JP2011069944A - 光学シート及び面光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シート状の本体部11と、本体部11の一方の面S1に複数の単位プリズム13が並べて配列され且つ各々がその配列方向と交差する方向に線状に延びるプリズム部12とを備え、プリズム部12は、ガラス転移温度Tg以下の温度範囲で測定した熱機械分析曲線が単調増加曲線となる非ハロゲン系樹脂で構成されている。この非ハロゲン系樹脂はフルオレン骨格を持つアクリレートを含むことが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明に係る光学シート1は、面光源装置を構成する部材として用いられる光学シートであって、図1に示すように、シート状の本体部11と、その本体部11の一方の面S1に複数(多数)の単位プリズム13が並べて配列されたプリズム部12とを有している。このプリズム部12は、各々の単位プリズム13がその配列方向Y(言い換えると、稜線に交差する方向)と交差する方向X(言い換えると、稜線が延びる方向)に線状に延びる態様で構成されている。なお、単位プリズム13は、三角断面又は略三角断面で、その頂部に稜線14を有し、その稜線14に交差する方向Yに多数配列してなるものである。以下、各構成を詳しく説明する。
本体部11は、図1に示すように、プリズム部12の基材として作用すると共に、光源からの光の多くをプリズム部12側に透過するように作用する。本体部11は、光透過性の基材であればよく、特に基材単体での透過率が85%以上のものが好ましく用いられる。なお、ここでいう透過率とは、株式会社村上色彩技術研究所製の光線透過率計(型式:HM−150)により測定した値である。本体部11の厚さは特に限定されないが、通常、50〜500μmの範囲内である。
プリズム部12は、図1に示すように、本体部11の一方の面S1に単位プリズム13が並べて配列されているプリズム群である。単位プリズム12の各々は、その配列方向Yと交差する方向X(稜線が延びる方向。すなわち、単位プリズム12が線状に延びる方向。)に線状に延びている。言い換えると、単位プリズム13は、その稜線14に交差する方向Y(稜線と直交方向)に且つその稜線が平行になるように多数配列している。個々の単位プリズム13は、三角断面又は略三角断面であり、頂部に稜線14を有している。隣接する単位プリズム13の間には谷15が形成される。単位プリズム13の周期は、透光性表示体用の面光源装置に要求される性能を満たすために、通常、12.5μm〜200μmの範囲で選択される。
ウエットアウトをさらに抑制するという観点からは、プリズム部12を構成する単位プリズム13は、その稜線14の本体部11からの距離が不連続になっていることが好ましい。そうした形態としては、例えば本出願人が既に出願した特願2009−44048号(本願出願時には未公開)に記載の形態又は、上記特許文献1〜3に記載の形態を任意に適用することができる。
光学シート1には、光を透過すると共に拡散させる機能を付与することができる。光透過拡散機能の付与としては、本体部11の少なくとも一方の面(S1又はS2)に、光透過拡散層を設けたり、いわゆるマット処理を行ったりすることができる。光透過拡散層は、光を透過し且つ拡散させる作用があればよく、例えば光拡散性微粒子が透光性樹脂中に分散した一般的な光透過拡散層を挙げることができる。こうした光透過拡散層は、本体部11の他方の面S2に設けられていてもよいし、本体部11の一方の面S1とプリズム部12との間(例えば図5の光透過拡散層17の位置)に設けられていてもよいし、その両方に設けられていてもよい。
0601規定された平均間隔によって好適に評価できる。また、この微小凹凸の段差による光透過拡散層の評価には、ヘイズ(JISK 7015)と全光線透過率(JIS K
7105)が適しており、ヘイズが5から80%でかつ全光線透過率が80%以上であることが好ましい。ヘイズが5%未満では、透過光の空間的コヒーレンスを低下させ、等厚干渉縞を消失させる効果もなくなる。一方、ヘイズが80%を超えると、透過光の拡散角が広くなり過ぎて、出力光の所定角度内の輝度が著しく低下する。
