JPH10206611A - 四角錐構造を有するプラスチック光学シート - Google Patents

四角錐構造を有するプラスチック光学シート

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JPH10206611A
JPH10206611A JP9026144A JP2614497A JPH10206611A JP H10206611 A JPH10206611 A JP H10206611A JP 9026144 A JP9026144 A JP 9026144A JP 2614497 A JP2614497 A JP 2614497A JP H10206611 A JPH10206611 A JP H10206611A
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JP
Japan
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optical sheet
quadrangular pyramid
plastic optical
sheet
microscopic
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Withdrawn
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JP9026144A
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English (en)
Inventor
Toshio Inoguchi
敏夫 猪口
Takumi Kosugi
巧 小杉
Shuzo Ohara
柊三 大原
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Goyo Paper Working Co Ltd
Original Assignee
Goyo Paper Working Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小四角錐構造を有する、光学機能に優れた
プラスチック光学シートを提供する。 【解決手段】 シリコン単結晶の(100)面の選択性
エッチングによって形成される(111)面の多数の微
小四角錐構造を表面に有することを特徴とするプラスチ
ック光学シート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置又は照明
を用いた表示装置等に用いられて光の拡散や方向の制御
に有用なプラスチック光学シートに関するもので、特
に、平面的な光による表示装置の方向性や均一性を高め
るために好適なプラスチック光学シートに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】照明装置にあっては、眩さを制御し光の
方向を制御するために規則的なレンズや不規則な凹凸が
透明な光学基材に設けられたものが古くから用いられて
いるが、近年、情報機器やテレビがフラット化されるに
従って、高精彩化、広視野角化のために、各種の光学機
能を有するシートが多く用いられるようになってきた。
特に液晶表示装置にあっては、軽量、薄型、高精彩、省
電力及び広視野角の要望を満たす光学シートが要求され
ている。
【0003】光学機能を有するシートの例としては、断
面が弧状の、多数の凸条と凹条を交互且つ平行に配列し
た波形シート(特開平5−313004)や、多数のプ
リズム列が平行に形成されたプリズムシートと、多数の
レンチキュラーレンズが平行に形成されたレンチキュラ
ーレンズシートとの併用(特開平8−304631)等
が提案されているが、バックライトの利用効率を高める
ことを目的として、光を液晶表示面の正面に集中しやす
くするために、微細な間隔で直線状頂稜を持つ三角プリ
ズムを頂稜がほぼ平行となるように多数有するシートを
頂稜面が出射面側に配置する方法(特開平5−1271
59)が広く用いられるようになった。更に、上記シー
ト2枚をそれぞれのシートの頂稜が直交するように重ね
て使用する方法(特公平1−37801)も多用されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、2枚のシ
ートを頂稜が直交するように重ねて使用することは、材
料コストが高くなるとともに、組み立て工程も煩雑とな
り生産性を低下させるため、改善が求められている。本
発明はかかる実情に鑑み、上記問題点を解消したプラス
チック光学シートを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、テクスチャ・エッチ技術
