JP6889727B2 - 液晶表示装置のバックライトユニット用光補正銀反射シート - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニット用光補正銀反射シートに係り、さらに詳しくは、一辺エッジ(edge)型バックライト構造における色均一度及び輝度の低下問題を解消するために光源の反対面のエッジに設ける光補正銀反射シートに関する。
液晶表示装置のスリム化が進むことに伴い、直下型バックライト(backlight)に代えて、周縁部に光源を設けるエッジ(edge)型バックライトの開発が行われている。エッジ型バックライトは、コスト削減及び省エネ化を図るために光源を四面のうちの一辺に設け、さらなるコスト削減及び省エネ化を図るために、長一辺エッジ型バックライトではなく、図1に示す短一辺エッジ型バックライトの採択が増えている。
また、短一辺のバックライトだけではなく、LCDの大型化が進むことに伴い、エッジ型バックライトの光源とその反対側との距離が遠くなることに起因して、色均一度及び輝度など光均一度が低下してしまう現象が現れるという問題があり、光源の反対面に反射シートを設けて輝度を改善しようとする試みがあったが、依然として光源から遠ざかるにつれて色が黄色く変わり、しかも、輝度が低下してしまうという現象が生じている。
従来の反射シートとしては、白色顔料を塗布又は含有するABS樹脂やポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂の反射シートや銀反射シートが使われていた。白色顔料を含有する樹脂反射シートは、光反射率が低く、銀反射シートは、大気中の硫化物及び水分などと反応して黒く変色する現象によって反射率が低下して、防錆のための保護層が必要であるという問題がある。
特許文献1には、光の拡散反射率を高めるために、銀薄膜を積み重ねたプラスチックフィルム面に白色顔料を含む樹脂保護層を塗布することが開示されているが、色均一度の低下問題が依然として残っているため、短一辺又は大型化したエッジ型バックライトの構造に適用し難い。
特開平6−15774号公報
本発明は、短一辺又は大型のエッジ(edge)型バックライトユニット(BLU:backlight unit)における色均一度及び輝度の低下問題を解消するために光源の反対面のエッジに設ける光補正銀反射シートを提供することを目的としている。
上記の目的を達成するための本発明に係るLCDのBLU用銀反射シートは、樹脂フィルムの上に銀薄膜層が形成された銀反射層と、前記銀反射層の両面のうちのいずれか一方の面に顔料と合成樹脂とを混合して形成した光補正層と、を備えるが、前記光補正層は、LCDバックライトユニット(BLU)に現れる色相の補色の顔料を用いて光補正を行うことにより、BLUの色均一度及び輝度を調整することを特徴とする。
前記合成樹脂は、ポリエステル樹脂であり、前記顔料の青色は、CI Blue15:3であり、紫色は、CI Violet23であることを特徴とする。
前記ポリエステル樹脂は、Tgが60℃以上であることを特徴とする。
前記銀反射シートは、580〜600nmの波長帯における反射率が80〜85%に調整されることを特徴とする。
前記銀反射シートの光補正後のCIE色座標は、a*が−2.1〜−1.8であり、b*は、−5.5〜−4.0であることを特徴とする。
前記光補正層の厚さは、0.1〜10μmであり、前記銀反射シートは、粘着層をさらに備えていてもよく、厚さは、10〜50μmであり、前記粘着層の接着力は、1,000gf/25mm以上であることを特徴とする。
本発明の他の実施形態によれば、光補正層は、ポリエステル10〜40wt%、有機溶媒55〜88wt%、顔料0.1〜2wt%の割合で混合された光補正コーティング液を用いてコーティングして製造することを特徴とする。
前記光補正コーティング液には、高分子系分散剤、消泡剤又はレベリング剤が0.25〜3wt%さらに含まれることを特徴とする。
本発明のさらに他の実施形態によれば、長方形状の導光板の一辺の入光部に設けられた光源部及び前記光源部の向こう側の導光部の対光部に貼設された銀反射シートを備えるバックライトユニットを特徴とし、前記バックライトユニットを用いたLCDを特徴とする。
本発明は、銀反射層又は銀を主成分とする銀合金反射層に光補正層を塗布することにより、輝度の均一性及び色相の均一度を向上させて高品位のLCDバックライトを製造することができる。
また、銀反射シートに透明な粘着層を形成して、短一辺又は大型のバックライトの対光部の導光板又はモールドフレームに手軽に取り付けることができる。
