(57)【要約】【課題】少ない部材構成で、輝度向上効果を有効に発現させ、高輝度を有するバックライトユニット及びそれを用いた表示装置を提供すること。【解決手段】本発明のバックライトユニットは、光を照射する照明手段と、前記照明手段の光出射面に隣接配置された前記照明手段から光を集光するプリズムパターンが照明手段側の表面に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートの光出射面に隣接配置された反射型偏光子、とを具備するバックライトユニットにおいて、少なくとも、前記プリズムシートに実質的に光学複屈折がなく頂角が７０度乃至９０度のプリズム列が形成されており、前記プリズムシートのプリズム列と前記反射型偏光子の偏光軸とが４５度、あるいは１３５度で交差していることを特徴とする。【選択図】図２
2010231896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射する照明手段と、前記照明手段の光出射面に隣接配置され、前記照明手段から光を集光するプリズムパターンが照明手段側の表面に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートの光出射面に隣接配置された反射型偏光子、とを具備するバックライトユニットにおいて、少なくとも、前記プリズムシートに実質的に複屈折がなく、頂角が７０度乃至９０度のプリズム列が形成されており、前記プリズムシートのプリズム列と前記反射型偏光子の偏光軸とが実質的に４５度、あるいは１３５度で交差していることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記反射型偏光子がワイヤグリッド偏光子であることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記照明手段がエッジライト方式の板状の導光板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
表示デバイスと、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバックライトユニットと、を具備し、前記反射型偏光子が前記表示デバイス側に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
実質的に光学異方性がない基材面上に互いに並列に配列され、頂角が７０度乃至９０度のプリズム列が形成されたプリズムシートにおいて、前記プリズムの反対面上に、反射型偏光部材を、光軸を前記プリズム列に対し４５度、あるいは１３５度で配置した反射型偏光子を積層させたことを特徴とするプリズムシート。
【請求項６】
前記反射型偏光部材がワイヤグリッド偏光子であることを特徴とする請求項５に記載のプリズムシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトユニット及びそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、種々の携帯情報機器、例えば携帯電話や携帯用ノートパソコンなど、あるいは液晶テレビなど、広く搭載されている。携帯情報機器においては、ワンセグテレビなどの機能付与にともない消費電力が増加しており、表示部の消費電力をできるだけ抑える必要がある。また、近年の省エネルギー意識の高まりから、液晶テレビなどにおいても低消費電力化が進展している。
【０００３】
液晶表示装置はバックライトユニットと液晶表示部とから構成されている。バックライトユニットとしては、液晶表示部の直下にＣＣＦＬなどの光源を配置した直下方式と導光体の側端面に光源を配置したエッジライト方式があり、液晶表示装置の薄型化のためにエッジライト方式が多く採用されている（非特許文献１）。
【０００４】
エッジライト方式のバックライトユニットの構成部材としては、ＣＣＦＬ（冷陰極管）、ＬＥＤなどの光源、光源を面光源とする導光板、プリズムシート、拡散シート、反射型偏光フィルムが挙げられる。プリズムシートとは、一次光源からの光量を有効に活用するために、液晶表示部から出射される光束の広がり角度をできるだけ狭め、所要の角度範囲に集中させる光学シートであり、特に正面方向の輝度を向上させる目的で多く使用される。また、プリズムシートは、プリズム面が入光側である導光板側に配置されているプリズムシート（以下、下向きプリズムシート）と、プリズム面が出光側である液晶表示部側に配置されているプリズムシート（以下、上向きプリズムシート）の２種類に大別され、各々、輝度向上を目的としたバックライトユニットが提案されている（特許文献１、非特許文献２）。
【０００５】
