JP2020115232A - Optical sheet, surface light source device, image source unit, and display unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光源からの光を観察者側に出射する光学シート、該光学シートを備える面光源装置、映像源ユニット、及び表示装置に関する。 The present invention relates to an optical sheet that emits light from a light source toward an observer, a surface light source device including the optical sheet, an image source unit, and a display device.
液晶テレビ等の液晶表示装置は、映像情報を有する液晶パネルに対してその背面側から面光源装置で照明する。これにより、照明光が液晶パネルを透過して映像情報を得て観察者側に出射され、観察者が映像を視認できるようになる。一方、液晶パネルはその性質上、パネル面の法線に対して大きな角度で入射した光は有効に利用することができず、入射前に除外することが好ましい。 In a liquid crystal display device such as a liquid crystal television, a surface light source device illuminates a liquid crystal panel having video information from its back side. As a result, the illumination light passes through the liquid crystal panel, obtains image information, and is emitted to the observer side, so that the observer can visually recognize the image. On the other hand, due to the nature of the liquid crystal panel, the light incident at a large angle with respect to the normal to the panel surface cannot be effectively used, and it is preferable to exclude it before the incidence.
これに対して特許文献１には、光源、輝度上昇フィルム（頂部が観察者側を向いているプリズムが複数配列されたシート）、反射偏光フィルム、ＬＣＦ（光透過部と光吸収部とが交互に配列されたフィルム）、液晶パネルがこの順に配置される構成が開示されている。これにより光源から出射された光の向きを液晶パネルのパネル面法線方向に近づけることができ、光の利用効率を高められるとしている。また、液晶パネルのパネル面に対して大きな角度でＬＣＦに入射した光はここに設けられた光吸収部により吸収される。 On the other hand, in Patent Document 1, a light source, a brightness enhancement film (a sheet in which a plurality of prisms whose top faces the observer side are arranged), a reflective polarizing film, and an LCF (a light transmitting portion and a light absorbing portion are alternated) A film) and a liquid crystal panel are arranged in this order. As a result, the direction of the light emitted from the light source can be brought closer to the direction normal to the panel surface of the liquid crystal panel, and the light utilization efficiency can be improved. Further, the light incident on the LCF at a large angle with respect to the panel surface of the liquid crystal panel is absorbed by the light absorbing portion provided here.
特許文献１に記載のように頂部が観察者側を向いているプリズムが複数配列されたシートを用いたとき、光を傾斜面で屈折させて透過することにより光の向きが液晶パネルのパネル面法線方向に近づく。ところが一部の光は傾斜面で全反射してしまい、入射角度より出射角度の方がパネル面法線方向に対して大きくなってしまう（サイドローブ）。このサイドローブによる光はこの後に光吸収部により吸収されるため光の利用効率が低下する。 When a sheet in which a plurality of prisms whose top faces the viewer's side is arranged is used as described in Patent Document 1, the direction of the light is refracted by the inclined surface and transmitted, so that the direction of the light is the panel surface of the liquid crystal panel. Get closer to the normal direction. However, a part of the light is totally reflected by the inclined surface, and the emission angle becomes larger than the incident angle with respect to the panel surface normal direction (side lobe). The light due to the side lobes is thereafter absorbed by the light absorbing portion, so that the light utilization efficiency is reduced.
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、光源からの光の利用効率を向上できる光学シートを提供することを課題とする。また、当該光学シートを用いた面光源装置、映像源ユニット、及び表示装置を提供する。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an optical sheet that can improve the utilization efficiency of light from a light source. Further, a surface light source device, an image source unit, and a display device using the optical sheet are provided.
以下、本発明について説明する。 The present invention will be described below.
本発明の１つの態様は、光源からの光を透過して観察者側へ出光する光学シートであって、光学シートの厚さ方向に配列される光学機能層と、光学要素層と、を備え、光学機能層は、所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、複数の光透過部の間隔に形成される間部と、を備え、光学要素層は、光学機能層とは反対側に凸となる断面を有し、当該断面を有して一方向に延びる単位光学要素が、当該延びる方向とは異なる方向に複数配列されている、光学シートである。 One aspect of the present invention is an optical sheet that transmits light from a light source and emits the light to an observer side, and includes an optical functional layer arranged in a thickness direction of the optical sheet and an optical element layer. The optical functional layer has a predetermined cross section, extends in one direction, and is formed in a space between the plurality of light transmissive portions and a plurality of light transmissive portions arranged in a direction different from the extending direction at predetermined intervals. The optical element layer has a cross section that is convex on the side opposite to the optical functional layer, and the unit optical element that extends in one direction with the cross section is in a direction different from the extending direction. The optical sheets are arranged in plural.
光透過部が延びる一方向と、単位光学要素が延びる一方向とは光学シートの正面視で成す角が１０°以下であってもよい。 An angle formed by one direction in which the light transmitting portion extends and one direction in which the unit optical element extends may be 10° or less when viewed from the front of the optical sheet.
基材層を有し、該基材層の一方の面に光学機能層、基材層の他方の面に光学要素層が積層されてもよい。 It may have a base material layer, and the optical functional layer may be laminated on one surface of the base material layer and the optical element layer may be laminated on the other surface of the base material layer.
光学機能層は、該光学機能層の光透過部が台形断面を有しており、該台形断面のうち長い下底が光学要素層側に向いていてもよい。 In the optical functional layer, the light transmitting portion of the optical functional layer may have a trapezoidal cross section, and the long lower bottom of the trapezoidal cross section may face the optical element layer side.
光学機能層は、該光学機能層の光透過部が台形断面を有しており、該台形断面のうち短い上底が光学要素層側に向いていてもよい。 In the optical functional layer, the light transmitting portion of the optical functional layer may have a trapezoidal cross section, and the short upper bottom of the trapezoidal cross section may face the optical element layer side.
さらに反射型偏光フィルムを備えてもよい。 Further, a reflective polarizing film may be provided.
反射型偏光フィルムが、光学機能層と光学要素層との間に配置されてもよい。 A reflective polarizing film may be arranged between the optical functional layer and the optical element layer.
さらに光拡散層が配置されてもよい。 Further, a light diffusion layer may be arranged.
光拡散層が異方性の光拡散をする光拡散層であってもよい。 The light diffusion layer may be an anisotropic light diffusion layer.
光拡散層がプリズム又はレンチキュラーレンズ形状であってもよい。 The light diffusion layer may have a prism or lenticular lens shape.
プリズム又はレンチキュラーレンズが延びる方向が、光学機能層の透過部が延びる一方向に対して、光学シートの正面視で９０°をなす角度であってもよい。 The direction in which the prism or the lenticular lens extends may be an angle that forms 90° in a front view of the optical sheet with respect to the one direction in which the transmissive portion of the optical functional layer extends.
光拡散層は光学要素層を挟んで光学機能層とは反対側に配置されていてもよい。 The light diffusion layer may be arranged on the side opposite to the optical functional layer with the optical element layer interposed therebetween.
光拡散層は光学機能層を挟んで光学要素層とは反対側に配置されていてもよい。 The light diffusion layer may be arranged on the opposite side of the optical element layer with the optical functional layer interposed therebetween.
光拡散層が光学機能層と光学要素層との間に配置されていてもよい。 The light diffusion layer may be arranged between the optical functional layer and the optical element layer.
間部の屈折率が光透過部の屈折率よりも小さく形成されていてもよい。 The refractive index of the space portion may be smaller than that of the light transmitting portion.
間部には光透過部との界面に光を反射する層が形成されていてもよい。 A layer that reflects light may be formed at the interface between the light transmitting portion and the light transmitting portion.
間部には光を吸収する材料が含有されていてもよい。 A material that absorbs light may be contained in the space.
上記光学シートと、光学シートの光学要素層の単位光学要素が凸となる側に配置される光源と、を備える、面光源装置を提供できる。 It is possible to provide a surface light source device including the optical sheet and a light source arranged on the side of the optical element layer of the optical sheet where the unit optical element is convex.
上記面光源装置と、面光源装置の出光側に配置される液晶パネルと、を備える、映像源ユニットを提供できる。 It is possible to provide an image source unit including the surface light source device and a liquid crystal panel arranged on the light emitting side of the surface light source device.
上記映像源ユニットと、映像源ユニットを納める筐体と、を備える表示装置であってもよい。 A display device may be provided that includes the image source unit and a housing that houses the image source unit.
本発明によれば、適切な光を効率よく出射するとともに、不具合を生じる光を効果的に吸収して、光の利用効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently emit appropriate light, effectively absorb light that causes a problem, and improve light utilization efficiency.
以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these forms.
図１は第一の形態を説明する図であり、表示装置に含まれる映像源ユニット１０を示した分解斜視図である。表示装置には映像源ユニット１０の他、説明は省略するが、映像源ユニットを納める筐体、映像源ユニットを作動させる電源、及び映像源ユニットを制御する電子回路等、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。
以下映像源ユニット１０について説明する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the first embodiment, and is an exploded perspective view showing an image source unit 10 included in a display device. In addition to the image source unit 10, the display device includes a housing for accommodating the image source unit, a power supply for operating the image source unit, an electronic circuit for controlling the image source unit, and the like for operating as a display device, in addition to the image source unit 10. It is equipped with the usual equipment required for.
The image source unit 10 will be described below.
映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能性フィルム４０を備えている。図１では紙面上が観察者側となる。 The image source unit 10 includes a liquid crystal panel 15, a surface light source device 20, and a functional film 40. In FIG. 1, the observer side is on the paper surface.
液晶パネル１５は、機能性フィルム４０側（観察者側）に配置された上偏光板１３と、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル層１２と、を有している。偏光板１３、１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）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している。 The liquid crystal panel 15 includes an upper polarizing plate 13 arranged on the functional film 40 side (observer side), a lower polarizing plate 14 arranged on the surface light source device 20 side, an upper polarizing plate 13 and a lower polarizing plate 14. And a liquid crystal cell layer 12 disposed between them. The polarizing plates 13 and 14 decompose incident light into two orthogonal polarization components (P wave and S wave) and transmit a polarization component (for example, P wave) in one direction (direction parallel to the transmission axis). And has a function of absorbing a polarization component (for example, S wave) in the other direction (direction parallel to the absorption axis) orthogonal to the one direction.
