JP2007108507A - Prism sheet and optical sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶表示装置のバックライトに用いられるプリズムシート及び光学シートに関し、より詳細には、横断面略三角形状の複数のレンズ単位が並設された構造を有するプリズムシート並びに該プリズムシートを用いた光学シートに関する。 The present invention relates to a prism sheet and an optical sheet used, for example, in a backlight of a liquid crystal display device, and more specifically, a prism sheet having a structure in which a plurality of lens units having a substantially triangular cross section are arranged side by side, and the prism sheet The present invention relates to an optical sheet using.
近年、カラー液晶表示装置が、ノート型パソコン、デスクトップ型パソコンなどのモニターや、液晶テレビジョン(TV)などの種々の分野で広く用いられてきている。この種の液晶表示装置は、液晶セルとバックライトとを備えている。バックライトとしては、光源を液晶セルの直下に設けた直下型の構造、あるいは光源を導光体の側面に設けたエッジライト方式の構造などが知られている。 In recent years, color liquid crystal display devices have been widely used in various fields such as monitors for notebook personal computers and desktop personal computers, and liquid crystal televisions (TVs). This type of liquid crystal display device includes a liquid crystal cell and a backlight. Known backlights include a direct type structure in which a light source is provided directly under a liquid crystal cell, or an edge light type structure in which a light source is provided on a side surface of a light guide.
液晶表示装置の一般的な構造は、光源としての棒状のランプと、(エッジライト方式の場合はこのランプに端部が沿うように配置される方形板状の導光板と、この導光板の表面側に積層された)複数枚の光学シートと、液晶セルを装備している。この光学シートはそれぞれ屈折、拡散等の特定の光学的性質を有するものであり、具体的には、光拡散シート、プリズムシートなどが該当する。 The general structure of a liquid crystal display device is as follows: a rod-shaped lamp as a light source; (in the case of an edge light system, a rectangular plate-shaped light guide plate arranged so that the end thereof is along the lamp, and the surface of the light guide plate Equipped with multiple optical sheets (laminated on the side) and a liquid crystal cell. Each of the optical sheets has specific optical properties such as refraction and diffusion, and specifically, a light diffusion sheet, a prism sheet, and the like are applicable.
カラー液晶表示装置は、PDP、CRTあるいは有機EL表示装置に比べて、消費電力が少ないという点において優れているが、正面輝度が低くなりがちであった。 The color liquid crystal display device is superior in that it consumes less power than the PDP, CRT, or organic EL display device, but the front luminance tends to be low.
そこで、バックライトにより光学的な効率を高め、少ない消費電力で正面輝度を高くすることが求められている。 Therefore, it is required to increase the front luminance with less power consumption by increasing optical efficiency with a backlight.
一般に、プリズムシートのレンズ単位としては、横断面形状が二等辺三角形であり、かつその頂角、即ち、斜辺同士で形成される角度を90°としたものが、輝度を高める上で最適であると考えられていた。なお、レンズ単位の頂部の曲率半径は0であること、すなわち頂部は先鋭な形状とされていることが望ましいと考えられていた。 In general, as the lens unit of the prism sheet, an isosceles triangle is used as the cross-sectional shape and the apex angle, that is, the angle formed between the hypotenuses is 90 °, which is optimal for increasing the luminance. It was thought. It has been considered that the radius of curvature of the top of the lens unit is 0, that is, it is desirable that the top be sharp.
このような形状のレンズ単位を有するプリズムシートは、バックライトからの入射光を屈折作用により正面に集光してレンズ面から出射する機能と、再帰反射機能とにおいて優れている。再帰反射機能とは、バックライトからの出射光の一部が屈折作用によりバックライトに戻されるが、再帰された光を利用することにより、正面輝度の向上に寄与していなかった光を循環再利用させる機能である。しかしながら、半値幅、すなわち正面輝度の50%の輝度が得られる視角範囲が狭くなり、視野角特性が低下するという問題があった。 The prism sheet having the lens unit having such a shape is excellent in the function of condensing incident light from the backlight to the front by refraction and emitting it from the lens surface, and the retroreflection function. The retroreflective function means that a part of the light emitted from the backlight is returned to the backlight by refraction, but by using the recursed light, the light that has not contributed to the improvement of the front brightness is circulated and recirculated. It is a function to be used. However, there is a problem in that the viewing angle range in which the half-value width, that is, the luminance of 50% of the front luminance is obtained becomes narrow, and the viewing angle characteristics are deteriorated.
すなわち、プリズムシートのレンズ単位の頂部の曲率半径を0、すなわち頂部を先鋭にした場合、頂部においてバックライトからの出射光が正面方向以外に拡散し得ないため、視野角特性が低下しがちであった。 That is, when the curvature radius of the top of the lens unit of the prism sheet is 0, that is, when the top is sharpened, the light emitted from the backlight cannot be diffused in the direction other than the front direction, and the viewing angle characteristics tend to be deteriorated. there were.
更に、上記従来の光学系においては、プリズムシートから出射された光は液晶セルに入射する際、偏光板の吸収作用により透過光量が半減する上、液晶セルを通過した光の半量が観察者の視覚に寄与するのみであるため、全体として約4分の3量が光学的なロスになるのが現実であった。 Furthermore, in the above conventional optical system, when the light emitted from the prism sheet enters the liquid crystal cell, the amount of transmitted light is reduced by half due to the absorption action of the polarizing plate, and half of the light passing through the liquid crystal cell is reduced by the observer. Since it only contributes to vision, it was a reality that about three-quarters of the total was an optical loss.
