JP5820609B2 - Surface light source device and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、バックライト光源の光の方向性を正面方向に調整することができるプリズムシート、並びに、当該プリズムシートを備える面光源装置及び液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a prism sheet that can adjust the direction of light of a backlight light source in a front direction, a surface light source device including the prism sheet, and a liquid crystal display device.
近年、液晶表示装置等のディスプレイにおいては、光を屈折、反射、回折、干渉又は分散等させることにより、集光、光拡散、収束、偏向又は反射等させる機能を有するプリズムシートが用いられている。プリズムシートは、通常、所定の屈折率を備えた単位プリズムを表面に複数配列することにより、微細な凹凸形状となるプリズム列を有する。プリズムシートは、このプリズム列において光を屈折若しくは反射等の幾何光学的作用によって、又は回折等の波動光学的作用によって変調させることにより、所望の機能を発現するものであり、用途に応じてプリズム列の凹凸形状を構成する樹脂材料及び単位プリズムの形状が決定される。 In recent years, in displays such as liquid crystal display devices, prism sheets having a function of condensing, diffusing, converging, deflecting, or reflecting light by refraction, reflection, diffraction, interference, or dispersion have been used. . The prism sheet usually has a prism row having a fine uneven shape by arranging a plurality of unit prisms having a predetermined refractive index on the surface. The prism sheet expresses a desired function by modulating light in this prism row by geometric optical action such as refraction or reflection or wave optical action such as diffraction. The shape of the resin material and the unit prism constituting the uneven shape of the row is determined.
図8は、従来の液晶表示装置の構成の一例を示す模式的な断面図であり、図8に示される液晶表示装置310は、液晶パネル10の一面側に、液晶パネル10側から順に、プリズムシート110及びエッジライト型の面光源9が設けられている。プリズムシート110は液晶パネル10側にプリズム列4’を備えており、面光源9は、導光体6の側端面に光源7を配置し、導光体6の出光面6a(液晶パネル側の面)とは反対側には光の漏れを防ぐための反射板8を備えている。また、図示はしないが、従来の液晶表示装置は、通常、プリズムシートの上下両面側又はどちらか一方の面側に、光を拡散させる拡散シートを備える。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional liquid crystal display device. The liquid crystal display device 310 shown in FIG. 8 includes prisms on one surface side of the
このような液晶表示装置310において、プリズムシート110は、面光源から放出された光をプリズム列4’において、反射又は屈折させ、光源の像(ライトイメージ)を隠す乃至目立ち難くしながら液晶パネル10側への光の放出量を多くし、液晶パネル10の面に垂直な方向(以下、「正面方向」又は「法線方向」と呼称することがある。)の輝度を高める働きを有する。
In such a liquid crystal display device 310, the
しかしながら、図8に示すような従来の液晶表示装置では、プリズムシートのプリズム列が液晶パネル側を向いているため、導光体から出た光の多くがプリズムシート内で再帰反射して導光体側に戻され、さらに、プリズムシートから出射される光のうち、法線方向に集光されない光も多く、光の利用効率が悪いという問題があった。
そこで近年では、光の利用効率を向上させる目的で、プリズムシートのプリズム列が導光体側を向いて配置された液晶表示装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。プリズムシートをこのような向きで配置することにより、導光体から出た光はプリズム内での再帰反射が防止され、光の損失が低減するため、光の利用効率が向上し、液晶表示装置の画面の輝度が高くなる。
However, in the conventional liquid crystal display device as shown in FIG. 8, since the prism row of the prism sheet faces the liquid crystal panel side, most of the light emitted from the light guide is retroreflected in the prism sheet to guide the light. Of the light that is returned to the body side and emitted from the prism sheet, there is much light that is not collected in the normal direction, and there is a problem that the light use efficiency is poor.
Therefore, in recent years, a liquid crystal display device in which the prism rows of the prism sheet are arranged facing the light guide side has been developed for the purpose of improving the light utilization efficiency (see, for example, Patent Document 1). By arranging the prism sheet in such an orientation, the light emitted from the light guide is prevented from retroreflecting in the prism and the loss of light is reduced, so that the light use efficiency is improved and the liquid crystal display device The screen brightness increases.
また、正面方向における明るさレベルをさらに向上することを目的としたプリズムシートとして、特許文献2には、表裏両面にプリズム列を有し、内側(導光体側)のプリズム列と外側(液晶パネル側)のプリズム列とが各面に互いに直交し、且つ、内側のプリズム列が、相対的に大きい傾斜角を有する光入射面側の傾斜面と、相対的に小さい傾斜角を有する光入射面側と反対側の傾斜面とが、交互に繰り返してなる非対称のプリズムシートが開示されている。
Also, as a prism sheet for further improving the brightness level in the front direction,
しかしながら、近年急速に開発が進んでいる携帯電話、ノートパソコン、携帯ゲーム機等の小型液晶表示装置は、表示画面が小さく、屋外でも使用されることから、正面方向から見た画面の輝度が、従来に比べてより高いことが求められており、特許文献2に開示されているプリズムシートを用いた面光源装置であっても、小型液晶表示装置に求められる輝度を達成することは困難である。
また、プリズムシートのプリズム列が導光体側を向いて配置する場合、従来のプリズムシートを用いると、液晶表示装置の画像のコントラストが低下したり、黒表示での光漏れがあったり、画像に違和感があったりする等の問題もある。これは、プリズムシートから出射された光がサイドローブを生じることが原因である。サイドローブとは、指向性光において、輝度が最大強度となる指向方向から、視野角が広がるにつれて、低下した輝度が一旦高くなる部分の光のことである。
However, small liquid crystal display devices such as mobile phones, notebook computers, and portable game machines, which have been rapidly developed in recent years, have a small display screen and are used outdoors, so the brightness of the screen viewed from the front direction is It is required to be higher than conventional ones, and even with a surface light source device using a prism sheet disclosed in
In addition, when the prism rows of the prism sheet are arranged facing the light guide body, using a conventional prism sheet reduces the contrast of the image of the liquid crystal display device, causes light leakage in black display, There are also problems such as a sense of incongruity. This is because the light emitted from the prism sheet causes side lobes. The side lobe is a portion of the directional light in which the reduced luminance once increases as the viewing angle increases from the direction of the luminance where the luminance is the maximum intensity.
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、正面方向における輝度を向上させるプリズムシート、当該プリズムシートを備える面光源装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a prism sheet that improves the luminance in the front direction, a surface light source device including the prism sheet, and a liquid crystal display device.
本発明にかかる面光源装置は、導光体と、前記導光体の端縁の少なくとも一つに配置された光源と、前記導光体の光放出面上に配置されたプリズムシートとを備え、
前記導光体は、前記光源から入射した光を、その光放出面に対する法線となす角が60度より大きく80度以下に最大強度を有し、且つ強度分布の半値幅となる角度が±5度〜±10度である第一の指向性光として出射するものであり、
前記プリズムシートは、三角柱形状の単位プリズムを平行に複数配列したプリズム列を光入射面に有し、
各々の前記単位プリズムは、第一の斜面と、傾斜角度が異なる複数の平坦面からなり且つ前記第一の斜面と対向する第二の斜面により規定された略三角柱形状を有し、隣り合う単位プリズムの一方が有する第一の斜面と他方が有する第二の斜面が向き合うように配列され、
前記第一の斜面は、前記第一の指向性光が入射可能な傾斜角度を有し、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角が30〜37度であり、
前記第二の斜面に含まれる複数の平坦面は、前記第一の斜面から入射した前記第一の指向性光を、個々の平坦面に到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向から±10度の範囲内の方向に最大強度を有する第二の指向性光となるように内部反射させる傾斜角度を、平坦面ごとに個別に有し、プリズムの頂点に近い平坦面ほど、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角度が大きく、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角が30〜37度であり、
前記単位プリズムは、当該単位プリズムの基底面から頂点までの高さを100%としたときに、当該単位プリズムの基底面からの高さが20〜80%の位置に平坦面の傾斜角度が変化する境界が存在する、又は、当該単位プリズムの基底面からの高さが10〜50%の位置、及び、当該位置よりも前記単位プリズムの頂点に近く、且つ前記基底面からの高さが50〜90%の位置に平坦面の傾斜角度が変化する境界が存在することを特徴とする。
A surface light source device according to the present invention includes a light guide, a light source disposed on at least one edge of the light guide, and a prism sheet disposed on a light emission surface of the light guide. ,
The light guide has a maximum intensity at which the angle between the light incident from the light source and the normal to the light emission surface is greater than 60 degrees and 80 degrees or less, and the angle at which the half value width of the intensity distribution is ±± It is emitted as first directional light that is 5 degrees to ± 10 degrees,
The prism sheet has, on the light incident surface, a prism array in which a plurality of triangular prism unit prisms are arranged in parallel.
Each of the unit prisms has a substantially triangular prism shape defined by a first inclined surface and a plurality of flat surfaces having different inclination angles and defined by a second inclined surface facing the first inclined surface, and adjacent units. The first slope of one of the prisms and the second slope of the other are arranged to face each other,
Said first inclined surface has the first angle of inclination can be directional light is incident, a normal line angle is 30 to 37 degrees with respect to the light exit surface of the prism sheet,
The plurality of flat surfaces included in the second inclined surface are configured such that the first directional light incident from the first inclined surface is normal to the light emitting surface of the prism sheet for each component that has reached each flat surface. Each flat surface has an inclination angle for internal reflection so as to be the second directional light having the maximum intensity in the direction within ± 10 degrees from the direction, and the flat surface closer to the apex of the prism, The angle formed with the normal to the light exit surface of the prism sheet is large, and the angle formed with the normal to the light exit surface of the prism sheet is 30 to 37 degrees.
When the height from the base surface to the apex of the unit prism is 100%, the inclination angle of the flat surface changes to a position where the height from the base surface of the unit prism is 20 to 80%. Or a position where the height from the base surface of the unit prism is 10 to 50%, and the height from the base surface is closer to the apex of the unit prism than the position. A boundary where the inclination angle of the flat surface changes exists at a position of ˜90%.
本発明にかかるプリズムシートは、前記プリズムシートの光出射面からの出射光の強度分布の半値幅となる角度が±20度以下とすることができる。 In the prism sheet according to the present invention, an angle that is a half width of the intensity distribution of the emitted light from the light emitting surface of the prism sheet can be ± 20 degrees or less.
本発明にかかるプリズムシートは、前記第一の斜面が、傾斜角度が異なる複数の平坦面からなるものであっても良い。 In the prism sheet according to the present invention, the first inclined surface may be composed of a plurality of flat surfaces having different inclination angles.
本発明にかかるプリズムシートは、前記光出射面側の表面に微細凹凸形状を有するマット層を備えることができる。 The prism sheet concerning this invention can be equipped with the mat | matte layer which has a fine uneven | corrugated shape on the surface by the side of the said light-projection surface.
本発明にかかる液晶表示装置は、前記本発明にかかる面光源装置の出光面側に液晶パネルを備えることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that a liquid crystal panel is provided on the light output surface side of the surface light source device according to the present invention.
