説明

薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用拡散シート

【課題】光透過率及び光拡散性が向上した薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用拡散シートを提供することを目的とする。
【解決手段】透明な基材シート2、前記基材シート2の一面に積層される光拡散層3、及び前記基材シート2の他面に積層されるブロッキング防止層4を備え、前記基材シート2が下記数式1の屈折率を満足させる、拡散シート1を提供する。
【数1】

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(TFT−LCD)バックライトユニット(back light unit)用拡散シートに係り、より詳しくは、ディスプレイの鮮明な画像を得るために側面または後面に位置した光源ランプから照射される光を通過させながら均一な光拡散を誘導し、鮮明な光画像が得られるようにしたディスプレイ用の拡散シートに関する。
【背景技術】
【0002】
最近、LCDの利用分野は、ノートブックコンピュータ用モニターは勿論のこと、デスクトップコンピュータ用大型モニター、TV用モニターなどに拡散しつつある趨勢であり、このようなLCDの光源を作るバックライトユニットの大画面化及び高輝度化の必要性が増大している。一方、バックライトユニットにおける拡散シートの役割は、一方の側面または後面からの光源の光を画面全体に拡散させ、前記光を屈折させて前面方向への均一な光に変えることである。前記バックライト方式は、ディスプレイ素子の背面に取り付けられたバックライトユニットの光源から発生する光を、導光板を介して反対側にまで達するようにし、金属蒸着板または不透明白色板などの反射板に反射させて前面に光を出射させ、ディスプレイ画面の明るさを向上させる間接照明方式であって、フロントライト方式における問題点を解消することが可能な発光方式である。このようなバックライト方式において、画像の明るさ増大のためのバックライトユニット光源数の増加は、消費電力と発熱量の増大につながるので、最小の消費電力で最大の光効率を実現する必要がある。これに関連した公知の技術として最も注目されているものは、基材シートの少なくとも一面に光拡散層を形成させた光拡散シートを製造して、光源からの光を液晶駆動部に伝達する方式を挙げることができる。したがって、光拡散シートにおいて、基材シートの表面に形成させた光拡散層の効率的設計とそれによる機能向上が関鍵になってきている。
【0003】
一方、特許文献1は、透明フィルムの少なくとも一面に、表面に微細凸凹形状を有する樹脂皮膜層からなる光拡散層が形成されている。前記透明フィルムは、側鎖に置換及び/または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換及び/または非置換のフェニル基及びニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする。特許文献2は、光効率性(light efficiency)及び輝度向上のために、透明プラスチックシート基材上に有機粒子を透明な樹脂で形成する方式を開示している。ところが、従来の技術の如く、光拡散層に適用可能な樹脂と粒子の組み合わせを変更する方法だけでは、持続的向上が要求される液晶表示装置の高輝度及び高遮蔽性、すなわち向上した全光線透過率及び光拡散性の達成には実質的に困難さがあった。
【特許文献1】特願第2002−104820号公報
【特許文献2】韓国特許出願第1996−38912号明細書。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服するためになされたもので、その目的は、光透過率及び光拡散性が向上した薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用拡散シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、透明な基材シート、前記基材シートの一面に積層される光拡散層、及び前記基材シートの他面に積層されるブロッキング防止層を備え、前記基材シートが下記数式1を満足させる拡散シートを提供する。
【0006】
【数1】

