JP2010002466A - 光拡散板、バックライトユニットおよびディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法でランプイメージを効率的に低減でき、かつ輝度ムラを生じさせることない光拡散板を提供する。
【解決手段】光拡散板２２は、光拡散用の凹凸層２０と、この凹凸層２０が積層される基板２１を含んで構成される。凹凸層２０は、光入射面２０ａと、この光入射面２０ａと反対の面である光出射面２０ｂを有し、この光入射面２０ａ及び光出射面２０ｂの一方の面、すなわち光入射面２０ａには、深さ、高さ及びピッチがランダムな複数の凹部２０１aと複数の凸部２０１ｂとが光出射面２０ｂの全域に亘り連続状にしかもランダムに形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光拡散板及びこれを用いたバックライトユニット並びに当該バックライトユニットを用いたディスプレイ装置に関し、さらに詳しくは、輝度ムラのない均一な光を出射できるバックライトユニット用の光拡散板及びディスプレイ装置に関するものである。

大型の液晶表示装置の多くは、光源として複数の冷陰極管又はＬＥＤ(Light Emitting Diode)を含んだ直下型バックライトユニットを使用している。
直下型バックライトユニットを使用すると画面全体に亘って明るい表示が可能となる。
しかし、直下型バックライトユニットを使用した場合、画面に光源のシルエット（ランプイメージ）が発生し易い。すなわち光源の配列に対応した輝度ムラが生じ易い。
また、冷陰極管やＬＥＤからなる光源を用いた直下型方式のバックライトでは、光源からの出射光を光拡散板により拡散させるようにしているが、これでも発光した光源の形状が直接視認されることがある。
そこで、現状では光拡散板のHaze値を上げるか、もしくは光源側にプリズムレンズを配置してランプイメージを低減させる方法が採用されている（特許文献１，２参照）。
特開２００７−２１３０３５ 特開２００７−２２５８５３

しかしながら、光拡散板のHaze値を上げる方式では光線透過率が下がり画面全体の輝度が下がるという問題があり、また、プリズムレンズを配置する方式はプリズムレンズが一定のピッチで平面方向に配列されるものであるため、光源、画素等とモアレを生じ易く、これを低減するためには拡散フィルム等が必要となる。このため、使用部材が増加しコストアップにつながるという問題を有しており、このような問題の少ないバックライトユニット用の光拡散板の開発が要求されている。
また、従来においては、光拡散板を含んで構成されるバックライトユニットの前面側方向にランプイメージによる輝度ムラのない均一な光を出射できることが求められているが、従来の光拡散板は、必ずしもこのような要求に応えることができるものではなかった。

本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、簡便な方法でランプイメージを効率的に低減でき、かつ輝度ムラを生じさせることない光拡散板及びこれを用いた光学シート並びに当該光学シートを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、照射光制御用の光拡散板であって、光入射面と該光入射面と反対の面である光出射面を有し、前記光入射面及び前記光出射面の少なくとも一方の面に複数の凹部と複数の凸部とが連続状にしかもランダムに形成してなる凹凸層を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の光拡散板において、前記光入射面および前記光出射面の一方の面に、光透過性もしくは光拡散性を有する基板が設けられ、前記凹凸層は前記基板上に積層されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の光拡散板において、前記凹凸層は、常温あるいは加熱によって粘着性を有し、かつ、活性エネルギー線が照射されたときに硬化して接着性を有する活性エネルギー線硬化型樹脂からなり、前記活性エネルギー線硬化型樹脂を前記基板上に転写し硬化して前記凹凸層が形成されることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２記載の光拡散板において、前記凹凸層は、前記表面粗度Ｒzを有する光拡散性フィルムからなり、前記光拡散性フィルムは粘、接着剤層を介して前記基板に貼合されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４に何れか１項記載の光拡散板において、前記凹凸層の表面粗度Ｒz(JIS B 0601-1994に規定される十点平均粗さ)が３μm以上１００μm未満の範囲にあり、かつ、前記凹凸層の表面拡散がHaze値で２０%以上９５%未満の範囲にあることを特徴とすることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項1乃至５に何れか１項記載の光拡散板において、前記凹凸層は、光拡散性及び輝度を向上させる部材を含んで構成されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、バックライトユニットであって、光源と、前記光源に対向して配置された請求項１乃至６に何れか１項記載の光拡散板を少なくとも備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、ディスプレイ装置であって、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項７記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の凹部と複数の凸部とが連続状にしかもランダムに形成してなる凹凸層を備えるモアレ発生を低減し、ランプイメージ起因の輝度ムラのない均一な光拡散基板を得ることができる。

