JP5282500B2 - Optical element and backlight unit and display device using the same - Google Patents

Optical element and backlight unit and display device using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element capable of eliminating a lamp image by equalizing incident light from a plurality of light sources and emitting it, a light equalizing element, an optical sheet, a backlight unit, and a display device in a structure in which the distance between the light source and the optical element or the light equalizing element decreases or the interval between the light sources expands. <P>SOLUTION: The display device is provided, wherein the optical element including a light propagation layer with the diffusion properties and an optical deflection element or the light equalizing element in which a diffusion substrate is integrated with a light emission surface side of the light propagation layer of the optical element is arranged so that the optical element or the optical deflection element of the light equalizing element is at the light source side of the display device, and an optical member or the like is disposed on the light propagation layer of the optical element or the diffusion substrate of the light equalizing element if necessary. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、光路制御に用いられる光学素子、光均一素子、光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置に関するものである。   The present invention relates to an optical element, a light uniform element, an optical sheet, a backlight unit, and a display device used for optical path control.

液晶パネルを利用した液晶表示装置が、携帯電話や個人用携帯情報端末、パーソナルコンピュータ用ディスプレイの画像表示手段だけでなく、家電製品としてのテレビにも幅広く普及してきている。
さらには、これまでのカソード・レイ・チューブ(CRT)テレビでは困難であった大型面対応の情報家電の画像表示装置として一般家庭にも普及し、液晶表示装置の利点をより活用させるために、大型化だけでなく、高輝度化、薄型・軽量化に向けた開発も非常に早いスピードで進められてきている。
Liquid crystal display devices using a liquid crystal panel are widely used not only for image display means of mobile phones, personal digital assistants, and personal computer displays, but also for televisions as home appliances.
Furthermore, in order to make more use of the advantages of liquid crystal display devices, it has spread to general households as an image display device for large-size information appliances that has been difficult with conventional cathode ray tube (CRT) televisions. Developments not only for increasing the size but also for increasing the brightness and reducing the thickness and weight have been proceeding at a very high speed.

このような液晶表示装置では、装置内部に光源を内蔵していることが多く、画像を表示するために必要な明るさを得るために、液晶パネルの背面側に光源を含めたバックライトユニットを配置している。
このバックライトユニットに採用されている光源としては、大別して冷陰極管等の光源ランプを、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内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」(いわゆる、エッジライト方式)と、画像表示素子とこの光源との間に光散乱性の強い拡散板及び光学フィルムを配置して、冷陰極管やLEDなどが直接視認されない構成を有する「直下型方式」があり、特に直下型方式は導光板の利用が困難な大型の液晶ディスプレイなどの表示装置に用いられている。
In such a liquid crystal display device, a light source is often built in the device, and in order to obtain the brightness necessary for displaying an image, a backlight unit including the light source is provided on the back side of the liquid crystal panel. It is arranged.
The light source employed in this backlight unit is roughly divided into a “light guide plate light guide” that performs multiple reflections of a light source lamp such as a cold cathode tube within a flat light guide plate made of acrylic resin or the like having excellent light transmittance. "Method" (so-called edge light method) and a configuration in which a diffuser plate and an optical film having a strong light scattering property are disposed between the image display element and the light source so that a cold cathode tube or an LED is not directly visible. There is a "direct type", and in particular, the direct type is used for a display device such as a large liquid crystal display in which it is difficult to use a light guide plate.

光源である冷陰極管から出射される光は、冷陰極管の直上が最も明るく、冷陰極管と冷陰極管の中間が最も暗くなっている。
直下型方式に使用される拡散板は、この光源の明暗である輝度ムラ(ランプイメージ)を低減させることを主な目的としていることから、光を散乱させる微細な材料が含まれており、使用する目的に合わせて様々な拡散板が開発されている。
また、拡散板は、その上に配置される光学フィルムを支持する役割を担うことから、通常1〜3mm程度の厚さが必要とされている。さらに、液晶表示装置は年々薄型化が進んでいく傾向があり、これを構成する拡散板も薄型化が要求されつつあると同時に、更なる拡散性の向上が求められてきている。
The light emitted from the cold cathode tube as the light source is brightest immediately above the cold cathode tube, and darkest between the cold cathode tube and the cold cathode tube.
The diffusion plate used in the direct type is mainly intended to reduce the brightness unevenness (lamp image) that is the brightness of this light source, so it contains fine materials that scatter light. Various diffusion plates have been developed to meet the purpose.
Moreover, since the diffusion plate plays a role of supporting the optical film disposed thereon, a thickness of about 1 to 3 mm is usually required. Furthermore, liquid crystal display devices tend to be thinner year by year, and a diffusion plate constituting the liquid crystal display device is being demanded to be thinner, and at the same time, further improvement in diffusibility has been demanded.

最近の液晶表示装置の流れとしては、地球環境問題対策の一環でもある消費エネルギーを低減させることを目的とした、消費電力抑制が大きな課題となってきている。
液晶表示装置においては、光源となるバックライトの消費電力が最も大きく、このバックライトの消費電力を抑制する取組みが幅広い分野で行われてきている。
As a recent trend of liquid crystal display devices, suppression of power consumption for the purpose of reducing energy consumption, which is part of countermeasures for global environmental problems, has become a major issue.
In the liquid crystal display device, the power consumption of the backlight serving as the light source is the largest, and efforts to suppress the power consumption of the backlight have been made in a wide range of fields.

この一つの取組みとして、光源である冷陰極管の本数を低減させて消費電力を低く抑える試みが行われており、その消費電力低減の効果は社会に広く認められつつある。
しかしながら、冷陰極管の本数を減らすことは光源の明暗である輝度ムラ(ランプイメージ)を強めることになり、これまでの拡散板及び光学フィルムの組合せでは完全にランプイメージを消すことは困難となってきている。
ランプイメージを消すために、拡散板内部に拡散粒子を増やした場合は拡散板の全光線透過率を下げることになり、画像表示に必要な輝度を得ることが出来なくなる。
この場合、光源である冷陰極管からの光を強くすることで必要とされる輝度は得られるが、光を強くすることで消費電力低減の効果が大幅に低下してしまうという問題が生じることになる。
One approach is to reduce the number of cold-cathode tubes, which are light sources, to reduce power consumption, and the effect of reducing power consumption is widely recognized by society.
However, reducing the number of cold-cathode tubes will increase the brightness unevenness (lamp image), which is the brightness of the light source, and it will be difficult to completely erase the lamp image with the conventional combination of the diffusion plate and the optical film. It is coming.
When diffusing particles are increased in the diffusing plate in order to erase the lamp image, the total light transmittance of the diffusing plate is lowered, and the luminance necessary for image display cannot be obtained.
In this case, the required luminance can be obtained by strengthening the light from the cold cathode tube, which is the light source, but there is a problem in that the effect of reducing power consumption is greatly reduced by strengthening the light. become.

特許文献1〜3には、拡散性能を向上させる手段として、拡散板の光出射面にレンズ形状を賦形した例が開示されている。一例として、拡散板の上に凸型曲面を有するレンズが配置されている。
このような拡散板では、光源の配置に合わせてレンズの形状を設計し、レンズのアライメントを決定することが必要となる場合があり、製造工程が煩雑化することが生じる。
また、拡散板の光出射面にレンズ形状を賦形することにより、拡散板の全光線透過率が低下して、画面表示に必要な輝度を得ることが難しくなることもある。
さらにまた、拡散板の上に配置したレンズシートと液晶画素とからモアレ干渉縞が生じる問題も考えられる。
特開2007−103321号公報 特開2007−12517号公報 特開2006−195276号公報
Patent Documents 1 to 3 disclose examples in which a lens shape is formed on a light exit surface of a diffusion plate as means for improving diffusion performance. As an example, a lens having a convex curved surface is arranged on the diffusion plate.
In such a diffusing plate, it may be necessary to design the shape of the lens in accordance with the arrangement of the light sources and determine the alignment of the lens, which complicates the manufacturing process.
Further, by shaping the lens shape on the light exit surface of the diffuser plate, the total light transmittance of the diffuser plate may be lowered, and it may be difficult to obtain the luminance necessary for screen display.
Furthermore, there may be a problem that moire interference fringes are generated from the lens sheet disposed on the diffusion plate and the liquid crystal pixels.
JP 2007-103321 A JP 2007-12517 A JP 2006-195276 A

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、複数の光源からの入射光を均一にして射出させることでランプイメージを低減/消滅させることが可能であり、光源と光学素子、及び光均一素子との距離が近づいた場合、または光源の間隔が拡がった場合に対応が可能である光学素子、及び光均一素子を提供することを目的とする。
更に上記光学素子、及び光均一素子から射出された光を効率良く観察者側へと射出させることで観察者側への輝度を向上させる光学フィルムを、該光学素子、及び該光均一素子と一体積層した光学シート、該光学シートを備えたバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and can uniformly reduce / extinguish a lamp image by emitting incident light from a plurality of light sources uniformly. The light source, the optical element, and the light It is an object of the present invention to provide an optical element and a light uniform element that can cope with a case where the distance to the uniform element approaches or a distance between light sources increases.
Furthermore, an optical film that improves the luminance toward the viewer side by efficiently emitting the light emitted from the optical device and the light uniform device to the viewer side is integrated with the optical device and the light uniform device. An object is to provide a laminated optical sheet, a backlight unit including the optical sheet, and a display device.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。本発明の請求項1は、光偏向要素と、前記光偏向要素の光射出面側に配置された光伝搬層を有する光学素子において、前記光偏向要素または光伝搬層、あるいは前記光偏向要素及び光伝搬層に光を拡散する機能を有する物質を含み、光源からの光を前記光偏向要素の光入射面から入射し前記光伝搬層の光射出面から拡散光を射出し、前記物質の平均粒径が0.1μmから100μmの範囲内である微粒子から選ばれ、前記光偏向要素が少なくとも1種以上の凹凸形状を有する光偏向レンズであり、前記光偏向レンズが一次元に配列された単位レンズからなり、各々の前記単位レンズの最もレンズ頂点から離れた点で集光する点である最遠交点が、前記光伝搬層内に含まれることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means. According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical element having a light deflection element and a light propagation layer disposed on a light emission surface side of the light deflection element, the light deflection element or the light propagation layer, or the light deflection element and It includes a substance having a function of diffusing light to the light propagation layer, incident light from the light source from the light incident surface of the light deflection element emits the diffused light from the light exit surface of the light propagation layer, the average of the material A unit selected from fine particles having a particle size in the range of 0.1 μm to 100 μm, wherein the light deflection element has at least one uneven shape, and the light deflection lens is arranged in one dimension. The light propagation layer includes a farthest intersection point, which is a lens and collects light at a point farthest from the lens vertex of each unit lens .

本発明の請求項2は、請求項1に記載の光学素子において、前記光偏向要素に含まれる光を拡散する機能を有する物質の含有濃度が、0.001重量%から30重量%の範囲から選ばれることを特徴とする、光源からの光を前記光偏向要素の光入射面から入射し前記光伝搬層の光射出面から拡散光を射出する光学素子である。   According to a second aspect of the present invention, in the optical element according to the first aspect, the concentration of the substance having a function of diffusing the light contained in the light deflection element is in the range of 0.001 wt% to 30 wt%. The optical element is characterized in that light from a light source is incident from a light incident surface of the light deflection element and diffused light is emitted from a light exit surface of the light propagation layer.

本発明の請求項3は、前記光伝搬層が少なくとも1層以上の層から構成されることを特徴とする請求項1または2記載の光学素子である。   A third aspect of the present invention is the optical element according to the first or second aspect, wherein the light propagation layer is composed of at least one layer.

本発明の請求項4は、前記光伝搬層が少なくとも2層以上の異なる屈折率若しくは異なるヘイズ値を有する多層構成であることを特徴とする請求項1から3に何れか1項記載の光学素子である。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the first to third aspects, the light propagation layer has a multilayer structure having at least two different refractive indexes or different haze values. It is.

本発明の請求項5は、前記光偏向レンズは、弧状表面又は稜線を有する第一頂部と、第一頂部から前記光伝搬層の観察者側とは反対の面に至る第一傾斜部とを有し、前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向レンズのピッチをPとし、前記第一傾斜面が前記光伝搬層に接合する接合点における前記第一傾斜面への接線が、前記光伝搬層の観察者と反対側の面となす角をθとしたとき、前記光伝搬層の厚さTが下記の数1を満たすことを特徴とする請求項1から4に何れか1項に記載の光学素子である。   According to a fifth aspect of the present invention, the light deflection lens includes a first apex portion having an arcuate surface or a ridge line, and a first inclined portion extending from the first apex portion to a surface opposite to the observer side of the light propagation layer. And the refractive index of the light propagation layer is n, the pitch of the light deflection lens is P, and the tangent to the first inclined surface at the junction where the first inclined surface is bonded to the light propagation layer, The thickness T of the light propagation layer satisfies the following formula 1, where θ is an angle formed with the surface of the light propagation layer opposite to the observer, 5. The optical element according to the item.

Figure 0005282500
Figure 0005282500

本発明の請求項6は、請求項5に記載の光学素子において、前記光偏向レンズの形状が、前記第一頂部と、前記第一傾斜部が湾曲してなる第一湾曲傾斜部を有する形状であり、前記第一湾曲傾斜部の各点における接線と、前記光伝搬層の光入射面側となす角が、20度以上90度以下で連続して変化していることを特徴とするものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical element according to the fifth aspect, the shape of the light deflection lens includes the first apex portion and a first curved inclined portion formed by bending the first inclined portion. The angle formed between the tangent line at each point of the first curved inclined portion and the light incident surface side of the light propagation layer continuously changes from 20 degrees to 90 degrees. It is.

本発明の請求項7は、請求項6に記載の光学素子において、前記第一頂部が稜線を有することを特徴とするものである。   According to a seventh aspect of the present invention, in the optical element according to the sixth aspect, the first apex portion has a ridge line.

本発明の請求項は、前記光偏向要素と、前記光伝層が多層押出法により一体成形されていることを特徴とする請求項1からの何れか1項に記載の光学素子である。 Claim 8 of the present invention includes: the optical deflection element, an optical element according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical Propagation layer is characterized by being integrally formed by multi-layer extrusion is there.

本発明の請求項は、請求項1からに何れか1項記載の光学素子と、前記光学素子の前記光伝層の光出射面側に光拡散基材を有する構造をもつことを特徴とする光均一素子である。 Claim 9 of the present invention includes an optical element according to any one of the claims 1 to 8, to have a structure having a light diffusing substrate on the light emitting surface side of the optical Propagation layer of the optical element It is the light uniform element characterized.

本発明の請求項10は、路制御用の光均一素子であって、前記光均一素子は、拡散基材と光伝搬層と光偏向要素からなり、前記拡散基材の光入射面側に光伝搬層が形成され、前記光伝搬層の光入射面側に前記光偏向要素が形成されており、前記拡散基材は、透明樹脂に光拡散領域が分散されてなり、全光線透過率が30%〜80%、ヘイズ値が95%以上であり、前記伝搬層は、全光線透過率が60%以上、ヘイズ値が95%以下であり、前記光偏向要素または光伝搬層、あるいは前記光偏向要素及び光伝搬層に光を拡散する機能を有する物質を含み、光源からの光を前記光偏向要素の光入射面から入射し前記光伝搬層の光射出面から拡散光を射出し、前記物質の平均粒径が0.1μmから100μmの範囲内である微粒子から選ばれ、前記光偏向要素が少なくとも1種以上の凹凸形状を有する光偏向レンズであり、前記光偏向レンズが一次元に配列された単位レンズからなり、各々の前記単位レンズの最もレンズ頂点から離れた点で集光する点である最遠交点が、前記光伝搬層内に含まれる、ことを特徴とする光均一素子である。 Claim 10 of the present invention is a light uniform element for optical path control, wherein the light uniform element comprises a diffusion base material, a light propagation layer, and a light deflection element, and is disposed on the light incident surface side of the diffusion base material. A light propagation layer is formed, the light deflection element is formed on the light incident surface side of the light propagation layer, and the diffusion base material has a light diffusion region dispersed in a transparent resin, and has a total light transmittance. 30% to 80%, and a haze value of 95% or more, the light propagation layer has a total light transmittance of 60% or more state, and are haze values than 95%, the light deflection element or the light propagation layer, or The light deflection element and the light propagation layer include a substance having a function of diffusing light, light from a light source is incident from a light incident surface of the light deflection element, and diffused light is emitted from a light emission surface of the light propagation layer. Selected from fine particles having an average particle size of 0.1 μm to 100 μm, The light deflection element is a light deflection lens having at least one or more concavo-convex shapes, and the light deflection lens is composed of unit lenses arranged in a one-dimensional manner, at a point farthest from the lens vertex of each of the unit lenses. The light uniform element is characterized in that a farthest intersection, which is a point to collect light, is included in the light propagation layer .

