(57)【要約】【課題】光源の配置・形状に因らずに、面全体に明るく均一にムラ無く発光し、ランプムラを消すことのできる拡散板を提供する。【解決手段】一方の面に、同一形状のプリズムレンズが複数並設され、該プリズムレンズの断面形状が、底辺とのなす角θが０°＜θ＜９０°である直線からなる４本以上の斜辺と、曲線からなる頂部とを左右対称に連結した形状である拡散板。【選択図】図２
2008304501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に、同一形状のプリズムレンズが複数並設され、該プリズムレンズの断面形状が、底辺とのなす角θが０°＜θ＜９０°である直線からなる４本以上の斜辺と、曲線からなる頂部とを左右対称に連結した形状であることを特徴とする拡散板。
【請求項２】
前記底辺とのなす角θの少なくとも１つが、４５°以上であることを特徴とする請求項１に記載の拡散板。
【請求項３】
前記曲線が円弧であることを特徴とする請求項１または２に記載の拡散板。
【請求項４】
前記プリズムレンズのピッチが５０μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の拡散板。
【請求項５】
反射板、線状光源、拡散板、光学フィルムの順に配設された直下型バックライトであって、前記拡散坂が、請求項１〜４のいずれかに記載の拡散板であり、前記プリズムレンズが前記線状光源と反対側となり、かつ該プリズムレンズの長手方向と該線状光源の長手方向が一致するように配設されていることを特徴とする直下型バックライト。
【請求項６】
請求項５に記載の直下型バックライト上に液晶パネルが配設されていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散板、該拡散板を搭載した直下型バックライト及び液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブラウン管に変わり液晶テレビやプラズマテレビといった平面薄型テレビが拡大し、特に液晶テレビが急成長している。液晶というのは自発光ではないのでバックライト（背面光源装置とも呼ぶ）が必要であり、バックライトにはエッジライト型と直下型の２つが一般的に用いられている。
【０００３】
エッジライト型は液晶パネルのエッジに線状光源を置き導光板で面発光させる方法で、薄くて軽いパソコンモニターなどに好適とされるが、大画面化や高輝度化が困難といわれている。一方、直下型は液晶パネル直下に線状光源を多数本並べ、拡散板で面発光させる方法で、大画面化や高輝度化に対応が容易で液晶テレビ用に好まれて使われている。
【０００４】
直下型バックライト式液晶ディスプレイは反射板、線状光源、拡散板、光学フィルム、液晶パネルが順に配設された構造をしている。その部品の中でも拡散板は、線状光源の光を散乱し、線状光源真上の明線と隣り合う線状光源間隙にできる線状の明暗（いわゆるランプムラ）をぼかし、均斉を向上させる重要な光学的役割を持っている。
【０００５】
近年、コストダウンのためバックライトに使われる線状光源を削減する動きがあり、隣り合う線状光源の間隔（いわゆるランプピッチ）が広がる傾向にあり、ランプピッチが広がるとランプムラが目立つため液晶テレビの品位上問題となっていた。
【０００６】
ランプムラを解消する方法として、光拡散材を配合した樹脂拡散板において、光拡散材を濃くする手法が考えられるが、この方法では輝度が低下するという問題があった。
【０００７】
特許文献１〜２では、拡散板表面にプリズムレンズ形状をつけ、レンズによる光の集光機能によって輝度低下を防ぎ、かつランプムラの解消を図った高機能板の開発も行われている。
【０００８】
しかし、特許文献１〜２では、ランプムラを完全に消すまでには至っていない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１８９３９号公報
【特許文献２】特開平７−２３０００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、面全体に明るく均一にムラ無く発光し、ランプムラを消すことのできる拡散板並びに該拡散板を搭載した直下型バックライト及び液晶ディスプレイ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】
【００１１】
すなわち、本発明の拡散板は、一方の面に、同一形状のプリズムレンズが複数並設され、該プリズムレンズの断面形状が、底辺とのなす角θが０°＜θ＜９０°である直線からなる４本以上の斜辺と、曲線からなる頂部とを左右対称に連結した形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の拡散板を用いると、直下型バックライト式液晶ディスプレイにおいて、輝度の低下を防ぎ、かつランプムラを消すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
