JP3119471B6 - レンズシートおよびバックライト - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示装置などに使われるレンズシートおよびバックライトに関するものであり、さらに詳しくは、複数枚のレンズシートを重ね合わせて使用する場合に生じる明暗模様の発生のないレンズシート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を備えた携帯用ノートパソコンや、カラー液晶パネルを使った携帯用液晶ＴＶあるいはビデオ一体型液晶ＴＶなどのバッテリー駆動製品において、液晶表示装置の消費電力がバッテリー駆動時間を伸ばすための障害になっている。中でも、液晶表示装置に使われているバックライトの消費電力の割合は大きく、この消費電力をできる限り低く抑えることがバッテリー駆動時間を伸ばし、上記製品の実用価値を高める上で重要な課題とされている。
【０００３】
しかし、バックライトの消費電力を抑えことによって、バックライトの輝度を低下させたのでは液晶表示が見難くなり好ましくない。そこで、バックライトの輝度を犠牲にすることなく消費電力を抑えるために、バックライトの光学的な効率を改善することが望まれている。これを実現する手段として、図３に示したような片面にプリズム列やレンチキュラー列等のレンズ単位を多数形成したレンズシートを、導光体の出射面側に載置したバックライトが提案されている。
【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は、バックライトからの出射光を屈折作用によって正面方向に出射光を向けることによって、正面輝度を向上させバックライトの光学的な効率を向上させるものである。また、より一層の正面輝度の向上を目的として、このようなレンズシートを複数枚重ね合わせて使用することが行われてきている。従来、このようなレンズシートとしては、バックライトの正面輝度を向上させるためには、できる限り正確なレンズ形状を形成させることが必要であるとされていた。しかしながら、このようなレンズシートを複数枚重ね合わせて導光体の出射面側に載置した場合には、ニュートンリングのような明暗模様が発生し、液晶表示装置の外観が損なわれるという問題点を有していた。この明暗模様の発生メカニズムは明確ではないが、下側に位置するレンズシートのレンズ単位の稜線と上側に位置するレンズシートの裏面との連続した線接触によるためや、次のような現象が原因の一つであると考えられる。
【０００５】
通常、レンズシートは微細な形状を精確に転写させるために、成形性の良いポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等の透明性に優れたプラスチック材料が一般的に使用されている。このようなプラスチック材料は、周囲の温度の上昇に伴って分子間力が緩みゴム弾性を有するようになり、液晶表示素子等から力が負荷された場合や、バックライトの組立時の歪みが残っているような場合に、レンズ単位の頂部に微細な変形を生じ、上部に載置したレンズシートとの接触が線接触から面接触になり、この部分で部分的に光学特性が変化するために、明暗模様が発生すると考えられる。本発明は、バックライトとしての正面輝度を損なうことなく、複数枚のレンズシートを重ね合わせて使用した場合においても、レンズシートの接触による明暗模様の発生のないレンズシートおよびバックライトを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記のような従来のバックライトの問題点に鑑みて、レンズシートのレンズ単位を特定の形状とすることによって、レンズシートの重ね合わせによる明暗模様の発生を抑止できることを見出し、本発明に至ったものである。すなわち、本発明のレンズシートは、一方の面に多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレンズシートであって、該レンズ単位の稜線が中心線平均粗さ１〜３．２μｍＲｍａｘのうねった状態に形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のレンズシート２は、図１に示したように、透明シートの一方の面に多数のレンズ単位７が平行に形成されてなるものであり、図２に示したように各レンズ単位７の頂部に相当する稜線８がうねった状態 となるようにうねりを形成し、そのうねりが中心線平均粗さで１〜３．２μｍＲｍａｘの範囲となるように形成されていることが重要である。これは、レンズ単位７の稜線８のうねりの中心線平均粗さが１μｍＲｍａｘ未満であると、複数枚のレンズシートを重ね合わせて使用した場合のレンズシート同志の接触による明暗模様の発生が顕著となるためであり、逆に中心線平均粗さが３．２μｍＲｍａｘを超えるとバックライトの正面輝度が低下するためであり、好ましくは１．０〜３．０μｍの範囲である。なお、本発明における中心線平均粗さとは、ＪＩＳＢ００６１で規定された中心線平均粗さであり、その基準長さを０．８ｍｍとした場合の中心線平均粗さをいう。
【０００８】
本発明において、レンズシート２の表面に形成されるレンズ単位７の形状は、目的に応じて種々の形状のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも、バックライトとしての正面輝度の向上効果の点でプリズム形状が特に好ましい。また、レンズシート２の厚さは０．１〜３ｍｍ程度、レンズ単位７のピッチは３０μｍ〜０．５ｍｍ程度とすることが好ましい。また、レンズシート２としてプリズムシートを使用する場合には、そのプリズム頂角は、導光体３からの出射光の指向特性に応じて、正面輝度を十分に向上できる角度に適宜選定され、通常、６０〜１５０゜の範囲とすることが好ましい。
【０００９】
本発明のレンズシート２は、可視光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、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、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、レンズシート２の耐擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。本発明においては、レンズシート２に、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することもできる。