反射型偏光フィルムとしては、多層フィルムを用いた偏光分離素子が提案されている（特許文献２）。また、別の機構の反射型偏光フィルムとして金属などで構成された導電体線が特定のピッチで格子状に配列されたワイヤグリッドフィルムも提案されている（特許文献３）。
【０００６】
反射型偏光フィルムの輝度向上機能は、つぎのように説明される。図１に示されるように、光源からの光のＰ偏光成分は透過するが、Ｓ偏光成分は反射する。反射したＳ偏光成分は、光源側に戻り、再度反射板により反射することによって、反射型偏光フィルムに到達する。このようにＰ偏光成分は通過するが、Ｓ偏光成分は反射を繰り返すことで結果的にＰ偏光成分に変換され光利用率が向上し、輝度を増加させることができる。
【０００７】
以上のように輝度向上フィルムとしてプリズムシートと反射型偏光フィルムが挙げられ、上向きプリズムシートと反射型偏光フィルムを組み合わせることでさらに輝度が向上することも報告されている（特許文献４）（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２１８３１２号公報
【特許文献２】特表２００３−５１１８２６号公報
【特許文献３】特開２００８−８３６５７号公報
【特許文献４】特開２００４−３５４６７８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】液晶ディスプレイ部材の最新技術（２００６）  東レリサーチセンター
【非特許文献２】液晶バックライトの最新技術（２００８）  東レリサーチセンター
【非特許文献３】月刊ディスプレイ  ３月号（２００８）  テクノタイムズ社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上向きプリズムシートのみでは輝度向上効果が充分でなく、非特許文献２に示されているようにプリズム軸を直交させた２枚の上向きプリズムシートの構成とする必要がある。
【００１１】
また、特許文献４に示されたように反射型偏光フィルムのみでは、輝度向上効果が不十分であり、上向きプリズムシートと組み合わせた構成とする必要がある。しかしながら、この構成では輝度向上フィルムとして３枚必要であり、液晶モジュールが厚くなるという問題があり、コスト高にもなる。さらに、反射型偏光フィルムの正面輝度向上効果が上向きプリズムシートと組み合わせると低下することがわかっており、コスト高に見合った効果を発現できていない問題がある。
【００１２】
また、特許文献１に示される下向きプリズムシートのみでは輝度向上効果が充分でなく、導光板からの入射光を全反射させ集光する機構から、２枚のプリズムシートを組み合わせても輝度向上しない。さらに、本発明者の検討により下向きプリズムシートにおいては、反射型偏光フィルムと組み合わせても輝度向上効果が低いということがわかっている。
【００１３】
これは、下向きプリズムシートにおいては、導光板側からの特定角度の入射光のみが輝度向上に寄与するメカニズムであるため、反射型偏光板で反射されたＳ波が導光板側で反射され、再び下向きプリズムシートに入光した時に、正面方向への光が戻らず、結果として正面輝度向上効果が抑制されるためと推定される。
【００１４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、少ない部材構成で、輝度向上効果を有効に発現させ、高輝度を有するバックライトユニット及びそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のバックライトユニットは、光を照射する照明手段と、前記照明手段の光出射面に隣接配置され、前記照明手段から光を集光するプリズムパターンが照明手段側の表面に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートの光出射面に隣接配置された反射型偏光子、とを具備するバックライトユニットにおいて、少なくとも、前記プリズムシートに実質的に複屈折がなく、頂角が７０度乃至９０度のプリズム列が形成されており、前記プリズムシートのプリズム列と前記反射型偏光子の偏光軸とが実質的に４５度、あるいは１３５度で交差していることを特徴とする。
【００１６】
本発明のバックライトユニットにおいては、前記反射型偏光子がワイヤグリッド偏光子であることが好ましい。
【００１７】
本発明のバックライトユニットにおいては、前記照明手段がエッジライト方式の板状の導光板であることが好ましい。
【００１８】
本発明の表示装置は、表示デバイスと、上記バックライトユニットと、を具備し、前記反射型偏光子が前記表示デバイス側に配置されることを特徴とする。
【００１９】
本発明のプリズムシートは、実質的に光学異方性がない基材面上に互いに並列に配列され、頂角が７０度乃至９０度のプリズム列が形成されたプリズムシートにおいて、前記プリズムの反対面上に、反射型偏光部材を、光軸を前記プリズム列に対し４５度、あるいは１３５度で配置した反射型偏光子を積層させたことを特徴とする。
