JP4897992B2

JP4897992B2 - 光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニット

Info

Publication number: JP4897992B2
Application number: JP2000163112A
Authority: JP
Inventors: 均正木
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP2001201614A

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拡散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５（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ５１と、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、導光板５２の表面側に配設される光拡散シート５３と、光拡散シート５３の表面側に配設されるプリズムシート５４とを備えている。
【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光拡散シート５３に入射し、拡散され、光拡散シート５３表面より出射される。その後、光拡散シート５３から出射された光線は、プリズムシート５４に入射し、プリズムシート５４の表面に形成されたプリズム部５４ａ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、光拡散シート５３によって拡散され、またプリズムシート５４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、上述のプリズムシート５４の集光特性を考慮し、プリズムシート５４の表面側にさらにプリズムシート５４が配設されたバックライトユニット７０もあり（図５（ｃ）参照）、プリズムシート５４の表面側にさらに光拡散シート５３が配設されたバックライトユニット８０が今日普及している（図５（ｂ）及び（ｃ）参照）。
【０００５】
上述の構造を有するバックライトユニット５０の光拡散シート５３としては、図６に示すような基材層５５と光拡散層５６とが積層されたものが一般的に用いられており、裏面にスティッキング防止層５９が積層されたものもある。この光拡散層５６は合成樹脂からなるバインダー５７中に合成樹脂、ガラス等からなるビーズ５８が分散した構造を有しており、スティッキング防止層５９も同様のバインダー６０中にビーズ６１が分散した構造を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の光拡散シート５３のような光学シート類は、製造、保存、搬送などの行程において複数枚重ねられることが多い。一方、上記従来の一般的な光拡散シート５３にあっては、表面や裏面にはビーズ５８、６１が突出しているため（図６参照）、上述のように複数枚を重ねた場合、互いの当接面が擦り合わされ、突出したビーズ５８、６１によって当接面、つまり光拡散シート５３の表面及び裏面に傷が付くおそれがある。
【０００７】
特に、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すようなプリズムシート５４の表面側に配置される光拡散シート５３にあっては、傷が見えやすくなってしまい、バックライトユニットに及ぼす不都合が大きい。
【０００８】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、保存、搬送、バックライトユニットの組立時などに重ねて使用しても、互いの表面及び裏面への損傷の発生を防止できる光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【０００９】
【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中にワックスが分散したものであることを特徴とするものである。ここで、「ワックス」とは、常温で固体又は半固体で、特定の温度で溶解する粘度の低いアルキル基をもった有機物を意味し、天然ワックス、合成ワックス及び配合ワックスに分類される。
【００１０】
当該光拡散シートによれば、光拡散層におけるバインダーと分散して存在するワックスとの界面で透過する光線が種々の方向に屈折されることから、従来の光拡散シートのようにビーズを使用しなくても拡散能を発揮することができる。このように拡散能を得るためにビーズを使用しなくてよいことから、重ねて使用しても互いの表面及び裏面への損傷の発生を防止できる傷付き防止性を発揮することができる。また、当該光拡散シートによれば、バインダー中に分散するワックス粒子が当該光拡散シート表面に作用する圧力及び摩擦熱によって融解し、当該光拡散シート表面に潤滑油のような状態で存在したり、ワックス粒子が表面に作用する力に応じて種々の方向に伸び、その状態で結晶化することから、スリップ性、耐ブロッキング性、耐摩性が付与され、上述の傷付き防止性を促進することができる。
【００１１】
上記光拡散層のバインダー中にさらにビーズを分散させてもよい。このようにビーズを分散させることで、従来のビーズ塗工タイプの光拡散シートと同様の光拡散性を得ることができる。なお、この手段によれば、従来のビーズ塗工タイプの光拡散シートと同様に表面にビーズによる凹凸が形成されるが、ともに分散含有するワックスによって傷付き防止性が発揮され、重ねて使用しても損傷の発生を低減することができる。
【００１２】
また上記課題を解決するためになされた別の発明は、光拡散層と基材層とスティッキング防止層とをこの順に備える光拡散シートであって、このスティッキング防止層がバインダー中にワックスが分散したものであることを特徴とするものである。かかる手段によれば、スティッキング防止層のバインダー中に分散するワックスによって、光拡散シート裏面のスティッキング防止層に上述のような傷付き防止性を付与することができる。
【００１３】
上記スティッキング防止層のバインダー中にもさらにビーズを分散させるとよい。この手段によれば、上述のようなワックスによる傷付き防止性を有しつつ、分散するビーズによってスティッキング防止性を促進させることができる。
【００１４】
