KR101362112B1 - 광확산 시트, 광학 유닛, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치 - Google Patents

광확산 시트, 광학 유닛, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화 및 박형화를 실현하기 위한 광확산 시트, 이 확산 시트를 포함하는 광학 유닛, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공한다.
광확산 시트는 투명한 기재층과, 이 기재층의 표면에 적층되고, 바인더 중에 수지 비즈를 가지는 광확산층을 구비하는 광확산 시트로서, 상기 수지 비즈로서 고굴절율 비즈가 사용되고 있다. 상기 바인더의 굴절율이 1.49 이상 1.51 이하이며, 상기 수지 비즈의 굴절율이 1.52 이상 1.59 이하여도 된다. 상기 수지 비즈의 굴절율로부터 상기 바인더의 굴절율을 감산한 값이 0.06 이상 0.08 이하여도 된다. 상기 수지 비즈의 주폴리머가 (메타)아크릴계 모노머와 스티렌계 모노머의 공중합체여도 된다.

Description

광확산 시트, 광학 유닛, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치{OPTICAL SHEET, OPTICAL UNIT, BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광확산 시트와, 광확산 시트를 포함하는 광학 유닛과, 광학 유닛을 포함하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 박형, 경량 및 저소비 전력 등의 특징을 살려 플랫 패널 디스플레이로서 다용되며, 그 용도는 휴대전화기, 휴대정보단말장치, 퍼스널컴퓨터 및 텔레비전 등의 표시 디바이스로서 해마다 확대되고 있다. 최근, 액정 표시 장치에 요구되는 특성은 고휘도화, 광시야각화, 에너지 절약화 및 박형 경량화 등을 들 수 있고, 특히 고휘도화에 대한 요구가 높다.
종래의 일반적인 액정 표시 장치는 액정 표시 소자와, 액정 표시 소자의 이면측에 배치된 백라이트 유닛을 가지고 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 2005-106959호 공보 참조). 액정 표시 소자는 액정 셀이 표면측 편광판과 이면측 편광판 사이에 협지된 구조를 가지고, 다양한 표시 모드에 의해 구동된다. 백라이트 유닛은 액정 표시 소자를 이면측으로부터 비추는 것이며, 에지 라이트형 및 직하형의 백라이트 유닛이 보급되어 있다. 이들 종래의 백라이트 유닛은 광원과, 광원으로부터의 광선을 액정 표시 소자의 측으로 이끄는 도광판과, 도광판의 액정 표시 소자의 측의 면에 배치되는 광학 유닛을 가진다. 광학 유닛은 도광판으로부터의 광선을 효율적으로 또한 균일하게 액정 표시 소자의 이면측의 전체면에 입사시키기 위한 것으로, 예를 들면, 도광판으로부터의 광선을 확산하는 광확산 시트, 투과 광선을 법선 방향측으로 굴절시키는 프리즘 시트 등을 구비하고 있다.
일본 특허 공개 2005-106959호 공보
종래의 액정 표시 장치는 상기 서술한 바와 같이 광확산 시트, 프리즘 시트 등을 가지므로, 어느 정도의 고휘도화는 달성되고 있지만, 오늘날에는 액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화가 요구되고 있다. 액정 표시 장치의 휘도를 향상시키는 것 등을 목적으로 하여, 하이게인 프리즘 시트가 개발되어 있다. 예를 들면, (주)스미토모쓰리엠사제의 「BEF2-G2-MR-155」라는 제품명이 붙여진 하이게인 프리즘 시트가 상품화되어 있다. 그 하이게인 프리즘 시트는 고굴절율 재료로 이루어지는 프리즘 시트이다. 이와 같이, 하이게인 프리즘 시트가 상품화되어 있지만, 하이게인 프리즘 시트에 합치한 광확산 시트가 개발되어 있지 않아, 하이게인 프리즘 시트에 의한 휘도를 향상시키는 효과는 끌어낼 수 없었다. 또, 오늘날에는 액정 표시 장치의 추가적인 박형화도 요구되고 있다.
본 발명은 액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화 및 박형화를 실현하기 위한 광확산 시트와, 그 광확산 시트를 포함하는 광학 유닛과, 그 광학 유닛을 포함하는 백라이트 유닛과, 추가적인 고휘도화 및 박형화가 실현된 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광확산 시트는
투명한 기재층과,
이 기재층의 표면에 적층되고, 바인더 중에 수지 비즈를 가지는 광확산층
을 구비하는 광확산 시트로서,
상기 수지 비즈의 굴절율이 1.50 이상인 것을 특징으로 한다.
당해 광확산 시트의 수지 비즈는 이 굴절율이 종래의 광확산 시트의 수지 비즈의 굴절율보다 크므로, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 종래보다 커진다. 그 때문에, 당해 광확산 시트를 액정 표시 장치에 편입시키면, 액정 표시 장치의 휘도를 종래보다 높게 할 수 있다. 그 결과, 백라이트 유닛을 박형화할 수 있고, 나아가서는 액정 표시 장치의 박형화를 실현할 수 있다. 또, 당해 광확산 시트의 바인더 및 수지 비즈의 각 굴절율을 조정함으로써, 어떠한 굴절율을 가지는 하이게인 프리즘 시트여도, 하이게인 프리즘 시트에 의한 광선의 수직 방향으로의 기립을 실현할 수 있다.
