JP4551485B2 - レンズシート複合体 - Google Patents
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Description
このレンズシートを拡散板に接着剤を用いて貼り付けると、拡散板と接着剤層の間、又は接着剤層とレンズシートの間の屈折率の差が小さいことにより拡散板などからレンズシートに出射される光が有効に集光されないために、正面輝度は殆ど上昇しない場合があり、また、レンズシートと拡散板の熱膨張率が異なる場合には撓みや歪みが生じて均一な光学性能が得られないといった問題があるので、接着剤等を用いずに、単に重ね合わせただけで組み立てを完了していた。
しかしながら、この場合、組み立て時においてレンズシートと拡散板、更にその他の部材をばらけないように注意して一度に取り扱わねばならず、即ち取り扱い性及び組み立て作業性が悪く、装置を組み立てる際のコストアップの原因となっていた。
そこで、光の利用効率を高く且つ光源の存在個所が視認できないようにするために、光拡散度を調節した拡散シートをレンズシートの上部又は下部又は上下両方に配置して使用されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、この場合は部品点数が増加し、取り扱い性や組み立て作業性が低下することになる。
前記レンズシートは拡散粒子を含み、ヘイズ(B)が18.0〜78.0%であり、
前記拡散板は、ヘイズ(A)が11.0〜95.1%であり、
前記レンズシートのヘイズ(B)と前記拡散板のヘイズ(A)との比(B)/(A)が0. 19〜2.22であり、ヘイズ(A)×ヘイズ(B)の値が850〜7000であることを特徴とするレンズシート複合体を内容とする。
但し、拡散板のヘイズ(A)は、JIS K7136に測定した値であり、レンズシートのヘイズ(B)は、該レンズシートからレンズ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により測定した値である。
更に、線状光源とその隙間の明暗差、即ち、線状光源の存在個所が視認しにくく、且つ正面輝度の高い高品位のバックライトを提供することができる。
また、レンズシートのヘイズ(B)を18. 0〜78. 0%とし、拡散板のヘイズを11.0〜95.1%とし、レンズシートのヘイズ(B)と拡散板のヘイズ(A)との比を1対0. 19〜2.22であり、ヘイズ(A)×ヘイズ(B)の値を850〜7000とすることにより、レンズシートの光拡散効果と相俟って、バックライトの明暗差を十分解消して光源の位置を視認しにくくするとともに、必要以上の光を遮断せず、画面全体の明るさを保つことができる。
2 レンズシート
3 拡散板
4 接着剤
4a 接着部
5 拡散粒子
6 突起
但し、拡散板のヘイズ(A)は、JIS K7136に測定した値であり、レンズシートのヘイズ(B)は、該レンズシートからレンズ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により測定した値である。
レンズ面に設けられるレンズ模様としては集光機能を有する他は特に限定されず、例えば使用可能なレンズ模様としては、断面が3角形で底辺を隣接した多数の3角柱を頂稜が略平行になるように配列したプリズム;断面が半円状又は半楕円状で底辺を隣接した多数の半円柱又は半楕円柱を略平行になるように配列した凸状のレンチキュラーレンズ;ピラミッド型4角錐状物、キュービックコーナー様3角錐状物、半球状物から選択される立体形状を平面に突設した模様等が挙げられる。
なお、大型の液晶表示装置では、大人数で1つの画面を見る場合など、画面の左右からも画面が見えることが必要である一方、画面を上側及び下側から観察することは少ない。従って、この種のレンズシート複合体1においては、画面から出射される光は左右方向には拡散し、上下方向には集光する方が好ましいため、本発明に利用するレンズシート2でも、一方向のみに集光するプリズムレンズシートまたはレンチキュラーレンズシートを使用し、かかるレンズシート2を使用したレンズシート複合体1を画面に設置する際には、プリズム又はレンチキュラーレンズの長さ方向を画面に対し横向きに合わせるのが好ましい。
具体的には、無機粒子としてはケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、等が挙げられる。有機粒子としては架橋ポリアクリレート、シリコン樹脂等が挙げられる。
拡散粒子5の平均粒径は、0.5μm〜25μmが好ましい。なお、平均粒径が0.5μm未満でも25μmを超えても拡散機能が低下する傾向がある。
具体的な拡散粒子5の量は、この拡散粒子5の透明度、粒径、屈折率、レンズシート2を構成する透明樹脂の屈折率、レンズシート2の厚さ等により変化するため一概には言えないが、例えば平均粒径0. 5μmのシリカ粒子を拡散粒子5とし、レンズシート2を構成する透明樹脂をポリカーボネートとし、レンズシート2の厚さを120μmとする場合は透明樹脂100gに対し0. 5〜1. 5g程度を配合する。
