JP7374748B2 - 光拡散シート及び液晶表示装置用バックライトユニット - Google Patents
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Description
(1)S<7の場合、60≦R
(2)7≦S≦15の場合、2.0≦R≦30.0
(1)S<7の場合、r≦40
(2)7≦S≦15の場合、40≦r≦400
<光拡散シート>
図1の液晶表示装置用バックライトユニット1(以下、単に「バックライトユニット1」ともいう)は、エッジライト型バックライトユニットである。当該バックライトユニット1は、端面から入射された光線を表面側に導く導光シート2と、導光シート2の上記端面に沿って配設される1又は複数の光源3と、導光シート2の表面側に配設される光拡散シート4とを備える。光拡散シート4は、導光シート2の表面に直接(他の部材を介することなく)積層されている。光拡散シート4は、それ自体本発明の一態様を構成する。また、当該バックライトユニット1は、光拡散シート4の表面側に配設されるプリズムシート5と、導光シート2の裏面側に配設される反射シート6とを備える。なお、当該バックライトユニット1は、プリズムシート5の表面側に他のプリズムシートが配設されていてもよい。
当該光拡散シート4は、導光シート2に対向する光入射面と、この光入射面と反対側の光出射面とを有する。当該光拡散シート4は、上記光入射面から入射した光線を上記光出射面から出射する。当該光拡散シート4は、全体として可撓性を有する。
基材層12は、光線を透過させる必要があるので透明である。基材層12は、可撓性を有する。基材層12は、合成樹脂を主成分とする。基材層12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、質量換算で最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。
図2~図4に示すように、複数の突起11は、基材層12の裏面から光線の入射側(導光シート2側)に突出している。複数の突起11は、基材層12の裏面上に不規則に配置されている。
(1)S<7の場合、60≦R
(2)7≦S≦15の場合、2.0≦R≦30.0
なお、この光線出射領域Aは、通常は当該光拡散シート4の平面面積と略等しい。光線出射領域Aが当該光拡散シート4の平面面積と略等しい場合、この光線出射領域Aは、当該光拡散シートの平面面積に換算することも可能である。また、7インチとは、対角線の長さが17.8cmであるサイズをいい、15インチとは、対角線の長さが38.1cmであるサイズをいう。
(1)S<7の場合、r≦40
(2)7≦S≦15の場合、40≦r≦400
光拡散層13は、当該光拡散シート4の最表面を構成する。光拡散層13は、複数の光拡散剤13a及びそのバインダー13bを有する。光拡散剤13aはバインダー13bに囲まれている。光拡散層13は、複数の光拡散剤13aを分散含有することによって、裏面側から表面側に透過する光線を略均一に拡散させる。また、光拡散層13は、複数の光拡散剤13aによって表面に微細凹凸が略均一に形成され、この微細凹凸の各凹部及び凸部がレンズ状に形成されている。光拡散層13は、かかる微細凹凸のレンズ的作用によって、優れた光拡散機能を発揮し、この光拡散機能に起因して透過光線を法線方向側へ屈折させる屈折機能及び透過光線を法線方向に巨視的に集光させる集光機能を有している。
導光シート2は、平面視略方形状に形成されており、厚さが略均一の板状(非楔形状)に形成されている。
光源3は、照射面が導光シート2の端面に対向(又は当接)するよう配設されている。光源3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、複数の光源3として、複数の発光ダイオードが導光シート2の端面に沿って配設されたものを用いることができる。
プリズムシート5は、基材層5aと、この基材層5aの表面に積層される複数の凸条プリズム部からなるプリズム列5bとを有する。基材層5a及びプリズム列5bは光線を透過させる必要があるので透明である。基材層5a及びプリズム列5bは合成樹脂を主成分として形成される。当該バックライトユニット1は、プリズムシート5の表面側に他のプリズムシートが配設されてもよく、この場合、プリズムシート5及び上記他のプリズムシートのプリズム列の方向は直交することが好ましい。
