JP5428313B2 - Light uniform element and backlight unit and display device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、光路制御に用いられる光学素子、光均一素子、光学シートに関するものであり、より詳細には、透過型スクリーン、液晶表示装置、ELディスプレイ等の各種ディスプレイ装置、広告、電子看板等の宣伝広告表示媒体、太陽電池等に用いられて好適な光学素子、光均一素子、光学シートに関するものである。 The present invention relates to an optical element, a light uniform element, and an optical sheet used for optical path control, and more specifically, various display devices such as a transmissive screen, a liquid crystal display device, and an EL display, advertisements, electronic signboards, and the like. The present invention relates to an optical element, a light uniform element, and an optical sheet that are suitable for use in advertisement display media, solar cells, and the like.
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せている。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, power consumption suppression for the purpose of reducing energy consumption, which is a 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。
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均一素子を提供することを目的とする。更に上記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 and eliminate the lamp image by emitting incident light from a plurality of light sources uniformly. An object of the present invention is to provide a light uniform element capable of dealing with a case where the distance is short or a case where an interval between light sources is increased. Further, an optical sheet that improves the luminance toward the viewer side by efficiently emitting the light emitted from the light uniform device to the viewer side, and the optical sheet integrally laminated with the light uniform device An object of the present invention is to provide a backlight unit and a display device including the optical sheet.
本発明の請求項1は、光拡散基材の光入射面側に光伝搬層が設けられ、前記光伝搬層の光入射面側に光偏向要素が設けられた光均一素子において、前記光拡散基材の光出射側表面に微細な光拡散用凸部からなる凹凸形状が設けられており、前記光拡散用凸部の高さは30μm以上300μm以下であり、前記光拡散用凸部の高さは30μm以上300μm以下であり、前記光拡散用凸部の高さは30μm以上300μm以下であり、前記光偏向要素は微細な光偏向用単位レンズは弧状表面で形成され最も突出する箇所である第1頂部又は最も突出する箇所である第1頂部を構成する稜線と、前記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、そして、前記第一傾斜部は凸状に湾曲する曲面に形成され、この凸状に湾曲する曲面の任意の点に接して前記第1頂部方向又は前記稜線方向に延びる接線と前記光伝搬層の光入射面とのなす角θを、前記任意の点が前記光伝搬層の光入射面から前記第一頂部に行くに従い20度以上90度以下の範囲内で減少する方向に連続して変化するように構成し、前記光偏向用単位レンズのピッチは30μm以上300μm以下であり、前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向用単位レンズのピッチをPとし、前記接線と前記光伝搬層の光入射面とのなす角をθとしたとき、前記光伝搬層の厚さTが下記の数式1を満たすことを特徴とする。
よって、請求項1の発明によれば、光拡散用凸部の高さは30μm以上300μm以下であることにより、前記伝搬層と光偏向要素及び光拡散基材の効果に加え、光拡散基材の光出射側表面凸部の高さを規定することで光射出時の光をより拡散させることが可能となり、結果的に輝度を保持すると同時に光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
また、前記第一傾斜部は凸状に湾曲する曲面に形成され、この凸状に湾曲する曲面の任意の点に接して前記第1頂部方向又は前記稜線方向に延びる接線と前記光伝搬層の光入射面とのなす角θを、前記任意の点が前記光伝搬層の光入射面から前記第一頂部に行くに従い20度以上90度以下の範囲内で減少する方向に連続して変化するように構成し、そして、前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向用単位レンズのピッチをPとし、前記凸状に湾曲する曲面の各点における接線と前記光伝搬層の光入射面とのなす角をθとしたとき、前記光伝搬層の厚さTが下記の数式1を満たすことにより、前記光偏向要素を規定することで光源からの光の偏向効果が向上させることが可能となり、結果的に輝度を保持すると同時に光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。また、前記光偏向要素頂部の形状を規定することで光源からの光の偏向効果が向上させることが可能となり、結果的に輝度を保持すると同時に光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。さらに、前記凸状の曲面の各点における接線と前記光伝搬層の光入射面側とのなす角が20度以上90度以下で連続して変化させて前記光偏向要素の形状を規定することで光源からの光の偏向効果が向上させることが可能となり、結果的に輝度を保持すると同時に光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
According to a first aspect of the present invention, in the light uniform element in which a light propagation layer is provided on the light incident surface side of the light diffusion substrate, and a light deflection element is provided on the light incident surface side of the light propagation layer, the light diffusion The surface of the light emitting side of the substrate is provided with a concavo-convex shape composed of fine light diffusing convex portions, and the height of the light diffusing convex portions is 30 μm or more and 300 μm or less, and the height of the light diffusing convex portions is The height of the light diffusion convex portion is 30 μm or more and 300 μm or less, and the light deflection element is a portion where the minute light deflection unit lens is formed with an arcuate surface and protrudes most. A ridge line constituting the first top portion or the first projecting portion that is the most projecting portion, and a first inclined portion extending from the first top portion to the light incident surface of the light propagation layer, and the first inclined portion Is formed into a convex curved surface, and this convex curved surface An angle θ formed between a tangent extending in the first apex direction or the ridge line direction in contact with an arbitrary point and the light incident surface of the light propagation layer, and the arbitrary point from the light incident surface of the light propagation layer in the first direction. As it goes to the top, it is configured to continuously change in a decreasing direction within a range of 20 degrees or more and 90 degrees or less, and the pitch of the light deflection unit lenses is 30 μm or more and 300 μm or less. When the refractive index is n, the pitch of the light deflection unit lens is P, and the angle between the tangent and the light incident surface of the light propagation layer is θ, the thickness T of the light propagation layer is and it satisfies the number formula 1.
