JP2003059324A - バックライト装置およびバックライト用光反射フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の消費電力を増すことなくバックライト
装置の光量をより高める。 【解決手段】 光反射フィルム２と、この光反射フィル
ム２上に設けられた導光板４と、この導光板４上に設け
られた拡散層６，８，１０と、前記導光板４の側面から
光を導入する光源１２，１４とを具備する。光反射フィ
ルム２は、フィルム基材２Ｂと、その下面に形成された
白色層２Ａとを有し、白色層２Ａは酸化チタンを含有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
等に使用されるバックライト装置、およびバックライト
用光反射フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイを照明するためのバッ
クライト装置として、光源を側面に設けたサイドライト
方式のものが広く使用されている。サイドライト方式の
バックライト装置は、透明なプラスチック製の導光板
と、この導光板の下方に配置された光反射フィルムと、
導光板の上方に設けられた拡散シートと、導光板の側面
に設けられた冷陰極管などの光源を有し、光源からの光
を導光板内で乱反射させる。導光板から下方へ逃げた光
は、光反射フィルムで上方へ戻され、再び導光板を通っ
て、拡散シートによりさらに拡散される。これにより、
全面が均一に発光する薄型のバックライト装置が実現で
きる。

【０００３】光反射フィルムとしては、高い光反射率が
要求されることから、酸化チタンなどの白色顔料を添加
したフィルムが用いられていたが、この種の顔料添加フ
ィルムでは、反射率向上に限界があり、画面の明るさが
十分とはいえなかった。

【０００４】そこで、特開平４−２３９５４０号公報で
は、光反射フィルムとして、内部に微細な気泡を含有さ
せることにより白色化されたポリエステルフィルムを使
用することが提案されている。このような発泡ポリエス
テルフィルムによれば、顔料添加フィルムに比べてある
程度の光量増加が図れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バックライト
装置の光量をより高め、消費電力をより低くする要求は
依然として強く、発泡ポリエステルフィルムによる反射
率向上には限界があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、光源の消費電力を増すことなくバックライト装置の
光量をより高めることができるバックライト装置および
バックライト用光反射フィルムを提供することを課題と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るバックライト装置は、光反射フィルム
と、この光反射フィルム上に設けられた導光板と、この
導光板上に設けられた拡散層と、前記導光板の側面から
光を導入する光源とを具備し、前記光反射フィルムは、
フィルム基材と、このフィルム基材の下面に形成された
白色層とを有し、前記白色層は酸化チタンを含有する。

【０００８】また、本発明に係るバックライト用光反射
フィルムは、フィルム基材と、このフィルム基材の下面
に形成された白色層とを有し、前記白色層は酸化チタン
を含有する。前記白色層の厚さは０．５〜２０μｍであ
ってもよく、この白色層には、平均粒径０．０５〜３μ
ｍの酸化チタン粒子が５〜７０重量％添加されていても
よい。前記フィルム基材は、内部に気泡を含有すること
により白色化されたプラスチックフィルムであってもよ
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係
るバックライト装置を示す断面図である。このバックラ
イト装置は、支持体１上に、光反射フィルム２、導光板
４、下側光拡散フィルム６、プリズムシート８、上側光
拡散フィルム１０が順に積層されている。バックライト
装置の平面形状は一般に矩形状であるが、必ずしもそれ
に限定はされない。導光板４の側面４Ｂに対向して、冷
陰極管１４が配置され、冷陰極管１４の周囲には、冷陰
極管１４からの光を導光板４の側面４Ｂへ導くための反
射鏡１２が配置されている。なお、この明細書では、バ
ックライト装置の発光面を上側として説明を行っている
が、この上下関係はバックライト装置の使用態様を制限
することはなく、発光面を上以外の方向へ向けて使用し
ても構わない。

【００１０】このバックライト装置は、例えば液晶ディ
スプレイの背面に平行に配置され、液晶ディスプレイの
背面を照明し、液晶ディスプレイに光を透過させて表示
内容を見やすくするために用いられる。ただし、本発明
のバックライト装置はこのように液晶ディスプレイの照
明用に限定されず、面発光装置として、その他にも様々
な用途が可能である。

【００１１】支持体１は、前記構成２〜１０を下方から
支持して平面度を高めるためのものであり、材質や形状
は限定されない。例えば、プラスチック、金属、セラミ
ックスなど、いかなる材質で形成されていてもよい。支
持体１は、バックライト装置を収容する筐体であっても
よい。

