JP3549491B2

JP3549491B2 - 光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニット

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Publication number: JP3549491B2
Application number: JP2001108189A
Authority: JP
Inventors: 元彦岡部
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP2002303708A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用のバックライトユニットに用いられる光拡散シートと、この光拡散シートを用いたバックライトユニットとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にエッジライト型、直下型等のバックライトユニットが装備されている。かかるエッジライト型のバックライトユニット２０は、基本的には図３（ａ）に示すように、光源としての線状のランプ２１と、ランプ２１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板２２と、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２３と、光拡散シート２３の上側に配設されるプリズムシート２４とを備えている。
【０００３】
このバックライトユニット２０の機能を説明すると、まず、ランプ２１より導光板２２に入射した光線は、導光板２２裏面の反射ドット又は反射シート（図示していない）で反射され、導光板２２表面から出射される。導光板２から出射した光線は光拡散シート２３に入射し、光拡散シート２３で拡散され、光拡散シート２３表面より出射される。その後、光拡散シート２３から出射された光線は、プリズムシート２４に入射し、プリズムシート２４表面に形成されたプリズム部２４ａによって略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。このように、ランプ２１から出射された光線が、光拡散シート２３によって拡散され、またプリズムシート２４によって略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。
【０００４】
また図示していないが、上述のプリズムシート２４の集光特性の緩和やプリズム部２４ａの保護又は偏光板等の液晶パネルとプリズムシート２４とのスティッキングの防止を目的として、プリズムシート２４の表面側にさらに光拡散シートが配設されている。
【０００５】
この光拡散シート２３及びプリズムシート２４の直上に配設される光拡散シートは、同様のものが用いられており、図３（ｂ）に示すように、基材層２６と光拡散層２７とが積層され、この光拡散層２７が合成樹脂製のバインダー２８中に合成樹脂製、ガラス製等のビーズ２９が分散した構造のものが一般的に用いられている。
【０００６】
かかる光拡散層２７は、光拡散性を高めるべく、バインダー２８に対するビーズ２９の配合質量比が通常１０％以上とされており、その結果、バインダー２８中にビーズ２９が近接した状態で充填された構造である。かかる光拡散層２７の構造はプリズムシート２４の直上に配設される光拡散シートでも同じである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記バックライトユニット２０において、今日、導光板２２、プリズムシート２４等の拡散性、法線方向への屈折性等の性能向上に伴い、光拡散シート２３に従来と同様の高い光拡散性が要求されない場合もでてきている。
【０００８】
特に、入射光線がほぼ均一に拡散され略法線方向に向いているプリズムシート２４の直上に配設される光拡散シートや、直下型のバックライトユニットの表面側に配設される光拡散シートにおいては、高い光拡散性によって逆に輝度の低下を招来するおそれがある。
【０００９】
また、バックライトユニット２０においては、その構造上、ランプ２１に沿う帯域やランプ２１と対偶する帯域に輝線が発生するため、光拡散シート２３やプリズムシート２４の輝線発生帯域に遮光のためのグラデーション印刷を施し、輝度の均一化を図っている。かかる印刷はバックライトユニット２０のできるだけ表層側に施す方が効果的であるが、プリズムシート２４や光拡散シート２３の表面は凹凸が比較的大きく、正確なグラデーション印刷が困難である。
【００１０】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性を有し、表面への印刷適性に優れる光拡散シート、及び、この光拡散シートを用いて輝度を向上し、正確な輝線防止印刷による輝度の均一化の促進が可能なバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた発明は、光拡散層と基材層とを備える光拡散シートであって、この光拡散層がバインダーとこのバインダー中に離間状態で分散する光拡散剤とを有し、上記光拡散剤のバインダーに対する質量比が０．５％以上８％以下、光拡散剤の平均密度が５０コ／mm^２以上５００コ／mm^２以下、及び光拡散剤の平均粒径が３μｍ以上２５μｍ以下であり、ヘイズ値が５％以上２０％以下であることを特徴とする光拡散シートである。
【００１２】
