JP6700689B2 - 導光シート、バックライトユニット、液晶表示装置及びバックライトユニット用導光シートの製造方法 - Google Patents
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Description
<液晶表示装置>
図1の液晶表示装置1は、携帯型端末として構成されている。当該液晶表示装置1は、操作部2と、この操作部2に回動可能(開閉可能)に連結された液晶表示部3とを有する。当該液晶表示装置1は、液晶表示装置1の構成部分を全体的に収容する筐体(ケーシング)の厚み(液晶表示部3の閉塞時の最厚部)が21mm以下であり、超薄型のラップトップコンピュータである(以下「超薄型コンピュータ1」ということがある)。
図2のバックライトユニット11は、超薄型コンピュータ1の液晶表示部3に備えられる。バックライトユニット11は、導光シート12と、導光シート12の入射端面に光を照射する光源13と、導光シート12の裏面側に配設される反射シート14と、導光シート12の表面側に配設される光学シート15とを備えるエッジライト型のバックライトユニットとして構成されている。
導光シート12は、光源13の照射面と対向(又は当接)して配設される入射端面を有する。導光シート12は、上記入射端面から入射される光線を表面側に略均一に出射する。導光シート12は、光源13から照射される光線を入射可能な入射端面を有する板状(非楔形状)の導光層16と、導光層16の少なくとも入射端面と対向する端面を被覆し、上記入射端面から入射され導光された光線を導光層16に反射する反射部17とを備える。導光シート12は、全体として板状に形成されている。また、導光シート12は、平面視略方形状に形成されている。導光シート12は、可撓性を有する。導光シート12は、可撓性を有することによって、裏面側に配設される反射シート14の傷付きを抑制することができる。
導光層16は、裏面に、表面側に陥没する複数の凹部18を有している。また、導光層16は、裏面にスティッキング防止部を有している。具体的には、導光層16は、上記スティッキング防止部として、複数の凹部18の周囲に存在し、裏面側に突出する複数の隆起部19を有している。隆起部19は、凹部18に隣接して設けられ、隆起部19の内側面は凹部18の形成面と連続している。導光層16の裏面は、当該導光シート12の最裏面を構成している。導光層16は合成樹脂を主成分とする単層体として構成されている。
反射部17は、導光層16の上記入射端面以外の全ての端面を被覆している。特に、反射部17は、導光層16の上記入射端面以外の端面の全領域を被覆している。一方、反射部17は、導光層16の上記入射端面は被覆していない。当該導光シート12は、このように反射部17が導光層16の上記入射端面以外の全ての端面を被覆していることによって、導光層16内を導光した光線が上記入射端面以外の端面から出射するのを防止しつつ、反射部17で反射された光線を導光層16の表面から出射させ易い。これにより、当該導光シート17は、光の利用効率を高めつつ、表面から出射する光線の面均一性を高めることができる。
光源13は、照射面が導光層16入射端面に対向(又は当接)するよう配設されている。光源13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)を用いることができる。具体的には、この光源13として、複数の発光ダイオードが導光層16の入射端面に沿って配設されたものを用いることができる。
反射シート14は、当該導光シート12の裏面に形成される複数の隆起部19と当接するように当該導光シート12の裏面側に配設される。反射シート14は、当該導光シート12の裏面側から出射された光線を表面側に反射させる。反射シート14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。
光学シート15は、裏面側から入射した光線に対する拡散、屈折等の光学的機能を有する。光学シート15としては、例えば光拡散機能を有する光拡散シートや、法線方向側への屈折機能を有するプリズムシート等が挙げられる。
当該導光シートの製造方法は、導光層形成工程と、凹み形成工程と、マスキング層積層工程と、反射部被覆工程と、マスキング層剥離工程とを備える。
上記導光層形成工程では、一方の面に、他方の面側に陥没する複数の凹部と、この複数の凹部の周囲に存在し、一方の面側に突出する複数の隆起部とを有する板状の導光層16を形成する。
(a)複数の凹部及びこの凹部の周囲に存在する複数の隆起部の反転形状を有する成形型に溶融状態の導光層形成材料を注入する射出成形法、
