(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射される光を一方の表面から出射するように透明樹脂材によって平板状に構成された導光部を有する導光体と、前記導光部の側面に光を照射するように前記導光部の側面に対向して配置された光源素子とを備えるバックライト装置であって、
前記導光体は、前記導光部の前記一方の表面側において、前記光源素子を覆うように前記導光部の前記側面に対して略直角に延出して、前記光源素子から照射される光を散乱させるように前記導光部よりも高耐熱性の樹脂によって形成された光散乱部を備え、
前記光源素子からの光が照射される前記導光部の前記側面には、前記光散乱部における前記光源素子側部分を保持するリブが、前記透明樹脂によって前記導光部と一体的に形成されていることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記光散乱部は、前記透明樹脂によって前記導光部と一体的に形成されて、前記導光部から、前記光散乱部における前記導光部の前記一方の表面側に延出する支持部に噛み合わされている請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記リブは複数存在し、隣接する前記リブの設置間隔が、３〜５０ｍｍである請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記光散乱部を形成する樹脂材は、重量比で２〜５％の光の散乱材を含有していることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記光散乱部の厚みｔと、前記光散乱部における全光線透過率Ｔとの関係が式
１０．１×ＥＸＰ（−１．４０６ｔ）≦Ｔ≦５６．３×ＥＸＰ（−１．５６９ｔ）
で表されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記光散乱部は、透明樹脂材に散乱材を混合した樹脂によって構成されている請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記光散乱部は前記導光部と一体的に形成されており、前記光散乱部を形成する樹脂材の成形後の収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後の収縮率とが異なる請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項８】
前記光散乱部は前記導光部と一体的に形成されており、前記光散乱部を形成する樹脂材の成形後の収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後の収縮率との差から生じる圧縮応力により、前記光散乱部が前記導光部を保持するように前記光散乱部と前記導光部とが配置されている請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項９】
前記導光体の前記光源素子からの光を出射する前記一方の表面上に少なくとも一枚の光の拡散板を備える請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項１０】
前記拡散板上に、前記拡散板よりもヘイズが小さい第２の拡散板を備える請求項９に記載のバックライト装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のバックライト装置から出射される光が液晶パネルに照射されるようになっていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト装置およびその製造方法に関する。特に、本発明は、液晶表示装置等に好適に用いられるエッジライト型のバックライト装置およびこのバックライト装置を備える液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置用のバックライト装置の一つの体系として、導光体の側端面に沿って配置された細管状の光源素子（例えば冷陰極管）から導光体内部に導入された光を導光体の一方の面から出射させるようにしたものが一般に知られている。このようなバックライト装置においては、光源素子と導光体とが垂直方向に重なり合わずに配置されているので、バックライト装置の厚み方向のサイズを小さくすることができる。しかしながら、このようなバックライト装置では、導光体の外側に光源素子を配置するためのスペースがバックライト装置に必要となり、液晶表示装置において有効表示領域以外のデッドスペースが生じる原因となる。現在、特に、車載用液晶表示装置やモバイル端末用液晶表示装置などにおいては、表示領域の大型化とモジュールのコンパクト化に対するニーズが強まっている。
【０００３】
特開平９−５７４２号公報には、図１２に示す構成を有するバックライト装置が、コンパクト化されたバックライト装置として開示されている。この図に示す液晶表示装置１００は、液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０の下方に配置されたバックライト装置１２０とを有している。バックライト装置１２０は、導光体１２１の両側の端部１２１ａの下方側を切り欠く形状で形成された光源素子収容部１２２を有し、光源素子収容部１２２内に光源素子Ｌが配置されている。導光体１２１の側面および下面にはケーシング１２３が設けられ、導光体１２１の上面と液晶パネル１１０との間には、光の拡散板１２４およびプリズムシート１２５が設けられている。
【０００４】
バックライト装置１２０において、光源素子収容部１２２の端部１２１ａの光源素子収容部１２２上面における透明樹脂中に異屈折率粒子材料を混入して形成された導光体１２１の肉薄側部分１２６には、光量調整フィルタ手段１２７が設けられている。光量調整フィルタ手段１２７を導光体１２１の肉薄側部分１２６に設けることによって、バックライト装置１２０の輝度むらと色合いむらを同時に解消することができたとされている。
