JPWO2009128164A1 - 光デバイス、光均一デバイス、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 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、複数の光源からの入射光を均一にして射出されることでランプイメージを消すことができ、さらに光源と光デバイスもしくは光均一デバイスとの距離が近づいても、光源から発せられる熱による反りが生じない光デバイス、光均一デバイス、光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。【解決手段】光伝搬層と光偏向要素とからなる光デバイス、もしくは光デバイスの光伝播層の光射出面側に拡散基材を一体化した光均一デバイスを、ディスプレイ装置の光源側に光デバイスもしくは光均一デバイスの光偏向要素を配置し、さらに必要であれば光デバイスの光伝搬層の上もしくは光均一デバイスの拡散基材の上に光学部材等を配置してなるディスプレイ装置。
Description
本発明は、照明光路制御に用いられる光デバイス、光均一デバイス、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。特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される光デバイス、光均一デバイス、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。
最近の大型液晶テレビにおいては、複数本の冷陰極管やLED(Light Emitting Diode)を配置した直下型方式バックライトが採用されている。
画像表示素子と光源との間に光散乱性の強い樹脂板が用いられて、光源としての冷陰極管やLEDなどが視認されないようにされている。
拡散板は、光拡散効果により光を全方位に拡散するため、液晶表示装置を暗くする。また、拡散板の板厚は、光散乱性を高めるために、また拡散板の上に構成される光学フィルムの支持をするために、通常1〜5mm程度の厚さを必要とするので、拡散板で少なからず光吸収され、液晶画面表示が暗くなる。
画像表示素子と光源との間に光散乱性の強い樹脂板が用いられて、光源としての冷陰極管やLEDなどが視認されないようにされている。
拡散板は、光拡散効果により光を全方位に拡散するため、液晶表示装置を暗くする。また、拡散板の板厚は、光散乱性を高めるために、また拡散板の上に構成される光学フィルムの支持をするために、通常1〜5mm程度の厚さを必要とするので、拡散板で少なからず光吸収され、液晶画面表示が暗くなる。
また、液晶テレビは年々薄型化していく傾向があるので、拡散板も薄型化される傾向があり、更なる拡散性の向上が求められている。
従来、直下型方式バックライトに使用される拡散板は、光源である冷陰極管から出射される光を拡散させ、輝度ムラ(ランプイメージ)を低減させることを目的としている。しかしながら、完全にランプイメージを消すのは難しい。
完全にランプイメージを消すために、無理に拡散粒子を増やした場合には、全光線透過率が下がりすぎ、輝度低下を引き起こす原因となる。
また、全光線透過率を下げないよう拡散板の拡散粒子を減らすと、拡散効果も下がってしまう。
また、全光線透過率を下げないよう拡散板の拡散粒子を減らすと、拡散効果も下がってしまう。
特許文献1〜3には、拡散性能を向上させる手段として、拡散板の出射面にレンズ形状を賦形した例が開示されている。たとえば、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場合がある。また、拡散板の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、液晶表示画面を暗くする場合がある。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場合もある。
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場合がある。また、拡散板の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、液晶表示画面を暗くする場合がある。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場合もある。
液晶表示画面の輝度を向上させる手段として、米国3M社の登録商標である輝度向上フィルム(Brightness Enhancement Film:BEF)がレンズシートとして広く使用されている。
図17は、BEFの配置の一例を示す断面模式図であり、図18は、BEFの斜視図である。図17、18に示すように、BEF185は、部材186上に、断面三角形状の単位プリズム187が一方向に周期的に配列された光学フィルムである。この単位プリズム187は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)とされている。
図17は、BEFの配置の一例を示す断面模式図であり、図18は、BEFの斜視図である。図17、18に示すように、BEF185は、部材186上に、断面三角形状の単位プリズム187が一方向に周期的に配列された光学フィルムである。この単位プリズム187は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)とされている。
BEF185は、“軸外(off−axis)”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上(on−axis)”に方向転換(redirect)または“リサイクル(recycle)”することができる。すなわちBEF185は、ディスプレイの使用時(観察時)に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視野方向F’に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向側である。
しかしながら、BEF185を用いた場合には、同時に反射/屈折作用による光成分が、視聴者の視覚方向F’に進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう場合がある。
図19の線Bは、BEF185の特性を示したものだが、光強度と視野方向F’に対する角度が0°(軸上方向にあたる)における光強度が最も高められるが、F’に対する角度が±90°近辺には小さな光強度ピーク(サイドローブ)が発生し、横方向から無駄に出射される光も増えてしまっている。
図19の線Bは、BEF185の特性を示したものだが、光強度と視野方向F’に対する角度が0°(軸上方向にあたる)における光強度が最も高められるが、F’に対する角度が±90°近辺には小さな光強度ピーク(サイドローブ)が発生し、横方向から無駄に出射される光も増えてしまっている。
BEF185に代表されるレンズシートを用いる際に、透明基材上に拡散フィラーが塗布され、拡散と集光の両方の機能を持つ拡散フィルム(以下、下拡散フィルムと呼ぶ)を拡散板とレンズシートとの間に配置することによって、拡散板から出射される拡散光を効率よく集光することができるとともに、拡散板だけでは消しきれない光源の視認性を抑えることができる。
さらにまた、レンズシートと液晶パネルとの間に光拡散フィルムを配置さいた場合には、サイドローブを低減させることができるとともに、規則的に配列されたレンズと液晶画素との間に生じるモアレ干渉縞を防ぐことができる。
しかし、下拡散フィルムおよび光拡散フィルムを用いる方式は、部材数が増加して、ディスプレイの組立て時の作業が煩雑になるとともに、光学シートの間のゴミが混入するなどの問題が生じる。
しかし、下拡散フィルムおよび光拡散フィルムを用いる方式は、部材数が増加して、ディスプレイの組立て時の作業が煩雑になるとともに、光学シートの間のゴミが混入するなどの問題が生じる。
特許文献4には、このような問題を解決するための手段として、前記単位プリズムのみからの光学フィルムを用いるのではなく、単位レンズを二次元方向に一定のピッチで配列してなるアレイ構造の光学フィルムを用いたバックライトユニットが開示されている。この光学フィルムの光学特性は図19の線Aで示され、サイドローブが示されず、視野方向F’の光強度も線Bよりも向上されている。
しかし、このような光学フィルムを用いたバックライトユニットにおいては、光学フィルムを一体積層するために拡散板の出射面を平坦にする必要があるので、拡散板の出射面にレンズを賦形して拡散効果と集光効果を高めることは難しかった。
特開2007−103321号公報
特開2007−12517号公報
特開2006−195276号公報
特開2007−213035号公報
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、また光源と光デバイス、及び光均一デバイスとの距離が近づいても、光源から発せられる熱による反りを防止する光デバイス、及び光均一デバイスを提供することを目的とする。
更に上記光デバイス、及び光均一デバイス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、該光デバイス、及び該光均一デバイス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。
