JPH03265889A - 表示体用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、例えば背面から照明が行われるバックライト
型液晶表示装置等に使用される光源装置に関する。

［従来の技術］ 従来、薄型の光源装置として、透明板の背面に乳白色系
の乱反射面を形成したものの端面に光源を対向させたも
のが使用されている。

上記光源装置は、例えば液晶表示体を］−記透明板の裏
面側に配置し、透明板端面から透明板中に入射された光
源からの光を、乱反射面で反射することによって、透明
板の裏面側から液晶表示体の背面側へ照射するものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、１−記従来の光源装置には、照度が低く
、照度のばらつきが大きいという問題がある。

照度の低さは、光源の数を増やすことによって軽減でき
るが、透明板の各端面に対向させて光源を配置する必要
」−１この光源の数の増大には限度があり、さほど有効
な解決策とはならない。また、光源に近い透明板の端面
付近は照度が高くそこから遠ざかるにつれて照度が低下
してしまうことについても有効な解決策がない。

本発明は、−Ｉ−記従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、光源装置における照度とその均一性を向−１−させ
ることを解決すべき課題とするものである。

［課題を解決するための手段及び作用］Ｉ−記課題を解
決するために講じられた手段を第１図で説明すると、請
求項第１項の発明では、透明層１の裏面に該透明層１よ
り屈折率の低い微粒子−が塗布された導光板７を有する
表示体用光源装置とするという手段を講じているもので
ある。

また、請求項第２項の発明においては、透明層１の裏面
に該透明層ｌより屈折率の低い微粒子が塗Ａｉされた導
光板７の端面に光源４が対向されており、かつ」−記微
粒子が、光源４と対向する導光板７の端面から遠ざかる
につれて、微粒子の濃度が高くなるよう塗布されている
表示体用光源装置とするという手段を講じているもので
ある。

更に請求印第３項の発明においては、１−記請求項第１
項又は第２ダ１の発明において、透明層１より屈折率の
低い微粒子を、珪素原子に有機基が直結したポリシロキ
サン結合をなす固体状のシリコーン樹脂からなる数平均
粒子径０．１〜１００μｍの球状微粒子とするという手
段を講じているものである。

以下、更に本発明を説明する。

本発明の光源装置は、例えばパンクライト型液晶表小装
置等に使用される薄型の光源装置で、第１図、第３図に
示されるように、透明層１の背面に微粒子塗布層２を設
け、更にその外側に反射層３を設けたものを導光板７と
し、この導光板７の端面に対向して光源４を設けたもの
である。

本光源装置を、例えばバックライト型液晶表示装置に利
用する場合、図面上−点鎖線で示されるように液晶表示
体８が位置される。そして、光源４からの光が、図中符
合５で示される矢印のように、反射層３及σ微粒子塗Ｉ
ｊ層２で反射されて、液晶表示体８をその背面より照ら
すものである。

尚、第１図においては導光板７の一端面に対向して光源
４が配置され、第３図においては相対向する乙端面に対
向して光源４が配置されているが、光源４は更に三端面
又は四端面金てに対向して配置してもよい。また、各端
面に対向する光源４は、単数でも複数でもよい。

未発明に述べる透明層１とは、例えばアクリル樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等の透明樹脂やガラスのよう
な無機透明材料等から成る透明な層であり、全光線透過
率が高いもの程好ましく、アクリル樹脂板が最も好まし
い。

本発明に述べる透明層１より屈折率が低い微粒子とは、
透明層１を形成する透明物質より屈折率が低い微粒−ｒ
であり、好ましくは屈折率で０．０１以１−低く、更に
好ましくは０．０３以−１−低い微粒子である。透明層
１を形成する物質がアクリル樹脂であれば、アクリル樹
脂の屈折率１．４８より０．０１以り低い１．４８以下
の屈折率を有する微粒子が好ましい。

微粒子の大きさは数平均粒子径が０．１〜１００　μｍ
ｍの範囲であることか好ましく、更に好ましくは０．５
〜５０μｍ、特に１〜３０μｍｍが好ましい。数平均粒
子径が０．１４ｍ未満であると、所望の光拡散効率が得
にくくなる。また、数平均粒子−径が１００　ｐ、ｍを
越えると、暗くなりやすい他、二次加工時に微粒子周辺
に欠陥が生じやすく、品質の一定した導光板７が得にく
くなる。