本発明によれば、導光体から指向性を持って出射された光を、単位プリズムが有する傾斜角度が異なる複数の平坦面によって、正面方向に指向すると同時に光の分布を狭めて反射することにより、正面方向における輝度を向上させるプリズムシートを提供することができる。
また、本発明によれば、正面方向における輝度を向上させるプリズムシートを装着した面光源装置、及び当該面光源装置を備えた液晶表示装置を提供することができる。
According to the present invention, the light emitted with directivity from the light guide is directed to the front direction by a plurality of flat surfaces having different inclination angles of the unit prism, and at the same time, the light distribution is narrowed and reflected. Thereby, the prism sheet which improves the brightness | luminance in a front direction can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to provide a surface light source device equipped with a prism sheet for improving luminance in the front direction and a liquid crystal display device including the surface light source device.
次に、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the spirit thereof.
本発明において、(メタ)アクリル樹脂は、アクリル樹脂及び/又はメタクリル樹脂を表し、(メタ)アクリレートは、アクリレート及び/又はメタクリレートを表す。
本発明において樹脂とは、モノマーやオリゴマーの他、ポリマーを含む概念である。
なお、フィルムとシートのJIS−K6900での定義では、シートとは薄く一般にその厚さが長さと幅のわりには小さい平らな製品をいい、フィルムとは長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通例、ロールの形で供給されるものをいう。したがって、シートの中でも厚さの特に薄いものがフィルムであるといえるが、シートとフィルムの境界は定かではなく、明確に区別しにくいので、本発明では、厚みの厚いもの及び薄いものの両方の意味を含めて、「シート」と定義する。
本発明において、分子量とは、分子量分布を有する場合には、THF溶剤におけるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算値である重量平均分子量を意味し、分子量分布を有しない場合には、化合物そのものの分子量を意味する。
In the present invention, (meth) acrylic resin represents acrylic resin and / or methacrylic resin, and (meth) acrylate represents acrylate and / or methacrylate.
In the present invention, the resin is a concept including a polymer in addition to a monomer and an oligomer.
In the definition of film and sheet in JIS-K6900, a sheet is thin and generally refers to a flat product whose thickness is small for the length and width, and the film is extremely thick compared to the length and width. A thin, flat product that is small and has an arbitrarily limited maximum thickness, typically supplied in the form of a roll. Therefore, it can be said that a film having a particularly thin thickness among the sheets is a film, but the boundary between the sheet and the film is not clear and is difficult to distinguish clearly. Therefore, in the present invention, the meaning of both a thick sheet and a thin sheet is meant. Is defined as “sheet”.
In the present invention, the molecular weight means a weight average molecular weight which is a polystyrene equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC) in a THF solvent when having a molecular weight distribution, and when having no molecular weight distribution, It means the molecular weight of the compound itself.
(プリズムシート)
本発明のプリズムシートは、三角柱形状の単位プリズムを平行に複数配列したプリズム列を光入射面に有するプリズムシートであって、
各々の前記単位プリズムは、第一の斜面と、傾斜角度が異なる複数の平坦面からなり且つ前記第一の斜面と対向する第二の斜面により規定された略三角柱形状を有し、隣り合う単位プリズムの一方が有する第一の斜面と他方が有する第二の斜面が向き合うように配列され、
前記第一の斜面は、所定方向に最大強度を有する第一の指向性光が入射可能な傾斜角度を有し、
前記第二の斜面に含まれる各々の平坦面は、前記第一の斜面から入射した、光の強度分布を有する(完全な平行光でない)前記第一の指向性光を、個々の平坦面に到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向に最大強度を有する第二の指向性光となるように内部反射させる傾斜角度を、平坦面ごとに個別に有することを特徴とする。
尚、本発明のプリズムシートの単位プリズムは、横断面において略三角形であるが、第二の斜面に対応する第二の辺は、厳密には直線の辺ではなく、2本以上の直線からなる折れ線形状を有している。すなわち単位プリズムの横断面の形は、厳密には第二の辺が2本以上の直線を含む多角形である。本発明において「横断面」とは、プリズム列の延在方向と直交する方向における断面である。
また、本発明において「所定方向に最大強度を有する第一の指向性光」とは、輝度の強度分布の最大強度のピークが所定方向にある第一の強度分布を有する光という意味である。
また、本発明において「法線方向(正面方向)」とは、プリズムシートの光出射面と厳密に垂直方向でなくても良く、±10度の範囲内の略法線方向を意味する。
(Prism sheet)
The prism sheet of the present invention is a prism sheet having, on the light incident surface, a prism row in which a plurality of triangular prism unit prisms are arranged in parallel.
Each of the unit prisms has a substantially triangular prism shape defined by a first inclined surface and a plurality of flat surfaces having different inclination angles and defined by a second inclined surface facing the first inclined surface, and adjacent units. The first slope of one of the prisms and the second slope of the other are arranged to face each other,
The first inclined surface has an inclination angle at which first directional light having a maximum intensity in a predetermined direction can be incident,
Each flat surface included in the second inclined surface has the first directional light incident from the first inclined surface and having a light intensity distribution (not completely parallel light) on each flat surface. Each of the flat surfaces has an inclination angle for internal reflection so as to be second directional light having the maximum intensity in the normal direction with respect to the light exit surface of the prism sheet for each component that has reached.
The unit prism of the prism sheet of the present invention is substantially triangular in cross section, but the second side corresponding to the second slope is not strictly a straight side but consists of two or more straight lines. It has a polygonal line shape. That is, the shape of the cross section of the unit prism is strictly a polygon in which the second side includes two or more straight lines. In the present invention, the “transverse section” is a section in a direction orthogonal to the extending direction of the prism rows.
In the present invention, “first directional light having maximum intensity in a predetermined direction” means light having a first intensity distribution in which the peak of the maximum intensity of the luminance intensity distribution is in the predetermined direction.
In the present invention, the “normal direction (front direction)” does not have to be strictly perpendicular to the light exit surface of the prism sheet, and means a substantially normal direction within a range of ± 10 degrees.
本発明に係るプリズムシートは、前記第一の斜面の傾斜角度を調整することにより、光源から出射された所定方向に最大強度を有する第一の指向性光をプリズムシートに入射可能とし、前記第二の斜面に含まれる各々の平坦面の傾斜角度を調整することにより、当該各々の平坦面が、前記第一の斜面から入射した光を、プリズムシートの光出射面に対する法線方向に、強い指向性を有する光として反射することができる。従って、前記各々の平坦面から反射された各光の成分が合成された光(プリズムシートの光出射面から出射光)は、法線方向に強い指向性を有するため、正面方向における輝度を向上することができる。
さらに、本発明のプリズムシートは、前記第一の斜面及び第二の斜面が平坦な面からなることにより、形状の精度を確保することが容易となるため、品質管理が容易であり、量産性も高い特徴がある。
The prism sheet according to the present invention enables the first directional light having a maximum intensity in a predetermined direction emitted from the light source to be incident on the prism sheet by adjusting an inclination angle of the first slope. By adjusting the inclination angle of each flat surface included in the second inclined surface, each of the flat surfaces is strong in the direction normal to the light exit surface of the prism sheet. It can be reflected as light having directivity. Therefore, the light in which the components of each light reflected from the respective flat surfaces are combined (the light emitted from the light exit surface of the prism sheet) has a strong directivity in the normal direction, thus improving the luminance in the front direction. can do.
Furthermore, the prism sheet of the present invention is easy to ensure the accuracy of the shape because the first inclined surface and the second inclined surface are flat surfaces, so that quality control is easy and mass productivity is possible. There is also a high feature.
以下、本発明に係るプリズムシート及び光の挙動について図を用いて説明する。なお、各図では、説明の便宜上、光の挙動としては各光の成分に対応した代表光線を矢印で示し、縦横の寸法比及び各層間の寸法比は適宜、実寸とは変えて誇張して図示してある。また、以下の本発明の詳細な説明において、第一又は第二の指向性光の角度とは、第一又は第二の指向性光が最大強度を有する角度のことを意味する。
図1に、本発明に係るプリズムシートの一例の模式的な断面図を示す。図1に示すプリズムシート100は、第一の斜面1、及び傾斜角度が異なる2つの平坦面2a、2bからなる第二の斜面2によって構成される略三角柱形状の単位プリズム3を、平行に複数配列したプリズム列4を有する。本発明のプリズムシート100を面光源装置に用いる際には、プリズム列4が導光体6側に面するように配置し、プリズム列4の延在方向(プリズムの稜線が走る方向)が、光源から導光体6への光供給方向と直交(光入射面と平行)方向となるように配置されることが好ましい。導光体6から出射された所定方向に最大強度を有する第一の指向性光L1a、L1bは、空気層(屈折率n0=約1.0)を直進した後、第一の斜面1に入射し、次いで、プリズム内をほぼ直進し、第二の斜面2が含む平坦面2a、2bで反射され、個々の平坦面に到達した成分ごとに、プリズムシートの光出射面5に対する法線方向に最大強度を有する第二の指向性光L2a、L2bを生じる。
尚、第一の指向性光が第一の斜面1に入射し、第二の斜面2が含む個々の平坦面に到達する際、第二の斜面2に含まれる複数の平坦面は、単位プリズムの基底部に近いほど、隣接する単位プリズムによって第一の指向性光が遮られるため、法線となす角度が小さい第一の指向性光しか到達しない。そのため、第一の指向性光は、第二の斜面に含まれる個々の平坦面に到達する成分ごとにL1a、L1bと分けて図示する(図2、4、6においても同様とする。)。但し、本発明において第一の指向性光とは、導光体から出射される各光の成分(図1ではL1a、L1b)が合成されてなる光であり、第一の指向性光が法線となす角とは、当該各光の成分が合成されてなる第一の指向性光の最大強度を有する角度が法線となす角を意味する。
Hereinafter, the behavior of the prism sheet and light according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, for convenience of explanation, as the behavior of light, representative rays corresponding to each light component are indicated by arrows, and the vertical / horizontal dimension ratio and the dimension ratio between the layers are appropriately exaggerated by changing from the actual dimensions. It is shown. In the following detailed description of the present invention, the angle of the first or second directional light means the angle at which the first or second directional light has the maximum intensity.
