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JP2007133173A - 光拡散シートおよび複合光拡散板、ならびにそれらを用いたバックライトユニット - Google Patents

光拡散シートおよび複合光拡散板、ならびにそれらを用いたバックライトユニット Download PDF

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JP2007133173A
JP2007133173A JP2005326523A JP2005326523A JP2007133173A JP 2007133173 A JP2007133173 A JP 2007133173A JP 2005326523 A JP2005326523 A JP 2005326523A JP 2005326523 A JP2005326523 A JP 2005326523A JP 2007133173 A JP2007133173 A JP 2007133173A
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Kazuhisa Hirata
和久 平田
Takeshi Matsumoto
武志 松本
Naoki Kodama
直樹 児玉
Yoshiyuki Yokota
善行 横田
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

【課題】光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度が得られるという基本的な光学特性を維持しながら、バックライトユニットの部材を削減することができる光拡散シートおよび複合光拡散板、ならびにそれらを用いたバックライトユニットを提供すること。
【解決手段】光拡散シートは、透明フィルムの少なくとも片面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有する。複合光拡散板は、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板または透明支持体上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層および該光拡散層の表面を被覆する微粒子群が直接または透明フィルムを介して形成されている。バックライトユニットは、前記光拡散シートおよび/または前記複合光拡散板を利用する。
【選択図】図1

Description

本発明は、光拡散シートおよび複合光拡散板、ならびにそれらを用いたバックライトユニットに関する。
現在、液晶表示装置は、携帯電話、PDA端末、デジタルカメラ、テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、ノートパソコンなどの幅広い分野で利用されている。液晶表示装置においては、例えば、液晶表示パネルの背後にバックライトユニットを配置し、このバックライトユニットからの光を液晶表示パネルに供給することにより、画像を表示する。このような液晶表示装置に用いられるバックライトユニットは、その表示画像を見やすくするために、液晶表示パネルに均一な光を供給するだけでなく、できるだけ多くの光を供給することが要求される。つまり、バックライトユニットは、光拡散性に優れると共に高い輝度が得られるという光学特性が要求される。
従来のバックライトユニットは、例えば、図16に示すように、光源161の他に、光源161から後方に出射した光を正面方向に反射する役割を果たす反射シート162;光源161(線光源)からの光を拡散し、面光源とすると共に、光源の形状を消す役割を果たす光拡散板163;光拡散板163を通過した光をさらに拡散し、光源の形状を消すと共に、光を正面方向に集光し、輝度を向上させる役割を果たす光拡散シート164;光拡散シート164を通過した光を正面方向に集光し、輝度を向上させる役割を果たすプリズムシート165;などの多くの部材から構成されている。図16のバックライトユニット160では、光拡散シートおよびプリズムシートを各々1枚ずつ示したが、通常、バックライトユニットには、高い輝度を得るために、複数枚の光拡散シートおよびプリズムシートが用いられる。
ここで、従来の光拡散板は、例えば、図17に示すように、例えば、ポリメチルメタクリレート、MS樹脂、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどの透明熱可塑性樹脂176にシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂などの微粒子群177を混練した組成物を板状に押出成形したものやキャスト成形したものが用いられている。図17に示す光拡散板170は、透明熱可塑性樹脂176に分散させた微粒子群177により光を拡散する。また、従来の光拡散シートは、例えば、図18に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの透明フィルム181の表面に、透光性樹脂182に微粒子群183を混練した組成物を直接コーティングしたものが用いられている。図18に示す光拡散シート180では、光拡散層184において、透光性樹脂182に完全に埋設された微粒子群により光を拡散し、透光性樹脂182から部分的に突出した微粒子群により光を正面方向に集光する。さらに、従来のプリズムシートは、図示していないが、例えば、ポリエステルフィルムの表面にアクリル系樹脂のプリズムパターンを均一に精密成形したものが用いられている。
しかし、図16に示す従来のバックライトユニットのように、部材の数が多いと、組み立てに要するコストが高くなる。また、光源からの光が液晶表示パネルに到達するまでに多くの部材を通過するので、光線の損失が生じ、全光線透過率や輝度が低下する。その結果、例えば、輝度を向上させるために、光源の数を増やしたり、光源の電力を高くしたりすることが必要となっている。さらに、輝度を向上するために複数枚のプリズムシートや光拡散シートを重ねると、シート間における光の干渉に起因するモアレが生じ、表示画像の画質が低下するという問題がある。それゆえ、バックライトユニットの構成において、全光線透過率や輝度を低下させることなく、また、光の干渉を起こすことなく、部材の削減や機能の複合化が求められている。
バックライトユニットの部材を削減したり、機能を複合化したりする試みとしては、例えば、光拡散板となるガラス基板上に光拡散シートを貼り付ける方法(例えば、特許文献1を参照)、光拡散板を用いずに、透明部材に保持された光拡散シートだけで構成する方法(例えば、特許文献2を参照)、プリズムシートに代えて光拡散板の表面にプリズム列を形成する方法(例えば、特許文献3を参照)、光拡散板の表面にプリズム形状などの立体模様を有する樹脂シートを貼り合わせる方法(例えば、特許文献4を参照)、プリズム面で構成される入光制御層と配光層との間に拡散子を含有する拡散層を設ける方法(例えば、特許文献5を参照)などが挙げられる。
しかし、特許文献1および2に記載の方法は、それぞれ、光拡散板と光拡散シートとを一体化するか、あるいは拡散板を省略する方法であるが、充分な拡散光が得られず、光源の形状を消すことができず、しかも、プリズムシートを用いていないので、低い輝度しか得られないという問題点がある。また、特許文献3〜5に記載の方法は、いずれも光拡散板とプリズムシートとの一体化を行う方法であるが、輝度が向上し、光源の形状を消すことができる反面、プリズム形状などの形成を精度よく工業的規模で行うのは困難であり、製造コストが増大するという問題点がある。
その一方で、光拡散シートの光拡散性や輝度を向上させる試みも盛んに行われている。このような試みとしては、例えば、透明な基材フィルム上に形成した光拡散層中に微粒子群を一部は完全に、残部は部分的に埋設する方法(例えば、特許文献6を参照)、透光性基体上に球状微粒子を単層で配列する方法(例えば、特許文献7を参照)、透明支持基材上に形成した光吸収層に微小球レンズを埋設する方法(例えば、特許文献8を参照)などが挙げられる。
しかし、特許文献6に記載の方法は、光拡散性に優れるが、光拡散層の表面から突出した状態の微粒子が少ないので、集光性が低く、低い輝度しか得られず、また、特許文献7および8に記載の方法は、集光性に優れるが、球状微粒子や微小球レンズを単層に配列しているだけであるので、光拡散性が不充分であるという問題点がある。
特開2005−129346号公報 特開2003−272406号公報 特開2003−016819号公報 特開2004−163575号公報 特開2005−107020号公報 特開平11−64611号公報 特許第3509703号公報 特開2001−281420号公報
上述した状況の下、本発明が解決すべき課題は、光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度が得られるという基本的な光学特性を維持しながら、バックライトユニットの部材を削減することができる光拡散シートおよび光拡散板、ならびにそれらを用いたバックライトユニットを提供することにある。
本発明者らは、種々検討の結果、光拡散シートにおける光拡散層の表面を微粒子群で被覆すれば、バックライトユニットの基本的な光学特性を維持しながら、その部材を削減できることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、透明フィルムの少なくとも片面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする光拡散シートを提供する。
また、本発明は、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板;透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板が接着剤または粘着剤で貼り合わされている複合光拡散板;透明支持体上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板;ならびに、透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明支持体が接着剤または粘着剤で貼り合わされている複合光拡散板;を提供する。
本発明の複合光拡散板において、前記光拡散板と前記光拡散層との間に、好ましくは、前記透明熱可塑性樹脂および前記透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層が形成されているか、あるいは、前記透明支持体と前記光拡散層との間に、好ましくは、前記透明支持体および前記透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層が形成されている。
本発明の複合光拡散板において、前記接着剤または粘着剤は、好ましくは、前記透光性樹脂、前記透明フィルムおよび前記透明熱可塑性樹脂より低い屈折率を有するか、あるいは、好ましくは、前記透光性樹脂、前記透明フィルムおよび前記透明支持体より低い屈折率を有する。
