(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置の表示面を照射するために配置される導光板であって、前記導光板が、別体に製造された、各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムからなるレンズ層と、導光板層のレンズ層を積層する反対面であって液晶表示装置の表示面と対向する面に各種の屈折率の物質を薄膜にして多層に積層し表面の反射率を低下させる処理（以後、無反射処理と称する）を施した導光板層とが、粘着剤層又は接着剤層により積層された積層物からなることを特徴とする積層導光板。
【請求項２】
レンズアレイフィルムが不等辺プリズムアレイフィルムである請求項１記載の積層導光板。
【請求項３】
フロントライト用である請求項１又は２に記載の積層導光板。
【請求項４】
各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、前記レンズの形状を形成した型付けロールとゴムロールとの間に溶融樹脂を押し出して該溶融樹脂を該型付けロールと該ゴムロールとの間に押圧して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板。
【請求項５】
各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、請求項４で型取りされたレンズアレイ型付けフィルムとゴムロールとの間に溶融樹脂を押し出して該溶融樹脂を該レンズアレイ型付けフィルムと該ゴムロール間に押圧して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板。
【請求項６】
各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、前記レンズの形状を形成した型付けロール上に紫外線又は熱による硬化性樹脂を塗工し、紫外線の照射又は加熱により、該樹脂を硬化して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板。
【請求項７】
各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、請求項４で型取りされたレンズアレイ型付けフィルム上に紫外線又は熱による硬化性樹脂を塗工し、紫外線の照射又は加熱により該樹脂を硬化して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の表示面を照射するために配置される導光板に関し、更に詳しくは、別体に製造されたレンズ層と導光板層とが粘着剤層又は接着剤層により積層された積層物からなり、特に補助光源を液晶表示装置の表示面側に配備するフロントライト型照明装置に好適な積層導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型軽量且つ低消費電力である携帯情報機器の表示装置として液晶を用いた各種の反射型液晶表示装置が開発されている。この反射型液晶表示装置は、基本的には外光を得ることができる明るい照明の下での使用が前提であるが、暗い場所でも使用ができるように試みられている。反射型液晶表示装置は反射層を有しているために従来のバックライトが使用できず、表示面の前方から補助光源を用いたフロントライト型の照明装置が必要になる。
【０００３】
フロントライト型の照明装置は、図７に示すように導光板の一側面に近接した光源１１により入射させた光を導光板１２と空気との界面で全反射を繰り返しながら光源１１から離れる方向に伝搬させる。この間に導光板１２に配備されたレンズアレイ１３によって光を反射又は屈折によって液晶表示面側（レンズアレイの反射側のフラットな面）に向かわせるようにしたものである。１４は反射板である。
この場合のレンズアレイには、不等辺三角形のプリズム（特許第２９２５５３０号）や突起状の透過ドット（特開平１１−３２６８９８号）、円弧状の溝（特開２０００−９８３８３号）、特殊な溝（ＳＩＤ９５ＤＩＧＥＳＴ、Ｐ３７６）等が提案されている。
【０００４】
液晶表示面を照明するためにフロントライト型の照明装置を表示装置に組み込む場合は、液晶表示面からの反射光がフロントライトの液晶表示面側の表面で再び反射して、これが液晶表示面の観察者に視認される写り込み現象があるので液晶コントラストの低下や部分的に輝線等の画像品質の劣化が起こる。これを防止するために、この面を無反射処理して使用されることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フロントライトに用いられる、レンズアレイを一面に配備した導光板は、透明な合成樹脂を成形して作られる。成形方法は、通常、射出成形によって作られることが多く、精度よい光学的機能を実現するためには、精密なレンズアレイを備えた金型が必要であり、更に、この金型から正確にレンズの形状を表面を写し取る成形条件を確立する必要がある。この成形条件は、かなり狭く限界的である。