本発明の請求項11は、前記拡散基材と前記光伝搬層と前記光偏向要素とが多層押出法により一体成形されていることを特徴とする請求項9または10に記載の光均一素子である。   An eleventh aspect of the present invention is the light uniform element according to the ninth or tenth aspect, wherein the diffusion base material, the light propagation layer, and the light deflection element are integrally formed by a multilayer extrusion method. is there.

本発明の請求項12は、前記拡散基材と前記光伝搬層とが多層押出法により一体成形されており、前記光偏向要素がシート状に成形され、前記光偏向シートと前記光伝搬層とが固定層により積層されていることを特徴とする請求項9から11の何れか1項に記載の光均一素子である。   According to a twelfth aspect of the present invention, the diffusion base material and the light propagation layer are integrally formed by a multilayer extrusion method, the light deflection element is formed into a sheet shape, and the light deflection sheet, the light propagation layer, The light uniform element according to any one of claims 9 to 11, characterized in that are stacked by a fixed layer.

本発明の請求項13は、前記拡散部材の観察者側の面が、凹凸を有する光拡散レンズを有することを特徴とする請求項9から12の何れか1項に記載の光均一素子である。   A thirteenth aspect of the present invention is the light uniform element according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein a surface on the viewer side of the diffusing member includes a light diffusing lens having irregularities. .

本発明の請求項14は、前記拡散基材の観察者側の面が、略平坦であることを特徴とする請求項9から13の何れか1項に記載の光均一素子である。   A fourteenth aspect of the present invention is the light uniform element according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein a surface on the viewer side of the diffusing substrate is substantially flat.

本発明の請求項15は、請求項9から14の何れかに記載の光偏向要素及び光伝搬層と拡散基材から構成される光均一素子において、光拡散基材の光入射面側に光伝搬層面と光偏向要素が形成され、前記拡散基材の光出射面側に集光レンズと光透過基材から成る光学フィルムが設けられており、前記集光レンズは複数で一定のピッチで配列されて、前記集光レンズの形状が凸曲面形状であり、弧状表面を有する第三頂部と、前記第三頂部から前記光透過基材へ至る第三傾斜面とを有しており、前記第三頂部に行くに従い、隣り合う前記第三傾斜面の間の距離が次第に減少するように形成されていることを特徴とする光学シートである。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the light uniform element comprising the light deflection element according to any one of the ninth to fourteenth aspects, the light propagation layer, and the diffusion base material, the light is incident on the light incident surface side of the light diffusion base material. A propagation layer surface and a light deflecting element are formed, and an optical film composed of a condensing lens and a light transmitting base material is provided on the light exit surface side of the diffusion base material. A plurality of the condensing lenses are arranged at a constant pitch. The condensing lens has a convex curved surface shape, and has a third top portion having an arcuate surface, and a third inclined surface extending from the third top portion to the light-transmitting substrate, The optical sheet is characterized in that the distance between the third inclined surfaces adjacent to each other is gradually reduced as it goes to the three tops.

本発明の請求項16は、前記光学フィルムと前記光均一素子との間に、複数の光マスクと、前記光マスクを離間する光透過用開口部とが設けられており、前記光透過開口部が、前記集光レンズの前記第三頂部に対応して設けられ、前記光マスクを介して前記光学フィルムと前記光均一素子とが一体積層されていることを特徴とする請求項15に記載の光学シートである。   According to a sixteenth aspect of the present invention, a plurality of light masks and a light transmission opening for separating the light mask are provided between the optical film and the light uniform element, and the light transmission opening. 16 is provided corresponding to the third top of the condenser lens, and the optical film and the light uniform element are integrally laminated through the optical mask. It is an optical sheet.

本発明の請求項17は、前記光学フィルムと前記光均一素子との間にドット状または線状のリブが配列され、前記リブを介して前記光学フィルムと前記光均一デバイスとが一体積層されてなることを特徴とする請求項15に記載の光学シートである。   According to a seventeenth aspect of the present invention, dot-shaped or linear ribs are arranged between the optical film and the light uniform element, and the optical film and the light uniform device are integrally laminated via the rib. The optical sheet according to claim 15.

本発明の請求項18は、請求項1から8の何れか1項に記載の光学素子と、少なくとも1種以上の光学部材と、光源を備えることを特徴とするバックライトユニットである。   An eighteenth aspect of the present invention is a backlight unit comprising the optical element according to any one of the first to eighth aspects, at least one optical member, and a light source.

本発明の請求項19は、請求項9から14の何れか1項に記載の光均一素子と、光源を備えることを特徴とするバックライトユニットである。   A nineteenth aspect of the present invention is a backlight unit comprising the light uniform element according to any one of the ninth to fourteenth aspects and a light source.

本発明の請求項20は、請求項9から14の何れか1項に記載の光学シートと、光源と、を備えることを特徴とするバックライトユニットである。   A twentieth aspect of the present invention is a backlight unit comprising the optical sheet according to any one of the ninth to fourteenth aspects and a light source.

本発明の請求項21は、前記光源が線状光源であり、前記光偏向レンズの形状がレンチキュラー型であり、平面視したときに、前記レンチキュラー型レンズの長軸方向と前記線状光源の長軸方向とのなす角が20度以下であることを特徴とする請求項18から20の何れか1項に記載のバックライトユニットである。   According to a twenty-first aspect of the present invention, the light source is a linear light source, the shape of the light deflection lens is a lenticular type, and when viewed in plan, the major axis direction of the lenticular type lens and the length of the linear light source 21. The backlight unit according to claim 18, wherein an angle formed with the axial direction is 20 degrees or less.

本発明の請求項22は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項18から20の何れか1項に記載のバックライトユニットを備えることを特徴とするディスプレイ装置である。   A twenty-second aspect of the present invention includes the image display element that transmits / shields light in pixel units to display an image, and the backlight unit according to any one of the eighteenth to twentieth aspects. A display device.

これまで述べてきた構成によって、光源との距離が近づいた構成または光源の間隔が拡がった構成に対しても、画面表示側に輝度ムラのない均一な光を射出することが可能であり、多層構成において各層の厚みや材質を変えることで、光源から発せられる熱による反りを防止することができる光学素子、及び光均一素子を提供することができる。
また光学素子、及び光均一素子から射出された光を効率良く液晶表示画像を観察する人の方向へと射出させることで、観察者側の輝度を向上させる光学フィルムと、該光学素子、及び該光均一素子とを一体積層した光学シート、該光学シートを備えるバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供することができる。
With the configuration described so far, even with a configuration in which the distance to the light source is close or a configuration in which the interval between the light sources is increased, it is possible to emit uniform light without uneven brightness on the screen display side. By changing the thickness and material of each layer in the configuration, it is possible to provide an optical element and a light uniform element that can prevent warping due to heat generated from the light source.
Further, the optical element and the optical film for improving the luminance on the viewer side by emitting the light emitted from the light uniform element toward the person who observes the liquid crystal display image efficiently, the optical element, and the optical element An optical sheet integrally laminated with a light uniform element, a backlight unit including the optical sheet, and a display device can be provided.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
なお、図1から図4は、本実施形態による光学素子及び光路制御部材の構成およびその利用形態を示す断面概略図の一例であり、各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これに限定されるものでもない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 are examples of schematic cross-sectional views showing the configurations of the optical element and the optical path control member according to the present embodiment and the mode of use thereof, and the scales or ratios of the respective parts do not coincide with actual ones. Moreover, it is not limited to this.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の光学素子、光均一素子、バックライトユニットおよびディスプレイ装置の一例を示す断面模式図である。
本発明の実施形態であるディスプレイ装置70は、画像表示素子35とバックライトユニット55とから構成されている。
また、本発明の実施形態であるバックライトユニット55は、ランプハウス(反射板)43内に複数の光源41が配置され、その上(観察者側方向F)に本発明の実施形態である光学素子24、光均一素子25、光学部材2が単一、又は複数配置されて構成されている。
光源41から射出された光Hは、光均一素子25で拡散され、その上に配置された単一、又は複数の光学部材2で拡散・反射・集光・カラーシフトされ、バックライトユニット55から射出される光Kが、画像表示素子35に入射し、観察者側Fへと射出される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an optical element, a light uniform element, a backlight unit, and a display device of the present invention.
The display device 70 according to the embodiment of the present invention includes an image display element 35 and a backlight unit 55.
Further, in the backlight unit 55 according to the embodiment of the present invention, a plurality of light sources 41 are arranged in a lamp house (reflecting plate) 43, and the optical according to the embodiment of the present invention is disposed thereon (observer side direction F). The element 24, the light uniform element 25, and the optical member 2 are configured as a single element or a plurality of elements.
The light H emitted from the light source 41 is diffused by the light uniform element 25, diffused / reflected / condensed / color-shifted by one or a plurality of optical members 2 disposed thereon, and from the backlight unit 55. The emitted light K enters the image display element 35 and is emitted to the observer side F.

光源41は、画像表示素子35へと光を供給するものである。
そこで光源41としては、たとえば、複数の線状光源を用いることができる。複数の線状光源としては、たとえば、複数の蛍光灯、冷陰極管(CCFL)、EEFLあるいは線状に配置されたLEDなどを用いることができる。
反射板43は、複数の光源41の観察者側Fと反対側に配置され、光源41から全方向に出射された光のうち、観察者側Fと反対側の方向に出射された光を反射させて観察者側Fに出射させることができる。その結果、観察者側Fに出射された光Hは、ほぼ光源41から全方向に出射された光となる。
このように反射板43を用いることによって、光の利用効率を高めることができる。反射板43としては、光を高効率で反射させる部材であればよく、たとえば、一般的な反射フィルム、反射板などを使用することができる。
The light source 41 supplies light to the image display element 35.
Therefore, as the light source 41, for example, a plurality of linear light sources can be used. As the plurality of linear light sources, for example, a plurality of fluorescent lamps, cold cathode fluorescent lamps (CCFLs), EEFLs or linearly arranged LEDs can be used.
The reflection plate 43 is disposed on the opposite side of the plurality of light sources 41 from the observer side F, and reflects the light emitted in the direction opposite to the observer side F out of the light emitted from the light source 41 in all directions. Can be emitted to the observer side F. As a result, the light H emitted to the observer side F becomes light emitted almost in all directions from the light source 41.
By using the reflection plate 43 in this way, the light utilization efficiency can be increased. The reflection plate 43 may be any member that reflects light with high efficiency. For example, a general reflection film, a reflection plate, or the like can be used.

本発明の実施形態である光学素子24は、光を拡散する機能を有する物質を含む光偏向要素28と光伝搬層23とで構成される。
また、光偏向要素28は表示装置70の光源41側に向けて配置される。
光学素子24の機能は、光偏向要素28の入射面から入射した光Hを偏向し、光伝搬層23に射出し、光伝搬層23の光射出面から拡散光を射出するものである。
また、光均一素子25は、上述の光学素子24に拡散基材26を有するものであり、拡散基材26の観察者側Fと反対側の面26aに光伝搬層23の観察者側Fの面23bが重ねられて形成されている。
上述のような光学素子24、光均一素子25は、液晶装置のみならず、背面投射型スクリーン、太陽電池、有機又は無機EL、照明装置など、光路制御を行うものであれば、何れのものにも使用することができる。
The optical element 24 according to the embodiment of the present invention includes a light deflection element 28 including a substance having a function of diffusing light and a light propagation layer 23.
The light deflection element 28 is arranged toward the light source 41 side of the display device 70.
The function of the optical element 24 is to deflect the light H incident from the incident surface of the light deflecting element 28, emit it to the light propagation layer 23, and emit diffused light from the light exit surface of the light propagation layer 23.
In addition, the light uniform element 25 has the diffusion base material 26 on the optical element 24 described above, and the surface 26a opposite to the observer side F of the diffusion base material 26 has an observer side F on the light propagation layer 23. The surface 23b is formed to overlap.
The optical element 24 and the light uniform element 25 as described above are not limited to a liquid crystal device, but can be any one that performs optical path control, such as a rear projection screen, a solar cell, an organic or inorganic EL, and a lighting device. Can also be used.

図2(a)は、本発明の実施形態である光均一素子25の機能を説明する図である。光源41はランプハウス(反射板)43内に、Ve方向(画面垂直方向)に一定のピッチで配列されている。
光源41から射出した光Hは、光均一素子25の観察者側Fと反対側の面、すなわち光偏向要素28より入射し、光均一素子25の観察者側Fの面、すなわち拡散基材26の観察者側Fの面26bより観察者側Fへ射出する。
光均一素子25の拡散性能が足りない場合、拡散基材26の観察者側Fの面26bには、光源41に対向する領域が明るく、光源41と光源41との間に対向する領域が暗く見え、輝度ムラ(光源イメージ)として視認される。
本発明の実施形態である光均一素子25は、観察者側Fとは反対側の面に光偏向要素28が配列されている。
光源41から入射する強い正面光Hを光偏向要素28にて、その進行方向を偏向し、光伝搬層23において偏向された入射光を拡げ、拡散基材26において拡散し、均一な光を観察者側Fへ射出する。
FIG. 2A is a diagram for explaining the function of the light uniform element 25 according to the embodiment of the present invention. The light sources 41 are arranged in the lamp house (reflecting plate) 43 at a constant pitch in the Ve direction (the screen vertical direction).
The light H emitted from the light source 41 is incident on the surface opposite to the observer side F of the light uniform element 25, that is, the light deflection element 28, and the surface on the observer side F of the light uniform element 25, that is, the diffusion base material 26. From the surface 26b on the observer side F to the observer side F.
When the diffusion performance of the light uniform element 25 is insufficient, a region facing the light source 41 is bright and a region facing the light source 41 is dark on the surface 26b on the viewer side F of the diffusion base material 26. Visible and visually recognized as luminance unevenness (light source image).
In the light uniform element 25 according to the embodiment of the present invention, the light deflection elements 28 are arranged on the surface opposite to the observer side F.
The strong front light H incident from the light source 41 is deflected in the light deflection element 28 in the traveling direction, the incident light deflected in the light propagation layer 23 is spread, diffused in the diffusion base material 26, and uniform light is observed. It injects to person side F.

光偏向要素28としては凹凸形状を有するレンズであることが望ましい。
図2(a)に示すように、光偏向要素28の第一傾斜面28bが光伝搬層23と接合する点30における第一傾斜面28bへの接線mと、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aとがなす角度をθ、光偏向要素28の単位レンズのピッチをP、光伝搬層23の厚みをT、光伝搬層23の屈折率をnとしたとき、以下の数式1を満たすことが望ましい。
The light deflection element 28 is preferably a lens having an uneven shape.
As shown in FIG. 2A, the tangent m to the first inclined surface 28b at the point 30 where the first inclined surface 28b of the light deflection element 28 joins the light propagation layer 23, and the observer side of the light propagation layer 23 When the angle formed by the surface 23a opposite to F is θ, the pitch of the unit lens of the light deflection element 28 is P, the thickness of the light propagation layer 23 is T, and the refractive index of the light propagation layer 23 is n, It is desirable to satisfy Equation 1 below.

Figure 0005282500
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すなわち、図2(b)に示されるように、光伝搬層23の厚みTは、光偏向要素28の第一傾斜面28bが光伝搬層23と接合する点30に入射した光が、角度θの面で偏向され、光伝搬層23内にてVe方向に光偏向要素28のピッチP以上拡がるために必要な厚みと定義される。
ここで光偏向要素28の単位レンズのピッチPは、光偏向要素28を断面視した際に、光伝搬層23と接合する2点間の距離と定義される。
尚、数式1が有効な光偏向要素28のピッチPは10μm以上300μm以下であることが望ましい。光偏向要素28のピッチPが10μmより小さい場合は、構造周期が波長に近づくため、回折の影響が無視できなくなってくるためである。
光偏向要素28のピッチPが300μmを超える場合、性能上は問題ないが、光伝搬層23の厚みTが非常に厚くなってしまう。この場合、光伝搬層23の厚みは2mm以下に収まるよう設定することが望ましい。
That is, as shown in FIG. 2B, the thickness T of the light propagation layer 23 is such that the light incident on the point 30 where the first inclined surface 28b of the light deflection element 28 is joined to the light propagation layer 23 is angle θ. Is defined as the thickness required to expand the light deflection element 28 in the direction Ve by the pitch P or more in the light propagation layer 23.
Here, the pitch P of the unit lenses of the light deflection element 28 is defined as a distance between two points joined to the light propagation layer 23 when the light deflection element 28 is viewed in cross section.
In addition, it is desirable that the pitch P of the light deflection elements 28 in which the numerical formula 1 is effective is 10 μm or more and 300 μm or less. This is because when the pitch P of the light deflection elements 28 is smaller than 10 μm, the structure period approaches the wavelength, and the influence of diffraction cannot be ignored.
When the pitch P of the light deflection elements 28 exceeds 300 μm, there is no problem in performance, but the thickness T of the light propagation layer 23 becomes very thick. In this case, it is desirable to set the thickness of the light propagation layer 23 to be 2 mm or less.