本発明の光拡散シートおよび複合光拡散板において、前記微粒子群は、好ましくは、粒子の中心部から表層部にかけて屈折率が連続的または段階的に減少する微粒子;空間部を有する微粒子;板状微粒子、椀型微粒子、楕円体状微粒子、多角形状微粒子、円盤型微粒子、星型微粒子および表面しわ状微粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の異形粒子;無機蛍光体、蛍光体含有樹脂粒子および蛍光染料含有樹脂粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の蛍光性粒子;500nm以下の平均粒子径を有するシリカ微粒子が透明もしくは半透明のマトリックス樹脂中に分散してなるシリカ複合樹脂粒子;などを含有する。前記透光性樹脂は、好ましくは、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位および(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位よりなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位を有する共重合体と、無機超微粒子とを含有する。
さらに、本発明は、光源と、反射シートと、透明支持体と、前記光拡散シートとを有することを特徴とするバックライトユニット;ならびに、光源と、反射シートと、前記複合光拡散板とを有することを特徴とするバックライトユニット;を提供する。
本発明の光拡散シートおよび複合光拡散板によれば、光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度を与えることができるという基本的な光学特性を維持しながら、バックライトユニットの部材を削減することができる。それゆえ、このような光拡散シートおよび複合光拡散板を用いた本発明のバックライトユニットは、液晶表示装置を用いた種々の製品のコストを低減することができる。また、部材の削減により、部材間を通過する際の光線の損失が減少するので、光源の数を減少させたり、光源の電力を低下させたりすることができる。さらには、部材の削減により、シート間における光の干渉を起こすことがないので、表示画像の画質が向上する。
≪光拡散シート≫
本発明の光拡散シートは、透明フィルムの少なくとも片面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする。このような光拡散シートは、例えば、透光性樹脂と微粒子群を構成する各微粒子との屈折率差、微粒子群を構成する各微粒子の形状、平均粒子径および被覆状態などを調節することにより、光拡散性および集光性を制御することができる。
本発明の光拡散シートにおいて、前記被覆する微粒子群は、好ましくは、前記光拡散層に部分的に埋設され、残りの部分が前記光拡散層の表面から突出した状態であり、前記光拡散層の全表面積に対する、前記被覆する微粒子群を構成する個々の微粒子を前記光拡散層の表面で切断して得られた断面積の総和の比率が50%以上である。つまり、光拡散層を被覆する微粒子群は、前記光拡散層の表面を部分的にまたは離散的に被覆しているのではなく、前記光拡散層の実質的に表面全体を被覆している。前記比率が50%未満であると、光拡散層で充分に拡散された光が光拡散層の表面を被覆する微粒子群で充分に集光されず、全光線透過率および輝度が低下することがある。
<透光性樹脂>
本発明の光拡散シートにおいて、透光性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂;スチレン系樹脂;酢酸ビニル系樹脂;ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂;ノルボルネン樹脂などの環状オレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;塩化ビニリデン系樹脂;ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂;これらの共重合体;などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの樹脂のうち、(メタ)アクリル系樹脂が好適である。
透光性樹脂として用いる(メタ)アクリル系樹脂のうち、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位および(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位よりなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位を有する共重合体が好適であり、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位を有する共重合体が特に好適である。
シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位は、好ましくは、下記式(1):
Figure 2007133173
[式中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは水素原子、メチル基またはエチル基であり、Rは有機残基であり、mは0以上、4以下の整数であり、nは0以上、2以下の整数であり、mが2以上、4以下である場合には、Rは同一であっても異なっていてもよく、nが2である場合には、Rは同一であっても異なっていてもよい]
で示される。
上記式(1)において、Rで表される有機残基としては、例えば、炭素数1以上、10以下の直鎖状、分枝状または環状のアルキル基、炭素数1以上、5以下のヒドロキシアルキル基、炭素数1以上、5以下のアルコキシアルキル基、炭素数1以上、5以下のアセトキシアルキル基、炭素数1以上、5以下のハロゲン化(例えば、塩素化、臭素化またはフッ素化)アルキル基などが挙げられる。これらの有機残基のうち、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、2以下のヒドロキシアルキル基、炭素数1以上、2以下のアルコキシアルキル基、炭素数1以上、2以下のアセトキシアルキル基が好適である。
上記式(1)において、nが2である場合、2個のRによって環が形成されていてもよい。例えば、2個のRによって環が形成されて、上記式(1)中のシクロヘキシル基がイソボルニル基となっていてもよい。また、Rのシクロヘキシル基への結合位置は、特に限定されるものではないが、nが1または2である場合、好ましくは、1個のRがシクロヘキシル基の3位または4位に結合している。
上記式(1)で示される繰り返し単位は、特に限定されるものではないが、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルブチル(メタ)アクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、4−エチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどの単量体を用いて導入することができる。これらの単量体のうち、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートが好適である。すなわち、上記式(1)で示される繰り返し単位は、好ましくは、Rが水素原子またはメチル基であり、Rが水素原子であり、Rがメチル基であり、mが0または1であり、nが0または1である。
透光性樹脂として用いられる共重合体は、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位を含有していてもよい。(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位とは、「−CH−CH(COOCHCH(CH)−」または「−CH−C(CH)(COOCHCH(CH)−」で示される繰り返し単位を意味する。(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位を含有する共重合体を用いると、光拡散層の耐熱性、耐湿性、硬度などが向上する。
透光性樹脂として用いられる共重合体は、(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位を含有していてもよい。(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位とは、「−CH−CH(COOC(CH)−」または「−CH−C(CH)(COOC(CH)−」で示される繰り返し単位を意味する。(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位を含有する共重合体を用いると、光拡散層の耐熱性、耐湿性、硬度などが向上する。
透光性樹脂として用いられる共重合体は、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位、または(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位の少なくとも1種を有する。
透光性樹脂として用いられる共重合体は、他の繰り返し単位を含んでもよい。共重合体を合成するために用いられうる単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸などのカルボキシル基を有する重合性不飽和単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変成ヒドロキシ(メタ)アクリレートなどの水酸基を有する重合性不飽和単量体;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレートなどのスルホン酸基を有する重合性不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルフェニルリン酸などの酸性リン酸エステル系重合性不飽和単量体;グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基を有する重合性不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N,N’−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの窒素原子を有する重合性不飽和単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン原子を有する重合性不飽和単量体;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族系重合性不飽和単量体;酢酸ビニルなどのビニルエステル;ビニルエーテル;(メタ)アクリロニトリルなどの不飽和シアン化合物;などが挙げられる。他に使用される単量体およびその配合量は、透光性樹脂に所望する耐熱性、透光性、硬度などの特性を考慮して、決定すればよい。
透光性樹脂として用いる共重合体における各繰り返し単位の含有量は、特に限定されるものではない。光拡散シートの撓みを効果的に防止するためには、好ましくは、共重合体におけるシクロアルキル基含有繰り返し単位、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位および(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位の総量が、重合性不飽和単量体に対して、好ましくは5.0質量%以上、98.0質量%以下、より好ましくは30.0質量%以上、80.0質量%以下である。
共重合体の製造方法は、単量体の種類や作業環境などに応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
透光性樹脂は、ヘイズが好ましくは0%以上、20%以下、より好ましくは0%以上、10%以下、さらに好ましくは0%以上、5%以下であり、および/または、全光線透過率が好ましくは70%以上、100%以下、より好ましくは80%以上、100%以下である。なお、ヘイズおよび全光線透過率は、JIS K7105に準拠した測定法により測定した値である。
