JP2010061096A

JP2010061096A - プリズムシート及び面光源装置

Info

Publication number: JP2010061096A
Application number: JP2009036474A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Endo; 俊博遠藤; Yasushi Sugimoto; 靖杉本; Mariko Toyama; 真理子外山; Teruo Tejima; 照雄手島
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】導光板に傷がつきにくいプリズムシート及び面光源装置を提供する。
【解決手段】透光性フィルムと、透光性フィルムの少なくとも片面上にに設けられた複数の偏向素子とを備え、複数の偏向素子は、１分子中にイソシアネート基を２個有するジイソシアネート化合物、一つの一般式で表されるヒドロキシル基含有アルキレングリコール系化合物（Ｉ）、及び他の一般式で表されるカプロラクトン変性（メタ）アクリレート化合物（II）を、イソシアネート基と、（Ｉ）及び（II）中の合計の水酸基との等量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．８〜１．２になるように配合し合成してなるウレタンオリゴマーと、ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーを必須とする（メタ）アクリレート系モノマー成分と、光開始剤と、を含む光硬化型樹脂組成物を用いて形成されたものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、光の進行方向および出射角度分布を変更するプリズムシートと、このプリズムシートを備えて液晶表示素子や液晶表示装置などを背面から照明する面光源装置に関する。

従来、携帯電話機等の液晶表示装置を照明するため、光源から出射された光を液晶表示装置に導く導光板と、導光板の出射面から出射する光の進行方向および出射角度分布を変更するためのプリズムシートとを備え液晶表示装置を背面から照明する面光源装置が用いられている。

図１１は、従来の面光源装置１８０の構成を示す概略断面図を示す。

導光板１１０は、例えばポリメチルメタクリレート又はポリカーボネートのような透明な材料からなり、略板状の平坦な形状を有している。そして、上面及び下面をそれぞれ出射面１１０ｂ及び反射面１１０ｃとし、一つの側面を入射面１１０ａとしている。反射面１１０ｃには、入射面１１０ａから入射された光を出射面１１０ｂに向けて反射するために複数の反射溝１１０ｄによる偏向パターンが形成されている。このように、側面にある入射面１１０ａから入射された光を主面にある出射面１１０ｂから出射する導光板１１０をサイドエッジ方式と称し、携帯電話機等において広く使用されている。

光源（発光ダイオード）２０から出射された光は、入射面１１０ａから導光板１１０に入射され、出射面１１０ｂに対向する反射面１１０ｃに形成された反射溝１１０ｄによって偏向して反射されて出射面１１０ｂから出射される。出射された光はプリズムシート１５０によってさらに偏向され、プリズムシート１５０からほぼ垂直に出射される（特許文献１参照）。

しかしながら、携帯電話などの表示装置を長期間使用した場合などは、プリズムシート１５０と接触している導光板１１０の出射面１１０ｂに傷がつき、表示品質、即ち見栄えが悪くなる場合があった。

特開２００６−５８８４４号公報

本発明は、導光板に傷がつきにくいプリズムシート及びこのプリズムシートを用いた面光源装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、透光性フィルムと、透光性フィルムの少なくとも片面上に設けられた複数の偏向素子とを備え、複数の偏向素子は、１分子中にイソシアネート基を２個有するジイソシアネート化合物、一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ_１は、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基であり、ｎは、１〜２０の整数である。）で表されるヒドロキシル基含有アルキレングリコール系化合物、及び一般式（II）

（式中、Ｒ_２は、水素又はメチル基であり、ｎは、１〜１０の整数であり、Ｒ_３は直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基である。）で表されるカプロラクトン変性（メタ）アクリレート化合物を、イソシアネート基と、一般式（Ｉ）及び一般式（II）中の合計の水酸基との等量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．８〜１．２になるように配合し合成してなるウレタンオリゴマーと、ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーを必須とする（メタ）アクリレート系モノマー成分と、光開始剤と、を含む光硬化型樹脂組成物を用いて形成されたものであるプリズムシートを要旨とする。
本発明の第２の態様は、光源と、光源に面した側面を、光源からの光の入射面とし、平面状の上面を出射面とし、出射面に対向する底面に断面山切り状の複数の反射溝とを備え、入射面から入射した光源からの光を出射面より出射する平板状の導光板と、複数の偏向素子を備えて出射面上に配置され、出射面から出射される光を複数の偏向素子により偏向するプリズムシートと、を有し、プリズムシートは、上述のプリズムシートである面光源装置を要旨とする。