尚、上記数モ均粒子径は、次の条件による測定値をいう
。

測定装置：遠心式自動粒度分布測定装置（パーティクル
アナライザー） （タイプ）ＣＡＰＡ−５００型 （装置メーカー）目立］二機製 測定方式：高速遠心沈降法と自然沈降法を採用した光透
過式液相沈降粒度分布測定法に より数平均粒子径を算出する。

分散媒体　界面活性剤水溶液 分散条件：超音波分散 本発明に用いる微粒子の粒子形状は、不定形ではなく、
だ円形又は真球形状（両者を含めて「球状」という）、
特に真球形状であることが好ましい。不定形の微粒−ｆ
−では後述する透明性塗料への混合時の分散性に劣り、
二次凝集により微粒子が肥大化し、沈降、沈殿を生じや
すく、微粒子塗布層２が光学的均一性に欠けたものとな
りやすい。

これに対して球状、特に真球形状のものはこの心配がな
く、分散性に優れ、良好な光学的特性を得やすい。

微粒子を透明層１に塗７１ｊシて微粒子塗布層２を形成
する方法は、透明性塗料に微粒子を分散させて塗布する
ことで行うことができる。透明性塗料は硬化した塗膜の
屈折率が透明層１と同−又はそれに近いことが好ましく
、微粒子の屈折率より００１以−１−１更には０．０３
以」二大きいことが好ましい。

本発明において、最も好ましい透明層１と微粒子の組み
合わせは、透明層１がアクリル樹脂であり、微粒子が、
珪素原子に有機基が直結したポリシロキサン結合をなす
固体状のシリコーン樹脂から成る数平均粒径０．１〜１
００　μｍｍ　（好ましくは０．５〜５０μｍ、特に１
〜３０ｇｍ）の球状微粒子である組み合わせである。

次に微粒子として最も好ましいシリコーン樹脂の微粒子
について詳しく説明する。

本発明に特に好ましいシリコーン樹脂としては、珪素原
子に有機基が直結し、残りの結合が酸素と直結しており
、珪素原子と酸素が繰り返すシロキサン結合でポリマー
となったものである。このシリコーン樹脂は、常温又は
それ以１−の温度で固体状である。また、更に好ましく
は該シロキサン結合が三次元の網状構造を示す固体状ポ
リマーである。珪素原子に結合する有機基の数は、その
種類等によっても異なるが、好ましくは平均で０．５〜
１．５個、より好ましくはＯ，７〜１．３個である。

珪素原子に結合した有機基で覆われた裏面を有し、特に
球状をなすシリコーン樹脂の微粒イは、有機溶剤に良好
に分散して溶剤の粘度を高める効果を示す。本発明で用
いられる球状のシリコーン樹脂微粒子としては、溶剤に
分散した時の粘度（溶剤がｎ−へキサン、微粒子の混合
量がｎ−ヘキサンに対し］０Ｏｖｔｚ、常温、Ｂ型回転
粘度計、ＥｉＯｒｐｍで測定）２００〜５００ｃｐｓを
示すものが好ましく採用される。更に望ましくは３００
〜４００ｃｐｓを示すのものである。

第６図に、本発明に好ましく用いられるシリコーン樹脂
の球状微粒子の分子構造モデルの一例を示す。

第６図のモデルは、シロキサン結合が正次元に伸びた網
状構造であり、珪素原子に１個の有機基が結合した構造
である。このモデルは本発明の実施態様としては最も好
ましい例である。

ここで述べるシリコーン樹脂は、カラスのような無機的
性質と有機基による有機的な性質とを合わせ持つ中間的
な性質の物質である。また、第６図に示した如く、球状
のシリコーン樹脂微粒子裏面は珪素原子に強固に直結し
た有機基に覆われた構造となっているので、透明性塗料
への分散性がきわめて良好である。更にはきわめて意外
な効果として、光学的特性の著しい改善に寄与すること
が、本発明者により確認されている。

ここで用い得る有機基としては、例えばメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基等のアルカンノ、髪はもと
より、例えばカルボキシル基、カルボニルノル、エステ
ルノル、エーテル基等、本発明に用いる透明性塗料に対
して親和力を有する４１機基を含む。代表的な有機基と
してはメチル基が挙げられる。

珪素原子に直結した前記有機基が平均で０．５個未満で
あると、微粒子塗布層ｊ層２を形成するための透明性塗
料中の塗膜形成材料への単分散が困難となる傾向となっ
たり、ｒｌｉ分散しても二次凝集か生じ、微粒−ｆか肥
大化し、光学的な均一性が得にくくなる傾向となること
もあり得る。