透光性樹脂には、無機超微粒子や有機無機複合微粒子を含有させてもよい。これらの無機超微粒子や有機無機複合粒子を含有させると、光拡散層の耐熱性が向上し、熱による光拡散層の変形が抑制され、液晶表示パネルの表示画面における輝度ムラが解消される。
無機超微粒子の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、金属元素(本発明では、ケイ素を含むものとする。)が主に酸素原子を介して3次元ネットワークを構成している金属酸化物が挙げられる。金属酸化物を構成する金属元素としては、短周期型の元素周期律表における第2族〜第6族に属する金属元素が好ましく、第3族〜第5族に属する金属元素がより好ましく、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウムが特に好ましく、ケイ素が最も好ましい。無機超微粒子としては、ケイ素の酸化物のうち、コロイダルシリカが特に好適である。
なお、無機超微粒子は、単一の材質から形成されていても2種以上の材質から形成されていてもよく、また、材質が同じ1種類の微粒子から構成されていても材質が異なる2種類以上の微粒子から構成されていてもよい。
無機超微粒子の形状としては、例えば、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状などが挙げられる。これらの形状を有する無機超微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
有機無機複合粒子は、無機超微粒子の表面に有機ポリマーが固定されてなる複合粒子である。無機超微粒子の表面に有機ポリマーを固定することによって、透光性樹脂中における無機超微粒子の分散性および透光性樹脂と無機超微粒子との親和性が向上し、その結果、得られる光拡散層の全光線透過率が向上する。ここで、固定とは、単なる接着や付着ではなく、無機超微粒子と有機ポリマーとの間で化学結合が形成されていることを意味する。従って、有機無機複合粒子を任意の有機溶剤で洗浄した場合、有機溶剤中に有機ポリマーが実質的に検出されない。なお、無機超微粒子は、微粒子内に有機ポリマーを内包していてもよく、この場合には、無機超微粒子の中心部に適度な軟らかさと靭性とを付与することができる。
有機ポリマーとは、有機成分から構成されるポリマーを意味し、分子量、形状、組成、官能基の有無などに関しては、特に限定されるものではない。有機ポリマーを構成する樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂;スチレン系樹脂;酢酸ビニル系樹脂;ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂;ノルボルネン樹脂などの環状オレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;塩化ビニリデン系樹脂;ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;これらの共重合体;などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの樹脂は、アミノ基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基などの官能基で部分的に変性されていてもよい。なお、有機無機複合粒子における有機ポリマーの含有量は、例えば、無機超微粒子に対して、好ましくは0.5質量%以上、50質量%以下である。
無機超微粒子や有機無機複合粒子の平均粒子径は、好ましくは5nm以上、200nm以下であり、より好ましくは5nm以上、100nm以下である。平均粒子径が5nm未満であると、微粒子の表面エネルギーが高くなり、凝集などが起こりやすくなることがある。逆に、平均粒子径が200nmを超えると、光拡散層を通過する光の量が減少し、輝度が低下することがある。なお、平均粒子径は、サブミクロン粒子径アナライザー(NICOMP MODEL 370、野崎産業(株)製)を用いて測定した体積平均粒子径である。
透光性樹脂中における無機超微粒子や有機無機複合粒子の含有量は、例えば、透光性樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、200質量部以下、より好ましくは5質量部以上、100質量部以下である。無機超微粒子や有機無機複合粒子の含有量が1質量部未満であると、光拡散層の熱変形を充分に防止できないことがある。逆に、無機超微粒子や有機無機複合粒子の含有量が200質量部を超えると、光拡散層のコーティングが困難になることや、光拡散層を通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。
透光性樹脂には、多官能性イソシアネート化合物を含有していてもよい。多官能性イソシアネート化合物を含有し、さらに、水酸基を有する成分を含有すると、多官能性イソシアネート化合物と水酸基を有する成分との間で架橋構造を形成することができる。その結果、光拡散層の耐湿性、可撓性、耐久性などの特性がさらに向上する。
また、透光性樹脂には、例えば、安定化剤、劣化防止剤、可塑剤、分散剤などの添加剤を配合してもよい。これらの添加剤の配合量は、その種類などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではない。
<微粒子群>
本発明の光拡散シートにおいて、透光性樹脂に分散させる微粒子群および光拡散層の表面を被覆する微粒子群を構成する各微粒子の材質としては、例えば、ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル系樹脂;ポリスチレンなどのスチレン系樹脂;メラミンやベンゾグアナミンなどのアミノ化合物とホルムアルデヒドとの縮合物であるアミノ系ホルマリン架橋樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリエステル系樹脂;シリコーン系樹脂;フッ素系樹脂;これらの共重合体;スメクタイト、カオリナイトなどの粘土化合物;シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物;炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラス粒子などの無機微粒子;透明もしくは半透明樹脂とシリカ微粒子とのシリカ複合樹脂粒子;などが挙げられる。これらの材質のうち、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、アミノ系ホルマリン架橋樹脂、シリコーン系樹脂、シリカ、シリカ複合樹脂粒子が好適であり、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、シリカ複合樹脂粒子が特に好適である。
透光性樹脂に分散させる微粒子群および光拡散層の表面を被覆する微粒子群を構成する各微粒子は、単一の材質から形成されていても2種以上の材質から形成されていてもよく、また、微粒子群は、材質が同じ1種類の微粒子から構成されていても材質が異なる2種類以上の微粒子から構成されていてもよい。
透光性樹脂に分散させる微粒子群および光拡散層の表面を被覆する微粒子群を構成する各微粒子の形状としては、例えば、球状、板状、楕円体状、椀型、多角形状、円盤型、星型、表面しわ状などが挙げられる。これらの形状を有する微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの形状を有する微粒子のうち、透光性樹脂に分散させる微粒子群を構成する各微粒子は、球状粒子が好適であるが、球状粒子よりも強い光拡散性を有しており、少量の添加で光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度が得られることから、板状、楕円体状、椀型、多角形状、円盤型、星型、表面しわ状などの異形粒子が好適な場合もある。光拡散層の表面を被覆する微粒子群を構成する各微粒子は、光を集光する観点から、球状粒子が特に好適である。
透光性樹脂に分散させる微粒子群としては、上記のような形状を有する微粒子以外に、以下で説明するような機能を有する微粒子を用いてもよい。
例えば、粒子の中心部(好ましくは、粒子の中心から粒子径の30%以上、90%以下の範囲内の領域)から表層部(粒子から中心部を除いた残部)にかけて屈折率が連続的または段階的に、透光性樹脂の屈折率に近くなるように変化する微粒子を用いると、透光性樹脂と微粒子との屈折率差を減少させることができるので、透光性樹脂と微粒子との界面や微粒子と空気層との界面での全反射による後方散乱が減少し、その結果、光拡散層を通過する光量が増大し、全光線透過率および輝度が向上する。また、このような微粒子は、光の屈折効果を大きくすることができるので、微粒子の添加量を少なくしても、光拡散層は、優れた光拡散性を発揮することができる。なお、粒子の中心部と表層部との屈折率差は、好ましくは+0.07以上、+1.00以下であり、粒子表面と透光性樹脂との屈折率差は、好ましくは±0.1以内である。このような微粒子の材質としては、透光性樹脂の種類や屈折率などに応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。このような微粒子のうち、有機微粒子は、例えば、乳化重合法、シード重合法、懸濁重合法などを用いてポリマー粒子を製造するにあたり、透光性樹脂より高い屈折率を示すポリマーを構成する単量体Aと、単量体Aから構成されるポリマーより低い屈折率を示すポリマーを構成する単量体Bを用意し、初期段階では単量体Aだけを重合し、次いで、単量体Aと単量体Bとの混合物を、単量体Aおよび単量体Bの比率を変化させながら重合系に添加することにより、容易に得ることができる。また、無機微粒子は、例えば、チタニアなどの高い屈折率を示す微粒子の表面に、組成が異なる数種類の金属アルコキシド溶液をコーティングすることにより、容易に得ることができる。
また、空間部を有する微粒子を用いると、微粒子を通過する光線の屈折回数が増大し、光拡散層の光拡散性を向上させることができる。その結果、微粒子の添加量を少なくしても、光拡散層は、優れた光拡散性を発揮することができる。また、少ない添加量で、全光線透過率および輝度を向上させることもできる。空間部を有する微粒子としては、例えば、中空構造を有する微粒子、多孔質構造を有する微粒子、気泡を有する微粒子、架橋重合体微粒子が集合してなる微粒子集合体、微粒子の表面に超微粒子がバインダーを介して結合している微粒子集合体などが挙げられる。なお、空間部は、空気で満たされていてもよいし、例えば、透光性樹脂を充填しておけば、機械的強度の低下などを抑制することができる。中空構造を有する微粒子、多孔質構造を有する微粒子、気泡を有する微粒子などを構成する材質および製法は、特に限定されるものではない。架橋重合体微粒子が集合してなる微粒子集合体は、例えば、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレングリコール類のジ(メタ)アクリレートなどの架橋性単量体を含むビニル系単量体混合物を重合して得られる架橋重合体微粒子を、噴霧式乾燥方法によって乾燥させて微粒子間の融着を起こすことにより、容易に得ることができる。架橋重合体微粒子の平均粒子径は、好ましくは0.01μm以上、1μm以下であり、微粒子集合体の平均粒子径は、好ましくは2μm以上、50μm以下、より好ましくは5μm以上、20μm以下である。なお、平均粒子径は、粒度分布測定装置(例えば、マルチサイザーII型、コールター社製)を用いて測定した体積平均粒子径である。微粒子の表面に超微粒子がバインダーを介して結合している微粒子集合体は、例えば、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレングリコール類のジ(メタ)アクリレートなどの架橋性単量体と、スチレン、(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどの非架橋性単量体との組成物を重合して得られるビニル系架橋重合体、メラミンやベンゾグアナミンなどのアミノ化合物とホルムアルデヒドとの縮合物であるアミノ系ホルマリン架橋樹脂などの架橋樹脂微粒子、あるいは、シリカ、ジルコニア、アルミナなどの無機酸化物や炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラス粒子などの無機微粒子のうち、平均粒子径が5μmを超え、50μm以下である微粒子Aと、平均粒子径が0.01μm以上、5μm以下である微粒子Bとを、分子内に少なくとも2個の反応性官能基を有するバインダーと共に、噴霧式乾燥方法によって乾燥させて微粒子Aと微粒子Bとの間をバインダーで介して結合させることにより、容易に得ることができる。なお、平均粒子径は、粒度分布測定装置(例えば、マルチサイザーII型、コールター社製)を用いて測定した体積平均粒子径である。反応性官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、オキサゾリン基、エポキシ基、アジリジン基、イソシアネート基などが挙げられる。分子内に少なくとも2個の反応性官能基を有するバインダーとしては、このような反応性官能基を2個以上有するポリマーが好適である。
