JP4638061B2

JP4638061B2 - 光学シート、この光学シートの製造方法及びこの光学シートを用いたバックライトユニット

Info

Publication number: JP4638061B2
Application number: JP2001011057A
Authority: JP
Inventors: 倫高本多
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: JP2002214407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートやプリズムシート等の光学シート、この光学シートの製造方法及びこの光学シートを用いたバックライトユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にバックライトユニットが装備されている。かかるバックライトユニット２０は、一般的には図２（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ２１と、ランプ２１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板２２と、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２３と、光拡散シート２３の表面側に配設されるプリズムシート２４とを備えている。かかる光拡散シート２３やプリズムシート２４が上記光学シートに該当する。
【０００３】
このバックライトユニット２０の機能を説明すると、まず、ランプ２１より導光板２２に入射した光線は、導光板２２裏面の反射ドット又は反射シート（図示されず）及び各側面で反射され、導光板２２表面から出射される。導光板２２から出射した光線は光拡散シート２３に入射し、拡散され、光拡散シート２３表面より出射される。その後、光拡散シート２３から出射された光線は、プリズムシート２４に入射し、プリズムシート２４の表面に形成されたプリズム部２４ａによって、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。このように、ランプ２１から出射された光線が、光拡散シート２３によって拡散され、またプリズムシート２４によって略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。
【０００４】
また図示していないが、上述のプリズムシート２４の集光特性を考慮し、プリズムシート２４の表面側にさらに光拡散シートやプリズムシートを配設するバックライトユニットもある。
【０００５】
ところで、上述のバックライトユニット２０は、構造上どうしてもランプ２１側の輝度が大きくなり過ぎるため、ランプ２１に沿う外縁部やそれに対向する外縁部などの帯域に輝線（輝度が周囲より大きい線状の部分）が発生する。そのため、光拡散シート２３のシート面のうち上記輝線が現れる帯域（輝線発生帯域）には、白、黒、グレー等の顔料を含む印刷インクを用いたスクリーン印刷等の印刷により、光線の透過を低減する輝線防止層２５が積層され、全面にほぼ均一な輝度を確保するようにしている。
【０００６】
なお、上記バックライトユニット２０はいわゆるエッジライト型のものであるが、それ以外の形式、例えば直下型のバックライトユニットでもランプの位置等の要因で輝線が発生する場合がある。また、上記輝線防止層２５は、光拡散シート２３の他、プリズムシート２４等の光学シートに施される場合もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の輝線防止層２５は、図２（ｂ）に示すように、いわゆるベタ塗り域２６と、輝線防止層２５の境界をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション域２７とが形成されており、そのドットパターンを構成するドット２８の形状は従来からグラデーションさせ易い円形が採用されている。
【０００８】
このように円形のドット２８の場合、いくら密に配設しても所定の隙間が形成されるので、ベタ塗り域２６とグラデーション域２７との境界が明確になり、その結果、その境界線が視認され、バックライトユニット２０に輝度ムラが生じるおそれがある。
【０００９】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、液晶画面からの視認性が低い輝線防止層を有する光学シート、この光学シートの製造方法及びこの光学シートを用いて輝度ムラの発生を防止できるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた発明は、輝線の発生を防止する輝線防止層がシート面の輝線発生帯域に積層された光学シートであって、この輝線防止層には、輝線防止層が積層された領域と輝線防止層が積層されていない領域との境界線をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション域が形成されており、そのドットパターンを構成する各ドットが同一サイズの略方形であり、かつ、ドットパターンがランダムパターンであり、上記グラデーション域のドット配設が、輝線防止層が積層された領域から輝線防止層が積層されていない領域に向かってドット数が徐々に減少していくように構成されたパターンであることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、「光学シート」とは、拡散、集光、屈折などの光学的諸機能を有するシートを意味し、具体的には、光拡散シート、プリズムシート等が該当する。また「輝線発生帯域」とは、バックライトユニットにおいて、本発明の輝線防止層が積層されていない場合に輝線が発生する帯域を意味する。さらに「その境界線」とは、光学シートにおいて、輝線防止層が積層された領域と輝線防止層が積層されていない領域との境界線を意味する。