【００２０】
本発明のプリズムシートにおいては、前記反射型偏光部材がワイヤグリッド偏光子であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のバックライトユニットは、光を照射する照明手段と、前記照明手段の光出射面に隣接配置された前記照明手段から光を集光するプリズムパターンが照明手段側の表面に形成されたプリズムシートと、前記プリズムシートの光出射面に隣接配置された反射型偏光子、とを具備するバックライトユニットにおいて、少なくとも、前記プリズムシートに実質的に光学複屈折がなく頂角が７０度乃至９０度のプリズム列が形成されており、前記プリズムシートのプリズム列と前記反射型偏光子の偏光軸とが４５度、あるいは１３５度で交差している構成であるので、少ない部材構成で、輝度向上効果を有効に発現させることができ、液晶表示装置に配設した場合に、優れた視認性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】液晶表示装置における反射型偏光子による輝度向上メカニズムを説明した図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバックライトユニットの一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明における下向きプリズムシートの一部を拡大した断面斜視図である。
【図４】本発明のバックライトユニットにおける輝度向上メカニズムを略図示した断面拡大図である。
【図５】本発明のプリズムシートにおける偏光変換を略図示した断面拡大図である。
【図６】本発明のプリズムシートにおける各頂角における入射角と出射角の計算例である。
【図７】本発明を構成する反射型ワイヤグリッド偏光子を拡大図示した概略断面斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るバックライトユニットの一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係るバックライトユニットの一例を示す概略断面図である。このバックライトユニットにおいては、光源１ａ、光源１ａを面光源とする導光板１ｂ、及び導光板１ｂの片面に配置された反射板１ｃで構成されている照明手段と、表示デバイスである液晶セル４との間に、下向きプリズムシート２及び反射型偏光子３が、各々隣接配置されており、導光板１ｂ、下向きプリズムシート２、反射型偏光子３、液晶セル４の順に配設されている。
【００２４】
本発明における光を照射する照明手段としては、後述するように、下向きプリズムシートに所定角度で入射させるために、エッジライト方式が好ましい。照明手段を構成する光源としては、通常液晶表示装置に使用される光源であれば特に制限されるものではなく、ＬＥＤ、ＣＣＦＬ、ＥＥＦＬ（External  Electrode  Fluorescent  Lamp）、ＰＦＦＬ（Plasma  Flat  Fluorescent  Lamp）、ＨＣＦＬ（Cold  Cathode  Fluorescent  Lamp）、有機ＥＬ、無機ＥＬなどが挙げられる。また、導光板１ｂの片面に配置される反射板１ｃとしては、通常液晶表示装置に使用される反射板であれば特に制限されるものではなく、内部に空隙を形成した白色反射シート、酸化チタンや酸化亜鉛などの白色顔料膜を表面に形成したプラスチックシート、屈折率の異なるプラスチックを薄膜積層した多層光学反射シート、アルミニウムや銀のような金属薄膜反射シートなどが挙げられる。
【００２５】
反射板を構成するプラスチックシート材料としては、加工性に優れた樹脂であることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂が挙げられる。
【００２６】
本発明における導光板１ｂは、所定角度の頂角を有するプリズム列を有する下向きプリズムシートに所定角度で入射させる必要があり、下向きプリズムシートの法線に対し、６０度乃至８８度の範囲で入射させると、下向きプリズムシートのプリズム面で全反射し集光による輝度向上効果が高まるので好ましく、６５度乃至８５度の範囲であると反射型偏光子による正面輝度向上効果が高まるのでより好ましい。下向きプリズムへの最適な入射角度は、下向きプリズムシートのプリズム頂角に応じて、適宜、選択されるとさらに好ましい。
【００２７】
下向きプリズムへの入射角度は、導光板表面への表面賦形、形状などにより適宜設計できるものである。
【００２８】
本発明に用いる下向きプリズムシート２は、プリズム列２ａと基材２ｂとで構成され、所定角度の頂角２ａ−１を有する実質的に三角形状断面のプリズム列２ａが導光板表面１ｂ側に配置するよう配列されている。図３に本発明に用いる下向きプリズムシートの一部を拡大した断面図を示す。プリズム頂角とは、図３に示すように断面三角凸部の頂点角度であり、７０度乃至９０度の範囲であることが好ましい。
