(57)【要約】    【課題】ＬＣＤパネルに供給される光の効率を向上させることのできるプリズムシート及びこれを用いたバックライトユニットを提供する。    【解決手段】プリズムシート４００は、ベースフィルム４０８及び一列に配列された複数のプリズム４０４を含んでいる。プリズム４０４は、ベースフィルム４０８の一側面上に形成され、また、プリズム４０４の一方のプリズム面（屈折面）は、ベースフィルム４００に垂直に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフィルムと、
該ベースフィルムの一側面上に一列に配列された複数のプリズムと、
を含んで構成され、
前記複数のプリズムが、前記ベースフィルムに垂直に形成されたプリズム面を有することを特徴とするプリズムシート。
【請求項２】
前記ベースフィルムと前記複数のプリズムとの間に配設され、前記ベースフィルムと前記プリズムとを結合させるプリズムベースをさらに含む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】
前記プリズムベースの高さ（α）は、前記プリズム面の高さ（ｈ）の１０％以上であることを特徴とする請求項２に記載のプリズムシート。
【請求項４】
前記複数のプリズムのピッチは、１０μｍないし１００μｍ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５】
前記複数のプリズムは、１．５〜１．６の屈折率を有する紫外線硬化樹脂で形成されていることを特徴とするプリズムシート。
【請求項６】
前記複数のプリズムは、前記プリズム面と他のプリズム面との間の角度が３０°ないし４５°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。
【請求項７】
前記ベースフィルムの上面に設けられ、複数のビーズを有して前記プリズムによって集光された光を拡散させる拡散層をさらに含んで構成されることを特徴と請求項１に記載のするプリズムシート。
【請求項８】
前記複数のビーズは、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）製であることを特徴とする請求項７に記載のプリズムシート。
【請求項９】
導光板と、
ベースフィルム及びこのベースフィルムの一側面上に形成されて前記導光板と対向する複数のプリズムを有するプリズムシートと、
を含んで構成され、
前記複数のプリズムが前記ベースフィルムに垂直に形成されたプリズム面を有するとともに、該プリズム面と他のプリズム面との間の角度が３０°ないし４５°であり、かつ、その屈折率が１．５〜１．６であることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
前記プリズムシートの上部に位置し、該プリズムシートによって集光された光を拡散させる保護シートをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズムシート及びこれを用いたバックライトユニットに関し、さらに詳しくは、プリズム導光板の法線と平行な一面（プリズム面）を有するプリズムシート及びこれを用いたバックライトユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バックライトユニットは、液晶表示装置（Liquid Crystal Display、ＬＣＤ）においてＬＣＤパネルに光を供給する装置である。
【０００３】
図６は、一般的な液晶表示装置を示したブロック図である。図６に示すように、液晶表示装置は、ＬＣＤパネル１００及びバックライトユニット１０２を含んで構成される。
【０００４】
ＬＣＤパネル１００は、バックライトユニット１０２から供給される光を利用して所定イメージをディスプレーする。
【０００５】
図７（ａ）は、従来のバックライトユニットを示した断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）、即ち、従来のバックライトユニットの光学フィルムを示した断面図である。
【０００６】
図７（ａ）に示すように、従来のバックライトユニット１０２は、光源部２００、導光板２０６、反射シート２０８及び光学フィルム２１０を含んで構成される。
