KR100894778B1 - 액정 표시 장치, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트 - Google Patents

액정 표시 장치, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트 Download PDF

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Abstract

정면 휘도의 저하를 억제하면서 모아레의 발생을 방지한다. 본 발명에 관한 액정 표시 장치는 액정 표시 패널과, 액정 표시 패널의 배면측에 배치된 광원과, 액정 표시 패널과 광원 사이에 배치되어 일주면에 요철부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트와, 액정 표시 패널과 광학 시트 사이에 배치된 확산 시트를 구비하고, 광학 시트의 요철부의 배열 피치를 P [㎛], 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에, (H/Tt)ㆍ(Pp/P) ≥ 1.6의 관계를 만족시키도록 구성한다.
액정 표시 장치, 광학 시트, 백라이트 유닛, 원통형 렌즈 시트, 프리즘 시트

Description

액정 표시 장치, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY, METHOD FOR PRODUCING OPTICAL SHEET AND OPTICAL SHEET}
본 발명은 휘도의 향상과 모아레의 발생을 방지할 수 있는 액정 표시 장치, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD : Liquid Crystal Display)는 브라운관(CRT : Cathode Ray Tube)과 비교하여 저소비 전력이고 또한 초박형화가 가능하고, 현재에는 휴대 전화, 디지털 카메라 등의 소형 기기로부터 대형 사이즈의 액정 텔레비전에 이르기까지 다양한 사이즈의 것이 폭넓게 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 투과형, 반사형 등으로 분류되고, 특히 투과형 액정 표시 장치는 액정층을 한 쌍의 투명 기판 사이에 둔 액정 표시 패널과, 조명 광원으로서의 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 백라이트 유닛은 광원을 액정 표시 패널의 바로 아래에 배치하는 직하형 외에, 도광판을 이용한 엣지 라이트형이 있다.
일반적으로, 액정 표시 장치용 백라이트 유닛에 있어서는, 광원광의 출사 방향을 정면 방향에 배향시키는 프리즘 시트나 렌즈 시트 등의 집광성이 있는 광학 시트 혹은 필름(이하, 특별히 언급하지 않는 한 「시트」라고 총칭함)이 이용되고 있다. 예를 들어, 프리즘 시트는 광출사측의 면에 삼각형 단면의 프리즘이 다수 배열되어 있고, 프리즘 시트에 입사한 광을 프리즘 경사면으로 굴절 투과시킴으로써 정면 방향으로 집광하는 작용을 행한다.
한편, 프리즘 시트의 프리즘 배열 피치와 액정 표시 패널의 화소 피치 사이에서 광의 간섭에 의한 명암 모양(모아레)이 발생한다. 이 모아레의 발생을 방지하기 위해서는, 프리즘 배열 피치의 협피치화(예를 들어, 100 ㎛ 이하)가 유효한 것이 알려져 있다.
또한, 프리즘 시트와 액정 표시 패널 사이에 확산 시트를 배치함으로써, 프리즘 배열 피치와 화소 피치 사이의 광의 간섭에 의한 모아레의 발생을 방지할 수 있다(일본 특허 공개 평6－102506호 공보).
그러나, 프리즘 배열 피치를 단순하게 협피치화하는 방법에서는 정면 휘도의 저하가 심해져 화질의 저하를 초래한다는 문제가 있다.
또한, 프리즘 시트와 액정 표시 패널 사이에 확산 시트를 배치하는 방법은 확산 필름의 특성에 따라서는 프리즘으로 집광한 광선을 유효하게 이용할 수 없어, 소정의 휘도 상승 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.
본 발명은 상술한 문제에 비추어 이루어지고, 정면 휘도의 저하를 억제하면서 모아레의 발생을 방지할 수 있는 액정 표시 장치, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트를 제공하는 것을 과제로 한다.
이상의 과제를 해결하는 데 있어서, 본 발명에서는 광학 시트의 요철부의 피치(P)의 상한을 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)와, 상기 광학 시트의 광출사측에 배치되는 확산 시트의 헤이즈값(H) 및 전체 광선 투과율(Tt)을 기초로 하여 결정함으로써 정면 휘도의 저하가 억제되고, 또한 모아레의 발생이 없는 액정 표시 장치를 구성하도록 하고 있다.
확산 시트는 광학 시트의 광출사측에 배치된다. 확산 시트의 헤이즈값(H) 및 전체 광선 투과율(Tt)은 각각의 확산 시트에 고유의 값을 갖는 특성치이고, 사용되는 확산 시트의 구성, 종류 혹은 사양 등에 따라서 결정된다. 헤이즈값(H)은 확산 정도를 나타내고, H가 클수록 광의 확산 효과가 높아지고, 광학 시트로부터 출사되는 배광 분포의 주기성을 완화하는 정도가 커진다. Tt는 확산 시트를 투과하는 광의 전체 광선 투과율로, Tt가 클수록 휘도의 향상에 공헌한다. 모아레의 발생은 광학 시트의 요철 구조와 액정 표시 패널의 화소 피치의 주기성에 의한 광의 간섭이 원인이다. 따라서, 헤이즈값 및 전체 광선 투과율 등의 확산 시트의 특성의 최적화를 도모함으로써, 주기성 완화에 의한 모아레의 발생 방지와, 정면 휘도의 저하의 억제를 양립할 수 있다. 본 발명자들은, 후술하는 바와 같이 (H/Tt)ㆍ(Pp/P)의 값에 착안하여, 이 값이 소정치 이상인 경우에 모아레의 발생을 방지할 수 있고, 또한 정면 휘도의 저하를 억제할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하는 데 이르렀다.
즉, 본 발명의 액정 표시 장치는 액정 표시 패널과, 액정 표시 패널의 배면측에 배치된 광원과, 액정 표시 패널과 광원 사이에 배치되어 일주면에 요철부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트와, 액정 표시 패널과 광학 시트 사이에 배치된 확산 시트를 구비한 액정 표시 장치에 있어서, 광학 시트의 요철부의 배열 피치를 P [㎛], 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에,
(H/Tt)ㆍ(Pp/P) ≥ 1.6
의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광학 시트의 제조 방법은 액정 표시 패널 및 확산 시트와 조합하여 이용되고, 일주면에 요철부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트의 제조 방법이며, 상기 요철부의 배열 피치를 P [㎛], 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에, 요철부의 배열 피치(P)의 상한을 이하의 식을 기초로 하여 결정한다.
P ≤ (HㆍPp)/(1.6Tt)
또한, 본 발명의 광학 시트는 액정 표시 패널 및 확산 시트와 조합하여 이용되고, 일주면에 요철부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트이며, 상기 요철부의 배열 피치를 P [㎛], 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에,
P ≤ (HㆍPp)/(1.6Tt)
의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.
P ＞ (HㆍPp)/(1.6Tt)의 경우, 모아레가 발생하기 쉬워져 화질의 저하를 초래한다. 휘도의 향상을 도모하기 위해서는, 화소 피치의 크기나 확산 시트의 헤이즈값 및 전체 광선 투과율의 크기에도 따르지만, 배열 피치(P)의 크기는 110 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
광학 시트의 요철부의 형상은 특별히 한정되지 않고, 적절하게는 삼각형 단면의 프리즘체, 쌍곡면 형상의 원통형 렌즈체, 비구면 형상의 원통형 렌즈체가 된다. 요철부의 형상을 프리즘체로 함으로써 정면 휘도의 향상이 도모되고, 원통형 렌즈체로 함으로써 시야각의 개선을 도모할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 정면 휘도의 저하를 억제하면서 모아레의 발생을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 의한 액정 표시 장치의 개략 구성도이다.
도2는 본 발명에 관한 광학 시트로서의 집광 시트의 개략 사시도로, A는 프리즘 시트, B는 원통형 렌즈 시트를 도시하는 도면이다.
도3은 집광 시트로서 프리즘 시트를 이용하였을 때의 입사광의 궤적을 설명하는 도면이다.
도4는 집광 시트로서 쌍곡면 형상의 원통형 렌즈 시트를 이용하였을 때의 입사광의 궤적을 설명하는 도면이다.
도5는 집광 시트로서 비구면 형상의 원통형 렌즈 시트를 이용하였을 때의 입사광의 궤적을 설명하는 도면이다.
도6은 집광 시트의 렌즈 피치와 정면 휘도의 관계를 설명하는 도면이다.
도7은 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)와 렌즈 피치(P)의 관계를 설명하는 도면이다.
도8은 집광 시트로서 원통형 렌즈 시트를 이용하였을 때의 구성의 변형예를 나타내는 도면으로, A는 개략 사시도, B는 입사광의 궤적을 설명하는 도면이다.
도9는 도8에 도시한 집광 시트의 구성의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도10은 도8에 도시한 집광 시트의 구성의 또 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도11은 도8 내지 도10에 나타낸 집광 시트의 구성의 변형예를 설명하는 도면이다.
도12는 집광 시트로서 프리즘 시트를 이용하였을 때의 구성의 변형예를 나타내는 도면이다.
도13은 집광 시트의 이면측에 볼록부가 마련된 각종 샘플에 관하여 볼록부의 형성 형태와 정면 휘도의 관계를 조사하였을 때의 일 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도14는 집광 시트를 용융 압출 성형에 의해 제작하기 위한 성형 장치의 개략 구성도이다.
도15는 본 발명의 실시예에 있어서 이용되는 각종 확산 시트의 후방 확산 특성을 나타내는 도면이다.
도16은 본 발명의 실시예에 있어서 이용되는 각종 확산 시트의 전방 확산 특성을 나타내는 도면이다.
