JP2011099931A - Optical sheet, backlight unit, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、 画素単位での透過/非透過のレンズシート及びディスプレイ用光学シート、あるいは透明状態/散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルを背面側から照明するバックライトユニット、ディスプレイ装置に関する。 The present invention illuminates, from the back side, a liquid crystal panel in which a transmission / non-transmission lens sheet and a display optical sheet in pixel units or a display element in which a display pattern is defined according to a transparent state / scattering state is arranged. The present invention relates to a backlight unit and a display device.
近年、TFT型液晶パネルやSTN型液晶パネルを使用したディスプレイ装置は、主としてOA分野でカラーノートPC(パーソナルコンピュータ)を中心に商品化されている。
このようなディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側(観察者から見て反対側)に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する、いわゆるバックライト方式が採用されている。
In recent years, display devices using TFT-type liquid crystal panels and STN-type liquid crystal panels have been commercialized mainly in color notebook PCs (personal computers) in the OA field.
In such a display device, a so-called backlight system is employed in which a light source is arranged on the back side of the liquid crystal panel (the side opposite to the observer) and the liquid crystal panel is illuminated with light from the light source.
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットを大別すると、冷陰極管(CCFL)などの光源ランプを光透過性に優れたアクリル樹脂などからなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」(いわゆるエッジライト方式)と、導光板を用いない「直下型方式」との二種類の方式がある。 The backlight units used in this type of backlight system can be broadly divided into multiple light sources such as cold cathode fluorescent lamps (CCFL) within a flat light guide plate made of acrylic resin with excellent light transmission. There are two types of methods: a “light guide plate light guide method” (so-called edge light method) and a “direct type method” that does not use a light guide plate.
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載されたディスプレイ装置としては、例えば、図6に示すものが一般に知られている。
この種のディスプレイ装置においては、表裏両面を偏光板71、73で挟んでなる液晶パネル72が上部に位置するように配設されており、液晶パネル72の下面側に、略長方形の板状を呈するPMMA(ポリメチルメタクリレート)やアクリル等の透明な基材からなる導光板79が配置され、さらに、この導光板79の上面(光射出側)に拡散フィルム(拡散層)78が設けられている。さらに、導光板79の下面には該導光板79に導入された光を効率よく液晶パネル72に向け均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部(図示せず)が印刷などによって設けられるとともに、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム(反射層)77が設けられている。
As a display device on which a light guide plate light guide type backlight unit is mounted, for example, the one shown in FIG. 6 is generally known.
In this type of display device, a
また、上記導光板79には、側端部に光源ランプ76が取り付けられており、さらに、光源ランプ76の光を効率良く導光板79中に入射させるべく、光源ランプ76の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター81が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン(TiO2)粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板79内に入射した光に指向性を付与して光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫とされている。
Further, the
さらに、最近では、光利用効率を向上させて高輝度化を図るべく、例えば図7に示すように、拡散フィルム78と液晶パネル72との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム(プリズム層)74,75を設けることが提案されている。このプリズムフィルム74,75は導光板79の光射出面から射出され、拡散フィルム78で拡散された光を、高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させるものである。
Further, recently, in order to improve the light utilization efficiency and increase the brightness, for example, as shown in FIG. 7, a prism film (prism) having a light condensing function between the
一方、直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶TVなどのディスプレイ装置に用いられている。
直下型バックライト方式のディスプレイ装置としては、図8に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板71、73に挟んでなる液晶パネル72が上部に位置して配設され、液晶パネル72の下面側に蛍光管等からなる光源51が配置される。さらに、光源51の上面側に拡散フィルム82のような光学シートが設けられている。また、光源51の背面には、光源51から液晶パネル72と反対の方向に向かう光を液晶パネル72側へ反射させるリフレター52が配置されている。よって、光源51から射出される光は拡散フィルム82で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させる。
On the other hand, direct type backlights are used in display devices such as large liquid crystal TVs where it is difficult to use light guide plates.
A liquid crystal display device shown in FIG. 8 is generally known as a direct backlight type display device. In this liquid crystal display device, a
しかしながら、図6及び図8に示すディスプレイ装置においては、視野角の制御が拡散フィルム182の拡散性のみに依存するため、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなるという現象が避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招くという問題があった。 However, in the display device shown in FIGS. 6 and 8, since the control of the viewing angle depends only on the diffusibility of the diffusing film 182, the control is difficult, the central portion in the front direction of the display is bright and goes to the peripheral portion. The phenomenon of darkening is inevitable. For this reason, there is a problem that the luminance is greatly lowered when the liquid crystal screen is viewed from the side, and the light use efficiency is lowered.
