JP4880697B2 - プリズムシート及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリズムシート及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

図１２は従来の液晶表示装置１を示す断面図である。直下型の液晶表示装置１は照明装置２と液晶パネル３で構成され、照明装置２は液晶パネル３の背後に配置されている。ここで、照明装置は複数の線状光源４が並列に配置されており、液晶パネル３と照明装置２の間にはプリズムシート６を含む光学シート７及び拡散板８が配されている。このような液晶表示装置１では線状光源４から出射された光は拡散板８、光学シート７を通り液晶パネル３に到達する。

ここで、光学シート７は、拡散シート５、プリズムシート６、レンズシート、偏向フィルム等の各種シートで構成され拡散板８の主面を覆うように配置される。図１３はこれら複数のシートが積層された光学シートのうち拡散シート５とプリズムシート６の一部を分解して示す斜視図である。図１３に示すように、プリズムシート６は、液晶パネル３の正面輝度向上のため線状光源４からの光を液晶パネル３方向へ集光するために用いられ、液晶パネル側に向けられる主面上にプリズム面が形成されている。この微細なプリズム面は一定のピッチｐで形成され断面が三角形状の第１プリズム列６ａで構成されている。

図１４は図１３のプリズムシート６と拡散シート５が重なり合った状態を示す断面図であるが、図１４に示すように複数のシートを積層して光学シートを構成する場合、プリズムシート６表面の第１プリズム列６ａの頂部先端は隣接する拡散シート５の主面と当接している。ここで、当該光学シートに外から力が加わったとき、第１プリズム列６ａの頂部先端が拡散シート５の主面と擦れ傷つくことがあった。そして、この傷が表示装置の視聴面方向から視認される場合、液晶表示装置の品質上問題になっていた。

そこで、従来この問題を解決するために前記プリズム列頂部を鋭形とせず、緩やかな曲面を形成する方法が提案されていた（特許文献１、２参照）。
特開２００４−１１００２５号公報 特開２００５−３１７４３５号公報

しかし、このプリズム列に対する傷つき防止を目的として前記プリズム列頂部の半径を大きく設け、該頂部の形状を緩やかな曲面に形成した場合、プリズムレンズの集光性を低下させ本来のプリズム機能が十分発揮されない。

そこで本発明は、上記問題に鑑み、プリズムシートの集光性を確保しながら傷つき防止機能を備えるプリズムシート及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の局面によるプリズムシートは、光源からの光が入射する第１主面と、前記入射した光が出射する第２主面とを備え、前記第２主面には、断面が三角形状の第１プリズム列が複数並列して形成されているプリズムシートにおいて、前記第２主面には前記第１プリズム列より頂部が高く、且つ、その頂部が丸みを有する第２プリズム列が複数形成されていることを特徴としている。

この構成によると、断面が三角形状の第１プリズム列が複数並列して形成される第２主面に該プリズム列より頂部が高く、その頂部の形状が丸みを有する第２プリズム列を複数設けたプリズムシートをその他複数のシートと重ね合わせて使用する場合、第２プリズム列の頂部は第１プリズム列の頂部より高い位置に形成されているため、当該第２プリズム列の頂部が重ね合わされたシートの主面と当接し、このシートを支持する。これにより、通常、第１プリズム列の頂部は隣接するシートの主面と当接せず、頂部が隣接するシートと擦れ傷つくのを防ぐことができる。したがって、第１プリズム列の頂部を鋭状に形成し、該プリズム列における集光性を確保することができる。

また、第２プリズム列頂部の断面形状に丸みを持たせることにより、第２プリズム列における集光性は第１プリズム列と比べて低下するが、重ね合わされたシートを安定して支持することが可能になり、第２プリズム列頂部自体が擦れ傷つくことを防止することができる。

また本発明は、上記構成のプリズムシートにおいて、前記第２プリズム列の頂部の断面形状の半径が３μｍ以上であることを特徴としている。

この構成によると、第２プリズム列頂部の半径を３μｍ以上として第２プリズム列を形成することにより、安定して隣接するシートを支持することができるとともに第２プリズム列自体の集光性を確保することができる。