도17은 본 발명의 실시예에 있어서, 각종 확산 시트와, 프리즘 시트와, 화소 피치 320 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 모아 레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도18은 본 발명의 실시예에 있어서, 도17에 나타낸 각종 샘플의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도19는 본 발명의 실시예에 있어서, 각종 확산 시트와, 프리즘 시트와, 화소 피치 460 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도20은 본 발명의 실시예에 있어서, 도19에 나타낸 각종 샘플의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도21은 본 발명의 실시예에 있어서, 각종 확산 시트와, 프리즘 시트와, 화소 피치 510 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도22는 본 발명의 실시예에 있어서, 도21에 나타낸 각종 샘플의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도23은 본 발명의 실시예에 있어서, 각종 확산 시트와, 쌍곡면 원통형 렌즈 시트와, 화소 피치 320 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도24는 본 발명의 실시예에 있어서, 도23에 나타낸 각종 샘플의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도25는 본 발명의 실시예에 있어서, 각종 확산 시트와, 쌍곡면 원통형 렌즈 시트와, 화소 피치 460 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하 였을 때의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도26은 본 발명의 실시예에 있어서, 도25에 나타낸 각종 샘플의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도27은 본 발명의 실시예에 있어서, 각종 확산 시트와, 쌍곡면 원통형 렌즈 시트와, 화소 피치 510 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도28은 본 발명의 실시예에 있어서, 도27에 나타낸 각종 샘플의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도29는 집광 시트로서, 3M사제 프리즘 시트 「BEFⅢ」를 이용하였을 때의 화소 피치 320 ㎛인 경우에 있어서의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도30은 집광 시트로서, 3M사제 프리즘 시트 「BEFⅢ」를 이용하였을 때의 화소 피치 320 ㎛인 경우에 있어서의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도31은 확산 시트로서, 3M사제 확산 기능이 부가된 반사형 편광 분리 소자 「DBEFD」를 이용한 경우에 있어서의 모아레 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도32는 확산 시트로서, 3M사제 확산 기능이 부가된 반사형 편광 분리 소자 「DBEFD」를 이용한 경우에 있어서의 정면 휘도 및 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 발 명은 이하의 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 기초로 하여 다양한 변형이 가능하다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 액정 표시 장치(10)의 구성예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 우선, 액정 표시 장치(10)의 구성을 개략적으로 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 이 액정 표시 장치(10)는 백라이트 유닛(1) 및 액정 표시 패널(2)을 구비하고 있다. 본 예에서는 백라이트 유닛(1)이 직하형인 경우를 설명하지만, 백라이트 유닛(1)을 엣지 라이트형으로 구성해도 좋다.
도1에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(1)은 액정 표시 패널(2)에 대해 광을 공급하기 위한 것으로, 액정 표시 패널(2)의 배면 바로 아래에 배치되어 있다. 액정 표시 패널(2)은 백라이트 유닛(1)으로부터 공급된 광을 시간적 공간적으로 변조하여 정보를 표시한다. 이 액정 표시 패널(2)의 양면에는 편광판(2a, 2b)이 설치된다. 편광판(2a) 및 편광판(2b)은 입사하는 광 중, 직교하는 편광 성분 중 한쪽만을 투과시키고, 다른 쪽을 흡수에 의해 차폐한다. 편광판(2a)과 편광판(2b)은, 예를 들어 투과축이 서로 직교하도록 설치되어 있다.
액정 표시 패널(2)은 패널 횡방향 및 종방향에 화소가 소정 피치로 복수 배열되어 이루어지고, 백라이트 유닛(1)으로부터 조사되는 광의 투과율을 화소마다 제어함으로써 패널 정면에 소정의 화상을 표시한다. 표시 화상은 컬러 화상이 되지만, 물론 이것으로 한정되지 않는다.
도1에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(1)은, 예를 들어 반사판(11), 광 원(12), 확산판(13), 집광 시트(14), 확산 시트(17) 및 반사형 편광자(18)를 구비한다. 또한, 확산판(13) 및 반사형 편광자(18)는 필요에 따라서 배치를 생략할 수 있다.
광원(12)은 광을 액정 표시 패널(2)에 공급하기 위한 것이고, 나타낸 예에서는 복수 배치되어, 예를 들어 형광 램프(FL), 일렉트로 루미네센스(EL) 소자, 발광 다이오드(LED) 등으로 구성된다.
반사판(11)은 광원(12)의 하방 및 측방을 덮도록 설치되어 광원(12)으로부터 하방 및 측방 등으로 출사된 광을 반사하여 액정 표시 패널(2)의 방향을 향하게 하기 위한 것이다.
확산판(13)은 광원(12)의 상방에 설치되어 광원(12)으로부터의 출사광 및 반사판(11)에 의한 반사광을 확산시켜 휘도를 균일하게 하기 위한 것이다. 본 예에 있어서의 확산판(13)으로서는, 예를 들어 투광성 재료 중에 광확산성의 미립자를 분산시킨 비교적 두꺼운 것이 이용되고 있다.
집광 시트(14)는 본 발명에 관한 광학 시트에 대응하는 것으로, 확산판(13)의 상방에 배치됨으로써 조사광의 지향성 등을 향상시키기 위한 것이다. 또한, 집광 시트(14)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
확산 시트(17)는 집광 시트(14) 상에 설치되어 집광 시트(14)에 의해 지향성을 높인 광을 일정 각도 범위에서 확산 출사시키기 위한 것이다. 본 예에 있어서의 확산 시트(17)로서는, 투광성의 시트 기재의 광출사면측에 광확산성을 갖는 요철 구조 등의 확산면을 구비한 것이 이용되고 있다.
반사형 편광자(18)는 확산 시트(17) 상에 설치되어 확산 시트(17)에 의해 확산된 광 중, 직교하는 편광 성분의 한쪽만을 투과시키고, 다른 쪽을 반사하는 것이다. 이 반사형 편광자(18)를 투과하는 편광 성분의 진동 방향은 액정 표시 패널(2)의 광입사면측에 배치된 편광판(2a)의 투과축과 평행하게 설정되어 있다.
다음에, 본 발명에 관한 집광 시트(광학 시트)(14)의 구성의 상세에 대해 설명한다.
도2의 A, 도2의 B는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 집광 시트(14)의 형상예를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 집광 시트(14)는 대략 사각형의 시트형을 갖고 있고, 그 일방측의 주면에 집광 기능을 갖는 요철부가 일방향(도면에 있어서 X방향)에 다수 연속해서 배열된 프리즘 시트 또는 렌즈 시트로 구성되어 있다. 또한, 본 명세서에서는, 시트에는 필름뿐만 아니라, 유연성 또는 어느 정도의 경도 혹은 강성을 갖는 다양한 박판형의 것이 포함된다.
도2의 A에 도시하는 집광 시트(14)는 상기 요철부로서, 광출사측의 면에 삼각형 단면의 프리즘체(14P)가 다수 배열된 프리즘 시트를 도시하고 있다. 또한, 도2의 B에 도시하는 집광 시트(14)는 상기 요철부로서, 광출사측의 면에 쌍곡면, 포물면 혹은 고차의 비구면을 갖는 원통형 렌즈체(14L)가 다수 배열된 렌즈 시트를 도시하고 있다.
프리즘체(14P)의 단면 형상은, 본 예에서는 정상각 90도의 이등변 삼각형으로 구성되어 있지만, 정상각은 90도의 것으로 한정되지 않는다. 또한, 프리즘 높이나 피치 등도 특별히 한정되지 않지만, 프리즘 배열 피치는 후술하는 바와 같이 상한이 정해진다.
한편, 원통형 렌즈체(14L)는 집광 시트(14)의 법선 방향에 평행하게 Z축, 원통형 렌즈체(14L)의 열의 방향에 X축, 원통형 렌즈체(14L)의 모선 방향에 Y축을 취하였을 때에, 이하의 (1)식을 만족시키도록 조사광의 출사측에 유한한 초점 거리가 존재하고, 또한 단면 형상이 좌우 대칭인 쌍곡면 또는 포물면 형상으로 형성되어 있다.
Z ＝ X2/(R ＋ √(R2 － (1 ＋ K)X2)) (1)
단, R은 선단부 정상점의 곡률 반경[㎛]이고, K는 코닉 정수이다. 또한, 본 명세서에 있어서 「√」는 그 이후에 계속되는 수식으로 구할 수 있는 값의 평방근을 의미한다.
혹은, 원통형 렌즈체(14L)는 마찬가지로 Z축, X축 및 Y축을 취하였을 때에, 이하의 (2)식을 만족시키도록 조사광의 출사측에 유한한 초점 거리가 존재하고, 또한 단면 형상이 좌우 대칭인 비구면 형상으로 형성되어 있다.
Z ＝ X2/(R ＋ √(R2 － (1 ＋ K)X2)) ＋ AX4 ＋ BX5 ＋ CX6 ＋ … (2)
단, R은 선단부 정상점의 곡률 반경[㎛], K는 코닉 정수, A, B, C …는 비구면 계수이다.
도3은 도2의 A에 도시한 프리즘체(14P)를 갖는 집광 시트(프리즘 시트)(14)의 XZ 단면의 확대도이다. 도3에 있어서, 점 A는 프리즘의 정상점을 나타내고, 점 B 및 점 C는 인접하는 프리즘과의 접합점을 나타내고 있다. 또한, 점 O는 정상점 A의 바로 아래의 가상광 기점을 나타내고, 점 P는 접합점 B의 바로 아래의 가상광 기점을 나타내고 있다. 또한, 도3 중에는 가상광 기점 O로부터 AB면으로 입사하는 광속(Ω)의 궤적과, 가상광 기점 P로부터 AB면 및 AC면으로 입사하는 광속(ψ)의 궤적을 나타낸다. 이들 광선(Ω) 및 광선(ψ)의 궤적은 시뮬레이션에 의해 구해진 것이다.
