JP5097704B2 - 面光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、面光源装置に関する。

液晶表示装置等に用いる面光源装置の方式としては、光源を導光板のエッジ部に取り付けるエッジライト方式と、光源を拡散板の直下に配置し、拡散板により光を拡散させる直下型方式がある。比較的画面サイズの小さい液晶表示装置ではエッジライト方式を採用することが主流となっている。

エッジライト方式では、導光板のエッジ部に取り付けられた光源より発せられた光が導光板のエッジ部より入射し、導光板表面に対して臨界角以上で入射した光が導光板の出射面より出射する。一方、導光板表面に対して臨界角以下の角度で進むほとんどの光は、表面で反射を繰り返し導光板内を進んで行き、導光板の出射面からはほとんど出射しない。このような導光板内を進む光を導光板出射面より出射させるために、導光板への光散乱剤の添加や、導光板の出射面の裏面への光拡散層の付与が行われている。

液晶表示装置では、画面端部に比べて画面中央部を注視することが多い。このため、画面中央部の輝度を画面端部の輝度と同等若しくはそれより高くする必要がある。

光源から導光板内に入射した光のうち、導光板表面に対して臨界角以上で入射する光の量、すなわち出射面より出射する光の量は、光源から離れるに従い減り、画面端部より画面中央部の輝度が低くなる問題がある。その解決手段として、出射面の裏面上に不連続な光拡散層を設けることが知られている。具体的には、光拡散層の単位面積当たりに占める面積率が光源から遠ざかるに従い連続的に増大する、いわゆるグラデーションパターンとすることで、輝度を所望の分布にコントロールすることが一般的となっている。この光拡散層を設ける方法としては、スクリーン印刷法に代表される各種印刷法、スタンパーを用いた射出成型法、プレス成型法に代表される形状転写法、あるいは予め光拡散層が付与されたシート状物の貼り合わせ法等が挙げられる。これらの中でも量産性及び経済性の面から、導光板の出射面の裏面へのスクリーン印刷に代表される各種印刷法が多く用いられている。

液晶表示装置はデジタルハイビジョンへの対応等、画像の高精細表示の要求が強い。画像を高精細で表示するためには液晶パネルの開口度を小さくする必要がある。しかしながら、開口度の低下は、液晶パネルの光の透過率が下がり画面が暗くなるため、より高輝度の面光源装置が必要とされている。

高輝度化を達成するために、導光板へ光散乱剤を分散させ導光板に入射した光の出射を可能な限り増やす方法が提案されている（特許文献１参照）。

この方法は、導光板中に光散乱剤を分散させることにより、面光源装置の輝度は向上するものの、満足するレベルではなく更なる高輝度化が求められている。
特開２００２−１４８４４３号公報

本発明の目的は、上記の如き高輝度の要求に鑑み、液晶表示装置用に適した高輝度の面光源装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、液晶表示装置用に適した高輝度の面光源装置を提供できることを見出した。

本発明は、光の出射面と１面以上の光の入射面を有する導光板と、前記入射面に光を供給する光源と、前記導光板の光の出射面の裏面上に形成された光拡散層と、前記裏面側に配設された反射板とを備えた面光源装置であって、前記光拡散層は、光源から遠ざかるに従い前記裏面の単位面積当たりに占める前記光拡散層の面積の割合が増大するように分散し、前記光拡散層表面の十点平均粗さが８μｍ〜２５μｍであり、前記光拡散層表面の凹凸の平均間隔が２０μｍ〜１５０μｍである面光源装置である。

本発明によれば、液晶表示装置用に適した、高輝度の面光源装置を提供できる。

面光源装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ 導光板
２、２’ 冷陰極管
３ 反射板
５、５’ ランプリフレクター
６、６’ 拡散フィルム
７ プリズムシート
８ 光拡散層

以下に本発明の好ましい態様について具体的に説明するが、本発明はこれらの態様のみに限定されるものではい。

本発明に用いる導光板は、１面以上の光の入射面を有する。

導光板を構成する基材の例としては、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、非晶性ポリエステル樹脂等の透明有機材料や、無機ガラス等の透明無機材料が挙げられる。これらの中ではメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂が好ましく、中でもメタクリル樹脂がより好ましい。

