(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基材層と、バインダー中にビーズが分散した光拡散層とを備える光拡散シートであって、
上記バインダーの厚さよりもビーズの粒径が大きく、このビーズが上記基材層に実質的に当接しており、
上記ビーズの粒径とバインダーの厚さとの差のビーズの粒径に対する比が５％以上、かつ、下記式（数１）で示すＸ％未満であり、
上記基材層表面のうち光拡散層が積層されている面と反対側の面に、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が積層されていることを特徴とする光拡散シート。
Ｘ＝０．５×（１−１／ｎ）×１００［％］  （数１）
ここで、ｎは上記ビーズを構成する合成樹脂の屈折率を示す。
【請求項２】
ランプと、請求項１に記載の光拡散シートとを備えた液晶表示装置用のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【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組み込まれる光拡散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５０は、一般的には図４（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ５１と、このランプ５１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板５２と、この導光板５２の表面側に積層された複数枚の光学シート５３とを装備している。この光学シート５３はそれぞれ、屈折、拡散等の特定の光学的性質を有するものであり、具体的には、導光板５２の表面側に配設される光拡散シート５４、光拡散シート５４の表面側に配設されるプリズムシート５５などが該当する。
【０００３】
このバックライトユニット５０の機能を説明すると、まず、ランプ５１より導光板５２に入射した光線は、導光板５２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５２表面から出射される。導光板５２から出射した光線は光拡散シート５４に入射し、拡散され、光拡散シート５４表面より出射される。その後、光拡散シート５４から出射された光線は、プリズムシート５５に入射し、プリズムシート５５の表面に形成されたプリズム部５５ａ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５１から出射された光線が、光拡散シート５４によって拡散され、またプリズムシート５５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５５の集光特性を考慮し、プリズムシート５５の表面側にさらに光拡散シートやプリズムシートを配設するバックライトユニットもある。
【０００５】
上述の構造を有するバックライトユニット５０の光拡散シート５４としては、図４（ｂ）に示すような基材層５６と光拡散層５７とが積層されたものが一般的に用いられており、光拡散層５７は合成樹脂からなるバインダー５８中に合成樹脂、ガラス等からなるビーズ５９が分散した構造を有している。上記光拡散層５７において、ビーズ５９は通常バインダー５８中に埋没しており、バインダー５８表面から突出しているものもあるが、突出の程度はあまり大きくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光拡散能が大きく、しかも光線のロスが少ない光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記従来の光拡散シートにおける光拡散層のどの部分が光拡散性に寄与しているのかを鋭意検討した結果、ビーズのうちバインダー中に埋没している部分はあまり光拡散性に寄与せず、バインダー表面から突出している部分が主に光拡散性に寄与していることを見出した。
【０００８】
その結果得られた発明は、透明な基材層と、バインダー中にビーズが分散した光拡散層とを備える光拡散シートであって、上記バインダーの厚さよりもビーズの粒径が大きいことを特徴とするものである。ここで、「バインダーの厚さ」とは、ビーズが存在しない部分のバインダーの平均厚さを意味する。
【０００９】
当該光拡散シートによれば、バインダーの厚さよりもビーズの粒径が大きいことから、全てのビーズがバインダーの表面から突出するので、全てのビーズが効果的な光拡散性を発揮し、全体として光拡散性を格段に高めることができる。また、従来の光拡散シートと同程度の光拡散性を発揮するのに必要な単位面積当たりのビーズの量を低下させることができ、その結果、光線のロスが低減でき、また経済性を向上させることができる。さらに、表面には比較的硬質のビーズが突出しているので、光拡散シート表面の傷付きが低減でき、品質、取扱性及び製品歩留まりを向上させることができる。
【００１０】
当該光拡散シートにおいて、上記ビーズの粒径とバインダーの厚さとの差（つまり、バインダー表面からのビーズの突出距離）のビーズの粒径に対する比（以下、突出比という）を５％以上、かつ、下記式（数１）
Ｘ＝０．５×（１−１／ｎ）×１００［％］        （数１）
で示すＸ％未満にするとよい。ここで、ｎは上記ビーズを構成する合成樹脂の屈折率を示す。
【００１１】
