(57)【要約】【課題】印刷で設けられたパターン印刷層を持つ光拡散体が光源からの熱により変形した際でも、均一な面発光が得られるように光源からの光を拡散させることができるバックライトユニットを提供する。【解決手段】本発明のバックライトユニット１は、開口部１０ａを有するハウジング１０と、ハウジング１０の開口部１０ａを塞いで設けられた光拡散体２０と、ハウジング１０に収容された光源３０と、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａに垂設され、先端にて光源３０を把持する光源固定部材４０とを備え、光拡散体２０は、面方向における直線光透過率について、光源固定部材４０に近接する部分が、光源固定部材４０から離れた部分より低くされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するハウジングと、該ハウジングの開口部を塞いで設けられた光拡散体と、前記ハウジングに収容された光源と、光拡散体のハウジング側の面に垂設され、先端にて前記光源を把持する光源固定部材とを備え、前記光拡散体は、パターン印刷部が設けられ、その面方向における直線光透過率について、前記光源固定部材に近接する部分が、前記光源固定部材から離れた部分より低くされていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記光源固定部材が、光拡散性を有する請求項１記載のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置等に用いられるバックライトユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の照明装置として、開口部を有するハウジングと、該ハウジングの開口部を塞いで設けられた光拡散体と、前記ハウジングに収容された光源とを備えるバックライトユニットを用いることがある。
バックライトユニットのうち、光源が直下型のものは、光源の真上が明るく、光源と光源の間は相対的に暗くなる傾向があり、そのままだと輝度の面内不均一が生じる。そのため、光源の真上と光源間で印刷する領域や大きさ、あるいは濃度を変化させたパターン印刷層を設け、光源の真上は拡散効果が高くなり、光源の間は徐々に拡散効果が低くなるようにした光拡散体を用い、光源からの光を拡散して均一化する工夫が行われている。しかし、従来のバックライトユニットでは、光源から光と共に発せられる熱によって、光拡散体に伸びや反り等の変形をもたらすことがあった。光拡散体が変形すると、光源と光拡散体の拡散効果の高い部分の位置関係がずれてしまうため、均一な面発光が得られなくなっていた。
近年、液晶表示装置が薄型化されて、光源と光拡散体との距離が短くなってきている。そのため、上記の光源の熱による光拡散体の位置ずれの問題は一層起こりやすくなっている。
光拡散体の変形の対策として、特許文献１では、ランプハウスにスペーサピンを取り付け、経時変化により光拡散体が伸びて撓んだ際にスペーサピンの先端を光拡散体に当接させて、光拡散体が撓まないように規制する方法が提案されている。
また、特許文献２では、印刷パターンと光源との位置対応が温度変動によりずれることを、光源固定板に取り付けられた位置決めピンに合う位置決め穴部をフィルム上に形成することにより防止する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３２６５１７号公報
【特許文献２】特開平６−３０１０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載の方法では、熱による光拡散体の変形を十分に防止していないため、常時均一な面発光を得ることができなかった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、光拡散体が光源からの熱により変形した際でも、均一な面発光が得られるバックライトユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、以下の様態を包含する。
（１）開口部を有するハウジングと、該ハウジングの開口部を塞いで設けられた光拡散体と、前記ハウジングに収容された光源と、光拡散体のハウジング側の面に垂設され、先端にて前記光源を把持する光源固定部材とを備え、前記光拡散体は、パターン印刷部が設けられ、その面方向における直線光透過率について、前記光源固定部材に近接する部分が、前記光源固定部材から離れた部分より低くされていることを特徴とするバックライトユニット。
（２）前記光源固定部材が、光拡散性を有する（１）記載のバックライトユニット。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のバックライトユニットによれば、光拡散体が光源からの熱により変形する際でも、均一な面発光が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