以下、本発明にかかる光拡散板及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図に示す各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これに限定されるものでもない。

（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる光拡散板の一実施の形態を示した概略断面図である。
本実施の形態における光拡散板２２は、図１に示すように、光拡散用の凹凸層２０と、この凹凸層２０が積層される、光透過性もしくは光拡散性を有する基板２１を含んで構成される。
凹凸層２０は、光入射面２０ａと、この光入射面２０ａと反対の面である光出射面２０ｂを有し、この光入射面２０ａ及び光出射面２０ｂの一方の面、すなわち光出射面２０ｂには、深さ、高さ及びピッチがランダムな複数の凹部２０１aと複数の凸部２０１ｂとが光出射面２０ｂの全域に亘り連続状にしかもランダムに形成されている。
このような凹部２０１aと凸部２０１ｂが形成されることによる凹凸層２０の表面粗度Ｒz (JIS B 0601-1994に規定される十点平均粗さ)は３μm〜１００μmの範囲にあり、かつ、凹凸層２０の表面拡散はHaze値で２０〜９５％の範囲に設定されている。

基板２１としては、アクリル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、アクリロニトリルポリスチレン共重合体、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル／スチレン系共重合樹脂等の光透過性が高く、耐衝撃性を有するものを使用することができる。
また、基板２１に拡散性を付与する場合には、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子やガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどからなる無機系微粒子等を混練し、押し出し成形もしくは射出成形などで製造される。

ランプイメージを低減させるために基板２１に凹凸層２０を形成する方法としては、後述する転写法もしくは貼合法によって行われる。この場合、凹凸層２０の表面粗さと表面拡散特性を調整することができる。この時の凹凸層２０の表面粗度Ｒzが３μm以上１００μm未満の範囲にあり、表面拡散がHaze値で２０%以上９５%未満の範囲にある。
凹凸層２０の表面粗度Ｒzが３μｍ未満の場合、ランプイメージを消すには光拡散板２２のHaze値を９０％以上にする必要があり、コストアップ、透過率低下といった問題が生じる。反対に１００μｍを超える場合には、コストアップ以外に後述する転写法において、転写膜の塗工性悪化及び硬化不十分といった問題が発生する。さらに、貼合法では１００μｍを超える凹凸を十分に密着させる粘着剤、接着剤の設計が困難となることがあげられる。
また、表面拡散がHaze値で２０%未満の場合、表面のキズが目立つ不具合があり、表面拡散がHaze値で９９%を超える場合は、輝度低下の不具合がある。

凹凸層２０を転写法により形成する場合、凹凸層２０は、常温あるいは熱により粘着性を有するとともに活性エネルギー線(例えば紫外線)が照射されたときに硬化して接着性を有する活性エネルギー線硬化型樹脂からなる。
活性エネルギー性硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだ公知の粘接着剤が用いられる。このような活性エネルギー線硬化型樹脂の特性については、硬化する前の状態で、再剥離性を確保するために例えば１００g／inch程度の粘着性を有し、硬化した後の状態で、接着性を確保するために、例えばセロテープ(登録商標)密着性が良好であることが要求される。
また、凹凸層２０を貼合法により形成する場合、３μm以上１００μm未満の範囲の表面粗さを有する表面凹凸を有するフィルムもしくは光拡散基板を公知の粘、接着剤を用いて基板２１に貼合することで行われる。また、エキシマレーザーで表面処理したのちに熱や圧力で光拡散基板を２１と直接接合する方法が挙げられる。

