JP5052797B2

JP5052797B2 - 光学機能シート

Info

Publication number: JP5052797B2
Application number: JP2006036548A
Authority: JP
Inventors: 聡服部; 伸一石渡
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2007218984A

Description

本発明は、片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シート（いわゆるプリズムシート）に関し、さらに詳述すると、液晶表示装置のバックライト光の輝度向上部材として好適に使用することができる光学機能シートに関する。

ディスプレイの一つとして液晶表示装置がある。液晶表示装置では、液晶自体は発光しないため、バックライトユニットを用いて輝度を得ており、バックライトユニットを改良して、その明るさを向上させる試みがなされてきている。

図８は液晶表示装置の一例を示す断面図である。図中１はバックライトユニット、２はバックライトユニットの上方に配置された液晶セルを示す。バックライトユニット１は、光源（冷陰極管：ＣＦＬ）３、反射シート４、導光板５、拡散シート６、２枚のプリズムシート７、８によって構成されている。液晶セル２は、偏光フィルタ９、ガラス１０、透明電極１１、ＴＦＴ１２、配向膜１３、液晶１４、配向膜１５、透明電極１６、カラーフィルタ１７、ガラス１８、偏光フィルタ１９によって構成されている。

上述したバックライトユニットのプリズムシートは、液晶セル側に多数の平行な断面三角形のプリズム部を有する透明シートであり、導光板と拡散シートを通ってきた拡散光を、正面側（液晶セル側）に向かう光に方向を変える役割を果たしている（例えば、特許文献１、２参照）。

特表平１１−５０１１４９号公報特表２００２−５０４６９８号公報

前述したバックライトユニットのプリズムシートにおいては、２枚のプリズムシートのうちの液晶セル側のシートから出射される光についてのプリズム部側輝度（正面側輝度）の視野角依存性は、図９に示す分布となっている。

しかし、図９からわかるように、上記プリズムシートでは正面から深い角度にも多くの光が出射されており、この光はディスプレイの鑑賞角度としては正面からの角度が深すぎるため、表示機能に貢献できない光となっている。

これに対し、特許文献１、２において、プリズムシートにおけるプリズム部の高さを変化させた構造が示されているが、この構造ではプリズム部側輝度を大きく向上させることは難しかった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、プリズムシートにおいて、正面方向から深い角度で出射する光を低減し、正面方向の輝度を向上させた光学機能シートを提供することを目的とする。

本発明者らは、前述した課題を解決するために種々検討を行った結果、特定形状のプリズム部を有するプリズムシートを使用することによって、前述した目的を達成して、プリズムシートの正面方向の輝度を向上させることができることを見出した。

本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、下記（１）〜（７）に示す光学機能シートを提供する。
（１）片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、前記プリズム部として互いに頂部の高さが異なるものを有するとともに、前記プリズム部は、頂部の高さが高いものほど、頂角が大きいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい小さくなり、前記プリズム部を有する面の反対面から光を入射させ、前記プリズム部を有する面から前記光を出射させることを特徴とする光学機能シート。
（２）前記頂部の高さが高いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が小さい上側部分とからなることを特徴とする（１）の光学機能シート。
（３）片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、前記プリズム部として互いに頂部の高さが異なるものを有するとともに、前記プリズム部は、頂部の高さが低いものほど、頂角が小さいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい大きくなり、前記プリズム部を有する面の反対面から光を入射させ、前記プリズム部を有する面から前記光を出射させることを特徴とする光学機能シート。
（４）前記頂部の高さが低いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が大きい上側部分とからなることを特徴とする（３）の光学機能シート。
（５）片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、前記プリズム部として互いに頂部の高さが異なるものを有するとともに、前記プリズム部は、頂部の高さが高いものほど、頂角が大きいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい小さくなり、頂部の高さが低いものほど、頂角が小さいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい大きくなり、前記プリズム部を有する面の反対面から光を入射させ、前記プリズム部を有する面から前記光を出射させることを特徴とする光学機能シート。
（６）前記頂部の高さが高いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が小さい上側部分とからなり、前記頂部の高さが低いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が大きい上側部分とからなることを特徴とする（５）の光学機能シート。
（７）前記プリズム部の屈折率が１．３〜１．８であることを特徴とする（１）〜（６）の光学機能シート。