このような光学ロスを改善し光の一層の効率化を目的として、集光機能を有するプリズムシートと反射偏光機能フィルムとを一体化することにより正面輝度を高めた構成が下記の特許文献1に開示されている。同文献によれば、上記ロスとなる約4分の3量の光成分は、明るさ増進型反射偏光子(反射偏光機能フィルム)によりバックライト側へ戻されるとともに偏光状態がランダム化された上で再循環に供されるため、この再循環によって光量が約70%上昇するとされている。
ところで、上記特許文献1に開示された光学系の構造において、反射偏光機能フィルムに対するプリズムシートの位置関係については、上側(液晶セル側、同文献第10図)であってもよく、下側(バックライト側、同文献第13図)であってもよいとされている。しかしながら、下側に構成する場合には反射偏光機能フィルムと一体化することは難しく、別部品を積層する作業工程を採用せざるを得ないのに対し、上側に構成する場合は予めプリズムシートの非プリズム面と反射偏光機能フィルムとを一体に接着しておくことにより、アッセンブル工程の簡略化を図るメリットがある。ところが、上側に構成する場合に次のような問題点があることが判明した。即ち、従来のプリズムシートは、プリズム型上に電離性放射線硬化型アクリルをキャストし、更に基材としてのポリエチレンテレフタレートを積層一体化して硬化せしめた構造とされているため、下側構成では問題にならなかったポリエチレンテレフタレート基材の影響並びにプリズムシートの大き過ぎる集光機能の協働により、正面輝度の低下と、正面輝度の50%が得られる視野角度を示す半値幅の低下が明らかとなった。特に、後者の問題は、最近の液晶画面の大型化により、視覚範囲が画面正面方向から離れる場合に顕在化することとなった。
By the way, in the structure of the optical system disclosed in
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、反射偏光機能フィルムの上側に一体化された状態においても、高輝度及び広い視野角特性を実現することを可能とするプリズムシート、並びに該プリズムシートを用いた光学シートを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a prism sheet capable of realizing high luminance and a wide viewing angle characteristic even in a state of being integrated on the upper side of the reflective polarizing functional film, An object is to provide an optical sheet using a prism sheet.
本発明に係るプリズムシートは、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が少なくとも一面に並べられているプリズムシートであって、直交ニコル関係に配置された一対の偏光板間に、前記稜線方向がいずれかの偏光板の透過軸に一致するように前記プリズムシートが挟み込まれた構造に、前記構造の前記プリズムシートの複数のレンズ単位が設けられている側の外側の面から光を入射した際の全光線透過率をT1、前記プリズムシートが挟まれていない平行ニコル関係に配置された一対の偏光板からなる構造の全光線透過率をT2としたときに、T1が、T2の2%以下であることを特徴とする。好ましくは、上記全光線透過率T1は、全光線透過率T2の1%以下とされる。 The prism sheet according to the present invention is a prism sheet in which a cross section is substantially triangular and a plurality of lens units having ridge lines extending in a direction orthogonal to the cross section are arranged on at least one surface, and the crossed Nicols relationship In the structure in which the prism sheet is sandwiched between a pair of polarizing plates arranged in such a manner that the ridge line direction coincides with the transmission axis of any polarizing plate, a plurality of lens units of the prism sheet having the structure are provided. T1 is the total light transmittance when light is incident from the outer surface on the side where it is provided, and the total light transmittance of a structure comprising a pair of polarizing plates arranged in a parallel Nicol relationship in which the prism sheet is not sandwiched When T2 is T2, T1 is 2% or less of T2. Preferably, the total light transmittance T1 is 1% or less of the total light transmittance T2.
また、本発明に係るプリズムシートのある特定の局面では、前記複数のレンズ単位における賦形率が50〜90%、より好ましくは60〜80%の範囲とされている。 In a specific aspect of the prism sheet according to the present invention, the shaping rate in the plurality of lens units is in the range of 50 to 90%, more preferably 60 to 80%.
本発明に係るプリズムシートの他の特定の局面では、プリズムシートが光学用透明樹脂からなり、熱溶融押出法により作製されている。 In another specific aspect of the prism sheet according to the present invention, the prism sheet is made of an optical transparent resin and is manufactured by a hot melt extrusion method.
本発明に係るプリズムシートのさらに他の特定の局面では、前記レンズ単位の頂角が70°〜110°の範囲に設定されている。 In still another specific aspect of the prism sheet according to the present invention, an apex angle of the lens unit is set in a range of 70 ° to 110 °.
本発明に係るプリズムシートのさらに別の特定の局面では、隣り合うレンズ単位の頂部間の距離であるピッチが、20〜100μmの範囲とされている。 In still another specific aspect of the prism sheet according to the present invention, the pitch, which is the distance between the apexes of adjacent lens units, is in the range of 20 to 100 μm.
本発明に係るプリズムシートのさらに他の特定の局面では、前記各レンズ単位の斜面部分の表面粗さが、JIS規格における表面粗さRa値で0.1〜5μmの範囲内とされている。 In still another specific aspect of the prism sheet according to the present invention, the surface roughness of the slope portion of each lens unit is in the range of 0.1 to 5 μm as the surface roughness Ra value according to JIS standard.
本発明に係るプリズムシートのさらに別の特定の局面では、反射偏光機能フィルムの下方に厚さ150μm、レンズ単位のピッチ50μmで頂角90°かつ賦形率95%以上の標準プリズムシートをプリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をA、反射偏光機能フィルムの上方に、前記プリズムシートを非プリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置した場合の正面輝度をBとしたときに、{(A−B)/A}×100により求められる正面輝度低下率Cが5%以下とされている。 In still another specific aspect of the prism sheet according to the present invention, a standard prism sheet having a thickness of 150 μm, a pitch of 50 μm of lens units, an apex angle of 90 °, and a shaping rate of 95% or more is disposed below the reflective polarizing functional film. Is the front luminance when the prism sheet is arranged so that the non-prism surface faces the reflective polarizing functional film. When B is B, the front luminance reduction rate C obtained by {(AB) / A} × 100 is 5% or less.
