JP2009169004A - 光拡散性レンズシート、該シートを用いた直下型バックライト、及び該バックライトを組み込んだ液晶テレビ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レンズ面及び凸条列構造が設けられた裏面を有し、拡散剤を含有する透明材料からなる光拡散性レンズシートであって、レンズ面には実質的に三角柱のプリズム部を該三角柱の長軸が互いにほぼ平行になるように一定周期で多数配列し、裏面には凸条列構造が、プリズム部の長軸に対して10度〜90度の振り角度をつけて設けられていることを特徴とする光拡散性レンズシート及びこれを用いた直下型バックライト、液晶テレビである。
【選択図】図1
Description
直下型バックライトの光源としては、主として、線状からなる陰極線管が多く用いられるが、線状光源を並列してバックライトとした場合は場所による明暗差が生じやすく、特に線状光源の真上と該光源同士の中間部との間で明暗差が生じやすい。そこで、これらの光源からの光を均質にするために、拡散機能のある板状の半透明板である光拡散板を通して面状光源とされるのが通例である。しかし、この光拡散板で光源の配置個所が視認できない程度に光を拡散均質化すると、光の利用効率が悪く、即ち光の透過量が少なくなって画面が暗くなり、一方、光の利用効率を良くしようとすると背後の光源が透けて見えてしまい、画面が見にくくなる。
更に、凸条列構造が、プリズム部の長軸に対して特定の振り角度をつけて設けられているため、干渉縞が発生せず均一な光を発する面光源を得ることができる。
なお、この光拡散性レンズシートは、並列配列した複数本の線状光源からなる直下型バックライトに用いた場合であっても好適な面光源を提供することができ、特に液晶テレビに使用する直下型バックライトのための光拡散性レンズシートとして好適である。
また、プリズム部の長軸方向を線状光源の方向とほぼ一致させるように配置すると、上下方向に発せられる光を制限しつつ、画面の正面及び左右方向には適量の光が発せられるため、本発明の光拡散性レンズシートを配置したバックライトは液晶テレビ用としてさらに好適である。
このプリズム部3は、三角柱の断面の形状が集光能力を発揮し易い、頂角が60度より120度の形状を選ぶことができる。好ましくは70度より110度の範囲である。三角形の形状は特に限定されず、等辺、不等辺のいずれでもよいが、拡散シートの法線方向に集光性能を向上させる点で二等辺三角形が好ましく、従って、頂角に相対した底辺に隣接して隣の二等辺三角形を順次配置し、頂角の列が長軸となり互いにほぼ平行になるように配列した構造とするのが好ましい。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、三角柱の頂角及び底角が曲率を持っても差し支えない。
プリズム部3を配列周期Cについては、10μmより500μmの範囲が出射光の均質性を高めるので好ましく、より好ましくは、30μmより200μmの範囲である。配列周期Cが10μmより小さいと輝度低下が起こり、一方、500μmより大きいと目視で容易に表面構造が確認できるようになるので好ましくない。
この凸条列構造5の周期Bは好ましくは100μm〜900μm、さらに好ましくは250μm〜400μmである。周期Bが100μmより小さいとプリズム部3に干渉して集光能力を低下させるばかりでなく、拡散板との接着部分が広くなってしまい、正面輝度が小さくなる傾向にある。900μmより大きいと、一本一本の凸条列構造が肉眼で判別できる場合があり、画像の品位が低下することがある。
高低差Aに対する周期Bの比B/Aは10〜50の範囲に調整されるのが好ましい。この比が10未満では凸条列構造の数が増加するので正面輝度が低くなる傾向があり、一方る50を越えると凸条列構造の数が少なくなり、その結果、プリズムとの干渉が減って明暗差が大きくなる傾向がある。
凸条列構造5の上端は平面状であることが好ましく、具体的には断面形状が長方形や台形等の線状突起が好ましいが、その場合、凸条列構造の周期Bに対する凸条列構造5上面の幅Dの比D/Bは0.01〜0.3程度が好ましい。この比が0.01未満であると、接着剤の量や性質にもよるが、接着力が不足して光拡散レンズシートと拡散板が剥れやすくなる傾向があり、一方、0.3を超えると接着面積が広くなりすぎて拡散板の性能が妨げられる部分が多くなり、正面輝度が低下する傾向がある。
