JP5018072B2

JP5018072B2 - Optical sheet and backlight unit and display using the same

Info

Publication number: JP5018072B2
Application number: JP2006344041A
Authority: JP
Inventors: ルイス・マヌエル・ムリジョ−モラ
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP2008158034A

Description

本発明は、液晶パネルに代表される、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子を背面側から照射するバックライトシステムを備えた表示装置の改良に関する。
液晶パネルが用いられる前記表示装置としては、
（１）バックライト，エッジライトなどの内蔵光源を有さず、太陽光や室内照明光などの周辺光により表示光を生成するタイプの反射型液晶表示装置。
（２）太陽光や室内照明光などの周辺光だけでなく、液晶パネルの前面側（観察者側）に配置したフロントライトを、装置の内蔵光源として用いるタイプの反射型液晶表示装置。
（３）太陽光や室内照明光などの周辺光によらず、バックライト，エッジライトなどの内蔵光源からの照明光を、主として表示光を生成するために用いるタイプの透過型液晶表示装置。
（４）バックライト，エッジライトなどの内蔵光源からの照明光、および太陽光や室内照明光などの周辺光の双方を、表示光を生成するために用いるタイプの半透過型液晶表示装置。
があり、本発明は、（３），（４）のタイプに適用される。 The present invention relates to a display device including a backlight system that irradiates a display element whose display pattern is defined according to transmission / non-transmission or transparent / scattering states in pixel units, represented by a liquid crystal panel, from the back side. Regarding improvements.
As the display device in which a liquid crystal panel is used,
(1) A reflective liquid crystal display device of a type that does not have a built-in light source such as a backlight or an edge light but generates display light by ambient light such as sunlight or indoor illumination light.
(2) A reflective liquid crystal display device of a type that uses not only ambient light such as sunlight and indoor illumination light but also a front light arranged on the front side (observer side) of the liquid crystal panel as a built-in light source of the device.
(3) A transmissive liquid crystal display device of a type that uses illumination light from a built-in light source such as a backlight or an edge light mainly for generating display light regardless of ambient light such as sunlight or indoor illumination light.
(4) A transflective liquid crystal display device of a type that uses both illumination light from a built-in light source such as a backlight and edge light and ambient light such as sunlight and indoor illumination light to generate display light.
The present invention is applied to the types (3) and (4).

近年、ＴＦＴやＳＴＮからなる液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてＯＡ分野の（カラー）ノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されつつある。
このような液晶表示装置においては、従来から、液晶パネルの背面側（反観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照射する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
このようなバックライトシステムとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板の側端部に沿って取り付け、光源ランプからの光を導光板内で多重反射させる、「導光板ライトガイド方式（所謂、エッジライト方式）」と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。 In recent years, liquid crystal display devices using a liquid crystal panel made of TFT or STN are being commercialized mainly in (color) notebook PCs (personal computers) in the OA field.
In such liquid crystal display devices, conventionally, a so-called backlight method has been adopted in which a light source is arranged on the back side (counter-viewer side) of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel is irradiated with light from this light source. ing.
Such a backlight system is roughly divided by attaching a light source lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFT) along a side end portion of a flat light guide plate made of acrylic resin or the like having excellent light transmittance. There are a “light guide plate light guide method (so-called edge light method)” in which light from the light is multiply reflected within the light guide plate, and a “direct type method” in which the light guide plate is not used.

導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置としては、例えば図１に示すような構成のものが一般的に知られている。
これにおいては、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板７９が配設されており、該導光板の上面（光射出面）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。
さらに、この導光板７９の下面に、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２方向に均一となるように散乱して反射させるための散乱反射パターン部が印刷などによって設けられる（図示せず）と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。 As a liquid crystal display device on which a light guide plate light guide type backlight system is mounted, for example, one having a configuration as shown in FIG. 1 is generally known.
In this, a liquid crystal panel 72 sandwiched between polarizing plates 71 and 73 is provided on the upper side, and a light guide plate made of a transparent base material such as PMMA (polymethyl methacrylate) or acrylic having a substantially rectangular plate shape on the lower surface side thereof. 79 is disposed, and a diffusion film (diffusion layer) 78 is provided on the upper surface (light emission surface) of the light guide plate.
Further, on the lower surface of the light guide plate 79, a scattering reflection pattern portion for efficiently scattering and reflecting the light introduced into the light guide plate 79 in the direction of the liquid crystal panel 72 is provided by printing or the like ( A reflection film (reflection layer) 77 is provided below the scattering reflection pattern portion.

また、上記導光板７９には、側端部に沿って光源ランプ７６が取り付けらており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクタ８１が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ₂）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板７９内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと光を導くようになっており、高輝度化を図るための一手段である。 In addition, a light source lamp 76 is attached to the light guide plate 79 along the side end portion, and the back side of the light source lamp 76 is arranged so that the light from the light source lamp 76 is efficiently incident on the light guide plate 79. A lamp reflector 81 having a high reflectivity is provided so as to cover it. The scattering reflection pattern portion is a mixture of white titanium dioxide (TiO ₂ ) powder mixed in a solution such as a transparent adhesive, printed in a predetermined pattern, for example, a dot pattern, dried, and formed. It is a means for increasing the luminance by providing directivity to the light incident on the light guide plate 79 and guiding the light toward the light exit surface.

さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図２に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）７４および７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は、導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。 Further, recently, in order to increase the light utilization efficiency and increase the brightness, as shown in FIG. 2, a prism film (prism layer) having a light condensing function between the diffusion film 78 and the liquid crystal panel 72 is used. ) 74 and 75 have been proposed. The prism films 74 and 75 are configured to collect the light emitted from the light exit surface of the light guide plate 79 and diffused by the diffusion film 78 on the effective display area of the liquid crystal panel 72 with high efficiency.

