JP2020021038A

JP2020021038A - 異方性拡散板、バックライトユニット、液晶表示装置および電子機器

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Publication number: JP2020021038A
Application number: JP2018147149A
Authority: JP
Inventors: 将志澤田; Masashi Sawada; 畑尾　卓也; Takuya Hatao; 卓也畑尾; 伊東　寿; Hisashi Ito; 寿伊東
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-06

Abstract

【課題】優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られた異方性拡散板、優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られたバックライトユニット、かかるバックライトユニットを備え、信頼性に優れた液晶表示装置および電子機器を提示すること。【解決手段】本発明の異方性拡散板１０は、入射面４０から入射された入射光を出射面５０から拡散された出射光として出射させる際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なるものであり、平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有している。要件Ａ：前記入射面に対して垂直に前記入射光を入射させたとき、入射角＝０の関係を満足する領域が１％以下、入射角＞臨界角の関係を満足する領域が１８％以下であり、かつ、前記入射光の前後方向の入射角分布と、前記入射光の左右方向の入射角分布とが異なっていること。【選択図】図１

Description

本発明は、異方性拡散板、バックライトユニット、液晶表示装置および電子機器に関する。

液晶表示装置として、画像表示部としての液晶パネルと、この液晶パネルの背面側に配置された、バックライトとしての面発光光源とを備える液晶表示装置が知られている。

この液晶表示装置では、面発光光源は、ランプボックス（筐体）と、ランプボックス内に格子状（マトリクス状）に配置された複数の点光源としての発光素子とを備えており、液晶表示装置は、さらに、面発光光源の前面側、すなわち、面発光光源と液晶パネルとの間に配置された光拡散板（異方性拡散板）を備えている（例えば、特許文献１参照）。

かかる構成の液晶表示装置において、近年、省エネおよび発光素子ひいては液晶表示装置の小型化等の観点から、発光素子（点光源）として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが提案されている。

しかしながら、ＬＥＤは、発光する光を、前方に対して集中的に発する指向性が、白色電球や蛍光灯と比較して、極めて高い発光素子である。さらに、液晶表示装置の小型化の観点から、ＬＥＤは、光拡散板との離間距離が小さい位置に配置されることが求められる。

そのため、面発光光源が備える発光素子としてＬＥＤを使用すると、光拡散板において、光拡散性が十分に得られないことに起因して、ＬＥＤが透けて見える発光素子（ＬＥＤ）の点在性が発生し、その結果、液晶表示装置により表示される画像に表示ムラが生じると言う問題があった。また、ＬＥＤの点在性を抑制することを目的に、光拡散板の光透過性を低下させること、すなわち、光拡散板に用いる拡散材料の含有量を増やすことも考えられるが、この場合、光拡散板を介した面発光光源からの光量が十分に得られず、液晶表示装置における画像の表示特性の低下を招くと言う問題が生じる。

また、液晶表示装置は、一般的に、その液晶パネルが長方形状をなしている。そのため、指向性の高い点光源であるＬＥＤからの発光光を、等方的に光拡散板により拡散させると、液晶パネルの短手方向では、拡散させた光が液晶パネルの表示領域よりも外側に拡散されることとなる。そのため、拡散させた光のうちの一部に無駄が生じることから、発光光を異方的に光拡散板により拡散させることが求められる。

特開２００９−６３９９８号公報

本発明の目的は、優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られた異方性拡散板、優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られたバックライトユニット、かかるバックライトユニットを備え、信頼性に優れた液晶表示装置および電子機器を提示することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１１）に記載の本発明により達成される。
（１）入射面から入射された入射光を出射面から拡散された出射光として出射させる際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性拡散板であって、
平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有していることを特徴とする異方性拡散板。

要件Ａ：前記入射面に対して垂直に前記入射光を入射させたとき、入射角＝０の関係を満足する領域が１％以下、入射角＞臨界角の関係を満足する領域が１８％以下であり、かつ、前記入射光の前後方向の入射角分布と、前記入射光の左右方向の入射角分布とが異なっていること。

（２）前記出射面は、その平面視において、紡錘形状をなす複数の最密充填配置された紡錘体が、隣接するもの同士間で互いの縁部を重ね合わせることで形成された凸形状または凹形状をなしている上記（１）に記載の異方性拡散板。

（３）当該異方性拡散板は、屈折率ｎの透明樹脂で構成され、
前記入射面に対して垂直に前記入射光を入射させたとき、前記紡錘体の任意の位置において、該任意の位置の法線と前記入射光とがなす角度θが、０≦θ＜Ｓｉｎ^−１（１／ｎ）なる関係を満足する上記（２）に記載の異方性拡散板。

（４）前記透明樹脂は、ポリカーボネート系樹脂を主材料として構成される上記（３）に記載の異方性拡散板。

（５）前記出射面は、その表面粗さＲａが０．１μｍ以下である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の異方性拡散板。

（６）前記入射面に、当該異方性拡散板の屈折率より低い低屈折率層が形成されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の異方性拡散板。

（７）前記入射面に、誘電体多層膜が形成されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の異方性拡散板。

（８）当該異方性拡散板は、その光学的位相差が２００ｎｍ以下である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の異方性拡散板。

（９）上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の異方性拡散板と、該異方性拡散板に対向配置された発光基板とを備え、
前記発光基板は、ベース基板と、該ベース基板の前記異方性拡散板に対向する側の面に格子状に配列された複数の発光ダイオードとを有することを特徴とするバックライトユニット。