更に上記光デバイス、及び光均一デバイス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、該光デバイス、及び該光均一デバイス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。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、請求項1の発明は、光偏向要素と、
前記光偏向要素の光射出面側に配置されてなる光伝搬層と、
を有する光デバイスであって、
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ことを特徴とする光デバイスである。
前記光偏向要素の光射出面側に配置されてなる光伝搬層と、
を有する光デバイスであって、
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ことを特徴とする光デバイスである。
請求項2の発明は、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ることを特徴とする請求項1に記載の光デバイスである。
請求項3の発明は、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遠交点が、前記単位レンズの配列方向と平行な直線上に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の光デバイスである。
各々の前記単位レンズの最遠交点が、前記単位レンズの配列方向と平行な直線上に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の光デバイスである。
請求項4の発明は、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遠交点が、不均一に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の光デバイスである。
各々の前記単位レンズの最遠交点が、不均一に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の光デバイスである。
請求項5の発明は、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遠交点が、前記光伝搬層内に含まれることを特徴とする請求項1記載の光デバイスである。
各々の前記単位レンズの最遠交点が、前記光伝搬層内に含まれることを特徴とする請求項1記載の光デバイスである。
請求項6の発明は、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記載の光デバイスである。
請求項7の発明は、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記載の光デバイスである。
請求項8の発明は、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が下記の数式1を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光デバイスである。
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が下記の数式1を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光デバイスである。
請求項9の発明は、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、前記光伝搬層の観察者側と反対側の面となす角が、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8に記載の光デバイスである。
請求項10の発明は、前記第一頂部が稜線を有することを特徴とする請求項9に記載の光デバイスである。
請求項11の発明は、前記第一頂部が平坦または弧状表面を有し、前記第一頂部に光カバー層を有することを特徴とする請求項10に記載の光デバイスである。
請求項12の発明は、前記光カバー層が、光拡散/反射層であることを特徴とする請求項11に記載の光デバイスである。
請求項13の発明は、前記光偏向要素と、前記光伝播層と、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1〜12のいずれか1項に記載の光デバイスである。
請求項14の発明は、 請求項1記載の光デバイスと、
前記光デバイスの前記光伝播層の光出射面側に光拡散基材と、
を有することを特徴とする光均一デバイスである。
前記光デバイスの前記光伝播層の光出射面側に光拡散基材と、
を有することを特徴とする光均一デバイスである。
請求項15の発明は、 前記光均一デバイスは、
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%以上である前記拡散基材と、
全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が95%以下である前記光伝搬層と、を有することを特徴とする光均一デバイスである。
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%以上である前記拡散基材と、
全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が95%以下である前記光伝搬層と、を有することを特徴とする光均一デバイスである。
請求項16の発明は、前記光伝搬層が反り防止層を含む少なくとも2層以上の多層構造であることを特徴とする請求項14〜15のいずれか1項に記載の光均一デバイスである。
請求項17の発明は、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14〜16のいずれか1項に記載の光均一デバイスである。
請求項18の発明は、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14〜17のいずれか1項に記載の光均一デバイスである。
請求項19の発明は、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14〜18のいずれか1項に記載の光均一デバイスである。
請求項20の発明は、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14〜19のいずれか1項に記載の光均一デバイスである。
請求項21の発明は、請求項14〜20のいずれか1項に記載の光均一デバイスと、
光学フィルムと、
からなるディスプレイの照明光路制御用の光学シートであって、
前記光均一デバイスの観察者側の面に前記光学フィルムの観察者と反対側の面が重ねられて形成されており、
前記光学フィルムが、光透過基材と集光レンズとからなり、
前記光透過基材の観察者側の面に複数の集光レンズが一定のピッチで配列されており、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、
前記第三頂部に近くなるに従って、
対向する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。
光学フィルムと、
からなるディスプレイの照明光路制御用の光学シートであって、
前記光均一デバイスの観察者側の面に前記光学フィルムの観察者と反対側の面が重ねられて形成されており、
前記光学フィルムが、光透過基材と集光レンズとからなり、
前記光透過基材の観察者側の面に複数の集光レンズが一定のピッチで配列されており、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、
前記第三頂部に近くなるに従って、
対向する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。
請求項22の発明は、前記光学フィルムと前記光均一デバイスとの間に、
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を配し、
前記光透過開口部が、前記集光レンズの前記第三頂部から下ろした垂線を含む位置に設けられ、
前記光マスクを介して前記光学フィルムと前記光均一デバイスとが一体積層されていることを特徴とする請求項21に記載の光学シートである。
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を配し、
前記光透過開口部が、前記集光レンズの前記第三頂部から下ろした垂線を含む位置に設けられ、
前記光マスクを介して前記光学フィルムと前記光均一デバイスとが一体積層されていることを特徴とする請求項21に記載の光学シートである。
請求項23の発明は、前記光学フィルムと前記光均一デバイス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21に記載の光学シートである。
請求項24の発明は、請求項1〜13のいずれか1項に記載の光デバイスと、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である。
請求項25の発明は、請求項14〜20のいずれか1項に記載の光均一デバイスと、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。
請求項26の発明は、請求項21〜23のいずれか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。
