JP2015510613A - 不織拡散体付きディスプレイ - Google Patents

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Abstract

本開示は、液晶ディスプレイパネルと、光を放射する能力を持つ光を放射する光源と、を含むディスプレイシステムを説明する。不織拡散体素子は、光源と液晶ディスプレイパネルとの間に配置される。高分子不織拡散体は、非配向であり、50マイクロメートル未満の繊維直径と、5を超える長さ/直径の繊維アスペクト比と、10〜80グラム/m2の範囲の坪量と、を有する。

Description

本開示は、とりわけ不織拡散体付きディスプレイに関する。
液晶ディスプレイ(LCD)は、ラップトップコンピュータ、手持ち式の計算器、デジタル腕時計、及びテレビなどのデバイスで使用される光学的なディスプレイである。いくつかのLCDは、ディスプレイの側面に位置し、光源からLCDパネルの背面へ光をガイドするように位置付けられた光ガイド付きの、光源を含む。その他のLCD(例えばいくつかのLCDモニター及びLCDテレビ(LCD−TV))は、LCDパネルの後方に位置付けられた多くの光源を使用して直接的に照明される。この配設は、より大きいディスプレイでは、特定のレベルのディスプレイの明るさを達成するための光出力の要件は、ディスプレイ寸法の2乗に比例して増加するが、ディスプレイの側面に沿った光源を位置付けるための利用可能な足場は、ディスプレイサイズに対して線形的に増加するのみなので、ますます一般的になっている。加えて、LCD−TVなどのいくつかのLCD用途は、他の用途より遠い距離から視認されるように、ディスプレイが十分明るいことを要し、LCD−TVに対する視野角の要件は、LCDモニター及び手持ち式のデバイスに対するものとは通常異なる。
いくつかのLCDモニター及びLCD−TVは、一般的に多くの冷陰極蛍光灯(CCFL)によって後方から照明される。これらの光源は線状であり、ディスプレイの全幅にわたって引き伸ばされ、その結果、ディスプレイの背面は、より暗い領域によって分離された一連の明るい筋によって照明される。かかる照明プロファイルは望ましくなく、そのため、LCDデバイスの背面で、照明プロファイルを滑らかにするために、拡散体プレートが使用される。
多くのLCD−TV拡散体プレートは、ポリメチルメタクリレート(PMMA)の高分子マトリックスを、ガラス、ポリスチレンビーズ、及びCaCO粒子を含む様々な分散した相とともに採用する。これらのプレートは、ランプの高温に露出された後、しばしば変形又はゆがむ。加えて、いくつかの拡散プレートは、LCDパネルの背面の照明プロファイルをより均一にしようとして、その幅にわたって空間的に変化する拡散特性を備える。かかる不均一な拡散体は、印刷されたパターンの拡散体と称されることがある。それらは、製造するのが高価であり、拡散パターンは、照明源と組立時に整合する必要があるので、製造コストが増加する。加えて、拡散プレートは、ポリマーマトリックスを通して拡散粒子を均一に分配するように合成するカスタム仕様の押出成形を必要し、これにより更にコストが増加する。
本開示は、数ある他の態様の中でも、とりわけ不織拡散体付きディスプレイに関する。
多くの実施形態では、ディスプレイシステムが説明される。ディスプレイシステムは、液晶ディスプレイパネルと、光を放射する能力を持つ光を放射する光源と、を含む。不織拡散体素子は、光源と液晶ディスプレイパネルとの間に配置される。高分子不織拡散体は、非配向であり、50マイクロメートル未満の繊維直径と、5を超える長さ/直径の繊維アスペクト比と、10〜80グラム/mの範囲の坪量と、を有する。
多くの実施形態では、ディスプレイシステムは、液晶ディスプレイパネルと、光を放射する能力を持つ光を放射する光源と、を含む。高分子不織拡散体素子は、光源と液晶ディスプレイパネルとの間に配置される。高分子不織拡散体は、非配向であり、50%以上の可視光線透過度、及び0.9以上の有効透過度を有する。
本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を、添付の図面と合せて考慮することで、本開示のより完全な理解が可能である。
実例的なディスプレイシステムの概略図である。 実例的な拡散体の概略側面図である。 有効透過度を測定するための実例的なシステムの概略図である。
ここに示す概略図面は、必ずしも実寸に比例していない。図中で使用される同様の番号は、同様の構成要素、工程などを指す。しかしながら、所与の図中での構成要素を指すための番号の使用は、同じ番号が付けられた別の図中の構成要素を制限することを意図しないことが理解されるであろう。加えて、構成要素を指すための異なる番号の使用は、異なる番号が付けられた構成要素が同一又は類似ではあり得ないことを意味することを意図しない。
以下の発明を実施するための形態では、その一部をなす添付の図面に対して参照がなされ、そこではこれらはデバイス、システム、及び方法のいくつかの具体的な実施形態の実例として示される。他の実施形態が企図され、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく作製され得ることを理解するべきである。したがって、以下の発明を実施するための形態は、制限的な意味では取るべきではない。
