JPH08184704A - 光制御シート - Google Patents

光制御シート

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JPH08184704A
JPH08184704A JP61595A JP61595A JPH08184704A JP H08184704 A JPH08184704 A JP H08184704A JP 61595 A JP61595 A JP 61595A JP 61595 A JP61595 A JP 61595A JP H08184704 A JPH08184704 A JP H08184704A
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light
sheet
sheet member
adhesive
screen
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JP61595A
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Hirozo Nakamura
浩造 中村
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面上のどの位置からでも、輝度ピークを画
面観察者の方向に合わせることができると共に、装置の
小型化にも寄与できるようにする。 【構成】 開示される光制御シート8は、マイクロビー
ズを分散含有してなる光拡散シート部材81と、表面が
マイクロプリズム(マルチプリズム)面82Aに加工さ
れた集光(指向)シート部材82と、これらのシート部
材81,82間に微粒子粘着剤84,84,…を散在さ
せて設けられた空気層83とからなる。このようにして
形成される空気層83は、層厚が一様となるので、画面
の全域にわたり、画面観察者の方向に射出光を集束(指
向)させることができ、その方向の射出光量を増加させ
ることができる。さらに、微粒子状の粘着剤は、1粒1
粒が微小ゆえ、視認できず、また、好適には、接着面積
率を0.05%以上5%以下の範囲に設定すれば、全体
としても視認できず、輝度むらも生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、バックライト方式の
液晶表示装置等に用いられる光制御シートに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、コントラストが鮮明で
高速表示が可能なTFT液晶パネルの出現と、視認性を
良くするバックライトの採用により、今や、薄型軽量の
表示装置の本命となっている。そして、これを用いて、
ワープロ、ノート型パソコン、ポータブルテレビ等が普
及してきている。図8は、バックライト方式の液晶表示
装置の構成を示す分解斜視図であり、この図に示すよう
に、この種の液晶表示装置1は、TFT液晶パネル2の
背後にバックライト(背面光源)3が配置され、これら
がフロントシャーシ板4とリアシャーシ板5とで挟持さ
れてなっている。
【0003】上記TFT液晶パネル2は、液晶層、配向
膜、TFTアレイ基板、偏光板、配線プリント板等から
積層に構成され、カラー液晶パネルには、さらに、カラ
ーフィルタ基板も付加される。また、上記バックライト
3は、図9に拡大して示すように、ポリメチルメタクリ
レート(アクリル)板からなる導光板31と、導光板3
1の両サイドに配される白色蛍光灯(三波長発光型の冷
陰極管)32,32と、導光板31の裏面側に配される
不透明ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる反
射シート33と、導光板31の表面側に配される2枚の
光拡散シート34,34とから概略構成されている。上
記導光板31の裏面には、光拡散性のインクを用いて無
数のドットパターンD,D,…が印刷されている。
【0004】上記構成の液晶表示装置1において、動作
時、バックライト3でTFT液晶パネル2を照らすに
は、白色蛍光灯32,32の光を導光板31のサイドか
ら導光板31の中に入れ、反射シート33で反射させ、
1つ1つが疑似拡散光源として機能する裏面のドットパ
ターンD,D,…と、表面の光拡散シート34,34と
で明るさを均一にして表面から面射出させる。そして、
上方の光拡散シート34の表面から一様に射出する光を
TFT液晶パネル2の裏面から入射させ液晶層を通過さ
