JP2000002808A - 偏光ビームスプリッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックライト光の利用効率を上げ、液晶表示装
置の輝度を向上させると共に、輝度が向上する角度範囲
を拡大することが可能な偏光ビームスプリッタを提供す
る。 【解決手段】光源からの光線の内、一定方向に偏光した
光線だけを透過させる一方で、異なる方向に偏光した光
線を反射させる機能を有する平面形状の偏光ビームスプ
リッタにおいて、透明部材１１上に多数のアレイ状とな
るよう設けられた透明プリズム１２が、異なる屈折率の
樹脂及び異なる頂角の下側透明プリズム１２ａと上側透
明プリスム１２ｂとを積層させた透明プリズムシート１
０であり、この透明プリズムシートのプリズムアレイ方
向が一致し、且つ、各々の透明プリズムシートの山部と
谷部が一致するように２枚対向させた偏光ビームスプリ
ッタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビ映像などの
表示に使用する液晶表示装置に於いて、偏光板によるバ
ックライトの光損失を低減させ、輝度を向上させるため
に用いられる偏光ビームスプリッタに関し、特に、簡便
な構成で低コストであると共に、輝度向上範囲拡大を可
能にする偏光ビームスプリッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、液晶材料による透過光
の偏光状態変化を利用して画像表示を行っており、例え
ば、動画表示に適すると言われているＴＦＴ方式の液晶
表示装置では、照明用バックライトと、２枚の透明基材
間に配向方向が９０゜捻れるよう封入されたネマチック
液晶と、２枚の透明基材の外側に偏光軸が直交するよう
に配置された２枚の偏光板から構成されており、一方の
透明基材上にマトリクス状に配置された走査電極と信号
電極との交点に接続するよう形成された薄膜トランジス
タによって、ネマチック液晶への電圧印加が画素単位毎
に制御される。

【０００３】この時、電圧が印可されない画素では、最
初の偏光板で直線偏光となったバックライト光が液晶分
子の捻れに沿って進み、偏光方向が９０゜回転すること
で次の偏光板の透過が可能となり、白い画素として表示
される。一方で、しきい値を越える電圧が印可されてい
る画素では、液晶分子がホメオトロピック配向となるた
め、偏光されたバックライト光に対する偏光方向変化が
発生せず、次の偏光板を通過することができないので、
黒い画素として表示される。ＴＦＴ方式の液晶表示装置
は、これらの電圧印可と白黒表示の関係を制御して画像
表示を行っている。

【０００４】また、２枚の透明基材のそれぞれに、空間
的に直交するよう電極を設定し、かつ、液晶の捻れを９
０゜より遙かに大きく設定しているＳＴＮ方式の液晶表
示装置もあるが、電圧印可と液晶分子の捻れ状態の変化
を利用し、透過光の偏光状態変化で画像表示を行うと言
う原理は同様である。

【０００５】よって、液晶層で偏光光の捻れを制御する
と言う原理から、バックライト光を直線偏光として液晶
層に入射させることが必須であり、自然偏光のバックラ
イト光を直線偏光とする最初の偏光板が不可欠であり、
さらに、組み合わせて使用する偏光板も必須の部材であ
る。一般的に、使用される偏光板は、一軸延伸されて配
列した結晶部分を有するプラスチックフィルムに、二色
性を有する染料、沃素を吸着させた物であるが、透過性
を有する軸方向の偏光以外の光を吸収することで偏光作
用を発現させるので、バックライトからの光の半分以上
は吸収されてしまい、損失になるだけと言う問題があ
る。

【０００６】そこで、液晶表示装置のバックライトと最
初の偏光板との間に、偏光分離作用を有する偏光ビーム
スプリッタを設けて、バックライト光の利用効率向上を
図る試みがなされている。偏光ビームスプリッタは、バ
ックライトからの光で偏光板を透過する方向と同方向の
偏光成分光を透過する一方、９０゜異なる方向の偏光成
分光は、吸収無しでバックライト方向に反射させると言
う作用を持っていることから、液晶表示装置のバックラ
イト部では、偏光ビームスプリッタを透過しない偏光成
分光は、反射されてバックライト方向に向かった後、バ
ックライト表面などで再反射されて、かつ偏光成分が変
化して偏光ビームスプリッタへと戻り、その一部は偏光
ビームスプリッタを透過するように変化することから、
バックライト光の利用効率が向上する。

