JP4251225B2 - 光学素子包括体、バックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
この発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。
1または2以上の光学素子と、
1または2以上の光学素子を支持する支持体と、
1または2以上の光学素子および支持体を包括する包括部材と
を備えた光学素子包括体であって、
包括部材のビカット軟化温度が85℃を超え、
支持体を包括する少なくとも一面の包括部材の熱膨張率が、支持体の熱膨張率に対して85〜160%であることを特徴とする光学素子包括体である。
光を出射する光源と、
光源から出射された光の特性を改善し、液晶パネルに対して出射する光学素子包括体と
を備え、
光学素子包括体は、
1または2以上の光学素子と、
1または2以上の光学素子を支持する支持体と、
1または2以上の光学素子および支持体を包括する包括部材と
を備え、
包括部材のビカット軟化温度が85℃を超え、
支持体を包括する少なくとも一面の包括部材の熱膨張率が、支持体の熱膨張率に対して85〜160%であることを特徴とするバックライトである。
光を出射する光源と、
光源から出射された光の特性を改善する光学素子包括体と、
光学素子包括体により特性が改善された光に基づき、画像を表示する液晶パネルと
を備え、
光学素子包括体は、
1または2以上の光学素子と、
1または2以上の光学素子を支持する支持体と、
1または2以上の光学素子および支持体を包括する包括部材と
を備え、
包括部材のビカット軟化温度が85℃を超え、
支持体を包括する少なくとも一面の包括部材の熱膨張率が、支持体の熱膨張率に対して85〜160%であることを特徴とする液晶表示装置である。
(1−1)液晶表示装置の構成
図1は、この発明の第1の実施形態による液晶表示装置の一構成例を示す。この液晶表示装置は、図1に示すように、光を出射する照明装置1と、照明装置1から出射された光の特性を改善する光学素子包括体2と、光学素子包括体2により特性が改善された光に基づき、画像を表示する液晶パネル3とを備える。照明装置1と光学素子包括体2とによりバックライトが構成される。以下では、照明装置1からの光が入射する面を入射面、この入射面から入射した光を出射する面を出射面、および入射面と出射面との間に位置する面を端面と称する。また、入射面と出射面とを総称して主面と適宜称する。
図2は、この発明の第1の実施形態による光学素子包括体の第1の構成例を示す。光学素子包括体2は、図2に示すように、例えば、支持体である拡散板23aと、光学素子である拡散フィルム24a、レンズフィルム24bおよび反射型偏光子24cと、これらを包んで一体化する包括部材22とを備える。ここでは、拡散板23aと、拡散フィルム24a、レンズフィルム24bおよび反射型偏光子24cとが光学素子積層体21を構成する。光学素子積層体21の主面は、例えば縦横比の異なる矩形状を有している。光学素子積層体21の主面とその長辺側の両端面とが帯状の包括部材22により包まれ、光学素子積層体21の短辺側の両端面が露出されている。帯状の包括部材22の長手方向の両端部同士が、例えば、光学素子積層体21の長辺側の端面にて接合される。
図3は、包括部材の接合部の第1の例を示す。この第1の例では、図3に示すように、光学素子積層体21の端面上にて、包括部材端部の内側面と外側面とを重ね合わせるようにして接合されている。すなわち、包括部材22の端部が、光学素子積層体21の端面に倣うようにして接合されている。
次に、図7〜図9を参照して、上述の構成を有する光学素子包括体の製造方法の一例について説明する。
まず、この発明の第1の実施形態に用いられる包括部材の製造工程の一例を説明する。この第1の実施形態による包括部材の製造方法は、単層フィルムの場合、例えば押出し機1台から、それをダイ内またはフィードブロックなどで単層フィルムを製造する。多層フィルムの場合、例えば各層用に上述したような樹脂材料を各々押出し機で溶融し、それをダイ内またはフィードブロックなどで多層フィルムにする。フィルム化後に、一軸、二軸あるいは多軸で延伸することによって、あるいは無延伸でフィルムを得る。ダイは、Tダイ、環状ダイなど公知のものが使用できる。延伸方法としては、押出されたフィルムをテンターにて押し出し方向と直交する方向、および/または押し出し方向に延伸する方法が挙げられる。また、チューブラー法により押出されたチューブ状フィルムを円周方向や押出し方向に延伸する方法などが挙げられる。
