JP2023174543A - 光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本開示の実施形態について、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。
図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置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。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。
本実施形態のバックライトユニット40は、図2に示す例では、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第1光拡散シート43と、第1光拡散シート43の上側に設けられた第2光拡散シート44と、第2光拡散シート44の上側に設けられた輝度向上シート47とを備える。第1光拡散シート43は、少なくとも1枚用いるが、本例では、第1光拡散シート43を2枚積層して用いる。輝度向上シート47は、光源42から発せられた光の輝度を増大させることができれば、特に限定されないが、本例では、輝度向上シート47として、下層の第1プリズムシート45と上層の第2プリズムシート46とを積層して用いる。図示は省略しているが、輝度向上シート47の上側に偏光シートを設けてもよい。
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。
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)10mm以下(好ましくは5mm以下)であってもよい。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が配置される場合、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。
第1光拡散シート43は、基材層21を有する。第1光拡散シート43の第1面43a(本例では入光面)には、複数の凹部22が設けられる。複数の凹部22は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成される。本例では、複数の凹部22は、略逆正四角錐に形成される。隣り合う凹部22同士は、稜線23によって区画される。
第2光拡散シート44は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された凹部を有していない。本例では、第2光拡散シート44を1枚用いたが、第2光拡散シート44を2枚以上用いてもよい。第2光拡散シート44は、例えば、第1面(第1プリズムシート45と対向する面)44aにマット面を有し、第2面44bに平坦面(鏡面)を有してもよい。第2光拡散シート44は、例えばポリカーボネートを母材(マトリックス樹脂)として構成され、拡散剤を含むことが好ましく、母材100質量部に対して、例えば0.5~4質量部程度(好ましくは0.5~1.5質量部程度)の拡散剤を含有してもよい。第2光拡散シート44は、例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂99質量部に対して、拡散剤としてシリコーン複合パウダー(平均粒子径2.0μm)1質量部を混合して構成される。
本例で輝度向上シート47を構成する第1プリズムシート45及び第2プリズムシート46は、例えば、横断面が二等辺三角形の複数の溝条が互いに隣り合うように形成され、隣り合う一対の溝条に挟まれたプリズムの頂角が90°程度に形成されたフィルムである。ここで、第1プリズムシート45に形成された各溝条と、第2プリズムシート46に形成された各溝条とは、互いに直交するように配置される。第1プリズムシート45及び第2プリズムシート46は、一体に形成されていてもよい。第1プリズムシート45及び第2プリズムシート46としては、例えば、PET(polyethylene terephthalate)フィルムにUV硬化型アクリル系樹脂を用いてプリズム形状をつけたものを用いてもよい。
図示は省略しているが、第2プリズムシート46の上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。
