JP2024102832A - 光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度均一化と輝度向上とを両立できる光拡散シートを提供する。【解決手段】光拡散シート43Bは、光を拡散させる凹凸形状を第1面S1に有し、複数の粒子107を含む樹脂106から構成されるコーティング層103を第2面S2に有する。コーティング層103が設けられた第2面S2において、算術平均粗さRaは1.5μm以上2.5μm以下であり、最大高さRzは10μm以上14μm以下であり、要素平均長さRSmは140μm以上300μm以下である。【選択図】図4
Description
本開示は、光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器に関するものである。
スマートフォンやタブレット端末などの各種情報機器の表示装置として、液晶表示装置(液晶ディスプレイ)が広く利用されている。液晶ディスプレイのバックライトとしては、光源が液晶パネルの背面に配置される直下型方式が主流となっている。
直下型バックライトでは、LED(Light Emitting Diode)等の光源からの光を拡散させて画面全体に亘って輝度や色度を均一化するために、光拡散シートが用いられている(特許文献1参照)。ノートブックやタブレット端末などの薄型ディスプレイにおいては、光拡散シートの片面に逆ピラミッド状の凹部を設けて光を拡散させている場合が多い。
光拡散シートには、液晶ディスプレイの画面直下にLEDを分散配置しても画面全体が均一に発光して見える光拡散性能(輝度均一化能力)が求められると同時に、液晶ディスプレイのエネルギー効率向上のために光を拡散させつつも画面の明るさを維持する性能(輝度向上能力)も求められる。ところが、通常、光拡散シートにおいて輝度均一化能力と輝度向上能力とは互いにトレードオフの関係にある。
本開示は、輝度均一化と輝度向上とを両立できる光拡散シートを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本開示の第1の態様に係る光拡散シートは、光を拡散させる凹凸形状を第1面に有する光拡散シートであって、前記第1面の反対側の第2面に、複数の粒子を含む樹脂から構成されるコーティング層が設けられる。前記コーティング層が設けられた前記第2面の算術平均粗さRaは、1.5μm以上2.5μm以下である。前記コーティング層が設けられた前記第2面の最大高さRzは、10μm以上14μm以下である。前記コーティング層が設けられた前記第2面の要素平均長さRSmは、140μm以上300μm以下である。
本開示の第1の態様に係る光拡散シートによると、第1面の凹凸形状によって光を拡散させることができるので、輝度を均一化することができる。一方、コーティング層が設けられた第2面の表面形状は、コーティング層全体に亘って多数の粒子が一様に突出した形状である。このため、第2面が出光面である場合、粒子の突出部分によって、光を第2面に対して垂直な方向に出射させることができるので、輝度を向上させることができる。従って、輝度均一化と輝度向上とを両立できる光拡散シートを提供することができる。
尚、本開示において、「光拡散シート」は、板状の「光拡散板」や膜状の「光拡散フィルム」を包含するものとする。
本開示の第1の態様に係る光拡散シートにおいて、前記算術平均粗さRaは、1.8μm以上2.5μm以下であり、前記最大高さRzは、11μm以上14μm以下であり、前記要素平均長さRSmは、200μm以上300μm以下であると、輝度をより一層向上させることができる。
前記の目的を達成するために、本開示の第2の態様に係る光拡散シートは、光を拡散させる凹凸形状を第1面に有する光拡散シートであって、前記第1面の反対側の第2面に、複数の粒子を含む樹脂から構成されるコーティング層が設けられる。前記コーティング層における前記樹脂に対する前記複数の粒子の質量比は、80%以上150%以下であり、前記コーティング層の単位面積当たりの質量は、2g/m2以上7g/m2以下である。
本開示の第2の態様に係る光拡散シートによると、第1面の凹凸形状によって光を拡散させることができるので、輝度を均一化することができる。一方、第2面には、粒子を多く含む樹脂を薄く塗工したコーティング層が設けられるため、コーティング層全体に亘って多数の粒子を一様に突出させることができる。このため、第2面が出光面である場合、粒子の突出部分によって、光を第2面に対して垂直な方向に出射させることができるので、輝度を向上させることができる。従って、輝度均一化と輝度向上とを両立できる光拡散シートを提供することができる。
本開示の第2の態様に係る光拡散シートにおいて、前記質量比は、100%以上150%以下(好ましくは120%以上130%以下)であり、前記単位面積当たりの質量は、2g/m2以上6g/m2以下(好ましくは2g/m2以上4g/m2以下)であると、輝度をより一層向上させることができる。
本開示の第1又は第2の態様に係る光拡散シートにおいて、前記複数の粒子は、中空構造を有してもよい。このようにすると、コーティング層の内部において各粒子を固定する樹脂と、各粒子の中空部分(例えば空気)との屈折率差が大きくなるため、光拡散が促進されるので、輝度をさらに均一化することができる。
本開示の第1又は第2の態様に係る光拡散シートにおいて、前記複数の粒子の平均粒子径は、0.1μm以上30μm以下であってもよい。このようにすると、粒子の突出部分による輝度向上効果を確保しつつ、コーティング層の厚さの増大を抑制できる。
本開示の第1又は第2の態様に係る光拡散シートにおいて、前記凹凸形状は、二次元マトリクス状に配列された略逆四角錐状の複数の凹部から構成されてもよい。このようにすると、略逆四角錐状の凹部により光拡散が促進されるので、輝度をさらに均一化することができる。
本開示の第1又は第2の態様に係る光拡散シートにおいて、前記第2面は、マット面又は平坦面であってもよい。このようにすると、コーティング層の形成が容易になる。
本開示に係るバックライトユニットは、液晶表示装置に組み込まれ、複数の光源から発せられた光を表示画面に導くバックライトユニットであって、前記表示画面と前記複数の光源との間に、前述の本開示の第1又は第2の態様に係る光拡散シートを備え、前記光拡散シートは、前記第1面を前記複数の光源の方に向けて配置される。
本開示に係るバックライトユニットによると、輝度均一化と輝度向上とを両立できる光拡散シートを用いるため、輝度均一性に優れ且つ明るい画面の表示が可能となる。
本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記表示画面と前記光拡散シートとの間に、1つ又は複数の輝度向上シートを備え、前記光拡散シートと前記複数の光源との間に、光を拡散させる凹凸形状を少なくとも一面に有する1つ又は複数の他の光拡散シートを備えてもよい。このようにすると、輝度向上シートによって輝度をより一層向上させることができると共に、他の光拡散シートによって輝度をさらに均一化することができる。
本開示に係る液晶表示装置は、前述の本開示に係るバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。
本開示に係る液晶表示装置によると、前述の本開示に係るバックライトユニットを備えるため、輝度均一性に優れ且つ明るい画面の表示が可能となる。
本開示に係る情報機器は、前述の本開示に係る液晶表示装置を備える。
本開示に係る情報機器によると、前述の本開示に係る液晶表示装置を備えるため、輝度均一性に優れ且つ明るい画面の表示が可能となる。
