JP2001133605A - レンズシート、それを用いたバックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筋むらや点欠陥が視認されない高品位のレン
ズシート、バックライト、高い品質の優れた画像を提供
する液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 透光性フィルムの少なくとも一方の表面
に、電離放射線硬化性樹脂からなり、多数のレンズ列を
並列して形成したレンズ部が形成されてなるレンズシー
トにおいて、該レンズ部にシリコーン系樹脂からなる光
拡散材を含有するレンズシート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
携帯用液晶テレビ等のディスプレイとして使用される液
晶表示装置およびそれに使用されるバックライト、レン
ズシートに関するものであり、さらに詳しくは、筋むら
や点欠陥が視認されない高品位なレンズシートおよびこ
れを用いたバックライト、液晶表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノ
ートパソコン、デスクトップパソコンの液晶モニター、
携帯用液晶テレビあるいはビデオ一体型液晶テレビ等と
して種々の分野で広く使用されてきている。この液晶自
体は、自発光素子ではなく透過光のシャッターの役割を
はたすものであり、液晶表示装置の視認性向上のために
はバックライトといわれる背面から光を当てる装置が用
いられている。このようなバックライトは、例えば、特
開平２−８４６１８号公報や実開平３−６９１８４号公
報に記載されているように、蛍光管、導光板、反射シー
ト、プリズムシート等から構成される。このうち、プリ
ズムシートは、導光板の光出射面上に配置されバックラ
イトの光学的な効率を改善して輝度を向上させるもので
あり、例えば、ピッチ５０μｍ、プリズム頂角６０°か
ら１００°の三角プリズム列の繰り返し単位からなる透
光性のレンズシートである。

【０００３】このようなレンズシートは、非常に細かい
レンズ列が連続して形成されたものであり、筋むらや点
欠陥が目立ちやすいという問題点を有していおり、この
ような欠陥がバックライトあるいは液晶表示装置として
の画像品質を低下させる原因となっていた。特に、実開
平３−６９１８４号公報に記載されているように導光板
と反対側がレンズ列となるように配置される場合と、特
開平２−８４６１８号公報に記載されているように導光
体側がレンズ列となるように配置される場合とを比較す
ると、後者の方が筋むらが目立ちやすいものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなレンズシー
トの品位を向上させる手法として、特開平１０−１６０
９１４号公報記載のようにレンズ面と反対側の平滑面に
拡散性を付与する方法や、特開平１０−２４６８０５号
公報記載のようにレンズ部を構成する紫外線硬化樹脂に
アクリルビーズを添加する方法等が提案されている。

【０００５】しかし、レンズ面と反対側の平滑面に拡散
性を付与する方法では、界面が２面存在することにより
フレネル反射が増加し輝度が低下したり、レンズシート
が厚くなるといった問題点とともに、ベースフィルムへ
の賦形工程が、拡散性付与とレンズ列形成の２工程を要
するため、生産性に劣るものであった。また、レンズ部
を構成する紫外線硬化樹脂にアクリルビーズを添加する
方法では、アクリルビーズの膨潤による色温度の低下、
全光線透過率の低下による輝度の低下、安定生産が困難
であるといった問題点があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、筋むらや点欠陥
が視認されない高品位なレンズシートおよびこれを用い
たバックライト、液晶表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を鑑
みてなされたもので、透光性フィルムの少なくとも一方
の表面に、電離放射線硬化性樹脂からなり、多数のレン
ズ列を並列して形成したレンズ部が形成されてなるレン
ズシートにおいて、該レンズ部にシリコーン系樹脂から
なる光拡散材を含有することを特徴とするレンズシート
およびこのようなレンズシートを使用したバックライ
ト、液晶表示装置を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のレンズシートは、図１に
示したように、透光性フィルム１の少なくとも一方の表
面に多数のレンズ単位が形成されたレンズ部２が電離放
射線硬化性樹脂により形成されている。

