JP2006108004A - 導光板、導光板の製造方法、バックライト、液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 散乱粒子を用いるタイプの導光板を、輝度が十分で、且つ輝度ムラが小さくなるように改良する。
【解決手段】 導光板210は、透明材料であるアクリル樹脂に、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子とかならる散乱粒子を分散させたものであり、板状に成形されてなる。ナノ粒子は、その最大径が略30nmの酸化イットリウムであり、第1マイクロ粒子は、その最大径が略3.5μmのシリコーンであり、第2マイクロ粒子は、その最大径が略12μmのシリコーンである。導光板210の端面に臨ませた光源220から導光板210の中に入った光は、散乱粒子により散乱されて、放出面から放出される。
【選択図】 図2
【解決手段】 導光板210は、透明材料であるアクリル樹脂に、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子とかならる散乱粒子を分散させたものであり、板状に成形されてなる。ナノ粒子は、その最大径が略30nmの酸化イットリウムであり、第1マイクロ粒子は、その最大径が略3.5μmのシリコーンであり、第2マイクロ粒子は、その最大径が略12μmのシリコーンである。導光板210の端面に臨ませた光源220から導光板210の中に入った光は、散乱粒子により散乱されて、放出面から放出される。
【選択図】 図2
Description
本発明は、主として液晶表示装置のバックライトに用いられる導光板に関する。
液晶表示装置が非常に普及している。
液晶表示装置は、画像を表示する液晶パネルを含んでおり、液晶パネルに表示された画像を、液晶パネルの背後からの光に乗せて人の目に見せるように構成されている。液晶表示装置における液晶パネルそれ自体は発光する機能を持たないので、液晶表示装置では、画像を人の目に見せるための光をその背後から液晶パネルに導くための機構が不可欠となる。
液晶表示装置における液晶パネルに、その背後から光を導くための機構には様々なものがある。例えば、外部から取入れた光を液晶パネルの背後で反射して液晶パネルに導くようにする機構を備えた反射型液晶表示装置が知られている。他方、反射型液晶表示装置以外の液晶表示装置のほぼすべて(例えば、透過型液晶表示装置、或いは半透過型液晶表示装置)では、バックライトが用いられている。バックライトは、自発的に発光する面状光源であり、液晶パネルの背後に配して用いられる。バックライトからの光を液晶パネルに導くことによって、液晶パネルに表示された画像は人の目に見えるようになる。
液晶表示装置は、画像を表示する液晶パネルを含んでおり、液晶パネルに表示された画像を、液晶パネルの背後からの光に乗せて人の目に見せるように構成されている。液晶表示装置における液晶パネルそれ自体は発光する機能を持たないので、液晶表示装置では、画像を人の目に見せるための光をその背後から液晶パネルに導くための機構が不可欠となる。
液晶表示装置における液晶パネルに、その背後から光を導くための機構には様々なものがある。例えば、外部から取入れた光を液晶パネルの背後で反射して液晶パネルに導くようにする機構を備えた反射型液晶表示装置が知られている。他方、反射型液晶表示装置以外の液晶表示装置のほぼすべて(例えば、透過型液晶表示装置、或いは半透過型液晶表示装置)では、バックライトが用いられている。バックライトは、自発的に発光する面状光源であり、液晶パネルの背後に配して用いられる。バックライトからの光を液晶パネルに導くことによって、液晶パネルに表示された画像は人の目に見えるようになる。
バックライトは液晶表示装置の厚さや消費電力といった液晶表示装置の性能に非常に大きな影響を与えるものであり、重要性が高い部品である。そのため、バックライトに関しては、多種多様な技術が提案され、また、実用化されている。
バックライトの中で一般的なのは、導光板を用いるものである。
導光板は、透明材料を板状に成形したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光を、その広い面の一方である放出面から放出するようになっている。一般的な導光板は、その放出面、或いは放出面とは反対側の面にプリズムの機能を有する鋭い波形状が設けられており、光源からその内部に導入された光の方向を、その波形状の部分で(例えば、反射によって)変化させることで、光源からその内部に導入された光を導光板の放出面から放出させられるようになっている。
バックライトの中で一般的なのは、導光板を用いるものである。
導光板は、透明材料を板状に成形したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光を、その広い面の一方である放出面から放出するようになっている。一般的な導光板は、その放出面、或いは放出面とは反対側の面にプリズムの機能を有する鋭い波形状が設けられており、光源からその内部に導入された光の方向を、その波形状の部分で(例えば、反射によって)変化させることで、光源からその内部に導入された光を導光板の放出面から放出させられるようになっている。
ところで、上述の波形状の部分は、許容誤差が数μmレベルという非常に高い精度が求められる加工を行うことにより製造される。したがって、樹脂製品であることがほとんどである導光板の製造には、樹脂製品につきものの“ひけ”があることなどから、非常に高度な技術が要求される。実際、非常に精密な加工を行うための技術が必要となるので、導光板を製造するための金型を製造できる者は限られており、また、導光板を製造するための金型を製造するためには数億円レベルの費用が必要となる。
このようなコストはすべて、導光板の値段に跳ね返る。したがって、導光板は高価な部品となる。このような事情は、導光板を用いるバックライトや、バックライトを用いる液晶表示装置の価格を下げることの妨げとなっている。