【０００７】一般に言われる偏光ビームスプリッタは、
GlanプリズムやTaylorプリズムなどのプリズムを組み合
わせたものや、マックナイル偏光子のようにプリズム間
にさらに誘電体の多層膜を形成したものなど、ガラスの
ような光学材料を主材とする立体形状を有するので、液
晶表示装置のバックライトと偏光板の間に設けるには適
当でない。

【０００８】薄い平面形状の偏光ビームスプリッタとし
て、既にいくつかの提案がなされており、例えば、特開
昭６１−１７１０３号公報や特開平６−５１３９９号公
報の一部などに記載されているような、相対する複数の
傾斜面の境界面に偏光依存性を有する多層膜を形成した
シート状の偏光ビームスプリッタや、特開平６−２８１
８１４号公報、特開平６−３２４３３３号公報に記載さ
れているコレステリック液晶の円偏光化作用と１／４波
長板の円偏光→直線偏光変換作用を利用したシート状の
偏光ビームスプリッタや、ＷＯ９６−１９３４７に記載
されている延伸方向に屈折率差を生じるポリマーと屈折
率差を生じないポリマーとをシート状多層積層体にした
偏光ビームスプリッタが挙げられる。

【０００９】また、屈折率の異なる媒体に光線が入射す
る際に、両方の媒体の屈折率によって定まるブリュース
ター角となるよう光線を入射させると、Ｐ偏光成分の反
射率が０になることは良く知られているが、頂角が入射
光のブリュースター角と関連するように設定されたアレ
イ状の透明プリズムを多数形成した透明プリズムシート
を、２枚相対させたシート状の偏光ビームスプリッタと
することで、正面からの入射光の偏光分離する方法が、
報告されている。（ＳＩＤ '９７ ＤＩＧＥＳＴ Ｐ
８１３など) 。しかし、光の反射や屈折の角度に関連す
る偏光分離現象を利用すると言う原理から、ブリュース
ター角からずれるほど偏光分離力が低下してしまうの
で、液晶表示装置での輝度向上効果が得られる範囲が狭
いと言う短所を有している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】つまり、上記の透明プ
リズムシートを２枚対向させた偏光ビームスプリッタ
で、偏光分離効率を高くして十分な輝度向上効果を発揮
させるには、原理上高屈折率の樹脂材料を使用する必要
がある。熱可塑性樹脂や熱硬化型樹脂、光などの放射線
硬化型の高屈折率樹脂であり、かつ光学用の成形に適す
る透明樹脂は多く開発されており、例えば、特開平７−
３３８４１号公報などに記載されているものの中から、
適切な屈折率と必要な他特性を有する透明樹脂を選択し
て用いればよい。

【００１１】また、バックライトと偏光板だけの場合に
比べて、輝度を向上させ得る観察角度範囲は、偏光ビー
ムスプリッタの種類によって異なるが、多層膜による偏
光ビームスプリッタや、屈折率異方性を有するポリマー
をシート状多層積層体として延伸させたものは、入射方
向変化による実効膜厚変化を受けるが偏光分離効率の低
下は比較的緩やかである。

【００１２】一方、コレステリック液晶を利用するもの
や、上記透明プリズムシートを２枚対向させた偏光ビー
ムスプリッタでは、入射方向変化による偏光分離効率の
低下が他方式よりも大きめで、前者は、コレステリック
液晶層による円偏光化と１／４波長板による直線偏光化
のどちらもが、入射方向変化によって影響を受け易いこ
と、後者は、入射光を偏光分離作用が最大となるブリュ
ースター角となるように透明プリズムシートに垂直入射
させるので、ブリュースター角からずれて入射した場合
の偏光分離度低下を原理上避け難いことが原因である。

