JP2008310251A - Optical sheet, back light unit, and display apparatus - Google Patents

Optical sheet, back light unit, and display apparatus Download PDF

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JP2008310251A JP2007160281A JP2007160281A JP2008310251A JP 2008310251 A JP2008310251 A JP 2008310251A JP 2007160281 A JP2007160281 A JP 2007160281A JP 2007160281 A JP2007160281 A JP 2007160281A JP 2008310251 A JP2008310251 A JP 2008310251A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently take out light from a light source and further to suppress unevenness of luminance. <P>SOLUTION: An optical sheet 3 is constituted by joining a light shielding sheet 14 in which apertures 12 and light shading parts 13 are alternately arranged to a diffusion board 11 via an adhesive layer 15 and further joining a lens sheet 16 constituted of a lens part 18 where array-shaped lenses 18A are arranged on one surface and a lens sheet base material 17 to the light shielding sheet 14. Each aperture 12 is provided so as to face each unit lens 18A. In the aperture 12, a light translucent projection 20 of a convex curved surface shape is caused to project towards the lens sheet 16 from a diffusion board 11 side and its top 20a is brought into contact with the lens sheet base material 17. The light translucent projection 20 is formed by protruding an adhesive consisting of a resin applied before hardening of the adhesive layer 15 into the aperture 12 by pressing the adhesive with the light shielding sheet 14. Air layers are provided between light shading parts 13, 13 at both sides of the light translucent projection 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば液晶表示素子への照明光路制御を行うのに好適な光学シート、この光学シートを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to, for example, an optical sheet suitable for controlling an illumination optical path to a liquid crystal display element, a backlight unit using the optical sheet, and a display device.

近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置(LCD)がノート型パソコンやパソコン用ディスプレイ,情報端末機器等の画像表示手段,大型画面テレビ等の情報家電の画像表示手段,さらには携帯電話や個人用携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistance)の画像表示手段等として様々な分野で利用されてきている。
液晶表示装置に代表されるディスプレイ装置では、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。このような液晶表示装置は例えば光透過型であり、液晶パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光を面発光に変換して液晶パネルを照射する面光源装置としていわゆるバックライトが採用されている。
In recent years, liquid crystal display devices (LCDs) using liquid crystal panels have been used for notebook personal computers, personal computer displays, image display means for information terminal devices, image display means for information appliances such as large-screen TVs, and mobile phones and personal use. It has been used in various fields as an image display means of a portable information terminal (PDA: Personal Digital Assistance).
In a display device represented by a liquid crystal display device, a type having a built-in light source necessary for recognizing provided information is remarkably widespread. Such a liquid crystal display device is, for example, a light transmission type, and a so-called backlight is used as a surface light source device in which a light source is disposed on the back side of the liquid crystal panel, and light from the light source is converted into surface light emission to irradiate the liquid crystal panel. Is adopted.

バックライトの方式には、大別して冷陰極管(CCFT:Cold Cathode Fluorescent Tube)等の光源を平板状の導光板の側端部に取付け、光源からの光を導光板内で多重反射させる導光板ライトガイド方式(エッジライト方式)と、導光板を用いず液晶パネルの背面に光源を配置した直下型方式とがある。
複数本の冷陰極管を並列させた直下型方式のバックライトでは、拡散板を通して光源としての冷陰極管やLED等の形状を直接視認できてしまうため、拡散板は非常に光散乱性の強い合成樹脂板が用いられている。そのため、拡散板は通常1m〜3m程度の厚さが必要であるが、その厚さのために光吸収が少なからずあり、光源からの光量が減少し液晶画面表示が暗くなる問題がある。
The backlight system can be broadly classified as follows: a light source such as a cold cathode fluorescent tube (CCFT) is attached to the side edge of a flat light guide plate, and the light from the light source is reflected multiple times within the light guide plate. There are a light guide method (edge light method) and a direct type method in which a light source is arranged on the back surface of a liquid crystal panel without using a light guide plate.
In a direct type backlight in which a plurality of cold cathode tubes are arranged in parallel, the shape of a cold cathode tube or an LED as a light source can be directly visually recognized through the diffusion plate. Therefore, the diffusion plate is very light scattering. A synthetic resin plate is used. For this reason, the diffusion plate usually needs to have a thickness of about 1 m to 3 m, but due to the thickness, there is a considerable amount of light absorption, and there is a problem that the amount of light from the light source is reduced and the liquid crystal screen display becomes dark.

この問題を解決する光学シートとして例えば特許文献1から3に示す輝度強調フィルム(BEF;DBEF;EBEF:登録商標)が広く使用されている。輝度強調フィルムはシート状部材上に断面三角形状の屋根型の単位プリズムが一方向に配列されたフィルムである。輝度強調フィルムをディスプレイ装置に使用した場合、軸外輝度を低下させることによって軸上すなわちディスプレイ画面に対する法線方向の輝度を増大させることができる。
これらディスプレイ装置では、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように2枚の輝度強調フィルムを重ねて組み合わせて用いられる。これにより、電力消費を低減しながら視聴者の視覚方向に一致する方向における所望の輝度の光量を得られるようになった。
上記のような光学シートでは、光源からの光が最終的にはプリズムの表面で屈折して制御された角度で液晶パネル方向に出射されることによって、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御できる。しかしながら、同時に単位プリズムの出射面で反射または屈折作用による光成分が、視聴者の視覚方向に進むことなく液晶パネルから外れた横方向に無駄に出射されてしまう不具合がある。特に、視覚方向に対して液晶パネルを水平方向に角度をつけると急激な輝度の低下を生じる不具合がある。
As an optical sheet for solving this problem, for example, brightness enhancement films (BEF; DBEF; EBEF: registered trademark) shown in Patent Documents 1 to 3 are widely used. The brightness enhancement film is a film in which roof-shaped unit prisms having a triangular cross section are arranged in one direction on a sheet-like member. When the brightness enhancement film is used for a display device, the brightness in the normal direction on the axis, that is, the display screen can be increased by reducing the off-axis brightness.
In these display devices, two brightness enhancement films are stacked and combined so that the parallel directions of the prism groups are substantially orthogonal to each other. As a result, it is possible to obtain an amount of light having a desired luminance in a direction that matches the visual direction of the viewer while reducing power consumption.
In the optical sheet as described above, the light from the light source is finally refracted on the surface of the prism and emitted toward the liquid crystal panel at a controlled angle, thereby increasing the light intensity in the visual direction of the viewer. Can be controlled. However, at the same time, there is a problem that the light component due to reflection or refraction at the exit surface of the unit prism is wasted in the lateral direction away from the liquid crystal panel without proceeding in the visual direction of the viewer. In particular, when the liquid crystal panel is angled in the horizontal direction with respect to the visual direction, there is a problem in that the brightness is rapidly reduced.

このような欠点を克服するために、例えば下記特許文献4に記載されているように、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造を有する光学シートを用いたバックライト・ユニットも提案されている。
特許文献4に記載された液晶ディスプレイ装置には、液晶パネルと、この液晶パネルに背面側から光を照射する光源手段とを備え、この光源手段に、光源からの光を液晶パネルへと導くアレイ状のレンズ層が設けられ、このレンズ層焦点面近傍に位置する開口部と遮光シートまたはレンズ層によって液晶層内部で結像する位置関係にあるレンズ層焦点面より外側に開口部をもつ遮光シートを有するバックライトユニットが記載されている。
この液晶ディスプレイ装置の光学シートはレンズ層の個々の単位レンズと遮光シートの開口部とが1:1で対向する位置に配列されることになる。また遮光シートは開口部と遮光部とが交互に配列して構成されている。
In order to overcome such drawbacks, as described in Patent Document 4 below, for example, a backlight unit using an optical sheet having a repetitive array structure of unit lenses instead of a prism has been proposed.
The liquid crystal display device described in Patent Document 4 includes a liquid crystal panel and light source means for irradiating the liquid crystal panel with light from the back side, and an array for guiding light from the light source to the liquid crystal panel. A light-shielding sheet having a lens-shaped lens layer and having an opening outside the lens layer focal plane that is in a positional relationship where an image is formed inside the liquid crystal layer by the light-shielding sheet or lens layer. A backlight unit having is described.
The optical sheet of the liquid crystal display device is arranged at a position where the individual unit lenses of the lens layer and the opening of the light shielding sheet face each other at 1: 1. The light shielding sheet is configured by alternately arranging openings and light shielding portions.

特許文献4による液晶ディスプレイ装置によれば、開口部がスリットのような働きをするので散乱角度の絞られた光が通過してレンズに入射することになり、レンズに対して入射角の大きな斜めから入射する光が開口部でカットされるため、視聴者の視覚方向に進むことなく反射や屈折で横方向に無駄に出射する光を低減できる。
一方で、特許文献1〜3に記載された輝度強調フィルムを用いた光学シートはプリズムの屈折や全反射によって視野角を制御するが、特許文献4に記載の液晶ディスプレイ装置は開口部と遮光部を備えた遮光シートとレンズアレイを用いて光の進行を制御するために上述の輝度強調フィルムを用いた光学シートと比較して視野角が狭くなる。
特公平1−37801号公報 特開平6−102506号公報 特表平10−506500号公報 特開2000−284268号公報
According to the liquid crystal display device according to Patent Document 4, since the opening functions as a slit, light having a narrowed scattering angle passes through the lens and enters the lens. Therefore, the light that is wasted in the lateral direction by reflection or refraction can be reduced without proceeding in the viewer's visual direction.
On the other hand, the optical sheet using the brightness enhancement film described in Patent Documents 1 to 3 controls the viewing angle by refraction and total reflection of the prism, but the liquid crystal display device described in Patent Document 4 has an opening portion and a light shielding portion. In order to control the progress of light using the light shielding sheet and the lens array, the viewing angle is narrower than that of the optical sheet using the brightness enhancement film.
Japanese Patent Publication No. 1-378001 JP-A-6-102506 Japanese National Patent Publication No. 10-506500 JP 2000-284268 A

ところで、上記特許文献4に記載された従来の光学シートには以下のような問題があった。
即ち、光源の導光板に遮光シートを対向させて積層しているが、遮光シートの厚さが薄い場合には、遮光部が形成する開口部に対向するレンズ層が、導光板と容易に接触して空気層が失われてしまう。この場合、レンズ層と導光板とは空気層に比べて互いの屈折率が近似しているため、空気層がある部分を透過する光に比べて屈折作用の影響が少なくなり、導光板から接触部を通して入射する光はほぼ直進してしまう。
このため、レンズ層側に進む光の出射角のバラツキが大きくなり、レンズ層の集光性能が劣化してしまうという問題がある。特に、導光板から大きな入射角で入射した光は、開口部に対向するレンズ層に入射せず、他の周囲のレンズ層に入射して減衰し光量損失となったり、レンズ層を透過しても輝度ムラを発生させたりする原因ともなるという問題がある。
Incidentally, the conventional optical sheet described in Patent Document 4 has the following problems.
That is, the light-shielding sheet is laminated opposite to the light guide plate of the light source, but when the thickness of the light-shielding sheet is thin, the lens layer facing the opening formed by the light-shielding part is easily in contact with the light guide plate. Then the air layer is lost. In this case, since the refractive index of the lens layer and the light guide plate is close to each other compared to the air layer, the influence of the refractive action is less than that of the light transmitted through the portion where the air layer is present, and the lens layer and the light guide plate are in contact with each other. The light incident through the part goes almost straight.
For this reason, there is a problem that the variation in the emission angle of the light traveling toward the lens layer increases, and the condensing performance of the lens layer deteriorates. In particular, light incident at a large incident angle from the light guide plate is not incident on the lens layer facing the opening, but is incident on other surrounding lens layers to be attenuated and light loss or transmitted through the lens layer. There is also a problem that it may cause luminance unevenness.

