JP2010032781A - Optical device, optical diffusion device, optical sheet, back light unit and display device - Google Patents
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Description
本発明は、照明光路制御に用いられる光デバイス、光拡散デバイス、光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置に関するものであって、特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される光デバイス、光拡散デバイス、光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to an optical device, a light diffusing device, an optical sheet, a backlight unit, and a display device used for illumination light path control, and particularly used for illumination light path control in an image display device typified by a flat panel display. The present invention relates to an optical device, a light diffusion device, an optical sheet, a backlight unit, and a display device.
最近の大型液晶テレビでは、複数本の冷陰極管やLED(Light Emitting Diode)を配置した直下型方式のバックライトが採用されている。
この直下型方式のバックライトにおいては、画像表示素子と光源との間に、光散乱性の強い樹脂板が光拡散板として用いられており、光源としての冷陰極管やLEDなどが視認されないようにされている。
In recent large-sized liquid crystal televisions, a direct-type backlight having a plurality of cold cathode tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) is employed.
In this direct type backlight, a resin plate having a high light scattering property is used as a light diffusion plate between the image display element and the light source, so that a cold cathode tube or an LED as a light source is not visually recognized. Has been.
この光拡散板は、上記のように光源が視認されることを抑制する一方で、光拡散効果により光を全方位に拡散させることから、液晶表示装置の画像表示を暗くしてしまうというデメリットも有する。
また、当該光拡散板においては、光散乱性を高めるとともに光拡散板の上に構成される光学フィルムを支持するために、その板厚は通常1〜5mm程度の厚さに成形されている。よって、この厚みにより光拡散板を透過する光が少なからず吸収されることとなり、これによっても液晶画面表示が暗くなってしまう。
さらに、液晶テレビは年々薄型化していく傾向にあり、これに伴って、光拡散板の薄型化も要求され、更なる光拡散性の向上が求められている。
This light diffusing plate suppresses the light source from being visually recognized as described above, but also diffuses light in all directions by the light diffusing effect, so that the image display of the liquid crystal display device is darkened. Have.
Moreover, in the said light diffusing plate, in order to support the optical film comprised on a light diffusing plate while improving light scattering property, the board thickness is shape | molded by the thickness of about 1-5 mm normally. Therefore, the light transmitted through the light diffusing plate is absorbed by this thickness, so that the liquid crystal screen display becomes dark.
Further, liquid crystal televisions tend to be thinner year by year, and accordingly, light diffusing plates are required to be thinner, and further light diffusibility is required to be improved.
従来、直下型方式バックライトに使用される光拡散板は、光源である冷陰極管から出射される光を拡散させ、光源が視認されることによる輝度ムラ(ランプイメージ)を低減させることを目的として配置されているが、当該光拡散板をもってしてでも、完全にランプイメージを消すことは困難であった。
即ち、完全にランプイメージを消すことのみを目的として光拡散性を付与する拡散粒子の添加量を増加させた場合には、全光線透過率が下がり過ぎて輝度低下を引き起こす原因となる。一方、全光線透過率を下げないように拡散粒子の添加量を減らすと、十分な拡散効果を得ることはできない。
Conventionally, the light diffusing plate used in direct type backlights diffuses the light emitted from the cold-cathode tube, which is the light source, and aims to reduce luminance unevenness (lamp image) due to the light source being visually recognized. However, even with the light diffusing plate, it is difficult to completely erase the lamp image.
That is, when the amount of the diffusing particles that impart light diffusibility is increased only for the purpose of completely erasing the lamp image, the total light transmittance is excessively lowered, causing a decrease in luminance. On the other hand, if the addition amount of the diffusing particles is reduced so as not to lower the total light transmittance, a sufficient diffusion effect cannot be obtained.
この問題に対応すべく、特許文献1〜3には、光拡散板の出射面にレンズ形状を付加したものが開示されている。
このような拡散板においては、光源の配置に合わせてレンズ形状を設計して該レンズのアライメントを決定することが必要となるため、製造工程が複雑化・煩雑化することがある。また、このレンズ形状を別途付加することによりレンズによる反射光が増加するため、光拡散板の全光線透過率が低下し、液晶表示画面を暗くする場合がある。さらに、拡散板の上に配置したレンズシートと液晶画素とからモアレ干渉縞が生じる場合も考えられる。
In order to cope with this problem,
In such a diffusing plate, it is necessary to design the lens shape in accordance with the arrangement of the light sources and determine the alignment of the lens, so that the manufacturing process may be complicated and complicated. Further, by adding this lens shape separately, the reflected light from the lens increases, so that the total light transmittance of the light diffusing plate is lowered and the liquid crystal display screen may be darkened. Furthermore, there may be a case where moire interference fringes are generated from the lens sheet and the liquid crystal pixels arranged on the diffusion plate.
上記のように全光線透過率が低下すること改善策として、米国3M社の登録商標である輝度向上フィルム(Brightness Enhancement Film、以下BEFと称する)を用いることで輝度を向上させ、液晶表示画面を明るくする手法が知られている。 As a measure to improve the reduction of the total light transmittance as described above, the brightness is improved by using a brightness enhancement film (Brightness Enhancement Film, hereinafter referred to as BEF) which is a registered trademark of 3M USA, and the liquid crystal display screen is improved. A method of brightening is known.
図14は、BEFの配置の一例を示す断面模式図であり、図15は、BEFの斜視図である。BEF185は、部材186上に、断面三角形状の単位プリズム187が一方向に周期的に配列された光学フィルムでり、この単位プリズム187は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)となるように形成されている。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of the BEF arrangement, and FIG. 15 is a perspective view of the BEF. The
このBEF185は、“軸外(off-axis)”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上(on-axis)”に方向転換(redirect)または“リサイクル(recycle)”するといった機能を有する。即ち、BEF185は、ディスプレイの使用時(観察時)に、軸外輝度を低下させることで軸上輝度を増大させることを可能とする。なお、「軸上」とは、視聴者の視野方向F’に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向を示している。
The BEF 185 collects light from “off-axis” and redirects this light “on-axis” or “recycle” toward the viewer. Has the function of In other words, the
ところが、このようなBEF185を用いた場合、同時に反射/屈折作用による光成分が視聴者の視覚方向F’に進むことなく横方向に無駄に出射されるという現象が生ずる。
即ち、BEF185にの光強度分布は、図15の破線Bに示すように、光強度と視野方向F’に対する角度0°(軸上方向にあたる)における光強度が最も高められる一方で、F’に対する角度±90°近辺には小さな光強度ピーク(サイドローブ)が発生して横方向から無駄に出射される光が増えてしまう。
However, when such a
That is, the light intensity distribution on the
このようなBEFの問題を解決するためには、拡散及び集光の両方の機能を持つ拡散フィルムをレンズシートと液晶制御パネルとの間に配置することが有効である。これにより、上記サイドローブの発生を抑制することができ、さらに、規則的に配列されたレンズと液晶画素との間に生じるモアレ干渉縞を防ぐことも可能となる。
一方、拡散フィルムを光拡散板とBEFとの間に配置すれば、光拡散板から出射される拡散光を効率よく集光することができるとともに、当該光拡散板だけでは消しきれない光源の視認性を抑えることも可能となる。
In order to solve such a problem of BEF, it is effective to dispose a diffusion film having both diffusion and condensing functions between the lens sheet and the liquid crystal control panel. As a result, the occurrence of the side lobes can be suppressed, and furthermore, moire interference fringes generated between regularly arranged lenses and liquid crystal pixels can be prevented.
On the other hand, if the diffusing film is disposed between the light diffusing plate and the BEF, the diffused light emitted from the light diffusing plate can be efficiently collected and the light source that cannot be extinguished only by the light diffusing plate can be visually recognized. It is also possible to suppress the sex.
しかしながら、拡散フィルムを用いた場合、部品点数が増加して、ディスプレイ装置の組立て時の作業が煩雑になるとともに、製造コストが増加するという問題が生ずる。
このような問題を解決すべく、例えば特許文献4には、BEFに代わる光学フィルムとして単位プリズムのみが形成されたもの用いるのではなく、光偏向レンズを二次元方向に一定のピッチで配列してなるアレイ構造の光学フィルムを用いたバックライトユニットが開示されている。
この光学フィルムによれば、図16の実線Aで示されるように、光強度分布にサイドローブが現れず、視野方向F’の光強度を破線Bよりも向上させることができる。
In order to solve such a problem, for example, Patent Document 4 does not use an optical film in which only unit prisms are formed as an optical film in place of BEF, but arranges light deflection lenses at a constant pitch in a two-dimensional direction. A backlight unit using an optical film having an array structure is disclosed.
According to this optical film, as shown by a solid line A in FIG. 16, no side lobe appears in the light intensity distribution, and the light intensity in the viewing direction F ′ can be improved as compared with the broken line B.
しかしながら、上記特許文献4に記載された光学フィルムを用いたバックライトをもってしてでも、やはりランプイメージを完全に消すことはできず画像表示に明暗が生じるため、表示品位を一定以上向上させることは困難であった。 However, even with a backlight using the optical film described in Patent Document 4 above, the lamp image cannot be completely erased, and light and dark appear in the image display. It was difficult.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ランプイメージをより低減させることができ、画像表示の表示品位をさらに向上させることを可能とする光デバイス、及びこれを用いた光拡散デバイス、光学シート、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 such problems, and an optical device capable of further reducing the lamp image and further improving the display quality of image display, and light using the same. An object is to provide a diffusion device, an optical sheet, a backlight unit, and a display device.