【００１３】よって、これらの偏光ビームスプリッタを
使用すると、輝度向上可能な観察角度範囲が狭いため、
液晶表示装置を正面から観察すると輝度向上効果が得ら
れるが、斜めから観察すると十分な輝度向上効果が得ら
れないか、場合によっては、むしろ暗く観察される場合
もあり得る。

【００１４】本発明は、上記問題点の解決のためなされ
たものであり、入射光がブリュースター角入射となるよ
う頂角が設定された透明プリズムをアレイ状に多数形成
した透明プリズムシートを使用し、バックライト光の利
用効率を上げ、液晶表示装置の輝度を向上させると共
に、従来のものよりも、輝度が向上する角度範囲を拡大
可能な偏光ビームスプリッタの提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決に本発明
が提供する手段は、光源からの光線の内、一定方向に偏
光した光線だけを透過させる一方で、異なる方向に偏光
した光線を反射させる機能を有する平面形状の偏光ビー
ムスプリッタにおいて、透明部材（１１）上に多数のア
レイ状となるよう設けられた透明プリズム（１２）が、
異なる屈折率の樹脂及び異なる頂角の下側透明プリズム
（１２ａ）と上側透明プリスム（１２ｂ）とを積層させ
た透明プリズムシート（１０）であり、この透明プリズ
ムシート（１０）のプリズムアレイ方向が一致し、且
つ、各々の透明プリズムシートの山部と谷部が一致する
ように２枚対向させた構造であることを特徴とする偏光
ビームスプリッタである。

【００１６】更に、前記下側透明プリズム（１２ａ）と
上側透明プリスム（１２ｂ）を構成している樹脂の屈折
率の関係が、 下側透明プリズム用樹脂の屈折率＜上側透明プリズム用
樹脂の屈折率 であることを特徴とする請求項１に記載の偏光ビームス
プリッタである。

【００１７】この方法によれば、従来の偏光ビームスプ
リッタと同様の偏光分離機能で、偏光板で吸収される方
向の偏光成分光を有効に再利用して、液晶表示装置を輝
度向上させることが可能であると共に、異なる屈折率の
樹脂が異なる頂角で積層して形成されている透明プリズ
ムが、多数直線アレイ状に配置された透明プリズムシー
トを、２枚重ねて用いることで、輝度を向上させる角度
範囲の拡大が可能である。

【００１８】本発明で使用する透明プリズムシート上に
形成されている各透明プリズムは、同一の樹脂が単一の
頂角で形成されている従来の透明プリズムとは異なり、
２種類以上の屈折率の異なる樹脂で、各々の樹脂媒体間
（空気層、透明部材を含む）のブリュースター角に対応
する２つ以上の異なる頂角で形成されており、入射角の
ずれに対する許容範囲角度も各々の樹脂層で異なること
から、上記のように積層された透明プリズムに対する実
質的な角度許容範囲が広がっているものと予想される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて詳述する。図１（Ａ）は透明プリズムシートを示
す外観斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のプリスムアレ
イの部分（イ）の拡大構成図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）
の透明プリズムシートの山部と谷部が一致するように２
枚対向させた偏光ビームスプリッタ（１）の構成断面図
を示す。本発明に係る偏光ビームスプリッタを構成する
各材料について具体例を挙げて順次説明する。

【００２０】本発明で用いる偏光ビームスプリッタは、
二等辺三角形の断面形状を持ち、屈折率の異なる樹脂
を、異なる頂角で重ね合わせた透明プリズムを、図１に
示すような多数の直線アレイ状に配置させた透明プリズ
ムシート形状が基本である。

【００２１】最初に、透明部材（１１）であるプラスチ
ックシートそのものを、媒体（光線の入射側と出射側）
の屈折率で定まる頂角となる形状の透明プリズムが、多
数直線アレイ状に配置されるように成型したり、若しく
は、平坦表面を有するプラスチックシート上に、他の透
明樹脂で必要な屈折率を有するものを、媒体屈折率で定
まる頂角となる透明プリズムが多数の直線アレイ状に配
置されるよう付加して成型することで、図１（Ｂ）で示
す下側透明プリズム（１２ａ）を製作する。

