JP2023017428A - Optical sheet laminate, backlight unit, liquid crystal display device, and information equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器に関するものである。 The present disclosure relates to optical sheet laminates, backlight units, liquid crystal display devices, and information equipment.
近年、スマートフォンやタブレット端末などの各種情報機器の表示装置として、液晶表示装置(以下、液晶ディスプレイということもある)が広く利用されている。液晶ディスプレイのバックライトとしては、光源が液晶パネルの背面に配置される直下型方式、又は、光源が液晶パネルの側面の近傍に配置されるエッジライト方式が主流となっている。 In recent years, liquid crystal display devices (hereinafter also referred to as liquid crystal displays) have been widely used as display devices for various information devices such as smartphones and tablet terminals. As a backlight for a liquid crystal display, a direct type in which a light source is arranged on the back surface of a liquid crystal panel or an edge light type in which a light source is arranged in the vicinity of a side surface of the liquid crystal panel is mainly used.
直下型バックライトを採用する場合、LED(Light Emitting Diode)等の光源からの光を拡散させて画面全体に亘って輝度や色度の均一性を上げるために、光拡散シートやプリズムシート等の光学シートが使用される(例えば特許文献1参照)。 When using a direct type backlight, light diffusion sheets, prism sheets, etc. are used to diffuse the light from light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) and improve the uniformity of brightness and chromaticity over the entire screen. An optical sheet is used (see, for example, Patent Document 1).
ノートパソコンやタブレットなどの薄型ディスプレイの直下型バックライトユニットにおいては、複数枚の光拡散シートを重ねて用いることによって、輝度均一性を向上させている。 In a direct-type backlight unit for a thin display such as a notebook computer or a tablet, a plurality of light diffusion sheets are stacked to improve luminance uniformity.
ノートパソコンやタブレットなど持ち運びして使用される携帯情報端末では、さらなる低消費電力が求められている。これに伴い、バックライトユニットに組み込まれる光学シートについても、低電力で高輝度な画面を実現できることが求められている。 Portable information terminals such as notebook computers and tablets are required to have even lower power consumption. Along with this, the optical sheet incorporated in the backlight unit is also required to realize a high-brightness screen with low power consumption.
ところが、一般的に輝度が向上するバックライト構成では、輝度均一性が低下する傾向がある。言い換えると、輝度と輝度均一性との間にはトレードオフの関係がある。 However, in a backlight configuration in which brightness is generally improved, brightness uniformity tends to be degraded. In other words, there is a trade-off between luminance and luminance uniformity.
本開示は、バックライトユニットにおいて輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現することを目的とする。 An object of the present disclosure is to realize a high-brightness screen even with low power while maintaining brightness uniformity in a backlight unit.
前記の目的を達成するために、本開示に係る光学シート積層体は、表示画面の背面側に複数の光源が分散して設けられた液晶表示装置において前記複数の光源とプリズムシートとの間に組み込まれる。本開示に係る光学シート積層体は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた複数の光拡散シートを備える。前記複数の光拡散シートのうち前記プリズムシートに最も近い第1光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は出光面に配置される。前記第1光拡散シートを除く前記複数の光拡散シートのうち少なくとも1つの第2光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は入光面に配置される。前記第1光拡散シートにおける拡散剤の含有率は、0質量%以上2質量%以下である。 In order to achieve the above object, an optical sheet laminate according to the present disclosure is provided between a plurality of light sources and a prism sheet in a liquid crystal display device in which a plurality of light sources are dispersed on the back side of a display screen. incorporated. An optical sheet laminate according to the present disclosure includes a plurality of light diffusion sheets each having a plurality of substantially inverted quadrangular pyramid-shaped concave portions provided on one surface thereof. In the first light diffusion sheet closest to the prism sheet among the plurality of light diffusion sheets, the plurality of concave portions are arranged on the light exit surface. In at least one second light diffusion sheet among the plurality of light diffusion sheets other than the first light diffusion sheet, the plurality of concave portions are arranged on the light incident surface. The content of the diffusing agent in the first light diffusion sheet is 0% by mass or more and 2% by mass or less.
本開示に係る光学シート積層体によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた光拡散シート(以下、ピラミッドシートということもある)を複数枚重ねて用いることにより、輝度均一性を向上させることができる。また、プリズムシートに最も近い第1光拡散シートにおいて、略逆四角錐状の凹部が出光面に配置されるため、当該凹部が入光面に配置される場合と比べて、出光光をプリズムシートの方へ収束させやすくなる。さらに、第1光拡散シートにおける拡散剤の含有率を2質量%以下に抑制することによって、第1光拡散シートの出光光の収束性が向上するので、低電力でも輝度を増大させることができる。 According to the optical sheet laminate according to the present disclosure, by using a plurality of light diffusion sheets (hereinafter sometimes referred to as pyramid sheets) having a plurality of substantially inverted quadrangular pyramid-shaped concave portions on one surface, the brightness is uniform. can improve sexuality. In addition, in the first light diffusion sheet closest to the prism sheet, the substantially inverted quadrangular pyramid-shaped concave portion is arranged on the light exit surface. It becomes easier to converge in the direction of . Furthermore, by suppressing the content of the diffusing agent in the first light diffusion sheet to 2% by mass or less, the convergence of the emitted light from the first light diffusion sheet is improved, so that the brightness can be increased even with low power. .