도3에 도시하는 집광 시트(14)에 있어서는, 입사한 광선은 그 입사각에 따라서 투과 경로가 다르다. 광속(Ω)은 프리즘 경사면(AB면)을 굴절 투과하는 제1차 투과광 성분이 되고, 정면 휘도의 향상에 유효하게 활용된다. 광선(ψ)은 한쪽의 프리즘 경사면(AB면)에서 반사된 후에 다른 쪽의 프리즘 경사면(AC면)에서 다시 반사되어 입사측으로 복귀되는 복귀광 성분과, 프리즘 경사면(AC면)을 투과하여 프리즘 전방면에 출사되는 제2차 투과광 성분으로 나눌 수 있다. 복귀광 성분은 발광면(면광원)으로 간주되는 확산판(13)에 입사하여 확산 반사되고, 발광면의 휘도를 증가시키는 데에도 유효한 광속 성분이다. 이에 대해, 제2차 투과광 성분은 액정 표시 패널(2)의 유효 시야각 외의 광각측에 출사하는 광속 성분으로, 휘도의 향상에 기여하지 않은 광속 성분이다.
이와 같이, 도3에 도시하는 집광 시트(프리즘 시트)(14)에 있어서는, 입사광이 굴절 투과함으로써 정면 방향으로 집광되고, 정면 휘도를 증가하도록 지향 특성이 개선된다. 또한, 반사광이 발광면(면광원)으로 간주되는 확산판(13)에서 확산 산란되어 발광면의 휘도를 증가시킨 결과, 정면 휘도가 증가한다.
한편, 도4는 도2의 B에 도시한 원통형 렌즈체(14L)를 갖는 집광 시트(렌즈 시트)(14)의 XZ 단면의 확대도이다. 도4에 도시하는 원통형 렌즈체(14L)는 상기 (1)식에 있어서 R ＝ 1 [㎛], K ＝ －2를 대입한,
Z ＝ X2/(1 ＋ √(1 ＋ X2))
에 의해 나타내는 쌍곡면 형상을 갖고 있다.
도4에 도시한 바와 같이, 광속(Ω)은 집광 시트(14)의 전방으로 굴절 투과한다. 광속(ψ)은 대부분이 전반사하고, AC 사이의 면에서 굴절 또는 전반사하여 복귀광 성분이 된다. 또한, 정상점 근방의 면의 굴절광은 법선 방향의 변화를 받아 배광 방향이 분산되어 있고, 제2차 투과광 성분의 발생은 완화된다.
또한, 도5는 도2의 B에 원통형 렌즈체(14L)를 갖는 집광 시트(렌즈 시트)(14)의 XZ 단면의 확대도이다.
도5에 도시하는 원통형 렌즈체(14L)는 상기 (2)식에 있어서 R ＝ 1 [㎛], K ＝ －2, A ＝ 10－5, B ＝ 0, C ＝ 2 × 10－5, D, E … ＝ 0을 대입한,
Z ＝ X2/(1 ＋ √(1 ＋ X2)) ＋ 10－5X4 ＋ 2 × 10－5X6
에 의해 나타내는 비구면 형상을 갖고 있다.
도5에 도시한 바와 같이 가상광 기점 O로부터 출사하는 광속(Ω)의 일부는 정상점 A근방의 면에서는 전반사하고, 복귀광 성분으로서 정면 휘도를 보조적으로 향상시킨다. 또한, 가상광 기점 P로부터 출사하는 광속(ψ)은 AB 사이의 면 및 AC 사이의 면에 있어서의 굴절 투과에 의해 정면 휘도의 향상에 유효하게 활용된다.
다음에, 집광 시트(14)의 프리즘체(14P) 또는 원통형 렌즈체(14L)의 배열 피 치(이하 「렌즈 피치」라 총칭함)는 얻을 수 있는 정면 휘도에 크게 관계된다. 도6은 집광 시트(14)의 렌즈 피치와, 얻을 수 있는 정면 휘도의 관계의 일 예를 나타내고 있다. 횡축은 렌즈 피치 [㎛], 종축은 정상각 90도의 프리즘이 50 ㎛ 간격으로 배열된 프리즘 시트의 휘도에 대한 정면 휘도 상대치[％]이다. 또한, 횡축의 렌즈 피치는 로그 눈금이다.
도6에는 정상각 90도의 프리즘체(14P)를 갖는 프리즘 시트와, 상기 (1)식으로 나타내는 쌍곡면 형상의 원통형 렌즈체(14L)를 갖는 렌즈 시트를 도시하고 있다. 전체적으로, 렌즈 피치가 커짐에 따라서 정면 휘도가 커지는 경향이 있다. 또한, 동일한 렌즈 피치에 있어서, 렌즈 시트의 휘도가 프리즘 시트에 비해 낮은 것은 프리즘체(14P)에 비해 렌즈체(14L)의 정상점이 곡선형으로 되어 있기 때문이다. 이 렌즈 정상점의 둔해짐은 렌즈 피치가 미세해질수록 영향이 크고 휘도의 현저한 저하를 일으키지만, 렌즈 피치의 확장에 의해 렌즈 정상점의 둔해짐에 의한 영향이 완화된다.
도6에 도시한 바와 같이, 렌즈 피치가 크면 휘도의 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 액정 표시 패널(2)의 화소 피치와의 사이의 간섭에 의해 모아레의 발생이 우려된다. 한편, 렌즈 피치가 작으면, 모아레 발생의 우려는 해소되지만, 얻을 수 있는 휘도 향상률은 저하된다.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는 집광 시트(14)의 렌즈 피치를 확산 시트(17)의 확산 특성 및 액정 표시 패널(2)의 화소 피치의 크기에 따라서 결정하도록 하고 있다. 즉, 본 실시 형태의 액정 표시 장치(10)는 집광 시트(14)의 렌즈 피치를 P [㎛], 확산 시트(17)의 헤이즈값을 H [％], 확산 시트(17)의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 액정 표시 패널(2)의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에, 이하의 (3)식을 만족시키도록 구성되어 있다.
(H/Tt)ㆍ(Pp/P) ≥ 1.6 (3)
이를 P에 대해 풀면,
P ≤ (HㆍPp)/(1.6Tt) (4)
가 된다.
상기 (4)식은 집광 시트(14)의 렌즈 피치의 상한을 나타내고 있다. 즉, 렌즈 피치(P)의 크기가 (HㆍPp)/(1.6Tt)의 값을 초과하면, 이후의 실시예에 있어서 설명한 바와 같이, 집광 시트(14)와 액정 표시 패널(2) 사이의 광의 간섭에 의한 모아레가 발생하기 쉬워져 화질의 저하를 초래한다. 따라서, 렌즈 피치(P)의 크기를 (HㆍPp)/(1.6Tt)의 값 이하로 제한함으로써, 모아레의 발생이 없는 고품질의 화상을 얻을 수 있다.
도1에 도시한 바와 같이, 확산 시트(17)는 집광 시트(14)의 광출사측에 배치된다. 확산 시트(17)의 헤이즈값(H) 및 전체 광선 투과율(Tt)은 각각의 확산 시트에 고유의 값을 갖는 특성치이고, 사용되는 확산 시트의 구성, 종류 혹은 사양 등에 따라서 결정된다. 헤이즈값(H)은 확산 정도를 나타내고, H가 클수록 광의 확산 효과가 높아지고, 집광 시트(14)로부터 출사되는 배광 분포의 주기성을 완화시키는 정도가 커진다. Tt는 확산 시트를 투과하는 광의 전체 광선 투과율로, Tt가 클수록 휘도의 향상에 공헌한다.
이에 대해, 액정 표시 패널(2)의 화소 피치(Pp)는 액정 표시 패널(2)의 화면 사이즈 혹은 화소수에 따라서 변화된다. 일 예를 들면, 화면 사이즈 19 인치인 경우의 화소 피치는 320 ㎛, 화면 사이즈 40 인치의 HD 표시(고화질 대응)인 경우의 화소 피치는 460 ㎛, 화면 사이즈 32 인치인 경우의 화소 피치는 510 ㎛이다. 따라서, 집광 시트(14)의 렌즈 피치(P)의 상한은 화소 피치(Pp)의 크기에 비례하여 커진다.
도7은 화소 피치(Pp)와 렌즈 피치(P)의 관계를 나타내고 있다. 렌즈 피치(P)의 상한은 P ＝ (HㆍPp)/(1.6Tt)의 1차식으로 정해진다. 본 실시 형태에 따르면, 상기 (4)식을 근거로 하여 렌즈 피치(P)를 설계함으로써, 모아레에 의한 화질 열화를 회피하면서 구해지는 휘도 특성에 맞춘 집광 시트(14)의 최적 설계가 가능해진다.
집광 시트(14)의 렌즈 피치(P)의 상한은 확산 시트(17)의 확산 특성이나 액정 표시 패널(2)의 화소 피치(Pp)의 크기에 따라서 변화되므로, 특별히 제한되지 않지만, 화소 피치 320 ㎛ 이상 510 ㎛ 이하인 경우, 예를 들어 110 ㎛ 이상 350 ㎛ 이하의 크기로 설정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 휘도의 향상에는 렌즈 피치의 확장이 효과적이지만, 모아레의 발생이 우려된다. 휘도의 향상을 도모하면서 모아레의 발생을 회피할 수 있는 최적의 렌즈 피치의 설계는 확산 시트(17)의 확산 특성(H, Tt), 액정 표시 패널(2)의 화소 피치(Pp)로부터 상기 (4)식을 기초로 하여 행할 수 있다.
