JP2011081366A - 拡散シート、光源ユニット、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートであって、前記微細凹凸の最大高さ(Ry)が2μm以下である平坦部と、前記微細凹凸の最大高さ(Ry)が2μmより大きい粗面部と、を有しており、前記平坦部は前記粗面部を取り囲むように存在している拡散シートを提供する。
【選択図】図1
Description
y>0.011x+0.64(但し50<x<100、1.5<y≦2.5)・・・(1)
第1の実施の形態に係る拡散シートは、前述の第1の態様に係り、図1に示すように、表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートであって、前記微細凹凸の最大高さ(Ry)が2μm以下である平坦部と、前記微細凹凸の最大高さ(Ry)が2μmより大きい粗面部を有しており、前記平坦部は前記粗面部を取り囲むように存在している拡散シートである。
上述したような平坦部と粗面部から構成される構造としては、平坦部を海とし、粗面部を島とする海島構造や、この凹凸構造を反転させた構造が挙げられる。これらの構造の断面が、例えば図1(a)または図1(b)の断面図で示されたものである。
また、平坦部において、最短5μmの幅で測定した十点平均粗さ(Rz)は1μm以下であることが好ましい。より好ましくは0.6μm以下、さらに好ましくは0.3μm以下である。一方、粗面部において、最短5μmの幅で測定した十点平均粗さ(Rz)は2μm以上であることが好ましい。
図8が典型的な第1の実施の形態の表面構造を示す図であって、不均一な凹凸構造を有し、かつ平坦部に取り囲まれた粗面部を有する構造である。図中の黒く見える山の部分が粗面部であり、白く見える谷の部分が平坦部に相当する。
図9のような平坦部を有さない構造でも、微細凹凸が不均一な構造であれば、モアレ防止能、画面均一性には効果を発揮するが、図8のように平坦部が部分的に存在する構造であれば、この部分が低拡散となり、画面均一性を損なわずに輝度を向上させることが可能となる。
粗面部面積割合(%)=a2/(a2+b2)×100 ・・・(2)
平坦部面積割合(%)=b2/(a2+b2)×100 ・・・(3)
また、図11の出光パターンにおいては、図8の表面形状を有する拡散シートのFWTM/FWHMの値は2.2であり、図9の表面形状を有する拡散シートのFWTM/FWHMの値は1.6である。
また、図12は図11に示されたものとは別の、表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートA、Bの出光パターンを示す。いずれも等方拡散であり、FWHMは25°である。この出光パターンにおいては、拡散シートAのFWTM/FWHMの値は2.5であり、拡散シートBのFWTM/FWHMの値は1.7である。
形態に係る拡散シートの製造方法としては、1)好適な微細凹凸を有する平坦部/粗面部構造の表面形状をシミュレーションにより計算し、レーザー微細加工等によって表面形状のマスタを製造する方法、2)予め表面に粗面部となるような凸部を有するシート基材を作製し、シート基材の必要箇所に樹脂を塗工して、谷間を埋めて樹脂層を形成し、微細凹凸を有する平坦部/粗面部構造となるように表面形状を制御する方法、3)予め表面に平坦部となるような不均一凹凸を有するシート基材を作製し、シート基材の必要箇所に樹脂を賦形して粗面部となる部位を形成し、微細凹凸を有する平坦部/粗面部構造となるように表面形状を制御する方法などが挙げられる。これらの方法を組み合わせて用いることも可能である。
この場合「光」とは、可視光であれば特に限定しないが、例えば、本実施形態の拡散シートを用いた光源ユニットにおける光源より射出される光である。
前記光透過率は、例えば、(株)島津製作所社製の紫外可視分光光度計(MPC−2200)を用いて、光源と検出器との間に基材をセットし、550nmにおける入射光強度及び透過光強度を検出した後、下記式(4)によって算出することができる。
光透過率(%)=(550nmにおける透過光強度)/(550nmにおける入射光強度)×100 ・・・(4)
基材の樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー及び/又はアクリレート系のモノマー等からなる電離放射線硬化性樹脂を紫外線又は電子線等の電磁放射線で硬化させた樹脂等が挙げられる。
また、ガラスとしては、ソーダ硝子、硼珪酸硝子等が用いられる。
上記2)3)の方法においては、一種類の基底凹凸形状を設けたシート基材を用いて、塗工による平坦部の形成、または賦形による粗面部の形成によって、多種類の拡散シートを得ることが可能となるというメリットがある。
比率であるFWTM/FWHMのより好ましい下限値は1.7以上であり、さらに好ましくは1.8以上である。またより好ましい上限値は2.5以下であり、さらに好ましくは2.4以下である。
先述のように、図8、9の表面形状を有する拡散シートおよび図12の出光パターンを有する光学シートA,Bはいずれも上記式の範囲内である。
より好ましい下限値は70%であり、さらに好ましくは77%、それ以上に好ましくは80%、それ以上に更に好ましいのは85%である。またより好ましい上限値は98%であり、さらに好ましくは95%である。
