WO2006129418A1 - 液晶表示装置、光学シートの製造方法および光学シート - Google Patents

Abstract

　正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生を防止する。本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面側に配置された光源と、液晶表示パネルと光源との間に配置され、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートと、液晶表示パネルと光学シートとの間に配置された拡散シートとを備え、光学シートの凹凸部の配列ピッチをＰ［μｍ］、拡散シートのヘイズ値をＨ［％］、拡散シートの全光線透過率をＴｔ［％］、液晶表示パネルの画素ピッチをＰｐ［μｍ］としたときに、（Ｈ／Ｔｔ）・（Ｐｐ／Ｐ）≧１．６の関係を満たすように構成する。

Description

明 細 書

液晶表示装置、光学シートの製造方法および光学シート

技術分野

[0001] 本発明は、輝度の向上とモアレの発生を防止できる液晶表示装置、光学シートの 製造方法および光学シートに関する。

背景技術

[0002] 液晶表示装置（LCD : Liquid Crystal Display)は、ブラウン管（CRT: Cathode Ray Tube)と比較して低消費電力かつ薄型化が可能であり、現在では携帯電話、デジタ ルカメラ等の小型機器力も大型サイズの液晶テレビに至るまで、様々なサイズのもの が幅広く使用されている。

[0003] 液晶表示装置は、透過型、反射型等に分類され、特に透過型液晶表示装置は、液 晶層を一対の透明基板で挟んだ液晶表示パネルと、照明光源としてのバックライトュ ニットとを備えている。ノ ックライトユニットは、光源を液晶表示パネルの直下に配置 する直下型のほか、導光板を用いたエッジライト型がある。

[0004] 一般に、液晶表示装置用のバックライトユニットにおいては、光源光の出射方向を 正面方向に配向させるプリズムシートやレンズシート等の集光性のある光学シートあ るいはフィルム（以下、特に断らない限り「シート」と総称する。）が用いられている。例 えば、プリズムシートは、光出射側の面に断面三角形状のプリズムが多数配列されて おり、プリズムシートに入射した光をプリズム斜面で屈折透過させることで正面方向に 集光する作用を行う。

[0005] 一方、プリズムシートのプリズム配列ピッチと液晶表示パネルの画素ピッチとの間で 、光の干渉による明暗模様 (モアレ）が発生する。このモアレの発生を防止するため には、プリズム配列ピッチの狭ピッチ化 (例えば 100 μ m以下）が有効であることが知 られている。

[0006] また、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に拡散シートを配置することによって、 プリズム配列ピッチと画素ピッチとの間の光の干渉によるモアレの発生を防止すること ができる（特開平 6— 102506号公報)。 [0007] し力しながら、プリズム配列ピッチを単純に狭ピッチ化する方法では正面輝度の低 下が甚だしくなり、画質の低下を招くという問題がある。

[0008] また、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に拡散シートを配置する方法は、拡散 フィルムの特性によってはプリズムで集光した光線が有効に利用できず、所定の輝度 上昇効果が得られな!/ヽ場合がある。

[0009] 本発明は上述の問題に鑑みてなされ、正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生 を防止できる液晶表示装置、光学シートの製造方法および光学シートを提供すること を課題とする。

発明の開示

[0010] 以上の課題を解決するに当たり、本発明では、光学シートの凹凸部のピッチ (P)の 上限を、液晶表示パネルの画素ピッチ (Pp)と、当該光学シートの光出射側に配置さ れる拡散シートのヘイズ値 (H)および全光線透過率 (Tt)とに基づ ヽて決定すること で、正面輝度の低下が抑えられ、かつモアレの発生のない液晶表示装置を構成する ようにしている。

[0011] 拡散シートは、光学シートの光出射側に配置される。拡散シートのヘイズ値 Hおよ び全光線透過率 Ttは、個々の拡散シートに固有の値を有する特性値で、使用される 拡散シートの構成、種類あるいは仕様等に応じて決定される。ヘイズ値 Hは拡散度 合を示し、 Hが大きいほど光の拡散効果が高くなり、光学シートから出射される配光 分布の周期性を緩和する度合が大きくなる。 Ttは拡散シートを透過する光の全光線 透過率で、 Ttが大きいほど輝度の向上に貢献する。モアレの発生は、光学シートの 凹凸構造と液晶表示パネルの画素ピッチの周期性による光の干渉が原因である。従 つて、ヘイズ値および全光線透過率と ヽつた拡散シートの特性の最適化を図ることで 、周期性緩和によるモアレの発生防止と、正面輝度の低下の抑制を両立することが できる。本発明者らは、後述するように (HZTt) · (PpZP)の値に着目し、この値が 所定値以上の場合にモアレの発生を防止でき、かつ正面輝度の低下を抑制できるこ とを見出し、本発明を完成するに至った。

[0012] すなわち、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面 側に配置された光源と、液晶表示パネルと光源との間に配置され、一主面に凹凸部 が多数連続して配列された集光性の光学シートと、液晶表示パネルと光学シートとの 間に配置された拡散シートとを備えた液晶表示装置において、光学シートの凹凸部 の配列ピッチを P [ m]、拡散シートのヘイズ値を H[%]、拡散シートの全光線透過 率を Tt[%]、液晶表示パネルの画素ピッチを Pp[ m]としたときに、

(H/Tt) - (Pp/P)≥l. 6

の関係を満たすことを特徴とする。

[0013] また、本発明の光学シートの製造方法は、液晶表示パネルおよび拡散シートと組み 合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シート の製造方法であって、上記凹凸部の配列ピッチを P[ / m]、拡散シートのヘイズ値を H[%]、拡散シートの全光線透過率を Tt[%]、液晶表示パネルの画素ピッチを Pp [ μ m]としたときに、凹凸部の配列ピッチ（P)の上限を以下の式に基づいて決定する

[0014] Ρ≤ (Η·Ρρ) / (1. 6Tt)

更に、本発明の光学シートは、液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて 用いられ、一主面に凹凸部が多数連続して配列された集光性の光学シートであって 、上記凹凸部の配列ピッチを P[ /z m]、拡散シートのヘイズ値を H[%]、拡散シート の全光線透過率を Tt[%]、液晶表示パネルの画素ピッチを Ρρ [ μ m]としたときに、

Ρ≤ (Η·Ρρ) / (1. 6Tt)

の関係を満たすことを特徴とする。

[0015] Ρ> (Η·Ρρ) / (1. 6Tt)の場合、モアレが発生しやすくなり、画質の低下を招く。

輝度の向上を図るためには、画素ピッチの大きさや拡散シートのヘイズ値および全 光線透過率の大きさにもよる力 配列ピッチ Pの大きさは、 110 m以上であることが 好ましい。

[0016] 光学シートの凹凸部の形状は特に限定されず、好適には、断面三角形状のプリズ ム体、双曲面形状のシリンドリカルレンズ体、非球面形状のシリンドリカルレンズ体とさ れる。凹凸部の形状をプリズム体とすることで正面輝度の向上が図られ、シリンドリカ ルレンズ体とすることで視野角の改善を図ることができる。

[0017] 以上述べたように、本発明によれば、正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生を 防止することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明の実施形態による液晶表示装置の概略構成図である。

[図 2]図 2は、本発明に係る光学シートとしての集光シートの概略斜視図であり、 Aは プリズムシート、 Bはシリンドリカルレンズシートを示して!/、る。

[図 3]図 3は、集光シートとしてプリズムシートを用いたときの入射光の軌跡を説明する 図である。

[図 4]図 4は、集光シートとして双曲面形状のシリンドリカルレンズシートを用いたとき の入射光の軌跡を説明する図である。

[図 5]図 5は、集光シートとして非球面形状のシリンドリカルレンズシートを用いたとき の入射光の軌跡を説明する図である。

[図 6]図 6は、集光シートのレンズピッチと正面輝度との関係を説明する図である。

[図 7]図 7は、液晶表示パネルの画素ピッチ Ppとレンズピッチ Pとの関係を説明する図 である。

[図 8]図 8は、集光シートとしてシリンドリカルレンズシートを用いたときの構成の変形 例を示す図であり、 Aは概略斜視図、 Bは入射光の軌跡を説明するである。

[図 9]図 9は、図 8に示した集光シートの構成の他の変形例を示す図である。

[図 10]図 10は、図 8に示した集光シートの構成の更に他の変形例を示す図である。

[図 11]図 11は、図 8〜図 10に示した集光シートの構成の変形例を説明する図である

[図 12]図 12は、集光シートとしてプリズムシートを用いたときの構成の変形例を示す 図である。

[図 13]図 13は、集光シートの裏面側に凸部が設けられた各種サンプルに関して、凸 部の形成形態と正面輝度との関係を調べたときの一実験結果を示す図である。

[図 14]図 14は、集光シートを溶融押出成形により作製するための成形装置の概略構 成図である。

[図 15]図 15は、本発明の実施例において用いられる各種拡散シートの後方拡散特 性を示す図である。 [図 16]図 16は、本発明の実施例において用いられる各種拡散シートの前方拡散特 性を示す図である。

