JP2007119735A - 熱拡散層、これを含むバックライトユニット及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトユニットにおいて、特に光源から反射シートに伝えられる熱を効果的に吸収し、拡散させる。
【解決手段】バックライトユニット２０２ｂは、光源３０２と、この光源３０２から放出された光を反射する反射シート３２０と、この反射シート３２０の一表面に形成された熱拡散層３２２と、を含んで構成され、熱拡散層３２２は、熱伝導物質と、この熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤及び５〜３０重量部の充填剤と、前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤と、を含む組成物で形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱拡散層、これを含むバックライトユニット及び表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置（Liquid Crystal Display device）は、印加電圧に伴う光の液晶透過率の変化を用いて各種装置で発生する電気的な情報を視覚情報に変化させて伝達する表示装置である。

このような液晶表示装置に組み込まれるＬＣＤ（以下「液晶パネル」という場合もある）は各種情報の表示素子でありながら、自らが発光（自発光）するものではない。そのため、ＬＣＤの画面全体を均一に明るくする別途の手段が必要となる。このような条件を満足する手段として、ＬＣＤ（液晶パネル）に背面から光を照射するバックライトユニット（Back Light Unit）が利用されている。

バックライトユニットは、光源が設けられる位置によって直下型方式（Direct-lighting）とエッジライト方式(Edge-light method)とに区分される。直下型方式では、光源がＬＣＤ（液晶パネル）の下方に配置され、エッジライト方式では、光源が導光板の側面に配置される。

ここで、エッジライト方式のバックライトについて説明する。エッジライト方式のバックライトユニットは、一般に、光源部、導光板、反射シート及び光学フィルムを含んで構成される。

光源部は、所定波長の光を発生させる一つ以上の光源及び光源反射板を含む。光源で発生された光は、反射体で構成された光源反射板及び反射シートによって反射される。反射された光は、その後、導光板全体にわたって均一に拡散される。

光学フィルムは、散光シート、プリズムシート及び保護シートを含む。かかる光学フィルムを構成する各要素の機能を簡単に説明すれば、次の通りである。

導光板内で均一に拡散された光は散光シートを通過する。この散光シートは導光板を通過した光を散光又は集光し、輝度を均一にし（均斉度を向上させ）、視野角を広くする。

散光シートを通過した光は、輝度が顕著に落ちるようになる。これを防止するためにプリズムシートが使用される。このプリズムシートは、散光シートから出射された光を屈折させて低い角度で入射される光を正面側に集中させて有効視野角範囲で輝度が高まるようにする。

保護シートは、プリズムシート上に設けられる。そして、プリズムシートの損傷を防止すると共に、該プリズムシートによって狭くなった視野角を広くする。なお、バックライトユニットの光源としては、主に冷陰極蛍光ランプ（以下「ＣＣＦＬ」という）などが使われてきた。

しかし、上記従来の構成では、液晶パネルの背面側に設けられるバックライトユニットが発光することによって、液晶表示装置の内部温度が増加し、また、バックライトユニットの光源であるＣＣＦＬの温度が８０℃〜９０℃にまで上昇してしまうという問題があった。

そして、このような問題は、バックライトユニットの効率を低下させると共に液晶表示装置の輝度を低下させる原因にもなっていた。

また、直下型方式のバックライトユニットでは、一般に、光源の下方に反射シートが配置される。このような構造では、光源から発生した熱の大部分が反射シートに伝えられることになるため、この伝えられた熱によって反射シートが過熱し、変形などが発生するおそれがあった。

さらに、バックライトユニットの構造などによって差はあるが、ＣＣＦＬ（光源）で発生した熱はバックライトユニットの前面に配置された液晶パネルに不均一に伝えられて液晶セル間に温度偏差を生じることがある。このような液晶セル間の温度偏差は、液晶セル間における応答速度差を誘発し、液晶表示装置の輝度偏差の原因ともなる。

一方、プラズマディスプレイパネル（以下「ＰＤＰ」という）は、一対のガラス基板の間に多数の放電セルが配置された構造の発光型表示素子であり、非発光型表示素子であるＬＣＤ（液晶パネル）とは異なり、別に光源を備える必要はない。

しかし、ＰＤＰでは、イメージを形成するために発光する放電セルが熱を生成し、これにより、ＰＤＰの温度が全体的に上昇してしまうことは一般によく知られている。これは、放電セルで生成された熱はガラス基板に伝達されるが、熱伝導率が低いというガラス素材の特性上、パネル面に平行した方向へと熱が伝えられにくいためである。

また、発光のために活性化された放電セルは、温度が著しく増加する反面、非活性な放電セルは、温度がそれほど増加しないので、イメージが生成される領域においてパネルの温度が部分的に上昇することがある。このような温度偏差は、これに影響を受ける放電セルの熱劣化（性能低下）を誘発しうる。

以上で説明したＬＣＤやＰＤＰ以外に、発光ダイオードや有機ＥＬ素子を用いた表示装置においても、上記のような熱による問題は発生し、このような熱による問題は装置の寿命や表示品質を悪化させる要因となる。