請求項27の発明は、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24〜26のいずれか1項に記載のバックライトユニットである。
請求項28の発明は、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24〜27のいずれか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である。
上記構成によれば、光源との距離が近づいても均一な光を射出することが可能であり、多層構成の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デバイス、及び光均一デバイスを提供することができる。また光デバイス、及び光均一デバイス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、観察者側の輝度を向上させる光学フィルムと、該光デバイス、及び該光均一デバイス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。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
図1は本発明の光デバイス、光均一デバイス、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デバイス、光均一デバイス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、光均一デバイス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。
図1は本発明の光デバイス、光均一デバイス、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デバイス、光均一デバイス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、光均一デバイス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。
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。
本発明の実施形態である光デバイス24は、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。光デバイス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、光均一デバイス25は、上述の光デバイス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。
上述のような光デバイス24、光均一デバイス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、いずれのものにも使用することができる。
上述のような光デバイス24、光均一デバイス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、いずれのものにも使用することができる。
図2(a)は、本発明の実施形態である光均一デバイス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、光均一デバイス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、光均一デバイス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。
光均一デバイス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デバイス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。
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、光均一デバイス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、光均一デバイス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。
光均一デバイス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デバイス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。
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。
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。
すなわち、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、隣り合う光偏向要素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、光均一デバイス25の拡散性能が不足する。
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。
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。
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。
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23b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、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23b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23b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。
また、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。
光偏向要素28は、第一頂部28aに、光源41からの光Hを拡散及び反射する、光カバー層を備えても良い。
図4(a)は光カバー層28cの光反射の効果を示した図である。例えば凸湾曲レンズの第一頂部28aに光カバー層28cを形成することで、光偏向要素28における偏向角が小さい領域に入射した光を反射することで、偏向角の大きな領域だけを選択できるため、拡散性能を高めることができる。このとき、第一傾斜面28bの各点における接線と光伝搬層23の観察者側と反対側の面23bとのなす角が、20度〜90度、第一頂部28aの各点における接線と光伝搬層23の観察者側Fと反対側の面23aとのなす角が、0度〜40度の範囲であることが更には望ましい。
図4(b)は光カバー層28cの光拡散の効果を示した図である。例えば凸湾曲レンズの第一頂部28aに光カバー層28cを形成することで、光偏向要素28における偏向角が小さい領域に入射した光を拡散することで、拡散性能を高めることができる。
図5(a)は凸湾曲レンズの第一頂部28aに光カバー層28cを形成した場合を示したものである。光カバー層28cは湾曲した第一頂部28aに沿う形で、丸みを帯びた形状でも良い。
図4(b)は光カバー層28cの光拡散の効果を示した図である。例えば凸湾曲レンズの第一頂部28aに光カバー層28cを形成することで、光偏向要素28における偏向角が小さい領域に入射した光を拡散することで、拡散性能を高めることができる。
図5(a)は凸湾曲レンズの第一頂部28aに光カバー層28cを形成した場合を示したものである。光カバー層28cは湾曲した第一頂部28aに沿う形で、丸みを帯びた形状でも良い。
第一頂部28aに光カバー層28cを形成しやすくするために、例えば図5(b)に示すように、第一頂部28aが略平坦面であっても良い。また図5(c)に示すように、第一頂部28aを凸形状に形成した上に光カバー層28cを形成しても良い。光カバー層28cは、その性能上、図5(d)に示されるように、第一傾斜面28bに一部回り込んでも良い。しかしながら、第一傾斜面28bの大部分を覆ってしまうと光偏向要素28の拡散機能が低下するため、回り込み量Δとしては第一傾斜面28bの幅p1に対して30%以下であることが望ましい。ここでは凸湾曲レンズの第一頂部28aに光カバー層28cを形成する例を挙げたがこれに限らず、上述した三角プリズム形状や湾曲三角プリズム形状、組合せレンズ形状等の第一頂部28aに形成する場合も含む。
ここで光カバー層28cとしては、例えば白色顔料からなる光拡散/反射層等が挙げられる。ここで白色顔料としては、酸化チタンや酸化アルミニウム、硫酸バリウム等が挙げられ、コーティングや印刷法などによって形成する。さらにまた金属薄膜等を蒸着法や圧着法等により形成することができる。
さらにまた、光カバー層28cには蛍光材料を含んでも良い。光源41から発する光Hには、微量ながら紫外光が含まれる。従って例えば光源41の上(すなわち観察者側Fの方向を示す)に拡散板、プリズムシート、拡散フィルムの順で設定されるバックライトの構成においては、最も光源41に近い部材である拡散板にUV吸収材が含有される。本構成において、光カバー層28cは光偏向要素28の第一頂部28aに形成されるため、光源41の最も近い位置に配置される。従って、光源41に含まれる紫外光によって蛍光材料を発光させることで紫外光を効率的に利用することでバックライト全体の光量を増やすことができる。また、第一傾斜面28bから入射した紫外光は、光偏向要素28、光伝搬層23、拡散基材26のいずれかに含有されるUV吸収材により吸収されるため、観察者側Fに紫外光が漏れることはない。ここで蛍光材料としては、一般に光学用途に用いられるもの、例えば白色LED等に用いられるものであれば、その材料は問わない。