【０００５】
光量調整フィルタ手段１２７としては、下記▲１▼〜▲４▼の構成が開示されている。▲１▼厚さ１８８ミクロンの反射用ＰＥＴフイルムに直径０．２ｍｍ以下の孔を直接形成し、開口率を１２％とする。▲２▼厚さ７５ミクロンの反射用ＰＥＴフィルムに光源素子の直上部にのみ白色インクのドット印刷を施す。▲３▼厚さ１００ミクロンの透過ＰＥＴフィルムの片面にアルミ膜をドット状に蒸着し開口率を約１２％とする。または、▲４▼厚さ１００ミクロンの透過ＰＥＴフィルムの両面にアルミ膜をドット状に蒸着し開口率を約１０％とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−５７４２号公報に開示されている上記のような方法では、例えば、ドット印刷の場合には、シルク版の消耗（現在１万ショットでシルク版交換）による印刷むらやインク濃度ズレにより輝度および色合いのバラツキが発生するといったバックライト装置の生産時の問題がある。また、アルミ膜の蒸着の場合は、蒸着用マスクの劣化によるドット形状の変化や蒸着アルミ膜の酸化による色度シフトやＰＥＴシートヘの密着不足による膜剥がれが引き起こされるという問題がある。
【０００７】
また、光量調整フィルタ手段１２７を作製するためのドット印刷装置、真空蒸着装置および蒸着用治具等の装置等の費用が必要であり、また、これらの装置の消耗や製品検査にも非常に高額な費用がかかる。さらに、導光体１２１の肉薄側部分１２６への光量調整フィルタ手段１２７の配置を考慮すると、組立費、部材不良や組立不良等の組立中の欠損、検査費などがコストに反映され、深刻なコスト問題が発生する。
【０００８】
また、特開平８−１６６５１３号公報には、図１３（ａ）に示すように、導光体１３０の延長部１３０ａの内側面１３０ｂに、光の透過率を調整すると共に光の拡散作用を有する透過調整部１３１が設けられた導光体１３０が開示されている。特開平８−１６６５１３号公報において、導光体１３０の延長部１３０ａの光源Ｌ側の内側面１３０ｂは、導光体１３０に向かうに連れて光源素子Ｌの発光曲のカーブに沿うように曲面状に形成されており、このことにより、光源素子Ｌから発せられて透過調整部１３１を透過する光の直進性を確保することができると説明している。
【０００９】
しかしながら、特開平８−１６６５１３号公報に示される（図１３（ａ）参照）導光体１３０では、光源素子Ｌから発せられた光が白色プラスチックで形成された透過調整部１３１の曲面部分により導光体１３０内に広い角度範囲で光線となって散乱される。このため、導光体１３０では、図１４に示すように、透過調整部１３１の曲面部分で散乱されて導光体１３０の上部表面に到達した光線のなかには、導光体１３０の上部表面に対する入射角度が鋭角である光線が存在する。
【００１０】
光線の入射角度が、空気の屈折率ｎを１．０、導光体１３０の屈折率ｎDを１．５としたときにスネルの法則による式、
θc＝ｓｉｎ-1  ｎ／ｎD
により求められる臨界角（θc）である約４２度よりも大きい場合には、その光線のすべてが導光体１３０の上部表面で反射されて導光体１３０の内部に向かう。しかし、入射角が臨界角（θc）よりも小さい光線は、その一部は導光体１３０の上部表面で反射されて導光体１３０内に向かうが、残りの光線は導光体１３０の上部表面で直進もしくは屈折して導光体１３０の外に直接的に飛び出し、輝線１３２となる。この輝線１３２のために、導光体１３０の上部表面の透過調整部１３１の曲面付近とそれ以外の部分とでは、光の量や方向性が異なってくる。
【００１１】
導光体１３０の上部表面における輝度は、図１５に示すように、透過調整部１３１の平坦な部分から曲面部分の付近になると透過調整部１３１から直接的に飛び出す輝線１３２（図１４）によって、一旦、輝度が高くなり、導光体１３０の中央側に進むと上部表面で全反射が起こるために輝度が低くなる。また、導光体１３０の上部表面を観察した場合に、輝度がピークとなる観察角度も透過調整部１３１の平坦な部分と曲面の部分の付近とでは異なる。図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、透過調整部１３１が平坦な位置Ａでは、導光体１３０の上部表面を垂直に観察する時に輝度がピークとなるのに対し、透過調整部１３１の曲面部分の付近の位置Ｂでは、光源素子Ｌ方向を導光体１３０の中央側から観察した場合、つまり、観察角度が輝線１３２（図１４）の進路に一致する場合に輝度がピークとなる。
【００１２】
このような現象が存在するため、導光体１３０および光源素子Ｌを用いたバックライト装置を液晶表示装置に適用した場合には、液晶表示装置の中央側から電源素子Ｌが配されているエッジ付近を観察すると、輝度のバラツキが光源素子Ｌに沿って生じる。
【００１３】
また、透過調整部１３１の曲面部分が光源素子Ｌの上部を覆っており、導光体１３０の長手方向に直接的に入射すべき光線までが透過調整部１３１により拡散されるので、光源素子Ｌからの光の利用効率が低下して導光体１３０の上部表面の輝度が全体的に低下する。透過調整部１３１に設けられた曲面部分が光源素子Ｌの上部を覆っているために起きる輝度の低下の程度、および、この問題が解消された場合に得られる輝度について図１７（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。
【００１４】
図１７（ａ）において、光源素子Ｌから発せられる光の輝度を低下させることなく導光体１３０の長手方向に直接的に入射させることができる導光体１３０の幅方向の長さを有効光導入断面長さＤ1とし、光源素子Ｌから発せられる光が透過調整部１３１において拡散されて輝度が低下させられる導光体１３０の部分の幅方向の長さを準有効光導入断面長さＤ2として示している。また、準有効光導入断面長さＤ2の範囲における光の輝度の低下がないと仮定した場合に、光源素子Ｌから発せられる光の輝度を低下させることなく導光体１３０の中に入射させることができる導光体１３０の幅方向の長さを有効光導入断面長さＤ0として示している。