従って、このような表示装置（又は表示素子）において発生した熱を外部へ効果的に放出することのできる技術に対する要求は依然として高い。

本発明は、このような実情に着目してなされたものであり、表示装置等において発生する熱を効果的に吸収し、拡散させることを目的とする。

また、表示装置における光源温度の上昇を抑制し、また、表示パネル上での温度差を改善することによって表示装置の輝度を向上させることを目的とする。

さらに、光源から放出された光を反射する反射シートに伝えられる熱を効果的に吸収し、拡散させることのできる熱拡散層、これを含むバックライトユニット及び表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る熱拡散層用組成物は、熱伝導物質と、この熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤及び５〜３０重量部の充填剤と、前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係るバックライトユニットは、光源と、この光源から放出された光を反射する反射シートと、この反射シートの一表面に形成された熱拡散層と、を含んで構成され、前記熱拡散層は、熱伝導物質と、この熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤及び５〜３０重量部の充填剤と、前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤と、を含む組成物で形成されることを特徴とする。ここで、前記熱拡散層は、前記反射シートの前記光源とは反対側の面に形成されるのが望ましい。

さらに、本発明に係る表示装置は、光の透過率を変化させてイメージを表示する液晶パネルと、この液晶パネルに背面から光を照射するバックライトユニットと、を含んで構成され、前記バックライトユニットは、光源と、この光源から放出された光を反射する反射シートと、この反射シートの一表面に形成された熱拡散層と、を含み、前記熱拡散層は、熱伝導物質と、この熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤及び５〜３０重量部の充填剤と、前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤と、を含む組成物で形成されることを特徴とする。ここで、前記熱拡散層は、前記反射シートの前記光源とは反対側の面に形成されるのが望ましい。

本発明に係る熱拡散層用組成物は、これが設置された場所及びその近傍における熱を効果的に吸収し、拡散させることができる。このため、かかる組成物で形成された熱拡散層を用いることにより、例えば表示装置において発生した熱を吸収し、表示パネルの温度差を改善してその輝度を向上させることができる。特に、液晶表示装置における反射シートに上記熱拡散層を形成することにより、反射シートに伝えられた熱を効果的に吸収し、拡散させるので、光源温度の上昇を抑制して装置全体としての性能を向上できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る熱拡散層、これを含むバックライトユニット及び表示装置の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係るバックライトユニットを用いた液晶表示装置の断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る直下型方式のバックライトユニットの断面図、図３は、本発明の一実施形態に係るエッジライト方式のバックライトユニットの断面図である。

図１に示すように、液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device）は、液晶パネル（ＬＥＤ）２００と、バックライトユニット２０２とを含んで構成される。

液晶パネル２００は、印加電圧によって光の透過度を変化させてイメージを表示するものであり、下部偏光フィルム２０４、上部偏光フィルム２０６、下部基板２０８、上部基板２１０、カラーフィルタ２１２、ブラックマトリックス２１４、画素電極２１６、共通電極２１８、液晶層２２０及びＴＦＴアレイ２２２を含む。

カラーフィルタ２１２は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）のそれぞれに相当するカラーフィルタを含み、光が作用する場合に、レッド、グリーン又はブルーに相当するイメージを生成する。

ＴＦＴアレイ２２２は、スイッチング素子として画素電極２１６をスイッチングする。

共通電極２１８及び画素電極２１６は、外部から印加される所定電圧に応じて液晶層２２０の液晶分子を配列する。

液晶層２２０は、所定の液晶分子を含み、この分子が画素電極２１６と共通電極２１８と間の電圧差に応じて配列される。

その結果、以下のバックライトユニット２０２から提供される光が液晶層２２０の分子配列に対応してカラーフィルタ２１２に入射される。

バックライトユニット２０２は、液晶パネル２００の下方（背面）に配置され、液晶パネル２００に背面から所定の光、例えば、白色光を提供（照射）する。

ここで、上述したように、バックライトユニットには、光源が液晶パネルの下に位置する直下型方式と、光源が導光板の側面に位置するエッジライト方式とがあるが、本実施形態に係る液晶表示装置では、直下型方式とエッジライト方式のいずれのバックライトユニットも使用することができる。

まず、直下型方式のバックライトユニットを説明する。図２に示すように、直下型方式のバックライト２０２ａは、光源３０２、透明アクリルプレート３１０、反射シート３２０、熱拡散層３２２及び光学フィルム３３０を含む。

光源３０２は、複数の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の集合体として形成される。このＣＣＦＬは非常に明るい白色光を提供することができる。

但し、これに限るものではなく、ＣＣＦＬ以外にも、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）や外部電極蛍光ランプ（External Electrode Fluorescent Lamp：ＥＥＦＬ）などを光源３０２として使用してもよい。

なお、ＬＥＤを光源として用いた場合、ＬＥＤは赤色、緑色及び青色で構成されるか、あるいは、白色光の単色で構成される。ＬＥＤを光源として用いると、バックライトユニットの小型化及び光の効率性を向上させながら、光の均一性を保持することができるという利点がある。

また、ＥＥＦＬは、ＣＣＦＬに比べて、輝度特性に優れており、電極が外部にありながら、並列で作動するので有利である。特に、ＥＥＦＬは、既存の光源で必要としていたインバータの数を削減することができ、部品コスト及び液晶表示モジュールの重量を低減できるという利点がある。

