JP4740489B2 - 光拡散シート、この製造方法及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに用いられる光拡散シート、この光拡散シートを用いたバックライトユニット、及び、この光拡散シートの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にエッジライト型、直下型等のバックライトユニットが装備されている。かかるエッジライト型のバックライトユニット２０は、基本的には図３（ａ）に示すように、光源としての線状のランプ２１と、ランプ２１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板２２と、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２３と、光拡散シート２３の表面側に配設されるプリズムシート２４とを備えている。
【０００３】
このバックライトユニット２０の機能を説明すると、まずランプ２１より導光板２２に入射した光線は、導光板２２裏面の反射ドット又は反射シート（図示していない）で反射され、導光板２２表面から出射される。導光板２２から出射した光線は光拡散シート２３に入射し、光拡散シート２３で拡散され、光拡散シート２３表面より出射される。その後、光拡散シート２３から出射された光線は、プリズムシート２４に入射し、プリズムシート２４表面に形成されたプリズム部２４ａによって略法線方向にピークを示す分布の光線として出射される。
【０００４】
このように、ランプ２１から出射された光線が、光拡散シート２３によって拡散され、またプリズムシート２４によって略法線方向にピークを示すように屈折され、さらに表面側の液晶層（図示していない）全面を照明するものである。なお、図示していないが、上述のプリズムシート２４の集光特性の緩和やプリズム部２４ａの保護又は偏光板等の液晶パネルとプリズムシート２４とのスティッキングの防止を目的として、プリズムシート２４の表面側にさらに光拡散シートが配設されている。
【０００５】
上記バックライトユニット２０に備える光拡散シート２３は、一般的には図３（ｂ）に示すように、基材層２６と、この基材層２６の表面に積層された光拡散層２７と、基材層２６の裏面に積層されたスティッキング防止層２８とを備えている。この光拡散層２７は、一般的には、バインダー２９中に光拡散剤３０が分散した構造を有し、光拡散剤３０により透過光線を拡散させる機能が奏される。また、スティッキング防止層２８は、バインダー３１中に少量のビーズ３２が離間して分散し、このビーズ３２の下部がバインダー３１の裏面から突出した構造を有しており、光拡散シート２３裏面が導光板２２表面と密着して干渉縞が生じてしまう不都合を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造の光拡散シート２３において、光拡散性の均一化を図るためには光拡散剤３０をバインダー２９中に均一に分散させる必要がある。従来、このように光拡散剤３０を均一に分散させる手段としてバインダー２９中に分散剤等の薬剤を配合する手段が採られているが、（ａ）この薬剤の配合タイミング、配合量等の調節が容易ではなく、効果的に光拡散剤３０を分散させるためには熟練性が求められることや、（ｂ）薬剤の配合による工程数の層加や薬剤によるコスト増などの製造上及びコスト上の不都合がある。
【０００７】
また、光拡散性の向上の観点からは、光拡散剤３０をバインダー２９の表面側平均界面から突出させ、光拡散シート２３の表面に光拡散剤３０による微細な凹凸を形成する必要がある。このように光拡散シート２３の表面に凹凸を形成させるためには、光拡散剤３０の平均粒子径、バインダー２９に対する光拡散剤３０の配合量、及び、基材層２６表面への光拡散層用塗工液（バインダー２９と光拡散剤３０とを含有する）の塗工量を、これらの相対的関係を考慮しつつ微妙に調整しなければならない。従って、相応の熟練を要する作業となっている。
【０００８】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、光拡散剤の分散性が高く、表面の凹凸高さの制御が容易かつ確実な光拡散シート、この光拡散シートを用いたバックライトユニット、及び、この光拡散シートの製造方法の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた光拡散シートに係る発明は、
透明な基材層と、この基材層の表面側に積層された光拡散層とを備え、
この光拡散層が、バインダーと、このバインダー中に分散する光拡散剤とを有しており、
この光拡散剤として負に帯電したものが用いられている
ものである。
【００１０】