液晶セル層１２には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された画素の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された画素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画素を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、画素への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、あるいは、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。 An electric field can be applied to the liquid crystal cell layer 12 for each region in which one pixel is formed. Then, the orientation of the pixel to which the electric field is applied changes. The polarization component (for example, P wave) in a specific direction transmitted through the lower polarization plate 14 arranged on the surface light source device 20 side (that is, the light incident side) has a polarization direction of 90° when passing through the pixel to which the electric field is applied. Rotate, while maintaining its polarization direction as it passes through the pixel without the applied electric field. Therefore, depending on whether or not an electric field is applied to the pixel, the polarization component in a specific direction (for example, P wave) transmitted through the lower polarizing plate 14 further transmits through the upper polarizing plate 13 arranged on the light outgoing side of the lower polarizing plate 14. Alternatively, it can be controlled whether it is absorbed and blocked by the upper polarizing plate 13.
このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御し、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 15 is configured so that the transmission or blocking of the light from the surface light source device 20 can be controlled for each pixel to display an image.
液晶パネルはこのような原理により観察者に対して映像を提供することができるように構成されている。液晶パネルは、その性質上、該液晶パネルの法線方向からの入射光に対しては、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、液晶パネルの法線方向に対して斜めからの入射光、および観察者による斜め方向からの観察についてはコントラストの低下や効率（透過率）の低さが問題となる。すなわち、光の利用効率を高めるためには液晶パネルの法線方向からの入射光を多くすることが有効である。
液晶パネルの種類は特に限定されることはなく、公知の型の液晶パネルを挙げることができる。これには例えばＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＭＶＡ、ＩＰＳ、ＯＣＢ等がある。
The liquid crystal panel is configured so as to be able to provide an image to an observer based on such a principle. Due to the nature of the liquid crystal panel, the contrast and the efficiency (transmittance) of the emitted light with respect to the incident light from the normal direction of the liquid crystal panel are excellent. However, the incident light obliquely to the normal direction of the liquid crystal panel and the oblique observation by the observer have a problem of low contrast and low efficiency (transmittance). That is, it is effective to increase the incident light from the normal direction of the liquid crystal panel in order to improve the light utilization efficiency.
The type of liquid crystal panel is not particularly limited, and a known type of liquid crystal panel can be used. These include, for example, TN, STN, VA, MVA, IPS, OCB, etc.
次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿って面光源装置２０を切断したときの分解断面図の一部を表した。
面光源装置２０は、液晶パネル１５のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１、図２からわかるように、本形態の面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板２１、光源２５、光学シート２６、及び反射シート３９を有している。
Next, the surface light source device 20 will be described. FIG. 2 shows a part of an exploded cross-sectional view when the surface light source device 20 is cut along a line indicated by II-II in FIG. 1.
The surface light source device 20 is an illuminating device that is arranged on the side of the liquid crystal panel 15 opposite to the viewer side and emits planar light to the liquid crystal panel 15. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the surface light source device 20 of the present embodiment is configured as an edge light type surface light source device, and includes a light guide plate 21, a light source 25, an optical sheet 26, and a reflection sheet 39. ..
導光板２１は、図１、図２からわかるように、基部２２及び裏面光学要素２３を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材である。導光板２１の観察者側となる一方の板面側は平滑面とされ、これとは反対側である他方の板面側は裏面とされ、裏面光学要素２３が形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the light guide plate 21 has a base 22 and a back surface optical element 23. The light guide plate 21 is a plate-shaped member as a whole formed of a translucent material. One plate surface side of the light guide plate 21, which is the viewer side, is a smooth surface, and the other plate surface side, which is the opposite side, is a back surface, and a back surface optical element 23 is formed.
基部２２、裏面光学要素２３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を用いることができる。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。 Various materials can be used as the material forming the base 22 and the back surface optical element 23. However, a material that is widely used as a material for an optical sheet incorporated in a display device and has excellent mechanical properties, optical properties, stability, processability, and the like and that can be obtained at low cost can be used. This includes, for example, polymer resins having an alicyclic structure, methacrylic resins, polycarbonate, polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymers, methyl methacrylate-styrene copolymers, ABS resins, thermoplastic resins such as polyether sulfone, Examples thereof include epoxy acrylate and urethane acrylate-based reactive resins (ionizing radiation curable resins, etc.).
基部２２は、裏面光学要素２３のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状の部位である。 The base portion 22 is a base portion of the back surface optical element 23, and is a plate-shaped portion having a predetermined thickness.
裏面光学要素２３は、基部２２の裏面側（光学シート２６が配置される側とは反対側）に形成される凹凸形状であり、三角柱状の複数の裏面光学要素２３が配列されている。裏面光学要素２３は、凸部の稜線が図１の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の裏面光学要素２３は当該延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。本形態の裏面光学要素２３は断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。
複数の裏面光学要素２３の配列方向は導光方向であることが好ましい。すなわち、光源から離隔する方向に配列され、光源２５が配列される方向、又は１つの長い光源であれば該光源が延びる方向に各裏面光学要素２３の稜線が延びている。
The back surface optical element 23 has a concave-convex shape formed on the back surface side of the base portion 22 (the side opposite to the side on which the optical sheet 26 is arranged), and a plurality of triangular prism-shaped back surface optical elements 23 are arranged. The back surface optical element 23 has a columnar shape in which the ridge line of the convex portion extends in the left-right direction of the paper surface of FIG. 1, and the plurality of back surface optical elements 23 are arranged side by side at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the extending direction. The back surface optical element 23 of this embodiment has a triangular cross section, but is not limited to this, and may have any shape such as a polygon, a hemisphere, a part of a sphere, or a lens shape.
The arrangement direction of the plurality of back surface optical elements 23 is preferably the light guide direction. That is, the ridges of the back surface optical elements 23 extend in the direction in which the light sources 25 are arranged in a direction away from the light source, or in the direction in which the light source extends if the light source 25 is one long light source.
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。また同様に、本件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 includes not only a triangular shape in a strict sense, but also a substantially triangular shape including a limit in manufacturing technology, an error in molding, and the like. Similarly, terms used in the present specification for specifying other shapes and geometric conditions, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “ellipse”, and “circle” are also bound to a strict meaning. The same optical function is to be interpreted without any error.
このような構成を有する導光板２１は、押し出し成型により、又は、基材上に裏面光学要素２３を賦型することにより、製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２、及び裏面光学要素２３が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、裏面光学要素２３が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。 The light guide plate 21 having such a configuration can be manufactured by extrusion molding or by molding the back surface optical element 23 on the base material. In addition, in the light guide plate 21 manufactured by extrusion molding, the base 22 and the back surface optical element 23 may be integrally formed. When the light guide plate 21 is manufactured by molding, the back surface optical element 23 may be made of the same resin material as the base portion 22 or may be made of a different material.
図１、図２に戻って、光源２５について説明する。本形態では光源２５は、導光板２１の基部２２が有する対向する２組の側面のうち、裏面光学要素２３が配列される方向の一組の側面の一方側に配置される発光源である。ただし、当該一組の側面の両者に光源が配置されてもよい。このときには裏面光学要素２３の形状も公知の例に倣って変更される。
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。本形態では光源２５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。
1 and 2, the light source 25 will be described. In the present embodiment, the light source 25 is a light source that is arranged on one side of a pair of side surfaces in the direction in which the back surface optical element 23 is arranged, out of the two pairs of side surfaces that the base portion 22 of the light guide plate 21 has. However, the light sources may be arranged on both sides of the set of side surfaces. At this time, the shape of the back surface optical element 23 is also changed according to a known example.
The type of the light source is not particularly limited, but may be configured in various modes such as a fluorescent lamp such as a linear cold cathode tube, a dot LED (light emitting diode), or an incandescent lamp. In the present embodiment, the light source 25 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 another control device (not shown). It is configured to be adjustable independently of the output of.
次に光学シート２６について説明する。図１、図２からわかるように、光学シート２６は、シート状に形成された基材層２７と、基材層２７の面のうち、導光板２１に対向する面、すなわち入光側面に設けられた光学要素層として機能するプリズム層２８と、基材層２７の面のうち、プリズム層２８とは反対側の面、すなわち出光側面に設けられた光学機能層３０と、を備えている。 Next, the optical sheet 26 will be described. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the optical sheet 26 is provided on the base layer 27 formed in a sheet shape and on the surface of the base layer 27 facing the light guide plate 21, that is, the light incident side surface. The prism layer 28 functioning as an optical element layer, and the surface of the base material layer 27 opposite to the prism layer 28, that is, the optical function layer 30 provided on the light emitting side surface.
この光学シート２６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（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。さらに、当該正面方向に対して大きな角度で進行した光を吸収する機能（光吸収機能）を有している。 As will be described later, the optical sheet 26 has a function of changing the traveling direction of the light incident from the light incident side and causing the light to exit from the light emitting side, thereby concentratingly improving the brightness in the front direction (normal direction) (condensing light). Function). Further, it has a function of absorbing the light traveling at a large angle with respect to the front direction (light absorbing function).
図１、図２に示すように、基材層２７は、本形態ではプリズム層２８、及び光学機能層３０を支持する平板状のシート状部材である。
基材層２７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を用いることができる。これには例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、メタクリル樹脂、ポリカーボネート等を挙げることができる。この中でも面光源装置２０と下偏光板１４との組み合わせを考慮して複屈折の少ないＴＡＣ、メタクリル樹脂、ポリカーボネートを用いることが好ましい。さらに、車載など高い耐熱性が求められる用途では、ガラス転移点が高いポリカーボネートを用いることが更に望ましい。具体的にはポリカーボネートのガラス転移点は１４３℃であり、一般に１０５℃での耐久性が求められる車載用途に適している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the base material layer 27 is a flat sheet-shaped member that supports the prism layer 28 and the optical function layer 30 in this embodiment.