[図 17]図 17は、本発明の実施例において、各種拡散シートと、プリズムシートと、画 素ピッチ 320 μ mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したとき のモアレ評価結果を示す図である。

[図 18]図 18は、本発明の実施例において、図 17に示した各種サンプルの正面輝度 および視野角特性を示す図である。

[図 19]図 19は、本発明の実施例において、各種拡散シートと、プリズムシートと、画 素ピッチ 460 μ mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したとき のモアレ評価結果を示す図である。

[図 20]図 20は、本発明の実施例において、図 19に示した各種サンプルの正面輝度 および視野角特性を示す図である。

[図 21]図 21は、本発明の実施例において、各種拡散シートと、プリズムシートと、画 素ピッチ 510 μ mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成したとき のモアレ評価結果を示す図である。

[図 22]図 22は、本発明の実施例において、図 21に示した各種サンプルの正面輝度 および視野角特性を示す図である。

[図 23]図 23は、本発明の実施例において、各種拡散シートと、双曲面シリンドリカル レンズシートと、画素ピッチ 320 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示 装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。

[図 24]図 24は、本発明の実施例において、図 23に示した各種サンプルの正面輝度 および視野角特性を示す図である。

[図 25]図 25は、本発明の実施例において、各種拡散シートと、双曲面シリンドリカル レンズシートと、画素ピッチ 460 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示 装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。

[図 26]図 26は、本発明の実施例において、図 25に示した各種サンプルの正面輝度 および視野角特性を示す図である。

[図 27]図 27は、本発明の実施例において、各種拡散シートと、双曲面シリンドリカル レンズシートと、画素ピッチ 510 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示 装置を構成したときのモアレ評価結果を示す図である。

[図 28]図 28は、本発明の実施例において、図 27に示した各種サンプルの正面輝度 および視野角特性を示す図である。

[図 29]図 29は、集光シートとして、スリーェム社製プリズムシート「BEFIII」を用いたと きの画素ピッチ 320 μ mの場合におけるモアレ評価結果を示す図である。

[図 30]図 30は、集光シートとして、スリーェム社製プリズムシート「BEFIII」を用いたと きの画素ピッチ 320 μ mの場合における正面輝度および視野角特性を示す図である

[図 31]図 31は、拡散シートとして、スリーェム社製拡散機能付き反射型偏光分離素 子「DBEFD」を用いた場合におけるモアレ評価結果を示す図である。

[図 32]図 32は、拡散シートとして、スリーェム社製拡散機能付き反射型偏光分離素 子「DBEFD」を用いた場合における正面輝度および視野角特性を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

[0019] 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。なお、本発明は以下 の実施形態に限定されることなぐ本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可 能である。

[0020] 図 1は、本発明の一実施形態による液晶表示装置 10の構成例を概略的に示す断 面図である。まず、液晶表示装置 10の構成を概略的に説明する。

[0021] 図 1に示すように、この液晶表示装置 10は、ノ ックライトユニット 1および液晶表示 パネル 2を備えている。この例では、ノ ックライトユニット 1が直下型である場合を説明 するが、バックライトユニット 1をエッジライト型で構成してもよい。

[0022] 図 1に示すように、ノックライトユニット 1は、液晶表示パネル 2に対して光を供給す るためのものであり、液晶表示パネル 2の背面直下に配置されている。液晶表示パネ ル 2は、バックライトユニット 1から供給された光を時間的空間的に変調して情報を表 示する。この液晶表示パネル 2の両面には、偏光板 2a, 2bが設けられる。偏光板 2a および偏光板 2bは、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを透過させ、他 方を吸収により遮蔽する。偏光板 2aと偏光板 2bとは、例えば、透過軸が互いに直交 するように設けられている。

[0023] 液晶表示パネル 2は、パネル横方向および縦方向に画素が所定ピッチで複数配列 されてなり、バックライトユニット 1から照射される光の透過率を画素毎に制御すること で、パネル正面に所定の画像を表示する。表示画像はカラー画像とされるが、勿論こ れに限られない。

[0024] 図 1に示すように、ノ ックライトユニット 1は、例えば、反射板 11、光源 12、拡散板 13 、集光シート 14、拡散シート 17および反射型偏光子 18を備える。なお、拡散板 13お よび反射型偏光子 18は、必要に応じて配置を省略することができる。

[0025] 光源 12は、光を液晶表示パネル 2に供給するためのものであり、図示の例では複 数配置され、例えば、蛍光ランプ (FL)、エレクト口ルミネッセンス (EL)素子、発光ダ ィオード (LED)等で構成される。

[0026] 反射板 11は、光源 12の下方および側方を覆うように設けられ、光源 12から下方お よび側方などに出射された光を反射して、液晶表示パネル 2の方向に向けるための ものである。

[0027] 拡散板 13は、光源 12の上方に設けられ、光源 12からの出射光および反射板 11に よる反射光を拡散させて輝度を均一にするためのものである。本例における拡散板 1 3としては、例えば、透光性材料中に光拡散性の微粒子を分散させた比較的厚手の ものが用いられている。

[0028] 集光シート 14は、本発明に係る光学シートに対応するもので、拡散板 13の上方に 配置されることで、照射光の指向性等を向上させるためのものである。なお、集光シ ート 14の構成の詳細については後述する。

[0029] 拡散シート 17は、集光シート 14上に設けられ、集光シート 14により指向性を高めら れた光を一定角度範囲で拡散出射させるためのものである。本例における拡散シー ト 17としては、透光性のシート基材の光出射面側に光拡散性を有する凹凸構造等の 拡散面を備えたものが用いられて 、る。

[0030] 反射型偏光子 18は、拡散シート 17の上に設けられ、拡散シート 17により拡散され た光のうち、直交する偏光成分の一方のみを透過させ、他方を反射するものである。 この反射型偏光子 18を透過する偏光成分の振動方向は、液晶表示パネル 2の光入 射面側に配置された偏光板 2aの透過軸と平行に設定されている。

[0031] 次に、本発明に係る集光シート (光学シート） 14の構成の詳細について説明する。

[0032] 図 2の A,図 2の Bは、本発明の一実施形態による集光シート 14の形状例を模式的 に示す斜視図である。集光シート 14は、略四角形状のシート状を有しており、その一 方側の主面に集光機能をもつ凹凸部が一方向（図において X方向）に多数連続して 配列されたプリズムシートまたはレンズシートで構成されている。なお、本明細書では 、シートにはフィルムのみならず、柔軟性またはある程度の硬度あるいは剛性を有す る種々の薄板状のものが含まれる。

[0033] 図 2の Aに示す集光シート 14は、上記凹凸部として、光出射側の面に、断面三角形 状のプリズム体 14Pが多数配列されたプリズムシートを示している。また、図 2の Bに 示す集光シート 14は、上記凹凸部として、光出射側の面に、双曲面、放物面あるい は高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体 14Lが多数配列されたレンズシート を示している。

[0034] プリズム体 14Pの断面形状は、本例では頂角 90度の二等辺三角形で構成されて いるが、頂角は 90度のものに限られない。また、プリズム高さやピッチ等も特に限定さ れないが、プリズム配列ピッチは後述するように上限が定められる。

[0035] 一方、シリンドリカルレンズ体 14Lは、集光シート 14の法線方向に平行に Z軸、シリ ンドリカルレンズ体 14Lの列の方向に X軸、シリンドリカルレンズ体 14Lの母線方向に Y軸をとつたときに、以下の（1)式を満たすように、照射光の出射側に有限な焦点距 離が存在し、かつ断面形状が左右対称な双曲面または放物面形状に形成されてい る。

[0036] Z = X (R + ^ (R² - ( 1 + K) X²) ) (1)

但し、 Rは先端頂点の曲率半径 [ m]であり、 Kはコーニック定数である。なお、本 明細書において「 」はそれ以降に続く数式で求められる値の平方根を意味する。

[0037] あるいは、シリンドリカルレンズ体 14Lは、同様に Z軸、 X軸および Y軸をとつたときに

、以下の（2)式を満たすように、照射光の出射側に有限な焦点距離が存在し、かつ 断面形状が左右対称な非球面形状に形成されて!、る。

[0038] Z = X (R + ^ (R² - ( 1 + K) X²) ) + AX⁴ + ΒΧ⁵ + CX⁶ + · · · (2) 但し、 Rは先端頂点の曲率半径 [ m]、 Kはコーニック定数、 A, Β, C- · ·は非球 面係数である。