によりシリコン単結晶の(100)面上に形成される多
数の微小四角錐構造が照明装置や液晶表示装置に要求さ
れる光学的機能を有するとともに、1枚の使用で上記し
た2枚のシートを使用する場合と略同程度の効果を有す
ることを見出し、本発明を完成した。即ち、本発明は、
シリコン単結晶の(100)面の選択性エッチングによ
って形成される(111)面の多数の微小四角錐構造を
表面に有することを特徴とするプラスチック光学シート
を内容とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】単結晶材料はその材料を構成する
原子配列が高い規則性を持ち、従って原子間の結合力に
も規則的な方位依存性がある。このために、一般的に、
特定の結晶面に従って劈開現象が生じたり、酸やアルカ
リ等による腐食に対して著しい結晶方位依存性を示す。
プラスチックス成形金型を構成するにはできるだけ広い
面積が構成できる単結晶が都合が良い。現在最も入手し
易くかつ最も大口径の単結晶材料であるシリコンでは
(110)面に沿って劈開現象が生じ、最も腐食速度の
小さい方位は(111)であるので、適切な腐食処理後
に出現する表面は(111)面となることが知られてい
る。この性質を利用して、シリコン単結晶の(100)
面を適切な腐食液で処理することにより、4面の(11
1)面から構成された微小四角錐を面上に均一に発生さ
せる、いわゆるテクスチャ・エッチ技術が開発されてい
る。
【0007】このようなテクスチャ・エッチ処理は、ヒ
ドラジンや水酸化ナトリウム等を用いて行うことができ
る。具体的にはビドラジンの場合、60%の水溶液で1
10℃、10分間処理する方法、水溶液ナトリウムの場
合1%水溶液をほぼ沸騰状態に保って約5分程度処理す
る方法が例示される。
【0008】また、この技術の変形として、一旦(10
0)面を酸化皮膜で被覆し、フォトエッチング技術の助
けによって酸化皮膜に規則的に配列された小孔を設け、
腐蝕がこの小孔の位置から始まるようにして4面を(1
11)面で構成された四角錐状の腐食孔が規則的に配列
された逆の四角錐の構造を表面に作り出すこともでき
る。
【0009】テクスチャ・エッチ技術によってシリコン
単結晶の(100)面上に形成される四角錐は図1の様
になり、その頂角は図2の如く、結晶学的に70.5度
の一定角度となることが定まっていて、この角度は液晶
表示装置やその他の照明装置の光学的機能を持つシート
に利用される四角錐としても適していることが本発明者
らにより見出された。
【0010】(100)面を主表面として持つシリコン
単結晶板をテクスチャ・エッチ処理することによって得
られる微小四角錐配列そのものを金型として利用し、こ
の形状を透明プラスチックシートに転写するか、あるい
はそのレプリカから金型又は金型相当物を製作し、この
形状を透明プラスチックシートに復刻することによっ
て、特性の良いプラスチック光学シートを容易に製造す
ることができる。
【0011】本発明に使用されるプラスチック材料は透
明性に優れた材料であれば使用可能であり、微細な形状
を精度よく成形できる材料が好ましい。硬化性樹脂にあ
っては光や活性エネルギー線による硬化性樹脂にはアク
リル系化合物等が、また熱硬化性樹脂にはエポキシ系化
合物やウレタン系化合物等が使用される。これらはとも
に微小四角錐配列そのもの上で光や活性エネルギーで硬
化するが、熱による場合は熱プレス内に微小四角錐配列
板を挿入して成形される。
【0012】熱可塑性樹脂の場合にはアクリル系重合体
及び共重合体、オレフィン系重合体(ポリプロピレン、
ポリメチルペンテン−1、環状ポリオレフィンなど)及
び共重合体、ビニル系重合体及び共重合体、ポリエステ
ル重合体(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレートなど)及び
共重合体、ポリカーボネート系重合体及び共重合体等が
使用される。
【0013】成形方法は特に限定されない。射出成形に
あっては金型キャビティ内に微小四角錐配列板を装着し
て成形することも可能である。圧縮成形でも微小四角錐
配列板を金型内に装着し、この場合は予め成形されたシ
ートを使用して成形するのが好ましい。押出成形ではロ
ール状に微小四角錐配列板を復刻したものの上で押出時
に形づけするか、予め成形されたシートを加熱し、復刻
したロール状の微小四角錐配列板によりエンボスするか
によって得ることができる。ロール状に微小四角錐配列
板を復刻するには、所望の曲率に曲げることのできる材
料で型取りしてロール状に巻く方法等が採用される。こ
れらの型取りのためには鉛や硬化性樹脂等が使用され
る。
【0014】プラスチック光学シートの厚みは特に限定
されないが、通常2mm以下であり、好ましくは1〜0.