よって一定のピッチで配列された光偏向要素28に入射した正面光Hは、光偏向要素28で偏向され、さらには光偏向要素28内部の光拡散物質により拡散された光が光伝搬層23内で混ざり合い、拡散基材26にて拡散、観察者側Fへと射出される。
光伝搬層23の厚みTが数式1を満たさない場合、光偏向要素28にて偏向された光は混ざり合わずに拡散基材26へ入射するため、光均一素子25の拡散性能が不足する。
Therefore, the front light H incident on the light deflecting elements 28 arranged at a constant pitch is deflected by the light deflecting elements 28, and further, the light diffused by the light diffusing material inside the light deflecting elements 28 is within the light propagation layer 23. And are diffused by the diffusion base material 26 and injected to the observer side F.
When the thickness T of the light propagation layer 23 does not satisfy Formula 1, the light deflected by the light deflecting element 28 enters the diffusion base material 26 without being mixed, so that the diffusion performance of the light uniform element 25 is insufficient.

さらにまた、2つ隣の光偏向要素28によって偏向された光が光伝搬層23内で混ざり合うことがより好ましい。すなわち、以下の数式2を満たすことが望ましい。   Furthermore, it is more preferable that the light deflected by the two adjacent light deflection elements 28 is mixed in the light propagation layer 23. That is, it is desirable to satisfy the following formula 2.

Figure 0005282500
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図2(c)に示されるように、2つ隣の光偏向要素28によって偏向された光が光伝搬層23内で混ざり合う厚さTであれば、その拡散性能は更に増すため、光源41との距離が10mm以下と近づいても、ランプイメージを低減/消滅することが可能となる。   As shown in FIG. 2C, if the light deflected by the two adjacent light deflecting elements 28 has a thickness T at which the light is mixed in the light propagation layer 23, the diffusion performance is further increased. The lamp image can be reduced / disappeared even when the distance to the lamp approaches 10 mm or less.

光偏向要素28としては、図3(a)のような三角プリズム形状が望ましい。レンズ成形が容易であり、且つ正面からの入射光Hを大きく偏向することが出来るためである。
また、図3(b)のような凸湾曲レンズ形状が望ましい。第一頂部28a、及び第一傾斜面28bの各点における接線が連続的に変化しているため、正面からの入射光Hを様々な角度へ偏向することが出来るためである。
凸湾曲レンズ形状としては、図3(c)のような非球面形状であることが更には望ましい。第一頂部28aの曲率半径が小さくできるため、拡散性能が増すためである。
さらに光偏向要素28としては、図3(d)のような湾曲三角プリズムであることが望ましい。第一頂部28aが稜線であるため、入射光Hがレンズのどの箇所へ入射しても必ず大きく偏向することができる。また、第一傾斜面28bの各点における接線が連続的に変化しているため、正面からの入射光Hを様々な角度へ拡散することが出来るためである。
このとき、図3(d)に示すように、第一傾斜面28bの各点における接線mが、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23bとなす角度θが、20度〜90度の間で連続的に変化していることが更には望ましい。20度を下回る面がある場合、偏向角が非常に小さくなるため、拡散性能が弱くなってしまう。特に0度となる面がある場合、全く偏向せずに入射光Hを通すことになる。
湾曲三角プリズムは第一傾斜面28bの各点における接線mが、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23bとなす角度θが、20度より小さくなる面がないため、第一傾斜面28bのどの箇所に光が入射しても大きな角度で偏向することが可能である。
As the light deflection element 28, a triangular prism shape as shown in FIG. This is because lens molding is easy and incident light H from the front can be largely deflected.
Further, a convexly curved lens shape as shown in FIG. This is because the tangent line at each point of the first apex portion 28a and the first inclined surface 28b continuously changes, so that the incident light H from the front can be deflected to various angles.
The convex curved lens shape is more preferably an aspherical shape as shown in FIG. This is because the radius of curvature of the first apex portion 28a can be reduced, so that the diffusion performance is increased.
Furthermore, the light deflection element 28 is preferably a curved triangular prism as shown in FIG. Since the first apex portion 28a is a ridgeline, the incident light H can always be largely deflected regardless of the position of the lens. Moreover, since the tangent line at each point of the first inclined surface 28b continuously changes, the incident light H from the front surface can be diffused to various angles.
At this time, as shown in FIG. 3D, the angle θ formed by the tangent line m at each point of the first inclined surface 28b and the surface 23b on the side opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 is 20 degrees. It is further desirable that it continuously changes between ˜90 degrees. If there is a surface below 20 degrees, the deflection angle becomes very small, and the diffusion performance becomes weak. In particular, when there is a surface at 0 degree, the incident light H is transmitted without being deflected at all.
In the curved triangular prism, there is no surface where the angle θ between the tangent line m at each point of the first inclined surface 28b and the surface 23b opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 is smaller than 20 degrees. It can be deflected at a large angle regardless of where the light is incident on one inclined surface 28b.

また、第一傾斜面28bの各点における接線mが、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23bとなす角度θが大きく変化しない場合、第一傾斜面28bのどの点に光が入射しても、偏向角がほとんど一緒となるため、同じ領域に光が集中してしまう。
湾曲三角プリズムは第一傾斜面28bの各点における接線が、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23bとなす角度が、20度〜90度の範囲で大きく変化しているため、様々な角度に入射光Hを偏向し、光を均一にすることができる。
さらに、光偏向要素28は上記レンズ形状を複数組み合わせて用いることができる。
例えば図3(e)に示されるように、凸湾曲レンズの上に三角プリズムを組み合わせたような形状でも良い。または図3(f)のように2つの湾曲三角プリズムをVe方向にシフトさせて重ねた形状でも良い。2つ以上のレンズ形状による拡散効果により、更に拡散性能が増すためである。
Further, when the angle θ between the tangent line m at each point of the first inclined surface 28b and the surface 23b opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 does not change significantly, at which point of the first inclined surface 28b Even if light is incident, the deflection angles are almost the same, so the light is concentrated in the same region.
In the curved triangular prism, the angle between the tangent line at each point of the first inclined surface 28b and the surface 23b on the opposite side of the light propagation layer 23 from the observer side F greatly changes in the range of 20 degrees to 90 degrees. Therefore, the incident light H can be deflected at various angles to make the light uniform.
Further, the light deflection element 28 can be used by combining a plurality of the above lens shapes.
For example, as shown in FIG. 3 (e), a shape in which a triangular prism is combined on a convex curved lens may be used. Alternatively, a shape in which two curved triangular prisms are shifted in the Ve direction and overlapped as shown in FIG. This is because the diffusion performance is further increased by the diffusion effect of two or more lens shapes.

光偏向要素28は図4(a)に示されるように、凹レンズ形状でも良い。
凹レンズ形状としては、上記三角プリズム、凸湾曲レンズ、湾曲三角プリズム、その他組合せレンズの逆形状であることが望ましい。
この場合、上述の数式1、数式2におけるθは、図7に示されるように、第一傾斜面28bが第一頂部28aと接合する点30における接線mと、光伝搬層23の観察者側と反対側の面23aとのなす角度θと定義される。
従って、光伝搬層23の厚みTの定義は、凹レンズの第一頂部28aから拡散基材26までの距離となる。
そのため、凸レンズ形状と比べて、光学素子24及び光均一素子25の厚さを薄くすることが可能となるため望ましい。
また、図4(b)に示されるように、凹レンズの第一頂部28aは略平坦面であっても良い。平坦面である方が、光偏向レンズ28を成形する金型の磨耗や欠けが少ないためである。
さらにまた、図4(c)に示されるように、略平坦面である第一頂部28aの上に、光拡散/反射層28cを形成しても良い。このとき、光偏向要素28(光伝搬層23)を厚さ方向から見た状態で光拡散/反射層28cが第一頂部28aと第一傾斜面28bとの境目から第一傾斜面28bに回り込んだ部分の寸法としての回り込み量Δは、第一傾斜面28bの幅p1の30%以下であることが望ましい。
さらにまた、図4(d)に示されるように、凹レンズの凹面に光カバー層28cを形成しても良い。凹レンズの凹面は偏向角が小さい領域であるため、凹面に光カバー層28cを形成することで拡散性能が向上する。形成する方法としては、例えばインクジェット方式、撥水/撥油処理方法等が挙げられる。
The light deflection element 28 may have a concave lens shape as shown in FIG.
The concave lens shape is preferably the reverse shape of the triangular prism, convex curved lens, curved triangular prism, and other combination lenses.
In this case, θ in the above formulas 1 and 2 is, as shown in FIG. 7, the tangent m at the point 30 where the first inclined surface 28b joins the first apex portion 28a and the observer side of the light propagation layer 23. Is defined as an angle θ formed with the surface 23a on the opposite side.
Therefore, the definition of the thickness T of the light propagation layer 23 is the distance from the first top 28a of the concave lens to the diffusion base material 26.
Therefore, the thickness of the optical element 24 and the light uniform element 25 can be reduced as compared with the convex lens shape, which is desirable.
As shown in FIG. 4B, the first apex portion 28a of the concave lens may be a substantially flat surface. This is because the flat surface has less wear and chipping of the mold for molding the light deflection lens 28.
Furthermore, as shown in FIG. 4C, a light diffusion / reflection layer 28c may be formed on the first top portion 28a which is a substantially flat surface. At this time, the light diffusing / reflecting layer 28c rotates from the boundary between the first top portion 28a and the first inclined surface 28b to the first inclined surface 28b with the light deflection element 28 (light propagation layer 23) viewed from the thickness direction. The amount of wraparound Δ as the dimension of the recessed portion is desirably 30% or less of the width p1 of the first inclined surface 28b.
Furthermore, as shown in FIG. 4D, an optical cover layer 28c may be formed on the concave surface of the concave lens. Since the concave surface of the concave lens is a region with a small deflection angle, the diffusion performance is improved by forming the light cover layer 28c on the concave surface. Examples of the forming method include an inkjet method and a water / oil repellent treatment method.

光偏向要素28は上述のレンズ等を、適宜複数組み合わせて配列しても良い。
または図6(a)及び図6(b)に示されるように単位レンズのピッチPや高さを変えて配列しても良い。これにより、光偏向要素28の最遠交点αは光伝搬層23内に不均一に配置されている。
図6(c)には、光偏向要素28の単位レンズの配列方向に対して、最遠交点αが平行且つ直線上に配置されたものを示す。
光偏向要素28に正面光Hが入射したとき、単位レンズの中心線上に集光点が生じるが、該中心線上に収差が生じる。
そこで本発明においては説明を簡略化するために、最もレンズ頂点から離れた点で集光する点を最遠交点αと定義する。
図6(a)〜(c)においては、単位レンズの両端に入射した光が偏向されて交わる点が最遠交点αとなる一例を示している。
The light deflection element 28 may be arranged by appropriately combining a plurality of the above-described lenses.
Or, as shown in FIGS. 6A and 6B, the pitch P and height of the unit lenses may be changed and arranged. As a result, the farthest intersection α of the light deflection element 28 is unevenly arranged in the light propagation layer 23.
FIG. 6C shows a configuration in which the farthest intersection point α is arranged in parallel and on a straight line with respect to the arrangement direction of the unit lenses of the light deflection element 28.
When the front light H is incident on the light deflection element 28, a condensing point is generated on the center line of the unit lens, but aberration is generated on the center line.
Therefore, in the present invention, in order to simplify the description, the point that is focused at the point farthest from the lens apex is defined as the farthest intersection point α.
FIGS. 6A to 6C show an example in which the farthest intersection point α is a point where light incident on both ends of the unit lens is deflected and intersects.

図6(c)において、例えば全ての光偏向要素28が同一形状である場合は、各々の光偏向要素28に入射した光の最遠交点αの位置は、同一面上に存在する。
従って、光学素子24及び光均一素子25の入射面から入射した光Hは、どの領域においても同一の拡散性能が得られるため、ムラの無い光学素子24及び光均一素子25を提供することができる。
しかしながら、図6(a)及び図6(b)で示されるように、光偏向要素28のレンズ形状が一定ではない場合は、各々の光偏向要素28に入射した光の最遠交点αが同一面上には存在しない。
したがって各々の光偏向要素28毎に光伝搬層23の厚みTが異なることとなる。このとき、光伝搬層23の厚さTは、組み合わせる各レンズの中で最も厚くなるTを選択することが望ましい。
最も厚くなるTを選択することで、配列される全ての光偏向要素28において、上述の数式1および数式2を満足することができるため、確実に拡散効果を得ることができる。
例えば、光源41が極端に光学素子24及び光均一素子25と近接する場合や、光源41間の距離が極端に離れている場合、光源41間の距離が不均一な場合などに、光偏向要素28の最遠交点αを不均一にすると有効である。
特に異なる形状の光偏向要素28を複数組み合わせる場合、図7に示されるように、光源41の位置に合わせて光偏向要素28を規則的に配列しても良い。
このとき、光源41の真上の領域には、光伝搬層23の厚みTが最も薄く設定できる光偏向要素28を配置することが望ましい。
結果として光源41の真上の領域の拡散性能を高めることが出来るため、輝度ムラをより低減することが可能となる。
光偏向要素28のピッチPは適宜決定できるが、光偏向要素28のピッチPが大きいほど、光伝搬層23の厚さTも厚くなるため、現実的には10μm以上300μm以下、望ましくは10μm以上200μm以下であることが求められる。
In FIG. 6C, for example, when all the light deflection elements 28 have the same shape, the position of the farthest intersection α of the light incident on each light deflection element 28 exists on the same plane.
Accordingly, since the light H incident from the incident surfaces of the optical element 24 and the light uniform element 25 can obtain the same diffusion performance in any region, the optical element 24 and the light uniform element 25 without unevenness can be provided. .
However, as shown in FIGS. 6A and 6B, when the lens shape of the light deflection element 28 is not constant, the farthest intersection α of the light incident on each light deflection element 28 is the same. It does not exist on the surface.
Therefore, the thickness T of the light propagation layer 23 is different for each light deflection element 28. At this time, it is desirable to select the thickness T of the light propagation layer 23 that is the thickest among the lenses to be combined.
By selecting T that is the thickest, all of the optical deflection elements 28 arranged can satisfy the above-described Expression 1 and Expression 2, and thus a diffusion effect can be reliably obtained.
For example, when the light source 41 is extremely close to the optical element 24 and the light uniform element 25, when the distance between the light sources 41 is extremely far away, or when the distance between the light sources 41 is uneven, the light deflection element It is effective to make the 28 farthest intersections α non-uniform.
Particularly when a plurality of light deflecting elements 28 having different shapes are combined, the light deflecting elements 28 may be regularly arranged in accordance with the position of the light source 41 as shown in FIG.
At this time, it is desirable to arrange the light deflection element 28 in the region directly above the light source 41 so that the thickness T of the light propagation layer 23 can be set to be the thinnest.
As a result, the diffusion performance in the region directly above the light source 41 can be improved, and thus the luminance unevenness can be further reduced.
Although the pitch P of the light deflection element 28 can be determined as appropriate, the larger the pitch P of the light deflection element 28 is, the thicker the thickness T of the light propagation layer 23 is. Therefore, actually, the thickness T is 10 μm or more and 300 μm or less, preferably 10 μm or more. It is calculated | required that it is 200 micrometers or less.