（１０）上記（９）に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットの前記異方性拡散板側に対向配置された液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
（１１）上記（１０）に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、入射面から入射された入射光を出射面から拡散された出射光として出射させる際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性拡散板は、平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有している。

このように、前記要件Ａを満足する領域を有しているため、この異方性拡散板は、優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られたものであると言うことができる。よって、かかる異方性拡散板を備える液晶表示装置において、光学素子としてＬＥＤを用いたとしても、異方性拡散板を介してＬＥＤが透けて見えてしまう点在性を的確に抑制または防止し、かつ、拡散させた光が無駄となるのを的確に抑制または防止して、画像を優れた表示特性で表示することができる。その結果、この液晶表示装置を備える電子機器は、優れた信頼性を有するものとなる。

本発明の液晶表示装置の実施形態を示す縦断面図である。図１に示す液晶表示装置が備える異方性拡散板における出射面の構成を説明するための平面図である。図１に示す液晶表示装置が備える異方性拡散板における出射面の構成を説明するために、出射面が備える凸部を拡大した部分拡大平面図である。本発明の液晶表示装置を、表示部として有する、自動車の表示パネルの実施形態を示す側面図である。

以下、本発明の異方性拡散板、バックライトユニット、液晶表示装置および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

本発明の異方性拡散板は、入射面から入射された入射光を出射面から拡散された出射光として出射させる際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なるものであり、平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有していることを特徴とする。

以上の通り、本発明によれば、異方性拡散板の入射面に対して垂直に入射光を入射させたとき、入射光の前後方向の入射角分布と、入射光の左右方向の入射角分布とが異なることを満足する縦１ｃｍ×横１ｃｍの領域を有している。そのため、この異方性拡散板は、優れた異方性をもった光拡散性が図られたものであると言うことができる。さらに、異方性拡散板の入射面に対して垂直に入射光を入射させたとき、入射角＝０の関係を満足する領域が１％以下、かつ、入射角＞臨界角の関係を満足する領域が１８％以下を満足する縦１ｃｍ×横１ｃｍの領域を有している。そのため、この異方性拡散板は、優れた光透過性が図られたものであると言うことができる。よって、かかる構成をなす異方性拡散板を備える液晶表示装置において、光学素子としてＬＥＤを用いたとしても、異方性拡散板を介してＬＥＤが透けて見えてしまう点在性を的確に抑制または防止し、かつ、拡散させた光が無駄となるのを的確に抑制または防止して、画像を優れた表示特性で表示することができる。その結果、この液晶表示装置を備える電子機器は、優れた信頼性を有するものとなる。

以下では、まず、本発明の異方性拡散板を備える液晶表示装置、すなわち、本発明の液晶表示装置について説明する。

＜液晶表示装置＞
図１は、本発明の液晶表示装置の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示す液晶表示装置が備える異方性拡散板における出射面の構成を説明するための平面図、図３は、図１に示す液晶表示装置が備える異方性拡散板における出射面の構成を説明するために、出射面が備える凸部を拡大した部分拡大平面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図２、図３中のＸ方向を「左右方向」、Ｙ方向を「前後方向」、Ｚ方向を「上下方向」と言う。また、使用する図面（図１〜図３および以下で示す図を含む）は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

液晶表示装置１００は、図１に示すように、画像表示部を構成する液晶パネル２０と、液晶パネル２０の表示面の反対側（背面側）に配置された、バックライトとしての面発光光源３０と、液晶パネル２０と面発光光源３０との間に配置された異方性拡散板１０とを有している直下型液晶表示装置（直下型液晶ディスプレイ）である。

液晶パネル２０は、液晶セル２１と、液晶セル２１の前面（上面）および背面（下面）にそれぞれ配置された２つの偏光板２２とを有している、透過型の画像表示部を構成している。ここで、液晶セル２１は、例えば、一対の透明電極と、これら透明電極間に封入された、液晶化合物を含む封入体とを有する構成をなし、さらに、前面側の透明電極に対応して配置されたカラーフィルターを有することで、カラー画像を表示可能となっている。

面発光光源３０（発光基板）は、平板状をなす基材（ベース基板）と、この基材の縁部から立設する壁部とを有することで、前面側（上面側）に開口する開口部が形成されたランプボックス３１（筐体）、および、前記基材の前面（上面）側に格子状に配列されることでランプボックス３１内に配置された複数の点光源としての発光素子３２を備えている。

この面発光光源３０において、発光素子３２は、前方に対して集中的に発光光を発する指向性が、白色電球や蛍光灯と比較して、極めて高い発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されている。

また、異方性拡散板１０は、前記開口部を塞ぐようにランプボックス３１に固定されている。これにより、異方性拡散板１０は、ランプボックス３１と液晶パネル２０との間に配置される。すなわち、異方性拡散板１０は、下面側においてランプボックス３１と対向配置され、上面側において液晶パネル２０と対向配置される。そのため、発光素子により発光された光（入射光）が、異方性拡散板１０を通過（透過）して、拡散された出射光として出射される際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性をもって拡散される。そして、異方性をもって拡散された光（出射光）が液晶パネル２０に対して照射される。

なお、面発光光源３０と異方性拡散板１０との間には、発光素子３２により発光された光を等方的に拡散させる等方性拡散板が少なくとも１つ配置されていてもよいし、さらに、異方性拡散板１０と液晶パネル２０との間には、異方性拡散板１０からの拡散光を液晶パネル２０に向けて分散・屈折させるプリズムシートが少なくとも１つ配置されていてもよい。