光偏向要素28は図6(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、光デバイス24及び光均一デバイス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6(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6(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6(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であったり、撥水/発油処理等が挙げられる。
また、図6(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6(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6(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であったり、撥水/発油処理等が挙げられる。
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8(a)及び図8(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8(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8(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を最遠交点αとなる一例を示している。
図8(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、光デバイス24及び光均一デバイス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、ムラの無い光デバイス24及び光均一デバイス25を提供することができる。しかしながら、図8(a)及び図8(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が極端に光デバイス24及び光均一デバイス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。とくに複数組み合わせる場合、図9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。
図8(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、光デバイス24及び光均一デバイス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、ムラの無い光デバイス24及び光均一デバイス25を提供することができる。しかしながら、図8(a)及び図8(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が極端に光デバイス24及び光均一デバイス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。とくに複数組み合わせる場合、図9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。
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。
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。
また光偏向要素28は、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。
本発明の光デバイス24は押出成形で作製することができる。また図10(a)に示されるように光デバイス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10(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。
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。
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。
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、光均一デバイス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、直接拡散基材26に貼り合わせることも可能となる。
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、光偏向レンズ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。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、拡散基材26で更に拡散することで、拡散性能が向上するためである。
本発明の光均一デバイス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、光偏向レンズ28によって偏向された入射光を効果的に拡げて伝搬し、拡散基材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には、光拡散要素が含まれていないことがより望ましい。光伝搬層23に、光拡散要素が含有されない場合、光偏向要素28によって偏向された光を効果的に拡げて伝搬することができるためである。
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。
数式3について、図11(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11(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。
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11(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。
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。
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。
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11(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。
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。
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の熱線膨張係数とをほぼ同じ程度に合せ込むことで、光デバイス24、光均一デバイス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デバイス24、光均一デバイス25の反りを防止できる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
なお、透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、光拡散領域として気泡を用いても良い。
すなわち、熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、拡散基材26の膜厚をより薄くすることが可能となる。
すなわち、熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、拡散基材26の膜厚をより薄くすることが可能となる。
このような拡散基材26として、白色PETや白色PPなどを挙げることができる。白色PETは、PETと相溶性のない樹脂や酸化チタン(TiO2)、硫酸化バリウム(BaSO4)、炭酸カルシウムのようなフィラーをPETに分散させた後、該PETを2軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。
なお、熱可塑性樹脂からなる拡散基材26は、少なくとも1軸方向に延伸されてなればよい。少なくとも1軸方向に延伸させれば、フィラーの周りに気泡を発生させることができるためである。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン−2、6−ナフレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、およびこれらを成分とする共重合体、またこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に制限されることはない。