＜バックライト、液晶ディスプレイ＞
図１に、本発明の直下型バックライト式液晶ディスプレイの一例を示す。
【００１５】
図１に示す通り、液晶ディスプレイには、内側から反射板１、線状光源２、拡散板３、光学フィルム４、液晶パネル５が順に配設されている。このうち、反射板１から光学フィルム４までで直下型バックライト６を構成している。
【００１６】
反射板１は、金属板に反射材が塗布されていたり、白色や銀色のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系、もしくはポリカーボネート（ＰＣ）系の反射フィルムが使われる。
【００１７】
線状光源２とは、線状の形をした光源で、液晶ディスプレイに用いられる線状光源として最も一般的なのは冷陰極管（略称ＣＣＦＬ）と呼ばれる直径２〜４ｍｍの蛍光管である。冷陰極管には直線状やＵ字管、Ｗ字管などがあり、線状の部分が長いほど大画面用に好まれる。
【００１８】
拡散板３は、線状光源２の光を散乱させ、線状の光源を面状の光源に変換する重要な光学部材である。拡散板３は、図１に示すように、レンズ形成面が線状光源２と反対側となり、かつレンズの長手方向と線状光源４の長手方向が一致するように配設されている。拡散板３の詳細については後述する。
【００１９】
光学フィルム４は、拡散板３を透過してきた光を更に散乱もしくは集光させる拡散フィルム４−１、散乱光を集光させるプリズムフィルム４−２、反射偏光フィルム４−３など、いわゆる輝度を向上させるフィルムなど高機能な複数のフィルム群である。
【００２０】
液晶パネル５としては、ＶＡタイプ、ＩＰＳタイプ等、公知のものを使用できる。
【００２１】
＜拡散板＞
図２に、本発明の拡散板の一例の概略斜視図を示す。また、図３に、図２の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図を示す。
【００２２】
図２に示す様に、本発明の拡散板は、一方の面に、同一形状のプリズムレンズ７が、隣接するプリズムレンズ７同士が、シート面８で接した状態で、母線が平行となるように複数並設されている。
【００２３】
図３に示す様に、プリズムレンズ７の断面形状は、シート面８を形成する底辺９と、直線からなる４本の斜辺１０〜１４と、曲線からなる頂部１２とを左右対称に連結した形状となっている。そして、斜辺１０と底辺９とのなす角は８０°、斜辺１１と底辺９とのなす角は４０°（斜辺１０，１１により形成される内角が１４０°）、斜辺１３と底辺９とのなす角は４０°（斜辺１３，１４により形成される内角が１４０°）、斜辺１４と底辺９とのなす角は８０°であり、頂部１２は円弧により形成されている。
【００２４】
プリズムレンズ７の断面形状は、図３に示すものに限定されないが、斜辺は４本以上であることが必要である。斜辺が４本未満では、明部に比べて暗部の占める割合が多く、明暗のコントラストも大きいため、直下型バックライトに用いた場合、たとえ光学シートを組み合わせても、明暗のコントラストを消しきることができず、均一な発光にならない。本発明では、暗部の輝度を高めて均一な発光を達成するために、プリズムの指向性を利用して効果的に暗部の発生を抑えた発光を可能にした。
【００２５】
また、斜辺と底辺とのなす角θは、０°＜θ＜９０°であることが必要である。斜辺と底辺とのなす角θが９０°を超えると、拡散板を成形する金型の製作が非常に困難になり、また金型から樹脂への転写率も大幅に低下するため実用的でない。
【００２６】
斜辺と底辺とのなす角θの値は、暗部の輝度を高め、コントラストを限りなく小さくし、均一な発光とするために、拡散板の暗部の位置ｒ（拡散板の線状光源の真上に相当する位置から拡散板の暗部までの最短距離）に応じて下記式を基に決定することが好ましい。
ｒ＝ｄ・ｔａｎα＋（ｔ＋１／２・ｔａｎθ）ｔａｎ｛θ−ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ・ｓｉｎθ）｝
ｄ：線状光源から拡散板までの距離
α：線状光源から拡散板への入射角（拡散板の法線を０°とする）
ｔ：拡散板の厚み
ｎ：拡散板樹脂の屈折率
【００２７】
また、斜辺と底辺とのなす角θは、２種（２組）以上の異なる角度（θ１、θ２、・・・θｍ、・・・θｎ・・・）をとるが、そのうちの少なくとも１つ（１組）は４５°以上であることが好ましい。
【００２８】
更に、異なる角度θｍとθｎの差は１０°以上であることが好ましい。１０°未満の場合は、暗部の輝度を高める効果が低くなる可能性がある。
【００２９】
