(57)【要約】  拡散材を含む透明高分子でプリズム形状部の単位からなるレンズ部を多数配列した構造面を有するレンズ状拡散シートであって、該プリズム形状部の長軸方向の出射範囲が、これと垂直方向の出射範囲より大きいことを特徴とするもので、レンズ状拡散シートの該レンズ部の長軸方向が液晶テレビの長手方向にほぼ一致するように設置して使用される。本発明のレンズ状拡散シートは光源の存在個所が見え難く、表示面の正面が明るく、且つ左右の方向にも明るさを確保し、高い品位を有するとともに、部品数を減じて組立てを簡単にすることが可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶テレビの表示面を照射するバックライトの拡散シートであって、光線拡散材料を含む透明高分子材料からなり、一方の面に実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲より大きいことを特徴とする液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項２】
レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．２倍以上である請求項１記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項３】
レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．４倍以上である請求項１記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項４】
レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜７０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項５】
レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜６０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項６】
３角柱からなるプリズム形状部の断面の頂角が６０度から１２０度の２等辺３角形であり、プリズム形状部の周期が１０μｍから５００μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項７】
厚さが１００μｍ〜５００μｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項８】
光線拡散材料が透明高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であり、その直径が１μｍから２５μｍである請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項９】
レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて使用される請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートのレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、主として線状になる光源の該線状の方向とほぼ一致せしめた直下型のバックライト。
【請求項１１】
請求項１０記載の直下型のバックライトを、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて組み込んでなる液晶テレビ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶テレビ用レンズ状拡散シートに関し、更に詳しくは、高品位でレンズ部の損傷を見え難くして組立が容易になるとともに部品数の低減化が可能な、液晶テレビの表示面を照射するバックライトに適したレンズ状拡散シート、該拡散シートを用いた直下型バックライト、及び該バックライトを組み込んだ液晶テレビに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置をテレビ画面として使用する時は透過型であり、この場合、背後よりバックライトが必要である。近年、液晶テレビが大画面化するのに従って、光源が直下型で光の利用効率の高い均質な面状光源が要求されている。この光源は、ＬＥＤ等の点状光源もあり得るが、主として、線状からなる陰極線管が多く用いられる。これらの光源からの光を均質にするために、光拡散機能のある半透明で盤状の拡散板を通して面状光源とされるのが通例である。この拡散板を光源の存在個所が視認できない程度に光を拡散均質化すると、光の透過量が失われて光の利用効率が悪くなる。【０００３】
そこで、光の利用効率を上げてなお且つ光源の存在個所が視認できないようにするために、表面に拡散面を形成した光拡散シート（以下、拡散シートと記す）を半透明の拡散板の上に設置して用いられるのが普通である。この時、光の透過率を確保して且つ光源の存在個所を視認できないようにするために、半透明の拡散板の半透明度を調節し、その上に設置する拡散シートを２枚、３枚と重ねて使用しなければならない。【０００４】
一方、バックライトの拡散板の上にプリズム状のシートを設置して光を拡散板の法線方向に集光する方法は、特に導光板を設け、その端面に光源を設置するエッジライトの方式では良く知られた方法である（特許文献１参照）。
しかし、液晶テレビの直下型のバックライトの場合、拡散板の上にプリズム状のシートを設置すると拡散板の法線方向への集光の効果は十分であるが、光源の存在個所を視認できなくする効果については、これだけでは不十分である。その上、特に特定方向に光が出射してギラツキが発生し易い。従って、表面に光拡散面を形成した拡散シートをプリズム状シートの上又は下に、更に多くの場合、上下ともに設置しなければならない。【０００５】
拡散シートとプリズムシートとを光学的に合体しようとする試みは多々行なわれており、例えば、プリズムシートの裏面に特定の凹凸面を形成したもの（特許文献２参照）、粒状粒子を裏面にコーティングして凹凸模様を形成したもの（特許文献３参照）、更にプリズム面と拡散剤が混練された層との多層フィルムを共押ししたもの（特許文献４参照）等があるが、これらはエッジライトに適用されたり、また直下型の光源を見えなくするにつれて、拡散とプリズムの集光機能が低下してしまうという問題を含んでいる。【０００６】
一方、透明樹脂に微粒子が分散された層の表面が一定方向に配向した多数の筋状凹凸からなる光拡散フィルムが提案されている（特許文献５参照）。しかしながら、この文献ではエッジ型バックライトが採用されており、また筋状凹凸が３角柱のプリズムであることは全く示唆されていない。更に、光線拡散材料を含むプリズムフィルムの一種が提案されている（特許文献６参照）。しかし、この文献には、プリズムフィルムが光線透過量制御手段を有していることだけが記載されているにすぎない。
【特許文献１】特開平５−３２３３１９号公報
【特許文献２】特許第３６０７７５９号公報
【特許文献３】特開平１０−３００９０８号公報
【特許文献４】特開平８−３１３７０８号公報
【特許文献５】特開平９−３０４６０７号公報
【特許文献６】特開平１０−６８８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、大画面の液晶テレビの表示面を照射する直下型のバックライトにあっては、その光源の存在個所を視認できなくした均質な面光源で表示面の法線方向が明るく、更に左右の方向にも明るさを確保したバックライトが要望されている。このためには、テレビ画像の出射方向を観賞者にとって必要な方向に集める、即ち、不必要な方向の光を制限して必要な方向である表示面の法線方向に集めることが必要である。その上に、部品組み立ての上で部品数が少なく簡略であることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項１に係わる発明は、液晶テレビの表示面を照射するバックライトの拡散シートであって、光線拡散材料を含む透明高分子材料からなり、一方の面に実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲より大きいことを特徴とする液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【０００９】
本発明の請求項２に係わる発明は、レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．２倍以上である請求項１記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１０】
本発明の請求項３に係わる発明は、レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．４倍以上である請求項１記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１１】