Various materials can be used as the material forming the base material layer 27. However, a material that is widely used as a material for an optical sheet incorporated in a display device and has excellent mechanical properties, optical properties, stability, processability, and the like and that can be obtained at low cost can be used. Examples thereof include polyethylene terephthalate (PET), triacetyl cellulose (TAC), methacrylic resin and polycarbonate. Among these, it is preferable to use TAC, methacrylic resin, or polycarbonate having a small birefringence in consideration of the combination of the surface light source device 20 and the lower polarizing plate 14. Furthermore, in applications where high heat resistance is required such as in vehicles, it is more desirable to use polycarbonate having a high glass transition point. Specifically, the glass transition point of polycarbonate is 143° C., which is suitable for vehicle-mounted applications that generally require durability at 105° C.
プリズム層２８は光学要素層として機能し、複数の単位光学要素である単位プリズム２９が基材層２７の入光面側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２９は、当該並べられる方向に直交する方向に、図２に示した光学機能層３０とは反対側に凸となる所定の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。その延びる方向は、裏面光学要素２３、及び後述する光学機能層３０の光透過部３１が延びる方向と同じであり、光学シート２６の正面視で導光板２１の導光方向に直交する方向である。従って、複数の単位プリズム２９が導光方向に配列されている。
本形態では単位光学要素の断面が三角形でありプリズムとしての形状を満たしていることから、単位光学要素を単位プリズムとし、光学要素層をプリズム層と記載する。ただし単位光学要素は、必ずしもプリズム形状である必要はなく、一部又は全部に曲面を有する形状であってもよい。
The prism layer 28 functions as an optical element layer, and unit prisms 29, which are a plurality of unit optical elements, are arranged so as to be arranged along the light incident surface side of the base material layer 27. More specifically, the unit prism 29 is formed so as to extend in a direction orthogonal to the arranged direction while maintaining a predetermined cross-sectional shape that is convex on the side opposite to the optical functional layer 30 shown in FIG. It is a formed columnar member. The extending direction is the same as the extending direction of the back surface optical element 23 and the light transmitting portion 31 of the optical functional layer 30 described later, and is a direction orthogonal to the light guiding direction of the light guide plate 21 in the front view of the optical sheet 26. .. Therefore, the plurality of unit prisms 29 are arranged in the light guide direction.
In this embodiment, since the unit optical element has a triangular cross section and satisfies the shape as a prism, the unit optical element is described as a unit prism and the optical element layer is described as a prism layer. However, the unit optical element does not necessarily have to have a prism shape, and may have a shape having a curved surface partially or entirely.
また、単位プリズム２９が延びる方向である長手方向は、表示装置を正面から観察した場合に（正面視で）、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と交差している。好ましくは、光学シート２６の単位プリズム２９の長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、当該正面視で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２９の長手方向と下偏光板１４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、本形態においては、光学シート２６の単位プリズム２９の長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して直交し、光学シート２６の単位プリズム２９が並べられる方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と平行になっていることが好ましい。 The longitudinal direction, which is the direction in which the unit prisms 29 extend, intersects the transmission axis of the lower polarizing plate 14 of the liquid crystal panel 15 when the display device is viewed from the front (when viewed from the front). Preferably, the longitudinal direction of the unit prism 29 of the optical sheet 26 intersects the transmission axis of the lower polarizing plate 14 of the liquid crystal panel 15 at an angle larger than 45° and smaller than 135° in the front view. The angle referred to here means the smaller one of the angles formed by the longitudinal direction of the unit prism 29 and the transmission axis of the lower polarization plate 14, that is, an angle of 180° or less. .. In particular, in the present embodiment, the longitudinal direction of the unit prisms 29 of the optical sheet 26 is orthogonal to the transmission axis of the lower polarizing plate 14 of the liquid crystal panel 15, and the unit prisms 29 of the optical sheet 26 are arranged in the liquid crystal direction. It is preferable that it is parallel to the transmission axis of the lower polarizing plate 14 of the panel 15.
次に単位プリズム２９の断面形状について説明する。図３は、図２のうち、基材層２７及びプリズム層２８の一部を拡大した図である。ここでｎｄは基材層２７の層面の法線方向を表わしている。 Next, the cross-sectional shape of the unit prism 29 will be described. FIG. 3 is an enlarged view of a part of the base material layer 27 and the prism layer 28 in FIG. Here, n d represents the normal direction of the layer surface of the base material layer 27.
図３からわかるように、本形態では、単位プリズム２９は、基材層２７の導光板２１側面が突出した二等辺三角形の断面を有している。つまり、基材層２７の層面と平行な方向の単位プリズム２９の幅は、基材層２７の法線方向ｎｄに沿って基材層２７から離れるにつれて小さくなる。このように単位プリズム（単位光学要素）２９は光学機能層３０とは反対側に凸となるように形成されている。従って映像源ユニット１０では光源２５側に凸となる要素である。 As can be seen from FIG. 3, in this embodiment, the unit prism 29 has a cross section of an isosceles triangle in which the side surface of the light guide plate 21 of the base material layer 27 projects. In other words, the width of the unit prism 29 in the direction parallel to the layer surface of the base material layer 27 becomes smaller as the distance from the base material layer 27 increases along the normal direction n d of the base material layer 27. In this way, the unit prism (unit optical element) 29 is formed so as to be convex on the side opposite to the optical functional layer 30. Therefore, the image source unit 10 is an element that is convex toward the light source 25 side.
また、本形態では、単位プリズム２９の外輪郭は、基材層２７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２６の出光面における輝度は、単位プリズム２９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。 Further, in the present embodiment, the outer contour of the unit prism 29 is axisymmetric with respect to the axis parallel to the normal direction nd of the base material layer 27 as the axis of symmetry, and the cross section is an isosceles triangle. As a result, the brightness on the light exit surface of the optical sheet 26 has a symmetrical angular distribution of brightness around the front direction on the surface parallel to the arrangement direction of the unit prisms 29.
ここで、単位プリズム２９の寸法は特に限定されるものではないが、頂角θｐは５０°以上８０°以下、底辺幅Ｗｐ及びピッチＰｐは１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。 Here, the size of the unit prism 29 is not particularly limited, but it is preferable that the apex angle θp is 50° or more and 80° or less, and the base width Wp and the pitch Pp are 10 μm or more and 100 μm or less.
本形態では上記のように断面形状が三角形である単位光学要素を単位プリズムとして説明したが、単位光学要素は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や、斜面の形状が折れ線状である多角形であってもよい。またはプリズム形状でなく、斜面の部分が凸状の曲線、又は凹状の曲線であってもよい。
また、複数の単位光学要素は、断面形状が全て同じで同じであってもよいし、１ピッチ置き、その他の規則性を有して異なる断面形状となるように配列されてもよい。
In the present embodiment, the unit optical element having a triangular cross-section as described above is described as a unit prism, but the unit optical element is not limited to this, and the trapezoid or the trapezoid in which the apex of the triangle is a short upper base The shape of the slope may be polygonal with a polygonal line. Alternatively, the slope portion may have a convex curve or a concave curve instead of the prism shape.
Further, the plurality of unit optical elements may have the same sectional shape and the same sectional shape, or may be arranged at intervals of one pitch and have different regularity so as to have different sectional shapes.
単位光学要素（本形態では単位プリズム）を構成する材料は基材層と同様のものを適用することができる。ここで、後述するように斜面において適切に光を全反射して観察者側に向ける観点から屈折率は１．５５以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は１．６１以下であることが好ましい。より好ましくは１．５８以下である。 As the material forming the unit optical element (unit prism in this embodiment), the same material as the base material layer can be applied. Here, as described later, the refractive index is preferably 1.55 or more from the viewpoint of appropriately totally reflecting the light on the slope and directing it to the observer side. However, since a material having an excessively high refractive index is likely to be broken, the refractive index is preferably 1.61 or less. It is more preferably 1.58 or less.
次に図１、図２に戻って光学機能層３０について説明する。本形態の光学機能層３０はプリズム層（光学要素層）２８により向きが変えられた光のうち、液晶パネル１５のパネル面の法線方向に近い向きに進む光を効率よく透過しつつ、当該法線方向に対して大きな角度を有して進む光を吸収する。これにより質の高い映像光を観察者に提供することができる。図４は図２のうち、基材層２７と光学機能層３０に注目して一部を拡大して表した図である。 Next, returning to FIGS. 1 and 2, the optical functional layer 30 will be described. The optical function layer 30 of the present embodiment efficiently transmits the light, of which the direction is changed by the prism layer (optical element layer) 28, which travels in the direction close to the normal line direction of the panel surface of the liquid crystal panel 15, and It absorbs light traveling at a large angle with respect to the normal direction. As a result, high quality image light can be provided to the observer. FIG. 4 is an enlarged view of a part of FIG. 2 focusing on the base material layer 27 and the optical function layer 30.
光学機能層３０は、図４に示した断面を有して紙面奥／手前側に延在する形状を備える。すなわち、図４に表れる断面において、略台形である光透過部３１と、隣り合う２つの光透過部３１間に形成された断面が略台形の、間部として機能する光吸収部３２と、を備えている。そして、図１、図２、図４からわかるように、光透過部３１及び光吸収部３２が延びる方向は上記したプリズム層２８の単位プリズム２９が延びる方向と同じとされ、光透過部３１と光吸収部３２とが交互に並ぶ方向は複数の単位プリズム２９が並ぶ方向と同じである。 The optical function layer 30 has a shape having the cross section shown in FIG. 4 and extending to the back/front side of the drawing. That is, in the cross section shown in FIG. 4, a light transmission part 31 having a substantially trapezoidal shape, and a light absorption part 32 having a substantially trapezoidal cross section formed between two adjacent light transmission parts 31 and functioning as an intermediate part. I have it. As can be seen from FIGS. 1, 2, and 4, the direction in which the light transmitting portion 31 and the light absorbing portion 32 extend is the same as the direction in which the unit prism 29 of the prism layer 28 extends, and The direction in which the light absorbing portions 32 are alternately arranged is the same as the direction in which the plurality of unit prisms 29 are arranged.