また、無機蛍光体、蛍光体含有樹脂粒子および蛍光染料含有樹脂粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の蛍光性粒子を用いると、蛍光体自身が光を吸収して発光するので、光の屈折や吸収による光線の損失を防止することができ、その結果、優れた光拡散性が得られると共に、全光線透過率および輝度が向上する。無機蛍光体は、粒子形状を有する。無機蛍光体としては、例えば、ハロリン酸カルシウム系蛍光体、リン酸塩系蛍光体、アルミン酸塩系蛍光体、硫化亜鉛系蛍光体、酸化亜鉛系蛍光体、希土類酸化物系蛍光体などが挙げられる。蛍光体含有樹脂粒子は、樹脂粒子中に蛍光体を含有するが、耐溶剤性、耐熱性を考慮すると架橋構造を有することが好ましい。蛍光体としては、例えば、上記のような無機蛍光体が挙げられる。蛍光体含有樹脂粒子における蛍光体の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、70質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上、50質量%以下、さらに好ましくは1質量%以上、30質量%以下である。蛍光染料含有粒子は、樹脂粒子中に蛍光染料を含有するが、耐溶剤性、耐熱性を考慮すると架橋構造を有することが好ましい。蛍光染料としては、例えば、ジアミノスチルベンジスルホン酸誘導体、イミダゾール誘導体、クマリン誘導体、トリアゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ピリジン誘導体、ナフタル誘導体、イミダゾロン誘導体などが挙げられる。蛍光染料含有樹脂粒子における蛍光染料の含有量は、好ましくは0.001質量%以上、50質量%以下、より好ましくは0.01質量%以上、30質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上、20質量%以下である。蛍光体含有樹脂粒子や蛍光染料含有樹脂粒子を構成する樹脂としては、透光性樹脂、蛍光体および蛍光染料の種類などに応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。このような蛍光性粒子のうち、蛍光体含有樹脂粒子または蛍光染料含有粒子は、例えば、樹脂と蛍光体または蛍光染料とを混練し、粉砕・造粒する従来公知の方法でも製造することができるが、好ましくは、樹脂を構成する単量体に蛍光体または蛍光染料を添加した単量体組成物を用いて、乳化重合、懸濁重合、分散重合などを行うことにより、容易に得ることができる。
また、500nm以下の平均粒子径を有するシリカ微粒子が透明もしくは半透明のマトリックス樹脂中に分散してなるシリカ複合樹脂粒子を用いると、樹脂粒子中に分散して存在するシリカ微粒子によっても光が拡散されるので、光拡散性および輝度が向上する。このようなシリカ複合樹脂粒子は、シリカ微粒子の表面に有機ポリマーが固定されてなる複合粒子である。ここで、固定とは、単なる接着や付着ではなく、シリカ微粒子とマトリックス樹脂との間で化学結合が形成されていることを意味する。従って、シリカ複合樹脂粒子を任意の有機溶剤で洗浄した場合、有機溶剤中にマトリックス樹脂が実質的に検出されない。シリカ微粒子の平均粒子径は、通常500nm以下、好ましくは5nm以上、200nm以下、より好ましくは5nm以上、100nm以下である。なお、平均粒子径は、サブミクロン粒子径アナライザー(例えば、NICOMP MODEL 370、野崎産業(株)製)を用いて測定した体積平均粒子径である。マトリックス樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂;スチレン系樹脂;酢酸ビニル系樹脂;ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂;ノルボルネン樹脂などの環状オレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;塩化ビニリデン系樹脂;ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;これらの共重合体;などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの樹脂は、アミノ基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基などの官能基で部分的に変性されていてもよい。シリカ複合樹脂粒子中におけるシリカ微粒子の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、70質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上、50質量%以下、さらに好ましくは1質量%以上、30質量%以下である。このようなシリカ複合樹脂粒子は、例えば、マトリックス樹脂とシリカ微粒子とを混練し、粉砕・造粒する従来公知の方法でも製造することができるが、好ましくは、マトリックス樹脂を構成する単量体にシリカ微粒子を添加した単量体組成物を用いて、乳化重合、懸濁重合、分散重合などを行うか、あるいは1分子あたりに少なくとも1個のポリシロキサン基を有し、かつ前記ポリシロキサン基中に少なくとも1個のSi−OR基(Rは水素原子、アルキル基およびアシル基から選択される少なくとも1種の基であって、前記アルキル基およびアシル基は置換されていてもよい基;Rが1分子中に複数ある場合、複数のRは同一であっても互いに異なっていてもよい)を含有する有機ポリマーを、単独または加水分解可能なケイ素化合物と共に加水分解・縮合することにより、容易に得ることができる。前記有機ポリマーは、例えば、ビニル基やメルカプト基を有するシランカップリング剤と、加水分解可能なケイ素化合物および/またはその誘導体とを、共加水分解・縮合した後、得られた共加水分解・縮合物の存在下、ラジカル重合性単量体をラジカル(共)重合することにより、容易に得ることができる。加水分解可能なケイ素化合物としては、例えば、メチルトリアセトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジメトキシジメチルシラン、トリメトキシメチルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシランなどが挙げられる。これらのケイ素化合物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、加水分解・縮合反応には、酸性触媒または塩基性触媒を用いてもよく、2種類以上の触媒を併用してもよい。
透光性樹脂に分散させる微粒子群および光拡散層の表面を被覆する微粒子群を構成する各微粒子の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、100μm以下、より好ましくは1μm以上、50μm以下、さらに好ましくは2μm以上、30μm以下である(上記のような各種の機能を有する微粒子を用いる場合、上記で特に平均粒子径を記載したときは、この限りではない)。平均粒子径が0.1μm未満であると、光拡散層に入射した光を充分に拡散・集光することができないことがある。逆に、平均粒子径が100μmを超えると、光拡散層を通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。なお、各微粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置(例えば、マルチサイザーII型、コールター社製)を用いて測定した体積平均粒子径である。
透光性樹脂中における微粒子群の含有量は、例えば、透光性樹脂100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、300質量部以下、より好ましくは10質量部以上、200質量部以下である。微粒子群の含有量が5質量部未満であると、光拡散層に入射した光が充分に拡散されないことがある。逆に、微粒子群の含有量が300質量部を超えると、光拡散層のコーティングが困難になることや、光拡散層を通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。
<光拡散層>
光拡散層の厚さは、好ましくは2μm以上、100μm以下、より好ましくは5μm以上、50μm以下である。光拡散層の厚さが2μm未満であると、光拡散層に入射した光が充分に拡散されないことがある。逆に、光拡散層の厚さが100μmを超えると、光拡散層を通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。
光拡散層は、単層から形成されていても2層以上から形成されていてもよく、また、材質が同じ1種類の層から構成されていても材質が異なる2種類以上の複層から構成されていてもよい。
なお、光拡散層の表面を被覆する微粒子群の上に、透光性樹脂とは異なる屈折率を有する層を形成してもよい。このような層を形成することにより、光拡散層の表面を被覆する微粒子群が固定化され、光拡散層から脱落することが防止できる。屈折率が異なる層のうち、透光性樹脂より低い屈折率を有する層が特に好ましい。光拡散層の表面を被覆する微粒子群と低い屈折率を有する層との界面、および、低い屈折率を有する層と空気層との界面における全反射が減少し、その結果、後方への光の散乱が減少し、全光線透過率および輝度が向上する。
<透明フィルム>
本発明の光拡散シートにおいて、透明フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂;ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル系樹脂;ラクトン環含有樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂;ノルボルネン樹脂などの環状オレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;塩化ビニリデン系樹脂;スチレン系樹脂;ポリアミド6、ポリアミド66などのポリアミド系樹脂;トリアセチルセルロースなどのセルロース誘導体;これらの共重合体;などが挙げられる。これらの材質のうち、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ラクトン環含有樹脂、ポリカーボネート系樹脂が好適であり、ポリエチレンテレフタレート、ラクトン環含有樹脂、ポリカーボネート系樹脂が特に好適である。