しかしながら、図１，図２に例示したこれらの方法では、視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられており、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。
そのため、液晶画面を横から見た時の輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
さらに、図２に例示したプリズムフィルムを用いる方法では、プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。 However, in these methods illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, the control of the visual field range is left only to the diffusibility of the diffusion film 78, which is difficult to control, and the central part in the diffusion direction goes brightly to the peripheral part. The characteristic which becomes so dark is inevitable.
For this reason, when the liquid crystal screen is viewed from the side, the luminance is greatly reduced, and the light utilization efficiency is reduced.
Furthermore, in the method using the prism film illustrated in FIG. 2, two prism films are required, which not only greatly reduces the amount of light due to the absorption of the film but also increases the cost due to the increase in the number of members. It was also.

一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置に用いられている。
直下型方式の液晶表示装置としては、図３に例示する構成が一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源５１の列が配設されており、該光源の上面（光射出面）に拡散フィルム（拡散層）７４が設けられている。
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図２の場合と同様に拡散フィルム７４と液晶パネル７２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）を設けることが提案されている。
このプリズムフィルムは、光源５１から射出され、拡散フィルム７４で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。 On the other hand, the direct type is used for a display device such as a large liquid crystal TV in which it is difficult to use a light guide plate.
As a direct type liquid crystal display device, the configuration illustrated in FIG. 3 is generally known. In this, a liquid crystal panel 72 sandwiched between polarizing plates 71 and 73 is provided on the upper side, and a row of light sources 51 made of fluorescent tubes or the like is provided on the lower surface side thereof. A diffusion film (diffusion layer) 74 is provided on the surface.
Further, recently, a prism film (prism layer) having a light condensing function between the diffusion film 74 and the liquid crystal panel 72 as in the case of FIG. ) Is proposed.
This prism film collects the light emitted from the light source 51 and diffused by the diffusion film 74 on the effective display area of the liquid crystal panel 72 with high efficiency.

しかしながら、図３に例示する構成でも、視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７４の拡散性のみに委ねられており、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。
そのため、液晶画面を横から見た時の輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。さらに、プリズムフィルムを用いる方法では、プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
また、光源間の間隔が広すぎると、画面上に輝度ムラが生じやすく、光源の数を減らせず、消費電力の増加およびコストの増加を招く原因となっていた。 However, even in the configuration illustrated in FIG. 3, the control of the visual field range is left only to the diffusibility of the diffusion film 74, and the control is difficult. Inevitable.
For this reason, when the liquid crystal screen is viewed from the side, the luminance is greatly reduced, and the light utilization efficiency is reduced. Furthermore, in the method using a prism film, since the number of prism films is two, not only the light quantity is greatly reduced due to absorption of the film, but also the cost is increased due to an increase in the number of members.
Further, if the distance between the light sources is too wide, uneven brightness tends to occur on the screen, and the number of light sources cannot be reduced, leading to an increase in power consumption and an increase in cost.

ところで、このような液晶表示装置では、軽量，低消費電力，高輝度であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い、液晶表示装置に搭載されるバックライトシステムも、軽量，低消費電力，高輝度であることが要求されている。
特に、最近、目覚ましい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトシステムの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須の課題となっている。
しかしながら、上記したような従来の構成では、液晶表示装置のさらなる薄型化が図られる今日、高輝度，低消費電力の要請に充分に応えられているとは言い難く、ユーザからは、低価格，高輝度，高表示品位で、かつ、低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトシステムの開発が待ち望まれている。 By the way, in such a liquid crystal display device, light weight, low power consumption, and high brightness are strongly demanded as market needs, and accordingly, the backlight system mounted on the liquid crystal display device is also light weight, low consumption. Power and high brightness are required.
In particular, in a color liquid crystal display device that has recently made remarkable progress, the panel transmittance of the liquid crystal panel is significantly lower than that of a monochrome-compatible liquid crystal panel. It has become an indispensable issue for obtaining power consumption.
However, in the conventional configuration as described above, it is difficult to say that the demand for high luminance and low power consumption has been sufficiently met today, because the liquid crystal display device is further reduced in thickness. The development of a backlight system that can realize a liquid crystal display device with high brightness, high display quality, and low power consumption is awaited.

上記の状況を鑑みて本出願人は、
液晶パネルと、この液晶パネルに背面側から光を照射する光源手段とを備え、
この光源手段に、光源からの光を液晶パネルへと導くレンズ層が設けられ、該レンズ層焦点面近傍に開口をもつ遮光部を有することを特徴とする液晶表示装置について提案している。（例えば、特許文献１参照）
特開２０００−２８４２６８号公報 In view of the above situation, the applicant
A liquid crystal panel, and light source means for irradiating the liquid crystal panel with light from the back side,
A liquid crystal display device is proposed in which the light source means is provided with a lens layer for guiding light from the light source to the liquid crystal panel, and has a light shielding portion having an opening in the vicinity of the focal plane of the lens layer. (For example, see Patent Document 1)
JP 2000-284268 A