また、このような液晶表示装置１００において、異方性拡散板１０と面発光光源３０とによりバックライトユニット（本発明のバックライトユニット）が構成される。

以上のような構成の液晶表示装置１００においては、異方性拡散板１０が本発明の異方性拡散板で構成されている。したがって、異方性拡散板１０は、面発光光源３０側の入射面４０から入射された入射光を、液晶パネル２０側の出射面５０から拡散された出射光として出射させる際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性をもって拡散させる。この際、平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有している。

このように、異方性拡散板１０は、前記要件Ａを満足する領域を有しているため、優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られたものであると言うことができる。

そのため、液晶表示装置１００において、発光素子３２としてＬＥＤを用い、さらに、ランプボックス３１が備える基材（ベース基板）と異方性拡散板１０との間の離間距離を、例えば、０．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下のように、液晶表示装置１００の小型化（薄型化）のために、近く設定したとしても、異方性拡散板１０を介して発光素子３２（ＬＥＤ）が透けて見えてしまう点在性を的確に抑制または防止することができる。よって、液晶表示装置１００を、画像を優れた表示特性で表示し得るものとすることができる。

さらに、液晶パネル２０の表示領域における左右方向での長さをＡとし、前後方向での長さをＢとしたときのアスペクト比Ａ／Ｂを、１．２以上３．０以下、好ましくは１．３以上２．７以下のように、液晶パネル２０の表示領域を、長方形状をなすものとしても、液晶パネル２０の短手方向である前後方向において、拡散させた光（出射光）が液晶パネル２０の表示領域よりも外側に拡散されるのを的確に抑制または防止することができる。すなわち、拡散させた光（出射光）に無駄が生じるのを的確に抑制または防止することができる。その結果、液晶表示装置１００で消費される電力の低減が図られる。

このような異方性拡散板１０は、本実施形態では、液晶パネル２０および面発光光源３０と同様に、平面視において長方形状の平板をなし、面発光光源３０側の入射面４０および液晶パネル２０側の出射面５０が、それぞれ、平坦面および凸面で構成されており、透明樹脂を主材料として含有するものである。

かかる形状をなす異方性拡散板１０において、前記要件Ａを満足するものとし得るのは、液晶パネル２０側の出射面５０が凸面で構成されることによるが、出射面５０の凸形状に関する詳細な説明は後に行うこととし、まず、異方性拡散板１０を構成する透明樹脂等の構成材料について説明する。

透明樹脂（ベース樹脂）は、異方性拡散板１０に、その主材料として含まれ、異方性拡散板１０を、平板状（基板状）に成型するためのものである。

この透明樹脂としては、透明性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアセタール系樹脂等の透明性を備えるものが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にポリカーボネート系樹脂であるのが好ましい。ポリカーボネート系樹脂は、透明性（透光性）や剛性等の機械的強度に富み、さらに耐熱性も高いため、透明樹脂にポリカーボネート系樹脂を用いることで、異方性拡散板１０における透明性や異方性拡散板１０の耐衝撃性、耐熱性を向上させることができる。また、ポリカーボネート系樹脂は、その比重が１．２程度であり、樹脂材料のなかでも軽いものに分類されることから、透明樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用いることで、異方性拡散板１０の軽量化を図ることができる。

このポリカーボネート系樹脂としては、各種のものを用いることができるが、中でも、芳香族系ポリカーボネート系樹脂であることが好ましい。芳香族系ポリカーボネート系樹脂は、その主鎖に芳香族環を備えており、これにより、異方性拡散板１０の強度をより優れたものとすることができる。

この芳香族系ポリカーボネート系樹脂は、例えば、ビスフェノールとホスゲンとの界面重縮合反応、ビスフェノールとジフェニルカーボネートとのエステル交換反応等により合成される。

ビスフェノールとしては、例えば、ビスフェノールＡや、下記式（１）に示すポリカーボネートの繰り返し単位の起源となるビスフェノール（変性ビスフェノール）等が挙げられる。

（式（１）中、Ｘは、炭素数１〜１８のアルキル基、芳香族基または環状脂肪族基であり、ＲａおよびＲｂは、それぞれ独立して、炭素数１〜１２のアルキル基であり、ｍおよびｎは、それぞれ０〜４の整数であり、ｐは、繰り返し単位の数である。）

なお、前記式（１）に示すポリカーボネートの繰り返し単位の起源となるビスフェノールとしては、具体的には、例えば４，４’−（ペンタン−２，２−ジイル）ジフェノール、４，４’−（ペンタン−３，３−ジイル）ジフェノール、４，４’−（ブタン−２，２−ジイル）ジフェノール、１，１’−（シクロヘキサンジイル）ジフェノール、２−シクロヘキシル−１，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン、２，３−ビスシクロヘキシル−１，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン、１，１’−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）シクロヘキサン、２，２’−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

特に、ポリカーボネート系樹脂としては、ビスフェノールに由来する骨格を有するビスフェノール型ポリカーボネート系樹脂を主成分とするのが好ましい。かかるビスフェノール型ポリカーボネート系樹脂を用いることにより、異方性拡散板１０は、さらに優れた強度を発揮するものとなる。

また、異方性拡散板１０には、さらに、蛍光増白剤が含まれていてもよい。異方性拡散板１０を蛍光増白剤が含まれる構成とすることで、異方性拡散板１０により、面発光光源３０からの入射光を液晶パネル２０側に出射光として出射させる際に、白色系の光（出射光）をより確実に出射させることができる。