【００１２】光反射フィルム２は、一定の厚さを有する
フィルム基材２Ｂと、このフィルム基材２Ｂの下面に形
成された白色コーティング層２Ａとを有する。フィルム
基材２Ｂの下面に更に反射率を高めるための白色層２Ａ
を形成する点が、本発明の主たる特徴である。

【００１３】フィルム基材２Ｂとしては、好ましくは、
内部に微細な気泡を含有させ、気泡で光を散乱させるこ
とにより、白色化されたプラスチック製フィルム基材が
使用される。発泡により白色化されたフィルム基材２Ｂ
の他に、白色顔料を添加したフィルム基材も使用可能で
あるが、反射率を高める観点からは、発泡フィルムのほ
うが好ましい。気泡による光の吸収は、白色顔料による
光の吸収よりも少ないためである。より好ましくはフィ
ルム基材２Ｂは白色顔料を含まない。

【００１４】内部に微細な気泡を含有させたフィルム基
材２Ｂの材質は限定されないが、ポリエステルが好適で
ある。本発明でいうポリエステルとは、ジオールとジカ
ルボン酸とから縮重合によって得られるポリマーであ
る。ジオールとしては、エチレングリコール、トリメチ
レングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘ
キサンジメタノールなどが挙げられる。ジカルボン酸と
しては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフ
タレンジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸、などが
挙げられる。ポリエステルの例としては、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、ポリメチ
レンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフター
ト、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−
１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、
ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート
などが挙げられる。本発明では、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が、光反射率、耐久
性およびコストの点から好ましい。

【００１５】ポリエステルはホモポリエステルであって
も、コポリエステルであっても良く、共重合成分として
はたとえば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリ
コール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成
分、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル
酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウム
スルホイソフタル酸などのジカルボン酸成分が挙げられ
る。また、フィルム基材２Ｂを構成するポリエステルに
は、酸化防止剤、帯電防止剤などの各種添加剤が添加さ
れていても良い。

【００１６】フィルム基材２Ｂ中に微細な気泡を形成す
るには、フィルム母材中に、高融点の非相溶ポリマー粒
子を分散させたうえ、母材を二軸延伸すればよい。これ
により、非相溶ポリマー粒子の周りに気泡が形成され、
光散乱作用が得られる。非相溶ポリマーとは、ポリオレ
フィン、ポリメチルペンテン、ポリ−４−メチルペンテ
ン−１、ポリ−３−メチルフテン−１、ポリビニル−ｔ
−ブタン、１，４−トランス−ポリ−２，３−ジメチル
ブタジエン、ポリビニルシクロヘキサン、ポリスチレ
ン、ポリメチルスチレン、ポリジメチルスチレン、ポリ
フルオロスチレン、ポリ−２−メチル−４−フルオロス
チレン、ポリビニル−ｔ−ブチルエーテル、セルロール
トリアセテート、セルロールトリプロピオネート、ポリ
ビニルフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン
等から選択された融点２００℃以上のポリマーが好適に
使用できる。それらのうち、ポリエステル母材に対して
高い非相溶性を示すポリオレフィンやポリメチルペンテ
ンが特に好適である。

【００１７】フィルム基材２Ｂ中に非相溶ポリマーを添
加する場合、その添加量は、２〜２５重量％が好まし
い。これより少ないと白色化の程度が不足し、高反射率
が得られにくくなる。逆に、前記範囲よりも高いと、フ
ィルム基材２Ｂの強度が不足するおそれがある。

【００１８】フィルム基材２Ｂ内において、非相溶ポリ
マーおよび気泡は均一に分散されていることが必要であ
る。均一分散させることにより、光反射フィルム２によ
る反射率を均一にすることができる。本発明において
は、バックライト装置の発光面の明るさを均一にするた
めに、４００〜７００ｎｍの波長域における反射率最大
値−反射率最小値の値が１０％以下であることが好まし
い。フィルム基材２Ｂの気孔率は、フィルム基材２Ｂの
見かけ比重が０．５以上１．２以下となる程度が好まし
い。

【００１９】白色層２Ａは、フィルム基材２Ｂに、酸化
チタン粉末を含有するコーティング剤を塗布することに
より形成された層であり、樹脂層内に酸化チタン粒子が
均一分散された構造を有している。白色層２Ａの厚さは
限定はされないが、好ましくは０．５〜２０μｍであ
る。この範囲よりも薄いと光反射フィルム２全体として
十分な反射率が得られにくく、この範囲よりも厚くても
それ以上の反射率向上は図れ難い。白色層２Ａの厚さ
は、より好ましくは１〜１０μｍである。

