JP6666065B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、狭額縁構造の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置には、液晶パネルと、液晶パネルに対して背面側から光照射を行うバックライトユニットとが一般に備えられている。バックライトユニットとしては、液晶パネルの背面に導光板及び光源を配置する直下型と、光源を導光板の側面に取り付けるエッジライト型とに一般に分類される。バックライトユニットに用いられる導光板には様々な特性が要求されるが、その中でも明るい液晶画面を得るためには、透明性が高く且つ輝度均一性も良好でなければならない。そのため、微粒子が分散された透明樹脂を導光板として用いることが提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

一方、近年、液晶表示装置の小型化及び軽量化やデザイン性向上の観点から、狭額縁構造の液晶表示装置に対するニーズが高まってきている。狭額縁構造の液晶表示装置では、額縁領域のスペースをできる限り狭くする必要があるため、導光板の膨張スペースを確保することが難しくなってきている。

国際公開第０２／３９１５３号 特許第４９３３５１２号公報

しかしながら、従来の導光板は、熱又は水分によって膨張し易いため、導光板が膨張して外枠などの他の部材と接触し、歪みが生じることがある。そのため、導光板からの出射光が不均一になったり、場合によっては光源を破損したりする恐れがある。
導光板の水分による膨張は、樹脂材料を選択することによって低減することができる。他方、導光板の熱による膨張を低減するためには樹脂中に分散させる微粒子の量を増加させればよいと考えられる。しかしながら、微粒子の量を増加させると、樹脂の軟化温度が上昇するため、成形性が低下し、所望の形状を有する導光板を形成することが困難になったり、成形中に樹脂が変色したりするなどの副作用が生じる懸念がある。

本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであり、透明性に優れると共に熱又は水分によって膨張し難い導光板を有する狭額縁構造の液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、無機微粒子を透明樹脂中に分散させて得られる導光板について鋭意研究した結果、透明樹脂に分散させる無機微粒子の平均粒径及び含有量が、熱又は水分による膨張と密接に関係しているという知見に基づき、透明樹脂に分散させる無機微粒子の平均粒径及び含有量を所定の範囲に制御することで、狭額縁構造の液晶表示装置の導光板に適した特性が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、無機微粒子が透明樹脂中に分散されてなる導光板であって、前記無機微粒子の平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍであり且つ前記透明樹脂中の前記無機微粒子の含有量が３０質量％以下である導光板を有することを特徴とする狭額縁構造の液晶表示装置である。

本発明によれば、透明性に優れると共に熱又は水分によって膨張し難い導光板を有する狭額縁構造の液晶表示装置を提供することができる。

本発明の狭額縁構造の液晶表示装置は、無機微粒子が透明樹脂中に分散されてなる導光板を有する。
ここで、本明細書において「狭額縁構造」とは、液晶パネルを囲む枠（額縁）の幅が、従来の一般的な液晶表示装置よりも狭い構造を意味する。狭額縁構造において、額縁の幅は、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。
本発明の狭額縁構造の液晶表示装置の基本的な構造としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の構造を採用することができる。ただし、本発明の狭額縁構造の液晶表示装置に用いられる導光板を使用することにより、従来の狭額縁構造の液晶表示装置に必要であった導光板の膨張スペースを設ける必要がない。

導光板に使用される透明樹脂の種類は、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。透明樹脂の例としては、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの透明樹脂は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの透明樹脂の中でも、透明性及び耐熱性に優れると共に、水分による膨張も少ないメタクリル樹脂が好ましい。

ここで、本明細書において「メタクリル樹脂」とは、メタクリル酸及びその誘導体を重合して得られる樹脂を意味する。具体的には、メタクリル樹脂は、メタクリル酸メチルの単独重合体や、メタクリル酸メチルと、メタクリル酸メチルと共重合し得る他の単量体との共重合体であることができる。メタクリル酸メチルと共重合し得る他の単量体としては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルなどのメタクリル酸エステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシエチルなどのアクリル酸エステル類；メタクリル酸、アクリル酸などの不飽和酸類；クロロスチレン、ブロモスチレン等のハロゲン化スチレン類；ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどのアルキルスチレン類などの置換スチレン類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミドなどが挙げられる。上記の単量体は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