＜第一の実施形態＞
本発明のバックライトユニットの一実施形態について説明する。
図１に、本実施形態のバックライトユニットを示す。本実施形態のバックライト１は、開口部１０ａを有するハウジング１０と、ハウジング１０の開口部１０ａを塞いで設けられた光拡散体２０と、ハウジング１０に収容された光源３０、３０、・・・と、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａに垂設された光源固定部材４０と、光拡散体２０のハウジング１０と反対側の面２０ｂに設けられたプリズムシート５０とを備える。
【０００７】
（ハウジング）
本実施形態におけるハウジング１０は、略四角錘台状であり、面積の大きい側の底面が開口部１０ａになっているものである。また、ハウジング１０は、開口部１０ａを有する略四角錘台状の基体１１と、基体１１の光拡散体２０側の面に設けられた反射層１２とを有し、光源３０の光を光拡散体２０側に反射させるようになっている。
【０００８】
（光源）
本実施形態における光源３０、３０、・・・は冷陰極管である。各光源３０、３０、・・・は、図１の紙面と直交する方向に延在している。
【０００９】
（光拡散体）
本実施形態における光拡散体２０は略矩形状の平板状の板またはフィルムで、その周縁が開口部１０ａの外縁１０ｃにおいてハウジング１０に固定されている。光拡散体２０は、図２（ｃ）に示すように、基材２２上にパターン印刷部２１が設けられている。
以下、説明の便宜上、光拡散体２０において、直線光透過率が高い領域のことを高透過率領域、直線光透過率が低い領域のことを低透過率領域という。ただし、高透過率領域と低透過率領域との間に明確な境界が存在している必要はない。
直線光透過率が低い部分については、拡散光透過率が高くなっており、また、直線光透過率が高い部分については、拡散光透過率が低くなっていることが、ヘーズメーターの測定からわかっている。
直線光透過率は、どのような光学機器によって測定してもよいが、簡便に測定するには、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準拠したヘーズメーターで行うことが好ましい。
本実施形態では、図１、図２に示すように、各光源固定部材４０の図示上側（光源固定部材４０に近接する部分）が低透過率領域２０ｃとされ、各光源固定部材４０、４０の間の図示上側（光源固定部材４０から離れた部分）が高透過率領域２０ｄとされている。低透過率領域２０ｃ、および高透過率領域２０ｄはいずれも、光源３０と平行に図１、図２の紙面と直交する方向に延在している。
【００１０】
パターン印刷の印刷部分の形状は特に制限されない。例えば、上面が円形状、三角形状、四角形状、楕円形状等のドットや、帯状等が挙げられる。これら形状の中でも、汎用的である点で、上面が円形状のドットが好ましい。印刷部の形状が、上面が円形状のドットである場合、その直径は５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。ドットの直径が５μｍ以上であれば、光拡散性をより高くでき、１００μｍ以下であれば、ドットが十分に小さいため、ドットとして視認されず、粒状感のないパターンを形成できる。
所定のパターンは、光拡散体２０に求められる光拡散性に応じて適宜設定される。所定のパターンで印刷された印刷層は、光源からの光を拡散し、輝度の均斉度を効率的に向上する。その結果、光学シートを通過した光の強度分布を測定すると、輝度の均一性が図られる結果となる。
【００１１】
本実施形態のパターンとしては、例えば、光源直上の単位面積あたりのドットの面積比率が高くなるようにして低透過率領域を形成し、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径が減少するように調整して高透過率領域を形成する。特に、ドットの直径を調整する方法を用いる場合は、ハーフトーン若しくはグレイスケールの考え方に基づき、いわゆる網点の要領を用いることができるので、簡便である。
他の均斉度調整方法として、ベタ塗りの印刷層を設け、この印刷層の厚さを調整する濃度階調が挙げられる。すなわち、光源直上の印刷層の厚さが大きくなるようにして低透過率領域を形成し、光源から離れるにしたがって、徐々に印刷層の厚さを減少させることで高透過率領域を形成し、光拡散体を通過した光の均斉化を図る。
【００１２】
パターン印刷部２１の印刷層の厚みは、０．５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。印刷層２１の厚みが、０．５μｍ以上であれば、光拡散性をより高くし、直線光透過率を低くすることができる。１００μｍ以下であれば、印刷層の基材２２からの剥離を抑制できる。
【００１３】
基材２２としては、透明性樹脂からなる板またはフィルムが用いられる。基材２２を形成する透明性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、トリアセテートセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、透明基材には、可視光を透過する範囲で、着色剤が含まれていてもよいし、光拡散粒子などを含み光拡散性を有していてもよい。