もっとも、上述の如き波形状を有さない導光板も提案されている。しかしながら、そのような導光板でも、非常に精密な加工が必要となる点には変わりがない。したがって、導光板は一般に、精密な加工が要求されるため製造が難しいものとなり、非常に高価なものになっている。
このようなコストはすべて、導光板の値段に跳ね返る。したがって、導光板は高価な部品となる。このような事情は、導光板を用いるバックライトや、バックライトを用いる液晶表示装置の価格を下げることの妨げとなっている。
もっとも、上述の如き波形状を有さない導光板も提案されている。しかしながら、そのような導光板でも、非常に精密な加工が必要となる点には変わりがない。したがって、導光板は一般に、精密な加工が要求されるため製造が難しいものとなり、非常に高価なものになっている。
以上のような観点から、本願発明者は、透明材料を板状に形成した導光板の透明材料の内部に散乱粒子を分散させ、光源からその内部に導入された光を、散乱粒子で散乱させて放出面から放出するようにした導光板を研究している。
かかる導光板は、散乱粒子によって光源からその内部に導入した光の方向を変えるようにしており、上述した波形状を形成するための加工が不要であるため、導光板の製造のための型を作るのが極めて容易でコストも安くできる。
かかる導光板は、散乱粒子によって光源からその内部に導入した光の方向を変えるようにしており、上述した波形状を形成するための加工が不要であるため、導光板の製造のための型を作るのが極めて容易でコストも安くできる。
しかしながら、本願発明者の研究によると、このような散乱粒子を用いた導光板は、放出面からの光が不十分になり易く(輝度が不足し易く)、また、光源から近い部分と遠い部分で、或いは点状光源を用いた場合における光源の正面と正面から外れた部分で、放出面からの光の強弱に差が出易い(輝度ムラが出易い)という不具合がある。
本発明は、このような課題を解決するものであり、より詳細には、散乱粒子を用いるタイプの導光板を、輝度が十分になるように改良すること、或いは放出面の各部分における輝度ムラを小さくするように改良すること、をその課題とする。
上述の課題を解決するための本願発明は、以下のようなものである。
本願発明は、散乱粒子が分散された透明材料を板状に成形したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光を前記散乱粒子で散乱させてその放出面から放出するようになっている導光板である。そして、前記散乱粒子は、ナノ粒子を含んでいる。
この導光板は、散乱粒子によって光源からの光を放出面から放出させるものなので、型を製造するのが容易であり、また型を製造するためのコストが安くつく。また、この導光板では、散乱粒子として、ナノ粒子を含むものを導光板の内部に分散させることとしている。このようにすると、正確な理由は現在のところ判ってはいないが、放出面の各部分における輝度ムラが小さくなり、場合によってはナノ粒子を含まない場合よりも全体的な輝度を上げることができる。
本願発明は、散乱粒子が分散された透明材料を板状に成形したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光を前記散乱粒子で散乱させてその放出面から放出するようになっている導光板である。そして、前記散乱粒子は、ナノ粒子を含んでいる。
この導光板は、散乱粒子によって光源からの光を放出面から放出させるものなので、型を製造するのが容易であり、また型を製造するためのコストが安くつく。また、この導光板では、散乱粒子として、ナノ粒子を含むものを導光板の内部に分散させることとしている。このようにすると、正確な理由は現在のところ判ってはいないが、放出面の各部分における輝度ムラが小さくなり、場合によってはナノ粒子を含まない場合よりも全体的な輝度を上げることができる。
なお、本願発明における『放出面』とは、板状にされた導光板の広くされた2つの面のうちの任意の一面又は二面であり、光が放出される面を意味する。放出面を二面とすれば、本願発明の導光板は、両面タイプの液晶表示装置に用いることができる。
また、本願発明では、光源からその内部に導入された光を、散乱粒子で散乱させて前記放出面から放出するようにしているが、これは、散乱粒子で散乱した光がそのまま放出面から放出される場合と、散乱粒子で散乱した光が、例えば底面などの放出面以外の面で反射した後に放出面から放出される場合の双方を含む。
導光板の内部に散乱粒子を分散させる方法はどのようなものであっても構わない。射出成形、押出し成形などに用いる透明材料に散乱粒子を混合させておき、その透明材料を用いて成形を行えば、導光板の内部に散乱粒子を分散させることができる。
なお、透明材料は板状にでき、且つその内部に光を導入できる程度の透明度があるものであれば、どのようなものを用いてもよい。透明材料は、例えば、透明な樹脂とすることができる。透明な樹脂は、例えば、PMMA(アクリル)、PC(ポリカーボネイト)、COP(シクロオレフィンポリマー)とすることができる。
また、本願発明では、光源からその内部に導入された光を、散乱粒子で散乱させて前記放出面から放出するようにしているが、これは、散乱粒子で散乱した光がそのまま放出面から放出される場合と、散乱粒子で散乱した光が、例えば底面などの放出面以外の面で反射した後に放出面から放出される場合の双方を含む。
導光板の内部に散乱粒子を分散させる方法はどのようなものであっても構わない。射出成形、押出し成形などに用いる透明材料に散乱粒子を混合させておき、その透明材料を用いて成形を行えば、導光板の内部に散乱粒子を分散させることができる。
なお、透明材料は板状にでき、且つその内部に光を導入できる程度の透明度があるものであれば、どのようなものを用いてもよい。透明材料は、例えば、透明な樹脂とすることができる。透明な樹脂は、例えば、PMMA(アクリル)、PC(ポリカーボネイト)、COP(シクロオレフィンポリマー)とすることができる。
