JP2008122991A - Light transmissive film, method for producing light transmissive film, and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
【課題】集光機能だけでなく一定の偏光分離機能を備えた光透過フィルムを提供する。
【解決手段】本発明の光透過フィルム(プリズムシート13)は、プリズム延在方向の屈折率nxとプリズム配列方向の屈折率nyとが互いに異なっている。プリズム延在方向と、これに直交するプリズム配列方向との間に屈折率差をもたせることで、当該光透過フィルムに入射した光に対し、プリズム延在方向に振動する偏光成分Lxとプリズム配列方向に振動する偏光成分Lyとで、互いに異なる透過特性をもたせることができる。例えば、プリズム配列方向の屈折率よりプリズム延在方向の屈折率を大きくすることで(nx>ny)、光透過フィルムへ入射した光のうちプリズム配列方向に振動する偏光成分Lyよりもプリズム延在方向に振動する偏光成分Lxの方が戻り光になる量が多くなる。これにより、集光機能だけでなく一定の偏光分離機能が得られることになる。
【選択図】図3Provided is a light transmission film having not only a light collecting function but also a certain polarization separation function.
In the light transmission film (prism sheet 13) of the present invention, the refractive index nx in the prism extending direction and the refractive index ny in the prism array direction are different from each other. By providing a refractive index difference between the prism extending direction and the prism array direction orthogonal to the prism extending direction, the polarization component Lx that vibrates in the prism extending direction and the prism array direction with respect to the light incident on the light transmission film. Different polarization characteristics can be given to the polarization component Ly that oscillates. For example, by making the refractive index in the prism extending direction larger than the refractive index in the prism arranging direction (nx> ny), the prism extends more than the polarization component Ly that vibrates in the prism arranging direction among the light incident on the light transmission film. The amount of the polarized light component Lx that vibrates in the direction becomes return light. As a result, not only the light condensing function but also a constant polarization separating function can be obtained.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、一方の面に立体構造が連続して配列された光透過フィルム、当該光透過フィルムの製造方法及び液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a light transmissive film in which a three-dimensional structure is continuously arranged on one surface, a method for manufacturing the light transmissive film, and a liquid crystal display device.
液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)は、ブラウン管(CRT:Cathode Ray Tube)と比較して低消費電力かつ小型化、薄型化が可能であり、現在では携帯電話、デジタルカメラ、PDA(Personal Digital Assistants)等の小型機器から、大型サイズの液晶テレビに至るまで、様々なサイズのものが幅広く使用されている。 A liquid crystal display (LCD) is lower in power consumption, smaller and thinner than a cathode ray tube (CRT), and is now available in mobile phones, digital cameras, and PDAs (Personal Digital Displays). Various sizes are widely used, from small devices such as Assistants) to large-sized LCD TVs.
液晶表示装置は透過型、反射型等に分類され、特に透過型液晶表示装置は、液晶層を一対の透明基板で挟んだ液晶表示パネル、この液晶表示パネルの光入射側及び光出射側にそれぞれ配置された第1,第2偏光子のほか、照明光源としてバックライトユニットを備えている。バックライトユニットは、光源を液晶表示パネルの直下に配置する直下型のほか、導光板を用いたエッジライト型がある。 Liquid crystal display devices are classified into transmission type, reflection type, and the like. In particular, the transmission type liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of transparent substrates, and a light incident side and a light emission side of the liquid crystal display panel. In addition to the arranged first and second polarizers, a backlight unit is provided as an illumination light source. The backlight unit includes an edge light type using a light guide plate in addition to a direct type in which a light source is arranged directly under a liquid crystal display panel.
一方、光源光の出射方向を正面方向に配光させる目的で、輝度向上フィルムと称される光透過フィルムをバックライトユニットと液晶表示パネルとの間に配置する構成が知られている(例えば下記特許文献1参照)。輝度向上フィルムは、一方の面に断面略三角形状のプリズムが微細ピッチで周期配列されたプリズムシートで構成されており、バックライトの光を正面方向に立ち上げて光を集光する作用を有している。 On the other hand, a configuration is known in which a light-transmitting film called a brightness enhancement film is disposed between a backlight unit and a liquid crystal display panel for the purpose of distributing light source light in the front direction (for example, the following). Patent Document 1). The brightness enhancement film is composed of a prism sheet in which prisms having a substantially triangular cross section on one surface are periodically arranged at a fine pitch, and has the effect of concentrating light by raising the light of the backlight in the front direction. is doing.
しかしながら、従来のプリズムシートは屈折率が等方的であるとともに、プリズムシートから出射される光は通常、無偏光であるため、プリズムシートから出射される光のおよそ半分は、液晶表示パネルの光入射側に配置されている第1偏光子に吸収されてしまう。これにより、バックライトからの照明光を有効に利用できず、輝度の向上が図れなくなるという問題がある。 However, since the refractive index of the conventional prism sheet is isotropic and the light emitted from the prism sheet is usually non-polarized light, about half of the light emitted from the prism sheet is light of the liquid crystal display panel. It will be absorbed by the 1st polarizer arrange | positioned at the incident side. As a result, there is a problem that the illumination light from the backlight cannot be used effectively, and the luminance cannot be improved.
一方、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に、一方の直線偏光成分を透過させ他方の直線偏光成分を反射する反射性偏光子を挿入することで、バックライト光の光利用効率を高めて輝度の向上を図ることが知られている。 On the other hand, by inserting a reflective polarizer that transmits one linearly polarized component and reflects the other linearly polarized component between the prism sheet and the liquid crystal display panel, the light utilization efficiency of the backlight is increased and the luminance is increased. It is known to improve the above.
ところが、この種の反射性偏光子を使用することは、液晶表示装置の製造コストが高くなるとともに、部品点数も増えて装置の小型化、薄型化に支障を来す。さらに、反射性偏光子を用いたとしても、第1偏光子の吸収軸方向の偏光成分が一部漏れ出る等、機能的に必ずしも十分であるとは限らない。 However, the use of this type of reflective polarizer increases the manufacturing cost of the liquid crystal display device and increases the number of components, which hinders the downsizing and thinning of the device. Further, even if a reflective polarizer is used, it is not always functionally sufficient, for example, a part of the polarization component in the absorption axis direction of the first polarizer leaks out.
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、集光機能と一定の偏光分離機能とを兼ね備えた光透過フィルム、光透過フィルムの製造方法及び液晶表示装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned problem, and makes it a subject to provide the manufacturing method and liquid crystal display device of a light transmissive film which has a condensing function and a fixed polarization separation function.
以上の課題を解決するに当たり、本発明の光透過フィルムは、一方の面に立体構造が連続して配列されており、立体構造の延在方向の屈折率と当該立体構造の配列方向の屈折率とが互いに異なっている。 In solving the above problems, the light-transmitting film of the present invention has a three-dimensional structure continuously arranged on one surface, and the refractive index in the extending direction of the three-dimensional structure and the refractive index in the arranging direction of the three-dimensional structure. Are different from each other.
立体構造の延在方向と、これに直交する配列方向との間に屈折率差をもたせることで、当該光透過フィルムに入射した光に対し、立体構造延在方向に振動する偏光成分と立体構造配列方向に振動する直線偏光成分とで、互いに異なる透過特性をもたせることができるようになる。この偏光成分の透過特性の差は、立体構造の延在方向と配列方向の屈折率の差が大きいほど大きくなる。 A polarization component and a three-dimensional structure that vibrate in the three-dimensional structure extending direction with respect to light incident on the light transmission film by providing a difference in refractive index between the three-dimensional structure extending direction and an arrangement direction perpendicular thereto. The linearly polarized light components that vibrate in the arrangement direction can have different transmission characteristics. The difference in the transmission characteristics of the polarization components increases as the difference in refractive index between the extending direction of the three-dimensional structure and the arrangement direction increases.