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the height of the light diffusion convex portion is not less than 30 μm and not more than 300 μm, so that in addition to the effects of the propagation layer, the light deflection element, and the light diffusion substrate, the light diffusion substrate By defining the height of the convex part on the light emitting side of the light, it becomes possible to diffuse the light at the time of light emission, resulting in a light uniform element that can maintain the brightness and at the same time erase the image of the light source It becomes possible to do.
Further, the first inclined portion is formed in a curved surface that is curved in a convex shape, a tangent line extending in the first apex direction or the ridge line direction in contact with an arbitrary point of the convex curved surface, and the light propagation layer The angle θ formed with the light incident surface continuously changes in the direction in which the arbitrary point decreases within a range of 20 degrees or more and 90 degrees or less as it goes from the light incident surface of the light propagation layer to the first top. And the refractive index of the light propagation layer is n, the pitch of the light deflection unit lens is P, and the tangent at each point of the convexly curved surface and the light incidence of the light propagation layer when the angle between the surface and the theta, thickness T of the light propagation layer by filling the number formula 1 below, the deflection effects of the light improves from a light source by defining the light deflecting element And as a result, the brightness is preserved and the image of the light source is erased at the same time. It is possible to provide a light uniform element that can be used. Also, by defining the shape of the top of the light deflection element, it is possible to improve the light deflection effect from the light source, and as a result, a light uniform element that can maintain the brightness and at the same time erase the image of the light source is provided. It becomes possible to do. Further, the angle between the tangent line at each point of the convex curved surface and the light incident surface side of the light propagation layer is continuously changed from 20 degrees to 90 degrees to define the shape of the light deflection element. As a result, it is possible to improve the deflection effect of light from the light source, and as a result, it is possible to provide a light uniform element that can maintain the luminance and simultaneously erase the image of the light source.
本発明の請求項2は、前記光拡散基材に対する前記光拡散用凸部の側面の立ち上がり傾斜角度は40°以上85°以下であることを特徴とする。
すなわち、請求項2は、光拡散基材の光入射面側に光伝搬層と光偏向要素を設けた構造を有する光均一素子において、前記光拡散基材の光出射側表面に微細な凹凸が設けられており、その凸部の底部の立ち上がり傾斜角度が40°から85°であることを特徴とする光均一素子である。前記伝搬層と光偏向要素及び光拡散基材の効果に加え、光拡散基材の光出射側表面凸部の底部の立ち上がり傾斜角度を規定することで光射出時の光をより拡散させることが可能となり、結果的に輝度を保持すると同時に光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
A second aspect of the present invention is characterized in that a rising inclination angle of a side surface of the light diffusion convex portion with respect to the light diffusion base material is 40 ° or more and 85 ° or less.
That is, according to
本発明の請求項3は、前記光拡散用凸部の間隔と前記光拡散用凸部の高さの比率が30%以上80%以下であることを特徴とする。
すなわち、請求項3は、光拡散基材の光入射面側に光伝搬層と光偏向要素を設けた構造を有する光均一素子において、前記光拡散基材の光出射側表面に微細な凹凸が設けられており、その凸部の間隔と高さの比率が30%から80%であることを特徴とする光均一素子である。前記伝搬層と光偏向要素及び光拡散基材の効果に加え、光拡散基材の光出射側表面凸部の間隔と高さの比率を規定することで光射出時の光をより拡散させることが可能となり、結果的に輝度を保持すると同時に光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
A third aspect of the present invention is characterized in that a ratio of a distance between the light diffusion convex portions and a height of the light diffusion convex portions is 30% or more and 80% or less.
That is, according to a third aspect of the present invention, in a light uniform element having a structure in which a light propagation layer and a light deflection element are provided on the light incident surface side of the light diffusing substrate, fine irregularities are formed on the light emitting side surface of the light diffusing substrate. The light uniform element is characterized in that the ratio between the interval between the convex portions and the height is 30% to 80%. In addition to the effects of the propagation layer, the light deflecting element, and the light diffusing substrate, the light diffusing light is further diffused by defining the ratio of the distance between the convex portions on the light emitting side of the light diffusing substrate and the height ratio. As a result, it is possible to provide a light uniform element that can maintain the luminance and simultaneously erase the image of the light source.
本発明の請求項4は、前記光拡散用凸部の形状が凸湾曲レンズ、湾曲三角プリズム、及びこれらの凸部形状を組合せた構造であることを特徴とする。
すなわち、請求項4は、光拡散基材の光入射面側に光伝搬層と光偏向要素を設けた構造を有する光均一素子において、前記光拡散基材の光出射側表面に微細な凹凸が設けられており、その凸部の形状が凸湾曲レンズ、湾曲三角プリズム、及びこれらの凸部形状を組合せた構造であることを特徴とする光均一素子である。上記のような形状を光出射側表面に形成することで様々な角度の射出面が形成され、より広い範囲へ光を射出することが可能となることで拡散性能が向上し、光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, the shape of the light diffusion convex portion is a convex curved lens, a curved triangular prism, and a structure in which these convex portions are combined.
