JP2009122470A - 集光層付き光拡散板 - Google Patents

Abstract

【課題】傷付きを十分に防止できると共に正面方向の輝度を十分に確保できる集光層付き光拡散板を提供する。
【解決手段】この発明に係る集光層付き光拡散板３は、重ね合わせ状に配置された光拡散性基板３１と集光性シート３２とが、平面視において全体にわたって散在状態に配置された部分接合部３４を介して接合されてなり、前記光拡散性基板３１と前記集光性シート３２との間における前記部分接合部３４を除く領域に空気層３３が存在することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、傷付きを十分に防止できると共に正面方向に十分な輝度を確保し得る集光層付き光拡散板及び正面方向に十分な輝度を有した高品質の面光源装置と液晶表示装置に関する。

液晶表示装置としては、例えば液晶セルを備えた液晶パネル（画像表示部）の背面側に面光源装置がバックライトとして配置された構成のものが公知である。前記バックライト用の面光源装置としては、ランプボックス（筐体）内に複数の光源が配置されると共にこれら光源の前面側に光拡散板が配置され、さらに該光拡散板の前面側に集光性シートであるレンチキュラーレンズが配置された構成の面光源装置が知られている。例えば、特許文献１には、このような構成の面光源装置が記載されている。
特許第３１２３００６号公報

しかしながら、上記構成に係る面光源装置では、光拡散板の前面側に集光性シートが単に重ね合わされた形態であるために、光拡散板と集光性シートが互いに擦れ合って傷付きやすいという問題があった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、傷付きを十分に防止できると共に正面方向の輝度を十分に確保できる集光層付き光拡散板及び正面方向に十分な輝度を有した高品質の面光源装置と液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］重ね合わせ状に配置された光拡散性基板と集光性シートとが、平面視において全体にわたって散在状態に配置された部分接合部を介して接合されてなり、前記光拡散性基板と前記集光性シートとの間における前記部分接合部を除く領域に空気層が存在することを特徴とする集光層付き光拡散板。

［２］前記部分接合部の平面視における面積は、前記光拡散性基板と前記集光性シートとが重なり合う面積に対して０．０１〜５％の範囲である前項１に記載の集光層付き光拡散板。

［３］前項１または２に記載の集光層付き光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備え、前記光拡散板において前記集光性シートが前面側になるように配置されていることを特徴とする面光源装置。

［４］前項１または２に記載の集光層付き光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、前記光拡散板において前記集光性シートが前面側になるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。

［１］の発明では、光拡散性基板と集光性シートとが部分接合部を介して接合されているから、光拡散性基板と集光性シートとが擦れ合うことがなく、この光拡散板における傷付き発生を十分に防止できる。また、部分接合部を除いた領域において光拡散性基板と集光性シートとの間に空気層が存在するから、正面方向の輝度が十分に確保される。更に、部分接合部は、平面視において全体にわたって散在状態に配置されているので、該部分接合部が存在することによってこの集光層付き光拡散板の光学機能に影響が及んで表示画像の画質に影響が及ぶことを回避できる。

［２］の発明では、部分接合部の平面視における面積は、光拡散性基板と集光性シートとが重なり合う面積に対して０．０１〜５％の範囲に設定されているから、十分な接合強度を確保できると共に、部分接合部を設けたことによる表示画像への影響を十分に排除できる。

［３］の発明では、集光層付き光拡散板における傷付きがなく高品質の光が得られると共に正面方向の輝度が高い面光源装置が提供される。

［４］の発明では、集光層付き光拡散板における傷付きがなく高品質の画像が得られると共に正面方向の輝度が高い液晶表示装置が提供される。

この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を図１に示す。図１において、（３０）は液晶表示装置、（１１）は液晶セル、（１２）（１３）は偏光板、（１）は面光源装置（バックライト）である。前記液晶セル（１１）の上下両側にそれぞれ偏光板（１２）（１３）が配置され、これら構成部材（１１）（１２）（１３）によって画像表示部としての液晶パネル（２０）が構成されている。なお、前記液晶セル（１１）としては、カラー画像を表示可能なものが好ましく用いられる。