従って、本開示に係る光学シート積層体をバックライトユニットに用いることによって、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現することができる。 Therefore, by using the optical sheet laminate according to the present disclosure in a backlight unit, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power while maintaining brightness uniformity.
本開示に係る光学シート積層体において、前記第2光拡散シートが、前記第1光拡散シートよりも厚いと、以下のような効果が得られる。すなわち、略逆四角錐状の凹部が入光面に配置された第2光拡散シートの厚さを厚くすると、入光面の凹部で拡散されて第2光拡散シート内を斜め方向に進む光の光路が長くなる。このため、入光面に平行な方向における光の拡散距離が長くなるので、光拡散性が増大して、輝度均一性がより一層向上する。また、第1光拡散シートを第2光拡散シートよりも薄くすることによって、光学シート積層体全体としての厚さを抑制して、バックライトユニットつまり液晶表示装置の薄型化を図ることもできる。 In the optical sheet laminate according to the present disclosure, when the second light diffusion sheet is thicker than the first light diffusion sheet, the following effects are obtained. That is, if the thickness of the second light diffusion sheet in which the substantially inverted quadrangular pyramid-shaped recesses are arranged on the light incident surface is increased, the light is diffused by the recesses on the light incident surface and travels in the second light diffusion sheet in an oblique direction. becomes longer. Therefore, the diffusion distance of light in the direction parallel to the light incident surface is increased, so that the light diffusibility is increased and the brightness uniformity is further improved. Further, by making the first light diffusion sheet thinner than the second light diffusion sheet, the thickness of the entire optical sheet laminate can be suppressed, and the thickness of the backlight unit, that is, the liquid crystal display device can be reduced.
本開示に係るバックライトユニットは、前記液晶表示装置に組み込まれ、前記複数の光源から発せられた光を前記表示画面側に導くバックライトユニットであって、前記複数の光源と前記プリズムシートとの間に、前述の本開示に係る光学シート積層体を備える。 A backlight unit according to the present disclosure is a backlight unit that is incorporated in the liquid crystal display device and guides light emitted from the plurality of light sources to the display screen side, wherein the plurality of light sources and the prism sheet The optical sheet laminate according to the present disclosure described above is provided therebetween.
本開示に係るバックライトユニットによると、前述の本開示に係る光学シート積層体を備えるため、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現できる。 According to the backlight unit according to the present disclosure, since it includes the optical sheet laminate according to the present disclosure described above, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power while maintaining brightness uniformity.
本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記複数の光源は、前記光学シート積層体から見て前記プリズムシートの反対側に設けられた反射シートの上に配置されてもよい。このようにすると、光学シート積層体を構成する光拡散シートと反射シートとの間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性がより一層向上する。 In the backlight unit according to the present disclosure, the plurality of light sources may be arranged on a reflective sheet provided on the opposite side of the prism sheet when viewed from the optical sheet laminate. With this arrangement, the light is further diffused by multiple reflections between the light diffusion sheet and the reflection sheet that constitute the optical sheet laminate, so that the luminance uniformity is further improved.
本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記複数の光源と前記光学シート積層体との間の距離は、2mm以下であってもよい。このようにすると、バックライトユニットを薄型化することができる。 In the backlight unit according to the present disclosure, a distance between the plurality of light sources and the optical sheet laminate may be 2 mm or less. By doing so, the thickness of the backlight unit can be reduced.
本開示に係る液晶表示装置は、前述の本開示に係るバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。 A liquid crystal display device according to the present disclosure includes the aforementioned backlight unit according to the present disclosure and a liquid crystal display panel.
本開示に係る液晶表示装置によると、前述の本開示に係るバックライトユニットを備えるため、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現できる。 Since the liquid crystal display device according to the present disclosure includes the backlight unit according to the present disclosure, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power while maintaining brightness uniformity.
本開示に係る情報機器は、前述の本開示に係る液晶表示装置を備える。 An information device according to the present disclosure includes the aforementioned liquid crystal display device according to the present disclosure.
本開示に係る情報機器によると、前述の本開示に係る液晶表示装置を備えるため、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現できる。 Since the information equipment according to the present disclosure includes the liquid crystal display device according to the present disclosure described above, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power while maintaining brightness uniformity.
本開示によると、バックライトユニットにおいて輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power while maintaining brightness uniformity in the backlight unit.
(実施形態)
以下、実施形態に係る光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
(embodiment)
An optical sheet laminate, a backlight unit, a liquid crystal display device, and an information device according to embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that the scope of the present disclosure is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical ideas of the present disclosure.