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。
当該光拡散シート4の製造方法の一例について説明する。以下では、複数の突起11の主成分として紫外線硬化型樹脂を用いる場合について説明する。当該光拡散シートの製造方法は、基材層12を用意する工程(用意工程)と、上記用意工程で用意された基材層12の裏面側に複数の突起11を形成する工程(突起形成工程)と、基材層12の表面側に光拡散層13を積層する工程(光拡散層積層工程)とを備える。
上記突起形成工程は、例えば上述の紫外線硬化型樹脂を含有する突起形成用樹脂組成物を基材層12の裏面に塗布する工程(塗布工程)と、上記塗布工程によって塗布した塗工液上に、複数の突起11の反転形状である複数の凹部を外周面に有する押圧ロールを押圧する工程(押圧工程)と、上記押圧工程後に、紫外線照射によって上記突起形成用樹脂組成物を硬化させる工程(硬化工程)とを備える。上記押圧工程では、基材層12の裏面に複数の突起11を転写する。上記硬化工程は、基材層12の裏面に上記押圧ロールを押圧した状態で行うことが好ましい。上記押圧ロールの外周面に複数の凹部を形成する方法としては、例えばレーザー照射による方法や、押圧ロールの外周面に銅めっき層を形成したうえでエッチングを施す方法が挙げられる。
上記光拡散層積層工程では、上記突起形成工程後に、複数の光拡散剤13a及びバインダー組成物を含む塗工液を基材層12の表面に塗布し、塗布した塗工液を乾燥及び硬化させる。
当該光拡散シート4は、複数の突起11の高さの変動係数が上記上限以下であるので、複数の突起11に加わる荷重の偏りを抑制することができる。また、当該光拡散シート4は、複数の突起11の平均高さH1AVGが上記範囲内であるので、当該光拡散シート4の裏面側に配設される他の光学部材(導光シート2)とのスティッキングを抑制しつつ、複数の突起11との当接に起因して上記光学部材表面に傷付きを生じるのを抑制することができる。従って、当該光拡散シート4は、傷つき防止性が高く、かつ優れたスティッキング防止性を有する。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
ポリエチレンテレフタレートを主成分とする平均厚さ50μmの基材層を用意した。この基材層を一対の押圧ロール間に送りつつ、一対の押圧ロールの直前部分でこの基材層の裏面側(液晶表示装置に組み込まれた場合における裏面側)に紫外線硬化型樹脂(突起形成用樹脂組成物)を供給した。この紫外線硬化型樹脂に接する側の押圧ロールとしては、外周面に複数の凹部を有するものを用いた。この紫外線硬化型樹脂及び上記基材層を上記一対の押圧ロールで押圧したうえ、紫外線を照射することで上記紫外線硬化型樹脂を硬化させ、基材層の裏面側に、複数の凹部の反転形状である複数の突起を転写した。さらに、基材層の表面側に、複数のビーズ及びバインダー組成物を含む塗工液を塗布し、この塗工液を乾燥及び硬化させることで基材層の表面側に光拡散層を積層し、光拡散シートを得た。実施例1~3及び比較例1~3では、上記押圧ロールの凹部の平均深さを変えることで、複数の突起の平均高さを調整した。表1に、複数の突起の平均高さ及び高さの変動係数を示す。
実施例1~3及び比較例1~3の光拡散シートを10cm×20cmの長方形状に打ち抜き加工し、各光拡散シートについて3つの試験片を作成した。これらの試験片について、ASTM平面圧子を有する平面型摩擦抵抗試験機(新東科学社製のトライボテスター TYPE14)を用い、ASTM圧子下部にプリズムシートを貼り付け、このプリズムシートに複数の突起が対向するように試験片を配置し、移動速度50mm/minで、圧子移動距離50mm、負荷500gとして傷付き試験を行い、試験片の傷付きの有無を以下の基準で評価した。この評価結果を表1に示す。
A:2つ以上の試験片について目視にて全く傷付きが視認できない
B:2つ以上の試験片について目視にて傷付きが視認される
実施例1~3及び比較例1~3の光拡散シートを気温40℃、湿度90%の環境下に48時間放置した後、これらの光拡散シートのスティッキングの有無を以下の手順で測定した。
A(スティッキング無し):(L2-L1)/L2<0.14
B(スティッキング有り):(L2-L1)/L2≧0.14