前記面光源装置（１）は、前記液晶パネル（２０）の下側の偏光板（１３）の下面側（背面側）に配置されている。即ち、この液晶表示装置（３０）は、直下型液晶表示（ディスプレイ）装置である。

前記面光源装置（１）は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス（５）と、該ランプボックス（５）内に相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）とを備えている。前記光拡散板（３）は、前記ランプボックス（５）に対してその開放面を塞ぐように載置されて固定されている。また、前記ランプボックス（５）の内面には光反射層（図示しない）が設けられている。前記光源（２）としては、特に限定されるものではないが、例えば冷陰極線管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が用いられる。

前記光拡散板（３）は、図２、３に示すように、互いに平行状に配置された光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とを備えてなり、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが、平面視において全体にわたって散在状態に配置された部分接合部（３４）を介して接合され、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）との間における部分接合部（３４）を除いた領域に空気層（３３）が形成されている。本実施形態では、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが、平面視において全体にわたって散在した状態に配置された接着樹脂からなる部分接合部（３４）を介して接合されている。また、本実施形態では、前記部分接合部（３４）は、平面視において全体にわたって散在して配置された多数の略点状部（ドット形状部）からなる。また、本実施形態では、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とは、非当接状態で重ね合わせ状に配置されている、即ち互いに接触しない状態で重ね合わせ状に配置されている（図３参照）。

前記液晶表示装置（３０）において、前記光拡散板（３）は、その集光性シート（３２）が前面側（液晶パネル（２０）側）になるように配置されている（図１参照）。即ち、換言すれば、前記液晶表示装置（３０）において、前記光拡散板（３）は、その光拡散性基層（３１）が背面側（光源（２）側）になるように配置されている（図１参照）。

上記構成に係る光拡散板（３）は、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが部分接合部（３４）を介して接合されているから、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが擦れ合うことがなく、この光拡散板（３）における傷付き発生を十分に防止することができる。また、上記構成に係る光拡散板（３）は、前記部分接合部（３４）を除いた領域において光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）との間に空気層（３３）が存在する構成であるから、前記面光源装置（１）において正面方向（法線方向）（Ｑ）に高い輝度で照明することができるし、前記液晶表示装置（３０）において正面方向（法線方向）（Ｑ）に高い輝度で画像を表示することができる。更に、部分接合部（３４）は、平面視において全体にわたって散在した状態に配置されているので、該部分接合部（３４）が存在することによってこの集光層付き光拡散板（３）の光学機能に悪影響が及ぶことがなく、高品質の画質を備えた画像を表示できる。

なお、上記実施形態では、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが、平面視において全体にわたって散在した状態に配置された接着樹脂からなる部分接合部（３４）を介して接合された構成が採用されているが、この部分接合は、特にこのような接着樹脂を用いた手法に限定されるものではなく、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とを部分接合し得る手法であればどのようなものでも採用できる。具体的には、例えばレーザ溶着、熱溶着、超音波溶着、糸状部材による裁縫、接着テープ、粘着粒子による貼合等が挙げられる。

この発明では、前記部分接合部（３４）を除いた領域において光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）との間に空気層（３３）が形成されている必要があるが、この「空気層」という語は、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが当接しつつ光学密着していない状態をも含む意味で用いている。即ち、例えば図４に示すように、重ね合わせ面が凹凸形状面に形成された集光性シート（３２）と、光拡散性基板（３１）とが当接状態に重ね合わされて、これらが溶着により形成された部分接合部（３４）で接合され、この部分接合部（３４）を除いた領域において光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）との間に空気層（３３）が形成された構成を採用しても良い。この図４の構成では、部分接合部（３４）を除いた領域において集光性シート（３２）の凹凸形状面の一部が光拡散性基板（３１）に接触しているものの、前記凹凸形状面が存在していることによって、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とは光学密着しておらず、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）との間に空気層（３３）が形成されている。