【０００９】透光性フィルム１は、紫外線、電子線等の
活性エネルギー線を透過する材料であれば特に限定され
ず、柔軟な硝子板等を使用することもできるが、ポリエ
ステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等
の透明樹脂シートやフィルムが好ましい。特に、レンズ
部の屈折率よりも屈折率が低く、表面反射率の低いポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレートとポリ
フッ化ビニリデン系樹脂との混合物、ポリカーボネート
系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル
系樹脂からなるものが好ましい。透光性フィルム１の厚
さは、その用途によって異なり、５０〜５００μｍ程度
の範囲のものが使用されるが、取扱性に優れるという観
点から１００μｍ以上のものが好ましく、バックライト
の薄型化の観点から２００μｍ以下のものが好ましい。
なお、透光性フィルム１には、電離放射線硬化性樹脂か
らなるレンズ部２と透光性フィルム１との密着性を向上
させるために、その表面にアンカーコート処理等の密着
性向上処理を施したものが好ましい。

【００１０】レンズシートのレンズ部２を構成するレン
ズ列としては、その目的に応じて、プリズム列が平行に
多数形成されたプリズム面、断面半円状あるいは半楕円
状等のレンチキュラーレンズが平行に多数形成されたレ
ンチキュラーレンズ面や波型レンズ面等の種々のレンズ
面が形成される。レンズ列のピッチは２０〜３００μｍ
とすることが好ましく、さらに好ましくは２０〜１００
μｍの範囲である。レンズ単位がプリズム列である場合
には、プリズム列の頂角は５０〜１５０゜の範囲内とす
ることが好ましい。一般的に、液晶表示装置のバックラ
イトでは、プリズム面が液晶パネル側となるように配置
する場合には、頂角は８０〜１００゜程度の範囲であ
り、好ましくは９０〜１００゜の範囲である。一方、プ
リズム面が導光体側となるように配置する場合には、５
０〜７５゜程度の範囲であり、好ましくは５５〜７０゜
の範囲である。

【００１１】レンズシートのレンズ部２を形成する電離
放射線硬化樹脂としては、紫外線、電子線等の電離放射
線で硬化させたものであれば特に限定されるものではな
いが、例えば、ポリエステル類、エポキシ系樹脂、ポリ
エステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アク
リレート、ウレタン（メタ）アクリレート等の（メタ）
アクリレート系樹脂等が挙げられる。中でも、（メタ）
アクリレート系樹脂がその光学特性等の観点から特に好
ましい。このような硬化樹脂に使用される電離放射線硬
化性組成物としては、取扱い性や硬化性等の点で、多価
アクリレートおよび／または多価メタクリレート（以
下、多価（メタ）アクリレートと記載）、モノアクリレ
ートおよび／またはモノメタクリレート（以下、モノ
（メタ）アクリレートと記載）、および活性エネルギー
線による光重合開始剤を主成分とすものが好ましい。代
表的な多価（メタ）アクリレートとしては、ポリオール
ポリ（メタ）アクリレート、ポリエステルポリ（メタ）
アクリレート、エポキシポリ（メタ）アクリレート、ウ
レタンポリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。これ
らは、単独あるいは２種以上の混合物として使用され
る。また、モノ（メタ）アクリレートとしては、モノア
ルコールのモノ（メタ）アクリル酸エステル、ポリオー
ルのモノ（メタ）アクリル酸エステル等が挙げられる。
電離放射線硬化樹脂からなるレンズ部は、プリズム面が
液晶パネル側となるように配置する場合には、バックラ
イトの輝度の向上等の点から、高い屈折率を有するもの
が好ましく、その屈折率が１．５５以上、さらに好まし
くは１．６以上となるように上記のような電離放射線硬
化性組成物から選定される。

【００１２】本発明のレンズシートにおいて、そのレン
ズ部２にはシリコーン系樹脂粒子３からなる光拡散材が
含有されることが、筋むらや点欠陥が視認されない高品
位なレンズシートを得る観点から重要である。使用され
るシリコーン系樹脂粒子３としては、特に限定されるも
のではなく、例えば、ケイ素原子に有機基が直結し、残
りの結合が酸素と直結しており、ケイ素原子と酸素が繰
り返すシロキサン結合でポリマーとなったもの等が挙げ
られる。また、シロキサン結合が三次元網状構造を有す
るものであってもよい。ケイ素原子に直結する有機基と
しては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基等のアルカン基、カルボキシル基、カルボニル
基、エステル基、エーテル基等が挙げられる。これら有
機基を有するシリコーン系樹脂粒子３は、透明樹脂との
親和性に優れ、透明樹脂との分散性が極めて良好であ
る。

