JP2009025774A - レンズシート、ディスプレイ用光学シート及びそれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
レンズシート中に粒子を添加することで、拡散シートが不要で、さらにレンズ形状を変えることなく出射光の配光分布を変化させることが可能な光学シート及びこの光学シートを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
レンズシート中にフィラーを添加することで、拡散シートを使用しなくても、所望の輝度や配光範囲、均一性などを達成することが可能であり、さらに部材数削減に伴う薄型化、小型化が可能である。また、レンズシートと拡散板を固定要素を介して一体化することにより、組み立て工程の簡素化が図れ、薄型で、十分な強度を保持したまま、所望の輝度や配光範囲、均一性などを達成できる。さらには、レンズ部に粒子を添加することによりモアレが発生しにくく、また粒子の拡散性により輝度の均一性の得られる光学シート、バックライトユニット、ディスプレイ装置である。
【選択図】 図11
Description
さらに、図20に例示したプリズムフィルムを用いる装置では、上述のようにプリズムフィルムの枚数が2枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ (ピッチ) である。BEFは、“軸外 (off−axis) ”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上 (on−axis) ”に方向転換 (redirect) または“リサイクル (recycle) ”する。
プリズムの反復的アレイ構造が1方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、2枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。
BEFに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用する旨が開示されている特許文献としては、特許文献1乃至3に例示されるように多数のものが知られている。
特に、最近、目覚しい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
すなわち、請求項1の発明は、
少なくとも、レンズ部の出射面側に多数の単位レンズが並列して形成されたレンズ部を有するレンズシートにおいて、
前記レンズ支持部もしくはレンズ部の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とするレンズシートである。
請求項2の発明は、前記レンズ部の単位レンズ形状は、凸シリンドリカル、三角プリズム、マイクロレンズであることを特徴とする請求項1記載のレンズシートである。
請求項3の発明は、前記レンズ部における前記単位レンズのレンズピッチPは、10μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項2記載のレンズシートである。
請求項4の発明は、前記レンズに含まれる微細粒子を第1の粒子としたときに、前記第1の粒子の平均粒径をφp、レンズピッチをPとしたとき、
0.01≦φp かつ(φp/P)≦0.5
の関係を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のレンズシートである。
請求項5の発明は、前記レンズ支持部に含まれる微粒子を第2の粒子としたときに、前記第1の粒子及び前記第2の粒子の屈折率nP、透明樹脂の屈折率nhの間に、
0.01≦|nP−nh|≦1.1
の関係を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のレンズシートである。
請求項6の発明は、前記第1の粒子および前記第2の粒子の粒径は、0.1μm以上150μm以下であることを特徴とするレンズシートである。
請求項7の発明は、前記第1の粒子および前記第2の粒子の添加率は、0.1重量%以上40重量%以下であることを特徴とするレンズシートである。
請求項8の発明は、前記レンズ支持部の前記レンズ部と接した前記層における光拡散性がその他の前期層の拡散性よりも強いことを特徴とするレンズシートである。
請求項9の発明は、前記第1の粒子および前記第2の粒子は、不定形状のものを含むことを特徴とするレンズシートである。
請求項10の発明は、前記レンズシートにおける光入射面側に、多角柱、円柱、多角錐台、円錐台形状の凹凸パターンを有することを特徴とするレンズシートである。
請求項11の発明は、前記レンズシートは、押出し成型、射出成型、プレス成型などの溶融成型法、もしくはUVあるいは放射線などのキュアリング法により成型されることを特徴とするレンズシートである。