상기 바인더의 굴절율이 1.49 이상 1.51 이하이며, 상기 수지 비즈의 굴절율이 1.52 이상 1.59 이하여도 된다. 그 경우, 당해 광확산 시트의 수지 비즈의 굴절율이 종래의 광확산 시트의 수지 비즈의 굴절율보다 크므로, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 종래보다 커지고, 액정 표시 장치의 휘도는 높아진다.
당해 광확산 시트에서는 수지 비즈의 굴절율로부터 바인더의 굴절율을 감산한 값이 0.06 이상 0.08 이하여도 된다. 그 경우, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 보다 커지므로, 액정 표시 장치의 휘도는 더욱 높아진다.
상기 수지 비즈의 주폴리머는 (메타)아크릴계 모노머와 스티렌계 모노머의 공중합체여도 된다. 그 경우, 수지 비즈의 굴절율을 1.52 이상 1.59 이하로 하거나, 수지 비즈의 굴절율로부터 바인더의 굴절율을 감산한 값을 0.06 이상 0.08 이하로 하는 것을 용이하게 할 수 있다.
상기 수지 비즈의 바인더 100질량부에 대한 배합량은 40질량부 이상 230질량부 이하여도 된다. 그 경우, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 보다 커지므로, 액정 표시 장치의 휘도는 더욱 높아진다.
당해 광확산 시트의 헤이즈값은 78% 이상 93% 이하여도 된다. 그 경우, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 보다 커지므로, 액정 표시 장치의 휘도는 더욱 높아진다.
상기 수지 비즈의 평균 입자 직경은 2μm 이상 5μm 이하여도 된다. 그 경우, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 보다 커지므로, 액정 표시 장치의 휘도는 더욱 높아진다.
상기 수지 비즈는 다분산의 비즈여도 된다. 그 경우, 수지 비즈에 의한 광선의 반사 및 굴절이 보다 커지므로, 액정 표시 장치의 휘도는 더욱 높아진다.
액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화 및 박형화를 실현하기 위해서, 당해 광확산 시트와, 이 광확산 시트의 표면측에 중첩되는 1장의 프리즘 시트를 구비하고, 상기 프리즘 시트의 굴절율이 1.50 이상인 광학 유닛을 액정 표시 장치의 하나의 구성 요소로서 사용할 수 있다. 마찬가지로, 액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화 및 박형화를 실현하기 위해서, 당해 광확산 시트와, 이 광확산 시트의 표면측에 중첩되는 2장의 프리즘 시트를 구비하고, 이 2장의 프리즘 시트가 서로의 능선이 교차하도록 배열설치되고, 이 2장의 프리즘 시트의 굴절율이 1.50 이상인 광학 유닛을 액정 표시 장치의 하나의 구성 요소로서 사용할 수 있다. 그 경우, 각 프리즘 시트의 굴절율이 1.55 이상 1.70 이하이면, 액정 표시 장치의 휘도는 더욱 높아진다. 또, 액정 표시 장치의 박형화가 실현된다.
또, 액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화 및 박형화를 실현하기 위해서, 광원과, 그 광원으로부터의 광선이 입사하고, 입사한 광선을 출사하는 도광판과, 그 도광판의 상측에 적층된 당해 광학 유닛을 가지는 백라이트 유닛을 액정 표시 장치의 하나의 구성 요소로서 사용할 수 있다.
또한, 당해 백라이트 유닛과, 그 백라이트 유닛의 프리즘 시트 위에 배치된 액정 표시 소자를 가지는 액정 표시 장치도 본 발명의 하나의 태양이다.
본 발명은 액정 표시 장치의 추가적인 고휘도화 및 박형화를 실현하기 위한 광확산 시트와, 그 광확산 시트를 포함하는 광학 유닛과, 그 광학 유닛을 포함하는 백라이트 유닛과, 추가적인 고휘도화 및 박형화가 실현된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 액정 표시 장치의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치에 있어서의 광선의 진행을 설명하기 위한 도면이다.
이하에 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(액정 표시 장치의 구성)
도 1의 액정 표시 장치(1)는 액정 표시 소자(10)와, 백라이트 유닛(20)을 가진다. 액정 표시 소자(10)는 광을 사용하여 정보를 표시하기 위한 소자로서, 액정 셀(12)이 표면측 편광판(11)과 이면측 반사 편광판(13)에 협지된 구조를 가지고 있다. 이면측 반사 편광판(13)은 광의 일방향의 편광 성분을 투과시키고, 나머지 편광 성분을 반사한다.
백라이트 유닛(20)은 액정 표시 소자(10)의 이면측에 배치되어 액정 표시 소자(10)를 이면측으로부터 비추는 에지 라이트형의 백라이트 유닛으로서, 광원(21)과, 도광판(22)과, 광학 유닛(23)을 가진다.
