(57)【要約】  本発明は、多層構造光拡散板及びそれらを含む液晶ディスプレイ装置に関する。さらに詳細には、非結晶性透明熱可塑性樹脂を含む透明層と、非結晶性透明熱可塑性樹脂及び透明微粒子を含む光拡散層とを共押し出して製造することによって製造工程が簡単且つ効率的であり、光透過度及び光拡散度に優れて高い輝度を持つと同時に、輝度均一度が高くて視野角特性が向上された多層構造光拡散板及びそれらを含む液晶ディスプレイ装置に関するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非結晶性透明熱可塑性樹脂を含む透明層と、非結晶性透明熱可塑性樹脂及び透明微粒子を含む光拡散層とを共押し出して製造される多層構造光拡散板。
【請求項２】
非結晶性透明熱可塑性樹脂が、ポリアルキル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレート−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸誘導体共重合体、シクロ−オレフィン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート及びそれらの混合物よりなる群からそれぞれ独立的に選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項３】
非結晶性透明熱可塑性樹脂が、ポリメチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン及びそれらの混合物よりなる群からそれぞれ独立的に選択されたものであることを特徴とする請求項２に記載の光拡散板。
【請求項４】
透明微粒子が無機微粒子、有機微粒子またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項５】
有機微粒子がポリメチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート−スチレン共重合体、ポリスチレン及びシリコン樹脂よりなる群から選択された１種以上の樹脂から製造された微粒子であることを特徴とする請求項４に記載の光拡散板。
【請求項６】
有機微粒子が部分的に架橋されているものであることを特徴とする請求項４に記載の光拡散板。
【請求項７】
無機微粒子が炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラスビーズ、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛よりなる群から選択された１種以上であることを特徴とする請求項４に記載の光拡散板。
【請求項８】
透明微粒子の平均粒径が０．５〜５０μmであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項９】
光拡散層が非結晶性透明熱可塑性樹脂８０〜９９．９重量部及び透明微粒子０．１〜２０重量部を含むことを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項１０】
透明層の膜厚が０．９５〜３．０mmであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項１１】
光拡散層の膜厚が５０〜５００μmであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項１２】
積層構造が２層または３層構造であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項１３】
積層構造が、中間層が透明層、最上層及び最下層が光拡散層である３層構造であることを特徴とする請求項１２に記載の光拡散板。
【請求項１４】
全光線透過率が６０%以上であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の多層構造光拡散板を直下型バックライトユニットに含む液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層構造光拡散板及びそれらを含む液晶ディスプレイ装置に関する。さらに詳細には、非結晶性透明熱可塑性樹脂を含む透明層と、非結晶性透明熱可塑性樹脂及び透明微粒子を含む光拡散層とを共押し出して製造することによって製造工程が簡単且つ効率的であり、光透過度及び光拡散度に優れて高輝度を持つと同時に、輝度均一度が高く、視野角特性が向上した多層構造光拡散板及びそれらを含む液晶ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モニター、液晶ＴＶなどの液晶ディスプレイ装置において、一般に点光源または線光源を均一な面光源に形成するためには光拡散シートが使われてきた。このような光拡散シートは、背面の照明灯または内容物が外部から見えないようにすると共に、均一な明るさを示すようにするために、高い拡散度を有さねばならず、同時に、光効率（高輝度、低消費電力）を高めるために、高い光透過度を有することが求められる。また、さらに広い視野角を確保するためには全体的な輝度均一度が高いことが求められる。
