トップ :: B 処理操作 運輸 :: B32 積層体

【発明の名称】 積層体及び光反射シート
【発明者】 【氏名】林 昌彦
【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目2番1号 日本ゼオン株式会社総合開発センター内

【氏名】久保村 恭一
【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目2番1号 日本ゼオン株式会社総合開発センター内

【氏名】西岡 寛哉
【住所又は居所】神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目2番1号 日本ゼオン株式会社総合開発センター内

【要約】 【課題】輝度むらがなく、白点現象を起こさせにくい光反射シート、バックライトユニット及び液晶表示装置を提供する。

【解決手段】平均高さ0.1〜5μmの突起を層表面に有する白色顔料含有層に、重合体層を積層させることによって、又は白色顔料含有層に重合体粒子を含有する層を積層させることによって光反射シートを得る。導光板の背面に重合体層又は重合体粒子を含有する層が導光板側になるように前記光反射シートを配置してバックライトユニットを得る。このバックライトユニットで液晶表示パネルを照明するように配置して液晶表示装置を得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 平均高さ0.1〜5μmの突起を層表面に有する白色顔料含有層と、その表面に積層された重合体層とを有する積層体。
【請求項2】 白色顔料含有層と、その表面に積層された重合体粒子を含有する層とを有する積層体。
【請求項3】 白色顔料含有層に中空部分がある請求項1または2記載の積層体。
【請求項4】 請求項1〜3記載のいずれかの積層体からなる光反射シート。
【請求項5】 白色顔料含有層と重合体層とが積層されてなり、該重合体層表面に平均高さ0.1〜40μmの突起を有する光反射シート。
【請求項6】 少なくとも、光源と、請求項4〜5記載のいずれかの光反射シートと、導光板とを備え、重合体層あるいは重合体粒子を含有する層が導光板側に配置されるように光反射シートを導光板に重ね合わせた、液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項7】 少なくとも、請求項6記載のバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備え、該バックライトユニットが液晶表示パネルを照明するように配置された液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は積層体、光反射シート、該光反射シートを備えたバックライトユニット及び該バックライトユニットを備えた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ、テレビジョン等のディスプレイとして用いられる液晶表示装置は、少なくとも、バックライトユニットと液晶表示パネルとを備えている。バックライトユニットは、少なくとも、光源、導光板、及び光反射シートを備えているものである。このバックライトユニットは、例えば、光源からの光を、略板状の導光板側端面に入射させ、ディスプレイ正面となる導光板出光面から出射させ、(必要に応じて、拡散シートにより拡散させ、さらにプリズムシートにより集光した後)、液晶表示パネルの背面を照明できるように構成されている。導光板に入射された光は、導光板内を反射しながら、一部は出光面に出射され、別の一部は出光面と反対側の導光板背面から出射される。導光板背面から出射された光は背面側に配置された光反射シートによって反射され導光板に戻るようになっている。光反射シートとして、白色顔料を含む塗料を塗布したり、白色顔料を練り込んだりして得られる白色顔料含有層を形成させたシート、微細な発泡中空部又は樹脂中空粉末を塗布させてなるシート(特開平9−63329号)、背面に白インクが塗布された白色発泡ポリエステルシートなどが提案されている。近年、液晶表示装置は、広面積で薄いものが求められている。そのために液晶表示パネルを照明するバックライトユニットの肉厚を薄くすることが要求されている。バックライトユニットを薄くすると、側端面からの光が導光板全面に行き渡りにくくなり、輝度むらを生じやすくなる。また薄いバックライトユニットは撓みやすいので、バックライトユニットを保持するフレームや部品などがバックライトユニットの背面に接触して、導光板等の表面を損傷させたり、光反射シートが導光板に張り付いたりする。さらに液晶表示装置の表示が局部的に白く見えてしまうこと(白点現象)がある。