(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー中にビーズが分散した光拡散層と基材層とを備えた光拡散シートであって、
上記バインダーを構成する主ポリマーとしてシリコーン系樹脂が用いられており、
上記バインダーの鉛筆硬度が２Ｈ以上であり、
上記ビーズとしてゴム硬度が２０以上６０以下である滑り性が高い弾性シリコーンビーズが用いられていることを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
上記ビーズとしてさらにフッ素架橋アクリルビーズが用いられている請求項１に記載の光拡散シート。
【請求項３】
光拡散層と基材層とバインダー中にビーズが分散したスティキング防止層とをこの順に備えた光拡散シートであって、
上記バインダーを構成する主ポリマーとしてシリコーン系樹脂が用いられており、
上記ビーズとして弾性シリコーンビーズが用いられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光拡散シート。
【請求項４】
上記バインダーの鉛筆硬度が２Ｈ以上である請求項３に記載の光拡散シート。
【請求項５】
上記弾性シリコーンビーズのゴム硬度が２０以上６０以下である請求項３又は請求項４に記載の光拡散シート。
【請求項６】
上記ビーズの屈折率が１．４５以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光拡散シート。
【請求項７】
ランプと、このランプから発せられる光線を表面側に導く導光板と、この導光板の表面側に配置されて光線を表面方向に略均一に導く請求項１から請求項６のいずれか１項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、液晶表示装置に組み込まれるバックライトユニットに用いられる光拡散シート及びこの光拡散シートを用いた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、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、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２３と、光拡散シート２３の表面側に配設されるプリズムシート２４とを備えている。
【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２３に入射し、拡散され、光拡散シート２３表面より出射される。その後、光拡散シート２３から出射された光線は、プリズムシート２４に入射し、プリズムシート２４の表面に形成されたプリズム部２４ａ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２３によって拡散され、またプリズムシート２４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、上述のプリズムシート２４の集光特性を考慮し、プリズムシート２４の表面側にさらにプリズムシートが配設されたバックライトユニットや、プリズムシート２４の表面側にさらに光拡散シートが配設されたバックライトユニットも今日普及している。
【０００５】
上述の構造を有するバックライトユニット２０の光拡散シート２３としては、図３（ｂ）に示すように、透明な基材層２５と、この基材層２５の表面に積層された光拡散層２６と、基材層２５の裏面に積層されたスティッキング防止層２７とを備えたものが一般的に用いられており、光拡散層２６は合成樹脂からなるバインダー２７中に合成樹脂、ガラス等からなるビーズ２８が分散した構造で、スティッキング防止層２９も同様のバインダー３０中にビーズ３１が分散した構造のものが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の光拡散シート２３は、光学性能が要求されるため、バインダー２７、３０を構成するポリマーにアクリル系樹脂や光拡散性の高いスチレン系樹脂が一般的に使用されており、ビーズ２８、３１としてアクリルビーズが一般的に使用されている。
【０００７】
かかるアクリル系樹脂やスチレン系樹脂が使用されたスティキング防止層２９のバインダー３０は硬度があまり高くないので、製造、運搬、保存等の際に上記光拡散シート２３を複数枚重ねた場合やバックライトユニット２０の組込時に凹凸を有するプリズムシート２４等の上に重ねた場合、光拡散シート２３表面に突出したビーズ２８やプリズムシート２４のプリズム部２４ａによって、光拡散シート２３の裏面に傷が付きやく、取扱いが困難であった。
【０００８】
また、光拡散シート２３の表面及び裏面に突出したビーズ２８に用いるアクリルビーズが比較的硬いので、バックライトユニット２０において、光拡散シート２３の表面側及び裏面側に配設されるプリズムシート２４の裏面及び導光板２２の表面に傷を付けてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、重ねた場合でも相互に傷付け合うことがなく、かつ、表面側への出光率を増大させることができる光拡散シート及びこれを用いて輝度を高め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。
【００１０】
【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、バインダー中にビーズが分散した光拡散層と基材層とを備えた光拡散シートであって、上記バインダーを構成する主ポリマーとしてシリコーン系樹脂が用いられており、上記ビーズとして弾性シリコーンビーズが用いられていることを特徴とするものである。
【００１１】
当該光拡散シートによれば、以下の作用を奏することができる。すなわち、
（１）バインダーの主ポリマーに比較的硬いシリコーン系樹脂が用いられていることから、耐スクラッチ性が得られ、上述のように当該光拡散シート同士又は当該光拡散シートとプリズムシート等の光学シートとを重ねて使用しても表面への傷付きを低減することができる。かかる作用を効果的に発揮するためには、上記バインダーの鉛筆硬度は２Ｈ以上が好ましい。
【００１２】