また本発明は、上記構成のプリズムシートにおいて、前記第２プリズム列には頂部が低い凹部が複数形成され、該凹部の頂部断面形状が鋭形であることを特徴とする。

この構成によると、第２プリズム列には頂部が低い凹部が複数形成され、その凹部の断面形状が鋭形であることで、第２プリズム列中に高い集光性を有する領域を設けることができ、プリズムシート全体の集光性を向上させることができる。また、第２プリズム列において、この鋭形部分が占める割合が大きいほど、プリズムシート全体の輝度向上効果は上昇する。したがって、第２プリズム列を構成する大部分を凹部で形成し、凹部以外の領域を数箇所残すことで、プリズムシートの輝度向上効果を確保しながら重ね合わせるシートを安定して支持することが可能となる。なお、プリズムシートの第２主面側に重ね合わされるシートは第２プリズム列における凹部以外の部分で支持されるため、第１プリズム列及び凹部の頂部が擦れ傷つくことは防止される。

また本発明は、上記構成のプリズムシートにおいて、前記第２プリズム列における前記凹部以外の部分が、前記第２主面の平面視においてランダムに配置されていることを特徴とする。

この構成によると、第２プリズム列における凹部以外の部分を、第２主面の平面視においてランダムに配置することにより、プリズムシートが大型化した場合でも第２主面側に重ね合わせる光学シート全体を前記第２プリズム列における凹部以外の部分で安定して支持することができ、凹部及び第１プリズム列頂部の傷つきを防止することができる。また、凹部においてプリズムシート全体の集光性は一定量確保される。

また本発明は、上記構成のプリズムシートと、前記プリズムシートの前記第１主面に対して光照射可能に配置された光源と、前記第２主面の側に配置され、前記光源から出射し光学部品を透過した光を制御する液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置である。

この構成によると、上記プリズムシートを光学シートの一部に用いて液晶表示装置を構成することにより、一定の集光性を確保しながら、プリズムシートの傷つきを防止し、装置の大型化を図ることができる。

本発明によると、プリズムシートの集光性を確保しながら傷つき防止機能を備えるプリズムシート及びそれを用いた液晶表示装置を容易に得ることができる。

本発明の第１実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による液晶表示装置を構成するプリズムシートの一部を示した斜視図である。 図２のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による液晶表示装置を構成するプリズムシートと拡散シートの一部を示した斜視図である。 図４のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態による液晶表示装置を構成するプリズムシートの一部を示した斜視図である。 図６のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。 図６のＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。 図６に示したプリズムシートを構成する第２プリズム列の一部を拡大して示した斜視図である。 本発明の第２実施形態の変形例による第２プリズム列の一部を拡大して示した斜視図である。 本発明の第２実施形態の変形例によるプリズムシートの平面図である。 従来の液晶表示装置の分解断面図である。 従来の液晶表示装置を構成するプリズムシートと拡散シートの一部を示した分解斜視図である。 従来の液晶表示装置を構成するプリズムシートと拡散シートの一部を示した断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 照明装置
３ 液晶パネル（光制御部材）
４ 線状光源
５ 拡散シート
６ プリズムシート
６ａ 第１プリズム列
６ｂ 第２プリズム列
６ｃ 凹部
６ｄ 凸部
７ 光学シート
８ 拡散板
９ 表示装置用フレーム
１０ ランプハウス
１１ ランプホルダ
１２ 照明装置用フレーム

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本発明は、集光性、傷つき防止性に優れたプリズムシート及びそれを用いた液晶表示装置である。これらの構成について、図等を利用してさらに詳細に説明する。なお、従来例の図１２〜図１４と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施例］

図１に本実施形態に係る液晶表示装置を説明するための分解斜視図を示す。液晶表示装置１は、照明装置２と、液晶パネル（光制御部材）３と、表示装置用フレーム９とを含んでいる。また、照明装置２は、線状光源４と、ランプハウス１０と、反射シート（図示せず）と、ランプホルダ１１で構成され、樹脂製の拡散板８、光学シート７と、照明装置用フレーム１２が液晶パネル３と照明装置２の間に配置されている。

また、駆動装置(不図示)が液晶パネル３および線状光源４に接続されて液晶パネル３および線状光源４を駆動制御する。ここでは、駆動装置は上記駆動制御をするための回路、装置等を総称するものとする。また、液晶パネル３は対向基板間に液晶が封入されたものである。

液晶表示装置１において、光源４から出射した光は、拡散板８および光学シート７を介して液晶パネル３に照射され、液晶パネル３の各画素（または各セル）によって光強度（階調）が制御されたり着色されたりする。すなわち、液晶パネル３は光源４から出射し拡散板８および光学シート７を透過した光を光強度や色等について制御して表示光を作り出す。

また、光源４として冷陰極管(ＣＣＦＬ；Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ)以外に、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、熱陰極管（ＨＣＦＬ；Ｈｏｔ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、外部電極蛍光管（ＥＥＦＬ；Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、キセノン管等を用いることもできる。

