(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで製造でき、直下型バックライトにおける複数の点状光源に起因する周期的輝度ムラを低減して輝度均一性を実現しつつ、正面輝度の高い直下型バックライト用の光拡散シートを提供する。【解決手段】厚みが１〜５ｍｍの光拡散シートであって、その出射面に部分球型または部分長球型の凹形状あるいは凸形状の賦形が形成されており、賦形と樹脂シート表面とが接する位置で賦形と樹脂シート表面とがなす角度（接触角）１６が、光拡散シートから大気中に光が進む場合の全反射角以下である。【選択図】図８
2012098346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが１〜５ｍｍの光拡散シートであって、その出射面に部分球型または部分長球型の凹形状あるいは凸形状の賦形が形成されており、賦形と樹脂シート表面とが接する位置で賦形と樹脂シート表面とがなす角度（接触角）が、光拡散シートから大気中に光が進む場合の全反射角以下である条件を満たすことを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
部分球型または部分長球型の凹形状あるいは凸形状の賦形がシート表面に占める割合（賦形率）が１００％である請求項１記載の光拡散シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散シートに関する。更に詳しくは良好な輝度を有し、輝度ムラが少なく、液晶表示装置のバックライトユニットの光拡散シート、有機ＥＬ照明用カバーやＬＥＤ照明カバー等の用途に好適に使用される光拡散シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビなど種々の液晶ディスプレイの光源として使用されているバックライトユニットの構成要素の一部である光拡散板においては、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂をマトリックス樹脂に使用し、そこに種々の光拡散剤を添加した樹脂組成物より形成される光拡散板が使用されている。
【０００３】
アクリル樹脂製光拡散板は、１５〜３９インチと大型化してきている液晶テレビなどの液晶ディスプレイにおいては、吸湿性による反り等の影響を受けやすくなり、より低吸湿性であるポリカーボネート製光拡散板の使用が徐々に増加しつつある。
【０００４】
液晶ディスプレイの光拡散板としてのポリカーボネート樹脂組成物の公知例としては、例えば特許文献１にポリカーボネート樹脂に炭酸カルシウムと酸化チタンを添加した樹脂組成物が、特許文献２にポリカーボネート樹脂に炭酸カルシウムや架橋ポリアリレート樹脂を添加した樹脂組成物が、特許文献３にポリカーボネート樹脂にビーズ状架橋アクリル樹脂を配合した樹脂組成物が、特許文献４にポリカーボネート樹脂にビーズ状架橋アクリル樹脂と蛍光増白剤を添加した樹脂組成物が、それぞれ開示されている。
【０００５】
また、大型化してきている液晶ディスプレイでは、発光面積の増大に伴い輝度の向上が要請されており、そのため直下型バックライト方式が主流になりつつある。直下型バックライトは、複数の線状光源を並列に配置することにより輝度の向上を図ったものであるが、発光面のうち光源の真上に当たる領域で輝度が高くなり、真下に光源を有しない領域では輝度が低くなるという、いわゆる周期的輝度ムラが問題となっている。
【０００６】
このような周期的輝度ムラを低減する試みは、従来いくつかなされている。例えば特許文献５には、表面に立体模様を有する厚み０．０５〜０．３ｍｍのポリカーボネート樹脂フィルムと光拡散剤を含む厚み０．５〜３ｍｍのポリカーボネート樹脂シートとを積層した直下型バックライト用ポリカーボネート樹脂製光拡散積層板が示されている。また、特許文献６には、エンボスが凹設された表面を有する基材シートから構成される集光板が記載されている。しかしながらこれらの技術では、輝度ムラの低減がいまだ不充分である。
【０００７】
さらに、特許文献７には、光源側に断面鋸歯状のプリズム状列群を有する光拡散板を使用した直下型バックライト装置が記載されている。しかしながら、かかる光拡散板においても輝度ムラの低減が充分ではなく、また、拡散板の生産性にも劣る構造となっている。
【０００８】