図2に示すバックライトユニット40の構成例では、第1光拡散シート43の2枚積層と第2光拡散シート44との組合せを用いた。これに代えて、図5に示す変形例のように、第2光拡散シート44を用いずに、第1光拡散シート43の3枚積層を用いてもよい。或いは、図示は省略しているが、第1光拡散シート43を4枚以上積層してもよい。本変形例においても、第1光拡散シート43の少なくとも1枚では、凹部22の配列ピッチが300μm以上1500μm以下、好ましくは300μm以上1000μm以下、より好ましくは300μm以上700μm、さらに好ましくは、400μm以上550μm以下に設定される。
図2又は図5に示す例では、第1光拡散シート43の第1面43aに複数の凹部22を形成したが、これに加えて、第1光拡散シート43の第2面43bにも、凹部22と同様の他の凹部を複数形成してもよい。
以下、第1光拡散シート43の製造方法について説明する。第1光拡散シート43の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押出成形法、圧縮成形法、UV硬化性樹脂や熱硬化性樹脂による転写法、射出成形法などを用いてもよい。第1光拡散シート43を押出成形する場合、例えば、ライン速度を好ましくは2m/分以上20m/分以下(より好ましくは3m/分以上10m/分以下)、圧縮線圧力を好ましくは100kgf/cm以上800kgf/cm以下(より好ましくは200kgf/cm以上500kgf/cm以下)に設定してもよい。尚、ライン速度が50m/分を上回ると形状転写率が低下しやすくなる一方、ライン速度が1m/分を下回ると、生産性が低下しやすくなる。また、圧縮線圧力が1000kgf/cmを上回ると、製造設備の機械強度を超える場合がある一方、圧縮線圧力が50kgf/cmを下回ると、形状転写率が低下しやすくなる。
以下、本実施形態の第1光拡散シート43の特徴について、図6~図11を参照しながら詳細に説明する。
以上に説明したように、本実施形態の第1光拡散シート43は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された複数の凹部22を少なくとも第1面43aに有し、凹部22の配列ピッチは、300μm以上1500μm以下であり、隣り合う凹部22同士の間の境界部の幅は、配列ピッチの25%以下である。
以下、実施例について、比較例、参考例と合わせて説明する。
実施例、比較例、参考例で用いた各種の光拡散シート(シート#1~#16)の構成や光学特性等を表1に示す。尚、表1において、「稜線の幅Wr」とは、「稜線の頂部の曲線部分の幅」つまり「凹部同士の境界部の幅」を意味する。
表1に示すシート#1~#5、#11~#14、#16に形成された凹部(逆四角錐)の形状測定は、レーザー顕微鏡を使用して行った。具体的には、図7、図8に示す凹部22の配列ピッチPx、Py(X方向、Y方向における交点23a同士の水平距離)を測定し、その平均値として配列ピッチPを求めた。また、図10、図11に示す角度θx、θy(X方向、Y方向において凹部22の壁面(逆正四角錐の斜面)とシート面とがなす角度)を測定し、その平均値に基づいて頂角(頂角=180度-(θx+θy))を求めた。また、図10、図11に示す寸法Wrx、Wry(X方向、Y方向において稜線23の頂部の曲線部分が占める寸法)を測定し、その平均値として稜線の幅Wrを求めた。尚、配列ピッチPに対する幅Wrの比率Wr/Pの単位は%である。また、図10、図11に示す高さHx、Hy(凹部22の中心22aから稜線23の頂点までの高さ))を測定し、その平均値として逆四角錐の高さHを求めた。
表1に示すシート#1~#16のマット面又は鏡面の表面粗さ(Ra)は、JIS B-601に準拠して株式会社ミツトヨ製のSJ-210を用いて測定した。
表1に示すシート#1~#16の波長450nmにおける光線透過率及び光線反射率は、日本分光株式会社製のV-670を用いて測定し、ヘイズ(Haze)は、JIS-K7361:2000に準拠してスガ試験機株式会社製のHZ-2を用いて測定した。尚、光学物性の測定は、(1)逆四角錐を有するシート#1~#5、#11~#14、#16については逆四角錐を有する面を入光面として、(2)マット面と鏡面とを有するシート#7についてはマット面を入光面として、(3)両面マットのシート#6、#8~10、#15については、表面粗さRaが大きいマット面(M1面)を入光面として、それぞれ実施した。
