JP5066902B2 - Optical sheet - Google Patents
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本発明は、輝度向上機能を有する光学シートに関するものである。本発明の光学シートは、とくに液晶表示素子を組み込んだ画像表示装置(液晶ディスプレイ)に代表されるディスプレイ用のバックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される。 The present invention relates to an optical sheet having a brightness enhancement function. The optical sheet of the present invention is particularly used for illumination light path control in a backlight unit for a display represented by an image display device (liquid crystal display) incorporating a liquid crystal display element.
液晶ディスプレイは、他の画像表示装置(プラズマディスプレイパネル、有機ELディスプレイ、電界放出ディスプレイなど)のように自発光型ではないために、光源すなわちバックライトユニットを必要とする場合がほとんどである。その場合には、バックライトユニットの消費電力が液晶表示素子を駆動させるのに必要な消費電力に上乗せされることになる。
そこで、バックライトユニットの消費電力を可能な限り低減させるために、輝度向上機能を有する光学シートを用いることで、ディスプレイの総消費電力の低減が試みられている。
Since the liquid crystal display is not self-luminous type like other image display devices (plasma display panel, organic EL display, field emission display, etc.), a light source, that is, a backlight unit is almost always required. In this case, the power consumption of the backlight unit is added to the power consumption necessary for driving the liquid crystal display element.
Therefore, in order to reduce the power consumption of the backlight unit as much as possible, an attempt is made to reduce the total power consumption of the display by using an optical sheet having a brightness enhancement function.
前記のバックライトユニットの消費電力を低減させるための輝度向上シートでは、米国3M社が開発した輝度強調フイルム(BEF:Brightness Enhancement Film)が公知である。 As a brightness enhancement sheet for reducing the power consumption of the backlight unit, a brightness enhancement film (BEF) developed by 3M USA is known.
BEFは、図4に示すように、部材70上に、断面三角形状の単位プリズム72が一方向に周期的に配列されたフィルムである。このプリズム72は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)である。BEFは、“軸外(off-axis)”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上(on-axis)”に方向転換(redirect)または“リサイクル(recycle)”する。ディスプレイの使用時(観察時)に、BEFは、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向(図3中に示す方向F)側である。
BEFに代表されるプリズム72の反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用する技術は、例えば特許文献1に開示されている。
The BEF is a film in which
A technique that employs a brightness control member having a repetitive array structure of
一方で、従来、液晶ディスプレイに使用されてきた導光板方式のものが公知である(例えば下記特許文献2および3を参照)。
一般的な導光板方式では、プリズム形状を有する透光性フイルムが使用されておらず、かつ拡散フイルムが使用されているために、液晶ディスプレイ用バックライトとして使用すると光量が不足すると言う欠点があった。
On the other hand, a light guide plate type that has been conventionally used for liquid crystal displays is known (see, for example,
A general light guide plate method does not use a light-transmitting film having a prism shape and uses a diffusion film, and therefore has a drawback that the amount of light is insufficient when used as a backlight for a liquid crystal display. It was.
そこで本出願人は、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得る光学シートを提案した(特許文献4を参照)。
この光学シートは、照明光の入射側から順に、少なくとも、(a)入射光を、非入射面側である出射面側に散乱する光散乱層、(b)接着層もしくは粘着層、(c)光散乱層(a)の出射面側に面して光反射性の高い表面を有しており、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、(d)光反射層(c)の他方の面に裏面(平坦面)が固定され、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であって、それらが一体化されてなる構成であると共に、光反射層(c)には、レンズシート(d)の単位レンズそれぞれに1:1で対応して、各単位レンズの凸部頂点からレンズシート裏面の平坦面に下ろした垂線が通過するように、開口部を有することを特徴としている。
In this optical sheet, in order from the incident light incident side, at least (a) a light scattering layer that scatters incident light to the exit surface side that is the non-incident surface side, (b) an adhesive layer or an adhesive layer, (c) A light-reflecting layer that has a highly light-reflective surface facing the exit surface side of the light-scattering layer (a), and reflects light scattered by the light-scattering layer to the light-scattering layer side; (d) light A lens sheet in which a back surface (flat surface) is fixed to the other surface of the reflective layer (c) and a plurality of unit lenses are arranged on the surface, and is a structure in which they are integrated, and reflects light. The layer (c) has an opening corresponding to each unit lens of the lens sheet (d) in a ratio of 1: 1 so that a perpendicular line extending from the vertex of the convex portion of each unit lens to the flat surface on the back surface of the lens sheet passes. It has the part.