광원(21)은 복수개의 발광 다이오드를 직선 상에 늘어놓은 것이다. 도광판(22)은 쐐기형의 것으로서, 액정 표시 장치(1)의 표면으로부터 보았을 때에 직사각형의 평면을 가지는 것이며, 그 직사각형의 한 변이 광원(21)의 전체와 대향하도록 배치되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 도광판(22)의 광원(21)과 대향하지 않는 측면에는 광선을 반사하는 부재가 설치되어 있다. 도광판(22)의 이면에도 도시되어 있지 않지만 광선을 반사하는 부재가 설치되어 있다. 도광판(22)은 상기한 광선을 반사하는 부재에 의해, 광원(21)으로부터 입사한 광선을 광학 유닛(23)에 출사한다.
광학 유닛(23)은 도광판(22)의 액정 표시 소자(10)의 측의 면에 배치되고, 액정 표시 소자(10)의 이면의 전체면에 또한 수직으로 광선이 입사하도록, 도광판(22)으로부터 입사한 광선을 확산시켜 액정 표시 소자(10)에 출사한다. 구체적으로는, 광학 유닛(23)은 도광판(22)으로부터 입사한 광선을 확산하는 광확산 시트(31)와, 광확산 시트(31)에 의해 확산된 광선을 굴절시켜 액정 표시 소자(10)에 실질상 수직으로 진행시키는 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)를 가진다. 광확산 시트(31), 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)의 각각은 도 1에 나타내는 바와 같이 액정 표시 장치(1)의 이면측으로부터 표면측의 방향으로 순서대로 중첩되어 있다.
광확산 시트(31)는 액정 표시 소자(10)의 이면의 전체면에 광선이 입사하도록, 도광판(22)으로부터 입사한 광선을 확산하여 제1 프리즘 시트(32)에 출사한다. 광확산 시트(31)는 기재층(41)과, 기재층(41)의 표면측에 적층된 광확산층(42)과, 기재층(41)의 이면측에 적층된 스티킹 방지층(43)을 가진다. 광확산 시트(31)의 상세한 구성은 후술한다.
제1 프리즘 시트(32)는 하이게인 프리즘 시트로서, 광확산 시트(31)로부터 입사한 광선을 굴절시켜 제2 프리즘 시트(33)에 출사한다. 제2 프리즘 시트(33)는 하이게인 프리즘 시트로서, 출사하는 광선이 액정 표시 소자(10)의 이면에 대해서 대략 수직으로 진행하도록, 제1 프리즘 시트(32)로부터 입사한 광선을 굴절시켜 액정 표시 소자(10)에 출사한다. 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)는 기재층과, 이 기재층의 표면에 적층되는 복수의 돌조 프리즘부로 이루어지는 돌기열을 구비하고 있다.
제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)의 두께(이면으로부터 돌조 프리즘부의 정점까지의 높이)로서는 50μm 이상 200μm 이하가 바람직하고, 100μm 이상 180μm 이하가 보다 바람직하다. 또, 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)에 있어서의 돌조 프리즘부 사이의 간격(피치)으로서는 30μm 이상 100μm 이하가 바람직하고, 40μm 이상 60μm 이하가 보다 바람직하다. 또, 돌조 프리즘부의 정각으로서는 85° 이상 95° 이하가 바람직하다. 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)의 굴절율은 1.50 이상이며, 1.55 이상 1.70 이하가 바람직하다. 또한, 프리즘 시트의 굴절율은 프리즘부의 굴절율을 말한다. 이와 같은 구조의 프리즘 시트(32, 33)를 당해 광확산 시트(31)와 조합하여 사용함으로써 추가적인 고휘도화를 달성할 수 있다. 또, 제1 프리즘 시트(32)도 제2 프리즘 시트(33)도 이면측에 있어서 기판의 법선과 33~34°정도의 각도를 이루는 방향으로부터의 광선을 그 법선의 표면측에 굴절시킨다. 종래의 프리즘 시트는 기판의 법선과 30~31°정도의 각도를 이루는 방향으로부터의 광선을 그 법선의 표면측에 굴절시킨다. 즉, 기판의 이면에 대하여 비스듬한 방향으로 입사해오는 광선을 수직으로 기립시키는 기능에 관해서, 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)는 종래의 프리즘 시트보다 높은 능력을 가지고 있다. 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)의 각각은 예를 들면 (주)스미토모쓰리엠사제의 「BEF2-G2-MR-155」라는 제품명이 붙여진 하이게인 프리즘 시트이다.
(광확산 시트의 구성)
광확산 시트(31)는 입사한 광선을 확산하여 출사하는 광학 시트로서, 상기 서술한 바와 같이, 기재층(41)과, 기재층(41)의 표면측에 적층된 광확산층(42)과, 기재층(41)의 이면측에 적층된 스티킹 방지층(43)을 가진다.