せる。このようにして、液晶層を通過した光を偏光板
(カラー液晶パネルの場合にはカラーフィルタ及び偏光
板)を通して見ることにより透過式のディスプレイとな
る。
【0005】ところで、上記光拡散シート34は、TF
T液晶パネル2を通してドットパターンD,D,…が視
認されない程度に拡散性に富むものでなければず、一
方、いかに拡散性に優れていても、輝度の低いもので
は、カラー液晶表示には利用できない。このような光拡
散シートとしては、カラー液晶の普及に伴い、高輝度の
ものが開発されており、例えば、実開平5−73601
号公報や、特開平6−67003号公報等に記載されて
いるように、架橋アクリルビーズ等の透明ビーズを屈折
率の異なる液状の有機高分子バインダ内に分散させ、透
明支持体の片面又は両面に塗布した後、乾燥固化して光
拡散層としたものが知られている。
【0006】さらに、最近の液晶表示装置の中には、輝
度ピークをTFT液晶パネル2の視角(画面観察者の方
向)に合わせることで高輝度の画面が得られるように、
光拡散シート34とTFT液晶パネル2との間に集光シ
ートを介在させ、射出光に指向性を持たせたものも存在
する。この種の集光シートとしては、透明な樹脂シート
の表面側をマイクロプリズム面とすることにより、射出
光を任意の方向に集束(指向)させるようにした特開昭
62−144102号公報に記載のものが知られてい
る。
【0007】ところで、上記集光シートは、画面観察者
の方向に光を集束させてその方向への射出光量を増加さ
せる機能を有するとは言え、光を拡散させる機能までは
有していないため、光拡散シート34を省略すれば、ド
ットパターンD,D,…が見えてしまう。したがって、
集光シートを用いる場合でも、光拡散シート34を省略
することはできない。しかしながら、このような集光シ
ートの追加は、装置組立時の部品点数の増加を招くだけ
でなく、装置内へのゴミや異物等の混入頻度を高めるた
め、歩留まり低下の一因となるので好ましいことではな
い。集光シートの追加に起因する歩留まりの低下を回避
するためには、集光シートと光拡散シートとを予め積層
一体化しておくことが望ましい。
【0008】ここで、一体化の手段として、接着剤をべ
た塗りにして両シートを密着させることが考えられる
が、この方法では、塗りむらが発生し、画面上の所々で
指向性が低下するという現象が発生し易くなる。また、
集光シートと光拡散シートとの間に両シートと屈折率が
近似する接着剤を介在させるよりも、両シートの間に空
気層を設け、光拡散シートと空気との間での反射、集光
シートと空気との間での反射を起こさせた方が、輝度面
分布の一様性が向上するという実験結果もある。
【0009】上記のような実験結果を採り入れたものと
して、図10に示すように、マイクロプリズム面を有す
る集光シート6と光拡散シート34との重合面の四隅
に、テープ状の両面粘着体7を介在させて部分的に両シ
ートを接着一体化することにより、空気層を設けたもの
が存在する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この部分的接
着の方法では、図11に示すように、非接着部分からの
射出光量Lに較べて、接着部分(固定部分)からの射出
光量Lが弱くなるので、輝度の一様面分布性の要求を充
足できないばかりか、画面を観察する際に、接着部分が
視認される虞もある。集光シート6及び光拡散シート3
4の大きさを画面よりも大きくすれば、このような問題
を解消できるが、今度は、装置の小型化の要請に反する
こととなる。加えて、四隅のみの支持では、光学的に不
安定であり、一様な厚みの空気層が得られないという不
都合もある。
【0011】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、輝度の面分布の一様性を損なうことなく、画面
上のどの位置からでも、輝度ピークを画面観察者の方向
に合わせることができると共に、装置の小型化にも寄与
できる光制御シートを提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、マイクロビーズを分散含有
してなる第1の透明樹脂シート部材と、表面がマイクロ
プリズム加工された第2の透明樹脂シート部材とを、該
第2の透明樹脂シート部材の裏面を上記第1の透明樹脂
シート部材に対向させた状態で、粘着剤により貼り合わ
せてなる光制御シートであって、上記第1及び第2の透
明樹脂シート部材間に微粒子状の上記粘着剤を散在させ
て空気層を設けたことを特徴としている。