図6に示す面光源装置30は、いわゆるエッジライト型の面光源装置であり、少なくとも1つの側端面32Aから導入された光を一方の面である光放出面32Bから出射する導光体32と、その導光体32の少なくとも前記1つの側端面32Aから内部に光を入射させる光源34と、導光体32の光放出面32Bに例えば空隙層31を介して設けられ、その光放出面32Bから出射する光を透過する上記本発明に係る光学シート1とを有している。なお、図6(A)においては、光源34が両端面にある2燈型の面光源装置を示しており、図6(B)においては、光源34が1つの単燈型の面光源装置を示している。
図10は、本発明の面光源装置を備えた透光性表示装置の代表例である液晶表示装置を示す概略斜視図である。図10に示す液晶表示装置50は、平面状の透光性表示体である液晶パネル52と、その液晶パネル52の背面に配置され、液晶パネル52を背面から光照射する上記本発明のエッジライト型の面光源装置30(図6(A)参照)とを備えている。液晶表示装置50は、バックライト面光源装置30を備えた透過型の液晶表示装置であり、液晶画面を形成する各画素を面光源装置30からの出射光によって裏側から照明するように構成されている。なお、面光源装置としては、図6〜図9に示す態様の面光源装置を適用してもよい。
本体部形成用の押出樹脂として屈折率1.56のポリエチレンテレフタレート(以下「PET」で表す。)樹脂を用い、押出後の厚さが180μmとなるように押出装置に投入して押出を行い、その後、得られたシートの長尺方向と幅方向に延伸装置で延伸(2軸延伸)処理して本体部11を作製した。次に、その本体部11の表面にプリズム部12を形成した。金属円筒表面に深さ12μmの直角二等辺三角形の単位プリズム賦形溝を間隔24μmで並設したプリズム部賦形型を用意し、その賦形型に下記組成のプリズム部用組成物aを塗布した後、水銀燈により紫外線照射して組成物を架橋硬化させると同時に本体部11と接着させた。その後、賦形型から剥がし、図1に示す態様の実施例1に係る光学シート1を作製した。
ビスフェノールAエポキシアクリレート…5重量部、ビスフェノールAエポキシジアクリレート…9重量部、フルオレンジアクリレート…33重量部、フェノキシエチルアクリレート…8重量部、イソヌル酸EO変性トリアクリレート…16重量部、オルトフェニルフェノキシエチルアクリレート…29重量部、及び光重合開始剤イルガキュア184〔物質名;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン〕…3重量部。なお、EO変性とはエチレンオキサイド変性の略称である。
実施例1において、プリズム部用組成物aに代えて下記プリズム部用組成物bでプリズム部12を形成した他は、実施例1と同様にして実施例2に係る光学シート1を作製した。
ビスフェノールAエポキシアクリレート…20重量部、フェノキシエチルアクリレート…20重量部、イソボニルアクリレート…5重量部、アクリロイルモルホリン…5重量部、ビスフェノールAジアクリレート…10重量部、ビスフェノールAAジメタクリレート…25重量部、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート…10重量部、及び光重合開始剤〔物質名;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン〕…3重量部
実施例1において、単位プリズム賦形溝の各溝について、長手(プリズム稜線)方向Xの深さを1μm〜5μmの振幅範囲で、且つ74mm〜850mmの範囲に分布するランダム周期にて変化させ、その単位プリズム賦形溝の並設方向(プリズム配列周期方向)Yの深さが、Y座標方向で隣接する溝同士で、同じX座標における深さが同じにならないように各溝の深さ変化の位相をずらして、溝深さ(プリズム稜線高さ)を変調させたプリズム部形成用賦形型を用いてプリズム部12を形成した。その他は、実施例1と同様にして実施例3に係る光学シートを作製した。
実施例2において、単位プリズム賦形溝の各溝については、長手方向Xの深さは無変調とし(特定の1本の溝については深さは一定)、その単位プリズム賦形溝の並設方向Y方向で溝の深さを順次、深さ15μmの溝4本と深さ11μmの溝15本とを交互に配列するように変化させたプリズム部形成用賦形型を用いてプリズム部12を形成した。その他は、実施例2と同様にして実施例4に係る光学シートを作製した。
