光拡散板及びそれを用いたバックライト装置
【課題】 拡散性の優れた光拡散板を提供する。
【解決手段】 一対の対向した透明な上下基板１、２の間に高分子材料４と液晶材料５からなる拡散層３を封止部材７を介して封止して拡散板１０を形成する。高分子材料４は紫外線を照射して３次元網目状のポリマー分散構造にし、そして、ポリマー分散構造の中に、常光屈折率と異常光屈折率の屈折率差が０．１５〜０．３の液晶材料を分散させる。そして、この光拡散板１０をプリズムシートの上部に配設してバックライト構造を形成する。
【解決手段】 一対の対向した透明な上下基板１、２の間に高分子材料４と液晶材料５からなる拡散層３を封止部材７を介して封止して拡散板１０を形成する。高分子材料４は紫外線を照射して３次元網目状のポリマー分散構造にし、そして、ポリマー分散構造の中に、常光屈折率と異常光屈折率の屈折率差が０．１５〜０．３の液晶材料を分散させる。そして、この光拡散板１０をプリズムシートの上部に配設してバックライト構造を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散性の高い拡散板とそれを用いたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコン、携帯電話機、ＰＤＡなどのさまざまな機器において、消費電力が少ないこと、小型化や薄型化が可能であること、などの理由から発光ダイオード（以降、ＬＥＤと言う）を用いた照明が普及してきている。
なかでも、液晶表示パネルを用いた表示機器のバックライト装置においては、さまざまな構造の下で広く用いられてきている。
【０００３】
図６に示すバックライト構造は、下記の特許文献１に示された直下型バックライトユニットを示したものである。なお、図６は説明しやすいようにその主旨を逸脱しないように書き直ししたバックライト構造の側面図を示したものである。
図６において、上から順に、１３０は液晶表示パネルである。この液晶表示パネル１３０は、内面に画素形成用の電極を有するガラスからなる第１の基板１３１と第２の基板１３２との間に液晶層が挟持され、その外面に第１の偏光板１３６と第２の偏光板１３７を設けた構成からなる。
【０００４】
液晶表示パネル１３０の背面側には光学補償シート積層体１２０が配設されている。この光学補償シート積層体１２０は、第１の拡散シート１２１、第１のプリズムシート１２２、第２のプリズムシート１２３、第２の拡散シート１２４の順で積層されたものからなる。
光学補償シート積層体１２０の背面側には第１の空気層１４１を挟んで導光板１１１が配設され、この導光板１１１の下面には複数個の円盤状の光拡散板１１２が接着剤を介して設けられている。
【０００５】
また、導光板１１１の背面には、第２の空気層１４２を挟んでＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）なるＬＥＤ１０３が複数配設されている。このＲ、Ｇ、ＢなるＬＥＤ１０３はＬＥＤアレイ１０２に設けられており、ＬＥＤアレイ１０２は反射板１０１上に接着によって保持されている。
【０００６】
導光板１１１に設けられた円盤状の光拡散板１１２はＬＥＤ１０３の真上に設けられており、ＬＥＤ１０３の光を第２の空気層１４２内に反射、散乱させる働きもなしている。つまり、ＬＥＤ１０３は点発光をなすため光軸上の光度が一番高い。そこで、真上に設けた円盤状の光拡散板１１２でもって分散、散乱させて光軸上の光度を低く抑制すると共に、光度の均一性を向上させる働きをさせている。
【０００７】
また、第１のプリズムシート１２２と第２のプリズムシート１２３はプリズム溝が平行に設けられた形状をなしており、第１のプリズムシート１２２と第２のプリズムシート１２３はお互いのプリズム溝が直交するように配置されている。
【０００８】
また、第１の拡散シート１２１及び第２の拡散シート１２４は導光板１１１の出射面から拡散された出射光の角度を絞って光学補償シート積層体１２０での中央輝度を効率的に向上させる働きをさせている。
【０００９】
特許文献１によれば、このようなバックライト構造をとることにより輝度ムラや色度ムラの発生を減少させるとされている。
【００１０】
光拡散板や光拡散シートに関しては、従来からさまざまな構成のものが知られている。例えば、下記の特許文献２に示された拡散板は、プロピレン重合体中に光拡散剤を分散した構成をなしている。また、光拡散剤としては無機ガラス粒子，シリカ粒子，水酸化アルミニウム粒子，炭酸カルシウム粒子，硫酸バリウム粒子，酸化チタン粒子などの無機粒子、スチレン系重合粒子，アクリル系重合粒子，シロキサン系重合粒子などの有機粒子などが挙げられている。
【００１１】
また、下記の特許文献３に示された拡散板はプリズムレンズが複数並列された拡散板で、プリズムレンズの断面形状は直線が４本以上の斜辺と曲線からなる頂点とを左右対称に連結した形状をなす拡散板である。
【００１２】
特許文献３によれば、直下型のバックライト構造で、冷陰極管などの線状の光源の上部にプリズムレンズの拡散板を配設すると輝度の低下を防ぎ、かつランプムラを消すことかできるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２４９９４２号公報
【特許文献２】特開２００８−８３６６０号公報
【特許文献３】特開２００８−３０４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ＬＥＤは点発光に近いため、光軸上では輝度が非常に高く、光軸から遠ざかるに従って輝度が低下し、輝度分布の差が著しいなどの問題がある。
特許文献１に示されたバックライト構造は、導光板１１１の下面に設けた円盤状の光拡散板１１２でもってＬＥＤの輝度分布の著しい差を和らげる働きをさせ、更に、第１の拡散シート１２１、及び第２の拡散シート１２４でもって全体的に輝度分布の均一性の向上と輝度の向上を図っているものである。
しかしながら、特許文献１の構造は、バックライトを構成する部品が多く、コスト的に見ると大変高いものになる。また、バックライト構造の厚みも厚いものとなり、薄型化を図るには限度を有する。
【００１５】
次に、特許文献２に示された拡散板の構成は、光拡散粒子を樹脂の中に分散した構成をとる。拡散粒子を用いた構成は、樹脂や粒子に吸収される光、あるいはまた、拡散板の中での四方、八方への散乱を繰り返す中で減光する光などが現れて、光の利用効率が低下して輝度が低下するという問題が現れる。また、ＬＥＤのごとく輝度分布の差が著しい光源に対しては、輝度のムラを完全に消し去るのは難しい。
【００１６】
また、特許文献３に示された拡散板の構成は、プリズムレンズの形成は金型から転写して形成することになるが、プリズムレンズの形状は金型の形状精度によって決まる。形状が複雑であるので精度良く金型の形状を成形するのは難しく、従って、精度の良いプリズムレンズの形状が得難い。
【００１７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、安いコストで製作でき、明るく、そして、均一なる輝度分布が得られる拡散板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
課題を解決するための手段として、本発明の光拡散板は、少なくとも一対の透明基板と透明な高分子材料、液晶材料、封止部材とからなり、対向した一対の透明基板内に封止部材を介して高分子材料と液晶材料を封止したことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の光拡散板は、高分子材料は紫外線照射によって硬化していることを特徴とするものである。
【００２０】
高分子材料（モノマー）は紫外線照射によってモノマーが重合して３次元網目状のポリマーネットワークを形成する。そして、そのポリマーネットワークの中に液晶材料（例えば、ネマティック液晶材料など）を分散させると、液晶分子の長軸がランダムな方向に配向する。つまり、巨視的にみると不規則な方向に配向しているのと同じ状態になる。そのため、液晶分子の屈折率とポリマーネットワーク状の樹脂の屈折率とが異なってきて、光の散乱、即ち、光の拡散が発生する。
【００２１】
対向した一対の透明基板内に封止部材を介して高分子材料（モノマー）と液晶材料を封止して紫外線照射を行うと、モノマーが重合して硬化状態になる。そして、対向した一対の透明基板と固定状態になって、形状が変形することのない平板状態の拡散板が得られる。
また、透明性の優れた高分子材料、及び液晶材料を用いることで光吸収を少なく抑えて光の利用効率を高めることができる。また、拡散性の優れた拡散板が得られる。
【００２２】
また、本発明の光拡散板は、液晶材料が屈折率差が０．１５〜０．３の範囲にある液晶材料あることを特徴とするものである。
【００２３】
液晶材料は優れた散乱特性を持つ材料が好ましい。そのような液晶材料としてはネマティック液晶などが挙げられ、特に、異常光屈折率と常光屈折率の差が比較的大きく、屈折率差が０．１５〜０．３の範囲のものが好ましい。このような屈折率差の液晶材料を用いると光の散乱特性が良く現れる。