また、上述した特許文献4に記載された光学シートにおいて、空気層と遮光部を交互に配列してなる遮光シートをレンズ層または/及び導光板に合成樹脂性の接着剤からなる接着層を介して接合する場合がある。例えばレンズ層に設けた遮光シートを導光板全面に塗布した接着剤層に密着して接合する場合、遮光部で押圧された粘着性を有する硬化前の接着剤層が遮光部に隣接する開口部に回り込み、開口部が埋められて空気層が失われた状態で硬化されてしまうという現象が生じていた。
この場合、接着剤で埋められた開口部は前後の導光板やレンズ層または他の接着剤層との屈折率差が、開口部を空気層とした場合よりも小さいため、導光板から大きな入射角で入射する入射光は小さい屈折率で透過して上述の場合と同様に対向する単位レンズの周囲の単位レンズに入射して直進し、減衰して光量損失となったりレンズ層を透過しても輝度ムラを発生させたりするという上述したのと同様な問題がある。
しかも、レンズ層と導光板が変形して開口部で接触したり、開口部に固化前の接着剤が流入して埋めたりして空気層が失われる等、個々の開口部の状態がばらついて不均一であるため、一層の輝度ムラを発生するという不具合があった。
Further, in the optical sheet described in Patent Document 4 described above, the light shielding sheet formed by alternately arranging the air layer and the light shielding portion is disposed on the lens layer and / or the light guide plate through an adhesive layer made of a synthetic resin adhesive. May be joined. For example, when a light-shielding sheet provided on a lens layer is closely bonded to an adhesive layer applied to the entire surface of the light guide plate, the adhesive layer before curing that is pressed by the light-shielding part is adjacent to the light-shielding part. The phenomenon of being hardened in a state where the opening was filled and the air layer was lost was generated.
In this case, the opening filled with the adhesive has a smaller refractive index difference from the front and rear light guide plate, lens layer, or other adhesive layer than the case where the opening is an air layer. Incident light incident at an angle is transmitted with a small refractive index, enters the unit lens around the opposing unit lens in the same manner as described above, goes straight, attenuates and results in light loss or transmission through the lens layer. However, there is a problem similar to that described above, which causes uneven brightness.
In addition, the state of each opening varies, such as the lens layer and the light guide plate deforming and contacting at the opening, or the air layer is lost by filling the opening with the adhesive before solidification, etc. Due to the non-uniformity, there was a problem of further uneven brightness.

また、光源として、エッジライト式の面光源のような導光板を用いるものではなく、例えば直下型方式のバックライトユニットを用いる場合、光学シートと光源との間に光拡散板や光拡散フィルムを配置する構成が一般的である。この場合には、遮光シートに光拡散板や光拡散シートが積層されるため、上記と同様に個々の開口部が不均一に変形したり埋められたりする等の問題が発生する。
特に、光拡散板や光拡散シートを光学シートに対して、粘着剤や接着剤などからなる光透過性の接着剤層によって接合する場合には、接着剤層が開口部側に押し付けられることで容易に空気層が失われてしまうことがある。
このため、遮光シートの厚さを増すことも考えられるが、従来のように遮光シートを印刷や転写法で形成したのでは十分な厚さを安定して形成することが難しいという問題がある。
In addition, a light guide plate such as an edge light type surface light source is not used as a light source. For example, when a direct type backlight unit is used, a light diffusion plate or a light diffusion film is provided between the optical sheet and the light source. The arrangement is common. In this case, since the light diffusing plate and the light diffusing sheet are laminated on the light shielding sheet, problems such as non-uniform deformation and filling of individual openings occur as described above.
In particular, when a light diffusing plate or a light diffusing sheet is bonded to an optical sheet with a light-transmitting adhesive layer made of an adhesive or an adhesive, the adhesive layer is pressed against the opening side. The air layer can easily be lost.
For this reason, it is conceivable to increase the thickness of the light-shielding sheet, but there is a problem that it is difficult to stably form a sufficient thickness if the light-shielding sheet is formed by printing or transfer as in the prior art.

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、光源から光を効率よく取り出すことができ、しかも輝度ムラを抑制することができる光学シート、それを用いたバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an optical sheet that can efficiently extract light from a light source and suppress uneven luminance, and a backlight unit and a display using the optical sheet. An object is to provide an apparatus.

本発明による光学シートは、アレイ状のレンズが一方の面に配列されたレンズ部材と、レンズのそれぞれに対向する開口部を配列した遮光部材と、遮光部材に対してレンズ部材とは反対側に設けた光拡散部材とを備えた光学シートであって、開口部には、光拡散部材側からレンズ部材側に向けて内部に突出する光透過性突部と、光透過性突部の両側で開口部を仕切る面との間に設けた空気層とが設けられており、光透過性突部は空気層より屈折率が大きいことを特徴とする。
本発明によれば、開口部に光透過性突部を設けることによって開口部の形状が安定し各開口部での光の透過特性が安定するために光の出射角のバラツキを抑制して対向する開口部とレンズによる輝度ムラを生じにくい。しかも開口部の中心付近を通過する光は光透過性突部をほぼ直進して対向するレンズに入射するため中央領域ではプリズムタイプと同等の大きな輝度を確保できる。また、開口部の端部から大きな入射角で入射する光は光透過性突部をほぼ直進し、一部の光は突部の空気層との界面で全反射して戻され且つ他の一部は比較的屈折率の小さい空気層に屈折して出射した後レンズ部材に再度屈折して入射するため開口部全体を樹脂で埋設した場合よりも輝度の広がりを抑制して開口部に対向するレンズの周辺のレンズに入射する光を低減すると共に、開口部全体を空気層で埋めた場合よりも対向するレンズの周辺輝度を増大させて輝度分布を広げることができる。
なお、本発明による光学シートを有効に機能させるには、開口部における光透過性突部の両側の空気層が適度に保持されていることが必要である。さらに、開口部に充填する光透過性突部を形成する樹脂とレンズ部材との接触部の面積を制御することで所望の輝度分布を得ることができる。例えば、光透過性突部とレンズ部材との接触面積を増やせば正面輝度は低下するが輝度分布を広げることができ、接触面積を減らせば輝度分布は狭くなるが正面輝度は上昇する。
An optical sheet according to the present invention includes a lens member in which arrayed lenses are arranged on one surface, a light shielding member in which openings facing each of the lenses are arranged, and a lens member opposite to the lens member. An optical sheet provided with a light diffusing member provided, wherein the opening has a light transmissive protrusion projecting inward from the light diffusing member side toward the lens member side, and on both sides of the light transmissive protrusion. An air layer provided between the surface and the surface partitioning the opening is provided, and the light transmitting protrusion has a refractive index larger than that of the air layer.
According to the present invention, by providing a light-transmitting protrusion at the opening, the shape of the opening is stabilized and the light transmission characteristics at each opening are stabilized. Brightness unevenness due to the opening and the lens is less likely to occur. Moreover, since the light passing through the vicinity of the center of the opening travels substantially straight through the light-transmitting protrusion and enters the opposing lens, the central region can ensure the same high brightness as the prism type. In addition, light incident at a large incident angle from the end of the opening travels almost straight through the light-transmitting protrusion, and part of the light is totally reflected back at the interface with the air layer of the protrusion and the other one. Since the part refracts and exits the air layer having a relatively low refractive index and then refracts and enters the lens member again, it faces the opening while suppressing the spread of brightness compared to the case where the entire opening is embedded with resin. It is possible to reduce the light incident on the lenses in the vicinity of the lens, and to increase the peripheral brightness of the facing lens and broaden the brightness distribution as compared with the case where the entire opening is filled with an air layer.
Note that in order for the optical sheet according to the present invention to function effectively, it is necessary that the air layers on both sides of the light-transmitting protrusions in the opening are appropriately held. Furthermore, a desired luminance distribution can be obtained by controlling the area of the contact portion between the resin and the lens member that forms the light-transmitting protrusion that fills the opening. For example, if the contact area between the light-transmitting protrusion and the lens member is increased, the front luminance is decreased but the luminance distribution can be widened. If the contact area is decreased, the luminance distribution is narrowed but the front luminance is increased.

また、光透過性突部は頂部がレンズ部材に当接する凸曲面であることが好ましい。
これにより、輝度分布について正面輝度を高く保持すると共に周辺輝度の低下を抑制するよう分布させることができる。また、光透過性突部を円筒面形状に形成すれば、開口部の端部側から入射する入射角の大きい光の一部を光透過性突部の界面で全反射させて対向するレンズの外側に出射する光を低減できる。
また、開口部における光透過性突部の空気層との界面が曲面または傾斜面をなしていることが好ましい。
光透過性突部の両側面の空気層との界面を曲面または傾斜面に形成することで輝度分布の広がりを抑制できて対向するレンズを通した輝度分布の周辺での低下を抑制できる。
Moreover, it is preferable that the light-transmitting protrusion is a convex curved surface whose top is in contact with the lens member.
As a result, the luminance distribution can be distributed so that the front luminance is kept high and the decrease in peripheral luminance is suppressed. In addition, if the light-transmitting protrusion is formed in a cylindrical surface shape, a part of the light having a large incident angle incident from the end of the opening is totally reflected at the interface of the light-transmitting protrusion and the lens of the facing lens is opposed. Light emitted to the outside can be reduced.
Moreover, it is preferable that the interface with the air layer of the light transmissive protrusion in the opening is a curved surface or an inclined surface.
By forming the interface with the air layer on both sides of the light-transmitting protrusion on a curved surface or an inclined surface, the spread of the luminance distribution can be suppressed, and a decrease in the periphery of the luminance distribution through the facing lens can be suppressed.

