JP2021173974A - Optical structure, polarizer with optical structure, display panel with optical structure, and display device with optical structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学構造体、光学構造体付き偏光板、光学構造体付き表示パネル及び光学構造体付き表示装置に関する。 The present invention relates to an optical structure, a polarizing plate with an optical structure, a display panel with an optical structure, and a display device with an optical structure.
例えば特許文献1に開示されているように、表示装置を観察する角度の変化にともなって表示装置によって表示される画像が異なる色で観察されるといった不具合が知られている。観察角度に応じた色の変化は、種々の表示装置、例えば液晶表示装置やEL(Electroluminescence)表示装置において生じ得る。色変化が生じる理由は、表示装置の種類に応じて異なるが、主として正面方向に進む画像光の光路長に対して、正面方向に傾斜した方向に進む画像光の光路長が、長くなることに起因している。通常の表示装置では、正面方向からの観察において期待した色が得られるように調整されており、観察角度が正面方向から傾斜していくにつれて予定した色からのずれが生じ得る。 For example, as disclosed in Patent Document 1, there is known a problem that an image displayed by a display device is observed in a different color as the angle at which the display device is observed changes. The color change according to the observation angle can occur in various display devices such as a liquid crystal display device and an EL (Electroluminescence) display device. The reason for the color change differs depending on the type of display device, but the optical path length of the image light traveling in the direction inclined in the front direction is longer than the optical path length of the image light traveling mainly in the front direction. It is due. In a normal display device, the color is adjusted so as to obtain the expected color when observed from the front direction, and a deviation from the planned color may occur as the observation angle is tilted from the front direction.
このような不具合の解決を目的として、例えば特許文献1に開示されているように、表示装置の表示面に光拡散機能を有した部材を配置することが検討されている。この部材は、主として屈折による拡散を期待されている。しかしながら、従来の技術では、観察角度に応じた色変化を十分に抑制することができていない。 For the purpose of solving such a problem, for example, as disclosed in Patent Document 1, it has been studied to arrange a member having a light diffusing function on the display surface of the display device. This member is expected to diffuse mainly by refraction. However, in the conventional technique, the color change according to the observation angle cannot be sufficiently suppressed.
本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、観察角度に応じた色変化を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to suppress a color change according to an observation angle.
本発明による第1の光学構造体は、
第1方向に離間して配置された複数の凸部を有する第1層と、
前記凸部の側から前記第1層に積層され前記第1層との間に屈折率界面を形成する第2層と、を備え、
前記第1層は、前記凸部の頂面および隣り合う前記凸部の間に位置する凹部の底面の少なくとも一方に、微細凹凸面を有する。
The first optical structure according to the present invention is
A first layer having a plurality of convex portions arranged apart from each other in the first direction,
A second layer, which is laminated on the first layer from the side of the convex portion and forms a refractive index interface with the first layer, is provided.
The first layer has a fine concavo-convex surface on at least one of the top surface of the convex portion and the bottom surface of the concave portion located between the adjacent convex portions.
本発明による第2の光学構造体は、
第1方向に離間して配置された複数の凸部を有する第1層と、
前記凸部の側から前記第1層に積層され前記第1層との間に屈折率界面を形成する第2層と、を備え、
前記第1層は、前記凸部の頂面および隣り合う前記凸部の間に位置する凹部の底面の少なくとも一方に、回折構造を有する。
The second optical structure according to the present invention is
A first layer having a plurality of convex portions arranged apart from each other in the first direction,
A second layer, which is laminated on the first layer from the side of the convex portion and forms a refractive index interface with the first layer, is provided.
The first layer has a diffraction structure on at least one of the top surface of the convex portion and the bottom surface of the concave portion located between the adjacent convex portions.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第2層の側から入射した光が前記第1層の側から射出するように配置され、
前記第1層は、前記凹部の前記底面に前記微細凹凸面を有するようにしてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The light incident from the side of the second layer is arranged so as to be emitted from the side of the first layer.
The first layer may have the fine concavo-convex surface on the bottom surface of the recess.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第1層の屈折率は前記第2層の屈折率よりも大きく、
前記第1層は、前記凹部の前記底面に前記微細凹凸面を有するようにしてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The refractive index of the first layer is larger than the refractive index of the second layer.
The first layer may have the fine concavo-convex surface on the bottom surface of the recess.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記突出要素のピッチは、0.3μm以上2.0μm以下であるようにしてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The pitch of the protruding elements may be 0.3 μm or more and 2.0 μm or less.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記突出要素のピッチは、0.3μm以上0.78μm以下であるようにしてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The pitch of the protruding elements may be 0.3 μm or more and 0.78 μm or less.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記突出要素の幅に対する高さの比は、前記凸部の幅に対する高さの比よりも小さくなっていてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The ratio of the height to the width of the protruding element may be smaller than the ratio of the height to the width of the convex portion.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記突出要素の表面の傾斜角度は、70°より小さく且つ前記凸部の側面の傾斜角度より小さくなっていてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The inclination angle of the surface of the protruding element may be smaller than 70 ° and smaller than the inclination angle of the side surface of the convex portion.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記複数の突出要素は、前記第1方向に配列されていてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The plurality of protruding elements may be arranged in the first direction.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、
前記複数の凸部の各々は、前記第1方向と非平行な方向に線状に延び、
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記複数の突出要素は前記第1方向に配列され、前記複数の突出要素の各々は前記第1方向と非平行な方向に線状に延びていてもよい。
In the first and second optical structures according to the present invention
Each of the plurality of convex portions extends linearly in a direction non-parallel to the first direction.
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The plurality of projecting elements may be arranged in the first direction, and each of the plurality of projecting elements may extend linearly in a direction non-parallel to the first direction.
本発明による第1及び第2の光学構造体において、前記第1層は、前記微細凹凸面を構成する回折構造を有するようにしてもよい。 In the first and second optical structures according to the present invention, the first layer may have a diffraction structure constituting the fine concavo-convex surface.
本発明による光学構造体付き偏光板は、
偏光板と、
前記偏光板と積層された、上述した本発明による光学構造体のいずれかと、を備える。
The polarizing plate with an optical structure according to the present invention
Polarizing plate and
It includes any of the above-mentioned optical structures according to the present invention, which are laminated with the polarizing plate.
本発明による光学構造体付き表示パネルは、
表示パネルと、
前記表示パネルと積層された、上述した本発明による光学構造体のいずれかと、を備える。
The display panel with an optical structure according to the present invention
Display panel and
It includes any of the above-mentioned optical structures according to the present invention, which are laminated with the display panel.
本発明による光学構造体付き表示装置は、
表示装置と、
表示装置と積層された、上述した本発明による光学構造体のいずれかと、を備える。
The display device with an optical structure according to the present invention
Display device and
It comprises any of the above-mentioned optical structures according to the present invention, which are laminated with a display device.
本発明によれば、観察角度に応じた色変化を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, the color change according to the observation angle can be effectively suppressed.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、断面図において、理解の便宜上、ハッチングを省略していることもある。さらに、一以上の図に示された構成が、別の図において省略されていることもある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, the scale, aspect ratio, etc. are appropriately changed from those of the actual product and exaggerated for the convenience of illustration and comprehension. In addition, hatching may be omitted in the cross-sectional view for convenience of understanding. Further, the configurations shown in one or more figures may be omitted in another figure.
本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」、「層」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板や層とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。 In the present specification, terms such as "sheet", "film", "board", and "layer" are not distinguished from each other based only on the difference in designation. Thus, for example, "sheet" is a concept that includes members that can also be called films, plates, or layers.
また、本明細書において、「シート面(板面、フィルム面)」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向(面方向)と一致する面のことを指す。さらに、本明細書において、シート状の部材の垂線方向(法線方向)とは、対象となるシート状の部材のシート面に対する垂線の方向のことを指す。 Further, in the present specification, the "sheet surface (plate surface, film surface)" refers to the plane direction (plane direction) of the target sheet-like member when the target sheet-like member is viewed as a whole and in a broad view. Refers to the surface that coincides with the direction). Further, in the present specification, the perpendicular direction (normal direction) of the sheet-shaped member refers to the direction of the perpendicular line with respect to the seat surface of the target sheet-shaped member.
