JP2013003266A - Light diffusion member, polarizing plate, and liquid crystal display device - Google Patents

Light diffusion member, polarizing plate, and liquid crystal display device Download PDF

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Daijiro Kodama
大二郎 児玉
Akinobu Ushiyama
章伸 牛山
Eiji Asano
英司 浅野
Ryuji Horiguchi
竜二 堀口
Yukio Taniguchi
幸夫 谷口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light diffusion member capable of preventing contrast deterioration and blur of an image due to external light and having such a configuration that has a high degree of freedom in lamination with another optical member.SOLUTION: A light diffusion member 10 dispersingly emits light entering substantially parallel to a normal direction of an incidence plane in a predetermined range and includes: a first layer 11 and a second layer 12 that are superposed with their having transparency; and a diffraction structure 10a formed by forming asperities and provided at a boundary face between the first layer and second layer. There is a refractive index difference between the first layer side and the second layer side provided in both sides of the boundary.

Description

本発明は、入射した光を拡散して出射する光拡散部材、該光拡散部材を用いた偏光板、及び液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a light diffusion member that diffuses and emits incident light, a polarizing plate using the light diffusion member, and a liquid crystal display device.

液晶テレビ等の液晶表示装置には、液晶パネルと、該液晶パネルに対して背面側から照明する面光源装置が備えられている。液晶パネルのうちの液晶層には表示すべき映像の情報は含まれているが自身が発光するものではないので、面光源装置からの光を透過させることにより観察者が視認可能な映像を提供することができる。
液晶層はその性質上、該液晶層の法線方向からの入射光(光源光)に対しては、出射光のコントラスト、及び効率(透過率)は優れている。しかしながら、当該法線方向に対して斜めからの入射光(光源光)については位相がずれ、偏光がずれるので、これを遮断する必要があり、その分、面光源装置からの光の利用効率が低下する。また、このような斜めからの入射光に対する位相のずれを補償するために位相差フィルムを配置することもある。
A liquid crystal display device such as a liquid crystal television includes a liquid crystal panel and a surface light source device that illuminates the liquid crystal panel from the back side. The liquid crystal layer of the liquid crystal panel contains information about the image to be displayed, but it does not emit light itself, so it allows the viewer to see the image by transmitting light from the surface light source can do.
Due to the nature of the liquid crystal layer, the contrast and efficiency (transmittance) of the emitted light are excellent with respect to incident light (light source light) from the normal direction of the liquid crystal layer. However, the incident light (light source light) obliquely with respect to the normal direction is out of phase and polarized light, so that it is necessary to block the light. descend. In addition, a retardation film may be disposed in order to compensate for such a phase shift with respect to incident light from an oblique direction.

このような問題に対して、光の利用効率を向上させることや、位相差フィルムを不要とするため、面光源装置からの出射光を液晶パネルのパネル面法線方向にできるだけ収束(平行光束化)させるように、当該面光源装置の光学系について工夫がされている。これにより面光源装置からの光を効率よく利用することができ、位相差フィルムを必要としない形態も可能となる。   In order to improve the light utilization efficiency and eliminate the need for a retardation film, the emitted light from the surface light source device is converged as much as possible in the normal direction of the panel surface of the liquid crystal panel. The optical system of the surface light source device has been devised. Thereby, the light from the surface light source device can be used efficiently, and a configuration that does not require a retardation film is also possible.

ところが、液晶パネルのパネル面法線方向に近づけられた光源光が液晶パネルを透過して観察者側に出射されると、液晶表示装置の正面では非常に明るい映像を観察することができるが、正面からはずれた角度で液晶表示装置を見ると暗くなり、いわゆる視野角が非常に狭くなってしまう。
そこで、液晶表示パネルの出光面側(画像観察者側)に、該液晶表示パネルから出射した映像情報を含む光の視野角を広げるために、光を拡散する部材が用いられる。
光を拡散する部材としてはシート状透明材料の内部に該透明材料とは屈折率が異なる粒子を分散し、屈折率差による全反射や屈折を利用するものがある。また、特許文献1に記載のように、光学部材の少なくとも一面にホログラム表面拡散パターンが形成され、回折を利用して光を拡散するものもある。
However, when the light source light that is brought close to the normal direction of the panel surface of the liquid crystal panel is transmitted through the liquid crystal panel and emitted to the viewer side, a very bright image can be observed in front of the liquid crystal display device. When the liquid crystal display device is viewed at an angle deviated from the front, it becomes dark and the so-called viewing angle becomes very narrow.
Therefore, a member that diffuses light is used on the light exit surface side (image observer side) of the liquid crystal display panel in order to widen the viewing angle of light including video information emitted from the liquid crystal display panel.
As a member for diffusing light, there is a member in which particles having a refractive index different from that of the transparent material are dispersed in a sheet-like transparent material and total reflection or refraction due to a difference in refractive index is utilized. In addition, as described in Patent Document 1, there is a type in which a hologram surface diffusion pattern is formed on at least one surface of an optical member, and light is diffused using diffraction.

国際公報第2005/078483号International Publication No. 2005/078483

透明材料の内部に屈折率が異なる粒子を分散して屈折等を利用する光拡散部材では、外光による後方散乱が生じてコントラストが低下してしまう問題があった。また像の鮮明度が低下するいわゆる像ボケが生じる傾向にあった。分散させる粒子の量を減らせばこのような問題は解決するが、光を拡散させる性能自体が低下してしまう。
一方、特許文献1のように光学部材の少なくとも一面にホログラム表面拡散パターンが形成されて回折を利用する光拡散部材では、上記のような問題を解決することができる。しかしながら、表面に凹凸による拡散パターンが形成されているので、光拡散部材を単体で取り扱う場合には問題にならないが、液晶表示装置として他の層に積層したり、最表面に近い層に配置するに際して、当該凹凸の効果を損なわないように配慮する必要があり、自由度が低かった。
In a light diffusing member that utilizes refraction or the like by dispersing particles having different refractive indexes in the transparent material, there is a problem that back scattering occurs due to external light and the contrast is lowered. In addition, there is a tendency for so-called image blurring in which the image sharpness is lowered. Such a problem can be solved by reducing the amount of particles to be dispersed, but the light diffusing performance itself is lowered.
On the other hand, a light diffusing member that uses diffraction by forming a hologram surface diffusing pattern on at least one surface of an optical member as in Patent Document 1 can solve the above problems. However, since the uneven pattern is formed on the surface, there is no problem when the light diffusing member is handled alone, but as a liquid crystal display device, it is laminated on another layer or arranged in a layer closest to the outermost surface. At that time, it was necessary to consider not to impair the effect of the unevenness, and the degree of freedom was low.

そこで本発明は、上記の問題に鑑み、視野角を広げることを可能としつつ、外光によるコントラスト低下及び像のボケを防止するとともに、他の光学部材との積層の自由度が高い構成を備える光拡散部材を提供することを課題とする。また、当該光拡散部材を用いた偏光板、及び液晶表示装置を提供する。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention has a configuration in which the viewing angle can be widened, contrast is reduced due to external light and image blurring is prevented, and the degree of freedom in stacking with other optical members is high. It is an object to provide a light diffusing member. In addition, a polarizing plate and a liquid crystal display device using the light diffusion member are provided.

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態のみに限定されるものではない。   The present invention will be described below. In addition, in order to make an understanding of this invention easy, the reference sign of an accompanying drawing is attached in parenthesis writing, However, This invention is not limited only to the form of illustration.

請求項1に記載の発明は、入射面の法線方向に略平行に入射した光を所定の範囲に拡散して出射する光拡散部材(10、20)であって、透光性を有して積層された第一層(11)及び第二層(12、22)を有し、第一層と第二層との界面には凹凸が形成されることによりなる回折構造(10a)が具備されており、界面を挟んた第一層側と第二層側とでは屈折率差を有する、光拡散部材である。   The invention according to claim 1 is a light diffusing member (10, 20) for diffusing and emitting light incident substantially parallel to the normal direction of the incident surface to a predetermined range, and having translucency. The first layer (11) and the second layer (12, 22) are laminated, and a diffractive structure (10a) is formed by forming irregularities at the interface between the first layer and the second layer. The light diffusion member has a refractive index difference between the first layer side and the second layer side across the interface.

ここで、「略平行」とは、光拡散部材の入射面の法線方向に対して半値角度が0°〜15°の範囲内の光を意味する。   Here, “substantially parallel” means light having a half-value angle in the range of 0 ° to 15 ° with respect to the normal direction of the incident surface of the light diffusing member.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光拡散部材(10、20)において、回折構造(10a)はレリーフ型ホログラムであるとともに、計算機ホログラムであることを特徴とする。   The invention described in claim 2 is characterized in that, in the light diffusing member (10, 20) described in claim 1, the diffractive structure (10a) is a relief hologram and a computer generated hologram.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光拡散部材(20)において、第一層(11)又は第二層(22)のうち、回折構造(10a)により光が拡散された後の光が透過する層には光拡散材(22b)が分散されていることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the light diffusing member (20) according to claim 1 or 2, wherein light is diffused by the diffractive structure (10a) of the first layer (11) or the second layer (22). The light diffusing material (22b) is dispersed in the layer through which the light after being transmitted is transmitted.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光拡散部材(10、20)において、屈折率差は0.1以上であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the light diffusing member (10, 20) according to any one of claims 1 to 3, wherein the difference in refractive index is 0.1 or more.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光拡散部材(10、20)と、該光拡散部材に積層されたPVA層(103)と、を有する偏光板(102)である。   The invention according to claim 5 is a polarized light having the light diffusion member (10, 20) according to any one of claims 1 to 4 and a PVA layer (103) laminated on the light diffusion member. A plate (102).

請求項6に記載の発明は、略平行な光を生成する面光源装置(110)と、該面光源装置の観察者側に配置される液晶パネル(101)と、を有し、液晶パネルは、液晶層(106)、該液晶層の面光源装置側に配置される下偏光板(105)、及び液晶層の観察者側に配置される上偏光板(102)を備え、上偏光板は請求項5に記載の偏光板である、液晶表示装置(100)である。   The invention described in claim 6 includes a surface light source device (110) that generates substantially parallel light, and a liquid crystal panel (101) disposed on an observer side of the surface light source device. A liquid crystal layer (106), a lower polarizing plate (105) disposed on the surface light source device side of the liquid crystal layer, and an upper polarizing plate (102) disposed on the viewer side of the liquid crystal layer. It is a liquid crystal display device (100) which is a polarizing plate of Claim 5.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の液晶表示装置(100)において、上偏光板(102)は、液晶層(106)側にPVA層(103)、該PVA層の観察者側に光拡散部材(10)の順であることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid crystal display device (100) according to the sixth aspect, the upper polarizing plate (102) has a PVA layer (103) on the liquid crystal layer (106) side, and an observer of the PVA layer. It is the order of the light diffusing member (10) on the side.

本発明によれば、外光によるコントラスト低下及び像のボケを防止するとともに、他の光学部材との積層の自由度が高い構成を備えつつ、適切に視野角を広げることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in contrast and blurring of an image due to external light, and to appropriately widen the viewing angle while having a configuration with a high degree of freedom in stacking with other optical members.

