(57)【要約】【課題】一体化された光学シートにおいて、反射層の開口への粘着剤の侵入を生じさせずに、加熱した際の構成部材の剥がれを生じ難くする。【解決手段】本発明の光学板１０は、各々がレンズ又はプリズムを構成する複数の凸部が一方の主面に設けられた光学機能層４と、前記光学機能層４の他方の主面を被覆すると共に開口が設けられた反射層１と、前記反射層１を間に挟んで前記光学機能層４と向き合い、前記光学機能層４と向き合った主面の鏡面光沢度Ｇｓ (２０°)が３．０以上である拡散板３と、前記反射層１と前記拡散板３との間に介在し、１００℃での貯蔵弾性率Ｍ’が１．０×１０4Ｐａ以上である粘着剤からなる粘着剤層２とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がレンズ又はプリズムを構成する複数の凸部が一方の主面に設けられた光学機能層と、前記光学機能層の他方の主面を被覆すると共に開口が設けられた反射層と、前記反射層を間に挟んで前記光学機能層と向き合い、前記光学機能層と向き合った主面の鏡面光沢度Ｇｓ(２０°)が３．０以上である拡散板と、前記反射層と前記拡散板との間に介在し、１００℃での貯蔵弾性率Ｍ’が１．０×１０4Ｐａ以上である粘着剤からなる粘着剤層とを具備したことを特徴とする光学板。
【請求項２】
請求項１に記載の光学板であって、前記複数の凸部の各々はレンズを構成していることを特徴とする光学板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学板と、前記拡散板を照明する光源とを備えたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項４】
液晶表示パネルと、請求項３に記載のバックライトユニットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いる光学板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶表示パネル、及びこれを背面側から照明するバックライトユニットを含んでいる。バックライトユニットには、十分な輝度の光を照射することが求められる。バックライトユニットの光源で消費する電力は、装置全体で消費する電力の大部分を占めるため、所定の輝度を提供しつつ消費電力を低減するバックライトユニットの開発が進められている。
【０００３】
そのようなバックライトユニットの例として、特許文献１から３のようにプリズムシートを用いたもの、及び特許文献４及び５のようにレンズシートを用いたものが挙げられる。これらのバックライトユニットでは、光源が放射した光をプリズムまたはレンズによって集光し、液晶表示パネルに向けて出射する。これにより、表示面の法線に対して大きな角度で出射する光が弱められ、その分正面方向の光が強められて、電力消費を抑えつつ、十分な輝度での表示が可能となる。
【０００４】
ところで、市場における液晶テレビ、パソコン用液晶モニターのニーズが高まるにつれて、液晶表示装置の低価格化が求められている。バックライトユニットでは、複数の光学シート又はフィルムを積み重ねて使用するのが通常であることから、それらの少なくとも一部を一体化して、組み立て工程を簡略化することが望まれている。
【０００５】
特許文献５には、レンズシートと拡散シートとを、レンズの焦点に対応した位置に開口が設けられた反射層を介して一体化してなる光学シートが記載されている。例えば、このような光学シートを使用すると、バックライトユニットの組み立て工程を簡略化することができる。
【０００６】
しかしながら、本発明者らは、本発明を発明するに際して以下の事実を見出している。つまり、反射層と拡散シートの接合に、一般に使用されている流動性の高い粘着剤を用いると、組み立て工程や加工工程で圧力がかかった場合や高温環境下に置かれた場合などに、粘着剤が開口に侵入してしまう。この場合、レンズに向かう光の散乱角度を絞るという、反射層が本来有する機能が損なわれる。そのため、この光学シートの、電力消費を抑えつつ十分な輝度での表示を可能とするという効果が得られなくなる。
【０００７】
そこで、発明者らは粘着剤の開口への侵入を防ぐことを目的とした研究を行い、流動性の低い粘着剤を用いることで、そのような問題を解決できることを発見した。つまり、いわゆる「かたい」粘着剤を使用することで、粘着剤の流動を抑えることができ、これにより開口への粘着剤の侵入が生じない光学シートの開発を可能とした。
【０００８】
ところで、拡散シートとして剛性の高い拡散板を使用すると、先の光学シートを板状にすることができる。すなわち、先の光学シートを光学板とすることができる。十分な剛性を有する光学板は撓み難いため、これを支持するためにバックライトユニットで使用する部品の数は少なくてもよい。一方で、剛性の高い部材を含んで層状に接合された光学板は、バックライトや電源等の熱源によって加熱された場合、各部材の線膨張係数の違いのため、ひずみが生じることが予想される。
【０００９】