また、このような液晶材料を用いることで、発光色の色選択吸収や選択反射も生じないので、光の減光を抑えて明るさを向上させる。
【００２４】
また、本発明の光拡散板は、対向する一対の透明基板の隙間が１０〜３０μｍであることを特徴とするものである。
【００２５】
隙間が１０μｍより小さいと、散乱効果は小さくなって輝度分布の均一性が低下する。また、隙間を３０μｍより大きくしても散乱効果は余り伸びない。薄型化を考慮すると１０〜３０μｍの範囲が好適である。
【００２６】
また、本発明の光拡散板は、部分的に光散乱度合いが異なる部位を有することを特徴とするものである。
【００２７】
部分的に光散乱度合いが異なることによって、光拡散の調整が可能になる。例えば、ＬＥＤなる光源を用いた場合、ＬＥＤは点発光に近いので光軸上の所は輝度が高く、周辺は輝度が低い。
輝度の高い部分は散乱度合いを大きくし、輝度の低い部分は散乱度合いを小さくすることによって、全体的に輝度分布を均一にすることができる。
なお、本発明においては、散乱度合いが大きいとは、散乱が活発に行われる状態を表しており、散乱度合いが小さいとは、散乱が少ない状態を表している。以降、この定義の下で、散乱度合いが大きい、散乱度合いが小さいと表現する。
【００２８】
また、本発明の光拡散板は、光拡散板の上面または下面の少なくともいずれかに、透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明な被覆膜を有することを特徴とするものである。
【００２９】
このような構成をとることにより、反射防止効果が生まれ、光拡散板への入射光量を増やすことができる。また、キズ防止効果も得ることができる。
【００３０】
また、本発明の光拡散板を用いたバックライト装置は、前記光拡散板を光源の光出射側に配置したことを特徴とするものである。
【００３１】
この配置構造をとることにより、光源の出射光の輝度ムラを光拡散板によって制御することが可能になる。また、輝度を均一に抑制することができる。
【００３２】
また、本発明の光拡散板を用いたバックライト装置は、光拡散板を液晶表示パネルの下面側偏光板に積層して前記偏光板と一体化したことを特徴とするものである。
【００３３】
光拡散板を偏光板と一体化することで、液晶表示パネルにおける表示画像の視野角を広げることができる。また、バックライト装置を備えた液晶表示パネルの薄型化の効果も得られる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光拡散板によれば、拡散性能が高められて明るく、そして、均一な輝度分布が得られる。また、安いコストでバックライト構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る光拡散板の模式的に示した要部断面図とその働きを説明する模式的に示した説明図である。
【図２】図１に示す光拡散板における光の拡散状態を説明する模式的に示した説明図である。
【図３】実施例１に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図である。
【図４】図３における光拡散板の模式的に示した要部断面図である。
【図５】実施例２に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図である。
【図６】特許文献１に示された直下型バックライトユニットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態について、図１、２を用いて説明する。なお、図１は本発明の実施形態に係る光拡散板の模式的に示した要部断面図とその働きを説明する模式的に示した説明図である。また、図２は図１に示す光拡散板における光の拡散状態を説明する模式的に示した説明図を示している。
【００３７】
図１において、１は透明な上基板、２は透明な下基板で、対向した一対なる透明基板をなす。３は拡散層で、４は透明な高分子材料、５は液晶材料である。高分子材料４は紫外線照射によって３次元網目状のポリマーネットワーク（図示せず）を形成しており、その３次元網目の中に液晶材料５を分散させて拡散層３を構成している。つまり、拡散層３はポリマー分散型の構造をなしている。また、７は封止部材で、１０は光拡散板である。また、Ｎは入射光、Ｐｍは前方散乱出射光、Ｐｎは後方散乱出射光を表している。
【００３８】
図１に示す光拡散板１０は、対向する上下基板１、２の所定の隙間の中に、拡散層３を構成するところの高分子材料４と液晶材料５を封止部材７でもって封止し、紫外線を照射して高分子材料を重合させ、３次元網目状のポリマーネットワークを形成した構成をなしている。つまり、ポリマー分散型の拡散板の構造をなしている。
【００３９】
本発明においては、高分子材料（モノマー）と液晶材料（例えば、ネマティック液晶材料など）の混合材料、つまり、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）モードの液晶材料を用いている。紫外線照射によってモノマーが重合して３次元網目状のポリマーネットワークを形成し、そのポリマーネットワークの中に液晶材料が分散した状態になっている。
従って、図１に示すように、液晶材料５は、その液晶分子の長軸がランダムな方向に配向している。つまり、巨視的にみると、液晶分子が不規則な方向に配向しているのと同じ状態になっている。
このため、液晶分子の屈折率とポリマーネットワーク状の樹脂の屈折率とが異なってきて光の散乱が発生する。
【００４０】
ここで、高分子材料（モノマー）４は、透明なポリマーが用いられるが、ポリマーとしては、紫外線硬化性アクリル樹脂が挙げられ、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するのが好ましい。
中でも、フッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂は散乱特性が良好な光変調層を作製でき、経時変化も生じ難く好ましい。この様な材料としては２−エチルヘキシルアクリレート，２−ヒドロキシエチルアクリレート，ネオペンチルグリコールドアクリレート，ヘキサンシジオールジアクリレート，ジエチレングリコールジアクリレート，ポリエチレングリコールジアクリレート，トリプロピレングリコールジアクリレートなどがある。
【００４１】
次に、液晶材料５はネマティック液晶，スメクティック液晶，コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２種類以上の液晶性化合物の物質を含んだ混合物でも良い。
また、ネマティック液晶としては、異常光屈折率と常光屈折率の差の比較的大きいシアノビフェニール系のネマティック液晶、または、経時変化に安定なフッ素系、クロル系のネマティック液晶が好ましく、中でもクロル系のネマティック液晶が散乱特性も良く、経時変化も生じ難く最も好ましい。
【００４２】
液晶材料５の常光屈折率が１．４９〜１．５４で、異常光屈折率と常光屈折率との屈折率差が０．１５〜０．３０の範囲の液晶材料を用いるのが好ましい。この屈折率差の範囲より小さくても、また、大きくても散乱効果が得られなくなる。
その中で、常光屈折率が１．５０〜１．５３、且つ、屈折率差が０．２以上０．３０以下のクロル系のネマティック液晶が好適なものとして挙げることができる。
【００４３】
拡散層３における液晶材料５の配合割合は、一般には、３０〜９０重量％程度で、３０％より少なく、また、９０％より多くなると高分子材料と液晶材料の各材料の体積差が取れなくなり散乱特性が低下する。
【００４４】
紫外線の照射は混合材料（高分子材料と液晶材料の混合材料）を一対の基板に封入後に行う。
紫外線照射は水銀ランプを用い、温度は通常４０°Ｃ前後の温度で、強度は２０〜８０ｍＷ／ｃｍ２、時間は３０〜１２０秒の範囲の中で散乱特性などを考慮して適宜に設定するのが良い。
【００４５】
一対の上下基板１、２は透明なガラスや透明な樹脂フィルムなどが用いられる。ガラスとしてはソーダガラスや石英ガラス，ホウケイ酸ガラス，普通板ガラスなどのものが利用される。ガラスの板厚は特に限定するものではないが、薄いもので２００μｍ前後のものを使用することも可能である。
また、樹脂フィルムを用いる場合は、耐湿性や耐衝撃性、耐薬品性などに優れた樹脂フィルムが用いられる。このようなものとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂，ポリカーボネイト樹脂，ポリイミド樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリエチレン樹脂などの樹脂フィルムが挙げられる。フィルムの厚みは特に限定するものではないが、１００μｍ以上のものが使用可能である。
【００４６】
