JP2015059973A - 映像源ユニット、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モアレ及びギラツキの両者を合わせて解決することを可能とする映像源ユニットを提供する。
【解決手段】面光源装置２０と、面光源装置２０の出光側に配置される液晶パネル１５と、を備える映像源ユニット１０であって、液晶パネル１５は、その画素ピッチが０．０７８ｍｍ以上、０．１０１ｍｍ以下であり、面光源装置２０は、光源２６、光源２６から出射した光を導光する導光板２１、及び導光板２１の出光面側に配置されるプリズムシート３０、を具備し、プリズムシート３０は、光透過性を有するシート状の本体部と、該本体部のうち導光板２１に対向する側の面に配置され、複数の凸状の単位プリズムがシート面に沿った方向に配列された単位プリズム部と、を有し、該単位プリズムのピッチが１４μｍ以上、２３μｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルと該液晶パネルに光を供給する面光源装置とを具備する映像源ユニット、及びこれを用いた液晶表示装置に関する。

液晶テレビ等の液晶表示装置は、映像情報を含む液晶パネルと、液晶パネルに光を供給するために液晶パネルの背面側に配置された面光源装置（バックライト）と、を備える映像源ユニットを具備しており、これにより液晶パネルに形成された映像情報を観察者に視認可能に提供する。

ここに配置される面光源装置に関して例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。これによれば、面光源装置は、光源、光源を導光方向に導いて面状に広げて出光する導光板（導光体）、及び光を所定の方向に偏向する（光を所定の進行方向に変える。）プリズムシート（レンズシート）を有して構成される。そして面光源装置から出光した光が液晶パネルに提供され、映像情報を視認可能に顕在化する。

このうち、プリズムシートは、導光板の出光面側と液晶パネルとの間に配置され、光が液晶パネルを効率よく透過できるように導光板からの光を偏向するものである。そのためにプリズムシートには導光板側、すなわち入光側に複数の単位プリズムが配列してある。

ここでプリズムシートは、凸状である単位プリズムが所定のピッチで複数配列された形態を有している。一方、液晶パネルは所定のピッチで無数の画素が配列されてなる。従って両者のピッチによって干渉縞（モアレ）が発生して外観に影響を与えることがあった。これに対して特許文献２にはモアレについて単位プリズムのピッチに関する技術が開示されている。

特開２０１０−２２４２５１号公報 特開２００６−３０９００２号公報

ところが、単位プリズムが導光板に向けて突出する形態のプリズムシートでは、上記モアレの他、ギラツキの問題を生じることがあった。ギラツキとはシンチレーションとも呼ばれ、表示装置の画面を点灯した際、画面に細かい輝度のむらが現れ、視角を変えていくとその輝度むらの位置が移り変わっていくように見える現象である。

モアレ及びギラツキはともに映像源ユニットの不具合の１つであり、いずれも解決する必要がある。これに対して特許文献２に記載の技術は、両者を解決することについて検討されておらず、また実際に両者を合わせて解決することはできなかった。

そこで本発明は上記問題に鑑み、モアレ及びギラツキの両者を合わせて解決できる映像源ユニットを提供することを課題とする。またこれを用いた液晶表示装置を提供する。

以下、本発明について説明する。なお、ここでは本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、面光源装置（２０）と、該面光源装置の出光側に配置される液晶パネル（１５）と、を備える映像源ユニット（１０）であって、液晶パネルは、その画素ピッチが０．０７８ｍｍ以上、０．１０１ｍｍ以下であり、面光源装置は、光源（２６）、光源から出射した光を導光する導光板（２１）、及び導光板の出光面側に配置されるプリズムシート（３０）、を具備し、プリズムシートは、光透過性を有するシート状の本体部（３１）と、本体部のうち導光板に対向する側の面に配置され、複数の凸状の単位プリズム（３２ａ）がシート面に沿った方向に配列された単位プリズム部（３２）と、を有し、単位プリズムのピッチが１４μｍ以上、２３μｍ以下である、映像源ユニットにより前記課題を解決する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の映像源ユニット（１０）において、単位プリズム（３２ａ）のピッチが１７μｍ以上である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の映像源ユニット（１０）において、プリズムシート（３０）の本体部（３１）のうち、単位プリズム部（３２）が配置された側とは反対側の面には、光拡散層（３３）が設けられており、光拡散層は、透光性樹脂層（３４）中に光拡散粒子（３５）が分散されてなり、光拡散粒子の一部が透光性樹脂層から突出することで凹凸が形成され、光拡散層の内部ヘイズ成分が６６％以上である。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像源ユニット（１０）と、映像源ユニットを内包する筐体と、を備える液晶表示装置である。