後述する実施例、参考例、比較例において輝度及び輝度均一性の測定は、例えば図2又は図5に示すバックライトユニット40と同様の構成で、表1に示すシート#1~#16から選択した3枚の光拡散シートと、図3に示すように光源42が配列されたLEDアレイを用いて実施した。すなわち、アレイ状に配列された光源(LED)42の上に、光拡散シートや輝度向上シート等の光学シートを配置して、輝度及び輝度均一性の測定を実施した。具体的には、LEDアレイとして、光源42となるCree社製の青色LED(品番XPGDRY-L1-0000-00501)を12.5mmピッチで配列したものを使用し、当該LEDアレイの上に、光拡散シートを3枚配置し、その上に色変換シートを介して輝度向上シート47(プリズムシート45及び46)をプリズムシート45及び46の稜線が互いに直交するように重ねて配置して、輝度及び輝度均一性の測定を行った。尚、使用する3枚の光拡散シートには、同じ種類のシートが2枚又は3枚含まれる場合もある。
輝度均一性=(輝度の平均値(cd/m2))÷(輝度の標準偏差(cd/m2))
の計算式に従って求めた。このようにして求められた輝度均一性の数値が高いほど、輝度が均一であることを示す。
後述する実施例、比較例、参考例の輝度均一性の評価は、以下の基準で行った。
AA:輝度均一性の値が55以上で、輝度均一性が非常に優れている。
A:輝度均一性の値が45以上55未満で、輝度均一性が優れている。
B:輝度均一性の値が35以上45未満で、輝度均一性がやや優れている。
C:輝度均一性の値が25以上35未満で、輝度均一性が必要最小限を満たしている。
X:輝度均一性の値が25未満で、輝度均一性が不足している。
i)第1面が逆四角錐を有し、第2面がマット面であるシート#1~#5、#11~#14、#16については、第1面が入光面であれば「逆四角錐下」、第1面が出光面であれば「逆四角錐上」と記載。
ii)第1面がマット面で第2面が鏡面であるシート#7については、マット面が入光面で鏡面が出光面であれば「M面下 鏡面上」、逆に鏡面が入光面でマット面が出光面であれば「鏡面下 M面上」と記載。
iii)両面マット面のシート#6、#8~#10、#15については、マット面の表面粗さRaがより大きい方をM1面、表面粗さRaがより小さい方をM2面として、M1面が入光面でM2面が出光面であれば「M1面下」、M2面が入光面でM1面が出光面であれば「M1面上」と記載。
実施例1~8、比較例1~4、参考例1~2では、表1に示すシート#1~#5、#11から選択した3枚の光拡散シートを、表2に示す順番及び向きに重ねて、輝度及び輝度均一性の測定を行った。光拡散シート3枚の総厚み、輝度及び輝度均一性の測定値、輝度均一性の評価結果を表2に示す。
実施例9~20、参考例3~4では、表1に示すシート#3~#5、#6、#8~#10から選択した3枚の光拡散シートを、表3に示す順番及び向きに重ねて、輝度及び輝度均一性の測定を行った。光拡散シート3枚の総厚み、輝度及び輝度均一性の測定値、輝度均一性の評価結果を表3に示す。尚、実施例9~20、参考例3~4では、光源から最も離れた光拡散シートとして、両面がマット面である(逆四角錐形状の凹部を有していない)シート#6、#8~#10のいずれかを用い、その他の光拡散シート2枚として、逆四角錐形状の凹部が500μmピッチで配列されたシート#3~#5のいずれかを用いた。
実施例21~26では、表1に示すシート#1、#3、#5、#7から選択した3枚の光拡散シートを、表4に示す順番及び向きに重ねて、輝度及び輝度均一性の測定を行った。光拡散シート3枚の総厚み、輝度及び輝度均一性の測定値、輝度均一性の評価結果を表4に示す。尚、実施例21~26では、光源から最も離れた光拡散シートとして、粗いマット面と鏡面とを有する(逆四角錐形状の凹部を有していない)シート#7を用い、その他の光拡散シート2枚として、逆四角錐形状の凹部が180μmピッチで配列されたシート#1、逆四角錐形状の凹部が500μmピッチで配列されたシート#3、#5のいずれかを用いた。
実施例27~28では表1に示すシート#13を表5に示す向きに3枚重ね、比較例5~6では表1に示すシート#12を表5に示す向きに3枚重ね、それぞれ輝度及び輝度均一性の測定を行った。光拡散シート3枚の総厚み、輝度及び輝度均一性の測定値、輝度均一性の評価結果を表5に示す。
実施例29~33では、表1に示すシート#3、#5、#10、#14、#15、#16から選択した3枚の光拡散シートを、表6に示す順番及び向きに重ねて、輝度及び輝度均一性の測定を行った。光拡散シート3枚の総厚み、輝度及び輝度均一性の測定値、輝度均一性の評価結果を表6に示す。
以上、本開示についての実施形態(実施例を含む。以下同じ。)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。
