JP2007226063A

JP2007226063A - 光制御シート

Info

Publication number: JP2007226063A
Application number: JP2006049373A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Onishi; 伊久雄大西; Masako Horikoshi; 理子堀越; Mitsuo Otani; 三夫大谷
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】出射光の視野角特性が滑らかになり広い視野角を実現することで照明装置の視認性を向上させることができると同時に、耐傷付き性能が向上する光制御シートを提供する。
【解決手段】基材となる透明樹脂層の片面に複数の畝状凸部が形成されており、該凸部の畝と直交する方向での断面が曲面の光制御シートである。また、該凸部の畝と直交する方向での断面が略楕円形状であり、谷部での傾斜角度が６０°から８０°の範囲であり、凸部の幅に対する高さの比であるアスペクト比が０．３５から０．６の範囲内である。あるいは、該凸部の畝と直交する方向での断面が略放物線形状であり、谷部での傾斜角度が５０°から６５°の範囲であり、アスペクト比が０．３から０．５の範囲内である。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置用の、１つ以上の光源を用いる面状の照明装置が備えるのに好適な光制御シートに関する。

液晶パネルを用いたモニタでは導光板の片側もしくは両側に光源を配置したサイドエッジ型の照明装置が用いられている。またテレビ用途では複数の光源を配置し、その上に光源からの光を分散するための拡散板が用いられている。さらに正面輝度を向上させるために、微細なプリズムが複数形成されたプリズムシートを導光板、拡散板、もしくは拡散シートの上に載せて使用することもある。
ｆｌａｔ−ｐａｎｅｌｄｉｓｐｌａｙ２００４実務編ｐ１１８日経ＢＰ社刊

しかし、従来のプリズムシートには以下のような課題があった。先ず、プリズムの先端はエッジ状となっているため、傷つきやすい。プリズムシートに傷がつくと、線状欠陥となって外観品位の低下を招く。

次に、プリズムシートの出射光の輝度角度分布である視野角特性がなだらかなとなっていない。図１５に頂角９０°のプリズムシートを用いた場合の、プリズムの長手方向と直行する方向の角度輝度分布である視野角特性の一例を示す。図１５に示すように正面方向に対して角度がずれてくると輝度が低下するが、４５°以上で再度輝度が上昇するといった輝度反転を生じる。そして７０°の方向においては正面方向の６０％程度の輝度となる。

図５を用いて頂角９０°のプリズムシートを用いた場合に高角度側に光が出射する原理を示す。プリズムシートの入射面３に光が斜め方向に入射すると屈折作用により方向が変換されて透明シート内に光が進みプリズム面７と交差する。これらの光の内、一部は片方のプリズム面８と交差し、屈折作用により略正面方向に出射する。もう一方のプリズム面９と交差した光は全反射を生じ、プリズム面８から高角度方向に出射する。このように高角度の出射光が生じるため、照明装置上にＬＣＤで代表される透過型の画像表示装置用いた場合には、不自然な表示状態となる。さらには視野角特性が狭くなりすぎるといった課題があった。このた視野角特性をなだらかにすると共に、傷つきを防止するために、プリズムシートの出射面にさらに拡散シートを設けることも用いられているが、高コストな要因となっている。

上記課題を解決するために、本発明の光制御シートは、基材となる透明樹脂層の片面に複数の畝状凸部が形成されており、該凸部の畝と直交する方向での断面が曲面であること特徴とする。曲面で形成されていることからプリズムシートなどのエッジを有する形状に対して耐傷つき性は大幅に向上する。

また、本発明の光制御シートは、該凸部の畝と直交する方向での断面が略楕円形状であり、谷部での傾斜角度が６０°から８０°の範囲であり、凸部の幅に対する高さの比であるアスペクト比が０．３５から０．６の範囲内であることを特徴とする上記の光制御シートである。

また、本発明の光制御シートは、該凸部の畝と直交する方向での断面が略放物線形状であり、谷部での傾斜角度が５０°から６５°の範囲であり、アスペクト比が０．３から０．５の範囲内であることを特徴とする上記の光制御シートである。