光偏向要素28は、光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aに、UV硬化樹脂などのような電子線硬化樹脂を用いて成形することができる。
たとえば、拡散基材26と光伝搬層23とを押出法等により一体で板状部材として成形して、光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aに光偏向要素28をUV成形することができる。
さらにまた、光伝搬層23を押出法や射出成形法等により板状部材として成形して、これを拡散基材26と一体化する前/後に、光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aに光偏向要素28をUV成形することができる。
また、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、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)、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いて、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって光偏向要素28を形成することもできる。
また、同様に作製したシート材の表面に、光偏向要素28を、放射線硬化樹脂を用いて成形することもできる。
The light deflection element 28 can be formed on the surface 23 a opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 using an electron beam curable resin such as a UV curable resin.
For example, the diffusion base material 26 and the light propagation layer 23 are integrally formed as a plate-like member by an extrusion method or the like, and the light deflection element 28 is UV-molded on the surface 23a opposite to the observer side F of the light propagation layer 23. can do.
Furthermore, the light propagation layer 23 is formed as a plate-like member by an extrusion method, an injection molding method, or the like, and before / after the light propagation layer 23 is integrated with the diffusion base material 26, on the side opposite to the observer side F of the light propagation layer 23. The light deflection element 28 can be UV-molded on the surface 23a.
PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), COP (cycloolefin polymer), acrylonitrile styrene copolymer, acrylonitrile polystyrene copolymer, etc. The light deflection element 28 can also be formed by a press molding method.
Further, the light deflection element 28 can be formed on the surface of the sheet material produced in the same manner using a radiation curable resin.

本発明の光学素子24は押出成形で作製することができる。
また図8(a)に示されるように光学素子24と拡散基材26とを多層押出等により一体で成形してもよい。
一方で図8(b)に示されるように、シート状に成形した後、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aに、ラミネート等により固定層20によって貼合することもできる。
この場合、シート状に成形した光偏向要素28に紫外線吸収材を含有させることが好ましい。シート状に成形した光偏向要素28に紫外線吸収材を含有させることで、固定層20の紫外線劣化による剥れを防ぐことができる。
The optical element 24 of the present invention can be produced by extrusion molding.
Further, as shown in FIG. 8A, the optical element 24 and the diffusion base material 26 may be integrally formed by multilayer extrusion or the like.
On the other hand, as shown in FIG. 8 (b), after being formed into a sheet shape, the light propagation layer 23 may be bonded to the surface 23a opposite to the observer side F by a fixing layer 20 by lamination or the like. it can.
In this case, it is preferable to include an ultraviolet absorber in the light deflection element 28 formed into a sheet shape. By including an ultraviolet absorber in the light deflection element 28 formed into a sheet shape, it is possible to prevent peeling of the fixed layer 20 due to ultraviolet degradation.

ここで固定層20は、粘着剤、接着剤を用いて形成する。
粘着剤、接着剤には、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等を用いることができる。また、粘着剤、接着剤には、1液型で押圧して接着するもの、熱や光で硬化させるものを用いることができ、2液、もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることができる。
さらに、固定層20内にフィラーを分散してもよい。固定層20内にフィラーを分散することで、接合層の弾性率を増加することが可能となる。
固定層20の形成方法において、光伝搬層23と光偏向要素28とが接合される接合面へ直接塗布する方法や、あらかじめドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる方法がある。固定層20をドライフィルムとして準備した場合、製造工程上、簡易的に扱うことが可能となるため好ましい。
Here, the fixed layer 20 is formed using a pressure-sensitive adhesive or an adhesive.
Urethane, acrylic, rubber, silicone, and vinyl resins can be used for the pressure-sensitive adhesive and adhesive. In addition, as the pressure-sensitive adhesive and the adhesive, those which are pressed and adhered in a one-pack type, those which are cured by heat or light can be used, and those which are cured by mixing two liquids or a plurality of liquids are used. be able to.
Further, a filler may be dispersed in the fixed layer 20. By dispersing the filler in the fixed layer 20, the elastic modulus of the bonding layer can be increased.
As a method for forming the fixed layer 20, there are a method in which the light propagation layer 23 and the light deflection element 28 are directly bonded to each other, and a method in which a dry film prepared in advance is bonded. It is preferable to prepare the fixed layer 20 as a dry film because it can be easily handled in the manufacturing process.

また固定層20は反り防止作用があることが望ましい。
固定層20の熱線膨張係数を、拡散基材26の熱線膨張係数とほぼ同じになるように合せ込むことで、光均一素子25自体の反りを防止することができる。
さらにまた、シート状に成形した光偏向要素28の熱線膨張係数を、拡散基材26の熱線膨張係数とほぼ同じになるように合せ込むことで、光均一デバイス(光均一素子)25自体の反りを防止することができる。
シート状に成形した光偏向要素28の厚みは10μm〜1mmであることが望ましい。更には25μm〜500μmであることが望ましい。シート状に成形した光偏向要素28の厚みが薄すぎると皺等が発生し、厚すぎると光伝搬層23との貼合が容易ではなくなるためである。
ここで、シート状に成形した光偏向要素28の基材領域を光伝搬層23とみなすことができる。したがって厚いシート状に光偏向要素28を成形することで、光伝搬層23の厚みを薄くすることができる。また、シート状に成形した光偏向要素28を直接拡散基材26に貼り合わせることも可能となる。
Further, it is desirable that the fixed layer 20 has a warping preventing action.
By matching the thermal linear expansion coefficient of the fixed layer 20 so as to be substantially the same as the thermal linear expansion coefficient of the diffusion base material 26, it is possible to prevent the light uniform element 25 itself from warping.
Furthermore, the warp of the light uniform device (light uniform element) 25 itself is obtained by matching the thermal linear expansion coefficient of the light deflection element 28 formed into a sheet shape so as to be substantially the same as the thermal linear expansion coefficient of the diffusion base material 26. Can be prevented.
The thickness of the light deflection element 28 formed into a sheet shape is preferably 10 μm to 1 mm. Furthermore, it is desirable that it is 25 micrometers-500 micrometers. This is because if the thickness of the light deflection element 28 formed into a sheet is too thin, wrinkles or the like are generated, and if it is too thick, bonding with the light propagation layer 23 is not easy.
Here, the base material region of the light deflection element 28 formed into a sheet shape can be regarded as the light propagation layer 23. Therefore, by forming the light deflection element 28 in a thick sheet shape, the thickness of the light propagation layer 23 can be reduced. Further, the light deflection element 28 formed into a sheet shape can be directly bonded to the diffusion base material 26.

上述したように、光偏向要素28によって、光源41から入射する強い正面光Hの進行方向を偏向し、光伝搬層23が偏向された入射光を拡げ、拡散基材26において拡散されて、均一な光を観察者側Fへ射出することが可能となる。
そして、さらに光偏向要素28に光を拡散する機能を有する物質を添加させることで、光源41から入射する強い正面光Hの進行方向を偏向させると同時に、光偏向要素28内部の光拡散物質によって正面光Hをより拡散させて均一化させることにより、光伝搬層23により均一化された光を導くことが可能となり、画面表示側に輝度ムラのない均一な光を射出することが可能となる。
また、光を拡散あるいは散乱させる物質としては、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン系樹脂、ケイ素系樹脂に代表される高分子系材料、シリカ系や炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、アルミナ、等に代表される無機系材料が挙げられる。これらの材料は、単独または併用して用いることが出来る。
As described above, the light deflection element 28 deflects the traveling direction of the strong front light H incident from the light source 41, the light propagation layer 23 spreads the deflected incident light, and is diffused in the diffusion base material 26 to be uniform. Light can be emitted to the observer side F.
Further, by adding a substance having a function of diffusing light to the light deflecting element 28, the traveling direction of the strong front light H incident from the light source 41 is deflected, and at the same time, by the light diffusing substance inside the light deflecting element 28. By further diffusing the front light H and making it uniform, it becomes possible to guide the light uniformed by the light propagation layer 23, and to emit uniform light without uneven brightness on the screen display side. .
Examples of substances that diffuse or scatter light include silicone-based resins, acrylic resins, styrene-based resins, melamine-based resins, high-molecular materials such as silicon-based resins, silica-based materials, calcium carbonate, titanium oxide, and oxidation materials. Examples thereof include inorganic materials represented by magnesium, barium sulfate, alumina, and the like. These materials can be used alone or in combination.

光を拡散あるいは散乱させる物質のサイズは、平均となる粒径が0.1μmから100μmが望ましく、同サイズのみを使用することも可能であり、異なるサイズの物質を併用して用いることも出来る。
また、光を拡散あるいは散乱させる物質の形状としては、真球状、球状、楕円状、針状を一例として挙げることが出来る。さらには、不定形状や中空構造を有する材料を用いることが出来る。なお、物質の形状に依存するが、平均粒径が0.1μmより小さい場合は、光を拡散または散乱させる効果が低くなり、必要とする光源のイメージを消す効果が得られない。また、平均粒径が100μmより大きい場合は、添加時における分散性が低下することで均一な光の分散が低下することや光の透過率が大幅に低下すること、さらには、大きな凝集物が発生することがあり、これが輝点あるいは暗点として視認される問題が生じる可能性が高くなる。
また、光偏向要素28表面に粒径の大きな拡散材料が露出すると、光源のイメージを消すための光偏向要素28の偏向性を阻害させる要因ともなる。光偏向要素28を成型加工する際においても、光を拡散あるいは散乱させる物質の分散性が低下することにより、光偏向要素28を構成する材料の粘性を始めとする物性の均一性を低下させ、これが光偏向要素28の成型加工性の低下を引き起こす要因となり得る。以上のことから、光を拡散あるいは散乱させる物質のサイズは、上記の範囲内であることが望ましい。
As for the size of the substance that diffuses or scatters light, the average particle size is preferably 0.1 μm to 100 μm, and it is possible to use only the same size, or it is possible to use substances of different sizes in combination.
Examples of the shape of the substance that diffuses or scatters light include a spherical shape, a spherical shape, an elliptical shape, and a needle shape. Furthermore, a material having an indefinite shape or a hollow structure can be used. Although depending on the shape of the substance, when the average particle size is smaller than 0.1 μm, the effect of diffusing or scattering the light becomes low, and the effect of erasing the required image of the light source cannot be obtained. Further, when the average particle size is larger than 100 μm, the dispersibility at the time of addition is lowered, so that the uniform light dispersion is lowered, the light transmittance is greatly lowered, and further, a large aggregate is formed. There is a possibility that this may occur, and there is a high possibility that this will cause a problem of being visually recognized as a bright spot or dark spot.
Further, when a diffusing material having a large particle diameter is exposed on the surface of the light deflection element 28, it becomes a factor that hinders the deflectability of the light deflection element 28 for erasing the image of the light source. Even when the light deflection element 28 is molded, the dispersibility of the substance that diffuses or scatters the light decreases, thereby reducing the uniformity of physical properties such as the viscosity of the material constituting the light deflection element 28, This can be a factor that causes a reduction in the moldability of the light deflection element 28. From the above, the size of the substance that diffuses or scatters light is preferably within the above range.

光偏向要素28に適用する光拡散または散乱材料の含有量は、用いる材料のサイズ、形状によって異なってくるが、好ましい含有量としては、0.01重量%から30重量%の範囲を挙げることが出来る。
さらには、0.01重量%から20重量%が特に好ましい。この含有量においては、物質の形状に依存するが、0.01重量%より低い場合は、光を拡散または散乱させる効果が低くなり、必要とする光源のイメージを消す効果が得られない。また、30重量%より高い場合は、添加時における分散性が低下することで均一な光の分散が低下することや光の透過率が大幅に低下すること、さらには、拡散材料同士が集まった大きな凝集物が発生することがあり、これが輝点あるいは暗点として視認される問題が生じる可能性が高くなる。
また、光偏向要素28表面に拡散材料が多数露出すると、光源のイメージを消すための光偏向要素28の偏向性を阻害させる要因ともなる。光偏向要素28を成型加工する際においても、光を拡散あるいは散乱させる物質の分散性が低下することにより、光偏向要素28を構成する材料の粘性を始めとする物性の均一性を低下させ、これが光偏向要素28の成型加工性の低下を引き起こす要因となり得る。以上のことから、光を拡散あるいは散乱させる物質のサイズは、上記の範囲内であることが望ましい。
The content of the light diffusing or scattering material applied to the light deflection element 28 varies depending on the size and shape of the material used, but a preferable content is in the range of 0.01 wt% to 30 wt%. I can do it.
Furthermore, 0.01% by weight to 20% by weight is particularly preferable. This content depends on the shape of the substance, but if it is less than 0.01% by weight, the effect of diffusing or scattering the light becomes low, and the required effect of erasing the image of the light source cannot be obtained. In addition, when it is higher than 30% by weight, the dispersibility at the time of addition is lowered, so that the uniform light dispersion is lowered, the light transmittance is greatly lowered, and the diffusion materials are gathered together. Large agglomerates may occur, which increases the possibility that a problem of being visually recognized as a bright spot or a dark spot will occur.
Further, when a large number of diffusing materials are exposed on the surface of the light deflection element 28, it becomes a factor that impedes the deflectability of the light deflection element 28 for erasing the image of the light source. Even when the light deflection element 28 is molded, the dispersibility of the substance that diffuses or scatters the light decreases, thereby reducing the uniformity of physical properties such as the viscosity of the material constituting the light deflection element 28, This can be a factor that causes a reduction in the moldability of the light deflection element 28. From the above, the size of the substance that diffuses or scatters light is preferably within the above range.

光偏向要素28の表面に、さらに微細な凹凸を有していても良い。微細な凹凸が、光偏向要素28による偏向効果を更に高めることができる。このとき、表面粗さRaは、0.1μm〜10μmの範囲であることが望ましい。0.1μmを下回る凹凸構造では偏向効果は得難く、また10μmを超える凹凸構造はそれ自体が光偏向要素28となる。
微細な凹凸の形成方法としては、例えば光偏向要素28自身、又は成形用金型の表面を、エッチングやサンドブラストなどによって荒らす方法、または光偏向要素28の成形用金型に、更に微細な凹凸形状を切削する等の方法が挙げられる。また、光偏向要素28は、入射光Hを偏向させるものであれば、上述のようなレンズ形状でなくても良い。
The surface of the light deflection element 28 may have finer irregularities. The fine unevenness can further enhance the deflection effect by the light deflection element 28. At this time, the surface roughness Ra is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm. If the concavo-convex structure is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain a deflection effect, and the concavo-convex structure exceeding 10 μm itself becomes the light deflection element 28.
As a method for forming fine irregularities, for example, the method of roughening the surface of the light deflection element 28 or the molding die by etching or sandblasting, or the molding die of the light deflection element 28 is further refined. A method such as cutting is used. Further, the light deflection element 28 may not have the lens shape as described above as long as it deflects the incident light H.

光伝搬層23に用いられる材料は、熱可塑性樹脂からなる透明樹脂が好ましく、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、PET、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを挙げることができる。また、光伝搬層23は、少なくとも1軸方向に延伸されていてもよい。   The material used for the light propagation layer 23 is preferably a transparent resin made of a thermoplastic resin. For example, polycarbonate resin, acrylic resin, fluorine acrylic resin, silicone acrylic resin, epoxy acrylate resin, polystyrene resin, cycloolefin polymer, Examples thereof include methyl styrene resin, fluorene resin, PET, polypropylene, acrylonitrile styrene copolymer, acrylonitrile polystyrene copolymer, and the like. Further, the light propagation layer 23 may be extended in at least one axial direction.