−・方、珪素原子に直結した有機基が平均で１．５個を
越えた場合、ポリシロキサン結合の三次元網状構造体の
形成や球状の形成か生じかたくなった０ リ、あるいはまた外部応力で容易に変形しやすい微粒子
となったりする傾向が出ることもある。

本発明に好ましく使用されるシリコーン樹脂の球状微粒
子を製造するための原料としては、例えば官能基３個を
持つ加水分解性シランが挙げられる。加水分解と縮合上
程によって次にような反応機構を経て、第６図のような
三次元的網目構造をとる微粒子が形成されると推定され
ている。

この加水分解と重縮合反応の工程において、使用される
加水分解性シランの官能基および４１機基の種類、加水
分解触媒の種類と量（酸、アルカ）ノ）、反応装置の構
造、攪拌条件によって微粒子の形状、粒径が微妙に影響
され、これら微粒子形成時の影響因子の制御により、所
望のものをつ〈１す ることが６丁能となる。

以ｌ−説明したシリコーン樹脂の屈折率は１．４３〜１
．４４であり、透明層１として用いられるアクリル樹脂
、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等より低く
、特にその球状（最適には真球状）微粒子は、本発明に
好適に使用できる。

ｉｆＪ述のように、上記球状のシリコーン樹脂微粒子並
びにその他の微粒子は、透明性塗料に配合され、透明層
１に塗布されて微粒子塗布層２を形成する。

」−記透明性塗料としては、例えば溶剤蒸発型のニトロ
セルロースランカー、塩化ビニル樹脂塗料、アクリルラ
ッカー酸化重合型の油性調合ペイント、合成樹脂調合ペ
イント、フタル酸樹脂塗料、フェノール樹脂塗料、塩化
ゴム塗料、シリコーンアルキド樹脂塗料、イ′−１加重
合型の不飽和ポリエステル樹脂塗料、紫外線硬化塗料、
電子線硬化塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂
塗料（ポリイソシアナート−ポリオール樹脂）、加熱縮
合重合型のアミノアルキド樹脂塗ネ；１、アミン　２ アクリル樹脂塗料、アミンポリエステル樹脂塗料、シリ
コンポリエステル樹脂塗料等が使用できる。

■−記塗料のうち本発明においては特に光学的性質が要
求されるという点から、硬化した塗膜の透明性に可能な
限り優れているものを選定することが必要である。更に
微粒子の分散性、塗装加工性に優れている塗料であるこ
とが好ましい。また、耐候性、耐擦傷性、耐薬品性、耐
溶剤性等に優れていることが好ましい。

これら塗料に史に心安に応じて溶剤を追加混合し、粘度
調整し、膜形成能、塗工性能を高めるのが通常である。

使用される溶剤の種類、混合量は、採用する塗工方法、
目的とする塗膜厚さ、使用する塗膜形成材料の種類、乾
燥方法、硬化方法とその条件等によって適正な塗料、混
合量が決定される。

１−記透明性塗料中への微粒子の添加量は、透明性塗料
中に存在する塗膜形成材料に対して１〜７０ｗｔ％石１
度が好ましく、更に好ましくは２０〜６０ｗｔ％３ である。

微粒子の透明性塗料への分散は、塗膜形成材料に直接混
合分散せしめることも可能であり、また塗膜形成材料と
溶剤との混合液、つまり塗料中に混合分散せしめること
も可能である。

かくして得られた、微粒子が混合分散された透明性塗料
は、透明層ｌの裏面に塗布され、加熱等で硬化されて微
粒子塗布層２を形成する。

塗料の塗布方法については、用途、要求性能、経済性等
を考慮し、最適な方法を選択すればよい。一般に塗料の
塗布方法としては、例えばスプレー塗装法、スクリーン
印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、バロット
印刷法等、幾多の方法があり、いずれの方法も採用可能
である。

但し、いずれの方法を採用するにしても、コーティング
加Ｙ二性、作業性、品質の安定性等の観点から、適ロニ
な粘度に塗料を調整することが好ましい。

微粒子を分散混合した塗料の塗４１に際しては、光源４
と対向する導光板７の端面から遠ざかるに　４ つれて微粒子の濃度が高くなるよう塗布することが好ま
しい。

第２図は、第１図に示される光源装置における塗料の塗
布状態を示すもので、微粒子を含む塗料がライン６とし
て塗布されており、このライン６が光源４から遠ざかる
ほど密に形成されていることによって、微粒子の濃度が
光源４から遠ざかるほど高くなっている。

