JP2012533763A - 集光型光学シート - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶表示装置に用いられる集光型光学シートを提供する。
【解決手段】本発明の集光型光学シートは、保護シートを使用することなく、イエローバンド又はレインボー現象の発生を防止する。
【選択図】図2

Description

本発明は、液晶表示装置(Liquid Crystal Display)に用いられる集光型光学シートに関する。
産業社会が高度の情報化時代に発展するにつれて、多様な情報を表示及び伝達するための媒体としての電子表示装置の重要性は日増しに増大しつつある。従来から広く使用されてきたCRT(Cathode Ray Tube)は、設置空間上の制約が大きくて大型化が難しいという限界のため、例えば液晶ディスプレー(LCD)、プラズマディスプレーパネル(PDP)、電界放出ディスプレー(FED)及び有機ELなどの多様なフラットパネルディスプレーで代替されている。このようなフラットパネルディスプレーの中でも、特にLCDの場合、液晶と半導体技術が複合された技術集約的装置であって、薄く、軽く、そして消費電力が低いという利点のため、その構造及び製造技術が研究開発されてきた。現在では、ノートブック型パソコン、デスクトップコンピュータのモニター、携帯用パーソナル通信装置(PDA及び携帯電話)など、既存のLCDが広く使用された領域だけでなく、大型化技術も益々その限界を乗り越えており、HD(High Definition)TV級の大型TVにまで応用されているなど、ディスプレーの代名詞であったCRTを代替することが可能な新規のディスプレー装置として脚光を浴びている。
このようなLCDでは、液晶自体が発光をすることができないため、装置の背面に別の光源を設置し、各画素に設置された液晶を介して通過光の強度を調節してコントラスト(contrast)を実現する。より具体的に、LCDは、液晶物質の電気的特性を用いて光の透過率を調節する装置であって、装置の背面の光源ランプから発光して各種機能性プリズムフィルム又はシートを通過し、均一度と方向性の制御された光がカラーフィルターを通過して赤、青、緑(R、G、B)の色相を実現するようにし、電気的方法で各画素のコントラストを制御して画像を実現する間接発光方式の表示装置である。このように、光源を提供する発光装置は、液晶表示装置の輝度及び均一度などの画質を決定する重要な部品である。
前記発光装置としては、バックライトユニット(BLU)が広く採用されており、一般に、冷陰極蛍光ランプ(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)などの複数の光源を用いて放出される光を順次拡散板、拡散シート及びプリズムシートなどのシートを通過させて液晶パネルに到達させる。ここで、拡散シートは、画面全面にわたって均一な光強度を得ることができるようにすると同時に、拡散シートの下部に取り付けられた光源などの装置が前面から見えないように隠蔽する機能を行う。一方、プリズムシートは、拡散シートを経た多様な方向の光線を観測者が画像を認識するに適した視野角θの範囲内に変換されるようにする光経路制御機能を行う。
ところが、光源から放出された光が拡散シートを介して拡散してプリズムシートによって集光する過程で、所定の角度範囲で入射した光のみが集光可能なので、集光していない一部の光が消滅又は再集光するが、この際、集光部分と消滅部分との交差点では黄色のイエローバンド(yellow band)が発生し、消滅部分と再集光部分で発生する虹色の波動が見えるレインボー(rainbow)現象が発生して不良が生ずるという問題点があった。
このような問題点を補完するために、従来ではプリズムシート上に保護シートを積層してきたが、最近、シートの数を減らしてより薄いディスプレーに製造し、製造工程を簡単にする趨勢に合わないため、益々保護シートを無くしている実情である。
よって、保護シートを使用することなく、イエローバンド又はレインボー現象を防止することが可能な方案が必要である。
そこで、本発明は、保護シートを使用することなく、イエローバンド又はレインボー現象の発生を防止する、集光型光学シートを提供しようとする。
本発明の好適な第1実施態様は、基材層と、前記基材層の一面又は両面に形成され、多数の立体構造が配列された構造層とを含んでなり、前記構造層の立体構造は、縦断面視で流線形状を呈し、一つのピーク点を基準として両方向に延長される傾斜部を含み、前記傾斜部は、ピーク点を基準として対称又は非対称であり、それぞれが、重畳した仮想の第1円の円周の一部及び第2円の円周の一部からなる、集光型光学シートを提供する。
本発明の好適な第2実施態様は、基材層と、前記基材層の一面又は両面に形成され、多数の立体構造が配列された構造層とを含んでなり、前記構造層の立体構造は、縦断面視で流線形状を呈し、一つのピーク点を含むピーク部及びピーク部を基準として両方向に延長される傾斜部を含み、前記傾斜部は、ピーク点を基準として対称又は非対称であり、それぞれが、重畳した仮想の第1円の円周の一部及び第2円の円周の一部からなり、前記ピーク部は、前記仮想の第1円及び第2円の重畳部分に含まれながら第1円の円周及び第2円の円周と接する仮想の第3円の円周の一部からなる、集光型光学シートを提供する。