光を伝搬して均一化させる役割を担う光伝層23に光を拡散する機能を有する物質を添加させた場合、光の伝による効果に光を拡散散乱させる効果が加わり、より光を均一化させることが出来る。
光を拡散あるいは散乱させる物質としては、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン系樹脂、ケイ素系樹脂に代表される高分子系材料、シリカ系や炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、アルミナ、等に代表される無機系材料が挙げられる。これらの材料は、単独または併用して用いることが出来る。
光を拡散あるいは散乱させる物質のサイズは、平均となる粒径が0.1μmから100μmが望ましく、同サイズのみを使用することも可能であり、異なるサイズの物質を併用して用いることも出来る。また、光を拡散あるいは散乱させる物質の形状としては、真球状、球状、楕円状、針状を一例として挙げることが出来る。さらには、不定形状や中空構造を有する材料を用いることが出来る。なお、物質の形状に依存するが、平均粒径が0.1μmより小さい場合は、光を拡散または散乱させる効果が低くなり、必要とする光源のイメージを消すための光伝性効果の向上が得られない。また、平均粒径が100μmより大きい場合は、添加時における分散性が低下することで光の伝搬性を大幅に阻害することや光の透過率が大幅に低下すること、さらには、大きな凝集物が発生することがあり、これが輝点あるいは暗点として視認される問題が生じる可能性が高くなる。光伝層23を成型加工する際においても、光を拡散あるいは散乱させる物質の分散性が低下することにより、光伝層23を構成する材料の粘性や流動性を始めとする物性の均一性を低下させ、これが光伝層23の成型加工性の低下及び光伝層の厚みのバラつきを大きくする要因となり得る。以上のことから、光を拡散あるいは散乱させる物質のサイズは、上記の範囲内であることが望ましい。
If is added to a substance having a function of diffusing light to the light Propagation layer 23 plays a role of uniformizing propagated through the optical, joined by effect of diffusely scattered light to the effect of propagation of the light, the more light It can be made uniform.
Examples of substances that diffuse or scatter light include silicone resins, acrylic resins, styrene resins, melamine resins, polymer materials typified by silicon resins, silica materials, calcium carbonate, titanium oxide, magnesium oxide, Examples thereof include inorganic materials represented by barium sulfate, alumina, and the like. These materials can be used alone or in combination.
As for the size of the substance that diffuses or scatters light, the average particle size is preferably 0.1 μm to 100 μm, and it is possible to use only the same size, or it is possible to use substances of different sizes in combination. Examples of the shape of the substance that diffuses or scatters light include a spherical shape, a spherical shape, an elliptical shape, and a needle shape. Furthermore, a material having an indefinite shape or a hollow structure can be used. Although depending on the shape of the material, when the average particle diameter is 0.1μm less than the effect of diffusing or scattering light is lowered, improving the light Propagation effects for erasing the image of the light source that requires Cannot be obtained. In addition, when the average particle size is larger than 100 μm, the dispersibility at the time of addition is lowered, so that the light propagation property is largely inhibited, the light transmittance is greatly reduced, and a large aggregate May occur, and there is a high possibility that this will cause a problem of being visually recognized as a bright spot or a dark spot. In the time of molding the optical Propagation layer 23, by the dispersion of the substance to diffuse or scatter light is reduced, uniformity of physical properties, including materials of viscosity and fluidity which constitute the optical Propagation layer 23 sex reduces the, this may be a factor to increase the variation in the thickness of the molding processability of the reduction and Hikariden transportable layer of the optical Propagation layer 23. From the above, the size of the substance that diffuses or scatters light is preferably within the above range.

光伝層23に適用する光拡散または散乱材料の添加量は、観察者側Fへ出射させる光の輝度を低下させることがない範囲であることが望ましい。
そのため、光拡散または散乱材料の添加量としては、使用する材料のサイズ、形状によって異なってくるが、好ましい添加量としては、0.001重量%から10重量%の範囲を挙げることが出来る。さらには、0.001重量%から1重量%が特に好ましい。この含有量においては、物質の形状に依存するが、0.001重量%より低い場合は、光を拡散または散乱させる効果が低くなり、必要とする光源のイメージを消すための光伝性効果の向上が得られない。また、10重量%より高い場合は、添加時における分散性が低下することで均一な光の分散が低下することや光の透過率が大幅に低下すること、さらには、拡散材料同士が集まった大きな凝集物が発生することがあり、これが輝点あるいは暗点として視認される問題が生じる可能性が高くなる。光伝層23を成型加工する際においても、光を拡散あるいは散乱させる物質の分散性が低下することにより、光伝層23を構成する材料の粘性や流動性を始めとする物性の均一性を低下させ、これが光伝層23の成型加工性の低下及び光伝層の厚みのバラつきを大きくする要因となり得る。以上のことから、光を拡散あるいは散乱させる物質のサイズは、上記の範囲内であることが望ましい。
The addition amount of the light diffusing or scattering materials is applied to the light - propagation layer 23 is preferably in the range that does not reduce the intensity of light to be emitted to the observer side F.
Therefore, the addition amount of the light diffusing or scattering material varies depending on the size and shape of the material to be used, but a preferable addition amount can be in the range of 0.001 wt% to 10 wt%. Furthermore, 0.001% by weight to 1% by weight is particularly preferable. In this content, it depends on the shape of the material, is lower than 0.001 wt%, the effect of diffusing or scattering light is lowered, for erasing the image of the light source that requires light Propagation effects Improvement cannot be obtained. Further, when the content is higher than 10% by weight, the dispersibility at the time of addition is lowered, so that the uniform light dispersion is lowered, the light transmittance is greatly lowered, and the diffusion materials are gathered together. Large agglomerates may occur, which increases the possibility that a problem of being visually recognized as a bright spot or a dark spot will occur. In the time of molding the optical Propagation layer 23, by the dispersion of the substance to diffuse or scatter light is reduced, uniformity of physical properties, including materials of viscosity and fluidity which constitute the optical Propagation layer 23 sex reduces the, this may be a factor to increase the variation in the thickness of the molding processability of the reduction and Hikariden transportable layer of the optical Propagation layer 23. From the above, the size of the substance that diffuses or scatters light is preferably within the above range.

光伝搬層23は、少なくとも2層以上の多層構造とすることができる。このとき、光偏向要素28側の層23Aの屈折率をn1、拡散基材26側の層23Bの屈折率をn2、光偏向要素28の屈折率をn0としたとき、数式3を満たすことが望ましい。   The light propagation layer 23 can have a multilayer structure of at least two layers. At this time, when the refractive index of the layer 23A on the light deflection element 28 side is n1, the refractive index of the layer 23B on the diffusion base material 26 side is n2, and the refractive index of the light deflection element 28 is n0, Expression 3 is satisfied. desirable.

Figure 0005282500
Figure 0005282500

数式3について、図9(a)を用いて説明する。
光Hが光偏向要素28に入射すると、空気の屈折率と光偏向レンズ28の屈折率n0とにより光Hは偏向される。このとき光偏向要素28の屈折率n0が大きいほど屈折角は大きくなるため、光偏向要素28の屈折率n0は大きい方が望ましい。
図9(a)においては、光偏向要素28、光伝搬層23の光偏向要素28側の層23A、及び光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bのそれぞれの界面において、光が光源41側から観察者側Fに進むにあたり、界面での屈折率が高くなる場合を2点鎖線、屈折率が変わらない場合を点線、屈折率が低くなる場合を実線で表している。例えば、光偏向要素28により偏向された光が光伝搬層23に入射する際、n0>n1、すなわち屈折率が低くなる場合、実線で図示される方向へ偏向する。偏向された光と光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aとのなす角度が小さくなるため、拡散性能は向上する。
Equation 3 will be described with reference to FIG.
When the light H enters the light deflection element 28, the light H is deflected by the refractive index of air and the refractive index n0 of the light deflection lens 28. At this time, the larger the refractive index n0 of the light deflection element 28, the larger the refraction angle. Therefore, it is desirable that the refractive index n0 of the light deflection element 28 is larger.
In FIG. 9A, light is emitted from the light deflection element 28, the layer 23A of the light propagation layer 23 on the light deflection element 28 side, and the layer 23B of the light propagation layer 23 on the diffusion base material 26 side. When proceeding from the 41 side to the observer side F, a case where the refractive index at the interface is increased is indicated by a two-dot chain line, a case where the refractive index is not changed is indicated by a dotted line, and a case where the refractive index is reduced is indicated by a solid line. For example, when light deflected by the light deflection element 28 enters the light propagation layer 23, when n0> n1, that is, when the refractive index is low, the light is deflected in the direction shown by the solid line. Since the angle formed between the deflected light and the surface 23a opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 is reduced, the diffusion performance is improved.

逆に、n0<n1、すなわち屈折率が高くなる場合、2点鎖線で図示される方向へと偏向される。偏向された光と光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aとのなす角度が大きくなるため、拡散性能は低下する。同様に、光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aと光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bとの界面においても、n1>n2、すなわち屈折率が低くなる場合、拡散性能は向上することとなる。
従って、光偏向要素28の屈折率n0と光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aの屈折率n1とは、等しいか又は光偏向要素28の屈折率n0の方が大きいことが望ましく、光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aの屈折率n1と光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bの屈折率n2とでは、等しいか又は光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aの屈折率n1の方が大きいことが望ましい。
On the other hand, when n0 <n1, that is, when the refractive index becomes high, it is deflected in the direction shown by the two-dot chain line. Since the angle formed between the deflected light and the surface 23a opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 is increased, the diffusion performance is deteriorated. Similarly, at the interface between the layer 23A on the light deflection element 28 side of the light propagation layer 23 and the layer 23B on the diffusion base material 26 side of the light propagation layer 23, if n1> n2, that is, the refractive index is low, the diffusion performance Will be improved.
Therefore, it is desirable that the refractive index n0 of the light deflection element 28 and the refractive index n1 of the layer 23A on the light deflection element 28 side of the light propagation layer 23 are equal to each other or the refractive index n0 of the light deflection element 28 is larger. The refractive index n1 of the layer 23A on the light deflection element 28 side of the light propagation layer 23 and the refractive index n2 of the layer 23B on the diffusion base material 26 side of the light propagation layer 23 are equal or the light deflection element 28 of the light propagation layer 23. It is desirable that the refractive index n1 of the side layer 23A is larger.

ここで、光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aの厚さより、光伝搬層23の拡散基材26側の層23Bの厚さの方が厚いことがより望ましい。光伝搬層23の拡散基材26側の層23B内で光を大きく拡げることが可能となるためである。更には、図9(b)に示すように、光偏向要素28の単位レンズの両端に入射した光が偏向して交差する点が、光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aに位置することが望ましい。
また、光伝搬層23が少なくとも2層以上の多層構成である場合には、光偏向要素28の最遠交点αが光偏向要素28の光射出面(すなわち光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23a)と接する層内に含まれることが良い。これにより、光伝搬層23内の光偏向要素28に近い点に最遠交点があるため、大きく光を拡散することができる。
Here, it is more desirable that the thickness of the layer 23B on the diffusion base material 26 side of the light propagation layer 23 is thicker than the thickness of the layer 23A on the light deflection element 28 side of the light propagation layer 23. This is because the light can be greatly expanded in the layer 23B of the light propagation layer 23 on the diffusion base material 26 side. Furthermore, as shown in FIG. 9B, the point where the light incident on both ends of the unit lens of the light deflection element 28 is deflected and intersects is located in the layer 23A of the light propagation layer 23 on the light deflection element 28 side. It is desirable to do.
Further, when the light propagation layer 23 has a multilayer structure of at least two layers, the farthest intersection α of the light deflection element 28 is the light exit surface of the light deflection element 28 (that is, the observer side F of the light propagation layer 23 and It may be contained in a layer in contact with the opposite surface 23a). As a result, since the farthest intersection point is at a point close to the light deflection element 28 in the light propagation layer 23, light can be diffused greatly.

上述の光伝搬層23は、屈折率の異なる複数の層を多層押出法等により成形することができる。また、押出法や射出成形法によって成形した光伝搬層23に、該光伝搬層23よりも屈折率の高い材料を用いて光偏向要素28をシート状に成形し、ラミネート法等により貼合することでも実現することが出来る。   The light propagation layer 23 described above can be formed by a plurality of layers having different refractive indexes by a multilayer extrusion method or the like. Further, the light deflection element 28 is formed into a sheet shape using a material having a refractive index higher than that of the light propagation layer 23 on the light propagation layer 23 formed by an extrusion method or an injection molding method, and is bonded by a lamination method or the like. Can also be realized.

光伝搬層23は多層構成とすることで、反りを防止することが出来る。この場合、最も観察者側から離れた層の熱線膨張係数を、拡散基材26の熱線膨張係数とほぼ同じ程度に合せ込むことで、光学素子24、光均一素子25の反りを防止することができる。また、光伝搬層23の厚さを調整することによっても光学素子24、光均一素子25の反りを防止できる。   The light propagation layer 23 can be prevented from warping by having a multilayer structure. In this case, warping of the optical element 24 and the light uniform element 25 can be prevented by matching the thermal linear expansion coefficient of the layer farthest from the viewer side to approximately the same as the thermal linear expansion coefficient of the diffusion base material 26. it can. Further, the warpage of the optical element 24 and the light uniform element 25 can be prevented by adjusting the thickness of the light propagation layer 23.

拡散基材26は、全光線透過率が30%〜80%であることが好ましい。全光線透過率が30%未満の場合には、観察者側Fへの出射光の輝度低下を生じさせるので好ましくなく、逆に、全光線透過率が80%を超える場合には、拡散性能が不十分となり、面内輝度の均一性が悪化するため好ましくない。
また、拡散基材26は、ヘイズ値が95%以上であることが好ましい。ヘイズ値が95%未満の場合は、拡散性能が不十分となり、面内輝度の均一性が悪化するため好ましくない。
The diffusion base material 26 preferably has a total light transmittance of 30% to 80%. If the total light transmittance is less than 30%, the brightness of the emitted light to the observer side F is lowered, which is not preferable. Conversely, if the total light transmittance exceeds 80%, the diffusion performance is low. This is not preferable because it becomes insufficient and the uniformity of in-plane luminance deteriorates.
Moreover, it is preferable that the diffusion base material 26 has a haze value of 95% or more. When the haze value is less than 95%, the diffusion performance is insufficient, and the uniformity of in-plane luminance is deteriorated.

拡散基材26は、透明樹脂に光拡散領域が分散されて形成されている。透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。   The diffusion base material 26 is formed by dispersing a light diffusion region in a transparent resin. As the transparent resin, a thermoplastic resin, a thermosetting resin or the like can be used. For example, a polycarbonate resin, an acrylic resin, a fluorine acrylic resin, a silicone acrylic resin, an epoxy acrylate resin, a polystyrene resin, a cycloolefin polymer, Methyl styrene resin, fluorene resin, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, acrylonitrile styrene copolymer, acrylonitrile polystyrene copolymer, and the like can be used.

光拡散領域は、光拡散粒子からなることが好ましい。好適な拡散性能を容易に得ることができるためである。
光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体)等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、上述した透明粒子から2種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。
The light diffusion region is preferably made of light diffusion particles. This is because suitable diffusion performance can be easily obtained.
As the light diffusing particles, transparent particles made of an inorganic oxide or a resin can be used. As the transparent particles made of an inorganic oxide, for example, silica, alumina or the like can be used. The transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof, melamine / formalin condensate particles, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene). Fluoropolymer particles such as fluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene / tetrafluoroethylene copolymer), silicone resin particles, and the like can be used.
Moreover, you may use combining 2 or more types of transparent particles from the transparent particle mentioned above. Furthermore, the size and shape of the transparent particles are not particularly defined.

光拡散領域として光拡散粒子を用いた場合には、拡散基材26の厚さが0.1〜5mmであることが好ましい。拡散基材26の厚みが0.1〜5mmである場合には、最適な拡散性能と輝度を得ることができる。逆に、0.1mm未満の場合には、拡散性能が足りず、5mmを超える場合には、樹脂量が多いため吸収による輝度低下が生じる。   When light diffusing particles are used as the light diffusing region, the thickness of the diffusing substrate 26 is preferably 0.1 to 5 mm. When the thickness of the diffusion base material 26 is 0.1 to 5 mm, optimum diffusion performance and brightness can be obtained. On the other hand, if the thickness is less than 0.1 mm, the diffusion performance is insufficient, and if it exceeds 5 mm, the amount of resin is large and the luminance is reduced due to absorption.

光均一素子25は、拡散基材26と光伝搬層23と光偏向要素28とを多層押出法により一体成形して形成することが製造工程上好ましい。また、光均一素子25は、少なくとも1軸方向に延伸されていてもよい。多層押出法を用いることにより、製造工程を簡略化・効率化することができるとともに、製造コストを下げることができる。   The light uniform element 25 is preferably formed by integrally forming the diffusion base material 26, the light propagation layer 23, and the light deflection element 28 by a multilayer extrusion method. The light uniform element 25 may be extended in at least one axial direction. By using the multilayer extrusion method, the manufacturing process can be simplified and made more efficient, and the manufacturing cost can be reduced.

光均一素子25は、拡散基材26と光伝搬層23をそれぞれ別々に押出法、射出成形等により形成した後に、接着材又は粘着材により一体化して形成しても良い。たとえば、接着材又は粘着材としては、一般的に用いられるラミネートなどを用いて拡散基材26と光伝搬層23を貼り合せることができる。   The light uniform element 25 may be formed by integrating the diffusion base material 26 and the light propagation layer 23 separately by an extrusion method, injection molding, or the like, and then integrating them with an adhesive or an adhesive material. For example, as the adhesive material or the adhesive material, the diffusion base material 26 and the light propagation layer 23 can be bonded using a generally used laminate or the like.