当該光拡散シートによれば、光拡散層においてバインダー中に分散する光拡散剤が負に帯電していることから、各光拡散剤間に斥力が作用し、光拡散剤が互いに離間しようとする結果、バインダー中において光拡散剤の均一な分散状態が実現される。
【００１１】
上記光拡散層において、光拡散剤が略単一層状に配設するとよい。一般的に基材層は正に帯電しているため、負帯電の光拡散剤との間に引力が作用し、略単一層状に配設された殆ど全ての光拡散剤は基材層の表面に吸着する。そのため、粒度分布が比較的シャープな光拡散剤を用いると、バインダーに対する光拡散剤の配合量及び光拡散層用塗工液（バインダーと光拡散剤とを含有する）の塗工量により、バインダーの表面側平均界面からの光拡散剤の突出量、つまり光拡散シート表面の凹凸高さを容易かつ確実に制御することができる。
【００１２】
一方、上記光拡散層において、光拡散剤が略複数層状に配設してもよい。このように光拡散剤を略複数層状に配設することで、基材層に沿った第一層を構成する負帯電の光拡散剤が正帯電の基材層表面に吸着し、この第一層目の光拡散剤とその表面側の光拡散剤との間に斥力が作用し、表面側層の光拡散剤が表面側に押し出され、光拡散シートの表面に凹凸が形成される。そのため、光拡散シート表面の凹凸高さは光拡散剤間に作用する斥力、つまり光拡散剤の電荷の大きさに依存する。従って、当該光拡散シートによれば、光拡散剤によって表面に形成される凹凸高さは光拡散層用塗工液の塗工量や光拡散剤の配合量に対する依存性が低く、凹凸高さの制御が容易かつ確実になる。
【００１３】
上記光拡散剤としてビーズを用いるとよい。このビーズによれば、光拡散性が高く、均一な分散により光拡散シートの光拡散性の均一化を促進することができる。また、ビーズの粒子径が比較的制御しやすいため、光拡散シート表面の凹凸高さの制御容易性を促進することができる。
【００１４】
上記光拡散剤の負電荷としては１０μＣ／ｇ以上１０００μＣ／ｇ以下が好ましい。光拡散剤の電荷を上記範囲とすることで、上記光拡散剤の分散性及び光拡散シート表面の凹凸高さの制御容易性を促進することができる。
【００１５】
当該光拡散シートは、上記基材層の裏面側にバインダー中にビーズが分散するスティッキング防止層をさらに備え、このビーズとして負に帯電したものを用いるとよい。このようにバインダー中にビーズが分散したスティッキング防止層により、当該光拡散シートの裏面側に配設される導光板等とのスティッキングが防止される。さらに、スティッキング防止層にも負に帯電したビーズを用いることで、ビーズの分散性が向上し、スティッキング効果を全面に均一に発現させることができ、また、上記光拡散剤を略単一層に配設した場合と同様にスティッキング防止層の裏面の凹凸高さの制御が容易かつ確実になる。なお、このビーズの負電荷としても１０μＣ／ｇ以上１０００μＣ／ｇ以下が好ましい。
【００１６】
従って、ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、当該光拡散シートを備えると、当該光拡散シートが有する均一かつ制御容易な光拡散性により、均一に液晶を照らすことができ、かつ、過剰な拡散に起因する輝度の低下を防止し、従来の光拡散シートを備えるバックライトユニットよりも輝度を向上させることができる。
【００１７】
また、上記課題を解決するためになされた光拡散シートの製造方法に係る発明は、バインダーを構成する樹脂組成物に正に帯電した光拡散剤又は負に帯電した光拡散剤を混合することで光拡散層用塗工液を調製する工程と、
この光拡散層用塗工液を基材層の表面に塗工、乾燥することで光拡散層を積層する工程とを有するものである。
【００１８】
当該光拡散シートの製造方法によれば、光拡散層用塗工液を調製する工程において、正に帯電した光拡散剤又は負に帯電した光拡散剤を用いることから、各光拡散剤間に作用する斥力によって光拡散層用塗工液中で光拡散剤が均一に分散する結果、従来の製造方法のような分散剤等の薬剤の配合が不要となり、かかる薬剤配合工程による製造工程数、設備及びコストの増加を解消することができる。また、光拡散剤によって光拡散シート表面に凹凸を形成するに当たり、前述のように凹凸高さの制御容易性が高いため、光拡散層用塗工液の調製作業が簡略化され、その結果、光拡散シート表面に凹凸を容易かつ確実に形成することができる。なお、上記正に帯電した光拡散剤又は負に帯電した光拡散剤の製造時における正電荷又は負電荷としては１０μＣ／ｇ以上１０００μＣ／ｇ以下が好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図で、図２は図１の光拡散シートとは異なる形態の光拡散シートを示す模式的断面図である。
【００２０】
図１の光拡散シート１は、基材層２と、この基材層２の表面に積層された光拡散層３と、基材層２の裏面に積層されたスティッキング防止層４とから構成されている。
