JP2011170180A - Optical sheet, backlight unit, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光路制御に用いられる光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to an optical sheet, a backlight unit, and a display device used for optical path control.
液晶パネルを利用した液晶表示装置は、携帯電話や個人用携帯情報端末、パーソナルコンピュータ用ディスプレイの画像表示手段だけでなく、家電製品としてのテレビにも幅広く普及しており、さらに、これまでのカソード・レイ・チューブ(CRT)テレビでは困難であった大型面対応の情報家電の画像表示装置としても一般家庭に広まってきている。また、液晶表示装置の利点をより活用させるために、大型化のみならず、高輝度化、薄型・軽量化に対応した製品も早いスピードで市場に供給されている。 Liquid crystal display devices using liquid crystal panels are widely used not only for image display means for mobile phones, personal digital assistants, and personal computer displays, but also for televisions as home appliances.・ Image display devices for large-size information appliances that have been difficult with Ray Tube (CRT) televisions are also spreading to general households. In addition, in order to make better use of the advantages of liquid crystal display devices, not only large-size products but also products that support high brightness, thinness, and weight reduction are being supplied to the market at high speed.
このような液晶表示装置では、装置内部に光源を内蔵しているものが多く、画像を表示するために必要な明るさを得るために、液晶パネルの背面側に光源を含んだバックライトユニットを配置した構成とされている。このバックライトユニットに採用されている光源としては、冷陰極管やライト・エミッティング・ダイオード(LED)に代表される光源を液晶表示装置の側面側に配置させ、光透過性に優れた樹脂製の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)が知られており、また、画像表示素子と液晶表示装置の背面側に配置された光源との間に、光散乱性の強い光拡散板及び光学フィルムを配置して、冷陰極管やLEDなどが直接視認されない構成を有する「直下型方式」が知られている。 Many of such liquid crystal display devices have a built-in light source, and a backlight unit including a light source is provided on the back side of the liquid crystal panel in order to obtain the brightness necessary for displaying an image. The configuration is arranged. As the light source used in this backlight unit, a light source typified by a cold cathode tube or a light emitting diode (LED) is arranged on the side surface of the liquid crystal display device, and it is made of resin with excellent light transmittance. A “light guide plate light guide method” (so-called edge light method) that performs multiple reflections in a flat light guide plate is also known, and an image display element and a light source disposed on the back side of a liquid crystal display device There is known a “direct type” having a configuration in which a light diffusing plate and an optical film having a strong light scattering property are arranged so that a cold-cathode tube or an LED is not directly visible.
上記のような液晶表示装置においては、地球環境問題対策の一環としての消費エネルギーの低減を目的とした消費電力抑制が大きな課題となってきている。液晶表示装置の場合、光源となるバックライトの消費電力が最も大きく、このバックライトの消費電力を抑制する取組みが幅広く行なわれている。 In the liquid crystal display device as described above, suppression of power consumption for the purpose of reducing energy consumption as part of countermeasures for global environmental problems has become a major issue. In the case of a liquid crystal display device, the power consumption of the backlight serving as the light source is the largest, and efforts to suppress the power consumption of the backlight are widely performed.
この取組みの一つとして、光源である冷陰極管の本数を低減させて消費電力を低く抑える試みが行われており、その消費電力低減の効果は社会に広く認められつつある。しかしながら、冷陰極管の本数を減らすことは光源の明暗である輝度ムラ(ランプイメージ)を強めることになり、これまでの光拡散板及び光学シートの組合せによる対策では完全にランプイメージを消すことは困難となってきている。このランプイメージを消すために、光拡散板内部に拡散粒子を増やした場合、該光拡散板の全光線透過率を下げることになって画像表示に必要な輝度を得ることが困難となる。この場合、光源である冷陰極管からの光を強くすることで所望の輝度を得ることはできるが、消費電力が増大してしまうという問題がある。 As one of these efforts, attempts have been made to reduce power consumption by reducing the number of cold cathode tubes, which are light sources, and the effect of reducing power consumption is widely recognized by society. However, reducing the number of cold-cathode tubes will increase the brightness unevenness (lamp image) that is the brightness of the light source, and the lamp image will not be completely erased by the countermeasures by the combination of the light diffusion plate and the optical sheet so far. It has become difficult. When diffusing particles are increased in the light diffusing plate in order to erase the lamp image, it is difficult to obtain the luminance necessary for image display by lowering the total light transmittance of the light diffusing plate. In this case, a desired luminance can be obtained by increasing the intensity of light from the cold cathode tube as a light source, but there is a problem that power consumption increases.
また、消費電力の低減を期待し、LED光源を用いた液晶表示装置も提案されている。この液晶表示装置においても、LED光源を液晶表示装置の背面側に配置する直下方式やLED光源を液晶表示装置の側面側に配置するエッジライト方式が採用されており、従来よりもコントラスト比を向上させた製品が市場に投入されつつある。しかしながら、未だLED光源の周囲の発熱の抑制ができず、また、所望の輝度を得ることができないといった課題が残っている。 In addition, a liquid crystal display device using an LED light source has been proposed in expectation of reduction in power consumption. In this liquid crystal display device, the direct light method in which the LED light source is arranged on the back side of the liquid crystal display device and the edge light method in which the LED light source is arranged on the side surface side of the liquid crystal display device are adopted, and the contrast ratio is improved as compared with the conventional case. Products are being introduced to the market. However, there still remains a problem that heat generation around the LED light source cannot be suppressed and a desired luminance cannot be obtained.
即ち、発熱を抑えかつ消費電力を低減させるためにはLED光源の数を減らすことが有効であるが、この場合には必要とされる輝度を得ることが難しい。また、光源の明暗である輝度ムラやLED光源の視認性の問題が残り、さらに、導光板に設けられた輝度均一化のためのパターンの視認性の改善も必要とされている。この点、光拡散板及び光学シートそれぞれの特性を向上させるとともに、これらを最適に組合せることで、必要とされる輝度の確保や輝度の均一化を図る試みが行なわれている。 That is, in order to suppress heat generation and reduce power consumption, it is effective to reduce the number of LED light sources, but in this case, it is difficult to obtain the required luminance. Further, there remains a problem of brightness unevenness that is light and dark of the light source and visibility of the LED light source, and further, it is necessary to improve the visibility of the pattern for uniform brightness provided on the light guide plate. In this regard, attempts have been made to improve the characteristics of the light diffusing plate and the optical sheet, and to ensure the required luminance and make the luminance uniform by combining them optimally.
