる点で、できるだけ長く設定されるのが好ましく、また光源と光拡散板との間隔は、液晶表示装置をより薄型化できる点で、できるだけ短く設定されることが好ましい。

しかしながら、上記従来の面光源装置では、光源同士の間隔を長く設定したり、あるいは光源と光拡散板との間隔を短く設定すると、複数の光源からの光を光拡散板で十分に拡散させることが困難であり、このために輝度ムラが生じやすいという問題があった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであり、輝度ムラの少ない均一な光を出射できる光拡散板及び面光源装置を提供することを目的とする。また、この発明は、輝度ムラの少ない高品質の画像を表示できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］断面形状が三角形である三角形凸部が複数個突設されてなる凹凸形状部が少なくとも片面に設けられた光透過板からなり、
前記凹凸形状部は、頂角が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部と、頂角が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部とを備えていることを特徴とする光拡散板。

［２］前記第１三角形凸部の底辺の長さが３０〜５００μｍであり、前記第２三角形凸部の底辺の長さが３０〜５００μｍである前項１に記載の光拡散板。

［３］光拡散板を平面視した状態における第１三角形凸部の占有面積の総合計を「Ｓ１」とし、光拡散板を平面視した状態における第２三角形凸部の占有面積の総合計を「Ｓ２」としたとき、両者の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝４：６〜８：２の範囲に設定されている前項１または２に記載の光拡散板。

［４］前項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備え、前記光拡散板において前記凹凸形状部が形成された面が前面側になるように配置されていることを特徴とする面光源装置。

［５］前項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、前記光拡散板において前記凹凸形状部が形成された面が前面側になるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。

［１］の発明に係る光拡散板は、断面形状が三角形である三角形凸部が複数個突設されてなる凹凸形状部が少なくとも片面に設けられた光透過板からなり、前記凹凸形状部は、頂角が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部と、頂角が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部とを備えているから、輝度ムラの少ない均一な光を出射することができる。

［２］の発明では、第１三角形凸部の底辺の長さが３０〜５００μｍであり、第２三角形凸部の底辺の長さが３０〜５００μｍであるので、凹凸形状部が目視で観察されることなく、輝度ムラを十分に抑制することができる。

［３］の発明では、光拡散板を平面視した状態における第１三角形凸部の占有面積を「Ｓ１」とし、光拡散板を平面視した状態における第２三角形凸部の占有面積を「Ｓ２」としたとき、両者の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝４：６〜８：２の範囲に設定されているから、輝度ムラを十分に抑制することができる。

［４］の発明では、［１］〜［３］のいずれかに記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備え、前記光拡散板における前記凹凸形状部が形成された面が前面側になるように配置されているから、輝度ムラの少ない均一な光を出射できる面光源装置が提供される。

［５］の発明では、輝度ムラの少ない高品質の画像表示を実現できる液晶表示装置が提供される。

この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を図１に示す。図１において、（３０）は液晶表示装置、（１１）は液晶セル、（１２）（１３）は偏光板、（１）は面光源装置（バックライト）である。前記液晶セル（１１）の上下両側にそれぞれ偏光板（１２）（１３）が配置され、これら構成部材（１１）（１２）（１３）によって画像表示部としての液晶パネル（２０）が構成されている。

前記面光源装置（１）は、前記液晶パネル（２０）の下側の偏光板（１３）の下面側（背面側）に配置されている。この面光源装置（１）は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス（５）と、該ランプボックス（５）内に相互に離間して配置された複数の線状光源（２）と、これら複数の線状光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）とを備えている。前記光拡散板（３）は、前記ランプボックス（５）に対してその開放面を塞ぐように載置されて固定されている。また、前記ランプボックス（５）の内面には光反射層（図示しない）が設けられている。

前記光拡散板（３）は、図２、３に示すように、断面形状が三角形である三角形凸部が複数個突設されてなる凹凸形状部（４）が片面に設けられた光透過板からなる。前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えている。本実施形態では、前記第１三角形凸部（６）と前記第２三角形凸部（８）とが交互に配置されている。

また、前記光拡散板（３）における前記凹凸形状部（４）が形成された面（３ｂ）が前面側に位置するように（液晶パネル側になるように）配置されている（図１参照）。即ち、前記光拡散板（３）における凹凸形状部（４）が形成されていない面（３ａ）が背面側に位置するように（光源側になるように）配置されている（図１参照）。

また、本実施形態では、前記第１三角形凸部（６）の底辺の長さ（Ｅ１）と前記第２三角形凸部（８）の底辺の長さ（Ｅ２）は同一に設定されている（図３参照）。また、本実施形態では、前記第１三角形凸部（６）の底辺は前記第２三角形凸部（８）の底辺と平行であり、且つこれら両底辺が同一平面上にあるように配置されている（図３参照）。