第一の実施形態を説明する図で、光拡散部材10の構成を模式的に示す断面図である。It is a figure explaining 1st embodiment and is sectional drawing which shows typically the structure of the light-diffusion member 10. FIG. 計算機ホログラムの形状を得るための流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow for obtaining the shape of a computer generated hologram. 第二の実施形態を説明する図で、光拡散部材20の構成を模式的に示す断面図である。It is a figure explaining 2nd embodiment, and is sectional drawing which shows the structure of the light-diffusion member 20 typically. 光拡散部材10を用いた液晶表示装置100を説明する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a liquid crystal display device 100 using a light diffusing member 10. 面光源装置の一断面(図4のV−Vに沿った断面)を示す分解図である。It is an exploded view which shows one cross section (cross section along VV of FIG. 4) of a surface light source device. 面光源装置の他の断面(図4のVI−VIに沿った断面)を示す分解図である。It is an exploded view which shows the other cross section (cross section along VI-VI of FIG. 4) of a surface light source device. 図6の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 図5の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG.

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。   The above-described operation and gain of the present invention will be clarified from embodiments for carrying out the invention described below. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.

図1は第一実施形態を説明する図で、光拡散部材10の構成を模式的に示す断面図である。光拡散部材10は、第一層11及び第二層12を有し、第一層11と第二層12との界面に凹凸による回折構造10aが形成されている。ここで回折構造はいわゆるレリーフ型ホログラムである。   FIG. 1 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the light diffusing member 10. The light diffusing member 10 includes a first layer 11 and a second layer 12, and a diffractive structure 10 a is formed on the interface between the first layer 11 and the second layer 12. Here, the diffractive structure is a so-called relief hologram.

第一層11は、透光性を有する基材層の一方の面上にレリーフ型ホログラム形状10a(回折構造10a)を有する層が積層されて形成されている。基材層となる材料は、透明性、及び平滑性が高いものが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、アクリルフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム等を挙げることができる。基材層の厚さは1μm〜1mmが好ましく、より好ましくは10μm〜100μmである。
また、ホログラム形状10aを有する層は、生産性の観点から硬化前にホログラム形状とし、何らかの手段でこれを硬化させることで形状を固定できる材料であることが好ましい。これには例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、トリアジン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した1種乃至2種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。なお、ここで「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又メタクリレートを意味する。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、X線、可視光線等の電磁波、或いは電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂とよばれる。
その他、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
またホログラム形状10aを有する層は第二層12より高い屈折率の材料で構成されている。
The first layer 11 is formed by laminating a layer having a relief hologram shape 10a (diffraction structure 10a) on one surface of a base layer having translucency. The material for the base layer is preferably highly transparent and smooth, such as polyethylene terephthalate film, polyethylene film, polypropylene film, polyvinyl chloride film, acrylic film, triacetyl cellulose film, cellulose acetate butyrate film, etc. Can be mentioned. The thickness of the base material layer is preferably 1 μm to 1 mm, more preferably 10 μm to 100 μm.
In addition, the layer having the hologram shape 10a is preferably a material that can be made into a hologram shape before curing from the viewpoint of productivity and can be fixed by curing it by some means. This includes, for example, polyester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, polyol (meth) acrylate, melamine (meth) acrylate, triazine (meth) acrylate and the like ( Radical polymerizable prepolymers composed of (meth) acrylate compounds, unsaturated polyester compounds, melamine compounds, epoxy compounds, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, di Examples include ionizing radiation curable resins made of a composition comprising one or more selected from radically polymerizable unsaturated monomers such as pentaerythritol hexa (meth) acrylate. Here, “(meth) acrylate” means acrylate or methacrylate.
As the ionizing radiation used for curing, electromagnetic waves such as ultraviolet rays, X-rays and visible rays, or charged particle beams such as electron beams and ion beams are used. In particular, when ultraviolet rays are employed as the ionizing radiation, the ionizing radiation curable resin is referred to as an ultraviolet curable resin.
In addition, thermoplastic resins such as acrylic resins, polycarbonate resins, and styrene resins, epoxy resins, thermosetting urethane resins, and thermosetting polyester resins can also be used.
The layer having the hologram shape 10a is made of a material having a higher refractive index than that of the second layer 12.

第二層12は、第一層11のうち、ホログラム形状10aを有する側の面に積層され、第一層11との界面にホログラム形状が形成される。また、第二層12は第一層11のホログラム形状10aを有する層より低い屈折率の材料で構成されている。
第二層12を構成する材料は透明性が高く、ホログラム形状10aに追随させるため、硬化前に第一層11に塗布する等して積層してから硬化させることができるものが好ましい。これには例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、トリアジン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した1種乃至2種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、X線、可視光線等の電磁波、或いは電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂とよばれる。
その他、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
なお、第二層12は第一層11のホログラム形状10aを有する層より低い屈折率の粘着剤により構成してもよい。粘着剤としてはアクリル樹脂系、シリコン樹脂系のものを適用することができる。該粘着剤の屈折率を低くするために該粘着剤中に弗素系樹脂、弗化マグネシウム微粒子等の低屈折率材料を添加しても良い。第一層11と第二層12との屈折率差を実現するための手段としては、第一層11中に、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン等の高屈折率材料からなる微粒子を添加することもできる。これら、低屈折率材料及び高屈折率材料の微粒子の平均粒子径は、可視光線波長域における十分な透明性を確保するために、可視光線の最短波長(380nm)以下、好ましくは、10nm〜200nmの範囲とする。第一層11と第二層12の屈折率差を十分大きくする場合は、両層の一方に高屈折率材料を添加し、かつ他方に低屈折率材料を添加することが好ましい。
The second layer 12 is laminated on the surface of the first layer 11 on the side having the hologram shape 10 a, and a hologram shape is formed at the interface with the first layer 11. The second layer 12 is made of a material having a lower refractive index than that of the first layer 11 having the hologram shape 10a.
Since the material constituting the second layer 12 is highly transparent and follows the hologram shape 10a, a material that can be cured by being applied to the first layer 11 before being cured is preferably used. This includes, for example, polyester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, polyol (meth) acrylate, melamine (meth) acrylate, triazine (meth) acrylate and the like ( Radical polymerizable prepolymers composed of (meth) acrylate compounds, unsaturated polyester compounds, melamine compounds, epoxy compounds, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, di Examples include ionizing radiation curable resins made of a composition comprising one or more selected from radically polymerizable unsaturated monomers such as pentaerythritol hexa (meth) acrylate.
As the ionizing radiation used for curing, electromagnetic waves such as ultraviolet rays, X-rays and visible rays, or charged particle beams such as electron beams and ion beams are used. In particular, when ultraviolet rays are employed as the ionizing radiation, the ionizing radiation curable resin is referred to as an ultraviolet curable resin.
In addition, thermoplastic resins such as acrylic resins, polycarbonate resins, and styrene resins, epoxy resins, thermosetting urethane resins, and thermosetting polyester resins can also be used.
The second layer 12 may be composed of an adhesive having a lower refractive index than the layer having the hologram shape 10a of the first layer 11. As the adhesive, an acrylic resin type or silicon resin type can be used. In order to lower the refractive index of the pressure-sensitive adhesive, a low-refractive index material such as a fluorine-based resin or magnesium fluoride fine particles may be added to the pressure-sensitive adhesive. As a means for realizing the refractive index difference between the first layer 11 and the second layer 12, fine particles made of a high refractive index material such as zirconium oxide, zinc oxide, tungsten oxide or the like are added to the first layer 11. You can also. The average particle diameter of the fine particles of these low refractive index material and high refractive index material is not more than the shortest wavelength (380 nm) of visible light, preferably 10 nm to 200 nm, in order to ensure sufficient transparency in the visible light wavelength region. The range. When the refractive index difference between the first layer 11 and the second layer 12 is sufficiently large, it is preferable to add a high refractive index material to one of the two layers and a low refractive index material to the other.

ここで、第一層11のホログラム形状を有する層と、第二層12との屈折率差は特に限定されることはないが、0.1以上であることが好ましい。   Here, the refractive index difference between the hologram layer of the first layer 11 and the second layer 12 is not particularly limited, but is preferably 0.1 or more.

光拡散部材10によれば、ホログラム形状10aが第一層11と第二層12との界面に配置され、光拡散部材10の表面にあらわれない。これにより、光拡散部材10の表面は平滑面となり、他の部材に光拡散部材10を積層させる際にもホログラム形状が存在することに配慮する必要がない。また、当該平滑面を利用して液晶表示装置の画面表層を光沢のある面とすることも可能である。さらに、ホログラム形状10aの一方と他方は必ず第一層11及び第二層12であり、光拡散部材10をどのような層に積層させたとしてもホログラム形状10aを挟む一方と他方の材料が変化することがない。従って、光拡散部材10がどのような層に積層されたかによらず同様の回折を得ることが可能である。   According to the light diffusing member 10, the hologram shape 10 a is disposed at the interface between the first layer 11 and the second layer 12 and does not appear on the surface of the light diffusing member 10. Thereby, the surface of the light diffusing member 10 becomes a smooth surface, and it is not necessary to consider that the hologram shape exists even when the light diffusing member 10 is laminated on another member. In addition, the smooth surface can be used to make the screen surface layer of the liquid crystal display device a glossy surface. Further, one and the other of the hologram shape 10a are always the first layer 11 and the second layer 12, and the material of the one and the other sandwiching the hologram shape 10a changes regardless of the layer in which the light diffusion member 10 is laminated. There is nothing to do. Therefore, it is possible to obtain the same diffraction regardless of what layer the light diffusing member 10 is laminated.

本実施形態の光拡散部材10に備えられたホログラム形状10aは、図1に破線で示したように、第一層11側からの入射光L1を第二層12側に所定の範囲に拡散させるように出射可能な形状とされている。ここで、入射光L1は、光拡散部材10の入射面法線に対して略平行であることを想定できる。具体的には、後述する液晶表示装置100(図4参照)のように、面光源装置110において光の方向が該法線方向強く偏向されると共に、収束、平行化されて、光拡散部材10の当該法線方向に略平行である光が該光拡散部材10に入射するような場合である。このときの「略平行」とは、光拡散部材10の入射面法線方向に対して半値角度が0°〜15°の範囲内の光を意味する。従って、光拡散部材10への入射光が、半値角度で±1°〜±15°の広がりを有するものであっても所望の光の拡散ができることが好ましい。
このように光を拡散する機能を有する手段として回折を利用するホログラム形状とすることにより、視野角を拡大することができる。そしてその際には、光散乱材等の屈折を利用する視野角拡大部材の場合に問題となっていた外光の後方散乱に起因するコントラスト低下や像の鮮明度が低下するいわゆる像ボケを防止することができる。
The hologram shape 10a provided in the light diffusing member 10 of the present embodiment diffuses incident light L1 from the first layer 11 side to a predetermined range on the second layer 12 side, as shown by a broken line in FIG. Thus, the shape can be emitted. Here, it can be assumed that the incident light L <b> 1 is substantially parallel to the incident surface normal of the light diffusing member 10. Specifically, as in a liquid crystal display device 100 (see FIG. 4), which will be described later, in the surface light source device 110, the light direction is strongly deflected in the normal direction and converged and collimated, so that the light diffusion member 10 In this case, light that is substantially parallel to the normal line direction is incident on the light diffusion member 10. In this case, “substantially parallel” means light having a half-value angle in the range of 0 ° to 15 ° with respect to the normal direction of the incident surface of the light diffusing member 10. Therefore, it is preferable that desired light can be diffused even if the light incident on the light diffusing member 10 has a half-value angle of ± 1 ° to ± 15 °.
Thus, the viewing angle can be expanded by adopting a hologram shape using diffraction as a means having a function of diffusing light. At that time, it prevents the so-called image blurring that lowers the contrast and the sharpness of the image due to the backscattering of the external light, which has been a problem in the case of a viewing angle widening member using refraction of a light scattering material or the like. can do.