請求項12の発明は、前記レンズシートと光散乱部材とを積層したことを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項13前記光散乱部材の表面が微細な凹凸形状からなることを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項14の発明は、前記光散乱部材の表面に微粒子層があることを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項15の発明は、前記レンズシートの前記光入射面と、前記散乱部材の前記空隙を一以上の前記固定要素で前記光散乱部材と一体化していることを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項16の発明は、前記固定要素が接着剤を含有することを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項17の発明は、前記固定要素が粘着剤を含有することを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項18の発明は、前記固定要素が微粒子を含有することを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項19の発明は、前記固定要素が凹凸状のリブを介して一体化することを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項20の発明は、前記固定要素が光反射表面を有することを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項21の発明は、請求項12記載のディスプレイ用光学シートと光源を備え、前記ディスプレイ用光学シートの前記光散乱部材側に光源を配置することを特徴とするバックライトユニットである。
請求項22の発明は、前記バックライトユニットと、前記バックライトに含まれる前記レンズシートの光出射面側に液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置である。
請求項23の発明は、前記バックライト装置及び前記ディスプレイ装置に用いる光源が、冷陰極蛍光ランプであることを特徴とするディスプレイ装置である。
請求項24の発明は、前記光源がLEDにより構成されることを特徴とするディスプレイ装置である。
請求項25の発明は、前記光源がELにより構成されることを特徴とするディスプレイ装置である。
請求項26の発明は、前記光源が半導体レーザーにより構成されることを特徴とするディスプレイ装置である。
図15は、本発明の実施の形態に係るレンズシート、光学シートおよび光学シートを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置の一例を示す側面図である。
この光学シート39は、入射面100から入射した光Hを、出射面101側に散乱する光散乱部材1を備えている。
一方、レンズシート4が、例えばPETを含む場合、PETの線膨張係数は2.7×10−5(/℃)であり、光散乱部材1の線膨張係数の方が大きい。従って、光学シート39が熱を受け、変形する場合には、光散乱部材1側に反りが発生する。その場合には、レンズシート4の線膨張係数が小さいことを考慮し、光散乱部材1の線膨張係数を、7.0×10−5(/℃)以下とすることも可能であり、その場合上述の変形を防止することが可能である。
なお、レンズシート4を押出し法で成型し、材料としてポリカーボネートを用いて作成する場合は、線膨張係数が上述の光散乱部材1とほぼ同等であるため反りは発生しない。
1mm未満の場合、光散乱部材1は薄くコシがないのでたわむという欠点がある。一方5mmを越えると、光源41からの光の透過率が悪くなるという欠点がある。
具体例を図1示す。図1(a)は、光散乱部材1の一方の面に微細な凹凸を作製したものであり、また図1(b)および図1(c)は、両面に微細な凹凸をつけたものの一例を示したものである。ここで、図1(b)は、光散乱部材1の両面の微細な凹凸の配置方向が平行であり、また図1(c)は、光散乱部材1の両面の微細な凹凸の配置方向が直交している。
ここで、微細な凹凸の種類としては、凸状シリンドリカル形状のもの、レンズ形状のもの、三角プリズム形状が挙げられるが、これらに限らず、光散乱部材1の光拡散機能が微細の凹凸が付与される前に比較して向上する凹凸形状のものであれば上記の形状に限らない。
さらにまた、光散乱部材1の表面に微細な凹凸を形成することは、上述の光拡散機能にとどまらず、後述する空隙200を確保することも可能となる。
すなわち、光散乱部材1の光出射面101とレンズシート4の光入射面102を接合する際に光散乱部材1の光出射面101に形成された微細な凹凸により空隙200を確保することが可能となる。この場合、微細な凹凸として、例えばリブやマイクロレンズ、三角プリズムが挙げられるが、これに限らず、空隙200を確保することが出来る凹凸の形状であれば良い。
すなわちこれにより、図15の光散乱部材1とレンズシート4の間に、空隙200を備えることができる。このような空隙200により透過する光を集光してレンズシート4に導くことが可能となる。空隙200は、例えば、空気や窒素等の気体からなる。
一例として、接着剤層または粘着剤層を付ける位置を図2(a)から図2(e)に示す。