また、図7に例示したプリズムフィルム74,75を用いたディスプレイ装置では、プリズムフィルム74,75の枚数が2枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
さら、図8に励磁したプリズムフィルム74,75では、光源51間の間隔が広すぎると画面上に輝度ムラが生じ易くなってしまうため、光源51の数を減らせず、消費電力の増加及びコストの増加を招く原因となっていた。
Further, in the display device using the
Furthermore, in the
ここで、上記のようなディスプレイ装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴って、ディスプレイ装置に搭載されるバックライトユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。 Here, in the display device as described above, light weight, low power consumption, high luminance, and thinning are strongly demanded as market needs, and accordingly, a backlight unit mounted on the display device is also included. Light weight, low power consumption, and high brightness are required.
特に、最近、目覚しい発展をみるカラーディスプレイ表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、これに搭載されるバックライトユニットの輝度向上を図ることがディスプレイ自体の低消費電力を得るために必須となっている。
しかしながら、上述した従来のバックライトユニットでは、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザからは、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニットの開発が待ち望まれている。
In particular, in color display devices that have recently made remarkable progress, the panel transmittance of the liquid crystal panel is much lower than that of a monochrome-compatible liquid crystal panel. Therefore, it is possible to improve the brightness of the backlight unit installed in the liquid crystal panel. It is essential to obtain low power consumption of the display itself.
However, it is difficult to say that the above-described conventional backlight unit sufficiently satisfies the demand for high brightness and low power consumption, and the user has low price, high brightness, high display quality, and low power consumption. The development of a backlight unit capable of realizing a power liquid crystal display device is awaited.
なお光学シートに光学的な機能に加え、他の機能を付与する試みとしては特許文献1に示すような例があるが、光学シートがロール状に巻き取られた場合に限定され、様々な工程への応用ができるものではない。
一方、光学シートの性能向上を目的として、従来使用されてきたプリズム、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、多角錘の他にも下記特許文献に示すような様々な光学形状の提案があり、今後も新たな形状が増えていくと考えられる。
In addition, there is an example as shown in
On the other hand, for the purpose of improving the performance of the optical sheet, there are proposals for various optical shapes as shown in the following patent document besides the conventionally used prisms, lenticular lenses, microlenses, and polygonal pyramids. The shape is thought to increase.
ところで、ディスプレイ装置のバックライトユニットに用いる光学シートにおいては、その光学性能によってディスプレイ装置の外観、すなわち商品価値に大きな影響を与える。一般的には輝度が高いものが望まれる一方で、微小な欠陥を隠すためや光源の影を消すために拡散性能も必要とされる。ところが、この拡散性能は輝度を落とす原因にもなるため、両立は非常に難しい。 By the way, in the optical sheet used for the backlight unit of the display device, the optical performance greatly affects the appearance of the display device, that is, the commercial value. In general, high brightness is desired, but diffusion performance is also required to hide minute defects and to eliminate the shadow of the light source. However, since this diffusion performance also causes a decrease in luminance, it is very difficult to achieve both.
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、良好な輝度と隠蔽性能を両立することができる光学シート、並びに、この光学シートを用いたバックライトユニット、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 provides an optical sheet capable of achieving both good luminance and concealment performance, and a backlight unit and a display device using the optical sheet. Objective.
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、本発明に係る光学シートは、光源から入射された光の光路を制御して出射する照明光路制御に使用される光学シートであって、光出射面に、光を集光又は拡散させる光学形状を有し、該光学形状は、略半球状をなすマイクロレンズと、シリンドリカルレンズもしくはプリズムとの組み合わせからなり、前記光学形状の表面に粗面化処理が施されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
In other words, the optical sheet according to the present invention is an optical sheet used for illumination light path control that emits light by controlling the light path of light incident from a light source, and is an optical sheet that collects or diffuses light on a light exit surface. The optical shape is a combination of a substantially hemispherical microlens and a cylindrical lens or a prism, and the surface of the optical shape is roughened.