また、頂部は曲線、好ましくは円弧からなる必要がある。頂部が曲線でない場合には、発光面の明暗のコントラストが大きいため、直下型バックライトに用いた場合、たとえ光学シートを組み合わせても明暗のコントラストを消しきることができない。
【００３０】
プリズムレンズのピッチ（底辺の長さ）は、５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。ピッチが５０μｍ未満では、拡散板を成形する金型の加工精度に起因して、レンズからの出射光が意図したパターンにならない可能性があり、５００μｍを超えると、単一レンズ内でも、入射光の角度や密度が受光箇所で著しく異なり、意図した出射パターンにならない可能性がある。
【００３１】
また、プリズムレンズの高さも特に限定されないが、２５μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。
【００３２】
拡散板の板厚は、０．４ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜３ｍｍであることがより好ましい。
【００３３】
拡散板は、透光性樹脂に光拡散材として光拡散微粒子が配合されているものが好ましい。
【００３４】
透光性樹脂としては、光学特性、特に透過率が高いアクリル系樹脂、スチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ樹脂）、スチレン系樹脂、ＰＣ系樹脂、環状オレフィン系樹脂などが好ましいが、ディスプレイ内部での吸水による変形を防ぐため吸水率の低い樹脂がより好ましい。例えばスチレン系樹脂、ＭＳ樹脂、ＰＣ系樹脂、環状オレフィン系樹脂がより好ましい。
【００３５】
透光性樹脂に配合することが好ましい光拡散微粒子は、有機系、無機系いずれの微粒子でもよく、例えばアクリル系架橋微粒子、ＭＳ系架橋微粒子、スチレン系架橋微粒子、シリコーン系架橋微粒子、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、タルク、マイカなどが挙げられる。
【００３６】
光拡散微粒子は、真球状、球状、楕円状、扁平形状、鱗片形状、多角形状、立方体、直方体が好ましく、その粒径は光散乱性能が良好な１〜３０μｍが好ましい。
【００３７】
光拡散微粒子の配合量は、輝度低下を防ぐため、透光性樹脂１００重量部に対し３重量部以下であることが好ましい。
【００３８】
拡散板は透光性樹脂に光拡散材（光拡散微粒子）を配合した単一のシートであってもよいが、耐光性改良や表面硬度改良のため積層シートであってもよい。特に耐光性改良のため紫外線吸収剤を配合した１０〜１００μｍの表面層を積層することはより好ましい。
【００３９】
拡散板表面にレンズを形成する方法には、押出賦型、ＵＶ造型、熱転写、圧縮成形、削りだし、エッチングその他各種方法が挙げられる。
【００４０】
押出賦型や熱転写は、拡散板を作製する押出し工程の中で、切削加工やエッチングによってレンズ形状を彫り込んだ金型ロールの表面形状を拡散板表面に転写し冷却固化させる連続賦型プロセスである。ＵＶ造型は、連続押出し工程でも枚葉のバッチ工程でもよいが、冷却固化ではなく紫外線硬化によってレンズ形状を拡散板表面に形成する方法である。圧縮成形は、レンズ形状を彫り込んだ平面金型を拡散板表面に熱圧縮して形状を形成する方法である。
【００４１】
金型ロールや平面金型を作製する方法は、切削加工、エッチング、放電加工など所定のレンズ形状が掘り込めるのであればいずれの方法で加工しても構わない。
【実施例】
【００４２】
＜評価方法＞
（１）レンズ形状の測定
拡散板を、割断または切削研磨してプリズム断面を露出させ、光学顕微鏡下で、斜辺と底辺とのなす角θ、底辺の長さ、高さを計測した。
【００４３】
（２）平均輝度、コントラスト比、光源像の視認度
拡散板を、３２インチの直下型バックライト式評価用液晶表示装置に搭載し、輝度と光源像の視認度を測定した。
【００４４】
評価用液晶表示装置は、図１に示すように、白色ＰＥＴ製反射シート（反射板１）に、線状光源２として直径３ｍｍの冷陰極管１２本がピッチ３３ｍｍ間隔で平行に並べられており、その上に拡散板３が設けられ、更に光学フィルム４として拡散フィルム４−１、プリズムフィルム４−２、反射偏光フィルム４−３が順次配設され、その上にＶＡタイプの液晶パネル５が搭載されている。尚、拡散板３は、レンズ形成面が光学フィルム４と接するように、かつレンズと線状光源の長手方向が一致するように搭載した。
【００４５】
（２−１）平均輝度、コントラスト比
光学フィルム４、液晶パネル５を取り除き、輝度計（トプコン社製ＢＭ−７）を用い、５０ｃｍ離れた位置から画面中央部の輝度を測定し、平均値を求めた。
【００４６】
