JP2008249785A - Optical sheet, backlight unit, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画素単位で光の透過と遮断とを制御して画面表示する表示装置と、これに使用するバックライトユニット及び光学シートに関するものである。このような表示装置としては、例えば、液晶表示装置が例示できる。 The present invention relates to a display device that displays a screen by controlling transmission and blocking of light in units of pixels, and a backlight unit and an optical sheet used for the display device. An example of such a display device is a liquid crystal display device.
透過型液晶パネルを用いた液晶表示装置は、バックライトユニットとドット状に画素が配置された液晶パネルとで構成され、各画素の光の透過率をコントロールすることで文字や映像の表示を可能にしている。バックライトユニットとしては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等の組み合わせにより光の出射分布を制御するもの、冷陰極管を導光体の端面に設け、冷陰極管を発した光を端面と垂直な面（主面）から出射させるものなどが挙げられる。前者は主に高輝度を必要とする液晶プロジェクタに用いられ、後者は薄型化が可能なため直視型の液晶ＴＶやノートパソコンのディスプレイとして用いられている。液晶ＴＶやノートパソコンなどでは消費電力の軽減や高輝度化が要求されている。高輝度化を実現するには冷陰極管などの光源を増やすことで可能であるが、消費電力の増加につながるため実用的ではない。 A liquid crystal display device using a transmissive liquid crystal panel consists of a backlight unit and a liquid crystal panel in which pixels are arranged in dots. Characters and images can be displayed by controlling the light transmittance of each pixel. I have to. As the backlight unit, a light emission distribution is controlled by a combination of a halogen lamp, a reflector, a lens, etc., a cold cathode tube is provided on the end face of the light guide, and the light emitted from the cold cathode tube is perpendicular to the end face. What emits from a surface (main surface) is mentioned. The former is mainly used for a liquid crystal projector that requires high luminance, and the latter is used as a direct-view type liquid crystal TV or a display of a notebook personal computer because it can be thinned. Liquid crystal TVs and notebook personal computers are required to reduce power consumption and increase brightness. Achieving high brightness is possible by increasing the number of light sources such as cold cathode fluorescent lamps, but this is not practical because it leads to an increase in power consumption.
このようなバックライトトユニットとしては、例えば、図３に示すように、光源の背後に光反射板を配置すると共に、光の出射範囲を制御する光学シートを配置したものが例示できる。この光学シートは、透明な基材と、この透明基材の液晶パネル側表面に配列された多数のマイクロレンズと、この透明基材の光源側表面であって、前記マイクロレンズに対応する位置に設けられた光透過部と、この光透過部を除く透明基材の光源側表面を被覆して設けられた光反射層と、これら光透過部及び光反射層を被覆して設けられた光散乱層とを備えて構成されている。すなわち、光源から生じた光は、まず光散乱層によって均一に散乱され、この散乱光のうち、前記透過部に向けて出射された光は、この光透過部を透過し、前記マイクロレンズにより屈折して、光学シートを構成する面に対して垂直な方向に向かう平行光として光学シートを出射する。また、前記光透過部以外の部位に向けて出射された前記散乱光は、前記光反射板や光反射層によって反射され、かつ、この反射を繰り返して、最終的には前記光透過部を透過し前記マイクロレンズにより屈折して、光学シートを構成する面に対して垂直な方向に向かう平行光として光学シートを出射する。こうして光源光のすべてが前記光透過部とマイクロレンズを透過して光学シートから出射し、平行光として液晶パネルに入射するため、光源光の利用効率を高めると共にその出射分布を制御することができ、明るい画面表示を可能としている。 As such a backlight unit, for example, as shown in FIG. 3, a light reflection plate is disposed behind the light source and an optical sheet for controlling the light emission range is disposed. The optical sheet includes a transparent substrate, a large number of microlenses arranged on the liquid crystal panel side surface of the transparent substrate, and a light source side surface of the transparent substrate at a position corresponding to the microlens. A light transmission portion provided, a light reflection layer provided to cover the light source side surface of the transparent substrate excluding the light transmission portion, and a light scattering provided to cover the light transmission portion and the light reflection layer And a layer. That is, the light generated from the light source is first uniformly scattered by the light scattering layer, and the light emitted toward the transmission part among the scattered light is transmitted through the light transmission part and refracted by the microlens. Then, the optical sheet is emitted as parallel light traveling in a direction perpendicular to the surfaces constituting the optical sheet. Further, the scattered light emitted toward the part other than the light transmission part is reflected by the light reflection plate or the light reflection layer, and this reflection is repeated, and finally the light transmission part is transmitted. Then, the optical sheet is refracted by the microlens and emitted from the optical sheet as parallel light directed in a direction perpendicular to the surface constituting the optical sheet. In this way, all of the light source light is transmitted through the light transmitting portion and the microlens and emitted from the optical sheet, and enters the liquid crystal panel as parallel light. Therefore, the utilization efficiency of the light source light can be improved and the emission distribution can be controlled. A bright screen display is possible.
次に、図４を参照して、前記光学シートによって光の出射分布を制御することができる理由を説明する。 Next, the reason why the light emission distribution can be controlled by the optical sheet will be described with reference to FIG.
すなわち、図４において、光散乱層の屈折率をｎ１、光透過部の屈折率をｎ２、透明基材の屈折率をｎ３とし、光反射層の厚みをｄ、光透過部の開口幅をｌとするとき、光透過部に入射する光線のうち、最大の入射角θを有する光線は光透過部の対角線を通る光線であり、図２においてｘ４で示されている。そして、この光線ｘ４は次の式（１）及び（２）を充足する。なお、φは光線ｘ４が光透過部に入射したときの屈折角である。
ｎ１ ｓｉｎθ＝ｎ２ ｓｉｎφ （１）
ｔａｎφ＝ｌ／ｄ （２）
That is, in FIG. 4, the refractive index of the light scattering layer is n 1 , the refractive index of the light transmission part is n 2 , the refractive index of the transparent substrate is n 3 , the thickness of the light reflection layer is d, and the opening of the light transmission part when the width l, of the light beams incident on the light transmitting portion, light having the maximum incident angle θ is a ray passing through a diagonal of the light transmitting portion, it is indicated by x 4 in FIG. Then, the light rays x 4 will satisfy the following expression (1) and (2). Incidentally, phi is the angle of refraction when light x 4 is incident on the light transmitting portion.
n 1 sin θ = n 2 sin φ (1)
tanφ = l / d (2)
これより入射角の小さい光線（例えば、図４にｘ５で示す光線）は光透過部を透過する。他方、これより入射角の大きい光線は、その入射位置に拘らず、光反射層によって反射される。 Small beams having incidence angles than this (for example, light indicated by x 5 in FIG. 4) is transmitted through the light transmitting portion. On the other hand, a light beam having a larger incident angle is reflected by the light reflecting layer regardless of the incident position.
図６及び（１）式から分かるように、ｎ２＜ｎ１の場合θ＜φとなるから、光透過部を透過する光線の入射角を絞ることができる。そして、こうして透過域を透過する光線を、確実にマイクロレンズに誘導して、光学シートを構成する面に対して垂直な方向に向かう平行光線として表示パネルに入射させることができるのである。そして、このため、光透過部は、透明基材より屈折率の小さい空気層から構成されていることが通常である。 As can be seen from FIG. 6 and the equation (1), when n 2 <n 1 , θ <φ, so that the incident angle of the light beam transmitted through the light transmission part can be reduced. In this way, the light beam transmitted through the transmission region can be reliably guided to the microlens and can be incident on the display panel as a parallel light beam directed in a direction perpendicular to the surface constituting the optical sheet. For this reason, the light transmission part is usually composed of an air layer having a refractive index smaller than that of the transparent substrate.
