(57)【要約】【課題】  光源の消費電力を上げることなく、光源が発する光を有効に利用するための光学シートを提供する。また、特に、液晶表示装置のバックライトユニットの消費電力を上げることなく、液晶表示装置の輝度を向上させることができるバックライトユニット用光学シート及びこれを用いたバックライトユニットを提供する。【解決手段】  光源が発する紫外光を可視光に変換するための光学シートであって、紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物を含有することを特徴とする光学シートを用いる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源が発する紫外光を可視光に変換するための光学シートであって、紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物を含有することを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記燐光を発する有機化合物が、白金又はイリジウムの錯体である請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記燐光を発する有機化合物が、式(I)、
【化１】
2005126518.tif 000008
式(II)、
【化２】
2005126518.tif 000009
式(III)、
【化３】
2005126518.tif 000010
式(IV)、
【化４】
2005126518.tif 000011
式(V)、
【化５】
2005126518.tif 000012
又は式(VI)
【化６】
2005126518.tif 000013
で表される化合物である請求項１記載の光学シート。
【請求項４】
前記燐光を発する有機化合物がガラスによりカプセル化されている請求項１、２又は３のいずれかに記載の光学シート。
【請求項５】
液晶表示装置のバックライトユニットに用いる請求項１、２、３又は４のいずれかに記載された光学シート。
【請求項６】
請求項１、２、３又は４のいずれかに記載された光学シートを用いた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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源が発する紫外光を可視光に変換するための光学シートに関し、特に、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。
【背景技術】
【０００２】
光学シートとしては、ホログラムシート、偏光シート、光反射防止シート、光反射シート、光一部反射一部透過シート、回折格子シート、干渉フィルタシート、色フィルタシート、光波長変換シート、光拡散シート等がある。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学シートとしては、導光板、光拡散シート又はプリズムシート等がある。
【０００３】
液晶表示装置においては、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ており、そのようなバックライト方式においては、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。バックライトユニットの概略図を図３に示す。一般的には、バックライトユニット２０は、冷陰極管やＬＥＤ等の光源２１と、導光板２３、光拡散シート２４、及びプリズムシート２５等の複数枚の光学シート２２を有している。
【０００４】
バックライトユニット２０の側面に設けられている光源２１より導光板２３に入射した光線は、導光板の底面に配設されているマイクロドットあるいは導光板の底面や側面に配設されている反射シート（図示されず）で反射され、導光板２３の表面から出射される。導光板２３から出射された光線は光拡散シート２４に入射し、拡散し、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、略真上方向に出射される。
【０００５】
バックライトユニット２０としては、更に、集光性を向上させるために、複数のプリズムシート２５及び光拡散シート２４を設けたものもある。
【０００６】
ところで、静止画像や動画像を鮮明に表示するためには、液晶表示装置の輝度を向上させる必要がある。そのための手段としては、光源２１の光量を向上させること、光拡散シート２４やプリズムシート２５の種々の光学的性質を改善すること等がある。しかしながら、液晶表示装置が使用される携帯電話やノートパソコン等の携帯電子機器は、長時間の使用を可能とするために消費電力に限りがあり、光源２１から発せられる光量を増加させるには限界がある。
【０００７】
バックライトユニットの消費電力を上げることなく液晶表示装置の輝度を向上させる手段としては、光拡散シートの樹脂層に蛍光染料を添加すること（例えば、特許文献１参照）、バックライトユニットに装備される光学シートに可視波長以外の光線を可視光線に変換するための蛍光活性イオンを含有すること（例えば、特許文献２参照）等、種々の提案が為されている。しかしながら、これらの技術によっても現在要求されているレベルまで、液晶表示装置の輝度を十分に向上させることは達成できていない。
【特許文献１】特許第２６９８８９８号公報