透明フィルムは、単一の材質から形成されていても2種以上の材質から形成されていてもよく、また、単一の層から構成されていても複数の層から構成されていてもよい。
透明フィルムの厚さは、好ましくは5μm以上、500μm以下、より好ましくは10μm以上、400μm以下、さらに好ましくは20μm以上、300μm以下である。透明フィルムの厚さが5μm未満であると、光拡散シートの機械的強度が低下することがある。逆に、透明フィルムの厚さが500μmを超えると、透明フィルムを通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。
透明フィルムは、ヘイズが好ましくは0%以上、20%以下、より好ましくは0%以上、10%以下、さらに好ましくは0%以上、5%以下であり、および/または、全光線透過率が好ましくは70%以上、100%以下、より好ましくは80%以上、100%以下である。なお、ヘイズおよび全光線透過率は、JIS K7105に準拠した測定法により測定した値である。
なお、透明フィルムや光拡散層の表面を被覆する微粒子群のように光源からの光を直接受ける部材は、紫外線の影響を防止するために、これらの部材に紫外線防止剤を含有させておくか、あるいは光源からの光を受ける面に紫外線防止層を設けておいてもよく、また、透明フィルムや光拡散層の表面を被覆する微粒子群のように空気層と接触する部材は、空気中の塵埃の影響を防止するために、これらの部材に帯電防止剤を含有させておくか、あるいは空気層と接触する面に帯電防止層を設けておいてもよい。
また、光拡散層が透明フィルムの片面に形成されている場合、通常、該透明フィルムの裏面は、平滑面であるが、例えば、エンボス加工などを施して、光拡散性やスティッキング防止性を付与してもよい。あるいは、該透明フィルムの裏面に、スティッキング防止層を設けてもよい。スティッキング防止層は、例えば、上記のような透光性樹脂に上記のような微粒子群を混練した組成物を透明フィルムの裏面に直接コーティングすることより形成される。ただし、スティッキング防止層に分散させる微粒子群を構成する各微粒子の平均粒子径は、光拡散層に分散させる微粒子群を構成する各微粒子の平均粒子径より小さく、好ましくは0.5μm以上、20μm以下、より好ましくは1μm以上、15μm以下である。なお、各微粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置(例えば、マルチサイザーII型、コールター社製)を用いて測定した体積平均粒子径である。スティッキング防止層の厚さは、好ましくは0.5μm以上、15μm以下、より好ましくは1μm以上、10μm以下である。透光性樹脂中における微粒子群の含有量は、特に限定されるものではないが、比較的少量であり、微粒子群を構成する各微粒子が互いに離隔して透光性樹脂中に分散し、微粒子群の一部が透光性樹脂から突出している程度であればよい。
<光拡散シートの製造方法>
本発明の光拡散シートを製造する方法としては、例えば、透光性樹脂に微粒子群を混練した組成物を透明フィルムの少なくとも片面に直接コーティングした後、透光性樹脂が乾燥する前に、別途用意した微粒子群の中を通過させるか、あるいは別途用意した微粒子群を散布して、透光性樹脂の表面を微粒子群で被覆した後、透光性樹脂を乾燥させることにより、製造することができる。また、光硬化性または熱硬化性の透光性樹脂に微粒子群を混練した組成物を透明フィルムの少なくとも片面に直接コーティングした後、別途用意した微粒子群の中を通過させるか、あるいは別途用意した微粒子群を散布して、透光性樹脂の表面を微粒子群で被覆した後、光または熱で透光性樹脂を硬化させることにより、製造することができる。
また、粘着性を有する透光性樹脂に微粒子群を混練した組成物を透明フィルムの少なくとも片面に直接コーティングした後、透光性樹脂を乾燥させ、別途用意した微粒子群の中を通過させるか、あるいは別途用意した微粒子群を散布して、粘着性を有する透光性樹脂の表面を微粒子群で被覆することにより、製造することができる。また、粘着性を有する透光性樹脂に、光硬化性または熱硬化性の官能基を導入したり、粘着性を有する透光性樹脂と光硬化性または熱硬化性の透光性樹脂とを用いたりすることにより、粘着性を有する透光性樹脂の表面を微粒子群で被覆した後に、光または熱で透光性樹脂を硬化させることにより、製造することができる。
なお、透光性樹脂に微粒子群を混練する際に、有機溶剤を用いてもよい。有機溶剤は、各成分の溶解性、作業性、コストなどを考慮して適宜選択すればよく、特に限定されるものではないが、具体的は、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤;ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール系溶剤;脂肪族炭化水素を主成分とする種々の沸点範囲の石油留分;などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
<光拡散シートの構成例>
ここで、本発明の光拡散シートの具体的な構成例を図1および2に示す。なお、図1は、透明フィルムの片面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする光拡散シートに対応している。図2は、透明フィルムの両面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする光拡散シートに対応している。
図1に示す光拡散シート10は、透明フィルム11の片面に、透光性樹脂12に微粒子群13を分散させた光拡散層14が形成され、該光拡散層14の表面を被覆する微粒子群15を有する。微粒子群13は、光拡散層14中に、実質的に均一に分散しており、微粒子群15は、光拡散層14の実質的に表面全体を被覆している。透明フィルム11の裏面に入射した光は、透明フィルム11を通過して光拡散層14に入射する。光拡散層14では、透光性樹脂12に分散させた微粒子群13により充分に拡散された後、光拡散層14の表面を被覆する微粒子群15と空気層との間で光の屈折が起こり、光が正面方向に集光される。光拡散層14の表面全体が微粒子群15で被覆されているので、より多くの光が正面方向に集光されると共に、輝度のムラが減少する。
図2に示す光拡散シート20は、透明フィルム21の両面に、透光性樹脂22に微粒子群23を分散させた光拡散層24が形成され、該光拡散層24の表面を被覆する微粒子群25を有する。微粒子群23は、光拡散層24中に、実質的に均一に分散しており、微粒子群25は、光拡散層24の実質的に表面全体を被覆している。透明フィルム21の裏面に形成された光拡散層24の表面を被覆する微粒子群25により集光された光は、該光拡散層24に入射する。該光拡散層24では、透光性樹脂22に分散させた微粒子群23により充分に拡散された後、透明フィルム21を経て、透明フィルム21の表面に形成された光拡散層24に入射する。該光拡散層24では、透光性樹脂22に分散させた微粒子群によりさらに充分に拡散された後、該光拡散層24の表面を被覆する微粒子群25と空気層との間で光の屈折が起こり、光が正面方向に集光される。光拡散シート20では、光が入射する際にも集光されることにより、光拡散性に優れると共により高い全光線透過率および輝度が得られる。
<光拡散シートの用途>
本発明の光拡散シートは、直下型またはサイドライト型バックライトユニットの光拡散シートとして、従来公知の直下型またはサイドライト型バックライトユニットに用いてもよいが、下記で説明する本発明の直下型バックライトユニットに用いることが好ましい。また、本発明の光拡散シートは、例えば、投射型表示装置用のスクリーン、プラズマ表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置などの視野角を拡大する用途などに幅広く利用することもできる。
≪複合光拡散板≫
本発明の複合光拡散板は、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とするか、あるいは、透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板が接着剤または粘着剤で貼り合わされていることを特徴とするか、あるいは、透明支持体上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とするか、あるいは、透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明支持体が接着剤または粘着剤で貼り合わされていることを特徴とする。
本発明の複合光拡散板において、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層と、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群と、透明フィルムとについては、上記で説明した光拡散シートの場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
<光拡散板>
本発明の複合光拡散板において、光拡散板の基材となる透明熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル系樹脂;ラクトン環含有樹脂;ノルボルネン樹脂などの環状オレフィン系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;MS樹脂などのスチレン系樹脂;これらの共重合体;などが挙げられる。これらの透明熱可塑性樹脂のうち、ポリメチルメタクリレート、ラクトン環含有樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、MS樹脂が好適である。
光拡散板の基材となる透明熱可塑性樹脂には、例えば、安定化剤、劣化防止剤、可塑剤、分散剤などの添加剤を配合してもよい。これらの添加剤の配合量は、その種類などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではない。
透明熱可塑性樹脂は、ヘイズが好ましくは0%以上、20%以下、より好ましくは0%以上、10%以下、さらに好ましくは0%以上、5%以下であり、および/または、全光線透過率が好ましくは70%以上、100%以下、より好ましくは80%以上、100%以下である。なお、ヘイズおよび全光線透過率は、JIS K7105に準拠した測定法により測定した値である。
光拡散板に含有される微粒子群を構成する各微粒子の材質としては、例えば、ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル系樹脂;ポリスチレンなどのスチレン系樹脂;メラミンやベンゾグアナミンなどのアミノ化合物とホルムアルデヒドとの縮合物であるアミノ系ホルマリン架橋樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリエステル系樹脂;シリコーン系樹脂;フッ素系樹脂;これらの共重合体;スメクタイト、カオリナイトなどの粘土化合物;シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物;炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラス粒子などの無機微粒子;透明もしくは半透明樹脂とシリカ微粒子とのシリカ複合樹脂粒子;などが挙げられる。これらの材質のうち、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、アミノ系ホルマリン架橋樹脂、シリコーン系樹脂、シリカ、シリカ複合樹脂粒子が好適であり、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、シリカ複合樹脂粒子が特に好適である。
