JP2007199696A - プリズムシート - Google Patents

Abstract

【課題】良好な輝度向上効果を得ることのできるプリズムシートを提供する。
【解決手段】基板２上に配列された多数のプリズム３を有するプリズムシート１であって、プリズム３を特定方向から見たときの断面形状が、プリズム３の底面を構成する底辺３ａと、６つの辺３ｂ〜３ｅとからなる多角形状であり、この多角形状は、底辺３ａの中点を通り且つ底辺３ａに垂直な直線Ａを軸とする線対称形となっており、６つの辺３ｂ〜３ｅは、それぞれ、底辺３ａから離れる程、軸Ａとのなす角度が大きくなるように設計されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面型テレビジョン、携帯電話機、デジタルカメラ、カーナビゲーション装置、コンピュータ、ＰＤＡ、キャッシュディスペンサー端末等に用いられるフラットパネルディスプレイに用いられる輝度向上用のプリズムシートに関する。

一般的に、液晶表示装置等のバックライトを用いた表示装置では、表示輝度を向上させるため、バックライトからの光を表示面側に導く導光板の上にプリズムシートを設けている。このプリズムシートとして、例えば、透明基板上に半円柱状のプリズムを多数配列した構成のものを考える。このような構成のプリズムシートにおいて、透明基板に垂直な方向を基準（０°）としたときのプリズムシートの観察角度をθｐとし、透明基板側から光を入射したときに、各観察角度で検出される光の強度をシミュレーションにより求めた光度特性が図３に示す曲線ａである。図３に示す曲線ｅは、プリズムシートが透明基板のみのときの光度特性を示す曲線である。表示装置は、その正面から鑑賞することがほとんどであるため、正面方向での輝度を向上させることが求められる。図３の曲線ａに示すように、半円柱状のプリズムを配列したプリズムシートによれば、正面方向での輝度を高くすることができる。

正面方向での輝度を更に向上させる構成のプリズムシートとして、図４に示すように、透明基板２０上に頂角９０°の三角柱状のプリズム３０を多数配列したプリズムシート１０が知られている（例えば特許文献１参照）。透明基板２０に垂直な方向を基準（０°）としたときのプリズムシート１０の観察角度をθｐとし、透明基板２０側から光を入射したときに、各観察角度で検出される光の強度をシミュレーションにより求めた光度特性が図３に示す曲線ｂである。

曲線ｂを見て分かるように、正面方向での光度は曲線ａよりも大きいが、角度θｐがプリズム３０の頂角９０°の１／２となる±４５°付近において、光度はほぼ０となっていることがわかる。このように、三角柱状のプリズムでは、その頂角の１／２となる方向にはほとんど光が出射されないことが知られている。

特開２００３−２７０６３３号公報

表示装置では、視野角を広げるために、正面方向から見たときの輝度に加え、斜め方向から見たときの輝度向上も求められる。図３の曲線ｂに示したような特性を持つプリズムシートでは、斜め４５°方向での輝度がほとんどないため、正面方向での輝度は十分であるが、視野角は狭くなる。半円柱状のプリズムを多数配列したプリズムシートを用いれば、斜め方向での輝度を確保することができるが、この構成では正面方向の輝度が三角柱状のプリズムを用いた場合に比べて大幅に低下してしまう。

以上のことから、正面方向での輝度向上と、斜め方向での輝度向上とを両立させることができるプリズムシートが要望されていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、良好な輝度向上効果を得ることのできるプリズムシートを提供することを目的とする。

本発明のプリズムシートは、基板上に配列された多数のプリズムを有するプリズムシートであって、前記プリズムを特定方向から見たときの断面形状が、前記プリズムの底面を構成する底辺と、５つ以上の辺とからなる多角形状であり、前記多角形状は、前記底辺の中点を通り且つ前記底辺に垂直な直線を軸とする線対称形となっており、前記５つ以上の辺は、それぞれ、前記底辺から離れる程、前記軸と前記辺とのなす角度が大きくなるように設計されている。底辺を除く辺の数が偶数の場合は、図１のように中心位置に頂点を有するが、奇数の場合は中心位置は平坦となる。

本発明のプリズムシートは、前記多数のプリズムが、前記基板上にマトリクス状に配列されている。

本発明のプリズムシートは、前記プリズムが、前記特定方向に延びる多角柱状であり、前記多角柱状のプリズムが前記特定方向と直交する方向に多数配列されている。

本発明のプリズムシートは、前記多数のプリズムの配列ピッチが不規則である。

本発明によれば、良好な輝度向上効果を得ることのできるプリズムシートを提供することができる。

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。

図１は、本発明の実施形態を説明するためのプリズムシートの部分概略断面図である。
本発明の実施形態を説明するためのプリズムシートは、図１に示す断面を、図１の紙面に垂直な方向（以下、特定方向という）に移動させたときの軌跡で示される構成である。図１に示すプリズムシート１は、プラスチック等の透明基板やフィルム基板等の基板２と、基板２の片面上に配列された多数のプリズム３とを備える。