導光板の成形方法は、特に限定されることはなく、公知の方法を用いることができる。例えば、基材となる有機透明材料の原料単量体あるいは原料単量体の一部重合体を含むシラップに必要に応じて各種添加剤を添加した後、キャスト重合してシート成形体を得、その後所定のサイズに切断し、切断面を研磨して得る方法や、必要に応じて添加される各種添加剤と基材を構成する樹脂とからなる樹脂組成物をシート押出成形機あるいはプレス成形機によりシート成形体を得、その後所定のサイズに切断し、切断面を研磨して得る方法等が挙げられる。その際には基材と型との剥離性を向上させるための剥離剤や、紫外線による劣化を遅れさせる紫外線吸収剤等の公知の添加剤を添加することができる。

導光板の形状としては、板厚が一定の平板型や、光源から離れるに従って板厚が薄くなる楔形状があるが、平板型が好ましい。

また、導光板を構成する基材の屈折率と異なる屈折率を有する光散乱剤を添加することができる。本発明に使う導光板に該光散乱剤を添加することで、更に高輝度化を達成することができる。

光散乱剤の形状は、真球状、球状、鱗片状、不定形状等であってよく、特に限定されるものではない。光散乱剤としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム等の無機系微粒子や、ウレタンビーズ、シリコーンビーズ、ＰＭＭＡビーズ、ＭＳビーズ、スチレンビーズ等の有機系微粒子が挙げられる。これらの光散乱剤の数平均粒径は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。不定形状の場合は長径長さで０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。光散乱剤の数平均粒子径（不定形状の場合は長径長さ）が小さすぎると、光散乱の波長依存性が大きくなり出射する光が帯色する。また、光散乱剤の数平均粒子径が大きすぎると、散乱光によるギラツキおよび輝度ムラが発生することがある。導光板中の光散乱剤としては、前記導光板と前記光散乱剤の屈折率差ｘが
０．０１≦ｘ＜０．１の範囲では、
光散乱剤の含有量ｙ（ｐｐｍ）が１００≦ｙ≦１０００範囲、
０．１≦ｘ＜０．５の範囲では、１０≦ｙ≦５００範囲、
０．５≦ｘ の範囲では、１≦ｙ≦１０範囲
が好ましい。

導光板の基材との屈折率差が小さい光散乱剤では添加量を多くし、導光板の基材との屈折率差が大きい光散乱剤では添加量を少なくする。

上記の屈折率差ｘに対応した光散乱剤量ｙが低すぎる場合には得られる輝度が低下する。また上記の屈折率差ｘに対応した光散乱剤量ｙが高すぎると、光源近傍部と中央部とで光拡散層の面積率を変えたグラデーションパターンとしても、出射光の均斉性や発光パターンの調整が難しく画面端部より画面中央部の輝度が低くなる問題がある。なお「ｐｐｍ」とは、光散乱剤を含む導光板に対する重量百万分率を表す。

導光板の出射面の裏面上には光拡散層を有する。前記光拡散層は、光源から遠ざかるに従い前記導光板の出射面の裏面の単位面積当たりに占める前記光拡散層の面積の割合が増大するように分散するものである。前記光拡散層の分散形状には特に制限は無く、点状、ドット状、多角形状、縞状、格子状等、どのような形状であってもよい。前記面の単位面積当たりに光拡散層が占める面積の割合が、光源から離れるに従い増大する、いわゆるグラデーションパターンとすることで、輝度を所望の分布にコントロールすることができる。前記光拡散層の面積の割合が光源から離れるに従い大きくならない場合には、光源近傍と比べ画面中央部の輝度が低くなる傾向にあり、面光源装置として実用上の用をなさない。該拡散層表面の形状としては、十点平均粗さ（Ｒｚ）が８μｍ〜２５μｍであり、好ましくは８μｍ〜１５μｍである。該拡散層表面の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が２０μｍ〜１５０μｍであり、好ましくは４０μｍ〜１４０μｍである。ここで、十点平均粗さ（Ｒｚ）および凹凸の平均間隔（Ｓｍ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定した値である。なお、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定する「輪郭曲線要素の平均長さ」のことをいう。