【００２２】次に、上記、下側透明プリズム（１２ａ）
とは屈折率の異なる樹脂を、媒体の屈折率で定まる頂角
で（下側のものと異なる）、かつ、透明プリズムの頂点
が一致するように上側透明プリスム（１２ｂ）を積層し
て、一枚の透明プリズムシート（１０）とする。図１
（Ｂ）は下側透明プリズム（１２ａ）上にこの下側透明
プリズムとは異なる上側透明プリズム（１２ｂ）を積層
した構成を表している。この透明プリズムシートを２枚
相対させて用い、図１（Ｃ）に示す様な構成にすること
で本発明の偏光ビームスプリッタとして機能する。

【００２３】上記のプラスチックシートや透明樹脂を、
プリズム形状に成型するには、直接切削よりも金型を成
形手段として利用する方が、簡便でかつコスト的にも有
利である。金型の製作は公知の方法で、例えば、任意の
頂角を持つプリズム形状を切削できるよう製作されてい
るバイトやエンドミルを使用し、旋盤やフライス盤など
の方法で金属板を加工すれば良い。旋盤で円筒状の金属
板を加工する場合は、切削後に金属板を延ばして平面状
の金型とする必要があるが、必要な厚さの層が剥離でき
るよう積層された金属メッキ層などを含む円筒状の金属
板を、必要形状に切削し、円筒を切り開いて剥離した
後、別の金属板に接着剤などで貼り付ける手段などを取
れば良い。

【００２４】また、製作された金型の表面に、ニッケル
など他の金属をメッキして用いても良く、金型の耐久性
向上や、成形後のプラスチックシートの剥離性改善にも
効果がある。とくに、下側のプリズム製作をプラスチッ
クシートの熱成形で行う場合には、成型時の加熱加圧が
金型への負荷として加わるため、耐久性を向上させて金
型のコストを低減させる意味からもメッキを施すことが
望ましい。

【００２５】上記の方法で、下側透明プリズム（１２
ａ）が多数の直線アレイ状に形成された透明プリズムシ
ート上に、図１（Ｂ）のように上側透明プリズム（１２
ｂ）を形成するには、下側透明プリズムと同様に金型を
使用し異なる頂角を有するプリズムを、頂点が一致する
ように成形すれば良いが、下側透明プリズムの樹脂とは
屈折率の異なる樹脂で、かつ、下側の透明プリズムを変
形させないで行うことが必要なので、熱可塑性樹脂の加
熱成形は望ましい手段ではなく、紫外線（ＵＶ）など放
射線硬化性の樹脂の使用が望ましい。成形方法として
は、放射線硬化性樹脂を充填した金型に、下側透明プリ
ズムの頂点と金型の谷部とを気泡が入らないように嵌合
圧着し、放射線を照射して硬化させた後に、金型から剥
離すれば良い。

【００２６】透明部材（１１）として好ましいプラスチ
ックシートは、適度な可撓性、均質性、等方性と、良好
な光学的特性を有する物が望ましく、例えば、アクリル
樹脂、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン、
ポリ塩化ビニール、ポリスルホン（及びポリエーテルス
ルホン、ポリアリールスルホンのような変成体を含
む）、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレン
ナフタレートなどが挙げられる。

【００２７】プラスチックシートの加熱成型で、透明プ
リズムを所定の直線アレイ状に形成した透明プリズムシ
ートとする場合は、熱成型性の良好なアクリル樹脂やポ
リ塩化ビニールの使用が好適であり、また、プラスチッ
クシート上に他の透明樹脂を成型して同様の形状の透明
プリズムシートとする場合には、使用する透明樹脂との
接着性や透明性などを考慮してプラスチックシートを選
択する必要があり、ＵＶなど放射線硬化型樹脂との接着
と光学特性の良好なポリカーボネートやアクリル樹脂な
どの使用が望ましい。

【００２８】後者の場合、支持体となるプラスチックシ
ートをそのまま用いてもよいが、コロナ放電やプラズマ
処理などによる易接着処理などの表面処理を施して、透
明樹脂（１２ａ）との接着性を改善することも、必要に
応じて行えば良い。