かかる手段によれば、上記突出比を５％以上にすることで、光拡散シートとして十分な光拡散性を発揮することができ、また、上記突出比を上記Ｘ％未満にすることで、ビーズの突出部分の界面での全反射が低減でき、ビーズの界面での反射による全光線透過率の低減を抑制することができる。
【００１２】
また、上記突出比は上記式（数１）で示すＸ％以上、かつ、５０％以下にしてもよい。この手段によれば、上記突出比をＸ％以上にすることから、ビーズの突出部分の界面で反射が生じるので全光線透過率が減少してしまうが、光拡散性を格段に高めることができ、また、上記突出比を５０％以下にするので、ビーズの脱落等による強度の低下を防止することができる。
【００１３】
また、上記基材層表面のうち光拡散層が積層されている面と反対側の面に、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を積層することができる。当該光拡散シートの一方の面には上記光拡散層が積層されており、この光拡散層は上述のようにビーズが突出しているのでスティッキング防止作用を有するが、当該手段のように光拡散シートの他方の面にスティッキング防止層を積層することで、当該光拡散シートはその両面ともにスティッキング防止作用を奏することができ、重ねて配設される導光板などとのスティッキングを防止することができる。
【００１４】
従って、ランプと光拡散シートとを備えた液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、上記本発明の光拡散シートを用いると、高い光拡散性により液晶表示装置の輝度ムラを抑えることができ、輝線やランプイメージの発生を低減させる作用を奏することができる。また、光線ロスが小さいことにより輝度を向上させることができる。
【００１５】
【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３は図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。
【００１６】
図１の光拡散シート１は、基材層３と、この基材層３の表面に設けられた光拡散層５とから構成されている。
【００１７】
基材層３は、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、耐候性塩化ビニルなどの合成樹脂から形成されている。基材層３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。基材層３の厚みは特には限定されないが、例えば５０μｍ以上２５０μｍ以下とされる。基材層３の厚みが上記範囲未満であると、光拡散層５を形成する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ことがある。逆に、基材層３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。
【００１８】
光拡散層５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９とから構成されている。バインダー７に用いられるポリマーとしては、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。バインダー７中には、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、帯電防止剤等が配合されてもよい。バインダー７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。
【００１９】
ビーズ９は略球形であり、樹脂ビーズ又はガラスビーズが用いられる。かかる樹脂ビーズの材質としては、例えばアクリル樹脂、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、ポリアミド等が挙げられる。ビーズ９は光拡散シート１を透過する光線量を多くするため透明とするのが好ましく、特に無色透明とするのが好ましい。
【００２０】
当該光拡散シート１は、バインダー７の厚さＴよりもビーズ９の粒径Ｄを大きくし、全てのビーズ９の上部をバインダー７の表面から突出させている。上述のようにビーズ９のバインダー７表面からの突出部分が光拡散性に寄与するので、当該光拡散シート１は全てのビーズ９が光拡散性を発揮し、光拡散性を格段に高めることができる。なお、「突出」という用語は、バインダー７の表面からビーズ９の上部が完全に突出している場合の他、バインダー７の平均的表面からビーズ９の上部が突出しているがそのビーズ９の表面にバインダー７を構成するポリマーが被覆している場合も含まれる概念である。
【００２１】
次に、ビーズ９の突出比を図２に基づいて説明する。ビーズ９のバインダー７表面からの突出距離Ｙは、ビーズ９の粒径Ｄとバインダー７の厚さＴの差（Ｄ−Ｔ）であり、突出比は（Ｙ／Ｄ）×１００＝｛（Ｄ−Ｔ）／Ｄ｝×１００で表せる。光拡散シートとして十分な光拡散作用を奏するためには上記突出比を５％以上にする必要がある。
【００２２】
一方、図２に示すように平行光線が光拡散層５の裏面側からシート面と垂直に入射する場合を考えると、ビーズ９の側方を透過する光線ほどビーズ９の界面への入射角が小さくなり、入射角が臨界角より小さくなると、光線はビーズ９の界面で反射して表面側へ透過し難くなり、透過率の低下を招来する要因となる。そのため、全光線透過率の低減防止を考慮すると、入射角が臨界角以上にならないよう突出比を決定する必要がある。ビーズ９の突出部分の上方界面への光線の入射角の最小値は、ビーズ９表面のうちバインダー７表面と接する点を通る半径方向がシート面に対してなす角度αとなる。この角度αを臨界角以上にするように突出比を定めることで、ビーズ９の界面での全反射が防止される。ビーズ９とバインダー７との接点の半径方向が角度αの場合、突出比Ｘは