【０００３】
今まで開発された光拡散シートには、例えば、次のようなものがある：（１）透明な熱可塑性樹脂をシート状に成形した後、そのシート表面に物理的凹凸を付与する加工を施して得られた光拡散シート（特許文献１参照）、（２）ポリエステル樹脂など透明基材フィルム上に微粒子を含む透明樹脂からなる光拡散層をコーティングして得られた光拡散性シートまたはフィルム（特許文献２参照）、（３）透明樹脂中に無機系粒子を混合し、これをシートに成形して光拡散性を持つようにした光拡散シート（特許文献３参照）、（４）共押し出しで製造された２層以上の光拡散性配向ポリエステルフィルム（特許文献４、５参照）及び（５）透明樹脂中にビーズを溶融混合し、これを押出成形して得られた光拡散シート（特許文献６参照）。
【０００４】
上記（１）及び（２）の光拡散シートはシート表面に凹凸を形成させるか、又は光拡散層をコーティングすることで、光拡散効果を得る表面−光拡散性シートである。しかし、上記（１）及び（２）のように表面処理によって光拡散効果を得る光拡散シートの場合、取扱過程でシート表面が損傷される危険が高い。特に、（２）の場合、現在、ノート型パソコンなどの小型液晶ディスプレイに一般的に普及している形態であるが、このような形態の光拡散シートは液晶ディスプレイ装置の高性能化及び多機能化のために求められる積層構造への構成が困難であるという問題点があり、基材との熱膨張性の差などにより表面にコーティングされた光拡散層が剥がれやすくなるという問題点がある。
【０００５】
一方、上記（３）〜（５）の光拡散シートは、シート成形と同時に光拡散性が付与されるシートを一度で得ることができ、高い光拡散度を得ることができるという長所がある。しかし、（３）の光拡散シートは光拡散性を付与するために添加される無機系粒子によって光透過率が低下し、輝度が低下し、シートの機械的物性が顕著に低下するという短所があり、長時間使用時、加工機器を摩耗させるという問題点もある。（４）の場合、結晶性樹脂であるポリエステルを用いるため、所望の光拡散性及び全光線透過率を得るためには２層以上のポリエステル未延伸シートを、まず、製造した後、一定温度で縦方向及び横方向に特定の延伸比によって延伸工程を施した後、熱処理過程を行わなければならず、このような延伸工程を行わなければ、シート冷却過程で生成されたポリマー鎖間の結晶によって深刻な透明性及び光特性の低下が生じる。従って、透明性及び光特性の確保のためには、必ず、シートの延伸工程が必要になることから、製造工程が複雑になり、生産性が低下する短所がある。（５）の光拡散シートは、現在、最も普遍的に使われている形態であるが、最近、開発されているより広い視野角特性を持つ液晶パネルに適用されるのに好適な水準である高い輝度及び優れた輝度均一度を同時に有していないという限界がある。
【特許文献１】日本国公開特許公報平４−２７５５０１号
【特許文献２】日本国公開特許公報平６−０５９１０８号
【特許文献３】日本国公開特許公報平６−３４７６１７号
【特許文献４】日本国公開特許公報第２００１−３２２２１８号
【特許文献５】韓国公開特許公報第２００２−４８１１６号
【特許文献６】日本国公開特許公報平６-１２３８０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記するような従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、製造工程が簡単且つ効率的であり、光透過度及び光拡散度に優れて高い輝度を持つと同時に、輝度均一度が高くて視野角特性が向上した多層構造光拡散板及びそれらを含む液晶ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、非結晶性透明熱可塑性樹脂を含む透明層と、非結晶性透明熱可塑性樹脂及び透明微粒子を含む光拡散層とを共押し出して製造される多層構造光拡散板が提供される。
【０００８】
本発明の光拡散板において、上記非結晶性透明熱可塑性樹脂は、約７０％以上、好ましくは約８０％以上の全光線透過率を有する。さらに、結晶性樹脂とは違って、ポリマー鎖間に結晶が形成されないため、透明性を付与するための別途の延伸工程を必要としない熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリアルキル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレート−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸 共重合体、スチレン−無水マレイン酸誘導体共重合体、シクロ−オレフィン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート及びそれらの混合物よりなる群からそれぞれ独立的に選択されたものを使用することが好ましく、より好ましくは、ポリメチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン及びそれらの混合物よりなる群からそれぞれ独立的に選択されたものを使用する。