実施例3において、プリズム部用組成物aに代えて下記プリズム部用組成物cでプリズム部12を形成した他は、実施例3と同様にして比較例1に係る光学シート1を作製した。
フルオレンジアクリレート…45重量部、フェノキシエチルアクリレート…35重量部、イソヌル酸EO変性トリアクリレート…20重量部、及び光重合開始剤〔物質名;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン〕…3重量部
実施例1〜4及び比較例1で得られた光学シート1からプリズム部12を切り出し、さらにそのプリズム部12を14mm×5mmの短冊状にカットし、熱機械分析装置TMA−60(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。測定は、昇温速度5℃/min、荷重5g、測定温度範囲0℃〜100℃で行い、TgとTMA曲線形態を評価した。また、20℃〜40℃の20℃範囲の膨張率のΔE1と、60℃〜80℃の20℃範囲の膨張率のΔE2とを評価した。図11には、実施例1,2及び比較例1の光学シートから得られた熱機械分析曲線を示した。また、表1には、実施例1〜4及び比較例1の光学シートから得られたガラス転移温度Tg、熱機械分析曲線(TMA曲線)の形態とΔE2/ΔE1、ウエットアウト発生の有無について示した。
実施例1〜4及び比較例1で得られた光学シート1と液晶パネルとをプリズム部が液晶パネルと対峙する向きで対向配置し、60℃/95%RHのオーブンに24時間静置し、取り出した後にウエットアウトの有無の目視評価を行った。なお、光学シート1と液晶パネルとの対向配置は、図10に示すように、光学シート1のプリズム部12上と液晶パネル面とが設計上188μmの間隔を隔てて対向するように配置した。結果を表1に示す。また、図12は、液晶パネル52の表面に発生したウエットアウト19,19の模式図(図面代用写真)である。
11 本体部
12 プリズム部
13 単位プリズム
14,14’,14” 稜線
15 谷
17 光透過拡散層
18 凹凸
19 ウエットアウト
30,30’,39,40,40’ 面光源装置
31 空隙層
32 導光体
32A 側端面
32B,42 光放出面
34 光源
36,44 反射体
50 液晶表示装置
52 液晶パネル
S1 本体部の一方の面
S2 本体部の他方の面
X 単位プリズムが線状に延びる方向(稜線が延びる方向)
Y 単位プリズムの配列方向(稜線に交差する方向)
Z 光学シートの厚さ方向
H,H’,H” 本体部表面S1からの稜線高さ
Claims (8)
- シート状の本体部と、該本体部の一方の面に複数の単位プリズムが並べて配列され且つ各々がその配列方向と交差する方向に線状に延びるプリズム部と、を備え、
前記プリズム部は、ガラス転移温度Tg以下の温度範囲で測定した熱機械分析曲線が狭義の単調増加曲線となる非ハロゲン系樹脂で構成されていることを特徴とする光学シート。 - 前記プリズム部を構成する非ハロゲン系樹脂が、フルオレン骨格を持つアクリレートを含む、請求項1に記載の光学シート。
- 前記本体部について測定した熱機械分析曲線が、前記プリズム部のガラス転移温度Tg以下の温度範囲で狭義の単調増加曲線となる、請求項1又は2に記載の光学シート。
- 前記本体部と前記プリズム部との間に光透過拡散層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学シート。
- 前記単位プリズムの稜線は、前記本体部からの距離が不連続になっている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学シート。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学シートと、該光学シートに光を入射するための光源とを有することを特徴とする面光源装置。
- 前記光学シートは、前記プリズム部側の面が発光面として配置されている、請求項6に記載の面光源装置。
- 前記光学シートが、前記光源からの光を受ける第1光学シートと該第1光学シートと重ねて配置される第2光学シートとからなり、
前記第1光学シート及び前記第2光学シートは、それぞれ有する単位プリズムの稜線が平面視で交差して配置されている、請求項6又は7に記載の面光源装置。
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