立体構造の延在方向は一方向に限らず、立体構造の延在方向を相互に異ならせて2次元的に複数の方向に配列させたものでもよい。また、本発明における立体構造には、プリズム又はレンチキュラーレンズ等の構造体が含まれる。プリズムは、例えば90°(度)の頂角を持つ断面三角形状で構成される。 The extending direction of the three-dimensional structure is not limited to one direction, and the extending direction of the three-dimensional structure may be different from each other and two-dimensionally arranged in a plurality of directions. The three-dimensional structure in the present invention includes structures such as prisms or lenticular lenses. The prism has a triangular cross section with an apex angle of 90 ° (degrees), for example.
上記構成において、例えば、プリズムの配列方向の屈折率よりもプリズムの延在方向の屈折率を大きくすることで、光透過フィルムへ入射した光のうちプリズムの配列方向に振動する偏光成分よりもプリズムの延在方向に振動する偏光成分の方が戻り光になる量が大きくなる。これにより、一定の偏光分離機能が得られることになる。 In the above-described configuration, for example, by making the refractive index in the prism extending direction larger than the refractive index in the prism arrangement direction, out of the light incident on the light transmission film, the prism is more polarized than the polarization component that vibrates in the prism arrangement direction. The amount of polarized light that oscillates in the extending direction of the return light becomes larger. As a result, a certain polarization separation function can be obtained.
立体構造の延在方向と配列方向との間で屈折率異方性を有する本発明の光透過フィルムは、一方の面に立体構造を備えた樹脂フィルムを成形する工程と、樹脂フィルムを立体構造の延在方向に延伸させて立体構造の延在方向と配列方向とで屈折率に差をもたせる工程とを経て、製造することができる。 The light-transmitting film of the present invention having refractive index anisotropy between the extending direction of the three-dimensional structure and the arrangement direction is a step of forming a resin film having a three-dimensional structure on one surface, and the three-dimensional structure of the resin film. The film can be manufactured through a process of extending in the extending direction and making a difference in refractive index between the extending direction of the three-dimensional structure and the arrangement direction.
樹脂フィルムの延伸方向を立体構造の延在方向とするのは、延伸前後におけるプリズムの形状変化による光学特性の変動を少なくするためである。立体構造の配列方向の屈折率よりもその延在方向の屈折率を大きくする場合、光透過フィルムの構成材料としては、延伸方向に屈折率が大となる材料を選択することが好ましい。延伸方向に屈折率が大きくなる材料としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)及びこれらの混合物又はPET−PENコポリマー等の共重合体、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリアミド等が挙げられる。 The reason why the extending direction of the resin film is the extending direction of the three-dimensional structure is to reduce the fluctuation of the optical characteristics due to the prism shape change before and after the stretching. In the case where the refractive index in the extending direction is made larger than the refractive index in the arrangement direction of the three-dimensional structure, it is preferable to select a material having a refractive index large in the stretching direction as a constituent material of the light transmission film. Examples of materials whose refractive index increases in the stretching direction include, for example, PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), and mixtures thereof, or copolymers such as PET-PEN copolymer, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyester, and polyfluoride. Examples include vinylidene, polypropylene, and polyamide.
一方、立体構造の延在方向の屈折率よりもその配列方向の屈折率を大きくする場合、光透過フィルムの構成材料としては、延伸方向に屈折率が小となる材料を選択することが好ましい。延伸方向に屈折率が小さくなる材料としては、例えばメタクリル樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン−メチルメタクリレート共重合体及びこれらの混合物等がある。 On the other hand, when making the refractive index in the arrangement direction larger than the refractive index in the extending direction of the three-dimensional structure, it is preferable to select a material having a refractive index small in the stretching direction as a constituent material of the light transmission film. Examples of the material having a refractive index that decreases in the stretching direction include methacrylic resin, polystyrene-based resin, styrene-methyl methacrylate copolymer, and mixtures thereof.
そして、本発明に係る光透過フィルムを液晶表示装置における輝度向上フィルムとして用いる場合、以下の二つの構成がある。一つは、光透過フィルムは立体構造の配列方向の屈折率よりもその延在方向の屈折率の方が大きく形成されているとともに、立体構造の配列方向と、一対の偏光子のうち液晶表示パネルの光入射側に配置されている偏光子の光透過軸方向の成す角度が0°から45°の範囲に設けられている構成である。もう一つは、光透過フィルムは立体構造の延在方向の屈折率よりもその配列方向の屈折率の方が大きく形成されているとともに、立体構造の延在方向と、一対の偏光子のうち液晶表示パネルの光入射側に配置されている偏光子の光透過軸方向の成す角度が0°から45°の範囲に設けられている構成である。 And when using the light transmission film which concerns on this invention as a brightness improvement film in a liquid crystal display device, there exist the following two structures. One is that the light-transmitting film is formed such that the refractive index in the extending direction is larger than the refractive index in the arrangement direction of the three-dimensional structure, and the liquid crystal display of the three-dimensional structure and the pair of polarizers. In this configuration, the angle formed by the light transmission axis direction of the polarizer disposed on the light incident side of the panel is provided in the range of 0 ° to 45 °. The other is that the light transmission film is formed such that the refractive index in the arrangement direction is larger than the refractive index in the extension direction of the three-dimensional structure, and the extension direction of the three-dimensional structure and the pair of polarizers. The angle formed by the light transmission axis direction of the polarizer disposed on the light incident side of the liquid crystal display panel is provided in the range of 0 ° to 45 °.
これらの構成により、光透過フィルムからの出射光を液晶表示パネルへ効率良く入射させることができるようになるので、バックライト光の有効利用が可能となり、液晶表示装置の輝度向上を図ることができるようになる。 With these configurations, the light emitted from the light transmissive film can be efficiently incident on the liquid crystal display panel, so that the backlight can be effectively used and the brightness of the liquid crystal display device can be improved. It becomes like this.