<液晶表示装置の構成>
図1に示すように、液晶表示装置50は、液晶表示パネル5と、液晶表示パネル5の下面に貼付された第1偏光板6と、液晶表示パネル5の上面に貼付された第2偏光板7と、液晶表示パネル5の背面側に第1偏光板6を介して設けられたバックライトユニット40とを備えている。
<Structure of liquid crystal display device>
As shown in FIG. 1, the liquid
液晶表示パネル5は、互いに対向するように設けられたTFT基板1及びCF基板2と、TFT基板1とCF基板2との間に設けられた液晶層3と、TFT基板1とCF基板2との間に液晶層3を封入するために枠状に設けられたシール材(図示省略)とを備える。
The liquid crystal display panel 5 includes a
液晶表示装置50の表示画面50aを正面(図1の上方)から見た形状は、原則、長方形又は正方形であるが、これに限らず、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、又は、自動車のインストルメントパネル(インパネ)などの任意の形状であってもよい。
The shape of the
液晶表示装置50では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層3に所定の大きさの電圧を印加して液晶層3の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット40から第1偏光板6を介して入射した光の透過率が調整される。透過率が調整された光は第2偏光板7を介して出射されて画像が表示される。
In the liquid
本実施形態の液晶表示装置50は、種々の情報機器(例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ノートパソコンやタブレット等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など)に組み込まれる表示装置として用いられる。
The liquid
TFT基板1は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のTFTと、各TFTを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のTFTにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。CF基板2は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層3は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第1偏光板6及び第2偏光板7は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。
The
<バックライトユニット及び光学シート積層体の構成>
図2に示すように、バックライトユニット40は、反射シート41と、反射シート41上に2次元状に配置された複数の光源42と、複数の光源42の上側に設けられた光学シート積層体100と、光学シート積層体100の上側に設けられた一対のプリズムシート44及び45とを有する。
<Structure of Backlight Unit and Optical Sheet Laminate>
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、光源42として、例えば青色光源を用いてもよい。この場合、図2に示すように、光学シート積層体100とプリズムシート44及び45との間に色変換シート46を設けてもよい。或いは、光源42として、例えば白色光源を用いてもよい。この場合、色変換シート46は設けなくてもよい。光学シート積層体100は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部22が設けられた光拡散シート43を例えば3枚積層して構成されてもよい。或いは、光拡散シート43を2枚又は4枚以上積層して光学シート積層体100を構成してもよい。一対のプリズムシート44及び45は、プリズム延伸方向(プリズム稜線の延びる方向)が互いに直交する下側プリズムシート44及び上側プリズムシート45であってもよい。光学シート積層体100を構成する各光拡散シート43や、プリズムシート44及び45等は、フィルム状であってもよいし、或いは、プレート(板)状であってもよい。これらの光学シートは、バックライトユニット40の枠体(図示省略)内に、接着剤を使わずに自重によって積層されてもよい。
In this embodiment, for example, a blue light source may be used as the
反射シート41は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。
The
光源42の種類は特に限定されないが、例えばLED素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からLED素子を用いてもよい。光源42は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは10μm以上(好ましくは50μm以上)20mm以下(好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下)であってもよい。光源42としてLED素子を用いる場合、複数の数mm角のLEDチップを一定の間隔をもって反射シート41上に配置してもよい。光源42となるLED素子の出光角度特性を調節するために、LED素子にレンズを装着してもよい。光源42の配置数も特に限定されないが、複数の光源42を分散配置する場合は、反射シート41上に規則的に配置することが好ましい。規則的に配置するとは、一定の法則性をもって配置することを意味し、例えば、光源42を等間隔で配置する場合が該当する。等間隔で光源42を配置する場合、隣り合う2つの光源42の中心間距離は、0.5mm以上(好ましくは2mm以上)20mm以下であってもよい。光源42として、青色光源を用いる場合、当該青色光源は、例えばCIE1931の色度座標においてx<0.24、y<0.18の光を発してもよい。光源42として、白色光源を用いる場合、当該白色光源は、ピーク波長が青色領域のLED素子と、ピーク波長が緑色領域のLED素子と、ピーク波長が赤色領域のLED素子とから構成され、例えばCIE1931の色度座標において0.24<x<0.42、0.18<y<0.48の光を発してもよい。
Although the type of the
光学シート積層体100を構成する複数の光拡散シート43のうち、下側プリズムシート44に最も近い第1光拡散シート43Aにおいては、複数の凹部22は出光面21aに配置される。第1光拡散シート43Aを除く複数の光拡散シート43のうち、少なくとも1つの第2光拡散シート43Bにおいて、複数の凹部22は入光面21bに配置される。本実施形態では、第1光拡散シート43A以外の2枚の光拡散シート43はいずれも、入光面21bに凹部22が配置された第2光拡散シート43Bとした。しかし、これに代えて、光源42側から1層目又は2層目の光拡散シート43のいずれか一方のみを第2光拡散シート43Bとし、他方を、出光面21aに凹部22が配置された第1光拡散シート43Aとしてもよい。
Among the plurality of light diffusion sheets 43 forming the
