JP2002098816A

JP2002098816A - プリズムシートおよびバックライト

Info

Publication number: JP2002098816A
Application number: JP2001209171A
Authority: JP
Inventors: Noriji Ooishi; 則司大石; Masao Hamada; 雅郎濱田; Hiroshi Fukushima; 洋福島
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】プリズムシート自体の光の損失を低減させ、
その光学的な効率を向上させ、液晶表示装置としての輝
度の高いプリズムシートおよびバックライトを提供す
る。【解決手段】透明基材の一方の面に活性エネルギー線
硬化型樹脂からなる多数のプリズム列が平行に形成され
ているプリズムシートであって、該プリズム列のピッチ
が３０〜５００μｍであり、該プリズムシートのプリズ
ム面に対向する平面から、該平面の法線に対してプリズ
ム列と平行な方向に所定の角度を有する方向から略平行
光線を入射させた時に、プリズムシートを透過してプリ
ズム面から出射する出射光量が入射光量に対して１５％
以下であるプリズムシート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
携帯用液晶ＴＶ等に使用される液晶表示装置のバックラ
イトおよびそれに使用されるプリズムシートに関するも
のであり、さらに詳しくは、液晶表示装置の輝度を高く
することのできるプリズムシートおよびバックライトに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノ
ートパソコンや、カラー液晶パネルを使った携帯用液晶
ＴＶあるいはビデオ一体型液晶ＴＶ等として種々の分野
で広く使用されてきている。液晶表示装置は、基本的に
バックライトと液晶表示素子部とから構成されている。
バックライトとしては、液晶表示素子の直下に光源を設
けた直下方式や導光体の側面に光源を設けたエッジライ
ト方式があり、液晶表示装置のコンパクト化からエッジ
ライト方式が多用されてきている。このエッジライト方
式は、板状の導光体の側面部に光源を配置して、導光体
の表面全体を発光させる方式のバックライトである。

【０００３】このようなカラー液晶表示装置は、バッテ
リーによって駆動されるため、液晶表示装置の消費電力
がバッテリー駆動時間を伸ばすための障害になってい
る。中でも、液晶表示装置に使われているバックライト
の消費電力の割合は大きく、この消費電力をできる限り
低く抑えることがバッテリー駆動時間を伸ばし、上記製
品の実用価値を高める上で重要な課題とされている。し
かし、バックライトの消費電力を抑えることによって、
バックライトの輝度を低下させたのでは液晶表示が見難
くなり好ましくない。そこで、バックライトの輝度を犠
牲にすることなく消費電力を抑えるために、バックライ
トの光学的な効率を改善することが望まれている。

【０００４】このようなバックライトの代表的な構造を
図３に示した。図中１０は蛍光灯等の光源であり、導光
体１２の側面（入射面）に対向して設置されている。光
源１０から導光体１２へ有効に光を導入するために、光
源１０および導光体１２の入射面を内側に反射剤を塗布
したケースやフィルム１１で覆うように構成されてい
る。また、導光体１２の裏面には、入射光線を出射面か
ら出射させる拡散手段が形成されている。光源１０の光
は、導光体１２に入射して導光体内を伝わって全面に広
がり、拡散手段によって拡散され導光体１２の前面へ出
射される。この出射光は、法線方向に対して４０〜７０
度程度傾いた指向性を有しており、この指向性光を整え
て法線方向に対して２０〜４０度程度の方向に向けるた
めに、あるいは出射光の均一化を図るために、導光体１
２の出射面上に拡散シート９を載置している。さらに、
この指向性光を整えて略法線方向に向けるために、片面
に多数のプリズム列を平行に形成したプリズムシート１
を載置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなバックライ
トにおいては、その輝度のより高いものが要求されてお
り、プリズムシート１を複数枚重ね合わせて導光体上に
載置する等の方法が採用されている。一方、液晶表示装
置のコンパクト化に伴って、バックライトのコンパクト
化も要求されてきている。そこで、一枚のプリズムシー
トで輝度を向上できる方法が検討されており、例えば、
特願平５−３２２６８９号、特願平６−２７７１５１号
等には、透明基材の表面に特定の活性エネルギー線硬化
型樹脂によってプリズム部を形成した高屈折率のプリズ
ムシートを使用することによって、バックライトの輝度
を向上させる方法が提案されている。しかし、このよう
にプリズムシートの屈折率を高くする方法においても、
使用できる樹脂に限りがあるため、バックライトの輝度
の向上にも限界があった。