反射シート３２０は、光源３０２の下方に配置され、光源３０２からの光を透明アクリルプレート３１０の全面に反射する役割を果たす。かかる反射シート３２０は、例えば、ＳＵＳ、Ｂｒａｓｓ（黄銅）、アルミニウム、ＰＥＴなどからなるシートに銀（silver）をコーティングし、また、たとえ熱が発生したとしても長時間にわたる吸熱による変形を防ぐためにチタンをコーティングして製作される。また、ＰＥＴのような合成樹脂シートに光を散乱させるための気泡を分散させることによって製作されたものであってもよい。

また、反射シート３２０に代えて光源３０２の下方に光源反射板（図示せず）が配置し、この光源反射板によって光源３０２からの光を散光シート３３２に入射させることによって、光効率を向上させるように構成してもよい。この場合、光源反射板が反射シートに相当することとなり、該光源反射板は、反射性の高い物質で構成される。また、その表面に銀（Ａｇ）をコーティングしてもよい。

一方、発光プロセスの間、光源３０２から発生する熱は、その下方に配置される反射シート３２０に伝えられる。

このため、反射シート３２０の下部表面（光源とは反対側の面）に熱拡散層３２２を形成し、反射シート３２０に伝えられた熱を吸収し、放出（拡散）させるようにする。この熱拡散層３２２については後述する。

透明アクリルプレート３１０は、光源３０２から入射する光を通過させる。この透明アクリルプレート３１０は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等によって構成されるが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製のものが好ましい。

直下型方式のバックライトユニット２０２ａは、エッジライト方式のものと異なり、複数の光源３０２が液晶パネル２００の下に配置されるので、光源３０２から発生された輝線が液晶パネル２００上に一定のパターンで現れるようになる。

透明アクリルプレート３１０には、所定のパターンが形成されており、光源３０２から発生された輝線を除去しながら、光を通過させるようになっている。但し、本実施形態に係るバックライトユニット２０２ａでは、そのようなパターンが形成されていない透明アクリルプレートが使用されていてもよい。

光学フィルム３３０は、散光シート３３２、プリズムシート３３４、保護シート３３６及び反射型偏光フィルム３３８を含む。

散光シート３３２は、入射する光を散光又は集光し、輝度を均一にし、視野角を広くする。

散光シート３３２を通過した光は、輝度が急激に落ちるようになるが、これを防止するためにプリズムシート３３４が用いられる。このプリズムシート３３４は、散光シート３３２により散光又は集光された光の一部を保護シート３３６方向に集光させ、残りの光を散光シート３３２方向に反射させる。

保護シート３３６は、プリズムシート３３４上に配置され、プリズムシート３３４の損傷を防止するとともに、プリズムシート３３４によって狭くなった視野角を広くする機能をする。

反射型偏光フィルム３３８は、保護シート３３６により散光された光の一部を光源３０２方向に反射し、残りの光は液晶パネル２００に提供する。すなわち、反射型偏光フィルム３３８は、特定の偏光のみを通過させ、他の偏光は反射する役割を果たす。

例えば、反射型偏光フィルム３３８は、保護シート３３６によって散光された光のうち、縦波（Ｐ波）を透過し、横波（Ｓ波）は透明アクリルプレート３１０方向に反射する。

反射型偏光フィルム３３８で反射された横波は、反射シート３２０で再び反射される。この場合、光の物理的特性上、上記再反射された光は縦波及び横波を含むことになる。すなわち、反射型偏光フィルム３３８によって反射された横波は、反射シート３２０によって再び反射されることによって横波と縦波を含む光に変化する。

次に、この変化した光は、散光シート３３２、プリズムシート３３４及び保護シート３３６を通過して反射型偏光フィルム３３８に再び入射される。

その結果、上記変化した光のうち、縦波は反射型偏光フィルム３３８を透過し、横波は散光シート３３２方向に反射される。続いて、この反射された光は、また反射シート３２０によって反射されて縦波と横波を含む光に変化する。

ここで、保護シート３３６及び反射型偏光フィルム３３８は、上述したように両方を使用してもよいが、いずれか一つを選択的に使用してもよい。

バックライトユニット２０２ａは、以上のような過程を繰り返すことによって光の効率を向上させる。

次に、エッジライト方式のバックライトユニットを説明する。図３に示すように、エッジライト方式のバックライトユニット２０２ｂは、光源部３００、導光板３４０、反射シート３２０、熱拡散層３２２及び光学フィルム３３０を含む。

光源部３００は、一つ以上の光源３０２及び光源反射板３０４を含む。

光源３０２は、所定波長の光を発生する。なお、すでに直下型方式のバックライト２０２ａにおいて説明したように、光源３０２は、ＣＣＦＬ、ＬＥＤ又はＥＥＦＬのいずれが使用されていてもよい。

光源反射板３０４は、光源３０２から発生された光を導光板３４０側に反射し、導光板３４０に入射される光の量を増大させる。

光源３０２によって発生された光は、光源反射板３０４及び反射シート３２０によって反射され、その後、反射された光は導光板３４０全体に均一に拡散される。

反射シート３２０は、光源部３００の下方に配置され、一方（一端側）の光源部３００に対応する位置から他方（他端側）の光源部３００に対応する位置まで延びている。この反射シート３２０は、光源３０２からの光（光源反射板３０４で反射された光を含む）を導光板３４０へと反射する役割を果す。この反射率を高めるために、アルミニウムなどで構成された基材上に銀（Ａｇ）をコーティングし、熱発生時にその変形等を防止するため、チタンをコーティングしていてもよい。

