JP5209586B2 - 光制御フィルム - Google Patents
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Description
また特許文献3に記載された規制部材のように大小の鋸歯状部分を組み合わせて不規則な凹凸形状とした場合には、輝度の向上やぎらつきの低減等の特性をフィルム面内で均一にすることが容易ではない。
本発明者は、最初に所定長さの線分に対し複数の均一な凸パターンから構成される断面曲線を想定し、パターン形状、高さ、入射光の入射角等を変えて、入射光と出射光との関係をシミュレートし、最適な出射光を得られる条件を検討した。ここで、入射光及び出射光としては、断面曲線が含まれる面内を断面曲線の一方の側から他方の側に進む光を想定し、一方の側の屈折率を一般的なアクリル系樹脂の屈折率である1.5、他方を空気として計算した。また入射光の光分布は、実際のバックライトの導光板から出射される光の分布(導光板の中央を通り光源に直交する方向の光出射分布)と同じ分布を有するものとした。
条件3及び条件4は、3次元のシミュレーション結果に基づき導き出されたものである。即ち、本発明者は、図4に示すような、xy平面を基準面とし、それと直交する面に描出した任意の曲線401をz軸について回転した回転体からなる単一の凸パターンについて、パターン形状、高さ、入射光の入射角等を変えて、入射光と出射光との関係をシミュレートし、最適な出射光を得られる条件を検討した。そして、この凸パターンの底面から、実際のバックライトの導光板から出射される光の分布と同じ分布を有する光が入射した場合に凸パターン側から出射する光の分布(出射角特性)を計算により求めた。ここでも凸パターン内部の屈折率nは、一般的なアクリル系樹脂の屈折率である1.5として計算した。
さらに本発明の光制御フィルムは、バックライト装置の光源の配置との関係を考慮して凹凸パターンの平均傾き(θave)を変化させることが好ましい。光源との関係は、細長い光源をバックライトの一端或いは対向する両端に配置した場合において、その長手方向に対する角度及び光源からの距離を考慮する必要がある。
また、良好な正面輝度を得るため、光制御フィルムの光学特性として、ヘーズが60%以上、好ましくは70%以上であることが望ましい。ここで、ヘーズとは、JIS−K7136:2000におけるヘーズの値のことであり、ヘーズ(%)=[(τ4/τ2)−τ3(τ2/τ1)]×100の式から求められる値である(τ1:入射光の光束、τ2:試験片を透過した全光束、τ3:装置で拡散した光束、τ4:装置および試験片で拡散した光束)。
次に、本発明のバックライトについて説明する。本発明のバックライトは、少なくとも光制御フィルムと、光源とから構成される。光制御フィルムとしては上述した光制御フィルムを用いる。バックライト中における光制御フィルムの向きは特に制限されることはないが、好ましくは凹凸パターン面を光出射面側となるようにして用いる。バックライトは、いわゆるエッジライト型、直下型といわれる構成を採用することが好ましい。
導光板は、少なくとも一つの側面を光入射面とし、これと略直交する一方の面を光出射面とするように成形された略平板状からなるものであり、主としてポリメチルメタクリレートなどの高透明な樹脂から選ばれるマトリックス樹脂からなる。必要に応じてマトリックス樹脂と屈折率の異なる樹脂粒子が添加されていてもよい。導光板の各面は、一様な平面ではなく複雑な表面形状をしているものでも、ドットパターンなどの拡散印刷が設けられていてもよい。
レーザー微細加工技術により所定の凹凸パターンを形成した5種類の型(1)〜(5)を作製し、(1)の型には屈折率1.40のシリコーン樹脂、(2)〜(5)の型には屈折率1.50の紫外線硬化型樹脂を流し込んだ。次いで、流し込んだ樹脂を硬化させた後、型から取り出して、23cm(光源と垂直方向)×31cm(光源と平行方向)の光制御フィルム(1)〜(5)を得た。
B 0651に従い測定した。この表面形状測定装置の触針の形状は、球状先端をもつ円すい形で、先端の半径2μm、円すいのテーパ角度60度である。測定間隔は1.0μmとした。測定は、各光制御フィルム上の5つの位置で、それぞれ異なる方向の断面曲線ごとに光入射面に対する傾きの絶対値の平均を算出した。フィルム上の5つの位置は、図9に示すように、光制御フィルム上の2本の仮想対角線を4等分した場合の分割点(対角線の始点及び終点を除いた5点)A〜Eである。また、断面曲線の方向は、光源91、92と平行方向を始点(0度)とし、再度光源と平行方向になるまで、反時計回りに15度ごとに測定を行った(但し、180度に関しては0度と同一の測定ラインとなるため省略)。光制御フィルム(1)〜(5)について得られた結果を順に表1〜5に示す(単位は「度」)。
レーザー微細加工技術により所定の凹凸パターンを形成した3種類の型(6)〜(8)を作製し、そのうち二つの型(6)及び(7)には屈折率1.50の紫外線硬化型樹脂を、一つの型(8)には屈折率1.40のシリコーン樹脂を流し込んだ。次いで、流し込んだ樹脂を硬化させた後、型から取り出して、23cm×31cmの光制御フィルム(6)〜(8)を得た。
