JPH1195037A - 面光源用レンズフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過型液晶ディスプレイ等のバックライトに
用いるレンズフィルムにおいて、等高干渉縞の発生やサ
イドローブ光を少なくする。 【解決手段】 単位レンズを１次元又は２次元方向に配
列したレンズ層２を表面側に設けた透明基材１の裏面側
に、微細凹凸の粗さを、中心線平均粗さＲａが０．５μ
ｍ≦Ｒａ≦２．０μｍで、且つ十点平均粗さＲｚが１．
５μｍ≦Ｒｚ≦６．５μｍとしたマット層３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型の液晶ディ
スプレイや広告板等の透光性表示体のバックライトとし
て使われる面光源に用いる集光用のレンズフィルムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】透過型の液晶ディスプレイを背面から照
明する面光源として各種方式のバックライトが提案、実
用化している。バックライトには、主として、面光源で
ない光源を面光源に変換する方式によりエッジライト型
と直下型とがある。エッジライト型の面光源は、例え
ば、透明樹脂板からなる導光体の少なくとも一つの側端
面に隣接して、点光源又は線光源を配置し、導光体の下
方の裏面側には、白色インクをドット状に印刷等した光
拡散反射体を配置し、また導光体上方の出光面側には、
透明樹脂中にシリカ等を含有させた乳白色の光拡散板を
配置し、更に光拡散板の上に、光を適度に集光する為に
レンズフィルムを配置した構成とする。この様な構成に
より、導光体の側端面から入射した光が導光体内部で多
重反射して内部全体に行き渡り、裏面側に配置された光
拡散反射体から主として拡散反射させる光が出光面から
出射し、更に拡散板によってさらに均一化された拡散光
とされた後、更にレンズフィルムによって、広がりすぎ
た拡散光を所望の方向に適度に集光させた光として、液
晶表示素子等を背面から照明する。また、直下型の面光
源では、例えば、上方が開口し内面が光反射面のランプ
ハウスに点光源又は線光源を内蔵させ、上方の開口部に
透明樹脂中にシリカ等を含有させた乳白色の光拡散板を
配置し、更に光拡散板の上に、光を適度に集光する為に
レンズフィルムを配置した構成とする。この様な構成に
より、ランプハウス上方の開口部から出光する光は、光
源からの直接光と、ランプハウス内面の光反射面で反射
した間接光との合成光となり、この合成光が拡散板によ
って均一化された拡散光となった後、更にレンズフィル
ムによって、広がり過ぎた拡散光を所望の方向に適度に
集光された光として、液晶表示素子等を背面から照明す
る。

