JP2019124786A - 拡散シート、バックライトユニット及び液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】拡散シートにおいて、黄色味を抑制して、隠蔽性を向上させる。【解決手段】光透過性を有する樹脂基材層１０と、樹脂基材層１０の一方の表面に設けられ、酸化チタン粒子１１、樹脂ビーズ１２及びバインダー樹脂１３を含む光拡散層１５とを備えた拡散シート２０であって、バインダー樹脂１３に対する酸化チタン粒子１１の質量百分率は、１９０質量％〜２５０％質量％であり、光拡散層１５の単位面積当たりの質量は、６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２である。【選択図】図３

Description

本発明は、拡散シート、バックライトユニット及び液晶表示装置に関するものである。
近年、フラットパネルディスプレイとして広く利用されている液晶表示装置は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板及びＣＦ（Color Filter）基板の間に液晶層が封入された液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面側に設けられたバックライトユニットとを備えている。ここで、バックライトユニットは、例えば、矩形板状に設けられた導光板と、導光板の１つの側面に沿って設けられた複数の光源と、導光板の表面に順に設けられた拡散シート及びプリズムシートと、導光板の裏面に設けられた反射シートとを備えている。
例えば、特許文献１には、少なくとも一方の表面に互いに平行でランダムな複数本の溝を有する拡散シートが開示されている。
特開２０１２−２２６２９０号公報
ところで、バックライトユニットにおける光源を点灯させた際に、拡散シートの表面において、導光板の表面に形成された傷に起因する輝点、導光板の裏面に印刷された白色のドットパターン、導光板の側面側に配置された複数の光源に起因するホットスポット等が視認されると、見映えが悪くなるので、それらを拡散シートで隠蔽することが要望されている。ここで、例えば、酸化チタンを含有する光拡散層が表面に設けられた拡散シートでは、光拡散層中の酸化チタンの含有量を増加させることにより、隠蔽性を向上させることができるものの、黄色味が強くなるおそれがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、拡散シートにおいて、黄色味を抑制して、隠蔽性を向上させることにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る拡散シートは、光透過性を有する樹脂基材層と、上記樹脂基材層の一方の表面に設けられ、酸化チタン粒子、樹脂ビーズ及びバインダー樹脂を含む光拡散層とを備えた拡散シートであって、上記バインダー樹脂に対する上記酸化チタン粒子の質量百分率は、１９０質量％〜２５０％質量％であり、上記光拡散層の単位面積当たりの質量は、６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする。
本発明によれば、バインダー樹脂に対する酸化チタン粒子の質量百分率が１９０質量％〜２５０％質量％であり、光拡散層の単位面積当たりの質量が６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２であるので、拡散シートにおいて、黄色味を抑制して、隠蔽性を向上させることができる。
本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を構成するバックライトユニットの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るバックライトユニットを構成する拡散シートの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るバックライトユニットを構成する拡散シートの変形例の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る拡散シートの実験例１〜８の内容を示す表である。 本発明の第１の実施形態に係る拡散シートの実験例９〜１８の内容を示す表である。 本発明の第１の実施形態に係る拡散シートの隠蔽性の評価方法を示す写真である。 本発明の第１の実施形態に係る拡散シートの輝点の隠蔽性を示す写真である。 本発明の第１の実施形態に係る拡散シートの光源によるホットスポットの隠蔽性を示す写真である。 本発明の第１の実施形態に係る拡散シートのドットパターンの隠蔽性を示す写真である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《第１の実施形態》