光拡散シート43A、43Bはそれぞれ、図3(a)、(b)に示すように、基材層21を有する。光拡散シート43A、43Bは、光出射面21aと、光入射面21bとを有する。すなわち、光拡散シート43A、43Bは、光入射面21bを光源42の方に向けて配置される。基材層21は、光を透過させる樹脂材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、MS(メチルメタクリレート・スチレン共重合)樹脂、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、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。基材層21は、拡散剤その他の添加剤を含んでいてもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。第1光拡散シート43Aの基材層21に拡散剤を添加する場合、拡散剤の含有率は、0質量%以上2質量%以下としてもよい。基材層21に含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。
The
光拡散シート43A、43Bの厚さは、特に限定されないが、例えば、3mm以下(好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下、更に好ましくは1mm以下)で0.1mm以上であってもよい。光拡散シート43A、43Bの厚さが3mm以下であると、液晶ディスプレイを薄型化できる。光拡散シート43A、43Bの厚さが0.1mm以上であると、輝度均一性が向上する。
The thickness of the
第1光拡散シート43Aの出光面21a、及び第2光拡散シート43Bの入光面21bには、図4に示すように、略逆四角錐状(逆ピラミッド状)の複数の凹部22が二次元マトリクス状に配列される。言い換えると、複数の凹部22は、互いに直交する2方向に沿って配列される。隣り合う凹部22同士は、稜線111によって区画される。稜線111は、凹部22が配列される2方向に沿って延びる。凹部22の中心(逆ピラミッドの頂点)112は、凹部22の最深部である。図4では、簡単のため、凹部22が5×5のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部22の実際の配列数ははるかに多い。複数の凹部22の2次元配列において、各凹部22は隙間無く設けられてもよいし、所定の間隔をあけて設けられてもよい。また、光拡散効果が損なわれない程度に、一部の凹部22がランダムに配列されてもよい。
As shown in FIG. 4, a plurality of
凹部22の頂角θは例えば90°であり、凹部22の配列ピッチpは例えば100μmであり、凹部22の深さは例えば50μmであってもよい。凹部22の頂角θとは、光拡散シート43の配置面に対して垂直な面(縦断面)で、凹部22の中心(逆ピラミッドの頂点112)を通り且つ当該中心を挟んで向き合う一対の斜面を垂直に横切るように切断したときに現れる断面において、斜面の断面線同士がなす角のことである。また、凹部22の配列ピッチpとは、隣り合う凹部22の中心(逆ピラミッドの頂点112)同士の間の距離(光拡散シート43の配置面に平行な方向に沿った距離)のことである。
The apex angle θ of the
第1光拡散シート43Aの入光面21b、及び第2光拡散シート43Bの出光面21aは、例えばマット面、平坦面(鏡面)又はエンボス加工面であってもよい。また、第2光拡散シート43Bの出光面21aには、例えば略逆四角錐状(逆ピラミッド状)等の複数の凹部が設けられてもよい。光拡散シート43A、43Bは、一面に凹凸形状(凹部22)を持つ基材層21の1層構造で構成してもよい。光拡散シート43A、43Bは、両面が平坦な基材層と、一面に凹凸形状を持つ層との2層構造で構成してもよい。光拡散シート43A、43Bは、一面に凹凸形状を持つ層を含む3層以上の構造で構成してもよい。光拡散シート43A、43Bの製造方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成型法、射出成型法などを用いてもよい。
The
押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ単層の光拡散シートを製造する手順は次の通りである。まず、拡散剤が添加されたペレット状のプラスチック粒子(併せて、拡散剤が添加されていないペレット状のプラスチック粒子を混合してもよい)を単軸押し出し機に投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、T-ダイスにより押し出された溶融樹脂を2本の金属ロールで挟んで冷却した後、ガイドロールを用いて搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、光拡散シートを作製する。ここで、所望の凹凸形状を反転した形状を表面に持つ金属ロールを使用して溶融樹脂を挟むことにより、ロール表面の反転形状が樹脂に転写されるので、所望の凹凸形状を光拡散シート表面に賦形することができる。また、樹脂に転写された形状は、必ずしもロール表面の形状が100%転写されたものとはならないので、転写度合いから逆算して、ロール表面の形状を設計してもよい。 The procedure for producing a single-layer light diffusion sheet having an uneven surface by extrusion molding is as follows. First, pellet-shaped plastic particles to which a diffusing agent has been added (along with pellet-shaped plastic particles to which no diffusing agent has been added may be mixed) are put into a single-screw extruder, heated and melted, knead. After that, the molten resin extruded by the T-die is sandwiched between two metal rolls, cooled, transported using guide rolls, and cut into flat plates by a sheet cutter to produce a light diffusion sheet. . Here, by sandwiching the molten resin using metal rolls having a surface that is the reverse of the desired uneven shape, the reverse shape of the roll surface is transferred to the resin. can be shaped into In addition, since the shape transferred to the resin does not always correspond to the shape of the roll surface that is 100% transferred, the shape of the roll surface may be designed by calculating backward from the degree of transfer.