光拡散領域として気泡を用いた場合には、拡散基材26の厚さが25〜500μmであることが好ましい。
拡散基材26の厚さが25μm未満の場合には、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなるので好ましくない。また、拡散基材26の厚さが500μmを超える場合には、光学性能についてはとくに問題ないが、剛性が増すためロール状に加工しにくい、スリットが容易にできないなど、従来の拡散板と比較して得られる薄さの利点が少なくなるので好ましくない。
拡散基材26の厚さが25μm未満の場合には、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなるので好ましくない。また、拡散基材26の厚さが500μmを超える場合には、光学性能についてはとくに問題ないが、剛性が増すためロール状に加工しにくい、スリットが容易にできないなど、従来の拡散板と比較して得られる薄さの利点が少なくなるので好ましくない。
光均一デバイス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、光均一デバイス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。
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。
光均一デバイス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。
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。
本発明の光均一デバイス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12に示されるように、光均一デバイス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13(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13(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13(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13(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13(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。
また、図13(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13(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13(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13(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。
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。
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。
本発明の光均一デバイスは、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14を用いて説明する。
図14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。
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、光均一デバイス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。
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を介して光均一デバイス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、光均一デバイス25に用いた材料を用いてもよい。光均一デバイス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。
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、光均一デバイス25に用いた材料を用いてもよい。光均一デバイス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。
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。
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、対向する第三傾斜面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。
光学フィルム1と光均一デバイス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。
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。
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、光均一デバイス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。
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、光均一デバイス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、一部は光均一デバイス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、光均一デバイスに再入射、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。
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。
上述のように作製した光学フィルム1を固定層20によって光均一デバイス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。
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と光均一デバイス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、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。
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と光均一デバイス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、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。
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。
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。
上述のように作製した光学シート52は、光源41からの光Hを均一に拡散する光均一デバイス25と、集光レンズ16へ効率よく光を入射する空気層と光マスク22を備えた光学フィルム1とで構成されるため、1枚の光学シート52で拡散・集光機能を満足することが可能となる。
図15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別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。
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、光均一デバイス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。
光透過基材17の観察者と反対側の面17aは略平坦な面とされており、複数のリブ29が形成され、さらに光均一デバイス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、光均一デバイス25に用いた材料を用いてもよい。光均一デバイス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。
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、光均一デバイス25に用いた材料を用いてもよい。光均一デバイス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。
集光レンズ16の形状としては例えば三角プリズム形状が挙げられる。三角プリズムは正面方向への集光性が高いため、高輝度な光学シート52を得ることができる。また集光レンズ16の形状としては、凸曲面形状が挙げられる。正面方向のみならず、様々な方向へと光を射出するため、視野範囲の広い光学シート52を得ることができる。