기재층(41)은 광선을 투과시킬 수 있는 투명한 층으로서, 수지에 의해 형성되어 있다. 그 수지는, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스아세테이트, 또는 내후성 염화비닐 등이다. 기재층(41)의 평균 두께는 10μm 이상 400μm 이하가 바람직하고, 20μm 이상, 130μm 이하가 보다 바람직하다. 평균 두께를 10μm 이상으로 함으로써, 기재층(41)은 휨이 생기지 않는 강도를 가질 수 있다. 또, 평균 두께를 400μm 이하로 함으로써, 액정 표시 장치(1)의 박형화가 실현되고, 또한 액정 표시 장치(1)의 휘도를 충분히 확보할 수 있다.
광확산층(42)은 고굴절율을 가지는 수지 비즈(51)와, 수지 비즈(51)를 분산시킨 상태에서 고정하기 위한 바인더(52)를 포함한다. 수지 비즈(51)는 광확산층(42)의 표면에도 분산되어 배치되어 있고, 그것에 의해 광확산층(42)의 표면에 미소 또한 무질서한 상태의 요철이 설치되어 있다. 그 요철이나 수지 비즈(51)와 바인더(52)의 계면에 의해, 광선을 확산시키는 기능이 보다 크게 나타난다.
수지 비즈(51)의 굴절율은 1.50 이상이며, 1.52 이상 1.59 이하가 바람직하고, 1.55 이상 1.57 이하가 보다 바람직하다. 종래의 광확산 시트 중의 수지 비즈의 굴절율은 1.49정도이므로, 본 실시형태의 수지 비즈(51)의 굴절율은 종래의 것보다 크다.
수지 비즈(51)를 형성하는 주폴리머로서는, 특별히 한정되지 않고, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴 수지, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 등을 사용할 수 있는데, (메타)아크릴계 모노머와 스티렌계 모노머의 공중합체가 바람직하고, (메타)아크릴계 모노머와 스티렌계 모노머와 가교성 모노머로부터 얻어지는 가교 (메타)아크릴-스티렌계 공중합체가 보다 바람직하다. (메타)아크릴 골격에 스티렌 골격을 도입한 주폴리머를 사용함으로써 수지 비즈(51)의 굴절율이 높아지고, 또한 가교 구조로 함으로써 보다 굴절율을 높일 수 있다. 또, 바인더(52)에 아크릴계 수지(아크릴폴리올 등)를 사용한 경우, 동일한 아크릴 골격을 가지는 점에서, 바인더(52) 중에 수지 비즈(51)가 균일 분산되어, 정면 휘도를 보다 높일 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 모노머로서는, 아크릴산, 아크릴산의 유도체, 예를 들면 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산부틸, 아크릴산펜틸, 아크릴산헥실, 아크릴산헵틸, 아크릴산옥틸, 아크릴산노닐, 아크릴산데실, 아크릴산운데실, 아크릴산도데실, 아크릴산글리시딜, 아크릴산메톡시에틸, 아크릴산프로폭시에틸, 아크릴산부톡시에틸, 아크릴산메톡시디에틸렌글리콜, 아크릴산에톡시디에틸렌글리콜, 아크릴산메톡시에틸렌글리콜, 아크릴산부톡시트리에틸렌글리콜, 아크릴산메톡시디프로필렌글리콜, 아크릴산페녹시에틸, 아크릴산페녹시디에틸렌글리콜, 아크릴산페녹시테트라에틸렌글리콜, 아크릴산벤질, 아크릴산시클로헥실, 아크릴산테트라히드로푸르푸릴, 아크릴산디시클로펜테닐, 아크릴산디시클로펜테닐옥시에틸, 아크릴산N-비닐-2-피롤리돈, 아크릴산히드록시에틸, 아크릴산히드록시프로필, 아크릴산히드록시부틸, 아크릴산2-히드록시-3-페닐옥시프로필, 아크릴산글리시딜, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 또는 메타크릴산, 메타크릴산의 유도체, 예를 들면, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산펜틸, 메타크릴산헥실, 메타크릴산헵틸, 메타크릴산옥틸, 메타크릴산노닐, 메타크릴산데실, 메타크릴산운데실, 메타크릴산도데실, 메타크릴산글리시딜, 메타크릴산메톡시에틸, 메타크릴산프로폭시에틸, 메타크릴산부톡시에틸, 메타크릴산메톡시디에틸렌글리콜, 메타크릴산에톡시디에틸렌글리콜, 메타크릴산메톡시에틸렌글리콜, 메타크릴산부톡시트리에틸렌글리콜, 메타크릴산메톡시디프로필렌글리콜, 메타크릴산페녹시에틸, 메타크릴산페녹시디에틸렌글리콜, 메타크릴산페녹시테트라에틸렌글리콜, 메타크릴산벤질, 메타크릴산시클로헥실, 메타크릴산테트라히드로푸르푸릴, 메타크릴산디시클로펜테닐, 메타크릴산디시클로펜테닐옥시에틸, 메타크릴산N-비닐-2-피롤리돈, 메타크릴로니트릴, 메타크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, 메타크릴산2-히드록시에틸, 메타크릴산히드록시프로필, 메타크릴산히드록시부틸, 메타크릴산2-히드록시-3-페닐옥시프로필 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 복수종 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 모노머로서는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, p-t-부틸스티렌 등의 스티렌 유도체를 들 수 있다. 이들은 1종 또는 복수종 조합하여 사용할 수 있다.