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る光デバイスは、光源から出射される光の光路を制御して観察者側に出射する光デバイスであって、観察者側に配置される光伝搬層と、該光伝搬層の光源側の面に一定のピッチで複数配列される光偏向レンズとからなり、前記光偏向レンズが、前記光伝搬層の面の法線方向に対して略平行に入射する光を拡散させるとともに、前記法線方向に対して20°以上の入射角度φをもって入射する斜入射光を前記法線方向に向かって偏向させて、この斜入射光による光強度ピークを前記法線方向に対して±10°の範囲内とすることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, an optical device according to the present invention is an optical device that controls an optical path of light emitted from a light source and emits it to an observer side, the light propagation layer disposed on the observer side, and the light propagation layer A plurality of light deflection lenses arranged at a constant pitch on the light source side surface, and the light deflection lens diffuses light incident substantially parallel to the normal direction of the surface of the light propagation layer. The oblique incident light incident at an incident angle φ of 20 ° or more with respect to the normal direction is deflected toward the normal direction, and the light intensity peak due to the oblique incident light is ±± It is characterized by being within a range of 10 °.
このような特徴の光デバイスによれば、光伝搬層の面の法線方向に対して略平行に光偏向レンズに入射する光、即ち入射角度0°で入射する光は、該光偏向レンズにより一定範囲に拡散されるため、光源の直上部分のみが過度に明るくなるのを防止することが可能となる。
さらに、上記法線方向に対して20°以上の入射角度φをもって入射する斜入射光は、光偏向レンズにより法線方向に向かって立ち上げられることでこれら斜入射光による光強度ピークが法線方向に対して±10°の範囲内となる。よって、光源からの光が斜めに入射する部分における正面輝度を向上させることができ、これにより当該部分が暗くなるのを防止することができる。
従って、光源の直上部分については過度に明るくなるのを防止し、光源の直上部分以外の斜めに光が入射する部分については暗くなるのを防止することができるため、光学デバイスを通過する光全体としての輝度ムラを均一化させてランプイメージを確実に除去することが可能となる。
According to the optical device having such a feature, light incident on the light deflection lens substantially parallel to the normal direction of the surface of the light propagation layer, that is, light incident at an incident angle of 0 ° is transmitted by the light deflection lens. Since the light is diffused within a certain range, it is possible to prevent only the portion directly above the light source from becoming excessively bright.
Further, the oblique incident light incident at an incident angle φ of 20 ° or more with respect to the normal direction is raised toward the normal direction by the light deflection lens, so that the light intensity peak due to the oblique incident light has a normal line. Within ± 10 ° with respect to the direction. Therefore, it is possible to improve the front luminance at the portion where the light from the light source is incident obliquely, thereby preventing the portion from becoming dark.
Therefore, it is possible to prevent the portion directly above the light source from becoming excessively bright, and to prevent the portion where light is incident obliquely other than the portion directly above the light source from being darkened, so that the entire light passing through the optical device can be prevented. As a result, it is possible to remove the lamp image with certainty.
また、本発明に係る光デバイスは、前記光源が、前記光偏向レンズと前記法線方向に距離dを空けて、かつ、前記光偏向レンズの配列方向に沿って間隔Lを空けて複数配置された際に、前記斜入射光の入射角度φが下記式(1)を満たすことを特徴とする。
このような特徴の光デバイスによれば、隣接する光源同士の中間点における光強度を向上させることができるため、該中間点が暗くなるのを防止して、光デバイスを通過する光全体としての輝度ムラを均一化させることができる。 According to the optical device having such a feature, the light intensity at the intermediate point between the adjacent light sources can be improved, so that the intermediate point is prevented from being darkened, and the entire light passing through the optical device is reduced. Brightness unevenness can be made uniform.
また、本発明に係る光デバイスは、前記光源が、前記光偏向レンズと前記法線方向に距離dを空けてかつ、前記光偏向レンズの配列方向に沿って間隔Lを空けて複数配置された際に、前記斜入射光の入射角度φが下記式(2)を満たすことを特徴とするものであってもよい。
このような特徴の光デバイスによれば、隣接する光源間の距離を3分割した際の分割点における光強度を向上させることができるため、これら分割点が暗くなるのを防止して、光デバイスを通過する光全体としての輝度ムラをより均一化させることが可能となる。 According to the optical device having such a feature, the light intensity at the dividing point when the distance between adjacent light sources is divided into three can be improved. It is possible to make the luminance unevenness of the entire light passing through the light more uniform.
さらに、本発明に係る光デバイスにおいては、前記光偏向レンズの形状は、弧状表面または稜線を有するレンズ頂部と、前記レンズ頂部から前記光伝搬層へと至るレンズ傾斜面とを有するとともに、対向するレンズ傾斜面の間の距離が、前記レンズ頂部に向かうに従い次第に減少するように形成されており、前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向レンズのピッチをPとし、前記レンズ傾斜面が前記基材に接合する接合点から前記レンズ傾斜面への接線が、前記基材の観察者と反対側の面となす角をθとしたときに、前記光伝搬層の厚さTが下記式(3)を満たすことが好ましい。
この式に基づいて光拡散透過層の厚さTを定義することにより、光偏向レンズの焦点を確実に光伝搬層に位置させることができる。よって、光偏向レンズを通過した光は光伝搬層の内部で一度集光された後、隣合う光偏向レンズによる拡散光が重なる範囲まで拡散されて出射されることになるため、光拡散性を向上させることができ、ランプイメージをより確実に低減させることが可能となる。 By defining the thickness T of the light diffusing and transmitting layer based on this equation, the focal point of the light deflection lens can be surely positioned on the light propagation layer. Therefore, the light that has passed through the light deflection lens is once condensed inside the light propagation layer, and then diffused to the range where the diffused light from the adjacent light deflection lens is overlapped and emitted. Thus, the lamp image can be reduced more reliably.
また、上記光デバイスにおいては、前記レンズ傾斜面が湾曲形状をなすとともに、この湾曲形状における接線と前記光伝搬層の光源側の面とのなす角度が20°以上90°以下で連続して変化していることが好ましい。 In the optical device, the lens inclined surface has a curved shape, and an angle formed between a tangent in the curved shape and a light source side surface of the light propagation layer continuously changes from 20 ° to 90 °. It is preferable.
本発明に係る光拡散デバイスは、照明光路制御用の光拡散デバイスであって、上記いずれかに記載の光デバイスと、該光デバイスの観察者側の面に積層された光拡散基材とからなることを特徴とする。
このような光拡散デバイスによれば、光デバイスを通過して光強度分布が均一化された光が、光拡散基材においてさらに拡散されることとなるため、より確実にランプイメージを低減させることが可能となる。
A light diffusing device according to the present invention is a light diffusing device for controlling an illumination optical path, and includes any one of the above-described optical devices and a light diffusing substrate laminated on a viewer-side surface of the optical device. It is characterized by becoming.
According to such a light diffusing device, light that has passed through the optical device and has a uniform light intensity distribution is further diffused in the light diffusing substrate, so that the lamp image can be reduced more reliably. Is possible.
また、本発明に係る光拡散デバイスにおいては、前記光拡散基材は、透明樹脂に光拡散粒子が分散されてなり、全光線透過率が30以上80%以下、ヘイズ値が95%以上であるとともに、前記光伝搬層は、全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が95%以下であることが好ましい。 Moreover, in the light diffusing device according to the present invention, the light diffusing substrate is formed by dispersing light diffusing particles in a transparent resin, and has a total light transmittance of 30 to 80% and a haze value of 95% or more. In addition, the light propagation layer preferably has a total light transmittance of 80% or more and a haze value of 95% or less.
本発明に係る光学シートは、ディスプレイの照明光路制御用の光学シートであって、前記光学シートは、上記いずれかの光拡散デバイスの観察者側の面に光学フィルム重ねられて形成されており、前記光学フィルムが、光透過基材と集光レンズとからなり、前記光透過基材の観察者側の面に複数の集光レンズが一定のピッチで配列されており、前記集光レンズの形状が凸曲面形状であることを特徴とする。 The optical sheet according to the present invention is an optical sheet for controlling an illumination optical path of a display, and the optical sheet is formed by overlapping an optical film on a surface on the observer side of any one of the light diffusion devices, The optical film is composed of a light-transmitting substrate and a condensing lens, and a plurality of condensing lenses are arranged at a constant pitch on the surface of the light-transmitting substrate on the observer side, and the shape of the condensing lens Is a convex curved surface shape.
また、本発明に係る光学シートにおいては、前記光学フィルムと前記光拡散デバイスとの間に、複数の光マスクと、前記光マスクを離間させる光透過用開口部とが設けられており、前記光透過用開口部が、それぞれ前記集光レンズの頂部に対応する位置に配置されていることが好ましい。即ち、光学シートを観察者側から見た場合に、光透過用開口部と集光レンズの頂部とのそれぞれの位置が一致している。
これにより、透過させる光のほとんどを集光レンズの頂部の方向へ出射させることができるため、正面方向への輝度を向上させることができる。
In the optical sheet according to the present invention, a plurality of light masks and a light transmission opening for separating the light masks are provided between the optical film and the light diffusing device, and the light It is preferable that the transmission openings are respectively arranged at positions corresponding to the tops of the condenser lenses. That is, when the optical sheet is viewed from the observer side, the respective positions of the light transmission opening and the top of the condenser lens coincide.
Thereby, since most of the light to be transmitted can be emitted in the direction of the top of the condenser lens, the luminance in the front direction can be improved.
さらに、本発明に係る光学シートにおいては、前記光学フィルムと前記光拡散デバイスとが、前記光マスクを介して一体積層されているものであってもよい。 Furthermore, in the optical sheet according to the present invention, the optical film and the light diffusing device may be integrally laminated via the light mask.
さらにまた、本発明に係る光学シートは、前記光学フィルムと前記光拡散デバイスとの間にドット状または線状のリブが配列され、該リブを介して、前記光学フィルムと前記光拡散デバイスとが一体積層されてなるものであってもよい。 Furthermore, in the optical sheet according to the present invention, dot-like or linear ribs are arranged between the optical film and the light diffusing device, and the optical film and the light diffusing device are interposed via the rib. It may be integrally laminated.
本発明に係るバックライトユニットは、上記のいずれかの光デバイスと、光源と、前記光デバイスを通過した光源からの光を集光する光学部材とを備えることを特徴とする。 A backlight unit according to the present invention includes any one of the optical devices described above, a light source, and an optical member that collects light from the light source that has passed through the optical device.