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an example of a prism sheet according to the present invention. A
When the first directional light is incident on the first
1.単位プリズムの形状及び光の挙動
図2に、本発明のプリズムシートが有する単位プリズムの一例の模式的な断面図を示す。図2に示す単位プリズム3は、第一の斜面1と、傾斜角度が異なる2つの平坦面2a、2bからなる第二の斜面2より規定された略三角柱形状を有する。また、図2には、第一の斜面1とプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(入射面角)をφ1、平坦面2aとプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(第一反射面角)をφ2、平坦面2bとプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(第二反射面角)をφ3としてそれぞれ示す。尚、図2中、プリズムシートの光出射面に対する法線を点線で示す。第二の指向性光L2a、L2bは、プリズムシートの光出射面に対して法線方向を向いている。
1. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of an example of a unit prism included in the prism sheet of the present invention. The
本発明のプリズムシートが有する単位プリズムは、第二の斜面2が、傾斜角度が異なる3つ以上の平坦面からなるものであっても良い。図3に、傾斜角度が異なる3つの平坦面2a、2b、2cからなる第二の斜面2を有する単位プリズム3’を示す。図3には、第一の斜面1とプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(入射面角)をφ1、平坦面2aとプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(第一反射面角)をφ2、平坦面2bとプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(第二反射面角)をφ3、平坦面2cとプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(第三反射面角)をφ4としてそれぞれ示す。図3中、プリズムシートの光出射面に対する法線を点線で示す。
また、図3には光の挙動は示さないが、単位プリズム3’では、導光体から出射された第一の指向性光が第一の斜面1から入射し、第一の斜面1を透過した第一の指向性光は、第二の斜面2が含む平坦面2a、2b、2cで反射され、個々の平坦面に到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向に最大強度を有する第二の指向性光を生じる。
In the unit prism included in the prism sheet of the present invention, the second
Although the behavior of light is not shown in FIG. 3, in the
導光体から出射された第一の指向性光(図1及び図2中のL1a、L1bから合成されてなる光)は、最大強度のピークが所定方向にある第一の強度分布を有する。前記最大強度のピークの方向は、第一の指向性光がプリズムシートに入射できる角度であれば特に限定されないが、通常、第一の指向性光は、導光体の光放出面に対する法線となす角が60〜80度の方向に最大強度を有する。なお、第一の指向性光は、前記範囲の法線となす角に大多数の光が指向されていることが好ましいが、その範囲外の光が存在していても良い。 The first directional light emitted from the light guide (light synthesized from L1a and L1b in FIGS. 1 and 2) has a first intensity distribution in which the peak of the maximum intensity is in a predetermined direction. The direction of the peak of the maximum intensity is not particularly limited as long as the first directional light can be incident on the prism sheet, but the first directional light is usually normal to the light emitting surface of the light guide. The maximum angle is in the direction of the angle between 60 and 80 degrees. The first directional light is preferably directed to the majority of light at the angle formed with the normal line of the range, but light outside the range may exist.
前記第一の指向性光は、特に限定されないが、その強度分布の半値幅となる角度を±5度以上とすることができ、通常±10〜20度である。
尚、本発明において半値幅とは、輝度の最大強度のピークにおいて、最大値を100%としたときに当該最大値を有する角度から、輝度の強度が最大値の50%となるときの角度までの角度の差を意味し、半値幅が大きいほど指向性は弱くなる。導光体から出射される第一の指向性光における輝度の強度分布の一例を表すグラフを図5(A)に示す。図5(A)では、第一の指向性光の輝度の最大強度が70度にある場合のグラフを示す。尚、前記半値幅は、例えばゴニオメーターを備えた輝度計等を用い、導光体から出射された光の輝度の強度分布を室温、大気中にて測定し、最大強度のピークに基づいて求めることができる。
The first directional light is not particularly limited, but the angle at which the half-value width of the intensity distribution can be set to ± 5 degrees or more, and is usually ± 10 to 20 degrees.
In the present invention, the full width at half maximum is from the angle at which the maximum value is 100% to the angle at which the luminance intensity is 50% of the maximum value at the peak of the maximum intensity of luminance. The directivity becomes weaker as the full width at half maximum is larger. FIG. 5A shows a graph showing an example of luminance intensity distribution in the first directional light emitted from the light guide. FIG. 5A shows a graph when the maximum intensity of the luminance of the first directional light is 70 degrees. The half-value width is obtained based on the peak of the maximum intensity by measuring the intensity distribution of the intensity of light emitted from the light guide at room temperature in the atmosphere using, for example, a luminance meter equipped with a goniometer. be able to.
第一の斜面1の傾斜角度は、前記第一の指向性光が入射可能な傾斜角度であれば特に限定されず、前記第一の指向性光が最大強度を有する方向によって適宜調整されるが、通常は、第一の斜面1とプリズムシートの光出射面に対する法線とがなす角(図2中のφ1(入射面角))は30〜37度である。
The inclination angle of the
第二の斜面2に含まれる複数の平坦面は、第一の斜面1から入射した前記第一の指向性光を、個々の平坦面に到達した成分ごとに内部反射する。第二の斜面2に含まれる複数の平坦面の傾斜角度は、第一の指向性光が内部反射された反射光が、プリズムシートの光出射面に対する法線方向に最大強度を有する第二の指向性光となるように、平坦面ごとに個別に調整される。このように、プリズムシートの光反射面となる個々の平坦面の角度を適当に調整することによって、第一の指向性光を法線方向に導くことができる。
The plurality of flat surfaces included in the second
前記第二の斜面2に含まれる各々の平坦面の傾斜角度は、第一の指向性光を法線方向に最大強度を有する指向性光として反射することができる傾斜角度であれば特に限定されず、第一の指向性光が最大強度を有する方向によって適宜調整されるが、プリズムの頂点に近い平坦面ほど、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角度が大きいことが好ましい。つまり、図2に示す単位プリズム3の場合、φ2>φ3であることが好ましく、図3に示す単位プリズム3’の場合は、φ2>φ3>φ4であることが好ましい。これにより、第二の指向性光の法線方向における最大強度のピークをより狭いものとし、第二の指向性光の指向性を向上することができ、正面方向における輝度を向上させることができる。
The inclination angle of each flat surface included in the second
さらに、前記第二の斜面に含まれる各々の平坦面がプリズムシートの光出射面に対する法線となす角(図2中のφ2及びφ3、図3中のφ2、φ3及びφ4)は、第一の指向性光が最大強度を有する所定方向によって適宜調整され、特に限定されないが、通常30〜37度である。 Furthermore, the angles (φ2 and φ3 in FIG. 2, φ2, φ3, and φ4 in FIG. 3) formed by the respective flat surfaces included in the second inclined surface and the normal to the light exit surface of the prism sheet are the first The directional light is appropriately adjusted according to a predetermined direction having the maximum intensity, and is not particularly limited, but is usually 30 to 37 degrees.
また、図2に示すように、単位プリズムの第二の斜面が2つの平坦面からなる場合、平坦面の傾斜角度が変化する境界を設ける位置は、第一の指向性光の指向方向によって適宜調整され、特に限定されないが、前記単位プリズムの基底面から頂点までの高さ(図2中のH)を100%としたときに、当該単位プリズムの基底面からの高さが20〜80%の位置に平坦面の傾斜角度が変化する境界が存在することができる。 As shown in FIG. 2, when the second inclined surface of the unit prism is composed of two flat surfaces, the position where the boundary where the inclination angle of the flat surface changes is appropriately determined depending on the directivity direction of the first directional light. Although not particularly limited, the height from the base surface of the unit prism to the top (H in FIG. 2) is 100%, and the height from the base surface of the unit prism is 20 to 80%. There may be a boundary at which the inclination angle of the flat surface changes.
図3に示すように、単位プリズムの第二の斜面が3つの平坦面からなる場合、平坦面の傾斜角度が変化する境界を設ける位置は、第一の指向性光の指向方向によって適宜調整され、特に限定されないが、前記単位プリズムの基底面から頂点までの高さ(図3中のH)を100%としたときに、当該単位プリズムの基底面からの高さが10〜50%の位置、及び当該位置よりも前記単位プリズムの頂点に近く、且つ前記基底面からの高さが50〜90%の位置に平坦面の傾斜角度が変化する境界を存在させることができる。 As shown in FIG. 3, when the second inclined surface of the unit prism is composed of three flat surfaces, the position where the boundary where the inclination angle of the flat surface changes is appropriately adjusted according to the directivity direction of the first directional light. Although not particularly limited, when the height from the base surface to the apex of the unit prism (H in FIG. 3) is 100%, the height from the base surface of the unit prism is 10 to 50%. And a boundary where the inclination angle of the flat surface changes at a position nearer to the apex of the unit prism than the position and at a height of 50 to 90% from the base surface.
また、本発明のプリズムシートの単位プリズムの基底面から頂点までの高さ(図2に示すH)は、プリズム列のピッチ(図2に示すP)によっても変わり、特に限定されないが、ピッチが50μmの場合、通常30〜45μmである。尚、本発明のプリズムシートの単位プリズムの頂点は、図2に示すような尖った形状でも良いし、図示しないが厚さ方向の断面の頂部近傍が面取りされた鈍い頂点でも良いし、先端が平坦面となるようにカットされていても良い。単位プリズムの頂点の先端がカットされている場合は、基底面から頂点までの高さとは、基底面から先端の平坦面までの高さとする。 Further, the height from the base surface to the apex of the unit prism of the prism sheet of the present invention (H shown in FIG. 2) varies depending on the pitch of the prism rows (P shown in FIG. 2), and is not particularly limited. In the case of 50 μm, it is usually 30 to 45 μm. The apex of the unit prism of the prism sheet of the present invention may be a sharp shape as shown in FIG. 2, or may be a blunt apex where the vicinity of the top of the cross section in the thickness direction is chamfered, although not shown. You may cut so that it may become a flat surface. When the tip of the vertex of the unit prism is cut, the height from the base surface to the vertex is the height from the base surface to the flat surface of the tip.
本発明のプリズムシートの単位プリズムのピッチ(図2に示すP)は、特に限定されないが、通常10〜100μmである。 The pitch (P shown in FIG. 2) of the unit prism of the prism sheet of the present invention is not particularly limited, but is usually 10 to 100 μm.
本発明のプリズムシートの光出射面からの出射光(各々の第二の指向性光から合成された光)は、法線方向に最大強度を有し、その半値幅を第一の指向性光の半値幅よりも小さくすることができる。プリズムシートの光出射面からの出射光における輝度の強度分布の一例を表すグラフを図5(B)に示す。プリズムシートの光出射面からの出射光の半値幅は、本発明の好適な実施形態においては±20度以下とすることができ、より好適な実施形態においては±10度以下とすることができる。プリズムシートの光出射面からの出射光の半値幅が小さいほど、正面方向における輝度は向上する。 The light emitted from the light exit surface of the prism sheet of the present invention (the light synthesized from each second directional light) has the maximum intensity in the normal direction, and the half-value width of the light is the first directional light. It can be made smaller than the half width of. FIG. 5B is a graph showing an example of the intensity distribution of luminance in the light emitted from the light exit surface of the prism sheet. The full width at half maximum of the light emitted from the light exit surface of the prism sheet can be ± 20 degrees or less in a preferred embodiment of the present invention, and can be ± 10 degrees or less in a more preferred embodiment. . As the half-value width of the light emitted from the light exit surface of the prism sheet is smaller, the luminance in the front direction is improved.