上記特許文献１には、図４に示されるように、液晶パネルとバックライトユニットの間に、遮光部を有するレンズシートを配置してなる構成が開示されている。
上記構成のレンズシートを介在させたことによる作用効果は、導光板から射出する光が有する拡散性をレンズ作用により変調（コリメート）して、液晶パネル側に方向を揃えて射出させることが可能となる点にある。
加えて、特定箇所に開口を持つ遮光部を形成したことにより、液晶パネルの画素に入射する光量を選択的に多くすることが可能となり、バックライトの利用効率が向上することと、前記開口の形状を制御することで表示光の視域も制御することが可能となることが挙げられる。 Patent Document 1 discloses a configuration in which a lens sheet having a light shielding portion is disposed between a liquid crystal panel and a backlight unit, as shown in FIG.
The effect of having the lens sheet configured as described above is that the diffusibility of the light emitted from the light guide plate can be modulated (collimated) by the lens action and emitted in the same direction toward the liquid crystal panel. It is in the point.
In addition, by forming a light-shielding portion having an opening at a specific location, it is possible to selectively increase the amount of light incident on the pixels of the liquid crystal panel, improving the use efficiency of the backlight, It can be mentioned that the viewing area of the display light can be controlled by controlling the shape.

また、エッジライト式の面光源を構成する導光板を採用しない直下型方式のバックライト・ユニットに上記レンズシートを採用する場合には、光源とレンズシートとの間に光拡散層（光拡散板単独、又は光拡散フィルムの併用）を介在させた構成が採用される。
光拡散層を介在させることにより、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）又はＬＥＤによる光源のシルエット（ランプ・イメージ）が強く視覚され、ホットスポットあるいはホットバーと呼ばれる画面内の一部が局所的に明るく見えてしまう現象が解消され、画面内での表示輝度分布を一様にすることが出来る。 In addition, when the lens sheet is used in a direct type backlight unit that does not employ a light guide plate constituting an edge light type surface light source, a light diffusion layer (light diffusion plate) is provided between the light source and the lens sheet. A configuration in which a single or a combination of light diffusion films is interposed is employed.
By interposing the light diffusing layer, the silhouette of the light source (lamp image) by the cold cathode ray tube (CCFL) or LED is strongly visualized, and a part in the screen called a hot spot or hot bar looks locally bright. This eliminates the phenomenon and makes the display luminance distribution in the screen uniform.

上記レンズシートの反レンズ部側の平面に光拡散層を設けた場合、互いに平坦なレンズシートと光拡散層では、明確な段差のない平坦面同士が接触することにより、境界が明確にならず、両者が屈折率の近い物質である場合には、入射光が、意図する角度で単位レンズに入射せず、単位レンズによる設計通りの光学特性を奏することが難しくなる。
特に、レンズシートと光拡散層とを粘着層又は接着層を介して積層一体化する構成を採用する場合には、予期せぬ入射光成分の発生（又は、光拡散層による機能の低下）を招きやすくなり、設計通りの光学特性を奏することが一層難しくなる。 When a light diffusing layer is provided on the flat surface of the lens sheet on the side opposite to the lens portion, the flat surface without a step is not clear between the flat lens sheet and the light diffusing layer. When both are substances having a refractive index close to each other, incident light does not enter the unit lens at an intended angle, and it becomes difficult to exhibit optical characteristics as designed by the unit lens.
In particular, when adopting a configuration in which the lens sheet and the light diffusion layer are laminated and integrated via an adhesive layer or an adhesive layer, unexpected generation of incident light components (or deterioration of the function due to the light diffusion layer) is caused. It becomes easier to invite and it becomes more difficult to achieve optical characteristics as designed.

本出願人は、さらに上記のような事情に鑑みて、図５に示される構成の光学シート（バックライト・ユニットおよびディスプレイ）を提案している。（特許文献２参照）
尚、以後の本願明細書においては、光学特性の「拡散」と「散乱」、「接着層」と「粘着層」、および本願による「光学シート」と「光学フィルム」は、同義語として混在して用いることとする。 The present applicant has further proposed an optical sheet (backlight unit and display) having the configuration shown in FIG. 5 in view of the above situation. (See Patent Document 2)
In the following description of the present application, “diffusion” and “scattering” of optical characteristics, “adhesive layer” and “adhesive layer”, and “optical sheet” and “optical film” according to the present application are synonymous. Will be used.

上記光学シートは、
ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、
照明光の入射側から順に、少なくとも、
前記照明光を、非入射面側である出射面側に散乱する光散乱層と、
接着層又は粘着層と、
前記接着剤又は粘着材によって前記光散乱層に接着又は粘着され、前記光散乱層の出射面側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記光散乱層によって散乱された光を光散乱層側に反射する光反射層と、
平坦である裏面が前記光反射層の他方の面に固定され、表面に複数の単位レンズが配置されてなるレンズシートとを備え、
前記光反射層には、前記単位レンズそれぞれに１：１に対応した開口部を有すると共に、前記接着層又は粘着層の厚さは、前記光反射層よりも薄いことを特徴とする。
ＷＯ２００６／０８０５３０ The optical sheet is
In an optical sheet used for illumination light path control in a backlight unit for display,
In order from the incident light incident side, at least,
A light scattering layer that scatters the illumination light to the exit surface side that is the non-incident surface side;
An adhesive layer or an adhesive layer;
Light that is adhered or adhered to the light scattering layer by the adhesive or the pressure-sensitive adhesive, has a highly light-reflective surface facing the emission surface side of the light scattering layer, and is scattered by the light scattering layer A light reflecting layer that reflects the light scattering layer side,
A flat back surface is fixed to the other surface of the light reflection layer, and a lens sheet in which a plurality of unit lenses are arranged on the front surface, and
Each of the unit lenses has an opening corresponding to 1: 1 in the light reflection layer, and the adhesive layer or the adhesive layer is thinner than the light reflection layer.
WO2006 / 080530