また、本実施形態では、前記第１三角形凸部（６）は、前記光拡散板（３）の表面に平行な一方向に沿って延ばされた断面形状が二等辺三角形の凸条部（７）で形成され、前記第２三角形凸部（８）は、前記光拡散板（３）の表面に平行な一方向に沿って延ばされた断面形状が二等辺三角形の凸条部（９）で形成され、これら複数の凸条部（７）（９）の長さ方向が互いに略平行状になるように配置されている（図２参照）。

また、本実施形態では、前記光源（２）として線状光源が用いられており、この線状光源（２）の長さ方向と前記光拡散板（３）の凸条部（７）（９）の長さ方向とが略一致するように配置されている。

上記構成に係る面光源装置（１）では、光拡散板（３）は、断面形状が三角形である三角形凸部が複数個突設されてなる凹凸形状部（４）が片面に設けられており、前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えているから、輝度ムラの少ない均一な光を出射させることができる。即ち、上記面光源装置（１）によれば、輝度ムラの少ない均一な光を液晶パネル（２０）に向けて出射させることができる。また、光拡散板（３）の凹凸形状部（４）の断面形状は二等辺三角形であるから、生産が比較的容易であって生産性に優れている。

この発明において、前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えていることが必要であるが、中でも次のような特定構成（第１好適態様・第２好適態様）を採用するのが好ましい。

［第１好適態様］
前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が５０．８〜５１．８度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１１０．４〜１１１．４度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えた構成。この第１好適態様を採用すれば、輝度ムラを十分に抑制することができる。

前記第１好適態様の中でも特に好ましい構成は、前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が５１．１〜５１．５度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１１０．７〜１１１．１度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えた構成である。

［第２好適態様］
前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が６８．８〜６９．８度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１２８．８〜１２９．８度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えた構成。この第２好適態様を採用すれば、輝度ムラを十分に抑制することができる。

前記第２好適態様の中でも特に好ましい構成は、前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が６９．１〜６９．５度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１２９．１〜１２９．５度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とを備えた構成である。

この発明において、前記第１三角形凸部（６）の底辺の長さ（Ｅ１）は３０〜５００μｍの範囲に設定されているのが好ましい。３０μｍ以上であることで輝度ムラ防止効果を十分に発現させることが可能になると共に、５００μｍ以下であることで前記凹凸形状部（４）が目視で観察されることがなくなる。中でも、前記第１三角形凸部（６）の底辺の長さ（Ｅ１）は３０〜３００μｍの範囲に設定されているのがより好ましい。

また、前記第２三角形凸部（８）の底辺の長さ（Ｅ２）は３０〜５００μｍの範囲に設定されているのが好ましい。３０μｍ以上であることで輝度ムラ防止効果を十分に発現させることが可能になると共に、５００μｍ以下であることで前記凹凸形状部（４）が目視で観察されることがなくなる。中でも、前記第２三角形凸部（８）の底辺の長さ（Ｅ２）は３０〜３００μｍの範囲に設定されているのがより好ましい。

また、隣り合う三角形凸部のピッチ間隔（Ｐ）は３０〜５００μｍの範囲に設定されるのが好ましい。３０μｍ以上であることで光拡散板の表面に対して三角形凸部を容易に加工できると共に５００μｍ以下であることで凹凸形状部（４）が目視で観察されることなく輝度ムラを十分に抑制することができる。

また、前記光拡散板（３）の厚さ（Ｔ）は、特に限定されるものではないが、０．２〜１０．０ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。このような厚さ範囲に設定することで、輝度ムラを十分に抑制しつつより一層薄型化を図ることができる。中でも、前記光拡散板（３）の厚さ（Ｔ）は０．５〜５．０ｍｍに設定されるのがより好ましい。

この発明の光拡散板（３）の製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば押出法、プレス法、切削法、射出成形法等が挙げられる。中でも、生産効率の観点から、押出法で製造されるのが好ましい。

前記押出法やプレス法で製造する場合には、例えば、断面三角形状のプリズムパターンが彫刻された版を用いて光透過板の表面に前記プリズムパターンを転写することによって光拡散板（３）を製造することができるが、その際の転写率は７０％以上であるのが好ましく、中でも８５％以上であるのがより好ましい。なお、前記転写率は、下記算出式で算出される値である。
転写率（％）＝Ｈ２÷Ｈ１×１００
Ｈ１：版に刻まれた三角形凸部の高さ
Ｈ２：得られた光拡散板の三角形凸部の高さ。