本発明によれば、導光板に傷がつきにくいプリズムシート及びこのプリズムシートを用いた面光源装置が提供される。

実施形態にかかるプリズムシートを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は使用状態を示す側面図を示す。実施形態にかかる導光板を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図を示す。実施形態にかかる導光板を示し、（ａ）は略三角形を、（ｂ）は略半楕円形を、（ｃ）はなめらかな波形形状を示す。導光板の底面に形成された反射溝の稜線を示す。実施形態にかかる導光板の断面図を示し、（ａ）は反射溝と反射溝の間に平面部を有さないもの、（ｂ）は反射溝と反射溝の間に平面部を有するものを示す。実施形態にかかる導光板に入射した光の経路を示す断面図を示す。実施形態にかかるプリズムシートの使用の状態を示す上面図を示す。実施形態にかかるプリズムシートを導光板上に配置した状態を示す概略断面図を示す。実施形態にかかるプリズムシートの製造方法例の工程図を示す。実施例１の実験方法を示す模式図を示す。従来例を示す面光源装置の概略断面図を示す。

以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態の図面は、本発明の内容を説明するために用いられるものであり、各部の寸法の比率を正確に反映するものではない。また、参照の便宜上、図中にｘｙｚ直交座標系を設定する。すなわち、導光板の出射面又は反射面の光の進行方向の辺に沿ってｘ軸及びｙ軸を設定し、出射面の法線方向にｚ軸を設定する。また、ｚ軸の正負方向を上下と称する。

＜プリズムシート＞
図１（ａ）に示すように、実施形態にかかるプリズムシート５０は、透光性フィルム５０ｂと、透光性フィルム５０ｂの片面上に偏向素子５０ａ（５０ａ_１、５０ａ_２、…５０ａ_１２）とを備え、複数の偏向素子５０ａは、１分子中にイソシアネート基を２個有するジイソシアネート化合物、一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ_２は、水素又はメチル基であり、ｎは、１〜１０の整数であり、Ｒ_３は直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基である。）で表されるカプロラクトン変性（メタ）アクリレート化合物を、イソシアネート基と、一般式（Ｉ）及び一般式（II）中の合計の水酸基との等量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．８〜１．２になるように配合し合成してなるウレタンオリゴマーと、ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーを必須とする（メタ）アクリレート系モノマー成分と、光開始剤と、を含む光硬化型樹脂組成物の硬化物である。上記各成分、特に一般式（II）で表される構造を有するカプロラクトン変性(メタ)アクリレート化合物を用いることによって、プリズムシートが可とう性を有し、導光板の上に配置しても導光板に傷が付きにくくなる。また、プリズムシート作製時に金型への良好な転写性や金型からの良好な剥離性が得られるようになる。

ウレタンオリゴマーとしては、重量平均分子量Ｍｗが２，０００〜２０，０００であることが好ましい。重量平均分子量が２，０００より小さいと充分な柔軟性が得られにくくなる傾向があり、２０，０００より大きくなると、ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーとの相溶性が悪くなる傾向がある。

ウレタンオリゴマーと（メタ）アクリレート系モノマー成分（なお、「（メタ）アクリレート系モノマー成分」とは、前記ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマー以外に、その他の(メタ)アクリレート系モノマーを含む場合はそれも合わせた成分の意味である。）との配合比が、質量比で１：９〜９：１の範囲であることが好ましい。ウレタンオリゴマーと、（メタ）アクリレート系モノマー成分の合計中、ウレタンオリゴマー成分を１０質量％以上とすることにより、粘度が低くなりすぎて作業性が低下しまうことを防止でき、また、フィルムに亀裂が入る不具合を防止又は低減することができる。また、ウレタンオリゴマー成分を９０質量％以下とすることで粘度が高くなりすぎて作業性が低下することを防止できる。
光開始剤としては、例えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンゾフェノン、ジアセチル、ベンジル、ベンゾイン、ω−ブロモアセトフェノン、クロロアセトン、アセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ'−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、メチルベンゾイルホルメート、２，２−ジエトキシアセトフェノン、４−Ｎ，Ｎ'−ジメチルアセトフェノン、ジフェニルジスルフィド、ジベンジルジスルフィン、ベンゾキノン、アントラキノン、ヒドラジン、チオキサントン、ｏ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられる。光開始剤は、ウレタンオリゴマーと（メタ）アクリレート系モノマー成分の合計量１００質量部に対して０．０１〜５質量部含まれることが好ましい。