【０００６】
その上、近年益々薄型のフロントライトの要求が強くなり、射出成形としてはかなり限界的な要件となりつつあり、その上、精密な光学的機能を得る金型表面を写し取るには、成形条件に加えて、射出成形特有の樹脂流れの配向による歪が偏向した光によって干渉縞となって現れやすい。更に、レンズアレイを形成した面の反対面（フラットな面）を写り込み防止のために無反射処理すると、この歪により変形を起こし不良の原因となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意研究の結果、レンズ層と導光板層とを別体に製造し、両者を粘着剤層又は接着剤層で積層することにより、所期の目的が達成されることを見い出し、本願発明に到達した。
【０００８】
即ち、上記課題を解決するための請求項１の発明は、液晶表示装置の表示面を照射するために配置される導光板であって、前記導光板が、別体に製造された、各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムからなるレンズ層と、導光板層のレンズ層を積層する反対面であって液晶表示装置の表示面と対向する面に各種の屈折率の物質を薄膜にして多層に積層し表面の反射率を低下させる処理（以後、無反射処理と称する）を施した導光板層とが、粘着剤層又は接着剤層により積層された積層物からなることを特徴とする積層導光板を内容とする。
【０００９】
請求項２の発明は、レンズアレイフィルムが不等辺プリズムアレイフィルムである請求項１記載の積層導光板を内容とする。
【００１０】
請求項３の発明は、フロントライト用である請求項１又は２に記載の積層導光板を内容とする。
【００１１】
請求項４の発明は、各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、前記レンズの形状を形成した型付けロールとゴムロールとの間に溶融樹脂を押し出して該溶融樹脂を該型付けロールと該ゴムロールとの間に押圧して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板を内容とする。
【００１２】
請求項５の発明は、各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、請求項４で型取りされたレンズアレイ型付けフィルムとゴムロールとの間に溶融樹脂を押し出して該溶融樹脂を該レンズアレイ型付けフィルムと該ゴムロール間に押圧して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板を内容とする。
【００１３】
請求項６の発明は、各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、前記レンズの形状を形成した型付けロール上に紫外線又は熱による硬化性樹脂を塗工し、紫外線の照射又は加熱により、該樹脂を硬化して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板を内容とする。
【００１４】
請求項７の発明は、各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムが、請求項４で型取りされたレンズアレイ型付けフィルム上に紫外線又は熱による硬化性樹脂を塗工し、紫外線の照射又は加熱により該樹脂を硬化して型取りされたレンズアレイフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層導光板を内容とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
フロントライトの光源は、前記した図７に示すように、通常、導光板の一端面に近接して設置された冷陰極管や発光ダイオードなどよりなる線状光源で、背面は反射板で囲われており、導光板の側面より入射される。
【００１６】
本発明に係る導光板は、別体に製造されたレンズ層と無反射処理層が設けられた導光板層とが粘着剤層又は接着剤層により積層された積層物からなることを特徴とする。