具体的には、異方性拡散板１０に蛍光増白剤が含まれることで、異方性拡散板１０が設けられた面発光光源は、そのｘｙ色度図において、０．２８≦ｘ≦０．４０、かつ、０．２８≦ｙ≦０．４０の関係を満足する光を出射するものであることが好ましく、０．３０≦ｘ≦０．３６、かつ、０．３０≦ｙ≦０．３６の関係を満足する光を出射するものであることがより好ましい。これにより、異方性拡散板１０を、面発光光源３０からの光を液晶パネル２０側に、白色系の光を出射するものであると言うことができる。

この蛍光増白剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾフェノン型、ベンゾトリアゾール型、ヒドロキシフェニルトリアジン型およびベンゾオキザゾリルチオフェン型のものが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、中でも、ベンゾオキザゾリルチオフェン型であることが好ましい。これにより、ｘｙ色度図において、ｘおよびｙを、比較的容易に前記関係を満足するものとすることができる。

また、異方性拡散板１０における蛍光増白剤の含有量は、好ましくは０．００１ｗｔ％以上０．０７ｗｔ％以下、より好ましくは０．００３ｗｔ％以上０．０１ｗｔ％以下に設定される。これにより、ｘｙ色度図において、ｘおよびｙを、容易に前記関係を満足するものとすることができる。

異方性拡散板１０は、必要に応じて、上述した、透明樹脂および蛍光増白剤の他に、さらに、酸化防止剤、フィラー、可塑剤、光安定剤、紫外線吸収剤、熱線吸収剤、難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。

さて、前述の通り、異方性拡散板１０は、本実施形態では、面発光光源３０側の入射面４０および液晶パネル２０側の出射面５０が、それぞれ、平坦面および凸面で構成される。このような異方性拡散板１０において、平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有しているのは、面発光光源３０側の入射面４０および液晶パネル２０側の出射面５０のうち、液晶パネル２０側の出射面５０を凸面で構成することによるが、以下、この凸面で構成される出射面５０について説明する。

出射面５０は、本実施形態では、その平面視において、図２（ｂ）に示すような、平面５５上において、最密充填配置された紡錘形状をなす複数の紡錘体５６を、隣接するもの同士間で互いの縁部を重ね合わせるようにすることで形成された、凸形状をなす複数の凸部５１が配列される（図２（ａ）参照）ことにより凸面を構成している。

このような出射面５０において、凸部５１（凸状体）は、異方的に光（出射光）を拡散させる光拡散手段として機能する。この凸部５１は、前述の通り、紡錘形をその中心軸を通る面で縦割（半割）した形状（縦割紡錘形状）をなす紡錘体５６に由来する（図２（ｂ）参照）。すなわち、凸部５１は、最密充填配置された紡錘体５６が、隣接するもの同士間で互いの縁部を重ね合わせることで形成されたものであり、隣接するもの同士が接触する縁部は、平面視において、直線成分で構成されている。

かかる構成の凸部５１は、その長軸（中心軸）がＹ方向（前後方向）と平行となり、短軸がＸ方向（左右方向）と平行となるように配置されている。そのため、この凸部５１は、そのＹ方向の断面形状が半楕円状をなし、そのＸ方向の断面形状が前記半楕円より曲率が大きい半楕円状をなしている。凸部５１をこのような配置とすることで、異方性拡散板１０は、Ｘ方向とＹ方向との双方に光拡散能を有し、かつ、Ｘ方向（左右方向）の光拡散能がＹ方向（前後方向）の光拡散能よりも大きい異方性をもった拡散能を発揮する。

また、凸部５１が上述した構成をなすことにより、平面５５において複数の紡錘体５６同士間に形成される平坦部５７が、出射面５０において形成されるのを的確に抑制または防止することができる。そのため、出射面５０の凸部５１が形成されている位置において、平面視で縦１ｃｍ×横１ｃｍの領域を選択して、入射面４０に対して垂直に、面発光光源３０から入射光を入射させたとき、入射角＝０の関係を満足する領域、すなわち、平坦部が形成されている領域が１％以下、好ましくは０．５％以下に設定される。これにより、平坦部を入射光が異方性をもって拡散されることなく透過するのを的確に抑制または防止することができる。そのため、異方性拡散板１０による異方性をもった光拡散効率の向上を図ることができる。

さらに、凸部５１が上述した構成をなすことにより、凸部５１において、入射光が全反射してしまう全反射光域５２の占有域を減少させることができる。そのため、出射面５０の凸部５１が形成されている位置において、平面視で縦１ｃｍ×横１ｃｍの領域を選択して、入射面４０に対して垂直に、面発光光源３０から入射光を入射させたとき、入射角＞臨界角の関係を満足する領域、すなわち、入射光が全反射してしまう全反射光域５２が１８％以下、好ましくは０．３％以上１５％以下に設定される。これにより、凸部５１に入射した入射光が、出射面５０側から出射されることなく全反射されるのを的確に抑制することができる。そのため、異方性拡散板１０の全光線透過率の向上を図ること、すなわち、異方性拡散板１０を優れた光透過性を備えるものとすることができる。