ハロゲン原子を含む（メタ）アクリレート系モノマーは、２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレートからなる群から選択される一種又は二種類以上であることが好ましい。これらを用いると金型との離型性、基材フィルムとの密着性及び作業性が向上する。

ケイ素原子を含む（メタ）アクリレート系モノマーは、シリコーン（メタ）アクリレート、シリコーンジ（メタ）アクリレート、３−（トリス（トリメチルシロキシ）シリル）プロピル（メタ）アクリレートからなる群から選択される一種又は二種類以上であることが好ましい。これらを用いると金型との離型性、基材フィルムとの密着性及び作業性が向上する。

芳香環を含む（メタ）アクリレート系モノマーは、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス（３−フェニル−４−アクリロイルポリオキシエトキシ）フルオレン、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ｏ−フェニルフェノールグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレートベンジルエーテルからなる群から選択される一種又は二種類以上であることが好ましい。これらを用いると金型との離型性、基材フィルムとの密着性及び作業性が向上する。

硫黄原子を含む（メタ）アクリレート系モノマーは、フェニルチオールアクリレート、４−（メタ）アクリロキシフェニル−４−メトキシフェニルチオエーテル、ビス（４−メタクリロイルチオフェニル）スルフィドからなる群から選択される一種又は二種類以上であることが好ましい。これらを用いると金型との離型性、基材フィルムとの密着性及び作業性が向上する。

図１（ａ）中、Ｘで示される複数の偏向素子の平均周期は６μｍ以下が好ましい。導光板１０が傷つきにくくなるからである。また、偏向素子の断面形状が、三角形状、楕円状、四角形状又はそれらの組み合わせ形状であることが好ましい。これらの形状であると、金型加工が比較的容易で、光学設計が容易であり、また所望の光学特性（出射光の角度分布）を得ることができる。なかでも、偏向素子の断面形状が、三角形状であることがより好ましい。三角形状であると、金型加工及び光学設計がさらに容易である。
また、偏向素子の断面形状の頂部が、曲線か、もしくは、透光性フィルムの表面と平行な直線により形成されたものであると、このプリズムシートの偏向素子形成面を導光板と接触させても、導光板と接触する頂部が曲線状のため導光板を傷つけにくいか、頂部が導光板とも平行になる直線のため導光板との接触面積が増加して導光板に傷がつきにくくなる。
なお、本発明における「偏向素子の断面形状」とは、一つの偏向素子が透光フィルム上に伸長している方向(稜線方向)に対して直交する面で切断した際の断面形状を意味する。

＜面光源装置＞
図１（ｂ）は実施形態にかかるプリズムシート５０の使用状態を示す図として面光源装置８０の側面図を示す。実施形態にかかる面光源装置８０は、光源２０と、光源２０に面した側面を、光源２０からの光の入射面１０ａとし、平面状の上面を出射面１０ｂとし、出射面１０ｂに対向する底面１０ｃに断面山切り状の複数の反射溝１０ｄとを備え、入射面１０ａから入射した光源２０からの光が、出射面１０ｂと反射溝主面１０ｄ_１、１０ｄ_２、１０ｄ_３、１０ｄ_４との間で反射を繰り返して内部を進み、光が出射面１０ｂの法線となす角度が臨界角より小さくなったときに出射面１０ｂから光を出射する平板状の導光板１０と、透光性フィルム５０ｂの主面上に複数の偏向素子５０ａを備え、出射面１０ｂ上に配置され、出射面１０ｂから出射される光を複数の偏向素子５０ａにより偏光するプリズムシート５０と、を有する。

実施形態にかかるプリズムシート５０によれば、平均周期６μｍ以下で設けられた複数の偏向素子５０ａを備えることが可能である。このような偏向素子を備えると、導光板１０とプリズムシート５０の接触面積が増えることで、プリズムシート５０側からの外力が導光板１０に加わる際、小さい面積に集中して外力が加わることを防ぐため、結果的に導光板１０に傷がつきにくくなる。

従来のプリズムシート用材料を用いても、平均周期６μｍ以下の複数の偏向素子５０ａを備えるプリズムシート５０を作製することは困難であった。それは、平均周期６μｍ以下の偏向素子５０aを金型に機械加工することが困難であったことと共に、従来知られた光学部材用光硬化型樹脂組成物では金型の微細形状転写性が不十分だったからである。しかし、金型加工技術の向上と、本発明における光学部材用光硬化型樹脂組成物によって優れた微細形状転写性の実現が可能になり、平均周期６μｍ以下の複数の偏向素子５０ａを備えるプリズムシート５０を作製することができるようになった。