【００２９】ＵＶなどの放射線硬化型樹脂としては、フ
リーラジカル付加重合が可能な、または架橋可能なエチ
レン性不飽和基を有する化合物であって、１以上のエチ
レン性不飽和基、例えば、ビニル基またはアリル基を有
するモノマー、オリゴマー、または末端または側鎖にエ
チレン性不飽和基を有するポリマーである。

【００３０】その例としては例えば、アクリル酸および
その塩、アクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メ
タクリル酸およびその塩、メタクリル酸エステル類、メ
タクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイン酸エステ
ル類、イタコン酸エステル類、スチレン類、ビニルエー
テル類、ビニルエステル類、Ｎ−ビニル複素環類、アリ
ルエーテル類、アリルエステル類およびこれらの誘導体
などを挙げることができる。

【００３１】更に具体的な例を挙げれば、この放射線硬
化型樹脂は、（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アク
リレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキサ
ン（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、カ
ルビトール（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル
（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレー
ト、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−
ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリシジル
（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−
メチロール（メタ）アクリルアミド、スチレン、アクリ
ロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、エチレングリコー
ルジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレー
ト、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、ブチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ
アクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトール
ヘキサアクリレート、フェノールのアルキレンオキサイ
ド付加物の（メタ）アクリレートなどの低分子量化合
物、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂の末端に（メタ）
アクリレートが結合したポリマー、石油樹脂のアクリレ
ート変性体、不飽和ポリエステル樹脂などの高分子量化
合物などである。これらは単独で用いても、２種以上を
併用して用いてもよく、支持体である透明プラスチック
シートとの接着性や、屈折率などの光学的な特性を考慮
して選択、必要に応じて混合して用いれば良い。

【００３２】また、放射線硬化型樹脂に加えるＵＶ重合
開始剤としては、紫外線に感度を有する公知のラジカル
開始剤を使用すれば良く、例としては、ベンゾフェノ
ン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、
４−メトキシ−４−ジメチルアミノベンゾフェノン、２
−エチルアントラキノン、フェナントラキノン、ベンゾ
イン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニル
エーテル、イソブチルベンゾインエーテル、イソプロピ
ルベンゾインエーテル、ベンゾインエチルエーテル、
２，２−ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−
２−メチルプロピオフェノン、４’−イソプロピル−２
−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−
ブチルトリクロロアセトフェノン、ミヒラーズケトン、
ベンジルジメチルケタール、２，２−ジメトキシ−２−
フェニルアセトフェノン、ヒドロキシシクロヘキシルフ
ェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、２−クロ
ロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−エ
チルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン
などを挙げることができる。これらは単独でまたは混合
して用いることが可能である。

【００３３】また、透明プリズムを成形した偏光ビーム
スプリッタを使用する際、紫外線暴露によって生じるＵ
Ｖ硬化型樹脂の経時劣化を防止するため、ＵＶ吸収剤を
含有させても良く、サリチル酸系化合物や、インドール
系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾー
ル系化合物など、公知の紫外線吸収剤の使用が可能であ
る。以上述べたプラスチックシートやＵＶ硬化型樹脂
は、使用環境に応じた耐光性などの耐久性が必要なの
で、上記の樹脂や添加剤から適切な特性を有するものを
選択して使用する。

【００３４】また、必要に応じて、本発明の偏光ビーム
スプリッタに電磁波シールド性を付与させるため、透明
導電膜を透明基板の裏面に設けても良く、酸化錫膜、酸
化インジウム膜、ＩＴＯ膜や、酸化チタン膜などを用い
ることができる。透明性と導電率を損なわない範囲の低
抵抗金属を添加することも良い。この時の偏光ビームス
プリッタの断面形状を図２に示す。

【００３５】これら透明導電膜の製造方法としては、真
空蒸着法や、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、イオンビームスパッタリング法など公知の成膜方法
が挙げられるが、生産性や、多成分薄膜の組成制御性な
どから、スパッタリング法が望ましく、さらに、スパッ
タリングターゲットの成分で決まる導電性の大小によ
り、ＤＣスパッタリングやＲＦ−ＤＣスパッタリングな
どの直流スパッタリング法、ＲＦ（高周波）スパッタリ
ング法を選択して使用することが望ましい。