エッジライト方式においても直下型方式と同様に、発光プロセスの間、光源３０２から発生される熱は、その下方に配置される反射シート３２０に伝えられる。

このため、反射シート３２０の下部表面（光源とは反対側の面）に熱拡散層３２２を形成し、反射シート３２０に伝えられた熱を吸収し、放出（拡散）させるようにする。なお、上述したように、反射シート３２０は、両端の光源部３００に対応する位置まで延びて形成されており、熱拡散層３２２は、この反射シート３２０の下部表面の全体に形成される。但し、これに限るものではなく、反射シート３２０の下部表面に部分的に熱拡散層３２２を形成してもよい。なお、かかる熱拡散層３２２については後述する。

光学フィルム３３０は、散光シート３３２、プリズムシート３３４、保護シート３３６及び反射型偏光フィルム３３８を含む。

導光板３４０内に均一に拡散された光は、散光シート３３２を通過する。散光シート３３２は、導光板３４０を通過した光を散光又は集光して輝度を均一にし、視野角を広くする。

ここで、プリズムシート３３４、保護シート３３６及び反射型偏光フィルム３３８の構造及び特性については、上記直下型方式のバックライトユニット２０２ａと同じであるので、ここでの説明は省略する。

次に、液晶表示装置の表示動作を説明する。まず、図１において、バックライトユニット２０２は、白色の平面光を液晶パネル２００に提供する。

次いで、ＴＦＴアレイ２２２が画素電極２１６をスイッチングする。

続いて、画素電極２１６と共通電極２１８と間に所定の電圧差が印加され、その結果、液晶層２２０がレッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ及びブルーカラーフィルタにそれぞれ対応して配列される。

この場合、バックライトユニット２０２から提供（照射）された平面光は、液晶分子が配列された液晶層２２０を通過しながら光量が調節され、この光量が調節された平面光がカラーフィルタ２１２に提供される。

その結果、カラーフィルタ２１２は所定の階調でイメージを具現する。より詳細には、レッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ及びブルーカラーフィルタが一画素（ピクセル）を形成し、各ピクセルは、レッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ及びブルーカラーフィルタを通過した光の組み合せによって所定イメージを具現する。

次に、熱拡散層３２２について説明する。本実施形態においては、この熱拡散層３２２は反射シート３２０の一表面に形成され、該反射ソート３２０に伝えられた熱を効果的に吸収し、拡散（放出）させるものとして用いているが、これに限るものではなく、同様の目的で様々な物に適用できるものである。すなわち、熱拡散層３２２は、その設置場所及び近傍における熱を吸収し、拡散させるために、各種装置に搭載できるものである。

図４は、本実施形態における反射シートと熱拡散層との関係を示した斜視図である。

図４に示すように、熱拡散層３２２は、反射シート３２０の下部表面に形成され、反射シート３２０に伝えられた熱を吸収し、拡散させる。より詳しくは、反射シート３２０の光源３０２とは反対側の面に所定の組成物（熱拡散層用組成物）を塗布し、これを乾燥させることによって熱拡散層３２２を形成する。

この熱拡散層３２２は、熱伝導性に優れ、反射シート３２０に伝えられた熱を効果的に吸収し、拡散させることができる。また、熱拡散層３２２は、光源３０２から発生した熱を効果的に吸収し、光源３０２の温度が過度に増加するのを防止することができる。

これにより、液晶表示装置を長時間駆動しても、光源３０２はその最も効率のよい温度を保持することができる。

一方、液晶パネル２００面の温度は、高輝度で発光するセル領域が部分的に増加し、これにより、液晶パネル２００において温度差が生じる。このような温度差は、液晶の応答速度差をもたらすこととなり、液晶表示装置の輝度低下の原因となる。

しかし、本実施形態では、反射シート３２０の下部表面に形成された熱拡散層３２２が液晶パネル２００で発生した熱をも効果的に吸収し、液晶パネル２００の温度を均一に維持するように作用する。

このように、熱拡散層３２２は、光源３０２の温度上昇を抑制するとともに、液晶パネル２００の温度の均一化を図り、液晶表示装置の性能が低下することを防止する。

熱拡散層３２２は、反射シート３２０に伝えられた熱を吸収し、装置の外部へ放出させる機能を十分に発揮するために、熱伝導性に優れた物質（熱伝導物質）で製造される。この熱伝導物質として、黒鉛粉末（graphite powder）、金属粉末（metal powder）又はその混合粉末を用いることができる。なお、金属粉末としては、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末又はこれらを適宜組み合わせて混合した混合粉末などがある。その中でも、黒鉛粉末を用いることが望ましいが、その物理的特性上、黒鉛粉末だけからなる熱拡散層３２２は容易に破損してしまうおそれがある。このことは、程度に差はあるものの、金属粉末を用いた場合でも同様である。

そこで、これを防止するため、本実施形態においては、熱拡散層３２２を形成するための組成物は、熱伝導物質としての黒鉛粉末、結合剤、硬化剤及び充填剤を含む液体混合物とする。さらに好ましくは、この液体混合物に分散剤及び溶媒が含まれる。