押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ2層構造の光拡散シートを製造する場合は、例えば、2つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入した後、各層毎に前述と同様の手順を実施し、作製された各シートを積層すればよい。 When manufacturing a light diffusion sheet with a two-layer structure having an uneven surface using an extrusion molding method, for example, pellet-shaped plastic particles necessary for forming each layer are supplied to each of two single-screw extruders. After charging, the same procedure as described above is performed for each layer, and each sheet thus produced may be laminated.
或いは、以下のように、凹凸形状を表面に持つ2層構造の光拡散シートを作製してもよい。まず、2つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、各層となる溶融樹脂を1つのT-ダイスに投入し、当該T-ダイス内で積層し、当該T-ダイスにより押し出された積層溶融樹脂を2本の金属ロールで挟んで冷却する。その後、ガイドロールを用いて積層溶融樹脂を搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、凹凸形状を表面に持つ2層構造の光拡散シートを作製してもよい。 Alternatively, as described below, a light diffusion sheet having a two-layer structure having an uneven surface may be produced. First, pellet-like plastic particles necessary for forming each layer are put into each of two single-screw extruders, melted and kneaded while being heated. After that, the molten resin for each layer is put into one T-die, laminated in the T-die, and the laminated molten resin extruded by the T-die is sandwiched between two metal rolls and cooled. After that, the laminated molten resin may be conveyed using guide rolls and cut into flat plates with a sheet cutter to produce a light diffusion sheet having a two-layer structure having an uneven surface.
また、UV(紫外線)を用いた賦形転写によって、以下のように光拡散シートを製造してもよい。まず、転写したい凹凸形状の反転形状を有するロールに未硬化の紫外線硬化樹脂を充填し、当該樹脂に基材を押し当てる。次に、紫外線硬化樹脂が充填されたロールと基材とが一体になっている状態で、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。次に、樹脂によって凹凸形状が賦形転写されたシートをロールからはく離させる。最後に、再度シートに紫外線照射を行って樹脂を完全硬化させることによって、凹凸形状を表面に持つ光拡散シートを作製する。 Alternatively, the light diffusion sheet may be manufactured as follows by shape transfer using UV (ultraviolet). First, a roll having an inverted shape of the uneven shape to be transferred is filled with an uncured UV curable resin, and the substrate is pressed against the resin. Next, in a state in which the roll filled with the ultraviolet curable resin and the substrate are integrated, the resin is cured by irradiating ultraviolet rays. Next, the sheet on which the concavo-convex shape has been shape-transferred by the resin is separated from the roll. Finally, the sheet is irradiated with ultraviolet light again to completely harden the resin, thereby producing a light diffusion sheet having an uneven surface.
尚、本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆四角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆四角錐」との表記を用いるが、「略逆四角錐」は、真正の又は実質的に逆四角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆四角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆四角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆四角錐」から変形した形状も、「略逆四角錐」に包含される。 In the present disclosure, in consideration of the fact that it is difficult to form a geometrically strict inverted quadrangular pyramid recess by a normal shape transfer technique, the notation “substantially inverted quadrangular pyramid” is used, but “substantially "Inverted square pyramid" shall include shapes that can be considered true or substantially inverted square pyramids. Further, the term "substantially" means that it can be approximated, and the term "substantially inverted quadrangular pyramid" means a shape that can be approximated to an inverted quadrangular pyramid. For example, an "inverted quadrangular truncated pyramid" with a flat top is also included in the "substantially inverted quadrangular pyramid" if the top area is small enough to maintain the effects of the present invention. Further, a shape that is deformed from the "inverted square pyramid" within the range of unavoidable variations in shape due to processing accuracy in industrial production is also included in the "substantially inverted square pyramid".