【００１３】また、シリコーン系樹脂粒子３の形状は特
に限定されるものではないが、安定した拡散性と、ちら
つきを低減できるという理由から楕円球形状あるいは真
球形状であることが好ましく、特に真球形状あるいはこ
れに近い形状であることが好ましい。シリコーン系樹脂
粒子３の平均粒径は、１〜１５μｍの範囲であることが
好ましく、さらに好ましくは１〜１０μｍの範囲であ
る。これは、シリコーン系樹脂粒子の粒径が１μｍ未満
では、光の干渉作用による着色が発現する傾向にあるた
めであり、逆に１５μｍを超えると散乱効率が低下して
輝度が低下する傾向にあるためである。

【００１４】さらに、シリコーン系樹脂粒子３として
は、その屈折率が１．３９〜１．４９の範囲であること
が好ましい。これは、屈折率が１．３９未満であったり
１．４９を超えると、電離放射線硬化樹脂との屈折率の
差が大きくなり輝度が低下する傾向にあるためであり、
さらに好ましくは１．４２〜１．４６の範囲である。

【００１５】このようなシリコーン系樹脂粒子３のレン
ズ部２への含有量は、０．１〜５重量％の範囲であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは０．３〜２重量％の範
囲である。これは、シリコーン系樹脂粒子の含有量が
０．１重量％未満では、筋むらや点欠陥の隠蔽効果が不
十分となり、これら欠陥が視認されやすくなる傾向にあ
るためであり、逆に５重量％を超えると光線透過率が低
下し、レンズシート本来の輝度向上効果が損なわれる傾
向にあるためである。

【００１６】本発明のレンズシートを製造する方法とし
ては、通常使用される方法が使用でき、例えば、所定の
レンズパターンを形成したレンズ型に電離放射線硬化性
モノマー混合液を注入し、透光性フィルムを重ね合わせ
る。次いで、透光性フィルムを通して紫外線、電子線等
の電離放射線を照射し、電離放射線硬化性モノマー混合
液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレンズシート
を得る方法が挙げられる。また、シリコーン系樹脂粒子
３は、レンズ部２に均一に分散されていてもよいし、レ
ンズ部２の表面部分や透光性フィルム１との境界部分に
属状に分散されていてもよい。

【００１７】本発明のバックライトは、図２に示したよ
うに、透明樹脂等からなる導光体５の一方の端部に蛍光
灯等の光源６を配置し、導光体５の上にレンズシート４
を載置して構成される。また、必要に応じて導光体５の
光出射面上に拡散シートが載置され、光出射面と反対側
の面には、反射フィルム等によって反射層７が形成され
る。導光体５としては、光源６に対向する少なくとも１
つの側面を光入射面とし、この光入射面に略垂直な面を
光出射面とするものであれば、板状、くさび状、船型状
等の種々の形状のものが使用でき、光線透過率の高い合
成樹脂から構成される。光源６から導光体５へ有効に光
を導入するために、光源および導光体の光入射面を内側
に反射剤を塗布したケースやフィルムで覆うように構成
することが好ましい。さらに、レンズシート４は、２枚
あるいは３枚以上の複数枚のレンズシートを重ねて導光
体５の光出射面上に載置することもできる。光源６は導
光体５の少なくとも１つの端部に配置すればよいが、必
要に応じて、複数個の光源を配置することもできる。

【００１８】導光体５を構成する合成樹脂としては、メ
タクリル樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を
使用して、押出成形、射出成形等の通常の成形方法で製
造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光
線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも
優れており、導光体用材料として最適である。このよう
なメタクリル樹脂とは、メタクリル酸メチルを主成分と
する樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上
であることが好ましい。