光透過部３１は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図２、図４に表れる断面において、基材層２７側に長い下底、その反対側（観察者側）に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。光透過部３１は、基材層２７の層面に沿って当該断面を維持して延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部３１の間には、略台形断面を有する間隔が形成されている。従って、当該間隔は光透過部３１の上底側（光学要素層２８側とは反対側）に長い下底を有し、光透過部３１の下底側（光学要素層２８側）に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより間部（本形態では光吸収部３２）が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部３１は長い下底側で連結されている。 The light transmission part 31 is a part whose main function is to transmit light, and in the present embodiment, in the cross section shown in FIGS. 2 and 4, a long bottom bottom on the base material layer 27 side and the opposite side (observer side). ) Is an element having a substantially trapezoidal cross-sectional shape with a short upper base. The light transmitting portions 31 extend while maintaining the cross section along the layer surface of the base material layer 27, and are arranged at a predetermined interval in a direction different from the extending direction. A space having a substantially trapezoidal cross section is formed between the adjacent light transmitting portions 31. Therefore, the interval has a long lower bottom on the upper bottom side of the light transmission part 31 (the side opposite to the optical element layer 28 side) and a shorter upper bottom side on the light transmission part 31 (optical element layer 28 side). It has a trapezoidal cross section with a bottom, and is filled with necessary materials described later to form an interspace (the light absorbing portion 32 in the present embodiment). In this embodiment, the adjacent light transmitting portions 31 are connected on the long bottom side.
光透過部３１は屈折率がＮｔとされている。このような光透過部３１は、透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ｎｔの値は特に限定されることはないが、後述するように台形断面の斜面における光吸収部３２との界面で適切に光を全反射する観点から屈折率は１．５５以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は１．６１以下であることが好ましい。より好ましくは１．５６以下である。 The light transmitting portion 31 has a refractive index of N t . Such a light transmission part 31 can be formed by curing the composition of the transmission part. Details will be described later. The value of the refractive index N t is not particularly limited, but the refractive index is 1.55 or more from the viewpoint of appropriately totally reflecting the light at the interface with the light absorbing portion 32 on the slope of the trapezoidal cross section as described later. It is preferable to have. However, since a material having an excessively high refractive index is likely to be broken, the refractive index is preferably 1.61 or less. It is more preferably 1.56 or less.
光吸収部３２は隣り合う光透過部３１の間に形成された上記した間隔に配置された間部であり、当該間隔の断面形状と同様の断面形状となる。従って短い上底が光学要素層２８側を向き、長い下底が光学要素層２８側とは反対側となる。そして光吸収部３２は、屈折率がＮｒとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がＮｒであるバインダーに光吸収粒子が分散される。屈折率Ｎｒは、光透過部３１の屈折率Ｎｔよりも低い屈折率とされる。このように、光吸収部３２の屈折率を光透過部３１の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部３１に入射した光を光吸収部３２との界面で適切に全反射させることができる。屈折率Ｎｒの値は特に限定されることはないが、当該全反射を適切に行う観点から１．５０以下であることが好ましく、その中でも入手性の観点から１．４７以上が好ましい。より好ましく１．４９以上である。 The light absorbing portion 32 is a space portion formed between the adjacent light transmitting portions 31 and arranged at the above-described interval, and has a cross-sectional shape similar to the cross-sectional shape of the interval. Therefore, the short upper bottom faces the optical element layer 28 side, and the long lower bottom is the side opposite to the optical element layer 28 side. The light absorbing portion 32 has a refractive index of N r and is configured to be capable of absorbing light. Specifically, the light absorbing particles are dispersed in a binder having a refractive index of Nr . The refractive index N r is lower than the refractive index N t of the light transmitting portion 31. By making the refractive index of the light absorbing portion 32 smaller than the refractive index of the light transmitting portion 31 in this way, the light incident on the light transmitting portion 31 under the predetermined conditions is appropriately totally reflected at the interface with the light absorbing portion 32. Can be made. The value of the refractive index N r is not particularly limited, but is preferably 1.50 or less from the viewpoint of appropriately performing the total reflection, and is preferably 1.47 or more from the viewpoint of availability. It is more preferably 1.49 or more.
光透過部３１の屈折率Ｎｔと光吸収部３２の屈折率Ｎｒとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、０．０５以上０．１４以下であることが好ましい。屈折率を高くすることにより、より多くの光を全反射させることができる。 The difference in refractive index between the refractive index N t of the light transmitting portion 31 and the refractive index N r of the light absorbing portion 32 is not particularly limited, but is preferably 0.05 or more and 0.14 or less. By increasing the refractive index, more light can be totally reflected.
光学機能層３０では、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部３１及び光吸収部３２が形成される。すなわち、図４にＰｋで表した光透過部３１及び光吸収部３２のピッチは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、図４にθｋで示した光吸収部３２と光透過部３１との斜辺における界面と、光学機能層３０の層面の法線と、の成す角は１°以上１０°以下であることが好ましい。そして図４にＤｋで示した光透過部３２の厚さは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスが適切になることが多い。 In the optical functional layer 30, although not particularly limited, the light transmitting portion 31 and the light absorbing portion 32 are formed as follows, for example. That is, the pitch of the light transmitting portions 31 and the light absorbing portions 32 represented by P k in FIG. 4 is preferably 20 μm or more and 100 μm or less. Further, the angle formed by the interface at the oblique side of the light absorbing portion 32 and the light transmitting portion 31 indicated by θ k in FIG. 4 and the normal to the layer surface of the optical functional layer 30 is 1° or more and 10° or less. Is preferred. The thickness of the light transmitting portion 32 shown by D k in FIG. 4 is preferably 50 μm or more and 150 μm or less. Within these ranges, the balance between the transmission of light and the absorption of light is often appropriate.
本形態では光透過部３１と光吸収部３２との界面が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部３１及び光吸収部３２で断面形状が同じであってもよいし、所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。 In the present embodiment, an example in which the interface between the light transmitting portion 31 and the light absorbing portion 32 has a straight line shape in the cross section is shown, but the present invention is not limited to this, and it may be a bent line shape, a convex curved surface shape, a concave curved surface shape, or the like. Good. Further, the plurality of light transmitting portions 31 and the plurality of light absorbing portions 32 may have the same cross-sectional shape, or may have different cross-sectional shapes having a predetermined regularity.
以上のように、光学シート２６では光学要素層２８と光学機能層３０とを有しており、光学要素層２８は光学機能層３０とは反対側に凸となるように単位光学要素２９が配列される。ここで、単位光学要素２９が延びる方向と光学機能層３０の光透過部３１及び光吸収部３２が延びる方向とは光学シート２６の正面視で１０°以下の角度を成していることが好ましい。これにより後述するように効率の良い光の制御が可能となる。 As described above, the optical sheet 26 has the optical element layer 28 and the optical functional layer 30, and the unit optical elements 29 are arranged so that the optical element layer 28 is convex on the side opposite to the optical functional layer 30. To be done. Here, the extending direction of the unit optical element 29 and the extending direction of the light transmitting portion 31 and the light absorbing portion 32 of the optical functional layer 30 preferably form an angle of 10° or less in a front view of the optical sheet 26. .. This enables efficient control of light as described later.
光学シート２６は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層２７に光透過部３１を形成する。これは、光透過部３１の形状が転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層２７となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝（光透過部形状を反転した形状）に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
The optical sheet 26 can be manufactured as follows, for example.
First, the light transmitting portion 31 is formed on the base material layer 27. In this, a base material sheet to be the base material layer 27 is inserted between a mold roll having a shape capable of transferring the shape of the light transmitting portion 31 on the surface and a nip roll arranged so as to face the mold roll. At this time, the mold roll and the nip roll are rotated while supplying the composition forming the light transmitting portion between the base sheet and the mold roll. As a result, a groove (a shape obtained by reversing the shape of the light-transmitting portion) corresponding to the light-transmitting portion formed on the surface of the mold roll is filled with the composition constituting the light-transmitting portion, and the composition is the surface of the mold roll. It follows the shape.
ここで、光透過部を構成する組成物としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。 Here, examples of the composition that constitutes the light transmitting portion include ionizing radiation curable resins such as epoxy acrylate-based, urethane acrylate-based, polyether acrylate-based, polyester acrylate-based, and polythiol-based resins.
金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された光透過部を構成する組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層２７および成形された光透過部３１を離型する。 The composition which is sandwiched between the mold roll and the base material sheet and constitutes the light transmission part filled therein is irradiated with light for curing from the base material sheet side by a light irradiation device. This makes it possible to cure the composition and fix its shape. Then, the base material layer 27 and the formed light transmitting portion 31 are released from the mold roll by the release roll.
次に、光吸収部３２を形成する。光吸収部３２を形成するには、まず、上記形成した光透過部３１間の間隔に光吸収部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等で掻き落とす。そして、残った組成物に光透過部３１側から紫外線を照射することによって硬化させ、間部（光吸収部３２）を形成することができる。 Next, the light absorbing portion 32 is formed. In order to form the light absorbing parts 32, first, the space between the formed light transmitting parts 31 is filled with the composition forming the light absorbing parts. Then, the surplus composition is scraped off with a doctor blade or the like. Then, the remaining composition can be cured by irradiating it with ultraviolet rays from the light transmitting portion 31 side to form an interspace (light absorbing portion 32).
光吸収部として用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、およびブタジエン（メタ）アクリレート等の光硬化型樹脂の中に着色された光吸収粒子が分散されている組成物を挙げることができる。 The material used as the light absorbing portion is not particularly limited, but for example, it is colored in a photocurable resin such as urethane (meth)acrylate, polyester (meth)acrylate, epoxy (meth)acrylate, and butadiene (meth)acrylate. Examples thereof include a composition in which light absorbing particles are dispersed.
また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料により光吸収部全体を着色することもできる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
Instead of dispersing the light absorbing particles, the entire light absorbing portion can be colored with a pigment or a dye.
When the light absorbing particles are used, light absorbing colored particles such as carbon black are preferably used, but not limited to these, and selectively absorbs a specific wavelength according to the characteristics of the image light. Colored particles may be used. Specific examples thereof include metal salts such as carbon black, graphite and black iron oxide, organic fine particles colored with dyes and pigments, and colored glass beads. In particular, colored organic fine particles are preferably used from the viewpoints of cost, quality, availability, and the like. The average particle diameter of the colored particles is preferably 1.0 μm or more and 20 μm or less.