十点平均粗さ（Ｒｚ）が８μｍ未満の場合には、導光板の内部を進んだ光のうち、光拡散層に当たった光の変角効果が小さくなるため、臨界角を越え出射面より出射する光の割合が少なくなり輝度が低くなる。また十点平均粗さ（Ｒｚ）が２５μｍを超える場合には表面の凹凸が傷つきやすくなり、また局所的に輝度が高くなる、いわゆるギラツキの原因になる。

凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が２０μｍ未満の場合には、表面の凹凸が傷つきやすくなり局所的な輝度のムラが発生しやすくなる。凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が１５０μｍを超える場合には、該光拡散層に当たった光の拡散効果が小さくなるため、導光板表面に対して臨界角を超え出射面より出射する光の割合が少なくなり輝度が低下する。

該光拡散層の形成方法としては、スクリーン印刷法に代表される各種印刷法や、スタンパーを用いた射出成型法やプレス成型法に代表される形状転写法、あるいは予め光拡散層が付与されたシート状物の貼り合わせ法等が挙げられる。この中では、高い量産性及び低コスト性の観点から、印刷法を用いることが好ましい。印刷法の中でも前記光拡散層の面積の割合を調整する容易さの観点からスクリーン印刷法を用いることが好ましい。スクリーン印刷法では、ポリエステルやナイロン等のメッシュで構成される版に、バインダー樹脂中に微粒子を分散させたインクを通過させ、導光板に所望の印刷パターンを転写させることが行われるが、十点平均粗さ（Ｒｚ）が２５μｍを超える様な場合には、大きな粒子径の粒子をインクに添加させる必要があり、この様な場合には版を構成するメッシュを目詰まりさせる原因となるため好ましくない。メッシュの目詰まりを起こさずに安定した印刷性を得るためには、更に微粒子の粒子径を小さくし、十点平均粗さ（Ｒｚ）を１５μｍ以下とすることが好ましい。

スクリーン印刷法において、所望する光拡散層を印刷するために版を構成するメッシュは、乳剤によりインクの通過を制限された未開口部と、インクを通過させ導光板に所望の印刷パターンを転写させるための開口部がある。導光板表面の出射面の裏面の単位面積当たりに占める前記光拡散層の面積の割合のことを、以下「面積率」という。例えば導光板表面２ｍｍ×２ｍｍの面内に、光拡散層１ｍｍ×１ｍｍを１個形成させた場合は、光拡散層が占める面積率は２５％となる。なお、連続していない多くの光拡散層群のことをまとめて「光拡散層」と称する。光拡散層の面積率を調整する方法としては、前記版を構成するメッシュの未開口部と開口部の面積の比率を変えることが一般的に行われる。光拡散層の面積率を高くするためには、例えば前記版を構成するメッシュの単位面積当たりに占める前記開口部の面積を広くし前記未開口部の面積を狭くする。光拡散層の面積率を低くするためには、前記版を構成するメッシュの単位面積当たりに占める前記開口部の面積を狭くし前記未開口部の面積を広くする。光拡散層は、導光板表面３ｍｍ^２の面積に対し１個以上形成して分散することが好ましく、導光板表面１ｍｍ^２の面積に対し１個以上形成して分散することがより好ましい。印刷法においてインクは、各種タイプのインクを用いることができる。熱硬化型のインクにおいては、溶剤で希釈されたバインダー樹脂に無機系微粒子や有機系微粒子を添加したものを用いるのが一般的である。