第1実施態様及び第2実施態様において、構造層の立体構造は、幅が、仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線に対して垂直方向でありながら、第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さに対して1/10〜1であってもよい。
前記第1実施態様及び第2実施態様において、第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さは、仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線に対して垂直方向でありながら、50〜1000μmであってもよい。
前記第1実施態様及び第2実施態様において、構造層の立体構造は、高さが、仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線の長さに対して1/20〜1/2であってもよい。
前記第1実施態様及び第2実施態様において、仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線の長さは1〜1000μmであってもよい。
前記第2実施態様において、ピーク部は傾斜部と連結され、仮想の第3円は直径が50μm以下であってもよい。
前記第1実施態様及び第2実施態様において、構造層の立体構造は線形配列又は非線形配列されてもよい。
前記第1実施態様及び第2実施態様において、基材層は、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂及びスチレン−アクリル系共重合樹脂の中から選ばれた樹脂で形成されてもよい。
前記第1実施態様及び第2実施態様において、構造層は、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を含む高分子樹脂の中から選ばれた樹脂で形成されてもよい。
本発明の好適な第3実施態様において、拡散シートと、前記第1実施態様及び第2実施態様の集光型光学シートとを含む、バックライトユニットアセンブリーを提供する。
本発明の好適な一実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図である。 図1の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。 本発明の好適な他の実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図である。 図3の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。 本発明の好適な別の実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図である。 図5の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。 本発明の好適な別の実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図である。 図7の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。 実施例1の集光型光学シートを適用した場合のイエローバンド及びレインボーを示す写真である。 実施例3の集光型光学シートを適用した場合のイエローバンド及びレインボーを示す写真である。 比較例1の集光型光学シートを適用した場合のイエローバンド及びレインボーを示す写真である。 比較例2の集光型光学シートを適用した場合のイエローバンド及びレインボーを示す写真である。 比較例2の集光型光学シートに保護シートを積層した場合のイエローバンド及びレインボーを示す写真である。 参考例のレンズ状シートを適用した場合のイエローバンド及びレインボーを示す写真である。
以下、添付図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。
図1は本発明の好適な一実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図、図2は図1の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。また、図3は本発明の好適な他の実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図、図4は図3の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。また、図5は本発明の好適な別の実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図、図6は図5の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。図7は本発明の好適な別の実施態様に係る集光型光学シートにおける立体構造の形状を示す図、図8は図7の形状を有する立体構造を含む集光型光学シートの断面図である。
一方、添付図面は、便宜上、同一の構成部分については同一の符号を使用したが、これは組成及び形態まで同一であることを意味するのではない。