【００２１】
基材層２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。かかる基材層２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等が挙げられる。
【００２２】
基材層２の厚み（平均厚み）は、特には限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以上２５０μｍ以下とされる。基材層２の厚みが上記範囲未満であると、光拡散層３を形成するための樹脂組成物を塗工した際にカールが発生しやすくなってしまう、取扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材層２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。
【００２３】
光拡散層３は、バインダー５と、このバインダー５中に分散する光拡散剤６とから構成されている。このように分散した光拡散剤６により、この光拡散層３を裏側から表側に透過する光線を略均一に拡散させることができる。また、光拡散剤６の上端をバインダー５から突出させることで、光線をより良く拡散させることができる。なお、光拡散層３の厚み（光拡散剤６を除いたバインダー５部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以下程度とされている。
【００２４】
バインダー５に用いられる合成樹脂としては、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂等が挙げられる。またバインダー５には、上記のポリマーの他、例えば可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。バインダー５に用いられる合成樹脂は光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。
【００２５】
光拡散剤６は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、具体的には、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としては、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等を用いることができる。
【００２６】
光拡散剤６の形状は、特に限定されるものではなく、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散性に優れる球状のビーズが好ましい。
【００２７】
光拡散剤６の粒子径の下限としては３μｍ、特に５μｍ、さらに８μｍが好ましく、光拡散剤６の粒子径の上限としては２５μｍ、特に２０μｍ、さらに１５μｍが好ましい。これは、光拡散剤６の粒子径が上記範囲未満であると、光拡散剤６によって形成される光拡散層３表面の凹凸が小さくなり、光拡散シートとして必要な光拡散性を満たさないおそれがあり、逆に、光拡散剤６の平均粒子径が上記範囲を越えると、光拡散シート１の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になることからである。
【００２８】
光拡散剤６は、負に帯電したものを用いる。このように負に帯電した光拡散剤６を用いることで、各光拡散剤６間に斥力が作用し、光拡散剤６がバインダー５中で均一に分散する。そのため、当該光拡散シート１を用いたバックライトユニットの輝度の均一化を高めることができる。なお、このような負に帯電した光拡散剤６としては綜研化学（株）社製のＭＰシリーズがある。
【００２９】
光拡散剤６は、基材層２の表面に略単一層状に配設されている。一般的に基材層２は正に帯電しているため、負帯電の層状の光拡散剤６は基材層２の表面に吸着する。そのため、光拡散剤６のバインダー５の表面側平均界面からの突出量、つまり光拡散シート１表面の凹凸高さは、平均粒子径の粒度分布がシャープな光拡散剤６を用いると、バインダー５に対する光拡散剤６の配合量、及び、光拡散層用塗工液（バインダー５と光拡散剤６とを含有するもの）の塗工量によって精度よく制御することができる。
【００３０】
光拡散剤６の負電荷の上限としては１０００μＣ／ｇが好ましく、５００μＣ／ｇが特に好ましい。一方、光拡散剤６の負電荷の下限としては１０μＣ／ｇが好ましく、１００μＣ／ｇが特に好ましい。これは、光拡散剤６の負電荷が上記上限を超えると、光拡散剤６の製造及び取り扱いが困難になることからであり、逆に、光拡散剤６の負電荷の上記下限より小さいと、前述の光拡散剤６の均一分散効果が小さくなってしまうことからである。なお、この光拡散剤６の負電荷は、少なくとも光拡散シート１の製造時、具体的には光拡散層３の形成時に帯電していればよい。