図５に示す光学シート１０は、光源２０からの光Ｌを、入射面１１から導き入れ、出射面１２側に散乱する光拡散層１３を備えている。
光拡散層１３の出射面１２には、光反射層１４を接着層１８により固定している。この光反射層１４は、例えば白色インキ，金属箔，金属蒸着層からなり、例えば空気層からなる複数の開口部１５が規則的に設けられる。
接着層１８を光反射層１４よりも薄くすることにより、光反射層１４に接触しない部分の接着層１８が開口部１５に入り込んで埋め切ってしまうことが回避され、好適である。 The optical sheet 10 shown in FIG. 5 includes a light diffusion layer 13 that guides the light L from the light source 20 from the incident surface 11 and scatters the light L toward the emission surface 12 side.
A light reflecting layer 14 is fixed to the light emitting surface 12 of the light diffusion layer 13 by an adhesive layer 18. The light reflecting layer 14 is made of, for example, white ink, a metal foil, or a metal vapor deposition layer, and a plurality of openings 15 made of, for example, an air layer are regularly provided.
By making the adhesive layer 18 thinner than the light reflecting layer 14, it is preferable that a portion of the adhesive layer 18 that does not contact the light reflecting layer 14 enters the opening 15 and is buried.

図５に示す光学シート１０を用いたバックライト・ユニットにおける光の挙動を説明する。
光源２０からの光Ｌが、光拡散層１３の入射面１１から入射する。
光拡散層１３に入射した光Ｌは、ここでランダムに散乱される。
このように散乱された光のうち、開口部１５を通過した光γのみが、レンズシート１７へと導かれる。 The behavior of light in the backlight unit using the optical sheet 10 shown in FIG. 5 will be described.
Light L from the light source 20 is incident from the incident surface 11 of the light diffusion layer 13.
Here, the light L incident on the light diffusion layer 13 is randomly scattered.
Of the scattered light, only the light γ that has passed through the opening 15 is guided to the lens sheet 17.

各開口部１５は、レンズシート１７に設けられた各単位レンズ１６の頂点に対向するようにそれぞれ設けられているので、各単位レンズ１６には、対応する各開口部１５によって絞られた光のみが導かれる。
つまり、各開口部１５が、スリットのような働きをすることによって、散乱角度が絞られた光γのみが各単位レンズ１６に入射することになるので、単位レンズ１６に斜めから入射する光がなくなり、もって、視聴者の視覚方向Ｆに進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう光をなくすことができる。 Since each opening 15 is provided so as to face the apex of each unit lens 16 provided in the lens sheet 17, each unit lens 16 has only the light confined by each corresponding opening 15. Is guided.
That is, since each opening 15 functions like a slit, only light γ with a narrowed scattering angle is incident on each unit lens 16, so that light incident on the unit lens 16 from an oblique direction is incident. Therefore, it is possible to eliminate the light that is emitted in the lateral direction without traveling in the visual direction F of the viewer.

一方、開口部１５を通ることができなかった光βは、光反射層１４で反射され、光拡散層１３側に戻される。
そして、光拡散層１３において同様に散乱された後に、いずれは散乱角度が絞られた光γとなった後に開口部１５を通って単位レンズ１６に入射し、単位レンズ１６によって所定角度φ内に拡散された後に出射される。 On the other hand, the light β that could not pass through the opening 15 is reflected by the light reflection layer 14 and returned to the light diffusion layer 13 side.
Then, after being similarly scattered in the light diffusion layer 13, eventually becomes light γ with a narrowed scattering angle, then enters the unit lens 16 through the opening 15, and enters the predetermined angle φ by the unit lens 16. It is emitted after being diffused.

このように、光源２０からの光Ｌを散乱させ、散乱角度が絞られた光γのみを単位レンズ１６に入射させることができるとともに、単位レンズ１６に入射できなかった光については、無駄に出射させることなく再利用することができるので、光源２０からの光の利用効率を高めつつ、拡散範囲を制御して出射させることが可能となる。 As described above, the light L from the light source 20 is scattered, and only the light γ with a narrowed scattering angle can be incident on the unit lens 16, and the light that could not be incident on the unit lens 16 is wasted. Therefore, it is possible to emit light while controlling the diffusion range while improving the utilization efficiency of the light from the light source 20.

特許文献２に係る提案により、光源からの光を、無駄に出射される分を増やすことなく、均一化して、かつ拡散範囲を制御して出射させることが可能となるが、上記のように、開口部１５を通ることができなかった光βは、光反射層１４で反射され、光拡散層１３側に戻され、光拡散層１３や光源２０で反射され、再度開口部１５に向かう挙動を繰り返すことになる。
開口部１５を通って視聴者の視覚方向Ｆに進んだ光（図示していない液晶パネルを通過した後、表示光となる）は、光反射層１４での反射に伴って発生する色調の変化を含んだ表示光として視聴者に視覚される現象が確認されている。
色調の変化は、光学シートの構成部材が持つ色相に依存する場合や、多重反射の際に干渉現象が発生する可能性も推測されるが、光反射層１４の反射特性（スペクトル）を評価したところ、可視波長全域に渡っての反射率が一定でないことが大きな要因であると考えた。 The proposal according to Patent Document 2 makes it possible to emit light from a light source without increasing the amount of light emitted unnecessarily and control the diffusion range to be emitted. The light β that could not pass through the opening 15 is reflected by the light reflecting layer 14, returned to the light diffusing layer 13, reflected by the light diffusing layer 13 or the light source 20, and behaves again toward the opening 15. Will repeat.
Light that travels in the visual direction F of the viewer through the opening 15 (after passing through a liquid crystal panel (not shown), becomes display light) changes in color tone that occur as a result of reflection by the light reflecting layer 14 It has been confirmed that the viewer can visually recognize the display light including
The change in color tone depends on the hue of the constituent members of the optical sheet, and the possibility of interference occurring during multiple reflection is also estimated, but the reflection characteristics (spectrum) of the light reflecting layer 14 were evaluated. However, it was thought that the major factor was that the reflectance over the entire visible wavelength range was not constant.

