JP2010140006A - 光路装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面方向の輝度に優れた光路装置及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライト装置２と、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂと、第１偏光板５と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セル１と、第２偏光板６とをこの順で配置する。プリズムフィルム４ａ，４ｂは、光出射面側に、断面多角形状の先細形状で、その最先端の頂角が９０〜１１０°である線状プリズムが平行に複数形成されてなる。そして、第１偏光板５と第２偏光板６とを、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置する。また、プリズムフィルム４ａを、その線状プリズムの稜線が第１偏光板５の透過軸に略平行となるように配置し、プリズムフィルム４ｂを、その線状プリズムの稜線が第２偏光板６の透過軸に略平行となるように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は光路装置及び液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、光源を有するバックライト装置と、液晶表示素子を有する液晶セルと、この液晶セルの照射光の透過光方向前後に配置される２枚の偏光板とを少なくとも有し、通常、バックライト装置から出射される照射光の透過光量を液晶表示素子が画素ごとに制御することによって画像の表示が行われる。

このような従来の液晶表示装置において、バックライト装置として、例えば図１２に示すような、内周面が光反射作用を奏する一面開口のケース２１と、ケース２１内に複数並列に配置された冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）２２とを備えたものを用い、ケース２１の開口を塞ぐように光拡散板３を取り付け、この光拡散板３の光出射面側に重なるようにプリズムフィルム４０を配置していた（例えば、特許文献１を参照）。

特開平7-141908号公報

しかしながら、従来の液晶表示装置では、バックライトや光拡散手段（光拡散板や導光板）から広範囲の方向に光が拡散してしまうため、バックライトや光拡散手段の光出射面の垂線方向（以下、正面方向と呼ぶことがある）の輝度が不十分となり、正面方向の輝度が向上された液晶表示装置が求められていた。

本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、正面方向の輝度に優れた光路装置及び液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明にかかる光路装置は、光入射方向から、光偏向手段と、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板とがこの順で配置された光路装置である。そして、第１偏光板と第２偏光板とは、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置される。前記光偏向手段は、断面多角形状の先細形状で、その最先端の頂角が９０〜１１０°である線状プリズムが光出射面側に所定間隔で複数形成されたプリズムフィルムを２枚有する。一方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第１偏光板の透過軸に略平行となるように配置され、他方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第２偏光板の透過軸に略平行となるように配置されている。なお、本発明における線状プリズムは、その最先端の頂部が、本発明の効果を害しない範囲において、全部又は一部が丸みを帯びていてもよい。

ここで、光出射面側から見て、前記線状プリズムの稜線は直線状又は波曲線状であるのが好ましい。なお、本明細書において、光出射面側から見て、稜線が波曲線状の場合の、稜線の方向は、最小二乗法によって求めた回帰直線の方向をいうものとする。

前記２枚のプリズムフィルムの一方又は両方に、少なくとも２種類の異なる高さの線状プリズムが形成されていてもよい。

また、前記線状プリズムの少なくとも１つは、稜線が高さ方向に起伏を有していてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、バックライト装置と、光偏向手段と、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板とがこの順で配置された液晶表示装置である。そして、第１偏光板と第２偏光板とは、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置される。前記光偏向手段は、断面多角形状の先細形状で、その最先端の頂角が９０〜１１０°である線状プリズムが光出射面側に所定間隔で複数形成されたプリズムフィルムを２枚有する。一方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第１偏光板の透過軸に略平行となるように配置され、他方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第２偏光板の透過軸に略平行となるように配置されている。

ここで、前記バックライト装置と前記光偏向手段との間に光拡散手段をさらに配置するのが好ましい。また、第２偏光板の光出射面側に防眩層を設けてもよい。

また、上記光路装置や液晶表示装置は、２枚のプリズムフィルムの光入射面がいずれも、中心線平均粗さＲａが０．３μｍ以下であり、且つ、十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であることが好ましい。

本発明の光路装置及び液晶表示装置では、光偏向手段として、断面多角形状の先細形状で、その最先端の頂角が９０〜１１０°である線状プリズムが、光出射面側に所定間隔で複数形成されたプリズムフィルムを２枚用い、一方のプリズムフィルムを、その線状プリズムの稜線の方向が第１偏光板の透過軸に略平行となるように配置し、他方のプリズムフィルムを、その線状プリズムの稜線の方向が第２偏光板の透過軸に略平行となるように配置するので、光偏向手段から出射した光は正面方向に集光され、正面方向の輝度が向上する。