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 Furthermore, as used in the present specification, the terms such as "parallel", "orthogonal", and "identical", and the values of length and angle, which specify the shape and geometric conditions and their degrees, are strictly referred to. Without being bound by meaning, we will interpret it including the range in which similar functions can be expected.
図1には、本発明による一実施の形態に係る光学構造体40を備える光学構造体付き表示装置10Aが示されている。図1に示すように、光学構造体付き表示装置10Aは、表示面11を有する表示装置10と、表示装置10の表示面11に対面して配置された光学構造体40と、を備えている。光学構造体40は、例えば、表示面11に接合されている。なお、図1は、光学構造体付き表示装置10Aの、表示面11の垂線方向を含む面における断面図である。
FIG. 1 shows a
まず、表示装置10について説明する。表示装置10は、画像を表示する表示面11を有している。図示された表示装置10は、液晶表示装置として構成されている。図1に示すように、液晶表示装置である表示装置10は、液晶表示パネルとしての表示パネル15と、表示パネル15に対面して配置された面光源装置20と、を有している。面光源装置20は、液晶表示パネル15を面状に正面する。表示パネル15の面光源装置20に照らされる側とは反対側の面が、表示装置10の表示面11を形成している。この表示装置10では、液晶表示パネル15が、面光源装置20からの光の透過または遮断を、画素を形成する領域(サブピクセル)毎に、制御するシャッターとして機能することができる。画素を形成する領域毎に光の透過または遮断を制御することによって、表示面11に画像を表示することができる。
First, the
図示された液晶表示パネル15は、出光側に配置された上偏光板16と、入光側に配置された下偏光板18と、上偏光板16と下偏光板18との間に配置された液晶層17と、を有している。偏光板16,18は、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)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P波)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有している。
The illustrated liquid
液晶層17では、一つの画素を形成する領域毎に、電圧が印加され得るようになっている。そして、電圧印加の有無によって液晶層17中の液晶分子の配向が変化するようになっている。一例として、表示パネル15として、VA(Vertical Alignment)方式の液晶表示パネルを採用することができる。VA方式の表示パネル15では、液晶層17内の液晶分子に対して電圧が印加されていない又は印加されている電圧が最小値のときに、液晶分子が液晶表示パネル15のシート面、すなわち表示面11の垂線方向に配向する。このとき、下偏光板18を透過した光の偏光状態は維持され、液晶層17を透過した後に、上偏光板16で吸収される。すなわち、面光源装置20からの光が表示パネル15で遮断される。液晶分子に対して印加する電圧を徐々に増加させると、液晶分子が液晶表示パネル15のシート面に沿う側に次第に傾斜するようになる。これにより、下偏光板18を透過した光の偏光状態は、液晶層17を透過することで振動方向を変化させるようになる。これにより、印加電圧を上昇させるにつれて、面光源装置20からの光の透過率が徐々に増加する。このようにして表示パネル15では、面光源装置20からの光の透過または遮断をサブ画素毎に制御し得るようになっている。
In the liquid crystal layer 17, a voltage can be applied to each region forming one pixel. The orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 17 changes depending on the presence or absence of voltage application. As an example, as the
なお、表示パネル15は、VA方式の液晶表示パネルに限られるものでなく、TN(Twisted Nematic)方式の液晶表示パネルであってもよいし、IPS(In−Plane Switching)方式の液晶表示パネルであってもよい。表示パネル15の詳細については、種々の公知文献(例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典(内田龍男、内池平樹監修)」2001年工業調査会発行)に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
The
次に、面光源装置20について説明する。面光源装置20は、面状に光を発光する発光面21を有している。面光源装置20は、表示パネル15を背面側(入光側)から照明する装置として用いられている。図1及び図2に示すように、面光源装置20は、一例としてエッジライト型の面光源装置として構成され得る。ただし、面光源装置20は、図示されたエッジライト型に限られず、直下型や裏面照射型などの他の型式であってもよい。
Next, the surface
図示されたエッジライト型の面光源装置20は、導光板30と、導光板30の一方の側(図1及び図2に於いては左側)の側方に配置された光源23と、導光板30にそれぞれ対面するようにして配置された光学シート(プリズムシート)25及び反射シート22と、を有している。図示された例では、光学シート25が、液晶表示パネル15に直面して配置されている。そして、光学シート25の出光面が、面光源装置20の発光面21を形成している。
The illustrated edge light type surface
図示された例において、導光板30は、厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の外輪郭を有している。この導光板30は、液晶表示パネル15の側を向く一方の主面によって構成された出光面31と、出光面31に対向するもう一方の主面からなる裏面32と、出光面31および裏面32の間を延びる側面と、を有している。一対の主面としての出光面31および裏面32は、平面視において(導光板30の垂線方向から観察した場合に)、矩形形状となっている。これに対応して、表示装置10の表示面11及び面光源装置20の発光面21は、平面視において、矩形形状となっている。さらに、光学シート25および反射シート22も、導光板30と同様に平面視において矩形形状を有している。
In the illustrated example, the
図示された導光板30において、側面のうちの第1方向D1に対向する2つの面のうちの一方の側面が、入光面33をなしている。図1及び図2に示すように、入光面33に対面して光源23が設けられている。入光面33から導光板30内に入射した光は、図2に示すように、第1方向(導光方向)D1に沿って入光面33に対向する反対面34に向け、概ね第1方向(導光方向)D1に沿って導光板30内を導光されるようになる。
In the illustrated
なお、表示装置10及び光学構造体40に関する方向関係を図面間での明確化するため、いくつかの図面には、第1方向D1と、後述する第2方向D2及び正面方向FDを図面間で共通する方向として矢印で示している。矢印の先端側が、各方向D1,D2,FDの一側となる。また、図面の紙面に垂直な方向に沿って紙面の奥に向かう矢印を、例えば図1に示すように、円の中にXを設けた記号により示している。
In order to clarify the directional relationship between the
導光板30についてさらに詳述すると、図示された導光板30の裏面32は凹凸面として形成されている。図2に示すように、裏面32は、導光板30の垂線方向に延びる段差面38と、導光板30の板面方向に延びる接続面39と、段差面38及び接続面39の両方に対して傾斜した傾斜面37と、を有している。導光板30内での導光は、導光板30の一対の主面31,32での反射、とりわけ全反射作用によってなされる。その一方で、傾斜面37は、入光面33側から反対面34側へ向かうにつれて出光面31に接近するよう、導光板30の板面に対して傾斜している。このため、傾斜面37で反射した光については、一対の主面31,32に入射する際の入射角度は小さくなる。したがって、傾斜面37で反射することによって、光は一対の主面31,32への入射角度が全反射臨界角度未満になりやすくなる。そして、図2に示すように、傾斜面37で反射して一対の主面31,32への入射角度が全反射臨界角度未満になった光L21、L22は、導光板30から出射する。図示された例において、傾斜面37は導光板30から光を取り出すための光取出要素として機能する。ただし、導光板30に適用される光取出要素は傾斜面37に限られない。導光板30の光取出要素として、傾斜面37に代えて又は傾斜面37に加えて、裏面32に設けられた拡散材を含有するドットパターンや、導光板中に分散した拡散材を用いることができる。
More specifically, the
光源23は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。図示された光源23は、入光面33の長手方向に沿って、並べて配置された多数の点状発光体24、具体的には、多数のLEDによって、構成されている。なお、図示された例において、入光面33の長手方向は、第1方向D1に直交する第2方向となっている。
The
