JPH1039115A - プリズムレンズシート、バックライトシステム及び液晶表示装置 - Google Patents

プリズムレンズシート、バックライトシステム及び液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のバックライトシステムに改良を加える
ことなく、画面輝度と視野角を光学的に制御することを
可能にする。 【解決手段】 透光性基板11の一方の面に三角柱から
なるプリズム形状の単位レンズ部12を長軸方向が互い
に平行になるように多数形成したプリズムレンズシート
において、単位レンズ部12は、断面が二等辺三角形で
あって、その頂角が80°〜87°であり、また、屈折
率が1.57〜1.59の電離放射線硬化樹脂によって
成形されている。さらに、このプリズムレンズシート
は、半値角が65°以下であり、また、半値角と反転角
との差が20°以上となるようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画面輝度及び視野
角を光学的に制御するプリズムレンズシート及びそれを
用いたバックライトシステム、液晶表示装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示装置は、その軽量化や高
精細化等に伴って、パソコンを始めとするOA機器など
に広く使用されている。しかし、液晶自体が発光しない
ために、バックライトシステムを用いて、輝度の向上を
図っている。一方、ノートブック型パソコンが普及し、
開放的空間における使用が頻繁に行なわれるようにな
り、個人使用の要求が高まってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このために、前述した
液晶表示装置は、情報の保護のために、視野角を狭くし
たいという要求があり、バックライトシステムを改良し
て、その明るさや視野角を制御することが望まれてい
る。この課題を解決するために、バックライトシステム
の明るさを向上させることも考えられるが、消費電力、
発熱量の増大やコストアップなどの別の問題が発生す
る。
【0004】本発明は、従来のバックライトシステムに
改良を加えることなく、画面輝度と視野角を光学的に制
御することを可能にするプリズムレンズシート及びそれ
を用いたバックライトシステム、液晶表示装置を提供す
ることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、透光性基板の一方の面に三角柱
からなるプリズム形状の単位レンズ部を長軸方向が互い
に平行になるように多数形成したプリズムレンズシート
において、前記単位レンズ部は、断面が二等辺三角形で
あって、その頂角が80〜87°であることを特徴とす
る。
【0006】請求項2の発明は、請求項1に記載のプリ
ズムレンズシートにおいて、前記単位レンズ部は、屈折
率が1.57〜1.59の電離放射線硬化樹脂によって
成形されていることを特徴とする。請求項3の発明は、
請求項1又は請求項2に記載のプリズムレンズシートに
おいて、前記単位レンズ部は、半値角が65°以下であ
ることを特徴とする。請求項4の発明は、請求項1から
請求項3のいずれか1項に記載のプリズムレンズシート
において、前記単位レンズ部は、半値角と反転角との差
が20°以上であることを特徴とする。
【0007】請求項5の発明は、透光性のある板状の導
光板と、前記導光板の側端面の双方又は一方に隣接して
設けられた線状光源と、前記導光板の裏側に配置された
反射板と、前記光拡散板の出光側に設けられた前記請求
項1から請求項4のいずれか1項に記載のプリズムレン
ズシートとを含むものである。
【0008】請求項6の発明は、透過型の液晶表示素子
と、前記液晶表示素子の背面に設けられた前記請求項5
に記載のバックライトシステムとを含むものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。図1
は、本実施形態に係るプリズムレンズシートを用いたバ
ックライトシステムを示す図である。プリズムレンズシ
ート10は、透光性基板11の一方の面に三角柱からな
るプリズム形状の単位レンズ部12を長軸方向が互いに
平行になるように多数形成したシートである。
【0010】透光性基材11は、ポリメタアクリル酸メ
チル,ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又
はメタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体,ポ
リエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル,ポリカーボネート,ポリスチレン
等の透明な樹脂等,透明な硝子等、透明なセラミックス
等の透光性材料からなる平面形状をしたシート又はフィ
ルムである。この透光性基材11は、背面光源用として
用いる場合には、厚みが20〜1000μm程度であっ
て、平面形状のものを用いることが好ましい。
【0011】この実施形態では、単位レンズ部12は、
断面が二等辺三角形であって、その頂角αが80〜87