以上述べたように、本発明の光透過フィルムによれば、立体構造の延在方向と配列方向とで屈折率の異方性を有しているので、集光作用だけでなく一定の偏光分離作用をも得ることができる。従って、反射性偏光子等の光学素子を用いずとも、液晶表示装置の輝度向上効果を高めることができるとともに、部品点数及び製造コストの低減を図ることが可能となる。 As described above, according to the light transmissive film of the present invention, since there is anisotropy of the refractive index in the extending direction and the arrangement direction of the three-dimensional structure, not only the light collecting action but also the constant polarization separation An effect can also be obtained. Therefore, the brightness improvement effect of the liquid crystal display device can be enhanced without using an optical element such as a reflective polarizer, and the number of parts and the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態による光透過フィルムを備えた液晶表示装置10の概略構成図である。まず、この液晶表示装置10の全体構成について簡単に説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid
本実施形態の液晶表示装置10は、液晶表示パネル11と、この液晶表示パネル11を挟む第1偏光子12A及び第2偏光子12Bと、プリズムシート13と、拡散板14と、バックライトユニット15とを備えている。
The liquid
液晶表示パネル11は、液晶層を一対の透明基板で挟み込んだ構造を有している。本実施形態では、VA(垂直配向)、IPS(インプレーンスイッチング)等の視野角特性に優れた駆動モード用の液晶材料が適用されるが、これ以外にも、TN(ツイストネマチック)型等も適用可能である。
The liquid
第1偏光子12Aは、液晶表示パネル11の光入射側に配置された偏光子であり、第2偏光子12Bは液晶表示パネル11の光出射側に配置された偏光子である。第1偏光子12Aの光の透過軸aの向きは、プリズムシート13のプリズムの配列方向(以下「プリズム配列方向」という。)の屈折率とプリズムの延在方向(以下「プリズム延在方向」という。)の屈折率との間の大小関係によって決定される。
The first polarizer 12 </ b> A is a polarizer disposed on the light incident side of the liquid
例えば、プリズム配列方向の屈折率よりもプリズム延在方向の屈折率の方が大きく形成されている場合、第1偏光子12Aの光の透過軸aの向きを、図1に示すように、プリズム配列方向の向きとしたときに最も大きな効果が得られる。ただし、適当な角度輝度分布を得ることや液晶表示パネル11のコントラストを向上させる等の他の理由により、透過軸aとプリズム配列方向の向きを一致させられない場合、透過軸aとプリズム配列方向との成す角度を広げてもよい。この場合、正面輝度の向上のためにはこの角度は0°から45°までである必要があり、さらには0°から20°程度までであることが望ましい。
For example, when the refractive index in the prism extending direction is larger than the refractive index in the prism array direction, the direction of the transmission axis a of the light of the
一方、プリズム延在方向の屈折率よりもプリズム配列方向の屈折率の方が大きく形成されている場合、第1偏光子12Aの光の透過軸aの向きを、プリズム延在方向の向きとしたときに最も大きな効果が得られる。ただし、適当な角度輝度分布を得ることや液晶表示パネル11のコントラストを向上させる等の他の理由により、透過軸aとプリズム延在方向の向きを一致させられない場合、透過軸aとプリズム延在方向との成す角度を広げてもよい。この場合、正面輝度の向上のためにはこの角度は0°から45°までである必要があり、さらには0°から20°程度までであることが望ましい。
On the other hand, when the refractive index in the prism array direction is larger than the refractive index in the prism extending direction, the direction of the light transmission axis a of the
プリズムシート13は、本発明に係る光透過フィルムに対応し、液晶表示装置10の正面輝度を向上させるための輝度向上フィルムとして用いられている。プリズムシート13は、バックライトユニット15からの照明光(以下「バックライト光」ともいう)を拡散出射する拡散板14の光出射側に配置され、後述するように、集光作用と一定の偏光分離作用とを有している。
The
バックライトユニット15は、複数本の線状光源16と反射板17とを備える直下型で構成されているが、これに限らず、導光板を使用するサイドエッジ型で構成されていてもよい。また、光源16は、冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)等の線状光源とされているが、これ以外にも、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の点光源を用いてもよい。
The
次に、本発明に係る光透過フィルムとしてのプリズムシート13の詳細について説明する。
Next, the details of the
図2は、プリズムシート13の全体構成を模式的に示している。プリズムシート13は透光性のある樹脂材料で形成されており、その一方側の面に、断面三角形の一様な柱状のプリズムが一方向(Y方向)に連続して配列されたプリズム構造面13aを有している。プリズム構造面13aを構成する各プリズムは、本発明に係る「立体構造」に対応するもので、それぞれ同一の頂角及びピッチで形成され、本実施形態ではプリズム頂角が90°、配列ピッチは例えば50μmである。プリズムシート13の他方の面は、平坦面13bとされている。プリズムシート13は、プリズム構造面13aを光出射側(液晶表示パネル11側)に向けて配置されている。
FIG. 2 schematically shows the overall configuration of the
プリズムシート13は、プリズム延在方向(X方向)とプリズム配列方向(Y方向)とで異なる屈折率を有している。このように、プリズムシート13の屈折率に面内異方性をもたせることによって、プリズムシート13へ入射する光の透過特性を偏光状態に応じて変えることができる。図3はプリズムシート13へ入射する光の経路を示しており、特に、プリズム延在方向の屈折率nxが、プリズム配列方向の屈折率nyよりも大きい場合(nx>ny)を示している。ここで、Lxは、バックライト光Lのうちプリズム延在方向(X方向)に振動する偏光成分を示し、Lyは、バックライト光Lのうちプリズム配列方向(Y方向)に振動する偏光成分を示している。
The
図3を参照して、プリズムシート13の平坦面13bに対して斜め方向から入射角θ1で入射したバックライト光は、プリズムの延在方向(X方向)と配列方向(Y方向)とでプリズムシート13の屈折率が異なることから(nx>ny)、バックライト光のX方向偏光成分LxとY方向偏光成分Lyとは異なる屈折角rx,ry(rx<ry)でそれぞれ屈折するとともに、異なる出射角φx,φyでプリズム斜面から出射する。このとき、X方向偏光成分Lxの出射角φxよりも、Y方向偏光成分Lyの出射角φyの方が小さい(φx>φy)。
Referring to FIG. 3, the backlight light that is incident on the
以上の例においては、両偏光成分Lx,Lyのいずれも、プリズムシート13の光出射面(プリズム構造面13a)から出射されることになる。しかし、プリズム延在方向(X方向)とプリズム配列方向(Y方向)とで異なる屈折率を有しているので、これら各方向に振動する偏光成分は、プリズムシート平坦面13b及びプリズム斜面といった界面において、互いに異なる反射率で反射されることになる。従って、本実施形態では、プリズム延在方向の屈折率nxの方がプリズム配列方向の屈折率nyよりも大とされているので、プリズム延在方向に振動する偏光成分Lxの方が、Lyに比べて反射量が大きい。その結果、プリズムシート13を透過するバックライト光は、LxよりもLyの方が光量的に多いことになる。
In the above example, both the polarization components Lx and Ly are emitted from the light exit surface (
また、プリズム斜面から出射する各偏光成分Lx,Lyの出射角は、φx>φyの関係となるので、プリズムシート13へ入射するバックライト光の入射角がある条件を満たすと、偏光成分Lxがプリズム斜面で全反射を繰り返して戻り光となり、偏光成分Lyのみがプリズムシート13を透過する完全な偏光分離状態を実現することができる。この例が入射角θ2の条件下で成立する様子を図3に示している。θ2の具体例としては、nx=1.9、ny=1.6およびプリズムの頂角が90度の条件において、約11度〜25度である。
Further, since the emission angles of the polarization components Lx and Ly emitted from the prism inclined surface have a relationship of φx> φy, if the incident angle of the backlight light incident on the
一方、プリズムシート13に対するバックライト光の入射角が小さくなり過ぎると、バックライト光がプリズムシート13の平坦面13bに対して垂直に入射する場合と変わらなくなる。この場合、図3に示したように、バックライト光Lは偏光状態に関係なく、プリズム構造面13aのプリズム斜面において全反射を繰り返して、バックライト側へ戻る戻り光となる。
On the other hand, when the incident angle of the backlight light with respect to the
以上のように、プリズムシート13に面内の屈折率異方性をもたせることで、バックライト光の集光作用に加え、一定の偏光分離作用を得ることができる。また、上記各例においてプリズムシート13で反射された光は、バックライトユニット15の反射板17(図1)や拡散板14の表面において反射し無偏光化されて再びプリズムシート13へ入射することになるので、光の利用効率が高まり正面輝度の向上に貢献することが可能となる。
As described above, by providing the
次に、以上のように構成されるプリズムシート13の製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
本実施形態のプリズムシート13は、一方の面にプリズム構造面13aが形成された樹脂フィルムを成形する工程と、この樹脂フィルムをプリズムの延在方向に延伸させて、プリズムの延在方向とプリズムの配列方向とで屈折率に差をもたせる工程とを経て、製造される。
The
樹脂フィルムの成形方法は特に限定されないが、例えば、熱プレス法や溶融押出し加工法等が適用可能である。また、平坦な樹脂シートをベースとし、その上にプリズム層を作製してもよい。なお、樹脂フィルムは、ロール方式で連続的に作製できる方法が好ましい。 The molding method of the resin film is not particularly limited, and for example, a hot press method, a melt extrusion method, or the like is applicable. Alternatively, a flat resin sheet may be used as a base, and a prism layer may be formed thereon. In addition, the method which can produce a resin film continuously by a roll system is preferable.