【0007】
式中、SRは基材シートの3次元屈折定数、NmaxはMD(長さ方向)屈折率値及びTD(幅方向)屈折率値のうち数値が大きい値、Nzはシートの厚さ方向の屈折率、Ntdはシートの幅方向(Transvers Direction)の屈折率、Nmdはシートの長さ方向(Machinery Direction)の屈折率をそれぞれ示す。
【0008】
前記において、光拡散層は樹脂と拡散粒子とからなる。
【0009】
前記において、光拡散層の樹脂は熱硬化型樹脂であり、拡散粒子の材質はその材質がアクリル、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、ポリアミド及びポリメチルメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも一つの樹脂であり、拡散粒子の粒径は0.1〜100μmである。一方、前記拡散粒子は前記光拡散層の樹脂100重量部に対して0.1〜1000重量部の範囲で配合され、光拡散層の厚さは0.2〜500μmであることが好ましい。
【0010】
前記において、ブロッキング防止層はブロッキング防止樹脂とブロッキング防止粒子とからなり、ブロッキング防止樹脂は熱硬化型樹脂を使用する。ブロッキング防止粒子の材質はアクリル、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、ポリアミド及びポリメチルメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも一つの樹脂であり、前記粒子の粒径は0.1〜100μmであることが好ましい。一方、前記ブロッキング防止粒子は前記ブロッキング防止樹脂100重量部に対してが0.01〜500重量部の範囲で配合され、前記ブロッキング防止層の厚さは0.1〜100μmであることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明のように数式(数式1)を満足する屈折率調節シートは、全光線透過率、光拡散性及び輝度特性に非常に優れて薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(TFT−LCD)のバックライトユニットの光効率を向上させる光学材料として使用できる化学工業上非常に有用な発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。
【0013】
図1は本実施の形態を示すものであり、透明な基材シート2と、前記基材シート2の一面に積層される光拡散層3と、前記基材シート2の他面に積層されるブロッキング防止層4とを含んでなり、前記基材シート2が前記数式1の屈折率を満足させる拡散シート1であることを特徴とする。
【0014】
基材シート2の厚さは、特に限定されないが、10〜500μmが好ましく、さらに好ましくは75〜250μmである。この際、前記基材シート2の厚さが10μm未満であれば、光拡散層3を形成する樹脂組成物によってカール(curl)が発生し易く、前記基材シート2の厚さが500μm超過であれば、液晶表示装置の輝度が低下し、バックライトユニットの厚さが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に不適である。本実施形態の光拡散シート1の一面には、光拡散樹脂5と光拡散粒子7とからなる光拡散層3を備える。
【0015】
本実施形態の最も大きい特徴は、基材シート内に構成された3方向の屈折率の関係を特定の範囲で発現させ、基材シートを通過する光線が最大の透過特性を示して、拡散シートの補強された輝度特性を示すことにある。この場合、通過する光線が最大の全光線透過率及び輝度特性を示すためには、基材シートを構成している3方向間の屈折率の関係が下記数式1を満足しなければならない。
【0016】
【数1】