なお、凸条列構造5としてはプリズム状など、上端が平面状ではない(即ち、凸条列構造の周期Bに対する凸条列構造5上面の幅Dの比D/Bが0)ものも使用できるが、この場合、接着剤層6を厚くして、凸条列構造5の先端部分を接着剤層6の中にめり込ませる(図6参照)必要が生じるため、接着剤の透光性にもよるが、光線透過率が低下して正面輝度が低下する傾向がある。
尚、凸条列構造5は直線状である必要はなく、曲線状や波線状であってもよいが、凸条列構造のそれぞれの部分において、プリズム部3の長軸方向と平行な線L1に対して上記所定の振り角度とされている必要がある。
なお、レンズシートはその法線と平行に入射した光を所定の角度に曲げてしまうため、JIS K7136に規定される方法で直接ヘイズを測定することができないので、該レンズシートと同一の材料からなり、該レンズシートからプリズム構造及び凸条列構造を除いた厚さであって両面が平坦なシートについてヘイズを測定している。
押出成形にあっては、シート状に押し出された材料を加熱下にエンボスするか、溶融押出時に金型ロールに押圧するか、特許第2925069号に記載されているように、前もって型付けされた離型性シートに挟圧して該型を転写して成形することができる。そして、同時成形する場合は、一方の片面は離型性シートにより、他方の片面は金型ロールによって成形することも出来る。
また、硬化性樹脂において、電離性放射線による場合は紫外線硬化樹脂を使用するのが通常である。一般的には透明な支持体上に硬化性樹脂を塗布後、型内で紫外線を照射して成形される。
なお、レンズ面のプリズム部及び裏面の凸条列構造は一体的に同時に形成してもよいが、別々に形成してこれを貼り合わせてもよい。別々に形成する場合は、拡散剤はいずれか一方だけに配合することもでき、さらに特許文献2に記載されているような溶融共押出しにより形成することもできる。
通常、直下型バックライトは複数本の冷陰極線管からなる線状光源を並列に配列し、表示面側に1mm〜4mmの厚さの光拡散板を設置し、その反対側に光反射板を設置して形成されるが、本発明の光拡散性レンズシートはレンズ面を光の出射側にむけて前記光拡散板の上に接着される。
接着方法については特に限定されず、接着剤、粘着剤を光拡散板の上側全体に塗布して、上から光拡散性レンズシートを載置、押圧する方法、両面粘着シートを貼着する方法、スプレーで微細な球状の粘着成分を噴霧するいわゆるスプレー糊を使用する方法、ホットメルト接着剤を細い糸状に噴射するいわゆるカーテンスプレーを使用する方法、ドット印刷により接着剤を付着させる方法などが例示できる。但し、レンズシートとの接着部分で光拡散板の集光、拡散効果が一部減衰されるため、接着力が保たれる範囲で、可能な限り小さな面積で接着するほうが好ましい。
接着する方向はプリズム部の長軸方向が概ね横向きになっている限り特に限定されないが、プリズム部の長軸方向を線状光線の方向とほぼ一致させて接着するのが、出射光が光拡散性レンズシートの法線方向に集光し易い点で好ましい。
従って、液晶テレビのバックライトの線状光源が液晶画面の長手方向に設置されていれば、プリズム部の長軸方向もほぼ液晶画面の長手方向に向けて光拡散性レンズシートを設置するのが得策である。これにより、やや不必要な上下方向への出射は制限的となり正面方向の明るさと表示面の左右斜め方向の明るさを確保して、均質でマイルドな光源とすることができる。
(光拡散性レンズシートの製造)
ポリカーボネートの透明樹脂「パンライトL−1225Y」(帝人化成株式会社製)100重量部に拡散剤として10μm粒径のアクリルを0.15重量部配合し、これを溶融押出の樹脂温度295℃でダイスよりシート状に押し出し、押出されたシート状溶融樹脂を、プリズム部の形状が予め型付けされた離型性シートと、該プリズム部の長軸方向に対し90度の振り角度をつけて凸条列構造をその表面に設けた冷却ロールとの間に挟圧する、特許第2925069号に記載の方法でレンズシートを製造した。
上記離型性シートは、断面の三角形が頂角100度で底辺との角が40度の二等辺三角形である三角柱状を底辺が50μmの周期で隣接して長軸が互いに平行になるように配列したものを用いた。また、上記冷却ロールの凸条列構造は、高低差Aが10μm、周期Bが400μm、凸条列構造の断面形状は下底50μm、上底(凸条列構造の上面の幅D)30μmの台形状とした。なお、高低差Aに対する周期Bの比B/Aは40であり、凸条列構造の上面の幅に対する周期Bの比D/Bは0.075である。
得られたシートからプリズム構造と凸条列構造を除いた部分の厚みは240μmであり、下記の方法で測定したヘイズは40%であった。得られた光拡散性レンズシートの光学特性は、次に示す方法で測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