【００１５】
光源素子Ｌから発せられる光による導光体１３０の上部表面の輝度は、光源素子Ｌの直径に対する有効導入断面長さによって一義的に決定される。図１７（ｂ）は、この導光体１３０の上部表面の輝度と光源素子Ｌの直径に対する有効導入断面長さとの関係を表すグラフである。グラフの縦軸は、導光体１３０の表面の輝度の相対値を示しており、有効光導入断面長さと光源素子の直径とが一致した場合の導光体１３０の表面の輝度を１００％としている。グラフの横軸には、光源素子の直径に対する有効光導入断面長さの割合を示している。導光体１３０の表面の輝度を求める場合は、準有効光導入断面長さを有効光導入断面長さに換算してこのグラフに適用する。
【００１６】
このグラフを用いて導光体１３０の表面の輝度を求める。導光体１３０では、白色プラスチックで構成される透過調整部１３１は光源素子Ｌからの光の導光体１３０への導入の妨げとなっており、準有効光導入断面長さＤ2部分から導入される単位長さの光の量は、有効光導入断面長さＤ1部分の５０％に満たないと推測される。有効光導入断面長さＤ1と準有効光導入断面長さＤ2とは等しく１５ｍｍであり、準有効光導入断面長さＤ2部分から導入される光の量が有効光導入断面長さＤ1部分の５０％であるとすると、導光体１３０の有効光導入断面長さは約２．３ｍｍとなる。光源素子Ｌの直径が２．４ｍｍだとすると、有効光導入断面長さ／光源素子直径は０．９６となり、導光体１３０の表面の輝度はグラフより約９５％と求まる。一方、透過調整部１３１による導光体１３０への光の導入の妨げがない場合には、光の輝度を低下させることなく導光体１３０の中を長手方向に直接的に入射させることができる導光体１３０の幅方向の長さは有効光導入断面長さＤ0となり、３０ｍｍである。このとき有効光導入断面長さ／光源素子直径は１．２５となり、導光体１３０の表面の輝度はグラフより約１２０％となる。
【００１７】
このことより、透過調整部１３１により輝度の低下を解消することにより、導光体１３０の表面の輝度は２０％以上改善される。
【００１８】
以上説明したように、導光体１３０は光源素子Ｌの周辺に現れる輝度のバラツキおよび導光体１３０の輝度の低下という課題を有している。
【００１９】
さらに、一般的に、液晶表示装置の導光体には熱変形温度が約９５度のアクリル樹脂が使用されており、光源素子の電極周辺部分は約１００度にまで上昇するので、導光体を構成する樹脂材がその熱に耐えられずに塑性変形を生じ、バックライト装置のフレーム部周辺の光漏れや光学シートの位置ズレなどが起きる可能性がある。
【００２０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、量産性に優れ、輝度および色合いのバラツキが抑制されたバックライト装置およびその製造方法ならびにそのようなバックライト装置を備える液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のバックライト装置は、側面から入射される光を一方の表面から出射するように透明樹脂材によって平板状に構成された導光部を有する導光体と、前記導光部の側面に光を照射するように前記導光部の側面に対向して配置された光源素子とを備えるバックライト装置であって、前記導光体には、前記導光部から出射される光の方向において、前記光源素子を覆うと共に、前記光源素子により照射される光を散乱させる樹脂製の光散乱部が前記導光部の側面に対して略直角に延出して設けられている。このことにより、上述の課題が解決される。
【００２２】
前記光散乱部は、前記導光部の側面に対して係合する構造にしてもよい。
【００２３】
前記光散乱部は、前記導光部から延出するように前記透明樹脂材によって一体的に設けられた支持部にて支持されるようにしてもよい。
【００２４】
前記光散乱部を形成する樹脂材の耐熱性が前記導光部を形成する前記透明樹脂材の耐熱性よりも高いようにしてもよい。
【００２５】
前記光散乱部を形成する樹脂材は、重量比で約２〜約５％の光の散乱材を含有するようにしてもよい。
【００２６】
前記光散乱部の厚みｔと、前記光散乱部における全光線透過率Ｔとの関係が式１０．１×ＥＸＰ（−１．４０６ｔ）≦Ｔ≦５６．３×ＥＸＰ（−１．５６９ｔ）で表されるようにしてもよい。
【００２７】
前記光散乱部と前記導光部とが透明樹脂材とこの透明樹脂材とは異なる樹脂材とを射出成形することにより一体に成形されるようにしてもよい。
【００２８】
前記光散乱部を形成する樹脂材の成形後の収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後の収縮率とが異なるようにしてもよい。
【００２９】
前記光散乱部を形成する樹脂材の成形後の収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後の収縮率との差から生じる圧縮応力により、前記光散乱部が前記導光部を保持するように前記光散乱部と前記導光部とが配置されるようにしてもよい。
【００３０】
前記光源素子から光が照射される前記導光部の側面には、該側面と前記光散乱部とが前記略直角をなす角部分を保持するリブが設けられるようにしてもよい。
【００３１】
前記リブは透明樹脂で形成されるようにしてもよい。
【００３２】
前記リブは複数存在し、隣接する前記リブの設置間隔が、３〜５０ｍｍであるようにしてもよい。
【００３３】
前記導光体の前記光源素子からの光を出射する前記一方の表面上に少なくとも一枚の光の拡散板を備えるようにしてもよい。
【００３４】
前記拡散板上に、前記拡散板よりもヘイズが小さい第２の拡散板を備えるようにしてもよい。
【００３５】
本発明の液晶表示装置は、請求項１に記載のバックライト装置から出射される光が液晶パネルに照射されるようになっている。このことにより、上述の課題が達成される。