このようなホログラム形状10aは、上記のような機能を発揮するものであれば特に限定されることはないが、その中でも計算機ホログラムであることが好ましい。計算機ホログラムによれば出射光の拡散範囲や拡散の態様を任意に設定することができ、所望の拡散態様を得ることができる。以下、計算機ホログラムについて一例を説明する。   Such a hologram shape 10a is not particularly limited as long as it exhibits the above functions, but among them, a computer generated hologram is preferable. According to the computer generated hologram, it is possible to arbitrarily set the diffusion range and diffusion mode of the emitted light, and a desired diffusion mode can be obtained. Hereinafter, an example of a computer generated hologram will be described.

計算機ホログラムは、上記した光学的機能を有する複数の微小な単位計算機ホログラムが並べられて複合化されたもの、又は単位計算機ホログラムが複眼状に配列されたものである。例えば、単位計算機ホログラムを正方形で形成して、複数の該正方形の単位計算機ホログラムを縦横格子状に配列したものや、縦又は横を一列置きに半ピッチずらせていわゆる千鳥状に配列したものを挙げることができる。また、単位計算機ホログラムを隙間なく密に配置するのではなく、所定の間隙を有してまばらに配置したり、所定のパターンに基づいて配置する態様も考えられる。もちろん単位計算機ホログラムの形状は正方形に限られることもなく、長方形やその他の多角形を含めて任意の形状で形成してもよい。さらに、1つの計算機ホログラムに含まれる単位計算機ホログラムの形状や配列形態は必ずしも一定である必要はなく、場所により変えられてもよい。   The computer generated hologram is a combination of a plurality of minute unit computer holograms having the above-described optical functions arranged or combined, or a unit computer hologram arranged in a compound eye shape. For example, a unit computer hologram is formed in a square shape, and a plurality of square unit computer holograms are arranged in a vertical and horizontal lattice pattern, or a unit computer hologram is arranged in a so-called zigzag pattern by shifting the vertical or horizontal direction every other half pitch. be able to. In addition, it is also conceivable that the unit computer generated holograms are not densely arranged with no gap but are sparsely arranged with a predetermined gap or arranged based on a predetermined pattern. Of course, the shape of the unit computer hologram is not limited to a square, and may be formed in any shape including a rectangle and other polygons. Further, the shape and arrangement of unit computer holograms included in one computer hologram are not necessarily constant, and may be changed depending on the location.

次に、光拡散部材10の製造方法について一例を説明する。光拡散部材10は、ホログラム形状を得る工程、得られたホログラム形状に基づいて型を作製する工程、当該型を用いてホログラム形状を第一層に形成する工程、及び第二層を形成する工程を含んで製造される。以下各工程について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the light diffusing member 10 will be described. The light diffusing member 10 is a step of obtaining a hologram shape, a step of producing a mold based on the obtained hologram shape, a step of forming a hologram shape on the first layer using the die, and a step of forming a second layer Manufactured including Each step will be described below.

ホログラム形状を得る工程は、上記した機能を有する形状を得ることができれば公知の方法を用いることができる。ここでは、光拡散部材10の好ましい態様として説明した計算機ホログラムのホログラム形状を得る方法について説明する。計算機ホログラム自体は公知であるので、当該計算機ホログラム形状を得るための方法についても公知の方法(例えば特許第4620220号)を適用することが可能である。ここではそのうちの一例を説明する。   A known method can be used for obtaining the hologram shape as long as the shape having the above-described function can be obtained. Here, a method for obtaining the hologram shape of the computer generated hologram described as a preferred embodiment of the light diffusing member 10 will be described. Since the computer generated hologram itself is known, a known method (for example, Japanese Patent No. 4620220) can be applied to a method for obtaining the computer generated hologram shape. Here, an example will be described.

一般に計算機ホログラムを求めるには次のようにする。すなわち、あるホログラムを想定し、それからの再生距離がホログラムの大きさにくらべて十分大きく、ホログラム面の法線に平行な光を照明した場合、再生像面で得られる回折光は、ホログラム面での振幅分布、及び位相分布のフーリエ変換で表される(フラウンホーファー回折)。そこで、再生像面に所定の回折光を与えるために、ホログラム面と再生像面との間で束縛条件を加えながら、フーリエ変換と逆フーリエ変換を交互に繰り返し、ホログラム面に配置する計算機ホログラムを求める方法が知られている(Gerchberg−Saxton反復計算法)。   In general, a computer generated hologram is obtained as follows. In other words, assuming a certain hologram and the reproduction distance from it is sufficiently large compared to the size of the hologram, and illuminating light parallel to the normal of the hologram surface, the diffracted light obtained on the reproduction image surface is Expressed by Fourier transform of the amplitude distribution and phase distribution (Fraunhofer diffraction). Therefore, in order to give a predetermined diffracted light to the reproduction image plane, a computer generated hologram arranged on the hologram plane is repeatedly repeated with Fourier transform and inverse Fourier transform while applying a constraint condition between the hologram plane and the reproduction image plane. The method to obtain | require is known (Gerchberg-Saxton iterative calculation method).

そこで、Gerchberg−Saxton反復計算法を利用して、背後からホログラム面の法線に平行な光を照明した場合に所定の観察域へのみ光を回折する計算機ホログラムを得ることを考える。ここではわかりやすさのため、ホログラム面での振幅分布をAHOLO、ホログラム面での位相分布をφHOLO 、再生像面での振幅分布をAIMG 、再生像面での位相分布をφIMGで表現する。図2に流れを示した。 Therefore, it is considered to obtain a computer generated hologram that diffracts light only to a predetermined observation area when light parallel to the normal line of the hologram surface is illuminated from behind by using the Gerchberg-Saxton iterative calculation method. Here, for easy understanding, the amplitude distribution on the hologram surface is represented by A HOLO , the phase distribution on the hologram surface is represented by φ HOLO , the amplitude distribution on the reproduction image surface is represented by A IMG , and the phase distribution on the reproduction image surface is represented by φ IMG . . The flow is shown in FIG.

過程S1で計算機ホログラムが形成される面領域(x0≦x≦x1、y0≦y≦y1)において、初期値としてAHOLDに1を、φHOLDにランダムな値を与える。
過程S2で、その初期化した値に所定のフーリエ変換を施し、AIMG、φIMGを得る。
過程S3で、AIMGが所定の領域内でほぼ一定値になり、その所定領域外でほぼ0になったと判断された場合は、過程S1で初期化したAHOLDとφHOLDが所望の計算機ホログラムとなる。
In the surface region (x0 ≦ x ≦ x1, y0 ≦ y ≦ y1) in which the computer generated hologram is formed in step S1, 1 is given to A HOLD as an initial value, and a random value is given to φ HOLD .
In step S2, a predetermined Fourier transform is applied to the initialized value to obtain A IMG and φ IMG .
In step S3, if it is determined that A IMG is substantially constant within a predetermined area and is substantially 0 outside the predetermined area, A HOLD and φ HOLD initialized in step S1 are the desired computer holograms. It becomes.

一方、過程S3でこのような条件が満足されないと判断された場合は、過程S4で束縛条件が付与される。具体的には、上記の所定領域内ではAIMGが例えば1にされ、その他では0にされ、φIMGはそのままに維持される。
次に過程S5で束縛条件が付与された後の条件で所定の逆フーリエ変換が施される。
逆フーリエ変換で得られたホログラム面での値は、過程S6で束縛条件が付与され、AHOLDは1に、φHOLDは多値化(元の関数をデジタルな階段状の関数に近似(量子化))される。ただし、φHOLDが連続的な値を持ってもよい場合は、この多値化は必ずしも必要ない。
On the other hand, if it is determined in step S3 that such a condition is not satisfied, a constraint condition is assigned in step S4. Specifically, A IMG is set to 1, for example, in the predetermined area, and is set to 0 in the other areas, and φ IMG is maintained as it is.
Next, a predetermined inverse Fourier transform is performed under the condition after the binding condition is given in step S5.
The value on the hologram surface obtained by the inverse Fourier transform is given a constraining condition in step S6, A HOLD is set to 1, and φ HOLD is multivalued (approximate the original function to a digital step-like function (quantum )). However, in the case where φ HOLD may have continuous values, this multi-value conversion is not necessarily required.

そして、過程S2にもどり、その値にフーリエ変換が施される。以降は上記と同様の処理がおこなわれ、過程S3の条件が満足されるまで(収束するまで)繰り返されて最終的な所望の計算機ホログラムを得ることができる。   And it returns to process S2 and Fourier-transform is given to the value. Thereafter, the same processing as described above is performed, and it is repeated until the condition of step S3 is satisfied (until convergence), thereby obtaining a final desired computer generated hologram.

次に、得られたホログラム形状に基づいて型を作製する工程について説明する。ホログラム形状10aを第一層11に形成させるためには、得られた計算機ホログラム形状を第一層11となるべき材料に転写可能な凹凸形状を有する型が必要である。ここではその型を作製する工程について説明する。このような型の作製も公知の方法を用いることができるが、以下に一例を説明する。   Next, a process for producing a mold based on the obtained hologram shape will be described. In order to form the hologram shape 10 a on the first layer 11, a mold having an uneven shape capable of transferring the obtained computer generated hologram shape to the material to be the first layer 11 is required. Here, a process of manufacturing the mold will be described. Although a known method can be used for manufacturing such a mold, an example will be described below.

まず、合成石英等の基板上に表面低反射クロム薄膜を積層したフォトマスクブランク板のクロム薄膜上に、ドライエッチング耐性のあるレジスト層を薄膜状に形成する。ドライエッチング用レジストとしては、一例として、日本ゼオン株式会社製のZEP7000等を使用することができ、レジストの積層は、スピンナー等を用いた回転塗付によって行なう。
このレジスト層に対し、パターン露光を行なうが、パターン露光は、板状のパターン、レーザー描画装置によるレーザービームの走査、又は電子線描画装置による電子線の走査によりおこなうことができる。
この露光によりレジスト樹脂が硬化した易溶化部分と、未露光部分と、が形成されるので、現像液を噴霧して行なうスプレー現像等によって、溶剤現像して易溶化部分を除去し、レジストパターンを形成する。
First, a resist layer having dry etching resistance is formed in a thin film shape on a chromium thin film of a photomask blank plate in which a surface low-reflection chromium thin film is laminated on a substrate such as synthetic quartz. As an example of the resist for dry etching, ZEP7000 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. can be used. The resist is laminated by spin coating using a spinner or the like.
The resist layer is subjected to pattern exposure. The pattern exposure can be performed by a plate-like pattern, laser beam scanning with a laser drawing apparatus, or electron beam scanning with an electron beam drawing apparatus.
This exposure forms a readily soluble part in which the resist resin is cured and an unexposed part. Therefore, the resist pattern is formed by removing the easily soluble part by solvent development by spray development performed by spraying a developer. Form.