偏向素子５０ａの平均周期は、短いほうが導光板１０に傷をつけにくくなることから、１７μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましく、６μｍ以下が最も好ましい。
なお、ここでいう平均周期とは、複数の偏向素子が形成されたプリズムシートの、一つの偏向素子が透光フィルム上に伸長している方向(稜線方向)に対して直交する面で切断した際の断面において、１つの偏向素子断面上の１点（例えば頂点）と、隣接する偏向素子断面上の同じ位置の１点（例えば頂点）間の距離を、複数（例えばサンプル数１０）で測定した値の平均値をいう。一般に偏向素子は１つの形状を繰り返して作成したり、複数の形状を繰り返して作成したりすることが多く、これらの場合には平均周期は、上記方法によらずとも簡単に求めることができる。例えば、１つの形状を繰り返し作製している図１の場合はＸで示される距離が平均周期となる。

プリズムシート５０は、複数の偏向素子５０ａが導光板１０の出射面１０ｂに対向するように導光板１０上に配置されることが好ましい。これは、高輝度が得られるためである。尚、本発明のプリズムシート５０は、透光性フィルムの少なくとも片面に複数の偏向素子５０ａが設けられている。両面に複数の偏向素子を設けてもかまわないが、一般的には片面のみに偏向素子が設けられる。この場合、偏向素子の設けられていない面、即ち透光性フィルム５０ｂ側が、導光板１０の出射面１０ｂ上に配置することも可能である。この場合は導光板１０とプリズムシート５０の接触面積が増加するので、導光板１０に傷がよりつきにくくなる。

図２（ａ）は導光板１０の上面図、図２（ｂ）は導光板１０の正面図、図２（ｃ）は導光板１０の斜視図を示す。図２中には、光源２０として４個の発光ダイオードも同時に示す。なお光源２０としては、図２に示すような複数の発光ダイオードのほか、冷陰極管などの蛍光管も利用出来るが、発光面のｚ方向が短い発光ダイオードが望ましい。

導光板１０は、光源２０からの光を入射させる入射面１０ａと、光を導光板１０から出射する出射面１０ｂと、入射面１０ａからの入射光又は出射面１０ｂからの反射光を反射する反射溝１０ｄが形成された底面１０ｃとを有する。

より詳細には、導光板１０は略矩形状の上面及び下面を有する略板状の形状を有する。導光板１０の材料としては、例えばポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、アクリルのような一定の屈折率を有する透明な材料であれば特に限定されるものではない。

入射面１０ａは、底面１０ｃ及び出射面１０ｂと略直交している。入射面１０ａに対向して略等間隔で直線状に配置された複数の発光ダイオードから出射した光は、入射面１０ａから導光板１０に入射される。

入射面１０ａには、光制御部として導光板厚み方向に伸びるプリズムが形成されてもよい。プリズム形状としては、例えば図３（ａ）に示すような略三角形、図３（ｂ）に示すような略半楕円形、もしくは図３（ｃ）に示すようななめらかな波形形状が挙げられる。またプリズム形状の表面に微細な凹凸形状（図示省略）を形成してもよい。

底面１０ｃは、概略、導光板１０の下面にｘｙ平面と平行に形成される。

図４は、底面１０ｃに形成された、光の進行方向を変えるための光制御部である反射溝１０ｄ_０〜１０ｄ_４の稜線１０ｄ_０ｃ、１０ｄ_１ｃ、１０ｄ_２ｃ、１０ｄ_３ｃ、１０ｄ_４ｃを示す。稜線１０ｄ_０ｃ〜１０ｄ_４ｃは底面１０ｃの幅方向の中心線ＬＭ上の入射面１０ａより図面左側に距離ｄ離れた一点で定義される点Ｏを中心として、同心円状に等間隔で配置されている。尚、反射溝１０ｄの稜線１０ｄ_０ｃ〜１０ｄ_４ｃはここでは曲線状としているが直線状であってもよい。隣り合う溝同士の間隔は一定でもよいし、変化しても良い。各々の反射溝１０ｄの、入射面１０ａからの距離は関数で表記してもよい。隣り合う溝同士の間隔を調整することによって、導光板１０の反射効率等の特性を微調整することができる。