また、遮光部材は開口部と遮光部が交互に配列され、遮光部材と光拡散部材とは接着剤からなる接着層によって接合されていて、該接着剤が硬化する前の段階で遮光部材と光拡散部材とを互いに押圧することで開口部内に接着層の一部を突出させることによって光透過性突部を形成するようにしてもよい。
接着層の接着剤をほぼ均一に開口部内に突出させて硬化させることができるために光学シートの製作工程で光透過性突部を容易に形成できる。
この場合、接着層は加圧前の厚みが3μm以上20μm以下であることが好ましい。
The light shielding member has openings and light shielding portions alternately arranged, and the light shielding member and the light diffusing member are joined by an adhesive layer made of an adhesive, and the light shielding member and the light are in a stage before the adhesive is cured. You may make it form a light-transmissive protrusion by making a part of adhesive layer protrude in an opening part by mutually pressing a diffusion member.
Since the adhesive of the adhesive layer can be substantially uniformly projected into the opening and cured, the light transmissive protrusion can be easily formed in the manufacturing process of the optical sheet.
In this case, the adhesive layer preferably has a thickness before pressing of 3 μm or more and 20 μm or less.

本発明によるバックライト・ユニットは、上述したいずれかに記載の光学シートと、光学シートのレンズ部材と反対側に配設されていて光を照射する光源部とが備えられている。
本発明によるディスプレイ装置は、上述したバックライトユニットと、バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とを備えている。
これらの場合、上述した光学シートと同様の作用効果を奏することになる。
The backlight unit according to the present invention includes any one of the optical sheets described above and a light source unit that is disposed on the opposite side of the optical sheet from the lens member and that emits light.
A display device according to the present invention includes the above-described backlight unit and a liquid crystal display unit that displays an image using light from the backlight unit as display light.
In these cases, the same effects as the above-described optical sheet are exhibited.

本発明による光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、開口部に光透過性突部を設けることによって開口部の形状が安定し各開口部での光の透過特性が安定するために光の出射角のバラツキを抑制して対向する開口部とレンズによる輝度ムラを生じにくい。しかも開口部の中心付近を通過する光は光透過性突部をほぼ直進して対向するレンズに入射するためプリズムタイプと同等の大きな輝度を確保できる。また、開口部の端部から大きな入射角で入射する光は光透過性突部をほぼ直進し、一部の光は突部の空気層との界面で全反射して戻され且つ他の一部は比較的屈折率の小さい空気層に屈折して出射した後レンズ部材に再度屈折して入射するため開口部全体を樹脂で埋設した場合よりも輝度の広がりを抑制すると共に開口部全体を空気層で埋めた場合よりも周辺輝度を増大させて対向するレンズにおける輝度分布を広げることができる。そのため、光源から光を効率よく取り出すことができると共に輝度ムラを抑制することができる   According to the optical sheet, the backlight unit, and the display device according to the present invention, the light transmitting protrusions are provided in the openings so that the shape of the openings is stabilized and the light transmission characteristics in each opening are stabilized. The variation in the emission angle of the lens is suppressed, and uneven brightness due to the opening and the lens facing each other is less likely to occur. In addition, since the light passing through the vicinity of the center of the opening travels substantially straight through the light-transmitting protrusion and enters the opposing lens, a large luminance equivalent to that of the prism type can be secured. In addition, light incident at a large incident angle from the end of the opening travels almost straight through the light-transmitting protrusion, and part of the light is totally reflected back at the interface with the air layer of the protrusion and the other one. Since the portion is refracted and emitted from the air layer having a relatively low refractive index and then refracted and incident again on the lens member, the spread of luminance is suppressed and the entire opening is air-filled compared to the case where the entire opening is buried with resin. It is possible to increase the luminance distribution in the facing lens by increasing the peripheral luminance as compared with the case of filling with layers. Therefore, it is possible to efficiently extract light from the light source and to suppress luminance unevenness.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明の実施形態に係る光学シートについて、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置とともに説明する。
図1は本発明の実施形態によるディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図、図2は図1の光学シートの断面図、図3は遮光シートの開口部と光透過性突部を示す要部縦断面図、図4は図3で大きな入射角で開口部へ入射する光の全反射角を示す図、図5は開口部の端部側から開口部内へ入射する入射光の進路と開口部の構成との関係を示す説明図であり、(a)は実施形態、(b)は開口部が樹脂で満たされた状態、(c)は開口部が空気で満たされた状態を示す図、図6は本発明の実施例、比較例、従来例による光学シートの単位レンズを透過する光の輝度分布を示すグラフである。
本実施形態によるディスプレイ装置1は、図1に示すように、光源部2、光学シート3、および液晶表示部4がこの順に積層され、液晶表示部4から図示上側に向けて画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、例えば平面視矩形状の画像を表示するものである。
光源部2と光学シート3とはバックライトユニット5を構成している。
以下では、このような配置に基づいて、図1の上方向を単に表示画面側または出射側、下方向を単に背面側または入射側と称する場合がある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The optical sheet which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with the backlight unit and display apparatus using the same.
1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical sheet of FIG. 1, and FIG. 3 shows an opening and a light-transmitting protrusion of the light-shielding sheet. FIG. 4 is a diagram showing a total reflection angle of light incident on the opening with a large incident angle in FIG. 3, and FIG. 5 is a path of incident light entering the opening from the end side of the opening. It is explanatory drawing which shows the relationship with the structure of an opening part, (a) is embodiment, (b) is the state with which the opening part was satisfy | filled with resin, (c) shows the state with which the opening part was satisfy | filled with air. FIG. 6 and FIG. 6 are graphs showing the luminance distribution of light transmitted through the unit lens of the optical sheet according to Examples, Comparative Examples, and Conventional Examples of the present invention.
As shown in FIG. 1, in the display device 1 according to the present embodiment, a light source unit 2, an optical sheet 3, and a liquid crystal display unit 4 are stacked in this order, and display control is performed by an image signal from the liquid crystal display unit 4 upward in the figure. By emitting the displayed light, for example, an image having a rectangular shape in plan view is displayed.
The light source unit 2 and the optical sheet 3 constitute a backlight unit 5.
Hereinafter, based on such an arrangement, the upper direction in FIG. 1 may be simply referred to as a display screen side or an emission side, and the lower direction may be simply referred to as a back side or an incident side.

図1において、光源部2は紙面奥行き方向に延びるライン状の発光部が図示左右方向に離間して配置された複数の光源7と、これら光源7を背面側から覆って表示画面側に開口する反射板8とで構成される直下型方式を採用している。
光源7としては、例えば冷陰極管などを用いるが、複数のLED素子を紙面奥行き方向に沿うライン上に配列したLED光源などを採用してもよい。
ただし、光源部2は、光学シート3の背面側に白色光を出射できればこのような構成には限定されず、周知のいかなる構成の光源部を採用してもよい。例えば、導光板の側面にライン状光源を配置したエッジライト式の面光源などを採用してもよい。
In FIG. 1, a light source unit 2 includes a plurality of light sources 7 in which linear light emitting units extending in the depth direction on the paper surface are spaced apart from each other in the horizontal direction in the figure, and covers these light sources 7 from the back side and opens to the display screen side. A direct type system composed of the reflector 8 is employed.
As the light source 7, for example, a cold cathode tube or the like is used, but an LED light source in which a plurality of LED elements are arranged on a line along the depth direction of the paper surface may be employed.
However, the light source unit 2 is not limited to such a configuration as long as white light can be emitted to the back side of the optical sheet 3, and a light source unit having any known configuration may be employed. For example, an edge light type surface light source in which a line light source is arranged on the side surface of the light guide plate may be employed.

図1及び図2に示す光学シート3は、光源部2から表示画面側に出射される光の一部を集光して表示画面側に透過させると共に、他の光を光源部2側に反射して反射板8で再度反射させて表示画面側に出射させるものである。
光学シート3は光学シート3に剛性を与えるための基材10に背面側が接着されているが、基材10を光学シート3に含めても良い。或いは基材10は設けなくても良い。
光学シート3は、背面側から表示画面側に向けて、背面側から入射する光を拡散するための光拡散部材としての拡散板11、開口部12と遮光部13が交互に配列された遮光部材としての遮光シート14、拡散板11と遮光シート14を接合するための紫外線硬化性合成樹脂からなる接着剤(粘着剤)が層状に塗布されて硬化されてなる接着層15、遮光シート14の表示画面側の面に一体成形されたレンズ部材としてのレンズシート16とがこの順に積層されて構成されている。
The optical sheet 3 shown in FIGS. 1 and 2 collects a part of the light emitted from the light source unit 2 to the display screen side and transmits it to the display screen side, and reflects other light to the light source unit 2 side. Then, the light is reflected again by the reflecting plate 8 and emitted to the display screen side.
The back side of the optical sheet 3 is bonded to the base material 10 for giving rigidity to the optical sheet 3, but the base material 10 may be included in the optical sheet 3. Alternatively, the base material 10 may not be provided.
The optical sheet 3 includes a light diffusing plate 11 as a light diffusing member for diffusing light incident from the back side toward the display screen side from the back side, a light shielding member in which openings 12 and light shielding portions 13 are alternately arranged. Display of the light shielding sheet 14, the adhesive layer 15 formed by applying a layer of an adhesive (adhesive) made of an ultraviolet curable synthetic resin for joining the diffusion plate 11 and the light shielding sheet 14, and the light shielding sheet 14 A lens sheet 16 as a lens member integrally formed on the screen side surface is laminated in this order.

ここで、基材10は、当該分野でよく知られているポリカーボネート(PC)やシクロオレフィンポリマー、アクリル、ポリスチレン、ポリエチレン(PET)等で形成されている。或いはこれらの材質を任意に選択して適宜の比で配合したものを用いてもよい。
また、拡散板11としては、全光線透過率(T.t.)が84%以上、接着層15との屈折率差(△n)が0.17以下であるガラス若しくは例えばポリカーボネート、アクリル、ポリエチレン等を素材とするポリマーフィルム若しくはシートが用いられる。
拡散板11は、光源部2から表示画面側に出射される光を拡散させるように、光源部2の表示画面側を覆う位置に設けられた板状部材である。これにより、複数の光源7による図示水平方向の照度ムラを抑制するとともに、表示光に適宜の視野角を付与することができるようになっている。
この拡散板11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とされる。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、屈折率差は、0.5以下であることが好ましい。
なお、拡散板11は、拡散板11に入射した光を散乱させつつ、表示画面側に透過させる必要がある。このため、拡散板11に含まれる透明粒子の平均粒径は、0.5μm〜10.0μmであることが望ましく、より好ましくは1.0μm〜5.0μmである。
Here, the base material 10 is formed of polycarbonate (PC), cycloolefin polymer, acrylic, polystyrene, polyethylene (PET) or the like well known in the field. Alternatively, those materials selected arbitrarily and blended in an appropriate ratio may be used.
Further, as the diffusing plate 11, glass having a total light transmittance (Tt) of 84% or more and a refractive index difference (Δn) with the adhesive layer 15 of 0.17 or less, such as polycarbonate, acrylic, polyethylene, and the like. A polymer film or sheet made of a material such as is used.
The diffuser plate 11 is a plate-like member provided at a position covering the display screen side of the light source unit 2 so as to diffuse light emitted from the light source unit 2 to the display screen side. Thereby, the uneven illuminance in the horizontal direction of the figure due to the plurality of light sources 7 can be suppressed, and an appropriate viewing angle can be given to the display light.
The diffusion plate 11 includes a transparent resin and transparent particles dispersed in the transparent resin, and the refractive index of the transparent resin is different from the refractive index of the transparent particles. 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 difference in refractive index is preferably 0.5 or less.
The diffusion plate 11 needs to be transmitted to the display screen side while scattering the light incident on the diffusion plate 11. For this reason, the average particle diameter of the transparent particles contained in the diffusion plate 11 is desirably 0.5 μm to 10.0 μm, and more preferably 1.0 μm to 5.0 μm.