또한, 렌즈 피치(P)[㎛]에 관하여 집광 시트(14)의 원통형 렌즈체(14L)가 상 기 (1)식으로 나타낸 쌍곡면 혹은 포물선 형상을 갖는 경우, 선단부 정상점의 곡률 반경(R)[㎛], 코닉 정수(K)를 0 ＜ R ＜ P, －4 ＜ K ≤ －1의 수치 범위로 하는 것이 바람직하고, 0 ＜ R ＜ P/2, －3 ＜ K ≤ －1로 하는 것이 보다 바람직하고, 0 ＜ R ＜ 2P/5, －3 ＜ K ≤ －1로 하는 것이 보다 더 바람직하다.
또한, 원통형 렌즈체(14L)가 상기 (2)식으로 나타낸 비구면 형상을 갖는 경우에는, 선단부 정상점의 곡률 반경(R)[㎛], 코닉 정수(K), 비구면계수(A, B, C …)를, R ≥ 0, K ＜ －1, 0 ＜ A ＜ 10－3, 0 ≤ B, C … ＜ 10－3의 수치 범위로 하는 것이 바람직하고, 0 ≤ R ≤ 72, －15 ＜ K ≤ －1, R － K ≥ 5, 0 ＜ A, B, C … ＜ 10－3으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0 ＜ R ≤ 30, －15 ＜ K ≤ －1, 0 ＜ A, B, C … ＜ 10－3으로 하는 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 집광 시트(14)의 렌즈 피치(P)는 모든 영역에 있어서 동일한 경우로 한정되지 않고, 영역에 따라서 다른 렌즈 피치로 프리즘체(14P) 혹은 원통형 렌즈체(14L)가 배열되어 있어도 좋다. 렌즈 피치(P)를 불규칙하게 변화시킴으로써 모아레 억제 효과가 커진다. 이 경우, 렌즈 피치(P)의 최대치는 상기 (4)식을 기초로 하여 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 프리즘체(14P) 혹은 원통형 렌즈체(14L)의 외형 형상을 영역마다 다르게 함으로써도 모아레 방지 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 도8은 서로 다른 외형 형상을 갖는 원통형 렌즈체(L1 내지 L3)를 X축의 양의 방향에 L1, L2, L1, L3, L1, L2, …의 순으로 주기적으로 배열 형성한 렌즈면(14a)을 갖는 집광 시트(14)를 도시하고 있다. 나타낸 예에 있어서, 원통형 렌즈체(L1 내지 L3)는 상기 (2)식으로 나타내는 비구면 형상을 갖고 있다.
구체적으로, 원통형 렌즈체(L1)는,
Z ＝ X2/(25 ＋ √(625 ＋ 10X2)) ＋ 5 × 10－5X4 [㎛)
원통형 렌즈체(L2)는,
Z ＝ X2/(20 ＋ √(400 ＋ 20X2)) ＋ 6 × 10－5X4 [㎛]
원통형 렌즈체(L3)는,
Z ＝ X2/(10 ＋ √(100 ＋ 40X2)) ＋ 6 × 10－5X4 [㎛]
로 각각 나타낸다.
이상과 같은 구성의 원통형 렌즈체(L1 내지 L3)는 각각 동일한 형성 폭을 갖지만, 피크 높이가 원통형 렌즈체(L1 내지 L3) 사이에서 다르다. 도8의 예에서는 원통형 렌즈체(L2) 및 원통형 렌즈체(L3)는 서로 동등한 피크 높이를 갖고, 원통형 렌즈체(L1)의 피크 높이는 다른 원통형 렌즈체(L2, L3)의 피크 높이보다도 H1만큼 낮게 형성되어 있다.
여기서, 이웃하는 원통형 렌즈체로부터 출사되는 광에 의한 상호 간섭은 상기 이웃하는 원통형 렌즈체의 고저차를 상기 광의 반파장(λ/2) 이상으로 설정함으로써 억제할 수 있다. 즉, 가시광 영역 중에서 가장 파장이 긴 적색(λ ＝ 0.6 내지 0.7 ㎛)에서는 그 고저차가 적어도 1 ㎛ 이상 있음으로써 모든 색에 대한 모아레 간섭을 억제할 수 있다. 본 예에서는, 원통형 렌즈체의 고저차(H1)는, 예를 들 어 3 ㎛로 되어 있다.
다른 예로서, 도9는 서로 다른 외형 형상을 갖는 원통형 렌즈체(L4, L5)를 X축의 양의 방향에 L4, L5, L4, L5, …의 순으로 주기적으로 배열 형성한 렌즈면(24a)을 갖는 집광 시트(24)를 도시하고 있다. 나타낸 예에 있어서, 원통형 렌즈체(L4, L5)는 상기 (2)식으로 나타내는 비구면 형상을 갖고 있다.
구체적으로, 원통형 렌즈체(L4)는,
Z ＝ X2/(10 ＋ √(100 ＋ X2)) ＋ 10－5X4 [㎛]
원통형 렌즈체(L5)는,
Z ＝ X2/(10 ＋ √(100 ＋ 0.8X2)) ＋ 1.75 × 10－5X4 [㎛]
로 각각 나타낸다.
이상과 같은 구성의 원통형 렌즈체(L4, L5)는 각각 동일한 형성 폭을 갖지만, 피크 높이가 원통형 렌즈체(L4, L5) 사이에서 다르고, 원통형 렌즈체(L4)의 피크 높이는 원통형 렌즈체(L5)의 피크 높이보다도 H2만큼 낮게 형성되어 있다. 본 예에서는, 원통형 렌즈체의 고저차(H2)는, 예를 들어 5 ㎛로 되어 있다.
또 다른 예로서, 도10은 서로 다른 외형 형상을 갖는 원통형 렌즈체(L6, L7)를 X축의 양의 방향에 L6, L7, L6, L7, …의 순으로 주기적으로 배열 형성한 렌즈면(34a)을 갖는 집광 시트(34)를 도시하고 있다. 나타낸 예에 있어서, 원통형 렌즈체(L6, L7)는 상기 (1), (2)식으로 나타내는 쌍곡면 형상 혹은 비구면 형상을 갖고 있다.
구체적으로, 원통형 렌즈체(L6)는,
Z ＝ X2/(1 ＋ √(1 ＋ X2)) ＋ 10－5X4 [㎛]
원통형 렌즈체(L7)는,
Z ＝ X2/(5 ＋ √(25 ＋ X2)) [㎛]
로 각각 나타낸다.
이상과 같은 구성의 원통형 렌즈체(L6, L7)는 각각 동일한 형성 폭을 갖지만, 피크 높이가 원통형 렌즈체(L6, L7) 사이에서 다르고, 원통형 렌즈체(L6)의 피크 높이는 원통형 렌즈체(L7)의 피크 높이보다도 H3만큼 높게 형성되어 있다. 본 예에서는, 원통형 렌즈체의 고저차(H3)는, 예를 들어 7 ㎛로 되어 있다.
도8 내지 도10에 나타낸 예에서는, 집광 시트의 렌즈면을 형성하는 이종 형상의 복수의 원통형 렌즈체를 주기적으로 배열시켰지만, 이를 랜덤적으로 배열시켜도 좋다.
또한, 이들 각 원통형 렌즈체의 배열 주기 길이를 원인으로 하여 출사광의 상호 간섭이 생기는 경우가 있다. 그래서, 예를 들어 도11의 A에 도시한 바와 같이 렌즈 시트를 단면 형상이 다른 2종의 렌즈 요소(La, Lb)의 주기적 배열 구조로 형성하는 경우에는 그 주기 구조를 이루는 렌즈 요소열의 형성 폭(W)을 각 렌즈 요소(La, Lb)의 폭(Lw)의 2배로부터 100배, 바람직하게는 2배로부터 20배로 한다.
한편, 도11의 B에 도시한 바와 같이 렌즈 시트를 단면 형상이 다른 2종의 렌즈 요소(La, Lb)의 랜덤적 배열 구조로 형성하는 경우에는, 동일 구성의 렌즈 요 소(La)(또는 Lb)가 10열, 바람직하게는 5열을 초과하여 연속하지 않도록 한다.
또한, 본 발명에 관한 집광 시트가 삼각형 단면의 프리즘체를 구비하는 프리즘 시트로 구성되어 있는 경우, 복수종의 다른 외형 형상을 갖는 프리즘체에 의해 상기 프리즘 시트를 구성하는 것도 가능하다.
예를 들어, 도12에 도시한 바와 같이 프리즘체의 경사면부가 다른 경사각으로 형성되어 있다. 이와 같이, 저각(α)(α1, α2) 및 저각(β)(β1, β2)이 서로 다른 복수의 프리즘체에 의해 프리즘 시트를 구성함으로써, 정면 휘도의 저하를 억제하면서 시야각의 확대를 도모할 수 있다. 이 경우, 저각(α) 및 저각(β)의 조합은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 45도 내지 60도의 범위에서 적절하게 설정 가능하다. 또한, 정상각은 저각(α, β)의 크기에 따라서 결정된다. 또한, 인접하는 프리즘체의 저각(α, β)을 서로 다르게 하는 것도 가능하다(α1 ≠ α2, β1 ≠ β2).