【０００９】
また、本発明の光拡散板において、光拡散層は非結晶性透明熱可塑性樹脂及び透明微粒子を含む。光拡散層に含まれる非結晶性透明熱可塑性樹脂としては、上記したようなもの等が好ましく用いられ、透明微粒子としては無機微粒子、有機微粒子またはそれらの混合物が用いられ、好ましくは有機微粒子が用いられる。有機微粒子としては、ポリメチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート−スチレン共重合体、ポリスチレン及びシリコン樹脂よりなる群から選択された１種以上の樹脂から製造された微粒子を使用することが好ましい。また、有機微粒子としては、部分的に架橋されているものを使用することが樹脂加工過程中でも粒子の形状が変形されずに微粒子の形態を保持できるので好ましい。無機微粒子としては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラスビーズ、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛よりなる群から選択された１種以上の無機微粒子を使用することが好ましい。
【００１０】
また、透明微粒子の平均粒径は０．５〜５０μｍのものが好ましく、１．５〜２０μｍのものがより好ましい。透明微粒子の平均粒径が０．５μｍ未満であれば、十分な光拡散性が得られず、全体的な面発光性が落ちることになり、光源が透けて見える問題が発生し、５０μｍを超えると、十分な光拡散性が得られず、面発光性が落ち、光拡散性を増加させるために大量の透明微粒子を添加すれば、透過度と輝度が低下されるという短所が発生する。
【００１１】
また、本発明の光拡散板において、好ましくは、光拡散層が非結晶性透明熱可塑性樹脂８０〜９９．９重量部及び透明微粒子０．１〜２０重量部を含み、より好ましくは非結晶性透明熱可塑性樹脂９０〜９９．５重量部及び透明微粒子０．５〜１０重量部を含む。透明微粒子の含量が０．１重量部未満であれば、光拡散性が不足して背面の光源が透けて見える問題が発生し、透明微粒子の含量が２０重量部を超えると、光透過度及び輝度が低下する問題がある。
【００１２】
本発明の光拡散板は、透明層又は光拡散層に上記のような成分以外に本発明の目的及び効果を達成できる範囲内で必要に応じて、紫外線安定剤、蛍光増白剤、衝撃補強剤、帯電防止剤、熱安定剤、難燃剤、潤滑剤、又は染料などの添加剤を適宜に選択し、さらに含むことができる。
【００１３】
本発明の光拡散板において、透明層の膜厚は好ましくは０．９５〜３．０ｍｍ、より好ましくは１．５〜２．５mmである。透明層の膜厚が０．９５ｍｍ未満であれば、光拡散板の機械的物性が脆くなり、適当でなく、３．０ｍｍを超えると、光拡散板が重くなり、薄型化が難しく、実用的に好ましくない。
【００１４】
本発明の光拡散板において、光拡散層の膜厚は好ましくは５０〜５００μｍ、より好ましくは１００〜３００μｍである。光拡散層の膜厚が５０μｍ未満であれば、光拡散性が不足し、不足した光拡散性を補充するために透明微粒子の含量を増やすと、透過度と輝度が低下される短所が現れる。光拡散層の膜厚が５００μｍを超えると、拡散性は良くなるが、透過度と輝度が低下され、光拡散板が重くなり、薄型化が難しく、実用的に好ましくない。
【００１５】
本発明の多層構造光拡散板は、上記したような透明層及び光拡散層を共押し出して製造される。共押し出し工程に使われる装置及び共押し出し条件には特に制限がなく、２重又は３重共押出機のような公知の共押し出し装置をはじめ、高分子樹脂シート又はフィルムの共押し出しを行うことができるあらゆる装置が使用可能である。共押し出し条件また公知の共押し出し条件に基づいて使われる樹脂の種類及び各層の膜厚などによって適宜に調節することができる。本発明の多層構造光拡散板を製造するための一具体例によれば、まず、上記したような非結晶性透明熱可塑性樹脂８０〜９９．９重量％及び上記したような透明微粒子０．１〜２０重量％をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機を利用し、これをペレット形態の光拡散層用樹脂組成物を製造し、製造された光拡散層用樹脂組成物ペレットと透明層用非結晶性透明熱可塑性樹脂とを、Ｔ−ダイが取り付けられた共押出機を利用して溶融共押し出しすることによって、２層又は３層構造の光拡散板が製造される。このとき、必要に応じて適切な添加剤を各層の樹脂組成物製造時、又は共押し出し時に、さらに添加でき、各層の膜厚は押出機のスクリュー回転数を調節して吐き出し量を変化させることによって調節しうる。
【００１６】