本開示によると、輝度均一化と輝度向上とを両立できる光拡散シート、並びに、当該光拡散シートを用いたバックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器を提供することができる。
(実施形態)
以下、実施形態に係る光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
以下、実施形態に係る光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
<液晶表示装置>
図1は、本実施形態に係る液晶表示装置の断面構成の一例を示す。
図1は、本実施形態に係る液晶表示装置の断面構成の一例を示す。
図1に示すように、液晶表示装置50は、液晶表示パネル5と、液晶表示パネル5の下面に貼付された第1偏光板6と、液晶表示パネル5の上面に貼付された第2偏光板7と、液晶表示パネル5の背面側に第1偏光板6を介して設けられたバックライトユニット40とを備えている。液晶表示パネル5は、互いに対向するように設けられたTFT基板1及びCF基板2と、TFT基板1とCF基板2との間に設けられた液晶層3と、TFT基板1とCF基板2との間に液晶層3を封入するために枠状に設けられたシール材(図示省略)とを備える。
液晶表示装置50の表示画面50aを正面(図1の上方)から見た形状は、長方形又は正方形であってもよいし、或いは、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、又は、自動車のインストルメントパネルなどの任意の形状であってもよい。
液晶表示装置50では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層3に所定の大きさの電圧を印加して液晶層3の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット40から第1偏光板6を介して入射した光の透過率が調整される。透過率が調整された光は第2偏光板7を介して出射されて画像が表示される。
本実施形態の液晶表示装置50は、種々の情報機器(例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など)に組み込まれる表示装置として用いられる。
TFT基板1は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のTFTと、各TFTを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のTFTにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。CF基板2は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層3は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第1偏光板6及び第2偏光板7は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。
<バックライトユニット>
図2は、本実施形態に係るバックライトユニットの断面構成の一例を示す。
図2は、本実施形態に係るバックライトユニットの断面構成の一例を示す。
バックライトユニット40は、図2に示すように、主として、複数の光源42と、各光源42の上側に設けられた光拡散シート43とを備える。複数の光源42は、反射シート41上に2次元状に配置されてもよい。各光源42は、例えば白色光源や青色光源であってもよい。光拡散シート43は、複数枚配置してもよい。本例では、光拡散シート43として、光源42に近い方から順に、第1光拡散シート43Aと、第2光拡散シート43Bとを積層して配置する。各光拡散シート43の入光面には、略逆四角錐状の複数の凹部105が設けられる。第1光拡散シート43Aの出光面はマット面又は平坦面である。第2光拡散シート43Bの出光面には、複数の粒子107を含む樹脂106から構成されるコーティング層103が設けられる。光拡散シート43の詳細については後述する。
本例では、各光源42として、青色光源を用いるので、光拡散シート43の上側に、波長選択シート44A及び色変換シート44Bを順次配置する。波長選択シート44Aは、光源42の発光波長を持つ光を選択的に透過し、その他の波長を持つ光を反射する。色変換シート44Bは、光源42が発した光の色を変換する。波長選択シート44A及び色変換シート44Bは、各光源42と光拡散シート43との間に配置してもよいし、或いは、光拡散シート43同士の間に配置してもよい。
光拡散シート43の上側には、輝度を向上させるための輝度向上シートとして、第1プリズムシート45及び第2プリズムシート46を順次配置してもよい。第2プリズムシート46の上側には、プリズムシート45、46に起因する輝度ムラを抑制するために、上用光拡散シート47を配置してもよい。
[反射シート]
反射シート41は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。
反射シート41は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。
[光源]
光源42の種類は特に限定されないが、例えばLED素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からLED素子を用いてもよい。光源42は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは10μm以上(好ましくは50μm以上)10mm以下(好ましくは5mm以下)であってもよい。光源42としてLED素子を用いる場合、複数のLED素子(LEDチップ)を一定の間隔で2次元マトリクス状に反射シート41上に配置してもよい。光源42となるLED素子の出光角度特性を調節するために、LED素子にレンズを装着してもよい。光源42の配置数も特に限定されないが、複数の光源42を分散配置する場合は、反射シート41上に規則的に配置することが好ましい。規則的に配置するとは、一定の法則性をもって配置することを意味し、例えば、光源42を等間隔で配置する場合が該当する。等間隔で光源42を配置する場合、隣り合う2つの光源42の中心間距離は、0.5mm以上(好ましくは2mm以上)20mm以下であってもよい。
光源42の種類は特に限定されないが、例えばLED素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からLED素子を用いてもよい。光源42は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは10μm以上(好ましくは50μm以上)10mm以下(好ましくは5mm以下)であってもよい。光源42としてLED素子を用いる場合、複数のLED素子(LEDチップ)を一定の間隔で2次元マトリクス状に反射シート41上に配置してもよい。光源42となるLED素子の出光角度特性を調節するために、LED素子にレンズを装着してもよい。光源42の配置数も特に限定されないが、複数の光源42を分散配置する場合は、反射シート41上に規則的に配置することが好ましい。規則的に配置するとは、一定の法則性をもって配置することを意味し、例えば、光源42を等間隔で配置する場合が該当する。等間隔で光源42を配置する場合、隣り合う2つの光源42の中心間距離は、0.5mm以上(好ましくは2mm以上)20mm以下であってもよい。
光源42が青色光源である場合、例えば、CIE1931の色度座標においてx<0.24、y<0.18の光を発する青色LED素子を用いてもよい。光源42が白色光源である場合、白色光源は、ピーク波長が青色領域のLED素子と、ピーク波長が緑色領域のLED素子と、ピーク波長が赤色領域のLED素子とから構成され、例えばCIE1931の色度座標において0.24<x<0.42、0.18<y<0.48の光を発してもよい。