なお、本願発明における『ナノ粒子』の語は、その最大径がいわゆるnmのオーダーの粒子、即ち、その最大径が1nm〜1000nmの粒子をいう。
ナノ粒子は、その最大径が1nm〜100nmであってもよい。ナノ粒子は、この程度の大きさのものと定義されることが多いが、かかる大きさのナノ粒子を用いれば上述の作用効果が十分に生じることが判っている。
ナノ粒子は、その最大径が略30nmであってもよい。今のところ、この程度の大きさのナノ粒子を用いれば、上述の作用効果が十分に生じることが判っている。
ナノ粒子は、上述のような最大径を持つ粒子であれば、その形状、種類、材質は特には問わない。ただし、ナノ粒子は、可視光を吸収する性質が弱いものである方がよい。
ナノ粒子の形状の例として、真球状、楕円球状、棒状、板状、薄膜状を挙げることができ、また、その内部が密であっても、中空であっても構わない。
ナノ粒子の種類、材質に関するバリエーションの例として、金属ナノ粒子、無機ナノ粒子、有機ナノ粒子、半導体ナノ粒子、無機有機ハイブリッドナノ粒子、高分子ナノ粒子を挙げることができる。より詳細な例としては、二酸化珪素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(IV)(TiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、炭素(C)、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、ガリウム砒素(GaAs)、アルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)、ジルコニア(ZrO2)、炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si3N4)、ゼオライト、ナノダイヤモンド、ナノクリスタル、スクメタイト、マイカ、デンドリマー、スターポリマー、ハイパーブランチドポリマー、マイクロポーラスメチルホスホン酸アルミニウム、などを挙げることができる。
ナノ粒子は、その最大径が1nm〜100nmであってもよい。ナノ粒子は、この程度の大きさのものと定義されることが多いが、かかる大きさのナノ粒子を用いれば上述の作用効果が十分に生じることが判っている。
ナノ粒子は、その最大径が略30nmであってもよい。今のところ、この程度の大きさのナノ粒子を用いれば、上述の作用効果が十分に生じることが判っている。
ナノ粒子は、上述のような最大径を持つ粒子であれば、その形状、種類、材質は特には問わない。ただし、ナノ粒子は、可視光を吸収する性質が弱いものである方がよい。
ナノ粒子の形状の例として、真球状、楕円球状、棒状、板状、薄膜状を挙げることができ、また、その内部が密であっても、中空であっても構わない。
ナノ粒子の種類、材質に関するバリエーションの例として、金属ナノ粒子、無機ナノ粒子、有機ナノ粒子、半導体ナノ粒子、無機有機ハイブリッドナノ粒子、高分子ナノ粒子を挙げることができる。より詳細な例としては、二酸化珪素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(IV)(TiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、炭素(C)、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、ガリウム砒素(GaAs)、アルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)、ジルコニア(ZrO2)、炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si3N4)、ゼオライト、ナノダイヤモンド、ナノクリスタル、スクメタイト、マイカ、デンドリマー、スターポリマー、ハイパーブランチドポリマー、マイクロポーラスメチルホスホン酸アルミニウム、などを挙げることができる。
散乱粒子はどのような状態で透明材料に含まれていてもよい。散乱粒子に含まれるナノ粒子も同様である。ナノ粒子は、その一部が凝集していても構わない。もっとも、ナノ粒子が独立分散状態(凝集しておらず独立している状態)になっている(そのようなナノ粒子を独立分散ナノ粒子という。)方が、上述の如き作用効果を得るには好適だと考えられる。即ち、本願発明の導光板におけるナノ粒子は、少なくともその一部が独立分散状態になっている方がよいと考えられる。
したがって、透明材料にナノ粒子をそのまま分散させる直接分散法が透明材料にナノ粒子を分散させるもっとも簡単な方法ではあるが、透明材料に分散させるナノ粒子に、凝集防止処理を行った方が望ましいと考えられる。ナノ粒子は、一般的な透明材料であるポリマーよりもその表面エネルギーが非常に多いため、直接分散法では、透明材料の中で凝集し易いからである。凝集防止処理のための方法の例としては、シランカップリング処理、アルミニウム系カップリング処理、チタネート系カップリング処理、界面活性剤処理を挙げることができる。
したがって、透明材料にナノ粒子をそのまま分散させる直接分散法が透明材料にナノ粒子を分散させるもっとも簡単な方法ではあるが、透明材料に分散させるナノ粒子に、凝集防止処理を行った方が望ましいと考えられる。ナノ粒子は、一般的な透明材料であるポリマーよりもその表面エネルギーが非常に多いため、直接分散法では、透明材料の中で凝集し易いからである。凝集防止処理のための方法の例としては、シランカップリング処理、アルミニウム系カップリング処理、チタネート系カップリング処理、界面活性剤処理を挙げることができる。
本願発明の散乱粒子は、上述のナノ粒子の他に、その最大径が1μm〜100μmのマイクロ粒子を含んでいてもよい。ナノ粒子よりも大きいこのようなマイクロ粒子を透明材料に入れると、導光板から放出される光が特に光源から遠い部分で多くなり、導光板全体で見た場合、輝度の向上が見られた。