図2(a)は、光散乱部材1の周辺全体に接着剤層または粘着剤層を配置する場合を示したものである。図2(b)及び図2(c)は、光散乱部材1のそれぞれ向かい合う一組の両端の辺のみを接着剤層または粘着剤層を配置する場合を示したものである。図2(D)は、光散乱部材1の4つの角部に接着剤層または粘着剤層を配置する場合を示したものである。図2(e)は、光散乱部材1の周辺全体に、点状に接着剤層または粘着剤層を配置する場合を示したものである。ここで、先ほどの図2(b)及び図2(c)の場合においても、必要に応じて、接着剤層または粘着剤層を点状に塗工してもよい。
尚、後述する、リブや白箔に接着剤層または粘着剤層を使用する場合、接着剤層または粘着剤層はリブや光反射部のみにあっても良いし、光散乱部材1の全面に形成されていても構わない。
また接着剤層または粘着剤層は両面テープ状のものでも良いし、単層のものでもよい。
リブは、レンズシート4の入射面102側に成型してもよいし、光散乱部材1の出射面101側に成型してもよい。図3(a)は、レンズシート4の入射面102側に前記リブを成型したものであり、図3(b)は光拡散部材1の出射面101側に前記リブを成型したものである。
すなわち、図4(a)は、光散乱部材1の表面にレンチキュラー形状を作製したものであり、図4(b)は光散乱部材1の表面に円柱形状を作製したものであり、さらに図4(c)は光散乱部材1の表面に球状形状を作製したものである。
ここでリブの形状は、上述した形状に限らず、一方向に延在したレンチキュラー形状や三角柱形状、台形形状、プリズム形状などの構造や多角錐、円錐(又は多角台錐、円錐台など)や多角柱、円柱などの柱状、直方体や球状(又は半球状)、楕円体などの構造であってもよい。
更にリブムラの視認性を低下させるために線を3μm、面積900μm2以下にすることがより好ましい。
更にリブムラの視認性を低下させるために線を3μm、面積900μm2以下にすることがより好ましい。
また貼り合わせをする場合、リブの片面又は両面に粘着剤層や接着剤層を使用してレンズシート4と光散乱部材1の間を一定の空隙200を有するように一体化することができる。更に他のリブ成形方法として、予め、粘着剤層又は接着剤層にリブを分散させておき、各種印刷法で塗工することで粘着または接着性を有したリブを一括して作製でき、更に散在させることができるため同様に、一定の空隙を有するように一体化することができる。
また、反射表面を有するリブの場合は、リブを形成する透明樹脂の中に金属粒子または高屈折率粒子を練り混ぜて作成することができる。またリブの表面に光反射性の高い銀やアルミウム、ニッケル等の金属を蒸着やスパッタ等の乾式成膜によっても作成できる。
上述の反射機能を有する固定要素3の場合、その反射率は70%以上必要であり、よりこの好ましくは80%以上である。70%より低い場合、透過光が増えすぎるため、輝度の低い視野で明部として視認される場合がある。80%以上であれば、輝度の低い視野でも視認されない。
樹脂や金属の止め具はバックライトユニットの筺体と一体化されていても構わない。これらの方法は溶着よりもさらに加工法が容易であり、表示領域外の接合に適している。
図5(a)は、レンズシート4の構成例を示す斜視図である。このレンズシート4は、出射面103に多数の凸シリンドリカル形状の単位レンズが並列して形成されたレンズシート4であり、透明樹脂から構成されるレンズシート4中に粒子を分散させて構成されている。
また、レンズシート4は、少なくともレンズ部5とレンズ支持部6から構成され、かつレンズ部5に含まれる第1の粒子7、レンズ支持部6に含まれる第2の粒子8から構成されている。
ここでレンズシート4は、レンズ部5とレンズ支持部6とで透明樹脂の種類が同じでも異なっていてもよい。さらに、第1の粒子7、第2の粒子8の材質、添加量が同一であっても異なっていてもよく、その組み合わせは自由である。構成例の一例を図6に示す。図6(a)は、レンズ部5、レンズ支持部6共に同じ粒子、透明樹脂からなり、図6(b)は、レンズ部5およびレンズ部6が異なる大きさまたは種類の粒子、透明樹脂から構成されている。また、図6(c)および図6(d)は、レンズ部5もしくはレンズ支持部6のどちらか一方が透明樹脂層からなり、他方が粒子を有する、もしくは前記透明樹脂とは異なる透明樹脂から構成される。また、レンズシート4が少なくとも一つ以上の樹脂層から構成されるとき、その樹脂層界面は均一でも不均一であってもよい。
また、完全拡散とは、吸収が0で、かつ、どの方向にも一定の強度をもつとする理想的な拡散体のことを示す。つまり、光学利得が1以上であるということは、その測定する方向に光を集める効果を持つことを示し、その値が大きいほど集光効果が強いことを示す。
図7(b)に示しているのは図7(a)と同じ単位レンズシートの単位レンズの正面方向ではなく垂直斜め方向近辺(60度〜90度)に出る光を示す。これより図7(b)の斜め方向の光はレンズの頂点付近302からしか出ないことが分かる。
すなわち、レンズシートから出る全体の輝度分布において光のロスになるサイドローブと呼ばれる部分はレンズシートの各単位レンズの頂点付近から出射される光である。
従って、サイドローブを低減させる方法の一例として、単位レンズ中にレンズを構成する透明樹脂とは屈折率の異なる粒子を添加する方法が挙げられる。単位レンズ中に屈折率の異なる粒子を添加することにより、入射光はレンズ部5内で拡散され、レンズ頂点付近302から出射する光も拡散されることにより、サイドローブが低減された出射光分布を得ることが出来る。この考えを具現化するレンズシートの構造が本発明に係るレンズシート4である。