本発明の好適な第1実施態様によれば、集光型光学シートは、基材層10と、前記基材層10の一面又は両面に形成され、多数の立体構造が配列された構造層20とを含んでなり、前記構造層20の立体構造25は、縦断面視で流線形状を呈し、一つのピーク点を基準として両方向に延長される傾斜部21を含み、前記傾斜部21は、ピーク点を基準として対称又は非対称であり、それぞれが、重畳した仮想の第1円100の円周の一部及び第2円200の円周の一部からなる(図1〜図4参照)。
本発明の好適な第2実施態様によれば、集光型光学シートは、基材層10と、前記基材層10の一面又は両面に形成され、多数の立体構造が配列された構造層20とを含んでなり、前記構造層20の立体構造25は、縦断面視で流線形状を呈し、一つのピーク点を含むピーク部22及びピーク部22を基準として両方向に延長される傾斜部21を含み、前記傾斜部21は、ピーク点を基準として対称又は非対称であり、それぞれが、重畳した仮想の第1円100の円周の一部及び第2円200の円周の一部からなり、前記ピーク部22は、前記仮想の第1円100及び第2円200の重畳部分に含まれながら第1円100の円周及び第2円200の円周と接する仮想の第3円300の円周の一部からなる、集光型光学シートを提供する(図5〜図8参照)。
本発明の好適な第1及び第2実施態様によれば、前記重畳する第1円100と第2円200の大きさ及び重畳部分の程度に応じて立体構造25の大きさ及び傾斜程度が定められる。
すなわち、前記構造層20の立体構造25は、幅wが、重畳した仮想の第1円100と第2円200との2つの交差点を連結した仮想の線Lに対して垂直方向でありながら、前記2つの円の重畳部分における各円周間の最大長さdに対して1/10〜1でありうる。この際、第1円100及び第2円200の重畳部分における各円周間の最大長さdは仮想の第1円100と第2円200との2つの交差点を連結した仮想の線Lに対して垂直方向でありながら50〜1000μmであることが、光の経路を考慮し、集光の側面と、レインボー現象及びイエローバンドが発生しないように光を屈折させる側面で有利でありうる。
前記構造層20の立体構造25は、前述したように幅wをまず決定すると、高さhは自然的に決定される。第1円100と第2円200との2つの交差点を連結した仮想の線Lの長さに対して前記立体構造の高さhが1/20〜1/2であることが、光の経路を考慮し、集光の側面と、レインボー現象及びイエローバンドが発生しないように光を屈折させる側面で有利でありうる。この際、前記第1円100と第2円200の2つの交差点を連結した仮想の線Lの長さは1〜1000μmでありうる。
前記説明は立体構造25の幅をまず決定した場合であり、これとは反対に、立体構造25の高さhをまず決定すると、幅wが自然的に決定されうる。
一方、本発明の集光型光学シートは、本発明の好適な第2実施態様と同様に、緩やかなピーク部22を含むことができるが、このピーク部は、前記傾斜部21を形成する2つの仮想の円の重畳部分に含まれながら接する仮想の第3円300の円周の一部からなる。
前記第3円300の大きさ及び位置に応じて、ピーク部22の湾曲程度及び大きさが決定される。第3円300は、第1円100及び第2円200の重畳部分の面積内に位置しながら、その円周が第1円100及び第2円200の円周に接するものである。よって、ピーク部22の形成位置及び集光効率を考慮し、第3円300の直径は50μm以下であってもよい。
前記第1円100と第2円200は、図1及び図5に示すように、互いに同じ直径の円であってもよく、図3及び図7に示すように、互いに異なる直径の円であってもよい。これにより、立体構造25は、縦断面視で、ピークを中心として対称になってもよく、非対称になってもよい。
また、前記構造層20の立体構造25は、線形配列又は非線形配列されてもよい。
このような形状を有する立体構造25は、光が入射して屈折されて出射角度が異なるので、レインボー現象及びイエローバンドが発生しない。また、レンズ状レンズのような場合には、レインボー現象及びイエローバンドが発生しないが、集光の機能を行わないため輝度が非常に低下するが、前記形状を有する立体構造25は、既存のプリズム構造と同様に、高い輝度程度ではないが、要求される水準の輝度以上は充分に提供することができる。
このような本発明の集光型光学シートは、従来の公知の技術で製造できる。すなわち、基材層10の一面に、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む溶液を塗布及び硬化して構造層20を形成したものでありうる。
前記基材層10としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、又はスチレン−アクリル系共重合樹脂などを使用することができる。
前記構造層20を構成する樹脂は、硬化性樹脂であって、光透過性材料であれば特に限定されない。すなわち、紫外線硬化性樹脂或いは熱硬化性樹脂を含む高分子樹脂であればいずれも使用可能であるが、例えば、不飽和脂肪酸エステル、芳香族ビニル化合物、不飽和脂肪酸及びその誘導体、不飽和二塩基酸(unsaturated dibasic acid)及びその誘導体、メタクリロニトニルなどのシアン化ビニル化合物などが使用できる。この際、基材層10との屈折率を考慮し、使用する高分子樹脂を調節することができる。