最近、直下型バックライトが多く採用されている液晶テレビにおいては上記の正面輝度の向上および周期的輝度ムラの低減に対する要請が強くなってきていることのほか、コストダウンに対する要請も強くなってきている。
【０００９】
最近、液晶テレビのバックライト光源として従来の冷陰極管に換わり、ＬＥＤ光源がそのエネルギー変換効率の高さのため省エネをうたって代替されて使用されている。しかしながらＬＥＤ光源は形状的に線状冷陰極管よりその点形状のために輝度を均一に輝度ムラを少なくするのはより困難を伴う。様々な方式が提案されているが改善を要する余地が多く残されており、未だ解決に至っていない。正面輝度の向上および周期的輝度ムラの低減に対する要請がますます強くなってきている。
【００１０】
また、拡散板上に輝度向上のために使用されていた拡散フィルムやプリズムシートなどの光線調整フィルムはコスト低減の要求上構造的にますます削減が見直されている。
更に光拡散板には用途的に異なった特性が要求されるようになってきている。液晶ＴＶバックライト用途以外に近年同様な目的として有機ＥＬ照明用カバーとしての用途が要求されてきている。またＬＥＤ照明カバー用途としても要求されてきている。
【００１１】
マイクロレンズのような半球状の賦形の場合のように、球と樹脂シートの表面とが交差する点において形成されるシート面垂線と樹脂シート面が成す角度がシート材質から大気中に光が進む場合の全反射角を超える条件では全反射が起こり、配置の賦形率が１００％の最密六方配置であっても透過効率が高くなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０３−０７８７０１号公報
【特許文献２】特開平０５−２５７００２号公報
【特許文献３】特開平０８−１８８７０９号公報
【特許文献４】特開平０９−０２０８６０号公報
【特許文献５】特開２００４−１６３５７５号公報
【特許文献６】特開平０６−３０８３０４号公報
【特許文献７】特開２００４−１２７６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、低コストで製造でき、直下型バックライトにおける複数の点状光源に起因する周期的輝度ムラを低減して輝度均一性を実現しつつ、正面輝度の高い直下型バックライト用の光拡散シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、光線を集光ないしは散乱させる為に、透明ないしは少量の拡散剤を添加した樹脂シートの出射面に特定の微細形状を形成することにより、光源から発せられた光を減衰させることなく、高い輝度均一性を実現させることが可能な光拡散シートとして使用することができ、更に驚くべきことにこのような光拡散シートを使用することにより正面輝度の向上が達成できるため、これまで輝度向上のために使用されていた拡散フィルムやプリズムシートなどの光線調整フィルムの一部または全部が省略可能となり、液晶表示装置のコストの低減も可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、
１．厚みが１〜５ｍｍの光拡散シートであって、その出射面に部分球型または部分長球型の凹形状あるいは凸形状の賦形が形成されており、賦形と樹脂シート表面とが接する位置で賦形と樹脂シート表面とがなす角度（接触角）が、光拡散シートから大気中に光が進む場合の全反射角以下である条件を満たすことを特徴とする光拡散シート。
２．部分球型または部分長球型の凹形状あるいは凸形状の賦形がシート表面に占める割合（賦形率）が１００％である前項１記載の光拡散シート。
が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光拡散シートは、良好な輝度を有し、輝度ムラが少ないことから、液晶表示装置のバックライトユニットの光拡散シート、有機ＥＬ照明用カバーやＬＥＤ照明カバー等の用途に好適に使用され、その奏する産業上の効果は格別である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】長球および賦形部分を示した図である。
【図２】賦形部分を拡大した図（接触角を示した図）である。
【図３】全反射角θを示した図である。
【図４】賦形の配置（最密六方配置）を示した図である。
【図５】賦形の配置（最密六方配置）を拡大した図（Ｘピッチ、Ｙピッチを示した図）である。