【００３６】
本発明のバックライト製造方法は、請求項１に記載のバックライト装置の製造方法であって、前記導光部を透明樹脂材を射出成形して成形する導光部形成工程と、前記光散乱部を光の散乱材を含有させた樹脂材を射出成形して前記導光部と一体に成形する光散乱部形成工程と、前記光散乱部および前記導光部の側面にそれぞれ対向するように前記光源素子を配置する工程とを含んでいる。このことにより、上述の課題が達成される。
【００３７】
前記導光部製造工程および前記光散乱部製造工程において、前記導光部と前記光散乱部とが互いに係合する係合部がそれぞれ形成されるようにしてもよい。
【００３８】
前記導光部形成工程において、前記導光部の側面に該側面とと前記光散乱部とが前記略直角をなす角部分を保持するリブが形成されるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のバックライト装置の構成図である。この図に示すように、本発明のバックライト装置１は、側面から入射される光を上部表面２から射出する透明樹脂製によって平板状に構成された導光部３を有する導光体Ｔと、導光体Ｔの側面４側から導光体Ｔに向けて光を照射する光源素子Ｌとを備えている。光源素子Ｌとしては、極細冷陰極管が適用できる。
【００４０】
導光体Ｔは、光を射出する上部表面２の方向において光源素子Ｌを覆って、光源素子Ｌにより照射される光を散乱させる光の散乱材を含有する樹脂により形成された光散乱部５と、透明樹脂材によって導光部３と一体に形成され光散乱部５を支持する支持部６とを有しており、光散乱部５および支持部６は、側面４から略直角に延出している。側面４からの光散乱部５および支持部６の延出長さは４ｍｍ程度で有ることが好ましい。
【００４１】
なお、略直角とは約８５度〜約９０度の範囲を指し、側面４と光散乱部５および支持部６が形成するコーナーの角度がこの範囲であれば光散乱部５および支持部６に入射する光の進路に与える影響が少ない。また、本発明のバックライト装置１は、導光部３および支持部６ならびに光散乱部５を樹脂材を金型に対して射出成型することによって形成するが、射出成形後に金型から導光体を抜き出しやすくするためには、側面４と光散乱部５および支持部６が形成するコーナーの角度が約８５度〜約８８度の範囲であることが望ましい。
【００４２】
図２は、図１のバックライト装置１を含む液晶表示装置の断面構成図である。液晶表示装置２０に含まれるバックライト装置１は、必要に応じて、光源素子Ｌからの光が射出する導光体Ｔの上面側に、光を拡散する拡散シート１１、１２および、拡散シート１１、１２の間に配されるプリズムシート１３、ならびに、光源素子Ｌおよび導光体Ｔの上面以外の部分を覆う反射シート１４を備える。
【００４３】
拡散シート１１、１２としては、厚さが約１３０ミクロンのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のシートの両面に拡散粒子コーティングを施したものが好ましい。プリズムシート１３の厚さは約１７０ミクロンで、頂角が９０度であることが望ましい。反射シート１４としては、厚さが約１８８ミクロンで発泡ＰＥＴにより形成されたものが好ましい。
【００４４】
液晶表示装置２０は、バックライト装置１と導光体Ｔの上面側に配置される液晶パネル１５とに加え、必要に応じて、光源素子Ｌおよび導光体Ｔの上面以外の部分を反射シート１４とともに収容するケーシング１６と、ケーシング１６の外側に設けられ液晶パネル１５、拡散シート１１、１２、プリズムシート１３およびバックライト装置１を保持するフレーム１７と、フレーム１７の外側にさらに設けられる上ベゼル１８とを備える。
【００４５】
ケーシング１６は、厚さが約０．７ｍｍのアルミ製であることが好ましい。フレーム１６は、導電性樹脂性で、上ベゼル１８は、ステンレス製であることが好ましい。
【００４６】
導光体Ｔの導光部３の透明樹脂材としては、旭化成製のクリアアクリル材であるデルペット８０Ｎ導光体グレードを用いる。光散乱部５の樹脂材には、ポリカーボネイトに散乱材としてパウダー状の酸化チタンを添加した三菱エンジニアリングプラスチック製のユーピロンＨＰＲ３０００あるいはＨＰＲ３５００の非ハロゲン難燃反射グレード（以下、「反射グレード」と呼ぶ）とユーピロンのクリアグレード（以下、単に「クリアグレード」と呼ぶ）との混合物である混合ポリカーボネイトを用いる。
【００４７】
光散乱部５の樹脂材として反射グレードとクリアグレードとを混合した混合ポリカーボネイトを用いるのは、樹脂形成のために必要な構造的な厚み制限と樹脂材の光散乱部５としての全光線透過性の確保という２つの対立条件に折り合いを付けるためである。
【００４８】
反射グレードを樹脂として形成するためには、最低限約０．５ｍｍの厚さｔが必要である。反射グレード内に散乱材として含有される酸化チタンの量は、材料メーカ側で決められているため、反射グレードにおける光の透過性は反射グレードで形成される部材の厚みによって決まる。このため、樹脂として成形するために最低限必要な約０．５ｍｍの厚さｔ以上において、光散乱部５として必要な全光線透過率が得られない場合が考えられる。
【００４９】
図３（ａ）〜（ｆ）は光散乱部５および支持部６の種々の形態を示しており、図３（ａ）に示す導光体Ｔの導光部３は、導光部３から延出するようにクリアアクリル材によって一体に設けられた支持部６までが液晶表示装置の有効表示領域である。支持部６の外側端縁および下部に設けられた光散乱部５は、その厚みｔが０．５５ｍｍに形成されている。なお、光散乱部５の支持部６の外側端縁に連続する部分の厚みは、構造安定上最低限必要な厚みとなっている。また、支持部６において、異なる材料の導光部３のクリアアクリル材と光散乱部５のポリカーボネイトが広い面積をもって接触することにより、構造上の安定が得られている。
【００５０】