Ｘ＝０．５×（１− sinα）×１００［％］
で計算でき、αが臨界角の場合、sinα＝１／ｎとなるので、上式は
Ｘ＝０．５×（１−１／ｎ）×１００［％］
と変形できる。ここで、ｎはビーズ９を構成する合成樹脂の屈折率である。従って、突出比を上式で計算されるＸ％未満とすることで、ビーズ９表面での反射が低減でき、全光線透過率の低下を防止することができる。
【００２３】
また、透過率を犠牲にしても光拡散性を向上させたい場合、突出比を上式で計算されるＸ％以上にするとよい。但し、バインダー７の表面からビーズ９を半分以上突出させると、ビーズ９の欠落のおそれがあることから、ビーズ９の突出比は５％以下にする必要がある。
【００２４】
今、ビーズ９がアクリルビーズの場合、アクリルの一般的な屈折率ｎ＝１．４９で上記突出比Ｘ％を計算すると約１６％となる。従って、全光線透過率を維持しつつ光拡散性の促進を図る場合、ビーズ９の突出比を５％以上１６％未満にするとよく、光拡散性を重視する場合、突出比を１６％以上５０％以下にするとよい。
【００２５】
ビーズ９の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下が特に好ましい。粒径が上記範囲未満であると、上述のビーズ９の突出比の調整が困難になり、逆に、粒径が上記範囲を越えると、均一な拡散が困難になることからである。
【００２６】
ビーズ９の粒度分布は、その幅を小さく、シャープな曲線となるよう粒度を揃える必要がある。これは、ビーズ９の粒度が定まらなければ、上述のようにビーズ９をバインダー７表面から突出させることができなくなるためである。なお、ビーズ９の粒径を厳密に揃えることは実際には不可能であるため、バインダー７に埋没してしまうビーズ９も生じ得るが、かかる埋没ビーズ９の発現は誤差範囲であり、本発明に含まれる。
【００２７】
光拡散層５におけるビーズ９の配合量は、ビーズ９の突出比及び単位面積当たりのビーズ９の密度の関係で決定され、バインダー７中のポリマー分１００部に対して１０部以上３００部以下の範囲で適宜選定するとよい。
【００２８】
この光拡散シート１では基材層３の裏面は平滑面とされているが、裏面に例えばエンボス加工等を施し、光拡散性能やスティッキング防止性能を向上させても良い。
【００２９】
図３の光拡散シート１１は、基材層３、この基材層３の表側に設けられた光拡散層５及び基材層３の裏面に設けられたスティッキング防止層１３から構成されている。基材層３及び光拡散層５の構成は、図１に示された実施形態のものと同じである。
【００３０】
スティッキング防止層１３は、バインダー１５と、このバインダー１５中に分散するビーズ１７とから構成されている。バインダー１５及びビーズ１７の材質は、光拡散層５に用いられているものと同じである。スティッキング防止層１３の厚み（ビーズ１７を除いたバインダー１５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。
【００３１】
ビーズ１７の配合量は比較的少量とされているので、ビーズ１７は互いに離間してバインダー１５中に分散している。そして、ビーズ１７の多くはその下端がバインダー１５から突出している。この光拡散シート１１を導光板（図４参照）と積層すると、突出したビーズ１７下端が導光板の表面に当接する。従って、光拡散シート１１の裏面の全面が導光板と当接することがない。これにより、光拡散シート１１と導光板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。
【００３２】
従って、図４に示すようなバックライトユニットに図１又は図３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が所定の光拡散性を発現させても光線のロスが少ないので、輝度を向上させるとができる。また、当該光拡散シート１,１１は光拡散性を格段に高められるので、輝線やランプイメージの発生を防止することができ、品質が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光拡散シートによれば、光線のロスを抑制しつつ光拡散性を格段に高めることができ、バックライトユニットの輝度を向上し、輝度ムラを防止することができる。また、取扱性及び製品歩留まりを向上させることができ、コストダウンを図ることができる。
【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の光拡散シートにおけるビーズの突出比を説明する模式的部分断面図である。
【図３】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４】（ａ）は一般的な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
３  基材層
５  光拡散層
７  バインダー
９  ビーズ
１１  光拡散シート
１３  スティッキング防止層
１５  バインダー
１７  ビーズ
【図１】
0004686016.tif 000002
【図２】
0004686016.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004686016.tif 000005