계속해서, 집광 시트(14)의 타주면측, 즉 프리즘체(14P) 혹은 원통형 렌즈체(14L)의 형성면을 시트 표면으로 한 경우, 그것과는 반대측의 이면측은 평탄면으로 되어 있지만, 그 이면측 표면에 미세한 볼록부를 형성함으로써 집광 시트(14)의 이면측의 미끄럼 이동에 의한 손상의 발생이 억제되는 동시에, 광원측으로부터 입사하는 광의 반사율을 저감시켜 휘도 특성의 향상을 도모할 수 있다.
집광 시트(14)의 이면에 마련된 볼록부의 높이는 특별히 한정되지 않지만, 평균 중심면(JIS B0601-1994)으로부터 0.20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 중심면으로부터 0.20 ㎛ 이상의 높이를 갖는 볼록부의 밀도는 70개/㎟ 이상 400개/㎟ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 볼록부의 밀도를 70개/㎟ 이상으로 함으로써, 집광 시트(14)의 이면측에 배치된 확산판(13)의 평면 부분과의 간섭에 의한 외관 흐림을 개선할 수 있다. 또한, 볼록부의 밀도를 400개/㎟ 이하로 함으로써, 집광 시트의 이면측에 볼록부를 마련하는 것에 의한 액정 표시 장치의 휘도 저하를 억제할 수 있다.
평균 중심면으로부터 0.20 ㎛의 높이를 갖는 볼록부의 평균 간격은 50 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 볼록부의 평균 간격을 50 ㎛ 이상으로 함으로써, 집광 시트(14)의 이면측에 볼록부를 마련하는 것에 의한 액정 표시 장치의 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 볼록부의 평균 간격을 120 ㎛ 이하로 함으로써 집광 시트(14)의 이면과의 접촉에 의해 확산판(13)의 표면에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 확산판(13)의 평면 부분과의 간섭에 의한 외관 흐림을 개선할 수 있다.
또한, 집광 시트(14)의 이면에 마련된 볼록부는 프리즘체(14P) 혹은 원통형 렌즈체(14L) 등의 렌즈 패턴을 형성하지 않은 상태에 있어서, 집광 시트의 흐림도(헤이즈값)가 60 ％ 이하가 되도록 마련되어 있는 것이 바람직하고, 집광 시트의 흐림도가 20 ％ 이하가 되도록 마련되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 볼록부가 마련된 집광 시트(14)의 이면의 평균 경사 구배(δa)는 0.25 rad 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 평균 경사 구배는 거칠기 곡선의 중심 상에 직교 좌표축 X, Y축을 두고, 중심면에 직교하는 축을 Z축으로 하고, 거칠기 곡면을 f(x, y), 기준면의 크기 Lx, Ly로 하였을 때, 이하의 식으로 부여된다. 또한, 식 중, SM은 Lx × Ly로 부여된다.
[식1]
Figure 112007009087072-pct00001
도13은 집광 시트 이면에 상기 볼록부를 형태를 바꾸어 마련한 다양한 샘플에 대해 렌즈 패턴을 형성하지 않은 상태에 있어서의 시트의 흐림도(헤이즈값), 시트 이면의 평균 경사 구배, 액정 표시 장치의 정면 휘도와의 관계를 각각 나타내고 있다. 정면 휘도는 샘플 S1에 있어서의 휘도치에 대한 상대치로 나타내고 있다. 헤이즈값이 60 ％ 이하이고, 평균 경사 구배를 0.25 rad 이하로 함으로써, 집광 시트(14)의 이면측에 볼록부를 마련하는 것에 의한 액정 표시 장치의 휘도 저하를 억제할 수 있다.
또한, 집광 시트(14)의 이면에 마련되는 볼록부의 평균 거칠기는 특별히 한정되지 않지만, 10점 평균 거칠기(SRz)가 1 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하의 범위가 되도록 마련되어 있는 것이 바람직하다. 볼록부의 10점 평균 거칠기(SRz)값을 1 ㎛ 이상으로 함으로써 집광 시트(14)의 이면과의 접촉에 의해 확산판(13)의 표면에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 확산판(13)의 평면 부분과의 간섭에 의한 외관 흐림을 개선할 수 있다. 또한, 볼록부의 10점 평균 거칠기(SRz)값을 15 ㎛ 이하로 함으로써 집광 시트(14)의 이면측에 볼록부를 마련하는 것에 의한 액정 표시 장치의 휘도 저하를 억제할 수 있다.
다음에, 집광 시트(14)의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 집광 시트(14)는 용융 압출 성형법에 의해 제작된다. 또한, 이에 한정되지 않고, 열 프레스법이나 자외선 경화 수지를 이용한 전사법 등에 의해 프리즘체나 원통형 렌즈체 등의 요철부를 시트 상에 형성하는 것도 가능하다.
도14는 본 실시 형태에 있어서 집광 시트(14)의 제조에 이용되는 압출 시트 정밀 성형 장치(40)의 개략 구성도이다. 이 압출 시트 정밀 성형 장치(40)는 압출기(41), T대(42), 성형 롤(43), 탄성 롤(44) 및 냉각 롤(45)을 구비한다.
압출기(41)는 도시를 생략한 호퍼로부터 공급된 수지 재료를 용융하여 T대(42)에 공급한다. T대(42)는 "1"자형의 개구를 갖는 대이고, 압출기(41)로부터 공급된 수지 재료를 형성하고자 하는 시트 폭까지 넓혀서 토출한다.
성형 롤(43)은 원기둥형의 형상을 갖고, 그 중심축을 회전축으로 하여 회전 구동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 성형 롤(43)은 냉각 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 성형 롤(43)은 그 내부에 냉각 매체를 흐르게 하기 위한 1 또는 2 이상의 유로를 갖는다. 냉각 매체로서는, 예를 들어 기름 매체를 사용하고, 이 기름 매체를, 예를 들어 90 ℃로부터 270 ℃ 사이에서 변화시킨다.
성형 롤(43)의 원기둥면에는 T대(42)로부터 토출되는 시트의 일주면에 요철 패턴을 전사하기 위한 조각 형상이 설치되어 있다. 이 조각 형상은, 예를 들어 도2의 A, 도2의 B에 도시한 프리즘체(14P) 혹은 원통형 렌즈체(14L)를 시트에 전사하기 위한 미세한 요철 형상이다. 이 요철 형상은, 예를 들어 다이아몬드 바이트에 의한 정밀 절삭에 의해 형성된다. 또한, 조각 형상은 원기둥 형상을 갖는 성형 롤(43)의 주위 방향 또는 폭방향(높이 방향)을 향해 형성되어 있다.
탄성 롤(44)은 원기둥형의 형상을 갖고, 그 중심축을 회전축으로 하여 회전 구동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 탄성 롤(44)의 표면은 탄성 변형 가능하게 구성되어 성형 롤(43)과 탄성 롤(44)에 의해 시트가 물린 경우에는 성형 롤(43)과 접촉하는 면이 눌려 찌그러지도록 되어 있다.
탄성 롤(44)은, 예를 들어 Ni 도금 등으로 이루어지는 심리스(seamless)인 통에 의해 덮이고, 그 내부에는 탄성 롤(44)의 표면을 탄성 변형 가능하게 하기 위한 탄성체가 구비되어 있다. 탄성 롤(44)은 성형 롤(43)과 소정의 압력을 갖고 접할 때에 표면이 탄성 변형되는 것이면, 그 구성 및 재료는 한정되는 것은 아니다. 재료로서는, 예를 들어 고무재, 금속 또는 복합재 등을 이용할 수 있다. 또한, 탄성 롤(44)로서는, 롤형의 것으로 한정되지 않고, 벨트형의 것을 이용할 수도 있다.
냉각 롤(45)은 원기둥형의 형상을 갖고, 그 중심축을 회전축으로 하여 회전 구동 가능하게 구성되어 있다. 냉각 롤(45)은 냉각 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 냉각 롤(45)은 그 내부에 냉각 매체를 흐르게 하기 위한 1 또는 2 이상의 유로를 갖는다. 냉각 매체로서는, 예를 들어 물을 이용할 수 있다. 그리고, 도시를 생략한 가압 온수형의 온도 조절기를 사용하고, 예를 들어 기본 온도를 115 ℃로 설정한다. 또한, 온도 조절기로서는, 기름의 온도 조절기를 이용해도 좋다.
이상과 같이 구성되는 압출 시트 정밀 성형 장치(40)에 있어서는, 우선 수지 재료를 압출기(41)에 의해 용융하여 T대(42)에 차례로 공급하고, T대(42)로부터 시트를 연속적으로 토출시킨다.
다음에, T대(42)로부터 토출된 시트가 성형 롤(43)과 탄성 롤(44)에 의해 물린다. 이에 의해, 시트의 표면에 대해 성형 롤(43)의 조각 형상이 전사된다. 이때, 성형 롤(43)의 표면 온도는 수지 재료의 유리 전이 온도 Tg(℃) ＋ 20 ℃ 내지 Tg ＋ 45 ℃의 온도 범위로 유지되고, 탄성 롤(44)의 표면 온도는 20 ℃ 내지 Tg의 온도 범위로 유지된다. 성형 롤(43) 및 탄성 롤(44)의 표면 온도를 상술한 온도 범위로 유지함으로써 시트에 조각 형상을 양호하게 전사할 수 있다. 또한, 조각 형상을 전사할 때의 수지 재료의 온도는, Tg ＋ 50 ℃ 내지 Tg ＋ 230 ℃인 것이 바람직하고, Tg ＋ 80 ℃ 내지 Tg ＋ 200 ℃인 것이 보다 바람직하다. 수지의 온도를 상술한 온도 범위로 유지함으로써 시트에 조각 형상을 양호하게 전사할 수 있다.
