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 - Google Patents
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Description
【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 (7)
- 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。
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