反射シート22は、導光板30の裏面32に対面するようにして配置されている。反射シート22は、導光板30の裏面32から漏れ出した光を反射して、再び導光板30内に入射させる。反射シート22は、白色の散乱反射シート、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(例えば金属薄膜や誘電体多層膜)を表面層として含んだシート等から、構成され得る。反射シート22での反射は、正反射(鏡面反射)でもよく、拡散反射でもよい。反射シート22での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。
The
光学シート25は、透過光の進行方向を変化させる機能を有している。光学シート25は、導光板30の出光面31に対面するようにして配置されている。図2に示された光学シート25は、板状に形成された本体部26と、本体部26の入光側面上に形成された複数の単位プリズム(単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ)27と、を有している。本体部26は、一対の平行な主面を有する平板状の部分となっている。複数の単位プリズム27は配列方向に配列され、各単位プリズム27は配列方向と非平行な方向に線状に延びている。図示された例において、複数の単位プリズム27は第1方向D1に配列されている。各単位プリズム27は第1方向D1に直交する第2方向D2に直線状に延びている。なお、図示された例とは異なり、複数の光学シート25が導光板30に積層されていてもよい。この例において、複数の光学シート25の間で、単位プリズム27の配列方向が非平行、とりわけ直交するようにしてもよい。
The
以上のような面光源装置20において、光学シート25は、導光板30の出光面31から射出した光の進行方向を曲げる。より具体的には、光の進行方向が導光板30の垂線方向に対してなす角度を小さくするように、光学シート25は透過光の進行方向を曲げる。光学シート25を透過した光は表示パネル15に入射する。表示パネル15に入射した光は、上述したように、液晶層17において透過または遮断を画素毎に制御され、これにより、表示装置10の表示面11に画像が形成される。
In the surface
次に、図3〜図6を主として参照しながら、光学構造体40について説明する。図3に示すように、光学構造体40は、表示装置10の表示面11上に配置されている。光学構造体40は、表示装置10から射出する画像光に光学的作用を及ぼす。より具体的には、光学構造体40は、透過する画像光を拡散して、画像の観察角度に応じた色変化を抑制する。光学構造体40は、表示装置10の表示面11上に配置されている。光学構造体40は、表示装置10とともに、光学構造体付き表示装置10Aを構成する。また、光学構造体40は、上偏光板16とともに、光学構造体付き偏光板16Aを構成する。さらに、光学構造体40は、液晶表示パネル15とともに、光学構造体付き表示パネル15Aを構成する。
Next, the
光学構造体40はシート状の部材である。光学構造体40の垂線方向は、表示面11の垂線方向と一致している。図示された例において、光学構造体40の垂線方向は、液晶表示パネル15の垂線方向、発光面21の垂線方向、反射シート22の垂線方向、光学シート25の垂線方向、導光板30の垂線方向とも一致している。光学構造体40の垂線方向を正面方向FDと呼ぶ。図示された例において、正面方向FDは、第1方向D1と直交し、第2方向D2とも直交している。
The
光学構造体40は、正面方向FDに互いに積層された第1層50及び第2層55を有している。第1層50及び第2層55は、正面方向FDに互いに隣接して屈折率界面Bを形成している。すなわち、第1層50及び第2層55は互いに異なる屈折率を有している。後述するように、第1層50及び第2層55の界面Bにおいて、光学構造体40を透過する画像光に対して屈折や回折等の光学作用を及ぼすことができる。図示された光学構造体40は、さらに、基材42及び機能層44を有している。図示された光学構造体40では、正面方向FDにおける表示装置10の側(入光側)から、第2層55、第1層50、基材42及び機能層44がこの順番で積層されている。
The
光学構造体40は、画像光を高い透過率で透過させる観点から、透明であることが好ましい。したがって、光学構造体40を構成する構成要素、すなわち、第2層55、第1層50、基材42及び機能層44の各々も、透明であることが好ましい。ここで、「透明」とは、透視し得る程度の透明性を有していることを意味しており、例えば、30%以上、より好ましくは50%以上、さらには好ましくは70%以上の可視光透過率を有していることを意味する。可視光透過率は、分光光度計((株)島津製作所製「UV−3100PC」、JIS K 0115準拠品)を用いて測定波長380nm〜780nmの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。
The
基材42は、第1層50及び第2層55を適切に支持する支持基材である。基材42は、一例として、樹脂フィルムやガラスから構成される。基材42に用いられる樹脂材料として、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリオリフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド等を例示することができる。基材42は、透明性や、光学構造体40の適切な支持性等を考慮すると、20μm以上80μm以下の厚みを有していることが好ましい。その一方で、基材42は省略されてもよい。
The
機能層44は、種々の機能を期待された層であって、複数層を含むようにしてもよいし、二以上の機能を有した単一の層を含むようにしてもよいし、或いは、光学構造体40から省略することも可能である。図示された例において、機能層44は、光学構造体40のうちの正面方向FDにおいて最も表示装置10から離間する側に位置している。すなわち、機能層44は、最出光側に位置し、光学構造体付き表示装置10Aの表面層をなしている。このような機能層44として、反射防止機能を有した反射防止層を例示することができる。他の機能層44として、防眩機能を有した防眩層、耐擦傷性を付与するハードコート層、防汚機能を有した防汚層、帯電防止機能を有した帯電防止層を例示することができる。
The
次に、第1層50及び第2層55について説明する。図3〜図6に示すように、第1層50及び第2層55は、正面方向FDに隣接している。第1層50及び第2層55は、互いに相補的な形状を有しており、凹凸面としての界面Bを形成している。第1層50の第2層55とは反対側の面と、第2層55の第1層50とは反対側の面は、互いに平行となっている。すなわち、第1層50及び第2層55は、一対の平行な主面を有する積層体を構成している。
Next, the
図示された例において、第1層50が正面方向FDにおいて第2層55よりも出光側に位置している。第1層50の入光側面50aと第2層55の出光側面55bが隣接して、界面Bを形成している。第1層50の入光側面50a及び第2層55の出光側面55bは凹凸面となっている。第1層50の出光側面50bは、第2層55の入光側面55aと平行となっている。第1層50の出光側面50b及び第2層55の入光側面55aは、正面方向FDに直交する平坦な面となっている。
In the illustrated example, the
図3に示すように、第1層50は、正面方向FDに直交するようにして広がるシート状のベース部51と、ベース部51上に設けられた複数の凸部52とを有している。複数の凸部52は、第1方向D1に配置されている。図示された例において、凸部52は、第1方向D1と非平行な方向に線状に延びている。とりわけ、図示された凸部52は、第1方向D1と直交する第2方向D2に直線状に延びている。結果として、複数の凸部52はリニア配列され、複数の凹部53もリニア配列されている。
As shown in FIG. 3, the
図3〜図6に示すように、複数の凸部52は、互いから離間して配置されている。このため、第1方向D1に隣り合う二つの凸部52の間に、凹部53が形成されている。この凹部53は、隣り合う二つの凸部52に位置する底面BSを含むようになる。底面BSは、ベース部51の正面方向FDにおける第2層55側を向く面のうちの、隣り合う二つの凸部52の間に露出した部分とも言える。各凸部52は、正面方向FDにおける第2層55側を向く頂面TSと、頂面TSの両端に接続した一対の側面SSと、を含んでいる。各側面SSは、第1方向D1に隣り合う頂面TS及び底面BSの間に位置し、頂面TS及び底面BSを連結している。一対の側面SSは、凹部53の底面BSの両端にそれぞれ接続した当該凹部53の一対の側面とも言える。
As shown in FIGS. 3 to 6, the plurality of
図4に示すように、頂面TSの第1方向D1に沿った幅WTは、当該頂面TSを含む凸部52の第1方向D1に沿った幅W1よりも小さい。正面方向FDへの投影において、頂面TSは、当該頂面TSを含む凸部52の第1方向D1における両端よりも内側に位置する。このため、凸部52に含まれる一対の側面SSは、第1方向D1だけでなく、正面方向FDに対して傾斜した面となっている。そして、一対の側面SSの各々は、ベース部51から正面方向FDに離間するに連れて互いに接近していくように傾斜している。図4〜図6に示された、第1方向D1及び正面方向FDの両方に平行な凸部52の主切断面において、側面SSは曲線状となっている。この側面SSがなす曲線は、当該側面SSの両端から外方に膨出した凸状となっている。つまり、側面SSは、外方に突出する曲面によって構成されている。
As shown in FIG. 4, the width WT of the top surface TS along the first direction D1 is smaller than the width W1 of the
しかしながら、側面SSの構成は図4〜図6に示された例に限られない。側面SSは、図7に示すように凹状の曲面として構成されていてもよいし、図8に示すように凸状の折れ面として構成されていてもよいし、凹状の折れ面として構成されていてもよい。さらに、側面SSは、平坦面によって構成され、主切断面において直線状となるようにしてもよい。また、第1層50に含まれる複数の凸部52が異なる構成を有するようにしてもよい。