作製した樹脂フィルムは、プリズム延在方向に延伸されることで屈折率異方性が付与される。本実施形態のプリズムシート13は、プリズム延在方向の屈折率nxの方がプリズム配列方向の屈折率nyよりも大きく構成されている。従って、図4Aに示すように、延伸方向に屈折率が大となる樹脂材料を用いて樹脂フィルム23を作製した後、プリズム延在方向(X方向)に当該樹脂フィルム23を延伸させることで、目的とするプリズムシート13が得られることになる。延伸率は、必要とする面内屈折率差、樹脂フィルムの材料の種類等に応じて適宜設定することができる。
The produced resin film is provided with refractive index anisotropy by being stretched in the prism extending direction. The
延伸方向に屈折率が大となる樹脂材料としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)及びこれらの混合物またはPET−PENコポリマー等の共重合体、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリアミド等が挙げられる。 Examples of the resin material whose refractive index increases in the stretching direction include PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), a mixture thereof, or a copolymer such as PET-PEN copolymer, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyester, and polyfluoride. Examples include vinylidene, polypropylene, and polyamide.
ここで、延伸方向をプリズム延在方向とするのは、延伸前後におけるプリズム形状の変動によって、目的とする光学特性が変化することを抑えるためである。図4Bは延伸前後におけるプリズム構造面の外形状の変化を示しており、実線は延伸前、一点鎖線は延伸後を示している。延伸方向をプリズム延在方向(X方向)とすることにより、延伸後のプリズム断面形状が延伸前のプリズム断面形状に対してほぼ相似関係となるので、光学特性の変動が抑えられ、必要とするプリズム形状を高精度に制御することが可能となる。 Here, the reason that the extending direction is the prism extending direction is to prevent the target optical characteristics from changing due to the change in the prism shape before and after the extending. FIG. 4B shows changes in the outer shape of the prism structure surface before and after stretching, where the solid line indicates before stretching and the alternate long and short dash line indicates after stretching. By setting the stretching direction to the prism extending direction (X direction), the prism cross-sectional shape after stretching is substantially similar to the prism cross-sectional shape before stretching, so that fluctuations in optical characteristics are suppressed and necessary. It becomes possible to control the prism shape with high accuracy.
これに対して、図5A,Bに示すように、樹脂フィルム23をプリズム配列方向(Y方向)に延伸させて屈折率異方性をもたせるようにすると、プリズム外形状の変化が著しくなり、特にプリズム頂角やプリズム配列ピッチが拡大し、必要とする光学特性を高精度に制御し難くなる。なお、図5Bにおいて二点鎖線は延伸前、実線は延伸後を示している。
On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the
なお、プリズム配列方向の屈折率をプリズム延在方向の屈折率よりも大きく構成するような場合には、延伸方向に屈折率が小となる樹脂材料を用いてプリズム延在方向に延伸させればよい。延伸方向に屈折率が小となる樹脂材料としては、ポリメチルメタクリレート等のメタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、スチレン−メチルメタクリレート共重合体、及びこれらの混合物等が挙げられる。 When the refractive index in the prism array direction is configured to be larger than the refractive index in the prism extending direction, a resin material having a small refractive index in the extending direction may be used to extend in the prism extending direction. Good. Examples of resin materials whose refractive index is small in the stretching direction include methacrylic resins such as polymethyl methacrylate, polystyrene resins, styrene-acrylonitrile copolymers (AS resins), styrene-methyl methacrylate copolymers, and mixtures thereof. Can be mentioned.
続いて、図6を参照して本実施形態の液晶表示装置10の作用を説明する。図6は、プリズムシート13、第1偏光子12A、液晶表示パネル11及び第2偏光子12Bを透過する光の偏光状態を説明する液晶表示装置10の概略側面図である。
Next, the operation of the liquid
上述したように、第1偏光子12Aの透過軸aは、プリズムシート13のプリズム配列方向の屈折率とプリズム延在方向の屈折率の大小関係によって決定される。図6では、プリズム配列方向の屈折率よりもプリズム延在方向の屈折率の方が大きく形成されている場合を示しており、第1偏光子12Aの透過軸aは、プリズム配列方向(Y方向)とすることが好ましい。また、図6では、Lxは、バックライト光Lのうちプリズム延在方向(X方向)に振動する偏光成分を示し、Lyは、バックライト光Lのうちプリズム配列方向(Y方向)に振動する偏光成分を示している。
As described above, the transmission axis a of the
図示しないバックライトユニット15から照射され拡散板14を透過した無偏光の光(バックライト光L)は、プリズムシート13の平坦面13bへ入射する。バックライト光Lは、プリズムシート13において正面方向へ集光されてプリズム構造面13aから出射した後、第1偏光子12Aへ入射する。第1偏光子12Aは、入射したバックライト光Lのうち、Lxを吸収し、Lyを透過する。第1偏光子12Aを透過したLyは、液晶表示パネル11において画素単位で偏光制御がなされて第2偏光子12Bへ入射し、第2偏光子12Bの透過軸の偏光のみが透過してパネル正面に画像を形成する。
Non-polarized light (backlight light L) irradiated from a backlight unit 15 (not shown) and transmitted through the diffusion plate 14 enters the
さて、プリズムシート13に入射するバックライト光Lの入射角θは一様ではなく、ある範囲の角度分布をもっている。本実施形態のプリズムシート13は、プリズム延在方向の屈折率nxの方がプリズム配列方向の屈折率nyよりも大きく形成されているので、プリズムシート13を透過するバックライト光Lは、図3を参照して説明したように、LxよりもLyの方が多く、その量的割合は、プリズムシート13のプリズム配列方向の屈折率とプリズム延在方向の屈折率の差、ならびにプリズムシート13に入射するバックライト光Lの入射角θの分布に依存する。
Now, the incident angle θ of the backlight light L incident on the
一方、プリズムシート13で反射された一部のバックライト光Lは、拡散板14表面、あるいはバックライトユニット15の反射板17で反射され、再びプリズムシート13へ入射する。このようなリサイクル作用が繰り返されることにより、バックライト光Lの有効利用が図られる。
On the other hand, a part of the backlight light L reflected by the
以上のように本実施形態によれば、プリズムシート13が集光作用だけでなく、一定の偏光分離作用を有しているので、プリズムシート13から出射するバックライト光Lのうちプリズム延在方向の偏光成分Lxの出射光量をプリズム配列方向の偏光成分Lyの出射光量よりも少なくでき、第1偏光子12Aにおけるバックライト光Lの吸収量を低減して、バックライト光Lの有効利用を図れるようになる。これにより、バックライト光Lの取出し効率が高まり、正面輝度の向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
また、高価な反射性偏光子等の光学素子を必ずしも必要とすることがなくなるので、部品点数の低減による液晶表示装置の更なる薄型化と、製造コストの低減を図ることが可能となる。 In addition, since an expensive optical element such as a reflective polarizer is not necessarily required, it is possible to further reduce the thickness of the liquid crystal display device by reducing the number of parts and to reduce the manufacturing cost.
プリズムシート13によるバックライト光Lの偏光分離効果は、プリズム延在方向の屈折率nxとプリズム配列方向の屈折率nyとの差が大きいほど顕著となる。図7は、プリズム延在方向の屈折率nxよりもプリズム配列方向の屈折率nyが大きい場合であって、nx=1.60、ny=nx+Δnとしたときの輝度向上率のシミュレーション結果を示している。これは、複屈折率Δnを0とした場合を基準とした場合に、輝度がどの程度向上するかを示している。なお、プリズム頂角は90°とした。
The polarization separation effect of the backlight light L by the
図7から明らかなように、Δnが大きくなるほど輝度向上率が高まる。角度輝度分布はnxによって決まるため、この値は商品設計等で適切に決めることができる。これに対して、nyはnxより大きな値であればあるほど好ましく、これにより輝度向上率を高めることができる。 As apparent from FIG. 7, the luminance improvement rate increases as Δn increases. Since the angular luminance distribution is determined by nx, this value can be appropriately determined by product design or the like. On the other hand, it is preferable that ny is larger than nx, and the luminance improvement rate can be increased.