図１〜図１０は、本発明に係る拡散シート、バックライトユニット及び液晶表示装置の第１の実施形態を示している。ここで、図１は、本実施形態の液晶表示装置５０の断面図である。また、図２は、液晶表示装置５０を構成するバックライトユニット４０の断面図である。また、図３は、バックライトユニット４０を構成する拡散シート２０の断面図である。また、図４は、拡散シート２０の変形例の拡散シート２０ａの断面図である。
液晶表示装置５０は、図１に示すように、液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の図中下側の表面に貼付された第１偏光板６と、液晶表示パネル５の図中上側の表面に貼付された第２偏光板７と、液晶表示パネル５の背面側（図中下側）に第１偏光板６を介して設けられたバックライトユニット４０とを備えている。
液晶表示パネル５は、図１に示すように、互いに対向するように設けられたＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２と、ＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２の間に設けられた液晶層３と、ＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２の間に液晶層３を封入するために枠状に設けられたシール材（不図示）とを備えている。
ＴＦＴ基板１は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のＴＦＴと、各ＴＦＴを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ、複数のＴＦＴにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備えている。ここで、上記各ＴＦＴは、例えば、ガラス基板上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線の対応するゲート線に電気的に接続されている。また、上記各ＴＦＴは、例えば、ゲート線を覆うゲート絶縁膜上にゲート線と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線の対応するソース線に電気的に接続されている。
ＣＦ基板２は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備えている。
液晶層３は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成されている。
第１偏光板６及び第２偏光板７は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備えている。ここで、上記偏光子層は、例えば、ヨウ素等を吸着させて延伸させたポリビニルアルコールフィルム等により構成されている。また、上記各保護層は、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等により構成されている。
バックライトユニット４０は、図２に示すように、拡散シート２０と、拡散シート２０の図中上側に順に設けられた第１プリズムシート３１及び第２プリズムシート３２と、拡散シート２０の図中下側に設けられた導光板２５と、導光板２５の側方に光源（点状光源）として設けられた複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２６と、導光板２５の図中下側に設けられた反射シート２８とを備えている。
拡散シート２０は、図３に示すように、樹脂基材層１０と、樹脂基材層１０の図中上側の表面に設けられた光拡散層１５と、樹脂基材層１０の図中下側の表面に設けられた樹脂凹凸層１６とを備えている。
樹脂基材層１０は、光透過性を有し、例えば、厚さ２０μｍ〜５０μｍ程度の透明、半透明又は乳白色のポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロースアセテート樹脂、耐光性ポリ塩化ビニル樹脂製等のフィルムにより構成されている。
光拡散層１５は、例えば、厚さ８μｍ程度であり、図３に示すように、酸化チタン粒子１１、樹脂ビーズ１２及びバインダー樹脂１３を含み、酸化チタン粒子１１及び樹脂ビーズ１２が樹脂基材層１０の表面にバインダー樹脂１３により固定されて構成されている。ここで、バインダー樹脂１３に対する酸化チタン粒子１１の質量百分率は、例えば、１９０質量％〜２５０％質量％程度である。また、光拡散層１５の単位面積当たりの質量は、例えば、６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２程度である。
酸化チタン粒子１１の平均粒径は、例えば、０．３４μｍ程度である。
樹脂ビーズ１２は、例えば、平均粒径８μｍ程度のアクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂等により構成された有機微粒子である。
バインダー樹脂１３は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、アミド官能性共重合体樹脂、ウレタン樹脂等により構成されている。
