JP2007305437A - 液晶バックライト装置用プリズムシート - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減し、モアレ縞の発生を防止した液晶バックライト装置用プリズムシートを提供すること。
【解決手段】プリズムシート５ｘは、液晶バックライト装置を構成する導光板の出射面側に重ねて、屈折率１．５±０．０５の透明樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）７上に透明な樹脂層（アクリル層）６をコーティングして形成する。前記透明な樹脂層６には、２面のなす角度（頂角）αが８０度以上１００度以下の分布を有するＶ字型の溝を複数設け、前記Ｖ字型の溝の長さは１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲でランダムに分布し、かつ、前記Ｖ字型の溝のピッチが０．００１ｍｍ以上２ｍｍ以下でランダムに分布させている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶バックライト装置用プリズムシートに関するものである。

液晶バックライト装置には、プリズムシート、導光板、反射シートなどの部材が用いられている。図１４（ａ）、（ｂ）は、このような液晶バックライト装置の一例を示す概略の縦断側面図である。図１４（ａ）は、反射シート２、導光板３、拡散シート４、プリズムシート５を積層した構成である。また、図１４（ｂ）は、反射シート２、導光板３、拡散シート４、プリズムシート５ａ、５ｂを積層した構成である。図１４（ａ）、（ｂ）では図示を省略しているが、プリズムシートの上面に液晶板が積層される。

図１３は、図１４（ａ）、（ｂ）で示した導光板３の一例を示す断面図である。図１３のような散乱体で構成される導光板においては、その出射光の角度分布は、入射光Ｒｘと平行な方向では導光板の表面に垂直な方向から約３０度を中心とし、一２０度＋３０度程度に広がる分布をし、入射光と垂直な方向では±６０度で分布している。この例では、頂角θは７５度以上１１０度以下に選定している。

このような液晶バックライト装置においては、光線を導光板に垂直な方向に集光するために、従来は頂角９０度で等ピッチで並んだ連統なＶ溝で構成されるプリズムシートが使用されていた。しかしながら、図１４の様に導光板の散乱体もプリズムシートも共に同一方向の溝構造のものを重ねて使用すると、干渉効果によってモアレ縞が発生する。これを防ぐためには、導光板とブリズムシートに間に拡散シート４を挿入していた。このような構成の一例として、特許文献１には図１４（ａ）と同様の構成とすることが記載されている。

特開平１０−２６８７８８号公報

特許文献１に記載されているような液晶バックライト装置においては、前記のようにモアレ縞の発生を防止するために、導光板とブリズムシート間に拡散シート４を積層していた。このため、部品点数が増大してコストが高くなり、構成も複雑になるという問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を減少させて簡単な構成とした液晶バックライト装置用プリズムシートを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、
液晶バックライト装置を構成する導光板の出射面側に重ねて使用するプリズムシートであって、前記プリズムシートは、屈折率１．５±０．０５の透明樹脂フィルム上に透明な樹脂層をコーティングして形成し、前記透明な樹脂層に２面のなす角度（頂角）が８０度以上１００度以下の範囲で分布するＶ字型の溝
を複数設け、前記Ｖ字型の溝の長さは１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲でランダムに分布し、かつ、前記Ｖ字型の溝のピッチが０．００１ｍｍ以上２ｍｍ以下でランダムに分布してなることを特徴とする。この構成によれば、プリズムシートにＶ字型の溝の長さとピッチをランダムに異ならせて複数設けているので、モアレ縞の発生を防止することができる。また、液晶パネルの正面における輝度を増大させることができる。

また、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、前記透明な樹脂層に、２面のなす角度が９０度以上１２０度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設けたことを特徴とする。この構成によれば、液晶パネルの斜め方向からの輝度を増大させることができる。

また、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、前記透明な樹脂層に、２面のなす角度が８０度以上１００度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設けた第１のプリズムシートと、前記透明な樹脂層に２面のなす角度が９０度以上１２０度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設けた第２のプリズムシートの前記各溝方向が直交するように重ね合わせたことを特徴とする。この構成によれば、液晶パネルの垂直輝度を従来よりも４０％を超えて更に向上させることができる。

また、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、前記Ｖ字型の複数の溝間に、ランダムに山部または谷部を除去して平坦に形成した部分を設けたことを特徴とする。この構成によれば、出射光の相互干渉を抑制し、モアレ縞の発生を防止することができる。

また、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、前記透明樹脂フィルムにおける平坦面からの前記Ｖ字型の溝の高さが、１０ミクロン以上１００ミクロン以下の範囲でランダムに分布していることを特徴とする。