가교성 모노머로서는 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,5-펜탄디올메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 복수종 조합하여 사용할 수 있다.
상기 주폴리머에는 (메타)아크릴계 모노머, 스티렌계 모노머 및 가교성 모노머 이외에, 또한 다른 모노머를 포함하고 있어도 된다. 다른 모노머로서는 아세트산비닐, 염화비닐, 무수말레산, 말레산, 말레산에스테르, 푸말산, 푸말산에스테르, 트리아릴이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
상기 공중합체를 주폴리머로 하는 수지 비즈는, 예를 들면, 각 모노머의 혼합물을 중합 개시제의 존재하에서 현탁 중합함으로써 얻을 수 있다. 이 현탁 중합은 통상 물 또는 물과 알코올의 혼합물 등의 수성 매체중에서 행할 수 있다.
상기 수지 비즈(51)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 구형상, 입방형상, 침형상, 봉형상, 방추형상, 판형상, 비늘조각형상, 섬유형상 등을 들 수 있고, 그 중에서도 광확산성이 우수한 구형상이 바람직하다.
상기 수지 비즈(51)의 평균 입자 직경은 2μm 이상 5μm 이하가 바람직하고, 2.5μm 이상 4μm 이하가 보다 바람직하다. 이러한 평균 입자 직경의 입자를 사용함으로써, 광확산성 등을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 평균 입자 직경은 배율 1000배의 전자현미경에서 관측되는 입자로부터 무작위로 추출한 30개의 입자의 입자 직경을 평균한 것을 말한다. 또, 입자 직경은 페렛 직경(일정 방향의 평행선에서 투영상을 끼웠을 때의 간격)으로 정의한다.
수지 비즈(51)는 다분산의 비즈인 것이 바람직하고, 입자 직경의 변동 계수로서는 20% 이상 40% 이하가 바람직하다. 이러한 다분산 비즈를 사용함으로써 광확산성, 나아가서는 정면 휘도 등을 높일 수 있다.
또한, 광확산층(42)에 포함되는 수지 비즈(51)의 바인더(52)의 100질량부에 대한 배합량은 40질량부 이상 230질량부 이하가 바람직하고, 45질량부 이상 100질량부 이하가 보다 바람직하며, 60질량부 이하가 더욱 바람직하다. 수지 비즈(51)의 배합량은 광확산성이 보다 크게 발휘되도록, 평균 입자 직경의 크기에 따라 결정된다.
상기 바인더(52)는 통상 기재 폴리머를 경화제에 의해 경화시켜 얻어지는 것이다. 상기 바인더(52)에는 그 밖에 가소제, 분산제, 각종 레벨링제, 자외선 흡수제, 항산화제, 점성개질제, 윤활제, 광안정화제 등이 적당히 배합되어도 된다. 이 바인더(52)는 주 구성요소인 기재 폴리머에 의해 기재층(41)의 표면 전체면에 수지 비즈(51)를 대략 등밀도로 배치 고정한다.
상기 기재 폴리머로서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 아크릴계 수지, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리아미드이미드, 에폭시 수지, 자외선 경화형 수지 등을 들 수 있고, 이들의 폴리머를 1종 또는 2종이상 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 상기 기재 폴리머로서는 가공성이 높고, 도공 등의 수단으로 용이하게 광확산층(42)을 형성할 수 있는 폴리올이 바람직하다. 또, 바인더(52)에 사용되는 기재 폴리머는 광선을 투과시킬 필요가 있으므로 투명으로 되어 있고, 특히 무색 투명이 바람직하다.
상기 폴리올로서는 폴리에스테르폴리올 또는 (메타)아크릴폴리올이 바람직하고, (메타)아크릴폴리올이 보다 바람직하다. 이러한 폴리에스테르폴리올 또는 아크릴폴리올을 기재 폴리머로 하는 바인더(52)는 내후성이 높고, 광확산층(42)의 황변 등을 억제할 수 있다. 또, 수지 비즈(51)로서, 상기 서술한 (메타)아크릴계 모노머를 포함하는 공중합체를 사용한 경우, (메타)아크릴폴리올을 사용함으로써 분산성이 높아지고, 정면 휘도를 높이거나 할 수 있다. 또한, 이 폴리에스테르폴리올과 아크릴폴리올의 어느 한쪽을 사용해도 되고, 양쪽을 사용해도 된다.
상기 폴리에스테르폴리올 및 (메타)아크릴폴리올 중의 수산기의 개수는 1분자당 2개 이상이면 특별히 한정되지 않지만, 고형분 중의 수산기가가 10 이하이면 가교점수가 감소하고, 내용제성, 내수성, 내열성, 표면경도 등의 피막물성이 저하되는 경향이 있다.
상기 서술한 바와 같이 기재 폴리머로서 폴리올을 사용하는 경우, 경화제로서는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트 및 크실렌디이소시아네이트가 바람직하고, 헥사메틸렌디이소시아네이트가 보다 바람직하고, 어덕트형의 헥사메틸렌디이소시아네이트가 더욱 바람직하다. 이들 경화제를 사용하면, 폴리머 조성물의 경화 반응 속도가 커진다. 이러한 경화 반응 속도의 향상은 바인더 중으로의 수지 비즈의 균일 분산성에 기여한다. 또, 보다 균일 분산성 등을 높이기 위해서는 (메타)아크릴폴리올과 헥사메틸렌디이소시아네이트를 조합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.
