JP2001281421A

JP2001281421A - 光拡散層付き反射板

Info

Publication number: JP2001281421A
Application number: JP2000097894A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本; Iwao Sumiyoshi; 岩夫住吉
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】不要な光反射が少なく、均一な照明を行える
光拡散層付き反射板を提供する。【解決手段】光拡散層付き反射板光を光反射板７と、
光反射板７上に形成されたポリシラン層１０及びポリシ
ラン層１０の表面か、あるいは中に多数個分散された微
小体積の金属酸化物からなるゾル固着部９−１〜９−ｎ
を有する光拡散層８とで構成することにより、光反射板
７と光拡散層８との間に空気層が介在したり、光反射板
７と光拡散層８との間の屈折率の違いによる不要な反射
光の発生が大幅に低減し、光強度の低下も抑えられる。
また、ゾル固着部９−１〜９−ｎにより光が散乱される
ので均一な照明を行うことができる。光反射板７と光拡
散層８とが一体的に形成されているので、表示装置を構
成する際のそれぞれの装置間での性能ばらつきが小さく
なり、コンパクトな実装を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光拡散層付き反射
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコン、携帯電話、携帯情報端
末、カーナビゲーション機器等に液晶表示装置が大々的
に普及している。また、大画面表示装置としてプラズマ
ディスプレイ装置が実用化されつつある。このような表
示装置には画面照明用として、１個あるいは２個の光源
からの光を画面に均等に、かつ明るく照明するために、
光反射板や光拡散板が設けられている。さらに、主に屋
外で使用することの多い携帯用情報端末機器やビデオカ
メラ等においては、図９に示すように、反射型方式の照
明方法が用いられる。

【０００３】図９は従来の照明方法の概念図である。

【０００４】同図において、外部の光（日光、室内光、
発光ダイオードの光等）３−１、３−２を光反射板１で
反射させて反射光５を液晶セル２を通して取出す方式が
用いられている。液晶セル２の上方側には光を均一に拡
散させるための光拡散板（図示せず。）が設けられてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光反射板及び光反射板と光拡散板とを用いた照明方法に
は以下のような問題がある。

【０００６】(1) 図９に示した構成において、反射光５
を少ない減衰量で前方側６へ伝搬させるには、光反射板
１の反射率をできるだけ高くしなければならない。その
ため、光反射板１の表面は鏡面状態に仕上げられてい
る。しかし、外部光３−１、３−２の入射方向は使用環
境条件によって常に異なるので、反射光５も方向性を有
して前方側６の光強度分布にむらを生じさせる。

【０００７】(2) (1) に示した問題点を解決するために
液晶セル２の表面側に光拡散板（図示せず。）が設けら
れているが、外部光３−１、３−２が光拡散板の入射面
で反射・拡散を生じること、液晶セル２の表面及び裏面
で反射が生じること、光反射板１の表面で反射が生じる
こと等少なくとも３箇所で不要な反射光が生じ、前方側
６への反射光５の光強度の低下を余儀なくさせられてい
る。また、個別部品をハイブリッド実装しているため実
装コストが高くなること、各々の部品間の空隙部での屈
折率の違いや各々の部品の屈折率の違いによって不要な
光反射損失が生じる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、不要な光反射が少なく、均一な照明を行える光拡散
層付き反射板を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光拡散層付き反射板は、光反射板と、光反射
板上に形成された低屈折率層及び低屈折率層の表面か、
あるいは中に多数個分散された高屈折率領域からなる光
拡散層とを備えたものである。

【００１０】上記構成に加え本発明の光拡散層付き反射
板の高屈折率領域は低屈折率層の深さ方向に対して伸び
ると共に面方向に一様に分布していてもよい。

【００１１】本発明の光拡散層付き反射板は、光反射板
と、光反射板上に形成された高屈折率層及び高屈折率層
の表面か、あるいは中に多数個分散された低屈折率領域
からなる光拡散層とを備えたものである。