また、液体混合物にレベリング剤、湿潤剤、多価塩基酸及び酸無水物のうちの少なくとも一つの添加剤がさらに含まれていてもよい。

より具体的には、熱拡散層３２２を形成するための液体混合物（組成物）は、熱伝導物質としての黒鉛粉末と、この黒鉛粉末１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤及び５〜３０重量部の充填剤と、上記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤とを含む。

さらに好ましくは、熱拡散層３２２を形成するための液体混合物（組成物）は、熱伝導物質としての黒鉛粉末と、この黒鉛粉末１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤、５〜３０重量部の充填剤、０．１〜１０重量部の溶媒及び０．１〜１０重量部の分散剤と、上記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤を含む。

ここで、上記結合剤としては、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などのように、熱伝導性及び耐熱性に優れた材料が好ましい。

さらに詳しくは、上記結合剤は、カルボキシル末端基を有するポリエステル樹脂、ヒドロキシル末端基を有するポリエステル樹脂、オキシラン官能基を有するエポキシ樹脂、カルボキシル末端基を有するアクリル樹脂、ヒドロキシル末端基を有するアクリル樹脂、ＧＭＡ末端基を有するアクリル樹脂及びウレタン樹脂よりなる群から選択される一つ以上の物質からなる。

上記結合剤は、黒鉛粉末（粒子）を一体化させる。従って、熱拡散層３２２に外部衝撃が加えられても上記結合剤によって黒鉛粉末（粒子）の結合が解除されないので、熱拡散層３２２が容易に壊れてしまうことはない。

上記結合剤として使われる物質の一例であるポリウレタンの物理的化学的特性は次の通りである。

ポリウレタンは、分子内にウレタン結合−ＯＣＯＮＨ−を有する高分子化合物であって、弾性を有し、ウレタンゴム・合成繊維・接着剤・塗料・ウレタンフォーム及び自動車バンパーなど最近にその利用範囲が拡大されつつある。

一般には、ジオール（１，４−ブタンジオール等）とジイソシアネート（ジフェニルメタンジイソシアネート等）の添加重合によって製造される。ウレタンゴムの用途としては、ジオールとしてポリエチレングリコール、ポリプロフィレングリコールのようなポリエーテルジオールや末端ジオールの脂肪族ポリエステルが用いられる。ウレタンフォームの用途としては、トリイソシアネートを添加して熱硬化性にする場合が多い。

一方、上記硬化剤は、反射シート３２０に塗布等された上記液体混合物（組成物）が容易に乾燥して、硬化できるようにする。上記硬化剤は、オキシラン基を有するエポキシ樹脂硬化剤、オキシラン基を有するＴＧＩＣ（トリグリシジルイソシアヌレート）硬化剤、イソシアネート基を有する硬化剤、ブロッキング化されたイソシアネート基を有する硬化剤、カルボキシル末端基を有する硬化剤及びエポキシドと無水物反応基を含む脂肪族と芳香族硬化剤よりなる群から選択される一つ以上の硬化剤からなる。

上記充填剤は、熱拡散を手助けする物質であり、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ、ＢＮ及びＡｇコートされたＣｕよりなる群から選択される一つ以上の物質からなる。

ここで、Ｃｕは、上記組成物を作る時に酸化されやすい。Ｃｕが酸化されると、組成物の性能が低下するおそれがあるので、Ｃｕを充填剤として用いる場合には、Ａｇでコーティングされたものを用いる。なお、上記物質の中でも、充填剤としてＢＮを用いることが好ましい。

上記分散剤は、ポリアミンアミド系、燐酸エステル系、ポリイソブチレン、オレイン酸、ステアリン酸、魚油、ポリカルボン酸のアンモニウム塩及びナトリウムカルボキシメチルよりなる群から選択される一つ以上の物質からなる。

上記溶媒は、メチルエチルケトン、エタノール、キシレン、トルエン、アセトン、トリクロロエタン、ブタノール、ＭＩＢＫ、ＥＡ、ブチルアセテート、シクロヘキサノン、水、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びその混合物よりなる群から選択される一つ以上の物質からなる。

上記レベリング剤は、ポリアクリレート系レベリング剤を用いてもよい。このレベリング済は、上記結合剤１００重量部に対して０〜２０重量部が使用されるのが好ましい。

上記湿潤剤は、湿潤作用を増進するために設計され、界面活性剤として使用される。本実施形態では、特に制限されないが、湿潤剤は、ベンゼン、トルエン、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、ブチンジオール、ブテンジオール、プロパルギルアルコール、ホルマリン、クマリン、チオ尿素、カルボン酸、アクロレイン、アセチレン誘導体、エチレン、サッカリン、アリルスルホネート、トリ-エタノールアミン、ヘキサメチレンテトラミン、エピクロロヒドリン、バニリン、リコリス、ニカワ、ゼラチン、グルコース、デキストリン、アラビアガム、β−ナフトール、ポリアクリルアミド、ヨウ素化合物、ポリエチレングリコール、クレゾールスルホン酸、アミンアルデヒド基、チオ硫酸ナトリウム、炭酸塩、アセチレン酸ソーダ、カリウム、ロート油、ペプトン、チオカボネート、ヤヌスグリーン、メルカプト化合物、ビス（ナトリウムスルホノプロピルジスルフィド）、プロピレングリコール基、硫黄化合物、及びその混合物よりなる群から選択される一つ以上であるのが好ましい。このような湿潤剤は、上記結合剤１００重量部に対して０〜２０重量部が使用されるのが好ましい。