That is, according to a fourth aspect of the present invention, in a light uniform element having a structure in which a light propagation layer and a light deflection element are provided on the light incident surface side of the light diffusing substrate, fine irregularities are formed on the light emitting side surface of the light diffusing substrate. The light uniform element is characterized in that the convex portion has a convex curved lens, a curved triangular prism, and a structure in which these convex portions are combined. By forming the shape as described above on the light emitting side surface, an emission surface of various angles is formed, and it becomes possible to emit light to a wider range, so that the diffusion performance is improved and the image of the light source is obtained. It is possible to provide a light uniform element that can be turned off.
本発明の請求項5は、前記光拡散基材は、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20%以上80%以下、ヘイズ値が95%以上であり、前記光伝搬層は全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が95%以下であることを特徴とする。
すなわち、請求項5は、前記光偏向要素及び光伝搬層と光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が形成され、前記光伝搬層の光入射面側に光偏向要素が形成されており、前記光拡散基材は、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90%以上であり、前記伝搬層は全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が90%以下であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の光均一素子である。前記光拡散基材の全光線透過率値及びヘイズ値、伝搬層の全光線透過率値及びヘイズ値を規定することで光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, the light diffusing substrate has a light diffusion region dispersed in a transparent resin, has a total light transmittance of 20% to 80%, a haze value of 95% or more, and the light The propagation layer has a total light transmittance of 80% or more and a haze value of 95% or less.
That is, according to a fifth aspect of the present invention, in the light uniform element including the light deflection element, the light propagation layer, and the light diffusion base material, a light propagation layer is formed on a light incident surface side of the light diffusion base material, and the light propagation layer The light diffusing element is formed on the light incident surface side, and the light diffusing substrate has a light diffusing region dispersed in a transparent resin, and has a total light transmittance of 30% to 80% and a haze value of 90%. 5. The light uniform element according to claim 1, wherein the propagation layer has a total light transmittance of 80% or more and a haze value of 90% or less. By defining the total light transmittance value and haze value of the light diffusing substrate and the total light transmittance value and haze value of the propagation layer, it is possible to provide a light uniform element that can erase the image of the light source. .
本発明の請求項6は、前記光偏向要素と光伝播層及び光拡散基材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。
すなわち、請求項6は、前記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、光偏向要素と光伝播層及び光拡散基材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5の何れか1項に記載の光均一素子である。光偏向要素と光伝播層及び光拡散基材を一括で押出成型することで、製造コストを抑えた光源のイメージを消すことが出来る光均一素子を提供することが可能となる。
A sixth aspect of the present invention is characterized in that the light deflection element, the light propagation layer, and the light diffusion base material are integrally formed by a multilayer extrusion method.
That is, according to a sixth aspect of the present invention, in the light uniform element including the light deflection element, the light propagation layer, and the diffusion base material, the light deflection element, the light propagation layer, and the light diffusion base material are integrally formed by a multilayer extrusion method. The light uniform element according to claim 1, wherein the light uniform element is a light-emitting element. By uniformly extruding the light deflection element, the light propagation layer, and the light diffusion base material, it is possible to provide a light uniform element that can erase the image of the light source with reduced manufacturing cost.
本発明の請求項7は、前記光拡散基材と光伝搬層とが多層押出法により一体成形されており、シート状に成形された光偏向要素と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。
すなわち、請求項7は、前記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、光拡散基材と光伝搬層とが多層押出法により一体成形されており、シート状に成形された光偏向要素が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1から6の何れか1項に記載の光均一素子である。加工精度の高いシート状の光偏向要素を固定することで、設計に適合した光源のイメージを消す効果に優れた光偏向要素を有する光均一素子を提供することが可能となる。
According to a seventh aspect of the present invention, the light diffusion base material and the light propagation layer are integrally formed by a multilayer extrusion method, and the light deflection element formed in a sheet shape and the light propagation layer are laminated by a fixed layer. It is characterized by being.
That is, according to a seventh aspect of the present invention, in the light uniform element composed of the light deflecting element, the light propagation layer, and the diffusion base material, the light diffusion base material and the light propagation layer are integrally formed by a multilayer extrusion method. The light deflection element according to any one of claims 1 to 6, wherein the light deflection element formed in (1) is laminated with a light propagation layer by a fixed layer. By fixing a sheet-shaped light deflection element with high processing accuracy, it is possible to provide a light uniform element having a light deflection element excellent in the effect of erasing the image of the light source suitable for the design.
本発明の請求項8は、請求項1から7の何れか1項記載の光均一素子において、前記微細な光拡散用凸部からなる凹凸形状の上に、光を集光または拡散、あるいは偏向分離させる機能を有する光学フィルムが単数、あるいは異なる機能を有する光学フィルムが複数積層された構成となっていることを特徴とする。
すなわち、請求項8は、請求項1から7の何れか1項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は、光を集光または拡散、あるいは偏光分離させる機能を有する光学フィルムが単数、あるいは異なる機能を有する光学フィルムが複数積層された構成となっていることを特徴とする光学シートである。これらの集光、拡散、偏光分離させる機能を有する光学フィルムと組み合わせることで、より光源のイメージを均一化することが出来る光学シートを提供することが可能となる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the light uniform element according to any one of the first to seventh aspects, the light is condensed, diffused, or deflected on the concavo-convex shape formed of the fine light diffusion convex portions. A single optical film having a function of separating or a plurality of optical films having different functions are laminated.
