(57)【要約】【課題】  色の均一性に優れた直下型バックライトを提供する。【解決手段】  本発明の直下型バックライトは、  光源と、  屈折率の異なる２種類の樹脂層が積層された積層体を含む積層シートと、  拡散板と、がこの順に配置され、  該積層体は該屈折率の異なる２種類の樹脂層が交互にそれぞれ１００層以上積層され、かつ、数平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の粒子を該積層体全体に対し０．０１質量％以上１０質量％以下含有するものである。【選択図】図１
2010113814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
屈折率の異なる２種類の樹脂層が積層された積層体を含む積層シートと、
拡散板と、がこの順に配置され、
該積層体は該屈折率の異なる２種類の樹脂層が交互にそれぞれ１００層以上積層され、かつ、数平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の粒子を該積層体全体に対し０．０１質量％以上１０質量％以下含有する直下型バックライト。
【請求項２】
前記積層シートの光線透過率が５０％以下である請求項１に記載の直下型バックライト。
【請求項３】
前記積層シートと前記拡散板とが接着層を介して配置された請求項１又は２に記載の直下型バックライト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の直下型バックライトを用いた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモニター、テレビジョン等の液晶表示装置で背面光源として用いられる直下型バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
モニターやテレビジョンに用いられる液晶表示装置は液晶パネルとバックライトから構成されている。このような液晶表示装置は大型で高精細な画像や動画の表示に用いられる。そのためバックライトには高輝度が要求され光源の配置スペースが広く配置数を多く設計できる直下型バックライトが現在主流となっている。
【０００３】
また、近年は液晶表示装置の薄型化の傾向が強まり直下型バックライトの薄型設計が要求されるようになっている。直下型バックライトの薄型設計は反射板と拡散板の距離を小さくする事が一般的である。このとき光源と拡散板の距離も狭くなり光源と光源の中間は光量の不足が起こやすい状況になり、光量の不足が起こると周囲より低輝度となるので輝度ムラのある直下型バックライト照明になる問題が生じる。
【０００４】
この問題に関して様々な技術提案がされており、直下型バックライトの開口部にハーフミラーを配置してハーフミラーとバックライトの側面と底面で囲まれる空間の中で光を繰り返し反射して広角的に散乱する事で、筐体内で光を均等にする技術が知られている（特許文献１，２）。
【０００５】
ところが、特許文献１の第２項及び特許文献２の第４項に記載されたような従来のバックライト構成は明るさを得る手法として不十分であった。即ち、ハーフミラーの材料に金属メッキを用いているため金属メッキ表面で光が反射する際に一部が吸収される問題があり、輝度の低下を招く問題があった。
【特許文献１】特開平６−２５０１７１号公報
【特許文献２】特開２００６−７３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解決するために、光を吸収しない材料として樹脂からなる光学波長レベルの積層構造による干渉反射の原理を用いたハーフミラーを拡散板の下面に配置する方法がある。干渉反射とは光透過性のある異なる媒質、すなわち屈折率が異なる薄い層を多数重ね、その境の面の反射光が互いに干渉し、強め合う現象である。一般的に熱可塑性樹脂Ａ、Ｂを所定の層厚みで交互に積層した構造を持つ多層膜の反射率は熱可塑性樹脂Ａと熱可塑性樹脂Ｂの屈折率差が大きいほど、また積層数ｎが多いほど反射率が高くなる。しかしこの積層シートを直下型バックライトに用いた場合、シート面内でそれぞれの層が完全に均一な厚みではなく透過する光の分光強度が積層厚みのムラに応じてシート面内で変わる事で透過光の色が不均一になる問題があり、直下型バックライトの色均一性を損ねる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明の直下型バックライトは、
光源と、
屈折率の異なる２種類の樹脂層が積層された積層体を含む積層シートと、
拡散板と、がこの順に配置され、
該積層体が該屈折率の異なる２種類の樹脂層が交互にそれぞれ１００層以上積層され、かつ、数平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の粒子を該積層体全体に対し０．０１質量％以上１０質量％以下含有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の直下型バックライト構成によれば、色の均一性に優れた直下型バックライトを得る事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の直下型バックライトを用いた液晶表示装置の構成の一例について、図１，２を参照して説明する。図１は、バックライト装置を縦方向に切断して示す断面図である。バックライトの筐体は反射板１で覆われて液晶パネル７を向く側の一面が開口となっており、筐体内部に蛍光灯２が配置されている。開口部には光源である蛍光灯２から積層シート３、拡散板４、拡散シート５、プリズムシート６、液晶パネル７の順に配置されている。さらに筐体下部からは支持ピン８が突出している。