このような構成によれば、光学形状がマイクロレンズとシリンドリカルレンズもしくはプリズムとの組み合わせからなることにより、一枚で集光と拡散の機能を併せ持つことができる。また、光学形状の表面に粗面化処理が施されているため、欠陥及び光源の影の隠蔽性能を向上させることができる。さらに、シリンドリカルレンズシート又はプリズムシートに粗面化処理を施した場合には輝度低下が著しいが、本発明においては粗面化処理による輝度低下が生じにくいマイクロレンズを有しているため、光学シート全体として、良好な輝度と隠蔽性能を両立することができる。 According to such a configuration, since the optical shape is a combination of a microlens and a cylindrical lens or a prism, it is possible to have both a condensing and diffusing function with a single lens. Further, since the surface of the optical shape is roughened, it is possible to improve the concealment performance of defects and light source shadows. Further, when the cylindrical lens sheet or the prism sheet is subjected to a roughening process, the brightness is significantly reduced. However, in the present invention, the optical sheet has a microlens that is unlikely to cause a brightness decrease due to the roughening process. As a whole, both good luminance and concealment performance can be achieved.
本発明に係る光学シートにおいては、前記粗面化処理が施されて形成された凹凸の高低差が、0.01μm〜5μmの範囲内に設定されていることを特徴とする。
これにより、輝度低下を最小限に抑えつつ、隠蔽性能を向上させた光学シートを実現することができる。
In the optical sheet according to the present invention, the height difference of the unevenness formed by the roughening treatment is set in a range of 0.01 μm to 5 μm.
Thereby, it is possible to realize an optical sheet with improved concealment performance while minimizing luminance reduction.
本発明に係る光学シートにおいては、前記粗面化処理が、前記マイクロレンズの頂部と、前記光学形状の谷部とに施されていることを特徴とする。
これにより、輝度及び隠蔽性能のバランスを取って、高輝度かつ高拡散を実現するkとおができる。
The optical sheet according to the present invention is characterized in that the roughening treatment is applied to a top portion of the microlens and a trough portion of the optical shape.
Thus, k that achieves high luminance and high diffusion can be achieved by balancing luminance and concealment performance.
本発明に係る光学シートにおいては、前記光学シートの光入射面が略平坦面状をなしていることが好ましい。 In the optical sheet according to the present invention, it is preferable that a light incident surface of the optical sheet has a substantially flat surface shape.
本発明に係る光学シートは、前記光入射面に粗面化処理が施されていることが好ましい。
これによって、光入射面において光を拡散させ、隠蔽性能を向上させることができる。
In the optical sheet according to the present invention, the light incident surface is preferably subjected to a roughening treatment.
Thereby, light can be diffused on the light incident surface, and the concealment performance can be improved.
本発明に係る光学シートにおいては、前期粗面化処理が施された前記光入射面の十点平均粗さRzが0.1μm〜5μmの範囲内に設定されていることを特徴とする。
これによって、光輝度とのバランスを取った範囲で、入射面による光拡散効果を付与することができる。
In the optical sheet according to the present invention, the ten-point average roughness Rz of the light incident surface subjected to the roughening treatment in the previous period is set within a range of 0.1 μm to 5 μm.
As a result, the light diffusion effect by the incident surface can be imparted within a range balanced with the light luminance.
本発明に係る光学シートにおいては、前記光入射面上に突起形状が形成されたことを特徴とする。
これによって、光学シートの光入射面側における耐擦傷性を向上させることができる。
The optical sheet according to the present invention is characterized in that a protrusion shape is formed on the light incident surface.
Thereby, the scratch resistance on the light incident surface side of the optical sheet can be improved.
本発明に係る光学シートにおいては、前記突起形状の高さが前記光入射面からの高さが10μm〜100μmの範囲に設定されていることを特徴とする。
これによって、光入射面における耐擦傷性を確実に発揮することができる。
In the optical sheet according to the present invention, the height of the protrusion shape is set in a range of 10 μm to 100 μm from the light incident surface.
Thereby, the scratch resistance on the light incident surface can be surely exhibited.
本発明に係るバックライトユニットは、上記いずれかの光学シートと、該光学シートに光を照射する前記光源とを備えることを特徴とする。
このようなバックライトユニットによれば、上記光学シートを用いているため、高輝度及び高隠蔽性能の両立化を図ることができる。
The backlight unit according to the present invention includes any one of the optical sheets described above and the light source that irradiates the optical sheet with light.
According to such a backlight unit, since the optical sheet is used, both high luminance and high concealment performance can be achieved.