凹凸層２０の厚みは、転写方式において、小さすぎると転写される凹凸層の密着性が低下し、大きすぎると後述する溶剤型での塗布が困難となることから５μm以上２００μm未満の範囲に設定されている。
また、凹凸層２０には拡散特性、拡散透過率を調整するために光拡散材を添加することもできる。凹凸層２０中に光拡散材を任意の量添加することにより、表面凹凸層２０自体のHaze値のコントロール、及び表面拡散特性と内部拡散特性を任意にコントロールすることが可能となる。光拡散材としては従来から使用されている公知のものを使用することができる。例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子やガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどからなる無機系微粒子等を用いることができる。また、これら拡散材の形状は球状のものでも不定形状のものでもよく、あるいはこれらを併用してもよい。
また、これら拡散材の平均粒径は５０μm未満が好ましい。これは平均粒径が５０μmを超える場合には転写層そのものの密着性が損なわれるためである。なお、光拡散材の材質は上述のものに限定されない。

凹凸層２０を貼合法で形成する場合において、凹凸層２０は、公知の粘、接着剤を用いて基板２１に貼合される。この粘、接着剤層の厚みが５μｍ未満では凹凸層２０と基板２１との密着性が損なわれ、２００μｍを超えると粘、接着剤層の塗工が困難となることから５μｍ〜２００μｍに設定される。
粘、接着剤層としては、従来から使用されている公知のものを用いることができ、特に限定されない。また、粘着剤内に上記拡散材を添加することもできる。粘着剤内に光拡散材を任意の量添加することで内部拡散のコントロール、高温環境下での粘着剤挙動を安定化させることが可能となる。
凹凸層２０は、３μm以上１００μm未満の範囲の表面粗さを有しておればよく、押し出し成形もしくはＰＥＴ等の基材上にＵＶ樹脂成形をすることで、何らかのランダムな凹凸パターンを付与したものを用いることができる。また、光源の直上と周辺で賦形する形状が異なるようなパターンを用いてもよい。この場合輝度ムラ低減効果をさらに向上することが可能である。もしくは、マットＰＥＴ等の公知の凹凸基材そのものを用いてもよい。

凹凸層２０の転写法について、図２を参照して説明する。
本実施の形態における光拡散基板２２は、透明もしくは拡散性を有する基板２１と表面凹凸層２０からなり、基板２１に、常温あるいは熱により粘着性を有し、かつ、活性エネルギー線が照射されたときに硬化して接着性を発揮する転写凹凸層２０と、この転写凹凸層２０の一方の面である凹部２０１a及び凸部２０１ｂの形成面に貼着された第１の離型フィルム２３と、他方の面である凹部２０１a及び凸部２０１ｂと反対の面に貼着された第２の離型フィルム２４とを備えた表面凹凸転写シート２５を用意する。

第１の離型フィルム２３としては、例えば転写凹凸層２０に貼着される凹部２０１a及び凸部２０１ｂの形成面に対して表面にマット処理が施されているＰＥＴフィルムが用いられる。この第１の離型フィルム２３は転写凹凸層２０が硬化した後の状態において転写凹凸層２０から容易に剥離可能とされている。具体的には、サンドブラスト処理、ケミカルマット処理、練り込みマット処理を施したマットＰＥＴや前記ランダムパターンを付与したフィルムが使用でき、上述のように転写された転写凹凸層２０の表面の粗さ、および表面拡散特性を付与させることができる。
第２の離型フィルム２４としては、例えば転写凹凸層２０に貼着される凹部２０１a及び凸部２０１ｂの形成面に対してフッ素処理、シリコン処理等の表面処理(離型処理)が施されたＰＥＴフィルムが用いられ、この第２の離型フィルム２４は転写凹凸層２０が硬化する前の状態において転写凹凸層２０から容易に剥離可能とされている。つまり、第１の離型フィルム２３は第２の離型フィルム２４よりも、転写凹凸層２０に対する離型性が低くなっている。