プリズムシート44及び45は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成される。プリズムシート44及び45は、一体に形成されてもよい。下側プリズムシート44は、基材層44aと、基材層44aの表面に積層される複数の突条プリズム部44bからなる突起列とを有する。同様に、上側プリズムシート45は、基材層45aと、基材層45aの表面に積層される複数の突条プリズム部45bからなる突起列とを有する。突条プリズム部44b及び45bはそれぞれ、基材層44a及び45aの表面にストライプ状に積層される。突条プリズム部44b及び45bはそれぞれ、裏面が基材層44a及び45aの表面に接する三角柱状体である。突条プリズム部44bの延伸方向と突条プリズム部45bの延伸方向とは、互いに直交する。これにより、第1光拡散シート43Aから入射される光線を下側プリズムシート44によって法線方向側に屈折させ、さらに下側プリズムシート44から出射される光線を上側プリズムシート45によって表示画面50aに対して略垂直に進むように屈折させることができる。
The
プリズムシート44及び45の厚さ(基材層44a及び45aの裏面から突条プリズム部44b及び45bの頂点までの高さ)の下限は、例えば、50μm程度、より好ましくは100μm程度であってもよい。プリズムシート44及び45の厚さの上限は、200μm程度、より好ましくは180μm程度であってもよい。プリズムシート44及び45における突条プリズム部44b及び45bのピッチの下限は、例えば、20μm程度、より好ましくは25μm程度であってもよい。プリズムシート44及び45における突条プリズム部44b及び45bのピッチの上限は、例えば、100μm程度、より好ましくは60μm程度であってもよい。突条プリズム部44b及び45bの頂角は、例えば、85°以上95°以下であってもよい。突条プリズム部44b及び45bの屈折率の下限は、例えば、1.5、より好ましくは1.55であってもよい。突条プリズム部44b及び45bの屈折率の上限は、例えば、1.7であってもよい。
The lower limit of the thickness of the
プリズムシート44及び45は、例えばPET(polyethylene terephthalate)フィルムからなる基材層44a及び45aに、UV硬化型アクリル系樹脂を用いて形状転写された突条プリズム部44b及び45bを設けたものであってもよいし、或いは、突条プリズム部44b及び45bが基材層44a及び45aと一体成形されたものであってもよい。
色変換シート46は、例えば青色光源である光源42からの光を、任意の色(例えば緑色や赤色)の波長をピーク波長とする光に変換する波長変換シートである。色変換シート46は、例えば、波長450nmの青色光を、波長540nmの緑色光と波長650nmの赤色光に変換する。この場合、波長450nmの青色光を発する光源42を用いると、色変換シート46によって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート46を透過した光は白色光になる。色変換シート46としては、例えば、QD(量子ドット)シートや蛍光シート等を用いてもよい。
The
図示は省略しているが、プリズムシート44及び45の上側(表示画面50aの側)に上用光拡散シートをさらに設けてもよい。上用光拡散シートは、上側プリズムシート45側から入射される光線を若干程度拡散させてプリズムシート44及び45における突条プリズム部44b及び45bの形状等に起因する輝度ムラを抑制する。上用光拡散シートは、上側プリズムシート45の表面に直接積層されてもよい。上用光拡散シートの厚さは、特に限定されないが、例えば、50μm以上3mm以下であってもよい。上用光拡散シートの厚さが3mmを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる一方、上用光拡散シートの厚さが50μmを下回ると、十分な光拡散効果を得ることが難しくなる。上用光拡散シートは、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。上用光拡散シートとしては、例えば、PETフィルムの少なくとも一面にUV硬化型アクリル系樹脂を用いて凹凸形状をつけたものを用いてもよい。
Although not shown, an upper light diffusion sheet may be further provided above the
また、図示は省略しているが、プリズムシート44及び45の上側(表示画面50aの側)に偏光シートを設けてもよい。偏光シートは、バックライトユニット40から出射された光が液晶表示装置50の第1偏光板6に吸収されることを防止することによって、表示画面50aの輝度を向上させる。
Although not shown, a polarizing sheet may be provided above the
<実施形態の特徴>
本実施形態の光学シート積層体100は、表示画面50aの背面側に複数の光源42が分散して設けられた液晶表示装置50のバックライトユニット40において光源42とプリズムシート44及び45との間に組み込まれる。本実施形態の光学シート積層体100は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部22が設けられた複数の光拡散シート43を備える。複数の光拡散シート43のうちプリズムシート44及び45に最も近い第1光拡散シート43Aにおいて、複数の凹部22は出光面21aに配置される。第1光拡散シート43Aを除く複数の光拡散シート43のうち少なくとも1つの第2光拡散シート43Bにおいて、複数の凹部22は入光面21bに配置される。第1光拡散シート43Aにおける拡散剤の含有率は、0質量%以上2質量%以下である。
<Features of Embodiment>
The
本実施形態の光学シート積層体100によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部22が設けられた光拡散シート(以下、ピラミッドシートということもある)43を複数枚重ねて用いることにより、輝度均一性を向上させることができる。また、プリズムシート44及び45に最も近い第1光拡散シート43Aにおいて、略逆四角錐状の凹部22が出光面21aに配置されるため、当該凹部22が入光面21bに配置される場合と比べて、出光光をプリズムシート44及び45の方へ収束させやすくなる。さらに、第1光拡散シート43Aにおける拡散剤の含有率を2質量%以下に抑制することにより、第1光拡散シート43Aの出光光の収束性が向上するので、低電力でも輝度を増大させることができる。
According to the
従って、本実施形態の光学シート積層体100をバックライトユニット40に用いることにより、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
Therefore, by using the
本実施形態の光学シート積層体100において、第2光拡散シート43Bが、第1光拡散シート43Aよりも厚いと、以下のような効果が得られる。すなわち、略逆四角錐状の凹部22が入光面21bに配置された第2光拡散シート43Bの厚さを厚くすると、入光面21の凹部22で拡散されて第2光拡散シート43B内を斜め方向に進む光の光路が長くなる。このため、入光面21bに平行な方向における光の拡散距離が長くなるので、光拡散性が増大して、輝度均一性がより一層向上する。また、第1光拡散シート43Aを第2光拡散シート43Bよりも薄くすることによって、光学シート積層体100全体としての厚さを抑制して、バックライトユニット40つまり液晶表示装置50の薄型化を図ることもできる。
In the
本実施形態のバックライトユニット40は、液晶表示装置50に組み込まれ、光源42から発せられた光を表示画面50a側に導く。本実施形態のバックライトユニット40は、光源42とプリズムシート44及び45との間に、本実施形態の光学シート積層体100を備える。
The
本実施形態のバックライトユニット40によると、本実施形態の光学シート積層体100を備えるため、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
Since the
本実施形態のバックライトユニット40において、光源42は、光学シート積層体100から見てプリズムシート44及び45の反対側に設けられた反射シート41の上に配置されてもよい。このようにすると、光学シート積層体100を構成する光拡散シート43と反射シート41との間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性が向上する。
In the
本実施形態のバックライトユニット40において、光源42と光学シート積層体100との間の距離が2mm以下であると、バックライトユニット40を小型化することができる。また、今後の中小型液晶ディスプレイの薄型化をにらみ、光源42と光学シート積層体100との距離を、より好ましくは1mm以下、究極的には0mmとしてもよい。
In the
本実施形態の液晶表示装置50は、本実施形態のバックライトユニット40と、液晶表示パネル5とを備える。このため、本実施形態のバックライトユニット40によって、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現することができる。液晶表示装置50が組み込まれた情報機器(例えばノートパソコンやタブレットなどの携帯情報端末)でも同様の効果を得ることができる。
The liquid
(実施例)
以下、実施例について説明する。
(Example)
Examples are described below.