【０００７】
光源部２００は、一つ以上の冷陰極蛍光ランプ２０２（Cold Cathode Fluorescent Lamp、ＣＣＦＬ）と、光源反射板２０４とを含んでいる。
【０００８】
冷陰極蛍光ランプ２０２は、所定波長を有する光を発生する。かかる光は、一般に白色光である。
【０００９】
光源反射板２０４は、冷陰極蛍光ランプ２０２を取り囲むように設けられ、冷陰極蛍光ランプ２０２から発生された光を反射する。
【００１０】
導光板２０６は、その上面及び下面の反射条件が調整され、光源部２００から発生された光を導光板２０６全体に均一に拡散させる。さらに、導光板２０６は拡散された光をＬＣＤパネル１００方向に出力する。
【００１１】
反射シート２０８は、導光板２０６から漏洩した光を導光板２０６方向に反射する。
【００１２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、光学フィルム２１０は、散光（拡散）シート２２０、プリズムシート２２２及び保護シート２２４を含んで構成される。
【００１３】
散光シート２２０は、導光板２０６の上部に配設されており、下部散光シート２３０、散光シートベースフィルム２３２及び上部散光シート２３４を含んでいる。また、散光シート２２０は、その内部に含まれたビーズ２４８（Beads）を用いて、導光板２０６から出射された光を集光または拡散する。
【００１４】
プリズムシート２２２は、散光シート２２０上に配設されており、ベースフィルム２３６及びプリズム２３８を含んでいる。また、プリズムシート２２２は、散光シート２２０によって集光または拡散した光を集光する。
【００１５】
保護シート２２４は、プリズムシート２２２上に配設されており、下部保護シート２４０、保護シート支持部２４２及び上部保護シート２４６を含んでいる。また、保護シート２２４は、プリズムシート２２２によって集光された光を拡散し、この拡散した光をＬＣＤパネル１００に供給する。
【００１６】
図８は、従来のプリズムを示した断面図である。図８に示すように、導光板２０６から出射された光は、プリズム２３８によって集光されてＬＣＤパネル１００方向に送られることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来のバックライトユニットにおいては、図８に示すように、導光板２０６から出射された光の一部（Ｌ４）が、ＬＣＤパネル１００方向に集光（屈折）されない。即ち、導光板２０６から出射された光の一部がＬＣＤパネル１００に入射されないので、その分、バックライトユニット１０２からＬＣＤパネル１００に供給される光の（利用）効率が低下してしまうという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、ＬＣＤパネルに供給される光の（利用）効率を向上させることのできるプリズムシート及びこれを用いたバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するために、本発明に係るプリズムシートは、ベースフィルム及び一列に配列された複数のプリズムを含む。かかる複数のプリズムは、ベースフィルムの一側面上に形成される。ここで、各プリズムの一方のプリズム面（屈折面）は、ベースフィルムに対して垂直に形成されている。
【００２０】
また、本発明に係るプリズムシートは、ベースフィルム、一列に配列された複数のプリズム及び拡散層を含む。かかる複数のプリズムは、ベースフィルムの一側面上に形成される。また、拡散層は、ベースフィルム上に位置し、プリズムによって集光された光を拡散させる複数のビーズを有する。ここで、各プリズムの一方のプリズム面（屈折面）は、ベースフィルムに対して垂直に形成されている。
【００２１】
また、本発明に係るバックライトユニットは、導光板及びプリズムシートを含んで構成される。プリズムシートは、ベースフィルム及びこのベースフィルムの一側面上に形成されて導光板と対向する複数のプリズムを有する。ここで、各プリズムの一方のプリズム面（屈折面）は、ベースフィルムに対して垂直に形成されており、プリズムの有する二つのプリズム面（屈折面）、即ち、前記プリズム面と他のプリズム面との間の角度は３０°ないし４５°であり、プリズムの屈折率は１．５〜１．６である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、バックライトユニットがプリズムシートの内部全反射を通じて光を集光するので、光の効率を向上させることができる。