発明者らは、上記の「かたい」粘着剤を用いて形成された光学板は、加熱によって生じるひずみに耐えることができず、反射層と拡散板との接着が剥がれるという、新たな問題が生じることを見出した。この剥がれを、粘着剤の密着力向上だけでは抑えることは難しい。
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２０００−２８４２６８号公報
【特許文献５】特開２０００−１０６１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、一体化された光学シートにおいて、反射層の開口への粘着剤の侵入を生じさせずに、加熱した際の構成部材の剥がれを生じ難くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の側面によると、各々がレンズ又はプリズムを構成する複数の凸部が一方の主面に設けられた光学機能層と、前記光学機能層の他方の主面を被覆すると共に開口が設けられた反射層と、前記反射層を間に挟んで前記光学機能層と向き合い、前記光学機能層と向き合った主面の鏡面光沢度Ｇｓ (２０°)が３．０以上である拡散板と、前記反射層と前記拡散板との間に介在し、１００℃での貯蔵弾性率Ｍ’が１．０×１０4Ｐａ以上である粘着剤からなる粘着剤層とを具備したことを特徴とする光学板が提供される。
【００１２】
本発明の第２の側面によると、第１の側面に係る光学板と、前記拡散板を照明する光源とを備えたことを特徴とするバックライトユニットが提供される。
【００１３】
本発明の第３の側面によると、液晶表示パネルと、第２の側面に係るバックライトユニットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、一体化された光学シートにおいて、反射層の開口への粘着剤の侵入を生じさせずに、加熱した際の構成部材の剥がれを生じ難くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一態様に係る光学板を概略的に示す断面図である。  
図１の光学板１０は、光学機能層４と、光学機能層４の一方の主面を被覆した反射層１と、前記反射層１を間に挟んで光学機能層４と向き合った拡散板３と、反射層１と拡散層３との間に介在した粘着剤層２とを含んでいる。この光学板１０の厚さは、例えば１．５ mm以上である。
【００１７】
光学機能層４は、各々がレンズを構成する複数の凸部が一方の主面に設けられた層である。複数の凸部が構成しているレンズは、例えばシリンドリカルレンズまたは半球状レンズ等である。なお、ここでは凸部はレンズを構成しているが、これら凸部はプリズムを構成していてもよい。
【００１８】
光学機能層４は例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、押し出し成形法、射出成形法、または熱プレス成形法によって形成することができる。あるいは、透明基材上に光硬化性樹脂を塗布し、この塗膜に型を押し当てた状態で露光することにより形成することができる。この場合、透明基材の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、又はポリエチレンを使用することができる。また、光硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化樹脂を使用することができる。
【００１９】
反射層１は、拡散板３から光学機能層４へ向けて進行する光を反射する層である。反射層１には、光学機能層４に設けられた凸部に対応した各位置に開口１１が設けられている。この開口１１は、空気などのガスで満たされている。
【００２０】
反射層１は、例えば、白色層又は金属層である。白色層の材料としては、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムなどの無機物からなる白色顔料を透明樹脂中に分散させてなる複合材料を使用することができる。金属層としては、例えば、銀及びアルミニウムなどの高反射率であり且つ光吸収の少ない材料からなる蒸着層を使用することができる。
【００２１】
反射層１は、印刷又は蒸着により光学機能層４上に直接形成してよい。あるいは、反射層１は、転写により形成してもよい。例えば、光学機能層４の反射層１を形成する面に、感光性樹脂フィルムを貼り付け、光学機能層４を介して感光性樹脂フィルムを紫外線で露光する。これにより、光学機能層４に設けられたレンズの焦点及びその近傍の領域のみにおいて、感光性樹脂フィルムの粘着力を低下させる。その後、光学機能層４と感光性樹脂フィルムとの積層体を、剥離紙上に形成した反射層に押し当て、次いで、この積層体を剥離紙から剥離させる。このようにして、レンズの焦点及びその近傍の領域に開口１１を有した反射層１が得られる。
【００２２】
開口１１は、好ましくは、各レンズの頂点とこれに対応した開口１１の中心とを結ぶ線が反射層１とほぼ直交するように位置させる。反射層１の法線方向からみた開口１１の形状は、円形状、正方形状、楕円形状、ストライプ状等、何れかの形状であってよい。