樹脂凹凸層１６は、例えば、厚さ８μｍ程度のアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、アミド官能性共重合体樹脂、ウレタン樹脂等により形成され、図３に示すように、凹凸表面１６ａを有することにより、導光板２５の表面との密着を減らす又は完全に無くすように構成されている。なお、本実施形態では、凹凸表面１６ａを単に有する樹脂凹凸層１６を例示したが、樹脂凹凸層１６は、図４に示すように、光拡散層１５と同様な構成の凹凸表面１７ａを有する樹脂凹凸層１７であってもよい。具体的に、変形例の拡散シート２０ａでは、図４に示すように、樹脂基材層１０の図中上側の表面に光拡散層１５が設けられ、樹脂基材層１０の図中下側の表面に樹脂凹凸層１７が設けられている。ここで、樹脂凹凸層１７は、図４に示すように、酸化チタン粒子１１、樹脂ビーズ１２及びバインダー樹脂１３を含み、酸化チタン粒子１１及び樹脂ビーズ１２が樹脂基材層１０の表面（裏面）にバインダー樹脂１３により固定されて、他の光拡散層を構成している。これによれば、樹脂凹凸層１７のバインダー樹脂１３内に酸化チタン粒子１１及び樹脂ビーズ１２が含有されることにより、導光板２５の表面（裏面）との密着を減らす又は完全に無くすことができると共に、拡散シート２０ａの隠蔽性を向上させることができる。なお、本変形例では、バインダー樹脂１３内に酸化チタン粒子１１及び樹脂ビーズ１２が含有された構成の樹脂凹凸層１７を例示したが、樹脂凹凸層１７は、樹脂ビーズ１２を省略した構成であってもよい。
第１プリズムシート３１及び第２プリズムシート３２は、例えば、横断面が二等辺三角形の複数の溝条が互いに隣り合うように形成され、隣り合う一対の溝条からなるプリズムの頂角が９０°程度に形成されたアクリル樹脂製等のフィルムである。ここで、第１プリズムシート３１に形成された各溝条と、第２プリズムシート３２に形成された各溝条とは、互いに直交するように配置されている。なお、本実施形態では、互いに独立して形成された第１プリズムシート３１及び第２プリズムシート３２が積み重なった構成を例示したが、第１プリズムシート３１及び第２プリズムシート３２は、一体に形成されていてもよい。
導光板２５は、長方形の矩形板状に形成され、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂により構成されている。ここで、導光板２５の反射シート２８側の表面には、面全体を均一に発光させるための白色のドットパターンＰ（図１０（ｂ）参照）が印刷されている。
複数のＬＥＤ２６は、導光板２５の一方の短辺の側面に沿って１列に並んで設けられている。
反射シート２８は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成されている。
上述した液晶表示装置５０では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層３に所定の大きさの電圧を印加させて、液晶層３の配向状態を変えることにより、バックライトユニット４０から第１偏光板６を介して入射する光の透過率を調整した後に、その調整した光が第２偏光板７を介して出射することにより、画像が表示される。
次に、具体的に行った実験について説明する。ここで、図５及び図６は、拡散シート２０の実験例１〜８及び９〜１８の内容を示す表である。また、図７は、拡散シート２０の隠蔽性の評価方法を示す写真である。
まず、平均粒径０．２６μｍの酸化チタン、平均粒径０．３４μｍの酸化チタン、平均粒径１．０μｍの酸化チタン、平均粒径８μｍのアクリル樹脂製の樹脂ビーズ、熱硬化型のバインダー樹脂（アクリル樹脂）、及びメチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の有機溶剤を用いて、図５及び図６の表に示す含有量になるように、実験例１〜１８のコーティング材料（固形分：４０質量％〜５０質量％程度）を調製した。その後、厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の表面に上記調製した各コーティング材料を塗布して乾燥することにより、樹脂基材層（１０）の一方の表面に厚さ８μｍの各実験例の光拡散層（１５）を形成した。
続いて、各実験例の光拡散層（１５）が形成された樹脂基材層（１０）の他方の表面に、未硬化状態の紫外線硬化型のアクリル樹脂を塗布した後に、その塗布膜を凹凸形状が周面に形成された加圧ロールで押圧しながら、紫外線を照射することにより、未硬化状態のアクリル樹脂を硬化させた。このようにして、各樹脂基材層（１０）の他方の表面に厚さ８μｍの樹脂凹凸層（１６）を形成することにより、実験例１〜１８の拡散シート（２０）を作製した。