°となるように設定することが好ましい。また、単位レ
ンズ部12のピッチは、用途にもよるが、ほぼ10〜5
00μmが好ましい。
【0012】この単位レンズ部12は、このプリズムレ
ンズシート10の逆型が切削された成形型に、紫外線硬
化樹脂を塗布したのちに透光性基材11を積層して、紫
外線を照射することにより硬化させて成形することがで
きる。また、紫外線硬化性の熱可塑性樹脂フィルムにロ
ールエンボス版によってエンボス加工したのちに、紫外
線を照射してそのフィルムを硬化させる方法(特開昭6
1−156273号公報記載)などによっても成形する
ことができる。
【0013】紫外線硬化樹脂としては、屈折率が1.5
7〜1.59のものが好ましく使用することができる。
なお、紫外線硬化樹脂の例で説明したが、他の電離放射
線、例えば、電子線によって硬化する電子線硬化樹脂で
あってもよい。
【0014】バックライトシステム20は、基部側から
先端側に厚さが薄くなるように成形された導光板21
と、その導光板21の基部側に配置された冷陰極管など
の光源22と、光源22をカバーしその光を導光板21
側に反射させるリフレクタ23と、導光板21の下面に
設けられ、下方向に向かった光を順次反射する反射板2
4と、導光板21の上面に配置され、上方向に出射する
光を拡散させる拡散板25と、拡散板25の上面に配置
された本実施形態に係るプリズムレンズシート10等と
から構成されている。
【0015】図2は、図1のバックライトシステムを用
いた液晶表示装置を示した図である。この液晶表示装置
30は、図1のバックライトシステム20が背面に配置
されており、マトリクス状のセルをもつ液晶31と、液
晶31の両側に配置され、各セルに電圧を印加する回路
を有する透明導電膜32,33と、透明導電膜33の上
面に配置され、各セルを所定のパターンでR,G,Bの
3色に対応ずけるカラーフィルター34と、これらを両
側から封止するガラス板35,36と、ガラス板36の
上面に配置された位相差フィルム37と、入光側と出光
側に配置された偏光フィルム38,39等とから構成さ
れている。
【0016】
【実施例】次に、具体的な実施例をあげて、本発明をさ
らに詳しく説明する。バックライトシステム20は、導
光板21として、11.3インチの大きさであって基部
側の厚みが2.5mm、先端側の厚みが1.0mmとな
るような形状のアクリル板を用い、光源22として、φ
1.8mm,7.92Wの冷陰極管を用い、光拡散板2
5として、厚み125μmのPETフィルム上に有機ビ
ーズ(アクリル)をコーティングして拡散層を形成した
フィルム(大日本印刷製,No.7900sc)を使用
した。
【0017】プリズムレンズシート10は、プリズム形
状を形成する屈折率1.49,1.57,1.59の紫
外線硬化樹脂を用意し、それぞれ頂角80,83,8
5,90°でプリズム形状の逆型を切削した成形型に注
入した後に、透明基材を重ね合わせて、その透明基材を
通して、紫外線光源により紫外線を照射し、重合後に離
型することにより得た。
【0018】そして、以下に示す実施例(1)〜(1
2)、比較例(13),(14)のプリズムレンズシー
トを光拡散板25上に配置して、正面500mmの位置
において、輝度計(トプコン製,BM−7,測定角0.
2度)を用いて輝度測定を行った。その結果、図3から
図5及び図6の値を得た。各実施例の頂角,屈折率及び
その測定結果の図面は、以下の通りである。
【0019】 頂角α(°) 屈折率 測定結果 (1) 80 1.49 図3(A) (2) 80 1.57 図4(A) (3) 80 1.59 図5(A) (4) 83 1.49 図3(B) (5) 83 1.57 図4(B) (6) 83 1.59 図5(B) (7) 85 1.49 図3(C) (8) 85 1.57 図4(C) (9) 85 1.59 図5(C) (10) 90 1.49 図3(D) (11) 90 1.57 図4(D) (12) 90 1.59 図5(D)
【0020】また、図6(A)は、プリズムレンズシー
ト10を除いたバックライトシステム20についての輝
度測定結果[比較例(13)]を示す線図、図6(B)
は、屈折率R=1.57,頂角α=97°のプリズムレ
ンズシートを用いた場合の輝度測定結果[比較例(1
4)]を示す線図である。
【0021】本実施例は、大きさ約10インチの画面を
もつ、ラップトップパソコンに使用する場合を想定した
ものであって、画面の正面において、距離400mmで
観察している場合に、250mm脇まで近づいて画面を
観察されることは難しい。逆に言えば、近づいても、隣
人から観察されにくい角度(視野角)は、片側32°付
近である。
【0022】図7〜図9は、図3〜図5の線図に基づい
て、半値角,半値角と反転角の差,輝度上昇率の傾向を
表した線図である。半値角は、主ローブの最大輝度が1
/2になる値であって、画面の明るさの変化を違和感な
く観察できる領域である。この角度を超えた位置から観
察すると、画面が見えにくくなる。図7において、半値
角65°を境にして、プリズムレンズシートを選択でき
る。
【0023】反転角は、輝度分布図において、最大輝度
位置から、輝度の変化率が減少から上昇に点じる点があ