上記光学シートにおいては、従来、光源の光の利用効率を高める手法として、バックライトユニットからの拡散光を光学シートによって集光して正面輝度を向上させる方式がとられており、特に、米国3M社の登録商標である輝度強調フィルム(BEF:Brightness Enhancement Film)が光学シートとして広く使用されている。このBEFは、透明基材の上面に、断面が三角形状の単位プリズムを一方向に一定のピッチで配列させたシートであり、“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。これによって、基材の平坦面から入射した光がプリズム面から射出する際、光が正面方向に集められ、当該正面方向の輝度を向上させることが可能になる。 In the above optical sheet, conventionally, as a method for improving the light use efficiency of the light source, a method of collecting diffused light from the backlight unit by the optical sheet and improving the front luminance has been adopted. A brightness enhancement film (BEF: Brightness Enhancement Film), which is a registered trademark of the company, is widely used as an optical sheet. This BEF is a sheet in which unit prisms having a triangular cross section are arranged at a constant pitch in one direction on the upper surface of a transparent substrate, condensing light from “off-axis”, This light is redirected “on-axis” or “recycled” towards the viewer. Thus, when light incident from the flat surface of the substrate exits from the prism surface, the light is collected in the front direction, and the luminance in the front direction can be improved.
ここで、液晶表示装置に用いられる光学シートには、光の利用効率の向上による輝度向上だけでなく、光源のムラの除去、ディスプレイの視域の確保、ディスプレイの剛性の維持などの様々な機能が要求されている。したがって、所望の光学特性を実現させるために、光拡散板の上(液晶パネル側)に複数積層されることが多い。しかしながら、このBEFを光学シートとして用いる場合、BEFの垂直方向の光をプリズム表面で屈折させて法線方向に出射させるため、水平方向の視野角に対し垂直方向の視野角が非常に狭くなるという問題があり、さらに、プリズム頂部が尖っているため、該プリズム上部に配置される光学シートや機能性を有する部材、あるいは液晶パネルと接触する際に傷が発生しやすいという欠点があった。 Here, the optical sheet used in the liquid crystal display device has various functions such as not only improving luminance by improving light utilization efficiency but also removing unevenness of the light source, securing the viewing area of the display, and maintaining the rigidity of the display. Is required. Therefore, in order to realize desired optical characteristics, a plurality of layers are often stacked on the light diffusion plate (on the liquid crystal panel side). However, when this BEF is used as an optical sheet, the vertical viewing angle is very narrow with respect to the horizontal viewing angle because the BEF vertical light is refracted by the prism surface and emitted in the normal direction. There is a problem, and furthermore, since the top of the prism is sharp, there is a drawback that scratches are likely to occur when contacting the optical sheet or functional member disposed on the prism or a liquid crystal panel.
これらの欠点を補い、同等の光学特性や環境特性を維持しながら、使用する光学シートの枚数を減らす試みがなされている。例えば特許文献1には、プリズムレンズ内に拡散性微粒子を分散させることによりプリズムの集光機能に拡散機能を付与する手法が記載されている。また特許文献2では、マイクロレンズを基材上にランダムに配置することで、背面から入射した光をマイクロレンズで集光させ前方に出射させ、従来よりも少ない枚数の光学シートで同等の光学性能を達成する方法が提案されている。
Attempts have been made to reduce the number of optical sheets to be used while compensating for these drawbacks and maintaining equivalent optical characteristics and environmental characteristics. For example, Patent Document 1 describes a method of imparting a diffusing function to the condensing function of a prism by dispersing diffusible fine particles in the prism lens. Further, in
ところで、特許文献1に記載の光学シートは、集光機能に加え拡散機能を有している反面、プリズム内に拡散性微粒子を分散させているため、正面に集めた光が該拡散性微粒子によって再び拡散することになり、正面方向への光量が少なくなる。また、レンズの特定の角度における屈折、反射によるギラツキが視認されるという問題がある。さらには、プリズム先端が尖っているため、上部に配置される光学シートや該光学シートをは別の光学的機能を有する機能性シートの裏面に傷が発生し易く、接触や摩擦による異物が発生するという問題も抱えている。 By the way, the optical sheet described in Patent Document 1 has a diffusing function in addition to a condensing function. However, since the diffusing fine particles are dispersed in the prism, the light collected on the front surface is caused by the diffusing fine particles. It diffuses again, and the amount of light in the front direction decreases. Further, there is a problem that glare due to refraction and reflection at a specific angle of the lens is visually recognized. Furthermore, since the tip of the prism is sharp, scratches are likely to occur on the back surface of the optical sheet placed on the top and the functional sheet having a different optical function, and foreign matter due to contact or friction is generated. It also has the problem of doing.
特に積層されて用いられる光学シートや機能性シートは、液晶表示装置に配置される際、その四辺を装置の枠に固定させて用いられることもあるが、装置内部で完全に動くことをなく固定されてはおらず、搬送または移動時の振動により、他の光学シート、または機能性を有する光学部材と接触し、擦れて傷が付くことが起こり得る。また、液晶表示装置を駆動させる際は、光源からの発熱により光学シートや機能性を有する光学部材が暖められ、その結果構成する材料固有の物性に依存する伸縮が面内で発生して寸法の変化や撓みが生じるため、他の光学シートや機能性を有する光学部材と接触することで、擦れて傷が付くことも起こり得る。 In particular, optical sheets and functional sheets that are used in a stacked state may be used with their four sides fixed to the frame of the device when placed in a liquid crystal display device, but they are fixed without moving completely inside the device. However, it may come into contact with other optical sheets or optical members having functionality, and may be rubbed and scratched due to vibration during conveyance or movement. Further, when driving the liquid crystal display device, the optical sheet and the optical member having functionality are warmed by the heat generated from the light source, and as a result, expansion and contraction depending on the physical properties specific to the material to be formed occurs in the plane. Since changes and flexures occur, it may be rubbed and scratched by contact with other optical sheets or optical members having functionality.
耐擦傷性を向上させて異物の発生を防止する策として、プリズム頂部を丸くすることが用いられることもあるが、プリズム頂部を丸くカットする幅と正面輝度とは反比例の関係にあるため、所望の耐擦傷性を達成するには正面輝度の低下を招くことに繋がる。 As a measure to improve the scratch resistance and prevent the generation of foreign matter, it is sometimes used to round the prism top, but the width to cut the prism top and the front luminance are inversely proportional, so it is desirable In order to achieve the scratch resistance, the front luminance is lowered.