【００１２】
当該光学シートによれば、輝線防止層のグラデーション域を構成するドットパターンの各ドットが略方形であることから、各ドットを密に配設すると隣接する各ドット間及びドットとべた塗り域との間の隙間を無くすことができる。そのため、輝線防止層のグラデーション域とベタ塗り域との明確な境界を消滅させることができる。
【００１３】
従って、ランプから発せられる光線を表面側に導くバックライトユニットにおいて、当該光学シートを用いると、輝線防止層の視認性を格段に低減でき、輝度ムラがなく、品質を高めることができる。
【００１４】
上記ドットパターンの各ドットの形状としては略正方形が好ましい。かかる略正方形のドットによれば、滑らかなグラデーションとするドットパターンの設計が容易である。
【００１５】
また、上記ドットパターンの各ドットは同一サイズが好ましい。このように各ドットを同一サイズとし、配設密度を漸進的に変化させたドットパターンとすると、グラデーションをつけるドットパターンの設計が容易であり、輝線防止層の視認性をより低減させることができる。
【００１６】
さらに、上記ドットパターンとしてはランダムパターンが好ましい。ランダムパターンとすることで、ドットパターンが液晶表示画面で視認されることや輝線防止層の境界部分が線状に現れることを防止する作用を格段に高めることができる。
【００１７】
また、上記ドットパターンの各ドットの一辺の長さとしては５０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましい。略方形のドットの一辺の長さを上記範囲とすることで、スクリーン印刷等によって輝線防止層の形成が可能であり、かつ、ドットの視認を防止することができる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、光学的機能層を形成する第１工程と、シート面の輝線発生帯域にスクリーン印刷により輝線防止層を積層する第２工程とを含む光学シートの製造方法であって、この第２工程のスクリーン印刷に用いるスクリーン版に輝線防止層の境界線をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション印刷域が設けられており、そのドットパターンを構成する各ドットが同一サイズの略方形であり、かつ、ドットパターンがランダムパターンであり、上記グラデーション印刷域のドット配設が、輝線防止層が積層された領域から輝線防止層が積層されていない領域に向かってドット数が徐々に減少していくように構成されたパターンであることを特徴とする。
【００１９】
当該光学シートの製造方法によれば、スクリーン印刷により輝線防止層を積層する工程において、スクリーン印刷に用いるスクリーン版のグラデーション印刷域を構成するドットパターンの各ドットを略方形とすることで、上記本発明の光学シートを容易かつ確実に製造することができる。
【００２０】
また、上記本発明の光学シートと同様の理由から、（ａ）上記ドットパターンの各ドットの形状は略正方形が好ましく、（ｂ）上記ドットパターンの各ドットは同一サイズが好ましく、（ｃ）上記ドットパターンとしてはランダムパターンが好ましく、（ｄ）上記ドットパターンの各ドットの一辺の長さとしては５０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図で、図１（ｂ）は（ａ）の光学シートの模式的裏面図である。
【００２２】
図１の光学シート１は、基材層２と、この基材層２の表面に積層された光学的機能層３と、基材層２の裏面の一部に積層された輝線防止層４とから構成されている。なお、バインダー中にビーズが分散したスティッキング防止層が基材層２の裏面に積層された光学シート１の場合、このスティッキング防止層の裏面に輝線防止層４が積層される。
【００２３】
基材層２は、例えば、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、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニルなどの合成樹脂から形成されている。基材層２は光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。基材層２の厚みは特には限定されないが、例えば５０μｍ以上２５０μｍ以下とされる。基材層２の厚みが上記範囲未満であると、光学的機能層３を形成する樹脂組成物を塗工した際にカールが発生しやすくなってしまうことがある。逆に、基材層２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。
【００２４】
光学的機能層３は、透過光線に対して拡散、集光、法線方向側への屈折等の所定の光学的機能を奏するものであり、例えば、バインダー中にビーズが分散したいわゆるビーズ塗工タイプ、プリズム部が多条に形成されたプリズムタイプ、エンボスタイプなどがある。なお、図では基材層２と光学的機能層３とを別の層としているがこれらの２層が一体に成形されている場合もある。
【００２５】
輝線防止層４は、図１（ｂ）に示すように、基材層２の裏面のうち輝線が発生する帯域、例えばランプ側の外縁部等に積層されている。この輝線防止層４によって光線透過率が低減され、輝線の発生が防止される。なお、この輝線防止層４は、後述するようにスクリーン印刷によって形成される。