集光レンズ16の形状は、上述の形状に限らず、使用するディスプレイに求められる配光特性によって適宜選択することができる。例えばマイクロレンズ形状や、三角錐、四角錘を含む多角錘形状などを選択しても良い。
集光レンズ16の形状は、上述の形状に限らず、使用するディスプレイに求められる配光特性によって適宜選択することができる。例えばマイクロレンズ形状や、三角錐、四角錘を含む多角錘形状などを選択しても良い。
光学フィルム1と光均一デバイス25との間には、複数のリブ29が設けられている。リブ29はドット状又は線状に配置され、光学フィルム1と光均一デバイス25との間に十分な空気層を確保する。例えば集光レンズ16の谷部13と線状リブ29とを一致させることで、輝度の低下を抑え、リブ29と集光レンズ16との間にモアレ干渉縞が生じることを防ぐことができる。
リブ29は、図15(a)に示されるように光学フィルム1の光透過基材17の観察者側とは反対側の面17aに形成されてもよく、また図15(b)に示されるように光均一デバイス25の拡散基材26の観察者側の面26bに形成されても良い。
図14、及び図15に示すように、本発明の実施形態であるバックライトユニット55は、直下型バックライトユニットであり、光学シート52と、複数の光源41と反射板43とから構成されている。
光学シート52を、複数の光源41の観察者側Fに配置することによって、光源41からの光Hをほぼ取り込むことができる。光Hは、光学シート52へ入射され、出射光Kとされる。出射光Kは、光学シート52の拡散効果により、光源41のランプイメージがなくされるとともに、光学シート52の集光効果により、観察者側Fの輝度が向上されて出射される。
図16は、図1の矢印Xに示すように、光源41と光偏向要素28とをX方向から見たときの平面模式図である。光源41は線状光源であり、光偏向要素28はレンチキュラー型レンズで形成されている。
光偏向要素28の軸方向jと光源41の軸方向kとなす角θ41は、20度以下であることが好ましい。
角θ41が20度以下である場合には、光源41のランプイメージを解消させることができる。逆に、角θ41が20度を超える場合には、光源41のランプイメージを低減する効果が不十分となり、液晶表示画面で光源41のランプイメージが見えてしまう場合が発生する。角θ41が0度であるときが、光偏向要素28の効果が最も大きいため、角θ41は0度であることが望ましい。
角θ41が20度以下である場合には、光源41のランプイメージを解消させることができる。逆に、角θ41が20度を超える場合には、光源41のランプイメージを低減する効果が不十分となり、液晶表示画面で光源41のランプイメージが見えてしまう場合が発生する。角θ41が0度であるときが、光偏向要素28の効果が最も大きいため、角θ41は0度であることが望ましい。
図14及び図15に示すように、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50とから構成されている。
画像表示素子35は、2枚の偏光板(偏光フィルム)31、33と、その間に狭持された液晶パネル32とからなる。液晶パネル32は、たとえば、2枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成されている。
バックライトユニット50から出射された光Kは、偏光フィルター33を介して液晶部32に入射され、偏光フィルター31を介して観察者側Fに出射される。
画像表示素子35は、2枚の偏光板(偏光フィルム)31、33と、その間に狭持された液晶パネル32とからなる。液晶パネル32は、たとえば、2枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成されている。
バックライトユニット50から出射された光Kは、偏光フィルター33を介して液晶部32に入射され、偏光フィルター31を介して観察者側Fに出射される。
画像表示素子35は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、光学シート52により、観察者側Fへの輝度が向上され、光強度の視角度依存性が低減され、さらに、ランプイメージが低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
画像表示素子35は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
画像表示素子35は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
なお、本発明の実施形態であるディスプレイ装置70に、拡散フィルム、プリズムシート、偏光分離反射シートなどを配置してもよい。そうすることにより、画像品位をより向上させることができる。
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。
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。
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。
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。
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。
本例ではまず、光デバイス24を構成する各層の熱線膨張係数の違いが、光デバイス24自体の反りに及ぼす影響を確認した。
(比較例1)
光伝搬層23として、1mm厚のポリカーボネイト板を用意した。光偏向要素28として、100μm厚のポリプロピレンシート上に三角プリズムをUV成形法にて作製し、1mm厚のポリカーボネイト板に粘着材を用いてラミネートし、光デバイス24が得られた。
ポリカーボネイトの線膨張係数は7×10−5mm/mm/℃、ポリプロピレンの線膨張係数は11×10−5mm/mm/℃であった。
(比較例2)
光伝搬層23として、1mm厚のポリカーボネイト板を用意した。光偏向要素28として、100μm厚の延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上に三角プリズムをUV成形法にて作製し、1mm厚のポリカーボネイト板に粘着材を用いてラミネートし、光デバイス24が得られた。
ポリカーボネイトの線膨張係数は7×10−5mm/mm/℃、ポリエチレンテレフタレートの線膨張係数は8×10−5mm/mm/℃であった。
(実施例1)
光伝搬層23として、1mm厚のポリカーボネイト板を用意した。光偏向要素28として、100μm厚の無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上に三角プリズムをUV成形法にて作製し、1mm厚のポリカーボネイト板に粘着材を用いてラミネートし、光デバイス24が得られた。
ポリカーボネイトの線膨張係数は7×10−5mm/mm/℃、ポリエチレンテレフタレートの線膨張係数は8×10−5mm/mm/℃であった。
(比較例1)
光伝搬層23として、1mm厚のポリカーボネイト板を用意した。光偏向要素28として、100μm厚のポリプロピレンシート上に三角プリズムをUV成形法にて作製し、1mm厚のポリカーボネイト板に粘着材を用いてラミネートし、光デバイス24が得られた。
ポリカーボネイトの線膨張係数は7×10−5mm/mm/℃、ポリプロピレンの線膨張係数は11×10−5mm/mm/℃であった。
(比較例2)
光伝搬層23として、1mm厚のポリカーボネイト板を用意した。光偏向要素28として、100μm厚の延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上に三角プリズムをUV成形法にて作製し、1mm厚のポリカーボネイト板に粘着材を用いてラミネートし、光デバイス24が得られた。
ポリカーボネイトの線膨張係数は7×10−5mm/mm/℃、ポリエチレンテレフタレートの線膨張係数は8×10−5mm/mm/℃であった。
(実施例1)
光伝搬層23として、1mm厚のポリカーボネイト板を用意した。光偏向要素28として、100μm厚の無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上に三角プリズムをUV成形法にて作製し、1mm厚のポリカーボネイト板に粘着材を用いてラミネートし、光デバイス24が得られた。
ポリカーボネイトの線膨張係数は7×10−5mm/mm/℃、ポリエチレンテレフタレートの線膨張係数は8×10−5mm/mm/℃であった。
比較例1〜2、及び実施例1で作製した光デバイス24を80度の高温化に24時間放置し、光デバイス24の反りの挙動を確認した。
比較例1は、ポリカーボネイト板とポリプロピレンの線膨張係数が1.5倍以上差があったため、反りが生じた。
比較例2は、ポリカーボネイト板とポリエチレンテレフタレートの線膨張係数はほぼ同じであったが、ポリエチレンテレフタレートが延伸フィルムであったために収縮が生じ、反りが生じた。
実施例1は、ポリエチレンテレフタレートが無延伸であったため、反りのない良好な光デバイス24が得られた。
比較例1は、ポリカーボネイト板とポリプロピレンの線膨張係数が1.5倍以上差があったため、反りが生じた。
比較例2は、ポリカーボネイト板とポリエチレンテレフタレートの線膨張係数はほぼ同じであったが、ポリエチレンテレフタレートが延伸フィルムであったために収縮が生じ、反りが生じた。
実施例1は、ポリエチレンテレフタレートが無延伸であったため、反りのない良好な光デバイス24が得られた。