(b)導光層形成材料からなるシート体を再加熱して上記反転形状を有する成形型と金属板又はロールとの間に挟んでプレスして形状を転写する方法、
(c)溶融状態の導光層形成材料をTダイに供給してこの形成材料を押出機及びTダイから押し出すことでシート体を成形したうえ、このシート体を上記反転形状を有する成形型と金属板又はロールとの間に挟んでプレスして形状を転写する押出成形法を用いる方法、
(d)導光層形成材料を溶媒に溶融させ流動性を持たせた溶液(ドープ)を上記反転形状を有する成形型に流し込んだうえ、溶媒を蒸発させるキャスト法(溶液流延法)、
(e)上記反転形状を有する成形型に未硬化の活性エネルギー線硬化型樹脂を充填し、紫外線等の活性エネルギー線を照射する方法、
(f)複数の凹部の反転形状のみを有する成形型を用い、上記(a)〜(e)と同様の方法によってこの複数の凹部をシート体の一方の面に形成したうえ、このシート体の一方の面の複数の凹部の周囲にフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて複数の隆起部を形成する方法、
(g)導光層形成材料からなるシート体の一方の面への超硬バイト、ダイヤモンドバイト、エンドミル等を用いた切削によって複数の凹部及びこの凹部の周囲に存在する複数の隆起部を形成する方法
上記凹み形成工程では、後述する反射部被覆工程で形成される反射部17に被覆される端面及び一方の面に向けて開口する凹み20を形成する。上記凹み形成工程は、上記導光層形成工程において、上記凹部を導光層16の一方の面の端縁に形成することで、上記導光層形成工程と同時に行うことができる。
上記マスキング層積層工程では、図5に示すように、上記導光層形成工程によって形成された導光層16の両面にマスキング層21a,21bを積層する。上記マスキング層積層工程では、マスキング層21a,21bを、少なくとも反射部被覆工程によって反射部17に被覆される端面に近接する導光層16の表面及び裏面に積層する。上記マスキング層積層工程では、マスキング層21a,21bを導光層16の面内に積層することが好ましい。特に、上記マスキング層積層工程では、マスキング層21a,21bの端面と、反射部被覆工程によって反射部17に被覆される導光層16の端面とが面一となるように、マスキング層21a,21bを積層することが好ましい。当該導光シートの製造方法は、マスキング層21a,21bを、少なくとも反射部17に被覆される端面に近接する導光層の表面及び裏面に積層することで、後述する反射部被覆工程によって、反射部17を導光層16の端面から連続して(隙間なく)マスキング層21a,21bの端面の少なくとも一部に被覆し易い。なお、マスキング層の端面と導光層の端面とが「面一」とは、マスキング層の端面と導光層の端面との距離が1mm以下であることをいい、好ましくは500μm以下、さらに好ましくは100μm以下であることをいう。
上記反射部被覆工程では、図6に示すように、導光層16の少なくとも入射端面と対向する端面に、上記入射端面から入射され導光される光線を導光層16に反射可能な反射部17を被覆する。上記反射部被覆工程では、導光層16の端面から連続してマスキング層21a,21bの端面の少なくとも一部に反射部17を被覆する。当該導光シートの製造方法は、上記被覆工程が、マスキング層21a,21bの端面の少なくとも一部を含むように反射部17を被覆することによって、反射部17を導光層16の上記端面の全面に亘って容易かつ確実に被覆させることができる。そのため、当該導光シートの製造方法によって製造された導光シートは、導光層16内を導光した光線を反射部17によって確実に反射させることができる。
上記マスキング層剥離工程では、上記反射部被覆工程後にマスキング層21a,21bを導光シート16から剥離する。上記マスキング層剥離工程では、マスキング層21a,21bと共に、反射部17のうち、マスキング層21a,21bを被覆している部分を導光シート側から取り除く。これにより、図2乃至図4に示す当該導光シート12が得られる。
上記導光層形成工程で用いる成形型としては、上述のように
(i)所定パターンで配設される複数の凹部、これらの凹部の周囲に存在する複数の隆起部の反転形状を表面に有する成形型、又は
(ii)所定パターンで配設される複数の凹部の反転形状のみを表面に有する成形型
が挙げられる。
上記(i)の成形型は、所定パターンで配設される複数の凹部及び複数の凹部の周囲に存在する複数の隆起部を表面に有する原型を用いて製造することができる。