本明細書で使用されるすべての科学的用語及び技術的用語は、そうでないことを示さないかぎりは当該分野で一般的に使用される意味を有する。本明細書で提供される定義は、本明細書で頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするものであり、本開示の範囲を制限することを意味しない。
本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用するとき、単数形「a」、「an」、及び「the」は、その内容が明らかにそうでないことが示さないかぎりは複数の指示物を有する実施形態を包含する。
本明細書及び付属の特許請求の範囲において使用されるとき、「又は」なる語は、そうでないことが内容により明らかに示されない限りは、その「及び/又は」を含む意味で一般的に用いられる。
本明細書で使用するとき、「有する(have)」、「有する(having)」、「含む(include)」、「含む(including)」、「備える(comprise)」、「備える(comprising)」等は、制限のない意味で使用されており、一般に、「含むがそれに限らない」ことを意味する。「からなる」及び「から本質的になる」という用語は、「含む(comprising)」等の用語に包含されることが理解されよう。
本明細書で使用される、「頂部」、「底部」、「左」、「右」、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」、及びその他の方向などの任意の方向、並びに配向は、本明細書において図を参照して明確にするために記載され、実際のデバイス若しくはシステム又はデバイス若しくはシステムの使用を制限しない。本明細書に記載される装置、物品又はシステムの多くは、多くの方向及び配向で使用され得る。
本開示は、数あるその他の態様の中でも、とりわけ不織拡散体付きディスプレイを説明する。特に、本開示は、不織拡散体付きディスプレイに関し、この不織拡散体は、高い透過性、高いヘイズ、低い透明度を有し、かつ均一な光放射を提供する。不織拡散体は、例えば、LCDシステムのバックライトのCCFL及びLEDなどの光源の明るさ強化能力及び画像隠蔽を有する。本開示はそのように制限されないが、以下に提供される実施例の考察を通して、本開示の様々な態様の応用が得られるであろう。
図1は、例示的なディスプレイシステム100の概略図である。ディスプレイシステム100は、液晶ディスプレイパネル120と、光を放射する能力を持つ光源110と、を含む。一方で、エッジライト式のディスプレイシステム100が図示されているが、このシステムは、直接光式のディスプレイシステム若しくはバックライト式のディスプレイシステム、又は直接光式のディスプレイ若しくはバックライト式のディスプレイの組み合わせとすることができることが理解される。
例示するディスプレイシステム100は、光ガイドプレート112内へと光を放射する光源110を含み、光ガイドプレート112は、光放射表面114を通して光を放射する。不織拡散体素子130は、光放射表面114と液晶ディスプレイパネル120との間に配置される。エッジライト式のディスプレイシステム100が図示されているが、本システムは、直接光式のディスプレイシステム又はバックライト式のディスプレイシステムとすることができることが理解される。
図2は、例示的な拡散体130の概略側面図である。垂直光L1は、不織拡散体素子130を比較的容易に通過する。高角度光L2は、不織拡散体素子130の繊維によって、散乱又は拡散され、この光L2の一部は、比較的垂直な角度で放射される。したがって、不織拡散体素子130は、不織拡散体素子130を通して放射された光の軸上の明るさを改善することができる。
不織拡散体素子130は、任意の有用なプロセスによって形成することができる。不織拡散体素子130は、例えば、ウェットレイドプロセス、カードプロセス、メルトブロウンプロセス、スパンボンド、ドライレイド、スパンボンド−メルトブロウン−スパンボンドを介して形成することができる。不織拡散体素子130は、所望により、エンボス加工又はカレンダー加工することができる。不織拡散体素子130は、概して非配向であると説明することができる。いくつかの実施形態では、製造プロセスは、わずかに配向を生成することができるが、それでもこれは、概して非配向であるとみなされる。
不織拡散体素子130は、不織素子の多重の層で形成することができる。不織拡散体素子130は、不織拡散体素子130の2つ以上の縁部で取り付けられることによって、ディスプレイシステム内に吊るすことができる。いくつかの実施形態では、不織拡散体素子130は、ディスプレイシステム内の支持基板又は光学素子に取り付けられる。
不織拡散体130が、例えば、バックライトなどの光学キャビティ上に設置されるとき、これは、明るさ強化フィルムとして作用することができる。光学キャビティ表面及び不織拡散体130に直角な、垂直に近い角度から入射する光線は、あまり拡散又は散乱せずに不織繊維構造を通って移動する。より大きい傾斜角(高角度)からの光線は、構造の不織繊維に当たり、拡散及び/又は散乱される可能性が高い。高分子不織拡散体を垂直な角度で見ると、高分子不織拡散体は透明に見え、高分子不織拡散体を高角度で見ると、高分子不織拡散体は、不透明及び/又は曇って見える。したがって、上記の現象によって、光線の塊が、垂直角度にコリメートするように見える。