【００１２】上記構成に加え本発明の光拡散層付き反射
板の低屈折率領域は高屈折率層の深さ方向に対して伸び
ると共に面方向に一様に分布していてもよい。

【００１３】上記構成に加え本発明の光拡散層付き反射
板の光拡散層は少なくとも２層構造であってもよい。

【００１４】上記構成に加え本発明の光拡散層付き反射
板の光反射板はポリマ材料のシートで形成されていても
よい。

【００１５】上記構成に加え本発明の光拡散層付き反射
板の光反射板の形状は平面状か、あるいは湾曲面状であ
ってもよい。

【００１６】上記構成に加え本発明の光拡散層付き反射
板の光拡散層の低屈折率層がポリシランからなり、高屈
折率領域が微小体積の金属酸化物からなっていてもよ
い。

【００１７】本発明の光拡散層付き反射板によれば、従
来の問題の一つであった、光反射板と光拡散板との間の
空気層の介在や光反射板の屈折率と光拡散板の屈折率と
の違いによる不要な反射光が大幅に低減され、光強度の
低下も抑えることができる。また、光反射板に光拡散層
が一体的に形成されているので、部品数が減少し、表示
装置を構成する際の低コスト化が図れる。

【００１８】また、金属酸化物を有するゾル固着部とし
て、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ等の金属酸化物ゾル
を用いることができるので、ポリシラン層の屈折率に比
して極めて高い屈折率を実現することができる。すなわ
ち、屈折率差の大きい光拡散層が実現できることから、
光を広い領域に均一に拡散させることができるようにな
る。

【００１９】本発明の光拡散層付き反射板によれば、光
拡散層を少なくとも２層積層することにより、屈折率変
化の大きい光拡散層が多層状になるので、さらに光を均
一に拡散させることができる。

【００２０】本発明の光拡散層付き反射板によれば、ゾ
ル固着部をポリシラン層の深さ方向に対して伸びると共
に面方向に一様に分布させ、屈折率をポリシラン層より
高くすることによって、より薄い拡散層でさらに一層の
均一な光拡散を行うことができる。また、光拡散層の薄
層化によって装置の薄型化、軽量化、低コスト化を期待
することができる。

【００２１】本発明の光拡散層付き反射板によれば、光
反射板をポリマ材料のシートによって形成することによ
り、光拡散層付き反射板を用いた照明装置の、より薄型
化、軽量化を図れると共に、曲面状に形成することがで
き、種々の形状に適用することができる。

【００２２】本発明の光拡散層付き反射板によれば、光
拡散層付き反射板の形状を平面状か湾曲面状にすること
により、適用範囲を広げることができ、特に移動体用表
示装置のように曲面を有する表示部を実現するのに適し
ている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２４】図１（ａ）は本発明の光拡散層付き反射板
の一実施の形態を示す断面図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）の上面図である。

【００２５】本光拡散層付き反射板は、光反射板（光反
射フィルム）７と、光反射フィルム７の上に形成された
光拡散層８とで構成されたものである。

【００２６】光反射フィルム７は、例えばポリエステ
ル、ポリイミド等のポリマフィルム上にＡｌのような高
反射率の金属薄膜層を形成したものを用いる。このポリ
マフィルム以外にガラス板や極薄のＡｌフィルム板を用
いてもよい。

【００２７】光拡散層８は低屈折率層（ポリシラン層）
１０及びポリシラン層１０の中に多数個の微小体積の金
属酸化物を有する高屈折率領域（ゾル固着部）９−１〜
９−ｚ（直径数μｍから十数μｍ）とで構成されてい
る。このゾル固着部９−１〜９−ｚの屈折率はポリシラ
ン層１０の屈折率よりも十分に高い値を有している。

【００２８】ゾル固着部９−１〜９−ｚは数μｍ〜数十
μｍの間隔で設けられ、その表面形状は図では円形であ
るがこれ以外に、楕円形、多角形、星型等いずれの形状
であってもよい。ゾル固着部９−１〜９−ｚは図では光
拡散層８の表面近傍に浅く設けられているが、これ以外
に、光拡散層８の深さ方向に貫通させるようにしてもよ
い。

【００２９】このように光拡散層８は低屈折率のポリシ
ラン層１０の中に高い屈折率のゾル固着部９−１〜９−
ｚのように多数個（図では１５２１個であるが限定され
ない。）に分散させ、かつそれぞれのゾル固着部９−１
〜９−ｚの表面積を光源の波長を考慮に入れて数μｍ²
から数十μｍ²の範囲の微小領域にすることによって光
拡散層８の表面、内部及び裏面での光源の光の拡散を均
一にするようにしたものである。

【００３０】本光拡散層付き反射板は、光反射フィルム
７の表面上に光拡散層８が一体に形成されているので、
不要な反射による光強度の低下を抑えることができる。
光反射フィルム７の厚さは数十μｍから１ｍｍの範囲内
が好ましく、光拡散層８の厚みも十数μｍから数百μｍ
の範囲内が好ましい。