なお、前記光拡散性基板（３１）と前記集光性シート（３２）とが光学密着した構成（即ち空気層が存在しない構成）では、正面方向（Ｑ）に十分な輝度が得られない。

この発明において、前記光拡散性基板（３１）としては、透過光を拡散し得るものであればどのようなものでも使用できるが、中でも透明材料中に光拡散粒子（光拡散剤）が分散されてなる板が好ましく用いられる。

前記光拡散性基板（３１）を構成する透明材料としては、特に限定されるものではないが、例えば透明樹脂、無機ガラス等が挙げられる。前記透明樹脂としては、成形が容易である点で、透明熱可塑性樹脂が好適に用いられる。この透明熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂）、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）などが挙げられる。

前記光拡散粒子としては、光拡散性基板（３１）を構成する透明樹脂に対して非相溶性であって且つこの透明樹脂と屈折率が相違する粒子であって透過光を拡散し得るものであれば特に限定されずどのようなものでも使用できる。例えば、シリカ粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、水酸化アルミニウム粒子、無機ガラス粒子、マイカ粒子、タルク粒子、ホワイトカーボン粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化亜鉛粒子等の無機粒子であっても良いし、或いはメタクリル系架橋樹脂粒子、メタクリル系高分子量樹脂粒子、スチレン系架橋樹脂粒子、スチレン系高分子量樹脂粒子、シロキサン系重合体粒子等の有機粒子であっても良い。前記光拡散粒子としては、上記例示したもの等の１種を用いても良いし、或いはこれらの２種以上を混合して用いても良い。

前記光拡散粒子としては、通常、その体積平均粒子径が０．１〜５０μｍの範囲にあるものが用いられる。なお、体積平均粒子径（Ｄ₅₀）は、全粒子の粒子径及び体積を測定し、小さい粒子径のものから順次体積を積算し、該積算体積が全粒子の合計体積に対して５０％となる粒子の粒子径である。

前記光拡散粒子の使用量は、目的とする透過光の拡散の程度により異なるが、通常、前記透明樹脂１００質量部に対して光拡散粒子を０．０１〜２０質量部含有せしめる。中でも、前記透明樹脂１００質量部に対して光拡散粒子を０．１〜１０質量部含有せしめるのが好ましい。

前記光拡散性基板（３１）の厚さは、通常、０．１〜１０ｍｍの範囲に設定される。

前記集光性シート（３２）としては、特に限定されるものではないが、例えば微細なプリズムレンズ、微細な凸レンズ、レンチキュラーレンズ等の微細な集光性レンズが片面の全面にわたって形成されたシート等が挙げられる。前記光拡散性基板（３１）を拡散しながら透過した透過光をこの集光性シート（３２）で光拡散板（３）の法線方向（Ｑ）に集光する。

前記集光性シート（３２）の素材としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂）、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）などが挙げられる。前記集光性シート（３２）の市販品としては、特に限定されるものではないが、例えば住友スリーエム社製「ＢＥＦ」（商品名）（厚さ１２５μｍのポリエステルフィルム上に厚さ３０μｍのアクリル系樹脂層が形成され、このアクリル系樹脂層の表面に、深さ（Ｈ）が２５μｍ、溝底部の開き角度が９０度のＶ溝がピッチ間隔（Ｐ）５０μｍで形成されたもの、図３参照）、積水フィルム社製「エスティナ」（商品名）等が挙げられる。

前記集光性シート（３２）の厚さ（Ｔ）は、通常、０．０２〜５ｍｍの範囲に設定され、好ましい厚さ（Ｔ）は０．０２〜２ｍｍである。

前記空気層（３３）の厚さ（Ｅ）は、通常、１〜１００μｍの範囲に設定され、好ましい厚さ（Ｅ）は５〜２０μｍである。

前記部分接合部（３４）が接着樹脂により形成される場合において、この接着樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えばアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、無色透明の樹脂を用いるのが、より高品質の表示画像を形成できる点で、好ましい。なお、この接着樹脂の屈折率は特に限定されない。