本発明の請求項４に係わる発明は、レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜７０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１２】
本発明の請求項５に係わる発明は、レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜６０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１３】
本発明の請求項６に係わる発明は、３角柱からなるプリズム形状部の断面の頂角が６０度から１２０度の２等辺３角形であり、プリズム形状部の周期が１０μｍから５００μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１４】
本発明の請求項７に係わる発明は、厚さが１００μｍ〜５００μｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１５】
本発明の請求項８に係わる発明は、光線拡散材料が透明高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であり、その直径が１μｍから２５μｍである請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１６】
本発明の請求項９に係わる発明は、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて使用される請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。【００１７】
本発明の請求項１０に係わる発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートのレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、主として線状になる光源の該線状の方向とほぼ一致せしめた直下型のバックライトを内容とする。【００１８】
本発明の請求項１１に係わる発明は、請求項１０記載の直下型のバックライトを、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて組み込んでなる液晶テレビを内容とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光拡散材料を含むプリズム形状部の単位からなるレンズ部を持つレンズ状拡散シートの該プリズム形状部の長軸方向を、液晶テレビのバックライトの横長方向と平行になるように設置することにより、表示面の左右への光の出射輝度を十分に確保しながら、正面輝度も高く、バックライトのギラツキや光源ランプ間の明確差も解消して品位を向上させることができる。
更に、レンズ部の損傷を見え難くして組立が容易になるとともにバックライトの部品数を低減できるので、合理化ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】液晶テレビ用バックライト上の光学シートの設置方法を示す概略図である。
【図２】実施例１の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図３】実施例２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図４】実施例３−１及び３−２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図５】実施例４及び５の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図６】比較例１−１及び１−２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図７】比較例２−１及び２−２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【符号の説明】
【００２１】
１  光学キャビティ
２  線状光源
３  拡散材
４  拡散板
５  レンズ状拡散シート
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
前記したように、光線拡散材料（以下、拡散材と称す）を含み透明の高分子材料からなり、頂角９０度の２等辺３角形のプリズムフィルムが光線透過量制御手段を有していることが知られている。しかし、このプリズムフィルムが拡散材により、裏面より入射した光がプリズム構造面より出射する光の方向範囲をプリズム長軸方向には広く、これと垂直方向には狭くなり、且つ、この拡がりと狭まりを調節できることは知られていない。【００２３】
本発明者らはこの長軸方向の広がりと、これと垂直方向の狭まりを利用すると、液晶テレビの観賞者には都合の良い正面方向に最も明るく左右方向にも明るい拡散シートとなることを見い出した。更に、プリズムフィルム特有の特定方向に光が出射して生ずるギラツキも防ぐことができる上に、直下型光源の存在個所を視認できなくする効果も合わせて持つこと、及び液晶テレビ用のバックライトの組立を簡略にできることを見い出した。本発明はかかる知見により完成されたものである。【００２４】
本発明のレンズ状拡散シートの透明な高分子材料は通常の光学用の透明樹脂から選ぶことができる。その具体例としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート、ポリイミド等を挙げることができる。【００２５】
拡散材は、使用する透明な高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子で、その具体例としては、該透明高分子材料とは異なる種類のアクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機微粒子、及び炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等の無機微粒子等である。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも使用できる。微粒子の平均粒径は１μｍ〜２５μｍの単体又は混合体が好適に利用できる。その形状は、球状のみならず偏平状、板状、針状などの各種の形状を包含する。【００２６】
拡散材は、透明な高分子材料に練り込んで使用することが可能である。この場合、分散性を高めるためにシランカップリング剤や有機酸で処理した拡散材を使用しても良い。【００２７】
拡散材を含む透明高分子材料からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部を形成する方法は、通常の熱可塑性樹脂の成型法が可能である。所望の金型内へ射出成形するか、シート状材料の金型による圧縮成形が可能である。
押出成形にあっては、シート状に押し出された材料を加熱下にエンボスするか、溶融押出時に金型ロールに押圧するか、前もって型付けされた離型性シートに挟圧して転写して成形することができる。【００２８】
実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部は、３角柱の断面の形状が集光能力を発揮し易い頂角６０度より１２０度の形状を選ぶことができる。好ましくは７０度より１１０度の範囲である。３角形の形状は、等辺、不等辺は任意であるが、拡散シートの法線方向に集光しようとすると２等辺３角形が好ましく、頂角に相対した底辺に隣接して隣の２等辺３角形を順次配置し、頂角の列が長軸となり互いにほぼ平行になるように配列した構造とする。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、３角柱の頂角及び底角が曲率を持っても差し支えない。３角柱の周期については、１０μｍより５００μｍの範囲が出射光の均質性を高めるので好ましい。より好ましくは、３０μｍより２００μｍの範囲である。【００２９】
液晶テレビの表示面は、横長手型が一般的である。そして、表示面の左右斜め方向からも観賞しやすいことが重要であり、上下方向からの観賞はあまり重要でない。従って、表示面の正面方向の明るさを確保するには、重要な左右方向の光を絞ることなく、重要でない上下方向の光を絞ることにより出射を調節するのが得策である。【００３０】
プリズム形状部からなる単位のレンズ部を長軸が互いにほぼ平行になるように配列したレンズシートは、長軸方向とこれに垂直方向とで出射輝度が異なることは知られている。しかし、拡散材を含む透明高分子材料による同種のレンズシートが、拡散材の量やヘーズ（曇価）等により、長軸方向とこれに垂直な方向との出射輝度が調節できることは知られていない。【００３１】
