JP2011158631A - Optical sheet, backlight unit and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学シート、これを備えたバックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。 The present invention relates to an optical sheet, a backlight unit including the optical sheet, and a liquid crystal display device.
現在、液晶表示装置は、テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、各種情報端末機器等の幅広い分野で利用されている。液晶表示装置は、例えば液晶パネルの背面側にバックライトユニットを配置して、このバックライトユニットからの光を液晶パネルに供給することにより、画像を表示するように構成されている。 Currently, liquid crystal display devices are used in a wide range of fields such as televisions, displays for personal computers, and various information terminal devices. The liquid crystal display device is configured to display an image by arranging a backlight unit on the back side of the liquid crystal panel and supplying light from the backlight unit to the liquid crystal panel, for example.
このような液晶表示装置においては、製品使用時に輝度ムラが確認されてしまう場合がある。このため、この輝度ムラを評価するために、液晶表示装置を作製した際、４０〜６０℃の高温環境下で液晶表示装置を動作させる高温試験等の環境試験を行っている。なお、「環境試験」には、高温試験の他、高温高湿試験、高温高湿点灯試験、ヒートサイクル試験等が含まれる。 In such a liquid crystal display device, luminance unevenness may be confirmed when the product is used. For this reason, in order to evaluate this brightness nonuniformity, when manufacturing a liquid crystal display device, environmental tests, such as a high temperature test which operates a liquid crystal display device in a high temperature environment of 40-60 degreeC, are performed. The “environment test” includes a high-temperature and high-humidity test, a high-temperature and high-humidity lighting test, a heat cycle test and the like in addition to the high-temperature test.
しかしながら、環境試験を行うと、バックライトユニットに組み込まれている光学シートが撓んでしまうことがある。直下型方式のバックライトユニットにおいて特に光学シートの中央部と外周部との間に撓みが発生しやすく、またエッジライト方式のバックライトユニットにおいては特に光学シートの外周部に撓みが発生しやすい。このような光学シートの撓みは、輝度ムラが生じる原因の一つと考えられている。 However, when an environmental test is performed, the optical sheet incorporated in the backlight unit may be bent. In the direct type backlight unit, bending is particularly likely to occur between the central portion and the outer peripheral portion of the optical sheet, and in the edge light type backlight unit, bending is particularly likely to occur in the outer peripheral portion of the optical sheet. Such bending of the optical sheet is considered to be one of the causes of luminance unevenness.
このため、現在、光学シートの撓みを解消する様々な技術が提案されている。具体的には、筺体に嵌合穴を設けるとともに光学シートに嵌合凸部を設け、嵌合孔に嵌合凸部を嵌合して、撓みを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 For this reason, various techniques for eliminating the bending of the optical sheet have been proposed. Specifically, a technique has been proposed in which a fitting hole is provided in the housing, a fitting convex portion is provided in the optical sheet, and the fitting convex portion is fitted into the fitting hole to prevent bending (for example, Patent Document 1).
また、光学シートに網目状の線状部材に装着して、光学シートの撓みを面全体で抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a technique has been proposed in which a net-like linear member is attached to an optical sheet to suppress the deflection of the optical sheet over the entire surface (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、いずれの技術においても、筺体や線状部材等の部材で物理的に抑え込むことにより光学シートの撓みを抑制するものであるので、光学シートとは別に筺体や線状部材等の部材を必要とする。 However, in any technique, since the bending of the optical sheet is suppressed by being physically suppressed by a member such as a casing or a linear member, a member such as a casing or a linear member is required separately from the optical sheet. And
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、光学シートに撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを低減させることができる光学シート、バックライトユニットおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide an optical sheet, a backlight unit, and a liquid crystal display device that can reduce luminance unevenness even when the optical sheet is bent.
本発明者らは、輝度ムラを低減させるために鋭意研究を重ねた結果、輝度ムラは、光学シートの撓みのみならず、光学シートから出射するサイドローブ光にも起因して生じることを見出した。具体的には、光学シートに撓みが発生している場合において、光学シートからサイドローブ光が出射されると、サイドローブ光により光学シートの撓みが際立ち輝度ムラとして確認されてしまう。これに対し、光学シートに撓みが発生している場合であっても、光学シートからのサイドローブ光の出射を抑制した場合には、光学シートの撓みが輝度ムラとして確認されない場合がある。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。 As a result of intensive studies to reduce the luminance unevenness, the present inventors have found that the luminance unevenness is caused not only by bending of the optical sheet but also by sidelobe light emitted from the optical sheet. . Specifically, when side lobe light is emitted from the optical sheet in a case where the optical sheet is warped, the side lobe light causes the optical sheet to be prominently confirmed as luminance unevenness. On the other hand, even when the optical sheet is bent, if the emission of the side lobe light from the optical sheet is suppressed, the bending of the optical sheet may not be confirmed as luminance unevenness. The present invention has been completed based on such findings.
本発明の一の態様によれば、シート部と、前記シート部の一方の面に並べて配列された複数の単位光透過部とを有する光学シートであって、前記単位光透過部は、前記シート部側から光を前記光学シートに入射させたときに前記単位光透過部からのサイドローブ光の出射を抑制するような形状を有していることを特徴とする、光学シートが提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided an optical sheet having a sheet portion and a plurality of unit light transmission portions arranged side by side on one surface of the sheet portion, wherein the unit light transmission portion is the sheet. An optical sheet is provided that has a shape that suppresses emission of sidelobe light from the unit light transmitting portion when light is incident on the optical sheet from the side of the portion.