【特許文献２】特開２００１−２１８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、光源の消費電力を上げることなく、光源が発する光を有効に利用するための光学シートを提供するものである。また、特に、本発明の目的は、液晶表示装置のバックライトユニットの消費電力を上げることなく、液晶表示装置の輝度を向上させることができるバックライトユニット用光学シート及びこれを用いたバックライトユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、光源から発せられる光線中に含まれる紫外線を励起三重項状態から燐光発光する物質に吸収させて可視光線として放出させることにより、可視域の光量を増加させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち本発明は、光源が発する紫外光を可視光に変換するための光学シートであって、紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物を含有することを特徴とする光学シートを提供するものである。
【００１１】
本発明の光学シートを、例えば、液晶表示装置のバックライトユニットに使用した場合、光源から発せられる光線中に含まれる紫外線を高効率で可視光線に変換することができ、その結果、光源の光量を上げなくても、紫外線から変換された可視光線の光量分だけ液晶表示装置の輝度を向上させることができる。従って、液晶表示装置の輝度向上のために消費電力を上げる必要はなく、当該バックライトユニットを用いた携帯電話やノートパソコン等の携帯電子機器を長時間使用すること、及び静止画像、動画像をより鮮明に表示することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学シートを使用すると、光源が発する光線中に含まれる紫外線を効率よく可視光に変換することができ、光源の消費電力を上げなくとも高輝度の表示をすることが可能となる。したがって、液晶表示素子のバックライトユニットに本発明の光学シートを用いた場合、冷陰極管やＬＥＤ等の光源から発せられる光線中に含まれる紫外線を可視光線に変換でき、変換した可視光線の光量だけ液晶表示装置の輝度を向上させることができる。従って、静止画像や動画像のより鮮明な表示が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明で使用する紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物としては、励起三重項状態から基底一重項状態に電子が遷移する時に発光する物質であり、具体的な例としては遷移金属錯体、ベンゾフェノン、４−メチル−安息香酸、ジベンゾチオフェン等を例示することができる。また、遷移金属錯体に使用される遷移金属としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等を例示することができる。遷移金属錯体に使用される配位子としては、例えば、アセチルアセトナート、２，２‘−ビピリジン、４，４’−ジメチル−２，２‘−ビピリジン、１，１０−フェナントロリン、２−フェニルピリジン、ポルフィリン、フタロシアニン等を例示することができる。これらの配位子は、一つの錯体について一種類または複数の種類が配位されていてもよい。
【００１４】
上記の中でも、本発明で使用する紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物としては、白金又はイリジウムの錯体であることが好ましい。更に、下記式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)、式(V)、又は式(VI)で表される化合物であることがより好ましい。特に、式(II)、式(V)、又は式(VI)で表される化合物であることが好ましい。
【００１５】
【化１】
2005126518.tif 000002
【００１６】
【化２】
2005126518.tif 000003
【００１７】
【化３】
2005126518.tif 000004
【００１８】
【化４】
2005126518.tif 000005
【００１９】
【化５】
2005126518.tif 000006
【００２０】
【化６】
2005126518.tif 000007
【００２１】
また、変換された可視光線はバックライトユニット等に使用する場合、白色光であることが望ましい。上記の化合物の発光色はそれぞれ以下の通りである。
式(I)の化合物；緑色
式(II)の化合物；緑色
式(III)の化合物；赤色
式(IV)の化合物；黄色
式(V)の化合物；赤色
式(VI)の化合物；青緑色
本発明の光学シートでは、式(V)の化合物と式(VI)の化合物を適当量混合すると紫外光を波長変換した可視光の色が白色光となるので好ましい。
【００２２】
本発明の光学シートでは、紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物が無輻射遷移を引き起こし、燐光発光の効率が低下することを防止するため、下記の手段を講じることが好ましい。励起三重項状態が失活して無輻射遷移を起こす原因の一つとして、燐光発光する物質の媒体中の濃度を増すときに起きる濃度消光と呼ばれる励起子間の相互作用がある。また、励起三重項状態が失活して無輻射遷移を起こす原因の他の一つとして、酸素の介在がある。濃度消光、あるいは酸素の介在による無輻射遷移を抑えるためには、例えば、遷移金属錯体では錯体分子をポリパラフェニレンのような導電性高分子で囲む方法やガラスのような媒体に封じ込める方法がある。
【００２３】
本発明では、燐光発光する有機化合物をガラス中に封じ込め、カプセル化することが好ましい。ガラスは種々の物質を安定的に分散させる媒体として好ましく、屈折、拡散等の光学的性質を付与できる。樹脂中への分散性を考慮して、光学ガラスの形状は球状であることが好ましい。