しかしながら、このような光学シートによれば、その出射光は平行光として液晶パネルに入射するため、光源光の利用効率を高めその出射分布を制御して明るい画面表示が可能となるが、他方、この光線は光学シートを構成する面に対して垂直な方向に向かうため、斜め方向から明るい画面を観察することができず、その視野角を制限することになるという問題点を有していた。 However, according to such an optical sheet, since the emitted light is incident on the liquid crystal panel as parallel light, the utilization efficiency of the light source light is increased and the emission distribution is controlled to enable a bright screen display. Since this light beam is directed in a direction perpendicular to the surface constituting the optical sheet, a bright screen cannot be observed from an oblique direction, and the viewing angle is limited.
そこで、本発明は、光源光の利用効率を高めてその出射分布を制御すると共に、画面の視野角を広げて、斜め方向から観察した場合も明るい画面を観察することができる光学シートと、この光学シートを利用したバックライトトユニット及び表示装置を提供することを課題とするものである。 Therefore, the present invention increases the use efficiency of the light source light to control the emission distribution, widen the viewing angle of the screen, and an optical sheet capable of observing a bright screen even when observed from an oblique direction. It is an object of the present invention to provide a backlight unit and a display device using an optical sheet.
すなわち、請求項１に記載の発明は、 画素単位で光の透過と遮断とを制御して画面表示する表示パネルの背面に配置され、この表示パネルに表示光を入射させる光学シートであり、
表面に多数のマイクロレンズが配列されていると共に、その裏面であって、前記マイクロレンズに対応する部位を光透過部として、これら光透過部の間に多数の突起を備えるレンズシートと、多数の前記突起の頂部に設けられた多数の光反射層とを備えており、
レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側として、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線としたとき、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置し、
かつ、前記突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しており、
裏面から入射した光源光の一部を前記光反射層で反射すると共に、前記光透過部から入射した光源光を前記マイクロレンズで屈折して前記表示パネルに出射することを特徴とする光学シートである。
That is, the invention according to
A large number of microlenses are arranged on the front surface, and on the back surface thereof, a portion corresponding to the microlens is used as a light transmission portion, a lens sheet including a large number of protrusions between the light transmission portions, and a large number of A large number of light reflecting layers provided on top of the protrusions,
A normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films of the pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting part, with the light source side being the outside as viewed from the center of the lens sheet and the opposite side being the inside. When it is a limit normal, a line connecting the inner corner of the light reflection film and the outer corner of the other light reflection film is located on the inner side with respect to the limit normal,
And the side surface of the projection has a concave curved shape with respect to the corresponding light transmission part,
An optical sheet characterized in that a part of light source light incident from the back surface is reflected by the light reflection layer, and the light source light incident from the light transmission part is refracted by the microlens and emitted to the display panel. is there.
請求項１の発明によれば、レンズシートの光透過部の間に多数の突起を備えて構成されているから、前記光透過部に入射した光線の一部は、この突起側面に入射し、この突起側面によって屈折され、マイクロレンズを透過して出射される。そして、この突起側面で屈折された光線がマイクロレンズから出射される際には、光学シートを構成する面に対して斜め方向に向けて出射することになる。そして、このため、画面の視野角を広げることが可能となるのである。
According to the invention of
なお、図１（ａ）に示すように、前記突起側面で屈折される光をレンズシートに近づく方向に屈折させるためは、前記突起側面の法線とこの突起側面に対する光の入射方向とは一定の関係を満たす必要がある。すなわち、図１（ａ）において、レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側としたとき、前記突起側面に入射する光線の限界は、光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線上を透過する光線ｘ１である。そして、前記一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線とすると、光線ｘ１が限界法線に対して内側（すなわち、レンズシート中心側）に位置する場合、突起側面で屈折される光をレンズシートに近づく方向に屈折させることができる。 As shown in FIG. 1A, in order to refract the light refracted on the side surface of the protrusion in a direction approaching the lens sheet, the normal line of the side surface of the protrusion and the incident direction of light on the side surface of the protrusion are constant. It is necessary to satisfy the relationship. That is, in FIG. 1A, when the light source side is viewed from the center of the lens sheet and the opposite side is the inner side, the limit of light rays incident on the side surfaces of the protrusions is a pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting portion. is a ray x 1 passing through the line connecting the outer corner portion of the inner corner portion and the other of the light reflective film of one of the light reflection film of the. When the normal to the side surface of the projection at the inner corner portion of the one of the light reflection film and the limit normal, light x 1 is located inside (i.e., the lens sheet center side) relative to the limit normal In this case, the light refracted on the side surface of the protrusion can be refracted in a direction approaching the lens sheet.
また、突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しているため、その他の光線、例えば光ｘ２についても、突起側面で屈折される光をレンズシートに近づく方向に屈折させることができる。 The side surfaces of the projections, for for the corresponding light transmission portion has a concave curved shape, other light, for example, for even optical x 2, in the direction approaching the light is refracted by the projection side in the lens sheet Can be refracted.
なお、突起側面が平面で構成されている場合には、図１（ｂ）に示すように、一方の光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線上を透過する光線ｘ１の屈折方向をレンズシートに近づく方向とすることはできるものの、その他の光線、例えば光ｘ３はレンズシートからより遠ざかる方向に屈折される。 When the side surface of the projection is a flat surface, as shown in FIG. 1B, the light passes through a line connecting the inner corner of one light reflecting film and the outer corner of the other light reflecting film. although it is possible to a direction approaching the refraction direction of the light rays x 1 to the lens sheet, the other rays, for example, an optical x 3 is refracted more direction away from the lens sheet.
そして、このため、請求項１の発明においては、表示装置正面方向の輝度を高くしながら、しかも、出射光の出射方向を制御して表示画面の視野角を広げることが可能となるのである。 For this reason, in the first aspect of the invention, it is possible to increase the viewing angle of the display screen by controlling the emission direction of the emitted light while increasing the luminance in the front direction of the display device.
次に、前記突起側面で屈折される光の量は、突起側面の面積、すなわち、突起の高さによって制御することができる。 Next, the amount of light refracted on the protrusion side surface can be controlled by the area of the protrusion side surface, that is, the height of the protrusion.
請求項２の発明はこのような理由によってなされたもので、前記突起の高さが１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学シートである。
請求項２の発明においては、突起の高さが１μｍ以上であるため、突起側面の面積を十分確保でき、この突起側面に入射して屈折される光線の量を十分に確保して、表示画面の視野角を広げることが可能となる。なお、突起の高さが１００μｍを越えると、光学シートを構成する面に対して垂直に出射する光の量が少なくなる。望ましくは、１０〜５０μｍである。
Invention of
In the invention of
次に、前記光反射層で反射された光線を、バックライトユニット中に別途設けられた反射板で反射させることによって光透過部に誘導することができる。そして、光透過部に誘導された光線はマイクロレンズを透過して出射するから、光源光の利用効率を高めることが可能となる。この際、光反射層で反射された光線は、この光反射層又はその光路中に光散乱層を設けてその進行方向を偏向させて光透過部に誘導することが望ましい。 Next, the light beam reflected by the light reflection layer can be guided to the light transmission part by reflecting it with a reflection plate separately provided in the backlight unit. Since the light beam guided to the light transmission part is transmitted through the microlens and emitted, the utilization efficiency of the light source light can be increased. At this time, it is desirable that the light beam reflected by the light reflecting layer is guided to the light transmitting portion by providing a light scattering layer in the light reflecting layer or its optical path and deflecting its traveling direction.
