JP6208953B2 - ライトガイドフィルム、超薄型液晶バックライトユニット及び携帯型コンピュータ - Google Patents
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Description
端面から入射する光線を表面から略均一に出射する平均厚み600μm以下の超薄型液晶バックライトユニット用ライトガイドフィルムであって、
ポリカーボネート系樹脂を主成分とする導光層と、
上記導光層の表面に積層され、アクリル系樹脂を主成分とする表面側保護層と、
上記導光層の裏面に積層され、アクリル系樹脂を主成分とする裏面側保護層と
を備えることを特徴とする。
〈ラップトップコンピュータ1〉
図1のラップトップコンピュータ1は、操作部2と、この操作部2に回動可能(開閉可能)に連結された液晶表示部3とを有している。当該ラップトップコンピュータ1は、筐体(ラップトップコンピュータ1の構成部分を全体的に収容するケーシング)の厚み(最厚部(液晶表示部3の閉塞時))が21mm以下であり、いわゆるウルトラブック(登録商標)と呼ばれるものである(以下「超薄型コンピュータ1」ということがある)。
バックライトユニット11は、図2に示すように、ライトガイドフィルム12と、ライトガイドフィルム12が直接積層される上記天板16と、ライトガイドフィルム12に光を照射する光源17と、ライトガイドフィルム12の表面に積層される光学シート19とを有している。つまり、当該バックライトユニット11は、従来のような天板16とライトガイドフィルム12との間に配設される反射シートを有していない。
ライトガイドフィルム12は、端面から入射する光線を表面から略均一に出射する。ライトガイドフィルム12は、導光層13と、表面側保護層14と、裏面側保護層15との三層構造体として形成されている。ライトガイドフィルム12は、平面視略方形状に形成されており、厚みが略均一の板状(非楔状)に形成されている。ライトガイドフィルム12の平均厚みは、600μm以下である。ライトガイドフィルム12の平均厚みの上限は、550μmがより好ましく、500μmがさらに好ましい。一方、ライトガイドフィルム12の平均厚みの下限は、100μmが好ましく、150μmがより好ましく、200μmがさらに好ましい。上記平均厚みが上記上限を超える場合、超薄型コンピュータ1において望まれるバックライトユニット11の薄型化の要望に沿えないおそれがある。また、上記平均厚みが上記下限未満の場合、ライトガイドフィルム12の強度が不十分となるおそれがあり、また、光源17の光をライトガイドフィルム12に十分に入射させることができないおそれがある。
導光層13は、ポリカーボネート系樹脂を主成分として形成される。ポリカーボネート系樹脂は透明度が高いので導光層13における光の損耗を少なくすることができる。また、ポリカーボネート系樹脂は耐熱性を有するので、光源17の発熱によって劣化等が生じ難い。さらに、ポリカーボネート系樹脂は、アクリル系樹脂に比べて吸水性が少ないため、寸法安定性が高い。導光層13は、光線を透過させる必要があるため、透明、特に無色透明に形成される。
表面側保護層14は、導光層13の表面に積層されている。表面側保護層14は、アクリル系樹脂を主成分としている。ここで、表面側保護層14は、アクリル系樹脂のみから構成することも可能であるが、副成分として例えば芳香族ポリカーボネート系樹脂等のその他の樹脂を含むことも可能である。このように副成分を含む場合、表面側保護層14は、アクリル系樹脂と芳香族ポリカーボネート系樹脂との共重合体又はポリマーアロイであるとよい。この芳香族ポリカーボネート系樹脂はアクリル系樹脂100重量%に対し10質量部以上50質量部以下の割合で含有されるとよい。
裏面側保護層15は、導光層13の裏面に積層されている。裏面側保護層15の裏面には拡散パターン18が形成されている。裏面側保護層15は、アクリル系樹脂を主成分としている。上記アクリル系樹脂としては、表面側保護層14と同様である。裏面側保護層15の主成分のアクリル系樹脂としては、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが好ましく、メタクリル酸メチル系樹脂がより好ましい。当該ライトガイドフィルム12は、裏面側保護層15の主成分としてメタクリル酸メチル系樹脂を用いることによって、裏面側の耐傷性を効果的に向上することができる。