また、本発明のプリズムシートは、第一の斜面のみならず、第二の斜面からも導光体からの光を入射できる形態とすることができる。これにより、光源が導光体の片方の縁のみに配置された、いわゆる1灯式面光源のみでなく、光源が導光体の両方の縁に配置された、いわゆる2灯式面光源においても本発明のプリズムシートを使用することができる。本発明のプリズムシートにおいて、第一の斜面及び第二の斜面の両方が導光体からの光を入射する場合、第一の斜面から入射した光は第二の斜面で反射されて出射し、第二の斜面から入射した光は第一の斜面で反射されて出射する。本発明のプリズムシートは、第一の斜面のみから光を入射する場合は、図2、3に示すような非対称プリズム(単位プリズムの形状が非線対称)を好適に使用することができるが、第一の斜面及び第二の斜面の両方から光を入射する場合は、図4に示すような、第一の斜面及び第二の斜面の両方が複数の平坦面からなる単位プリズムを有する本発明のプリズムシートを好適に使用することができ、当該プリズムシートは対称プリズム(単位プリズムの形状が線対称)とすることができる。
即ち、第一の斜面及び第二の斜面の両方から光を入射し、第一の斜面及び第二の斜面の両方が複数の平坦面からなる単位プリズムを有する本発明のプリズムシートにおいては、第一の斜面の傾斜角度は、上述したように導光体からの光を入射することができる角度であり、且つ、第二の斜面から入射した光を法線方向に最大強度を有する指向性光として反射することができる角度でもある。さらに、第二の斜面の傾斜角度は、上述したように第一の斜面から入射した光を法線方向に最大強度を有する指向性光として反射することができる角度であり、且つ、導光体からの光を入射することができる角度でもある。
尚、第一の斜面が傾斜角度の異なる複数の平坦面からなる場合、当該各々の平坦面の傾斜角度の好ましい条件は、上述した第二の斜面の含まれる各々の平坦面において好ましい条件と同様である。
In addition, the prism sheet of the present invention can be configured such that light from the light guide can be incident not only from the first slope but also from the second slope. In this way, not only in the so-called single-lamp surface light source in which the light source is disposed only on one edge of the light guide, but also in the so-called dual-lamp surface light source in which the light source is disposed on both edges of the light guide. The prism sheet of the present invention can be used. In the prism sheet of the present invention, when both the first slope and the second slope enter the light from the light guide, the light incident from the first slope is reflected by the second slope and emitted. Light incident from the second slope is reflected by the first slope and emitted. In the prism sheet of the present invention, when light is incident only from the first slope, an asymmetric prism (the shape of the unit prism is non-symmetric) as shown in FIGS. When light is incident from both the first slope and the second slope, the present invention has a unit prism in which both the first slope and the second slope have a plurality of flat surfaces as shown in FIG. The prism sheet can be preferably used, and the prism sheet can be a symmetric prism (the shape of the unit prism is line symmetric).
That is, in the prism sheet of the present invention in which light enters from both the first slope and the second slope, and both the first slope and the second slope have unit prisms composed of a plurality of flat surfaces, The inclination angle of one slope is an angle at which light from the light guide can be incident as described above, and the directional light having the maximum intensity in the normal line direction from the light incident from the second slope. It is also an angle that can be reflected as. Furthermore, the inclination angle of the second inclined surface is an angle at which the light incident from the first inclined surface can be reflected as directional light having the maximum intensity in the normal direction as described above, and the light guide It is also an angle at which light from can enter.
When the first slope is composed of a plurality of flat surfaces having different inclination angles, the preferable conditions for the inclination angles of the respective flat surfaces are the same as the preferable conditions for the respective flat surfaces included in the second inclined surface. It is.
図4に示す単位プリズム3’’は、傾斜角度が異なる2つの平坦面1a、1bからなる第一の斜面1と、傾斜角度が異なる2つの平坦面2a、2bからなる第二の斜面2より規定された略三角柱形状を有する。図4に示す単位プリズム3’’では、導光体から出射された第一の指向性光を、第一の斜面1が含む平坦面1a、1b及び/又は第二の斜面2が含む平坦面2a、2bから入射することができる。第一の斜面1が含む平坦面1a、1bから入射した第一の指向性光L1a、L1bは、第二の斜面2が含む平坦面2a、2bで反射され、個々の平坦面2a、2bに到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向に最大強度を有する第二の指向性光L2a、L2bを生じる。第二の斜面2が含む平坦面2a、2bから入射した第一の指向性光L1’a、L1’bは、第一の斜面1が含む平坦面1a、1bで反射され、個々の平坦面1a、1bに到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向に最大強度を有する指向性光L2’a、L2’bを生じる。
The unit prism 3 '' shown in FIG. 4 includes a first
尚、本発明のプリズムシートは、第二の斜面のみが複数の平坦面からなる場合、又は、第一の斜面及び第二の斜面の両方が複数の平坦面からなる場合、各斜面が含む平坦面の数は、図示したものに限定されず、3つ以上の平坦面からなるものであっても良い。 In the prism sheet of the present invention, when only the second inclined surface is composed of a plurality of flat surfaces, or when both the first inclined surface and the second inclined surface are composed of a plurality of flat surfaces, each of the inclined surfaces includes a flat surface. The number of surfaces is not limited to that shown in the figure, and may be composed of three or more flat surfaces.
2.プリズムシートの層構成
本発明のプリズムシートは、通常は、形状の精度が優れ、且つ量産性に優れる点から、光透過性基材の一面側にプリズム列を設けた、基材層とプリズム層を含む層構成をとるが、単一材料を射出成形などして形成した単層構成であっても良い。光透過性基材の一面側にプリズム列を設けてプリズムシートを製造する場合のプリズム列形成用材料と、単一材料を射出成形して単層構成のプリズムシートを製造する場合のプリズムシート形成用材料とは、同様の材料を用いることができる。以下、プリズム列形成用材料及び単層構成のプリズムシート形成用材料を総称してプリズム用材料と称する。
前記プリズム用材料としては、光を効率よく透過させる性質の材料であれば機能し、特に限定されないが、例えば、公知の紫外線又は電子線硬化性樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ガラス等の光透過性部材等が挙げられる。前記紫外線又は電子線硬化性樹脂としては、代表的には分子中に、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、チオール基等の重合性基を有するポリマー及び/又は単量体等を用いることができ、具体的には、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、シリコン(メタ)アクリレート等の多官能プレポリマー、トリチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能単量体等を主成分とするが、高架橋型のもの等を用いることができる。
2. Layer structure of prism sheet The prism sheet of the present invention usually has a base layer and a prism layer in which a prism row is provided on one surface side of a light-transmitting base material from the viewpoint of excellent shape accuracy and mass productivity. However, a single layer structure formed by injection molding of a single material may be used. Prism row forming material when producing a prism sheet by providing a prism row on one side of a light transmissive substrate, and prism sheet formation when producing a single layer prism sheet by injection molding a single material The same material can be used as the material for use. Hereinafter, the prism row forming material and the single-layer prism sheet forming material are collectively referred to as a prism material.
The prism material functions as long as it is a material having a property of transmitting light efficiently, and is not particularly limited. For example, a known ultraviolet or electron beam curable resin, polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), etc. Polyester resins, acrylic resins such as polymethylmethacrylate (PMMA), and light transmissive members such as glass. The ultraviolet or electron beam curable resin is typically a polymer having a polymerizable group such as (meth) acryloyl group, (meth) acryloyloxy group, epoxy group, thiol group and / or a single amount in the molecule. In particular, polyfunctional prepolymers such as urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, and silicon (meth) acrylate, trityrolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa The main component is a polyfunctional monomer such as (meth) acrylate, but a highly cross-linked monomer can be used.
本発明のプリズムシートが光透過性基材の一面側にプリズム列を設けた層構成である場合、光透過性基材は、プリズム列の担体となるものである。前記光透過性基材としては、通常の光学式ディスプレイや液晶ディスプレイのバックライト機構に用いられるフィルムであって、少なくとも電離放射線透過性のものを適宜用いることができるが、中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、三酢酸セルロース(TAC)等からなる延伸フィルムが好ましく、特に機械的、化学的、光学的性能から二軸延伸のPETフィルムが特に望ましい。一般的な二軸延伸PETフィルムは、ロール製造時において機械の流れ方向と幅方向に延伸されており、その分子の配向方向も機械の中央を境に左右斜め方向に配向している。このように配向していることにより幅方向と流れ方向の屈折率は異なり、このようなフィルムを通過させることで出射光の偏光方向を調整することが可能となる。
なお、光透過性基材の厚さは通常25〜300μmである。
When the prism sheet of the present invention has a layer structure in which a prism row is provided on one side of the light transmissive substrate, the light transmissive substrate serves as a carrier for the prism row. As the light-transmitting substrate, a film used for a backlight mechanism of a normal optical display or a liquid crystal display, and at least an ionizing radiation-permeable material can be used as appropriate. Among them, polyethylene terephthalate (PET) ) And other polyester resins, polycarbonate (PC), acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), stretched film made of cellulose triacetate (TAC), etc. are preferred, especially biaxially stretched from mechanical, chemical and optical performance The PET film is particularly desirable. A general biaxially stretched PET film is stretched in the flow direction and the width direction of the machine at the time of roll production, and the orientation direction of the molecules is also oriented obliquely from side to side with respect to the center of the machine. By being oriented in this way, the refractive index in the width direction is different from that in the flow direction, and the polarization direction of the emitted light can be adjusted by passing through such a film.
In addition, the thickness of a light-transmitting base material is 25-300 micrometers normally.
本発明のプリズムシートのプリズム列の凹凸形状が無い側(光出射面側)の表面には、他の部材との密着による干渉防止あるいは、キズ等外観の不具合を隠す等の為に、必要に応じて微細凹凸形状を有するマット層を形成しても良い。
マット層を形成する手段としては、マット剤のコーティングやエンボス加工などを用いることが出来る。マット剤をコーティングすることでマット層を形成した場合、プリズム列を有するプリズム層とマット層の伸縮のバランスを調整することができ、プリズムシートの反り、撓みを抑えることが出来る。
マット剤のコーティングは、例えば、マット剤を樹脂及び溶剤等からなるバインダーに含有させたマット剤塗料を、プリズム層のプリズム列と反対側表面にコーティングすることによって行う。
マット層のバインダーに用いられる樹脂としては、上記光透過性基材に用いられる樹脂と同様の樹脂を挙げることができる。
マット剤としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル(アクリル)系ビーズ、ポリメタクリル酸ブチル系ビーズ、ポリカーボネート系ビーズ、ポリウレタン系ビーズ、炭酸カルシウム系ビーズ、シリコーン系ビーズ及びシリカ系ビーズ等の微粒子が挙げられる。
前記微粒子は、特に限定されないが、一般的に平均粒径が1〜20μmのものを用いることができる。
マット剤塗料のコーティング方法としては、ダイコーティング、グラビヤコーティング、スリットリバースコーティング等各種公知のコーティング方法を選択することが可能である。
マット層の凹凸形状は、特に限定されないが、JIS B 0601での10点平均粗さRz=0.1〜10μmの微小丘状突起が、平均間隔d=1〜100μmで2次元的にランダムな配列で形成することができる。
なお、マット層の厚さは通常1〜20μmである。
Necessary for preventing interference due to close contact with other members or concealing defects in appearance such as scratches on the surface of the prism sheet of the present invention where the prism row is not uneven (light emitting surface side). Accordingly, a mat layer having a fine uneven shape may be formed.
As a means for forming the mat layer, a mat agent coating or embossing can be used. When the mat layer is formed by coating the mat agent, the balance between expansion and contraction of the prism layer having the prism row and the mat layer can be adjusted, and the warp and the deflection of the prism sheet can be suppressed.