十点平均粗さ（Ｒｚ）や凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を調整する方法としては、インク中の溶剤とバインダー樹脂及び微粒子の比率や、微粒子の粒子径を変更することが挙げられる。例えばスクリーン印刷の場合、十点平均粗さ（Ｒｚ）を大きくするためには、インク中に占める溶剤の比率を高くし、また微粒子の粒子径を大きくすることである。またメッシュを構成している糸の線径を小さくすることや、メッシュの目開きを表すメッシュ数を下げることによりインクの透過体積を増やし、導光板の表面に付着するインクの厚みを厚くすることでも十点平均粗さ（Ｒｚ）を大きくすることが出来る。また逆に十点平均粗さ（Ｒｚ）を小さくするためには、インク中に占める溶剤の割合を低くし、微粒子の粒子径を小さくすることである。またメッシュを構成している糸の線径を大きくすることやメッシュ数を上げることによりインクの透過体積を減らし、導光板の表面に付着するインクの厚みを薄くすることでも十点平均粗さ（Ｒｚ）を小さくすることができる。

拡散層に添加する無機系微粒子や有機系微粒子としては、導光板に添加する光散乱剤として例示したものが使用できる。また、公知のマット剤等も使用することができる。

溶剤としては、バインダー樹脂を十分溶解し、かつ蒸発速度が遅いものが好適である。バインダー樹脂の溶解性が低い溶剤を用いた場合には、インクの貯蔵時や印刷中にバインダー樹脂の析出が生じ印刷不良が発生する原因となる。また蒸発速度が速い溶剤を使用した場合には、印刷時にメッシュの目詰まりが発生しやすく量産性が低下する原因となる。

その他、光硬化型のインクも用いることができる。光硬化型のインクでは、十点平均粗さ（Ｒｚ）を大きくするためには、インク中の微粒子の粒子径を大きくすることや、光硬化時の収縮量を大きくすることが挙げられる。光硬化型インクは単量体成分を重合させることにより硬化を行うが、この重合により収縮を伴う。従って光硬化時の収縮量を大きくするにはインク中の単量体成分を多くする方法がある。また十点平均粗さ（Ｒｚ）を小さくするためにはインク中の微粒子の粒子径を小さくすることやインク中の単量体成分を少なくし光硬化時の収縮量を小さくすることが挙げられる。

凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を広くするためには、インク中の微粒子の比率を低くすることが挙げられ、逆に凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を狭くするためには、インク中の微粒子の比率を高くすることが挙げられる。

十点平均粗さ（Ｒｚ）を大きくするため微粒子の粒子径を大きくした場合、インクに占める微粒子の重量または体積比率が同じであれば、微粒子の個数が減少するため凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が大きくなる。従って、十点平均粗さ（Ｒｚ）を大きくし且つ凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を同等若しくは小さくするためには、微粒子の粒子径を大きくし且つインク中に占める微粒子の重量または体積比率を高くする必要がある。インク中に占める微粒子の重量または体積比率を増やすに従い、相対的に溶剤とバインダー樹脂の割合が下がるため、インクの流動性が低下し、印刷性が低下する傾向にある。過剰にインク中に占める微粒子の比率を増やした、すなわち流動性が大きく低下したインクを用いスクリーン印刷を行うと、導光板に転写するインクの透過体積にムラが生じ、均一な光拡散層を得ることが困難となる。光拡散層が均一でない場合、導光板のエッジに光源を配置し光源を点灯させると、導光板の出射面の輝度が局所ムラとなり実用に適さない。従って、過剰に十点平均粗さ（Ｒｚ）が大きく且つ凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が小さい光拡散層は印刷による歩留まりが低下することとなる。

均一な光拡散層を得るためには、インク中に占めるバインダー樹脂量としては、インク１００重量部中、５重量部を超えることが好ましく、更には１０重量部を超えることがより好ましい。

輝度を高くするためには、光拡散層の空気界面で多くの光を拡散させることが好ましい。このため、光拡散層を構成するバインダー樹脂は、導光板自体との屈折率の差が０．２以内のものが好適に用いられる。バインダー樹脂と導光板との屈折率差が大きすぎると、光拡散層と導光板の界面で正反射する光が増え、光拡散層で拡散される光の割合が少なくなるため、出射面より出射する光の割合が減少し、輝度が低下する傾向にあり好ましくない。またバインダー樹脂と微粒子との屈折率差としては、１．０以内のものが好適に用いられる。バインダー樹脂と微粒子との屈折率差が大きすぎると光拡散層の透過率が低くなり、光の損失が大きくなり輝度が低下する傾向にあり好ましくない。