[光拡散シート]
光拡散シート43は、光源42から入射される光線を拡散させる。図2に示すバックライトユニット40では、光拡散シート43を2枚用いる場合を例示しているが、光拡散シート43として、第2光拡散シート43Bのみを用いてもよい。或いは、第2光拡散シート43Bを最上層に含む3枚以上の光拡散シート43を積層して用いてもよい。この場合、第2光拡散シート43Bの下側に、第1光拡散シート43Aを2枚以上積層して配置してもよい。
光拡散シート43は、光源42から入射される光線を拡散させる。図2に示すバックライトユニット40では、光拡散シート43を2枚用いる場合を例示しているが、光拡散シート43として、第2光拡散シート43Bのみを用いてもよい。或いは、第2光拡散シート43Bを最上層に含む3枚以上の光拡散シート43を積層して用いてもよい。この場合、第2光拡散シート43Bの下側に、第1光拡散シート43Aを2枚以上積層して配置してもよい。
光拡散シート43を構成するマトリックス樹脂は、光を透過させる材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリスチレン、MS(メチルメタクリレート・スチレン共重合)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、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。光拡散シート43の厚さも、特に限定されないが、例えば、50μm以上3mm以下であってもよい。光拡散シート43の厚さが3mmを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる一方、光拡散シート43の厚さが50μmを下回ると、十分な光拡散効果を得ることが難しくなる。光拡散シート43を複数枚用いる場合、合計厚さが数百μm~数mm程度であってもよい。光拡散シート43は、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。光拡散シート43のさらに詳細な構成や製法については後述する。
[波長選択シート及び色変換シート]
波長選択シート44Aは、光源42の発光波長を持つ光(例えば青色の光)を選択的に透過し、その他の波長を持つ光を反射する。色変換シート44Bは、光源42からの光(例えば青色の光)を、任意の色(例えば緑色や赤色)の波長をピーク波長とする光に変換する。色変換シート44Bは、例えば、波長450nmの青色光を、波長540nmの緑色光と波長650nmの赤色光に変換する。この場合、波長450nmの青色光を発する光源42を用いると、色変換シート44Bによって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート44Bを透過した光は白色光になる。色変換シート44Bとしては、例えばQD(量子ドット)シートや蛍光シート等を用いてもよい。色変換シート44Bの下側に波長選択シート44Aが配置されるため、色変換シート44Bにより波長が変化した光は、色変換シート44Bよりも上方にしか進めない。
波長選択シート44Aは、光源42の発光波長を持つ光(例えば青色の光)を選択的に透過し、その他の波長を持つ光を反射する。色変換シート44Bは、光源42からの光(例えば青色の光)を、任意の色(例えば緑色や赤色)の波長をピーク波長とする光に変換する。色変換シート44Bは、例えば、波長450nmの青色光を、波長540nmの緑色光と波長650nmの赤色光に変換する。この場合、波長450nmの青色光を発する光源42を用いると、色変換シート44Bによって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート44Bを透過した光は白色光になる。色変換シート44Bとしては、例えばQD(量子ドット)シートや蛍光シート等を用いてもよい。色変換シート44Bの下側に波長選択シート44Aが配置されるため、色変換シート44Bにより波長が変化した光は、色変換シート44Bよりも上方にしか進めない。
波長選択シート44A及び色変換シート44Bは、光源42と第1プリズムシート45との間の任意の位置に配置可能である。光源42として白色光源を用いる場合、波長選択シート44A及び色変換シート44Bは配置しなくてよい。
[プリズムシート]
第1プリズムシート45及び第2プリズムシート46は、光拡散シート43の方から入射される光線を法線方向に屈折させる。プリズムシート45、46のそれぞれの出光面には、例えば、横断面が二等辺三角形の複数の溝条が互いに隣り合うように設けられ、隣り合う一対の溝条に挟まれた三角柱部分によってプリズムが構成される。プリズムの頂角は、例えば90°程度である。第1プリズムシート45に形成された各溝条と、第2プリズムシート46に形成された各溝条とは、互いに直交するように配置されてもよい。このようにすると、光拡散シート43の方から入射される光線を第1プリズムシート45によって法線方向に屈折させ、さらに第1プリズムシート45から出射される光線を第2プリズムシート45によって上用光拡散シート47の入光面に対して略垂直に進むように屈折させることができる。プリズムシート45、46は、別体で積層されてもよいし、或いは、一体に形成されてもよい。プリズムシート45、46の合計厚さは、例えば、100~400μm程度であってもよい。プリズムシート45、46としては、例えば、PET(polyethylene terephthalate)フィルムにUV硬化型アクリル系樹脂を用いてプリズム形状をつけたものを用いてもよい。
第1プリズムシート45及び第2プリズムシート46は、光拡散シート43の方から入射される光線を法線方向に屈折させる。プリズムシート45、46のそれぞれの出光面には、例えば、横断面が二等辺三角形の複数の溝条が互いに隣り合うように設けられ、隣り合う一対の溝条に挟まれた三角柱部分によってプリズムが構成される。プリズムの頂角は、例えば90°程度である。第1プリズムシート45に形成された各溝条と、第2プリズムシート46に形成された各溝条とは、互いに直交するように配置されてもよい。このようにすると、光拡散シート43の方から入射される光線を第1プリズムシート45によって法線方向に屈折させ、さらに第1プリズムシート45から出射される光線を第2プリズムシート45によって上用光拡散シート47の入光面に対して略垂直に進むように屈折させることができる。プリズムシート45、46は、別体で積層されてもよいし、或いは、一体に形成されてもよい。プリズムシート45、46の合計厚さは、例えば、100~400μm程度であってもよい。プリズムシート45、46としては、例えば、PET(polyethylene terephthalate)フィルムにUV硬化型アクリル系樹脂を用いてプリズム形状をつけたものを用いてもよい。
本例では、輝度向上シートとして、2枚のプリズムシート45、46を用いたが、これに代えて、1枚のプリズムシートを用いてもよい。或いは、光源42から発せられた光の輝度を増大させることができる他の種類の輝度向上シートを用いてもよい。この場合、輝度向上シートは、光がシート内部を通過する際に二重反射と光の屈折率を利用して光線を集約することによって、輝度を上昇させてもよい。或いは、輝度向上シートは、液晶表示装置50の第1偏光板6を通過しないS波をリサイクルし、第1偏光板6を通過するP波に変換することによって、輝度を上昇させてもよい。尚、プリズムシート45、46によって十分な輝度向上効果が得られない場合、第2プリズムシート46の上側に他の輝度向上シートをさらに配置してもよい。