本発明に係る短一辺バックライトの正面図である。 本発明に係る銀反射シートの部分断面図である。 本発明の他の実施形態に係る銀反射シートの部分断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る銀反射シートの部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る光補正層付き銀反射シートの反射率の管理を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る光補正層の厚さに伴う銀反射シートの反射率を示すグラフである。
樹脂フィルムの上に銀薄膜層が形成された銀反射層と、前記銀反射層の両面のうちのいずれか一方の面に顔料と合成樹脂とを混合して形成した光補正層と、を備えるが、前記光補正層の顔料としては、青色顔料CI Blue15:3と紫色顔料CI Violet23との混合顔料を使用し、前記合成樹脂は、Tgが60℃以上のポリエステルであり、光補正後に、銀反射シートの580〜600nmの波長帯における反射率が80〜85%に調整され、接着力が1,000gf/25mm以上の粘着層をさらに備えて、BLUの色均一度及び輝度を調整することを特徴とする。
以下、本発明の実施のための具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本発明の実施形態は、発明を説明するための一例に過ぎず、権利範囲は、例示された実施形態に何等限定されず、例示された図面は、発明の明確性のために核心的な内容のみを拡大して示し、付随的なものを省略したため、図面に限定して解釈してはならない。
図1は、本発明に係る短一辺バックライトの正面図である。長方形状の導光板20の短一辺入光部21には光源部10が設けられ、光源部の向こう側の対光部22には銀反射シート30が設けられる。大型ディスプレイ用バックライトにおいては、光源部10が長一辺23に設けられてもよく、このときにも、導光板の幅が広くなって色均一度が問題視されるため、光源部の向こう側に銀反射シート30が設けられる。
光源部10は、光源、レフレクター及び支持体によって構成されて、導光板20の一辺に光を入射させる。光源としては、LED又はCCFLなどを使用してもよいが、主としてLEDが使用される。
導光板20は、一辺に設けられた光源を受光して光を画面の全領域に亘って均一に分散させてLCDに導く機能をし、BLUの輝度及び均一度を決定する。
銀反射シート30は、導光板20の対光部22に貼設されて輝度及び色均一度を向上させる。
図2及び図3は、互いに異なる実施形態に係る銀反射シートの部分断面図である。銀反射シート30の光補正層33は、図2に示すように、銀薄膜層32の上部に形成されてもよく、図3に示すように、銀薄膜層とは反対の面である樹脂フィルム31の上に形成されてもよい。すなわち、光補正層33は、銀反射層の両面のうちのいずれか一方の面に形成されてもよいため、銀薄膜層32付き樹脂フィルム31を「銀反射層」と称する。このとき、銀薄膜層が空気中に露出される場合には、防錆のための保護層を銀薄膜層に形成してもよい。
粘着層34は、取り付ける方法に応じて、図2に示すように、光補正層33の上に形成してもよく、図4に示すように、銀反射層の銀薄膜層32の上に形成してもよい。導光板に直接的に取り付ける場合には、図2に示すように、光補正層33の上に粘着層を形成し、モールドフレームを用いる場合には、図4に示すように、銀薄膜層32の上に粘着層34を形成してもよい。
銀反射層の反射率は、可視光領域(400〜700nm)においては90%以上になるように製造する。好ましくは、440〜460nmにおいては92%以上になるようにし、540〜560nmにおいては95%以上になるようにし、740〜760nmにおいては96%以上になるようにすることが好ましい。
銀反射シート30は、導光板20の厚さよりも薄い幅に加工して貼り付け、厚さは、約0.1〜0.3mmであり、0.15〜0.25mmであることが好ましい。厚さがこれよりも薄くなると、貼り付けに際して撓んでしまうなどの不良が生じ、貼り付け直す作業のための時間のロス及び製品のロスが生じて貼り付け時間が長引いてしまい、これは、生産性の低下につながる。
樹脂フィルム31は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド及びポリ塩化ビニールなどのホモポリマー又はこれらの樹脂のモノマーとアクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド及びポリ塩化ビニールなどのホモポリマー又はこれらの樹脂のモノマーと共重合可能なモノマーとのコーポリマーなどから構成されるフィルムなどから選択して用いてもよく、好ましくは、PETを用いる。