請求項３〜４の発明はこのような理由からなされたもので、請求項３の発明は前記光反射層が光を拡散反射させる光反射層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学シートであり、他方、請求項４の発明は前記光反射層と光透過部とを被覆してその上に光散乱層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学シートである。これら請求項３又は請求項４の発明によれば、光反射性光反射層で反射された光線を偏向させて光透過部に誘導することが可能となる。
The inventions of claims 3 to 4 are made for such a reason, and the invention of claim 3 is a light reflecting layer in which the light reflecting layer diffuses and reflects light. On the other hand, the invention according to
次に、請求項５の発明は、光学シートと光散乱層とを一体化してその取り扱いを容易としたもので、すなわち、前記光反射層の上に光散乱層が接着されていることを特徴とする請求項４に記載の光学シートである。
Next, the invention of claim 5 is one in which the optical sheet and the light scattering layer are integrated to facilitate the handling thereof, that is, the light scattering layer is adhered on the light reflection layer. The optical sheet according to
また、請求項６及び７の発明は、前記突起側面における屈折角α（図１（ａ）参照）を小さくして、レンズシートに近づく方向に屈折させることを課題とするもので、すなわち、請求項６の発明は、前記光透過部において、前記光散乱層とレンズシートとの間がこのレンズシートより低屈折率の材料から構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学シートであり、また、請求項７の発明は、前記低屈折率の材料が空気であることを特徴とする請求項６に記載の光学シートである。 The inventions of claims 6 and 7 have an object to reduce the refraction angle α (see FIG. 1A) on the side surface of the protrusion and refract it in a direction approaching the lens sheet. The invention according to Item 6 is characterized in that, in the light transmission portion, the space between the light scattering layer and the lens sheet is made of a material having a lower refractive index than the lens sheet. Further, the invention according to claim 7 is the optical sheet according to claim 6, wherein the low refractive index material is air.
次に、請求項８の発明は請求項１の光学シートを備えるバックライトユニットに関するものである。
Next, the invention of claim 8 relates to a backlight unit comprising the optical sheet of
すなわち、請求項８の発明は、画素単位で光の透過と遮断とを制御して画面表示する表示パネルの背面に配置され、この表示パネルに表示光を入射させるバックライトユニットであって、
光源と、この光源の背後に配置された光反射板と、光源と表示パネルの間に配置された光学シートとを備え、
この光学シートが、
表面に多数のマイクロレンズが配列されていると共に、その裏面であって、前記マイクロレンズに対応する部位を光透過部として、これら光透過部の間に多数の突起を備えるレンズシートと、多数の前記突起の頂部に設けられた多数の光反射層とを備えており、
レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側として、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線としたとき、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置し、
かつ、前記突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しており、
裏面から入射した光源光の一部を前記光反射層で反射すると共に、前記光透過部から入射した光源光を前記マイクロレンズで屈折して前記表示パネルに出射する光学シートであることを特徴とするバックライトユニットである。
That is, the invention of claim 8 is a backlight unit that is arranged on the back surface of a display panel that displays light by controlling transmission and blocking of light in units of pixels, and makes display light incident on the display panel.
A light source, a light reflector disposed behind the light source, and an optical sheet disposed between the light source and the display panel,
This optical sheet
A large number of microlenses are arranged on the front surface, and on the back surface thereof, a portion corresponding to the microlens is used as a light transmission portion, a lens sheet including a large number of protrusions between the light transmission portions, and a large number of A large number of light reflecting layers provided on top of the protrusions,
A normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films of the pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting part with the light source side being the outside as viewed from the center of the lens sheet and the opposite side being the inside. When the limit normal is taken, the line connecting the inner corner of the light reflecting film and the outer corner of the other light reflecting film is located on the inner side with respect to the limit normal,
And the side surface of the projection has a concave curved shape with respect to the corresponding light transmission part,
A part of the light source light incident from the back surface is reflected by the light reflecting layer, and the light source light incident from the light transmission part is refracted by the micro lens and emitted to the display panel. This is a backlight unit.
また、請求項９の発明は、このバックライトユニットを備える表示装置に関するものである。 The invention of claim 9 relates to a display device provided with the backlight unit.
すなわち、請求項９の発明は、画素単位で光の透過と遮断とを制御して画面表示する表示パネルと、この表示パネルの背面に配置され、この表示パネルに表示光を照射するバックライトユニットとを備える表示装置であって、
バックライトユニットが、光源と、この光源の背後に配置された光反射板と、光源と表示パネルの間に配置された光学シートとを備え、
この光学シートが、
表面に多数のマイクロレンズが配列されていると共に、その裏面であって、前記マイクロレンズに対応する部位を光透過部として、これら光透過部の間に多数の突起を備えるレンズシートと、多数の前記突起の頂部に設けられた多数の光反射層とを備えており、
レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側として、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線としたとき、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置し、
かつ、前記突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しており、
裏面から入射した光源光の一部を前記光反射層で反射すると共に、前記光透過部から入射した光源光を前記マイクロレンズで屈折して前記表示パネルに出射する光学シートであることを特徴とする表示装置である。
That is, the invention according to claim 9 is a display panel that displays a screen by controlling transmission and blocking of light in units of pixels, and a backlight unit that is disposed on the back surface of the display panel and irradiates the display panel with display light. A display device comprising:
The backlight unit includes a light source, a light reflection plate disposed behind the light source, and an optical sheet disposed between the light source and the display panel,
This optical sheet
A large number of microlenses are arranged on the front surface, and on the back surface thereof, a portion corresponding to the microlens is used as a light transmission portion, a lens sheet including a large number of protrusions between the light transmission portions, and a large number of A large number of light reflecting layers provided on top of the protrusions,
A normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films of the pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting part, with the light source side being the outside as viewed from the center of the lens sheet and the opposite side being the inside. When it is a limit normal, a line connecting the inner corner of the light reflection film and the outer corner of the other light reflection film is located on the inner side with respect to the limit normal,
And the side surface of the projection has a concave curved shape with respect to the corresponding light transmission part,
A part of light source light incident from the back surface is reflected by the light reflecting layer, and the light source light incident from the light transmission part is refracted by the microlens and emitted to the display panel. Display device.
請求項１の発明によれば、レンズシートの光透過部の間に多数の突起を備えて構成されているから、この突起の側面に入射した光は、この突起側面によって屈折され、光学シートを構成する面に対して斜め方向に向けて出射することになる。しかも、突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しているから、表示装置正面方向の輝度を高くしながら、しかも、出射光の出射方向を制御して表示画面の視野角を広げることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, since a plurality of protrusions are provided between the light transmitting portions of the lens sheet, the light incident on the side surface of the protrusion is refracted by the side surface of the protrusion, The light is emitted in an oblique direction with respect to the surface to be configured. In addition, since the side surfaces of the protrusions have a concave curved surface shape with respect to the corresponding light transmission part, while increasing the brightness in the front direction of the display device, the emission direction of the emitted light is controlled and the display screen It becomes possible to widen the viewing angle.
請求項２の発明においては、突起の高さが１μｍ以上であるため、突起側面の面積を十分確保でき、この突起側面に入射して屈折される光線の量を十分に確保して、表示画面の視野角を広げることが可能となる。
In the invention of
請求項３の発明においては光反射層が光を拡散反射させる光反射層であり、他方、請求項４の発明は、光反射層と光透過部とを被覆してその上に光散乱層が設けられているから、光反射性光反射層で反射された光線を偏向させて光透過部に誘導することが可能となる。
In the invention of claim 3, the light reflecting layer is a light reflecting layer for diffusing and reflecting light, while in the invention of
請求項５の発明においては、光反射層の上に光散乱層が接着されているから、これらを一体としてその取り扱いが容易となる。 In the invention of claim 5, since the light scattering layer is adhered on the light reflecting layer, it is easy to handle them as a unit.