上記光拡散層又はスティッキング防止層に分散するワックスは、バインダーの外面から突出させるとよい。このようにワックス粒子をバインダー外面から突出させると、上述のようにワックス粒子が圧力及び摩擦熱によって当該光拡散シート表面に潤滑油のような状態で存在したり、ワックス粒子が表面に作用する力に応じて種々の方向に伸びることが促進され、当該光拡散シートの上記傷付き防止性をさらに向上させることができる。
【００１５】
上記ワックスの平均粒径は１μｍ以上２５μｍ以下が好ましい。これは、ワックスの平均粒径が上記範囲より小さいと、バインダー中への分散が困難になり、逆に、上記範囲を超えると、光線の透過率が低下する、光拡散層の強度が低下する等の不都合が発生するおそれがあることからである。
【００１６】
上記バインダーに対するワックスの配合量は、０．５質量％以上５質量％以下が好ましい。これは、ワックスの配合量が上記範囲より小さいと、上述のような傷付き防止性を十分に発揮することができず、逆に、上記範囲を超えると、光線の透過率が低下するおそれがあることからである。
【００１７】
上記ワックスとして、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス及びポリテトラフルオロエチレンワックスからなる群より選択される１種又は２種以上のものを用いるとよい。これらのワックスは融点が１００℃〜４００℃であるから、バックライトユニットにおける光拡散シートとしての使用時には融解せず、重ねられ、表面に何らかの外力が作用した場合にのみ融解・変形して傷付き防止性を発揮することができる。
【００１８】
従って、ランプと、このランプから発せられる光線を表面側に導く導光板と、この導光板の表面側に配置される光拡散シートとを備えた液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、かかる光拡散シートとして上述の本発明の光拡散シートを用いると、光拡散シートの表面及び裏面への傷付きを防止でき、製造、運搬、保存等の際の取扱いが容易になる。
【００１９】
特に、ランプと、このランプから発せられる光線を表面側に導く導光板と、この導光板の表面側に配置される光拡散シートと、この光拡散シートの表面側に配置されるプリズムシートと、このプリズムシートの表面側に配置される光拡散シートとを備えた液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、傷が見えやすい表面側の光拡散シートとして上述の本発明の光拡散シートを用いることが非常に有効である。
【００２０】
【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は本発明の第１実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図、図２（ａ）及び（ｂ）は図１の光拡散シートの傷付き防止機構を示す説明図、図３は本発明の第２実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図、図４は本発明の第３実施形態に係る光拡散シートをい示す模式的断面図である。
【００２１】
図１の光拡散シートは、基材層２と、この基材層２の表側に積層された光拡散層３ａとから構成されている。この基材層２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。かかる基材層２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、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、耐候性塩化ビニル等が挙げられる。基材層２の厚みは、特には限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは７５μｍ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３ａ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。
【００２２】
光拡散層３ａは、バインダー５と、バインダー５中に分散するワックス６とから構成されている。このようにバインダー５中に分散したワックス６の界面での屈折や反射により、光拡散層３ａを裏側から表側に透過する光線を均一に拡散させることができる。またワックス６は、その上端がバインダー５から突出したものやバインダー５に埋設されているものを設けることで、光線をより良く拡散させることができる。かかる光拡散層３ａの厚み（ワックス６を除いたバインダー５部分の厚みを意味する）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。
【００２３】
またワックス６は、上述のように常温で固体又は半固体で、特定の温度で溶解する、粘度の低いアルキル基をもった有機物であるため、光拡散シート１に傷付き防止性を付与することができる。ワックス６によって傷付きが防止される機構としては、図２（ａ）に示すように、光拡散シート１の表面に作用する圧力と摩擦熱によってワックス６ａが融解し、液状になって光拡散シート１表面に潤滑油のような状態で存在するためであると考えられる。また液状化したワックス６ａは光拡散シート１表面で結晶化し、表面を保護する。一方、融点の高いワックス６ｂの場合、図２（ｂ）に示すように、ワックス６ｂの光拡散シート表面から突出した部分が光拡散シート表面に作用する外力の方向に伸びて結晶化するためであると考えられる。従って、上記傷付き防止機構を有効に発揮させるためには、ワックス６をバインダーの外面から突出させるとよい。
【００２４】
ワックス６としては、特に限定されるものではなく、天然ワックス、合成ワックス及び配合ワックスを用いることができる。この天然ワックスには、木ロウ等の植物系、蜜ロウ等の動物系、モンタンワックス等の鉱物系、パラフィンワックス等の石油系のものがある。合成ワックスには、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素系、パラフィンワックス誘導体等の変性ワックス、硬化ひまし油等の水素化ワックス、ステアリン酸アミドを代表とする脂肪酸アミド系がある。
【００２５】