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
例えば以上の実施形態では、プリズムシート13の面内屈折率差をnx>nyで構成したが、これに代えて、nx<nyとしてもよい。この場合、プリズム延在方向に延伸させたときに延伸方向に屈折率が小となる樹脂材料を用いればよい。またこの場合、第1偏光子の透過軸と直交する方向にプリズム配列方向が向けられることが好ましい。
For example, in the above embodiment, the in-plane refractive index difference of the
また、以上の実施形態では、プリズムシート13を一枚用いた例を示したが、このプリズムシート13を2枚重ねて用いてもよい。この場合、プリズム延在方向が上下シート間で直交するように配列するとともに、一方のプリズムシートはプリズム延在方向の屈折率を大きくし、他方のプリズムシートはプリズム配列方向の屈折率を大きくすることが望ましい。あるいは、上に配置されるプリズムシートのみ屈折率差があるプリズムシートを用い、下に配置されるプリズムシートは一般的な等方性のプリズムシート(例えば3M社製「BEF」(商標))を用いてもよい。
In the above embodiment, an example in which one
加えて、以上の実施形態では、プリズムシート13の屈折率異方性の発現に、延伸を用いるとしたが、これに限定されることはなく、例えば、屈折率異方性をもった液晶材料を配向させたり、屈折率異方性を有する結晶材料を用いてプリズムシートを構成することで、プリズム延在方向とプリズム配列方向とで屈折率異方性を発現させるようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment, the stretching is used for the expression of the refractive index anisotropy of the
以下、本発明の各実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、以下の各実施例では、本発明に係る屈折率異方性をもったプリズムシートを「異方性プリズムシート」と呼ぶ場合もある。 Hereinafter, although each Example of this invention is described, this invention is not limited to these. In each of the following examples, the prism sheet having refractive index anisotropy according to the present invention may be referred to as an “anisotropic prism sheet”.
(実施例1)
[プリズムシートの成形]
樹脂フィルムにプリズム形状を転写形成するための熱プレス用の金属製エンボス原版として、その表面が、横断面形状が頂角90度である直角二等辺三角形で交互かつ平行に山部と山部、谷部と谷部が50μm間隔で規則的に連続して彫刻されたものを用いた。樹脂フィルムは熱可塑性樹脂であり、200μm厚みのA−PET(アモルファスPET)シート(三菱化学社製「ノバクリア(商標)SG007」、Tg約70℃)を用いた。この樹脂フィルムを100℃、10分間、100kgf/cm2(9.8MPa)の熱プレス条件で、プレス後すぐに氷水に投入し、透明な等方性プリズムシートを得た。
(Example 1)
[Formation of prism sheet]
As a metal embossing original plate for hot pressing for transferring and forming a prism shape on a resin film, the surface is alternately and parallel with a right-angled isosceles triangle having a vertical cross-sectional shape of 90 degrees, and crests and crests. A trough and a trough were regularly engraved at intervals of 50 μm. The resin film was a thermoplastic resin, and a 200 μm thick A-PET (amorphous PET) sheet (“Novaclear (trademark) SG007” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Tg of about 70 ° C.) was used. This resin film was poured into ice water immediately after pressing under hot pressing conditions of 100 kgf / cm 2 (9.8 MPa) at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a transparent isotropic prism sheet.
[プリズムシートの延伸]
得られた等方性プリズムシートを縦(プリズム延在方向)8cm×横5cmの長方形状に裁断した後、長手方向の両端部の三角断面(プリズム断面)を手動延伸機でチャックし、延在方向に55℃の温水中でサンプル中央が3.5倍になるように延伸速度1cm/秒で一軸延伸を行い、異方性プリズムシートを得た。
[Extension of prism sheet]
The obtained isotropic prism sheet is cut into a rectangular shape of 8 cm in length (prism extending direction) × 5 cm in width, and then the triangular section (prism section) at both ends in the longitudinal direction is chucked with a manual stretching machine and extended Uniaxial stretching was performed at a stretching speed of 1 cm / sec in a warm water of 55 ° C. in the direction so that the center of the sample was 3.5 times to obtain an anisotropic prism sheet.
得られた異方性プリズムシートと延伸前の等方性プリズムシートの三角断面を表面粗さ計(サーフコーダーET4001A、小坂研究所(株)製)で測定したところ、両者とも原版と同じ45度底角をもつ二等辺三角形であった。さらに、延伸前のサンプルのプリズムは原版と同じ約50μmピッチであったのに対して、延伸後のサンプルのプリズムは約30μmピッチであった。 When the triangular cross section of the obtained anisotropic prism sheet and the isotropic prism sheet before stretching was measured with a surface roughness meter (Surfcoder ET4001A, manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.), both were 45 degrees same as the original plate. It was an isosceles triangle with a base angle. Further, the prism of the sample before stretching had a pitch of about 50 μm, which was the same as that of the original plate, whereas the prism of the sample after stretching had a pitch of about 30 μm.
図8は、延伸前後におけるプリズムシートの概略断面形状を示している。図中、一点鎖線は延伸前のサンプルの断面形状を示し、実線は延伸後のサンプルの断面形状を示している。延伸前後にわたってプリズムが相似形であることがわかる。
なお、二点鎖線は、縦1.5cm×横5cmに裁断したサンプルを縦方向(プリズム延在方向)に延伸させたときのプリズム形状を示している。図示の例から明らかなように、縦/横比が1未満のサンプルを縦方向に延伸したときにはシート断面形状が歪んで相似形のプリズム形状を得ることができない。従って、縦/横比が1以上となるようにサンプルを切り出すことが好ましい。
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional shape of the prism sheet before and after stretching. In the figure, the alternate long and short dash line indicates the cross-sectional shape of the sample before stretching, and the solid line indicates the cross-sectional shape of the sample after stretching. It can be seen that the prism is similar before and after stretching.
In addition, the alternate long and two short dashes line has shown the prism shape when the sample cut | judged in length 1.5cm x width 5cm is extended in the vertical direction (prism extension direction). As is apparent from the illustrated example, when a sample having an aspect ratio of less than 1 is stretched in the longitudinal direction, the cross-sectional shape of the sheet is distorted and a similar prism shape cannot be obtained. Therefore, it is preferable to cut out the sample so that the aspect ratio is 1 or more.