【０００６】そこで、本発明は、プリズムシート自体の
有する光の損失を低減させることによって、その光学的
な効率を向上させ、液晶表示装置としての輝度の向上を
図れるプリズムシートおよびバックライトを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記のよ
うなプリズムシートへの要求に対処すべく、プリズムシ
ート自体が有する光の損失原因について検討した結果、
特定の光学特性を有するプリズムシートを使用すること
によって、バックライトの輝度を向上させることができ
ることを見出し、本発明に到達したものである。

【０００８】すなわち、本発明のプリズムシートは、透
明基材の一方の面に活性エネルギー線硬化型樹脂からな
る多数のプリズム列が平行に形成されているプリズムシ
ートであって、該プリズム列のピッチが３０〜５００μ
ｍであり、該プリズムシートのプリズム面に対向する平
面から、該平面の法線に対してプリズム列と平行な方向
に所定の角度を有する方向から略平行光線を入射させた
時に、プリズムシートを透過してプリズム面から出射す
る出射光量が入射光量に対して１５％以下であることを
特徴とするものである。また、本発明のバックライト
は、光源と、該光源に対向する少なくとも一つの入射面
および出射面を有する板状の導光体から構成され、上記
のような構成からなるプリズムシートが導光体の出射面
側に設置されていることを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のプリズムシートは、プリ
ズムシートのプリズム面の対面に位置する平面側から、
その平面の法線に対してプリズム列と平行な方向に３０
゜傾いた角度から略平行光線を入射させた時に、プリズ
ムシートを透過してプリズム面から出射する出射光量が
入射光量に対して１５％以下であるような光学特性を有
するものである。

【００１０】一般的に、屈折率が１．５０以上で、頂角
が９０〜１００゜程度のプリズム列を形成したプリズム
シートにおいては、プリズム列が形成されていない平面
側から、その平面の法線に対してプリズム列と平行な方
向に３０゜の角度から平行光線を入射させた場合に、入
射した光線はプリズムシートのプリズム面で全反射され
て、プリズムシートを透過してプリズム面側から出射す
ることはない。しかしながら、本発明者等がプリズムシ
ートの光学特性を検討した結果、通常使用されているプ
リズムシートでは、上記のように入射した光線の一部が
プリズムシートを透過してプリズム面側から出射してい
ることが判った。このようにプリズム面から出射する光
線（漏れ光）は、バックライトとしての輝度の向上に寄
与しないものであり、この漏れ光の光量分だけプリズム
シートで反射する光の光量が減少し、プリズムシートに
入射した光線の利用効率が低下することにより、バック
ライトの輝度の低下を引き起こしていると考えられた。

【００１１】このような漏れ光が生じる原因としては、
通常、金型等のレンズ型からプリズムパターンを透明基
材に転写することによってプリズム部が形成されている
が、この転写の際にレンズ型のプリズムパターンが精確
に転写されずに、プリズム頂部、谷部あるいはプリズム
面の形状が若干変化した形で転写されたり、もともとの
レンズ型のプリズムパターンが精確に形成されていない
等が、その一因として挙げられる。このような現象は、
プリズム部を活性エネルギー線硬化型樹脂で形成するよ
うなプリズムシートにおいて顕著であり、活性エネルギ
ー線硬化型樹脂の硬化時に起こる樹脂の重合収縮による
プリズム形状の変化によるものと考えられる。

【００１２】本発明者等は、図１に示した測定装置を用
いて、プリズムシートを透過して出射する漏れ光の光量
とバックライトとして使用した場合の輝度について検討
した結果、バックライトの輝度と漏れ光の光量との間
に、明確な負の相関関係があることが確認された。な
お、図１に示した測定装置は、プリズムシート１の平面
側に半導体レーザー等の光源２を配置し、ピンホール３
を有するボックス内に配置したフォトダイオード等の検
出器４をプリズムシート１のプリズム面側に配置したも
ので、光源１である半導体レーザー等からの単色光Ｗ
（平行光線）をプリズムシート１の平面の法線に対して
プリズム列と平行な方向に３０゜の角度を有する方向か
らプリズムシート１に入射させて、プリズム面から出射
する漏れ光の光量を検出器４で測定するものである。こ
の場合、光源１からの平行光線Ｗとしては、半導体レー
ザー等の単色光である必要はなく、図２に示したように
電球５、ピンホール７およびレンズ６、８等を用いた略
平行光線であってもよい。このような装置においては、
ピンホール７の直径ａがレンズ８の焦点距離ｆの１／１
００以下とすれば、半導体レーザー等による単色光を使
用した場合の測定結果と一致した結果が得られる。