本発明の他の態様によれば、上記光学シートを備えることを特徴とする、バックライトユニットが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a backlight unit comprising the optical sheet.
本発明の他の態様によれば、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された上記バックライトユニットとを備えることを特徴とする、液晶表示装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising a liquid crystal panel and the backlight unit disposed on the back side of the liquid crystal panel.
本発明の一の態様の光学シート、ならびに他の態様のバックライトユニットおよび液晶表示装置によれば、光学シートからのサイドローブ光の出射を抑制することができるので、光学シートに撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを低減させることができる。 According to the optical sheet of one embodiment of the present invention, and the backlight unit and the liquid crystal display device of another embodiment, the emission of the side lobe light from the optical sheet can be suppressed, so that the optical sheet is bent. Even in this case, luminance unevenness can be reduced.
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る液晶表示装置の模式的な断面図であり、図２は本実施の形態に係る光学シートの模式的な斜視図である。図３は本実施の形態に係る単位光透過部の模式的な縦断面図であり、図４は参考例に係る光学シートの模式的な縦断面図であり、図５は本実施の形態に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図であり、図６は参考例に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図であり、図７は本実施の形態に係る単位光透過部の作用を示す図である。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic perspective view of an optical sheet according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a unit light transmitting portion according to the present embodiment, FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of an optical sheet according to a reference example, and FIG. FIG. 6 is a ray tracing diagram of light incident on the unit light transmission unit, FIG. 6 is a ray tracing diagram of light incident on the unit light transmission unit according to the reference example, and FIG. 7 is a unit light transmission diagram according to the present embodiment. It is a figure which shows the effect | action of a part.
図１に示されるように、液晶表示装置１は、主に、筺体２、液晶パネル３、およびバックライトユニット４等から構成されている。筺体２は、バックライトユニット４を収容するバックライトユニット収容部２ａと、バックライトユニット収容部２ａと嵌合可能であり、かつ液晶パネル３を保持する液晶パネル保持部２ｂとから構成されている。
As shown in FIG. 1, the liquid
液晶パネル３は、ガラス等からなる一対の支持板と、支持板間に配置された液晶と、液晶分子の配向を一つの画素を形成する領域毎に電場によって制御する電極とを備えている。
The
バックライトユニット４は、主に、光源５、拡散板６、光学シート７、８等から構成されている。図１に示されているバックライトユニット４は、直下型方式のものであるが、これに限定されず、エッジライト方式のものであってもよい。光源５としては、例えば、線状の冷陰極蛍光ランプ、点状の発光ダイオード等が挙げられる。拡散板６は、光源５から発せられた光を拡散するためのものであり、光源５と液晶パネル３との間に配置されている。
The backlight unit 4 mainly includes a
光学シート７、８は、拡散板６により拡散した光を例えばさらに拡散させたり、集光させたりするものであり、拡散板６と液晶パネル３との間に配置されている。具体的には、例えば、光学シート７を拡散シートとし、光学シート８を集光シートとすることが可能である。光学シート８は、光学シート７よりも液晶パネル３側に配置されており、バックライトユニット４の最表面を構成している。なお、図１には、２枚の光学シート７、８が示されているが、光学シートは少なくとも１枚あれば、光学シートの枚数は特に限定されない。例えば、１枚、３枚または４枚の光学シートを使用してもよい。
The
光学シート８の厚みは、特に限定されないが、光学シート８の厚みは６００μｍを超えると、剛性が強く光学シート８が撓み難いので、本実施の形態においては、光学シート８の厚みが６００μｍ以下のときに特に有効な効果が得られる。
The thickness of the
光学シート８は、図２に示されるようにシート部８ａと、シート部８ａ上に形成された複数の単位光透過部８ｂとから構成されている。光学シート８は、光源５側にシート部８ａが位置し、液晶パネル３側に単位光透過部８ｂが位置するように配置されている。
As shown in FIG. 2, the
本実施の形態においては、単位光透過部８ｂは、凸状のシリンドリカルレンズから構成されている。具体的には、単位光透過部８ｂは、縦断面が楕円または円の一部をなす形状を有しており、シート部８ａの一方の面に沿って直線状に延びている。複数の単位光透過部８ｂは、互いに同一に構成されており、その長手方向に直交する方向に隙間なく配置されている。
In the present embodiment, the unit
単位光透過部８ｂは、シート部８ａ側から光を入射させたとき、単位光透過部８ｂからのサイドローブ光の出射を抑制するような形状を有している。「サイドローブ光」とは、光をシート部側から入射させたとき、入射した光が単位光透過部の内面で全反射された後、シート部の法線に対して７０°以上９０°未満の角度（出射角度）で単位光透過部から出射する光を意味するものとする（図７（ｂ）参照）。
The unit