本発明の多層構造光拡散板は２層又は３層構造のものが好ましく、本発明の多層構造光拡散板が３層構造の場合には、中間層が透明層で、最上層及び最下層が光拡散層であることが好ましい。また、本発明の多層構造光拡散板は、全光線透過率が６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上である。
【００１７】
一方、本発明の他の態様によれば、本発明の多層構造光拡散板を含む液晶ディスプレイ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、別途の延伸工程を必要としなく、製造工程が簡単且つ効率的であり、光透過度及び光拡散度に優れて高い輝度を持つと同時に、輝度均一度が高くて視野角特性が向上した多層構造光拡散板及びそれらを直下型バックライトユニットに含む液晶ディスプレイ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の多層構造光拡散板を直下型バックライトユニットに含む液晶ディスプレイ装置について詳細に説明する。
【００２０】
図４は本発明に係る液晶ディスプレイ装置１００の一具体例を概略的に図示した断面図である。
【００２１】
液晶ディスプレイ装置１００は、外部から印加される駆動信号とデータ信号によって画像を表示する液晶パネル１１０及び液晶パネル１１０を照明するために上記液晶パネルの背面に配置されたバックライトユニット１２０を含む。
【００２２】
本発明を理解してこれを実施するにおいて、液晶パネル１１０の正確な構造的特性は重要ではない。液晶ディスプレイ装置に通例的に使われるあらゆる構造の液晶パネルも本発明に係る液晶ディスプレイ装置に適用することができる。
【００２３】
バックライトユニット１２０は液晶パネル１１０の背面に位置し、液晶パネル１１０に光、例えば、白色光を提供する。バックライトユニット１２０は液晶パネル１１０を照明するための光を提供する複数の光源１５０、反射シート１８０、上記光源と反射シートが収納される下部シャーシー１９０、上記光源の上部に配置される、本発明に係る光拡散板１４０及び光学シート１３０を含む。
【００２４】
光源１５０には所定の波長の光、例えば、白色光を発生させる冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）や外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）のような線形光源が使われる。しかし、光源１５０には上記線形光源だけが使われるのではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点光源を使用することもできる。このとき、光源１５０として使用される発光ダイオードの個数は照明しようとする液晶パネル１１０の大きさによって適切に選択することができる。また、光源１５０として使用される発光ダイオードには制限がなく、一つの白色発光ダイオードを使用するか、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の色を発生する３個の発光ダイオードを組み合わせて使用することも可能である。
【００２５】
反射シート１８０は光源１５０の下部に位置し、光源１５０から放射された光を液晶パネル１１０が位置した方向に反射し、光の利用効率を向上させる。反射シート１８０はＳＵＳ、Ｂｒａｓｓ、アルミニウム、ＰＥＴなどからなるシート上に銀（Ａｇ）を被覆し、微量の熱が発生したとしても長時間の吸熱による変形を防ぐためにチタニウムをコートして製作することができる。また、反射シート１８０はＰＥＴのような合成樹脂でシートに光を散乱させるための気泡を分散させて製作することができる。
【００２６】
上述した光源１５０と反射シート１８０は下部シャーシー１９０に収納される。
【００２７】
光源１５０より発生した光は光源１５０の上部に配置された、本発明に係る多層構造光拡散板１４０に入射する。
【００２８】
光拡散板１４０の上部には、光学シート１３０が配置され、上記光学シートは拡散シート１３０ａ、プリズムシート１３０ｂ及び保護シート１３０ｃを含む。光拡散板１４０を通過した光は拡散シート１３０ａに入射され、拡散シート１３０ａは入射する光を散乱させ、液晶パネルの可視面の全体にわたって輝度を均一にし、視野角を広げる。拡散シート１３０ａの上部には光効率及び輝度を向上させるためのプリズムシート１３０ｂが配置され、上記プリズムシート１３０ｂは拡散シート１３０ａで減少された輝度を補償する役割を果たす。プリズムシート１３０ｂは、拡散シート１３０ａより出射された光を屈折させ、低い角度で入射する光を正面側に集中させるため、有効視野角範囲で輝度を上昇させることになる。プリズムシート１３０ｂの上部には、保護シート１３０ｃが配置され、上記保護シートはプリズムシート１３０ｂのキズを防止し、またプリズムシート１３０ｂによって縮小された視野角を所定の範囲内で再拡大させる機能を有する。
【００２９】
