JP7289001B2 - 光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法に関するものである。
近年、スマートフォンやタブレット端末などの各種情報機器の表示装置として、液晶表示装置(以下、液晶ディスプレイということもある。)が広く利用されている。液晶ディスプレイのバックライトにおいては、高輝度化、高コントラスト化が要求されるため、光源が液晶パネルの背面に配置される直下型方式が主流となってきている。
直下型バックライトを採用する場合、LED(Light Emitting Diode)等の光源からの光を拡散させて画面全体に亘って輝度や色度の均一性を上げるために、拡散シートやプリズムシート等の光学シートが使用される(例えば特許文献1参照)。
ノートパソコンやタブレットなどの液晶ディスプレイの直下型バックライトユニットにおいては、例えば逆ピラミッド状の凹部が2次元配列された拡散シートが用いられると共に、拡散シートの上側(表示画面)には、通常、プリズム稜線が互いに直交する2枚のプリズムシートが配置される。
ノートパソコンやタブレットなどのように持ち運びして使用される携帯情報端末では、厚さが薄く且つ輝度均一性が高いシート積層構成が求められるところ、点光源の配置や各光学シートの位置関係が製品ごとに様々であるために、製品によっては従来のシート積層構成では十分な輝度均一性が得られない場合があった。
本開示は、バックライトユニットの輝度均一性を向上させることができる光学シート積層体を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本開示に係る光学シート積層体は、バックライトユニットに組み込まれる光学シート積層体であって、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートと、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートとを備え、前記複数の拡散シートのうち前記一対のプリズムシートに最も近い第1拡散シートにおける前記複数の凹部の第1配列方向は、前記プリズム延伸方向に対して0°以上20°以下、又は70°以上90°以下の角度で交差する。
本開示に係る光学シート積層体によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた拡散シート(以下、ピラミッドシートということもある)を複数枚重ねて用いることにより、バックライトユニットの輝度均一性を向上させることができる。また、プリズムシートに最も近い第1拡散シートの凹部配列方向がプリズム延伸方向に対して0°以上20°以下又は70°以上90°以下の角度で交差するため、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で他の角度で交差する場合と比較して、バックライトユニットの輝度均一性がさらに向上する。
本開示に係る光学シート積層体において、前記第1拡散シートを除く前記複数の拡散シートのうち少なくとも1つの第2拡散シートにおける前記複数の凹部の第2配列方向は、前記第1配列方向と実質的に同じであってもよい。このようにすると、点光源の配置や各光学シートの位置関係等の条件に応じて、バックライトユニットの輝度均一性をより一層向上させることができる。尚、本開示において、方向が実質的に同じであるとは、2つの方向の角度差が5°以下、好ましくは3°以下、より好ましくは1°以下であることを意味する。
本開示に係る光学シート積層体において、前記第1拡散シートを除く前記複数の拡散シートのうち少なくとも1つの第2拡散シートにおける前記複数の凹部の第2配列方向は、前記第1配列方向と異なってもよい。このようにすると、点光源の配置や各光学シートの位置関係等の条件に応じて、バックライトユニットの輝度均一性をより一層向上させることができる。尚、本開示において、方向が異なるとは、2つの方向の角度差が5°超、好ましくは10°以上であることを意味する。
本開示に係るバックライトユニットは、液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットであって、前記表示画面と前記光源との間に、前述の本開示に係る光学シート積層体を備え、前記複数の拡散シートは、前記光源と前記一対のプリズムシートとの間に配置される。
本開示に係るバックライトユニットによると、前述の本開示に係る光学シート積層体を備えるため、輝度均一性を向上させることができる。
本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記光源は、前記複数の拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置されてもよい。このようにすると、拡散シートと反射シートとの間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性がさらに向上する。
本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記光源と前記複数の拡散シートとの間の距離は、5mm以下、好ましくは2.5mm以下、さらに好ましくは1mm以下であってもよい。このようにすると、バックライトユニットを小型化することができる。
本開示に係る液晶表示装置は、前述の本開示に係るバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。
本開示に係る液晶表示装置によると、前述の本開示に係るバックライトユニットを備えるため、輝度均一性を向上させることができる。
本開示に係る情報機器は、前述の本開示に係る液晶表示装置を備える。
本開示に係る情報機器によると、前述の本開示に係る液晶表示装置を備えるため、輝度均一性を向上させることができる。
本開示に係るバックライトユニットの製造方法は、液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットの製造方法であって、前記光源から見て前記表示画面側に、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートを配置する工程と、前記複数の拡散シートから見て前記表示画面側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートを配置する工程とを備え、前記複数の拡散シートを配置する工程では、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度を変化させながら輝度均一性を評価し、当該評価結果に基づいて、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向を決定する。
本開示に係るバックライトユニットの製造方法によると、複数の拡散シートを配置する工程で、各拡散シートにおける凹部の配列方向とプリズム延伸方向との交差角度を変化させながら輝度均一性を評価した結果に基づいて、各拡散シートにおける凹部の配列方向を決定する。このため、輝度均一性が向上するように、各拡散シートにおける凹部の配列方向を設定することができる。
本開示によると、バックライトユニットの輝度均一性を向上させることができる光学シート積層体を提供することができる。
(実施形態)
以下、実施形態に係る光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表す場合がある。
以下、実施形態に係る光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表す場合がある。
<液晶表示装置の構成>
図1に示すように、液晶表示装置50は、液晶表示パネル5と、液晶表示パネル5の下面に貼付された第1偏光板6と、液晶表示パネル5の上面に貼付された第2偏光板7と、液晶表示パネル5の背面側に第1偏光板6を介して設けられたバックライトユニット40とを備えている。
