JP2007011292A - 液晶表示装置、光学シートの製造方法および光学シート - Google Patents

Abstract

【課題】正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生を防止する。
【解決手段】本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面側に配置された光源と、液晶表示パネルと光源との間に配置され、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートと、液晶表示パネルと光学シートとの間に配置された拡散シートとを備え、光学シートの凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）≧１．６の関係を満たすように構成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、輝度の向上とモアレの発生を防止できる液晶表示装置、光学シートの製造方法および光学シートに関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、ブラウン管（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube）と比較して低消費電力かつ薄型化が可能であり、現在では携帯電話、デジタルカメラ等の小型機器から大型サイズの液晶テレビに至るまで、様々なサイズのものが幅広く使用されている。

液晶表示装置は、透過型、反射型等に分類され、特に透過型液晶表示装置は、液晶層を一対の透明基板で挟んだ液晶表示パネルと、照明光源としてのバックライトユニットとを備えている。バックライトユニットは、光源を液晶表示パネルの直下に配置する直下型のほか、導光板を用いたエッジライト型がある。

一般に、液晶表示装置用のバックライトユニットにおいては、光源光の出射方向を正面方向に配向させるプリズムシートやレンズシート等の集光性のある光学シートあるいはフィルム（以下、特に断らない限り「シート」と総称する。）が用いられている。例えば、プリズムシートは、光出射側の面に断面三角形状のプリズムが多数配列されており、プリズムシートに入射した光をプリズム斜面で屈折透過させることで正面方向に集光する作用を行う。

一方、プリズムシートのプリズム配列ピッチと液晶表示パネルの画素ピッチとの間で、光の干渉による明暗模様（モアレ）が発生する。このモアレの発生を防止するためには、プリズム配列ピッチの狭ピッチ化（例えば１００μｍ以下）が有効であることが知られている。

また、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に拡散シートを配置することによって、プリズム配列ピッチと画素ピッチとの間の光の干渉によるモアレの発生を防止することができる（下記特許文献１参照）。

特開平６−１０２５０６号公報

しかしながら、プリズム配列ピッチを単純に狭ピッチ化する方法では正面輝度の低下が甚だしくなり、画質の低下を招くという問題がある。

また、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に拡散シートを配置する方法は、拡散フィルムの特性によってはプリズムで集光した光線が有効に利用できず、所定の輝度上昇効果が得られない場合がある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生を防止できる液晶表示装置、光学シートの製造方法および光学シートを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明では、光学シートの凹凸部のピッチ（Ｐ）の上限を、液晶表示パネルの画素ピッチ（Ｐｐ）と、当該光学シートの光出射側に配置される拡散シートのヘイズ値（Ｈ）および全光線透過率（Ｔｔ）とに基づいて決定することで、正面輝度の低下が抑えられ、かつモアレの発生のない液晶表示装置を構成するようにしている。

拡散シートは、光学シートの光出射側に配置される。拡散シートのヘイズ値Ｈおよび全線透過率Ｔｔは、個々の拡散シートに固有の値を有する特性値で、使用される拡散シートの構成、種類あるいは仕様等に応じて決定される。ヘイズ値Ｈは拡散度合を示し、Ｈが大きいほど光の拡散効果が高くなり、光学シートから出射される配光分布の周期性を緩和する度合が大きくなる。Ｔｔは拡散シートを透過する光の全線透過率で、Ｔｔが大きいほど輝度の向上に貢献する。モアレの発生は、光学シートの凹凸構造と液晶表示パネルの画素ピッチの周期性による光の干渉が原因である。従って、ヘイズおよび全線透過率といった拡散シートの特性の最適化を図ることで、周期性緩和によるモアレの発生防止と、正面輝度の低下の抑制を両立することができる。本発明者らは、後述するように（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）の値に着目し、この値が所定値以上の場合にモアレの発生を防止でき、かつ正面輝度の低下を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面側に配置された光源と、液晶表示パネルと光源との間に配置され、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートと、液晶表示パネルと光学シートとの間に配置された拡散シートとを備えた液晶表示装置において、光学シートの凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、
（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）≧１．６
の関係を満たすことを特徴とする。

また、本発明の光学シートの製造方法は、液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートの製造方法であって、上記凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、凹凸部の配列ピッチ（Ｐ）の上限を以下の式に基づいて決定する。
Ｐ≦（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）

更に、本発明の光学シートは、液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートであって、上記凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、
Ｐ≦（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）
の関係を満たすことを特徴とする。

Ｐ＞（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）の場合、モアレが発生しやすくなり、画質の低下を招く。輝度の向上を図るためには、画素ピッチの大きさや拡散シートのヘイズ値および全光線透過率の大きさにもよるが、配列ピッチＰの大きさは、１１０μｍ以上であることが好ましい。

光学シートの凹凸部の形状は特に限定されず、好適には、断面三角形状のプリズム体、双曲面形状のシリンドリカルレンズ体、非球面形状のシリンドリカルレンズ体とされる。凹凸部の形状をプリズム体とすることで正面輝度の向上が図られ、シリンドリカルレンズ体とすることで視野角の改善を図ることができる。

以上述べたように、本発明によれば、正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置１０の構成例を概略的に示す断面図である。まず、液晶表示装置１０の構成を概略的に説明する。

図１に示すように、この液晶表示装置１０は、バックライトユニット１および液晶表示パネル２を備えている。この例では、バックライトユニット１が直下型である場合を説明するが、バックライトユニット１をエッジライト型で構成してもよい。

図１に示すように、バックライトユニット１は、液晶表示パネル２に対して光を供給するためのものであり、液晶表示パネル２の背面直下に配置されている。液晶表示パネル２は、バックライトユニット１から供給された光を時間的空間的に変調して情報を表示する。この液晶表示パネル２の両面には、偏光板２ａ，２ｂが設けられる。偏光板２ａおよび偏光板２ｂは、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを透過させ、他方を吸収により遮蔽する。偏光板２ａと偏光板２ｂとは、例えば、透過軸が互いに直交するように設けられている。

液晶表示パネル２は、パネル横方向および縦方向に画素が所定ピッチで複数配列されてなり、バックライトユニット１から照射される光の透過率を画素毎に制御することで、パネル正面に所定の画像を表示する。表示画像はカラー画像とされるが、勿論これに限られない。

図１に示すように、バックライトユニット１は、例えば、反射板１１、光源１２、拡散板１３、集光シート１４、拡散シート１７および反射型偏光子１８を備える。なお、拡散板１３および反射型偏光子１８は、必要に応じて配置を省略することができる。

光源１２は、光を液晶表示パネル２に供給するためのものであり、図示の例では複数配置され、例えば、蛍光ランプ（ＦＬ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）等で構成される。

反射板１１は、光源１２の下方および側方を覆うように設けられ、光源１２から下方および側方などに出射された光を反射して、液晶表示パネル２の方向に向けるためのものである。

拡散板１３は、光源１２の上方に設けられ、光源１２からの出射光および反射板１１による反射光を拡散させて輝度を均一にするためのものである。本例における拡散板１３としては、例えば、透光性材料中に光拡散性の微粒子を分散させた比較的厚手のものが用いられている。

集光シート１４は、本発明に係る光学シートに対応するもので、拡散板１３の上方に配置されることで、照射光の指向性等を向上させるためのものである。なお、集光シート１４の構成の詳細については後述する。

拡散シート１７は、集光シート１４上に設けられ、集光シート１４により指向性を高められた光を一定角度範囲で拡散出射させるためのものである。本例における拡散シート１７としては、透光性のシート基材の光出射面側に光拡散性を有する凹凸構造等の拡散面を備えたものが用いられている。