レンズ層は、押出成形により連続して製造されたものが好適に使用される。その理由は、透過型液晶表示装置のバックライト用として優れた品質のものが量産されているからであり、その上、押出成形により連続して製造されたものは射出成形によって得られたものに比べて成形時の歪がほとんど発生せず、更に写り込み現象を回避するための液晶表示面の無反射処理を、レンズ面とは分けて行うことができレンズ面への悪影響を回避できること、更には、液晶セルとフロントライトの各稜線が相互に平行である多数のレンズ形状との間で起こる干渉縞を防止するために、この稜線を液晶セル方向とずらせる方向角を自由に設定できるなどの多くの利点を有するからである。
【００１７】
各稜線が相互に平行である多数のレンズが連続して形成されたレンズアレイフィルムを得るためには、表面に該レンズ形状を持った型付けロールが必要である。この型付けロールは通常金属ロールの表面に該レンズ形状を彫刻して製作されるが、他の材料のロールでも良い。通常、加熱又は冷却等の表面温度を一定に保つように装備したものが用いられる。
【００１８】
上記レンズが連続したレンズアレイフィルムの製造方法としては、上記型付けロールとゴムロールとの間に溶融樹脂を押し出して該溶融樹脂を両ロール間に押圧して型取りする方法や、特許第２９２５０６９号による方法が挙げられる。該特許の方法では、レンズ形状を表面に形成した型付けロールとゴムロールの間に溶融樹脂を押出してレンズ形状を写し取ったフィルムを作成した後、該フィルムを賦型フィルムとして用い、鏡面の金属ロールとゴムロールの間に上記フィルムと溶融樹脂とを押出し、押圧することにより該フィルムの形状を溶融樹脂に写し取って製造される。
【００１９】
溶融樹脂は光学製品用の樹脂であり、例えば、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン等の透明樹脂が用いられる。特にポリカーボネートやポリエチレンナフタレート等の高屈折率材料が好ましい。
また、賦型フィルムとしての溶融樹脂は、４−メチルペンテン−１樹脂等の結晶性ポリオレフィン樹脂が好ましい。
【００２０】
レンズが連続したレンズアレイフィルムの他の製造方法は、特開平１０−１５８３４９による如く、紫外線や熱により硬化する樹脂を使用する方法が挙げられる。この場合は、レンズ形状を表面に形成した型付けロールに液状の硬化性樹脂を塗工した後、紫外線又は熱により樹脂を硬化させて型取りし、しかる後に、型付けロールより剥離される。通常は基材が用いられることが多く、硬化前に基材フィルムと一体化するか又は基材フィルムの上に硬化性樹脂を塗工した後に、レンズ形状を表面に持つ型付けロールに押し付けて、紫外線又は熱で硬化してレンズ形状を硬化性樹脂に型取りした後、型付けロールより剥離される。そして、基材と一体のままで、レンズアレイフィルムとして使用される。この製品の例として、レンズ部にアクリル系紫外線硬化樹脂を使用し、基材として２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを使用したレンズアレイフィルムが挙げられる。
【００２１】
稜線が相互に平行になったレンズアレイの形状は、フロントライトとして液晶表示面を効率よく照明し、表示画面を歪ませたり、ぼやけさせたりし難いことが知られている。この形状は連続したレンズアレイの製造にとっても好都合であり、稜線を型付けロールの円周方向に形成すると連続したレンズアレイを製造することが容易である。稜線と垂直方向における面での断面の形状は、三角形のプリズム、四角形の突起、円形、台形や特殊な形等が提案されているが、三角形のプリズムの形状が液晶表示面の法線方向を明るくしやすい。三角形は不等辺である場合に最も効率が良い。
【００２２】
稜線が相互に平行になったレンズアレイの稜線の繰り返しの単位は任意であるが、あまり大きいと稜線が液晶表示面の観察者に視認され、あまり小さいと液晶表示間への照明効率が薄らぐので、好ましい範囲は３００〜５０μｍである。レンズアレイフィルムの厚さは任意であるが、実用的には５０〜５００μｍの範囲が好適である。
【００２３】
レンズアレイフィルムからなるレンズ層と積層される導光板層は、透明な合成樹脂が使用される。その例としては、前述したレンズアレイフィルムに使用される合成樹脂の類が使用されるが、最も典型的な例としては、アクリル樹脂が多用される。その形状は平板か又は楔形である。後者の場合は、厚い断面を有する側に光源を配備することが多く、導光板面全体に均等な光を分配しやすい。導光板の厚さは任意である。近時は薄型の要求が強く光源の太さ又は大きさによって選ばれるが、１mm以下のものが多い。導光板の製造方法は各種の合成樹脂の成形方法が選ばれるが、平板状の場合はアクリル樹脂のキャスト法によって得られたものが、歪や表面の平滑性から好ましい。楔形の場合には透明な合成樹脂の射出成形または異形押出成形やＵＶ硬化型樹脂の注型成形などによって製造される。