断面形状、傾斜角度ならびにアスペクト比が上記範囲内に有ることで、輝度向上率が高く、広い視野角を有する照明装置を実現することができる。

本発明の光制御シートでは、基材となる透明樹脂層の片面に形成された凸部の断面形状が曲面であるためエッジを有するプリズムシートに対して耐傷付き性能が大幅に向上する。また、断面形状が曲面で形成されているため、光制御シートの出射光を分散することができ、出射光の視野角特性が滑らかになり広い視野角を実現することで照明装置の視認性を向上させることができる。

本発明の、光制御シート１は透明樹脂層２の光が入射する入射面３と対向する出射面に複数の凸状の畝４を設けている。
図２に本発明での光制御シートによる輝度向上の原理を説明する。光制御シート１の法線方向に対して斜め方向に入射した光の内一部は、入射面３で屈折した後、凸部４から略正面方向付近に出射する。凸部４の断面は曲面であるので、出射光の角度は分散しスムーズな視野角特性を得ることができる。

該凸部の畝と直交する方向での断面は、略楕円形状であり谷部での傾斜角度θが６０°以上かつ凸部の幅Ｐに対する高さＨの比であるアスペクト比が０．３５以上から、傾斜角度θが８０°以下かつアスペクト比０．６以下の範囲であることが望ましい。傾斜角度θが６０°より小さくなる場合、もしくはアスペクト比が０．３５より小さくなる場合には正面方向の輝度の上昇効果が小さくなる。また傾斜角度θが８０°を超える場合、もしくはアスペクト比が０.６以上になると半値角が狭くなり広い視野角特性が要求されるＴＶなどの表示装置の照明装置として用いる場合には好ましくない。

該凸部の畝と直交する方向での断面は、略楕円形状であり谷部での傾斜角度θが５０°以上かつ凸部の幅Ｐに対する高さＨの比であるアスペクト比が０．３以上から、傾斜角度θが６５°以下かつアスペクト比０．５以下の範囲であることが望ましい。傾斜角度θが５０°より小さくなる場合、もしくはアスペクト比が０．３より小さくなる場合には正面方向の輝度の上昇効果が小さくなる。また傾斜角度θが６５°を超える場合、もしくはアスペクト比が０.５以上になると半値角が狭くなり広い視野角特性が要求されるＴＶなどの表示装置の照明装置として用いる場合には好ましくない。

本発明の実施例を以下に説明する。先ず所望の凸部形状と反転する形状を有するロール状金型を切削加工により作製した。
実施例１から４および比較例１から４記載の凸部断面形状は下式で表され、ｘ、ｚの定義を図１７に示す。

次にアクリルとスチレンの共重合体を、前記ロールを用いて押出し成型することで、凸部を形成した光制御シートを得た。該共重合体の屈折率は１．５５２である。

次に、図１６に示すような、光反射板１０、蛍光管１１、光拡散部材１２、光拡散シート１３の順に配置されている照明装置の上に、得られた光制御シートを配置した。光反射板および蛍光管はソニー株式会社製液晶テレビＫＤＬ−Ｓ２３Ａ１０に用いられている部材を使用した。光拡散シートは恵和株式会社製ＢＳ７００を用いた。この状態で、光制御シート凸部の畝と直交する面内での輝度を輝度計（株式会社トプコンテクノハウス製ＢＭ−９）により測定した。

表１に測定結果を示す。

輝度上昇率とは、光制御シートを用いない状態での正面方向輝度に対する、光制御シートを用いた状態での正面方向輝度の比である。また半値角とは、正面方向輝度の１／２になる角度範囲である。輝度反転とは目視状態で、視点を変えていき、輝度の反転が認識できると×、認識できない場合を○と示した。総合は、半値角が７０°以上、かつ輝度上昇率が３０％以上、かつ輝度反転が無いものを○とし、それ以外を×とした。

実施例１に光が斜め方向から入射した場合の光の進行の１例を図３に示す。入射面３に光が斜め方向に入射すると屈折作用により方向が変換されて光制御シート内に光が進み凸部４と交差する。これらの光の内、一部は凸部表面での屈折により出射し、一部は凸部表面で全反射を生じる。全反射した光はさらに、全反射を繰り返し透明樹脂層に戻る光と、一旦凸部から出射し隣接する凸部に入射する光に分けられる。