That is, according to an eighth aspect of the present invention, in the light uniform element including the light deflection element, the light propagation layer, and the diffusion base material according to any one of the first to seventh aspects, the light incident surface side of the light diffusion base material is arranged. A light propagation layer surface and a light deflection element are formed, and an optical film having a function of condensing or diffusing light or separating and polarizing light is provided on the light emitting surface side of the diffusion base material, or an optical film having a different function. An optical sheet characterized in that a plurality of layers are stacked. By combining with the optical film having the function of condensing, diffusing, and separating the polarized light, it is possible to provide an optical sheet that can make the image of the light source more uniform.
本発明の請求項9は、請求項1から7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 ninth aspect of the present invention is a backlight unit comprising the light uniform element according to any one of the first to seventh aspects and a light source.
本発明の請求項10は、請求項8記載の光学シート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 tenth aspect of the present invention is a backlight unit comprising the optical sheet according to the eighth aspect and a light source.
本発明の請求項11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9あるいは10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。 An eleventh aspect of the present invention is a display device comprising: an image display element that transmits / shields light in pixel units to display an image; and the backlight unit according to the ninth or tenth aspect.
これまで述べてきた光伝搬層と拡散基材から構成される基材面の片面に光偏向要素、その反対面に凹凸を設けた構造を有する光均一素子を用いることで、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均一素子を提供することができる。また、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、該光均一素子と光学フィルムを組合せた構成の光学シート、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。 The distance between the light source and the light source can be reduced by using the light uniforming element having a structure in which the light deflecting element is provided on one side of the base material surface composed of the light propagation layer and the diffusion base material described so far, and the opposite surface is provided with unevenness. It is possible to emit uniform light without uneven brightness on the screen display side even when the structure is close or the distance between the light sources is widened, and by changing the thickness and material of each layer in the multilayer structure, the light source It is possible to provide an optical uniform element that can prevent warping due to heat generated from the light. An optical sheet having a configuration in which the light uniform element and the optical film are combined by efficiently emitting light emitted from the light uniform element toward a person observing a liquid crystal display image, and a back provided with the optical sheet A light unit 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。
(第1の実施形態)
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.
(First embodiment)
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。
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
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
本発明の実施形態である光均一素子25は、光偏向要素28及び光伝搬層23と光拡散層26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、光偏向要素28の入射面から入射した光Hを偏向して光伝搬層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。光拡散層26は光伝播層23の光源側と反対の面である観察者側の面23b上に配置され、光拡散層26の観察者側F面26bの表面に凹凸が形成されている。上述した光均一素子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
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、すなわち光拡散層26の観察者側Fの凹凸面26bより観察者側Fへ射出する。光均一素子25の光拡散性能が低い場合、拡散基材26の観察者側Fの面26bには、光源41直上の領域が明るく、光源41間直上領域が暗く見え、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、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、光拡散層26および凹凸面26bにおいて拡散し、均一な光を観察者側Fへ射出する。
光偏向要素28は微細な光偏向用単位レンズ28Aから構成され、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。光偏向用単位レンズ28A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、光偏向用単位レンズ28A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。
FIG. 2A is a diagram for explaining the function of the
The
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、光偏向用単位レンズ28A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方向に光偏向用単位レンズ28AのピッチP以上拡がるために必要な厚みと定義される。ここで光偏向用単位レンズ28A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が有効な光偏向用単位レンズ28AのピッチPは30μm以上300μm以下であることが望ましい。光偏向用単位レンズ28AのピッチPが30μm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。光偏向用単位レンズ28A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。
よって一定のピッチで配列された光偏向用単位レンズ28Aに入射した正面光Hは、光偏向用単位レンズ28Aで偏向された光が光伝搬層23内で混ざり合い、光拡散層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光拡散層26へ入射するため、光均一素子25の拡散性能が不足する。さらにまた、2つ隣の光偏向用単位レンズ28A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。
That is, as shown in FIG. 2B, the thickness T of the
Therefore, the front light H incident on the light
図2(c)に示されるように、2つ隣の光偏向用単位レンズ28A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、光源のランプイメージを低減/消滅することが可能となる。
光偏向用単位レンズ28A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。最も突出する第一頂部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。さらに光偏向用単位レンズ28A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が、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aとなす角度が、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が、光伝搬層23の観察者側Fとは反対側の面23aとなす角度が、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。
また、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23aとなす角度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23a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、光偏向用単位レンズ28A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。
また、図3に示す光偏向用単位レンズを、以下のように言い表わすことができる。
すなわち、光偏向要素28は微細な光偏向用単位レンズ28Aは弧状表面で形成され最も突出する箇所である第1頂部28a又は最も突出する箇所である第1頂部28aを構成する稜線と、第一頂部28aから光伝搬層23の光入射面23aに至る第一傾斜部28bとを有し、そして、第一傾斜部28bは凸状に湾曲する曲面に形成され、この凸状に湾曲する曲面の任意の点に接して第1頂部28a方向又は前記稜線方向に延びる接線と光伝搬層23の光入射面23aとのなす角θは、前記任意の点が光伝搬層23の光入射面23aから第一頂部28aに行くに従い20度以上90度以下の範囲内で減少する方向に連続して変化するように構成されている。
As shown in FIG. 2C, if the light T deflected by the two adjacent light
The light
In addition, when the angle between the tangent line at each point of the first
The light deflection unit lens shown in FIG. 3 can be expressed as follows.