拡散材を含む透明高分子材料の光学特性は、拡散材の品種、拡散材量、粒子形状、透明高分子材料の種類等によって変化する。一般的には、拡散材と透明高分子材料との屈折率差、拡散材粒子の粒子径と量が大きく影響する。屈折率差は大きい程拡散効果が大きい。粒子径は適切な大きさがあり、通常１μｍより２５μｍの大きさが良好である。【００３２】
拡散材を含む透明高分子材料の光学特性は、全光線透過率、拡散光線透過率及びヘーズにより特性化できる。この測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５（プラスチックの光学的特性試験方法）に記載されている。この方法では、積分球を用いて拡散光線透過率及び全光線透過率を測定し、この比を以てヘーズとする。試料片は、例えば５０×５０ｍｍで厚さは２４０μｍの平行平板の場合、適切な材料のヘーズは２０〜７０である。この値は拡散シートの透過率に係わり、且つ直下の線状光源の設置個所の視認の良否にも係わる。更に重要な事は、後述するレンズの長軸方向の出射範囲とこれと垂直な方向の出射範囲に大きく影響することである。一般的に２０未満のヘーズでは線状光源が見えやすく、７０を越えると透過率の減退が著しくなる。【００３３】
レンズ部のプリズム形状部の長軸方向（Ｙ方向）の出射範囲とこれと垂直方向（Ｘ方向）の出射範囲は、出射が最高の輝度を示すレンズ状拡散シートの法射方向の輝度の半値を示す方向角を求め、その幅を算出する。そして、長軸方向の出射半値角幅がこれと垂直方向の出射半値角幅の何倍かを示す比率（Ｙ／Ｘ）を出射半値角幅比として表すことができる。この値を利用すると、ヘーズ７０を越える材料による頂角９０度のレンズ状拡散シートの出射半値角幅比は１．０に近くなり、ヘーズ２０周辺の材料の出射半値角幅比は１．５倍を示す。更に、ヘーズ４０付近の材料は１．４倍を示し、長軸方向への出射の広がりが大きい傾向を示す。即ち、適切な拡散材を含むレンズ状拡散シートは、法線方向の正面輝度を高い水準で維持しながら長軸方法への出射の広がりを確保することができる。この好ましいヘーズの範囲は、例えば、厚さ２４０μｍの平行平板で２０〜６０である。【００３４】
通常、液晶テレビの表示面は横長手方向であって、バックライト光源は線状の陰極線管が横長手方向に平行に設置されることが多い。この線状の光源は、Ｕ字管状のような屈曲部を含んでいる場合もある。
図１に示すように、キャビティ１内に光源２があり、この上に拡散材３を含む半透明の盤状の拡散板４が設置される。しかし、この状態で観察すると、線状の光源が視認される。これを見えなくする程拡散材３の量を増加させると、光線の透過量が減じてしまう。そこで、通常、拡散シートを数枚設置して光源を見えなくする方法が採られる。この拡散シートの代わりに、透明なプリズム状シートを横軸方向が線状光源と同一の方向になるように設置すると、光源像を分割して光源を急激に見えなくする効果がある。しかし、光源からの屈折した光が直接出射する光線があり、これによるギラツキを発生しやすい。このために、依然として拡散シートの併用が欠かせない。【００３５】
これに対して、本発明の拡散材を含むレンズ状拡散シート５を、線状光源２と該シート５のプリズム形状部の長軸方向とが同一方向になるように設置すると拡散材の含有効果と前記プリズムの分割効果とが相乗的に働き、均質でマイルドな光源とすることができる。更に、必要とあれば、通常の拡散シートを更に設置しても良い。この拡散シートはプリズムシートと併用される場合、プリズムシートを中心として、下拡散用と上拡散用が市販されている。
本発明の拡散材を含むレンズ状拡散シートの厚さは任意であるが、液晶テレビの組立て作業上からは、通常１００μｍより５００μｍが取扱い性が良く、連続生産上からは２００μｍより４００μｍが好都合である。バックライトへの組立ては、盤状の拡散板４の上に、プリズム形状部の単位からなるレンズ部の面を出射面となるようにレンズ状拡散シート５を設置して使用される。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。【００３７】
実施例１
（レンズ状拡散シートの製造）
無機系拡散材を含む透明高分子材料として、ポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」（帝人化成株式会社製）１２．５重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５Ｙ」（帝人化成株式会社製）８７．５重量％を混合使用した。この材料の拡散の程度はヘーズで表して３０．５であった。測定方法は後述する。【００３８】
上記混合樹脂を溶融押出の樹脂温度（２９０℃）でダイスよりシート状に押し出し、押し出されたシート状溶融樹脂を、断面の３角形が頂角１００度、底辺との角４０度の２等辺３角形の３角柱を底辺が互いに隣接して長軸が平行になるように配列した離型性シートと２本のロールにより挟圧する特許第２９２５０６９号に記載の方法で製造した。シートの厚みは２４０μｍであった。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定は、次に示す方法で実施した。光学的特性を表１に、視野角輝度の分布を図２に示した。【００３９】
（光学測定の方法）
ヘーズ：ＪＩＳ  Ｋ７１０５プラスチックの光学的特性試験法のヘーズ測定法により下記の条件にて測定した。
測定機  スガ試験機株式会社製ヘーズメーター
測定サンプル  ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ２４０μｍの両面平坦シートを使用し、全光線透過率の内の拡散透過率の割合で示す。【００４０】
バックライト上の輝度測定：
バックライト：タテ４００ｍｍ×ヨコ７０５ｍｍの３２インチテレビ用バックライトを使用する。
光源：線状陰極線管１６本を横方向に等間隔に設置し、点灯する。
レンズ状拡散シートの設置方法：
図１に示す如く、キャビティ１内の線状光源２の上に、厚さ２．０ｍｍの拡散板「オプトマックス」（住友ベークライト株式会社製）４を設置し、この上にレンズ状拡散シート５の長軸方向をバックライトの横方向に合致させレンズ部構造面を出射面として設置する。尚、後記するように、必要に応じ、各種の光学シートを第１層、第２層、第３層と設ける場合がある。【００４１】
輝度の測定：
レンズ状拡散シートを設置した面の上方４５０ｍｍの距離に、輝度計ミノルタＣＡ−１５００（ミノルタ株式会社製）により、設置したレンズ状拡散シートの中心点を中点としてヨコ方向には１３ｍｍ間隔で３個所、タテ方向は１０ｍｍ間隔で３個所、合計９個所を測定し平均値を求める。
更に、中心点についてはバックライトのタテ方向の中線を軸として１０度毎前後に回転させて輝度を測定しＸ方向視野角輝度として表示し、また、バックライトのヨコ方向の中線を軸として左右に回転して測定し、Ｙ方向視野角輝度として表す。【００４２】
輝度半値以上に達する視野角幅：
Ｘ方向及びＹ方向の視野角輝度を最高輝度の１／２に達する視野角（半値視野角）をＸ、Ｙ方向視野角輝度図より求め、１／２以上を示す輝度の視野角幅をそれぞれ算出する。そして、Ｙ方向の視野角幅がＸ方向の視野角幅の何倍に当たるか（Ｙ／Ｘ）を算出する。【００４３】
バックライト出射光の外観品位の判定：
ギラツキ：
光源から反射、屈折等により直接各方向からの観賞者の目に入るギラツキ感を下記の基準により目視判定する。
○：ギラツキが見えず、穏やかな出射状況である。
△：僅かにギラツキが見えるが、液晶パネルを透過した後は見えなくなる。
×：ギラツキが見え、液晶パネルを透過した後も見える場合がある。【００４４】
線状光源間の明暗：
線状光源間の明暗を下記の基準により目視判定する。
○：明暗が認められない。
○〜△：○に近く、明暗が極く僅かに認められる。
△：明暗が僅かに認められる。
△〜×：×に近く、明暗がかなりはっきり認められる。
×：明暗がはっきり認められる。【００４５】
実施例２
無機系拡散材を含む透明高分子材料としてポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」２５重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５Ｙ」７５重量％を混合使用する以外は実施例１と同様の方法でレンズ状拡散シートを製造した。この材料のヘーズは、３９．５であった。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図３に示した。【００４６】
実施例３−１、実施例３−２
無機系拡散材を含む透明高分子材料としてポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」１０重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５ＺＦ」９０重量％からなり、ヘーズ２３．４の材料を使用する以外は実施例１と同様の方法でレンズ状拡散シートを得た。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図４に示した（実施例３−１）。更に、レンズ状拡散シートの上に、上拡散シート「ＰＢＳ０７２」（恵和株式会社製）を第２層として設置し、光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図４に併記した（実施例３−２）。【００４７】