図４は、反射グレードのみで構成された光散乱部５について、厚さと光散乱部５の全光線透過率の関係を示すグラフである。このグラフ中に●−●線ａで示すように、光散乱部５が反射グレードのみで構成されている場合には、厚さｔが０．５５ｍｍの光散乱部５の全光線透過率は約２％であり、光源素子Ｌからの光はほとんど支持部６側に届かない。光散乱部５から透過する光が約２％では、液晶表示装置の有効表示領域の外縁周辺の輝度が低くなり過ぎ、導光部３全体の輝度を均一にするという当初の目的が達成されない。
【００５１】
樹脂の形成のために必要な厚さｔが０．５ｍｍ以上という条件を満たしつつ、光散乱部５の全光線透過率を高くするためには、光散乱部５を形成する樹脂材に含まれる散乱材としての酸化チタンの含有率を低くしなければならない。しかし、上述のように市販されている反射グレードの酸化チタンの含有率は一定である。そこで、反射グレードにクリアグレードを混合して光散乱部５を形成する樹脂材に含まれる酸化チタンの含有率を低くすることを考えた。
【００５２】
反射グレードとクリアグレードの混合割合を様々に代えた結果、反射グレードとクリアグレードとを混合させて作成されるポリカーボネイト内に含まれる酸化チタンの量を重量比で約３．５％としたときに、最もよい導光部３全体の輝度の均一性が得られた。ポリカーボネイト内に重量比で約３．５％の酸化チタンを含む混合ポリカーボネイトで構成された光散乱部５の厚さと全光透過率の関係を図４のグラフ中に黒四角−黒四角線ｂで示す。
この図に示すように、混合ポリカーボネイトの厚さｔが０．５５ｍｍにおける全光透過率は約１０％であった。
【００５３】
最適な酸化チタンの含有量は上述のように重量比で約３．５％であったが、液晶表示装置の表示品質として許容できる結果が得られるのは、酸化チタンの含有量が重量比で約２％から約５％までの範囲である。散乱材としての酸化チタンの含有量が２％以下であると光散乱部５から導光部３への透過光が強くて光源素子Ｌの周辺が明るくなり過ぎ、輝線が発生する。逆に、酸化チタンの含有量が５％以上であると光散乱部５から導光部３への透過光が弱くて光源素子Ｌの周辺が暗くなり過ぎ、黒線が発生する。
【００５４】
しかし、実際に反射グレードとクリアグレードとを混合して散乱材の含有率が重量比で約３．５％の混合ポリカーボネイトを製造するに際しては以下のような点に注意が必要となる。
【００５５】
反射グレードに含有されている散乱材の添加量には１０％程度の誤差が含まれることが想定される。また、反射グレードの製造過程における熱膨張および収縮のために、反射グレード内に含まれる散乱材のかたよりが１０％程度あると想定され、混合前の反射グレードには散乱材についての誤差が±２０％程度含まれる。さらに、反射グレードとクリアグレードとの異なる２つの材料を混合する場合には、±２０％程度の配合ばらつきが見込まれる。
【００５６】
このために、反射グレードとクリアグレードとを混合して得られる混合ポリカーボネイトには散乱材に関して６４％（８０％×８０％）から１４４％（１２０％×１２０％）程度の製造上のばらつきが見込まれる。なお、異なる２つの材料を混合せずに所望とする散乱材の添加材が得られる場合には、±２０％（１２０％から８０％）程度のばらつきが含まれる。
【００５７】
混合することにより散乱材の含有率が理論上において重量比で約３．５％となるように反射グレードとクリアグレードを混合する場合にも実際に混合ポリカーボネイト全体に含有される散乱材の量や、混合ポリカーボネイトの各箇所に含まれる散乱材の量には誤差が生じる。
【００５８】
散乱材の含有率が重量比で約３．５％となる好ましい光散乱部５の理論上の厚さｔｍｍと全光透過率Ｔ％との関係を示す図４中の黒四角−黒四角線ｂは式、
Ｔ  ＝  ２３×ＥＸＰ（−１．４６６ｔ）
で表される。これに対し、実際に市販の反射グレードとクリアグレードとを混合して散乱材の含有率が重量比で３．５％の光散乱部５を製造する場合には、上述のように６８％から１４４％程度の散乱材のばらつきが見込まれる。この誤差を式、
Ｔ  ＝  ２３×ＥＸＰ（−１．４６６ｔ）
に対して反映させると、
１０．１×ＥＸＰ（−１．４０６ｔ）≦Ｔ≦５６．３×ＥＸＰ（−１．５６９ｔ）
となる。この式によって、実際に市販の反射グレードとクリアグレードとを混合して得られる導光部３全体の輝度を最も最適に均一化できる光散乱部５の厚さｔｍｍと全光透過率Ｔ％との関係が表される。これをグラフに表すと、図４中の実線ｃおよび破線ｄにより上限および下限が定められる範囲となり、製造上実際に得られる最適な光散乱部５においては、この範囲内の厚さｔと全光透過率Ｔとの関係が保持される。なお、図４中に実線ｃおよび破線ｄにより与えられる光散乱部５の厚さｔと全光透過率Ｔとの関係の最適な範囲は、図３（ａ）に示す導光体Ｔの構造に限らず図３（ｂ）〜（ｆ）に示すいずれの導光体Ｔの構造に対しても適用できる。
【００５９】
光散乱部５を構成する混合ポリカーボネイトは、導光部３を構成するクリアアクリル材よりも荷重たわみ温度が約３０度高く、耐熱温度もクリアアクリル材が約９０度であるのに対し、混合ポリカーボネイトは１２０度であり耐熱性にも優れている。このため光源素子Ｌが発する熱により導光体Ｔが高温になっても混合ポリカーボネイトが熱により変形することがないので構造的にも光学的にも性能が維持できる。
【００６０】
本願発明の光散乱部５は、上述のような散乱材を含有する樹脂材料から形成されているので、安価で量産性の高いバックライト装置を提供することができる。
【００６１】
本実施例では、一例として光散乱部５に構成する樹脂として混合ポリカーボネイトを用いているが、日本ゼオン社製のゼオネックス系樹脂（熱変形温度約１１０度）などの別の材料を用いて構成してもよい。導光体Ｔを構成する樹脂材の選択は、導光体Ｔの構造安定性を向上させる上で非常に重要である。
【００６２】