光拡散板に含有される微粒子群を構成する各微粒子は、単一の材質から形成されていても2種以上の材質から形成されていてもよく、また、微粒子群は、材質が同じ1種類の微粒子から構成されていても材質が異なる2種類以上の微粒子から構成されていてもよい。
光拡散板に含有される微粒子群を構成する各微粒子の形状としては、例えば、球状、板状、楕円体状、椀型、多角形状、円盤型、星型、表面しわ状などが挙げられる。これらの形状を有する微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの形状を有する微粒子のうち、球状粒子が好適であるが、球状粒子よりも強い光拡散性を有しており、少量の添加で光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度が得られることから、板状、楕円体状、椀型、多角形状、円盤型、星型、表面しわ状などの異形粒子が好適な場合もある。
光拡散板に含有される微粒子群を構成する各微粒子の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、100μm以下、より好ましくは0.15μm以上、80μm以下、さらに好ましくは0.2μm以上、50μm以下である。平均粒子径が0.1μm未満であると、光拡散層に入射した光を充分に拡散することができないことがある。逆に、平均粒子径が100μmを超えると、光拡散層を通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。なお、平均粒子径は、粒度分布測定装置(例えば、マルチサイザーII型、コールター社製)を用いて測定した体積平均粒子径である。
光拡散板中における微粒子群の含有量は、例えば、透明熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、200質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上、100質量部以下である。微粒子群の含有量が0.01質量部未満であると、光拡散板に入射した光が充分に拡散されないことがある。逆に、微粒子群の含有量が200質量部を超えると、光拡散板の押出成形が困難になることや、光拡散板を通過する光量が減少し、全光線透過率および輝度が低下することがある。
光拡散板は、微粒子群を除いて、単一の材質から形成されていても2種以上の材質から形成されていてもよく、また、単一の層から構成されていても複数の層から構成されていてもよい。
光拡散板の厚さは、好ましくは0.3mm以上、10mm以下、より好ましくは0.5mm以上、7mm以下、さらに好ましくは1mm以上、5mm以下である。光拡散板の厚さが0.3mm未満であると、複合光拡散板の機械的強度が低下することがある。逆に、光拡散板の厚さが10mmを超えると、バックライトユニットの厚さが増大することがある。
なお、光拡散板の表面には、凹凸形状(例えば、エンボス形状やブリズム形状など)を付与してもよい。光拡散板の表面に凹凸形状を付与することにより、その表面で集光作用が働き、輝度が向上することがあるからである。光拡散板の表面に凹凸形状を付与するには、例えば、熱プレス成形などの従来公知の成形方法を採用すればよい。
光拡散板は、例えば、上記のような透明熱可塑性樹脂に上記のような微粒子群を混練した組成物を板状に押出成形したり、キャスト成形したりすることにより、製造することができる。混練や押出成形の条件などは、透明熱可塑性樹脂や微粒子群の種類や量などに応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
<透明支持体>
本発明の複合光拡散板において、透明支持体の材質としては、例えば、ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル系樹脂;ラクトン環含有樹脂;MS樹脂などのスチレン系樹脂;ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂;ノルボルネン樹脂などの環状オレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;塩化ビニリデン系樹脂;ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;これらの共重合体;などの透明熱可塑性樹脂、ならびにガラスなどの無機材料などが挙げられる。これらの材質のうち、(メタ)アクリル系樹脂、ラクトン環含有樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ガラスが好適である。
透明支持体の材質のうち、透明熱可塑性樹脂には、例えば、安定化剤、劣化防止剤、可塑剤、分散剤などの添加剤を配合してもよい。これらの添加剤の配合量は、その種類などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではない。
透明支持体は、単一の材質から形成されていても2種以上の材質から形成されていてもよく、また、単一の層から構成されていても複数の層から構成されていてもよい。
透明支持体の厚さは、光拡散シートを撓ませない程度の機械的強度を有する程度であればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは0.3mm以上、10mm以下、より好ましくは0.5mm以上、7mm以下、さらに好ましくは1mm以上、5mm以下である。透明支持体の厚さが0.3mm未満であると、複合光拡散板の機械的強度が低下することがある。逆に、透明支持体の厚さが10mmを超えると、バックライトユニットの厚さが増大することがある。
透明支持体は、ヘイズが好ましくは0%以上、20%以下、より好ましくは0%以上、10%以下、さらに好ましくは0%以上、5%以下であり、および/または、全光線透過率が好ましくは70%以上、100%以下、より好ましくは80%以上、100%以下である。なお、ヘイズおよび全光線透過率は、JIS K7105に準拠した測定法により測定した値である。
なお、光拡散板や透明支持体のように光源からの光を直接受ける部材は、紫外線の影響を防止するために、これらの部材に紫外線吸収剤を含有させておくか、あるいは光源からの光を受ける面に紫外線吸収層を設けておいてもよく、また、光拡散板や透明支持体、光拡散層の表面を被覆する微粒子群のように空気層と接触する部材は、空気中の塵埃の影響を防止するために、これらの部材に帯電防止剤を含有させておくか、あるいは空気層と接触する面に帯電防止層を設けておいてもよい。
<低屈折率層>
本発明の複合光拡散板において、光拡散板と光拡散層との間に、好ましくは、透明熱可塑性樹脂および透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層を形成するか、あるいは、透明支持体と光拡散層との間に、好ましくは、透明支持体および透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層を形成してもよい。このような低屈折率層を形成すれば、光拡散板または透明支持体と光拡散層との界面における全反射が減少し、その結果、後方への光の散乱が減少し、全光線透過率および輝度が向上する。
低屈折率層を構成する材質としては、例えば、フッ素樹脂;中空シリカ微粒子、多孔質シリカ微粒子、フッ化マグネシウム(MgF)などの無機微粒子を含有する樹脂;などが挙げられる。これらの材質は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの材質のうち、フッ素樹脂、中空シリカ微粒子を含有する樹脂、多孔質シリカ微粒子を含有する樹脂が好適である。
低屈折率層の厚さは、好ましくは0.1μm以上、500μm以下、より好ましくは1μm以上、200μm以下である。低屈折率層の厚さが0.1μm未満であると、全光線透過率および輝度を向上させる効果が小さいことがある。逆に、低屈折率層の厚さが500μmを超えると、低屈折率層を通過する光の量が減少し、全光線透過率が低下することがある。
低屈折率層は、例えば、ロールコーティング法やグラビアコーティング法などの従来公知のコーティング技術により形成することができる。また、無機微粒子を含有する樹脂の場合には、低屈折率層をソル−ゲル法により形成することもできる。
<複合光拡散板の製造方法>
本発明の複合光拡散板を製造する方法としては、例えば、透明フィルムを有しない複合光拡散板の場合には、透光性樹脂に微粒子群を混練した組成物を光拡散板または透明支持体上に(必要に応じて、光拡散板または透明支持体と光拡散層との間に低屈折率層を形成する場合は、光拡散板または透明支持体上に形成した低屈折率層の表面に)直接コーティングした後、上記で説明した光拡散シートの場合と同様にして、光拡散層の表面を微粒子群で被覆することにより、製造することができる。また、透明フィルムを有する複合光拡散板の場合には、上記で説明した光拡散シートの場合と同様にして、まず、透光性樹脂に微粒子群を混練した組成物を透明フィルムの表面に直接コーティングした後、光拡散層の表面を微粒子群で被覆して光拡散シートを作製しておき、次いで、この光拡散シートを光拡散板または透明支持体上に、光拡散シートの透明フィルムが光拡散板または透明支持体に対向するようにして、接着剤または粘着剤で貼り合わせることにより、製造することができる。
光拡散シートを貼り合わせるのに用いる接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリウレタン系接着剤、イソシアネート系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。これらの接着剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの接着剤のうち、ポリウレタン系接着剤、イソシアネート系接着剤、アクリル系接着剤が好適であり、ポリウレタン系接着剤が特に好適である。
光拡散シートを貼り合わせるのに用いる粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤などが挙げられる。これらの粘着剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの粘着剤のうち、アクリル系粘着剤が特に好適である。
なお、光拡散シートを貼り合わせるのに用いる接着剤または粘着剤は、透光性樹脂、透明フィルムおよび透明熱可塑性樹脂よりも低い屈折率を有するか、あるいは透光性樹脂、透明フィルムおよび透明支持体よりも低い屈折率を有することが好ましい。接着剤または粘着剤が低い屈折率を有する場合には、光拡散板または透明支持体と接着剤または粘着剤との界面において光の屈折が起こり、その結果、全光線透過率および輝度が向上するからである。
<複合光拡散板の構成例>