図1に示すように、液晶表示装置50は、液晶表示パネル5と、液晶表示パネル5の下面に貼付された第1偏光板6と、液晶表示パネル5の上面に貼付された第2偏光板7と、液晶表示パネル5の背面側に第1偏光板6を介して設けられたバックライトユニット40とを備えている。
液晶表示パネル5は、互いに対向するように設けられたTFT基板1及びCF基板2と、TFT基板1とCF基板2との間に設けられた液晶層3と、TFT基板1とCF基板2との間に液晶層3を封入するために枠状に設けられたシール材(図示省略)とを備える。
液晶表示装置50の表示画面50aを正面(図1の上方)から見た形状は、原則、長方形又は正方形であるが、これに限らず、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、自動車のインストルメントパネル(インパネ)などの任意の形状であってもよい。
液晶表示装置50では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層3に所定の大きさの電圧を印加して液晶層3の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット40から第1偏光板6を介して入射した光の透過率が調整される。透過率が調整された光は第2偏光板7を介して出射されて画像が表示される。
本実施形態の液晶表示装置50は、種々の情報機器(例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ノートパソコンやタブレット等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など)に組み込まれる表示装置として用いられる。
TFT基板1は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のTFTと、各TFTを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のTFTにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。CF基板2は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層3は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第1偏光板6及び第2偏光板7は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。
<バックライトユニット及び光学シート積層体の構成>
図2に示すように、バックライトユニット40は、反射シート41と、反射シート41上に2次元状に配置された複数の光源42と、複数の光源42の上側に設けられた光学シート積層体100とを備える。光学シート積層体100は、光源42の側に配置された拡散シート43と、拡散シート43の上側(表示画面50aの側)に設けられた一対のプリズムシート44及び45とを有する。また、光学シート積層体100は、光源42と拡散シート43との間に色変換シート46を有する。尚、光学シート積層体100を構成する各シートは、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。
図2に示すように、バックライトユニット40は、反射シート41と、反射シート41上に2次元状に配置された複数の光源42と、複数の光源42の上側に設けられた光学シート積層体100とを備える。光学シート積層体100は、光源42の側に配置された拡散シート43と、拡散シート43の上側(表示画面50aの側)に設けられた一対のプリズムシート44及び45とを有する。また、光学シート積層体100は、光源42と拡散シート43との間に色変換シート46を有する。尚、光学シート積層体100を構成する各シートは、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。
本実施形態では、同じ構造の拡散シート43を例えば2枚積層してバックライトユニット40に設ける。拡散シート43は1枚で用いてもよいし、或いは、3枚以上積層して用いてもよい。特に、バックライトユニット40において光源42の精密配置等によって輝度均一性を十分に大きくできる場合には、拡散シート43を1枚で用いてもよい。一対のプリズムシート44及び45は、プリズム延伸方向(プリズム稜線の延びる方向)が互いに直交する下側プリズムシート44及び上側プリズムシート45であってもよい。色変換シート46は、拡散シート43と一対のプリズムシート44及び45との間に配置されてもよい。
[反射シート]
反射シート41は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。
反射シート41は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。
[光源]
光源42は、例えば、CIE1931の色度座標においてx<0.24、y<0.18の光を発する青色光源であってもよい。光源42の種類は特に限定されないが、例えばLED素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からLED素子を用いてもよい。LEDの出光角度特性を調節するために、LED素子にレンズを装着してもよい。光源42がLED素子から構成される場合、LED素子(チップ)は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは50μm以上(好ましくは100μm以上)1mm以下であってもよい。LEDチップは、2次元的に一定の間隔で反射シート41上に配置されてもよい。複数のLEDチップを等間隔で配置する場合、隣り合う2つのチップの中心間距離は、0.5mm以上(好ましくは2mm以上)20mm以下であってもよい。
光源42は、例えば、CIE1931の色度座標においてx<0.24、y<0.18の光を発する青色光源であってもよい。光源42の種類は特に限定されないが、例えばLED素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からLED素子を用いてもよい。LEDの出光角度特性を調節するために、LED素子にレンズを装着してもよい。光源42がLED素子から構成される場合、LED素子(チップ)は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは50μm以上(好ましくは100μm以上)1mm以下であってもよい。LEDチップは、2次元的に一定の間隔で反射シート41上に配置されてもよい。複数のLEDチップを等間隔で配置する場合、隣り合う2つのチップの中心間距離は、0.5mm以上(好ましくは2mm以上)20mm以下であってもよい。
尚、光源42として、青色光源に代えて、白色光源を用いてもよい。白色光源は、例えば、ピーク波長が青色領域のLED素子と、ピーク波長が緑色領域のLED素子と、ピーク波長が赤色領域のLED素子とから構成され、CIE1931の色度座標において0.24<x<0.42、0.18<y<0.48の光を発してもよい。白色光源を用いる場合、色変換シート46は設けなくてもよい。
[拡散シート]
拡散シート43は、図2及び図3に示すように、基材層21を有する。拡散シート43(基材層21)は、光出射面となる第1面21aと、光入射面となる第2面21bとを有する。すなわち、拡散シート43は、第2面21bを光源42の方に向けて配置される。基材層21のマトリックスとなる樹脂は、光を透過させる材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、MS(メチルメタクリレート・スチレン共重合)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、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。基材層21は、拡散剤その他の添加剤を含んでいてもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。基材層21に含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。