바인더(52)의 굴절율로서는 1.49 이상 1.51 이하가 바람직하다. 또, 상기 수지 비즈(51)의 굴절율로부터 상기 바인더(52)의 굴절율을 감산한 값으로서는 0.06 이상 0.08 이하가 바람직하다.
스티킹 방지층(43)은 바인더와, 이 바인더 중에 분산되는 비즈로 구성되어 있다. 이 바인더도 성분으로서는 상기 광확산층(42)의 바인더(52)와 동일한 것을 들 수 있다. 또, 비즈 재료로서는 무기 비즈나 유기 비즈를 들 수 있다. 또한, 이 스티킹 방지층(43)의 두께(비즈를 제외한 바인더 부분의 두께)는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 1μm 이상 10μm 이하 정도로 할 수 있다.
이 스티킹 방지층(43) 중의 비즈의 배합량은 비교적 소량이 되고, 비즈는 서로 이간하여 바인더 중에 분산되고, 비즈의 대부분은 그 하단이 바인더로부터 극히 소량 돌출되어 있다. 그 때문에, 이 광확산 시트(31)를 도광판(22)과 적층하면, 돌출된 비즈의 하단이 도광판(22)의 표면에 맞닿고, 광확산 시트(31)의 이면의 전체면이 도광판(22)과 맞닿지 않는다. 이것에 의해, 광확산 시트(31)와 도광판(22)의 스티킹이 방지되어, 액정 표시 장치의 화면의 휘도 불균일이 억제된다.
다음에 광확산 시트(31)의 제조 방법을 설명한다. 당해 광확산 시트(31)의 제조 방법은, 예를 들면 (a) 바인더(52)를 구성하는 조성물(기재 폴리머 및 경화제 등)에 수지 비즈(51)를 혼합함으로써 광확산층용 도공액을 제조하는 공정과, (b) 이 광확산층용 도공액을 기재층(41)의 표면에 도공함으로써 광확산층(42)을 적층하는 공정과, (c) 바인더를 구성하는 폴리머 조성물에 비즈를 혼합함으로써 스티킹 방지층용 도공액을 제조하는 공정과, (d) 이 스티킹 방지층용 도공액을 기재층(41)의 이면에 도공함으로써 스티킹 방지층(43)을 적층하는 공정을 가진다.
(광선의 진행)
다음에, 본 실시형태의 액정 표시 장치(1)에 있어서의 광선의 진행을 설명한다. 광선은 광원(21)이 발광함으로써 생기고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광원(21)으로부터의 광선(A)은 도광판(22)에 의해 광학 유닛(23)에 이끌려, 광학 유닛(23)의 광확산 시트(31)에 의해 산란되어 제1 프리즘 시트(32)의 이면의 전체면으로부터 제1 프리즘 시트(32)에 입사한다. 제1 프리즘 시트(32)에 입사한 광선(A)은 제1 프리즘 시트(32)에 의해 굴절하고, 그것에 의해 액정 표시 소자(10)의 이면에 대하여 수직인 방향으로 기립되어, 제2 프리즘 시트(33)에 진행한다. 제2 프리즘 시트(33)에 진행한 광선(A)은 제2 프리즘 시트(33)에 의해 굴절하여 더욱 기립되어, 액정 표시 소자(10)의 이면에 대하여 실질상 수직으로 입사한다. 이렇게 하여, 백라이트 유닛(20)으로부터의 광선(A)은 액정 표시 소자(10)에 입사한다.
액정 표시 소자(10)의 이면측에는 이면측 반사 편광판(13)이 설치되어 있으므로, 액정 표시 소자(10)에 입사한 광선(A)의 일부는 이면측 반사 편광판(13)을 투과하고, 잔부는 백라이트 유닛(20)의 측에 반사된다. 이면측 반사 편광판(13)을 투과한 광선(A)은 액정 셀(12)과 표면측 편광판(11)을 순서대로 투과하여 액정 표시 장치(1)의 표면측으로 출사한다. 백라이트 유닛(20)의 측에 반사된 광선(A)은 도광판(22)의 반사 부재에 의해 반사되어, 상기 서술한 바와 같이, 광학 유닛(23)을 투과하여 액정 표시 소자(10)에 다시 입사한다.
(효과)
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 광확산 시트(31)는 고굴절율을 가지는 수지 비즈(51)와, 굴절율이 바람직하게는 1.49 이상 1.51 이하의 바인더(52)를 포함하는 광확산층(42)을 가진다. 종래의 광확산 시트 중의 수지 비즈의 굴절율은 상기 서술한 바와 같이 1.49 정도이므로, 본 실시형태의 수지 비즈(51)의 굴절율은 종래의 것보다 크다. 그 때문에, 본 실시형태의 수지 비즈(51)에 의한 광선의 반사 또는 굴절이 종래보다 커진다. 그 결과, 본 실시형태의 광확산 시트(31)는 하이게인 프리즘 시트인 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)에 합치하고, 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)에 의한 휘도를 향상시키는 효과를 끌어 낼 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 액정 표시 장치(1)의 휘도는 종래보다 높아지고, 사회가 요구하고 있는 고휘도화가 실현된다.