【0017】
式中、SRは基材シートの3次元屈折定数、NmaxはMD(長さ方向)屈折率値及びTD(幅方向)屈折率値のうち数値が大きい値、Nzはシートの厚さ方向の屈折率、Ntdはシートの幅方向(Transvers Direction)の屈折率、Nmdはシートの長さ方向(Machinery Direction)の屈折率をそれぞれ示す。
【0018】
もしSR値が20以下であれば、全光線透過率及び輝度向上の効果が微々であり、Nz値が1.494を超過する場合にも、拡散シートの透過率及び輝度向上の目的を達成することが難しくなってLCDディスプレイの輝度特性を阻害し、結局好ましくない結果をもたらす。
【0019】
また、本発明の光拡散層3は、光拡散樹脂5及び樹脂内に分散している光拡散粒子7から構成されており、光拡散樹脂5としては、硬化型樹脂であればいずれでも適用可能であるが、好ましくは取り扱い及び入手の容易な熱硬化性樹脂を使用することが良い。前記熱硬化性樹脂は、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂及びポリアミドイミドよりなる群から選択されたいずれか1種を使用することが好ましいが、これらに限定されるものではない。さらに好ましくは、前記熱硬化性樹脂は光線を透過させなければならないので無色透明なものがよい。前記光拡散樹脂以外に、必要に応じて可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、消泡剤または発泡剤がさらに配合できる。
【0020】
また、光拡散層に使用される光拡散粒子7は、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、ポリアミド及びポリメチルメタクリレートよりなる群から選択された少なくとも1種であり、球形のものが好ましい。さらに好ましくは、前記光拡散粒子は光拡散シートを透過する光線量を最大化するために無色透明なものが良い。
【0021】
光拡散粒子の粒径は0.1〜100μmの範囲が好ましく、より好ましくは0.1〜50μmの範囲、さらに好ましくは0.1〜10μmの範囲である。前記光拡散粒子の粒径が0.1μm未満であれば、光拡散効果が微々であり、前記光拡散粒子の粒径が100μm超過であれば、光拡散層を形成する樹脂組成物のコーティングが難しく、光拡散層の積層後に粒子の脱落が発生する。
【0022】
本発明の光拡散層3の光学特性を制御して全光線透過率85〜95%の光拡散シートを製造するためには、前記光拡散樹脂5と前記光拡散粒子7の割合で制御することができなければならない。すなわち、光拡散層3は、前記光拡散樹脂100重量に対し前記光拡散粒子0.1〜1000重量部が含まれて製造されることが好ましく、より好ましくは10〜500重量部である。光拡散粒子7の量が0.1重量部未満であれば、光拡散効果が低下するという問題点があり、光拡散粒子7の量が1000重量部超過であれば、光拡散層を形成する光拡散樹脂組成物の塗布が困難であるという問題点がある。
【0023】
また、本発明の光拡散シート1は、光拡散層3の塗布層の厚さを調節することにより、光透過率を制御することができる。特に、全光線透過率85〜95%の光拡散シートを製造するためには、光拡散層3の塗布層の厚さが0.2〜500μmであることが好ましく、2〜200μmであることがさらに好ましい。もし塗布層の厚さが0.2μm未満であれば、コーティングの際にフィルムとの接着力が低くなり、積層後に粒子の脱落が発生し、もし塗布層の厚さが500μm超過であれば、全光線透過率が84%以下となって所望の光拡散シートを製造することができない。
【0024】
また、本発明の光拡散シート1は、ブロッキング防止樹脂6とブロッキング防止粒子8とからなるブロッキング防止層4を備える。
【0025】
ブロッキング防止層4に使用できるブロッキング防止樹脂6は、前記光拡散樹脂5と同様に熱硬化性樹脂を使用することが好ましく、その一例として、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂およびポリアミドイミドよりなる群から選択されたいずれか1種を使用する。また、ブロッキング防止樹脂6は、光線を透過させなければならないので、無色透明なものが好ましい。
【0026】
これ以外に、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、消泡剤、発泡剤またはワックス剤を適宜使用することができる。
【0027】
また、ブロッキング防止層4に使用されるブロッキング防止粒子8も、前記光拡散粒子7と同様のものであって、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、ポリアミド及びポリメチルメタクリレートよりなる群から選択されたいずれか1種を使用し、球形であることが好ましい。ブロッキング防止粒子8も、光拡散シートを透過する光線量を最大化させるために無色透明なものが好ましく、ブロッキング防止粒子8の粒径も0.1〜100μmであることが好ましく、さらに好ましくは1〜50μmの範囲である。この際、前記ブロッキング防止粒子8の粒径が0.1μm未満であれば、フィルム走行性を阻害するブロッキング現象が工程中に発生し、前記ブロッキング防止粒子8の粒径が100μm超過であれば、ブロッキング防止層を形成するブロッキング防止樹脂組成物のコーティングが困難であり、ブロッキング防止層の積層後に粒子が脱落するという問題点がある。
【0028】
この際、ブロッキング防止層4に使用されるブロッキング防止粒子8の量は、ブロッキング防止層4に使用されるブロッキング防止樹脂100重量部に対して0.01〜500重量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜100重量部である。この際、ブロッキング防止粒子8の使用量が0.01重量部未満であれば、フィルム走行性を阻害するブロッキング現象が工程中に発生し、ブロッキング防止粒子8の使用量が500重量部超過であれば、ブロッキング防止層4を形成する樹脂組成物のコーティングが困難になる。
【0029】
また、高い光透過率及びブロッキング防止機能を確保し、85〜95%の全光線透過率を得るために、ブロッキング防止層4の塗布層の厚さを調節することができるが、ブロッキング防止層4の塗布層の厚さは、好ましくは0.1〜100μmであり、さらに好ましくは0.1〜50μmの範囲であり、最も好ましくは0.1〜20μmの範囲である。この際、ブロッキング防止層4の厚さが0.1μm未満であれば、コーティングの際に基材シートとの接着力が低くなり、積層後に粒子が脱落するという問題点があり、ブロッキング防止層4の厚さが100μm超過であれば、全光線透過率が84%以下に低下して所望の光拡散シートを製造することができない。
【0030】
以下、本発明における実施形態を実施例によって詳細に説明する。なお、これらの実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の内容を限定するものではない。
【0031】
[実施例1;光拡散シートの製造1]
<段階1;基材シートの製造>
ポリエステル原料樹脂を真空乾燥させた後、押し出し機によって溶融及び押出し、溶融された高温のポリエステル樹脂がダイを介して回転冷却ロールでシート状に製造した。この際、静電印加法によってポリマーを冷却ロールに密着させることにより、未延伸ポリエステルシートを得た。前記未延伸ポリエステルシートを、70〜120℃に予熱されたロール上を通過させながら、長さ方向に3倍延伸して一軸延伸ポリエステルフィルムを得た。前記一軸延伸ポリエステルフィルムの両端部をクリップで把持し、80〜150℃で加熱された領域に投入して、上部,下部に熱風を加えて熱量を供給することにより幅方向に5倍延伸した後、より高温の領域、すなわち220℃に誘導して熱固定結晶配向を施した。
【0032】
<段階2:光拡散層の形成>
前記段階1によって製造された高透明ポリエステルフィルム(東レセハン株式会社XG533−100um)の一面に、表1の組成を持つ組成物を塗布した後、110℃で60秒間乾燥させて厚さ30μmの光拡散層を形成した。
【0033】
【表1】