本発明に係る液晶表示装置の一例を示す概説図である。 プリズムフィルムと偏光板との配置例を示す概説図である。 本発明で使用するプリズムフィルムの他の例を示す部分斜視図である。 本発明で使用するプリズムフィルムのさらに他の例を示す部分斜視図である。 本発明で使用するプリズムフィルムのさらに他の例を示す部分斜視図である。 本発明で使用するプリズムフィルムのさらに他の例を示す正面図及び側面図である。 本発明で使用するプリズムフィルムのさらに他の例を示す正面図及び側面図である。 プリズムフィルムに形成される線状プリズムの断面形状例を示す断面図である。 防眩層の構成例を示す概説図である。 本発明に係る液晶表示装置の他の例を示す概説図である。 防眩層から出射するレーザ光の相対強度を、出射角に対してプロットしたグラフの一例である。 従来の液晶表示装置の一例を示す概説図である。 （ａ）は、本発明に係る液晶表示装置の正面図、（ｂ）は、図１３（ａ）の平面４ｂをその垂線方向から見た図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の例を示す概説図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）の順に、実施例１において頂角９０°、９５°、１１０°のプリズムフィルムＩを用いた場合に、図１３（ａ），（ｂ）の平面４ｂ内において正面方向（Ｚ方向）に対する出射角βを−７４°から＋７４°まで、２°刻みで変化させて、光の強度の測定を行った結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る液晶表示装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る光路装置９０及び液晶表示装置１００の一実施形態を示す概説図を示す。図１の液晶表示装置１００はノーマリホワイトモードのＴＮ方式の液晶表示装置であって、バックライト装置２と、光拡散板３と、光偏向手段としての２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂと、第１偏光板５と、一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶層１２が設けられてなる液晶セル１と、第２偏光板６と、防眩層７とがこの順で配置されてなる。光路装置９０は、光偏向手段としての２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂと、第１偏光板５と、一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶層１２が設けられてなる液晶セル１と、第２偏光板６と、防眩層７とがこの順で配置されてなる。光拡散板３の光出射面の垂線は、Ｚ軸と略平行とされている。なお、光拡散板３を設けない場合には、バックライト２の光出射面（開口部）の垂線が、Ｚ軸と略平行とされている。また、プリズムフィルム４ａ，４ｂの光入射面の垂線は、Ｚ軸と略平行とされている。ここで、本明細書の「略平行」とは、完全に平行の場合、及び、±５°程度の角度範囲で平行からずれる場合も含む意味である。

図２に示すように、第１偏光板５と第２偏光板６とは、それらの透過軸（Ｙ方向、Ｘ方向）が直交ニコルの関係となるように配置されている。また、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂはそれぞれ、光入射面側が平坦面で、光出射面側に、断面三角形状の線状プリズムが平行に複数形成されている。そして、プリズムフィルム４ａは、線状プリズムの直線状の稜線が第１偏光板５の透過軸方向と略平行となるように配置され、プリズムフィルム４ｂは、線状プリズムの直線状の稜線が第２偏光板６の透過軸方向と略平行となるように配置されている。断面三角形状の線状プリズムの頂角θは、９０°〜１１０°の範囲である。断面三角形状は、等辺、不等辺は任意であるが、正面方向に集光しようとすると二等辺三角形が好ましく、頂角に相対した底辺に隣接して隣の二等辺三角形を順次配置し、頂角の列である稜線が長軸となり互いにほぼ平行になるように配列した構造とするのが好ましい。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、頂角及び底角が曲率を持ってもよい。稜線間の距離は、通常、１０μｍ〜５００μｍの範囲であり、好ましくは、３０μｍ〜３００μｍの範囲である。

このような構成の液晶表示装置１００及び光路装置９０において、バックライト装置２から放射された光は、光拡散板３によって拡散された後、プリズムフィルム４ａへ入射する。第１偏光板５の透過軸方向に直交する垂直断面（ＺＸ面）において、プリズムフィルム４ａの下面に対して斜めに入射した光は、正面方向に進路が変えられて出射する。次に、プリズムフィルム４ｂにおいて、第２偏光板６の透過軸方向に直交する垂直断面（ＺＹ面）において、プリズムフィルム４ｂの下面に対して斜めに入射した光は、前記と同様に、正面方向に進路が変えられて出射する。したがって、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂを通過した光は、いずれの垂直断面においても正面方向（Ｚ方向）に集光されたものとなり、正面方向の輝度が向上する。そして、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、第１偏光板５の透過軸５ａ及び第２偏光板６の透過軸６ａに対して略４５°の角度をなす方向と平行でかつ正面方向（Ｚ方向）と平行な平面４ｂ内において、正面方向（Ｚ方向）に対して大きく傾斜する方向、例えば、正面方向（Ｚ方向）とのなす角度βが＋３５〜＋６０°、−３５〜−６０°となる範囲の方向における輝度が低下する。これにより、得られる液晶表示装置１００は、偏光板の透過軸から略４５°方向における「黒浮き」が低減される。ここで「黒浮き」とは、黒表示のときに白っぽくなる現象を意味する。

そして、図１に戻って、正面方向に指向性が付与された光は、第１偏光板５によって円偏光から直線偏光とされて液晶セル１に入射する。液晶セル１に入射した光は、電場によって制御された液晶層１２の配向によって画素ごとに偏光面が制御されて液晶セル１から出射する。そして、液晶セル１から出射した光は、第２偏光板６によって画像化される。

このように、本発明の液晶表示装置１００及び光路装置９０では、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂによって、液晶セル１に入射する光の正面方向への指向性が従来よりも高くなる。これによって、従来の装置に比べて正面方向の輝度が向上するとともに、得られる液晶表示装置１００は、偏光板の透過軸から略４５°方向における「黒浮き」が低減される。

続いて、図２とは異なる実施態様を図１４に示す。本実施形態では、第１偏光板５の透過軸がＸ方向であり、第２偏光板６の透過軸がＹ方向であり、図１とはそれぞれ逆である。これにより、プリズムフィルム４ａは、線状プリズムの直線状の稜線が第２偏光板６の透過軸方向と略平行となるように配置され、プリズムフィルム４ｂは、線状プリズムの直線状の稜線が第２偏光板５の透過軸方向と略平行となるように配置されている。