形成されたレジストパターンを利用して、ドライエッチングにより、レジストで被覆されていない部分のクロム薄膜を除去し、除去した部分において、下層の石英基板を露出させる。次いで、露出した石英基板に対して、同様にドライエッチングを施して、石英基板をエッチングし、エッチングの進行により生じた凹部と、クロム薄膜およびレジスト薄膜とが下から順に被覆している石英基板の元の部分からなる凸部とを形成する。この後、レジスト薄膜を溶解等により除去し、石英基板がエッチングされて生じた凹部と、頂部にクロム薄膜が積層した部分からなる凸部とを有する石英基板を得る。   Using the formed resist pattern, the portion of the chromium thin film not covered with the resist is removed by dry etching, and the underlying quartz substrate is exposed in the removed portion. Next, dry etching is similarly performed on the exposed quartz substrate, and the quartz substrate is etched. The quartz substrate in which the concave portion generated by the progress of etching, the chromium thin film, and the resist thin film are sequentially coated from the bottom. A convex portion made of the original portion is formed. Thereafter, the resist thin film is removed by dissolution or the like, and a quartz substrate having a concave portion formed by etching the quartz substrate and a convex portion composed of a portion where a chromium thin film is laminated on the top is obtained.

以上の方法のみでは、凸部と凹部の、2値的(高低の2段、深さとしては、元の石英基板の表面に加えて、もうひとつのレベルの面が生じる。)のものしか得られないが、上記で得られたものに対し、さらにレジストの形成→パターン露光→レジストの現像→クロム薄膜のドライエッチング→石英基板のドライエッチング→レジスト除去からなる、フォトエッチングの工程を繰り返すことにより、1回目のフォトエッチングにより生じた凹部、および凸部に対してさらにフォトエッチングを施すことができる。これを複数回繰り返すことにより、複数の高低差を有する凹凸を精度よく得ることが可能である。このようにして、所定の段数を得た後、クロム薄膜をウェットエッチングにより除去し、石英基板表面に所定の段数の深さの凹凸が形成された計算機ホログラムの型を得ることができる。   With only the above method, only a binary part of the convex part and the concave part (high and low two steps, and a depth of another level surface occurs in addition to the surface of the original quartz substrate) is obtained. However, by repeating the photo-etching process consisting of resist formation → pattern exposure → resist development → dry etching of chromium thin film → dry etching of quartz substrate → resist removal for those obtained above Photoetching can be further performed on the concave portions and the convex portions generated by the first photoetching. By repeating this a plurality of times, it is possible to accurately obtain a plurality of irregularities having a height difference. In this way, after obtaining the predetermined number of steps, the chromium thin film is removed by wet etching to obtain a computer generated hologram type in which irregularities with a predetermined number of steps are formed on the surface of the quartz substrate.

次に、作製した計算機ホログラムの型を用いて第一層11を作製する工程について説明する。当該型を使用して計算機ホログラムを複製する方法としては、例えば当該型を、加熱により軟化する樹脂層に押し付ける方法、インジェクション法、又はキャスティング法等を利用することできる。これら方法に使用する樹脂としては、熱可塑性、熱硬化性のいずれも使用できる。工業的には、好ましくは紫外線硬化性樹脂を含む未硬化樹脂組成物を型の凹凸が形成された面に接触させ、樹脂組成物の反対側に第一層11の基材層となるフィルムをラミネートして、樹脂組成物を型とプラスチックフィルムとの間に挟んだ状態とする。かかる状態から、紫外線を照射する等して樹脂組成物を硬化させ、しかる後に該フィルム及び硬化して、かつホログラム形状が賦形された該紫外線硬化性樹脂組成物層とを型から離型すると、第一層11が形成される。すなわち、透光性を有する基材層の一方の面上にレリーフ型ホログラム形状10aを有する層が積層された第一層11である。   Next, the process of producing the first layer 11 using the produced computer generated hologram will be described. As a method of replicating a computer generated hologram using the mold, for example, a method of pressing the mold against a resin layer that is softened by heating, an injection method, a casting method, or the like can be used. As the resin used in these methods, both thermoplastic and thermosetting can be used. Industrially, an uncured resin composition preferably containing an ultraviolet curable resin is brought into contact with the surface on which the unevenness of the mold is formed, and a film serving as a base material layer of the first layer 11 is formed on the opposite side of the resin composition. Lamination is performed so that the resin composition is sandwiched between the mold and the plastic film. From such a state, the resin composition is cured by irradiating ultraviolet rays or the like, and then the film and the ultraviolet curable resin composition layer cured and formed into a hologram shape are released from the mold. First layer 11 is formed. That is, it is the first layer 11 in which a layer having a relief hologram shape 10a is laminated on one surface of a base layer having translucency.

次に、第一層11上に第二層12を積層する工程について説明する。第二層12は、上記例示したような硬化する前の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化樹脂等をスキージを用いて第一層11上に塗工し、用いた材料に対応した硬化方法により硬化させて形成する方法を用いることが可能である。また、第二層12として粘着剤を用いる場合には、第一層11上に粘着剤を塗布する方法を用いることができる。   Next, the process of laminating the second layer 12 on the first layer 11 will be described. The second layer 12 is coated on the first layer 11 with a squeegee using a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or an ultraviolet curable resin before curing as exemplified above, and corresponds to the material used. It is possible to use a method of forming by curing by a curing method. Moreover, when using an adhesive as the 2nd layer 12, the method of apply | coating an adhesive on the 1st layer 11 can be used.

以上のような方法により光拡散部材10を製造することができる。   The light diffusing member 10 can be manufactured by the method as described above.

次に、第二実施形態について説明する。図3は第二実施形態を説明する図で、光拡散部材20の構成を模式的に示す断面図である。光拡散部材20は、第一層11及び第二層22を有し、第一層11と第二層12との界面に凹凸による回折構造10aが形成されている。ここで回折構造はいわゆるレリーフ型ホログラムである。本実施形態では第二層22の形態が、光拡散部材10の第二層12と異なるのみであり、他の構成については同様であることから、ここでは第二層22についての説明し、他の部材については同じ符号を付すとともに、説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the second embodiment, and is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the light diffusing member 20. The light diffusing member 20 includes a first layer 11 and a second layer 22, and a diffractive structure 10 a is formed on the interface between the first layer 11 and the second layer 12. Here, the diffractive structure is a so-called relief hologram. In the present embodiment, the form of the second layer 22 is only different from the second layer 12 of the light diffusing member 10, and the other configurations are the same. These members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第二層22は、第一層11のうち、ホログラム形状10aを有する側の面に積層され、第一層11との界面にホログラム形状が形成される。また、第二層22は、透光性を有する主部22a内に光散乱材22bが分散されて構成されている。光散乱材22bは、主部22a内を進む光に対し、反射や屈折等によって、当該光の進行方向を変化させる作用を及ぼす。
より具体的には、主部22aは、第一層11のホログラム形状10aを有する層より低い屈折率の材料で構成されている。主部22aを構成する材料は透明性が高く、ホログラム形状に追随させるため硬化前に第一層11に塗布する等して積層してから硬化させることができるものが好ましい。これには例えば、前記で列記した電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。
一方、光散乱材22bの光散乱機能は、例えば、光散乱材22bを主部22aをなす材料とは異なる屈折率を有した材料とすることにより発揮可能である。その他、光に対して反射作用を及ぼし得る材料であってもよい。これには例えば、平均粒径が0.5μm〜100μm程度であるシリカ(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を用いることができる。これら光拡散材22bの添加量は、第二層22中において、0.1質量%〜20質量%である。
The second layer 22 is laminated on the surface of the first layer 11 on the side having the hologram shape 10 a, and a hologram shape is formed at the interface with the first layer 11. The second layer 22 is configured by dispersing the light scattering material 22b in the main part 22a having translucency. The light scattering material 22b acts on the light traveling in the main portion 22a to change the traveling direction of the light by reflection or refraction.
More specifically, the main portion 22a is made of a material having a lower refractive index than that of the first layer 11 having the hologram shape 10a. The material constituting the main portion 22a is highly transparent, and is preferably a material that can be cured after being laminated by applying to the first layer 11 before curing in order to follow the hologram shape. Examples thereof include the ionizing radiation curable resins listed above.
On the other hand, the light scattering function of the light scattering material 22b can be exhibited, for example, by making the light scattering material 22b a material having a refractive index different from that of the material forming the main portion 22a. In addition, the material which can have a reflective effect with respect to light may be sufficient. For this, for example, particles made of a transparent substance such as silica (silicon dioxide), alumina (aluminum oxide), acrylic resin, polycarbonate resin, or silicone resin having an average particle diameter of about 0.5 μm to 100 μm can be used. The addition amount of these light diffusing materials 22 b is 0.1% by mass to 20% by mass in the second layer 22.

光拡散部材20によれば、上記した光拡散部材10で説明した効果に加え、第二層22に光散乱材22bを含めることにより、ホログラム形状10aにおいて回折に起因する波長分散が生じた場合であっても、これを第二層22の光散乱機能により、混ぜ合わせることができ、観察角度によって色彩が変化して見えてしまう不具合を解消することが可能となる。   According to the light diffusing member 20, in addition to the effects described in the light diffusing member 10 described above, when the light scattering material 22 b is included in the second layer 22, wavelength dispersion caused by diffraction occurs in the hologram shape 10 a. Even if it exists, this can be mixed by the light-scattering function of the 2nd layer 22, and it becomes possible to eliminate the malfunction which a color changes with an observation angle and it looks.

次に、上記した光拡散部材10を用いた液晶表示装置100について説明する。図4は表示装置100のうち、液晶パネル101、及び面光源装置110に注目して示した分解斜視図である。図4及び適宜示す図により液晶表示装置100について説明する。   Next, the liquid crystal display device 100 using the above-described light diffusing member 10 will be described. FIG. 4 is an exploded perspective view focusing on the liquid crystal panel 101 and the surface light source device 110 in the display device 100. The liquid crystal display device 100 will be described with reference to FIG.

表示装置100は、液晶パネル101、及び面光源装置110を備えている。また、表示装置100には、説明は省略するが、その他これが表示装置として動作するために必要とされる通常の機器を具備している。
図1では紙面上が観察者側となる。
The display device 100 includes a liquid crystal panel 101 and a surface light source device 110. Further, the display device 100 is provided with normal equipment that is necessary to operate as a display device, although the description is omitted.
In FIG. 1, the viewer is on the paper.

液晶パネル101は、観察者側に配置された上偏光板102、面光源装置110側に配置された下偏光板105、及び上偏光板102と下偏光板105との間に配置された液晶層106と、を有している。   The liquid crystal panel 101 includes an upper polarizing plate 102 disposed on the viewer side, a lower polarizing plate 105 disposed on the surface light source device 110 side, and a liquid crystal layer disposed between the upper polarizing plate 102 and the lower polarizing plate 105. 106.