これにより基材層２７の一方の面に光学機能層３０が積層した積層体が形成される。そしてこの積層体に対して、基材層２７のうち光学機能層３０が積層された側とは反対の他方の面に単位プリズム２９を賦型する。これにより光学シート２６となる。単位プリズム２９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、エポキシアクリレートやウレタン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。 As a result, a laminated body in which the optical functional layer 30 is laminated on one surface of the base material layer 27 is formed. Then, a unit prism 29 is imprinted on the other surface of the base material layer 27, which is opposite to the surface on which the optical function layer 30 is laminated, with respect to this laminated body. As a result, the optical sheet 26 is obtained. Various materials can be used as the material forming the unit prism 29. However, it is widely used as a material for an optical sheet to be incorporated in a display device, and has excellent mechanical properties, optical properties, stability and processability, and is also available at a low cost, for example, acrylic, styrene, polycarbonate, A transparent resin containing at least one of polyethylene terephthalate and acrylonitrile as a main component, and an epoxy acrylate or urethane acrylate-based reactive resin (ionizing radiation curable resin or the like) can be preferably used.
本形態では１つの基材層２７の表裏に光学要素層（プリズム層）２８及び光学機能層３０を配置した例を説明したが、これに限らずプリズム層２８及び光学機能層３０がそれぞれ個別に基材層を有し、基材層同士と貼り合わせて光学シートとしてもよい。また、プリズム層２８及び光学機能層３０がそれぞれ個別に基材層を備える場合には基材層同士を貼り合わせることなく所定の間隔を有して、又は貼り合わせることなく接触させるのみで配置してもよい。その際には、所定の間隔に面する面、又は当該接触させる面はマット面（微小な凹凸面）が形成されてもよい。このマット面としては例えば表面粗さがＲａ（μｍ）（ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１） 算術平均粗さ）で０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲である例が挙げられる。これにより光学密着やシンチレーションを防止すること
ができる。
ただし、本形態のように１つの基材層２７の表裏に光学要素層（プリズム層）２８及び光学機能層３０を配置したことにより界面を減らすことができ界面反射を低減して効率よく映像を提供することが可能である。
In the present embodiment, an example in which the optical element layer (prism layer) 28 and the optical functional layer 30 are arranged on the front and back of one base material layer 27 has been described, but the present invention is not limited to this, and the prism layer 28 and the optical functional layer 30 are individually provided. It may have a base material layer, and may be bonded to the base material layers to form an optical sheet. When the prism layer 28 and the optical function layer 30 each include a base material layer, the prism layers 28 and the optical function layer 30 are arranged with a predetermined interval without bonding the base material layers or by simply contacting each other without bonding. May be. In that case, a matte surface (fine concavo-convex surface) may be formed on a surface facing a predetermined interval or a surface to be brought into contact with the surface. Examples of this matte surface include an example in which the surface roughness is Ra (μm) (JIS B 0601 (2001) arithmetic average roughness) in the range of 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. This can prevent optical contact and scintillation.
However, by arranging the optical element layer (prism layer) 28 and the optical functional layer 30 on the front and back of one base material layer 27 as in this embodiment, the interface can be reduced and the interface reflection can be reduced to efficiently display an image. It is possible to provide.
図１、図２に戻って、面光源装置２０の反射シート３９について説明する。反射シート３９は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート３９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。 1 and 2, the reflection sheet 39 of the surface light source device 20 will be described. The reflection sheet 39 is a member for reflecting the light emitted from the back surface of the light guide plate 21 and allowing the light to enter the light guide plate 21 again. The reflection sheet 39 is a sheet made of a material having a high reflectance such as metal, or a sheet including a thin film (for example, a metal thin film) made of a material having a high reflectance as a surface layer, which enables so-called specular reflection. It can be preferably applied.
機能性フィルム４０は、液晶パネル１５の出光側に配置され、映像光の質を向上させたり、映像源ユニット１０を保護したりする機能を有する層である。これには例えば反射防止フィルム、防眩フィルム、ハードコートフィルム、色調補正フィルム、光拡散フィルム等を挙げることができ、これらが単独又は複数組み合わされて構成されている。 The functional film 40 is a layer disposed on the light exit side of the liquid crystal panel 15 and has a function of improving the quality of image light and protecting the image source unit 10. Examples thereof include an antireflection film, an antiglare film, a hard coat film, a color tone correction film, a light diffusion film, and the like, and these are configured alone or in combination.
次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただし当該光路例は説明のための概念的なものであり、反射や屈折の程度を厳密に表したものではない。 Next, the operation of the display device having the above configuration will be described with reference to an example of optical paths. However, the example of the optical path is a conceptual one for the purpose of explanation, and does not strictly represent the degree of reflection or refraction.
まず、図２に示すように、光源２５から出射した光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、一例として、光源２５から導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。 First, as shown in FIG. 2, the light emitted from the light source 25 enters the light guide plate 21 through the light incident surface on the side surface of the light guide plate 21. FIG. 2 shows, as an example, optical path examples of the lights L21 and L22 that have entered the light guide plate 21 from the light source 25.
図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側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、導光方向（図２の紙面右方向）へ進んでいく。 As shown in FIG. 2, the lights L21 and L22 that have entered the light guide plate 21 are repeatedly totally reflected by the difference in the refractive index with air on the light exit side surface of the light guide plate 21 and the back surface on the opposite side thereof, and the light guide direction (FIG. Proceed to the right of page 2).
ただし、導光板２１の裏面には裏面光学要素２３が配置されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、裏面光学要素２３によって進行方向が変わり、全反射臨界角未満の入射角度で出光面、及び裏面に入射することもある。この場合に当該光は、導光板２１の出光面及びその反対側の裏面から出射し得る。 However, the back surface optical element 23 is arranged on the back surface of the light guide plate 21. Therefore, as shown in FIG. 2, the traveling directions of the lights L21 and L22 traveling in the light guide plate 21 are changed by the rear surface optical element 23 and are incident on the light emitting surface and the rear surface at an incident angle less than the total reflection critical angle. There is also. In this case, the light can be emitted from the light exit surface of the light guide plate 21 and the back surface on the opposite side.
出光面から出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側に配置された光学シート２６へと向かう。一方、裏面から出射した光は、導光板２１の背面に配置された反射シート３９で反射され、再び導光板２１内に入射して導光板２１内を進むことになる。 The lights L21 and L22 emitted from the light exit surface travel toward the optical sheet 26 arranged on the light exit side of the light guide plate 21. On the other hand, the light emitted from the back surface is reflected by the reflection sheet 39 disposed on the back surface of the light guide plate 21, enters the light guide plate 21 again, and travels through the light guide plate 21.
導光板２１内を進行する光と、裏面光学要素２３で向きを変えられて全反射臨界角未満の入射角度で出光面に達する光は、導光板２１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２１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２１の出光面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 light that travels in the light guide plate 21 and the light that is redirected by the back surface optical element 23 and reaches the light exit surface at an incident angle that is less than the critical angle for total reflection are in each section along the light guide direction in the light guide plate 21. Occurs. Therefore, the light traveling in the light guide plate 21 comes out little by little from the light exit surface. This makes it possible to make the light amount distribution of the light emitted from the light exit surface of the light guide plate 21 uniform along the light guide direction.
導光板２１から出射した光は、その後、光学シート２６へ入射する。光学シート２６の単位プリズム２９は、単位プリズム２９へ光が入射した面とは反対側の面で全反射して向きが変えられ集光作用（液晶パネルの法線方向に近付く方向に光の向きを変える作用）を及ぼす。すなわち、図３にＬ３１で示したように、単位プリズム２９に入射した光は、単位プリズム２９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２９の斜辺はシート面法線ｎｄ（液晶パネルの法線と同じ。）に対してθｐ／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 21 then enters the optical sheet 26. The unit prism 29 of the optical sheet 26 is totally reflected by the surface opposite to the surface on which the light is incident on the unit prism 29 to change its direction (converging action of light in the direction approaching the normal direction of the liquid crystal panel). Change effect). That is, as indicated by L31 in FIG. 3, the light incident on the unit prism 29 is totally reflected at the interface based on the difference in the refractive index between the unit prism 29 and the air. At that time, since the hypotenuse of the unit prism 29 is inclined by θ p /2 with respect to the sheet surface normal line n d (same as the normal line of the liquid crystal panel), the reflected light at the interface is normal to the incident light n d The angle is close to.
つまり、プリズム層２８では、光学シート２６の単位プリズム２９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２６での光学的作用によって正面方向輝度を上昇させることができる。
このように、入光側に凸となる単位プリズム２９を有するプリズム層ではサイドローブが発生することなく効率よく光を集光することができる。
That is, in the prism layer 28, the traveling direction of light is narrowed down within a narrow angle range centered on the front direction on the plane parallel to the arrangement direction of the unit prisms 29 of the optical sheet 26. Therefore, the front direction brightness can be increased by the optical action of the optical sheet 26.
As described above, in the prism layer having the unit prism 29 that is convex on the light incident side, light can be efficiently condensed without the occurrence of side lobes.
プリズム層２８により集光された光は光学機能層３０に入射する。光学機能層３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図４にＬ４１で示したように、光吸収部３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する、又は図４にＬ４２で示したように光吸収部３２との界面に達しても全反射することができ、光透過部３１を透過する。
一方、図４にＬ４３で示したようになんらかの理由によりシート面法線に対して大きな角度で光学機能層３０に入射した光は光吸収部３２に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。
The light condensed by the prism layer 28 enters the optical function layer 30. Since the light incident on the optical function layer 30 is basically condensed by the prism layer 28, the light transmitting portion 31 does not reach the interface with the light absorbing portion 32 as shown by L41 in FIG. 4, for example. The light can be transmitted or can be totally reflected even when it reaches the interface with the light absorbing portion 32 as indicated by L42 in FIG. 4, and is transmitted through the light transmitting portion 31.