또, 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)는 고굴절율 소재로 이루어지는 하이게인 프리즘이기 때문에, 이 프리즘 시트 이면으로 진행한 광선 중, 반사하는 광의 비율이 높아진다. 그러나 당해 광확산 시트(31)에 의하면, 수지 비즈(51)에 의한 광선의 반사가 크므로, 프리즘 시트에 의해 광확산층(42)의 측에 반사된 광선은 광확산층(42)에 의해 제1 프리즘 시트(32) 및 제2 프리즘 시트(33)의 측에 다시 반사된다. 따라서, 광선의 이용 효율이 종래보다 향상되고, 액정 표시 장치(1)의 추가적인 고휘도화가 실현된다.
그리고, 액정 표시 장치의 고휘도화가 실현되므로, 백라이트 유닛(20)을 박형화할 수 있고, 나아가서는 액정 표시 장치의 박형화를 실현할 수 있다. 또, 본 실시형태의 광확산 시트(31)에 의해, 본 실시형태의 액정 표시 장치(1)의 휘도는 높은 상태를 유지한 채 화면 내에서 균일화된다. 그 때문에, 백라이트 유닛(20)을 표면측으로부터 은폐할 수 있다. 또한, 광확산 시트(31)의 바인더 및 수지 비즈의 각 굴절율을 조정함으로써, 어떠한 굴절율을 가지는 하이게인 프리즘 시트여도, 하이게인 프리즘 시트에 의한 광선의 수직 방향으로의 기립을 실현할 수 있다.
당해 광확산 시트의 헤이즈값으로서는 78% 이상 93% 이하가 바람직하고, 80% 이상 90% 이하가 보다 바람직하다. 이러한 비교적 높은 헤이즈값을 가짐으로써 액정 표시 장치(1)의 정면 휘도는 더욱 높아진다. 또한 「헤이즈값」은 JIS-K-7105에 준거하여 측정된 값이다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 액정 표시 장치(1)는 종래의 수지 비즈의 굴절율보다 큰 고굴절율의 수지 비즈(51)를 포함하는 광확산 시트(31)를 가지고 있으므로, 사회가 요구하고 있는 추가적인 고휘도화를 실현하고 있다. 따라서, 본 실시형태의 액정 표시 장치(1)는 예를 들면 2인치 내지 22인치를 포함하는 다양한 크기의 고휘도 표시 장치로서 유용하다. 즉, 본 실시형태의 액정 표시 장치(1)는 휴대전화기, 스마트폰, 차재기, 게임기, 태블릿형 퍼스널컴퓨터, 모바일형 퍼스널컴퓨터, 노트형 퍼스널컴퓨터, 및 모니터 등의 표시 장치로서 유용하다.
(변형예)
또한, 상기 서술한 실시형태에서는 광학 유닛(23)은 제1 프리즘 시트(32)와, 제2 프리즘 시트(33)를 가진다. 그러나, 광학 유닛(23)은 프리즘 시트로서 제1 프리즘 시트(32)만을 가지고 있어도 된다. 또, 당해 광확산 시트는 스티킹 방지층을 가지고 있지 않아도 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는 백라이트 유닛(20)은 에지 라이트형의 백라이트 유닛이다. 그러나, 백라이트 유닛(20)은 직하형의 백라이트 유닛이어도 된다. 백라이트 유닛(20)이 직하형의 백라이트 유닛인 경우, 광학 유닛(23)이 프리즘 시트로서 제1 프리즘 시트(32)만을 가지고 있어도, 광선을 매우 크게 확산할 수 있다. 그 결과, 사회가 요구하고 있는 액정 표시 장치의 고휘도화를 실현할 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는 광원(21)은 복수개의 발광 다이오드를 직선 상에 늘어놓은 것이지만, 광원(21)은 봉형상의 냉음극관이어도 된다. 또, 상기 서술한 실시형태에서는 도광판(22)은 쐐기형이지만, 도광판(22)은 평판형이어도 된다. 이와 같이, 광원(21) 및 도광판(22)을 포함하는 백라이트 유닛(20)의 형태는 상기 서술한 형태에 한정되지 않는다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는 액정 표시 소자(10)는 이면측 반사 편광판(13)을 가지고 있지만, 액정 표시 소자(10)는 이면측 반사 편광판(13) 대신에 반사 기능을 가지지 않는 편광판을 가지고 있어도 된다.
(실시예)
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 서술하는데, 이 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되는 것은 아니다.
