JPH08297202A - 光拡散板、積層偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射光の吸収損失や戻り光等による反射損失
が小さくて光の利用効率や拡散効率に優れ、入射角の大
きい光を選択的にカットする光拡散板を得て、従来の液
晶セルに適用した場合にも視野角の大きい劣悪情報光の
混入を防止でき、輝度にも優れて良視認性の液晶表示装
置を得ること。 【構成】 透明な基材（１１）上に、微細な突起又は溝
部からなる光透過性の帯状部（１２）の多数を有し、そ
の帯状部が幅の５０倍以上の長さを有すると共に、帯状
部の側面（２１）が水平面に対し５〜６０度の傾斜面か
らなる光拡散板、及びその光拡散板を視認側のセル表面
又は装置表面の一方又は双方に有する液晶表示装置。 【効果】大視野角方向のコントラスト比にも優れる液晶
表示装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、入射光の吸収損失や入射
方向への反射損失が小さくて光の拡散効率や利用効率に
優れ、入射角の大きい光のカット能を有する光拡散板及
び視認性に優れる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、プロジェクションテレビや液晶表示
装置等の種々の光利用装置における光拡散板としては、
スリガラスの如く表面を粗面化したものや、透明基材中
に無機粉末等の反射性粒子を分散させたものが知られて
いた。これらの光拡散板による光の拡散は、粗面化表面
や反射性粒子によって形成される屈折率の段差による光
の反射・散乱を利用したものである。そのため、入射光
の吸収損失に加えて大きい戻り光（入射方向への反射
分）が発生し、入射光の利用効率に乏しい問題点があっ
た。

【０００３】また従来の光拡散板では、入射角の大きい
光もカットされずに入射する問題点があった。かかる入
射角の大きい光は、液晶表示装置の場合、視野角の大き
い方向の情報光を形成し、コントラスト比が小さく、反
転画像を生じたりして視認性低下の原因光となるもので
ある。そのため従来の液晶表示装置では、液晶セルの構
造改善や２方向ラビングあるいはノンラビングなどの種
々の改善策が講じられているが、セルの製造工程から変
更する必要や、大視野角光のカット不足による劣悪情報
の混入など、満足できる改善策となっていない現状であ
る。

【０００４】視野角の大きい光を吸収し、正面方向の極
一部の情報光のみを透過させてそれを拡大する試みもあ
るが、この場合にも光透過率の低下が大きくて輝度の大
幅な低下を招き、劣悪情報の混入よりも視認性がむしろ
低下している現状である。

【０００５】

【発明の技術的課題】本発明は、入射光の吸収損失や戻
り光等による反射損失が小さくて光の利用効率や拡散効
率に優れ、入射角の大きい光を選択的にカットする光拡
散板を得て、従来の液晶セルに適用した場合にも視野角
の大きい劣悪情報光の混入を防止でき、輝度にも優れて
良視認性の液晶表示装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、透明な基材上に、微細な
突起又は溝部からなる光透過性の帯状部の多数を有し、
その帯状部が幅の５０倍以上の長さを有すると共に、帯
状部の側面が水平面に対し５〜６０度の傾斜面からなる
ことを特徴とする光拡散板、及びその光拡散板を視認側
のセル表面又は装置表面の一方又は双方に有することを
特徴とする液晶表示装置を提供するものである。

【０００７】

【発明の効果】本発明の光拡散板は、光透過性や帯状部
による屈折効果等に基づいて光の吸収損失や戻り光によ
る反射損失が小さく、光の拡散効率や利用効率に優れて
いる。また帯状部の側面等を介して入射角が一定以上に
大きい光の透過を反射・屈折等により防止し、入射角の
大きい光を選択的にカットすることができる。その結
果、かかる光拡散板を従来の液晶セルに適用した場合に
も視野角の大きい劣悪情報光の混入を防止して、輝度に
優れる良視認性の液晶表示装置を形成でき、また光の効
率よい拡散に基づいて大視野角方向にも充分に光を分配
し、大視野角方向のコントラスト比にも優れる良視認性
の液晶表示装置を形成することができる。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明の光拡散板は、透明な基材上
に、微細な突起又は溝部からなる光透過性の帯状部の多
数を有し、その帯状部が幅の５０倍以上の長さを有する
と共に、帯状部の側面が水平面に対し５〜６０度の傾斜
面からなるものからなる。その例を図１、図２に示し
た。１１が透明基材、１２が突起からなる帯状部、１３
が溝部からなる帯状部であり、２１，２２が帯状部の側
面である。