【図６】賦形樹脂シートと光源（ＬＥＤ光源）との位置関係を示した図である。
【図７】光源（ＬＥＤ光源）位置と賦形樹脂シートの透過光の方向を示した図である。
【図８】図５において、Ａ側から見た断面図を示す。
【図９】図５において、Ｂ側から見た断面図を示す。
【図１０】透過光の方向と正六角形輝度分布を示した図である。
【図１１】光源（ＬＥＤ光源）の配置を示した図である。
【図１２】評価装置の概略図である。
【図１３】平均輝度および輝度ムラの評価方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光拡散シート（賦形樹脂シートと称することもある）は、その出射側面に部分球型または部分長球型の凹形状あるいは凸形状の賦形が形成される。
部分球型は、球を切断した形状を意味する。部分長球型は、回転楕円体を切断した形状を意味する。
部分長球型の賦形は、長球の長軸を樹脂シート表面に垂直になるように長球の小さい一方の部分が表面に出るように長球を長軸方向にシフトして配置する（図１）。
その時長球と樹脂シートの表面とが交差する点において長球と樹脂シートの表面とが交差角度（接触角）が角度θを超えないように配置する（図２）。角度θとは樹脂シートから大気中に光が進む時の全反射角とする。球においても同様である。
【００１９】
全反射角はスネルの法則から樹脂シートの屈折率が決まると、下記式のように全反射角θが決定される（図３）。ポリカーボネート樹脂シートの場合、全反射角は３９．１°となる。
ｎａ・ｓｉｎθａ＝ｎｂ・ｓｉｎθｂ（スネルの法則）
［ｎｂ：空気の屈折率（１）
ｎａ：樹脂シートの屈折率（ポリカーボネート樹脂シート；１．５８５）
θａ：入射角
θｂ：出射角］
ｎａ＞ｎｂで入射角が増加すると、下記式を満足する入射角θで境界を透過せず全反射する。
ｓｉｎθ／ｓｉｎ（９０）＝１／１．５８５
【００２０】
光源の光が受光面に直接到達して輝度ムラが大きくなるのを制御するために、樹脂シート表面を賦形が占有する割合（賦形率）は１００％とすることが好ましい。
またその賦形中心の配置は最密六方配置とすることが好ましい。そうすると賦形の部分球または部分長球の裾野が隣接賦形と部分的に重なり合い、樹脂シートの賦形を正面からみると正六角形となる（図４）。
【００２１】
部分球または部分長球の樹脂シート表面での二次元的な配置は最密六方配置の場合、ＸピッチとＹピッチとの比は１／０．８６６となる。賦形樹脂シートを光が透過する場合、六角形の角での接触角が最大となり、この接触角が全反射角以下であれば良く、六角形の辺での接触角は全反射角より小さくなる（図５、図８、図９）。
【００２２】
賦形樹脂シート表面上での賦形配列のＸピッチは０．０１〜１ｍｍの範囲が好ましい。また、賦形形状が部分球の場合の賦形底面の半径および賦形形状が部分長球の場合の賦形底面の半径（図３の符号１２）の長さは０．００５〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。
賦形の高さ（凸形状）または深さ（凹形状）は０．００２〜０．２４２ｍｍの範囲が好ましい。長球の好ましい楕円率（長径／短径）は１を超え２０以下である。
【００２３】
本発明の樹脂シートを構成する材料としては、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、または非晶性ポリオレフィン樹脂が好ましい。本発明の樹脂シートを構成する材料は、本発明の効果を損なわない範囲で光拡散剤、紫外線吸収剤、その他の添加剤を含有していてもよい。光拡散剤を添加する場合、その量としては、樹脂１００重量部に対して好ましくは０．１〜２．０重量部である。紫外線吸収剤を添加する場合、その量としては、樹脂１００重量部に対して好ましくは０．０１〜２．０重量部である。
【００２４】
次に賦形樹脂シートと光源（特にＬＥＤ光源が好ましい）との好ましい位置関係について説明する。
光源と賦形樹脂シートとの距離は８〜５０ｃｍ、好ましくは８〜１５ｃｍがよい。光源と賦形樹脂シートとの距離は８ｃｍより近づきすぎると輝度分布が急峻になる。遠すぎると液晶ＴＶバックライト用途や照明カバー用途ではユニット全体の厚さが増し好ましくない。
輝度計に入射する最も外側の光が光源から出て賦形樹脂シートに入射して出射面から出て行く様子を図６に示す。
【００２５】
好ましい光源間の間隔は、
光源と賦形樹脂シートとの距離：Ｈ
賦形樹脂シート材質の屈折率：ｎ