【0013】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の光制御シートであって、上記第1の透明樹脂シート
部材と第2の透明樹脂シート部材との重合部分に占める
接着部分の面積比が、0.05%以上5%以下の範囲に
設定されていることを特徴としている。
【0014】
【作用】請求項1記載の構成では、第1の透明樹脂シー
ト部材(光拡散シート部材)と第2の透明樹脂シート部
材(集光シート部材)との間に微粒子状の粘着剤(マイ
クロ粘着剤)が分散状態に配置され、接着点が散在する
ので、均一な層厚の空気層を安定的に得ることができ
る。しかも、微粒子状の粘着剤(マイクロ粘着剤)は小
粒なので、視認できず、輝度にも影響を与えない。それ
ゆえ、微粒子状の粘着剤を画面から隠す必要がないの
で、装置の小型化を妨げない。
【0015】なお、微粒子状の粘着剤による接着面積率
としては、0.05%以上5%以下の範囲が好適であ
る。接着面積率が、0.05%以下であれば、接着強度
が充分でなく、空気層の層厚も不安定となる。一方、接
着面積率が、5%以上であれば、輝度に影響が現れる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。 ◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例である光制御シートが組
み込まれたバックライトを備える液晶表示装置の概略構
成を示す断面図、図2は、同光制御シートの構成を拡大
して示す断面図、図3は、同光制御シートの分解斜視
図、また、図4は、同光制御シートの完成斜視図であ
る。この例に係る液晶表示装置1Aが、従来の液晶表示
装置と異なるところは、光制御シート8の構成(発明部
分)のみであるので、図1において、従来の技術(図8
及び図9)と同一構成部分については、同一の符号を付
してその説明を省略する。この例の光制御シート8は、
図2乃至図4に示すように、拡散光を射出するための光
拡散シート部材81と、射出光に指向性を持たせるため
の集光シート部材82と、これら部材81,82間に設
けられた空気層83とからなり、この空気層83には微
粒子粘着剤(マイクロ粘着剤)84,84,…が分散配
置され、接着点を散在させることで、均一な層厚の空気
層83を安定的に得ると共に、両シート部材81,82
同士を接着一体化している。
【0017】上記光拡散シート部材81は、図5に示す
ように、熱可塑性樹脂を素材とする透明なシート基材8
1Aの内部に、このシート基材81Aとは屈折率の異な
る透明マイクロビーズ81Bを分散状態に含有してなる
もので、シート基材81Aとしては、例えば、透明性が
良く、機械的強度もある厚さ100〜500μmのポリ
カーボネート(屈折率1.59〜1.60)が好適である
が、これ以外にも、ポリエチレン、塩素化ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、
ポリアセタール、ポリエーテル、ポリスチレン(屈折率
1.59〜1.60)、ポリエステルアミド、ポリフェニ
レンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニ
ル、アクリル樹脂(ポリメタクリル酸エステル、ポリア
クリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル(屈折率
1.49))、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル
共重合、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合、ポリビニ
ルブチラール、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、
ポリウレタン、スチレン−アクリル共重合等の合成樹脂
を用いることができる。
【0018】また、上記透明マイクロビーズ81Bとし
ては、平均粒径が1〜25μmの、例えば、架橋アクリ
ルビーズ(屈折率1.49)、ポリプロピレンビーズ、
ポリスチレンビーズ(屈折率1.59〜1.60)、ポリ
エチレンビーズ、ポリ塩化ビニルビーズ、ポリ弗化ビニ
ルビーズ、ポリウレタンビーズ等の透明有機ビーズや、
各種ガラスビーズ(屈折率1.45〜1.96)、シリカ
(屈折率1.487)、炭酸カルシウムビーズ(屈折率
1.6585)、アルミナビーズ(屈折率1.76〜1.