【００２６】
輝線防止層４を構成する印刷インクの材料としては、スクリーン印刷に使用可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、蒸発乾燥型インク、酸化重合型インク、加熱硬化型インク、２液反応型インク、紫外線硬化型インク等が挙げられる。中でも、グラデーション印刷に適している紫外線硬化型インクが好ましい。
【００２７】
また、上記印刷インクとしては、（ａ）白、黒、グレー等の不透明インクを用い、遮光により輝線の発生を防止するタイプ、（ｂ）顔料を混合した透明（有色透明、半透明等を含む）インクを用い、顔料による拡散、遮光等により光線の透過率を制御することで輝線の発生を防止するタイプ、（ｃ）ビーズ等の光拡散剤を分散した透明インクを用い、この光拡散剤による拡散機能により輝線の発生を防止するタイプなどが挙げられる。中でも、光線透過率をあまり低下させず、かつ、バックライトユニット画面における輝線防止層４の視認性が低い上記（ｂ）及び（ｃ）のタイプが好ましい。
【００２８】
上記（ｂ）のタイプの印刷インクに混合する顔料としては青系統の顔料が好ましい。光拡散効果による輝線防止層４はバックライト上では黄色く見える傾向があるが、上述のように青系統の顔料により、その黄色味を消すことができる。また、上記青系統の顔料の含有質量としては、印刷インク１００部に対して、０．０５部以上１．０部以下が好ましい。これは、当該青系統の顔料の含有質量が上記範囲より小さいと、上記黄色く見えるのを消す効果が小さく、逆に、上記範囲を超えると、青色が濃すぎて、輝線防止層４の内方側の縁（境界部分）が暗く線状に発現してしまうことからである。
【００２９】
上記（ｃ）のタイプの印刷インクに分散する光拡散剤は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができ、有機フィラーとしては、アクリル、アクリロニトリル、無黄変ウレタン、スチレンなどを用いることができる。中でも、印刷インクによる膨潤性が低い無機フィラーが好ましく、有機フィラーの中ではウレタン系フィラーが好ましい。上記光拡散剤の形状は、特に限定されるものではなく、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、光拡散性を考慮するとビーズが好ましい。また光拡散剤の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下が特に好ましい。これは、光拡散剤の粒径が上記範囲未満であると、光拡散効果が不十分となってしまい、逆に、上記範囲を越えると、輝線防止層４を形成が困難となってしまうことからである。当該光拡散剤の配合量は、印刷インクのポリマー分１００部に対して１０部以上８０部以下が好ましく、２０部以上６０部以下が特に好ましい。これは、当該配合量が上記範囲未満であると、輝線防止効果が不十分となってしまい、逆に、当該配合量が上記範囲を越えると、輝線防止層４の形成が困難となってしまうことからである。
【００３０】
輝線防止層４は、ベタ塗り域５と、輝線防止層４の境界をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション域６とからなる。このグラデーション域６は、略正方形かつ同一サイズの複数のドット７から構成されており、このドット７の配設パターンは、配設密度を縁部側から内方に漸進的に小さくし、グラデーションを形成するよう構成されている。そのため、輝線防止層４の境界線をぼかすことができ、輝線防止層４の液晶画面からの視認性を低減させることができる。また、ドット７が略正方形であるため、隣接する各ドット７間やべた塗り域５とそれに隣接するドット７との間に隙間が形成されないため、ベタ塗り域５とグラデーション域６との境界域の連続性がスムーズになり、べた塗り域５とグラデーション域６との境界線の視認性が格段に低減される。さらに、ドット７が略正方形でかつ同一サイズとされているため、グラデーション域６のグラデーションドットパターンの設計が容易になる。なお、べた塗り域５とグラデーション域６との境界に輝線防止層４におけるドットパターンは、ランダムパターンに形成するとよく、規則的なドットパターンの場合よりも輝線防止層４の境界線をぼかす効果が大きくなる。
【００３１】
ドット７の一辺の長さとしては、５０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以上１００μｍ以下が特に好ましい。これは、ドット７の径が上記範囲より小さいと、グラデーション印刷が技術的に困難になり、逆に、上記範囲を超えると、ドット７が液晶画面から見えてしまい、さらに輝線防止層４の内方側の縁（境界部分）が暗く線状に発現してしまうことからである。
【００３２】
次に、当該光学シート１の製造方法を説明する。当該光学シート１の製造方法としては、光学的機能層３を形成する第１工程と、シート面の輝線発生帯域にスクリーン印刷により輝線防止層４を積層する第２工程とを有する。
【００３３】
第１工程は、光学的機能層３によって異なり、例えば、（ａ）光学的機能層３がバインダー中にビーズが分散した構造のいわゆるビーズ塗工タイプの光拡散層の場合、バインダー中にビーズを混合した樹脂組成物を基材層２表面に塗工する工程であり、（ｂ）光学的機能層３が表面に微細なエンボス（凹部）を有する光拡散層の場合、エンボス加工工程であり、（ｃ）光学的機能層３が表面に凸条のプリズム部をストライプ状に有する屈折層の場合、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を積層する工程や形成型によってプリズム部を型押しする工程などが該当する。
