JP5057621B2

JP5057621B2 - 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット

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Publication number: JP5057621B2
Application number: JP2001295531A
Authority: JP
Inventors: 裕峯尾
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003107211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散、集光、屈折、反射等の所定の光学的機能を有し、特に液晶表示装置のバックライトユニットに好適な光学シート、及び、これを用いたバックライトユニット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、液晶層の下面側にバックライトユニットが装備されている。かかるバックライトユニット２０は、一般的には図３（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ２１と、このランプ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、この導光板２２の表面側に積層された複数枚の光学シート２３とを装備している。この光学シート２３はそれぞれ、屈折、拡散等の特定の光学的機能を有するものであり、具体的には、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２４、光拡散シート２４の表面側に配設されるプリズムシート２５などが該当する。
【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（図示されず）及び各側面で反射され、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２４に入射し、拡散され、光拡散シート２４表面より出射される。その後、光拡散シート２４から出射された光線は、プリズムシート２５に入射し、プリズムシート２５の表面に形成されたプリズム部２５ａによって、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。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２４によって拡散され、またプリズムシート２５によって略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。
【０００４】
また図示していないが、上述のプリズムシート２５などの集光特性を考慮し、光拡散シートやプリズムシートなどの光学シート２３をさらに配設したバックライトユニットもある。
【０００５】
光拡散シート２４としては、一般的には図３（ｂ）に示すように、透明な合成樹脂製の基材層２６と、この基材層２６の表面に積層されかつ光拡散性を有する光学層２７とを備えるものが用いられており、この光学層２７はバインダー２８中に樹脂ビーズ、ガラスビーズ等の光拡散剤２９が分散した構造を有している。また、プリズムシート２５としては、図３（ａ）に示すように、透明な合成樹脂製の基材層と、この基材層の表面にストライプ状に突設された三角柱状のプリズム部（光学層に相当する）２５ａとを一体又は別体に有するものが用いられている。つまり、バックライトユニット２０の光学シート２３は、所定の光学的機能を奏するよう構成されたものであり、光学的機能以外の機能を意図的に付加したいわゆる複合機能化は進んでいない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記バックライトユニット２０が組み込まれた液晶表示装置は、ランプ２１やインバーターなどから電磁波が出ており、この電磁波によって液晶表示画面にぶれやちらつきなどが発生したり、ノイズとして他の計器類に誤作動を生じさせるそれがある。かかる不都合を防止するため、従来、液晶表示装置にＩＴＯ蒸着フィルムを装備したり、銅板や金箔、銀箔、銅箔等のテープを配設することで、電磁波を遮蔽している。しかし、これらの電磁波遮蔽手段では、光学的機能部材以外の部材を付加するため、液晶表示装置の厚み及び重量の増加を招来し、ひいては光線ロスの増加のおそれがある。
【０００７】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、電磁波の遮蔽が可能な光学シート、及び、液晶表示装置の厚み、重量及び光線ロスを低減することができるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【０００８】
【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発明は、透明な基材層と光学的機能を有する光学層とを備えており、さらに導電性高分子を含有する導電性高分子層を備えている光学シートである。
【０００９】
ここで、「透明」とは、無色透明に限定されず、有色透明、半透明等を含む概念である。「基材層」とは光学シートとしての強度、形状等を保持するための層である。「光学層」とは、拡散、屈折等の所定の光学的機能を奏する層、例えば光拡散シートの光拡散層、プリズムシートのプリズム部が形成されている層などを意味し、両層が明確に区別されず、一体に成形されている場合も含む概念である。
【００１０】
当該光学シートによれば、光学層によって所定の光学的機能を奏することに加え、導電性高分子層が有する導電性によってランプ等から発生する電磁波を遮蔽することができる。そのため、電磁波による液晶表示画面のぶれ・ちらつきや、他の計器類に対する誤作動等の影響を防止することができる。また、上記電磁波遮蔽作用を奏する導電性高分子層に含まれる導電性高分子は透明性が比較的良好であることから、導電性高分子層による光線透過率の低下は比較的小さく、上記光学的機能に対する弊害が小さい。