一方、特許文献2に記載の光学シートは、半球状のレンズを有することから、積層されて用いられる光学シート、または機能性シートと接触しても、丸みを帯びた構造上、滑りがよいために傷が付き難い特徴を有している。しかしながら、隣接するマイクロレンズ間に隙間が生じることから、マイクロレンズ内を通過して該マイクロレンズと空気層界面で屈折、散乱されて正面に集光される光と、隣接するマイクロレンズ間にできる隙間から屈折、散乱されずに出射される光とが発生し、これらの光の輝度差から輝点、輝線が視認されてしまうという問題を抱えている。
On the other hand, since the optical sheet described in
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、光の集光・拡散特性と複数の機能性を有するシートと組合せて使用する際においても傷が付くことのない高い耐擦傷性を備え、さらに、光源の明暗ムラや光拡散板の傷等を隠すために必要な隠蔽性を備えた光学シート、並びに、光学シートを備え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している。 The present invention has been made in view of such problems, and has high scratch resistance that is not damaged even when used in combination with a light condensing / diffusion characteristic and a sheet having a plurality of functionalities. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an optical sheet having a concealing property necessary for concealing light / dark unevenness of a light source and a scratch on a light diffusing plate, a backlight unit including the optical sheet, 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、光出射面側に他の光学機能を備えた機能性シートが積層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、それぞれ独立して配置された略半球状をなす複数のマイクロレンズと、これらマイクロレンズの間に複数が配置され、前記光出射面に沿って延在する光偏向要素とを備え、前記マイクロレンズの頂部のみが、それぞれ前記機能性シートに当接するように構成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 used for illumination optical path control that emits light by controlling the optical path of light incident from the light source, and a functional sheet having other optical functions is laminated on the light exit surface side. An optical sheet having an optical shape for condensing or diffusing light on a light exit surface, wherein the optical shape is a substantially hemispherical microlens arranged independently of each other, and these microlenses And a plurality of light deflection elements extending along the light emitting surface, and only the tops of the microlenses are configured to contact the functional sheet, respectively. And
このような特徴の光学シートによれば、滑りが良く傷が付き難いマイクロレンズの滑らかな頂部のみが機能性シートに当接し、傷が付き易い線状構造の光偏向要素の先端は機能性シートに当接せずに離間して配置される。したがって、光出射面の耐擦傷性を向上させることができると同時に、略半球形状のマイクロレンズと線状構造をなす光偏向要素との光学特性を併せ持った光学シートを提供することができる。 According to the optical sheet having such a feature, only the smooth top of the microlens that slides easily and is not easily damaged is brought into contact with the functional sheet, and the tip of the light deflecting element having a linear structure that is easily damaged is the functional sheet. They are arranged apart from each other without contacting the Therefore, it is possible to improve the scratch resistance of the light emitting surface, and at the same time, it is possible to provide an optical sheet having both the optical characteristics of the substantially hemispherical microlens and the light deflection element having a linear structure.
また、上記光学シートにおいては、マイクロレンズの突出高さをH1とし、少なくとも一対の前記マイクロレンズに当接する前記機能性シートの前記一対のマイクロレンズの間における撓み量をH2とし、前記光偏向要素の突出高さをH3とした際に、H3<H1−H2の関係が成立することが好ましい。 In the optical sheet, the protrusion height of the microlens is H1, the amount of deflection between the pair of microlenses of the functional sheet that contacts at least the pair of microlenses is H2, and the light deflection element It is preferable that the relationship of H3 <H1-H2 is satisfied when the protrusion height of H3 is H3.
これによって、光偏向要素の先端と機能性シートとが接触することを確実に回避することができる。したがって、光偏向要素の先端が潰れることによる光学特性の低下を回避できる他、光偏向要素の先端によって機能性シートに傷が付いてしまうことを防止することができる。 Thereby, it is possible to reliably avoid contact between the tip of the light deflection element and the functional sheet. Therefore, it is possible to avoid a decrease in optical characteristics due to the tip of the light deflection element being crushed, and to prevent the functional sheet from being damaged by the tip of the light deflection element.
さらに、上記工学シートにおいては、平面視における前記機能性シートに当接する前記マイクロレンズの頂部の面積が、前記マイクロレンズの底部面積の10%以下の範囲に設定されていることが好ましい。
このように、機能性シートのマイクロレンズに対する接触面積を減少させることで、接触による摩擦傷の発生を抑制することができる。
Furthermore, in the engineering sheet, it is preferable that the area of the top of the microlens that contacts the functional sheet in a plan view is set to a range of 10% or less of the bottom area of the microlens.
Thus, by reducing the contact area of the functional sheet with respect to the microlens, it is possible to suppress the occurrence of friction scratches due to contact.
また、上記光学シートにおいては、前記マイクロレンズ及び前記光偏向要素の表面に、微細凹凸形状が付与されていることが好ましい。さらに、この微細凹凸形状は、表面粗さRaが0.1μm〜10μmの範囲の凹凸であることが好ましい。
このように光出射面側に微細な凹凸を付与することで、光出射面側の耐擦傷性を一層高めることができると同時に、光の拡散機能を高めて視野角の拡大及び隠蔽性の向上を図ることが可能となる。
Moreover, in the said optical sheet, it is preferable that the fine uneven | corrugated shape is provided to the surface of the said micro lens and the said optical deflection | deviation element. Furthermore, it is preferable that this fine uneven | corrugated shape is an unevenness | corrugation whose surface roughness Ra is the range of 0.1 micrometer-10 micrometers.
By providing fine irregularities on the light emitting surface side in this way, it is possible to further enhance the scratch resistance on the light emitting surface side, and at the same time, increase the light diffusion function to improve the viewing angle and concealment. Can be achieved.
さらに、上記光学シートにおいては、光入射面に略半球形状の突起が複数形成されていてもよい。
これにより、光学シートの光入射面の耐擦傷性を向上させることができるとともに、当該突起にて光が屈折することにより光拡散性を高めることができる。これにより、視野角の拡大及び隠蔽性の向上を図ることができる。
Furthermore, in the optical sheet, a plurality of substantially hemispherical protrusions may be formed on the light incident surface.
Thereby, the scratch resistance of the light incident surface of the optical sheet can be improved, and the light diffusibility can be enhanced by the light being refracted by the projection. As a result, the viewing angle can be increased and the concealability can be improved.
また、上記光学シートにおいては、前記光入射面の表面に微細凹凸形状が付与されていることが好ましい。さらに、この微細凹凸形状は、表面粗さが0.5μm〜5μmの範囲の凹凸であることが好ましい。
このように光入射面側に微細な凹凸を付与することで、光入射面側の耐擦傷性を高めることができると同時に、光の拡散機能を高めて視野角の拡大及び隠蔽性の向上を図ることが可能となる。
Moreover, in the said optical sheet, it is preferable that the fine uneven | corrugated shape is provided to the surface of the said light-incidence surface. Furthermore, it is preferable that this fine uneven | corrugated shape is an unevenness | corrugation whose surface roughness is the range of 0.5 micrometer-5 micrometers.
By providing fine irregularities on the light incident surface side in this way, it is possible to improve the scratch resistance on the light incident surface side, and at the same time, increase the light diffusion function to increase the viewing angle and improve the concealability. It becomes possible to plan.