本発明の光学機能シートは、正面方向から深い角度で出射する光を低減し、正面方向の輝度を向上させることができる。

次に、図面を参照して本発明に係る光学機能シートの実施形態を示すが、本発明は下記例に限定されるものではない。図１は本発明に係る光学機能シートの一例を示す正面図、図２は同光学機能シートのプリズム部の拡大図である。

本例の光学機能シート２０は、片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、上記プリズム部として、互いに頂部の高さが異なる第１プリズム部２２および第２プリズム部２４を有するものである。上記第１プリズム部２２および第２プリズム部２４は交互に配列されている。

また、第２プリズム部２４より頂部の高さが高い第１プリズム部２２は、所定の傾斜角Ｐを有する下側部分２２ａと、この下側部分２２ａよりも傾斜角Ｑが小さい上側部分２２ｂとからなる。より具体的には、第１プリズム部２２の下側部分２２ａの傾斜角Ｐは４５°、上側部分２２ｂの傾斜角Ｑは３７°、上側部分２２ｂの頂角Ｒは１０６°である。また、頂部の高さが低い第２プリズム部２４の傾斜角Ｓは４５°、頂角Ｔは９０°である。

プリズムシートから出射される光の方向に影響する主な因子としては、プリズムシートの材料の屈折率と、プリズム部の形状（角度）とがある。本例の光学機能シート２０は、プリズムの頂部の角度を適正化することで、正面方向から深い角度で出射する光を低減したものである。すなわち、頂部の高さが高い第１プリズム部２２の頂角を上側部分２２ｂによって大きくし、下側部分２２ａは斜面の傾斜角を大きくするとともに、頂部の高さが低い第２プリズム部２４は、上記下側部分２２ａと同じ傾斜角で斜面が形成され、この斜面によって頂角を構成している。

本例の光学機能シート２０は、上述した構成としたことにより、第１プリズム部２２から深い角度で出射される光はほとんど無く、第２プリズム部２４の上を通って逃げていく光がほとんど無い。したがって、本例の光学機能シート２０によれば、深い角度の領域で光学機能シート２０から出て行く光を大きく低減することができる。正面方向に近い角度の光も広がってしまうが、その影響度は小さく、正面から４５度以内に多くの光を入れることができる。

図３は本発明に係る光学機能シートの他の例のプリズム部を示す拡大図である。本例の光学機能シート６０は、片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、上記プリズム部として、互いに頂部の高さが異なる第１プリズム部６２および第２プリズム部６４を有するものである。上記第１プリズム部６２および第２プリズム部６４は交互に配列されている。

本例の光学機能シート６０は、頂部の高さが高い第１プリズム部６２は頂角が大きく、頂部の高さが低い第２プリズム部６４は頂角が小さい。また、頂部の高さが高い第１プリズム部６２は、傾斜角が頂部に向かうにしたがい段階的（２段階）に小さくなり、頂部の高さが低い第２プリズム部６４は、傾斜角が頂部に向かうにしたがい段階的（２段階）に大きくなっている。

（実施例）
図１に示した光学機能シートを作製した。この場合、ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム２６の片面に、屈折率１．５８の透明材料（アクリル系樹脂）を用いて第１プリズム部２２および第２プリズム部２４を形成した。第１プリズム部２２および第２プリズム部２４の傾斜角、頂角は前述したとおりである。また、第１プリズム部２２の幅（底辺の長さ）Ｕは４０μｍ、下側部分２２ａの高さＶは１８μｍ、上側部分２２ｂの高さＷは６．２μｍ、第２プリズム部２４の幅（底辺の長さ）Ｘは２５μｍとした。

（比較例１）
図４に示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム３０の片面に、屈折率１．５８の透明材料（アクリル系樹脂）を用いてプリズム部３２を形成した。プリズム部３２の頂角は９０°、傾斜角は４５°、幅（底辺の長さ）は２５μｍとした。

