JPH08320405A

JPH08320405A - プリズムシートおよびバックライト

Info

Publication number: JPH08320405A
Application number: JP7126745A
Authority: JP
Inventors: Noriji Ooishi; 則司大石; Masao Hamada; 雅郎濱田; Hiroshi Fukushima; 洋福島
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1996-12-03
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JP3128471B2

Abstract

(57)【要約】【目的】バックライトの正面輝度を低下させることな
く、プリズムシートによる明暗模様の発現を抑止できる
プリズムシートおよびバックライトを提供する。【構成】一方の面に多数のプリズム単位が平行に形成
されたプリズムシートであって、該プリズム単位の各プ
リズム面が高低差１μｍ以上のうねりを有する面から形
成されているプリズムシートおよびそのプリズムシート
を使用したバックライト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置などに使
われるプリズムシートおよびバックライトに関するもの
であり、さらに詳しくは、１枚あるいは複数枚のプリズ
ムシートを重ね合わせて導光体上に載置して使用する場
合等に生じる明暗模様の発生のないプリズムシートおよ
びバックライトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年カラー液晶表示装置を備えた携帯用
ノートパソコンや、カラー液晶パネルを使った携帯用液
晶ＴＶあるいはビデオ一体型液晶ＴＶなどのバッテリー
駆動製品において、液晶表示装置の消費電力がバッテリ
ー駆動時間を伸ばすための障害になっている。中でも、
液晶表示装置に使われているバックライトの消費電力の
割合は大きく、この消費電力をできる限り低く抑えるこ
とがバッテリー駆動時間を伸ばし、上記製品の実用価値
を高める上で重要な課題とされている。

【０００３】しかし、バックライトの消費電力を抑えこ
とによって、バックライトの輝度を低下させたのでは液
晶表示が見難くなり好ましくない。そこで、バックライ
トの輝度を犠牲にすることなく消費電力を抑えるため
に、バックライトの光学的な効率を改善することが望ま
れている。これを実現する手段として、図８に示したよ
うな片面にプリズム列やレンチキュラー列等のプリズム
単位を多数形成したプリズムシートを、導光体の出射面
側に載置したバックライトが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなプリズムシ
ートは、バックライトからの出射光を屈折作用および全
反射作用によって正面方向に出射光を変角させることに
よって、正面輝度を向上させバックライトの光学的な効
率を向上させるものである。従来、このようなプリズム
シートとしては、バックライトの正面輝度を向上させる
ためには、できる限り正確なプリズム形状を形成させる
ことが必要であるとされていた。

【０００５】しかし、従来のプリズムシートでは、図９
に示したように、入射した主光線はＡで示したような光
路を通ってプリズムシートから出射する。この時、各々
のプリズム単位を通過する主光線Ａの波面はＢで示した
ように保存され、隣り合うプリズム単位を通過した主光
線Ａの波面Ｂには、光路差Ｃが存在する。このため、プ
リズムシートから出射する出射光は光路差Ｃによる光の
干渉を生じ、ニュートンリングのような明暗模様が発生
し、液晶表示装置の外観が損なわれるという問題点を有
していた。このような明暗模様は、プリズムシートの厚
さ斑、プリズム形状の変動等によって顕著になる。ま
た、より一層の正面輝度の向上を目的として、このよう
なプリズムシートを複数枚重ね合わせて使用することが
行われてきているが、複数米のプリズムシートを重ね合
わせて使用した場合にも、このような明暗模様の発現は
顕著になる。本発明は、バックライトとしての正面輝度
を損なうことなく、明暗模様の発現のないプリズムシー
トおよびバックライトを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記のよ
うな従来のバックライトの問題点に鑑みて、プリズムシ
ートのプリズム形状を特定の形状とすることによって、
プリズムシートの光路差による明暗模様の発現を抑止で
きることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明の
プリズムシートは、一方の面に多数のプリズム単位が平
行に形成されたプリズムシートであって、該プリズム単
位の各プリズム面が高低差１μｍ以上のうねりを有する
面から形成されていることを特徴とするものである。ま
た、本発明のバックライトは、導光体の出射面側に一方
の面に多数のプリズム単位が平行に形成されたプリズム
面を有するプリズムシートを載置したバックライトであ
って、該プリズムシートのプリズム単位の各プリズム面
が高低差１μｍ以上のうねりを有する面から形成されて
いることを特徴とするものである。