また、本発明に係るバックライトユニットは、上記のいずれかの光拡散デバイスと、光源とを備えることを特徴とするものであってもよい。 The backlight unit according to the present invention may include any one of the light diffusing devices described above and a light source.
さらに、本発明に係るバックライトユニットは、上記のいずれかの光学シートと、光源とを備えることを特徴とするものであってもよい。 Furthermore, the backlight unit according to the present invention may include any one of the above optical sheets and a light source.
また、上記のいずれかのバックライトユニットにおいては、前記光源が線状光源であるとともに前記光偏向レンズの形状がレンチキュラーレンズであって、平面視したときに、前記レンチキュラーレンズの長軸方向と前記線状光源の長軸方向とのなす角が20度以下であることを特徴とするものであってもよい。 In any one of the backlight units described above, the light source is a linear light source and the shape of the light deflection lens is a lenticular lens, and when viewed in plan, the major axis direction of the lenticular lens and the The angle formed by the major axis direction of the linear light source may be 20 degrees or less.
本発明に係るディスプレイ装置は、画素単位で光を透過又は遮光して画像を表示する画像表示素子と、上記のいずれかのバックライトユニットとを備えることを特徴とする。 A display device according to the present invention includes an image display element that displays an image by transmitting or blocking light in pixel units, and any one of the backlight units described above.
本発明の光デバイス、及びこれを用いた光拡散デバイス、光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置によれば、光源の直上部分については過度に明るくなるのを防止し、光源の直上部分以外の斜めに光が入射する部分については暗くなるのを防止することができる。よって、光学デバイスを通過する光全体としての輝度ムラを均一化させてランプイメージを確実に消すことが可能とし、画像表示の表示品位を向上させることが可能となる。 According to the optical device of the present invention, and the light diffusing device, optical sheet, backlight unit, and display device using the same, the portion directly above the light source is prevented from becoming excessively bright, and other than the portion directly above the light source. It is possible to prevent the portion where the light is incident from becoming dark. Therefore, it is possible to make the luminance unevenness of the entire light passing through the optical device uniform and to erase the lamp image reliably, and to improve the display quality of the image display.
以下、本発明の光デバイス、光拡散デバイス、バックライトユニットおよびディスプレイ装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本実施形態の光デバイス及び光拡散デバイスを採用したディスプレイ装置の一例を示す断面模式図である。
本発明の実施形態であるディスプレイ装置70は、画像表示素子35とバックライトユニット55とから構成されている。
また、本発明の実施形態であるバックライトユニット55は、ランプハウス(反射板)43内に複数の光源41が配置され、その上(観察者側方向F)に光拡散デバイス25、光学部材2が単一又は複数配置されて構成されている。なお、光学部材2が必ずしもある必要はなく、ないものであってもよい。また、光拡散デバイス25は、光デバイス24に拡散基材26が積層されて構成されるものである。
このような構成の下、光源41から射出された光Hは、光拡散デバイス25で拡散され、その上に配置された光学部材2で拡散・反射・集光・カラーシフトされる。そして、バックライトユニット55から射出される光Kが、画像表示素子35に入射し、観察者側Fへと射出される。
Hereinafter, embodiments of an optical device, a light diffusion device, a backlight unit, and a display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a display apparatus employing the optical device and the light diffusing device of this embodiment.
The
Further, in the
Under such a configuration, the light H emitted from the
光源41は、光拡散デバイス25及び光学部材2を介して画像表示素子35へと光を供給するものである。この光源41としては複数の線状光源が用いられ、その例としては、蛍光灯、冷陰極管(CCFL)、EEFLあるいは線状に配置されたLEDなどが用いられる。
The
反射板43は、複数の光源41の観察者側Fと反対側に配置され、光源41から全方向に出射された光のうち、観察者側Fと反対側の方向に出射された光を観察者側Fに向けて反射させる。これにより、光源41から出射される光の利用効率を高めることができる。この反射板43は、光を高効率で反射させる部材であればよく、例えば、一般的な反射フィルム、反射板などが用いられる。
The
光拡散デバイス25は、光デバイス24に拡散基材26が積層されて構成されたものであって、拡散基材26の観察者側Fと反対側の面26aに光デバイス24における伝搬層23の観察者側Fの面23bが重ねられて形成されている
The
光デバイス24は、光偏向レンズ28と光伝搬層23とから構成され、光偏向レンズ28は光源41側に向かって配置されている。
この光デバイス24は、光偏向レンズ28の入射面から入射した光Hを偏向した後、光伝搬層23に射出し、光伝搬層23の光射出面から拡散光を射出するものである。
The
The
光デバイス24における光偏向レンズ28は、光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aに、UV硬化樹脂などのような電子線硬化樹脂を用いて成形することができる。
また、上記UV成形とは別に、光偏向レンズ28をPET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、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)、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いて、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成してもよい。さらに、光偏向レンズ28を放射線硬化樹脂を用いて成形したものであってもよい。
The
In addition to the above UV molding, the
また、光デバイス24及び光拡散デバイス25における光伝搬層23は、熱可塑性樹脂からなる透明樹脂で構成されていることが好ましく、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、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、PET、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを挙げることができる。また、この光伝搬層23は、少なくとも1軸方向に延伸されていてもよい。
なお、光偏向レンズ28によって偏向された光を効果的に拡げて伝搬することを可能とするため、光伝搬層23には、光拡散要素が含まれていないことがより望ましい。
The
In order to effectively spread and propagate the light deflected by the
さらに、この光伝搬層23においては、全光線透過率が80%以上であることが好ましい。全光線透過率が80%未満の場合には、観察者側Fへ出射させる光の輝度低下を生じさせるため好ましくない。この点、全光線透過率が80%以上であれば、観察者側Fへ出射させる光の輝度を低下させることがない。なお、全光線透過率は、JIS K7361−1に準拠した測定値である。
Further, in this
ここで、光伝搬層23は、光偏向レンズ28によって偏向された入射光を効果的に拡げて伝搬し、拡散基材26へ入射させる機能を有する。よって、十分な光拡散効果を得るため、この光伝搬層23のヘイズ値は95%以下であることが好ましい。なお、ヘイズ値は、JIS K7136に準拠した測定値である。
Here, the
そして、このような光デバイス23における光伝搬層23の観察者側Fの面23bに拡散基材26が積層されることで光拡散デバイスが構成されている。
And the light diffusing device is comprised by laminating | stacking the
この拡散基材26は、透明樹脂に光拡散領域が分散されることで形成されている。
この透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、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、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
The
As the transparent resin, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or the like can be used. For example, a polycarbonate resin, an acrylic resin, a fluorine acrylic resin, a silicone acrylic resin, an epoxy acrylate resin, a polystyrene resin, a cycloolefin polymer Methyl styrene resin, fluorene resin, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, acrylonitrile styrene copolymer, acrylonitrile polystyrene copolymer, and the like can be used.
熱可塑性樹脂を用いる場合、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン−2、6−ナフレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、およびこれらを成分とする共重合体、またこれら樹脂の混合物などを採用するができる。 When a thermoplastic resin is used, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene-2, 6-naphthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, cyclohexanedimethanol copolymer polyester resin, isophthalic acid copolymer polyester resin, sporoglycol copolymer Polyester resins such as polyester resins and fluorene copolymer polyester resins, polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, and alicyclic olefin copolymer resins, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyamide, poly Ethers, polyester amides, polyether esters, polyvinyl chloride, cycloolefin polymers, and copolymers comprising these components, And it will be employed as mixtures of these resins.
このような透明樹脂に分散される光拡散領域は、光拡散粒子からなることが好ましい。好適な拡散性能を容易に得ることができるためである。
また、光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。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)等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、上述した透明粒子から2種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。なお、透明粒子の大きさ、形状は、特に限定されない。
The light diffusion region dispersed in such a transparent resin is preferably made of light diffusion particles. This is because suitable diffusion performance can be easily obtained.
Further, as the light diffusing particles, transparent particles made of an inorganic oxide or a resin can be used. As the transparent particles made of an inorganic oxide, for example, silica, alumina or the like can be used. 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 (tetrafluoroethylene). Fluoropolymer particles such as fluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene / tetrafluoroethylene copolymer), silicone resin particles, and the like can be used.
Moreover, you may use combining 2 or more types of transparent particles from the transparent particle mentioned above. The size and shape of the transparent particles are not particularly limited.
なお、透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、光拡散領域として気泡を用いても良い。
熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、拡散基材26の膜厚をより薄くすることが可能となる。
このような拡散基材26として、白色PETや白色PPなどを挙げることができる。白色PETは、PETと相溶性のない樹脂や酸化チタン(TiO2)、硫酸化バリウム(BaSO4)、炭酸カルシウムのようなフィラーをPETに分散させた後、該PETを2軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。
In the case where a thermoplastic resin is used as the transparent resin, air bubbles may be used as the light diffusion region.