本発明によれば、モアレ及びギラツキの両者を合わせて解決することができる。

１つの形態にかかる映像源ユニットを説明する分解斜視図である。 映像源ユニットの１つの断面（図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面）を示す分解図である。 映像源ユニットの他の断面（図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面）を示す分解図である。 導光板の一部を拡大した図である。 プリズムシートの一部を拡大した図である。 実施例に用いた単位プリズムの形状を説明する図である。 傷つきの評価方法を説明する図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。また、以下に示す各図では、理解しやすさのため部材の大きさや形状を誇張して記載することがあり、見易さのため、繰り返しとなる符号は省略することがある。

図１は１つの形態を説明する図で、液晶表示装置に含まれる映像源ユニット１０を概念的に表した分解斜視図である。
液晶表示装置は、映像源ユニット１０を有しており、映像源ユニット１０に含まれる面光源装置２０から出射された白色の光源光が液晶パネル１５を透過して映像情報を得てから観察者側に提供される。液晶表示装置は不図示の筐体を備え、ここに映像源ユニット１０が内蔵される。筐体は液晶表示装置の外殻を形成し、液晶表示装置を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体は映像源ユニット１０を支持可能に開口を有しており、該開口に映像源ユニット１０が嵌め込まれて取り付けられている。その他、液晶表示装置には液晶表示装置として機能するための各種公知の構成部材が備えられている。

映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能性シート４１を備えている。ここで図１では紙面上方が観察者側となる。

液晶パネル１５は、観察者側に配置された上偏光板１３、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４、及び、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル１２を有している。上偏光板１３、下偏光板１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波及びＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

液晶セル１２は、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっており、この画素が所定のピッチで無数に配列されている。そして、電界印加された液晶セル１２の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶セル１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、又は、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。

ここで、液晶セル１２の上記画素のピッチは０．０７８ｍｍ以上０．１０１ｍｍ以下とする。これにより、後述するプリズムシートとの関係でモアレ及びギラツキを防止することができる。

このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。液晶パネルにはその形式に様々なものがあるが、特に限定されることなく用いることができる。

次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図、図３には図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図を表した。
面光源装置２０は、液晶パネル１５を挟んで観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１乃至図３からわかるように、本形態では面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板２１、光源２６、プリズムシート３０、及び反射シート４０を有している。

導光板２１は、図１乃至図３からわかるように、基部２２、裏面プリズム部２３、及び単位光学要素部２４を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材であり、一方の板面側に単位光学要素部２４が配置されて出光面が形成されている。他方の板面側は裏面とされ、裏面プリズム部２３が形成されている。すなわち後で説明するように導光板２１にはその表裏面のそれぞれに凹凸形状を備えている。

基部２２、裏面プリズム部２３、及び単位光学要素部２４をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。

基部２２は、裏面プリズム部２３及び単位光学要素部２４のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状である。

裏面プリズム部２３は、基部２２の裏面側（単位光学要素部２４が配置される側とは反対側の板面）に形成される凹凸形状であり、図１乃至図３からわかるように、三角柱状の複数の単位裏面プリズム２３ａが配列されている。単位裏面プリズム２３ａは、凸部の稜線が図１、図３の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の単位裏面プリズム２３ａは当該稜線が延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。本形態の単位裏面プリズム２３ａは断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。

