JP6647761B2 - 上用光拡散シート及びバックライトユニット - Google Patents
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Description
図1の液晶表示装置のバックライトユニットは、プリズムシート4と、このプリズムシート4の表面側に配設される上用光拡散シート5とを備える。当該バックライトユニットは、エッジライト型バックライトユニットであり、端面から入射する光線を表面側に導く導光シート1と、導光シート1の端面に向けて光線を照射する光源2と、導光シート1の表面側に重畳される下用光拡散シート3と、下用光拡散シート3の表面側に配設されるプリズムシート4と、プリズムシート4の表面側に重畳される上用光拡散シート5とを備える。また、当該バックライトユニットは、導光シート1の裏面側に配設される反射シート6をさらに備える。下用光拡散シート3は、裏面側から入射される光線を拡散させつつ法線方向側へ集光させる(集光拡散させる)。プリズムシート4は、裏面側から入射される光線を法線方向側に屈折させる。上用光拡散シート5は、裏面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4のプリズム部の形状等に起因する輝度ムラを抑制すると共に、上用光拡散シート5の表面側に配設される液晶パネル(図示せず)の画素ピッチとの干渉に起因するスパークルの発生を抑制する。反射シート6は、導光シート1の裏面側から出射される光線を表面側に反射させ、再度導光シート1に入射させる。
上用光拡散シート5は、液晶表示装置のバックライトユニットにおけるプリズムシート4の表面側に配設されており、本実施形態では特にプリズムシート4の表面に直接(他のシート等を介さず)重畳されている。上用光拡散シート5は、基材層11と、基材層11の表面側に積層される光拡散層12とを備える。上用光拡散シート5は、基材層11及び基材層11の表面に直接積層される光拡散層12の2層構造体として構成されている。
基材層11は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂を主成分として形成されている。基材層11の主成分としては、特に限定されるものではなく、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、耐候性塩化ビニル等が挙げられる。中でも、透明性に優れ、強度が高いポリエチレンテレフタレートが好ましく、撓み性能が改善されたポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。
光拡散層12は、当該上用光拡散シート5の最表面を構成する。光拡散層12は、樹脂マトリックス13と、樹脂マトリックス13中に分散する樹脂ビーズ14とを有する。光拡散層12は、樹脂ビーズ14を略等密度で分散含有している。樹脂ビーズ14は、樹脂マトリックス13に囲まれている。光拡散層12は、表面に形成される微小な凹凸によって光線を外部拡散させる。
プリズムシート4は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂を主成分として形成されている。プリズムシート4は、基材層15と、基材層15の表面に積層される複数の突条プリズム部16からなる突起列とを有する。突条プリズム部16は、基材層15の表面にストライプ状に積層されている。突条プリズム部16は、裏面が基材層15の表面に接する三角柱状体である。
導光シート1は、光源2から出射される光線を内部に伝搬させつつ、表面から出射するシート状の光学部材である。導光シート1は、断面略楔形状に形成されてもよく、また略平板状に形成されてもよい。導光シート1は、透光性を有する必要があるため透明、特に無色透明の樹脂を主成分として形成される。導光シート1の主成分としては、特に限定されるものではないが、透明性、強度等に優れるポリカーボネートや、透明性、耐擦傷性等に優れるアクリル樹脂等の合成樹脂が挙げられる。中でも、導光シート1の主成分としては、ポリカーボネートが好ましい。ポリカーボネートは、透明性に優れると共に屈折率が高いため、空気層(導光シート1の表面側に配設される下用光拡散シート3との隙間に形成される層及び導光シート1の裏面側に配設される反射シート6との隙間に形成される層)との界面で全反射が起こりやすく、光線を効率的に伝搬することができる。また、ポリカーボネートは、耐熱性を有するため、光源2の発熱による劣化等が生じ難い。
光源2は、照射面が導光シート1の端面に対向(又は当接)するよう配設されている。光源2としては、種々のものを用いることが可能であり、例えば発光ダイオード(LED)を用いることが可能である。具体的には、この光源2として、複数の発光ダイオードが導光シート1の端面に沿って配設されたものを用いることができる。