【０００７】本発明のプリズムシート２は、図２、５〜
７に示したように、透明シートの一方の面に多数のプリ
ズム単位７が平行に形成されてなるものであり、図３に
示したように、各プリズム単位７のプリズム面８が高低
差（Ｄ）１μｍ以上のうねりを有する面から形成されて
いることが重要である。このように、高低差（Ｄ）が１
μｍ以上のうねりを有する面でプリズム面８を構成する
ことによって、隣り合うプリズム単位を通過した主光線
Ａの波面Ｂの光路差Ｃによる明暗模様の発現が抑制さ
れ、高い輝度で優れた外観を有するバックライトを構成
できる。

【０００８】これは、図４に示したように、プリズムシ
ート２の各プリズム単位７のプリズム面８が高低差
（Ｄ）１μｍ以上のうねりを有する面から構成されてい
ると、プリズムシート２を通過する主光線Ａの波面Ｂ
は、プリズム面８に形成されたうねり（高低差Ｃ）によ
って乱される。このように波面Ｂが波面Ｂ’のように乱
されることによって、光路差Ｃが存在したとしても、こ
れによる光の干渉が見えなくなり、結果的に明暗模様が
発現しないことになる。隣り合うプリズム単位のプリズ
ム面間の波面Ｂ’による光の干渉は、プリズム面８に形
成されたうねり（高低差Ｃ）により半波長（λ／２）以
上の波面Ｂ’のずれを生じさせることによって、プリズ
ム間の光の干渉を抑制することができる。すなわち、可
視光線の中で最も波長の長い赤（λ＝０．６〜０．７μ
ｍ）では、その高低差（Ｄ）が少なくとも１μｍあるこ
とが必要となり、高低差（Ｄ）が１μｍ以上であれば、
全ての色においてプリズム間の光の干渉を抑制すること
ができる。プリズムシート２のプリズム面８に形成され
たうねりの高低差（Ｄ）は、１μｍ以上であれば明暗模
様の発現を防止することができるが、高低差（Ｄ）が大
きすぎるとプリズムシート２の正面輝度の向上という本
来の機能が低下する傾向にあるため、プリズム面８の高
低差（Ｄ）はプリズム面の幅（Ｍ）の１／５以下とする
ことが好ましく、さらに好ましくは１／１０以下の範囲
である。

【０００９】本発明において、プリズムシート２のプリ
ズム面８を構成するうねりを有する面としては、例え
ば、図２〜５に示したような種々の形状のうねり面が挙
げられ、凸状（図２、６）であっても凹状（図５）であ
ってもよいし、波状（図７）であっても多角形状（図
６）であってもよいし、ランダムなうねりであってもよ
い。しかし、急激に傾斜形状の変化するような形状は好
ましくなく、滑らかな形態を有する形状であることが好
ましい。また、本発明のプリズムシート２においては、
その厚さは０．１〜３ｍｍ程度、プリズム単位７のピッ
チは３０μｍ〜０．５ｍｍ程度とすることが好ましい。
また、プリズムシート２としてプリズムシートを使用す
る場合には、そのプリズム頂角は、導光体３からの出射
光の指向特性に応じて、正面輝度を十分に向上できる角
度に適宜選定され、通常、６０〜１５０゜の範囲とする
ことが好ましい。

【００１０】本発明のプリズムシート２は、可視光透過
率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造するこ
とが好ましく、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネ
ート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化
型樹脂等が挙げられる。中でも、プリズムシート２の耐
擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー
線硬化型樹脂が好ましい。本発明においては、プリズム
シート２に、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添
加剤を添加することもできる。

【００１１】本発明のプリズムシート２を製造する方法
としては、押し出し成形、射出成形等の通常の成形方法
が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてプ
リズムシート２を製造する場合には、透明フィルムある
いはシート等の透明基材９上に、活性エネルギー線硬化
型樹脂によってプリズム部を形成する。まず、所定のプ
リズムパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線
硬化型樹脂液を注入し、透明基材９を重ね合わせる。次
いで、透明基材９を通して紫外線、電子線等の活性エネ
ルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重
合硬化して、レンズ型から剥離してプリズムシート２を
得る。