本発明の光均一素子25は、拡散基材26の観察者側Fの面26bに凹凸形状を備えることができる。
図10に示されるように、光均一素子25の射出面26bに凹凸形状が付与されることで、拡散基材26の観察者側Fの面26bが略平坦である場合と比べて、様々な角度の射出面が形成されるため、より広い範囲へ光を射出することができるため、拡散性能が向上しランプイメージが低減/消滅する。
観察者側に付与する凹凸形状としては、光拡散レンズ21が挙げられる。光拡散レンズ21としては、図11(a)のような三角プリズム形状が望ましい。レンズ成形が容易であり、射出光の方向を容易に制御することができるためである。また、図11(b)のような凸湾曲レンズ形状が望ましい。射出面を様々な角度に設定できるため、拡散性能が向上するためである。凸湾曲レンズ形状としては、図11(c)のような非球面形状であることが更に望ましい。頂部の曲率半径が小さくできるため、拡散性能が増すためである。さらに光拡散レンズ21としては、図11(d)のような湾曲三角プリズムであることが望ましい。拡散基材26の観察者側の面26bと平行な面がないため、また、射出面を様々な角度に設定できるため、拡散性能が向上する。
また、光拡散レンズ21は上記レンズ形状を複数組み合わせることができる。例えば図11(e)に示されるように、凸湾曲レンズの上に三角プリズムを組み合わせたような形状でも良い。2つ以上のレンズ形状による拡散効果により、更に拡散性能が増すためである。この他、光偏向要素28として挙げられたレンズ形状でも良い。
光拡散レンズ21は上述のレンズ等を適宜複数組み合わせて配列しても良い。例えば光源41の真上にあたる領域は拡散性能の高い拡散レンズ21を配置し、光源41と光源41との間には、拡散性能の低い拡散レンズ21を配置することもできる。
The light uniform element 25 of the present invention can have a concavo-convex shape on the surface 26 b on the viewer side F of the diffusion base material 26.
As shown in FIG. 10, the uneven surface is provided on the emission surface 26 b of the light uniform element 25, so that the surface 26 b on the observer side F of the diffusion base material 26 is various compared with the case where the surface 26 b is substantially flat. Since the angled emission surface is formed, light can be emitted over a wider range, so that the diffusion performance is improved and the lamp image is reduced / disappeared.
The light diffusion lens 21 is mentioned as an uneven | corrugated shape provided to an observer side. As the light diffusion lens 21, a triangular prism shape as shown in FIG. This is because lens molding is easy and the direction of the emitted light can be easily controlled. Further, a convexly curved lens shape as shown in FIG. This is because the emission performance can be improved because the exit surface can be set at various angles. The convex curved lens shape is more preferably an aspherical shape as shown in FIG. This is because the radius of curvature at the top can be reduced, and the diffusion performance is increased. Furthermore, the light diffusion lens 21 is preferably a curved triangular prism as shown in FIG. Since there is no surface parallel to the viewer-side surface 26b of the diffusing substrate 26 and the exit surface can be set at various angles, the diffusing performance is improved.
Further, the light diffusing lens 21 can combine a plurality of the above lens shapes. For example, as shown in FIG. 11 (e), a shape in which a triangular prism is combined on a convex curved lens may be used. This is because the diffusion performance is further increased by the diffusion effect of two or more lens shapes. In addition, the lens shape mentioned as the light deflection element 28 may be used.
The light diffusion lens 21 may be arranged by appropriately combining a plurality of the above-described lenses. For example, a diffusion lens 21 having a high diffusion performance may be disposed in a region directly above the light source 41, and a diffusion lens 21 having a low diffusion performance may be disposed between the light source 41 and the light source 41.

しかしながら、拡散基材26の表面に拡散レンズ21を配置する場合、光学部材2として例えばレンズシート2を配置した場合、拡散レンズ21とレンズシート2とでモアレ干渉縞が生じる場合がある。そのため、拡散レンズ21の周期構造とレンズシート2のレンズの周期構造とを、モアレ干渉縞が生じないピッチに合わせ込むか、角度をつける、またはさらに光学部材2として拡散フィルムをのせるなどの方法が挙げられる。
光学部材2として拡散フィルム、または偏向分離反射シート等、周期構造のない部材を配置する場合には、上述のような問題は生じない。
However, when the diffusing lens 21 is disposed on the surface of the diffusing substrate 26, for example, when the lens sheet 2 is disposed as the optical member 2, moire interference fringes may occur between the diffusing lens 21 and the lens sheet 2. Therefore, a method in which the periodic structure of the diffusing lens 21 and the periodic structure of the lens of the lens sheet 2 are adjusted to a pitch at which moire interference fringes do not occur, an angle is provided, or a diffusing film is further applied as the optical member 2. Is mentioned.
When a member having no periodic structure such as a diffusing film or a deflection separation reflection sheet is disposed as the optical member 2, the above-described problem does not occur.

本発明の光均一素子は、射出面、すなわち拡散基材26の観察者側Fの面26bが略平坦であることが望ましい。その理由について図12を用いて説明する。   In the light uniform element of the present invention, it is desirable that the emission surface, that is, the surface 26b on the viewer side F of the diffusion base material 26 is substantially flat. The reason will be described with reference to FIG.

図12は、本発明の光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置の一例を示す断面模式図である。
光学シート52は、光学フィルム1と本発明の光均一デバイス25とが固定層20によって一体積層されている。光学フィルム1は、光透過基材17と集光レンズ16とからなり、光透過基材17の観察者側の面17bには複数の集光レンズ16が一定のピッチで配列されている。集光レンズ16を、光透過基材17の観察者側の面17bに形成することにより、光均一素子25を通過してきた光を観察者側Fに集光させて、観察者側Fの輝度を向上させることができる。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the optical sheet, the backlight unit, and the display device of the present invention.
In the optical sheet 52, the optical film 1 and the light uniform device 25 of the present invention are integrally laminated by the fixed layer 20. The optical film 1 includes a light transmitting base material 17 and a condensing lens 16, and a plurality of condensing lenses 16 are arranged at a constant pitch on a surface 17 b on the observer side of the light transmitting base material 17. By forming the condenser lens 16 on the observer-side surface 17b of the light transmitting base material 17, the light passing through the light uniform element 25 is condensed on the observer side F, and the luminance of the observer side F is obtained. Can be improved.

光透過基材17の観察者側Fと反対側の面17aは略平坦な面とされており、複数の光マスク22が形成され、さらに固定層20を介して光均一素子25が接合されている。光透過基材17の材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、光均一素子25に用いた材料を用いてもよい。光均一素子25に用いた材料を接合することで、反りの発生を抑制することができる。   A surface 17a opposite to the observer side F of the light transmitting substrate 17 is a substantially flat surface, a plurality of light masks 22 are formed, and a light uniform element 25 is bonded via a fixed layer 20. Yes. As the material of the light transmissive substrate 17, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or the like can be used, and the material used for the light uniform element 25 may be used. By joining the materials used for the light uniform element 25, the occurrence of warpage can be suppressed.

なお、一つの部材の一面と他面にそれぞれ単位レンズを形成した場合には、モアレ干渉縞が生ずる場合があるが、本発明の光学シート52は、集光レンズ16と光偏向要素28との間に拡散基材26が挿入される構成であるため、モアレ干渉縞を防ぐことができる。
ここで、集光レンズ16と拡散基材26との間には拡散要素がないため、また、光学フィルム1をムラなく拡散基材26の観察者側Fの面26bに貼合するために、拡散基材26の観察者側の面26bは略平坦であることが望ましい。
In addition, when unit lenses are formed on one surface and the other surface of one member, moire interference fringes may occur. However, the optical sheet 52 of the present invention is formed by the condensing lens 16 and the light deflection element 28. Since the diffusion base material 26 is inserted in between, moire interference fringes can be prevented.
Here, since there is no diffusing element between the condenser lens 16 and the diffusing base material 26, and in order to bond the optical film 1 to the surface 26b on the viewer side F of the diffusing base material 26 without unevenness, It is desirable that the viewer-side surface 26b of the diffusion base material 26 is substantially flat.

集光レンズ16の形状は凸曲面形状であり、弧状表面を有する第三頂部16aと、第三頂部16aから光透過基材へ至る第三傾斜面16bとを有している。また、集光レンズ16は、第三頂部16aに行くに従い、隣り合う第三傾斜面16bの間の距離が次第に減少するように形成されている。さらにまた、集光レンズ16は、谷部13により離間されて一定のピッチで形成されている。   The shape of the condensing lens 16 is a convex curved surface shape, and has a third apex portion 16a having an arcuate surface and a third inclined surface 16b extending from the third apex portion 16a to the light transmitting substrate. Moreover, the condensing lens 16 is formed so that the distance between the adjacent 3rd inclined surfaces 16b reduces gradually as it goes to the 3rd top part 16a. Furthermore, the condenser lenses 16 are spaced apart by the valleys 13 and are formed at a constant pitch.

光学フィルム1と光均一素子25との間には、複数の光マスク22と、光マスク22を離間する光透過用開口部(空気層)100とが設けられている。光マスク22および空気層15のピッチは、集光レンズ16のピッチとほぼ同じピッチとされている。光マスク22の位置は、谷部13の位置に対応する位置に形成されている。そのため、空気層100の位置は、集光レンズ16の第三頂部16aに対応する位置に設けられている。   Between the optical film 1 and the light uniform element 25, a plurality of light masks 22 and light transmission openings (air layers) 100 that separate the light masks 22 are provided. The pitch of the optical mask 22 and the air layer 15 is substantially the same as the pitch of the condenser lens 16. The position of the optical mask 22 is formed at a position corresponding to the position of the valley portion 13. Therefore, the position of the air layer 100 is provided at a position corresponding to the third top portion 16 a of the condenser lens 16.

光マスク22は、遮光性の高い材料から構成されるとともに、観察者側Fの面17b上に形成された集光レンズ16を離間する谷部13の位置と対応する位置に形成されるので、光学フィルム1に入射される光の大部分は、光マスク22を離間して形成される空気層100を通り、集光レンズ16に入射するため、光均一素子25を通過してきた光を効率よく正面方向(観察者側)Fへ出射する。   Since the optical mask 22 is made of a material having a high light shielding property and is formed at a position corresponding to the position of the valley portion 13 that separates the condenser lens 16 formed on the surface 17b on the observer side F, Since most of the light incident on the optical film 1 passes through the air layer 100 formed away from the optical mask 22 and enters the condenser lens 16, the light that has passed through the light uniform element 25 is efficiently used. The light is emitted in the front direction (observer side) F.

ここで、光マスク22は、たとえば金属材料や白色反射材などの光反射性部材から構成することができる。この場合、光マスク22により反射された光は、光均一素子25を構成する拡散基材26に戻されて、拡散基材26で再び光拡散された後、一部は再び光学フィルム1へ入射し、一部は光均一素子25から光源側へ射出され、ランプハウスを構成する反射板にて反射された後、光均一素子に再入射、さらに拡散されて光学フィルム1へと再入射する。この工程が繰り返されることにより、光源41からの光の大部分を観察者側Fへ出射させることができる。
光マスク22を光反射性部材で構成した場合、その反射率は80%以上であることが望ましい。反射率が80%以上であれば、光学フィルム1に入射する光の大部分を、空気層100から集光レンズ16へ入射することができるため、観察者側Fの輝度が上昇する。反射率が80%を下回ると、光マスク22を透過する光が増大し、非効率な光が集光レンズ16に入射する量が増大するため、観察者側Fの輝度低下を引き起こすためである。
Here, the optical mask 22 can be comprised from light-reflective members, such as a metal material and a white reflective material, for example. In this case, the light reflected by the light mask 22 is returned to the diffusion base material 26 constituting the light uniform element 25, and after being diffused again by the diffusion base material 26, a part of the light again enters the optical film 1. A part of the light is emitted from the light uniform element 25 to the light source side, reflected by the reflector constituting the lamp house, re-enters the light uniform element, is further diffused, and re-enters the optical film 1. By repeating this process, most of the light from the light source 41 can be emitted to the observer side F.
When the optical mask 22 is made of a light reflective member, the reflectance is desirably 80% or more. If the reflectance is 80% or more, most of the light incident on the optical film 1 can be incident on the condenser lens 16 from the air layer 100, so that the luminance on the observer side F increases. If the reflectance is less than 80%, the amount of light transmitted through the optical mask 22 increases, and the amount of inefficient light incident on the condenser lens 16 increases, thereby causing a decrease in luminance on the viewer side F. .

光学フィルム1の作製方法としては、例えばセルフアライメントによる方法が挙げられる。光透過基材17の観察者側の面17bに集光レンズ16を成形し、光透過基材17の観察者側Fとは反対側の面17aには、感光性接着樹脂を貼りあわせる。集光レンズ16側からUV光を照射することで、集光レンズ16の第三頂部16aに対応する位置の感光性接着樹脂が露光されることで硬化し接着性を失う。その後、光マスク22を転写することで、集光レンズ16の谷部13に対応する位置に光マスク22を形成することができる。   Examples of a method for producing the optical film 1 include a method using self-alignment. The condensing lens 16 is formed on the observer-side surface 17b of the light-transmitting substrate 17, and a photosensitive adhesive resin is bonded to the surface 17a opposite to the observer-side F of the light-transmitting substrate 17. By irradiating UV light from the condensing lens 16 side, the photosensitive adhesive resin at a position corresponding to the third top portion 16a of the condensing lens 16 is exposed to cure and lose adhesiveness. Thereafter, by transferring the optical mask 22, the optical mask 22 can be formed at a position corresponding to the valley portion 13 of the condenser lens 16.

上述のように作製した光学フィルム1を固定層20によって光均一素子25にラミネート等により貼り合わせることで、光学シート52は作製される。このとき、空気層100が保たれるよう、固定層20の材料を適宜選択する。   The optical sheet 52 is produced by laminating the optical film 1 produced as described above to the light uniform element 25 by the fixing layer 20 by lamination or the like. At this time, the material of the fixed layer 20 is appropriately selected so that the air layer 100 is maintained.

固定層20は、粘着剤、接着剤を用いて形成する。粘着剤、接着剤には、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等を用いることができる。また、粘着剤、接着剤には、1液型で押圧して接着するもの、熱や光で硬化させるものを用いることができ、2液、もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることができる。
さらに、固定層20内にフィラーを分散してもよい。固定層20内にフィラーを分散することで、固定層20の弾性率を増加することが可能となる。固定層20の弾性率を増加した場合、光学フィルム1と光均一素子25とを一体化する際に、固定層20が空気層100の領域内に侵入しないため、空気層100を保持することが容易となる。
固定層20の形成方法において、接合面へ直接塗布する方法や、予めドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる方法がある。固定層20をドライフィルムとして準備した場合、製造工程上、簡易的に扱うことが可能となるため好ましい。
The fixed layer 20 is formed using a pressure sensitive adhesive or an adhesive. Urethane, acrylic, rubber, silicone, and vinyl resins can be used for the pressure-sensitive adhesive and adhesive. In addition, as the pressure-sensitive adhesive and the adhesive, those which are pressed and adhered in a one-pack type, those which are cured by heat or light can be used, and those which are cured by mixing two liquids or a plurality of liquids are used. be able to.
Further, a filler may be dispersed in the fixed layer 20. By dispersing the filler in the fixed layer 20, the elastic modulus of the fixed layer 20 can be increased. When the elastic modulus of the fixed layer 20 is increased, when the optical film 1 and the light uniform element 25 are integrated, the fixed layer 20 does not enter the region of the air layer 100, so that the air layer 100 can be held. It becomes easy.
As a method for forming the fixed layer 20, there are a method of directly applying to the joint surface, and a method of pasting together those prepared in advance as a dry film. It is preferable to prepare the fixed layer 20 as a dry film because it can be easily handled in the manufacturing process.