【００１１】
反射板１は、例えば内部に微細な気泡を含有させた白色ポリエステルシートで構成されている。この微細な気泡の形成は、シート母材、たとえばポリエステル中に、高融点の非相溶ポリマーを細かく分散させ、それを延伸（たとえば二軸延伸）することにより達成される。延伸に際して、非相溶ポリマー粒子周りにボイド（気泡）が形成され、これが光に散乱作用を発揮するため、白色化され、高反射率を得ることが可能となる。一方、液晶ディスプレイで重要な特性として画面の明るさの均整度がある。特に、画面の大きなディスプレイにおいては、反射板で反射された光が十分散乱されないと、画面の中に明るさのムラが生じきれいな画像にならない。この画面の明るさの均整度を保つために、反射板用の白色シートの表面に無機粒子を添加することで反射光を十分拡散反射させることが知られている。
【００１２】
本発明における積層シート３は、屈折率の異なる２種類の樹脂層（以下、樹脂層Ａ、樹脂層Ｂとする）を交互にそれぞれ１００層以上積層した構造の積層体１６を含んで構成されている。２種類の樹脂層を交互に複数積層した構造とは、樹脂層Ａと樹脂層Ｂとが周期的にＡ（ＢＡ）ｎ（ｎは自然数）の規則的な配列で積層されていることをいう。
積層シート３を上記のような構成で直下型バックライトに組み込むことで、蛍光灯２から照射された光は積層シート３による干渉反射と反射板１による反射によって筐体内で繰り返し反射され広角的に散乱する。このとき積層シート３に到達する光の一部は積層シート３の光線透過率に応じて拡散板４に出射されるが、筐体内部で広角的に散乱された状態の光、つまり光強度が均等に分布する光が出射されるので輝度均一性の良い直下型バックライトが得られる。また積層シート３は金属を含まないので光の吸収がなく明るい直下型バックライトが得られる。
【００１３】
樹脂層Ａと樹脂層Ｂとの最適な組み合わせは、高い反射率を光干渉現象により生み出す観点から、樹脂層間の屈折率の差の絶対値が０．０５以上であることが好ましい。屈折率差はより好ましくは０．１以上であり、さらに好ましくは、０．１２以上である。ここで樹脂層が延伸シートの場合、屈折率とは面内屈折率のことであり、シートの走行方向であるＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向の屈折率とシート幅方向であるＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向の屈折率の平均値である。屈折率は、積層シート３と同じ製膜条件で無粒子の単膜フィルムを製膜した後に、アッベ屈折率計を用いてＭＤとＴＤの屈折率を測定し、ＭＤとＴＤの屈折率の平均値を樹脂層の屈折率とすることで求める事ができる。
【００１４】
また、積層体１６を構成する樹脂層Ａと樹脂層Ｂの層数は、積層数が多いほど反射率が高くなることから、樹脂層Ａ及び樹脂層Ｂがそれぞれ１００層以上である。好ましくはそれぞれ３５０層以上である。
【００１５】
構成する各層の層厚みは、各層を構成する熱可塑性樹脂の屈折率に応じて設定すると良い。例えば、積層構造を形成する熱可塑性樹脂の屈折率はおよそ１．３〜１．９の範囲にあり、この場合の各層の厚みは、光干渉を利用し易くする観点から３０〜６５０ｎｍの範囲の値に設定することが好ましい。より好ましくは、５０〜３５０ｎｍである。
【００１６】
樹脂層Ａ，Ｂを構成する樹脂としてはポリエチレンテレフタレートとと共重合ポリエステルの組み合わせが好ましい。つまり樹脂層Ａがポリエチレンテレフタレート、樹脂層Ｂが共重合ポリエステルで構成されている、又は樹脂層Ａが共重合ポリエステル、樹脂層Ｂがポリエチレンテレフタレートで構成されていることが好ましい。
【００１７】
積層体１６の樹脂層を構成するポリエチレンテレフタレートとは、テレフタル酸とエチレングリコールの縮重合体のことである。ポリエチレンテレフタレートの工業的製造方法としては、公知の如く、テレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）とエチレングリコール（ＥＧ）のエステル交換反応（エステル交換法）、テレフタル酸（ＴＰＡ）とＥＧの直接エステル化反応（直接重合法）によって、まず、ＴＰＡをジグリコールエステル（ビス−β−ヒドロキシエチルテレフタレート（ＢＨＴ）と称す。）とする第１段目の反応と、そのＢＨＴを高温・高真空下に縮重合を進める第２段目の反応に分けて実施される。エステル交換反応では、触媒を必要とし、第１段目の反応では、公知のＣａ，Ｍａ，Ｍｇ，Ｚｎなどの弱酸塩などが用いられ、第２段目の反応である縮重合反応では、アンチモン化合物、酸化チタン化合物、ゲルマニウム化合物などを用いることができる。
【００１８】