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、該光学シートの前記光入射面に光を照射する光源とを備えることを特徴とする。
さらに、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。
The backlight unit according to the present invention includes any one of the optical sheets described above and a light source that irradiates light to the light incident surface of the optical sheet.
Furthermore, the display device according to the present invention includes the backlight unit and an image display unit that defines a display image according to transmission / light-shielding in pixel units and displays an image by light irradiation from the backlight unit. It is characterized by having.
本発明に係る光学シートによれば、光出射面の耐擦傷性を向上させることができると同時に、略半球形状のマイクロレンズと光偏向要素との光学特性を発揮することができる。したがって、高い耐擦傷性及び隠蔽性を備えた光学シートを提供することができる。
また、本発明に係るバックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、上記光学シートを備えているため、高い耐擦傷性を備えながら輝度ムラがなく高い輝度を発揮することが可能となる。
According to the optical sheet of the present invention, it is possible to improve the scratch resistance of the light emitting surface, and at the same time, to exhibit the optical characteristics of the substantially hemispherical microlens and the light deflection element. Therefore, an optical sheet having high scratch resistance and concealment can be provided.
Further, according to the backlight unit and the display device according to the present invention, since the optical sheet is provided, it is possible to exhibit high luminance without luminance unevenness while having high scratch resistance.
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。
なお、図1から図6は、本実施形態による光学シート、バックライトユニット、ディスプレイ装置の構成及びその利用形態を示す断面概略図の一例であり、各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これら図面に示す態様に限定されるものでもない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
1 to 6 are examples of schematic cross-sectional views illustrating the configuration of the optical sheet, the backlight unit, and the display device according to the present embodiment, and their usage, and the scales or ratios of the respective parts do not match the actual ones. . Moreover, it is not limited to the aspect shown in these drawings.
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70は、観察者側へ光を照射するバックライトユニット55の上に、画像表示素子35を重ねて設けることで構成される液晶表示装置であり、画像表示素子35から観察者側Fに向けて画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面状の画像を表示するものである。なお、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, a
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とから構成されている。液晶パネル32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55から出射された光Kは、背面側の偏光板33を介して液晶パネル32に入射され、観察者側の偏光板31を介して観察者側に出射される。
The
The light K emitted from the
画像表示素子35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25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
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。
The
なお、ディスプレイ装置70は、上記のような画像表示素子35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55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55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。
The
バックライトユニット55は、光源部45、光拡散板50、光学シート25及び機能性シート2が、この順序で積層配置されることで構成されている。
なお、機能性シート2の枚数は単一に限られず、複数枚設けられた構成であってもよい。
The
Note that the number of
光源部45は、正面側へと向かって光を供給するものであり、本実施形態においては直下型方式が採用されている。この光源部45は、ランプハウス(反射板)43内に複数の光源41が配置された構成をなしている。
光源41としては、例えば、複数の線状光源を採用することができる。これら線状光源としては、蛍光灯、冷陰極管(CCFL)、EEFLあるいは線状に連続して配置されたLED等を用いることができる。
The
As the
また、反射板43は、上記複数の光源41の背面側及び側方を覆うように配置され、光源41から全方向に出射された光のうち、観察者側Fと反対側及び側方側に出射された光を反射させて観察者側Fに出射させる役割を担っている。この結果、観察者側Fに出射された光Hは、光源41から全方向に出射された光として近似することができる。このようにして、反射板43を用いることにより光の利用効率の向上を図っている。なお、反射板43としては、光を高効率で反射させる部材であればよく、たとえば、一般的な反射シート、反射板などを使用することができる。
The
光拡散板50は、例えば、透明樹脂に光拡散領域を分散させて板状に成形した部材であって、光源部45から出射される光を拡散させる役割を担っている。
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 polystyrene copolymer, and the like can be used.
上記光拡散領域は、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。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。 The light diffusion region is preferably made of light diffusion particles. This is because suitable diffusion performance can be easily obtained. As the light diffusing particles, transparent particles made of an inorganic oxide or a resin can be used.