銀薄膜層32は、PETなどの樹脂フィルム31の上に銀又は銀を主成分とする銀合金(以下、「銀」と称する。)を真空蒸着、スパッタリング蒸着で約700〜2000Åの厚さに形成したり、電子インキで印刷したりして形成する。
銀合金は、銀を主成分とし、金、パラジウム、銅、白金、インジウム、錫、ネオジウム、セリウムを用いてもよく、これに限定されるわけではない。
光補正層33は、色均一度を補正するために樹脂に顔料を混合した光補正コーティング液を銀薄膜層の上に直接的に印刷する方式、又はスクリーン印刷、スプレイ印刷、グラビア印刷、マイクログラビアコーティング、スロットダイコーティング、コンマコーティング、バーコーティングなどの様々な方式で形成してもよく、コーティングされた表面が特性に影響を及ぼさない範囲内で適正な方式を選択して用いてもよい。
光補正コーティング液は、銀薄膜層32との付着性に優れている必要があり、顔料の分散性及び利便性が良好でなければ、均一にコーティングすることができない。
本発明において、前記光補正コーティング液は、特定の色相の染料や顔料を用いて製造してもよいが、光学信頼性を維持するために顔料を使用することが好ましい。本発明においては、青色の顔料及び紫色の顔料などを混合して色均一度のための色相補正(光補正)を行い、青色の顔料は、CI Blue15:3であることが好ましく、紫色の顔料は、CI Violet23であることが好ましい。
前記光補正コーティング液の樹脂として、ポリエステル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ノーマルブチルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ノーマルブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート重合体又は共重合体又は三元共重合体などのアクリル系、ポリウレタン系、エポキシ系、メラミン系の樹脂から選択されるいずれか一つの高分子材料又はこれらの混合物が使用可能であり、好ましくは、ポリエステルを使用する。さらに好ましくは、Tgが60℃以上のポリエステル樹脂を用い、これを用いてはじめて、原反のローリング作業に際して原反間のブロッキング(bloking)を防ぐことができる。
前記光補正層33は、ポリエステル系樹脂と、CI Blue15:3の青色顔料及びCI Violet23の紫色顔料を用いた顔料成分を有機溶媒に混合して銀薄膜層にコーティングし、加熱し且つ乾燥させて硬化させることにより形成してもよい。顔料の混合比は、樹脂100wt%に、青色顔料は1〜10wt%を、紫色顔料は0.1〜5wt%を添加する。
光源から遠ざかる場合、波長が短い青色系の光が入光部側から次第に減衰されて、対光部側は青色の不足により三原色の適切な混合が行われず、黄色を帯びるため、銀反射シートの光補正層に黄色の補色関係にある青色系の顔料を入れて主として反射される光が青色になるように青色顔料で補償を行う。
前記有機溶媒は、前記高分子成分及び顔料成分を分散させ易く、相溶性が高い溶媒であれば、制限なしに使用可能であり、好ましくは、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)などの有機ケトン系溶剤を含有して用いてもよい。
光補正コーティング液の一実施形態によれば、ポリエステル10〜40wt%、有機溶媒55〜88wt%、顔料0.1〜2wt%などから構成されてもよい。なお、高分子系分散剤と消泡剤、レベリング剤は、0.25〜3wt%用いてもよい。
前記光補正層の厚さは、0.1〜10μmの厚さにコーティングしてもよい。薄過ぎたり厚過ぎたりする場合には、光補正効果がないかまたは強すぎるため、経済性を考慮した好適なコーティング厚さは、1〜6μmである。しかしながら、反射率を調整してこの光学的な目的を達成できる限り、コーティング厚さを限定しなくてもよい。
前記銀反射シートを導光板20の対光部22に貼り付けることにより、対光部側が黄色く現れてしまうという現象を解決してBLUを白色に均一にして輝度が向上するという効果がある。
図5は、銀反射シート30の反射率の調整を示すグラフである。青色系(492〜455nm)の反射率が95%以上であって、直観的に管理し難いため、補色関係を用いて黄色系(580〜600nm)における反射率が80%以上85%以下になるように調整する。
原反のCIE色座標は、a*が−2.1〜−1.8であり、b*は、−5.5〜−4.0である。
図5において、青色顔料の量が多いほど、BBBに向けて反射率グラフが移動して82%以下になり、BBよりも青色顔料が少なければ、コーティングの色相が薄くなってBBに向けて反射率グラフが移動して85%以上になる。すなわち、BBよりも少なければ、対光部側が黄色くなり、BBBよりも多ければ、青くなる。
