JP2009229713A

JP2009229713A - 含気泡光拡散シートおよびバックライト装置

Info

Publication number: JP2009229713A
Application number: JP2008073849A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 彰田中
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】気泡層のシート厚さ方向の位置を調整したり、シート厚さ方向の複数個所に気泡層を形成したりすることにより、光透過性および光拡散性を調整することができる含気泡光拡散シートを提供する。
【解決手段】単層の樹脂シート２からなり、厚さ方向の１箇所または複数箇所に気泡が面方向に沿って存在する気泡層４が形成され、前記気泡の平均径が１０〜６０μｍである含気泡光拡散シートとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイのバックライトや電飾看板などに用いられる光拡散シートに関する。

液晶ディスプレイのバックライトや電飾看板では、光源からの光を均一にして輝度ムラをなくす目的で、光出射面に光拡散板や光拡散シートが用いられている。光拡散板、光拡散シートの多くは、樹脂中に無機微粒子や有機微粒子を分散させたものである。また、樹脂と微粒子との密着性の悪さや屈折率差の限界から、樹脂中に気泡を分散させた光拡散板、光拡散シートも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来、上述した樹脂中に気泡を分散させた光拡散板、光拡散シートにおいて、光透過性および光拡散性は、シートの厚さ、気泡の含有量などで調整されている。しかし、光透過性と光拡散性とは二律背反の関係にあり、上記の調整法では両特性を向上させることは非常に困難であった。

また、特許文献２では、シート中の一方の表面付近のみに気泡を形成させたポリカーボネートフィルムが提案され、このポリカーボネートフィルムはバックライト光源の拡散パネル材料として使用できることが示されている。しかし、特許文献２の技術は、意図的にシート厚さ方向の気泡位置を調整したり、シート厚さ方向の複数個所に気泡を形成したりすることにより、光透過性および光拡散性を調整するものではない。

特開２００４−２７１５６８号公報特開２００４−２８５３０９号公報

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、気泡層のシート厚さ方向の位置を調整したり、シート厚さ方向の複数個所に気泡層を形成したりすることにより、光透過性および光拡散性を調整することができる含気泡光拡散シートを提供することを目的とする。

本発明者は、前述した課題を解決する方法を鋭意検討した結果、単層シートの厚さ方向の１箇所または複数箇所に気泡層を偏在させた場合、この気泡層の偏在や気泡径によってシートの光透過性および光拡散性を調整できることを見出した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、下記（１）〜（５）に示す含気泡光拡散シートおよびバックライトを提供する。
（１）単層の樹脂シートからなり、前記樹脂シートの厚さ方向の１箇所または複数箇所に層状に形成された気泡層を有し、前記気泡の平均径が１５〜６０μｍであることを特徴とする含気泡光拡散シート。
（２）前記気泡層は、シートの表層近傍および厚さ方向中央近傍から選ばれる１箇所または複数箇所に形成されていることを特徴とする（１）の含気泡光拡散シート。
（３）前記気泡層の合計厚さが、シート厚さの１５〜８０％であることを特徴とする（１）または（２）の含気泡光拡散シート。
（４）シートの法線方向から光を入射した際に観測される透過光のうち、法線方向に対して０°方向への成分の透過率をＴ_０、５°方向への成分の透過率をＴ_５、４５°方向への成分の透過率をＴ_４５としたときに、Ｔ_５／Ｔ_０＊１００（％）が３０％以上であり、Ｔ_４５／Ｔ_０＊１００（％）が５％以上であることを特徴とする（１）〜（３）の含気泡光拡散シート。
（５）（１）〜（４）の含気泡光拡散シートを光拡散シートとして用いたことを特徴とするバックライトユニット。

本発明の含気泡光拡散シートは、単層シートの厚さ方向の１箇所または複数箇所に気泡層が偏在することにより、この気泡層の作用によってシートの光透過性および光拡散性を調整することができ、具体的には従来の気泡あるいは微粒子を均一分散させたシートよりも光拡散性を向上させることができる。したがって、この含気泡光拡散シートを液晶ディスプレイのバックライトなどに用いた場合、光源からの光の輝度ムラを抑制することができ、代替品と同等の輝度分布を再現しつつ、光源の数や強度を下げることができるため省エネも可能となる。