インクが固化した後の光拡散層の厚みとしては０．１〜５０μｍが好ましく、０．５〜４０μｍがより好ましい。

導光板の板厚としては０．１〜１５ｍｍが好ましく、０．２〜１２ｍｍがより好ましい。出射面の形状については平面でも、粗面化されていても良く、また柱状三角プリズムに代表されるレンズ状物等が形成されていてもよい。

導光板の出射面側には、散乱出射光強度の角度特性を調整するための拡散フィルムおよびプリズムシートやレンズシートが配置されて良く、また拡散フィルムの出射側にプリズムシートやレンズシートが配置されても良い。また、拡散フィルムの出射面側にプリズムシートが配置され更にその出射面側に拡散フィルムを配置することもできるが、これらのフィルムの構成は一例でありこの限りではない。拡散フィルムは、アクリルあるいはシリカビーズをバインダーとともに塗布したタイプであってよく、拡散機能と光の偏光機能を併せ持つ。また、プリズムシートは、表面に多数の柱状三角プリズムが並列状態で連続的に形成された透明シートである。このプリズムシートは、プリズムの尾根が導光板の入射面に対して並行方向になる向きで１枚配置することができ、さらにプリズムの尾根同士が直交する向きで２枚配置することもできる。レンズシートは表面に凹凸の曲面を持ったレンズ状物が複数形成されたものであり、このレンズシートを１枚ないしは複数枚配置することもできる。

光源としては、冷陰極管や熱陰極管等の線状光源を１面以上の入射面に配置することができる。この場合、入射面１面に対して１本ないしは複数本配置することができる。線状光源の他には、ＬＥＤやレーザー等の点状光源を使用することもできる。

導光板の出射面の裏面側には反射板を配置する。該反射板は出射面の裏面より出た光を導光板側に反射することで光の利用効率を高めることができる。反射板としては、特に制限はないが、例えば白色反射シート等が使用できる。

以上のような構成とすることにより、各種用途、特に液晶表示装置用に好適な、高輝度の面光源装置とすることができる。

以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

［実施例１〜７および比較例１〜６］
（１）導光板の作成

２０重量％のポリメタクリル酸メチルと８０重量％のメタクリル酸メチルからなるシラップに、光散乱剤として酸化チタン（屈折率２．５２）を表１記載の添加濃度で分散させた。次いで重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）を０．０３重量部添加し、更に紫外線吸収剤として２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール０．００５重量部を添加して３０分間攪拌して、重合性原料シラップを作成した。縦６５０ｍｍ、横４５０ｍｍ、厚さ６ｍｍの２枚の強化ガラス板をその周辺にポリ塩化ビニル製の無端チューブを介して配置した鋳型の中に重合性原料シラップを注入し、所定の間隔に調整後、７０℃温水中に浸漬し２時間重合させ、次いで１３０℃の空気浴にて１時間重合させた。得られた６００ｍｍ×４００ｍｍ×６ｍｍのアクリル板を、パネルソー（ＳＨＩＮＸ製商品名ＳＺＩＶＧ−４０００）で切断し、周辺の４つの側面を研削研磨機（メガロテクニカ製商品名プラビューティー）にて鏡面研磨加工をして３８８ｍｍ×２９１ｍｍ×６ｍｍの導光板を得た。

