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図面 (8)

課題

液晶表示素子に用いた場合に正面方向が充分明るくなるような集光性を持ち、且つ、画面ギラつきを生じないバックライトユニット用の光制御シートの製造方法を提供する。

解決手段

一面に、断面略三角形複数条柱状突起断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを、上記柱状突起の柱軸方向一軸延伸することを特徴とする光制御シートの製造方法。

概要

背景

液晶表示画面自家発光性を有しないので、視認性を高めるためには他からの照明を必要とし、そのため、液晶表示素子の背面から光を当てる光源ユニット(以下「バックライトユニット」と言う。)が考案された。

バックライトユニットは、その開発当初においては蛍光管等の光源を液晶表示素子の背面に直接配した構造をとっていたが、最近では全ユニットの厚みを薄くして機器の小型化を図るために、光源を液晶表示素子の少なくとも一側面に配したエッジライト方式をとることが多い。

エッジライト方式の面状光源装置は、透明な導光板の一側面に光源として蛍光管が配されている。導光板の背面には塗料ドットパターンが形成されている。このドットパターンは、側面の蛍光管から入射した光を、画面のどの位置からも均等に出射させるために導光板の背面に形成された光散乱性印刷パターンであり、疑似光源と呼ばれるものである。導光板の後側には反射板が配されている。

蛍光管から発せられた光線は、導光板背面のドットパターンによって乱反射され、導光板前面より前方へ出射される。この際、図7に示す如く、蛍光管71から発せられた光線による出射光の殆どは、導光板72の法線方向から大きく外れた方向へ出射され(出射光パターン73の状態)、又、その分布も著しく急峻であることから、通常、導光板72の法線方向より観察する使用者にとっては液晶表示画面が非常に暗い画面となってしまう。

この欠点を解消するため、導光板の前面に光制御シートが配される。従来の光制御シートとしては、透明なガラスまたはプラスチックシートに、無機または有機光拡散剤が含有されたもの(特開平3−78701号公報)や、透明プラスチックシートの前面にマット加工シボ加工などにより粗度Ra=100〜150μm程度の微細ランダム凹凸を形成したものが知られている(特開昭62−291618号公報)。

更に、他の光制御シートとして、一面が、断面略三角形の多数のプリズム部または頂部が凸弧状の断面略三角形の多数の山部が平行状に配列された構造面となされているシート(以下「プリズムシート」と言う。)も提案されている。(特開平5−203950号等)。プリズムシートは片面に多数の小さなプリズムを並列状に並べたものであり、これに入射した光線を屈折あるいは反射させる機能を有する光学機能シートである。

概要

液晶表示素子に用いた場合に正面方向が充分明るくなるような集光性を持ち、且つ、画面にギラつきを生じないバックライトユニット用の光制御シートの製造方法を提供する。

一面に、断面略三角形の複数条柱状突起断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを、上記柱状突起の柱軸方向一軸延伸することを特徴とする光制御シートの製造方法。

目的

本発明は、上記の点に鑑み、液晶表示素子に用いた場合に正面方向が充分明るくなるような集光性を持ち、且つ、画面にギラつきを生じないバックライトユニット用の光制御シートの製造方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

一面に、断面略三角形複数条柱状突起断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを、上記柱状突起の柱軸方向一軸延伸することを特徴とする光制御シートの製造方法。

技術分野

0001

本発明は光制御シートの製造方法に関し、更に詳しくは、パーソナルコンピュータワードプロセッサなどの液晶ディスプレー液晶カラーテレビ等を構成する液晶表示素子光源装置に用いる光制御シートに関する。

背景技術

0002

液晶表示画面自家発光性を有しないので、視認性を高めるためには他からの照明を必要とし、そのため、液晶表示素子の背面から光を当てる光源ユニット(以下「バックライトユニット」と言う。)が考案された。

0003

バックライトユニットは、その開発当初においては蛍光管等の光源を液晶表示素子の背面に直接配した構造をとっていたが、最近では全ユニットの厚みを薄くして機器の小型化を図るために、光源を液晶表示素子の少なくとも一側面に配したエッジライト方式をとることが多い。