封止部材７はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、または紫外線硬化性樹脂などで形成する。なお、図示はしていないが、所定の厚みに形成するためにスペーサボールなどのスペーサを分散したものを用いる。上基板１または下基板２のいずれか一方に、一部分に開口部を設けた状態で印刷方法などの方法で封止部材を形成し、上下基板１、２を所定の隙間を設けて貼合わせ、焼成方法や紫外線照射方法などで封止部材を硬化させる。
そして、上下基板１、２の隙間の中に、一部分の開口部から、高分子材料４と液晶材料５の混合材料を注入し、注入後に開口部を紫外線硬化樹脂で塞ぐことによって、上下基板１、２の間に高分子材料４と液晶材料５が封止される。
【００４７】
ここで、上下基板１、２の隙間は１０〜３０μｍの範囲にするのが好ましい。隙間が１０μｍより小さいと、光の散乱度合いが小さくなって拡散性が低下する。また、隙間を３０μｍより大きくすると散乱度が飽和してしまい、拡散効果は伸びない。また、厚くなると加工性の問題が生まれる。例えば、上下基板１、２を樹脂フィルムで形成した場合などは切断加工性が悪くなる。また、厚くなると液晶材料と高分子材料の使用量が多くなってコストアップをきたすなどの問題も生じる。
隙間を１０〜３０μｍの範囲に設定することで、薄型化にも寄与できるものである。
【００４８】
次に、上記の構成をなす光拡散板１０に矢印で示した入射光Ｎが入射すると、拡散層３で散乱が生じ、図中での上部側（前方側）に前方散乱出射光Ｐｍが分散して出射する。また、同時に、入射光Ｎの入射側（後方側）にも後方散乱出射光Ｐｎも現れる。
上記構成のポリマー分散型の拡散板における光分散特性は図２に示すような特性を有する。図２は拡散板のある部位Ｏに、垂直光及び垂直に近い入射光が拡散板内で拡散し、その拡散による光度の分布状態を模式的に示したもので、Ｑは光度の分布カーブである。９０°は部位Ｏにおける垂直方向を示している。また、分布カーブＱにおいて、Ａは部位Ｏより左側での輝度の最大点、Ｃは右側での輝度の最大点、Ｂは９０°線上での輝度を表している。
図２から分かるように、部位Ｏから左右に、大きく２つの方向に指向性を持つような形で分散する。そして、ちょうどラクダのこぶを示すような状態の光度の分布を示す。
【００４９】
ポリマー分散型の拡散板においては、紫外線の照射条件などの調整によって散乱度合いを変えることができる。例えば、紫外線の照射強度を大きくすると光の散乱度合いは大きくなり、強度を小さくすると光の散乱度合いは小さくなる。
このことを輝度の分布カーブＱで説明すると、光の散乱度合いが大きくなるとＢ点の値が低くなり、ＡＣ間の距離が大きくなる。つまり、部位Ｏでの光度は下がり、２つの最大点Ｂ、Ｃ間の距離が広がり、拡散の範囲が広がるようになる。
一方、光の散乱度合いが小さくなるとＢ点の値が高くなり、ＡＣ間の距離は小さくなる。つまり、部位Ｏでの光度が上がり、２つの最大点Ｂ、Ｃ間の距離が狭くなり、拡散の範囲が狭くなるようになる。
【００５０】
このように、光源の指向特性や光度特性などを考慮して適宜な照射条件を設定することにより、散乱度合いが均一になるように調整することができる。これは、輝度を均一にできる効果を得る。
【００５１】
また、図１に示す光拡散板１０は、紫外線照射は全体に同一強度にて行ったものであるが、光源の指向特性や光度特性を考慮して、光度の高い部分は照射強度を大きくして散乱度合いを大きくし、光度の低い部分は照射強度を小さくして散乱度合いを小さくするようにすれば、全体的に光度が均一に抑えられるようになる。つまり、輝度が均一に抑えられるようになる。
【００５２】
また、透明な高分子材料と液晶材料を用いていることから、光吸収も少なく、発光色の色選択吸収や選択反射も生じないので、光の減衰や減光を抑えることができる。
このことは、拡散板からの出射光量を増やすことになって明るさが増す効果を得る。
【００５３】
また、図１に示す光拡散板１０の光入射側の外面に、上下基板１、２の光屈折率より小さい屈折率の被覆膜を設けることによって、拡散板１０からの光反射を少なくし、拡散板１０への入射光を増やすことができる。これは、拡散板１０からの拡散した出射光量を増やすことになって、輝度を高める効果を生む。
また、被覆膜を有することで、拡散板１０のキズ発生防止などの働きもなす。
【００５４】
以下、実施例を挙げるなかで、本発明の更なる詳細を説明する。
【実施例１】
【００５５】
実施例１に係る光拡散板、及びその光拡散板を用いたバックライト装置について、図３、４を用いて説明する。図３は実施例１に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図で、図４は図３における光拡散板の模式的に示した要部断面図を示している。なお、前述の実施形態における構成部品と同一仕様をなす構成部品は同一符号を付与し、その詳細説明は必要限度に留めることにする。
【００５６】
最初に、図３に示した符号について、図の下方から順次説明する。２１は光源の取付基板で、２２は光源である。実施例１においては、光源２２はＬＥＤを用いており、取付基板２１はＦＰＣを用いている。ＦＰＣなる取付基板２１上に複数個のＬＥＤなる光源２２が等間隔に整列して取付けられている。ＬＥＤなる光源２２からは、矢印で示した如く、上方に向かって発光した光が出射する。
【００５７】
２５ａ、２５ｂは共にプリズムシートである。このプリズムシートは断面が三角形の溝が並列して設けられて、プリズムレンズをなすシートである。プリズムシート２５ａ、２５ｂのレンズ形状は同一形状、同一大きさをなしているもので、プリズムシート２５ａ、２５ｂは溝が直交する状態で積層されている。
直交する状態にプリズムシート２５ａ、２５ｂを重ね合わせることによって、ＬＥＤなる光源２２からの入射光は垂直光に近い状態で光拡散板に入射するようになる。
【００５８】
１０は前述の実施形態で説明した光拡散板である。また、１１は被覆膜である。実施例１においては、光拡散板１０の下面に被覆膜１１を設けている。被覆膜１１は反射防止目的で設けているもので、光拡散板１０への入射光量を増やす働きをなす。
【００５９】
ここで、プリズムシート２５ａ、２５ｂからの垂直光に近い状態の出射光で、これは光拡散板１０への入射光でもあるが、矢印で示したＰａなる出射光はＬＥＤなる光源２２の真上に位置する部位の出射光を指しており、ＬＥＤは点発光をなすことから光軸上の光度は高い。そこで、図中においては、Ｐａは長目の矢印線で表示している。
また、矢印で示したＰｂなる出射光は隣り合うＬＥＤの中間に位置する部位の出射光を指しており、この部位の出射光Ｐｂは両隣りのＬＥＤから距離的に離れているのでその光度は低い。そこで、図中においては、短目の矢印線で表示している。
【００６０】
次に、３０は液晶表示パネルである。また、３１は上透明基板、３２は下透明基板、３７は封止部材、３８は上偏光板、３９は下偏光板である。
液晶表示パネル３０は、下面に透明電極と配向膜を形成した上透明基板３１と、上面に透明電極と配向膜を形成した下透明基板３２を対向して一定の隙間を設けて配置し、その隙間の中に液晶材料を封止部材３７を介して封止した構成をなす。また、場合によっては、上下基板３１、３２内にはカラーフィルターなども設けている。
また、上透明基板３１の上面に上偏光板３８、下透明基板３２の下面に下偏光板３９を設けた構成をなす。
【００６１】
本発明のバックライト装置は、ＦＰＣなる取付基板２１、ＬＥＤなる光源２２、プリズムシート２５ａ、２５ｂ、被覆膜１１を設けた光拡散板１０が主要構成部品となって構成している。
また、このバックライト装置は、液晶表示パネル３０の真下に光源２２を配設した直下型のバックライト装置をなしている。
なお、このバックライト装置は、図示していないが、筐体に収納されて保持される。
【００６２】
実施例１の光拡散板１０は、部品構成としては前述の実施形態での光拡散板と同じ構成をなすが、紫外線照射強度に強弱をつけており、部分的に散乱度合いの大きい部分と、小さい部分を設けている。
図４はその状態を模式的に示したものである。図４において、３は拡散層で、３ａは散乱度合いの大きい層、３ｂは散乱度合いの小さい層を表していて、拡散層３は散乱度合いの大きい層３ａと散乱度合いの小さい層３ｂが交互に並んでいる。
【００６３】
散乱度合いの大きい層３ａは、前述の実施形態で説明したことではあるが、紫外線の照射強度を大きくすることによって得られ、散乱度合いの小さい層３ｂは紫外線の照射強度を小さくすることによって得ることができる。
また、照射強度を大きくする、あるいはまた、小さくする調整は、部分的に紫外線の吸収量が異なる紫外線吸収マスクを用いることによって調整を行うことができる。
例えば、紫外線吸収剤が含まれない部分と紫外線吸収剤が分散して含まれるマスクを作製し、そのマスクを光拡散板１０上に載置して紫外線照射を行うと、紫外線吸収剤が含まれない部分は紫外線の照射強度は大きくなり、紫外線吸収剤が分散している部分は紫外線が吸収されるので照射強度は小さくなる。
このように、紫外線吸収マスクを用いると照射強度を何段階にも調整することが可能になる。また、連続的な照射強度の調整も可能になる。
【００６４】