【００２３】
拡散板３は、光学機能層４の平坦面と向き合っている。拡散板３は、例えば、透明樹脂にこれとは屈折率が異なる透明粒子を分散させた構造を有しているか、又は、少なくとも一方の主面に凹部及び／又は凸部を設けた構造を有している。透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリプロピレン、又はシクロオレフィンを使用することができる。透明粒子としては、ガラス及びシリカなどからなる無機粒子及び／又は有機粒子を使用することができる。
【００２４】
拡散板３は、光源からの光が入射する入射面１３およびその裏面である出射面１４を有している。出射面１４は、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ８７４１−１９９７で規定されている鏡面光沢度Ｇｓ (２０°)が３．０以上である。拡散板３は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。後者の場合、光学機能層４側の層は、透明樹脂板からなる平坦化層であってもよい。また、出射面１４には、コロナ処理、プラズマ処理などの処理を施してよい。入射面１３には、耐紫外線処理や帯電防止処理などの表面処理や表面処理層が施されていてもよい。
【００２５】
粘着剤層２は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７２４４−１：１９９８で規定されている貯蔵弾性率Ｍ’が１００℃で１．０×１０4Ｐａ以上の粘着剤からなる。典型的には、粘着剤層２は、１００℃における貯蔵弾性率Ｍ’が８．０×１０4Ｐａ乃至４．０×１０5Ｐａの範囲内にある粘着剤からなる。この粘着剤は、例えば、ガラス転移温度Ｔgが−１０℃以上であり、ゲル分率が３６％以上であり、重量平均分子量Ｍwと数平均分子量Ｍnとの比Ｍw／Ｍnが１１以下である。そのような粘着剤としては、例えば、アクリル系またはウレタン系粘着剤を使用することができ、透明性の高いものが望ましい。
【００２６】
光学板１０を拡散板３側から照明すると、拡散板３は散乱光を放出する。この散乱光のうち、レンズの中央部に向けて進行する光は光学機能層４に入射し、レンズの周縁部に向けて進行する光は反射層１によって反射される。反射層１によって反射された散乱光は、拡散板３によってさらに散乱されることなどによって進行方向を変化させ、最終的には光学機能層４に入射する。光学機能層４に入射した散乱光は、レンズによって広がり角を制御されて、光学機能層４を出射する。
【００２７】
これから明らかなように、反射層１は、レンズの周縁部への散乱光の入射を抑制する。それゆえ、この光学板１０は、レンズの周縁部と空気層との界面での反射に起因して広角側へ出射する光が少ない。また、上記の通り、反射層１が反射した光は、最終的にはレンズの中央部に入射する。したがって、この光学板１０を使用すると、所望の指向性と高い光利用効率とを達成することができる。
【００２８】
この光学板１０は、加熱に起因した粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じ難い。これは、以下の理由によると考えられる。
【００２９】
拡散板３の線膨張係数と光学機能層４の線膨張係数とが異なっている場合、光学板１０を加熱すると、粘着剤層２に剪断応力が加わる。このため、例えば、出射面１４が凹凸面である場合、粘着剤は、先の凹凸面のうち光学板１０の中心部を向いた斜面に押し付けられ、周縁部を向いた斜面から離れようとする。あるいは、粘着剤は、先の凹凸面のうち光学板１０の中心部を向いた斜面から離れようとし、周縁部を向いた斜面に押し付けられる。すなわち、粘着剤層２と拡散板３とには、それらの界面の一部で互いから剥離させようとする力が加わる。
【００３０】
粘着剤の流動性が高ければ、先の力が加わっている部分に他の部分から粘着剤が移動するため、剥離は生じ難い。しかしながら、この粘着剤層２は所謂「かたい」粘着剤からなるので、剪断応力が加わることによる粘着剤の移動が小さい。そのため、出射面１４が凹凸面である場合、粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じ易い。
【００３１】
この光学板１０は、拡散板３の出射面１４が上記の鏡面光沢度を有している。すなわち、拡散板３の出射面１４は、高い平滑性を有している。出射面１４の平滑性が高ければ、粘着剤層２と拡散板３とには、それらの界面に平行な力が加わるとしても、その界面に垂直な方向に大きな力が加わることはない。そのため、この光学板１０は、加熱に起因した粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じ難いと考えられる。
【００３２】
この光学板１０には、様々な変形が可能である。  