さらにまた使用するバックライトユニットやディスプレイ装置のサイズによりそのレンズ支持部6の厚みは変化する。例えば、対角37インチサイズ以上のディスプレイ装置ではレンズ支持部6の厚さTは0.5mmから3mmが望ましい。
組み合わせの一例を図9および図10に示す。図9は、レンズ支持部6内の各層を構成する透明樹脂層の組み合わせを示したものであり、図10はレンズ支持部6内の各層を構成する第2の粒子8の組み合わせを示したものである。図9(a)は、レンズ支持部6内の樹脂層が、一種類の透明樹脂層から構成される場合を示す。 図9(b)は、二種類以上の透明樹脂層を混合してなる場合を示す。図9(c)は、二種類以上の透明樹脂層が多層構成された場合を示す。また、 図10(a)は、レンズ支持部6内の樹脂層が、第2の粒子8を含まない場合を示す。 図10(b)は、一種類の第2の粒子8からなる場合を示す。図10(c)は、二種類以上の第2の粒子8を混合してなる場合を示す。図10(d)は、二種類以上の第2の粒子8が分散された層が多層構成であるものを示す。図10(e)は、二種類以上の第2の粒子8が分散された層が多層構成であり、かつ透明樹脂層を含むものを示す。図10(f)は、少なくとも一種類以上の第2の粒子8を含有し、かつレンズ支持部6内で第2の粒子8の含有量が異なる層から多層構成されているものを示す。例えば、図9(c)の樹脂層に図10(b)粒子を組み合わせるように、図9と図10の組み合わせは自由である。
図11(a)は、レンズ部5は透明樹脂から構成され、レンズ支持部6は第2の粒子8の含有量が異なる層から多層構成されている場合である。図11(b)は、レンズ部5が透明樹脂から構成され、レンズ支持部6が一種類以上の第2の粒子8から構成され、かつ多層構成である場合である。図11(a)、図11(b)を比較すると、レンズ支持部6の光入射面103から光が入射した場合、図11(a)の構成では、レンズ支持部6の光入射面103から入射した光は、拡散されることなくレンズ部5付近まで進行したのち第2の粒子8により拡散される。一方、図11(b)の構成では、第2の粒子8がレンズ支持部6の光入射面103付近に多く分散しているので、レンズ支持部6の入射面103から入射した光は、入射直後に拡散され、レンズ部5へと進行する。その進行に伴い、増々入射光は拡散してしまう。このときレンズ部5に入射する光の拡散性は、図11(a)の構成の方が低くなる。したがって、レンズ部5から出射される光強度は図11(a)の方が高くなる。
図11(a)および図11(b)のように、第2の粒子8の分散状態によりレンズシート4から出射される光Kの光強度分布は異なるため、用途に応じた使い分けが必要である。
また、図11(c)は、レンズ部5は透明樹脂から構成され、レンズ支持部6は第2の粒子8の含有量が異なる層から多層構成され、かつレンズシート4における光入射面側103に凹凸形状を有する場合である。この構成では、レンズシート4に第2の粒子8を分散させることにより、レンズシート4が透明樹脂層から構成された場合と比較してリブの視認性が低下するとともにモアレも減少する。
また、図11(d)は、レンズ部5、レンズ支持部6ともに粒子が分散している場合である。
この場合、添加剤としては、特に限定されるものではないが、酸化防止剤、熱安定剤、耐光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外吸収剤などの安定剤、滑剤または可塑剤などの樹脂改質剤、軟質重合体、アルコール性化合物などの白濁防止剤、帯電防止剤、難燃剤などが挙げられ、少なくとも可塑剤または酸化防止剤が添加されていることが好ましい。
また、これらの添加剤の配合量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択される。
また、レンズシート4は、透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造もしくは粒子を添加することにより、透明樹脂と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。
また、レンズピッチPは一つの単位レンズの高さの最も低くなる左右の谷部(点である)同士を直線で結んだときの距離をいう。また、レンズシート4の隣り合う各々の単位レンズ同士は接していなければならない。
すなわち、単位レンズ同士が離れており、上述の谷部が平坦な直線になっているとそこから出射される光は光の制御がされていない(光学利得がほぼ0)の拡散光が生じるためである。
また上述のレンズシート4において、各々のレンズの谷部及び頂部の端部が丸みを帯びていいてもよい。
そこで、レンズシート4の光出射面102に形成された単位レンズと光入射面103に形成された凹凸構造の配列が直交している場合に限らず、レンズシート4の光出射面102に形成された単位レンズの長手方向L1と光入射面103に形成された凹凸構造の長手方向L2がなす角βだけずれていてもよい。
ここで、βは45°<β<135°(β∈90°±45°)に設定することが好ましい。これにより、ディスプレイの周期的な画素構造の横或は縦の構造との間で生じるモアレを防止することができる。