(A)原型を形成する基材の表面にレーザー照射を行うことで上記複数の凹部及び複数の隆起部を同時に形成する方法、
(B)原型を形成する基材の表面を超硬バイト、ダイヤモンドバイト、エンドミル等を用いて切削することで上記複数の凹部及び複数の隆起部を同時に形成する方法
が挙げられる。
上記原型を用いた成形型の製造方法としては、所定パターンで配設される複数の凹部及びこの複数の凹部の周囲に存在する複数の隆起部を有する上記原型の表面にこの原型の反転形状を表面に有するめっき層を電鋳によって形成する工程(S1)と、上記原型からめっき層を剥離する工程(S2)とを備える。また、上記原型を用いる場合の成形型の形成材料としては、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム等の金属が挙げられる。
上記(ii)の成形型は、原型を用いずに製造することが可能である。上記(ii)の成形型の製造方法としては、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて成形型を構成する基材の表面に複数の凹部の反転形状を形成する方法が挙げられる。また、この場合、この成形型の形成材料としては、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の比較的硬質な合成樹脂を用いることが可能である。
当該導光シート12は、導光層16の少なくとも入射端面と対向する端面を被覆し、上記入射端面から入射され導光された光線を導光層に反射する反射部17を備えるので、導光層16内を導光された光線のうち一部が導光層16の入射端面と対向する端面に到達すると、反射部17によって導光層16に反射され、この導光層16に反射された光線は、再度導光層16内を導光され、当該導光シート12の表面側から出射される。このため、当該導光シート12は、従来迷光となっていた光線を有効活用することで輝度を向上することができる。
(導光シート)
図7の導光シート31は、導光シート12に代えて図2のバックライトユニット11に用いられる。導光シート31は、光源の照射面と対向(又は当接)して配設される入射端面を有する。導光シート31は、上記入射端面から入射される光線を表面側に略均一に出射する。導光シート31は、光源から照射される光線を入射可能な入射端面を有する板状(非楔形状)の導光層16と、導光層16の少なくとも入射端面と対向する端面を被覆し、上記入射端面から入射され導光された光線を導光層16に反射する反射部32と、反射部32に被覆される端面に近接する導光層16の表面及び裏面に積層される一対のマスキング層33a,33bとを備える。導光シート31は、平面視略方形状に形成されている。導光シート12は、全体として板状(非楔形状)に形成されている。導光シート31は、可撓性を有する。なお、図7の導光シート31の導光層16は、図2の導光シート12の導光層16と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
マスキング層33bは、図8に示すように、導光層16の表面のうち、少なくとも入射端面と対向する端面に近接する端縁に積層されている。また、マスキング層33aは、図9に示すように、導光層16の裏面のうち、少なくとも入射端面と対向する端面に近接する端縁に積層されている。マスキング層33bは、導光層16の裏面の面内に積層されるのが好ましく、マスキング層33bの端面と導光層16の端面とが面一となるように積層されるのがより好ましい。また、マスキング層33aは、導光層16の表面の面内に積層されるのが好ましく、マスキング層33aの端面と導光層16の端面とが面一となるように積層されるのがより好ましい。
反射部32は、導光層16の上記入射端面以外の全ての端面を被覆しており、詳細には導光層16の上記入射端面以外の端面の全領域を被覆している。また、反射部32は、導光層16の上記入射端面以外の端面から連続してマスキング層33a,33bの端面の少なくとも一部を被覆している。
当該導光シート31は、反射部32がマスキング層33a,33bの端面の少なくとも一部を被覆するように構成することで、反射部32をマスキング層33a,33bの端面から連続する導光層16の端面の全面に亘って容易かつ確実に被覆させることができる。つまり、導光層及びマスキング層の端面に反射部を被覆した後にマスキング層を剥離した場合、マスキング層を剥離した際に導光層の端面を被覆する反射部の一部も併せて剥離される可能性があるが、当該導光シート31はマスキング層33a,33bを残しておくことで導光層16の端面を被覆する反射部32の剥離が防止される。その結果、当該導光シート31は、導光層16内を導光した光線を反射部32によって確実に反射させることができ、光の利用効率及び導光層16の表面から出射する光線の面均一性を高め易い。