反射型偏光子１８は、拡散シート１７の上に設けられ、拡散シート１７により拡散された光のうち、直交する偏光成分の一方のみを透過させ、他方を反射するものである。この反射型偏光子１８を透過する偏光成分の振動方向は、液晶表示パネル２の光入射面側に配置された偏光板２ａの透過軸と平行に設定されている。

次に、本発明に係る集光シート（光学シート）１４の構成の詳細について説明する。

図２Ａ，Ｂは、本発明の一実施形態による集光シート１４の形状例を模式的に示す斜視図である。集光シート１４は、略四角形状のシート状を有しており、その一方側の主面に集光機能をもつ凹凸部が一方向（図においてＸ方向）に多数連続して配列されたプリズムシートまたはレンズシートで構成されている。なお、本明細書では、シートにはフィルムのみならず、柔軟性またはある程度の硬度あるいは剛性を有する種々の薄板状のものが含まれる。

図２Ａに示す集光シート１４は、上記凹凸部として、光出射側の面に、断面三角形状のプリズム体１４Ｐが多数配列されたプリズムシート１４を示している。また、図２Ｂに示す集光シート１４は、上記凹凸部として、光出射側の面に、双曲面、放物面あるいは高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体１４Ｌが多数配列されたレンズシート１４を示している。

プリズム体１４Ｐの断面形状は、本例では頂角９０度の二等辺三角形で構成されているが、頂角は９０度のものに限られない。また、プリズム高さやピッチ等も特に限定されないが、プリズム配列ピッチは後述するように上限が定められる。

一方、シリンドリカルレンズ体１４Ｌは、集光シート１４の法線方向に平行にＺ軸、シリンドリカルレンズ体１４Ｌの列の方向にＸ軸、シリンドリカルレンズ体１４Ｌの母線方向にＹ軸をとったときに、以下の（１）式を満たすように、照射光の出射側に有限な焦点距離が存在し、かつ断面形状が左右対称な双曲面または放物面形状に形成されている。
Ｚ＝Ｘ²／（Ｒ＋√（Ｒ²−（１＋Ｋ）Ｘ²）） （１）
但し、Ｒは先端頂点の曲率半径［μｍ］であり、Ｋはコーニック定数である。なお、本明細書において「√」はそれ以降に続く数式で求められる値の平方根を意味する。

あるいは、シリンドリカルレンズ体１４Ｌは、同様にＺ軸、Ｘ軸およびＹ軸をとったときに、以下の（２）式を満たすように、照射光の出射側に有限な焦点距離が存在し、かつ断面形状が左右対称な非球面形状に形成されている。
Ｚ＝Ｘ²／（Ｒ＋√（Ｒ²−（１＋Ｋ）Ｘ²））＋ＡＸ⁴＋ＢＸ⁵＋ＣＸ⁶＋・・・ （２）
但し、Ｒは先端頂点の曲率半径［μｍ］、Ｋはコーニック定数、Ａ，Ｂ，Ｃ・・・は非球面係数である。

図３は、図２Ａに示したプリズム体１４Ｐを有する集光シート（プリズムシート）１４のＸＺ断面の拡大図である。図３において、点Ａはプリズムの頂点を示し、点Ｂおよび点Ｃは、隣接するプリズムとの接合点を示している。また、点Ｏは、頂点Ａの直下の仮想光起点を示し、点Ｐは、接合点Ｂの直下の仮想光起点を示している。また、図３中には、仮想光起点ＯからＡＢ面に入射する光束Ωの軌跡と、仮想光起点ＰからＡＢ面およびＡＣ面に入射する光束ψの軌跡を示す。これらの光線Ωおよび光線ψの軌跡は、シミュレーションにより求められたものである。

図３に示す集光シート１４においては、入射した光線は、その入射角によって透過経路が異なる。光束Ωは、プリズム斜面（ＡＢ面）を屈折透過する第１次透過光成分となり、正面輝度の向上に有効に活用される。光線ψは、一方のプリズム斜面（ＡＢ面）で反射された後に他方のプリズム斜面（ＡＣ面）で再度反射されて入射側に戻される戻り光成分と、プリズム斜面（ＡＣ面）を透過してプリズム前面に出射される第２次透過光成分とに分けることができる。戻り光成分は、発光面（面光源）とみなされる拡散板１３に入射して拡散反射され、発光面の輝度を増加させるのに有効な光束成分である。これに対し、第２次透過光成分は、液晶表示パネル２の有効視野角外の広角側に出射する光束成分であり、輝度の向上に寄与しない光束成分である。

このように、図３に示す集光シート（プリズムシート）１４においては、入射光が屈折透過することにより正面方向に集光され、正面輝度を増加するように指向特性が改善される。また、反射光が発光面（面光源）とみなされる拡散板１３で拡散散乱され、発光面の輝度を増加させる結果、正面輝度が増加する。

一方、図４は、図２Ｂに示したシリンドリカルレンズ体１４Ｌを有する集光シート（レンズシート）１４のＸＺ断面の拡大図である。図４に示すシリンドリカルレンズ体１４Ｌは、上記（１）式においてＲ＝１［μｍ］、Ｋ＝−２を代入した、
Ｚ＝Ｘ²／（１＋√（１＋Ｘ²））
によって表される双曲面形状を有している。

図４に示すように、光束Ωは、レンズシート１４の前方に屈折透過する。光束ψは、大部分が全反射して、ＡＣ間の面で屈折または全反射して戻り光成分となる。また、頂点近傍の面の屈折光は、法線方向の変化を受けて配光方向が分散されており、第２次透過光成分の発生は緩和される。

また、図５は、図２Ｂにシリンドリカルレンズ体１４Ｌを有する集光シート（レンズシート）１４のＸＺ断面の拡大図である。
図５に示すシリンドリカルレンズ体１４Ｌは、上記（２）式においてＲ＝１［μｍ］、Ｋ＝−２、Ａ＝１０^-5、Ｂ＝０、Ｃ＝２×１０^-5、Ｄ，Ｅ・・・＝０を代入した、
Ｚ＝Ｘ²／（１＋√（１＋Ｘ²））＋１０^-5Ｘ⁴＋２×１０^-5Ｘ⁶
によって表される非球面形状を有している。

図５に示すように、仮想光起点Ｏから出射する光束Ωの一部は、頂点Ａ近傍の面では全反射し、戻り光成分として正面輝度を補助的に向上させる。また、仮想光起点Ｐから出射する光束ψは、ＡＢ間の面およびＡＣ間の面における屈折透過により正面輝度の向上に有効に活用される。

次に、集光シート１４のプリズム体１４Ｐまたはシリンドリカルレンズ体１４Ｌの配列ピッチ（以下「レンズピッチ」と総称する。）は、得られる正面輝度に大きく関係する。図６は、集光シート１４のレンズピッチと、得られる正面輝度との関係の一例を示している。横軸はレンズピッチ［μｍ］、縦軸は、頂角９０度のプリズムが５０μｍ間隔で配列されたプリズムシートの輝度に対する輝度向上率［％］である。なお、横軸のレンズピッチは対数目盛である。

図６には、頂角９０度のプリズム体１４Ｐを有するプリズムシートと、上記（１）式で示される双曲面形状のシリンドリカルレンズ体１４Ｌを有するレンズシートとを示している。全体的に、レンズピッチが大きくなるに従って正面輝度が大きくなる傾向にある。また、同一のレンズピッチにおいて、レンズシートの輝度がプリズムシートに比べて低いのは、プリズム体１４Ｐに比べてレンズ体１４Ｌの頂点が曲線状になっているためである。このレンズ頂点の鈍りは、レンズピッチが微細になるほど影響が大きく輝度の著しい低下を引き起こすが、レンズピッチの拡張によりレンズ頂点の鈍りによる影響が緩和される。