前記基材層10の厚さは、機械的強度、熱安定性及び柔軟性が有利となるようにし、透過光の損失を防止する側面で、10〜1000μmであってもよく、好ましくは15〜400μmである。
一方、図示してはいないが、基材層10の一面に構造層20が形成される場合、基材層10の他の一面には底面層が硬化形成されてもよく、公知の光拡散性粒子としての有機粒子又は無機粒子を使用してもよい。
このように、本発明は、上述した集光型光学シートを含むバックライトユニットアセンブリーを提供することができ、前記集光型光学シートが最上層に形成されて追加の保護シートをさらに含まないバックライトユニットアセンブリーを提供することができる。
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〈実施例1〉
基材層として188μmのポリエチレンテレフタレートフィルムT600(三菱社)(屈折率:1.49)を使用した。
構造層の立体構造を設計するために図1のように設計するが、仮想の第1円及び第2円の円周の直径はそれぞれ250μmであり、仮想の第1円と第2円との交差点を連結した仮想の線Lの長さは200μmであり、第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さdは2つの交差点を連結した仮想の線Lに対して垂直方向でありながら100μmとなるようにし、立体構造の幅wは50μm(d長さの1/2)、立体構造の高さhは25μm(L長さの1/8)となるようにモールドを製作した。アクリル系紫外線硬化型樹脂組成物(屈折率:1.58)を投入して紫外線硬化させた構造層(屈折率:1.60)を形成して集光型光学シートを製造した。
〈実施例2〉
仮想の第1円と第2円との交差点を連結した仮想の線Lの長さは225μmであり、第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さdは2つの交差点を連結した仮想の線Lに対して垂直方向でありながら150μmとなるようにし、立体構造の幅wは50μm(d長さの1/3)、立体構造の高さhは12.5μm(L長さの1/18)となるようにした以外は、実施例1と同様の方法で集光型光学シートを製造した。
〈実施例3〉
仮想の第1円及び第2円の円周の直径はそれぞれ500μmであり、仮想の第1円と第2円との交差点を連結した仮想の線Lの長さは350μmであり、第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さdは2つの交差点を連結した仮想の線Lに対して垂直方向でありながら150μmとなるようにし、立体構造の幅wは50μm(d長さの1/3)、立体構造の高さhは25μm(L長さの1/14)となるようにした以外は、実施例1と同様の方法で集光型光学シートを製造した。
〈実施例4〉
構造層の立体構造を設計するために図5のように設計するが、仮想の第1円及び第2円の重畳部分に位置しながら第1円及び第2円の円周と接する仮想の第3円の直径は10μmであり、立体構造の高さは23μmとなるようにした以外は、実施例1と同様の方法で集光型光学シートを製造した。
〈実施例5〉
仮想の第3円の直径が20μmであり、立体構造の高さhは21μmとなるようにした以外は、実施例4と同様の方法で集光型光学シートを製造した。
〈実施例6〉
構造層の立体構造を設計するために図3のように設計するが、仮想の第1円及び第2円の円周の直径はそれぞれ150μm及び250μmであり、仮想の第1円と第2円との交差点を連結した仮想の線Lの長さは145μmであり、第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さdは2つの交差点を連結した仮想の線Lに対して垂直方向でありながら80μmとなるようにし、立体構造の幅wは50μm、立体構造の高さhは23μmとなるようにモールドを製作した。アクリル系紫外線硬化型樹脂組成物(屈折率:1.58)を投入して紫外線硬化させた構造層(屈折率:1.60)を形成して集光型光学シートを製造した。
〈実施例7〉
構造層の立体構造を設計するために図7のように設計するが、仮想の第1円及び第2円の重畳部分に位置しながら第1円及び第2円の円周と接する仮想の第3円は直径が10μm、高さhが21μmとなるようにした以外は、実施例6と同様の方法で集光型光学シートを製造した。
〈比較例1〉
集光型光学シートとして、Kolon社のLC213(縦断面視で、頂角:90°、ピーク部分(R=1):ラウンド形状、ピッチ:50μm、高さ:25μm)を準備した。
〈比較例2〉
集光型光学シートとして、Kolon社のLC403(縦断面視で、直角三角形の頂角:90°、ピッチ:50μm、高さ:25μm)を準備した。
前記実施例及び比較例の集光型光学シートを拡散シート(製造社:Kolon、商品名:LX210)の上部に積層し、次のように物性を評価して表1、図9〜図14に示した。
比較例2の集光型光学シートは、さらに保護シート(製造社:Kolon、商品名:LD243)を積層した場合に対しても、同じ方法で物性を評価した。
また、参考例として、前記実施例及び比較例の集光型光学シートを使用する代わりに、レンズ状シート(製造社:Kolon、商品名:L−Grade)を積層して物性を評価した。