However, the configuration of the side surface SS is not limited to the examples shown in FIGS. 4 to 6. The side surface SS may be configured as a concave curved surface as shown in FIG. 7, may be configured as a convex bent surface as shown in FIG. 8, or may be configured as a concave bent surface. You may. Further, the side surface SS may be formed of a flat surface and may be linear in the main cut surface. Further, the plurality of
図示された例において、凸部52の主切断面での断面形は、正面方向FDを中心とした対称的な光学特性を光学構造体40に付与し得るよう、第1方向D1における凸部52の中心を通過し且つ正面方向FDに延びる軸線を中心として線対称となっている。したがって、一対の側面SSは互いに対称となっている。ただし、凸部52の主切断面での断面形は、この例に限られず、非対称であってもよい。
In the illustrated example, the cross-sectional shape of the
凸部52の第1方向D1に沿った配列ピッチP1(図4参照)は、表示装置10の画素ピッチよりも小さいことが好ましい。とりわけ凸部52の第1方向D1に沿った配列ピッチP1は、画素のピッチの1/5以下であることが好ましく、1/10以下であることがより好ましい。具体的には、凸部52の第1方向D1に沿った配列ピッチP1を、10μm以上60μm以下とすることが好ましく、15μm以上30μm以下とすることがより好ましい。
The arrangement pitch P1 (see FIG. 4) along the first direction D1 of the
後述する観察角度を応じた色変化を抑制し得る光学構造体40として、その他の寸法を次のように決定することができる。凸部52の第1方向D1に沿った幅W1を、5μm以上40μm以下とすることが好ましく、10μm以上25μm以下とすることがより好ましい。凸部52の頂面TSの第1方向D1に沿った幅WTを、3μm以上20μm以下とすることが好ましく、3μm以上15μm以下とすることがより好ましい。凸部52の各側面SSの第1方向D1に沿った幅WSを、0.5μm以上5μm以下とすることが好ましく、1.5μm以上3.5μm以下とすることがより好ましい。凸部52の正面方向FDに沿った高さH1を、5μm以上30μm以下とすることが好ましく、8μm以上20μm以下とすることがより好ましい。凸部52の各側面SSの傾斜角度θ1を、60°以上90°未満とすることが好ましく、72°以上85°以下とすることがより好ましく、76°以上83°以下とすることがさらに好ましい。ここで図4に示すように、側面SSの傾斜角度θ1は、側面の両端を結ぶ直線分が光学構造体40のシート面に対してなす小さい方の角度のことである。凸部52がリニア配列されている場合には、凸部52の主切断面にて側面SSの傾斜角度θ1を特定することができる。
As the
また、本実施の形態において、第1層50は、凸部52の頂面TS及び凹部53の底面BSの少なくとも一方に、微細凹凸面FUSを有している。図4〜6に示された例において、微細凹凸面FUSは凹部53の底面BSに設けられている。この例において、微細凹凸面FUSは、第1層50及び第2層55の界面Bのうちの画像光が透過する方向における最も下流側に位置している。微細凹凸面FUSは、画像光を拡散することによって、観察角度に応じた色変化を抑制する。微細凹凸面FUSでの画像光の拡散は、主として、その微細構造に起因した回折作用による。すなわち、微細凹凸面FUSは、回折現象を引き起こす回折構造として構成される。なお、図3では、微細凹凸面FUSの図示を省略している。
Further, in the present embodiment, the
微細凹凸面FUSは複数の突出要素54を含んでいる。複数の突出要素54は、少なくとも複数の凸部52の配列方向に配列される。図示された例において、複数の突出要素54は第1方向D1に配列されている。突出要素54の配列ピッチP2(図5参照)は、複数の凸部52の配列ピッチP1よりも小さい。突出要素54の高さH2(図5参照)は、凸部52の高さH1よりも小さい。微細凹凸面FUSとの名称における「微細」とは、突出要素54のピッチ及び高さが、それぞれ凸部52のピッチや高さよりも小さいことを意味している。
The fine concavo-convex surface FUS includes a plurality of projecting
複数の突出要素54は、一例としてリニア配列されている。すなわち、各突出要素54は、第1方向D1と非平行な方向に線状に延びている。図示された突出要素54は、第1方向D1に直交する第2方向D2に直線状に延びている。ただし、複数の突出要素54の配列はこの例に限られない。複数の突出要素54は、凸部52の配列方向に配列されていることが好ましいが、二次元配列されていてもよい。
The plurality of protruding
第1方向D1及び正面方向FDの両方と平行な突出要素54の主切断面における突出要素54の断面形状は、特に限定されない。ただし、正面方向FDを中心とした対称的な光学特性を光学構造体40に付与する上で、主切断面における突出要素54の断面形状は、当該突出要素54の第1方向D1における中心を通過して正面方向FDに延びる軸線を中心として線対称となっていることが好ましい。
The cross-sectional shape of the projecting
図4〜図6に示された例において、主切断面での突出要素54の断面形状は、三角形形状、とりわけ二等辺三角形状となっている。複数の突出要素54は、第1方向D1にすき間をあけずに配列されている。ただしこの例に限られず、複数の突出要素54は、第1方向D1にすき間をあけて配列されていてもよい。突出要素54がなす三角形形状の頂角θx(図5参照)は、特に限定されず、45°以上120°以下とすることができる。
In the examples shown in FIGS. 4 to 6, the cross-sectional shape of the projecting
凸部52との組合せによる優れた色変化抑制機能を確保する上で、第1方向D1に沿った突出要素54の配列ピッチP2(図5参照)及び突出要素54の幅W2(図5参照)を、0.3μm以上2μm以下とすることが好ましく、0.3μm以上1.5μm以下とすることがより好ましく、0.3μm以上0.78μm以下とすることがさらに好ましい。突出要素54の配列ピッチP2を0.3μm以上1.5μm以下とすることで、微細凹凸面FUSでの回折効率を効果的に向上させることができる。突出要素54の配列ピッチP2を0.3μm以上0.78μm以下とすることで、微細凹凸面FUSでの回折効率を向上させ、さらに突出要素54による屈折での拡散を効果的に抑制することができる。
In order to secure an excellent color change suppressing function in combination with the
また、微細凹凸面FUSでの屈折作用を弱めて微細凹凸面FUSでの光学作用を主として回折作用にする観点から、突出要素54の表面の傾斜角度θ2(図5参照)を、10°以上70°より小さくすることが好ましく、10°以上55°より小さくすることがより好ましく、10°以上45°以下とすることがさらに好ましい。ここで、図5に示すように、突出要素54の表面の傾斜角度θ2は、側面(表面)の両端を結ぶ直線分が光学構造体40のシート面に対してなす小さい方の角度のことである。突出要素54がリニア配列されている場合には、突出要素54の主切断面にて傾斜角度θ2を特定することができる。その一方で、図9に示された例のように、突出要素54の側面(表面)の傾斜角度θ2を80°以上とすることもより好ましい。このような例によれば、微細凹凸面FUSでの回折効率を効果的に向上させることができる。
Further, from the viewpoint of weakening the refraction action on the fine uneven surface FUS and making the optical action on the fine uneven surface FUS mainly a diffraction action, the inclination angle θ2 (see FIG. 5) of the surface of the protruding
その他の寸法として、突出要素54の正面方向FDに沿った高さH2を、0.1μm以上5μm以下とすることが好ましく、0.1μm以上1μm以下とすることがより好ましい。
As other dimensions, the height H2 of the protruding
以上のような構成の第1層50に対し、凸部52が突出している側から第2層55が積層されている。第1層50と第2層55は正面方向FDに隣接している。したがって、第2層55は、第1層50の凸部52に対応した凹部を有する。また、第2層55は、第1層50の凹部53に対応した凸部を有している。さらに、第2層55は、第1層50の微細凹凸面FUSに対応した微細凹凸面を有している。
The
第1層50及び第2層55は互いに異なる屈折率を有しており、第1層50及び第2層55の間に屈折率界面Bが形成されている。第1層50の屈折率と第2層55の屈折率との差が大きくなると、第1層50と第2層55との間の界面Bにおける光学的な作用が発揮されやすくなる。第1層50及び第2層55の屈折率差は、0.05以上0.25以下であることが好ましい。上述した形状を有する第1層50及び第2層55については、第1層50の屈折率が第2層55の屈折率よりも高くなっていることが好ましい。このように第1層50及び第2層55の屈折率を設定することで、観察角度に応じた色変化を効果的に抑制することができる。第1層50の屈折率を、例えば1.6以上とすることができ、第2層55の屈折率を、例えば1.49以下とすることができる。第1層50の屈折率と第2層55の屈折率との比較は、例えば第1層50と第2層55との間の界面Bに入射する光の屈折方向や全反射条件によって、確認することができる。なお、屈折率の具体的な値は、例えばアッベ屈折率計(例えば株式会社アタゴ社製のRX−7000α)で測定することもできる。