上記多価塩基酸は、フタル酸無水物、マレイン酸無水物及びアジピン酸のような公知の多価塩基酸であってもよい。また、この多価塩基酸は、上記結合剤１００重量部に対して０〜２０重量部が使用されるのが好ましい。

上記酸無水物は、代表的には（ＲＣＯ）_２Ｏ（カルボン酸無水物）である。本実施形態では、一種類のカルボン酸が脱水し縮合された無水物、二種類のカルボン酸が縮合された混合酸無水物、及び二塩基酸から二つのカルボキシル基が脱水された環状の無水物である。また、上記酸無水物は、炭酸、硫酸、燐酸、酢酸、及び安息香酸から選択される一つ以上の物質であってもよい。つまり、上記酸無水物は、有機酸であっても無機酸であってもよい。この酸無水物は、上記結合剤１００重量部に対して０〜２０重量部が使用されるのが好ましい。

以上のような組成物で形成された熱拡散層３２２は、熱安定性、機械的性質（延性及び引張強度）だけでなく、熱伝導性にも優れている。従って、この熱拡散層３２２は、反射シート３２０の熱を効果的に吸収し、放出することができる。

ところで、このような熱拡散層３２２は、液晶表示装置に限らず、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）や有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）などを用いた表示装置に適用されてもよいことは当然である。

次に、熱拡散層３２２が形成された反射シート３２０の性能を確認するために実験の結果を説明する。

図５は、熱拡散層が形成された反射シート（実施例１，２）と、これらと比較する熱拡散層が形成されていない反射シート（比較例１，２）の構成を示した断面図（但し、図４とは上下が逆になっている）であり、これらを用いて実験を行った。実験結果の概要を下記表に示す。

まず、図５において、実施例１は、厚さが１５０μｍのデュポン（DUPONT）社のＵＸ−１５０反射シートの下面に１４２μｍの厚さの熱拡散層を形成したものである。

実施例２は、厚さが１５０μｍのデュポン社のＵＸ−１５０反射シートの下面に熱拡散層を形成し、この形成した熱拡散層をローラで圧延（Calendering）して最終的に５０μｍの厚さとしたものである。

なお、実施例１及び実施例２では、遮蔽層が形成されていない。また、実施例１及び実施例２で用いた熱拡散層組成物は、黒鉛粉末１００重量部に対して２５重量部の結合剤、１５重量部の充填剤及び０．５重量部の分散剤と、上記結合剤１００重量部に対して１０重量部の硬化剤とからなる。

なお、結合剤としてアクリル樹脂が、充填剤としてＡｌが、硬化剤としてＮｉｐｏｌｙ社のＧＳＣ−０４１が用いられた。

一方、比較例１は、厚さが１８８μｍのＲＰ−１０反射シートの下面に３０μｍの厚さの遮蔽層を形成したものである。この遮蔽層は、顔料（ＴｉＯ_２）、アクリル樹脂及び硬化剤で形成されており、バックライトユニット２０２のフレームが外部に露出されることを防止するために用いられる。

また、比較例２は、厚さが１５０μｍのデュポン社のＵＸ−１５０反射シートの下面に１００μｍの厚さの黒鉛シートを接着したものである。この比較例２には遮蔽層が形成されていない。

実験では、まず、以上のように構成された実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２のそれぞれの反射シートをバックライトユニットに取り付け、これを組み込んだ液晶表示装置を予め設定された時間だけ駆動させる。

その後、各反射シートが取り付けられた液晶表示装置の輝度特性、バックライトユニットの光源温度の冷却程度、反射シートの冷却効率及び温度拡散効率を評価した。

図６、図７は、上記各反射シートの冷却状態を示すものであり、具体的には、図６は、反射シートの温度分布を示し、図７は、光源の温度を示している。

まず、反射シートに伝えられた熱が外部に放出される程度を評価した結果を説明する。

反射シートの一端と他端と間の温度差が小さいほど、より具体的には、光源側の端部とこれとは反対側の端部との温度差が小さいほど、反射シートに伝えられた熱が効果的に吸収され、拡散されたと判断できる。また、光源の温度が低いほど、光源で発生された熱が効果的に外部に放出され、光源の効率が増加するようになる。

図６は、バックライトユニットの上部から見た光源と反射シートとの温度状態を示したものであり、光源は下端側に配置されている。なお、右側にある棒グラフは、カラー画像（実際の図６）において、分布した各色相に該当する温度を示しており、ここでは、温度が高いほど赤色を帯び、温度が低いほど青色を帯びるようになっている。

図６に示すように、比較例１及び比較例２では、光源の周囲（図中の破線で示す領域）の大部分が高温（濃い赤色）になっており、反射シートは、光源から遠ざかるほど低温（濃い青色）になっていることが確認された。一方、実施例１及び実施例２では、光源の周囲の大部分が比較例１及び比較例２に比べて低温（薄い赤色又は黄色）になっている。また、反射シートは、比較例１及び比較例２に比べて、全体にわたって濃度が低く（比較的薄い青色に）なっており、温度が低く、かつ光源側の端部（下端）から、これとは反対側の端部（上端）までの温度差が小さくなっている。