このような転写凹凸層２０の両面２０Ａ、２０Ｂに第１の離型フィルム２３と第２の離型フィルム２４とが貼着されてなる表面凹凸転写シート２５は、まず、第１の離型フィルム２３に対し、活性エネルギー線硬化型樹脂を含んだ溶剤を塗布して乾燥させて、転写凹凸層２０の一方の面２０Ａに第１の離型フィルム２３が貼着された状態とし、次いで転写凹凸層２０の他方の面２０Ｂに対し、第２の離型フィルム２４を貼着することによって得ることができる。

このような構成とされた凹凸転写シート２５を用いて光拡散性基板２２を製造するには、まず、図１に示すように、凹凸転写シート２５の第２の離型フィルム２４を転写凹凸層２０から離型させて、転写凹凸層２０の一方の面２０Ａを、図１に示すように、露出させる。
次に、凹凸転写シート２５の転写凹凸層２０を、図１に示すように、その他方の面２０Ｂが基板２１の表面に密着するようにして貼合する。
そして、活性エネルギー線を第１の離型フィルム２３を透過させるように転写凹凸層２０に照射する。これにより、転写凹凸層２０を硬化させて基板２１に接着させた後に、第１の離型フィルム２３を転写凹凸層２０から離型することで、転写凹凸層２０を備えた光拡散性基板２２を得ることができる。

次に、凹凸層２０の貼合法について、図３を参照して説明する。
図３に示す光拡散性基板３３については、サンドブラスト処理、ケミカルマット処理、練り込みマット処理を施したマットＰＥＴや前記ランダム凹凸パターンが付与されたフィルムを凹凸層３０として使用することができ、この凹凸層３０に粘着剤層３１を塗布したものを基板３２に貼合することで光拡散性基板３３を得ることができる。また、基板３２に粘着剤層３１を塗布または、貼合した後に凹凸層３０を貼合して光拡散性基板３３を得ることができる。

粘着剤層３１には、従来から使用されている公知のものを使用することができ、特に限定されないが、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子やガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどからなる無機系微粒子等を用いることができる。粘着剤層３１に拡散材を添加することで表面凹凸層３０による表面拡散以外の内部拡散をコントロールすることが可能となり、任意のHaze値を有する光拡散性基板３３を得ることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明にかかる光拡散板を用いたバックライトユニット並びに該バックライトユニットを具備する液晶ディスプレイ装置の実施の形態を示す概略断面図である。
この実施の形態２に示す液晶ディスプレイ装置４０は、液晶パネル（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）４１、この液晶パネル４１の光入射側に臨ませて配置されたディスプレイ用のバックライトユニット４２を備える。
液晶パネル４１は、液晶層４１１と、この液晶層４１１の光入射面４１１ａ及びこれと反対の光出射面４１１ｂにそれぞれ接着されたガラス基板４１２，４１３とから構成されている。また、液晶パネル４１の光入射面４１ａ及びこれと反対の光出射面４１ｂには偏光板４１３，４１４がそれぞれ対向して配置されている。

バックライトユニット４２は、液晶パネル４１の光入射面４１ａである偏光板４１３に対向して配置された光拡散板４３と、この光拡散板４３の光入射面側に対向して配置された直下型の光源４４を含んで構成される。
光拡散板４３は、図１に示す場合と同様に構成されているので、その構成説明は省略する。
このような本実施の形態に示す光拡散板を具備するバックライトユニット４２においては、簡便な方法でランプイメージを効率的に低減でき、かつ輝度ムラを生じさせることない光拡散板及びこれを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図５及び図６に本発明の実施例を示す。
基板３２、２１の材質としては、スチレン及びアクリルとスチレン共重合体で厚み２ｍｍのものを用いた。また、比較対照として市販品で同等のHaze値を有する、同材質の単層型拡散板を使用した。
本実施の形態に示す転写方式により形成した光拡散板において、転写凹凸層２０の表面拡散値及び基板２１の内部拡散値と影消し効果について図５に示す。基板２１については、所定の添加量の球状有機フィラーを添加し、押出し成形にて、任意の内部拡散値を有する複数のサンプルを得た。
上記のように作成した試料を点灯させたバックライトに配置し、影消し効果の比較検証を実施した。影消し効果の評価については目視にて実施した。
この図５において、影消し効果の評価結果を表す丸印は、輝度ムラ視認できないレベルを示し、また、評価結果を表す三角印は、光源に沿った輝度ムラがやや確認できるレベルを示し、さらに、評価結果を表す×印は、光源がはっきりと確認できるレベルを示している。
図５から明らかなように、表面拡散を強化することが輝度ムラ低減に効果があることを確認した。