実施例の光学シート積層体100は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部22が設けられた光拡散シート(ピラミッドシート)43を3枚重ねて構成した。具体的には、下記の表1に示すように、上層(下側プリズムシート44に最も近い層)に、凹部22が設けられた面(ピラミッド面)が出光面21aである厚さ160μmの第1光拡散シート43Aを配置し、下層及び中層に、ピラミッド面が入光面21bである厚さ220μmの2枚の第2光拡散シート43Bを配置して、実施例の光学シート積層体100を構成した。第1光拡散シート43Aにおける凹部(逆ピラミッド)22の配列ピッチ及び頂角はそれぞれ100μm及び90°とし、第2光拡散シート43Bにおける凹部(逆ピラミッド)22の配列ピッチ及び頂角はそれぞれ180μm及び80°とした。また、実施例の光学シート積層体100として、第1光拡散シート43Aにおける拡散剤の含有率を0質量%から8質量%まで段階的に変化させた(具体的には0質量%、0.2質量%、0.4質量%、0.8質量%、2質量%、4質量%、8質量%に設定した)複数種類のサンプルを用意した。ここで、拡散剤の含有率とは、第1光拡散シート43Aの全体重量に対する拡散剤の重量の比率である。尚、2枚の第2光拡散シート43Bには拡散剤を添加しなかった。
The
実施例において、光拡散シート43A及び43Bはそれぞれ、基材層21となるポリカーボネートを押し出し成型により加工して、逆ピラミッド形状の凹部22が2次元配列された単層構造で形成した。また、第1光拡散シート43Aの入光面21b、及び第2光拡散シート43Bの出光面21aはそれぞれマット面に加工した。また、第1光拡散シート43Aに添加する拡散剤としては、平均粒径2μmのシリコーンビーズを用いた。
In the example, each of the
以上に説明した実施例の光学シート積層体100を、図2に示すバックライトユニット40に組み込み、トプコンテクノハウス社の2D分光放射計SR-5000HSを使用して輝度測定を行った。複数の光源42としては、2.8mmピッチで青色LEDをアレイ状に配列したものを用いた。輝度測定においては、輝度ムラ測定器で40mm角の範囲の2次元輝度分布を取得し、全体の輝度バランスの補正を行った上で、輝度の平均値及び標準偏差を算出し、「輝度=平均値」、「輝度均一性=平均値/標準偏差」と定義し、輝度及び輝度均一性を算出した。
The
また、表1に示す比較例1、2の光学シート積層体100をそれぞれ、図5、図6に示すバックライトユニット40に組み込み、実施例と同様の輝度測定を行った。具体的には、上層に、ピラミッド面が入光面21bである厚さ220μmの第3光拡散シート43Cを配置し、下層及び中層に、ピラミッド面が入光面21bである厚さ190μmの2枚の第2光拡散シート43Bを配置して、比較例1の光学シート積層体100を構成した。また、上層に、ピラミッド面が入光面21bである厚さ160μmの第4光拡散シート43Dを配置し、下層及び中層に、ピラミッド面が入光面21bである厚さ210μmの2枚の第2光拡散シート43Bを配置して、比較例2の光学シート積層体100を構成した。
Also, the
尚、第3光拡散シート43C(比較例1)及び第4光拡散シート43D(比較例2)のそれぞれにおける凹部(逆ピラミッド)22の配列ピッチ及び頂角はそれぞれ100μm及び90°とした。また、比較例1については第3光拡散シート43Cにおける拡散剤の含有率を0.8質量%とした一方、比較例2については第4光拡散シート43Dにおける拡散剤の含有率を0質量%から8質量%まで段階的に変化させた(具体的には0質量%、0.2質量%、0.4質量%、0.8質量%、2質量%、4質量%、8質量%に設定した)複数種類のサンプルを用意した。
The arrangement pitch and apex angle of the concave portions (inverted pyramids) 22 in each of the third
また、比較例1、2において、第3光拡散シート43C及び第4光拡散シート43Dはそれぞれ、基材層21となるポリカーボネートを押し出し成型により加工して、逆ピラミッド形状の凹部22が2次元配列された単層構造で形成した。また、第3光拡散シート43C及び第4光拡散シート43Dのそれぞれの入光面21bはマット面に加工した。また、第3光拡散シート43C及び第4光拡散シート43Dに添加する拡散剤としては、平均粒径2μmのシリコーンビーズを用いた。
Further, in Comparative Examples 1 and 2, the third
図7は、以上に説明した実施例及び比較例1、2に係る光学シート積層体100における輝度と輝度均一性との関係を調べた結果を示す図である。尚、図中に示す数値は、上層の光拡散シートの重量を1とした場合における当該シート中の拡散剤の含有率を表している。また、輝度は、比較例1の輝度を1としたときの相対輝度で表している。
FIG. 7 is a diagram showing the results of examining the relationship between luminance and luminance uniformity in the
図7に示すように、実施例の光学シート積層体100では、出光面21aをピラミッド面として上層に配置された第1光拡散シート43Aにおける拡散剤の含有率が0質量%(0)以上2質量%(0.02)以下の範囲において、比較例1と比べて、輝度均一性を同程度に維持しながら、輝度を3%以上増大させることができた。
As shown in FIG. 7, in the
一方、比較例2の光学シート積層体100では、入光面21bをピラミッド面として上層に配置された第4光拡散シート43Dにおける拡散剤の含有率が0質量%(0)以上2質量%(0.02)以下の範囲において、比較例1と比べて、輝度均一性を同程度に維持できる一方、輝度の増大は3%未満であった。
On the other hand, in the
(その他の実施形態)
前記実施形態(実施例を含む。以下同じ。)では、光学シート積層体100に含まれる光拡散シート43A、43Bの一面に設ける凹部22の形状を逆四角錐としたが、これに代えて、二次元配置可能な他の逆多角錐形状、例えば逆三角錐や逆六角錐としてもよい。また、二次元配置可能な凹部22に代えて、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiments (including examples; the same shall apply hereinafter), the shape of the