図２は、図１に示す光学板の変形例を概略的に示す断面図である。この光学板１０は、粘着剤層2が連続膜であること以外は、図１を参照しながら説明した光学板１０と同様である。このような構造を採用した場合であっても、粘着剤層２には「かたい」粘着剤を使用しているので、粘着剤の移動に伴って光学板１０の光学特性が設計値から外れることはほとんどない。また、拡散板３の鏡面光沢度Ｇｓ (２０°)は上記範囲内にあるので、加熱に起因した粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じ難い。すなわち、この構造を採用した場合も、図１に示す構造を採用した場合と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
この光学板１０は、例えば、直下型バックライトユニットまたはエッジ型バックライトユニットで使用することができる。以下、光学板１０を直下型バックライトユニットで使用した例を説明する。
【００３４】
図３は、図１に示す光学板を使用した液晶表示装置の一例を概略的に示す視図である。図４は、図３に示す液晶表示装置の分解斜視図である。
【００３５】
この液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、バックライトユニット２００と、表フレーム３００とを含んでいる。
【００３６】
液晶表示パネル１００は、典型的には透過型の液晶表示パネルである。液晶表示パネル１００は、半透過型の液晶表示パネルであってもよい。
【００３７】
バックライトユニット２００は、直下型バックライトユニットである。バックライトユニット２００は、液晶表示パネル１００の背面を照明する。
【００３８】
バックライトユニット２００は、図４に示すように、構造体２０１と、光源である複数の蛍光ランプ２０２と、光学板２０３と、拡散フィルム２０４と、樹脂フレーム２０５とを含んでいる。
【００３９】
構造体２０１は、樹脂フレーム２０５と共に、蛍光ランプ２０２、光学板２０３および拡散フィルム２０４を支持する。構造体２０１は、略箱形状のランプハウスを構成しており、裏面板２０１１と一対のランプホルダ２０１２とを含んでいる。
【００４０】
裏面板２０１１は、例えば、金属材料からなる。裏面板２０１１は、樋形状を有している。
【００４１】
ランプホルダ２０１２は、例えば、樹脂からなる。これらランプホルダ２０１２は、裏面板２０１１の両端部にそれぞれ取り付けられている。
【００４２】
裏面板２０１１およびランプホルダ２０１２は、凹部２０１ａと、その開口を取り囲む平坦面２０１ｂとを形成している。凹部２０１ａ内には蛍光ランプ２０２を配置し、平坦面２０１ｂ上には光学板２０３を載置する。
【００４３】
ランプホルダ２０１２の各対向面には、蛍光ランプ２０２を挿入する複数の凹部が設けられている。少なくとも一方のランプホルダ２０１２は、例えば、蛍光ランプ２０２と電源回路とを電気的に接続するための回路を内蔵しているか、または、蛍光ランプ２０２に電力を供給するための電源回路を内蔵している。
【００４４】
構造体２０１は、その凹部の底面から開口に向けて延びた１つ以上のスペーサピンをさらに含んでいてもよい。スペーサピンの頂部が平坦面２０１ｂと略同一面内にある場合、例えば、光学板２０３の中央部をスペーサピンに支持させることができる。したがって、光学板２０３が撓むのを抑制できる。
【００４５】
反射層は、例えば、裏面板２０１１が形成している樋底面または側壁上に形成された層である。あるいは、反射層は、裏面板２０１１が形成している太い溝に対応して略樋形状を有するシートである。反射層は、光散乱性を有していてもよい。
【００４６】
蛍光ランプ２０２は、ランプホルダ２０１２に設けられた凹部に挿入されている。各蛍光ランプ２０２は、典型的には冷陰極放電ランプであり、例えば略Ｕ字形状を有している。なお、ここでは、複数の蛍光ランプ２０２を配置しているが、１つの蛍光ランプ２０２のみを設置してもよい。また、蛍光ランプ２０２の代わりに、発光ダイオードなどの他の光源を使用してもよい。
【００４７】
光学板２０３は、構造体２０１の平坦面２０１ｂ上に載置されている。具体的には、光学板２０３の周縁部は、構造体２０１の平坦面２０１ｂによって支持されている。光学板２０３は、蛍光ランプ２０２が放出した光を散乱させる機能と、この散乱光の指向性を制御する機能とを有している。光学板２０３は、図１を参照しながら説明した光学板１０である。
【００４８】
拡散フィルム２０４は、光学板２０３上に載置されている。拡散フィルム２０４は、光散乱層である。拡散フィルム２０４は、例えば、透明樹脂にこれとは屈折率が異なる透明微粒子を分散させた構造を有しているか、または、少なくとも一方の主面に凹部および／または凸部を設けた構造を有している。拡散フィルム２０４は、省略することができる。
【００４９】
樹脂フレーム２０５は、構造体２０１と嵌め合わされている。樹脂フレーム２０５および構造体２０１は、光学板２０３および拡散フィルム２０４の周縁部を挟持している。液晶表示パネル１００は、樹脂フレーム２０５上に載置されている。