本発明に係るディスプレイ装置は、上記バックライトユニットと、画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定し、前記バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示部とを備えたことを特徴とする。
このようなディスプレイ装置によれば、上記バックライトユニットを備えているため、高輝度及び高隠蔽性能の両立化を図った画像を提供することが可能となる。
A display device according to the present invention includes the backlight unit, and an image display unit that defines a display image according to transmission / shielding in pixel units and displays an image by light irradiation from the backlight unit. It is characterized by that.
According to such a display device, since the backlight unit is provided, it is possible to provide an image that achieves both high luminance and high concealment performance.
本発明に係る光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、マイクロレンズとシリンドリカルレンズもしくはプリズムとを組み合わせた光学形状に粗面化処理を施したことによって、良好な輝度と隠蔽性能を両立することができる。したがって、高輝度及び拡散性能を両立した良好な出射光を発することが可能となる。 According to the optical sheet, the backlight unit, and the display device according to the present invention, a roughening process is performed on an optical shape that is a combination of a microlens and a cylindrical lens or a prism, thereby achieving both good luminance and concealment performance. be able to. Therefore, it is possible to emit good outgoing light that achieves both high luminance and diffusion performance.
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本実施形態のディスプレイ装置の縦断面図である。なお、図1において各構成要素の縮図は実際とは一致しない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the display device of this embodiment. In FIG. 1, the reduced scale of each component does not match the actual one.
図1に示すように、本発明の実施形態にかかるディスプレイ装置27は、観察者側へ光を照射するバックライトユニット13の上に、表示部(画面表示部)20を重ねて設けることで構成される液晶表示装置であり、表示部20から観察者側に向けて画像信号によって表示制御された表示光Sを出射することで、平面状の画像を表示するものである。尚、以下では、図1の上方向を観察者側あるいは正面側とし、下方向を背面側と称する。
As shown in FIG. 1, the display device 27 according to the embodiment of the present invention is configured by providing a display unit (screen display unit) 20 on a
表示部20は、2枚の偏光板(偏光フィルム)21,21と、その間に狭持された液晶パネル19とからなる。液晶パネル19は、たとえば、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。
バックライトユニット13から出射された光Lは、背面側の偏光板19を介して液晶パネル19に入射され、観察者側の偏光板21を介して観察者側に出射される。
The display unit 20 includes two polarizing plates (polarizing films) 21 and 21 and a
The light L emitted from the
表示部20は、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。画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、光学シート1により、観察者側への輝度が向上されるとともに光強度の視角度依存性が低減され、さらに、ランプイメージが低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
The display unit 20 is preferably an element that displays an image by transmitting / blocking light in pixel units. If the image is displayed by transmitting / blocking light in pixel units, the
また、表示部20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。 The display unit 20 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.
なお、ディスプレイ装置27は、上記のような表示部20を備える液晶表示装置としているが、少なくともバックライトユニット13を含んだ構成であれば、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ等のように、バックライトユニット13からの光を表示光として画像表示を行う画像表示部の種類は問わない。
Although the display device 27 is a liquid crystal display device including the display unit 20 as described above, as long as it includes at least the
バックライトユニット13は、表示部20の光入射側に臨ませて配置された照明光路制御用の光学シート1、反射型偏光分離シート2、拡散シート3及び光源部4を備えており、背面側から順に、光源部4、拡散シート3、光学シート1及び反射型偏光分離シート2が積層されることで構成されている。
The
光源部4は、正面側へと向かって光を発光させるものであり、本実施形態においてはエッジライト方式が採用されている。この光源部4は、透明材料から成形された平板状をなす導光板5と、導光板5の側方に配置された一対の光源15,15とを備えている。これにより光源15,15から放射された光は、導光板5内での反射を繰り返して正面方向に向かって平行な光として出射される。
The light source unit 4 emits light toward the front side, and an edge light system is adopted in this embodiment. The light source section 4 includes a light guide plate 5 having a flat plate shape formed from a transparent material, and a pair of
拡散シート3は、透明樹脂に光拡散領域が分散されて形成された略板状をなす部材であって、光源部4からの光に拡散効果を付与して正面側へと出射するものである。 The diffusion sheet 3 is a substantially plate-like member formed by dispersing a light diffusion region in a transparent resin, and imparts a diffusion effect to the light from the light source unit 4 and emits it to the front side. .