しかしながら、光学フィルム1を構成する光透過基材17をPETに代表される延伸フィルムを使用した場合、光源41から発せられる熱によって、光学シート52が光源41側に凸となる形状に反る場合がある。このとき、2層以上の多層構成とされる光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aの材料を反り防止層とすることができる。すなわち、熱によって光伝搬層23の光偏向要素28側の層23Aが、光学シート52を光源側に凹となる形状に反るモーメントを発生させることで、それぞれのモーメントをキャンセルし、反りを防止することができる。例えば光偏向要素28を光透過基材17と同材料上に成形し、固定層20によって光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aに貼合することで、反りを防止することができる。   However, when a stretched film typified by PET is used as the light-transmitting substrate 17 constituting the optical film 1, the optical sheet 52 is warped in a convex shape toward the light source 41 due to heat generated from the light source 41. There is. At this time, the material of the layer 23A on the light deflection element 28 side of the light propagation layer 23 having a multilayer structure of two or more layers can be used as a warp prevention layer. That is, the layer 23A on the light deflection element 28 side of the light propagation layer 23 generates a moment that warps the optical sheet 52 into a concave shape on the light source side, thereby canceling each moment and preventing warpage. can do. For example, the light deflection element 28 is formed on the same material as the light transmissive substrate 17, and is bonded to the surface 23 a opposite to the observer side F of the light propagation layer 23 by the fixed layer 20 to prevent warping. be able to.

本発明の実施形態であるディスプレイ装置70は、先に記載の光学シート52により集光・拡散特性を向上させた光Kを利用する構成なので、観察者側Fの輝度を向上させ、光強度の視角方向の分布を滑らかにするとともに、ランプイメージを低減した画像を画像表示素子35に表示することができる。   Since the display device 70 according to the embodiment of the present invention is configured to use the light K whose light collection / diffusion characteristics are improved by the optical sheet 52 described above, the luminance on the observer side F is improved and the light intensity is increased. An image in which the distribution in the viewing angle direction is smoothed and the lamp image is reduced can be displayed on the image display element 35.

本発明の実施形態であるディスプレイ装置70は、画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子35で、先に記載のバックライトユニット55により集光・拡散特性を向上させた光Kを利用する構成なので、観察者側Fの輝度を向上させ、光強度の視角方向の分布を滑らかにするとともに、ランプイメージを低減した画像を得ることができる。   A display device 70 according to an embodiment of the present invention is an image display element 35 that defines a display image according to transmission / light-shielding in pixel units, and improves the light collection and diffusion characteristics by the backlight unit 55 described above. Therefore, the luminance on the viewer side F can be improved, the distribution of the light intensity in the viewing angle direction can be smoothed, and an image with a reduced lamp image can be obtained.

本発明の実施形態であるディスプレイ装置70は、画像表示素子35が液晶表示素子であり、先に記載のバックライトユニット55により集光・拡散特性を向上させた光Kを利用する構成なので、観察者側Fの輝度を向上させ、光強度の視角方向の分布を滑らかにするとともに、ランプイメージを低減した画像を得ることができる。   In the display device 70 according to the embodiment of the present invention, the image display element 35 is a liquid crystal display element, and the light K whose light collection / diffusion characteristics are improved by the backlight unit 55 described above is used. It is possible to improve the brightness of the person side F, smooth the distribution of the light intensity in the viewing angle direction, and obtain an image with a reduced lamp image.

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。尚、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

(実施例)
以下、本発明の光均一素子25、及び光学シート52を用いたディスプレイ装置70について、実施例においてその光学特性について述べる。
(Example)
Hereinafter, the optical characteristics of the display device 70 using the light uniform element 25 and the optical sheet 52 of the present invention will be described in Examples.

光偏向要素28として凸レンチキュラーレンズを用意した。凸レンチキュラーレンズのピッチPを100μm、光伝搬層23と凸レンチキュラーレンズとの接合点30における接線mと、光伝搬層23の観察者側と反対側の面23aとのなす角θが65度、凸レンチキュラーレンズの高さを45μmと設定した。また、光偏向レンズ28、光伝搬層23、及び拡散基材26の材料は、全てポリカーボネイト(屈折率=1.59)とした。
光偏向レンズ28には、光拡散材として平均粒径が4μmのシリコーン系フィラーを5重量%加えた。光伝搬層23は、光拡散材として平均粒径が6μm及び20μmのシリコーン系フィラーを計0.5重量%加えた。拡散基材26は、樹脂フィラーを適量含有させることで、全光線透過率を60%、ヘイズ値を99%とし、厚みを1.5mmとした。
A convex lenticular lens was prepared as the light deflection element 28. The pitch P of the convex lenticular lens is 100 μm, the angle θ formed by the tangent m at the junction 30 between the light propagation layer 23 and the convex lenticular lens and the surface 23a opposite to the observer side of the light propagation layer 23 is 65 degrees. The height of the convex lenticular lens was set to 45 μm. The materials of the light deflection lens 28, the light propagation layer 23, and the diffusion base material 26 are all polycarbonate (refractive index = 1.59).
The light deflection lens 28 was added with 5% by weight of a silicone filler having an average particle diameter of 4 μm as a light diffusing material. In the light propagation layer 23, a total of 0.5% by weight of a silicone filler having an average particle diameter of 6 μm and 20 μm was added as a light diffusing material. The diffusion base material 26 contained an appropriate amount of a resin filler so that the total light transmittance was 60%, the haze value was 99%, and the thickness was 1.5 mm.

(実施例1)
上記設定された光均一素子25において、光偏向レンズ28および光伝層23に光拡散材を加え、光伝搬層23の厚みを500μmに設定して光均一素子25を作製した。
Example 1
In light uniformity element 25, which is the set, a light diffusing material in addition to the light deflection lens 28 and Hikariden transportable layer 23, to produce a light uniform device 25 by setting the thickness of the light propagation layer 23 to 500 [mu] m.

(実施例2)
上記設定された光均一素子25において、光偏向レンズ28には光拡散材を加えず、光伝搬層23の厚みを500μmに設定して光均一素子25を作製した。
(Example 2)
In the light uniform element 25 set as described above, a light diffusing material was not added to the light deflection lens 28, and the thickness of the light propagation layer 23 was set to 500 μm to produce the light uniform element 25.

(実施例3)
上記設定された光均一素子25において、光伝搬層23には光拡散材を加えず、その厚みを500μmに設定して光均一素子25を作製した。
(Example 3)
In the light uniform element 25 set as described above, a light diffusing material was not added to the light propagation layer 23, and the thickness thereof was set to 500 μm to produce the light uniform element 25.

(実施例4)
上記設定された光均一素子25において、光偏向レンズ28および光伝層23に光拡散材を加えず、その厚みを500μmに設定して光均一素子25を作製した。
Example 4
In light uniformity element 25, which is the set, without the addition of light diffusing material in the light deflection lens 28 and Hikariden transportable layer 23, to produce a light uniform device 25 by setting the thickness to 500 [mu] m.

上記通り作製した光均一素子25の観察者側Fの面上に、拡散フィルム、90度三角プリズムシート、拡散フィルムの順番で重ねて配置した。これらを、CCFL間隔が38mm、CCFLと光均一素子25との距離が15mmとなるバックライト56に配置し、バックライト56の観察者側Fに液晶パネル35を配置することで、ディスプレイ装置70が得られた。   On the surface of the observer side F of the light uniform element 25 produced as described above, a diffusion film, a 90-degree triangular prism sheet, and a diffusion film were arranged in this order. These are arranged in the backlight 56 having a CCFL interval of 38 mm, and the distance between the CCFL and the light uniform element 25 is 15 mm, and the liquid crystal panel 35 is arranged on the observer side F of the backlight 56, whereby the display device 70 is arranged. Obtained.

次に、上記作製した実施例1から3の光均一素子25の観察者側F面に、75μmPET基材上に150μmピッチで集光レンズ16を配置し、光マスク22の領域が集光レンズ16のピッチの50%となるよう形成した光学フィルム1を粘着材により一体積層して、光学シート52が得られた。   Next, the condensing lenses 16 are arranged at a pitch of 150 μm on a 75 μm PET substrate on the observer side F surface of the light uniform element 25 of Examples 1 to 3 manufactured as described above, and the region of the optical mask 22 is the condensing lens 16. The optical film 1 formed so as to be 50% of the pitch was integrally laminated with an adhesive material to obtain an optical sheet 52.

(実施例5)
上記設定された光均一素子25において、光偏向レンズ28および光伝層23に光拡散材を加え、光伝搬層23の厚みを500μmに設定して上記光学フィルム1と一体化させた光均一素子25を作製した。
(Example 5)
In light uniformity element 25, which is the set, a light diffusing material in addition to the light deflection lens 28 and Hikariden transportable layer 23, light uniformity that is integrated with the optical film 1 by setting the thickness of the light propagation layer 23 to 500μm Element 25 was produced.

(実施例6)
上記設定された光均一素子25において、光偏向レンズ28には光拡散材を加えず、光伝搬層23の厚みを500μmに設定して上記光学フィルム1と一体化させた光均一素子25を作製した。
(Example 6)
In the light uniform element 25 set as described above, a light diffusing material is not added to the light deflection lens 28, and the thickness of the light propagation layer 23 is set to 500 μm, and the light uniform element 25 integrated with the optical film 1 is manufactured. did.

(実施例7)
上記設定された光均一素子25において、光伝搬層23には光拡散材を加えず、その厚みを500μmに設定して上記光学フィルム1と一体化させた光均一素子25を作製した。
(Example 7)
In the light uniform element 25 set as described above, a light diffusing material was not added to the light propagation layer 23, the thickness was set to 500 μm, and the light uniform element 25 integrated with the optical film 1 was produced.

(実施例8)
上記設定された光均一素子25において、光偏向レンズ28および光伝層23に光拡散材を加えず、その厚みを500μmに設定して上記光学フィルム1と一体化させた光均一素子25を作製した。
(Example 8)
In light uniformity element 25, which is the set, the light deflection lens 28 and Hikariden transportable layer 23 without adding a light diffusing material, the light uniformity element 25 is integrated with the optical film 1 by setting the thickness to 500μm Produced.

上記通り作製した実施例4〜6サンプルを、CCFL間隔が38mm、CCFLと光均一素子25との距離が15mmとなるバックライト56に配置し、バックライト56の観察者側Fに液晶パネル35を配置することで、ディスプレイ装置70が得られた。   The samples of Examples 4 to 6 produced as described above were placed in the backlight 56 having a CCFL interval of 38 mm and the distance between the CCFL and the light uniform element 25 being 15 mm, and the liquid crystal panel 35 was placed on the observer side F of the backlight 56. By arranging, the display device 70 was obtained.

(光学評価)
本実施例、及び比較例のディスプレイ装置を以下の測定方法により評価した。
(正面輝度評価)
ディスプレイ装置70を全白表示とし、画面中心部を分光放射輝度計(SR−3A:トプコンテクノハウス社製)にて測定した。
(輝度ムラ評価)
ディスプレイ装置70を全白表示とし、画面全体を輝度ムラ測定機(ProMetric1200:Radiant Imaging社製)にて測定、複数の冷陰極管の並びに対して垂直方向の輝度分布データにより解析を行った。なお、輝度分布は冷陰極管に対応した波型の分布が得られるので、中心の5本分の冷陰極管に相当する輝度データを抽出して平均輝度を算出した後、平均輝度に対する輝度変化(%)を算出した。この輝度変化の標準偏差σが1%以内であれば、光学シートの拡散性が良好と判定した。
(Optical evaluation)
The display devices of this example and comparative example were evaluated by the following measuring methods.
(Front brightness evaluation)
The display device 70 was set to all white display, and the center of the screen was measured with a spectral radiance meter (SR-3A: manufactured by Topcon Technohouse).
(Luminance unevenness evaluation)
The display device 70 was displayed as all white, and the entire screen was measured with a luminance unevenness measuring device (ProMetric 1200: manufactured by Radiant Imaging), and analysis was performed on the arrangement of a plurality of cold-cathode tubes using luminance distribution data in the vertical direction. Since the luminance distribution can be obtained as a wave distribution corresponding to the cold cathode fluorescent lamps, the luminance data corresponding to the five cold cathode fluorescent lamps at the center is extracted to calculate the average luminance, and then the luminance change with respect to the average luminance is calculated. (%) Was calculated. When the standard deviation σ of the luminance change was within 1%, it was determined that the diffusibility of the optical sheet was good.

表1に本実施例、及び比較例の測定結果を表に示す。   Table 1 shows the measurement results of this example and the comparative example.

Figure 0005282500
Figure 0005282500

実施例1は、輝度の低下もなく、光源イメージが最もよく消えた。
実施例2は、輝度の低下もなく、光源イメージも消えたが、実施例1よりやや劣った。
実施例3は、輝度の低下もなく、光源イメージも消えたが、実施例1よりやや劣った。
実施例4は、輝度の低下もなく、光源イメージも消えたが、実施例1より劣った。
実施例5は、輝度の低下もなく、光源イメージが最もよく消えた。
実施例6は、輝度の低下もなく、光源イメージも消えたが、実施例4よりやや劣った。
実施例7は、輝度の低下もなく、光源イメージも消えたが、実施例4よりやや劣った。
実施例8は、輝度の低下もなく、光源イメージも消えたが、実施例4より劣った。
以上のことから、光偏向要素と光伝層に光拡散性を付与させることで、同じ構成において輝度の低下を招くことなく、光源のイメージを消す効果が向上することが明らかとなった。
In Example 1, the light source image disappeared best without a decrease in luminance.
In Example 2, there was no decrease in luminance and the light source image disappeared, but it was slightly inferior to Example 1.
In Example 3, there was no decrease in luminance and the light source image disappeared, but it was slightly inferior to Example 1.
In Example 4, there was no decrease in luminance and the light source image disappeared, but it was inferior to Example 1.
In Example 5, the light source image disappeared best without a decrease in luminance.
In Example 6, there was no decrease in luminance and the light source image disappeared, but it was slightly inferior to Example 4.
In Example 7, there was no decrease in luminance and the light source image disappeared, but it was slightly inferior to Example 4.
In Example 8, there was no decrease in luminance and the light source image disappeared, but it was inferior to Example 4.
From the above, by imparting a light diffusing property to the light deflecting element and Hikariden transportable layer, without decreasing the luminance in the same structure, the effect of erasing the image of the light source was found to improve.

本発明の実施形態であるディスプレイ装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the display apparatus which is embodiment of this invention. (a)本発明の実施形態である光均一素子の断面模式図である。(b)数式1を説明する図である。(c)数式2を説明する図である。(A) It is a cross-sectional schematic diagram of the optical uniform element which is embodiment of this invention. (B) It is a figure explaining Numerical formula 1. (C) It is a figure explaining Numerical formula 2. FIG. (a)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(b)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(c)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(d)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(e)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(f)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(A) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (B) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (C) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (D) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (E) It is a figure which shows an example of the lens shape of a light deflection | deviation element. (F) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (a)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(b)光偏向要素のレンズ形状の一例を示す図である。(c)光偏向要素の第一頂部に光拡散/反射層を形成した一例を示す図である。(d)光偏向要素の凹部に光拡散/反射層を形成した一例を示す図である。(A) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (B) It is a figure which shows an example of the lens shape of an optical deflection | deviation element. (C) It is a figure which shows an example which formed the light-diffusion / reflection layer in the 1st top part of the light deflection | deviation element. (D) It is a figure which shows an example which formed the light-diffusion / reflection layer in the recessed part of the light deflection | deviation element. (a)光偏向要素が凹レンズの場合の数式1を説明する図である。(b)光偏向要素が凹レンズの場合の数式2を説明する図である。(A) It is a figure explaining Numerical formula 1 in case a light deflection | deviation element is a concave lens. (B) It is a figure explaining Numerical formula 2 in case a light deflection | deviation element is a concave lens. (a)光偏向要素のレンズ高さ・ピッチが一定でない場合を説明する図である。(b)光偏向要素のレンズ高さ一定でない場合を説明する図である。(c)光偏向要素のレンズ高さ・ピッチが一定である場合を説明する図である。(A) It is a figure explaining the case where the lens height and pitch of a light deflection | deviation element are not constant. (B) It is a figure explaining the case where the lens height of a light deflection | deviation element is not constant. (C) It is a figure explaining the case where the lens height and pitch of a light deflection | deviation element are constant. 光偏向要素を光源とアライメントする際の一例を示す図である。It is a figure which shows an example at the time of aligning a light deflection | deviation element with a light source. (a)光均一素子を一体成形した場合の形態を示す図である。(b)光偏向要素をシート状に成形した場合の形態を示す図である。(A) It is a figure which shows the form at the time of integrally forming an optical uniform element. (B) It is a figure which shows the form at the time of shape | molding a light deflection | deviation element in a sheet form. (a)光伝搬層が多層構造である場合の光線を説明する図である。(b)光伝搬層が多層構造である場合の光線を説明する図である。(A) It is a figure explaining the light ray in case a light propagation layer is a multilayer structure. (B) It is a figure explaining the light ray in case a light propagation layer is a multilayer structure. (a)光均一素子の射出面に凹凸が賦形された効果を説明する図である。(b)光均一素子の射出面が平坦である場合を説明する図である。(A) It is a figure explaining the effect by which the unevenness | corrugation was shaped on the emission surface of the light uniform element. (B) It is a figure explaining the case where the emission surface of a light uniform element is flat. (a)光拡散レンズのレンズ形状の一例を示す図である。(b)光拡散レンズのレンズ形状の一例を示す図である。(c)光拡散レンズのレンズ形状の一例を示す図である。(d)光拡散レンズのレンズ形状の一例を示す図である。(e)光拡散レンズのレンズ形状の一例を示す図である。(A) It is a figure which shows an example of the lens shape of a light-diffusion lens. (B) It is a figure which shows an example of the lens shape of a light-diffusion lens. (C) It is a figure which shows an example of the lens shape of a light-diffusion lens. (D) It is a figure which shows an example of the lens shape of a light-diffusion lens. (E) It is a figure which shows an example of the lens shape of a light-diffusion lens. (a)本発明の実施形態であるディスプレイ装置の断面模式図である。(b)本発明の実施形態であるディスプレイ装置の断面模式図である。(A) It is a cross-sectional schematic diagram of the display apparatus which is embodiment of this invention. (B) It is a cross-sectional schematic diagram of the display apparatus which is embodiment of this invention.