このような実施態様についても、正面方向の輝度が向上し、得られる液晶表示装置１００は、偏光板の透過軸から略４５°方向における「黒浮き」が低減される。さらに、第１偏光板５の透過軸の透過軸方向における視認性に優れる傾向を示すとともに、得られる液晶表示装置１００は、コントラストが優れる。

図３に、本発明で使用できるプリズムフィルムの他の形態を示す。この図のプリズムフィルムは、断面三角形状で、光出射面側から見て稜線が直線状である線状プリズムが、平行に複数形成されている点は前記実施形態のものと同様であるが、２つの異なる高さの線状プリズムが交互に形成されている点が前記実施形態のものと異なる。すなわち、この図のプリズムフィルムは、高さｈ_１の線状プリズム４１と高さｈ_２の線状プリズム４２とが交互に形成されてなり、線状プリズム４１と線状プリズム４２の頂角θ_１と頂角θ_２は等しく、線状プリズム４１の幅ｄ_１と線状プリズム４２の幅ｄ_２とは異なっている。なお、線状プリズム４１の幅ｄ_１と線状プリズム４２の幅ｄ_２とを同じにして、線状プリズム４１の頂角θ_１と線状プリズム４２の頂角θ_２とが異なるようにしてもよい。これらのような構成のプリズムフィルムを用いることによって、正面方向の輝度を一層向上させることができるようになる。

なお、プリズムフィルムに形成する線状プリズムの高さは２種類に限定されるものではなく、３種類以上であってももちろん構わない。また高さの異なる線状プリズムの配列には特に限定はないが、高さの異なる線状プリズムを順に繰り返し配列するのが好ましい。

図４及び図５に、プリズムフィルムのさらに他の実施形態を示す。図４のプリズムフィルムは、図３の実施形態と同様に、高さの異なる２つの線状プリズムが交互に形成されてなるが、高さの低い線状プリズム４３の稜線が高さ方向に波状に起伏を有している点が図３の実施形態と異なる。そして図５のプリズムフィルムは、高さの高い線状プリズム４４及び低い線状プリズム４３の双方の稜線が高さ方向に波状の起伏を有している点が図３の実施形態と異なる。このように、線状プリズムの稜線を高さ方向に波状に起伏させることによっても、正面方向の輝度を一層向上させることができるようになる。なお、稜線の起伏は波状に限定されるものではなく、折れ線状などであっても構わない。また、稜線を高さ方向に起伏させた場合の、”稜線の高さ”は最大高さをいうものとする。

また、図１及び図２で示した、高さの同じ線状プリズムが平行に形成されたプリズムフィルムにおいても、その全部又は一部の線状プリズムの稜線を高さ方向に起伏させるようにしても構わない。

図６に、プリズムフィルムの他の実施形態を示す。図６（ａ）は、プリズムフィルムを光出射面側から見た正面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）から理解されるように、このプリズムフィルムは、高さの異なる２つの線状プリズム４５，４６が交互に形成されてなり、これらの線状プリズム４５，４６の稜線は、光出射面側から見ると波曲線状とされている。そして、側面から見ると、線状プリズム４５，４６の稜線は直線状、すなわち稜線の高さは一定とされている。

ここで、光出射面側から見て波曲線状を有する稜線から、最小二乗法によってその回帰直線を求めたところ図の矢印となった。この矢印の方向が、この図の線状プリズムの稜線の方向となる。

図７に、プリズムフィルムのさらに他の実施形態を示す。図７（ａ）は、プリズムフィルムを光出射面側から見た正面図であり、図７（ｂ）は側面図である。図６のプリズムフィルムと同様に、このプリズムフィルムも、高さの異なる２つの線状プリズム４７，４８が交互に形成されてなり、これらの線状プリズム４７，４８の稜線は、光出射面側から見ると波曲線状とされている。そして、図６のプリズムフィルムと異なって、図７のプリズムフィルムでは、側面から見ると、線状プリズム４５，４６の稜線は高さ方向に波状の起伏を有している。このような構成のプリズムフィルムによっても、正面方向の輝度を一層向上させることができるようになる。

なお、図６及び図７に示したプリズムフィルムの場合では、２つの高さの異なる線状プリズムの双方の、光出射面側から見た稜線を波曲線状としていたが、光出射面側から見た一方の線状プリズムの稜線を波曲線状とし、他方の線状プリズムの稜線を直線状としてももちろん構わない。

プリズムフィルムの光入射面側は、平坦であることが好ましい。プリズムフィルムの光入射面側の平坦性としては、JIS B0601-1994に従って測定したＲａ（中心線平均粗さ）が、例えば、０．３μｍ以下等が挙げられ、好ましくは０．１μｍ以下等が挙げられ、より好ましくは０．０５μｍ以下等が挙げられる。また、JIS B0601-1994に従って測定したＲｚ（十点平均粗さ）が１μｍ以下等を挙げることができ、好ましくは、０．５μｍ以下である。

上記平坦な面は、平坦な面を形成する金型の面を研磨剤などにより鏡面仕上げし、得られた金型に樹脂を熱プレス加工する方法等によって得ることができる。

プリズムフィルムの光入射面側が平坦であると、正面方向の輝度が向上し、得られる液晶表示装置は、偏光板の透過軸から４５°方向における黒浮きが特に低減される傾向があることから好ましい。