実施例４
無機系拡散材を含む透明高分子材料としてポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」５０重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５Ｙ」５０重量％からなり、ヘーズ５６．０の材料を使用する以外は実施例１と同様の方法でレンズ状拡散シートを得た。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図５に示した。【００４８】
実施例５
拡散材として粒子径５μｍの架橋ポリメチルメタクリレート「ＭＢＸ−５」（積水化成品工業株式会社製）１重量％と透明ポリカーボネート「パンライトＬ−１２２５Ｙ」９９重量％を配合し、溶融押出してペレット化して、これを用いて実施例と同一の方法でレンズ状拡散シートを得た。この材料のヘーズは４０．１であった。レンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図５に併記した。【００４９】
【表１】
2009066357.tif 000003
【００５０】
比較例１−１、比較例１−２
拡散材を使用せず、透明高分子材料のみからなるプリズムシートを得るために「パンライトＬ−１２２５Ｙ」のみを使用して、実施例１と同様の方法で光学シートを得た。この材料のヘーズは１．６を示した。バックライトの拡散板の上に上記プリズムシートを設置した場合（比較例１−１）、更に、プリズムシートの上に、第２層として上拡散シート「ＰＢＳ−０７２」を併用した場合（比較例１−２）について、光学的特性の測定結果を表２に、視野角輝度を図６に併記した。【００５１】
比較例２−１、比較例２−２
拡散板上に下拡散シート「ＢＳ７０２」（恵和株式会社製）を第１層として置いた場合（比較例２−１）、更に、この第１層の上に、第２層、第３層として同じ拡散シート「ＢＳ７０２」２枚の計３枚を重ねて使用した場合（比較例２−２）について、光学的特性の測定結果を表２に、視野角輝度を図７に示した。【００５２】
【表２】
2009066357.tif 000004
【００５３】
実施例及び比較例から明かなように、通常の厚さ２．５ｍｍの拡散板の上に拡散シートを１枚設置しただけでは直下の線状光源（ランプ）間の明暗がはっきり視認された上、正面の輝度も低い（比較例２−１）。これに更に２枚の拡散シートを重ね計３枚を重ねると、ようやく光源間の明暗がわからなくなり光源の存在個所が視認できなくなる（比較例２−２）。この時、正面輝度がやや高まるが、表示面の左右及び前後の出射光の広がりはなく等方的である（比較例２−２）。【００５４】
これに対して、拡散シートの代わりに透明なプリズムシートを設置すると、正面輝度は最高となりランプ間の明暗も大きく改善されるが、ギラツキが大きい（比較例１−１）。この光学シートの上に拡散シートを設けると、ほぼ良好なバックライトの品位となる（比較例１−２）が、部品数が増加し、部品数の低減及び取扱いの軽減は達成されない。【００５５】
拡散材を使用したレンズ状シートの拡散シートを使用すると適切な拡散材を選ぶことによって、タテ（Ｘ方向）に対するヨコ（Ｙ方向）の出射範囲（Ｙ／Ｘ）を１．２、好ましくは１．４以上に保ちながら、正面輝度も確保され、ギラツキや光源間の明暗を防いでバックライトの品位も向上できる上に、部品数の低減が達成され、更にレンズの取扱いが容易になる（実施例１及び２）。更に、拡散材使用レンズ状シートによりヨコ、タテの出射範囲を調節でき、設計の自由度が高まることがわかる（実施例４及び５）。
尚、実施例３−２は、拡散の程度がやや不足の場合に拡散シートを併用すると、正面輝度がやや低下し部品数は増えるものの、光源間の明暗が改善されることを示したものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
叙上のとおり、本発明のレンズ状拡散シートは、拡散材を含むプリズム形状部の単位からなるレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、液晶テレビのバックライトの横長方向と概ね平行になるように設置することにより、表示面の左右への光の出射輝度を十分に確保しながら、正面輝度も高く、バックライトのギラツキや光源間の明暗差も解消でき品位を大巾に向上させることができる。更に、バックライトの部品数を低減でき、レンズ部の取扱いが容易となる。
【図１】
2009066357.tif 000005
【図２】
2009066357.tif 000006
【図３】
2009066357.tif 000007
【図４】
2009066357.tif 000008
【図５】
2009066357.tif 000009
【図６】
2009066357.tif 000010
【図７】
2009066357.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月21日(2008.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶テレビの表示面を照射する直下型のバックライトの拡散板の上に設置する拡散シートであって、光線拡散材料を含む透明高分子材料からなり、一方の面に実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より拡散板を透過した拡散光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲の１．２倍以上１．５２倍以下であることを特徴とする液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項２】
レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．４倍以上１．５２倍以下である請求項１記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項３】
レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜６０である請求項１又は２に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項４】
３角柱からなるプリズム形状部の断面の頂角が６０度から１２０度の２等辺３角形であり、プリズム形状部の周期が１０μｍから５００μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項５】
厚さが１００μｍ〜５００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項６】
光線拡散材料が透明高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であり、その直径が１μｍから２５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項７】
レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて使用される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シート。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートのレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、主として線状になる光源の該線状の方向とほぼ一致せしめた直下型のバックライト。
【請求項９】