表1に示すように、実施例1~3は、複数の突起の平均高さが3.0μm以上20.0μm以下であり、かつ高さの変動係数が0.30以下であるので、傷付き防止性及びスティッキング防止性がいずれも優れている。これに対し、比較例1は、複数の突起の平均高さが小さいため、スティッキングが不十分となっている。比較例2は、複数の突起の平均高さが大きいため、傷付き防止性が不十分となっている。比較例3は、突起の高さの変動係数が大きいため、傷付き防止性が不十分となっている。
複数の突起の底面の平均径を表2の通りとし、実施例1と同様の手順で、光拡散シートを製造した。なお、突起の平均径は、上記押圧ロールの凹部の開口径を変えることで調整した。また、実施例4~7における複数の突起の平均高さは9.0μm、高さの変動係数は0.15とした。
実施例4~7の光拡散シートを10cm×10cmの長方形状に打ち抜き加工し、各光拡散シートについて3つの試験片を作成した。ASTM圧子を有する平面型摩擦抵抗試験機(新東科学社製のトライボテスター TYPE40)を用意し、この平面型摩擦抵抗試験機の試験テーブルにレンチキュラーが上面に形成された導光板を接着剤にて貼り付け、さらにこの上に上述の試験片を複数の突起が導光板のレンチキュラーと対向するように接着剤にて貼り付けたうえ、移動速度50mm/min、圧子移動距離50mm、負荷500gでASTM圧子を試験片の中央部に往復させた。このASTM圧子は、まずレンチキュラーの稜線と平行な方向に5往復させ、その後試験片と貼り付けた状態のまま導光板を試験テーブルから剥がして90°回転させ、再度導光板を試験テーブルに接着剤にて貼り付けたうえ、レンチキュラーの稜線と直交する方向に5往復させた。この往復試験の後、試験片を導光板から剥がし、導光板のレンチキュラー面を目視にて確認し、突起の強度を以下の基準で評価した。この評価結果を表2に示す。なお、接着剤としては、試験片を導光板から剥離した際等に、接着剤に起因して突起の破損や導光板への突起の破片の付着が生じないよう、3M社製の粘着剤スプレー「スプレーのり55」を用いた。
A:突起の破片が視認されない
B:突起の破片が視認される
実施例1~3、比較例1~3と同様の手順及び同様の評価基準でスティッキング防止性を評価した。この評価結果を表2に示す。
表2に示すように、複数の突起の平均径が10μm以上40μm以下である実施例4、5は、突起強度が高く、かつスティッキング防止性にも優れている。これに対し、実施例6は、複数の突起の平均径が小さいため、突起強度が低くなっている。また、実施例7は、複数の突起の平均径が大きいため、突起の当接面積が大きくなり、スティッキング防止性が低くなっている。
基材層の平均厚さを38μmとし、光線出射領域のサイズ及び基材層の裏面における複数の突起の占有面積率を表3の通りとし、実施例1と同様の手順で、光拡散シートを製造した。なお、複数の突起の占有面積率は、上記押圧ロールの凹部の密度を変えることで調整した。また、実施例8~15における複数の突起の平均高さは10.0μm、高さの変動係数は0.10とした。
(ボールドロップ試験)
実施例8~11について、以下の手順でボールドロップ試験を行い、傷付き防止性について評価した。厚さ5mmのステンレス板の表面に導光シートを模した厚さ475μmのポリカーボネートフィルムを積層し、その上に実施例8~11の光拡散シートを複数の突起が導光シートと当接するように積層した。さらに、この光拡散シート上にプリズム頂点が上方に突出する2枚のプリズムシートを互いの稜線方向が直交するように積層した。次に、液晶表示パネル(カラーフィルタ/液晶層/TFT基板)をTFT基板がプリズムシートに対向するように配置したうえ、直径30mmのナイロン66製の球体を液晶表示パネルの上方100cmの高さから落下させ、光拡散シートの傷付きの有無を目視にて確認し、以下の基準で評価した。この評価結果を表3に示す。なお、光線出射領域の小さい光拡散シートについては、スマートフォンやタブレット端末等に使用されることが多く、端末の落下による傷付きの有無を評価することが重要となるため、実施例8~11についてはボールドロップ試験を行っている。
A:傷が視認されない
B:傷が視認される
実施例1~3、比較例1~3と同様の手順及び同様の評価基準でスティッキング防止性を評価した。この評価結果を表3に示す。