【００２０】白色層２Ａの酸化チタン粒子は、平均粒径
が０．０５〜３μｍであることが好ましい。この範囲よ
りも平均粒径が小さくても、大きくても光反射フィルム
２としての反射率を高める効果は低減する。酸化チタン
粒子の平均粒径は、より好ましくは０．１〜１μｍであ
る。

【００２１】白色層２Ａ中における酸化チタン粒子の含
有量は限定はされないが、白色層２Ａ全体の５〜７０重
量％であることが好ましい。この範囲より少ないと、光
反射フィルム２としての反射率を高める効果は低減し、
前記範囲よりも多くても反射率は上限値以上に上がら
ず、コストがかかるのみとなる。酸化チタン粒子の含有
量は、より好ましくは１０〜４０重量％である。

【００２２】白色層２Ａの樹脂層の材質は限定されない
が、好ましくは、アクリル樹脂、アミノ樹脂、セルロー
ス系樹脂、ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、尿素−メラミン樹脂、フェノー
ル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ケイ素樹脂、酢酸ビニル樹脂、フッ素
樹脂、スチロール樹脂、およびこれらから選択される２
以上の樹脂の混合物が使用される。この中で特に好まし
いものは、アクリル系樹脂、アミノ系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂であり、これらは硬化した際に基板との密着性
が良好である。

【００２３】白色層２Ａの樹脂層には、助剤としてシラ
ンカップリング剤が添加されていてもよい。シランカッ
プリング剤は、相互になじみの悪い無機材料および有機
材料の両者と化学結合できる官能基をもつ有機ケイ素化
合物であり、ＲＳｉＸ₃ の一般式をもつ。シランカップ
リング剤を添加することにより、樹脂層と酸化チタン粒
子との接合性が向上し、白色層２Ａの形成が容易にな
る。Ｒは限定されないが、例えば、ビニル基、グリシド
キシ基、メタクリル基、アミノ基、メルカプト基等の有
機官能性基であってもよい。この中でも特に、Ｒ＝グリ
シドキシ基のもの、Ｒ＝アミノ基のもの、またはこれら
の混合物が好適である。このようなシランカップリング
剤によれば、前述の樹脂の反応基（水酸基、アミノ基、
イソシアネート基等）やジエン類とシランカップリング
剤が結合し、樹脂の硬化を促進するため、より緻密な樹
脂膜が形成されて、基板との密着性が高められる。シラ
ンカップリング剤の添加量は、本発明では限定されない
が、白色層２Ａ全体に対して０．０５〜２重量％である
ことが好ましい。

【００２４】白色層２Ａを形成するには、前記樹脂層を
形成する樹脂と、溶剤と、必要な助剤と、酸化チタン粉
末とを混合したコーティング剤を、フィルム基材２Ｂに
塗布して溶剤を揮発させればよい。コーティング剤に含
まれるべき溶剤の量は、樹脂の３０〜９５重量％程度で
あればよい。より好ましくは６０〜９５重量％である。
溶剤の種類は限定されないが、例えばトルエン、酢酸エ
チル、シクロヘキサン、キシレン、酢酸ブチル、エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、セロソルブアセテート、
およびこれらのうち２種以上の混合物などが使用可能で
ある。

【００２５】導光板４は、透明度の高い樹脂で形成され
た薄い板状をなし、この実施形態では矩形状をなし、冷
陰極管１４と対向する側面４Ｂ側で厚く、反対の側面に
向けて直線的に厚さが減少する断面形状を有する。これ
により、冷陰極管１４からの光を効率よく導光板４内部
へ導入することができ、導入された光を上面側へ乱反射
させ、上面全面から均一に光を放出させることができ
る。導光板４の厚さは限定されないが、この種の傾斜型
導光板の場合には、側面４Ｂの幅が２５〜１８８μｍ、
側面４Ｂの幅が他方の側面４Ｃの幅の１．１〜１０倍程
度であると好ましい。この範囲であると、光の導入およ
び乱反射が良好になる。導光板４の材質としては、透明
度が高く比較的屈折率が大きいアクリル樹脂等が好適で
ある。