（２）光拡散層に分散するビーズに比較的軟質でかつ滑り性が高い弾性シリコーンビーズを使用していることから、当該光拡散シートに他の光学シートを重ねて使用した場合に、当該光拡散シートの表面に突出したビーズによって他の光学シートに傷を付けてしまうことが低減される。かかる作用を発揮するため、上記弾性シリコーンビーズのゴム硬度は２０以上６０以下が好ましい。
【００１３】
（３）当該光拡散シートは、光拡散層のバインダーに比較的硬質のシリコーン系樹脂を用い、分散するビーズに比較的軟質の弾性シリコーンビーズを用いていることから、耐衝撃性及び耐摩耗性が向上し、曲げや外部からの衝撃を受けても光拡散層が破壊されることを低減することができる。
【００１４】
（４）光拡散層を構成するバインダーとビーズとがともにシリコーン系樹脂を使用しているため、ａ）バインダーへのビーズの分散性が高く、均一な分散が可能になり、またバインダーとビーズとの接着力が大きく、光拡散層の剛性を高めることができる。
【００１５】
（５）ビーズとして用いられる弾性シリコーンビーズの屈折率が他の樹脂ビーズと比較して小さいので、所定の拡散性を維持しつつ、かかる弾性シリコーンビーズを透過した光線を集光する傾向が強くなる。これは、ビーズから空気（屈折率＝１）中へ出光する光線の屈折による焦点距離が伸びることに起因するものと考えられる。そのため、当該光拡散シートによれば、ビーズによる拡散によって輝度に寄与しない表面側以外の方向への光の散乱を低減でき、光のロスを低減することができる。なお、かかる集光機能を効果的に奏するには、上記ビーズの屈折率は１．４５以下が好ましい。
【００１６】
当該光拡散シートにおいて、上記ビーズとしてさらにフッ素架橋アクリルビーズを用いるとよい。この手段によれば、上述の作用を発揮しつつ、アクリルビーズによって拡散性を高めることができる。そのため、当該フッ素架橋アクリルビーズの配合率を調製することで、当該光拡散シートの拡散性を制御することができる。なお、当該フッ素架橋アクリルビーズも屈折率が比較的小さいので、弾性シリコーンビーズに対してフッ素架橋アクリルビーズが多くなっても上述の集光機能を低減することもない。
【００１７】
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、光拡散層と基材層とバインダー中にビーズが分散したスティキング防止層とをこの順に備えた光拡散シートであって、上記バインダーを構成する主ポリマーとしてシリコーン系樹脂が用いられており、上記ビーズとして弾性シリコーンビーズが用いられていることを特徴とするものである。
【００１８】
当該光拡散シートによれば、スティキング防止層を構成するバインダーに比較的硬質のシリコーン系樹脂が用いられていることから、裏面の耐スクラッチ性が向上し、上述のように当該光拡散シート同士又は当該光拡散シートとプリズムシート等とを重ねて使用しても、裏面への傷付きを低減することができる。また、スティキング防止層に分散するビーズに比較的軟質でかつ滑り性が高い弾性シリコーンビーズを使用していることから、当該光拡散シートの裏面に突出したビーズによって他の光学シートに傷を付けてしまうことが低減される。
【００１９】
従って、ランプと、このランプから発せられる光線を表面側に導く導光板と、この導光板の表面側に配置されて光線を表面方向に略均一に導く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、当該光拡散シートを用いると、組立時等の取扱が容易になり、さらに、集光機能によって輝度を向上させることができる。
【００２０】
【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ある。
【００２１】
図１の光拡散シート１は、基材層２と、この基材層２の表面側に積層された光拡散層３と、基材層２の裏面側に積層されたスティッキング防止層４とから構成されている。
【００２２】
この基材層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。基材層２の厚みは、特には限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは７５μｍ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、光拡散層３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、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】
光拡散層３は、バインダー５と、このバインダー５中に分散するビーズ６とから構成されている。かかるバインダー５とビーズ６との界面での屈折や反射により、光拡散層３を裏面側から表面側に透過する光線を均一に拡散させることができる。またビーズ６は、その上端がバインダー５から突出したものやバインダー５中に埋設されてい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。かかる光拡散層３の厚み（ビーズ６を除いたバインダー５部分の厚みを意味する）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を構成する主ポリマーにはシリコーン系樹脂が用いられている。なお、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】
ビーズ６は、略球形であり、主に弾性シリコーンビーズが用いられており、拡散性に合わせてフッ素架橋アクリルビーズが配合される。ビーズ６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。
【００２６】
ビーズ６の粒径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下が特に好ましい。これはビーズ６の粒径が上記範囲未満であると、光拡散効果が不十分となってしまい、逆に、粒径が上記範囲を越えると、光拡散層３を形成する樹脂組成物の塗工が困難となってしまうことからである。
【００２７】