【００３６】本発明で、透明プリズムシート上に直線ア
レイ状に多数配置される透明プリズム（１０）の断面形
状は、図１（Ｂ）に示すように二等辺三角形が重なった
形状をしているが、使用する樹脂の屈折率の組み合わせ
によって最適な頂角が異なる。

【００３７】一般に、光が出射する媒体の屈折率を
ｎ₀ 、入射する媒体の屈折率をｎ₁ とすると、Ｐ偏光成
分の反射率が０になるブリュースター角θ_B は次式で表
される。

【００３８】

【数１】

【００３９】仮に、出射側媒体をアクリル樹脂 (ｎ₀ ＝
１．５）、入射側を空気 (ｎ₁ ＝１．０）とすると単層
のプリズムでは、ブリュースター角θ_B は約３３．７°
となるので、この時のプリズムの頂角は約１１３゜であ
る。

【００４０】上記の式から、下側透明プリズム（１２
ａ）樹脂の屈折率をｎ₀ 、上側透明プリズム（１２ｂ）
樹脂の屈折率をｎ₁ 、その上を空気とする構成の透明プ
リズムシートに、下方から光を入射させる場合、各々の
屈折率をｎ₀ ＝１．５、ｎ₁ ＝１．６とすると、下側透
明プリズム（１２ａ）のブリュースター角θ_B は約４７
°で頂角は約８６°、上側透明プリズム（１２ｂ）のブ
リュースター角θ_B は約３２°で頂角は約１１６°とな
るように各透明プリズムを成形することが必要である。

【００４１】この時、下側透明プリズム（１２ａ）用樹
脂の屈折率＜上側透明プリズム（１２ｂ）用樹脂の屈折
率の関係が満たされないと、上側透明プリズムの頂角の
方が下側透明プリズムのものよりも小さくなってしま
い、透明プリズムの積層が不可能となる。

【００４２】以上のように、各材料の屈折率から決定さ
れる頂角を有する直線アレイ状のプリズム群を形成した
透明プリズムシートを、空気層が入るように間隔を開け
て相対させることで、平板状の偏光ビームスプリッタが
得られる。２枚の透明プリズムシート間に適切な間隙を
形成する手段としては、透明プリズムの頂点に一定高さ
の突起を設けたり、透明プリズムシート形成後の表面に
一定粒径の透明樹脂粒を少量固定することや、透明プリ
ズムシートの端部に適当な厚さと形状の治具を挟み込ん
で固定するなどしても良い。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的な説明
を行う。なお、特に説明がない限り「部」は重量部を、
「％」は重量％をそれぞれ表すものとする。

【００４４】［実施例１］先端の角度が８６゜に形成さ
れたＶ型バイトを使用し、剥離可能なように銅板がメッ
キして積層された２００ｃｍφの切削胴を、ピッチ１５
０μｍ、深度９５μｍとなるよう旋盤で切削した。次に
銅板上にニッケルメッキを１０μｍ行った後、銅板を切
り開いて剥離し、鉄板上に張り付けて平面の金型を製作
した。

【００４５】次に、先端の角度が１１６゜に形成された
Ｖ型バイトを使用し、上記と同様の方法で金型を製作し
た。

【００４６】上記で製作した８６゜のＶ型溝が切削され
た平面状の金型と、１ｍｍ厚のアクリル（ＰＭＭＡ 屈
折率ｎ＝１．４９）板を重ね、熱プレス装置にセットし
１５０℃，５０ｋｇ／ｃｍ² の条件で３０分間加熱した
後、３０分間冷却して剥離するプレス成形工程によっ
て、下側透明プリズム（１２ａ）が多数直線アレイ状に
形成された透明プリズムシートを製作した。