以上、説明した実施形態では、線状プリズムの稜線方向に垂直方向の縦断面形状はいずれも三角形状であったが、本発明における線状プリズムの前記断面形状は、これに限定されるものではなく、多角形状の先細形状であればよい。例えば図８（ａ）に示すような、先細形状の五角形であってもよい。このような断面多角形状の線状プリズムであっても、その最先端の頂角θは９０〜１１０°である。なお、図８（ｂ）に示すように、線状プリズムの最先端の頂部は、稜線方向の全部又は一部が丸みを帯びていてもよい。

以下、本発明の光路装置及び液晶表示装置の各部材について説明する。まず、図１において、本発明で使用する液晶セル１は、不図示のスペーサにより所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板１１ａ，１１ｂと、この一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶を封入されてなる液晶層１２とを備える。この図では図示していないが、一対の透明基板１１ａ，１１ｂには、それぞれ透明電極や配向膜が積層形成されており、透明電極間に表示データに基づいた電圧が印加されることによって液晶が配向する。液晶セル１の表示方式はここではＴＮ方式であるが、ＩＰＳ方式、ＶＡ方式などの表示方式を採用しても構わない。

バックライト装置２は、上面開口の直方体形状のケース２１と、ケース２１内に複数本並列配置された、線状光源としての冷陰極管２２とを備える。ケース２１は、樹脂材料や金属材料から成形されてなり、冷陰極管２２から放射された光をケース内周面で反射させる観点から、少なくともケース内周面は白色又は銀色であるのが望ましい。光源としては、冷陰極管の他、熱陰極管、線状に配置されたＬＥＤなども使用できる。線状光源を用いる場合、配置する線状光源の本数に特に限定はないが、発光面の輝度ムラの抑制等の観点から、隣接する線状光源の中心間距離が１５〜１５０ｍｍの範囲となるようにするのが好ましい。なお、本発明で使用するバックライト装置２は、図１に示す直下型のものに限定されるものではなく、導光板の側面に線状光源又は点状光源を配置したサイドライド型、あるいは光源自体が平面状の平面光源型など従来公知のものを使用できる。

光拡散板３は、基材に拡散剤が分散混合されてなり、その基材としては、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート、ポリイミド等が使用できる。また、基材に混合分散させる拡散剤としては、基材となる材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であって、具体例には、基材の材料とは異なる種類のアクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機微粒子、及び炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等の無機微粒子等が挙げられ、これらの中の１種又は２種類以上を混合して使用する。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも拡散剤として使用できる。拡散剤の平均粒径は０．５μｍ〜３０μｍの範囲が好適である。また、拡散剤の形状としては、球状のみならず偏平状、板状、針状であってもよい。なお、光拡散板３がなくても、本発明の実施は可能である。

プリズムフィルム４ａ，４ｂは、光入射面側が平坦面で、光出射面側に、断面三角形状の線状プリズムが所定間隔で複数形成されている。プリズムフィルム４ａ，４ｂの材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂やＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン・ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂などが挙げられる。プリズムフィルムの作製方法としては、通常の熱可塑性樹脂の成型法を用いることができ、例えば、金型を用いた熱プレス成形によって作製すればよい。プリズムフィルム４ａ，４ｂの厚みとしては、通常は０．１〜１５ｍｍであり、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。

本発明で使用する第１偏光板５及び第２偏光板６としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用される。偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール系の樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の偏光子基板に、二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物（ポリビニレン）の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーなどが挙げられる。特に、ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたものが偏光子として好適に使用される。偏光子の厚さに特に限定はないが、一般には偏光板の薄型化等を目的に、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍの範囲、さらに好ましくは２５〜３５μｍの範囲である。

偏光子を支持・保護する支持フィルムとしては、低複屈折性で、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるポリマーからなるフィルムが好ましい。このようなフィルムとしては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂やアクリル系樹脂、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂もしくはポリアミド系樹脂等の樹脂をフィルム状に成形加工したものが挙げられる。これらの中でも、偏光特性や耐久性などの点から、表面をアルカリなどでケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムやノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムが好ましく使用できる。ノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムは、フィルムが熱や湿熱からの良好なバリアーとなるので偏光板４の耐久性が大幅に向上するとともに、吸湿率が少ないため寸法安定性が大幅に向上し、特に好適に使用できる。フィルム状への成形加工は、キャスティング法、カレンダー法、押出し法の従来公知の方法を用いることができる。支持フィルムの厚さに限定はないが、偏光板４の薄型化等の観点から、通常は、５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５〜３００μｍの範囲、さらに好ましくは５〜１５０μｍの範囲である。

図９に、防眩層７の概説図を示す。図９（ａ）の防眩層７は、図１の液晶表示装置に配置されているものであって、微小なフィラー７２を分散させた樹脂溶液７１を、第２偏光板６上に塗布し、塗布膜厚を調整してフィラー７２が塗布膜表面に現れるようにして、微細な凹凸を基材表面に形成したものである。この場合、フィラー７２の分散は等方分散が好ましい。

