JP4673488B2 - 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに組み込まれる光学シート及びこれを用いたバックライトユニット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、液晶層の下面側にバックライトユニットが装備されている。かかるバックライトユニット５０は、一般的には図３（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ５１と、このランプ５１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板５２と、この導光板５２の表面側に積層された複数枚の光学シート５３とを装備している。この光学シート５３は、光線のピーク方向を法線方向側へ屈折させる機能、輝度分布を拡散・集光させる機能等の所定の光学的機能を有するものであり、具体的には、導光板５２の表面側に配設されるビーズ塗工タイプ等の光学シート５４やプリズムタイプの光学シート５５などがある。
【０００３】
このバックライトユニット５０の機能を説明すると、まず、ランプ５１より導光板５２に入射した光線は、導光板５２裏面の反射ドット又は反射シート（図示されず）及び各側面で反射され、導光板５２表面から出射される。導光板５２から出射した光線はビーズ塗工タイプの光学シート５４に入射し、拡散・法線方向側への屈折等の所定の光学的作用が奏され、光学シート５４の表面より出射される。その後、光学シート５４から出射された光線は、プリズムタイプの光学シート５５に入射し、表面に形成されたプリズム部５５ａ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５１から出射された光線が、光学シート５４によって拡散等され、また光学シート５５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、光学シート５５の表面側にさらにビーズ塗工タイプやプリズムタイプの光学シートが配設されたバックライトユニットもある。
【０００５】
上述の構造を有するバックライトユニット５０において、特に導光板５２の表面側に配設される光学シート５４は、図３（ｂ）に示すように基材層５６と、基材層５６の表面に形成された光学的機能層５７とを備えたものが一般的に用いられており、ビーズ塗工タイプ等の光学的機能層５７によって透過光線に対して集光、拡散等の光学的諸機能が奏される。また、光学シート５４の裏面が平滑では裏面側の導光板５２と密着して干渉縞が生じてしまう不都合を防止するため、光学シート５４の裏面には、合成樹脂からなるバインダー５９中に合成樹脂、ガラス等からなるビーズ６０が分散し、このビーズ６０の下部が層状のバインダー５９の裏面から突出した構造のスティッキング防止層５８が積層されている。このスティッキング防止層５８の突出したビーズ６０の下部が導光板５２に当接し、光学シート５４の裏面の全面が導光板５２に当接することがなく、その結果、光学シート５４と導光板５２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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の光学シート５４のスティッキング防止層５８において、ビーズ６０の粒径にばらつきがあり、バインダー５９の裏面からの突出比にもばらつきがあることから、突出の大きいビーズ６０の摩擦によって導光板５２の表面に傷が付くことがある。スティッキング防止層５８のビーズ６０としては透明性の高いアクリルビーズが好ましいが、このアクリルビーズは比較的硬質であるため、アクリルより軟質の材料である非晶性オレフィン系樹脂製の導光板（例；日本ゼオン（株）社製「ゼオノア導光板」）５２と組合わせることは事実上不可能である。
【０００７】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、重ねた配設される導光板等への傷付きを防止できるスティッキング防止層を備える光学シート及びこの光学シートを用いて傷付きによる輝度ムラの発生を防止できるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【０００８】