(導光シート)
図10の導光シート36は、導光シート12,31に代えて図2のバックライトユニット11に用いられる。導光シート36は、光源の照射面と対向(又は当接)して配設される入射端面を有する。導光シート36は、上記入射端面から入射される光線を表面側に略均一に出射する。導光シート36は、光源から照射される光線を入射可能な入射端面を有する板状(非楔形状)の導光層16と、導光層16の少なくとも入射端面と対向する端面を被覆し、上記入射端面から入射され導光された光線を導光層16に反射する反射部37とを備える。導光シート36は、反射部37が導光層16の表面よりも表面側に突出する表面側突出部37a及び導光層16の裏面よりも裏面側に突出する裏面側突出部37bを有する以外は図2の導光シート12と同様に構成されている。そのため、以下では、表面側突出部37a及び裏面側突出部37bについてのみ説明する。
表面側突出部37aは、図2の導光シート12の反射部17が表面側に突出された構成を有する。表面側突出部37aは、上述の導光シート12の製造方法におけるマスキング層剥離工程で、反射部17のうち、マスキング層21bを被覆している部分の全部又は一部を導光シート12側に残しておくことで形成される。
裏面側突出部37bは、図2の導光シート12の反射部17が裏面側に突出された構成を有する。裏面側突出部37bは、上述の導光シート12の製造方法におけるマスキング層剥離工程で、反射部17のうち、マスキング層21aを被覆している部分の全部又は一部を導光シート12側に残しておくことで形成される。
当該導光シート36は、表面側突出部37a及び裏面側突出部37bを有するので、例えば導光層16の表面及び裏面の端縁近傍から面外方向に出射された光線を表面側突出部37a及び裏面側突出部37bによって面内方向に反射させることができる。従って、当該導光シート36は、光の利用効率及び導光層16の表面から出射する光線の面均一性をさらに向上することができる。
(導光シート)
図11の導光シート41は、導光シート12,31,36に代えて図2のバックライトユニット11に用いられる。図11の導光シート41は、光源の照射面と対向(又は当接)して配設される入射端面を有する。導光シート41は、上記入射端面から入射される光線を表面側に略均一に出射する。導光シート41は、光源から照射される光線を入射可能な入射端面を有する板状(非楔形状)の導光層42と、導光層42の少なくとも入射端面と対向する端面を被覆し、上記入射端面から入射され導光された光線を導光層42に反射する反射部17とを備える。導光層42は、裏面に、表面側に陥没する複数の凹部18と、複数の凹部18の周囲に存在し、裏面側に突出する複数の隆起部19とを有する。さらに、導光層42は、裏面における複数の隆起部19の存在しない領域に散点的に配設される複数の凸部43を有する。導光層42は、裏面にスティッキング防止部を有している。具体的には、導光層42は、上記スティッキング防止部として、複数の隆起部19と複数の凸部43とを有している。なお、導光シート41は、複数の凸部43を有する以外は、図2の導光シート12と同様に構成される。そのため、以下においては、複数の凸部43についてのみ説明する。
当該導光シート41は、裏面に表面側に陥没する複数の凹部18、及び複数の凹部18の周囲に存在し、裏面側に突出する複数の隆起部19に加え、複数の隆起部19の存在しない領域に散点的に配設される複数の凸部43を有するので、当該導光シート41と当該導光シート41の裏面側に配設される他の部材との密着をさらに的確に防止することができる。そのため、当該導光シート41は、当該導光シート41と当該導光シート41の裏面側に配設される他の部材との密着部分に光が入射して輝度ムラが生じることをより確実に防止することができる。
なお、本発明に係る導光シート、バックライトユニット、液晶表示装置及び導光シートの製造方法は、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。例えば上記導光層は、必ずしも単層構造体である必要はなく、二層以上の多層構造体であってもよい。
2 操作部
3 液晶表示部
4 液晶パネル
5 液晶表示部用ケーシング
6 天板
7 表面支持部材
8 ヒンジ部
9 操作部用ケーシング
11 バックライトユニット