本発明に係るプリズムシートのさらに他の特定の局面では、反射偏光機能フィルムの下方に厚さ150μm、レンズ単位のピッチ50μmで頂角90°かつ賦形率95%以上の標準プリズムシートをプリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をX、反射偏光機能フィルムの上方に、前記プリズムシートを非プリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をYとしたときに、{(X−Y)/X}×100により求められる半値幅低下率Zが3%以下とされている。 In still another specific aspect of the prism sheet according to the present invention, a standard prism sheet having a thickness of 150 μm, a lens unit pitch of 50 μm, an apex angle of 90 °, and a shaping rate of 95% or more is disposed below the reflective polarizing functional film. When the half-width of the front luminance when arranged so as to face the reflective polarizing functional film is X, the prism sheet is placed above the reflective polarizing functional film so that the non-prism surface faces the reflective polarizing functional film When the half-value width of the front luminance of Y is Y, the half-value width reduction rate Z obtained by {(XY) / X} × 100 is set to 3% or less.
本発明に係る光学シートは、本発明のプリズムシートと、該プリズムシートのレンズ単位が形成されている賦形面とは反対側の面に接着された反射偏光機能フィルムとを備える。 The optical sheet according to the present invention includes the prism sheet of the present invention and a reflective polarizing functional film bonded to a surface opposite to the shaping surface on which the lens unit of the prism sheet is formed.
本発明に係るプリズムシートでは、少なくとも一面に横断面が略三角形状であり、稜線が横断面と直交する方向に延びる複数のレンズ単位が並列に設けられている構造において、上記全光線透過率T1が、上記全光線透過率T2の2%以下とされているため、後述の具体的な実施例から明らかなように、反射偏光機能フィルムの上側に一体化された状態においても、高輝度及び広視野角特性を確保することができ、表示品質の優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。 In the prism sheet according to the present invention, the total light transmittance T1 in a structure in which a plurality of lens units extending in a direction perpendicular to the cross section is provided in parallel on at least one surface of the cross section. However, since it is 2% or less of the total light transmittance T2, as will be apparent from specific examples described later, even in a state of being integrated on the upper side of the reflective polarizing functional film, A viewing angle characteristic can be ensured, and a liquid crystal display device with excellent display quality can be provided.
本発明に係る光学シートでは、本発明のプリズムシートにおける賦形面とは反対側の面に反射偏光機能フィルムが接着されているので、液晶表示装置に用いた場合、高い輝度及び広い視野角特性を得ることができる。 In the optical sheet according to the present invention, since the reflective polarizing functional film is bonded to the surface opposite to the shaping surface in the prism sheet of the present invention, when used in a liquid crystal display device, high luminance and wide viewing angle characteristics are obtained. Can be obtained.
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しつつ説明することとする。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施形態のプリズムシートの説明に先立ち、実施形態のプリズムシートが用いられる液晶表示装置の基本構成を図1に分解斜視図で略図的に示す。 Prior to the description of the prism sheet of the embodiment, a basic configuration of a liquid crystal display device in which the prism sheet of the embodiment is used is schematically shown in an exploded perspective view in FIG.
図1に示す液晶表示装置は、液晶セル1と、直下型のバックライト2とを備える。液晶セル1の上面及び下面には、それぞれ、偏光板1a及び1bが貼着されている。バックライト2は、光源3を有する。光源3の上面には、光源3からの光を拡散させる拡散板4が固定されている。拡散板4上には、同じく拡散機能を有する拡散シート5、反射偏光機能フィルム6及びプリズムシート7が図示のように積層されている。
The liquid crystal display device shown in FIG. 1 includes a
バックライト2では、光源3からの光が拡散板4を経て、拡散シート5に入射する。拡散シート5に入射した光は、拡散シート5の上面の全面から拡散放出される。拡散シート5から放出された光線は、反射偏光機能フィルム6を通過し、プリズムシート7に入射し、プリズムシート7の上面から略真上方向にピークを示す強度分布で出射され、液晶セル1の全面を照明する。
In the
プリズムシート7は、シート状体の上面に、一方向に延びる凸状の複数のレンズ単位7a,7aを並列に設けた構造を有する。レンズ単位7aが設けられている面、すなわち上面を、以下賦形面ということもある。具体的には、図2に部分切欠斜視図で示すように、レンズ単位7a,7aは、横断面が略二等辺三角形の形状とされており、横断面に直交する方向に延びる稜線を有する。
The
本実施形態では、直交ニコル関係にある一対の偏光板間に上記プリズムシート7を挟んだ構造に賦形面側の外側の面から光を入射したときの全光線透過率T1を、プリズムシートを挟まない平行ニコル関係にある一対の偏光板を備えた構造の全光線透過率T2で規格化された値T1/T2(%)が、2%以下に設定されている。
In the present embodiment, the total light transmittance T1 when light is incident from the outer surface on the shaping surface side into the structure in which the
T1/T2(%)が2%を超えると、反射偏光機能フィルムと一体化された状態で、旋光や迷光による輝度の低下が大きくなり、例えば液晶表示装置に実装された際に、十分な輝度を得ることができない。上記規格化透過率比T1/T2は、フィルムの厚み方向の光学的歪み、すなわち、厚み方向位相差に関連づけることができると考えられ、本発明では、上記規格化透過率比T1/T2が2%以下、より好ましくは1%以下とされているため、大きな視野角と高い輝度を確保することが可能となる。 When T1 / T2 (%) exceeds 2%, the luminance decreases due to optical rotation and stray light in a state where it is integrated with the reflective polarizing functional film. For example, sufficient luminance when mounted on a liquid crystal display device. Can't get. The normalized transmittance ratio T1 / T2 is considered to be related to the optical distortion in the thickness direction of the film, that is, the thickness direction retardation. In the present invention, the normalized transmittance ratio T1 / T2 is 2 % Or less, more preferably 1% or less, so that a large viewing angle and high luminance can be secured.