77)等の透明無機ビーズ等を用いることができる。な
お、シート基材81Aと透明マイクロビーズ81Bとの
組み合わせは、互いに同一の屈折率でない限り、任意で
あり、いずれの屈折率が大であるか否かを問わない。
【0019】上記集光シート部材82は、透明な熱可塑
性樹脂からなり、表面は、図2乃至図4に示すように、
断面二等辺三角形(頂角θ)の凹凸条が、互いに平行に
かつ所定のピッチpで多数並ぶマイクロプリズム(マル
チプリズム)面82Aとされ、一方、平坦な裏面は、光
拡散シート部材81と対向配置されて空気層83を形成
し、光拡散シート部材81から射出される拡散光が、空
気層83を介して、裏面側から入射すると、その入射光
を液晶表示装置1Aの画面観察者の方向に集束(指向)
させて、その方向への輝度(射出光量)を増加させる。
なお、表面のマイクロプリズム面82A及び平坦な裏面
は、集光(指向)機能を充分に発揮できるように、極力
平滑な面であることが好ましく、艶消し状になることは
好ましくない。また、集光シート部材82の素材として
は、シート基材81Aの素材として列挙した各種合成樹
脂を用いることができるが、必ずしも、同一の素材であ
る必要はない。
【0020】また、上記微粒子粘着剤84としては、粉
末状又は粒子状のアクリル系粘着剤、天然ゴム系粘着
剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を用いる
ことができる。この微粒子粘着剤84の粒子径は、液晶
表示装置1Aの画面観察者が肉眼で認識できない程度の
大きさにする必要があり、この粒子径が50μm以下で
あれば大きさを問わずに使用可能である。微粒子粘着剤
84は、光拡散シート部材81と集光シート部材82と
の接着強度に不均一が生じないように、両シート部材8
1,82の重合面内に均一に分散配置される。なお、実
験によれば、両シート部材81,82の重合面に占める
接着面積の割合(接着面積率)を、0.05%以上5%
以下の範囲に設定するのが好適である。接着面積率が、
0.05%以下であれば、両シート部材81,82を一
体のものとして取り扱うには接着強度が充分でなく、空
気層の層厚も不安定となるからであり、一方、接着面積
率が、5%以上であれば、輝度の面分布むらが発生する
からである。
【0021】[評価試験1]次に、上記構成の光制御シ
ートについて実施した評価試験について述べる。試作例1 まず、平均粒径10μm、配合比20重量%の架橋アク
リルビーズを溶融ポリカーボネート中に一様に分散させ
た後、この混合溶融物を押出し成形して、厚さ100μ
mの長尺の光拡散フィルムを作製し、これを横寸法19
6mm、縦寸法135mmに裁断して、複数枚の光拡散
シート部材81を得た。また、ポリカーボネートをプレ
ス成形することにより、頂角θが90度、ピッチpが5
0μm、厚さが250μmである二等辺三角形プリズム
シートを作製した後、このシートを横寸法196mm、
縦寸法135mmに裁断し、複数枚の集光シート部材8
2を得た。次いで、粒径30μmのアクリル系の微粒子
粘着剤84を接着面積率が1%となるように、集光シー
ト部材82の裏面全体にスプレー法で均一に塗布した。
そして、この微粒子接着剤84の塗布面である集光シー
ト部材82の裏面と光拡散シート部材81の表面とを重
ねた状態で圧締して、この実施例の光制御シート8(試
作例1)を複数枚完成させた。
【0022】次に、光制御シート(試作例1)8を用い
て、1灯式のバックライトを複数個製造した(図9に
は、2灯式のバックライトが示されているが、ここで
は、性能評価試験の判定を容易にするため、1灯式とし
ている)。このバックライトの製造時には、光制御シー
ト(試作例1)8の組み込み作業性、空気層83への異
物の混入の頻度等について注目した。光制御シート(試
作例1)8の性能評価試験は、サイドライトの白色蛍光
灯(1灯)を直流12vのインバータで駆動して、50
0〜1000Hzの交流で発光させることにより行い、
画面の明るさ、ドットパターンの隠蔽性等について観察
した。
【0023】ここで、空気層83への異物の混入頻度に
ついては、通常の組立工程を経た後、空気層83内に存
在する肉眼で視認可能な異物の個数を計測し、全く異物