マイクロ粒子は、上述のような大きさであれば、それ以外に種類、材質などに関して特に制限はない。ただし、マイクロ粒子は、ナノ粒子と同様に、可視光を吸収する性質が弱いものである方がよい。マイクロ粒子は、例えば、金属の粉末などの不透明なものとすることができるし、また、シリコーンの粉末、アクリルの粉末などの透明なものとすることができる。マイクロ粒子を透明なものとすれば、光の反射のみならず屈折も生じることになると考えられる。
マイクロ粒子は、最大径の異なる複数種類のマイクロ粒子を含んでいてもよい。例えば、前記マイクロ粒子は、その最大径が1μm〜10μmの第1マイクロ粒子と、その最大径が10μm〜30μmの第2マイクロ粒子とを含んでなるものであってもよい。このような大きさの異なる2種類のマイクロ粒子を透明材料に分散させることにより、導光板の輝度を十分なものにでき、また、輝度ムラを減らせるという作用効果を得られる。
例えば、前記第1マイクロ粒子は、その最大径が略3.5μmであり、前記第2マイクロ粒子は、その最大径が略12μmであってもよい。
透明材料中に第1マイクロ粒子と第2マイクロ粒子をどの程度の量加えるかということについての制限は特にない。例えば、前記透明材料中に、前記第1マイクロ粒子が0.1重量%以上15重量%以下、前記第2マイクロ粒子が0.1重量%以上30重量%以下含まれていてもよい。また、前記第1マイクロ粒子と、前記第2マイクロ粒子の重量比が、略1:2となるようにすることができる。今のところこのような配合を行うと、導光板の輝度を十分なものにでき、且つ輝度ムラを減らせることが判っている。
マイクロ粒子は、最大径の異なる複数種類のマイクロ粒子を含んでいてもよい。例えば、前記マイクロ粒子は、その最大径が1μm〜10μmの第1マイクロ粒子と、その最大径が10μm〜30μmの第2マイクロ粒子とを含んでなるものであってもよい。このような大きさの異なる2種類のマイクロ粒子を透明材料に分散させることにより、導光板の輝度を十分なものにでき、また、輝度ムラを減らせるという作用効果を得られる。
例えば、前記第1マイクロ粒子は、その最大径が略3.5μmであり、前記第2マイクロ粒子は、その最大径が略12μmであってもよい。
透明材料中に第1マイクロ粒子と第2マイクロ粒子をどの程度の量加えるかということについての制限は特にない。例えば、前記透明材料中に、前記第1マイクロ粒子が0.1重量%以上15重量%以下、前記第2マイクロ粒子が0.1重量%以上30重量%以下含まれていてもよい。また、前記第1マイクロ粒子と、前記第2マイクロ粒子の重量比が、略1:2となるようにすることができる。今のところこのような配合を行うと、導光板の輝度を十分なものにでき、且つ輝度ムラを減らせることが判っている。
前記マイクロ粒子もナノ粒子ほどでないが凝集を起し易く、また、凝集しない方が上述の作用効果を生じ易いと考えられる。そこで、マイクロ粒子にも、ナノ粒子の場合と同様の凝集防止処理を行った方がよいと考えられる。
本願発明の導光板は、例えば、以下のような製造方法によって得られる。
かかる製造方法は、透明材料を板状に形成したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光をその放出面から放出するようになっている導光板の製造方法である。そして、光を散乱させることのできる散乱粒子でありナノ粒子を含むものをモノマーに分散させ、前記ナノ粒子を含む前記モノマーを板状に成形して重合させることで、散乱粒子が分散された板状のポリマーである導光板を得る。
かかる製造方法は、透明材料を板状に形成したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光をその放出面から放出するようになっている導光板の製造方法である。そして、光を散乱させることのできる散乱粒子でありナノ粒子を含むものをモノマーに分散させ、前記ナノ粒子を含む前記モノマーを板状に成形して重合させることで、散乱粒子が分散された板状のポリマーである導光板を得る。
以上説明した導光板は、導光板の端部に光源を臨ませてなるバックライトに応用でき、また、かかるバックライトを備えてなる液晶表示装置に応用できる。
本願発明における導光板に組み合わせて用いられる光源は、必要に応じて適当に選択することができる。例えば、光源としては、LEDその他の点状光源を用いることができ、或いは小型の蛍光灯その他の線状光源を用いることができる。また、光源の数は、単数であっても複数であってもよい。導光板が矩形の場合、光源は、一般的に、導光板を放出面に対して垂直に見た場合の辺の少なくとも一つに臨ませることになるが、この場合の光源は2つ以上の辺に跨るような形状のものであっても構わない。
本願発明における導光板に組み合わせて用いられる光源は、必要に応じて適当に選択することができる。例えば、光源としては、LEDその他の点状光源を用いることができ、或いは小型の蛍光灯その他の線状光源を用いることができる。また、光源の数は、単数であっても複数であってもよい。導光板が矩形の場合、光源は、一般的に、導光板を放出面に対して垂直に見た場合の辺の少なくとも一つに臨ませることになるが、この場合の光源は2つ以上の辺に跨るような形状のものであっても構わない。
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
この実施形態による液晶表示装置は、概略で図1に示したような構成とされている。
この液晶表示装置は、液晶パネル100と、バックライト200とを組合わせて構成されている。バックライト200は、液晶パネル100の背面側、即ちこの液晶表示装置を見る者の目から遠い側に配されている。
この液晶表示装置は、バックライト200からの光を液晶パネル100に透過させることにより、所定の画像を使用者が見られるようにするものとされている。
なお、液晶表示装置は、液晶パネル100及びバックライト200を収納するケースや、液晶パネル100の駆動の制御を行うための回路基板などを備えているが、それらは極めて一般的なものなので、説明、図示とも省略する。