本発明は、光源からの光が表示光として生成される過程での不要な着色を解消して、最終的に視聴者に視覚される際に、違和感なく設計通りの色相での表示光が出射する上で有効な光学シートおよびバックライト・ユニットを提供することを主目的とする。 The present invention eliminates unnecessary coloring in the process in which light from a light source is generated as display light, and when it is finally viewed by a viewer, display light with a hue as designed is emitted without a sense of incongruity. The main object of the present invention is to provide an optical sheet and a backlight unit that are effective for the purpose.

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
すなわち、本発明による光学シートは、
ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、
単位レンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンズシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備えており、
光反射部（および／または、光反射部を構成する層の上部または下部）には、着色顔料あるいは着色染料を含む構成であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
That is, the optical sheet according to the present invention is
In an optical sheet used for illumination light path control in a backlight unit for display,
On the surface of the lens sheet having a lens portion in which unit lens groups are formed in parallel and a surface on the opposite side of the lens portion, a light reflecting portion is provided in a region including a non-condensing surface by the lens portion, and the light reflecting Each area is equipped with a light transmissive part,
The light reflecting part (and / or the upper part or the lower part of the layer constituting the light reflecting part) is characterized in that it contains a coloring pigment or a coloring dye.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図５を参照しながら説明する。
光拡散層１３としては、当該技術分野で良く知られているように、透光性樹脂中に屈折率の異なる樹脂ビーズや微粒子（フィラー）を含んだ構成のものや、何れか一方の表面をマット状に処理した構成のものが用いられる。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIG.
As is well known in the technical field, the light diffusion layer 13 has a structure including resin beads or fine particles (fillers) having different refractive indexes in a translucent resin, or any one surface. The thing of the structure processed into the mat form is used.

また、光拡散層１３の出射面１２には、光反射層１４を接着層１８により固定している。この光反射層１４は、例えば白色インキ，金属箔，金属蒸着層を主材料とし、本発明においては、着色顔料あるいは着色染料が添加される。
あるいは、光反射層１４の上部または下部には、同様の着色顔料あるいは着色染料を主材料とする層が形成される。（図６参照）
光拡散層１３には、例えば空気層からなる複数の開口部１５が規則的に設けられる。 Further, the light reflecting layer 14 is fixed to the emission surface 12 of the light diffusing layer 13 by an adhesive layer 18. The light reflecting layer 14 is mainly composed of, for example, a white ink, a metal foil, or a metal vapor-deposited layer. In the present invention, a color pigment or a color dye is added.
Alternatively, a layer mainly composed of the same coloring pigment or coloring dye is formed on the upper or lower portion of the light reflecting layer 14. (See Figure 6)
The light diffusion layer 13 is regularly provided with a plurality of openings 15 made of, for example, an air layer.

更に、光反射層１４の他面（図中に示す光反射層１４の上面）には、表面に複数の単位レンズ１６が配置されてなるレンズシート１７を固定している。 Further, a lens sheet 17 having a plurality of unit lenses 16 arranged on the surface is fixed to the other surface of the light reflecting layer 14 (the upper surface of the light reflecting layer 14 shown in the drawing).

接着層１８は、例えば紫外線硬化性樹脂（以後、「ＵＶ硬化粘着剤」とも称する）か、他の種類の粘着剤を使用し、光拡散層１３の拡散性を向上させるために、拡散材を混入することもある。
光学シート１０の製造後にも残る粘着性を考慮した場合、経時的な耐性や光学特性の低下を招く可能性が低いため、紫外線硬化性樹脂の重合接着力を用いる方が好ましい。
また、紫外線硬化性樹脂による接着層１８をレンズシート１７の全面に渡って形成する場合、接着層１８が硬化していると、光反射層１４に接触しない部分が開口部１５に入り込むことが回避されやすく、好適である。 For the adhesive layer 18, for example, an ultraviolet curable resin (hereinafter also referred to as “UV curable adhesive”) or other types of adhesive is used. In order to improve the diffusibility of the light diffusion layer 13, a diffusion material is used. Sometimes mixed.
In consideration of the adhesiveness that remains after the optical sheet 10 is manufactured, it is preferable to use the polymerization adhesive strength of an ultraviolet curable resin because it is less likely to cause deterioration with time and optical characteristics.
Further, when the adhesive layer 18 made of an ultraviolet curable resin is formed over the entire surface of the lens sheet 17, when the adhesive layer 18 is cured, a portion that does not contact the light reflecting layer 14 is prevented from entering the opening 15. It is easy to be done and is suitable.

なお、単位レンズ１６は、半円柱状凸シリンドリカルレンズに限定されるものではなく、凸レンズが２次元配列されたレンズシートや、単位レンズ１６として半円柱状凸シリンドリカルレンズが１方向に並列してなるレンズ部を有するレンチキュラーシートや、他のレンズシートの場合も、本発明の主旨を逸脱するものではない。
また、レンズシート１７と光拡散層１３とは、接着層１８を介して積層一体化された構成であることも、本発明においては必須要件ではなく、両者は離間していても良い。 The unit lens 16 is not limited to a semi-cylindrical convex cylindrical lens, and a lens sheet in which convex lenses are two-dimensionally arranged, and a semi-cylindrical convex cylindrical lens as the unit lens 16 is arranged in parallel in one direction. In the case of a lenticular sheet having a lens portion and other lens sheets, it does not depart from the gist of the present invention.
In addition, the lens sheet 17 and the light diffusion layer 13 are configured to be laminated and integrated via the adhesive layer 18. It is not an essential requirement in the present invention, and both may be separated from each other.