以下、図2を参照して本実施形態の光学シート1の構成について説明する。図2(a)は光学シート1の斜視図、図2(b)は図2(a)の部分拡大図である。
図2(a)に示すように、光学シート1はシート状をなしており、その平面視形状は所定のバックライトに組み込めるようにサイズ及び形状が調整されたものとされている。
Hereinafter, the configuration of the
As shown in FIG. 2A, the
図2(b)に示すように、光学シート1の光出射面には、略半球状のマイクロレンズ32とプリズム33とが組み合わされてなる光学形状が構成されている。即ち、プリズム33の配列の中にマイクロレンズ32が離散的に配置されている。また、この光学シート1は、所定の厚みを有する基材31を備えており、この基材31における観察者側の面が上記表面形成が構成された光出射面とされ、反対側の面が光入射面31aとされている。なお、基材31、マイクロレンズ32及びプリズム33は異種素材で構成されていても良いし、同一素材で一体に構成されていても良い。
As shown in FIG. 2B, the light emission surface of the
なお、光学シート1においてはプリズム33に代えてシリンドリカルレンズを備えていてもよい。以下では、プリズム33を備えた場合についてのみ説明するが、シリンドリカルレンズを備えた場合であってもプリズム33を備えた場合と同様の作用効果を生じる。
The
マイクロレンズ32の直径は、10μm〜200μmの範囲に設定されていることが好適である。直径が10μmより小さいと製造が困難となってしまい、200μmより大きいとマイクロレンズ32そのものが点欠陥のように視認されてしまうからである。また、マイクロレンズ32の配列は規則的でも、不規則的でも良い。
The diameter of the
プリズム33のピッチは10μm〜200μmの範囲に設定されていることが好適である。ピッチが10μmより小さいと入射光の回折が大きくなるため輝度が低下し、200μmより大きいとプリズム33が液晶パネルと干渉してモアレが発生してしまうからである。また、プリズム33の頂角θは60°〜150°の範囲に設定されていることが好適である。60°より小さいと製造が困難であり、150°より大きいと輝度が得られないからである。
It is preferable that the pitch of the
そして、本実施形態においては、光学シート1の光学形状には粗面化処理が施されている。この粗面化処理は光学形状全体になされていても良いし、部分的になされていても良い。
In the present embodiment, the optical shape of the
図3(a)に図2(a)のA−A’断面図を示す。光学シート1の光学形状に施す部分的な粗面化処理の一例としては、マイクロレンズ32の頂部と、マイクロレンズ32及びプリズム33の谷部(光学形状の谷部)とに粗面化処理が施されて粗面化部分34が形成されている態様が挙げられる。詳細は後述するが、この方法であれば輝度低下を防ぎ、隠蔽性能を得るのに効果が高い。
FIG. 3A shows a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. As an example of the partial roughening process performed on the optical shape of the
図3(b)に図2(a)のB−B’断面図を示す。図3(b)はプリズム33の谷部における断面を示したものである。粗面化処理により形成された粗面の粗さは通常Ra、Rz等の定められた方法で粗さ測定を行い数値化するが、通常の方法ではマイクロレンズ32やプリズム33の高さ自体も粗さとして捉えられてしまう。
FIG. 3B shows a B-B ′ cross-sectional view of FIG. FIG. 3B shows a cross section of the valley portion of the
そこで、本実施形態の粗面化処理の粗さの意味するところについて、詳しく説明する本実施形態における粗面化処理の粗さとは、粗面化処理前の光学形状に比べて粗面化処理後の形状がどれだけ凹凸しているかを意味しているいる。ただし、この定義の場合、特にマイクロレンズ32の部分的粗面化の粗さはどの程度なのかが非常に分かりにくくなってしまう。従って、プリズム33の谷や山の稜線、平坦部分で粗さを測定することが簡便である。
Therefore, the meaning of the roughness of the roughening process of the present embodiment will be described in detail. The roughness of the roughening process in the present embodiment is a roughening process compared to the optical shape before the roughening process. It means how uneven the later shape is. However, in the case of this definition, it becomes very difficult to understand how much the roughness of the partial roughening of the
図3(b)で一例を説明すると、プリズム33の谷部分の凹凸の高さの差△hをこの光学シートの粗さとする。なお、本実施形態においては△hが0.01μm〜5μmの範囲に設定されていることが好適である。0.01μmより小さいと隠蔽性能が全く観察されず、5μmより大きいと輝度が低下する。