On the other hand, as indicated by L43 in FIG. 4, light incident on the optical function layer 30 at a large angle with respect to the normal to the sheet surface for some reason is absorbed by the light absorbing portion 32 and is not provided to the liquid crystal panel 15.
このような光学シート２６により、導光板２１からの光を効率よく集光し、集光しなかった光は光吸収部で吸収するため、適切な光を効率よく液晶パネルに提供することができ、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。 With such an optical sheet 26, the light from the light guide plate 21 is efficiently condensed, and the light that has not been condensed is absorbed by the light absorbing portion, so that appropriate light can be efficiently provided to the liquid crystal panel. It is possible to significantly improve the light use efficiency.
さらに、光路について説明する。上記のように面光源装置２０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４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１４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１３を透過するようになる。このようにして、液晶パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、観察者が映像を観察することができるようになる。その際、映像光は機能性フィルム４０を介して観察者に提供され、映像の質が高められている。 Further, the optical path will be described. The light emitted from the surface light source device 20 as described above enters the lower polarization plate 14 of the liquid crystal panel 15. The lower polarization plate 14 transmits one polarization component of the incident light and absorbs the other polarization component. The light that has passed through the lower polarizing plate 14 selectively passes through the upper polarizing plate 13 in accordance with the state of the electric field applied to each pixel. In this way, the liquid crystal panel 15 allows the light from the surface light source device 20 to be selectively transmitted for each pixel, so that an observer can observe an image. At this time, the image light is provided to the observer via the functional film 40, and the quality of the image is improved.
図５は第二の形態を説明する図であり、図２に相当する図である。この形態では面光源装置１２０において光学シート２６の代わりに光学シート１２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。 FIG. 5 is a diagram for explaining the second mode and is a diagram corresponding to FIG. 2. In this form, the optical sheet 126 is applied in place of the optical sheet 26 in the surface light source device 120, and other configurations are the same as those of the image source unit 10.
光学シート１２６は、光学シート２６と同様に基材層２７及びプリズム層２８を備えているが、光学機能層１３０が上記光学機能層３０に対して層の向きが反対である。そしてその光学機能層１３０の観察者側には光学機能層１３０用の基材層１２７が配置されている。当該基材層１２７は基材層２７と同様に構成することができる。
このような光学シート１２６を用いても光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。図６には光学機能層１３０における光路例を示した。図６は図４に相当する図である。なお、光学機能層１３０に入射するまでの光の進行は上記した面光源装置２０と同じである。
Like the optical sheet 26, the optical sheet 126 includes a base material layer 27 and a prism layer 28, but the optical functional layer 130 has a layer direction opposite to that of the optical functional layer 30. A base material layer 127 for the optical function layer 130 is arranged on the viewer side of the optical function layer 130. The base material layer 127 can be configured similarly to the base material layer 27.
Even if such an optical sheet 126 is used, it is possible to significantly improve the light utilization efficiency. FIG. 6 shows an optical path example in the optical function layer 130. FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. The progress of light until it enters the optical function layer 130 is the same as that of the surface light source device 20 described above.
プリズム層２８により集光された光は光学機能層１３０に入射する。光学機能層１３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図６にＬ６１で示したように、光吸収部１３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する、又は図６にＬ６２で示したように光吸収部３２との界面に達しても全反射することができ、光透過部３１を透過する。このとき本形態では、光透過部３１と光吸収部３２との界面の傾斜方向により、Ｌ６２からわかるように、光を正面方向に集光する。
一方、図６にＬ６３で示したようになんらかの理由によりシート面法線に対して大きな角度で光学機能層１３０に入射した光は光吸収部３２に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。
The light condensed by the prism layer 28 enters the optical function layer 130. Since the light incident on the optical function layer 130 is basically condensed by the prism layer 28, the light transmitting portion 31 does not reach the interface with the light absorbing portion 132 as shown by L61 in FIG. 6, for example. The light can be transmitted or can be totally reflected even when it reaches the interface with the light absorbing portion 32 as indicated by L62 in FIG. 6, and is transmitted through the light transmitting portion 31. At this time, in this embodiment, the light is focused in the front direction, as can be seen from L62, depending on the inclination direction of the interface between the light transmitting portion 31 and the light absorbing portion 32.
On the other hand, as indicated by L63 in FIG. 6, light incident on the optical function layer 130 at a large angle with respect to the normal to the sheet surface for some reason is absorbed by the light absorbing portion 32 and is not provided to the liquid crystal panel 15.
図７は第三の形態を説明する図であり、図２に相当する図である。この形態では光学シート２６の代わりに光学シート２２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。 FIG. 7 is a diagram for explaining the third embodiment and is a diagram corresponding to FIG. In this form, the optical sheet 226 is applied instead of the optical sheet 26, and other configurations are the same as those of the image source unit 10.
光学シート２２６では、上記した基材層２７と光学機能層１３０との間に、基材層２７側から反射型偏光フィルム２３５、及び光学機能層用基材層２２７がこの順で配置されている例である。これ以外については上記した光学シート２６と同じなので、ここでは反射型偏光フィルム２３５及び光学機能層用基材層２２７について説明する。 In the optical sheet 226, the reflective polarizing film 235 and the optical functional layer base layer 227 are arranged in this order from the side of the base layer 27 between the base layer 27 and the optical functional layer 130 described above. Here is an example. Other than this, since it is the same as the above-mentioned optical sheet 26, the reflective polarizing film 235 and the optical functional layer base material layer 227 will be described here.
反射型偏光フィルム２３５は、公知のものを適用することができる。すなわち、所定の偏光方向の光のみを透過し、他の偏光方向の光を反射する。これにより、公知のように当該反射した光を再利用することができ、光の利用効率を高めることができる。 A well-known thing can be applied to the reflection type polarizing film 235. That is, only light of a predetermined polarization direction is transmitted, and light of other polarization directions is reflected. As a result, as is known, the reflected light can be reused, and the light utilization efficiency can be improved.
光学機能層用基材層２２７は光学機能層３０の基材となる層で、基材層２７と同様に構成することができる。 The optical functional layer base material layer 227 is a layer that serves as a base material of the optical functional layer 30, and can be configured similarly to the base material layer 27.
この形態では、基材層２７と光学機能層３０との間に反射型偏光フィルム２３５を配置する例について説明したが、その位置はこれに限定されることはなく、反射型偏光フィルム２３５が光学機能層３０の観察者側面に配置されてもよい。このときには光学シート２６と同様に基材層２７の表裏にプリズム層２８及び光学機能層３０を配置できる。 In this embodiment, the example in which the reflective polarizing film 235 is arranged between the base material layer 27 and the optical functional layer 30 has been described, but the position is not limited to this, and the reflective polarizing film 235 is an optical element. It may be arranged on the observer side of the functional layer 30. At this time, like the optical sheet 26, the prism layer 28 and the optical functional layer 30 can be arranged on the front and back of the base material layer 27.
また、この形態では光学機能層３０が適用された例を説明したが、その代わりに光学機能層１３０及び基材層１２７が適用されてもよい。 Further, although the example in which the optical function layer 30 is applied has been described in this embodiment, the optical function layer 130 and the base material layer 127 may be applied instead.
また、上記の形態では光源が側面に配置されたエッジ型の面光源装置を説明したが、光源が背面に配置された形式の面光源装置とすることもできる。 Further, in the above-described embodiment, the edge type surface light source device in which the light source is arranged on the side surface has been described.
図８は第四の形態を説明する図であり、図４に相当する図である。この形態では光学シート２６の代わりに光学シート３２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。 FIG. 8 is a diagram for explaining the fourth mode and is a diagram corresponding to FIG. In this embodiment, the optical sheet 326 is applied instead of the optical sheet 26, and other configurations are the same as those of the image source unit 10.
光学シート３２６は、光学シート２６と同様に基材層２７及びプリズム層２８（図８には不図示）を備えているが、光学機能層３０の代わりに光学機能層３３０を有しておりこの点で上記光学シート２６と異なる。具体的には、本形態では、隣り合う光透過部３１の間に配置される間部３３２は、光透過部３１との界面に光反射層３３２ａを有している。そして間部３３２のうち該光反射層３３２ａで挟まれる間に光吸収部３３２ｂが形成されている。 Like the optical sheet 26, the optical sheet 326 includes a base material layer 27 and a prism layer 28 (not shown in FIG. 8), but has an optical functional layer 330 instead of the optical functional layer 30. It is different from the optical sheet 26 in the point. Specifically, in the present embodiment, the interspace 332 arranged between the adjacent light transmitting portions 31 has the light reflecting layer 332 a at the interface with the light transmitting portions 31. Then, the light absorption portion 332b is formed between the light reflection layers 332a of the space portion 332.
光反射層３３２ａは、金属面や他の材料面による反射を利用して光を反射させるための層で、間部３３２のうち光透過部３１との界面に形成されている。光反射層３３２ａは、例えばアルミニウム、銅、銀等の蒸着膜等により形成することができる。
光吸収部３３２ｂは上記した光吸収部３２に倣って形成すればよい。
The light reflecting layer 332a is a layer for reflecting light by utilizing reflection from a metal surface or another material surface, and is formed at the interface with the light transmitting portion 31 in the interspace 332. The light reflection layer 332a can be formed by, for example, a vapor deposition film of aluminum, copper, silver or the like.
The light absorbing section 332b may be formed following the above-described light absorbing section 32.