[0039] 図 3は、図 2の Αに示したプリズム体 14Pを有する集光シート（プリズムシート） 14の XZ断面の拡大図である。図 3において、点 Aはプリズムの頂点を示し、点 Bおよび点 Cは、隣接するプリズムとの接合点を示している。また、点 Oは、頂点 Aの直下の仮想 光起点を示し、点 Pは、接合点 Bの直下の仮想光起点を示している。また、図 3中に は、仮想光起点 Oから AB面に入射する光束 Ωの軌跡と、仮想光起点 Pから AB面お よび AC面に入射する光束 φの軌跡を示す。これらの光線 Ωおよび光線 φの軌跡は 、シミュレーションにより求められたものである。

[0040] 図 3に示す集光シート 14においては、入射した光線は、その入射角によって透過 経路が異なる。光束 Ωは、プリズム斜面 (AB面）を屈折透過する第 1次透過光成分と なり、正面輝度の向上に有効に活用される。光線 φは、一方のプリズム斜面 (AB面） で反射された後に他方のプリズム斜面 (AC面)で再度反射されて入射側に戻される 戻り光成分と、プリズム斜面 (AC面）を透過してプリズム前面に出射される第 2次透過 光成分とに分けることができる。戻り光成分は、発光面 (面光源）とみなされる拡散板 13に入射して拡散反射され、発光面の輝度を増加させるのに有効な光束成分であ る。これに対し、第 2次透過光成分は、液晶表示パネル 2の有効視野角外の広角側 に出射する光束成分であり、輝度の向上に寄与しな 、光束成分である。

[0041] このように、図 3に示す集光シート（プリズムシート） 14においては、入射光が屈折透 過することにより正面方向に集光され、正面輝度を増加するように指向特性が改善さ れる。また、反射光が発光面 (面光源）とみなされる拡散板 13で拡散散乱され、発光 面の輝度を増力 tlさせる結果、正面輝度が増加する。

[0042] 一方、図 4は、図 2の Bに示したシリンドリカルレンズ体 14Lを有する集光シート（レン ズシート） 14の XZ断面の拡大図である。図 4に示すシリンドリカルレンズ体 14Lは、 上記（1)式にぉ 、て R= 1 [ m]、 K = 2を代入した、

によって表される双曲面形状を有している。

[0043] 図 4に示すように、光束 Ωは、集光シート 14の前方に屈折透過する。光束 φは、大 部分が全反射して、 AC間の面で屈折または全反射して戻り光成分となる。また、頂 点近傍の面の屈折光は、法線方向の変化を受けて配光方向が分散されており、第 2 次透過光成分の発生は緩和される。

[0044] また、図 5は、図 2の Bにシリンドリカルレンズ体 14Lを有する集光シート（レンズシー ト） 14の XZ断面の拡大図である。

[0045] 図 5に示すシリンドリカルレンズ体 14Lは、上記（2)式にぉぃて1^= 1 [ 111]、1^=

—2、 A= 10^_5、 B = 0、 C = 2 X 10^_5、 D, Ε· · · =0を代入した、

によって表される非球面形状を有して！/、る。

[0046] 図 5に示すように、仮想光起点 Oから出射する光束 Ωの一部は、頂点 A近傍の面で は全反射し、戻り光成分として正面輝度を補助的に向上させる。また、仮想光起点 P から出射する光束 Φは、 AB間の面および AC間の面における屈折透過により正面輝 度の向上に有効に活用される。 チ（以下「レンズピッチ」と総称する。）は、得られる正面輝度に大きく関係する。図 6は 、集光シート 14のレンズピッチと、得られる正面輝度との関係の一例を示している。横 軸はレンズピッチ [ m]、縦軸は、頂角 90度のプリズムが 50 μ m間隔で配列された プリズムシートの輝度に対する正面輝度相対値 [%]である。なお、横軸のレンズピッ チは対数目盛である。

[0048] 図 6には、頂角 90度のプリズム体 14Pを有するプリズムシートと、上記（1)式で示さ れる双曲面形状のシリンドリカルレンズ体 14Lを有するレンズシートとを示している。 全体的に、レンズピッチが大きくなるに従って正面輝度が大きくなる傾向にある。また 、同一のレンズピッチにおいて、レンズシートの輝度がプリズムシートに比べて低いの は、プリズム体 14Pに比べてレンズ体 14Lの頂点が曲線状になっているためである。 このレンズ頂点の鈍りは、レンズピッチが微細になるほど影響が大きく輝度の著しい 低下を引き起こすが、レンズピッチの拡張によりレンズ頂点の鈍りによる影響が緩和さ れる。

[0049] 図 6に示したように、レンズピッチが大きいと輝度の向上が図れる。しかし、液晶表 示パネル 2の画素ピッチとの間の干渉によりモアレの発生が懸念される。一方、レン ズピッチが小さいと、モアレ発生の懸念は解消される力 得られる輝度向上率は低下 する。

[0050] そこで、本実施形態においては、集光シート 14のレンズピッチを、拡散シート 17の 拡散特性および液晶表示パネル 2の画素ピッチの大きさに応じて決定するようにして いる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置 10は、集光シート 14のレンズピッチを Ρ[ /ζ πι]、拡散シート 17のヘイズ値を Η[%]、拡散シート 17の全光線透過率を Tt[ %]、液晶表示パネル 2の画素ピッチを Ρρ [ μ m]としたときに、以下の（3)式を満たす ように構成されている。

[0051] (H/Tt) - (Pp/P)≥l. 6 (3)

これを Pについて解くと、

Ρ≤ (Η·Ρρ) / (1. 6Tt) (4)

となる。

[0052] 上記（4)式は、集光シート 14のレンズピッチの上限を表している。すなわち、レンズ ピッチ Pの大きさ力 （Η·Ρρ) / (1. 6Tt)の値を超えると、後の実施例において説明 するように、集光シート 14と液晶表示パネル 2との間の光の干渉によるモアレが発生 し易くなり画質の低下を招く。従って、レンズピッチ？の大きさを^ ；！/ . 6Tt) の値以下に制限することによって、モアレの発生のない高品質の画像を得ることがで きる。

[0053] 図 1に示したように、拡散シート 17は、集光シート 14の光出射側に配置される。拡 散シート 17のヘイズ値 Hおよび全光線透過率 Ttは、個々の拡散シートに固有の値 を有する特性値で、使用される拡散シートの構成、種類あるいは仕様等に応じて決 定される。ヘイズ値 Hは拡散度合を示し、 Hが大きいほど光の拡散効果が高くなり、 集光シート 14から出射される配光分布の周期性を緩和する度合が大きくなる。 Ttは 拡散シートを透過する光の全光線透過率で、 Ttが大きいほど輝度の向上に貢献す る。

[0054] これに対し、液晶表示パネル 2の画素ピッチ Ppは、液晶表示パネル 2の画面サイズ あるいは画素数によって変化する。一例を挙げると、画面サイズ 19インチの場合の画 素ピッチは 320 μ m、画面サイズ 40インチの HD表示（ノヽイディフィ -ッシヨン対応）の 場合の画素ピッチは 460 μ m、画面サイズ 32インチの場合の画素ピッチは 510 μ m である。従って、集光シート 14のレンズピッチ Pの上限は、画素ピッチ Ppの大きさに 比例して大きくなる。

[0055] 図 7は、画素ピッチ Ppとレンズピッチ Pとの関係を示している。レンズピッチ Pの上限 は、 Ρ= (Η·Ρρ) / (1. 6Tt)の一次式で定められる。本実施形態によれば、上記 (4 )式を踏まえてレンズピッチ Pを設計することにより、モアレによる画質劣化を回避しな がら、求められる輝度特性に合わせた集光シート 14の最適設計が可能となる。

[0056] 集光シート 14のレンズピッチ Pの上限は、拡散シート 17の拡散特性や液晶表示パ ネル 2の画素ピッチ Ppの大きさによって変化するので、特に制限されないが、画素ピ ツチ 320 μ m以上 510 μ m以下の場合、例えば 110 μ m以上 350 μ m以下の大きさ に設定することができる。上述したように、輝度の向上にはレンズピッチの拡張が効果 的ではあるが、モアレの発生が懸念される。輝度の向上を図りながら、モアレの発生 を回避できる最適なレンズピッチの設計は、拡散シート 17の拡散特性 (H, Tt)、液 晶表示パネル 2の画素ピッチ（Pp)から、上記 (4)式に基づ 、て行うことができる。