また、導光板と光反射シートとが局部的に張り付いて導光板と光反射シートとの間隙にむらが生じるとニュートンリングのような干渉縞が生じることがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、輝度むらがなく、白点現象を起こさせにくく、張り付きなどによる光干渉縞が生じない光反射シートに好適な積層体、及びこの光反射シートを据付けたバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することにある。本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、平均高さ0.1〜5μmの突起を層表面に有する白色顔料含有層に、重合体層を積層することによって、又は白色顔料含有層に重合体粒子含有層を積層することによって、薄くしたバックライトユニットにおいても、輝度むらがなく且つ白点現象が起きにくいことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれば、平均高さ0.1〜5μmの突起を層表面に有する白色顔料含有層と、その表面に積層された重合体層とを有する積層体;白色顔料含有層と、その表面に積層された重合体粒子含有層とを有する積層体が提供され、さらに白色顔料含有層に中空部分がある積層体が提供される。また、前記いずれかの積層体からなる光反射シート、及び白色顔料含有層と重合体層とが積層されてなり、該重合体層表面に平均高さ0.1〜40μmの突起を有する光反射シートが提供される。さらに、少なくとも、前記いずれかの光反射シートと、導光板とを備え、重合体層あるいは重合体粒子を含有する層が導光板側に配置されるように光反射シートを導光板に重ね合わせた、液晶表示装置用のバックライトユニット、及び少なくとも、前記のバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備え、該バックライトユニットが液晶表示パネルを照明するように配置された液晶表示装置が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は本発明の積層体からなる光反射シートの一例を示す図である。図2は本発明の液晶表示装置の一例を示す図である。
【0006】本発明の積層体は、平均高さ0.1〜5μmの突起7を層表面に有する白色顔料含有層8と、その表面に積層された重合体層9とを有するもの、又は白色顔料含有層と、その表面に積層された重合体粒子を含有する層とを有するものである。
【0007】本発明の積層体を構成する白色顔料含有層は、白色顔料を含有するものであれば特に限定されないが、通常は白色顔料が樹脂などのマトリックス中に分散されているものである。白色顔料としては、例えば、鉛白、亜鉛華、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、塩基性硫酸鉛、リトポン、硫化亜鉛、チタン酸鉛、酸化ジルコニウム、バライト、炭酸バリウム、白亜、沈降性炭酸カルシウム、石コウ、炭酸マグネシウム、アルミナ、クレー、滑石粉、珪藻土などが挙げられる。これらのうち炭酸カルシウムが好ましい。白色顔料の平均粒径は、通常0.1〜5μm、好ましくは0.5〜3μmである。
【0008】マトリックスを構成する樹脂としては、ABS樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルサルフォン、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、などが挙げられる。これらのうちポリエステル樹脂、特にポリエチレンテレフタレートが好適である。樹脂100重量部に対する白色顔料の量は、通常200〜2000重量部、好ましくは250〜1500重量部である。顔料が少なすぎると光を均一に反射させることが難しくなる。逆に多すぎると白色顔料が光を吸収するようになり反射効率が低下するようになる。
【0009】樹脂からなるマトリックスは、その中に微細気泡を形成させてあることが、光反射効率を高めることができ、且つバックライトユニットの軽量化、及び熱や衝撃に対する強度向上を図ることができるので好ましい。樹脂マトリックスに微細気泡を形成させる方法しては、中空の粒子を含有させる方法や、公知の発泡方法を採用できる。発泡方法では、例えば、発泡剤を樹脂に含有させ、白色顔料含有層を形成する際に気体を発生させる方法、白色顔料を配合した樹脂エマルジョンを強攪拌し空気などを巻き込ませる方法などがある。微細気泡の平均径は通常50μm以下、好ましくは30μm以下、特に好ましくは20μm以下である。気泡が大きくなりすぎると光反射率が低下するようになる。白色顔料含有層の平均厚みは、通常5〜300μm、好ましくは20〜100μmである。
【0010】白色顔料含有層は、その形成方法によって特に限定されない。白色顔料含有層の形成方法として、例えば、白色顔料を含有する樹脂をフィルム状に溶融成形する方法を採用することもできるが、白色顔料を含有する塗料を基材に塗布する方法の方が、中空部分形成などの作業性に優れるので好ましい。