さらに、図７に示すように、上記作製した実験例１〜１８の各拡散シート（２０）を市販のカッティングマットＣ（緑地に白い実線及び破線が印刷されたもの）上に載置した状態で、カッティングマットＣの表面に印刷された白線の見え難さを評価した。ここで、図５及び図６の表では、隠蔽性が比較的低い実験例１６の拡散シート（２０）における白線の見え難さを「×」と評価し、それよりも白線が見え難い拡散シート（２０）を「〇」と評価した。なお、図７において、（ａ）は、実験例５による拡散シート（２０）であり、（ｂ）は、実験例１６による拡散シート（２０）である。
また、上記作製した実験例１〜１８の各拡散シート（２０）を上述したバックライトユニット４０の拡散シート２０として組み込み、バックライトユニット４０を８０００ｃｄ／ｍ２〜９０００ｃｄ／ｍ２の輝度で点灯した状態でプリズムシート３２の表面の色度を輝度計（株式会社トプコンテクノハウス製のＢＭ−７）により測定した。ここで、図５及び図６の表におけるΔｙは、黄色味が比較的少ない実験例１６による色度との差を示す。なお、このΔｙ値が０．００２０以下であれば、黄色味に問題がない、と評価した。
実験結果として、酸化チタンの添加量（酸化チタン粒子の質量百分率）を２１０質量％に固定した実験例１〜８では、図５の表に示すように、コート量（光拡散層の単位面積当たりの質量）が６．０ｇ／ｍ２以上であれば、隠蔽性を確保することができたものの、コート量が７．０ｇ／ｍ２を超えると、黄色味が強くなって、問題があるレベルになった。
また、コート量を６．５ｇ／ｍ２に固定した実験例９〜１５では、図６の表に示すように、酸化チタンの添加量が１９０質量％以上であれば、隠蔽性を確保することができたものの、酸化チタンの添加量が２５０質量％を超えると、黄色味が強くなって、問題があるレベルになった。
また、粒径の小さい酸化チタンを用いた実験例１６及び１７では、酸化チタンの添加量を増やすことにより、隠蔽性を確保することができたものの、黄色味が強くなって、問題があるレベルになった。
また、粒径の大きい酸化チタンを用いた実験例１８では、隠蔽性を確保することができなかった。
したがって、実験例４〜６及び１１〜１３のように、コート量が６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２の範囲であり、酸化チタンの添加量が１９０質量％〜２５０質量％の範囲であれば、隠蔽性と黄色味とが両立でき、黄色味を抑制して、隠蔽性を向上させることができることが分かった。なお、コート量が６．０ｇ／ｍ２未満であると、隠蔽性を確保することができず、コート量が７．０ｇ／ｍ２を超えると、上述したように、黄色味が強くなり過ぎることが分かった。また、酸化チタン粒子の質量百分率が１９０質量％未満であると、隠蔽性を確保することができず、酸化チタン粒子の質量百分率が２５０質量％を超えると、上述したように、黄色味が強くなり過ぎることが分かった。
次に、上述した実験例５及び実験例１６の見映えについて実機での評価を行った。ここで、図８は、拡散シート２０の輝点Ｂの隠蔽性を示す写真であり、（ａ）は、実験例５によるものであり、（ｂ）は、実験例１６によるものである。また、図９は、拡散シート２０のＬＥＤ２６によるホットスポットＳの隠蔽性を示す写真であり、（ａ）は、実験例５によるものであり、（ｂ）は、実験例１６によるものである。また、図１０は、拡散シート２０のドットパターンＰの隠蔽性を示す写真であり、（ａ）は、実験例５によるものであり、（ｂ）は、実験例１６によるものである。
まず、上述したバックライトユニット４０を構成する導光板２５の拡散シート側２０の表面に針等の先が尖った金属棒により直径１００μｍ〜３００μｍ程度の傷を付け、その上に実験例５又は１６による拡散シート（２０）を組み込み、バックライトユニット４０を８０００ｃｄ／ｍ２〜９０００ｃｄ／ｍ２の輝度で点灯した状態で、プリズムシート３２の表面における輝点を目視で確認した。実験結果としては、実験例１６による拡散シート（２０）では、図８（ｂ）に示すように、輝点Ｂがはっきりと確認されたが、実験例５による拡散シート（２０）では、図８（ａ）に示すように、輝点（Ｂ）が見え難くなることが分かった。
次に、実験例５又は１６の拡散シート（２０）を上述したバックライトユニット４０の拡散シート２０として組み込み、バックライトユニット４０を８０００ｃｄ／ｍ２〜９０００ｃｄ／ｍ２の輝度で点灯した状態でＬＥＤ付近を目視で確認した。実験結果としては、実験例１６による拡散シート（２０）では、図９（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２６の配列によるホットスポットＳがはっきりと確認されたが、実験例５による拡散シート（２０）では、図９（ａ）に示すように、ホットスポット（Ｓ）が見え難くなることが分かった。
次に、実験例５又は１６の拡散シート（２０）を上述したバックライトユニット４０の拡散シート２０として組み込み、バックライトユニット４０を８０００ｃｄ／ｍ２〜９０００ｃｄ／ｍ２の輝度で点灯した状態でプリズムシート３２の表面を目視で確認した。実験結果としては、実験例１６による拡散シート（２０）では、図１０（ｂ）に示すように、導光板２５に印刷されたドットパターンＰがはっきりと確認されたが、実験例５による拡散シート（２０）では、図１０（ａ）に示すように、ドットパターン（Ｐ）が見え難くなることが分かった。