図４において、散乱度合いの大きい層３ａは長目の矢印線Ｐａの領域部分に形成し、散乱度合いの小さい層３ｂは短目の矢印線Ｐｂの領域に形成している。
光源２２のＬＥＤは点発光であるので光軸上の光度は高い。つまり、ＬＥＤの真上に位置する部分は光度が高いので散乱度合いを大きくする必要がある。そこで、ＬＥＤの真上に位置する領域部分（長目の矢印線Ｐａの領域部分）には散乱度合いの大きい層３ａを設けている。
一方、両隣りのＬＥＤの中間に位置する領域部位（短目の矢印線Ｐｂの領域部分）は光度が低い。そこで、この領域部位に散乱度合いの小さい層３ｂを設けて、散乱度合いを低目に抑え、光度が余り下がらないようにしている。
【００６５】
光拡散板１０の構造を、上記のように散乱度合いの大きい層３ａと散乱度合いの小さい層３ｂを設けた構造にすることにより、全体的に光拡散を均一にすることができ、輝度の均一化を図ることができる。
【００６６】
実施例１においては、光拡散板１０は光の入射側に被覆膜１１を設けている。この被覆膜１１は反射防止目的で設けていて、下方側からの入射光をより多く光拡散板１０に入射するようにしている。
この被覆膜１１は光拡散板１０の下基板２の屈折率より小さい屈折率の材料で形成する。例えば、下基板２にガラス（屈折率：１．５２）やＰＥＴフィルム（屈折率：１．６４）などを用いた場合は、それよりも屈折率の低いアクリル樹脂やシリコーン樹脂などが被覆膜の材料として挙げることができる。また、その他に、市販されているさまざまな反射防止コーティング材が挙げられる。例えば、積水化学工業製の１．３〜１．７のシロキサン骨格樹脂、日産化学工業製の多層反射防止コート材などがある。
また、この被覆膜１１は反射防止の他に、光拡散板１０をキズなどの損傷から保護する働きもなす。
【００６７】
また、実施例１においては、光拡散板１０は液晶表示パネル３０の下偏光板３９に接着して下偏光板３９と一体化した状態の構造をとっている。
光拡散板１０によって分散した光は下偏光板３９を透過して液晶表示パネル３０の表示画像を照明する。表示画像を分散光によって照明することにより、画像の視野角を広くできる効果を得る。また、表示画像に鮮明さが現れてくる。
【００６８】
また、実施例１においては、光拡散板１０をプリズムシート２５ａ、２５ｂの上部に配置した構造をとる。
ポリマー分散型の光拡散板１０においては、光の散乱特性を高めるために垂直光に近い状態の光を拡散板全体に入射させるのが望ましい。図３に示す如く、プリズムシート２５ａ、２５ｂの上部に光拡散板１０を配設することで、光拡散板１０の散乱特性を十分に高める効果を生む。
【００６９】
なお、図３においては、プリズムシート２５ａ、２５ｂと光拡散板１０との間に隙間を設けて離間した状態で描いてあるが、必ずしも大きな隙間を設ける必要はなく、単に、プリズムシート２５ａ、２５ｂと光拡散板１０を積層した状態であっても構わないものである。
【００７０】
以上の構成をとることにより、一つの拡散板で明るく、そして、均一な輝度の下でのバックライト照明を得ることができる。従来技術での構造と比較すると、構成部品の数が少なくてすみ、安いコストでバックライト構造を形成することができる。
また、拡散板自体も僅かな構成部品で、しかも、形成方法も容易であることから安いコストで拡散板を形成することができる。
【実施例２】
【００７１】
次に、実施例２に係るバックライト装置について図５を用いて説明する。図５は実施例２に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図を示している。なお、前述の実施例１の構成と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付してある。
【００７２】
実施例２のバックライト装置の特徴は、導光板を用いたバックライト構造をなしている。また、液晶表示パネルの下偏光板を液晶表示パネルから分離して、光拡散板上に一体的に設けた構造にしたことである。
【００７３】
具体的には、図５において、４１は導光板で、ＦＰＣなる取付基板２１に設けたＬＥＤなる光源２２を導光板４１の側面に配置している。
導光板４１はアクリル樹脂などからなり、板状の形状をなしており、下面は傾斜面をなしている。また、図示はしていないが、下面側に反射手段や拡散手段が設けた構成をなしている。
そして、光源２２から入射した光は、導光板内で反射、及び拡散が行われて導光板４１の上面側に出射するようになっている。
【００７４】
導光板４１の上面側にはプリズムシート２５ａ、２５ｂが積層して設けられ、そのプリズムシート２５ａ、２５ｂの上部に被覆膜１１と下偏光板３９を一体的に設けた光拡散板１０を配置している。
プリズムシート２５ａ、２５ｂ、及び被覆膜１１、光拡散板１０、下偏光板３９は、構成的には前述の実施例１の構成のものと同じであるが、光拡散板１０の拡散層は、全面に同一条件の下で紫外線照射を行って形成したものである。従って、拡散層での光散乱度合いに大きい層、小さい層はなく、拡散層の散乱度合いは全て均一な状態をなしている。
【００７５】
実施例２においては、液晶表示パネル３０を構成する下偏光板３９は液晶表示パネル３０の下透明基板３２とは分離して、光拡散板１０の上面に接着剤を介して光拡散板１０と一体的に設けている。
従って、液晶表示パネル３０の下透明基板３２と光拡散板１０の上面に設けた下偏光板３９との間に隙間を設けている。
【００７６】
下透明基板３２と下偏光板３９とに隙間を設けることで、光拡散板１０によって拡散した光はこの隙間を通過する中でその拡散範囲は更に広げられ、そして、液晶表示パネル３０に入射する。このため、液晶表示パネル３０の表示画像の視野角は更に広げられるようになる。また、表示画像も鮮明に視認されるようになる。
なお、この隙間の隙間量は大きいほど視野角は広くなるが、全体的な厚みに影響を及ぼすので許容の範囲で適宜に設定するのが好ましい。
【００７７】
なお、図５において、導光板４１とプリズムシート２５ａ、２５ｂとの間、並びに、プリズムシート２５ａ、２５ｂと光拡散板１０との間に隙間を設けて離間した状態で描いてあるが、必ずしも大きな隙間を設ける必要もなく、単に、導光板４１、プリズムシート２５ａ、２５ｂ、光拡散板１０を積層した状態であっても構わない。
【００７８】
また、導光板４１は下面が傾斜面をなした導光板で構成したが、特に形状にこだわるものではなく、他の形状の導光板を用いても何ら支障はないものである。
【００７９】
また、導光板４１からの出射光に著しい輝度ムラが生じるような場合は、更に、導光板４１とプリズムシート２５ａ、２５ｂの間にもう１個の光拡散板を設けることも可能である。
そして、その光拡散板は、導光板からの出射光の輝度分布に応じて散乱度合いが調整できる拡散板で、散乱度合いの大きい層と散乱度合いの小さい層を輝度分布に対応して設けた拡散板であるのが良い。
このように、散乱度合いが調整できる拡散板を導光板４１とプリズムシート２５ａ、２５ｂの間に設けることによって、輝度ムラが抑えられた、そして、均一な光量をプリズムシート２５ａ、２５ｂに入射させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 上基板
２ 下基板
３ 拡散層
４ 高分子材料
５ 液晶材料
７ 封止部材
１０ 光拡散板
１１ 被覆膜
２１ 取付基板
２２ 光源
２５ａ、２５ｂ プリズムシート
３０ 液晶表示パネル
３１ 上透明基板
３２ 下透明基板
３７ 封止部材
３８ 上偏光板
３９ 下偏光板
４１ 導光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散性の高い拡散板とそれを用いたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコン、携帯電話機、ＰＤＡなどのさまざまな機器において、消費電力が少ないこと、小型化や薄型化が可能であること、などの理由から発光ダイオード（以降、ＬＥＤと言う）を用いた照明が普及してきている。
なかでも、液晶表示パネルを用いた表示機器のバックライト装置においては、さまざまな構造の下で広く用いられてきている。
【０００３】
図６に示すバックライト構造は、下記の特許文献１に示された直下型バックライトユニットを示したものである。なお、図６は説明しやすいようにその主旨を逸脱しないように書き直ししたバックライト構造の側面図を示したものである。
図６において、上から順に、１３０は液晶表示パネルである。この液晶表示パネル１３０は、内面に画素形成用の電極を有するガラスからなる第１の基板１３１と第２の基板１３２との間に液晶層が挟持され、その外面に第１の偏光板１３６と第２の偏光板１３７を設けた構成からなる。
【０００４】
液晶表示パネル１３０の背面側には光学補償シート積層体１２０が配設されている。この光学補償シート積層体１２０は、第１の拡散シート１２１、第１のプリズムシート１２２、第２のプリズムシート１２３、第２の拡散シート１２４の順で積層されたものからなる。
光学補償シート積層体１２０の背面側には第１の空気層１４１を挟んで導光板１１１が配設され、この導光板１１１の下面には複数個の円盤状の光拡散板１１２が接着剤を介して設けられている。