また、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、前記Ｖ字型の溝は、両端をほぼ砲弾形状に、中間部は直線状に形成されており、前記砲弾形状の先端部の長さをｈ１、中間部の長さをｈ２、中間部の幅をｗとする際に、ｈ１、ｈ２、ｗの関係を、１０＜（ｈ１／ｗ）＜１００，１００＜（ｈ２／ｗ）＜５０００、に選定したことを特徴とする。

また、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、前記導光板は、前記出射面と反対側の面に、断面の頂角が７５度から１１０度の範囲で形成された２等辺三角形のＶ字型形状の溝からなる散乱体を有することを特徴とする。

本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートは、従来のように拡散シートを使用しないので部品点数を削減し、液晶バックライト装置を小型化できる。また、プリズムシートのＶ字型の溝は、高さ、ピッチ、長さ、頂角のいずれもがランダムに分布しているため、出射光は相互に千渉しない。したがって、モアレ縞も発生させること無く、効率的に出射光を垂直方向に集光させることができる。

本発明においては、図１３に示したような、断面の頂角が７５度から１１０度の２等辺三角形のＶ字型の溝形状を持ち、かつ散乱体を有する導光板で構成されるバックライトからの出射光の出射角を、液晶バックライトの光源からの光線の垂直方向および水平方向に集光し、液晶バックライト表面からの垂直輝度の向上を図るものである。また、このようなプリズム形状の導光板からの出射光がプリズムシートと干渉して、モアレ縞を発生させることを防止している。

本発明の実施形態について、図により説明する。図１、図２は、プリズムシート５ｘの断面図である。図１において、プリズムシート５ｘは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム７、アクリル層６よりなる。アクリル層６は、屈折率１，５±０．０５の透明樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム７）上に、２面のなす角度（頂角）αが８５度以上１１０度以下の範囲に形成されたＶ字型の複数の溝８ｘを有している。各溝の頂角は、８５度以上１１０度以下の範囲でランダムに形成される。

ＰＥＴフィルム７の平坦面から、Ｖ字型の溝８の底部までの高さＨｒは、１ＶＶ０ミクロン以上１００ミクロン以下の範囲でランダムに分布している。このように、Ｖ字型の溝８の高さＨｒを選定するのは、主として金型による製作上の限界で１０ミクロン以下にはできず（ＰＥＴフィルム７に接触する）、また、１００ミクロン以上にすると厚みが増大して小型化できない。

Ｖ字型の溝８ｘの長さ（図６のＬｒ）は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲でランダムに分布している。また、ピッチ（Ｖ字型の溝８ｘの山と山、または谷と谷の間隔で図６のＰｒ）が０．００１ｍｍ以上２ｍｍ以下でランダムに分布する様に、プリズムシート５ｘを構成する。このような、Ｖ字型の溝８ｘの長さＬｒとピッチＰｒの例については、図６に関して後述する。

プリズムシートに形成されるＶ字型の溝は、従来は図７の平面図に示すような構成とされていた。図７において、プリズムシート５のＭａ、ＭｂはＶ字型の溝８ｘの山部、Ｖａは谷部である。ＬａはＶ字型の溝の長さ、ＰａはＶ字型の溝８ｘのピッチである。図７に示されるように、従来は、頂角９０度で等ピッチで並んだ連統なＶ溝で構成されるプリズムシートが使用されていた。

本発明の実施形態においては、プリズムシート５ｘに形成されるＶ字型の溝は、図６のような構成とされている。図６において、Ｖ字型の溝８ｘのＬｒは長さ、Ｍｒ、ＭｓはＶ字型の溝８ｘの山部、Ｖｒは谷部であり、ＰｒはＶ字型の溝８ｘのピッチである。図６に示されているように、Ｖ字型の溝８ｘの長さとピッチは、前記の数値範囲でランダムに分布している。

図２は、本発明の別の実施形態を示すプリズムシート５ｙの断面図である。図２において、部分的にはＶ字型の溝が形成されず、平坦面Ｅａ、Ｅｂが形成される個所もある。リズムシート５ｙに、このような平坦面Ｅａ、Ｅｂが形成されることにより、出力光は相互に干渉せず、モアレ縞の発生を防止できる。

図３は、前記プリズムシートに形成されるＶ字型の溝８ｘのピッチ分布を示す説明図である。図３の横軸にはピッチ分布をミクロン単位で設定し、縦軸にはその出現頻度を設定している。この例では、ピッチ分布はランダムに設定されるが、ほぼ１００ミクロン付近にピーク値を有するガウス分布となっている。