リブとして、例えば、図14(a)は、レンズシート4の光入射面103にレンチキュラー形状を作製したもの、また図14(b)はレンズシート4の光入射面103に円柱形状を作製したもの、さらにまた図14(c)はレンズシート4の光入射面103に球状形状を作製したものである。ここで凹凸形状は、上述した形状に限らず、一方向に延在したレンチキュラー形状や台形形状、プリズム形状などの構造や多角錐、円錐(又は多角台錐、円錐台など)や多角柱、円柱などの柱状、直方体や球状(又は半球状)、楕円体などの構造であってもよい。またリブの作製方法によっては、リブの高さが一定であれば側面の形状は不特定の形状であってもよい。これらのリブで空隙200を確保する場合、上記の1種類のリブ構造を全体に使用しても、複数種類のリブ構造を組み合わせて使用してもよい。またこれらのリブの配列はストライプ状や点線等の周期的なものでもランダムでもよく、設計に応じて適宜選択される。
この場合において、レンズシート4は、レンズ部5とレンズ支持部6を同一の材料からなる一つの基材から構成しても良いし、それぞれ別の材料の別の基材から作製してもよい。
この場合においては、レンズ部5とレンズ支持部6を押出し成形で同時に作製することが好ましい。
さらにまた、レンズ支持部6を押し出し成形法で作製し、レンズ部5をUV成形で作製してもよく、その組み合わせの別は問わない。
また光学シートから出射される光の正面輝度分布をより広くしたい(視野角を広げる)場合には、光学シート39の上に拡散シートを併用して用いても良い。
また、本発明の実施の形態に係るディスプレイ装置は、前述の光源41と光学シート39とさらにその上に液晶パネル32を含んだ装置である。この場合は、ディスプレイ装置は液晶表示装置を示すが、これに限らず、上述の光学シート39を含んだ、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ等画像を光を利用して表示する表示装置であればその種類は問わない。
さらにディスプレイ装置もますます大型化の一途をたどっており、それに伴い光学シート39のサイズも大きくなっていくが、本願発明の光学シート39は薄くて強度が強く、さらに表示品位も優れているためこういった大型ディスプレイ装置にも十分に使用できる。
図25は、本発明のレンズシート4から出射される垂直方向の輝度分布を比較したものである。この評価に使用したレンズシート4の構成を以下に示す。
透明PET基材上に、レンズシート4のパターンを形成させるUV硬化性アクリル系樹脂を塗布し、レンズシート4の形状に切削したシリンダー金型を使用して紫外線硬化型樹脂が塗布されたフィルムを搬送しながらUV光を透明PET側から露光することにより、UV硬化型樹脂を硬化させた。硬化後、透明PETフィルムから金型を剥離することにより、レンズシート4を作製した。
この方法により作製されたレンズシート4の構成は以下のものである。
構成1および構成2に使用される材料は、屈折率1.50のUV硬化性アクリル系樹脂に、屈折率1.59、粒径2μmのスチレン粒子を0、1、10、30、40、50重量%添加したものである。
このときレンズ形状は、構成1が、ピッチ140μm凸シリンドリカル形状、構成2がピッチ30μm頂角90°の三角プリズムである。
構成1において、レンズ部に第1の粒子7を添加していないものはサイドローブが顕著に現れ(図25(a))、透明樹脂に対する第1の粒子7の添加量を1重量%(図25(b))、10重量%(図25(c))、30重量%(図25(d))、40重量%(図25(e))と変化させることにより、出射光輝度分布形状は変化し、第1の粒子7の添加量が増加する毎にサイドローブが低減され、最大傾斜角が緩やかになり、視野角が広くなった。また、第1の粒子7の添加量が50重量%を超えるとレンズ成型は出来なかった。
また、構成2において、同様の材料でレンズ形状を頂角90°の三角プリズムと変えても同様の効果が得られた。
レンズシート4の形状に切削した第1金型ロールと、レンズシート4の光入射面側103を形成するための第2金型ロールとを用意し、第1金型ロールと第2金型ロールを押出し機に近接して配置した。熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融し、上記押出し機により成型し、当該シートが冷却、硬化する前に上記第1金型ロールと第2金型ロールとによって成形して、レンチキュラーレンズを得た。
この方法により作製されたレンズシート4は、以下の構成のものである。
構成3および構成4に使用される材料は、屈折率1.59の熱可塑性ポリカーボネート樹脂に屈折率1.49、粒径2μmのスチレン粒子を0、1、10、30、40重量%添加したものである。
このときレンズ形状は、構成3が、ピッチ140μm凸シリンドリカル形状、構成4がピッチ30μm頂角90°の三角プリズムである。
構成3において作製したレンズシート4は、実施例1から得られた結果と同様な傾向が得られた。すなわち、レンズシート4に第1の粒子7を添加することにより、第1の粒子7を添加しなかったものと比較すると射光輝度分布形状は変化し、第1の粒子7の添加量が増加する毎にサイドローブが低減され、最大傾斜角が緩やかになり、視野角が広くなった。また、頂角90°の三角プリズムでも同様の効果が得られた。