025mmである。シートは単体で使用してもよく、複合
しても使用される。複合の例としては、ポリエチレンテ
レフタレートフィルムと接合したものや、光拡散性のシ
ートと接合したもの等を挙げることができる。微小四角
錐柱の高さは5〜100μm、好ましくは10〜40μ
mである。
【0015】本発明のプラスチック光学シートの使用方
法は、平坦な光源に、集光の目的には微小四角錐を形成
した面を光の出射側にして設置し、また防眩の目的には
微小四角錐を形成した面を光の入射側に設置する。通
常、液晶表示装置にあっては、導光板の上に拡散板を設
置して、その上に本発明のプラスチック光学シートを設
置すると正面の明るさが増す効果が大きい。本発明のプ
ラスチック光学シートは、必要に応じ、複数枚を重ねて
使用することもできる。また、平坦な光源のみならず、
筒状にして眩さを和らげる等の目的にも使用される。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。 実施例1 厚さ0.2mmで単結晶シリコンの(100)面の表面と
なっている、100mm×100mmのウエハーを1%の水
酸化ナトリウム水溶液中で5分間沸騰状態で処理した
後、よく水洗乾燥した。これを0.4mmの間隔を持つ金
属金型内に装着し、この上に0.2mmのポリカーボネー
ト製のシートを置いて金型を閉じ熱プレス機によって2
70℃で15分間保持した後、冷却してプラスチック光
学シートを成形した。得られた四角錐の高さは、大部分
が15〜25μmの範囲にあった。
【0017】得られたシートの光学的な性質を確かめる
ために、下記の方法により液晶用バックライトの上で集
光性を調べた。液晶表示用のバックライトである166
mm×129mm(8インチ相当)の長辺方向の1端に1灯
設置した冷陰極線管に電圧16ボルトをインバーターを
通して供給した。この発光面装置には裏面に反射板と表
面に拡散板が具備されており、この発光面装置の拡散板
表面の法線方向に700mmの距離の場所からLUMIN
ANCE COLORIMETER(TOPCON社製
BM5A)により輝度を測定した。発光面の中等部で1
087cd/m2、短辺方向に上下それぞれ35mmの位置で
976cd/m2、955cd/m2の輝度を示した。そして3
点の平均値1006cd/m2を代表値として得た。次に、
上記の如くして得た光学シートを微小四角錐面を光の出
射の方向にして、拡散板の上に置いて、発光面の中央部
と短辺方向に上下35mmの位置の3点の輝度を測定した
ところ、それぞれ1977cd/m2、1764cd/m2、1
734cd/m2を示し、平均値1828cd/m2の輝度とな
り、正面の位置で光学シートを設置することによって
1.82倍に輝度を高めることができた。
【0018】上記光学シートの断面形状を確認するた
め、短冊状に試料を採取し、これを立てて、包埋剤(B
UEHLER社製エポキシ樹脂)によって周辺を固化
し、固化した試料を断面が明確に観察されるよう研き、
光学顕微鏡にて500倍に拡大した写真を撮影した。こ
の写真より観察したところ、凹部の尖端の角度は71度
を示し、ほぼ正確に微小四角錐を写し取っていた。
【0019】比較例1 直角二等辺三角形を断面形状としてその頂稜が平行にな
るように隣接して設けられている市販のレンズシートを
実施例1の光学シートに代えて用い、該レンズシートの
レンズ面を光の出射の方向にしてレンズの頂稜の方向を
冷陰極管の方向と平行に1枚目を、これと直交する方向
に2枚目を重ねて実施例1と同様の測定を行ったとこ
ろ、それぞれ2085cd/m2、1859cd/m2、183
8cd/m2を示し、平均値1927cd/m2であった。
【0020】
【発明の効果】叙上のとおり、本発明によれば、微小四
角錐構造を表面に有する、光学機能に優れたプラスチッ
ク光学シートが提供される。本発明のプラスチック光学
シートは、1枚の使用で、従来のプリズムシート2枚使
用の場合と同程度の光学機能を発揮するため、材料コス
トを低減化するとともに、組立作業工程を大巾に効率化
することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリコン単結晶(100)面上に形成された微
小四角錐構造を示す概略図である。
【図2】図1の微小四角錐構造の頂角を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン単結晶の(100)面の選択性
    エッチングによって形成される(111)面の多数の微
    小四角錐構造を表面に有することを特徴とするプラスチ
    ック光学シート。
  2. 【請求項2】 微小四角錐構造が転写又は復刻により表
    面に形成された請求項1記載のプラスチック光学シー
    ト。
  3. 【請求項3】 照明装置又は液晶表示装置に使用される
    請求項1又は2記載のプラスチック光学シート。
JP9026144A 1997-01-23 1997-01-23 四角錐構造を有するプラスチック光学シート Withdrawn JPH10206611A (ja)

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Effective date: 20040406