【００１１】
上記導電性高分子として、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリヘプタジエン、ポリジプロパギルアミン、ポリチエニレンメチン及びこれらの誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上のものを用いるとよい。これらの導電性高分子は、積層（成膜）が容易であり、加えて取扱性、安定性、耐久性、透明性等が良好であるため、当該光学シートに導電性を付与する材料として好ましい。
【００１２】
上記導電性高分子層における導電性高分子の含有量としては５０質量％以上が好ましい。このように、導電性高分子の含有量を５０質量％以上とすることで、上記電磁波遮蔽作用を効果的に奏することができる。
【００１３】
上記導電性高分子層は表面側又は裏面側（光学シートの外面側）に積層するとよい。このように、光学シートの外面に導電性高分子層を積層することで、上記電磁波の遮蔽作用を効果的に奏することができる。
【００１４】
一方、上記導電性高分子層は基材層の表面又は裏面に積層してもよい。通常、基材層の表面及び裏面は平滑であるため、かかる基材層に対して導電性高分子層を積層するのが製造上最も容易である。そのため、当該手段によれば、導電性高分子層を均一厚さに形成することや所定の厚さに制御することが容易であり、その結果、上記電磁波遮蔽作用が促進される。
【００１５】
上記光学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する、ビーズ塗工タイプの光拡散シートに上記導電性高分子層を積層するとよい。かかる光拡散シートの場合、透過光線を均一に拡散させることを本質的機能とすることから、導電性高分子層の積層によって多少透明性が低下しても、光拡散性の面からは弊害が少ない。
【００１６】
また、上記光学層が三角柱状のプリズム部をストライプ状に有するプリズムシートに上記導電性高分子層を積層してもよい。プリズムシートは通常バックライトユニットの表面側に配設されるため、この手段のようにプリズムシートに上記導電性高分子層を積層することで、液晶パネルに最も近いところで電磁波を遮蔽することが可能であり、液晶表示画面のぶれやちらつきを効果的に抑えることができる。
【００１７】
当該光学シートは、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るとよい。かかるスティッキング防止層によって、当該光学シートと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、スティッキングによって液晶表示画面に生じる干渉模様や輝度ムラが抑えられる。
【００１８】
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、上記光学シートを備えると、従来の液晶表示装置に使用されているＩＴＯ蒸着フィルム等を省略することができ、液晶表示装置の薄型化、軽量化及び輝度向上を促進することができる。
【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学シートを示す模式的断面図で、図２は図１の光学シートとは異なる形態の光学シートを示す模式的断面図である。
【００２０】
図１の光学シート１は、具体的には光拡散シートであり、基材層２と、この基材層２の表面に積層される光学層（光拡散層）３と、基材層２の裏面に積層された導電性高分子層４とを備えている。
【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。中でも、耐熱性が高い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、ポリカーボネートが好ましい。
【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３５μｍ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、光学層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】
光学層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、この光学層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、光学層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３５μｍ、特に３０μｍ、さらに２５μｍ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学層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、光学シート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２５０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。
なお、耐熱性、寸法安定性等の向上のために、基材層２中又は光学層３のバインダー５中にコロイダルシリカ、コロイダル酸化アルミニウム、コロイダル炭酸カルシウム、スメクタイト、マイカ、酸化チタン、酸化ジルコン、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、タルク、アルミナ、硫酸バリウム、アスベストなどの無機超微粒子を分散含有させてもよい。
【００２９】