拡散シート43は、図2及び図3に示すように、基材層21を有する。拡散シート43(基材層21)は、光出射面となる第1面21aと、光入射面となる第2面21bとを有する。すなわち、拡散シート43は、第2面21bを光源42の方に向けて配置される。基材層21のマトリックスとなる樹脂は、光を透過させる材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、MS(メチルメタクリレート・スチレン共重合)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、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。基材層21は、拡散剤その他の添加剤を含んでいてもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。基材層21に含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。
拡散シート43の厚さは、特に限定されないが、例えば、3mm以下(好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下、更に好ましくは1mm以下)で0.1mm以上であってもよい。拡散シート43の厚さが3mmを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる。拡散シート43の厚さが0.1mmを下回ると、輝度を均一にすることが難しくなる。拡散シート43は、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。
拡散シート43の第1面21aには、図4に示すように、略逆四角錐状(逆ピラミッド状)の複数の凹部22が2次元マトリクス状に配列される。言い換えると、複数の凹部22は、互いに直交する2方向に沿って配列される。隣り合う凹部22同士は、稜線111によって区画される。稜線111は、凹部22が配列される2方向に沿って延びる。凹部22の中心(逆ピラミッドの頂点)112は、凹部22の最深部である。図4では、簡単のため、凹部22が5×5のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部22の実際の配列数ははるかに多い。複数の凹部22の2次元配列において、各凹部22は、第1面21aに隙間無く設けられてもよいし、所定の間隔をあけて設けられてもよい。また、光拡散効果が損なわれない程度に、一部の凹部22がランダムに配列されてもよい。
凹部22の頂角θは例えば90°であり、凹部22の配列ピッチpは例えば100μmであり、凹部22の深さは例えば50μmであってもよい。凹部22の頂角θとは、拡散シート43の配置面に対して垂直な面(縦断面)で、凹部22の中心(逆ピラミッドの頂点112)を通り且つ当該中心を挟んで向き合う一対の斜面を垂直に横切るように切断したときに現れる断面において、斜面の断面線同士がなす角のことである。また、凹部22の配列ピッチpとは、隣り合う凹部22の中心(逆ピラミッドの頂点112)同士の間の距離(拡散シート43の配置面に平行な方向に沿った距離)のことである。
拡散シート43の第2面21bは、例えば平坦面(鏡面)又はエンボス加工面であってもよい。拡散シート43は、第1面21aに凹凸形状(凹部22)を持つ基材層21の1層構造で構成してもよい。拡散シート43は、両面が平坦な基材層と、一面に凹凸形状を持つ層との2層構造で構成してもよい。拡散シート43は、一面に凹凸形状を持つ層を含む3層以上の構造で構成してもよい。
[拡散シートの製造方法]
拡散シート43の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成型法、射出成型法などを用いてもよい。
拡散シート43の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成型法、射出成型法などを用いてもよい。
押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ単層の拡散シートを製造する手順は次の通りである。まず、拡散剤が添加されたペレット状のプラスチック粒子(併せて、拡散剤が添加されていないペレット状のプラスチック粒子を混合してもよい)を単軸押し出し機に投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、T-ダイスにより押し出された溶融樹脂を2本の金属ロールで挟んで冷却した後、ガイドロールを用いて搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、拡散シートを作製する。ここで、所望の凹凸形状を反転した形状を表面に持つ金属ロールを使用して溶融樹脂を挟むことにより、ロール表面の反転形状が樹脂に転写されるので、所望の凹凸形状を拡散シート表面に賦形することができる。また、樹脂に転写された形状は、必ずしもロール表面の形状が100%転写されたものとはならないので、転写度合いから逆算して、ロール表面の形状を設計してもよい。
押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ2層構造の拡散シートを製造する場合は、例えば、2つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入した後、各層毎に前述と同様の手順を実施し、作製された各シートを積層すればよい。
或いは、以下のように、凹凸形状を表面に持つ2層構造の拡散シートを作製してもよい。まず、2つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、各層となる溶融樹脂を1つのT-ダイスに投入し、当該T-ダイス内で積層し、当該T-ダイスにより押し出された積層溶融樹脂を2本の金属ロールで挟んで冷却する。その後、ガイドロールを用いて積層溶融樹脂を搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、凹凸形状を表面に持つ2層構造の拡散シートを作製してもよい。
また、UV(紫外線)を用いた賦形転写によって、以下のように拡散シートを製造してもよい。まず、転写したい凹凸形状の反転形状を有するロールに未硬化の紫外線硬化樹脂を充填し、当該樹脂に基材を押し当てる。次に、紫外線硬化樹脂が充填されたロールと基材とが一体になっている状態で、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。次に、樹脂によって凹凸形状が賦形転写されたシートをロールからはく離させる。最後に、再度シートに紫外線照射を行って樹脂を完全硬化させ、凹凸形状を表面に持つ拡散シートを作製する。
尚、本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆四角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆四角錐」との表記を用いるが、「略逆四角錐」は、真正の又は実質的に逆四角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆四角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆四角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆四角錐」から変形した形状も、「略逆四角錐」に包含される。
[プリズムシート]