請求項８記載の直下型のバックライトを、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて組み込んでなる液晶テレビ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項１に係わる発明は、液晶テレビの表示面を照射する直下型のバックライトの拡散板の上に設置する拡散シートであって、光線拡散材料を含む透明高分子材料からなり、一方の面に実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より拡散板を透過した拡散光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲の１．２倍以上１．５２倍以下であることを特徴とする液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項２に係わる発明は、レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．４倍以上１．５２倍以下である請求項１記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の請求項３に係わる発明は、レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜６０である請求項１又は２に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の請求項４に係わる発明は、３角柱からなるプリズム形状部の断面の頂角が６０度から１２０度の２等辺３角形であり、プリズム形状部の周期が１０μｍから５００μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の請求項５に係わる発明は、厚さが１００μｍ〜５００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の請求項６に係わる発明は、光線拡散材料が透明高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であり、その直径が１μｍから２５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の請求項７に係わる発明は、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて使用される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートを内容とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項８に係わる発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶テレビ用レンズ状拡散シートのレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、主として線状になる光源の該線状の方向とほぼ一致せしめた直下型のバックライトを内容とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の請求項９に係わる発明は、請求項８記載の直下型のバックライトを、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて組み込んでなる液晶テレビを内容とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
拡散材を含む透明高分子材料の光学特性は、全光線透過率、拡散光線透過率及びヘーズにより特性化できる。この測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５（プラスチックの光学的特性試験方法）に記載されている。この方法では、積分球を用いて拡散光線透過率及び全光線透過率を測定し、この比を以てヘーズとする。試料片は、例えば５０×５０ｍｍで厚さは２４０μｍの平行平板の場合、適切な材料のヘーズは２０〜６０である。この値は拡散シートの透過率に係わり、且つ直下の線状光源の設置個所の視認の良否にも係わる。更に重要な事は、後述するレンズの長軸方向の出射範囲とこれと垂直な方向の出射範囲に大きく影響することである。一般的に２０未満のヘーズでは線状光源が見えやすく、６０を越えると透過率の減退が著しくなる。
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月21日(2008.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置された複数本の線状光源と、該光源上に設置する、線状光源からの光を拡散する拡散板と、該拡散板上に設置するレンズ状拡散シートとからなり、前記レンズ状拡散シートが光線拡散材料を含む透明高分子材料からなり、一方の面に実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より拡散板を透過した拡散光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲の１．２倍以上１．５２倍以下であることを特徴とする液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【請求項２】
レンズ状拡散シートが、レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．４倍以上１．５２倍以下である請求項１記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【請求項３】
レンズ状拡散シートが、レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜６０である請求項１又は２に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【請求項４】
レンズ状拡散シートが、３角柱からなるプリズム形状部の断面の頂角が６０度から１２０度の２等辺３角形であり、プリズム形状部の周期が１０μｍから５００μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【請求項５】
レンズ状拡散シートが、厚さが１００μｍ〜５００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【請求項６】
レンズ状拡散シートに含まれる光線拡散材料が透明高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であり、その直径が１μｍから２５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【請求項７】
レンズ状拡散シートのレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、主として線状になる光源の該線状の方向とほぼ一致せしめた液晶テレビ用直下型のバックライトの光源装置。
【請求項８】
請求項７記載の直下型のバックライトの光源装置を、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて組み込んでなる液晶テレビ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品位でレンズ部の損傷を見え難くして組立が容易になるとともに部品数の低減化が可能な、液晶テレビの表示面を照射する直下型バックライトの光源装置、及び該光源装置を組み込んだ液晶テレビに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置をテレビ画面として使用する時は透過型であり、この場合、背後よりバックライトの光源装置（以下、単にバックライトと称する場合がある）が必要である。近年、液晶テレビが大画面化するのに従って、光源が直下型で光の利用効率の高い均質な面状光源が要求されている。この光源は、ＬＥＤ等の点状光源もあり得るが、主として、線状からなる陰極線管が多く用いられる。これらの光源からの光を均質にするために、光拡散機能のある半透明で盤状の拡散板を通して面状光源とされるのが通例である。この拡散板を光源の存在個所が視認できない程度に光を拡散均質化すると、光の透過量が失われて光の利用効率が悪くなる。
【０００３】
そこで、光の利用効率を上げてなお且つ光源の存在個所が視認できないようにするために、表面に拡散面を形成した光拡散シート（以下、拡散シートと記す）を半透明の拡散板の上に設置して用いられるのが普通である。この時、光の透過率を確保して且つ光源の存在個所を視認できないようにするために、半透明の拡散板の半透明度を調節し、その上に設置する拡散シートを２枚、３枚と重ねて使用しなければならない。
【０００４】
一方、バックライトの拡散板の上にプリズム状のシートを設置して光を拡散板の法線方向に集光する方法は、特に導光板を設け、その端面に光源を設置するエッジライトの方式では良く知られた方法である（特許文献１参照）。
しかし、液晶テレビの直下型のバックライトの場合、拡散板の上にプリズム状のシートを設置すると拡散板の法線方向への集光の効果は十分であるが、光源の存在個所を視認できなくする効果については、これだけでは不十分である。その上、特に特定方向に光が出射してギラツキが発生し易い。従って、表面に光拡散面を形成した拡散シートをプリズム状シートの上又は下に、更に多くの場合、上下ともに設置しなければならない。
【０００５】