The internal surface of the bubble formed inside the thermoplastic resin causes diffused reflection of light, and a light diffusing function equivalent to or higher than that when light diffusing particles are dispersed can be expressed. Therefore, the film thickness of the
Examples of such a
光拡散領域として光拡散粒子を用いた場合には、拡散基材26の厚さは、最適な拡散性能と輝度を得るため、0.1〜5mmであることが好ましい。当該厚さが0.1mm未満の場合には、拡散性能が足りず、5mmを超える場合には、樹脂量が多いため吸収による輝度低下が生じるからである。
When light diffusion particles are used as the light diffusion region, the thickness of the
なお、熱可塑性樹脂からなる拡散基材26は、少なくとも1軸方向に延伸されてなればよい。少なくとも1軸方向に延伸させれば、フィラーの周りに気泡を発生させることができるためである。
The
光拡散領域として気泡を用いた場合には、拡散基材26の厚さが25〜500μmであることが好ましい。
拡散基材26の厚さが25μm未満の場合には、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなるので好ましくない。また、拡散基材26の厚さが500μmを超える場合には、光学性能についてはとくに問題ないが、剛性が増すためロール状に加工しにくい、スリットが容易にできないなど、従来の光拡散板と比較して得られる薄さの利点が少なくなるので好ましくない。
When bubbles are used as the light diffusion region, the thickness of the
When the thickness of the
この拡散基材26は、全光線透過率が30%〜80%であることが好ましい。全光線透過率が30%未満の場合には、観察者側Fへの出射光の輝度低下を生じさせるので好ましくなく、逆に、全光線透過率が80%を超える場合には、拡散性能が不十分となり、面内輝度の均一性が悪化するため好ましくない。
さらに、拡散基材26は、ヘイズ値が95%以上であることが好ましい。ヘイズ値が95%未満の場合は、拡散性能が不十分となり、面内輝度の均一性が悪化するため好ましくないからである。
The
Further, the
このような光拡散デバイス25は、光伝搬層23、拡散基材26及び光偏向レンズ28とを押出し法、多層射出成形法等により一体で成形することが望ましいが、光伝搬層23と拡散基材26とを押出法等により一体で板状部材として成形した後に、光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aに、上記のように光偏向レンズ28をUV成形等することで形成してもよい。
なお、光拡散デバイスにおいては、光伝搬層23と拡散基材26とを一体成形する前に、光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aに光偏向レンズ28をUV成形等してもよい。
In such a
In the light diffusing device, before the
また、この光拡散デバイス25においては、拡散基材26と光伝搬層23をそれぞれ別々に押出法、射出成形等により形成した後に、接着材又は粘着材により一体化して形成し、その後、光偏向レンズ28をUV成形等したものであってもよい。例えば、接着材又は粘着材としては、一般的に用いられるラミネートなどを用いて拡散基材26と光伝搬層23を貼り合せることができる。
In this
このような構成の光デバイス24、光拡散デバイス25は、液晶装置のみならず、背面投射型スクリーン、太陽電池、有機又は無機EL、照明装置など、光路制御を行うものであれば、いずれのものにも使用することができる。
The
光学部材2は上記光拡散デバイス25を通過した光源41からの光を拡散・反射・集光・カラーシフトして画像表示素子35に透過させるものであり、光拡散デバイス25の光源41側とは反対側の面、即ち拡散基材26の観察者側Fの面26bに沿って配置されている。
The
以上のような、反射板43、光源41、光デバイス24と拡散基材26とからなる光拡散デバイス25及び光学部材2がこの順で積層されることでバックライトユニット55が構成されている。
The
そして、このようなバックライトユニット5の観察者側Fに画像表示素子35が積層されることでディスプレイ装置70が構成されている。
画像表示素子35は、2枚の偏光板(偏光フィルム)31、33と、その間に狭持された液晶パネル32とからなる。液晶パネル32は、例えば、2枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成されている。そして、バックライトユニット50から出射された光Kは、偏光フィルター33を介して液晶部32に入射され、偏光フィルター31を介して観察者側Fに出射されることとなる。
And the
The image display element 35 includes two polarizing plates (polarizing films) 31 and 33 and a liquid crystal panel 32 sandwiched therebetween. The liquid crystal panel 32 is configured, for example, by filling a liquid crystal layer between two glass substrates. The light K emitted from the backlight unit 50 is incident on the liquid crystal unit 32 via the
このような画像表示素子35は、画像品位の高い画像を表示させるために、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。
また、画像表示素子35は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
なお、ディスプレイ装置70に、拡散フィルム、プリズムシート、偏光分離反射シートなどを配置してもよい。そうすることにより、画像品位をより向上させることができる。
Such an image display element 35 is preferably an element that displays an image by transmitting / blocking light in pixel units in order to display an image with high image quality.
The image display element 35 is preferably a liquid crystal display element. A liquid crystal display element is a typical element that transmits / shields light in pixel units and displays an image, and can improve image quality and reduce manufacturing cost compared to other display elements. Can do.
In addition, you may arrange | position a diffusion film, a prism sheet, a polarization separation reflection sheet, etc. to the
以上、実施形態のディスプレイ装置70の概略構成について説明したが、以下、光デバイス24及び光拡散デバイス25の機能について、より細部の構成についての言及も踏まえながら説明する。
The schematic configuration of the
図2(a)は、光デバイス24の光偏向レンズ28に入射角度0°で(即ち、光伝搬層23の面の法線方向に対して略平行に)入射する光の光路について説明する図である。
この図2(a)において、光源41は、図1と同様に、反射板43(図2(a)において図示省略)内に光偏向レンズ28の配列方向であるVe方向に一定のピッチで配列されている。
FIG. 2A is a diagram for explaining an optical path of light incident on the
In FIG. 2A, the
図2(a)に示すように、光源41から射出した光Hは、光デバイス24の観察者側Fと反対側の面、即ち光偏向レンズ28より入射する。この際、当該光Hは、光偏向レンズ28により偏向され、一定の広がり角をもって拡散される。
As shown in FIG. 2A, the light H emitted from the
ここで、光デバイス24においては、光偏向レンズ28のレンズ傾斜面28bと光伝搬層23との接合点30におけるレンズ傾斜面の接線mと、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aとがなす角度をθ、光偏向レンズ28のピッチをP、光伝搬層23の屈折率をnとしたときに、光伝搬層23の厚みTが以下の下記(3)式を満たすことが好ましい。
上記(3)式の関係が満たされる場合には、図2(a)に示されるように、光偏向レンズ28により偏向された光源からの光Hが、光伝搬層27の内部で集光されて焦点を結んだ後、隣り合う光偏向レンズ28により偏向された光が重なる範囲まで拡散されて出射される。従って、光デバイス24の光偏向レンズ28に垂直に入射する光の拡散性を向上させることが可能となり、ランプイメージをより低減させることができる。
When the relationship of the above expression (3) is satisfied, the light H from the light source deflected by the
なお、光偏向レンズ28のピッチPは、光偏向レンズ28を断面視した際に、光伝搬層23と接合する2点間の距離と定義され、特に、ピッチPが10μm以上600μm以下であることが望ましい。光偏向レンズ28のピッチPが10μmより小さい場合は、構造周期が波長に近づくため、回折の影響が無視できなくなってしまい、光偏向レンズ28のピッチPが600μmを超える場合には、拡散性能上は問題ないが、光伝搬層23の厚みTが非常に厚くなってしまい、薄型化の障害となるからである。この場合、光伝搬層23の厚みは2mm以下に収まるよう設定することが望ましい。
Note that the pitch P of the
さらに、隣り合う光偏向レンズ28による拡散光が重なるのみならず、2つ隣の光偏向レンズ28により偏向された光が光伝搬層23内で混ざり合うことがより好ましい。これにより、さらに拡散性能を向上させることが可能となる。この場合、光伝搬層23の厚みTが以下の下記(4)式を満たすことが必要となる。
互いに2つとなる光偏向レンズ28によって偏向された光同士が光伝搬層23内で混ざり合うことにより、その拡散性能は更に向上するため、光源41との距離が10mm以下と近接した状態でも、ランプイメージを低減/消滅させることが可能となる。
The light deflected by the two
図2(b)は、光デバイス24の光偏向レンズ28に一定の入射角をもって入射する光(斜入射光)の光路について説明する図である。
本実施形態の光デバイス24おいては、該光デバイス24の面の法線方向Nから入射角度φ(本実施形態においては20°以上)で入射する斜入射光Hは、光偏向レンズ28により法線方向Nに向けて立ち上がるように偏向される。これにより、斜入射光Hの偏向光による光強度ピークが、例えば図3に示すように、法線方向Nに対して±10°の範囲内となる。
FIG. 2B is a diagram for explaining the optical path of light (obliquely incident light) incident on the
In the
より具体的には、本実施形態における光偏向レンズ28は、下記(1)式で定義される入射角度φで入射した斜入射光Hを偏向することで、当該斜入射光Hの偏向光が作り出す光強度ピークが法線方向Nに対して±10°の範囲内となるように射出する。
上記(1)式の詳細について、図4(a)を用いて説明する。
上記(1)式において、Lは隣り合う光源41同士の距離を、dは光源41と光偏向レンズ28との距離を示している。これによれば、光源41から入射角度φでもって射出されて光偏向レンズ28に入射する斜入射光は、図4(a)に示すように、隣接する光源41との中間点(L/2)に対向する箇所、又は、隣接する光源41とこの光源41を挟んで2つ隣の光源41との中間点(3L/2)に対向する箇所に入射することになる。
Details of the equation (1) will be described with reference to FIG.
In the above equation (1), L indicates the distance between the adjacent
そして、中間点(L/2、3L/2)に対向する箇所に入射する斜入射光が光偏向レンズ28により法線方向Nに向けて立ち上がるように偏向させられることで、上記中間点における斜入射光の偏向光が作り出す光強度ピークが法線方向Nに対して±10°の範囲内となる。これにより、中間位置における光強度が向上し、本来ならば暗くなるはずの隣接する光源41同士の中間点に擬似光源を作り出すことが可能となる。
Then, the oblique incident light incident on the position facing the intermediate point (L / 2, 3L / 2) is deflected so as to rise in the normal direction N by the
一方、上記とは別に、本実施形態における光偏向レンズ28は、下記(2)式で定義される入射角度φで入射した斜入射光Hを偏向することで、当該斜入射光Hの偏向光が作り出す光強度ピークが法線方向Nに対して±10°の範囲内となるように射出するものであってもよい。
上記(2)式の詳細について、図4(b)を用いて説明する。
上記(1)式において、Lは隣り合う光源41同士の距離を、dは光源と光偏向レンズ28との距離を示している。これによれば、光源41から入射角度φでもって射出されて光偏向レンズ28に入射する斜入射光は、図4(b)に示すように、隣接する光源41間を3分割したときの1/3の分割点(L/3)及び2/3の分割点(2L/3)に対向する計二箇所に入射することになる。
Details of the above equation (2) will be described with reference to FIG.