反射溝１０ｄ_１〜１０ｄ_４に形成される図２（ｃ）に示す反射溝主面１０ｄ_１ｓ〜１０ｄ_４ｓの大部分が光の反射に使用されるため、本実施形態のような反射溝１０ｄを形成した底面１０ｃは、入射された光を出射面１０ｂ方向に反射する効率が高く、導光板１０の光利用効率を高める。

図５は、反射溝１０ｄを含む導光板１０の詳細断面図を示す。図５（ａ）に示すように、反射溝１０ｄ_２は、反射溝１０ｄ_２の斜面と底面１０ｃとの交点１０ｄ_１ｃ、１０ｄ_２ｃを結ぶ線を底辺とし、点１０ｄ_２ｅを頂点とする三角形状の断面形状を有する。交点１０ｄ_１ｃ、１０ｄ_２ｃ間の距離はＰ_１である。交点１０ｄ_１ｃ及び点１０ｄ_２ｅを結ぶ線と、底面１０ｃでなす傾斜角はα１であり、交点１０ｄ_２ｃ及び点１０ｄ_２ｅを結ぶ線と、底面１０ｃでなす傾斜角はα２である。反射溝１０ｄ_０、１０ｄ_１、１０ｄ_３、１０ｄ_４についても、傾斜角を反射溝１０ｄ_２と同一としてもよいし、異なるものとしても構わない。なお、図５（ｂ）に示すように反射溝１０Ａｄ_１と反射溝１０Ａｄ_２の間、反射溝１０Ａｄ_２と反射溝１０Ａｄ_３の間に、それぞれ平面部１０Ａｃを設けてもよい。この場合、反射溝（導光板に対して凹形状）ではなく、反射隆起部（導光板に対して凸形状）でもよい。

図７のプリズムシート５０の上面図において、点線で示すように、偏向素子５０ａの頂部と谷部が、頂部５０ａ_１ｔ、谷部５０ａ_１ｂ、頂部５０ａ_２ｔ、谷部５０ａ_２ｂ、…といった具合に、交互に等間隔で連続して形成されている。

図６は、導光板１０に入射した光の経路を示す断面図を示す。光源側２０の幅方向側面の入射面１０ａから入射した光源２０からの光はまず出射面１０ｂに入射する。出射面１０ｂに入射した光は出射面１０ｂの法線に対して角度ψ１で反射して反射溝主面１０ｄ_１ｓに入射する。反射溝主面１０ｄ_１ｓに入射した光は反射溝主面１０ｄ_１ｓから反射して、出射面１０ｂの法線に対して角度ψ２で出射面１０ｂに再入射する。出射面１０ｂに再入射した光は出射面１０ｂの法線に対して角度ψ２で反射して、反射溝主面１０ｄ_２ｓに入射する。反射溝主面１０ｄ_２ｓに入射した光は反射して、出射面１０ｂからＸ１として出射する。このように導光板１０に入射した光は出射面１０ｂと反射溝主面１０ｄ_１ｓ、１０ｄ_２ｓとの間で反射を繰り返して導光板１０の内部を進行し、反射溝主面１０ｄ_１ｓ、１０ｄ_２ｓで立ち上げられた光が、出射面１０ｂに入射した際に、出射面１０ｂの法線となす角度が臨界角より小さくなったときに出射面１０ｂからＸ１として出射される。

出射面１０ｂは、導光板１０のｘｙ平面と平行な上面に形成される。なお、出射面１０ｂには、異方性を有する異方性拡散パターンが形成されていてもよい。

図８は、面光源装置８０に入射した光の経路を示す断面図を示す。光源側２０の幅方向側面の入射面１０ａ（図示せず）から入射した光源２０からの光Ｌ_１ａはまず出射面１０ｂに入射する。出射面１０ｂに入射した光は出射面１０ｂに対して角度γ_１で光Ｌ_１ｂとして出射面１０ｂから出射し、プリズムシート５０の偏光素子５０_ａ４に入射する。そして偏光素子５０_ａ４に入射した光は偏光されてプリズムシート５０の透光性フィルム５０ｂ側の主面から光Ｌ_１ｃとして出射される。また導光板１０に入射した光Ｌ_２ａはまず反射溝主面１０ｄ_２ｓに入射する。反射溝主面１０ｄ_２ｓに入射した光は、反射溝主面１０ｄ_２ｓから反射して出射面１０ｂに入射する。その後、出射面１０ｂに対して角度γ２で光Ｌ_２ｂとして出射面１０ｂから出射し、プリズムシート５０の偏光素子５０_ａ５に入射する。そして偏光素子５０_ａ５に入射した光は偏光されてプリズムシート５０の透光性フィルム５０ｂ側の主面から光Ｌ_２ｃとして出射される。このように、プリズムシート５０は、出射面１０ｂに対して角度γ１、γ２の鋭角で出射された光Ｌ_１ｂ、Ｌ_２ｂを、透光性フィルム５０ｂ側の主面に対して略垂直な角度で光Ｌ_１ｃ、Ｌ_２ｃとして出射させることができる。つまり、プリズムシート５０は、液晶表示装置に出射される光の正面強度を向上させることができる。