以下、単位光透過部８ｂの形状について具体的に説明する。ここで、実際に光学シート８を使用する場合には、光をシート部８ａ側から入射させるが、単位光透過部８ｂの形状を設計する場合には、単位光透過部８ｂ側から光を入射させる。すなわち、単位光透過部８ｂ側から光を入射させるのは、単位光透過部８ｂの形状設計のためであって、光学シート８の本来の使用の仕方ではない。
Hereinafter, the shape of the unit
単位光透過部８ｂは、単位光透過部８ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部８ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部８ｂから出射させるような形状を有している。ここで、単位光透過部側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部に入射させた場合、入射した光は、単位光透過部で屈折した後、単位光透過部中を進行し、単位光透過部から出射して、シート部に入射するが、単位光透過部の形状によって、屈折した光が単位光透過部で全反射されずにそのまま出射する場合（図３参照）と、全反射されてから出射する場合（図４参照）とがある。本実施の形態においては、単位光透過部８ｂは、単位光透過部８ｂに入射した光が全反射されずに出射するような形状に設計されている。
When the unit
上記「進入角度」とは、シート部８ａの法線と単位光透過部８ｂに入射する光とによって形成される角度を意味するものとする。図３および図４においては、（ａ＋θ０）が進入角となる。なお、図４に示される光学シート１０８は、シート部１０８ａと単位光透過部１０８ｂとを備えるものである。
The “entry angle” means an angle formed by the normal line of the
また、上記「入射した光を全反射させずに単位光透過部から出射させる」とは、進入角度７０°以上９０°未満の光を単位光透過部に入射させたとき、この範囲の進入角度で入射させたすべての光が全反射されずに単位光透過部から出射することを意味するものとする。
In addition, the above-mentioned “exit incident light from the unit light transmission part without totally reflecting” means that an incident angle within this range is obtained when light having an entry angle of 70 ° or more and less than 90 ° is incident on the unit light transmission part. It means that all the light incident in
以下、単位光透過部８ｂの形状についてさらに詳細に説明する。まず、図３に示されるように単位光透過部８ｂの配列方向とシート部８ａの法線との両方に沿った単位光透過部８ｂの断面において、単位光透過部８ｂの一方の端を原点として単位光透過部８ｂの配列方向にｘ軸および単位光透過部８ｂの高さ方向にｙ軸をとり、単位光透過部８ｂの他方の端をｘ軸上の正方向の位置にとる。
Hereinafter, the shape of the unit
そして、このようなｘｙ直交座標に用いて表した単位光透過部８ｂの断面において、ｘ軸の正から負に向けて単位光透過部８ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部８ｂに入射させる。
Then, in the cross section of the unit
ここで、入射した光が単位光透過部で全反射されずに単位光透過部を透過してｘ軸に到達すると仮定したとき、入射した光とｘ軸との交点の座標を（Ｘ，０）とすると、図３に示されるように入射した光が単位光透過部８ｂで全反射されずに単位光透過部８ｂから出射する場合には、Ｘ＞０となるが、入射した光が単位光透過部１０８ｂで全反射されてから単位光透過部１０８ｂから出射する場合には図４に示されるようにＸ≦０となる。したがって、単位光透過部８ｂのように入射した光を全反射させずに単位光透過部８ｂから出射させるような形状を有している場合には、Ｘ＞０の条件を満たす。
Here, when it is assumed that the incident light passes through the unit light transmission part without reaching the unit light transmission part and reaches the x axis, the coordinates of the intersection of the incident light and the x axis are expressed as (X, 0 ), When the incident light exits from the unit
このようなＸ＞０となる単位光透過部８ｂに対し単位光透過部８ｂ側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部８ｂに入射させた場合、光線追跡図は図５のようになる。一方、Ｘ≦０となる単位光透過部１０８ｂに対し単位光透過部１０８ｂ側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部１０８ｂに入射させた場合、光線追跡図は図６のようになる。
When light is incident on the unit
このようなＸは、次のようにして、算出することができる。上記のｘｙ直交座標において、図３に示されるように単位光透過部８ｂの幅をＰとし、単位光透過部８ｂの高さをＨとし、単位光透過部８ｂの外形線上における任意の点Ａを座標（ｘ，ｙ）とし、点Ａにおける接線とｘ軸との成す角度をａとし、点Ａにおける光の入射角をθ０とし、点Ａにおける光の屈折角をθとすると、下式（１）を導き出すことができる。なお、進入角度は（ａ＋θ０）で表わすことができるので、単位光透過部８ｂに対して進入角度７０°以上９０°未満で入射させる場合には、７０°≦（ａ＋θ０）＜９０°の関係を満たす。
Ｘ＝ｘ−ｙｔａｎ（ａ＋θ） …（１）
Such X can be calculated as follows. In the above xy orthogonal coordinates, as shown in FIG. 3, the width of the unit
X = x-ytan (a + θ) (1)
また、点Ａにおける接線とｘ軸との交点の座標は（２Ｐ−ｘ，０）となるので、下式（２）を導き出すことができる。
ｙ＝２（Ｐ−ｘ）ｔａｎ（ａ） …（２）
Further, since the coordinates of the intersection of the tangent at the point A and the x axis are (2P−x, 0), the following equation (2) can be derived.
y = 2 (Px) tan (a) (2)
上記式（１）および式（２）からｘを消去すると、Ｘは下式（３）で表わすことができる。
Ｘ＝Ｐ−ｙ（０．５／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ）） …（３）
If x is deleted from the above formulas (1) and (2), X can be expressed by the following formula (3).