単位光学要素部２４は、基部２２のうち裏面プリズム部２３とは反対側（観察者側の面）に形成される凹凸形状であり、複数の凸部である単位光学要素２４ａが配列されている。単位光学要素２４ａは導光板２１を面光源装置２０に用いた場合に出光面として機能する部位である。
単位光学要素２４ａは、図１、図３に表されるように断面略三角形を有し、該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位光学要素２４ａの稜線が延在する方向は、単位光学要素２４ａが配列される方向及び単位裏面プリズム２３ａの稜線が延びる方向に対して直交する方向である。すなわち単位光学要素２４ａはその稜線が単位裏面プリズム２３ａの稜線と平面視で直交するように構成されている。

図４には図３のうち導光板２１の一部を拡大した図を示した。単位光学要素２４ａは、基部２２の一方の面上に底辺を有し、基部２２から突出する凸部となる略三角形形状を有している。本形態の単位光学要素２４ａでは、当該断面における底辺に対向する頂点が曲線状とされている。

また、本形態では、単位光学要素２４ａは図３、図４に現れる断面（単位光学要素２４ａが配列される方向に沿った断面）において、二等辺三角形である。これによれば、正面方向輝度を効果的に上昇させること、及び、単位光学要素２４ａの配列方向に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することができる。
ただし、本形態の断面は二等辺三角形であるが必ずしもこれに限定されることなく、他の形状の三角形（例えば不等辺三角形）又は四角形、五角形をはじめとする多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。

なお、本件明細書における形状（例えば三角形形状）とは、厳密な意味での形状（例えば厳密な三角形形状）のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む形状（例えば略三角形形状）を含む。また同様に、本件明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。

以上のような構成を有する導光板２１の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素２４ａの具体例として、導光板２１の板面に沿った幅Ｗ_ａ（図４参照）は１５μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、導光板２１の板面への法線方向ｎ_ｄに沿った単位光学要素２４ａの高さＨ_ａ（図４参照）を４μｍ以上２５０μｍ以下とすることができる。また、単位光学要素２４ａの断面形状が三角形形状からなる場合には、頂角θ_４（図４参照）を９０°以上１５０°以下とすることができる。
一方、基部２２の厚さは、０．２０ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。

以上のような構成を備える導光板２１は、押し出し成型により、又は、基部２２上に単位裏面プリズム２３ａ、及び／又は単位光学要素２４ａを賦型することにより、製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２に、裏面プリズム部２３、及び単位光学要素部２４の少なくとも一方が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、裏面プリズム部２３、単位光学要素部２４が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。

図１乃至図３に戻って、光源２６について説明する。光源２６は、導光板２１の基部２２の２組の側面のうち、単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向である長手方向両端となる一組の側面の一方又は両方に配置される（図１乃至図３は一方の例である。）。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本形態では光源２６は複数のＬＥＤを具備してなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの出力、すなわち、各ＬＥＤの点灯及び消灯、及び／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを、他のＬＥＤの出力から独立して調節し得るように構成されている。

次にプリズムシート３０について説明する。図１乃至図３からわかるように、プリズムシート３０は、シート状に形成された本体部３１と、本体部３１の面のうち、導光板２１に対向する面、すなわち入光側面に設けられた単位プリズム部３２と、本体部３１の面のうち、単位プリズム部３２とは反対側の面、すなわち出光側面に設けられた光拡散層３３と、を備えている。

このプリズムシート３０は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。この集光機能は、主として、プリズムシート３０のうち、単位プリズム部３２によって発揮される。集光の度合いは、用途や目的によって異なり、単位プリズム３２ａの形状を調整することにより、変化させることができる。また、プリズムシート３０はキズ等の不具合を隠す機能を有している。この機能は主として光拡散層３３によって発揮される。

図１乃至図３に示すように、本体部３１は、単位プリズム部３２及び光拡散層３３を支持する機能を有する平板状のシート状部材である。本体部３１をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。

