JP2008176206A - ディスプレイパネル用光学積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光学機能層を予め積層一体化してなるディスプレイパネル用光学積層体において、光学機能層間に必要な空気容量を有する空気層を形成する。
【解決手段】少なくとも２層の光学機能層間を部分的に接着し、該光学機能層間における接着部以外の部位を空気空隙部とすることにより、複数の光学機能層を予め積層一体化して提供することができ、しかも光学積層体全体の厚みを抑えつつ、光学機能層間に必要な空気容量を有する空気空隙部（空気層）を設けることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイを構成する、複数の光学機能層を積層一体化してなるディスプレイパネル積層体、中でも液晶セルの後側面と光源との間に配置される液晶バックライト用光学積層体に関する。

従来、液晶セルの後側面と光源との間には、セル後面に直接積層された偏光層、光のＰ成分のみ透過しＳ成分は反射する特殊偏光層、拡散した光を一方向に揃えると共に揃えきれなかった光を反射するプリズム層、光源の光を拡散して光源の輪郭を消す光拡散層など、各種機能を備えた光学機能層をそれぞれ空気層を介して積層してなる積層体が配置されていた（例えば特許文献１−３参照）。

ディスプレイパネル積層体において空気層は、各光学機能層と空気層との屈折率差によって光の方向を有用な方向に曲げるだけでなく、空気層において界面に入射する不要な方向の光を反射させて光源側に戻すと共に、光源側に戻した光を再反射させて有用な方向の光に変化させるなど、空間層は光学的にも重要な役割を果たしている。

特開２００６−０９１８９６ 特開２００５−３２７６００ 特開２００４−３５４６７８

前記のように光学機能層間に介在する空気層は光学的に重要な役割を果たすため、ディスプレイパネル積層体においては、所定の空気容量を有する空気層を備えることが求められる。しかし、スペーサ（枠）等を介して光学機能層間を接合して光学機能層間に空気層を介在させると全体の厚みが増すため、液晶テレビ等の薄型化の要求に応えることが難しくなる。そこで、スペーサ（枠）等を介さずに光学機能層間を接合し、且つ光学機能層間に空気層を介在させることが求められる。

また、最近では液晶テレビ等の大型化に伴い、輝度向上のために光源本数が増加する傾向にあり、筐体内部が過熱状態となり易い。このような過熱環境下に光学機能層が独立した状態で存在すると、各光学機能層自体は薄いため、熱によって弛みやシワが生じて画面の輝度が不均一になり易い。このため、複数の光学機能層を予め積層一体化して光学積層体とし、過熱環境下でも弛みやシワが生じないようにすることも求められる。予め積層一体化した光学積層体であれば、製造面からみても、光学機能層を積層して組み立てる手間を省くことができ、しかも、光学機能層間の位置関係を一定に維持することができる点で有利でもある。

本発明は、かかる課題に鑑みて、複数の光学機能層を予め積層一体化してなるディスプレイパネル用光学積層体であって、所望する光学機能層間に、必要な空気容量を有する空気層を形成することができる構成を備えたディスプレイパネル用光学積層体を提供せんとするものである。

本発明は、複数の光学機能層を粘着剤乃至接着剤で固着し積層一体化してなるディスプレイパネル用光学積層体であって、少なくとも２層の光学機能層間を部分的に接着し、該光学機能層間における接着部以外の部位を空気空隙部としてなる構成を備えたディスプレイパネル用光学積層体を提案する。

このような構成を備えたディスプレイパネル用光学積層体であれば、複数の光学機能層を予め積層一体化して提供することができる。例えば液晶テレビの製造工程であれば、光学機能層の組み立て工程を省くことができ、しかも、光学機能層間の位置関係を一定に維持することができる。さらに、光学積層体を収納する筐体の内部が過熱状態となったとしても、積層一体化されているために弛みやシワを生じ難く、画面の輝度を均一に維持することができる。
また、光学機能層間を部分的に接着し、この接着部以外の部位を空気空隙部とすることにより、接着層が空気層の役割を備えることができるから、光学積層体全体の厚みを抑えつつ、しかも光学機能層間に必要な空気容量を備えた空気空隙部（空気層）を設けることができる。