拡散シートとプリズムシートとを光学的に合体しようとする試みは多々行なわれており、例えば、プリズムシートの裏面に特定の凹凸面を形成したもの（特許文献２参照）、粒状粒子を裏面にコーティングして凹凸模様を形成したもの（特許文献３参照）、更にプリズム面と拡散剤が混練された層との多層フィルムを共押ししたもの（特許文献４参照）等があるが、これらはエッジライトに適用されたり、また直下型の光源を見えなくするにつれて、拡散とプリズムの集光機能が低下してしまうという問題を含んでいる。
【０００６】
一方、透明樹脂に微粒子が分散された層の表面が一定方向に配向した多数の筋状凹凸からなる光拡散フィルムが提案されている（特許文献５参照）。しかしながら、この文献ではエッジ型バックライトが採用されており、また筋状凹凸が３角柱のプリズムであることは全く示唆されていない。更に、光線拡散材料を含むプリズムフィルムの一種が提案されている（特許文献６参照）。しかし、この文献には、プリズムフィルムが光線透過量制御手段を有していることだけが記載されているにすぎない。
【特許文献１】特開平５−３２３３１９号公報
【特許文献２】特許第３６０７７５９号公報
【特許文献３】特開平１０−３００９０８号公報
【特許文献４】特開平８−３１３７０８号公報
【特許文献５】特開平９−３０４６０７号公報
【特許文献６】特開平１０−６８８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、大画面の液晶テレビの表示面を照射する直下型のバックライトにあっては、その光源の存在個所を視認できなくした均質な面光源で表示面の法線方向が明るく、更に左右の方向にも明るさを確保したバックライトが要望されている。このためには、テレビ画像の出射方向を観賞者にとって必要な方向に集める、即ち、不必要な方向の光を制限して必要な方向である表示面の法線方向に集めることが必要である。その上に、部品組み立ての上で部品数が少なく簡略であることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項１に係わる発明は、並列に配置された複数本の線状光源と、該光源上に設置する、線状光源からの光を拡散する拡散板と、該拡散板上に設置するレンズ状拡散シートとからなり、前記レンズ状拡散シートが光線拡散材料を含む透明高分子材料からなり、一方の面に実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より拡散板を透過した拡散光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲の１．２倍以上１．５２倍以下であることを特徴とする液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係わる発明は、レンズ状拡散シートが、レンズ部の出射範囲が最高の出射輝度の半値以上の輝度を示す視野角の範囲において、該レンズ部の長軸方向の視野角の範囲が該長軸方向と垂直方向の視野角の範囲の１．４倍以上１．５２倍以下である請求項１記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係わる発明は、レンズ状拡散シートが、レンズ部のプリズム形状部を取り除いた平行平板部のＪＩＳ  Ｋ７１０５に記載された方法により測定されたヘーズが２０〜６０である請求項１又は２に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係わる発明は、レンズ状拡散シートが、３角柱からなるプリズム形状部の断面の頂角が６０度から１２０度の２等辺３角形であり、プリズム形状部の周期が１０μｍから５００μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係わる発明は、レンズ状拡散シートが、厚さが１００μｍ〜５００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【００１３】
本発明の請求項６に係わる発明は、レンズ状拡散シートに含まれる光線拡散材料が透明高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であり、その直径が１μｍから２５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【００１４】
本発明の請求項７に係わる発明は、レンズ状拡散シートのレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、主として線状になる光源の該線状の方向とほぼ一致せしめた液晶テレビ用直下型のバックライトの光源装置を内容とする。
【００１５】
本発明の請求項８に係わる発明は、請求項７記載の直下型のバックライトの光源装置を、レンズ部のプリズム形状部の長軸方向を液晶テレビの表示面の長手方向にほぼ一致せしめて組み込んでなる液晶テレビを内容とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置は、光拡散材料を含むプリズム形状部の単位からなるレンズ部を持つレンズ状拡散シートの該プリズム形状部の長軸方向を、液晶テレビのバックライトの横長方向と平行になるように設置することにより、表示面の左右への光の出射輝度を十分に確保しながら、正面輝度も高く、バックライトのギラツキや光源ランプ間の明確差も解消して品位を向上させることができる。
更に、レンズ部の損傷を見え難くして組立が容易になるとともにバックライトの部品数を低減できるので、合理化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
前記したように、光線拡散材料（以下、拡散材と称す）を含み透明の高分子材料からなり、頂角９０度の２等辺３角形のプリズムフィルムが光線透過量制御手段を有していることが知られている。しかし、このプリズムフィルムが拡散材により、裏面より入射した光がプリズム構造面より出射する光の方向範囲をプリズム長軸方向には広く、これと垂直方向には狭くなり、且つ、この拡がりと狭まりを調節できることは知られていない。
【００１８】
本発明者らはこの長軸方向の広がりと、これと垂直方向の狭まりを利用すると、液晶テレビの観賞者には都合の良い正面方向に最も明るく左右方向にも明るい拡散シートとなることを見い出した。更に、プリズムフィルム特有の特定方向に光が出射して生ずるギラツキも防ぐことができる上に、直下型光源の存在個所を視認できなくする効果も合わせて持つこと、及び液晶テレビ用のバックライトの組立を簡略にできることを見い出した。本発明はかかる知見により完成されたものである。
【００１９】
本発明におけるレンズ状拡散シートの透明な高分子材料は通常の光学用の透明樹脂から選ぶことができる。その具体例としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート、ポリイミド等を挙げることができる。
【００２０】
拡散材は、使用する透明な高分子材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子で、その具体例としては、該透明高分子材料とは異なる種類のアクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機微粒子、及び炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等の無機微粒子等である。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも使用できる。微粒子の平均粒径は１μｍ〜２５μｍの単体又は混合体が好適に利用できる。その形状は、球状のみならず偏平状、板状、針状などの各種の形状を包含する。
【００２１】
拡散材は、透明な高分子材料に練り込んで使用することが可能である。この場合、分散性を高めるためにシランカップリング剤や有機酸で処理した拡散材を使用しても良い。
【００２２】
拡散材を含む透明高分子材料からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部を形成する方法は、通常の熱可塑性樹脂の成型法が可能である。所望の金型内へ射出成形するか、シート状材料の金型による圧縮成形が可能である。
押出成形にあっては、シート状に押し出された材料を加熱下にエンボスするか、溶融押出時に金型ロールに押圧するか、前もって型付けされた離型性シートに挟圧して転写して成形することができる。
【００２３】
実質的に３角柱からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部は、３角柱の断面の形状が集光能力を発揮し易い頂角６０度より１２０度の形状を選ぶことができる。好ましくは７０度より１１０度の範囲である。３角形の形状は、等辺、不等辺は任意であるが、拡散シートの法線方向に集光しようとすると２等辺３角形が好ましく、頂角に相対した底辺に隣接して隣の２等辺３角形を順次配置し、頂角の列が長軸となり互いにほぼ平行になるように配列した構造とする。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、３角柱の頂角及び底角が曲率を持っても差し支えない。３角柱の周期については、１０μｍより５００μｍの範囲が出射光の均質性を高めるので好ましい。より好ましくは、３０μｍより２００μｍの範囲である。