以上説明したように、本実施形態の拡散シート２０、バックライトユニット４０及び液晶表示装置５０によれば、バインダー樹脂１３に対する酸化チタン粒子１１の質量百分率が１９０質量％〜２５０質量％であり、光拡散層１５の単位面積当たりの質量が６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２であるので、拡散シート２０において、黄色味を抑制して、隠蔽性を向上させることができる。
また、本実施形態の拡散シート２０、バックライトユニット４０及び液晶表示装置５０によれば、樹脂基材層１０の表面に凹凸表面１６ａを有する樹脂凹凸層１６が設けられているので、拡散シート２０と導光板２５との密着を減らす又は完全に無くすことでき、この密着によるバックライトユニット４０の輝度ムラを抑制することができる。
また、本実施形態の拡散シート２０、バックライトユニット４０及び液晶表示装置５０によれば、拡散シート２０の隠蔽性が向上しているので、導光板２５の表面に形成された傷や付着した異物に起因する輝点Ｂを見え難くすることができる。
また、本実施形態の拡散シート２０、バックライトユニット４０及び液晶表示装置５０によれば、拡散シート２０の隠蔽性が向上しているので、導光板２５の表面に印刷されたドットパターンＰを見え難くすることができる。
また、本実施形態の拡散シート２０、バックライトユニット４０及び液晶表示装置５０によれば、拡散シート２０の隠蔽性が向上しているので、導光板２５の側面に沿って配置された複数のＬＥＤ２６の配列によるホットスポットＳを見え難くすることができる。
また、本実施形態の拡散シート２０ａによれば、樹脂凹凸層１７が酸化チタン粒子１１、樹脂ビーズ１２及びバインダー樹脂１３を含む他の光拡散層であるので、拡散シート２０ａの隠蔽性をいっそう向上させることができる。これにより、拡散シート２０ａを備えたバックライトユニット４０では、導光板２５の表面に形成された傷や付着した異物に起因する輝点Ｂ、導光板２５の表面に印刷されたドットパターンＰ、及び導光板２５の側面に沿って配置された複数のＬＥＤ２６の配列によるホットスポットＳをいっそう見え難くすることができる。
《その他の実施形態》
上記第１の実施形態では、エッジライトの光源として複数のＬＥＤが設けられたバックライトユニットを備えた液晶表示装置を例示したが、本発明は、エッジライトの光源としてＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）等が設けられた液晶表示装置にも適用することができる。
以上説明したように、本発明は、黄色味を抑制して、隠蔽性を向上させることができるので、液晶表示装置のバックライトユニットを構成する拡散シートについて有用である。
５ 液晶表示パネル
１０ 樹脂基材層
１１ 酸化チタン粒子
１２ 樹脂ビーズ
１３ バインダー樹脂
１５ 光拡散層
１６ 樹脂凹凸層
１６ａ，１７ａ 凹凸表面
１７ 樹脂凹凸層（他の光拡散層）
２０，２０ａ 拡散シート
２５ 導光板
２６ ＬＥＤ（点状光源）
３１ 第１プリズムシート
３２ 第２プリズムシート
４０ バックライトユニット
５０ 液晶表示装置

Claims (6)

  1. 光透過性を有する樹脂基材層と、
    上記樹脂基材層の一方の表面に設けられ、酸化チタン粒子、樹脂ビーズ及びバインダー樹脂を含む光拡散層とを備えた拡散シートであって、
    上記バインダー樹脂に対する上記酸化チタン粒子の質量百分率は、１９０質量％〜２５０質量％であり、
    上記光拡散層の単位面積当たりの質量は、６．０ｇ／ｍ２〜７．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする拡散シート。
  2. 請求項１に記載された拡散シートにおいて、
    上記樹脂基材層の他方の表面には、凹凸表面を有する樹脂凹凸層が設けられていることを特徴とする拡散シート。
  3. 請求項２に記載された拡散シートにおいて、
    上記樹脂凹凸層は、酸化チタン粒子、樹脂ビーズ及びバインダー樹脂を含む他の光拡散層であることを特徴とする拡散シート。
  4. 請求項１〜３の何れか１つに記載された拡散シートと、
    上記拡散シートの一方の表面側に設けられたプリズムシートと、
    上記拡散シートの一方の表面側に設けられた矩形板状の導光板と、
    上記導光板の１つの側面に沿って設けられた光源とを備えていることを特徴とするバックライトユニット。
  5. 請求項４に記載されたバックライトユニットにおいて、
    上記光源は、複数の点状光源であることを特徴とするバックライトユニット。
  6. 請求項４又は５に記載されたバックライトユニットと、
    上記バックライトユニットの上記プリズムシート側に設けられた液晶表示パネルとを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
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