積層体１６の樹脂層を構成するポリエステルとは、芳香族ジカルボン酸または脂肪族ジカルボン酸とジオールを主たる構成成分とする単量体からの重合により得られるポリエステルのことである。ここで、芳香族ジカルボン酸として、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4′-ジフェニルジカルボン酸、4,4′-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4′-ジフェニルスルホンジカルボン酸等を挙げることができる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ダイマー酸、ドデカンジオン酸、シクロヘキサンジカルボン酸とそれらのエステル誘導体などが挙げられる。中でも好ましくはテレフタル酸と2,6ナフタレンジカルボン酸を挙げることができる。これらの酸成分は１種のみ用いてもよく、２種以上併用してもよく、さらには、ヒドロキシ安息香酸等のオキシ酸等を一部共重合してもよい。
【００１９】
また、ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、2,2-ビス（4-ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、９，９−ビス[４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル]フルオレン、イソソルベート、スピログリコール等を挙げることができる。中でもエチレングリコールが好ましく用いられる。これらのジオール成分は１種のみ用いてもよく、２種以上併用してもよい。
【００２０】
積層体１６の樹脂層を構成する共重合ポリエステルとは、上記ポリエステルのうち、ポリエチレンテレフタレートの共重合体、ポリエチレンナフタレートの共重合体、ポリブチレンテレフタレートの共重合体、ポリブチレンナフタレートの共重合体、さらにはポリヘキサメチレンテレフタレートの共重合体、ポリヘキサメチレンナフタレートの共重合体等を用いることが好ましい。また、共重合成分としては、上記したジカルボン酸成分およびジオール成分が、それぞれ１種以上、共重合されていることが好ましい。
【００２１】
さらに、積層体１６の樹脂層を構成する共重合ポリエステルは、高精度で積層構造が実現しやすい観点から、ポリエチレンテレフタレートと同一の基本骨格を含むことが好ましい。ここで基本骨格とは、樹脂を構成する繰り返し単位のことであり、例えば、ポリエチレンテレフタレートの場合は、エチレンテレフタレートが基本骨格である。樹脂層Ａと樹脂層Ｂとが同一の基本骨格を含む樹脂であると、積層精度が高く、積層界面での層間剥離が生じにくくなるものである。
【００２２】
積層体１６の樹脂層を構成する共重合ポリエステルは、配向結晶化が生じがたいシクロヘキサンジカルボン酸成分とスピログリコール成分を含んでなるポリエステルであることが好ましい。シクロヘキサンジカルボン酸成分とスピログリコール成分を含んでなるポリエステルとは、スピログリコールとシクロヘキサンジカルボン酸を共重合したコポリエステル、またはホモポリエステル、またはそれらをブレンドしたポリエステルのことを言う。特に、ポリエチレンテレフタレートを基本骨格にもち、シクロヘキサンジカルボン酸成分とスピログリコール成分を共重合したポリエステルであることが最も好ましい。
【００２３】
シクロヘキサンジカルボン酸成分とスピログリコール成分は、屈折率を低下させ、かつ加熱や経時による物性変化が少ない観点から、その共重合量が、それぞれ、５ｍｏｌ％以上であるエチレンテレフタレート重縮合体であることが好ましい。ポリエチレンテレフタレートとの共延伸性、さらに共重合ポリエステルの屈折率の低下により高い反射率を達成させ、かつ、反射体の角度依存性を少なくする観点から、スピログリコール成分およびシクロヘキサンジカルボン酸成分の共重合量は、それぞれ、１０ｍｏｌ％以上、２０ｍｏｌ％以上がより好ましい。さらに好ましくは、３０ｍｏｌ％以上である。過度に共重合量を増やすと、樹脂間の相溶性が悪くなるために高精度で積層構造が実現し難くなり、かつ層間の剥離がしやすくなる観点からその共重合量は、６０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【００２４】
積層体１６は次のような方法で作成することができる。例えば、Ａ（ＢＡ）ｎの積層フィルムの場合、Ａ層に対応する押出機ＡとＢ層に対応する押出機Ｂの２台から熱可塑性樹脂が供給され、それぞれの流路からのポリマーが、公知の積層装置であるマルチマニホールドタイプのフィードブロックとスクエアミキサーを用いる方法、もしくは、コームタイプのフィードブロックのみを用いることにより１００層以上に積層し、次いでその溶融体をＴ型口金等を用いてシート状に溶融押出し、その後、キャスティングドラム上で冷却固化して未延伸フィルムを得る方法が挙げられる。
【００２５】
マルチマニホールドタイプのフィードブロックとは、沢田慶司「プラスチック押出成形の最新技術」（ラバーダイジェスト社）（１９９３）に記載されているような公知のフィードブロックのことである。すなわち、複数の樹脂をダイ本体に送り込む前に、フィードブロック内で合流させ、次いでダイのシングルマニホールドへ送り込んで流れを拡幅して押出すものである。
【００２６】
また、スクエアミキサーとは、ポリマー流路を断面積が四角状の流路に２分割し、さらに、分岐されたポリマーを、再度、厚み方向上下に積層されるように合わさる合流部を備えた公知の筒体である。この工程を繰り返すことにより、何層もの積層体を得ることができる。例えば、２種の樹脂からなるＡ／Ｂ／Ａ３層の積層体が、１度の分岐・合流を行うと５層の積層体になる。このような場合、積層数は、（初期の層数−１）×２のｎ乗＋１で表現できる。但し、ｎは、１度の分岐・合流をｎ回、繰り返すことを意味する。また、スクエアミキサーの分配比は、通常、１：１の等しい断面積をもつ流路に等分配で分岐されるため、同じ積層体が周期的に形成される。一方、初期の積層体の構造が傾斜構造であるならば、分配比を非等分配とすることで、スクエアミキサー通過後の積層体も連続した層厚みの傾斜構造を維持することができる。スクエアミキサー前の初期の傾斜構造は、傾斜構造となっている各層に対応するマルチマニホールドタイプのフィードブロック内の各マニホールドの圧力損失を傾斜させることにより達成できる。