市販のプリズムシート(比較例1)及び光拡散性シート(比較例2〜比較例4)について、実施例1〜5と同様にフィルムの5点A〜Eで凹凸パターン面(光出射面)の表面形状を測定し、断面曲線の傾きの絶対値の平均(θave)を求めた。比較例1〜4の各光制御フィルムについてA〜Eの5点で得られた結果を順に表23〜表26に示す。
11…基材、12…凹凸パターン層
140,150…バックライト
90,141…導光板
91,92,142,152…光源
143…光制御フィルム
144…光源リフレクタ
145,155…シャーシ
146,156…反射板
157…光拡散材
Claims (11)
- 凹凸パターンを有する光制御フィルムであって、
前記凹凸パターンは、フィルムの基準面に垂直な任意の断面について、凹凸パターンによって画定される断面端部の曲線(以下、断面曲線という)の、前記基準面に対する傾きの絶対値の平均(θave(度))が、実質的にすべての断面について、20度以上75度以下であり、かつ前記凹凸パターンを構成する凸部及び凹部がランダム配置されていることを特徴とする光制御フィルム。 - 請求項1記載の光制御フィルムであって、
断面曲線を含む断面の向きの相違による前記傾きの絶対値の平均の差が、30度以内であることを特徴とする光制御フィルム。 - 請求項1又は2記載の光制御フィルムであって、
前記基準面に平行な一つの方向を第1の方向とし、前記基準面に平行で且つ前記第1の方向と直交する方向を第2の方向としたとき、前記断面曲線を画定する断面の方向が、前記第1の方向から前記第2の方向まで変化するにつれて、前記θaveの値が漸次増加するように、前記凹凸パターンが形成されていることを特徴とする光制御フィルム。 - 請求項3記載の光制御フィルムにおいて、
バックライトに使用されることを想定した場合に、前記第1の方向が前記バックライトに設置される光源の長手方向に対して平行な方向であり、前記第2の方向が前記光源の長手方向に直交する方向であることを特徴とする光制御フィルム。 - 凹凸パターンを有する光制御フィルムであって、
前記凹凸パターンは、フィルムの基準面に垂直な任意の断面について、凹凸パターンによって画定される断面端部の曲線(以下、断面曲線という)の、前記基準面に対する傾きの絶対値の平均(θave(度))が、実質的にすべての断面について、20度以上75度以下であり、且つ前記凹凸パターンを構成する凸部及び凹部がランダム配置されており、
前記基準面に平行な一つの方向を第1の方向とし、前記基準面に平行で且つ前記第1の方向と直交する方向を第2の方向としたとき、前記断面曲線を画定する断面の方向が、前記第1の方向から前記第2の方向まで変化するにつれて、前記θaveの値が漸次増加するように、前記凹凸パターンが形成されていることを特徴とする光制御フィルム。 - 請求項1から5何れか1項記載の光制御フィルムであって、
前記断面曲線の、前記基準面に対する傾きの絶対値の平均(θave(度))が、フィルムの一端側から他端側に向かうにつれ漸増又は漸減することを特徴とする光制御フィルム。 - 請求項1から6何れか1項記載の光制御フィルムであって、
前記光制御フィルムはバックライトに使用され、前記バックライトの光源の長手方向と略直交する断面にある断面曲線を一定の間隔で分割し、当該断面曲線の前記光源側の傾斜面の、前記平均傾きの絶対値の平均を前記分割した間隔ごとに算出した場合に、当該傾きの絶対値の平均が光源に近づくにつれて大きくなることを特徴とする光制御フィルム。 - 請求項1から6何れか1項記載の光制御フィルムであって、
前記光制御フィルムはバックライトに使用され、かつ、前記バックライトの光源の長手方向と略直交する断面にある断面曲線を一定の間隔で分割し、当該断面曲線の前記光源とは反対側の傾斜面の、前記平均傾きの絶対値の平均を前記分割した間隔ごとに算出した場合に、当該傾きの絶対値の平均が光源に近づくにつれて小さくなることを特徴とする光制御フィルム。 - 少なくとも一端部に光源が配置され、前記一端部に略直交する面を光出射面とする導光板と、前記導光板の光出射面に配置される光制御フィルムとを備えたバックライト装置において、
前記光制御フィルムは請求項1から8何れか1項記載の光制御フィルムであるバックライト装置。 - 前記光制御フィルムは、請求項3記載の光制御フィルムであって、
光源が配置される端部と平行な方向を第1の方向とするように配置されることを特徴とする請求項9記載のバックライト装置。 - 光制御フィルムと、光制御フィルムの光出射面側とは反対側の面に、光拡散材及び光源をこの順に備えたバックライトであって、
前記光制御フィルムとして、請求項1から8何れか1項記載の光制御フィルムを用いたことを特徴とするバックライト。
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