In the above formula (1), L represents the distance between the adjacent
そして、これら分割点(L/2、3L/2)に対向する箇所に入射する斜入射光が光偏向レンズ28により法線方向Nに向けて立ち上がるように偏向させられることで、上記分割点における斜入射光の偏向光が作り出す光強度ピークが法線方向Nに対して±10°の範囲内となる。これにより、分割点における光強度を向上させることが可能となり、本来ならば暗くなるはずの隣接する光源41同士の1/3及び2/3の分割点に擬似光源を作り出すことが可能となる。
Then, the oblique incident light incident on the portions facing these division points (L / 2, 3L / 2) is deflected so as to rise in the normal direction N by the
以上のように、光デバイス24においては、光伝搬層23の面の法線方向Nに対して略平行に光偏向レンズ28に入射する光、即ち光偏向レンズ28に入射角0°で入射する光は、該光偏向レンズ28により偏向されて拡散させられる。よって、光源41の直上部分のみが過度に明るくなるのを防止することが可能となる。
また、上記法線方向Nに対して20°以上の入射角度φをもって入射する斜入射光は、光偏向レンズ28により法線方向に向かって立ち上げられるように偏向されて、該斜入射光の偏向光による光強度ピークが法線方向に対して±10°の範囲内となる。これにより、光源41からの光が斜めに入射する部分、例えば上記のような中間点や分割点における正面輝度を向上させることができる。
したがって、光源41の直上部分については過度に明るくなるのを防止し、光源41の直上部分以外の斜めに光が入射する部分(例えば上記のような中間点(L/2)、分割点(L/3、2L/3))については擬似光源を形成することで暗くなるのを防止することができるため、光デバイス24を通過する光全体としての輝度ムラを均一化させてランプイメージを確実に消すことが可能となる。
As described above, in the
Further, the oblique incident light incident at an incident angle φ of 20 ° or more with respect to the normal direction N is deflected by the
Accordingly, the portion directly above the
さらに、このような光デバイス24に拡散基材26を付加して形成した光拡散デバイス25によれば、上記のように均一化された光が拡散基材26により拡散されるため、光源41から射出された光をより効果的に均一化することが可能となる。したがって、より確実にランプイメージを低減させることが可能となる。
Furthermore, according to the
ここで光偏向レンズ28は、いかなるレンズ形状をなすものであってもよいが、図5(a)のような三角プリズム形状とすることが望ましい。レンズ成形が容易であるとともに、正面からの入射光Hを大きく偏向し、斜めに入射した光Hを法線方向Nの方向へと偏向することが可能なためである。
Here, the
また、図5(b)のような湾曲プリズム形状であってもよい。レンズ傾斜面28bの各点における接線が連続的に変化しているため、正面からの入射光Hを様々な角度へ偏向し、斜入射光Hを法線方向Nの方向へと偏向することが出来るためである。
Moreover, the curved prism shape as shown in FIG. Since the tangent line at each point of the
さらに、光偏向レンズ28のレンズ形状は、図6のような非球面形状、特に放物線、双曲線といった、先端の曲率半径が小さくなる非球面形状であってもよく、具体的には、下記(5)式で規定される形状であることが望ましい。
ここでzは前記単位レンズの高さ方向の位置関数、rは前記単位レンズの幅方向位置変数であり、前記単位レンズのピッチを1と正規化したときに、前記式の各係数k,(1/(2R)+A),B,C,が、−1≧k,−5<(1/(2R)+A)<5,−10<B<10,−30<C<30の範囲内であることが望ましい。上式で設計された放物線、または双曲線形状のレンズは、レンズ頂部28aの曲率半径が小さくなり、小さな曲率半径であるレンズ頂部28aに正面から入射した光Hは大きく偏向され、斜めに入射した光Hを法線方向Nの方向へと偏向することが出来るためである。
Here, z is a position function in the height direction of the unit lens, r is a position variable in the width direction of the unit lens, and when the pitch of the unit lens is normalized to 1, each coefficient k, ( 1 / (2R) + A), B, C are within the range of −1 ≧ k, −5 <(1 / (2R) + A) <5, −10 <B <10, −30 <C <30. It is desirable to be. In the parabolic or hyperbolic lens designed by the above formula, the radius of curvature of the
また、光偏向レンズ28は上記のレンズ形状を複数組み合わせて構成したものであってもよい。例えば凸湾曲レンズの上に三角プリズムを組み合わせたり、2つの湾曲三角プリズムを上記Ve方向にシフトさせて重ねた形状でも良い。2つ以上のレンズ形状による拡散効果により、更に拡散性能が増すためである。
The
なお、光拡散デバイス25は、図7(a)に示すように拡散基材26と光伝搬層23と光偏向レンズ28とを多層押出法により一体成形して形成したものであってもよい。この際、光拡散デバイス25は、少なくとも1軸方向に延伸されていてもよい。このように多層押出法を用いることにより、製造工程を簡略化・効率化することができるとともに、製造コストを下げることができる。
The
また、光拡散デバイス25は、図7(b)に示すように、シート状に成形した後、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aに、ラミネート等により固定層20によって貼合することもできる。この場合、シート状に成形した光偏向レンズ28に紫外線吸収材を含有させることが好ましい。シート状に成形した光偏向レンズ28に紫外線吸収材を含有させることで、固定層20の紫外線劣化による剥れを防ぐことができる。
ここで固定層20は、粘着剤、接着剤を用いて形成することができ、これら粘着剤、接着剤としては、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等が用いられる。また、粘着剤、接着剤には、1液型で押圧して接着するもの、熱や光で硬化させるものを用いることができ、2液、もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることができる。
さらに、固定層20内にフィラーを分散したものであってもよい。これにより、接合層の弾性率を増加することが可能となる。
また、固定層20の形成方法としては、接合面へ直接塗布する方法や、予めドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる手法等、種々の方法を採用することができる。。固定層20をドライフィルムとして準備した場合、製造工程上、簡易的に扱うことが可能となるため好ましい。
Further, as shown in FIG. 7B, the
Here, the fixing
Further, a filler may be dispersed in the fixed
Moreover, as a formation method of the fixed
また、上記固定層20は反り防止作用があることが望ましい。この点、固定層20の熱線膨張係数を、拡散基材26の熱線膨張係数とほぼ同じになるように合せ込むことで、光拡散デバイス25自体の反りを防止することができる。
さらにまた、シート状に成形した光偏向レンズ28の熱線膨張係数を拡散基材26の熱線膨張係数とほぼ同じになるように合せ込むことで、光拡散デバイス25自体の反りを防止することも可能となる。
シート状に成形した光偏向レンズ28の厚みは10μm〜1mmであることが望ましい。更には25μm〜500μmであることが望ましい。シート状に成形した光偏向レンズ28の厚みが薄すぎると皺等が発生し、厚すぎると光伝搬層23との貼合が容易ではなくなるためである。
ここで、シート状に成形した光偏向レンズ28の基材領域を光伝搬層23とみなすことも可能である。したがって光偏向レンズ28を厚いシート状に成形することで、光伝搬層23の厚みを薄くすることができる。また、直接拡散基材26に貼り合わせることも可能となる。
Moreover, it is desirable that the fixed
Furthermore, it is possible to prevent warping of the
The thickness of the
Here, the base material region of the
なお、光偏向レンズ28の表面に、微細な凹凸を有していても良い。これにより、光偏向レンズ28による偏向効果を更に高めることができる。この際、表面粗さRaは、0.1μm〜10μmの範囲であることが望ましい。0.1μmを下回る凹凸構造では偏向効果は得難く、また10μmを超える凹凸構造はそれ自体が光偏向レンズ28となるため実質的に意味がないからである。
光偏向レンズ28の表面に形成される微細な凹凸の形成方法としては、例えば光偏向レンズ28自身、又は成形用金型の表面に、エッチングやサンドブラストなどによって粗さを与える方法、または光偏向レンズ28の成形用金型に、更に微細な凹凸形状を切削する等の方法が挙げられる。
The surface of the
As a method for forming fine irregularities formed on the surface of the
また、光偏向レンズ28は、入射光Hを偏向させるものであれば、上述のようなレンズ形状でなくても良い。例えば、光偏向レンズ28は樹脂フィラーや気泡等による拡散層であっても良い。光偏向レンズ28で入射光Hを偏向し、光伝搬層23で偏向された光を拡げ、拡散基材26で更に拡散することで、拡散性能が向上するためである。
Further, the
また、光拡散デバイス25において上記の光伝搬層23は、図8に示すように、少なくとも2層以上の多層構造としたものであってもよい。このとき、光偏向レンズ28側の層23Aの屈折率をn1、拡散基材26側の層23Bの屈折率をn2、光偏向レンズ28の屈折率をn0としたとき、下記(6)式を満たすことが望ましい。
上記(6)式について、図8(a)を用いて説明する。
図8(a)において、光Hが光偏向レンズ28に入射すると、空気の屈折率と光偏向レンズ28の屈折率n0とにより光Hは偏向される。このとき光偏向レンズ28の屈折率n0が大きいほど屈折角は大きくなるため、光偏向レンズ28の屈折率n0は大きい方が好ましい。
The above equation (6) will be described with reference to FIG.