【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、透明な基材層と、この基材層の表面側に形成された光学的機能層と、基材層の裏面側に積層されたスティッキング防止層とを備え、このスティッキング防止層が、バインダー中にビーズが分散し、このビーズの下部が層状のバインダーの裏面から突出した構造の光学シートであって、上記ビーズの粒径が揃えられ、上記スティッキング防止層に分散するビーズの８０％以上のビーズの粒径が、分散する全ビーズの平均粒径の±１０％以内の粒径であり、上記ビーズの突出比が２０％以上５０％以下であることを特徴とする光学シートである。ここで「突出比」とは、バインダーの裏面を基準としたビーズの突出距離の粒径に対する比を意味する。
【０００９】
当該光学シートによれば、ビーズの粒径が揃えられていることから、バインダー裏面から突出したビーズの最下点がシート面に対して一定距離に位置しやすくなる。そのため、当該光学シートを導光板表面に載置したときに、当該光学シート裏面の全ビーズで導光板表面に接し、その結果、荷重の作用する個所が多くの点に分散し、応力の集中が生じない。従って、突出したビーズによる傷付きを低減することができる。また、当該光学シートは、ビーズの突出比を２０％以上５０％以下にしていることから、スティッキング防止層の本質的機能であるスティッキング防止性と上述の傷付き防止性とを共に満たすことができる。
【００１０】
また、上記スティッキング防止層において、ビーズの突出部分にバインダーを被覆させ、バインダーの裏面を滑らかに形成するとよい。このように、バインダーでビーズを被覆し、さらに当該光学シート裏面におけるビーズの突出状態を滑らかにすることで、上記傷付き防止性が促進される。なお、スティッキング防止層による前出の傷付き防止性を得る観点からして、比較的軟質または軟質のバインダーでビーズを被覆するのが好ましい。
【００１１】
さらに、当該光学シートのスティッキング防止層に分散するビーズの８０％以上のビーズの粒径は、分散する全ビーズの平均粒径の±１０％以内の粒径である。スティッキング防止層のビーズとしては一般的に合成樹脂ビーズが用いられており、当該光学シート裏面からの突出距離の誤差がビーズ粒径の１０％以下であれば、ビーズの弾力でカバーできるため、荷重作用点の局所化を招くこともなく、上述の作用に対する弊害にはならない。
【００１２】
上記ビーズの密度としては、１個／ｍｍ²以上１５００個／ｍｍ²以下が好ましい。ここで「ビーズの密度」とは、当該光学シートの単位面積当たりに配設されるビーズの個数を意味する。ビーズの密度を上記範囲とすることで、スティッキング防止作用を奏しつつ、上述の傷付き防止性を促進することができる。
【００１３】
また、上記スティッキング防止層のバインダー中に潤滑剤を含有するとよい。この手段によれば、潤滑剤の潤滑性及びスリップ性により、上記傷付き防止性をさらに促進することができる。
【００１４】
上記潤滑剤としては有機ポリシロキサンが好ましい。かかる有機ポリシロキサンは、スリップ性付与作用が大きく、かつ、透明性やバインダーを構成する合成樹脂中での安定性が高く、光学シートとしての光学的機能を阻害せずに上記傷付き防止性を促進することができる。
【００１５】
また上記有機ポリシロキサンとしては末端及び／又は側鎖を変性した変性有機ポリシロキサンが好ましい。かかる変性有機ポリシロキサンは、バインダーのマトリックス樹脂との相溶性が高く、バインダー中に均一に分散化できるため、上記傷付き防止性を光学シート全面に均一に付与することができる。
【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、上記本発明の光学シートを備えるとよい。当該バックライトユニットによれば、当該光学シートの上記傷付き防止性により導光板等の傷付きが防止され、傷付きによる輝度ムラの発生を防止することができる。また、当該光学シートの上記傷付き防止性によりバックライトユニット組立時の取扱性が向上する。さらに、当該バックライトユニットによれば、従来事実上使用不可能であった比較的軟質材料の非晶性オレフィン系樹脂製の導光板を用いることができる。
【００１７】
【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学シートを示す模式的断面図で、図２は図１の光学シートのスティッキング防止層におけるビーズ部分を拡大した模式的断面図である。
【００１８】
図１の光学シート１は、基材層２と、この基材層２の表面に積層された光学的機能層３と、基材層２の裏面に積層されたスティッキング防止層４とから構成されている。
【００１９】
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、光学的機能層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。