また、拡散板８はアクリル（ＰＭＭＡ）、メタクリルスチレン（ＭＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ、例えば日本ゼオン株式会社の商品「ゼオノア（登録商標）」）等の樹脂から成る平板部材である。拡散板８は、ランプ群からの光を拡散させる役割をするとともに、拡散板８上に光学シート７が配置されている。

また、光学シート７は、例えば拡散シート５、プリズムシート６、レンズシート等の各種光学シートの１枚または複数枚から成る。なお、光学シート７を構成する各種光学シートの枚数は図示の３枚に限られない。また、光学シートに同種の光学シート（例えば拡散シート）を複数枚含ませても構わない。以下、図１に示すようにプリズムシート６の上方に拡散シート５を重ね合わせるが、プリズムシート６の上方に配されるシートの種類は特に限定しない。

また、これら光学シート７は照明装置用フレーム１２とランプハウス１０で周縁部を挟持し、例えばネジ（不図示）によって照明装置２に固定される。

図２は複数の光学シート７のうち本実施形態に係るプリズムシート６を示す斜視図であり、図３は図２のＸ−Ｘ’における断面図である。

プリズムシート６はアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、等の樹脂から成るシート部材であり、表面に微細な溝線及び稜線が交互に設けられ断面が三角形状の第１プリズム列６ａが形成されている。また、第１プリズム列６ａと並列して当該第１プリズム列６ａより頂部が高く、且つ、当該頂部の形状が丸みを有する第２プリズム列６ｂが所定の割合で設けられている。

ここで、第１プリズム列６ａは液晶パネル３の正面輝度向上のため線状光源４からの光を液晶パネル３方向へ集光するが、第１プリズム列６ａの頂部を鋭形に形成し、プリズムの斜面を広く設けるほどこの集光性は高まり、液晶パネル３の輝度が向上する。一方、第２プリズム列６ｂは第１プリズム列６ａと同素材の樹脂で形成されており、頂部が第１プリズム列６ａの頂部より高い位置にある。このため、プリズム面にシートを重ねた場合、第２プリズム列６ｂの頂部とシート主面が当接する。このとき、第２プリズム列６ｂの頂部の断面形状は丸みを有しており、安定してシート主面を支持することができるとともに集光性は低下するがプリズムとしての機能も有する。また、この丸みにより第２プリズム列６ｂ自体の耐擦傷性も確保される。

また、図４は上記プリズムシート６の第１プリズム列６ａが形成された主面に拡散シート５を重ね合わせた状態を示す斜視図であり、図５は図４のＸ―Ｘ’における断面図である。拡散シート５の主面は第２プリズム列６ｂの頂部で支持されており、第１プリズム列６ａの頂部は第２プリズム列６ｂの頂部より低い位置にあるため、拡散シート５の主面は第１プリズム列６ａ頂部と当接しない。これにより、第１プリズム列６ａの頂部を鋭形に形成した場合でも第１プリズム列６ａの頂部の傷つきが防止される。

ここで、第１プリズム列６ａ及び第２プリズム列６ｂ頂部の形状は光学シートの材質及びサイズにより適時調整する必要があり、ポリカーボネートにより形成されたプリズムシート６において、第１プリズム列６ａの頂部の形状を頂部半径１μｍ以下、第２プリズム列６ｂの頂部の形状を頂部半径が３μｍ以上とした場合、十分な集光性を確保しながら一定の傷つき防止性を得ることができた。

また、第１プリズム列６ａ及び第２プリズム列６ｂのピッチは必ずしも同一である必要はなく、第１プリズム列６ａと第２プリズム列６ｂとの構成比率も図２〜図５では説明上２対１としたが、これに限定されない。第２プリズム列６ｂは第１プリズム列６ａよりその形状から集光性が低いため、第１プリズム列６ａが占める割合が大きいほど、プリズムシート全体の輝度向上効果は上昇する。また、第２プリズム列６ｂの構成比率が低いプリズムシート６は集光性能は高まるが、プリズム面に重ね合わせた光学シートを安定して支持することができない。したがって、プリズムシートの材質及び全体のサイズを考慮し、第２プリズム列６ｂの構成を決定する必要がある。
［第２実施例］

本実施形態に係る液晶表示装置も実施例１の図１で示したものと同様に、照明装置２と、液晶パネル（光制御部材）３と、表示装置用フレーム９とを含んでいる。また、照明装置２は、線状光源４と、ランプハウス１０と、反射シート（図示せず）と、ランプホルダ１１で構成され、樹脂製の拡散板８、光学シート７と、照明装置用フレーム１２が液晶パネル３と照明装置２の間に配置されている。