また、本実施形態では、図2に示す二等辺三角形の頂角θは、好ましくは、70〜110°の範囲とされている。この範囲を外れると十分な輝度を確保できなくなる。 In the present embodiment, the apex angle θ of the isosceles triangle shown in FIG. 2 is preferably in the range of 70 to 110 °. If it is out of this range, sufficient luminance cannot be secured.
また、隣り合うレンズ単位7a,7a間の頂部間の距離、すなわち溝ピッチΔWは、20〜110μmの範囲に好ましくは設定されている。20μm未満のものは現実的に製造が困難であり、110μmを超えると、液晶セルやカラーフィルタの画素と干渉を起こしモアレを生じて外観不良を来すことがある。 The distance between the apexes between adjacent lens units 7a, 7a, that is, the groove pitch ΔW is preferably set in the range of 20 to 110 μm. If it is less than 20 μm, it is practically difficult to manufacture. If it exceeds 110 μm, it may interfere with the pixels of the liquid crystal cell or the color filter to cause moire, resulting in poor appearance.
本実施形態では、半値幅を大きくし、視野角を広げるために、賦形率が50〜90%の範囲とされている。ここで、賦形率とは、レンズ単位7aの実際の高さと、頂部の曲率半径が0の場合のレンズ単位7aの高さの比である。 In the present embodiment, the shaping rate is set in the range of 50 to 90% in order to increase the half width and widen the viewing angle. Here, the shaping rate is the ratio of the actual height of the lens unit 7a to the height of the lens unit 7a when the radius of curvature of the apex is zero.
賦形率が90%を超えると正面輝度は高くなるものの、半値幅が小さくなり、視野角が狭くなることがあり、賦形率が50%未満の場合には、視野角は広がるものの、輝度が低下するおそれがある。従って、上記賦形率が50〜90%の範囲にある場合には、正面輝度が高く、半値幅が大きく、十分な視野角を実現することができ、60〜80%の場合には、より一層高輝度かつ広視野角特性を確保することができる。 When the shaping rate exceeds 90%, the front luminance increases, but the half width decreases and the viewing angle may become narrow. When the shaping rate is less than 50%, the viewing angle increases but the luminance increases. May decrease. Therefore, when the shaping rate is in the range of 50 to 90%, the front luminance is high, the half width is large, and a sufficient viewing angle can be realized. In the case of 60 to 80%, more Higher luminance and wide viewing angle characteristics can be ensured.
また、半値幅を大きくし、視野角を広げ得るので、レンズ単位7aの頂部の曲率半径rは、好ましくは、2〜10μmの範囲とされている。 Further, since the half width can be increased and the viewing angle can be widened, the radius of curvature r of the apex of the lens unit 7a is preferably in the range of 2 to 10 μm.
また、上記半値幅を大きくし、視野角を広げるために、レンズ単位の一対の斜面部には、表面粗さが付与されており、好ましくは、JIS B 0601の平均粗さRa値で0.1〜5μm以下の表面粗さが付与されている。表面粗さRaが0.1〜5μmの範囲にある場合には、正面輝度を十分に高くすることができる。表面粗さRaが5μmを超えると、正面輝度が低くなるおそれがある。より好ましくは0.3〜4μmの範囲とされ、それによって、正面輝度をより一層高めることができる。 In addition, in order to increase the half width and widen the viewing angle, the pair of inclined surfaces of the lens unit is provided with surface roughness, and preferably the average roughness Ra value of JIS B 0601 is 0. A surface roughness of 1 to 5 μm or less is given. When the surface roughness Ra is in the range of 0.1 to 5 μm, the front luminance can be sufficiently increased. When the surface roughness Ra exceeds 5 μm, the front luminance may be lowered. More preferably, the thickness is in the range of 0.3 to 4 μm, whereby the front luminance can be further increased.
さらに、反射偏光機能フィルムの下方に厚さ150μm、レンズ単位のピッチ50μmで頂角90°、賦形率95%以上の標準プリズムシート7をプリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をAとし、反射偏光機能フィルムの上方にプリズムシート7を非プリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をBとしたときに、{(A−B)/A}×100により求められる正面輝度低下率Cを、5%以下に設定するのが好ましく、それによって高い正面輝度を確保でき、プリズムシートを反射偏光フィルムのバックライト側に配置する構成に比べて遜色のない正面輝度を達成することができる。
Further, a
また、反射偏光機能フィルムの下方に厚さ150μm、レンズ単位のピッチ50μmで頂角90°かつ賦形率95%以上の標準プリズムシート7をプリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をXとし、反射偏光機能フィルムの上方にプリズムシート7を非プリズム面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をYとしたときに、{(X−Y)/X}×100により求められる半値幅低下率Zを、3%以内に設定するのが好ましい。それによって、大きな半値幅を確保でき、プリズムシートを反射偏光フィルムのバックライト側に配置する構成に比べて遜色のない正面輝度を達成することができる。
Also, a
本発明において、上記プリズムシートは、1種類の樹脂で構成されてもよく、複数の樹脂で構成されてもよいが、単一の層で形成されることが望ましい。 In the present invention, the prism sheet may be composed of one type of resin or a plurality of resins, but is preferably formed of a single layer.