【００１３】図１に示したような測定装置で、漏れ光の
光量割合は、プリズムシート１を設置した時の検出器１
の出力とプリズムシート１を設置していない時の検出器
の出力とを対比することによって求められる。この測定
値は、平行光線Ｗのプリズムシート１への入射角度に依
存するが、通常使用されている屈折率１．５以上、頂角
９０〜１００゜程度のプリズムシート１においては、入
射角度を３０゜とすることによりバラツキのない再現性
の良い測定が感度良く行われる。また、検出器４を覆う
ボックスに設けるピンホール３の直径は、平行光線Ｗの
ビーム径の１／５以下とし、検出器４はピンホール３に
密接して設置される。

【００１４】このようなことから、プリズムシート１を
透過してプリズム面から出射する出射光量が、プリズム
シート１に入射する光量に対して１５％以下であるよう
なプリズムシート１を使用することによって、プリズム
シート１による光の損失を抑止でき、バックライトの輝
度を向上することができる。本発明においては、プリズ
ムシート１を透過してプリズム面から出射する出射光量
を、プリズムシート１に入射する光量に対して１０％以
下とすることがさらに好ましい。このようなプリズムシ
ート１を得るためには、前述したような原因から、レン
ズ型のプリズムパターンの精度を高めたり、透明基材へ
の転写精度を高める等の他に、プリズム部や透明基材中
の屈折率分布を均一にして内部での光の拡散を減少させ
たり、プリズム列のピッチを大きくする等の方法が挙げ
られる。なお、プリズム列のピッチを大きくする場合に
は、バックライト上に載置される液晶表示素子の画素ピ
ッチとのモアレ現象が発現しないように注意する必要が
ある。

【００１５】本発明のプリズムシート１は、透明基材の
一方の面に多数のプリズム列が平行に形成されたレンズ
面を有するものである。プリズムシート１のプリズム列
のピッチは３０μｍ〜０．５ｍｍ程度とすることが好ま
しく、そのプリズム頂角は導光体からの出射光の出射角
によって適宜選定されるが、５０〜１２０゜の範囲とす
ることが好ましい。また、プリズムシート１の向きにつ
いても、導光体からの出射光の出射角によって適宜選定
され、プリズム面が導光体１２側となるように載置して
もよいし、逆向きに載置してもよい。

【００１６】本発明のプリズムシート１としては、可視
光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造
することが好ましく、例えば、アクリル系樹脂、ポリカ
ーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー
線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、レンズシートの
耐擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギ
ー線硬化型樹脂が好ましい。また、プリズムシート１に
は、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防
止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加
することもできる。プリズムシート１を製造する方法と
しては、押出成形、射出成形等の通常の成形方法が使用
できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてプリズム
シート１を製造する場合には、ポリエステル系樹脂、ア
クリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系
樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂、ポリオレフィン系
樹脂等の透明樹脂からなる透明フィルムあるいはシート
等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によっ
てプリズム部を形成する。まず、所定のプリズムパター
ンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液
を注入し、透明基材を重ね合わせる。次いで、透明基材
を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射
し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レ
ンズ型から剥離してプリズムシート１を得る。

【００１７】本発明のバックライトは、図３に示したよ
うに、光源１０と導光体１２から構成され、導光体１２
の厚さ方向の少なくとの一つの面（入射面）に光源１０
が配設されている。導光体１２は、少なくとも一つの側
面を入射面とし、これと略直交する一つの面を出射面と
し、光線透過率の高い合成樹脂から構成される。導光体
２を構成する合成樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリ
カーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の
種々の合成樹脂を使用することができる。特に、メタク
リル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特
性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として最
適である。このようなメタクリル樹脂とは、メタクリル
酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチ
ルが８０重量％以上であることが好ましい。また、導光
体としては、板状、くさび状、船型状等の種々の形状の
ものが使用できる。

【００１８】導光体１２の入射面側には、入射面に対向
して光源１０が設置され、エッジライト方式のバックラ
イトが構成される。光源１０から導光体１２へ有効に光
を導入するために、光源１０および導光体１２の入射面
を内側に反射剤を塗布したケースやフィルム１１で覆う
ように構成することが好ましい。導光体１２の裏面は、
拡散面を構成するために拡散層が形成されており、これ
によって入射光線を出射面から出射させる。導光体１２
の出射面上には、必要に応じて光線を二次元的あるいは
三次元的に拡散あるいは集束する微細な形状が形成され
ている拡散シート９を介して、本発明のプリズムシート
１が載置されており、導光体２からの出射光の均一化や
指向性の制御が行われる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例１ピッチ５０μｍ、頂角９５゜のプリズム列を平行に多数
有するレンズパターンを真鍮製平板に平板状態で切削し
て形成した金型を用いて、屈折率１．６０のポリエステ
ルフィルムの片面にアクリル系紫外線硬化型樹脂（屈折
率１．５２）によりプリズム部を形成し、プリズムシー
トを得た。得られたプリズムシートを用いて、図１に示
した測定装置を用いて漏れ光の光量を測定し、その割合
を求めて表１に示した。また、得られたプリズムシート
を、図３に示したようなバックライトを組立て、冷陰極
管にインバーター（ＴＤＫ社製ＣＸＡ−Ｍ１０Ｌ）を介
して直流電源に接続し、ＤＣ１２Ｖを印加して点灯さ
せ、輝度計（ミノルタ社製ｎｔ−１゜）を用いて正面輝
度を測定し、その結果をプリズムシートを使用しないバ
ックライトの正面輝度を１００とした場合の相対値で表
１に示した。