(実施例2)
比較例1の構成の光デバイス24の観察者側の面に、ポリプロピレンフィルムを粘着材にてラミネートし、光デバイス25が得られた。
(実施例3)
比較例2の構成の光デバイス24の観察者側の面に、延伸白色PETフィルムを拡散基材26として粘着材にてラミネートし、光均一デバイス25が得られた。
比較例1の構成の光デバイス24の観察者側の面に、ポリプロピレンフィルムを粘着材にてラミネートし、光デバイス25が得られた。
(実施例3)
比較例2の構成の光デバイス24の観察者側の面に、延伸白色PETフィルムを拡散基材26として粘着材にてラミネートし、光均一デバイス25が得られた。
実施例2〜3で作製した光均一デバイス25を同様に80度高温下に24時間放置して反りの挙動を確認した。
実施例2は、反りの生じない良好な光デバイス24が得られた。
実施例3は、反りの生じない良好な光均一デバイス25が得られた。
実施例2は、反りの生じない良好な光デバイス24が得られた。
実施例3は、反りの生じない良好な光均一デバイス25が得られた。
本例において、線膨張係数をほぼ同じに合わせこむことで反りの生じない光デバイスが得られることを確認した。また、延伸フィルムを使用する場合には、光デバイス24及び光均一デバイス25の両面に延伸フィルムを用いることで、反りを防止することができることを確認した。
以下、本発明の光均一デバイス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、詳細な実施例にてその光学特性について述べる。
以下、本発明の光均一デバイス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、詳細な実施例にてその光学特性について述べる。
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。
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。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、全光線透過率は87%であった。以下実施例において、光伝搬層23の厚みを変えたサンプルを作製した。
(比較例3)
上記設定された光均一デバイス25において、光伝搬層23の厚みを150μmに設定し、多層押出法により光均一デバイス25を作製した。
(実施例4)
上記設定された光均一デバイス25において、光伝搬層23の厚みを600μmに設定し、多層押出法により光均一デバイス25を作製した。
(実施例5)
上記設定された光均一デバイス25において、光伝搬層23の厚みを1mmに設定し、多層押出法により光均一デバイス25を作製した。
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。
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。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、全光線透過率は87%であった。以下実施例において、光伝搬層23の厚みを変えたサンプルを作製した。
(比較例3)
上記設定された光均一デバイス25において、光伝搬層23の厚みを150μmに設定し、多層押出法により光均一デバイス25を作製した。
(実施例4)
上記設定された光均一デバイス25において、光伝搬層23の厚みを600μmに設定し、多層押出法により光均一デバイス25を作製した。
(実施例5)
上記設定された光均一デバイス25において、光伝搬層23の厚みを1mmに設定し、多層押出法により光均一デバイス25を作製した。
上記通り作製した光均一デバイス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18mm、CCFLと光均一デバイス25との距離が5mm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。
これらを、CCFL間隔が18mm、CCFLと光均一デバイス25との距離が5mm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。
次に、光偏向要素28として、凸レンチキュラーレンズシートを用意した。凸レンチキュラーレンズのピッチPが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、高さが45μmとなる凸レンチキュラーレンズを75umのPET基材上にUV成形した。
また、光伝搬層23、及び拡散基材26は、ポリカーボネイト(屈折率=1.59)とした。
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。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、厚さは600μm、全光線透過率は87%であった。
(実施例6)
上記作製した光均一デバイス25の観察者側Fの面に、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。
(実施例7)
上記作製した光均一デバイス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。
(実施例8)
75μmPET基材上に90度三角プリズムを成形し、90度三角プリズムと対向する面に、50μm×50μmの大きさのドット状のリブ29を形成した光学フィルム1を、粘着材にて上記作製した光均一デバイス25の観察者側Fの面に一体積層して、光学シート52が得られた。
また、光伝搬層23、及び拡散基材26は、ポリカーボネイト(屈折率=1.59)とした。
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。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、厚さは600μm、全光線透過率は87%であった。
(実施例6)
上記作製した光均一デバイス25の観察者側Fの面に、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。
(実施例7)
上記作製した光均一デバイス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。
(実施例8)
75μmPET基材上に90度三角プリズムを成形し、90度三角プリズムと対向する面に、50μm×50μmの大きさのドット状のリブ29を形成した光学フィルム1を、粘着材にて上記作製した光均一デバイス25の観察者側Fの面に一体積層して、光学シート52が得られた。
上記通り作製した実施例3〜5サンプルを、CCFL間隔が18mm、CCFLと光均一デバイス25との距離が5mm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。
次に、光偏向要素28として、ポリカーボネイトを材料として、ピッチPが100μm、光伝搬層23との接合点30における接線l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、高さが55μmとなる湾曲三角プリズムを200umのシート厚で押出成形した。
また、光伝搬層23、及び拡散基材26は、ポリスチレン(屈折率=1.59)とした。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、厚さは0.6μm、全光線透過率は89%であった。
以下実施例において、拡散基材26を構成する拡散粒子の量を調整することで、拡散基材26の全光線透過率とヘイズ値を変えたサンプルを作製した。
(比較例4)
上記設定された光均一デバイス25において、拡散基材26の全光線透過率を25%、ヘイズ値を99%とし、厚さを2mmとして作製した。
(実施例9)
上記設定された光均一デバイス25において、拡散基材26の全光線透過率を70%、ヘイズ値を99%とし、厚さを1mmとして作製した。
(比較例5)
上記設定された光均一デバイス25において、拡散基材26の全光線透過率を70%、ヘイズ値を90%とし、厚さを0.5mmとして作製した。
また、光伝搬層23、及び拡散基材26は、ポリスチレン(屈折率=1.59)とした。
光伝搬層23は、樹脂フィラーを含有させず透明材料とし、厚さは0.6μm、全光線透過率は89%であった。
以下実施例において、拡散基材26を構成する拡散粒子の量を調整することで、拡散基材26の全光線透過率とヘイズ値を変えたサンプルを作製した。
(比較例4)
上記設定された光均一デバイス25において、拡散基材26の全光線透過率を25%、ヘイズ値を99%とし、厚さを2mmとして作製した。
(実施例9)
上記設定された光均一デバイス25において、拡散基材26の全光線透過率を70%、ヘイズ値を99%とし、厚さを1mmとして作製した。
(比較例5)
上記設定された光均一デバイス25において、拡散基材26の全光線透過率を70%、ヘイズ値を90%とし、厚さを0.5mmとして作製した。
上記作製した光均一デバイス25の観察者側Fの面に、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の幅が集光レンズ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。