【００３１】次に光反射フィルム７の表面上にポリシラ
ン層１０及び金属酸化物を有するゾル固着部９−１〜９
−ｚの製造方法について説明する。

【００３２】(1) 光反射フィルム７の表面上にポリシラ
ンを塗布してポリシラン層１０を形成する。

【００３３】(2) ポリシラン層１０の上に所望のパター
ン形状の描かれたフォトマスク（図示せず。）を配置
し、そのフォトマスクの上から紫外線（波長２５０ｎｍ
〜３５０ｎｍ）の光を照射する。

【００３４】(3) ポリシラン層１０の形成された光反射
フィルム７を、金属酸化物の微粒子を含むゾル水溶液
（図示せず。）に浸漬する。

【００３５】(4) ゾル水溶液から光反射フィルム７を取
出して水洗する。

【００３６】(5) 光反射フィルム７を加熱乾燥する（約
１２０℃）。

【００３７】(6) 乾燥した光反射フィルム７を焼成する
（約２５０℃〜３００℃）ことにより、ポリシラン層１
０と、金属酸化物を有するゾル固着部９−１〜９−ｚと
が形成される。

【００３８】ここで、使用するポリシランは化１式で表
される。

【００３９】

【化１】

【００４０】但し、化１式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ
⁴はそれぞれ独立して水素、置換もしくは無置換の脂肪
族炭化水素基、置換もしくは無置換の脂環式炭化水素基
及びアルコキシル基からなる群より選択される基であ
り、ｍ及びｎは「０」以上の整数である。化１式で表さ
れる鎖状ポリシランか、あるいは隣接するＳｉ原子との
結合数が「３」または「４」であるＳｉ原子を含んだネ
ットワーク状ポリシランである。

【００４１】これらの化合物は単独で有機溶剤に溶かし
て使用してもよく、感光性を向上させるため特開平７−
１１４１８８号公報に記載されている光ラジカル発生剤
や酸化剤及び特開平８−２６２７２８号公報に記載され
ているシリコーン化合物を適宜配合して使用してもよ
い。またフォトマスクを介して紫外線を照射する場合、
ポリシランの主鎖であるＳｉ−Ｓｉ結合からシラノール
に変換する際に必要な酸素が十分に供給されるよう特開
平１１−６５１２４号公報に記載のフォトマスクとポリ
シラン表面にギャップを設けた後、照射する方法を用い
てもよい。

【００４２】ここで、使用する金属酸化物ゾル溶液は、
金属のアルコキシド、アセチルアセトナート、酢酸塩等
をアルコール等の溶媒で溶液化し、酸または塩基等の触
媒を用いて縮重合反応させることにより得られる。

【００４３】本発明ではこの金属酸化物ゾル溶液は無色
であることが望ましいことから、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｇ
ｅ、Ａｌ等の金属酸化物ゾルが最適である。これらの元
素は単独で使用してもよく、２種類以上の金属酸化物が
存在するゾルを作製してから使用してもよい。さらに、
上述したゾルにＢやＰを含む屈折率制御用の微粒子（粒
径は数百ｎｍ以下）やカチオン性の水溶性組成物を加え
てもよい。例えばポリシランとしてポリメチルフェニル
シランを用い、金属酸化物を有するゾル固着部にアルミ
ナゾルを用いた場合にはその屈折率を１．７４程度にす
ることができ、ポリシラン層１０の屈折率１．６２に比
して比屈折率差Δが約７％の高比屈折率差型の光拡散層
８を得ることができた。この比屈折率差Δはアルミナの
添加量で１％から１０％の範囲で調節することができ
る。

【００４４】図２は本発明の光拡散層付き反射板の他の
実施の形態を示す断面図である。

【００４５】図１に示した実施の形態との相違点は、光
拡散層を２層構造にした点である。

【００４６】すなわち、本光拡散層付き反射板は、光反
射フィルム７の表面上に二つの光拡散層８−１と光拡散
層８−２とを積層した構成であり、光拡散層８−１、８
−２の高屈折率領域９−１〜９−ｎと高屈折率領域９ａ
−１〜９ａ−ｎとが互いに深さ方向で重ならないように
形成されている。このように光拡散層８−１、８−２を
積層することによって光の拡散をより均一にすることが
できる。