第４図及び第５図は、いずれも第３図に示される光源装
置における塗料の塗布状態を示すもので、第４図ではラ
イン６が横に、第５図ではライン６が縦横に形成されて
おり、いずれも中央部のライン６が両端部に比して密に
形成されていることによって、微粒子の密度が光源４か
ら遠ざかるほど高くなっている。

このようにして微粒子の密度を光源４から遠ざかるほど
高くすると、光源４から離れていることによって照度が
低ドしがちな領域の照度を白しさせることができ、全体
の照度の均一化を図ることができる。また、」−記微粒
子の密度変化付けた塗　５ 料の塗布は、」−述のライン６としての塗布の他、連続
的に塗料の塗布液を変化させながら塗布するること等に
よっても行うことができる。

反射層３は、できるだけ光を透過させずに反射できるも
のであればよく、例えばアルミニウムの蒸着膜等によっ
て形成される。

「実施例」 微粒子として、珪素原子に３個の加水分解性官能基と、
１個のメチル基を有する原料シランを加水分解反応させ
、次いで縮合反応させて微粒子化した網状構造体をなす
固体状のシリコーン系球状微粒子を使用した。

１核シリコーン系球状微粒子は、出発原料からして当然
珪素原ｆ−に結合する有機基はメチル基であり、その数
は１個である。これは、商品名「トスパール１２０」　
（東芝シリコーン製）として市販されており、ｎ−へキ
サン分散液の粘度が３７０ｃｐｓで、屈折イｉは１．４
３〜１４４である。

Ｉ−記「トスパール１２０」の電子顕微鏡写真の模式図
を第７図に示す。第７図に示されるよう　６ に、「トスパール１２０」は１個々の粒子径が極めてよ
く揃った球状単分散の微粒子であることが分る。

「トスパール１２０」の粒度分布を第８図に丞す。第３
図に示されるように、「トスパール１２０」は、比較的
狭い粒度分布を持つ微粒子であり、その平均粒子径は２
Ｉｊ、ｍである。

イソプロピルアルコールを主成分とする溶剤で希釈した
アクリル系裏面硬化透明塗料（Ｅ￥川用料製品所製、商
品名ｒＧＩｉｔｔｅｒ　ＵＶ２００−４５Ｊ　）に上記
シリコーン系球状微粒″ｆ（東芝シリコーン製、商品名
「トスパール１２０Ｊ）を２０ｗｔＸ添加し、攪拌機で
混合分散させた。

次いで、−１Ｌ記の塗料を第５図に示されるようなライ
ンパターンに、アクリル樹脂（屈折率１．４９）製の透
明層にスクリーン印刷した。即ち、光源と対向する端面
から遠ざかるにつれて微粒子が密になるよう印刷した。

このようにして得られた導光板を用いて第３図に示され
るような光源装置としたところ、得られ　７ た光源装置は明るくかつ明るさが均一で、色温度が高く
優れたものであった。

［発明の効果］ 本願発明は、以ヒ説明した通りのものであり、光源装置
を明るくかつ均一な明るさのものとすることができるの
で、光源装置を用いた各種の表示装置による表示を一層
見やすいものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光源装だの−・例を示す説明図、
第２図はその導光板における微粒子塗布層形成パターン
の一例を示す図、第３図は本発明に係る光源装置の他の
例を示す説明図、第４図及び第５図は各々その導光板に
おける微粒子塗４５層形成パターンの例を示す図、第６
図は本発明に好ましく使用できるシリコーン系球状微粒
子の分子構造モデル、第７図は実施例で用いたシリコー
ン系球状微粒子の電−子顕微鏡写真の模式図、第７図は
同微粒イの粒度分／１ｊを示すグラフである。 ｌ・透明層、２　微粒子−塗！Ｈｊ層、３　反射層　８ ４　： 光源、 ５　： 反射光 ６　： イ 導光 板、 液晶表示体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明層の裏面に該透明層より屈折率の低い微粒子
   が塗布された導光板を有することを特徴とする表示体用
   光源装置。
2. （２）透明層の裏面に該透明層より屈折率の低い微粒子
   が塗布された導光板の端面に光源が対向されており、か
   つ上記微粒子が、光源と対向する導光板の端面から遠ざ
   かるにつれて、微粒子の濃度が高くなるよう塗布されて
   いることを特徴とする表示体用光源装置。
3. （３）透明層より屈折率の低い微粒子が、珪素原子に有
   機基が直結したポリシロキサン結合をなす固体状のシリ
   コーン樹脂からなる数平均粒子径０．１〜１００μｍの
   球状微粒子であることを特徴とする請求項第１項又は第
   ２項の表示体用光源装置。