그리고, 성형 롤(43)과 냉각 롤(45)에 의해 시트를 물리게 하여 요동을 억제하면서 냉각 롤(45)에 의해 성형 롤(43)로부터 시트를 박리한다. 이때, 냉각 롤(45)의 표면 온도는 Tg 이하의 온도 범위로 유지된다. 냉각 롤(45)의 표면 온도를 이와 같은 온도 범위로 유지하는 동시에, 성형 롤(43)과 냉각 롤(45)에 의해 시트를 물리게 하여 요동을 억제함으로써 시트를 성형 롤(43)로부터 양호하게 박리할 수 있다. 또한, 박리할 때의 수지 재료의 온도는 Tg 이상인 것이 바람직하고, Tg ＋ 20 ℃ 내지 Tg ＋ 85 ℃인 것이 보다 바람직하고, Tg ＋ 30 ℃ 내지 Tg ＋ 60 ℃인 것이 보다 더 바람직하다. 수지의 온도를 상술한 온도 범위로 유지하는 동시에, 성형 롤(43)과 냉각 롤(45)에 의해 시트를 물리게 하여 요동을 억제함으로써 시트를 성형 롤(43)로부터 양호하게 박리할 수 있다.
이상에 의해, 목적으로 하는 집광 시트(14)로서의 렌즈 시트 혹은 프리즘 시트를 얻을 수 있다.
집광 시트(14)의 성형에는 적어도 1종류의 투명성 열가소성 수지가 이용된다. 열가소성 수지로서는, 광의 출사 방향을 제어하는 기능을 고려하면, 굴절률 1.4 이상의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수지로서는, 예를 들어 폴리카보네이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 대표되는 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르 수지나 비결정성 공중합 폴리에스테르 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리염화비닐 수지 등을 들 수 있다. 또한, 용융 압출법에 의한 렌즈 패턴의 전사성을 고려하면, 성형 온도 부근에 있어서의 용융 점도가 1000 ㎩ 이상 10000 ㎩ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 열가소성 수지에 대해 적어도 1종류의 이형제를 함유시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 이형제를 함유시킴으로써, 성형 롤(43)로부터 시트를 박리할 때의 성형 롤(43)과 시트의 밀착성을 조정하여 집광 시트(14)에 박리선이 들어가는 것을 방지할 수 있다. 열가소성 수지에 대한 이형제의 첨가량은 0.02 wt ％ 이상 0.4 wt ％ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 0.02 wt ％ 미만이면 이형성이 악화되고, 집광 시트(14)에 박리선이 들어간다. 한편, 0.4 wt ％를 초과하면, 이형성이 지나치게 좋아져 투명성 열가소성 수지가 고화되기 전에 형상이 무너지는 문제가 발생한다.
또한, 열가소성 수지에 대해 적어도 1종류의 자외선 흡수제 또는 광안정제를 함유시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 자외선 흡수제 또는 광안정제를 함유시킴 으로써 광원으로부터의 광조사에 의한 색상 변화를 억제할 수 있다.
열가소성 수지에 대한 자외선 흡수제 또는 광안정제의 첨가량은 0.02 wt ％ 이상 0.4 wt ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 0.02 wt ％ 미만인 경우에는 색상 변화를 억제할 수 없게 된다. 한편, 0.4 wt ％를 초과하면, 집광 시트(14)가 황색을 띠게 된다.
또한, 상술한 이형제, 자외선 흡수제 및 광안정제 이외에도 산화 방지제, 대전 방지제, 착색제, 가소제, 상용화제, 난연제 등의 첨가제를 첨가하는 것도 가능하다. 단, 대부분의 첨가제는 T대(42) 등의 용융 압출의 가열 시에 가스를 발생시키는 요인이 되고, 제막성의 악화나 작업 환경성을 악화시키기 위해, 첨가제의 총량은 적은 쪽이 바람직하고, 열가소성 수지에 대한 첨가량은 2 wt％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되지 않는다.
확산 특성이 다른 복수의 확산 시트를 준비하여 이들의 확산 시트와, 소정의 렌즈 피치를 갖는 집광 시트를 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 정면 휘도, 수평 방향 시야각(VAh) 및 수직 방향 시야각(VAv)을 측정하는 동시에, 모아레의 발생의 유무를 확인하였다. 또한, 확산 시트 대신에 반사 편광자를 확산성 기능층 사이에 둔 3M사제의 「DBEFD」(상품명)를 이용하여, 이것과 소정의 렌즈 피치를 갖는 집광 시트를 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 정면 휘도, 수 평 방향 시야각(VAh) 및 수직 방향 시야각(VAv)을 측정하는 동시에, 모아레의 발생의 유무를 확인하였다. 또한, 집광 시트는 프리즘체 혹은 원통형 렌즈체의 능선 방향을 화면 수평 방향에 평행이 되도록 배치하였다.
도15는 준비한 각 확산 시트의 확산 특성, 즉 헤이즈값(H), 전체 광선 투과율(Tt), 확산광(Td), 직선 투과량(Tp), 「H/Tt」의 값을 나타내고 있다.
확산 시트의 헤이즈값(H)은 무라카미 색채 기술 연구소에서 만든 헤이즈ㆍ투과율계 HM－150을 이용하여 측정하였다. 시험편을 통과하는 투과광 중, 후방 산란(확산면이 출사측)에 의해 입사광으로부터 2.5°이상 벗어난 투과광의 백분율을 측정하였다. 헤이즈값의 측정은, 시험편의 설치 방법 이외에는 JIS－K－7136에 준거하여 행하였다. 또한, 후술하는 전체 광선 투과율(Tt), 직선 투과량(Tp), 확산광(Td)의 측정도, 헤이즈값의 측정과 마찬가지로 후방 산란광을 기초로 하여 행하였다.
확산 시트의 전체 광선 투과율(Tt)은 무라카미 색채 기술 연구소에서 만든 헤이즈ㆍ투과율계 HM－150을 이용하여 측정하였다. 시험편을 통과하는 투과광 중, 평행 입사 광속에 대한 전체 투과 광속의 비율을 측정하였다(JIS－K－7361에 준거).
직선 투과량(Tp)은 무라카미 색채 기술 연구소에서 만든 헤이즈ㆍ투과율계 HM－150을 이용하여 측정하였다. 시험편을 통과하는 투과광 중, 평행 입사 광속에 대한 2.5°미만의 범위 내로 억제되는 투과광의 백분율을 측정하였다(JIS－K－7136 헤이즈 측정 방법에 준거).
확산광(Td)은 무라카미 색채 기술 연구소에서 만든 헤이즈ㆍ투과율계 HM－150을 이용하여 측정한 전체 광선 투과율로부터 직선 성분의 직선 투과율을 뺀 투과율로 나타냈다.
또한, 확산 시트의 샘플에 있어서 「DBEFD」는 3M사제의 확산성 반사형 편광 분리 소자의 상품명이다.
참고를 위해, 통상 JIS에서 규정되어 있는 전방 산란광을 기초로 하여 측정한 각 확산 시트 샘플의 헤이즈값, 전체 광선 투과율, 확산광, 직선 투과량, 「H/Tt」의 값을 도16에 나타낸다.
[프리즘 시트, 화소 피치 320 ㎛]
집광 시트로서, 광출사면에 단면 이등변 삼각형의 프리즘체가 배열된 프리즘 시트[렌즈 피치(P) : 15 ㎛, 32 ㎛, 50 ㎛, 110 ㎛, 200 ㎛, 350 ㎛]를 폴리카보네이트 수지의 용융 압출 성형에 의해 제작하고, 이들 프리즘 시트에 도16에 나타낸 확산 특성을 갖는 각종 확산 시트(「DBEFD」를 제외함)와, 화소 피치(Pp)가 320 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였다. 각 구성의 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도17 및 도18에 나타낸다.
여기서, 모아레 발생의 평가는 다음과 같이 행하였다.
암실에서 각각의 구성의 액정 표시 장치에 백색 표시를 비디오 입력하고, 정면 및 경사 방향으로부터의 눈으로 모아레의 발생 상황을 관찰하였다. 모아레 평가의 란에 있어서의 「○」은 모아레가 발생하지 않았던 경우를 나타내고, 「×」 는 모아레가 발생한 경우를 나타내고 있다.
정면 휘도의 측정은 다음과 같이 행하였다.
암실에서 각각의 구성의 액정 표시 장치에 백색 표시를 비디오 입력하고, 2시간 점등한 후에 패널 표면으로부터 500 ㎜ 떨어진 장소에 코니카 미놀타제의 분광 방사 휘도계 「CS－1000」을 설치하여 휘도의 평가를 행하였다. 측정은 3회 행하고, 그 평균치를 측정치로서 채취하였다.
그리고, 시야각의 측정은 다음과 같이 행하였다.
암실에서 각각의 구성의 액정 표시 장치에 백색 표시를 비디오 입력하고, 2시간 점등한 후에 패널 표면에 휘도 색도계(ELDIM사제 「EZ Contrast」)를 설치하여 시야각의 평가를 행하였다. 패널의 긴 변측에 대해 수평 방향 및 그것과 수직 방향에서 정면 휘도의 절반의 값이 되는 각도를 각각 판독하여, 수평 방향 시야각(VAh) 및 수직 방향 시야각(VAv)으로 하였다.
또한, 정면 휘도의 측정치는 집광 시트로서 3M사제의 프리즘 시트 「Thick BEFⅢ」(상품명)와 도16에 있어서의 「확산 시트 2」와 화소 피치 320 ㎛의 액정 표시 패널을 조합하여 구성한 액정 표시 장치에 의해 얻을 수 있는 정면 휘도에 대한 상대치로 나타냈다. 상기 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도29 및 도30에 나타낸다. 상기 「Thick BEFⅢ」의 휘도 특성은 도6에 있어서 「Ref」로 표시한 점에 상당한다.