【００２０】実施例２ピッチ１００μｍ、頂角９５゜のプリズム列とした以外
は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た。得ら
れたプリズムシートを用いて、実施例１と同様に、漏れ
光の光量を測定し、その割合を求めて表１に示した。ま
た、得られたプリズムシートを、実施例１と同様にして
バックライトとしての正面輝度を測定し、その結果をプ
リズムシートを使用しないバックライトの正面輝度を１
００とした場合の相対値で表１に示した。

【００２１】実施例３ピッチ１００μｍ、頂角９５゜のプリズム列を平行に多
数有するレンズパターンを真鍮製平板を円筒状に巻いた
状態で切削して形成した金型を用いて、屈折率１．６０
のポリエステルフィルムの片面にアクリル系紫外線硬化
型樹脂（屈折率１．５２）によりプリズム部を形成し、
プリズムシートを得た。得られたプリズムシートを用い
て、実施例１と同様に、漏れ光の光量を測定し、その割
合を求めて表１に示した。また、得られたプリズムシー
トを、実施例１と同様にしてバックライトとしての正面
輝度を測定し、その結果をプリズムシートを使用しない
バックライトの正面輝度を１００とした場合の相対値で
表１に示した。

【００２２】比較例１ピッチ５０μｍ、頂角９５゜のプリズム列とした以外
は、実施例３と同様にしてプリズムシートを得た。得ら
れたプリズムシートを用いて、実施例１と同様に、漏れ
光の光量を測定し、その割合を求めて表１に示した。ま
た、得られたプリズムシートを、実施例１と同様にして
バックライトとしての正面輝度を測定し、その結果をプ
リズムシートを使用しないバックライトの正面輝度を１
００とした場合の相対値で表１に示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明は、バックライトに使用されるプ
リズムシートとして、特定の光学特性を有するようなプ
リズムシートを使用することにより、プリズムシート自
体の光の損失を低減させ、その光学的な効率を向上さ
せ、液晶表示装置としての輝度の高いプリズムシートお
よびバックライトを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリズムシートの漏れ光の測定装置を
示する略図である。

【図２】本発明のプリズムシートの漏れ光の測定装置の
光源の構成例を示す概略図である。

【図３】本発明のバックライの構成例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１・・・プリズムシート２・・・光源（測定装置）３・・・ピンホール（ボックス）４・・・検出器５・・・電球６・・・レンズ７・・・ピンホール８・・・レンズ９・・・拡散シート１０・・・光源（バックライト）１１・・・被覆シート１２・・・導光体

フロントページの続きＦターム(参考） 2H042 CA12 CA15 CA17 2H091 FA21Z FA41Z FA45Z FB02 KA10 LA16 5G435 AA03 BB12 BB15 EE26 GG03 HH02 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基材の一方の面に活性エネルギー線
硬化型樹脂からなる多数のプリズム列が平行に形成され
ているプリズムシートであって、該プリズム列のピッチ
が３０〜５００μｍであり、該プリズムシートのプリズ
ム面に対向する平面から、該平面の法線に対してプリズ
ム列と平行な方向に所定の角度を有する方向から略平行
光線を入射させた時に、プリズムシートを透過してプリ
ズム面から出射する出射光量が入射光量に対して１５％
以下であることを特徴とするプリズムシート。
【請求項２】屈折率が１．５０以上で、頂角が９０〜
１００°であるプリズム列が形成されたプリズムシート
のプリズム面に対向する平面から、該平面の法線に対し
てプリズム列と平行な方向に３０°の角度を有する方向
から略平行光線を入射させた時に、プリズムシートを透
過してプリズム面から出射する出射光量が入射光量に対
して１５％以下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。
【請求項３】光源と、該光源に対向する少なくとも一
つの入射面および出射面を有する板状の導光体から構成
され、請求項１または２記載のプリズムシートが導光体
の出射面側に設置されていることを特徴とするバックラ
イト。