[上用拡散シート]
上用光拡散シート47は、第2プリズムシート46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45、46のプリズム部の形状等に起因する輝度ムラを抑制する。上用光拡散シート47は、第2プリズムシート46の表面に直接積層されてもよい。光拡散シート47の厚さは、特に限定されないが、例えば、50μm以上3mm以下であってもよい。上用光拡散シート47の厚さが3mmを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる一方、上用光拡散シート47の厚さが50μmを下回ると、十分な光拡散効果を得ることが難しくなる。上用光拡散シート47は、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。上用光拡散シート47は、基材層と、基材層の両面に積層され且つ樹脂マトリックス及び樹脂ビーズを有する光拡散層とを備えた構成としてもよい。或いは、上用光拡散シート47としては、例えば、PETフィルムの少なくとも一面にUV硬化型アクリル系樹脂を用いて凹凸形状をつけたものを用いてもよい。
上用光拡散シート47は、第2プリズムシート46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45、46のプリズム部の形状等に起因する輝度ムラを抑制する。上用光拡散シート47は、第2プリズムシート46の表面に直接積層されてもよい。光拡散シート47の厚さは、特に限定されないが、例えば、50μm以上3mm以下であってもよい。上用光拡散シート47の厚さが3mmを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる一方、上用光拡散シート47の厚さが50μmを下回ると、十分な光拡散効果を得ることが難しくなる。上用光拡散シート47は、フィルム状であってもよいし、プレート(板)状であってもよい。上用光拡散シート47は、基材層と、基材層の両面に積層され且つ樹脂マトリックス及び樹脂ビーズを有する光拡散層とを備えた構成としてもよい。或いは、上用光拡散シート47としては、例えば、PETフィルムの少なくとも一面にUV硬化型アクリル系樹脂を用いて凹凸形状をつけたものを用いてもよい。
<光拡散シートの構成>
第1光拡散シート43Aは、図3に示すように、主として、基材層101Aと、基材層101Aに設けられた光拡散層102Aとを備える。第1光拡散シート43Aは、入光面となる第1面(光拡散層102Aの表面)S1と、出光面となる第2面(基材層101Aの表面)S2とを有する。光拡散層102Aには、光を拡散させる凹凸形状、例えば略逆多錐状(本例では略逆四角錐状(逆ピラミッド状))の複数の凹部105Aが設けられる。第1光拡散シート43Aの第2面S2は、例えばマット面又は平坦面であってもよい。第1光拡散シート43Aは、第1面S1を出光面、第2面S2を入光面とするように配置してもよい。
第1光拡散シート43Aは、図3に示すように、主として、基材層101Aと、基材層101Aに設けられた光拡散層102Aとを備える。第1光拡散シート43Aは、入光面となる第1面(光拡散層102Aの表面)S1と、出光面となる第2面(基材層101Aの表面)S2とを有する。光拡散層102Aには、光を拡散させる凹凸形状、例えば略逆多錐状(本例では略逆四角錐状(逆ピラミッド状))の複数の凹部105Aが設けられる。第1光拡散シート43Aの第2面S2は、例えばマット面又は平坦面であってもよい。第1光拡散シート43Aは、第1面S1を出光面、第2面S2を入光面とするように配置してもよい。
第2光拡散シート43Bは、図4に示すように、主として、基材層101Bと、基材層101Bに設けられた光拡散層102Bとを備える。第2光拡散シート43Bは、入光面となる第1面(光拡散層102Bの表面)S1と、出光面となる第2面(基材層101Bの表面)S2とを有する。光拡散層102Bには、光を拡散させる凹凸形状、例えば略逆多錐状(本例では略逆四角錐状(逆ピラミッド状))の複数の凹部105Bが設けられる。第2光拡散シート43Bの第2面S2にはコーティング層103が設けられる。コーティング層103は、光透過性の樹脂106に複数の粒子107を分散させて構成される。コーティング層103の塗工面である第2面S2はマット面又は平坦面であってもよい。
[基材層]
基材層101A、101B(以下、合わせて基材層101という)は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成される。基材層101の主成分は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート、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を用いてもよい。尚、「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質量%以上の成分をいう。基材層101は、拡散剤その他の添加剤を含有してもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。
基材層101A、101B(以下、合わせて基材層101という)は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成される。基材層101の主成分は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート、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を用いてもよい。尚、「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質量%以上の成分をいう。基材層101は、拡散剤その他の添加剤を含有してもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。
基材層101の平均厚さの下限としては、10μm程度が好ましく、35μm程度がより好ましく、50μm程度がさらに好ましい。基材層101の平均厚さの上限としては、500μm程度が好ましく、250μm程度がより好ましく、180μm程度がさらに好ましい。基材層101の平均厚さが前記下限に満たないと、拡散層102A、102Bを形成した場合にカールを発生するおそれがある。逆に、基材層101の平均厚さが前記上限を超えると、液晶表示装置50の輝度が低下するおそれがあると共に、液晶表示装置50の薄型化が困難になるおそれがある。尚、「平均厚さ」とは、任意の10点の厚さの平均値をいう。
図2に示すように、本例では、第1光拡散シート43Aにおける逆ピラミッド状の凹部105Aの寸法(ピッチ、深さ等)と比べて、第2光拡散シート43Bにおける逆ピラミッド状の凹部105Bの寸法を大きくするために、第2光拡散シート43Bの基材層101Bの厚さを、第1光拡散シート43Aの基材層101Aの厚さよりも厚くする。逆ピラミッド状の凹部105Bを大きくすることにより、第2光拡散シート43Bにおいて輝度低下を抑制しつつ輝度均一化を促進することが可能となる。
[光拡散層]
光拡散層102A、102B(以下、合わせて光拡散層102という)は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成されてもよい。光拡散層102は、例えば、基材層101となる母材樹脂の押出成形の際に基材層101と一体に成形してもよいし、或いは、基材層101の成形後に、紫外線硬化型樹脂を用いて別途成形してもよい。