例えば、導光体Ｔの光散乱部５を構成する樹脂材を、導光部３を構成する樹脂材よりも射出成形後の収縮率が大きい材料で形成すると、射出成形した後に導光部３の周縁に形成された収縮率の大きい光散乱部５が導光部３を挟み込んで保持する圧縮応力が生じて導光体Ｔの構造が安定する。なお、本実施例において、導光部３と光散乱部５とを、樹脂が完全に冷えない内に成形するので、導光部３と光散乱部５との成型の順序は圧縮応力による導光体Ｔの構造の安定化にはほとんど影響を与えない。
【００６３】
本発明で用いられる樹脂材料の射出成形収縮率は、混合ポリカーボネイトにより構成される導光体Ｔの光散乱部５が約６／１０００〜約７／１０００であり、クリアアクリル材により構成される導光体Ｔの導光部３が約３／１０００であり、光散乱部５の射出形成後の収縮率は導光部３のそれよりも大きくなっている。
【００６４】
導光体Ｔの導光部３の下部表面１９は梨地状に形成し、下部表面１９での光散乱により輝度を均一にする機能をもたせている。
【００６５】
本発明は、様々な形状の液晶表示装置に適用できる。その例として、光源素子Ｌの形状別に、導光体Ｔの２つの短辺と１つの長辺の側面４に沿って光源素子Ｌが設けられた縦コの字光源素子タイプ、導光体Ｔの１つの短辺と２つの長辺の側面４に沿って光源素子Ｌが設けられた横コの字光源素子タイプ、導光体Ｔの１つの長辺の側面４に沿って光源素子Ｌが設けられた長辺一灯タイプとして、それぞれの概略を図５から図７に示す。これらの図には、それぞれの光源素子Ｌの形状毎に好適な光散乱部５の形状を示している。縦コの字光源素子タイプおよび横コの字光源素子タイプの場合は、図５および図６に示すように、ポリカーボネイトによる光散乱部５がクリアアクリル材による導光部３の３辺を囲むコの字形状に構成されているために、光散乱部５、導光部３、光源素子Ｌのそれぞれの構造が安定する。しかし、長辺一灯タイプの場合には光散乱部５が導光部３の１辺にしか存在しないので、光散乱部５、導光部３、光源素子Ｌの構造が安定しにくい。そこで、本発明の実施の形態における長辺一灯タイプは、図７に示すように、光散乱部５の両端を導光部３および光源素子Ｌに対してＬ字形状に立ち上げて接触面の拡張し、かつ、立体的構造にすることにより構造の安定化を図っている。
【００６６】
また、混合ポリカーボネイトは射出成形後に大きく収縮するので、混合ポリカーボネイトにより構成される光散乱部５は射出成形後の収縮による大きな圧縮応力が導光部３に加わっている。このことにより、上述の光散乱部５の形状に基づく構造の安定化に加えて、圧縮応力によっても構造の安定化が図られ、振動耐久性や衝撃耐久性が大幅に向上する。
【００６７】
なお、大画面の液晶表示装置に用いられる面積の大きなバックライト装置を製造する場合には、導光部３の周縁に配する光散乱部５を分割して、光散乱部５により生じる圧縮応力を分散する構造としてもよい。
【００６８】
本発明のバックライト装置１に含まれる導光体Ｔの製造方法を以下に説明する。
【００６９】
まず、導光体Ｔの導光部３を射出成形する。次に、光散乱部５を成形するために、光散乱部５に相当する部分の金型を取り換え、光散乱部５を導光部３から材料をかえて射出成形する。なお、光散乱部５を導光部３の形成前に作製してもよい。
【００７０】
このように、２色射出成形法によって形成された本発明の導光体Ｔは、従来の射出成形技術の範囲内で行えるため、製品の寸法や光学特性が長期にわたり保たれ、量産時の不安定性は解消される。
【００７１】
また、２色射出成形法によって形成された本発明の導光体Ｔは、上述の従来の光量調整フィルタ手段を備える導光体のように、光量調整フィルタ手段を作製するためのドット印刷装置や消耗費、製品検査費、真空蒸着装置および蒸着用治具等を必要とせず、光量調整フィルタ手段を導光体の所定の位置に配置するための組立費や仕掛損および検査費などが必要ないので大幅にコストを低減することができる。
【００７２】
本発明の導光体Ｔは、単色導光体の作製以外に発生するコスト要因としては、光散乱部５の作製のための専用の金型費、散乱材入り樹脂注入シリンダー設備および散乱材入り樹脂材料費である。一般の２色射出成形装置は、しばしば樹脂注入シリンダーがマルチとなっており、上記のように散乱材樹脂注入専用シリンダー設備を別途作製する必要がない。さらに、散乱材入り樹脂は広く一般に用いられている典型的な材料であり、非常に安価で、材料によってはむしろ透明樹脂よりも安価である。従って、散乱材入り樹脂材料を用いることによるコストアップも極めて微細である。
【００７３】
バックライト装置１を組み立てる上で、輝度分布の均一化、色合いの均一化、広い配向性の確保、および高輝度の保持のために、プリズムシート１３を光の透過方向に挟んで配置される拡散シート１１および拡散シート１２（図２参照）の選択は重要である。なお、プリズムシート１３としては、３Ｍ社製のＢＥＦが適用できる。
【００７４】
導光体Ｔの導光部３を構成するクリアアクリル材と光散乱部５を構成する混合ポリカーボネイトとは、図８に示すように透過させる光の波長（透過スペクトル）に違いがある。このため、混合ポリカーボネイトに含まれる散乱材の含有率を変更して導光体Ｔの支持部６を含む上部表面の輝度が均一になるように調整した場合にも、色度が異なるという現象が起きる。この色度の違いは液晶表示装置２０の液晶パネル１５の色合の違いとして現れる。
【００７５】
この色度の違いを導光体Ｔの上面に設ける拡散シート１１を用いて解消する。拡散シート１１の濁度（ヘイズ）を大きくすると、光の透過率が低くなり拡散シート１１によって拡散される光が増大する。
【００７６】
ヘイズとは、シートの出射面から出射される拡散された光の光量を示しており、ヘイズが大きい材料は濁度が大きい材料、すなわち、より白い材料であり、ヘイズが小さい材料は、濁度が小さい材料を示し、例えば透明なガラスに近いことを意味している。
【００７７】
拡散シート１１によって拡散される光が多くなるということは、拡散シート１１に入射した後に透過および拡散されてプリズムシート１３に到達する光の光学距離が増大することを意味する。従って、光散乱部５を透過した色度の異なる光は拡散シート１１で拡散されることによって増大した光学距離の距離分だけより離れた場所まで進んでより拡散されるので色度の違いが解消される。