下用光拡散シート3は、基材層17と、基材層17の表面側に配設される光拡散層18と、基材層17の裏面側に配設されるスティッキング防止層19とを有する。下用光拡散シート3の基材層17は、上述の上用光拡散シート5の基材層11と同様の構成とすることができる。下用光拡散シート3の光拡散層18は、光拡散材とそのバインダーとを有する。
反射シート6としては、ポリエステル等の基材樹脂にフィラーを分散含有させた白色シートや、ポリエステル等から形成されるフィルムの表面に、アルミニウム、銀等の金属を蒸着させることで正反射性が高められた鏡面シート等が挙げられる。
当該上用光拡散シート5は、光拡散層12が樹脂マトリックス13及び樹脂ビーズ14を有しているので、この光拡散層12の表面には樹脂ビーズ14に起因する凹凸が形成される。そのため、当該上用光拡散シート5は、裏面側から入射される光線をこの凹凸によって拡散することで、プリズムシート4の突条プリズム部16の形状等に起因する輝度ムラを抑制することができる。また、当該上用光拡散シート5は、樹脂ビーズ14の体積基準粒度分布におけるモード径、単位面積当たりの密度、及び光拡散層12の平均厚さが上記範囲内とされることで、上記凹凸を微小かつ高密度でランダムに形成することができるので、液晶パネルの画素ピッチとの干渉に起因するスパークルの発生を抑制することができる。
当該上用光拡散シート5の製造方法としては、基材層11を構成するシート体を形成する工程(基材層形成工程)と、このシート体の一方の面側に光拡散層12を積層する工程(光拡散層積層工程)とを備える。
上記基材層形成工程としては、特に限定されないが、例えば溶融した熱可塑性樹脂をTダイから押出成形し、続いてその押出成形体を層長手方向及び層幅方向に延伸してシート体を形成する方法が挙げられる。Tダイを用いた周知の押出成形法としては、例えばポリッシングロール法やチルロール法が挙げられる。また、シート体の延伸方法としては、例えば、チューブラーフィルム二軸延伸法やフラットフィルム二軸延伸法等が挙げられる。
上記光拡散層積層工程は、樹脂マトリックス13及び樹脂ビーズ14を含む塗工液を調製する工程(調製工程)と、上記調製工程で調製した塗工液を上記シート体の一方の面側に塗布する工程(塗布工程)と、上記塗布工程で塗布した塗工液を乾燥及び硬化させる工程(硬化工程)とを備える。上記調製工程では、樹脂マトリックス13の主成分として活性エネルギー線硬化型樹脂を含むと共に、樹脂ビーズ14として上述の第1ビーズ及び第2ビーズが混合されたものを含む塗工液を調製することが好ましい。当該上用光拡散シートの製造方法は、樹脂マトリックス13の主成分として活性エネルギー線硬化型樹脂を用いることで、上記塗布工程で塗工液を塗布した後、上記硬化工程で例えば紫外線を照射することでこの活性エネルギー線硬化型樹脂を比較的素早く硬化させ易い。そのため、樹脂ビーズ14がシート体の一方の面から離間した状態でこの活性エネルギー線硬化型樹脂を硬化させることで、樹脂ビーズ14をシート体の一方の面から離間した状態で固定し易い。また、当該上用光拡散シートの製造方法は、上記調製工程で、樹脂ビーズ14として第1ビーズ及び第2ビーズが混合された塗工液を調製することによって、光拡散層12中に比較的粒子径の小さい樹脂ビーズを多く含ませることができ、この粒子径の小さい樹脂ビーズによって液晶パネルの画素ピッチとの干渉に起因するスパークルの発生を抑制しつつ、粒子径の大きい樹脂ビーズによって液晶パネルとのスティッキングを防止し易い。
図3の上用光拡散シート25は、図1の上用光拡散シート5に代えて図1のバックライトユニットに用いられる。上用光拡散シート25は、裏面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の突条プリズム部の形状等に起因する輝度ムラを抑制すると共に、上用光拡散シート25の表面側に配設される液晶パネル(図示せず)の画素ピッチとの干渉に起因するスパークルの発生を抑制する。上用光拡散シート25は、基材層11と、基材層11の表面側に積層される光拡散層12と、基材層11の裏面側に積層されるスティッキング防止層26とを備える。上用光拡散シート25は、基材層11、基材層11の表面に直接積層される光拡散層12及び基材層11の裏面に直接積層されるスティッキング防止層26の3層構造体として構成されている。上用光拡散シート25の基材層11及び光拡散層12は、図1の上用光拡散シート5と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