延伸倍率は特に制限はないが、1〜8倍が好ましい。1倍、つまり意図的な延伸を施さなくとも押出し機のせんだんにより所望の収縮が得られることもある。また、8倍を超える場合は、延伸が難しいため膜の厚みムラが生じやすくなる。
まず、図7Aに示すように、例えば、支持体である拡散板23aと、光学素子である拡散フィルム24aおよびレンズフィルム24bを準備する。次に、例えば、拡散板23a、拡散フィルム24a、レンズフィルム24bをこの順序で積層して光学素子積層体21を得る。
以上により、図9Aに示すように、光学素子積層体21の4方位が閉鎖された、目的とする光学素子包括体2が得られる。なお、図9Bに示すように、光学素子包括体2の開放端部にも包括を施すようにしてもよい。
この第2の実施形態は、第1の実施形態において、1または2以上の光学素子24のうちの一部または全部を光学素子包括体2の外側に設けたものである。光学素子包括体2の外側に設けられる光学素子24は、例えば、光学素子包括体2と液晶パネル3との間、および/または光学素子包括体2と照明装置1との間に配される。また、光学素子包括体2の外側に設けられた光学素子24を、例えば光学素子包括体の出射面または入射面に接着剤などにより接合するようにしてもよい。光学素子包括体2の外側に設けられる光学素子24としては、例えば光拡散素子、光集光素子、反射型偏光子、偏光子または光分割素子などを用いることができる。
この第3の実施形態は、第1の実施形態において、包括部材22の内側面および外側面の少なくとも一方に構造体および光学機能層を設けたものである。この光学機能層は、例えば光学素子包括体2の入射面側または出射面側の少なくとも一方に設けられる。構造体および光学機能層は、照明装置1から入射される光の特性を改善するためのものである。構造体としては、例えばシリンドリカルレンズ、プリズムレンズまたはフライアイレンズなどの各種レンズを用いることができる。また、シリンドリカルレンズやプリズムレンズなどの構造体に対してウォブルを付加してもよい。この構造体は、例えば溶融押出法または熱転写法により形成される。光学機能層としては、例えば紫外線カット機能層(UVカット機能層)または赤外線カット機能層(IRカット機能層)などを用いることができる。
この第4の実施形態は、第1の実施形態において、光学素子積層体21の全方位を包括部材22により閉鎖したものである。
以上により、筒状を有する包括部材22により光学素子積層体21が包まれる。
以上により、図14Bに示すように、光学素子積層体21の全方位が閉鎖された、目的とする光学素子包括体2が得られる。
この第5の実施形態は、第1の実施形態において、包括部材22に微粒子を含有させたものである。
まず、図16Aに示すように、例えば、支持体である拡散板23aと、光学素子であるレンズフィルム24bを準備する。次に、例えば、拡散板23a、レンズフィルム24bをこの順序で積層して光学素子積層体21を得る。
以上により、筒状を有する包括部材22により光学素子積層体21が包まれる。
以上により、光学素子積層体21の4方位が閉鎖された、目的とする光学素子包括体2が得られる。
この第6の実施形態は、第1の実施形態において、接合部のない筒状の包括部材22を用いるものである。
まず、図18Aに示すように、例えば、支持体である拡散板23aと、光学素子である拡散フィルム24aおよびレンズフィルム24bを準備する。次に、例えば、拡散板23a、拡散フィルム24a、レンズフィルム24bをこの順序で積層して光学素子積層体21を得る。
以上により、図19Bに示すように、光学素子積層体21の4方位が閉鎖された、目的とする光学素子包括体2が得られる。
この第7の実施形態は、第1の実施形態において、包装部材22の接合工程を第1次処理工程および第2次処理工程にて行うものである。ここで、第1次処理工程は、接着や溶着により包括部材22の端部を接合する工程であり、第2の処理工程は、第1次処理工程により接合された接合部を固定化・冷却する処理である。
まず、図20Aに示すように、例えば、支持体である拡散板23aと、光学素子である拡散フィルム24aおよびレンズフィルム24bを準備する。次に、例えば、拡散板23a、拡散フィルム24a、レンズフィルム24bをこの順序で積層して光学素子積層体21を得る。
以上により、図9Aに示すように、光学素子積層体21の4方位が閉鎖された、目的とする光学素子包括体2が得られる。