プリズムシート44及び45は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成される。プリズムシート44及び45は、一体に形成されてもよい。図2に示すように、下側プリズムシート44は、基材層44aと、基材層44aの表面に積層される複数の突条プリズム部44bからなる突起列とを有する。同様に、上側プリズムシート45は、基材層45aと、基材層45aの表面に積層される複数の突条プリズム部45bからなる突起列とを有する。突条プリズム部44b及び45bはそれぞれ、基材層44a及び45aの表面にストライプ状に積層される。突条プリズム部44b及び45bはそれぞれ、裏面が基材層44a及び45aの表面に接する三角柱状体である。突条プリズム部44bの延伸方向と突条プリズム部45bの延伸方向とは、互いに直交する。これにより、拡散シート43から入射される光線を下側プリズムシート44によって法線方向側に屈折させ、さらに下側プリズムシート44から出射される光線を上側プリズムシート45によって表示画面50aに対して略垂直に進むように屈折させることができる。
プリズムシート44及び45は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成される。プリズムシート44及び45は、一体に形成されてもよい。図2に示すように、下側プリズムシート44は、基材層44aと、基材層44aの表面に積層される複数の突条プリズム部44bからなる突起列とを有する。同様に、上側プリズムシート45は、基材層45aと、基材層45aの表面に積層される複数の突条プリズム部45bからなる突起列とを有する。突条プリズム部44b及び45bはそれぞれ、基材層44a及び45aの表面にストライプ状に積層される。突条プリズム部44b及び45bはそれぞれ、裏面が基材層44a及び45aの表面に接する三角柱状体である。突条プリズム部44bの延伸方向と突条プリズム部45bの延伸方向とは、互いに直交する。これにより、拡散シート43から入射される光線を下側プリズムシート44によって法線方向側に屈折させ、さらに下側プリズムシート44から出射される光線を上側プリズムシート45によって表示画面50aに対して略垂直に進むように屈折させることができる。
プリズムシート44及び45の厚さ(基材層44a及び45aの裏面から突条プリズム部44b及び45bの頂点までの高さ)の下限は、例えば、50μm程度、より好ましくは100μm程度であってもよい。プリズムシート44及び45の厚さの上限は、200μm程度、より好ましくは180μm程度であってもよい。プリズムシート44及び45における突条プリズム部44b及び45bのピッチの下限は、例えば、20μm程度、より好ましくは25μm程度であってもよい。プリズムシート44及び45における突条プリズム部44b及び45bのピッチの上限は、例えば、100μm程度、より好ましくは60μm程度であってもよい。突条プリズム部44b及び45bの頂角は、例えば、85°以上95°以下であってもよい。突条プリズム部44b及び45bの屈折率の下限は、例えば、1.5、より好ましくは1.55であってもよい。突条プリズム部44b及び45bの屈折率の上限は、例えば、1.7であってもよい。
プリズムシート44及び45は、例えばPET(polyethylene terephthalate)フィルムからなる基材層44a及び45aに、UV硬化型アクリル系樹脂を用いて形状転写された突条プリズム部44b及び45bを設けたものであってもよいし、或いは、突条プリズム部44b及び45bが基材層44a及び45aと一体成形されたものであってもよい。
[色変換シート]
色変換シート46は、光源42からの光を、任意の色(例えば緑色や赤色)の波長をピーク波長とする光に変換する波長変換シートである。例えば、光源42が青色光源であれば、色変換シート46は、波長450nmの青色光を、波長540nmの緑色光と波長650nmの赤色光に変換する。この場合、波長450nmの青色光を発する光源42を用いると、色変換シート46によって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート46を透過した光は白色光になる。色変換シート46としては、例えば、QD(量子ドット)シートや蛍光シート等を用いてもよい。光源42として白色光源を用いる場合、色変換シート46は設けなくてもよい。
色変換シート46は、光源42からの光を、任意の色(例えば緑色や赤色)の波長をピーク波長とする光に変換する波長変換シートである。例えば、光源42が青色光源であれば、色変換シート46は、波長450nmの青色光を、波長540nmの緑色光と波長650nmの赤色光に変換する。この場合、波長450nmの青色光を発する光源42を用いると、色変換シート46によって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート46を透過した光は白色光になる。色変換シート46としては、例えば、QD(量子ドット)シートや蛍光シート等を用いてもよい。光源42として白色光源を用いる場合、色変換シート46は設けなくてもよい。
[その他の光学シート]
図示は省略しているが、プリズムシート44及び45の上側(表示画面50aの側)に偏光シートを設けてもよい。偏光シートは、バックライトユニット40から出射された光が液晶表示装置50の第1偏光板6に吸収されることを防止することによって、表示画面50aの輝度を向上させる。
図示は省略しているが、プリズムシート44及び45の上側(表示画面50aの側)に偏光シートを設けてもよい。偏光シートは、バックライトユニット40から出射された光が液晶表示装置50の第1偏光板6に吸収されることを防止することによって、表示画面50aの輝度を向上させる。
<実施形態の特徴>
本実施形態の光学シート積層体100は、バックライトユニット40に組み込まれる。光学シート積層体100は、第1面21aに略逆四角錐状の複数の凹部22が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シート43と、突条プリズム部44b及び45bの延伸方向(以下、プリズム延伸方向ということもある)が互いに直交する一対のプリズムシート44及び45とを備える。光学シート積層体100において、例えば図5に示すように、複数の拡散シート43のうち一対のプリズムシート44及び45に最も近い拡散シート43における複数の凹部22の配列方向は、プリズム延伸方向に対して0°以上20°以下、又は70°以上90°以下の角度で交差する。尚、図5では、簡単のため、突条プリズム部44bの図示を省略しているが、突条プリズム部44bの延伸方向と突条プリズム部45bの延伸方向とは互いに直交するため、突条プリズム部45bの延伸方向が前述の交差角度範囲を満たす場合、突条プリズム部44bの延伸方向も前述の交差角度範囲を満たす。
本実施形態の光学シート積層体100は、バックライトユニット40に組み込まれる。光学シート積層体100は、第1面21aに略逆四角錐状の複数の凹部22が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シート43と、突条プリズム部44b及び45bの延伸方向(以下、プリズム延伸方向ということもある)が互いに直交する一対のプリズムシート44及び45とを備える。光学シート積層体100において、例えば図5に示すように、複数の拡散シート43のうち一対のプリズムシート44及び45に最も近い拡散シート43における複数の凹部22の配列方向は、プリズム延伸方向に対して0°以上20°以下、又は70°以上90°以下の角度で交差する。尚、図5では、簡単のため、突条プリズム部44bの図示を省略しているが、突条プリズム部44bの延伸方向と突条プリズム部45bの延伸方向とは互いに直交するため、突条プリズム部45bの延伸方向が前述の交差角度範囲を満たす場合、突条プリズム部44bの延伸方向も前述の交差角度範囲を満たす。