【００４７】次に、上記１１６゜のＶ型溝が切削された
金型で成型するＵＶ硬化樹脂を用意した。

【００４８】 ［ウレタンアクリレートの製造］ ・テトラブロモビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル添加物 …６３２部 ・トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート …４２０部 ・フェノキシエチルアクリレート …３２４部 を８０℃で反応後、 ・2-ヒドロキシエチルアクリレート …２４４部 ・メトキノン …０．８部 を加えて同じ温度で反応させ、ポリウレタンアクリレー
トを得た。

【００４９】 ［ＵＶ硬化樹脂（Ａ）］ ・上記ポリウレタンアクリレート …５０部 ・o-フェニルフェノールのエチレンオキサイド付加物アクリレート KAYARAD OPP-1(日本化薬社製) …２５部 ・ビスフェノールＡエポキシアクリレートのフェニルグリシジルエーテル のアクリル酸エステル５０％希釈品 KAYARAD R-310(日本化薬社製) …１０部 ・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート …１５部 ・イルガキュア１８４（チバガイギー社製） … ２部 を混合してＵＶ硬化樹脂（ｎ＝１．５９）とした。

【００５０】上記で製作した１１６゜のＶ型溝が切削さ
れた金型上に、上記ＵＶ硬化樹脂を均一な厚さとなるよ
うアプリケータで塗布し、上記プレス成形で製作した下
側透明プリズムシートの頂点と金型のＶ溝が合致するよ
う、かつ気泡が入らないように重ねて密着させた後、十
分に硬化するまでのＵＶ露光を透明プリズムシート側か
ら行い、金型から、直線アレイ状の上側透明プリズム
（１２ｂ）群が下側透明プリズム（１２ａ）群上に積層
成形されたシートを剥離し、異なる頂角と屈折率の樹脂
で構成される透明プリズムが、二層に積層された透明プ
リズムシートを得た。

【００５１】この透明プリズムシートを２枚、各々の山
部と谷部を合致させて相対させ、かつ、間に空気層が入
るように保持する治具を透明プリズムシート端部に挟み
込んで固定し、平板状の偏光ビームスプリッタとした。

【００５２】［実施例２］実施例１で製作した８６゜の
Ｖ型溝が切削された金型を使用し、０. ５ｍｍ厚のポリ
カーボネート板上に透明プリズムを成型するＵＶ硬化樹
脂（Ｂ）を用意した。

【００５３】 ［ＵＶ硬化樹脂（Ｂ）］ ・ポリエステルジアクリレート アロニクスＭ−６２００（東亞合成社製） …８０部 ・ポリエステルジアクリレート KAYARAD OPP-1(日本化薬社製) …１０部 ・ビスフェノールＡテトラエトキシジアクリレート KAYARAD R-551(日本化薬社製) …１０部 ・イルガキュア１８４（チバガイギー社製） … ２部 を混合してＵＶ硬化樹脂（ｎ＝１．５２）とした。

【００５４】上記、実施例１で使用した８６°のＶ型溝
金型上に、上記ＵＶ硬化樹脂を均一な厚さとなるようア
プリケータで塗布し、泡が入らないようにポリカーボネ
ート板を重ねて密着させ、十分に硬化するまでＵＶ露光
を行った後、金型から透明プリズムが成形されたポリカ
ーボネート板を剥離して、下側の透明プリズムが直線ア
レイ状に形成された透明プリズムシートを得た。

【００５５】次に、実施例１で使用した１１６゜Ｖ型溝
の平面状の金型に、実施例１のＵＶ硬化樹脂を均一な厚
さとなるようアプリケータで塗布し、上記の様にポリカ
ーボネート板上に製作した直線アレイ状の下側プリズム
群の頂点と、金型のＶ溝が合致するよう、かつ気泡が入
らないように重ねて密着させ、十分に硬化するまでＵＶ
露光を透明プリズムシート側から行った後、直線アレイ
状の透明プリズム群が下側透明プリズム上に積層された
シートを金型から剥離し、異なる頂角と屈折率の樹脂か
らなる２種類のプリズムが積層された透明プリズムシー
トを得た。

【００５６】実施例１と同様に、この透明プリズムシー
ト二枚を各々の山部と谷部を合致させ、かつ、空気層が
間に入るように固定して、平板状の偏光ビームスプリッ
タとした。