【００２９】
なお、本発明に用いるプリズム列とは、図３におけるプリズム列２ａのように、紙面表から裏に向かう方向に同様の断面形状を有する三角柱状のプリズムが等間隔で配置されたものを指す。さらに、プリズム列２ａの断面形状は実質的に三角断面であれば良く、頂点部、あるいは隣り合うプリズムとの隣接部は鋭角である必要はなく、本発明のプリズムシートの機能を損なわない範囲でＲをつけることも可能である。
【００３０】
また、プリズム列２ａのプリズム頂点間隔のピッチは、特に限定されるものではないが、ピッチ幅は増えるとプリズムシート厚が厚くなるので、１０００μｍ〜１μｍの範囲であることが好ましく、１００μｍ〜１μｍの範囲であるとプリズム列の厚さが薄くなりより好ましい。プリズム列のピッチが１μｍを下回ると機械加工による精度が維持できなくなりプリズムシートの機能が低下するので好ましくない。
【００３１】
ここで、本発明における下向きプリズムと反射型偏光子との組み合わせるによる輝度向上の原理を説明する。さらに図４に導光板１ｂ、プリズム列２ａ、反射型偏光子３のみを略図示した断面拡大図を示す。図４において、導光板１ｂから出射された光束１００は、下向きプリズムシートのプリズム列２ａに入射後、プリズム列内部で全反射する。この段階では光束１００は自然光である。つぎに光束１００は反射型偏光子３に入射し、Ｐ波の光束１０１は透過し、Ｓ波の光束１０２は反射され分離される。反射した光束１０２は再びプリズムシートに入射し、プリズム列２ａ内部で全反射し、再び、反射型偏光子３に戻る。このとき、Ｓ波の光束１０２はプリズム内部で偏光変換され、Ｐ波の光束１０３となるため、反射型偏光子３では反射されず透過する。
【００３２】
本発明に用いる反射型偏光子の偏光軸とは、上記した反射型偏光子で偏光分離される際のＰ波の電場成分の振動軸を指し、Ｓ波とＰ波の偏光軸は互いに直交している。結果として、導光板１ｂからの出射された光束１００が全てＰ波になり、図示しない液晶セルに入射するために輝度が向上する。
【００３３】
さらに図５を用いて、下向きプリズム２のプリズム列２ａ内部におけるＳ波の光束１０２がＰ波の光束１０３に変換されるメカニズムを詳細に説明する。図５は下向きプリズム２のプリズム列２ａのうちの一つのプリズム列を抜き出した断面図であり、プリズムシートの基材２ｂは略してある。
【００３４】
本発明において下向きプリズムのプリズム列と反射型偏光子の偏光軸とは実質的に４５度あるいは１３５度で交差している必要がある。そのため、図５に示すように反射型偏光子で偏光分離された光束１０２の偏光軸は、プリズム斜面部に対し４５度傾いて入射する。図５で示すように４５度傾いた偏光が、プリズム斜面部で２回全光反射すると−４５度傾いた偏光の光束１０３となりプリズムから出光される。結果として、光束１０２と光束１０３は偏光軸が９０度ずれており、Ｐ波の光束１０２に対し、光束１０３はＳ波となる。以上のメカニズムにより下向きプリズム内部で偏光変換される。
【００３５】
さらに、下向きプリズムのプリズム列と反射型偏光子の偏光軸が１３５度で交差している場合は、光束１０２が−４５度傾いて入射する場合と等価であり、上記と同様のメカニズムで光束１０２と光束１０３の偏光軸が９０度ずれることとなる。
【００３６】
プリズム列と反射型偏光子との偏光軸は４５度、あるいは１３５度で交差していると好ましいが、特性に影響しない範囲でのズレは許容される。交差角が４０度乃至５０度、あるいは１３０度乃至１４０度の範囲であると、入射光の９０％以上が偏光変換され好ましく、４２度乃至４８度、あるいは１３２度乃至１３８度の範囲であると、入射光の９５％以上が偏光変換されさらに好ましい。
【００３７】
このようなメカニズムであるため本発明におけるプリズムシートは実質的に複屈折がない必要があり、プリズムシートを構成するプラスチックシート材料としては、リタデーションが２０ｎｍ未満であると好ましく、さらに１０ｎｍ未満がより好ましい。リタデーションが２０ｎｍ以上では、プリズム内部における偏光変換が充分に行われず実用上問題がある。
【００３８】
プラスチックシート材料としては、さらに加工性に優れた樹脂であることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂が挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基板、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせた複合基材を用いても良い。
【００３９】