【０００５】
また、導光板１１１の背面には、第２の空気層１４２を挟んでＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）なるＬＥＤ１０３が複数配設されている。このＲ、Ｇ、ＢなるＬＥＤ１０３はＬＥＤアレイ１０２に設けられており、ＬＥＤアレイ１０２は反射板１０１上に接着によって保持されている。
【０００６】
導光板１１１に設けられた円盤状の光拡散板１１２はＬＥＤ１０３の真上に設けられており、ＬＥＤ１０３の光を第２の空気層１４２内に反射、散乱させる働きもなしている。つまり、ＬＥＤ１０３は点発光をなすため光軸上の光度が一番高い。そこで、真上に設けた円盤状の光拡散板１１２でもって分散、散乱させて光軸上の光度を低く抑制すると共に、光度の均一性を向上させる働きをさせている。
【０００７】
また、第１のプリズムシート１２２と第２のプリズムシート１２３はプリズム溝が平行に設けられた形状をなしており、第１のプリズムシート１２２と第２のプリズムシート１２３はお互いのプリズム溝が直交するように配置されている。
【０００８】
また、第１の拡散シート１２１及び第２の拡散シート１２４は導光板１１１の出射面から拡散された出射光の角度を絞って光学補償シート積層体１２０での中央輝度を効率的に向上させる働きをさせている。
【０００９】
特許文献１によれば、このようなバックライト構造をとることにより輝度ムラや色度ムラの発生を減少させるとされている。
【００１０】
光拡散板や光拡散シートに関しては、従来からさまざまな構成のものが知られている。例えば、下記の特許文献２に示された拡散板は、プロピレン重合体中に光拡散剤を分散した構成をなしている。また、光拡散剤としては無機ガラス粒子，シリカ粒子，水酸化アルミニウム粒子，炭酸カルシウム粒子，硫酸バリウム粒子，酸化チタン粒子などの無機粒子、スチレン系重合粒子，アクリル系重合粒子，シロキサン系重合粒子などの有機粒子などが挙げられている。
【００１１】
また、下記の特許文献３に示された拡散板はプリズムレンズが複数並列された拡散板で、プリズムレンズの断面形状は直線が４本以上の斜辺と曲線からなる頂点とを左右対称に連結した形状をなす拡散板である。
【００１２】
特許文献３によれば、直下型のバックライト構造で、冷陰極管などの線状の光源の上部にプリズムレンズの拡散板を配設すると輝度の低下を防ぎ、かつランプムラを消すことかできるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２４９９４２号公報
【特許文献２】特開２００８−８３６６０号公報
【特許文献３】特開２００８−３０４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ＬＥＤは点発光に近いため、光軸上では輝度が非常に高く、光軸から遠ざかるに従って輝度が低下し、輝度分布の差が著しいなどの問題がある。
特許文献１に示されたバックライト構造は、導光板１１１の下面に設けた円盤状の光拡散板１１２でもってＬＥＤの輝度分布の著しい差を和らげる働きをさせ、更に、第１の拡散シート１２１、及び第２の拡散シート１２４でもって全体的に輝度分布の均一性の向上と輝度の向上を図っているものである。
しかしながら、特許文献１の構造は、バックライトを構成する部品が多く、コスト的に見ると大変高いものになる。また、バックライト構造の厚みも厚いものとなり、薄型化を図るには限度を有する。
【００１５】
次に、特許文献２に示された拡散板の構成は、光拡散粒子を樹脂の中に分散した構成をとる。拡散粒子を用いた構成は、樹脂や粒子に吸収される光、あるいはまた、拡散板の中での四方、八方への散乱を繰り返す中で減光する光などが現れて、光の利用効率が低下して輝度が低下するという問題が現れる。また、ＬＥＤのごとく輝度分布の差が著しい光源に対しては、輝度のムラを完全に消し去るのは難しい。
【００１６】
また、特許文献３に示された拡散板の構成は、プリズムレンズの形成は金型から転写して形成することになるが、プリズムレンズの形状は金型の形状精度によって決まる。形状が複雑であるので精度良く金型の形状を成形するのは難しく、従って、精度の良いプリズムレンズの形状が得難い。
【００１７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、安いコストで製作でき、明るく、そして、均一なる輝度分布が得られる拡散板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
課題を解決するための手段として、本発明の光拡散板は、少なくとも一対の透明基板と透明な高分子材料、液晶材料、封止部材とからなり、対向した一対の透明基板内に封止部材を介して高分子材料と液晶材料を封止したことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の光拡散板は、高分子材料は紫外線照射によって硬化していることを特徴とするものである。
【００２０】
高分子材料（モノマー）は紫外線照射によってモノマーが重合して３次元網目状のポリマーネットワークを形成する。そして、そのポリマーネットワークの中に液晶材料（例えば、ネマティック液晶材料など）を分散させると、液晶分子の長軸がランダムな方向に配向する。つまり、巨視的にみると不規則な方向に配向しているのと同じ状態になる。そのため、液晶分子の屈折率とポリマーネットワーク状の樹脂の屈折率とが異なってきて、光の散乱、即ち、光の拡散が発生する。
【００２１】
対向した一対の透明基板内に封止部材を介して高分子材料（モノマー）と液晶材料を封止して紫外線照射を行うと、モノマーが重合して硬化状態になる。そして、対向した一対の透明基板と固定状態になって、形状が変形することのない平板状態の拡散板が得られる。
また、透明性の優れた高分子材料、及び液晶材料を用いることで光吸収を少なく抑えて光の利用効率を高めることができる。また、拡散性の優れた拡散板が得られる。
【００２２】
また、本発明の光拡散板は、液晶材料が屈折率差が０．１５〜０．３の範囲にある液晶材料あることを特徴とするものである。
【００２３】
液晶材料は優れた散乱特性を持つ材料が好ましい。そのような液晶材料としてはネマティック液晶などが挙げられ、特に、異常光屈折率と常光屈折率の差が比較的大きく、屈折率差が０．１５〜０．３の範囲のものが好ましい。このような屈折率差の液晶材料を用いると光の散乱特性が良く現れる。
また、このような液晶材料を用いることで、発光色の色選択吸収や選択反射も生じないので、光の減光を抑えて明るさを向上させる。
【００２４】
また、本発明の光拡散板は、対向する一対の透明基板の隙間が１０〜３０μｍであることを特徴とするものである。
【００２５】
隙間が１０μｍより小さいと、散乱効果は小さくなって輝度分布の均一性が低下する。また、隙間を３０μｍより大きくしても散乱効果は余り伸びない。薄型化を考慮すると１０〜３０μｍの範囲が好適である。
【００２６】
また、本発明の光拡散板は、部分的に光散乱度合いが異なる部位を有することを特徴とするものである。
【００２７】
部分的に光散乱度合いが異なることによって、光拡散の調整が可能になる。例えば、ＬＥＤなる光源を用いた場合、ＬＥＤは点発光に近いので光軸上の所は輝度が高く、周辺は輝度が低い。
輝度の高い部分は散乱度合いを大きくし、輝度の低い部分は散乱度合いを小さくすることによって、全体的に輝度分布を均一にすることができる。
なお、本発明においては、散乱度合いが大きいとは、散乱が活発に行われる状態を表しており、散乱度合いが小さいとは、散乱が少ない状態を表している。以降、この定義の下で、散乱度合いが大きい、散乱度合いが小さいと表現する。
【００２８】
また、本発明の光拡散板は、光拡散板の上面または下面の少なくともいずれかに、透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明な被覆膜を有することを特徴とするものである。
【００２９】
このような構成をとることにより、反射防止効果が生まれ、光拡散板への入射光量を増やすことができる。また、キズ防止効果も得ることができる。
【００３０】
また、本発明の光拡散板を用いたバックライト装置は、前記光拡散板を光源の光出射側に配置したことを特徴とするものである。
【００３１】
この配置構造をとることにより、光源の出射光の輝度ムラを光拡散板によって制御することが可能になる。また、輝度を均一に抑制することができる。
【００３２】
また、本発明の光拡散板を用いたバックライト装置は、光拡散板を液晶表示パネルの下面側偏光板に積層して前記偏光板と一体化したことを特徴とするものである。
【００３３】