機能性シート2は、樹脂からなるシート状をなし、詳細は後述する本実施形態の光学シート25とは別の機能を有する一種の光学シートであって、光学シート25の光出射側に積層するように配置される。この機能性シート2の光入射面は平坦状をなしており、所望の光学機能を付与すべく光出射面側に種々のレンズ、プリズム等の光学形状が形成されている。なお、本実施形態においては、この機能性シート2の光出射面における光学形状は省略するが、例としては、三角プリズムアレイ、シリンドリカルアレイ、マイクロレンズ等の光学形状が挙げられる。
また、機能性シート2はこのような構成の他、光を拡散させることを主な機能とした光拡散板であってもよい。
The
The
光学シート25は、略シート状をなす基材90と、該基材90の光出射面側に配置された略半球形状のマイクロレンズ100及び線状構造の光偏向要素110と、基材90の光入射面に配置された略半球形状をなすの突起120とを備えている。
The
光出射面側の略半球形状のマイクロレンズ100及び線状構造の光偏向要素110は、光拡散板50を通過して入射した光Hをその形状に応じて集光させることで輝度を向上させる役割を担っている。
一方、光入射面側の略半球形状をなす突起120は、光拡散板50との接触や擦れによる傷の発生を防ぐことを主目的としている。
なお、この光学シート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何れのものにも使用することができる。
The substantially
On the other hand, the
In addition, this
また、光学シート25は、光出射面側あるいは光入射面側に微細凹凸形状が付与されていることにより、該微細凹凸形状により光源41からの光Hで拡散させて視野角を拡げることができる。さらには、観察者側F側から画像表示素子35を通して光源41側を観察する際において、光源41による輝度ムラ、ランプイメージ、明暗差等を低減させて、画面内において均一な光を観察者側Fへ射出することができる。また、光拡散板50の表面または裏面にランプイメージを低減させることを目的として設けられる所定のパターン、または必要とされる機能を示す構造体が、観察者側Fから透けて観えることを抑制することもできる。
Further, since the
図3及び図4は、実施形態である光学シート25の断面構造を説明する図である。光出射面側に略半球形状のマイクロレンズ100及び線状構造をなす光偏向要素110が設けられており、線状構造の光偏向要素110の谷部を基準とする略半球形状のマイクロレンズ100の突出高さH1は線状構造の光偏向要素110の突出高さH3よりも高く設定されている。
3 and 4 are diagrams illustrating a cross-sectional structure of the
このようにマイクロレンズ100の突出高さH1の方が光偏向要素110の突出高さH3よりも大きく設定されていることにより、当該光学シート25の光出射面に積層される機能性シート2は、図2及び図3に示すように、その光入射面がマイクロレンズ100の頂部に当接する。これにより、光偏向要素110と機能性シート2とは離間状態とされる。
As described above, the protrusion height H1 of the
ここで、機能性シート2は透明樹脂より構成されており、僅かながら弾性を備えている。したがって、上述したようにマイクロレンズ100に当接した際には、図2及び図3に示すように、隣り合う一対のマイクロレンズ100,100に当接する機能性シート2は、これら一対のマイクロレンズ100,100の間隔Lの中間付近が光学シート25側に凸となるように撓むことになる。
Here, the
そして、本実施形態の光学シート25においては、この機能性シート2の撓み量をH2とした場合に(図3参照)、H3<H1−H2の関係が成り立つように、マイクロレンズ100の突出高さH1及び光偏向要素110の突出高さH3がそれぞれ設計されている。即ち、マイクロレンズ100の突出高さH1から光偏向要素110の突出高さH3を差し引いた寸法が、機能性シート2の撓み量H2よりも小さくなるように設計されているのである。
In the
ここで、機能性シート2の撓み量H2は、使用される樹脂の高分子材料の特性(特に温度により変化する弾性率)と、ディスプレイ装置70が置かれる環境下、さらには使用時の加熱された環境下を想定して見出した最大撓み量として算出している。これにより、いかなる使用環境下においても機能性シート2の光入射面側と光学シート25の光出射面側に設けられた線状構造の光偏向要素110が接触することはない。したがって、線状構造の光偏向要素110によって機能性シート2に摩擦による傷が付くことを防止することができる。
Here, the deflection amount H2 of the
また、機能性シート2の撓み量H2は、一対のマイクロレンズ100の間隔Lに依存し、間隔Lが大きい程撓み量H2は増加する。本実施形態においては、マイクロレンズ100は、正方配置や六方配置に代表される一定の間隔で整列配置されていてもよく、あるいは間隔Lが不均一とされたランダム配置とされていてもよい。
Further, the deflection amount H2 of the
なお、整列配置におけるマイクロレンズ100の間隔Lは、光出射面内におけるマイクロレンズ100が占める面積率、即ち、平面視におけるマイクロレンズ100が示す面積率により変化する。このマイクロレンズ100面積率が高い場合には間隔Lが狭くなり、面積率が低い場合には間隔Lは広くなる。即ち、マイクロレンズ100の面積率は光学シート25の光学特性を左右するものであり、マイクロレンズ100の面積率が高く設定されている場合には視野角が広がる反面、輝度が低下する傾向にある。一方、マイクロレンズ100の面積率が低く設定されている場合には、輝度が向上する反面、視野角が狭くなる傾向にある。
Note that the interval L between the
また、マイクロレンズ100の間隔Lが不均一な状態で配置されているランダム配置は、画像表示素子35や機能性シート2が有する規則性を有する構造体との干渉縞の発生を防止するといった利点を有している。また、このランダム配置では、整列配置の場合とは異なり、機能性シート2の撓み量H2が最大となるマイクロレンズ100の間隔Lが最も離間している箇所もランダムに配置される。そのため、マイクロレンズ100の面積率が低い場合には、マイクロレンズ100の間隔Lが大きくなるために、ランダム配置データを作製する際において、その最大となる間隔Lの数値を設定しておく必要が生じる。本実施形態の光学シート25においては、このランダム配置における最大となる間隔Lから最大となる撓み量H2を見出し、略半球形状のマイクロレンズ100と光偏向要素110の面積率、直径、幅、高さ等の仕様を設定することが必要となる。
In addition, the random arrangement in which the intervals L of the
上記した略半球形状のマイクロレンズ100の面積率は、光学シート25に求められる光学特性から決定される仕様値であり、この面積率は光出射面内におけるマイクロレンズ100の配置数と直径を設定することで定まる数値となる。ここで、マイクロレンズ100の面積率を決めるこのマイクロレンズ100の直径は、50μm以上かつ200μm以下に設定することが望ましい。この直径が200μmを超える場合は、マイクロレンズ100自体が目視され易く、これが外観上光出射面のムラや粗さ、輝点を際立てることに繋がってしまう。一方、マイクロレンズ100の直径が50μm以下の場合、線状構造の光偏向要素110の高さが小さく限定されるため、光の回折効果や光偏向要素の形状の精度が低下することにより、輝度が低下することを引き起こしてしまう。なお、略半球形状のマイクロレンズ100の上面から見た形状、即ち、平面視形状は、略円形状であることが好ましく、楕円形状等の他の形状であってもよい。
The area ratio of the above-described substantially
マイクロレンズ100の面積率は、上述した好ましいマイクロレンズ100直径において、光出射面の10%から60%以内の範囲に設定されていることが望ましい。この面積が10%以下となる場合、独立して存在する略半球形状のマイクロレンズ100の個数が少なくなり、マイクロレンズ100が示す光出射面の傷が付き難い効果が低下してしまう。さらに、マイクロレンズ100それぞれの間隔Lが広くなり過ぎるために、光偏向要素110とマイクロレンズ100との接触が起こり易くなる不都合や、線状構造の光偏向要素110の形状や幅、突出高さH3が大きく制限されることになるため好ましくない。また、線状構造の光偏向要素110の面積率が高くなると、画像表示素子35あるいは機能性シート2等が持つ規則性を有する構造体と干渉縞を生じ易くなる可能性が生じてしまう。さらには、マイクロレンズ100のもう一つの効果である視野角の拡大においても、個数が少なくなることでその効果が低減してしまう。
なお、マイクロレンズ100の面積は、平面視における光出射面の投射影における面積値、即ち、線状構造の光偏向要素110の各谷部を含む平面上におけるマイクロレンズ100の底面の面積値を示している。
The area ratio of the
The area of the