単位プリズム部３２は、図１乃至図３によく表れているように、凸状の複数の単位プリズム３２ａが本体部３１の入光側面に沿って並べられるように配列されている。より具体的には、単位プリズム３２ａは、当該並べられる方向に直交する方向に、図２に示した所定の断面形状を維持して稜線が延びるように形成された柱状の部材である。その稜線が延びる方向は、単位プリズム３２ａが並べられる方向に直交する他、上記した導光板２１の単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向に対して９０度ずれた方向である。従って、単位プリズム３２ａの稜線が延びる方向と単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向とは表示装置を正面から見た場合に直交することが望ましい。ただし、両者の配列ピッチ等の関係で干渉（モアレ）が起こる場合、これを防止させるために直交を避けることもできる。これを考慮すれば光学特性を乱さないように９０度±１０度とすることができる。

また、単位プリズム３２ａの稜線が延びる方向である長手方向は、正面から観察した場合に、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と交差している。好ましくは、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、表示装置の表示面と平行な面（プリズムシート３０の本体部３１のシート面と平行な面）上で４５°より大きく１３５°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム３２ａの長手方向と下偏光板１４の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、１８０°以下の角度のことを意味している。とりわけ、ＩＰＳ液晶の場合においては、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して平行とされ、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａが並べられる方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と直交していることが好ましい。ただし適用される液晶の種類（例えばＶＡ液晶）によってはこれが４５度程度であることが好ましい。すなわち、用いられる液晶の種類やその適用の仕方によって適宜変更することができる。

次に単位プリズム３２ａの配列方向の断面形状について説明する。図５は、図２のうち、プリズムシート３０の一部を拡大した図である。ここでｎ_ｄは本体部３１のシート面の法線方向を表わしている。

図５からわかるように、本形態では、単位プリズム３２ａは、本体部３１の導光板２１側に突出した凸状であり、二等辺三角形の断面を有している。すなわち、本体部３１のシート面と平行な方向の単位プリズム３２ａの幅は、本体部３１の法線方向ｎ_ｄに沿って本体部３１から離れるにつれて小さくなりその先端には頂部が形成される。そして当該頂部はプリズムシート３０が面光源装置２０として組み上げられたときに導光板２１の単位光学要素２４ａの表面に接触する。

また本形態では、単位プリズム３２ａの外輪郭は、本体部３１の法線方向ｎ_ｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、プリズムシート３０の出光面における輝度は、単位プリズム３２ａの配列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。

ここで、単位プリズム３２ａの寸法は、単位プリズム３２ａの凸状である先端における頂角θ_５（図５参照）は８０°以下であることが好ましい。これにより導光板２１の出光面に対向して配置されるという単位プリズム３２ａの配置形態において、より適切な集光特性を得ることができる。より好ましい頂角θ_５は６１°以上７１°以下、すなわち６６°±５°の範囲である。底辺幅ＷはピッチＰと同じ値になる。さらに隣り合う単位プリズム３２ａ間のピッチＰは１４μｍ以上２３μｍ以下とする。これにより、上記した液晶パネル１５の画素ピッチとの関係でモアレ及びギラツキを合わせて防止することができる。

本形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよい。また斜面の一方又は他方の形状が折れ線状や曲線であってもよい。従って断面の形状が四角形や五角形等の多角形となってもよい。このときの頂角も最も導光板に近い頂点において上記θ_５と同様に考えることができる。

単位プリズム３２ａをなす材料としては、種々の材料を使用することができるが、透光性を有するとともに表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等が挙げられる。

以上のように、液晶パネル１５の画素ピッチが０．０７８ｍｍ以上０．１０１ｍｍ以下であるとともに、単位プリズム３２ａのピッチＰを１４μｍ以上２３μｍ以下とすることにより、モアレ、及びギラツキの防止を両立させることができる。