That is, the
光偏向用単位レンズ28A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、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から光拡散層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、光偏向用単位レンズ28A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、第一傾斜面28bに回り込み量△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。
As shown in FIG. 4A, the light
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)に示されるように光偏向用単位レンズ28AのピッチPや高さを変えて配列しても良い。これにより、光偏向用単位レンズ28A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、光偏向用単位レンズ28A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。光偏向用単位レンズ28Aに正面光Hが入射したとき、光偏向用単位レンズ28A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)から(c)においては、光偏向用単位レンズ28Aの両端に入射した光が偏向されて交わる点を最遠交点αとなる一例を示している。
The
図6(c)において、例えば全ての光偏向用単位レンズ28Aが同一形状である場合は、各々の光偏向用単位レンズ28A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、光偏向用単位レンズ28Aのレンズ形状が一定ではない場合は、各々の光偏向用単位レンズ28A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用単位レンズ28A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用単位レンズ28Aにおいて、上述の数式1及び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、光偏向用単位レンズ28Aの最遠交点αを不均一にすると有効である。とくに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用単位レンズ28A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。光偏向用単位レンズ28A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30μm以上300μm以下、望ましくは50μm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
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、光拡散層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、これを光拡散層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
光偏向要素28と光伝搬層23は、押出成形で同時に作製することができる。また図8(a)に示されるように本発明の光偏向要素28及び光伝搬層23と光拡散層26から成る光均一素子25は多層押出成型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
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、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
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、光拡散層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、光拡散層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。シート状に成形した光偏向要素28の厚みは30μm〜1mmであることが望ましい。更には50μm〜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、直接光拡散層26に貼り合わせることも可能となる。
Further, it is desirable that the fixed
光偏向用単位レンズ28A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、光偏向用単位レンズ28A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、例えば光偏向用単位レンズ28A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、または光偏向用単位レンズ28A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、光偏向用単位レンズ28A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。また、光偏向用単位レンズ28A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。例えば、光偏向要素28は樹脂フィラーや気泡等による拡散層であっても良い。光偏向要素28で入射光Hを偏向し、光伝搬層23で偏向された光を拡げ、光拡散層26及びその凹凸面によって更に拡散することで、拡散性能が向上するためである。
Further finer irregularities may be formed on the surface of the light
本発明の光均一素子25を構成する光伝搬層23は、全光線透過率が80%以上であることが好ましい。全光線透過率が80%以上であれば、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。逆に、全光線透過率が80%未満の場合には、観察者側Fへ出射させる光の輝度低下を生じさせるため好ましくない。なお、全光線透過率は、JIS K7361−1に準拠した測定値である。また、光伝搬層23は、ヘイズ値が95%以下であることが好ましい。光伝搬層23は、光偏向要素28によって偏向拡散された入射光を効果的に拡げて伝搬し、光拡散層26へ入射させる。従って、ヘイズ値が95%を超える場合には、十分な光拡散効果を得ることが出来ないため好ましくない。なお、ヘイズ値は、JIS K7136に準拠した測定値である。
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。
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、光拡散層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
The material used for the
The
数式3について、図9(a)を用いて説明する。
光Hが光偏向用単位レンズ28Aに入射すると、空気の屈折率と光偏向用単位レンズ28Aの屈折率n0とにより光Hは偏向される。このとき光偏向用単位レンズ28Aの屈折率n0が大きいほど屈折角は大きくなるため、光偏向用単位レンズ28A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の光拡散層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
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の光拡散層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の光拡散層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
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の光拡散層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の光拡散層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の光偏向用単位レンズ28A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、光偏向用単位レンズ28A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
上述した光伝搬層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
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、光拡散層26の熱線膨張係数とほぼ同じ程度に合せ込むことで、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均一素子25の反りを防止できる。
The
光均一素子25は、光拡散層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光拡散層26と光伝搬層23を貼り合せることができる。
The
本発明の光均一素子25は、光拡散層26の光出射面側26bに微細な光拡散用凸部26Aからなる凹凸形状を備えていることを特徴としている。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、光拡散層26の光出射面側26bが略平坦である場合と比較して、様々な角度の射出面が形成されることにより、より広い範囲へ光を射出することが可能となることで、拡散性能が向上しランプイメージを低減/消滅させることが可能となる。このような凹凸を形成する方法としては、押出し成型加工、マット加工、エンボス加工、転写または貼合工法、エッチング工法、さらには、物理的加工法としてサンドブラスト工法、放電加工、切削加工、等を代表例として挙げることが出来る。上記工法において、押出し成型加工方法では、加熱されることにより柔らかくなった状態の透明樹脂を、必要とする凹凸とは逆形状となる金属版またはその他部材版に押し付けて当該部材の形状を転写し、その後に透明樹脂を冷却硬化させて凹凸形状を得ることができる。また、その他の方法として、粒径50〜500μm程度の透明粒子を溶融状態の透明樹脂に配合し、当該透明粒子を最外層側に押し出すことで表面に凹凸形状を生じさせるものであっても良い。この方法を用いる場合には、透明樹脂と透明粒子との屈折率が等しくされていることが好ましい。