このように、比較例１及び比較例２に比べて、実施例１及び実施例２の方が光源と反射シートとの間の温度差が大きいことが確認された。これは、実施例１及び実施例２においては、光源で発生した熱が反射シートによって効率よく拡散され、光源の冷却がより良く行われることを示している。

実際、図７に示すように、比較例１の光源温度は４０．３℃、比較例２の光源温度は３５．９℃であるのに対し、実施例１及び実施例２の光源温度は３４．７℃であった。すなわち、実施例１及び実施例２の光源温度の方が、比較例１及び比較例２の光源温度に比べて低いことが分かる。これにより、光源の効率が、比較例１及び比較例２よりも、実施例１及び実施例２の方が優れていることが分かる。

なお、図６、図７に示すように、黒鉛シートが付着された比較例２は、このような熱吸収体がない比較例１に比べて熱放出特性が優れていると言える。しかし、これよりも熱拡散層が形成された実施例１及び実施例２における熱放出特性がさらに優れている。

これは、実施例１及び実施例２の反射シートの下面に形成された熱拡散層が反射シートに伝えられた熱を吸収し、効率よく外部に放出させるからである。

次に、反射シート３２０に伝えられた熱が拡散される程度を評価した実験結果を説明する。

図８、図９は、上記各反射シートの温度拡散状態を示すものであり、光源からの距離に応じた各反射シートの温度を示している。

図８は、バックライトユニットの上部から見た光源と反射シートの温度分布を示しており、光源は下端側に配置されている。なお、右側にある棒グラフは、カラー画像において（実際の図８）、分布した各色相に該当する温度を示すもので、ここでは、温度が高いほど青色を帯び、温度が低いほど黄色を帯びるようになっている。

図８、図９を参照すれば、比較例１及び比較例２では、光源と隣接する領域（図８において濃度が高い部分：実際には青色）と、光源から離れた領域（濃度が低い部分：実際には黄色）との濃度差が大きく、反射シート上の温度差が大きいことが分かる。一方、実施例１及び実施例２では、光源から離れるにしたがって徐々に濃度が低くなっており（実際には、青色→橙色→黄色）、比較例１及び比較例２に比べて、反射シート上の温度差が小さいことが分かる。

これは、実施例１及び実施例２においては、反射シートの下面に形成された熱拡散層が光源で発生した熱を吸収し、これを周辺領域に伝達することを示している。また、このことは、その上方に配置される液晶パネルの部分的、局部的な領域で発生した熱も吸収し、これを周辺領域に伝達することをも意味する。この結果、実施例１及び実施例２のように、熱拡散層が形成されたバックライトユニットを組み込んだ液晶表示装置においては、光源の温度上昇を抑制されると共に液晶パネルの温度が均一化される。

図１０は、上記各反射シートを用いた場合の液晶表示装置の輝度特性を示している。

図１０に示すように、比較例１の反射シートが取り付けられた場合の輝度を１００％としたときに、比較例２の反射シートが取り付けられた場合の輝度が１０６．３％、実施例１の反射シートが取り付けられた場合の輝度が１０８％、実施例２の反射シートが取り付けられた場合の輝度が１０７％であった。つまり、比較例１の反射シートの場合に比べて、比較例２の反射シートの場合に輝度が向上しており、この比較例２の反射シートの場合よりも実施例１及び実施例２の反射シートの場合にさらに輝度が向上していることが分かる。

このように、熱拡散層が形成された反射シートを用いることによって、液晶表示装置の輝度が向上されることが分かる。

上記実験の結果、反射シート３２０の下面に熱拡散層３２２を形成した場合（実施例１及び実施例２）、このような熱拡散層３２２を形成しない場合（比較例１及び比較例２）に比べて、冷却、熱拡散及び輝度特性が向上することが確認された。

以上で説明した実施形態は、本発明の例示の目的のために開示されたものであり、当業者であるならば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更及び付加は本発明の範囲に属するものである。

本発明の好ましい実施形態に係るバックライトユニットを用いる液晶表示装置の断面図である。 本発明の好ましい実施形態に係る直下型方式のバックライトユニットの断面図である。 本発明の好ましい実施形態に係るエッジライト方式のバックライトユニットを図示した断面図である。 本発明の好ましい実施形態における反射シートと熱拡散層との関係を図示した斜視図である。 実験に用いた各反射シートの構成を図示した断面図である。 光源と各反射シートの温度分布を示す図である。 光源の温度を示す図である。 光源と各反射シートの温度分布を示す図である。 光源からの距離に応じた各反射シートの温度を示す図である。 各反射シートを用いた液晶表示装置に輝度特性を示す図である。

符号の説明

２００ 液晶パネル
２０２ バックライトユニット
３０２ 光源
３２０ 反射シート
３２２ 熱拡散層

Claims (27)