このようなレンズシート１７は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＣ（ポリカーボネイト），ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート），ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野では良く知られている熱可塑性樹脂を用いたプレス成形又は押し出し成形によって成形されたモノリシックな成形体である。又は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＰ（ポリプロピレン），ＰＣ（ポリカーボネイト），ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート），ＰＥ（ポリエチレン）等を基材として、その上に紫外線固化樹脂を配置する紫外線キュアリング成型法によって形成しても良い。 Such a lens sheet 17 is made of, for example, a thermoplastic resin well known in the art using PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), COP (cycloolefin polymer), or the like. It is a monolithic molded product molded by press molding or extrusion molding using slag. Alternatively, by UV curing molding method in which an ultraviolet solidified resin is placed on a base material of PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PC (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), PE (polyethylene), etc. It may be formed.

このような規則的に配置された複数の開口部１５によって部分的に貫通されてなる光反射層１４は、当該技術分野では良く知られている印刷法，転写法又はフォトリソグラフィー法等を用いて形成する。
又は、金属フィラーを分散混合してなるインキ層の塗布形成、転写形成又は金属箔のラミネート形成等によって形成する。
又は、フォトリソグラフィー法の一方式として、レンズ自身の集光特性を利用して開口部１５の形成箇所を規定する所謂「セルフアライメント手法」も採用される。
セルフアライメント手法には、レンズシートの反レンズ部側に全面的に形成した光反射層から開口部１５に相当する箇所の光反射層を選択的に除去する手法と、開口部１５に相当する箇所を除いた箇所にのみ光反射層を選択的に形成する手法の何れもが採用可能であり、実施にあたり、レンズシートの反レンズ部側に形成する感光性樹脂層（集光に応じて何らかの変性が生じる）の特性や形成する光反射層の種類に応じて適宜に使い分けられる。 The light reflecting layer 14 partially penetrated by the plurality of regularly arranged openings 15 is formed by using a printing method, a transfer method, a photolithography method or the like well known in the technical field. Form.
Or it forms by application | coating formation of the ink layer formed by disperse-mixing a metal filler, transfer formation, or lamination formation of metal foil.
Alternatively, a so-called “self-alignment method” that defines the position where the opening 15 is formed using the condensing characteristic of the lens itself is also employed as a method of photolithography.
The self-alignment method includes a method of selectively removing a light reflecting layer corresponding to the opening 15 from a light reflecting layer formed entirely on the side opposite to the lens portion of the lens sheet, and a portion corresponding to the opening 15. Any method for selectively forming a light reflecting layer only at a location other than the above can be adopted, and in implementation, a photosensitive resin layer formed on the side opposite to the lens portion of the lens sheet (some modification depending on light collection) Depending on the characteristics of the light reflecting layer and the type of the light reflecting layer to be formed.

セルフアライメント手法により開口部１５を規定するにあたっては、各単位レンズ１６に対応する開口部１５が、単位レンズ１６の頂部からレンズシート１７の裏面に引いた垂線を含むようにするため、レンズシート１７には単位レンズ１６側から全面に平行光を照射することが要求される。
また、規定される開口部１５には、セルフアライメント手法の際に用いる感光性樹脂層が残る場合もあり得るが、光学シート１０の製造後の光学特性や耐性を考慮した場合、透明性が維持されるタイプの感光性樹脂の採用が好ましく、その屈折率はレンズシート１７よりも低い（例えば、空気に近い）タイプが一層好ましい。 In defining the opening 15 by the self-alignment method, the lens sheet 17 is formed so that the opening 15 corresponding to each unit lens 16 includes a perpendicular drawn from the top of the unit lens 16 to the back surface of the lens sheet 17. It is required to irradiate the entire surface with parallel light from the unit lens 16 side.
In addition, the photosensitive resin layer used in the self-alignment method may remain in the defined opening 15, but transparency is maintained in consideration of optical characteristics and resistance after the optical sheet 10 is manufactured. The type of the photosensitive resin is preferably employed, and the refractive index is more preferably lower than that of the lens sheet 17 (for example, close to air).

ところで、本出願人は、光反射層１４として、二酸化チタンを顔料としてバインダー中に分散混合してなる白色インキを転写シートの形態にして、主に採用していた。
光反射層１４（白色転写層）としては、重量割合で３０％以下のビニルアセテートを含み、メルトフローレートを毎分あたり１０ｇ以上としたエチレンビニルアセテートからなるバインダーと、バインダーよりも体積比で１倍以上４倍以下の白色顔料とを混合した組成で、厚みが１０×１０^-6ｍ以上となるように形成している。 By the way, the present applicant has mainly adopted white ink formed by dispersing and mixing titanium dioxide as a pigment in a binder as the light reflecting layer 14 in the form of a transfer sheet.
As the light reflection layer 14 (white transfer layer), a binder composed of ethylene vinyl acetate containing 30% or less vinyl acetate by weight and having a melt flow rate of 10 g or more per minute and a volume ratio of 1 than the binder. It is a composition in which a white pigment not less than 4 times and not more than 4 times is mixed, and is formed to have a thickness of 10 × 10 ⁻⁶ m or more.