【0034】
<段階3:ブロッキング防止層の形成>
前記段階1で製造された基材シート上の光拡散層形成面とは異なる面に、下記表2の組成からなるブロッキング防止層塗布液を塗布した後、110℃で40秒間乾燥させて厚さ5μmのブロッキング防止層を形成して、最終的に拡散シートを製造した。
【0035】
【表2】

【0036】
[実施例2;光拡散シートの製造2]
延伸比/延伸温度をMD(長さ方向)に3.5倍/105℃、TD(幅方向)に4.3倍/120℃とする以外は実施例1と同様にして拡散シートを製造した。
【0037】
[実施例3;光拡散シートの製造3]
延伸比/延伸温度をMD(長さ方向)に3.7倍/107℃、TD(幅方向)に4.6倍/123℃とする以外は実施例1と同様にして拡散シートを製造した。
【0038】
[比較例1]
延伸比/延伸温度をMD(長さ方向)に3.2倍/100℃、TD(幅方向)に5.0倍/120℃とする以外は実施例1と同様にして拡散シートを製造した。
【0039】
[比較例2]
延伸比/延伸温度をMD(長さ方向)に2.8倍/100℃、TD(幅方向)に4.5倍/120℃とする以外は実施例1と同様にして拡散シートを製造した。
【0040】
[比較例3]
延伸比/延伸温度をMD(長さ方向)に2.5倍/100℃、TD(幅方向)に3.2倍/120℃とする以外は実施例1と同様にして拡散シートを製造した。
【0041】
[実験例]
実施例1〜3及び比較例1〜3で製造された拡散シートに対する物性評価を下記の方法で行い、その結果を表3に示した。
【0042】
<1.屈折率の測定>
ABBE屈折機を用いた測定を行った。まず、測定しようとする試料を10×10mmのサイズに切った後、一定の温度(20±0.1℃)の条件の下で中間液としてヨウ化メチル(屈折率1.74)を用いて各方向(MD、TD、厚さ)の屈折率値を測定した。この際、適用される標準方法として、ASTM−D542に準じて行った。
【0043】
<2.全光線透過率の測定>
光拡散シートの光透過能及び分散能を検定するために、下記の如く行った。日本電色社のヘイズメーター(Automatic Digital Hazemeter)を用いて10cm×10cmの大きさにサンプリングした光拡散シート1枚を垂直に置き、垂直に置かれた試料の直角方向に波長550nmの光を透過させて得られた値を測定した。この際、ヘイズ値及び全光線透過率値は、下記数式2を用いて算出した。
【0044】
Haze(%)=(1−P/TT)×100
全光線透過率(%)=(TT/IT)×100 …… (数式2)
式中、Pは直進光量、TTは光の総透過量、ITは入射光量をそれぞれ示す。
【0045】
<3.光拡散性の測定>
実施例1で製造された光拡散シートの光拡散能を測定するために、下記の如く行った。32”直下型バックライトユニットを用いて輝度を測定し、拡散シートを裁断して光拡散板上に装着することにより、TOPCON社製のBM−7測定機を用いて測定角度を0.2°、BM−7とバックライトユニットとの間隔を25cmにしてバックライトユニット上のランプ13個の位置地点とランプ同士間の12個地点の輝度を測定し、ランプ部分の輝度平均値と無ランプ部分の輝度平均値との差を測定して光拡散性で示した。また、前記輝度平均値の差(ランプ部分の輝度平均値−無ランプ部分の輝度平均値)を下記の如く光拡散性と連係して表3に示した。
【0046】
Δ(輝度平均値の差)<1:良好
Δ(輝度平均値の差)≧1:不良
【0047】
【表3】