特に、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス及びポリテトラフルオロエチレンワックスが本発明のワックス６として好ましく、これらの群より選択される１種又は２種以上をワックス６として使用するとよい。かかるポリエチレンワックスは、低分子（分子量１０００〜１００００）のポリエチレンからなっており、融点が１００℃〜１３０℃と比較的高いため、優れた傷付き防止性を付与できる。またポリプロピレンワックスは、ポリエチレンワックスよりもさらに融点が高く、硬いため、より優れた傷付き防止性を付与できる。ポリテトラフルオロエチレンワックスは、融点が約３７０℃と非常に高いので、傷付き防止性を格段に高めることができる。なお、図２（ａ）に示す傷付き防止機構を発現するポリエチレンワックス等と、図２（ｂ）に示す傷付き防止機構を発現するポリテトラフルオロエチレンワックス等との併用が有効である。
【００２６】
上記ワックス６のバインダー５への配合量は、０．１質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．５質量％以上５質量％以下が特に好ましい。これは、ワックス６の配合量が上記範囲より小さいと、上述のような傷付き防止性を十分に発揮することができず、逆に、ワックス６の配合量が上記範囲を超えると、光線の透過率が低下するおそれがあることからである。
【００２７】
上記ワックス６の平均粒径は、１００ｎｍ以上５０μｍ以下とされており、１μｍ以上２５μｍ以下が特に好ましい。これは、ワックス６の平均粒径が上記範囲より小さいと、バインダー５中への分散が困難になり、逆に、上記範囲を超えると、光線の透過率が低下する、光拡散層３ａの強度が低下する等の不都合が発生するおそれがあることからである。
【００２８】
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。またバインダー５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。
【００２９】
図３の光拡散シート１１は、基材層２とその表面に積層された光拡散層３ｂとから構成されており、この光拡散層３ｂはバインダー５とバインダー５中に分散するワックス６及びビーズ７とから構成されている。当該光拡散シート１１は、バインダー５中に分散したビーズ７によって、従来のビーズ塗工タイプの光拡散シート並の光拡散性を奏することができる。なお、当該光拡散シート１１における基材層２、バインダー５及びワックス６は、上記図１の光拡散シート１と同様である。
【００３０】
ビーズ７は略球形であり、その材質としては、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７は光拡散シート１１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。
【００３１】
ビーズ７の粒径（平均粒子直径）は、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下が特に好ましい。これはビーズ７の粒径が上記範囲未満であると、光拡散効果が不十分となってしまい、逆に、粒径が上記範囲を越えると、光拡散層３ｂを形成する樹脂組成物の塗工が困難となってしまうことからである。
【００３２】
光拡散層３ｂにおけるビーズ７の配合量は、バインダー５中のポリマー分１００部に対して０．１部以上５００部以下が好ましく、１０部以上３００部以下が特に好ましい。これは、当該配合量が上記範囲未満であると、光拡散効果が不十分となってしまい、逆に、当該配合量が上記範囲を越えると、光拡散層３ｂを形成する樹脂組成物の塗工が困難となってしまうことからである。ここで「部」で示す数値は質量を基準とする比を意味する。
【００３３】
図４の光拡散シート２１は、基材層２と、基材層２の表側に積層された光拡散層３ｃ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。当該光拡散シート２１の光拡散層３ｃは、従来のビーズ塗工タイプの光拡散シートと同様であり、バインダー５中にビーズ７が分散した構造である。なお、当該光拡散シート２１における基材層２及び光拡散層３ｃのバインダー５は上記図１の光拡散シート１と同様であり、光拡散層３ｃのビーズ７は上記図２の光拡散シート１１と同様である。
【００３４】
スティッキング防止層４は、バインダー８及びこのバインダー８中に分散するワックス９から構成され、（ａ）かかるワックス９によって導光板５２（図５（ａ）参照）とのスティッキングを防止し、かつ、傷付き防止性を促進する、（ｂ）ワックス９の界面での屈折や反射によって光拡散性を促進する、等の効果を奏することができる。なお、当該スティッキング防止層４におけるバインダー８及びワックス９は、上記光拡散シート１における光拡散層３ａのバインダー５及びワックス６と同様である。
【００３５】
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、バインダー中にワックスとビーズとが分散するスティッキング防止層を備えた光拡散シートも可能であり、ビーズの分散によりスティッキング防止性を促進させることができる。また、光拡散層とスティッキング防止層の双方にワックスを分散させた光拡散シートも可能であり、かかる光拡散シートによれば、傷付き防止性をより高めることができる。
【００３６】
【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。
【００３７】
［実施例１］
アクリルからなるバインダーに対し、アクリル製のビーズ２０質量％と、ポリエチレンワックス１質量％とを添加して光拡散層用の塗工液を製造し、この塗工液をポリエチレンテレフタレート製の基材層に坪量１０ｇ／ｍ²で塗工して実施例１の光拡散シートを得た。
【００３８】
［実施例２］
ポリエチレンワックスを２質量％添加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。
【００３９】
［実施例３］
ポリエチレンワックスを３質量％添加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。
【００４０】
［実施例４］
ポリエチレンワックスを５質量％添加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。
【００４１】
［比較例］
ポリエチレンワックスを添加していない以外は上記実施例１と同様にして比較例の光拡散シートを得た。
【００４２】
［特性の評価］
上記実施例１〜４及び比較例の光拡散シートを用い、ＪＩＳ−Ｌ−０８２３の摩擦堅牢度試験を行い、傷付き防止性を判断した。その結果を下記の表１に示した。
【００４３】
【表１】