ここで、凸部５１において、前述の通り、入射角＞臨界角の関係を満足する領域が、入射光が全反射してしまう全反射光域５２を構成する。そして、入射角≦臨界角の関係を満足する領域が、入射光を出射面５０側に出射光として出射する透過光域５３を構成する。このような凸部５１の透過光域５３（任意の位置）では、異方性拡散板１０が屈折率ｎの透明樹脂で構成されているとしたとき、入射面４０に対して垂直に、面発光光源３０から入射光を入射させたとすると、透過光域５３（任意の位置）の法線と前記入射光とがなす角度θが、０≦θ＜Ｓｉｎ^−１（１／ｎ）なる関係を満足する。そのため、屈折率ｎの透明樹脂で構成される異方性拡散板１０では、凸部５１の透過光域５３において、入射光を全反射させることなく、出射面５０側に出射光としてより確実に出射させることができる。そして、出射面５０の凸部５１が形成されている位置において、平面視で縦１ｃｍ×横１ｃｍの領域を選択して、入射面４０に対して垂直に、面発光光源３０から入射光を入射させたとき、前述の通り、凸部５１のＹ方向（前後方向）の断面形状が半楕円状をなし、凸部５１のＸ方向（左右方向）の断面形状が前記半楕円より曲率が大きい半楕円状をなしていることから、凸部５１の透過光域５３では、前記入射光のＹ方向の入射角分布と、前記入射光のＸ方向の入射角分布とが異なることとなるため、異方性拡散板１０は、異方性をもった拡散能を発揮する。

前記入射光のＹ方向の入射角分布と、前記入射光のＸ方向の入射角分布との違いは、具体的には、入射面４０に対して垂直に前記入射光を入射させたとき、Ｙ方向の入射角θ_Ｙが０°＜θ_Ｙ≦２０°の領域において８０％以上、Ｘ方向の入射角θ_Ｘが２０°＜θ_Ｘ≦４０°の領域において３０％以上５０％以下となることが好ましく、Ｙ方向の入射角θ_Ｙが０°＜θ_Ｙ≦１０°の領域において６０％以上、Ｘ方向の入射角θ_Ｘが２０°＜θ_Ｘ≦３０°の領域において２０％以上３０％以下となることがより好ましい。かかる関係を満足することで、前記入射光のＹ方向の入射角分布と、前記入射光のＸ方向の入射角分布とが異なっており、異方性拡散板１０は、異方性をもった拡散能を発揮するものであると言える。

また、平面視において、凸部５１のＹ方向（前後方向）における長さＬ_Ｙは、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以上１５０μｍ以下に設定され、凸部５１のＸ方向（左右方向）における長さＬ_Ｘは、好ましくは２５μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以上７０μｍ以下に設定される。さらに、長さＬ_Ｙと長さＬ_Ｘとのアスペクト比Ｌ_Ｙ／Ｌ_Ｘは、１．５以上５．０以下、好ましくは１．８以上２．２以下に設定される。これにより、凸部５１の透過光域５３において、前記入射光のＹ方向の入射角分布と、前記入射光のＸ方向の入射角分布とがより顕著な差異を有するものとなるため、異方性拡散板１０を、より優れた異方性をもった拡散能を発揮するものとし得る。

さらに、出射面５０は、その表面に凸部５１が形成されることで、凸面を構成するが、その表面粗さＲａは、０．１μｍ以下であることが好ましく、０．００５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。このような微細な表面粗さＲａとなっている凸部５１を出射面５０に形成することで、凸部５１が形成されている領域において、より均一な異方性をもってＸ方向およびＹ方向に出射光を分散させることができる。

以上の通り、異方性拡散板１０を、前記凸部５１を出射面５０に備える構成とすることで、前記要件Ａを満足するものとすることができる。

また、異方性拡散板１０は、出射面５０を前述したような構成をなす凸部５１を備える凸面として、前記要件Ａを満足することで、優れた異方性をもった光拡散性および優れた光透過性の両立が図られたものとなる。異方性拡散板１０の異方性は、出射光の前後方向の光度分布における半値角と、出射光の左右方向の光度分布における半値角との半値角差で表すことができ、異方性拡散板１０の透過性は、入射光に対する出射光の全光線透過率で表すことができる。

そこで、凸部５１が形成されている領域において、入射面４０に対して垂直に３ｍｍΦの大きさの入射光を光源から入射させたとき、出射光のＹ方向（前後方向）の光度分布における半値角と、出射光のＸ方向（左右方向）の光度分布における半値角との半値角差は、３°以上１５°未満の異方性を示すことが好ましく、４．５°以上１３°以下の異方性を示すことがより好ましい。これにより、異方性拡散板１０を、優れた異方性をもった拡散能を発揮するものであると言うことができる。そのため、液晶表示装置１００において、異方性拡散板１０を介して発光素子３２（ＬＥＤ）が透けて見えてしまう点在性を的確に抑制または防止することができる。

また、本実施形態では、凸部５１は、その中心軸がＹ方向（前後方向）と平行となるように配置されているため、Ｘ方向（左右方向）の光拡散能がＹ方向（前後方向）の光拡散能よりも大きい異方性をもった拡散能を発揮することから、出射光のＸ方向の光度分布における半値角がＹ方向の光度分布における半値角よりも大きくなっている。そして、前記半値角差が前記範囲内となっているとき、出射光のＸ方向の光度分布における半値角は、５°以上３０°以下であることが好ましく、８°以上２０°以下であることがより好ましく、１０°以上１５°以下であることがさらに好ましい。前記半値角差を前記範囲内とし、かつ、出射光のＸ方向の光度分布における半値角を前記範囲内とすることで、表示領域におけるアスペクト比Ａ／Ｂが前述した範囲内となっている液晶パネル２０に対して、拡散させた光（出射光）を照射させる際に、拡散させた光が液晶パネル２０の表示領域よりも外側に拡散されるのをより的確に抑制または防止することができる。さらに、面発光光源３０が備える発光素子３２がランプボックス３１において、Ｘ方向とＹ方向との双方に等間隔となるように格子状に配置されていたとしても、前記半値角差を前記範囲内とし、かつ、出射光のＸ方向の光度分布における半値角を前記範囲内とすることで、液晶パネル２０が備える、アスペクト比Ａ／Ｂが前述した範囲内となっている表示領域に対して、分散された出射光をより均一に照射することができる。