次に、請求項６の発明においては光散乱層とレンズシートとの間がこのレンズシートより低屈折率の材料から構成されており、また、請求項７の発明においてはこの低屈折率の材料が空気であるから、突起側面における屈折角を小さくして、レンズシートに近づく方向に屈折させることができ、視野角を向上させながら、しかも明るい画面表示が可能となる。 Next, in the invention of claim 6, the space between the light scattering layer and the lens sheet is made of a material having a refractive index lower than that of the lens sheet. In the invention of claim 7, the material having a low refractive index. Since air is air, the refraction angle on the side surface of the protrusion can be reduced and refracted in the direction approaching the lens sheet, and a bright screen display can be achieved while improving the viewing angle.
次に、請求項８の発明は請求項１の光学シートを備えるバックライトユニットであり、請求項９の発明はこのバックライトユニットを備える表示装置であるから、画面の視野角を広げて明るい画面表示を行うことが可能となる。
Next, since the invention of claim 8 is a backlight unit comprising the optical sheet of
本発明に係る光学シートは、表示パネルの背面に配置され、この表示パネルに表示光を入射させる光学シートである。この光学シートはバックライトユニットの一部として利用される。図２は、表示パネルの背面にバックライトユニットを配置して構成された表示装置を示している。 The optical sheet according to the present invention is an optical sheet that is disposed on the back surface of the display panel and causes display light to enter the display panel. This optical sheet is used as a part of the backlight unit. FIG. 2 shows a display device configured by arranging a backlight unit on the back surface of the display panel.
表示パネルは、その表示画面が多数の画素に区分されており、これら画素単位で光の透過と遮断とを制御して、光透過部と遮断部のコントラストで画面表示するものが利用できる。例えば、透過型液晶表示パネルである。 In the display panel, a display screen is divided into a large number of pixels. A display panel that controls the transmission and blocking of light in units of these pixels and displays the screen with the contrast between the light transmitting portion and the blocking portion can be used. For example, a transmissive liquid crystal display panel.
バックライトユニットは、光源と、この光源の背後に配置された光反射板と、光源と表示パネルの間に配置された光学シートとを備えて構成される。光反射板は、光源光を光学シート方向へ反射して、光源光の利用効率を高めるものである。また、光学シートは、光源光の輝度を面内で均一化すると共に、表示パネルに入射する光量を増大させて、光源光の利用効率を高め、また、表示パネルに対し垂直方向と斜め方向の双方に前記表示光を入射させて、表示画面の明るさの向上と共にその視野角を増大させるものである。 The backlight unit includes a light source, a light reflection plate disposed behind the light source, and an optical sheet disposed between the light source and the display panel. The light reflection plate reflects the light source light in the direction of the optical sheet to increase the utilization efficiency of the light source light. In addition, the optical sheet equalizes the luminance of the light source light in the plane and increases the amount of light incident on the display panel to increase the light source light utilization efficiency. Also, the optical sheet is perpendicular to and oblique to the display panel. The display light is incident on both sides, and the viewing angle is increased with the improvement of the brightness of the display screen.
光学シートは、レンズシートと、このレンズシートの一部に設けられた光反射層とを必須の要素として構成されている。この外、光反射層と光透過部とを被覆してその上に設けられた光散乱層を有することが望ましく、この光反射層と光散乱層とは互いに接着していることが望ましい。光反射層と光散乱層とが接着している場合、レンズシートと光散乱層とは一体として取り扱うことができ、利便性に優れている。図示の例は光反射層の上に光散乱層を接着して構成された光学シートの例である。 The optical sheet includes a lens sheet and a light reflection layer provided on a part of the lens sheet as essential elements. In addition to this, it is desirable to have a light scattering layer provided on the light reflection layer and the light transmission portion, and the light reflection layer and the light scattering layer are preferably bonded to each other. When the light reflecting layer and the light scattering layer are bonded, the lens sheet and the light scattering layer can be handled as one body, which is excellent in convenience. The illustrated example is an example of an optical sheet configured by adhering a light scattering layer on a light reflecting layer.
図において、光源からから生じた光は、まず光散乱層によって均一に散乱され、この散乱光のうち、前記光透過部に向けて出射された光は、この光透過部を透過し、前記マイクロレンズにより屈折して、表示パネルに向けて光学シートを出射する。また、前記光透過部以外の部位に向けて出射された前記散乱光は、前記光反射板や光反射層によって反射され、かつ、この反射を繰り返して、最終的には前記光透過部を透過し前記マイクロレンズにより屈折して、表示パネルに向けて光学シートを出射する。こうして光源光のすべてが前記光透過域とマイクロレンズを透過して光学シートから出射し、表示パネルに入射する。 In the figure, the light generated from the light source is first uniformly scattered by the light scattering layer. Of the scattered light, the light emitted toward the light transmitting portion is transmitted through the light transmitting portion, and the microscopic The light is refracted by the lens and emitted from the optical sheet toward the display panel. Further, the scattered light emitted toward the part other than the light transmission part is reflected by the light reflection plate or the light reflection layer, and this reflection is repeated, and finally the light transmission part is transmitted. Then, the light is refracted by the microlens and emitted from the optical sheet toward the display panel. In this way, all of the light source light passes through the light transmission region and the microlens, is emitted from the optical sheet, and enters the display panel.
次に、光学シートについて説明する。図３は、光学シートの一部を拡大して示す拡大断面図である。図において、レンズシートは、その表示パネル側表面に多数のマイクロレンズが配列されている。これらマイクロレンズとしては、半円柱状のシリンドリカルレンズが好適に使用できる。そして、これらシリンドリカルレンズを、ストライプ状に隙間なく配列すればよい。また、前記マイクロレンズとして球面レンズを使用することも可能である。なお、図示の例は、半円柱状のシリンドリカルレンズを示している。 Next, the optical sheet will be described. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a part of the optical sheet in an enlarged manner. In the figure, the lens sheet has a large number of microlenses arranged on the display panel side surface. As these microlenses, a semi-cylindrical cylindrical lens can be preferably used. Then, these cylindrical lenses may be arranged in a stripe shape without a gap. A spherical lens can be used as the microlens. The illustrated example shows a semi-cylindrical cylindrical lens.
レンズシートは、その裏面の一部に多数の突起を備えており、この突起の頂部に前記光反射層が設けられている。 The lens sheet includes a large number of protrusions on a part of the back surface thereof, and the light reflection layer is provided on the top of the protrusions.
すなわち、レンズシートは、前記マイクロレンズの焦点位置近傍に光透過部を有しており、これら光透過部の間に多数の突起を設けると共にこの突起の頂部に前記光反射層を設けて、焦点位置近傍の前記光透過部以外から光が入射することを妨げている。このため、前記光源光は前記光透過部からレンズシート内部に入射するだけで、その他の部位から入射することができない。 That is, the lens sheet has a light transmission part in the vicinity of the focal position of the microlens, and a plurality of protrusions are provided between the light transmission parts, and the light reflection layer is provided on the top of the protrusions, thereby providing a focal point. The light is prevented from entering from other than the light transmission part in the vicinity of the position. For this reason, the light source light only enters the lens sheet from the light transmitting portion and cannot enter from other parts.