光拡散板を偏光板と一体化することで、液晶表示パネルにおける表示画像の視野角を広げることができる。また、バックライト装置を備えた液晶表示パネルの薄型化の効果も得られる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光拡散板によれば、拡散性能が高められて明るく、そして、均一な輝度分布が得られる。また、安いコストでバックライト構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る光拡散板の模式的に示した要部断面図とその働きを説明する模式的に示した説明図である。
【図２】図１に示す光拡散板における光の拡散状態を説明する模式的に示した説明図である。
【図３】実施例１に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図である。
【図４】図３における光拡散板の模式的に示した要部断面図である。
【図５】実施例２に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図である。
【図６】特許文献１に示された直下型バックライトユニットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態について、図１、２を用いて説明する。なお、図１は本発明の実施形態に係る光拡散板の模式的に示した要部断面図とその働きを説明する模式的に示した説明図である。また、図２は図１に示す光拡散板における光の拡散状態を説明する模式的に示した説明図を示している。
【００３７】
図１において、１は透明な上基板、２は透明な下基板で、対向した一対なる透明基板をなす。３は拡散層で、４は透明な高分子材料、５は液晶材料である。高分子材料４は紫外線照射によって３次元網目状のポリマーネットワーク（図示せず）を形成しており、その３次元網目の中に液晶材料５を分散させて拡散層３を構成している。つまり、拡散層３はポリマー分散型の構造をなしている。また、７は封止部材で、１０は光拡散板である。また、Ｎは入射光、Ｐｍは前方散乱出射光、Ｐｎは後方散乱出射光を表している。
【００３８】
図１に示す光拡散板１０は、対向する上下基板１、２の所定の隙間の中に、拡散層３を構成するところの高分子材料４と液晶材料５を封止部材７でもって封止し、紫外線を照射して高分子材料を重合させ、３次元網目状のポリマーネットワークを形成した構成をなしている。つまり、ポリマー分散型の拡散板の構造をなしている。
【００３９】
本発明においては、高分子材料（モノマー）と液晶材料（例えば、ネマティック液晶材料など）の混合材料、つまり、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）モードの液晶材料を用いている。紫外線照射によってモノマーが重合して３次元網目状のポリマーネットワークを形成し、そのポリマーネットワークの中に液晶材料が分散した状態になっている。
従って、図１に示すように、液晶材料５は、その液晶分子の長軸がランダムな方向に配向している。つまり、巨視的にみると、液晶分子が不規則な方向に配向しているのと同じ状態になっている。
このため、液晶分子の屈折率とポリマーネットワーク状の樹脂の屈折率とが異なってきて光の散乱が発生する。
【００４０】
ここで、高分子材料（モノマー）４は、透明なポリマーが用いられるが、ポリマーとしては、紫外線硬化性アクリル樹脂が挙げられ、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するのが好ましい。
中でも、フッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂は散乱特性が良好な光変調層を作製でき、経時変化も生じ難く好ましい。この様な材料としては２−エチルヘキシルアクリレート，２−ヒドロキシエチルアクリレート，ネオペンチルグリコールドアクリレート，ヘキサンシジオールジアクリレート，ジエチレングリコールジアクリレート，ポリエチレングリコールジアクリレート，トリプロピレングリコールジアクリレートなどがある。
【００４１】
次に、液晶材料５はネマティック液晶，スメクティック液晶，コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２種類以上の液晶性化合物の物質を含んだ混合物でも良い。
また、ネマティック液晶としては、異常光屈折率と常光屈折率の差の比較的大きいシアノビフェニール系のネマティック液晶、または、経時変化に安定なフッ素系、クロル系のネマティック液晶が好ましく、中でもクロル系のネマティック液晶が散乱特性も良く、経時変化も生じ難く最も好ましい。
【００４２】
液晶材料５の常光屈折率が１．４９〜１．５４で、異常光屈折率と常光屈折率との屈折率差が０．１５〜０．３０の範囲の液晶材料を用いるのが好ましい。この屈折率差の範囲より小さくても、また、大きくても散乱効果が得られなくなる。
その中で、常光屈折率が１．５０〜１．５３、且つ、屈折率差が０．２以上０．３０以下のクロル系のネマティック液晶が好適なものとして挙げることができる。
【００４３】
拡散層３における液晶材料５の配合割合は、一般には、３０〜９０重量％程度で、３０％より少なく、また、９０％より多くなると高分子材料と液晶材料の各材料の体積差が取れなくなり散乱特性が低下する。
【００４４】
紫外線の照射は混合材料（高分子材料と液晶材料の混合材料）を一対の基板に封入後に行う。
紫外線照射は水銀ランプを用い、温度は通常４０°Ｃ前後の温度で、強度は２０〜８０ｍＷ／ｃｍ２、時間は３０〜１２０秒の範囲の中で散乱特性などを考慮して適宜に設定するのが良い。
【００４５】
一対の上下基板１、２は透明なガラスや透明な樹脂フィルムなどが用いられる。ガラスとしてはソーダガラスや石英ガラス，ホウケイ酸ガラス，普通板ガラスなどのものが利用される。ガラスの板厚は特に限定するものではないが、薄いもので２００μｍ前後のものを使用することも可能である。
また、樹脂フィルムを用いる場合は、耐湿性や耐衝撃性、耐薬品性などに優れた樹脂フィルムが用いられる。このようなものとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂，ポリカーボネイト樹脂，ポリイミド樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリエチレン樹脂などの樹脂フィルムが挙げられる。フィルムの厚みは特に限定するものではないが、１００μｍ以上のものが使用可能である。
【００４６】
封止部材７はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、または紫外線硬化性樹脂などで形成する。なお、図示はしていないが、所定の厚みに形成するためにスペーサボールなどのスペーサを分散したものを用いる。上基板１または下基板２のいずれか一方に、一部分に開口部を設けた状態で印刷方法などの方法で封止部材を形成し、上下基板１、２を所定の隙間を設けて貼合わせ、焼成方法や紫外線照射方法などで封止部材を硬化させる。
そして、上下基板１、２の隙間の中に、一部分の開口部から、高分子材料４と液晶材料５の混合材料を注入し、注入後に開口部を紫外線硬化樹脂で塞ぐことによって、上下基板１、２の間に高分子材料４と液晶材料５が封止される。
【００４７】
ここで、上下基板１、２の隙間は１０〜３０μｍの範囲にするのが好ましい。隙間が１０μｍより小さいと、光の散乱度合いが小さくなって拡散性が低下する。また、隙間を３０μｍより大きくすると散乱度が飽和してしまい、拡散効果は伸びない。また、厚くなると加工性の問題が生まれる。例えば、上下基板１、２を樹脂フィルムで形成した場合などは切断加工性が悪くなる。また、厚くなると液晶材料と高分子材料の使用量が多くなってコストアップをきたすなどの問題も生じる。
隙間を１０〜３０μｍの範囲に設定することで、薄型化にも寄与できるものである。
【００４８】
次に、上記の構成をなす光拡散板１０に矢印で示した入射光Ｎが入射すると、拡散層３で散乱が生じ、図中での上部側（前方側）に前方散乱出射光Ｐｍが分散して出射する。また、同時に、入射光Ｎの入射側（後方側）にも後方散乱出射光Ｐｎも現れる。
上記構成のポリマー分散型の拡散板における光分散特性は図２に示すような特性を有する。図２は拡散板のある部位Ｏに、垂直光及び垂直に近い入射光が拡散板内で拡散し、その拡散による光度の分布状態を模式的に示したもので、Ｑは光度の分布カーブである。９０°は部位Ｏにおける垂直方向を示している。また、分布カーブＱにおいて、Ａは部位Ｏより左側での輝度の最大点、Ｃは右側での輝度の最大点、Ｂは９０°線上での輝度を表している。
図２から分かるように、部位Ｏから左右に、大きく２つの方向に指向性を持つような形で分散する。そして、ちょうどラクダのこぶを示すような状態の光度の分布を示す。
【００４９】
ポリマー分散型の拡散板においては、紫外線の照射条件などの調整によって散乱度合いを変えることができる。例えば、紫外線の照射強度を大きくすると光の散乱度合いは大きくなり、強度を小さくすると光の散乱度合いは小さくなる。
このことを輝度の分布カーブＱで説明すると、光の散乱度合いが大きくなるとＢ点の値が低くなり、ＡＣ間の距離が大きくなる。つまり、部位Ｏでの光度は下がり、２つの最大点Ｂ、Ｃ間の距離が広がり、拡散の範囲が広がるようになる。