[0057] また、レンズピッチ P [ m]に関して、集光シート 14のシリンドリカルレンズ体 14Lが 上記（ 1)式で示した双曲面ある!、は放物線形状を有する場合、先端頂点の曲率半 径 R [ m]、 コーニック定数 Kを、 0<R< P、 一 4<K≤— 1の数値範囲とすることが 好ましく、 0<R< PZ2、 一 3<K≤— 1とすることがより好ましぐ 0<R< 2PZ5、 - 3<K≤— 1とすることが更により好ましい。

[0058] なお、シリンドリカルレンズ体 14Lが上記（2)式で示した非球面形状を有する場合 には、先端頂点の曲率半径 R [ m]、 コーニック定数 K、非球面係数 A, B, C' · ·を 、 R≥0、 K<— 1、 0<A< 10^_3、 0≤B, C - - - < 10_³の数値範囲とすることが好まし く、 0<R≤72、 一 15<K≤— 1、 R— Κ≥5、 0<Α, Β, C ' · · < 10_³とすることがより 好ましぐ 0<R≤30、 一 15<K≤— 1、 0<Α, Β, C' · · < 10_³とすることが更により 好ましい。

[0059] 一方、集光シート 14のレンズピッチ Ρは、全ての領域において同一である場合に限 られず、領域に応じて異なるレンズピッチでプリズム体 14Pあるいはシリンドリカルレン ズ体 14Lが配列されていてもよい。レンズピッチ Pを不規則に変化させることによって 、モアレ抑制効果が大きくなる。この場合、レンズピッチ Pの最大値は、上記 (4)式に 基づ 、て決定されるのが好まし!/、。

[0060] また、プリズム体 14Pあるいはシリンドリカルレンズ体 14Lの外形形状を領域ごとに 異ならせることによつても、モアレ防止効果を得ることができる。例えば、図 8は、互い に異なる外形形状を有するシリンドリカルレンズ体 L1〜L3を X軸の正の方向に L1 , L2, LI , L3, LI , L2, · · ·の順で周期的に配列形成したレンズ面 14aを有する集光 シート 14を示している。図示の例において、シリンドリカルレンズ体 L1〜L3は上記（2 )式で表される非球面形状を有して 、る。

[0061] 具体的に、シリンドリカルレンズ体 L1は、

Z =X²/ (25 + ^ (625 + 10X²) ) + 5 X 10"⁵Χ⁴ [ μ m]

シリンドリカルレンズ体 L2は、

Z =X²/ (20 + (400 + 20X²) ) + 6 X 10"⁵X⁴ [ m]

シリンドリカルレンズ体 L3は、

でそれぞれ表される。

[0062] 以上のような構成のシリンドリカルレンズ体 L1〜L3はそれぞれ同一の形成幅を有 するが、ピーク高さがシリンドリカルレンズ体 L1〜L3間で異なっている。図 8の例では さを有し、シリンドリカルレンズ体 L1のピーク高さは他のシリンドリカルレンズ体 L2, L 3のピーク高さよりも HIだけ低く形成されている。

[0063] ここで、隣り合うシリンドリカルレンズ体から出射する光による相互干渉は、当該隣り 合うシリンドリカルレンズ体の高低差を当該光の半波長（ λ /2)以上に設定すること で抑制することができる。すなわち、可視光領域の中で最も波長の長い赤（λ = 0. 6 〜0. では、その高低差が少なくとも 以上あることで、全ての色について のモアレ干渉を抑制できる。本例では、シリンドリカルレンズ体の高低差 HIは、例え ば 3 /z mとなっている。

[0064] 他の例として、図 9は、互いに異なる外形形状を有するシリンドリカルレンズ体 L4, L 5を X軸の正の方向に L4, L5, L4, L5, · · ·の順で周期的に配列形成したレンズ面 24aを有する集光シート 24を示している。図示の例において、シリンドリカルレンズ体 L4, L5は上記（2)式で表される非球面形状を有して!/、る。

[0065] 具体的に、シリンドリカルレンズ体 L4は、

シリンドリカルレンズ体 L5は、

Z=X²Z(10 + （100 + 0. 8X²) ) + 1. 75 X 10"⁵X⁴ [ ^ m]

でそれぞれ表される。

[0066] 以上のような構成のシリンドリカルレンズ体 L4, L5はそれぞれ同一の形成幅を有す る力 ピーク高さがシリンドリカルレンズ体 L4, L5間で異なっており、シリンドリカルレ ンズ体 L4のピーク高さはシリンドリカルレンズ体 L5のピーク高さよりも H2だけ低く形 成されている。本例では、シリンドリカルレンズ体の高低差 H2は、例えば 5 /z mとなつ ている。

[0067] 更に他の例として、図 10は、互いに異なる外形形状を有するシリンドリカルレンズ体 L6, L7を X軸の正の方向に L6, L7, L6, L7, · · ·の順で周期的に配列形成したレ ンズ面 34aを有する集光シート 34を示している。図示の例において、シリンドリカルレ ンズ体 L6, L7は上記（1) , (2)式で表される双曲面形状あるいは非球面形状を有し ている。

[0068] 具体的に、シリンドリカルレンズ体 L6は、

シリンドリカルレンズ体 L7は、

Z=X²/ (5 + ^ (25+X²) ) [ ^ m]

でそれぞれ表される。

[0069] 以上のような構成のシリンドリカルレンズ体 L6, L7はそれぞれ同一の形成幅を有す る力 ピーク高さがシリンドリカルレンズ体 L6, L7間で異なっており、シリンドリカルレ ンズ体 L6のピーク高さはシリンドリカルレンズ体 L7のピーク高さよりも H3だけ高く形 成されている。本例では、シリンドリカルレンズ体の高低差 H3は、例えば 7 /z mとなつ ている。 [0070] 図 8〜図 10に示した例では、集光シートのレンズ面を形成する異種形状の複数の シリンドリカルレンズ体を周期的に配列させた力 これをランダム的に配列させてもよ い。

[0071] 更に、これら各シリンドリカルレンズ体の配列周期長を原因として、出射光の相互干 渉が生じる場合がある。そこで、例えば図 11の Aに示すように、レンズシートを断面形 状の異なる 2種のレンズ要素 La, Lbの周期的配列構造で形成する場合には、その 周期構造をなすレンズ要素列の形成幅 Wを、各レンズ要素 La, Lbの幅 Lwの 2倍か ら 100倍、好ましくは 2倍から 20倍とする。

[0072] 一方、図 11の Bに示すように、レンズシートを断面形状の異なる 2種のレンズ要素 L a, Lbのランダム的配列構造で形成する場合には、同一構成のレンズ要素 La (また は Lb)が 10列、好ましくは 5列を超えて連続しないようにする。

[0073] なお、本発明に係る集光シートが断面三角形状のプリズム体を備えるプリズムシー トで構成されて ヽる場合、複数種の異なる外形形状を有するプリズム体によって当該 プリズムシートを構成することも可能である。

[0074] 例えば図 12に示すように、プリズム体の斜面部が異なる傾斜角で形成されている。

このように、底角 α ( α ΐ , 0；2)ぉょび|8 ( |8 1 , 2)が互いに異なる複数のプリズム 体によってプリズムシートを構成することによって、正面輝度の低下を抑制しつつ視 野角の拡大を図ることができる。この場合、底角 αおよび底角 j8の組合せは特に限 定されないが、例えば 45度〜 60度の範囲で適宜設定可能である。なお、頂角は、底 角 α、 j8の大きさによって決定される。また、隣接するプリズム体の底角 a , βを相互 に異ならせることも可能である（α 1≠ α 2, |8 1≠ |8 2)。

[0075] 続いて、集光シート 14の他主面側、すなわち、プリズム体 14Pあるいはシリンドリカ ルレンズ体 14Lの形成面をシート表面とした場合、それとは反対側の裏面側は、平 坦面とされているが、その裏面側表面に微細な凸部を形成することで、集光シート 14 の裏面側の摺動による傷の発生を抑えられるとともに、光源側力 入射する光の反射 率を低減して輝度特性の向上を図ることができる。