0004

エッジライト方式の面状光源装置は、透明な導光板の一側面に光源として蛍光管が配されている。導光板の背面には塗料ドットパターンが形成されている。このドットパターンは、側面の蛍光管から入射した光を、画面のどの位置からも均等に出射させるために導光板の背面に形成された光散乱性印刷パターンであり、疑似光源と呼ばれるものである。導光板の後側には反射板が配されている。

0005

蛍光管から発せられた光線は、導光板背面のドットパターンによって乱反射され、導光板前面より前方へ出射される。この際、図7に示す如く、蛍光管71から発せられた光線による出射光の殆どは、導光板72の法線方向から大きく外れた方向へ出射され(出射光パターン73の状態)、又、その分布も著しく急峻であることから、通常、導光板72の法線方向より観察する使用者にとっては液晶表示画面が非常に暗い画面となってしまう。

0006

この欠点を解消するため、導光板の前面に光制御シートが配される。従来の光制御シートとしては、透明なガラスまたはプラスチックシートに、無機または有機光拡散剤が含有されたもの(特開平3−78701号公報)や、透明プラスチックシートの前面にマット加工シボ加工などにより粗度Ra=100〜150μm程度の微細ランダム凹凸を形成したものが知られている(特開昭62−291618号公報)。

0007

更に、他の光制御シートとして、一面が、断面略三角形の多数のプリズム部または頂部が凸弧状の断面略三角形の多数の山部が平行状に配列された構造面となされているシート(以下「プリズムシート」と言う。)も提案されている。(特開平5−203950号等)。プリズムシートは片面に多数の小さなプリズムを並列状に並べたものであり、これに入射した光線を屈折あるいは反射させる機能を有する光学機能シートである。

発明が解決しようとする課題

0008

上述した従来の光制御シートのうち、光拡散剤を用いた光制御シート74の場合、図8に示すように、導光板72の一側面に蛍光管71を配したエッジ灯式において、使用者に不用な方向への光線の出射(斜め方向の出射)が多く、又、光制御シート74と導光板72界面での乱反射による光線の損失も無視できない。そのため、液晶表示素子の照明に用いた場合、正面方向への出射光量が少ない(出射光パターン75の状態)という問題がある。

0009

更に、プリズムシートを用いた場合、図6に示すように、プリズムシートSの光線の各出射角度における強度分布、即ち、出射光パターン60は、法線方向への光線の出射が著しく増加している。しかし、従来のプリズムシートは、凸条(プリズム)のピッチが100〜200μmと粗く、そのためにプリズムによって生じた光の濃淡目視できる程にひどくなり、スジ状に画面がギラついて見えるようになるという問題があった。上記ギラつきは、凸条(プリズム)のピッチを100μm以下に細かくすることができれば無くなる筈である。

0010

しかし、従来からプリズムシートの製造方法として知られている鋳造法溶剤キャスティング法モノマーキャスティング法、異形押出法、ロールエンボッシング法熱プレス法、射出成形法等の方法では、凸条(プリズム)のピッチを100μm以下に細かくすることは、溶融樹脂表面張力のため、不可能に近く困難なものであって工業的方法としては成り立たないものであった。

0011

本発明は、上記の点に鑑み、液晶表示素子に用いた場合に正面方向が充分明るくなるような集光性を持ち、且つ、画面にギラつきを生じないバックライトユニット用の光制御シートの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、一面に、断面略三角形の複数条柱状突起断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを、上記柱状突起の柱軸方向一軸延伸することを特徴とする光制御シートの製造方法をその要旨とするものである。

0013

上記樹脂シートに用いられる樹脂は、透明なシートを形成し得るものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネートポリメチルメタクリレート等の光透過性の良好な樹脂が好適に使用される。

0014

上記断面略三角形の柱状突起は、三角柱柱状部分の一面を樹脂シートに密着させ、他の2面で挟まれる頂角部分からなる頂部を外方に向けているが、上記頂部は、上記三角柱の柱状部分の底面以外の他の2面が、交叉し、幾何学的に真正な三角柱を形成していてもよいが、上記頂部が一以上の面で僅かに切り欠かれ、幾何学的に断面台形から凸弧状の頂部をもつ断面略三角形までの種々の柱状体を形成していてもよい。