この液晶表示装置は、液晶パネル100と、バックライト200とを組合わせて構成されている。バックライト200は、液晶パネル100の背面側、即ちこの液晶表示装置を見る者の目から遠い側に配されている。
この液晶表示装置は、バックライト200からの光を液晶パネル100に透過させることにより、所定の画像を使用者が見られるようにするものとされている。
なお、液晶表示装置は、液晶パネル100及びバックライト200を収納するケースや、液晶パネル100の駆動の制御を行うための回路基板などを備えているが、それらは極めて一般的なものなので、説明、図示とも省略する。
液晶パネル100は、既存のどのような液晶パネルを用いてもよいが、この実施形態では、図1に示したような構造となっている。液晶パネル100は、その中程に液晶層110を備えている。液晶層110は、配向膜層120によって挟まれている。両配向膜層120の外側には、透明電極層130が設けられている。また、両透明電極層130の外側にはガラス基板140が、また、両ガラス基板140の外側には偏光板150が設けられている。なお、液晶パネル100の前面側、即ち、この液晶表示装置を見る者の目から近い方の透明電極層130と、ガラス基板140との間には、カラーフィルタ層160が設けられている。
なお、この実施形態では、液晶層110、配向膜層120、透明電極層130、ガラス基板140、偏光板150、カラーフィルタ層160はすべて、同一の形状、より詳細には同一の矩形形状とされている。
上述の液晶層110、配向膜層120、透明電極層130、ガラス基板140、偏光板150、カラーフィルタ層160は、以下のようなものである。
2つの偏光板150はともに、それを透過した光を所定の向きの直線偏光に変える機能を有するものである。この実施形態における偏光板150のうち、背面側のものは、バックライト200から放出された光を偏光化する役割を持つ。他方、偏光板150のうち前面側のものは、背面側の偏光板150を通過して偏光化された後液晶層110を通過して必要に応じて偏光面が回転させられた光を通過させ、或いは遮断する役割を持っている。液晶層110は必要に応じて駆動され、背面側の偏光板150を通過して偏光化された光を、その偏光面をそのまま維持した状態、或いは90°回転した状態で通過させる。かかる偏光面の回転を行うために行われる液晶層110の駆動の制御は、透明電極層130間の電位差の変化によって実現される。
カラーフィルタ層160は、それを通った光に色をつけるためのカラーフィルタにより形成される層である。カラーフィルタ層160は、一般には、R(赤)、G(緑)、B(青)の微細なフィルタがマトリクス状に配されてなり、この実施形態ではそのようにされている。
なお、この実施形態では、液晶層110、配向膜層120、透明電極層130、ガラス基板140、偏光板150、カラーフィルタ層160はすべて、同一の形状、より詳細には同一の矩形形状とされている。
上述の液晶層110、配向膜層120、透明電極層130、ガラス基板140、偏光板150、カラーフィルタ層160は、以下のようなものである。
2つの偏光板150はともに、それを透過した光を所定の向きの直線偏光に変える機能を有するものである。この実施形態における偏光板150のうち、背面側のものは、バックライト200から放出された光を偏光化する役割を持つ。他方、偏光板150のうち前面側のものは、背面側の偏光板150を通過して偏光化された後液晶層110を通過して必要に応じて偏光面が回転させられた光を通過させ、或いは遮断する役割を持っている。液晶層110は必要に応じて駆動され、背面側の偏光板150を通過して偏光化された光を、その偏光面をそのまま維持した状態、或いは90°回転した状態で通過させる。かかる偏光面の回転を行うために行われる液晶層110の駆動の制御は、透明電極層130間の電位差の変化によって実現される。
カラーフィルタ層160は、それを通った光に色をつけるためのカラーフィルタにより形成される層である。カラーフィルタ層160は、一般には、R(赤)、G(緑)、B(青)の微細なフィルタがマトリクス状に配されてなり、この実施形態ではそのようにされている。
他方、バックライト200は、図2のように構成されている。
この実施形態におけるバックライト200は、導光板210及び光源220を備えて構成されている。導光板210は、透明材料に散乱粒子を分散させて構成されている。導光板210の透明材料、散乱粒子の詳細、及び導光板210の製法については後述する。
導光板210は、その広い面に垂直な方向から見れば、矩形となる形状をしており、薄い板状(直方体形状)に形成されている。なお、この実施形態における放出面、即ち導光板210中に光源220から導入された光が射出される面は、導光板210の図2における上側の面とされている。
この実施形態におけるバックライト200は、導光板210及び光源220を備えて構成されている。導光板210は、透明材料に散乱粒子を分散させて構成されている。導光板210の透明材料、散乱粒子の詳細、及び導光板210の製法については後述する。
導光板210は、その広い面に垂直な方向から見れば、矩形となる形状をしており、薄い板状(直方体形状)に形成されている。なお、この実施形態における放出面、即ち導光板210中に光源220から導入された光が射出される面は、導光板210の図2における上側の面とされている。
導光板210の、上述した矩形の一辺に相当する部分の中央に、光源220が設けられている。この実施形態における光源220は、必ずしもそうである必要はないが、LEDである。光源220は、必要に応じて点灯するように制御される。光源220は、上述した矩形の一辺に相当する部分(端面)に対向されており、光源220から出た光が導光板210の中に導入されるようになっている。
光源220は、この実施形態では、点状光源とされているが蛍光灯などの線状光源にしてもよい。なお、この実施形態における光源220は1つであるが、光源220は矩形の一辺に相当する部分に相当する端面、或いはその他の端面に、複数配することもできる。