An example will be described with reference to FIG. 3B. The roughness Δh of the unevenness height of the valleys of the
ここで、マイクロレンズ32とプリズム33との粗面化についてさらに詳細に説明する。マイクロレンズ32の粗面化形状は、図9(a)に示すように、球面の一部が緩やかに連続した形状をなしている。この緩やかさの指標としては、マイクロレンズ32の高さの1/10以下の凹凸を有し、粗面化を施す前のマイクロレンズ32の球面形状を保っている程度である。一方、プリズム33の谷の粗面化形状は、図9(b)のように、谷の角を潰したような形状をなしている。当該潰れた谷部分の幅は1mm以上とされていることが好ましい。
Here, the roughening of the
このようなマイクロレンズ32とプリズム33とが同一面に混在した場合について図9(c)を参照して説明する。まず、プリズム33谷部で入射光が強く拡散させられる。次に、拡散した光はプリズム33の谷部よりも高い位置にあるマイクロレンズ33に入射し、該マイクロレンズ32の緩やかな拡散と集光機能とによって、光分布を整えられる。即ち、光の拡散(混合)と集光が効果的に行なわれており、優れた隠蔽性と輝度とを両立することができる。なお、図9(c)で入射面側に拡散した光は、入射面や他の部材、ランプハウス等で反射し、再び入射光となって再利用される。
A case where
図4(a)〜(d)は光学シート1の光入射面31aの形状の種類を断面図で示したものである。なお、図5の各図において光学形状の粗面化は図では省略してある。
図4(a)は光入射面31aが略平坦面状の場合を示している。また、図4(c)は光入射面31aに突起部35を有している場合を示す。この突起部35は擦れ傷防止を目的として付与され、その形状は略半球状や台形形状等の種々の形状があげられる。突起部35の高さは10μm〜100μmの範囲に設定されていることが望ましい。10μmより小さいと擦れ傷防止効果がほとんど得られず、100μmより大きいと光学シートが撓んでしまい好ましくないからである。また、突起部35の最大径は10μm〜300μmの範囲に設定されていることが望ましい。10μmより小さいと製造が困難となり、300μmより大きいと点欠陥として視認されてしまうからである。ただし、光入射面は光出射面の光学形状に比べ視認されにくいので、該光学形状よりは大きな形状を選択することができる。
4A to 4D are sectional views showing the shape of the
FIG. 4A shows a case where the
図4(b)(d)は光入射面31aに粗面化処理した場合を示す。光入射面31aは基本的に平坦面状に構成されているため、この部分を測定すれば通常の粗さで表現することができる。粗さはRz0.1μm〜10μmの範囲に設定されていることが好適である。0.1μmより小さいと隠蔽性能が発揮されず、10μmより大きいと輝度低下が著しい。また、10μmより大きい粗さが必要な場合は、部分的に突起を設けた方が好ましい。
4B and 4D show a case where the
このような光学シート1の主となる材質としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル−スチレン共重合体、ポリスチレン、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、シクロオレフィンポリマー等を使用することができる。また、主となる材質の中に透明粒子が分散されていてもよい。この場合、主となる材質の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものとされ、主となる材質の屈折率と透明粒子の屈折率の差は0.01以上とされていることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得ることができない。また、当該屈折率差は0.5以下で十分である。さらに、透明粒子の平均粒径は0.5〜30.0μmであることが望ましい。
Examples of the main material of the
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。または、板状の部材は主となる材質中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。 As the transparent particles, 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 Examples thereof include fluorine-containing polymer particles such as fluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), and silicone resin particles. These transparent particles may be used as a mixture of two or more. Alternatively, the plate-like member has a structure in which a main material has a fine cavity containing air, and diffusion performance may be obtained by a difference in refractive index between the main material and air.