【００２３】
また、プリズムシートに入射される光の入射角が従来よりも大きくなり、ブルースター角により近くなるので、優れた偏光特性を有するバックライトユニットを提供できる。
【００２４】
その結果、本発明に係るプリズムシート、バックライトユニットを適用した液晶表示装置の輝度特性が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態説明する。図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係るバックライトユニットを示した断面図である。
【００２６】
図１に示すように、液晶表示装置（Liquid Crystal Display、以下「ＬＣＤ」という）は、液晶表示パネル（以下「ＬＣＤパネル」という）３００及びバックライトユニット３０２（Backlight Unit）を含んで構成される。
【００２７】
ＬＣＤパネル３００は、下部偏光フィルム３０４、上部偏光フィルム３０６、下部ガラス基板３０８、上部ガラス基板３１０、カラーフィルタ３１２、ブラックマトリックス３１４、画素電極３１６、共通電極３１８、液晶層３２０及びＴＦＴアレイ３２２を含んで構成されている。
【００２８】
カラーフィルタ３１２は、赤、緑及び青光に対応するサブカラーフィルタを含む。
【００２９】
ＴＦＴアレイ３２２は、スイッチング素子として画素電極３１６をスイッチする。
【００３０】
画素電極３１６及び共通電極３１８は、外部から印加された電圧によって液晶層３２０の液晶を配列させる
【００３１】
液晶層３２０は液晶を含んでおり、この液晶は、画素電極３１６と共通電極３１８と間の電圧差に応じて配列される。その結果、バックライトユニット３０２から供給される光が、配列された液晶を通じてカラーフィルタ３１２に入射される。
【００３２】
バックライトユニット３０２は、ＬＣＤパネル３００に（平面）光、例えば、白色光を供給する。バックライトユニット３０２は、光源部３２８、プリズム導光板３３４、光学フィルム３３６及び反射シート３３８を含んで構成される。
【００３３】
光源部３２８は、一つ以上の冷陰極蛍光ランプ３３０（Cold Cathode Fluorescent Lamp、ＣＣＦＬ）と、光源反射板３３２とを含んでいる。
【００３４】
冷陰極蛍光ランプ３３０は、所定波長を有する線光（linear light）を発生させる。かかる線光は、一般に白色光である。
【００３５】
なお、冷陰極蛍光ランプの代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）等を利用して光を発生するものがあり、これらを光源（部）として利用することもできる。
【００３６】
光源反射板３３２は、冷陰極蛍光ランプ３３０を取り囲むように設けられ、冷陰極蛍光ランプ３３０から発生された光を反射する。
【００３７】
プリズム導光板３３４は、その上面及び下面の反射条件が調整され光源部３２８から発生された光をプリズム導光板３３４全体に均一に拡散させる。また、プリズム導光板３３４は、拡散された光を所定角度でＬＣＤパネル３００方向に導く（出射する）。
【００３８】
反射シート３３８は、プリズム導光板３３４から漏洩した光をプリズム導光板３３４方向に反射する。
【００３９】
光学フィルム３３６は、プリズム導光板３３４から出射された光を集光または拡散させてＬＣＤパネル３００に供給する。
【００４０】
図２（ａ）は、図１の光源部及びプリズム導光板を簡略的に示した斜視図である。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、プリズム導光板３３４は、冷陰極蛍光ランプ３３０から入射された光をその上面側に均一に放出（出射）するために、冷陰極蛍光ランプ３３０から離れるほどその厚さが減少している（薄くなっている）。また、プリズム導光板３３４の下面には、三角形状の複数のプリズム山が一列に配列されて形成されている。プリズム導光板３３４の上面には、図示されていないが、光を散乱させる拡散層が形成される。その結果、プリズム導光板３３４は、冷陰極蛍光ランプ３３０から出射された光を一定の角度でＬＣＤパネル３００方向に供給する。