前記光拡散板（３）としては、光透過性を有する材料で作製された板であれば特に限定されずどのようなものでも使用できる。例えば、ガラス板、光学ガラス板、透光性樹脂板等が挙げられる。前記透光性樹脂板としては、例えば、アクリル系樹脂板、ポリカーボネート板、ポリスチレン板、環状ポリオレフィン板、ＭＳ樹脂板（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂板）、ＡＢＳ樹脂板、ＡＳ樹脂板（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂板）等が挙げられる。中でも、屈折率１．４５〜１．６０の光透過板が好適に用いられる。

また、本発明の光拡散板（３）は、前記凹凸形状部（４）を少なくとも片面に設けることによって光拡散機能を付与せしめたものであるが、必要に応じて板自体に光拡散性を付与することによって前記凹凸形状部（４）による光拡散機能を補うように構成しても良い。即ち、例えば、アクリル系樹脂等の透光性樹脂に、光拡散粒子であるポリスチレン粒子、シリコーン粒子等の樹脂粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子等の無機粒子等を含有せしめた組成物を成形してなる光拡散板であっても良いし、アクリル系樹脂に屈折率異方性を有する粒子を配向含有せしめてなる光拡散板であっても良い。

また、前記光源（２）としては、特に限定されるものではないが、例えば蛍光管、ハロゲンランプ、タングステンランプ等の線状光源の他、発光ダイオード等の点状光源などが挙げられる。

また、隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）は、出射光の均一度をより向上させる観点から、２０ｍｍ未満に設定されるのが好ましい。また、前記光拡散板（３）と前記光源（２）との距離（ｄ）は、出射光の均一度をより向上させる観点から、１５ｍｍ以上に設定されるのが好ましい。

なお、上記実施形態（図１〜３の実施形態）では、前記光拡散板の三角形凸部（６）（８）は、その表面に平行な一方向に沿って延ばされた凸条部（７）（９）で形成されている（１次元タイプ）（図２参照）が、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば前記光拡散板の三角形凸部（６）（８）は、その表面に平行な異なる二方向（例えば互いに直交する二方向）に沿って延ばされた凸条部（７）（９）で形成されていても良い（即ち２次元タイプであっても良い）。

また、上記実施形態では、前記第１三角形凸部（６）と前記第２三角形凸部（８）とが交互に配置されている（図３参照）が、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば図４に示すように前記第１三角形凸部（６）と前記第２三角形凸部（８）とが互いにランダムに（無秩序な順序で）配列されていても良い。

また、上記実施形態では、前記第１三角形凸部（６）の底辺の長さ（Ｅ１）と前記第２三角形凸部（８）の底辺の長さ（Ｅ２）が同一に設定された構成（図３参照）が採用されているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、Ｅ１とＥ２が異なる値に設定された構成を採用しても良い。

また、上記実施形態では、光拡散板を平面視した状態における第１三角形凸部（６）の占有面積の総合計（Ｓ１）と、光拡散板を平面視した状態における第２三角形凸部（８）の占有面積の総合計（Ｓ２）の比率は同一に設定されている（即ちＳ１＝Ｓ２）が、この発明の効果を阻害しない範囲であれば、Ｓ１とＳ２の比率は特に限定されない。ただ、輝度ムラを抑制するという効果を十分に得ることができる点で、Ｓ１：Ｓ２＝４：６〜８：２の範囲に設定されているのが好ましい。

また、上記実施形態では、前記第１三角形凸部（６）の底辺と前記第２三角形凸部（８）の底辺は平行であり、且つこれら両底辺が同一平面上に配置された構成（図３参照）が採用されているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば、両底辺が平行であってこれら両底辺が同一平面上にない構成や、両底辺が非平行状である構成等を採用することもできる。

また、上記実施形態では、隣り合う三角形凸部（６）（８）は連続するように構成されているが、特にこのような連続した構成に限定されるものではなく、この発明の効果を阻害しない範囲であれば、例えば図５に示すように隣り合う三角形凸部（６）（８）の間に平坦面が存在するように構成されていても良い。

なお、この発明の効果を阻害しない範囲であれば、前記凹凸形状部（４）は、頂角（α）が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）及び頂角（β）が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）以外の他の三角形凸部（例えば頂角が０を超えて５０度未満又は１３０度を超えて１８０度未満の二等辺三角形形状の三角形凸部、非二等辺三角形形状の三角形凸部等）を含んでなる構成であっても良い。

この発明に係る光拡散板（３）、面光源装置（１）及び液晶表示装置（３０）は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。