また、この実施形態による導光板210は、必ずしもそうなっている必要はないが、光源220が臨む端面と放出面とを除く面を、導光板210の内部から外に出ようとする光を導光板210の中に反射する反射体で被覆している。反射体は、例えば、導光板210とは別の鏡状の部材を導光板210の周りに張付けて構成してもよいし、導光板210の必要な部分にアルミなどの金属を蒸着させることによって製造してもよい。
光源220は、この実施形態では、点状光源とされているが蛍光灯などの線状光源にしてもよい。なお、この実施形態における光源220は1つであるが、光源220は矩形の一辺に相当する部分に相当する端面、或いはその他の端面に、複数配することもできる。
また、この実施形態による導光板210は、必ずしもそうなっている必要はないが、光源220が臨む端面と放出面とを除く面を、導光板210の内部から外に出ようとする光を導光板210の中に反射する反射体で被覆している。反射体は、例えば、導光板210とは別の鏡状の部材を導光板210の周りに張付けて構成してもよいし、導光板210の必要な部分にアルミなどの金属を蒸着させることによって製造してもよい。
この実施形態による導光板210に光源220から光が導入されると、その光は導光板210の内部を進み、導光板210内に含まれる散乱粒子に当たって散乱させられる。散乱させられた光は、直接、或いは反射体で反射した後、導光板210の放出面から外部に射出される。このようにして、導光板210と光源220を含むバックライト200は、面状の光源として機能する。
次いで、導光板210の透明材料、散乱粒子の詳細、及び導光板210の製法について説明する。
導光板210は、以下のようにして製造する。
まず、散乱粒子を調整する。この実施形態では、以下のナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子の3種類の散乱粒子を用いる。
導光板210は、以下のようにして製造する。
まず、散乱粒子を調整する。この実施形態では、以下のナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子の3種類の散乱粒子を用いる。
ナノ粒子は、例えば、二酸化珪素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(IV)(TiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、炭素(C)、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、ガリウム砒素(GaAs)、アルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)、ジルコニア(ZrO2)、炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si3N4)、ゼオライト、ナノダイヤモンド、ナノクリスタル、スクメタイト、マイカ、デンドリマー、スターポリマー、ハイパーブランチドポリマー、マイクロポーラスメチルホスホン酸アルミニウムとすることができるが、この実施形態では、酸化イットリウムをこれに用いる。
ナノ粒子は、最大径が1nm〜1000nm、より好ましくは1nm〜100nmのものとするが、この実施形態では、その最大径が略30nmのものを用いる。
この実施形態では、必ずしもそうする必要はないが、ナノ粒子に対して、凝集防止処理を行う。具体的には、シランカップリング処理、アルミニウム系カップリング処理、チタネート系カップリング処理、界面活性剤処理の一つを行えばよいが、この実施形態ではナノ粒子に対し、シランカップリング処理を行う。
ナノ粒子は、最大径が1nm〜1000nm、より好ましくは1nm〜100nmのものとするが、この実施形態では、その最大径が略30nmのものを用いる。
この実施形態では、必ずしもそうする必要はないが、ナノ粒子に対して、凝集防止処理を行う。具体的には、シランカップリング処理、アルミニウム系カップリング処理、チタネート系カップリング処理、界面活性剤処理の一つを行えばよいが、この実施形態ではナノ粒子に対し、シランカップリング処理を行う。
第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子はともに、この実施形態では、シリコーン粒子である。その最大径は、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子ともに、1μm〜100μmであるが、この実施形態では、前者の最大径が1μm〜10μm、後者の最大径が10μm〜30μmとされる。より詳細には、第1マイクロ粒子の最大径が略3.5μm、第2マイクロ粒子の最大径が略12μmとされている。
この実施形態では、必ずしもそうする必要はないが、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子に対して、凝集防止処理を行う。具体的には、シランカップリング処理、アルミニウム系カップリング処理、チタネート系カップリング処理、界面活性剤処理の一つを行えばよいが、この実施形態では第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子に対して、シランカップリング処理を行う。
なお、この実施形態では、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子に対してまとめてシランカップリング処理を行うこととしている。具体的には、1〜2重量%の酢酸水溶液にアルコールを10重量%加えて得た水溶液にナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子を加えて得た溶液を超音波攪拌する。次いで、その溶液をマグネチックスターラーにて高速攪拌しながらトリアルコキシシランを時間をかけて滴下する。かかる滴下を行った後、室温で数時間攪拌し、加水分解が終わったところで液性を中性にしてフィルターでろ過して粒子を回収する。