The
第1層50は、例えば、所望する第1層50の形状を反転した型面を有する型と基材42をなす樹脂製フィルムとの間に電離放射線硬化型樹脂組成物を供給し、この組成物を硬化させることによって、基材42上に形成することができる。第1層50の材料として、例えば、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化樹脂を用いることができる。また、第1層50を成形するための型は、切削やエッチング等により作製することができる。
The
第2層55は、作製された第1層50上に流動性を有した樹脂組成物を供給し硬化させることで、作製され得る。或いは、アクリル系の熱可塑性樹脂等の軟化可能な樹脂製フィルムに、作製された第1層50を積層して第1層50の凹凸形状を転写することによって作製され得る。第2層55は、粘着性を有するようにして、粘着層としても機能するようにしてもよい。このような第2層55によれば、第2層55を介して光学構造体40を表示装置10に接合することができる。
The
次に、光学構造体40及び光学構造体40を有する光学構造体付き表示装置10Aの作用について説明する。
Next, the operation of the
光学構造体付き表示装置10Aにおいて画像を表示する場合、まず、光源23の発光体24から光が射出する。発光体24から射出した光は、入光面33を介して導光板30に入射する。導光板30に入射した光は、一対の主面31,32で反射、とりわけ全反射して、導光板30内を反対面34へ向けて進む。導光板30を進む光は、裏面32の内の傾斜面37で反射する度に一対の主面31,32への入射角度を小さくする。図2に示すように、主面31への入射角度が全反射臨界角度未満になることによって、光L21、L22が導光板30から出射する。導光板30から出射した光は、光学シート25で進行方向を曲げられた後、表示パネル15に入射する。表示パネル15では、画素(サブ画素)毎に光の透過および遮蔽が制御される。このようにして、表示装置10の表示面11から画像光が出射する。表示装置10の表示面11から出射した画像光は、光学構造体40に入射する。光学構造体40は、画像光を拡散して透過させる。光学構造体40から画像光が射出することで、観察者は光学構造体付き表示装置10Aによって表示される画像を観察することができる。
When displaying an image on the
ところで、従来技術の欄でも記載したように、従来の表示装置によって画像を表示する場合、画像を観察する観察角度に応じて表示画像の色が変化して観察されることがあった。この不具合が生じると、いずれかの観察方向から画像が所望の色で観察され得たとしても、この観察方向からずれた観察方向からは画像が変色して観察される。通常、最も輝度を高くすべき正面方向FDからの観察において、画像が適切な色にて観察されるようになっている。その一方、正面方向FDから傾斜した方向から画像を観察した場合、観察される画像の色が本来とは異なる色にて観察されるようになる。カラー画像の表示が普及した昨今において、このような不具合は表示装置において致命的な問題と言える。 By the way, as described in the column of the prior art, when the image is displayed by the conventional display device, the color of the displayed image may be changed and observed depending on the observation angle at which the image is observed. When this defect occurs, even if the image can be observed in a desired color from any of the observation directions, the image is discolored and observed from the observation direction deviated from the observation direction. Normally, when observing from the front FD where the brightness should be the highest, the image is observed in an appropriate color. On the other hand, when the image is observed from the direction inclined from the front direction FD, the color of the observed image is observed in a color different from the original color. In recent years when the display of color images has become widespread, such a defect can be said to be a fatal problem in a display device.
一方、図示された光学構造体付き表示装置10Aでは、観察角度に応じた色変化を効果的に抑制するための工夫が成されている。以下、この点について説明する。
On the other hand, the illustrated
図6に示すように、表示装置10の表示面11から射出した光L61,L62は、まず光学構造体40の第2層55に入射し、次に第1層50及び第2層55の屈折率界面Bに向かう。凸部52の側面SSによって形成された第1層50及び第2層55の界面Bは、主として屈折により、透過光の進行方向を曲げる。典型的には、正面方向FDや正面方向FDに対して大きく傾斜しない方向に進む光L61、つまり立ち上がった光L61が、正面方向に対して大きく傾斜した方向に進むよう、側面SSによって形成された界面Bは当該光L61の進行方向を曲げる。その一方で、正面方向FDに対して大きく傾斜した方向に進む光L62、つまり寝た光L62が、正面方向FDや正面方向FDに対して大きく傾斜しない方向に進むよう、側面SSによって形成された界面Bは当該光L62の進行方向を曲げる。この界面Bでの典型的な作用により、正面方向FDに進んでいた適切な色の画像光が、正面方向FDから大きく傾斜した方向に向かう。併せて、正面方向から大きく傾斜した方向に進んでいた画像光が、正面方向FDや正面方向FDに対して大きく傾斜しない方向に向かうようになる。凸部52の頂面TSによって形成された界面Bでの以上の光学作用により、種々の観察方向において異なる色の画像が重ね合わされて観察されるようになる。これにより、観察方向に応じて画像が異なる色で観察されることを抑制することができる。
As shown in FIG. 6, the lights L61 and L62 emitted from the
なお、図6に示すように、凸部52の頂面TSによって形成された第1層50及び第2層55の界面Bは、正面方向FDや正面方向FDに対して大きく傾斜しない方向に進む光L63の進行方向を大きく変えることなく維持する。また、頂面TSによって形成された界面Bは、正面方向FDに対して大きく傾斜した方向に進む光L64の進行方向を、正面方向FDや正面方向FDに対して大きく傾斜しない方向に曲げることができる。凸部52の頂面TSによって形成された界面Bでのこれらの光学作用により、正面方向輝度を維持することができる。
As shown in FIG. 6, the interface B of the
加えて、本実施の形態による光学構造体40によれば、第1層50は、凸部52の頂面TS及び隣り合う凸部52の間に位置する凹部53の底面BSの少なくとも一方に、微細凹凸面FUSを有している。そして、微細凹凸面FUSによって形成された第1層50及び第2層55の屈折率界面Bにおいても、画像光を拡散させることができる。微細凹凸面FUSによって形成された界面Bでの拡散は、まず突出要素54の表面での屈折による。加えて、微細凹凸面FUSによって形成された界面Bでの拡散は、微細凹凸構造に起因した回折にもよる。回折によれば、±一次の回折方向だけでなく、多次の回折方向へも画像光を向けることができる。
In addition, according to the
図6に示された例において、凸部52によって形成された界面Bにより、正面方向FDに対してなす角度を小さくするように進行方向を曲げられた光L62が、微細凹凸面FUSでの回折によって拡散している。また、正面方向FDや正面方向FDに対して大きく傾斜しない方向に進んで微細凹凸面FUSに向かう光L65も、微細凹凸面FUSでの回折によって拡散している。
In the example shown in FIG. 6, the light L62 whose traveling direction is bent so as to reduce the angle formed with respect to the front direction FD by the interface B formed by the
以上のようにして、凸部52によって形成された界面Bでの拡散と、凸部52よりも大幅にピッチの細かい微細凹凸面FUSによって形成された界面Bでの拡散とを組合せることによれば、観察角度に応じた色変化を効果的に目立たなくさせることができる。なお、第1方向D1における側面SSが占める割合を示す側面比率を大きくすることによっても、凸部52によって形成された屈折率界面Bによる拡散能が強化され、観察角度に応じた色変化を緩和することもできる。ただし、後述する実施例でも実証されているように、凸部52によって形成された屈折率界面Bによる拡散能を強めることに代え、凸部52による拡散に対して微細凹凸面FUSによる拡散を重ね合わせることで、より効果的に観察角度に応じた色変化を抑制することができる。とりわけ、回折効率を向上させる構成を採用した微細凹凸面FUSによって、観察角度に応じた色変化をより顕著に抑制し得ることも確認された。
As described above, the diffusion at the interface B formed by the