本発明における拡散板3としては、反り返ったり自重で撓んだりしない透光性のある半透明の板状部材であればよく、拡散粒子5を分散配合したアクリル製又はポリカーボネート製等の板が例示できるが、本発明においては分散作用の一部を上記のレンズシート2に担わせるため、拡散粒子5の量は通常使用される拡散板より少なくて済み、その分だけ全体の光量が増え、正面輝度も上昇する。
接着剤の形状を凸レンズ状又は球状にする方法は特に限定されないが、例えば接着剤としてブチルゴムやSBSゴム等を用い、これをスプレー糊により噴霧して図1に示すような球状にする方法、接着剤としてポリプロピレン−ポリエチレン系接着剤を用い、カーテンスプレーにより噴射して断面形状が略半円形のレンチキュラーレンズ状にする方法、印刷機のヘッドの形状を調節してドット印刷により付着される接着剤の形状を図2に示すような凸レンズ状にする方法が挙げられる。
ポリカーボネートに平均粒径0. 5μm〜2μmのシリカ粒子をポリカーボネート100g当たり0.12g配合し、これをプリズムレンズ模様が表面に刻設された冷却ロールとゴムロールの間に押し出して挟圧し、レンズシートを作成した。このレンズシートのレンズ構造を除いた部分の厚さが120μm、レンズ構造(プリズム)はその断面視が頂角90°、底辺50μmの2等辺三角形であった。なお、同じ材料で作成した厚さ120μmの平坦なシートのヘイズは18%であった。
上記のレンズシートの接着面(レンズ模様が付されていない面)を上にして、接着剤としてスプレー糊(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)を噴霧した。これをポリカーボネート(PC)からなる拡散板(帝人化成株式会社製、商品名:パンライトシートPC9391、ヘイズ:89.9%)の上に重ねて実施例1のレンズシート複合体とした。なお、噴霧された接着剤は直径10〜30μm(平均約20μm)の球状であり、接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の約10%であった。
スプレー糊が噴霧されたレンズシートの接着面の概念図を図4に示す。
接着剤として別のスプレー糊(ダイアボンド社製、商品名:デービーボンド、SBSゴム系接着剤)を使用した他は実施例1と同様にして実施例2のレンズシート複合体とした。なお噴霧された接着剤は直径5〜50μm(平均約20μm)の球状であり、接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の約3%であった。
接着剤としてカーテンスプレー(松村石油株式会社製、商品名:モレスコメルトTN−621、PP−PE系接着剤)を使用した他は実施例1と同様にして実施例3のレンズシート複合体とした。なお噴射された接着剤は幅50〜100μm(平均高さ約40μm)の糸状であり、接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の約35%であった。
カーテンスプレーが噴射されたレンズシートの接着面の概念図を図5に示す。
接着剤として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)を使用し、ドット印刷により凸レンズ状に塗布した他は実施例1と同様にして実施例4のレンズシート複合体とした。なお塗布された接着剤は直径80μmのドット状(高さ約3μm)であり、接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の約10%であった。
UV硬化型接着剤が塗布されたレンズシートの接着面の概念図を図6に示す。
印刷するドットの数を増やし、接着部の合計面積をレンズシート複合体全体の約25%とした他は実施例4と同様にして実施例5のレンズシート複合体とした。
樹脂をプリズムレンズ模様が表面に刻設された冷却ロールと半球状の突起の雌型が刻設された冷却ロールの間に押し出して挟圧した他は実施例1の場合と同様にレンズシートを作成した。このレンズシートはレンズ面のレンズ構造及び接着面の半球状の突起を除いた部分の厚さが120μmである。半球状の突起は底面(間口)が直径50μmの円形、高さ25μmである。突起の配列は実施例4のドットの配列(図6参照)とほぼ同様であり、縦横それぞれ200μm毎に設けられている。
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、接着剤層の厚さ:5μm)を使用し、これを拡散板の上面側の全面に貼着した。その上に上記の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実施例6のレンズシート複合体とした。