【００４２】
図２（ｂ）は、本実施形態に係るバックライトユニットに適用される光学フィルムを示した断面図である。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように、光学フィルム３３６は、プリズムシート４００及び保護シート４０２を含んでいる。
【００４４】
プリズムシート４００は、プリズム導光板３３４から出射された光を集光する。また、プリズムシート４００は、複数のプリズム４０４、プリズムベース（prism base）４０６及びベースフィルム（prism sheet base film）４０８を含んでいる。
【００４５】
ベースフィルム４０８は、プリズム４０４及びプリズムベース４０６を支持する。
【００４６】
プリズムベース４０６は、ベースフィルム４０８とプリズム４０４とを結合し、プリズムシート４００の耐熱特性及び曲げ特性を向上させる。また、プリズムベース４０６が存在することによって、プリズム４０４が容易に形成されることにもなる。
【００４７】
プリズム４０４は、図２（ｂ）に示すように、プリズムベース４０６の一側面上に一列に配列されており、その頂点（二つのプリズム面（屈折面）の交差点）は、プリズム導光板３３４に対向する（プリズム導光板３３４側に配設される）。また、少なくとも一つのプリズム４０４の一方のプリズム面（屈折面）は、ベースフィルム４０８に垂直に形成されている。
【００４８】
なお、プリズムシート４００において、各プリズム４０４間の距離、即ち、ピッチ（Ｐ）は１０μｍないし１００μｍであり、各プリズムの頂角（α）は３０°ないし４５°である。また、各プリズム４０４は、１．５〜１．６の屈折率（ｎ）を有するＵＶレジンからなる。
【００４９】
また、プリズムベース４０６の高さ（ａ）は、各プリズム４０４の高さ（ｈ)の１０％以上、即ち、ａ≧０．１ｈとなっている。ここで、プリズム導光板３３４から出射される光とプリズム導光板３３４の法線と間の角度は、９０°以下のいずれかの一つの角度である。即ち、各プリズム４０４の頂角（α）は、プリズム導光板３３４から出射される光の角度に応じて、３０°ないし４５°範囲で適切に選択される。その結果、プリズム導光板３３４から出射された光は、各プリズム４０４によって集光される。
【００５０】
例えば、プリズム導光板３３４から出射される光とプリズム導光板３３４の法線との間の角度が、６０°ないし８０°の場合、プリズム４０４の屈折率（ｎ）は、１．５〜１．６に、頂角（α）は３５°ないし４２°に設定される。さらに好ましくは、プリズムら４０４の屈折率（ｎ）は１．５７、各プリズム４０４の頂角（α）は４０°、プリズム導光板３３４から出射される光とプリズム導光板３３４の法線との間の角度は７５°である。
【００５１】
次に、添付図面を参照してプリズムシート４００ついて、さらに詳しく説明する。
【００５２】
プリズムシート４００は、プリズム導光板３３４でない他の素子等から出射される光を集光することもできる。
【００５３】
保護シート４０２は、プリズムシート４００の上部に位置し、下部保護シート４１０、保護シートベースフィルム４１２及び上部保護シート４１４を含んでいる。
【００５４】
下部保護シート４１０は、プリズムシート４００によって集光された光を、内部に含まれるビーズ４１６を用いて拡散させる。
【００５５】
本実施形態において、各ビーズ４１６は、ポリメチルメタアクリレート（以下「ＰＭＭＡ」という）製のものを用いている。
【００５６】
保護シート支持部４１２は、上部及び下部保護シート４１０及び４１４を支持する。
【００５７】
上部保護シート４１４は、ビーズ４１６を利用して下部保護シート４１０及び保護シート支持部４１２を通過した光を拡散する。その結果、液晶表示パネル３００の視野角が向上する。
【００５８】
保護シート４０２は、プリズムシート４００を塵などの汚れや損傷から保護する。
【００５９】