【００２４】
導光板は液晶表示面に対向する側の反射を防止し、写り込み現象を防止するために、レンズ層を積層する反対面であって液晶表示装置の表示面と対向する面が無反射処理される。無反射処理は、各種の屈折率の物質を薄膜にして多層に積層し表面の反射率を極度に低下させる処理である。その処理方法は、蒸着により製造されることが多く、或る程度の加熱が必要である。成形した導光板を無反射処理する場合は、成形時の歪により変形やその他のトラブルを起こしやすく良品率が低下してコスト面で不利になる。特に、レンズ層を持つ導光板の成形は射出成形時の加工条件が厳しく、その上に無反射処理されるので、両者を両立させるのが難しい。この面で、本発明の積層導光板は、レンズ層と導光板層を分離して製造され、積層されるので上記のような問題はなく大きな利点となる。
【００２５】
別体に製造されたレンズ層と導光板層との積層は、粘着剤又は接着剤により行われる。粘着剤及び接着剤は共に透明体でなければならない。そして屈折率が共に導光板層やレンズアレイフィルム層のそれに近いことが好ましいが、８８％以上あれば好適に使用することができる。粘着剤又は接着剤は、その形態によって溶剤型、エマルジョン型、ホットメルト型等があり、成分から見てアクリル系、ゴム系、シリコーン系、ポリエステル系、イソシアネート系等が用いられる。更に感圧により接着機能に近くなる感圧接着剤や硬化して接着剤になる粘着剤等自由に選び得る。
【００２６】
液晶表示装置には、主にアクリル系粘着剤が多用されているので、レンズ層と導光板層との積層には、アクリル系の粘着剤が適している。粘着剤及び接着剤の貼付はどちらかの一方の層又は両方の層に貼付して積層される。更に、離型紙上に塗工された所謂両面接着層を利用してどちらかの一面に貼合した後、他面と積層する方法も採用できる。これらの粘着又は接着層の厚さは任意であるが、通常２５〜５０μｍ程度の範囲である。
【００２７】
積層は連続したレンズアレイフィルムを所望の大きさに裁断した後、所望の大きさの導光板と積層されるが、連続したレンズアレイフィルムに所望の大きさの導光板を積層し、その後にレンズアレイフィルムを裁断するか、特に平板の導光板の場合には、レンズアレイフィルムと導光板を積層した上で所望の大きさに裁断する方法も選び得る。積層に際し、導光板のレンズアレイ積層面の反対面に無反射処理面が位置するように積層することが好ましい。
【００２８】
レンズ層と導光板層とからなる積層導光板をフロントライトとして使用する場合は、該積層導光板は反射型液晶表示面の前面に、レンズ層が液晶表示面を観察する者に対面するように設置される。この場合、液晶セルとの間で起こる干渉縞が発生しないようにプリズムアレイの稜線を液晶セルの方向とずらして設置されることもあり、本発明の積層導光板は、この目的のための設計及び変更が自由であるという利点もある。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されないことは云うまでもない。
【００３０】
実施例１、２
（ａ）レンズ層の製作
図１に示す不等辺三角形の形状を連続して表面に持つ金属ロールとゴムロールの間に結晶性ポリオレフィンの４−メチルペンテン−１の重合体を溶融押出して型取りした賦型フィルムを得た。次に、鏡面の金属ロールとゴムロールの間に前記型取りした賦型フィルムとともに溶融したポリカーボネート樹脂を同時に差し込み、フィルムの表面に稜線が相互に平行した不等辺三角形のプリズムアレイの構造を持つ厚さ２００μｍ、屈折率１．５８５のポリカーボネートフィルムを得た。
【００３１】
（ｂ）平板導光板層の製作
キャスト成形された厚さ１．０mmのアクリル樹脂板（三菱レーヨン株式会社製、商品名アクリライト）の一面にジルコニアを成分とした多相蒸着により無反射処理を施した。これを縦５０．２mm、横６７．２mmの大きさに裁断して裁断面を研磨し、屈折率１．４９０の平板導光板層を得た。
【００３２】
（ｃ）楔型導光板層の製作
屈折率１．４９０のアクリル樹脂（三菱レーヨン株式会社製、商品名アクリペット）を用いて図２に示す如く、平板導光板層と同じ大きさで厚さの大きい方が１．０６mm、小さい方が０．５mmの縦方向に楔型の成形板を射出成形によって得た。この成形体を９０℃の温度で６時間エージングした後、０．６４４度の勾配を持つ面に平板導光板と同じ無反射処理を施した。
【００３３】
（ｄ）レンズ層と導光板層との積層