の混入が認められないものを「良」、僅かでも異物の混
入が認められるものを「不良」として評価した。光制御
シート(試作例1)8の組み込み作業性については、作
業者がバックライトに組み込むのに要する時間を計測
し、5秒以内に組み込みが完了すれば「良」、5秒を越
えれば「不良」とした。また、画面の明るさは、画面上
の定点9箇所において、TFT液晶パネルの表面から法
線方向30cm離れた位置にて視野角2度の輝度計で測
定して評価した。測定輝度が、全ての観測点において、
2000cd/mm2以上であれば、「良」である。ド
ットパターンの隠蔽性は、TFT液晶パネルの表面から
法線方向約30cmの位置にて肉眼観察を行い、ドット
パターンが全く視認されないものを「良」、僅かでも視
認されるものを「不良」として評価した。
【0024】上述の評価試験の結果、下表のような評価
が得られた。
【0025】上記構成によれば、光拡散シート部材81
と集光シート部材82との間に微粒子粘着剤84が分散
状態に配置され、接着点が散在するので、均一な層厚の
空気層83を安定的に得ることができる。それゆえ、図
4に示すように、画面の全域にわたり、画面観察者の方
向に射出光を集束(指向)させることができ、その分、
その方向の射出光量を増加させることができる。さら
に、微粒子粘着剤84の1粒1粒は微小ゆえ、視認でき
ず、また、接着面積率が0.05%以上5%以下の範囲
に設定されて分散されているので、全体としても、視認
できず、輝度むらも生じない。それゆえ、微粒子粘着剤
を画面から隠す必要がないので、装置の小型化を妨げな
い。
【0026】◇第2実施例 図6は、この発明の第2実施例に適用される光拡散シー
ト81’の構成を示す断面図である。この第2実施例
が、上述の第1実施例と異なるところは、第1実施例の
光拡散シート部材81が、シート基材81Aの内部に透
明マイクロビーズ81Bを分散含有してなるのに対し
て、この第2実施例では、光拡散シート部材81’を、
シート基材81A’の表面に透明マイクロビーズ81B
を分散含有する光拡散層81Cを設けて構成した点だけ
である。これ以外の点では、第1実施例の構成と同一で
ある。
【0027】[評価試験2]次に、この例の光制御シー
トについて実施した評価試験について述べる。試作例2 まず、平均粒径5μmのガラスビーズを含有するアクリ
ル系混合溶融物を厚さ70μmのポリエチレンテレフタ
レートフィルム(シート基材)の表面に塗布して、ガラ
スビーズを50重量%含有する厚さ20μmの光拡散層
を形成した後、この積層体を横寸法196mm、縦寸法
135mmに裁断し、複数枚の光拡散シート部材81’
を得た。また、ポリカーボネートを成形することによ
り、頂角θが110度、ピッチpが30μm、厚さが2
00μmである二等辺三角形プリズムシートを作製した
後、このシートを横寸法196mm、縦寸法135mm
に裁断し、複数枚の集光シート部材82を得た。次い
で、粒径50μmのアクリル系の微粒子接着剤を接着面
積率が3%となるように、集光シート部材の裏面全体に
スプレー法で均一に塗布した。そして、この微粒子接着
剤の塗布面である集光シート部材82の裏面と光拡散シ
ート部材81’の表面とを重ね合わせた状態で圧締し
て、この実施例の光制御シート(試作例2)を複数枚完
成させた。次に、完成した光制御シート(試作例2)を
用いて、1灯式のバックライトを複数個製造し、第1実
施例において上述したと同様の評価試験を行った。この
結果、輝度ピークが、法線方向に対してやや傾斜する点
を除けば、第1実施例と略同様の良好の評価が得られ
た。
【0028】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、液晶は、
カラー液晶であると、モノクロ液晶であるとを問わな
い。また、バックライトはサイド型に限らず、直下型で
も良い。白色蛍光灯は、熱陰極型であると冷陰極型であ
るとを問わない。
【0029】また、マイクロプリズム面の断面形状は、
二等辺三角形であると不等辺三角形であるとを問わな
い。プリズムの頂角θ、ピッチp等も、視角(画面観察
者の方向)を考慮して、必要に応じて、変更し得る。ま
た、プリズムの断面は三角形状に限らず、例えば、図7
に示すように、マイクロプリズム面82A’の頂部及び