また、コントラスト比を下記式より算出した。
【００４７】
コントラスト比＝（最大輝度値−最小輝度値）／（最大輝度値＋最小輝度値）
【００４８】
（２−２）光源像の視認度
液晶パネル５を取り除き、画面正面から光源像が目視で観察されるか否かを確認し、以下の基準で評価した。
◎：光源像が斜めからも正面からも見えない
○：光源像が正面から見えない
△：光源像がやや見える
×：光源像が明らかに見える
【００４９】
＜実施例１＞
透光性樹脂としてポリスチレン樹脂（ＰＳジャパン社製ＧＰＰＳ）１００重量部に、拡散材としてシリコーン系架橋微粒子（信越化学社製ＫＭＰ、平均粒子径２μｍ）０．１重量部を配合し押出機に投入した。
【００５０】
押出機で溶融混練された樹脂をシート用Ｔダイと呼ばれる金型で拡幅吐出し、３本の冷却ロールに巻きつけ接触させることによって、板厚１．５ｍｍのシートに成形した。
【００５１】
このシートを約２００℃に加熱し、表面に図３に示す断面形状のプリズム形状が並列に配列された溝が彫り込まれた金型を熱圧着して、図２に示す拡散板を得た。
【００５２】
評価結果を表１に示す。尚、表１の斜辺と底辺とのなす角θの欄における括弧内の数値は、斜辺同士のなす内角である。
【００５３】
＜実施例２〜５、比較例１〜６＞
レンズ形状を表１に示すように変更した以外は実施例１と同様にして拡散板を製造し、評価した。結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2008304501.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の拡散板は、直下型バックライト式液晶ディスプレイの拡散板として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の液晶ディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の拡散板の一例の概略斜視図である。
【図３】図２の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図４】実施例２の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図５】実施例３の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図６】実施例４の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図７】実施例５の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図８】比較例１の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図９】比較例２の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図１０】比較例３の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図１１】比較例４の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図１２】比較例５の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【図１３】比較例６の拡散板のプリズムレンズの長手方向と直行する面での断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  反射板
２  線状光源（冷陰極管）
３  拡散板
４  光学フィルム
４−１  拡散フィルム
４−２  プリズムフィルム
４−３  反射偏光フィルム
５  液晶パネル
６  直下型バックライト
７  プリズムレンズ
８  シート面
９  底辺
１０，１１，１３，１４  斜辺
１２  頂部
【図１】
2008304501.tif 000004
【図２】
2008304501.tif 000005
【図３】
2008304501.tif 000006
【図４】
2008304501.tif 000007
【図５】
2008304501.tif 000008
【図６】
2008304501.tif 000009
【図７】
2008304501.tif 000010
【図８】
2008304501.tif 000011
【図９】
2008304501.tif 000012
【図１０】
2008304501.tif 000013
【図１１】
2008304501.tif 000014
【図１２】
2008304501.tif 000015
【図１３】
2008304501.tif 000016