本実施形態の光学シート積層体100によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部22が設けられた拡散シート(以下、ピラミッドシートということもある)43を複数枚重ねて用いることにより、バックライトユニット40の輝度均一性を向上させることができる。また、プリズムシート44及び45に最も近い拡散シート43の凹部配列方向がプリズム延伸方向に対して0°以上20°以下又は70°以上90°以下の角度で交差するため、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で他の角度で交差する場合と比較して、バックライトユニット40の輝度均一性がさらに向上する。
本実施形態の光学シート積層体100において、プリズムシート44及び45に最も近い拡散シート43における凹部22の配列方向と、その他の拡散シート43における凹部22の配列方向とは、光源42の配置や光学シート積層体100の各光学シートの位置関係等の条件に応じて、実質的に同じにしてもよいし、或いは、異なってもよい。このようにすると、光源42の配置や光学シート積層体100の各光学シートの位置関係等の条件に応じて、バックライトユニット40の輝度均一性をより一層向上させることができる。尚、方向が実質的に同じであるとは、2つの方向の角度差が5°以下、好ましくは3°以下、より好ましくは1°以下であることを意味し、方向が異なるとは、2つの方向の角度差が5°超、好ましくは10°以上であることを意味する。
本実施形態のバックライトユニット40は、液晶表示装置50に組み込まれ、光源42から発せられた光を表示画面50a側に導く。バックライトユニット40は、表示画面50aと光源42との間に、本実施形態の光学シート積層体100を備え、複数の拡散シート43は、光源42とプリズムシート44及び45との間に配置される。
本実施形態のバックライトユニット40によると、本実施形態の光学シート積層体100を備えるため、輝度均一性を向上させることができる。
本実施形態のバックライトユニット40において、光源42は、複数の拡散シート43から見て表示画面50aの反対側に設けられた反射シート41の上に配置されてもよい。このようにすると、拡散シート43と反射シート41との間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性が向上する。
本実施形態のバックライトユニット40において、光源42と複数の拡散シート43との間の距離(正確には、光源42と、光源42に最も近い拡散シート43との間の距離)が5mm以下であると、バックライトユニット40を小型化することができる。また、今後の中小型液晶ディスプレイの薄型化をにらみ、光源42と拡散シート43との距離をより好ましくは2.5mm以下、さらに好ましくは1mm以下、究極的には0mmとしてもよい。
本実施形態の液晶表示装置50は、本実施形態のバックライトユニット40と、液晶表示パネル5とを備える。このため、バックライトユニット40に組み込まれた光学シート積層体100によって、輝度均一性を向上させることができる。液晶表示装置50が組み込まれた情報機器(例えばノートパソコンやタブレットなどの携帯情報端末)でも同様の効果を得ることができる。
本実施形態のバックライトユニット40の製造方法は、液晶表示装置50に組み込まれ、光源42から発せられた光を表示画面50a側に導くバックライトユニット40の製造方法である。本実施形態のバックライトユニット40の製造方法は、光源42から見て表示画面50a側に、第1面21aに略逆四角錐状の複数の凹部22が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シート43を配置する工程と、複数の拡散シート43から見て表示画面50a側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシート44及び45を配置する工程とを備える。複数の拡散シート43を配置する工程では、各拡散シート43における凹部22の配列方向とプリズム延伸方向との交差角度を変化させながら、輝度均一性を評価し、当該評価結果に基づいて、各拡散シート43における凹部22の配列方向を決定する。
本実施形態のバックライトユニット40の製造方法によると、複数の拡散シート43を配置する工程で、各拡散シート43における凹部22の配列方向とプリズム延伸方向との交差角度を変化させながら輝度均一性を評価した結果に基づいて、各拡散シート43における凹部22の配列方向を決定する。このため、輝度均一性が向上するように、各拡散シート43における凹部22の配列方向を設定することができる。
(実施例)
<実施例1>
以下、実施例1(輝度均一性の実測)について説明する。
<実施例1>
以下、実施例1(輝度均一性の実測)について説明する。
実施例1の光学シート積層体100として、厚さ130μmで同じ構造の拡散シート43を同じ向きに2枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシ-ト44及び上側プリズムシ-ト45を配置したものを用いた。
拡散シート43は、厚さ80μmの透明なポリカーボネートシート上に、屈折率1.587のUV硬化樹脂を用いて、頂角90°、深さ50μmの逆ピラミッド形状の凹部22をピッチ100μmで2次元配列して形成した。拡散シート43は、凹部22の形成面(第1面21a)が光出射面となるように配置した。拡散シート43の第2面21bは、平坦面(鏡面)とした。
プリズムシート44及び45は、PETフィルムからなる基材層44a及び45aに、アクリレートからなるUV硬化型アクリル系樹脂を用いて突条プリズム部44b及び45bを設けて形成した。下側プリズムシ-ト44は、総厚さが145μmで、高さ12μm、頂角94°の突条プリズム部44bをピッチ25μmで配列した。上側プリズムシ-ト45は、総厚さが128μmで、高さ24μm、頂角93°の突条プリズム部45bをピッチ51μmで配列した。
光源42として、ピーク波長450nm(半値全幅16nm)の青色LEDが2.8mmピッチで2次元的に複数配置されたLEDアレイを用いて、当該光源42を本実施例の光学シート積層体100の下側(拡散シート43の側)に配置し、拡散シート43とプリズムシート44及び45との配置関係を変化させながら、光学シート積層体100を通過した光の輝度均一性を調べた。尚、色変換シート46は設けずに、光源42からの青色光のまま輝度均一性を調べた。
輝度均一性評価の初期状態として、図6に示すように、拡散シート43は、凹部22の配列方向の1つを基準方向(X軸方向)に一致させて(配置角0°で)配置し、下側プリズムシート44は、突条プリズム部44bの延伸方向をX軸に対して反時計回りに102°回転させて(配置角102°で)配置し、上側プリズムシート45は、突条プリズム部45bの延伸方向をX軸に対して反時計回りに12°回転させて(配置角12°で)配置した。尚、光源42となるLEDアレイは、X軸方向と、それに垂直な方向の2方向に沿って各LEDが二次元配列されるように配置した。
第1評価として、前記初期状態から、2枚の拡散シート(ピラミッドシート)43の配置向き(配置角度)を一緒に反時計回りに10°ずつ180°回転させながら、輝度均一性変化を評価した。また、第2評価として、前記初期状態から、2枚のプリズムシート44及び45の配置向き(配置角)を一緒に反時計回りに10°ずつ180°回転させながら、輝度均一性変化を評価した。
輝度均一性評価は、以下の手順で実施した。まず、光源42(LEDアレイ)の上に、本実施例の光学シート積層体100を配置し、さらにその上にシート類の浮きを抑えるために透明ガラス板を載せて、トプコンテクノハウス社製の2次元色彩輝度計UA-200を用いて、鉛直方向上向き(LEDアレイからガラス板に向かう方向)の輝度を33mm四方の範囲について測定した。続いて、得られた二次元輝度分布画像に対して、個々のLEDの発光強度バラツキに対する補正を行い、異物等に起因する輝点・暗点ノイズを抑えるためのフィルタリング処理を行った後、全画素の輝度について平均値及び標準偏差を算出した。最後に、「輝度均一性=平均値/標準偏差」と定義し、輝度均一性を評価した。