次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂：屈折率１．５７）１００質量部、体積平均粒子径４．３μｍのポリメタクリル酸メチル粒子（積水化成品工業株式会社製の「ＭＢＸ−５」）（光拡散粒子）２．２質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して板状に押出した後、所定形状を付与するためのパターン付きモールドを用いて熱プレスすることによって、図２、３に示す構成を備えた光拡散板（３）を製作した。即ち、片面に、頂角（α）が５１．３度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部（６）と、頂角（β）が１１０．９度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部（８）とが交互配置されてなる厚さ（Ｔ）２ｍｍの光拡散板であって、第１三角形凸部（６）の底辺の長さ（Ｅ１）が６０μｍ、第２三角形凸部（８）の底辺の長さ（Ｅ２）が６０μｍ、三角形凸部のピッチ間隔（Ｐ）が６０μｍである光拡散板（３）を製造した（図３参照）。なお、この光拡散板（３）において、第１三角形凸部（６）の底辺は第２三角形凸部（８）の底辺と平行であり、且つこれら両底辺は同一平面上に配置されている（図３参照）。

前記光拡散板（３）を用いて図１に示す構成の面光源装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いると共に、光拡散板（３）と光源（２）との距離（ｄ）を２０．０ｍｍに設定し、隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）を３０．０ｍｍに設定した。

＜比較例１＞
ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂：屈折率１．５７）１００質量部、体積平均粒子径４．３μｍのポリメタクリル酸メチル粒子（積水化成品工業株式会社製の「ＭＢＸ−５」）（光拡散粒子）３．１質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して板状に押出した後、所定形状を付与するためのパターン付きモールドを用いて熱プレスすることによって、図２、３に示すような構成を備えた光拡散板を製作した。但し、この比較例１の光拡散板では、三角形凸部の頂角は全て９０度であり、三角形凸部の底辺の長さは５０μｍ、三角形凸部のピッチ間隔は５０μｍであった。

前記光拡散板を用いて図１に示す構成の面光源装置を製作した。なお、光源として蛍光管を用いると共に、光拡散板と光源との距離（ｄ）を２０．０ｍｍに設定し、隣り合う光源同士の間隔（Ｌ）を３０．０ｍｍに設定した。

上記のようにして得られた各面光源装置について下記評価法に従い評価を行った。評価結果を表１に示す。

＜輝度測定法及び輝度均一度評価法＞
各面光源装置の輝度及び輝度均一度をマルチ輝度計（アイシステム社製「Ｅｙｅ−Ｓｃａｌｅ３Ｗ、４Ｗ」）を用いて測定した。即ち、面光源装置の光出射面全体の平均値を輝度値とする一方、輝度最小値を「Ｃ１」とし輝度最大値を「Ｃ２」としたとき次式で求められる値を輝度均一度とした。
輝度均一度＝（Ｃ１／Ｃ２）×１００

表１から明らかなように、この発明の実施例１の面光源装置では、輝度ムラの少ない均一な光を出射できることが判った。これに対し、この発明の範囲を逸脱する比較例１の面光源装置では、顕著な輝度ムラが認められた。

この発明の光拡散板は、面光源装置用の光拡散板として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。また、この発明の面光源装置は、液晶表示装置用のバックライトとして好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。

この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す模式図である。 この発明に係る光拡散板の一実施形態を示す斜視図である。 図２の光拡散板の断面図である。 この発明に係る光拡散板の他の実施形態を示す断面図である。 この発明に係る光拡散板のさらに他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…面光源装置
２…光源
３…光拡散板
３ａ…背面（凹凸形状部が形成されていない面）
３ｂ…前面（凹凸形状部が形成された面）
４…凹凸形状部
６…第１三角形凸部
８…第２三角形凸部
２０…液晶パネル
３０…液晶表示装置
α…第１三角形凸部の頂角
β…第２三角形凸部の頂角
Ｅ１…第１三角形凸部の底辺の長さ
Ｅ２…第２三角形凸部の底辺の長さ

Claims (5)

1. 断面形状が三角形である三角形凸部が複数個突設されてなる凹凸形状部が少なくとも片面に設けられた光透過板からなり、
   前記凹凸形状部は、頂角が５０〜７０度の二等辺三角形形状の第１三角形凸部と、頂角が１１０〜１３０度の二等辺三角形形状の第２三角形凸部とを備えていることを特徴とする光拡散板。
2. 前記第１三角形凸部の底辺の長さが３０〜５００μｍであり、前記第２三角形凸部の底辺の長さが３０〜５００μｍである請求項１に記載の光拡散板。
3. 光拡散板を平面視した状態における第１三角形凸部の占有面積の総合計を「Ｓ１」とし、光拡散板を平面視した状態における第２三角形凸部の占有面積の総合計を「Ｓ２」としたとき、両者の比率が、Ｓ１：Ｓ２＝４：６〜８：２の範囲に設定されている請求項１または２に記載の光拡散板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備え、前記光拡散板において前記凹凸形状部が形成された面が前面側になるように配置されていることを特徴とする面光源装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、前記光拡散板において前記凹凸形状部が形成された面が前面側になるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。

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