JP3742189B2

JP3742189B2 - 導光板

Info

Publication number: JP3742189B2
Application number: JP14057997A
Authority: JP
Inventors: 浩伸鳥淵
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JPH10332941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルの背後に配設されて該液晶表示パネル側に光を導く為の導光板に関するものであり、殊に光源からの光を均一に且つ高い輝度で液晶表示パネル側に導くことのできる導光板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、ワードプロセッサーやパーソナルコンピュータ等、様々な分野で広く利用されている。この様な液晶表示装置においては、液晶表示パネルの背後にバックライトを配置し、そのバックライトからの光を液晶表示パネル側に供給することによって、画像を表示するのが一般的である。こうした液晶表示装置に用いられるバックライトは、その表示画像を見やすくする為に、できるだけ多く且つ均一な光を液晶表示パネル側に供給するものであることが要求される。こうした要求に対応する為に、バックライトの構成要素のひとつとして、導光板が利用されている。
【０００３】
バックライトの構成を図面を用いて説明する。図１は、バックライトの基本的な構成を示す概略説明図であり、図中１は光源、２はバックライト用反射シート、３は導光板、４は例えば合成樹脂からなる光拡散シートを夫々示す。この構成においては、光源１を導光板３の横に配置したものであり、光源１からの光は導光板３に入射され、その表面に配設された光拡散シート４を通じて光拡散シート４の前方（図面の上方側）に配置される液晶表示パネル（図示せず）に導かれる。尚図１に示した構成は、光源１を導光板３の横方に一個配置した代表的なものを示したが、光源１は導光板３の横方左右や導光板３と反射シート２との間に配置して二個以上使用したものも知られている。
【０００４】
いずれの構成を採用するにしても、前記導光板３は液晶表示パネル側に光を効果的に導く為に設けられるものであり、この機能をより発揮させる為に導光板３の背後に前記バックライト用反射シート２が添設され、また光源１からの光を拡散させると共に輝度を向上させる為に、導光板３と液晶表示パネルの間には、光拡散シート４が配置されている。尚バックライト用反射シート２の代わりに導光板３に反射層を印刷した構成も知られている。
【０００５】
ところでバックライトとしての機能を発揮させる為に、前記導光板３には、光源からの光を均一且つ高い輝度で液晶表示パネル側に出射させる特性を具備している必要がある。こうした導光板としては、従来ではアクリル系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリスチレン系樹脂等を素材とする透明板がそのまま用いられていたが、こうした素材からなる導光板では上記特性を十分に満足させることはできなかった。即ち、こうした従来の導光板では、輝度の均一化を達成することは困難であり、こうした不都合を解消する為に、前記バックライト用反射シート２や反射層にドットパターンを設けて反射率を調整したり、更にはこのドットパターンを消す為に前記光拡散シート４を複数配置する等の工夫がなされているのが実情である。上記した不都合は、特に導光板の横方に光源を配置する構成を採用したときに顕著になる。
【０００６】
こうしたことから、上記特性を改善するという観点から、これまでにも様々な技術が提案されている。その一つとしては、均一な光を照射する為に、反射面に設ける反射部について、光源に近い部分では小面積で低密度とし、光源から遠ざかるにつれて大面積で高密度としたドットを印刷して輝度の均一化を達成する方法が提案されている。しかしながらこの技術では、出射される光の輝度自体が低下したり、反射面に設けた反射部のパターンが液晶面から見えたりして輝度むらとなることがある。
【０００７】
また特開平５−１９６８２０号には、光源からの光量に反比例する大きさの幅の狭い斜面を反射面に多数構成し、更にその外側に反射鏡を形成する技術について提案されている。この技術では、光源からの光の利用効率については向上するものの、その構造が複雑になって液晶パネル面積にあわせた形状にする必要がある等、設計上の困難が伴うものである。また反射面の斜面の配置パターンが筋の様に液晶面に現れるという問題がある。
【０００８】
上記した技術の他、導光板中に透明微粒子を埋設したり気泡を形成する方法（特開平４−２９２９０号）や、不均一構造を有する微粒子を導光板に混入する方法（特開平６−９４９２０号）等も提案されている。しかしながら、前者の技術では、輝度の向上効果が小さく、多量の透明微粒子を埋設したり気泡を形成する必要があるという問題があり、後者の技術では、微粒子が本質的に白濁したものであるので、導光板を大面積化したときに光源から遠い部分は光が届きにくく、出射光強度が低下する為に輝度の分布にむらが生じるという問題がる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした状況の下になされたものであって、その目的は、光源からの光を均一且つ高い輝度で導くことのできる導光板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明の導光板とは、液晶表示パネルの背後に配設されて該液晶表示パネル側に光を導く為の導光板であって、スメクタイト類を存在させた透明または半透明の樹脂微粒子を、透明樹脂シート内に分散させたものである点に要旨を有するものである。