このようなに色変化が抑制される現象の詳細は不明であるが、以下の点がその一要因になっているものと推測される。媒質の屈折率が波長に応じて変化することから、屈折によれば、短波長の光の進行方向をより大きく曲げることができる。一方、回折によれば、屈折率に依存することなく、長波長の光の進行方向をより大きく曲げることができる。このような点から、主として屈折による凸部52での光拡散機能と、回折を利用した微細凹凸面FUSでの光拡散機能との組合せによれば、観察角度に応じた色変化をより効果的に抑制することができるものと推測される。
The details of the phenomenon in which the color change is suppressed in this way are unknown, but it is presumed that the following points are one of the factors. Since the refractive index of the medium changes according to the wavelength, the refraction allows the direction of travel of short-wavelength light to be bent more. On the other hand, according to diffraction, it is possible to bend the traveling direction of long-wavelength light more greatly without depending on the refractive index. From such a point, according to the combination of the light diffusing function mainly at the
また、図示された上述の具体例において、第2層55の側から入射した画像光が第1層50の側から射出するように、光学構造体40が設置されている。そして、第1層50は、凹部53の底面BSに微細凹凸面FUSを有している。すなわち、出光側に位置する第1層50の凹部53の底面BSに微細凹凸面FUSが設けられている。つまり、凸部52で拡散された後に、凸部52よりも微細構造を有した微細凹凸面FUSで拡散される。逆に言えば、画像光は、微細凹凸面FUSにおける屈折率界面Bでより均一に拡散された後、凸部52における屈折率界面Bに入射することなく、光学構造体40を透過することができる。したがって、上述した具体例によれば、光学構造体40を透化する画像光をより均一に拡散させることができる。結果として、観察角度に応じた色変化をより効果的に抑制することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the
さらに、図示された上述の具体例において、第1層50の屈折率は第2層55の屈折率よりも大きく、第1層50は凹部53の底面BSに微細凹凸面FUSを有している。通常、第1層50の凸部52は、第2層55の側に向けて先細りする。そして、先細りする凸部52を有し高屈折率の第1層50は、第2層55よりも出光側に位置することが好ましい。この配置によれば、第1層50及び第2層55の界面Bで寝た光の進行方向を立ち上げ易くなり、また立ち上がった光の進行方向を寝かし易くなる。そして、上述した具体例のように、出光側に位置する第1層50の凹部53の底面BSに微細凹凸面FUSを設けることで、画像光は、微細凹凸面FUSにおける屈折率界面Bで均質に拡散された後、凸部52における屈折率界面Bに入射することなく、光学構造体40を透過することができる。これにより、光学構造体40を透化する画像光をより均一に拡散させることができる。結果として、観察角度に応じた色変化をより効果的に抑制することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the refractive index of the
さらに、図示された上述の具体例において、第1層50は微細凹凸面FUSを形成する複数の突出要素54を有し、突出要素54のピッチP2は0.3μm以上2.0μm以下となっている。このように短ピッチで配列された突出要素54が微細凹凸面FUSを形成することにより、微細凹凸面FUSでの回折を期待することができる。これにより、光学構造体40を透化する画像光をより均一に拡散して、観察角度に応じた色変化を効果的に抑制することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the
さらに、図示された上述の具体例において、第1層50は微細凹凸面FUSを形成する複数の突出要素54を有し、突出要素54のピッチは0.3μm以上0.78μm以下となっている。このように短ピッチで配列された突出要素54によって微細凹凸面FUSを形成することにより、微細凹凸面FUSでの回折効率を効果的に改善することができる。その一方で、突出要素54の配列ピッチが可視光波長域の範囲にまで小さくなっているので、突出要素54における第1層50及び第2層55の屈折率界面Bでの反射や屈折を効果的に抑制することができる。これにより、正面方向輝度を効果的に維持しながら、光学構造体40を透化する画像光をより均一に拡散させて、観察角度に応じた色変化を効より果的に抑制することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the
さらに、図示された上述の具体例において、第1層50は微細凹凸面FUSを形成する複数の突出要素54を有し、突出要素54の幅W2に対する高さH2の比は、凸部52の幅W1に対する高さH1の比よりも小さくなっている。このように突出要素54のアスペクト比を小さくしておくことで、微細凹凸面FUSでの屈折による強い拡散を抑制することができる。これにより、正面方向輝度を効果的に維持しながら、光学構造体40を透化する画像光をより均一に拡散させて、観察角度に応じた色変化を効より果的に抑制することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the
さらに、図示された上述の具体例において、第1層50は微細凹凸面FUSを形成する複数の突出要素54を有し、突出要素54の表面の傾斜角度θ2は、70°より小さく且つ凸部52の側面SSの傾斜角度θ1より小さくなっている。このように突出要素54の表面の傾斜角度θ2を小さくすることで、微細凹凸面FUSでの屈折による強い拡散を抑制することができる。これにより、正面方向輝度を効果的に維持しながら、光学構造体40を透化する画像光をより均一に拡散させて、観察角度に応じた色変化を効より果的に抑制することができる。また、傾斜角度が45°よりも小さい突出要素54は比較的に容易に作製することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the
さらに、図示された上述の具体例において、第1層50は微細凹凸面FUSを形成する複数の突出要素54を有し、複数の突出要素54は第1方向D1に配列されている。さらに具体的には、各凸部52及び各突出要素54は第1方向D1と非平行な方向に線状に延びている。このような構成によれば、凸部52での光拡散機能及び微細凹凸面FUSでの光拡散機能を効果的に組合せることができ、光学構造体40の透過光をより均一に拡散させることができる。これにより、光学構造体40を透過する画像光をより均一に拡散させて、観察角度に応じた色変化を効より果的に抑制することができる。
Further, in the above-described specific example shown, the
以上に説明してきた一実施の形態において、光学構造体40は、第1方向D1に離間して配置された複数の凸部52を有する第1層50と、凸部52の側から第1層50に積層され第1層50との間に屈折率界面Bを形成する第2層55と、を有している。第1層50は、凸部52の頂面TS及び隣り合う凸部52の間に位置する突出要素54の底面BSの少なくとも一方に、微細凹凸面FUSを有している。この一実施の形態によれば、凸部52の側面SSにおける第1層50及び第2層55の屈折率界面Bにおいて、光の進行方向を曲げて拡散させることができる。同様に、微細凹凸面FUSにおける第1層50及び第2層55の界面Bにおいて、光の進行方向を曲げて拡散させることができる。凸部52での光拡散機能及び微細凹凸面FUSでの光拡散機能の組合せによって、透過光をより均一に拡散させることができる。これにより、観察角度に応じて表示画像が異なる色で観察されるといった不具合を効果的に抑制することができる。
In one embodiment described above, the
とりわけ、本実施の形態において、凸部52での光拡散機能は主として屈折に起因しており、微細凹凸面FUSでの光拡散機能は屈折だけでなく回折にも起因している。屈折によれば、短波長の光の進行方向をより大きく曲げることができる。一方、回折によれば、長波長の光の進行方向をより大きく曲げることができる。したがって、凸部52での光拡散機能と微細凹凸面FUSでの光拡散機能との組合せによれば、観察角度に応じた色変化をより効果的に抑制することができる。
In particular, in the present embodiment, the light diffusing function at the
一実施の形態を複数の具体例を参照しながら説明してきたが、これらの具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等を行うことができる。 Although one embodiment has been described with reference to a plurality of specific examples, these specific examples are not intended to limit one embodiment. The above-described embodiment can be implemented in various other specific examples, and various omissions, replacements, changes, additions, and the like can be made without departing from the gist thereof.