In FIG. 8A, when light H enters the
なお、図8においては、光偏向レンズ28、光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23A、及び光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bのそれぞれの界面において、光が光源41側から観察者側Fに進むにあたり、界面での屈折率が高くなる場合を2点鎖線、屈折率が変わらない場合を点線、屈折率が低くなる場合を実線で表している。
例えば、光偏向レンズ28により偏向された光が光伝搬層23に入射する際に、n0>n1となる場合、即ち屈折率が低くなる場合には、実線で図示される方向へ偏向する。偏向された光と光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aとのなす角度が小さくなるため、拡散性能は向上する。
In FIG. 8, light is emitted from the
For example, when the light deflected by the
一方、n0<n1となる場合、即ち屈折率が高くなる場合、2点鎖線で図示される方向へと偏向される。偏向された光と光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aとのなす角度が大きくなるため、拡散性能は低下する。
同様にして、光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aと光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bとの界面においても、n1>n2となる場合、即ち屈折率が低くなる場合、拡散性能は向上することとなる。
On the other hand, when n0 <n1, that is, when the refractive index increases, the light is deflected in the direction shown by the two-dot chain line. Since the angle formed between the deflected light and the
Similarly, at the interface between the
従って、光偏向レンズ28の屈折率n0と光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aの屈折率n1とは、同一であるか又は光偏向レンズ28の屈折率n0の方が大きいことが望ましい。また。光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aの屈折率n1と光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bの屈折率n2とでは、等しいか又は光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aの屈折率n1の方が大きいことが望ましい。
Therefore, the refractive index n0 of the
なお、このような二層構造の光伝搬層23においては、光偏向レンズ28側の層23Aの厚さより、光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bの厚さの方が厚いことがより望ましい。光伝搬層23の拡散基材26側の層23B内で光を大きく拡げることが可能となるためである。
さらには、図8(b)に示すように、光偏向レンズ28の単位レンズの両端に入射した光が偏向して交差する点が、光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aに位置することが望ましい。
また、光伝搬層23が少なくとも2層以上の多層構成である場合には、光偏向レンズ28の最遠交点が光偏向レンズ28の光射出面(即ち光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23a)と接する層内に含まれることが良い。これにより、光伝搬層23内の光偏向レンズ28に近い点に最遠交点があるため、大きく光を拡散することが可能となる。
In the
Further, as shown in FIG. 8B, the point where the light incident on both ends of the unit lens of the
Further, when the
このような多層構造の光伝搬層23は、屈折率の異なる複数の層を多層押出法等により成形することができる。また、押出法や射出成形法によって成形した光伝搬層23に、該光伝搬層23よりも屈折率の高い材料を用いて光偏向レンズ28をシート状に成形し、ラミネート法等により貼合することでも実現することが出来る。
The
さらに、多層構造の光伝搬層23とすることで、光デバイス24及び光拡散デバイス25の反りを防止することができるという効果も有する。この場合、最も観察者側から離れた層の熱線膨張係数を、拡散基材26の熱線膨張係数とをほぼ同じ程度に合せ込むことで、光デバイス24、光拡散デバイス25の反りを防止することができる。また、光伝搬層23の厚さを調整することによっても光デバイス24、光拡散デバイス25の反りを防止できる。
Furthermore, by using the
なお、光拡散デバイス25においては、図9(a)に示すように、拡散基材26の観察者側Fの面26bに凹凸形状を備えたものであってもよい。これにより、拡散基材26の観察者側Fの面26bが略平坦である場合(図9(b)参照)と比べて、様々な角度の射出面が形成されるため、より広い範囲へ光を射出することができるため、拡散性能が向上しランプイメージが低減/消滅する。観察者側に付与する凹凸形状としては、光をより拡散させる光拡散レンズ21が挙げられる。
In addition, in the
この光拡散レンズ21としては、図10(a)のような三角プリズム形状が望ましい。レンズ成形が容易であり、射出光の方向を容易に制御することができるためである。
また、図10(b)のような凸湾曲レンズ形状であってもよい。射出面を様々な角度に設定できるため、拡散性能が向上するためである。
さらに図10(c)に示すような非球面形状であってもよい。頂部の曲率半径が小さくできるため、拡散性能が増すためである。
さらにまた、光拡散レンズ21としては、図10(d)のような湾曲三角プリズムであることが望ましい。拡散基材26の観察者側の面26bと平行な面がないため、また、射出面を様々な角度に設定できるため、拡散性能が向上するためである。
また、光拡散レンズ21は上記レンズ形状を複数組み合わせることができる。例えば図10(e)に示されるように、凸湾曲レンズの上に三角プリズムを組み合わせた形状であっても良い。2つ以上のレンズ形状による拡散効果により、更に拡散性能が増すためである。この他、光偏向レンズ28として上述したレンズ形状を採用することも可能である。
The
Further, it may have a convex curved lens shape as shown in FIG. This is because the emission performance can be improved because the exit surface can be set at various angles.
Furthermore, an aspherical shape as shown in FIG. This is because the radius of curvature at the top can be reduced, and the diffusion performance is increased.
Furthermore, it is desirable that the
Further, the
この光拡散レンズ21は上述のレンズ等を適宜複数組み合わせて配列しても良い。例えば光源41の真上にあたる領域は拡散性能の高い拡散レンズ21を配置し、光源41と光源41との間には、拡散性能の低い拡散レンズ21を配置することも可能である。
一方で、拡散基材26の表面に拡散レンズ21を配置する場合に光学部材2として例えばレンズシートを配置した場合、拡散レンズ21とレンズシートとでモアレ干渉縞が生じる場合がある。そのため、拡散レンズ21の周期構造とレンズシート2の周期構造とをモアレ干渉縞が生じないピッチに合わせ込むか、互いに角度を付けるようにしたり、または、光学部材2として拡散フィルムを載せる等の手法を施す必要がある。
The
On the other hand, when a diffusing
次に、本発明に係る光学シート及びこれを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置の実施形態について説明する。図11は、実施形態の光学シートを用いたディスプレイ装置の一例を示す断面模式図である。 Next, an embodiment of an optical sheet according to the present invention, a backlight unit using the same, and a display device will be described. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a display device using the optical sheet of the embodiment.
図11に示すように、ディスプレイ装置70は、画像表示素子35とバックライトユニット55とから構成されており、バックライトユニット55は、反射板43、光源41及び光学シート52がこの順で積層されることにより構成されている。
また、光学シート52は、上述の光拡散デバイス25に光学フィルム1が固定層20によって積層させることにより構成されている。
As shown in FIG. 11, the
The
光学フィルム1は、光透過基材17と凸曲面形状である集光レンズ16とからなり、光透過基材17の観察者側の面17bに複数の集光レンズ16が一定のピッチで配列されることにより形成されている。
このように、集光レンズ16を光透過基材17の観察者側の面17bに配列することにより、光拡散デバイス25を通過してきた光を観察者側Fに集光させて、観察者側Fの輝度を向上させることが可能となっている。
The
In this way, by arranging the condensing
集光レンズ16の形状としては例えば三角プリズム形状が挙げられる。三角プリズムは正面方向への集光性が高いため、高輝度な光学シート52を得ることができる。また集光レンズ16の形状は凸曲面形状であってもよい。正面方向のみならず、様々な方向へと光を射出するため、視野範囲の広い光学シート52を得ることができる。
さらに、集光レンズ16の形状は、上述の形状に限らず、使用するディスプレイに求められる配光特性によって適宜選択することができる。具体的には、上記の他、マイクロレンズ形状や、三角錐、四角錘を含む多角錘形状などを採用してもよい。
Examples of the shape of the
Furthermore, the shape of the condensing
この光学シート52において、光透過基材17の観察者側Fと反対側の面17aは略平坦な面とされており、当該面17aに複数の光マスク22が形成され、さらに固定層20を介して光拡散デバイス25が接合されている。
光透過基材17の材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、上述した光拡散デバイス25に用いた材料を用いてもよい。これにより光学シート52に発生する反りを抑制することが可能となる。
In this
As a material of the
ここで、一般に、一つの部材の一面と他面にそれぞれレンズを形成した場合には、モアレ干渉縞が生ずる場合があるが、光学シート52においては、集光レンズ16と光偏向レンズ28との間に拡散基材26が挿入される構成であるため、上記のようなモアレ干渉縞の発生を防止することができる。
また、集光レンズ16と拡散基材26との間には拡散要素を形成する必要はなく、また、光学フィルム1をムラなく拡散基材26の観察者側Fの面26bに貼合するために、拡散基材26の観察者側の面26bは略平坦であることが望ましい。
In general, when lenses are formed on one surface and the other surface of one member, moire interference fringes may occur. However, in the
Further, it is not necessary to form a diffusing element between the condensing
また、図11に示すように、光学フィルム1と光拡散デバイス25との間には、複数の光マスク22と、光マスク22を離間する光透過用開口部(空気層)100とが設けられている。光マスク22および空気層15のピッチは、集光レンズ16のピッチとほぼ同じピッチとされている。
光マスク22の位置は、集光レンズ16の谷部13の位置に対応する箇所に形成されている。そのため、空気層100の位置は、集光レンズ16の頂部16aに対応する位置に設けられている。
As shown in FIG. 11, a plurality of light masks 22 and light transmission openings (air layers) 100 that separate the light masks 22 are provided between the
The position of the optical mask 22 is formed at a location corresponding to the position of the
このような光マスク22は、遮光性の高い材料から構成されるとともに、観察者側Fの面17b上に形成された集光レンズ16の谷部13の位置と対応する箇所に形成されているため、光学フィルム1に入射される光の大部分は、光マスク22の間に形成される空気層100を通過して集光レンズ16に入射する。したがって、光拡散デバイス25を通過してきた光を効率よく正面方向(観察者側)Fへ出射することができる。
Such an optical mask 22 is made of a highly light-shielding material, and is formed at a location corresponding to the position of the
また、光マスク22は、例えば金属材料や白色反射材などの光反射性部材から構成することができる。この場合、光マスク22により反射された光は、光拡散デバイス25を構成する拡散基材26内に戻されて、拡散基材26で再び光拡散された後、一部は再び光学フィルム1へ入射し、一部は光拡散デバイス25から光源側へ射出される。そして、反射板43にて反射された後、光拡散デバイス25に再入射するとともに拡散されて、光学フィルム1内と再入射する。このような工程が繰り返されることにより、光源41からの光の大部分を効率よく観察者側Fへ出射させることができる。
Moreover, the optical mask 22 can be comprised from light-reflective members, such as a metal material and a white reflective material, for example. In this case, the light reflected by the light mask 22 is returned into the