多くの実施形態では、高分子不織拡散体130は、50マイクロメートル未満の繊維直径と、5を超える長さ/直径の繊維アスペクト比と、10〜80グラム/mの範囲の坪量と、を有する。いくつかの実施形態では、高分子不織拡散体130は、25マイクロメートル未満、又は1〜25マイクロメートルの範囲、又は10〜25マイクロメートルの範囲の繊維直径を有する。いくつかの実施形態では、高分子不織拡散体130は、20〜70グラム/mの範囲の坪量を有する。いくつかの実施形態では、高分子不織拡散体素子130は、0.1g/cm以上、又は0.15g/cm以上、又は0.2g/cm以上の密度を有する。
高分子不織拡散体130は、非配向であり、高いヘイズ、高い透過性、低い透明度を示す可能性があり、均一の光放射を提供する。多くの実施形態では、高分子不織拡散体素子130は、50%以上、又は60%以上、又は65%以上、又は70%以上の可視光線透過度を有する。高分子不織拡散体素子130は、0.9以上、又は1.0以上の有効透過度を有する。高分子不織拡散体素子130は、80%以上、又は85%以上、又は90%以上、又は95%以上のヘイズを有する。高分子不織拡散体素子130は、70%以下、又は60%以下、又は50%以下の透明度を有する。
不織拡散体130は、任意の有用な高分子材料で形成されることができる。多くの実施形態では、高分子不織拡散体130は、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレート、又は例えば、ポリブチレンテレフタレート、及びポリフェニレンスルフィドなどのエンジニアリングプラスチックスで形成されることができる。いくつかの実施形態では、不織拡散体130は、ガラス繊維で形成されることができる。
いくつかの実施形態では、樹脂材料が、不織拡散体130を少なくとも部分的に充填する。樹脂は、任意の有用な樹脂材料とすることができる。いくつかの実施形態では、樹脂は、硬化性(例えば、紫外線硬化性)樹脂材料である。
開示されたシステム及び構築の利点のいくつかは、以下の実施例により更に説明される。本実施例に記載された特定の材料、量及び寸法、並びにその他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限するものと解釈されるべきではない。
ディスプレイシステム(図1、100参照)は、LG Corporation(Youngdungpo−gu Seoul,Korea)のE2041T液晶ディスプレイ(LCD)120を使用して構築された。ディスプレイは、既存のフィルムを除去し、ビードのみをコーティングした拡散体又は不繊拡散体130と交換することによって改変された。ゲイン拡散体は、LG Corporationのディスプレイ内の既存のゲイン拡散体であり、試験した不織拡散体130は、Freudenberg Nonwovens 2431(Weinheim,Germany)、旭化成株式会社A5130(日本、東京)、Crane & Co.,Inc.RS 8.5(Dalton,Massachusetts)、Midwest Filtration Company Uniblend 100(Cincinnati,Ohio)、Freudenber Nonwoves 2483(Weinheim,Germany)、及びKolon Finon C303(Gwacheon,Korea)であった。本明細書にリストされたすべてのサンプルについて、長さ/直径の繊維アスペクト比は5を超えると考えられる。試験されたサンプルは、図1に示す機能的及び構造的な品質を有していた。様々な試験の結果は、以下の表1に報告される。
Figure 2015510613
有効透過度は、以下に記載される有効透過度測定システムを使用して測定された。
有効透過度は、フィルムが定位置に無いディスプレイの輝度に対する、フィルムをディスプレイシステム内の定位置に取り付けたディスプレイシステムの輝度の割合である。有効透過度(ET)は、図3に図示する光学系を使用して測定することができる。光学系200は、光軸250を中心とし、放射表面、すなわち出口表面212を通してランバート光215を放射する中空のランバートライトボックスと、線状光吸収偏光器220と、光検出器230と、を含む。ライトボックス210は、光ファイバー270を介してライトボックスの内側280に接続された安定した広帯域光源260によって照明される。光学系によってETを測定する試験サンプルは、ライトボックスと吸収線状偏光器との間の場所240に置かれた。
不織拡散フィルム130のETは、不織拡散フィルム130を場所240に置くことによって測定することができる。次に、スペクトルの重み付けをした軸方向輝度I(光軸250に沿った輝度)が、線状吸収偏光器を通して、光検出器によって測定される。次に、不織拡散フィルム130が除去され、スペクトルの重み付けをした輝度Iが、場所240に置かれた不織拡散フィルム130無しで測定される。ETは、I/Iの比である。
本明細書で使用される場合、光ヘイズは、総放射光に対する、垂直方向から4度を超えて偏移した放射光の比と定義される。本明細書に開示されたヘイズ値は、ASTM D1003に記載される手順に従って、Haze−Gard Plusヘイズメーター(BYK−Gardiner,Silver Springs,Mdから入手可能)を使用して測定された。