導電性高分子層４は、導電性高分子を主材として含有している。この導電性高分子としては、特に限定されるものではなく、例えば（１）トランス−ポリアセチレン、シス−ポリアセチレン、ポリフェニルアセチレン、ポリフェニルクロロアセチレン、ポリ（１，６−ヘプタジイン）、ポリ（１，４−ジアセチレン）等の脂肪族共役系高分子、（２）ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｍ−フェニレン）、ポリナフタレン、ポリアントラセン、ポリビレン、ポリアズレン、ポリフルオレン等の芳香族共役系高分子、（３）ポリピロール、ポリフラン、ポリチオフェン、ポリセレノフェン、ポリテルロフェン、ポリイソチアナフテン、ポリジチエノチオフェン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３−チオフェン−β−エタンスルホン酸）、ポリ（Ｎ−アルキルピロール）、ポリ（３−アルキルピロール）、ポリ（３，４−ジアルキルピロール）、ポリ（２，２’−チエニルピロール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，５−ピラジン）、ポリカルバゾール等の複素環式共役系高分子、（４）ポリ（ｐ−フェニレンオキシド）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ポリ（ｐ−フェニレンセレニド）、ポリ（ビニレンスルフィド）、ポリアニリン、ポリ（ジベンゾチオフェンスルフィド）等の含ヘテロ原子共役系高分子、（５）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンキシリデン）、ポリ（チエニレンビニレン）、ポリ（フリレンビニレン）、ポリ（１，４−ナフタレンビニレン）、ポリ（２，６−ナフタレンビニレン）等の混合型共役系高分子、（６）ポリアセン、ポリアセナセン、ポリペリナフタレン、ポリペロアントラセン、ポリシアノアセチレン（ポリピリジノピリジン）、ポリシアノジエン、ポリジシアノアセチレン等の複鎖型共役系高分子、（７）ポリ（ｐ−フェニレン−１，３，５−オキサジアゾール）等のネットワーク状共役系高分子、（８）その他、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、金属フタロシアニン系高分子などが挙げられる。中でも、透明性、取扱性、耐久性等に優れ、導電性も高いポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリヘプタジエン、ポリジプロパギルアミン、ポリチエニレンメチン及びこれらの誘導体が好ましく、これらの導電性高分子を１種又は２種以上混合して使用することができる。なお、これらの導電性高分子には種々のドナー又はアクセプタが添加され、導電性が高められている。
【００３０】
導電性高分子層４における導電性高分子の含有量としては、５０質量％以上が好ましく、特に７０質量％以上、さらに９０質量％以上が好ましい。これは、導電性高分子の含有量が上記範囲より小さいと、当該光学シート１に付与される導電性が小さく、ひいては上記電磁波遮蔽作用が小さくなってしまうことからである。
【００３１】
導電性高分子層４における導電性高分子の積層量（単位面積当たりの導電性高分子のみの質量）の下限としては０．１ｇ／ｍ^２が好ましく、１ｇ／ｍ^２が特に好ましい。一方、上記導電性高分子の積層量の上限としては３０ｇ／ｍ^２が好ましく、１０ｇ／ｍ^２が特に好ましい。これは、導電性高分子の積層量が上記下限より小さいと、導電性ひいては電磁波遮蔽作用が小さく、逆に、導電性高分子の積層量が上記上限を超えると、導電性高分子層４によって光線の透過率が低下してしまうことからである。
【００３２】
導電性高分子層４には、上記導電性高分子の他に、導電性高分子との相溶性が高く、かつ、透明性が高い他の合成樹脂を含有してもよい。かかる透明合成樹脂の含有によって導電性高分子層４の光線透過率の低下を抑制することができる。その他、安定化剤、劣化防止剤等が配合されてもよい。
【００３３】
導電性高分子層４の形成方法としては、特に限定されるものではなく、導電性高分子の層状加工に好適な公知の方法、例えば塗工等が採用される。
【００３４】
次に、当該光学シート１の製造方法について説明する。当該光学シート１の製造方法は、（ａ）導電性高分子を含有する樹脂組成物を塗工すること等の手段で基材層２の裏面に導電性高分子層４を積層する工程と、（ｂ）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学層用塗工液を製造する工程と、（ｃ）この光学層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光学層３を積層する工程とを有する。
【００３５】
当該光学シート１によれば、光学層３によって光拡散効果を奏し、導電性高分子層４によりランプ等から発生する電磁波を遮蔽することができる。そのため、電磁波の漏洩による不都合、つまり液晶表示画面のちらつきや他の計器類の誤作動等を防止することができる。
【００３６】
図２の光学シート１１は、基材層２と、この基材層２の表側に積層された光学層３と、基材層２の裏面に積層された導電性高分子層４と、この導電性高分子層４の裏面に積層されたスティッキング防止層１２とから構成されている。この基材層２、光学層３及び導電性高分子層４は、図１の光学シート１と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。従って、当該光学シート１も、光学層３によって光拡散効果を奏し、導電性高分子層４によってランプ等から発生する電磁波を遮蔽することができる。
【００３７】
スティッキング防止層１２は、バインダー１３と、このバインダー１３中に分散するビーズ１４とから構成されている。バインダー１３としては光学層３のバインダー５と同様のものが用いられ、ビーズ１４としては光学層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１２の厚み（ビーズ１４を除いたバインダー１３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。
【００３８】