（比較例２）
図５に示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム４０の片面に、屈折率１．５８の透明材料（アクリル系樹脂）を用いてプリズム部４２を形成した。プリズム部４２の頂角は９０°、傾斜角は４５°、幅（底辺の長さ）は５０μｍとした。

（比較例３）
図６に示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム５０の片面に、屈折率１．５８の透明材料（アクリル系樹脂）を用いて互いに頂部の高さが異なるプリズム部５２、５４を交互に形成した。プリズム部５２の頂角は９０°、傾斜角は４５°、幅（底辺の長さ）は５０μｍとし、プリズム部５４の頂角は９０°、傾斜角は４５°、幅（底辺の長さ）は４２μｍとした。プリズム部５２の高さとプリズム部５４の高さとの差は４μｍであった。

バックライトユニットを用いて、実施例、比較例１〜３のプリズムシートのプリズム部側輝度の視野角依存性を調査し、比較した。結果を図７に示す。視野角０°（正面）近傍の輝度は４種とも同等であるが、実施例の視野角４５°以内の光の量（輝度向上率の積分量に相当）は最も大きく、また視野角６０°以上の深い角度の領域の光の量（輝度向上率の積分量に相当）は実施例が最も小さかった。したがって、図７の結果より、本例の光学機能シートを用いることで、視野角６０°以上の領域の光を有効に視野角４５°以内の角度領域に使用し、視野角４５°以内の全光量を増加させることができることがわかる。

本発明に係る光学機能シートの一例を示す正面図である。同光学機能シートのプリズム部の拡大図である。本発明に係る光学機能シートの他の例のプリズム部を示す拡大図である。比較例１のプリズムシートを示す正面図である。比較例２のプリズムシートを示す正面図である。比較例３のプリズムシートを示す正面図である。実施例、比較例１〜３のプリズムシートのプリズム部側輝度の視野角依存性を示すグラフである。液晶表示装置の一例を示す断面図である一般に用いられている頂角９０°のプリズムシートのプリズム部側輝度の視野角依存性を示すグラフである。

符号の説明

２０光学機能シート
２２第１プリズム部
２４第２プリズム部
２２ａ下側部分
２２ｂ上側部分
６０光学機能シート
６２第１プリズム部
６４第２プリズム部

Claims

片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、前記プリズム部として互いに頂部の高さが異なるものを有するとともに、前記プリズム部は、頂部の高さが高いものほど、頂角が大きいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい小さくなり、前記プリズム部を有する面の反対面から光を入射させ、前記プリズム部を有する面から前記光を出射させることを特徴とする光学機能シート。
前記頂部の高さが高いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が小さい上側部分とからなることを特徴とする請求項１に記載の光学機能シート。
片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、前記プリズム部として互いに頂部の高さが異なるものを有するとともに、前記プリズム部は、頂部の高さが低いものほど、頂角が小さいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい大きくなり、前記プリズム部を有する面の反対面から光を入射させ、前記プリズム部を有する面から前記光を出射させることを特徴とする光学機能シート。
前記頂部の高さが低いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が大きい上側部分とからなることを特徴とする請求項３に記載の光学機能シート。
片面に複数の平行な断面略三角形のプリズム部を有する光学機能シートであって、前記プリズム部として互いに頂部の高さが異なるものを有するとともに、前記プリズム部は、頂部の高さが高いものほど、頂角が大きいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい小さくなり、頂部の高さが低いものほど、頂角が小さいとともに、傾斜角が頂部に向かうにしたがい大きくなり、前記プリズム部を有する面の反対面から光を入射させ、前記プリズム部を有する面から前記光を出射させることを特徴とする光学機能シート。
前記頂部の高さが高いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が小さい上側部分とからなり、前記頂部の高さが低いプリズム部は、所定の傾斜角を有する下側部分と、前記下側部分よりも傾斜角が大きい上側部分とからなることを特徴とする請求項５に記載の光学機能シート。
前記プリズム部の屈折率が１．３〜１．８であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学機能シート。