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
22 凹部
22a 中心
23 稜線
23a 交点
23b 最下点
40 バックライトユニット
41 反射シート
42 光源
43 第1光拡散シート
43a 第1面
43b 第2面
44 第2光拡散シート
44a 第1面
44b 第2面
45 第1プリズムシート
46 第2プリズムシート
47 輝度向上シート
50 液晶表示装置
50a 表示画面
Claims (17)
- 略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された複数の凹部を少なくとも第1面に有する光拡散シートであって、
前記複数の凹部の配列ピッチは、300μm以上1500μm以下であり、
前記複数の凹部における隣り合う凹部同士の間の境界部の幅は、前記配列ピッチの25%以下である
光拡散シート。 - 前記配列ピッチは、1000μm以下である
請求項1に記載の光拡散シート。 - 前記境界部の幅は、前記複数の凹部を区画する稜線の頂部の曲線部分の幅である
請求項1に記載の光拡散シート。 - 前記複数の凹部は、略逆四角錐又は略逆四角錐台形に形成され、
前記稜線は、第1方向及び第2方向に延び、
前記配列ピッチは、前記第1方向における前記複数の凹部の第1配列ピッチと、前記第2方向における前記複数の凹部の第2配列ピッチとの平均値であり、
前記境界部の幅は、前記第1方向において前記稜線の頂部の曲線部分が占める幅と、前記第2方向において前記稜線の頂部の曲線部分が占める幅との平均値である、
請求項3に記載の光拡散シート。 - 前記複数の凹部の壁面が前記光拡散シートのシート面となす角度は、40度以上65度以下である、
請求項1に記載の光拡散シート。 - 前記複数の凹部は、前記第1面のみに設けられ、
前記光拡散シートの第2面は、平坦面又はマット面である、
請求項1に記載の光拡散シート。 - 液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面の方に導くバックライトユニットであって、
前記表示画面と前記光源との間に、請求項1~6のいずれか1項に記載の光拡散シートを少なくとも1枚備える、
バックライトユニット。 - 前記光拡散シートを複数枚備え、
複数枚の前記光拡散シートのうち前記光源から最も離れた光拡散シートの前記第1面は入光面である
請求項7に記載のバックライトユニット。 - 前記表示画面と前記光源との間に、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された凹部を有していない他の光拡散シートを少なくとも1枚さらに備える
請求項7に記載のバックライトユニット。 - 前記光拡散シートを複数枚備え、
前記表示画面と複数枚の前記光拡散シートとの間に前記他の光拡散シートが配置され、
前記他の光拡散シートの両面とも、表面粗さRaが0.1μm以上10μm以下のマット面である
請求項9に記載のバックライトユニット。 - 前記他の光拡散シートの両面における表面粗さRaの差は、0.5μm以上であり、
前記他の光拡散シートにおける表面粗さRaの小さい方の面は入光面である
請求項10に記載のバックライトユニット。 - 前記他の光拡散シートは、マトリックス樹脂100質量部に対して0.5質量部以上1.5質量部以下の光拡散剤を含有する
請求項10に記載のバックライトユニット。 - 前記他の光拡散シートは、光拡散剤を含有すると共に前記光拡散シートの出光面と向き合うように配置され、
前記他の光拡散シートの出光面と向き合うように配置された輝度向上シートをさらに備える
請求項9に記載のバックライトユニット。 - 前記他の光拡散シートは、前記光拡散シートよりも前記表示画面の近くに配置される
請求項9に記載のバックライトユニット。 - 前記光拡散シートは、請求項6に記載の光拡散シートであり、
前記光拡散シートは、前記第2面が前記光源と向き合うように配置される
請求項14に記載のバックライトユニット。 - 請求項7に記載のバックライトユニットと、
液晶表示パネルとを備える、
液晶表示装置。 - 請求項16に記載の液晶表示装置を備える、
情報機器。
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- 2023-04-27 JP JP2023073458A patent/JP2023174543A/ja active Pending
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