【０００９】基材は、ガラスやポリマー等の適宜な透明
性の物質で形成することができる。一般には使用の波長
光、特に可視光に対して良好な透明性を示すポリマーで
形成される。そのポリマーの例としては、ポリオレフィ
ン、各種合成ゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポ
リスチレン、ポリアミド、セルロース、ポリビニルアル
コール、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エ
ステル、ポリウレタン、ポリウレタンアクリレート、エ
ポキシアクリレートなどがあげられる。

【００１０】帯状部は、基材上に微細な突起や溝部、あ
るいは突起と溝部の組合せ物として設けることができ
る。その帯状部は、基材への異種材料による付設物とし
て形成されていてもよいが、光の利用効率等の点よりは
同じ材料にて基材と一体的に形成されていることが好ま
しい。帯状部は、光透過性の材料で形成され、その材料
としては上記の基材で例示したものなどがあげられる。

【００１１】帯状部を形成する突起又は溝部の形状につ
いては、特に限定はなく、例えばその断面ないし端面に
基づいて、プリズム形やドーム形、あるいはその頂部を
カットした形態の台形、さらには階段状ないしステップ
部を設けた多段形状などの適宜な形状とすることができ
る。また底面に基づいた形状においても例えば長方形や
楕円形、六角形等の多角形などの適宜な形状とすること
ができ、その各辺はジグザグ線からなっていてもよい。

【００１２】帯状部は、幅の５０倍以上、就中１００倍
以上、特に１０００倍以上の長さを有する形態に形成さ
れる。これにより、入射角の大きい光を効率よくカット
する機能を持たせることができる。帯状部の幅は、使用
目的に応じて適宜に決定しうる。回折現象を抑制する点
よりは５μm以上の幅とすることが好ましい。なお画素
サイズが１００〜３００μmの液晶セルに使用する場合
には、３００μm以下の幅とすることが好ましい。

【００１３】また帯状部は、輝度等に関係する光の利用
効率やカット能の向上をはかる点などより、その長さ方
向の側面が水平面に対し５〜６０度、好ましくは１０〜
４５度の傾斜面となるように形成される。

【００１４】帯状部は、基板上に多数が配置される。各
帯状部は、同じ形状のものであってもよいし、異なる形
状のものであってもよい。従って、例えば突起からなる
帯状部と溝部からなる帯状部との組合せ、プリズム形の
帯状部とドーム形又は／及び台形の帯状部との組合せ、
頂角や曲率半径又は辺の長さの異なるプリズム形やドー
ム形又は台形からなる帯状部の組合せなどの任意な組合
せとすることができる。また異なる帯状部の組合せから
なる場合、その異なりに連続性や段階性等の規則性があ
ってもよいし、規則性のないランダムなものであっても
よい。

【００１５】多数の帯状部の配列状態についても任意で
あり、ランダムな配列であってもよいし、例えば縦列や
横列や斜列、あるいは縦横列や縦斜列、横斜列や縦横斜
列等の縦列と横列又は／及び斜列との適宜な組合せから
なる規則的な配列などであってもよい。従って、ストラ
イプ状の配列、三角状や格子状等の多角状の配列なども
含まれる。

【００１６】前記の帯状部の配列において、各帯状部間
には所定幅の平面部を設けることもできるし、平面部の
ない各帯状部が隣接した状態とすることもできる。平面
部を設ける場合、その寸法は任意に決定してよく、また
各平面部の大きさは同じであってもよいし、ランダムあ
るいは規則的に異なっていてもよい。

【００１７】なお図１（ａ），（ｂ）にプリズム形の突
起からなる帯状部１２を縦横列の状態で有するもの、ま
た図２（ａ），（ｂ）にプリズム形（逆三角形）の溝部
からなる帯状部１３をストライプ状に有するもの、さら
に図３にドーム形の突起からなる帯状部１４を縦列及び
横列で有するものを例示した。なおプリズム形の帯状部
をストライプ状に設ける場合、モアレの発生を防止する
点より、両側端部のストライプの角度は直角ないしそれ
に近い角度とすることが好ましい。

【００１８】本発明の光拡散板の製造は、例えば目的と
する帯状部が形成される所定の型上に熱や紫外線ないし
放射線等で重合処理できる液状の透明基材形成材を流延
して重合処理する方法、目的とする帯状部が形成される
所定の金型等に熱可塑性樹脂を押付けてその金型等の面
形状を転写する方法、目的とする帯状部が形成される所
定の金型等に熱可塑性樹脂を充填する方法、溶剤溶液や
溶融液等としたポリマーを所定の形状を有するノズルか
ら台上に押出して固化させる方法、基材上に別途形成の
帯状部を付設する方法などの適宜な方法で形成すること
ができる。