プリズムシート7を製造する方法としては、例えば溶融押出法、溶液流延法を採用することができるが、その他には、プレス型表面に略プリズム形状と逆の模様を彫刻したものを用いて賦型する方法、射出成形により成形する方法等を用いることができる。プリズム形状の斜面を粗す方法としては、プレス型表面をサンドブラスト法によって粗さを付与し、これを転写する方法や、プレス型の表面にリソグラフィーやエッチング、メッキ等による処理を施して粗さを付与し、これを転写する方法が挙げられる。プリズム形状の精度とプレス型の製造の観点から考えると、プレス型の表面に処理を施して粗さを付与する方法が好ましい。
As a method for producing the
また、本発明においては、プリズムシートが光学用透明樹脂であり、熱溶融押出法によって作製されている場合には、より一層高輝度を実現でき、かつ熱溶融押出法により容易にかつ高精度に賦形面を形成することができ、十分な表示品質を得ることができる。 Further, in the present invention, when the prism sheet is a transparent resin for optics and is produced by a hot melt extrusion method, it is possible to achieve even higher brightness, and easily and accurately by the hot melt extrusion method. A shaping surface can be formed and sufficient display quality can be obtained.
上記溶融押出法では、図3や図4に概略構成図で示すように、T型ダイ11,21より溶融樹脂をシート状に押出した後に、賦型ロール12,22と金属製弾性変形ロール13または金属ロール23とで挟圧し、挟圧後はプリズムシート原反Aを速やかに冷却してガラス転移温度Tg以下にする。次に、プリズムシート原反Aを表面が鏡面でかつ温度調節機能を有した第1、第2アニールロール14,24,15,25を通過させて冷却することによって、カール防止や熱応力による残留歪を除去する。しかる後、プリズムシート原反Aを巻き取り機16,26に巻き取る。
In the melt extrusion method, as shown in the schematic configuration diagrams of FIGS. 3 and 4, after the molten resin is extruded into a sheet form from the T-type dies 11 and 21, the shaping rolls 12 and 22 and the metal
なお、挟圧ロールとして、図3に示す装置では金属製弾性変形ロール13を用いているのに対し、図4に示す製造装置では金属ロール23を用いており、その他の構成は共に同じとされている。
As the pinching roll, the metal
仮に、挟圧後の冷却が不十分で、プリズムシート原反Aの温度がガラス転移温度Tg以上であると、第1、第2アニールロール14,24,15,25を通過する際に樹脂の流れ方向に分子配向し、フィルム面内の光学的歪みが大きくなってしまう。 If the cooling after clamping is insufficient and the temperature of the prism sheet original fabric A is equal to or higher than the glass transition temperature Tg, the resin is not allowed to pass through the first and second annealing rolls 14, 24, 15 and 25. Molecular orientation is caused in the flow direction, resulting in a large optical distortion in the film plane.
そのため、樹脂のガラス転移温度Tg付近では樹脂の挙動が大きく変化するため、挟圧後の冷却温度は、ガラス転移温度Tgより10℃以上低く、より好ましくは20℃以上低く設定することが望ましい。それによって、樹脂の挙動を安定させ、流れ方向への分子配向を抑制することができる。 For this reason, since the behavior of the resin changes greatly in the vicinity of the glass transition temperature Tg of the resin, it is desirable that the cooling temperature after clamping is set to be 10 ° C. or more lower than the glass transition temperature Tg, and more preferably 20 ° C. or lower. Thereby, the behavior of the resin can be stabilized and the molecular orientation in the flow direction can be suppressed.
以上のように溶融押出法でポリカーボネート樹脂を用いて製造したプリズムシートであれば、特別な製造工程を必要とすることなく、フィルム面内の光学的歪みを低減することが可能になる。 As described above, the prism sheet manufactured using the polycarbonate resin by the melt extrusion method can reduce the optical distortion in the film plane without requiring a special manufacturing process.
但し、前記挟圧後の冷却は、図4に示す装置における金属ロール23に比べて、図3に示す金属製弾性変形ロール13を用いた方が効率よく行い得る。しかし、金属製弾性変形ロール13を用いる場合、挟圧時間が金属ロール23に比べて長くなるので、樹脂に対する冷却効果が大きくなる。金属製弾性変形ロール13により樹脂が急冷されると、賦形により樹脂に加えられた応力が緩和する前に冷却・固化してしまい、レンズ単位部に残留応力起因の残留歪が残ってしまう。このことにより、厚み方向の光学的歪みが大きくなると考えられる。
However, the cooling after the pinching can be performed more efficiently by using the metal
このようなことから、図4に示す装置でプリズムシート6を製造した場合のほうが、図3に示す装置で製造した場合に比べて、厚み方向の光学的歪みを低減するうえで有利である。 For this reason, the prism sheet 6 manufactured by the apparatus shown in FIG. 4 is more advantageous in reducing the optical distortion in the thickness direction than the case where the prism sheet 6 is manufactured by the apparatus shown in FIG.
なお、本発明に係るプリズムシートを構成する材料は特に限定されないが、好ましくは、透明性及び成形性に優れた樹脂、例えばポリカーボネート系樹脂、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂などを挙げることができる。 In addition, although the material which comprises the prism sheet which concerns on this invention is not specifically limited, Preferably, resin excellent in transparency and a moldability, for example, a polycarbonate-type resin, a thermoplastic saturated norbornene-type resin etc. can be mentioned.