【００１２】プリズムシート２のプリズム部を構成する
活性エネルギー線硬化型樹脂としては、ビス（メタクロ
イルチオフェニル）スルフォイド、２，４−ジブロモフ
ェニル（メタ）アクリレート、２，３，５−トリブロモ
フェニル（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−
（メタ）アクリロイルオキシフェニル）プロパン、２，
２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフ
ェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリ
ロイルオキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２−
ビス（４−（メタ）アクリロイルペンタエトキシフェニ
ル）プロパン、２，２−ビズ（４−（メタ）アクリロイ
ルオキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパ
ン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシジ
エトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，
２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエト
キシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−
ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，
５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−
（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフ
ェニル）プロパン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオ
キシフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリ
ロイルオキシエトキシフェニル）スルフォン、ビス（４
−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニ
ル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキ
シエトキシ−３−フェニルフェニル）スルフォン、ビス
（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−
ジメチルフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）ア
クリロイルオキシフェニル）スルフィド、ビス（４−
（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）スルフ
ィド、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエ
トキシフェニル）スルフィド、ビス（４−（メタ）アク
リロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル）スル
フィド、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキ
シ−３，５−ジメチルフェニル）スルフィド、ジ（（メ
タ）アクリロイルオキシエトキシ）フォスフェート、ト
リ（（メタ）アクリロイルオキシエトキシ）フォスフェ
ート等の多官能（メタ）アクリル化合物等が挙げられ
る。これらは、単独または２種以上を混合して使用する
こともできる。

【００１３】また、これら多官能（メタ）アクリル化合
物とともに、活性エネルギー線硬化型樹脂の屈折率を調
整するために、スチレン、ビニルトルエン、クロルスチ
レン、ジクロルスチレン、ブロモスチレン、ジブロモス
チレン、ジビニルベンゼン、１−ビニルナフタレン、２
−ビニルナフタレン、Ｎ−ビニルピロリドン等のビニル
化合物、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メ
タ）アクリレート、ビフェニル（メタ）アクリレート、
等の（メタ）アクリル酸エステル類、ジアリルフタレー
ト、ジメタリルフタレート、ジアリルビフェニレート等
のアリル化合物、バリウム、鉛、アンチモン、チタン、
錫、亜鉛等の金属と（メタ）アクリル酸等との金属塩を
使用することもできる。これらは、単独または２種以上
を混合して使用することもできる。

【００１４】本発明において、活性エネルギー線硬化型
樹脂に使用される光ラジカル発生触媒としては、例え
ば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパ
ン−１−オン、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケト
ン、メチルフェニルグリオキシレート、２，４，６−ト
リメチルベンゾイルフォスフィンオキサイド、ベンジル
ジメチルケタール等を挙げることができる。活性エネル
ギー線硬化型樹脂でプリズム部を形成したプリズムシー
ト２において、使用される透明基材９の材質は、紫外
線、電子線等の活性エネルギー線を透過する材料であれ
ば特に限定されず、柔軟な硝子板等を使用することもで
きるが、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカ
ーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリル
イミド系樹脂等の透明樹脂が好ましい。

【００１５】本発明のバックライト１は、図１に示した
ように、導光体３の一方の端部に蛍光灯等の光源４を配
置し、導光体３の上にプリズムシート２、２’を重ね合
わせて載置して構成される。また、導光体３には、通
常、出射面上に拡散シート６が載置され、出射面と反対
側の面には、反射フィルム等によって反射層５が形成さ
れる。本発明においては、導光体３上に載置されるプリ
ズムシート２は、図１に示したように、複数枚を重ね合
わせて使用してもよいし、１枚のプリズムシート２を載
置してもよい。バックライト１の正面輝度の向上の観点
からは、複数枚のプリズムシート２、２’・・・を重ね
合わせて使用することが好ましく、複数米のプリズムシ
ートを重ね合わせて使用した場合に明暗模様の発現が顕
著になることから、本発明のプリズムシート２を使用す
る効果は大きい。複数枚のプリズムシート２、２’・・
・を重ね合わせて使用する場合には、少なくとも１枚の
プリズムシートを特定のうねり面が形成されたプリズム
面８を有するプリズムシートとすればよい。