ここで、本発明の複合光拡散板の具体的な構成例を図3〜8に示す。なお、図3は、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板に対応している。図4は、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散板と該光拡散層との間に、該透明熱可塑性樹脂および該透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板に対応している。図5は、透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板が接着剤または粘着剤で貼り合わされていることを特徴とする複合光拡散板に対応している。図6は、透明支持体上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板に対応している。図7は、透明支持体上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該透明支持体と該光拡散層との間に、該透明支持体および該透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板に対応している。図8は、透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明支持体が接着剤または粘着剤で貼り合わされていることを特徴とする複合光拡散板に対応している。
図3に示す複合光拡散板30は、透明熱可塑性樹脂36に微粒子群37を分散させた光拡散板38上に、透光性樹脂32に微粒子群33を分散させた光拡散層34が形成され、該光拡散層34の表面を被覆する微粒子群35を有する。光拡散板38の裏面から入射した光は、微粒子群37により充分に拡散された後、光拡散層34に入射する。光拡散層34では、入射した光が微粒子群33により充分に拡散された後、光拡散層34の表面を被覆する微粒子群35により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図4に示す複合光拡散板40は、透明熱可塑性樹脂46に微粒子群47を分散させた光拡散板48上に、透光性樹脂42に微粒子群43を分散させた光拡散層44が形成され、該光拡散板48と該光拡散層44との間に、該透明熱可塑性樹脂46および該透光性樹脂42より低い屈折率を有する低屈折率層49が形成され、該光拡散層44の表面を被覆する微粒子群45を有する。光拡散板48の裏面から入射した光は、微粒子群47により充分に拡散された後、低屈折率層49を経て光拡散層44に入射する。光拡散層44では、入射した光が微粒子群43により充分に拡散された後、光拡散層44の表面を被覆する微粒子群45により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図5に示す複合光拡散板50は、透明フィルム51の表面に、透光性樹脂52に微粒子群53を分散させた光拡散層54が形成され、該光拡散層54の表面を被覆する微粒子群55を有し、かつ該透明フィルム51の裏面に、透明熱可塑性樹脂56に微粒子群57を分散させた光拡散板58が接着剤または粘着剤59で貼り合わされている。光拡散板58の裏面から入射した光は、微粒子群57により充分に拡散された後、接着剤または粘着剤59および透明フィルム51を経て光拡散層54に入射する。光拡散層54では、入射した光が微粒子群53により充分に拡散された後、光拡散層54の表面を被覆する微粒子群55により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図6に示す複合光拡散板60は、透明支持体66上に、透光性樹脂62に微粒子群63を分散させた光拡散層64が形成され、該光拡散層64の表面を被覆する微粒子群65を有する。透明支持体66の裏面から入射した光は、該透明支持体66を通過して光拡散層64に入射する。光拡散層64では、入射した光が微粒子群63により充分に拡散された後、光拡散層64の表面を被覆する微粒子群65により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図7に示す複合光拡散板70は、透明支持体76上に、透光性樹脂72に微粒子群73を分散させた光拡散層74が形成され、該透明支持体と該光拡散層との間に、該透明支持体および該透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層79が形成され、該光拡散層74の表面を被覆する微粒子群75を有する。透明支持体76の裏面から入射した光は、該透明支持体76を通過して低屈折率層79を経て光拡散層74に入射する。光拡散層74では、入射した光が微粒子群73により充分に拡散された後、光拡散層74の表面を被覆する微粒子群75により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図8に示す複合光拡散板80は、透明フィルム81の表面に、透光性樹脂82に微粒子群83を分散させた光拡散層84が形成され、該光拡散層84の表面を被覆する微粒子群85を有し、かつ該透明フィルム81の裏面に、透明支持体86が接着剤または粘着剤89で貼り合わされている。透明支持体86の裏面から入射した光は、該透明支持体86を通過した後、さらに接着剤または粘着剤89および透明フィルム81を通過して光拡散層84に入射する。光拡散層84では、入射した光が微粒子群83により充分に拡散された後、光拡散層84の表面を被覆する微粒子群85により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
<複合光拡散板の用途>
本発明の複合光拡散板は、直下型バックライトユニットの光拡散板として、従来公知の直下型バックライトユニットに用いてもよいが、下記で説明する本発明の直下型バックライトユニットに用いることが好ましい。
≪バックライトユニット≫
本発明のバックライトユニットは、光源と、反射シートと、透明支持体と、上記で説明した本発明の光拡散シートとを有することを特徴とするか、あるいは、光源と、反射シートと、上記で説明した本発明の複合光拡散板とを有することを特徴とする。ここで、本発明の光拡散シートおよび複合光拡散板は、上記したように、光拡散層や光拡散板による高い光拡散性と光拡散層の表面を被覆する微粒子群による高い集光性とを発揮する。それゆえ、このような光拡散シートまたは複合光拡散板を用いた本発明のバックライトユニットは、光を拡散するための光拡散板や光拡散シート、光を集光するためのプリズムシートや光拡散シートを用いてなくても、バックライトユニットを構成することができる。つまり、本発明によれば、光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度が得られるという基本的な光学特性を維持しながら、バックライトユニットの部材を削減することができる。
<光源および反射シート>
本発明のバックライトユニットにおいて、光源としては、従来公知のバックライトユニットに用いられている各種の光源の中から適宜選択すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、冷陰極蛍光灯(CCFL)、発光ダイオード(LED)などが挙げられる。また、反射シートとしては、従来公知のバックライトユニットに用いられている各種の反射シートの中から適宜選択すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、酸化チタンなどの白色顔料を分散させた合成樹脂シート、光を散乱させるための気泡を分散させた合成樹脂シート、表面をマット状に形成した合成樹脂シート、銀やアルミニウムなどの金属または合金を表面に蒸着した合成樹脂シートなどが挙げられる。
<透明支持体>
本発明のバックライトユニットにおいて、透明支持体は、本発明の複合光拡散板を説明した際に記載したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
<光拡散シートおよび複合光拡散板>
本発明のバックライトユニットにおいて、光拡散シートとしては、上記で説明した本発明の光拡散シート(例えば、図1および図2に示す光拡散シート)が用いられる。また、複合光拡散板としては、上記で説明した本発明の複合光拡散板(例えば、図3〜8に示す複合光拡散板)が用いられる。なお、本発明のバックライトにおいて、本発明の光拡散シートおよび本発明の複合光拡散板は、いずれか一方を用いても両方を併用してもよく、また、従来公知の光拡散シートやプリズムシートを併用してもよい。
<バックライトユニットの製造方法>
本発明のバックライトユニットは、従来公知のバックライトユニットに用いられている光拡散板やプリズムシートを用いないこと以外は、少なくとも、光源と、反射シートと、透明支持体と、光拡散シートとから、あるいは、光源と、反射シートと、複合光拡散板とから、従来公知のバックライトユニットと同様に組み立てることができる。それゆえ、本発明のバックライトユニットの組立方法は、特に限定されるものではない。本発明のバックライトユニットの場合、光拡散シートやプリズムシートを用いていないことから、バックライトユニットの部材を少なくとも1〜2個削減することができ、ひいては組み立てに要するコストを低減することができる。
<バックライトユニットの構成例>
ここで、本発明のバックライトユニットの具体的な構成例を図9〜15に示す。なお、図9は、光源と、反射シートと、透明支持体と、上記で説明した本発明の光拡散シートとを有することを特徴とするバックライトユニットに対応している。図10〜15は、光源と、反射シートと、上記で説明した本発明の複合光拡散板とを有することを特徴とするバックライトユニットに対応している。
図9に示すバックライトユニット90は、光源91と、反射シート92と、透明支持体93と、光拡散シート94とを有する。ここで、光拡散シート94としては、図1に示す光拡散シート10または図2に示す光拡散シート20が用いられる。光源91から出射した光は、一部は透明支持体93に向かい、一部は反射シート92で反射されてから透明支持体93に向かう。透明支持体93に入射した光は、該透明支持体93を通過して光拡散シート94に入射する。光拡散シート94では、入射した光が光拡散層で充分に拡散された後、光拡散層の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図10に示すバックライトユニット100は、光源101と、反射シート102と、複合光拡散板105とを有する。ここで、複合光拡散板105は、光拡散板103上に光拡散層104が形成されており、図3に示す複合光拡散板30が用いられる。光源101から出射した光は、一部は複合光拡散板105に向かい、一部は反射シート102で反射されてから複合光拡散板105に向かう。複合光拡散板105に入射した光は、まず光拡散板103で拡散された後、光拡散層104に入射する。光拡散層104では、入射した光が充分に拡散された後、光拡散層104の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図11に示すバックライトユニット110は、光源111と、反射シート112と、複合光拡散板115とを有する。ここで、複合光拡散板115は、光拡散板113上に低屈折率層119を介して光拡散層114が形成されており、図4に示す複合光拡散板40が用いられる。光源111から出射した光は、一部は複合光拡散板115に向かい、一部は反射シート112で反射されてから複合光拡散板115に向かう。複合光拡散板115に入射した光は、まず光拡散板113で拡散された後、低屈折率層119を経て光拡散層114に入射する。光拡散層114では、入射した光が充分に拡散された後、光拡散層114の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図12に示すバックライトユニット120は、光源121と、反射シート122と、複合光拡散板125とを有する。