【００１９】光拡散板の厚さは、使用目的等に応じて適
宜に決定でき、一般には３０μm以上、就中３０μm〜２
０mm、特に５０〜５００μmとされる。また帯状部の高
さ又は深さも、使用目的等に応じて適宜に決定できる
が、一般には１０mm以下、就中０．１μm〜１mm、特に
１〜５００μmとされる。

【００２０】本発明の光拡散板は、帯状部又は／及び平
面部に、その帯状部よりも微細な突起又は／及び溝部を
有する高次の凹凸形状を有していてもよい。その突起又
は溝部は、例えば球状、円錐状、角錐状などの任意な形
状を有するものであってよく、配置状態も任意である。

【００２１】また本発明の光拡散板は、基材の片面又は
両面に帯状部を有するものであるが、その帯状部の形成
面は保護層でカバーされていてもよい。保護層の形成に
は、ポリマー等の適宜な透明材料を用いることができ
る。光拡散効率等の点よりは、基材、特に帯状部を形成
する材料と屈折率が大きく異なる材料で保護層を形成す
ることが好ましい。

【００２２】前記の保護層は、図４に例示の如く被着体
に接着するための粘着層などからなる接着層２として形
成することもできる。粘着層の形成には、例えばアクリ
ル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤などの
接着対象に応じた適宜なものを用いることができ、透明
性や耐候性等に優れるものが好ましい。

【００２３】粘着層の付設は、適宜な塗工機を用いて粘
着剤を塗工する方式や、セパレータ上に設けた粘着層を
移着する方式などの粘着テープ等の形成方法に準じた適
宜な方式で行うことができ、両面粘着テープも用いう
る。粘着層の厚さは、使用目的に応じて決定でき、一般
には１〜５００μmとされる。なお粘着層は、実用に供
するまでの間、セパレータ３などを仮着して保護してお
くことが好ましい。

【００２４】本発明の光拡散板は、片面又は両面に帯状
部を設けた基材、またはその保護層付設物の２枚又は３
枚以上の積層物として形成することもできる。その場
合、帯状部の交差角度などについては特に限定はない。
２枚の基材を積層する場合にモアレの発生を防止する点
などよりは、帯状部、特にストライプ状のプリズム形帯
状部が直角ないしそれに近い角度で交差するように積層
することが好ましい。

【００２５】光拡散板には、その表面に防眩処理又は反
射防止処理を施すこともできる。かかる処理は、反射光
による視認妨害の防止に有効である。防眩処理又は反射
防止処理は、従来に準じて施すことができる。ちなみに
反射防止層は、例えばフッ化マグネシウムや屈折率が
１．３８以下のフッ素系樹脂等を用いてなる５０〜３０
０nm厚の低屈折率透明膜や多層薄膜などとして形成する
ことができる。

【００２６】本発明の光拡散板は、例えば表示装置にお
ける画像光の拡散などの種々の目的に用いることができ
る。特にプロジェクションテレビの如き各種のプロジェ
クション式の表示装置や液晶式の表示装置などに好まし
く用いることができる。光拡散板における帯状部の形状
や大きさ、配置状態などで光の拡散状態を制御でき、使
用対象の発光形態などに対応した光拡散板を用いること
で戻り光等による損失を有効に低減することができる。

【００２７】特に液晶表示装置の入射角の大きい光、す
なわちコントラスト比の低下や反転画像等の視認性低下
の原因となる視野角の大きい方向の光をカットする点よ
りは、本発明の光拡散板を液晶表示装置の視認側に配置
することが好ましい。その場合、光拡散板は液晶セルの
視認側表面に配置してもよいし、装置全体の視認側表面
に配置してもよく、またその両方に配置してもよい。

【００２８】本発明の光拡散板を液晶表示装置等の各種
の装置に適用するに際しては、偏光板との積層体とした
積層偏光板として用いることもできる。その例を図５、
図６に例示した。１が光拡散板で、２が接着層であり、
４が偏光板、５が位相差板である。

【００２９】図６に例示の積層偏光板は、偏光板４に位
相差板５を積層してなる楕円偏光板を用いたものであ
る。位相差板の付加による楕円偏光化は、液晶セル等の
複屈折性による位相差、さらにはその位相差の視角によ
る変化を補償して、コントラストや白黒表示等の視認性
などの向上を目的とする。なお図例では、液晶セル等に
接着するために粘着剤からなる接着層２を偏光板又は位
相差板の外側に付設して、それをセパレータにて仮着保
護した状態を示している。

