JP6347650B2

JP6347650B2 - プリズムシート

Info

Publication number: JP6347650B2
Application number: JP2014080644A
Authority: JP
Inventors: 一兵今川; 直樹武蔵; 育夫三村
Original assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Current assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: JP2015200836A

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト部に用いられるプリズムシートに関する。

液晶表示装置は、バックライト部と液晶表示素子部とから主に構成されている。バックライト部としては、液晶表示装置のコンパクト化の観点から、導光体の側端面に光源を配置したエッジライト方式が多く用いられている。

一般的なエッジライト方式のバックライト部は、光源と、側端面に光源を配置し、光源からの光を導光して出射する導光体と、導光体の裏面側に配置され、導光体から漏れた光を反射する反射体と、導光体の出光面側に配置され、導光体から出射した光を集光するプリズムシートと、プリズムシートの出光面側に配置され、プリズムシートから出射した光を拡散する光拡散シートとを備えている。

プリズムシートは、導光体から出射した光を、プリズムにより屈折又は反射させて、液晶表示素子部の液晶パネル側へ光を集光し、液晶パネルの面に垂直な方向（以下、「正面方向」とする。）の輝度を高めている。

このようなプリズムシートとして、三角柱形状の単位プリズムを平行に複数配列したプリズム列を光入射面に有するプリズムシートが、特許文献１で開示されている。このプリズムシートの単位プリズムは、光が入射する第１斜面と、傾斜角が異なる複数の平面からなり、入射した光を反射する第２斜面と、から構成されている。そして、第２斜面を構成する複数の平面は、単位プリズムの底面に向かうにつれて、傾斜角が大きくなるように形成されている。
特開２０１２−２３４１１７号公報

しかし、上記特許文献１のプリズムシートは、反射面が複数の平面から構成されるため、正面方向の輝度が不十分となる場合がある。

プリズムシートの集光性能は、反射面となる単位プリズムの第２斜面の寸法精度が主に影響する。そのため、反射面が複数の平面から構成されると、各々の平面に対して所定の寸法精度がそれぞれ要求されるため、たった一つの平面が所定の寸法精度の範囲外となってしまうだけで、所望の集光性能が得られず、正面方向の輝度向上が図れない可能性がある。

また、上記特許文献１のプリズムシートでは、第１斜面や第２斜面のうち単位プリズムの底部側に位置する部分が集光にあまり寄与していないため、正面方向の輝度向上に改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、正面方向の輝度を向上することができるプリズムシートを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のプリズムシートは、略三角柱形状の単位プリズムを複数並列されたプリズム層を入光側に有するプリズムシートであって、各々の前記単位プリズムは、前記プリズムシートを前記単位プリズムの並列方向と平行に切断した断面において、光が入射する第１プリズム面と、入射した光を反射する第２プリズム面とを有し、前記第１プリズム面は、前記単位プリズムの頂点を端部とする先端平面と、前記先端平面に連続して配置され、前記先端平面より傾斜角が大きい中間平面と、前記単位プリズムの底部を端部とし、前記先端平面及び前記中間平面より傾斜角が小さい底部平面とを有し、前記第２プリズム面は、１つの平面であることを特徴とする。

このように、反射面となる第２プリズム面を１つの平面で構成する事により、寸法精度に優れる反射面とすることができる。
従って、入射面となる第１プリズム面を３つ以上の平面で構成すると共に、第２プリズム面を１つの平面で構成することにより、入射光を第１プリズム面で効率よく屈折・集光し、高精度な第２プリズム面で反射するため、正面方向の輝度向上を図ることができる。
また、底部平面の傾斜角を、先端平面及び中間平面の傾斜角より小さくすることで、これまで集光が困難であったプリズムシートに垂直方向に入射する光を、集光できるようになるため、正面方向の輝度向上を図ることができる。

上記のように、本発明によれば、正面方向の輝度を向上することができるプリズムシートが提供される。

本発明のプリズムシートの一実施形態を示す部分断面図。本発明の面光源装置の一実施形態を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明のプリズムシート及び面光源装置に係る実施形態について説明する。図１は本発明のプリズムシートの一実施形態を示す部分断面図、図２は本発明の面光源装置の一実施形態を示す断面図である。
尚、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

（面光源装置５）
図２に示すように、本発明の面光源装置５は、少なくとも一つの側端面を入光面３ａとし、これと略直交する一つの表面を出光面３ｂとする導光体３と、この導光体３の入光面３ａに対向して配置される光源２と、導光体３の出光面３ｂの裏面（出光面３ｂとは反対側の面）と対向して配置される反射体４と、導光体３の出光面３ｂと対向して配置されるプリズムシート１、とから構成される。