The matting agent is coated, for example, by coating a matting agent paint containing a matting agent in a binder made of a resin and a solvent on the surface of the prism layer opposite to the prism row.
Examples of the resin used for the binder of the mat layer include the same resins as those used for the light transmissive substrate.
Examples of the matting agent include fine particles such as polymethyl methacrylate (acrylic) beads, polybutyl methacrylate beads, polycarbonate beads, polyurethane beads, calcium carbonate beads, silicone beads, and silica beads. .
The fine particles are not particularly limited, but generally those having an average particle diameter of 1 to 20 μm can be used.
As a coating method of the matting agent paint, various known coating methods such as die coating, gravure coating, and slit reverse coating can be selected.
The uneven shape of the mat layer is not particularly limited, but the hill-like projections having a 10-point average roughness Rz = 0.1 to 10 μm in JIS B 0601 are two-dimensionally random with an average interval d = 1 to 100 μm. Can be formed in an array.
The thickness of the mat layer is usually 1 to 20 μm.
また、本発明に係るプリズムシートは、必要に応じて光拡散機能を付与するために光拡散層を設けても良い。光拡散層は、好ましく設けられる任意の層であって、光を拡散させる作用があればよく、一般的な光拡散シートに形成されているものを用いることができる。例えば、光拡散性微粒子が透光性樹脂に分散した層を適用できる。尚、前記光拡散層は、プリズムシートの任意の位置に設けることができ、プリズム列とは反対側の面上に設けられていても良いし、プリズム列がある面上に設けられていても良いし、プリズムシートが光透過性基材とプリズム列とからなる場合は、光透過性基材とプリズム列との間に設けられていても良い。 In addition, the prism sheet according to the present invention may be provided with a light diffusion layer in order to provide a light diffusion function as necessary. The light diffusion layer is an arbitrary layer that is preferably provided, and may have any function of diffusing light, and a layer formed on a general light diffusion sheet can be used. For example, a layer in which light diffusing fine particles are dispersed in a translucent resin can be applied. The light diffusing layer can be provided at an arbitrary position of the prism sheet, and may be provided on a surface opposite to the prism row, or may be provided on a surface with the prism row. In the case where the prism sheet is composed of a light transmissive base material and a prism row, the prism sheet may be provided between the light transmissive base material and the prism row.
光拡散層を構成する透光性樹脂としては、上記光透過性基材に用いられる樹脂と同様の樹脂を挙げることができる。
光拡散性微粒子としては、一般的に光拡散シートに用いられる光拡散性の微粒子が用いられ、例えば、ポリメタクリル酸メチル(アクリル)系ビーズ、ポリメタクリル酸ブチル系ビーズ、ポリカーボネート系ビーズ、ポリウレタン系ビーズ、炭酸カルシウム系ビーズ及びシリカ系ビーズ等が挙げられる。
なお、光拡散層の厚さは、通常、1〜20μmである。
As translucent resin which comprises a light-diffusion layer, resin similar to resin used for the said translucent base material can be mentioned.
As the light diffusing fine particles, light diffusing fine particles generally used for light diffusing sheets are used. For example, polymethyl methacrylate (acrylic) beads, polybutyl methacrylate beads, polycarbonate beads, polyurethane type Examples include beads, calcium carbonate beads, and silica beads.
In addition, the thickness of a light-diffusion layer is 1-20 micrometers normally.
3.プリズムシートの製造方法
本発明のプリズムシートの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、所望の単位プリズム形状を有するプリズムシートの金型に、前記プリズムシート形成材料を入れて、射出成型でプリズムシートを一括成形する方法や、所望の単位プリズム形状を有するプリズム列の金型に紫外線硬化性樹脂等のプリズム列形成用材料を入れ、そこに光透過性基材を重ね、ラミネーター等を用いて光透過性基材を前記プリズム列形成用材料に圧着し、紫外線等で前記プリズム列形成用材料を硬化させ、プリズム列の型を剥離乃至除去する方法等が挙げられる(特開2009−37204号公報の図2参照)。
他にも、光透過性基材上に紫外線硬化性樹脂等のプリズム列形成用材料でプリズム形状を形成するには、特開平5−169015号公報に開示の技術を利用すれば良い。すなわち、プリズム形状に対し逆凹凸形状の凹部を有する回転するロール凹版にプリズム列形成用材料液を塗工充填し、次いでこれに光透過性基材を供給して版面のプリズム列形成用材料液の上からロール凹版に押圧し、押圧した状態で、紫外線照射等によりプリズム列形成用材料液を硬化させた後に、固化したプリズム列形成用材料を光透過性基材と共に回転するロール凹版から剥離すれば、プリズムシートは連続製造できる。
3. Manufacturing method of prism sheet The manufacturing method of the prism sheet of this invention is not specifically limited, A conventionally well-known method can be used. For example, a prism sheet mold having a desired unit prism shape is put into the mold of the prism sheet, and the prism sheet is batch-molded by injection molding, or a prism array mold having a desired unit prism shape. Put a prism row forming material such as UV curable resin, put a light transmissive base material on it, press the light transmissive base material to the prism row forming material using a laminator, etc. Examples include a method of curing the row forming material and peeling or removing the prism row mold (see FIG. 2 of JP-A-2009-37204).
In addition, in order to form a prism shape with a material for forming a prism array such as an ultraviolet curable resin on a light-transmitting substrate, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-169015 may be used. That is, a rotating roll intaglio having a concave and convex shape opposite to the prism shape is coated and filled with a prism row forming material liquid, and then a light-transmitting substrate is supplied to the plate surface to form a prism row forming material liquid. After pressing the roll intaglio from above and curing the prism row forming material liquid by ultraviolet irradiation or the like, the solidified prism row forming material is peeled off from the roll intaglio rotating with the light-transmitting substrate. Then, the prism sheet can be continuously manufactured.
(面光源装置)
本発明の面光源装置は、光源と、当該光源から入射した光を所定方向に最大強度を有する第一の指向性光として出射する導光体と、前記本発明のプリズムシートとを備え、前記プリズムシートが、プリズム列を有する面が光入射面側となるように配置されていることを特徴とする。本発明に係る面光源装置によれば、出射光の正面方向における輝度を向上することができる。
(Surface light source device)
The surface light source device of the present invention includes a light source, a light guide that emits light incident from the light source as first directional light having a maximum intensity in a predetermined direction, and the prism sheet of the present invention, The prism sheet is arranged such that the surface having the prism row is on the light incident surface side. According to the surface light source device according to the present invention, the luminance in the front direction of the emitted light can be improved.
本発明に係る面光源装置は、プリズムシート以外の光源や導光体等の構成要素は特に限定されず、各種の仕様(形態)のものが使用でき、従来公知のいわゆるエッジライト型、直下型、EL(電場発光)型等の形態の面光源の光放出面側に上記の本発明のプリズムシートを、プリズム列を有する面が光入射面側となるように載置して本発明の面光源装置が構成される。エッジライト型の面光源は、通常、アクリル樹脂等の透明な導光体の一側端面又は両端面から光源光を入射し、液晶パネル側の出光面から光を出射するように構成される。一方、直下型の面光源は、光源を挟んだ態様で液晶パネルと反射板とを配置してなり、通常、光源からの光を反射板によって液晶パネル側に反射させるように構成される。
本発明においては、中でもエッジライト型の面光源を好適に使用することができ、導光体の端縁の少なくとも一つに前記光源が配置されている面光源であることが好ましい。
In the surface light source device according to the present invention, components such as a light source other than the prism sheet and a light guide are not particularly limited, and various specifications (forms) can be used. The prism sheet of the present invention is placed on the light emission surface side of a surface light source of the EL (electroluminescence) type or the like so that the surface having the prism row is on the light incident surface side. A light source device is configured. The edge-light type surface light source is usually configured such that light source light is incident from one end face or both end faces of a transparent light guide such as acrylic resin, and light is emitted from a light exit face on the liquid crystal panel side. On the other hand, a direct type surface light source has a liquid crystal panel and a reflector arranged in a manner sandwiching the light source, and is usually configured to reflect light from the light source to the liquid crystal panel side by the reflector.
In the present invention, an edge light type surface light source can be preferably used, and is preferably a surface light source in which the light source is disposed on at least one edge of the light guide.
また、本発明に係る面光源装置において、前記プリズムシートは、プリズム列が導光体側に面するようにして配置され、且つ、プリズム列の延在方向が、導光体への光供給方向と直交(光入射面と平行)方向となるように配置されることが好ましい。
さらに、導光体の表面に、光の入射方向に対して直交するように浅いプリズム形状を設け、導光体内を伝播する光がプリズム形状に当たることで、徐々に光の角度を変化させて導光体より光を出射させることを併用することも可能である。
Further, in the surface light source device according to the present invention, the prism sheet is arranged so that the prism row faces the light guide, and the extending direction of the prism row is a light supply direction to the light guide. It is preferable that they are arranged so as to be orthogonal (parallel to the light incident surface).
Furthermore, a shallow prism shape is provided on the surface of the light guide so as to be orthogonal to the incident direction of light, and light propagating through the light guide hits the prism shape, so that the light angle is gradually changed and guided. It is also possible to use a combination of emitting light from the light body.
以下、本発明のプリズムシートを備えたエッジライト型面光源装置の形態を例にとり、図6に基づいて詳述する。図6は、本発明に係る光学シートを備える面光源装置の一例を示す模式的な断面図である。図6に示す面光源装置200は、面光源9とプリズムシート100とからなり、面光源9は、導光体6、光源7、反射板8とからなる。面光源装置200において、本発明に係るプリズムシート100は、導光体6の光放出面6a側に設けられ、光放出面6a側にプリズム列4(凹凸面)が向くように配置される。なお、面光源9では、導光体6の側端面に設けられた光源7から出射された光が、光入射面6bを通って導光体6内に入射され、所定方向に最大強度を有する第一の指向性光として光放出面6aから放出される。図6中、第一の指向性光を構成する光の成分をL1a、L1bとして示す。放出された第一の指向性光L1a、L1bは、第一の斜面1からプリズムシート100に入射し、第二の斜面2を構成する各々の平坦面2a、2bで内部反射して、法線方向に指向性を有する第二の指向性L2a、L2bとして、プリズムシート100の光出射面5から出射される。
Hereinafter, an example of an edge light type surface light source device including the prism sheet of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a surface light source device including the optical sheet according to the present invention. A surface
導光体とは、透光性材料からなる板状体であり、光源から導光体内に送り込まれた光が、導光体内で散乱作用や反射作用を受けながら肉薄側の端面に向けて導光される過程で、徐々に光放出面から出射される。
本発明の面光源装置では、導光体の光放出面から出射される光が、上述の第一の指向性光となる。従って、本発明で用いられる導光体としては、従来公知のものを用いることができるが、光放出面から出射される光が、上述した第一の強度分布を有する第一の指向性光となるものを適宜選択して用いる。
The light guide is a plate-like body made of a translucent material, and light sent from the light source into the light guide is guided toward the thin end face while being subjected to scattering and reflection in the light guide. In the process of being illuminated, it is emitted from the light emitting surface gradually.