前記光透過部は前記マイクロレンズのそれぞれに１：１に対応して設けられており、従って、前記マイクロレンズの数と前記光透過部の数は同一である。また、マイクロレンズのピッチと光透過部のピッチも同一である。 The light transmitting portions are provided corresponding to 1: 1 of the microlenses, and therefore the number of the microlenses and the number of the light transmitting portions are the same. Also, the pitch of the microlenses and the pitch of the light transmission parts are the same.
また、前記突起は光透過部の間に設けられており、この突起は、その頂部が平坦に構成されている。そして、前記光反射層は突起の頂部に設けられているから、光反射層の数もマイクロレンズの数と略同一であり、ピッチもマイクロレンズのピッチと同一である。
図示の例では、マイクロレンズとして半円柱状のシリンドリカルレンズを使用しているから、光透過部はマイクロレンズに対応してストライプ状に設けられており、また、光反射層もストライプ状に設けられている。
Further, the protrusion is provided between the light transmission parts, and the top of the protrusion is configured to be flat. And since the said light reflection layer is provided in the top part of protrusion, the number of light reflection layers is substantially the same as the number of microlenses, and the pitch is also the same as the pitch of a microlens.
In the example shown in the drawing, a semi-cylindrical cylindrical lens is used as the microlens, so that the light transmission portion is provided in a stripe shape corresponding to the microlens, and the light reflection layer is also provided in a stripe shape. ing.
マイクロレンズのピッチは、この光学シートを適用する表示装置に応じて決定される。一般に、５０〜２００μｍである。マイクロレンズのピッチが５０μｍより小さい場合、前記突起の形成が困難である。また、２００μｍより大きい場合、表示画面に輝度むらが生じることがある。 The pitch of the microlenses is determined according to the display device to which the optical sheet is applied. Generally, it is 50-200 micrometers. When the pitch of the microlenses is smaller than 50 μm, it is difficult to form the protrusions. On the other hand, if it is larger than 200 μm, uneven brightness may occur on the display screen.
光透過部は前記マイクロレンズの焦点位置近傍にあることが望ましい。この場合、光透過部からレンズシートに入射した光線はマイクロレンズによって屈折され、平行光線として、光学シートを構成する面に対して垂直な方向に出射される。そして、この光線は、表示パネル背面に垂直に入射し、また、表示画面からその表示画面正面方向に出射する。このため、光透過部が前記マイクロレンズの焦点位置にある場合、光透過部からレンズシートに入射した光線はすべて表示画面正面方向に集められ、正面から観察する表示画面が明るく観察できる。 It is desirable that the light transmission part is in the vicinity of the focal position of the microlens. In this case, the light beam incident on the lens sheet from the light transmission part is refracted by the microlens and is emitted as a parallel light beam in a direction perpendicular to the surface constituting the optical sheet. Then, this light beam enters the back surface of the display panel perpendicularly and exits from the display screen in the front direction of the display screen. For this reason, when the light transmission part is at the focal position of the microlens, all the light rays incident on the lens sheet from the light transmission part are collected in the front direction of the display screen, and the display screen observed from the front can be observed brightly.
これに対し、光透過部がマイクロレンズの焦点位置よりマイクロレンズに近い位置に設けられている場合、あるいはマイクロレンズの焦点位置よりマイクロレンズに遠い位置に設けられている場合、表示画面正面から斜め方向に出射する光成分が発生する。 On the other hand, when the light transmitting portion is provided at a position closer to the microlens than the focal position of the microlens, or when the light transmission portion is provided at a position farther from the microlens than the focal position of the microlens, the light transmission portion is inclined from the front of the display screen. A light component emitted in the direction is generated.
また、光透過部の面積が大きくなるにつれて、光学シートを構成する面に対して斜め方向に出射する光成分が増加し、その一部は表示画面には入射しない。このため、光透過部の開口幅はシリンドリカルレンズのピッチの３０〜６０％を占めることが望ましい。例えば、シリンドリカルレンズのピッチが２００μｍであれば、光透過部の開口幅は６０〜１２０μｍである。また、シリンドリカルレンズのピッチが１００μｍ未満であれば、光透過部の開口幅はシリンドリカルレンズのピッチの４０〜７０％を占めることが望ましい。例えば、シリンドリカルレンズのピッチが５０μｍであれば、光透過部の開口幅は２０〜３５μｍである。光透過部の開口幅がこれより狭いと、この光透過部からレンズシートに入射する光線の量が少なくなり、明るい画面表示が困難である。また、これより広いと、表示画面には入射しない光成分が増加し、光源光の有効な活用が図れない。 Further, as the area of the light transmission portion increases, the light component emitted in an oblique direction with respect to the surface constituting the optical sheet increases, and a part of the light component does not enter the display screen. For this reason, it is desirable that the opening width of the light transmission portion occupies 30 to 60% of the pitch of the cylindrical lens. For example, when the pitch of the cylindrical lens is 200 μm, the opening width of the light transmission part is 60 to 120 μm. Further, when the pitch of the cylindrical lens is less than 100 μm, it is desirable that the opening width of the light transmission portion occupies 40 to 70% of the pitch of the cylindrical lens. For example, if the pitch of the cylindrical lens is 50 μm, the opening width of the light transmission part is 20 to 35 μm. If the opening width of the light transmission portion is narrower than this, the amount of light incident on the lens sheet from this light transmission portion is reduced, and a bright screen display is difficult. On the other hand, if it is wider than this, the light component not incident on the display screen increases, and the light source light cannot be effectively used.
次に、光反射層は前記光透過部以外から光が入射することを妨げて反射するものである。したがって、その幅と光透過部の開口幅の合計はシリンドリカルレンズのピッチに等しい。例えば、シリンドリカルレンズのピッチが２００μｍであれば、光反射層の幅は１４０〜８０μｍであり、シリンドリカルレンズのピッチが５０μｍであれば、光反射層の幅は３０〜１５μｍである。 Next, the light reflection layer prevents light from entering from other than the light transmission part and reflects it. Therefore, the sum of the width and the opening width of the light transmitting portion is equal to the pitch of the cylindrical lens. For example, if the pitch of the cylindrical lens is 200 μm, the width of the light reflecting layer is 140 to 80 μm, and if the pitch of the cylindrical lens is 50 μm, the width of the light reflecting layer is 30 to 15 μm.
また、図３から分かるように、光反射層の厚みと光透過部の開口幅とは、マイクロレンズに入射する光線の入射方向を制限する。その入射方向の限界は、図中、ｘ１で示される光線である。マイクロレンズに入射する光線の入射方向を制限して、表示画面の正面方向への光量と斜め方向への光量とを適正に配分するため、光反射層の厚みは光透過部の開口幅の２〜２０％であることが望ましい。もっとも、この光反射層の厚みが薄くなると光反射性能が低下するから、その下限は２μｍである。 Further, as can be seen from FIG. 3, the thickness of the light reflecting layer and the opening width of the light transmitting portion limit the incident direction of the light incident on the microlens. Its limits of incidence direction, in the drawing, a light beam represented by x 1. In order to limit the incident direction of the light beam incident on the microlens and appropriately distribute the light amount in the front direction and the light amount in the oblique direction of the display screen, the thickness of the light reflecting layer is 2 of the opening width of the light transmitting portion. Desirably, it is ˜20%. However, when the thickness of the light reflecting layer is reduced, the light reflecting performance is lowered, so the lower limit is 2 μm.