前記光補正層33の上面に導光板との貼り合わせのために透明粘着層34を形成してもよい。
粘着層34としては、ポリエステル系、アクリル系、ポリウレタン系、エポキシ系、メラミン系などの粘着剤を用いてもよいが、光学的に光のロスの少ないアクリル系の透明粘着剤を用いることが好ましい。さらに好ましくは、透光率が90%以上であるアクリル系粘着剤を用いてもよい。
透明粘着層の粘着力が低過ぎると、貼り合わせの際に離脱され易いという現象があり、高過ぎると、粘着液が多くて加工性に劣る。本発明に適した粘着力は、1,000gf/25mm以上であることが好ましい。
透明粘着層の厚さは、薄過ぎる場合には、導光板との貼り合わせ力が弱いため引き剥がされてしまうという現象が生じ、厚すぎる場合には貼着性には優れているとはいえ、コストが上昇し、加工に際して粘着液が焼き付いてしまうことがあって、厚さは10〜50μmにして使用してもよい。好ましくは、12〜30μmである。さらに好ましくは、15〜30μmである。このときに、貼着性及び加工性に優れている。
粘着剤による粘着液は、導光板に貼り付けた後に光漏れの現象が生じて製品の特性及び信頼性に重大な影響を及ぼすため、粘着液がないように管理することが非常に重要である。
本発明は、離型層35をさらに備えていてもよい。離型層は、離型性付きフィルム製又は紙製の離型紙であってもよい。
本発明の光補正層の効果及び厚さに伴う影響を調べるために、下記のように実施例及び比較例でテストを行った。
[実施例1]
ポリエステル樹脂100wt%及び有機溶媒を含むコーティング液に青色顔料CI Bule15:3及び紫色顔料CI Violet23を混合して、光補正コーティング液を製造した。樹脂100wt%に、青色顔料は5wt%を、紫色顔料は0.1wt%を添加した。
波長580nm〜600nmにおける反射率が95%以上であり、厚さが200μmである銀反射層の反射層の上面に光補正コーティング液をバーコーターを用いてコーティングした後、加熱しかつ乾燥させて、厚さが2μmの光補正層を形成した。
ミノルタCM−3600dを用いて分光反射率を測定し、波長580〜600nmにおける反射率は、83〜85%であった。このとき、原反のCIE色座標は、a*が−1.85であり、b*は−4.6である。
光補正層の上面に透過率が98%の透明なアクリル系粘着剤を20μmの厚さにコーティングした後、銀反射シートをLED入光部とは反対の側である導光板の対光部に貼り付けた。
バックライトを点灯して目視で色相均一度を判定し、色彩輝度計BM7を用いて色差を測定した。
[比較例1]
比較例1は、実施例1において使用した銀反射層に光補正層を形成しなかった銀反射シートである。実施例1の方法と同様にして、ミノルタCM−3600dを用いて分光反射率を測定し、波長580nm〜600nmにおける反射率は、95%〜98%であった。
このとき、原反のCIE色座標は、a*が−0.14であり、b*は−2.26である。
このシートの反射面の上面に実施例1と同じ透明なアクリル粘着剤を20μmの厚さにコーティングした後、導光板の対光部に貼り付けた後、実施例1の方法と同様にして測定した。実施例1の方法と同様にして、バックライトを点灯して目視で色相均一度を判定し、色彩輝度計BM7を用いて色差を測定した。
[実施例2]
実施例2においては、実施例1の方法と同様にして光補正層の厚さが4μmになるようにコーティングした後、580〜600nmにおける反射率は81〜82%になるようにした。このとき、原反のCIE色座標は、a*が−2.07であり、b*は−5.26である。
透明なアクリル粘着剤を厚さが20μmになるようにコーティングした後、実施例1の方法と同様にして測定した。
[比較例2]
比較例2においては、実施例1の方法と同様にして光補正層の厚さが0.3μmになるようにコーティングした後、波長580〜600nmにおける反射率が86〜88%になるようにした。このとき、原反のCIE色座標は、a*が−1.50であり、b*は−3.52である。
光補正層の上面に実施例1と同じ透明なアクリル粘着剤を20μmの厚さにコーティングした後、導光板の対光部に貼り付けて実施例1の方法と同様にして測定した。
[比較例3]
比較例3においては、実施例1の方法と同様にして、厚さが200μmである銀反射層の上面に光補正層の厚さが7μmになるようにコーティングした後、波長580〜600nmにおける反射率が78〜80%になるようにした。このとき、原反のCIE色座標は、a*が−2.37であり、b*は−5.74である。