光拡散層102A、102B(以下、合わせて光拡散層102という)は、光線を透過させる必要があるので、透明(例えば無色透明)の合成樹脂を主成分として形成されてもよい。光拡散層102は、例えば、基材層101となる母材樹脂の押出成形の際に基材層101と一体に成形してもよいし、或いは、基材層101の成形後に、紫外線硬化型樹脂を用いて別途成形してもよい。
光拡散層102(光拡散シート43の第1面S1)に設けられた略逆四角錐状(逆ピラミッド状)の複数の凹部105A、105B(以下、合わせて凹部105という)は、例えば図5に示すように、二次元マトリクス状に配列されてもよい。言い換えると、複数の凹部105は、互いに直交する2方向に沿って配列されてもよい。隣り合う凹部105同士は、稜線111によって区画される。稜線111は、凹部105が配列される2方向に沿って延びる。凹部105の配列ピッチは、例えば50μm程度以上500μm程度以下であってもよい。凹部105の中心(逆ピラミッドの頂点)112は、凹部105の最深部である。凹部105の中心(最深部)112は、基材層101に達していてもよい。言い換えると、凹部105の深さは、光拡散層102の厚さと等しくてもよい。尚、図5では、簡単のため、凹部105が5×5のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部105の実際の配列数ははるかに多い。
凹部105の頂角θは、例えば70°程度以上90°程度以下であってもよい。凹部105の頂角θとは、図6に示すように、光拡散シート43の載置面(水平面)に対して垂直な面(縦断面)で、逆ピラミッドの頂点112を通り且つ頂点112を挟んで向き合う一対の稜線111を垂直に横切るように凹部105を切断したときに現れる断面(図6の下図)において、凹部105の傾斜面同士がなす角のことである。尚、図6の上図は、凹部105の平面構成を示す。また、図6において、「H」は、凹部105の深さ(ピラミッド形状の高さ)を示し、「P」は、凹部105の水平幅(つまり凹部105の配列ピッチ)を示す。凹部105の深さHは、凹部105の配列ピッチPと、凹部105の頂角θとによって定まる。
図7(a)に示すように、複数の光源42が正方配列される場合、光源42の配列方向を基準として、図7(b)に示すように、凹部105の配列方向を例えば45°程度傾けてもよい。凹部105が逆ピラミッド状に形成される場合、光源42の配列方向と凹部105の配列方向とを交差させることにより、両配列方向をそろえるよりも輝度均一性を向上させることができる。
本例では、逆ピラミッド状(略逆四角錐状)の凹部105を二次元マトリクス状に配列して凹凸形状を設けたが、凹部105は、本発明の作用効果が失われない程度にランダムに配列されてもよい。凹部105を規則的に2次元配列する場合、凹部105同士の間に隙間を設けてもよいし、或いは、設けなくてもよい。凹部105は、略逆四角錐状とは異なる他の略逆多角錐状を有していてもよい。例えば、凹部105の「逆多角錐」形状を、逆四角錐と同様に隙間なく二次元配置することが可能な逆三角錐又は逆六角錐としてもよい。凹部105の「逆多角錐」形状を逆四角錐とする場合、凹部105を設ける際の押出成形や射出成形等の製造工程で用いられる金型(金属ロール)の表面切削作業の精度を向上させることが容易である。
本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆多角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆多角錐」との表記を用いるが、「略逆多角錐」は、真正の又は実質的に逆多角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、例えば「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆多角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆多角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆多角錐」から変形した形状も、「略逆多角錐」に包含される。
[コーティング層]
第2光拡散シート43Bの第2面(出光面)に設けられるコーティング層103は、光透過性の樹脂106に複数の粒子107を分散させて構成される。コーティング層103は、基材層101Bとは異なる層である。例えば、熱硬化樹脂やUV硬化樹脂を溶剤に溶かした配合液にアクリル系やスチレン系の粒子等を添加し、当該配合液を基材層101Bの表面(第2面S2)に塗工して硬化させることによって、コーティング層103を形成してもよい。
第2光拡散シート43Bの第2面(出光面)に設けられるコーティング層103は、光透過性の樹脂106に複数の粒子107を分散させて構成される。コーティング層103は、基材層101Bとは異なる層である。例えば、熱硬化樹脂やUV硬化樹脂を溶剤に溶かした配合液にアクリル系やスチレン系の粒子等を添加し、当該配合液を基材層101Bの表面(第2面S2)に塗工して硬化させることによって、コーティング層103を形成してもよい。
コーティング層103を構成する樹脂106の材質は、光線を透過させることができれば、特に限定されないが、例えばアクリルウレタン等の透明樹脂であってもよい。
コーティング層103に分散される粒子107は、拡散剤や反射剤として機能すれば、材質、形状、寸法は特に限定されない。粒子107の材質は、例えば、アクリル、スチレン、チタン、シリカ、ナイロン、ウレタン等であってもよい。粒子107の形状は、例えばアクリルビーズのようなビーズ状であってもよいし、或いは、例えばセルロースナノファイバーのような繊維状であってもよい。粒子107の寸法(粒子107がビーズ状の場合は直径、繊維状の場合は長さ)は、数十nm~100μm程度、好ましくは、0.1μm~30μm程度であってもよい。粒子107は、単分散であってもよいし、多分散であってもよい。変動係数(%)=(粒度分布の標準偏差)/(粒度平均)×100として、粒子107の変動係数は、20%程度~40%程度であってもよい。粒子107は、中空構造を有してもよい。この場合、粒子107は、単中空であってもよいし、多中空であってもよい。
コーティング層103における樹脂106(バインダー固形分)に対する粒子107(例えばビーズ)の質量比(以下、ビバ比ということもある)は、80%以上150%以下、好ましくは100%以上150%以下、より好ましくは120%以上130%以下であり、コーティング層103の単位面積当たりの質量(以下、塗工量ということもある)は、2g/m2以上7g/m2以下、好ましくは2g/m2以上6g/m2以下、より好ましくは2g/m2以上4g/m2以下であってもよい。このように、通常よりもビバ比を高めにして塗工量を抑制することによって、言い換えると、粒子107を多く含む樹脂106を薄く塗工してコーティング層103を形成することによって、コーティング層103の全体に亘って多数の粒子107を一様に突出させることができる。このため、第2光拡散シート43Bの第2面(出光面)S2において、粒子107の突出部分によって、光を第2面S2に対して垂直な方向に出射させることができるので、輝度が向上する。但し、コーティング層103において樹脂106により粒子107を安定して固定するためには、ビバ比は150%を超えないことが好ましく、塗工量は2g/m2を下回らないことが好ましい。