樹脂をプリズムレンズ模様が表面に刻設された冷却ロールと直線状の突起の雌型が刻設された冷却ロールの間に押し出して挟圧した他は実施例6の場合と同様にして、実施例7のレンズシート複合体を作成した。本実施例で使用したレンズシートの接着面には断面視が底辺(間口)50μm、頂角120°のプリズム状(三角形状)である直線状の突起が200μm毎にそれぞれ平行に設けられているが、その他は実施例6のレンズシートと同様である。
三角形状である直線状の突起が設けられたレンズシートの接着面の概念図を図7として示す。
直線状の突起として、断面視が底辺(間口)50μm、頂角150°のプリズム状(実施例8)、断面視が底辺(間口)40μm、頂辺20μm、高さ10μmの台形状(実施例9)、断面視が底辺(間口)20μm、頂辺10μm、高さ6μmの台形状(実施例10)とした他は実施例7と同様にしてレンズシート複合体を作成した。
ポリカーボネートに配合するシリカ粒子の量を変えてヘイズが表1に示した値になるようにした他は、実施例1と同様にしてレンズシートを作成した。
一方、ポリカーボネートに平均粒径0.5μm〜2μmのシリカ粒子を配合して、この樹脂で厚さ1mmの板を作成し、これを拡散板とした。なおシリカ粒子の量はヘイズが表1に示した値になるように調節した。
上記のように作成したレンズシート及び拡散板を実施例1と同様の方法で貼り合せて実施例11〜17のレンズシート複合体とした。
ポリカーボネートに平均粒径2μm〜10μmの架橋アクリル粒子をポリカーボネート100g当たり1.0g配合し、これをプリズムレンズ模様が表面に刻設された冷却ロールと、凸部の雌型がランダムに刻設された冷却ロールの間に押し出して挟圧し、レンズシートを作成した。このレンズシートのレンズ構造及び裏面の凸部を除いた部分の厚さが100μm、レンズ構造(プリズム)はその断面視が頂角90°、底辺50μmの2等辺三角形であり、裏面に形成されたランダムの凸部の形状は底面の直径が90μmで高さが20μmの円凸レンズ状であり、その底面の総面積がシート面積の約3%程度であった。なお、同じ材料で作成した厚さ100μmの平坦なシートのヘイズは43%であった。
接着剤として接着剤層の厚さが5μmの両面接着糊(上記、ダブルタックテープ)を使用し、これを実施例1と同じ拡散板の上面側の全面に接着した。その上に上記の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部分的に密着させて実施例18のレンズシート複合体とした。接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の約2.5%であった。
レンズ構造及び裏面の凸部を除いたレンズシートの厚みを175μm(実施例19)、200μm(実施例20)、280μm(実施例21)とした他は実施例18と同様にして実施例19〜21のレンズシート複合体とした。なお、同じ材料で作成した厚さ175μm、200μm、280μmの平坦なシートのヘイズはそれぞれ60%、64.5%、75%であった。
裏面の凸部の高さを21μm(実施例22)、18μm(実施例23)、15μm(実施例24)とした他は実施例19と同様にして実施例22〜24のレンズシート複合体とした。
レンズシートの材質における架橋アクリル粒子の配合量を、ポリカーボネート100g当たり0.5gとし、レンズシートのレンズ部及び裏面の凸部を除く厚さを110μmとした他は実施例18と同様にして実施例25のレンズシート複合体とした。なお、同じ材料で作成した厚さ110μmの平坦なシートのヘイズは32%であった。
レンズ構造及び裏面の凸部を除いたレンズシートの厚みを175μm(実施例26)、200μm(実施例27)、280μm(実施例28)とした他は実施例25と同様にして実施例26〜28のレンズシート複合体とした。なお、同じ材料で作成した厚さ175μm、200μm、280μmの平坦なシートのヘイズはそれぞれ41%、44%、53%であった。
接着剤として接着剤層の厚さが10μmの両面接着糊(積水化学工業株式会社製、商品名:ダブルタックテープ)を使用した他は実施例18と同様にして実施例29のレンズシート複合体とした。接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の約2.8%であった。
裏面に設けられた凸部の形が底面100μmの方形であり、高さがそれぞれ20μm(実施例30)、18μm(実施例31)、15μm(実施例32)の角凸レンズ形状である他は実施例18と同様にして実施例30〜32のレンズシート複合体とした。なお、凸部の底面の総面積はシート面積の3.9%であり、接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の3%であった。
接着剤として接着剤層の厚さが10μmの両面接着糊(上記、ダブルタックテープ)を用いた他は実施例30〜32と同様にして実施例33〜35のレンズシート複合体とした。接着部の合計面積はレンズシート複合体全体の3.5%であった。
実施例1で用いた拡散板を単独で用いて比較例1とした。
実施例1で用いた拡散板の上に拡散粒子を含まないレンズシート(五洋紙工株式会社製、商品名:GTL−6000)を接着剤を用いずに重ね合わせただけのレンズシート積層体を得て比較例2とした。