0015

上記一面に、断面略三角形の複数条の柱状突起を断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートの製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、前掲の鋳造法、溶剤キャスティング法、モノマーキャスティング法、異形押出法、ロールエンボッシング法、熱プレス法、射出成形法等の方法が挙げられる。

0016

上記樹脂シートの厚さは、対応する液晶表示装置によって適宜設定されるが、好ましくは200μm以上、より好ましくは200〜1000μmである。上記厚さが200μm未満では、断面略三角形の複数条の柱状突起を断面鋸歯状に平行に配置して賦形することが困難となる。

0017

又、上記断面略三角形の柱状突起の頂部を挟む2つの斜面のなす角度は、好ましくは30〜150度、より好ましくは60〜120度である。上記角度が30度未満では、上記断面略三角形の複数条の柱状突起を断面鋸歯状に平行に配置して賦形することが困難であり、又、150度を超えると集光能力が低下する恐れがある。

0018

又、上記断面略三角形の柱状突起を断面鋸歯状に平行して配置する柱状突起のピッチは、好ましくは100〜500μmである。上記ピッチが100μm未満では、上記柱状突起を均一に形成するのが困難であり、上記ピッチが500μmを超えると、次工程で一軸延伸して得られる柱状突起のピッチを目的とする100μm以下に細かくすることができない。

0019

上記の一面に、断面略三角形の複数条の柱状突起を断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを、上記柱状突起の柱軸方向に一軸延伸する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ロール法による縦一軸延伸テンター法による横一軸延伸枚葉のシートの対向する二辺を把持して一軸延伸する方法等、連続的、断続的な各種の方法が挙げられる。就中、延伸区間1m以上のロール法による縦一軸延伸は、大きいネックインによって上記柱状突起のピッチをより細かくすることができる。又、該一軸延伸工程における上記柱状突起の形状安定化のため、例えば、被延伸シートを気中に浮かせた状態で、加熱炉に導入し、一軸延伸する方法が好適に用いられる。

0020

上記一軸延伸の延伸温度は、好ましくは被延伸シートを構成する樹脂の(Tg−5℃)〜(Tg+30℃)である。上記延伸温度が被延伸シートを構成する樹脂の(Tg−5℃)未満であると、被延伸シートが延伸適温に至らないために、延伸時に破断し易く、上記延伸温度が被延伸シートを構成する樹脂の(Tg+30℃)を超えると、被延伸シートの変形に伴う応力が小さくなるため、延伸ムラが生じ易くなる。

0021

本発明の光制御シートの製造方法は、叙上の如く構成されているので、一面に、頂部を外方に向けた断面略三角形の複数条の柱条突起を、該柱条突起ピッチを100μm以下に断面鋸歯状に平行に配置したプリズムシートを安定して、且つ、効率よく製造することができる。又、本発明の製造方法により得られる光制御シートは、これをエッジ一灯式または二灯式のいずれの面状発光装置に用いた場合でも、液晶表示素子の正面方向が充分明るくなるような集光特性をもち、且つ、画面にギラつきを生じないバックライトユニット用の光制御シートとして有用である。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下、本発明の実施例を説明する。

0023

(実施例1)ポリカーボネート樹脂をTダイより溶融押出し、図1に示す如く、周方向に、溝の深さ80μm、柱状突起の頂角90度、溝のピッチ160μmの複数条の溝を刻設した冷却ロール押圧ロールで挟圧しながら冷却し、厚さ200μmで、一面に、断面略三角形の複数条の柱状突起を断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを得た。得られた樹脂シートの一面に形成された断面略三角形の複数条の柱状突起は、図2に示す如く、柱状突起の高さ70μm、頂部を挟む2面のなす角度90度、頂部の曲率半径20μm、柱条突起のピッチ160μmであった。

0024

次いで、得られた樹脂シートを、熱風加熱炉の両側に周速度の異なるニップロールを備えた延伸装置(図示せず)を用いて、延伸区間2m、延伸温度165℃、延伸倍率4倍で、上記柱状突起の柱軸方向に縦一軸延伸して光制御シートを作製した。得られた光制御シートは、図3に示す如く、厚さ100μm、柱状突起の高さ35μm、頂部を挟む2面のなす角度90度、頂部の曲率半径10μm、柱状突起のピッチ80μmであった。