なお、「半値角差」とは、出射面５０から出射された出射光の光拡散能を示すパラメーター（特性値）である。具体的には、異方性拡散板１０の入射面４０側から垂直に入射光を入射させると、出射面５０側における、出射光の光度分布は、出射面５０の法線方向が大きく、出射面５０の接線方向に近いほど小さくなる。かかる出射光の光度分布を、横軸（Ｘ軸）を法線方向からの角度θ、縦軸（Ｙ軸）を光度Ｉとしてプロットすると、山形をなす光度分布曲線が得られ、この光度分布曲線において、光度の最大値Ｉ₀の２分の１（Ｉ₀／２；半分）に対応する光度分布曲線の角度幅θ_Hを半値角と言う。そして、本実施形態では、出射光のＸ方向の光度分布における半値角は、Ｙ方向の光度分布における半値角よりも大きくなっている。そのため、出射光のＸ方向の光度分布における半値角と出射光のＹ方向の光度分布における半値角との差を求めることで、「半値角差」がえられる。また、この「半値角差」が大きいほど、異方性拡散板１０は、異方性が大きい光拡散能を有しているものであることを示す。

凸部５１が形成されている領域において、入射面４０に対して垂直に３ｍｍΦの大きさの入射光を光源から入射させたとき、この入射光が出射光として出射される光の全光線透過率は、７０％以上９９％以下であることが好ましく、８０％以上９９％以下であることがより好ましい。これにより、異方性拡散板１０を、優れた光透過性を発揮するものであると言うことができる。そのため、液晶表示装置１００において、面発光光源３０からの光量を十分に得ることができ、液晶表示装置１００を、消費電力の低減が図られつつ、優れた画像の表示特性を備えるものとすることができる。

さらに、異方性拡散板１０は、その平均厚さが好ましくは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度、好ましくは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度に設定される。異方性拡散板１０の平均厚さがかかる範囲内に設定されることで、異方性拡散板１０の薄型化を図りつつ、異方性拡散板１０に撓みが生じるのを的確に抑制または防止することができる。そのため、異方性拡散板１０は、その全体に亘って、より均一な異方性をもった光拡散性および光透過性を発揮し得るものとなる。

また、異方性拡散板１０は、その光学的位相差が２００ｎｍ以下であることが好ましく、１５０ｎｍ以下であることがより好ましい。ここで、異方性拡散板１０は、例えば、凸部５１の形状に対応した凹部を備える上型と、平坦面を備える下型とを有する金型を用いた熱プレスにより製造することができる。この際、異方性拡散板１０の構成材料を含む平板を用意し、溶融または軟化状態とされた平板を、前記上型と前記下型との間に挾持し、この状態で平板を固化させることで異方性拡散板１０が製造される。このような金型を用いた異方性拡散板１０の成形時に、前記光学的位相差が前記上限値以下であることで、異方性拡散板１０の金型の形状に対する賦形性が良好となるため、前記光学的位相差を前記上限値以下とする光学設計を高精度で再現することができる。特に、異方性拡散板１０の位相差が１５０ｎｍ以下であると、出射配向角の配向分布の設計からの変動を抑制できると言う利点が得られる。

さらに、異方性拡散板１０は、入射面４０に形成された低屈折率層を備えるものであってもよい。この低屈折率層は、異方性拡散板１０の屈折率よりも低い屈折率を有するものであり、異方性拡散板１０をかかる構成をなすものとすることで、面発光光源３０からの入射光が、面発光光源３０側に反射される反射率を低減させることができる。そのため、出射面５０から出射光として出射される光量の増大が図られる。

低屈折率層は、無機系、有機系または有機系と無機系の複合体のいずれのものであってもよい。

無機系の低屈折率層としては、金属フッ化物微粒子等が挙げられる。金属フッ化物微粒子としては、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、金属フッ化物微粒子の密着性を付与するために、入射面４０に紫外線または電子線硬化樹脂等による樹脂下地層を形成しても良い。

有機系の低屈折率層としては、樹脂中にフッ素原子を多く含有していることで低屈折率となっている含フッ素樹脂が挙げられる。含フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましく、例えば、入射面４０に接着剤を介して含フッ素樹脂からなるシートを積層することで形成し得る。

また、有機系と無機系の複合体による低屈折率層としては、例えば、紫外線または電子線硬化樹脂と空隙を有する無機微粒子、金属フッ化物微粒子等とを含有するものが挙げられる。空隙を有する無機微粒子としては、無機微粒子の内部に気体が充填されたもの、気体を内部に含む多孔質構造のもの等が挙げられる。具体的には、中空シリカ微粒子、ナノポーラス構造を有するシリカ微粒子等が挙げられる。また、金属フッ化物微粒子としては、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム等が挙げられる。無機微粒子、金属フッ化物微粒子の平均粒径は、５〜１００ｎｍが好ましく、２０〜８０ｎｍがより好ましく、４０〜７０ｎｍがさらに好ましい。微粒子の平均粒子径がこの範囲にあることにより、低屈折率層に優れた透明性を付与することができる。