The
上記以外の凹凸形状を形成する方法としては、光偏向要素28と同じくUV硬化樹脂などのような電子線硬化樹脂を用い形成する方法、または、射出成型法、熱プレス成型法によって形成する方法を用いて作製することもできる。一例として、光拡散層26と光伝搬層23から成る一体型の板状部材を押出し成型法等により作製して、その光伝搬層23及び光拡散層26面に、それぞれの機能が発揮する設定した形状を有する光偏向要素28と凹凸形状を有するシートを接着材、あるいは粘着材等を用いて貼り合わせて光均一素子25を成形することもできる。
As a method of forming the uneven shape other than the above, a method of forming by using an electron beam curable resin such as a UV curable resin as in the
光拡散層26の光出射側面26bの凹凸形状を構成する光拡散用凸部26Aとしては、凸湾曲レンズ、湾曲三角プリズム、及びこれらの凹凸を組合せた形状であることが望ましい。また、これら光拡散用凸部26Aの高さHは、30μm以上300μm以下であることがより望ましい。光拡散用凸部26Aの高さHが前記範囲内であることで様々な角度の射出面が形成されることにより、より広い範囲へ光を射出することが可能となることで拡散性能が向上し、ランプイメージを低減/消滅を実現することが出来る。さらには、複数の凹凸形状を組合せた場合、その光拡散用凸部26Aの高さHは同一でも良く、それぞれの光拡散用凸部26Aの高さHが異なっていても良い。ここで、光拡散用凸部26Aの高さHが30μm未満である場合は十分な拡散効果が得られなくなり、300μmを超えると、加工する際に型抜けが低下することや製造速度が遅くなること、及び形状の制御が困難となるために望ましくない。
The light diffusion
上記光拡散層26の光出射側面26bにおける光拡散用凸部26Aの側面の立ち上がり傾斜角度は、40°以上85°以下であることが望ましい。光拡散用凸部26Aの高さが前記範囲内であることで様々な角度の射出面が形成されることにより、より広い範囲へ光を射出することが可能となる。さらには、複数の凹凸形状を組合せた場合、その光拡散用凸部26Aの側面の立ち上がり傾斜角度は同一でも良く、それぞれの傾斜角度が異なっていても良い。また、光拡散用凸部26Aの側面の立ち上がり傾斜角度が40°未満である場合は十分な拡散効果が得られなくなり、85°を超えると加工が難しくなり、形状の制御も困難となるために望ましくない。
The rising inclination angle of the side surface of the light diffusion
また、上記光拡散層26の光出射側面26bにおける光拡散用凸部26Aの間隔と高さの比率が30%以上80%以下であることが望ましい。光拡散用凸部26Aの高さが前記範囲内であることで様々な角度の射出面が形成されることにより、より広い範囲へ光を射出することが可能となる。さらには、複数の凹凸形状を組合せた場合、その光拡散用凸部26Aの間隔と高さの比率は同一でも良く、それぞれの比率が異なっていても良い。また、光拡散用凸部26Aの間隔と高さの比率が前記の範囲外となる場合、加工が難しくなり、形状の制御も困難となるために望ましくない。
Further, it is desirable that the ratio between the height and the distance between the light diffusion
光拡散層26の特性として、全光線透過率が20%以上80%以下であることが好ましい。全光線透過率が20%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、光拡散層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。
As a characteristic of the
光拡散層26は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に混入・分散された光拡散剤とを具備して構成されており、これら透明樹脂の屈折率と光拡散剤との屈折率は異なるものとされている。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、
スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、メタクリル系樹脂、メタクリル酸メチル系樹脂、ガラス、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、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、脂環式アクリル樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、オレフィン・マレイミド交互共重合体、シクロヘキサジエン系ポリマー、非晶ポリエステル樹脂、非晶フッ素系樹脂等を用いることができる。なお、これらの1種から構成されていても良いし、2種以上を組み合わせて構成されたものであってもよい。
The
Styrene resin, polycarbonate resin, methacrylic resin, methyl methacrylate resin, glass, vinyl chloride resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, fluorene resin, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, acrylonitrile Use styrene copolymer, acrylonitrile polystyrene copolymer, alicyclic acrylic resin, alicyclic polyolefin resin, alternating olefin / maleimide copolymer, cyclohexadiene polymer, amorphous polyester resin, amorphous fluorine resin, etc. Can do. In addition, you may be comprised from 1 type of these, and what was comprised combining 2 or more types may be sufficient.
光拡散領域には光拡散粒子が含まれており、好適な拡散性能を容易に得ることが望ましい。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、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム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。透明樹脂と光拡散剤の混合割合は、例えば重量比で9:1として作製することができるが、これに限定されず適宜変更することが可能である。そして、この溶融状態の透明樹脂と光拡散剤との混合物に溶融押出成形又は射出成形を施すことによって板状の拡散基材26が成形される。
The light diffusion region contains light diffusion particles, and it is desirable to easily obtain suitable diffusion performance. 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, titanium oxide, calcium carbonate, barium sulfate and 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. The mixing ratio of the transparent resin and the light diffusing agent can be prepared as, for example, 9: 1 by weight, but is not limited thereto and can be changed as appropriate. And the plate-shaped
光拡散層26の層厚は0.1〜5mmに設定されており、特に0.1〜3mmのものが最も好ましい。この光拡散層26の厚さが0.5mm未満の場合は拡散性能が不足し、光拡散層26自体の強度を確保することができない。また、5mmを超える場合には、樹脂量が多いために吸収による輝度低下が生じること、そしてバックライトユニット55やディスプレイ装置70の薄型化に対応することができないと同時に軽量化の妨げとなる。なお、光拡散層26は、単一の層で構成されてもよいし二層以上の多層で構成されてもよい。
The layer thickness of the
光均一素子25は、光拡散層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より好ましい。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
本発明の実施形態であるディスプレイ装置70は、先に記載の光均一素子25およびその上に組み合わされる、光を集光または拡散する機能を有する光学フィルム、あるいは偏光分離させる機能を有する光学フィルムが単数、または異なる機能を有する光学フィルムが複数積層された構成にすることで、集光・拡散特性を向上させた光Kを利用して観察者側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。
The
本発明の光均一素子25の上に構成される光学部材2は、光を集光して輝度を向上させる光学フィルム、光を拡散させる光拡散フィルム、光の偏光分離機能を用いて輝度を向上させるフィルムを代表として挙げることが出来る。これらの光学部材と組合せることで、光均一素子25において光源のイメージを均一化された光を、より明るく、より視野角を広げることが可能となり、集光・拡散特性を向上させた光Kを画像表示素子35に導くことで、優れた画像を表示することが可能となる。
The
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
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
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。
[実施例]
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples.