このような光学機能層３３０によれば、光学機能層３３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図８にＬ８１で示したように、間部３３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する。又は図８にＬ８２で示したように光が光透過部３１と間部３３２との界面に達しても光反射層３３２ａで反射することができ、光透過部３１を透過する。この形態では、全反射を利用する反射ではないので全反射条件を満たさない光であっても光反射層３３２ａで光を反射させて出光させることができる。これにより、さらに明るく光を出射することが可能である。一方、光反射層３３２ａを透過した一部の光や、出光面側（図８の紙面上方）から間部３３２に入射した光は光吸収部３３２ｂに吸収される。 According to such an optical function layer 330, since the light incident on the optical function layer 330 is basically condensed by the prism layer 28, for example, as shown by L81 in FIG. The light is transmitted through the light transmitting portion 31 without reaching the interface. Alternatively, as indicated by L82 in FIG. 8, even when light reaches the interface between the light transmitting portion 31 and the interspace 332, the light can be reflected by the light reflecting layer 332a and is transmitted through the light transmitting portion 31. In this mode, since the reflection does not utilize total reflection, even light that does not satisfy the total reflection condition can be reflected by the light reflection layer 332a and emitted. This makes it possible to emit light even brighter. On the other hand, part of the light that has passed through the light reflection layer 332a and the light that has entered the interspace 332 from the light output surface side (above the paper surface of FIG. 8) are absorbed by the light absorption portion 332b.
図９は第五の形態を説明する図であり、図４に相当する図である。この形態では光学シート２６の代わりに光学シート４２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。 FIG. 9 is a diagram for explaining the fifth mode and is a diagram corresponding to FIG. 4. In this form, the optical sheet 426 is applied instead of the optical sheet 26, and other configurations are the same as those of the image source unit 10.
光学シート４２６は、光学シート２６と同様に基材層２７及びプリズム層２８（図９には不図示）を備えているが、光学機能層３０の代わりに光学機能層４３０を有しておりこの点で上記光学シート２６と異なる。具体的には、隣り合う光透過部３１の間に配置される間部４３２は、光透過部３１との界面に光反射層４３２ａを有している。そして間部４３２のうち該光反射層３３２ａで挟まれる間は透明である透明部４３２ｂが形成されている。 Like the optical sheet 26, the optical sheet 426 includes a base material layer 27 and a prism layer 28 (not shown in FIG. 9), but has an optical functional layer 430 instead of the optical functional layer 30. It is different from the optical sheet 26 in the point. Specifically, the interspace 432 arranged between the adjacent light transmission parts 31 has a light reflection layer 432 a at the interface with the light transmission parts 31. A transparent portion 432b that is transparent is formed between the light reflecting layers 332a of the intervening portion 432.
光反射層４３２ａは、金属面や他の材料面による反射を利用して光を反射させるための層で、間部４３２のうち光透過部３１との界面に形成されている。光反射層４３２ａは、例えばアルミニウム、銅、銀等の蒸着膜等により形成することができる。
透明部４３２ｂは、空洞や透明樹脂が充填される等して光が透過するように形成すればよい。
The light reflecting layer 432a is a layer for reflecting light by utilizing reflection from a metal surface or another material surface, and is formed at the interface with the light transmitting portion 31 in the interspace 432. The light reflection layer 432a can be formed by, for example, a vapor deposition film of aluminum, copper, silver or the like.
The transparent portion 432b may be formed so as to transmit light, for example, by being filled with a cavity or a transparent resin.
このような光学機能層４３０によれば、光学機能層４３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図９にＬ９１で示したように、光透過部３１と間部４３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する。又は図９にＬ９２で示したように光は間部４３２との界面に達しても光反射層４３２ａで反射することができ、光透過部３１を透過する。この形態では、全反射を利用する反射ではないので全反射条件を満たさない光であっても光反射層４３２ａで光を反射させて出光させることができ、さらに明るく光を出射することができる。
さらに光学機能層４３０では、Ｌ９３で示したように出光面側（図９の紙面上方）から間部４３２の透明部４３２ｂに入射した光は、間部４３２の内側で反射を繰り返し、出光側に出射される。これによってさらに明るい光を提供することが可能となる。
According to such an optical function layer 430, since the light incident on the optical function layer 430 is basically condensed by the prism layer 28, for example, as shown by L91 in FIG. The light is transmitted through the light transmitting portion 31 without reaching the interface with the space portion 432. Alternatively, as indicated by L92 in FIG. 9, light can be reflected by the light reflection layer 432a even when it reaches the interface with the interspace 432, and is transmitted through the light transmission part 31. In this form, since the reflection does not utilize total reflection, even light that does not satisfy the condition of total reflection can be reflected by the light reflection layer 432a and emitted, and light can be emitted brighter.
Further, in the optical function layer 430, as shown by L93, the light that has entered the transparent portion 432b of the interspace portion 432 from the light emission surface side (above the paper surface of FIG. 9) is repeatedly reflected inside the interspace portion 432, and is emitted to the light emission side. Is emitted. This makes it possible to provide even brighter light.
また、面光源装置には光拡散層を備えてもよい。図１０には第六の形態を説明する図を示した。この図は図１に相当する図である。また、図１１は光拡散層５３６のうち、プリズム層２８の単位プリズム２９が延びる方向（導光板２２の導光方向に直交する方向）における断面である。
本形態では面光源装置２０の代わりに面光源装置５２０が適用された映像源ユニット５１０である。そしてこの映像源ユニット５１０では、導光板２２の出光面側に光拡散層５３６が具備されている。光拡散層５３６以外の構成については上記した面光源装置２０と同じなのでここでは光拡散層５３６について説明をする。
Further, the surface light source device may include a light diffusion layer. FIG. 10 shows a view for explaining the sixth mode. This figure corresponds to FIG. 11 is a cross section of the light diffusion layer 536 in the direction in which the unit prisms 29 of the prism layer 28 extend (direction orthogonal to the light guide direction of the light guide plate 22).
In this embodiment, the surface light source device 520 is applied instead of the surface light source device 20 to form the image source unit 510. In this image source unit 510, a light diffusion layer 536 is provided on the light emitting surface side of the light guide plate 22. Since the configuration other than the light diffusion layer 536 is the same as that of the surface light source device 20 described above, the light diffusion layer 536 will be described here.
本形態の光拡散層５３６は、導光板２１の出光面に設けられた拡散層であり、複数の凸部である単位拡散要素５３６ａが配列されている。所定の方向に光を拡散する異方拡散性を有する拡散層である。
単位拡散要素５３６ａは、図１１に表れるように断面五角形のプリズム形状の断面を有し該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位拡散要素５３６ａの稜線が延在する方向は、単位裏面プリズム２３ａの稜線が延びる方向に対して直交する方向、及び光学機能層３０の光透過部３１、光吸収部３２が延びる方向に直交する方向である。すなわち単位拡散要素５３６ａはその稜線が導光板２１の導光方向に平行である。
The light diffusion layer 536 of this embodiment is a diffusion layer provided on the light exit surface of the light guide plate 21, and unit diffusion elements 536a that are a plurality of convex portions are arranged. It is a diffusion layer having anisotropic diffusivity that diffuses light in a predetermined direction.
The unit diffusion element 536a is a columnar element having a prism-shaped cross section having a pentagonal cross section as shown in FIG. 11 and maintaining the cross section and extending its ridge line to one side. The direction in which the ridgeline of the unit diffusion element 536a extends is orthogonal to the direction in which the ridgeline of the unit back surface prism 23a extends, and the direction in which the light transmitting portion 31 and the light absorbing portion 32 of the optical functional layer 30 extend. Direction. That is, the ridges of the unit diffusion element 536a are parallel to the light guide direction of the light guide plate 21.
本形態の単位拡散要素５３６ａはここに入射した光を拡散して出射することができる五角形断面を具備しており、このように拡散作用を有するように構成されていればその具体的形状は特に限定されることはない。すなわち、図１１に光路例Ｌ１１１で表したように、導光板２１から出射して単位拡散要素５３６ａに入射した光は、当該単位拡散要素５３６ａから出射する際にその傾斜面により導光板の法線方向（図１１にｎｄで示した線）に対してより傾斜した方向、すなわち拡散方向に向きが変えられ、これにより拡散作用を発揮する。 The unit diffusion element 536a of the present embodiment has a pentagonal cross section capable of diffusing and emitting the light incident on the unit diffusion element 536a. There is no limitation. That is, as represented by the optical path example L111 in FIG. 11, the light emitted from the light guide plate 21 and incident on the unit diffusion element 536a is normal to the light guide plate due to the inclined surface when the light is emitted from the unit diffusion element 536a. The direction is changed to a direction more inclined with respect to the direction (the line indicated by nd in FIG. 11), that is, the diffusion direction, and thereby the diffusion action is exerted.
光拡散層５３６によれば、導光板２２から出光する光を拡散してさらなる光の均一化を図ることができる。本形態では上記のように五角形断面である例の光拡散層を示したが、光を拡散することができれば他の断面形状を挙げることができる。これには例えば三角形断面のプリズム形状や、図１２（ａ）に示したレンチキュラーレンズ形状（半円形の凸断面）の単位拡散要素５３６’ａを有する光拡散層５４６’や図１２（ｂ）に示した半円形の凹断面の形態の単位拡散要素５３６”ａを有する光拡散層５３６”を挙げることができる。 The light diffusion layer 536 can diffuse the light emitted from the light guide plate 22 to further homogenize the light. In the present embodiment, the example of the light diffusion layer having a pentagonal cross section is described above, but other cross sectional shapes can be cited as long as they can diffuse light. For example, a prism shape having a triangular cross section, a light diffusion layer 546′ having a unit diffusion element 536′a having a lenticular lens shape (semicircular convex cross section) shown in FIG. Mention may be made of the light diffusing layer 536″ having the unit diffusing element 536″a in the form of the semicircular concave cross-section shown.
また上記した光拡散層は単位拡散要素が延びる方向に直交する方向に対して光を拡散する異方性拡散の性質を有する光拡散層であった。これに対して等方に光が拡散する等方性拡散の性質を有する光拡散層が設けられてもよい。このような光拡散層としては、例えば透明樹脂バインダーに当該バインダーとは屈折率が異なる透明微粒子を分散させたものや、表面に微小な凹凸を備えたいわゆるマット面を具備するものを挙げることができる。 The above-mentioned light diffusion layer was a light diffusion layer having an anisotropic diffusion property of diffusing light in the direction orthogonal to the direction in which the unit diffusion element extends. On the other hand, a light diffusion layer having a property of isotropic diffusion in which light is isotropically diffused may be provided. Examples of such a light diffusing layer include a transparent resin binder in which transparent fine particles having a refractive index different from that of the binder are dispersed, and a surface having a so-called matte surface having fine irregularities. it can.
