KR101357380B1 - 광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치 - Google Patents

광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치 Download PDF

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후미히로 아라까와
사또시 고이시하라
히로시 고지마
루나 나까무라
아끼노부 우시야마
사또꼬 마에니시
가즈끼 다나까
아끼꼬 도미따
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 다른 부재와 중첩했을 때의 문제를 억제할 수 있는 광학 시트를 제공한다. 광학 시트(10)는, 시트 형상의 기초부층(32)과, 기초부층의 시트면과 평행한 방향으로 배열된 복수의 단위 형상 요소(38)를 갖는 광 제어층(35)과, 기초부층과 광 제어층 사이에 배치된 광 확산층(40)을 갖는다. 광 확산층은, 바인더 수지부(42)와, 바인더 수지부(42) 중에 분산된 입자(45)를 갖는다. 바인더 수지부(42) 중에는, 단체의 입자(46)와, 단체 입자(46)가 응집되어 이루어지는 응집체(47)가 포함되어 있다.

Description

광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치{OPTICAL SHEET, SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE, AND TRANSMISSION DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 광의 진행 방향을 변화시키는 광학 시트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이와 같이 유용한 광학 시트를 갖는 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치에 관한 것이다.
예를 들어, USP5,771,328이나 JP8-304608A에 개시되어 있는 바와 같이, 액정 표시 장치 등의 투과형 표시 장치에 사용되는 면 광원 장치에는, 광원과, 광원으로부터의 광의 진행 방향을 변화시키기 위한 다수의 광학 시트(광학 필름)가 조립되어 있다.
통상, 다수의 광학 시트 안에는, 광원으로부터의 광을 확산시켜 광원의 상 등을 가리는(눈에 띄지 않게 하는) 기능(광 확산 기능)을 갖는 광학 시트나, 광의 출사 방향과 정면 방향 사이의 각도(출사 각도)가 작아지도록 당해 광의 진행 방향을 변화시켜, 정면 방향 휘도를 향상시키는 기능(집광 기능)을 갖는 광학 시트 등이 포함된다.
특히, 집광 기능을 갖는 광학 시트로서, 선 형상으로 연장되는 단위 프리즘(단위 형상 요소, 단위 광학 요소)을 그 길이 방향에 직교하는 방향으로 배열(소위 리니어 배열)하여 이루어지는 광학 시트가 널리 사용되고 있다. 이 광학 시트의 단위 프리즘은, 그 길이 방향에 직교하는 단면에 있어서, 전형적으로는, 삼각형 형상, 타원 형상 또는 원 형상의 단면 형상을 갖고 있다. 따라서, 단위 렌즈는, 그 길이 방향을 따라 연장되는 능선을 갖게 된다.
그런데, 단위 프리즘을 갖는 광학 시트가, 다른 부재, 예를 들어 다른 광학 시트나, 액정 표시 패널 등의 투과형 표시부의 입광측 면에 접촉하는 경우, 다양한 문제가 발생할 수 있다. 구체예로서, 광학 시트의 단위 프리즘이 다른 부재에 접촉하고 있는 영역에, 줄무늬형의 모양이 발생할 수 있다. 줄무늬형의 모양으로서는, 소위 「뉴튼 링」과 같은 환형의 모양이나, 무지개형으로 채색되어 보이는 무지개 얼룩, 액체가 스며들어 있는 것처럼 관찰되는 얼룩 모양(침윤, Wet Out 등이라고도 불림) 등을 들 수 있다. 종래는, 광학 시트의 프리즘면과 액정 표시 패널 사이에 광 확산 시트를 삽입하여, 이러한 줄무늬형 모양, 얼룩 모양 등을 불가시화하고 있었다.
한편, 요즘에 있어서는, 표시 장치의 박형화나, 제조 비용의 삭감 등을 목적으로서, 면 광원 장치(표시 장치)에 조립되는 광학 시트의 매수의 삭감이 강하게 요망되고 있다. 이 결과, 프리즘을 구비하는 광학 시트와 액정 표시 패널 사이의 광 확산 시트를 생략하고, 상술한 광학 시트의 단위 프리즘이 투과형 표시부의 평활한 입광측 면과 인접하도록 하여, 표시 장치가 구성되는 일도 있다. 이러한 표시 장치에 있어서는, 투과형 표시부와 단위 프리즘을 갖는 광학 시트와의 사이에 광 확산 시트가 배치되어 있는 종래 범용의 표시 장치와 비교하여, 상술한 줄무늬형의 모양이 현저하게 눈에 띄기 쉬워지는 경향이 있다.