【００２４】
液晶テレビの表示面は、横長手型が一般的である。そして、表示面の左右斜め方向からも観賞しやすいことが重要であり、上下方向からの観賞はあまり重要でない。従って、表示面の正面方向の明るさを確保するには、重要な左右方向の光を絞ることなく、重要でない上下方向の光を絞ることにより出射を調節するのが得策である。
【００２５】
プリズム形状部からなる単位のレンズ部を長軸が互いにほぼ平行になるように配列したレンズシートは、長軸方向とこれに垂直方向とで出射輝度が異なることは知られている。しかし、拡散材を含む透明高分子材料による同種のレンズシートが、拡散材の量やヘーズ（曇価）等により、長軸方向とこれに垂直な方向との出射輝度が調節できることは知られていない。
【００２６】
拡散材を含む透明高分子材料の光学特性は、拡散材の品種、拡散材量、粒子形状、透明高分子材料の種類等によって変化する。一般的には、拡散材と透明高分子材料との屈折率差、拡散材粒子の粒子径と量が大きく影響する。屈折率差は大きい程拡散効果が大きい。粒子径は適切な大きさがあり、通常１μｍより２５μｍの大きさが良好である。
【００２７】
拡散材を含む透明高分子材料の光学特性は、全光線透過率、拡散光線透過率及びヘーズにより特性化できる。この測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５（プラスチックの光学的特性試験方法）に記載されている。この方法では、積分球を用いて拡散光線透過率及び全光線透過率を測定し、この比を以てヘーズとする。試料片は、例えば５０×５０ｍｍで厚さは２４０μｍの平行平板の場合、適切な材料のヘーズは２０〜６０である。この値は拡散シートの透過率に係わり、且つ直下の線状光源の設置個所の視認の良否にも係わる。更に重要な事は、後述するレンズの長軸方向の出射範囲とこれと垂直な方向の出射範囲に大きく影響することである。一般的に２０未満のヘーズでは線状光源が見えやすく、６０を越えると透過率の減退が著しくなる。
【００２８】
レンズ部のプリズム形状部の長軸方向（Ｙ方向）の出射範囲とこれと垂直方向（Ｘ方向）の出射範囲は、出射が最高の輝度を示すレンズ状拡散シートの法射方向の輝度の半値を示す方向角を求め、その幅を算出する。そして、長軸方向の出射半値角幅がこれと垂直方向の出射半値角幅の何倍かを示す比率（Ｙ／Ｘ）を出射半値角幅比として表すことができる。この値を利用すると、ヘーズ７０を越える材料による頂角９０度のレンズ状拡散シートの出射半値角幅比は１．０に近くなり、ヘーズ２０周辺の材料の出射半値角幅比は１．５倍を示す。更に、ヘーズ４０付近の材料は１．４倍を示し、長軸方向への出射の広がりが大きい傾向を示す。即ち、適切な拡散材を含むレンズ状拡散シートは、法線方向の正面輝度を高い水準で維持しながら長軸方法への出射の広がりを確保することができる。この好ましいヘーズの範囲は、例えば、厚さ２４０μｍの平行平板で２０〜６０である。
【００２９】
通常、液晶テレビの表示面は横長手方向であって、バックライト光源は線状の陰極線管が横長手方向に平行に設置されることが多い。この線状の光源は、Ｕ字管状のような屈曲部を含んでいる場合もある。
図１に示すように、キャビティ１内に光源２があり、この上に拡散材３を含む半透明の盤状の拡散板４が設置される。しかし、この状態で観察すると、線状の光源が視認される。これを見えなくする程拡散材３の量を増加させると、光線の透過量が減じてしまう。そこで、通常、拡散シートを数枚設置して光源を見えなくする方法が採られる。この拡散シートの代わりに、透明なプリズム状シートを横軸方向が線状光源と同一の方向になるように設置すると、光源像を分割して光源を急激に見えなくする効果がある。しかし、光源からの屈折した光が直接出射する光線があり、これによるギラツキを発生しやすい。このために、依然として拡散シートの併用が欠かせない。
【００３０】
これに対して、本発明の拡散材を含むレンズ状拡散シート５を、線状光源２と該シート５のプリズム形状部の長軸方向とが同一方向になるように設置すると拡散材の含有効果と前記プリズムの分割効果とが相乗的に働き、均質でマイルドな光源とすることができる。更に、必要とあれば、通常の拡散シートを更に設置しても良い。この拡散シートはプリズムシートと併用される場合、プリズムシートを中心として、下拡散用と上拡散用が市販されている。
本発明の拡散材を含むレンズ状拡散シートの厚さは任意であるが、液晶テレビの組立て作業上からは、通常１００μｍより５００μｍが取扱い性が良く、連続生産上からは２００μｍより４００μｍが好都合である。バックライトへの組立ては、盤状の拡散板４の上に、プリズム形状部の単位からなるレンズ部の面を出射面となるようにレンズ状拡散シート５を設置して使用される。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３２】
実施例１
（レンズ状拡散シートの製造）
無機系拡散材を含む透明高分子材料として、ポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」（帝人化成株式会社製）１２．５重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５Ｙ」（帝人化成株式会社製）８７．５重量％を混合使用した。この材料の拡散の程度はヘーズで表して３０．５であった。測定方法は後述する。
【００３３】
上記混合樹脂を溶融押出の樹脂温度（２９０℃）でダイスよりシート状に押し出し、押し出されたシート状溶融樹脂を、断面の３角形が頂角１００度、底辺との角４０度の２等辺３角形の３角柱を底辺が互いに隣接して長軸が平行になるように配列した離型性シートと２本のロールにより挟圧する特許第２９２５０６９号に記載の方法で製造した。シートの厚みは２４０μｍであった。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定は、次に示す方法で実施した。光学的特性を表１に、視野角輝度の分布を図２に示した。
【００３４】
（光学測定の方法）
ヘーズ：ＪＩＳ  Ｋ７１０５プラスチックの光学的特性試験法のヘーズ測定法により下記の条件にて測定した。
測定機  スガ試験機株式会社製ヘーズメーター
測定サンプル  ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ２４０μｍの両面平坦シートを使用し、全光線透過率の内の拡散透過率の割合で示す。
【００３５】
バックライト上の輝度測定：
バックライト：タテ４００ｍｍ×ヨコ７０５ｍｍの３２インチテレビ用バックライトを使用する。
光源：線状陰極線管１６本を横方向に等間隔に並列に設置し、点灯する。
レンズ状拡散シートの設置方法：
図１に示す如く、キャビティ１内の線状光源２の上に、厚さ２．０ｍｍの拡散板「オプトマックス」（住友ベークライト株式会社製）４を設置し、この上にレンズ状拡散シート５の長軸方向をバックライトの横方向に合致させレンズ部構造面を出射面として設置する。尚、後記するように、必要に応じ、各種の光学シートを第１層、第２層、第３層と設ける場合がある。
【００３６】
輝度の測定：
レンズ状拡散シートを設置した面の上方４５０ｍｍの距離に、輝度計ミノルタＣＡ−１５００（ミノルタ株式会社製）により、設置したレンズ状拡散シートの中心点を中点としてヨコ方向には１３ｍｍ間隔で３個所、タテ方向は１０ｍｍ間隔で３個所、合計９個所を測定し平均値を求める。
更に、中心点についてはバックライトのタテ方向の中線を軸として１０度毎前後に回転させて輝度を測定しＸ方向視野角輝度として表示し、また、バックライトのヨコ方向の中線を軸として左右に回転して測定し、Ｙ方向視野角輝度として表す。
【００３７】
輝度半値以上に達する視野角幅：
Ｘ方向及びＹ方向の視野角輝度を最高輝度の１／２に達する視野角（半値視野角）をＸ、Ｙ方向視野角輝度図より求め、１／２以上を示す輝度の視野角幅をそれぞれ算出する。そして、Ｙ方向の視野角幅がＸ方向の視野角幅の何倍に当たるか（Ｙ／Ｘ）を算出する。
【００３８】
バックライト出射光の外観品位の判定：
ギラツキ：
光源から反射、屈折等により直接各方向からの観賞者の目に入るギラツキ感を下記の基準により目視判定する。
○：ギラツキが見えず、穏やかな出射状況である。
△：僅かにギラツキが見えるが、液晶パネルを透過した後は見えなくなる。
×：ギラツキが見え、液晶パネルを透過した後も見える場合がある。
【００３９】
線状光源間の明暗：
線状光源間の明暗を下記の基準により目視判定する。
○：明暗が認められない。
○〜△：○に近く、明暗が極く僅かに認められる。
△：明暗が僅かに認められる。
△〜×：×に近く、明暗がかなりはっきり認められる。
×：明暗がはっきり認められる。
【００４０】
実施例２