レンズシートはその法線と平行に入射した光を所定の角度に曲げてしまうため、JIS K7136に規定される方法で直接ヘイズを測定することができないので、該レンズシートと同一の材料からなり、該レンズシートからプリズム構造及び凸条列構造を除いた厚さであって両面が平坦なシートについてJIS K7136に規定される方法ヘイズを測定した。
光拡散性レンズシートの明暗差は、輝度計の受光面を小さくしてバックライトの各部の輝度を測定し、その差を計算することにより測定できる。しかし面光源の品位は肉眼による判定も欠かすことが出来ない。
更にバックライトの品位の特徴付けには特定の方向に強く出射するような光線の存在の有無があり、これはギラツキとして肉眼により判定できる。
従って、輝度計による測定と肉眼による判定とにより、光学特性を評価した。
線状の陰極線管16本を横方向に等間隔に列設した縦400mm×横705mmの32インチテレビ用のバックライトを点灯し、このバックライトキャビティ内の線状光源の下に光反射板を配置した。
一方、厚さ2mmの光拡散板「オプトマックス」(住友ベークライト株式会社製)の上面側の全面に接着剤として両面接着糊(積水化学工業株式会社製、商品名:ダブルタックテープ♯5511、粘着剤層の厚さ:5μm)を貼着し、その上に上記レンズシートを載置し、レンズシートの上から軽く押さえて拡散板とレンズシートを密着させて光拡散板上に光拡散性レンズシートを貼着した。接着剤の形状は凸条列構造の上底の実質的に全面であり、接着剤の塗布面積は上底の実質的に100%であった。
この貼り合わされた光拡散板と光拡散レンズシートを、前記のバックライトの上に、レンズ面が出射面側となり、プリズム部の長軸方向が陰極線管の長軸方向と一致するように設置した。
光拡散性レンズシートを設置した面の上方500mmの距離に、輝度計ミノルタCA−1500(コニカ・ミノルタ株式会社製)により、測定面積4.8cm2 として、設置した光拡散性レンズシートの中心点の輝度を測定した。
ギラツキ:
光源から反射、屈折等により直接各方向からの観賞者の目に入るギラツキ感を下記の基準により目視判定する。
○:ギラツキが見えず、穏やかな出射状況である。
×:ギラツキが見え、液晶パネルを透過した後も見える場合がある。
線状光源直上とその中間部との明暗差を下記の基準により目視判定する。
○:明暗差が認められない。
△:明暗差が僅かに認められる。
×:明暗差がはっきり認められる。
干渉縞の有無を下記の基準により目視判定した。
○:干渉縞が認められる。
×:干渉縞が認められない。
レンズシート複合体又はレンズシート積層体を手でもって10回揺動させ、レンズシートと拡散板が分離するか否かを下記の基準により目視判定した。
○:揺動後も分離が確認できなかった。
×:揺動中又は揺動後に分離が確認された。
ヘイズがそれぞれ18%、78%になるように拡散剤の配合量を調節した他は実施例1と同様にして光拡散性レンズシートを作成し、その光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
振り角度αをそれぞれ10度、30度、60度とした他は実施例1と同様にして光拡散性レンズシートを作成し、その光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
冷却ロールの凸条列構造の高低差Aを15μmとし、周期Bを250μmとした以外は実施例1と同様にして光拡散性レンズシートを製造し、その光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
冷却ロールの凸条列構造の高低差Aを30μmとし、周期Bを900μmとした以外は実施例1と同様にして光拡散性レンズシートを製造し、その光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
光拡散板との接着をスプレー糊(東急ハンズ、商品名:ハンズセレクト スプレーのり、ブチルゴム系接着剤)により行った他は請求項1と同様にして、その光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。尚、接着剤の形状は球形であり、接着剤の塗布面積は凸条列構造の上底の約10%であった。