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-mentioned specific examples are used for the parts that can be configured in the same manner as the above-mentioned specific examples, and the same reference numerals are used, and duplicate explanations are given. Is omitted.
例えば、上述した一実施の形態において、微細凹凸面FUSを構成する突出要素54の一例を示したが、突出要素54は上述の実施例に限定されない。例えば、図9に示すように、突出要素54の主切断面における断面形状を台形形状や矩形形状とすることもできる。断面矩形形状の突出要素54によれば、微細凹凸面FUSでの回折効率を効果的に改善することができる。また、突出要素54の断面形状を矩形形状とした微細凹凸面FUSでは、とりわけ凹部53の底面BSに微細凹凸面FUSを設けた場合、正面方向FDに切り立った側面への入射光量を低減することができ、これにより屈折による格段の程度を低減することができる。
For example, in the above-described embodiment, an example of the projecting
すなわち図9に示された例によれば、第1層50は微細凹凸面FUSを形成する複数の突出要素54を有している。突出要素54の側面(表面)の傾斜角度θ2は45°より大きく且つ凸部52の頂面TSの傾斜角度θ1より大きくなっている。突出要素54の表面の傾斜角度θ2を大きくすることで、微細凹凸面FUSでの屈折による拡散を抑制することができ、且つ、微細凹凸面FUSでの回折効率を効果的に改善することができる。これにより、正面方向輝度を効果的に維持しながら、光学構造体40を透過する画像光をより均一に拡散させることができ、観察角度に応じた色変化を効より果的に抑制することができる。
That is, according to the example shown in FIG. 9, the
また、上述した一具体例において、微細凹凸面FUSが凹部53の底面BSに設けられている例を示したが、この例に限られない。例えば図7に示すように、微細凹凸面FUSが、凹部53の底面BSに設けられるとともに、凸部52の頂面TSに設けられていてもよい。また、図8に示すように、微細凹凸面FUSが凸部52の頂面TSのみに設けられていてもよい。さらに、微細凹凸面FUSは、各底面BSの一部分のみに設けられていてもよいし、各頂面TSの一部のみに設けられていてもよい。さらに、微細凹凸面FUSは、一部の凹部53の底面BSに設けられていてもよいし、一部の凸部52の頂面TSに設けられていてもよい。
Further, in the above-mentioned specific example, an example in which the fine concavo-convex surface FUS is provided on the bottom surface BS of the
さらに、既に説明したように、微細凹凸面FUSを形成する突3出要素54は、リニア配列ではなく、二次元配列されていてもよい。凸部52は、リニア配列ではなく、二次元配列されていてもよい。
Further, as already described, the protruding three protruding
さらに、図示された表示装置10は一例に過ぎない。上述した光学構造体40は、特に限定されず、種々の表示装置に適用され得る。例えば、図1に示された面光源装置20において、液晶表示パネル15と光学シート25との間に反射型偏光子が配置されていてもよい。また、面光源装置20が複数の光学シート25を含んでいてもよい。さらに面光源装置20が光拡散板を含んでいてもよい。さらに、表示装置10は、液晶表示装置に限られる、EL(Electroluminescence)表示装置であってもよい。
Further, the illustrated
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
実施例1、実施例2、比較例1、比較例2に係る光学構造体を作製した。各光学構造体は、図1〜図6に示された上述の光学構造体の基材、第1層及び第2層を有するようにした。第1層は屈折率1.65の樹脂により作製し、第2層は屈折率1.48の樹脂により作製した。第1層は、リニア配列された凸部を有するようにした。実施例1、実施例2、比較例1、比較例2に係る光学構造体について、凸部の第1方向への配列ピッチP1を22.5μmとし、凸部の正面方向FDに沿った高さH1を16μmとした。また、実施例1、実施例2、比較例1に係る光学構造体について、第1方向D1における凸部の側面が占めている割合としての側面比率(=((W1−WT)/P1)/100〔%〕)を25.3%とした。一方、比較例2に係る光学構造体について、側面比率を28.0%とした。そして、実施例1及び実施例2に係る光学構造体には、凹部の底面に微細凹凸面を設けた。一方、比較例1及び比較例2に係る光学構造体について、凹部の底面を平坦面とし、微細凹凸面を設けなかった。その他の構成について、実施例1、実施例2、比較例1、比較例2に係る光学構造体は共通の構成を有するようにした。 Optical structures according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were produced. Each optical structure has a base material, a first layer and a second layer of the above-mentioned optical structure shown in FIGS. 1 to 6. The first layer was made of a resin having a refractive index of 1.65, and the second layer was made of a resin having a refractive index of 1.48. The first layer was made to have linearly arranged protrusions. Regarding the optical structures according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the arrangement pitch P1 of the convex portion in the first direction is set to 22.5 μm, and the height of the convex portion along the front direction FD of the convex portion is set to 22.5 μm. H1 was set to 16 μm. Further, with respect to the optical structures according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, the side surface ratio as the ratio occupied by the side surface of the convex portion in the first direction D1 (= ((W1-WT) / P1) / 100 [%]) was set to 25.3%. On the other hand, the side ratio of the optical structure according to Comparative Example 2 was set to 28.0%. Then, in the optical structures according to the first and second embodiments, a fine concavo-convex surface is provided on the bottom surface of the recess. On the other hand, in the optical structures according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the bottom surface of the recess was made a flat surface, and a fine uneven surface was not provided. Regarding other configurations, the optical structures according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 have a common configuration.