無機系拡散材を含む透明高分子材料としてポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」２５重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５Ｙ」７５重量％を混合使用する以外は実施例１と同様の方法でレンズ状拡散シートを製造した。この材料のヘーズは、３９．５であった。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図３に示した。
【００４１】
実施例３−１、実施例３−２
無機系拡散材を含む透明高分子材料としてポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」１０重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５ＺＦ」９０重量％からなり、ヘーズ２３．４の材料を使用する以外は実施例１と同様の方法でレンズ状拡散シートを得た。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図４に示した（実施例３−１）。更に、レンズ状拡散シートの上に、上拡散シート「ＰＢＳ０７２」（恵和株式会社製）を第２層として設置し、光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図４に併記した（実施例３−２）。
【００４２】
実施例４
無機系拡散材を含む透明高分子材料としてポリカーボネートの光拡散グレード「パンライトＭＬ−１１０３」５０重量％と同透明グレード「パンライトＬ−１２２５Ｙ」５０重量％からなり、ヘーズ５６．０の材料を使用する以外は実施例１と同様の方法でレンズ状拡散シートを得た。得られたレンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図５に示した。
【００４３】
実施例５
拡散材として粒子径５μｍの架橋ポリメチルメタクリレート「ＭＢＸ−５」（積水化成品工業株式会社製）１重量％と透明ポリカーボネート「パンライトＬ−１２２５Ｙ」９９重量％を配合し、溶融押出してペレット化して、これを用いて実施例と同一の方法でレンズ状拡散シートを得た。この材料のヘーズは４０．１であった。レンズ状拡散シートの光学的特性の測定結果を表１に、視野角輝度を図５に併記した。
【００４４】
【表１】
2009066357.tif 000012
【００４５】
比較例１−１、比較例１−２
拡散材を使用せず、透明高分子材料のみからなるプリズムシートを得るために「パンライトＬ−１２２５Ｙ」のみを使用して、実施例１と同様の方法で光学シートを得た。この材料のヘーズは１．６を示した。バックライトの拡散板の上に上記プリズムシートを設置した場合（比較例１−１）、更に、プリズムシートの上に、第２層として上拡散シート「ＰＢＳ−０７２」を併用した場合（比較例１−２）について、光学的特性の測定結果を表２に、視野角輝度を図６に併記した。
【００４６】
比較例２−１、比較例２−２
拡散板上に下拡散シート「ＢＳ７０２」（恵和株式会社製）を第１層として置いた場合（比較例２−１）、更に、この第１層の上に、第２層、第３層として同じ拡散シート「ＢＳ７０２」２枚の計３枚を重ねて使用した場合（比較例２−２）について、光学的特性の測定結果を表２に、視野角輝度を図７に示した。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
実施例及び比較例から明かなように、通常の厚さ２．５ｍｍの拡散板の上に拡散シートを１枚設置しただけでは直下の線状光源（ランプ）間の明暗がはっきり視認された上、正面の輝度も低い（比較例２−１）。これに更に２枚の拡散シートを重ね計３枚を重ねると、ようやく光源間の明暗がわからなくなり光源の存在個所が視認できなくなる（比較例２−２）。この時、正面輝度がやや高まるが、表示面の左右及び前後の出射光の広がりはなく等方的である（比較例２−２）。
【００４９】
これに対して、拡散シートの代わりに透明なプリズムシートを設置すると、正面輝度は最高となりランプ間の明暗も大きく改善されるが、ギラツキが大きい（比較例１−１）。この光学シートの上に拡散シートを設けると、ほぼ良好なバックライトの品位となる（比較例１−２）が、部品数が増加し、部品数の低減及び取扱いの軽減は達成されない。
【００５０】
拡散材を使用したレンズ状シートの拡散シートを使用すると適切な拡散材を選ぶことによって、タテ（Ｘ方向）に対するヨコ（Ｙ方向）の出射範囲（Ｙ／Ｘ）を１．２、好ましくは１．４以上に保ちながら、正面輝度も確保され、ギラツキや光源間の明暗を防いでバックライトの品位も向上できる上に、部品数の低減が達成され、更にレンズの取扱いが容易になる（実施例１及び２）。更に、拡散材使用レンズ状シートによりヨコ、タテの出射範囲を調節でき、設計の自由度が高まることがわかる（実施例４及び５）。
尚、実施例３−２は、拡散の程度がやや不足の場合に拡散シートを併用すると、正面輝度がやや低下し部品数は増えるものの、光源間の明暗が改善されることを示したものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
叙上のとおり、本発明の液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置は、レンズ状拡散シートの、拡散材を含むプリズム形状部の単位からなるレンズ部のプリズム形状部の長軸方向を、液晶テレビのバックライトの横長方向と概ね平行になるように設置することにより、表示面の左右への光の出射輝度を十分に確保しながら、正面輝度も高く、バックライトのギラツキや光源間の明暗差も解消でき品位を大巾に向上させることができる。更に、バックライトの部品数を低減でき、レンズ部の取扱いが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】液晶テレビ用バックライト上の光学シートの設置方法を示す概略図である。
【図２】実施例１の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図３】実施例２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図４】実施例３−１及び３−２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図５】実施例４及び５の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図６】比較例１−１及び１−２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【図７】比較例２−１及び２−２の視野角に対する出射光の輝度を示すグラフであり、上図はＸ方向、下図はＹ方向を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１  光学キャビティ
２  線状光源
３  拡散材
４  拡散板
５  レンズ状拡散シート
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月21日(2008.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
並列に配置された複数本の線状光源と、該光源上に設置する、線状光源からの光を拡散する拡散板と、該拡散板上に設置するレンズ状拡散シートとからなり、前記レンズ状拡散シートが、一方の面に実質的に３角柱からなり、光線拡散材料を含む透明高分子材料からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より拡散板を透過した拡散光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲の１．２倍以上１．５２倍以下であることを特徴とする液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項１に係わる発明は、並列に配置された複数本の線状光源と、該光源上に設置する、線状光源からの光を拡散する拡散板と、該拡散板上に設置するレンズ状拡散シートとからなり、前記レンズ状拡散シートが、一方の面に実質的に３角柱からなり、光線拡散材料を含む透明高分子材料からなるプリズム形状部の単位からなるレンズ部をプリズム形状部の長軸が互いにほぼ平行になるように多数配列した構造面を有し、他方の面より拡散板を透過した拡散光を入射せしめて該構造面より出射し、該レンズ部の長軸方向の出射範囲がこれと垂直方向の出射範囲の１．２倍以上１．５２倍以下であることを特徴とする液晶テレビ用直下型バックライトの光源装置を内容とする。
【国際調査報告】
2009066357.tif 000014
2009066357.tif 000015
2009066357.tif 000016
2009066357.tif 000017