光学シート1において、基材31は単層構造でも複層構造でもよく、透明層を含んでいても良い。
また、光学シート1は押し出し法、キャスト法、インジェクション法等で製造することができ、その厚みは12μm〜1mmとすることができる。厚み12μmを下回ると加工に耐えうる剛性が不足し、1mmを超えると加工に耐えうる柔軟性が不足するため好ましくない。
In the
Moreover, the
また、上記方法の他、光学シート1をUV硬化法で製造してもよい。UV硬化法で作成される場合、基材上にUV硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型を押し当て、UV照射し光学層を得る。基材31としては、当該分野でよく知られたPET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンのフィルムなどを使用することができる。
In addition to the above method, the
反射型偏光分離シート2は、例えば偏光層と2層以上の光学層を積層した構成をなしており、適宜市販されているものを用いることが可能である。
The reflective
次に、上記のような構成の光学シート1を備えたバックライトユニット13、ディスプレイ装置27の作用について説明する。
光源部4の光源15から出射された光は、導光板5を通過して正面側に進行した後、拡散板シート3に入射する。そして、拡散シート3によって光散乱効果を付与されて十分に拡散させられた後、正面側へと射出される。そして、拡散シート3シートを通過した光は、光学シート1及び反射型偏光分離シート2を通過し、さらに、表示部20を通過することにより、画像表示として観察者に視認される。
Next, operations of the
The light emitted from the
以上説明した光学シート1によれば、光学形状がマイクロレンズ32とプリズム33との組み合わせからなることにより、一枚で集光と拡散の機能を併せ持つことができる。また、光学形状の表面に粗面化処理が施されているため、欠陥及び光源の影の隠蔽性能を向上させることができる。
さらに、例えばプリズムシートに粗面化処理を施した場合には輝度低下が著しいが、本実施形態においては粗面化処理による輝度低下が生じにくいマイクロレンズ32を有しているため、光学シート1全体として、良好な輝度と隠蔽性能を両立することができる。
なお、このような作用効果は、プリズム33に代えてシリンドリカルレンズを採用した場合であっても同様である。
According to the
Further, for example, when the surface of the prism sheet is roughened, the luminance is significantly reduced. However, in the present embodiment, the
Such a function and effect is the same even when a cylindrical lens is employed instead of the
また、本実施形態のバックライトユニット13及びディスプレイ装置27は上記構成の光学シート1を用いているため、良好な輝度と隠蔽性能を両立を図った出射光及び画像表示を実現することができる。
In addition, since the
以上、本実施形態での実施形態について詳細に説明したが、本実施形態の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更等も可能である。
例えば、変形例として図5に示すようなディスプレイ装置28であってもよい。このディスプレイ装置28は、バックライトユニット14の構成において実施形態とは相違する。
As described above, the embodiment in the present embodiment has been described in detail. However, without departing from the technical idea of the present embodiment, the present invention is not limited thereto, and some design changes and the like are possible.
For example, a display device 28 as shown in FIG. 5 may be used as a modification. The display device 28 is different from the embodiment in the configuration of the backlight unit 14.
即ち、このバックライトユニット14は、出射面に平行に配列された複数の光源15とこれら光源15の背面側及び側方を囲うランプハウス17とから構成された光源部4を備えており、該光源部4の正面側に、拡散シート3及び光学シート1が積層されて構成されている。この変形例においても、実施形態と同様光学シート1を用いているため、良好な輝度と隠蔽性能を両立を図った出射光及び画像表示を実現することができる。
That is, the backlight unit 14 includes a light source unit 4 including a plurality of
(光学シートの製造方法)
まず、種々の粗面化処理が施された半球状のマイクロレンズとプリズムの逆形状をなす金型ロール、及び、突起部の逆形状を有する金型ロール、突起部の逆形状を有さない金型ロールを準備した。
これら金型ロールを押出し機に近接して配置し、熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融して押出し機により成型し、成形物が冷却、硬化する上記金型ロールによって成形して、表面に光学形状を有する光学シートを得た。なお、光学シートの厚みは320μmとし、熱可塑性ポリカーボネートとしては、は帝人化成(株)のM1201を使用した。
また、比較のために粗面化処理有無の頂角90°プリズムシート、マイクロレンズシートを同様の手法で準備した。
これら作成したシートを730mm×310mmの真四角に切り取り、評価に使用した。
(Optical sheet manufacturing method)
First, hemispherical microlenses that have been subjected to various roughening treatments and a die roll having a reverse shape of a prism, a mold roll having a reverse shape of the protrusion, and a reverse shape of the protrusion are not present A mold roll was prepared.
These mold rolls are placed close to the extruder, the thermoplastic polycarbonate resin sheet is melted and molded by the extruder, and the molded product is molded by the mold roll that is cooled and cured, so that the optical shape is formed on the surface. An optical sheet was obtained. The optical sheet had a thickness of 320 μm, and M1201 from Teijin Chemicals Ltd. was used as the thermoplastic polycarbonate.
For comparison, a prism sheet and a microlens sheet having an apex angle of 90 ° with or without a roughening treatment were prepared in the same manner.
These prepared sheets were cut into 730 mm × 310 mm squares and used for evaluation.