H、K…光、P…光偏向要素ピッチ、p1…光偏向要素第一傾斜面ピッチ、m…接線、T…光伝搬層の厚さ、θ…光伝搬層の一面と接線mがなす角度、θ1、θ2、θ3…光偏向要素の各点における接線と光伝搬層の一面とがなす角度、n…光伝搬層の屈折率、n0…光偏向要素の屈折率、n1…光伝搬層の第1層の屈折率、n2…光伝搬層の第2層の屈折率、F、F’…観察者側、X…平面視方向、Ve…画像表示装置垂直方向、Ho…画像表示装置水平方向、θ41…レンチキュラー型レンズの軸方向jが線状光源の軸方向kとなす角度、Δ…光拡散/反射層回り込み量、α…最遠交点、1…光学フィルム、2…光学部材、13…谷部、16…集光レンズ、16a…第三頂部、16b…第三傾斜面、17…光透過基材、17a…観察者と反対側の面、17b…観察者側の面(平坦面)、20…固定層、21…光拡散レンズ、21a…第二頂部、21b…第二傾斜面、22…光マスク、23…光伝搬層、23a…観察者と反対側の面、23b…観察者側の面、23A…光伝搬層の光偏向要素側の層、23B…光伝搬層の拡散基材側の層、24…光学素子、25…光均一素子、26…拡散基材、26a…観察者と反対側の面、26b…観察者側の面、28…光偏向要素、28a…第一頂部、28b…第一傾斜面、30…接合点、31、33…偏光板、32…液晶パネル、35…画像表示素子、41…光源、43…反射板(反射フィルム)、45…バックライト部、52…光学シート、55、56…バックライトユニット、70、72…ディスプレイ装置、100…空気層。   H, K: light, P: light deflection element pitch, p1: light deflection element first inclined surface pitch, m: tangent, T: thickness of light propagation layer, θ: angle formed by one surface of light propagation layer and tangent m , Θ1, θ2, θ3... Angles formed by tangents at each point of the light deflection element and one surface of the light propagation layer, n... Refractive index of the light propagation layer, n0. Refractive index of the first layer, n2 ... refractive index of the second layer of the light propagation layer, F, F '... observer side, X ... planar view direction, Ve ... image display device vertical direction, Ho ... image display device horizontal direction , Θ41: angle formed by the axial direction j of the lenticular lens with the axial direction k of the linear light source, Δ: light diffusion / reflection layer wrapping amount, α: farthest intersection point, 1 ... optical film, 2 ... optical member, 13 ... Valley, 16 ... Condensing lens, 16a ... Third apex, 16b ... Third inclined surface, 17 ... Light-transmitting substrate, 17a ... Opposite to observer 17b ... observer-side surface (flat surface), 20 ... fixed layer, 21 ... light diffusion lens, 21a ... second top, 21b ... second inclined surface, 22 ... light mask, 23 ... light propagation layer, 23a: Surface opposite to the observer, 23b: Surface on the observer side, 23A: Layer on the light deflection element side of the light propagation layer, 23B: Layer on the diffusion base material side of the light propagation layer, 24: Optical element, 25 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Light uniform element, 26 ... Diffusing base material, 26a ... Surface opposite to an observer, 26b ... Observer side surface, 28 ... Light deflection element, 28a ... First top, 28b ... First inclined surface, 30 ... Junction point 31, 33 ... Polarizing plate, 32 ... Liquid crystal panel, 35 ... Image display element, 41 ... Light source, 43 ... Reflecting plate (reflection film), 45 ... Backlight part, 52 ... Optical sheet, 55, 56 ... Back Light unit, 70, 72 ... display device, 100 ... air layer.

Claims (22)

光偏向要素と、前記光偏向要素の光射出面側に配置された光伝搬層を有する光学素子において、
前記光偏向要素または光伝搬層、あるいは前記光偏向要素及び光伝搬層に光を拡散する機能を有する物質を含み、
光源からの光を前記光偏向要素の光入射面から入射し前記光伝搬層の光射出面から拡散光を射出し、
前記物質の平均粒径が0.1μmから100μmの範囲内である微粒子から選ばれ、
前記光偏向要素が少なくとも1種以上の凹凸形状を有する光偏向レンズであり、
前記光偏向レンズが一次元に配列された単位レンズからなり、各々の前記単位レンズの最もレンズ頂点から離れた点で集光する点である最遠交点が、前記光伝搬層内に含まれる、
ことを特徴とする光学素子。
In an optical element having a light deflection element and a light propagation layer disposed on the light exit surface side of the light deflection element,
A substance having a function of diffusing light into the light deflection element or the light propagation layer, or the light deflection element and the light propagation layer,
The light from the light source is incident from the light incident surface of the light deflection element, and the diffused light is emitted from the light exit surface of the light propagation layer;
Selected from fine particles in which the average particle size of the substance is in the range of 0.1 μm to 100 μm;
The light deflection element is a light deflection lens having at least one uneven shape,
The light deflection lens is composed of unit lenses arranged one-dimensionally, and the farthest intersection point, which is a point that collects light at a point farthest from the lens vertex of each unit lens, is included in the light propagation layer.
An optical element.
請求項1に記載の光学素子において、前記物質の含有濃度が、0.001重量%から30重量%の範囲から選ばれることを特徴とする光学素子。   2. The optical element according to claim 1, wherein the concentration of the substance is selected from a range of 0.001% by weight to 30% by weight. 前記光伝搬層が少なくとも1層以上の層から構成されることを特徴とする請求項1または2記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the light propagation layer includes at least one layer. 前記光伝搬層が少なくとも2層以上の異なる屈折率若しくは異なるヘイズ値を有する多層構成であることを特徴とする請求項1から3に何れか1項記載の光学素子。   The optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the light propagation layer has a multilayer structure having at least two different refractive indexes or different haze values. 前記光偏向レンズは、弧状表面又は稜線を有する第一頂部と、第一頂部から前記光伝搬層の光入射面に至る第一傾斜部とを有し、前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向レンズのピッチをPとし、前記第一傾斜面が前記光伝搬層に接合する接合点における前記第一傾斜面への接線が、前記光伝搬層の光入射面となす角をθとしたとき、前記光伝搬層の厚さTが下記の数1を満たすことを特徴とする請求項1から4に何れか1項記載の光学素子。
Figure 0005282500
The light deflection lens has a first apex portion having an arcuate surface or a ridgeline, and a first inclined portion extending from the first apex portion to the light incident surface of the light propagation layer, and the refractive index of the light propagation layer is n. The angle between the tangent to the first inclined surface at the junction where the first inclined surface is bonded to the light propagation layer and the light incident surface of the light propagation layer is θ, where P is the pitch of the light deflection lens The optical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the thickness T of the light propagation layer satisfies the following formula (1).
Figure 0005282500
前記光偏向レンズの形状が、前記第一頂部と、前記第一傾斜部が湾曲してなる第一湾曲傾斜部を有する形状であり、前記第一湾曲傾斜部の各点における接線と、前記光伝搬層の光入射面側となす角が、20度以上90度以下で連続して変化していることを特徴とする請求項5に記載の光学素子。   The shape of the light deflection lens is a shape having the first apex portion and a first curved inclined portion formed by bending the first inclined portion, a tangent at each point of the first curved inclined portion, and the light 6. The optical element according to claim 5, wherein the angle formed by the light incident surface side of the propagation layer continuously changes from 20 degrees to 90 degrees. 請求項6に記載の光学素子において、前記頂部が稜線を有することを特徴とする光学素子。   The optical element according to claim 6, wherein the top portion has a ridge line. 前記光偏向要素と前記光伝層が多層押出法により一体成形されていることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の光学素子。 The optical element according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical Propagation layer and the light deflection element, characterized in that it is integrally formed by a multilayer extrusion method. 請求項1からに何れか1項記載の光学素子と、前記光学素子の前記光伝層の光出射面側に光拡散基材を有する構造をもつことを特徴とする光均一素子。 An optical element according to any one of the claims 1 to 8, light uniformity element characterized by having a structure having a light diffusing substrate on the light emitting surface side of the optical Propagation layer of the optical element. 光路制御用の光均一素子であって、
前記光均一素子は、
拡散基材と光伝搬層と光偏向要素からなり、
前記拡散基材の光入射面側に光伝搬層が形成され、前記光伝搬層の光入射面側に前記光偏向要素が形成されており、
前記拡散基材は、透明樹脂に光拡散領域が分散されてなり、
全光線透過率が30%〜80%、ヘイズ値が95%以上であり、
前記伝搬層は、全光線透過率が60%以上、ヘイズ値が95%以下であり、
前記光偏向要素または光伝搬層、あるいは前記光偏向要素及び光伝搬層に光を拡散する機能を有する物質を含み、
光源からの光を前記光偏向要素の光入射面から入射し前記光伝搬層の光射出面から拡散光を射出し、
前記物質の平均粒径が0.1μmから100μmの範囲内である微粒子から選ばれ、
前記光偏向要素が少なくとも1種以上の凹凸形状を有する光偏向レンズであり、
前記光偏向レンズが一次元に配列された単位レンズからなり、各々の前記単位レンズの最もレンズ頂点から離れた点で集光する点である最遠交点が、前記光伝搬層内に含まれる、
ことを特徴とする光均一素子。
A light uniform element for optical path control,
The light uniform element is:
It consists of a diffusion substrate, a light propagation layer, and a light deflection element,
A light propagation layer is formed on the light incident surface side of the diffusion base material, and the light deflection element is formed on the light incident surface side of the light propagation layer;
The diffusion base material has a light diffusion region dispersed in a transparent resin,
The total light transmittance is 30% to 80%, the haze value is 95% or more,
The light propagation layer has a total light transmittance of 60% or more state, and are haze value 95% or less,
A substance having a function of diffusing light into the light deflection element or the light propagation layer, or the light deflection element and the light propagation layer,
The light from the light source is incident from the light incident surface of the light deflection element, and the diffused light is emitted from the light exit surface of the light propagation layer;
Selected from fine particles in which the average particle size of the substance is in the range of 0.1 μm to 100 μm;
The light deflection element is a light deflection lens having at least one uneven shape,
The light deflection lens is composed of unit lenses arranged one-dimensionally, and the farthest intersection point, which is a point that collects light at a point farthest from the lens vertex of each unit lens, is included in the light propagation layer.
An optical uniform element characterized by the above.
前記拡散基材と前記光伝搬層と前記光偏向要素とが多層押出法により一体成形されていることを特徴とする請求項9または10に記載の光均一素子。   The light uniform element according to claim 9 or 10, wherein the diffusion base material, the light propagation layer, and the light deflection element are integrally formed by a multilayer extrusion method. 前記拡散基材と前記光伝搬層とが多層押出法により一体成形されており、前記光偏向要素がシート状に成形され、前記光偏向シートと前記光伝搬層とが固定層により積層されていることを特徴とする請求項9から11の何れか1項に記載の光均一素子。   The diffusion base material and the light propagation layer are integrally formed by a multilayer extrusion method, the light deflection element is formed into a sheet shape, and the light deflection sheet and the light propagation layer are laminated by a fixed layer. The light uniform element according to claim 9, wherein the light uniform element is any one of the above. 前記拡散部材の光出射面側が、凹凸を有する光拡散レンズを有することを特徴とする請求項9から12の何れか1項に記載の光均一素子。   The light uniform element according to any one of claims 9 to 12, wherein the light emitting surface side of the diffusing member includes a light diffusing lens having irregularities. 前記拡散基材の光出射面側が、略平坦であることを特徴とする請求項9から13の何れか1項に記載の光均一素子。   The light uniform element according to any one of claims 9 to 13, wherein a light emission surface side of the diffusion base material is substantially flat. 請求項9から14の何れかに記載の光均一素子において、光拡散基材の光入射面側に光伝搬層面と光偏向要素が形成され、前記拡散基材の光出射面側に集光レンズと光透過基材から成る光学フィルムが設けられており、前記集光レンズは複数で一定のピッチで配列されて、前記集光レンズの形状が凸曲面形状であり、弧状表面を有する第三頂部と、前記第三頂部から前記光透過基材へ至る第三傾斜面とを有しており、前記第三頂部に行くに従い、隣り合う前記第三傾斜面の間の距離が次第に減少するように形成されていることを特徴とする光学シート。   15. The light uniform element according to claim 9, wherein a light propagation layer surface and a light deflection element are formed on a light incident surface side of the light diffusion base material, and a condenser lens is formed on the light output surface side of the diffusion base material. And a third top portion having a plurality of the condensing lenses arranged at a constant pitch, the condensing lens having a convex curved shape, and an arcuate surface. And a third inclined surface extending from the third top to the light-transmitting substrate so that the distance between the adjacent third inclined surfaces gradually decreases as the third top is reached. An optical sheet that is formed. 前記光学フィルムと前記光均一素子との間に、複数の光マスクと、前記光マスクを離間する光透過用開口部とが設けられており、前記光透過開口部が、前記集光レンズの前記第三頂部に対応して設けられ、前記光マスクを介して前記光学フィルムと前記光均一素子とが一体積層されていることを特徴とする請求項15に記載の光学シート。   Between the optical film and the light uniform element, a plurality of light masks and a light transmission opening that separates the light mask are provided, and the light transmission opening is formed by the light condensing lens. The optical sheet according to claim 15, wherein the optical sheet is provided corresponding to a third top portion, and the optical film and the light uniform element are integrally laminated through the optical mask. 前記光学フィルムと前記光均一素子との間にドット状または線状のリブが配列され、前記リブを介して前記光学フィルムと前記光均一素子とが一体積層されてなることを特徴とする請求項15に記載の光学シート。   The dot-shaped or linear rib is arranged between the optical film and the light uniform element, and the optical film and the light uniform element are integrally laminated through the rib. The optical sheet according to 15. 請求項1から8の何れか1項に記載の光学素子と、少なくとも1種以上の光学部材と、光源と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。   A backlight unit comprising the optical element according to any one of claims 1 to 8, at least one optical member, and a light source. 請求項9から14の何れか1項に記載の光均一素子と、光源と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。   A backlight unit comprising the light uniform element according to claim 9 and a light source. 請求項9から14の何れか1項に記載の光学シートと、光源と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。   A backlight unit comprising: the optical sheet according to any one of claims 9 to 14; and a light source. 前記光源が線状光源であり、前記光偏向レンズの形状がレンチキュラー型であり、平面視したときに、前記レンチキュラー型レンズの長軸方向と前記線状光源の長軸方向とのなす角が20度以下であることを特徴とする請求項18から20の何れか1項に記載のバックライトユニット。   The light source is a linear light source, and the shape of the light deflection lens is a lenticular type. When viewed in plan, the angle formed by the major axis direction of the lenticular lens and the major axis direction of the linear light source is 20 The backlight unit according to any one of claims 18 to 20, wherein the backlight unit is at a degree or less. 画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項18から20の何れか1項に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。   21. A display device comprising: an image display element that transmits and blocks light in pixel units to display an image; and the backlight unit according to any one of claims 18 to 20.
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