なお本発明において、プリズムシート５０による光の偏向については、次のような注意が必要である。プリズムシート５０の隣り合う偏向素子５０ａ同士の距離が充分大きい場合には、光の屈折・全反射現象をもとにして偏向素子５０ａの形状や距離を設計すればよい。プリズムシート５０の隣り合う偏向素子５０ａ同士の距離が数マイクロメートル以下になると、光の回折・干渉現象を考慮して偏向素子５０ａの形状や距離を設計する必要がある。ここで述べる計算については、例えば、特許文献１に記載されている。

プリズムシート５０の透光性フィルム５０ｂ側の面には、凹凸を形成することもでき、さらに光を偏向もしくは拡散させることもできる。

＜プリズムシートの製造方法＞
図９はプリズムシート５０の製造方法の工程図を示す。
（イ）まず製造装置として、光硬化型樹脂６３を滴下可能なディスペンサ６２と、平均周期６μｍ以下で表面に凹凸が形成された金型６０と、紫外線照射装置６４を用意する。またプリズムシート５０のベースフィルムとして、紫外線を透過する透明フィルム、例えばポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」ともいう。）フィルムや、東洋紡株式会社製、商品名「A4100」、の膜厚５０μｍのフィルムなどを透光性フィルム６１として用意する。また紫外線照射で硬化可能な光硬化型樹脂組成物６３を用意する。
（ロ）図面の左側から右側に向かって透光性フィルム６１をローラー等（図示省略）で巻き取りながら、透光性フィルム６１上にディスペンサ６２により光硬化型樹脂組成物６３を滴下する。
（ハ）光硬化型樹脂組成物６３に転写用金型６０の表面の凹凸形状を転写すると同時に紫外線照射装置６４により紫外線を照射して光硬化型樹脂組成物６３を硬化させる。
以上により、透光性フィルム６１上に偏向素子５０ａが平均周期６μｍ以下で形成されたプリズムシート５０が製造される。
尚、他にも透光性フィルム６１上に設けた光硬化型樹脂組成物６３を所定のパターンを介してエッチングすることによって、偏向素子５０ａを備えるプリズムシート５０を製造することができる。また転写用金型６０に形成する偏向素子５０ａの形状の稜線方向は、転写用金型６０の円周方向でもよく長手方向でもよく、またそれらの方向から所定角度傾けた方向でもよい。

本発明により、導光板１０に傷がつきにくく、表示品質、即ち見栄えが低下しにくいプリズムシート５０及び面光源装置８０を提供することが出来る。また、本発明の面光源装置は、携帯電話機、ゲーム機器、電子手帳、ノートＰＣ等の液晶表示装置等に於いて、バックライトとして使用することが出来る。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、導光板１０とプリズムシート５０の接触面積を増やす方法としては他に、偏向素子５０ａの先端（導光板に接触する部分）の形状を鋭角にせず丸みを帯びさせるか導光板１０と平行になるような平坦面にする方法がある。即ち、偏向素子の断面形状から述べると、その頂部が、曲線か、もしくは、透光性フィルムの表面と平行な直線により形成されたものとする方法である。さらにプリズムシート５０の偏向素子５０ａを形成していない上面を導光板１０と接触させて配置する方法がある。また導光板１０は、出射面１０ｂ側と底面１０ｃ側を上下反転して配置しても良い。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。