谷部が円弧状であっても良い。
【0030】また、微粒子粘着剤は不定形でも良いが、
微球体の粘着剤を用いるようにすれば、光拡散シート部
材と集光シート部材との間に均一に分散させることが容
易となるので、空気層の層厚を一段と均一にすることが
できる。また、この発明で言う微粒子粘着剤には、ポリ
アミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂系
等の接着剤も含まれ、また、感圧型、冷却(ホットメル
ト)型、化学反応型であるとを問わない。また、この発
明の光拡散シートは、液晶表示装置のバックライトに限
らず、OHPや、電飾看板のバックライトにも適用でき
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、第1の透明樹脂シート部材(光拡散シート部
材)と第2の透明樹脂シート部材(集光シート部材)と
の間に微粒子状の粘着剤が分散状態に配置され、接着点
が散在するので、均一な層厚の空気層を安定的に得るこ
とができる。それゆえ、画面の全域にわたり、画面観察
者の方向に射出光を集束(指向)させることができ、そ
の分、その方向の射出光量を増加させることができる。
さらに、微粒子状の粘着剤は、1粒1粒が微小ゆえ、視
認できず、また、好適には、接着面積率を0.05%以
上5%以下の範囲に設定すれば、全体としても視認でき
ず、輝度むらも生じない。それゆえ、微粒子粘着剤を画
面から隠す必要がないので、装置の小型化を妨げない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例である光制御シートが組
み込まれたバックライトを備える液晶表示装置の概略構
成を示す断面図である。
【図2】同光制御シートの構成を拡大して示す断面図で
ある。
【図3】同光制御シートの分解斜視図である。
【図4】同光制御シートの完成斜視図である。
【図5】同光制御シートを構成する光拡散シート部材の
拡大断面図である。
【図6】この発明の第2実施例に係る光拡散シートの構
成を示す断面図である。
【図7】実施例の変形例に係る集光シート部材を示す拡
大断面図である。
【図8】従来技術を説明するための図で、同液晶表示装
置の構成を示す分解斜視図である。
【図9】従来技術を説明するための図で、同液晶表示装
置に組み込まれるバックライトの構成を示す分解斜視図
である。
【図10】従来技術を説明するための図で、集光シート
と光拡散シートとの接着関係を分解して示す分解斜視図
である。
【図11】従来技術を説明するための図で、集光シート
と光拡散シートとを接着した際の不都合を説明する図で
ある。
【符号の説明】
1,1A 液晶表示装置 3 バックライト 31 導光板 32 白色蛍光灯 33 反射シート 8 光制御シート 81A シート基材(光拡散シート部材の構成部
分) 81B 透明マイクロビーズ(マイクロビーズ) 81 光拡散シート部材(第1の透明樹脂シート部
材) 82 集光シート部材(第2の透明樹脂シート部
材) 82A,82A’ マイクロプリズム面 83 空気層 84 微粒子粘着剤(微粒子状の粘着剤)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロビーズを分散含有してなる第1
    の透明樹脂シート部材と、表面がマイクロプリズム加工
    された第2の透明樹脂シート部材とを、該第2の透明樹
    脂シート部材の裏面を前記第1の透明樹脂シート部材に
    対向させた状態で、粘着剤により貼り合わせてなる光制
    御シートであって、 前記第1及び第2の透明樹脂シート部材間に微粒子状の
    前記粘着剤を散在させて空気層を設けたことを特徴とす
    る光制御シート。
  2. 【請求項2】 前記第1の透明樹脂シート部材と第2の
    透明樹脂シート部材との重合部分に占める接着部分の面
    積比が、0.05%以上5%以下の範囲に設定されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の光制御シート。
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