[複屈折性の測定]
次に、得られた異方性プリズムシートの複屈折性を測定した。複屈折性の測定には、図9に示すように、シート45のプリズム面から偏光を垂直に入射させ、透過光を測定器46で検出し、透過光の出射角φの違いにより、プリズム延在方向の屈折率nxとプリズム配列方向の屈折率nyとの差Δn(=nx−ny)を算出した。すなわち、透過光の出射角φは、入射偏光方向によって異なり、図10に示すようにプリズム延在方向に平行に振動する偏光成分(以下これを「垂直偏光Lx」という。)の出射角φxは、プリズム配列方向に平行に振動する偏光成分(以下これを「水平偏光Ly」という。)の出射角φyよりも大きい。これを利用して、Δnを算出することができる。
[Measurement of birefringence]
Next, the birefringence of the obtained anisotropic prism sheet was measured. For the measurement of birefringence, as shown in FIG. 9, polarized light is vertically incident from the prism surface of the
図11は、シート45を透過した垂直偏光Lx及び水平偏光Lyの光量と出射角との関係を示す測定結果である。縦軸の単位(a.u.)は、arbitrary unit(任意単位)のことで「相対値」であることを示している。測定の結果、図12に示すように、得られた異方性プリズムシート45のプリズム延在方向の屈折率nxは1.62、プリズム配列方向の屈折率nyは1.55であり、Δnは0.07であった。
FIG. 11 is a measurement result showing the relationship between the light amount of the vertically polarized light Lx and the horizontally polarized light Ly transmitted through the
以上の結果より、A−PETシートを熱プレスしプリズム形状を付与した後、一軸延伸することにより、プリズム延在方向と配列方向とで屈折率が異なる異方性プリズムシートを得ることができた。また、図11に示したように、垂直偏光Lxに比べて水平偏光Lyの方が透過率が高いことが確認できる。これは、プリズム延在方向の屈折率nxがプリズム配列方向の屈折率nyよりも大きいため、プリズム延在方向に平行な偏光成分Lxのプリズム斜面における全反射作用が高くなり、Lyに比べて透過光量が低下するからである。 From the above results, it was possible to obtain an anisotropic prism sheet having a different refractive index between the prism extending direction and the arrangement direction by uniaxially stretching after hot pressing the A-PET sheet to give a prism shape. . Further, as shown in FIG. 11, it can be confirmed that the transmittance of the horizontally polarized light Ly is higher than that of the vertically polarized light Lx. This is because the refractive index nx in the prism extending direction is larger than the refractive index ny in the prism array direction, so that the total reflection action on the prism slope of the polarization component Lx parallel to the prism extending direction is high and transmitted compared to Ly. This is because the amount of light decreases.
[輝度配向評価]
続いて、本実施例に係る異方性プリズムシート45の輝度配向を測定した。図13に示すように、バックライトユニットを光源50、反射板51、導光板52を有するエッジライト型とし、導光板52の上に拡散板53、輝度向上フィルム54、異方性プリズムシート45及び偏光子55を順に配置し、輝度・色差計(EZ−contrastXL88(ELDIM社製))で正面輝度及び照度を測定した。
[Brightness orientation evaluation]
Subsequently, the luminance orientation of the
輝度向上フィルム54には、等方性プリズムシート(3M社製「BEF」(商標))を用い、プリズム延在方向を画面左右方向(水平方向)に向けて配置した。異方性プリズムシート45はプリズム延在方向を画面上下方向(垂直方向)に向けて配置し、輝度向上フィルム54に対してプリズム延在方向を直交させた。偏光子55は、垂直方向に光透過軸Aをもつものと水平方向に光透過軸Bをもつものとを2種類用意し、その各々を用いて垂直偏光及び水平偏光の輝度配向を測定した。
For the
(比較例1)
異方性プリズムシート45に代えて、無延伸の等方性プリズムシート(プリズム頂角90度、50μmピッチ)を用いた以外は、実施例1と同様な方法で正面輝度及び照度を測定した。
(Comparative Example 1)
The front luminance and illuminance were measured in the same manner as in Example 1 except that an unstretched isotropic prism sheet (
測定の結果を図14及び図20に示す。 The measurement results are shown in FIGS.
図14及び図20の結果より、本実施例の異方性プリズムシートの垂直偏光は比較例1の等方性プリズムシートと比較して正面輝度、照度ともに減少している。一方、水平偏光は正面輝度、照度ともに比較例1の等方性プリズムシートよりも上昇している。 From the results of FIGS. 14 and 20, the vertical polarization of the anisotropic prism sheet of this example is reduced in both front luminance and illuminance as compared with the isotropic prism sheet of Comparative Example 1. On the other hand, the horizontal polarized light is higher than the isotropic prism sheet of Comparative Example 1 in both front luminance and illuminance.
以上の結果より、異方性プリズムシートにおいては、より多くの垂直偏光がプリズム面で反射し、拡散板や反射板において全方位光にリサイクルされることにより、水平偏光の輝度および照度の上昇に貢献していることがわかる。したがって、偏光子55の透過軸を、水平偏光の方向、つまり異方性プリズムシート45のプリズム配列方向に向けることにより、効率的に光を利用して、正面輝度ならびに照度(光取出効率)を向上させることができる。
From the above results, in the anisotropic prism sheet, more vertical polarized light is reflected by the prism surface and recycled to omnidirectional light in the diffuser or reflector, thereby increasing the luminance and illuminance of horizontal polarized light. You can see that it contributes. Therefore, by directing the transmission axis of the
(実施例2)
[プリズムシートの成形]
樹脂フィルムにプリズム形状を転写形成するための熱プレス用の金属製エンボス原版として、その表面が、横断面形状が頂角90度である直角二等辺三角形で交互かつ平行に山部と山部、谷部と谷部が50μm間隔で規則的に連続して彫刻されたものを用いた。樹脂フィルムは熱可塑性樹脂であり、200μm厚みのA−PEN(アモルファスPEN)シート(Tg約120℃)を用いた。この樹脂フィルムを150℃、10分間、100kgf/cm2(9.8MPa)の熱プレス条件で、プレス後すぐに氷水に投入し、等方性プリズムシートを得た。
(Example 2)
[Formation of prism sheet]
As a metal embossing original plate for hot pressing for transferring and forming a prism shape on a resin film, the surface is alternately and parallel with a right-angled isosceles triangle having a vertical cross-sectional shape of 90 degrees, and crests and crests. A trough and a trough were regularly engraved at intervals of 50 μm. The resin film was a thermoplastic resin, and an A-PEN (amorphous PEN) sheet (Tg of about 120 ° C.) having a thickness of 200 μm was used. This resin film was poured into ice water immediately after pressing under hot pressing conditions of 150 kg at 10 ° C. and 100 kgf / cm 2 (9.8 MPa) to obtain an isotropic prism sheet.
[プリズムシートの延伸]
得られた等方性プリズムシートを縦(プリズム延在方向)8cm×横5cmの長方形状に裁断した後、長手方向の両端部の三角断面(プリズム断面)を手動延伸機でチャックし、プリズム延在方向に140℃の環境下でサンプル中央が3.5倍になるように延伸速度1cm/秒で一軸延伸を行い、異方性プリズムシートを得た。
[Extension of prism sheet]
The obtained isotropic prism sheet was cut into a rectangular shape of 8 cm in length (prism extending direction) × 5 cm in width, and then the triangular cross section (prism cross section) at both ends in the longitudinal direction was chucked with a manual stretching machine. Uniaxial stretching was performed at a stretching speed of 1 cm / sec so that the center of the sample was 3.5 times in an environment of 140 ° C. in the present direction, and an anisotropic prism sheet was obtained.
得られた異方性プリズムシートと延伸前の等方性プリズムシートの三角断面を表面粗さ計(サーフコーダーET4001A、小坂研究所(株)製)で測定したところ、両者とも原版と同じ45度底角をもつ二等辺三角形であった。さらに、延伸前のサンプルのプリズムは原版と同じ約50μmピッチであったのに対して、延伸後のサンプルのプリズムは約30μmピッチであった。 When the triangular cross section of the obtained anisotropic prism sheet and the isotropic prism sheet before stretching was measured with a surface roughness meter (Surfcoder ET4001A, manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.), both were 45 degrees same as the original plate. It was an isosceles triangle with a base angle. Further, the prism of the sample before stretching had a pitch of about 50 μm, which was the same as that of the original plate, whereas the prism of the sample after stretching had a pitch of about 30 μm.