図7に、前述の第1評価で得られた輝度均一性変化(図中の黒丸)及び第2評価で得られた輝度均一性変化(図中の白丸)を示す。図7において、横軸は、「上側プリズムシ-ト45の配置角度」-「拡散シート(ピラミッドシート)43の配置角度」(以下、単に「配置角度差」ということもある)を表し、初期状態の配置角度差は12°(図6参照)である。
尚、第1評価では、拡散シート43の回転に伴い、「配置角度差」が10°ずつ減り、第2評価では、上側プリズムシート45の回転に伴い、「配置角度差」が10°ずつ増えるが、拡散シート43が配置角度0°(180°)及び90°(270°)で等価な形状を有することから、「配置角度差」は以下のように換算した。すなわち、「配置角度差」がマイナスの値の場合は、「配置角度差」に90°の倍数を加算して0°以上90°以下の値に換算し、「配置角度差」が90°を超える場合は、「配置角度差」から90°の倍数を減算して0°以上90°以下の値に換算した。このようにすると、横軸の同じ「配置角度差」に対して、縦軸の輝度均一性の値は複数存在する。また、以上のように換算した「配置角度差」は、拡散シート43の凹部22の配列方向と、プリズム延伸方向(突条プリズム部44b及び45bの延伸方向)との交差角度(以下、単に「交差角度」ということもある)に等しくなる。
図7に示すように、「配置角度差」が0°~20°の範囲、及び70°~90°の範囲(つまり「交差角度」が0°~20°の範囲、及び70°~90°の範囲)で、「配置角度差」が20°~70°の範囲(つまり「交差角度」が20°~70°の範囲)のときと比べて、輝度均一性が有意に増大している。特に、「配置角度差」が10°近傍及び80°近傍(つまり「交差角度」が10°近傍及び80°近傍)で輝度均一性は極大値となり、当該極大値となる「配置角度差」の±5°の範囲で比較的大きな輝度均一性が得られている。
以上に説明したように、本実施例の光学シート積層体100では、拡散シート43の配置角度を変化させた場合でも、プリズムシート44及び45の配置角度を変化させた場合でも、「交差角度」が0°~20°の範囲、及び70°~90°の範囲で輝度均一性が増大し、特に、「交差角度」が5°~15°程度の範囲、又は75°~85°程度の範囲で輝度均一性が顕著に増大することが分かった。
<参考例>
図8は、前述の第1評価で得られた輝度(平均値)の変化(図中の黒丸)及び第2評価で得られた輝度(平均値)の変化(図中の白丸)を示す。図8において、横軸は、「上側プリズムシ-ト45の配置角度」-「拡散シート(ピラミッドシート)43の配置角度」を表し、初期状態の配置角度差は12°(図6参照)である。尚、「配置角度差」の換算方法は、前述の実施例1と同じである。また、図8において、縦軸の輝度は、光学シート積層体100の初期状態(「配置角度差」が12°のとき)の輝度測定値の1つを100%とした相対輝度で表している。
図8は、前述の第1評価で得られた輝度(平均値)の変化(図中の黒丸)及び第2評価で得られた輝度(平均値)の変化(図中の白丸)を示す。図8において、横軸は、「上側プリズムシ-ト45の配置角度」-「拡散シート(ピラミッドシート)43の配置角度」を表し、初期状態の配置角度差は12°(図6参照)である。尚、「配置角度差」の換算方法は、前述の実施例1と同じである。また、図8において、縦軸の輝度は、光学シート積層体100の初期状態(「配置角度差」が12°のとき)の輝度測定値の1つを100%とした相対輝度で表している。
図8に示すように、「配置角度差」が20°~70°の範囲(つまり「交差角度」が20°~70°の範囲)で、「配置角度差」が0°近傍又は90°近傍(つまり「交差角度」が0°近傍又は90°近傍)のときと比べて、輝度が有意に増大している。
すなわち、図7及び図8に示す結果から、「配置角度差」に関し、輝度と輝度均一性とはトレードオフの関係にあることが分かる。そこで、輝度及び輝度均一性の両方をバランスさせたい製品の場合には、「配置角度差」を、例えば10°~30°程度(好ましくは15°~25°程度)の範囲、又は60°~80°程度(好ましくは65°~75°程度)の範囲に設定してもよい。
<実施例2>
以下、実施例2(輝度均一性のシミュレーション)について説明する。
以下、実施例2(輝度均一性のシミュレーション)について説明する。
実施例2の光学シート積層体100として、厚さ110μmで同じ構造の拡散シート43を3枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシ-ト44及び上側プリズムシ-ト45を配置したものを用いた。
拡散シート43の第1面21a(光出射面)には、頂角90°、深さ50μmの逆ピラミッド形状の凹部22をピッチ100μmで2次元配列した。拡散シート43の第2面21bは、平坦面(鏡面)とした。
下側プリズムシート44及び上側プリズムシ-ト45にはそれぞれ、高さ50μm、頂角90°の突条プリズム44b及び45bをピッチ100μmで配列し、プリズムシート44及び45の厚さはそれぞれ130μmとした。尚、プリズムシート44及び45において、基材層44a、45a、及び突条プリズム44b、45bは、同じ光学特性を持つ1層品として構成されるものとし、屈折率や吸収特性は、ポリカーボネートの光学特性と同じであるとした。
光源42として、ピーク波長450nm(半値全幅16nm)の青色LEDが2.8mmピッチで2次元的に複数(具体的には縦横3×3)配置されたLEDアレイを用いて、当該光源42を本実施例の光学シート積層体100の下側(拡散シート43の側)に配置し、拡散シート43とプリズムシート44及び45との配置関係を変化させながら、光学シート積層体100を通過した光の輝度均一性をシミュレーションにより評価した。尚、色変換シート46は設けずに、光源42からの青色光のまま輝度均一性を評価した。
輝度均一性評価では、下側プリズムシート44は、突条プリズム部44bの延伸方向をX軸に対して反時計回りに102°回転させて(配置角102°で)配置し、上側プリズムシート45は、突条プリズム部45bの延伸方向をX軸に対して反時計回りに12°回転させて(配置角12°で)配置した(図6参照)。尚、光源42となるLEDアレイは、X軸方向と、それに垂直な方向の2方向に沿って各LEDが二次元配列されるように配置した。3枚の拡散シート43については、凹部22の配列方向が、基準となるLED配列方向に対してそれぞれ0°、12°、30°、45°、60°の角度(以下、配置角度という)となるように配置した。
輝度均一性評価は、以下の手順で実施した。まず、3×3のLEDアレイからなる光源42から光線を合計で107個出射させた。上側プリズムシート45の直上に、0.2mm角のメッシュ(42×42個)を介して8.4mm×8.4mm大の仮想センサーを設け、各メッシュを通過する光線の強度、本数、出光角度から面輝度分布を導出した。面輝度分布にはノイズが含まれるため、ノイズを抑えるために、得られた面輝度分布を3×3に等しく分割し、この9個の分割分布から1つの平均分布を作成し、当該平均分布の輝度について平均値及び標準偏差を算出し、「輝度均一性=平均値/標準偏差」として輝度均一性を評価した。
表1に、上側プリズムシート45に最も近い拡散シート43(3枚目)の配置角度を0°(上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差は12°(=12°-0°)とし、他の拡散シート43(1枚目、2枚目)の配置角度を0°、12°、30°、45°、60°のそれぞれとした場合の輝度均一性評価結果を示す。
また、表2に、上側プリズムシート45に最も近い拡散シート43(3枚目)の配置角度を30°(上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差は72°(=(12°-30°)+90°)とし、他の拡散シート43(1枚目、2枚目)の配置角度を0°、12°、30°、45°、60°のそれぞれとした場合の輝度均一性評価結果を示す。