光マスク22を光反射性部材で構成した場合、その反射率は80%以上であることが好ましい。これにより、光学フィルム1に入射する光の大部分、空気層100から集光レンズ16へと入射させることができるため、観察者側Fの輝度を向上させることができる。一方、反射率が80%を下回った場合、光マスク22を透過する光が増加して、非効率な光が集光レンズ16に入射する量が増大するため、観察者側Fの輝度低下を引き起こしてしまう。
When the optical mask 22 is composed of a light reflective member, the reflectance is preferably 80% or more. Thereby, since most of the light incident on the
このような光学フィルム1の作製方法としては、例えばセルフアライメントによる方法が挙げられる。光透過基材17の観察者側の面17bに集光レンズ16を成形し、光透過基材17の観察者側Fとは反対側の面17aには、感光性接着樹脂を貼りあわせる。集光レンズ16側からUV光を照射することで、集光レンズ16の頂部に対応する位置の感光性接着樹脂が露光されることで硬化し接着性を失う。その後、光マスク22を転写することで、集光レンズ16の谷部13に対応する位置に光マスク22を形成することができる。
As a method for producing such an
上述のように作製した光学フィルム1を固定層20によって光拡散デバイス25にラミネート等により貼り合わせることで、光学シート52は作製される。このとき、空気層100が保たれるように固定層20の材料を選択する必要がある。
この固定層20の材料としては、例えば粘着剤、接着剤を採用することができ、具体的には、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等を用いることができる。また、粘着剤、接着剤には、1液型で押圧して接着するもの、熱や光で硬化させるものを用いることができ、2液、もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることも可能である。
The
As the material of the
さらに、固定層20内にフィラーを分散してもよい。これにより、固定層20の弾性率を増加することができ、光学フィルム1と光拡散デバイス25とを一体化する際に固定層20が空気層100の領域内に侵入することを防ぐことができるため、空気層100を保持することが容易となる。
Further, a filler may be dispersed in the fixed
また、固定層20の形成方法としては、接合面へ直接塗布する方法や、あらかじめドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる方法等種々のものがある。特に、固定層20をドライフィルムとして準備した場合には、製造工程上簡易的に扱うことが可能となるためより好ましい。
Moreover, as a formation method of the fixed
ここで、光学フィルム1を構成する光透過基材17をPETに代表される延伸フィルムを使用した場合、光源41から発せられる熱によって、光学シート52が光源41側に凸となる形状に反るという問題が生ずる。
この点、2層以上の多層構成とされる光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aの材料を反り防止層とすることで、上記反りの問題を解消することが可能となる。即ち、熱によって光伝搬層23の光偏向レンズ28側の層23Aが、光学シート52を光源41側に凹となる形状に反るモーメントを発生させることで、それぞれのモーメントをキャンセルし、結果として反りを防止することが可能となる。具体的には、光偏向レンズ28を光透過基材17と同材料上に成形し、固定層20によって光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aに貼合することで、反りを防止することが可能となる。
Here, when a stretched film typified by PET is used as the light-transmitting
In this regard, it is possible to eliminate the warp problem by using a material of the
上述のように作製した光学シート52は、光源41からの光Hを均一に拡散する光拡散デバイス25と、集光レンズ16へ効率よく光を入射する空気層と光マスク22を備えた光学フィルム1とで構成されるため、1枚の光学シート52で拡散・集光機能を満足することが可能となり、ランプイメージを完全に消しつつも高輝度の画像を表示することを可能とすることができる。
The
図12に示すように、リブ29は光学フィルム1と光拡散デバイス25との間に複数設けられている。このリブ29はドット状又は線状に配置され、光学フィルム1と光拡散デバイス25との間に十分な空気層を確保する役割を有する。その配置の際には、集光レンズ16の谷部13と線状リブ29とを一致させるように配置することで、輝度の低下を抑え、リブ29と集光レンズ16との間にモアレ干渉縞が生じることを防ぐことが可能となる。
As shown in FIG. 12, a plurality of
リブ29の形成箇所としては、図12(a)に示されるように光学フィルム1の光透過基材17の観察者側とは反対側の面17aに形成されてもよく、また図12(b)に示されるように光拡散デバイス25の拡散基材26の観察者側の面26bに形成されていても良い。
As shown in FIG. 12A, the
このような光学シート52を用いたディスプレイ装置70においても、光源41の直上部分については過度に明るくなるのを防止し、光源41の直上部分以外の斜めに光が入射する部分については擬似光源を形成することで暗くなるのを防止することができるため、光デバイス24を通過する光全体としての輝度ムラを均一化させてランプイメージを確実に消すことが可能となる。
Also in the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態においては、図13に示すように、光偏向レンズ28の軸方向jと光源41の軸方向kとなす角θ41は、20度以下の範囲で適宜変更してもよい。この場合、光源41は線状光源であり、光偏向レンズ28はレンチキュラー型レンズで形成される。
角θ41が20度以下である場合には、光源41のランプイメージを解消させることができる。逆に、角θ41が20度を超える場合には、光源41のランプイメージを低減する効果が不十分となり、液晶表示画面で光源41のランプイメージが見えてしまう場合が発生する。角θ41が0度であるときが、光偏向レンズ28の効果が最も大きいため、角θ41は0度であることが望ましい。
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the angle θ 41 formed by the axial direction j of the
When the angle θ 41 is 20 degrees or less, the lamp image of the
本発明の光拡散デバイス25、及び光学シート52を用いたディスプレイ装置70について、輝度及び輝度ムラの有無を調べるための試験を行った。
For the
第1に、光偏向レンズ28として、凸レンチキュラーレンズを用いた。凸レンチキュラーレンズにおいては、ピッチPを150μm、光伝搬層23と凸レンチキュラーレンズとの接合点30における接線mと、光伝搬層23の観察者側と反対側の面23aとのなす角θが65度、凸レンチキュラーレンズの頂部(ピッチPに対しておよそ20%範囲)の曲率半径が約25μm、高さを80μmとなる放物線形状とした。
この結果、斜入射光の角度φ=65度で強く法線方向Nへと偏向する光偏向レンズが得られた。
また、光偏向レンズ28、光伝搬層23、及び拡散基材26の材料は、全てポリカーボネイト(屈折率=1.59)で作製した。
拡散基材26は、樹脂フィラーを適量含有させることで、全光線透過率を55%、ヘイズ値を99%とし、厚みを1.5mmとした。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、全光線透過率は87%であった。以下実施例において、光伝搬層23の厚みを変えたサンプルを作製した。
First, a convex lenticular lens was used as the
As a result, an optical deflection lens that strongly deflects in the normal direction N at an angle φ = 65 degrees of oblique incident light was obtained.
The materials of the
The
The
(比較例1)
上記設定された光拡散デバイス25において、光伝搬層23の厚みを150μmに設定し、多層押出法により光拡散デバイス25を作製した。
(実施例1)
上記設定された光拡散デバイス25において、光伝搬層23の厚みを600μmに設定し、多層押出法により光拡散デバイス25を作製した。
(Comparative Example 1)
In the
Example 1
In the
上記のように作製した実施例1、比較例1の光拡散デバイス25の観察者側Fの面上に、拡散フィルム、90度三角プリズムシート、拡散フィルムの順番で重ねて配置して光学シート52を作製した。
これらを、CCFL間隔が16mm、CCFLと光拡散デバイス25との距離が5mmとなるバックライト56に配置し、バックライト56の観察者側Fに液晶パネル35を配置することで、ディスプレイ装置70が得られた。
The
These are arranged in the backlight 56 having a CCFL interval of 16 mm, and the distance between the CCFL and the
第2に、光偏向レンズ28として、凸レンチキュラーレンズシートを用いた。凸レンチキュラーレンズにおいては、ピッチPが150μm、光伝搬層23と凸レンチキュラーレンズとの接合点30における接線mと、光伝搬層23の観察者側と反対側の面23aとのなす角θが70度、凸レンチキュラーレンズの頂部(ピッチPに対しておよそ20%範囲)の曲率半径が約25μm、高さを100μmとなる放物線形状を75umのPET基材上にUV成形した。
この結果、斜入射光の角度φ=55度で強く法線方向Nへと偏向する光偏向レンズが得られた。
また、光伝搬層23、及び拡散基材26は、ポリカーボネイト(屈折率=1.59)とした。
拡散基材26は、樹脂フィラーを適量含有させることで、全光線透過率を55%、ヘイズ値を99%とし、厚みを1.5mmとした。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、厚さは600μm、全光線透過率は87%であった。
Second, a convex lenticular lens sheet was used as the
As a result, an optical deflection lens that strongly deflected in the normal direction N at an angle φ = 55 degrees of oblique incident light was obtained.
Further, the
The
The
(実施例2)
上記作製した光拡散デバイス25の観察者側Fの面に、75μmPET基材上に150μmピッチで集光レンズ16を配置し、光マスク22の領域が集光レンズ16のピッチの50%となるよう形成した光学フィルム1を粘着材により一体積層して、光学シート52を作製したものを実施例2とした。
(実施例3)
上記作製した光拡散デバイス25の観察者側Fの面上に、拡散フィルム、90度三角プリズムシート、拡散フィルムの順番で重ねて配置して光学シート52としたものを実施例3とした。。
(実施例4)
75μmPET基材上に90度三角プリズムを成形し、90度三角プリズムと対向する面に、50μm×50μmの大きさのドット状のリブ29を形成した光学フィルム1を、粘着材にて上記作製した光拡散デバイス25の観察者側Fの面に一体積層して光学シート52としたものを実施例4とした。
(Example 2)
The condensing
(Example 3)
Example 3 was obtained by arranging the diffusion film, the 90-degree triangular prism sheet, and the diffusion film in this order on the surface of the observer side F of the
Example 4
An
上記のように作製した実施例2〜4サンプルを、CCFL間隔が50mm、CCFLと光拡散デバイス25との距離が18mmとなるバックライト56に配置し、バックライト56の観察者側Fに液晶パネル35を配置することで、実施例2〜4のディスプレイ装置70を作製した。
The samples of Examples 2 to 4 produced as described above were placed in the backlight 56 with a CCFL interval of 50 mm and the distance between the CCFL and the
(比較例2)
第3に光偏向レンズ28として、凸レンチキュラーレンズを用いた。凸レンチキュラーレンズのピッチPを150μm、光伝搬層23と凸レンチキュラーレンズとの接合点30における接線mと、光伝搬層23の観察者側と反対側の面23aとのなす角θが70度、凸レンチキュラーレンズの頂部(ピッチPに対しておよそ20%範囲)の曲率半径が約60μm、高さを60μmとなる非球面形状とした。
この結果、斜め入射光の角度φ=10度を超えると、ほとんど法線方向N±10度範囲へ偏向しない光偏向レンズが得られた。
また、光偏向レンズ28、光伝搬層23、及び拡散基材26の材料は、全てポリカーボネイト(屈折率=1.59)とした。
拡散基材26は、樹脂フィラーを適量含有させることで、全光線透過率を55%、ヘイズ値を99%とし、厚みを1.5mmとした。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、厚みを600μm、全光線透過率は87%の光拡散デバイス25が得られた。このようにして得られた光拡散デバイス25の観察者側Fの面に、75μmPET基材上に150μmピッチで集光レンズ16を配置し、光マスク22の領域が集光レンズ16のピッチの50%となるよう形成した光学フィルム1を粘着材により一体積層して、光学シート52が得られた。
(Comparative Example 2)
Third, a convex lenticular lens was used as the
As a result, when the angle φ of obliquely incident light exceeds 10 °, an optical deflection lens that hardly deflects in the normal direction N ± 10 ° range is obtained.