【００３０】前記の偏光板には適宜なものを用いること
ができ、特に限定はない。一般には、ポリビニルアルコ
ールの如き親水性高分子からなるフィルムをヨウ素の如
き二色性染料で処理して延伸したものや、ポリ塩化ビニ
ルの如きプラスチックフィルムを処理してポリエンを配
向させたものなどからなる偏光フィルム、ないしそれに
樹脂やガラス等からなる保護層ないし補強層を設けたも
のなどが用いられる。

【００３１】一方、位相差板としても適宜なものを用い
ることができ、特に限定はない。一般には、樹脂フィル
ムの一軸又は二軸等による延伸フィルムが用いられる。
その樹脂フィルムとしては、適宜なものを用いうるが、
光透過率が８０％以上の透明性に優れるものが好まし
い。その例としては、ポリカーボネート、ポリアリレー
ト、ポリスルホン、ポリエチレンやポリプロピレンの如
きポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビ
ニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリア
ミドなどからなる樹脂フィルムがあげられる。

【００３２】延伸処理に用いる樹脂フィルムは、例えば
キャスティング法や、押出法等の適宜な方式で形成した
ものであってよい。キャスティング法等の溶液製膜法が
厚さムラや配向歪ムラ等の少ない樹脂フィルムを得る点
より好ましい。樹脂フィルムの厚さは、目的のリターデ
ィション値等の使用目的に応じて適宜に決定しうるが、
一般には１０〜５００μm、就中２０〜２００μmとされ
る。

【００３３】なお樹脂フィルムの延伸処理には、例えば
熱収縮性フィルムとの接着下に加熱延伸する方式等によ
り、位相差板における光軸のずれを制御する方式なども
採りうる。また位相差板は、単層のフィルムで形成され
ていてもよいし、同種又は異種のフィルムの積層体とし
て形成されていてもよい。さらに、等方性の透明な樹脂
層やガラス層等で保護ないし補強されていてもよい。

【００３４】光拡散板と偏光板や位相差板との積層に
は、例えばアクリル系等の透明な接着剤、ないし粘着剤
などを用いることができる。その接着剤等の種類につい
ては特に限定はない。位相差板等の光学特性の変化を防
止する点より、硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要し
ないものが好ましく、長時間の硬化処理や乾燥時間を要
しないものが望ましい。なお屈折率が異なるものを積層
する場合には、反射損の抑制などの点より中間の屈折率
を有する接着剤等が好ましく用いられる。

【００３５】本発明の光拡散板を有する上記した液晶表
示装置を図７、図８に例示した。図７は液晶セルの視認
側表面に光拡散板を配置したものであり、図８は装置全
体の視認側表面に光拡散板を配置したものである。なお
図７、図８において、１は光拡散板、４は偏光板、５は
位相差板、６はカラー表示式の液晶セル、７はバックラ
イトシステムである。

【００３６】前記において光拡散板としては、帯状部を
ストライプ状、ないし縦列（横列）状態で有するものが
特に好ましい。ちなみに、一方向のストライプの場合、
そのストライプを縦方向に配置することで画面の左右方
向の、またストライプを横方向に配置することで画面の
上下方向の視認性を改善することができる。従って画面
の改善したい視認方向とは垂直な方向に帯状部を配列さ
せることで目的方向の視認性を改善することができる。
その場合、装置の画素と帯状部に基づく干渉モアレの発
生を防止する点よりは、水平方向を基準に±１５〜７５
度の範囲で帯状部を傾斜配置することが好ましい。

【００３７】液晶表示装置は一般に、光拡散板、偏光
板、位相差板、液晶セル、バックライト、反射板等の構
成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどによ
り構成されるが、本発明においては上記した光拡散板を
用いる点を除いて特に限定はなく従来に準じて形成する
ことができ、プロジェクション式の表示装置等の他の用
途においても同様である。

【００３８】

【実施例】

実施例１ １５０℃の金型に厚さ２００μmのポリメタクリル酸メ
チル板を２０kgf／cm²の圧力で３０秒間プレスして、底
辺（幅）が７０μmで側面が水平面に対し３０度傾斜し
た三角プリズムが表面に３５μmの間隔でストライプ状
に配列した光拡散板を得た。