光拡散層３３は、透光性樹脂層３４中に、該透光性樹脂層３４とは屈折率の異なる多数の光拡散粒子３５を含有させてなる層であり、透光性樹脂層３４の表面から光拡散粒子３５の一部が突出している。これにより光拡散層３３は、その表面が凹凸面に形成されている。
光拡散層３３は、その内部ヘイズ成分が６６％以上であることが好ましい。これにより光拡散層３３に起因するギラツキをより確実に防止できることが多い。ここで外部ヘイズは、光拡散層３３のうち凹凸部による光拡散に基づく。これに対して透光性樹脂層３４と光拡散粒子３５との屈折率差に基づく光拡散は内部ヘイズである。そして外部ヘイズと内部ヘイズとの合計が全ヘイズである。

透光性樹脂層３４に用いられる樹脂としては、光拡散粒子３５の分散ができるとともに、該光拡散粒子３５を保持可能である光透過性の樹脂であれば特に制限なく適用可能である。このような樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂（電離放射線硬化樹脂）等が挙げられる。

一方、光拡散粒子３５としては、アクリル−スチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、ベンゾグアナミン、及びメラミン等の架橋有機微粒子、シリコーン等の樹脂微粒子、並びにシリカ、アルミナ及びガラス等の無機系微粒子等を用いることができる。

なお、用いる光拡散粒子は１種類である必要はなく２種類以上を混合して用いてもよい。また、光拡散粒子３５の形状は、球形であってもよいし不定形であってもよい。さらに粒度分布が単分散、多分散のいずれでも良く、好適な条件を適宜選択すればよい。

以上のような構成を具備するプリズムシート３０は、例えば本体部３１となる基材上に先に光拡散層３３を設け、次いで単位プリズム部３２を形成して製造される。
光拡散層３３は、本体３１部となる基材の一方の面に、光拡散粒子３５を分散させた硬化前の透光性樹脂を塗布し、これを硬化することにより形成することができる。
次に本体部３１となる基材の他方の面に単位プリズム部３２を賦型すればプリズムシート３０となる。

なお、ここで説明したプリズムシート３０では、光拡散層３３が設けられた例を説明したが必ずしも光拡散層を設ける必要はない。

図１乃至図３に戻って、面光源装置２０の反射シート４０について説明する。反射シート４０は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート４０は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の利用性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率をよくすることができる。

図１に戻って機能性シート４１について説明する。機能性シート４１は通常の液晶表示装置に用いられる各種の機能を有するシートである。これには例えば色調を補正するシート、防眩機能を有するシート、反射を防止するシート、ハードコートシート等を挙げることができる。

その他映像源ユニットには必要に応じて公知のシートが配置されてもよい。これには例えば面光源装置と液晶パネルとの間に配置される、ＤＢＥＦやＡＰＣＦ等の反射型の偏光シートを挙げることができる。

次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただしこの光路例は概念的に表したものであり、反射や屈折の程度等を厳密に示したものではない。

まず、図２に示すように、光源２６で発光された光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、例として、光源２６から導光板２１に入射した光Ｌ_２１、Ｌ_２２の光路例が示されている。

図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ_２１、Ｌ_２２は、導光板２１の単位光学要素部２４の面及びその反対側の裏面プリズム部２３の面において、空気との屈折率差による全反射する。又は図示していないが裏面から出光した光は反射シート４０により反射して導光板２１に戻る。このような反射を繰り返し、光は単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向（導光方向）へ進んでいく。

ただし、導光板２１の基部２２のうち裏面側には裏面プリズム部２３が形成されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ_２１、Ｌ_２２は、裏面プリズム部２３により順次向きがかえられ、全反射臨界角未満の入射角度で単位光学要素部２４に入射することもある。この場合、当該光は、導光板２１の単位光学要素部２４の面から出射し得る。単位光学要素部２４から出射した光Ｌ_２１、Ｌ_２２は、導光板２１の出光側に配置されたプリズムシート３０へと向かう。
これにより導光板２１内を進む光は、少しずつ、出光面から出射するようになり、導光板２１の単位光学要素部２４から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。