プリズム３は、特定方向に延在する多角柱状であり、特定方向と直交する方向に多数配列されている。プリズム３の特定方向の長さは、例えば、プリズムシート１が搭載される液晶表示装置の縦方向に並ぶ表示画素の端から端までの長さと同じであり、プリズム３の数は、例えば、プリズムシート１が搭載される液晶表示装置の横の表示画素数と同じである。プリズム３の配列ピッチは、規則的でも良いし、不規則でも良い。不規則にした場合には、プリズムシート１上方に設置されるカラーフィルタ配列とプリズム３の配列とに起因するモアレの発生を抑制することができる。

プリズム３の特定方向と直交する方向の長さは、プリズムシート１が搭載される液晶表示装置の１画素を表示する液晶表示素子や１つのカラーフィルタと同等かそれよりも小さいサイズ、即ち、５μｍ〜１０００μｍ程度が好ましい。

プリズム３は、特定方向から見たときの断面形状が、プリズムの底面を構成する底辺３ａと、６つの辺３ｂ〜３ｇとからなる多角形状である。この多角形状は、底辺３ａの中点を通り且つ底辺３ａに垂直な直線Ａを軸とする線対称形となっている。辺３ｂ，３ｅと軸Ａとのなす角度は３０°であり、辺３ｃ，３ｆと軸Ａとのなす角度は４５°であり、辺３ｄ，３ｇと軸Ａとのなす角度は６０°となっている。

このことから、図１の左端のプリズム３に破線で示すように、辺３ｂ，３ｅは、断面形状が三角形の頂角６０°のプリズムの一部分を構成し、辺３ｃ，３ｆは、断面形状が三角形の頂角９０°のプリズムの一部分を構成し、辺３ｄ，３ｇは、断面形状が三角形の頂角１２０°のプリズムの一部分を構成していることが分かる。これにより、断面形状が三角形で且つ頂角６０°，９０°，１２０°の３つのプリズムの特性をプリズム３に持たせることができる。

６つの辺３ｂ〜３ｇは、それぞれ、底辺３ａから離れる程、軸Ａとのなす角度が大きくなるように設計されている。これは、プリズム３を特定方向から見たときの断面形状を半円形状に近づけるためである。プリズム３の断面形状を半円形状に近づけることで、プリズム３に、断面形状が半円形状のプリズムの特性と同等の特性を持たせることができる。

各角度のプリズムの辺長（プリズム面積）、あるいは、底辺に投影したときの辺長の比率は等しくしても良く、また、異なるものにしても良い。異なる辺長にすることにより、各角度のプリズムの寄与率を変えることができ、それらの合成で決まる特性を所望の特性に変更することが可能となる。

６つの辺３ｂ〜３ｇのうち、底辺３ａに最も近い辺３ｂ，３ｅと軸Ａとのなす角度は３０°以上が好ましい。又、底辺３ａから最も遠い辺３ｄ，３ｇと軸Ａとのなす角度は９０°以下が好ましく、８５°以下がより好ましい。

基板２に垂直な方向を基準（０°）としたときのプリズムシート１の観察角度をθｐとし、基板２側から光を入射したときに、角度θｐを特定方向と直交する方向にふったときの、各観察角度で検出される光の強度をシミュレーションにより求めた光度特性が図３に示す曲線ｃである。

断面形状が三角形で且つ頂角９０°のプリズムは、図３の曲線ｂに示すような特性を有する。又、断面形状が三角形で且つ頂角６０°，１２０°のプリズムは、曲線ｂの光度がほぼ０となる角度θｐ（θｐ＝±９０°を除く）が±３０°付近や±６０°付近に移動した特性を有する。プリズム３の特性は、これら３つの特性をある係数で重み付けして加算したものとなる。このため、曲線ｃに示すように、角度θｐが±９０°を除く部分での光度が０になることはなく、曲線ｂの特性を持つプリズムよりも、斜め方向での輝度を上げることができる。又、プリズム３は、断面形状が三角形状の３つのプリズムの特性をも持っているため、図３に示すように、曲線ａの特性を持つプリズムよりも、正面方向での輝度を向上させることができる。