【００７８】
このように色度の違いを解消することが可能なヘイズの大きい拡散シート１１としては、ツジデン社製でヘイズが約７８％のＤ１２１、ヘイズが約７９％のＤ１１８、ヘイズが約８１％のＤ１１４、ヘイズが約８２％のＤ１２３などが適用できる。なお、ヘイズの測定には日本電飾工業社製のモデル番号１００１ＤＰを使用している。拡散シート１１としてヘイズが約８２％のＤ１２０を用いた場合と、ヘイズが約７７％のＤ１２０を用いた場合に液晶パネル１５に照射される光の色度の分布を図９の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。なお、プリズムシート１３の上面に設けた拡散シート１２としては液晶パネル１５に照射される光の輝度を低下させないようにヘイズが約７７％のＤ１２０を使用している。
【００７９】
図９（ａ）、（ｂ）の横軸は拡散シート１２表面の光源素子Ｌからバックライト装置中央方向の距離を表し、縦軸は色度を表している。また、実線ｘおよび破線ｙは、色度図を図示する二次元直交座標系におけるｘ軸値およびｙ軸値を表している。
【００８０】
図９（ｂ）に示すように、拡散シート１１のヘイズが小さい場合には、光散乱材５と導光体３との境界において、輝度、色度ともに急激に変化しているが、拡散シート１１のヘイズが大きい場合には、図９（ａ）に示すように、輝度、色度が緩やかに変化するように調整されている。
【００８１】
拡散シートのヘイズが大きければ光拡散性が強く、導光体Ｔの光散乱部５の輝度むらを抑制することができる。また、ヘイズの大きい拡散シートで強度に拡散された光は、プリズムシートとの相性がよく、プリズムシートによって正面輝度をより上昇させることができる。プリズムシートで上げた輝度を低下させないようにして、プリズムシートの斜め視角からのぎらつきを抑えるには、ヘイズの小さい拡散シートを用いることが好ましい。従って、上述のように導光体Ｔの第１の拡散シート１１の上部に、ヘイズのより小さい第２の拡散シート１２を設けることによって、導光体Ｔの光散乱部５の輝度むらを抑制し、さらにプリズムシート１３の斜め視角からのぎらつきを抑えることができる。
【００８２】
本発明のバックライト装置を構成する導光体Ｔは、図１３（ｂ）に示すように、光源素子Ｌの上部に側面７から略直角に延出する光散乱部５および支持部６が形成されているので、光源素子Ｌから発せられる光は光散乱部５によって散乱される。このために、図１３（ａ）に示す上述の特開平８−１６６５１３号公報の導光体１３０から射出されるような輝線１３２が本発明の導光体Ｔから発生することがないので、光源素子Ｌからの光が導光体Ｔの上面２から直接的に出射することがなく、光源素子Ｌからの直射光３０を減衰させることなしに、高輝度のまま導光体Ｔに導入することができる。また、本発明によると、導光体Ｔの光散乱部５を構成するポリカーボネイトなどの樹脂材に散乱材として酸化チタンを適度な量だけ添加することにより、輝度分布の均一化を図ることができる。
【００８３】
上述の導光体Ｔを有するバックライト装置１を備える本発明の液晶表示装置２０の輝度分布の測定を行った。周囲温度約２５℃において、インバータにはハリソン社製ＨＩＵ−２８８を使用して、光源素子Ｌとしての極細冷陰極管に６．５ｍＡｒｍｓの電流を流し、蛍光管の点灯１５分後に測定を行った。
【００８４】
輝度測定の結果、液晶パネル中央部が３８０ｃｄ／ｍ2、液晶パネル周辺部が３７５ｃｄ／ｍ2であり、理想的であった。また、液晶パネル上の色度も中央部がｘ＝０．３１３、ｙ＝０．３２９であるのに対して、周辺部色度はｘ＝０．３１４、ｙ＝０．３３０とやや大きくなっているものの、モジュール色度スペックの範囲内であり、目視観察でも色合の変化は認識されなかった。
【００８５】
図３（ａ）〜（ｆ）に、実際に開発した数種類の導光体Ｔの断面図を示す。なお、本発明の導光体Ｔは、図３（ａ）〜（ｆ）に示す形状以外の形状にも適用可能であり、導光体Ｔの形状は上記図面に示される形状に限定されない。
【００８６】
図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、導光体の導光部３の支持部６と光散乱部５とが噛み合わせ構造となるように形成されていれば、導光部３の構造を強固にすることができる。
【００８７】
図３（ａ）の導光体Ｔにおいては、側面４から略直角に延出する部分の下面の直接光源素子と面するように光散乱部５が設けられている。図３（ｂ）の導光体Ｔにおいては、側面４から略直角に延出する部分の上面に光散乱部５が設けられている。図３（ｃ）〜（ｆ）の導光体Ｔにおいては、側面４から略直角に延出する部分のほぼ全体が光散乱部５で形成されており、光散乱部５は側面４に設けられた支持部６と噛み合わさる構造となっている。
【００８８】
図３（ａ）〜（ｆ）に示す導光体の形状によると、光源素子Ｌからの光は、光源素子Ｌ直上の光散乱部５により適度に光散乱され、輝度が低下される。このことにより、導光部３内での光の輝度を均一化させることができる。
【００８９】
なお、導光体Ｔの製造工程においては、導光部３を光散乱部５よりも先に製造することが好ましい。体積の大きい導光部３を先に作製する方が、製造コストを低下させることができるからである。
【００９０】
また、図１０に示すように、導光体Ｔの側面４と側面４から延出する光散乱部５が成す略直角の部分を保持するように、側面４に複数のリブ４０を設けるようにしてもよい。リブ４０は、導光体Ｔの導光部３と同じアクリル樹脂にて、導光体Ｔの下部表面１９側から上部表面２側に進むに連れて次第に厚みが増すように形成する。リブ４０の寸法は、導光体Ｔの下部表面１９側から上部表面２側までの高さが約３．５ｍｍ、下部表面１９側の厚みが約１ｍｍ、上部表面２側の厚みが約１．５ｍｍであることが望ましく、隣接するリブ４０間の間隔は約３ｍｍから約５０ｍｍ程度であることが好ましい。さらに、図５および図６に示したような、コの字型の光源素子Ｌを使用する場合には、図１１に示すように光源素子Ｌによって導光体Ｔに光が照射されるすべての側面４にリブ４０を設けることが好ましい。図１１に示す例においては、リブ４０は、３つの側面４に合計１０本形成されることになる。