図６に示したように、レンズピッチが大きいと輝度の向上が図れる。しかし、液晶表示パネル２の画素ピッチとの間の干渉によりモアレの発生が懸念される。一方、レンズピッチが小さいと、モアレ発生の懸念は解消されるが、得られる輝度向上率は低下する。

そこで、本実施形態においては、集光シート１４のレンズピッチを、拡散シート１７の拡散特性および液晶表示パネル２の画素ピッチの大きさに応じて決定するようにしている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１０は、集光シート１４のレンズピッチをＰ［μｍ］、拡散シート１７のヘイズ値をＨ［％］、拡散シート１７の全光線透過率をＴｔ［％］、液晶表示パネル２の画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、以下の（３）式を満たすように構成されている。
（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）≧１．６ （３）
これをＰについて解くと、
Ｐ≦（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ） （４）
となる。

上記（４）式は、集光シート１４のレンズピッチの上限を表している。すなわち、レンズピッチＰの大きさが、（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）の値を超えると、後の実施例において説明するように、集光シート１４と液晶表示パネル２との間の光の干渉によるモアレが発生し易くなり画質の低下を招く。従って、レンズピッチＰの大きさを（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）の値以下に制限することによって、モアレの発生のない高品質の画像を得ることができる。

図１に示したように、拡散シート１７は、集光シート１４の光出射側に配置される。拡散シート１７のヘイズ値Ｈおよび全線透過率Ｔｔは、個々の拡散シートに固有の値を有する特性値で、使用される拡散シートの構成、種類あるいは仕様等に応じて決定される。ヘイズ値Ｈは拡散度合を示し、Ｈが大きいほど光の拡散効果が高くなり、集光シート１４から出射される配光分布の周期性を緩和する度合が大きくなる。Ｔｔは拡散シートを透過する光の全線透過率で、Ｔｔが大きいほど輝度の向上に貢献する。

これに対し、液晶表示パネル２の画素ピッチＰｐは、液晶表示パネル２の画面サイズあるいは画素数によって変化する。一例を挙げると、画面サイズ１９インチの場合の画素ピッチは３２０μｍ、画面サイズ４０インチのＨＤ表示（ハイディフィニッション対応）の場合の画素ピッチは４６０μｍ、画面サイズ３２インチの場合の画素ピッチは５１０μｍである。従って、集光シート１４のレンズピッチＰの上限は、画素ピッチＰｐの大きさに比例して大きくなる。

図７は、画素ピッチＰｐとレンズピッチＰとの関係を示している。レンズピッチＰの上限は、Ｐ＝（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）の一次式で定められる。本実施形態によれば、上記（４）式を踏まえてレンズピッチＰを設計することにより、モアレによる画質劣化を回避しながら、求められる輝度特性に合わせた集光シート１４の最適設計が可能となる。

集光シート１４のレンズピッチＰの上限は、拡散シート１７の拡散特性や液晶表示パネル２の画素ピッチＰｐの大きさによって変化するので、特に制限されないが、画素ピッチ３２０μｍ以上５１０μｍ以下の場合、例えば１１０μｍ以上３５０μｍ以下の大きさに設定することができる。上述したように、輝度の向上にはレンズピッチの拡張が効果的ではあるが、モアレの発生が懸念される。輝度の向上を図りながら、モアレの発生を回避できる最適なレンズピッチの設計は、拡散シート１７の拡散特性（Ｈ，Ｔｔ）、液晶表示パネル２の画素ピッチ（Ｐｐ）から、上記（４）式に基づいて行うことができる。

また、レンズピッチＰ［μｍ］に関して、集光シート１４のシリンドリカルレンズ体１４Ｌが上記（１）式で示した双曲面あるいは放物線形状を有する場合、先端頂点の曲率半径Ｒ［μｍ］、コーニック定数Ｋを、０＜Ｒ＜Ｐ、−４＜Ｋ≦−１の数値範囲とすることが好ましく、０＜Ｒ＜Ｐ／２、−３＜Ｋ≦−１とすることがより好ましく、０＜Ｒ＜２Ｐ／５、−３＜Ｋ≦−１とすることが更により好ましい。

なお、シリンドリカルレンズ体１４Ｌが上記（２）式で示した非球面形状を有する場合には、先端頂点の曲率半径Ｒ［μｍ］、コーニック定数Ｋ、非球面係数Ａ，Ｂ，Ｃ・・・を、Ｒ≧０、Ｋ＜−１、０＜Ａ＜１０^-3、０≦Ｂ，Ｃ・・・＜１０^-3の数値範囲とすることが好ましく、０＜Ｒ≦７２、−１５＜Ｋ≦−１、Ｒ−Ｋ≧５、０＜Ａ，Ｂ，Ｃ・・・＜１０^-3とすることがより好ましく、０＜Ｒ≦３０、−１５＜Ｋ≦−１、０＜Ａ，Ｂ，Ｃ・・・＜１０^-3とすることが更により好ましい。

一方、集光シート１４のレンズピッチＰは、全ての領域において同一である場合に限られず、領域に応じて異なるレンズピッチでプリズム体１４Ｐあるいはシリンドリカルレンズ体１４Ｌが配列されていてもよい。レンズピッチＰを不規則に変化させることによって、モアレ抑制効果が大きくなる。この場合、レンズピッチＰの最大値は、上記（４）式に基づいて決定されるのが好ましい。

また、プリズム体１４Ｐあるいはシリンドリカルレンズ体１４Ｌの外形形状を領域ごとに異ならせることによっても、モアレ防止効果を得ることができる。例えば、図８は、互いに異なる外形形状を有するシリンドリカルレンズ体Ｌ１〜Ｌ３をＸ軸の正の方向にＬ１，Ｌ２，Ｌ１，Ｌ３，Ｌ１，Ｌ２，・・・の順で周期的に配列形成したレンズ面１４ａを有する集光シート１４を示している。図示の例において、シリンドリカルレンズ体Ｌ１〜Ｌ３は上記（２）式で表される非球面形状を有している。

具体的に、シリンドリカルレンズ体Ｌ１は、
Ｚ＝Ｘ²／（２５＋√（６２５＋１０Ｘ²））＋５×１０^-5Ｘ⁴ ［μｍ］
シリンドリカルレンズ体Ｌ２は、
Ｚ＝Ｘ²／（２０＋√（４００＋２０Ｘ²））＋６×１０^-5Ｘ⁴ ［μｍ］
シリンドリカルレンズ体Ｌ３は、
Ｚ＝Ｘ²／（１０＋√（１００＋４０Ｘ²））＋６×１０^-5Ｘ⁴ ［μｍ］
でそれぞれ表される。

以上のような構成のシリンドリカルレンズ体Ｌ１〜Ｌ３はそれぞれ同一の形成幅を有するが、ピーク高さがシリンドリカルレンズ体Ｌ１〜Ｌ３間で異なっている。図８の例では、シリンドリカルレンズ体Ｌ２およびシリンドリカルレンズ体Ｌ３は互いに同等のピーク高さを有し、シリンドリカルレンズ体Ｌ１のピーク高さは他のシリンドリカルレンズ体Ｌ２，Ｌ３のピーク高さよりもＨ１だけ低く形成されている。

ここで、隣り合うシリンドリカルレンズ体から出射する光による相互干渉は、当該隣り合うシリンドリカルレンズ体の高低差を当該光の半波長（λ／２）以上に設定することで抑制することができる。すなわち、可視光領域の中で最も波長の長い赤（λ＝０．６〜０．７μｍ）では、その高低差が少なくとも１μｍ以上あることで、全ての色についてのモアレ干渉を抑制できる。本例では、シリンドリカルレンズ体の高低差Ｈ１は、例えば３μｍとなっている。