ここで、図示する導光板２１の単位光学要素部２４は、複数の単位光学要素２４ａによって構成され、各単位光学要素２４ａの断面形状は、三角形、三角形、の頂角を面取りしてなる形状、又はその他多角形となっている。いずれの形状であっても、単位光学要素２４ａは、導光板２１の導光方向に対して傾斜面を有して構成されている。従って、図４に示したように、単位光学要素２４ａを介して導光板２１から出射する光Ｌ_４１は導光板２１から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素２４ａの配列方向において、シート面法線ｎ_ｄに近づく（法線ｎ_ｄとのなす角が小さくなる）屈折である。このような作用により、単位光学要素部２４は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部２４は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。

以上のようにして、導光板２１から出射する光の出射角度は、導光板２１の単位光学要素２４ａの配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。

導光板２１から出射した光は、その後、プリズムシート３０へ入射する。プリズムシート３０の単位プリズム３２ａは、導光板２１の単位光学要素２４ａと同様に、単位プリズム３２ａの入光面での屈折及び全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、プリズムシート３０でその進行方向を変化させられる光は、プリズムシート３０のうち、単位プリズム３２ａの配列方向とは直交する面内の成分であり、導光板２１で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図５にＬ_５１で示したように、単位プリズム３２ａに入射した光は、単位プリズム３２ａと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム３２ａの斜辺はシート面法線ｎ_ｄに対しておおよそθ_５／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎ_ｄに近付けられる角度となる。

つまり、導光板２１は、導光板２１の単位光学要素２４ａの配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。その一方で、プリズムシート３０では、単位プリズム３２ａの配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、プリズムシート３０での光学的作用によって、導光板２１で上昇された正面方向輝度を損なうことなく、さらに、正面方向輝度を上昇させることができる。

単位プリズム３２ａにより全反射した光Ｌ_５１は本体部３１を透過し、光拡散層３３で拡散され、プリズムシート３０から出射される。

プリズムシート３０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板１４を透過した光は、液晶セル１２における画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置の観察者が、映像を観察することができるようになる。

ここでさらに映像源ユニット１０によれば、液晶パネル１５の画素ピッチと単位プリズム３２ａの配列ピッチとが上記のように構成されているので、光源２６の点灯時においてギラツキを防止することができる。これは、必ずしも明らかではないが、単位プリズム３２ａの２つの傾斜面のうちの一方と他方とで光の照射が異なることにより明暗が形成され、これが画素ピッチと関係すると考えられる。
一方、光源２６の非点灯時においてはモアレを防止することが可能である。

実施例では単位プリズムのピッチが異なる複数のプリズムシートと、画素ピッチが異なる複数の液晶パネルとを準備し、これらを組み合わせて映像源ユニットとして試験体を形成して評価した。以下に条件及び結果を示す。

＜プリズムシートの本体部＞
プリズムシートの本体部は各試験体で共通としており、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製Ａ４３００）を用いた。

＜プリズムシートの単位プリズム部＞
本体部の一方に面に単位プリズム部を形成した。単位プリズムを構成する材料として、ポリウレタンアクリルオリゴマー、アクリル酸２エチルヘキシル、フェノキシエチルアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレート、アクリル酸２ヒドロキシエチル、ヘキサメチレンジイソシアネートを含む、ＵＶ硬化樹脂を用いた。
そして、図６に示した５角形断面を有する単位プリズムが配列した単位プリズム部を成型した。ピッチＰは異なる５種類を準備した。各種ピッチＰの単位プリズムは、ピッチＰ方向の大きさを図６に括弧書きで表した比率とし、角度が一定である形状とした。ピッチＰは、１４μｍ、１７μｍ、２３μｍ、３４μｍ、及び５４．５μｍの５種類とした。