図４は、前記プリズムシートに形成されるＶ字型の溝８ｘの長さ分布を示す説明図である。図４の横軸には長さ分布をｍｍ単位で設定し、縦軸にはその出現頻度を設定している。この例では、Ｖ字型の溝の長さ分布は、２〜２５ｍｍ
の範囲内でランダムに分布している。

図５は、図６に示した前記Ｖ字型の溝の詳細な形状の一例を示す平面図である。図５において、前記Ｖ字型の溝８ｘの両端はほぼ砲弾形状に形成されており、中間部は直線状に形成されている。砲弾形状の先端部の長さをｈ１、中間部の長さをｈ２、中間部の幅をｗとする。この際に、ｈ１、ｈ２、ｗの関係を、１０＜（ｈ１／ｗ）＜１００，１００＜（ｈ２／ｗ）＜５０００、に選定する。Ｖ字型の溝８ｘのピッチ（図６のＰｒ）を前記のように０．００１ｍｍ以上２ｍｍ以下、長さ（Ｌｒ＝２ｈ１＋ｈ２）を１ｍｍ以上１００ｍｍ以下に選定した場合には、Ｖ字型の溝８ｘの幅寸法ｗ、長さｈ１とｈ２との関係を前記不等式の範囲にすると、Ｖ字型の溝８ｘの金型による製作が円滑に行なうことができる。また、プリズムによる出射光も相互干渉しない。

図８〜図１０は、本発明の実施形態にかかる導光板の出力角と輝度分布の関係を示す特性図である。これらの図において、横軸は液晶パネル面を視覚する方向の角度で０度が正面になる。縦軸は輝度を示している。図８は出力角４０度、図９は出力角４５度、図１０は出力角５０度の例である。図８では、輝度のピーク値がほぼ等しい２つの特性Ｇａ₁、Ｇｂ₁が出現しているが、図９では、輝度のピーク値が異なる２つの特性Ｇａ₂、Ｇｂ₂が出現している。また、図１０では輝度のピーク値が１つの特性Ｇａ₃が得られている。図８〜図１０を参照すると、出力角を大きくするほど輝度の特性値は角度０側にピーク値が近づいてくることが分かる。すなわち、導光板の出力角を大きくすると、液晶パネル面を見る方向の正面側で輝度が大きくなり、画面が見やすくなることがわかる。

図１１、図１２は、本発明の実施形態にかかるプリズムシートの頂角と累積輝度との関係を示す特性図である。図１１、図１２の縦軸は累積輝度、横軸は図８〜図１０と同様に液晶モニタ面を視覚する方向の角度である。図１１は、垂直方向の輝度分布を示しており、図１２は水平方向の輝度分布を示している。また、図１１、図１２では、プリズムシートの頂角を９０度、１００度、１１０度、１２０度と設定したときの輝度分布を示している。このようなプリズムシートの頂角は、図８〜図１０で示した導光板の出力角と輝度分布の関係を示す特性図において、輝度分布のピーク値に合わせて選定している。すなわち、導光板の出力光はプリズムシートの入射光となるので、図８〜図１０で示した輝度分布のピーク値に合わせて、図１１、図１２のプリズムシートの頂角を選定し、導光板とプリズムシートとの光学特性のマッチングを図っている。

図１１、図１２に示されているように、頂角が狭いほど角度０、すなわち液晶モニタ面の正面で輝度が大きく、正面から離れた斜め方向からの輝度が小さくなっている。また、頂角が広いほど液晶パネル面の正面で輝度が小さく、正面から離れた斜め方向からの輝度が大きくなっている。したがって、プリズムシートの頂角を適宜選定することにより、液晶パネル面を見る方向の輝度を変えることができる。すなわち、斜め方向からの画面を見やすくするには、プリズムシートの頂角を広くすれば良い。図１１、図１２の例では、頂角を９０度〜１２０度の範囲で設定した例を示しているが、このような頂角の範囲は一例であって、頂角を他の角度に設定することもできる。例えば、頂角を８０度に選定した場合にも、頂角を９０度に選定した場合とほぼ同じ傾向で輝度特性が得られた。

次に、本発明の実施形態について、具体例で説明する。図１４（ａ）の液晶バックライト装置の構成で、拡散シート４を除去する。液晶パネルのサイズは７インチとする。プリズムシートは、図１において、厚さ１００ミクロンのＰＥＴフィルム７上に厚さ５０ミクロンのアクリル層６をコーティングする。頂角αは、８０度以上１００度以下の範囲に分布させるものとし、Ｖ字型の溝のピッチは図３のようにランダムな分布とする。また、Ｖ字型の溝の長さ分布を図４のようなランダムな分布とする。この場合には、本発明の構成であるプリズムシートを使用しない場合と比較して、４０％以上の垂直輝度の向上がみられる。なお、頂角αを９０度以上１２０度以下の範囲に分布させた場合にも、同様に垂直輝度の向上がみられた。