本発明の好ましい一例として、例えば図２に示されるように、平面状の裏面を備えた光学機能層と、多数の凸部が形成されたプリズム面を表面に備えた光学機能層との積層において、光学機能層の表面に形成された凸部の高さよりも小さな厚みとなるように、光学機能層の裏面に粘着剤乃至接着剤を塗布して接着層を形成し、光学機能層の表面に形成されたプリズム面における凸部の頂点が前記接着層内に埋まるようにして光学機能層と光学機能層とを積層することによって、凸部間に空気空隙部を残してなる構成を備えたディスプレイパネル用光学積層体を挙げることができる。
このように多数の凸部が表面に形成されたプリズム層においては、粘着剤乃至接着剤によってプリズム面の凹凸を完全に埋めてしまうと十分な屈折率差が得られなくなり、光学機能を果たさなくなってしまう。これに対し、上記のように構成すれば、凸部間に空気空隙部を残すことができるため、凸部（プリズム形状）と空気との屈折率差によるレンズ作用（プリズム効果）を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明の範囲がかかる実施形態に制限されるものではない。

なお、「フィルム」「シート」および「パネル」は、厚さによってそれぞれ区別されるのが一般的であるが、本発明においては、特にそれぞれの厚さを厳密には問題としないため、「フィルム」と称する場合でも「シート」や「パネル」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」「パネル」を含むものとし、「パネル」と称する場合でも「フィルム」「シート」を含むものとする。
また、本明細書において、「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と記載した場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「Ｘより大きくＹより小さいのが好ましい」の意を包含する。

本実施形態に係るディスプレイパネル用光学積層体（以下、「本光学積層体」という）は、複数の光学機能フィルム（それぞれが請求項の「光学機能層」に相当）、例えば液晶セルの後側面と光源との間に配置される、偏光フィルム、特殊偏光フィルム、プリズムフィルム、光拡散フィルムなどの各種光学機能を備えた光学機能フィルムを、粘着剤乃至接着剤で固着し積層一体化してなるディスプレイパネル用光学積層体であって、前記複数の光学機能フィルムのうちの少なくとも２つの光学機能フィルム（それぞれが請求項の「光学機能層」に相当）間を部分的に接着し、該接着部以外の部位を空気空隙部としてなる構成を備えたディスプレイパネル用光学積層体である。

本光学積層体において、積層する光学機能フィルム（請求項の「光学機能層」に相当）の種類、数、それぞれの厚さなどは任意に選択することができる。
なお、光学機能フィルムの厚さが５０μｍ〜５００μｍと薄ければ、本発明の効果をより一層享受することができる。各光学機能フィルムが薄い場合、これらを単に重ね合わせただけでは弛みやシワを生じ易く、過熱環境下では熱によって弛みやシワがさらに生じ易くなり画面の輝度が不均一になるが、本発明のように積層一体化した光学積層体であれば、構造的に剛性を増すことができ、弛みやシワが生じ難くなり、画面の輝度を均一に維持することができ、本発明の効果をより一層享受することができるからである。

空気空隙部を形成する光学機能フィルム間の接着部は、光が均一に拡散するように、或いは輝度が均一になるように、平面視した際に一定の規則性を持って配置するのが好ましい。
その配置構成としては、例えば碁盤目状、縞状など一定の間隔で配列するのが好ましい。また、各接着部の面積を極めて小さくして多数分散配置するようにしてもよい。

空気空隙部を形成する光学機能フィルム間の接着部内部に、微細な空気部を設けて当該光学機能フィルム間の空気容量を高めるようにしてもよい。
具体的には、当該光学機能フィルム間に塗布する粘着剤乃至接着剤に発泡剤を混ぜて粘着剤乃至接着剤内で発泡させたり、固着させる直前に粘着剤乃至接着剤に空気を混入させたりして、接着部内部に微細な空気部を設けることができる。

本光学積層体において、積層する光学機能フィルムを固着するための粘着剤乃至接着剤は、特に種類を限定するものではない。例えば可視光線域の透過率が高い、ウレタン系、ポリエステル系、メタクリル系、アクリル系、ＥＶＡ系、ポリアミド系、シリコーン系、エポキシ系、ゴム系の接着剤や粘着剤を用いることができる。
接着剤は、液状でもホットメルトでもよく、耐熱性および耐光性等を考慮すると、ウレタン系のドライラミ接着剤、或いは２液硬化型のポリエステル系あるいはアクリル系、エポキシ系接着剤が好ましい。粘着剤では、アクリル系、シリコーン系が好ましい。