また、前記部分接合部（３４）の面積（正面視での面積）は、接合強度をより向上させる点で、大きいことが望ましいが、その一方でこの部分接合部（３４）を設けたことによる表示画像への影響を十分に排除する観点から、部分接合部（３４）の大きさは目視で確認し難い程度の大きさ（幅、長径等）であることが望ましく、これら両方の観点を総合的に考慮すると、前記部分接合部（３４）の面積（正面視での面積）は、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが重なり合う全面積に対して０．０１〜５％の範囲に設定されるのが好ましい。

また、前記部分接合部（３４）の大きさ（線状や格子状に形成されている場合にはその線幅、ドット状に形成されている場合にはその長径等）（Ｗ）は、５０μｍ〜３ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。５０μｍ以上であることで十分な接合強度を確保できると共に、３ｍｍ以下であることで部分接合部（３４）を設けたことによる表示画像への影響を十分に排除することができる。

また、隣り合う部分接合部（３４）の間隔（Ｌ）は、３〜１０ｃｍの範囲に設定されるのが好ましい。間隔が３ｃｍ以上であることで部分接合部（３４）を設けたことによる表示画像への影響を十分に排除できると共に、間隔が１０ｃｍ以下であることで十分な接合強度を確保できる。

また、上記実施形態では、前記部分接合部（３４）は、平面視において全体にわたって散在した多数の略点状部からなるドット形状に形成されていたが、特にこのような部分配置形態に限定されるものではなく、平面視において全体にわたって散在した状態に配置された構成であればどのようなものでも良い。例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すように、線状（ストライプ状）に配置された構成であっても良いし、或いは図５（ｃ）に示すように平面視において格子状に配置された構成であっても良い。

なお、前記集光性シート（３２）と前記光拡散性基板（３１）とが接触しても光学密着することのないようにするために、換言すれば、前記集光性シート（３２）と前記光拡散性基板（３１）とが接触してもこれら（３２）（３１）の間に空気層（３３）が確実に確保されるようにするために、前記集光性シート（３２）の重ね合わせ面及び前記光拡散性基板（３１）の重ね合わせ面のうちの少なくともいずれか一方は、凹凸形状面に形成されているのが好ましい。この凹凸形状面の１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）は１．０〜１００μｍであるのが好ましく、特に好ましいＲｚは１．０〜５０μｍである。

この発明の光拡散板（３）は、例えば上記接着樹脂を用いて熱プレス法によって製造できる他、熱溶着法等の方法によって製造できる。なお、これら製造方法は、その例を示したものに過ぎず、この発明の光拡散板（３）は、このような製造方法で製造されたものに限定されるものではない。

なお、この発明の光拡散板（３）の厚さ（Ｓ）は、通常、０．１〜１５ｍｍに設定される。また、この発明の光拡散板（３）の大きさ（面積）は、特に限定されるものではなく、例えば目的とする面光源装置（１）や液晶表示装置（３０）の大きさに応じて適宜設定されるものであるが、通常、２０ｃｍ×３０ｃｍ〜１５０ｃｍ×２００ｃｍの大きさに設計される。

この発明に係る光拡散板（３）、面光源装置（１）及び液晶表示装置（３０）は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。

次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ＪＩＳ Ｋ−７３６１に準拠して測定した全光線透過率が７０％で、厚さが２．０ｍｍの光拡散性基板（３１）の上面の凹凸形状面（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１に準拠して測定したＲｚが１．７９μｍの凹凸形状面）の上にアクリル系樹脂接着剤を、平面視において全体にわたって散在した多数の略点状部からなるドット形状（図２参照）に塗布した後、この上に集光性シート（３２）を重ね合わせて圧着することによって、図２、３に示すような、重ね合わせ状に配置された光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが、平面視において全体にわたって散在状態に配置された部分接合部（３４）を介して接合されてなる光拡散板（３）を製作した。