【００１０】
本発明のレンズシート２のレンズ単位７の稜線８をうねった状態に形成する方法は、特に限定されるものではなく、レンズ単位７の稜線８のうねりが中心線平均粗さで１〜３．２μｍＲｍａｘの範囲となるように形成、加工すればよい。例えば、レンズパターンを切削形成する際に特定の振動を与えながら切削したレンズ型を使用して成形する方法、従来のレンズシートのレンズ単位の稜線部を微細なサンドペーパー等を使用して研削加工する方法等によって形成することができる。
【００１１】
本発明のレンズシート２を製造する方法としては、押し出し成形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてレンズシート２を製造する場合には、透明フィルムあるいはシート等の透明基材９上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によってレンズ部を形成する。まず、所定のレンズパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材９を重ね合わせる。次いで、透明基材９を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレンズシート２を得る。
【００１２】
レンズシート２のレンズ部を構成する活性エネルギー線硬化型樹脂としては、ビス（メタクロイルチオフェニル）スルフォイド、２，４−ジブロモフェニル（メタ）アクリレート、２，３，５−トリブロモフェニル（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルペンタエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビズ（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル）プロパン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル）スルフォン、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル）スルフィド、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）スルフィド、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル）スルフィド、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル）スルフィド、ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル）スルフィド、ジ（（メタ）アクリロイルオキシエトキシ）フォスフェート、トリ（（メタ）アクリロイルオキシエトキシ）フォスフェート等の多官能（メタ）アクリル化合物等が挙げられる。これらは、単独または２種以上を混合して使用することもできる。
【００１３】
また、これら多官能（メタ）アクリル化合物とともに、活性エネルギー線硬化型樹脂の屈折率を調整するために、スチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ジビニルベンゼン、１−ビニルナフタレン、２−ビニルナフタレン、Ｎ−ビニルピロリドン等のビニル化合物、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ビフェニル（メタ）アクリレート、等の（メタ）アクリル酸エステル類、ジアリルフタレート、ジメタリルフタレート、ジアリルビフェニレート等のアリル化合物、バリウム、鉛、アンチモン、チタン、錫、亜鉛等の金属と（メタ）アクリル酸等との金属塩を使用することもできる。これらは、単独または２種以上を混合して使用することもできる。
【００１４】
本発明において、活性エネルギー線硬化型樹脂に使用される光ラジカル発生触媒としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、２，４，６−トリメチルベンゾイルフォスフィンオキサイド、ベンジルジメチルケタール等を挙げることができる。活性エネルギー線硬化型樹脂でレンズ部を形成したレンズシート２において、使用される透明基材９の材質は、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が好ましい。
【００１５】
本発明のバックライト１は、図１に示したように、導光体３の一方の端部に蛍光灯等の光源４を配置し、導光体３の上に複数枚のレンズシート２、２’を重ね合わせて載置して構成される。また、導光体３には、通常、出射面上に拡散シート６が載置され、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５が形成される。本発明のバックライト１においては、通常、２枚のレンズシート２、２’が使用され、第１のレンズシート２と第２のレンズシート２’とが、それぞれのレンズ単位７が角度をなしてまたは平行するように積層して使用される。レンズシート２、２’は、それぞれのレンズ面が上側または下側のいずれの方向となるように載置することができ、また、双方のレンズシートのレンズ面が反対方向となるように載置することもできる。本発明のバックライトにおいては、少なくとも一枚のレンズシート２のレンズ単位が光源４と平行となるように載置することが好ましい。
【００１６】
本発明においては、複数枚のレンズシートをそれぞれのレンズ面が上側となるように重ね合わせる場合には、最上部に位置するレンズシート２’以外のレンズシートのうち少なくとも１枚を、前述のような特定の中心線平均粗さの凹凸状に形成された稜線８を有するレンズシート２とすることが好ましい。すなわち、図１に示したように、２枚のレンズシート２、２’を載置する場合には、少なくとも下側に載置される第１のレンズシート２として、特定の中心線平均粗さのうねりが形成された稜線８を有するレンズシートを使用することが好ましい。
【００１７】