なお、ポリカーボネート樹脂は、一例として二価フェノールとカーボネート前駆体とを界面重合法または溶融重合法で反応させて得られるものである。 The polycarbonate resin is obtained, for example, by reacting a dihydric phenol and a carbonate precursor by an interfacial polymerization method or a melt polymerization method.
ポリカーボネート樹脂の分子量は、粘度平均分子量(M)で10,000〜100,000が好ましく、15,000〜35,000がより好ましい。かかる粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂は、十分な強度が得られ、また、成形時の溶融流動性も良好であり好ましい。 The molecular weight of the polycarbonate resin is preferably 10,000 to 100,000, more preferably 15,000 to 35,000 in terms of viscosity average molecular weight (M). A polycarbonate resin having such a viscosity average molecular weight is preferable because sufficient strength is obtained and the melt fluidity during molding is good.
熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂は、例えば、(イ)ノルボルネン系モノマーの開環重合体若しくは開環共重合体を、必要に応じてマレイン酸付加、シクロペンタジエン付加の如き変性を行った後に、水素添加した樹脂、(ロ)ノルボルネン系モノマーを付加重合させた樹脂、(ハ)ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィンなどのオレフィン系モノマーと付加重合させた樹脂、(ニ)ノルボルネン系モノマーとシクロペンテン、シクロオクテン、5,6−ジヒドロジシクロペンタジエンなどの環状オレフィン系モノマーと付加重合させた樹脂、これらの樹脂の変性物等が挙げられる。 The thermoplastic saturated norbornene resin is, for example, (i) a ring-opening polymer or ring-opening copolymer of a norbornene monomer, which is subjected to hydrogenation after modification such as maleic acid addition or cyclopentadiene addition as necessary. (B) a resin obtained by addition polymerization of a norbornene monomer, (c) a resin obtained by addition polymerization with a norbornene monomer and an olefin monomer such as ethylene or α-olefin, (d) a norbornene monomer and cyclopentene, cyclohexane Examples thereof include resins obtained by addition polymerization with cyclic olefin monomers such as octene and 5,6-dihydrodicyclopentadiene, and modified products of these resins.
上記熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂としては、日本ゼオン社より商品名「ZEONOR」、「ZEONEX」、JSR社より商品名「ARTON」、三井化学社より商品名「APEL」として上市されている。 The thermoplastic saturated norbornene-based resins are marketed by ZEON Corporation under the trade names “ZEONOR” and “ZEONEEX”, JSR Corporation under the trade name “ARTON”, and Mitsui Chemicals under the trade name “APEL”.
上記熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂の数平均分子量は、小さくなると耐湿性が低下し透湿度が大きくなり、大きくなるとフィルム成形性が低下するので、トルエンまたは適宜の溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフで測定して、25000〜100000が好ましく、より好ましくは30000〜80000である。前記ノルボルネン系樹脂を使用すると、成形時の溶融流動性も良好であり好ましい。 When the number average molecular weight of the thermoplastic saturated norbornene resin is small, the moisture resistance decreases and the moisture permeability increases, and when the number average molecular weight is large, the film formability is deteriorated, so that gel permeation chromatography with toluene or an appropriate solvent is used. When measured, it is preferably 25,000 to 100,000, more preferably 30,000 to 80,000. Use of the norbornene-based resin is preferable because the melt fluidity during molding is good.
また、本発明に係る光学シートでは、上記プリズムシートのレンズ単位形成面と反対面に、反射偏光機能フィルムが接着されるが、この反射偏光機能フィルムは、その機能を果たし得る限り限定されず、例えば2種類の透明樹脂を交互に複数層、例えば数百層にわたり積層した構造により形成することができる。 Further, in the optical sheet according to the present invention, a reflective polarization functional film is bonded to the surface opposite to the lens unit forming surface of the prism sheet, but this reflective polarization functional film is not limited as long as it can fulfill its function, For example, it can be formed by a structure in which two types of transparent resins are alternately laminated in a plurality of layers, for example, several hundred layers.
(実施例及び比較例)
実施例1〜4に係るプリズムシートおよび比較例1〜3に係るプリズムシート用の樹脂材料として、いずれも、ポリカーボネート樹脂(帝人化成社製、パンライト1225LL)を用いた。
(Examples and Comparative Examples)
As resin materials for the prism sheets according to Examples 1 to 4 and the prism sheets according to Comparative Examples 1 to 3, polycarbonate resin (manufactured by Teijin Chemicals Ltd., Panlite 1225LL) was used.
実施例1〜4に係るプリズムシートは、図4に示す製造装置を用いて製造した。 The prism sheet which concerns on Examples 1-4 was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG.
T型ダイ21は面長700mmとし、金属ロール23は直径250mmの表面が鏡面のロールとし、第1アニ−ルロール24及び第2アニールロール25は直径250mmで、表面が鏡面のロールとした。また、賦型ロール22としては、直径250mmであり、外周面に横断面が略直角二等辺三角形状の複数のV溝を有し、表1に記載の加工方法による表面処理を施したものを用いた。
The T-type die 21 had a surface length of 700 mm, the
巻き取り機26により巻き取ったプリズムシート原反の寸法は、幅650mmで厚み150μmである。
The dimensions of the original prism sheet wound by the
なお、プリズムシート原反の厚みは、好ましくは50〜300μm、より好ましくは50〜250μm、さらに好ましくは100〜250μmとされる。厚みが50μm未満になると、レンズ単位7aを形成している面側にカールし易くなり、また、厚みが300μmを超えると、賦型による樹脂への転写率が低下し、輝度が低下するおそれがある。 The thickness of the original prism sheet is preferably 50 to 300 μm, more preferably 50 to 250 μm, and still more preferably 100 to 250 μm. When the thickness is less than 50 μm, the lens unit 7a is easily curled. On the other hand, when the thickness exceeds 300 μm, the transfer rate to the resin due to molding may be reduced, and the luminance may be reduced. is there.