【００４７】光拡散層は図では２層であるが、これ以外
に、３層以上の多層状に積層してもよく、多層化するこ
とによりさらに光の拡散効果を向上させることができ
る。

【００４８】図３は本発明の光拡散層付き反射板の他の
実施の形態を示す断面図である。

【００４９】図２に示した実施の形態との相違点は、反
射板の形状が平面状ではなく湾曲面状である点である。

【００５０】すなわち、本光拡散層付き反射板は、曲面
状の光反射板７ａと、光反射板７ａ上に形成された低屈
折率のポリシラン層１０ａ−１と、ポリシラン層１０ａ
−１の表面（あるいは中）に多数個分散された微小体積
の金属酸化物からなる高屈折率のゾル固着部９ｃ−１〜
９ｃ−ｎを有する光拡散層８ａ−１と、光拡散層８ａ−
１の上に形成されポリシラン層１０ａ−２の表面（ある
いは中）に多数個分散された微小体積の金属酸化物から
なるゾル固着部９ｂ−１〜９ｂ−ｎを有する光拡散層８
ａ−２とで構成されている。ゾル固着部９ｂ−１〜９ｂ
−ｎ、９ｃ−１〜９ｃ−ｎは本実施の形態では半球状に
形成されているが、これに限定されるものではなく円錐
状でも角錐状でもよい。

【００５１】本湾曲面状の光拡散層付き反射板は、例え
ば自動車内のディスプレイ用に好適である。

【００５２】図４〜図６は高屈折率領域の部分断面図で
ある。

【００５３】図４に示した高屈折率領域９の形状は低屈
折率層１０の厚さｔに対してその表面から深さｔ₁まで
略垂直に形成した構成である。深さｔ₁としては１０μ
ｍから数十μｍの値であるので、深さｔ₁の値は数μｍ
から十数μｍの範囲から選択するのが、光の拡散を光拡
散層内でより均一に行うことができる。高屈折率領域９
の幅ｄは数μｍから十数μｍの範囲が好ましく、高屈折
率領域９間の間隔ｓも数μｍから十数μｍの範囲が好ま
しい。但し、理想的には幅ｄも間隔ｓもできるだけ小さ
い値、すなわち光源の波長レベルの値が好ましいが現状
の作製技術では数μｍから十数μｍにせざるを得ない。

【００５４】図５に示した高屈折率領域９は低屈折率層
１０の厚さｔ方向に対して先細り形状に形成した例であ
る。このような形状は製法上容易に作ることができる。
例えば、低屈折率層１０内に高屈折率のドーパントイオ
ンをイオン打ち込み、イオン注入等の方法でドープする
ことによって形成することができる。

【００５５】図６に示した高屈折率領域９の形状は半球
状のものであり、これは低屈折率層１０内に高屈折率の
ドーパントを熱拡散によって形成することができる。

【００５６】図７（ａ）は本発明の光拡散層付き反射板
の他の実施の形態を示す断面図であり、図７（ｂ）は図
７（ａ）の上面図である。

【００５７】図１（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態と
の相違点は、高屈折率領域と低屈折率層とを逆にした点
である。

【００５８】すなわち、本光拡散層付き反射板の光拡散
層８は高屈折率層９内に低屈折率領域１０−１〜１０−
ｚを分散配置したものである。このような光拡散層付き
反射板においても図１（ａ）、（ｂ）に示した光拡散層
付き反射板と同様の効果が得られる。

【００５９】図１（ａ）、（ｂ）〜図７（ａ）、（ｂ）
に示した光拡散層８の形成方法としては、種々の方法に
よって実現することができる。例えば、フォトブリーチ
ング用のポリマ材料を光反射フィルム７上に予めコーテ
ィングしておき、そのフォトブリーチング用ポリマ材料
の上に、図１（ｂ）に示した上面図パターンの描かれた
フォトマスクを配置し、そのフォトマスクの上から紫外
光（ＵＶ光）を照射することにより、ＵＶ光の照射され
たフォトブリーチング用ポリマ材料部の屈折率が低下す
ることにより得られる。その屈折率の低下の度合いはＵ
Ｖ光のエネルギーにより制御できる。また屈折率が変化
した層の深さ方向の屈折率もＵＶ光のエネルギーで制御
することができる。さらに光反射フィルム７の上には予
め通常の低屈折率（あるいは高屈折率）のポリマ層をコ
ーティングしておき、そのポリマ層の上にフォトブリー
チング用ポリマ層を形成してもよい。

【００６０】図１（ａ）、（ｂ）〜図７（ａ）、（ｂ）
に示した光拡散層８の表面にはポリマ保護層（例えばＵ
Ｖ光カット層、ＵＶ光吸収層、酸素浸入抑圧層、吸湿抑
圧層、屈折率整合層あるいは光源光に対する反射防止層
等）を形成してもよい。