y>0.011x+0.64(但し50<x<100、1.5<y≦2.5)・・・(1)
先述のように、図8、9の表面形状を有する拡散シートおよび図12の出光パターンを有する光学シートA,Bはいずれも上記式の範囲内である。
さらに好適なのは、70<x<99.5、1.5<y≦2.5で上記式(1)を充足する範囲である。
第2の実施の形態に係る光源ユニットは、前述の第5の態様に係り、図6に示すように、光を放射する2つ以上の光源1と、前記光源と平行に配置された第1の実施の形態に係る拡散シート3と、を備える。光源1としては、図6(a)に示すように、冷陰極管(CCFL)などの線光源を用いることができる。あるいは、線光源1の代わりに、図6(b)に示すように、LED(発光ダイオード)及びレーザーなどの点光源2を用いることができる。図6の例において、光源1は本発明の第1の実施の形態に係る拡散シート3の入光面及び出光面に対して、直下に配列されている。
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る液晶表示装置は、前述の第6の態様に係り、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を供給する第2の実施の形態に係る光源ユニットと、を備える。
以上説明した第2の実施の形態に係る光源ユニットの上方に液晶表示パネルを配置し、液晶表示パネルに輝度ムラのない光を照射することで、高画質の液晶表示装置を提供することが可能となる。
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における部材の材質、配置、及び形状などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
(構成例)
光源として、配光特性がランバート(Lambertian)タイプのLEDを、図7に示すような千鳥格子状に配置した。LEDの下方には反射シートを配置した。また、反射シートからの距離が40mmとなるよう、光源の上方に拡散板を配置した。拡散板は、旭化成イーマテリアルズ株式会社製であり、基材のポリスチレン中に平均粒径が2μmで真比重が1.35のシリコーン微粒子を1.3重量%含み、厚さは1.5mmである。
125μm厚PETフィルム表面に、特表2003−525472号公報に記載の干渉露光により形成されたスペックルパターンの基底凹凸形状を有する、拡散角度が80°のシート基材を用意した。次に、上に、メタノールで希釈したウレタンアクリレート系の紫外線硬化樹脂溶液を塗布した。希釈割合は樹脂量5重量%であった。また、希釈した紫外線硬化樹脂溶液の塗工量は0.1ml/cm2であった。塗布後、メタノールを蒸発させ、UV照射で硬化させたところ、不均一な微細凹凸を有する平坦部/粗面部構造がシート基材上に形成された。得られた拡散シートの面内の平均拡散角度は49°であった。また、平坦部:粗面部の面積比は8:92であった。また、FWTM/FWHMは1.6、表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、表面の法線方向から30°以下の方向に出射する光の強度の積分値の、出光パターン全体の積分値に対する割合は84.1%であった。粗面部の幅は平均1.8μmであった。さらに、得られた拡散シートを用いて、構成例に係る光源ユニットを作製した。作製した光源ユニットの輝度は636cd/m2であり、目視での輝度ムラは観察されなかった。
実施例1と同様の製造方法によって、125μm厚PETフィルムの表面に、微細凹凸が不均一に設けられ、拡散角度が25°であり、平坦部:粗面部の面積比が11:89であり、FWTM/FWHM=2.1であり、表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、表面の法線方向から30°以下の方向に出射する光の強度の積分値の、出光パターン全体の積分値に対する割合が94.3%である、実施例2に係る拡散シートを作製した。粗面部の幅は平均3.8μmであった。さらに、実施例2に係る拡散シートを用いて、構成例に係る光源ユニットを作製した。作製した光源ユニットの輝度は646cd/m2であり、目視での輝度ムラは観察されなかった。
厚み250μmのPETシート基材表面に、特表2003−525472号公報に記載の干渉露光法により形成されたスペックルパターンの基底凹凸形状を有する、拡散角度が57°の拡散シートを用意した。この拡散シートのFWTM/FWHM=1.6であり、スペックルパターンの基底凹凸形状においては、粗面部を楕円で近似したときに隣接する粗面部が互いに一部接触しており、粗面部の幅を算出することはできなかった。表面の法線方向から30°以下の方向に出射する光の強度の積分値の、出光パターン全体の積分値に対する割合は82.2%であった。SEMによる表面形状を、図13に示す。次に、用意した拡散シートを用いて、構成例に係る光源ユニットを作製した。作製した光源ユニットにおいて、目視での輝度ムラは観察されず、輝度は626cd/m2であった。
3 本発明の実施例に係る拡散シート
4 反射シート
5 拡散板
6 本発明の実施例に係る拡散シートとは異なる拡散シート
7 プリズムシート
8 反射型偏光フィルム
Claims (16)
- 表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートであって、