光補正層の上面に実施例1と同じ透明なアクリル粘着剤を20μmの厚さにコーティングした後、導光板の対光部に貼り付けて実施例1の方法と同様にして測定した。
表1に光補正層の厚さに伴う測定結果を示す。図4は、光補正層の厚さに伴う反射率のグラフである。
Figure 0006889727
透明アクリル粘着剤の厚さ及び粘着力の影響を調べるために実験を行った。
[実施例3]
実施例3においては、実施例1の光補正層を形成した後、波長580nm〜600nmにおける反射率が83〜85%になるように製作した反射シートの光補正層の上面に透明アクリル粘着剤を20μmの厚さにコーティングした後、粘着力(180°引き剥がし、KS規格)のテストを行った。このとき、粘着力は、1,100gf/25mmである。
この試片を2mm×450mmに切り出して導光板の対光部に貼り付けて点灯外観検査を行い、付着力の信頼性の評価のために温度85℃、湿度85%Rhの環境にBLU状態で装入した後、アクリル粘着剤の付着状態を目視で確認した。
[比較例4]
比較例4においては、実施例3の方法と同様にして光補正層を製作した後、透過率が98%以上の透明アクリル粘着剤で、厚さが50μmであり、粘着力が2,000gf/25mmになるように製作した以外は、いずれも上記の方法と同様にして評価した。
[比較例5]
比較例5においては、実施例3の方法と同様にして光補正層を製作した後、透過率が98%以上の透明アクリル粘着剤で、厚さが10μmであり、粘着力が900gf/25mmになるように製作した以外は、いずれも上記の方法と同様にして評価した。
[実施例4]
実施例4は、実施例3の方法と同様にして光補正層を製作した後、透明アクリル粘着剤で、厚さが30μmであり、粘着力が2,000gf/25mmになるように製作した以外は、いずれも上記の方法と同様にして評価した。
[比較例6]
比較例6においては、実施例3の方法と同様にして光補正層を製作した後、透明アクリル粘着剤で、厚さが30μmであり、粘着力が850gf/25mmになるように製作した以外は、いずれも上記の方法と同様にして評価した。
表2に透明アクリル粘着剤の厚さ及び粘着力に伴う測定結果を示す。
Figure 0006889727
本発明の液晶表示装置のバックライトユニット用光補正銀反射シートは、銀反射層又は銀を主成分とする銀合金反射層に光補正層を塗布することにより、輝度の均一性及び色相の均一度を向上させ、高品位のLCDバックライトを製造することができ、銀反射シートに透明な粘着層を形成して短一辺又は大型のバックライトの対光部の導光板又はモールドフレームに手軽に貼り付けることができて、産業上の利用可能性が非常に高い発明である。
10 光源部
20 導光板
30 銀反射シート
31 樹脂フィルム
32 銀薄膜層
33 光補正層
34 透明粘着層
35 離型層


Claims (6)

  1. 樹脂フィルムの上に銀薄膜層が形成された銀反射層と、
    前記銀反射層の両面のうちのいずれか一方の面に顔料と合成樹脂とを混合して形成した光補正層と、
    を備え、
    前記光補正層の顔料としては、青色顔料CI Blue15:3と紫色顔料CI Violet23との混合顔料を使用し、
    前記合成樹脂は、Tgが60℃以上のポリエステルであり、
    光補正後に、銀反射シートの580〜600nmの波長帯における反射率が80〜85%に調整され、
    接着力が1,000gf/25mm以上の粘着層をさらに備え、
    BLUの色均一度及び輝度を調整することを特徴とするLCDのBLU用銀反射シート。
  2. 前記銀反射シートの光補正後のCIE色座標は、a*が−2.1〜−1.8であり、b*は、−5.5〜−4.0であることを特徴とする請求項1に記載のLCDのBLU用銀反射シート。
  3. 前記光補正層の厚さは、0.1〜10μmであることを特徴とする請求項1に記載のLCDのBLU用銀反射シート。
  4. 前記銀反射シートは、粘着層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のLCDのBLU用銀反射シート。
  5. 前記粘着層の厚さは、10〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載のLCDのBLU用銀反射シート。
  6. 請求項1に記載のLCDのBLU用銀反射シートを製造する方法において、
    前記光補正層は、ポリエステル10〜40wt%、有機溶媒55〜88wt%、顔料0.1〜2wt%の割合で混合された光補正コーティング液を用いてコーティングして製造することを特徴とするLCDのBLU用銀反射シートの製造方法。
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