＜液晶パネル＞
画素ピッチの異なる４種類の液晶パネルを準備した。画素ピッチは０．０７４ｍｍ（１０インチサイズ）、０．０７８ｍｍ（１０インチサイズ）、０．１０１ｍｍ（１１．６インチサイズ）、０．１３３ｍｍ（１３．３インチサイズ）である。

以上のプリズムシートにより面光源装置２０と同様の面光源装置を作製し、これに液晶パネルを組み合わせて映像源ユニットとし、試験体１乃至試験体２０とした。組み合わせは結果とともに後で表２に示す。このような試験体１乃至試験体２０について評価した。評価は次にようにおこなった。

＜モアレ＞
モアレは、試験体の光源を非点灯として画面正面から目視で観察した。モアレの発生があった場合を「×」、モアレが発生しなかった場合を「○」とした。

＜ギラツキ＞
ギラツキについてはギラツキ指標を定義してこれを目視と関連付け、ギラツキを定量的に評価した。その結果ギラツキ指標が０．１１０未満であればギラツキは問題がないことがわかった。ギラツキ指標の評価に関する例を以下に説明する。
本体部の一方に単位プリズム部、他方に光拡散層を有するプリズムシートを準備した。ここで光拡散層の表面粗さを変更したギラツキ指標測定用プリズムシートを８種類（Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．８）作製した。そのギラツキ測定用プリズムシートを光源（白色ＬＥＤ)及び導光板（上記した導光板２１）の出光側に配置し、さらにその出光側に液晶パネル（ＴＮ液晶、１３．３インチのＦＨＤ）を設置した。光源を点灯し液晶パネルの出光面の測定を行ない、面内の色温度の偏差、及び面内の色温度の平均値を得た。より具体的には、液晶パネルの出光面の２．３１ｍｍ×２．３１ｍｍに対し、色度測定機（サイバネットシステム株式会社、ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ）を用いて５０×５０分割（２５００画素）し、画素ごとに色温度を測定した。そして取得した色温度の偏差、及び色温度の平均値から下記式（１）によりギラツキ指標を算出した。
ギラツキ指標＝色温度の偏差／色温度の平均値 （１）

そしてこのギラツキ指標測定用シートについて従来と同様に目視で評価をおこなった。ギラツキが発生しなかった場合を「○」、発生があった場合を「×」とした。表１に結果を示した。また、表１には併せて内部ヘイズ成分、外部ヘイズ成分、及び全ヘイズを併せて表した。
ヘイズの測定はＪＩＳ Ｋ ７１０５に沿って村上色彩技術研究所のＨＭ１５０により測定してこれを全ヘイズ（ヘイズ）とした。その後、透光性樹脂層と同一の樹脂により凹凸を埋めて外部ヘイズの成分を除き、ヘイズを測定してこれを内部ヘイズ成分とした。外部ヘイズ成分は全ヘイズから内部ヘイズ成分を差し引いた値である。
また光拡散層の表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９８２）による中心線平均粗さＲａを測定した。測定は株式会社小坂研究所 Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ ＳＥ１７００αにより行った。

表１からわかるように、ギラツキ指標が０．１１未満であることによりギラツキがないということがわかる。なお発明者らはこの試験の他にも多くの条件で試験し、ギラツキ指標が０．１１未満であることによりギラツキが抑えられることについて確認をおこなっている。従って、表２に示した本実施例の結果についても同様にギラツキ指標によりギラツキの有無を評価できる。

なお、プリズムシートに光拡散層を設けた場合には、表１からわかるように内部ヘイズ成分が６６％以上であることにより光拡散層に起因するギラツキを防止することができる。

＜結果＞
以上評価したモアレ及びギラツキの結果を表２に示す。なおギラツキの項目にはギラツキ指標が０．１１未満に「○」、０．１１以上に「×」を付けた。

表２からわかるように、単位プリズムのピッチが１４μｍ以上２３μｍ以下であるとともに、液晶パネルの画素ピッチが０．０７８ｍｍ以上０．１０１ｍｍ以下であることにより、モアレ及びギラツキをいずれも抑えることができる。