（光源２）
光源２は、線状の光源であり、例えば、蛍光ランプやＬＥＤ照明を用いることができる。

（導光体３）
導光体３は、板状であり、４つの側端面を有する。４つの側端面のうち少なくとも１つの側端面を入光面３ａとする。入光面３ａは光源２と対向して配置されており、光源２から発せられた光は入光面３ａから導光体３内へと入射する。そして、導光体３の入光面３ａに略直交した２つの主面は互いに対向しており、いずれか一方の面が出光面３ｂとなる。そして、出光面３ｂや裏面の少なくとも一方の面に、導光体３の入光面３ａと平行方向に延びるレンズ列を並列に形成したり、これらの面を粗面にすることによって、出光面３ｂから指向性のある光を出射させる。

導光体３は、図２に示したような板状に限定されるものではなく、くさび状、船型状等の種々の形状のものを用いることができる。

導光体３は、光透過率の高い透光性樹脂から構成することができる。このような透光性樹脂としては、例えば、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。

（反射体４）
反射体４は、導光体３の裏面で反射せずに導光体３から漏れた光を反射させ、再び裏面から導光体３内に入射させるもので、導光板３の裏面と対向するように配置される。反射体４としては、表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシート、拡散材含有プラスッチックシート等を用いることができる。
また、反射体４として、図２に示したような反射シートに代えて、導光体３の裏面に金属蒸着などにより反射層を形成したものであってもよい。

（プリズムシート１）
プリズムシート１は、導光板３の出光面３ｂから出射した光を、液晶パネル側へ光を集光し、正面方向の輝度を高めるもので、導光板３の出光面３ｂと対向するように配置される。プリズムシート１は、導光板３の出光面３ｂ側に配置されるプリズム層１１と、プリズム層１１の出光側の界面に積層される光拡散層１２とから構成される。

（プリズム層１１）
図１に示すように、プリズム層１１は、プリズムシート１における入光側に配置される層で、略三角柱形状の単位プリズム２０を複数並列した層である。各々の単位プリズム２０は、プリズムシート１を単位プリズム２０の並列方向と平行に切断した断面において、光が入射する第１プリズム面３０と、入射した光を反射する第２プリズム面４０とから構成される。
第１プリズム面３０は、単位プリズム２０の頂点２１を端部とする先端平面３１と、先端平面３１に連続して配置され、先端平面３１より傾斜角θ２が大きい中間平面３２と、単位プリズム２０の底部２２を端部とし、先端平面３１及び中間平面３２より傾斜角θ３が小さい底部平面３３とから構成される。
また、第２プリズム面は、１つの平面から構成される。
なお、傾斜角度とは、各平面と単位プリズム２０の底面又は底面と平行な面となす角とする。

このように、反射面となる第２プリズム面４０を１つの平面で構成する事により、寸法精度に優れる反射面とすることができる。
従って、入射面となる第１プリズム面３０を３つ以上の平面で構成すると共に、第２プリズム面４０を１つの平面で構成することにより、入射光を第１プリズム面３０で効率よく屈折・集光し、高精度な第２プリズム面４０で反射するため、正面方向の輝度向上を図ることができる。
また、底部平面３３の傾斜角θ３を、先端平面３１の傾斜角θ１及び中間平面３２の傾斜角θ２より小さくすることで、これまで集光が困難であった、プリズムシート１に垂直方向（厚み方向）に入射する光を集光できるようになるため、正面方向の輝度向上を図ることができる。

尚、第１プリズム面は、必要に応じて、４つ以上の平面で構成してもよく、その場合、中間平面３２と底部平面３３との間に、別の新たな平面を設けることできる。
また、隣接する単位プリズム２０の底部２２同士の間に、平坦面を新たに設けることもできる。

プリズム層１１は、光透過率の高い透光性樹脂から構成することができる。このような透光性樹脂としては、例えば、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。

（光拡散層１２）
また、光拡散層１２は、光を拡散するための層で、プリズムシート１における出光側に配置される。光拡散層１２は、透光性微粒子が透光性樹脂中に分散された状態で、プリズム層１１に積層される。

光拡散層１２を構成する透光性樹脂としては、プリズム層１１に用いられる樹脂と同様の樹脂が挙げられる。
透光性微粒子としては、一般的に光拡散シートに用いられる透光性微粒子が用いられ、例えば、メタクリル系樹脂ビーズ、アクリル系樹脂ビーズ、ポリカーボネート系ビーズ、ポリウレタン系ビーズ、ポリスチレン系ビーズ、アミノ系樹脂ビーズ、炭酸カルシウム系ビーズ及びシリカ系ビーズ等が挙げられる。

光拡散層１２の形成方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、プリズム層１１に、透光性微粒子が分散された樹脂液を塗布し乾燥させた後、樹脂液からなる層を熱硬化させることにより、光拡散層１２を形成する方法が挙げられる。