前記の特許文献4に開示される技術においては、レンズ設計上、光反射層に開口部を設けることが必須である。具体的には、拡散層の出射面に、規則的な複数の開口部(空気層)を有する反射層を接着剤により固定している。しかし、このような構造では、開口部の形状が崩れる恐れがあり、その場合、光学シートの配光特性が狙いと異なってしまい、液晶ディスプレイ装置の表面にムラが観察されるようになったり、明るさの低減が起こり、輝度向上光学シートとして期待される特性を得ることが不可能となる。
本発明の目的は、前記開口部の形状を確実に保持し、設計された配光特性を満足させるとともに、ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光の明るさを低下させず、かつ、製造工程数の低減あるいは既存の製造工程の利用も可能とする光学シートの提供にある。
In the technique disclosed in
An object of the present invention is to reliably maintain the shape of the opening, satisfy the designed light distribution characteristics, not reduce the brightness of illumination light in the backlight unit for display, and the number of manufacturing steps. It is in the provision of the optical sheet which enables reduction of this, or utilization of the existing manufacturing process.
請求項1に記載の発明は、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、
入射光を、非入射面側である出射面側に散乱するとともに、前記出射面側にストライプ状の凹凸構造を有する光散乱層と、前記ストライプ状の凹凸構造の凸部に設けられた接着性または粘着性を有する白色層とからなる光散乱シート、および
透明支持体上に複数の単位レンズが配置された透明シート
を備え、
前記光散乱シートの出射面側と、前記透明シートの透明支持体の単位レンズが配置された面の裏側とが、接着性または粘着性を有する白色層によって接合された構造を有することを特徴とする光学シートである。
請求項2に記載の発明は、前記接着性または粘着性を有する白色層は、接着剤または粘着剤と白色顔料または白色染料との混合物であることを特徴とする請求項1記載の光学シートである。
請求項3に記載の発明は、前記ストライプ状の凹凸構造が、光散乱層を形成する材料の表面に、押し出し成形、スクラッチ成形およびエンボス成形から選択された成形方法により形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の光学シートである。
請求項4に記載の発明は、前記光散乱層を形成する材料が、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびガラスから選択された材料であることを特徴とする請求項3に記載の光学シートである。
The invention according to
In order from the incident light incident side, at least,
The incident light is scattered on the exit surface side, which is the non-incident surface side, and the light scattering layer having a striped uneven structure on the exit surface side, and the adhesiveness provided on the convex portion of the striped uneven structure Or a light scattering sheet comprising an adhesive white layer, and a transparent sheet in which a plurality of unit lenses are arranged on a transparent support,
The light-scattering sheet has a structure in which an exit surface side of the light-scattering sheet and a back side of a surface of the transparent sheet on which a unit lens of the transparent support is disposed are bonded by an adhesive or sticky white layer. It is an optical sheet.
According to a second aspect of the present invention, in the optical sheet according to the first aspect, the white layer having adhesiveness or tackiness is a mixture of an adhesive or pressure-sensitive adhesive and a white pigment or white dye. is there.
The invention according to claim 3 is characterized in that the striped uneven structure is formed on the surface of the material forming the light scattering layer by a molding method selected from extrusion molding, scratch molding and emboss molding. The optical sheet according to
According to a fourth aspect of the invention, the material for forming the light scattering layer, methyl methacrylate - according to claim 3, wherein the styrene copolymer resin, a material selected from polyethylene terephthalate resin and glass It is an optical sheet.