天板16は、金属製又は合成樹脂製の板材から形成されている。この金属製の天板16としては、例えばアルミニウム製の板材を用いることができる。ここで、この板材の厚みは、500μm以上1200μm以下であることが好ましく、700μm以上900μm以下であることがより好ましい。また、この天板16は、上記板材の周囲が表面側に湾曲して形成され、この湾曲した部位がリブとして機能して天板16としての十分な強度を有している。なお、このリブの湾曲部位以外の部分(中央部分)は、平坦面とされているが、幾何学模様等のパターンをエンボス加工することも可能である。
光源17は、液晶表示部用ケーシング6に内蔵されており、照射面が上記ライトガイドフィルム12の導光層13の端面に対向(又は当接)するよう配設されている。光源17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17として、複数の発光ダイオードが導光層13の端面に沿って配設されたものを用いることができる。
光学シート19は、裏面側から入射した光線に対する拡散、屈折等の光学的機能を有している。光学シート19としては、主に光拡散機能を有する光拡散シートや、法線方向側への屈折機能を有するプリズムシート等が挙げられる。
次に、ライトガイドフィルム12の製造方法について説明する。
当該ライトガイドフィルム12は、導光層13の表面に積層され、アクリル系樹脂を主成分とする表面側保護層14によって表面側の耐擦傷性が向上されている。それゆえ、当該ライトガイドフィルム12は、光拡散シート等の他の光学シートが表面側に配設され、この光学シートの裏面と当該ライトガイドフィルム12の表面とが擦れた場合でも、表面側の傷付きを防止することができる。また、当該ライトガイドフィルム12は、導光層13の裏面に積層され、アクリル系樹脂を主成分とする裏面側保護層15によって裏面側の耐擦傷性が向上されている。それゆえ、当該ライトガイドフィルム12は、例えば金属製の天板16の表面に積層した場合において当該ライトガイドフィルム12がその積層面と擦れたとしても、裏面側の傷付きを防止することができる。従って、当該ライトガイドフィルム12は、平均厚みを600μm以下に薄く形成しつつ、ポリカーボネート系樹脂を主成分とする導光層13によって十分な導光性を得ると共に、表面側及び裏面側の傷付きに起因して輝度ムラが生じるのを防止することができる。さらに、当該ライトガイドフィルム12は、導光層13の主成分がポリカーボネート系樹脂とされているので、導光層13の主成分としてアクリル系樹脂を用いた場合のような断裁時の割れが生じない。
〈バックライトユニット31〉
図4のバックライトユニット31は、図2のバックライトユニット11に換えて、筐体の厚みが21mm以下であるラップトップコンピュータの液晶表示部のエッジライト型の超薄型液晶バックライトユニットとして用いられる。
ライトガイドフィルム32は、端面から入射する光線を表面から略均一に出射する。ライトガイドフィルム32は、導光層13と、表面側保護層14と、裏面側保護層33との三層構造体として形成されている。ライトガイドフィルム32は、平面視略方形状に形成されており、厚みが略均一の板状(非楔状)に形成されている。ライトガイドフィルム32の平均厚みは、図2のライトガイドフィルム12と同様である。また、導光層13及び表面側保護層14については、図2のライトガイドフィルム12と同様のため、同一番号を付して説明を省略する。
裏面側保護層33は、導光層13の裏面に積層されている。裏面側保護層33の裏面には拡散パターン36が形成されている。裏面側保護層33の主成分、鉛筆硬度、平均厚み、導光層13との界面の算術平均粗さ(Ra)については、図2のライトガイドフィルム12と同様である。
反射シート34は、ライトガイドフィルム32の裏面側から出射された光線を表面側に反射させる。反射シート34としては、ポリエステル系樹脂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、ポリエステル系樹脂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。