ここで、複合光拡散板125は、光拡散板123の表面に光拡散シート124が接着剤または粘着剤129で貼り合わされており、図5に示す複合光拡散板50が用いられる。光源121から出射した光は、一部は複合光拡散板125に向かい、一部は反射シート122で反射されてから複合光拡散板125に向かう。複合光拡散板125に入射した光は、まず光拡散板123で拡散された後、接着剤または粘着剤129を経て光拡散シート124に入射する。光拡散シート124では、透明フィルムを経て入射した光が光拡散層で充分に拡散された後、光拡散層の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図13に示すバックライトユニット130は、光源131と、反射シート132と、複合光拡散板135とを有する。ここで、複合光拡散板135は、透明支持体133上に光拡散層134が形成されており、図6に示す複合光拡散板60が用いられる。光源131から出射した光は、一部は複合光拡散板135に向かい、一部は反射シート132で反射されてから複合光拡散板135に向かう。複合光拡散板135に入射した光は、透明支持体133を経て光拡散層134に入射する。光拡散層134では、入射した光が充分に拡散された後、光拡散層134の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図14に示すバックライトユニット140は、光源141と、反射シート142と、複合光拡散板145とを有する。ここで、複合光拡散板145は、透明支持体143上に低屈折率層149を介して光拡散層144が形成されており、図7に示す複合光拡散板70が用いられる。光源141から出射した光は、一部は複合光拡散板145に向かい、一部は反射シート142で反射されてから複合光拡散板145に向かう。複合光拡散板145に入射した光は、透明支持体143および低屈折率層149を経て光拡散層144に入射する。光拡散層144では、入射した光が充分に拡散された後、光拡散層144の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
図15に示すバックライトユニット150は、光源151と、反射シート152と、複合光拡散板155とを有する。ここで、複合光拡散板155は、光拡散板153の表面に光拡散シート154が接着剤または粘着剤159で貼り合わされており、図8に示す複合光拡散板80が用いられる。光源151から出射した光は、一部は複合光拡散板155に向かい、一部は反射シート152で反射されてから複合光拡散板155に向かう。複合光拡散板155に入射した光は、透明支持体153および接着剤または粘着剤159を経て光拡散シート154に入射する。光拡散シート154では、透明フィルムを経て入射した光が光拡散層で充分に拡散された後、光拡散層の表面を被覆する微粒子群により正面方向に集光され、液晶表示パネル(図示せず)に向かう。
なお、図7〜15に示すバックライトユニットでは、本発明の光拡散シートまたは複合光拡散板のいずれか一方を用いているが、上記したように、本発明の光拡散シートおよび複合光拡散板の両方を併用してもよく、また、従来公知の光拡散シートやプリズムシートを併用してもよい。
<バックライトユニットの用途>
本発明のバックライトユニットは、透過型液晶表示装置の画像表示用光源として、特に液晶テレビの用途に好適に使用することができる。
本発明は、光拡散性に優れると共に高い全光線透過率および輝度を与えることができるという基本的な光学特性を維持しながら、バックライトユニットの部材を削減することができるので、液晶表示装置を用いる幅広い分野でコスト低減に多大の貢献をなすものである。
本発明の光拡散シートの構成例を示す概略断面図である。 本発明の光拡散シートの他の構成例を示す概略断面図である。 本発明の複合光拡散板の構成例を示す概略断面図である。 本発明の複合光拡散板の他の構成例を示す概略断面図である。 本発明の複合光拡散板の他の構成例を示す概略断面図である。 本発明の複合光拡散板の他の構成例を示す概略断面図である。 本発明の複合光拡散板の他の構成例を示す概略断面図である。 本発明の複合光拡散板の他の構成例を示す概略断面図である。 本発明のバックライトユニットの構成例を示す概略説明図である。 本発明のバックライトユニットの他の構成例を示す概略説明図である。 本発明のバックライトユニットの他の構成例を示す概略説明図である。 本発明のバックライトユニットの他の構成例を示す概略説明図である。 本発明のバックライトユニットの他の構成例を示す概略説明図である。 本発明のバックライトユニットの他の構成例を示す概略説明図である。 本発明のバックライトユニットの他の構成例を示す概略説明図である。 従来のバックライトユニットの構成例を示す概略説明図である。 従来の光拡散板の構成例を示す概略断面図である。 従来の光拡散シートの構成例を示す概略断面図である。
符号の説明
10、20、94、124、154、164、180 光拡散シート
11、21、51、81,181 透明フィルム
12、22、32、42、52、62、72、82、182 透光性樹脂
13、23、33、37、43、47、53、57、63、73、83、177、183 微粒子群
14、24、34、44、54、64、74、84、104、114、124、134、144、154、184 光拡散層
15、25、35、45、55、65、75、85 被覆微粒子群
36、46、56、176 透明熱可塑性樹脂
38、48、58、103、113、123、163、170 光拡散板
49、79、119、149 低屈折率層
59、89、129、159 接着剤または粘着剤
66、76、86、93、133、143、153 透明支持体
30、40、50、60、70、80、105、115、125、135、145、155 複合光拡散板
90、100、110、120、130、140、150、160 バックライトユニット
91、101、111、121、131、141、151、161 光源
92、102、112、122、132、142、152、162 反射シート
165 プリズムシート

Claims (23)

  1. 透明フィルムの少なくとも片面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする光拡散シート。
  2. 前記微粒子群が粒子の中心部から表層部にかけて屈折率が連続的または段階的に減少する微粒子を含有する請求項1記載の光拡散シート。
  3. 前記微粒子群が空間部を有する微粒子を含有する請求項1または2記載の光拡散シート。
  4. 前記微粒子群が板状微粒子、楕円体状微粒子、椀型微粒子、多角形状微粒子、円盤型微粒子、星型微粒子および表面しわ状微粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の異形粒子を含有する請求項1〜3のいずれか1項記載の光拡散シート。
  5. 前記微粒子群が無機蛍光体、蛍光体含有樹脂粒子および蛍光染料含有樹脂粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の蛍光性粒子を含有する請求項1〜4のいずれか1項記載の光拡散シート。
  6. 前記微粒子群が500nm以下の平均粒子径を有するシリカ微粒子が透明もしくは半透明のマトリックス樹脂中に分散してなるシリカ複合樹脂粒子を含有する請求項1〜5のいずれか1項記載の光拡散シート。
  7. 前記透光性樹脂が、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位および(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位よりなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位を有する共重合体と、無機超微粒子とを含有する請求項1〜6のいずれか1項記載の光拡散シート。
  8. 透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板。
  9. 前記光拡散板と前記光拡散層との間に、前記透明熱可塑樹脂および前記透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層が形成されている請求項8記載の複合光拡散板。
  10. 透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明熱可塑性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散板が接着剤または粘着剤で貼り合わされていることを特徴とする複合光拡散板。
  11. 前記接着剤または粘着剤が前記透光性樹脂、前記透明フィルムおよび前記透明熱可塑性樹脂より低い屈折率を有する請求項10記載の複合光拡散板。
  12. 透明支持体上に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有することを特徴とする複合光拡散板。
  13. 前記透明支持体と前記光拡散層との間に、前記透明支持体および前記透光性樹脂より低い屈折率を有する低屈折率層が形成されている請求項12記載の複合光拡散板。
  14. 透明フィルムの表面に、透光性樹脂に微粒子群を分散させた光拡散層が形成され、該光拡散層の表面を被覆する微粒子群を有し、かつ該透明フィルムの裏面に、透明支持体が接着剤または粘着剤で貼り合わされていることを特徴とする複合光拡散板。
  15. 前記接着剤または粘着剤が前記透光性樹脂、前記透明フィルムおよび前記透明支持体より低い屈折率を有する請求項14記載の複合光拡散板。
  16. 前記微粒子群が粒子の中心部から表層部にかけて屈折率が連続的または段階的に減少する微粒子を含有する請求項8〜15のいずれか1項記載の複合光拡散板。
  17. 前記微粒子群が空間部を有する微粒子を含有する請求項8〜16のいずれか1項記載の複合光拡散板。
  18. 前記微粒子群が板状微粒子、椀型微粒子、楕円体状微粒子、多角形状微粒子、円盤型微粒子、星型微粒子および表面しわ状微粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の異形粒子を含有する請求項8〜17のいずれか1項記載の複合光拡散板。
  19. 前記微粒子群が無機蛍光体、蛍光体含有樹脂粒子および蛍光染料含有樹脂粒子よりなる群から選択される少なくとも1種の蛍光性粒子を含有する請求項8〜18のいずれか1項記載の複合光拡散板。
  20. 前記微粒子群が500nm以下の平均粒子径を有するシリカ微粒子が透明もしくは半透明のマトリックス樹脂中に分散してなるシリカ複合樹脂粒子を含有する請求項8〜19のいずれか1項記載の複合光拡散板。
  21. 前記透光性樹脂が、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位、(メタ)アクリル酸イソブチルに由来する繰り返し単位および(メタ)アクリル酸t−ブチルに由来する繰り返し単位よりなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位を有する共重合体と、無機超微粒子とを含有する請求項8〜20のいずれか1項記載の複合光拡散板。
  22. 光源と、反射シートと、透明支持体と、請求項1〜7項記載の光拡散シートとを有することを特徴とするバックライトユニット。
  23. 光源と、反射シートと、請求項8〜21のいずれか1項記載の複合光拡散板とを有することを特徴とするバックライトユニット。
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