また、異方性拡散板１０は、入射面４０に形成された誘電体多層膜を備えるものであってもよい。この誘電体多層膜により、面発光光源３０からの入射光が、面発光光源３０側に反射される反射率を低減させることができる。そのため、出射面５０から出射光として出射される光量の増大が図られる。

この誘電体多層膜は、高屈折率誘電体材料を含む高屈折率層と低屈折率誘電体材料を含む低屈折率層との繰り返しにより構成されるが、これら高屈折率誘電体材料および低屈折率誘電体材料としては、例えば、セラミックス材料、ガラス材料および樹脂材料等が挙げられ、これらのもののうち、高屈折率層が低屈折率層よりも屈折率が高くなるように、１種または２種以上を組み合わせて用いられる。

セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ、酸化チタン、五酸化ニオブ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、チタン酸バリウム、ペロブスカイト型チタン酸ジルコン酸バリウムカルシウム結晶粒子（ＢＣＴＺ型結晶粒子）、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等が挙げられる。また、ガラス材料としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等が挙げられる。さらに、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

なお、本実施形態では、出射面５０は、複数の凸部５１を備える凸面で構成される場合について説明したが、この場合に限定されず、凸部５１の形状に対して、対称な形状を有する凹形状をなす凹部を複数備える凹面で構成されるものであってもよい。

さらに、本実施形態では、凸部５１を、その中心軸がＹ方向（前後方向）と平行となるように配置することとしたが、これに限らず、例えば、液晶パネル２０がＹ方向に長い長方形状をなす場合には、凸部５１の中心軸がＸ方向（左右方向）と平行となるように凸部５１を配置することもできる。

＜電子機器＞
次に、上述した液晶表示装置１００を備える電子機器（本発明の電子機器）として、自動車の表示パネルに適用した場合を一例に説明する。

図４は、本発明の液晶表示装置を、表示部として有する、自動車の表示パネルの実施形態を示す側面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図４に示すように、センターインフォメーションディスプレイ、スピードメーター、タコメーター、水温計、燃料計等を表示する表示部を備える表示パネル１５０（本発明の電子機器）は、表示部が液晶表示装置１００で構成され、自動車２００に搭載して用いられる。この表示パネル１５０は、自動車２００が有するダッシュボード２０１の上部に内蔵されており、これにより、液晶表示装置１００により表示された自動車の速度、エンジンの回転数等の情報を画像として、運転手Ｈに認識される。

なお、本発明の電子機器は、図４の自動車の表示パネルの他にも、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、テレビ、ビデオカメラ、電子手帳、医療機器（例えば血圧計、血糖計、内視鏡用液晶表示装置）、タッチパネルを備えた機器（例えば自動券売機）のような表示部を備える電子機器に適用することができる。

以上、本発明の異方性拡散板、バックライトユニット、液晶表示装置および電子機器について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

例えば、前記実施形態では、本発明の異方性拡散板を備える液晶表示装置を、直下型液晶表示装置に適用する場合について説明したが、これに限定されず、例えば、エッジライト型液晶表示装置にも適用することができる。

また、前記実施形態では、本発明の異方性拡散板を、液晶表示装置が備える液晶ディスプレイ用拡散板に適用する場合について説明したが、本発明の異方性拡散板は、照明用のカバー、窓ガラス、採光用の屋根部材等にも適用し得る。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

１．異方性拡散板の製造
（実施例１）
［１］まず、厚さ０．５ｍｍの平板状をなすポリカーボネート基板（住友ベークライト社製、「ＥＣ１０５」）を用意し、さらに、形成すべき凸部５１（Ｌ_Ｙ＝７０μｍ、Ｌ_Ｘ＝４０μｍ、高さ＝１５μｍ）の形状に対応した凹部を備える上型と、平坦面を備える下型とを有する金型を用意した。

［２］次いで、ポリカーボネート基板を上型と下型との間に挾持した状態で、加熱する熱プレスにより、実施例１の異方性拡散板１０を得た。

（実施例２〜実施例７、比較例１〜比較例３）
表１に示す大きさの凸部５１に対応する凹部を備える上型を備える金型を用意したこと以外は前記実施例１と同様にして、実施例２〜実施例７、比較例１〜比較例３の異方性拡散板１０を得た。

２．評価
各実施例および各比較例の異方性拡散板１０を、以下の方法で評価した。

１）半値角、半値角差
各実施例および各比較例の異方性拡散板１０について、それぞれ、出射面５０の凸部５１が形成されている領域に対応する、入射面４０に対して垂直に３ｍｍΦの大きさの入射光を光源から入射させた。そして、このときに出射面５０から出射される、出射光のＹ方向（前後方向）の光度分布と、出射光のＸ方向（左右方向）の光度分布とをゴニオフォトメータ（村上色彩技術研究所社製、「ＧＰ−２００」）を用いて測定した。

その後、得られた光度分布に基づいて、出射光のＸ方向（左右方向）の光度分布における半値角と、出射光のＹ方向（前後方向）の光度分布における半値角とを求め、さらに、これら半値角から半値角差を求めた。

２）入射光の前後方向の入射角分布と、左右方向の入射角分布との測定
各実施例および各比較例の異方性拡散板１０について、それぞれ、出射面５０の凸部５１が形成されている、平面視で縦１ｃｍ×横１ｃｍの領域における、入射光の前後方向の入射角分布と、入射光の左右方向の入射角分布とを、レーザー顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、「ＶＫ−９７００」）を用いて測定した。