得られた光学シート52を、CCFL間隔が18mm、CCFLと光均一デバイス25との距離が5mm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。
得られた光学シート52を、CCFL間隔が18mm、CCFLと光均一デバイス25との距離が5mm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。
(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。
表1に本実施例、及び比較例の測定結果を示す。
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。
表1に本実施例、及び比較例の測定結果を示す。
比較例3は輝度、反り共に問題なかったが、光伝搬層23が薄すぎたため、光源イメージを消しきることができず、NGとなった。
実施例4は輝度、反り共に問題なく、光源イメージも消えた(OK判定)。
実施例5は輝度、反り共に問題なく、光源イメージも消えた(OK判定)。
実施例6は輝度が高く、反りもほとんど生じなかった(OK判定)。
実施例7は、少し光源41側に凹となる反りが生じたものの、5mm以下と実使用上問題ないレベルであった(OK判定)。
実施例8は、他の実施例サンプルと比べて多少輝度の低下はあるものの、十分な輝度が得られた(OK判定)。
比較例4は反りは問題なく、光源イメージも消えていたが、拡散基材26の全光線透過率が低すぎたため輝度低下が著しくNGとなった。
実施例9は輝度が高く、反りも問題なかった(OK判定)。
比較例5は非常に高い輝度が得られたが、拡散基材26のヘイズ値が低すぎたため光源イメージを消しきれずNGとなった。
実施例4は輝度、反り共に問題なく、光源イメージも消えた(OK判定)。
実施例5は輝度、反り共に問題なく、光源イメージも消えた(OK判定)。
実施例6は輝度が高く、反りもほとんど生じなかった(OK判定)。
実施例7は、少し光源41側に凹となる反りが生じたものの、5mm以下と実使用上問題ないレベルであった(OK判定)。
実施例8は、他の実施例サンプルと比べて多少輝度の低下はあるものの、十分な輝度が得られた(OK判定)。
比較例4は反りは問題なく、光源イメージも消えていたが、拡散基材26の全光線透過率が低すぎたため輝度低下が著しくNGとなった。
実施例9は輝度が高く、反りも問題なかった(OK判定)。
比較例5は非常に高い輝度が得られたが、拡散基材26のヘイズ値が低すぎたため光源イメージを消しきれずNGとなった。
A…BEFの光強度分布、B…光学フィルムの光強度分布、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…光デバイス、25…光均一デバイス、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、28c…光拡散/反射層、29…固定要素(リブ)、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、182…拡散フィルム、184…光拡散フィルム、185…BEF、186…透明部材、187…単位プリズム。
Claims (28)
- 光偏向要素と、
前記光偏向要素の光射出面側に配置されてなる光伝搬層と、
を有する光デバイスであって、
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ことを特徴とする光デバイス。 - 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ることを特徴とする請求項1に記載の光デバイス。
- 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遠交点が、前記単位レンズの配列方向と平行な直線上に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。 - 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遠交点が、不均一に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。 - 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遠交点が、前記光伝搬層内に含まれることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。 - 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記載の光デバイス。
- 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記載の光デバイス。
- 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、前記光伝搬層の観察者側と反対側の面となす角が、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8に記載の光デバイス。
- 前記第一頂部が稜線を有することを特徴とする請求項9に記載の光デバイス。
- 前記第一頂部が平坦または弧状表面を有し、前記第一頂部に光カバー層を有することを特徴とする請求項10に記載の光デバイス。
- 前記光カバー層が、光拡散/反射層であることを特徴とする請求項11に記載の光デバイス。
- 前記光偏向要素と、前記光伝播層と、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1〜12のいずれか1項に記載の光デバイス。
- 請求項1記載の光デバイスと、
前記光デバイスの前記光伝播層の光出射面側に光拡散基材と、
を有することを特徴とする光均一デバイス。 - 前記光均一デバイスは、
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%以上である前記拡散基材と、
全光線透過率が80%以上、ヘイズ値が95%以下である前記光伝搬層と、を有することを特徴とする光均一デバイス。 - 前記光伝搬層が反り防止層を含む少なくとも2層以上の多層構造であることを特徴とする請求項14〜15のいずれか1項に記載の光均一デバイス。
- 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14〜16のいずれか1項に記載の光均一デバイス。
- 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14〜17のいずれか1項に記載の光均一デバイス。
- 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14〜18のいずれか1項に記載の光均一デバイス。
- 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14〜19のいずれか1項に記載の光均一デバイス。
- 請求項14〜20のいずれか1項に記載の光均一デバイスと、
光学フィルムと、
からなるディスプレイの照明光路制御用の光学シートであって、
前記光均一デバイスの観察者側の面に前記光学フィルムの観察者と反対側の面が重ねられて形成されており、
前記光学フィルムが、光透過基材と集光レンズとからなり、
前記光透過基材の観察者側の面に複数の集光レンズが一定のピッチで配列されており、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、
前記第三頂部に近くなるに従って、
対向する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。 - 前記光学フィルムと前記光均一デバイスとの間に、
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を配し、
前記光透過開口部が、前記集光レンズの前記第三頂部から下ろした垂線を含む位置に設けられ、
前記光マスクを介して前記光学フィルムと前記光均一デバイスとが一体積層されていることを特徴とする請求項21に記載の光学シート。 - 前記光学フィルムと前記光均一デバイス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21に記載の光学シート。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の光デバイスと、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。
- 請求項14〜20のいずれか1項に記載の光均一デバイスと、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。
- 請求項21〜23のいずれか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。
- 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24〜26のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 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24〜27のいずれか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。
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