＜ウレタンオリゴマーの合成＞
（イ）攪拌機、温度計、冷却管及び空気ガス導入管を２Ｌの三口フラスコに取り付け、空気ガスを導入した。
（ロ）その後、ポリテトラメチレングリコール（保土ヶ谷化学株式会社製、商品名：ＰＴＧ８５０ＳＮ一般式（Ｉ）においてｎ＝１１、Ｒ_１＝（ＣＨ_２）_４、重量平均分子量：８５０）５２０．８０ｇと、ジエチレングリコール１．０６ｇと、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキレンエステル修飾ε−カプロラクトン（ダイセル化学工業株式会社製、商品名：ＦＡ２Ｄ一般式（II）においてｎ＝３、Ｒ_２＝Ｈ、Ｒ_３＝ＣＨ_２ＣＨ_２）２７５．２０ｇと、重合禁止剤としてｐ−メトキシキノン０．５ｇと、触媒としてジブチル錫ジラウレート（東京ファインケミカル株式会社製、商品名：Ｌ１０１）０．３ｇを入れ、７０℃に昇温後、７０〜７５℃で攪拌しつつイソホロンジイソシアネート（住化バイエルウレタン株式会社製、商品名：デスモジュールＩ）２２２ｇを２時間かけて均一滴下し、反応を行った。
（ハ）滴下終了後、約５時間反応させたところで、ＩＲ測定の結果、イソシアネートが消失したことを確認してから反応を終了した。
以上の工程により、重量平均分子量が７，０００のウレタンオリゴマーが得られた。

＜光硬化型樹脂の調製＞
得られたウレタンオリゴマーなどを用い、表１に示すとおりの成分を混合して、実施例１、実施例２及び実施例３、比較例１に使用する光硬化型樹脂組成物６３を調製した。

＜プリズムシートの作製＞
実施形態にかかるプリズムシートの製造方法に準じて、図９に示すようにＰＥＴフィルム上に、表１に示す組成の光硬化型樹脂組成物を滴下した後、表１に示す間隔で偏向素子を設けた。なお比較例１は、従来の成分を混合した光硬化型樹脂組成物６３を用いた場合であり、偏向素子間隔５．５μｍは形状転写できなかった。具体的には偏向素子の頂角が丸みを帯び、金型の形状を転写しなかった。要求する光学特性を得られなかったため、下記の耐傷性試験は実施しなかった。

＜耐傷性試験＞
実施例１，実施例２、実施例３にかかるプリズムシートについて、以下に説明する基準で、導光板１０に対するプリズムシートの傷つけやすさに関する実験を行った。
評価装置は、鉛筆引っかき試験機（ＪＩＳＫ５４０１）を転用した。
（イ）図１０の断面模式図に示すとおり、鉛筆引っかき試験機の台７０にポリカーボネート製の導光板１０を置き、その上にプリズムシート５０を偏向素子５０ａ側が導光板１０に対向するように置いた。
（ロ）プリズムシート５０は移動しないように鉛筆引っかき試験機のアーム７３に両面テープ７４で固定した。鉛筆７２は６Ｈのものを使用し、鉛筆７２の向きはプリズムシート５０に対して垂直の向きにした。
（ハ）また、携帯電話の液晶パネルの平均的な重さ２０ｇを考慮して、おもり７１はその付近の重さ数種類で評価した。導光板１０の大きさは40ｍｍ×50ｍｍ×1ｍｍである。この状態で導光板１０と引っかき試験機の台７０を図中矢印で示す右方向へ移動させることで引っかき試験を行い、導光板表面の傷の有無を目視で評価した。プリズムシート５０を移動させる方向は、偏向素子５０ａの稜線と同じ方向及び直交する方向の２種類行った。

結果を表１に示す。実施例３では、偏向素子間隔が１８μｍと大きいために、30gのおもりで導光板１０に傷がついたが、実施例１および実施例２ではおもり170ｇでも導光板１０に傷がつかなかった。この結果から、偏向素子５０ａの間隔が１８μｍの場合に比べ、偏向素子５０ａの間隔が５．５μｍの場合には導光板１０に傷がつきにくいことがわかった。

この理由は前述の通り、偏向素子５０ａの平均周期が短いほど導光板１０とプリズムシート５０の接触面積が増えるため、導光板１０に加わる外力が分散することによって導光板１０に傷がつきにくくなったと考えられる。