天板35は、金属製又は合成樹脂製の板材から形成されている。この金属製の天板35としては、例えばアルミニウム製の板材を用いることができる。天板35の厚み及び形状は、図2の天板16と同様である。ただし、天板35は、光線を反射させる必要がないため、天板35の表面には反射面が形成されていない。
当該バックライトユニット31は、当該ライトガイドフィルム32を有しているので、薄型化が図られると共に、輝度ムラを的確に防止することができる。
(ライトガイドフィルム41)
図5のライトガイドフィルム41は、図2のライトガイドフィルム12又は図4のライトガイドフィルム32に換えて、筐体の厚みが21mm以下であるラップトップコンピュータの液晶表示部のエッジライト型の超薄型液晶バックライトユニットに用いられる。
表面側保護層42は、導光層13の表面に積層されている。表面側保護層42の表面には拡散パターン44が形成されている。表面側保護層42の主成分、鉛筆硬度、平均厚み、表面の算術平均粗さ(Ra)、導光層13との界面の算術平均粗さ(Ra)、導光層13の屈折率(n1)との屈折率差(n1−n2)については、図2のライトガイドフィルム12と同様である。
当該ライトガイドフィルム41は、導光層13と表面側保護層42との界面が微細変調構造45を有しているので、導光層13内を伝搬する光線を表面側保護層42に透過させたうえ、当該ライトガイドフィルム41の表面側から好適に出射させることができる。さらに、当該ライトガイドフィルム41は、表面側保護層42に拡散パターン44が形成されているので、微細変調構造45によって表面側保護層42に透過された光線を拡散パターン44で拡散させたうえ、さらに好適に表面側から出射させることができる。
なお、本発明のライトガイドフィルム、超薄型液晶バックライトユニット及び携帯型コンピュータは、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、表面側保護層及び裏面側保護層の構成としては、上述の種々の構成を組み合わせることが可能である。また、拡散パターンは、インクジェット印刷、スクリーン印刷等の印刷法や平板状の反転型を用いた熱プレス法等、種々の方法で形成することができる。当該ライトガイドフィルムは、表面側保護層の表面又は裏面側保護層の裏面に、ハードコート層等、他の層が積層されていてもよい。
2 操作部
3 液晶表示部
4 液晶パネル
6 液晶表示部用ケーシング
7 表面支持部材
8 ヒンジ部
9 操作部用ケーシング
11 超薄型液晶バックライトユニット、バックライトユニット
12 ライトガイドフィルム
13 導光層
14 表面側保護層
15 裏面側保護層
16 天板
16a 反射面
17 光源
18 拡散パターン
19 光学シート
20 微細変調構造
21 共押出機
22 押出機
23 押出機
24 押出機
25 分配ブロック
26 マルチマニホールドダイ
27 押圧ロール
28 押圧ロール
31 バックライトユニット(超薄型液晶バックライトユニット)
32 ライトガイドフィルム
33 裏面側保護層
34 反射シート
35 天板
36 拡散パターン
41 ライトガイドフィルム
42 表面側保護層
43 裏面側保護層
44 拡散パターン
45 微細変調構造
110 エッジライト型バックライトユニット
111 ライトガイドプレート
112 光学シート
115 反射シート
116 天板
117 光源
210 エッジライト型バックライトユニット
211 ライトガイドプレート
212 光学シート
216 天板
216a 反射面
217 光源
Claims (19)
- 端面から入射する光線を表面から略均一に出射する平均厚み600μm以下の超薄型液晶バックライトユニット用ライトガイドフィルムであって、
ポリカーボネート系樹脂を主成分とする導光層と、
上記導光層の表面に積層され、アクリル系樹脂を主成分とする表面側保護層と、
上記導光層の裏面に積層され、アクリル系樹脂を主成分とする裏面側保護層と
を備え、
上記導光層と表面側保護層との界面に微細変調構造を有し、
上記微細変調構造が波状で、稜線間隔が1mm以上500mm以下、平均高さが5μm以上40μm以下であることを特徴とするライトガイドフィルム。 - 上記導光層と裏面側保護層との界面の算術平均粗さ(Ra)が0.1μm以上10μm以下である請求項1に記載のライトガイドフィルム。
- 上記表面側保護層表面の算術平均粗さ(Ra)が0.04μm以上0.3μm以下である請求項1又は請求項2に記載のライトガイドフィルム。