他の例として、図９は、互いに異なる外形形状を有するシリンドリカルレンズ体Ｌ４，Ｌ５をＸ軸の正の方向にＬ４，Ｌ５，Ｌ４，Ｌ５，・・・の順で周期的に配列形成したレンズ面２４ａを有する集光シート２４を示している。図示の例において、シリンドリカルレンズ体Ｌ４，Ｌ５は上記（２）式で表される非球面形状を有している。

具体的に、シリンドリカルレンズ体Ｌ４は、
Ｚ＝Ｘ²／（１０＋√（１００＋Ｘ²））＋１０^-5Ｘ⁴ ［μｍ］
シリンドリカルレンズ体Ｌ５は、
Ｚ＝Ｘ²／（１０＋√（１００＋０．８Ｘ²））＋１．７５×１０^-5Ｘ⁴ ［μｍ］
でそれぞれ表される。

以上のような構成のシリンドリカルレンズ体Ｌ４，Ｌ５はそれぞれ同一の形成幅を有するが、ピーク高さがシリンドリカルレンズ体Ｌ４，Ｌ５間で異なっており、シリンドリカルレンズ体Ｌ４のピーク高さはシリンドリカルレンズ体Ｌ５のピーク高さよりもＨ２だけ低く形成されている。本例では、シリンドリカルレンズ体の高低差Ｈ２は、例えば５μｍとなっている。

更に他の例として、図１０は、互いに異なる外形形状を有するシリンドリカルレンズ体Ｌ６，Ｌ７をＸ軸の正の方向にＬ６，Ｌ７，Ｌ６，Ｌ７，・・・の順で周期的に配列形成したレンズ面３４ａを有する集光シート３４を示している。図示の例において、シリンドリカルレンズ体Ｌ６，Ｌ７は上記（１），（２）式で表される双曲面形状あるいは非球面形状を有している。

具体的に、シリンドリカルレンズ体Ｌ６は、
Ｚ＝Ｘ²／（１＋√（１＋Ｘ²））＋１０^-5Ｘ⁴ ［μｍ］
シリンドリカルレンズ体Ｌ７は、
Ｚ＝Ｘ²／（５＋√（２５＋Ｘ²）） ［μｍ］
でそれぞれ表される。

以上のような構成のシリンドリカルレンズ体Ｌ６，Ｌ７はそれぞれ同一の形成幅を有するが、ピーク高さがシリンドリカルレンズ体Ｌ６，Ｌ７間で異なっており、シリンドリカルレンズ体Ｌ６のピーク高さはシリンドリカルレンズ体Ｌ７のピーク高さよりもＨ３だけ高く形成されている。本例では、シリンドリカルレンズ体の高低差Ｈ３は、例えば７μｍとなっている。

図８〜図１０に示した例では、集光シートのレンズ面を形成する異種形状の複数のシリンドリカルレンズ体を周期的に配列させたが、これをランダム的に配列させてもよい。
更に、これら各シリンドリカルレンズ体の配列周期長を原因として、出射光の相互干渉が生じる場合がある。そこで、例えば図１１Ａに示すように、レンズシートを断面形状の異なる２種のレンズ要素Ｌａ，Ｌｂの周期的配列構造で形成する場合には、その周期構造をなすレンズ要素列の形成幅Ｗを、各レンズ要素Ｌａ，Ｌｂの幅Ｌｗの２倍から１００倍、好ましくは２倍から２０倍とする。
一方、図１１Ｂに示すように、レンズシートを断面形状の異なる２種のレンズ要素Ｌａ，Ｌｂのランダム的配列構造で形成する場合には、同一構成のレンズ要素Ｌａ（またはＬｂ）が１０列、好ましくは５列を超えて連続しないようにする。

なお、本発明に係る集光シートが断面三角形状のプリズム体を備えるプリズムシートで構成されている場合、複数種の異なる外形形状を有するプリズム体によって当該プリズムシートを構成することも可能である。

例えば図１２に示すように、プリズム体の斜面部が異なる傾斜角で形成されている。このように、底角α（α１，α２）およびβ（β１，β２）が互いに異なる複数のプリズム体によってプリズムシートを構成することによって、正面輝度の低下を抑制しつつ視野角の拡大を図ることができる。この場合、底角αおよび底角βの組合せは特に限定されないが、例えば４５度〜６０度の範囲で適宜設定可能である。なお、頂角は、底角α、βの大きさによって決定される。また、隣接するプリズム体の底角α，βを相互に異ならせることも可能である（α１≠α２，β１≠β２）。

続いて、集光シート１４の他主面側、すなわち、プリズム体１４Ｐあるいはシリンドリカルレンズ体１４Ｌの形成面をシート表面とした場合、それとは反対側の裏面側は、平坦面とされているが、その裏面側表面に微細な凸部を形成することで、集光シート１４の裏面側の摺動による傷の発生を抑えられるとともに、光源側から入射する光の反射率を低減して輝度特性の向上を図ることができる。

集光シート１４の裏面に設けられた凸部の高さは特に限定されないが、平均中心面（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）から０．２０μｍ以上とすることが好ましい。また、平均中心面から０．２０μｍ以上の高さを有する凸部の密度は、７０個／ｍｍ²以上４００個／ｍｍ²以下の範囲とすることが好ましい。凸部の密度を７０個／ｍｍ²以上にすることにより、集光シート１４の裏面側に配置された拡散板１３の平面部分との干渉による外観にじみを改善できる。また、凸部の密度を４００個／ｍｍ²以下にすることにより、集光シートの裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制することができる。

平均中心面から０．２０μｍの高さを有する凸部の平均間隔は、５０μｍ以上１２０μｍ以下の範囲とすることが好ましい。凸部の平均間隔を５０μｍ以上とすることにより、集光シート１４の裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度の低下を抑制することができる。また、凸部の平均間隔を１２０μｍ以下とすることにより、集光シート１４の裏面との接触によって拡散板１３の表面に傷が発生することを防止でき、且つ、拡散板１３の平面部分との干渉による外観にじみを改善することができる。

また、集光シート１４の裏面に設けられた凸部は、プリズム体１４Ｐあるいはシリンドリカルレンズ体１４Ｌといったレンズパターンを形成しない状態において、集光シートの曇り度（ヘイズ）が６０％以下となるように設けられていることがこのましく、集光シートの曇り度が２０％以下となるように設けられていることがより好ましい。また、この凸部が設けられた集光シート１４の裏面の平均傾斜勾配は、０．２５ｒａｄ以下とするのが好ましい。

なお、平均傾斜勾配は、粗さ曲線の中心上に直交座標軸Ｘ，Ｙ軸をおき、中心面に直交する軸をＺ軸とし、粗さ曲面をｆ（ｘ，ｙ）、基準面の大きさＬｘ，Ｌｙとしたとき、以下の式で与えられる。なお式中、Ｓ_Mは、Ｌｘ×Ｌｙで与えられる。

図１３は、集光シート裏面に上記凸部を形態を変えて設けた種々のサンプルについて、レンズパターンを形成しない状態におけるシートの曇り度（ヘイズ）、シート裏面の平均傾斜勾配、液晶表示装置の正面輝度との関係をそれぞれ示している。正面輝度は、サンプルＳ１における輝度値に対する相対値で示している。ヘイズが６０％以下であり、平均傾斜勾配を０．２５ｒａｄ以下とすることにより、集光シート１４の裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制することができる。