光拡散板との接着をUV硬化型接着剤(十条ケミカル株式会社製、商品名:レイキュア−GA)により行い、塗布面積がそれぞれ全面積の10%、25%になるようドット印刷により塗布した他は実施例1と同様にして、その光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。尚、接着剤の形状はドット状であり、接着剤の塗布面積は凸条列構造の上底のそれぞれ約10%、約25%であった。
光拡散性レンズシートに代えて市販の光拡散シートBS300(恵和株式会社製)を2枚使用した点と、接着剤を使用しない点を除き、実施例1と同様にして光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
光拡散性レンズシートに代えて市販の光拡散シートBS702(恵和株式会社製)を3枚重ねて使用した点と、接着剤を使用しない点を除き、実施例1と同様にして光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
冷却ロールの凸状列構造の振り角度を0度に変更した他は実施例4と同様にしてレンズシートを製造し、得られたレンズシートの光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
透明材料に拡散剤を配合しなかった他は実施例1と同様にしてレンズシートを製造し、得られたレンズシートの光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
凸条列構造を設けなかった他は実施例1と同様にしてシートを製造し、得られたシートの光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。尚、接着剤の形状は全面であり、塗布面積はシートの裏面の実質的に100%であった。
光拡散性レンズシートを使用しない他は実施例1と同様にして光学特性を測定・判定した。測定・判定結果を表1に示す。
2 レンズ面
3 プリズム部
4 裏面
5 凸条列構造
6 接着剤層
7 光拡散板
L1 プリズム部の長軸方向と平行な線
L2 凸条列構造の長軸方向と平行な線
A 凸条列構造の高低差
B 凸条列構造の周期
C プリズム部の配列周期
D 凸条列構造の上面の幅
α 振り角度
Claims (10)
- 一方の面には、実質的に三角柱のプリズム部が一定周期でほぼ平行に多数配列されており、
他方の面には、凸条列構造がプリズム部の長軸に対して10度〜90度の振り角度をつけて配列されており、
拡散剤を含有する透明材料からなる事を特徴とする光拡散性レンズシート。 - 振り角度が30度〜90度であることを特徴とする請求項1に記載の光拡散性レンズシート。
- 振り角度が60度〜90度であることを特徴とする請求項1に記載の光拡散性レンズシート。
- 凸条列構造の高低差Aが8μm〜30μm、周期Bが100μm〜900μm、高低差Aに対する周期Bの比率B/Aが10〜50の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光拡散性レンズシート。
- 該レンズシートからプリズム構造及び凸条列構造を除いた厚さであって両面が平坦なシートについてJIS K7136により測定したヘイズが18.0%〜78.0%となる材料からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光拡散性レンズシート。
- プリズム部の配列周期Cが10μmから500μmであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光拡散性レンズシート。
- 厚さが50μmから500μmであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の光拡散性レンズシート。
- 並列配列した複数本の線状光源からなる直下型バックライトに用いられることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光拡散性レンズシート。
- 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の光拡散性レンズシートのプリズム部の長軸の方向を線状光源の方向とほぼ一致するように配置したことを特徴とする直下型バックライト。
- 請求項9記載の直下型バックライトを、プリズム部の長軸の方向を液晶テレビの表示面の長手方向に一致するように組み込んだことを特徴とする液晶テレビ。
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