そして、この光反射層は、前記突起の頂部に設けられている必要がある。この突起は、図示のように、突起側面の傾斜を利用して、この突起側面に入射した光線をマイクロレンズに近づく方向であって、しかも、光学シートを構成する面に対して斜め方向に屈折させるものである。このため、突起側面は傾斜を持っている必要がある。すなわち、この突起は、その平坦な頂部の面積がその基底部の面積より小さくなるように、略断面台形状の突起である必要がある。 And this light reflection layer needs to be provided in the top part of the said processus | protrusion. As shown in the figure, this protrusion utilizes the inclination of the protrusion side face to refract the light incident on the protrusion side face in a direction approaching the microlens and obliquely with respect to the surface constituting the optical sheet. It is something to be made. For this reason, the side surface of the protrusion needs to have an inclination. That is, this protrusion needs to be a substantially trapezoidal protrusion so that the area of its flat top is smaller than the area of its base.
また、前述のように、突起側面で屈折される光をレンズシートに近づく方向に屈折させるため、レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側とし、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線として、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置することが望ましい。 Further, as described above, in order to refract the light refracted on the side surface of the protrusion in a direction approaching the lens sheet, the light source side is the outside and the opposite side is the inside as viewed from the center of the lens sheet, and a pair sandwiching the light transmission part The normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films is defined as the limit normal, and the inner corner of this light reflecting film and the outer corner of the other light reflecting film are It is desirable that the connecting line is located inside the limit normal.
また、この突起は、その側面の面積、すなわち、突起の高さによってこの突起側面に入射する光の量が変動する。このため、突起の高さは１〜１００μｍであることが望ましい。突起の高さが１μｍ以上の場合、突起側面の面積を十分確保でき、この突起側面に入射して屈折される光線の量を十分に確保して、表示画面の視野角を広げることが可能となる。また、突起の高さが１００μｍを越えると、光学シートを構成する面に対して垂直に出射する光の量が少なくなる。望ましくは、１０〜５０μｍである。 In addition, the amount of light incident on the side surface of the projection varies depending on the area of the side surface, that is, the height of the projection. For this reason, it is desirable that the height of the protrusion is 1 to 100 μm. When the height of the protrusion is 1 μm or more, it is possible to secure a sufficient area on the side surface of the protrusion, and to ensure a sufficient amount of light incident on the side surface of the protrusion and refracted, thereby widening the viewing angle of the display screen. Become. On the other hand, when the height of the protrusion exceeds 100 μm, the amount of light emitted perpendicular to the surface constituting the optical sheet is reduced. Desirably, it is 10-50 micrometers.
次に、前記突起側面は、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有している必要がある。このため、大量の光をレンズシートに近づく方向に屈折させて、その視野角を制御することができ、従って、表示装置正面方向の輝度を高くしながら、しかも、出射光の出射方向を制御して表示画面の視野角を広げることが可能となる。 Next, the side surface of the protrusion needs to have a concave curved surface shape with respect to the corresponding light transmission portion. For this reason, a large amount of light can be refracted in the direction approaching the lens sheet, and the viewing angle can be controlled.Therefore, while increasing the luminance in the front direction of the display device, the emission direction of the emitted light is controlled. This makes it possible to widen the viewing angle of the display screen.
突起側面の形状は、円柱の側面形状に限らず、球面状、楕円体の表面形状等の形状であってよい。また、前記突起の側面の一部を曲面とし、その他の部位を平面状に構成することもできる。例えば、光反射膜の内側角部の近傍の部位を曲面とし、その他の部位を平面状に構成することもできる。なお、突起の側面の形状は、光反射膜を設けた頂部から根元部に近づくにつれて、光透過部の中央に対して単調に近づく形状であることが望ましい。仮に光透過部の中央から離れる部分があると、この部分に入射した光線は、図１（ｂ）の光ｘ３のように、レンズシートからより遠ざかる方向に屈折される。 The shape of the side surface of the protrusion is not limited to the shape of the side surface of the cylinder, but may be a shape such as a spherical shape or a surface shape of an ellipsoid. Further, a part of the side surface of the protrusion may be a curved surface, and the other part may be configured to be flat. For example, a portion in the vicinity of the inner corner of the light reflecting film may be a curved surface, and the other portions may be configured to be flat. In addition, as for the shape of the side surface of a processus | protrusion, it is desirable that it is a shape which approaches monotonously with respect to the center of a light transmissive part, as it approaches a root part from the top part which provided the light reflection film. If the there is a portion away from the center of the light transmitting portion, light incident on this section, as in the light x 3 in FIG. 1 (b), is refracted more direction away from the lens sheet.
次に、光透過部はレンズシートより低屈折率の材料から構成されていることが望ましい。図から分かるように、光透過部がレンズシートより低屈折率の材料から構成されている場合、突起側面による屈折光はレンズシートに近づくように屈折するからである。このような材料としては空気が例示でき、その他の低屈折率材料を使用する場合に比較してもより低屈折率の光透過部を構成することができる。具体的には、光散乱層とレンズシート及び光反射層で囲まれた空間を空気層とすればよい。 Next, it is desirable that the light transmission part is made of a material having a lower refractive index than that of the lens sheet. As can be seen from the figure, when the light transmitting portion is made of a material having a lower refractive index than the lens sheet, the refracted light from the side surface of the protrusion is refracted so as to approach the lens sheet. As such a material, air can be exemplified, and a light transmissive portion having a lower refractive index can be formed even when other low refractive index materials are used. Specifically, a space surrounded by the light scattering layer, the lens sheet, and the light reflection layer may be an air layer.
次に、光学シートを構成する各部品の材料及び製造方法を説明する。 Next, the material and manufacturing method of each component constituting the optical sheet will be described.
レンズシートは、透明な樹脂から製造することができる。例えば、透明合成樹脂シートの両面を掘削することによってレンズシートを製造することが可能である。また、適切な形状の金型を使用して、この金型中に熱可塑性樹脂を射出して成型することも可能である。また、適切な形状の金型の内部に合成樹脂フィルムを載置し、その両面に熱可塑性樹脂を射出してマイクロレンズと突起とを成型してもよい。また、熱可塑性樹脂シートの表面に金型を重ねて熱圧をかけることにより、透明基材とマイクロレンズとを一体に成型することができる。 The lens sheet can be manufactured from a transparent resin. For example, a lens sheet can be manufactured by excavating both surfaces of a transparent synthetic resin sheet. It is also possible to use a mold having an appropriate shape and inject a thermoplastic resin into the mold for molding. Alternatively, a synthetic resin film may be placed inside a mold having an appropriate shape, and a microlens and a protrusion may be molded by injecting a thermoplastic resin on both surfaces thereof. Moreover, a transparent base material and a microlens can be integrally shape | molded by putting a metal mold | die on the surface of a thermoplastic resin sheet, and applying a hot pressure.
また、マイクロレンズがシリンドリカルレンズである場合には、適切な形状の金型を使用して溶融押出し成型法によって製造することも可能である。また、透明な熱可塑性樹脂をシート状に押出し成型した後、この熱可塑性樹脂が可塑性を有する間に金型で押圧してシリンドリカルレンズ形状に賦形することも可能である。この場合には、熱可塑性樹脂を溶融押出し成型した直後に、金型で押圧することが望ましい。 In addition, when the microlens is a cylindrical lens, it can be manufactured by a melt extrusion molding method using a mold having an appropriate shape. It is also possible to extrude a transparent thermoplastic resin into a sheet and then press it with a mold while the thermoplastic resin has plasticity to form a cylindrical lens shape. In this case, it is desirable to press with a mold immediately after melt extrusion molding of the thermoplastic resin.