当該光拡散シートによれば、光拡散層の光拡散剤がバインダー中に離間状態で分散し、ヘイズ値が５％以上２０％以下とされていることから、光拡散剤の密度が小さく、今日のバックライトユニットの光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性を奏することができる。また、光拡散剤が離間状態で分散しているため、光拡散層の表面の平滑性が格段に向上し、当該光拡散シート表面に輝線防止等のための正確なグラデーション印刷等が可能になる。また、光拡散剤の密度が小さいとはいえ、当該光拡散シートの表面にはある程度の凹凸が形成されるため、表面側に配設されるシート（例えば液晶パネル、プリズムシート等）とのスティッキング防止作用を十分に奏することができ、その結果、バックライトユニットにおいてプリズムシートの表面側に配設させる表面側の光拡散シートとして特に好適となる。さらに、光拡散剤が密に充填されている従来の光拡散シートに比べて当該光拡散シートの厚さが低減される。
【００１３】
当該光拡散シートは、上記光拡散剤のバインダーに対する質量比を０．５％以上８％以下、光拡散剤の平均密度を５０コ／mm^２以上５００コ／mm^２以下、及び光拡散剤の平均粒径を３μｍ以上２５μｍ以下とすることで、光拡散層における光拡散剤の離間状態が達成され、上記必要かつ十分な光拡散性、表面の平滑性及び薄型化を効果的に促進することができる。
【００１４】
上記光拡散剤としてビーズを用いるとよい。かかるビーズは球状で光拡散性が高く、少量の配合でも効果的に光拡散性を奏することができるため、上記必要かつ十分な光拡散性のために必要なビーズの配合比が低減でき、その結果、光拡散剤の離間状態を拡大することができ、上記光拡散シート表面の平滑性及び薄型化をより促進することができる。
【００１５】
また、上記基材層における光拡散層と反対側に、バインダー中にビーズが分散するスティッキング防止層をさらに備えるとよい。この手段によれば、当該光拡散シートと重ねられる導光板、プリズムシート等とのスティッキングを防止することができる。
【００１６】
従って、ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、当該光拡散シートを備えると、当該光拡散シートの必要かつ十分な光拡散性により、過剰な拡散に起因する輝度の低下を防止し、従来の光拡散シートを備えるバックライトユニットよりも輝度を向上させることができる。また、当該光拡散シートをプリズムシートの表面側に配設するバックライトユニットによれば、表面側の液晶パネルとのスティッキングを効果的に防止することができる。また、正確な輝線防止印刷によって輝度の均一化を促進することができる。さらに、当該光拡散シートの厚さの低減によってバックライトユニットの薄型化が促進される。
【００１７】
以上の観点から、当該光拡散シートは、プリズムシートの表面側に配設される光拡散シートに好適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図で、図２は図１の光拡散シートとは異なる形態の光拡散シートを示す模式的断面図である。
【００１９】
図１の光拡散シート１は、基材層２と、この基材層２の表面に設けられた光拡散層３とから構成されている。
【００２０】
基材層２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニルなどの合成樹脂から形成されている。基材層２は光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。基材層２の厚みは特には限定されないが、例えば５０μｍ以上２５０μｍ以下とされる。基材層２の厚みが上記範囲未満であると、光拡散層３を形成する樹脂組成物を塗工した際にカールが発生しやすくなってしまうことがある。逆に、基材層２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。
【００２１】
光拡散層３は、バインダー４と、このバインダー４中に離間状態で分散する光拡散剤５とから構成されている。このように分散した光拡散剤５により、この光拡散層３を裏側から表側に透過する光線を略均一に拡散させることができる。また、光拡散剤５の上端をバインダー４から突出させることで、光線をより良く拡散させることができる。なお、光拡散層３の厚み（光拡散剤５を除いたバインダー４部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以下程度とされている。
【００２２】
バインダー４に用いられるポリマーとしては、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂等が挙げられる。このバインダー４中には、上記のポリマーの他、例えば、補強充填剤、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、帯電防止剤等が配合されてもよい。バインダー４は光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。
【００２３】
光拡散剤５は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、具体的には、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としては、アクリル、アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等を用いることができる。
【００２４】
光拡散剤５の形状は、特に限定されるものではなく、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散性に優れる球状のビーズが好ましい。
【００２５】