【００１９】本発明のバックライトにおいて、導光体５
の光出射面上に載置するレンズシート４は、レンズ面の
向きは、使用する導光体５の出射光特性に応じて適宜選
択することができる。例えば、導光体５の出射面上に種
々の拡散シートを載置して導光体５からの出射光の指向
性を変化させることもでき、この場合には一般的にレン
ズシート４のレンズ面を導光体５と反対の方向に向けて
載置する。また、導光体５の光出射面あるいは裏面にレ
ンズ面や梨地面等を形成することによって高い指向性を
示す出射光を直接レンズシートで法線方向へと変角させ
る場合には、通常、図２に示したようにレンズシート４
のレンズ面を導光体５側に向けて載置する。本発明は、
筋むらや点欠陥が目立ちやすい後者のようにレンズシー
ト４のレンズ面が導光体５側に向けて載置されるバック
ライトに特に適している。

【００２０】本発明の液晶表示装置は、上記のような構
成からなるバックライトのレンズシート４上に液晶表示
素子を載置する。液晶表示素子としては、特に限定され
るものではなく、アクティブマトリックス駆動のＴＦＴ
型液晶表示素子、単純マトリックス駆動のＳＴＮ型液晶
表示素子のいずれでも使用することができる。また、Ｔ
ＦＴ型液晶表示素子では、その素子そしてポリシリコ
ン、アモルファスシリコン、メタル・インシュレータ・
メタル等の種々のアクティブ素子を用いることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例１ 厚さ３ｍｍ、３００ｍｍ×４００ｍｍの大きさのＪＩＳ
黄銅３種の銅板の表面に頂角６５°の断面二等辺三角形
のプリズム列を５０μｍピッチで切削しプリズムパター
ンを形成した後、ガニゼンメッキを施しレンズ型を準備
した。このレンズ型のプリズムパターンの一端部に、粒
径４．５μｍのシリコーン系球状樹脂微粒子（東芝シリ
コーン社製トスパール１４５、屈折率＝１．４２）を
０．５重量％含有するアクリル系紫外線硬化性モノマー
混合液を適量注入し、厚さ１２５μｍのポリエステルフ
ィルム（東洋紡社製Ａ４３００）を紫外線硬化性モノマ
ー混合液を注入したレンズ型の一端から、ロールで加圧
しながら他端方向に徐々に重ね合わせ、注入した紫外線
硬化性モノマー混合液をレンズ型全体に展延した。次い
で、ポリエステルフィルムの上方に配置した３本の照射
強度８０Ｗ／ｃｍの６．４ｋＷの紫外線ランプ（ウエス
タンクオーツ社製）から紫外線を４５秒間照射して紫外
線硬化性モノマー混合液を重合硬化し、レンズ型から剥
離して屈折率１．５９のプリズムシートを得た。

【００２２】一方の面が鏡面で、他方の表面が粒径１２
５〜１４９μｍのガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ
−１２０）を用いて１０ｃｍの距離から、吹付け圧力４
Ｋｇ／ｃｍ^２でブラスト処理を行って粗面とした金型を
用いて、アクリル樹脂（三菱レイヨン社製アクリペット
ＶＨ５＃０００）を射出成形し、厚さ３ｍｍ、２４３ｍ
ｍ×１９４ｍｍの導光体を得た。

【００２３】得られた導光体の二つの短い端面および他
の一方の端面に銀蒸着したＰＥＴフィルムを粘着加工し
て貼り付け、粗面化した光出射面と対向する裏面に銀蒸
着したＰＥＴフィルムをテープ止めして反射面を形成し
た。導光体の残りの一つの端面に、直径２ｍｍの直管型
の冷陰極管（ハリソン社製ＮＭＢＳＭ２ＢＷＥ２５３
Ｗ）を銀蒸着したＰＥＴフィルムを巻き付けて設置し、
導光体の光出射面上にプリズムシートを、プリズム面が
導光体の出射面側に向くように載置して図２に示した構
造のバックライトを組み立てた。このバックライトの状
態およびさらに液晶パネルを載置した状態で、プリズム
シートの筋むらや点欠陥等の有無を目視にて確認を行っ
たが、特に欠陥は視認されなかった。