スティッキング防止層26は、当該上用光拡散シート25の最裏面を構成する。スティッキング防止層26は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂を主成分として形成されている。スティッキング防止層26は裏面が平坦で厚さが略均一なフィルム状に構成されている。スティッキング防止層26は、当該上用光拡散シート25の裏面側に配設されるプリズムシートの突条プリズム部の頂部と部分的に当接するよう構成されており、これによりプリズムシートとのスティッキングを防止する。スティッキング防止層26の主成分としては、例えばポリカーボネート、アクリル樹脂、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、ポリスチレン、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体、ポリオレフィン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、当該上用光拡散シート25の裏面の強度を高め、この裏面の傷付きを防止し易いアクリル樹脂が好ましい。
当該上用光拡散シート25の製造方法としては、基材層11を構成するシート体を形成する工程(基材層形成工程)と、このシート体の一方の面側に光拡散層12を積層する工程(光拡散層積層工程)と、基材層11を構成するシート体の他方の面側にスティッキング防止層26を積層する工程(スティッキング防止層積層工程)とを備える。
上記スティッキング防止層積層工程としては、例えば共押出法によって基材層11を構成するシート体と同時にスティッキング防止層26を形成する方法や、上記シート体の他方の面側への塗工によってスティッキング防止層26を積層する方法が挙げられる。
当該上用光拡散シート25は、基材層11の裏面側にスティッキング防止層26が積層されているので、プリズムシートの突条プリズム部の形状等に起因する輝度ムラを抑制すると共に、液晶パネルの画素ピッチとの干渉に起因するスパークルの発生を抑制することができることに加え、プリズムシートとのスティッキング防止性及び当該上用光拡散シート25の裏面の傷付き防止性を高めることができる。
図4の液晶表示モジュールは、端面から入射する光線を表面側に導く導光シート1と、導光シート1の端面に向けて光線を照射する光源2と、導光シート1の表面側に重畳される下用光拡散シート3と、下用光拡散シート3の表面側に配設されるプリズムシート4と、プリズムシート4の表面側に重畳される上用光拡散シート5と、導光シート1の裏面側に配設される反射シート6と、上用光拡散シート5の表面側に重畳される液晶パネル31とを備える。つまり、当該液晶表示モジュールは、図1の当該バックライトユニットにおける上用光拡散シート5の表面側に液晶パネル31が配設された構成を有する。
液晶パネル31は、上用光拡散シート5の表面に直接(他のシート等を介さず)配設されている。液晶パネル31は、略平行にかつ所定間隔を開けて配設される表面側偏光板32及び裏面側偏光板33と、その間に配設される液晶セル34とを有する。表面側偏光板32及び裏面側偏光板33は、例えばヨウ素系偏光子、染料系偏光子、ポリエン系偏光子等の偏光子及びその両側に配設される一対の透明保護フィルムから構成される。表面側偏光板32及び裏面側偏光板33の透過軸方向は直交している。
当該液晶表示モジュールは、当該上用光拡散シート5を備えるので、プリズムシート4の突条プリズム部16の形状等に起因する輝度ムラを抑制することができる。また、当該液晶表示モジュールは、液晶パネル31の裏面側に当該上用光拡散シート5が配設されているので、当該上用光拡散シート5の光拡散層12表面に形成される凹凸と液晶パネル31の画素ピッチとの干渉に起因するスパークルの発生を抑制することができる。
なお、本発明に係る上用光拡散シート及びバックライトユニットは、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば当該バックライトユニットは、導光シートの表面側に、当該上用光拡散シート、プリズムシート及び下用光拡散シート以外の他の光学シートを備えていてもよい。また、当該バックライトユニットは、必ずしもエッジライト型バックライトユニットである必要はなく、例えば下用光拡散シートの裏面側に拡散板及び光源が配設された直下型バックライトユニットであってもよい。