図９（ｂ）は、フィラーを用いずに、防眩層７ｂとしての基材フィルム７３の表面に微細な凹凸を形成したものである。基材フィルム７３の表面に微細な凹凸を形成するには、サンドブラスト，エンボス賦形加工等によって基材フィルム７３を表面加工する方法や、凹凸を反転させた金型面を有する鋳型やエンボスロールを用いて、基材フィルムの作製工程において微細な凹凸を形成する方法等を用いればよい。防眩層７ｂは、第２偏光板６とを貼り合わせてもよい。防眩層７ｂと第２偏光板６との貼り合わせは、接着剤層を介さずに直接接触させるのが好ましい。

また、防眩層の構造は、例えば図９（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、フィラー７２を基材フィルム７３中に分散混合させると共に、基材フィルム７３の表面に微細な凹凸を形成した構造としてもよい。図９（ｃ）の防眩層７ｃは、フィラー７２を分散混合した基材フィルム７３の表面に、サンドブラスト等によって微細な凹凸を形成したものである。図９（ｄ）の防眩層７ｄは、フィラー７２を分散混合した基材フィルム７３ａに、表面に微細な凹凸が形成された基材フィルム７３ｂを接合したものである。図９（ｅ）の防眩層７ｅは、フィラー７２を分散混合し、且つその表面に微細な凹凸が形成された基材フィルム７３ｂを、基材フィルム７３ａに接合したものである。なお、第２偏光板６としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用されるので、図９（ｅ）の基材フィルム７３ａとして、偏光子の支持フィルムを用いるようにしても構わない。

防眩層７の基材フィルム７３としては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂やアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられる。フィラー７２としては、基材フィルム７３と屈折率が異なる材質からなる微粒子であって、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機微粒子、及び炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等の無機微粒子等が挙げられ、これらの中の１種又は２種類以上を混合して使用する。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも使用できる。フィラー７２の平均粒径は１μｍ〜２５μｍの範囲が好適である。フィラー７２の形状は、球状、偏平状、板状、針状等いずれであってもよいが、特に球状が望ましい。

図１０に、本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示す。図１０の液晶表示装置１００及び光路装置９０が、図１の液晶表示装置１００及び光路装置９０と異なる点は、第１偏光板５と液晶セル１との間に位相差板８を配置した点である。この位相差板８は、液晶セル１の表面に対して垂直な方向に位相差がほぼゼロのものであり、真正面からは何ら光学的な作用を及ぼさず、斜めから見たときに位相差が発現し、液晶セル１で生じる位相差を補償しようというものである。これによって、より広い視野角が得られ、より優れた表示品位及び色再現性が得られるようになる。位相差板８は、第１偏光板５と液晶セル１との間及び第２光拡散層６と液晶セル１との間の一方又は両方に配置することができる。

位相差板８としては、例えば、ポリカーボネート樹脂や環状オレフィン系重合体樹脂をフィルムにし、このフィルムを更に二軸延伸したものや、液晶性モノマーを光重合反応で分子配列を固定化したもの等が挙げられる。位相差板８は、液晶の配列を光学的に補償するものであるから、液晶配列と逆の屈折率特性のものを用いる。具体的にはＴＮモードの液晶表示セルには、例えば「ＷＶフィルム」（富士フィルム社製）、ＳＴＮモードの液晶表示セルには、例えば「ＬＣフィルム」（新日本石油社製）、ＩＰＳモードの液晶セルには、例えば二軸性位相差フィルム、ＶＡモードの液晶セルには、例えばＡプレートおよびＣ−プレートを組み合わせた位相差板、二軸性位相差フィルム、πセルモードの液晶セルには例えば「ＯＣＢ用ＷＶフィルム」（富士フィルム社製）などが好適に使用できる。

（１）光拡散板の作製
スチレン−メタクリル酸メチル共重合体樹脂（屈折率１．５７）７４．５質量部、架橋ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（屈折率１．４９、重量平均粒子径３０μｍ）を２５質量部、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（住友化学株式会社製の「スミソーブ２００」）０．５質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（熱安定剤）（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製の「ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０」）０．２質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、第２押出機で溶融混練して、フィードブロックに供給した。
一方、スチレン樹脂（屈折率１．５９）９９．５質量部、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（住友化学株式会社製の「スミソーブ２００」）０．０７質量部、光安定剤（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製の「チヌビン７７０」）０．１３質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、架橋シロキサン系樹脂粒子（東レダウコーニングシリコーン株式会社製の「トレフィルＤＹ３３−７１９」、屈折率１．４２、重量平均粒子径２μｍ）と共に、第１押出機で溶融混練して、フィードブロックに供給した。架橋シロキサン系樹脂粒子の添加量を調節することで、拡散板の全光線透過率Ｔｔを調節し、全光線透過率Ｔｔが６５％の光拡散板を作製した。
なお、前記光拡散板は、前記第１押出機からフィードブロックに供給される樹脂が中間層（基層）となり、前記第２押出機からフィードブロックに供給される樹脂が表層（両面）となるように共押出成形を行い、厚さ２ｍｍ（中間層１．９０ｍｍ、表層０．０５ｍｍ×２）の３層からなる積層板となっている。また、全光線透過率ＴｔはＪＩＳ Ｋ ７３６１に準拠して、ヘイズ透過率計（村上色彩技術研究所製ＨＲ−１００）を用いて測定した。

