(57)【特許請求の範囲】
【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、バックライトシステム上に配置するための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°であり、且つ、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。
【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、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。
【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。
【請求項４】
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、
前記導光板の上面に配置された拡散板と、
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３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。
【請求項５】
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４に記載のバックライトシステムと
を含む液晶表示装置。
【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、バックライトシステム上に配置するための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°であり、且つ、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。
【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、半値角が６５°以下であ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４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、前記導光板の上面に配置された拡散板と、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３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５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４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１０〜５００μｍ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６１−１５６２７３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１．５７〜１．５９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２４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、φ１．８ｍｍ，７．９２Ｗの冷陰極管を用い、光拡散板２５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８０，８３，８５，９０°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）〜（１２）、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】
0003769327.tif 000002
【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（１４）］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１．４９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
【図１】
0003769327.tif 000003
【図２】
0003769327.tif 000004
【図３】
0003769327.tif 000005
【図４】
0003769327.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003769327.tif 000008
【図７】
0003769327.tif 000009
【図８】
0003769327.tif 000010
【図９】
0003769327.tif 000011
【図１０】
0003769327.tif 000012