凸シリンドリカル形状に切削した第1金型ロールと、レンズシート4の光入射面側103を形成するためのパターン形成されていない第2金型ロールとを用意し、第1金型ロールと第2金型ロールを押出し機に近接して配置した。屈折率1.50の熱可塑性アクリル樹脂シートを溶融し、上記押出し機により成型し、当該シートが冷却、硬化する前に上記第1金型ロールと第2金型ロールとによって成形した。
また、第1の粒子7および第2の粒子8の添加量が0.1重量%未満であると光散乱性能が得られず、40重量%を超えるとレンズシートの成型性が低下し十分な強度をもったレンズシートを得られなかった。これより、レンズシートの成型性と拡散性を考慮して、第1の粒子7と第2の粒子8の添加量は、0.1%以上40%以下が好ましい。
屈折率の高い酸化チタンを添加した場合は、少量添加することにより高い拡散性能が得られたが、屈折率の低いフッ素系の樹脂に添加すると、第1の粒子7および第2の粒子8の屈折率nPと透明樹脂nhの屈折率差|nP−nh|が1.01より大きくなるため、散乱光が増加し十分な輝度を得られなかった。
さらに、不定形粒子を添加した場合も球形粒子を添加したときと同様な結果が得られた。
レンズシート4の形状に切削した第1金型ロールと、レンズシート4の光入射面側103を形成するための第2金型ロールとを用意し、第1金型ロールと第2金型ロールを押出し機に近接して配置した。熱可塑性の樹脂シートを上記押出し機により成型し、当該シートが冷却し硬化する前に上記第1金型ロールと第2金型ロールとによって成形して、レンチキュラーレンズ部材を得た。
この方法により作製されたレンズシート4は、以下の構成のものである。
構成5は、レンズ部に屈折率1.59の熱可塑性ポリカーボネート、レンズ支持部に粒径2μm、屈折率1.49のポリメタクリル酸メチル粒子を屈折率1.59の熱可塑性ポリカーボネート樹脂に10重量%混合したものを、第1金型形状に凸シリンドリカル形状、第2金型形状にパターン付与のない金型を用いて作製した。
構成6は、屈折率1.59の熱可塑性ポリカーボネートに、レンズ支持部に粒径2μmと30μmの屈折率1.49のポリメタクリル酸メチル粒子を屈折率1.59の熱可塑性ポリカーボネート樹脂に対し10重量%混合したものを、第1金型形状に凸シリンドリカル形状、第2金型形状にパターン付与のない金型を用いて作製した。
構成7は、屈折率1.59の熱可塑ポリカーボネート樹脂に、レンズ部では屈折率1.49粒径2μmのポリメタクリル酸メチル粒子を10重量%混合し、レンズ支持部で粒径2μmと30μmのポリメタクリル酸メチル粒子(屈折率1.49)を10重量%混合したものを、第1金型形状に凸シリンドリカル形状、第2金型形状にパターン付与のない金型を用いて作製した。
構成8は、屈折率1.59の熱可塑ポリカーボネート樹脂に、レンズ部では粒径10μm、17μmのポリメタクリル酸メチル粒子(屈折率1.49)を10重量%混合し、レンズ支持部には粒径2μm、30μmのポリメタクリル酸メチル粒子(屈折率1.49)を10重量%混合したものを、第1金型形状に凸シリンドリカル形状、第2金型形状にリブ形状の金型を用いて作製した。
構成5、6、7、8から得られたレンズシート4は、いずれも実施例1と同様な傾向が得られた。また、構成8に関しては、透明樹脂のみからなるレンズシートにリブを形成した場合よりも、リブの視認性が低下した。
(実施例5)
表面の凹凸を具えた光拡散層の成形方式は以下の4種類がある。
今回は、市販のMS板、拡散剤を用いる場合は市販のシリカと樹脂フィラーを混合したものを使用した。また、市販の光拡散層は同じく厚さ2mmのMS板材を使用した。
1.板材押出時に直接成形した。すなわち、押出機の一号冷却ロール或いは二號冷却ロールの表面を加工して冷却ロール表面に凹凸の型を加工した。板材押出時に、冷却ロール表面の型により板材に凹凸形状を転写して作製した。
2.モールド型を使用して成形した。アクリルモノマーを使用し平板ガラス型間でブロック重合させ、アクリル板材の製品を得ることは周知の技術である。但し実施例では平板型の表面形態を改変し、凹凸形状を金属平板型に加工し、並びに光拡散層のモールディングを行ない、凹凸形状を光拡散層に転写した。
3.あらかじめ準備した市販の光拡散層に熱プレスで成型した。凹凸形状を金属上に成形して型とし、市販の光拡散層に熱プレスで金型を押し当てることにより成型した。
4.透明の樹脂を使用して光拡散層上に成形した。凹凸形状を金属上に成形して型とし、樹脂を市販の光拡散層の上に塗布し、更に均一に型を被覆させ、樹脂硬化後に型より取り出し製品を得た。樹脂はアクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン或いは透明熱硬化型樹脂或いは紫外線硬化型樹脂のいずれかを使用できる。
今回作成したレンズアレイはピッチ50um、頂角90°のプリズムレンズアレイで、リブ形状は一方向に延在してなる台形形状でリブ幅が60μm、高さが100μm、レンズピッチ600μmのものを使用した。
(実施例6)
700mm×900mmの片面にレンズ形状、反対面にリブ形状を付与した光散乱部材1の端部5mmにロールコーターで主成分がアクリル系樹脂の接着剤を塗布(塗布量は5g/m2)し、レンズシート4をラミネートし、80℃、50%の乾燥炉に30分置き接着剤を硬化させて作成した。リブ形状があるため、接着剤が端部5mmをはみ出すことはなかった。