上偏光板102は、PVA層103、光拡散部材10、及び反射防止層104(AR層104)が積層されて構成されている。
PVA層103は、PVA(ポリヴィニルアルコール)の層にヨウ素を含浸した上で延伸してなる物であり、液晶層106に積層され、入射した光を直交する二つの偏光成分(例えば、P波およびS波等)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)の偏光成分(例えば、P波)を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)の偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有する層であり、実質的に偏光作用を発現する偏光板本体(所謂「偏光子」)に相当する。当該PVA層103は公知のものを適用することができる。
光拡散部材10は、PVA層103に積層される上記第一実施形態で説明したものであり、入射した光を拡散して出射する機能を有している。
AR層104は、光拡散部材10に積層されて液晶パネル101の最も観察者側に配置される層であり、光の反射を防止する機能を有する。これにより、液晶パネル101の表面へのいわゆる写り込みを防止することができる。このようなAR層は公知のものを用いることができる。
The upper polarizing plate 102 is configured by laminating a PVA layer 103, a light diffusion member 10, and an antireflection layer 104 (AR layer 104).
The PVA layer 103 is formed by impregnating a PVA (polyvinyl alcohol) layer with iodine, and is stretched. The PVA layer 103 is laminated on the liquid crystal layer 106 and has two polarized components (for example, P Wave, S wave, etc.), transmits a polarization component (for example, P wave) in one direction (direction parallel to the transmission axis), and transmits the other direction (parallel to the absorption axis) perpendicular to the one direction. Direction) and a polarizing plate body (so-called “polarizer”) that substantially exhibits a polarizing action. A known layer can be applied to the PVA layer 103.
The light diffusing member 10 is the same as that described in the first embodiment laminated on the PVA layer 103, and has a function of diffusing and emitting incident light.
The AR layer 104 is a layer that is laminated on the light diffusing member 10 and is disposed on the most viewer side of the liquid crystal panel 101, and has a function of preventing light reflection. Thereby, so-called reflection on the surface of the liquid crystal panel 101 can be prevented. A publicly known AR layer can be used.

下偏光板105にもPVA層が含まれており、入射した光を直交する二つの偏光成分(例えばP波およびS波等)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)の偏光成分(例えば、P波)を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)の偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有する。   The lower polarizing plate 105 also includes a PVA layer, which decomposes incident light into two orthogonal polarization components (for example, P wave and S wave), and polarization in one direction (direction parallel to the transmission axis). It has a function of transmitting a component (for example, P wave) and absorbing a polarization component (for example, S wave) in the other direction (direction parallel to the absorption axis) orthogonal to the one direction.

液晶層106は、1対の硝子板間に液晶材料が封入されてなる。そして、画素を形成する単位セルが複数配置され、単位セル毎に、電界印加がなされ得るようになっており、電界印加された単位セル内の液晶分子の配向方向が変化する。面光源装置110側(すなわち入光側)に配置された下偏光板105を透過した特定方向の偏光成分(本実施形態においては、P波)は、電界印加された単位セルを通過する際にその偏光方向を90°回転させ、その一方で、電界印加されていない単位セルを通過する際にその偏光方向を維持する。このため、単位セルへの電界印加の有無によって、下偏光板105を透過した特定方向の偏光成分(P波)が、下偏光板105の出光側に配置された上偏光板102のPVA層103(偏光子)をさらに透過するか、又は、PVA層103で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。   The liquid crystal layer 106 is formed by sealing a liquid crystal material between a pair of glass plates. A plurality of unit cells that form pixels are arranged so that an electric field can be applied to each unit cell, and the alignment direction of the liquid crystal molecules in the unit cell to which the electric field is applied changes. A polarized light component in a specific direction (in this embodiment, P wave) transmitted through the lower polarizing plate 105 disposed on the surface light source device 110 side (that is, the light incident side) passes through the unit cell to which an electric field is applied. The polarization direction is rotated by 90 °, while the polarization direction is maintained when passing through a unit cell to which no electric field is applied. For this reason, depending on whether or not an electric field is applied to the unit cell, the polarization component (P wave) in a specific direction transmitted through the lower polarizing plate 105 is disposed on the light output side of the lower polarizing plate 105 and the PVA layer 103 of the upper polarizing plate 102. It is possible to control whether the light is further transmitted through the (polarizer) or is absorbed and blocked by the PVA layer 103.

このようにして液晶パネル101では、面光源装置110からの光の透過又は遮断を単位セル(画素)毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。   In this way, the liquid crystal panel 101 is configured to display an image by controlling transmission or blocking of light from the surface light source device 110 for each unit cell (pixel).

次に面光源装置110について説明する。図5には、図4にV−Vで示した線に沿った面光源装置110の断面図、図6にはVI−VIで示した線に沿った断面図を示した。
面光源装置110は、液晶パネル101のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル101に面状の光を出射する照明装置である。図4〜図6からわかるように、面光源装置110は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板111と、光源115と、光学シート120と、反射シート125と、を有している。
Next, the surface light source device 110 will be described. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the surface light source device 110 along the line indicated by VV in FIG. 4, and FIG. 6 shows a cross-sectional view along the line indicated by VI-VI.
The surface light source device 110 is an illuminating device that is disposed on the opposite side of the liquid crystal panel 101 from the viewer side and emits planar light to the liquid crystal panel 101. As can be seen from FIGS. 4 to 6, the surface light source device 110 is configured as an edge light type surface light source device, and includes a light guide plate 111, a light source 115, an optical sheet 120, and a reflection sheet 125. Yes.

導光板111は、図4〜図6からわかるように、基部112と、単位光学要素部113とを有している。基部112は、平板状の部材であり、透光性を有する主部112a内に光散乱材(光拡散性粒子)112bが分散されて構成されている。光散乱材112bは、主部112a内を進む光に対し、反射や屈折等によって、当該光の進路方向を変化させる作用を及ぼす。このような光散乱材112bの光拡散機能(光散乱機能)は、例えば、主部112aをなす材料とは異なる屈折率を有した光散乱材112bを用いることにより可能となる。その他、光に対して反射作用を及ぼし得る材料であってもよい。   As can be seen from FIGS. 4 to 6, the light guide plate 111 includes a base 112 and a unit optical element portion 113. The base 112 is a plate-like member, and is configured by dispersing a light scattering material (light diffusing particles) 112b in a main portion 112a having translucency. The light scattering material 112b acts on the light traveling in the main portion 112a to change the traveling direction of the light by reflection or refraction. Such a light diffusing function (light scattering function) of the light scattering material 112b can be achieved, for example, by using the light scattering material 112b having a refractive index different from that of the material forming the main portion 112a. In addition, the material which can have a reflective effect with respect to light may be sufficient.

単位光学要素部113は、図4〜図6からわかるように、基部112の面のうち光学シート120側の面に形成される部位であり、複数の単位光学要素113aが並列されている。単位光学要素113aは、図6に現れる断面を維持して紙面奥手前方向に延びる柱状の要素であり、その延在する方向は、単位光学要素113aが配列される方向と直交する方向である。   As can be seen from FIGS. 4 to 6, the unit optical element portion 113 is a portion formed on the surface of the base 112 on the optical sheet 120 side, and a plurality of unit optical elements 113 a are arranged in parallel. The unit optical element 113a is a columnar element that maintains the cross section appearing in FIG. 6 and extends in the direction toward the back of the drawing, and the extending direction is a direction orthogonal to the direction in which the unit optical elements 113a are arranged.

図7に図6のうち、単位光学要素113aの部分に注目した拡大図を示した。図7からわかるように、単位光学要素113aは、基部112の一方の面上に底辺を有し、基部112から突出する凸状の三角柱形状である。図示の主切断面形状(単位光学要素の延在方向と直交する断面における形状)においては三角形形状を有している。本実施形態の単位光学要素113aでは、底辺に対向する頂点が主切断面形状としては曲線状とされている。   FIG. 7 shows an enlarged view focusing on the unit optical element 113a in FIG. As can be seen from FIG. 7, the unit optical element 113 a has a convex triangular prism shape having a base on one surface of the base 112 and protruding from the base 112. The main cut surface shape shown in the figure (the shape in a cross section perpendicular to the extending direction of the unit optical element) has a triangular shape. In the unit optical element 113a of the present embodiment, the apex that faces the base is curved as the main cut surface.

また、単位光学要素113aの当該主切断面形状は、次の条件Aおよび条件Bのうちの少なくとも一方を満たすようになっていることが好ましい。
条件A:主切断面三角形形状の頂角以外の角、すなわち、主切断面三角形形状の基部112上に位置する底角の角度θ、θが、25°以上45°以下である。
条件B:単位光学要素113aの底辺の長さWaに対する、単位光学要素113aの高さHaの比(Ha/Wa)が、0.2以上0.5以下である。
条件Aおよび条件Bの少なくとも一方が満たされる場合、後述するように、導光板111から出光する光のうち、単位光学要素113aが配列される方向(図6の紙面左右方向)に沿った成分について極めて効果的に集光作用が及ぼされる。
Moreover, it is preferable that the main cut surface shape of the unit optical element 113a satisfies at least one of the following condition A and condition B.
Condition A: Angles other than the apex angle of the main cut surface triangular shape, that is, the angles θ 1 and θ 2 of the base angles located on the base 112 of the main cut surface triangular shape are 25 ° or more and 45 ° or less.
Condition B: The ratio (Ha / Wa) of the height Ha of the unit optical element 113a to the length Wa of the base of the unit optical element 113a is 0.2 or more and 0.5 or less.
When at least one of the condition A and the condition B is satisfied, as will be described later, of the light emitted from the light guide plate 111, the component along the direction in which the unit optical elements 113a are arranged (left and right direction in FIG. 6) The light collecting effect is very effectively exerted.

また、本実施形態では、単位光学要素113aは図6、図7に現れる断面(単位光学要素113aが配列される方向に沿った断面であるが、各単位光学要素113aの主切断面にも合致する。)において、二等辺三角形としている。これによれば、正面方向輝度を効果的に上昇させること、および、単位光学要素113aの配列方向に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することができる。従って、当該断面における断面三角形形状の二つの底角θ、θは等しいことが好ましい。 Further, in this embodiment, the unit optical element 113a is a cross section appearing in FIGS. 6 and 7 (a cross section along the direction in which the unit optical elements 113a are arranged, but also matches the main cut surface of each unit optical element 113a. Isosceles triangle. According to this, it is possible to effectively increase the luminance in the front direction and to impart symmetry to the luminance angular distribution in the plane along the arrangement direction of the unit optical elements 113a. Therefore, it is preferable that the two base angles θ 1 and θ 2 of the triangular cross section in the cross section are equal.

なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含むものであっても、本発明の奏するべき光学的機能と同等の機能を確保し得る範囲内であれば、「三角形形状」に包含される。また同様に、本明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。   The “triangular shape” in the present specification is not limited to a triangular shape in a strict sense, but may include a substantially triangular shape including limitations in manufacturing technology, errors in molding, and the like. If it is within a range where a function equivalent to the optical function to be performed can be secured, it is included in the “triangular shape”. Similarly, terms used in the present specification to specify other shapes and geometric conditions, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “ellipse”, “circle”, etc. are bound to the strict meaning. Therefore, it should be interpreted including an error to the extent that a similar optical function can be expected.