図３は、図２（ｂ）のＢ部の拡大図である。図３に示すように、プリズム導光板３３４から一定の角度を有して出射された光（Ｌ１）は、プリズム４０４の一方のプリズム面（屈折面）である垂直面（ベースフィルムに垂直な面）に入射される。より詳しくは、プリズム導光板３３４の法線と角度βをなす光（Ｌ１）が、プリズム４０４の垂直面に入射される。ここで、プリズム導光板３３４の法線とプリズム４０４の垂直面とは、図３に示すように平行している。従って、プリズム４０４の垂直面に入射される光（Ｌ１）の入射角（θ１）は（９０°−β）である。
【００６０】
プリズム導光板３３４から入射された光（Ｌ１）は、プリズム４０４の垂直面を角度θ２で透過する。この場合、光（Ｌ１）は、プリズム４０４の垂直面により光（Ｌ２）に変わる（屈折される）。
【００６１】
光（Ｌ２）は、プリズム４０４の他方のプリズム面（屈折面）である傾斜面に入射される。この場合、光（Ｌ２）は、かかる傾斜面で全反射される。つまり、プリズム導光板３３４から出射された光（Ｌ１）がプリズム４０４によって集光される。
【００６２】
以下、プリズムシート４００の作用を説明する。
【００６３】
本実施形態において、例えば、プリズム４０４の屈折率（ｎ）を１．５７、プリズム４０４の頂角（α）を約４０°、光（Ｌ１）とプリズム導光板３３４の法線との間の角度（β）を約７５°とした場合、光（Ｌ１）のプリズム４０４への入射角θ１は１５°（＝９０°−β）である。
【００６４】
次いで、下式（１）（スネルの法則）を利用してθ２を求める。
ｎ／１（空気の屈折率）＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２…（１）
式（１）より、θ２は９．４８９°である。また、図３において、
９０°−θ３＝１８０°−（９０°＋θ２＋α）…（２）
であるので、これを計算すれば、θ３＝θ２＋α＝４９．４８９゜である。
【００６５】
ここで、プリズム４０４の傾斜面で全反射が起きる臨界角（θｃ）を下式（３）より求める。
１（空気の屈折率）／１．５７＝ｓｉｎθｃ…（３）
上記式で計算すれば、θｃ＝３９．５６゜となる。
【００６６】
この場合θ３が臨界角θｃより大きいので、プリズム４０４の垂直面を通過した光（Ｌ２）は傾斜面で全反射されることになる。即ち、本実施形態においては、プリズム導光板３３４から出射された光（Ｌ１）が、プリズム４０４によって（全反射されて）集光される。
【００６７】
以下、従来のバックライトユニットと本実施形態に係るバックライトユニット３０２とを比較する。
【００６８】
従来のバックライトユニットでは導光板から出射された光がプリズムシートの内部入射面によってＬＣＤパネル方向ではなく、他の方向に出力されることがあり、これにより、光の（利用）効率が低かった。
【００６９】
これに対し、本実施形態に係るバックライトユニット３０２ではプリズム導光板３３４から出射された光がプリズム４０４の傾斜面で全反射される。従って、本実施形態に係るバックライトユニット３０２では、ＬＣＤパネル３００方向以外の方向に光が出射されない。これにより、ＬＣＤパネル３００に出射される光の効率が向上する。
【００７０】
以下、偏光効率の面から本実施形態に係るバックライトユニット３０２と従来のバックライトユニットとを比較する。
【００７１】
一般に、ブルースター角（brewster angle；偏光角）は、下式（４）より求める。ここで、ブルースター角は、光の反射率がゼロになる入射角を意味する。
ｎ＝ｔａｎθＢ…（４）
なお、ｎはプリズム４０４の屈折率であり、θＢはブルースター角である。
【００７２】
本実施形態において、例えば、プリズム４０４の屈折率が１．５７で、導光板から出射される光と導光板の法線とがなす角を６０°とする。すると、式（４）より、ブルースター角（θＢ）は５７．５°となる。
【００７３】
要するに、本実施形態に係るバックライトユニット３０２のプリズムシート４００では、プリズム４０４の垂直面に入射する光の入射角が３０°であるのに対し、従来のバックライトユニットのプリズムシートでは、導光板からプリズムを通過する光（例えば、図６（ｃ）のＬ２）とこれに対応する入射面（プリズム面）の法線とがなす角、即ち、光（Ｌ２）の入射角は３０°よりも小さい。このように、本実施形態に係るバックライトユニット３０２における入射角は、従来のバックライトユニットにおける入射角よりも大きく、これにより、（入射角が）ブルースター角により近くなっている。従って、本実施形態に係るバックライトユニット３０２は、従来のバックライトユニットよりも優れた偏光特性を有する（偏光性が優れる）。