基材２２のパターン印刷部２１と反対側の面は、平坦であってもよいし、凹凸パターンが形成されていてもよい。凹凸パターンが形成されている場合、凹凸部分でも光が拡散されるので、より好ましい。
本実施形態におけるパターン印刷部２１は、光源に対応して直線光透過率が変化するように形成されている。
【００１４】
（光源固定部材）
本実施形態における光源固定部材４０は、接着剤６０により、光拡散体２０における低透過率領域２０ｃと反対面のハウジング１０側の面２０ａに垂設されている。
本実施形態における光源固定部材４０は、図３に示すような鉤状で、かつ光源の長さ方向に沿って延在する長尺の部材であり、先端の断面Ｃ字状の光源把持部４１にて光源３０を保持するようになっている。また、光源把持部４１の周面から延在する接続部４２の端面４２ａにて光拡散体２０に取り付けられるようになっている。
光源固定部材４０は、図１の紙面と直交する方向に延在するように配置される。
光源固定部材４０の材質としては、光拡散体２０の基材２２の材質と同様の透明性樹脂を使用できる。中でも、光源３０の熱に対する耐熱性を有するものが好ましく、また、可撓性を有するものが好ましい。耐熱性および可撓性を有する透明性樹脂として、具体的には、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリイミド、メチルメタクリレート−スチレンの共重合体などが挙げられる。
【００１５】
（接着剤）
光源固定部材４０の接続部４２の端面４２ａには、接着剤６０が塗布されている。
本実施形態における接着剤６０は、基材２２を構成する材料と光源固定部材４０を構成する材料とを接着可能なものであり、例えば、基材２２を構成する材料および光源固定部材４０を構成する材料と同等の溶解度パラメータＳＰを有する樹脂が挙げられる。ここで、溶解度パラメータは、物質の分子間力を表す尺度であり、溶解度パラメータが近い物質同士は相溶性が高い。
接着剤６０の具体例としては、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられる。
【００１６】
（プリズムシート）
本実施形態のバックライトユニット１は、さらにプリズムシート５０を備えている。
プリズムシート５０は、光拡散体２０より出射した光の進行方向を面に対して垂直方向に揃えるためのものである。具体的なプリズムシート５０としては、例えば、片面に円錐状または角錐状の突起を規則的に多数有する樹脂シートなどが挙げられる。
【００１７】
（バックライトユニットの製造方法）
上記バックライトユニット１の製造方法の一例を以下に示す。
本製造例では、まず、基材２２の一方の面にパターン印刷部を設ける。
印刷方法としては、例えば、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。
上記印刷に用いるインキの色としては、白色インキ、黒色インキ、灰色インキ等が可能であるが、特に白色インキは光のロスが少なく、拡散光の輝度向上に適しているためこれを用いることが好ましい。
白色顔料インキ組成物には、溶剤、白色顔料、分散剤、及び対象物表面への固着剤としての樹脂が基本成分として含まれる。インキ組成物における白色顔料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２、チタンホワイト） 、シリカ（ＳｉＯ２)、炭酸カルシウム、タルク、クレー、ケイ酸アルミニウム、塩基性炭酸鉛（２ＰｂＣＯ３Ｐｂ（ＯＨ）２ 、シルバーホワイト）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ジンクホワイト）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３、チタンストロンチウムホワイト）、硫酸バリウムなどが単独または混合系で使用できる。
特に酸化チタンは、他の無機白色顔料と比べると比重が小さいため分散安定性があり、屈折率が大きく光学拡散性に優れ、化学的、物理的にも安定である。このため、顔料としての隠蔽力や光学拡散性が大きいので、本発明に使用される無機白色顔料としては酸化チタンを主成分として用いるのが好ましい。拡散光の色目を調整する目的で、上記白色顔料を混合することも可能である。
白色顔料の混合率は、インキ組成物全体の３０質量％〜６０質量％とするのが好ましい。酸化チタン以外の白色顔料は、必要により分散補助等の目的で顔料全体の３割程度までの量で使用するのが一般的である。
【００１８】
インキ組成物における樹脂としてはケトン樹脂、スルホアミド樹脂、マレイン酸樹脂、エステルガム、キシレン樹脂、アルキド樹脂、ロジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、セルロース樹脂、ビニル樹脂、フェノール樹脂、エステル樹脂などが使用できるが、中でもアクリル系樹脂が好適に使用できる。