1. 熱伝導物質と、
   前記熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤と、
   前記熱伝導物質１００重量部に対して５〜３０重量部の充填剤と、
   前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤と、
   を含むことを特徴とする熱拡散層用組成物。
2. 前記熱伝導物質は、黒鉛粉末（graphite powder）及び金属粉末（metallic powder）よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
3. 前記熱伝導物質は、黒鉛粉末（graphite powder）であることを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
4. 前記金属粉末は、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末及びその混合物よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の熱拡散層用組成物。
5. 前記熱伝導物質１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分散剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
6. 溶媒と、
   レベリング剤、湿潤剤、多価塩基酸及び酸無水物のうちの少なくとも一つの添加剤と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
7. 前記結合剤１００重量部に対して、０〜２０重量部のレベリング剤、０〜２０重量部の湿潤剤、０〜２０重量部の多価塩基酸及び０〜２０重量部の酸無水物をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
8. 前記結合剤は、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
9. 前記ポリエステル樹脂は、カルボキシル末端基又はヒドロキシル末端基を有するポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の熱拡散層用組成物。
10. 前記エポキシ樹脂は、オキシラン官能基を有するエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の熱拡散層用組成物。
11. 前記アクリル樹脂は、カルボキシル末端基、ヒドロキシル末端基又はＧＭＡ（グリシジルメタクリレート）末端基を有するアクリル樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の熱拡散層用組成物。
12. 前記充填剤は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ、ＢＮ及びＡｇコートされたＣｕよりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
13. 前記硬化剤は、オキシラン基を有するエポキシ樹脂硬化剤、オキシラン基を有するＴＧＩＣ（トリグリシジルイソシアヌレート）硬化剤、イソシアネート基を有する硬化剤、ブロッキング化されたイソシアネート基を有する硬化剤、カルボキシル末端基を有する硬化剤及びエポキシドと無水物反応基を含む脂肪族と芳香族硬化剤よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の熱拡散層用組成物。
14. 前記分散剤は、ポリアミンアミド系、燐酸エステル系、ポリイソブチレン、オレイン酸、ステアリン酸、魚油（fish oil）、ポリカルボン酸のアンモニウム塩及びナトリウムカルボキシメチルよりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の熱拡散層用組成物。
15. 前記溶媒は、メチルエチルケトン、エタノール、キシレン、トルエン、アセトン、トリクロロエタン、ブタノール、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）、ＥＡ（エチルアセテート）、ブチルアセテート、シクロヘキサノン、水、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びその混合物よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載の熱拡散層用組成物。
16. 前記レベリング剤は、ポリアクリレート系物質であることを特徴とする請求項６に記載の熱拡散層用組成物。
17. 前記湿潤剤は、ベンゼン、トルエン、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、ブチンジオール、ブテンジオール、プロパルギルアルコール、ホルマリン、クマリン、チオ尿素、カルボン酸、アクロレイン、アセチレン誘導体、エチレン、サッカリン、アリルスルホネート、トリ−エタノールアミン、ヘキサメチレンテトラミン、エピクロロヒドリン、バニリン、リコリス、ニカワ、ゼラチン、グルコース、デキストリン、アラビアガム、β−ナフトール、ポリアクリルアミド、ヨウ素化合物、ポリエチレングリコール、クレゾールスルホン酸、アミンアルデヒド基、チオ硫酸ナトリウム、炭酸塩、アセチレン酸ソーダ、カリウム、ロート油、ペプトン、チオカボネート、ヤヌスグリーン、メルカプト化合物、ビス（ナトリウムスルホノプロピルジスルフィド）、プロピレングリコール基、硫黄化合物、及びその混合物よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載の熱拡散層用組成物。
18. 前記多価塩基酸は、フタル酸無水物、マレイン酸無水物及びアジピン酸よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載の熱拡散層用組成物。
19. 前記酸無水物は、炭酸、硫酸、燐酸、酢酸、及び安息香酸よりなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載の熱拡散層用組成物。
20. 光源と、
    前記光源から放出された光を反射する反射シートと、
    前記反射シートの一表面に形成された熱拡散層と、を含んで構成され、
    前記熱拡散層は、
    熱伝導物質と、
    前記熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤と、
    前記熱伝導物質１００重量部に対して５〜３０重量部の充填剤と、
    前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤と、
    を含む組成物で形成されることを特徴とするバックライトユニット。
21. 前記組成物は、
    前記熱伝導物質１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分散剤をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のバックライトユニット。
22. 前記組成物は、
    溶媒と、
    レベリング剤、湿潤剤、多価塩基酸及び酸無水物のうちの少なくとも一つの添加剤と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のバックライトユニット。
23. 光の透過率を変化させてイメージを表示する液晶パネルと、
    前記液晶パネルに背面から光を照射するバックライトユニットと、を含んで構成され、
    前記バックライトユニットは、
    光源と、
    前記光源から放出された光を反射する反射シートと、
    前記反射シートの一表面に形成された熱拡散層と、を含み、
    前記熱拡散層は、
    熱伝導物質と、
    前記熱伝導物質１００重量部に対して１０〜４０重量部の結合剤と、
    前記熱伝導物質１００重量部に対して５〜３０重量部の充填剤と、
    前記結合剤１００重量部に対して５〜４０重量部の硬化剤と、
    を含む組成物で形成されることを特徴とする表示装置。
24. 前記組成物は、前記熱伝導物質１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分散剤をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の表示装置。
25. 前記組成物は、
    溶媒と、
    レベリング剤、湿潤剤、多価塩基酸及び酸無水物のうちの少なくとも一つの添加剤と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の表示装置。
26. 前記熱拡散層は、前記反射シートの前記光源とは反対側の面に形成されることを特徴とする請求項２３に記載の表示装置。
27. 前記熱拡散層は、前記反射シートの前記光源とは反対側の面に塗布された前記組成物を圧延して形成することを特徴とする請求項２６に記載の表示装置。