拡散板11の透明樹脂としては、例えばボリカーボネート(PC)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、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。
また、拡散板11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、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体;メラミン−ホルマリン縮合物の粒子;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−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−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;シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は2種類以上を混合して使用してもよい。
そして、これら透明樹脂中に透明粒子を分散して押し出し成形することにより、板状の拡散板11を製造することができる。拡散板11の厚さは1mm〜5mmであることが望ましい。1mm未満の場合、拡散板11は薄くこしがないのでたわみやすくなってしまう。一方、5mmを越えると、光源部2からの光の透過率が悪くなってしまう。
本実施形態では、一例として、透明樹脂として屈折率1.57のMS(メチルメタクリレート−スチレン共重合)樹脂を採用し、透明粒子として屈折率1.50のMS樹脂フィラーを採用して、拡散板11の厚さは3.0mmとしている。
As the transparent resin of the diffusion plate 11, for example, a polycarbonate (PC) resin, an acrylic resin, a fluorine acrylic resin, a silicone acrylic resin, an epoxy acrylate resin, a methylstyrene resin, a fluorene resin, or the like can be used.
Moreover, as the transparent particles of the diffusing plate 11, 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. The transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof; melamine-formalin condensate particles; PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetra Fluoropolymer particles such as fluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer); silicone resin particles and the like. Two or more kinds of these transparent particles may be mixed and used.
And the plate-shaped diffusion plate 11 can be manufactured by disperse | distributing transparent particles in these transparent resins and extrusion-molding. The thickness of the diffusion plate 11 is desirably 1 mm to 5 mm. When the thickness is less than 1 mm, the diffusion plate 11 is thin and has no strain so that it is easily bent. On the other hand, if it exceeds 5 mm, the transmittance of light from the light source unit 2 is deteriorated.
In this embodiment, as an example, an MS (methyl methacrylate-styrene copolymer) resin having a refractive index of 1.57 is adopted as a transparent resin, and an MS resin filler having a refractive index of 1.50 is adopted as a transparent particle. The thickness of 11 is 3.0 mm.

接着層15は、拡散板11を遮光シート14が連結されたレンズシート16に対して積層して一体化するためのもので、光透過性の粘着剤あるいは接着剤からなる。本実施形態では、一例として屈折率n1=1.54のアクリル系の感圧粘着剤を採用し、拡散板11とレンズシート16との間の層厚Tは例えば20μmとしている。
遮光シート14は開口部12と遮光部13が交互に配列されて構成されている。遮光シート14はレンズシート16の背面側の入射側界面において、図2に示すように平面視では遮光部13がピッチP、幅(P−W)、厚さtのストライプ状に形成されている。各遮光部13の間には幅Wの開口部12が形成され、拡散板11から接着層15を介して入射する散乱光のレンズシート16に対する入射範囲を位置規制する遮光パターンを構成している。
遮光部13は、本実施形態では、一例としてP=140μm、P−W=98μm、t=10μmのストライプ状としている。このため、開口12の幅Wは42μm、開口部12と遮光部13との幅の比率は、W:(P−W)=3:7とされている。
The adhesive layer 15 is for laminating and integrating the diffusion plate 11 with the lens sheet 16 to which the light shielding sheet 14 is connected, and is made of a light-transmitting pressure-sensitive adhesive or adhesive. In this embodiment, an acrylic pressure-sensitive adhesive having a refractive index n1 = 1.54 is employed as an example, and the layer thickness T between the diffusion plate 11 and the lens sheet 16 is set to 20 μm, for example.
The light shielding sheet 14 is configured by alternately arranging openings 12 and light shielding portions 13. As shown in FIG. 2, the light shielding sheet 14 is formed in a stripe shape with a pitch P, a width (P-W), and a thickness t at the incident side interface on the back side of the lens sheet 16 in a plan view. . An opening 12 having a width W is formed between the light shielding portions 13, and constitutes a light shielding pattern that regulates the position of the incident range of scattered light incident on the lens sheet 16 from the diffusion plate 11 through the adhesive layer 15. .
In this embodiment, the light-shielding portion 13 has a stripe shape of P = 140 μm, P−W = 98 μm, and t = 10 μm as an example. For this reason, the width W of the opening 12 is 42 μm, and the ratio of the width between the opening 12 and the light shielding portion 13 is W: (P−W) = 3: 7.

遮光部13の材質は、少なくとも遮光性が得られれば適宜の材質を採用することができるが、光源部2からの光を背面側に光を反射して照明光として再利用することができるように、光反射性材料を採用し光反射層を形成することが好ましい。このような光反射層として形成される遮光部13は、例えば金属粒子、または例えば二酸化チタンなどの高屈折率透明粒子を分散混合してなるインキを塗布形成または転写形成したもの、金属箔をラミネート形成したもの、金属材料を蒸着したものなどを採用することができる。
遮光部13の反射率としては高反射率であることが好ましく、例えば83%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。
本実施形態では、遮光部13の一例として白インキ箔を転写形成することにより反射率を86%とした構成を採用している。
As the material of the light-shielding part 13, an appropriate material can be adopted as long as at least the light-shielding property is obtained, but the light from the light source part 2 can be reused as illumination light by reflecting the light to the back side. In addition, it is preferable to use a light reflective material to form a light reflective layer. The light shielding portion 13 formed as such a light reflecting layer is formed by applying or transferring, for example, metal particles or ink obtained by dispersing and mixing high refractive index transparent particles such as titanium dioxide, and laminating a metal foil. Those formed, metal-deposited metal materials, and the like can be employed.
The reflectance of the light-shielding portion 13 is preferably a high reflectance, for example, preferably 83% or more, and more preferably 90% or more.
In the present embodiment, a configuration is adopted in which the reflectance is set to 86% by transferring and forming a white ink foil as an example of the light shielding portion 13.

なお、遮光部13の形成方法は上述の転写方法には限定されず、印刷方法やフォトリソグラフィー法や押し出し成形法等の適宜方法を用いてよい。例えば押し出し成形などによって、レンズシート16の背面側の面を遮光部13の断面形状に対応した凹凸形状に形成し、その背面側の凸部に金属粒子または高屈折率透明粒子を分散混合してなるインキを塗布することで、遮光部13を凸部状の反射膜として形成することもできる。この場合、インキを凸部のみに塗布することで、押し出し成形で形成された凹部に開口部12が形成されるので製造が容易となる。
また、この場合においても、凸形状は、図2の遮光部13のように矩形断面を有する凸形状には限定されない。例えば、背面側または表示画面側に縮幅する台形断面や、これら矩形断面、台形断面の背面側の角部を丸めた断面形状を採用することができる。特に、角部を丸めた断面形状によれば、反射膜を塗布すると反射膜が凸形状の側面にも形成されるため、凸形状の側面に入射する光を反射することができ、反射膜を薄膜で形成しても、実質的に遮光部13と同様、凸形状の高さ方向に厚みを有する光反射層を形成することができる。
In addition, the formation method of the light-shielding part 13 is not limited to the above-mentioned transfer method, You may use appropriate methods, such as a printing method, a photolithography method, and an extrusion molding method. For example, the surface on the back side of the lens sheet 16 is formed into an uneven shape corresponding to the cross-sectional shape of the light shielding part 13 by extrusion molding, and metal particles or high refractive index transparent particles are dispersed and mixed in the convex part on the back side. The light shielding part 13 can also be formed as a convex-shaped reflective film by applying the ink. In this case, since the opening 12 is formed in the concave portion formed by extrusion molding by applying the ink only to the convex portion, the manufacture becomes easy.
Also in this case, the convex shape is not limited to the convex shape having a rectangular cross section like the light shielding portion 13 in FIG. For example, a trapezoidal cross section that is reduced in width toward the back side or the display screen side, or a rectangular cross section or a cross-sectional shape obtained by rounding corners on the back side of the trapezoidal cross section can be adopted. In particular, according to the cross-sectional shape with rounded corners, when the reflective film is applied, the reflective film is also formed on the convex side surface, so that the light incident on the convex side surface can be reflected. Even if it is formed of a thin film, a light reflecting layer having a thickness in the height direction of the convex shape can be formed substantially like the light shielding portion 13.

次にレンズシート16は、光透過性を有するレンズシート基材17を背面側に有しており、その表示画面側にはレンズ部18が配列されている。
レンズ部18は、開口部12、レンズシート基材17を通って表示画面側に透過する拡散光を集光するため、複数の光学素子、例えば単位レンズであるレンズ(単位レンズということがある)18A、…などを、それぞれ開口部12に1:1で対向させてピッチPでアレイ状に配列したものである。なお、遮光シート14は開口部12を透過した光が対応するレンズ18Aの両隣あるいは更にその隣のレンズに極力入射しない目的でつくられたストライプ状である。
レンズ部18は、表示画面側に凸に形成されたレンズ面18aが図2の紙面に直交する方向に延ばされ、焦点位置が対向する開口部12の中心線上で開口部12内の入射側界面12aの近傍となるように配置された凸シリンドリカルレンズを単位レンズ18Aとする凸シリンドリカルレンズアレイからなる。すなわち、レンチキュラーレンズとして構成されている。
レンズ面18aの形状は、本実施形態では、一例として曲率半径70μm、開口角86°の円断面のシリンドリカルレンズとしている。ただし、必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、球面、楕円面などを採用してもよい。また、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としてもよい。
Next, the lens sheet 16 has a light-transmitting lens sheet substrate 17 on the back side, and a lens portion 18 is arranged on the display screen side.
The lens unit 18 collects diffused light transmitted through the opening 12 and the lens sheet base material 17 to the display screen side, and thus a plurality of optical elements, for example, lenses that are unit lenses (sometimes referred to as unit lenses). 18A,... Are arranged in an array at a pitch P, facing the openings 12 at a ratio of 1: 1. The light shielding sheet 14 has a stripe shape for the purpose of preventing light transmitted through the opening 12 from entering the lens 18A adjacent to the corresponding lens 18A or further to the adjacent lens as much as possible.
The lens portion 18 has a lens surface 18a that is convexly formed on the display screen side and extends in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, and is on the incident side in the opening portion 12 on the center line of the opening portion 12 facing the focal position. It consists of a convex cylindrical lens array having a convex cylindrical lens arranged so as to be in the vicinity of the interface 12a as a unit lens 18A. That is, it is configured as a lenticular lens.
In this embodiment, the shape of the lens surface 18a is a cylindrical lens having a circular cross section with a radius of curvature of 70 μm and an opening angle of 86 ° as an example. However, a well-known appropriate lens surface shape, for example, a spherical surface or an elliptical surface, may be employed depending on the required light collecting performance. Further, in order to improve the light collection efficiency, an aspherical shape in which an ellipsoidal surface is used as a reference surface and correction is performed by a high-order term may be used.

