JPWO2018225463A1 - 上用光拡散シートおよびそれを備えたバックライトユニット - Google Patents
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Abstract
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および基材層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%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および導光シート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(または当接)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、光拡散材とその樹脂マトリクスとを有する。
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。
本実施の形態における上用光拡散シート5によれば、光拡散層12が樹脂マトリックス13および樹脂ビーズ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、樹脂ビーズ14が、平均粒子径が比較的小さな第1樹脂ビーズ群14aと平均粒子径が第1樹脂ビーズ群14aより大きい第2樹脂ビーズ群14bとを含み、これらの質量比率が上記範囲内になるようにすることで、光拡散性を保持しつつ上用光拡散シート5の傷付きを防止することができる。さらに、光拡散層12の塗工量を上記範囲内とすることで、高いヘイズを保ったまま、スパークルの発生を抑制することができる。以上のことから、第1樹脂ビーズ群14aおよび第2樹脂ビーズ群14bの質量比率と、光拡散層12の塗工量とを上記範囲内とすることにより、上用光拡散シート5として要求される高い光拡散性を保持しつつ、スパークルの発生を抑制することができる。
本実施の形態における上用光拡散シート5の製造方法は、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およ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および樹脂ビーズ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および硬化させる工程(硬化工程)とを備える。
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。本変形例におけ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および基材層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および光拡散層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、本変形例における上用光拡散シート25の裏面を構成する。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。
本変形例における上用光拡散シート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。
本変形例における上用光拡散シート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およ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および裏面側偏光板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および裏面側偏光板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およ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および裏面側偏光板33の透過軸方向は直交している。
本実施の形態における液晶表示モジュールは、図1に示す上用光拡散シート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、本実施の形態における液晶表示モジュールは、液晶パネル31の裏面側に図1に示す上用光拡散シート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およ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、プリズムシートおよ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およ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。この際、樹脂ビーズにおける第1樹脂ビーズ群と、第2樹脂ビーズ群との質量比率を60%:40%、すなわち、樹脂ビーズ全体に占める第2樹脂ビーズ群の質量比率を40%とした。なお、第1樹脂ビーズ群の平均粒子径D50は、2.6μmであり、第2樹脂ビーズ群の平均粒子径D50は、5.8μmである。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は、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。
[比較例1]
樹脂ビーズにおける第1樹脂ビーズ群と、第2樹脂ビーズ群との質量比率を80%:20%、すなわち、樹脂ビーズ全体に占める第2樹脂ビーズ群の質量比率を80%とした以外は実施例1と同様にして比較例1の上用光拡散シートを製造した。
実施例1と比較例1との比較を以下の表に示す。
[実施例2]
光拡散層の塗工量を2.9μm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。
光拡散層の塗工量を1.8μmとした以外は実施例1と同様にして実施例3の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層の塗工量を3.0μmとした以外は実施例1と同様にして比較例2の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層の塗工量を1.7μmとした以外は実施例1と同様にして比較例3の上用光拡散シートを製造した。
実施例1〜3と比較例2〜3との比較を以下の表に示す。
[実施例4]