一方、光の散乱度合いが小さくなるとＢ点の値が高くなり、ＡＣ間の距離は小さくなる。つまり、部位Ｏでの光度が上がり、２つの最大点Ｂ、Ｃ間の距離が狭くなり、拡散の範囲が狭くなるようになる。
【００５０】
このように、光源の指向特性や光度特性などを考慮して適宜な照射条件を設定することにより、散乱度合いが均一になるように調整することができる。これは、輝度を均一にできる効果を得る。
【００５１】
また、図１に示す光拡散板１０は、紫外線照射は全体に同一強度にて行ったものであるが、光源の指向特性や光度特性を考慮して、光度の高い部分は照射強度を大きくして散乱度合いを大きくし、光度の低い部分は照射強度を小さくして散乱度合いを小さくするようにすれば、全体的に光度が均一に抑えられるようになる。つまり、輝度が均一に抑えられるようになる。
【００５２】
また、透明な高分子材料と液晶材料を用いていることから、光吸収も少なく、発光色の色選択吸収や選択反射も生じないので、光の減衰や減光を抑えることができる。
このことは、拡散板からの出射光量を増やすことになって明るさが増す効果を得る。
【００５３】
また、図１に示す光拡散板１０の光入射側の外面に、上下基板１、２の光屈折率より小さい屈折率の被覆膜を設けることによって、拡散板１０からの光反射を少なくし、拡散板１０への入射光を増やすことができる。これは、拡散板１０からの拡散した出射光量を増やすことになって、輝度を高める効果を生む。
また、被覆膜を有することで、拡散板１０のキズ発生防止などの働きもなす。
【００５４】
以下、実施例を挙げるなかで、本発明の更なる詳細を説明する。
【実施例１】
【００５５】
実施例１に係る光拡散板、及びその光拡散板を用いたバックライト装置について、図３、４を用いて説明する。図３は実施例１に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図で、図４は図３における光拡散板の模式的に示した要部断面図を示している。なお、前述の実施形態における構成部品と同一仕様をなす構成部品は同一符号を付与し、その詳細説明は必要限度に留めることにする。
【００５６】
最初に、図３に示した符号について、図の下方から順次説明する。２１は光源の取付基板で、２２は光源である。実施例１においては、光源２２はＬＥＤを用いており、取付基板２１はＦＰＣを用いている。ＦＰＣなる取付基板２１上に複数個のＬＥＤなる光源２２が等間隔に整列して取付けられている。ＬＥＤなる光源２２からは、矢印で示した如く、上方に向かって発光した光が出射する。
【００５７】
２５ａ、２５ｂは共にプリズムシートである。このプリズムシートは断面が三角形の溝が並列して設けられて、プリズムレンズをなすシートである。プリズムシート２５ａ、２５ｂのレンズ形状は同一形状、同一大きさをなしているもので、プリズムシート２５ａ、２５ｂは溝が直交する状態で積層されている。
直交する状態にプリズムシート２５ａ、２５ｂを重ね合わせることによって、ＬＥＤなる光源２２からの入射光は垂直光に近い状態で光拡散板に入射するようになる。
【００５８】
１０は前述の実施形態で説明した光拡散板である。また、１１は被覆膜である。実施例１においては、光拡散板１０の下面に被覆膜１１を設けている。被覆膜１１は反射防止目的で設けているもので、光拡散板１０への入射光量を増やす働きをなす。
【００５９】
ここで、プリズムシート２５ａ、２５ｂからの垂直光に近い状態の出射光で、これは光拡散板１０への入射光でもあるが、矢印で示したＰａなる出射光はＬＥＤなる光源２２の真上に位置する部位の出射光を指しており、ＬＥＤは点発光をなすことから光軸上の光度は高い。そこで、図中においては、Ｐａは長目の矢印線で表示している。
また、矢印で示したＰｂなる出射光は隣り合うＬＥＤの中間に位置する部位の出射光を指しており、この部位の出射光Ｐｂは両隣りのＬＥＤから距離的に離れているのでその光度は低い。そこで、図中においては、短目の矢印線で表示している。
【００６０】
次に、３０は液晶表示パネルである。また、３１は上透明基板、３２は下透明基板、３７は封止部材、３８は上偏光板、３９は下偏光板である。
液晶表示パネル３０は、下面に透明電極と配向膜を形成した上透明基板３１と、上面に透明電極と配向膜を形成した下透明基板３２を対向して一定の隙間を設けて配置し、その隙間の中に液晶材料を封止部材３７を介して封止した構成をなす。また、場合によっては、上下基板３１、３２内にはカラーフィルターなども設けている。
また、上透明基板３１の上面に上偏光板３８、下透明基板３２の下面に下偏光板３９を設けた構成をなす。
【００６１】
本発明のバックライト装置は、ＦＰＣなる取付基板２１、ＬＥＤなる光源２２、プリズムシート２５ａ、２５ｂ、被覆膜１１を設けた光拡散板１０が主要構成部品となって構成している。
また、このバックライト装置は、液晶表示パネル３０の真下に光源２２を配設した直下型のバックライト装置をなしている。
なお、このバックライト装置は、図示していないが、筐体に収納されて保持される。
【００６２】
実施例１の光拡散板１０は、部品構成としては前述の実施形態での光拡散板と同じ構成をなすが、紫外線照射強度に強弱をつけており、部分的に散乱度合いの大きい部分と、小さい部分を設けている。
図４はその状態を模式的に示したものである。図４において、３は拡散層で、３ａは散乱度合いの大きい層、３ｂは散乱度合いの小さい層を表していて、拡散層３は散乱度合いの大きい層３ａと散乱度合いの小さい層３ｂが交互に並んでいる。
【００６３】
散乱度合いの大きい層３ａは、前述の実施形態で説明したことではあるが、紫外線の照射強度を大きくすることによって得られ、散乱度合いの小さい層３ｂは紫外線の照射強度を小さくすることによって得ることができる。
また、照射強度を大きくする、あるいはまた、小さくする調整は、部分的に紫外線の吸収量が異なる紫外線吸収マスクを用いることによって調整を行うことができる。
例えば、紫外線吸収剤が含まれない部分と紫外線吸収剤が分散して含まれるマスクを作製し、そのマスクを光拡散板１０上に載置して紫外線照射を行うと、紫外線吸収剤が含まれない部分は紫外線の照射強度は大きくなり、紫外線吸収剤が分散している部分は紫外線が吸収されるので照射強度は小さくなる。
このように、紫外線吸収マスクを用いると照射強度を何段階にも調整することが可能になる。また、連続的な照射強度の調整も可能になる。
【００６４】
図４において、散乱度合いの大きい層３ａは長目の矢印線Ｐａの領域部分に形成し、散乱度合いの小さい層３ｂは短目の矢印線Ｐｂの領域に形成している。
光源２２のＬＥＤは点発光であるので光軸上の光度は高い。つまり、ＬＥＤの真上に位置する部分は光度が高いので散乱度合いを大きくする必要がある。そこで、ＬＥＤの真上に位置する領域部分（長目の矢印線Ｐａの領域部分）には散乱度合いの大きい層３ａを設けている。
一方、両隣りのＬＥＤの中間に位置する領域部位（短目の矢印線Ｐｂの領域部分）は光度が低い。そこで、この領域部位に散乱度合いの小さい層３ｂを設けて、散乱度合いを低目に抑え、光度が余り下がらないようにしている。
【００６５】
光拡散板１０の構造を、上記のように散乱度合いの大きい層３ａと散乱度合いの小さい層３ｂを設けた構造にすることにより、全体的に光拡散を均一にすることができ、輝度の均一化を図ることができる。
【００６６】
実施例１においては、光拡散板１０は光の入射側に被覆膜１１を設けている。この被覆膜１１は反射防止目的で設けていて、下方側からの入射光をより多く光拡散板１０に入射するようにしている。
この被覆膜１１は光拡散板１０の下基板２の屈折率より小さい屈折率の材料で形成する。例えば、下基板２にガラス（屈折率：１．５２）やＰＥＴフィルム（屈折率：１．６４）などを用いた場合は、それよりも屈折率の低いアクリル樹脂やシリコーン樹脂などが被覆膜の材料として挙げることができる。また、その他に、市販されているさまざまな反射防止コーティング材が挙げられる。例えば、積水化学工業製の１．３〜１．７のシロキサン骨格樹脂、日産化学工業製の多層反射防止コート材などがある。
また、この被覆膜１１は反射防止の他に、光拡散板１０をキズなどの損傷から保護する働きもなす。
【００６７】
また、実施例１においては、光拡散板１０は液晶表示パネル３０の下偏光板３９に接着して下偏光板３９と一体化した状態の構造をとっている。
光拡散板１０によって分散した光は下偏光板３９を透過して液晶表示パネル３０の表示画像を照明する。表示画像を分散光によって照明することにより、画像の視野角を広くできる効果を得る。また、表示画像に鮮明さが現れてくる。
【００６８】
また、実施例１においては、光拡散板１０をプリズムシート２５ａ、２５ｂの上部に配置した構造をとる。
ポリマー分散型の光拡散板１０においては、光の散乱特性を高めるために垂直光に近い状態の光を拡散板全体に入射させるのが望ましい。図３に示す如く、プリズムシート２５ａ、２５ｂの上部に光拡散板１０を配設することで、光拡散板１０の散乱特性を十分に高める効果を生む。
【００６９】