また、集光シート１４の裏面に設けられる凸部の平均粗さは特に限定されないが、十点平均粗さＳＲｚが１μｍ以上１５μｍ以下の範囲となるように設けられていることが好ましい。凸部の十点平均粗さＳＲｚ値を１μｍ以上にすることにより、集光シート１４の裏面との接触により拡散板１３の表面に傷が発生することを防止でき、且つ、拡散板１３の平面部分との干渉による外観にじみを改善することができる。また、凸部の十点平均粗さＳＲｚ値を１５μｍ以下にすることにより、集光シート１４の裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制することができる。

次に、集光シート１４の製造方法について説明する。本実施形態では、集光シート１４は、溶融押出成形法により作製される。なおこれに限らず、熱プレス法や紫外線硬化樹脂を用いた転写法等によって、プリズム体やシリンドリカルレンズ体といった凹凸部をシート上に形成することも可能である。

図１４は、本実施形態において集光シート１４の製造に用いられる押出シート精密成形装置４０の概略構成図である。この押出シート精密成形装置４０は、押出機４１、Ｔダイ４２、成形ロール４３、弾性ロール４４および冷却ロール４５を備える。

押出機４１は、図示を省略したホッパーから供給された樹脂材料を溶融し、Ｔダイ４２に供給する。Ｔダイ４２は一の字状の開口を有するダイスであり、押出機４１から供給された樹脂材料を、成形しようとするシート幅まで広げて吐出する。

成形ロール４３は、円柱状の形状を有し、その中心軸を回転軸として回転駆動可能に構成されている。また、成形ロール４３は、冷却可能に構成されている。具体的には、成形ロール４３は、その内部に冷却媒体を流すための１または２以上の流路を有する。冷却媒体としては、例えば油媒体を使用し、この油媒体を例えば９０℃から２７０℃の間で変化させる。

成形ロール４３の円柱面には、Ｔダイ４２から吐出されるシートの一主面に凹凸パターンを転写するための彫刻形状が設けられている。この彫刻形状は、例えば、図２Ａ，Ｂに示したプリズム体１４Ｐあるいはシリンドリカルレンズ体１４Ｌをシートに転写するための微細な凹凸形状である。この凹凸形状は、例えば、ダイヤモンドバイトによる精密切削により形成される。また、彫刻形状は、円柱形状を有する成形ロール４３の周方向または幅方向（高さ方向）に向けて形成されている。

弾性ロール４４は、円柱状の形状を有し、その中心軸を回転軸として回転駆動可能に構成されている。また、弾性ロール４４の表面は弾性変形可能に構成され、成形ロール４３と弾性ロール４４とによりシートをニップした場合には、成形ロール４３と接触する面が押し潰れるようになっている。

弾性ロール４４は、例えばＮｉめっきなどからなるシームレスの筒により覆われ、その内部には、弾性ロール４４の表面を弾性変形可能とするための弾性体が備えられている。弾性ロール４４は、成形ロール４３と所定の圧力をもって接するときに表面が弾性変形するものであれば、その構成および材料は限定されるものではない。材料としては、例えばゴム材、金属または複合材などを用いることができる。また、弾性ロール４４としては、ロール状のものに限定されず、ベルト状のものを用いることもできる。

冷却ロール４５は、円柱状の形状を有し、その中心軸を回転軸として回転駆動可能に構成されている。冷却ロール４５は、冷却可能に構成されている。具体的には、冷却ロール４５は、その内部に冷却媒体を流すための１または２以上の流路を有する。冷却媒体としては、例えば水を用いることができる。そして、図示を省略した加圧温水型の温度調節器を使用して、例えば基本温度を１１５℃に設定する。なお、温度調節器としては、油の温度調節器を用いてもよい。

以上のように構成される押出シート精密成形装置４０においては、まず、樹脂材料を押出機４１により溶融してＴダイ４２に順次供給し、Ｔダイ４２からシートを連続的に吐出させる。

次に、Ｔダイ４２から吐出されたシートを成形ロール４３と弾性ロール４４とによりニップする。これにより、シートの表面に対して成形ロール４３の彫刻形状が転写される。この際、成形ロール４３の表面温度は、樹脂材料のガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋２０℃〜Ｔｇ＋４５℃の温度範囲に保持され、弾性ロール４４の表面温度は、２０℃〜Ｔｇの温度範囲に保持される。成形ロール４３および弾性ロール４４の表面温度を上述の温度範囲に保持することにより、シートに彫刻形状を良好に転写することができる。また、彫刻形状を転写するときの樹脂材料の温度は、Ｔｇ＋５０℃〜Ｔｇ＋２３０℃であることが好ましく、Ｔｇ＋８０℃〜Ｔｇ＋２００℃であることがより好ましい。樹脂の温度を上述の温度範囲に保持することにより、シートに彫刻形状を良好に転写することができる。

そして、成形ロール４３と冷却ロール４５とによりシートをニップしてばたつきを抑えながら、冷却ロール４５により成形ロール４３からシートを剥離する。この際、冷却ロール４５の表面温度は、Ｔｇ以下の温度範囲に保持される。冷却ロール４５の表面温度をこのような温度範囲に保持するとともに、成形ロール４３と冷却ロール４５とによりシートをニップしてバタツキを抑えることで、シートを成形ロール４３から良好に剥離することができる。また、剥離するときの樹脂材料の温度は、Ｔｇ以上であることが好ましく、Ｔｇ＋２０℃〜Ｔｇ＋８５℃であることがより好ましく、Ｔｇ＋３０℃〜Ｔｇ＋６０℃であることが更により好ましい。樹脂の温度を上述の温度範囲に保持するとともに、成形ロール４３と冷却ロール４５とによりシートをニップしてばたつきを抑えることで、シートを成形ロール４３から良好に剥離することができる。
以上により、目的とする集光シート１４としてのレンズシートあるいはプリズムシートを得ることができる。

集光シート１４の成形には、少なくとも１種類の透明性熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、光の出射方向を制御するという機能を考慮すると、屈折率１．４以上のものを用いることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂に代表されるアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂や非晶性共重合ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。また、溶融押出法によるレンズパターンの転写性を考慮すると、成形温度付近においての溶融粘度が１０００Ｐａ以上１００００Ｐａ以下であることが好ましい。

さらに、熱可塑性樹脂に対して、少なくとも１種類の離型剤を含有させることが好ましい。このように離型剤を含有させることで、成形ロール４３からシートを剥離するときの成形ロール４３とシートとの密着性を調整して、集光シート１４に剥離線が入ることを防止できる。熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量は、０．０２ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下の範囲とすることが好ましい。０．０２ｗｔ％未満であると、離型性が悪化し、集光シート１４に剥離線が入ってしまう。一方、０．４ｗｔ％を超えると、離型性が良くなりすぎ、透明性熱可塑性樹脂が固化する前に形状が崩れてしまう不具合が発生してしまう。

また、熱可塑性樹脂に対して、少なくとも１種類の紫外線吸収剤または光安定剤を含有させることが好ましい。このように紫外線吸収剤または光安定剤を含有させることで、光源からの光照射による色相変化を抑えることができる。
熱可塑性樹脂に対する紫外線吸収剤または光安定剤の添加量は、０．０２ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下にすることが好ましい。０．０２ｗｔ％未満の場合には、色相変化を抑えることができなくなってしまう。一方、０．４ｗｔ％を超えると、集光シート１４が黄色味を帯びてしまう。

さらに、上述の離型剤、紫外線吸収剤および光安定剤以外にも、酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、可塑剤、相溶化剤、難燃剤などの添加剤を添加することも可能である。但し、ほとんどの添加剤はＴダイ４２などの溶融押出しの加熱時にガスを発生させる要因になり、製膜性の悪化や作業環境性を悪化させるため、添加剤の総量は少ない方が好ましく、熱可塑性樹脂に対する添加量は２ｗｔ％以下にすることが好ましい。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。