上記のように作成した光学シート39を80℃に24時間入れた。この条件はバックライト点灯時の温度を想定している。
その結果光散乱部材1とレンズシート4は剥がれず、接着剤からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、作成した光学シート39を冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みバックライトユニットを作製し、更にバックライトユニットの上に液晶パネルを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。上述のように作製された液晶ディスプレイ装置を振動数を5から50Hz、加速度を1.0GとしZ方向に70分、X方向に20分、Y方向に20分試験した。その結果、サンプルに剥がれは発生しなかった。
(実施例7)
700mm×900mmの片面にレンズ形状を付与した光拡散層の端面5mmの範囲内に両面テープ(3M製)を貼り、リブ形状を付与したレンズシート4をラミネートした。
上記のように作成したサンプルを80℃に24時間入れた。この条件はバックライト点灯時の温度を想定している。その結果光拡散層とレンズシート4は剥がれなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、作成したサンプルと冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みバックライトユニットを作製し、更にバックライトユニットの上に液晶パネルを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。上述のように作製された液晶ディスプレイ装置を振動数を5から50Hz、加速度を1.0GとしZ方向に70分、X方向に20分、Y方向に20分試験した。その結果、レンズシートに剥がれは発生しなかった。
(実施例8)
接着剤に微粒子を混ぜ込んだ場合、
市販のUV硬化性接着剤に粒子径15umのポリスチレンフィラーを20%添加し、ロールコーターで片面にレンズ形状を付与した光拡散層に厚さ30um塗布した。タックが残っている状態まで一度UVで硬化させた。その後リブ形状を付与したレンズシート4をラミネートし、再度UVを照射し完全に接着剤を硬化させて作成した。
上記のように作成したサンプルを80℃に24時間入れた。この条件はバックライト点灯時の温度を想定している。その結果光散乱層1とレンズシート4は剥がれず、接着剤からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、作成したサンプルと冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みバックライトユニットを作製し、更にバックライトユニットの上に液晶パネルを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。上述のように作製された液晶ディスプレイ装置を振動数を5から50Hz、加速度を1.0GとしZ方向に70分、X方向に20分、Y方向に20分試験した。その結果、光学シート39に剥がれは発生しなかった。
(実施例9)
あらかじめ大きいサイズ(1000mm×1000mm)で作成したレンズシートと光散乱層1を重ね、間に浮きがないように軽く除電ブラシで押さえ、炭酸ガスレーザー断裁機で500mm×500mmのサイズに断裁した。この際、断裁カスが発生しサンプルに付着するため、ダクトの吸引力を強める工夫をした。
上記のように作成したサンプルを80℃に24時間入れた。この条件はバックライト点灯時の温度を想定している。その結果光散乱層1とレンズシート4は剥がれなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、作成したサンプルと冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みバックライトユニットを作製し、更にバックライトユニットの上に液晶パネルを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。上述のように作製された液晶ディスプレイ装置を振動数を5から50Hz、加速度を1.0GとしZ方向に70分、X方向に20分、Y方向に20分試験した。その結果、レンズシートに剥がれは発生しなかった。
(実施例10)
あらかじめ光散乱層1とレンズシート4に穴を開けておき、金属の針金でレンズシートと光拡散層を軽く固定した。この際、穴の直径は針金の直径よりも十分に大きくした、
また、輸送による振動状態を試験するために、作成したサンプルと冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みバックライトユニットを作製し、更にバックライトユニットの上に液晶パネルを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。上述のように作製された液晶ディスプレイ装置を振動数を5から50Hz、加速度を1.0GとしZ方向に70分、X方向に20分、Y方向に20分試験した。その結果、光学シート39に剥がれは発生しなかった。
Claims (26)
- 少なくとも、レンズ支持部の出射面側に多数の単位レンズが並列して形成されたレンズ部を有するレンズシートにおいて、