【００４４】
上記表１に示すように、実施例１〜４の光拡散シートに傷付き防止効果があることが確認され、実施例２〜４の光拡散シートの傷付き防止効果が大きくなっている。一方、比較例の光拡散シートには傷付き防止効果は確認されなかった。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光拡散シートによれば、製造、運搬、保存等の際に複数枚を重ねた場合でも、裏面の傷付きが防止でき、取扱いが容易である。また、本発明の光拡散シートを用いたバックライトユニットは、傷付き防止性が高いため、組付けが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】（ａ）及び（ｂ）は共に図１の光拡散シートの傷付き防止機構を示す説明図である。
【図３】本発明の第２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４】本発明の第３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５】（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）及び（ｃ）は（ａ）のバックライトユニットとその構成を異にする一般的なバックライトユニットを示す模式的断面図である。
【図６】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
３ａ光拡散層
３ｂ光拡散層
３ｃ光拡散層
４スティッキング防止層
５バインダー
６ワックス
６ａワックス
６ｂワックス
７ビーズ
８バインダー
９ワックス
１１光拡散シート
２１光拡散シート

Claims

光拡散層と基材層とを備える光拡散シートであって、
前記光拡散層が、バインダー中にワックス粒子およびビーズが分散したものであり、
前記ワックス粒子として、ポリテトラフルオロエチレンワックス粒子が用いられるか、または、ポリテトラフルオロエチレンワックス粒子とポリエチレンワックス粒子が併用されていることを特徴とする光拡散シート。
光拡散層と基材層とスティッキング防止層とをこの順に備える光拡散シートであって、
前記スティッキング防止層が、バインダー中にワックス粒子およびビーズが分散したものであり、
前記ワックス粒子として、ポリテトラフルオロエチレンワックス粒子が用いられるか、または、ポリテトラフルオロエチレンワックス粒子とポリエチレンワックス粒子が併用されていることを特徴とする光拡散シート。
前記ワックス粒子がバインダーの外面から突出している請求項１または２に記載の光拡散シート。
前記ワックス粒子の平均粒径が１μｍ以上２５μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光拡散シート。
前記バインダーへのワックス粒子の配合量が０．５質量％以上５質量％以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光拡散シート。
ランプと、該ランプから発せられる光線を表面側に導く導光板と、該導光板の表面側に配置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光拡散シートとを備えた液晶表示装置用のバックライトユニット。
ランプと、該ランプから発せられる光線を表面側に導く導光板と、該導光板の表面側に配置される光拡散シートと、該光拡散シートの表面側に配置されるプリズムシートと、該プリズムシートの表面側に配置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光拡散シートとを備えた液晶表示装置用のバックライトユニット。