また、マイクロレンズがシリンドリカルレンズである場合、例えば、合成樹脂フィルムを基材フィルムとして、この基材フィルムの両面に熱可塑性樹脂を溶融押出しコーティングすることによってシリンドリカルレンズと突起とを形成することも可能である。また、基材フィルムの両面に熱可塑性樹脂を溶融押出しコーティングした後、この熱可塑性樹脂が可塑性を有する間に金型で押圧して賦形することが可能である。この場合には、熱可塑性樹脂を溶融押出しコーティングした直後に、金型で押圧することが望ましい。 In addition, when the microlens is a cylindrical lens, for example, it is also possible to form a cylindrical lens and a protrusion by using a synthetic resin film as a base film and melt-extrusion-coating a thermoplastic resin on both surfaces of the base film. It is. Further, after the thermoplastic resin is melt-extruded and coated on both surfaces of the base film, it can be shaped by pressing with a mold while the thermoplastic resin has plasticity. In this case, it is desirable to press with a mold immediately after melt extrusion coating of the thermoplastic resin.
レンズシートの材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどが使用できる。また、合成樹脂フィルムを基材フィルムとする場合には、この基材フィルムとして、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム等が使用できる。 As the material of the lens sheet, polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, or the like can be used. Moreover, when using a synthetic resin film as a base film, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene film, a polypropylene film, a polycarbonate film, a polymethyl methacrylate film, etc. can be used as this base film.
次に、光反射層は、光透過を遮断して反射させるものである必要がある。また、前述のように、光反射層の厚みと光透過部の開口幅とは、光透過部を透過する光線の入射角を制限し、マイクロレンズを出射する光線の広がりを制限する。このような理由から、光反射層の厚みは２μｍ以上で、光透過部の開口幅ｌの２〜２０％であることが望ましい。 Next, the light reflecting layer needs to block and reflect light. Further, as described above, the thickness of the light reflecting layer and the opening width of the light transmitting portion limit the incident angle of the light beam transmitted through the light transmitting portion and limit the spread of the light beam emitted from the microlens. For this reason, the thickness of the light reflecting layer is desirably 2 μm or more and 2 to 20% of the opening width l of the light transmitting portion.
このような光反射層としては、樹脂中に高屈折率の粒子を分散させた塗膜を使用することができる。高屈折率粒子としては、ＴｉＯ２粒子、ＳｉＯ２粒子、ＭｇＯ粒子、ＢａＳＯ４粒子、ＣａＣＯ３粒子、Ａｌ２Ｏ３粒子などを利用することができる。好ましくは、平均粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ未満の粒子と、平均粒径が０．２μｍ以上０．３μｍ以下の粒子との混合物である。周知のように可視波長はおよそ０．４〜０．７μｍであり、この可視波長の１／２の粒径の粒子によってもっとも効率的に光散乱が生じるから、これら２種類の粒子を利用することにより、可視波長の全光線を高い反射率で反射させることができる。なお、十分な光反射率を確保するため、光反射層中の粒子含有率は、少なくとも５０体積％であることが望ましい。また、粒子含有率の上限は、光反射層が膜として形成できる条件によって定まる。一般に９０体積％以下である。 As such a light reflection layer, a coating film in which particles having a high refractive index are dispersed in a resin can be used. As the high refractive index particles, TiO 2 particles, SiO 2 particles, MgO particles, BaSO 4 particles, CaCO 3 particles, Al 2 O 3 particles and the like can be used. A mixture of particles having an average particle size of 0.1 μm or more and less than 0.2 μm and particles having an average particle size of 0.2 μm or more and 0.3 μm or less is preferable. As is well known, the visible wavelength is approximately 0.4 to 0.7 μm, and light scattering is most efficiently caused by particles having a particle size that is ½ of the visible wavelength. Therefore, use these two types of particles. Thus, all light rays having a visible wavelength can be reflected with a high reflectance. In order to secure a sufficient light reflectance, the particle content in the light reflecting layer is desirably at least 50% by volume. Moreover, the upper limit of the particle content is determined by the conditions under which the light reflecting layer can be formed as a film. Generally it is 90 volume% or less.
また、光反射層として、樹脂中に光反射性の金属粒子を分散させた塗膜を使用することもできる。金属粒子としては、例えば、アルミニウム粒子や銀粒子を使用することができる。平均粒径は０．２μｍ以上あればよい。粒径の上限は、塗膜形成に支障のない範囲で定めれば良い。 Further, as the light reflecting layer, a coating film in which light reflecting metal particles are dispersed in a resin can also be used. As the metal particles, for example, aluminum particles or silver particles can be used. The average particle diameter should just be 0.2 micrometer or more. The upper limit of the particle diameter may be determined within a range that does not hinder the formation of the coating film.
光反射層の樹脂としては、例えば、アクリル樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリアミド樹脂，シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，ポリカーボネート樹脂，シクロオレフィン樹脂，ポリエチレン、エチレンー酢酸ビニル共重合体が使用できる。あるいはこれらの変性体又は誘導体であってもよい。 As the resin for the light reflecting layer, for example, acrylic resin, urethane resin, polyester resin, polyamide resin, silicone resin, epoxy resin, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polyethylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer can be used. Or these modified bodies or derivatives may be sufficient.
光反射層は、例えば、前記樹脂と粒子とを溶剤に溶解又は分散して塗料又はインキとし、前記突起の頂部に塗布又は印刷して形成することができる。また、仮の支持体上に塗布して転写箔を製造し、この転写箔を前記突起の頂部に重ねて転写することにより、この頂部に選択的に光反射層を形成することも可能である。いずれの場合も、突起の頂部が周囲から突出しているから、この突起頂部に正確に位置合わせして光反射層を形成することができる。 The light reflecting layer can be formed by, for example, dissolving or dispersing the resin and particles in a solvent to form a paint or ink, and applying or printing on the top of the protrusion. It is also possible to produce a transfer foil by coating on a temporary support, and selectively transfer the light reflecting layer to the top by transferring the transfer foil on the top of the protrusion. . In either case, since the top of the protrusion protrudes from the periphery, the light reflecting layer can be formed by accurately aligning with the protrusion top.
次に、光散乱層は透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、これら透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである必要がある。透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０２以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は０．５以下でよい。 Next, the light scattering layer includes a transparent resin and transparent particles dispersed in the transparent resin, and the refractive index of the transparent resin and the refractive index of the transparent particles must be different. is there. The difference between the refractive index of the transparent resin and the refractive index of the transparent particles is preferably 0.02 or more. If the difference in refractive index is smaller than this, sufficient light scattering performance cannot be obtained. Further, the refractive index difference may be 0.5 or less.
光散乱層は、前記光反射層と異なり、この光散乱層に入射した光を散乱させながら透過させる必要がある。このため、光散乱層に含まれる前記透明粒子は、前記光反射層に含まれる高屈折率粒子より光散乱性能の乏しい粒子であることが望ましい。このため、前記透明粒子の平均粒径は０．５〜１０．０μｍであることが望ましい。好ましくは１．０〜５．０μｍである。 Unlike the light reflection layer, the light scattering layer needs to transmit the light incident on the light scattering layer while scattering the light. For this reason, it is desirable that the transparent particles contained in the light scattering layer are particles having a light scattering performance that is poorer than that of the high refractive index particles contained in the light reflecting layer. For this reason, it is desirable that the transparent particles have an average particle size of 0.5 to 10.0 μm. Preferably it is 1.0-5.0 micrometers.
光散乱層の透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、及びフルオレン樹脂等を使用することができる。 As the transparent resin for the light scattering layer, for example, polycarbonate resin, acrylic resin, fluorine acrylic resin, silicone acrylic resin, epoxy acrylate resin, and fluorene resin can be used.