【０００３】これらエッジライト型又は直下型の面光源
では、面光源でない光源を面光源に変換する為に、点状
又は線状の光源の形状、或いはエッジライト型での導光
体では裏面に印刷したドットパターン形状を見えない様
にする為に、光拡散板等を用いて光を必ず拡散させてい
る。しかし、これによる光拡散の度合いが大きすぎる
と、光が無駄な方向にまで放出されることになり、広が
り過ぎた光を集光する為に、レンズフィルムが必要とな
る。レンズフィルムには、多数の三角柱プリズムを配置
したフレネルレンズ方式のもの、或いは、断面が円（或
いは楕円や放物線など）の円柱レンチキュラーレンズ等
が用いられる。また、一枚のレンズフィルムでは集光が
不充分な場合には、レンズフィルムを二枚重ねで使用す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、片面に
レンズ凹凸があり、他方の面が平面のレンズフィルムを
そのまま二枚重ねすると、２枚のレンズフィルム同士の
距離の微妙な差による等厚干渉縞（ニュートンリング）
が見えることがある。また、２枚のレンズフィルムのそ
れぞれのレンズ面を上側にして重ねると、下側レンズフ
ィルムのレンズの凸部分と上側レンズフィルム裏面とが
接触した部分は、光学的密着により透明化して、レンズ
の凸部分のパターン形状が見えてしまう。例えば、三角
柱単位レンズの場合、凸部分である多数の稜線が見え
る。また、導光体の平滑な出光面上に、平滑な裏面を下
にしてレンズフィルムを重ねても、レンズフィルム裏面
と出光面とが光学的に密着して透明化し、導光体出光面
内面での光の全反射を利用した、導光体による面光源化
が困難となる。そこで、レンズフィルム裏面を粗面化す
れば、光学干渉縞、或いは２枚重ね時の下側レンズフィ
ルムや導光体との光学的密着の問題は解消されるが、粗
面化によって光が拡散して、レンズフィルムから出射す
る光線の一部が視野角外に大きく外れた、いわゆるサイ
ドローブ光が増えてしまい、光の利用効率が低下し、そ
の分、暗い面光源となってしまうといった問題があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の面光源用
レンズフィルムでは、透明基材の表面側に、単位レンズ
を１次元又は２次元方向に配置してなるレンズ配列を有
する面光源用レンズフィルムにおいて、裏面が、中心線
平均粗さＲａが０．５≦Ｒａ≦２．０μｍで、且つ十点
平均粗さＲｚが１．５≦Ｒｚ≦６．５μｍの粗さの微細
凹凸を設けることで、レンズフィルムを導光体や他のレ
ンズフィルムと重ねた時の光学的密着を防止し、且つサ
イドローブ光が増えるのを防止した。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の面光源用レンズフ
ィルムを、図面を参照しながら詳述する。図１は本発明
の面光源用レンズフィルムの一形態を示す断面図、図２
は本発明の面光源用レンズフィルムを二枚重ねで用いる
一例を示す斜視図、図３本発明の面光源用レンズフィル
ムの製造装置の一例を示す概念図である。

【０００７】図１に例示する本発明の面光源用レンズフ
ィルム１０は、透明基材１の表側にレンズ層２が、裏側
にマット層３が、それぞれ接着層４を介して積層された
構成のものである。なお、接着層４は省略することもあ
る。また、本発明の面光源用レンズフィルムでは、レン
ズ層２、マット層３のどちらか一方、又は両方が、透明
基材１と一体化した構成でも良い（例えば、熱可塑性樹
脂の射出成形や熱プレスで製造する場合である）。しか
し、生産効率に優れている等の点で、後述する製造方法
で得られる図１の様な、透明基材１にレンズ層２及びマ
ット層３を適宜接着層４を介して積層した構成は、好ま
しい一形態である。

【０００８】レンズ層２のレンズ配列としては、単位レ
ンズを１次元又は２次元方向に配置したものであり、従
来公知のレンズ配列のいずれでも良い。例えば、図１及
び図２に示す様に、単位レンズが三角柱プリズムからな
るもので、これを１次元方向に配置したものである。１
次元方向に配置する単位レンズの断面形状としては、三
角形以外に、円、楕円等の連続で滑らかな曲線から構成
したものでも良い。また、２次元方向に配置する単位レ
ンズとしては、角錐レンズ、三角錐レンズ、或いは蠅の
目レンズ等の如き半球状レンズ等である。また、前記断
面が三角形の三角柱プリズム等の１次元方向に配置する
単位レンズの場合には、出光面の法線方向から見て、直
線状に配置（図２）する以外に、同心円状に円形又は円
弧を描く様に配置する２次元方向の配置もある。

【０００９】そして、マット層３は、その表面の微細凹
凸の粗さが、中心線平均粗さＲａが０．５≦Ｒａ≦２．
０μｍで、且つ中心線十点平均粗さＲｚが１．５≦Ｒｚ
≦６．５μｍの範囲とするものである。両方の特性値に
基づく微細凹凸の粗さを、この範囲内とすることで、サ
イドローブ光を少なくし且つ、等厚干渉縞の発生を防ぐ
ことができる。中心線平均粗さＲａが２．０μｍを越え
るか、又は、十点平均粗さＲｚが６．５μｍを越える
と、サイドローブ光が多くなり好ましくない。また、中
心線平均粗さＲａが０．５μｍ未満となるか、又は、十
点平均粗さＲｚが１．５μｍ未満となると、等厚干渉縞
が目立ちやすくなり好ましくない。