(1)輝度の評価
実施例1〜7、比較例1及び2で製造された集光型光学シート、比較例2+保護シート、及び参考例のレンズ状シートは、17インチの液晶ディスプレーパネル用バックライトユニットに前述のとおり取り付けて固定し、輝度計(モデル名:BM−7、日本TOPCON社)を用いて任意の13地点の輝度を測定し、その平均値を求めた。
(2)イエローバンドの観察
上下視野角による観察の際に略40°付近で、左右視野角による観察の際には略50°付近でデジタルカメラによって撮影して観察した。
(3)レインボーの観察
上下視野角による観察の際に略40°以上で、サイドローブ(Side−Lobe)発生地点前までの区間でデジタルカメラによって撮影して観察した。
Figure 2012533763
前記物性評価の結果、本発明の集光型光学シートは、従来のプリズムシートに保護シートを積層した場合と大きく異ならない程度の適正な輝度水準を保ちながら、イエローバンド又はレインボー現象が発生しないことが分かる。
以上、本発明の好適な実施例について詳細に開示したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、添付した請求の範囲に開示された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形、追加及び置換を加え得ることを理解するであろう。

Claims (11)

  1. 基材層と、前記基材層の一面又は両面に形成され、多数の立体構造が配列された構造層とを含んでなり、
    前記構造層の立体構造は、縦断面視で流線形状を呈し、一つのピーク点を基準として両方向に延長される傾斜部を含み、
    前記傾斜部は、前記ピーク点を基準として対称又は非対称であり、それぞれが、重畳した仮想の第1円の円周の一部及び第2円の円周の一部からなることを特徴とする、集光型光学シート。
  2. 基材層と、前記基材層の一面又は両面に形成され、多数の立体構造が配列された構造層とを含んでなり、
    前記構造層の立体構造は、縦断面視で流線形状を呈し、一つのピーク点を含むピーク部及び該ピーク部を基準として両方向に延長される傾斜部を含み、
    前記傾斜部は、前記ピーク点を基準として対称又は非対称であり、それぞれが、重畳した仮想の第1円の円周の一部及び第2円の円周の一部からなり、
    前記ピーク部は、前記仮想の第1円及び第2円の重畳部分に含まれながら第1円の円周及び第2円の円周と接する仮想の第3円の円周の一部からなることを特徴とする、集光型光学シート。
  3. 前記構造層の立体構造は、幅が、前記仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線に対して垂直方向でありながら、前記第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さに対して1/10〜1であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の集光型光学シート。
  4. 前記第1円及び第2円の重畳部分における各円周間の最大長さは、前記仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線に対して垂直方向でありながら、50〜1000μmであることを特徴とする、請求項3に記載の集光型光学シート。
  5. 前記構造層の立体構造は、高さが、前記仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線の長さに対して1/20〜1/2であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の集光型光学シート。
  6. 前記仮想の第1円と第2円との2つの交差点を連結した仮想の線の長さは1〜1000μmであることを特徴とする、請求項5に記載の集光型光学シート。
  7. 前記ピーク部は前記傾斜部と連結され、前記仮想の第3円は50μm以下の直径を有することを特徴とする、請求項2に記載の集光型光学シート。
  8. 前記構造層の立体構造は線形配列又は非線形配列されたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の集光型光学シート。
  9. 前記基材層は、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂及びスチレン−アクリル系共重合樹脂の中から選ばれた樹脂で形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の集光型光学シート。
  10. 前記構造層は、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を含む高分子樹脂の中から選ばれた樹脂で形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の集光型光学シート。
  11. 拡散シートと、
    請求項1又は2に記載の集光型光学シートとを含んでなる、バックライトユニットアセンブリー。
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