レンズシート基材17はレンズ部18と同一材質でよいが、例えばフッ素系ポリマー等で形成されていてもよい。
レンズ部18は、例えばPET樹脂、PC樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。もしくは紫外線(UV)硬化性樹脂を用いて成形することができる。
The lens sheet base material 17 may be made of the same material as the lens portion 18, but may be formed of, for example, a fluorine polymer.
The lens unit 18 is made of, for example, a PET resin, a PC resin, PMMA (polymethyl methacrylate), COP (cycloolefin polymer), or the like, which is well known in the art, such as an extrusion molding method, an injection molding method, or a heat press. It can be formed by a molding method. Alternatively, it can be molded using an ultraviolet (UV) curable resin.

そして、本実施形態では、遮光シート14の各開口部12において、開口部12の入射側界面12a(接着層15の出射側界面)から開口部12の出射側界面(レンズシート16の入射側界面)に向けて凸曲面形状または断面台形状の光透過性突部20が設けられている。この光透過性突部20は開口部12の入射側界面12aの両端である遮光部13、13との境界から開口部12内に進出して、その頂部20aはレンズシート16のレンズシート基板17に当接または連結している。
図3及び図4は遮光シート14の開口部12における光透過性突部20の拡大図を示すものである。図3において、光透過性突部20は例えば接着層15と同一材質の樹脂層であって同一の屈折率を有している。光透過性突部20は頂部20aの両側部20b、20bと両側の遮光部13、13との間に空気層21、21が形成されている。そのため、開口部12は光透過性突部20からなる樹脂層と空気層21、21によって満たされている。光透過性突部20は両側部20b、20bと空気層21、21が線対称となるように形成することが輝度バランスをとる上で好ましいが、非対称でもよい。
And in this embodiment, in each opening part 12 of the light shielding sheet 14, from the incident side interface 12a of the opening part 12 (the outgoing side interface of the adhesive layer 15), the outgoing side interface of the opening part 12 (the incident side interface of the lens sheet 16). ) Is provided with a light-transmitting protrusion 20 having a convex curved surface shape or a trapezoidal cross section. The light transmitting protrusion 20 advances into the opening 12 from the boundary with the light shielding parts 13, 13 which are both ends of the incident side interface 12 a of the opening 12, and the top 20 a is the lens sheet substrate 17 of the lens sheet 16. Abut or connect to
3 and 4 are enlarged views of the light transmitting protrusion 20 in the opening 12 of the light shielding sheet 14. In FIG. 3, the light transmissive protrusion 20 is a resin layer made of the same material as the adhesive layer 15 and has the same refractive index. The light-transmitting protrusion 20 has air layers 21 and 21 formed between both side portions 20b and 20b of the top portion 20a and light shielding portions 13 and 13 on both sides. Therefore, the opening 12 is filled with a resin layer composed of the light transmissive protrusion 20 and the air layers 21 and 21. The light-transmitting protrusion 20 is preferably formed so that the side portions 20b and 20b and the air layers 21 and 21 are line-symmetrical in terms of luminance balance, but may be asymmetrical.

レンズシート基材17と光透過性突部20の頂部20aとを接触させることで、光透過性突部20の中央を透過する光が空気層で屈折することなくほとんど透過してレンズ18Aを透過することで単位レンズ18A当たりの正面輝度を高くすることができる。
ここで、光透過性突部20の頂部20aとレンズシート基材17との接触面積を制御することでレンズ18A…当たり所望の輝度分布を得ることができる。例えば、頂部20aとレンズシート基材17との接触面積が増えるにつれて正面輝度が低下すると共に輝度分布の広がり角度が大きくなるが、あまり面積が大きすぎるとレンズ18Aの屈折作用に寄与しない大きな広がり角度を持つ光を多く透過して正面輝度が低下する。頂部20aとレンズシート基材17との接触面積が低減すればレンズ18A当たりの輝度分布は狭くなり正面輝度は上昇する。
従って、正面輝度を上げたい場合、レンズ基材と樹脂層の接触面は大きくなり過ぎないように設定する必要がある。
また、開口部12の端部側から斜めに入射角θ1で入射する光は光透過性突部20をほぼ直進して、空気層21の領域で屈折して更にレンズシート基材17で屈折して出射角θ2でレンズ部18に入射することで拡散を抑制されて開口部12に対向するレンズ18Aに入射する(図5参照)。
By bringing the lens sheet base material 17 and the top 20a of the light transmitting protrusion 20 into contact with each other, the light transmitted through the center of the light transmitting protrusion 20 is transmitted almost without being refracted by the air layer and transmitted through the lens 18A. As a result, the front luminance per unit lens 18A can be increased.
Here, by controlling the contact area between the top portion 20a of the light transmitting protrusion 20 and the lens sheet substrate 17, a desired luminance distribution can be obtained per lens 18A. For example, as the contact area between the top portion 20a and the lens sheet substrate 17 increases, the front luminance decreases and the spread angle of the luminance distribution increases. However, if the area is too large, the large spread angle that does not contribute to the refractive action of the lens 18A. The front brightness is reduced by transmitting a large amount of light having the light. If the contact area between the top portion 20a and the lens sheet substrate 17 is reduced, the luminance distribution per lens 18A is narrowed and the front luminance is increased.
Therefore, when it is desired to increase the front luminance, it is necessary to set the contact surface between the lens base material and the resin layer so as not to become too large.
Further, light incident obliquely from the end of the opening 12 at an incident angle θ1 travels almost straight through the light-transmitting protrusion 20 and is refracted in the region of the air layer 21 and further refracted by the lens sheet substrate 17. Then, the light is incident on the lens portion 18 at the emission angle θ2, and the diffusion is suppressed and the light enters the lens 18A facing the opening 12 (see FIG. 5).

図3及び図4では、開口部12に設けた樹脂層からなる光透過性突部20と空気層21との界面が円筒面をなす場合を示している。
ここで、図3において、例えば遮光シート14の厚みt=10μm、開口部12の幅w=50μm、光透過性突部20の屈折率n=1.4、空気層21の屈折率をn=1とした場合を考える。略円筒面をなす光透過性突部20の円筒面の半径をdとし、開口部12の一方の端部を通過する光L1が接着層15となす角度をα、光透過性突部20の界面への光L1の入射角θとする。
そして、光透過性突部20の頂点20aのみがレンズシート基材17に接触している場合、θ=0.81+α(rad)を満たす。光透過性突部20の樹脂の屈折率n=1.4であり、光透過性突部20界面の全反射角θo=0.80(rad)となることから、遮光部13端部から入射した光は頂点20a部分を通して透過する光以外界面で全反射を受けることが分かる(図4参照)。この時、光透過性突部20とレンズシート基材17の接点(頂部20a)から透過する光線の出射角は、β=68.2゜と求められる。
3 and 4 show a case where the interface between the light transmitting protrusion 20 made of a resin layer provided in the opening 12 and the air layer 21 forms a cylindrical surface.
Here, in FIG. 3, for example, the thickness t = 10 μm of the light shielding sheet 14, the width w = 50 μm of the opening 12, the refractive index n = 1.4 of the light transmitting protrusion 20, and the refractive index of the air layer 21 are n = Consider the case of 1. The radius of the cylindrical surface of the light-transmitting protrusion 20 that forms a substantially cylindrical surface is d, the angle that the light L1 that passes through one end of the opening 12 forms with the adhesive layer 15 is α, and the light-transmitting protrusion 20 Assume that the incident angle θ of the light L1 to the interface is θ.
When only the apex 20a of the light transmitting protrusion 20 is in contact with the lens sheet base material 17, θ = 0.81 + α (rad) is satisfied. Since the refractive index n of the resin of the light-transmitting protrusion 20 is 1.4 and the total reflection angle θo = 0.80 (rad) at the interface of the light-transmitting protrusion 20 is incident from the end of the light-shielding portion 13. It can be seen that the received light undergoes total reflection at the interface other than the light transmitted through the apex 20a (see FIG. 4). At this time, the emission angle of the light beam transmitted from the contact point (top portion 20a) between the light transmitting protrusion 20 and the lens sheet base material 17 is obtained as β = 68.2 °.

なお、光学シート3の製造方法において、遮光シート14をレンズシート16と一体に成形する場合、例えば転写法によって形成することができる。すなわち、レンズシート16のレンズシート基材17側に感光性樹脂を塗布した後、紫外線(UV)をレンズ部18側から照射し、露光、未露光部分を形成させる。露光部分はタック性が失われ、未露光部分はタック性が残る。この部分に白インキ箔をラミネートし、剥離することによって、開口部12と遮光部13が交互に形成された遮光パターンを有す遮光シート14をレンズシート16と一体に形成できる。
次に、遮光部13および開口部12が交互に配列された遮光シート14について、別途製造した拡散板11の出射側端面に接着剤を塗布してなる接着層15を形成し、この接着層15に遮光シート14を貼り合わせる。このようにして、光学シート3が製造される。
In the method of manufacturing the optical sheet 3, when the light shielding sheet 14 is formed integrally with the lens sheet 16, it can be formed by, for example, a transfer method. That is, after a photosensitive resin is applied on the lens sheet base material 17 side of the lens sheet 16, ultraviolet rays (UV) are irradiated from the lens portion 18 side to form exposed and unexposed portions. The exposed portion loses tackiness and the unexposed portion remains tacky. By laminating and peeling the white ink foil on this portion, the light shielding sheet 14 having the light shielding pattern in which the openings 12 and the light shielding portions 13 are alternately formed can be formed integrally with the lens sheet 16.
Next, with respect to the light shielding sheet 14 in which the light shielding portions 13 and the openings 12 are alternately arranged, an adhesive layer 15 is formed by applying an adhesive to the emission side end surface of the separately manufactured diffusion plate 11. The light shielding sheet 14 is bonded to the substrate. In this way, the optical sheet 3 is manufactured.