- 上記導光層の屈折率(n1)と上記表面側保護層の屈折率(n2)との差(n1−n2)が0以上0.15以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のライトガイドフィルム。
- 上記表面側保護層及び裏面側保護層の平均厚みが10μm以上80μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。
- 上記表面側保護層及び裏面側保護層の主成分がメタクリル酸メチル系樹脂である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。
- 共押出成形法によって成形される請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。
- 上記導光層の主成分が芳香族ポリカーボネート系樹脂であり、
上記導光層が上記芳香族ポリカーボネート系樹脂100質量部に対して0.01質量部以上0.1質量部以下の割合で含有される酸化防止剤を含み、
上記芳香族ポリカーボネート系樹脂の重量平均分子量が2.0×104以上5.0×104以下であり、
ゲルパーミエションクロマトグラフィーによって測定した上記芳香族ポリカーボネート系樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が1.0以上2.5以下である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。 - 上記芳香族ポリカーボネート系樹脂のメルトボリュームフローレート(300℃、1.2kg荷重)が15cm3/10min以上80cm3/10min以下である請求項8に記載のライトガイドフィルム。
- 上記芳香族ポリカーボネート系樹脂の分岐率が0.5mol%以上1.5mol%以下である請求項8又は請求項9に記載のライトガイドフィルム。
- 上記導光層が、上記芳香族ポリカーボネート系樹脂100質量部に対して0.1質量部以上3質量部以下の割合で含有される重量平均分子量1000以上10000以下のポリスチレン系樹脂を含む請求項8、請求項9又は請求項10に記載のライトガイドフィルム。
- 上記導光層の波長300nmにおける分光光線透過率が65%以上である請求項8から請求項11のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。
- 上記導光層が、上記芳香族ポリカーボネート系樹脂100質量部に対して0.01質量部以上1質量部以下の割合で含有される熱可塑性ポリアクリル系樹脂を含む請求項8から請求項12のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。
- 表面側及び裏面側の鉛筆硬度がHB以上である請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。
- 上記表面側保護層及び/又は裏面側保護層に形成される拡散パターンを有し、
上記拡散パターンが、発色した複数の光散乱部からなる請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム。 - 表面が反射面に形成され液晶表示部の最裏面に位置する天板、
この天板の表面に積層される請求項1から請求項15のいずれか1項に記載のライトガイドフィルム、
上記ライトガイドフィルムの表面に積層される光学シート、及び
上記ライトガイドフィルムの端面に光を照射する光源
を備える超薄型液晶バックライトユニット。 - 上記天板が金属製であり、上記反射面の算術平均粗さ(Ra)が0.2μm以下である請求項16に記載の超薄型液晶バックライトユニット。
- 液晶表示部の最裏面に位置する天板、
この天板の表面に積層される反射シート、
この反射シートの表面に積層される請求項1から請求項15のいずれか1項に記載のラ
イトガイドフィルム、
上記ライトガイドフィルムの表面に積層される光学シート、及び
上記ライトガイドフィルムの端面に光を照射する光源
を備える超薄型液晶バックライトユニット。 - 請求項16、請求項17又は請求項18に記載の超薄型液晶バックライトユニットを液晶表示部に備える携帯型コンピュータ。
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