【００２７】
以上より、マルチマニホールドタイプのフィードブロックとスクエアミキサーを組み合わせれば、例えば、マルチマニホールドタイプのフィードブロックにて１１層に積層された溶融状態の積層体が、スクエアミキサーを４回通過すると、１６１層の積層体を得ることができる。より層数を多くする方法としては、複数のフィードブロックを並列に並べる方法、スクエアミキサーの回数を増加させる方法、フィードブロック内で得られる積層流の層数を増加させる方法が挙げられる。ここでのマルチマニホールドタイプのフィードブロックとしては、特開２００６−４４２１２号公報に記載のタイプＩＩのフィードブロックが例示される。
【００２８】
しかしながら、上記したマニホールドタイプのフィードブロックを用いると、装置サイズが大型化し、また、スクエアミキサーを複数回通過するために高い積層精度を維持した多層積層されたフィルムを得ることは難しい。そのため、本発明のマット調フィルムにおいては、多数の微細スリットを有するコームタイプのフィードブロックを用いて積層構造を得ることが好ましい。このコームタイプのフィードブロックについての詳細は、特開２００５−３５２２３７号公報に記載されている。このフィードブロックは、スリットの数を増やすことにより容易に４００層までの積層体を一度に形成することが可能である。さらに、スクエアミキサーを組み合わせれば、１０００層以上の積層体を得ることができる。さらに高い積層精度を実現するためには、スクエアミキサーを用いずに多数の微細スリット部材を並列に少なくとも２つ以上並べることにより、容易に８００層以上の積層体を得ることができる。製造方法についての詳細は、特開２００５−３５２２３７号公報に記載されている。
【００２９】
積層シート３の透過率は、２０％以上５０％以下であることが好ましい。透過率が２０％以上であると、筐体内で広角的に光が散乱されるときに反射板１や蛍光灯２に光が吸収されたり、反射板１の裏面に光が抜けたりすることによる光量のロスが小さくなるので輝度が高くできる。一方、５０％以下であると筐体内での光の繰り返し反射の効率が良く、筐体内で広角的に光が散乱されて光強度の均一性を向上する効果が高くなるので蛍光管の輝度ムラが見えにくくなる。透過率は、より好ましくは２０％以上４０％以下、さらに好ましくは２０％以上３０％以下である。なお透過率を測定する際の光源としては、Ｄ６５、Ｃ、Ａ、Ｆ６、Ｆ１０、三波長型の白色ＬＥＤ等が用いられるが、本願における透過率はＤ６５光源を用いた測定値のことである。
【００３０】
積層体１６を構成する複数の樹脂層１０のなかには、図２で示すように内部に粒子９を含有するものがある。樹脂層１０の厚みがシート面内で均一でないことによる干渉反射の分光特性の違いに応じて、透過光の色ムラが発生することで色の均一性を妨げる不具合がおこるが、粒子９があることで光散乱が起こり、光散乱により積層体１６を横断する光の経路交差を作り出し混色させることで色の均一性を増す機能が発現する。光散乱は、前記した粒子９と屈折率が異なる媒体との間に起こる光散乱（ミー散乱、レイリー散乱）と、表面形状に依存した光散乱がある。従い、内部に粒子９が存在する樹脂層を有する積層体１６を透過した光は、粒子９が存在する樹脂層を有さない積層体１６と比較して、シート面内で色の均一性に優れている。また粒子９は全ての樹脂層中に存在する必要はないが、光拡散性は光路長が長いほど、その性質は強くなるため、好ましくは１００層以上に存在すると良い。
【００３１】
本発明は、干渉反射を損なうことなく、易滑性、光拡散効果もしくは色均一性を付与する観点から、粒子９の形状としては、凝集粒子、真球状粒子、数珠状粒子、コンペイト状粒子、鱗片状粒子などの粒子形状を使うことができる。また、その材質としては、易滑性を付与する観点から、シリカ、酸化珪素、珪酸アルミニウム、ポリイミド系樹脂、のポリオレフィンあるいは変性ポリオレフィン系樹脂、架橋ないし無架橋ポリスチレン系樹脂、架橋ないし無架橋アクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂等の樹脂、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、フマール酸アミドなどの各種アミド化合物を挙げることができる。光拡散効果を付与することによって、バックライトの輝度不均一性及び色不均一性を抑制する観点からは、シリカ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ノルボルネン系の脂環式オレフィン、スチレンアクリロニトリルコポリマー、ポリ４−メチルペンテン１、ポリビニルアルコール、エチレン／酢ビコポリマー、ナイロン６，１１，１２，６６、ポリカーボネート、アクリルビーズなどが好ましい。また、これらの共重合体であっても良い。
【００３２】