本発明のバックライトユニットにおいて、反射型偏光子で反射された光束１０２が下向きプリズムに入射し、反射され、光束１３３に変換された後、どのような角度で再び反射型偏光子３に入射するかの検討結果を図６に示す。ここで、入射角度、出射角度はいずれもプリズムシートの法線に対する角度を示し、入射角度においては下方向を０度、出射角度においては上方向を０度とする。下向きプリズムの屈折率を１．５としている。図６より入射角が±２０度の範囲のときに、±２０の範囲の出射角となるのは、頂角７０度から９０度の範囲であることがわかる。反射型偏光子での反射は鏡面反射であるので、下向きプリズムシート２への反射型偏光子からの入射角は、光束１０１の反射型偏光子からの出射角に等しいので、頂角が７０度から９０度の範囲であると、±２０度の出射角度で反射型偏光子から液晶セルへ入射することになり、正面に光束が集中することになる。
【００４０】
本発明における反射型偏光子としては、入射光のうち、Ｐ波を透過し、Ｓ波を反射する機能を有すれば特に限定されるものではなく、２種類の屈折率異方性の異なるポリマーを積層した反射型偏光フィルムや、入射光の波長より小さいグリッド周期で間隔が置かれた金属ワイヤで構成されたワイヤグリッド偏光子などが挙げられる。このワイヤグリッド偏光子は、電場成分が金属線と平行な偏光成分（Ｓ波）を反射し、金属線と垂直な偏光成分（Ｐ波）を透過する偏光特性を有し、ビームスプリッタとして多く使用されている。
【００４１】
反射型偏光子を使用すると、本発明によるバックライトユニットの厚みを薄くできるので好ましい。
【００４２】
次に、本発明に用いるワイヤグリッド偏光子について、図を用いて説明する。
図７は、図１の反射型偏光子３がワイヤグリッド偏光子であるバックライトユニットを拡大図示した概略断面斜視図である。図７に示すワイヤグリッド型偏光子は、表面に格子状凸部３ｃを有する基材３ｂと、格子状凸部３ｃを含む基材３ｂ上の領域に立設された、金属ワイヤ３ａとから主に構成されている。格子状凸部３ｃ及び金属ワイヤ３ａは、紙面向って手前側から奥側に延在している。
【００４３】
本発明における反射型ワイヤグリッド偏光子においては、Ｓ波においては、透過率が１％以下で、かつ、反射率が４０％以上であると好ましく、透過率が０．１％以下で、かつ、反射率が５０％以上であるとより好ましい。Ｐ波においては、透過率が７０％以上で、かつ、反射率が２０％以下であると好ましく、透過率が７５％以上で、かつ、反射率が１０％以下であるとより好ましい。
【００４４】
基材３ｂに用いる素材は、リタデーションが２０ｎｍ未満であると好ましく、さらに１０ｎｍ未満がより好ましい。リタデーションが２０ｎｍ以上では、偏光分離後に偏光状態が変わるため実用上問題がある。可視光領域で実質的に透明な素材であれば良いが、加工性に優れた樹脂であることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。また、基材２ｂとして、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基板、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせた複合基材を用いても良い。
【００４５】
基材３ｂの格子状凸部３ｃのピッチｐは、可視光領域の広帯域にわたる偏光特性を考慮すると、１５０ｎｍ以下であり、好ましくは８０ｎｍから１２０ｎｍである。ピッチｐが小さくなるほど偏光特性が良くなるが、可視光に対しては、８０ｎｍから１２０ｎｍのピッチｐで十分な偏光特性が得られる。４００ｎｍ近傍の短波長光の偏光特性を重視しない場合は、ピッチｐを１５０ｎｍ程度まで大きくしてもよい。
【００４６】
本発明において、基材３ｂ上の格子状凸部３ｃのピッチｐと金属ワイヤワイヤ３ａのピッチとは、ほぼ等しく、同じピッチをとることができる。また、前記した吸収型ワイヤグリッド偏光子１とピッチを同一とする必要はなく、吸収型、反射型各々に最適なピッチを適宜、独立したピッチとできる。
【００４７】
基材３ｂ上の格子状凸部３ｃの断面形状に制限はない。これらの断面形状は、例えば、台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状を挙げることができる。ここで、正弦波状とは、凹部と凸部の繰り返しからなる曲線部をもつことを意味する。なお、曲線部は湾曲した曲線であれば、よく、例えば凸部にくびれがある形状も正弦波状に含める。また、基材３ｂ上の格子状凸部３ｃ及びその側面の少なくとも一部を金属材料が覆いやすくする観点から、前記形状の端部又は頂部、谷部は穏やかな曲率をもって湾曲していることが好ましい。また、基材３ｂ、格子状凸部３ｃと金属ワイヤ３ａとの密着強度を高くする観点から、これらの断面形状は正弦波状であることがより好ましい。さらに、同様に基材３ｂ、格子状凸部３ｃと金属ワイヤ３ａとの密着強度を高くする観点から、図示しない透明誘電体層の薄膜を設けることも好ましい。