ここで、上述した遮光シート14の開口部12に例えば略円筒形状の光透過性突部20を形成するためには、拡散板11と遮光シート14を一体に接合したレンズシート16とを貼り合わせる際、貼り合わせ圧力によって拡散板11と遮光シート14を接合する接着層15の接着剤(粘着材)の一部を開口部12内に流動して膨出させることによって達成できる。光学シート3の開口部12を部分的に埋める接着層15の接着剤の合成樹脂としては、当該分野でよく使われる例えばアクリル系粘着剤を用いる。
また、接着層15の接着剤として弾性率の高い樹脂を使用することで拡散板11と遮光シート14の貼り合わせ時に開口部12内に突出する接着層15の接着剤と空気層の界面が円筒面に近い凸曲面形状に形成され、これが光透過性突部20を構成する。
貼り合わせ時には、接着層15の接着剤が開口部12に押し込まれてレンズシート基材17に接触するように貼り合わせ圧力を適度に高く設定することが望ましい。この接着剤が上述した所望の特性を発揮するには、例えば接着剤の貯蔵弾性率G′が1.0×10 Pa以上1.4×10Pa以下のものを用い、加圧前の接着層15の厚さは例えば3μm以上20μm以下とするのが適している。
ここで、貯蔵弾性率G′が1.0×10 Pa未満であると流動性が高すぎて押圧時に開口部12内のレンズシート基材17全面に接着剤が接触する不具合が生じ、1.4×10Paを超えると弾性率が高すぎて押圧時に接着剤を開口部12内に十分膨出させることができない。また、接着層15の厚さが3μm未満であると貼り合わせ時に押圧力を高くしても接着層15をレンズシート基材17まで膨出させることができず、光透過性突部20の形状が不安定になり、また厚さが20μmを超えるとわずかな押圧でも必要以上の接着剤が開口部12内に膨出してレンズシート基材17全面に接触してしまう。
Here, in order to form, for example, a substantially cylindrical light transmitting protrusion 20 in the opening 12 of the light shielding sheet 14 described above, the diffusion plate 11 and the lens sheet 16 integrally joined to the light shielding sheet 14 are bonded together. At this time, this can be achieved by causing a part of the adhesive (adhesive material) of the adhesive layer 15 that joins the diffusion plate 11 and the light shielding sheet 14 to flow and bulge into the opening 12 by the bonding pressure. As the synthetic resin for the adhesive of the adhesive layer 15 that partially fills the opening 12 of the optical sheet 3, for example, an acrylic pressure-sensitive adhesive often used in this field is used.
Further, by using a resin having a high elastic modulus as the adhesive of the adhesive layer 15, the interface between the adhesive of the adhesive layer 15 protruding into the opening 12 and the air layer when the diffusion plate 11 and the light shielding sheet 14 are bonded is a cylinder. It is formed in a convex curved surface shape close to the surface, and this constitutes the light transmitting protrusion 20.
At the time of bonding, it is desirable to set the bonding pressure appropriately high so that the adhesive of the adhesive layer 15 is pushed into the opening 12 and comes into contact with the lens sheet substrate 17. In order for this adhesive to exhibit the desired characteristics described above, for example, an adhesive having a storage elastic modulus G ′ of 1.0 × 10 5 Pa or more and 1.4 × 10 5 Pa or less is used. The thickness of the adhesive layer 15 is suitably 3 μm or more and 20 μm or less, for example.
Here, when the storage elastic modulus G ′ is less than 1.0 × 10 5 Pa, the fluidity is too high, and there is a problem that the adhesive contacts the entire surface of the lens sheet substrate 17 in the opening 12 when pressed. When the pressure exceeds 4 × 10 5 Pa, the elastic modulus is too high and the adhesive cannot be sufficiently expanded into the opening 12 when pressed. Further, if the thickness of the adhesive layer 15 is less than 3 μm, the adhesive layer 15 cannot be swelled to the lens sheet base material 17 even if the pressing force is increased at the time of bonding, and the shape of the light transmitting protrusion 20 If the thickness exceeds 20 μm, an excessive amount of adhesive bulges into the opening 12 and contacts the entire surface of the lens sheet substrate 17 even with a slight pressure.

また、拡散板11と遮光シート14を接合したレンズシート16とをロール式のラミネート機で貼り合わせする場合、2本のロールに加わる接触圧力が3.0MPa以上6.0MPa以下の範囲であることが望ましい。接触圧力が3.0MPa未満では貼り合わせの際の押圧によって遮光シート14の開口部12に接着剤(接着層15)を膨出させるには不十分であり、6.0MPaを越える接触圧力を加えると開口部12の全面に亘って接着剤(接着層15)が接触してしまうために正面輝度が大きく低下してしまう。
なお、ロール間の接触圧を測定する方法として例えば感圧紙を用いる方法がある。この方法は2本のロールに挟んだ感圧紙の発色の濃淡によってロール間のニップ圧を計測することができる。ロール幅方向に亘って感圧紙の発色が一定になるように圧力を調整することで、遮光シート14の開口部12に膨出する接着剤(接着層15)の割合がシート面全面で均一で輝度ムラのない光学部材を作成することができる。
In addition, when the diffusion sheet 11 and the lens sheet 16 joined with the light shielding sheet 14 are bonded together by a roll type laminating machine, the contact pressure applied to the two rolls is in a range of 3.0 MPa to 6.0 MPa. Is desirable. If the contact pressure is less than 3.0 MPa, it is not sufficient to cause the adhesive (adhesive layer 15) to bulge in the opening 12 of the light shielding sheet 14 by pressing during bonding, and a contact pressure exceeding 6.0 MPa is applied. Since the adhesive (adhesive layer 15) is in contact with the entire surface of the opening 12, the front luminance is greatly reduced.
An example of a method for measuring the contact pressure between rolls is a method using pressure sensitive paper. In this method, the nip pressure between rolls can be measured by the color density of pressure-sensitive paper sandwiched between two rolls. By adjusting the pressure so that the color development of the pressure sensitive paper is constant over the roll width direction, the ratio of the adhesive (adhesive layer 15) that swells to the opening 12 of the light shielding sheet 14 is uniform over the entire sheet surface. An optical member free from luminance unevenness can be created.

本実施形態による光学シート3及びディスプレイ装置1は上述の構成を備えており、次にディスプレイ装置1の作用について、光学シート3の作用を中心に説明する。
図1において、光源部2から出射された光は、一部が光源7から直接拡散板11に向けて出射され、他の光は反射板8によって反射された後、拡散板11に向けて出射される。これにより、光学シート3の背面側が全面的に照明される。このとき、光源7の配列ピッチに対応する照度ムラは、反射板8の作用によって緩和されるものの、ある程度残存している。
拡散板11を進む光は、拡散板11の透明樹脂内を透明粒子によって散乱されて拡散光として進み、光源部2の照度ムラが解消されると共に適宜の角度範囲に広がり角を有する光として、遮光シート14に入射する。
遮光シート14では、開口部12を通る光はレンズシート部16に入射する。その他の遮光部13に到達する光は、一部が吸収または透過する以外は、遮光部13の反射率に応じて背面側に反射され、光源部2に戻って再利用される。
The optical sheet 3 and the display device 1 according to the present embodiment have the above-described configuration. Next, the operation of the display device 1 will be described focusing on the operation of the optical sheet 3.
In FIG. 1, a part of the light emitted from the light source unit 2 is emitted directly from the light source 7 toward the diffusion plate 11, and the other light is reflected by the reflection plate 8 and then emitted toward the diffusion plate 11. Is done. Thereby, the back side of the optical sheet 3 is entirely illuminated. At this time, the illuminance unevenness corresponding to the arrangement pitch of the light sources 7 is mitigated by the action of the reflector 8 but remains to some extent.
The light traveling through the diffuser plate 11 is scattered by the transparent particles in the transparent resin of the diffuser plate 11 and travels as diffused light, which eliminates uneven illuminance of the light source unit 2 and has a spread angle in an appropriate angle range. The light enters the light shielding sheet 14.
In the light shielding sheet 14, the light passing through the opening 12 enters the lens sheet portion 16. The light reaching the other light-shielding part 13 is reflected to the back side according to the reflectance of the light-shielding part 13 except that part of the light is absorbed or transmitted, and is returned to the light source part 2 for reuse.

ここで、開口部12に入射する光は全て光透過性突部20内に進入するが、光透過性突部20と接着層15、レンズシート16はいずれも樹脂層で形成され、比較的屈折率の差が小さいために入射角の比較的小さい光はほぼ直進して光透過性突部20を通過する。特に光透過性突部20の頂部20a近傍を通過する光L1は入射角に関わらず空気層21に出射することなくほぼ直進する。
他方、図3から図5(a)に示すように、開口部12の遮光部13側端部側から斜めに大きな入射角θ1近傍で拡散板11から接着層15を介して光透過性突部20内に入射する光L2は、光透過性突部20内をほぼ直進して一部の光L2は光透過性突部20の界面で全反射して拡散板11側に戻されるが、他の光L2は空気層21で屈折して出射した後に比較的屈折率の小さい空気層21内を直進してレンズシート部16のレンズシート基材17で再度屈折して入射するために比較的小さな出射角θ2で出射する。
そのため、この光L2の多くはレンズシート部16のレンズ部18の開口部12に対向するレンズ18Aで集光されて液晶表示部4に向けて出射する。この場合、開口部12に対向するレンズ18A周囲のレンズ18Aに入射する割合が小さく、減衰して光量損失となったりレンズ部18を透過して輝度ムラを発生させたりすることを抑制できる。
Here, all the light incident on the opening 12 enters the light transmissive protrusion 20, but the light transmissive protrusion 20, the adhesive layer 15, and the lens sheet 16 are all formed of a resin layer and are relatively refracted. Since the difference in rate is small, light having a relatively small incident angle travels almost straight and passes through the light-transmissive protrusion 20. In particular, the light L1 passing through the vicinity of the top 20a of the light transmitting protrusion 20 travels substantially straight without being emitted to the air layer 21 regardless of the incident angle.
On the other hand, as shown in FIG. 3 to FIG. 5A, the light transmitting protrusion from the diffusion plate 11 through the adhesive layer 15 in the vicinity of the large incident angle θ1 obliquely from the end of the opening 12 on the light shielding portion 13 side. The light L2 incident on the light 20 travels almost straight in the light-transmitting protrusion 20 and a part of the light L2 is totally reflected at the interface of the light-transmitting protrusion 20 and returned to the diffusion plate 11 side. After being refracted and emitted from the air layer 21, the light L2 travels straight through the air layer 21 having a relatively small refractive index and is refracted again by the lens sheet base material 17 of the lens sheet portion 16, and is thus relatively small. The light is emitted at an emission angle θ2.
Therefore, most of the light L <b> 2 is collected by the lens 18 </ b> A facing the opening 12 of the lens unit 18 of the lens sheet unit 16 and emitted toward the liquid crystal display unit 4. In this case, the ratio of incidence on the lens 18A around the lens 18A facing the opening 12 is small, and it is possible to suppress attenuation and loss of light amount, or transmission of the lens unit 18 and uneven brightness.