以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明に用いる樹脂シートの材料に限定はないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸エステル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、シクロオレフィンポリマーおよびこれらを主たる成分とする共重合体、またはこれらの樹脂の混合物等を挙げることができる。これらの中では、製造工程における樹脂シートへのガス浸透性と加熱時の発泡性など、気泡形成および光透過性・拡散性の制御の点で、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、シクロオレフィン共重合体が好ましい。

本発明の含気泡光拡散シートは、上述した材料からなる単層の樹脂シートの厚さ方向の１箇所または複数箇所に、気泡が厚さ方向に層状に形成されている。この場合、気泡層の存在する位置に限定はなく、例えば、シートの表層近傍および厚さ方向中央近傍から選ばれる１箇所または複数箇所に存在する態様が挙げられる。

より具体的には、図１（ａ）に示すように、シート２の一方の表層近傍のみに気泡層４を形成した態様、図１（ｂ）に示すように、シート２の両方の表層近傍のみに気泡層４、４を形成した態様、図１（ｃ）に示すように、シート２の厚さ方向中央近傍のみに気泡層４を形成した態様、図１（ｄ）に示すように、シート２の両方の表層近傍とシート２の厚さ方向中央近傍に気泡層４、４、４を形成した態様、さらにはシートの一方の表層近傍とシートの厚さ方向中央近傍に気泡層を形成した態様などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の含気泡光拡散シートにおいて、図１（ｂ）、（ｄ）のように複数の気泡層を形成した場合、同一の気泡量であっても、気泡層が１箇所に存在する場合よりも、２箇所離れた状態で存在すれば、同じ光透過性を維持しつつ、光拡散性を向上させることができる。この作用効果を気泡を均一分散させたシートあるいは気泡を含まないシートで達成するには、複数枚のシートを積層させる必要がある。

本発明の含気泡光拡散シートにおいて、適度な光透過性と光拡散性を得るための気泡径としては、１５〜６０μｍが好ましいが、２０〜４０μｍであることがさらに好ましい。ここで、製造上の問題から１５μｍ未満の気泡は形成させることが困難である場合も多く、また６０μｍ超える場合は樹脂シートにしわやたわみが発生することもあり、これらの理由からも上記範囲内の気泡径を有することが好ましい。

本発明の含気泡光拡散シートは、１つの気泡層において、シート厚さ方向の気泡数が１０個以下、特に１〜６個であることが好ましい。１つの気泡層の気泡数が厚さ方向で１０個を超えると、シートの光透過性が低下することがある。

本発明の含気泡光拡散シートは、気泡層の合計厚さが、シート全体の厚さの１５〜８０％、特に３０〜６０％であることが好ましい。上記割合が１５％未満の場合は光拡散性が不十分となることがあり、８０％を超えると光透過性が不足することがある。

本発明の含気泡光拡散シートの厚さは、５０〜１０００μｍ、が好ましい。厚さが５０μｍよりも薄いと実質気泡を形成させることが困難であり、その結果十分な光拡散性が得られなくなる。また、１０００μｍよりも厚いと薄型化、軽量化およびコストの面で好ましくない。

本発明の含気泡光拡散シートの光透過率は５〜７５％、特に１５〜５０％であることが好ましい。また、以下に定める光拡散性を満たすことが好適である。すなわち、図２に示すように、シート６の法線方向から光８を入射した際に観測される透過光のうち、法線方向に対して０°方向への成分１０の透過率をＴ_０、５°方向への成分１２の透過率をＴ_５、４５°方向への成分１４の透過率をＴ_４５としたときに、Ｔ_５／Ｔ_０＊１００（％）が３０％以上であり、Ｔ_４５／Ｔ_０＊１００（％）が５％以上であれば、光拡散シートとしての機能を果たすことができる。ここで挙げる光拡散シートの機能とは、具体的には、バックライトに組み込んだ際に光源の輝度ムラを解消するようなことである。なお、拡散反射率をシートの光拡散性を評価する手段として提案している例はあるが（特許文献１）、光学的には拡散反射率と光拡散性との間に相関性はなく、光拡散性を評価する場合には上記の角度成分での透過率を評価するのがより合理的である。