光学機能フィルム間を部分的に接着し、当該光学機能フィルム間における接着部以外の部位を空気空隙部とする方法としては、次の（イ）〜（ホ）などの方法を例示することができる。但し、これらに限定されるものではない。

（イ）光学機能フィルムの接着面に、グラビア印刷法等でスポット状若しくは模様状に粘着剤乃至接着剤を厚みをもって塗布することにより、光学機能フィルム間を部分的に接着して該接着部以外の部位を空気空隙部とすることができる。
例えば、粘着剤乃至接着剤を、小さな点が一定間隔で配置されるように印刷したり、或いは、碁盤目状、縞状などのように一定の規則性を持った模様状に印刷したりするのが好ましい。この際、粘着剤乃至接着剤の塗布量を調整することで、空気空隙部の高さ（厚さ）を調整することができる。

好ましい一例として、図３に示すように、平面状の裏面を備えた光学機能フィルム（請求項の「光学機能層」に相当）１と、多数の凸部が形成されたプリズム面を表面に備えたプリズムシート（請求項の「光学機能層」に相当）２との積層において、光学機能フィルム１の裏面に、プリズムシート２の表面に形成された凸条部の高さよりも小さな厚みとなるように粘着剤乃至接着剤を塗布して、プリズムシート２の凸条部と交差する縞模様状に接着層３を形成し、プリズムシート２の表面に形成されたプリズム面における凸条部の頂点が前記接着層３内に埋まるように、光学機能フィルム１とプリズムシート２とを積層することで、接着層３とプリズムシート２の凸条部とが交差する部分が接着部３Ａとなり、残りの部分が空気空隙部４となるようにすることにより、光学機能フィルム１、プリズムシート２間を部分的に接着し、且つ該接着部以外の部位に空気空隙部４を形成することができる。

（ロ）光学機能フィルムの接着面に粘着剤乃至接着剤を部分的に厚みをもって塗布しておき、この塗布部分を熱でスポット融着することにより、光学機能フィルム間を部分的に接着して該接着部以外の部位を空気空隙部とすることができる。

（ハ）図２に示すように、平面状の裏面を備えた光学機能フィルム（請求項の「光学機能層」に相当）１と、多数の凸部が形成されたプリズム面を表面に備えたプリズムシート（請求項の「光学機能層」に相当）２との積層において、プリズムシート２の表面に形成された凸部の高さよりも小さな厚みとなるように、光学機能フィルム１の裏面全面に粘着剤乃至接着剤を塗布して接着層３を形成し、プリズムシート２の表面に形成されたプリズム面における凸部の頂点が前記接着層３内に埋まるように、光学機能フィルム１とプリズムシート２とを積層することで、凸部間に空気空隙部４を残すことができ、光学機能フィルム１、プリズムシート２間を部分的に接着し、且つ該接着部以外の部位に空気空隙部４を形成することができる。

この場合、図４に示すように、光学機能フィルム１が出射光側（光源５の反対側）、すなわち、プリズムシート２のプリズム面が出射光側に位置するように配置するのが好ましい。このように配置すれば、プリズムシート２のプリズム面の出射光側に空気空隙部４が存在するから、プリズム面と空気空隙部４との界面によるプリズム効果をより効果的に享受することができる。したがって、光源（導光板）５からプリズムシート２に入射した光は、プリズム面と空気空隙部４との界面に到達してプリズム効果を受け、一部の光は光源５側に全反射して再利用光となり、残りの光の多くが、所定の方向に屈折されて光学機能フィルム１に供給され、偏光板乃至偏光フィルムを通過する光の量を増大させることができるから、光源（導光板）５からプリズムシート２に供給される光を効率的に液晶セルに供給できるようになり、その結果、液晶ディスプレイの輝度をより向上させることができる。