X = P−y (0.5 / tan (a) + tan (a + θ)) (3)
このように式（３）によりＸを算出することができるが、さらに上述したように、単位光透過部８ｂにおいては、Ｘ＞０の条件を満たしているので、下記関係式（４）が導き出される。
Ｐ−ｙ（０．５／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ））＞０ …（４）
In this way, X can be calculated by the expression (3). However, as described above, since the unit
P−y (0.5 / tan (a) + tan (a + θ))> 0 (4)
その他、入射側の媒質（例えば空気）の屈折率をｎ０、単位光透過部８ｂを構成する材料（例えばプラスチック）の屈折率をｎとするとき、ｎ０＜ｎの条件を満たすとともに、入射角θ０と屈折角θとの間にはスネルの法則、ｎ０ｓｉｎθ０＝ｎｓｉｎθが成立することが必要である。
In addition, when the refractive index of the incident side medium (for example, air) is n 0 and the refractive index of the material (for example, plastic) constituting the unit
本実施の形態によれば、単位光透過部８ｂが、シート部８ａ側から光を入射させたとき、単位光透過部８ｂからのサイドローブ光の出射を抑制するような形状を有しているので、単位光透過部８ｂからのサイドローブ光の出射を抑制することができ、光学シート８に撓みが発生する場合であっても、輝度ムラが生じるのを抑制することができる。すなわち、Ｘ≦０となる単位光透過部１０８ｂを有する光学シート１０８にシート部１０８ａ側から図７（ｂ）に示されるような角度で光を入射させると、シート部１０８ａを透過して、単位光透過部１０８ｂに入射し、単位光透過部１０８ｂで全反射されるが、この光は屈折した後、単位光透過部１０８ｂからシート部１０８ａの法線に対し７０°以上９０°未満の角度で出射する。これに対し、Ｘ＞０となる単位光透過部８ｂを有する光学シート８においては、シート部８ａ側から図７（ａ）のような角度の光を入射させると、単位光透過部８ｂで全反射されるまでは上記と同じであるが、単位光透過部８ｂにおいては全反射された光が単位光透過部８ｂの出射面に到達しても出射せず、さらに全反射され、シート部８ａ側に戻される。したがって、単位光透過部８ｂにおいては、光学シート８からのサイドローブ光の出射を抑制することができる。これにより、光学シート８に撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
According to the present embodiment, the unit
（第２の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態以降において、第１の実施の形態と重複する説明については特記しない限り、説明を省略するものとする。本実施の形態では、単位光透過部がマイクロレンズから構成されている例について説明する。図８は本実施の形態に係る光学シートの模式的な斜視図であり、図９は本実施の形態に係る単位光透過部の模式的な縦断面図であり、図１０は第２の実施の形態に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the present embodiment, descriptions overlapping with those of the first embodiment will be omitted unless otherwise specified. In the present embodiment, an example will be described in which the unit light transmission portion is formed of a microlens. FIG. 8 is a schematic perspective view of the optical sheet according to the present embodiment, FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view of the unit light transmitting portion according to the present embodiment, and FIG. 10 is a second embodiment. It is a ray tracing figure of the light which injects into the unit light transmission part which concerns on the form of.
図８に示される光学シート１１は、第１の実施の形態と同様にシート部１１ａと、シート部１１ａ上に形成された複数の単位光透過部１１ｂとから構成されているが、本実施の形態においては単位光透過部１１ｂは、マイクロレンズから構成されている。具体的には、単位光透過部１１ｂは、凸状の３次元レンズであり、光学シート１１の二次元方向に配列されている。
The
本実施の形態における単位光透過部１１ｂも、単位光透過部１１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部１１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部１１ｂから出射させるような形状を有している。すなわち、単位光透過部１１ｂは、図９に示されるようにＸ＞０の条件を満す形状となっている。
In the unit
このようなＸ＞０となる単位光透過部１１ｂに対し単位光透過部１１ｂ側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部１１ｂに入射させた場合、光の光線追跡図は図１０のようになる。
When light is incident on the unit
また、Ｘは上記方法と同様の方法により算出することができるので、下記関係式（５）を満たしている。
Ｐ−ｙ（０．５／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ））＞０ …（５）
Moreover, since X can be calculated by the same method as the above method, the following relational expression (5) is satisfied.
P−y (0.5 / tan (a) + tan (a + θ))> 0 (5)
本実施の形態においても、単位光透過部１１ｂが、単位光透過部１１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部１１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部１１ｂから出射させるような形状を有しているので、第１の実施の形態と同様に光学シート１１からのサイドローブ光の出射を抑制することができる。これにより、光学シート１１に撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
効果を得ることができる。
Also in the present embodiment, when the unit
An effect can be obtained.
（第３の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、単位光透過部がプリズムから構成されている例について説明する。図１１は本実施の形態に係る光学シートの模式的な斜視図であり、図１２は本実施の形態に係る単位光透過部の模式的な縦断面図であり、図１３は参考例に係る光学シートの模式的な縦断面図であり、図１４は本実施の形態に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図であり、図１５は参考例に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図である。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example will be described in which the unit light transmission portion is formed of a prism. FIG. 11 is a schematic perspective view of the optical sheet according to the present embodiment, FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view of the unit light transmitting portion according to the present embodiment, and FIG. 13 is related to a reference example. FIG. 14 is a schematic longitudinal sectional view of an optical sheet, FIG. 14 is a ray tracing diagram of light incident on a unit light transmitting portion according to the present embodiment, and FIG. 15 is incident on a unit light transmitting portion according to a reference example. It is a ray tracing figure of light.