【００７４】
一般に、ＬＣＤは、光源部から発生した光の中のＰ波またはＳ波のみを利用して所定イメージをディスプレーする。従って、ＬＣＤは、バックライトユニットから発生される光の偏光特性が優れているほど輝度特性に優れることになる。上述したように、本実施形態に係るバックライトユニット３０２は、従来のバックライトユニットよりも優れた偏光特性を有しているので、本実施形態に係るバックライトユニット３０２を適用したＬＣＤは、従来のバックライトユニットを用いたＬＣＤに比べて、輝度特性に優れる。
【００７５】
図４は、本発明の第２実施形態に係るバックライトユニットの光学フィルムを示した断面図である。図４に示すように、本実施形態における光学フィルム３３６は、プリズムシートのみからなる。
【００７６】
かかるプリズムシートは、複数のプリズム６００、プリズムベース６０２、ベースフィルム６０４及び拡散層６０６を含んでいる。
【００７７】
本実施形態おけるプリズムシートにおいても、拡散層６０６を除いた構成要素は、上記第１実施形態におけるプリズムシートと同じ機能を果たすので、その説明は省略する。
【００７８】
拡散層６０６は、ＰＭＭＡからなるビーズ６０８を含んでおり、このビーズ６０８を利用してプリズム６００、プリズムベース６０２及びベースフィルム６０４を通過した光を拡散させる。即ち、拡散層６０６は、上記第１実施形態における保護シート４０２の役割を果たす。
【００７９】
図５は。本発明第３実施形態に係るバックライトユニットの光学フィルムを図示した断面図である。図５に示すように、光学フィルム３３６は、プリズムシート７００及び保護シート７０２を含んでいる。
【００８０】
プリズムシート７００は、上記第２実施形態におけるプリズムシートと同じ機能を果たすので、ここでは説明を省略する。
【００８１】
保護シート７０２は、ビーズ７２０を利用してプリズムシート７００によって集光または拡散された光を拡散させる。
【００８２】
以上で説明した実施形態は、本発明の例示の目的のために開示されたものであり、本発明の技術分野に属する通常の知識を有した当業者であれば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更及び付加は本発明の特許請求の範囲に属するものである
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るバックライトユニットを示した断面図である。
【図２】（ａ）図１の光源部及びプリズム導光板を簡略に示した斜視図であり、（ｂ）図１の光学フィルムを示した断面図である。
【図３】図２（ｂ）のＢ部拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るバックライトユニットの光学フィルムを示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るバックライトユニットの光学フィルムを示した断面図である。
【図６】一般的な液晶表示装置（ＬＣＤ）を示したブロック図である。
【図７】（ａ）従来のバックライトユニットを図示した断面図、（ｂ）は従来のバックライトユニットの光学フィルムを示した断面図である。
【図８】従来のプリズムを示した図である。
【符号の説明】
【００８４】
３００  液晶表示パネル
３０２  バックライトユニット
３０４  下部偏光フィルム
３０６  上部偏光フィルム
３０８  下部ガラス基板
３１０  上部ガラス基板
３１２  カラーフィルタ
３１４  ブラックマトリックス
３１６  画素電極
３１８  共通電極
３２０  液晶層
３２２  ＴＦＴアレイ
３２８  光源部
３３０  冷陰極蛍光ランプ
３３２  光源反射板
３３４  プリズム導光板
３３６  光学フィルム
３３８  反射シート
【図１】
2006330672.tif 000003
【図２】
2006330672.tif 000004
【図３】
2006330672.tif 000005
【図４】
2006330672.tif 000006
【図５】
2006330672.tif 000007
【図６】
2006330672.tif 000008
【図７】
2006330672.tif 000009
【図８】
2006330672.tif 000010