（２−１）プリズムフィルム（光偏向手段）Ｉの作製
表面が鏡面仕上げされた金型に、スチレン樹脂（屈折率１．５９）をプレス成形することで厚さ１ｍｍの平板を作製した。得られた平板をJIS B0601-1994に従って測定したところ、Ｒａ（中心線平均粗さ）は０．０１μｍ、Ｒｚ（中心線平均粗さ）は０．０８μｍであった。さらに断面が頂角θ、稜線間の距離が５０μｍの二等辺三角形であるＶ字状の直線溝が平行に配列形成されている金属製金型を用いて、前記スチレン樹脂板を再プレス成形することにより、プリズムフィルムを作製した。ここでは、頂角θ＝９０°、９５°、１１０°の３つのプリズムフィルムＩをそれぞれ作成した。尚、これら３つの頂角θとすることにより、後述する実施例に用いられる液晶表示装置に組み込まれる際に、プリズムフィルムＩは、光入射面に直交しかつ稜線と直交する面内において光入射面の垂線に対する出射角７０°方向の輝度値がそれぞれ０％、１０％、２０％となった。

（２−２）プリズムフィルム（光偏向手段）IIの作製
表面が鏡面仕上げされた金型に、スチレン樹脂（屈折率１．５９）をプレス成形することで厚さ１ｍｍの平板を作製した。得られた平板をJIS B0601-1994に従って測定したところ、Ｒａ（中心線平均粗さ）は０．０１μｍ、Ｒｚ（中心線平均粗さ）は０．０８μｍであった。さらに所定の二等辺三角形であるＶ字状の直線溝が平行に配列形成されている金属製金型を用いて、前記スチレン樹脂板を再プレス成形することにより、プリズムフィルムを作製した。ここでは、頂角θ＝９０°、９５°、１１０°の３つのプリズムフィルムＩＩをそれぞれ作成した。なお、頂角が９５°のプリズムフィルムに形成される線状プリズムは、頂角θが９５°、高さが２４．８μｍ、幅が５５μｍのものと、頂角θが９５°、高さが２０．４μｍ、幅が４５μｍのものの高さ及び幅の異なる２種類であり、プリズムフィルムにはこれらが交互に配列されている。
また、頂角が９０°のプリズムフィルムＩＩに形成される線状プリズムは、頂角θが９０°、高さが２７．５μｍ、幅が５５μｍのものと、頂角θが９０°、高さが２２．５μｍ、幅が４５μｍのものとの高さ及び幅の異なる２種類であり、プリズムフィルムにはこれらが交互に配列されている。
また、頂角が１１０°のプリズムフィルムＩＩに形成される線状プリズムは、頂角θが１１０°、高さが１９．３μｍ、幅が５５μｍのものと、頂角θが９０°、高さが１５．８μｍ、幅が４５μｍのものとの高さ及び幅の異なる２種類であり、プリズムフィルムにはこれらが交互に配列されている。

（３）液晶表示装置の作製
後述する実施例に用いられる液晶表示装置のバックライト装置に、前記光拡散板と２枚のプリズムフィルムとを図１に示す配置のように積層した。

［防眩層の製造例１］
（１）エンボス用金型の作製
直径２００ｍｍの鉄ロール（ＪＩＳによるＳＴＫＭ１３Ａ）の表面に銅バラードめっきが施されたものを用意した。銅バラードめっきは、銅めっき層／薄い銀めっき層／表面銅めっき層からなるものであり、めっき層全体の厚みは、約２００μｍであった。その銅めっき表面を鏡面研磨し、さらにその研磨面に、ブラスト装置（（株）不二製作所製）を用いて、第一の微粒子としてジルコニアビーズＴＺ−Ｂ１２５（東ソー（株）製、平均粒径：１２５μｍ）を、ブラスト圧力０．０５ＭＰａ（ゲージ圧、以下同じ）、微粒子使用量１６ｇ／ｃｍ2（ロールの表面積１ｃｍ2あたりの使用量、以下同じ）でブラストし、表面に凹凸を形成した。その凹凸面に、ブラスト装置（（株）不二製作所製）を用いて、第二の微粒子としてジルコニアビーズＴＺ−ＳＸ−１７（東ソー（株）製、平均粒径：２０μｍ）を、ブラスト圧力０．１ＭＰａ、微粒子使用量４ｇ／ｃｍ2でブラストし、表面凹凸を微調整した。得られた凹凸つき銅めっき鉄ロールに対し、塩化第二銅液でエッチング処理を行った。その際のエッチング量は３μｍとなるように設定した。その後、クロムめっき加工を行い、金型を作製した。このとき、クロムめっき厚みが４μｍとなるように設定した。得られた金型のクロムめっき面のビッカース硬度は１０００であった。なお、ビッカース硬度は、超音波硬度計ＭＩＣ１０（Ｋｒａｕｔｋｒａｍｅｒ社製）を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して測定した（以下の例においてもビッカース硬度の測定法は同じ）。