【００３９】実施例２ 側面の水平面に対する傾斜角を４５度とした三角プリズ
ム形状としたほかは実施例１に準じて光拡散板を得た。

【００４０】実施例３ メタクリル酸メチル１００重量部とトリエチレングリコ
ールジメタクリレート１０重量部とパーロイルＴＣＰ１
部とベンゾイルパーオキシド１部の混合液を、離型処理
した凹凸面を有する金型と鏡面金型をスペーサを介して
配置した隙間に充填し、６０℃で３時間、ついで９０℃
で５時間加熱して硬化させ、底辺が７０μmで側面が水
平面に対し３０度傾斜した三角プリズムが表面に３５μ
mの間隔でストライプ状に配列した厚さ約３００μmの光
拡散板を得た。

【００４１】比較例１ 側面の水平面に対する傾斜角を６８度とした三角プリズ
ム形状としたほかは実施例１に準じて光拡散板を得た。

【００４２】比較例２ 側面の水平面に対する傾斜角を６８度とした三角プリズ
ム形状としたほかは実施例３に準じて光拡散板を得た。

【００４３】比較例３ シリカ粒子３０重量部とメタクリル酸メチル１００重量
部とトリエチレングリコールジメタクリレート１０重量
部とパーロイルＴＣＰ１部とベンゾイルパーオキシド１
部の混合液を、鏡面金型同士をスペーサを介して配置し
た隙間に充填し、６０℃で３時間、ついで９０℃で５時
間加熱して硬化させて平板タイプの厚さ約３００μmの
光拡散板を得た。

【００４４】実施例、比較例で得た光拡散板を液晶表示
装置の視認側に配置し（図８）、正面方向の輝度と、反
転画像が現れる角度を調べた。前記の結果を次表に示し
た。なお表中のブランクは、光拡散板を配置しない場合
の値である。

【００４５】前記の実施例１，２，３の場合には、表よ
り正面輝度を良好に維持しつつ、表示が反転する領域の
発生を防止できることがわかり、また視野角の大きい領
域での表示品位も良好で視野角特性に優れていた。一
方、比較例１，２の場合には、表示の反転は生じないも
のの視野角の大きい領域では表示品位が著しく劣り、正
面輝度の低下も大きくて視認性に劣るものであった。さ
らに比較例３の場合には、ブランクの場合とほぼ同じで
あり、表示の反転領域の発生について改善効果は認めら
れなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）光拡散板例の帯状部部分の断面図 （ｂ）同光拡散板例の平面図

【図２】（ａ）他の光拡散板例の断面図 （ｂ）同光拡散板例の平面図

【図３】さらに他の光拡散板例の平面図

【図４】さらに他の光拡散板例の断面図

【図５】積層偏光板例の断面図

【図６】他の積層偏光板例の断面図

【図７】液晶表示装置例の断面図

【図８】他の液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：光拡散板 １１：透明基材 １２，１３，１４：帯状部 ２１，２２：側面 ２：接着層 ４：偏光板 ５：位相差板 ６：カラー表示式の液晶セル ７：バックライトシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ (72)発明者 本村 弘則 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 吉見 裕之 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な基材上に、微細な突起又は溝部か
   らなる光透過性の帯状部の多数を有し、その帯状部が幅
   の５０倍以上の長さを有すると共に、帯状部の側面が水
   平面に対し５〜６０度の傾斜面からなることを特徴とす
   る光拡散板。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光拡散板において、突
   起又は溝部がプリズム形、台形又はドーム形であり、そ
   の帯状部が所定幅の平面部を介し配置されてなるもの。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光拡散板におい
   て、帯状部が縦列、横列、斜列、縦横列、縦斜列、横斜
   列、又は縦横斜列の状態に配置されてなるもの。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の光拡散板におい
   て、帯状部又は平面部に、より微細な突起又は溝部を有
   するもの。
5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載の光拡散板の積層物
   からなることを特徴とする光拡散板。
6. 【請求項６】 請求項１〜５に記載の光拡散板におい
   て、表面に防眩処理層又は反射防止層を有するもの。
7. 【請求項７】 請求項１〜６に記載の光拡散板と偏光板
   との積層体からなることを特徴とする積層偏光板。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の積層偏光板において、
   偏光板が楕円偏光板からなるもの。
9. 【請求項９】 請求項１〜６に記載の光拡散板を視認側
   のセル表面又は装置表面の一方又は双方に有することを
   特徴とする液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項７又は８に記載の積層偏光板を
    視認側のセル表面又は装置表面の一方又は双方に有する
    ことを特徴とする液晶表示装置。