【００１０】次に、本発明の面光源用レンズフィルムの
材料面について、更に説明する。

【００１１】レンズ層２及びマット層３を積層する場合
の透明基材１としては、透明な材料であれば良く、例え
ば、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樹脂、ポリメチルメタクリレ
ート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリス
チレン樹脂等からなるフィルムを用いることができる。
なお、透明基材１の厚みは、通常２０〜１０００μｍ程
度である。なお、透明基材１のレンズ層２やマット層３
を設ける面には、レンズ層２やマット層３と透明基材１
との密着性を向上させる目的で、コロナ放電処理や、プ
ライマー層等からなる接着層を形成する等、従来公知の
易接着処理を施しても良い。例えば、プライマー層は、
アクリルポリオールを主剤としてイソシアネート系の硬
化剤を用いる２液硬化型プライマー等を塗工形成すれば
良い。もちろん、接着層４は、レンズ層２やマット層３
の透明基材への接着性が充分な場合には省略し得る。ま
た、レンズ層２やマット層３の何方か一方、又は両方を
透明基材１と一体化した面光源用レンズフィルムとする
場合の透明基材としては、ポリメチルメタクリレート等
のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン
樹脂等を用いることができる（この場合、面光源用レン
ズフィルムの製造は射出成形や熱プレスで行う）。

【００１２】レンズ層２、或いはマット層３としては、
透明な材料から構成し、電離放射線硬化性樹脂の硬化物
等を用いることができる。硬化させる電離放射線硬化性
樹脂としては、例えば、ポリエステルアクリレート、エ
ポキシアクリレート、シリコーンアクリレート、ウレタ
ンアクリレート等のプレポリマー及び／又はアクリレー
ト系等のモノマー等からなり、紫外線または電子線等の
電離放射線で硬化する、従来公知の電離放射線硬化性樹
脂を用いることがてきる。また、硬質で傷や外力に対し
て耐久性のある硬質のレンズ層２、マット層３とするに
は、多官能モノマーを主成分とする高架橋型の電離放射
線硬化性樹脂が好ましい。

【００１３】なお、本発明の面光源用レンズフィルム
は、図２の様に、二枚重ねにして用いるのにも適してい
る。同図では、単位レンズとして三角柱プリズムを１次
元方向に配列したレンズ配列の面光源用レンズフィルム
を、三角柱プリズムの稜線が互いに直交する様に重ねた
例である。上側面光源用レンズフィルムの裏面がマット
層となっている為に、下側面光源用レンズフィルムの三
角柱プリズムの稜線と光学的密着を起こさず、ニュート
ンリングやレンズ凸部パターン形状が見えることがな
い。また、下側面光源用レンズフィルムの裏面もマット
層となっている為に、表面が平滑な拡散板や導光体上に
配置しても、これらと光学的密着を起こさず、光学的密
着による不具合が起きない。なお、図２では、同じ面光
源用レンズフィルムを２枚重ねしたが、上側及び下側は
レンズ配列の異なる面光源用レンズフィルムを重ねても
良い。また、重ね合わせる方向は同図の様に直交だけで
はない。

【００１４】ところで、本発明の面光源用レンズフィル
ムを製造するには、熱可塑性樹脂の射出成形や、熱プレ
ス成形で得ることもできるが、例えば特開平５−１６９
０１５号公報に開示されている方法で得ることができ
る。すなわち、所望のレンズ層凹凸形状に対して逆形状
の凹部（正確には凹凸形状）を有するロール凹版に電離
放射線硬化性樹脂液を充填し、これに連続帯状の透明基
材を重ねて、重ねたまま紫外線や電子線等の電離放射線
を支持体基材側から照射して（ロール凹版がガラス等で
透明な場合はロール凹版の内側から照射も可能）、電離
放射線硬化性樹脂液を硬化させ、その後、透明基材を硬
化した樹脂と共にロール凹版から剥離することにより、
硬化した電離放射線硬化性樹脂液が、所望の凹凸形状の
レンズ層が透明基材上に形成される。これを、透明基材
の他方の面についても、同様に、マット層の所望の微細
凹凸形状に対して逆形状の凹部を有するロール凹版と、
電離放射線硬化性樹脂液で、マット層を透明基材上に形
成することで、目的とする面光源用レンズフィルムが得
られる。