本発明の液晶ディスプレイ装置では、光源１５０で発生した光が本発明に係る多層構造光拡散板１４０を通過するため、その前面に位置した液晶パネルの方向に従来の光拡散板に比べて高い輝度を有しながら、広い角度で入射するようになる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、本発明の範囲は下記実施例に限定されるものではない。
【００３１】
［実施例１〜９及び比較例１〜３］
光拡散層用樹脂組成物として下記表１に示される樹脂と透明微粒子を、下記表１に示される割合で、ヘンシェルミキサーに投入して混合した後、押出機（Ｌｅｉｓｔｒｉｔｚ、２７φＬ／Ｄ＝４８）を利用して光拡散層用ペレット状樹脂組成物を製造した。
【００３２】
上記製造されたペレット状光拡散層用樹脂組成物と下記表１に示される透明層用樹脂を、Ｔ−ダイが取り付けられた共押出機を利用して溶融共押し出しにより多層構造の光拡散板を製造した（但し、比較例１及び２では上記製造された光拡散層用ペレット状樹脂組成物のみを単独で押出して単層構造の光拡散板を製造した）。
【００３３】
各層の膜厚は、押出機のスクリュー回転数を調節して吐き出し量を変化させて調節しており、下記表１に示した。製造された多層構造光拡散板の全光線透過率、光拡散度、平均輝度及び輝度均一度を下記の方法により測定して表２に示した。
【００３４】
物性測定方法
（１）全光線透過率及び光拡散度（ｈａｚｅ）
全光線透過率及び光拡散度はＪＩＳ  Ｋ  ７１０５に従い、ｈａｚｅ透過率計（商標名：ＨＲ−１００、Ｍｕｒａｋａｍｉ  Ｃｏｌｏｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）を利用して測定した。
（２）平均輝度
３２インチ直下型バックライトユニットに横７２０ｍｍ×縦４２０ｍｍでシートを切断して載置し、トプコン社のＢＭ−７で１７点の輝度を測定し、その平均値を平均輝度とした。評価装置の簡略図を図３に示した。
（３）輝度均一度
上記（２）の輝度測定結果で最大輝度及び最小輝度から下記式を利用して輝度均一度を評価した。下記式によれば、輝度均一度が１．００のとき、最も良好であり、その値が大きくなるほど輝度均一度が悪くなる。
輝度均一度＝最大輝度／最小輝度
【００３５】
【表１】
2009539137.tif 000003
【００３６】
ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート（ＬＧ  ＭＭＡ、ＥＧ９２０）
ＰＳ：ポリスチレン（ＬＧ化学、２５ＳＰ  ＩＤＩ）
ＭＳ２００：メチルメタクリレート−スチレン共重合体（新日本製鉄化学）
ＭＳ６００：メチルメタクリレート−スチレン共重合体（新日本製鉄化学）
ＰＣ：ポリカーボネート（ＬＧ  ＤＯＷ  ポリカーボネート、Ｃａｌｉｂｒｅ  ３００−２２）
ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタルレート（ＳＫケミカル、ＳＫＹＰＥＴ  ＢＢ７７５５）
透明微粒子Ａ：シリコン系有機粒子（ＧＥ  Ｔｏｓｈｉｂａ  シリコン、Ｔｏｓｐｅａｒｌ  １２０、平均粒径：２μｍ）
透明微粒子Ｂ：アクリル系有機粒子（日本触媒、ＭＡ１００２、平均粒径：２．５μｍ）
【００３７】
【表２】
2009539137.tif 000004
【００３８】
上記表２から分かるように、実施例１〜９で製造された本発明の多層構造光拡散板は、別途の透明層と共押し出されない単層構造の光拡散板（比較例１及び２）に比べて、顕著に優れた全光線透過率及び輝度均一度を示した。また、結晶性樹脂であるポリエチレンテレフタルレートを共押し出して製造された未延伸光拡散板（比較例３）に比べて顕著に優れた全光線透過率及び平均輝度を示した。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、別途の延伸工程を必要とせず、製造工程が簡単且つ効率的であり、光透過度及び光拡散度に優れて高い輝度を持つと同時に、輝度均一度が高くて視野角特性が向上した多層構造光拡散板及びそれらを直下型バックライトユニットに含む液晶ディスプレイ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明一具体例による２層構造の光拡散板の概略的な断面図である。
【図２】本発明一具体例による３層構造の光拡散板の概略的な断面図である。
【図３】輝度及び輝度均一度評価装置の平面を簡略に示した図である。
【図４】本発明に係る液晶ディスプレイ装置１００の一具体例を概略的示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１４０  光拡散板
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009539137.tif 000007
【図４】
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【国際調査報告】
2009539137.tif 000009
2009539137.tif 000010