【００１１】
本発明の導光板で用いる樹脂微粒子は、スメクタイト類を０．０１〜２０重量％程存在させたもの、或はその平均粒子径が０．１〜５００μｍ程度のものが適当である。また前記樹脂微粒子は、導光板中に１〜８０重量％分散させることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、樹脂微粒子を分散させる導光板を基本とし、この導光板の均一且つ高い輝度を達成させる為の有用な樹脂微粒子の形態について様々な角度から検討した。その結果、スメクタイト類を樹脂微粒子中に存在させたものを、導光板中に分散させれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
本発明で用いるスメクタイト類とは、層状膨潤性粘土鉱物の１種を総称したものであり、単位結晶層が互いに積み重なった層状構造を有しており、単位結晶同士の結合が比較的弱いので、単位結晶層の構造を破壊することなく、物理的または化学的方法によって、単位結晶間に種々のイオンや分子を挿入することができるものをいう。
【００１４】
こうしたスメクタイト類（以下、単に「スメクタイト」と呼ぶことがある）は、面内の屈折率と厚み方向の屈折率が異なるという性質を有している。またシリカの４面体層がアルミニウムやマグネシウム等を中心金属にした８面体層の両面をサンドイッチした３層構造より構成され、単位結晶構造を有するタイプで幾つかの交換性陽イオン（例えば、Ｈ⁺ ，Ｎａ⁺ ，Ｋ⁺ ，Ｃａ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ａｌ³⁺，ＮＨ₄ ⁺，４級アンモニウムイオン等）を持っているものである。
【００１５】
スメクタイトを存在上させた樹脂微粒子を透明樹脂シート内に分散させて導光板を構成すれば、導光板の特性が格段に向上させることができるのであるが、こうした効果が得られる理由は必ずしも明らかでない。
【００１６】
本発明で用いる樹脂微粒子の素材となる樹脂の種類は、透明または半透明なものであれば良く、特に限定されるものではなく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル等のホモポリマー、或はこれらのポリマーを構成するモノマー成分同士若しくはこれらと共重合可能なモノマーとのコポリマー等の熱可塑性樹脂の他、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂も使用できる。また樹脂微粒子を製造する為の方法は、樹脂とスメクタイトを混練し粉砕する方法、樹脂溶液にスメクタイトを分散混合した後スプレードライ等で乾燥造粒する方法、モノマー中にスメクタイトを添加し、媒体中に乳化、分散あるいは溶解し重合させることにより樹脂微粒子を形成する、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法あるいは沈殿重合法等様々な従来公知の方法が適用できる。
【００１７】
この樹脂微粒子は、上記した様な各種樹脂からなる微粒子中にスメクタイトを存在させたものであるが、その存在量は、０．０１〜２０重量％程度が適当であるが、より好ましくはその下限を０．１重量％、上限を１５重量％とするのが良い。また樹脂微粒子におけるスメクタイトの存在形態については、特に限定されるものではなく、均一分散、中心部に局在化、粒子表面近傍に局在化等のいずれの形態を取っていても良く、また一次または二次凝集体として存在していても良い。尚樹脂微粒子を構成する樹脂との親和性や分散性を考慮すると、用いるスメクタイトは親油性スメクタイトが好ましい。また、従来公知の方法によりスメクタイトを表面処理してもかまわない。
【００１８】
また樹脂微粒子の形状についても特に限定されるものではなく、例えば球状、回転楕円体状、金平糖状、薄板状、針状のいずれでも良い。またその大きさは例えば球状のものでは、平均粒子径（他の形状のものでは、最大長さで）で０．１〜５００μｍ程度が適当である。またこの平均粒子径の好ましい下限は０．５μｍ、より好ましくは１μｍとするのが良く、その上限は好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍとするのが良い。
【００１９】
本発明の導光板の構成を図面を用いて説明する。図２は、本発明の導光板の構成例を示す概略説明図であり、図中５はスメクタイトを存在させた樹脂微粒子、６は透明樹脂シート、７は導光板の夫々を示す。即ち、樹脂微粒子５を透明樹脂シート６内に分散させることによって導光板７を構成したものである。
【００２０】
上記透明樹脂シート６の素材としては、透明性、耐熱性等、導光板として要求される特性を満足するものであれば、特に限定されるものではなく、ポリエステル系樹脂、非晶質ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、耐候性塩化ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の各種樹脂を用いることができる。また記樹脂シート６の厚さは、０．１〜２０ｍｍ程度が適当である。樹脂シート６の厚さ（即ち導光板の厚さ）が０．１ｍｍよりも薄いと光源からの入射光が減少し輝度があまり向上しなくなり、２０ｍｍより厚いとバックライトユニット自体が大きくなる上に、樹脂による光の吸収が大きくなるため輝度があまり向上しなくなる。
【００２１】