【0011】塗布方法によって白色顔料含有層を形成する場合に用いられる塗料は、それに含まれる樹脂(=マトリックス)が、エマルジョン型、ディスパージョン型、溶液型のいずれの形態のものであってもよい。塗布方法も特に制限されず、例えば、ロールコーター塗布、スプレー塗布、はけ塗り塗布、スクリーン印刷法などが挙げられる。
【0012】塗布方法において用いられる基材は、通常、樹脂シートである。樹脂シートとしては、ABS樹脂シート、ポリエステル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、ポリアミド樹脂シート、ポリ(メタ)アクリレートシート、ポリエーテルサルフォンシートなどが挙げられる。これらのうちポリエステル樹脂シート、特にポリエチレンテレフタレートシートが好適である。基材としてのシートの平均厚みは、通常、5μm以上、好ましくは10〜100μmである。基材の背面(すなわち、白色顔料含有層が形成される面の裏側面)には、銀鏡などの正反射層や、白色インキ層を設けることが好ましい。基材を通して漏れ出てきた光を正反射層あるいは白色インキ層によって反射させ、基材の正面に戻すことができる。また、基材の正面(すなわち、白色顔料含有層が形成される面)に銀鏡などの正反射層を設けることによって光の反射効率を高めることができる。
【0013】本第一発明の積層体は、白色顔料含有層の表面(後記重合体層を形成させる面)に、突起がある。この突起の平均高さは、0.1〜5μm、好ましくは0.5〜3μm、特に好ましくは0.7〜2.5μmである。突起の形状は特に限定されないが、通常、先端が丸くなった略円錐形状をなしている。この突起があることによって、光反射シートが導光板に張り付き難くなり、また、後記の重合体層が白色顔料含有層に密着しやすくなる。突起の数は特に限定されず、突起は白色顔料含有層の表面にランダムに配置されている。白色顔料含有層表面の突起は、主に、白色顔料が表面から付き出たり、あるいは白色顔料によって表面が盛り上げられたりすることによって、形成されているものである。
【0014】本発明の積層体を構成する重合体層は重合体からなる層である。重合体層は反射効率を高める観点と、反射光の色合いの観点から透明なものが好ましい。重合体層に用いられる重合体は特に限定されない。例えば、ポリウレタン;ポリオレフィン;ポリエステルウレタン;ポリエステル;アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどのブタジエン系ゴム;スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、及びこれらの水素化物などの熱可塑性エラストマー;環化ゴム;天然ゴム;シリコンゴムなどが挙げられる。これらのうち、白色顔料含有層との密着性に優れる、ポリウレタン、ポリエステルウレタン、ポリエステル及び環化ゴムが好適である。
【0015】本第二発明の積層体は、白色顔料含有層に重合体粒子を含有する層が積層されている。重合体粒子を含有する層は、重合体粒子を含有するものであれば特に限定されないが、通常は、重合体粒子が樹脂あるいはエラストマーなどのマトリックス中に分散されているものである。重合体粒子を構成する重合体としては、前記重合体層を構成する重合体として列挙したものと同様のものが挙げられる。重合体粒子として好適なものは、ポリウレタン粒子、シリコンゴム粒子である。重合体粒子の平均粒径は、通常、1〜60μm、好ましくは5〜30μmである。重合体粒子は、光反射シートの光線反射効率を高めるために透明なものが好ましい。
【0016】前記の重合体層又は重合体粒子を含有する層は、白色顔料含有層の表面全てを覆っていてもよいし、ドットパターンなどのようにして一部を覆っていてもよい。
【0017】重合体層あるいは重合体粒子を含有する層を形成する方法は特に限定されないが、好適には、白色顔料含有層の表面に、紫外線を照射したり、プラズマを接触させたりして、白色顔料含有層の表面を必要に応じて活性化させ、次いで重合体からなる塗料あるいは重合体粒子を含有する塗料を塗布する方法が挙げられる。なお、重合体からなる塗料は重合体を溶剤中に溶解あるいは分散させてなるものである。塗布方法は、白色顔料含有層を形成するための塗布方法と同様の方法である。重合体層あるいは重合体粒子を含有する層の平均厚みは通常0.1〜20μm、好ましくは1〜10μmである。
【0018】本発明の光反射シートは、前記積層体からなるものである。また、本発明の別の態様の光反射シートは、白色顔料含有層と重合体層とを有し、該重合体層表面に平均高さ0.1〜40μmの、重合体からなる突起を有する。重合体からなる突起は、例えば、白色顔料含有層表面上の突起を重合体層で覆うことによって、あるいは白色顔料含有層を重合体粒子を含有する層で覆うことによって得られる。この重合体からなる突起の平均高さは0.1〜40μm、好ましくは0.5〜30μmである。突起の形状は特に限定されないが、通常、先端が丸くなった略円錐形状をなしている。突起の数は特に限定されず、突起は光反射シート表面にランダムに配置されている。