本発明における粒子９は、易滑性の観点からは、真球状のシリカ、あるいは架橋ポリスチレンを用いることが好ましい。また、干渉反射を起こさせやすくする観点から、粒子９の数平均粒径は１μｍ以下で、積層体１６全体に対する含有率が０．１質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、数平均分子量が０．５μｍ以下で含有率が０．０５重量％以下である。さらに好ましくは、数平均分子量が０．１μｍ以下で含有率が０．０１重量％以下である。
【００３３】
一方、光拡散効果もしくは色均一性効果を付与する観点からは、特に、真球状のシリカ、架橋ポリスチレン、ポリ４−メチルペンテン１、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボーネート、エチレンプロピレンコポリマー、メタロセンやチーグラーナッタ触媒にて共重合したノルボルネンとエチレンの共重合体である環状オレフィンコポリマー、ノルボネン系モノマーの開環メタセシス重合および水素化により得られる環状ポリオレフィンが好ましい。粒子の含有率は、干渉反射を起こし易くする観点から、積層体１６全体に対して１０質量％以下である。好ましくは５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。また、光拡散による色均一性を起こし易くする観点から、好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０５重量％以上である。また、色均一性を良くする観点から、粒子９の数平均粒径は、余り大きすぎると層を破壊により干渉反射を起こし難くなるため、１０μｍ以下である。好ましくは５μｍ以下である。さらに好ましくは２μｍ以下である。一方、余り小さすぎると光散乱（ミー散乱、レイリー散乱）が十分に起こらないため１μｍ以上である。
【００３４】
また、粒子を含有する層の厚みｔ（ｎｍ）と粒子９の数平均粒径ｒ（ｎｍ）の比率ｒ／ｔの関係は１以上であることが好ましい。ｒ／ｔが１未満であると、粒子９が層に埋没してしまうため、粒子９による光散乱が十分に起こらず、色均一性の観点から好ましくない。より好ましくは、５以上である。さらに、好ましくは２０以上である。一方、ｒ／ｔは１００以下が好ましい。ｒ／ｔが１００を超えると、粒子９が積層を大きく崩れるので干渉反射が十分に起こらず透過率が高くなるため、輝度均一性の観点から好ましくない。
【００３５】
また積層シート３の蛍光灯２側には他の光学機能を有する光学機能層があっても良い。光学機能には紫外線吸収、光散乱、屈折、回折等があげられ、光学機能層は多層積層シート３と接着層を介して一体であることもでき、積層シート３とは別体のシート状であってもよい。紫外線吸収機能があると蛍光灯２から発生した紫外線を略遮断することができるので、積層シート３や拡散板４に含まれている樹脂の劣化を抑制でき耐光性が向上する。光散乱、屈折、回折の機能があると積層シート３に入射されて横断する光の経路交差をより作り出すことができるので色の均一性を増す機能が発現するばかりでなく、積層シート３で干渉反射されて筐体の下方へ戻る光をより広角的に分布させる事ができるので筐体内で光強度の均一性をより優れたものにする機能も発現する。
【００３６】
また積層シート３の蛍光灯２側にはハードコート層があっても良い。ハードコート層があることで、拡散板４のたわみを防止する支持ピン８の先端部と多層積層シート３が擦れて、擦れた箇所がバックライト照明の中で影のように周囲より暗く見えて輝度の均一性を損なう不具合を防止することができる。
【００３７】
本発明のおける光源は冷陰極管（ＣＣＦＬ）、外部電極蛍光灯（EEFL）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）等を用いる事が出来る。発光ダイオードは青ＬＥＤと黄色の蛍光体を組み合わせてＬＥＤから青の光を発光させたのち一部の光で蛍光体を励起させ青と黄色の混色により白色を得るものと、紫外ＬＥＤと複数色（例えば赤緑青）の蛍光体を組み合わせて紫外光により蛍光体を励起させ複数色（赤緑青）の混色により白色を得るものと、単波長のＬＥＤであり複数色（例えば赤緑青）のＬＥＤを配置させて別個に発光された色を空間で混色して白色を得るものがあるが特に限定されない。本発明は筐体内で光が繰り返し反射され広角的に散乱する事で筐体内の光を均等に分布させることができるため、単波長のＬＥＤを複数色（例えば赤緑青）配置させるバックライト設計であっても混色が良く色の均一性に優れた直下型バックライトが得られる。
【００３８】
本発明における拡散板４は、例えば光拡散材が分散したコア層と紫外線吸収剤や梨地面を形成するためのビーズが分散された表面層とで構成されている。但し、表面層は梨地面に限らずプリズムやレンチキュラー等の形状が形成されたものもあるが本発明においては特に限定されない。さらに積層シート３、拡散シート５やプリズムシート６は撓みやヨレがなく配置させる必要があるため、拡散板４は積層シート３、拡散シート５やプリズムシート６支持体として用いられることもある。積層シート３、拡散シート５やプリズムシート６に撓みやヨレがないと、光学シート間の接触あるいは光学シートと液晶表示パネルとの間の接触が起こらず均一な輝度の照明が得られる。また拡散板４の厚みは０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。拡散板４の厚みが０．８ｍｍ以上であると必要な剛性が得られ支持体としての機能が得られる。一方、厚みが２ｍｍ以下であるとバックライトを薄く設計する事ができる。拡散板４の厚みはより好ましくは１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。拡散板４に入射された光は、拡散板４の表面に形成された梨地面による光散乱やプリズムによる屈折、拡散板４の内部に存在する光拡散材による体積散乱によって、さらに輝度や色の均一性が向上した状態で出射される。