【００１６】複数枚のプリズムシート２、２’・・・を
使用する場合、通常、２枚のプリズムシート２、２’が
使用され、第１のプリズムシート２と第２のプリズムシ
ート２’とが、それぞれのプリズム単位７が角度をなし
てまたは平行するように積層して使用される。プリズム
シート２、２’は、それぞれのプリズム面が上側または
下側のいずれの方向となるように載置することができ、
また、双方のプリズムシートのプリズム面が反対方向と
なるように載置することもできる。本発明のバックライ
トにおいては、少なくとも一枚のプリズムシート２のプ
リズム単位が光源４と平行となるように載置することが
好ましい。

【００１７】本発明のバックライト１においては、図１
に示した構成に限定されるものではなく、使用目的等に
応じて種々の構成とすることができる。例えば、光源４
は導光体３の少なくとも１つの端部に配置させればよい
が、必要に応じて、複数個の光源４を配置することもで
きる。また、導光体３の出射面は拡散面あるいはプリズ
ム面に形成してもよいし、印刷等によって導光体３全体
から均一に光線が出射するような光量調整機構を施して
もよい。さらに、導光体３の形状は、シート状、断面楔
状、船型等の種々の形状のものを使用することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例１ピッチが５０μｍ、頂角９０゜で、プリズム面を曲率半
径が１６０μｍの凸面で構成したプリズムパターンを有
するレンズ型を用いて、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネ
ート樹脂板にプリズムパターンを熱プレスして転写し、
プリズムシートを得た。得られたプリズムシートのプリ
ズム面のうねりの高低差は１μｍであった。このプリズ
ムシートを１枚または２枚を重ね合わせて（図１に示し
たように）用いて、導光体上に載置してバックライトユ
ニットととして構成し、明暗模様の発現状況を目視によ
り観察したが、いずれの場合にも明暗模様の発現は見ら
れなかった。また、バックライトユニットの直上での正
面輝度を測定したところ、比較例１で測定した輝度とほ
ぼ同程度であった。

【００１９】実施例２ピッチが５０μｍ、頂角９０゜で、プリズム面を曲率半
径が１６０μｍの凹面で構成したプリズムパターンを有
するレンズ型を用いて、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネ
ート樹脂板にプリズムパターンを熱プレスして転写し、
プリズムシートを得た。得られたプリズムシートのプリ
ズム面のうねりの高低差は１μｍであった。このプリズ
ムシートを１枚または２枚を重ね合わせて（図１に示し
たように）用いて、導光体上に載置してバックライトユ
ニットととして構成し、明暗模様の発現状況を目視によ
り観察したが、いずれの場合にも明暗模様の発現は見ら
れなかった。また、バックライトユニットの直上での正
面輝度を測定したところ、比較例１で測定した輝度とほ
ぼ同程度であった。

【００２０】比較例１ピッチが５０μｍ、頂角９０゜で、プリズム面がうねり
のない平坦な面で構成したプリズムパターンを有するレ
ンズ型を用いて、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネート樹
脂板にプリズムパターンを熱プレスして転写し、プリズ
ムシートを得た。得られたプリズムシートのプリズム面
のうねりの高低差は１μｍであった。このプリズムシー
トを１枚または２枚を重ね合わせて（図１に示したよう
に）用いて、導光体上に載置してバックライトユニット
ととして構成し、明暗模様の発現状況を目視により観察
したが、プリズムシートを１枚使用した場合には筋状の
明暗模様が、２枚使用した場合にはリング状の明暗模様
が見られた。

【００２１】実施例３ピッチ５０μｍ、頂角９０゜で、プリズム面を曲率半径
が８０μｍの凸面で構成したプリズムパターンを有する
レンズ型に、以下の組成からなる紫外線硬化型樹脂液を
注入し、Ａ４サイズの厚さ１２５μｍのポリエチレンテ
レフタレート製フィルムをレンズ型に重ね合わせた後、
約３００ｍｍ上方に配置した紫外線ランプ（８０Ｗ／ｃ
ｍの照射強度、６．４ＫＷ）を用いて、ポリエチレンテ
レフタレート製フィルム側から３０秒間紫外線を照射
し、紫外線硬化型樹脂液を重合硬化させ、レンズ型から
剥離してプリズムシートを得た。得られたプリズムシー
トのプリズム面のうねりの高低差は２μｍであった。