（２）光拡散層の形成
導光板の出射面の裏面に光拡散層の形成をスクリーン印刷法にて行った。

作成した大きさ３８８ｍｍ×２９１ｍｍ×６ｍｍの導光板の出射面の裏面に、バインダー樹脂を形成させるために帝国インキ製ＶＡＲ−０００メジウムを用い、微粒子としてウレタンビーズＡ、ウレタンビーズＢ、マット剤Ｋ（以上、いずれもセイコーアドバンス製）、水酸化アルミニウム（昭和電工製Ｈ３２０）を用い、希釈溶剤としてイソホロンを用い、これらを表１記載の添加量にて混合した後、ヘラを用いて１０分間の手攪拌を行い、均一に攪拌し混合インクを得た。なお、帝国インキ製ＶＡＲ−０００メジウムのバインダー樹脂含有率は次のようにして算出した。３０ｃｍ×３０ｃｍの強化板ガラス上に予め計量したＶＡＲ−０００メジウムを塗布し８０℃の熱風循環乾燥炉中で４８時間乾燥させて厚み５０μｍのバインダー樹脂フィルムを作製し、バインダー樹脂フィルム重量が乾燥前インク重量に占める割合を計算した。その結果、ＶＡＲ−０００メジウム中のバインダー樹脂分は３７重量％であった。また実施例６では、前記ＶＡＲ−０００メジウムの替わりに、ポリカーボネート樹脂（出光興産製タフロンＦＮ１７００Ａ）２２重量部をトリクロロエタン７８重量部に溶解させたポリカーボネートバインダー（溶液）を用いた。前記ＶＡＲ−０００メジウムを使用した場合と同様にこのポリカーボネートバインダーに微粒子および希釈溶剤を添加、攪拌して混合インクを得た。この時のバインダー樹脂、微粒子および希釈溶剤（トリクロロエタン）の添加量を表１に記載した。スクリーン印刷機（ニューロング精密工業製 ＬＳ−５６０）と膜厚１０μｍ、３５５メッシュのナイロン製スクリーン版（メッシュ株式会社製）を用い、攪拌後の混合インクを導光板の出射面の裏面に印刷した。この時、導光板の３８８ｍｍ×６ｍｍの面を光の入射面とし、導光板の光源近傍部の輝度に比べ中央部の輝度が高くなるグラデーションパターンのスクリーン版を使用した。実施例１〜３及び６、７、比較例１、２、４〜６については、光源近傍部の光拡散層の面積率を２２％とし、両端の光源部から最も離れた中央部の光拡散層の面積率が６８％となるように導光板の２９１ｍｍ長さの方向に、光拡散層の面積率が直線的に中央部に行くに従い大きくなるパターンとした。実施例４、５及び比較例３については光源近傍部の光拡散層の面積率を３２％とし、両端の光源部から最も離れた中央部の光拡散層の面積率が６８％となるように導光板の２９１ｍｍ長さの方向に、光拡散層の面積率が直線的に中央部に行くに従い大きくなるパターンとした。光拡散層はこの時、導光板表面の１ｍｍ×１ｍｍのサイズ中に、種々の大きさで正方形形状のドットを１個印刷した。印刷後に室温に１２時間放置し乾燥を行い、全面に渡り印刷が施された３８８ｍｍ×２９１ｍｍ×６ｍｍの光拡散層付導光板を得た。

（３）バインダー樹脂及び導光板の屈折率測定
バインダー樹脂を形成させるために用いた帝国インキ製ＶＡＲ−０００メジウムまたはポリカーボネートバインダーを、３０ｃｍ×３０ｃｍの強化板ガラス上に塗布し、８０℃の熱風循環炉中で４８時間乾燥させた後に強化板ガラスより剥離させ、厚み５０μｍのバインダー樹脂フィルムを作成した。このバインダー樹脂フィルムを幅８ｍｍ×長さ２０ｍｍに切り出した。切り出したバインダー樹脂フィルムをＪＩＳ Ｋ７１４２ Ａ法に従い屈折率の測定を行った。この時アッベ屈折率計としては、株式会社アタゴ製 アッベ屈折計１・４形を用い、侵液としてよう化メチレンを用いて２３℃の温度で屈折率を測定したところ、帝国インキ製ＶＡＲ−０００メジウムのバインダー樹脂フィルムは１．５１８であり、ポリカーボネートバインダーのバインダー樹脂フィルムは１．５８５であった。