包括・結束する際の手段として熱を利用して、包括材料自体を溶着・接合する手段と、包括材料に熱可塑性あるいは、熱硬化性による接着性材料を用いた方法を用いることができる。この熱を用いる際には、まず最初に加熱できる手段を加え、溶着せしめた時点で加熱を停止して、冷却させる手段を用いることができる。また、更には、包括・結束後に撓みなどの形状欠陥を防ぐために、包括した後に、加熱手段にて一旦溶着せしめて、暖かい状態から冷却固化させる際に、接合部を圧着・固定化しつつ経過させることによって接合部の皺・撓みを防止することが可能となる。
包括・結束する際の手段としてUV・IR・電子線などを利用して、包括材料に前処理した反応・接着性の材料を用いた方法を用いることができる。このUV・IR・電子線などの外部エネルギーを用いる際には、まず最初に接合部に、反応・接着性の材料を塗布あるいは転写・貼合などにより準備し、接合部を重ね合わせた後に、先の外部エネルギーを照射させることによって接合させることができる。この際、外部エネルギーが加えられた際に、照射熱あるいは、反応熱を生じて包括・結束後に撓みなどの形状欠陥を生じさせることを防ぐために、照射中および、照射後に、暖かい状態から冷却させる際に、接合部を圧着・固定化しつつ経過させることによって接合部の皺・撓みを防止することが可能となる。
(ビカット軟化温度の測定方法)
JIS−K7206に準拠して測定した。但し、フィルム厚みが薄い場合には、積層により代替評価とした。
(熱膨張係数の測定方法)
セイコーインストメンタル社製EXSTAR6000 TMA/SSにて測定した。
(屈折率の測定方法)
アッペ式屈折率測定にて測定した。
まず、以下に示す光学素子を準備した。なお、これらの光学素子は、32インチサイズのテレビ用のものである。
(a)反射型偏光子(住友スリーエム株式会社製、商品名:DBEFD)、サイズ400×710mm、厚さ440μm
(b)レンズシート(ソニー株式会社製、Lens:PC溶融押し出し成形の双曲面形状)、サイズ400×710mm、厚み400μm、ピッチ200μm
(c)拡散シート(恵和株式会社製、商品名:BS−912)、サイズ400×710mm、220μm
(d)拡散板(住友化学株式会社製、商品名:RM802)、サイズ400×710mm、厚み1500μm
(e)光制御フィルム(ムラ消しフィルム)(LCF:PC溶融押し出し成形の双曲面形状)、サイズ400×710mm、厚さ200μm、ピッチ200μm
以上により、目的とする光学素子包括体が得られた。
包括部材として、PPフィルム、PEフィルム、PPフィルムをこの順序で積層してなる、厚さ25μmの3層フィルムを用いる以外のことは実施例1と同様にして光学素子包括体を得た。
包括部材として、厚さ25μmのPEフィルムを用いる以外のことは実施例1と同様にして光学素子包括体を得た。
包括部材として、厚さ40μmのスチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBC)フィルムを用いる以外のことは実施例1と同様にして光学素子包括体を得た。
まず、実施例1と同様にして光学素子積層体を得た。次に、サイズ803mm×750mm、厚さ100μmのPSフィルムを準備した。次に、このPSフィルムの長手方向の端部を接合して筒状とした後、この筒状のPSフィルム内に上記光学素子積層体を挿入した。
以上により、目的とする光学素子包括体が得られた。
フィルムとして、厚さ100μmのポリメチルメタクリレート(PMMA)フィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ100μmのPCフィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ200μmのアモルファスポリエチレンテレフタレート(A−PET)フィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ80μmのZEONOR1(登録商標)フィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ80μmのZEONOR2(登録商標)フィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ100μmのグリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)フィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ100μmのポリ塩化ビニル(PVC)フィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ200μmのA−PETフィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