【００１５】図３は、このような電離放射線硬化性樹脂
による面光源用レンズフィルムの製造装置の一例を示す
概念図（側面図）である。同図の装置は、レンズ層形成
部Ａとマット層形成部Ｂとからなる。レンズ層形成部Ａ
では、７１は形成するレンズ層凹凸形状と逆形状の凹部
７２が設けられ軸芯を中心として矢印方向に回転するロ
ール凹版、７３は電離放射線硬化性樹脂液、１は透明基
材、７４はロール凹版に当接して透明基材１をロール凹
版７１に圧接する押圧ロール、７５は剥離ロール、７６
ａ及び７６ｂは電離放射線硬化性樹脂液を硬化するため
の電離放射線照射装置、７７は電離放射線硬化性樹脂液
の塗工ノズル、７８は塗工ノズルに樹脂液を供給するポ
ンプ、２は電離放射線硬化性樹脂液の硬化物として透明
基材１上に形成された所望の凹凸形状を有するレンズ層
である。さらに、マット層形成部Ｂでも、レンズ層形成
部同様に、７１ａは形成するマット層凹凸形状と逆形状
の凹部７２ａが設けられ軸芯を中心として矢印方向に回
転するロール凹版、７３ａは電離放射線硬化性樹脂液、
１ａは片面にレンズ層が形成された透明基材、７４ａは
ロール凹版に当接して透明基材１ａをロール凹版７１ａ
に圧接する押圧ロール、７５ａは剥離ロール、７６ｃ及
び７６ｄは電離放射線硬化性樹脂液を硬化するための電
離放射線照射装置、７７ａは電離放射線硬化性樹脂液の
塗工ノズル、７８ａは塗工ノズルに樹脂液を供給するポ
ンプ、３は電離放射線硬化性樹脂液の硬化物として透明
基材１ａ上に形成された所望の凹凸形状を有するマット
層であり、１０が面光源用レンズフィルムである。

【００１６】そして、図３の装置により、透明基材１は
ロール凹版７１上の電離放射線硬化性樹脂７３に押圧ロ
ール７４で圧接されて、ロール凹版７１に接して移送さ
れる間に電離放射線照射装置７６ａ及び７６ｂから電離
放射線を照射されて、電離放射線硬化性樹脂液７３は硬
化して透明基材１に密着した後、剥離ロール７５で透明
基材１はロール凹版７１から剥がされて、透明基材１の
片面に電離放射線硬化性樹脂液の硬化物がレンズ層２と
して形成された、透明基材１ａが得られる。さらに、続
いて透明基材１ａは、マット層形成部へ搬送されて、透
明基材１ａ（の前記レンズ層２の形成面に対して他方の
面）はロール凹版７１ａ上の電離放射線硬化性樹脂７３
ａに押圧ロール７４ａで圧接されて、ロール凹版７１ａ
に接して移送される間に電離放射線照射装置７６ｃ及び
７６ｄから電離放射線を照射されて、電離放射線硬化性
樹脂液７３ａは硬化して透明基材１ａに密着した後、剥
離ロール７５ａで透明基材１ａはロール凹版７１ａから
剥がされて、透明基材１ａ（のレンズ層形成面の他方の
面）に電離放射線硬化性樹脂液の硬化物がマット層３と
して形成された、面光源用レンズフィルム１０が得られ
る。なお、図３に例示した装置では、最初にレンズ層
を、次にマット層を連続して形成したが、最初にマット
層を形成し、次にレンズ層を形成しても良い。もちろ
ん、それらを別々に２工程で製造しても良いが、図３の
装置では一度で効率良く製造ができる。

【００１７】ロール凹版７１、７１ａは円筒状の版材で
ある。これに所望のレンズ層の形状と逆形状の凹部７２
を設けるには、円筒状の版材に直接旋盤加工したり、ミ
ル加工法、電鋳法、あるいは、フォトエッチング法等に
より行う。また、所望の粗さのマット層の形状と逆凹凸
形状の凹部７２ａを設けるには、サンドブラスト、マッ
トメッキ、電鋳法、フォトエッチング法等により行う。
ロール凹版７１、７１ａの材質としては、銅、クロム、
鉄等の金属、ＮＢＲ、エポキシ樹脂、エボナイト等の合
成樹脂、ガラス等のセラミックス等が使用できる。