【００４８】
基材３ｂに格子状凸部３ｃを設ける方法としては、表面にピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する型を用いて、機材の表面に格子状凸部を転写して成型する方法が挙げられる。ここで、表面にピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する型は、電子線ビーム描画法や干渉露光法により得た、ピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有するレジストパターンを、順に導電化処理、メッキ処理、基材の除去処理を施すことで作成できる。
【００４９】
金属ワイヤ３ａを構成する金属としては、可視光領域で光の反射率が高く、基材３ｂ、３ｃなどとの密着性のよいものであることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）又は、その合金で構成されていることが好ましい。コストの観点から、Ａｌ又はＡｌ合金で構成されていることが好ましい。
【００５０】
金属ワイヤ３ａを形成するために光吸収性材料を基材３ｂ及び３ｃ上に形成する方法としては、金属ワイヤと基材との間で十分な密着性が得られる方法であれば特に限定されない。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的蒸着方法を好適に用いることができる。格子状凸部の一方の斜面部に偏って選択積層できる方法が好ましく、斜め蒸着法などを挙げることができる。
【００５１】
上記説明は、前記したプリズムシートと反射型偏光子が別々のフィルムである場合についてであるが、さらに、プリズムシートと反射型偏光子を一体化すると、本発明のバックライトユニットの厚みを薄くできるので好ましい。なんとなれば、プリズムシートと反射型偏光子いずれにもフィルム基材が実際上必要であり、どちらも実質的に複屈折がないことが求められるため、プリズムシートと反射型偏光の基材を共有し、フィルムの片面にプリズム列、もう一方の片面に反射型偏光子を設ければ、フィルム基材１枚分薄くすることが可能なためである。
【００５２】
さらに反射型偏光子をワイヤグリッド偏光子とすると、ワイヤグリッド自体の高さは、高々２００ｎｍ程度であるので、薄化の効果が大きく特に好ましい。
【００５３】
図８に、図２におけるプリズムシート２と反射型偏光子３に代えて、プリズムシートと反射型偏光子が一体化した本発明のプリズムシート５を配置した本発明のバックライトユニットの概略断面図を示す。このような構成のバックライトユニットにおいても図２に示す場合と同様の効果が得られる。
【００５４】
次に、本発明の効果を明確にするために行なった実施例について説明する。なお、下記実施の形態における寸法、材質などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更して実施することが可能である。
【００５５】
（実施例１）
（ワイヤグリッド偏光フィルムの作成）
・ニッケルスタンパ作成
本出願人の特開２００６−２２４６５９号公報に記載された方法を用いて、ピッチが２３０ｎｍで、微細凹凸格子の高さが３５０ｎｍである微細凹凸格子から、表面の微細凹凸格子のピッチと高さが１４０ｎｍ／１６２ｎｍで、厚さ０．３ｍｍ、縦３００ｍｍ、横１８０ｍｍのニッケルスタンパを作成した。
【００５６】
・紫外線硬化性樹脂を用いた格子状凸部転写フィルムの作成
厚さ０．１ｍｍのＣＯＰフィルム（ＪＳＲ株式会社製、アートン、リタデーション２ｎｍ）に中心波長１７３ｎｍの紫外線を１００ｍＪ／ｃｍ２照射し、シランカップリング剤（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５１０３）０．５重量％、酢酸０．１重量％、水２０重量％、エタノール８９．７重量％からなるシランカップリング剤溶役をスピンコートして乾燥した。その後、紫外線硬化樹脂（東洋合成工業株式会社製ＰＡＫ０１）を約０．０１ｍｍ塗布し、塗布面を下にして上記１４０ｎｍピッチの微細凹凸格子を有するニッケルスタンパ上に、それぞれ端部からニッケルスタンパとフィルム間に空気が入らないように載せ、ＣＯＰフィルム側から中心波長３６５ｎｍの紫外線ランプを用いて紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ２照射して紫外線硬化樹脂を硬化させた。そして、ニッケルスタンパからＣＯＰフィルムを剥離し、縦３００ｍｍ、横１８０ｍｍの格子状凸部転写フィルムを作成した。
【００５７】
・ワイヤグリッド偏光フィルムの作成