表3に示すように、実施例8、9、10、12、13は、光線出射領域のサイズに対する複数の突起の占有面積率が十分に調整されていることで、傷付き防止性及びスティッキング防止性がいずれも優れている。これに対し、実施例14は、光線出射領域のサイズに対する複数の突起の占有面積率が小さいため、スティッキング防止性が不十分となっている。また、実施例15は、光線出射領域のサイズに対する複数の突起の占有面積率が大きいため、傷付き防止性が不十分となり、実施例11は、光線出射領域のサイズに対する複数の突起の占有面積率が小さいため、衝撃に対する複数の突起による緩衝機能が不十分となり、ボールドロップ試験による傷付き防止性が不十分となっている。
基材層の平均厚さを38μmとし、光線出射領域のサイズ及び基材層の裏面上において近接する3つの突起が入る円の平均半径を表4の通りとし、実施例1と同様の手順で、光拡散シートを製造した。なお、基材層の裏面上において近接する3つの突起が入る円の平均半径は、上記押圧ロールの凹部の配置を変えること等で調整した。また、実施例16~23における複数の突起の平均高さは9.0μm、高さの変動係数は0.15とした。
実施例16~19については実施例8~11と同様のボールドロップ試験によって、また実施例20~23については実施例1~3、比較例1~3と同様の手順及び同様の評価基準によって傷付き防止性を評価した。この評価結果を表4に示す。
実施例1~3、比較例1~3と同様の手順及び同様の評価基準でスティッキング防止性を評価した。この評価結果を表4に示す。
表4に示すように、実施例16、17、18、20、21は、光線出射領域のサイズに対する近接する3つの突起が入る円の平均半径が十分に調整されていることで、傷付き防止性及びスティッキング防止性がいずれも優れている。これに対し、実施例22は、光線出射領域のサイズに対する近接する3つの突起が入る円の平均半径が小さいため、傷付き防止性が不十分となり、実施例19は、光線出射領域のサイズに対する近接する3つの突起が入る円の平均半径が大きいため、衝撃に対する複数の突起による緩衝機能が不十分となり、ボールドロップ試験による傷付き防止性が不十分となっている。また、実施例19、23は、光線出射領域のサイズに対する近接する3つの突起が入る円の平均半径が大きいため、スティッキング防止性が不十分となっている。
2 導光シート
3 光源
4 光拡散シート
4a 裏面
5 プリズムシート
5a 基材層
5b プリズム列
6 反射シート
11,21 突起
11a,21a 胴部
11b,21b 先端部
12 基材層
13 光拡散層
13a 光拡散剤
13b バインダー
21c 裾野部
A 光線出射領域
D1 突起の底面の径
H1 突起の高さ
r 平均半径
Claims (5)
- 裏面に複数の突起を散点的に備え、
上記突起が、円錐台状の胴部と、この胴部の先端側に連続するドーム状の先端部とを有し、
上記複数の突起の平均高さが3.0μm以上20.0μm以下、底面の平均径が10μm以上40μm以下、高さの変動係数が0.30以下であり、
上記平均径に対する上記平均高さの比が0.225以上1未満である光拡散シート。 - 上記裏面における上記複数の突起の占有面積率が2%以上80%以下である請求項1に記載の光拡散シート。
- 光線出射領域のサイズをS[インチ]、この光線出射領域の上記裏面における上記複数の突起の占有面積率をR[%]とした場合、以下の(1)又は(2)の条件を満たす請求項1又は請求項2に記載の光拡散シート。
(1)S<7の場合、60≦R
(2)7≦S≦15の場合、2.0≦R≦30.0 - 光線出射領域のサイズをS[インチ]、この光線出射領域の上記裏面上において近接する3つの上記突起が入る円の平均半径をr[μm]とした場合、以下の(1)又は(2)の条件を満たす請求項1又は請求項2に記載の光拡散シート。
(1)S<7の場合、r≦40
(2)7≦S≦15の場合、40≦r≦400 - 端面から入射された光線を表面側に導く導光板又は導光シートと、
上記導光板又は導光シートの上記端面に沿って配設される1又は複数の光源と、
上記導光板又は導光シートの表面側に配設される請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光拡散シートとを備える液晶表示装置用バックライトユニット。
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