【００６１】図８は本発明の光拡散層付き反射板を用い
て構成した表示装置の概略構成図である。

【００６２】すなわち、光反射フィルム７上に一体化さ
れた光拡散層８の上に液晶セル２を配置し、その液晶セ
ル２の上に表示部１１を設けた構成である。

【００６３】このような構成により、均一な照明を行う
ことができる。

【００６４】以上において本発明の光拡散層付き反射板
によれば、 (1) 従来問題であった、光反射板と光拡散板との間の空
気層の介在や、光反射板の屈折率と光拡散板と屈折率と
の違いによる不要な反射光が大幅に低減され、光強度の
低下を抑えることができる。また、光反射板に光拡散層
が一体的に形成されているので、表示装置を構成した際
のそれぞれの装置間での性能ばらつきが小さくなること
と、コンパクトな実装ができるので低コスト化が図れ
る。

【００６５】(2) 光拡散層を積層することにより、光を
より均一に拡散させることができる。

【００６６】(3) 光拡散層付き反射板をポリマ材料で構
成することができるので、装置の軽量化を図ることがで
きると共に、曲面状に曲げて使用することができるの
で、例えば自動車の表示装置のような曲面を有する表示
装置や携帯電話の表示装置等幅広く使用することができ
る。

【００６７】(4) 表示装置を少ない部品数で低コストに
実現することができる。

【００６８】(5) 光拡散層のポリシラン層と金属酸化物
を有するゾル固着部との比屈折率差を７％近くまで高く
することが容易になるので、より薄い光拡散層でより均
一に光拡散を行うことができる。

【００６９】(6) ポリマ材料で構成した光反射板のポリ
マの屈折率と光拡散層の屈折率を略等しい値に設定する
ことができるので、各層間での不要な反射による損失を
低減することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００７１】不要な光反射が少なく、均一な照明を行え
る光拡散層付き反射板の提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の光拡散層付き反射板の一実施
の形態を示す断面図であり、図（ｂ）は（ａ）の上面図
である。

【図２】本発明の光拡散層付き反射板の他の実施の形態
を示す断面図である。

【図３】本発明の光拡散層付き反射板の他の実施の形態
を示す断面図である。

【図４】高屈折率領域の部分断面図である。

【図５】高屈折率領域の部分断面図である。

【図６】高屈折率領域の部分断面図である。

【図７】（ａ）は本発明の光拡散層付き反射板の他の実
施の形態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図
である。

【図８】本発明の光拡散層付き反射板を用いて構成した
表示装置の概略構成図である。

【図９】従来の照明方法の概念図である。

【符号の説明】

７光反射板（光反射フィルム）８光拡散層９−１〜９−ｎゾル固着部（高屈折率領域、高屈折率
層）１０ポリシラン層（低屈折率層、低屈折率領域）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者住吉岩夫大阪府寝屋川市池田中町19番17号日本ペイント株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA12 BA15 BA20 2H091 FA16Z FB06 LA03 5G435 AA02 BB12 BB16 FF02 FF03 FF06 GG16 HH02 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光反射板と、該光反射板上に形成された
低屈折率層及び該低屈折率層の表面か、あるいは中に多
数個分散された高屈折率領域からなる光拡散層とを備え
たことを特徴とする光拡散層付き反射板。
【請求項２】上記高屈折率領域は上記低屈折率層の深
さ方向に対して伸びると共に面方向に一様に分布してい
る請求項１に記載の光拡散層付き反射板。
【請求項３】光反射板と、該光反射板上に形成された
高屈折率層及び該高屈折率層の表面か、あるいは中に多
数個分散された低屈折率領域からなる光拡散層とを備え
たことを特徴とする光拡散層付き反射板。
【請求項４】上記低屈折率領域は上記高屈折率層の深
さ方向に対して伸びると共に面方向に一様に分布してい
る請求項３に記載の光拡散層付き反射板。
【請求項５】上記光拡散層は少なくとも２層構造であ
る請求項１から４のいずれかに記載の光拡散層付き反射
板。
【請求項６】上記光反射板はポリマ材料のシートで形
成されている請求項１から５のいずれかに記載の光拡散
層付き反射板。
【請求項７】上記光反射板の形状は平面状か、あるい
は湾曲面状である請求項１から６のいずれかに記載の光
拡散層付き反射板。
【請求項８】上記光拡散層の低屈折率層がポリシラン
からなり、上記高屈折率領域が微小体積の金属酸化物か
らなる請求項１から７のいずれかに記載の光拡散層付き
反射板。