また、図１４（ａ）の液晶バックライト装置の構成で、拡散シート４を除去した同様な構成で、頂角が８０度以上１００度以下の範囲に分布させた第１のプリズムシートと、頂角が９０度以上１２０度以下の範囲に分布させた第２のプリズムシートを、それぞれのＶ字型の溝の方向が直交するように重ね合わせ
た。この場合には従来の例より更に３０％の輝度の向上が得られた。

このように、本発明の実施形態においては、プリズムシートの頂角を８０度以上１００度以下の範囲に分布させることにより、従来の頂角を９０度単一に設定した場合（図７）よりも、出射角の分布を３０度〜４０度に広げることができる。このため、液晶パネル面を横方向から見た場合でも画面を明確にみることができる。

以上、本発明の液晶バックライト装置用プリズムシートをその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施形態を示す概略の断面図である。 本発明の実施形態を示す概略の断面図である。 本発明のＶ字型の溝ピッチの分布を示す概略の特性図である。 本発明のＶ字型の溝の長さ分布を示す概略の特性図である。 本発明の実施形態を示す概略の断面図である。 本発明の実施形態を示す概略の平面図である。 従来例を示す概略の平面図である。 プリズムシートの出力角による輝度分布を示す特性図である。 プリズムシートの出力角による輝度分布を示す特性図である。 プリズムシートの出力角による輝度分布を示す特性図である。 垂直方向の輝度分布を示す特性図である。 水平向の輝度分布を示す特性図である。 導光板の構成を示す断面図である。 従来の液晶バックライト装置の縦断側面図である。

符号の説明

１、１０・・・バックライト構造、２・・・反射シート、３・・・導光板、４・・・拡散シート、５、５ｘ、５ｙ・・・プリズムシート、６・・・アクリル層、・・・７・・・ＰＥＴフィルム、８、８ｘ・・・Ｖ字型の溝

Claims (7)

1. 液晶バックライト装置を構成する導光板の出射面側に重ねて使用するプリズムシートであって、前記プリズムシートは、屈折率１．５±０．０５の透明樹脂フィルム上に透明な樹脂層をコーティングして形成し、前記透明な樹脂層に２面のなす角度（頂角）が８０度以上１００度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設け、前記Ｖ字型の溝の長さは１ｍｍ以上１００ｍ
   ｍ以下の範囲でランダムに分布し、かつ、前記Ｖ字型の溝のピッチが０．００
   １ｍｍ以上２ｍｍ以下でランダムに分布してなることを特徴とする、液晶バックライト装置用プリズムシート。
2. 前記透明な樹脂層に、２面のなす角度が９０度以上１２０度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設けたことを特徴とする、請求項１
   に記載の液晶バックライト装置用プリズムシート。
3. 前記透明な樹脂層に、２面のなす角度が８０度以上１００度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設けた第１のプリズムシートと、前
   記透明な樹脂層に２面のなす角度が９０度以上１２０度以下の範囲で分布するＶ字型の溝を複数設けた第２のプリズムシートの前記各溝方向が直交するよう
   に重ね合わせたことを特徴とする、請求項１に記載の液晶バックライト装置用プリズムシート。
4. 前記Ｖ字型の複数の溝間に、ランダムに山部または谷部を
   除去して平坦に形成した部分を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液晶バックライト装置用プリズムシート。
5. 前記透明樹脂フィルムにおける平坦面からの前記Ｖ字型の溝の高さが、１０ミクロン以上１００ミクロン以下の範囲でランダムに分布していることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶バックライト装置用プリズムシート。
6. 前記Ｖ字型の溝は、両端をほぼ砲弾形状に、中間部は直線状に形成されており、前記砲弾形状の先端部の長さをｈ１、中間部の長さをｈ２、中間部の幅をｗとする際に、ｈ１、ｈ２、ｗの関係を、１０＜（ｈ１／ｗ）＜１００，１００＜（ｈ２／ｗ）＜５０００、に選定したことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液晶バックライト装置用プリズムシート。
7. 前記導光板は、前記出射面と反対側の面に、断面の頂角が７５度から１１０度の範囲で形成された２等辺三角形のＶ字型形状の溝からなる散乱体を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液晶バックライト装置用プリズムシート。

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