【0019】本発明の液晶表示装置用バックライトユニットは、少なくとも、光源6と、前記の光反射シート1と、導光板2とを備え、重合体層あるいは重合体粒子を含有する層または重合体からなる突起が導光板側に配置されるように光反射シートを導光板に重ね合わせられたものである。本発明バックライトユニットを構成する導光板は、略板状(断面が楔形状など)の形をしており、側端面から光を入射でき、入射光は導光板内で反射し、導光板正面から光が出射できるようになっている。光が導光板内で反射し、導光板正面から光が出射されるようにするために、例えば、導光板の内部に光を散乱させるための粒子を分散させたり、導光板背面にドットやラインを印刷で施したり、あるいはドットやラインの凸部、あるいは凹部を形成させたりする。本発明においては導光板背面にドットやライン状の凸部を形成させたものが、白点現象の発生を抑えることができるので好ましい。導光板は、軽量化を図るために、透明樹脂によって形成されている。導光板を形成する透明樹脂としては、ポリカーボネート樹脂;アクリル樹脂;テトラシクロドデセン、ジシクロペンタジエンなどのノルボルネン系単量体の開環重合体及びその水素化物;ノルボルネン系単量体とエチレンとの付加共重合体;ノルボルネン系単量体の付加重合体;ポリスチレンやスチレン−共役ジエンブロック共重合体などのスチレン系重合体の芳香環水素化物;などが挙げられる。これらのうちノルボルネン系単量体の開環重合体水素化物が、高輝度のバックライトユニットを得られるので好ましい。
【0020】本発明において光源は、通常、導光板の側部に配置される。光源には通常冷陰極管からなる蛍光ランプや発光ダイオードなどが用いられる。光源の周囲には反射板が配置され、光源からの光を集光し、導光板側端面に照射できるようになっている。ここで反射板は光源からの光を正反射又は乱反射できるものであれば特に限定されない。
【0021】本発明のバックライトユニットには、通常、光拡散シート3が、導光板の正面側に重ね合わせられている。光拡散シートは、透明樹脂に、光を散乱させることが可能な透明粒子を分散させてなるものである。透明樹脂は導光板を形成する樹脂と同様のものが用いられる。透明粒子としては、シリコン樹脂粒子、ポリスチレン粒子、アクリル樹脂粒子、ガラス粒子などが挙げられる。また本発明のバックライトユニットには、通常、集光シート4が、前記光拡散シートの正面側に重ね合わせられている。集光シートは、透明樹脂で形成され、通常、その表面にプリズム上の凹凸が形成されている。光拡散シートによって散乱された光を、このプリズム状凹凸によって集光し、液晶表示パネル5に照明できるようにする。プリズムの繰り返しピッチは通常30μm程度である。プリズム頂部の頂角は通常30〜70度である。この頂部は要求特性に応じて断面形状を対称にあるいは非対称にすることができる。また集光シートはプリズムの形状に応じて集光方向が定まっている。そのため、2枚以上の集光シートを集光方向が異なる方向になるように重ねて使用することが、集光方向を均一にすることができる点で好ましい。さらに集光シートの正面側に保護フィルムを重ね合わせることもできる。
【0022】本発明の液晶表示装置は、少なくとも、前記のバックライトユニットと、液晶表示パネル5とを備え、該バックライトユニットが液晶表示パネルを照明するように配置されたものである。液晶表示パネルは、液晶セル及び偏光板から構成される。液晶セルは液晶層(TN型液晶、STN型液晶、IPS液晶、VA液晶等がある)をガラス基板や樹脂基板などの透明基板で挟持したものである。該透明基板にはITO(インジウム・錫酸化物)膜などの導電性膜が積層されている。偏光板は前記透明基板の外側を挟持するように少なくとも2枚で構成されている。液晶表示パネルでは、液晶セルの液晶層の一部に透明基板上の導電膜を介して電界を加え、その一部の光透過状態を変調することによって、基板を挟持する偏光板の光透過軸と液晶層を透過した光の偏光方向との関係を制御する。そして、液晶セルを透過する光量を変化させて、文字や図形などの情報を表示する。
【0023】本発明の光反射シートを備えたバックライトユニットで、液晶表示パネルを照明することによって、輝度むらがなく、白点現象なども起きにくい、液晶表示装置が得られる。
【0024】
【実施例】以下に、実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、「部」は特に断りがない限り「重量部」である。
評価方法:本実施例において行った評価方法は以下のとおりである。
(輝度分布)バックライト発光面を均等に25箇所選択して、その部分の輝度をCA1000(ミノルタ社製)を用いて測定した。面内輝度の均一性評価として、25点の測定値の内、最小輝度値の最大輝度値に対する比を算出し、この値を輝度むらの評価として用いた。評価値が0.75以上であれば○;0.75未満であれば×として評価した。