【００１８】

【実施例】図３に例示する様な装置を用いて、紫外線硬
化性樹脂により透明基材の表側にはレンズ層を、裏側に
はマット層を形成して、面光源用レンズフィルムを作製
した。透明基材としては、厚み１２５μｍのポリエチレ
ンテレフタレートフィルム（東洋紡績株式会社製、Ａ４
３００、両面易接着処理済み）を用意した。さらに、こ
のフィルムの両面には、更に、プライマー（ザ・インク
テック株式会社製、ケミカルマットニス用メジウムとＸ
ＥＬ硬化剤の重量比１０：１の混合物）をグラビア塗工
して接着層を形成しておいた。また、レンズ層を形成す
る為の第１のロール凹版としては、単位レンズを多数一
次元配置したレンズ配列の凹凸形状と、逆凹凸形状の凹
凸を有するロール凹版を用意した。また、微細凹凸を形
成する第２のロール凹版としては、中心線平均粗さＲａ
が３．０μｍで、且つ十点平均粗さＲｚが５．７μｍの
粗さの微細凹凸と、逆凹凸形状の凹凸を有するロール凹
版を用意した。なお、レンズ層の単位レンズ形状は、頂
角９７°の三角柱プリズムで、この単位レンズが繰り返
しピッチ５０μｍで一次元配置したレンズ配列である。
そして、紫外線硬化性樹脂液（日本合成ゴム工業株式会
社製、Ｚ９００２Ａ）を、塗工ノズルから第１及び第２
のロール凹版に供給しつつ、前記透明基材を第１のロー
ル凹版から第２のロール凹版へと供給しながら、回転す
るロール凹版上の透明基材側から、紫外線を照射して紫
外線硬化性樹脂液を硬化させて、紫外線硬化性樹脂液の
硬化物として、透明基材の片面にレンズ層を、他方の面
にマット層を形成して、本発明の面光源用レンズフィル
ムを得た。なお、紫外線照射には１６０Ｗ／ｃｍの高圧
水銀灯２灯を用いた。得られた面光源用レンズフィルム
を１枚を用いて、エッジライト型面光源を組み立てたと
ころ、サイドローブ光が少なく、且つレンズフィルムと
導光体との光学的密着も起きない面光源が得られた。

【００１９】

【発明の効果】本発明の面光源用レンズフィルムによれ
ば、サイドローブ光が少なく、且つ光源やドット印刷が
見えず、明るい面光源が得られる。また、２枚重ね時
や、表面平滑な導光体や光拡散板上に配置しても、ニュ
ートンリングが発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源用レンズフィルムの一形態を示
す断面図。

【図２】本発明の面光源用レンズフィルムを二枚重ねし
た状態の一例を示す斜視図。

【図３】本発明の面光源用レンズフィルムの製造に用い
得る製造装置の一例を示す概念図。

【符号の説明】

１ 透明基材 ２ レンズ層 ３ マット層 ４ 接着層 １０ 面光源用レンズフィルム ７１、７１ａ ロール凹版 ７２、７２ａ 凹部 ７３、７３ａ 電離放射線硬化性樹脂液 ７４、７４ａ 押圧ロール ７５、７５ａ 剥離ロール ７６ａ〜７６ｄ 電離放射線照射装置 ７７、７７ａ 塗工ノズル ７８、７８ａ ポンプ Ａ レンズ層形成部 Ｂ マット層形成部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基材の表面側に、単位レンズを１次
   元方向又は２次元方向に配置してなるレンズ配列を有す
   る面光源用レンズフィルムにおいて、裏面が、中心線平
   均粗さＲａが０．５≦Ｒａ≦２．０μｍで、且つ十点平
   均粗さＲｚが１．５≦Ｒｚ≦６．５μｍの粗さの微細凹
   凸を有する、面光源用レンズフィルム。