In the surface light source device of the present invention, the light emitted from the light emitting surface of the light guide is the first directional light described above. Therefore, a conventionally known light guide can be used as the light guide used in the present invention, but the light emitted from the light emitting surface is the first directional light having the first intensity distribution described above. Are appropriately selected and used.
導光体の材質としては、光を効率良く透過させる性質があれば特に限定されず、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等が挙げられる。 The material of the light guide is not particularly limited as long as it has a property of transmitting light efficiently, and examples thereof include acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resins, and glass.
さらに、導光体から出射される光を所定方向に最大強度を有するものとするために、導光体の内部又は表面には、光散乱機能が付加されていることが好ましい。
導光体に光散乱機能を付加するためには、例えば、上記の導光体に用いられる樹脂等からなるマトリックス中に異屈折率物質を一様に混入分散させる方法が挙げられる。本発明において「異屈折率物質」とは、マトリックスの屈折率と実質的に異なる屈折率を有する物質を意味する。異屈折率物質として、導光体内に所定の粒径(一般には、屈折率不均一構造に関する相関距離)を有する異屈折率粒子を混入分散させることにより、当該異屈折率粒子の粒径に応じて、光放出面から出射される光に優先伝播方向を持たせることができる。換言すれば、光放出面からは、強くあるいは弱く平行化された光束が出射される。
導光体内に混入分散させる異屈折率粒子の粒径が大きい程(一般には、屈折率不均一構造に関する相関距離が大きい程)、光放出面から出射される光は明瞭に平行光束化される。
Furthermore, it is preferable that a light scattering function is added to the inside or the surface of the light guide so that the light emitted from the light guide has the maximum intensity in a predetermined direction.
In order to add a light scattering function to the light guide, for example, a method of uniformly mixing and dispersing a different refractive index substance in a matrix made of resin or the like used in the light guide described above can be used. In the present invention, the “different refractive index substance” means a substance having a refractive index substantially different from the refractive index of the matrix. Depending on the particle size of the different refractive index particles by mixing and dispersing different refractive index particles having a predetermined particle size (generally, a correlation distance related to a refractive index inhomogeneous structure) as a different refractive index substance. Thus, the light emitted from the light emitting surface can have a preferential propagation direction. In other words, a strong or weakly collimated light beam is emitted from the light emitting surface.
The larger the particle size of the different refractive index particles to be mixed and dispersed in the light guide (in general, the larger the correlation distance related to the refractive index nonuniform structure), the more clearly the light emitted from the light emitting surface becomes a parallel light beam. .
導光体における異屈折率粒子の混入割合は特に限定されず、導光体が適当な光散乱機能を持つように調整される。一般に、異屈折率粒子の混入割合は、導光体の縦断方向のサイズが大きくなる程小さく選ばれる。尚、「縦断方向」とは、導光体への光供給方向と平行(光入射面の延在方向と垂直)な方向のことである。導光体に光散乱機能を過剰に与えると、光入射面から遠い部分への光の伝播が阻害され、輝光面に明るさ勾配が発生する恐れがあるからである。 The mixing ratio of the different refractive index particles in the light guide is not particularly limited, and is adjusted so that the light guide has an appropriate light scattering function. In general, the mixing ratio of the different refractive index particles is selected to be smaller as the size of the light guide in the longitudinal direction increases. The “longitudinal direction” refers to a direction parallel to the light supply direction to the light guide (perpendicular to the extending direction of the light incident surface). This is because when the light scattering function is excessively imparted to the light guide, the propagation of light to a portion far from the light incident surface is hindered, and a brightness gradient may occur on the bright surface.
一方、異屈折率粒子の粒子サイズは導光体内部における個々の散乱過程の前方散乱性の強さを左右するファクターであり、一般に、粒子サイズが大きい程前方散乱性が強くなる。これに起因して、粒子サイズが相対的に大きければ導光体の光放出面から出射される光束の優先伝播方向が明瞭になる。即ち、平行光束に近いものが得られるようになる。逆に、粒子サイズが相対的に小さければ導光体の光放出面から出射される光束の優先伝播方向の明瞭さは失われる。本発明においては、粒子サイズの大小は、第一の指向性に要求される指向性の強さに応じて調整される。 On the other hand, the particle size of the different refractive index particles is a factor that determines the strength of the forward scattering property of each scattering process inside the light guide. In general, the larger the particle size, the stronger the forward scattering property. Due to this, if the particle size is relatively large, the preferential propagation direction of the light beam emitted from the light emitting surface of the light guide becomes clear. That is, a beam close to a parallel light beam can be obtained. Conversely, if the particle size is relatively small, the clarity of the preferential propagation direction of the light beam emitted from the light emitting surface of the light guide is lost. In the present invention, the size of the particle size is adjusted according to the strength of directivity required for the first directivity.
導光体の厚さは通常1〜10mmであり、その厚さは全範囲で一定であっても良いし、図6に示すように、一端側に光源を設ける場合は、光源を設ける側端面側が最も厚く、側端面の反対側ほどに徐々に薄くなるテーパ形状であっても良い。導光体の厚さが側端面側から遠ざかるにつれて薄くなっているのは、導光体内で起こる斜面繰り返し反射効果によって光の利用効率と輝度の均一性を高めるためである。
また、光源を導光体の両側端面に配置したもの(いわゆる2灯式面光源)として、平板状の導光体を使用したものや、直線楔形状を突き合わせた断面形状を有する導光体を使用したものや、導光体の裏面側をアーチ状のものとしたもの等であっても良い。
The thickness of the light guide is usually 1 to 10 mm, and the thickness may be constant over the entire range. As shown in FIG. 6, when a light source is provided on one end side, a side end surface on which the light source is provided. The taper shape may be such that the side is thickest and gradually becomes thinner toward the side opposite to the side end face. The reason why the thickness of the light guide is reduced as the distance from the side end surface is increased is to improve the light utilization efficiency and the uniformity of the brightness by the repeated slope reflection effect that occurs in the light guide.
In addition, as a light source arranged on both end faces of the light guide (so-called two-lamp type surface light source), a light guide using a flat light guide or a light guide having a cross-sectional shape that matches a straight wedge shape is used. What was used, what made the back side of the light guide an arch shape, etc. may be used.
本発明に用いられる導光体は公知の製造方法によって得ることができる。導光体に光散乱機能を付加するためにマトリックス中に異屈折率物質の粒子状材料を混入分散させる方法としては、例えば、サスペンション重合法と呼ばれる方法がある。即ち、粒子状材料をモノマー中に混入し、湯中に懸濁させた状態で重合反応を行なわせると、粒子状材料が一様に混入されたポリマー材料を得ることが出来る。これを原材料に用いて成形を行なえば、光散乱機能を有した所望の形状の導光体が製造される。また、サスペンション重合を種々の粒子状材料とモノマーの組合せ(粒子濃度、粒径、屈折率等の組合せ)について実行し、複数種類の材料を用意しておき、これを選択的にブレンドして成形を行なえば、多様な特性の導光体を製造することが出来る。また、粒子状材料を含まないポリマーをブレンドすれば、粒子濃度を簡単に制御することが出来る。粒子状材料の一様混入に利用可能な方法の更に別の1つの方法は、ポリマー材料と粒子状材料を混練するものである。この場合も、種々の粒子状材料とポリマーの組合せ(粒子濃度、粒径、屈折率等の組合せ)で混練・成形(ペレット化)を行なっておき、これらを選択的にブレンドして導光体を成形製造することにより、多様な特性の導光体を得ることが出来る。 The light guide used in the present invention can be obtained by a known production method. As a method of mixing and dispersing a particulate material of a different refractive index substance in the matrix in order to add a light scattering function to the light guide, there is a method called a suspension polymerization method, for example. That is, when the particulate material is mixed in the monomer and the polymerization reaction is performed in a state of being suspended in hot water, a polymer material in which the particulate material is uniformly mixed can be obtained. If molding is performed using this as a raw material, a light guide of a desired shape having a light scattering function is manufactured. Suspension polymerization is performed for various particulate materials and monomer combinations (combination of particle concentration, particle size, refractive index, etc.), multiple types of materials are prepared, and these are selectively blended to form. If this is done, light guides with various characteristics can be manufactured. Moreover, if the polymer which does not contain a particulate material is blended, particle concentration can be easily controlled. Another method that can be used for uniform mixing of the particulate material is to knead the polymer material and the particulate material. Also in this case, kneading and molding (pelletizing) is performed with a combination of various particulate materials and polymers (combination of particle concentration, particle size, refractive index, etc.), and these are selectively blended to guide the light. It is possible to obtain light guides with various characteristics by molding and manufacturing.
また、本発明の面光源装置の導光体としては、両面プリズム導光体を用いることもできる。両面プリズム導光体とは、透光性材料からなる平らな板状体の両面に、プリズムを直交して成形することにより得られる導光体である。 A double-sided prism light guide can also be used as the light guide of the surface light source device of the present invention. A double-sided prism light guide is a light guide obtained by forming prisms orthogonally on both sides of a flat plate made of a translucent material.
本発明の面光源装置において、光源は、エッジライト型面光源装置の場合、その少なくとも1つの側端面から内部に光を入射させるものであり、導光体の側端面に沿って配置される。
前記光源としては、例えば、冷陰極管等の線状光源が好適に用いられるが、白熱電球、LED(発光ダイオード)等の点光源を側端面に沿ってライン状に配置しても良いし、小形の平面蛍光ランプを側端面に沿って複数個配置するようにしても良い。
In the surface light source device of the present invention, in the case of the edge light type surface light source device, the light source is for causing light to enter from the at least one side end surface thereof, and is disposed along the side end surface of the light guide.
As the light source, for example, a linear light source such as a cold cathode tube is preferably used, but a point light source such as an incandescent bulb, LED (light emitting diode) may be arranged in a line along the side end surface, A plurality of small flat fluorescent lamps may be arranged along the side end surface.
本発明の面光源装置は、導光体の光放出面とは反対側の面又は光放出面以外の面に、導光体の光放出面とは反対側等から放出される光を導光体内に戻し、光放出面から放出させるための反射板が設けられていても良い。
前記反射板としては、特に限定されないが、例えば正反射性の銀箔シート、薄い金属板にアルミニウム等を蒸着したもの、拡散反射性の白色の発泡PET(ポリエチレンテレフタレート)シート等が使用される。
The surface light source device of the present invention guides light emitted from a surface opposite to the light emitting surface of the light guide or a surface other than the light emitting surface from the side opposite to the light emitting surface of the light guide. A reflector for returning to the body and emitting from the light emitting surface may be provided.
The reflective plate is not particularly limited, and for example, a regular reflective silver foil sheet, a thin metal plate deposited with aluminum or the like, a diffuse reflective white foamed PET (polyethylene terephthalate) sheet, or the like is used.
(液晶表示装置)
本発明に係る液晶表示装置は、本発明に係る面光源装置の出光面側に液晶パネルを備えることを特徴とする。
本発明に係る液晶表示装置によれば、上述の本発明の面光源装置を周知の配置法に従って液晶パネルの背後にバックライトとして配設することにより、画面の正面方向における輝度の高い液晶ディスプレイが提供される。これは、本発明のプリズムシートを備えた上述の面光源装置からの出射光が、正面方向に強い指向性を有しているからである。
(Liquid crystal display device)
The liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal panel on the light exit surface side of the surface light source device according to the present invention.