拡散特性の異なる複数の拡散シートを用意し、これらの拡散シートと、所定のレンズピッチを有する集光シートとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときの正面輝度、水平方向視野角（ＶＡｈ）および垂直方向視野角（ＶＡｖ）を測定するとともに、モアレの発生の有無を確認した。また、拡散シートの代わりに反射偏光子を拡散性機能層にて挟んだスリーエム社製の「ＤＢＥＦＤ」（商品名）を用い、これと所定のレンズピッチを有する集光シートとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときの正面輝度、水平方向視野角（ＶＡｈ）および垂直方向視野角（ＶＡｖ）を測定するとともに、モアレの発生の有無を確認した。なお、集光シートは、プリズム体あるいはシリンドリカルレンズ体の稜線方向を画面水平方向に平行となるように配置した。

図１５は、用意した各拡散シートの拡散特性、すなわち、ヘイズ（Ｈ）、全光線透過率（Ｔｔ）、拡散光（Ｔｄ）、直線透過量（Ｔｐ）、「Ｈ／Ｔｔ」の値を示している。

拡散シートのヘイズ（Ｈ）は、村上色彩技術研究所製のヘイズ・透過率計ＨＭ−１５０を用いて測定した。試験片を通過する透過光のうち、後方散乱（拡散面が出射側）によって入射光から２．５°以上それた透過光の百分率を測定した。ヘイズの測定は、試験片の設置方法以外は、ＪＩＳ−Ｋ−７１３６に準拠して行った。なお、後述する全光線透過率（Ｔｔ）、直線透過量（Ｔｐ）、拡散光（Ｔｄ）の測定も、ヘイズの測定と同様に後方散乱光に基づいて行った。

拡散シートの全光線透過率（Ｔｔ）は、村上色彩技術研究所製ヘイズ・透過率計ＨＭ−１５０を用いて測定した。試験片を通過する透過光のうち、平行入射光束に対する全透過光束の割合を測定した（ＪＩＳ−Ｋ−７３６１に準拠）。
直線透過量（Ｔｐ）は、村上色彩技術研究所製のヘイズ・透過率計ＨＭ−１５０を用いて測定した。試験片を通過する透過光のうち、平行入射光束に対する２．５°未満の範囲内に収まる透過光の百分率を測定した（ＪＩＳ−Ｋ−７１３６ヘイズ測定方法に準拠）。
拡散光（Ｔｄ）は、村上色彩技術研究所製のヘイズ・透過率計ＨＭ−１５０を用いて測定した全光線透過率から直線成分の直線透過率を差し引いた透過率で表した。
なお、拡散シートのサンプルにおいて「ＤＢＥＦＤ」は、スリーエム社製の拡散性反射型偏光分離素子の商品名である。

参考のため、通常ＪＩＳにて規定されている前方散乱光に基づいて測定した各拡散シートサンプルのヘイズ、全光線透過率、拡散光、直線透過量、「Ｈ／Ｔｔ」の値を図１６に示す。

［プリズムシート、画素ピッチ３２０μｍ］
集光シートとして、光出射面に断面二等辺三角形状のプリズム体が配列されたプリズムシート（レンズピッチＰ：１５μｍ、３２μｍ、５０μｍ、１１０μｍ、２００μｍ、３５０μｍ）をポリカーボネート樹脂の溶融押出成形により作製し、これらのプリズムシートに図１６に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「ＤＢＥＦＤ」を除く。）と、画素ピッチＰｐが３２０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図１７および図１８に示す。

ここで、モアレ発生の評価は、次のようにして行った。
暗室にて、それぞれの構成の液晶表示装置に白表示をビデオ入力し、正面および斜め方向からの目視によりモアレの発生状況を観察した。モアレ評価の欄における「○」は、モアレが発生しなかった場合を示し、「×」はモアレが発生した場合を示している。

正面輝度の測定は、次のようにして行った。
暗室にて、それぞれの構成の液晶表示装置に白表示をビデオ入力し、２時間点灯した後に、パネル表面より５００ｍｍ離れた場所にコニカミノルタ製の分光放射輝度計「ＣＳ−１０００」を設置して輝度の評価を行った。測定は３回行い、その平均値を測定値として採取した。

そして、視野角の測定は、次のようにして行った。
暗室にて、それぞれの構成の液晶表示装置に白表示をビデオ入力し、２時間点灯した後に、パネル表面に輝度色度計（ＥＬＤＩＭ社製「ＥＺ Ｃｏｎｔｒａｓｔ」を設置して視野角の評価を行った。パネルの長辺側に対して水平方向およびそれと垂直方向で正面輝度の半分の値となる角度をそれぞれ読み取り、水平方向視野角（ＶＡｈ）および垂直方向視野角（ＶＡｖ）とした。

なお、正面輝度の測定値は、集光シートとしてスリーエム社製のプリズムシート「Ｔｈｉｃｋ ＢＥＦIII」（商品名）と図１６における「拡散シート２」と画素ピッチ３２０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて構成した液晶表示装置によって得られる正面輝度に対する相対値で示した。当該液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図２９および図３０に示す。上記「Ｔｈｉｃｋ ＢＥＦIII」の輝度特性は、図６において「Ｒｅｆ」で符示した点に相当する。

図１７に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチＰｐが３２０μｍの場合、レンズピッチＰが１５μｍ、３２μｍおよび５０μｍのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては、モアレの発生は認められなかった。

また、レンズピッチＰが１１０μｍの場合、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。また、レンズピッチＰが２００μｍの場合、「拡散シート８」、「拡散シート９」、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチＰが３５０μｍの場合、「拡散シート１」を用いたサンプルのみモアレの発生が認められなかった。

図１７に示した結果から、画素ピッチ３２０μｍの液晶表示パネルを備える液晶表示装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し易くなるが、「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値が１．６以上となる拡散シートと集光シートとの組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。

一方、正面輝度および視野角特性に関しては、図１８に示すような結果が得られた。特に、正面輝度特性においては、レンズピッチＰの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる。レンズピッチを広げることでプリズム斜面部の領域が大きくなり、これにより集光特性が向上し、正面輝度特性が高められるためである。

［プリズムシート、画素ピッチ４６０μｍ］
集光シートとして、光出射面に断面二等辺三角形状のプリズム体が配列されたプリズムシート（レンズピッチＰ：５０μｍ、１１０μｍ、２００μｍ、３５０μｍ）をポリカーボネート樹脂の溶融押出成形により作製し、これらのプリズムシートに図１６に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「ＤＢＥＦＤ」を除く。）と、画素ピッチＰｐが４６０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図１９および図２０に示す。

図１９に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチＰｐが４６０μｍの場合、レンズピッチＰが５０μｍのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては、モアレの発生は認められなかった。

また、レンズピッチＰが１１０μｍの場合、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。また、レンズピッチＰが２００μｍの場合、「拡散シート９」、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチＰが３５０μｍの場合、「拡散シート７」、「拡散シート８」、「拡散シート９」、「拡散シート１０」、「接着性拡散層２」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。

図１９に示した結果から、画素ピッチ４６０μｍの液晶表示パネルを備える液晶表示装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し易くなるが、「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値が１．６以上となる拡散シートと集光シートとの組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レンズピッチＰの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図２０）。

［プリズムシート、画素ピッチ５１０μｍ］
集光シートとして、光出射面に断面二等辺三角形状のプリズム体が配列されたプリズムシート（レンズピッチＰ：５０μｍ、１１０μｍ、２００μｍ、３５０μｍ）をポリカーボネート樹脂の溶融押出成形により作製し、これらのプリズムシートに図１６に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「ＤＢＥＦＤ」を除く。）と、画素ピッチＰｐが５１０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図２１および図２２に示す。