[0076] 集光シート 14の裏面に設けられた凸部の高さは特に限定されないが、平均中心面

(JIS B0601— 1994)力ら 0. 20 m以上とすることが好ましい。また、平均中心面 力ら 0. 20 /z m以上の高さを有する凸部の密度は、 70個 Zmm²以上 400個 Zmm² 以下の範囲とすることが好ましい。凸部の密度を 70個 Zmm²以上にすることにより、 集光シート 14の裏面側に配置された拡散板 13の平面部分との干渉による外観にじ みを改善できる。また、凸部の密度を 400個 Zmm²以下にすることにより、集光シート の裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制することができ る。

[0077] 平均中心面から 0. 20 μ mの高さを有する凸部の平均間隔は、 50 μ m以上 120 μ m以下の範囲とすることが好ましい。凸部の平均間隔を 50 m以上とすることにより、 集光シート 14の裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度の低下を抑制 することができる。また、凸部の平均間隔を 120 m以下とすることにより、集光シート 14の裏面との接触によって拡散板 13の表面に傷が発生することを防止でき、且つ、 拡散板 13の平面部分との干渉による外観にじみを改善することができる。

[0078] また、集光シート 14の裏面に設けられた凸部は、プリズム体 14Pあるいはシリンドリ カルレンズ体 14Lと!、つたレンズパターンを形成しな!、状態にぉ 、て、集光シートの 曇り度 (ヘイズ値）が 60%以下となるように設けられていることがこのましぐ集光シー トの曇り度が 20%以下となるように設けられていることがより好ましい。また、この凸部 が設けられた集光シート 14の裏面の平均傾斜勾配 δ aは、 0. 25rad以下とするのが 好ましい。

[0079] なお、平均傾斜勾配は、粗さ曲線の中心上に直交座標軸 X, Y軸をおき、中心面に 直交する軸を Z軸とし、粗さ曲面を f (X, y)、基準面の大きさ Lx, Lyとしたとき、以下 の式で与えられる。なお式中、 S は、 Lx X Lyで与えられる。

M

[数 1]

[0080] 図 13は、集光シート裏面に上記凸部を形態を変えて設けた種々のサンプルについ て、レンズパターンを形成しない状態におけるシートの曇り度 (ヘイズ値）、シート裏面 の平均傾斜勾配、液晶表示装置の正面輝度との関係をそれぞれ示している。正面 輝度は、サンプル S1における輝度値に対する相対値で示している。ヘイズ値が 60 %以下であり、平均傾斜勾配を 0. 25rad以下とすることにより、集光シート 14の裏面 側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制することができる。

[0081] また、集光シート 14の裏面に設けられる凸部の平均粗さは特に限定されないが、 十点平均粗さ SRzが 1 μ m以上 15 μ m以下の範囲となるように設けられていることが 好ましい。凸部の十点平均粗さ SRz値を 1 μ m以上にすることにより、集光シート 14 の裏面との接触により拡散板 13の表面に傷が発生することを防止でき、且つ、拡散 板 13の平面部分との干渉による外観にじみを改善することができる。また、凸部の十 点平均粗さ SRz値を 15 m以下にすることにより、集光シート 14の裏面側に凸部を 設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制することができる。

[0082] 次に、集光シート 14の製造方法について説明する。本実施形態では、集光シート 1 4は、溶融押出成形法により作製される。なおこれに限らず、熱プレス法や紫外線硬 化榭脂を用いた転写法等によって、プリズム体ゃシリンドリカルレンズ体と!/、つた凹凸 部をシート上に形成することも可能である。

[0083] 図 14は、本実施形態において集光シート 14の製造に用いられる押出シート精密成 形装置 40の概略構成図である。この押出シート精密成形装置 40は、押出機 41、 T ダイ 42、成形ロール 43、弾性ロール 44および冷却ロール 45を備える。

[0084] 押出機 41は、図示を省略したホッパーカゝら供給された榭脂材料を溶融し、 Tダイ 4 2に供給する。 Tダイ 42は一の字状の開口を有するダイスであり、押出機 41から供給 された榭脂材料を、成形しょうとするシート幅まで広げて吐出する。

[0085] 成形ロール 43は、円柱状の形状を有し、その中心軸を回転軸として回転駆動可能 に構成されている。また、成形ロール 43は、冷却可能に構成されている。具体的には 、成形ロール 43は、その内部に冷却媒体を流すための 1または 2以上の流路を有す る。冷却媒体としては、例えば油媒体を使用し、この油媒体を例えば 90°Cから 270°C の間で変化させる。

[0086] 成形ロール 43の円柱面には、 Tダイ 42から吐出されるシートの一主面に凹凸パタ ーンを転写するための彫刻形状が設けられている。この彫刻形状は、例えば、図 2の A,図 2の Bに示したプリズム体 14Pあるいはシリンドリカルレンズ体 14Lをシートに転 写するための微細な凹凸形状である。この凹凸形状は、例えば、ダイヤモンドバイト による精密切削により形成される。また、彫刻形状は、円柱形状を有する成形ロール 43の周方向または幅方向（高さ方向）に向けて形成されている。

[0087] 弾性ロール 44は、円柱状の形状を有し、その中心軸を回転軸として回転駆動可能 に構成されている。また、弾性ロール 44の表面は弾性変形可能に構成され、成形口 ール 43と弾性ロール 44とによりシートを-ップした場合には、成形ロール 43と接触す る面が押し潰れるようになっている。

[0088] 弾性ロール 44は、例えば Niめっきなどからなるシームレスの筒により覆われ、その 内部には、弾性ロール 44の表面を弾性変形可能とするための弾性体が備えられて いる。弾性ロール 44は、成形ロール 43と所定の圧力をもって接するときに表面が弹 性変形するものであれば、その構成および材料は限定されるものではない。材料とし ては、例えばゴム材、金属または複合材などを用いることができる。また、弾性ロール 44としては、ロール状のものに限定されず、ベルト状のものを用いることもできる。

[0089] 冷却ロール 45は、円柱状の形状を有し、その中心軸を回転軸として回転駆動可能 に構成されている。冷却ロール 45は、冷却可能に構成されている。具体的には、冷 却ロール 45は、その内部に冷却媒体を流すための 1または 2以上の流路を有する。 冷却媒体としては、例えば水を用いることができる。そして、図示を省略した加圧温水 型の温度調節器を使用して、例えば基本温度を 115°Cに設定する。なお、温度調節 器としては、油の温度調節器を用いてもよい。

[0090] 以上のように構成される押出シート精密成形装置 40においては、まず、榭脂材料 を押出機 41により溶融して Tダイ 42に順次供給し、 Tダイ 42からシートを連続的に吐 出させる。

[0091] 次に、 Tダイ 42から吐出されたシートを成形ロール 43と弾性ロール 44とにより-ッ プする。これにより、シートの表面に対して成形ロール 43の彫刻形状が転写される。 この際、成形ロール 43の表面温度は、榭脂材料のガラス転移温度 Tg (°C) + 20°C〜 Tg+45°Cの温度範囲に保持され、弾性ロール 44の表面温度は、 20°C〜Tgの温度 範囲に保持される。成形ロール 43および弾性ロール 44の表面温度を上述の温度範 囲に保持することにより、シートに彫刻形状を良好に転写することができる。また、彫 刻形状を転写するときの榭脂材料の温度は、 Tg + 50°C〜Tg + 230°Cであることが 好ましぐ Tg + 80°C〜Tg + 200°Cであることがより好ましい。榭脂の温度を上述の 温度範囲に保持することにより、シートに彫刻形状を良好に転写することができる。

[0092] そして、成形ロール 43と冷却ロール 45とによりシートを-ップしてばたつきを抑えな がら、冷却ロール 45により成形ロール 43からシートを剥離する。この際、冷却ロール 45の表面温度は、 Tg以下の温度範囲に保持される。冷却ロール 45の表面温度をこ のような温度範囲に保持するとともに、成形ロール 43と冷却ロール 45とによりシートを -ップしてバタツキを抑えることで、シートを成形ロール 43から良好に剥離することが できる。また、剥離するときの榭脂材料の温度は、 Tg以上であることが好ましぐ Tg + 20で〜丁₈ + 85ででぁることがょり好ましぐ丁₈ + 30で〜丁₈ + 60ででぁることが更 により好ましい。榭脂の温度を上述の温度範囲に保持するとともに、成形ロール 43と 冷却ロール 45とによりシートを-ップしてばたつきを抑えることで、シートを成形ロー ル 43から良好に剥離することができる。