前記レンズ支持部もしくはレンズ部の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とするレンズシート。 - 前記レンズ部の単位レンズ形状は、凸シリンドリカル、三角プリズム、マイクロレンズであることを特徴とする請求項1記載のレンズシート。
- 前記レンズ部における前記単位レンズのレンズピッチPは、10μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項2記載のレンズシート。
- 前記レンズに含まれる前記微細粒子を第1の粒子としたときに、前記第1の粒子の平均粒径をφp、レンズピッチをPとしたとき、
0.01≦φp かつ(φp/P)≦0.5
の関係を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のレンズシート。 - 前記レンズ支持部に含まれる前記微細粒子を第2の粒子としたときに、前記第1の粒子及び前記第2の粒子の屈折率nP、透明樹脂の屈折率nhの間に、
0.01≦|nP−nh|≦1.1
の関係を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のレンズシート。 - 前記第1の粒子および前記第2の粒子の粒径は、0.1μm以上150μm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項5記載のレンズシート。
- 前記第1の粒子および前記第2の粒子の添加率は、0.1重量%以上40重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項6記載のレンズシート。
- 前記レンズ支持部の前記レンズ部と接した前記層における光拡散性がその他の前記層よりも強いことを特徴とする請求項1乃至請求項7記載のレンズシート。
- 前記第1の粒子および前記第2の粒子は、不定形状のものを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項8記載のレンズシート。
- 前記レンズシートにおける光入射面側に、多角柱、円柱、多角錐台、円錐台形状の凹凸パターンを有することを特徴とする請求項1乃至請求項9記載のレンズシート。
- 前記レンズシートは、押出し成型、射出成型、プレス成型などの溶融成型法、もしくはUVあるいは放射線などのキュアリング法により成型されることを特徴とする請求項1乃至請求項10記載のレンズシート。
- 前記レンズシートと光散乱部材とを積層したことを特徴とする請求項1乃至請求項11記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記光散乱部材の表面が微細な凹凸形状からなることを特徴とする請求項12記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記光散乱部材の表面に微粒子層があることを特徴とする請求項12記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記レンズシートの前記光入射面と、前記散乱部材の前記空隙を一以上の前記固定要素で前記光散乱部材と一体化していることを特徴とする請求項12記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記固定要素が接着剤を含有することを特徴とする請求項12または請求項15記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記固定要素が粘着剤を含有することを特徴とする請求項12または請求項15記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記固定要素が微粒子を含有することを特徴とする請求項16または請求項17記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記固定要素が凹凸状のリブを介して一体化することを特徴とする請求項12または請求項15記載のディスプレイ用光学シート。
- 前記固定要素が光反射表面を有することを特徴とする請求項12または請求項15記載のディスプレイ用光学シート。
- 請求項12記載のディスプレイ用光学シートと光源を備え、前記ディスプレイ用光学シートの前記光散乱部材側に光源を配置することを特徴とするバックライトユニット。
- 前記バックライトユニットと、前記バックライトに含まれる前記レンズシートの光出射面側に液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
- 前記バックライト装置及び前記ディスプレイ装置に用いる光源が、冷陰極蛍光ランプであることを特徴とする請求項21記載のディスプレイ装置。
- 前記光源がLEDにより構成されることを特徴とする請求項21記載のディスプレイ装置。
- 前記光源がELにより構成されることを特徴とする請求項21記載のディスプレイ装置。
- 前記光源が半導体レーザーにより構成されることを特徴とする請求項21記載のディスプレイ装置。
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