【００３９】
また、積層シート３と拡散板４は接着層を介して一体の構成になっていることが好ましい。このようにすることで、積層シート３と拡散板４の界面に空気層等の空間がなくなり、界面で起こるフレネル反射光等による正面輝度に寄与しないロス光を現象させる事ができるので、輝度の高いバックライト照明を得ることが可能になる。さらに支持体である拡散板４と積層シート３が一体となるので、積層シート３の撓みやヨレをより優れた方法で防止することが可能になる。
【００４０】
さらに拡散板４の積層シート３が配置された面と反対側の面には、積層シート３と略同じ線膨張を持つ材料が接着層を介して一体となっていることが好ましい。このようにすることで、蛍光灯２が点灯した際に拡散板４が熱量を受けても拡散板４の両面に略同じ線膨張の材料が接着されているので反りを抑制することができる。なお、接着層を構成する接着材料としては、透光性を有するものであれば特に制限されず、例えば、アクリル系粘着剤、エチレン酢酸ビニル重合体による粘着剤、ホットメルト系粘着剤、熱硬化性接着剤、反応性接着剤であるシアノアクリレート系接着剤、エポキシ接着剤、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂などを用いることができる。
【００４１】
拡散シート５は透明な層と梨地面を形成するためのビーズが分散された表面層とで構成されている。但し、コア層に互いの屈折率が異なる２種以上の材料を含ませることで体積散乱機能を有するものもあるが、本発明においては特に限定されない。拡散シート５に入射した光は、拡散シート５の表面に形成された梨地面による光散乱によって、さらに輝度や色の均一性が向上した状態で出射される。
【００４２】
プリズムシート６は透明な層とバックライト正面方向に光を集光するためのプリズムが形成された表面層とで構成される。プリズム断面は二等辺三角形状で頂点の角度は略９０°である。プリズムは液晶パネル側にありプリズム稜線が蛍光灯２の長手方向と略平行な関係で配置される。もしくはプリズム稜線は液晶表示装置が使用状態で設置されたときに水平と略平行な関係で配置される。プリズムシート６に入射した光はプリズムによる屈折でバックライト正面方向に集光されるので正面輝度が向上する。また、頂角が略９０°であるのでプリズムシート６に略垂直に入射した光は２度以上の全反射を受けてバックライト下部へ再帰反射される。再帰反射された光は下部に戻り再度反射されて再びプリズムシートに到達するが、このとき光経路が増えることで輝度と色の均一性がさらに向上する。従い、プリズムシート６を出射した光は正面輝度が高く、さらに輝度と色の均一性に優れたバックライト照明になっている。
【００４３】
以上のように反射板１、蛍光灯２、多層積層シート３、拡散板４、拡散シート５、プリズムシート６を含む直下型バックライトの上に透過型の液晶パネル７を配置することで液晶表示装置が構成される。
【００４４】
なお、拡散板４と液晶パネル７の間に配置される部材は拡散シート５、プリズムシート６に限定されない。シートの枚数、種類や重畳の順番は、輝度や輝度の均一性に応じて適切に選択がなされれば良い。シートはビーズコート層を表面に持つ拡散シート、プリズム層を表面に持つプリズムシートやホログラム層を表面に持つホログラムシートでも良く、基材は透明性樹脂層や２種以上の異屈折率を持つ異なる材料を含んでなる体積散乱機能を有した樹脂層を用いたものでも良い。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
[効果の評価方法]
[直下型バックライトの色均一性、管ムラ及び平均輝度の評価方法]
直下型バックライトによる評価方法は次の通りである。
【００４６】
電圧を印加して対角３２インチのバックライト照明装置の蛍光灯を点灯させて、蛍光灯の発光を安定させるため３０分以上のエージングを行った。その後、バックライト照明装置の発光エリア中央部から垂直方向に設置された輝度計を用いて光学系とバックライト発光面の法線出しをした後にレンズのピントを合わせてバックライト照明エリア全体が視野に入る状態で画像を撮影した。輝度計はコニカミノルタ製のCA-2000を用いた。輝度計の設定条件は広角レンズを用い測定距離が９０ｃｍ、測定点数が４９０×４９０、ノイズの影響を考慮するための出力の積算回数を４とした。次に画像データをコニカミノルタ製のデータ管理ソフトウェアCA-S２０ｗを用いて解析した。解析処理は画像内からバックライト照明装置の発光エリアを選択して不要な画素は解析処理から除外してから行った。
色空間の設定をLvxyとして、有効な画素の色度値Xと色度値Yの数値データを得た。次に色度値Xと色度値Yの数値データから表計算ソフト（Excel２００３）を用いて色度値Xと色度値Yの平均値、最大値と最小値を計算した。さらに最小値から最大値を除算して１００乗じた数値を色均一性とした。実施例と比較例の色均一性の値を比較してバックライト照明装置の発光色の均一性を比較した。