光拡散剤５のバインダー４に対する質量比の下限としては０．５％、特に２％が好ましい。一方、光拡散剤５の当該質量比の上限としては、８％、特に５％が好ましい。光拡散剤５の当該質量比を上記範囲とすることで、今日のバックライトユニットに適用する光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性の範囲内で、できるだけ光拡散性を低減することができ、その結果、上記輝度の向上、平滑性及び薄型化を効果的に促進することができる。
【００２６】
光拡散剤５の平均密度の下限としては５０コ／ｍｍ^２、特に１００コ／ｍｍ^２が好ましい。一方、光拡散剤５の当該平均密度の上限としては５００コ／ｍｍ^２、特に４００コ／ｍｍ^２、さらに３００コ／ｍｍ^２が好ましい。上記質量比と同様に、光拡散剤５の平均密度を上記範囲とすることで、今日のバックライトユニットに適用する光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性の範囲内で、できるだけ光拡散性を低減することができ、その結果、上記輝度の向上、平滑性及び薄型化を効果的に促進することができる。
【００２７】
光拡散剤５の平均粒径の下限としては３μｍ、特に５μｍ、さらに８μｍが好ましい。一方、光拡散剤５の当該平均粒径の上限としては２５μｍ、特に２０μｍ、さらに１５μｍが好ましい。これは、光拡散剤５の平均粒径が上記範囲未満であると、光拡散剤５によって形成される光拡散層３表面の凹凸が小さくなり、光拡散シートとして必要な光拡散性を満たさないおそれがあり、逆に、光拡散剤５の平均粒径が上記範囲を越えると、光拡散シート１の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になることからである。
【００２８】
当該光拡散シート１のヘイズ値の下限としては５％、特に７％、さらに１０％が好ましい。一方、当該ヘイズ値の上限としては２０％、特に１８％、さらに１５％が好ましい。なお、本明細書中の「ヘイズ値」は、ＪＩＳ−Ｋ−６７１４に準拠して測定された値である。当該光拡散シート１の上記範囲のヘイズ値が、前述のように今日のバックライトユニットに適用する光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性を示す。
【００２９】
当該光拡散シート１の製造方法は、バインダー４を構成する樹脂組成物に光拡散剤５を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３を積層する工程とを主工程とする。
【００３０】
当該光拡散シート１によれば、光拡散層３がバインダー４中に光拡散剤５が離間状態で分散する構造となり、その結果、（ａ）今日のバックライトユニットの光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性とし、過剰拡散を防止することができる、（ｂ）光拡散層３の表面の平滑性が格段に向上し、当該光拡散シート１表面に輝線防止等のための正確なグラデーション印刷等が可能になる、（ｃ）液晶パネル等とのスティッキングを防止することができる、（ｄ）従来の光拡散シートと比較して当該光拡散シート１の厚さを低減することができる、等の効果が奏される。
【００３１】
図２の光拡散シート１１は、基材層２と、この基材層２の表側に設けられた光拡散層３と、基材層２の裏面に設けられたスティッキング防止層１２とから構成されている。基材層２及び光拡散層３の構成は、図１に示された実施形態のものと同じであるため、同一番号を付して説明を省略する。従って、当該光拡散シート１１も、光拡散層３の離間状態で分散する光拡散剤によって可能な限り低減された光拡散性及び印刷に好適な表面平滑性を奏し、厚さを低減化を促進することができる。
【００３２】
スティッキング防止層１２は、バインダー１３と、このバインダー１３中に分散するビーズ１４とから構成されている。バインダー１３の材質は光拡散層３に用いられているものと同じであり、ビーズ１４の材質は光拡散層３の光拡散剤５と同様である。スティッキング防止層１２の厚み（ビーズ１４を除いたバインダー１３部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされている。
【００３３】
ビーズ１４の配合量は比較的少量とされているので、ビーズ１４は互いに離間してバインダー１３中に分散している。そして、ビーズ１４の多くはその下端がバインダー１３からごく少量突出している。この光拡散シート１１を導光板（図３（ａ）参照）と積層すると、突出したビーズ１４の下端が導光板の表面に当接する。従って、光拡散シート１１の裏面の全面が導光板と当接することがなく、また当該光拡散シート１１をプリズムシートの表面側に積層した場合もプリズム部の稜線と線で接することがなく点で当接する。これにより、光拡散シート１１と導光板とのスティッキングやプリズムシートのプリズム部の稜線とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。
【００３４】
当該光拡散シート１１の製造方法は、バインダー４を構成する樹脂組成物に光拡散剤５を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３を積層する工程と、バインダー１３を構成する樹脂組成物にビーズ１４を混合することでスティッキング防止層用塗工液を製造する工程と、このスティッキング防止層用塗工液を基材層２の裏面に塗工することでスティッキング防止層１２を積層する工程とを主工程とする。
【００３５】