【0048】
表3に示すように、前記数式1の関係式を満足する実施例1〜3の拡散シートは、これを満足できない比較例1〜3の拡散シートに比べて全光線透過率及び輝度が非常に優れた。
【0049】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、本発明の技術思想の範疇内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは、明らかである。これら変形例及び修正例も本発明の技術的範囲に属するのは当たり前のことである。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本実施形態に係る空隙形成シートの断面模式図である。
【図2】基材シートの屈折率を示す模式図である。
【符号の説明】
【0051】
1…拡散シート
2…基材シート
3…光拡散層
4…ブロッキング防止層
5…光拡散層樹脂
6…ブロッキング防止樹脂
7…拡散粒子
8…ブロッキング防止粒子
9…基材シート
10…長さ方向の屈折率
11…幅方向の屈折率
12…厚さ方向の屈折率

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明な基材シート、前記基材シートの一面に積層される光拡散層、及び前記基材シートの他面に積層されるブロッキング防止層を備え、
前記基材シートが下記数式1を満足させることを特徴とする拡散シート。
【数1】

(式中、SRは基材シートの3次元屈折定数、NmaxはMD(長さ方向)屈折率値及びTD(幅方向)屈折率値のうち数値が大きい値、Nzはシートの厚さ方向の屈折率、Ntdはシートの幅方向(Transvers Direction)の屈折率、Nmdはシートの長さ方向(Machinery Direction)の屈折率をそれぞれ示す。)
【請求項2】
前記光拡散層が樹脂と拡散粒子とからなることを特徴とする請求項1に記載の拡散シート。
【請求項3】
前記樹脂が熱硬化型樹脂であることを特徴とする請求項2に記載の拡散シート。
【請求項4】
前記拡散粒子の材質が、アクリル、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、ポリアミド及びポリメチルメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも一つの樹脂であることを特徴とする請求項2に記載の拡散シート。
【請求項5】
前記拡散粒子の粒径が0.1〜100μmであることを特徴とする請求項2に記載の拡散シート。
【請求項6】
前記樹脂100重量部に対して前記拡散粒子が0.1〜1000重量部の範囲で配合されることを特徴とする請求項2に記載の拡散シート。
【請求項7】
前記光拡散層の厚さが0.2〜500μmであることを特徴とする請求項1に記載の拡散シート。
【請求項8】
前記ブロッキング防止層がブロッキング防止樹脂とブロッキング防止粒子とからなることを特徴とする請求項1に記載の拡散シート。
【請求項9】
前記ブロッキング防止樹脂が熱硬化型樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の拡散シート。
【請求項10】
前記ブロッキング防止粒子の材質が、アクリル、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、ポリアミド及びポリメチルメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも一つの樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の拡散シート。
【請求項11】
前記ブロッキング防止粒子の粒径が0.1〜100μmであることを特徴とする請求項8に記載の拡散シート。
【請求項12】
前記ブロッキング防止樹脂100重量部に対して前記ブロッキング防止粒子が0.01〜500重量部の範囲で配合されることを特徴とする請求項8に記載の拡散シート。
【請求項13】
前記ブロッキング防止層の厚さが0.1〜100μmであることを特徴とする請求項1に記載の拡散シート。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2007−114786(P2007−114786A)
【公開日】平成19年5月10日(2007.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−284500(P2006−284500)
【出願日】平成18年10月19日(2006.10.19)
【出願人】(504092127)トーレ・サエハン・インコーポレーテッド (20)
【氏名又は名称原語表記】TORAY SAEHAN INCORPORATED
【Fターム(参考)】