【００２２】紫外線硬化型樹脂エチレンオキシド変性ビスフェノールＡジメタクリレー４７重量部ト（日立化成工業社製ファンクリルＦＡ−３２１Ｍ）ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ２５重量部アクリレート（日本化薬化学工業社製ＫＡＹＡＲＡＤＲ−６０４）フェノキシエチルアクリレート（大阪有機化学工業社製２８重量部ビスコート＃１９２）２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン− １．５重量部１−オン（メルク社製Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３）このプリズムシートを１枚または２枚を重ね合わせて
（図１に示したように）用いて、導光体上に載置してバ
ックライトユニットととして構成し、明暗模様の発現状
況を目視により観察したが、いずれの場合にも明暗模様
の発現は見られなかった。また、バックライトユニット
の直上での正面輝度を測定したところ、比較例２で測定
した輝度とほぼ同程度であった。

【００２３】実施例４ピッチ５０μｍ、頂角９０゜で、プリズム面を曲率半径
が８０μｍの凹面で構成したプリズムパターンを有する
レンズ型を用いた以外は、実施例３と同一の方法でプリ
ズムシートを得た。得られたプリズムシートのプリズム
面のうねりの高低差は２μｍであった。このプリズムシ
ートを１枚または２枚を重ね合わせて（図１に示したよ
うに）用いて、導光体上に載置してバックライトユニッ
トととして構成し、明暗模様の発現状況を目視により観
察したが、いずれの場合にも明暗模様の発現は見られな
かった。また、バックライトユニットの直上での正面輝
度を測定したところ、比較例２で測定した輝度とほぼ同
程度であった。

【００２４】比較例２ピッチ５０μｍ、頂角９０゜で、プリズム面がうねりの
ない平坦な面で構成したプリズムパターンを有するレン
ズ型を用いた以外は、実施例３と同一の方法でプリズム
シートを得た。得られたプリズムシートのプリズム面の
うねりの高低差は２μｍであった。このプリズムシート
を１枚または２枚を重ね合わせて（図１に示したよう
に）用いて、導光体上に載置してバックライトユニット
ととして構成し、明暗模様の発現状況を目視により観察
したが、プリズムシートを１枚使用した場合には筋状の
明暗模様が、２枚使用した場合にはリング状の明暗模様
が見られた。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、バックライトの正面輝度を低
下させることなく、プリズムシートによる明暗模様の発
現を抑止でき、液晶表示装置の外観に優れたプリズムシ
ートおよびバックライトを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバックライトの構成例を示すの部分斜
視図である。

【図２】本発明のプリズムシートの一実施例の概略を示
す部分斜視図である。

【図３】本発明のプリズムシートのレンズ面を示す部分
拡大図である。

【図４】本発明のプリズムシートの光路および波面の状
態を示す概略図である。

【図５】本発明のプリズムシートの一実施例の概略を示
す部分斜視図である。

【図６】本発明のプリズムシートの一実施例の概略を示
す部分斜視図である。

【図７】本発明のプリズムシートの一実施例の概略を示
す部分斜視図である。

【図８】従来のプリズムズシートの概略を示す部分斜視
図である。

【図９】従来のプリズムズシートの光路および波面の状
態を示す概略図である。

【符号の説明】

１・・・バックライト２、２’ ・・・プリズムシート３・・・導光体４・・・光源５・・・反射層６・・・拡散シート７・・・プリズム単位８・・・プリズム面９・・・透明基材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の面に多数のプリズム単位が平行に
形成されたプリズムシートであって、該プリズム単位の
各プリズム面が高低差１μｍ以上のうねりを有する面か
ら形成されていることを特徴とするプリズムシート。
【請求項２】導光体の出射面側に一方の面に多数のプ
リズム単位が平行に形成されたプリズム面を有するプリ
ズムシートを載置したバックライトであって、該プリズ
ムシートのプリズム単位の各プリズム面が高低差１μｍ
以上のうねりを有する面から形成されていることを特徴
とするバックライト。
【請求項３】導光体の出射面側に一方の面に多数のプ
リズム単位が平行に形成されたプリズム面を有する複数
枚のプリズムシートを重ね合わせて載置したバックライ
トであって、該プリズムシート群の少なくとの１枚のプ
リズムシートのプリズム単位の各プリズム面が高低差１
μｍ以上のうねりを有する面から形成されていることを
特徴とする請求項２記載のバックライト。