【００２４】また、冷陰極管にインバーター（ＴＤＫ社
製ＣＸＡ−Ｍ１０Ｌ）を介して直流電源を接続し、ＤＣ
１２Ｖを印加して点灯させた。バックライトを測定台に
載置し、その中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転す
るように調節した。次いで、４ｍｍφのピンホールを有
する黒色の紙を、ピンホールが導光体の中央に位置する
ように導光体上に固定し、輝度計（ミノルタ社製ｎｔ−
１゜）を用いて測定円が８〜９ｍｍφとなるように距離
を調整した。冷陰極管のエイジングを３０分以上行った
後に、回転軸を導光体の入射面と出射面の双方に垂直な
面内で８０°〜−８０°まで、５°間隔で回転させなが
ら輝度計にて出射光の光度分布を測定した。その結果を
図３に示した。

【００２５】実施例２ 粒径４．５μｍのシリコーン系球状樹脂微粒子（東芝シ
リコーン社製トスパール１４５、屈折率＝１．４２）の
アクリル系紫外線硬化性モノマー混合液中への含有量を
１重量％とした以外は、実施例１と同様にしてプリズム
シートを得た。また、このプリズムシートを使用して実
施例１と同様にしてバックライトをを組み立てた。この
バックライトの状態およびさらに液晶パネルを載置した
状態で、プリズムシートの筋むらや点欠陥等の有無を目
視にて確認を行ったが、特に欠陥は視認されなかった。
さらに、実施例１と同様にして、出射光の光度分布を測
定し、その結果を図３に示した。

【００２６】比較例１ アクリル系紫外線硬化性モノマー混合液中へシリコン系
樹脂微粒子を配合しなかった以外は、実施例１と同様に
してプリズムシートを得た。また、このプリズムシート
を使用して実施例１と同様にしてバックライトをを組み
立てた。このバックライトの状態およびさらに液晶パネ
ルを載置した状態で、プリズムシートの筋むらや点欠陥
等の有無を目視にて確認を行ったが、筋むらや欠陥が目
立ち非常に見難いものであった。さらに、実施例１と同
様にして、出射光の光度分布を測定し、その結果を図３
に示した。

【００２７】比較例２ アクリル系紫外線硬化性モノマー混合液中へ含有させる
光拡散材として、アクリル系樹脂粒子を用いた以外は、
実施例１と同様にしてプリズムシートを得た。また、こ
のプリズムシートを使用して実施例１と同様にしてバッ
クライトをを組み立てた。このバックライトの状態およ
びさらに液晶パネルを載置した状態で、プリズムシート
の筋むらや点欠陥等の有無を目視にて確認を行ったが、
比較例１と同様に筋むらや欠陥が目立ち非常に見難いも
のであった。さらに、実施例１と同様にして、出射光の
光度分布を測定し、その結果を図３に示した。

【００２８】

【発明の効果】本発明によるレンズシートは、そのレン
ズ部にシリコーン系樹脂からなる光拡散材を含有させる
ことにより、筋むらや点欠陥が視認されなくなり、高品
位のレンズシートを提供することができ、このようなレ
ンズシートを用いたバックライトを使用した液晶表示装
置においては、明るさの低下がほとんどなく、高い品質
の優れた画像を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレンズシートの概略部分断面図で
ある。

【図２】本発明によるレンズシートを用いたバックライ
トの模式図である。

【図３】実施例および比較例のレンズシートを用いたバ
ックライトの出射光の配光分布図である。

【符号の説明】

１ 透光性フィルム ２ プリズム部 ３ シリコーン系樹脂粒子 ４ レンズシート ５ 導光板 ６ 光源 ７ 反射フィルム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性フィルムの少なくとも一方の表面
   に、電離放射線硬化性樹脂からなり、多数のレンズ列を
   並列して形成したレンズ部が形成されてなるレンズシー
   トにおいて、該レンズ部にシリコーン系樹脂からなる光
   拡散材を含有することを特徴とするレンズシート。
2. 【請求項２】 光源と、該光源に対向する少なくとも一
   つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する
   導光体と、該導光体の光出射面側に載置された請求項１
   記載のレンズシートとからなることを特徴とするバック
   ライト。
3. 【請求項３】 光源と、該光源に対向する少なくとも一
   つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する
   導光体と、該導光体の光出射面側に載置された請求項１
   記載のレンズシートと、該レンズシート上に配置された
   液晶表示素子からなることを特徴とする液晶表示装置。