도17에 도시한 바와 같이 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)가 320 ㎛인 경우, 렌즈 피치(P)가 15 ㎛, 32 ㎛ 및 50 ㎛인 프리즘 시트를 집광 시트로서 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 모아레의 발생은 인정되지 않았다.
또한, 렌즈 피치(P)가 110 ㎛인 경우, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 또한, 렌즈 피치(P)가 200 ㎛인 경우, 「확산 시트 8」, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 그리고, 렌즈 피치(P)가 350 ㎛인 경우, 「확산 시트 1」을 이용한 샘플만 모아레의 발생이 인정되지 않았다.
도17에 나타낸 결과로부터 화소 피치 320 ㎛인 액정 표시 패널을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는, 집광 시트의 렌즈 피치가 넓어짐에 따라서 모아레가 발생하기 쉬워지지만, 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값이 1.6 이상이 되는 확산 시트와 집광 시트의 조합인 경우에 모아레의 발생이 억제되는 것을 알 수 있다.
한편, 정면 휘도 및 시야각 특성에 관해서는, 도18에 나타낸 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 정면 휘도 특성에 있어서는 렌즈 피치(P)의 값이 클수록 정면 휘도 특성이 높은 것이 인정된다. 렌즈 피치를 넓힘으로써 프리즘 경사면부의 영역이 커지고, 이에 의해 집광 특성이 향상되어 정면 휘도 특성을 높일 수 있기 때문이다.
[프리즘 시트, 화소 피치 460 ㎛]
집광 시트로서, 광출사면에 단면 이등변 삼각형의 프리즘체가 배열된 프리즘 시트[렌즈 피치(P) : 50 ㎛, 110 ㎛, 200 ㎛, 350 ㎛]를 폴리카보네이트 수지의 용 융 압출 성형에 의해 제작하고, 이들 프리즘 시트에 도16에 나타낸 확산 특성을 갖는 각종 확산 시트(「DBEFD」를 제외함)와, 화소 피치(Pp)가 460 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였다. 각 구성의 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도19 및 도20에 나타낸다.
도19에 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)가 460 ㎛인 경우, 렌즈 피치(P)가 50 ㎛인 프리즘 시트를 집광 시트로서 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 모아레의 발생은 인정되지 않았다.
또한, 렌즈 피치(P)가 110 ㎛인 경우, 「확산 시트 10」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 또한, 렌즈 피치(P)가 200 ㎛인 경우, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 그리고, 렌즈 피치(P)가 350 ㎛인 경우, 「확산 시트 7」, 「확산 시트 8」, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」, 「접착성 확산층 2」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다.
도19에 나타낸 결과로부터 화소 피치 460 ㎛인 액정 표시 패널을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는 집광 시트의 렌즈 피치가 넓어짐에 따라서 모아레가 발생하기 쉬워지지만, 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값이 1.6 이상이 되는 확산 시트와 집광 시트의 조합인 경우에 모아레의 발생이 억제되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 예에 있어서도 렌즈 피치(P)의 값이 클수록 정면 휘도 특성이 높은 것이 인정된다(도20).
[프리즘 시트, 화소 피치 510 ㎛]
집광 시트로서, 광출사면에 단면 이등변 삼각형의 프리즘체가 배열된 프리즘 시트[렌즈 피치(P) : 50 ㎛, 110 ㎛, 200 ㎛, 350 ㎛]를 폴리카보네이트 수지의 용융 압출 성형에 의해 제작하고, 이들 프리즘 시트에 도16에 나타낸 확산 특성을 갖는 각종 확산 시트(「DBEFD」를 제외함)와, 화소 피치(Pp)가 510 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였다. 각 구성의 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도21 및 도22에 나타낸다.
도21에 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)가 510 ㎛인 경우, 렌즈 피치(P)가 50 ㎛ 및 110 ㎛인 프리즘 시트를 집광 시트로서 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 모아레의 발생은 인정되지 않았다.
또한, 렌즈 피치(P)가 200 ㎛인 경우, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 그리고, 렌즈 피치(P)가 350 ㎛인 경우, 「확산 시트 7」, 「확산 시트 8」, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」, 「접착성 확산층 2」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다.
도21에 나타낸 결과로부터 화소 피치 510 ㎛인 액정 표시 패널을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는, 집광 시트의 렌즈 피치가 넓어짐에 따라서 모아레가 발생하기 쉬워지지만, 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값이 1.6 이상이 되는 확산 시트와 집광 시트의 조합인 경우에 모아레의 발생이 억제되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 예에 있어서도 렌즈 피치(P)의 값이 클수록 정면 휘도 특성이 높은 것이 인정된다(도22).
[쌍곡면 원통형 렌즈 시트, 화소 피치 320 ㎛]
집광 시트로서, 광출사면에 상기 (1)식으로 나타내는 쌍곡면 형상의 원통형 렌즈체가 배열된 렌즈 시트[렌즈 피치(P) : 15 ㎛, 32 ㎛, 50 ㎛, 110 ㎛, 200 ㎛, 350 ㎛]를 폴리카보네이트 수지의 용융 압출 성형에 의해 각각 제작하였다.
각 렌즈 피치의 렌즈 형상은 각각 유사형이고, 이하와 같이 50 ㎛ 피치의 렌즈 형상을 기준으로 하여 렌즈 설계를 행하였다.
ㆍ렌즈 피치(P) : 15 ㎛
Z ＝ 0.3(X/0.3)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/0.3)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 32 ㎛
Z ＝ 0.64(X/0.64)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/0.64)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 50 ㎛
Z ＝ X2/(5 ＋ √(25 ＋ X2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 110 ㎛
Z ＝ 2.2(X/2.2)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/2.2)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 200 ㎛
Z ＝ 4(X/4)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/4)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 350 ㎛
Z＝7(X/7)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/7)2))
이들 프리즘 시트에 도16에 나타낸 확산 특성을 갖는 각종 확산 시트(「DBEFD」를 제외함)와, 화소 피치(Pp)가 320 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였다. 각 구성의 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도23 및 도24에 나타낸다.
도23에 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)가 320 ㎛인 경우, 렌즈 피치(P)가 15 ㎛, 32 ㎛ 및 50 ㎛인 프리즘 시트를 집광 시트로서 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 모아레의 발생은 인정되지 않았다.
또한, 렌즈 피치(P)가 110 ㎛인 경우, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 또한, 렌즈 피치(P)가 200 ㎛인 경우, 「확산 시트 8」, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 그리고, 렌즈 피치(P)가 350 ㎛인 경우, 「확산 시트 1」을 이용한 샘플만 모아레의 발생이 인정되지 않았다.
도23에 나타낸 결과로부터 화소 피치 320 ㎛인 액정 표시 패널을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는, 집광 시트의 렌즈 피치가 넓어짐에 따라서 모아레가 발생하기 쉬워지지만, 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값이 1.6 이상이 되는 확산 시트와 집 광 시트의 조합인 경우에 모아레의 발생이 억제되는 것을 알 수 있다.
한편, 정면 휘도 및 시야각 특성에 관해서는, 도24에 나타낸 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 정면 휘도 특성에 있어서는 렌즈 피치(P)의 값이 클수록 정면 휘도 특성이 높은 것이 인정된다. 렌즈 피치를 넓힘으로써 렌즈 형성면의 영역이 커지고, 이에 의해 집광 특성이 향상되어 정면 휘도 특성을 높일 수 있기 때문이다.
[쌍곡면 원통형 렌즈 시트, 화소 피치 460 ㎛]
집광 시트로서, 광출사면에 상기 (1)식으로 나타내는 쌍곡면 형상의 원통형 렌즈체가 배열된 렌즈 시트[렌즈 피치(P) : 50 ㎛, 110 ㎛, 200 ㎛, 350 ㎛]를 폴리카보네이트 수지의 용융 압출 성형에 의해 각각 제작하였다. 각 렌즈 피치의 렌즈 형상은 각각 유사형이고, 이하와 같이 50 ㎛ 피치의 렌즈 형상을 기준으로 하여 렌즈 설계를 행하였다.
ㆍ렌즈 피치(P) : 50 ㎛
Z ＝ X2/(5 ＋ √(25 ＋ X2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 110 ㎛
Z ＝ 2.2(X/2.2)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/2.2)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 200 ㎛
Z ＝ 4(X/4)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/4)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 350 ㎛
Z ＝ 7(X/7)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/7)2))
이들 프리즘 시트에 도16에 나타낸 확산 특성을 갖는 각종 확산 시트(「DBEFD」를 제외함)와, 화소 피치(Pp)가 460 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였다. 각 구성의 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도25 및 도26에 나타낸다.
도25에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)가 460 ㎛인 경우, 렌즈 피치(P)가 50 ㎛인 프리즘 시트를 집광 시트로서 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 모아레의 발생은 인정되지 않았다.
또한, 렌즈 피치(P)가 110 ㎛인 경우, 「확산 시트 10」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 또한, 렌즈 피치(P)가 200 ㎛인 경우, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 그리고, 렌즈 피치(P)가 350 ㎛인 경우, 「확산 시트 7」, 「확산 시트 8」, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」, 「접착성 확산층 2」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다.
도25에 나타낸 결과로부터 화소 피치 460 ㎛인 액정 표시 패널을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는 집광 시트의 렌즈 피치가 넓어짐에 따라서 모아레가 발생하기 쉬워지지만, 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값이 1.6 이상이 되는 확산 시트와 집광 시트의 조합인 경우에 모아레의 발생이 억제되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 예에 있어서도 렌즈 피치(P)의 값이 클수록 정면 휘도 특성이 높은 것이 인정된다(도26).