前記した紫外線硬化性樹脂を用いて作成した格子状凸部転写フィルムに、スパッタ法を用いて誘電体を被覆した。本実施例では、誘電体として窒化ケイ素を用いた場合について、説明する。Ａｒガス圧力０．６７Ｐａ、スパッタパワー４Ｗ／ｃｍ２、被覆速度０．２２ｎｍ／秒にて誘電体の被覆を行なった。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑ガラス基板への誘電体積層厚みが５ｎｍとなるように製膜を行った。
【００５８】
格子状凸部転写フィルムに誘電体層を形成した後、電子ビーム真空蒸着法（ＥＢ蒸着法）を用いて金属ワイヤを形成した。本実施例では、金属としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた。真空度２．５×１０−３Ｐａ、蒸着速度４ｎｍ／ｓ、基板温度は常温として蒸着を行なった。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑基板へのＡｌ蒸着厚みが２００ｎｍとなるように蒸着を行った。なお、格子の長手方向と垂直に交わる平面内において基材面の法線と蒸着源とのなす角度は２０度とした。
【００５９】
格子状凸部転写フィルムに誘電体及びＡｌを積層した後、フィルムを室温下の０．１重量％水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を８０秒洗浄（エッチング）し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥してワイヤグリッド偏光フィルムを得た。このワイヤグリッド偏光フィルムの大きさは、縦３００ｍｍ、横１８０ｍｍで、フィルムの断面を電界放出型走査電子顕微鏡にて観察したところ、格子にピッチは１４０ｎｍ、形成したアルミニウムワイヤの高さは１３０ｎｍ、幅は５５ｍｍであった。
【００６０】
得られた反射型ワイヤグリッド偏光フィルムについて、分光光度計を用いて偏光度偏光度及び光線透過率を測定したところ、偏光度は９９．９１％、光線透過率は４０．７％であった。ここでは直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコル状態での光線透過率を測定し、偏光度は下記式より算出した。測定波長は可視光として４００ｎｍ〜８００ｎｍとし、偏光度及び光線透過率は、波長ごとに視感度に応じた重み付け平均値を採用した。
偏光度＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
ここで、Ｉｍａｘは平行ニコル時の透過光強度であり、Ｉｍｉｎは直交ニコル時の透過光強度である。
【００６１】
（プリズムシートの作成）
・紫外線硬化性樹脂を用いた格子状凸部転写フィルムの作成
厚さ０．１ｍｍのＣＯＰフィルム（ＪＳＲ株式会社製、アートン、リタデーション２ｎｍ）に紫外線硬化樹脂（東洋合成工業株式会社製ＰＡＫ０１）を塗布した上に、断面が頂角９０度の二等辺三角形のプリズム形状が５０μｍピッチで表面に形成された金型を押し当て、ＣＯＰフィルム側から中心波長３６５ｎｍの紫外線ランプを用いて紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ２照射して紫外線硬化樹脂を硬化させた。そして、金型からＣＯＰフィルムを剥離し、プリズムシートを作成した。
【００６２】
（液晶表示装置の作成）
得られたワイヤグリッド偏光フィルム、プリズムシート、市販のディスプレイ（３インチ）に用いられるＴＦＴ液晶セル、及びＬＥＤ型のエッジライト式バックライトを用いて図２に示す液晶表示装置を組み立てた。ＴＦＴ液晶セルの表示は白表示となるようにした。反射型偏光子３としては、上記作成したワイヤグリッド偏光フィルムを用い、プリズムシート２としては上記作成したプリズムシートを使用しプリズム列をバックライト側に配置し、反射型偏光子３の偏光軸とプリズムシート２のプリズム列とは４５度交差させた配置とし、ワイヤグリッド偏光フィルムの偏光軸とＴＦＴ液晶セルの偏光軸を平行にしてワイヤグリッド偏光フィルムの透過光が、ＴＦＴ液晶セルを透過する配置とした。使用したエッジライト式バックライトの導光板からの出射角度は６０度であった。
【００６３】
（輝度測定）
ＬＥＤの出力を定電流装置により１０ｍＡで保持し出力を一定として、液晶表示装置の中心における出光量を全方位で測定し、出射角０度の輝度である正面輝度と、全方位方向の出光量を積分した全光輝度を測定した。測定はコニカミノルタ株式会社製  ＣＳ−２０００を使用した。測定結果を表１に示す。
【００６４】
（実施例２）
反射型偏光子を３Ｍ社製  ＤＢＥＦを使用した以外は、実施例１と同様の方法で液晶表示装置を作成し、輝度を測定した。測定結果を表１に示す
【００６５】
（実施例３）
プリズムシートのプリズム頂角を８０度とした以外は、実施例１と同様の方法で液晶表示装置を作成し、輝度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６６】