本実施の形態に示す貼合方式により形成した光拡散板において、上記転写法と同様の表面拡散値を有する第１の離型フィルム２３を表面凹凸層３０として用いた。これを所定の添加量の球状有機フィラーを添加し、押出し成形にて、任意の内部拡散値を有する基板３２に貼合し複数のサンプルを得た。
上記のように作成した試料を点灯させたバックライトに配置し、影消し効果の比較検証を実施した。影消し効果の評価については目視にて実施した。その評価結果を図６に示す。
この図６において、影消し効果の評価結果を表す丸印は、輝度ムラ視認できないレベルを示し、また、評価結果を表す三角印は、光源に沿った輝度ムラがやや確認できるレベルを示し、さらに、評価結果を表す×印は、光源がはっきりと確認できるレベルを示している。
図６から明らかなように、貼合法においても表面拡散を強化することが輝度ムラ低減に効果があることを確認した。

本発明にかかる光拡散板の一実施の形態を示した概略断面図である。 本発明にかかる光拡散板の凹凸層を転写法により形成する場合の説明用断面図である。 本発明にかかる光拡散板の凹凸層を貼合法により形成する場合の説明用断面図である。 本発明にかかる光拡散板を用いたバックライトユニット並びに該バックライトユニットを具備する液晶ディスプレイ装置の実施の形態を示す概略断面図である。 本実施例の転写法による光拡散板のランプイメージ影消し効果の評価結果を示す図である。 本実施例の貼合法による光拡散板のランプイメージ影消し効果の評価結果を示す図である。

符号の説明

２０……凹凸層、２０１a……凹部、２０１ｂ……凸部、２１……基板、２２……光拡散板、２３……第１離型フィルム、２４……第２離型フィルム、２５……表面凹凸転写シート、３０……凹凸層、３１……粘、接着剤層、３２……基板、３３……光拡散板。

Claims (8)

1. 照射光制御用の光拡散板であって、
   光入射面と該光入射面と反対の面である光出射面を有し、前記光入射面及び前記光出射面の少なくとも一方の面に複数の凹部と複数の凸部とが連続状にしかもランダムに形成してなる凹凸層を備える、
   ことを特徴とする光拡散板。
2. 前記光入射面および前記光出射面の一方の面に、光透過性もしくは光拡散性を有する基板が設けられ、
   前記凹凸層は前記基板上に積層されていることを特徴とする請求項１記載の光拡散板。
3. 前記凹凸層は、常温あるいは加熱によって粘着性を有し、かつ、活性エネルギー線が照射されたときに硬化して接着性を有する活性エネルギー線硬化型樹脂からなり、前記活性エネルギー線硬化型樹脂を前記基板上に転写し硬化して前記凹凸層が形成されることを特徴とする請求項２記載の光拡散板。
4. 前記凹凸層は、前記表面粗度Ｒzを有する光拡散性フィルムからなり、前記光拡散性フィルムは粘、接着剤層を介して前記基板に貼合されることを特徴とする請求項２記載の光拡散板。
5. 前記凹凸層の表面粗度Ｒz(JIS B 0601-1994に規定される十点平均粗さ)が３μm以上１００μm未満の範囲にあり、かつ、前記凹凸層の表面拡散がHaze値で２０%以上９５%未満の範囲にあることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の光拡散板。
6. 前記凹凸層は、光拡散性及び輝度を向上させる部材を含んで構成されていることを特徴とする請求項1乃至５に何れか１項記載の光拡散板。
7. 光源と、
   前記光源に対向して配置された請求項１乃至６に何れか１項記載の光拡散板を少なくとも備える、
   ことを特徴とするバックライトユニット。
8. 画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
   前記画像表示素子の背面に、請求項７記載のバックライトユニットを備えることを特徴とするディスプレイ装置。

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