本発明の含気泡光拡散シートの製造方法に限定はないが、例えば、成形された原料樹脂シートに高圧下でガスを浸透させるガス浸透工程と、ガス浸透工程終了後の樹脂シートを加熱して発泡させる発泡工程とを行うことにより製造することができる。この場合、上記ガスとしては、二酸化炭素、窒素、酸素、アンモニア、炭化水素、希ガスなどを用いることができ、また空気などの混合気体でもよい。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に示すが、本発明は下記実施例に限定されるものでない。実施例、比較例における光拡散シートの透過率の測定方法および気泡の観察方法は下記の通りとした。
（１）透過率の測定
透過率の測定には日立ハイテク（株）製の分光光度計Ｕ−４１００を使用した。通常の透過率測定は標準の仕様通りに行なった。また、各角度成分の透過率測定には角度可変付属装置を取り付けて測定した。このとき、各角度成分の測定精度を上げるために、光源、サンプル前、積分球前にマスクを設けた。
（２）気泡の観察（気泡位置と気泡径、気泡層厚さ/シート厚さ）
気泡の位置、気泡径、気泡層の厚さは、シートの断面を操作型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製）を用いて測定した。

［実施例１］
ポリエチレンテレフタレートシート（厚さ２１０μｍ）を５ＭＰａの高圧炭酸ガスとともに密閉容器に封入し、１７℃で３０分間放置して、樹脂中にガスを浸透させた。その後、容器から取り出したＰＥＴシートを５０℃に設定した熱風循環式発泡炉にて１分間加熱することにより発泡させた。

［実施例２］
ポリカーボネートシート（厚さ１８０μｍ）を５ＭＰａの高圧炭酸ガスとともに密閉容器に封入し、１７℃で１０分間放置して、樹脂中にガスを浸透させた。その後、容器から取り出したＰＣシートを１２０℃に設定した熱風循環式発泡炉にて１分間加熱することにより発泡させた。

［実施例３］
ポリエチレンテレフタレートシート（厚さ２１０μｍ）を２枚の金属板で挟み、ネジで固定した。このとき、ＰＥＴシートの一方の面と金属板との間に不織布を１枚敷き、ＰＥＴシートの一方の面が不織布、他方の面が直接金属板と接するように設定した。ＰＥＴシートを金属板ごと５ＭＰａの高圧炭酸ガスとともに密閉容器に封入し、１７℃で３０分間放置して、樹脂中にガスを浸透させた。その後、容器から取り出し、金属板を取り外したＰＥＴシートを７０℃に設定した熱風循環式発泡炉にて１分間加熱することにより発泡させた。

［比較例１］
ポリエチレンテレフタレートシート（厚さ２１０μｍ）を５ＭＰａの高圧炭酸ガスとともに密閉容器に封入し、３０℃で２時間放置して、樹脂中にガスを浸透させた。その後、容器からＰＥＴシートを取り出し、５分間室温で放置した後、６０℃に設定した熱風循環式発泡炉にて１分間加熱することにより発泡させた。

実施例、比較例における光拡散シートの気泡の観察（気泡位置と気泡径、気泡層厚さ/シート厚さ）、透過率、光拡散性の結果を表１に示す。表１より、厚さ方向の１箇所または複数箇所に気泡層を偏在させた実施例の光拡散シートは、従来の気泡を全体に均一分散させた光拡散シート（比較例）よりも光拡散性が向上していることがわかる。

（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明に係る含気泡拡散シートを模式的に示す断面図である。光拡散性を評価するために測定するシート透過光の角度成分を説明する説明図である。

符号の説明

２シート
４気泡層

Claims

単層の樹脂シートからなり、前記樹脂シートの厚さ方向の１箇所または複数箇所に層状に形成された気泡層を有し、前記気泡の平均径が１５〜６０μｍであることを特徴とする含気泡光拡散シート。
前記気泡層は、シートの表層近傍および厚さ方向中央近傍から選ばれる１箇所または複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の含気泡光拡散シート。
前記気泡層の合計厚さが、シート厚さの１５〜８０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の含気泡光拡散シート。
シートの法線方向から光を入射した際に観測される透過光のうち、法線方向に対して０°方向への成分の透過率をＴ_０、５°方向への成分の透過率をＴ_５、４５°方向への成分の透過率をＴ_４５としたときに、Ｔ_５／Ｔ_０＊１００（％）が３０％以上であり、Ｔ_４５／Ｔ_０＊１００（％）が５％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の含気泡光拡散シート。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の含気泡光拡散シートを光拡散シートとして用いたことを特徴とするバックライト装置。