賦形樹脂シートの厚み：ｔ
とすると、最隣接光源間距離（Ｄ）は、下記式の範囲内であることが好ましい。光源間距離が大きくなると輝度分布の均一性が悪化する。
Ｄ＝（ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θ−ａ）×ｎ））×Ｈ×２＋ｔａｎ（θ−ａ）×ｔ×２）×０．０８６６
（ただしθ＝ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（９０）／ｎ）、ａ＝ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θ）／ｎ））
【００２６】
図７に示すように賦形樹脂シートに光源から光を照射すると樹脂シート透過光の方向は光源から樹脂シートの照射位置を見た角度により異なる。平行入射光が透過して方向を変化する様子を光源から樹脂シートの透過位置をみた角度とともに示す。
【００２７】
光源から賦形樹脂シート入射位置をみた角度が小さい場合（図７の左中、中、右中）、透過光には垂直成分を含み輝度計は光を検知する。一方、光源から離れ入射光が傾いて入射する場合、すなわち光源から賦形樹脂シート入射位置をみた角度が大きい場合（図７の右、左）、輝度計が検知する垂直方向（光軸方向）の出射光成分は、ある入射角より大きくなると無くなる。この角度の領域が輝度計で測定する正六角形輝度分布となる。
【００２８】
賦形樹脂シートの最密六方配置六角形の角部では長球の接触角が現れ、六角形の辺部ではその接触角より小さな角度になる（図８、９）。六角形の辺部では接触角が小さく光源に近い位置まで透過光が賦形シートに垂直となるので輝度計で測定すると六角形状に測光される。透過光の賦形シートとの垂直成分は賦形シートの六角形内部では存在するが六角形外では存在しない。
【００２９】
輝度計で測定される賦形シートの透過光は各六角形の賦形を透過した光の総和であるから賦形の形状がそのまま拡大された正六角形と測定される（図１０）。例えばＬＥＤ光源が一つにつき上記のような正六角形の像が輝度計で測定される。その像をつなぎ合せると均一な広範囲な輝度分布が得られる。
【００３０】
具体的には、Ｘピッチ０．１ｍｍ、Ｙピッチ０．０８６６ｍｍ、長径０．６６２８ｍｍ、短径０．２２０９ｍｍ（楕円率１：３）の長球先端部（高さ０．０２３０３ｍｍ、半径０．０５７７３ｍｍ）の最密六方配置賦形シートで、賦形シートとＬＥＤとの距離を２０ｍｍに配置した場合、正六角形Ｘ方向サイズは１６．９ｍｍ、正六角形Ｙ方向サイズ１９．５ｍｍであった。
【００３１】
同様の最密六方配置賦形シートで２３個のＬＥＤをＸピッチ１６．９ｍｍ、Ｙピッチ１４．６ｍｍの最密六方配置し、賦形シートとの距離２０ｍｍに配置することにより広範囲に平坦な輝度分布が得られた。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例をあげて本発明を更に説明する。なお、光拡散板の平均輝度および輝度分布の測定方法は以下の通りである。
【００３３】
（１）光拡散板の平均輝度および輝度分布の測定
光拡散板の平均輝度および輝度分布の測定には（株）大野技術研究所製の輝度色度計測システム「ＯＲＤＬ−００１／−００２」を用い、輝度計としてトプコン（株）製の輝度計「ＢＭ−７」を、ＬＥＤ光源として日亜化学製チップ型ＬＥＤ（ＮＳＳＷ０６４）２３個を図１１の配置で電気基板に組み込み用いた。評価装置の概略を図１２に、平均輝度および輝度ムラの評価方法を図１３に、それぞれ示した。輝度計ＢＭ−７（トプコン製）の測定角２°、輝度計と賦形樹脂シートとの測定距離５０ｃｍとした。
【００３４】
上記ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤチップ（Ｘ方向に各５、４、５、４、５個）２３個を具備するＬＥＤ光源であり、隣接する２個のＬＥＤの中心点間のＸ方向距離は１６．９ｍｍであり、Ｙ方向距離は１４．６ｍｍであり、最密六方配置である。ＬＥＤと賦形樹脂シートのランプ側の面との距離Ｈは２０ｍｍに配置した。
また複数のＬＥＤは、内部に無反射塗料を塗った筐体２に収められている。測定に用いた各光拡散板１は縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。
【００３５】