図15は、延伸前後におけるプリズムシートの概略断面形状を示している。図中、実線は延伸前のサンプルの断面形状を示し、破線は延伸後のサンプルの断面形状を示している。延伸前後にわたってプリズムが相似形であることがわかる。 FIG. 15 shows a schematic cross-sectional shape of the prism sheet before and after stretching. In the figure, the solid line indicates the cross-sectional shape of the sample before stretching, and the broken line indicates the cross-sectional shape of the sample after stretching. It can be seen that the prism is similar before and after stretching.
[複屈折性の測定]
次に、得られた異方性プリズムシートの複屈折性を測定した。複屈折性の測定には、実施例1と同様の測定を行った。
[Measurement of birefringence]
Next, the birefringence of the obtained anisotropic prism sheet was measured. For the measurement of birefringence, the same measurement as in Example 1 was performed.
図16は、上記異方性プリズムシートを透過した垂直偏光Lxおよび水平偏光Lyの光量と出射角との関係を示す測定結果である。縦軸の単位(a.u.)は、arbitrary unit(任意単位)のことで「相対値」であることを示している。測定の結果、図17に示すように、得られた異方性プリズムシートのプリズム延在方向の屈折率nxは1.79、プリズム配列方向の屈折率nyは1.56であり、Δnは0.23であった。 FIG. 16 is a measurement result showing the relationship between the amount of light of the vertically polarized light Lx and the horizontally polarized light Ly transmitted through the anisotropic prism sheet and the emission angle. The unit (a.u.) on the vertical axis is an “arbitrary unit” (arbitrary unit), which indicates “relative value”. As a result of the measurement, as shown in FIG. 17, the refractive index nx in the prism extending direction of the obtained anisotropic prism sheet is 1.79, the refractive index ny in the prism array direction is 1.56, and Δn is 0. .23.
以上の結果より、A−PENシートを熱プレスしプリズム形状を付与した後、一軸延伸することにより、プリズム延在方向と配列方向とで屈折率が異なる異方性プリズムシートを得ることができた。また、図16に示したように、垂直偏光Lxに比べて水平偏光Lyの方が透過率が高いことが確認できる。これは、プリズム延在方向の屈折率nxがプリズム配列方向の屈折率nyよりも大きいため、プリズム延在方向に平行な偏光成分Lxのプリズム斜面における全反射作用が高くなり、Lyに比べて透過光量が低下するからである。 From the above results, it was possible to obtain anisotropic prism sheets having different refractive indexes in the prism extending direction and the array direction by uniaxially stretching after hot pressing the A-PEN sheet to give a prism shape. . Further, as shown in FIG. 16, it can be confirmed that the transmittance of the horizontally polarized light Ly is higher than that of the vertically polarized light Lx. This is because the refractive index nx in the prism extending direction is larger than the refractive index ny in the prism array direction, so that the total reflection action on the prism slope of the polarization component Lx parallel to the prism extending direction is high and transmitted compared to Ly. This is because the amount of light decreases.
[輝度配向評価]
続いて、本実施例に係る異方性プリズムシートの輝度配向を測定した。図13に示したように、バックライトユニットを光源50、反射板51、導光板52を有するエッジライト型とし、導光板52の上に拡散板53、輝度向上フィルム54、異方性プリズムシート45及び偏光子55を順に配置し、輝度・色差計(EZ−contrastXL88(ELDIM社製))で正面輝度及び照度を測定した。
[Brightness orientation evaluation]
Subsequently, the luminance orientation of the anisotropic prism sheet according to this example was measured. As shown in FIG. 13, the backlight unit is an edge light type having a
輝度向上フィルム54には、等方性プリズムシート(3M社製「BEF」(商標))を用い、プリズム延在方向を画面左右方向(水平方向)に向けて配置した。異方性プリズムシート45は、プリズム延在方向を画面上下方向(垂直方向)に向けて配置し、輝度向上フィルム54に対してプリズム延在方向を直交させた。偏光子55は、垂直方向に光透過軸Aをもつものと水平方向に光透過軸Bをもつものとを2種類用意し、その各々を用いて垂直偏光及び水平偏光の輝度配向を測定した。
For the
(比較例2)
異方性プリズムシート45に代えて、無延伸の等方性プリズムシート(プリズム頂角90度、50μmピッチ)を用いた以外は、実施例2と同様な方法で正面輝度及び照度を測定した。
(Comparative Example 2)
Front luminance and illuminance were measured in the same manner as in Example 2 except that an unstretched isotropic prism sheet (
測定の結果を図18及び図21に示す。 The measurement results are shown in FIGS.
図18及び図21の結果より、本実施例の異方性プリズムシートの垂直偏光は比較例2の等方性プリズムシートと比較して正面輝度、照度ともに減少している。一方、水平偏光は、正面輝度、照度ともに比較例2の等方性プリズムシートよりも上昇している。 From the results of FIGS. 18 and 21, the vertical polarization of the anisotropic prism sheet of this example is reduced in both front luminance and illuminance as compared with the isotropic prism sheet of Comparative Example 2. On the other hand, the horizontal polarized light is higher than the isotropic prism sheet of Comparative Example 2 in both front luminance and illuminance.
以上の結果より、異方性プリズムシートにおいては、より多くの垂直偏光がプリズム面で反射し、拡散板や反射板において全方位光にリサイクルされることにより、水平偏光の輝度及び照度の上昇に貢献していることがわかる。したがって、偏光子55の透過軸を、水平偏光の方向、つまり異方性プリズムシート45のプリズム配列方向に向けることにより、効率的に光を利用して、正面輝度ならびに照度(光取出効率)を向上させることができる。
From the above results, in the anisotropic prism sheet, more vertical polarized light is reflected by the prism surface and recycled to omnidirectional light in the diffuser or reflector, thereby increasing the luminance and illuminance of horizontal polarized light. You can see that it contributes. Therefore, by directing the transmission axis of the
(実施例3)
本発明に係るプリズムシートを液晶表示装置に用いる場合、このプリズムシートと偏光子(液晶表示パネルの光入射側に位置する偏光子。以下同じ。)の透過軸が成す角度が重要となる。実施例1及び実施例2で示したとおり、プリズムシートから出射された光の偏光には偏りが生じており、それと対応した方向に偏光子の透過軸を合わせることが好ましい。ただし、液晶表示装置としてのコントラストの向上やモアレの抑制等の理由により、偏光子の透過軸を合わせられない場合にも、本発明は有効である。
(Example 3)
When the prism sheet according to the present invention is used in a liquid crystal display device, an angle formed by transmission axes of the prism sheet and a polarizer (a polarizer located on the light incident side of the liquid crystal display panel; the same applies hereinafter) is important. As shown in Example 1 and Example 2, the polarization of the light emitted from the prism sheet is biased, and it is preferable to align the transmission axis of the polarizer in the direction corresponding thereto. However, the present invention is also effective when the transmission axis of the polarizer cannot be matched for reasons such as improvement of contrast as a liquid crystal display device and suppression of moire.
本実施例では、実施例2のようなプリズム配列方向の屈折率よりもプリズム延在方向の屈折率の方が大きく形成されたプリズムシートを液晶表示装置に用いる場合において、プリズム配列方向と偏光子の光透過軸方向の成す角度に対する、その液晶表示装置の正面輝度を測定した。 In this embodiment, in the case where a prism sheet in which the refractive index in the prism extending direction is larger than the refractive index in the prism arrangement direction as in the second embodiment is used in a liquid crystal display device, the prism arrangement direction and the polarizer are used. The front luminance of the liquid crystal display device with respect to the angle formed by the light transmission axis direction was measured.
(比較例3)
実施例3のプリズムシートに代えて、無延伸の等方性プリズムシート(プリズム頂角90度、50μmピッチ)を用いた以外は、実施例3と同様な方法で正面輝度を測定した。
(Comparative Example 3)
The front luminance was measured in the same manner as in Example 3 except that an unstretched isotropic prism sheet (prism apex angle of 90 degrees, 50 μm pitch) was used instead of the prism sheet of Example 3.
