JPH11149002A - プリズムシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い偏光性能を有するとともに製造工程にお
ける厚みのコントロールも容易なプリズムシートを得、
光の再利用率を高めて正面輝度の向上を図る。 【解決手段】 プリズム列の形成された低屈折率の材料
からなる第一基材１３の片面に、高屈折率の材料からな
る透明膜１７をプリズム表面に沿って一定の厚みで被着
する。また、プリズム列の形成された低屈折率の材料か
らなる第一基材１３の片面に、高屈折率の材料からなる
透明膜１７をプリズム表面に沿って一定の厚みで被着
し、プリズム列に倣って凹凸状となった透明膜１７の表
面に低屈折率の材料からなる第二基材を被着して透明膜
表面を平坦化するものであってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、背面照明光源によ
って照明される液晶表示装置等の正面輝度を高めるため
に用いられるプリズムシートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、背面照明光源（バックライト）表
面は拡散シートのみで構成され、その視野角と輝度との
特性はフラットであり、７０度傾いた角度でも正面輝度
の８０％を保持していた。ところが、液晶セルの視野角
特性は通常のＴＮモードにおいて上下±２５度、左右±
４５程度であるため、この角度よりも外に出た光は無駄
となる。

【０００３】一方、携帯用液晶テレビや携帯用パソコン
等のバッテリー駆動を前提とした製品においては消費電
力の大きい液晶装置がバッテリー駆動時間を伸ばす上で
の障害となっており、中でもこれに使用されているバッ
クライトの消費電力の割合が大きく、これを低く抑える
ことがバッテリー駆動時間を伸ばし、商品価値を高める
上での重要な要素となる。

【０００４】この際、消費電力を抑えるためにバックラ
イトの輝度を低下させれば液晶装置の視認性が低下す
る。そこで輝度を低下させ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の改善が要求され
る。このような要求を実現させるものの一つに、視野角
から外れて外に出る無駄な光を再利用することで正面輝
度をアップさせるプリズムシートが提案されている。

【０００５】この種のプリズムシートには、例えば図４
に示すように、光の吸収の少ない樹脂製のシート１の片
面に、傾斜面の交線である突出した稜を頂点とする断面
三角形の凸部（プリズム）３を平行に並べて形成するこ
とで得たプリズムシート５を、プリズム形成面同士が向
き合うようにして二枚対向させ、不図示のバックライト
と液晶表示素子裏面との間に介在させて配置したものが
ある。

【０００６】このような構成において、図の下側からの
入射光Ｐ＋Ｓは、プリズム３を通過する際、Ｐ偏光成分
が１００％透過するのに対し、Ｓ偏光成分の一部が界面
でそれぞれ反射する。下方に反射されたＳ偏光成分は、
バックライトの拡散シート等で拡散し、偏光成分を失
う。従って、この２次光を再度プリズムシート５に入射
し、再利用することで、輝度アップを生じさせることが
できた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプリズ
ムシートにおいて、反射された光が再利用されて、最終
的に出射される光は下式で表される。 Ｔ＝αＬ（１＋βγ＋β² γ² ＋…）＝αＬ／（１−βγ） …（１） ここで、 Ｔ：最終出射光 ［ｃｄ／ｍ² ］ α：全光線透過率 （α＜１） β：全光反射率 （β＜１） γ：拡散シート効率 （γ＜１） Ｌ：プリズム無しのバックライト輝度 ［ｃｄ／ｍ² ］ 従って、式（１）から分かるように正面輝度が最も高く
なる条件は反射率に依存しており、反射率が高いほど良
い。

【０００８】しかしながら、上述した従来のプリズムシ
ートでは、プリズム同士が向き合うようにして二枚対向
配置させ、その間隙が空気となるため、高屈折率が得ら
れず、一界面当たりの反射率が低く、その結果、偏光度
が小さく、十分に輝度を高めることができなかった。ま
た、界面に接する一方が空気であるため、仮に屈折率を
コントロールしなければならない場合には、プリズムシ
ートの材質、プリズム形状のみに依存しなければなら
ず、設計自由度の低い欠点があった。

【０００９】更に、間隙を挟み二枚のシートを対向配置
するので、間隙及びプリズムシート全体の厚みのコント
ロールが困難であるとともに、製造工程中に間隙に塵埃
が入り、正面輝度を低下させてしまう問題もあった。