【００２０】
光学的機能層３は、透過光線に対して拡散、集光、法線方向側への屈折等の所定の光学的機能を奏するものであり、例えば、バインダー中にビーズが分散したいわゆるビーズ塗工タイプ、プリズム部が多条に形成されたプリズムタイプ、エンボスタイプなどがある。とりわけ、当該光学シートにより均質な光拡散効果を求める場合などには、バインダー内にビーズを分散させてなるビーズ塗工タイプの光拡散シートなどが好適に利用できる。なお、図では基材層２と光学的機能層３とを別の層としているがこれらの２層が一体に成形されている場合もある。
【００２１】
スティッキング防止層４は、基材層２の裏面に略一定厚で積層されたバインダー５と、ビーズ６の下部がバインダー５の裏面から突出するようバインダー５中に分散したビーズ６とから構成されている。
【００２２】
当該スティッキング防止層４は、バインダー５裏面からのビーズ６の突出距離が実質的に一定になるよう構成されており、裏面側に重ねられた導光板等との間に作用する応力を分散することで、異常に突出したビーズ６による導光板表面への傷付きを防止する。また、ビーズ６の突出部分にバインダー５を被覆させ、光学シート１の裏面を構成するスティッキング防止層４のバインダー５裏面を滑らかに形成することで、上記傷付き防止性を促進することができる。
【００２３】
ビーズ６の突出比としては、１０％以上５０％以下が好ましく、２０％以上４０％以下が特に好ましい。ここで、「ビーズ６の突出比」とは、図２に示すように、バインダー５の裏面（ビーズ６が存在しない領域の裏面）からのビーズ６の突出距離Ｌのビーズ６の粒径Ｄに対する比を意味する。これは、ビーズ６の突出比が上記範囲より小さいと、裏面側に載置される導光板等とのスティッキングを防止する効果を有効に奏することができず、逆に、ビーズ６の突出比が上記範囲を超えると、基材層２の裏面へのビーズ６の固定が不十分になってビーズ６の欠落等を生じ、欠落したビーズ６による傷付きが発生するおそれがあり、また突出量の大きいビーズにより導光板等への傷付きを招来するおそれがあることからである。
【００２４】
バインダー５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。また、スティッキング防止層に傷付きを防止機能を付与すべく、ビーズを被覆するバインダーを形成するポリマーとして、比較的軟質または軟質なバインダーを形成するポリマーを選択することもできる。バインダー５中には、上記のポリマーの他、例えば可塑剤、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５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。
【００２５】
また、バインダー５には潤滑剤を含有させるとよい。バインダー５中の潤滑剤によって潤滑性及びスリップ性が発現し、上記傷付き防止性をさらに促進することができる。なお、上記潤滑剤としては、特に限定されるものではなく一般的に使用される潤滑剤を用いることができるが、中でも有機ポリシロキサンが好ましく、末端及び／又は側鎖を変性した変性有機ポリシロキサンが特に好ましい。有機ポリシロキサンは、潤滑性及びスリップ性が大きく、かつ、透明性やバインダー５を構成する合成樹脂中での安定性が高く、光学シート１としての光学的機能を阻害せずに上記傷付き防止性を促進することができる。また変性有機ポリシロキサンは、マトリックス樹脂との相溶性が高く、バインダー５中に安定して均一に分散でき、上記傷付き防止性を光学シート１全面に均一に付与することができる。なお、変性有機ポリシロキサンにおける変性の態様としては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、メタクリル変性、フェノール変性、ポリエーテル変性、メチルスリチル変性、アルキル変性、アルコキシ変性、フッ素変性等がある。
【００２６】
ビーズ６は略球形であり、樹脂ビーズ又はガラスビーズが用いられる。かかる樹脂ビーズの材質としては、例えばアクリル樹脂、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、ポリアミド等が挙げられる。ビーズ６は光学シート１を透過する光線量を多くするため透明とするのが好ましく、特に無色透明とするのが好ましい。
【００２７】
ビーズ６の粒径は、６μｍ以上１２μｍ以下が好ましい。これは、粒径が上記範囲未満であると、ビーズ６をバインダー５の表面から突出させるよう塗工することが困難になり、逆に、粒径が上記範囲を越えると、バインダー５の裏面からの突出距離が相対的に大きくなり、裏面側に載置される導光板等への傷付きを招来するおそれがあることからである。