り、この点を反転角として定義している。この角度から
は、画面が真っ暗になり、画面を観察することができな
い。つまり、半値角と反転角の間の角度領域が広くなる
ことが、画面が見えにくくなる領域が広くなることにな
る。この角度差が、情報の機密性を得るための条件とな
る。
【0024】輝度上昇率は、プリズムレンズシート10
を搭載する前後での正面輝度の変化率を表現した値であ
る。画面のコントラスト、見やすさを考慮すると、輝度
上昇率は、高いほどよい。図9において、輝度上昇率
は、頂角が90°に近くなるほうが高くなり、また、屈
折率が高い方が高くなる。
【0025】図10は、本実施例に係るプリズムレンズ
シートを用いたバックライトシステムの視野・輝度評価
結果を示す図である。各実施例の視野と輝度の目視によ
る評価を行なった。屈折率14.9のものは、「やや暗
い」という傾向にあり、頂角90°のものは、「隣から
見てやや見やすい」という傾向にある。また、頂角の下
限を考えた場合には、屈折率1.57,1.59を使用
しても、80°よりも輝度上昇率が低くなることが予想
されるので、これ以上鋭角にするべきではない。そこ
で、他人が観察する位置、半値角、半値角と反転角の差
を考慮した結果、頂角80から78°、屈折率1.57
から1.59の間が好ましいことがわかった。
【0026】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、プリズムレンズの頂角と屈折率を所定の範囲に設
定したので、画面輝度及び視野角を光学的に制御でき、
明るく、隣から見て見えにくい、バックライトシステ
ム、液晶表示装置などの表示が可能となる、という効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るプリズムレンズシートを用い
たバックライトシステムを示す図である。
【図2】図1のバックライトシステムを用いた液晶表示
装置を示した図である。
【図3】本実施例に係るプリズムレンズシートの輝度測
定結果を示す線図である。
【図4】本実施例に係るプリズムレンズシートの輝度測
定結果を示す線図である。
【図5】本実施例に係るプリズムレンズシートの輝度測
定結果を示す線図である。
【図6】比較例に係るプリズムレンズシートの輝度測定
結果を示す線図である。
【図7】図3〜図5の線図に基づいて、半値角の傾向を
表した線図である。
【図8】図3〜図5の線図に基づいて、反転角の傾向を
表した線図である。
【図9】図3〜図5の線図に基づいて、輝度上昇率の傾
向を表した線図である。
【図10】本実施例に係るプリズムレンズシートを用い
たバックライトシステムの視野・輝度評価結果を示す図
である。
【符号の説明】
10 プリズムレンズシート 11 透光性基板 12 単位レンズ部 20 バックライトシステム 21 導光板 22 光源 23 リフレクタ 24 反射板 25 拡散板 30 液晶表示装置 31 液晶 32,33 透明導電膜 34 カラーフィルター 35,36 ガラス板 37 位相差フィルム 38,39 偏光フィルム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性基板の一方の面に三角柱からなる
    プリズム形状の単位レンズ部を長軸方向が互いに平行に
    なるように多数形成したプリズムレンズシートにおい
    て、 前記単位レンズ部は、断面が二等辺三角形であって、そ
    の頂角が80〜87°であることを特徴とするプリズム
    レンズシート。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のプリズムレンズシート
    において、 前記単位レンズ部は、屈折率が1.57〜1.59の電
    離放射線硬化樹脂によって成形されていることを特徴と
    するプリズムレンズシート。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のプリズム
    レンズシートにおいて、 前記単位レンズ部は、半値角が65°以下であることを
    特徴とするプリズムレンズシート。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれか1項に
    記載のプリズムレンズシートにおいて、 前記単位レンズ部は、半値角と反転角との差が20°以
    上であることを特徴とするプリズムレンズシート。
  5. 【請求項5】 透光性のある板状の導光板と、 前記導光板の側端面の双方又は一方に隣接して設けられ
    た線状光源と、 前記導光板の裏側に配置された反射板と、 前記光拡散板の出光側に設けられた前記請求項1から請
    求項4のいずれか1項に記載のプリズムレンズシートと
    を含むバックライトシステム。
  6. 【請求項6】 透過型の液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の背面に設けられた前記請求項5に記
    載のバックライトシステムとを含む液晶表示装置。
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