[0093] 以上により、 目的とする集光シート 14としてのレンズシートあるいはプリズムシートを 得ることができる。

[0094] 集光シート 14の成形には、少なくとも 1種類の透明性熱可塑性榭脂が用いられる。

熱可塑性榭脂としては、光の出射方向を制御するという機能を考慮すると、屈折率 1 . 4以上のものを用いることが好ましい。このような榭脂としては、例えば、ポリカーボ ネート榭脂、ポリメチルメタタリレート榭脂に代表されるアクリル榭脂、ポリエチレンテレ フタレートに代表されるポリエステル榭脂ゃ非晶性共重合ポリエステル榭脂、ポリスチ レン榭脂、ポリ塩ィ匕ビニル榭脂などが挙げられる。また、溶融押出法によるレンズバタ ーンの転写性を考慮すると、成形温度付近においての溶融粘度が lOOOPa以上 10 OOOPa以下であることが好まし!/、。

[0095] さらに、熱可塑性榭脂に対して、少なくとも 1種類の離型剤を含有させることが好ま しい。このように離型剤を含有させることで、成形ロール 43からシートを剥離するとき の成形ロール 43とシートとの密着性を調整して、集光シート 14に剥離線が入ることを 防止できる。熱可塑性榭脂に対する離型剤の添加量は、 0. 02wt%以上 0. 4wt% 以下の範囲とすることが好ましい。 0. 02wt%未満であると、離型性が悪化し、集光 シート 14に剥離線が入ってしまう。一方、 0. 4wt%を超えると、離型性が良くなりす ぎ、透明性熱可塑性榭脂が固化する前に形状が崩れてしまう不具合が発生してしま

[0096] また、熱可塑性榭脂に対して、少なくとも 1種類の紫外線吸収剤または光安定剤を 含有させることが好まし 、。このように紫外線吸収剤または光安定剤を含有させること で、光源力もの光照射による色相変化を抑えることができる。

[0097] 熱可塑性榭脂に対する紫外線吸収剤または光安定剤の添加量は、 0. 02_Wt%以 上 0. 4wt%以下にすることが好ましい。 0. 02wt%未満の場合には、色相変化を抑 えることができなくなってしまう。一方、 0. 4wt%を超えると、集光シート 14が黄色味 を帯びてしまう。

[0098] さらに、上述の離型剤、紫外線吸収剤および光安定剤以外にも、酸化防止剤、帯 電防止剤、着色剤、可塑剤、相溶化剤、難燃剤などの添加剤を添加することも可能 である。但し、ほとんどの添加剤は Tダイ 42などの溶融押出しの加熱時にガスを発生 させる要因になり、製膜性の悪ィ匕ゃ作業環境性を悪化させるため、添加剤の総量は 少ない方が好ましぐ熱可塑性榭脂に対する添加量は 2wt%以下にすることが好ま しい。

[0099] 実施例

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定され ない。

[0100] 拡散特性の異なる複数の拡散シートを用意し、これらの拡散シートと、所定のレンズ ピッチを有する集光シートとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときの正面輝 度、水平方向視野角（VAh)および垂直方向視野角（VAv)を測定するとともに、モ ァレの発生の有無を確認した。また、拡散シートの代わりに反射偏光子を拡散性機 能層にて挟んだスリーェム社製の「DBEFD」（商品名）を用い、これと所定のレンズ ピッチを有する集光シートとを組み合わせて液晶表示装置を構成したときの正面輝 度、水平方向視野角（VAh)および垂直方向視野角（VAv)を測定するとともに、モ ァレの発生の有無を確認した。なお、集光シートは、プリズム体あるいはシリンドリカ ルレンズ体の稜線方向を画面水平方向に平行となるように配置した。

[0101] 図 15は、用意した各拡散シートの拡散特性、すなわち、ヘイズ値 (H)、全光線透過 率 (Tt)、拡散光 (Td)、直線透過量 (Tp)、「HZTt」の値を示して 、る。

[0102] 拡散シートのヘイズ値 (H)は、村上色彩技術研究所製のヘイズ'透過率計 HM— 1 50を用いて測定した。試験片を通過する透過光のうち、後方散乱 (拡散面が出射側 )によって入射光から 2. 5° 以上それた透過光の百分率を測定した。ヘイズ値の測 定は、試験片の設置方法以外は、 JIS—K— 7136に準拠して行った。なお、後述す る全光線透過率 (Tt)、直線透過量 (Tp)、拡散光 (Td)の測定も、ヘイズ値の測定と 同様に後方散乱光に基づいて行った。

[0103] 拡散シートの全光線透過率 (Tt)は、村上色彩技術研究所製ヘイズ'透過率計 HM — 150を用いて測定した。試験片を通過する透過光のうち、平行入射光束に対する 全透過光束の割合を測定した CFIS— K— 7361に準拠)。

[0104] 直線透過量 (Tp)は、村上色彩技術研究所製のヘイズ'透過率計 HM— 150を用 いて測定した。試験片を通過する透過光のうち、平行入射光束に対する 2. 5° 未満 の範囲内に収まる透過光の百分率を測定した CFIS—K— 7136ヘイズ測定方法に準 拠)。

[0105] 拡散光 (Td)は、村上色彩技術研究所製のヘイズ'透過率計 HM— 150を用いて 測定した全光線透過率カゝら直線成分の直線透過率を差し引いた透過率で表した。

[0106] なお、拡散シートのサンプルにおいて「DBEFD」は、スリーェム社製の拡散性反射 型偏光分離素子の商品名である。

[0107] 参考のため、通常 JISにて規定されている前方散乱光に基づいて測定した各拡散 シートサンプルのヘイズ値、全光線透過率、拡散光、直線透過量、「HZTt」の値を 図 16に示す。

[0108] [プリズムシート、画素ピッチ 320 μ m]

集光シートとして、光出射面に断面二等辺三角形状のプリズム体が配列されたプリ ズムシー！^レンズピッチ!³ : !^；^ !!!、 32 ^ m, 50 ^ m, l lO ^ m, 200 μ m, 350 )をポリカーボネート榭脂の溶融押出成形により作製し、これらのプリズムシートに図 1 6に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「DBEFD」を除く。）と、画素ピッチ Pp 力 S320 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成 の液晶表示装置における「(HZTt) · (PpZP)」の値、モアレ発生の評価結果、正面 輝度測定値、視野角の測定値を図 17および図 18に示す。

[0109] ここで、モアレ発生の評価は、次のようにして行った。

[0110] 暗室にて、それぞれの構成の液晶表示装置に白表示をビデオ入力し、正面および 斜め方向からの目視によりモアレの発生状況を観察した。モアレ評価の欄における「 〇」は、モアレが発生しな力つた場合を示し、「X」はモアレが発生した場合を示して いる。

[0111] 正面輝度の測定は、次のようにして行った。

[0112] 暗室にて、それぞれの構成の液晶表示装置に白表示をビデオ入力し、 2時間点灯 した後に、パネル表面より 500mm離れた場所にコ-カミノルタ製の分光放射輝度計 「CS— 1000」を設置して輝度の評価を行った。測定は 3回行い、その平均値を測定 値として採取した。

[0113] そして、視野角の測定は、次のようにして行った。

[0114] 暗室にて、それぞれの構成の液晶表示装置に白表示をビデオ入力し、 2時間点灯 した後に、パネル表面に輝度色度計 (ELDIM社製 ΓΕΖ Contrast]を設置して視 野角の評価を行った。パネルの長辺側に対して水平方向およびそれと垂直方向で 正面輝度の半分の値となる角度をそれぞれ読み取り、水平方向視野角（VAh)およ び垂直方向視野角（VAv)とした。

[0115] なお、正面輝度の測定値は、集光シートとしてスリーェム社製のプリズムシート「Thi ck BEFIIIJ (商品名）と図 16における「拡散シート 2」と画素ピッチ 320 /z mの液晶表 示パネルとを組み合わせて構成した液晶表示装置によって得られる正面輝度に対す る相対値で示した。当該液晶表示装置における「(HZTt) · (PpZP)」の値、モアレ 発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図 29および図 30に示す。 上記「Thick BEFIII」の輝度特性は、図 6において「Ref」で符示した点に相当する

[0116] 図 17に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチ Ppが 320 μ mの場合、レンズピ ツチ Pが 15 μ ι, 32 μ mおよび 50 μ mのプリズムシートを集光シートとして用いた液 晶表示装置においては、モアレの発生は認められな力つた。

[0117] また、レンズピッチ Pが 110 mの場合、「拡散シート 10」および「接着性拡散層 3」 を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。また、レンズピッチ Pが 200 mの場合、「拡散シート 8」、「拡散シート 9」、「拡散シート 10」および「接着性拡散 層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチ P 力 S350 mの場合、「拡散シート 1」を用いたサンプルのみモアレの発生が認められ なかった。