ポリエチレンテレフタレートを主成分とする平均厚さ75μmの基材層の表面に、紫外線硬化型樹脂を主成分とする樹脂マトリックス中に樹脂ビーズが分散した光拡散層を積層して実施例1の上用光拡散シートを製造した。この樹脂ビーズとしては、平均粒子径の大きい第1ビーズ及び第1ビーズよりも平均粒子径の小さい第2ビーズを2:1(質量比)の割合で混合したものを用いた。また、この光拡散層の積層量は2.5g/m2、光拡散層における樹脂マトリックスの含有率は66.61質量%であり、この光拡散層の平均厚さは3.5μmであった。なお、図6は実施例1の上用光拡散シートの部分拡大断面写真である。
光拡散層における樹脂マトリックスの含有量を52.57質量%とした以外は実施例1と同様にして実施例2の上用光拡散シートを製造した。この光拡散層の平均厚さは3.7μmであった。
実施例1の基材層と同様の基材層の表面に、紫外線硬化型樹脂を主成分とする樹脂マトリックス中に平均粒子径3μmのアクリル樹脂ビーズが分散した光拡散層を積層して実施例3の上用光拡散シートを製造した。この光拡散層の積層量は3g/m2、光拡散層における樹脂マトリックスの含有率は68.00質量%、光拡散層の平均厚さは3.2μmであった。
実施例1の基材層と同様の基材層の表面に、紫外線硬化型樹脂を主成分とする樹脂マトリックス中に平均粒子径8μmのアクリル樹脂ビーズが分散した光拡散層を積層して比較例1の上用光拡散シートを製造した。この光拡散層の積層量は4g/m2、光拡散層における樹脂マトリックスの含有率は71.40質量%であり、光拡散層の平均厚さは4.5μmであった。
実施例1の基材層と同様の基材層の表面に、紫外線硬化型樹脂を主成分とする樹脂マトリックス中に平均粒子径7μmのアクリル樹脂ビーズが分散した光拡散層を積層して比較例2の上用光拡散シートを製造した。この光拡散層の積層量は4.1g/m2、光拡散層における樹脂マトリックスの含有率は69.90質量%、光拡散層の平均厚さは4.5μmであった。
光拡散層中の樹脂ビーズの体積基準粒度分布におけるモード径を、株式会社堀場製作所製の「Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA−950」を用いて測定した。この測定結果を表1に示す。
株式会社キーエンス製のレーザー顕微鏡「VK−X100シリーズ」を用い、光拡散層の表面側からレーザー光を照射し、光拡散層の表面に形成される微小な凹凸の凸部から凹部までの表面形状をスキャニングして得られる任意の10箇所のレーザー画像を測定した。各箇所における樹脂ビーズの単位面積当たりの密度(個/mm2)を測定し、これらの値を平均することで光拡散層における樹脂ビーズの単位面積当たりの密度を求めた。この測定結果を表1に示す。
樹脂ビーズの体積基準粒度分布における変動係数を、株式会社堀場製作所製の「Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA−950」を用い、樹脂ビーズの解析散乱光から樹脂ビーズの体積分布を測定し、算術標準偏差を平均値で割ることで測定した。この測定結果を表1に示す。
光拡散層中の樹脂ビーズの体積基準粒度分布における粒度幅を、株式会社堀場製作所製の「Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA−950」を用いて測定した。この測定結果を表1に示す。
径が小さい方から累積した光拡散層中の樹脂ビーズの体積基準粒度分布による平均粒子径D50及び粒子径D70を株式会社堀場製作所製の「Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA−950」を用いて測定した。この測定結果を表1に示す。
光拡散層表面の算術平均粗さRa及び粗さ曲線要素の平均長さRSmを、JIS−B0601:2001に準じ、カットオフλc2.5mm、評価長さ12.5mmで測定した。この測定結果を表1に示す。
光拡散層表面の十点平均粗さRzを、JIS−B0601:1994に準じ、カットオフλc2.5mm、評価長さ12.5mmで測定した。この測定結果を表1に示す。
上用光拡散シートのヘイズ値を、スガ試験機株式会社製の「HZ−2」を用い、JIS−K7361:2000に準じて測定した。この測定結果を表1に示す。
実施例1〜3及び比較例1,2の上用光拡散シートを液晶表示装置のエッジライト型バックライトユニットのプリズムシート及び液晶パネルの間に組み込み、スパークルの有無を目視にて確認し、以下の基準によって評価した。この評価結果を表2に示す。
A スパークルが全く視認されない。
B 注視するとスパークルが視認できるが、通常の目視によってはスパークルは確認できない。
C 通常の目視によってスパークルが視認される。
実施例1〜3及び比較例1,2の上用光拡散シートを液晶表示装置のエッジライト型バックライトユニットのプリズムシート及び液晶パネルの間に組み込み、プリズム形状に基づく輝度ムラの有無を目視にて確認し、以下の基準によって評価した。この評価結果を表2に示す。