基本条件は以下の通りとした。T型ダイ21より押出量100kg/時間で溶融樹脂をシート状に押出した後に、賦型ロール22と10℃に冷却された金属ロール23とで挟圧し、プリズムシート原反の温度をガラス転移温度Tg以下にした後に、135℃の第1アニ−ルロール24を通過させ、その直後に95℃の第2アニ−ルロール25を通過させ、巻き取り機26により巻き取った。このとき、巻き取り機26のロールの速度26m/分で、各ロール間の速度比を1.0とした。その他、挟圧力を変化させて上記特定条件に入るようにして実施例1〜4のプリズムシートを製造した。
The basic conditions were as follows. After extruding the molten resin into a sheet form from the T-type die 21 at an extrusion rate of 100 kg / hour, it is sandwiched between the shaping
比較例1〜3のプリズムシートは、図3に示す製造装置を用いて製造した。この場合の製造条件は、上記特定条件から外れるようにしたことを除いては実施例1と同様とした。 The prism sheets of Comparative Examples 1 to 3 were manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG. The manufacturing conditions in this case were the same as those in Example 1 except that the manufacturing conditions deviated from the specific conditions.
そして、実施例1〜4に係るプリズムシート6および比較例1〜3に係るプリズムシートにおける形状的な条件、つまり溝ピッチΔW、頂角θ、賦形率は、下記表1に示すとおりとした。 Then, the geometric conditions in the prism sheet 6 according to Examples 1 to 4 and the prism sheets according to Comparative Examples 1 to 3, that is, the groove pitch ΔW, the apex angle θ, and the shaping rate are as shown in Table 1 below. .
以上のようにして製造された実施例1〜4および比較例1〜3のプリズムシート原反を、所定長さに切断してT1/T2、賦形率、斜面粗さを測定した。また、切断により得たプリズムシートに、粘着剤を用いて、反射偏光機能フィルムとしてミネソタ・マイニング&マニュファクチャリング社製のDBEF(Dual Brightness Enhancement Film、厚み130μm)をフィルムの偏光透過軸とプリズムシートの稜線方向を合わせて積層し、得られた積層体の状態で正面輝度と半値幅を評価した。結果を下記の表1に示す。 The prism sheet original fabrics of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 manufactured as described above were cut to a predetermined length, and T1 / T2, shaping rate, and slope roughness were measured. Also, using a prism sheet obtained by cutting, adhesive, and DBEF (Dual Brightness Enhancement Film, thickness 130 μm) manufactured by Minnesota Mining & Manufacturing Co., Ltd. The front luminance and the half-value width were evaluated in the state of the obtained laminated body. The results are shown in Table 1 below.
なお、各項目は下記(1)〜(5)に記載の要領で測定した。 Each item was measured as described in the following (1) to (5).
(1)T1/T2
2枚の偏光板を透過軸が直交する(手前の偏光板の透過軸が水平方向、もう一枚のそれが垂直方向とする)ようにし、プリズムシートの稜線方向が垂直方向となるように偏光板間に挟み込んで賦形面から光ビームを入射したときの全光線透過率T1をヘーズメーター(東京電色社製TC−HIII DPK)で測定した。また、プリズムシートを挟まない平行ニコル(2枚とも透過軸が垂直方向)に配置された一対の偏光板からなる構造の全光線透過率をT2として測定した。
(1) T1 / T2
Polarization so that the transmission axes of two polarizing plates are perpendicular to each other (the transmission axis of the front polarizing plate is the horizontal direction and the other polarizing plate is the vertical direction), and the ridge line direction of the prism sheet is the vertical direction The total light transmittance T1 was measured with a haze meter (TC-HIII DPK manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.) when a light beam was incident from the shaping surface after being sandwiched between the plates. In addition, the total light transmittance of a structure composed of a pair of polarizing plates arranged in parallel Nicols (both of which has a transmission axis in the vertical direction) without sandwiching the prism sheet was measured as T2.
(2)賦形率
ミクロトームにより切削したプリズムシートの断面にカーボンを塗布し、日立製作所社製の走査型電子顕微鏡(S−4300SE/N)で断面を観察し、溝ピッチΔW、プリズム高さh、頂角θを求めた。これらの値から、次式により賦形率を求めた。
(2) Forming rate Carbon is applied to the cross section of the prism sheet cut by a microtome, the cross section is observed with a scanning electron microscope (S-4300SE / N) manufactured by Hitachi, Ltd., and the groove pitch ΔW, prism height h The apex angle θ was determined. From these values, the shaping rate was determined by the following equation.
賦形率=h/(ΔW/2)tan(θ)
(3)斜面粗さ
プリズム形状をレーザーテック社製の走査型レーザー顕微鏡(1LM21W)で測定し、データ解析ソフトで斜面の表面粗さ(Ra)を算出した。100μmピッチは2山平均、50μmピッチは5山平均で算出した。
Forming rate = h / (ΔW / 2) tan (θ)
(3) Slope roughness The prism shape was measured with a scanning laser microscope (1LM21W) manufactured by Lasertec Corporation, and the surface roughness (Ra) of the slope was calculated with data analysis software. The 100 μm pitch was calculated with an average of two peaks, and the 50 μm pitch was calculated with an average of five peaks.