(光学シートの輝度測定、および隠蔽性評価)
得られた光学シート1をディスプレイに組み込み、白画面を表示し、トプコン製SR−3Aで画面の法線方向、50cmの距離から中心の輝度を測定した。バックライトユニットの構成は帝人化成製拡散板65HLWと光学シートを用いたものとした。
隠蔽性の評価は直下型バックライトを使用し、光源の隠蔽性の評価で行った。輝度測定と同様の構成で光学シートをディスプレイに組み込み、白画面を表示して目視観察した。この目視評価は個人差があるため、被験者3名以上で実施した。
(Measurement of brightness of optical sheet and evaluation of concealment)
The obtained
The hiding property was evaluated by evaluating the hiding property of the light source using a direct type backlight. The optical sheet was incorporated into the display with the same configuration as the luminance measurement, and a white screen was displayed for visual observation. Since this visual evaluation has individual differences, it was performed by three or more subjects.
結果を表1に示す。なお、表1中、(山)(谷)は光学形状のプリズムの粗面化部分を示している。なお、光学形状の表面の粗面化はマイクロレンズの頂部にも施した。 The results are shown in Table 1. In Table 1, (mountains) and (valleys) indicate roughened portions of the optical prism. The rough surface of the optical shape was also applied to the top of the microlens.
表1から、No.0〜No.6を比較すると、表面粗さが0.01μmから5μmまでは輝度、隠蔽性ともに良好であることがわかる。また、No.6については、輝度が0.95を下回ってしまう。
さらに、No.2とNo.7を比較すると、いずれも輝度、隠蔽性ともに良好であるが、粗面化部分がプリズムの山よりも谷に配置された方が輝度低下が抑えられることが分かる。
また、No.2及びNo.8〜No.10の比較で、裏面(光入射面)いずれの形状であっても輝度、隠蔽性ともに良好であった。
さらに、No.11とNo.12により、プリズムシートは輝度が高いものの隠蔽性が悪く、粗面化で輝度が著しく下がることが分かった。これに対して、マイクロレンズシートは粗面化有無によらず、輝度が低いことが分かった。
なお、実施例においては、最も単純な比較のためバックライトの構成は帝人化成製拡散板65HLWと光学シートとを用いたものとしたが、本実施形態の光学シートは他の光学シートと合わせて用いたとしても、その性能が損なわれることは無い。
From Table 1, no. 0-No. 6 is compared, it can be seen that both the brightness and the hiding property are good when the surface roughness is from 0.01 μm to 5 μm. No. For 6, the luminance is below 0.95.
Furthermore, no. 2 and No. 7 shows that both the luminance and the concealment are good, but it is understood that the luminance reduction is suppressed when the roughened portion is arranged in the valley rather than the peak of the prism.
No. 2 and no. 8-No. In comparison of 10, the luminance and concealment were good regardless of the shape of the back surface (light incident surface).
Furthermore, no. 11 and no. 12, it was found that the prism sheet had high brightness but the concealability was poor, and the brightness was significantly lowered by roughening. On the other hand, it was found that the brightness of the microlens sheet was low regardless of whether or not the surface was roughened.
In the examples, for the simplest comparison, the backlight is configured using a Teijin Chemicals diffusion plate 65HLW and an optical sheet. However, the optical sheet of the present embodiment is combined with other optical sheets. Even if it is used, its performance is not impaired.
1 光学シート
2 反射型偏光分離シート
3 拡散シート
4 光源部
5 導光板
15 光源
20 表示部(画像表示部)
32 マイクロレンズ
33 プリズム
34 粗面化部分
35 突起部
DESCRIPTION OF
32
Claims (10)
光出射面に、光を集光又は拡散させる光学形状を有し、
該光学形状は、略半球状をなすマイクロレンズと、シリンドリカルレンズもしくはプリズムとの組み合わせからなり、
前記光学形状の表面に粗面化処理が施されていることを特徴とする光学シート。 An optical sheet used for illumination optical path control for controlling and emitting an optical path of light incident from a light source,
The light exit surface has an optical shape for condensing or diffusing light,
The optical shape consists of a combination of a substantially hemispherical microlens and a cylindrical lens or prism,
An optical sheet, wherein the surface of the optical shape is roughened.
該光学シートに光を照射する前記光源とを備えることを特徴とするバックライトユニット。 The optical sheet according to any one of claims 1 to 8,
A backlight unit comprising the light source for irradiating the optical sheet with light.
画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定し、前記バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示部とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。 The backlight unit according to claim 9,
A display device comprising: an image display unit that defines a display image in accordance with transmission / shading in pixel units and displays an image by light irradiation from the backlight unit.
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