【００２４】
光学ガラスに紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物をカプセル化する方法としては、ゾル−ゲル法を用いることが好ましい。ゾル−ゲル法によれば液体原料から高温溶融を経ずにガラスを作成することができる為、燐光を発する有機化合物をガラスに含有させることができる。ゾル−ゲル法による燐光を発する有機化合物のカプセル化粒子の製造方法としては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等の珪素のアルコキシド化合物、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール化合物及び水を、モル比で例えば、（アルコキシド化合物）対（アルコール化合物）対（水）が（１）対（１〜２０）対（１〜２０）程度の範囲の割合で含み、更に、塩酸、硝酸、アンモニア等を触媒として少量含むゾル溶液を製造し、更に、そのゾル溶液中に紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物を投入する。その後、室温〜１００℃程度で１〜２００時間程度の時間をかけて加水分解、縮重合反応を生じさせてゲル化させ、さらに２００〜８００℃程度の高温で５〜２００時間程度焼結することによって、ガラスにより燐光を発する有機化合物をカプセル化した粒子を製造することができる。カプセル化した粒子の粒子形は、０．０５〜１００μｍであることが好ましく、０．１〜５０μｍであることがより好ましく、０．１〜２０μｍであることが特に好ましい。
【００２５】
ガラスにより燐光を発する有機化合物をカプセル化した粒子は、粉砕、或いは研磨装置中で粉砕、或いは研磨することによって球状にすることができる。球状ガラスの粒子径は、粉砕、研磨条件によって適宜調製する。
【００２６】
以下に本発明の光学シートを液晶表示素子のバックライトユニットに使用する場合の例を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るバックライトユニット用光学シートを示す模式的断面図である。また、図２は図１の光学シートとは異なる形態に係る光学シートを示す模式的断面図である。
【００２７】
図１は、本発明の光学シートをプリズムシート、レンズシートと呼ばれる光学シート１として用いる場合を示すものである。光学シート１は、シート部２と、シート部２の表面に並列にかつ隣接して形成された複数のプリズム部３とからなる。プリズム部３により、光学シート１は導光板から出射して光拡散シートで拡散された光線のピーク方向を略真上方向に集光させる光学的性質を有する。
【００２８】
光学シート１は、合成樹脂４と紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物をカプセル化したガラス粒子５から形成されている。該ガラス粒子５は該合成樹脂４中に均一に分散している。該ガラス粒子は球状の粒子であることが好ましい。
【００２９】
合成樹脂４としては、無色透明の材料であることが好ましく、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。
【００３０】
図３に示すような導光板２３、光拡散シート２４及びプリズムシート２５が積層され、光源２１から発せられた光線を均一に拡散して上方の液晶表示素子（図示されず）等に送るバックライトユニット２０において、プリズムシート２５に前記光学シート１を用いると、光源２１から出射した光線中に含まれる紫外線を可視光線に変換することができ、その結果、当該バックライトユニット２０を備えた液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
【００３１】
図２の光学シート６は光拡散シートであり、透過する光線を均一に拡散させる光学的性質を有するシートである。この光学シート６は、具体的には、基材層７と、この基材層７の表側に積層された光拡散層８と、基材層７の裏面に積層されたスティッキング防止層９とから構成されている。
【００３２】
基材層７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ことが好ましい。かかる基材層７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。
【００３３】
光拡散層８は、バインダー樹脂１０とバインダー樹脂１０中に分散する樹脂ビーズ１１とから構成されている。このように樹脂ビーズ１１を分散させることにより、光拡散層８を透過する光線を均一に拡散させることができる。また、樹脂ビーズ１１の上端がバインダー樹脂１０から突出したものやバインダー樹脂１０に埋設させるものを設けることで、光線をより良く拡散させることができる。
【００３４】
バインダー樹脂１０に用いられる樹脂としては、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、紫外線硬化型樹脂のような電離放射線硬化型樹脂等が挙げられる。また、バインダー樹脂１０には、前記した樹脂の他、例えば可塑剤、安定化剤、分散剤等が配合されてもよい。バインダー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。
【００３５】