【００５７】［比較例］先端の角度が１１３゜に形成さ
れたＶ型バイトを使用し、実施例１と同様の方法で製作
した金型、同様の工程と装置で、１ｍｍ厚のアクリル
（ＰＭＭＡ＝１．４９）板を、透明プリズムが多数直線
アレイ状に形成された構成の透明プリズムシートに成形
した。実施例１と同様の方法で、上記透明プリズムシー
ト２枚の各々の山部と谷部を合致させ、かつ空気層が間
に入るように固定して、平板状の偏光ビームスプリッタ
とした。

【００５８】製作した偏光ビームスプリッタの輝度向上
効果と、輝度向上できる角度範囲の測定を行った。輝度
計（ＢＭ−７、トプコン社製）と回転角度が直読可能な
回転ステージを準備し、液晶表示装置用のバックライト
（ＳＬＣ３型、東芝ライテック社製）を回転ステージ上
に固定し、沃素吸着型の偏光板を上記バックライト上に
置いて正面の輝度及び、各回転角の輝度を測定した。

【００５９】バックライトのみに比べ、偏光板の付加で
正面輝度が４０％に低下することを確認した。次に、上
記実施例と比較例の偏光ビームスプリッタをバックライ
トと偏光板の間に置いて正面の輝度を測定したところ、
偏光板のみの場合よりも２０％以上の向上が確認され
た。また、回転ステージを回転させながら、各角度での
輝度を測定した所、比較例の輝度向上角度範囲よりも、
実施例の方が１０゜程度広くなっていることが確認でき
た。

【００６０】プリズム縦方向のバックライト上の輝度と
角度特性

【表１】

【００６１】プリズム横方向のバックライト上の輝度と
角度特性

【表２】

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、多数の直線アレイ状の
透明プリズム群が設けられ、かつ、各々の透明プリズム
は、異なる屈折率の透明樹脂が異なるプリズム頂角とな
るよう頂点を同一にして積層されている透明プリズムシ
ートを、２枚相対させた構成の偏光ビームスプリッタ
を、液晶表示装置のバックライトとバックライト側の偏
光板の間に設けることで、偏光板で吸収されてしまう偏
光成分を反射して再利用することで輝度向上が可能なこ
とに加え、輝度が向上して観察できる角度範囲の拡大が
可能である。加えて、構成や材料が簡単であるため、達
成される効果に比較して、コスト低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は透明プリズムシートを示す外観斜視
図、（Ｂ）は（Ａ）のプリスムアレイの部分（イ）の拡
大構成図、（Ｃ）は（Ａ）の透明プリズムシートの山部
と谷部が一致するように２枚対向させた偏光ビームスプ
リッタの構成断面図を示す。

【図２】透明導電膜を設けた偏光ビームスプリッタの構
成断面図を示す。

【符号の説明】

１…偏光ビームスプリッタ １０…透明プリズムシート １１…透明部材 １２…透明プリスム １２ａ…下側透明プリズム １２ｂ…上側透明プリズム ２０…透明導電膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光線の内、一定方向に偏光した
   光線だけを透過させる一方で、異なる方向に偏光した光
   線を反射させる機能を有する平面形状の偏光ビームスプ
   リッタにおいて、 透明部材（１１）上に多数のアレイ状となるよう設けら
   れた透明プリズム（１２）が、異なる屈折率の樹脂及び
   異なる頂角の下側透明プリズム（１２ａ）と上側透明プ
   リスム（１２ｂ）とを積層させた透明プリズムシート
   （１０）であり、この透明プリズムシート（１０）のプ
   リズムアレイ方向が一致し、且つ、各々の透明プリズム
   シートの山部と谷部が一致するように２枚対向させた構
   造であることを特徴とする偏光ビームスプリッタ。
2. 【請求項２】前記下側透明プリズム（１２ａ）と上側透
   明プリスム（１２ｂ）を構成している樹脂の屈折率の関
   係が、 下側透明プリズム用樹脂の屈折率＜上側透明プリズム用
   樹脂の屈折率 であることを特徴とする請求項１に記載の偏光ビームス
   プリッタ。