白色転写層は顔料リッチな処方ではあるが、入射光は、白色転写層内で顔料の間（バインダー内）を通過する成分も有するため、入射光は光反射層１４で１００％が反射するわけではない。
上記の光反射層１４の反射特性（スペクトル）を評価したところ、可視波長全域に渡っての反射率が一定でないことが確認されたが、その特性を図７のグラフに示す。
図７（ａ）は反射率であり、図７（ｂ）は透過率である。
７００ｎｍ近傍の長波長の光について、反射率が低く透過率が高い評価結果であった。 Although the white transfer layer is a pigment-rich formulation, incident light also has a component that passes between the pigments (in the binder) in the white transfer layer, so that 100% of the incident light is reflected by the light reflecting layer 14. is not.
When the reflection characteristic (spectrum) of the light reflection layer 14 was evaluated, it was confirmed that the reflectance over the entire visible wavelength range was not constant, and the characteristic is shown in the graph of FIG.
FIG. 7A shows the reflectance, and FIG. 7B shows the transmittance.
For light having a long wavelength in the vicinity of 700 nm, the reflectance was low and the transmittance was high.

バックライト・ユニット内での光線の挙動に伴う減衰もあり、多重反射を繰り返す度合が大きい短波長の光に比べ、開口部１５だけでなく光反射層１４を通過して表示光となる度合が大きい長波長の光が視聴者の視覚方向に多く進むため、赤味がかった表示光として感じられた大きな要因であると推定される。
光反射層１４を通過して出射される光は、開口部１５に対応する単位レンズによる屈折を受けず、隣（あるいは、それ以上隣）の単位レンズを通過して、表示光として視聴者に至るため、ディスプレイの正面方向（画面垂直方向）よりも斜め方向に出射する度合が高く、赤味がかった表示光として感じられる現象は、画面に対して斜め方向から視覚した場合に顕著であった。
言い換えれば、視聴者がディスプレイの正面方向から斜め方向に視点を移動した際に、表示色が変化して視覚される不具合でもあった。 There is also attenuation due to the behavior of light rays in the backlight unit, and the degree to which display light passes through the light reflecting layer 14 as well as the aperture 15 as compared with short-wavelength light, which has a large degree of repeated multiple reflections. It is presumed that this is a major factor perceived as reddish display light because a large amount of long-wavelength light travels in the viewer's visual direction.
The light emitted through the light reflecting layer 14 is not refracted by the unit lens corresponding to the opening 15 and passes through the adjacent (or more adjacent) unit lens to the viewer as display light. Therefore, the phenomenon in which the degree of light emitted in an oblique direction is higher than that in the front direction of the display (vertical direction of the screen) and the display light is perceived as reddish is significant when viewed from an oblique direction with respect to the screen. .
In other words, when the viewer moves the viewpoint in an oblique direction from the front direction of the display, the display color is changed and the image is visually perceived.

従って、本実施形態では、赤の補色に近い青色の着色顔料を用いた。
図６に示すように、光反射層１４のレンズシート側に、青色の着色顔料を含むインキ層を積層したサンプルを作製して、表示光の輝度，表示光の色特性（スペクトル）を評価した結果を図８に示す。
図６に示すサンプルは、光反射層１４（白色転写層）の上に青色の着色顔料を含むインキ層を形成した転写シートを作製し、セルフアライメント手法により２色の転写層をレンズシート側に転移させて作製した。 Therefore, in this embodiment, a blue coloring pigment close to the complementary color of red is used.
As shown in FIG. 6, a sample was prepared by laminating an ink layer containing a blue color pigment on the lens sheet side of the light reflecting layer 14, and the luminance of display light and the color characteristics (spectrum) of display light were evaluated. The results are shown in FIG.
In the sample shown in FIG. 6, a transfer sheet in which an ink layer containing a blue color pigment is formed on the light reflection layer 14 (white transfer layer) is prepared, and the two-color transfer layer is placed on the lens sheet side by a self-alignment method. It was made to transfer.

図８（ａ）は、角度（画面垂直＝０°）に応じた輝度分布を示すグラフであり、
図８（ｂ）は、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系によるｘｙ色度図（ＣＩＥ色度図）におけるｘ座標の色分布を、角度に応じた分布を示すグラフであり、
図８（ｃ）は、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系によるｘｙ色度図（ＣＩＥ色度図）におけるｙ座標の色分布を、角度に応じた分布を示すグラフである。
グラフ中で「Normal type」で示される比較対象が、光反射層１４（白色転写層）が従来の単層の光学シートの場合であり、「Blue pigment」で示されるものが、青色の着色顔料を含むインキ層を積層したサンプルである。 FIG. 8A is a graph showing a luminance distribution according to an angle (screen vertical = 0 °).
FIG. 8B is a graph showing the color distribution of the x coordinate in the xy chromaticity diagram (CIE chromaticity diagram) according to the CIE-XYZ color system and the distribution according to the angle.
FIG. 8C is a graph showing the color distribution of the y coordinate in the xy chromaticity diagram (CIE chromaticity diagram) based on the CIE-XYZ color system, according to the angle.
The comparison target indicated by “Normal type” in the graph is a case where the light reflecting layer 14 (white transfer layer) is a conventional single-layer optical sheet, and what is indicated by “Blue pigment” is a blue colored pigment. It is the sample which laminated | stacked the ink layer containing.