【００３１】
光拡散剤６の配合量（バインダー５中のポリマー分１００部に対する配合量）の下限としては０．１部、特に５部、さらに１０部が好ましく、光拡散剤６の配合量の上限としては５００部、特に３００部、さらに２００部が好ましい。これは、光拡散剤６の配合量が上記範囲未満であると、光拡散性が不十分となってしまい、一方、光拡散剤６の配合量が上記範囲を越えると光拡散剤６を固定する効果が低下することからである。
【００３２】
スティッキング防止層４は、バインダー７と、このバインダー７中に分散するビーズ８とから構成されている。バインダー７としては光拡散層３のバインダー５と同様のものが用いられ、ビーズ８としては光拡散層３の光拡散剤６と同様のものが用いられる。このスティッキング防止層４の厚み（ビーズ８を除いたバインダー７部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされている。
【００３３】
ビーズ８の配合量は比較的少量とされているので、ビーズ８は互いに離間してバインダー７中に分散している。そして、ビーズ８の多くはその下端がバインダー７からごく少量突出している。この光拡散シート１を導光板等と積層すると、突出したビーズ８の下端が導光板等の表面に当接し、光拡散シート１の裏面の全面が導光板等と当接することがない。これにより、光拡散シート１と導光板等とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。
【００３４】
このビーズ８も、上記光拡散剤６と同様に負に帯電したものが用いられているため、ビーズの分散性が向上し、スティッキング効果を全面に均一に発現させることができる。また、スティッキング防止層４裏面の凹凸高さの制御が容易かつ確実になる。
【００３５】
当該光拡散シート１によれば、光拡散層３における光拡散剤６の高い均一分散性によって光拡散性の均一化及び向上を促進することができる。また、表面の凹凸高さの制御容易性により、使用目的に見合った光拡散性に容易かつ確実に調整することができる。
【００３６】
図２の光拡散シート１１は、基材層２と、この基材層２の表側に積層された光拡散層１２と、基材層２の裏面に積層されたスティッキング防止層４とから構成されている。この基材層２及びスティッキング防止層４は、図１に示された実施形態のものと同じであるため、同一番号を付して説明を省略する。従って、当該光拡散シート１１も、スティッキング防止層４によって裏面側に重ねて配設される導光板等とのスティッキングが防止される。
【００３７】
この光拡散層１２は、バインダー５と、このバインダー５中に分散する光拡散剤６とから構成されている点で上記図１の光拡散シート１の光拡散層３と同様であり、バインダー５及び光拡散剤６としても同様のものが用いられている。ただし、この光拡散層１２における光拡散剤６が略複数層（図中では２層）状に配設されている点で異なる。
【００３８】
当該光拡散層１２において、基材層２側の第一層を構成する負帯電の光拡散剤６ａは通常正に帯電する基材層２の表面に吸着され、第二層を構成する負帯電の光拡散剤６ｂは第一層の光拡散剤６ａとの間に作用する斥力によって表面側に押し出され、光拡散シート１１の表面に凹凸が形成される。そのため、光拡散シート１１の表面の凹凸高さは光拡散剤６間に作用する斥力、つまり光拡散剤６の電荷の大きさに依存し、光拡散層用塗工液の塗工量に対する依存性が低くなる。従って、当該光拡散シート１１によれば、表面の凹凸高さを容易かつ確実に獲得することができる。
【００３９】
当該光拡散シート１１によれば、上記光拡散シート１と同様に負帯電の光拡散剤６間に作用する斥力によって光拡散剤６がバインダー５中で均一に分散し、光拡散性の均一化及び向上を促進することができる。また、表面の凹凸高さによって光拡散性を容易に向上させることができる。
【００４０】
次に、光拡散シート１、１１の製造方法を説明する。当該光拡散シート１、１１の製造方法は、（ａ）バインダー５を構成する樹脂組成物に光拡散剤６を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３、１２を積層する工程と、（ｃ）バインダー７を構成する樹脂組成物にビーズ８を混合することでスティッキング防止層用塗工液を製造する工程と、（ｄ）このスティッキング防止層用塗工液を基材層２の裏面に塗工することでスティッキング防止層４を積層する工程とを有する。
【００４１】