また、実施例及び比較例に用いた導光板を幅８ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚さ５ｍｍに切り出した。全ての切断面について三共理化学製耐水研磨紙＃２０００を用い、鏡面に研磨し導光板屈折率測定用サンプルを得た。導光板屈折率測定サンプルの屈折率について、２３℃の温度にて株式会社アタゴ製 アッベ屈折計１・４形を用いＪＩＳ Ｋ７１４２ Ａ法に従い測定した。この時、侵液としてよう化メチレンを用いた。実施例１〜３及び６、７、比較例１，２、４〜６に用いた導光板の屈折率は１．４８６であった。また実施例４、５及び比較例３に用いた導光板の屈折率は１．４８５であった。

（４）微粒子の屈折率測定
微粒子であるセイコーアドバンス製ウレタンビーズＢについてＪＩＳ Ｋ７１４２ Ｂ法に従い屈折率の測定を行った。この時、クエン酸トリ−ｎ−ブチルと１−ブロモナフタレンの混合液を侵液とした。侵液をガラス製のプレパラート上に置き、侵液上に微粒子を分散させ、その上にカバーガラスを載せ、セルセットを作成した。セルセット中の微粒子を、光学顕微鏡ＯＬＹＭＰＵＳ製ＭＸ６１Ｌを用い倍率２００倍で観察し、焦点距離をずらしてもベッケ線が動かなくなる混合比率に侵液を調整した。この時光源としてウシオスペック社製電源装置型番ＢＡ−Ｘ５００、光源装置型番ＳＸ−ＵＩＤ５０１ＸＡＭＱを用いＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製モノクロメーター ＴＹＰＥ Ｈ２０ＶＩＳにて５８９ｎｍの波長を使用した。その後ベッケ線が動かなくなる混合比率の侵液の屈折率をＪＩＳ Ｋ７１４２ Ａ法を用い測定したところ１．５２５であった。この侵液の屈折率を微粒子の屈折率とした。

セイコーアドバンス製ウレタンビーズＡ及びマット剤Ｋ、昭和電工製水酸化アルミニウムＨ３２０についても同様に屈折率の測定を行ったところウレタンビーズＡは１．５２５であり、マット剤Ｋは１．４５９、水酸化アルミニウムＨ３２０は１．５６２であった。

（５）輝度及び輝度ムラの測定
上記のように作成した光拡散層つき導光板を図１に示す面光源装置とした。
すなわち、導光板１に、光の入射端面（長さ３８８ｍｍ辺の両端面）および出射面、および光拡散層を付与した面を除く２つの端面に、粘着剤付きリフレクターフィルム（ツジデン製ＳＵ−１１９（Ｗ））を貼り付けた。

導光板１の光拡散層８を付与した面側に白色反射板３（ツジデン製ＲＦ１８８）を配置し、導光板１の出射面側には拡散フィルム６（ツジデン製Ｄ１２２）を配置し、次いでプリズムシート７（住友スリーエム製ＢＥＦＩＩ）１枚をプリズムレンズ形成面が導光板と反対側となりプリズムレンズ列の尾根が入射端面と平行となる方向に配置し、次いで拡散フィルム６’（ツジデン製Ｄ１２２）を順に配置した。

光源としてそれぞれの入射端面に、直径３ｍｍ、長さ４１９ｍｍの冷陰極管２，２’（ハリソン東芝製冷陰極型蛍光ランプ）を１本ずつ、入光面の端面板厚方向の中央位置に、導光板１の入射端面との距離を１ｍｍ離して設置した。なお、冷陰極管には、インバータ（ハリソン東芝製ＨＩＵ−７６６ ５２Ｋ）を使用し、ランプリフレクター５，５’としてリフレクターシート（麗光製ルイルミラー１５０Ｗ０５）にて冷陰極管を覆うように「コ」の字に成形して配置し、面光源装置を形成した。リフレクターシートと導光板１の重なり合う長さとしては０．５ｍｍとした。

冷陰極管には、電圧１２Ｖ、管電流７ｍＡを通電し、約２０分間安定するまで放置し、面光源装置の輝度を測定した。

輝度の測定は導光板の面の中央から法線方向に６７０ｍｍ離した位置に輝度計（コニカミノルタ製ＣＡ１５００Ｗ）を設置した。輝度測定領域はそれぞれ４端面から１０ｍｍを除いた内側の３６８ｍｍ×２７１ｍｍとし、この領域の平均輝度を輝度として表１に示した。