インキ組成物における有機溶剤は樹脂の溶解、粘度の調整などを目的として使用するものでありトルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタンなどの脂肪族炭化水素系溶剤、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどのシクロパラフィン系溶剤などが単独又は混合物の形で使用できる。有機溶剤の使用量は、インク組成物全体の３０質量％〜６０質量％程度である。
その他黒インキや灰色インキで印刷することも可能である。例えば、黒インキとしてカーボンブラックを含むインクセット、灰色インキとして上記白インキと金属粒子の混合物等が使用可能である。
【００１９】
次いで、光源固定部材４０の端面４２ａに接着剤６０を塗布し、光拡散体２０の低透過率領域２０ｃのハウジング１０側の面２０ａに、端面４２ａに塗布した接着剤６０により光源固定部材４０を取り付けて垂設する。また、光源固定部材４０の光源把持部４１に光源３０を取り付けて固定する。
次に、光拡散体２０のハウジング１０の開口部１０ａを塞ぐように配置する。その際、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａの周縁と開口部１０ａの外縁１０ｃとの間に適宜の接着剤を介在させる。これにより、光拡散体２０が固定されて、バックライトユニット１が得られる。
【００２０】
以上説明したバックライトユニット１では、光拡散体２０の低透過率領域２０ｃのハウジング１０側の面２０ａに垂設された光源固定部材４０によって光源３０が把持されている。
換言すれば、光拡散体２０は、光源３０に近接する部分にて光拡散性が高くなっている。これにより、光源３０の直上で出射光が強くなりすぎることを抑えることができる。また、低透過率領域２０ｃで拡散された光は、直接または反射層１２等で反射させた後に、出射光が弱くなりやすい光源３０から離れた部分から出射させることができる。すなわち、面方向において出射光を均一化できる。
また、このバックライトユニット１では、光拡散体２０に取り付けられた光源固定部材４０により光源３０が把持されているため、光源３０の熱によって光拡散体２０が加熱されて伸びても、光源３０が光拡散体２０の伸びに同調して動くようになっている。そのため、光拡散体２０は、常に、面方向における光拡散性について、光源固定部材４０に近接する部分が、光源固定部材４０から離れた部分より高くされている。
よって、本実施形態のバックライトユニット１によれば、光拡散体２０が光源３０の熱によって変形した際でも、均一な面発光が得られるように光源３０からの光を拡散させることができる。
【００２１】
＜第二の実施形態＞
本発明のバックライトユニットの第二の実施形態について説明する。
図４に、本実施形態のバックライトユニットを示す。本実施形態のバックライトユニット２は、開口部を有するハウジング１０と、ハウジング１０の開口部を塞いで設けられた光拡散体２０とハウジング１０に収容された光源３０、３０、・・・と、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａに垂設された光源固定部材８０と、光拡散体２０のハウジング１０とは反対側の面２０ｂに設けられたプリズムシート５０とを備える。
なお、本実施形態におけるハウジング１０、光拡散体２０、光源３０、プリズムシート５０、接着剤６０は、第一の実施形態におけるハウジング１０、光拡散体２０、光源３０、プリズムシート５０、および接着剤６０と同様であるから、これらについては説明を省略する。
【００２２】
（光源固定部材）
本実施形態における光源固定部材８０は、接着剤６０により、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａに第一の実施形態同様に垂設されている。
図５に示すように、光源固定部材８０は、透明性樹脂マトリクス８０ａ中に光散乱性粒子８０ｂ、８０ｂ、・・・が含まれる材料から構成されて、光拡散性を有している。
ここで、光源固定部材８０を形成する透明性樹脂マトリクス８０ａとしては、第一の実施形態における光拡散体２０の基材２２の材質と同様の透明性樹脂を使用できる。
光散乱性粒子８０ｂとしては、例えば、アクリル系、スチレン−アクリル系、ポリエチレン系の有機架橋ポリマービーズや、シリコンビーズ、中空粒子などが使用される。
【００２３】
（バックライトの製造方法）
上記バックライトユニット２の製造方法の一例を以下に示す。
本製造例では、まず、基材２２の一方の面にパターン印刷部を形成する。その際、面方向における直線光透過率について、光源固定部材８０に近接する部分が光源固定部材８０から離れた部分より低くなるように印刷し、光拡散体２０を得る。