（２）微細凹凸を有する層と基材フィルムとからなる防眩層の調製
ペンタエリスリトールトリアクリレート（６０質量部）及び多官能ウレタン化アクリレート（ヘキサメチレンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの反応生成物、４０質量部）を酢酸エチル溶液に混合し、固形分濃度６０％となるように調整して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。尚、該組成物から酢酸エチルを除去して紫外線硬化した後の硬化物の屈折率は１.５３であった。
次に、前記紫外線硬化性樹脂組成物の固形分１００質量部に対して、フィラーとしてポリスチレン系粒子「ＸＸ−２８２Ｋ」（積水化成品工業株式会社製、重量平均粒子径２．０μｍ）を４０質量部、光重合開始剤である「ルシリン ＴＰＯ」（ＢＡＳＦ社製、化学名：２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド）を５質量部添加し、固形分率が５０％になるように酢酸エチルで希釈して塗布液を調製した。
この塗布液を、厚さ８０μｍのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（基材フィルム）上に、乾燥後の塗布厚みが１２．６μｍとなるように塗布し、８０℃に設定した乾燥機中で１分間乾燥させた。乾燥後の基材フィルムを、前記（１）で作製した金型の凹凸面に、紫外線硬化性樹脂組成物層が金型側となるようにゴムロールで押し付けて密着させた。この状態で基材フィルム側より、強度２０ｍＷ／ｃｍ2の高圧水銀灯からの光をｈ線換算光量で３００ｍＪ／ｃｍ2となるように照射して、紫外線硬化性樹脂組成物層を硬化させ、表面に凹凸を有する層（厚み１２．６μｍ）と基材フィルムとからなる、図９（ｅ）に示す構造の防眩層７ｅを得た。

（３）防眩層の光拡散特性の測定
（２）で得られた防眩層の基材フィルム７３ａとガラス基板とを貼合し、そのガラス面側で基材フィルム７３ａの垂線の方向から、５４９ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーからの平行光を照射し、防眩フィルム７ｅの表面に凹凸を有する層７３ｂの下面の垂線方向から０°〜９０°の所定の出射角におけるレーザー光強度を測定した。ここで、防眩層の光拡散特性として、入射光の強度に対する出射光の強度が０．０００８％となる垂線方向からの出射角を出射角と定義した。結果を図１１に示す。図１１から、相対強度が０．０００８％となる出射角αは４６°であった。
尚、測定には、横河電機（株）製の「３２９２ ０３ オプティカルパワーセンサー」及び「３２９２ オプティカルパワーメーター」を用いた。

［防眩層の製造例２］
紫外線硬化性樹脂組成物の固形分１００重量部に対して、シリコーン系粒子「トスパール１２０」（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社社製、重量平均粒子径２．０μｍ）を１０重量部、表面に凹凸を有する層７３ｂの厚みを８．４μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして防眩層を作製した。作製した防眩層の光拡散特性を前記と同様にして測定した。結果を表１に示す。

［防眩層の製造例３］
紫外線硬化性樹脂組成物の固形分１００重量部に対して、シリコーン系粒子「トスパール１４５」（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社社製、重量平均粒子径４．５μｍ）を３５重量部、表面に凹凸を有する層７３ｂの厚みを９．９μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして防眩層を作製した。作製した防眩層の光拡散特性を前記と同様にして測定した。結果を表１に示す。

（実施例１）
［液晶表示装置の実施例１］
ＶＡモードのＳＨＡＲＰ社製３２型液晶テレビＬＣ−３２Ｄ１０−Ｂのバックライト装置に、前記作製した光拡散板と、前記作製した頂角９０°、９５°、１１０°のプリズムフィルムＩを各々設置した。図２に示すように、液晶表示装置に配置する２枚のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が直交するように配置した。そして、上記液晶テレビの液晶セルにおいて両面の偏光板を剥がして、住友化学社製沃素系通常偏光板「TRW842AP7」を、液晶セルの表裏に直交ニコルとなるようにし、偏光板の透過軸が液晶セルの短辺と長辺にそれぞれ平行となるように貼合した。プリズムフィルム及び偏光板の配置は、図２と同様にした。最後に、相対強度が０．０００８％となる下面の垂線方向に対しての出射角が４６°である防眩層を、第２偏光板の表面に貼合し、本発明の一実施例の液晶表示装置を作製し、目視評価を行った。その結果を表２に示す。

○：視認性良好 △：使用に耐え得る階調潰れが生じる。
▲：使用に耐え得る輝度変化が生じる。 ×：使用に耐えない変化が生じる。

表２から明らかなように、すべての条件において、正面の視認性は良好であった。プリズムフィルムの頂角９０°のものは、視角５０°までは階調の反転や黒浮きなど確認されず良好であったが、視角６０°では使用に耐えうるがやや輝度の低下が観察された。プリズムフィルムの頂角９５°のものは、視角を倒しても良好な視認性であった。プリズムフィルムの頂角１１０°のものは、視角５０°までは、良好な視認性が確認されたが、視角６０°ではやや階調の潰れが確認されたが、問題のあるレベルではなかった。ここで、視覚とは、図１３（ｂ）の平面４ｂ上の出射角βに相当する角度のことである。

また、Ｖ字状の直線溝が平行に配列形成する構造の光拡散板と、光拡散板の光出射面側に２枚のプリズムフィルムを配置し、各々の頂角を９０°、９５°、１１０°と変化させ、上記と同条件で目視評価を行ったが、同様の結果を得ることができた。