このようにして、シランカップリング処理の行われたナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子を得る。
なお、以上と同様の処理をナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子に対して個別に行うことも可能である。
この実施形態では、必ずしもそうする必要はないが、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子に対して、凝集防止処理を行う。具体的には、シランカップリング処理、アルミニウム系カップリング処理、チタネート系カップリング処理、界面活性剤処理の一つを行えばよいが、この実施形態では第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子に対して、シランカップリング処理を行う。
なお、この実施形態では、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子に対してまとめてシランカップリング処理を行うこととしている。具体的には、1〜2重量%の酢酸水溶液にアルコールを10重量%加えて得た水溶液にナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子を加えて得た溶液を超音波攪拌する。次いで、その溶液をマグネチックスターラーにて高速攪拌しながらトリアルコキシシランを時間をかけて滴下する。かかる滴下を行った後、室温で数時間攪拌し、加水分解が終わったところで液性を中性にしてフィルターでろ過して粒子を回収する。
このようにして、シランカップリング処理の行われたナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子を得る。
なお、以上と同様の処理をナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子に対して個別に行うことも可能である。
次に、上述のようにしてシランカップリング処理を行ったナノ粒子、第1マイクロ粒子、及び第2マイクロ粒子を、透明材料としてのアクリルモノマーに混入する。
この実施形態では、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子の混入量は、それぞれ、0.03〜0.2重量%の間の適当な量、1.16重量%、2.32重量%とする。この実施形態では、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子の重量比は、1:2になっている。
ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子を混入させたアクリルモノマーを板状に成形し、重合させることで、散乱粒子がその内部に分散させられた導光板210を得た。
かかる重合は、以下のようにして行う。まず、モノマーのメチルメタルクリレート(MMA)に、重合触媒としてベンゾイルパーオキサイド(BPO)を0.5重量%加えるとともに、連鎖移動剤にノルマルオクチルメルカプタンを3000ppm加えて混合溶液を得る。次いで、この混合溶液に対して、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子がそれぞれ、0.10重量%、1.16重量%、2.32重量%になるように加える。次いで、これを超音波攪拌してから脱気を行い、その後ウォーターバスに入れて予備重合を70℃で70分間行い、ゾル化して粘度が上がったところで型に流し込んで、オーブン内に静置し、75℃で40時間置くことで重合反応を行った。
この実施形態では、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子の混入量は、それぞれ、0.03〜0.2重量%の間の適当な量、1.16重量%、2.32重量%とする。この実施形態では、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子の重量比は、1:2になっている。
ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子を混入させたアクリルモノマーを板状に成形し、重合させることで、散乱粒子がその内部に分散させられた導光板210を得た。
かかる重合は、以下のようにして行う。まず、モノマーのメチルメタルクリレート(MMA)に、重合触媒としてベンゾイルパーオキサイド(BPO)を0.5重量%加えるとともに、連鎖移動剤にノルマルオクチルメルカプタンを3000ppm加えて混合溶液を得る。次いで、この混合溶液に対して、ナノ粒子、第1マイクロ粒子、第2マイクロ粒子がそれぞれ、0.10重量%、1.16重量%、2.32重量%になるように加える。次いで、これを超音波攪拌してから脱気を行い、その後ウォーターバスに入れて予備重合を70℃で70分間行い、ゾル化して粘度が上がったところで型に流し込んで、オーブン内に静置し、75℃で40時間置くことで重合反応を行った。
以上のようにして、ナノ粒子の少なくとも一部が独立分散ナノ粒子となっており、散乱粒子がその内部に分散している導光板210を得ることができた。
100 液晶パネル
200 バックライト
210 導光板
220 光源
200 バックライト
210 導光板
220 光源
Claims (15)
- 散乱粒子が分散された透明材料を板状に成形したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光を前記散乱粒子で散乱させてその放出面から放出するようになっている導光板であって、
前記散乱粒子は、ナノ粒子を含んでいる、
導光板。 - 前記ナノ粒子は、その最大径が1nm〜100nmである、
請求項1記載の導光板。 - 前記ナノ粒子は、その最大径が略30nmである、