[0118] 図 17に示した結果から、画素ピッチ 320 μ mの液晶表示パネルを備える液晶表示 装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し 易くなるが、「0¾7 ）'（？ 7?)」の値が1. 6以上となる拡散シートと集光シートとの 組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。

[0119] 一方、正面輝度および視野角特性に関しては、図 18に示すような結果が得られた 。特に、正面輝度特性においては、レンズピッチ Pの値が大きいほど正面輝度特性が 高 、ことが認められる。レンズピッチを広げることでプリズム斜面部の領域が大きくなり 、これにより集光特性が向上し、正面輝度特性が高められるためである。

[0120] [プリズムシート、画素ピッチ 460 μ m]

集光シートとして、光出射面に断面二等辺三角形状のプリズム体が配列されたプリ ズムシート（レンズピッチ P： 50 m、 110 m、 200 μ m、 350 μ m)をポリカーボネ ート榭脂の溶融押出成形により作製し、これらのプリズムシートに図 16に示した拡散 特性を有する各種拡散シート (「DBEFD」を除く。 )と、画素ピッチ Ppが 460 μ mの液 晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置 における「(HZTt) · (PpZP)」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視 野角の測定値を図 19および図 20に示す。

[0121] 図 19に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチ Pp力 460 μ mの場合、レンズピ ツチ Pが 50 mのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては 、モアレの発生は認められな力つた。

[0122] また、レンズピッチ Pが 110 μ mの場合、「拡散シート 10」を用いたサンプルにおい てモアレの発生が認められた。また、レンズピッチ Pが 200 /z mの場合、「拡散シート 9 」、「拡散シート 10」および「接着性拡散層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発 生が認められた。そして、レンズピッチ Pが 350 /z mの場合、「拡散シート 7」、「拡散シ ート 8」、「拡散シート 9」、「拡散シート 10」、「接着性拡散層 2」および「接着性拡散層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。

[0123] 図 19に示した結果から、画素ピッチ 460 μ mの液晶表示パネルを備える液晶表示 装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し 易くなるが、「0¾7 ）'（？ 7?)」の値が1. 6以上となる拡散シートと集光シートとの 組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レン ズピッチ Pの値が大き ヽほど正面輝度特性が高 ヽことが認められる（図 20)。

[0124] [プリズムシート、画素ピッチ 510 μ m]

集光シートとして、光出射面に断面二等辺三角形状のプリズム体が配列されたプリ ズムシート（レンズピッチ P： 50 m、 110 m、 200 μ m、 350 μ m)をポリカーボネ ート榭脂の溶融押出成形により作製し、これらのプリズムシートに図 16に示した拡散 特性を有する各種拡散シート (「DBEFD」を除く。 )と、画素ピッチ Ppが 510 μ mの液 晶表示パネルとを組み合わせて液晶表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置 における「(HZTt) · (PpZP)」の値、モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視 野角の測定値を図 21および図 22に示す。

[0125] 図 21に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチ Ppが 510 μ mの場合、レンズピ ツチ Pが 50 mおよび 110 mのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示 装置においては、モアレの発生は認められなかった。

[0126] また、レンズピッチ Pが 200 /z mの場合、「拡散シート 9」、「拡散シート 10」および「 接着性拡散層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レ ンズピッチ Pが 350 /z mの場合、「拡散シート 7」、「拡散シート 8」、「拡散シート 9」、「 拡散シート 10」、「接着性拡散層 2」および「接着性拡散層 3」を用いたサンプルにお V、てモアレの発生が認められた。

[0127] 図 21に示した結果から、画素ピッチ 510 mの液晶表示パネルを備える液晶表示 装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し 易くなるが、「0¾7 ）'（？ 7?)」の値が1.6以上となる拡散シートと集光シートとの 組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レン ズピッチ Pの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図 22)。

[0128] [双曲面シリンドリカルレンズシート、画素ピッチ 320 μ m]

集光シートとして、光出射面に、上記（1)式で表される双曲面形状のシリンドリカル レンズ体が配列されたレンズシート（レンズピッチ P： 15 m、 32 m、 50 m、 110 μ m、 200 μ m、 350 μ m)をポリカーボネート榭脂の溶融押出成形によりそれぞれ 作製した。

[0129] 各レンズピッチのレンズ形状はそれぞれ相似形であり、以下のように、 50 μ mピッチ のレンズ形状を基準としてレンズ設計を行った。

[0130] ·レンズピッチ P： 15 m

3)²))

'レンズピッチ Ρ:32 πι

Ζ=0.64(Χ/0.64) (5 + ^ (25 + (Χ/Ο.64) ²))

'レンズピッチ Ρ:50 πι

Ζ=Χ²/(5 + ^(25+Χ²))

'レンズピッチ Ρ: 110 /zm

Z=2.2(X/2.2)²/(5 + （25+ (XZ2.2)²))

'レンズピッチ P: 200 /zm

Z=4 (X/4) V (5 + (25 + (X/4) ²) )

'レンズピッチ P: 350 /zm

これらのプリズムシートに図 16に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「DBEF D」を除く。）と、画素ピッチ Ppが 320 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶 表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「(HZTt) · (PpZP)」の値、 モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図 23および図 24に 示す。

[0131] 図 23に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチ Ppが 320 μ mの場合、レンズピ ツチ Pが 15 μ ι, 32 μ mおよび 50 μ mのプリズムシートを集光シートとして用いた液 晶表示装置においては、モアレの発生は認められな力つた。

[0132] また、レンズピッチ Pが 110 mの場合、「拡散シート 10」および「接着性拡散層 3」 を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。また、レンズピッチ Pが 200 mの場合、「拡散シート 8」、「拡散シート 9」、「拡散シート 10」および「接着性拡散 層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レンズピッチ P 力 S350 mの場合、「拡散シート 1」を用いたサンプルのみモアレの発生が認められ なかった。

[0133] 図 23に示した結果から、画素ピッチ 320 μ mの液晶表示パネルを備える液晶表示 装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し 易くなるが、「0¾7 ）'（？ 7?)」の値が1. 6以上となる拡散シートと集光シートとの 組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。

[0134] 一方、正面輝度および視野角特性に関しては、図 24に示すような結果が得られた 。特に、正面輝度特性においては、レンズピッチ Pの値が大きいほど正面輝度特性が 高 、ことが認められる。レンズピッチを広げることでレンズ形成面の領域が大きくなり、 これにより集光特性が向上し、正面輝度特性が高められるためである。

[0135] [双曲面シリンドリカルレンズシート、画素ピッチ 460 μ m]

集光シートとして、光出射面に、上記（1)式で表される双曲面形状のシリンドリカル レンズ体が配列されたレンズシート（レンズピッチ P： 50 m、 110 m、 200 μ m、 35 0 m)をポリカーボネート榭脂の溶融押出成形によりそれぞれ作製した。各レンズピ ツチのレンズ形状はそれぞれ相似形であり、以下のように、 50 mピッチのレンズ形 状を基準としてレンズ設計を行った。

[0136] ·レンズピッチ P： 50 m

Z=X²/ (5 + ^ (25 +X²) )

'レンズピッチ P : 1 10 /z m

Z= 2. 2 (X/2. 2) ²/ (5 + （25 + (XZ2. 2) ²) )

'レンズピッチ P : 200 /z m

Z=4 (X/4) V (5 + (25 + (X/4) ²) ) 'レンズピッチ P : 350 /z m

Z= 7 (X/7) V(5 + ^ (25+ (X/7) ²) )

これらのプリズムシートに図 16に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「DBEF D」を除く。）と、画素ピッチ Ppが 460 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶 表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「(HZTt) · (PpZP)」の値、 モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図 25および図 26に 示す。

[0137] 図 25に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチ Pp力 460 μ mの場合、レンズピ ツチ Pが 50 mのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示装置においては 、モアレの発生は認められな力つた。

[0138] また、レンズピッチ Pが 110 μ mの場合、「拡散シート 10」を用いたサンプルにおい てモアレの発生が認められた。また、レンズピッチ Pが 200 /z mの場合、「拡散シート 9 」、「拡散シート 10」および「接着性拡散層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発 生が認められた。そして、レンズピッチ Pが 350 /z mの場合、「拡散シート 7」、「拡散シ ート 8」、「拡散シート 9」、「拡散シート 10」、「接着性拡散層 2」および「接着性拡散層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。

[0139] 図 25に示した結果から、画素ピッチ 460 μ mの液晶表示パネルを備える液晶表示 装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し 易くなるが、「0¾7 ）'（？ 7?)」の値が1. 6以上となる拡散シートと集光シートとの 組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レン ズピッチ Pの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図 26)。