他方、図５に示すように、光学機能フィルム１が光源側、すなわち、プリズムシート２のプリズム面が光源側に位置するように配置することもできる。ただし、このように配置した場合、プリズムシート２のプリズム面で光が拡散するため、所望のプリズム効果を享受し難いという課題がある。

なお、上記のプリズム面は、山形凸条部が並設された面であっても、多角錐部が並設された面であってもよく、各凸部の高さは同じであっても、図１及び図２に示すように、異なるものであってもよい。

また、図６に示すように、上記の光学機能フィルム１がプリズムシートであってもよい。すなわち、多数の凸部が形成されたプリズム面を表面に備え、且つ平面状の裏面を備えた光学機能層を用いることもでき、プリズムシートとプリズムシートとを積層するようにしてもよい。
この際、図６に示すように、上面視した際に、光学機能フィルム１、プリズムシート２におけるプリズム面の山形凸条の長さ方向が互いに交差するように配置するのが好ましい。このように配置することにより、出射する光、すなわち偏光板乃至液晶セル側に供給する光をより一層均一化することができる。

なお、上記の構成において、光学機能フィルム１の裏面に塗布する粘着剤乃至接着剤の量を少なくするか、或いはプリズム面における凸部の頂点を接着層に埋め込む深さを浅くすることにより、空気空隙部４の容量を増やすことができるが、同時に接着力が低下するため、両者のバランスを考慮する必要がある。よって、輝度向上と接着力とのバランスの観点から、空気空隙部４を形成する光学機能フィルム間において、接着部３と空気空隙部４の面積（平面視した場合の面積を示す）の比率は、接着部：空隙部＝１：３〜１：９とするのが好ましい。
また、空気空隙部４の高さ（厚さ）は、必要な光学特性に応じて適宜調整するのが好ましいが、目安として２μｍ〜５０μｍを例示することができる。

（ニ）粘着剤乃至接着剤から不織布状の接着シートを形成しておき、これを光学機能フィルム間に挟んで接着することにより、光学機能フィルム間を部分的に接着し、該接着部以外の部位を空気空隙部とすることができる。

（ホ）光学機能フィルムの接着面に、粘着剤乃至接着剤をスプレー塗布することにより、該接着面に粘着剤乃至接着剤を分散塗布することができるから、光学機能フィルム間を部分的に接着させ、該接着部以外の部位を空気空隙部とすることができる。
この場合、スプレー塗布する際のノズル径、圧力、ノズル先端と接着面との距離などを調整することによって、各接着部の大きさや間隔などを調整することができる。

（実施例１）
一体化するための光学機能層として、反射型偏光シート（住友スリーエム社製：ビキュイティＤＢＥＦ−Ｄ）１と、プリズムシート（住友スリーエム社製：ビキュイティＢＥＦIII）２とを用いた。
なお、プリズムシート２は、図１に示すように、ポリエステルフィルム２Ａ上に、山形凸条部が並設されてなるアクリル樹脂製のプリズム面層２Ｂが積層されたものであり、プリズム面における凸部高さは３０μｍ〜４０μｍである。

図４に示すように、反射型偏光シート１の裏面、すなわち光源側に配される面に、ドライラミネート型接着剤をドライ厚さで５μｍとなるように全面に塗布して乾燥させて接着層３を形成し、プリズムシート２の凸条部の頂点が接着層３内に埋まるように、光源側からプリズムシート２を重ねて接着し、プリズムシート２における凸条部間に空気空隙部４を残すように光学機能層一体化品（サンプル）を形成した。

なお、本実施例で用いたドライラミネート型接着剤は、東洋モートン社製のウレタン系ドライラミネート用接着剤（「ＴＭ−Ｋ５１」）と、硬化剤「ＣＡＴ−ＲＴ８５」とを１００：１５の質量比率で混合したものを用い、これを適宜溶剤で希釈してグラビアコーターで塗布した。

（実施例２）
実施例１で使用した反射型偏光シート１の裏面、すなわち光源側に配される面に、ＥＶＡ系熱可塑性接着剤を厚さが１０μｍとなるように全面に溶融塗布し、プリズムシート２の凸条部の頂点が接着層３内に埋まるように、光源側からプリズムシート２を重ねて加熱融着し、プリズムシート２における凸条部間に空気空隙部４を残すように光学機能層一体化品（サンプル）を形成した。