図１１に示される光学シート２１は、第１の実施の形態と同様にシート部２１ａと、シート部２１ａ上に形成された複数の単位光透過部２１ｂとから構成されているが、本実施の形態においては単位光透過部２１ｂは、プリズムから構成されている。具体的には、単位光透過部２１ｂは、縦断面が三角形状であり、シート部２１ａの一方の面に沿って直線状に延びている。複数の単位光透過部２１ｂは、互いに同一に構成されており、その長手方向に直交する方向に隙間なく配置されている。
The
本実施の形態における単位光透過部２１ｂも、単位光透過部２１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部２１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部２１ｂから出射させるような形状を有している。すなわち、単位光透過部２１ｂは、図１２に示されるようにＸ＞０の条件を満す形状となっている。
The unit
このようなＸ＞０となる単位光透過部２１ｂに対し単位光透過部２１ｂ側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部２１ｂに入射させた場合、光線追跡図は図１４のようになる。なお、図１３に示される光学シート１２１は、シート部１２１ａと単位光透過部１２１ｂとを備えるものであるが、図１３に示されるように単位光透過部１２１ｂに入射した光が単位光透過部１２１ｂで全反射されてから単位光透過部１２１ｂから出射する場合にはＸ≦０となり、この場合の光線追跡図は図１５のようになる。
When light is incident on the unit
ここで、単位光透過部２１ｂが、Ｘ＞０の条件を満す形状となっていることは、上記で説明したが、本実施の形態においては、第１の実施の形態とはＸの算出方法が異なる。
Here, as described above, the unit
具体的には、点Ａにおける接線とｘ軸との交点の座標は（２Ｐ−ｘ，０）ではなく、（Ｐ，０）となるので、上記式（２）に代えて、下式（６）となる。
ｙ＝（Ｐ−ｘ）ｔａｎ（ａ） …（６）
Specifically, the coordinates of the intersection of the tangent at the point A and the x-axis are not (2P−x, 0) but (P, 0), and therefore, instead of the above equation (2), the following equation (6 )
y = (P−x) tan (a) (6)
上記式（１）および式（６）からｘを消去すると、Ｘは下式（７）で表わすことができる。
Ｘ＝Ｐ−ｙ（１／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ）） …（７）
If x is deleted from the above formulas (1) and (6), X can be expressed by the following formula (7).
X = P−y (1 / tan (a) + tan (a + θ)) (7)
また、上述したように単位光透過部２１ｂにおいては、Ｘ＞０の条件を満たしているので、下記関係式（８）が導き出される。
Ｐ−ｙ（０．５／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ））＞０ …（８）
Further, as described above, since the unit
P−y (0.5 / tan (a) + tan (a + θ))> 0 (8)
本実施の形態においては、単位光透過部２１ｂは鋭角な頂部を有するプリズムから構成されているが、単位光透過部２１ｂの代わりに、図１６および図１７に示されるような曲面状の頂部を有するプリズムから構成された単位光透過部３１ｂを用いてもよい。この場合、プリズムの頂部における曲率半径は、プリズムのピッチに対し２０％以下が好ましい。この範囲が好ましいとしたのは、曲率半径がプリズムのピッチに対し２０％を超えると、輝度の低下が大きくなるからである。なお、光学シート３１は光学シート２１に対応するものであり、またシート部３１ａはシート部２１ａに対応するものであるので、説明を省略するものとする。
In the present embodiment, the unit
この場合においても、単位光透過部３１ｂは、単位光透過部３１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部３１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部３１ｂから出射させるような形状を有している。すなわち、単位光透過部３１ｂは、Ｘ＞０の条件を満す形状となっている。
Even in this case, the unit
本実施の形態においても、単位光透過部２１ｂ、３１ｂが、単位光透過部２１ｂ、３１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部２１ｂ、３１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部２１ｂ、３１ｂから出射させるような形状を有しているので、第１の実施の形態と同様に光学シート２１、３１からのサイドローブ光の出射を抑制することができる。これにより、光学シート２１、３１に撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
Also in the present embodiment, when the unit
（第４の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１８（ａ）および図１８（ｂ）は本実施の形態に係る光学シートの模式的な斜視図であり、図１９（ａ）および図１９（ｂ）は本実施の形態に係る光学シートの模式的な縦断面図であり、図２０（ａ）および図２０（ｂ）は本実施の形態に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図である。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 18A and 18B are schematic perspective views of the optical sheet according to the present embodiment, and FIGS. 19A and 19B are diagrams of the optical sheet according to the present embodiment. FIG. 20A and FIG. 20B are schematic vertical cross-sectional views, and FIG. 20B is a ray tracing diagram of light incident on the unit light transmitting portion according to the present embodiment.