なお、各実施例および各比較例の異方性拡散板１０の臨界角は、約４０°であった。そこで、本明細書中では、出射光のＸ方向と、Ｙ方向とのうちの少なくとも一方で、臨界角が４０°超となっている領域を、全反射光域５２であると判断することとした。

３）全光線透過率
各実施例および各比較例の異方性拡散板１０について、それぞれ、ヘーズメーター（村上色彩技術研究所製、「ＨＲ−１００」）を使用して、その厚み方向の全光線透過率をＡＳＴＭＤ１００３に従い測定した。

４）バックライトユニットの正面輝度
まず、各実施例および各比較例の異方性拡散板１０について、それぞれ、面発光光源３０が備えるランプボックス３１に、その開口部を塞ぐようにして、固定することでバックライトユニットを作製した。

次いで、ランプボックス３１が備える発光素子３２を点灯し、バックライトユニットにおける正面輝度を、輝度計測装置（HI-LAND社製、「RISA-COLOR/ONE」）を用いて測定し、次のように評価した。

◎：２２００ｃｄ／ｍ^２以上２５００ｃｄ／ｍ^２以下である。
○：２０００ｃｄ／ｍ^２以上２２００ｃｄ／ｍ^２未満である。
×：１８００ｃｄ／ｍ^２以上２０００ｃｄ／ｍ^２未満である。

５）バックライトユニットの輝度ムラ
まず、各実施例および各比較例の異方性拡散板１０について、それぞれ、面発光光源３０が備えるランプボックス３１に、その開口部を塞ぐようにして、固定することでバックライトユニットを作製した。

次いで、ランプボックス３１が備える発光素子３２を点灯し、バックライトユニットにおける輝度ムラを、次のように評価した。

◎：異方性拡散板１０において、ＬＥＤの点在性が生じることなく、
出射光が均一に出射している。
○：異方性拡散板１０において、ＬＥＤの点在性が若干生じているが、
出射光がほぼ均一に出射していると言える。
×：異方性拡散板１０において、ＬＥＤの点在性が明らかに生じ、
出射光が均一に出射しているとは言えない。

以上のようにして得られた各実施例および各比較例の異方性拡散板１０における評価結果を、それぞれ、下記の表１に示す。

表１に示したように、各実施例における異方性拡散板１０では、前記要件Ａを満足して優れた光拡散性および光透過性の両立が図れることで、正面輝度が高く、輝度ムラが生じていないことから、ＬＥＤが透けて見えてしまう点在性を抑制または防止しつつ、拡散させた光が無駄となるのを抑制または防止し得ることが判った。

これに対して、各比較例における異方性拡散板１０では、前記要件Ａを満足しておらず、優れた光拡散性および光透過性の両立が図れないことから、正面輝度向上と輝度ムラ抑制を両立できない結果、すなわち、ＬＥＤが透けて見えてしまう点在性の抑制と、拡散させた光が無駄になることの抑制との双方が図られない結果を示した。

１０異方性拡散板
２０液晶パネル
２１液晶セル
２２偏光板
３０面発光光源
３１ランプボックス
３２発光素子
４０入射面
５０出射面
５１凸部
５２全反射光域
５３透過光域
５５平面
５６紡錘体
５７平坦部
１００液晶表示装置
１５０表示パネル
２００自動車
２０１ダッシュボード
Ｈ運転手

Claims

入射面から入射された入射光を出射面から拡散された出射光として出射させる際に、左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性拡散板であって、
平面視における縦１ｃｍ×横１ｃｍの任意の領域において、下記要件Ａを満足する領域を有していることを特徴とする異方性拡散板。
要件Ａ：前記入射面に対して垂直に前記入射光を入射させたとき、入射角＝０の関係を満足する領域が１％以下、入射角＞臨界角の関係を満足する領域が１８％以下であり、かつ、前記入射光の前後方向の入射角分布と、前記入射光の左右方向の入射角分布とが異なっていること。
前記出射面は、その平面視において、紡錘形状をなす複数の最密充填配置された紡錘体が、隣接するもの同士間で互いの縁部を重ね合わせることで形成された凸形状または凹形状をなしている請求項１に記載の異方性拡散板。
当該異方性拡散板は、屈折率ｎの透明樹脂で構成され、
前記入射面に対して垂直に前記入射光を入射させたとき、前記紡錘体の任意の位置において、該任意の位置の法線と前記入射光とがなす角度θが、０≦θ＜Ｓｉｎ^−１（１／ｎ）なる関係を満足する請求項２に記載の異方性拡散板。
前記透明樹脂は、ポリカーボネート系樹脂を主材料として構成される請求項３に記載の異方性拡散板。
前記出射面は、その表面粗さＲａが０．１μｍ以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の異方性拡散板。
前記入射面に、当該異方性拡散板の屈折率より低い低屈折率層が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異方性拡散板。
前記入射面に、誘電体多層膜が形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異方性拡散板。
当該異方性拡散板は、その光学的位相差が２００ｎｍ以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の異方性拡散板。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の異方性拡散板と、該異方性拡散板に対向配置された発光基板とを備え、
前記発光基板は、ベース基板と、該ベース基板の前記異方性拡散板に対向する側の面に格子状に配列された複数の発光ダイオードとを有することを特徴とするバックライトユニット。
請求項９に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットの前記異方性拡散板側に対向配置された液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１０に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。