以下に、実施例１〜４、比較例１〜３または比較例５の光制御シートを載せた表示装置の視野角特性について説明する。
図７は実施例１の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり、高角度側での輝度反転も無くスムーズで、輝度上昇率も高く、視野角も広いことがわかる。
図８は実施例２の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり、高角度側での輝度反転も無くスムーズで、輝度上昇率も高く、視野角も広いことがわかる。
図９は実施例３の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり。高角度側での輝度反転も無くスムーズで、輝度上昇率も高く、視野角も広いことがわかる。
図１０は実施例４の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり、高角度側での輝度反転も無くスムーズで、輝度上昇率も高く、視野角も広いことがわかる。
図１１は比較例１の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり、高角度側での輝度反転が生じていることがわかる。
図１２は比較例２の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり、高角度側での輝度反転がなくスムーズであり、視野角も広いが、輝度の上昇率が低いことがわかる。
図１３は比較例３の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり、高角度側での輝度反転がなくスムーズであるが、輝度の上昇率が低いことがわかる。
図１４は比較例５の光制御シートを載せた場合の視野角特性を示すものであり。高角度側での輝度反転がなくスムーズであり、輝度の上昇率も高いが、視野角が狭いことがわかる。

実施例３に光が斜め方向から入射した場合の光路を示す図の１例を図４に示す。入射面３に光が斜め方向に入射すると屈折作用により方向が変換されて光制御シート内に光が進み凸部４と交差する。これらの光の内、一部は凸部表面での屈折により出射し、一部は凸部表面で全反射を生じる。全反射した光は一旦凸部から出射し隣接する凸部に入射する。
このように凸部内部で全反射を生じた光は高角度方向には出射しにくいため、なだらかで輝度反転の少ない出射光の分布が得られる。

光制御シートの作製方法としては、熱可塑性樹脂の押出し成型の他に、紫外線硬化樹脂による成型、射出成型、熱プレス成型などが挙げられ、サイズ、量産性、コスト等を鑑みて選択すればよい。
また、照明装置の構成としては、複数の線状光源と光拡散部材からなる直下型ばかりでなく、導光体の端面に光源を配置したサイドエッジ型でも用いることができる。

本発明の光制御シートの概略図である。光制御シートの輝度向上効果の説明図である実施例１の光制御シートに光が入射したときの光線図の１例である。実施例２の光制御シートに光が入射したときの光線図の１例である。頂角９０°のプリズムシートに光が入射したときの光線図の１例を示す図である。本発明の評価に用いた照明装置の、光制御シートを用いない場合の出射光の角度分布を示す図である。実施例１の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。実施例２の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。実施例３の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。実施例４の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。比較例１の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。比較例２の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。比較例３の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。比較例４の光制御シートを用いた場合の視野角特性を示す図である。比較例５のプリズムシートを用いた場合の視野角特性を示す図である。本発明に記載の実施例および比較例の評価に用いた照明装置の概略構成図である。実施例１から４および比較例１から４記載の断面形状の定義を示す図である。

符号の説明

１・・・光制御シート
２・・・透明樹脂層
３・・・入射面
４・・・凸状畝
５・・・光制御シートへの入射光
６・・・光制御シートからの出射光
７・・・プリズム
８・・・プリズムの片方の斜面
９・・・プリズムのもう一方の斜面
１０・・・反射シート
１１・・・蛍光管
１２・・・光拡散部材
１３・・・光拡散シート

Claims

基材となる透明樹脂層の片面に複数の畝状凸部が形成されており、該凸部の畝と直交する方向での断面が曲面であること特徴とする光制御シート。
該凸部の畝と直交する方向での断面が略楕円形状であり、谷部での傾斜角度が６０°から８０°の範囲であり、凸部の幅に対する高さの比であるアスペクト比が０．３５から０．６の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の光制御シート。
該凸部の畝と直交する方向での断面が略放物線形状であり、谷部での傾斜角度が５０°から６５°の範囲であり、アスペクト比が０．３から０．５の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の光制御シート。