0025

(比較例1)実施例1で得られた未延伸の樹脂シートをそのまま光制御シートとした。

0026

(比較例2)実施例1の図1に示す冷却ロールに替えて、溝の深さ40μm、柱状突起の頂角90度、溝のピッチ80μmの複数条の溝を刻設した冷却ロールを用いて実施例1と同様にして厚さ100μmで、一面に、断面略三角形の複数条の柱状突起を断面鋸歯状に平行に配置した樹脂シートを得た。得られた樹脂シートの一面に形成された断面略三角形の複数条の柱状突起は、図4に示す如く、柱状突起の高さ30μm、頂部を挟む2面のなす角度90度、頂部の曲率半径20μm、柱状突起のピッチ80μmであった。得られた樹脂シートをそのまま光制御シートとした。

0027

実施例1及び比較例1〜2で得られた光制御シートの性能を評価するため以下の輝度測定及び発光外観の観察試験を行った。結果は表1に示す。

0028

(輝度測定)JIS C7614に準拠し、法線方向の輝度測定を行った。測定に用いたエッジ一灯式バックライト装置は、図5に示す如く、背面にドットパターン52を有する3mm(厚さ)×205mm×135mmのポリメチルメタクリレート板からなる導光板53のドットパターン52裏面から反射板54が設けられ、上記導光板53の側方に、太さ35mm、長さ135mmの蛍光管51からなる光源が設けられ、該光源から照射される光線が、被検光制御シートSの全面に均一に入射される如く設備されている。又、光制御シートSの前側には液晶表示素子55が配置されている。反射板54は不透明なポリエチレンテレフタレート製フィルムからなる。上記構成のエッジ一灯式バックライト装置において、印加電圧は12Vで実施した。

0029

(発光外観の観察)液晶表示画面を目視し、画面のギラつきの有無及びギラつきの状態、導光板のドットパターンが液晶表示画面を透して見える(不良)か否(正常)かの発光外観の評価を行った。ドットパターンの上記視認性については、画面から約50cm離れた位置から観察した。

0030

0031

この評価試験結果により、実施例1の光制御シートの場合、充分な正面輝度と広い角度範囲が確保され、画面のギラつきがなく、且つ、ドットパターンも視認されないことが明らかである。これに対し、比較例1の光制御シートの場合、画面に筋状のギラつきがあり、比較例2の光制御シートの場合、法線方向の輝度が小さく、画面が暗く、且つ、導光板のドットパターンが液晶表示画面を透して見えるという発光外観不良を呈した。

発明の効果

0032

本発明の光制御シートの製造方法は、叙上の如く構成されているので、一面に、断面略三角形の複数条の柱状突起を、該柱条突起ピッチを100μm以下に断面鋸歯状に平行に配置したプリズムシートを安定して、且つ、効率よく製造することができる。又、本発明の光制御シートの製造方法は、これをエッジ一灯式または二灯式のいずれの面状発光装置に用いた場合でも、液晶表示素子の正面方向が充分明るくなるような集光特性をもち、且つ、画面にギラつきを生じないバックライトユニット用の光制御シートとして有用である。

0033

図面の簡単な説明

0034

図1本発明の実施例1で用いたTダイ押出装置の冷却ロール表面に、その周方向に刻設された溝の横断面形状を示す一部切欠断面図である。
図2本発明の実施例1で得られた一軸延伸前の樹脂シートの柱状突起の横断面形状を示す一部切欠側面図である。
図3本発明の実施例1で得られた光制御シートの柱状突起の横断面形状を示す一部切欠側面図である。
図4本発明の比較例2で得られた一軸延伸前の樹脂シートの柱状突起の横断面形状を示す一部切欠側面図である。
図5光制御シートの性能評価試験に用いた光源ユニットを示す断面図である。
図6本発明の光制御シートの製造方法によって得られた光制御シートを用いた場合の出射光特性を示す概略図である。
図7導光板単体での出射光特性を示す概略図である。
図8光拡散剤を含有した従来の光制御シートの出射光特性を示す概略図である。

--

0035

1冷却ロール
2樹脂シート
3、30、S、74光制御シート
5光源ユニット
51、71蛍光管
52ドットパターン
53、72導光板
54反射板
55液晶表示素子
60、73、75出射光パターン

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