[실시예 1]
기재층으로서는 두께 100μm의 투명 폴리에틸렌테레프탈레이트제 필름을 사용했다. 광확산층용 폴리머 조성물로서는 바인더(아크릴폴리올 및 어덕트형의 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제) 100부, 수지제 비즈 50부, 및 용제로 이루어지는 폴리머 조성물을 사용했다. 각 조성의 배합량을 나타내는 부수는 고형분 환산의 질량비이다. 이 기재층 표면에 광확산층용 폴리머 조성물을 그라비어 코트법에 의해 5g/m2(고형분 환산) 적층함으로써 실시예 1의 광확산 시트를 얻었다. 상기 바인더의 굴절율은 1.49 상기 수지제 비즈는 현탁 중합으로 얻어진 가교 (메타)아크릴-스티렌계 공중합체를 주폴리머로서 포함하는 것을 사용했다. 이 수지 비즈의 굴절율은 1.56, 평균 입자 직경은 3.0μm(변동 계수 30%)였다.
[실시예 2~10]
표 1에 나타내는 굴절율의 바인더, 및 표 1에 나타내는 굴절율, 평균 입자 직경 및 부수의 수지 비즈를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 실시예 2~10의 광확산 시트를 얻었다.
[비교예 1]
수지 비즈로서, 현탁 중합으로 형성한 아크릴계 수지 비즈(굴절율 1.49)를 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 비교예 1의 광확산 시트를 얻었다.
[비교예 2]
수지 비즈의 배합량을 100질량부로 한 것 이외에는 상기 비교예 1과 마찬가지로 하여 비교예 2의 광확산 시트를 얻었다.
[비교예 3]
굴절율이 1.42의 바인더를 사용한 것 이외에는 상기 비교예 1과 마찬가지로 하여 비교예 3의 광확산 시트를 얻었다.
[특성의 평가]
상기 실시예 1~10의 광확산 시트 및 비교예 1~3의 광확산 시트를 사용하고, 이들 광확산 시트의 헤이즈값을 측정했다. 또, 이들 광확산 시트를 실제로 에지 라이트형 백라이트 유닛에 편입시키고, 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 이 백라이트 유닛은 상기 광확산 시트의 표면측에 2장의 프리즘 시트와 중첩시키고, 이 2장의 프리즘 시트가 서로의 능선이 교차하도록 배열설치시킨 구조로 했다. 또한, 상기 프리즘 시트는 (주)스미토모쓰리엠사제의 「BEF2-G2-MR-155」를 사용했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면 휘도는 실시예 1을 100.0%로 한 상대값으로 나타낸다.
Figure 112012028737701-pat00001
상기 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~10의 광확산 시트는 종래의 비즈를 사용한 비교예의 광확산 시트와 비교하여, 높은 헤이즈값 및 정면 휘도를 나타내고 있으며, 우수한 광학 특성을 가지고 있다.
본 발명의 광확산 시트, 광학 유닛 및 백라이트 유닛은 액정 표시 장치를 구성하는 부재로서 유용하다. 또, 본 발명의 액정 표시 장치는 휴대전화 및 퍼스널컴퓨터 등의 표시 장치로서 유용하다.
1…액정 표시 장치 10…액정 표시 소자
11…표면측 편광판 12…액정 셀
13…이면측 반사 편광판 20…백라이트 유닛
21…광원 22…도광판
23…광학 유닛 31…광확산 시트
32…제1 프리즘 시트 33…제2 프리즘 시트
41…기재층 42…광확산층
43…스티킹 방지층 51…수지 비즈
52…바인더

Claims (13)

  1. 투명한 기재층과,
    이 기재층의 표면에 적층되고, 바인더 중에 수지 비즈를 가지는 광확산층
    을 구비하는 광확산 시트로서,
    상기 바인더의 굴절율이 1.49 이상 1.51 이하이며,
    상기 수지 비즈의 굴절율이 1.52 이상 1.59 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 비즈의 굴절율로부터 상기 바인더의 굴절율을 감산한 값이 0.06 이상 0.08 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 비즈의 주폴리머가 (메타)아크릴계 모노머와 스티렌계 모노머의 공중합체인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 비즈의 바인더 100질량부에 대한 배합량이 40질량부 이상 230질량부 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  5. 제 1 항에 있어서, 헤이즈값이 78% 이상 93% 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 비즈의 평균 입자 직경이 2μm 이상 5μm 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 비즈가 다분산의 비즈인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  8. 제 1 항에 기재된 광확산 시트와,
    이 광확산 시트의 표면측에 중첩되는 1장의 프리즘 시트를 구비하고,
    상기 프리즘 시트의 굴절율이 1.50 이상인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  9. 제 1 항에 기재된 광확산 시트와,
    이 광확산 시트의 표면측에 중첩되는 2장의 프리즘 시트를 구비하고,
    이 2장의 프리즘 시트가 서로의 능선이 교차하도록 배열설치되고,
    이 2장의 프리즘 시트의 굴절율이 1.50 이상인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 프리즘 시트의 굴절율이 1.55 이상 1.70 이하인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  11. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광선이 입사하고, 입사한 상기 광선을 출사하는 도광판과,
    상기 도광판의 상측에 적층된 제 8 항 또는 제 9 항에 기재된 광학 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 기재된 백라이트 유닛과,
    상기 백라이트 유닛의 상기 프리즘 시트 위에 배치된 액정 표시 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 삭제
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