なお、前記部分接合部（３４）のドットの長径（Ｗ）は２．０ｍｍ、隣り合うドットの間隔（Ｌ）は３．０ｃｍであった。また、前記集光性シート（３２）として、住友スリーエム社製「ＢＥＦ」（商品名）（厚さ１２５μｍのポリエステルフィルム上に厚さ３０μｍのアクリル系樹脂層が形成され、このアクリル系樹脂層の表面に、深さ（Ｈ）が２５μｍ、溝底部の開き角度が９０度のＶ溝がピッチ間隔（Ｐ）５０μｍで形成されたもの、図３参照）を用いた。

得られた光拡散板（３）において、空気層（３３）の厚さ（Ｅ）は１０μｍであり、光拡散性基板（３１）と集光性シート（３２）とが重なり合う全面積に対する部分接合部（３４）の面積の割合は０．２％であった。

次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成の面光源装置（１）を製作した。なお、光源（２）として冷陰極線管を用いた。この面光源装置（１）の正面方向（法線方向）（Ｑ）の輝度を測定したところ、７４０９ｃｄ／ｍ²であった。

＜比較例１＞
前記光拡散性基板の上面の全面にアクリル系樹脂接着剤を塗布した後、この上に前記集光性シート（住友スリーエム社製「ＢＥＦ」）を重ね合わせて圧着するものとした以外は、実施例１と同様にして、面光源装置を製作した。この面光源装置の正面方向の輝度を測定したところ、５２６３ｃｄ／ｍ²であった。

＜参考例１＞
前記光拡散性基板の上に前記集光性シート（住友スリーエム社製「ＢＥＦ」）を単に載置するものとした（光拡散性基板と集光性シートの間に空気層が存在する構成）以外は、実施例１と同様にして、面光源装置を製作した。この面光源装置の正面方向の輝度を測定したところ、７４２７ｃｄ／ｍ²であった。

このように、この発明の光拡散板を用いて構成された実施例１の面光源装置では、正面方向（法線方向）において十分に高い輝度が得られた。即ち、参考例１の光拡散性基板に集光性シートを単に載置した従来構成のものと同等レベルの十分に高い輝度が得られた。更に、実施例１の光拡散板では、光拡散性基板と集光性シートとが部分接合部を介して接合されているので、光拡散性基板と集光性シートとが擦れ合うことがなく、光拡散板に擦れ傷は生じない。

これに対し、比較例１の面光源装置では、接着剤の全面塗工により光拡散性基板と集光性シートとの間に空気層が存在しないので、正面方向（法線方向）において十分な輝度は得られなかった。

この発明の光拡散板は、面光源装置用の光拡散板として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。また、この発明の面光源装置は、液晶表示装置用のバックライトとして好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。

この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す模式図である。 この発明に係る集光層付き光拡散板の一実施形態を示す斜視図である。 図２におけるＸ−Ｘ線の断面図である。 この発明に係る集光層付き光拡散板の他の実施形態を示す断面図である。 この発明に係る集光層付き光拡散板のさらに他の実施形態を示す平面図（但し、部分接合部の配置形態がわかるように集光性シートを省略した状態で示す）である。

符号の説明

１…面光源装置
２…光源
３…光拡散板
２０…液晶パネル
３０…液晶表示装置
３１…光拡散性基板
３２…集光性シート
３３…空気層
３４…部分接合部
Ｑ…正面方向（法線方向）

Claims (4)

1. 重ね合わせ状に配置された光拡散性基板と集光性シートとが、平面視において全体にわたって散在状態に配置された部分接合部を介して接合されてなり、前記光拡散性基板と前記集光性シートとの間における前記部分接合部を除く領域に空気層が存在することを特徴とする集光層付き光拡散板。
2. 前記部分接合部の平面視における面積は、前記光拡散性基板と前記集光性シートとが重なり合う面積に対して０．０１〜５％の範囲である請求項１に記載の集光層付き光拡散板。
3. 請求項１または２に記載の集光層付き光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源とを備え、前記光拡散板において前記集光性シートが前面側になるように配置されていることを特徴とする面光源装置。
4. 請求項１または２に記載の集光層付き光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された複数の光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、前記光拡散板において前記集光性シートが前面側になるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。

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