【００１０】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、高い偏光性能を有するとともに製造工程における厚
みのコントロールも容易なプリズムシートを提供し、光
の再利用率を高めて正面輝度の向上を図ることを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るプリズムシートの構成は、プリズム列の
形成された低屈折率の材料からなる基材の片面に、高屈
折率の材料からなる透明膜を前記プリズム表面に沿って
一定の厚みで被着したものである。このプリズムシート
では、入射光が通過する際、偏光成分の一部が界面で反
射し、この下方に反射された偏光成分がバックライトの
拡散シート等で拡散し、偏光成分を失い、２次光となっ
て再度プリズムシートに入射し、再利用されることにな
る。この際、低屈折率の材料からなる基材と、高屈折率
の材料からなる透明膜とが界面を構成するので、屈折率
の差が大きくなり、高い屈折率が得られ、反射率が高め
られる。

【００１２】また、プリズムシートの構成は、プリズム
列の形成された低屈折率の材料からなる基材の片面に、
高屈折率の材料からなる透明膜を前記プリズム表面に沿
って一定の厚みで被着し、前記プリズム列に倣って凹凸
状となった前記透明膜の表面に低屈折率の材料からなる
第二基材を被着したものである。このプリズムシートで
は、上述した請求項１のプリズムシートと同様、屈折率
の差が大きくなり、高い屈折率が得られ、反射率が高め
られるとともに、保形性を有する透明膜を挟んで基材と
第二基材とが対向するので、従来構造のように空間を挟
んで二枚のプリズムシートを対向配置させるのに比べて
その間隙設定が容易且つ高精度に行えるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプリズムシー
トの実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発
明に係るプリズムシートの第一実施形態を示す断面図で
ある。プリズムシート１１は、一方の面が平坦な第一基
材１３の他方の面（片面）に、傾斜面の交線である突出
した稜を頂点とする断面二等辺三角形の凸部（プリズ
ム）１５を繰り返し整列させて形成してある。第一基材
１３は、低屈折率の材料（例えば、光硬化型のアクリ
ル）を用いて形成してある。

【００１４】第一基材１３のプリズム列側の面には、透
明膜１７をプリズム１５の表面に沿って一定の厚みで被
着してある。透明膜１７は、例えばスパッタリング法に
より、プリズム表面に成膜することができる。透明膜１
７は、高屈折率の材料（例えば、ＩＴＯ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、
又はＴｉＯ₂ ）を用いて形成してある。このように構成
したプリズムシート１１では、図１の下側からの入射光
がプリズム１５を通過する際、偏光成分の一部が界面で
反射し、この下方に反射された偏光成分がバックライト
の拡散シート等で拡散し、偏光成分を失い、２次光とな
って再度プリズムシート１１に入射し、再利用されるこ
とで、輝度アップが生じる。

【００１５】プリズムシート１１によって反射された光
が再利用されて、正面輝度が最も高くなる条件は、上述
した式１から分かるように、反射率に依存し、反射率が
高いほど良い。従来のプリズムシートでは、プリズム同
士が向き合うように対向配置され、その間隙が空気とな
るため、高屈折率が得られず、輝度を高めることができ
なかったのに対し、プリズムシート１１では、第一基材
１３と透明膜１７との屈折率の差が大きくなり、高い屈
折率が得られ、反射率が高められることにより、正面輝
度の向上が可能になる。

【００１６】また、第一基材１３の界面に透明膜１７が
接するので、従来では空気が接することにより不可能で
あった屈折率のコントロールが、透明膜１７の組成を調
節することにより可能になり、設計の自由度が高まると
ともに、プリズム１５の表面にスパッタリング法により
透明膜１７を成膜することで、製造工程中における塵埃
付着による正面輝度の低下も防止することができる。

【００１７】図２は本発明に係るプリズムシートの第二
実施形態を示す断面図である。プリズムシート２１は、
上述したプリズムシート２１のプリズム形成面（片面）
に、低屈折率の材料である第二基材２３を被着して透明
膜表面を平坦化して構成してある。第二基材２３の材料
としては、第一基材１３と同質の光硬化型のアクリルを
用いることができる。