一方、マイクロレンズ100の面積率が60%以上の場合、光出射面の傷が付き難い効果は大幅に向上する。ところが、光偏向要素110の面積率が相対的に低下するために、光偏向要素110の光の集光を高めて輝度を向上させる効果等が低下することに繋がり、結果的に光学シート25全体の光学特性を低下させることを招く。また、マイクロレンズ100をランダムに配置させる場合には、その配置において何らかの規則性を有することが起こり易くなり、画像表示素子35あるいは機能性シート2の規則性を有する構造体と干渉縞を生じ易くなるために好ましくない。
On the other hand, when the area ratio of the
マイクロレンズ100の形状は、機能性シート2との接触した際の滑りが良く、かつ、その接触面積が低いことが、機能性シート2の傷が付き難いことに繋がる。そのため、マイクロレンズ100の形状は、接触する頂部の形状が半球状に近いことが望ましい。さらには、光出射面上部に積層される機能性シート2の光入射面と接する面積は、マイクロレンズ100の底部面積の10%以下であることが好ましい。これにより、接触による摩擦傷の発生を抑制することが可能となる。
The shape of the
マイクロレンズ100の突出高さH1においては、その集光性を高めて輝度を向上させるために高くすることが望ましい。マイクロレンズ100の突出高さH1を直径で割った値をアスペクト比とした場合、その値は40%以上とされることが望ましい。これにより断面形状がより半球状に近づき、結果的にマイクロレンズの先端部位がより傷が付き難い丸みを帯びた形状となり易く、さらには集光性が高まるために輝度が向上する利点が生じる。
The protrusion height H1 of the
光偏向要素110としては、図6(a)に示すように、その延在方向に直交する断面形状が三角プリズム形状となっていることが望ましい。レンズ成形が容易であり、射出光の方向を制御することで輝度向上に優れていることが理由として挙げられる。また、図6(b)のような凸湾曲レンズ形状でもよい。これは、射出面を様々な角度に設定できるために拡散性能を向上させることが可能であるからである。この凸湾曲レンズ形状としては、図6(c)のような非球面形状であってもよく、頂部の曲率半径が小さくすることができるために拡散性能の増大が可能であることが理由として挙げられる。さらには、図6(d)のような湾曲三角プリズムであってもよく、光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。また、光偏向要素110は、上述した断面形状を複数組み合わせることで構成してもよい。2つ以上の光偏向要素による集光及び拡散効果を組み合わせることにより、光学性能を向上させることが期待できるからである。
As shown in FIG. 6A, the
光偏向要素110の幅と高さは、マイクロレンズ100との関係により定まる値となるが、その幅は20μm以上かつ150μm以下が望ましい。20μm以下の場合、光の回折効果により輝度の低下が生じる他、光偏向要素110を加工成形する際に形状精度を高く維持することが困難となり、輝度を低下させることに繋がるためである。また、150μm以上となる場合、光偏向要素110の高さ及び面積率が上がるため、光出射面上部に積層して配置される機能性シート2の光入射面側と接触して傷が付く可能性がある。また、画像表示素子35あるいは機能性シート2が持つ規則性を有する構造体と干渉縞を生じ易くなる、さらには、視野角が狭くなるという不都合が生じるために好ましくない。
The width and height of the
一方、光偏向要素110の突出高さH3は、マイクロレンズ100の突出高さH1の20%〜60%の範囲に設定されていることが望ましい。光偏向要素110の突出高さH3が、マイクロレンズ100の突出高さH1の20%未満の場合、光偏向要素110自体の幅や高さが小さくなり、上述したような輝度の低下を引起こす可能性がある。また、60%を超える場合は、光出射面上部に積層して配置される機能性シート2の光入射面側と接触して傷が付く可能性がある他、画像表示素子35あるいは機能性シート2が持つ規則性を有する構造体と干渉縞を生じ易くなり、さらには、視野角が狭くなるという不都合が生じるために好ましくない。
On the other hand, the protrusion height H3 of the
これまで述べてきたマイクロレンズ100と光偏向要素110は、透明性の高いシート状の基材90上に、UV硬化樹脂に代表される電子線硬化樹脂を用いて成形することができる。一例としては、予め設計した寸法のマイクロレンズ100と光偏向要素110を形成した金型を用いて、マイクロレンズ100と光偏向要素110をUV成形する手法が挙げられる。ここで、透明性の高いシートの材質としては、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挙げることができる。
The
さらに、マイクロレンズ100と光偏向要素110に用いられる材料は、熱可塑性樹脂からなる透明樹脂が好ましく、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。これらの材料を用いた押出し成形加工法、あるいは、射出成型法、熱プレス成型法によって形成することも可能である。
Further, the material used for the
マイクロレンズ100と光偏向要素110は、拡散性を向上させる目的として無機微粒子または有機微粒子を添加させて用いることができる。一例としては、アクリル系粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子およびその架橋体、メラミン―ホルマリン縮合物の粒子、ポリウレタン系粒子、ポリエステル系粒子、シリコーン系粒子、フッ素系粒子、これらの共重合体、スメクタイト、カオリナイト、タルクなどの粘土化合物粒子、シリカ、酸化チタン、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどの無機酸化物粒子、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ガラス粒子などの無機微粒子等を挙げることができる。
The
マイクロレンズ100と光偏向要素110は、紫外線吸収剤が添加されたものが好ましい。紫外線吸収剤を添加することにより、光源41から照射される紫外線によるマイクロレンズ100と光偏向要素110自体の紫外線による劣化を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。この紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2´- ヒドロキシ−5´−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系化合物、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、4−t−ブチルフェニルサリシレートなどのサリチル酸エステル系化合物、2−エトキシ−2´−エチルオキザリックアシッドビスアニリドなどのオキザリックアシッドアニリド系化合物、エチル−2− シアノ−3,3−ジフェニルアクリレートなどのシアノアクリレート系等を用いることができる。
The
マイクロレンズ100と光偏向要素110の表面には、さらに微細凹凸形状が付与されていてもよい。この微細凹凸形状がより拡散特性を高めることができるからである。このとき、表面粗さRa(算術平均粗さ)は、0.1μm〜10μmの範囲に設定されていることが望ましい。0.1μmを下回る微細凹凸形状では拡散効果を得難く、また10μmを超える微細凹凸形状では輝度を大幅に低下させる要因となる可能性があると同時に、マイクロレンズ100頂部に傷が付き難い滑らかな状態を損ねて、傷付防止効果を低減させることになるからである。微細凹凸形状の形成方法としては、例えばマイクロレンズ100と光偏向要素110の形状を先に成形した金型の表面を、エッチングやサンドブラストなどによって粗らす方法、マイクロレンズ100と光偏向要素110の形状を先に成形した金型に、更に微細凹凸形状を切削する等の方法が挙げられる。
The surface of the
一方、光学シート25の光入射面側には、図5に示すような略半球形状の突起120が付与されていることが好ましい。光入射面側の光拡散板50との接触や擦れによる傷の発生を防ぐことができる。また、突起120による隙間が生じることから、ニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。この突起120は、光源41からの光の入射を妨げない範囲で形成されていることが望ましく、光入射面内に略半球形状の突起120を設置する面積率は、1%から20%の範囲に設定されていることが望ましい。1%以下である場合は、接触や擦れによる傷の発生を防ぐ効果を得ることができない。また、20%以上である場合は、光源41からの光を光学シート25内部に取り入れることの妨げとなり、輝度の低下を引起こす原因となる。
On the other hand, a substantially