本発明による輝度向上機能を有する光学シートでは、光散乱層の表面にストライプ状の凹凸構造を形成しているので、反射層の役割を果たす開口部(凹部)の形状が加工中および加工後に変化することがない。したがって、凹凸構造の溝の深さを自在に設定することができるとともに、開口部の形状を確実に保持し、設計された配光特性を満足させるとともに、ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光の明るさを低下させず、かつ、製造工程数の低減あるいは既存の製造工程の利用も可能とする光学シートが提供される。 In the optical sheet having the brightness enhancement function according to the present invention, since the stripe-shaped uneven structure is formed on the surface of the light scattering layer, the shape of the opening (recess) serving as the reflective layer changes during and after the processing. There is nothing to do. Therefore, it is possible to freely set the depth of the groove of the concavo-convex structure, to securely hold the shape of the opening, satisfy the designed light distribution characteristics, and to improve the illumination light in the display backlight unit. Provided is an optical sheet that does not reduce brightness and that can reduce the number of manufacturing processes or use existing manufacturing processes.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。なお、下記実施形態1は参考例である。
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係る光学シートの積層構造の要部を示す断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following
<
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of the laminated structure of the optical sheet according to the first embodiment.
実施形態1に係る光学シートは、照明光の入射側から順に、入射光を、非入射面側である出射面側に散乱するとともに、前記出射面側にストライプ状の凹凸構造を有する光散乱層2と、前記ストライプ状の凹凸構造の凸部に設けられた白色層3とからなる光散乱シートを備える。図3はストライプ状の凹凸構造を説明するための、光散乱層2の平面図である。図3に示すように、光散乱層2は、開口部をなす凹部21と、白色層がその上部に設けられるおよび凸部22が交互に且つ規則的にストライプ状に設けられている。
The optical sheet according to Embodiment 1 scatters incident light sequentially from the incident light incident side to the exit surface side, which is the non-incident surface side, and has a striped uneven structure on the exit surface side. 2 and a light scattering sheet comprising a white layer 3 provided on the convex portion of the striped concavo-convex structure. FIG. 3 is a plan view of the
光散乱層2を形成する材料としては、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびガラスから選択された材料であることが好ましい。
The material for forming the
光散乱層2の表面にストライプ状の凹凸構造を形成する方法としては、光散乱層2を形成する材料の表面に、押し出し成形、スクラッチ成形、切削加工およびエンボス成形法などの方法が挙げられる。凹凸構造のサイズを簡便かつ自由に設定できるという観点からは、押し出し成形、スクラッチ成形およびエンボス成形法が好ましい。
Examples of a method for forming a striped uneven structure on the surface of the
ストライプ状の凹凸構造のサイズはとくに制限されるものではないが、例えば断面形状が方形状であり、深さが3μm以上、幅が30μm以上であることができる。 The size of the striped concavo-convex structure is not particularly limited. For example, the cross-sectional shape may be a square, the depth may be 3 μm or more, and the width may be 30 μm or more.
ストライプ状の凹凸構造の凸部には、白色層3が設けられる。白色層3は、白色顔料あるいは白色染料を主成分とする白色塗料から形成される。この白色層3は、反射機能を有している。反射層3は、ストライプ状の凹凸構造の凸部のみに選択的に白色塗料を塗布するか、あるいは、凹凸構造を形成する前に、白色塗料3を塗布し、その後切削加工、スクラッチ成形、エンボス成形などの方法によって、ストライプ状の凹凸構造の凸部のみに白色層3を形成するようにしてもよい。白色層3の厚みはとくに制限されないが、例えば1μm以上であることができる。 A white layer 3 is provided on the convex portions of the striped concavo-convex structure. The white layer 3 is formed from a white paint whose main component is a white pigment or a white dye. The white layer 3 has a reflection function. For the reflective layer 3, a white paint is selectively applied only to the convex portions of the striped concavo-convex structure, or the white paint 3 is applied before forming the concavo-convex structure, and then cutting, scratch molding, embossing is performed. You may make it form the white layer 3 only in the convex part of a striped uneven structure by methods, such as shaping | molding. The thickness of the white layer 3 is not particularly limited, but can be, for example, 1 μm or more.