この構成により、光源４から出射した光は、拡散板８および光学シート７を介して液晶パネル３に照射され、液晶パネル３の各画素（または各セル）によって光強度（階調）が制御されたり着色されたりする。すなわち、液晶パネル３は光源４から出射し拡散板８および光学シート７を透過した光を光強度や色等について制御して表示光を作り出す。

また、液晶パネル３、線状光源４、拡散板８は実施例１で示したものと同じ構成であり、これによる効果も同様である。

次に、本実施形態に係るプリズムシート６について説明する。図６は本実施形態に係るプリズムシート６の一部を拡大して示す斜視図であり、図７は図６のＸ−Ｘ’におけるプリズムシート６の断面図であり、図８は図６のＹ−Ｙ’におけるプリズムシート６の断面図である。また、図９は図６中の第２プリズム列６ｂのみを拡大して示す斜視図であり、図１０は図９の第２プリズム列６ｂの変形例である。

図６〜図９に示すように第２プリズム列６ｂは、凹部６ｃと凸部６ｄが交互に連なり構成されている。ここで、凹部６ｃは頂部の断面形状は鋭形であり、頂部が低い位置にあり、凸部６ｄは頂部の断面形状が丸みを有し、頂部が高い位置にある。以下、第２プリズム列６ｂにおける凹部６ｃ以外の部分を凸部６ｄとする。

この構成により、この第２プリズム列６ｂの稜線は高低差が生じ、プリズム面にシートを重ね合わせたとき凸部６ｄによりこのシート全体が支持される。また、凹部６ｃの頂部は第１プリズム列６ａと同様に重ね合わされたシートの主面と当接しないため、頂部を鋭形に形成しても、傷つきが防止される。

また、図６では説明上、凸部６ｄを一定間隔で密に設けてあるが、第２プリズム列６ｂにおける凸部６ｄの割合をできるだけ少なくし、凹部６ｃの割合を多く設けることで、頂部が鋭形である領域が増え、プリズムシート６全体の輝度向上効果は上昇する。また、図９に示すように、凸部６ｄと凹部６ｃの境界は緩やかな曲面を形成している。ここで、凸部６ｄと凹部６ｃの境界に段差が形成された場合、この段差部分が光学的に光ってみえるため、表示装置としての品位低下につながる。したがって、この境界部、特にプリズム列の斜面は緩やかな曲面が形成される必要がある。

なお、凹部６ｃ及び凸部６ｄのピッチは必ずしも同じである必要はなく、図１０に示すように、凹部６ｃ及び凸部６ｄのピッチを変化させ、第２プリズム列６ｂを形成する溝線を波線状に形成してもよい。

また、凸部６ｄは重ね合わされたシート全体を均等に支持できるよう構成することが好ましく、更に、凸部６ｄを繋いだ線が直線になると液晶モジュールの格子と干渉ムラが発生する可能性がある。図１１は本実施形態に係るプリズムシート６の変形例であるが、図１１に示すように、凸部６ｄをプリズムシート６の第２主面の平面視においてランダムに配置してプリズムシートを形成してもよい。なお、図１１では、第１プリズム列６ａ及び凹部６ｃについて図示していないが、凸部６ｄをランダムに配置するため、第１プリズム列６ａ及び第２プリズム列６ｂを蛇行して形成したり、凹部６ｃ及び凸部６ｄのピッチを変化させて形成してもよい。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、大型の液晶表示装置に利用することができる。

Claims (4)

1. 光源からの光が入射する第１主面と、前記入射した光が出射する第２主面とを備え、
   前記第２主面に断面が三角形状の第１プリズム列が複数並列して形成されているプリズムシートにおいて、
   前記第２主面には第２プリズム列が複数形成され、
   前記第２プリズム列の稜線は頂部が高い凸部と頂部が低い凹部が交互に連なり構成され、前記凸部の頂部は断面形状が丸みを有するとともに前記第１プリズム列の頂部より高い位置にあり、前記凹部の頂部は断面形状が鋭形であることを特徴とするプリズムシート。
2. 前記凸部の頂部の断面形状の半径が３μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリズムシート。
3. 前記凸部が、前記第２主面の平面視においてランダムに配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリズムシート。
4. 請求項１及至請求項３のいずれかに記載のプリズムシートと、
   前記プリズムシートの前記第１主面に対して光照射可能に配置された光源と、
   前記第２主面の側に配置され、前記光源から出射し前記プリズムシートを透過した光を制御する液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。

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