また、コーティング層103における粒子107の突出部分による前述の輝度向上効果を得るために、コーティング層103が設けられた第2光拡散シート43Bの第2面S2において、算術平均粗さRaは1.5μm以上2.5μm以下、好ましくは1.8μm以上2.5μm以下であり、最大高さRzは10μm以上14μm以下、好ましくは11μm以上14μm以下であり、要素平均長さRSmは140μm以上300μm以下、好ましくは200μm以上300μm以下であってもよい。Ra、Rz、RSmは、JISB 0601-2001で規定される表面粗さパラメータである。
尚、コーティング層103における樹脂106及び粒子107のそれぞれの屈折率は、特に限定されないが、例えば、屈折率1.4~1.7程度の樹脂106に、低屈折率粒子(シリカ、中空粒子等)又は高屈折粒子(金属酸化物等)を添加して、コーティング層103の屈折率を1.2~1.9程度の範囲で調整してもよい。
<光拡散シートの製法>
光拡散シート43の製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下のような製造方法のいずれかを用いて光拡散シート43の製造が可能である。
光拡散シート43の製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下のような製造方法のいずれかを用いて光拡散シート43の製造が可能である。
第1の製造方法では、まず、ペレット状の母材樹脂(プラスチック樹脂)を押出成形機によって樹脂フィルム化する。その後、2本の金属ロールのうち一方のロールとして、凸ピラミッド形状を表面に持つロール、他方のロールとして、平坦形状又はマット面の反転形状を表面に有するロールを使用し、当該両ロールを樹脂フィルムに圧着して、一面に逆ピラミッド形状(凹部105)、他面に平坦面又はマット面を持つ光拡散シート43を作製する。この製造方法では、基材層101及び光拡散層102は一体に形成される。その後、第2光拡散シート43Bについては、他面(平坦面又はマット面)の上にコーティング層103を形成する。
第2の製造方法では、まず、例えばポリエチレンテレフタレートを主成分とする基材層101を用意する。この基材層101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で、基材層101の一面に紫外線硬化型樹脂(突起形成用樹脂組成物)を供給する。紫外線硬化型樹脂に接する側の押圧ロールとしては、外周面に複数の略正四角錐状の凸部を有するものを用いる。紫外線硬化型樹脂が供給された基材層101を一対の押圧ロールで押圧した後、紫外線照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させ、複数の略正四角錐状の凸部の反転形状である複数の逆ピラミッド形状(凹部105)を転写し、基材層101の一面上に光拡散層102が設けられた光拡散シート43を作製する。この製造方法では、基材層101と光拡散層102とは別体で形成される。その後、第2光拡散シート43Bについては、基材層101Bの他面上にコーティング層103を形成する。
コーティング層103の形成では、例えばアクリル系やスチレン系等の粒子107を含んだ配合液(溶剤に樹脂106を混合したもの)を塗工して硬化させてもよいし、或いは、賦形転写方式を用いて、粒子107を配合した樹脂106を硬化させてもよい。樹脂106は、例えば熱硬化樹脂やUV硬化樹脂等であってもよい。
<実施形態の特徴>
以上に説明した本実施形態の第2光拡散シート43Bは、光を拡散させる凹凸形状を第1面S1に有し、複数の粒子107を含む樹脂106から構成されるコーティング層103を第2面S2に有する。コーティング層103が設けられた第2面S2においては、算術平均粗さRaは、1.5μm以上2.5μm以下であり、最大高さRzは、10μm以上14μm以下であり、要素平均長さRSmは、140μm以上300μm以下である。第2光拡散シート43Bによると、第1面S1の凹凸形状によって光を拡散させることができるので、輝度を均一化することができる。一方、コーティング層103が設けられた第2面S2の表面形状は、コーティング層103の全体に亘って多数の粒子が一様に突出した形状である。このため、第2面S2が出光面である場合、粒子107の突出部分によって、光を第2面S2に対して垂直な方向に出射させることができるので、輝度を向上させることができる。従って、輝度均一化と輝度向上とを両立できる第2光拡散シート43Bを提供することができる。特に、算術平均粗さRaが1.8μm以上2.5μm以下であり、最大高さRzが11μm以上14μm以下であり、要素平均長さRSmが200μm以上300μm以下であると、輝度をより一層向上させることができる。
以上に説明した本実施形態の第2光拡散シート43Bは、光を拡散させる凹凸形状を第1面S1に有し、複数の粒子107を含む樹脂106から構成されるコーティング層103を第2面S2に有する。コーティング層103が設けられた第2面S2においては、算術平均粗さRaは、1.5μm以上2.5μm以下であり、最大高さRzは、10μm以上14μm以下であり、要素平均長さRSmは、140μm以上300μm以下である。第2光拡散シート43Bによると、第1面S1の凹凸形状によって光を拡散させることができるので、輝度を均一化することができる。一方、コーティング層103が設けられた第2面S2の表面形状は、コーティング層103の全体に亘って多数の粒子が一様に突出した形状である。このため、第2面S2が出光面である場合、粒子107の突出部分によって、光を第2面S2に対して垂直な方向に出射させることができるので、輝度を向上させることができる。従って、輝度均一化と輝度向上とを両立できる第2光拡散シート43Bを提供することができる。特に、算術平均粗さRaが1.8μm以上2.5μm以下であり、最大高さRzが11μm以上14μm以下であり、要素平均長さRSmが200μm以上300μm以下であると、輝度をより一層向上させることができる。
コーティング層103における樹脂106に対する粒子107の質量比は、80%以上150%以下であり、コーティング層103の単位面積当たりの質量は、2g/m2以上7g/m2以下であってもよい。このように、第2面S2に、粒子107を多く含む樹脂106を薄く塗工したコーティング層106が設けられると、コーティング層103の全体に亘って多数の粒子107を一様に突出させることができる。このため、第2面S2が出光面である場合、粒子107の突出部分によって、光を第2面S2に対して垂直な方向に出射させることができるので、輝度を向上させることができる。従って、輝度均一化と輝度向上とを両立できる第2光拡散シート43Bを提供することができる。特に、前記質量比(ビバ比)が100%以上150%以下(好ましくは120%以上130%以下)であり、前記単位面積当たりの質量(塗工量)が2g/m2以上6g/m2以下(好ましくは2g/m2以上4g/m2以下)であると、輝度をより一層向上させることができる。
本実施形態の第2光拡散シート43Bにおいて、複数の粒子107は、中空構造を有してもよい。このようにすると、コーティング層103の内部において各粒子107を固定する樹脂106と、各粒子107の中空部分(例えば空気)との屈折率差が大きくなるため、光拡散が促進されるので、輝度をさらに均一化することができる。
本実施形態の第2光拡散シート43Bにおいて、複数の粒子107の平均粒子径は、0.1μm以上30μm以下であってもよい。このようにすると、粒子107の突出部分による輝度向上効果を確保しつつ、コーティング層103の厚さの増大を抑制できる。
本実施形態の第2光拡散シート43Bにおいて、第1面S1の凹凸形状は、二次元マトリクス状に配列された略逆四角錐状の複数の凹部105Bから構成されてもよい。このようにすると、略逆四角錐状の凹部105Bにより光拡散が促進されるので、輝度をさらに均一化することができる。