また、有効画素の輝度データの平均値を平均輝度とした。
【００４７】
また、有効画素の輝度データから表計算ソフト（Excel２００３）を用いて光源長手方向と平行関係になる輝度データの平均値を計算することで、光源長手方向と直交する断面の輝度分布データを作成した。この輝度分布データのバックライト中央部にあたる蛍光灯１本分の範囲データを取り出して平均輝度を算出し、このデータ群の各輝度値を平均輝度値で除算処理を行い、最大値から最小値を引いて得られる値を管ムラ値とした。
【００４８】
[光線透過率の測定方法]
５０ｍｍ角にカットした積層シートを、日本電色工業（株）製ヘイズメーターＮＤＨ２０００（Ｄ６５光源）を用いて、ＭＤ方向とＴＤ方向で３回測定を行い、その平均値を光線透過率とした。
【００４９】
[各層の屈折率の測定方法]
積層シート３と同じ製膜条件で無粒子の単膜フィルムを製膜した。この際の製膜方法は、キャスティングまでは同じ方法で未延伸フィルムを製膜した。次いで、未延伸フィルムからサンプルを１０ｃｍ×１０ｃｍの寸法に切り出し、二軸延伸装置（東洋精機（株））を用いて延伸し、さらに、得られた延伸フィルムを２０ｃｍ×２０ｃｍの金枠に貼り付けてトンネルオーブン（泰伸製作所製）を用いて熱処理を施し、単膜フィルムを得た。なお、製膜時の熱処理温度が熱可塑性樹脂を溶融する温度の場合は、ポリイミドフィルムなどの支持体で挟みトンネルオーブンで熱処理を施した。得られた単膜フィルムのフィルム巾方向中央部からサンプルを長さ４×巾３．５ｃｍの寸法で切り出し、アタゴ（株）製アッベ屈折率計４Ｔを用いて、ＭＤ、ＴＤの屈折率を求めた。光源は、ナトリウムＤ線  波長５８９ｎｍを用いた。ＭＤとＴＤの屈折率の平均をマトリックス樹脂層の屈折率とした。なお、浸液には、ヨウ化メチレン、テストピースの屈折率は、１．７４のものを用いた。
【００５０】
[平均粒子径]
積層シートをミクロトームで切削し、断面切片を作製した。粒子が含有したフィルム断面または／および表面を電界放出型走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−６７００Ｆ（（株）Jeol製）を用いて、倍率５０００〜４００００倍の範囲で粒子が十分に観察できる倍率を選択し、粒子を観察した。観察箇所を変えて粒子径が０．５μｍ以上の粒子個数５０個以上について粒子径を測長し、その平均値を数平均粒子径とした。測長する粒子径は、粒子の長軸粒子径とする。
【００５１】
粒子が凝集粒子の場合は、断面観察では凝集粒子の一部しか確認できないことが多いため、フィルム表面をプラズマイオンエッチングにより、粒子表面を露出させ、その後、その表面にＰｔのイオンプレーティングを行い、凝集粒子を観察した。粒子径は、一塊の凝集粒子に外接する円または楕円の長軸を測長した。
【００５２】
[粒子含有量]
樹脂を溶解し不活性粒子は溶解させない溶媒を選択し、不活性粒子を樹脂から遠心分離し、積層体全体に対する粒子質量比率（質量％）をもって粒子の含有率とした。樹脂粒子の場合は、添加量の質量分率からその濃度を計算した。
【００５３】
[実施例１]
実施例１の直下型バックライトの構成について、図３を参照して説明する。
バックライトの発光エリアの対角は３２インチで筐体は反射板１で覆われて一面だけ開口となっており、筐体内部に蛍光灯２が配置されている。開口部には蛍光灯２から異方性拡散シート１２、積層シート３、拡散板４、拡散シート５、プリズムシート６、の順に配置されている。積層シート３と拡散板４とは接着剤を介さずに積層されている。さらに筐体下部からは支持ピン８が突出している。ここで反射板１は厚みが０．２６ｍｍで内部に微細な気泡を含有させた白色ポリエステルシートを用いた。蛍光管２は直径が３ｍｍの外部電極蛍光灯（EEFL）を用いて等間隔で１９本配置し、蛍光管の間隔は２０．４ｍｍとした。反射板１の表面から蛍光灯２の中心までの距離は３ｍｍとした。異方性拡散シート１２は厚みが０．１４ｍｍで透明な基材の表面にホログラムパターンが転写された層を持つものを用いた。ホログラムパターンは周期の大部分が数μのオーダーにあり直線状に稜線が延びた形状が隙間なく互いに重なり合うような状態で平行な関係に配列されてあり、稜線が延びる方向と蛍光灯２の長手方向が平行となる関係で配置した。また反射板１の表面から異方性拡散シート１２の表面までの距離は９．５ｍｍとした。積層シート３は厚みが０．２１ｍｍで、不定形で平均粒径４μｍの凝集シリカが０．３質量％含有したポリエチレンテフタレートからなるＡ層とシクロヘキサンジメタノール３０ｍｏｌ程度を共重合した共重合ポリエチレンテフタレートからなるＢ層が交互に積層されたものを用いた（Ｂ層は無粒子）。積層数はＡ層が４０１でＢ層が４００であり、Ａ層とＢ層の積層厚み比は１：１としたので積層対全体に対する粒子の含有量は０．１５質量％であり、Ａ層とＢ層の屈折率差は２軸延伸後で０．０６５であり、光線透過率は４１％である。拡散板４は厚みが２ｍｍで２つの主面が共に梨地面である住友化学製RM８５１を用いた。拡散シート５はキモト製１８８GM２を用いた。プリズムシート６は住友３M製BEF III９０／５０Tを用いた。異方性拡散シート１２と多層積層シート３は評価結果に影響が出ない評価エリア外の外周範囲で拡散板４より若干小さい外形にしてあり、接着層を用いず外形の外周部のみテープにより拡散板４に留めて配置させた。
【００５４】
[比較例１]