また、本形態では光拡散層を導光板の出光側に配置する例を挙げ、その中でも導光板とプリズム層との間に配置する例を挙げて説明した。ただしこれに限定されることなく、光学機能層の入光側で、プリズム層と光学機能層との間に配置しても、光学機能層の出光側に配置してもよい。 Further, in the present embodiment, an example in which the light diffusion layer is arranged on the light exit side of the light guide plate is given, and among them, an example is given in which it is arranged between the light guide plate and the prism layer. However, without being limited to this, it may be arranged between the prism layer and the optical functional layer on the light incident side of the optical functional layer, or may be arranged on the light outgoing side of the optical functional layer.
実施例１〜実施例４、比較例１、及び比較例２として次のような層構成を有する光学シートを作製した。
（実施例１）
観察者側から、基材層（基材層１２７に相当する基材層）、光学機能層（光学機能層１３０に倣った向きの光学機能層）、反射型偏光板、基材層（基材層２７に相当する基材層）、プリズム層（プリズム層２８に倣ったプリズム層）。
（実施例２）
観察者側から、光学機能層（光学機能層３０に倣った向きの光学機能層）、基材層（基材層２２７に相当する基材層）、反射型偏光板、基材層（基材層２７に相当する基材層）、プリズム層（プリズム層２８に倣ったプリズム層）。
（実施例３）
観察者側から、基材層（基材層１２７に相当する基材層）、光学機能層（光学機能層１３０に倣った向きの光学機能層）、基材層（基材層２７に相当する基材層）、プリズム層（プリズム層２８に倣ったプリズム層）。
（実施例４）
観察者側から、光学機能層（光学機能層３０に倣った向きの光学機能層）、基材層（基材層２７に相当する基材層）、プリズム層（プリズム層２８に倣ったプリズム層）。
（比較例１）
観察者側から、基材層（基材層１２７に相当する基材層）、光学機能層（光学機能層１３０に倣った向きの光学機能層）、反射型偏光板、図１３のように、観察者側に突出したプリズム層を有するプリズムシートＡ（プリズムの頂角９０°）、光拡散フィルム。
（比較例２）
観察者側から、光学機能層（光学機能層３０に倣った向きの光学機能層）、基材層（基材層２２７に相当する基材層）、反射型偏光板、図１３のように、観察者側に突出したプリズム層を有するプリズムシートＡ（プリズムの頂角９０°）、光拡散フィルム。
As Examples 1 to 4, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, optical sheets having the following layer configurations were produced.
(Example 1)
From the observer's side, a base material layer (a base material layer corresponding to the base material layer 127), an optical functional layer (an optical functional layer oriented in the direction of the optical functional layer 130), a reflective polarizing plate, a base material layer (base material). A base layer corresponding to the layer 27), a prism layer (a prism layer following the prism layer 28).
(Example 2)
From the observer's side, an optical functional layer (optical functional layer oriented in the direction of the optical functional layer 30), a base material layer (base material layer corresponding to the base material layer 227), a reflective polarizing plate, a base material layer (base material) A base layer corresponding to the layer 27), a prism layer (a prism layer following the prism layer 28).
(Example 3)
From the observer's side, a base material layer (a base material layer corresponding to the base material layer 127), an optical functional layer (an optical functional layer oriented in the direction of the optical functional layer 130), and a base material layer (corresponding to the base material layer 27). Base material layer), prism layer (prism layer following the prism layer 28).
(Example 4)
From the observer's side, an optical functional layer (optical functional layer oriented in the direction of the optical functional layer 30), a base material layer (base material layer corresponding to the base material layer 27), a prism layer (prism layer following the prism layer 28) ).
(Comparative Example 1)
From the observer's side, a base material layer (base material layer corresponding to the base material layer 127), an optical functional layer (optical functional layer oriented in the direction of the optical functional layer 130), a reflective polarizing plate, as shown in FIG. A prism sheet A (a prism apex angle of 90°) having a prism layer protruding toward the viewer side, a light diffusion film.
(Comparative example 2)
From the observer's side, an optical functional layer (optical functional layer in a direction following the optical functional layer 30), a base material layer (base material layer corresponding to the base material layer 227), a reflective polarizing plate, as shown in FIG. A prism sheet A (a prism apex angle of 90°) having a prism layer protruding toward the viewer side, a light diffusion film.
ここで、各例における具体的な形状は次の通りである。
（単位プリズム）
・ピッチ（図３参照）：Ｐｐ＝５０μｍ
・頂角（図３参照）：θｐ＝７０°
・材料及び屈折率：紫外線硬化型ウレタンアクリレート、屈折率１．５８
・基材層：ポリカーボネート、厚さ１３０μｍ
（光学機能層）
・ピッチ（図４参照）：Ｐｋ＝３９μｍ
・光吸収部上底幅：４μｍ（図４のＷａ）
・光吸収部下底幅：１０μｍ（図４のＷｂ）
・光吸収部の厚さ（図４参照）：Ｄｋ＝１０２μｍ
・光学機能層の厚さ：１２７μｍ
・光透過部の材料及び屈折率：紫外線硬化型ウレタンアクリレート、屈折率１．５６
・光吸収部の材料及び屈折率：屈折率１．４９の紫外線硬化型ウレタンアクリレートにカーボンブラックを含有したアクリルビーズを２５質量％分散
Here, the specific shape in each example is as follows.
(Unit prism)
Pitch (see FIG. 3): P p =50 μm
・Apex angle (see FIG. 3): θ p =70°
・Material and refractive index: UV curable urethane acrylate, refractive index 1.58
-Base material layer: polycarbonate, thickness 130 μm
(Optical functional layer)
Pitch (see FIG. 4): P k =39 μm
・Top width of light absorption part: 4 μm (W a in FIG. 4)
・Bottom width of light absorption part: 10 μm (W b in FIG. 4)
-Thickness of the light absorbing portion (see FIG. 4): D k =102 μm
・Thickness of optical functional layer: 127 μm
・Material and refractive index of light transmitting part: UV-curable urethane acrylate, refractive index 1.56
Material and refractive index of the light absorbing part: 25% by mass of acrylic beads containing carbon black dispersed in UV curable urethane acrylate having a refractive index of 1.49
実施例及び比較例の光学シートの背面側に図１、図２の例に倣って導光板、反射シート及び光源を配置して、導光板を用いたエッジライト型により光学シートを背面側から照射し、光学シートの出光側に液晶パネル（シャープ ＬＱ０６５Ｔ５ＧＧ０３、６．５インチの液晶パネル）を置き、正面から輝度を測定した（輝度計 コニカミノルタ株式会社製、ＬＳ−１１０）。
また、正面輝度から輝度が半分となる傾斜角（半値角度）を測定した。半値角は正面からみて上下（光透過部が配列される方向）の両方の平均をとった。
表１に結果を示す。
A light guide plate, a reflection sheet, and a light source are arranged on the back side of the optical sheets of Examples and Comparative Examples according to the examples of FIGS. 1 and 2, and the optical sheet is irradiated from the back side by an edge light type using the light guide plate. Then, a liquid crystal panel (Sharp LQ065T5GG03, 6.5-inch liquid crystal panel) was placed on the light output side of the optical sheet, and the luminance was measured from the front (luminance meter Konica Minolta, LS-110).
In addition, the tilt angle (half-value angle) at which the brightness becomes half from the front brightness was measured. The half-value angle was the average of both the top and bottom (direction in which the light transmitting portions are arranged) when viewed from the front.
The results are shown in Table 1.
表１からわかるように、実施例により正面輝度を高めることができる。 As can be seen from Table 1, the front luminance can be increased according to the example.
１０ 映像源ユニット
１５ 液晶パネル
２０ 面光源装置
２１ 導光板
２５ 光源
２６ 光学シート
２８ 光学要素層（プリズム層）
３０ 光学機能層
３１ 光透過部
３２ 光吸収部（間部）
１２６、２２６、３２６、４２６、 光学シート
３３２、４３２ 間部
３３２ａ、４３２ａ 光反射層
２３５ 反射型偏光フィルム
５３６ 光拡散層
10 image source unit 15 liquid crystal panel 20 surface light source device 21 light guide plate 25 light source 26 optical sheet 28 optical element layer (prism layer)
30 Optical Functional Layer 31 Light Transmission Part 32 Light Absorption Part (Between)
126, 226, 326, 426, Optical sheets 332, 432 Inter-parts 332a, 432a Light reflection layer 235 Reflective polarizing film 536 Light diffusion layer
Claims (20)
前記光学シートの厚さ方向に配列される光学機能層と、光学要素層と、を備え、
前記光学機能層は、
所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、
複数の前記光透過部の前記間隔に形成される間部と、を備え、
前記光学要素層は、
前記光学機能層とは反対側に凸となる断面を有し、当該断面を有して一方向に延びる単位光学要素が、当該延びる方向とは異なる方向に複数配列されている、
光学シート。 An optical sheet that transmits light from a light source and emits the light to an observer side,
An optical functional layer arranged in the thickness direction of the optical sheet, and an optical element layer,
The optical functional layer,
A light transmission portion having a predetermined cross section, extending in one direction, and arranged in a direction different from the extending direction at a predetermined interval;
An interspace formed at the intervals of the plurality of light transmitting portions,
The optical element layer is
The optical functional layer has a convex cross-section on the opposite side, and unit optical elements having the cross-section and extending in one direction are arranged in a plurality of directions different from the extending direction.
Optical sheet.
前記光学シートの前記光学要素層の前記単位光学要素が凸となる側に配置される光源と、
を備える、面光源装置。 An optical sheet according to any one of claims 1 to 17,
A light source arranged on the side where the unit optical elements of the optical element layer of the optical sheet are convex,
A surface light source device.
前記面光源装置の出光側に配置される液晶パネルと、を備える、映像源ユニット。 A surface light source device according to claim 18,
An image source unit, comprising: a liquid crystal panel disposed on the light emitting side of the surface light source device.
前記映像源ユニットを納める筐体と、を備える表示装置。 An image source unit according to claim 19,
A display device comprising: a housing that houses the image source unit.
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