[쌍곡면 원통형 렌즈 시트, 화소 피치 510 ㎛]
집광 시트로서, 광출사면에 상기 (1)식으로 나타내는 쌍곡면 형상의 원통형 렌즈체가 배열된 렌즈 시트[렌즈 피치(P) : 50 ㎛, 110 ㎛, 200 ㎛, 350 ㎛]를 폴리카보네이트 수지의 용융 압출 성형에 의해 각각 제작하였다. 각 렌즈 피치의 렌즈 형상은 각각 유사형이고, 이하와 같이 50 ㎛ 피치의 렌즈 형상을 기준으로 하여 렌즈 설계를 행하였다.
ㆍ렌즈 피치(P) : 50 ㎛
Z ＝ X2/(5 ＋ √(25 ＋ X2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 110 ㎛
Z ＝ 2.2(X/2.2)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/2.2)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 200 ㎛
Z ＝ 4(X/4)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/4)2))
ㆍ렌즈 피치(P) : 350 ㎛
Z ＝ 7(X/7)2/(5 ＋ √(25 ＋ (X/7)2))
이들 프리즘 시트에 도16에 나타낸 확산 특성을 갖는 각종 확산 시트(「DBEFD」를 제외함)와, 화소 피치(Pp)가 510 ㎛인 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였다. 각 구성의 액정 표시 장치에 있어서의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도27 및 도28에 나타낸다.
도27에 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널의 화소 피치(Pp)가 510 ㎛인 경우, 렌즈 피치(P)가 50 ㎛ 및 110 ㎛인 프리즘 시트를 집광 시트로서 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 모아레의 발생은 인정되지 않았다.
또한, 렌즈 피치(P)가 200 ㎛인 경우, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다. 그리고, 렌즈 피치(P)가 350 ㎛인 경우, 「확산 시트 7」, 「확산 시트 8」, 「확산 시트 9」, 「확산 시트 10」, 「접착성 확산층 2」 및 「접착성 확산층 3」을 이용한 샘플에 있어서 모아레의 발생이 인정되었다.
도27에 나타낸 결과로부터 화소 피치 510 ㎛인 액정 표시 패널을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는 집광 시트의 렌즈 피치가 넓어짐에 따라서 모아레가 발생하기 쉬워지지만, 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값이 1.6 이상이 되는 확산 시트와 집광 시트의 조합인 경우에 모아레의 발생이 억제되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 예에 있어서도 렌즈 피치(P)의 값이 클수록 정면 휘도 특성이 높은 것이 인정된다(도28).
도17 내지 도28에 나타낸 바와 같이, 집광 시트가 프리즘 시트인 경우와 쌍곡면 원통형 렌즈 시트인 경우에 관계없이, 모아레의 발생 상황에 관해서는 동등한 평가 결과를 얻을 수 있다. 이는, 모아레의 발생의 유무는, 집광 시트에 관한 것 이면 렌즈 형상의 영향은 적고, 오로지 렌즈 피치에 의한 것이 큰 것을 의미하고 있다.
또한, 프리즘 시트의 쪽이 쌍곡면 원통형 렌즈 시트에 비해 렌즈 피치에 관계없이 정면 휘도가 높다. 그 이유는 앞서 도6을 참조하여 설명한 바와 같다. 한편, 쌍곡면 원통형 렌즈 시트의 쪽이 프리즘 시트에 비해 렌즈 피치에 관계없이 시야각이 큰 결과를 얻을 수 있다. 이는, 렌즈 정상점의 형상의 차이에 의한 것이다.
[확산 기능이 부가된 반사형 편광 소자」
다음에, 확산 시트로서, 도16에 도시한 확산 기능이 부가된 반사형 편광자 「DBEFD]를 이용하여 이것과 각종 렌즈 피치의 집광 시트 및 각종 화소 피치의 액정 표시 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성하였을 때의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값, 모아레 발생의 평가 결과, 정면 휘도 측정치, 시야각의 측정치를 도31 및 도32에 나타낸다.
또한, 도31 및 도32에 있어서, 「샘플 26－1」 내지 「샘플 26－12」는 집광 시트로서 프리즘 시트를 이용한 예를 나타내고 있고, 「샘플 26－13」 내지 「샘플 26－24」는 집광 시트로서 쌍곡면 원통형 렌즈 시트를 이용한 예를 나타내고 있다.
도31에 나타낸 바와 같이 화소 피치 320 ㎛, 렌즈 피치 350 ㎛인 경우에 모아레의 발생이 인정되었다. 이때의 「(H/Tt)ㆍ(Pp/P)」의 값은 1.59였다.
확산 시트에 확산 기능이 부가된 반사형 편광 분리 소자를 이용함으로써 정면 휘도의 큰 향상을 도모할 수 있다. 반사형 편광 분리 소자는 휘도 향상 필름으 로서 널리 알려져 있고, 상기 소자를 이용함으로써 액정 표시 장치의 정면 휘도를 높일 수 있다.

Claims (26)

  1. 액정 표시 패널과,
    상기 액정 표시 패널의 배면측에 배치된 광원과,
    상기 액정 표시 패널과 상기 광원 사이에 배치되어 일주면에 볼록부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트와,
    상기 액정 표시 패널과 상기 광학 시트 사이에 배치된 확산 시트를 구비한 액정 표시 장치이며,
    상기 광학 시트의 볼록부의 폭을 P [㎛], 상기 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 상기 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 상기 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에,
    (H/Tt)ㆍ(Pp/P) ≥ 1.6,
    320 ㎛ ≤ Pp, 및
    110 ㎛ ≤ P
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    110 ㎛ ≤ P ≤ 350 ㎛
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 헤이즈값은 후방 산란의 측정치인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원은 직하형 백라이트 유닛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원은 엣지 라이트형 백라이트 유닛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원은 형광 램프(FL), 발광 다이오드(LED) 및 일렉트로 루미네센스(EL) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 확산 시트는 반사형 편광자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 액정 표시 패널 및 확산 시트와 조합하여 이용되고, 일주면에 볼록부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트를 제조하는 광학 시트의 제조 방법이며,
    상기 볼록부의 폭을 P [㎛], 상기 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 상기 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 및 상기 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에, 상기 볼록부의 폭(P)의 상한을 이하의 식을 기초로 하여 결정하는 단계를 포함하는 광학 시트의 제조 방법.
    (H/Tt)ㆍ(Pp/P) ≥ 1.6,
    320 ㎛ ≤ Pp, 및
    110 ㎛ ≤ P
  9. 제8항에 있어서,
    110 ㎛ ≤ P ≤ 350 ㎛
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 광학 시트는 용융 압출 성형법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 광학 시트는 일체 성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
  12. 액정 표시 패널 및 확산 시트와 조합하여 이용되고, 일주면에 볼록부가 다수 연속해서 배열된 집광성의 광학 시트이며,
    상기 볼록부의 폭을 P [㎛], 상기 확산 시트의 헤이즈값을 H [％], 상기 확산 시트의 전체 광선 투과율을 Tt [％], 및 상기 액정 표시 패널의 화소 피치를 Pp [㎛]로 하였을 때에,
    (H/Tt)ㆍ(Pp/P) ≥ 1.6,
    110 ㎛ ≤ P, 및
    320 ㎛ ≤ Pp
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  13. 제12항에 있어서,
    110 ㎛ ≤ P ≤ 350 ㎛
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  14. 제13항에 있어서,
    200 ㎛ ≤ P ≤ 350 ㎛
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤이즈값은 후방 산란의 측정치인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시트는 적어도 1종류의 투명성 열가소성 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  17. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시트는 굴절률이 1.4 이상인 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  18. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시트는 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 비결정성 공중합 폴리에스테르 수지, 폴리스틸렌 수지 또는 폴리염화비닐 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  19. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부는 삼각형 단면 형상의 프리즘체인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  20. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부는 쌍곡면 또는 포물면을 갖고,
    상기 광학 시트의 법선 방향에 평행하게 Z축을 취하고, 상기 볼록부의 배열 방향에 X축을 취했을 때에, 상기 볼록부의 단면 형상이 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
    Z ＝ X2/(R ＋ √(R2 － (1 ＋ K)X2))
    (단, R은 선단부 정상점의 곡률 반경 [㎛], K는 코닉 정수임)
  21. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부는 고차의 비구면을 갖고,
    상기 광학 시트의 법선 방향에 평행하게 Z축을 취하고, 상기 볼록부의 배열 방향에 X축을 취했을 때에, 상기 볼록부의 단면 형상이 이하의 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
    Z ＝ X2/(R ＋ √(R2 － (1 ＋ K)X2)) ＋ AX4 ＋ BX5 ＋ CX6 ＋ …
    (단, R은 선단부 정상점의 곡률 반경 [㎛], K는 코닉 정수, A, B, C …는 비구면계수임)
  22. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부가 마련된 일주면의 반대측인 타주면에 볼록부가 더 마련되고,
    상기 타주면에 마련된 볼록부는 요철이 형성되지 않은 상태에 있어서, 상기 광학 시트의 헤이즈가 60 ％ 이하가 되도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  23. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 볼록부가 마련된 타주면의 평균 경사 구배가 0.25 rad 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  24. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부의 형상이 주기적 또는 랜덤적으로 다른 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  25. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부의 높이가 다른 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  26. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부는 삼각형 단면 형상의 프리즘체이고,
    상기 볼록부의 경사면부가 다른 경사각으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
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