【００２８】
ビーズ６の粒径のバラツキを小さくし、粒度を揃える必要がある。具体的には、スティッキング防止層４に分散するビーズ６の８０％以上のビーズの粒径が、分散する全ビーズの平均粒径の±１０％以内の粒径にするとよい（例えば、１００個のビーズを用い、それらの平均粒径が１０μｍである場合、その内の８０個以上のビーズの粒径を９〜１１μｍに収める）。これは、ビーズ６の粒径を実質的に一定にしなければ、上述のようにバインダー５裏面からのビーズ６の突出距離を実質的に一定になるよう構成することができなくなることからである。
【００２９】
スティッキング防止層４におけるバインダー５に対するビーズ６量（質量）は、１〜５重量％の量、好ましくは、１〜３重量％の量とする。これは、ビーズ６の質量比が上記範囲より小さいと、当該光学シート１における面積当たりのビーズ６の個数が少なく、上述の応力の分散による傷付き防止性を効果的に奏することができなくなり、逆に、ビーズ６の質量比が上記範囲を超えると、ビーズ６が近接しすぎ、少しの突出距離差でも大きな応力集中が生じ、上述の応力の分散による傷付き防止性を効果的に奏することができなくなることからである。
【００３０】
具体的なビーズ６の密度としては、１個／ｍｍ²以上１５００個／ｍｍ²以下が好ましく、１００個／ｍｍ²以上１０００個／ｍｍ²以下が特に好ましい。これは、ビーズ６の密度が上記範囲より小さいと、スティッキング防止性を有効に奏することができず、逆に、ビーズ６の密度が上記範囲を超えると、隣り合うビーズ６の間隔が小さくなり、少しの突出差でも傷付きが生じるため、上述の傷付き防止性を阻害してしまうことからである。
【００３１】
従って、図３（ａ）に示すようなバックライトユニット５０に図１の光学シート１を使用すると、当該光学シート１の傷付き防止性により導光板等の傷付きが防止され、傷付きによる輝度ムラの発生がなく品質が向上する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学シートによれば、重ねた配設される導光板等への傷付きを防止でき。また、当該光学シートを備えるバックライトユニットによれば、導光板等の傷付きによる輝度ムラの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図である。
【図２】 図１の光学シートにおけるスティッキング防止層のビーズ部分を拡大した模式的断面図である。
【図３】 （ａ）は一般的なバックライトユニットを示す模式的斜視図で、（ｂ）は一般的な光学シートを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 光学シート
２ 基材層
３ 光学的機能層
４ スティッキング防止層
５ バインダー
６ ビーズ

Claims (6)

1. 透明な基材層と、この基材層の表面側に形成された光学的機能層と、基材層の裏面側に積層されたスティッキング防止層とを備え、
   このスティッキング防止層が、バインダー中にビーズが分散し、このビーズの上部が基材層裏面に実質的に当接し、下部が層状のバインダーの裏面から突出した構造の光学シートであって、
   上記ビーズの粒径が揃えられ、上記スティッキング防止層に分散するビーズの８０％以上のビーズの粒径が、分散する全ビーズの平均粒径の±１０％以内の粒径であり、
   上記ビーズの突出比が２０％以上５０％以下であり、
   上記ビーズの密度が１個／ｍｍ ^２ 以上１５００個／ｍｍ ^２ 以下であることを特徴とする光学シート。
2. 上記スティッキング防止層において、ビーズの突出部分にバインダーが被覆し、バインダーの裏面が滑らかに形成されている請求項１に記載の光学シート。
3. 上記スティッキング防止層のバインダー中に潤滑剤を含有する請求項１又は請求項２に記載の光学シート。
4. 上記潤滑剤として有機ポリシロキサンが用いられる請求項３に記載の光学シート。
5. 上記有機ポリシロキサンが、末端及び／又は側鎖を変性した変性有機ポリシロキサンである請求項４に記載の光学シート。
6. 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５のいずれか１項に記載の光学シートが備えられ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。

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