以上のような構成を有する導光板111の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素113aの具体例として、導光板111の板面に沿った幅Wa(図7参照)を20μm以上500μm以下とすることができ、導光板111の板面への法線方向ndに沿った単位光学要素113aの高さHa(図7参照)を4μm以上250μm以下とすることができる。また、単位光学要素113aの断面形状が三角形形状からなる場合には、頂角θ(図7参照)の角度を90°以上125°以下とすることができる。
一方、基部112の厚さは、0.5mm〜6mmとすることができる。
The dimensions of the light guide plate 111 having the above-described configuration can be set as follows as an example. First, as a specific example of the unit optical element 113a, the width Wa (see FIG. 7) along the plate surface of the light guide plate 111 can be set to 20 μm or more and 500 μm or less, and the normal direction nd to the plate surface of the light guide plate 111 is nd. The height Ha (see FIG. 7) of the unit optical element 113a along the line can be 4 μm or more and 250 μm or less. Moreover, when the cross-sectional shape of the unit optical element 113a is a triangular shape, the angle of the apex angle θ 3 (see FIG. 7) can be 90 ° or more and 125 ° or less.
On the other hand, the thickness of the base 112 can be 0.5 mm to 6 mm.

以上のような構成からなる導光板111は、押し出し成型により、または、基材上に単位光学要素113aを賦型することにより、製造することができる。導光板111の基部112の主部112a及び単位光学要素113aをなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシ(メタ)アクリレートやウレタン(メタ)アクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。一方、光散乱材112bは、一例として、平均粒径が0.5μm〜100μm程度であるシリカ(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を用いることができる。   The light guide plate 111 having the above-described configuration can be manufactured by extrusion molding or by molding the unit optical element 113a on a base material. Various materials can be used as the material forming the main portion 112a of the base 112 of the light guide plate 111 and the unit optical element 113a. However, it is widely used as a material for an optical sheet incorporated in a display device, and has excellent mechanical properties, optical properties, stability, workability, and the like, and can be obtained at low cost, such as acrylic, styrene, polycarbonate, Transparent resins mainly composed of one or more of polyethylene terephthalate, acrylonitrile and the like, and epoxy (meth) acrylate and urethane (meth) acrylate-based reactive resins (ionizing radiation curable resins and the like) can be suitably used. On the other hand, the light scattering material 112b is, for example, a particle made of a transparent material such as silica (silicon dioxide), alumina (aluminum oxide), acrylic resin, polycarbonate resin, or silicone resin having an average particle diameter of about 0.5 μm to 100 μm. Can be used.

なお、押し出し成型で製造された導光板111においては、基部112と、単位光学要素部113と、が一体的に形成され得る。また、押し出し成型によって導光板111を製造する場合、単位光学要素部113が、基部112の主部112aをなす材料と同一の樹脂材料であってもよい。   In the light guide plate 111 manufactured by extrusion molding, the base portion 112 and the unit optical element portion 113 can be integrally formed. Further, when the light guide plate 111 is manufactured by extrusion molding, the unit optical element portion 113 may be the same resin material as the material forming the main portion 112 a of the base portion 112.

図4〜図6に戻って、光源115について説明する。光源115は、導光板111の基部112の板状の対向する2組の側面のうち、単位光学要素113aが延在する長手方向(延在方向)両端となる一組の側面のそれぞれに配置される。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のLED(発光ダイオード)、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施形態では光源115は複数のLEDにからなり、不図示の制御装置により各LEDの出力、すなわち、各LEDの点灯および消灯、及び/又は、各LEDの点灯時の明るさを、他のLEDの出力から独立して調節し得るように構成されている。   Returning to FIGS. 4 to 6, the light source 115 will be described. The light source 115 is disposed on each of a pair of side surfaces that are both ends in the longitudinal direction (extending direction) in which the unit optical element 113a extends, among two opposing plate-like side surfaces of the base 112 of the light guide plate 111. The The type of the light source is not particularly limited, but may be configured in various forms such as a fluorescent lamp such as a linear cold cathode tube, a point LED (light emitting diode), or an incandescent lamp. In the present embodiment, the light source 115 is composed of a plurality of LEDs, and the output of each LED, that is, the lighting and extinguishing of each LED and / or the brightness when each LED is lit, is controlled by a control device (not shown). It is configured so that it can be adjusted independently from the output of the LED.

次に光学シート120について説明する。図4〜図6からわかるように、光学シート120は、シート状に形成された本体部121と、本体部121の面のうち、導光板111に対向する面、つまり入光側面に設けられた単位プリズム部122と、を有している。   Next, the optical sheet 120 will be described. As can be seen from FIG. 4 to FIG. 6, the optical sheet 120 is provided on the surface facing the light guide plate 111, that is, on the light incident side surface, out of the surface of the main body 121 and the main body 121. Unit prism portion 122.

この光学シート120は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向(出光面の法線方向)の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)を有している。この集光機能は、主として、光学シート120のうち、単位プリズム部122によって発揮される。   As will be described later, the optical sheet 120 changes the traveling direction of light incident from the light incident side and emits the light from the light outgoing side, thereby intensively improving the luminance in the front direction (normal direction of the light emitting surface). (Condensing function). This light condensing function is mainly exhibited by the unit prism portion 122 of the optical sheet 120.

図4〜図6に示すように、本体部121は、単位プリズム部122を支持する平板状のシート状部材として機能する。そして、本体部121の面のうち、導光板111に対面する側とは反対側の面が出光側面となる。本実施形態において、本体部121の出光側面は、平坦(平ら)で平滑な面として形成されている。ただし、出光側面は平滑面であることに限定されることはなく、微小な凹凸が付された面(いわゆるマット面)であってもよく、必要に応じた表面形態を適用することが可能である。   As shown in FIGS. 4 to 6, the main body 121 functions as a flat sheet-like member that supports the unit prism portion 122. Of the surfaces of the main body 121, the surface opposite to the side facing the light guide plate 111 is the light exit side surface. In the present embodiment, the light outgoing side surface of the main body 121 is formed as a flat (flat) and smooth surface. However, the light emission side surface is not limited to being a smooth surface, and may be a surface with a minute unevenness (so-called mat surface), and it is possible to apply a surface form as required. is there.

単位プリズム部122は、図4〜図6によく表れているように、複数の単位プリズム122aが本体部121の入光側面に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム122aは、当該並べられる方向に直交する方向に、図5に示した所定の主切断面形状を維持して延びるように形成された柱状の部材である。その延在する方向は、単位プリズム122aが並べられる方向に直交する方向である他、上記した導光板111の単位光学要素113aが延びる方向に対して90度ずれた方向である。従って、単位プリズム122aの延在方向と単位光学要素113aの延在方向とは表示装置を正面から見た場合に直交する。   The unit prism part 122 is arranged so that a plurality of unit prisms 122a are arranged along the light incident side surface of the main body part 121, as well shown in FIGS. More specifically, the unit prism 122a is a columnar member formed so as to extend while maintaining the predetermined main cut surface shape shown in FIG. The extending direction is a direction perpendicular to the direction in which the unit prisms 122a are arranged, and is a direction shifted by 90 degrees with respect to the direction in which the unit optical element 113a of the light guide plate 111 extends. Therefore, the extending direction of the unit prism 122a and the extending direction of the unit optical element 113a are orthogonal to each other when the display device is viewed from the front.

また、単位プリズム122aの長手方向は、正面から観察した場合に、液晶パネル101の下偏光板105の透過軸と交差している。好ましくは、光学シート120の単位プリズム122aの長手方向は、液晶パネル101の下偏光板105の透過軸に対して、表示装置の表示面と平行な面(光学シート120の本体部121のシート面と平行な面)上で45°より大きく135°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム122aの長手方向と下偏光板105の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、180°以下の角度のことを意味している。とりわけ、本実施形態においては、光学シート120の単位プリズム122aの長手方向は、液晶パネル101の下偏光板105の透過軸に対して直交し、光学シート120の単位プリズム122aが並べられる方向は、液晶パネル101の下偏光板105の透過軸と平行になっていることが好ましい。   The longitudinal direction of the unit prism 122a intersects the transmission axis of the lower polarizing plate 105 of the liquid crystal panel 101 when observed from the front. Preferably, the longitudinal direction of the unit prism 122a of the optical sheet 120 is a surface parallel to the display surface of the display device with respect to the transmission axis of the lower polarizing plate 105 of the liquid crystal panel 101 (the sheet surface of the main body 121 of the optical sheet 120). Intersecting at an angle greater than 45 ° and less than 135 °. The angle here means the smaller one of the angles formed by the longitudinal direction of the unit prism 122a and the transmission axis of the lower polarizing plate 105, that is, an angle of 180 ° or less. . In particular, in the present embodiment, the longitudinal direction of the unit prisms 122a of the optical sheet 120 is orthogonal to the transmission axis of the lower polarizing plate 105 of the liquid crystal panel 101, and the direction in which the unit prisms 122a of the optical sheet 120 are arranged is The liquid crystal panel 101 is preferably parallel to the transmission axis of the lower polarizing plate 105.

次に単位プリズム122aの配列方向の断面形状について説明する。図8は、図5のうち、光学シート120の一部を拡大した図である。ここでndは本体部121のシート面の法線方向を表わしている。   Next, the sectional shape of the unit prisms 122a in the arrangement direction will be described. FIG. 8 is an enlarged view of a part of the optical sheet 120 in FIG. Here, nd represents the normal direction of the sheet surface of the main body 121.

図8からわかるように、本実施形態では、単位プリズム122aは、本体部121の導光板111側の面が突出した二等辺三角形の断面を有している。つまり、本体部121のシート面と平行な方向の単位プリズム122aの幅は、本体部121の法線方向ndに沿って本体部121から離れるにつれて小さくなる。   As can be seen from FIG. 8, in this embodiment, the unit prism 122a has an isosceles triangular cross section in which the surface of the main body 121 on the light guide plate 111 side protrudes. That is, the width of the unit prism 122a in the direction parallel to the sheet surface of the main body 121 decreases as the distance from the main body 121 increases along the normal direction nd of the main body 121.

また、本実施形態では、単位プリズム122aの外輪郭は、本体部121の法線方向ndと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、光学シート120の出光面における輝度は、単位プリズム122aの配列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。   In the present embodiment, the outer contour of the unit prism 122a is axisymmetric with respect to an axis parallel to the normal direction nd of the main body 121, and the cross section is an isosceles triangle. As a result, the luminance on the light exit surface of the optical sheet 120 has a symmetrical angular distribution of luminance about the front direction on the surface parallel to the arrangement direction of the unit prisms 122a.

ここで、単位プリズム122aの寸法は特に限定されるものではないが、頂角θは60°〜70°(図8参照)、底辺幅Wは50μm程度(図8参照)とすることにより適切な集光特性を得ることができることが多い。 Here, although not particularly limited dimensions of the unit prisms 122a, apex angle theta 4 is 60 ° to 70 ° (see Figure 8), base width W is suitably by about 50 [mu] m (see FIG. 8) In many cases, it is possible to obtain a light condensing characteristic.

以上のような構成からなる光学シート120は、押し出し成型により、又は、基材上に単位プリズム122aを賦型することにより製造することができる。光学シート120をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシ(メタ)アクリレートやウレタン(メタ)アクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。   The optical sheet 120 having the above-described configuration can be manufactured by extrusion molding or by forming the unit prism 122a on a base material. Various materials can be used as the material forming the optical sheet 120. However, it is widely used as a material for an optical sheet incorporated in a display device, and has excellent mechanical properties, optical properties, stability, workability, and the like, and can be obtained at low cost, such as acrylic, styrene, polycarbonate, Transparent resins mainly composed of one or more of polyethylene terephthalate, acrylonitrile and the like, and epoxy (meth) acrylate and urethane (meth) acrylate-based reactive resins (ionizing radiation curable resins and the like) can be suitably used.