本実施形態の第2光拡散シート43Bにおいて、第2面S2は、マット面又は平坦面であってもよい。このようにすると、コーティング層103の形成が容易になる。
本実施形態のバックライトユニット40は、液晶表示装置50に組み込まれ、複数の光源42から発せられた光を表示画面50aに導く。バックライトユニット40は、表示画面50aと光源42との間に、本実施形態の第2光拡散シート43Bを備え、第2光拡散シート43Bは、第1面S1を入光面として、つまり第1面S1を光源42の方に向けて配置される。このように、輝度均一化と輝度向上とを両立できる第2光拡散シート43Bを用いることにより、輝度均一性に優れ且つ明るい画面の表示が可能となる。
本実施形態のバックライトユニット40において、表示画面50aと第2光拡散シート43Bとの間に、1つ又は複数の輝度向上シート(例えばプリズムシート45、46)を備え、第2光拡散シート43Bと光源42との間に、光を拡散させる凹凸形状を少なくとも一面に有する1つ又は複数の他の光拡散シート(例えば第1光拡散シート43A)を備えてもよい。このようにすると、輝度向上シートによって輝度をより一層向上させることができると共に、他の光拡散シートによって輝度をさらに均一化することができる。この場合、他の光拡散シートにも、コーティング層103と同様のコーティング層を設けてもよい。言い換えると、他の光拡散シートとして、第2光拡散シート43Bと同様の光拡散シートを用いてもよい。
本実施形態のバックライトユニット40において、複数の光源42は、光拡散シート43から見て表示画面50aの反対方向に設けられた反射シート41の上に配置されてもよい。このようにすると、光拡散シート43と反射シート41との間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性がより一層向上する。
本実施形態の液晶表示装置50は、本実施形態のバックライトユニット40と、液晶表示パネル5とを備える。このように、本実施形態のバックライトユニット40を用いることにより、輝度均一性に優れ且つ明るい画面の表示が可能となる。本実施形態の液晶表示装置50が組み込まれた情報機器(パーソナルコンピュータ、携帯電話など)においても同様の効果を得ることができる。
尚、本実施形態では、バックライトユニット40として、液晶表示装置50の表示画面50aの背面に複数の光源42を分散配置させた直下型のバックライトユニットを用いている。このため、液晶表示装置50を小型化するためには、光源42と光拡散シート43(図2に示す例では、光源42に最も近い第1光拡散シート43A)との距離を小さくする必要がある。しかしながら、この距離を小さくすると、例えば、分散配置された光源42同士の間の領域上に位置する部分の表示画面50aの輝度が他の部分よりも小さくなる現象(輝度ムラ)が生じやすくなる。それに対して、本実施形態の第2光拡散シート43Bを含む1枚以上の光拡散シート43を用いることは、輝度ムラの抑制に有用である。特に、今後の中小型液晶ディスプレイの薄型化をにらみ、光源42と光拡散シート43(複数の光拡散シート43を用いる場合は、光源42に最も近い光拡散シート43)との距離を10mm以下、好ましくは5mm以下、より好ましくは2mm以下、さらに好ましくは1mm以下、究極的には0mmとした場合に、本実施形態の第2光拡散シート43Bの有用性はより一層顕著になると考えられる。例えば、光源42と光拡散シート43との間の距離が0mm以上1mm以下である場合のように、薄型化のために光源・シート間距離を十分に確保できない場合でも、本実施形態の第2光拡散シート43Bによって、輝度向上効果を確保しながら、輝度均一性の悪化を抑制できる。
<実施例>
以下、第2光拡散シート43Bの実施例について輝度及び輝度均一性を評価した結果を説明する。
以下、第2光拡散シート43Bの実施例について輝度及び輝度均一性を評価した結果を説明する。
輝度及び輝度均一性の評価は、図2に示すバックライト構成で実施した。
具体的には、複数の光源42としては、青色LED素子を正方配列(ピッチは約2.7mm×約2.8mm)したLEDアレイを用いた。
第1光拡散シート43Aとしては、厚さ190μmのポリカーボネート製シートを用い、第1面S1には深さ107μm、頂角80°の逆ピラミッド状の凹部105Aをピッチ179μmで二次元マトリクス状に配列し、第2面S2は、算術平均粗さRaが1.4μmのマット面とした。第1光拡散シート43Aは、第1面S1を光源42の方に向け、光源42との距離が実質的に0mmとなるように配置した。
第2光拡散シート43Bとしては、厚さ400μmのポリカーボネート製シートを用い、第1面S1には深さ298μm、頂角80°の逆ピラミッド状の凹部105Bをピッチ497μmで二次元マトリクス状に配列し、第2面S2は、算術平均粗さRaが2.3μmのマット面とし、当該マット面にコーティング層103を形成した。具体的には、樹脂(バインダー)106にアクリル系熱硬化樹脂(屈折率1.492)、粒子(ビーズ)107に真球状のアクリル系粒子(平均粒径4.64μm、粒径標準偏差1.86μm、屈折率1.49)を用い、樹脂106を溶剤(希釈シンナー)に溶かした配合液に粒子107と共に硬化剤を添加し、当該配合液を第2光拡散シート43Bの第2面S2に塗工して硬化させて、コーティング層103を形成した。コーティング層103における樹脂106(バインダー固形分)に対する粒子107の質量比(ビバ比)については、75%、100%、125%、150%の4条件、コーティング層103の単位面積当たりの質量(塗工量)については、2g/m2、4g/m2、6g/m2、8g/m2の4条件でコーティング層103を形成し、4条件×4条件で合計16サンプルの第2光拡散シート43Bを用意した。比較例として、第2光拡散シート43Bの第2面S2にコーティング層103を設けないサンプルも準備した。
波長選択シート44AにはBLT(Blue Light Transmission)シート、色変換シート44BにはQD(Quantum Dot)シートを用い、BLTシートとQDシートとを厚さ212μmの複合シートとして構成した。
第1プリズムシート45としては、厚さ154μmのPETフィルムに、UV硬化樹脂を用いて高さ25μm、頂角90°のプリズムを形状転写したものを用いた。第2プリズムシート46としては、厚さ151μmのPETフィルムにUV硬化樹脂を用いて、高さ25μm、頂角90°のプリズムを形状転写したものを用いた。第1プリズムシート45と第2プリズムシート46とは、それぞれのプリズムが直交するように配置した。
上用光拡散シート47としては、厚さ135μmのPETフィルムの両面にビーズコーティングを施したものを用いた。
以上に説明した構成において、シート類の浮きを抑えるために上用光拡散シート47の上に透明ガラス板を載せた状態で、以下のように輝度及び輝度均一性の評価を実施した。まず、トプコンテクノハウス社製の2次元色彩輝度計UA-200を用いて、鉛直方向上向き(LEDアレイからガラス板に向かう方向)の輝度(cd/m2)を測定した。次に、得られた二次元輝度分布画像に対して、個々のLEDの発光強度バラツキに対する補正を行い、異物等に起因する輝点・暗点ノイズを抑えるためのフィルタリング処理を行った後、全画素の輝度について平均値及び標準偏差を算出した。最後に、「輝度」を「輝度の平均値」、「輝度均一性」を「輝度の平均値/輝度の標準偏差」と定義して、輝度及び輝度均一性を算出した。輝度及び輝度均一性の算出は、同じサンプルについて3回実施し、その平均値で輝度及び輝度均一性を評価した。
前述の16サンプルの第2光拡散シート43B(サンプルA~P)について輝度及び輝度均一性を評価した結果をそれぞれ表1、表2に示す。尚、コーティング層103を設けない比較例では、輝度が3738cd/m2、輝度均一性が362.9であった。