上記第１の実施の形態では、単位光透過部８ｂの断面において、単位光透過部８ｂが左右対称な形状を有しているが、必ずしも単位光透過部は左右対称な形状を有していなくともよい。具体的には、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示されるように光学シート４１、５１はそれぞれ、シート部４１ａ、５１ａと、シート部４１ａ、５１ａ上に形成された複数の単位光透過部４１ｂ、５１ｂとから構成されているが、本実施の形態においては単位光透過部４１ｂ、５１ｂは、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示されるようにシート部４１ａ、５１ａの法線であって単位光透過部４１ｂ、５１ｂの頂点を通る法線Ｎに対して左右非対称の形状を有している。また、単位光透過部４１ｂ、５１ｂは、シート部４１ａ、５１ａの一方の面に沿って直線状に延びている。
In the first embodiment, the unit
本実施の形態における単位光透過部４１ｂ、５１ｂも、単位光透過部４１ｂ、５１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部４１ｂ、５１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部４１ｂ、５１ｂから出射させるような形状を有している。すなわち、単位光透過部４１ｂ、５１ｂは、第１の実施の形態で説明したＸ＞０の条件を満す形状となっている。
The unit
このようなＸ＞０の条件を満たしている単位光透過部４１ｂ、５１ｂに対し単位光透過部４１ｂ、５１ｂ側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部４１ｂ、５１ｂに入射させた場合、光線追跡図は図２０（ａ）および図２０（ｂ）のようになる。
With respect to the unit
本実施の形態においても、単位光透過部４１ｂ、５１ｂが、単位光透過部４１ｂ、５１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部４１ｂ、５１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部４１ｂ、５１ｂから出射させるような形状を有しているので、第１の実施の形態と同様に光学シート４１、５１からのサイドローブ光の出射を抑制することができる。これにより、光学シート４１、５１に撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
Also in the present embodiment, when the unit
（第５の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。図２１は本実施の形態に係る光学シートの模式的な斜視図であり、図２２は本実施の形態に係る光学シートの模式的な縦断面図であり、図２３は本実施の形態に係る単位光透過部に入射する光の光線追跡図である。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 21 is a schematic perspective view of the optical sheet according to the present embodiment, FIG. 22 is a schematic longitudinal sectional view of the optical sheet according to the present embodiment, and FIG. 23 is related to the present embodiment. It is a ray tracing figure of the light which injects into a unit light transmission part.
上記第１の実施の形態では、複数の単位光透過部８ｂは隙間なく配置されているが、必ずしも複数の単位光透過部は隙間なく配置されなくともよい。具体的には、図２１および図２２に示されるように光学シート６１は、シート部６１ａと、シート部６１ａ上に形成された複数の単位光透過部６１ｂとから構成されているが、本実施の形態においては、複数の単位光透過部６１ｂは、単位光透過部６１ｂの長手方向に向かって延びる平坦部６１ｃを隔てて配置されている。平坦部６１ｃの幅は、平坦部６１ｃのピッチに対し１５％以下が好ましい。この範囲が好ましいとしたのは、平坦部６１ｃのピッチに対し１５％を超えると、輝度の低下が大きくなるからである。
In the first embodiment, the plurality of unit
単位光透過部６１ｂも、単位光透過部６１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部６１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部６１ｂから出射させるような形状を有している。すなわち、単位光透過部６１ｂは、第１の実施の形態で説明したＸ＞０の条件を満す形状となっている。
When the unit
このようなＸ＞０の条件を満たしている単位光透過部６１ｂに対し単位光透過部６１ｂ側から進入角度７０°以上９０°未満で光を単位光透過部６１ｂに入射させた場合、光線追跡図は図２３のようになる。
When light is incident on the unit
図２１および図２２には、凸状のシリンドリカルレンズから構成された単位光透過部６１ｂ間に平坦部６１ｃを形成した例が示されているが、第２〜第４の実施の形態に記載の単位光透過部１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ間に平坦部を形成してもよい。
FIGS. 21 and 22 show an example in which the
本実施の形態においても、単位光透過部６１ｂが、単位光透過部６１ｂ側から光を進入角度７０°以上９０°未満で単位光透過部６１ｂに入射させたとき、入射した光を全反射させずに単位光透過部６１ｂから出射させるような形状を有しているので、第１の実施の形態と同様に光学シート６１からのサイドローブ光の出射を抑制することができる。これにより、光学シート６１に撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
Also in the present embodiment, when the unit
以下、実施例について説明する。本実施例においては、Ｘ＞０となる単位光透過部を有し、かつ撓みが発生している光学シートにシート部側から光を入射させた場合において、輝度ムラが確認されるか否か調べた。なお、本実施例の光学シートと比較するため、比較例として、Ｘ≦０となる単位光透過部を有し、かつ撓みが発生している光学シートにおいても同様に、輝度ムラが確認されるか否か調べた。 Examples will be described below. In this embodiment, whether or not the luminance unevenness is confirmed when light is incident on the optical sheet having the unit light transmitting portion where X> 0 and the bending occurs from the sheet portion side. Examined. In addition, in order to compare with the optical sheet of the present embodiment, as a comparative example, luminance unevenness is also confirmed in an optical sheet that has a unit light transmission portion satisfying X ≦ 0 and is warped. I examined whether or not.