ビーズ１４の配合量は比較的少量とされているので、ビーズ１４は互いに離間してバインダー１３中に分散している。そして、ビーズ１４の多くはその下端がバインダー１３からごく少量突出している。そのため、この光学シート１１を導光板と積層すると、突出したビーズ１４の下端が導光板等の表面に当接し、光学シート１１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、光学シート１１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。
【００３９】
次に、光学シート１１の製造方法を説明する。当該光学シート１１の製造方法は、（ａ）導電性高分子を含有する樹脂組成物を塗工すること等の手段で基材層２の裏面に導電性高分子層４を積層する工程と、（ｂ）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学層用塗工液を製造する工程と、（ｃ）この光学層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光学層３を積層する工程と、（ｄ）バインダー１３を構成する樹脂組成物にビーズ１４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、（ｅ）このスティッキング防止層用塗工液を導電性高分子層４の裏面に塗工することでスティッキング防止層１２を積層する工程とを有する。
【００４０】
従って、図３（ａ）に示すようなランプ２１、導光板２２、及び、光拡散シート２４及びプリズムシート２５を含む光学シート２３などから構成され、ランプ２１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２０において、光拡散シート２４として上記光学シート１、１１を用いると、当該光学シート１、１１によって電磁波が遮蔽されるため、従来の液晶表示装置に使用されているＩＴＯ蒸着フィルム等を省略することができ、液晶表示装置の薄型化、軽量化及び輝度向上を促進することができる。
【００４１】
なお、本発明の光学シートは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば導電性高分子層４は、基材層２の表面に積層することも可能であり、基材層２の表面及び裏面の双方に積層することも可能である。また、導電性高分子層４は、光学層３の表面又はスティッキング防止層１２の裏面に積層することも可能である。いずれの手段でも電磁波の遮蔽作用を奏する。一方、導電性高分子層４はプリズムシートの裏面又は表面（つまりプリズム面）に積層してもよく、同様に電磁波の遮蔽作用を奏し、同様にバックライトユニットから電磁波防止のためのＩＴＯ蒸着フィルム等を省略することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学シートによれば、光学層によって所定の光学的機能を奏することに加え、導電性高分子層によってランプ等から発生する電磁波を遮蔽することができ、その結果、電磁波の漏洩による不都合、つまり液晶表示画面のちらつきや他の計器類の誤作動等を防止することができる。
【００４３】
また、当該光学シートを備えたバックライトユニットによれば、当該光学シートが有する電磁波の遮蔽効果により、従来の液晶表示装置に使用されているＩＴＯ蒸着フィルム等を省略することができ、その結果、液晶表示装置の薄型化、軽量化及び輝度向上を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図である。
【図２】図１の光学シートとは異なる形態の光学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バックライトユニットを示す模式的斜視図、（ｂ）は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・・・光学シート
２・・・基材層
３・・・光学層
４・・・導電性高分子層
５・・・バインダー
６・・・光拡散剤
１１・・・光学シート
１２・・・スティッキング防止層
１３・・・バインダー
１４・・・ビーズ

Claims

透明な基材層と、この基材層の表面に積層され、光学的機能を有する光学層と、基材層の裏面に積層され、導電性高分子を含有する導電性高分子層と、この導電性高分子層の裏面に積層され、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とを備え、
上記導電性高分子層が、導電性高分子を含有する樹脂組成物を塗工することで形成され、
上記導電性高分子の積層量（単位面積当たりの導電性高分子のみの質量）が、０．１ｇ／ｍ ^２以上３０ｇ／ｍ ^２以下であり、
上記光学層が、バインダーを構成する樹脂組成物に光拡散剤を混合した光学層用塗工液を塗工することで形成され、
上記スティッキング層が、バインダーを構成する樹脂組成物にビーズを混合したスティッキング防止層用塗工液を塗工することで形成されている光学シート。
上記導電性高分子として、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリヘプタジエン、ポリジプロパギルアミン、ポリチエニレンメチン及びこれらの誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上のものが用いられている請求項１に記載の光学シート。
上記導電性高分子には種々のドナー又はアクセプタが添加されている請求項２に記載の光学シート。
上記導電性高分子層における導電性高分子の含有量が５０質量％以上である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光学シート。
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４のいずれか１項に記載の光学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。