本明細書で使用される場合、光学的な透明度は、1−(T−T)/(T+T)(絶対値)の比を指し、式中、Tは、垂直方向から1.6度〜2度偏移した、垂直方向からの放射した光であり、Tは、垂直方向から0度〜0.7度にある放射した光である。本明細書に開示される透明度の値は、BYK−GardinerのHaze−Gard Plusヘイズメーターを使用して測定された。
本明細書で使用される場合、光学的な透過度(すなわち、総透過性)は、表面上に入射する光束に対する、表面を通して放射する輝度光束(luminance flux)の比である(パーセントで表現される)。具体的に述べると、これはD1003 ASTM標準に従う、Haze−Gard Plusシステムによって報告される数字である。
LG LCDの低電圧差動信号(LVDS)コネクターは、ディスプレイの電源をオンにしたときに白い画面を生成するように接続を外した。最後に、株式会社シグマ(日本、神奈川)の50mmレンズとともにPro−Lite Technology Ltd(Northampton,United Kingdom)のRadiant Imaging ProMetricカメラを使用して、明るさの測定値を取った。
取った測定値は、161mmにわたると測定された中央におけるディスプレイの断面の平均の明るさであった。次いで、相対的な明るさを得るために、各不織布の結果は、ゲイン拡散体に対して測定された明るさによって除算された。均一性は、既存のゲイン拡散体に対して目視で判断され、1〜3のスケールで評価された。3はゲイン拡散体の均一性レベルを表し、2は適切な均一性を表し、1は許容できない程度の均一性を表す。結果は、4つの異なる観察者の平均であり、明るさとともに表2に要約される。
Figure 2015510613
図1に示すエッジタイプのシステムについては、適切なゲイン及び均一性を示した試験されたサンプルは、Freudenberg 2431、Freudenberg 2483、及びCrane RS 8.5であった。以前の実験では、A5130は、直接光式のシステムでは適切な均一性及び明るさを示した。
不織密度の実施例の組
ディスプレイシステムは、上記のように構築された。試験された不織拡散体は、Hergeth−Hollingsworth(Dulmen,Germany)の1m幅のダブルドッファカード機で、1分間当たり32フィート(9.8メートル)のカードプロセスで、40gsmのウェブバッティングへと生成され、次いで32fpm(975.4cm/min)で140℃の高温空気コンベヤベルト炉(IHEI Inc., Franklin,WI)へと送ってウェブを安定させた。これらの不織布に使用された繊維は、Stein Inc.,Albany,NYから市販されている、2デニール(直径約14マイクロメートル)のポリエステル2成分長繊維である(Style 131−00251)。引き続いて、ウェブは、以下の表3に記載するような異なる密度を達成するために、1分間に5フィート(1.5メートル)で、125℃の平らなカレンダーロールを様々な間隔で通過した。
Figure 2015510613
Hirox Digital顕微鏡モデル番号KH7700(Hackensack,New Jersey)を使用して、繊維直径が測定された。有効透過度、透過度、ヘイズ、透明度、明るさ、及び均一性が、上記の方法を使用して測定された。
結果は、4人の異なる観察者の平均であり、明るさとともに表4に要約される。
Figure 2015510613
したがって、サンプル4(0.8g/cm)は、明るさ及び均一性に関して適切なサンプルであった。
樹脂充填した不織布の実施例
旭化成(日本、東京)からのA5100不織サンプルが前駆体材料として使用された。A5100は、スパンボンド−メルトブロウン−スパンボンド20gsm不織複合体であり、メルトブロウン層は、2〜3マイクロメートルの範囲内の繊維直径を有する。次いで、サンプルは、以下の手順によって改変された。
UV硬化性アクリレート接着剤樹脂(東亞合成(日本、東京)のUVX−1962)を、ワイヤバーコーティング法(ワイヤバーのゲージサイズは5又は12のいずれか)を使用してPETフィルムに塗布した。硬化後にPETフィルムが除去されるサンプル3、4、及び5については、PETフィルムは、除去を容易にするようにシリコーン層を有した。サンプル2に対しては、コーティングしていないPETフィルムが使用された。サンプル1は樹脂でコーティングされておらず、対照として使用された。
A5100不織材料は、UVX−1962樹脂コーティングでPETフィルムに対して押される。サンプル5については、不織繊維を埋め込むために、UVX−1962が再度A5100に塗布される。
次いで、サンプルは、UVX−1962樹脂を硬化するために、UV炉内に設置された。
樹脂の硬化後、PETは、サンプル3、4、及び5から除去され、樹脂コーティングされた不織布のみを残した。
サンプルの性能が測定された。結果は、以下の表5に報告される。
Figure 2015510613
有効透過度は、上述の実施例に記載されるように測定された。
全体の透過度及びヘイズのレベルは、ND−2000ヘイズメーター(日本電色工業株式会社、日本、東京から入手可能)を使用して、JIS K7361−1:1997及びJIS K7136:2000試験標準に従って測定された。使用された光源は、標準D65タイプであった。