これに対し、図5(b)に示すように開口部12が接着剤からなる樹脂で埋められていると、接着層15の屈折率と樹脂の屈折率が近い値であると考えると、入射角θ1で入射する光L2は接着層15から樹脂の層に入射する際にほとんど屈折作用を受けずに直進する。従って、開口部12が樹脂によって埋められた場合には、埋められていない場合に比べて大きく広がった光がレンズ部18へ入射することになる。このため、開口部12に空気層が存在しない場合、レンズ18Aの集光作用を受けない横方向の光が無駄に放出されてしまい、正面輝度の低下をもたらしてしまう。そして、開口部12に対向する単位レンズ18Aの周囲の外側のレンズ18Aに入射する光が多くなり、光量損失が増大すると共に輝度ムラを起こす不具合が発生する。
また、図5(c)に示すように開口部12が全体に空気層で満たされている場合、光L2は開ロ部12の空気層に入射すると接着層15と空気層との境界面の方向に屈折し、レンズシート16に入射する際に今度は表示画面側へ屈折する。前後の樹脂層である接着層15及びレンズシート基材17と比較して、屈折率の小さい空気層で比較的大きな屈折角で屈折してレンズシート16へ出射することになり、中央領域に出射する光が多くなり、正面輝度は高いが周辺の輝度が低減するために輝度ムラを起こす不具合が発生する。
On the other hand, when the opening 12 is filled with a resin made of an adhesive as shown in FIG. 5B, the refractive index of the adhesive layer 15 and the refractive index of the resin are close to each other. The light L2 incident at the angle θ1 travels straight without being refracted when entering the resin layer from the adhesive layer 15. Therefore, when the opening 12 is filled with resin, light that has spread more widely than the case where the opening 12 is not filled enters the lens unit 18. For this reason, when there is no air layer in the opening 12, lateral light that is not subjected to the condensing action of the lens 18A is wasted, leading to a reduction in front luminance. And the light which injects into the lens 18A of the outer periphery of the unit lens 18A facing the opening part 12 increases, and the malfunction which raise | generates brightness nonuniformity while light quantity loss increases occurs.
Further, when the opening 12 is entirely filled with an air layer as shown in FIG. 5C, when the light L2 is incident on the air layer of the opening 12, the boundary surface between the adhesive layer 15 and the air layer The light is refracted in the direction and is then refracted toward the display screen when entering the lens sheet 16. Compared with the adhesive layer 15 and the lens sheet base material 17 which are the front and rear resin layers, the air layer having a small refractive index refracts at a relatively large refraction angle and exits to the lens sheet 16 and exits to the central region. However, since the front luminance is high and the peripheral luminance is reduced, there is a problem that uneven luminance occurs.

なお、開口部12から対向しない周囲のレンズ18Aに入射した光は、それぞれ入射した単位レンズ18Aの屈折作用により表示画面側に向けて斜め方向に出射される。
そして、光学シート3から出射された光は液晶表示部4に入射し、画像信号に基づいて不図示の駆動部で制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、視野角を有する画像が表示される。このとき、開口部12から対向位置の画素領域以外に入射する光が多くなると、対向位置の画素領域を透過する光の輝度が低下し、その周囲の画素領域における輝度ムラの原因となる。また、これらの光は、出射角が大きくなるので、放射輝度分布がいびつになり、画質の低下を招く原因ともなる。
したがって、開口部12から、対向位置の単位レンズ18A以外の単位レンズ18Aに入射する光は少ないことが好ましく、少なくとも対向位置の単位レンズ18Aに隣接する単位レンズ18Aまでの範囲とすることが好ましい。
Note that light that has entered the surrounding lens 18A that is not opposed from the opening 12 is emitted in an oblique direction toward the display screen due to the refractive action of the unit lens 18A that has entered.
The light emitted from the optical sheet 3 enters the liquid crystal display unit 4, and the light from a predetermined pixel region is controlled according to the polarization state of each pixel region controlled by a drive unit (not shown) based on the image signal. Is transmitted as display light, and an image having a viewing angle is displayed. At this time, if the amount of light that enters the pixel area other than the pixel area at the opposite position from the opening 12 increases, the luminance of the light transmitted through the pixel area at the opposite position decreases, causing luminance unevenness in the surrounding pixel area. In addition, since the emission angle of these lights becomes large, the radiance distribution becomes distorted, which causes a reduction in image quality.
Accordingly, it is preferable that the amount of light incident on the unit lens 18A other than the unit lens 18A at the opposing position from the opening 12 is small, and it is preferable that the range is at least from the unit lens 18A adjacent to the unit lens 18A at the opposing position.

次に本発明の実施例について説明する。
光学シート3について、実施例として遮光シート14の開口部12に接着剤と同一材質によって略円筒面形状をなす凸曲面形状の光透過性突部20を形成し、光透過性突部20の頂部20aは一点でレンズシート基材17に接触する構成とし、比較例は開口部12全体を空気層とし、これら実施例と比較例のその余の構成は本実施形態と同一とした。従来例として輝度強調フィルム(RBFF)を直交する方向に積層してなる上述した従来の光学シートを用いた。
そして、これら実施例、比較例、従来例による光学シートに対して同一構成の光源部2を取り付け、1つの単位レンズ18Aから出射される光強度分布を測定した結果を図6に示す。図6に示す輝度分布において、実施例、比較例、従来例のいずれも放射角度0°でピークをなす輝度を有し、次第に輝度が低下するよう分布する正規分布形状の輝度分布が測定された。
実施例の輝度分布は、従来技術の輝度分布より若干狭いが、開口部12を空気層で満たした比較例よりも広がりを持たせることができる。
Next, examples of the present invention will be described.
For the optical sheet 3, as an example, a light-transmitting protrusion 20 having a convex curved surface having a substantially cylindrical surface shape is formed in the opening 12 of the light-shielding sheet 14 by the same material as the adhesive, and the top of the light-transmitting protrusion 20. 20a is configured to be in contact with the lens sheet substrate 17 at one point. In the comparative example, the entire opening 12 is an air layer, and the remaining configurations of these examples and the comparative example are the same as those of the present embodiment. As a conventional example, the above-described conventional optical sheet formed by laminating a brightness enhancement film (RBFF) in the orthogonal direction was used.
And the result of having measured the light intensity distribution radiate | emitted from one unit lens 18A by attaching the light source part 2 of the same structure with respect to the optical sheet by these Examples, a comparative example, and a prior art example is shown in FIG. In the luminance distribution shown in FIG. 6, the luminance distribution having a normal distribution shape in which all of the example, the comparative example, and the conventional example have a luminance that peaks at a radiation angle of 0 ° and is distributed so that the luminance gradually decreases. .
The luminance distribution of the example is slightly narrower than the luminance distribution of the prior art, but can be wider than the comparative example in which the opening 12 is filled with an air layer.

以上説明したように、本実施形態による光学シート3によれば、遮光シート14の開口部12内に樹脂からなる光透過性突部20を設けたから、当該開口部12に対向するレンズ部18に入射する光を効率よく入射させることができ、開口部12に対する入射角の大きい光が周囲のレンズ部18に入射して光損失や輝度ムラを生ずるのを抑制できる。
また開口部12の中心付近を通過する光は光透過性突部20をほぼ直進して対向するレンズ18Aに入射するため中央領域では従来技術によるプリズムタイプと同等の大きな輝度を確保できる。また、開口部12の端部側から入射する光は光透過性突部20をほぼ直進し、一部の光は突部20の空気層21との界面で全反射して戻され且つ他の一部は比較的屈折率の小さい空気層21に屈折して出射した後レンズシート16に再度屈折して入射するため開口部12全体を樹脂で埋設した場合よりも輝度の広がりを抑制して開口部12に対向するレンズ18Aの周辺のレンズ18Aに入射する光を低減すると共に、開口部12全体を空気層で埋めた場合よりも対向するレンズ18Aの周辺輝度を増大させて輝度分布を広げることができる。
しかも、開口部12内で光透過性突部20の頂部20aがレンズシート基板17に当接することによって、遮光シート14の各開口部12の形状が安定し各開口部12での光の透過特性が安定するために、光の出射角のバラツキを抑制して開口部12と対向するレンズ18Aによる輝度ムラを生じにくい。
また、従来技術における輝度強調フィルムを用いた光学シートを採用しないから、液晶表示部4へ向かう光の一部が光路外に無駄に出射されたり視覚方向に対して液晶表示部4の角度を水平方向にずらした際に急激な輝度の低下を来すことを抑止できる。
As described above, according to the optical sheet 3 according to the present embodiment, since the light transmitting protrusion 20 made of resin is provided in the opening 12 of the light shielding sheet 14, the lens 18 that faces the opening 12 is provided on the lens 18. Incident light can be efficiently incident, and light having a large incident angle with respect to the opening 12 can be prevented from entering the surrounding lens unit 18 and causing light loss and luminance unevenness.
In addition, since the light passing through the vicinity of the center of the opening 12 travels substantially straight through the light-transmitting protrusion 20 and enters the opposing lens 18A, a large brightness equivalent to that of the conventional prism type can be secured in the central region. In addition, light incident from the end side of the opening 12 travels almost straight through the light-transmitting protrusion 20, and part of the light is totally reflected back at the interface with the air layer 21 of the protrusion 20, and the other A portion of the aperture 12 is refracted and emitted after being refracted into the air layer 21 having a relatively low refractive index, so that the lens sheet 16 is refracted and incident again. The light incident on the lens 18A in the vicinity of the lens 18A facing the portion 12 is reduced, and the luminance distribution is widened by increasing the peripheral brightness of the facing lens 18A than when the entire opening 12 is filled with an air layer. Can do.
In addition, when the top portion 20 a of the light transmitting protrusion 20 contacts the lens sheet substrate 17 in the opening 12, the shape of each opening 12 of the light shielding sheet 14 is stabilized, and the light transmission characteristics in each opening 12. Therefore, unevenness in luminance due to the lens 18 </ b> A facing the opening 12 while suppressing variations in the light emission angle is less likely to occur.
In addition, since the optical sheet using the brightness enhancement film in the prior art is not employed, a part of the light traveling toward the liquid crystal display unit 4 is unnecessarily emitted out of the optical path, or the angle of the liquid crystal display unit 4 is horizontal with respect to the visual direction. It is possible to prevent a sudden decrease in luminance when the direction is shifted.