図２１に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチＰｐが５１０μｍの場合、レンズピッチＰが５０μｍおよび１１０μｍのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては、モアレの発生は認められなかった。

また、レンズピッチＰが２００μｍの場合、「拡散シート９」、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチＰが３５０μｍの場合、「拡散シート７」、「拡散シート８」、「拡散シート９」、「拡散シート１０」、「接着性拡散層２」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。

図２１に示した結果から、画素ピッチ５１０μｍの液晶表示パネルを備える液晶表示装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し易くなるが、「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値が１．６以上となる拡散シートと集光シートとの組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レンズピッチＰの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図２２）。

［双曲面シリンドリカルレンズシート、画素ピッチ３２０μｍ］
集光シートとして、光出射面に、上記（１）式で表される双曲面形状のシリンドリカルレンズ体が配列されたレンズシート（レンズピッチＰ：１５μｍ、３２μｍ、５０μｍ、１１０μｍ、２００μｍ、３５０μｍ）をポリカーボネート樹脂の溶融押出成形によりそれぞれ作製した。

各レンズピッチのレンズ形状はそれぞれ相似形であり、以下のように、５０μｍピッチのレンズ形状を基準としてレンズ設計を行った。
・レンズピッチＰ：１５μｍ
Ｚ＝０．３（Ｘ／０．３）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／０．３）²））
・レンズピッチＰ：３２μｍ
Ｚ＝０．６４（Ｘ／０．６４）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／０．６４）²））
・レンズピッチＰ：５０μｍ
Ｚ＝Ｘ²／（５＋√（２５＋Ｘ²））
・レンズピッチＰ：１１０μｍ
Ｚ＝２．２（Ｘ／２．２）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／２．２）²））
・レンズピッチＰ：２００μｍ
Ｚ＝４（Ｘ／４）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／４）²））
・レンズピッチＰ：３５０μｍ
Ｚ＝７（Ｘ／７）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／７）²））

これらのプリズムシートに図１６に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「ＤＢＥＦＤ」を除く。）と、画素ピッチＰｐが３２０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図２３および図２４に示す。

図２３に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチＰｐが３２０μｍの場合、レンズピッチＰが１５μｍ、３２μｍおよび５０μｍのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては、モアレの発生は認められなかった。

また、レンズピッチＰが１１０μｍの場合、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。また、レンズピッチＰが２００μｍの場合、「拡散シート８」、「拡散シート９」、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチＰが３５０μｍの場合、「拡散シート１」を用いたサンプルのみモアレの発生が認められなかった。

図２３に示した結果から、画素ピッチ３２０μｍの液晶表示パネルを備える液晶表示装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し易くなるが、「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値が１．６以上となる拡散シートと集光シートとの組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。

一方、正面輝度および視野角特性に関しては、図２４に示すような結果が得られた。特に、正面輝度特性においては、レンズピッチＰの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる。レンズピッチを広げることでレンズ形成面の領域が大きくなり、これにより集光特性が向上し、正面輝度特性が高められるためである。

［双曲面シリンドリカルレンズシート、画素ピッチ４６０μｍ］
集光シートとして、光出射面に、上記（１）式で表される双曲面形状のシリンドリカルレンズ体が配列されたレンズシート（レンズピッチＰ：５０μｍ、１１０μｍ、２００μｍ、３５０μｍ）をポリカーボネート樹脂の溶融押出成形によりそれぞれ作製した。各レンズピッチのレンズ形状はそれぞれ相似形であり、以下のように、５０μｍピッチのレンズ形状を基準としてレンズ設計を行った。
・レンズピッチＰ：５０μｍ
Ｚ＝Ｘ²／（５＋√（２５＋Ｘ²））
・レンズピッチＰ：１１０μｍ
Ｚ＝２．２（Ｘ／２．２）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／２．２）²））
・レンズピッチＰ：２００μｍ
Ｚ＝４（Ｘ／４）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／４）²））
・レンズピッチＰ：３５０μｍ
Ｚ＝７（Ｘ／７）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／７）²））

これらのプリズムシートに図１６に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「ＤＢＥＦＤ」を除く。）と、画素ピッチＰｐが４６０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図２５および図２６に示す。

図２５に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチＰｐが４６０μｍの場合、レンズピッチＰが５０μｍのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては、モアレの発生は認められなかった。

また、レンズピッチＰが１１０μｍの場合、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。また、レンズピッチＰが２００μｍの場合、「拡散シート９」、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチＰが３５０μｍの場合、「拡散シート７」、「拡散シート８」、「拡散シート９」、「拡散シート１０」、「接着性拡散層２」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。

図２５に示した結果から、画素ピッチ４６０μｍの液晶表示パネルを備える液晶表示装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し易くなるが、「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値が１．６以上となる拡散シートと集光シートとの組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レンズピッチＰの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図２６）。

［双曲面シリンドリカルレンズシート、画素ピッチ５１０μｍ］
集光シートとして、光出射面に、上記（１）式で表される双曲面形状のシリンドリカルレンズ体が配列されたレンズシート（レンズピッチＰ：５０μｍ、１１０μｍ、２００μｍ、３５０μｍ）をポリカーボネート樹脂の溶融押出成形によりそれぞれ作製した。各レンズピッチのレンズ形状はそれぞれ相似形であり、以下のように、５０μｍピッチのレンズ形状を基準としてレンズ設計を行った。
・レンズピッチＰ：５０μｍ
Ｚ＝Ｘ²／（５＋√（２５＋Ｘ²））
・レンズピッチＰ：１１０μｍ
Ｚ＝２．２（Ｘ／２．２）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／２．２）²））
・レンズピッチＰ：２００μｍ
Ｚ＝４（Ｘ／４）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／４）²））
・レンズピッチＰ：３５０μｍ
Ｚ＝７（Ｘ／７）²／（５＋√（２５＋（Ｘ／７）²））

これらのプリズムシートに図１６に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「ＤＢＥＦＤ」を除く。）と、画素ピッチＰｐが５１０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図２７および図２８に示す。

図２７に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチＰｐが５１０μｍの場合、レンズピッチＰが５０μｍおよび１１０μｍのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては、モアレの発生は認められなかった。

また、レンズピッチＰが２００μｍの場合、「拡散シート９」、「拡散シート１０」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチＰが３５０μｍの場合、「拡散シート７」、「拡散シート８」、「拡散シート９」、「拡散シート１０」、「接着性拡散層２」および「接着性拡散層３」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。

図２７に示した結果から、画素ピッチ５１０μｍの液晶表示パネルを備える液晶表示装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し易くなるが、「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値が１．６以上となる拡散シートと集光シートとの組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レンズピッチＰの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図２８）。

図１７〜図２８に示したように、集光シートがプリズムシートである場合と双曲面シリンドリカルレンズシートである場合とに問わず、モアレの発生状況に関しては同等の評価結果が得られている。これは、モアレの発生の有無は、集光シートに関していえば、レンズ形状の影響は少なく、もっぱらレンズピッチに依るところが大きいことを意味している。

また、プリズムシートの方が、双曲面シリンドリカルレンズシートに比べて、レンズピッチに関係なく、正面輝度が高い。その理由は、先に図６を参照して説明したとおりである。一方、双極面シリンドリカルレンズシートの方が、プリズムシートに比べて、レンズピッチに関係なく、視野角が大きい結果が得られている。これは、レンズ頂点の形状の違いに依るものである。

［拡散機能付き反射型偏光素子」
次に、拡散シートとして、図１６に示した拡散機能付き反射型偏光子「ＤＢＥＦＤ］を用い、これと各種レンズピッチの集光シートおよび各種画素ピッチの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときの「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図３１および図３２に示す。