このように、「不織拡散体付きディスプレイ」の実施形態を開示する。当業者は、本明細書に記載される光学的フィルム及びフィルム物品が、これらの開示されたものとは異なる実施形態で実施できることを理解するであろう。開示された実施形態は、制限の目的ではなく、説明の目的で示される。

Claims (22)

  1. ディスプレイシステムであって、
    液晶ディスプレイパネルと、
    光を放射する能力を持つ、光を放射する光源と、
    光学的に前記光源と前記液晶ディスプレイパネルとの間の高分子不織拡散体素子と、
    を含み、
    前記高分子不織拡散体が、非配向であり、50マイクロメートル未満の繊維直径と、5を超える長さ/直径の繊維アスペクト比と、10〜80グラム/mの範囲の坪量と、を有する、ディスプレイシステム。
  2. 前記ディスプレイシステムが、直接光式のディスプレイシステムである、請求項1に記載のディスプレイシステム。
  3. 前記ディスプレイシステムが、エッジライト式のディスプレイシステムである、請求項1に記載のディスプレイシステム。
  4. 前記高分子不織拡散体素子が、0.15g/cm以上の密度を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  5. 前記高分子不織拡散体素子が、50%以上の可視光線透過度を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  6. 前記高分子不織拡散体素子が、0.9以上の有効透過度を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  7. 前記高分子不織拡散体素子が、80%以上のヘイズを有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  8. 前記高分子不織拡散体素子が、70%以下の透明度を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  9. 前記高分子不織拡散体素子が、前記不織拡散体素子の少なくとも一部を充填する樹脂を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  10. ディスプレイシステムであって、
    液晶ディスプレイパネルと、
    光を放射する能力を持つ、光を放射する光源と、
    光学的に前記光源と前記液晶ディスプレイパネルとの間の高分子不織拡散体素子と、
    を含み、
    前記高分子不織拡散体が、非配向であり、50%以上の可視光線透過度及び0.9以上の有効透過度を有する、ディスプレイシステム。
  11. 前記ディスプレイシステムが、直接光式のディスプレイシステムである、請求項9に記載のディスプレイシステム。
  12. 前記ディスプレイシステムが、エッジライト式のディスプレイシステムである、請求項9に記載のディスプレイシステム。
  13. 前記高分子不織拡散体素子が、0.15g/cm以上の密度を有する、請求項9〜11のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  14. 前記高分子不織拡散体素子が、50マイクロメートル未満の繊維直径を有する、請求項9〜12のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  15. 前記高分子不織拡散体素子が、5を超える長さ/直径の繊維アスペクト比を有する、請求項9〜13のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  16. 前記高分子不織拡散体素子が、10〜80グラム/mの範囲の坪量を有する、請求項9〜14のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  17. 前記高分子不織拡散体素子が、80%以上のヘイズを有する、請求項9〜15のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  18. 前記高分子不織拡散体素子が、70%以下の透明度を有する、請求項9〜16のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  19. 前記高分子不織拡散体素子が、65%以上の可視光線透過度を有する、請求項9〜17のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  20. 前記高分子不織拡散体素子が、1.0以上の有効透過度を有する、請求項9〜18のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  21. 前記高分子不織拡散体素子が、90%以上のヘイズ及び70%以上の透過度を有する、請求項9〜19のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
  22. 前記高分子不織拡散体素子が、前記不織拡散体素子の少なくとも一部を充填する樹脂を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
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