賦形樹脂シートは、ＬＥＤ回路基板の中央部に計測システムの走査方向と平行になるように組み込まれた。ＬＥＤ回路基板の中央のＬＥＤ中心線の真上を輝度計が走査するように配置した。輝度計１４を光拡散板上でＬＥＤ基板のＹ方向に平行する方向に走査することにより輝度（ｃｄ／ｍ２）の分布を測定し、その平均値を平均輝度（Ａｖｅ．）とした。またＬＥＤ光源の影響として表れる輝度分布の振幅（Ｗ）を平均輝度で除した値（Ｗ／Ａｖｅ．）を輝度ムラとして評価した。
【００３６】
［実施例１〜１７、比較例１〜４］
ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂シートとして、ビスフェノールＡとホスゲンから界面重合法によって得た粘度平均分子量２４，３００のポリカーボネート樹脂１００重量部に、紫外線吸収剤としてベンゾトリアゾール化合物［ケミプロ化成（株）製「ケミソーブ７９」、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール］０．３重量部を添加混合したポリカーボネート樹脂組成物を準備した。次いで、内径１２０ｍｍのベント式押出機により前記ポリカーボネート樹脂組成物を溶融混練したのち、Ｔダイを介して押出成形し厚さ１ｍｍのポリカーボネート樹脂シートを得た。
【００３７】
次に、光拡散板の光源側表面の微細形状形成用として、表面に部分球または部分長球の凸形状あるいは凹形状によって構成される賦形が形成された厚さ３００μｍのニッケル製スタンパを準備した。
ポリカーボネート樹脂シートへの微細形状は、前述したスタンパを用い、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍの大きさに切り出したシートを上記スタンパとニッケル鏡面板とで挟持した上で、真空度１０ｋＰａの容器中において、１５０℃に加熱後４０ｔｏｎの圧力でプレスすることにより形成した。
【００３８】
実施例１〜１３ならびに比較例１〜４では、スタンパ形状を変えて、賦形ポリカーボネート樹脂シートの賦形形状が、表１に記載の光拡散シートを得て、評価を行った。
実施例１４では、前記のポリカーボネート組成物に更に架橋シロキサン結合を有するシリコーン樹脂からなる光拡散微粒子（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン、シリコーン（株）製「トスパール１２０」）を０．４重量部添加し、光拡散シートを作製した。
【００３９】
実施例１５〜１７においては、樹脂としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂（アクリペットＶＨ、三菱レーヨン（株）製）、開環型シクロオレフィン（ＣＯＰ）樹脂（ゼオノア１０６０Ｒ、日本ゼオン（株）製）および共重合型シクロオレフィン（ＣＯＣ）樹脂（ＴＯＰＡＳ６０１３、Ｔｉｃｏｎａ社製）をそれぞれ用い、射出成形により縦１５０ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ１ｍｍの樹脂シートを得て、上記と同様にして所定のスタンパにより賦形した後に評価を行った。その結果を表１に示した。
【００４０】
【表１】
2012098346.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の拡散シートは、液晶表示装置のバックライトユニットの光拡散シート、有機ＥＬ照明用カバーやＬＥＤ照明カバーに利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  賦形基準面
１１  オフセット
１２  賦形底面の半径
１３  短径
１４  長径
１５  賦形高さ
１６  接触角
１７  Ｘピッチ
１８  Ｙピッチ
１９  正六角形Ｘ幅
２０  正六角形Ｙ幅
２１  光源（ＬＥＤ）
２２  輝度計
２３  賦形樹脂シート
２４  輝度計操作ライン
２５  正六角形Ｙ値のＨ寄与分
２６  正六角形Ｙ値のｔ寄与分
θ  全反射角
θａ  出射面入射角
θｉｎ  基板入射角
ｎ  屈折率
Ｈ  光源（ＬＥＤ）と賦形樹脂シートとの距離
ｔ  賦形樹脂シートの厚さ
【図１】
2012098346.tif 000004
【図２】
2012098346.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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