本発明のバックライト１においては、図１に示した構成に限定されるものではなく、使用目的等に応じて種々の構成とすることができる。例えば、光源４は導光体３の少なくとも１つの端部に配置させればよいが、必要に応じて、複数個の光源４を配置することもできる。また、導光体３の出射面は拡散面あるいはレンズ面に形成してもよいし、印刷等によって導光体３全体から均一に光線が出射するような光量調整機構を施してもよい。さらに、導光体３の形状は、シート状、断面楔状、船型等の種々の形状のものを使用することができる。
【００１８】
【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
レンズピッチが５０μｍ、頂角９５゜のプリズムパターンを、振幅２μｍ、周期３００Ｈｚ程度の振動を付与しながら切削したＡ４サイズ程度の黄銅製のレンズ型に、以下の組成からなる紫外線硬化型樹脂液を注入し、Ａ４サイズの厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレート製フィルムをレンズ型に重ね合わせた後、約３００ｍｍ上方に配置した紫外線ランプ（８０Ｗ／ｃｍの照射強度、６．４ＫＷ）を用いて、ポリエチレンテレフタレート製フィルム側から３０秒間紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂液を重合硬化させ、レンズ型から剥離してプリズムシートを得た。
【００１９】
紫外線硬化型樹脂
▲１▼エチレンオキシド変性ビスフェノールＡジメタクリレー ５０重量部
ト（日立化成工業社製ファンクリルＦＡ−３２１Ｍ）
▲２▼アクリロキシジエトキシフェニルプロパンジアクリレー １０重量部
ト（三菱レイヨン社製ダイヤビーム４１１７）
▲３▼テトラヒドロキシフルフリルアクリレート（三菱レイヨ ４０重量部
ン社製ダイヤビーム２１０６）
▲４▼２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン− １．５重量部
１−オン（メルク社製Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３）。
【００２０】
得られたプリズムシートの各プリズム列の稜線は、図２に示したように、ＪＩＳＢ００６１の中心線平均粗さ（基準長さ０．８ｍｍ）が１．８μｍＲｍａｘのうねった状態に形成されていた。このプリズムシートを２枚用いて、図１に示したように、バックライトユニットととして構成し、バックライトユニットの直上１ｍのところから、トプコン社製ＢＭ７型輝度計を用いて正面輝度を測定した。その結果、プリズムシートを使用しない場合の正面輝度を１とした場合の輝度比が０．９９２であった。また、温度４０℃、６０℃、８０℃の条件下での明暗模様の発現状況を目視により以下の基準で評価し、その結果を表１に示した。
○：明暗模様の発現が殆ど認められなかった。
△：明暗模様の発現が若干認められた。
×：明暗模様の発現が著しい。
【００２１】
比較例１
レンズピッチが５０μｍ、頂角９５゜のプリズムパターンを、特別に振動を付与することなく切削したＡ４サイズ程度の黄銅製のレンズ型を用いた以外は、実施例１と同一の材料を用い、同一の方法でプリズムシートを得た。得られたプリズムシートの各プリズム列の稜線のう ねりは、ＪＩＳＢ００６１の中心線平均粗さ（基準長さ０．８ｍｍ）が０．１５μｍＲｍａｘの凹凸状であった。このプリズムシートを２枚用いて、図１に示したように、バックライトユニットととして構成し、バックライトユニットの直上１ｍのところから、トプコン社製ＢＭ７型輝度計を用いて正面輝度を測定し、この正面輝度を１とした。また、実施例１と同一の条件下での明暗模様の発現状況を評価し、その結果を表１に示した。
【００２２】
実施例２
比較例１で得られたプリズムシートを、定盤上に固定した１２００番のサンドペーパーを用いて、そのプリズム列の稜線部を研削して、図２に示したように、ＪＩＳＢ００６１の中心線平均粗さ（基準長さ０．８ｍｍ）が２．８μｍＲｍａｘのうねった状態に加工しプリズムシートを得た。得られたプリズムシートを２枚用いて、図１に示したように、バックライトユニットととして構成し、バックライトユニットの直上１ｍのところから、トプコン社製ＢＭ−７型輝度計を用いて正面輝度を測定した。その結果、プリズムシートを使用しない場合の正面輝度を１とした場合の輝度比が０．９８５であった。また、実施例１と同一の条件下での明暗模様の発現状況を評価し、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１からも明らかなように、本発明のプリズムシートを用いた実施例１および２のバックライトは、その正面輝度を著しく低下させることなく、複数枚のプリズムシートを重ね合わせて使用した際の明暗模様の発現を抑止できるものであった。一方、従来のプリズムシートを用いた比較例１のバックライトは、複数枚のプリズムシートを重ね合わせて使用した場合に、明暗模様の発現が認められ外観上の欠点を有するものであった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、バックライトの正面輝度を低下させることなく、複数枚のプリズムシートを重ね合わせて使用した際の明暗模様の発現を抑止できるレンズシートおよびバックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライトの構成例を示すの部分斜視図である。
【図２】本発明のレンズシートの概略を示す部分斜視図である。
【図３】従来のレンズズシートの概略を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１ ・・・ バックライト
２ ・・・ レンズシート
３ ・・・ 導光体
４ ・・・ 光源
５ ・・・ 反射層
６ ・・・ 拡散シート
７ ・・・ レンズ単位
８ ・・・ 稜線
９ ・・・ 透明基材

Claims (1)

1. 一方の面に多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレンズシートであって、該レンズ単位の稜線が中心線平均粗さ１〜３．２μｍＲｍａｘのうねった状態に形成されていることを特徴とするレンズシート。

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