導光板に使用される無機微粒子の種類は、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。無機微粒子の例としては、シリカ微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、硫酸バリウム微粒子、酸化チタン微粒子、タルク微粒子などが挙げられる。これらの無機微粒子は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの無機微粒子の中でも、熱又は水分による膨張がより少ないシリカ微粒子が好ましい。

無機微粒子は、表面がシリル化されていることが好ましい。無機微粒子の表面をシリル化することにより、表面が疎水化され、透明樹脂中に無機微粒子が均一に分散され易くなる。シリル化に用いるシリル化剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。シリル化剤の例としては、アルキルシリル化剤、メタクリルシリル化剤、トリメチルシリル化剤、ジメチルシリル化剤などが挙げられる。これらのシリル化剤は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

無機微粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは１１ｎｍ〜３００ｎｍ、より好ましくは１２〜１００ｎｍである。上記範囲の平均粒径を有する無機微粒子を用いることにより、導光板の透明性を向上させることができる。無機微粒子の平均粒径が５００ｎｍを超えると、導光板の透明性が低下してしまう。一方、無機微粒子の平均粒径が１０ｎｍ未満であると、透明樹脂中に無機微粒子を均一に分散し難くなる。
ここで、本明細書において無機微粒子の「平均粒径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した５０％累積粒径の値を意味する。

無機微粒子の形状は、特に限定されず、真球状、球状、鱗片状、キュービック状、不定形などであり得る。

透明樹脂中の無機微粒子の含有量は、３０質量％以下、好ましくは０．１質量％〜２８質量％、より好ましくは１質量％〜２５質量％、最も好ましくは３質量％〜２０質量％である。無機微粒子の含有量が上記範囲であれば、熱又は水分による膨張を低減することができる。無機微粒子の含有量が３０質量％を超えると、成形性が低下し、所望の形状を有する導光板を得ることが難しくなる。

導光板は、上記の成分に加えて、本発明の効果を阻害しない範囲において、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、光安定剤、蛍光増白剤、加工安定剤などの公知の各種添加剤を含有してもよい。

上記の成分から構成される導光板の厚さは、特に限定されないが、一般に０．０５ｍｍ〜１５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍである。

導光板の製造方法としては、特に限定されず、透明樹脂と無機微粒子とを含む樹脂組成物を形成した後、公知の成形方法に準じて製造することができる。成形方法の例としては、溶融押出法、射出成形法などが挙げられる
樹脂組成物の作製方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、透明樹脂と無機微粒子とをそれぞれ独立して作製した後、両者を混合すればよい。また、予め作製した無機微粒子が存在する条件で単量体を重合させて透明樹脂を作製してもよい。その中でも、透明樹脂と無機微粒子と溶融混練する方法は、透明樹脂と無機微粒子とを均一に混合させ易いため好ましい。溶融混練を行う場合、剪断速度は、特に限定されないが、透明樹脂中の無機微粒子の分散性の観点から、１５００ｓ^−１以上であることが好ましい。また、溶融温度は、使用する透明樹脂及び無機微粒子の種類に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。