フィルムとして、厚さ50μmのPETフィルムを用いる以外のことは実施例5と同様にして光学素子包括体を得た。
実施例1と同様にして光学素子積層体を得た。
実装評価機として、32インチ液晶テレビ(ソニー株式会社製、商品名:LCDTV−KDLS2500)を準備した。次に、この液晶テレビ内のバックライトユニットの光学素子である拡散板、拡散シート、プリズムシート、反射型偏光シートを取り出し、実施例1〜10、比較例1〜5の光学素子包括体または光学素子積層体を搭載し直し、輝度評価、外観評価、高温下の外観評価、保存試験を行った。以下に、これらの評価方法の詳細を示す。
光学素子包装体または光学素子積層体を装填し、2時間点灯したままエージングした後に評価した。
測定機:コニカミノルタ製CS−1000にて3回測定し平均値を算出し、包括部材により包括する前の光学素子積層体を実装評価機に実装したときの輝度を100%と規格した数値で評価した。
以下に外観評価の基準を示す。
5:正面、斜視60°でも輝度ムラ(輝点含む)なし
4:正面輝度ムラなし/斜視60°極めて僅かな輝度(輝点含む)ムラ
3:正面輝度ムラ極めて僅か/斜視60°輝度(輝点含む)ムラ軽微
2:正面輝度ムラ軽微/斜視60°輝度(輝点含む)ムラあり
1:正面、斜視60°でも輝度ムラ(輝点含む)確認
なお、「3」以上にて実用上問題なしのレベルである。
以下に外観評価の基準を示す。
5:正面、斜視60°でも輝度ムラ(輝点含む)なし
4:正面輝度ムラなし/斜視60°極めて僅かな輝度(輝点含む)ムラ
3:正面輝度ムラ極めて僅か/斜視60°輝度(輝点含む)ムラ軽微
2:正面輝度ムラ軽微/斜視60°輝度ムラ(輝点含む)あり
1:斜視60°でも輝度ムラ(輝点含む)確認
なお、「3」以上にて実用上問題なしのレベルである。
85℃/ドライの環境にて平置き状態にて100時間保存し、外観および平置きでの反り状態を金尺にて計測して評価した。
表2から以下のことが分かる。
光学素子を包括部材により包括していない比較例5では、LCFが支持されておらず、拡散板とCCFL間中にてたわみ、うねりが発生する。
また、支持体の熱膨張に対する相対値が39%と低い比較例4では、包括部材内にて支持体の熱膨張率が大きいので、光学素子包括体にたわみが発生する。その結果、LCD−TVの表示装置での偏光ムラ(黒表示における白抜け)が発生する。この比較例4における光学素子包括体の環境保存にて、全体的にそりが発生している。この反りの発生により液晶表示パネルが加圧されたことが偏光ムラを発生させて、外観不良を生じさせている。
また、正面輝度における影響では、包括部材の屈折率を1.6以下とすることにより、標準構成のDBEFD/Lens/拡散シート/拡散板/LCFに対して、正面輝度を95%に保つことが可能となる。ここで、光学素子包括体を用いることによって、正面輝度が低下するものの、標準光学素子の構成にて正面輝度の低下が抑えられるのは、光学素子包括体としない場合のうねりが発生する場合に光線方向、Lensのうねりにより出射光が散乱されるためと考えられる。
2 光学素子包装体
3 液晶パネル
11 光源
12 反射板
13 導光板
14 ランプリフレクタ
15 反射シート
21 光学素子積層体
22 包括部材
23 支持体
24 光学素子
23a 拡散板
23b 収容部
23c 枠部
23d 保持部
24a 拡散フィルム
24b レンズフィルム
24c 反射型偏光子
Claims (19)
- 1または2以上の光学素子と、
上記1または2以上の光学素子を支持する支持体と、
上記1または2以上の光学素子および上記支持体を包括する包括部材と
を備えた光学素子包括体であって、
上記包括部材のビカット軟化温度が85℃を超え、
上記支持体を包括する少なくとも一面の包括部材の熱膨張率が、上記支持体の熱膨張率に対して85〜160%であることを特徴とする光学素子包括体。 - 上記1または2以上の光学素子と上記支持体とは、積層体をなしていることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記積層体は、
光源から光が入射する入射面と、
上記入射面から入射した光を液晶パネルに向けて出射する出射面と、