According to the liquid crystal display device of the present invention, the above-described surface light source device of the present invention is disposed as a backlight behind the liquid crystal panel according to a well-known arrangement method, whereby a liquid crystal display with high brightness in the front direction of the screen is obtained. Provided. This is because the light emitted from the surface light source device provided with the prism sheet of the present invention has strong directivity in the front direction.
図7は、図6で示したエッジライト型の面光源装置を備えた液晶表示装置の一例を示した模式的な断面図である。図7に示す液晶表示装置300は、液晶パネル10とその一面(液晶表示装置における映像表示を観察する面とは反対側の面)側に本発明に係るプリズムシート100を備えた面光源装置200を備えている。
尚、本発明の液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に面光源装置(バックライト)を有する透過型の液晶表示装置であっても良いし、外光による反射光の表示とともに背面側のバックライトによる表示の両方が可能な半透過型の液晶表示装置であっても良い。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display device including the edge light type surface light source device shown in FIG. A liquid
Note that the liquid crystal display device of the present invention may be a transmissive liquid crystal display device having a surface light source device (backlight) on the back side of the liquid crystal panel, or may display a back light on the back side together with the display of reflected light from outside light. It may be a transflective liquid crystal display device capable of both light display.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. These descriptions do not limit the present invention.
(プリズムシート)
プリズムシートA〜Hとして、ロール金型表面の円周上にロール金型の軸方向の断面形状がそれぞれ表1に示したプリズム形状になるように、ダイヤモンドバイトを用いて、ピッチ50μmの略三角形状となる溝をNC旋盤で切削し、その金型にUV硬化型ウレタンアクリレート樹脂のプレポリマーを主成分とする紫外線硬化樹脂を充填し、125μm厚みのPET基材と接触させながら、該PET基材の裏面よりUV照射でUV硬化型樹脂を金型中で硬化させた後にPET基材と一緒に剥離して作成した。
プリズムシートA、B、C、F、G、Hは、図2に示す単位プリズム形状を有し、表1に示す入射面角、第一反射面角、第二反射面角は、それぞれ図2中のφ1、φ2、φ3に対応する角度である。プリズムシートDは、図3に示す単位プリズム形状を有し、表1に示す入射面角、第一反射面角、第二反射面角、第三反射面角は、それぞれ図3中のφ1、φ2、φ3、φ4に対応する角度である。
また、表1に、第一の境界及び第二の境界として、各プリズムシートの第二の斜面が含む平坦面の傾斜角度が変化する境界の位置を、単位プリズムの基底面から頂点までの高さを100%としたときの基底面から境界までの高さ(%)によって示す。プリズムシートA、B、C、F、G、Hは、平坦面の傾斜角度が変化する境界は、第一の境界として示される一ヶ所のみであり、プリズムシートDは、平坦面の傾斜角度が変化する境界は、第一の境界及び第二の境界として示される2ヶ所であり、第一の境界が単位プリズムの頂点に近い方の境界の位置を示し、第二の境界が基底面に近い方の境界の位置を示す。
プリズムシートEは、単位プリズムの第二の斜面が1つの平坦面からなるものであり、表1に示す入射面角は第一の斜面が法線方向となす角であり、第一反射面角は、第二の斜面が法線方向となす角である。
なお、プリズムシートHは、裏面マット層付きのプリズムシートであり、下記の手順で、プリズム列と反対側面のPET基材上にマット層を作成した。即ち、マット剤として平均粒径5μmの架橋アクリル樹脂微粒子(n=1.49)、並びに、ポリエステル樹脂(n=1.55)及び溶剤からなるバインダーを含有したマット剤塗料を、PET基材上にスリットリバースコーティング法で塗布し、溶剤を乾燥させてマット層を硬化させた。
この乾燥した塗膜には、JIS B 0601での10点平均粗さRz=3μmの微小丘状突起が、平均間隔d=30μmで2次元的にランダムな配列で形成されていた。
(Prism sheet)
As prism sheets A to H, a diamond tool is used so that the cross-sectional shape in the axial direction of the roll mold becomes the prism shape shown in Table 1 on the circumference of the roll mold surface, and a substantially triangular shape with a pitch of 50 μm. The groove to be shaped is cut with an NC lathe, and the mold is filled with an ultraviolet curable resin mainly composed of a prepolymer of a UV curable urethane acrylate resin. A UV curable resin was cured in the mold by UV irradiation from the back side of the material, and then peeled off together with the PET substrate.
The prism sheets A, B, C, F, G, and H have the unit prism shape shown in FIG. 2, and the incident surface angle, the first reflecting surface angle, and the second reflecting surface angle shown in Table 1 are shown in FIG. The angles correspond to φ1, φ2, and φ3. The prism sheet D has the unit prism shape shown in FIG. 3, and the incident surface angle, the first reflecting surface angle, the second reflecting surface angle, and the third reflecting surface angle shown in Table 1 are φ1 in FIG. The angles correspond to φ2, φ3, and φ4.
Table 1 also shows the position of the boundary where the inclination angle of the flat surface included in the second inclined surface of each prism sheet changes as the first boundary and the second boundary. This is indicated by the height (%) from the base surface to the boundary when the thickness is 100%. In the prism sheets A, B, C, F, G, and H, the boundary where the inclination angle of the flat surface changes is only one place indicated as the first boundary, and the prism sheet D has an inclination angle of the flat surface. The changing boundaries are the two places shown as the first boundary and the second boundary, the first boundary indicates the position of the boundary closer to the vertex of the unit prism, and the second boundary is close to the base surface Indicates the position of the boundary.
In the prism sheet E, the second inclined surface of the unit prism is composed of one flat surface, and the incident surface angle shown in Table 1 is an angle formed by the first inclined surface and the normal direction. Is the angle between the second slope and the normal direction.
The prism sheet H is a prism sheet with a back surface mat layer, and a mat layer was formed on a PET base material on the side surface opposite to the prism row by the following procedure. That is, a matting agent paint containing a binder made of crosslinked acrylic resin fine particles (n = 1.49) having an average particle size of 5 μm and a polyester resin (n = 1.55) and a solvent as a matting agent on a PET substrate. Was applied by slit reverse coating, and the solvent was dried to cure the matte layer.
In the dried coating film, hill-like projections having a 10-point average roughness Rz = 3 μm according to JIS B 0601 were formed in a two-dimensional random array with an average interval d = 30 μm.
(導光体)
次に、出射光の指向が高い導光体の作成について説明する。まず、ダイヤモンドバイトとNC旋盤で軸方向の断面形状が頂角90度でピッチ50μmの三角形状が円周方向に切削された第1のロール金型と、円周方向の断面形状が頂角178度、ピッチ200μmの三角形状が軸方向に切削された第2のロール金型を準備した。
ペレット状の熱可塑性アクリル樹脂を押出し機に充填して、熱で溶融しながら押出し機のダイスからフィルム状にダイスの下に設置した、前記第1と第2のロール金型間に熱可塑性アクリル樹脂をダイスから押出してロール金型間で圧延して、第3のロールで冷却して平らな板状の両面にプリズムが直交して成形された導光体(両面プリズム導光体)を成形した。なお、板状の導光体に成形されたアクリル樹脂の厚みは、0.8mmの厚さになるように、ロールのキャップ、押出し温度、押出し速度を調整した。
また、前記両面プリズム導光体と比較する為に、出射光の指向性が低く、出射角も小さい導光体として、厚さ0.8mmのアクリル板にスクリーン印刷で白インキをドット状に印刷した導光体(ドットパターン導光体)を準備した。
(Light guide)
Next, creation of a light guide having a high direction of outgoing light will be described. First, a first roll mold in which a triangular shape having a vertical cross section of 90 degrees and a pitch of 50 μm is cut in the circumferential direction with a diamond tool and an NC lathe, and a cross section in the circumferential direction has a vertical angle of 178. A second roll mold in which a triangular shape with a pitch of 200 μm was cut in the axial direction was prepared.
A thermoplastic acrylic resin in the form of pellets is filled into an extruder and melted by heat, and is placed between the first and second roll molds in the form of a film from the die of the extruder under the die. Resin is extruded from a die, rolled between roll dies, cooled by a third roll, and molded into a light guide (double-sided prism light guide) in which prisms are formed on both sides of a flat plate. did. The cap of the roll, the extrusion temperature, and the extrusion speed were adjusted so that the acrylic resin formed on the plate-shaped light guide had a thickness of 0.8 mm.
Also, for comparison with the double-sided prism light guide, white ink is printed in dots by screen printing on a 0.8 mm thick acrylic plate as a light guide with low directivity of outgoing light and a small outgoing angle. The prepared light guide (dot pattern light guide) was prepared.
(実施例1)
上記で得られた両面プリズム導光体の表面プリズムの稜線方向と直交する端面にLED光源を配置し、導光体裏面プリズムの下には、白PETの反射板を、導光体の表面プリズムには、当該表面プリズムの稜線方向と直交する向きで前記プリズムシートAを、そのプリズム面が導光体の表面プリズムと接する方向に配置し、面光源装置を作製した。
Example 1
The LED light source is disposed on the end surface orthogonal to the ridge line direction of the surface prism of the double-sided prism light guide obtained above, and a white PET reflector is placed under the light guide back prism, and the surface prism of the light guide The surface light source device was manufactured by arranging the prism sheet A in a direction perpendicular to the ridge line direction of the surface prism in a direction in which the prism surface is in contact with the surface prism of the light guide.
(実施例2〜5、比較例1〜4)
表2に示すプリズムシートと導光体の組み合わせで、実施例1と同様にして面光源装置を作製した。尚、比較例4では、ドットパターン導光体の端面にLED光源を配置し、導光体の裏面に白PETの反射板を配置し、プリズムシートAを、プリズムの稜線方向が導光体の光入射面と平行になり、且つ、プリズム面が導光体側となるように、導光体の表面に配置し、面光源装置を作製した。
(Examples 2-5, Comparative Examples 1-4)
A surface light source device was manufactured in the same manner as in Example 1 with the combination of the prism sheet and the light guide shown in Table 2. In Comparative Example 4, the LED light source is disposed on the end face of the dot pattern light guide, the white PET reflector is disposed on the back surface of the light guide, the prism sheet A is arranged, and the ridge line direction of the prism is the light guide. The surface light source device was manufactured by arranging on the surface of the light guide so that it was parallel to the light incident surface and the prism surface was on the light guide.
(導光体からの出射光の輝度の強度分布測定)
導光体からの出射光の輝度の強度分布をゴニオメーターで測定した結果、前記両面プリズム導光体からの出射光は、最大強度を有する角度は70度で、半値幅は±10度であった。ドットパターン導光体からの出射光は、最大強度を有する角度は60度で、半値幅は±20度であった。
(Measurement of intensity distribution of luminance of light emitted from the light guide)
As a result of measuring the intensity distribution of the luminance of the emitted light from the light guide with a goniometer, the angle of the emitted light from the double-sided prism light guide has a maximum intensity of 70 degrees and the half-value width is ± 10 degrees. It was. The outgoing light from the dot pattern light guide had an angle with the maximum intensity of 60 degrees and a half width of ± 20 degrees.