樹脂ビーズは略球形であり、その材質としては、例えば、アクリル系樹脂、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、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。樹脂ビーズ１１は透過する光量を多くするために透明とすることが好ましく、特に無色透明とすることが好ましい。
【００３６】
スティッキング防止層９は、バインダー樹脂１２とこのバインダー樹脂１２中に分散する樹脂ビーズ１３とから構成されている。バインダー樹脂１２及び樹脂ビーズ１３の材質は、光拡散層８に用いられているものと同様である。なお、当該スティッキング防止層９は導光板（図３参照）とのスティッキングの防止を目的としているため、樹脂ビーズ１３の配合量は比較的少なく、そのため、樹脂ビーズは互いに離間してバインダー樹脂１２中に分散している。
【００３７】
バインダー樹脂１２の内部には、前記光学シート１と同様に、紫外線を吸収することにより燐光を発する有機化合物をカプセル化した微小なガラス粒子１４が分散されている。かかる微小なガラス粒子１４を分散含有するスティッキング防止層９により、紫外線を可視光線に変換する波長変換機能が光学シート６に発現する。そのため、当該光学シート６をバックライトユニットの光拡散シートとして用いることで、液晶面に送られる可視光線の光量を増すことができ、その結果、電力消費量を上げることなしに液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
【００３８】
なお、本発明の光学シートは前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、導光板中に前記の微小なガラス粒子を分散させることも可能である。また、前記光学シート６において、光拡散層８のバインダー樹脂１０や基材層７に前記の微小なガラス粒子１４を分散させてもよい。
【００３９】
本発明の光学シートは、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学シートとしての用途のみに限定されるものではなく、例えば、ホログラムシート、偏光シート、光反射防止シート、光反射シート、光一部反射一部透過シート、回折格子シート、干渉フィルタシート、色フィルタシート、光波長変換シート、光拡散シート等の用途に使用することができる。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
厚さ１００μｍのポリエステルフィルム（東レ社製ルミラーＴ６０）の表面に、樹脂としてアクリルポリオール（大日本インキ化学工業社製アクリディックＡ−８０７）を、ビーズとしてポリスチレン粒子（積水化成品工業社製テクポリマーＳＢＸ−８）を使用し、前記アクリルポリオール１００質量部に対してビーズ１５０質量部を分散した乾燥膜厚１５μｍの光拡散層を作成した。次に、前記ポリエステルフィルムの裏面に、前記アクリルポリオール１００質量部に対してシリカ（日本化学工業社製ニッブシールＥ−２２０Ａ）５質量部、及びゾル−ゲル法でＩｒ錯体２種類の混合物（前記式(VI)の化合物及び前記式(V)の化合物）を含有したガラスを作成し、さらに粉砕、研磨して得た粒子径５００ｎｍの球状ガラス粒子３質量部（前記式(VI)の化合物１．５８質量部及び前記式(V)の化合物０．０２質量部を含有）を分散した乾燥膜厚２μｍのスティッキング防止層を作成してスティッキング防止層付きの光拡散シートを作成した。
（実施例２）
実施例１において、球状ガラスにＩｒ錯体として前記式(II)の化合物１．６質量部を含有させた以外は実施例１と同じ方法でスティッキング防止層付きの光拡散シートを作成した。
（比較例１）
実施例１において、光拡散層に蛍光染料（日本化学工業社製ニッカフローＯＢ）を１質量部含有させ、スティッキング防止層にＩｒ錯体２種類の混合物（前記式(VI)の化合物１．５８質量部及び前記式(VI)の化合物０．０２質量部）を含有した球状ガラスを分散させない以外は実施例１と同じ方法でスティッキング防止層付きの光拡散シートを作成した。
（比較例２）
実施例１において、スティッキング防止層にＩｒ錯体２種類の混合物（前記式(VI)の化合物１．５８質量部及び前記式(V)の化合物０．０２質量部）を含有した球状ガラスを分散させない以外は実施例１と同じ方法でスティッキング防止層付きの光拡散シートを作成した。
【００４１】
得られた４種類の光拡散シートをバックライトユニットに組み込んで、バックライトユニット上面から明るさを目視で判定した。
実施例１：○（良好）
実施例２：○（良好）
比較例１：△（やや劣る）
比較例２：×（劣る）
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るバックライトユニット用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バックライトユニット用光学シートを示す模式的断面図である。
【図３】一般的なバックライトユニットを示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  光学シート
２  シート部
３  プリズム部
４  合成樹脂
５  ガラス粒子
６  光学シート
７  基材層
８  光拡散層
９  スティッキング防止層
１０  バインダー樹脂
１１  樹脂ビーズ
１２  バインダー樹脂
１３  樹脂ビース
１４  ガラス粒子
２０  バックライトユニット
２１  光源
２２  光学シート
２３  導光板
２４  光拡散シート
２５  プリズムシート
２５ａ  プリズム部
【図１】
2005126518.tif 000014
【図２】
2005126518.tif 000015
【図３】
2005126518.tif 000016