レンズシートとして実施例1で使用したものと同じレンズシートを使用した他は比較例2と同様にして重ね合わせただけのレンズシート積層体を得て比較例3とした。
拡散粒子を含まないレンズシート(五洋紙工株式会社製、商品名:GTL−6000)の裏側全面に両面接着糊(積水化学工業株式会社製、商品名:ダブルタックテープ、接着剤層の厚さ:5μm)を貼着し、これを実施例1で使用した拡散板の上に載せて上側から軽く押圧して密着させて比較例4とした。
レンズシートとして実施例1で使用したものと同じレンズシートを使用した他は比較例4と同様にして比較例5とした。
拡散粒子を含まないレンズシート(五洋紙工株式会社製、商品名:GTL−6000)を用い、拡散板のヘイズが表3に示した値になるようにシリカ粒子の量を調節した他は、実施例11〜17と同様にしてレンズシート複合体を作成した。
レンズシートのヘイズが表3に示した値になるようにシリカ粒子の量を調節し、拡散粒子を含まない拡散板を用いた他は実施例11〜17と同様にしてレンズシート複合体を作成した。
拡散板のヘイズが表3に示した値になるようにシリカ粒子の量を調節した他は、比較例7と同様にしてレンズシート複合体を作成した。
なお、光学特性の測定に用いたバックライトの構成は以下の通りである。
横長線状の陰極線管16本を縦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た。このバックライトキャビティ内の線状光源の下側に反射板を配置するとともに、上側に実施例のレンズシート複合体又は比較例の拡散板、レンズシート積層体、レンズシート複合体を設置した。これら実施例のレンズシート複合体及び比較例のレンズシート積層体、レンズシート複合体は、レンズ面を出射面側とし、レンズ面のプリズムの長軸方向を陰極線管の長軸方向と一致させて設置した。
レンズシート複合体、レンズシート積層体、拡散板(比較例1)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)測定面積4.8cm2 として、これらの中心点の輝度を測定した。
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した。
○: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。
線状光源とその隙間の明暗差を下記の基準により目視判定した。
◎:明暗差が全く認められない。
○:明暗差が殆ど認められない。
△: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。
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。
拡散板を構成する樹脂として、ポリエチレン(PE)(実施例36)、ポリプロピレン(PP)(実施例37)、ポリメチルメタクリル酸(PMMA)(実施例38)、ナイロン6(実施例39)、ポリエチレンテレフタレート(PET)(実施例40)、ポリエチレンナフタレート(PEN)(実施例41)を使用した他は実施例1と同様にしてレンズシート複合体を作成した。
信頼性試験は−40℃から+80℃まで昇温してこれを−40℃まで冷却する操作を100回繰り返し、これにより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することにより行った。判定は、10回繰り返し後と100回繰り返し後の2回行った。
○:試験後も分離が確認できなかった。
×:試験中又は試験後に分離が確認された。
Claims (4)
- 拡散板とレンズシートを全面に分布された微小な接着部で貼り合せてなるレンズシート複合体であって、
前記レンズシートは拡散粒子を含み、ヘイズ(B)が18.0〜78.0%であり、
前記拡散板は、ヘイズ(A)が11.0〜95.1%であり、
前記レンズシートのヘイズ(B)と前記拡散板のヘイズ(A)との比(B)/(A)が0. 19〜2.22であり、ヘイズ(A)×ヘイズ(B)の値が850〜7000であることを特徴とするレンズシート複合体。
但し、拡散板のヘイズ(A)は、JIS K7136に測定した値であり、レンズシートのヘイズ(B)は、該レンズシートからレンズ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により測定した値である。 - 接着剤の形状が凸レンズ状又は球状であることを特徴とする請求項1に記載のレンズシート複合体。
- 拡散板とレンズシートの線膨張率の差が5.9×10-5/℃以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレンズシート複合体。
- 拡散板とレンズシートの材質が同一であることを特徴とする請求項3に記載のレンズシート複合体。
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