次に本実施形態による光学シート2の変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
図7は第一変形例による光学シート2の遮光シート14の開口部22を示している。図7において開口部22の遮光部23との境界をなす壁面22a、22aは背面側から表示画面側に向けて次第に幅が狭くなるように傾斜しており、しかも各壁面22a、22aは好ましくは対称形状をなしている。開口部22内に光透過性突部20が凸曲面形状に突出形成されており、頂部20aでレンズシート基材17に接触すると共に、両側に空気層21、21が形成されている。
このような形状を採用することによって、拡散板11とレンズシート16に一体に積層した遮光シート14とを接合する際、塗布した接着層15を遮光シート14の遮光部23によって所定の圧力で押圧することによりUV照射による硬化前の接着剤が開口部22内に膨出するのをガイドする。これによって接着剤をスムーズ且つバランスよく開口部22内に凸曲面形状に突出形成して、その後のUV照射等による硬化によって凸曲面形状の光透過性突部20を形成することができる。
なお、開口部22の壁面22a、22aは図7に示すものとは逆に背面側から表示画面側に向けて次第に幅が広くなるように傾斜して形成してもよい。このような遮光シート14を形成するには、図7に示す遮光シート14と同様に転写法で形成し反転してレンズシート基材17に接合すればよい。
Next, a modification of the optical sheet 2 according to the present embodiment will be described. However, the same or similar parts and members as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
FIG. 7 shows the opening 22 of the light shielding sheet 14 of the optical sheet 2 according to the first modification. In FIG. 7, the wall surfaces 22a and 22a that form the boundary with the light shielding portion 23 of the opening 22 are inclined so that the width gradually decreases from the back side toward the display screen side, and the wall surfaces 22a and 22a are preferably It has a symmetrical shape. A light-transmitting protrusion 20 is formed in the opening 22 so as to protrude in a convex curved surface shape, contacts the lens sheet substrate 17 at the top 20a, and air layers 21 and 21 are formed on both sides.
By adopting such a shape, when the diffusion plate 11 and the light shielding sheet 14 integrally laminated on the lens sheet 16 are joined, the applied adhesive layer 15 is pressed with a predetermined pressure by the light shielding portion 23 of the light shielding sheet 14. This guides the adhesive before being cured by UV irradiation from bulging into the opening 22. As a result, the adhesive can be formed so as to project into a convex curve shape in the opening 22 smoothly and in a well-balanced manner, and the light-transmissive projection 20 having a convex curve shape can be formed by subsequent curing by UV irradiation or the like.
The wall surfaces 22a and 22a of the opening 22 may be formed so as to be inclined so that the width gradually increases from the back side toward the display screen side as opposed to that shown in FIG. In order to form such a light-shielding sheet 14, it may be formed by a transfer method in the same manner as the light-shielding sheet 14 shown in FIG.

図8は第二変形例による遮光シート14の開口部12と光透過性突部25とを示すものであり、開口部12内に設けた光透過性突部25は断面台形状に形成され、頂面25aがレンズシート基材17に接触または連結されている。   FIG. 8 shows the opening 12 and the light transmitting protrusion 25 of the light shielding sheet 14 according to the second modification, and the light transmitting protrusion 25 provided in the opening 12 is formed in a trapezoidal cross section. The top surface 25 a is in contact with or connected to the lens sheet substrate 17.

図9は第三変形例による光学シート30の遮光シート31を示している。
図9において開口部12内に突出成形する光透過性突部20は拡散板11の出射面に型成形や押し出し成形等によって予め一体成形されている。そして、拡散板11の出射面において所定間隔で配列された光透過性突部20の間に上述した転写法等によって遮光部13を突出形成することによって開口部12内に光透過性突部20が突出形成された遮光シート31が形成される。その後、レンズシート16におけるレンズシート基板17の入射側端面に接着剤を塗布して接着層32を形成し、拡散層11に一体成形した遮光シート14を接合する。これによって光学シート30が製作できる。
なお、光透過性突部20、25は上述のように拡散板11と一体成形によって製作してもよいし、別個に成形して接合してもよい。光透過性突部20の製作に際して、型成形してもよいし、押し出し成形で製作してもよく、適宜の製法で製作できる。
或いは、開口部12内に光透過性突部20を一体成形した遮光シート14をレンズシート16のレンズシート基材17と拡散板11とにそれぞれ接着層15,32を介して接合して形成してもよい。
FIG. 9 shows a light shielding sheet 31 of the optical sheet 30 according to the third modification.
In FIG. 9, the light-transmitting protrusion 20 that protrudes into the opening 12 is integrally formed in advance on the exit surface of the diffusion plate 11 by molding or extrusion molding. Then, the light-transmitting protrusions 20 are formed in the openings 12 by projecting and forming the light-shielding parts 13 between the light-transmitting protrusions 20 arranged at predetermined intervals on the exit surface of the diffusion plate 11 by the transfer method described above. A light-shielding sheet 31 having a protrusion is formed. Thereafter, an adhesive is applied to the incident side end surface of the lens sheet substrate 17 in the lens sheet 16 to form the adhesive layer 32, and the light shielding sheet 14 integrally formed with the diffusion layer 11 is joined. Thereby, the optical sheet 30 can be manufactured.
The light transmitting protrusions 20 and 25 may be manufactured by integral molding with the diffusion plate 11 as described above, or may be separately molded and joined. When manufacturing the light-transmitting protrusion 20, it may be molded or extruded and may be manufactured by an appropriate manufacturing method.
Alternatively, the light-shielding sheet 14 in which the light-transmitting protrusion 20 is integrally formed in the opening 12 is formed by bonding the lens sheet base material 17 of the lens sheet 16 and the diffusion plate 11 via adhesive layers 15 and 32, respectively. May be.

以上、本発明の実施形態や変形例についてを説明してきたが、本発明はこれらに限定されることなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。また、本発明による光学シートは他のフラットパネルディスプレイヘの適用、照明利用等を行うことが可能である。   As mentioned above, although embodiment and the modification of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, an appropriate change is possible. Further, the optical sheet according to the present invention can be applied to other flat panel displays, used for illumination, and the like.

本発明の実施形態によるディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the display apparatus by embodiment of this invention. 図1の光学シート部分の断面図である。It is sectional drawing of the optical sheet part of FIG. 光学シートにおける遮光シートの開口部と光透過性突部を縦断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the opening part and light transmissive protrusion of a light shielding sheet in an optical sheet in a longitudinal section. 図3における開口部の端部側から光透過性突部へ入射する入射光と光の全反射角を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the total reflection angle of the incident light and light which inject into a light transmissive protrusion from the edge part side of the opening part in FIG. 開口部端部から開口部内へ入射する入射光の進路と開口部の構成との関係を示す説明図であり、(a)は実施形態、(b)は開口部が樹脂で埋められた状態、(c)は開口部が空気で満たされた状態を示す図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the course of the incident light which injects into an opening part from an edge part of an opening part, and the structure of an opening part, (a) is embodiment, (b) is the state by which the opening part was filled with resin, (C) is a figure which shows the state by which the opening part was satisfy | filled with air. 図5(a)に示す実施例と図5(c)に示す比較例と従来例とにおける単位レンズの輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the luminance distribution of the unit lens in the Example shown to Fig.5 (a), the comparative example shown in FIG.5 (c), and a prior art example. 本実施形態の第一変形例による図3と同様な図である。It is a figure similar to FIG. 3 by the 1st modification of this embodiment. 本実施形態の第二変形例による図3と同様な図である。It is a figure similar to FIG. 3 by the 2nd modification of this embodiment. 本実施形態の第三変形例による図2と同様な図である。It is a figure similar to FIG. 2 by the 3rd modification of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 ディスプレイ装置
2 光源部
3、30 光学シート
11 拡散板
12 開口部
13、23 遮光部
14、31 遮光シート
15、32 接着層
16 レンズシート
17 レンズシート基材
20、25 光透過性突部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus 2 Light source part 3 and 30 Optical sheet 11 Diffusing plate 12 Opening part 13 and 23 Light-shielding part 14 and 31 Light-shielding sheet 15 and 32 Adhesive layer 16 Lens sheet 17 Lens sheet base material 20 and 25 Light-transmissive protrusion

Claims (7)

アレイ状のレンズが一方の面に配列されたレンズ部材と、前記レンズのそれぞれに対向する開口部を配列した遮光部材と、該遮光部材に対してレンズ部材とは反対側に設けた光拡散部材とを備えた光学シートであって、
前記開口部には、光拡散部材側からレンズ部材側に向けて内部に突出する光透過性突部と、該光透過性突部の両側で前記開口部を仕切る面との間に設けた空気層とが設けられており、
前記光透過性突部は空気層より屈折率が大きいことを特徴とする光学シート。
A lens member in which arrayed lenses are arranged on one surface, a light shielding member in which openings facing each of the lenses are arranged, and a light diffusion member provided on the opposite side of the light shielding member from the lens member An optical sheet comprising
Air provided between the light transmissive protrusions projecting inward from the light diffusing member side toward the lens member side and the surfaces partitioning the opening parts on both sides of the light transmissive protrusions. Layers are provided,
The optical sheet, wherein the light transmitting protrusion has a refractive index larger than that of the air layer.
前記光透過性突部は頂部がレンズ部材に当接する凸曲面であることを特徴とする請求項1に記載の光学シート。   The optical sheet according to claim 1, wherein the light-transmitting protrusion is a convex curved surface whose top is in contact with the lens member. 前記開口部における前記光透過性突部の空気層との界面が曲面または略傾斜面をなしていることを特徴とする請求項1に記載の光学シート。   2. The optical sheet according to claim 1, wherein an interface between the light-transmissive protrusion and the air layer in the opening is a curved surface or a substantially inclined surface. 前記遮光部材は開口部と遮光部が交互に配列され、前記遮光部材と光拡散部材とは接着剤からなる接着層によって接合されていて、前記接着剤が硬化する前の段階で前記遮光部材と光拡散部材とを互いに押圧することで前記開口部内に接着層の一部を突出させることによって前記光透過性突部を形成するようにしたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光学シート。   In the light shielding member, openings and light shielding portions are alternately arranged, and the light shielding member and the light diffusing member are joined by an adhesive layer made of an adhesive, and the light shielding member and the light shielding member are in a stage before the adhesive is cured. 4. The light-transmitting protrusion is formed by projecting a part of an adhesive layer into the opening by pressing each other with a light diffusing member. The optical sheet described. 前記接着層は加圧前の厚みが3μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項4に記載の光学シート。   The optical sheet according to claim 4, wherein the adhesive layer has a thickness before pressing of 3 μm or more and 20 μm or less. 請求項1から5のいずれかに記載の前記光学シートと、
該光学シートのレンズ部材と反対側に配設されていて光を照射する光源部と
が備えられているバックライト・ユニット。
The optical sheet according to any one of claims 1 to 5,
A backlight unit that includes a light source unit that is disposed on the opposite side of the optical sheet from the lens member and that emits light.
請求項6に記載されたバックライトユニットと、
該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部と
を備えているディスプレイ装置。
A backlight unit according to claim 6;
And a liquid crystal display unit for displaying an image using light from the backlight unit as display light.
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