積層シート３として、実施例１で用いた積層シート３においてＡ層に粒子を含有しないものを準備した。光線透過率は２４％である。実施例１の直下型バックライト装置において、この粒子を含有しない積層シート３を用いた以外は実施例１と同様にして直下型バックライトを構成した。
【００５５】
[比較例２]
拡散板と積層シートの配置順を変更し、蛍光灯から異方拡散シート、拡散板、積層シート、拡散シート、プリズムシートの順としたこと以外は、実施例１と同様にして直下型バックライトを構成した。
【００５６】
[比較例３]
拡散板、拡散シートと積層シートの配置順を変更し、蛍光灯から異方拡散シート、拡散板、拡散シート、積層シート、プリズムシートの順としたこと以外は、実施例１と同様にして直下型バックライトを構成した。
【００５７】
[比較例４]
拡散板、拡散シート、プリズムシートと積層シートの配置順を変更し、蛍光灯から異方拡散シート、拡散板、拡散シート、プリズムシート、積層シートの順としたこと以外は、実施例１と同様にして直下型バックライトを構成した。
【００５８】
[比較例５]
比較例５におけるバックライト照明装置の構成について、図４を参照して説明する。
バックライトの発光エリアの対角は３２インチで筐体は反射板１で覆われて一面だけ開口となっており、筐体内部に蛍光灯２が配置されている。開口部には蛍光灯２から拡散板４、拡散シート１３、プリズムシート６、拡散シート１４、拡散シート１５の順に配置されている。さらに筐体下部からは支持ピン８が突出している。ここで反射板１は実施例１と同じものを用いた。蛍光管２は実施例１と同じものを用いて、使用本数、配置間隔、反射板１との距離も実施例１と同じにした。拡散板４は厚みが２ｍｍで１つの主面が梨地面であり他方がプリズム面である、実施例１と比較例１で使用した両面梨地面の拡散板より高価なプリズム拡散板を用いた。プリズムは直線状に稜線が延びるV溝であり、稜線が延びる方向と蛍光灯２の長手方向が平行な関係になり、プリズム側が蛍光灯２とは反対側になる向きで配置させた。拡散シート１３は厚みが０．１６ｍｍのものを用いた。プリズムシート６は実施例１と同じものを用いた。拡散シート１４は厚みが０．１６ｍｍのものを用いた。拡散シート１５は厚みが０．２１ｍｍのものを用いた。
比較例２は昨今の薄型TVに搭載される薄型バックライトの一般的な構成の一例である。
【００５９】
[効果の評価結果]
効果の評価結果について表１を参照して説明する。
【００６０】
実施例１と比較例１との比較によって、積層シート３を構成する樹脂層中に粒子が存在する場合と存在しない場合との比較が可能である。色度ｘと色度ｙの色均一性の値が共に実施例１の方が高く、積層シート３を構成する樹脂層中に粒子を存在させると、直下型バックライトの色の均一性が優れた。
【００６１】
実施例１と比較例５との比較によって、積層シート３を構成する樹脂層中に粒子が存在する場合の直下型バックライトと昨今の薄型TVに搭載される薄型バックライトの一般的な構成である直下型バックライトとの比較が可能である。色度ｘの色均一性の値は１％の差であり、色度ｙの色均一性の値は比較例２と同じあった事から、積層シート３の積層中に粒子を存在させると、バックライト照明装置の色の均一性は市販のTVに搭載されるバックライト照明装置と略同じであり、高価なプリズム拡散板でなく安価な両面梨字面の拡散板を用いながらも、粒子を含まない積層シートを使用した場合に起こっていた色均一性の低下が解消された。
【００６２】
実施例１と比較例２〜４の比較によって、積層シート３の配置位置に対する比較が可能である。配置位置が光源に近いほど輝度が高い事から、積層シートは拡散板より光源側であると明るいバックライトを得る事が出来る。これは、積層シートと反射板の間に配置される光学部材が多くなると、積層シートによる反射光成分に光量ロスが起こるためと考えられる。また、配置位置が光源に近いほど色均一性の値が高い事から、積層シートは拡散板より光源側であると色均一性に優れたバックライトを得る事が出来る。これは、積層シートで混色作用を受けた透過光が、さらに上側に配置された部材を透過する際に起こる光散乱により、さらなる混色作用が発現するためと考えられる。
【００６３】
【表１】
2010113814.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の直下型バックライトは透過型の液晶パネルに好適に使用されるが、これ以外にも色均一性の要求される直下型バックライトを必要とするその他の表示装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の直下型バックライトの一実施形態を示す模式的断面図である
【図２】積層シートの内部に存在する粒子を示す模式的断面図である
【図３】実施例１と比較例１のバックライト構成を示す模式的断面図である
【図４】比較例２のバックライト構成を示す模式的断面図である
【符号の説明】
【００６６】
１  反射板
２  光源
３  積層シート
４  拡散板
５  拡散シート
６  プリズムシート
７  液晶パネル
８  支持ピン
９  粒子
１０  樹脂層
１１  シート厚み方向
１２  異方性拡散シート
１３  拡散シート
１４  拡散シート
１５  拡散シート
１６  積層シート３を構成する積層体
【図１】
2010113814.tif 000004
【図２】
2010113814.tif 000005
【図３】
2010113814.tif 000006
【図４】
2010113814.tif 000007