上記入射面および上記出射面の間にある端面と
を有し、
上記包括部材の端辺は、上記端面上にて該端面に倣うように重ね合わされて接合されていることを特徴とする請求項2記載の光学素子包括体。 - 上記包括部材は、帯状の形状を有し、
上記帯状の包括部材の端部同士が接合されていることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。 - 上記包括部材は、帯状の形状を有する複数の包括部材を備え、
上記複数の包括部材はそれぞれ、互いに異なる方向から上記積層体を覆っていることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。 - 上記包括部材は、筒状の包括部材であることを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体
- 上記包括部材は、光学素子のほぼ全周囲を覆うことを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体
- 上記包括部材は、接合部の無い筒状を有することを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記包括部材は、接合部の無い筒状と、端部開口部の接合によって作製されていることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記包括部材は熱収縮性の包括部材であることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記包括部材は、少なくとも4面を熱収縮性の包括部材を含むことを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体
- 上記包括部材は、上記光学素子および上記支持体の少なくとも一方とが接合されていることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記包括部材は、少なくとも光の入射側、あるいは出射側の表面の界面屈折率が1.6以下であることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記包括部材は、
上記光源から光が入射する第1の領域と、
上記第1の領域から入射された光を液晶パネルに向けて出射する第2の領域と
を備え、
上記第1の領域および上記第2の領域の少なくとも一方には、構造体または光学機能層が設けられていることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。 - 上記第1の領域および上記第2の領域の少なくとも一方には、光拡散機能層、光集光機能層、反射型偏光機能層、偏光子機能層および光分割機能層の少なくとも1種が設けられていることを特徴とする請求項14記載の光学素子包括体。
- 上記支持体は、拡散板または透明板であることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 上記光学素子の端面または該端面近傍に反射部を備えることを特徴とする請求項1記載の光学素子包括体。
- 光を出射する光源と、
上記光源から出射された光の特性を改善し、液晶パネルに対して出射する光学素子包括体と
を備え、
上記光学素子包括体は、
1または2以上の光学素子と、
上記1または2以上の光学素子を支持する支持体と、
上記1または2以上の光学素子および上記支持体を包括する包括部材と
を備え、
上記包括部材のビカット軟化温度が85℃を超え、
上記支持体を包括する少なくとも一面の包括部材の熱膨張率が、上記支持体の熱膨張率に対して85〜160%であることを特徴とするバックライト。 - 光を出射する光源と、
上記光源から出射された光の特性を改善する光学素子包括体と、
上記光学素子包括体により特性が改善された光に基づき、画像を表示する液晶パネルと
を備え、
上記光学素子包括体は、
1または2以上の光学素子と、
上記1または2以上の光学素子を支持する支持体と、
上記1または2以上の光学素子および上記支持体を包括する包括部材と
を備え、
上記包括部材のビカット軟化温度が85℃を超え、
上記支持体を包括する少なくとも一面の包括部材の熱膨張率が、上記支持体の熱膨張率に対して85〜160%であることを特徴とする液晶表示装置。
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