試料
（実施例１）
実施例１においては、図３に示されたＸ＞０となる形状の単位光透過部を有する光学シートを使用した。具体的には、この光学シートの単位光透過部は、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体）から形成されており、単位光透過部の幅が９３μｍ、単位光透過部の高さが３９．６μｍ、単位光透過部間のピッチが９３μｍ、単位光透過部の底角が７０°、単位光透過部の頂部の円弧半径が４１μｍのものであった。単位光透過部の斜面は、単位光透過部の頂部に対し、滑らかに接続されていた。
Sample (Example 1)
In Example 1, an optical sheet having a unit light transmission portion having a shape of X> 0 shown in FIG. 3 was used. Specifically, the unit light transmission part of this optical sheet is made of AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer), the width of the unit light transmission part is 93 μm, and the height of the unit light transmission part is 39.m. 6 μm, the pitch between the unit light transmission parts was 93 μm, the base angle of the unit light transmission part was 70 °, and the arc radius of the top of the unit light transmission part was 41 μm. The slope of the unit light transmission part was smoothly connected to the top of the unit light transmission part.
（比較例１）
比較例１においては、図４に示されたＸ≦０となる形状の単位光透過部を有する光学シートを使用した。具体的には、この光学シートの単位光透過部は、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体）から形成されており、単位光透過部の幅が９３μｍ、単位光透過部の高さが４３．４μｍ、単位光透過部間のピッチが９３μｍ、単位光透過部の底角が７０°、単位光透過部の頂部の円弧半径が３４μｍのものであった。単位光透過部の斜面は、実施例１と同様に単位光透過部の頂部に対し、滑らかに接続されていた。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, an optical sheet having a unit light transmission portion having a shape satisfying X ≦ 0 shown in FIG. 4 was used. Specifically, the unit light transmission part of this optical sheet is made of AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer), the width of the unit light transmission part is 93 μm, and the height of the unit light transmission part is 43. 4 μm, the pitch between the unit light transmission parts was 93 μm, the base angle of the unit light transmission part was 70 °, and the arc radius of the top of the unit light transmission part was 34 μm. The slope of the unit light transmission part was smoothly connected to the top of the unit light transmission part in the same manner as in Example 1.
（実施例２）
実施例２においては、図１２に示されたＸ＞０となる形状の単位光透過部を有する光学シートを使用した。具体的には、この光学シートの単位光透過部は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に張り合わせたＵＶ樹脂（屈折率１．５９）から形成されており、単位光透過部の幅が１００μｍ、単位光透過部の高さが２７．７μｍ、単位光透過部の底角が２９°のものであった。
(Example 2)
In Example 2, an optical sheet having a unit light transmitting portion having a shape of X> 0 shown in FIG. 12 was used. Specifically, the unit light transmission part of this optical sheet is made of UV resin (refractive index 1.59) bonded to polyethylene terephthalate (PET), and the unit light transmission part has a width of 100 μm and unit light transmission. The height of the part was 27.7 μm, and the base angle of the unit light transmission part was 29 °.
（比較例２）
比較例２においては、図１３に示されたＸ≦０となる形状の単位光透過部を有する光学シートを使用した。具体的には、この光学シートの単位光透過部は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に張り合わせたＵＶ樹脂（屈折率１．５９）から形成されており、単位光透過部の幅が１００μｍ、単位光透過部の高さが５０μｍ、単位光透過部の底角が４５°のものであった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, an optical sheet having a unit light transmission part having a shape satisfying X ≦ 0 shown in FIG. 13 was used. Specifically, the unit light transmission part of this optical sheet is made of UV resin (refractive index 1.59) bonded to polyethylene terephthalate (PET), and the unit light transmission part has a width of 100 μm and unit light transmission. The height of the part was 50 μm, and the base angle of the unit light transmission part was 45 °.
これらの光学シートをシート部が光入射側となるようにそれぞれ液晶テレビに組み込んだ。そして、このようにして作製された液晶テレビをそれぞれ４０℃の環境下で２４時間点灯させて、環境試験を行い、光学シートに撓みを発生させた。 Each of these optical sheets was incorporated in a liquid crystal television so that the sheet portion was on the light incident side. Then, each of the liquid crystal televisions thus manufactured was lit for 24 hours in an environment of 40 ° C., an environmental test was performed, and the optical sheet was bent.
検証および結果
このようにして作製された液晶テレビを室温にて点灯させて、視野角を変えながら液晶テレビの画面を目視して、輝度ムラを評価した。視野角とは、液晶テレビの正面を０°とし、正面に対する左右方向への傾き角を意味する。また、視野角に対する液晶テレビから発せられる光の輝度を測定した。
Verification and Results The liquid crystal television thus produced was turned on at room temperature, and the screen of the liquid crystal television was visually observed while changing the viewing angle, thereby evaluating luminance unevenness. The viewing angle means an angle of inclination in the left-right direction with respect to the front, with the front of the liquid crystal television set being 0 °. In addition, the luminance of light emitted from the liquid crystal television with respect to the viewing angle was measured.