また、ＴＮ方式液晶及びＩＰＳ方式液晶においても同様の結果を得ることが出来た。
さらに、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、第１偏光板５の透過軸５ａ及び第２偏光板６の透過軸６ａに対し略４５°の角度をなす方向と平行かつ正面方向（Ｚ方向）と平行な平面４ｂ内に出射される光をＴＯＰＣＯＮ社製 ＢＭ−７Ａを使用して測定した。ここでは、図１３（ｂ）の平面４ｂ内において正面方向（Ｚ方向）に対する出射角βを−７４°から＋７４°まで、２°刻みで変化させて、光の強度の測定を行った。その結果を、頂角θ＝９０°、９５°、１１０°の順に、図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。
図１５によれば、出射角βが＋３５°以上＋６０°以下、及び、−３５°以上−６０°以下の範囲で輝度がほぼ最小となり、結果として得られる液晶表示装置は、偏光板の透過軸から略４５°方向における「黒浮き」が低減されることが確認された。

（実施例２）
［液晶表示装置の実施例２］
図２の液晶表示装置におけるプリズムフィルム４ａとして、前記作製したプリズムフィルムIIを用いた以外は、実施例１と同様にして液晶表示装置を作製し、目視評価を行った。その結果、表３に示すように実施例１の液晶表示装置の場合と同様の結果が得られた。

○：視認性良好 △：使用に耐え得る階調潰れが生じる。
▲：使用に耐え得る輝度変化が生じる。 ×：使用に耐えない変化が生じる。

（実施例３）
［液晶表示装置の実施例３］
図１４の構成の液晶表示装置を用いる、すなわち、偏光板５、６の透過軸をＺ軸方向にそれぞれ９０°回転させた以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作成し、目視評価を行った。その結果、表４に示すように実施例１の液晶表示装置の場合と同様の結果が得られた。

○：視認性良好 △：使用に耐え得る階調潰れが生じる。
▲：使用に耐え得る輝度変化が生じる。 ×：使用に耐えない変化が生じる。

上記液晶表示装置において、偏光板５の透過軸方向と平行でかつ正面方向（Ｚ方向）と平行な平面（ＺＹ平面）内について、図１３（ｂ）と類似に、出射角βを変化させて目視確認したところ、±６０°までいずれも視認性良好で、階調潰れ及び輝度変化は観測されなかった。
また、ＴＮ方式液晶及びＩＰＳ方式液晶においても同様の結果を得ることができた。

本発明の液晶表示装置では、バックライト装置から出射した光が正面方向に集光され、正面方向の輝度が向上する。

１ 液晶セル
２ バックライト装置
３ 光拡散板（光拡散手段）
４ａ，４ｂ プリズムフィルム（光偏向手段）
５ 第１偏光板
６ 第２偏光板
７ 防眩層
８ 位相差板
θ 頂角
４１〜４８ 線状プリズム

Claims (12)

1. 光入射方向から、光偏向手段と、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板とがこの順で配置された光路装置であって、
   第１偏光板と第２偏光板とは、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置され、
   前記光偏向手段は、断面多角形状の先細形状で、その最先端の頂角が９０〜１１０°である線状プリズムが光出射面側に所定間隔で複数形成されたプリズムフィルムを２枚有し、
   一方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第１偏光板の透過軸に略平行となるように配置され、他方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第２偏光板の透過軸に略平行となるように配置されていることを特徴とする光路装置。
2. 光出射面側から見て、前記線状プリズムの稜線が直線状又は波曲線状である請求項１記載の光路装置。
3. 前記２枚のプリズムフィルムの一方又は両方に、少なくとも２種類の異なる高さの線状プリズムが形成されている請求項１又は２記載の光路装置。
4. 前記線状プリズムの少なくとも１つは、稜線が高さ方向に起伏を有している請求項１〜３のいずれかの請求項記載の光路装置。
5. 前記２枚のプリズムフィルムの光入射面がいずれも、中心線平均粗さＲａが０．３μｍ以下であり、且つ、十点平均粗さＲｚが１μｍ以下である請求項１〜４のいずれか記載の光路装置。
6. バックライト装置と、光偏向手段と、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板とがこの順で配置された液晶表示装置であって、
   第１偏光板と第２偏光板とは、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置され、
   前記光偏向手段は、断面多角形状の先細形状で、その最先端の頂角が９０〜１１０°である線状プリズムが光出射面側に所定間隔で複数形成されたプリズムフィルムを２枚有し、
   一方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第１偏光板の透過軸に略平行となるように配置され、他方のプリズムフィルムは、その線状プリズムの稜線の方向が第２偏光板の透過軸に略平行となるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記バックライト装置と前記光偏向手段との間に、光拡散手段がさらに配置された請求項６記載の液晶表示装置。
8. 第２偏光板の光出射面側に防眩層が設けられた請求項６又は７記載の液晶表示装置。
9. 光出射面側から見て、前記線状プリズムの稜線が直線状又は波曲線状である請求項６〜８のいずれかの請求項記載の液晶表示装置。
10. 前記２枚のプリズムフィルムの一方又は両方に、少なくとも２種類の異なる高さの線状プリズムが形成されている請求項６〜９のいずれかの請求項記載の液晶表示装置。
11. 前記線状プリズムの少なくとも１つは、稜線が高さ方向に起伏を有している請求項６〜１０のいずれかの請求項記載の液晶表示装置。
12. 前記２枚のプリズムフィルムの光入射面がいずれも、中心線平均粗さＲａが０．３μｍ以下であり、且つ、十点平均粗さＲｚが１μｍ以下である請求項６〜１１のいずれか記載の液晶表示装置。