前記微細凹凸の最大高さ(Ry)が2μm以下である平坦部と、前記微細凹凸の最大高さ(Ry)が2μmより大きい粗面部と、を有しており、
前記平坦部は前記粗面部を取り囲むように存在している拡散シート。 - 前記平坦部の平均高さと、前記粗面部の平均高さとの差が、0.1μm以上20μm未満である、請求項1に記載の拡散シート。
- 前記粗面部の幅が1μm以上100μm未満である、請求項1又は2に記載の拡散シート。
- 前記表面から出射する光の出射角度を横軸とし、
前記表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、
前記出射する光の強度がピーク強度の半分となる出射角度の2倍の角度である拡散角度が、0.1度以上120度以下である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の拡散シート。 - 前記表面から出射する光の出射角度を横軸とし、
前記表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、
前記出射する光の強度がピーク強度の半分となる出射角度の2倍の角度である拡散角度FWHMに対する、強度がピーク強度の1/10となる出射角度の2倍の角度FWTMの比FWTM/FWHMが、1.5以上10以下である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の拡散シート。 - 前記表面から出射する光の出射角度を横軸とし、
前記表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、
前記表面の法線方向から30°以下の方向に出射する光の強度の積分値が、出光パターン全体の光の強度の積分値に対して50%〜99.5%である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の拡散シート。 - 表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートであって、
前記表面から出射する光の出射角度を横軸とし、
前記表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、
前記出射する光の強度がピーク強度の半分となる出射角度の2倍の角度である拡散角度FWHMに対する、強度がピーク強度の1/10となる出射角度の2倍の角度FWTMの比FWTM/FWHMが、1.5以上10以下である拡散シート。 - 表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートであって、
前記表面から出射する光の出射角度を横軸とし、
前記表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、
前記表面の法線方向から30°以下の方向に出射する光の強度の積分値が、出光パターン全体の積分値に対して50%〜99.5%である拡散シート。 - 表面に微細凹凸が不均一に設けられた拡散シートであって、
前記表面から出射する光の出射角度を横軸とし、
前記表面から出射する光の強度を縦軸とする出光パターン分布において、
出光パターン全体の積分値に対する前記表面の法線方向から30°以下の方向に出射する光の強度の積分値の割合(%)をxとし、
前記出射する光の強度がピーク強度の半分となる出射角度の2倍の角度である拡散角度FWHMに対する、強度がピーク強度の1/10となる出射角度の2倍の角度FWTMの比FWTM/FWHMをyとした時、下記の式(1)を満たすことを特徴とする拡散シート。
y>0.011x+0.64(但し50<x<100、1.5<y≦2.5)・・・(1) - 光を放射する2つ以上の光源と、
前記光源と平行に配置された請求項1乃至9のいずれか1項に記載の拡散シートと、
を備える光源ユニット。 - 前記光源及び前記拡散シートの間に配置され、拡散剤を含有する拡散板と、
前記光源に対して前記拡散シートの反対側に配置された反射シートと、
を備える請求項10に記載の光源ユニット。 - 前記拡散シートから出射する前記光を受けるレンズシートを更に備える、請求項10又は11に記載の光源ユニット。
- 前記拡散シートから出射する前記光を受けるプリズムシートを更に備える、請求項10又は11に記載の光源ユニット。
- 前記拡散シートから出射する前記光を受ける反射型偏光フィルムを更に備える、請求項10又は11に記載の光源ユニット。
- 前記拡散シートから出射する前記光を受ける、拡散剤を含有する第2の拡散シートを更に備える、請求項10又は11に記載の光源ユニット。
- 液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに光を供給する請求項12乃至15のいずれか1項に記載の光源ユニットと、
を備える、液晶表示装置。
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JP2010199897A JP2011081366A (ja) | 2009-09-09 | 2010-09-07 | 拡散シート、光源ユニット、及び液晶表示装置 |
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