【００９１】
光源素子Ｌの電極周辺部は光源素子Ｌの発熱により約１００度まで上昇するが、リブ４０を形成するアクリル樹脂の熱変形温度は約９０度であるので、リブ４０の変形および黄変等を避けるために、リブ４０と光源素子Ｌとの間に空気層による断熱層を設けることが好ましい。
【００９２】
なお、リブ４０は透明なアクリル樹脂で形成されるので、光源素子Ｌからの光がリブ４０によって散乱あるいは吸収されることがない。従って、リブ４０を設けることによる輝度の低下が起こることがない。
【００９３】
リブ４０は、導光体Ｔの導光部３の金型にリブ用の切り込み加工を設けることで、透明樹脂を射出することによって導光部３と同じ工程で成形し、その後に、散乱材が添加された樹脂を射出して光散乱部５を形成することで、リブ４０が設けられた導光体Ｔが作製できる。
【００９４】
図１０および図１１に示すように、導光部３にリブ４０を作製することによって、導光部３の側面４と側面４から延出する光散乱部５が成す略直角部分をリブ４０によって支持することができ、装置の構造的安定化および耐衝撃性を向上させることができる。
【００９５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、樹脂の射出成形を行う装置以外の特別な装置を必要としないので量産性に優れ低コストで、輝度および色合いのバラツキが抑制され、耐熱性を有するバックライト装置およびその製造方法ならびにそのようなバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することができる。
【００９６】
また、バックライト装置の導光体Ｔの導光部３にリブ４０を設けることによって、装置の安定化および装置の耐衝撃性を向上させることができる。
【００９７】
本発明のバックライト装置は、車載用液晶表示装置、モバイル端末用液晶表示装置、アミューズメント用液晶表示装置、ＡＶ用液晶表示装置、ＦＡ用液晶表示装置等に好適に用いられる。
【００９８】
また、表示領域の大型化とモジュールのコンパクト化を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライト装置の断面図。
【図２】本発明のバックライト装置を用いた液晶表示装置の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、導光体の支持部および光散乱部の構成例示す断面図。
【図４】光散乱部を構成する材料の厚さと全光透過率との関係を表すグラフで、●−●線（ａ）は、反射グレードにより構成した光散乱部について示すグラフで、黒四角−黒四角線（ｂ）は、散乱材の含有量が理想的な混合ポリカーボネイトにより構成した光散乱部について示すグラフで、実線（ｃ）および破線（ｄ）は、散乱材の含有量が理想的な混合ポリカーボネイトの製造上にて発生する誤差を考慮した場合の上限および下限を示すグラフ。
【図５】縦コの字光源素子タイプのバックライト装置の６面図。
【図６】横コの字光源素子タイプのバックライト装置の６面図。
【図７】長辺一灯タイプのバックライト装置の６面図。
【図８】クリアアクリル材および混合ポリカーボネイトの光透過スペクトルを示すグラフ。
【図９】バックライト装置表面におけるの光の輝度および色度を示すグラフで、（ａ）は、導光体とプリズムシート（ＢＥＦ）との間に配置する拡散シートのヘイズが大きい場合のグラフ、（ｂ）は、導光体とプリズムシート（ＢＥＦ）との間に配置する拡散シートのヘイズが小さい場合のグラフ。
【図１０】導光部側面にリブが設けられた導光体の断面斜視図。
【図１１】導光体側面にリブが設けられたコの字光源素子タイプのバックライト装置に用いられる導光体の斜視図。
【図１２】従来のバックライト装置の断面図。
【図１３】バックライト装置の導光体内における光線の図で、（ａ）は、従来の導光体に発生する輝線を含む光線の図、（ｂ）は、本発明の導光体の光線の図。
【図１４】従来のバックライト装置の導光体の上部表面に発生する輝線を説明する図。
【図１５】従来のバックライト装置の導光体の上部表面における輝度のばらつきを示す図。
【図１６】従来のバックライト装置の導光体の上部表面における観察角度と輝度のピークとの関係を表す図で、（ａ）は、導光体表面の観測位置を示す図、（ｂ）は、観測位置Ａおよび観測位置Ｂのそれぞれにおける観察角度の輝度のピークの違いを示すグラフ。
【図１７】従来のバックライト装置の輝度の低下の程度を示す図で、（ａ）は、有効光導入断面長さおよび準有効光導入断面長さを示す図、（ｂ）は、導光体の表面の輝度と光源素子の直径に対する有効光導入断面長さとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｔ  導光体
Ｌ  光源素子
１  バックライト装置
２  上部表面
３  導光部
４  側面
５  光散乱部
６  支持部
１１、１２  拡散シート
１３  プリズムシート
１４  反射シート
１５  液晶パネル
１６  ケーシング
１７  フレーム
１８  上ベゼル
１９  下部表面
２０  液晶表示装置
３０  直射光
４０  リブ
【図１】
0003871176.tif 000002
【図２】
0003871176.tif 000003
【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】
0003871176.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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