図２４は実施例１および比較例１の光学シートを使用した液晶テレビにおける視野角５０°〜７５°付近の相対輝度を表わしたグラフである。このグラフの縦軸の相対輝度は、視野角が０°の場合における輝度を１００％ときの値である。図２４から比較例１に係る光学シートを使用した液晶テレビにおいては、視野角が５０°〜７５°付近、特に７０°以上において、輝度が急激に変化していた。また、比較例２に係る光学シートを使用した場合においても比較例１と同様の結果が得られた。これらの結果から、Ｘ≦０となる単位光透過部を有する光学シートからサイドローブ光が出射されたことが確認された。また、比較例１および比較例２の光学シートは、視野角５５°〜７５°の範囲において輝度ムラが確認された。 FIG. 24 is a graph showing relative luminance around a viewing angle of 50 ° to 75 ° in a liquid crystal television using the optical sheets of Example 1 and Comparative Example 1. The relative luminance on the vertical axis of this graph is a value when the luminance is 100% when the viewing angle is 0 °. In the liquid crystal television using the optical sheet according to Comparative Example 1 from FIG. 24, the luminance changed abruptly when the viewing angle was around 50 ° to 75 °, particularly 70 ° or more. Further, when the optical sheet according to Comparative Example 2 was used, the same result as in Comparative Example 1 was obtained. From these results, it was confirmed that the sidelobe light was emitted from the optical sheet having the unit light transmitting portion where X ≦ 0. In addition, in the optical sheets of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, luminance unevenness was confirmed in a viewing angle range of 55 ° to 75 °.
これに対し、実施例１に係る光学シートを使用した液晶テレビにおいては、視野角が５０°〜７５°付近において、輝度の急激な変化は見られず、輝度はなだらかに変化していた。また、実施例２に係る光学シートを使用した場合においても実施例１と同様の結果が得られた。これらの結果から、Ｘ＞０となる単位光透過部を有する光学シートからはサイドローブ光の出射が抑制されたことが確認された。また、実施例１および実施例２の光学シートは、視野角５５°〜７５°付近において輝度ムラが確認されなかった。 On the other hand, in the liquid crystal television using the optical sheet according to Example 1, when the viewing angle was in the vicinity of 50 ° to 75 °, there was no sudden change in luminance, and the luminance changed gently. Further, when the optical sheet according to Example 2 was used, the same result as in Example 1 was obtained. From these results, it was confirmed that the emission of the sidelobe light was suppressed from the optical sheet having the unit light transmitting portion where X> 0. Further, in the optical sheets of Example 1 and Example 2, no luminance unevenness was observed in the vicinity of a viewing angle of 55 ° to 75 °.
以上の結果から、Ｘ＞０となる単位光透過部を有する光学シートを使用した場合には、サイドローブ光の出射が抑制され、光学シートに撓みが発生している場合であっても、輝度ムラを低減できることが確認された。 From the above results, when using an optical sheet having a unit light transmission part where X> 0, the emission of sidelobe light is suppressed, and even when the optical sheet is bent, the luminance is reduced. It was confirmed that unevenness can be reduced.
１…液晶表示装置、３…液晶パネル、４…バックライトユニット、５…光源、７，８，１１，２１，３１，４１，５１，６１…光学シート、８ａ，１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ…シート部、８ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ…単位光透過部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記単位光透過部は、前記シート部側から光を前記光学シートに入射させたときに前記単位光透過部からのサイドローブ光の出射を抑制するような形状を有していることを特徴とする、光学シート。 An optical sheet having a sheet part and a plurality of unit light transmission parts arranged side by side on one surface of the sheet part,
The unit light transmission part has a shape that suppresses emission of sidelobe light from the unit light transmission part when light is incident on the optical sheet from the sheet part side. An optical sheet.
Ｐ−ｙ（０．５／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ））＞０ In the cross section of the unit light transmission unit along both the arrangement direction of the unit light transmission units and the normal line of the sheet unit, the outline of the unit light transmission unit is curved, and the unit light transmission unit Taking one end as the origin, the x-axis in the arrangement direction of the unit light transmission parts and the y axis in the height direction of the unit light transmission parts, and the other end of the unit light transmission parts in the positive direction on the x axis When taking the position, the width of the unit light transmission part is P, the arbitrary point A on the outline is a coordinate (x, y), the angle between the tangent at the point A and the x axis is a, and the unit When the light is incident on the point A at an incident angle of 70 ° or more and less than 90 ° from the light transmission portion side and is refracted, the shape of the unit light transmission portion satisfying the following relational expression is θ. The optical sheet according to claim 1, comprising:
P−y (0.5 / tan (a) + tan (a + θ))> 0
Ｐ−ｙ（１／ｔａｎ（ａ）＋ｔａｎ（ａ＋θ））＞０ In the cross section of the unit light transmission part along both the arrangement direction of the unit light transmission parts and the normal line of the sheet part, the outline of the unit light transmission part is linear, and the unit light transmission part Taking one end as the origin, the x-axis in the arrangement direction of the unit light transmission parts and the y axis in the height direction of the unit light transmission parts, and the other end of the unit light transmission parts in the positive direction on the x axis When taking the position, the width of the unit light transmission part is P, the arbitrary point A on the outline is a coordinate (x, y), the angle between the tangent line at the point A and the x axis is a, and the unit When the light is incident on the point A at an incident angle of 70 ° or more and less than 90 ° from the light transmission portion side and is refracted, the shape of the unit light transmission portion satisfying the following relational expression is θ. The optical sheet according to claim 1, comprising:
P−y (1 / tan (a) + tan (a + θ))> 0
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