(4)正面輝度
市販の20インチ液晶テレビジョンに備えられている直下型バックライトに、縦300mm、横400mmに裁断した測定対象となるプリズムシートをレンズの稜線方向が画面の左右方向(水平方向)となるように組み込み、液晶セルを通してコニカミノルタ社製の輝度計LS−100で正面輝度を測定した。
(4) Front brightness A prism sheet to be measured, which is cut into 300 mm length and 400 mm width on a direct type backlight provided in a commercially available 20-inch liquid crystal television, the ridgeline direction of the lens is the horizontal direction of the screen (horizontal direction) The front luminance was measured with a luminance meter LS-100 manufactured by Konica Minolta through a liquid crystal cell.
(5)半値幅
半値幅とは、表示面に対する法線方向の輝度の50%の輝度が得られる視角範囲のことである。前項に記載の構成とするとともに、輝度計を水平方向に可動可能なステージに取り付け、水平方向に−70°〜70°の範囲で、5°刻みで輝度の測定を行い、その結果をプリンターで印字した。印字した結果をグラフにし、正面輝度の半分となる角度を算出した。
(5) Half width The half width is a viewing angle range in which 50% of the luminance in the normal direction with respect to the display surface is obtained. In addition to the configuration described in the previous section, a luminance meter is attached to a stage that can be moved in the horizontal direction, and the luminance is measured in increments of 5 ° in the range of −70 ° to 70 ° in the horizontal direction. Printed. The printed result was graphed, and an angle that was half the front luminance was calculated.
プリズムシートの光学的歪みの影響を調べるために、(4)正面輝度および(5)半値幅については、図4に示す製造装置を用いて製造したプリズムピッチ100μm、頂角90°、賦形率95%のプリズムシートの上に反射偏光機能フィルムとしてミネソタ・マイニング&マニュファクチャリング社製のDBEFを配置した場合の法線方向の輝度および半値幅を基準値とした。すなわち、この基準値としての輝度及び半値幅に対し、上記のようにして実測された輝度及び半値幅の低下率を求め、下記の表1に示した。このようにして求められた輝度低下率及び半値幅低下率は、前述した{(A−B)/A}×100で求められる輝度低下率C(%)及び{(X−Y)/X}×100で求められる半値幅低下率Z(%)に相当する。 In order to investigate the influence of the optical distortion of the prism sheet, (4) Front luminance and (5) Half width are about 100 μm prism pitch, 90 ° apex angle, and shaping rate manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG. The luminance in the normal direction and the half width at the time of arranging DBEF manufactured by Minnesota Mining & Manufacturing Co., Ltd. as a reflective polarizing functional film on a 95% prism sheet were used as reference values. That is, with respect to the luminance and half-value width as the reference values, the luminance and half-width reduction rates actually measured as described above were obtained and are shown in Table 1 below. The luminance reduction rate and the half-value width reduction rate obtained in this way are the luminance reduction rates C (%) and {(XY) / X} obtained by {(AB) / A} × 100 described above. This corresponds to the full width at half maximum reduction Z (%) obtained by × 100.
表1に示すように、実施例1〜4に係るプリズムシート7では、比較例1〜3に係るプリズムシートに比べて、T1/T2を小さくすることができて高い正面輝度を確保できるとともに、賦形率を50〜90%とすることによって広い半値幅を確保できることがわかる。
As shown in Table 1, in the
すなわち、T1/T2を2%以下、あるいは賦形率を50〜90%とすることによって、輝度低下率Cを5%以内、半値幅低下率Zを3%以内に収めることが可能となり、従来のプリズムシートを下側に配置する構成と比較しても実施例1〜4に係るプリズムシート7では、遜色のない表示性能が得られることがわかる。
That is, by setting T1 / T2 to 2% or less, or the shaping rate to 50 to 90%, it is possible to keep the luminance reduction rate C within 5% and the half-value width reduction rate Z within 3%. Even if it compares with the structure which arrange | positions this prism sheet below, it turns out that the display performance which is not inferior is obtained in the
1…液晶セル
1a,1b…偏光板
2…バックライト
3…光源
4…拡散板
5…拡散シート
6…反射偏光機能フィルム
7…プリズムシート
7a…レンズ単位
DESCRIPTION OF
Claims (11)
直交ニコル関係に配置された一対の偏光板間に、前記稜線方向がいずれかの偏光板の透過軸に一致するように前記プリズムシートが挟み込まれた構造に、前記構造の前記プリズムシートの複数のレンズ単位が設けられている側の外側の面から光を入射した際の全光線透過率をT1、前記プリズムシートが挟まれていない平行ニコル関係に配置された一対の偏光板からなる構造の全光線透過率をT2としたときに、T1が、T2の2%以下であることを特徴とするプリズムシート。 A prism sheet in which the cross section is substantially triangular, and a plurality of lens units having ridge lines extending in a direction orthogonal to the cross section are arranged on at least one surface,
In a structure in which the prism sheet is sandwiched between a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol relationship so that the ridge line direction coincides with the transmission axis of any polarizing plate, a plurality of prism sheets of the structure T1 is the total light transmittance when light is incident from the outer surface on the side where the lens unit is provided, and the entire structure is composed of a pair of polarizing plates arranged in a parallel Nicol relationship in which the prism sheet is not sandwiched. A prism sheet, wherein T1 is 2% or less of T2 when the light transmittance is T2.
A prism sheet according to any one of claims 1 to 10, and a reflective polarizing functional film bonded to a surface opposite to the shaping surface on which the lens unit of the prism sheet is formed. A featured optical sheet.
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