（実施例４）
エッジライト式バックライトの導光板からの出射角度を７０度とした以外は、実施例３と同様の方法で液晶表示装置を作成し、輝度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６７】
（実施例５）
・反射型偏光子一体化プリズムシートの作成
実施例３と同様の方法でプリズムシートを作成後、プリズム列が設けられた面の反対面に実施例１と同様の方法で格子状凸部を作成した。このとき、先に設けたプリズム列と格子状凸部は４５度で交差する配置とした。その後、実施例１と同様の方法で格子状凸部にアルミワイヤを作成し、プリズム列と４５度で交差する偏光軸を有する反射型偏光子をプリズム列が設けられた面の反対面に設けた。形成したアルミニウムワイヤの高さは１３５ｎｍ、幅は５５ｍｍであった。
【００６８】
得られた反射型偏光子一体化プリズムシートを実施例１と同様の構成で図８に示す液晶表示装置を組み立てた。ただし、エッジライト式バックライトの導光板からの出射角度を７０度とした。液晶表示装置の輝度を実施例１と同様の方法で測定し、測定結果を表１に示す。
【００６９】
（比較例１）
実施例１と同様の構成から、反射型偏光フィルムを除いた状態で液晶表示装置を作成し、輝度を測定した。結果を表１に示す。
【００７０】
（比較例２）
厚さ０．１ｍｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製、コスモシャイン、リタデーション１０３０ｎｍ）を使用して実施例１と同様の方法でプリズムシートを作成した。このプリズムシートを使用して実施例１と同様の液晶表示装置を組み立て、輝度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７１】
（比較例３）
実施例１と同様の構成部材を使用し、反射型偏光フィルムの偏光軸とプリズムシートのプリズム列を平行にした以外は実施例１と同様にして輝度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７２】
（比較例４）
実施例１と同様の構成部材を使用し、反射型偏光フィルムの偏光軸とプリズムシートのプリズム列を直交させた以外は、実施例１と同様にして輝度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７３】
（比較例５）
実施例４と同様の構成から、反射型偏光フィルムを除いた状態で液晶表示装置を作成し、輝度を測定した。結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
表１から分かるように、実施例１〜実施例５の液晶表示装置においては、正面輝度及び全光輝度のいずれも高かった。一方、比較例１〜比較例４の液晶表示装置においては正面輝度が低く、比較例５の液晶表示装置においては全光輝度が低かった。このように本発明にかかるバックライトユニットは、少ない部材構成で、輝度向上効果を有効に発現させることができ、液晶表示装置に配設した場合に、優れた視認性を実現することができる。また、本発明にかかるプリズムシートによれは、本発明のバックライトユニットを実現させることができる。
【００７６】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における寸法、材質などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態における偏光板については、板状の部材である必要はなく、必要に応じてシート状、フィルム状であっても良い。上記実施の形態においては、バックライトユニットを液晶表示装置に適用した場合について説明しているが、本発明は偏光が必要とされる液晶表示装置以外の表示デバイスなどに同様に適用することができる。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のバックライトユニットは高輝度を達成できるため、液晶表示装置のような表示装置に配設した場合に、視認性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ  光源
１ｂ  導光板
１ｃ  反射板
２  下向きプリズムシート
２ａ  プリズム列
２ａ−１  プリズム頂角
２ｂ，３ｂ  基材
３  反射型偏光子
３ａ  金属ワイヤ
３ｃ  格子状凸部
４  液晶セル
５  反射型偏光子一体化プリズムシート
１００  導光板からの光束
１０１，１０３  Ｐ波の光束
１０２  Ｓ波の光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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