従って、図３（ａ）に示すようなバックライトユニット２０に図１又は図２の光拡散シート１、１１を使用すると、当該光拡散シート１、１１の低い光拡散性により輝度が向上する。また、当該光拡散シート１、１１の表面平滑性によって正確な輝線防止印刷が可能となり、輝度の均一化を促進することができる。さらに、プリズムシート２４の表面側に当該光拡散シート１、１１を配設すると、バックライトユニット２０の表面側に配設される液晶パネルとプリズムシート２４のプリズム部２４ａとのスティッキングの問題が解消される。また、当該光拡散シート１、１１の厚さの低減によってバックライトユニット２０の薄型化が促進される。
【００３６】
なお、本発明の光拡散シートは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、基材層２、光拡散層３及びスティッキング防止層１２以外に他の光学的機能層（例えば、異方性拡散層、プリズム層等）を備えることも可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきものではないことはもちろんである。
【００３８】
［実施例１］
バインダーとしてアクリル樹脂（日本触媒（株）社製「ユーダブルＳ−２８４０」）、光拡散剤として平均粒径８μｍのアクリルビーズ（積水化成品工業（株）社製「ＭＢＸ−８」）を用い、バインダーに対するビーズの質量比が０．３％となるよう混合して光拡散層用樹脂組成物を作り、この樹脂組成物を厚さ１００μｍの透明ポリエステル製の基材層の表面に塗工することで実施例１の光拡散シートを得た。
【００３９】
［実施例２］
バインダーに対する光拡散剤の質量比を０．５％とした以外は上記実施例１と同様にして実施例２の光拡散シートを得た。
【００４０】
［実施例３］
バインダーに対する光拡散剤の質量比を２％とした以外は上記実施例１と同様にして実施例３の光拡散シートを得た。
【００４１】
［実施例４］
バインダーに対する光拡散剤の質量比を５％とした以外は上記実施例１と同様にして実施例４の光拡散シートを得た。
【００４２】
［実施例５］
バインダーに対する光拡散剤の質量比を８％とした以外は上記実施例１と同様にして実施例５の光拡散シートを得た。
【００４３】
［実施例６］
バインダーに対する光拡散剤の質量比を１０％とした以外は上記実施例１と同様にして実施例６の光拡散シートを得た。
【００４４】
［特性の評価］
上記実施例１〜６の光拡散シートを用い、これらの光拡散シートのヘイズ値を測定し、また、これらの光拡散シートを図３（ａ）に示すエッジライト型のバックライトユニットのプリズムシートの表面側に装備して当該バックライトユニットの正面輝度を測定した。その結果を下記表１に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
上記表１に示すように、実施例１〜６の光拡散シートが比較的良好なヘイズ値と表面輝度を示した。なかでも、バインダーに対する光拡散剤の質量比が８％以下の実施例１〜５の光拡散シートが優れた正面輝度を示している。一方、光拡散剤の質量比が０．５％以上の実施例２〜６の光拡散シートが良好な光拡散性を示し、輝度ムラ及びぎらつきが有効に低減されている。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニットによれば、必要かつ十分な範囲で光拡散性が低減され、輝度の向上を促進することができる。また、光拡散剤の低減化により表面の平滑性が促進されるため、印刷適性が向上し、輝線防止のための正確なグラデーション印刷によって輝度の均一化を高めることができる。なお、上述のように表面の平滑性が促進されているといっても分散した少量の光拡散剤によって表面に所定の凹凸が形成されており、液晶パネル等に対するスティッキング防止効果は従来の光拡散シートと同様に維持されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図である。
【図２】図１の光拡散シートとは異なる形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図である。
【図３】（ａ）は一般的なエッジライト型のバックライトユニットを示す模式的斜視図で、（ｂ）は従来の一般的な光拡散シートを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１・・・光拡散シート
２・・・基材層
３・・・光拡散層
４・・・バインダー
５・・・光拡散剤
１１・・・光拡散シート
１２・・・スティッキング防止層
１３・・・バインダー
１４・・・ビーズ

Claims

光拡散層と基材層とを備える光拡散シートであって、
この光拡散層が、バインダーと、このバインダー中に離間状態で分散する光拡散剤とを有し、
上記光拡散剤のバインダーに対する質量比が０．５％以上８％以下、光拡散剤の平均密度が５０コ／ mm ^２以上５００コ／ mm ^２以下、及び光拡散剤の平均粒径が３μｍ以上２５μｍ以下であり、
ヘイズ値が５％以上２０％以下であることを特徴とする光拡散シート。
上記光拡散剤としてビーズが用いられている請求項１に記載の光拡散シート。
上記基材層における光拡散層と反対側に、バインダー中にビーズが分散するスティッキング防止層をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の光拡散シート。
プリズムシートの表面側に配設するために用いる請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光拡散シート。
ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光拡散シートを備えていることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。