【００５０】
表フレーム３００は、例えば金属材料からなる。表フレーム３００は、樹脂フレーム２０５と嵌め合わされている。表フレーム３００および樹脂フレーム２０５は、液晶表示パネル１００の周縁部を挟持している。
【００５１】
この液晶表示装置は、光学板２０３として、図１を参照しながら説明した光学板１０を使用している。光学板１０は、上記の通り、粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じ難い。したがって、この液晶表示装置は、加熱されることに起因した表示品位の低下を生じ難い。
【実施例】
【００５２】
本例では、以下の方法により、図１を参照しながら説明した光学板１０を製造し、出射面１４の鏡面光沢度と粘着剤層２の拡散板３からの剥離し易さとの関係を調べた。
【００５３】
まず、基材であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート上にアクリル系紫外線硬化樹脂を塗布し、この塗膜に型を押し当てた状態で露光することにより光学機能層４を形成した。すなわち、光学機能層４には、ＰＥＴシートと複数のレンチキュラからなるレンズ群を構成したアクリル樹脂層との２層構造を採用した。
【００５４】
次に、光学機能層４と感光性樹脂フィルムとを、光学機能層４の基材が感光性樹脂フィルムと向き合うように貼り合わせた。この感光性樹脂フィルムとしては、粘着性を有するデュポン社製のクロマリン（登録商標）フィルムを使用した。次いで、光学機能層４を介して感光性樹脂フィルムを紫外線で露光した。レンチキュラは感光性樹脂フィルムに露光量の分布を生じさせ、その結果、感光性樹脂フィルムのうち、レンチキュラの焦点およびその近傍の領域では、他の領域と比較して粘着力がより大きく低下した。その後、光学機能層４と感光性樹脂フィルムとの積層体を、剥離紙上に形成した反射層に押し当てた。反射層の材料としては、ウレタン樹脂と二酸化チタンとを含有した混合物を使用した。次いで、この積層体を剥離紙から剥離した。これにより、感光性樹脂フィルムのうち粘着力がより大きな領域上にのみ、反射層を転写した。以上のようにして、反射層１を得た。
【００５５】
次いで、反射層１に粘着剤を塗布し、これらを介して光学機能層４と拡散板３とを貼り合わせた。粘着剤としては、１００℃における貯蔵弾性率Ｍ’が約９．０×１０4Ｐａであるアクリル系粘着剤を使用した。拡散板３としては、入射面１３に凹凸が設けられ、ヘーズが９２％であり、全光線透過率が６５％であり、寸法が４１５ｍｍ×７３０ｍｍ×２ｍｍのシートを使用した。
【００５６】
以上のようにして、出射面１４の鏡面光沢度が異なる複数の光学板１０を製造した。また、アクリル樹脂層でレンズ群を構成する代わりにプリズム群を構成したこと以外は上述したのと同様の方法により、拡散板の出射面の鏡面光沢度が異なる複数の光学板を製造した。さらに、アクリル樹脂層を省略したこと以外は上述したのと同様の方法により、拡散板の出射面の鏡面光沢度が異なる複数の光学板を製造した。
【００５７】
次に、これら光学板を８０℃の環境中に２４時間放置し、粘着剤層２の拡散板３からの剥離の有無を調べた。その結果を、以下の表に纏める。
【表１】
2008216373.tif 000003
【００５８】
この表において、「○」印は、粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じなかったことを示している。また、「×」印は、粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じたことを示している。
【００５９】
この表に示すように、拡散板３の出射面１４の２０度における鏡面光沢度Ｍ’が高い場合、粘着剤層２の拡散板３からの剥離を生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一態様に係る光学板を概略的に示す断面図。
【図２】図１に示す光学板の変形例を概略的に示す断面図。
【図３】本発明の一態様に係る液晶表示装置を概略的に示す斜視図。
【図４】図３に示す液晶表示装置の分解斜視図。
【符号の説明】
【００６１】
１…反射層、２…粘着剤層、３…拡散板、４…光学機能層、１０…光学板、１１…開口、１２…反射領域、１３…入射面、１４…出射面、１００…液晶表示パネル、２００…バックライトユニット、２０１…構造体、２０１a…凹部、２０１b…平坦面、２０２…蛍光ランプ、２０３…光学板、２０４…拡散フィルム、２０５…樹脂フレーム、３００…表フレーム、２０１１裏面板、２０１２…ランプホルダ。
【図１】
2008216373.tif 000004
【図２】
2008216373.tif 000005
【図３】
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【図４】
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