(プリズムシートの光出射面からの出射光の輝度の強度分布測定)
各実施例及び各比較例で得られた面光源装置のプリズムシートの光出射面からの出射光の輝度の強度分布をゴニオメーターで測定した結果、すべての実施例及び比較例において、前記出射光が最大強度を有する角度は略法線方向(厳密な法線方向から±10度の範囲内)であった。また、各実施例及び各比較例で測定された前記出射光の強度分布の半値幅の測定結果を表2に示す。
(Measurement of intensity distribution of luminance of light emitted from the light exit surface of the prism sheet)
As a result of measuring the intensity distribution of the luminance of the emitted light from the light emitting surface of the prism sheet of the surface light source device obtained in each example and each comparative example with a goniometer, in all the examples and comparative examples, the emitted light The angle at which has the maximum intensity was substantially in the normal direction (within ± 10 degrees from the strict normal direction). Table 2 shows the measurement results of the half-value width of the intensity distribution of the emitted light measured in each example and each comparative example.
(バックライトの正面輝度比評価)
輝度計(トプコン製BM−7)を用いて、各実施例及び各比較例で得られた面光源装置の正面方向の輝度を測定し、比較例1の面光源装置にて測定された輝度値を100%として輝度比を算出した。その結果を表2に示す。
(Backlight front luminance ratio evaluation)
Using a luminance meter (Topcon BM-7), the luminance in the front direction of the surface light source device obtained in each Example and each Comparative Example was measured, and the luminance value measured by the surface light source device of Comparative Example 1 The luminance ratio was calculated with 100%. The results are shown in Table 2.
(液晶パネルにおける外観評価)
上記バックライト上に液晶パネルを載せて、干渉縞を目視で確認した。干渉縞が液晶パネル上で視認されないレベルの場合を○、干渉縞が液晶パネル上で視認されるが画像では問題無いレベルの場合を△とし、その評価結果を表2に示す。
(Appearance evaluation on LCD panel)
A liquid crystal panel was placed on the backlight, and interference fringes were visually confirmed. The evaluation results are shown in Table 2 when the interference fringes are at a level where they are not visually recognized on the liquid crystal panel, and when the interference fringes are visible on the liquid crystal panel but at a level where there is no problem with the images.
実施例1〜5で用いたプリズムシートは、第一の斜面が、導光体から出射される第一の指向性光(70度にて最大強度を有し、半値幅は±10度)を入射可能な傾斜角度を有し、第二の斜面に含まれる各々の平坦面は、前記第一の斜面から入射した前記第一の指向性光を、個々の平坦面に到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向に最大強度を有する第二の指向性光となるように内部反射させる傾斜角度を、平坦面ごとに個別に有するため、前記プリズムシートを備えた面光源装置では、プリズムシートからの出射光が法線方向における指向性が強く、当該出射光の半値幅は±7.0度〜±8.2度と第一の指向性光よりも幅の狭い強度分布を有し、バックライトの正面輝度比評価において輝度が高かった。
また、実施例5で用いたプリズムシートHは、マット層を有するため、液晶パネルの外観評価において干渉縞の発生を防いだ。
比較例1で用いたプリズムシートEは、第二の斜面(反射面)が1つの平坦面からなるため、前記プリズムシートEを備えた面光源装置のプリズムシートからの出射光は、半値幅が±10.0度と実施例に比べて幅広な強度分布を有し、その結果、バックライトの正面輝度比に劣っていた。
比較例2で用いたプリズムシートFは、入射面角が小さく、さらに第二反射面角も小さいため、前記プリズムシートFを備えた面光源装置のプリズムシートからの出射光は、半値幅が±10.5度と実施例に比べて幅広な強度分布を有し、その結果、バックライトの正面輝度比に劣っていた。
比較例3で用いたプリズムシートGは、入射面角が大きく、さらに、第一反射面角も大きいため、前記プリズムシートGを備えた面光源装置のプリズムシートからの出射光は、半値幅が±10.5度と実施例に比べて幅広な強度分布を有し、その結果、バックライトの正面輝度比に劣っていた。
比較例4では、両面プリズム導光体の代わりに、ドットパターン導光体(60度にて最大強度を有し、半値幅は±20度)を用いたため、実施例1と同様にプリズムシートAを用いても、プリズムシートによる第一の指向性光の法線方向への集光性が低く、さらに、第一の指向性光が半値幅±20度と比較的強度分布が広がっていることもあり、面光源装置のプリズムシートからの出射光は、半値幅±23度の幅広な強度分布を有し、バックライトの正面輝度比が小さい結果となった。
In the prism sheets used in Examples 1 to 5, the first slope has the first directional light (maximum intensity at 70 degrees and the half width is ± 10 degrees) emitted from the light guide. Each flat surface included in the second inclined surface has an incident angle that allows incidence of the first directional light incident from the first inclined surface on a prism basis for each component that has reached each flat surface. In the surface light source device provided with the prism sheet, since each flat surface has an inclination angle for internal reflection so as to be the second directional light having the maximum intensity in the normal direction with respect to the light emission surface of the sheet, The emitted light from the prism sheet has strong directivity in the normal direction, and the half-value width of the emitted light is ± 7.0 degrees to ± 8.2 degrees, which is a narrower intensity distribution than the first directional light. And the luminance was high in the evaluation of the front luminance ratio of the backlight.
Moreover, since the prism sheet H used in Example 5 has a matte layer, generation of interference fringes was prevented in the appearance evaluation of the liquid crystal panel.
Since the prism sheet E used in Comparative Example 1 has a second inclined surface (reflecting surface) formed of a single flat surface, the half-value width of the light emitted from the prism sheet of the surface light source device including the prism sheet E has a half width. The intensity distribution was ± 10.0 degrees, which was wider than that of the example, and as a result, the front luminance ratio of the backlight was inferior.
Since the prism sheet F used in Comparative Example 2 has a small incident surface angle and a small second reflection surface angle, the light emitted from the prism sheet of the surface light source device including the prism sheet F has a half-value width of ±. 10.5 degrees and a broad intensity distribution compared to the example, and as a result, the backlight was inferior to the front luminance ratio.
Since the prism sheet G used in Comparative Example 3 has a large incident surface angle and a large first reflection surface angle, the light emitted from the prism sheet of the surface light source device including the prism sheet G has a half width. The intensity distribution was ± 10.5 degrees, which was wider than that of the example, and as a result, the backlight front luminance ratio was inferior.
In Comparative Example 4, instead of the double-sided prism light guide, a dot pattern light guide (having a maximum intensity at 60 degrees and a half width of ± 20 degrees) was used. Even if is used, the light condensing property in the normal direction of the first directional light by the prism sheet is low, and the first directional light has a relatively wide intensity distribution with a half-value width of ± 20 degrees. In other words, the light emitted from the prism sheet of the surface light source device has a wide intensity distribution with a half-value width of ± 23 degrees, resulting in a small front luminance ratio of the backlight.
1 第一の斜面
1a、1b 平坦面
2 第二の斜面
2a、2b、2c 平坦面
3、3’、3’’ 単位プリズム
4,4’ プリズム列
5 光出射面
6 導光体
6a 光放出面
6b 光入射面
7 光源
8 反射板
9 面光源
10 液晶パネル
L1a、L1b 第一の指向性光を構成する光の成分
L2a、L2b 第二の指向性光
100、110 プリズムシート
200 面光源装置
300、310 液晶表示装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記導光体は、前記光源から入射した光を、その光放出面に対する法線となす角が60度より大きく80度以下に最大強度を有し、且つ強度分布の半値幅となる角度が±5度〜±10度である第一の指向性光として出射するものであり、
前記プリズムシートは、三角柱形状の単位プリズムを平行に複数配列したプリズム列を光入射面に有し、
各々の前記単位プリズムは、第一の斜面と、傾斜角度が異なる複数の平坦面からなり且つ前記第一の斜面と対向する第二の斜面により規定された略三角柱形状を有し、隣り合う単位プリズムの一方が有する第一の斜面と他方が有する第二の斜面が向き合うように配列され、
前記第一の斜面は、前記第一の指向性光が入射可能な傾斜角度を有し、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角が30〜37度であり、
前記第二の斜面に含まれる複数の平坦面は、前記第一の斜面から入射した前記第一の指向性光を、個々の平坦面に到達した成分ごとにプリズムシートの光出射面に対する法線方向から±10度の範囲内の方向に最大強度を有する第二の指向性光となるように内部反射させる傾斜角度を、平坦面ごとに個別に有し、プリズムの頂点に近い平坦面ほど、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角度が大きく、プリズムシートの光出射面に対する法線となす角が30〜37度であり、
前記単位プリズムは、当該単位プリズムの基底面から頂点までの高さを100%としたときに、当該単位プリズムの基底面からの高さが20〜80%の位置に平坦面の傾斜角度が変化する境界が存在する、又は、当該単位プリズムの基底面からの高さが10〜50%の位置、及び、当該位置よりも前記単位プリズムの頂点に近く、且つ前記基底面からの高さが50〜90%の位置に平坦面の傾斜角度が変化する境界が存在することを特徴とする、面光源装置。 A light guide, a light source disposed on at least one edge of the light guide, and a prism sheet disposed on a light emission surface of the light guide,
The light guide has a maximum intensity at which the angle between the light incident from the light source and the normal to the light emission surface is greater than 60 degrees and 80 degrees or less, and the angle at which the half value width of the intensity distribution is ±± It is emitted as first directional light that is 5 degrees to ± 10 degrees,
The prism sheet has, on the light incident surface, a prism array in which a plurality of triangular prism unit prisms are arranged in parallel.
Each of the unit prisms has a substantially triangular prism shape defined by a first inclined surface and a plurality of flat surfaces having different inclination angles and defined by a second inclined surface facing the first inclined surface, and adjacent units. The first slope of one of the prisms and the second slope of the other are arranged to face each other,
Said first inclined surface has the first angle of inclination can be directional light is incident, a normal line angle is 30 to 37 degrees with respect to the light exit surface of the prism sheet,
The plurality of flat surfaces included in the second inclined surface are configured such that the first directional light incident from the first inclined surface is normal to the light emitting surface of the prism sheet for each component that has reached each flat surface. Each flat surface has an inclination angle for internal reflection so as to be the second directional light having the maximum intensity in the direction within ± 10 degrees from the direction, and the flat surface closer to the apex of the prism, The angle formed with the normal to the light exit surface of the prism sheet is large, and the angle formed with the normal to the light exit surface of the prism sheet is 30 to 37 degrees.
When the height from the base surface to the apex of the unit prism is 100%, the inclination angle of the flat surface changes to a position where the height from the base surface of the unit prism is 20 to 80%. Or a position where the height from the base surface of the unit prism is 10 to 50%, and the height from the base surface is closer to the apex of the unit prism than the position. A surface light source device characterized in that a boundary where the inclination angle of the flat surface changes exists at a position of ˜90%.
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