本実施形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形、頂点の1つが導光板111側に対峙した五角形であってもよい。また斜面の形状が折れ線状や曲線であってもよい。   In the present embodiment, the unit prism having a triangular cross-section as described above has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light guide plate 111 is not limited to this. It may be a pentagon facing the side. Further, the shape of the slope may be a polygonal line or a curve.

図4〜図6に戻って、面光源装置110の反射シート125について説明する。反射シート125は、導光板111の裏面から出射した光を反射して、再び導光板111内に光を入射させるための部材である。反射シート125は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜(例えば金属薄膜)を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の収束性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率をよくすることができる。   Returning to FIGS. 4 to 6, the reflection sheet 125 of the surface light source device 110 will be described. The reflection sheet 125 is a member that reflects light emitted from the back surface of the light guide plate 111 and makes the light enter the light guide plate 111 again. The reflection sheet 125 is a sheet that is capable of so-called specular reflection, such as a sheet made of a material having a high reflectivity, such as a metal, or a sheet containing a thin film (for example, a metal thin film) made of a material having a high reflectivity as a surface layer. It can be preferably applied. Thereby, it becomes possible to improve the convergence property of light, and the energy use efficiency can be improved.

次に、以上のような構成を備える表示装置100の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただし当該光路例は光路を概念的に示すものであり、屈折や反射の程度を厳密に表したものでない。   Next, the operation of the display device 100 having the above configuration will be described with an example of an optical path. However, this optical path example conceptually shows the optical path, and does not strictly represent the degree of refraction or reflection.

まず、図5に示すように、光源115で発光された光は、導光板111の側面の入光面を介して導光板111内に入射する。図5には、一例として、光源115から導光板111に入射した光L21、L22の光路例が示されている。   First, as shown in FIG. 5, the light emitted from the light source 115 enters the light guide plate 111 through the light incident surface on the side surface of the light guide plate 111. FIG. 5 shows an example of an optical path of light L21 and L22 incident on the light guide plate 111 from the light source 115 as an example.

図5に示すように、導光板111へ入射した光L21、L22は、導光板111の単位光学要素部113の面及びその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射を繰り返し、単位光学要素113aの延在方向へ進んでいく。   As shown in FIG. 5, the light L21 and L22 incident on the light guide plate 111 repeatedly undergoes total reflection due to a difference in refractive index with air on the surface of the unit optical element portion 113 of the light guide plate 111 and the back surface on the opposite side. It proceeds in the extending direction of the unit optical element 113a.

ただし、導光板111の基部112のうち主部112aには光散乱材112bが分散されている。このため、図5に示すように、導光板111内を進む光L21、L22は、光散乱材112bによって進行方向を不規則に変更され、全反射臨界角未満の入射角度で単位光学要素部113及びその反対側の面に入射することもある。この場合、当該光は、導光板111の単位光学要素部113及びその反対側の面から出射し得る。   However, the light scattering material 112 b is dispersed in the main portion 112 a of the base portion 112 of the light guide plate 111. For this reason, as shown in FIG. 5, the light L21 and L22 traveling in the light guide plate 111 is changed in the traveling direction irregularly by the light scattering material 112b, and the unit optical element unit 113 at an incident angle less than the total reflection critical angle. And may enter the opposite surface. In this case, the light can be emitted from the unit optical element portion 113 of the light guide plate 111 and the surface on the opposite side.

単位光学要素部113から出射した光L21、L22は、導光板111の出光側に配置された光学シート120へと向かう。一方、単位光学要素部113とは反対側である裏面から出射した光は、導光板111の背面に配置された反射シート125で反射され、再び導光板111内に入射して導光板111内を進むことになる(図示は省略)。   Lights L21 and L22 emitted from the unit optical element unit 113 travel toward the optical sheet 120 disposed on the light output side of the light guide plate 111. On the other hand, the light emitted from the back surface opposite to the unit optical element portion 113 is reflected by the reflection sheet 125 disposed on the back surface of the light guide plate 111, enters the light guide plate 111 again, and passes through the light guide plate 111. Proceed (not shown).

導光板111内を進行する光と、導光板111内に分散された光散乱材112bと、の衝突は、導光板111内の導光方向に沿った各区域において生じる。このため、導光板111内を進んでいる光は、少しずつ、出光面から出射するようになる。これにより、導光板111の単位光学要素部113から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。   The collision between the light traveling in the light guide plate 111 and the light scattering material 112b dispersed in the light guide plate 111 occurs in each section along the light guide direction in the light guide plate 111. For this reason, the light traveling in the light guide plate 111 is gradually emitted from the light exit surface. Thereby, the light quantity distribution along the light guide direction of the light emitted from the unit optical element portion 113 of the light guide plate 111 can be made uniform.

とりわけ、図示する導光板111の単位光学要素部113は複数の単位光学要素113aによって構成され、各単位光学要素113aの断面形状は、三角形または三角形の頂角を面取りしてなる形状となっている。すなわち、単位光学要素113aは、導光板111の裏面に対して傾斜面113aa、113abを有して構成されている(図7参照)。従って、単位光学要素113aを介して導光板111から出射する光L21、L22は、例えば図7に光L41で示したように、導光板111から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素113aの配列方向において、シート面法線ndに近づく(法線ndとのなす角が小さくなる)屈折である。このような作用により、単位光学要素部113は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部113は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。   In particular, the unit optical element portion 113 of the illustrated light guide plate 111 is constituted by a plurality of unit optical elements 113a, and the cross-sectional shape of each unit optical element 113a is a shape formed by chamfering a triangle or a vertex angle of a triangle. . That is, the unit optical element 113a is configured to have inclined surfaces 113aa and 113ab with respect to the back surface of the light guide plate 111 (see FIG. 7). Therefore, the lights L21 and L22 emitted from the light guide plate 111 via the unit optical element 113a are refracted when emitted from the light guide plate 111, for example, as indicated by the light L41 in FIG. This refraction is a refraction that approaches the sheet surface normal line nd in the arrangement direction of the unit optical elements 113a (the angle formed with the normal line nd becomes small). By such an action, the unit optical element unit 113 can narrow the traveling direction of the transmitted light to the front direction side with respect to the light component along the direction orthogonal to the light guide direction. That is, the unit optical element portion 113 exerts a light condensing action on the light component along the direction orthogonal to the light guide direction.

上述したように、以下の条件Aおよび条件Bの少なくとも一方が満たされる場合、単位光学要素部113は、導光板111から出光する光に対し、極めて効果的に上記の集光作用を及ぼすようになる(図7参照)。
条件A:主切断面三角形形状の頂角以外の角、すなわち、主切断面三角形形状の基部112上に位置する底角の角度θ、θが、25°以上45°以下である。
条件B:単位光学要素113aの幅Waに対する、単位光学要素113aの基部高さHaの比(Ha/Wa)が、0.2以上0.5以下である。
As described above, when at least one of the following condition A and condition B is satisfied, the unit optical element portion 113 exerts the above-described light condensing function extremely effectively on the light emitted from the light guide plate 111. (See FIG. 7).
Condition A: Angles other than the apex angle of the main cut surface triangular shape, that is, the angles θ 1 and θ 2 of the base angles located on the base 112 of the main cut surface triangular shape are 25 ° or more and 45 ° or less.
Condition B: The ratio (Ha / Wa) of the base height Ha of the unit optical element 113a to the width Wa of the unit optical element 113a is 0.2 or more and 0.5 or less.

以上のようにして、導光板111から出射する光の出射角度は、導光板111の単位光学要素113aの配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。   As described above, the emission angle of the light emitted from the light guide plate 111 is narrowed down to a narrow angle range centering on the front direction on a plane parallel to the arrangement direction of the unit optical elements 113a of the light guide plate 111.

導光板111から出射した光は、その後、光学シート120へ入射する。光学シート120の単位プリズム122aは、導光板111の単位光学要素113aと同様に、単位プリズム122aの入光面での屈折によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、光学シート120でその進行方向を変化させられる光は、光学シート120のうち、単位プリズム122aの配列方向と平行な面内の成分であり、導光板111で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図8にL51で示したように、単位プリズム122aに入射した光は、単位プリズム122aと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム122aの斜辺はシート面法線ndに対してθ/2傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ndに近付けられる角度となる。 The light emitted from the light guide plate 111 is then incident on the optical sheet 120. Similar to the unit optical element 113a of the light guide plate 111, the unit prism 122a of the optical sheet 120 exerts a condensing action on the transmitted light by refraction at the light incident surface of the unit prism 122a. However, the light whose traveling direction is changed by the optical sheet 120 is a component in a plane parallel to the arrangement direction of the unit prisms 122a in the optical sheet 120. What is the component condensed by the light guide plate 111? Different. That is, as indicated by L51 in FIG. 8, the light incident on the unit prism 122a is totally reflected at the interface based on the refractive index difference between the unit prism 122a and air. Then, the hypotenuse of the unit prisms 122a so that theta 4/2 inclined with respect to the seat surface normal nd, light reflection at the interface at an angle which is close to the normal nd than the incident light.

つまり、導光板111は、導光板111の単位光学要素113aの配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。その一方で、光学シート120では、光学シート120の単位プリズム122aの配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、光学シート120での光学的作用によって、導光板111で上昇されられた正面方向輝度を害すことなく、さらに、正面方向輝度を上昇させることができる。   That is, the light guide plate 111 narrows the light traveling direction within a narrow angle range centering on the front direction on the surface parallel to the arrangement direction of the unit optical elements 113a of the light guide plate 111. On the other hand, in the optical sheet 120, on the surface parallel to the arrangement direction of the unit prisms 122a of the optical sheet 120, the light traveling direction is narrowed down to a narrow angle range centering on the front direction. Therefore, the front direction luminance can be further increased by the optical action of the optical sheet 120 without impairing the front direction luminance increased by the light guide plate 111.

ここで、液晶パネル101の下偏光板105は、一方の偏光成分である例えばP波のみを選択的に透過させ、他方の偏光成分である例えばS波を吸収してしまう。したがって、単位プリズム122aの配列方向と交差する単位光学要素113aの配列方向に沿った成分が導光板111によって十分に正面方向に集光されているとの前提に立つと、正面方向からの観察において、光学シート120の単位プリズム122aの長手方向が、液晶パネル101の下偏光板105の透過軸に対して、45°より大きく135°より小さい角度で交差していることが好ましく、とりわけ、単位プリズム122aの配列方向が、下偏光板105の透過軸と平行になっていることが好ましい。このような構成によれば、液晶パネル101での光源光の利用効率をさらに上昇させることができる。   Here, the lower polarizing plate 105 of the liquid crystal panel 101 selectively transmits, for example, only the P wave, which is one polarization component, and absorbs, for example, the S wave, which is the other polarization component. Therefore, when it is assumed that components along the arrangement direction of the unit optical elements 113a intersecting with the arrangement direction of the unit prisms 122a are sufficiently condensed in the front direction by the light guide plate 111, in observation from the front direction, The longitudinal direction of the unit prism 122a of the optical sheet 120 preferably intersects the transmission axis of the lower polarizing plate 105 of the liquid crystal panel 101 at an angle larger than 45 ° and smaller than 135 °. The arrangement direction of 122a is preferably parallel to the transmission axis of the lower polarizing plate 105. According to such a configuration, the utilization efficiency of the light source light in the liquid crystal panel 101 can be further increased.