12,31,36,41 導光シート
13 光源
14 反射シート
15 光学シート
16,42 導光層
17,32,37 反射部
18,51,61,71,81 凹部
19,52,62,72,82 隆起部
20 凹み
21a,21b,33a,33b マスキング層
37a 表面側突出部
37b 裏面側突出部
43 凸部
110 エッジライト型バックライトユニット
111 導光シート
112 光学シート
115 反射シート
116 天板
117 光源
210 エッジライト型バックライトユニット
211 導光シート
212 光学シート
216 天板
216a 反射面
217 光源
Claims (13)
- 光線を入射可能な入射端面を有する板状の導光層を備え、上記入射端面から入射される光線を表面側に出射するエッジライト型バックライトユニット用導光シートであって、
上記導光層の少なくとも入射端面と対向する端面を被覆し、上記入射端面から入射され導光された光線を導光層に反射する反射部をさらに備え、
上記導光層が、裏面に表面側に陥没する複数の凹部と、上記反射部に被覆される端面及び裏面に向けて開口する凹みとを有し、上記反射部の一部が上記凹みに充填されており、
上記反射部が、バインダー中に白色顔料が分散された白色部、又は金属を主成分とする金属部であり、
上記凹みが表面側に向けて徐々に縮径しており、
上記凹みの曲率半径が4μm以上20μm以下、深さが0.8μm以上8μm以下であるエッジライト型バックライトユニット用導光シート。 - 上記反射部に被覆される端面に近接する上記導光層の表面及び/又は裏面に積層されるマスキング層をさらに備え、
上記反射部が、上記導光層の端面から連続して上記マスキング層の端面の少なくとも一部を被覆する請求項1に記載の導光シート。 - 上記導光層の平均厚みが100μm以上600μm以下である請求項1又は請求項2に記載の導光シート。
- 上記導光層が、上記複数の凹部の周囲に存在し、裏面側に突出する複数の隆起部を有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の導光シート。
- 上記凹部の平均深さ(L)が1μm以上10μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の導光シート。
- 上記凹部の平均径(D)が10μm以上50μm以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の導光シート。
- 上記隆起部の平均高さ(H)が0.1μm以上5μm以下である請求項4に記載の導光シート。
- 上記隆起部が上記凹部を囲むように平面視略円環状に形成され、上記隆起部の平均幅(W)が1μm以上15μm以下である請求項4又は請求項7に記載の導光シート。
- 上記隆起部の平均高さ(H)の平均幅(W)に対する高さ比(H/W)が0.05以上0.5以下である請求項8に記載の導光シート。
- 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の導光シートと、
上記導光シートの入射端面に光を照射する光源と
を備えるエッジライト型のバックライトユニット。 - 請求項10に記載のバックライトユニットを備える液晶表示装置。
- 光線を入射可能な入射端面を有する板状の導光層を備えるエッジライト型バックライトユニット用導光シートの製造方法であって、
一方の面に他方の面側に陥没する複数の凹部を有する板状の導光層を形成する工程と、
上記導光層の少なくとも入射端面と対向する端面に、上記入射端面から入射され導光される光線を導光層に反射可能な反射部を被覆する工程と
を備え、
上記導光層形成工程で、上記凹部を導光層の上記一方の面の端縁に形成することで、上記導光層の端面及び一方の面に向けて開口する凹みを形成し、
上記被覆工程で、上記凹みに上記反射部の一部を充填し、
上記反射部が、バインダー中に白色顔料が分散された白色部、又は金属を主成分とする金属部であり、
上記凹みが表面側に向けて徐々に縮径しており、
上記凹みの曲率半径が4μm以上20μm以下、深さが0.8μm以上8μm以下であるエッジライト型バックライトユニット用導光シートの製造方法。 - 上記導光層の一方の面及び/又は他方の面にマスキング層を積層する工程をさらに備え、
上記被覆工程が、上記導光層の端面から連続して上記マスキング層の端面の少なくとも一部に反射部を被覆する請求項12に記載の導光シートの製造方法。
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