[0140] [双曲面シリンドリカルレンズシート、画素ピッチ 510 μ m]

集光シートとして、光出射面に、上記（1)式で表される双曲面形状のシリンドリカル レンズ体が配列されたレンズシート（レンズピッチ P： 50 m、 110 m、 200 μ m、 35 0 m)をポリカーボネート榭脂の溶融押出成形によりそれぞれ作製した。各レンズピ ツチのレンズ形状はそれぞれ相似形であり、以下のように、 50 mピッチのレンズ形 状を基準としてレンズ設計を行った。

[0141] 'レンズピッチ P : 50 m Z=X²/ (5 + ^ (25+X²) )

'レンズピッチ P : 110 /z m

Z= 2. 2 (X/2. 2) ²/ (5 + （25+ (XZ2. 2) ²) )

'レンズピッチ P : 200 /z m

Z=4 (X/4) V (5 + (25 + (X/4) ²) )

'レンズピッチ P : 350 /z m

Z= 7 (X/7) V(5 + ^ (25+ (X/7) ²) )

これらのプリズムシートに図 16に示した拡散特性を有する各種拡散シート（「DBEF D」を除く。）と、画素ピッチ Ppが 510 mの液晶表示パネルとを組み合わせて液晶 表示装置を構成した。各構成の液晶表示装置における「(HZTt) · (PpZP)」の値、 モアレ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図 27および図 28に 示す。

[0142] 図 27に示すように、液晶表示パネルの画素ピッチ Ppが 510 μ mの場合、レンズピ ツチ Pが 50 mおよび 110 mのプリズムシートを集光シートとして用いた液晶表示 装置においては、モアレの発生は認められなかった。

[0143] また、レンズピッチ Pが 200 /z mの場合、「拡散シート 9」、「拡散シート 10」および「 接着性拡散層 3」を用いたサンプルにおいてモアレの発生が認められた。そして、レ ンズピッチ Pが 350 /z mの場合、「拡散シート 7」、「拡散シート 8」、「拡散シート 9」、 「 拡散シート 10」、「接着性拡散層 2」および「接着性拡散層 3」を用いたサンプルにお V、てモアレの発生が認められた。

[0144] 図 27に示した結果から、画素ピッチ 510 μ mの液晶表示パネルを備える液晶表示 装置においては、集光シートのレンズピッチが広くなるにしたがってモアレが発生し 易くなるが、「0¾7 ）'（？ 7?)」の値が1. 6以上となる拡散シートと集光シートとの 組合せの場合にモアレの発生を抑えられることがわかる。また、本例においても、レン ズピッチ Pの値が大きいほど正面輝度特性が高いことが認められる（図 28)。

[0145] 図 17〜図 28に示したように、集光シートがプリズムシートである場合と双曲面シリン ドリカルレンズシートである場合とに問わず、モアレの発生状況に関しては同等の評 価結果が得られている。これは、モアレの発生の有無は、集光シートに関していえば 、レンズ形状の影響は少なぐもっぱらレンズピッチに依るところが大きいことを意味し ている。

[0146] また、プリズムシートの方が、双曲面シリンドリカルレンズシートに比べて、レンズピッ チに関係なぐ正面輝度が高い。その理由は、先に図 6を参照して説明したとおりで ある。一方、双極面シリンドリカルレンズシートの方が、プリズムシートに比べて、レン ズピッチに関係なぐ視野角が大きい結果が得られている。これは、レンズ頂点の形 状の違いに依るものである。

[0147] [拡散機能付き反射型偏光素子」

次に、拡散シートとして、図 16に示した拡散機能付き反射型偏光子「DBEFD]を 用い、これと各種レンズピッチの集光シートおよび各種画素ピッチの液晶表示パネル とを組み合わせて液晶表示装置を構成したときの「(HZTt) · (PpZP)」の値、モア レ発生の評価結果、正面輝度測定値、視野角の測定値を図 31および図 32に示す。

[0148] なお、図 31および図 32において、「サンプル 26— 1」〜「サンプル 26— 12」は集光 シートとしてプリズムシートを用いた例を示しており、「サンプル 26— 13」〜「サンプル 26 24」は集光シートとして双曲面シリンドリカルレンズシートを用いた例を示して!/ヽ る。

[0149] 図 31に示すように、画素ピッチ 320 μ m、レンズピッチ 350 μ mの場合にモアレの 発生が認められた。このときの「（HZTt) · (PpZP)」の値は、 1. 59であった。

[0150] 拡散シートに、拡散機能付き反射型偏光分離素子を用いることにより、正面輝度の 大きな向上を図ることができる。反射型偏光分離素子は、輝度向上フィルムとして広く 知られており、当該素子を用いることで液晶表示装置の正面輝度を高めることができ る。

Claims

請求の範囲

[1] 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された光源と、前記液晶 表示パネルと前記光源との間に配置され、一主面に凹凸部が多数連続して配列され た集光性の光学シートと、前記液晶表示パネルと前記光学シートとの間に配置され た拡散シートとを備えた液晶表示装置において、

前記光学シートの前記凹凸部の配列ピッチを P[ m]、前記拡散シートのヘイズ値 を H[%]、前記拡散シートの全光線透過率を Tt[%]、前記液晶表示パネルの画素 ピッチを Ρρ [ μ m]としたとき〖こ、

(H/Tt) - (Pp/P)≥l. 6

の関係を満たす

ことを特徴とする液晶表示装置。

[2] 液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多 数連続して配列された集光性の光学シートの製造方法であって、

前記凹凸部の配列ピッチを Ρ[ /ζ πι]、前記拡散シートのヘイズ値を Η[%]、前記拡 散シートの全光線透過率を _Tt[%]、前記液晶表示パネルの画素ピッチを Ρρ [ μ m] としたときに、前記凹凸部の配列ピッチ (P)の上限を以下の式に基づいて決定するこ とを特徴とする光学シートの製造方法。

Ρ≤ (Η·Ρρ) / (1. 6Tt)

[3] 液晶表示パネルおよび拡散シートと組み合わせて用いられ、一主面に凹凸部が多 数連続して配列された集光性の光学シートであって、

前記凹凸部の配列ピッチを Ρ[ /ζ πι]、前記拡散シートのヘイズ値を Η[%]、前記拡 散シートの全光線透過率を _Tt[%]、前記液晶表示パネルの画素ピッチを Ρρ [ μ m] としたときに、

Ρ≤ (Η·Ρρ) / (1. 6Tt)

の関係を満たす

ことを特徴とする光学シート。

[4] 前記凹凸部の配列ピッチ (P)は、 110 μ m以上である

ことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。

[5] 前記凹凸部は、断面三角形状のプリズム体である

ことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。

[6] 前記凹凸部は、双曲面または放物面を有するシリンドリカルレンズ体であり、

前記光学シートの法線方向に平行に Z軸をとり、前記シリンドリカルレンズ体の列の 方向に X軸をとつたときに、前記シリンドリカルレンズ体の断面形状が、以下の式を満 たすことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。

Z=X²/ (R+^ (R²- (1 +K)X²) )

(但し、 Rは先端頂点の曲率半径 [ m]、 Κはコーニック定数である。 )

[7] 前記凹凸部は、高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体であり、

前記光学シートの法線方向に平行に Ζ軸をとり、前記シリンドリカルレンズ体の列の 方向に X軸をとつたときに、前記シリンドリカルレンズ体の断面形状が、以下の式を満 たすことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。

Ζ = X²/ (R + (R²— ( 1 + Κ) X²) ) + AX⁴ + BX⁵ + CX⁶ + · · ·

(但し、 Rは先端頂点の曲率半径 [ m]、 Kはコーニック定数、 A, Β, C- · ·は非球面 係数である。 )

[8] 前記凹凸部が設けられた一主面とは反対側の他主面には凸部がさらに設けられ、 前記凸部は、前記凹凸部を形成しない状態において前記光学シートの曇り度が 60 %以下となるように設けられている

ことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。

[9] 前記凸部が設けられた側の面の平均傾斜勾配が、 0. 25md以下である

ことを特徴とする請求項 8に記載の光学シート。

[10] 前記凹凸部の外形形状が周期的またはランダム的に異なっている

ことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。

[11] 前記外形形状は、前記凹凸部の高さである

ことを特徴とする請求項 10に記載の光学シート。

[12] 前記凹凸部は、断面三角形状のプリズム体であり、

前記プリズム体の斜面部が異なる傾斜角で形成されて 、る

ことを特徴とする請求項 3に記載の光学シート。