(プッシュテスト)液晶表示装置の背面中央を10kgfの過重で15000回繰り返し押した。その後で液晶表示装置を作動させて、白点の有無を目視観察した。さらに、液晶表示装置から導光板を取り外し、導光板の押された部分を光学顕微鏡で観察した。導光板にキズが全くない場合を◎、導光板にキズがわずかにあるけれど白点が観測されなかった場合を○、白点がかすかに観測された場合を△、白点がはっきりと観測された場合を×として評価した。
(摩擦係数)光反射シートの重合体層若しくは重合体粒子を含有する層を、導光板を構成する樹脂で形成された平板と接触させ、光反射シート側から平板に対して垂直に1kgfの過重をかけ、速度30mm/分で光反射シートを平板に平行な方向に引いて、静摩擦係数を求めた。静摩擦係数が0.4以下を○、0.4超を×として評価した。静摩擦係数が大きいと導光板と光反射シートとが張り付いて、ニュートンリングのような干渉模様が生じることがある。
【0025】実施例1厚みが188μm、長さが291mm及び幅が218mmで、平均気泡径が20μm以下で、約1.5μmの突起がその表面に多数ある炭酸カルシウム含有のポリエチレンテレフタレート製超微細発泡シートを白色顔料含有層とした。該白色顔料含有層表面に紫外線を照射した後、ポリウレタンからなるクリア塗料を膜厚8μmとなるようにスクリーン印刷によって全面塗布し乾燥させて光反射シートを得た。テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンの開環重合体を、99%の水素化率で水素添加して、数平均分子量が約27,500の開環重合体水素添加物を得た。ライン状の凸部を背面に形成させるためのスタンパーを備えた型を用いて、前記開環重合体水素添加物を射出成形し、厚みが楔状に漸次減少する平板(長さが291mm、幅が218mm、厚みが最大で2.1mm、最小で0.7mm)を形成し、導光板を得た。この導光板の背面に、前記光反射シートをポリウレタン塗布層が導光板側になるようにして重ね合わせた。導光板正面には、アクリル樹脂ビーズを分散させた光拡散シート1枚と、プリズムパターンが形成された集光シート2枚(一方のプリズム方向が縦に、他方のプリズム方向が横になるように)とを順次重ね合わせ、それらを冷陰極管を備えたフレームにはめ込み、バックライトユニットを得た。このバックライトユニットの輝度分布を測定した。冷陰極管を点灯すると、光線は導光板の側端面に入射され、導光板背面のライン状凸部で散乱して導光板正面に出射される。導光板背面から漏れ出た光は光反射シートで反射され導光板に戻される。導光板正面から出射された光は光拡散シート及び集光シートを通過してバックライトユニット正面から出射される。このバックライトユニットを、液晶表示パネルの背面に取り付けて、ノートブック型のパーソナルコンピュータのフレームにはめ込み、液晶表示装置を得た。この液晶表示装置についてプッシュテストを行った。それらの評価結果を表1に示す。
【0026】
【表1】

【0027】実施例2膜厚8μmのスクリーン印刷を行う代わりに、膜厚3μmになるようにスプレー塗布を行った他は実施例1と同様にして、光反射シート、バックライトユニット及び液晶表示装置を得た。それぞれの評価結果を表1に示す。
実施例3ポリウレタンからなるクリア塗料の代わりにポリエステルからなるクリア塗料を用いた他は実施例1と同様にして、光反射シート、バックライトユニット及び液晶表示装置を得た。それぞれの評価結果を表1に示す。
実施例4ポリウレタンからなるクリア塗料の代わりに、平均粒径12μmのシリコンゴム粒子を1%分散させたポリウレタンからなるクリア塗料を用いた他は実施例2と同様にして、光反射シート、バックライトユニット及び液晶表示装置を得た。それぞれの評価結果を表1に示す。
実施例5ポリウレタンからなるクリア塗料の代わりに環化ゴムからなるクリア塗料を用い、紫外線照射を行わなかった他は実施例1と同様にして、光反射シート、バックライトユニット及び液晶表示装置を得た。それぞれの評価結果を表1に示す。
比較例環化ゴム塗料を塗布しなかった他は実施例5と同様にして、光反射シート、バックライトユニット及び液晶表示装置を得た。それぞれの評価結果を表1に示す。
【0028】
【発明の効果】本発明の光反射シートを用いることによって、輝度むらがなく、白点現象を起こさせにくく、張り付きなどによる光干渉縞が生じない、バックライトユニット及び液晶表示装置を提供することができる。この液晶表示装置は、広面積で且つ薄いことが要求されているノートブック型パーソナルコンピュータや壁掛けテレビジョンなどの電子機器用表示装置として好適である。
【出願人】 【識別番号】000229117
【氏名又は名称】日本ゼオン株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内2丁目6番1号
【出願日】 平成13年6月27日(2001.6.27)
【代理人】
【公開番号】 特開2003−1737(P2003−1737A)
【公開日】 平成15年1月8日(2003.1.8)
【出願番号】 特願2001−194315(P2001−194315)