【００２６】導光板４の下面には、全面に亘って網点印
刷が施され、網点印刷部４Ａが形成されている。個々の
網点印刷部４Ａは、顔料入りインク、金属薄膜を小さな
円形状に成膜したものであってもよいし、導光板４の表
面に形成された凹部または凸部であってもよい。網点印
刷部４Ａの密度は、冷陰極管１４に近い側から遠い側に
向けて漸次変化するように設定されている。このように
網点の密度が傾斜されていることにより、冷陰極管１４
からの距離に拘わらず一定の光量を放出できる。

【００２７】なお、本発明では、導光板４の代わりに、
下面に傾斜が付けられていない均一な厚さの導光板を使
用することも可能である。

【００２８】下側光拡散フィルム６および上側光拡散フ
ィルム１０は、いずれも透明な樹脂から形成された均一
な厚さを有するフィルムであり、その材質や厚さは限定
されない。一般的な厚さは１００〜１２５μｍであり、
材質としては、ポリエステル、ポリカーボネート、アク
リルなどが好適である。

【００２９】プリズムシート８は、図２に拡大した断面
を示すように、シート下層８Ａと、その上に形成された
シート上層８Ｂと、その上に隙間無く並べて形成された
プリズム部８Ｃとを有する。シート下層８Ａ、シート上
層８Ｂ、およびプリズム部８Ｃはいずれも透明な樹脂で
形成されている。プリズム部８Ｃは四角錐形をなし、そ
の頂角はほぼ直角に設定されている。このプリズム部８
Ｃが隙間無く並べられていることにより、プリズムシー
ト８に入射した光はプリズム部８Ｃでさらに乱屈折し、
光量の均一化が図られる。好ましい例では、シート下層
８Ａおよびシート上層８Ｂがポリエステル樹脂で形成さ
れ、プリズム部８Ｃは加工が容易で光屈折率の高いアク
リル系樹脂で形成されている。

【００３０】シート下層８Ａおよびシート上層８Ｂの厚
さは限定されないが、プリズム部８Ｃを支えるために十
分な強度が得られるように、例えば５０〜８０μｍ程度
とされる。プリズム部８Ｃの高さは限定されないが、十
分な散乱効果を得るためには２０〜５０μｍであること
が好ましい。

【００３１】上記各構成１，２，４，６，８，１０は、
相互に接着されていなくてもよいが、接着剤を介して相
互に接着されていてもよい。この場合の接着剤は限定さ
れないが、好ましくはポリ酢酸ビニル、ニトリルゴム、
ウレタン、エポキシ、アクリルなどが使用可能であり、
好ましい厚さは０．１〜２０μｍ程度とされる。

【００３２】冷陰極管１４は、導光板４の側面４Ｂと対
向して、側面４Ｂと平行に配置されている。冷陰極管１
４の長さは側面４Ｂの長さとほぼ同様である。なお、本
発明に使用される光源は冷陰極管１４に限定されず、側
面４Ｂから効率よく光を入射できる構造の光源であれ
ば、いずれも使用可能である。

【００３３】反射鏡１２は、冷陰極管１４の発光部の略
全長に亘って配置された断面楕円弧状の反射鏡であり、
冷陰極管１４からの光を全て側面４Ｂへ向けて放出でき
る曲面形状に設定されている。

【００３４】上記構成からなるバックライト装置によれ
ば、導光板４の下面に、フィルム基材２Ｂおよび白色層
２Ａからなる光反射フィルム２が形成されているため、
網点印刷部４Ａの間から下方へ逃げた光は、まずフィル
ム基材２Ｂ内で散乱され、その散乱光の一定割合が網点
印刷部４Ａの間隙を通って導光板４内に入り、上方へ放
出される。一方、フィルム基材２Ｂ内で散乱された光の
うち、さらに下方へ逃げた光は白色層２Ａに含まれる酸
化チタン粒子により乱反射されたうえ、フィルム基材２
Ｂおよび網点印刷部４Ａの間隙を通過して、導光板４に
入り上方へ放出される。光反射フィルム２によるこのよ
うな２段階の反射作用により、冷陰極管１４が放出する
光量に対する、バックライト装置から放出される光量の
割合を高めることができ、消費電力を増さずにバックラ
イト装置の光量を高めることができる。さらに、白色層
２Ａとフィルム基材２Ｂとの相互作用により、光反射フ
ィルム２内における光の散乱が良好であり、光反射フィ
ルム２の反射率を高めつつも、バックライト装置の全面
に亘る光量の均一性を阻害することがない。