光拡散層３のビーズ６の配合量は、バインダー５中のポリマー分１００部に対して０．１部以上５００部以下が好ましく、５部以上３００部以下が特に好ましい。これは、当該配合量が上記範囲未満であると、上述の全光線透過率向上効果が不十分となってしまい、一方、当該配合量が上記範囲を越えても逆に全光線透過率が低下することからである。
【００２８】
スティッキング防止層４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８とから構成され、バインダー７から突出したビーズ８によって裏面側に配設される導光板等とのスティッキングを防止するものである。当該スティッキング防止層４におけるバインダー７及びビーズ８は、上記光拡散層３と同様である。
【００２９】
このビーズ８の平均粒子直径は、スティッキング防止の観点から、１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１５μｍ以下が特に好ましい。またビーズ８の配合量は比較的少量とし、ビーズ８は互いに離間してバインダー７中に分散し、ビーズ８の多くはその上端がバインダー７から突出している。スティッキング防止層４の厚み（ビーズ８を除いたバインダー７部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされる。
【００３０】
上述の構造の光拡散シート１の製造方法としては、バインダー５を構成するシリコーンワニスにビーズ６を略均一に混合した光拡散層用樹脂組成物を基材層２の表面に塗工し、加熱によりシリコーンワニスを硬化させることで光拡散層３を形成する工程と、同様にバインダー７を構成するシリコーンワニスにビーズ８を略均一に混合したスティキング防止層用樹脂組成物を塗工し、加熱によって硬化させることでスティキング防止層４を形成する工程とからなる。
【００３１】
上述のようにシリコーン系樹脂からなるバインダー５、７は比較的硬いので、耐スクラッチ性が向上し、取扱いが容易になる。また、当該光拡散シート１は傷があまり付かないので、傷による輝度の低下を防止できる。かかる耐スクラッチ性を効果的に発揮させることを考慮すると、バインダー５、７の鉛筆硬度は２Ｈ以上が好ましい。ここで「鉛筆硬度」とは、ＪＩＳ−Ｋ−５４００に規定する試験方法の８．４に記載の鉛筆引っかき値に基づく。
【００３２】
また、拡散剤として弾性シリコーンビーズが使用されており、光拡散シート１の表面及び裏面に突出するビーズ６、８が比較的柔らかいので、当該光拡散シート１に他の光学シートを重ねて使用しても、他の光学シートに傷を付けてしまうことが低減される。かかる点からも取扱性が促進され、傷付きによる輝度ムラの発生を低減することができる。かかる傷付き防止性を効果的に発揮させることを考慮すると、ビーズ６、８（弾性シリコーンビーズ）のゴム硬度としては２０以上６０以下が好適である。ここで「ゴム硬度」とは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に規定する加硫ゴムの物理試験方法のＡ形硬さ試験機による値を意味する。
【００３３】
さらに、当該光拡散シート１の光拡散層３は、バインダー５、７とビーズ６、８とが同質のシリコーン系樹脂で成形さえているので、両者の接着性が高く、光拡散シート１の強度、耐久性が高められる。
【００３４】
次に、当該光拡散シート１の拡散機能について説明する。まず、光拡散シートの拡散剤として一般的に使用されるアクリルビーズ９（屈折率：約１．５）の場合の光線透過シュミレーション結果を図２（ａ）に示す。かかる図２（ａ）に示すように、屈折率が約１．５のビーズ９から出射する光線はビーズ９近傍に焦点し、比較的広角に出光する。一方、当該光拡散シート１のビーズ６に用いられる弾性シリコーンビーズ及びフッ素架橋アクリルビーズは屈折率が比較的小さく、具体的には１．４以下であることから、図２（ｂ）に示すように、ビーズ６から出射する光線はビーズ６から比較的離間した位置に焦点し、出光角は比較的小さい。そのため、当該光拡散シート１によれば、拡散性をある程度維持しつつ、輝度に寄与しない方向への出光を低減し、表面側へ集光させる機能を有することとなり、その結果、当該光拡散シート１を用いたバックライトユニットの輝度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明の光拡散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、ビーズ６として一般的なアクリルビーズを混合してもよく、上述の効果はある程度発揮できる。また、バインダーとしてシリコーン系樹脂を用い、ビーズとして弾性シリコーンビーズを用いる本発明の手段は、光拡散層３又はスティキング防止層４の一方に適用するだけでも、上述の耐スクラッチ性、傷付き防止性及び高強度性を発揮することができる。
【００３６】
【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、重ねた場合でも相互に傷付け合うことがなく、かつ、表面側への出光率を増大させることができる。従って、当該光拡散シートを用いたバックライトユニットによれば、消費エネルギーを増大させることなく輝度を向上させることができる。
【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】（ａ）は一般的なアクリルビーズ（屈折率：約１．５）を用いた場合の光線透過シュミレーション図で、（ｂ）は図１の光拡散シートの弾性シリコーンビーズ（屈折率：約１．４）を用いた場合の光線透過シュミレーション図である。
【図３】（ａ）は一般的なバックライトユニットを説明する模式的斜視図で、（ｂ）は一般的なビーズ塗工タイプの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
２  基材層
３  光拡散層
４  スティキング防止層
５  バインダー
６  ビーズ
７  バインダー
８  ビーズ
【図１】
0004488597.tif 000002
【図２】
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【図３】
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