表1に示すように、拡散シート43(3枚目)の配置角度を0°(上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差を12°)とした場合、拡散シート43(1枚目)の配置角度が30°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が45°のとき、及び拡散シート43(1枚目)の配置角度が45°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が45°のときに、輝度均一性が有意に増大した。
また、表2に示すように、拡散シート43(3枚目)の配置角度を30°(上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差を72°)とした場合、拡散シート43(1枚目)の配置角度が12°~60°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が45°のとき、拡散シート43(1枚目)の配置角度が30°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が30°のとき、及び拡散シート43(1枚目)の配置角度が60°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が60°のときに、輝度均一性が有意に増大した。
以上に説明したように、本実施例の光学シート積層体100では、拡散シート43(3枚目)の上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差(交差角度)が0°~20°の範囲又は70°~90°の範囲である場合において、各拡散シート43の配置角度(つまり凹部22の配列方向)を調整することによって、輝度均一性をより一層向上させることができることが分かった。
<実施例3>
以下、実施例3(輝度均一性の実測)について説明する。
以下、実施例3(輝度均一性の実測)について説明する。
実施例3の光学シート積層体100として、厚さ110μmで同じ構造の拡散シート43を3枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシ-ト44及び上側プリズムシ-ト45を配置したものを用いた。
拡散シート43は、厚さ60μmの透明なポリカーボネートシート上に、屈折率1.587のUV硬化樹脂を用いて、頂角90°、深さ50μmの逆ピラミッド形状の凹部22をピッチ100μmで2次元配列して形成した。拡散シート43は、凹部22の形成面(第1面21a)が光出射面となるように配置した。拡散シート43の第2面21bは、マット面とした。
プリズムシート44及び45は、PETフィルムからなる基材層44a及び45aに、アクリレートからなるUV硬化型アクリル系樹脂を用いて突条プリズム部44b及び45bを設けて形成した。下側プリズムシ-ト44は、総厚さが145μmで、高さ12μm、頂角94°の突条プリズム部44bをピッチ25μmで配列した。上側プリズムシ-ト45は、総厚さが128μmで、高さ24μm、頂角93°の突条プリズム部45bをピッチ51μmで配列した。
光源42として、ピーク波長450nm(半値全幅16nm)の青色LEDが2.8mmピッチで2次元的に複数配置されたLEDアレイを用いて、当該光源42を本実施例の光学シート積層体100の下側(拡散シート43の側)に配置し、拡散シート43とプリズムシート44及び45との配置関係を変化させながら、光学シート積層体100を通過した光の輝度均一性を調べた。尚、色変換シート46は設けずに、光源42からの青色光のまま輝度均一性を調べた。
輝度均一性評価では、下側プリズムシート44は、突条プリズム部44bの延伸方向をX軸に対して反時計回りに102°回転させて(配置角102°で)配置し、上側プリズムシート45は、突条プリズム部45bの延伸方向をX軸に対して反時計回りに12°回転させて(配置角12°で)配置した(図6参照)。尚、光源42となるLEDアレイは、X軸方向と、それに垂直な方向の2方向に沿って各LEDが二次元配列されるように配置した。3枚の拡散シート43については、凹部22の配列方向が、基準となるLED配列方向に対してそれぞれ0°、30°、45°、60°の角度(以下、配置角度という)となるように配置した。
輝度均一性評価は、前述の実施例1と同様の手順で実施した。
表3に、上側プリズムシート45に最も近い拡散シート43(3枚目)の配置角度を30°(上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差は72°(=(12°-30°)+90°)とし、他の拡散シート43(1枚目、2枚目)の配置角度を0°、30°、45°、60°のそれぞれとした場合の輝度均一性評価結果を示す。
表3に示すように、拡散シート43(3枚目)の配置角度を30°(上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差を72°)とした場合、拡散シート43(1枚目)の配置角度が30°~60°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が30°~45°のとき、及び拡散シート43(1枚目)の配置角度が60°で拡散シート43(2枚目)の配置角度が60°のときに、輝度均一性が有意に増大した。これは、表2に示す前述の実施例2の輝度均一性とほぼ同じ傾向を示すものであった。
以上に説明したように、本実施例の光学シート積層体100では、拡散シート43(3枚目)の上側プリズムシ-ト45に対する配置角度差(交差角度)が70°~90°の範囲である場合において、各拡散シート43の配置角度(つまり凹部22の配列方向)を調整することによって、輝度均一性をより一層向上させることができることが分かった。
<実施例4>
以下、実施例4(輝度均一性及び輝度の実測)について説明する。
以下、実施例4(輝度均一性及び輝度の実測)について説明する。
実施例4の光学シート積層体100として、厚さ110μmで同じ構造の拡散シート43を3枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシ-ト44及び上側プリズムシ-ト45を配置したものを用いた。
光源42としては、ピーク波長450nm(半値全幅16nm)の青色LEDが2.8mmピッチで2次元的に複数配置されたLEDアレイを用いた。
拡散シート43は、頂角90°の逆ピラミッド形状の凹部22をピッチ100μmで2次元配列して形成した。拡散シート43は、凹部22の形成面(第1面21a)が光出射面となるように配置した。拡散シート43の第2面21bは平坦面とした。
プリズムシート44及び45は、PETフィルムからなる基材層44a及び45aに、アクリレートからなるUV硬化型アクリル系樹脂を用いて突条プリズム部44b及び45bを設けて形成した。下側プリズムシ-ト44は、総厚さが90μmで、高さ12μm、頂角90°の突条プリズム部44bをピッチ24μmで配列した。上側プリズムシ-ト45は、総厚さが155μmで、高さ25μm、頂角90°の突条プリズム部45bをピッチ50μmで配列した。
尚、本実施例では、拡散シート43の下側にQDシートからなる色変換シート46を配置し、上側プリズムシ-ト45の上側に上側光拡散シートを配置した。上側光拡散シートは、基材層及び光拡散層の2層構造体として構成され、基材層は、光線を透過させるために透明樹脂を主成分として形成し、光拡散層は、樹脂マトリックス中に樹脂ビーズを分散させて形成した。
本実施例では、3枚の拡散シート43の配置角度(凹部22の配列方向と光源42の配列方向との交差角度)を45°及び0°にそれぞれ固定して、プリズムシート44及び45を回転させながら、輝度均一性及び輝度の変化を調べた。尚、輝度均一性評価は、前述の実施例1と同様の手順で実施し、輝度としては、前述の実施例1と同様の手順で得られた輝度の平均値を用いた。