上記（ａ）で得られたレンズ層を上記（ｂ）又は（ｃ）で得られた導光板層と同じ寸法に裁断した。一方、導光板層に、屈折率が１．４８１のアクリル系粘着剤が厚さ２５μｍで両面が剥離紙で覆われている両面粘着テープ（ポラテクノ株式会社製、商品名ノンサーポートテープＡＤ−ＲＯＣ）を導光板層と同じ大きさに裁断の上、剥離紙を剥がして導光板層の無反射処理面の反対面に貼り合わせた。更に、もう一面の剥離紙を剥がした上、導光板層の横方向、即ち、長辺方向にプリズムの稜線方向が平行になるように、そして、楔型の場合、プリズム長辺方向を厚手端面に向かわせるようにプリズムアレイ構造面の反対面と重ね合わせてロール圧着し、図３（実施例１）、図４（実施例２）に示す如き積層導光板を得た。
【００３４】
（ｅ）積層導光板のフロントライトとしての評価
光源として太さ約１mm、長さ７．５mmの冷陰極管を、積層した導光板の長手方向、即ち横方向の側端面、楔型にあっては厚手の側端面に設置し、インバーターを通じて１１．２５ボルトの電圧をかけ点灯した。端面より入射した光はプリズム面で屈折、反射して無反射処理面より主として出射するので、無反射処理面の法線方向に３５０mmの距離に輝度計（トプコン株式会社製、色彩輝度計ＢＭ５）を設置して、測定角０．１度の測定エリアにて測定単位カンデラ（ｃｄ）で測定した。測定個所は導光板の中央と光源側へ中央より１２．５mm、遠ざかる側に１２．５mmの３個所を測定し、平均値も算出した。
【００３５】
（ｆ）実測値
導光板の種類を平板型の場合と楔型の場合につき測定した。
【００３６】
比較例１〜４
レンズ層を粘着剤層を介さず単に導光板層と重ねた場合（図５：比較例１、図６：比較例２）、及びレンズ層を使用せず導光板層のみを用いた場合（平板型：比較例３、楔型：比較例４）についても同様に測定し、結果を表１に示した。
【００３７】
【表１】
0004493884.tif 000002
【００３８】
上記表１の結果から明かなように、レンズ層を設けなければ所望の方向への光の出射は望み得ない（比較例３、４）。また、レンズ層と導光板を粘着層を介して積層せず単に重ね合わせた場合にはレンズの効果が得られないか、得られても非常に不安定になる（比較例１、２）。従って、レンズ層と導光板は確実に一体化した積層体とすることが重要である。
【００３９】
次に、上記実施例１、２の積層導光板の無反射処理面を３．５インチ型の反射型ＴＦＴ液晶セルの表示面に対向させるように設置した。そして、レンズ面側から観察し、表示面を白表示した場合と黒表示した場合との輝度を測定し、この比率をコントラスト比として表２に示した。
【００４０】
【表２】
0004493884.tif 000003
【００４１】
表２から明かなように、実施例１、２の積層導光板は、いずれも干渉縞やその他のトラブルもなく十分に実用に供し得ることがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
叙上のとおり、本発明の積層導光板は輝度が顕著に改善されるとともに、レンズ層と導光板層とを別体に製造し、粘着剤層又は接着剤層により積層してなるので、レンズ層は成形歪の殆ど発生しない押出成形により連続して製造されたものが使用でき、また写り込み現象を回避するための導光板層の無反射処理もレンズ層とは別個に行うことが可能であるため、無反射処理工程においてレンズ層に悪影響を与える虞れは皆無である。更に、干渉縞を防止するために、レンズ層の稜線を液晶セル方向とずらせる場合においても、方向角を自在に設定できる、等数多くの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  レンズ（不等辺三角形）の一例を示す概略図である。
【図２】  楔型導光板層の一例を示す概略図である。
【図３】  実施例１の積層導光板を示す概略図である。
【図４】  実施例２の積層導光板を示す概略図である。
【図５】  比較例１の導光板を示す概略図である。
【図６】  比較例２の導光板を示す概略図である。
【図７】  従来の導光板の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  レンズ
２  レンズフィルム
３  レンズアレイフィルム（レンズ層）
４  粘着剤層
５ａ  平板型導光板層
５ｂ  楔型導光板層
６  無反射処理面
１１  光源
１２  導光板
１３  レンズアレイ
１４  反射板
【図１】
0004493884.tif 000004
【図２】
0004493884.tif 000005
【図３】
0004493884.tif 000006
【図４】
0004493884.tif 000007
【図５】
0004493884.tif 000008
【図６】
0004493884.tif 000009
【図７】
0004493884.tif 000010