尚、光拡散層１２は、プリズムシートと一体化せずに、プリズムシートとは別部材である光拡散シートにしてもよい。

（プリズムシート１の製造方法）
本発明のプリズムシートの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
例えば、単位プリズム形状を反転させた形状を有する金型を、プリズムシート形成用樹脂シートに押し当てて熱プレスすることにより、形状パターンを転写賦形した後冷却し、金型を剥離することで、プリズムシートを得る方法が挙げられる。
また、単位プリズム形状を反転させた形状を有する金型に、紫外線硬化性樹脂等の単位プリズム形成用樹脂材料を入れ、そこに光透過性基材シートを重ね、ラミネーター等を用いて光透過性基材シートを単位プリズム形成用樹脂材料に圧着し、紫外線等で単位プリズム形成用樹脂材料を硬化させ、金型を剥離することで、プリズムシートを得る方法が挙げられる。

以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

― プリズムシートの作製 ―
実施例のプリズムシートを以下の手順で作製した。
（１）屈折率１．４９のアクリル系樹脂（三菱レイヨン社製：ダイヤナールＬＲ２７５）の固形分１００重量部に対して、透光性微粒子として平均粒子径が１．７８μｍ、屈折率１．６６のアミノ樹脂系粒子（日本触媒社製エポスターＭＳベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物）を３０重量部添加し、固形分率が２０重量％になるように、メチルエチルケトンおよびイソプロピルアルコールが同じ重量である混合溶媒で希釈し、ハイスピードミキサーで６０分間分散して塗布液を調製した。
（２）次に、この塗布液を、ポリカーボネートフィルム（三菱エンジニアリングプラスチック社製、商品名：ユーピロンＦＥ−２０００Ｂ、厚み：７５μｍ）に２ミルのアプリケーターを用いて塗工し、１００℃で５分間乾燥させ、膜厚１０μmの光拡散層とポリカーボネート層からなる２層フィルムを得た。
（３）さらに、成形用金型を用いて、成形温度１７０℃、成形圧力９．８ＭＰaの条件で、上記２層フィルムを圧縮成形し、このフィルムを加圧下で７０℃にまで冷却した後に取り出して、光拡散層とプリズム層とからなる、図２に示す構造のプリズムシートを得た。

＜プリズムシートの寸法＞
・プリズムシートの厚み：８０．７０μｍ
・光拡散層の厚み：８．００μｍ
・単位プリズム２０の高さＨ：１１．４０μｍ
・単位プリズム２０のピッチＰ：１５．５２μｍ
・先端平面３１の高さｈ１：２．０μｍ
・中間平面３２の高さｈ２：６．４μｍ
・底部平面３３の高さｈ３：３．０μｍ
・先端平面３１の角度β１：３３．２５°
・中間平面３２の角度β２：３０．２５°
・底部平面３３の角度β３：４５．００°
・第２プリズム面４０の角度α ：３３．２５°

実施例のプリズムシートについて、正面輝度と傷（光学欠陥）の見え難さを測定・評価したところ、正面方向の輝度を向上することができ、かつ傷を見えにくくすることができた。

１・・・プリズムシート
２・・・光源
３・・・導光体
４・・・反射体
５・・・面光源装置
１１・・・プリズム層
１２・・・拡散層
２０・・・単位プリズム
３０・・・第１プリズム面
３１・・・先端平面
３２・・・中間平面
３３・・・底部平面
４０・・・第２プリズム面

Claims

略三角柱形状の単位プリズムを複数並列したプリズム層を入光側に有するプリズムシートであって、
各々の前記単位プリズムは、前記プリズムシートを前記単位プリズムの並列方向と平行に切断した断面において、光が入射する第１プリズム面と、入射した光を反射する第２プリズム面とを有し、
前記第１プリズム面は、
前記単位プリズムの頂点を端部とする先端平面と、
前記先端平面に連続して配置され、前記先端平面より傾斜角が大きい中間平面と、
前記単位プリズムの底部を端部とし、前記先端平面と前記中間平面とより傾斜角が小さい（ただし、０°の場合を除く）底部平面と
を有し、
前記第２プリズム面は、１つの平面である
ことを特徴とするプリズムシート。
前記プリズム層において、隣接する前記単位プリズムの底部同士の間に、平坦面を有することを特徴とする請求項１に記載のプリズムシート。
前記プリズム層の出光側に、透光性微粒子が透光性樹脂中に分散されてなる光拡散層が積層される請求項１又は２に記載のプリズムシート。
光源と、前記光源から発せられる光を入射する入光面及び入射した光を導光して出射する出光面とを有する導光体と、前記導光体の前記出光面とは反対側に配置される反射体と、前記導光体の出光面と対向して配置される請求項１〜３に記載のプリズムシートとを備える面光源装置。