光学シート120の単位プリズム122a、導光板111の単位光学要素113aは、導光方向に直交する光の成分を集光させることに強く特化して断面形状を決定され得る。このように設計された面光源装置110によれば、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。   The unit prism 122a of the optical sheet 120 and the unit optical element 113a of the light guide plate 111 may have a cross-sectional shape that is strongly specialized in condensing light components orthogonal to the light guide direction. According to the surface light source device 110 designed in this way, the light utilization efficiency can be greatly improved.

さらに、光路について説明する。上記のように面光源装置110を出射した光は、液晶パネル101の下偏光板105に入射する。下偏光板105は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板105を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板102のPVA層103を透過するようになる。このようにして、下偏光板105、液晶層106、上偏光板102のPVA層103により面光源装置110からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置100の観察者が、映像を観察することができるようになる。   Further, the optical path will be described. The light emitted from the surface light source device 110 as described above enters the lower polarizing plate 105 of the liquid crystal panel 101. The lower polarizing plate 105 transmits one polarization component of incident light and absorbs the other polarization component. The light transmitted through the lower polarizing plate 105 is selectively transmitted through the PVA layer 103 of the upper polarizing plate 102 in accordance with the state of electric field application to each pixel. In this way, the light from the surface light source device 110 is selectively transmitted for each pixel by the PVA layer 103 of the lower polarizing plate 105, the liquid crystal layer 106, and the upper polarizing plate 102, so that the observer of the liquid crystal display device 100 can perform. You will be able to observe the video.

上述したように、面光源装置110の出光面における正面方向輝度は、導光板111による集光作用及び光学シート120による集光作用により、高められている。すなわち、本実施形態における液晶表示装置100においては、導光板111の単位光学要素113aおよび光学シート120の単位プリズム122aによって光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に変化させる機能(集光機能)による光源光の利用効率の改善によって、正面方向輝度を極めて効果的に上昇させることができる。そしてこれにより位相差フィルムが不要となる。   As described above, the front luminance on the light exit surface of the surface light source device 110 is enhanced by the light condensing action by the light guide plate 111 and the light condensing action by the optical sheet 120. That is, in the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment, the function of changing the light traveling direction within a narrow angle range centering on the front direction by the unit optical element 113a of the light guide plate 111 and the unit prism 122a of the optical sheet 120 ( By improving the utilization efficiency of the light source light by the light condensing function, it is possible to increase the luminance in the front direction very effectively. This eliminates the need for a retardation film.

さらに、PVA層103を透過した光は映像光として光拡散部材10に入射する。光拡散部材10は上記したように、該光拡散部材10の法線方向に略平行な光を所望の角度範囲に広げることが可能である。従って、光拡散部材10に入射した映像光は視野角が広げられるように観察者側に出射される(図4のL61参照)。   Further, the light transmitted through the PVA layer 103 enters the light diffusion member 10 as image light. As described above, the light diffusing member 10 can spread light substantially parallel to the normal direction of the light diffusing member 10 to a desired angle range. Accordingly, the image light incident on the light diffusing member 10 is emitted to the viewer side so that the viewing angle is widened (see L61 in FIG. 4).

ここで、上記したように映像光は面光源装置110により集光されているので、このように集光された映像光をそのまま出射すると視野角が比較的狭い。これに対して、光拡散部材10により視野角を拡大することができる。また、その際には、光散乱材等の屈折を利用することにより視野角を拡大する場合に問題となっていた外光の後方散乱に起因するコントラスト低下や像の鮮明度が低下するいわゆる像ボケを防止することができる。
さらに、光拡散部材10のホログラム形状10aを計算機ホログラムとすれば、光の拡散範囲等を所望のものに調整することができる。
Here, since the image light is condensed by the surface light source device 110 as described above, the viewing angle is relatively narrow when the condensed image light is emitted as it is. On the other hand, the viewing angle can be expanded by the light diffusing member 10. In this case, a so-called image in which the contrast is reduced due to backscattering of external light, which has been a problem when the viewing angle is expanded by using refraction of a light scattering material, etc., and the sharpness of the image is reduced. Blur can be prevented.
Furthermore, if the hologram shape 10a of the light diffusing member 10 is a computer generated hologram, the light diffusion range and the like can be adjusted to a desired one.

なお、ここで説明した液晶表示装置100の構成は例示であり、本発明の趣旨に反しない限りは構成を変更することも可能である。例えば、ここでは光拡散部材10を適用した液晶表示装置100を説明したが、光拡散部材10のかわりに、光拡散部材20を適用してもよい。また、上偏光板102では液晶層106側にPVA層103、その観察者側に光拡散部材10を配置したが、これとは逆に液晶層側に光拡散部材10を配置し、その観察者側にPVA層を設けても良い。   Note that the configuration of the liquid crystal display device 100 described here is an exemplification, and the configuration can be changed as long as it is not contrary to the gist of the present invention. For example, although the liquid crystal display device 100 to which the light diffusing member 10 is applied has been described here, the light diffusing member 20 may be applied instead of the light diffusing member 10. In the upper polarizing plate 102, the PVA layer 103 is disposed on the liquid crystal layer 106 side, and the light diffusing member 10 is disposed on the observer side. On the contrary, the light diffusing member 10 is disposed on the liquid crystal layer side, and the observer A PVA layer may be provided on the side.

また、光拡散部材10を用いたときにおいて、回折に起因する波長分散を考慮して、当該波長分散を打ち消すようなさらなる機能層を設けてもよい。また、さらに他の機能を有する層を設けてもよく、AR層の代わりに防眩機能を有する層(AG層)を配置してもよい。   Further, when the light diffusing member 10 is used, a further functional layer that cancels the wavelength dispersion may be provided in consideration of the wavelength dispersion caused by diffraction. Further, a layer having another function may be provided, and a layer having an antiglare function (AG layer) may be disposed instead of the AR layer.

さらに、面光源装置についても、上記した面光源装置110に限られることなく、液晶パネルの法線方向に対して略平行な光を効率良く出射することができれば他の形態であってもよい。例えば、本実施形態の面光源装置110では、導光板111において基部112の光学シート120側に単位光学要素部113を配置した例を説明した。しかしながらこれに限定されることなく、単位光学要素部が基部の反射シート側に設けられたり、基部の光学シート側及び反射シート側の両面に設けられたり、又は単位光学要素部が配置されずに基部のみより形成されたりする形態であってもよい。また、導光板を配置することなく、光源からの光を斜めに傾斜するように直接光学シートに出射する形態を採用することもできる。   Further, the surface light source device is not limited to the surface light source device 110 described above, and may be in other forms as long as it can efficiently emit light substantially parallel to the normal direction of the liquid crystal panel. For example, in the surface light source device 110 of the present embodiment, the example in which the unit optical element portion 113 is disposed on the optical sheet 120 side of the base 112 in the light guide plate 111 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the unit optical element part is provided on the reflection sheet side of the base part, provided on both sides of the optical sheet side and the reflection sheet side of the base part, or the unit optical element part is not disposed. The form formed only from a base may be sufficient. Moreover, the form which radiate | emits the light from a light source directly to an optical sheet so that it may incline diagonally without arrange | positioning a light-guide plate is also employable.

10 光拡散部材
10a ホログラム形状(回折構造)
11 第一層
12 第二層
20 光拡散部材
22 第二層
22a 主部
22b 光散乱材
100 液晶表示装置
101 液晶パネル
102 上偏光板
103 PVA層(偏光子)
104 反射防止層
105 下偏光板
106 液晶層
110 面光源装置
111 導光板
112 基部
112a 主部
112b 光散乱材
113 単位光学要素部
113a 単位光学要素
115 光源
120 光学シート
121 本体部
122 単位プリズム部
122a 単位プリズム
125 反射シート
10 Light Diffusing Member 10a Hologram Shape (Diffraction Structure)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st layer 12 2nd layer 20 Light diffusing member 22 2nd layer 22a Main part 22b Light scattering material 100 Liquid crystal display device 101 Liquid crystal panel 102 Upper polarizing plate 103 PVA layer (polarizer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 Antireflection layer 105 Lower polarizing plate 106 Liquid crystal layer 110 Surface light source device 111 Light guide plate 112 Base 112a Main part 112b Light scattering material 113 Unit optical element part 113a Unit optical element 115 Light source 120 Optical sheet 121 Main body part 122 Unit prism part 122a Unit Prism 125 reflective sheet

Claims (7)

入射面の法線方向に略平行に入射した光を所定の範囲に拡散して出射する光拡散部材であって、
透光性を有して積層された第一層及び第二層を有し、
前記第一層と前記第二層との界面には凹凸が形成されることによりなる回折構造が具備されており、
前記界面を挟んた前記第一層側と前記第二層側とでは屈折率差を有する、
光拡散部材。
A light diffusing member that diffuses and emits light incident substantially parallel to the normal direction of the incident surface into a predetermined range;
Having a first layer and a second layer laminated with translucency,
The interface between the first layer and the second layer has a diffractive structure formed by forming irregularities,
The first layer side and the second layer side across the interface have a refractive index difference.
Light diffusing member.
前記回折構造はレリーフ型ホログラムであるとともに、計算機ホログラムであることを特徴とする請求項1に記載の光拡散部材。   The light diffusing member according to claim 1, wherein the diffractive structure is a relief hologram and a computer generated hologram. 前記第一層又は前記第二層のうち、前記回折構造により光が拡散された後の光が透過する層には光拡散材が分散されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光拡散部材。   The light diffusing material is dispersed in a layer through which light after the light is diffused by the diffractive structure, of the first layer or the second layer, is dispersed. Light diffusing member. 前記屈折率差は0.1以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光拡散部材。   The light diffusing member according to any one of claims 1 to 3, wherein the refractive index difference is 0.1 or more. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光拡散部材と、該光拡散部材に積層されたPVA層と、を有する偏光板。   The polarizing plate which has a light-diffusion member as described in any one of Claims 1-4, and the PVA layer laminated | stacked on this light-diffusion member. 略平行な光を生成する面光源装置と、該面光源装置の観察者側に配置される液晶パネルと、を有し、
前記液晶パネルは、液晶層、該液晶層の前記面光源装置側に配置される下偏光板、及び前記液晶層の前記観察者側に配置される上偏光板を備え、
前記上偏光板は請求項5に記載の偏光板である、
液晶表示装置。
A surface light source device that generates substantially parallel light, and a liquid crystal panel disposed on an observer side of the surface light source device,
The liquid crystal panel includes a liquid crystal layer, a lower polarizing plate disposed on the surface light source device side of the liquid crystal layer, and an upper polarizing plate disposed on the observer side of the liquid crystal layer,
The upper polarizing plate is the polarizing plate according to claim 5,
Liquid crystal display device.
前記上偏光板は、前記液晶層側にPVA層、該PVA層の観察者側に光拡散部材の順であることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the upper polarizing plate is in the order of a PVA layer on the liquid crystal layer side and a light diffusion member on the viewer side of the PVA layer.
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