【００１８】プリズムシート２１によっても、上述のプ
リズムシート１１と同様に、透明膜１７、低屈折率の材
料２３により高い屈折率が得られ正面輝度の向上が可能
になるとともに、屈折率のコントロールが容易となり、
製造工程中における塵埃付着による正面輝度の低下も防
止することができる。また、プリズムシート２１によれ
ば、第一基材１３と透明膜１７、透明膜１７と第二基材
２３の二つの界面を形成するので、屈折率の差の大きい
界面を２回通過させて、反射率を高めることができる。
また、プリズムシート２１によれば、保形性を有する透
明膜１７を挟んで第一基材１３と第二基材２３とを対向
させるので、従来構造のように空間を挟んで二枚のプリ
ズムシートを対向配置させるのに比べてその間隙設定を
容易且つ高精度に行うことができる。

【００１９】

【実施例】次に、上述の第一、第二実施形態の構成に基
づく試料を実際に製作してその偏光性能を評価した結果
を説明する。

【００２０】実施例１．第一実施形態の構成に基づく試
料を製作して評価を行った。試料であるプリズムシート
は、アクリル製の基材の片面に、頂角が６６度である断
面二等辺三角形のプリズム列を繰り返し形成し、その表
面にＩＴＯをスパッタリング法により、プリズムの表面
に沿って一定の厚み（５００Å）で成膜して得た。

【００２１】試料３１を、図３に示す白色光源３３、レ
ンズ３５、５５０ｍｍ干渉フィルター３７、偏光板３
９、光パワーメータ４１を順次配設した光学測定系の干
渉フィルター３７と偏光板３９との間に、プリズム側の
面を光パワーメータ４１に向けて配置し、偏光板３９の
偏光方向を１８０度回転させて、光の強度変化を光パワ
ーメータ４１によって観測した。

【００２２】その結果、光強度の最大値と最小値の比
は、２．４：１であった。このことから、製作したプリ
ズムシートが偏光性能を有することが確認できた。

【００２３】実施例２．第二実施形態の構成に基づく試
料を製作して評価を行った。試料であるプリズムシート
は、第１実施例で製作したプリズムシートのプリズム側
の面に、アクリル系の紫外線硬化樹脂を流し込み、プリ
ズム列に倣って凹凸状となった透明膜の表面を平坦化さ
せた後に、紫外線を照射してプリズムシートを得た。

【００２４】試料３１を、上述と同様の光学測定系を用
い、紫外線硬化樹脂側の面を光パワーメータ４１に向け
て配置し、偏光板３９の偏光方向を１８０度回転させ
て、光の強度変化を光パワーメータ４１によって観測し
た。その結果、光強度の最大値と最小値の比は、１．
９：１であった。このことから、上述の実施例１に比べ
て光強度の最大値と最小値の絶対値は小さくなるもの
の、製作したプリズムシートが偏光性能を有することが
確認できた。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１のプリズムシートによれば、低屈折率の材料からな
る基材の片面に、高屈折率の材料からなる透明膜をプリ
ズム表面に沿って一定の厚みで被着したので、基材と透
明膜との屈折率の差が大きくなり、反射率が高められる
ことにより、正面輝度を向上させることが可能になる。
また、基材の界面に透明膜が接するので、透明膜の組成
を調節することにより屈折率のコントロールが可能にな
り、設計自由度を高めることができる。

【００２６】また、請求項２のプリズムシートによれ
ば、上述の請求項１のプリズムシートの効果に加え、保
形性を有する透明膜を挟んで基材と第二基材とを対向さ
せるので、従来構造のように空間を挟んで二枚のプリズ
ムシートを対向配置させるのに比べてその間隙設定を容
易且つ高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリズムシートの第一実施形態を
示す断面図である。

【図２】本発明に係るプリズムシートの第二実施形態を
示す断面図である。

【図３】偏光性能を観測するための実施例に用いた光学
測定系の説明図である。

【図４】従来のプリズムシートを示す断面図である。

【符号の説明】

１１、２１ プリズムシート １３ 第一基材 １５ プリズム １７ 透明膜 ２３ 第二基材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリズム列の形成された低屈折率の材料
   からなる基材の片面に、高屈折率の材料からなる透明膜
   を前記プリズム表面に沿って一定の厚みで被着したこと
   を特徴とするプリズムシート。
2. 【請求項２】 プリズム列の形成された低屈折率の材料
   からなる第一基材の片面に、高屈折率の材料からなる透
   明膜を前記プリズム表面に沿って一定の厚みで被着し、 前記プリズム列に沿って凹凸状となった前記透明膜の表
   面に低屈折率の材料からなる第二基材を被着したことを
   特徴とするプリズムシート。