また、光散乱層の透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子やスチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミンーホルマリン縮合物の粒子としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子としてシリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。 Moreover, as the transparent particles of the light scattering layer, transparent particles made of an inorganic oxide or transparent particles made of a resin can be used. For example, examples of the transparent particles made of an inorganic oxide include particles made of silica, alumina or the like. In addition, transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof, and melamine-formalin condensate particles such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene). Examples of fluorine-containing polymer particles such as hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer) include silicone resin particles.
そして、これら透明樹脂中に透明粒子を分散して、押出し成型することにより、板状の光散乱層を製造することができる。 And a plate-like light-scattering layer can be manufactured by disperse | distributing transparent particles in these transparent resins, and extrusion-molding.
そして、この光散乱層は、接着剤を用いて光反射層に接着することができる。接着剤を光散乱層に塗布し、レンズシートを押圧して接着することもできるが、レンズシートの光反射層に接着剤を塗布し、光散乱層を押圧して接着することが望ましい。この場合には、光源光の光路上に接着剤が存在しないから、この接着剤による光反射や光吸収などを避けて、高品質の光学シートを製造することが可能である。 And this light-scattering layer can be adhere | attached on a light reflection layer using an adhesive agent. Although it is possible to apply an adhesive to the light scattering layer and press the lens sheet to adhere, it is desirable to apply an adhesive to the light reflecting layer of the lens sheet and press the light scattering layer to adhere. In this case, since there is no adhesive on the optical path of the light source light, it is possible to manufacture a high-quality optical sheet while avoiding light reflection and light absorption by the adhesive.
Claims (9)
表面に多数のマイクロレンズが配列されていると共に、その裏面であって、前記マイクロレンズに対応する部位を光透過部として、これら光透過部の間に多数の突起を備えるレンズシートと、多数の前記突起の頂部に設けられた多数の光反射層とを備えており、
レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側として、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線としたとき、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置し、
かつ、前記突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しており、
裏面から入射した光源光の一部を前記光反射層で反射すると共に、前記光透過部から入射した光源光を前記マイクロレンズで屈折して前記表示パネルに出射することを特徴とする光学シート。 It is an optical sheet that is arranged on the back of the display panel that displays the screen by controlling the transmission and blocking of light in pixel units, and makes the display light incident on this display panel.
A large number of microlenses are arranged on the front surface, and on the back surface thereof, a portion corresponding to the microlens is used as a light transmission portion, a lens sheet including a large number of protrusions between the light transmission portions, and a large number of A large number of light reflecting layers provided on top of the protrusions,
A normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films of the pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting part, with the light source side being the outside as viewed from the center of the lens sheet and the opposite side being the inside. When it is a limit normal, a line connecting the inner corner of the light reflection film and the outer corner of the other light reflection film is located on the inner side with respect to the limit normal,
And the side surface of the projection has a concave curved shape with respect to the corresponding light transmission part,
An optical sheet, wherein a part of light source light incident from the back surface is reflected by the light reflection layer, and the light source light incident from the light transmission part is refracted by the microlens and emitted to the display panel.
光源と、この光源の背後に配置された光反射板と、光源と表示パネルの間に配置された光学シートとを備え、
この光学シートが、
表面に多数のマイクロレンズが配列されていると共に、その裏面であって、前記マイクロレンズに対応する部位を光透過部として、これら光透過部の間に多数の突起を備えるレンズシートと、多数の前記突起の頂部に設けられた多数の光反射層とを備えており、
レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側として、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線としたとき、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置し、
かつ、前記突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しており、
裏面から入射した光源光の一部を前記光反射層で反射すると共に、前記光透過部から入射した光源光を前記マイクロレンズで屈折して前記表示パネルに出射する光学シートであることを特徴とするバックライトユニット。 A backlight unit that controls the transmission and blocking of light in pixel units and is disposed on the back of a display panel that displays a screen, and makes display light incident on the display panel.
A light source, a light reflector disposed behind the light source, and an optical sheet disposed between the light source and the display panel,
This optical sheet
A large number of microlenses are arranged on the front surface, and on the back surface thereof, a portion corresponding to the microlens is used as a light transmission portion, a lens sheet including a large number of protrusions between the light transmission portions, and a large number of A large number of light reflecting layers provided on top of the protrusions,
A normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films of the pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting part, with the light source side being the outside as viewed from the center of the lens sheet and the opposite side being the inside. When it is a limit normal, a line connecting the inner corner of the light reflection film and the outer corner of the other light reflection film is located on the inner side with respect to the limit normal,
And the side surface of the projection has a concave curved shape with respect to the corresponding light transmission part,
A part of light source light incident from the back surface is reflected by the light reflecting layer, and the light source light incident from the light transmission part is refracted by the microlens and emitted to the display panel. Backlight unit to be used.
バックライトユニットが、光源と、この光源の背後に配置された光反射板と、光源と表示パネルの間に配置された光学シートとを備え、
この光学シートが、
表面に多数のマイクロレンズが配列されていると共に、その裏面であって、前記マイクロレンズに対応する部位を光透過部として、これら光透過部の間に多数の突起を備えるレンズシートと、多数の前記突起の頂部に設けられた多数の光反射層とを備えており、
レンズシート中心から見て光源側を外側、その反対側を内側として、前記光透過部を挟む一対の光反射膜のうち一方の光反射膜の内側角部において突起の側面に立てた法線を限界法線としたとき、この光反射膜の内側角部と他方の光反射膜の外側角部とを結ぶ線が、前記限界法線に対して内側に位置し、
かつ、前記突起の側面が、対応する光透過部に対し凹状の曲面形状を有しており、
裏面から入射した光源光の一部を前記光反射層で反射すると共に、前記光透過部から入射した光源光を前記マイクロレンズで屈折して前記表示パネルに出射する光学シートであることを特徴とする表示装置。 A display device that includes a display panel that displays light by controlling transmission and blocking of light in pixel units, and a backlight unit that is disposed on the back surface of the display panel and irradiates display light to the display panel.
The backlight unit includes a light source, a light reflection plate disposed behind the light source, and an optical sheet disposed between the light source and the display panel,
This optical sheet
A large number of microlenses are arranged on the front surface, and on the back surface thereof, a portion corresponding to the microlens is used as a light transmission portion, a lens sheet including a large number of protrusions between the light transmission portions, and a large number of A large number of light reflecting layers provided on top of the protrusions,
A normal line that stands on the side surface of the projection at the inner corner of one of the light reflecting films of the pair of light reflecting films sandwiching the light transmitting part, with the light source side being the outside as viewed from the center of the lens sheet and the opposite side being the inside. When it is a limit normal, a line connecting the inner corner of the light reflection film and the outer corner of the other light reflection film is located on the inner side with respect to the limit normal,
And the side surface of the projection has a concave curved shape with respect to the corresponding light transmission part,
A part of light source light incident from the back surface is reflected by the light reflecting layer, and the light source light incident from the light transmission part is refracted by the microlens and emitted to the display panel. Display device.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007087600A JP2008249785A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Optical sheet, backlight unit, and display device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2007087600A JP2008249785A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Optical sheet, backlight unit, and display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2008249785A true JP2008249785A (en) | 2008-10-16 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011039466A (en) * | 2009-08-12 | 2011-02-24 | Toray Saehan Inc | Optical sheet for controlling direction of light ray |
| WO2019052140A1 (en) * | 2017-09-18 | 2019-03-21 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Optical modulating device, back light module, display apparatus, and fabricating method thereof |
-
2007
- 2007-03-29 JP JP2007087600A patent/JP2008249785A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11257995B2 (en) | 2017-09-18 | 2022-02-22 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Optical modulating device, back light module, display apparatus, and fabricating method thereof |
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