さらには、光学シート25の光入射面側に形成する突起120は、その直径が20μmから200μmの範囲内に設定されていることが好ましい。直径が20μm以下の場合は、接触や擦れによる傷の発生を防ぐ効果が低過ぎ、また、加工成形が困難であることから望ましくない。一方、200μm以上の場合は、突起120が目視される可能性があり、また、光源41からの光の入射を妨げて輝度を低下させる可能性が高いという不都合が生じる。また、突起120の突出高さは、その直径に依存するが、高さを直径で割ったアスペクト比の値が0.1から0.3の間となることが望ましい。これは高さが低過ぎる場合は接触や擦れによる傷の発生を防ぐ効果を得ることができず、高すぎる場合には光源41からの光の入射を妨げて輝度を低下させてしまうからである。なお、突起120は上面から見た形状が、円形状でも略円形状でもよく、さらには楕円形状、または角が丸くなった三角形状や四角形状、あるいは多角形状であってもよい。
Furthermore, the
光学シート25の光入射面側に突起120には、微細凹凸形状が付与されていることが好ましい。これにより、接触や擦れによる傷の発生やニュートンリングの発生を抑えることができる他、隠蔽性を向上させることが可能となる。したがって、光源による輝度ムラ、ランプイメージ、明暗差等を低減させると同時に、光拡散板50の表面または裏面にランプイメージを低減させることを目的として設けられる所定のパターン、または必要とされる機能を示す構造体が、観察者側Fから透けて観えることを抑制することが可能となる。
The
この突起120表面の微細凹凸形状における微細凹凸形状の表面粗さRz(十点平均粗さ)は、0.5μm〜5μmの範囲に設定されていることが望ましい。0.5μmを下回る微細凹凸形状では拡散及び隠蔽効果は得難く、また5μmを超える微細凹凸形状は輝度を大幅に低下させる要因となる可能性があると同時に、突起120頂部の傷が付き難い滑らかな状態を損ねて、傷付防止効果を低減させることが生じてしまう。微細凹凸形状の形成方法としては、例えば突起120を先に成形した金型の表面を、エッチングやサンドブラストなどによって粗らす方法、突起120を先に成形した金型に、更に微細凹凸形状を切削する等の方法が挙げられる。
The surface roughness Rz (ten-point average roughness) of the fine unevenness in the fine unevenness on the surface of the
光学シート25の光入射面側に形成する突起120は、光出射面側のマイクロレンズ100と光偏向要素110を形成する押出し成形加工において、表裏同時に両面加工して形成することができる。また、別々に加工して得られたシートを貼り合せることでも得ることも可能である。
The
なお、光学シート25の光入射面側にマット加工に変えて、不連続の微小突起を設ける加工を施してもよい。このような凹凸を形成する方法としては、マット加工やエンボス加工等が挙げられる。これらの工法によれば、加熱されることにより柔らかくなった状態の透明樹脂を凹凸のある部材に押し付けて当該部材の形状を転写し、その後に透明樹脂を硬化させて微細凹凸形状を得ることができる。また、その他の方法として、粒径30〜100μm程の透明粒子を溶融状態の透明樹脂に配合し、当該透明粒子を最外層側に押し出すことで表面に凹凸を生じさせるものであってもよい。この方法を用いる場合には、透明樹脂と透明粒子との屈折率が等しくされていることが好ましい。
In addition, you may give the process which provides discontinuous microprotrusion on the light-incidence surface side of the
本発明の光学シート25の厚みとしては、用いる材料や材質、使用する環境や状況により異なるが、50μmから600μmの範囲内であることが望ましい。50μm以下の厚みでは、形成するマイクロレンズ100と光偏向要素110のサイズに制限が生じ、必要とされる光学特性を発揮することが困難となる。また、シート自体の強度が得られないために熱などによる撓みや変形が生じ易くなる結果、シワや輝度ムラを発生しやすくなるという問題が生じる。また、厚みが600μm以上の場合は、光学シート全体の透過率低下、材料コスト上昇、成形加工における重量上昇などの取扱いに不都合が生じる。
The thickness of the
以上のように、本発明の光学シート25は、上述した光出射面側のマイクロレンズ100と光偏向要素110組み合わせた構造を有するため、機能性シート2を積層した際に、光学シート25の光出射面及び機能性シート2の光入射面に、接触や擦れによる傷の発生を防ぐことができる。即ち、耐擦傷性を有すると同時に、マイクロレンズ100と光偏向要素110の光学特性を併せ持つ光学シート25を提供することができるのである。
As described above, since the
また、光学シート25の光出射面側に微細凹凸形状を付与し、光入射面側に略半球状の突起120と微細な凹凸を付与させることで、光入射面側の耐擦傷性を高めることができると同時に、光の拡散機能を高め、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。
さらには、この光学シート25と機能性シート2あるいは光拡散板50とを組合せることで、輝度、視野角、隠蔽性に優れた液晶表示画像を観察者側方向へと射出させることが可能なバックライトユニット55及びディスプレイ装置70を提供することができる。
Further, by imparting a fine uneven shape to the light emitting surface side of the
Furthermore, by combining this
これまでに述べてきたように、ディスプレイ装置70は、画像表示素子35が液晶表示素子であり、上述したバックライトユニット55により集光・拡散特性を向上させた光Kを利用する構成であることから、観察者側Fの輝度を向上させるとともに光強度の視角方向の分布を滑らかにして、ランプイメージや光拡散板50の輝度ムラを低減させて、画面全体の輝度を均一化させた画像を得ることができる。
As described above, 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。 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.
以下、実施例において、光学シート25及びディスプレイ装置70の光学特性評価、光学シート25と機能性シート2との磨耗試験とその評価について説明する。
Hereinafter, in an Example, the optical characteristic evaluation of the
(実施例1)
出射面側の略半球形状のマイクロレンズ100として、面積率が40%、直径100μm、レンズ高さ(突出高さH1)が48μmとなる正方配置された半球状のマイクロレンズ100と、線状構造の光偏向要素110として、幅が30μm、レンズ高さ(突出高さH3)が15μmとなる頂角90°のプリズムを形成した金型を作製した。そして、この金型を用いて、厚み250μmのPET基材(東洋紡績製品)上にUV硬化性樹脂(屈折率=1.52)による略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110を形成して光学シート25を作製した。なお、線状構造のプリズムは、観測者側から観て水平方向に線状配置された構成とした。
Example 1
As the substantially
(実施例2)
実施例1で作製した光学シート25の光出射面側に、ブラスト加工による粗面化を施して、光出射面の表面粗さがRaで3〜4μmとなる光学シート25を作製した。
(Example 2)
The light emitting surface side of the
(実施例3)
実施例1で作製した光学シート25の光入射面側に、ブラスト加工による粗面化を施して、光入射面の表面粗さがRzで1〜2μmとなる光学シート25を作製した。
(Example 3)
The light incident surface side of the
(実施例4)
実施例2で作製したレンズ面をブラスト加工により粗化した光学シート25の光入射面側に、ブラスト加工による粗面化を施して、光入射面の表面粗さがRzで1〜2μmとなる光学シート25を作製した。
Example 4
The light incident surface side of the
(比較例1)
上記した4種類の光学シート25と同一のUV硬化性樹脂を用いて、同じPET基材上に幅30μm、高さ15μm、頂角90°となるプリズムのみを同じ方法で形成した光学シートを作製した。
(Comparative Example 1)
Using the same UV curable resin as the above-mentioned four types of
(比較例2)
比較例として、市販されている液晶テレビに組込まれているマイクロレンズシートを用いて評価した。
(Comparative Example 2)
As a comparative example, evaluation was performed using a microlens sheet incorporated in a commercially available liquid crystal television.