A プリズム形状に基づく輝度ムラは全く視認されない。
B プリズム形状に基づく輝度ムラが視認される。
実施例1〜3及び比較例1,2の上用光拡散シートを22.10cm×12.45cmの矩形状に打ち抜き加工し、それぞれ500枚のサンプルを製造した。これらのサンプルについて0.15mm以上の傷の有無を確認し、以下の基準で評価した。この評価結果を表2に示す。
A 0.15mm以上の傷を有するサンプルの割合が2%未満である。
B 0.15mm以上の傷を有するサンプルの割合が2%以上7%未満である。
C 0.15mm以上の傷を有するサンプルの割合が11%超である。
表2に示すように、実施例1〜3の上用光拡散シートは、樹脂ビーズの体積基準粒度分布におけるモード径、単位面積当たりの密度及び光拡散層の平均厚さが上記値であることによって、液晶パネルの画素ピッチとの干渉に起因するスパークル及びプリズム形状に基づく輝度ムラが共に抑制できることが分かった。さらに、実施例2の上用光拡散シートは、実施例1の上用光拡散シートの光拡散層より微小かつ高密度な凹凸が表面に形成されており、スパークルの発生がより的確に抑制できることが分かった。また、実施例3の上用光拡散シートは、スパークルの発生を的確に抑制できる反面、光拡散層表面の凹凸の微細化が促進されることで表面が傷付きやすく、取扱性が低下することが分かった。これに対し、比較例1,2の上用光拡散シートは、光拡散層表面の凹凸が粗雑であり、スパークルの発生が抑制できないことが分かった。
2 光源
3 下用光拡散シート
4 プリズムシート
5 上用光拡散シート
6 反射シート
11 基材層
12 光拡散層
13 樹脂マトリックス
14 樹脂ビーズ
15 基材層
16 突条プリズム部
17 基材層
18 光拡散層
19 スティッキング防止層
25 上用光拡散シート
26 スティッキング防止層
31 液晶パネル
32 表面側偏光板
33 裏面側偏光板
34 液晶セル
101 エッジライト型バックライトユニット
102 光源
103 導光板
104 光学シート
105 反射シート
106 下用光拡散シート
107 プリズムシート
108 上用光拡散シート
Claims (7)
- 液晶表示装置のバックライトユニットにおけるプリズムシートの表面側に配設される上用光拡散シートであって、
基材層と、この基材層の表面側に積層される光拡散層とを備え、
この光拡散層が、樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する樹脂ビーズとを有し、
この樹脂ビーズの体積基準粒度分布におけるモード径が2.5μm以上5.5μm以下、単位面積当たりの密度が9000個/mm2以上24000個/mm2以下であり、
上記光拡散層の平均厚さが2μm以上9μm以下であり、
上記樹脂ビーズの体積基準粒度分布による平均粒子径D50が4μm以上5.7μm以下であり、
上記樹脂ビーズの体積基準粒度分布における粒度幅が13μm以上20μm以下であることを特徴とする上用光拡散シート。 - 上記樹脂ビーズの体積基準粒度分布における粒子径の変動係数が42%以下である請求項1に記載の上用光拡散シート。
- 上記光拡散層の表面の算術平均粗さRaが0.3μm以上1μm以下である請求項1又は請求項2に記載の上用光拡散シート。
- 上記光拡散層の表面の十点平均粗さRzが1.5μm以上4.5μm以下、粗さ曲線要素の平均長さRSmが30μm以上100μm以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の上用光拡散シート。
- 上記光拡散層における50%以上の樹脂ビーズが基材層表面と離間している請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の上用光拡散シート。
- 端面から入射する光線を表面側に導く導光シートと、
上記導光シートの端面に向けて光線を照射する光源と、
上記導光シートの表面側に重畳される下用光拡散シートと、
上記下用光拡散シートの表面側に配設されるプリズムシートと、
上記プリズムシートの表面側に重畳される上用光拡散シートと
を備える液晶表示装置のバックライトユニットであって、
上記上用光拡散シートとして請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の上用光拡散シートを用いることを特徴とする液晶表示装置のバックライトユニット。 - 上記プリズムシートの稜線の平均ピッチに対する上記樹脂ビーズの平均粒子径D50の比が0.06以上0.25以下である請求項6に記載のバックライトユニット。
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