なお、図３１および図３２において、「サンプル２６−１」〜「サンプル２６−１２」は集光シートとしてプリズムシートを用いた例を示しており、「サンプル２６−１３」〜「サンプル２６−２４」は集光シートとして双曲面シリンドリカルレンズシートを用いた例を示している。

図３１に示すように、画素ピッチ３２０μｍ、レンズピッチ３５０μｍの場合にモアレの発生が認められた。このときの「（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）」の値は、１．５９であった。

拡散シートに、拡散機能付き反射型偏光分離素子を用いることにより、正面輝度の大きな向上を図ることができる。反射型偏光分離素子は、輝度向上フィルムとして広く知られており、当該素子を用いることで液晶表示装置の正面輝度を高めることができる。

本発明の実施形態による液晶表示装置の概略構成図である。 本発明に係る光学シートとしての集光シートの概略斜視図であり、Ａはプリズムシート、Ｂはシリンドリカルレンズシートを示している。 集光シートとしてプリズムシートを用いたときの入射光の軌跡を説明する図である。 集光シートとして双曲面形状のシリンドリカルレンズシートを用いたときの入射光の軌跡を説明する図である。 集光シートとして非球面形状のシリンドリカルレンズシートを用いたときの入射光の軌跡を説明する図である。 集光シートのレンズピッチと正面輝度との関係を説明する図である。 液晶表示パネルの画素ピッチＰｐとレンズピッチＰとの関係を説明する図である。 集光シートとしてシリンドリカルレンズシートを用いたときの構成の変形例を示す図であり、Ａは概略斜視図、Ｂは入射光の軌跡を説明するである。 図８に示した集光シートの構成の他の変形例を示す図である。 図８に示した集光シートの構成の更に他の変形例を示す図である。 図８〜図１０に示した集光シートの構成の変形例を説明する図である。 集光シートとしてプリズムシートを用いたときの構成の変形例を示す図である。 集光シートの裏面側に凸部が設けられた各種サンプルに関して、凸部の形成形態と正面輝度との関係を調べたときの一実験結果を示す図である。 集光シートを溶融押出成形により作製するための成形装置の概略構成図である。 本発明の実施例において用いられる各種拡散シートの後方拡散特性を示す図である。 本発明の実施例において用いられる各種拡散シートの前方拡散特性を示す図である。 本発明の実施例において、各種拡散シートと、プリズムシートと、画素ピッチ３２０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。 本発明の実施例において、図１７に示した各種サンプルの正面輝度および視野角特性を示す図である。 本発明の実施例において、各種拡散シートと、プリズムシートと、画素ピッチ４６０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。 本発明の実施例において、図１９に示した各種サンプルの正面輝度および視野角特性を示す図である。 本発明の実施例において、各種拡散シートと、プリズムシートと、画素ピッチ５１０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。 本発明の実施例において、図２１に示した各種サンプルの正面輝度および視野角特性を示す図である。 本発明の実施例において、各種拡散シートと、双曲面シリンドリカルレンズシートと、画素ピッチ３２０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。 本発明の実施例において、図２３に示した各種サンプルの正面輝度および視野角特性を示す図である。 本発明の実施例において、各種拡散シートと、双曲面シリンドリカルレンズシートと、画素ピッチ４６０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。 本発明の実施例において、図２５に示した各種サンプルの正面輝度および視野角特性を示す図である。 本発明の実施例において、各種拡散シートと、双曲面シリンドリカルレンズシートと、画素ピッチ５１０μｍの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。 本発明の実施例において、図２７に示した各種サンプルの正面輝度および視野角特性を示す図である。 集光シートとして、スリーエム社製プリズムシート「ＢＥＦIII」を用いたときの画素ピッチ３２０μｍの場合におけるモアレ評価結果を示す図である。 集光シートとして、スリーエム社製プリズムシート「ＢＥＦIII」を用いたときの画素ピッチ３２０μｍの場合における正面輝度および視野角特性を示す図である。 拡散シートとして、スリーエム社製拡散機能付き反射型偏光分離素子「ＤＢＥＦＤ」を用いた場合におけるモアレ評価結果を示す図である。 拡散シートとして、スリーエム社製拡散機能付き反射型偏光分離素子「ＤＢＥＦＤ」を用いた場合における正面輝度および視野角特性を示す図である。

符号の説明

１…バックライトユニット、２…液晶表示パネル、２ａ，２ｂ…偏光板、１０…液晶表示装置、１１…反射板、１２…光源、１３…拡散板、１４，２４，３４…集光シート、１４Ｐ…プリズム体、１４Ｌ…シリンドリカルレンズ体、１７…拡散シート、１８…反射型偏光分離素子、４０…押出シート精密成形装置、４１…押出機、４２…Ｔダイ、４３…成形ロール、４４…弾性ロール、４５…冷却ロール

Claims (12)

1. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された光源と、前記液晶表示パネルと前記光源との間に配置され、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートと、前記液晶表示パネルと前記光学シートとの間に配置された拡散シートとを備えた液晶表示装置において、
   前記光学シートの前記凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、前記拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、前記拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、前記液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、
   （Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）≧１．６
   の関係を満たす
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートの製造方法であって、
   前記凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、前記拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、前記拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、前記液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、前記凹凸部の配列ピッチ（Ｐ）の上限を以下の式に基づいて決定することを特徴とする光学シートの製造方法。
   Ｐ≦（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）
3. 液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートであって、
   前記凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、前記拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、前記拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、前記液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、
   Ｐ≦（Ｈ・Ｐｐ）／（１．６Ｔｔ）
   の関係を満たす
   ことを特徴とする光学シート。
4. 前記凹凸部の配列ピッチ（Ｐ）は、１１０μｍ以上である
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
5. 前記凹凸部は、断面三角形状のプリズム体である
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
6. 前記凹凸部は、双曲面または放物面を有するシリンドリカルレンズ体であり、
   前記光学シートの法線方向に平行にＺ軸をとり、前記シリンドリカルレンズ体の列の方向にＸ軸をとったときに、前記シリンドリカルレンズ体の断面形状が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
   Ｚ＝Ｘ²／（Ｒ＋√（Ｒ²−（１＋Ｋ）Ｘ²））
   （但し、Ｒは先端頂点の曲率半径［μｍ］、Ｋはコーニック定数である。）
7. 前記凹凸部は、高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体であり、
   前記光学シートの法線方向に平行にＺ軸をとり、前記シリンドリカルレンズ体の列の方向にＸ軸をとったときに、前記シリンドリカルレンズ体の断面形状が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
   Ｚ＝Ｘ²／（Ｒ＋√（Ｒ²−（１＋Ｋ）Ｘ²））＋ＡＸ⁴＋ＢＸ⁵＋ＣＸ⁶＋・・・
   （但し、Ｒは先端頂点の曲率半径［μｍ］、Ｋはコーニック定数、Ａ，Ｂ，Ｃ・・・は非球面係数である。）
8. 前記凹凸部が設けられた一主面とは反対側の他主面には凸部がさらに設けられ、
   前記凸部は、前記凹凸部を形成しない状態において前記光学シートの曇り度が６０％以下となるように設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
9. 前記凸部が設けられた側の面の平均傾斜勾配が、０．２５ｒａｄ以下である
   ことを特徴とする請求項８に記載の光学シート。
10. 前記凹凸部の外形形状が周期的またはランダム的に異なっている
    ことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
11. 前記外形形状は、前記凹凸部の高さである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光学シート。
12. 前記凹凸部は、断面三角形状のプリズム体であり、
    前記プリズム体の斜面部が異なる傾斜角で形成されている
    ことを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
    

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