図８（ａ）では、正面輝度（画面に垂直な方向）が高く、画面の斜め方向に対する輝度が低下するデータが得られた。
図８（ｂ）では、画面に垂直な方向に対する表示光のｘ座標値の変化（０．３４５近傍→０．３４０近傍。０．００５減少）に比較して、画面の斜め方向（特に、±４５°付近）に対するｘ座標値の変化（０．３５５近傍→０．３３０近傍。０．０２５減少）が顕著となるデータが得られた。
図８（ｃ）では、特に変化は見られなかった。 In FIG. 8A, data in which the front luminance (direction perpendicular to the screen) is high and the luminance with respect to the diagonal direction of the screen is decreased is obtained.
In FIG. 8B, compared to the change in the x-coordinate value of the display light with respect to the direction perpendicular to the screen (near 0.345 → 0.340, 0.005 decrease), the diagonal direction of the screen (in particular, ± Data in which the change in the x-coordinate value (near 45 °) was prominent (near 0.355 → near 0.330, 0.025 decrease) was obtained.
In FIG. 8C, no particular change was observed.

ｘ座標値の減少により、赤味がかった表示が低減される方向に作用し、特に顕著だった斜め方向での解消の上で有効である。
本発明により、所定の色彩でのフルカラー表示が維持され、視点移動（正面→斜め）に応じて伴う表示色の変化も解消される。 By reducing the x-coordinate value, the reddish display acts in a direction to be reduced, which is effective in eliminating the particularly noticeable oblique direction.
According to the present invention, full-color display in a predetermined color is maintained, and the change in display color associated with the viewpoint movement (front to diagonal) is also eliminated.

上述したような本発明の実施形態に係る光学シートは、直下式光源を備える比較的大型な画面の液晶テレビへ適用する場合に限らず、エッジライト式光源又は冷陰極線管又はＬＥＤによる光源，及び導光板を具備するバックライト・ユニットを有する中〜小型のディスプレイへ適用する場合も有効である。 The optical sheet according to the embodiment of the present invention as described above is not limited to being applied to a relatively large screen liquid crystal television provided with a direct light source, but an edge light light source, a cold cathode ray tube or a light source using LEDs, and It is also effective when applied to a medium to small display having a backlight unit having a light guide plate.

導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置を示す説明図。（従来技術）Explanatory drawing which shows the liquid crystal display device by which the backlight system of a light-guide plate light guide system is mounted. (Conventional technology) 導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置を示す説明図。（従来技術）Explanatory drawing which shows the liquid crystal display device by which the backlight system of a light-guide plate light guide system is mounted. (Conventional technology) 直下型方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置を示す説明図。（従来技術）Explanatory drawing which shows the liquid crystal display device by which the direct type backlight system was mounted. (Conventional technology) 従来技術に係る光学シート（バックライト・ユニットおよびディスプレイ）を示す説明図。Explanatory drawing which shows the optical sheet (backlight unit and display) which concerns on a prior art. 従来技術に係る光学シート（バックライト・ユニットおよびディスプレイ）を示す説明図。Explanatory drawing which shows the optical sheet (backlight unit and display) which concerns on a prior art. 本発明による光学シートの一実施形態を示す説明図。Explanatory drawing which shows one Embodiment of the optical sheet by this invention. 従来技術に係る光学シートの光学特性を示すグラフであり、図７（ａ）は反射率，図７（ｂ）は透過率を示す。It is a graph which shows the optical characteristic of the optical sheet which concerns on a prior art, Fig.7 (a) shows a reflectance and FIG.7 (b) shows the transmittance | permeability. 本発明の光学シートによる表示光の輝度，表示光の色特性（スペクトル）を評価した結果を（従来技術に係る光学シートと対比して）示すグラフ。The graph which shows the result of having evaluated the brightness | luminance of the display light by the optical sheet of this invention, and the color characteristic (spectrum) of display light (in contrast with the optical sheet which concerns on a prior art).

Explanation of symbols

１０光学シート
１１入射面
１２出射面
１３光拡散層
１４光反射層
１５開口部
１６単位レンズ
１８接着層
２０，５１光源
７１，７３偏光板液晶
７２パネル
７４，７５プリズムフィルム（プリズム層）
７６光源ランプ
７７反射フィルム（反射層）
７８拡散フィルム（拡散層）
７９導光板
８１ランプリフレクタ
Ｆ視聴者の視覚方向
Ｌ光源からの光
γ 散乱角度が絞られた光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical sheet 11 Incident surface 12 Output surface 13 Light-diffusion layer 14 Light-reflective layer 15 Opening part 16 Unit lens 18 Adhesive layer 20, 51 Light source 71, 73 Polarizing liquid crystal 72 Panel 74, 75 Prism film (prism layer)
76 Light source lamp 77 Reflective film (reflective layer)
78 Diffusion film (Diffusion layer)
79 Light guide plate 81 Lamp reflector F Visual direction of viewer L Light from light source γ Light with reduced scattering angle

Claims

In an optical sheet used for illumination light path control in a backlight unit for display,
On the surface of the lens sheet having a lens portion in which unit lens groups are formed in parallel and a surface on the opposite side of the lens portion, a light reflecting portion is provided in a region including a non-condensing surface by the lens portion, and the light reflecting Each area is equipped with a light transmissive part,
An optical sheet characterized in that an ink layer containing a blue coloring pigment or coloring dye is laminated on the upper part of the layer constituting the light reflecting portion.

A display backlight unit comprising at least a direct light source and the optical sheet according to claim 1 on a back surface of an image display element that defines a display image.

A display backlight unit comprising a surface light source including at least an edge light type light source and a light guide plate and the optical sheet according to claim 1 on the back surface of an image display element that defines a display image.

An image display element comprising a liquid crystal display element that defines a display image according to transmission / shading in pixel units;
A light source by a cold cathode ray tube or LED;
A display comprising the optical sheet according to claim 2.