[Example]
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。
Hereinafter, the optical characteristics of the
光偏向要素28として、光拡散用凸部26Aである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60μmと設定したUV硬化樹脂製の凸レンチキュラーレンズを作製した。さらに、光伝搬層23と光拡散層26から構成された厚さ2mmのポリカーボネート(屈折率=1.59)製の拡散/透明層板を作製した。
As the
(実施例1)
光伝播層23の厚みを1.5mm、光拡散層26の厚みを0.5mmの設定で構成された厚さ2mmのポリカーボネート製拡散/透明層板の光伝搬層側において、光拡散層の表面に光拡散用凸部26Aの高さを80μm、光拡散用凸部26Aの間隔を200μmとなる凸湾曲状の形状を押出し成型時に金型を用いて作製した。この拡散/透明層板の透明層側に上記光偏向要素28であるUV硬化樹脂製の凸レンチキュラーレンズを、粘着材を用いて貼り合わせて光均一素子25を作製した。
Example 1
The surface of the light diffusion layer on the light propagation layer side of the polycarbonate diffusion / transparent layer plate having a thickness of 2 mm configured with the thickness of the
(実施例2)
上記光偏向要素28である凸レンチキュラーレンズと同様の方法を用いて、光拡散用凸部26Aの高さを100μm、光拡散用凸部26Aの間隔を240μmとなるUV硬化樹脂製の凸湾曲状のシートを作製した。この凸湾曲状のシートを、光伝播層23の厚みを1.5mm、光拡散層26全体の厚みを0.5mmに設定したポリカーボネート製の拡散/透明層板の光拡散層面に、粘着材を介して貼り合せた。次に、光伝播層側にUV硬化樹脂製の凸レンチキュラーレンズを貼り合わせて光均一素子25を作製した。
(Example 2)
Using a method similar to that of the convex lenticular lens as the
(比較例1)
光伝播層23の厚みを1.5mm、光拡散層26の厚みを0.5mmの設定で構成された厚さ2mmのポリカーボネート製拡散/透明層板の光伝搬層側に、粘着材を用いて上記光偏向要素28であるUV硬化樹脂製の凸レンチキュラーレンズを貼り合わせて、光拡散層面に凹凸形状を設けていない光均一素子25を作製した。
(Comparative Example 1)
A pressure-sensitive adhesive is used on the light propagation layer side of the polycarbonate diffusion / transparent layer plate having a thickness of 2 mm, which is configured by setting the thickness of the
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た構成を作製した。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を組み立てた。
A structure in which a diffusion film, a 90-degree triangular prism sheet, and a diffusion film were stacked in this order on the surface of the observer side F of the
(比較例2)
上記ディスプレイ装置において、光偏向要素および凹凸形状を有しない光伝播層23の厚みを1.5mm、光拡散層26の厚みを0.5mmの設定で構成された、厚さ2mmのポリカーボネート製拡散/透明層板の光拡散層面に、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た構成のディスプレイ装置を組み立てた。
(Comparative Example 2)
In the above display device, the diffusion / made of polycarbonate having a thickness of 2 mm, in which the light deflecting element and the
(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
(Luminance unevenness evaluation)
The
表1に本実施例、及び比較例の測定結果を表に示す。
(表1)
実施例1は、輝度の低下はなく、光源イメージが全く認められなかった。
実施例2は、輝度の低下はなく、光源イメージが全く認められなかった。
比較例1は、輝度の低下はなく、光源イメージもほとんど認識されなかった。
比較例2は、輝度の低下はなかったが、光源イメージが容易に認識された。
Table 1 shows the measurement results of this example and the comparative example.
(Table 1)
In Example 1, there was no decrease in luminance, and no light source image was observed.
In Example 2, there was no decrease in luminance, and no light source image was observed.
In Comparative Example 1, there was no decrease in luminance, and the light source image was hardly recognized.
In Comparative Example 2, there was no decrease in luminance, but the light source image was easily recognized.
実施例1及び2は、輝度の低下は見られず、間隔を広げた光源の冷陰極管のイメージが全く認められず、明るさが均一な面が液晶パネルを通して確認できた。一方、比較例1においても輝度の低下は見られず、間隔を広げた光源の冷陰極管のイメージは認められなかったが、実施例1及び2に比較すると液晶パネルを通して見られる面の明るさの均一性に差が認められた。従って、光均一素子の光拡散層面に凹凸形状を設けることで、より光源のイメージを消して明るさが均一な面を作り上げることが明らかとなった。 In Examples 1 and 2, no decrease in luminance was observed, no image of the cold cathode tube of the light source with a wide interval was observed, and a surface with uniform brightness could be confirmed through the liquid crystal panel. On the other hand, although no decrease in luminance was observed in Comparative Example 1 and no image of the cold cathode tube of the light source with a wide interval was observed, the brightness of the surface seen through the liquid crystal panel compared to Examples 1 and 2 A difference was observed in the uniformity. Accordingly, it has been clarified that by providing an uneven shape on the surface of the light diffusing layer of the light uniform element, the surface of the light source can be erased and a uniform brightness can be created.