請求項1又は2記載の導光板。 - 前記散乱粒子は、その最大径が1μm〜100μmのマイクロ粒子を含んでいる、
請求項1〜3のいずれかに記載の導光板。 - 前記マイクロ粒子は、最大径の異なる複数種類のマイクロ粒子を含んでいる、
請求項4記載の導光板。 - 前記マイクロ粒子は、その最大径が1μm〜10μmの第1マイクロ粒子と、その最大径が10μm〜30μmの第2マイクロ粒子とを含んでなる、
請求項5記載の導光板。 - 前記第1マイクロ粒子は、その最大径が略3.5μmであり、前記第2マイクロ粒子は、その最大径が略12μmである、
請求項6記載の導光板。 - 前記透明材料中に、前記第1マイクロ粒子が、0.1重量%以上15重量%以下、前記第2マイクロ粒子が、0.1重量%以上30重量%以下含まれてなる、
請求項6記載の導光板。 - 前記第1マイクロ粒子と、前記第2マイクロ粒子の重量比が、略1:2である、
請求項6記載の導光板。 - 前記ナノ粒子は、少なくともその一部が独立分散ナノ粒子である、
請求項1〜9のいずれかに記載の導光板。 - 前記ナノ粒子は、凝集防止処理を行ったものである、
請求項1〜10のいずれかに記載の導光板。 - 前記マイクロ粒子は、凝集防止処理を行ったものである、
請求項4記載の導光板。 - 透明材料を板状に形成したものであり、その端面に臨ませた光源からその内部に導入された光をその放出面から放出するようになっている導光板の製造方法であって、
光を散乱させることのできる散乱粒子でありナノ粒子を含むものをモノマーに分散させ、
前記ナノ粒子を含む前記モノマーを板状に成形して重合させることで、散乱粒子が分散された板状のポリマーである導光板を得る、
導光板の製造方法。 - 請求項1〜12のいずれかに記載の導光板の端部に光源を臨ませてなるバックライト。
- 請求項14記載のバックライトを備えてなる液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004295461A JP2006108004A (ja) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | 導光板、導光板の製造方法、バックライト、液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006108004A true JP2006108004A (ja) | 2006-04-20 |
Family
ID=36377452
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JP2004295461A Pending JP2006108004A (ja) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | 導光板、導光板の製造方法、バックライト、液晶表示装置 |
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JP (1) | JP2006108004A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010238759A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Lintec Corp | 太陽電池モジュール用裏面保護シート及び太陽電池モジュール、太陽電池モジュール用裏面保護シートのフッ素樹脂硬化塗膜形成用塗工液 |
DE102011016401A1 (de) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Leuchtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug |
DE102011016402A1 (de) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Fahrzeugrückleuchte für ein Kraftfahrzeug |
DE102011016397A1 (de) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Spiegelvorrichtung für ein Fahrzeug, Verfahren zur Bereitstellung der Spiegelvorrichtung im Fahrzeug sowie Sonnenblende mit der Spiegelvorrichtung |
DE102011016414A1 (de) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Kennzeichenareal auf einer Außenkarosserie für ein Fahrzeug |
DE102012004446A1 (de) * | 2012-03-05 | 2013-09-05 | Audi Ag | Lichtleitkörper mit effizienter Lichteinkopplung und Leuchtvorrichtung mit dem Lichtleitkörper |
TWI426332B (zh) * | 2009-12-31 | 2014-02-11 | Chi Lin Optoelectronics Co Ltd | 背光模組及其光學板 |
KR101895968B1 (ko) * | 2016-02-24 | 2018-10-04 | 주식회사 지앤아이솔루션 | 도광판, 이를 포함하는 백라이트 유닛, 이를 포함하는 전자 기기전자 기기 |
-
2004
- 2004-10-07 JP JP2004295461A patent/JP2006108004A/ja active Pending
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