【００３４】
第２工程は、上記印刷インクを用いたスクリーン印刷によって基材層２裏面の輝線発生帯域に輝線防止層４を積層する工程であって、一般的なスクリーン印刷の手法が採用され、具体的には、スクリーン版を作製する製版工程と、このスクリーン版を用いた印刷工程とを有する。この製版工程は、スクリーンメッシュの紗張り、紗の前処理、感光液の塗工、乾燥、ポジフィルムによる露光、現像、乾燥、仕上げなどの各工程からなる。一方、製版工程は、印刷機へのスクリーン版の取付け、印刷機の印刷テーブルへの光学シート１（輝線防止層４のない状態）の設置、印刷インクの供給、スキージングなどの工程からなる。この製版工程で用いるポジフィルムとしては、上記輝線防止層４におけるべた塗り域５及びグラデーション域６と同様の平面形状の模様（遮光部）を有し、グラデーション域６に相当する模様が略正方形のドットから形成されている。そのため、当該製版工程で作製されたスクリーン版は、べた塗り印刷域と、輝線防止層４の境界線をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション印刷域とが設けられており、そのドットパターンの各ドットが略方形とされている。上記スクリーン版のべた塗り印刷域によって輝線防止層４のべた塗り域５が印刷され、グラデーション印刷域によって輝線防止層４のグラデーション域６が印刷される。
【００３５】
上記製造方法によれば、べた塗り域５とグラデーション域６との境界がぼかされ視認性が格段に低い輝線防止層４が積層された光学シート１を製造することができる。
【００３６】
当該光学シート１が組み込まれたバックライトユニットは、光学シート１の輝線防止層４により輝線の発生が防止でき、さらに輝線防止層４の格段に小さい視認性により輝度ムラを防止でき、品質を高めることができる。
【００３７】
なお、本発明の光学シート、この光学シートの製造方法及びこの光学シートを用いたバックライトユニットは、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、輝線防止層の積層方法としては、適切な位置への部分的な印刷や精密なグラデーション印刷ができるスクリーン印刷が好適であるが、上述のように位置及び形状が精密に制御できればスクリーン印刷以外の方法でも可能である。また、輝線防止層のグラデーション域を構成するドットの形状は略正方形に限定されず、方形であれば上記と同様の作用を奏することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学シート及びその製造方法によれば、輝線防止層によって輝線の発生を防止でき、かつ、その輝線防止層におけるべた塗り域とグラデーション域とのスムーズな境界部によって輝線防止層の視認性を格段に低減することができる。従って、本発明の光学シートを用いたバックライトユニットは、輝度ムラの発生を防止でき、品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図及び模式的底面図である。
【図２】（ａ）は一般的なバックライトユニットを示す模式的斜視図で、（ｂ）は従来の光学シートの輝線防止層を示す模式的底面図である。
【符号の説明】
１光学シート
２基材層
３光学的機能層
４輝線防止層
５べた塗り域
６グラデーション域
７ドット

Claims

輝線の発生を防止する輝線防止層がシート面の輝線発生帯域に積層された光学シートであって、
この輝線防止層には、輝線防止層が積層された領域と輝線防止層が積層されていない領域との境界線をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション域が形成されており、
そのドットパターンを構成する各ドットが同一サイズの略方形であり、かつ、ドットパターンが、
ランダムパターンであり、
上記グラデーション域のドット配設が、輝線防止層が積層された領域から輝線防止層が積層されていない領域に向かってドット数が徐々に減少していくように構成されたパターンであることを特徴とする光学シート。
上記ドットパターンの各ドットが略正方形である請求項１に記載の光学シート。
上記ドットパターンの各ドットの一辺が５０μｍ以上１５０μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の光学シート。
光学的機能層を形成する第１工程と、
シート面の輝線発生帯域にスクリーン印刷により輝線防止層を積層する第２工程とを含む光学シートの製造方法であって、
この第２工程のスクリーン印刷に用いるスクリーン版に輝線防止層が積層された領域と輝線防止層が積層されていない領域との境界線をぼかすようドットパターンを漸進的に変化させたグラデーション印刷域が設けられており、
そのドットパターンを構成する各ドットが同一サイズの略方形であり、かつ、ドットパターンがランダムパターンであり、
上記グラデーション印刷域のドット配設が、輝線防止層が積層された領域から輝線防止層が積層されていない領域に向かってドット数が徐々に減少していくように構成されたパターンであることを特徴とする光学シートの製造方法。
上記ドットパターンの各ドットが略正方形である請求項４に記載の光学シートの製造方法。
上記ドットパターンの各ドットの一辺が５０μｍ以上１５０μｍ以下である請求項４又は請求項５に記載の光学シートの製造方法。
ランプから発せられる光線を表面側に導くバックライトユニットであって、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学シートを備えた液晶表示装置用のバックライトユニット。