光拡散層における樹脂ビーズの質量含有率を45.0%とした以外は実施例1と同様にして実施例4の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層における樹脂ビーズの質量含有率を41.0%とした以外は実施例1と同様にして実施例5の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層における樹脂ビーズの質量含有率を48.0%とした以外は実施例1と同様にして比較例4の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層における樹脂ビーズの質量含有率を38.0%とした以外は実施例1と同様にして比較例5の上用光拡散シートを製造した。
実施例1,4〜5と比較例4〜5との比較を以下の表に示す。
[実施例6]
実施例1の上用光拡散シートの一部領域を切りだし、光拡散層12において厚み方向に樹脂ビーズ14が存在しない領域(樹脂マトリクス13のみの領域)における厚みの最小値(図6Aにおける下向き矢印部における厚み)を計測した。図6Aに示すように、上記厚みの最小値が0.3μmとなるものを、実施例6とした。厚みの測定は以下のように行った。まず、製造した上用光拡散シートを加工し易い適当な大きさに切りだし、エポキシ樹脂110にて包埋処理を行った。包埋処理後の試料をウルトラミクロトーム(Boeckeler Instruments社製 Power Tome XL)を用いて樹脂ビーズの断面が露出するように加工した。露出した断面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製 VK-X200、レーザー波長405nm)で観察し、樹脂ビーズのない箇所における厚み(基材層11の光拡散層12との界面からの厚み)を測定した。
実施例6と同様に、実施例1の上用光拡散シートの他の一部領域を切りだし、図6Bに示すように、光拡散層において厚み方向に樹脂ビーズが存在しない領域における厚みの最小値(図6Bにおける下向き矢印部における厚み)が0.5μmとなるものを、実施例7とした。
図7Aに示すように、光拡散層において厚み方向に樹脂ビーズが存在しない領域における厚みの最小値(図7Aにおける下向き矢印部における厚み)が1.1μmとなる以外は、実施例1と同様にして比較例6の上用光拡散シートを製造した。厚みの測定は実施例6と同様に行った。
図7Bに示すように、光拡散層において厚み方向に樹脂ビーズが存在しない領域における厚みの最小値(図7Bにおける下向き矢印部における厚み)が1.5μmとなる以外は、実施例1と同様にして比較例7の上用光拡散シートを製造した。厚みの測定は実施例6と同様に行った。
実施例6〜7と比較例6〜7との比較を以下の表に示す。
以上のように、実施例1〜7の上用光拡散シートは、樹脂ビーズ全体に示す第2樹脂ビーズ群の質量比率が30%以上50%以下であること、光拡散層の塗工量が1.8g/m2以上2.9g/m2以下であること、光拡散層における樹脂ビーズの質量含有率が、41%以上45%以下であること、および、光拡散層において厚み方向に樹脂ビーズが存在しない領域における厚みの最小値が1.0μm以下であることから上用光拡散シートとして要求される高い光拡散性を保持しつつ、スパークルの発生を抑制することができることが分かった。これに対し、比較例1〜7の上用光拡散シートは、要求される高い光拡散性を保持しつつ、スパークルの発生を抑制することができる上用光拡散シートとしては適切ではないことが分かった。より具体的には、比較例1,2,5,6,7の上用光拡散シートは、スパークルの抑制が十分にできないことが分かった。また、比較例3の上用光拡散シートは、製造が困難であり、比較例4の上用光拡散シートは、輝度の低下が避けられ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
14a 第1樹脂ビーズ群
14b 第2樹脂ビーズ群
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
[実施例2]
光拡散層の塗工量を2.9g/m 2 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。
光拡散層の塗工量を1.8g/m 2 とした以外は実施例1と同様にして実施例3の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層の塗工量を3.0g/m 2 とした以外は実施例1と同様にして比較例2の上用光拡散シートを製造した。
光拡散層の塗工量を1.7g/m 2 とした以外は実施例1と同様にして比較例3の上用光拡散シートを製造した。
Claims (5)
- 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、前記基材層の表面側に積層される光拡散層とを備え、
前記光拡散層は、樹脂マトリックスと、前記樹脂マトリックス中に分散する樹脂ビーズとを有し、
前記樹脂ビーズは、平均粒子径D50が1.9μm以上3.3μm以下の第1樹脂ビーズ群と、前記第1樹脂ビーズ群の平均粒子径D50より大きい平均粒子径D50を有する第2樹脂ビーズ群とを含み、
前記樹脂ビーズ全体に占める前記第2樹脂ビーズ群の質量比率が、30%以上50%以下であり、
前記光拡散層の塗工量が、1.7g/m2より大きく3.0g/m2より小さい、上用光拡散シート。 - 前記光拡散層は、厚み方向において前記樹脂ビーズが存在しない領域における厚みの最小値が0より大きく1μm以下である、請求項1に記載の上用光拡散シート。
- 前記光拡散層における前記樹脂ビーズの質量含有率が、37%以上47%以下である、請求項1または2に記載の上用光拡散シート。
- 前記第2樹脂ビーズ群は、平均粒子径D50が5.0μm以上6.5μm以下である、請求項1から3の何れかに記載の上用拡散シート。
- 端面から入射する光線を表面側に導く導光シートと、
前記導光シートの端面に向けて光線を照射する光源と、
前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、
前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、
前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、
前記上用光拡散シートとして請求項1から4の何れかに記載の上用光拡散シートを用いた、液晶表示装置のバックライトユニット。
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