なお、図３においては、プリズムシート２５ａ、２５ｂと光拡散板１０との間に隙間を設けて離間した状態で描いてあるが、必ずしも大きな隙間を設ける必要はなく、単に、プリズムシート２５ａ、２５ｂと光拡散板１０を積層した状態であっても構わないものである。
【００７０】
以上の構成をとることにより、一つの拡散板で明るく、そして、均一な輝度の下でのバックライト照明を得ることができる。従来技術での構造と比較すると、構成部品の数が少なくてすみ、安いコストでバックライト構造を形成することができる。
また、拡散板自体も僅かな構成部品で、しかも、形成方法も容易であることから安いコストで拡散板を形成することができる。
【実施例２】
【００７１】
次に、実施例２に係るバックライト装置について図５を用いて説明する。図５は実施例２に係る液晶表示パネルに備えたバックライト装置の模式的に示した側面図を示している。なお、前述の実施例１の構成と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付してある。
【００７２】
実施例２のバックライト装置の特徴は、導光板を用いたバックライト構造をなしている。また、液晶表示パネルの下偏光板を液晶表示パネルから分離して、光拡散板上に一体的に設けた構造にしたことである。
【００７３】
具体的には、図５において、４１は導光板で、ＦＰＣなる取付基板２１に設けたＬＥＤなる光源２２を導光板４１の側面に配置している。
導光板４１はアクリル樹脂などからなり、板状の形状をなしており、下面は傾斜面をなしている。また、図示はしていないが、下面側に反射手段や拡散手段が設けた構成をなしている。
そして、光源２２から入射した光は、導光板内で反射、及び拡散が行われて導光板４１の上面側に出射するようになっている。
【００７４】
導光板４１の上面側にはプリズムシート２５ａ、２５ｂが積層して設けられ、そのプリズムシート２５ａ、２５ｂの上部に被覆膜１１と下偏光板３９を一体的に設けた光拡散板１０を配置している。
プリズムシート２５ａ、２５ｂ、及び被覆膜１１、光拡散板１０、下偏光板３９は、構成的には前述の実施例１の構成のものと同じであるが、光拡散板１０の拡散層は、全面に同一条件の下で紫外線照射を行って形成したものである。従って、拡散層での光散乱度合いに大きい層、小さい層はなく、拡散層の散乱度合いは全て均一な状態をなしている。
【００７５】
実施例２においては、液晶表示パネル３０を構成する下偏光板３９は液晶表示パネル３０の下透明基板３２とは分離して、光拡散板１０の上面に接着剤を介して光拡散板１０と一体的に設けている。
従って、液晶表示パネル３０の下透明基板３２と光拡散板１０の上面に設けた下偏光板３９との間に隙間を設けている。
【００７６】
下透明基板３２と下偏光板３９とに隙間を設けることで、光拡散板１０によって拡散した光はこの隙間を通過する中でその拡散範囲は更に広げられ、そして、液晶表示パネル３０に入射する。このため、液晶表示パネル３０の表示画像の視野角は更に広げられるようになる。また、表示画像も鮮明に視認されるようになる。
なお、この隙間の隙間量は大きいほど視野角は広くなるが、全体的な厚みに影響を及ぼすので許容の範囲で適宜に設定するのが好ましい。
【００７７】
なお、図５において、導光板４１とプリズムシート２５ａ、２５ｂとの間、並びに、プリズムシート２５ａ、２５ｂと光拡散板１０との間に隙間を設けて離間した状態で描いてあるが、必ずしも大きな隙間を設ける必要もなく、単に、導光板４１、プリズムシート２５ａ、２５ｂ、光拡散板１０を積層した状態であっても構わない。
【００７８】
また、導光板４１は下面が傾斜面をなした導光板で構成したが、特に形状にこだわるものではなく、他の形状の導光板を用いても何ら支障はないものである。
【００７９】
また、導光板４１からの出射光に著しい輝度ムラが生じるような場合は、更に、導光板４１とプリズムシート２５ａ、２５ｂの間にもう１個の光拡散板を設けることも可能である。
そして、その光拡散板は、導光板からの出射光の輝度分布に応じて散乱度合いが調整できる拡散板で、散乱度合いの大きい層と散乱度合いの小さい層を輝度分布に対応して設けた拡散板であるのが良い。
このように、散乱度合いが調整できる拡散板を導光板４１とプリズムシート２５ａ、２５ｂの間に設けることによって、輝度ムラが抑えられた、そして、均一な光量をプリズムシート２５ａ、２５ｂに入射させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 上基板
２ 下基板
３ 拡散層
４ 高分子材料
５ 液晶材料
７ 封止部材
１０ 光拡散板
１１ 被覆膜
２１ 取付基板
２２ 光源
２５ａ、２５ｂ プリズムシート
３０ 液晶表示パネル
３１ 上透明基板
３２ 下透明基板
３７ 封止部材
３８ 上偏光板
３９ 下偏光板
４１ 導光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の透明基板と透明な高分子材料、液晶材料、封止部材とからなり、対向した前記一対の透明基板内に前記封止部材を介して前記高分子材料と前記液晶材料を封止したことを特徴とする光拡散板。
【請求項２】
前記高分子材料は、紫外線照射によって硬化していることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項３】
前記液晶材料は、屈折率差が０．１５〜０．３の範囲にある液晶材料あることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項４】
前記対向する一対の透明基板の隙間は、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれかに記載の光拡散板において、部分的に光散乱度合いが異なる部位を有することを特徴とする光拡散板。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれかに記載の光拡散板において、前記光拡散板の上面または下面の少なくともいずれかに、前記透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明な被覆膜を有することを特徴とする光拡散板。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれかに記載の光拡散板を用いたバックライト装置であって、
光源の光出射側に前記光拡散板を配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項８】
前記光拡散板を液晶表示パネルの下面側偏光板に積層して前記偏光板と一体化したことを特徴とする請求項７に記載のバックライト装置。
【請求項１】
少なくとも一対の透明基板と透明な高分子材料、液晶材料、封止部材とからなり、対向した前記一対の透明基板内に前記封止部材を介して前記高分子材料と前記液晶材料を封止したことを特徴とする光拡散板。
【請求項２】
前記高分子材料は、紫外線照射によって硬化していることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項３】
前記液晶材料は、屈折率差が０．１５〜０．３の範囲にある液晶材料あることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項４】
前記対向する一対の透明基板の隙間は、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれかに記載の光拡散板において、部分的に光散乱度合いが異なる部位を有することを特徴とする光拡散板。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれかに記載の光拡散板において、前記光拡散板の上面または下面の少なくともいずれかに、前記透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明な被覆膜を有することを特徴とする光拡散板。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれかに記載の光拡散板を用いたバックライト装置であって、
光源の光出射側に前記光拡散板を配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項８】
前記光拡散板を液晶表示パネルの下面側偏光板に積層して前記偏光板と一体化したことを特徴とする請求項７に記載のバックライト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−８００５（Ｐ２０１１−８００５Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５１１２８（Ｐ２００９−１５１１２８）
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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