実施例1及び実施例2に係る光学構造体において、リニア配列された突出要素54によって微細凹凸面FUSを形成した。突出要素54の断面形状は、図5に示された例と同様に、約二等辺三角形状とした。突出要素54の断面形状をなす約二等辺三角形状の頂角θxの設計値を80°とした。実施例1に係る光学構造体において、突出要素54の配列ピッチP2を2μmとし、実施例2に係る光学構造体において、突出要素54の配列ピッチP2を0.5μmとした。
In the optical structures according to Examples 1 and 2, a fine concavo-convex surface FUS was formed by linearly arranged protruding
作製された各光学構造体を、第2層を粘着層として、市販されているSamsung社製のマルチドメイン型VA型液晶表示装置の表示面に貼合して光学特性を比較した。光学特性として、正面方向輝度比〔%〕およびcolor washout角度〔°〕を評価した。正面方向輝度比は、各光学構造体付き表示装置について全面白表示を行った際に測定された光学構造体を積層した状態での正面方向輝度の、光学構造体を取り外した状態での正面方向輝度に対する割合〔%〕とした。輝度は、ミノルタ社製のSPECTRORADIOMETER(CS−1000)を用いて測定した。 Each of the produced optical structures was bonded to the display surface of a commercially available multi-domain type VA liquid crystal display device manufactured by Samsung, with the second layer as an adhesive layer, and the optical characteristics were compared. As the optical characteristics, the front luminance ratio [%] and the color washout angle [°] were evaluated. The front-direction brightness ratio is the front-direction brightness when the optical structures are laminated, which is measured when the entire display device with the optical structure is displayed in white, and the front-side direction when the optical structure is removed. The ratio to the brightness [%] was used. Luminance was measured using SPECTRORADIOMETER (CS-1000) manufactured by Minolta.
color washout角度〔°〕は、各光学構造体付き表示装置について正面方向で計測された彩度に対して20%異なる彩度が測定される測定方向が正面方向に対してなす角度のことである。言い換えると、正面方向に対してcolor washout角度〔°〕だけ傾斜した方向から測定された彩度は、正面方向から測定される彩度の80%の値となる。彩度は、L*a*b*表色系において、C*=((a*)2+(b*)2)1/2で表される。L*a*b*表色系は、CIE(国際照明委員会)で規格化され、JIS Z 8781−4:2013で採用されている。輝度は、ミノルタ社製のSPECTRORADIOMETER(CS−1000)を用いて測定した。彩度は、正面方向且つ第1方向の両方に平行な仮想面内において正面方向に対する傾斜角度を変化させた方向から測定した。 The color washout angle [°] is the angle formed by the measurement direction in which the saturation measured in the front direction is 20% different from the saturation measured in the front direction for each display device with an optical structure. .. In other words, the saturation measured from the direction inclined by the color washout angle [°] with respect to the front direction is 80% of the saturation measured from the front direction. Saturation is represented by C * = ((a * ) 2 + (b * ) 2 ) 1/2 in the L * a * b * color system. The L * a * b * color system has been standardized by the CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) and adopted in JIS Z 8781-4: 2013. Luminance was measured using SPECTRORADIOMETER (CS-1000) manufactured by Minolta. The saturation was measured from the direction in which the inclination angle with respect to the front direction was changed in the virtual plane parallel to both the front direction and the first direction.
結果を表1及び図10に示す。比較例2では、比較例1に対して側面比率を上昇させた。したがって、比較例2における側面での屈折による拡散機能は増強され、比較例1よりも大きなcolor washout角度〔°〕を有するようになった。実施例1及び実施例2は、比較例2に対して、同等の正面方向輝度比を有する一方で、比較例1よりも優位に拡大されたcolor washout角度〔°〕を有した。微細凹凸面を構成する突出要素のピッチP2とピッチを小さくした実施例2は、正面方向輝度比およびcolor washout角度〔°〕の両方において、実施例1よりも優れていた。この点から、微細凹凸面FUSでの拡散は、屈折よりも回折を主とすることが好ましいものと推測される。 The results are shown in Table 1 and FIG. In Comparative Example 2, the lateral ratio was increased as compared with Comparative Example 1. Therefore, the diffusion function due to refraction on the side surface in Comparative Example 2 was enhanced, and the color washout angle [°] was larger than that in Comparative Example 1. Example 1 and Example 2 had the same front-facing luminance ratio with respect to Comparative Example 2, while having a significantly expanded color washout angle [°] over Comparative Example 1. Example 2 in which the pitch P2 and the pitch of the protruding elements constituting the fine concavo-convex surface were reduced was superior to that of Example 1 in both the front luminance ratio and the color washout angle [°]. From this point, it is presumed that the diffusion on the fine concavo-convex surface FUS is preferably mainly diffraction rather than refraction.
10 表示装置
10A 光学構造体付き表示装置
11 表示面
15 液晶表示パネル
15A 光学構造体付き表示パネル
16 上偏光板
16A 光学構造体付き偏光板
17 液晶層
18 下偏光板
20 面光源装置
21 発光面
22 反射シート
23 光源
24 発光体
25 光学シート
26 本体部
27 単位プリズム
30 導光板
31 出光面
32 裏面
33 入光面
34 反対面
37 傾斜面
38 段差面
39 接続面
40 光学構造体
42 基材
44 機能層
50 第1層
50a 入光側面
50b 出光側面
51 ベース部
52 凸部
53 凹部
54 突出要素
55 第2層
55a 入光側面
55b 出光側面
D1 第1方向
D2 第2方向
FD 正面方向
FUS 微細凹凸面
TS 頂面
BS 底面
SS 側面
B 界面
10
Claims (13)
前記凸部の側から前記第1層に積層され前記第1層との間に屈折率界面を形成する第2層と、を備え、
前記第1層は、前記凸部の頂面および隣り合う前記凸部の間に位置する凹部の底面の少なくとも一方に、微細凹凸面を有する、光学構造体。 A first layer having a plurality of convex portions arranged apart from each other in the first direction,
A second layer, which is laminated on the first layer from the side of the convex portion and forms a refractive index interface with the first layer, is provided.
The first layer is an optical structure having a fine concavo-convex surface on at least one of a top surface of the convex portion and a bottom surface of a concave portion located between the adjacent convex portions.
前記第1層は、前記凹部の前記底面に前記微細凹凸面を有する、請求項1に記載の光学構造体。 The light incident from the side of the second layer is arranged so as to be emitted from the side of the first layer.
The optical structure according to claim 1, wherein the first layer has the fine concavo-convex surface on the bottom surface of the recess.
前記第1層は、前記凹部の前記底面に前記微細凹凸面を有する、請求項1又は2に記載の光学構造体。 The refractive index of the first layer is larger than the refractive index of the second layer.
The optical structure according to claim 1 or 2, wherein the first layer has the fine concavo-convex surface on the bottom surface of the recess.
前記突出要素のピッチは、0.3μm以上2.0μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学構造体。 The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The optical structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the pitch of the protruding elements is 0.3 μm or more and 2.0 μm or less.
前記突出要素のピッチは、0.3μm以上0.78μm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学構造体。 The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The optical structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the pitch of the protruding elements is 0.3 μm or more and 0.78 μm or less.
前記突出要素の幅に対する高さの比は、前記凸部の幅に対する高さの比よりも小さい、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学構造体。 The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The optical structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of the height to the width of the protruding element is smaller than the ratio of the height to the width of the convex portion.
前記突出要素の表面の傾斜角度は、70°より小さく且つ前記凸部の側面の傾斜角度より小さい、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学構造体。 The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The optical structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the inclination angle of the surface of the protruding element is smaller than 70 ° and smaller than the inclination angle of the side surface of the convex portion.
前記複数の突出要素は、前記第1方向に配列されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学構造体。 The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The optical structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of protruding elements are arranged in the first direction.
前記第1層は、前記微細凹凸面を形成する複数の突出要素を有し、
前記複数の突出要素は前記第1方向に配列され、前記複数の突出要素の各々は前記第1方向と非平行な方向に線状に延びている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学構造体。 Each of the plurality of convex portions extends linearly in a direction non-parallel to the first direction.
The first layer has a plurality of protruding elements forming the fine concavo-convex surface.
The plurality of projecting elements are arranged in the first direction, and each of the plurality of projecting elements extends linearly in a direction non-parallel to the first direction, according to any one of claims 1 to 8. The optical structure described.
前記偏光板と積層された請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学構造体と、を備える、光学構造体付き偏光板。 Polarizing plate and
A polarizing plate with an optical structure comprising the optical structure according to any one of claims 1 to 10 laminated with the polarizing plate.
前記表示パネルと積層された請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学構造体と、を備える、光学構造体付き表示パネル。 Display panel and
A display panel with an optical structure comprising the optical structure according to any one of claims 1 to 10 laminated with the display panel.
表示装置と積層された請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学構造体と、を備える、光学構造体付き表示装置。 Display device and
A display device with an optical structure, comprising the optical structure according to any one of claims 1 to 10 laminated with the display device.
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2020
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