【００３５】また、本発明に係るバックライト用光反射
フィルム２によれば、上記のように優れた光特性を有す
るバックライト装置を製造することが可能となる。

【００３６】なお、上記実施形態では、導光板４の傾斜
面に直接、光反射フィルム２を貼り付けていたが、図３
に示すように、導光板４の下面に、導光板４と同じ傾斜
断面形状を有する導光板１６を、傾斜が逆になるように
配置してもよい。この場合にも上記実施形態と同様の効
果が得られる。導光板１６は、導光板４と同様に透明な
アクリル樹脂等で形成されていることが好ましい。ま
た、この場合には、図３に示すように両側に冷陰極管１
４等を配置し、両側から照明を行うことが可能である。

【００３７】本発明は上記各実施形態に限定されるもの
ではなく、例えば下側光拡散フィルム６、プリズムシー
ト８、および上側光拡散フィルム１０を、１層の拡散層
として形成してもよい。また、導光板４に網点印刷部４
Ａを形成する代わりに、導光板４の下面全面に微細な凹
凸を形成し、これら凹凸部によって冷陰極管１４からの
光を乱反射させるようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係るバックライト装置によれ
ば、導光板の下面に、フィルム基材および白色層からな
る光反射フィルムが形成されているため、導光板から下
方へ逃げた光は、まずフィルム基材内で散乱され、その
散乱光の一定割合が再び導光板内に入り、上方へ放出さ
れる。一方、フィルム基材内で散乱された光のうち、さ
らに下方へ逃げた光は白色層に含まれる酸化チタン粒子
により乱反射され、フィルム基材および導光板を通過し
て、上方へ放出される。光反射フィルムによるこのよう
な２段階の反射作用により、光源が放出する光量に対す
る、バックライト装置から放出される光量の割合を高め
ることができ、消費電力を増さずにバックライト装置の
光量を高めることができる。さらに、白色層とフィルム
基材との相互作用により、光反射フィルム内における光
の散乱が良好であり、光反射フィルムの反射率を高めつ
つも、バックライト装置の全面に亘る光量の均一性を阻
害することがない。

【００３９】さらに、本発明に係るバックライト用光反
射フィルムによれば、上記のように優れた光特性を有す
るバックライト装置を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るバックライト装置の一実施形態
を示す断面拡大図である。

【図２】 同バックライト装置のプリズムシートを示す
断面拡大図である。

【図３】 本発明に係るバックライト装置の他の実施形
態を示す断面拡大図である。

【符号の説明】

１ 支持体 ２ 光反射フィルム ２Ａ 白色層 ２Ｂ フィルム基材 ４ 導光板 ４Ａ 網点印刷部 ６ 下側光拡散フィルム ８ プリズムシート ８Ｂ シート上層 ８Ａ シート下層 ８Ｃ プリズム部 １０ 上側光拡散フィルム １２ 反射鏡 １４ 冷陰極管 １６ 導光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA12 BA15 BA20 2H091 FA16Z FA31Z FA41Z FB08 FB12 LA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光反射フィルム（２）と、この光反射フ
   ィルム（２）上に設けられた導光板（４）と、この導光
   板（４）上に設けられた拡散層（６，８，１０）と、前
   記導光板（４）の側面から光を導入する光源（１２，１
   ４）とを具備するバックライト装置であって、前記光反
   射フィルム（２）は、フィルム基材（２Ｂ）と、このフ
   ィルム基材（２Ｂ）の下面に形成された白色層（２Ａ）
   とを有し、前記白色層（２Ａ）は酸化チタンを含有する
   ことを特徴とするバックライト装置。
2. 【請求項２】 フィルム基材（２Ｂ）と、このフィルム
   基材（２Ｂ）の下面に形成された白色層（２Ａ）とを有
   し、前記白色層（２Ａ）は酸化チタンを含有することを
   特徴とするバックライト用光反射フィルム。
3. 【請求項３】 前記白色層（２Ａ）の厚さは０．５〜２
   ０μｍであり、この白色層（２Ａ）には、平均粒径０．
   ０５〜３μｍの酸化チタン粒子が５〜７０重量％添加さ
   れていることを特徴とする請求項２記載のバックライト
   用光反射フィルム。
4. 【請求項４】 前記フィルム基材（２Ｂ）は、内部に気
   泡を含有することにより白色化されたプラスチックフィ
   ルムであることを特徴とする請求項２記載のバックライ
   ト用光反射フィルム。
5. 【請求項５】 前記白色層（２Ａ）には、シランカップ
   リング剤が０．０５〜２重量％含まれていることを特徴
   とする請求項２記載のバックライト用光反射フィルム。