表1、表2に示すように、ビバ比を75%よりも高くし、塗工量を8g/m2よりも小さくすることによって、比較例と比べて、輝度均一性を同程度に維持しながら、輝度を向上させることができた。特に、ビバ比を100%以上とし、塗工量を6g/m2以下とした場合に優れた輝度向上効果が得られた(サンプルE~G、I~K、M~O)。また、ビバ比が75%から125%までの間では、塗工量が8g/m2の場合を除き、ビバ比を高くするに従って輝度が向上した(サンプルA~C、E~G、I~K)。また、ビバ比が125%から150%までの間では、塗工量が8g/m2から6g/m2まで下がると、輝度及び輝度均一性のいずれも向上した(サンプルK、L、O、P)。
表1に示す結果から、粒子107を多く含む樹脂106を薄く塗工したコーティング層106では、コーティング層103の全体に亘って多数の粒子107が一様に突出し、粒子107の突出部分によって、光が第2面S2に対して垂直な方向に出射され、輝度が向上したものと推測される。図8に示すサンプルA~Pのコーティング面の表面画像や、図9に示すサンプルA~Pのコーティング層周辺の断面画像からも、ビバ比が100%以上で塗工量が6g/m2以下のサンプルF、G、J、K、N、Oで、多数の粒子107が一様に突出している様子が見られた。
前述の16サンプルの第2光拡散シート43B(サンプルA~P)について、コーティング層103が設けられた第2面S2の算術平均粗さRa、最大高さRz、要素平均長さ(粗さ曲線要素の平均長さ)RSmを測定した結果をそれぞれ表3~表5に示す。Ra、Rz、RSmの測定は、JISB0601-2001に従い、接触式の表面粗さ測定機SJ-210(ミツトヨ製)を用いて、測定速度を0.5mm/s、測定距離を4mm、カットオフ値λcを0.8mmに設定し、異なる3箇所で行い、その平均値を表3~表5に示している。
表3~表5に示すように、コーティング層103による前述の輝度向上効果を得るためには、算術平均粗さRaを1.5μm以上2.5μm以下、好ましくは1.8μm以上2.5μm以下とし、最大高さRzを10μm以上14μm以下、好ましくは11μm以上14μm以下とし、要素平均長さRSmを140μm以上300μm以下、好ましくは200μm以上300μm以下とすれば良いことが分かった。
(その他の実施形態)
以上、本開示についての実施形態(実施例を含む。以下同じ。)を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
以上、本開示についての実施形態(実施例を含む。以下同じ。)を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
1 TFT基板
2 CF基板
3 液晶層
5 液晶表示パネル
6 第1偏光板
7 第2偏光板
40 バックライトユニット
41 反射シート
42 光源
43 光拡散シート
43A 第1光拡散シート
43B 第2光拡散シート
44A 波長選択シート
44B 色変換シート
45 第1プリズムシート
46 第2プリズムシート
47 上用光拡散シート
50 液晶表示装置
50a 表示画面
101、101A、101B 基材層
102、102A、102B 光拡散層
103 コーティング層
105、105A、105B 凹部
106 樹脂
107 粒子
2 CF基板
3 液晶層
5 液晶表示パネル
6 第1偏光板
7 第2偏光板
40 バックライトユニット
41 反射シート
42 光源
43 光拡散シート
43A 第1光拡散シート
43B 第2光拡散シート
44A 波長選択シート
44B 色変換シート
45 第1プリズムシート
46 第2プリズムシート
47 上用光拡散シート
50 液晶表示装置
50a 表示画面
101、101A、101B 基材層
102、102A、102B 光拡散層
103 コーティング層
105、105A、105B 凹部
106 樹脂
107 粒子
Claims (12)
- 光を拡散させる凹凸形状を第1面に有する光拡散シートであって、
前記第1面の反対側の第2面に、複数の粒子を含む樹脂から構成されるコーティング層が設けられ、
前記コーティング層が設けられた前記第2面の算術平均粗さRaは、1.5μm以上2.5μm以下であり、
前記コーティング層が設けられた前記第2面の最大高さRzは、10μm以上14μm以下であり、
前記コーティング層が設けられた前記第2面の要素平均長さRSmは、140μm以上300μm以下である
光拡散シート。 - 前記算術平均粗さRaは、1.8μm以上2.5μm以下であり、
前記最大高さRzは、11μm以上14μm以下であり、
前記要素平均長さRSmは、200μm以上300μm以下である
請求項1に記載の光拡散シート。 - 光を拡散させる凹凸形状を第1面に有する光拡散シートであって、
前記第1面の反対側の第2面に、複数の粒子を含む樹脂から構成されるコーティング層が設けられ、
前記コーティング層における前記樹脂に対する前記複数の粒子の質量比は、80%以上150%以下であり、
前記コーティング層の単位面積当たりの質量は、2g/m2以上7g/m2以下である
光拡散シート。 - 前記質量比は、100%以上150%以下であり、
前記単位面積当たりの質量は、2g/m2以上6g/m2以下である
請求項3に記載の光拡散シート。 - 前記複数の粒子は、中空構造を有する
請求項1~4のいずれか1項に記載の光拡散シート。 - 前記複数の粒子の平均粒子径は、0.1μm以上30μm以下である
請求項1~4のいずれか1項に記載の光拡散シート。 - 前記凹凸形状は、二次元マトリクス状に配列された略逆四角錐状の複数の凹部から構成される
請求項1~4のいずれか1項に記載の光拡散シート。 - 前記コーティング層の塗工面である前記第2面は、マット面又は平坦面である
請求項1~4のいずれか1項に記載の光拡散シート。 - 液晶表示装置に組み込まれ、複数の光源から発せられた光を表示画面に導くバックライトユニットであって、
前記表示画面と前記複数の光源との間に、請求項1~4のいずれか1項に記載の光拡散シートを備え、
前記光拡散シートは、前記第1面を前記複数の光源の方に向けて配置される
バックライトユニット。 - 前記表示画面と前記光拡散シートとの間に、1つ又は複数の輝度向上シートを備え、
前記光拡散シートと前記複数の光源との間に、光を拡散させる凹凸形状を少なくとも一面に有する1つ又は複数の他の光拡散シートを備える
請求項9に記載のバックライトユニット。 - 請求項9に記載のバックライトユニットと、
液晶表示パネルとを備える
液晶表示装置。 - 請求項11に記載の液晶表示装置を備える情報機器。
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PCT/JP2024/000822 WO2024154699A1 (ja) | 2023-01-19 | 2024-01-15 | 光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2023006634 | 2023-01-19 | ||
JP2023006634 | 2023-01-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2024003081A Pending JP2024102832A (ja) | 2023-01-19 | 2024-01-12 | 光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器 |
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