図２（ａ）は、図４に示す構成のプリズムシート１０において、基板２０に垂直な方向を基準（０°）としたときのプリズムシート１０の観察角度をθｐとし、基板２０側から光を入射したときに、角度θｐを特定方向にふったときの、各観察角度で検出される光の強度をシミュレーションにより求めた光度特性を示す図である。図２（ｂ）は、基板２に垂直な方向を基準（０°）としたときのプリズムシート１の観察角度をθｐとし、基板２側から光を入射したときに、角度θｐを特定方向にふったときの、各観察角度で検出される光の強度をシミュレーションにより求めた光度特性を示す図である。図２を見て分かるように、プリズムシート１の方が、特定方向に観察を行った場合でも、斜め方向での輝度が高くなっていることがわかる。

このように、プリズムシート１は、プリズム３が、頂角の異なる複数のプリズムの各々の特性を併せ持つと共に、その全体の断面形状が半円形状に近づくように設計されているため、断面形状が三角形状のプリズムと断面形状が半円形状のプリズムとの双方の利点を持つことができ、正面方向での輝度向上と斜め方向での輝度向上とを両立させることができる。

尚、以上の説明では、プリズム３の断面形状が、底辺３ａと６つの辺３ｂ〜３ｇからなる多角形状としたが、これに限らない。プリズム３に、頂角の異なる複数のプリズムの各々の特性を持たせるためには、プリズム３の断面形状が、底辺３ａと５つ以上の辺とからなる多角形状であれば良い。例えば、図１に示すプリズム３の辺３ｄと３ｇの間に、基板２に平行な辺を設けた構成であっても良い。図３の曲線ｄは、このような構成のプリズムシートの光度特性であり、曲線ｂより斜め方向での輝度が高く、曲線ａよりも正面方向での輝度が高くなっていることが分かる。又、プリズム３の断面形状を、底辺３ａと１３個以上の辺とからなる多角形にして、上記角度の条件を満たすように設計すると、その断面形状が半円形状に近づきすぎてしまい、正面方向での輝度を維持できなくなる。このため、底辺３ａ以外の辺の数は１２個以下が好ましい。

又、以上の説明では、プリズムシート１が、図１に示す断面を特定方向に移動させたときの軌跡で示される構成としたが、これに限らない。例えば、図１に示すプリズム３を、その断面を軸Ａを中心に回転させたときの軌跡で示される多面体とし、このプリズム３を基板２の片面上にマトリクス状に配列した構成としても良い。この場合、プリズム３の平面視上のサイズは、プリズムシート１が搭載される液晶表示装置の１画素を表示する液晶表示素子や１つのカラーフィルタと同等かそれよりも小さいサイズ、即ち、５μｍ〜１０００μｍ程度が好ましい。又、プリズム３の配列ピッチは規則的でも不規則でも良い。

以上説明したような構成のプリズムシート１を、プリズム３を外側に向けて対向配置して液晶表示装置に搭載した場合には、光利用効率を更に向上させることができる。

尚、以上の説明では、プリズム３の多角形状が、底辺３ａの中点を通り且つ底辺３ａに垂直な直線Ａを軸とする線対称形としたが、非対称形であっても構わない。例えば、表示装置にプリズムシートを搭載したときの画面周辺では、プリズム３が画面中央側に傾斜した形状であっても良い。

本発明の実施形態を説明するためのプリズムシートの概略断面図 プリズムシートの光度特性を示す図 プリズムシートの光度特性を示す図 従来のプリズムシートの概略断面図

符号の説明

１ プリズムシート
２ 透明基板
３ プリズム
３ａ 底辺
３ｂ〜３ｅ 辺
Ａ 軸

Claims (4)

1. 基板上に配列された多数のプリズムを有するプリズムシートであって、
   前記プリズムを特定方向から見たときの断面形状が、前記プリズムの底面を構成する底辺と、５つ以上の辺とからなる多角形状であり、
   前記多角形状は、前記底辺の中点を通り且つ前記底辺に垂直な直線を軸とする線対称形となっており、
   前記５つ以上の辺は、それぞれ、前記底辺から離れる程、前記軸と前記辺とのなす角度が大きくなるように設計されているプリズムシート。
2. 請求項１記載のプリズムシートであって、
   前記多数のプリズムが、前記基板上にマトリクス状に配列されているプリズムシート。
3. 請求項１記載のプリズムシートであって、
   前記プリズムが、前記特定方向に延びる多角柱状であり、
   前記多角柱状のプリズムが前記特定方向と直交する方向に多数配列されているプリズムシート。
4. 請求項１〜３のいずれか記載のプリズムシートであって、
   前記多数のプリズムの配列ピッチが不規則であるプリズムシート。

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