以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the disclosure. That is, the foregoing description of the embodiments is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present disclosure, its applications or uses.
1 TFT基板
2 CF基板
3 液晶層
5 液晶表示パネル
6 第1偏光板
7 第2偏光板
21 基材層
21a 出光面
21b 入光面
22 凹部
40 バックライトユニット
41 反射シート
42 光源
43(43A、43B) 光拡散シート
44 下側プリズムシート
44a 基材層
44b 突条プリズム部
45 上側プリズムシート
45a 基材層
45b 突条プリズム部
46 色変換シート
50 液晶表示装置
50a 表示画面
100 光学シート積層体
111 稜線
112 凹部中心(逆ピラミッド頂点)
1
Claims (7)
一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた複数の光拡散シートを備え、
前記複数の光拡散シートのうち前記プリズムシートに最も近い第1光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は出光面に配置され、
前記第1光拡散シートを除く前記複数の光拡散シートのうち少なくとも1つの第2光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は入光面に配置され、
前記第1光拡散シートにおける拡散剤の含有率は、0質量%以上2質量%以下である
光学シート積層体。 An optical sheet laminate to be incorporated between the plurality of light sources and a prism sheet in a liquid crystal display device in which a plurality of light sources are dispersed on the back side of the display screen,
Equipped with a plurality of light diffusion sheets having a plurality of substantially inverted square pyramid-shaped recesses on one surface,
In the first light diffusion sheet closest to the prism sheet among the plurality of light diffusion sheets, the plurality of concave portions are arranged on a light exit surface,
In at least one second light diffusion sheet among the plurality of light diffusion sheets excluding the first light diffusion sheet, the plurality of recesses are arranged on a light incident surface,
The optical sheet laminate, wherein the content of the diffusing agent in the first light diffusion sheet is 0% by mass or more and 2% by mass or less.
請求項1に記載の光学シート積層体。 The optical sheet laminate according to claim 1, wherein the second light diffusion sheet is thicker than the first light diffusion sheet.
前記複数の光源と前記プリズムシートとの間に、請求項1又は2に記載の光学シート積層体を備える
バックライトユニット。 A backlight unit incorporated in the liquid crystal display device and guiding light emitted from the plurality of light sources toward the display screen,
A backlight unit comprising the optical sheet laminate according to claim 1 or 2 between the plurality of light sources and the prism sheet.
請求項3に記載のバックライトユニット。 4. The backlight unit according to claim 3, wherein the plurality of light sources are arranged on a reflective sheet provided on the opposite side of the prism sheet when viewed from the optical sheet laminate.
請求項3又は4に記載のバックライトユニット。 5. The backlight unit according to claim 3, wherein the distance between the plurality of light sources and the optical sheet laminate is 2 mm or less.
液晶表示パネルとを備える
液晶表示装置。 a backlight unit according to any one of claims 3 to 5;
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal display panel.
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