導光板７中に分散させる樹脂微粒子５の分散量は、１〜８０重量％程度が好ましく、樹脂微粒子５の分散量が１重量％未満であると、樹脂微粒子５の分散状態が少なくなるので輝度の均一度が発生されない。また樹脂微粒子５の割合が８０重量％を超えると、光線透過率が低くなり過ぎて輝度が向上しない。尚透明樹脂シート６に樹脂微粒子５を分散させた後の導光板の製造方法としては、射出成形、押出成形、プレス成形等の公知の方法を採用することができる。
【００２２】
以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２３】
【実施例】
実施例１
攪拌機、不活性ガス導入管、還流冷却器および温度計を備えたフラスコに、ポリビニルアルコール（「ＰＶＡ−２０５」商品名：クラレ株式会社製）２部を溶解した脱イオン水９００部を仕込んだ。そこへ予め調整しておいたメタクリル酸メチル８５部、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン１０部およびスメクタイト（「ルーセンタイトＳＰＮ」商品名：コープケミカル株式会社製）５部、および２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を配合した混合物を仕込み、乳化分散機（「Ｔ．Ｋ．ホモジナイザー」商品名：特殊機化工業株式会社製）によって５０００ｒｐｍで攪拌して均一な懸濁液とした。
【００２４】
次いで、不活性ガス導入管から窒素ガスを吹き込みながら７５℃に加熱し、この温度で５時間重合反応を行った後冷却した。この懸濁液を濾過、洗浄した後乾燥してスメクタイト含有樹脂微粒子（１）を得た。尚、得られたスメクタイト含有樹脂微粒子（１）の平均粒子径は７．２μｍであった。
【００２５】
このスメクタイト含有樹脂微粒子（１）２０部とスチレン樹脂（「スタイロン６６６」商品名：旭化成株式会社製）８０部を溶解混練した後、型枠に流し込みプレス成形し、成形後裏面に酸化チタンを塗布して、大きさ２０ｃｍ×２０ｃｍ、最大厚み５ｍｍ、最小厚み２ｍｍのくさび型の導光板（１）を作成した。
【００２６】
得られた導光板（１）の厚み５ｍｍの側面に太さ５ｍｍの陰極線管を置き、更に導光板上に、光拡散シート（「オパルス１００ＴＳＣ」商品名：前１）を２枚重ねて置き、導光板（１）から３０ｃｍ離れた位置に固定した輝度計（「ＳＬ１１０」商品名：ミノルタカメラ株式会社製）で導光板（１）を通過する光量を測定することによって輝度を評価した。このとき、目視観察によって輝度むらについても評価した。その結果を、下記表１に示す。
【００２７】
実施例２
実施例１で用いたのと同様のフラスコに、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルスフォアンモニウム（「ハイテノールＮ−０８」商品名：第一工業製薬株式会社製）１部を溶解した脱イオン水９００部を仕込んだ。そこへ予め調整しておいたメタクリル酸メチル８０部、ジメタクリル酸エチレングリコール１７部およびスメクタイト（「ルーセンタイトＳＰＮ」商品名：コープケミカル株式会社製）５部、および２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を配合した混合物を仕込み、乳化分散機（「Ｔ．Ｋ．ホモジナイザー」商品名：特殊機化工業株式会社製）によって３０００ｒｐｍで攪拌して均一な懸濁液とした。
【００２８】
次いで、不活性ガス導入管から窒素ガスを吹き込みながら７５℃に加熱し、この温度で５時間重合反応を行った後冷却した。この懸濁液を濾過、洗浄した後乾燥してスメクタイト含有樹脂微粒子（２）を得た。尚、得られたスメクタイト含有樹脂微粒子（２）の平均粒子径は１０．４μｍであった。
【００２９】
このスメクタイト含有樹脂微粒子（２）を用いて、実施例１と同様にして導光板（２）を作成し、上記と同様にして輝度および輝度むらについて評価した。その結果を、下記表１に示す。
【００３０】
比較例１
スメクタイト含有樹脂微粒子（１）の代わりアクリル樹脂系粒子（「エポスターＭＡ１０１０」商品名：株式会社日本触媒製］を用いる以外は、実施例１と同様にして樹脂粒子を分散させた導光板（３）を作成した。この導光板（３）を用いて、実施例１とと同様の評価を行った。その結果を、下記表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１から明らかな様に、スメクタイト含有樹脂微粒子を分散させた本発明の導光板では、樹脂微粒子だけを分散させた導光板に比べて、輝度が格段に向上し且つ輝度むらも発生していないことがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、スメクタイト含有樹脂微粒子を樹脂シートに分散させることによって、光源からの光を均一且つ高い輝度で導くことのできる導光板が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックライトの基本的な構成を示す概略説明図である。
【図２】本発明の導光板の構成例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１光源
２バックライト用反射シート
３導光板
４光拡散シート
５スメクタイトを存在させた樹脂微粒子
６光拡散シート
７透明樹脂シート

Claims

液晶表示パネルの背後に配設されて該液晶表示パネル側に光を導く為の導光板であって、スメクタイト類を存在させた透明または半透明の樹脂微粒子を、透明樹脂シート内に分散させたものであることを特徴とする導光板。
前記樹脂微粒子は、スメクタイト類を０．０１〜２０重量％存在させたものである請求項１に記載の導光板。
前記樹脂微粒子は、平均粒子径が０．１〜５００μｍである請求項１または２に記載の導光板。
前記樹脂微粒子が導光板中に１〜８０重量％分散しているものである請求項１〜３のいずれかに記載の導光板。