また輝度ムラの測定として、面全体の輝度の局所的なムラの有無を目視にて確認した。印刷性の悪い混合インクを用いた場合には面全体の輝度均一性が損なわれ局所ムラが発生し実用に適さないこととなる。一方、印刷性の良い混合インクを用いると局所ムラはなく実用に適することとなる。

（６）輝度分布の測定
輝度測定領域はそれぞれ４端面から１０ｍｍを除いた内側の３６８ｍｍ×２７１ｍｍとし、この領域を長辺、短辺それぞれ１９等分し、１９．３７ｍｍ×１４．２６ｍｍの大きさを１区画とした。長辺における中央部であって一方の冷陰極管に最も近い区画を位置１とし、以下冷陰極管から遠ざかるに従って位置２、位置３・・・と順に番号を付与し、領域の中心部を位置１０、もう一方の冷陰極管に近づくに従って位置１１、位置１２・・・位置１９とした。位置１９とは、もう一方の冷陰極管に最も近い区画である。冷陰極管と平行方向１９．３７ｍｍ、２本の冷陰極管間方向１４．２６ｍｍの１９箇所におけるそれぞれの平均輝度を測定し中央部の輝度として位置１０の平均輝度の値をとり、端部輝度として位置１若しくは位置１９の低い方の平均輝度の値をとった。それ以外は輝度の測定と同様にした。この結果、実施例１〜７及び比較例１〜５について、位置１及び位置１９の輝度よりも位置１０の輝度が高くなっており、面光源装置として適した輝度分布であった。比較例６については、輝度ムラが確認されたことから、輝度分布及び平均輝度を測定していない。

（７）光拡散層表面の十点平均粗さおよび凹凸の平均間隔の測定
得られた３８８ｍｍ×２９１ｍｍ×６ｍｍの光拡散層付の導光板の光拡散層表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を表面粗さ測定機（東京精密製サーフコム１５００ＤＸ）を用いて測定した。ドット占有面積率６８％のドット上にて正方形形状の対角方向を５回測定し、その平均値とした。測定長さは０．５ｍｍとし、カットオフ波長を０．２５ｍｍとしたこと以外は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に従い測定した。得られた十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を表１に示した。

実施例１〜３及び６、７では、比較例１〜２、４、５に比べ輝度が高くなっている。実施例４、５では、比較例３に比べ輝度が高くなっている。また比較例６では印刷性が悪く輝度が局所ムラとなっている。なお、実施例、比較例いずれも周辺部輝度より中央部輝度が高くなっている。

従って本発明の方法を用いることで液晶表示装置用に適した、高輝度且つ輝度分布が良好であり、輝度の局所ムラがない最適な面光源装置を提供できることが判る。

本発明の高輝度且つ輝度分布が最適な面光源装置は、液晶表示装置用等に好適である。

Claims (5)

1. 光の出射面と１面以上の光の入射面を有する導光板と、前記入射面に光を供給する光源と、前記導光板の光の出射面の裏面上に形成された光拡散層と、前記裏面側に配設された反射板とを備えた面光源装置であって、前記光拡散層は、光源から遠ざかるに従い前記裏面の単位面積当たりに占める前記光拡散層の面積の割合が増大するように分散し、前記光拡散層表面の十点平均粗さが８μｍ〜２５μｍであり、前記光拡散層表面の凹凸の平均間隔が２０μｍ〜１５０μｍである面光源装置。
2. 印刷により光拡散層を形成した請求項１記載の面光源装置。
3. 光拡散層が、バインダー樹脂と微粒子からなる請求項２記載の面光源装置。
4. 導光板とバインダー樹脂との屈折率差が０．２以内である請求項３記載の面光源装置。
5. バインダー樹脂と微粒子との屈折率差が１．０以内である光拡散層を有する請求項４記載の面光源装置。

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