なお、樹脂組成物を作製する際、無機微粒子を透明樹脂中に均一に分散させる観点から、有機溶媒を用いてもよい。有機溶媒としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；キシレン、トルエンなどの芳香族類；メタノール、エタノール等のアルコール類が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記のようにして得られる導光板は、透明性に優れると共に熱又は水分によって膨張し難いため、導光板の膨張スペースを確保する必要がなく、狭額縁構造の液晶表示装置に用いるのに適している。具体的には、無機微粒子が透明樹脂中に分散されてなる導光板は、下記のような特性を有する。
無機微粒子が透明樹脂中に分散されてなる導光板は、透明樹脂のみからなる導光板に比べて熱膨張率（ＣＴＥ）を０．１％〜４０％に低減することができる。ここで、本明細書において「熱膨張率」とは、１０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍのサイズに切り出した試験片を５℃／分の昇温速度で２５℃から６０℃に昇温させたときの線膨張率を、熱膨張係数測定装置を用いて測定した値を意味する。
また、無機微粒子が透明樹脂中に分散されてなる導光板は、樹脂のみからなる導光板に比べて透明度の低下を０．１％〜１７％に抑制することができる。ここで、本明細書において「透明度」とは、透過率測定装置を用いて測定される厚み方向の直線透過率の値を意味する。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
（実施例１）
メタクリル樹脂と、表面がシリル化（シリル化剤：アルキルシリル化剤）されたシリカ微粒子（平均粒径１２ｎｍ）を２６０℃の温度、１５００ｓ^−１の剪断速度で溶融混練して樹脂組成物を得た後、ホットプレスして成形体を得た。この実施例では、樹脂組成物中のシリカ微粒子の配合量を１０質量％とした。
（実施例２）
樹脂組成物中のシリカ微粒子の配合量を１５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして成形体を得た。
（実施例３）
樹脂組成物中のシリカ微粒子の配合量を２０質量％としたこと以外は実施例１と同様にして成形体を得た。

（比較例１）
メタクリル樹脂のみからなる成形体を作製した。
（比較例２）
シリカ微粒子の平均粒径を９ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にしたが、樹脂組成物の流動性が低下してしまい、成形体を得ることができなかった。
（比較例３）
樹脂組成物中のシリカ微粒子の配合量を３１質量％としたこと以外は実施例１と同様にしたが、樹脂組成物の流動性が低下してしまい、成形体を得ることができなかった。

実施例１〜３及び比較例１の成形体について熱膨張率及び透明度を測定した。なお、比較例２及び３については、成形体が得られなかったため、熱膨張率及び透明度の測定ができなかった。
その結果、熱膨張率は、比較例１の成形体に比べて、実施例１の成形体が１６％、実施例２の成形体が２６％、実施例３の成形体が４０％低下した。したがって、メタクリル樹脂に分散させるシリカ微粒子の平均粒径及び含有量を所定の範囲に制御することで、熱による膨張を低減し得ることが確認された。
また、直線透過率は、比較例１の成形体に比べて、実施例１の成形体が１３％、実施例２の成形体が１３％、実施例３の成形体が１７％低下した。したがって、メタクリル樹脂に分散させるシリカ微粒子の平均粒径及び含有量を所定の範囲に制御することで、透明度の低下を抑制し得ることが確認された。

次に、実施例３及び比較例１の成形体について吸水率を測定した。ここで、吸水率は、成形体を温度６０℃、相対湿度９０％の条件下で２４０時間放置し、放置前の成形体の質量に対する放置後の成形体の質量の増加率を求めることによって得た。
その結果、比較例１の成形体の吸水率は１．５％であったのに対し、実施例３の成形体の吸水率は１％であった。したがって、メタクリル樹脂に分散させるシリカ微粒子の平均粒径及び含有量を所定の範囲に制御することで、吸水率を低下させることができ、水分による膨張も低減し得ることが確認された。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、透明性に優れると共に熱又は水分によって膨張し難い導光板を有する狭額縁構造の液晶表示装置を提供することができる。

Claims (5)

1. 無機微粒子が透明樹脂中に分散されてなる導光板であって、前記無機微粒子の平均粒径が１２ｎｍであり且つ前記透明樹脂中の前記無機微粒子の含有量が２０質量％であり、前記透明樹脂のみからなる導光板に比べて熱膨張率（ＣＴＥ）が４０％低減した導光板を有し、
   前記無機微粒子の形状は鱗片状であり、
   前記導光板は１％の吸水率を有し、
   前記導光板は０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記透明樹脂がメタクリル樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記無機微粒子は、シリカ微粒子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記無機微粒子の表面がシリル化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
5. 前記無機微粒子の表面はアルキルシリル化剤によってシリル化されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。