（比較例１）
実施例１と同様の材料を用いて、反射型偏光シート１とプリズムシート２とを、通常のように、すなわち接着剤を介さずに単に重ねて光学機能層一体化品（サンプル）を得た。

（比較例２）
実施例１で使用した反射型偏光シート１の裏面、すなわち光源側に配される面に、実施例２と同様のＥＶＡ系熱可塑性接着剤を、厚さが２００μｍとなるように全面に溶融塗布し、プリズムシート２の凸部間が完全に埋まるように加熱融着して光学機能層一体化品（サンプル）を得た。

＜輝度評価＞
実施例１及び２、比較例１及び２で得た光学機能層一体化品（サンプル）を、図７に示すように、液晶バックライトユニット積層体を模した構成で配置して輝度測定した。この際、反射型偏光シート１がプリズムシート２よりも出射光側に位置するように光学機能層一体化品（サンプル）を配置した。

すなわち、積層体の配置順序は、光源ボックス（ＣＣＦＬ）側から、厚さ２ｍｍの光拡散板（住友化学社製：スミペックスＲＭ４０２）、光学機能層一体化品（サンプル）、液晶セル後面偏光板（日東電工社製：ＮＰＦＳＥＧ１２２４）を順次に重ねて積層体とした。
このように重ねた積層体を、図７に示すように、箱型の測定枠を作製し、枠上部に前記積層体を積載し、下面より冷陰極管（ＣＣＦＬ）光源（外径１．８ｍｍ、長さ９１ｍｍ、電源５Ｖ）２本を点灯させ、積層体を透過する光を、ＨＩ−ＬＡＮＤ’ｓ ＲＩＳＡ ｓｙｓｔｅｍ社製の輝度計を用いて正面輝度を測定した。
そして、比較例１の正面輝度を１００％とした場合の相対比率を輝度向上率（％）として算出し、９０％以上であれば「○」、９０％未満であれば「×」と評価した。結果を表１に示す。

＜弛み評価＞
アルミニウム製の枠体の各辺２箇所、合計８箇所に、５００ｍｍ×８００ｍｍの光学機能層一体化品（サンプル）をピンで固定し、この状態で８５℃のギアオーブンに３０分加熱し、取り出した時のサンプルを肉眼で観察した。
この際、サンプルに弛みが認められなかったものは「○」、認められたものは「×」と評価した。

表１の結果から明らかなように、実施例１及び２で得られた光学機能層一体化品を用いた場合、筐体内部で光学機能層が弛むことがないことが確認された。また、実施例１及び２は、従来の通常品である比較例１の輝度を維持することができることも確認された。
比較例１のものは弛みが発生するなど、従来から指摘されていた問題を生じた。

本発明を構成する光学機能層の好ましい一例として、プリズムシートの一例を示した要部部分断面斜視図である。 本発明の一例として、光学機能層一体化品（液晶バックライト用光学積層体）の一例を示した要部断面図である。 本発明の一例として、光学機能層一体化品（液晶バックライト用光学積層体）の一例を示した図であり、（Ａ）は分解状態を示す部分断面斜視図であり、（Ｂ）は、接着層及び接着部が断面に現れるように切断した横断面図である。 本発明の一例として、光学機能層一体化品の配置例を示した要部断面図である。 本発明の一例として、図４とは異なる配置例の光学機能層一体化品を示した要部断面図である。 本発明の一例として、光学機能層一体化品（液晶バックライト用光学積層体）の一例を分離状態で示した部分断面斜視図である。 実施例及比較例で得た光学機能層一体化品を評価するための試験方法を示した斜視図である。

符号の説明

１ 反射型偏光シート
２ プリズムシート
２Ａ ポリエステルフィルム
２Ｂ プリズム面層
３ 接着層
３Ａ 接着部
４ 空気空隙部
５ 光源

Claims (1)

1. 複数の光学機能層を粘着剤乃至接着剤で固着し積層一体化してなるディスプレイパネル用光学積層体であって、少なくとも２層の光学機能層間を部分的に接着し、該光学機能層間における接着部以外の部位を空気空隙部としてなる構成を備えたディスプレイパネル用光学積層体。
   

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