当該光拡散シート１、１１の製造方法によれば、光拡散層用塗工液を調製する工程において、負帯電の光拡散剤６を用いることから、各光拡散剤６間に作用する斥力によって光拡散層用塗工液中で光拡散剤６が均一に分散する。そのため、従来の製造方法のような分散剤等の薬剤の配合が不要となり、かかる薬剤配合工程による製造工程数の増加及び設備、コストの増加を解消することができる。また、負帯電の光拡散剤６によって光拡散シート１、１１の表面に凹凸を容易かつ確実に形成することができ、さらに凹凸高さを比較的容易に制御することができる。なお、正帯電の光拡散剤を用いることでも、同様に均一分散性及び表面の凹凸高さを高める効果を奏することができる。なお、光拡散シート１と光拡散シート１１との製造方法は、光拡散層用塗工液の塗工量が異なる。
【００４２】
従って、図３（ａ）に示すようなバックライトユニット２０に図１又は図２の光拡散シート１、１１を使用すると、当該光拡散シート１、１１の高い光拡散性により輝度の均一化、ひいては品質を向上させることができる。一方、当該光拡散シート１、１１の光拡散性の制御容易性により、使用対象に必要十分な光拡散性に適合させることができ、その結果、バックライトユニット２０の輝度を向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えばスティッキング防止層４を構成するビーズ８としては帯電していないものも使用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光拡散シート及びその製造方法によれば、光拡散剤の高い分散性により高くかつ均一な光拡散性を奏することができ、かつ、表面の凹凸高さの制御容易性により光拡散性の大小を使用目的に適合させて容易かつ確実に調整することができる。また、当該光拡散シートを用いたバックライトユニットによれば、輝度の均一化及び向上、ひいては品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図である。
【図２】図１の光拡散シートとは異なる形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図である。
【図３】（ａ）は一般的なエッジライト型のバックライトユニットを示す模式的斜視図で、（ｂ）は従来の一般的な光拡散シートを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１・・・光拡散シート
２・・・基材層
３・・・光拡散層
４・・・スティッキング防止層
５・・・バインダー
６・・・光拡散剤
７・・・バインダー
８・・・ビーズ
１１・・・光拡散シート
１２・・・光拡散層
６ａ・・・光拡散剤（第一粒子層）
６ｂ・・・光拡散剤（第二粒子層）

Claims (9)

1. 透明な基材層と、この基材層の表面側に積層された光拡散層とを備え、
   この光拡散層が、バインダーと、このバインダー中に分散する光拡散剤とを有しており、
   上記基材層が正に帯電しており、上記光拡散剤として負に帯電したものが用いられている光拡散シート。
2. 上記光拡散層において、光拡散剤が略単一層状に配設されている請求項１に記載の光拡散シート。
3. 上記光拡散層において、光拡散剤が略複数層状に配設されている請求項１に記載の光拡散シート。
4. 上記光拡散剤としてビーズが用いられている請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光拡散シート。
5. 上記光拡散剤の負電荷が１０μＣ／ｇ以上１０００μＣ／ｇ以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光拡散シート。
6. 上記基材層の裏面側に、バインダー中にビーズが分散するスティッキング防止層をさらに備えており、
   このビーズとして負に帯電したものが用いられている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光拡散シート。
7. ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光拡散シートを備えていることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。
8. バインダーを構成する樹脂組成物に正に帯電した光拡散剤又は負に帯電した光拡散剤を混合することで光拡散層用塗工液を調製する工程と、
   この光拡散層用塗工液を基材層の表面に塗工、乾燥することで光拡散層を積層する工程とを有する光拡散シートの製造方法。
9. 上記正に帯電した光拡散剤又は負に帯電した光拡散剤の製造時における正電荷又は負電荷を１０μＣ／ｇ以上１０００μＣ／ｇ以下とする請求項８に記載の光拡散シートの製造方法。

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