表中の数値（配合）の単位は全て質量部
化合物の略号
ＵＡ：上記で作製したウレタンオリゴマー
ＡＡ：アクリルアクリレートオリゴマー（日立化成工業株式会社製、商品名：ヒタロイド７８８５ＳＳ２＊溶剤型材料であったため、エバポレーターにて脱溶剤してから用いた）
Ａ−ＢＰＦＥ：９，９−ビス[４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル]フルオレン（新中村化学工業株式会社製）
ＢｚＡ：ベンジルアクリレート（日立化成工業株式会社製）
Ｖ−３Ｆ：２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート（大阪有機化学工業株式会社製）
１，９−ＮＤ−Ａ：１，９−ノナンジオールジアクリレート（共栄社化学株式会社製）
光開始剤：１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバスペシャリティーケミカル社製、商品名：イルガキュア１８４）

１０…導光板、１０ａ…入射面、１０ｂ…底面、１０ｃ…出射面、１０ｄ…反射溝、２０…光源（発光ダイオード）、５０…プリズムシート、５０ａ…偏向素子、５０ｂ…透光性フィルム

Claims

透光性フィルムと、
前記透光性フィルムの少なくとも片面上に設けられた複数の偏向素子とを備え、
前記複数の偏向素子は、１分子中にイソシアネート基を２個有するジイソシアネート化合物、一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ_１は、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基であり、ｎは、１〜２０の整数である。）で表されるヒドロキシル基含有アルキレングリコール系化合物、及び一般式（II）

（式中、Ｒ_２は、水素又はメチル基であり、ｎは、１〜１０の整数であり、Ｒ_３は直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基である。）で表されるカプロラクトン変性（メタ）アクリレート化合物を、前記イソシアネート基と、前記一般式（Ｉ）及び前記一般式（II）中の合計の水酸基との等量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．８〜１．２になるように配合し合成してなるウレタンオリゴマーと、
ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーを必須とする（メタ）アクリレート系モノマー成分と、
光開始剤と、
を含む光硬化型樹脂組成物を用いて形成されたものであることを特徴とするプリズムシート。
前記ウレタンオリゴマーは、重量平均分子量Ｍｗが２，０００〜２０，０００であることを特徴とする請求項１記載のプリズムシート。
前記ウレタンオリゴマーと前記（メタ）アクリレート系モノマー成分との配合比が、質量比で１：９〜９：１の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載のプリズムシート。
前記光開始剤が、前記光硬化型樹脂組成物中に、前記ウレタンオリゴマーと前記（メタ）アクリレート系モノマー成分の合計量１００質量部に対して０．０１〜５質量部含まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーが、ハロゲン原子を含み、２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレートからなる群から選択される一種又は二種類以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーが、ケイ素原子を含み、シリコーン（メタ）アクリレート、シリコーンジ（メタ）アクリレート、３−（トリス（トリメチルシロキシ）シリル）プロピル（メタ）アクリレートからなる群から選択される一種又は二種類以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーが、芳香環を含み、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス（３−フェニル−４−アクリロイルポリオキシエトキシ）フルオレン、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ｏ−フェニルフェノールグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレートベンジルエーテルからなる群から選択される一種又は二種類以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記ハロゲン原子、ケイ素原子、芳香環、硫黄原子の少なくとも１種を含む（メタ）アクリレート系モノマーが、硫黄原子を含み、フェニルチオールアクリレート、４−（メタ）アクリロキシフェニル−４−メトキシフェニルチオエーテル、ビス（４−メタクリロイルチオフェニル）スルフィドからなる群から選択される一種又は二種類以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記複数の偏向素子が、平均周期６μｍ以下で設けられたものである請求項１〜８のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記偏向素子の断面形状が、三角形状、楕円状、四角形状又はそれらの組み合わせ形状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のプリズムシート。
前記偏向素子の断面形状が、三角形状であることを特徴とする請求項１０に記載のプリズムシート。
前記偏向素子の断面形状の頂部が、曲線か、もしくは、透光性フィルムの表面と平行な直線により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプリズムシート。
光源と、
前記光源に面した側面を、前記光源からの光の入射面とし、平面状の上面を出射面とし、前記出射面に対向する底面に断面山切り状の複数の反射溝とを備え、前記入射面から入射した前記光源からの光を前記出射面より出射する平板状の導光板と、
複数の偏向素子を備えて前記出射面上に配置され、前記出射面から出射される前記光を前記複数の偏向素子により偏向するプリズムシートと、を有し
前記プリズムシートは、前記請求項１〜１１のいずれかに記載のプリズムシートであることを特徴とする面光源装置。
前記プリズムシートは、前記複数の偏向素子が前記導光板の前記出射面に対向するように前記導光板上に配置されることを特徴とする請求項１３記載の面光源装置。