The materials of the
The
The
上記のように作製した比較例2のサンプルを、CCFL間隔が50mm、CCFLと光拡散デバイス25との距離が18mmとなるバックライト56に配置し、バックライト56の観察者側Fに液晶パネル35を配置することで、比較例2のディスプレイ装置70を作製した。
The sample of Comparative Example 2 produced as described above is placed in the backlight 56 having a CCFL interval of 50 mm and the distance between the CCFL and the
(光学評価)
本実施例、及び比較例のディスプレイ装置を以下の測定方法により評価した。
(正面輝度評価)
ディスプレイ装置70を全白表示とし、画面中心部を分光放射輝度計(SR−3A:トプコンテクノハウス社製)にて測定した。
(輝度ムラ評価)
ディスプレイ装置70を全白表示とし、画面全体を輝度ムラ測定機(ProMetric1200:Radiant Imaging社製)にて測定、複数の冷陰極管の並びに大して垂直方向の輝度分布データにより解析を行った。
なお、輝度分布は冷陰極管に対応した波型の分布が得られるので、中心の5本分の冷陰極管に相当する輝度データを抽出して平均輝度を算出した後、平均輝度に対する輝度変化(%)を算出した。この輝度変化の標準偏差σが1%以内であれば、光学シートの拡散性が良好と判定した。
表1に本実施例、及び比較例の測定結果を表に示す。
(Optical evaluation)
The display devices of this example and comparative example were evaluated by the following measuring methods.
(Front brightness evaluation)
The
(Luminance unevenness evaluation)
The
Since the luminance distribution can be obtained as a wave distribution corresponding to the cold cathode fluorescent lamps, the luminance data corresponding to the five cold cathode fluorescent lamps at the center is extracted to calculate the average luminance, and then the luminance change with respect to the average luminance is calculated. (%) Was calculated. When the standard deviation σ of the luminance change was within 1%, it was determined that the diffusibility of the optical sheet was good.
Table 1 shows the measurement results of this example and the comparative example.
比較例1は、光源間隔Lに対して2L/3の位置に入射する光を法線方向Nへと強く偏向したため、光源と光源との間に2つの擬似光源が発生したものの、光伝搬層が薄すぎたため、拡散性能が足りず不良、即ちNGとなった。
実施例1は光源イメージが消え、十分な輝度も得られた。(OK判定)。
実施例2は光源間隔Lに対してL/2の位置に入射する光を法線方向Nへと強く偏向したため、光源と光源との間に1つの擬似光源が発生し、光源イメージが消え、高い輝度が得られた(OK判定)。
実施例3は、光源イメージが消え、十分な輝度が得られた(OK判定)。
実施例4は、光源イメージが消え、実施例2、3に比べると輝度はやや低いものの問題ないレベルであった。(OK判定)。
比較例2は、入射角度が10度を超える光をほとんど法線方向Nへと偏向しない光偏向レンズであったため、光源イメージが消えずNGであった。
In Comparative Example 1, the light incident on the position of 2L / 3 with respect to the light source interval L was strongly deflected in the normal direction N, so that although two pseudo light sources were generated between the light sources, the light propagation layer Was too thin, the diffusion performance was insufficient, that is, NG.
In Example 1, the light source image disappeared and sufficient luminance was obtained. (OK determination).
In the second embodiment, the light incident on the position L / 2 with respect to the light source interval L is strongly deflected in the normal direction N, so that one pseudo light source is generated between the light sources and the light source image disappears. High luminance was obtained (OK determination).
In Example 3, the light source image disappeared and sufficient luminance was obtained (OK determination).
In Example 4, the light source image disappeared, and although the luminance was slightly lower than in Examples 2 and 3, it was at a level with no problem. (OK determination).
Since the comparative example 2 was a light deflecting lens that hardly deflected light having an incident angle exceeding 10 degrees in the normal direction N, the light source image was NG without disappearing.
1 光学フィルム
2 光学部材
16 集光レンズ
20 固定層
21 光拡散レンズ
22 光マスク
23 光伝搬層
24 光デバイス
25 光拡散デバイス
26 拡散基材
35 画像表示素子
41 光源
43 反射板
52 光学シート
55 バックライトユニット
56 バックライトユニット
70 ディスプレイ装置
72 ディスプレイ装置
DESCRIPTION OF
22
Claims (16)
観察者側に配置される光伝搬層と、該光伝搬層の光源側の面に一定のピッチで複数配列される光偏向レンズとからなり、
前記光偏向レンズが、前記光伝搬層の面の法線方向に対して略平行に入射する光を拡散させるとともに、前記法線方向に対して20°以上の入射角度φをもって入射する斜入射光を前記法線方向に向かって偏向させて、この斜入射光の偏向光による光強度ピークを前記法線方向に対して±10°の範囲内とすることを特徴とする光デバイス。 An optical device that controls an optical path of light emitted from a light source and emits the light toward an observer,
A light propagation layer disposed on the observer side, and a plurality of light deflection lenses arranged at a constant pitch on the light source side surface of the light propagation layer,
The light deflection lens diffuses light incident substantially parallel to the normal direction of the surface of the light propagation layer, and oblique incident light incident at an incident angle φ of 20 ° or more with respect to the normal direction. Is deflected toward the normal direction, and the light intensity peak due to the deflected light of the oblique incident light is set within a range of ± 10 ° with respect to the normal direction.
前記斜入射光の入射角度φが下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
The optical device according to claim 1, wherein an incident angle φ of the oblique incident light satisfies the following formula (1).
前記斜入射光の入射角度φが下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
The optical device according to claim 1, wherein an incident angle φ of the oblique incident light satisfies the following formula (2).
前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向レンズのピッチをPとし、前記レンズ傾斜面が前記基材に接合する接合点から前記レンズ傾斜面への接線が、前記基材の観察者と反対側の面となす角をθとしたときに、
前記光伝搬層の厚さTが下記式(3)を満たすことを特徴とする請求項2又は3のいずれかに記載の光デバイス。
The refractive index of the light propagation layer is n, the pitch of the light deflection lens is P, and the tangent line from the junction where the lens inclined surface is bonded to the substrate to the lens inclined surface is the observer of the substrate. When the angle between the opposite surface and θ is θ,
The optical device according to claim 2, wherein a thickness T of the light propagation layer satisfies the following formula (3).
請求項1から5のいずれかに記載の光デバイスと、
該光デバイスの観察者側の面に積層された光拡散基材とからなることを特徴とする光拡散デバイス。 A light diffusing device for controlling an illumination optical path,
An optical device according to any one of claims 1 to 5,
A light diffusing device comprising: a light diffusing substrate laminated on a surface on the viewer side of the optical device.
前記光伝搬層は、全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が95%以下であることを特徴とする請求項6に記載の光拡散デバイス。 The light diffusing substrate has light diffusing particles dispersed in a transparent resin, has a total light transmittance of 30% or more and 80% or less, and a haze value of 95% or more,
The light diffusing device according to claim 6, wherein the light propagation layer has a total light transmittance of 80% or more and a haze value of 95% or less.
前記光学シートは、請求項6又は7に記載の光拡散デバイスの観察者側の面に光学フィルム重ねられて形成されており、
前記光学フィルムが、光透過基材と集光レンズとからなり、前記光透過基材の観察者側の面に複数の集光レンズが一定のピッチで配列されており、前記集光レンズの形状が凸曲面形状であることを特徴とする光学シート。 An optical sheet for controlling an illumination light path of a display,
The optical sheet is formed by overlapping an optical film on the surface of the observer side of the light diffusing device according to claim 6 or 7,
The optical film is composed of a light-transmitting substrate and a condensing lens, and a plurality of condensing lenses are arranged at a constant pitch on the surface of the light-transmitting substrate on the observer side, and the shape of the condensing lens Is a convex curved surface.
前記光透過用開口部が、それぞれ前記集光レンズの頂部に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の光学シート。 Between the optical film and the light diffusing device, there are provided a plurality of light masks and a light transmission opening for separating the light masks,
The optical sheet according to claim 8, wherein the light transmission openings are respectively arranged at positions corresponding to the tops of the condenser lenses.
平面視したときに、前記レンチキュラーレンズの長軸方向と前記線状光源の長軸方向とのなす角が20度以下であることを特徴とする請求項12から14のいずれか1項に記載のバックライトユニット。 The light source is a linear light source and the shape of the light deflection lens is a lenticular lens,
The angle formed by the major axis direction of the lenticular lens and the major axis direction of the linear light source when viewed in plan is 20 degrees or less. Backlight unit.
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