また、実施形態1に係る光学シートは、透明支持体上に複数の単位レンズが配置された透明シート1を備える。透明支持体としては、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂およびガラスから選択された材料から形成されるのが好ましい。
The optical sheet according to
また透明シート1は、透明支持体上に複数の単位レンズが配置されている。単位レンズとしては、シリンドリカルレンズ、プリズムなどが挙げられ、これらは放射線硬化型樹脂の硬化によって容易に透明支持体上に一体的に形成することができる。
Moreover, the
実施形態1に係る光学シートは、前記光散乱シートの出射面側と、前記透明シートの透明支持体の単位レンズが配置された面の裏側とが、接着剤あるいは粘着剤からなる接合体4によって接合された構造を有する。接合体4の塗布方式は、グラビアコート、ダイコート、ロールコート方式など様々な方式を採ることが可能である。
接合体4としては、UV硬化型、溶剤希釈型、水分散型またはアクリル系の接着剤あるいは粘着剤が挙げられ、ストライプ状の凹凸構造内に接合体が埋没しにくく、かつ平滑性に優れるという観点から、UV硬化型の接着剤あるいは粘着剤が好ましい。なお本発明において、接着剤および粘着剤という用語はほぼ同義である。
このようにして形成された実施形態1に係る光学シートは、光散乱シートと透明シートとが互いに独立した構造を有するとともに、これらが一体となった構造を有する。また、ストライプ状の凹凸構造が、十分な機械的強度を有する光散乱層そのものに形成されているので、反射層の役割を果たす開口部(凹部)の形状が加工中および加工後に変化することがない。
接合体4の厚さはとくに制限されないが、3μm以上50μm以下であることができる。
The optical sheet according to
Examples of the bonded
The optical sheet according to the first embodiment formed in this manner has a structure in which the light scattering sheet and the transparent sheet are independent from each other, and a structure in which these are integrated. In addition, since the stripe-shaped uneven structure is formed in the light scattering layer itself having sufficient mechanical strength, the shape of the opening (recess) serving as the reflective layer may change during and after processing. Absent.
The thickness of the joined
なお、ストライプ状の凹凸構造における開口部(凹部)は、透明シートに形成された単位レンズ(シリンドリカルレンズ)の頂点から、光学シートの厚み方向に沿って引いた直線上に開口部(凹部)の溝幅中心が存在するように形成するのが好ましい。 The opening (recess) in the striped uneven structure is formed on the straight line drawn from the apex of the unit lens (cylindrical lens) formed in the transparent sheet along the thickness direction of the optical sheet. It is preferable that the groove width center be formed.
<実施形態1>に係る光学シートのさらなる具体例を説明する。
透明シート1におけるシリンドリカルレンズのピッチは140μmであり、透明支持体として75μm厚のポリエチレンテレフタレートフイルム(東洋紡A4300)を使用した。
光散乱シートにおいて、光散乱層2は、2mm厚のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂板を使用し、その表面に、深さ20μm幅59μmの溝を81μm毎に形成した。
白色層3としては、TiO2を主成分とした白色塗料を用いて形成し、その厚さは5μmとした。
接合体4としては、厚さ10μmのUV硬化型接着剤を使用した。
A further specific example of the optical sheet according to <
The pitch of the cylindrical lens in the
In the light scattering sheet, a 2 mm thick methyl methacrylate-styrene copolymer resin plate was used for the
The white layer 3 was formed using a white paint mainly composed of TiO 2 and had a thickness of 5 μm.
As the joined
<実施形態2>
図2は、実施形態2に係る光学シートの積層構造の要部を示す断面図である。
<
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a main part of the laminated structure of the optical sheet according to the second embodiment.