測定の結果を図19に示す。図19の結果より、プリズムシートのプリズム配列方向と偏光子の光透過軸方向の成す角度が0°から45°においては、等方性のプリズムシートに比べて、正面輝度を高くすることができ、さらに望ましくは0°から20°であることが分かる。 The measurement results are shown in FIG. From the result of FIG. 19, when the angle formed by the prism array direction of the prism sheet and the light transmission axis direction of the polarizer is 0 ° to 45 °, the front luminance can be increased compared to the isotropic prism sheet. It can be seen that the angle is more preferably 0 ° to 20 °.
なお、本実施例のようにプリズム配列方向の屈折率よりもプリズム延在方向の屈折率の方が大きく形成される場合とは逆に、プリズム延在方向の屈折率よりもプリズム配列方向の屈折率の方が大きくなるようにプリズムシートを形成した場合には、プリズムの延在方向と偏光子の光透過軸方向の成す角度が0°から45°において、等方性プリズムシートに比べて、正面輝度を高くすることができ、さらに望ましくは0°から20°であることが分かる。 In contrast to the case where the refractive index in the prism extending direction is larger than the refractive index in the prism arranging direction as in this embodiment, the refraction in the prism arranging direction is larger than the refractive index in the prism extending direction. When the prism sheet is formed so that the rate is larger, the angle formed by the prism extending direction and the light transmission axis direction of the polarizer is 0 ° to 45 °, compared to the isotropic prism sheet, It can be seen that the front luminance can be increased, and more preferably 0 ° to 20 °.
10・・・液晶表示装置
11・・・液晶表示パネル
12A・・・第1偏光子
12B・・・第2偏光子
13・・・プリズムシート(光透過フィルム)
14・・・拡散板
15・・・バックライトユニット
23・・・樹脂フィルム
45・・・異方性プリズムシート
55・・・偏光板
Lx・・・プリズム延在方向に振動するバックライト光の偏光成分
Ly・・・プリズム配列方向に振動するバックライト光の偏光成分
nx・・・プリズムシートのプリズム延在方向の屈折率
ny・・・プリズムシートのプリズム配列方向の屈折率
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Diffusing
Claims (15)
前記立体構造の延在方向の屈折率と前記立体構造の配列方向の屈折率とが互いに異なる
ことを特徴とする光透過フィルム。 A light transmitting film in which three-dimensional structures are continuously arranged on one side,
The light transmission film, wherein a refractive index in an extending direction of the three-dimensional structure and a refractive index in an arrangement direction of the three-dimensional structure are different from each other.
前記立体構造の配列方向の屈折率よりも前記立体構造の延在方向の屈折率の方が大きい
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 1,
The light transmission film, wherein the refractive index in the extending direction of the three-dimensional structure is larger than the refractive index in the arrangement direction of the three-dimensional structure.
前記立体構造の延在方向の屈折率よりも前記立体構造の配列方向の屈折率の方が大きい
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 1,
The light transmission film, wherein the refractive index in the arrangement direction of the three-dimensional structure is larger than the refractive index in the extending direction of the three-dimensional structure.
当該光透過フィルムは、前記立体構造の延在方向に延伸した樹脂フィルムからなる
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 1,
The said light transmissive film consists of a resin film extended | stretched in the extending direction of the said three-dimensional structure. The light transmissive film characterized by the above-mentioned.
前記樹脂フィルムは、延伸方向に屈折率が大となる材料からなる
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 4,
The resin film is made of a material having a refractive index that increases in the stretching direction.
前記樹脂フィルムは、延伸方向に屈折率が小となる材料からなる
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 4,
The resin film is made of a material whose refractive index is small in the stretching direction.
前記樹脂フィルムは、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)及びこれらの混合物又はPET−PENコポリマー等の共重合体からなる
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 4,
The resin film is made of a copolymer such as PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), a mixture thereof, or a PET-PEN copolymer.
前記立体構造は、プリズム又はレンチキュラーレンズである
ことを特徴とする光透過フィルム。 The light transmissive film according to claim 1,
The three-dimensional structure is a prism or a lenticular lens.
一方の面に前記立体構造を備えた樹脂フィルムを成形する工程と、
前記樹脂フィルムを前記立体構造の延在方向に延伸させて、前記立体構造の延在方向と前記立体構造の配列方向とで屈折率に差をもたせる工程とを有する
ことを特徴とする光透過フィルムの製造方法。 A method for producing a light transmissive film in which three-dimensional structures are continuously arranged on one side,
Forming a resin film having the three-dimensional structure on one surface;
A step of extending the resin film in the extending direction of the three-dimensional structure, and making a difference in refractive index between the extending direction of the three-dimensional structure and the arrangement direction of the three-dimensional structure. Manufacturing method.
前記樹脂フィルムの材料として、延伸方向に屈折率が大となる材料を用いる
ことを特徴とする光透過フィルムの製造方法。 It is a manufacturing method of the light transmission film according to claim 9,
As the material of the resin film, a material having a refractive index large in the stretching direction is used.
前記樹脂フィルムの材料として、延伸方向に屈折率が小となる材料を用いる
ことを特徴とする光透過フィルムの製造方法。 It is a manufacturing method of the light transmission film according to claim 9,
As the material of the resin film, a material having a refractive index that is small in the stretching direction is used.
前記光透過フィルムは、前記立体構造の延在方向の屈折率と前記立体構造の配列方向の屈折率とが互いに異なる
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display panel, a pair of polarizers sandwiching the liquid crystal display panel, a light source that illuminates the liquid crystal display panel, a liquid crystal display panel and the light source, disposed between the liquid crystal display panel and the light source. A liquid crystal display device comprising a light transmissive film arranged continuously,
The liquid crystal display device, wherein the light transmission film has a refractive index in an extending direction of the three-dimensional structure and a refractive index in an arrangement direction of the three-dimensional structure.
前記光透過フィルムは、前記立体構造の配列方向の屈折率よりも前記立体構造の延在方向の屈折率の方が大きく形成されており、かつ、
前記立体構造の配列方向と、前記一対の偏光子のうち前記液晶表示パネルの光入射側に配置されている偏光子の光透過軸方向の成す角度が0°から45°の範囲に設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 12,
The light transmitting film is formed such that the refractive index in the extending direction of the three-dimensional structure is larger than the refractive index in the arrangement direction of the three-dimensional structure, and
An angle formed by the arrangement direction of the three-dimensional structure and the light transmission axis direction of the polarizer disposed on the light incident side of the liquid crystal display panel among the pair of polarizers is provided in a range of 0 ° to 45 °. A liquid crystal display device characterized by comprising:
前記光透過フィルムは、前記立体構造の延在方向の屈折率よりも前記立体構造の配列方向の屈折率の方が大きく形成されており、かつ、
前記立体構造の延在方向と、前記一対の偏光子のうち前記液晶表示パネルの光入射側に配置されている偏光子の光透過軸方向の成す角度が0°から45°の範囲に設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 12,
The light transmitting film is formed such that the refractive index in the arrangement direction of the three-dimensional structure is larger than the refractive index in the extending direction of the three-dimensional structure, and
An angle formed between the extending direction of the three-dimensional structure and the light transmission axis direction of the polarizer disposed on the light incident side of the liquid crystal display panel among the pair of polarizers is provided in a range of 0 ° to 45 °. A liquid crystal display device characterized by comprising:
前記光透過フィルムは、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)及びこれらの混合物又はPET−PENコポリマー等の共重合体からなる
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 12,
The light transmission film is made of a copolymer such as PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), a mixture thereof, or a PET-PEN copolymer.
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2008
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