次いで、光源固定部材８０の端面８２ａに接着剤６０を塗布し、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａに、端面８２ａに塗布した接着剤６０により光源固定部材８０を取り付けて垂設する。また、光源固定部材８０の光源把持部８１に光源３０を取り付けて固定する。
次いで、光拡散体２０をハウジング１０の開口部１０ａを塞ぐように配置する。その際、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａの周縁と開口部１０ａの外縁１０ｃとの間に適宜の接着剤を介在させる。これにより、光拡散体２０が固定されて、バックライトユニット２が得られる。
【００２４】
以上説明したバックライトユニット２では、光拡散体２０の低透過率領域２０ｃのハウジング１０側の面２０ａに垂設された光拡散性を有する光源固定部材８０によって光源３０が把持されている。そのため、光拡散体２０のハウジング１０側の面２０ａに向かって略垂直方向に進行する光を、光拡散体２０の低透過率領域２０ｃおよび光源固定部材８０によって拡散させることができる。これにより、光源３０の直上で出射光が強くなりすぎることを抑えることができる。また、低透過率領域２０ｃおよび光源固定部材８０により拡散された光は、直接または反射層１２等で反射させた後に出射光が弱くなりやすい光源３０から離れた部分から出射させることができる。すなわち、面方向において出射光を均一化できる。
このバックライトユニット２においても、光源３０の熱によって光拡散体２０が加熱されて伸びても、光源３０と光源固定部材８０との位置関係は変化しないため、上記出射光を均一化する効果を維持できる。
よって、本実施形態のバックライトユニット２によれば、光拡散体２０が光源３０による熱によって変形した際でも、均一な面発光が得られる。
【００２５】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されない。
例えば、本発明においては、光拡散体２０は一層であってもよいし、三層以上であってもよい。
光拡散体２０が三層以上で構成されるものとしては、例えば、光拡散体２０における基材２２を、複数の層から構成された基材に置き換えたものが挙げられる。ここで、複数の層から構成された基材においては、全部の層が透明であってもよいし、一部の層のみが光拡散性を有してもよいし、全部の層が光拡散性を有してもよい。
光源固定部材４０，８０は、端面４２ａ，８２ａに塗布した接着剤６０により光拡散体２０に垂設されていたが、端面４２ａ，８２ａ側を鋭利な形状とし、接着剤を塗布した端面４２ａ，８２ａを光拡散体２０にあらかじめ設けた凹部に挿入して垂設されてもよい。
【００２６】
また、第一、第二の実施形態においては、鉤状の光源固定部材４０，８０の代わりに、環状の光源把持部を備える光源固定部材を用いることができる。
また、本発明のバックライトユニットでは、光源３０として、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点光源を用いてもよい。点光源の場合は、第一、および第二の実施形態における低透過率領域２０ｃも各点光源の位置に合わせて点状に配置される。
また、本発明のバックライトユニットでは、プリズムシート５０の光拡散体２０側と反対側の面に視野角向上フィルムを設けてもよい。
また、本発明のバックライトユニットは、プリズムシート５０を有していなくてもよい。プリズムシート５０を有さない場合には、その代わりに拡散フィルムをさらに配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のバックライトユニットの第一の実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）ドットの密度で輝度を均斉化する場合の印刷パターンの模式図である。（ｂ）インキ層の厚さで輝度を均斉化する場合の濃度階調の模式図である。（ｃ）図１に示すバックライトユニットを構成する光拡散体の一部を示す断面概略図である。
【図３】図１に示すバックライトユニットを構成する光源固定部材の斜視図である。
【図４】本発明のバックライトユニットの第二の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４に示すバックライトユニットを構成する光源固定部材を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
バックライトユニット
１０  ハウジング
１１  基体
１２  反射層
２０  光拡散体
２０ｃ  低透過率領域
２０ｄ  高透過率領域
２１  パターン印刷部
２２  基材
３０  光源
５０  プリズムシート
４０、７０  光源固定部材
６０  接着剤
８０ａ  光源固定部材マトリクス
８０ｂ  光散乱性粒子
４１  光源把持部
４２、８２  接続部
４２ａ、８２ａ  端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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