(光学評価)
本実施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)
作製した4種類の光学シート25を光拡散板50上に配置し、観測者側に画像表示素子35を有するディスプレイ装置70を組み立てた。このディスプレイ装置の画面を全白表示として、分光放射輝度計(SR−3A:トプコンテクノハウス社製)を用いて、同一条件下において画面中心部の輝度を測定した。
(Optical evaluation)
The display device of this example was evaluated by the following measurement method.
(Front brightness evaluation)
The produced four types of
(磨耗評価)
本実施例、及び比較例の磨耗評価を以下の測定方法により評価した。
(学振式磨耗試験)
学振式磨耗試験機を用いて以下に示す条件で耐擦傷性の評価を実施した。先ず、評価する光学シート25の略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110を形成した面を上面として学振式磨耗試験機に固定し、次に積層する機能性シート2として光拡散シート(恵和製品)の裏面(光入射面側)を向き合わせて設置し、荷重が100g/cm3となる条件で加圧させ、略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110と拡散シート裏面を、振幅50mm、速度120mm/秒で30回往復させて擦り合わせ、擦り合わせた面における傷の発生の有無及び傷の程度を目視で評価した。
(Abrasion evaluation)
The wear evaluation of this example and the comparative example was evaluated by the following measuring method.
(Gakushin style wear test)
The scratch resistance was evaluated using a Gakushin type abrasion tester under the following conditions. First, the surface of the
(評価結果)
表1に本実施例、及び比較例の測定結果を表に示す。
Table 1 shows the measurement results of this example and the comparative example.
実施例1は、正面輝度が489cd/m2、垂直方向の視野半値角は36.7°であり、学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
実施例2は、正面輝度が467cd/m2、垂直方向の視野半値角は38.1°であり、輝度の僅かな低下は見られたが、視野角には向上が認められた。学振式磨耗試験においても、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
実施例3は、正面輝度が477cd/m2、垂直方向の視野半値角は37.7°であり、輝度の僅かな低下は見られたが、視野角には向上が認められた。学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
実施例4は、正面輝度が455cd/m2、垂直方向の視野半値角は38.9°であり、輝度の僅かな低下は見られたが、視野角には向上が認められた。学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
Example 1 has a front luminance of 489 cd / m 2 and a vertical half-value angle of 36.7 °. In the Gakushin type abrasion test, scratches were found on the lens surface of the optical sheet and the back surface of the light diffusion sheet. It was not recognized and good results were obtained.
In Example 2, the front luminance was 467 cd / m 2 , the vertical half-value angle of the visual field was 38.1 °, and although the luminance was slightly reduced, the viewing angle was improved. In the Gakushin abrasion test, no scratches were observed on the lens surface of the optical sheet and the back surface of the light diffusion sheet, and good results were obtained.
In Example 3, the front luminance was 477 cd / m 2 , and the vertical half-value angle was 37.7 °. Although a slight decrease in luminance was observed, an improvement in the viewing angle was observed. In the Gakushin abrasion test, no scratches were observed on the lens surface of the optical sheet and the back surface of the light diffusion sheet, and good results were obtained.
In Example 4, the front luminance was 455 cd / m 2 , the vertical half-value angle was 38.9 °, and a slight decrease in luminance was observed, but the viewing angle was improved. In the Gakushin abrasion test, no scratches were observed on the lens surface of the optical sheet and the back surface of the light diffusion sheet, and good results were obtained.
比較例1は、正面輝度が501cd/m2、垂直方向の視野半値角は28.5°であり、輝度が高い反面、視野角は狭くなっている。学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面に振幅方向の大きなスジ状の傷が認められ、プリズム頂部が削られていることが分かった。
比較例2は、正面輝度が434cd/m2、垂直方向の視野半値角は47.3°であり、視野角は広い反面、輝度が低下している。学振式磨耗試験においては、学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
Comparative Example 1 has a front luminance of 501 cd / m 2 and a vertical half-value angle of 28.5 °, which is high in brightness, but has a narrow viewing angle. In the Gakushin Abrasion Test, it was found that large streak-like scratches in the amplitude direction were observed on the lens surface of the optical sheet, and the prism top was shaved.
Comparative Example 2 has a front luminance of 434 cd / m 2 and a vertical half-field angle of 47.3 °. The viewing angle is wide, but the luminance is lowered. In the Gakushin type abrasion test, no flaws were observed on the lens surface of the optical sheet and the back surface of the light diffusion sheet in the Gakushin type abrasion test, and good results were obtained.
よって、以上の実施例及び比較例の評価結果から、光出射面側の略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110組み合わせて、光出射面側及び他の機能性シートの光入射面側に接触や擦れによる傷の発生を防ぐことができる耐擦傷性を付与することで、略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110の光学特性を併せ持つ優れた光学シートを提供することが可能であることが分かった。
Therefore, from the evaluation results of the above-described examples and comparative examples, the light exit surface side and other functional sheet light are combined by combining the substantially
H1…マイクロレンズの突出高さ
H2…機能性シートの撓み量
H3…光偏向要素の突出高さ
L…マイクロレンズの間隔
2…機能性シート
25…光学シート
31、33…偏光板
32…液晶パネル
35…画像表示素子
41…光源
43…反射板
45…光源部
50…光拡散板
55…バックライトユニット
70…ディスプレイ装置
90…基材
100…マイクロレンズ
110…光偏向要素
120…突起。
H1 ... Projection height of micro lens H2 ... Deflection amount of functional sheet H3 ... Projection height L of light deflection element ...
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、それぞれ独立して配置された略半球状をなす複数のマイクロレンズと、これらマイクロレンズの間に複数が配置され、前記光出射面に沿って延在する光偏向要素とを備え、
前記マイクロレンズの頂部のみが、それぞれ前記機能性シートに当接するように構成されていることを特徴とする光学シート。 The optical sheet is used for illumination optical path control to control and emit an optical path of light incident from a light source, and a functional sheet having other optical functions is laminated on the light exit surface side,
The light exit surface has an optical shape for condensing or diffusing light,
The optical shape includes a plurality of substantially hemispherical microlenses arranged independently of each other, and a plurality of optical lenses arranged between the microlenses and extending along the light exit surface. ,
Only the top part of the said micro lens is comprised so that it may contact | abut to the said functional sheet, respectively, The optical sheet characterized by the above-mentioned.
該光学シートの前記光入射面に光を照射する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: a light source that irradiates light to the light incident surface of the optical sheet.
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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