実施形態2に係る光学シートは、照明光の入射側から順に、入射光を、非入射面側である出射面側に散乱するとともに、前記出射面側にストライプ状の凹凸構造を有する光散乱層6と、前記ストライプ状の凹凸構造の凸部に設けられた白色層7とからなる光散乱シートを備える。ストライプ状の凹凸構造は、前記実施形態1と同様である。また、実施形態2に係る光学シートは、透明支持体上に複数の単位レンズが配置された透明シート5を備える。透明シート5の構造は、前記実施形態1と同様である。
The optical sheet according to
実施形態2に係る光学シートは、実施形態1に係る光学シートとは接合体4を設けずに、接着性または粘着性を有する白色層7を、ストライプ状の凹凸構造の凸部に設けることに特徴を有する。この白色層7は、接着剤または粘着剤中に白色顔料あるいは白色染料を混合したものであることができる。白色層7を塗布する方式は、グラビアコート、ダイコート、ロールコート方式など様々な方式を採ることが可能である。本実施形態2によれば、接合体4を設ける必要がないので、製造工程の簡略化が可能である。
The optical sheet according to the second embodiment is provided with the
<実施形態2>に係る光学シートのさらなる具体例を説明する。
透明シート5におけるシリンドリカルレンズのピッチは140μmであり、透明支持体として75μm厚のポリエチレンテレフタレートフイルム(東洋紡A4300)を使用した。
光散乱シートにおいて、光散乱層6は、2mm厚のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂板を使用し、その表面に、深さ20μm幅59μmの溝を81μm毎に形成した。
白色層7は、粘着性を有する白色インキ層であり、厚さは10μmである。白色インキ層は、アクリル樹脂からなるバインダーと、このバインダーに対して体積比で1倍の二酸化チタンからなる白色顔料とを混合し、更に前記バインダーに対して添加剤(ウレタン変性共重合ポリエステル樹脂:東洋紡社製商品名バイロンUR−3200)を重量比率2%添加したものである。
A further specific example of the optical sheet according to <
The pitch of the cylindrical lens in the
In the light scattering sheet, a 2 mm thick methyl methacrylate-styrene copolymer resin plate was used for the light scattering layer 6, and grooves having a depth of 20 μm and a width of 59 μm were formed on the surface every 81 μm.
The
本発明の光学シートは、凹凸構造の溝の深さを自在に設定することができるとともに、開口部の形状を確実に保持し、設計された配光特性を満足させるとともに、ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光の明るさを低下させず、かつ、製造工程数の低減あるいは既存の製造工程の利用も可能であるので、とくに液晶表示素子を組み込んだ画像表示装置(液晶ディスプレイ)に代表されるディスプレイ用のバックライト・ユニットにおける照明光路制御に有用である。 The optical sheet of the present invention can freely set the depth of the groove of the concavo-convex structure, securely hold the shape of the opening, satisfy the designed light distribution characteristics, Since the brightness of the illuminating light in the unit is not reduced, and the number of manufacturing processes can be reduced or existing manufacturing processes can be used. It is useful for illumination light path control in a backlight unit for a display.
1,5……透明シート、2,6……光散乱層、3,7……白色層、4……接合体。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
照明光の入射側から順に、少なくとも、
入射光を、非入射面側である出射面側に散乱するとともに、前記出射面側にストライプ状の凹凸構造を有する光散乱層と、前記ストライプ状の凹凸構造の凸部に設けられた接着性または粘着性を有する白色層とからなる光散乱シート、および
透明支持体上に複数の単位レンズが配置された透明シート
を備え、
前記光散乱シートの出射面側と、前記透明シートの透明支持体の単位レンズが配置された面の裏側とが、接着性または粘着性を有する白色層によって接合された構造を有することを特徴とする光学シート。 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,
The incident light is scattered on the exit surface side, which is the non-incident surface side, and the light scattering layer having a striped uneven structure on the exit surface side, and the adhesiveness provided on the convex portion of the striped uneven structure Or a light scattering sheet comprising an adhesive white layer, and a transparent sheet in which a plurality of unit lenses are arranged on a transparent support,
The light-scattering sheet has a structure in which an exit surface side of the light-scattering sheet and a back side of a surface of the transparent sheet on which a unit lens of the transparent support is disposed are bonded by an adhesive or sticky white layer. Optical sheet.
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