＜傷つき＞
ここではさらに単位プリズムの傷つきについて評価した。傷つきは単位プリズムの先端が他の部材に接触した際に、場合によっては変形して傷がつくことがありこれを評価するものである。単位プリズムの傷つきは摺動性試験により評価した。図７に摺動性試験について説明する図を示した。摺動性試験では図７（ａ）に示した荷重器具５０を準備する。荷重器具５０は、基板５１の一方の面に重り５２が載置され、他方の面にマットフィルム５３が配置されている。マットフィルム５３は直径２０ｍｍの円形のシートである。この試験では次のマットフィルムを用いた。
・鉛筆高度（ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−４）：３Ｈ
・表面粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９８２））：Ｒａ＝０．２１３μｍ、Ｒｚ＝１．９１４μｍ、ＲＭＳ＝０．１１７μｍ

図７（ｂ）に示したように、試験体が移動台５４の上に固定され、試験体の上に上記荷重器具５０が載置される。このとき試験体は単位プリズムの先端が上に向くとともにその稜線が移動台５４の移動方向に直交するように固定される。一方、荷重器具５０は動かないように固定されている。

図７（ｂ）のように設置した後、移動台５４を図７（ｂ）に直線矢印で表したように移動する。そして移動台５４を往復１回＋片道１回（すなわち片道を３回）移動させ、そのときの傷を観察する。傷は図１に示した形態の光源及び導光板の出光面側にこの試験体を配置し、光源を点灯して傷が観察されなかったときを可、傷が観察されたときを否とした。ここでは発明者の経験に基づき、荷重器具５０の重り５２が１５０ｇより軽いときに傷が発生した場合には否、それ以外を可とした。

その結果、単位プリズムのピッチが１４μｍの試験体に、１５０ｇより軽い重りの範囲で傷つきがみられた。傷つきは映像源ユニットの条件により必ずしも問題になるとは限らないが、より確実に傷つきを防止する観点からは単位プリズムのピッチを１７μｍ以上とすることが好ましい。

１０ 映像源ユニット
１２ 液晶セル
１３、１４ 偏光板
１５ 液晶パネル
２０ 面光源装置
２１ 導光板
２２ 基部
２３ 裏面プリズム部
２３ａ 単位裏面プリズム
２４ 単位光学要素部
２４ａ 単位光学要素
２６ 光源
３０ プリズムシート
３１ 本体部
３２ 単位プリズム部
３２ａ 単位プリズム
３３ 光拡散層
３４ 透光性樹脂層
３５ 光拡散粒子

Claims (4)

1. 面光源装置と、該面光源装置の出光側に配置される液晶パネルと、を備える映像源ユニットであって、
   前記液晶パネルは、その画素ピッチが０．０７８ｍｍ以上、０．１０１ｍｍ以下であり、
   前記面光源装置は、光源、前記光源から出射した光を導光する導光板、及び前記導光板の出光面側に配置されるプリズムシート、を具備し、
   前記プリズムシートは、
   光透過性を有するシート状の本体部と、
   前記本体部のうち前記導光板に対向する側の面に配置され、複数の凸状の単位プリズムがシート面に沿った方向に配列された単位プリズム部と、を有し、
   前記単位プリズムのピッチが１４μｍ以上、２３μｍ以下である、映像源ユニット。
2. 前記単位プリズムのピッチが１７μｍ以上である請求項１に記載の映像源ユニット。
3. 前記プリズムシートの前記本体部のうち、前記単位プリズム部が配置された側とは反対側の面には、光拡散層が設けられており、
   前記光拡散層は、透光性樹脂層中に光拡散粒子が分散されてなり、前記光拡散粒子の一部が前記透光性樹脂層から突出することで凹凸が形成され、
   前記光拡散層の内部ヘイズ成分が６６％以上である、請求項１又は２に記載の映像源ユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像源ユニットと、
   前記映像源ユニットを内包する筐体と、を備える液晶表示装置。

Images