図9及び図10に、本実施例で得られた輝度均一性及び輝度のそれぞれの変化を示す。尚、図9及び図10では、実線が拡散シート43の配置角度を45°に設定した場合の結果を示し、破線が拡散シート43の配置角度を0°に設定した場合の結果を示す。また、図9及び図10の横軸には、上側プリズムシート45の配置角度(光源42の配列方向(X方向)に対する突条プリズム部45b(稜線)の延伸方向の回転角度)を示しているが、下側プリズムシート44の配置角度(光源42の配列方向(X方向)に対する突条プリズム部44b(稜線)の延伸方向の回転角度)は、「上側プリズムシート45の配置角度」+90°である。
図9に示すように、拡散シート43の配置角度が0°の場合、上側プリズムシ-ト45の配置角度が0°程度から20°程度までの範囲、70°程度から110°程度までの範囲、及び160°程度から180°程度までの範囲で輝度均一性が向上した。また、拡散シート43の配置角度が45°の場合、上側プリズムシ-ト45の配置角度が25°程度から65°程度までの範囲、及び115°程度から155°程度までの範囲で輝度均一性が向上した。
以上のように、本実施例では、拡散シート43の配置角度が45°及び0°のいずれの場合も、配置角度差(=「上側プリズムシ-ト45の配置角度」-「拡散シート43の配置角度」)が0°~20°の範囲、及び70°~90°の範囲(つまり交差角度が0°~20°の範囲、及び70°~90°の範囲)で輝度均一性が向上した。
また、本実施例では、図9に示すように、拡散シート43の配置角度を45°に設定した場合の方が、0°に設定した場合と比べて、プリズムシート44及び45のあらゆる配置角度において、輝度均一性が高くなった。具体的には、拡散シート43の配置角度を45°に設定した場合の輝度均一性の平均値が180程度であるのに対して、拡散シート43の配置角度を0°に設定した場合の輝度均一性の平均値は150程度であった。拡散シート43の配置角度を45°に設定した場合、0°に設定した場合と比べて、プリズムシート44及び45の配置角度に依存する変動幅の3倍程度も輝度均一性が向上した。
また、本実施例では、図10に示すように、拡散シート43の配置角度が45°及び0°のいずれの場合も、プリズムシート44及び45の配置角度に起因する有意な輝度低下は見られなかった。尚、図10において、縦軸の輝度は、拡散シート43の配置角度が0°の場合の輝度測定値の1つを100%とした相対輝度で表しており、「有意な輝度低下」とは、「2%を超える輝度低下」を意味する。
(その他の実施形態)
前記実施形態(実施例を含む。以下同じ。)では、拡散シート43とプリズムシート44及び45と色変換シート46とから光学シート積層体100を構成した。しかし、光学シート積層体100は、拡散シート43、プリズムシート44、45及び色変換シート46以外の他の光学シートをさらに含んでいてもよい。
前記実施形態(実施例を含む。以下同じ。)では、拡散シート43とプリズムシート44及び45と色変換シート46とから光学シート積層体100を構成した。しかし、光学シート積層体100は、拡散シート43、プリズムシート44、45及び色変換シート46以外の他の光学シートをさらに含んでいてもよい。
また、前記実施形態では、光学シート積層体100に含まれる拡散シート43の第1面21aに設ける凹部22の逆多角錐形状を逆四角錐としたが、これに代えて、二次元配置可能な他の形状、例えば逆三角錐や逆六角錐としてもよい。或いは、二次元配置可能な凹部22に代えて、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。また、拡散シート43の第2面21bは、平坦面(鏡面)又はエンボス加工面としたが、拡散シート43の第2面21bに、二次元配置可能な逆多角錐形状の凹部や、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。
以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
1 TFT基板
2 CF基板
3 液晶層
5 液晶表示パネル
6 第1偏光板
7 第2偏光板
21 基材層
21a 第1面
21b 第2面
22 凹部
40 バックライトユニット
41 反射シート
42 光源
43 拡散シート
44 下側プリズムシート
44a 基材層
44b 突条プリズム部
45 上側プリズムシート
45a 基材層
45b 突条プリズム部
46 色変換シート
50 液晶表示装置
50a 表示画面
100 光学シート積層体
111 稜線
112 凹部中心(逆ピラミッド頂点)
2 CF基板
3 液晶層
5 液晶表示パネル
6 第1偏光板
7 第2偏光板
21 基材層
21a 第1面
21b 第2面
22 凹部
40 バックライトユニット
41 反射シート
42 光源
43 拡散シート
44 下側プリズムシート
44a 基材層
44b 突条プリズム部
45 上側プリズムシート
45a 基材層
45b 突条プリズム部
46 色変換シート
50 液晶表示装置
50a 表示画面
100 光学シート積層体
111 稜線
112 凹部中心(逆ピラミッド頂点)
Claims (9)
- バックライトユニットに組み込まれる光学シート積層体であって、
少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートと、
プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートと
を備え、
前記複数の拡散シートのうち前記一対のプリズムシートに最も近い第1拡散シートにおける前記複数の凹部の第1配列方向は、前記プリズム延伸方向に対して、0°以上20°以下、又は70°以上90°以下の角度で交差する
光学シート積層体。 - 前記第1拡散シートを除く前記複数の拡散シートのうち少なくとも1つの第2拡散シートにおける前記複数の凹部の第2配列方向は、前記第1配列方向と実質的に同じである
請求項1に記載の光学シート積層体。 - 前記第1拡散シートを除く前記複数の拡散シートのうち少なくとも1つの第2拡散シートにおける前記複数の凹部の第2配列方向は、前記第1配列方向と異なる
請求項1に記載の光学シート積層体。 - 液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットであって、
前記表示画面と前記光源との間に、請求項1~3のいずれか1項の光学シート積層体を備え、
前記複数の拡散シートは、前記光源と前記一対のプリズムシートとの間に配置される
バックライトユニット。 - 前記光源は、前記複数の拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置される
請求項4に記載のバックライトユニット。 - 前記光源と前記複数の拡散シートとの間の距離は、5mm以下である
請求項4に記載のバックライトユニット。 - 請求項4に記載のバックライトユニットと、
液晶表示パネルとを備える
液晶表示装置。 - 請求項7に記載の液晶表示装置を備える情報機器。
- 液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットの製造方法であって、
前記光源から見て前記表示画面側に、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートを配置する工程と、
前記複数の拡散シートから見て前記表示画面側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートを配置する工程とを備え、
前記複数の拡散シートを配置する工程では、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度を変化させながら輝度均一性を評価し、当該評価結果に基づいて、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向を決定する
バックライトユニットの製造方法。
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