また、比較例2は、間隔を広げた光源の冷陰極管のイメージが容易に認められ、光偏向要素と凹凸形状を有する光均一素子の効果が明確に判明することになった。 In Comparative Example 2, the image of the cold cathode tube of the light source with a wide interval was easily recognized, and the effect of the light deflection element and the light uniform element having the uneven shape was clearly clarified.
従って、実施例1と2及び比較例1から2の評価結果から、光入射面側に光伝搬層と光偏向要素を、光出射側表面に微細な凹凸形状が設けられた構造を有する光均一素子が、輝度の低下を引き起こすことなく、間隔を広げた光源である冷陰極管のイメージを消して、明るさが均一な面を作り上げることに有効であることが分かった。 Therefore, based on the evaluation results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the light uniformity has a structure in which the light propagation layer and the light deflection element are provided on the light incident surface side, and the fine uneven shape is provided on the light emission side surface. It has been found that the element is effective in erasing the image of the cold cathode tube, which is a light source with a wide interval, and creating a surface with uniform brightness without causing a decrease in luminance.
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、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、25…光均一素子、26…光拡散層、26a…観察者と反対側の面、26b…観察者側の面(凹凸面)、28…光偏向要素、28a…第一頂部、28b…第一傾斜面、28c…光拡散/反射層、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)、52…光学シート、55…バックライトユニット、70…ディスプレイ装置。 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, 2 ... optical member, 13 ... valley, 16 ... Condensing lens, 16a ... third apex, 16b ... third inclined surface, 17 ... light transmitting substrate, 17a ... surface opposite to the observer, 17b ... view 21 (fixed layer), 21 ... light diffusion lens, 21a ... second apex, 21b ... second inclined surface, 22 ... light mask, 23 ... light propagation layer, 23a ... opposite to observer Side surface, 23b ... Observer side surface, 23A ... Light deflection element side layer of light propagation layer, 23B ... Diffusion substrate side layer of light propagation layer, 25 ... Light uniform element, 26 ... Light diffusion layer, 26a: Surface opposite to the observer, 26b: Surface on the observer side (uneven surface), 28: Light deflection element, 28a: First top, 28b: First inclined surface, 28c: Light diffusion / reflection layer, 30 DESCRIPTION OF SYMBOLS Joining point 31, 33 ... Polarizing plate, 32 ... Liquid crystal panel, 35 ... Image display element, 41 ... Light source, 43 ... Reflecting plate (reflection film), 52 ... Optical sheet, 55 ... Backlight unit, 70 ... Display apparatus .
Claims (11)
前記光拡散基材の光出射側表面に微細な光拡散用凸部からなる凹凸形状が設けられており、
前記光拡散用凸部の高さは30μm以上300μm以下であり、
前記光偏向要素は微細な光偏向用単位レンズから構成され、
前記光偏向用単位レンズは弧状表面で形成され最も突出する箇所である第1頂部又は最も突出する箇所である第1頂部を構成する稜線と、前記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、
前記第一傾斜部は凸状に湾曲する曲面に形成され、前記凸状に湾曲する曲面の任意の点に接して前記第1頂部方向又は前記稜線方向に延びる接線と前記光伝搬層の光入射面とのなす角θは、前記任意の点が前記光伝搬層の光入射面から前記第一頂部に行くに従い20度以上90度以下の範囲内で減少する方向に連続して変化するように構成されており、
前記光偏向用単位レンズのピッチは30μm以上300μm以下であり、
前記光伝搬層の屈折率をnとし、前記光偏向用単位レンズのピッチをPとし、前記接線と前記光伝搬層の光入射面とのなす角をθとしたとき、前記光伝搬層の厚さTが下記の数式1を満たす、
ことを特徴とする光均一素子。
The light diffusing base material is provided with a concavo-convex shape consisting of fine light diffusing convex portions on the light emitting side surface,
The height of the light diffusion convex portion is 30 μm or more and 300 μm or less,
The light deflection element is composed of a fine unit lens for light deflection,
The light deflection unit lens is formed of an arcuate surface and is the first projecting portion that is the most projecting portion or a ridge line that constitutes the first projecting portion that is the most projecting portion, and the light incident surface of the light propagation layer from the first top portion And a first inclined portion leading to
The first inclined part is formed in a curved surface that curves in a convex shape, and a tangent line that extends in the first apex direction or the ridge line direction in contact with an arbitrary point on the convex curved surface and the light incident on the light propagation layer The angle θ formed with the surface continuously changes in the direction in which the arbitrary point decreases within a range of 20 degrees or more and 90 degrees or less as it goes from the light incident surface of the light propagation layer to the first apex. Configured,
The pitch of the unit lens for light deflection is 30 μm or more and 300 μm or less,
When the refractive index of the light propagation layer is n, the pitch of the light deflection unit lens is P, and the angle between the tangent and the light incident surface of the light propagation layer is θ, the thickness of the light propagation layer is T satisfies number formula 1 below,
An optical uniform element characterized by the above.
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