즉, 광 확산 시트를 추가하지 않고 단위 형상 요소를 갖는 광학 시트 자체의 구성에 의해 줄무늬형의 모양의 발생을 방지하는 것이, 표시 장치의 박형화나 제조 비용의 삭감 등의 요청으로부터 강하게 요망되고 있다.
이 목적을 달성하기 위해, USP5,771,328에 있어서는, 일부의 단위 프리즘(단위 형상 요소)의 높이가, 다른 단위 프리즘의 높이보다도 높아지고 있는 광학 시트가 개시되어 있다. USP5,771,328의 광학 시트에 따르면, 높이가 높아지고 있는 단위 프리즘만을 통해 광학 시트가 인접하는 다른 부재와 접촉하게 된다. USP5,771,328에 있어서는, 이와 같이 하여 광학 시트와 다른 부재와의 접촉 영역을 소면적화하고, 또한, 대다수의 단위 프리즘과 표시부와의 간격을 이격하여, 접촉에 의한 문제를 눈에 띄지 않게 하도록 되어 있다. 그러나, USP5,771,328에 개시된 광학 시트에서는, 상기 광학 시트에 휨 내지 변형을 발생시킨 경우, 인접하는 다른 부재와의 접촉 영역이 대면적화되어, 줄무늬형의 모양을 충분히 눈에 띄지 않게 할 수 없는 경우도 있다. 또한, USP5,771,328에 개시된 광학 시트의 제조는 프리즘 형상이 복잡하기 때문에 곤란하며, 결과적으로, 제조 비용을 저감시키는 것도 어렵다.
또한, JP8-304608A에 개시된 광학 시트에서는, 각 단위 프리즘(단위 형상 요소)의 높이가 능선 방향을 따라 연속적으로 완만하게 굴곡되어 있다. 따라서, 이 광학 시트는, 단위 프리즘의 높이가 높게 되어 있는 영역만을 통해, 인접하는 다른 부재와 접촉하게 된다. JP8-304608A의 광학 시트에서는, 이와 같이 하여 광학 시트와 다른 부재와의 접촉 영역을 소면적화하고, 또한, 능선부의 대부분의 영역에 있어서 각 단위 프리즘과 표시부의 간격을 이격하고, 접촉에 의한 문제를 눈에 띄지 않게 하도록 되어 있다. 그러나, JP8-304608A와 같은 광학 시트에 있어서, 단위 렌즈의 높이를 급준하게 변화시키는 것은 기술적으로 곤란하다. 따라서, JP8-304608A의 광학 시트에 있어서의 단위 프리즘의 높이의 변화는 매우 완만해져, JP8-304608A의 광학 시트와 인접하는 다른 부재와의 접촉 영역을 충분히 작게 할 수 없다. 또한, 예를 들어 흡습이나 열 팽창 등에 기인하여 광학 시트가 변형되어 광학 시트와 인접하는 다른 부재와의 접촉 압력이 증가한 경우에는, JP8-304608A의 광학 시트와 인접하는 다른 부재와의 접촉 영역도 대면적화되어 버린다. 결과적으로, JP8-304608A에 개시된 광학 시트이어도, 줄무늬형의 모양을 충분히 눈에 띄지 않게 할 수 없는 경우가 있다. 또한, JP8-304608A에 개시된 광학 시트의 제조는 곤란하며, 결과적으로, 제조 비용을 저감시키는 것도 어렵다.
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것이며, 단위 형상 요소를 포함하는 광학 시트이며, 다른 부재와 인접하여 중첩했을 때의 줄무늬형 모양, 얼룩 모양 등의 문제를 억제할 수 있는 광학 시트를 기술적으로 용이하게 저가격으로 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이러한 광학 시트를 갖는 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.
본건 발명자들은, 이 제1 목적이, 이하에 있어서 상세하게 설명한 바와 같이, 내부에 광 확산층을 갖는 광학 시트에 의해 달성될 수 있는 것을 발견했다. 그리고 또한, 본건 발명자들은, 예의 연구를 거듭한 결과로서, 광학 시트의 내부의 광 확산층의 구성에 기인하여 우수한 광학적 기능을 당해 광학 시트에 부여할 수 있는 것을 발견했다. 이 점으로부터, 본 발명은, 우수한 광학적 기능이 부여된 광학 시트, 및 이 광학 시트를 갖는 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
그런데, 최근, 표시 장치의 박형화에 수반하여 표시 장치의 대형화도 급속하게 진행되어 왔다. 대형화된 표시 장치를 관찰자가 관찰하는 경우, 표시 장치에 비추어지는 영상을 관찰하는 방향이 표시면의 법선 방향에 대하여 이루는 각도(이하에 있어서는, 간단히 「관찰 각도」라고도 표현함)는, 표시면 내의 영상이 비추어지고 있는 위치에 따라서 크게 변화되어 버린다. 또한, 대형화된 표시 장치는 공공 스페이스 등에 배치되는 일도 있어, 이러한 표시 장치에는, 넓은 시야각이 요구된다. 이상의 점으로부터, 휘도의 각도 분포를 기복 없이 원활하게 변화시키는 것, 및 넓은 시야각을 초래하는 것이 중요해져 오고 있다. 이러한 상황으로부터, 본 발명에 의한 광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치에 의해, 정면 방향 휘도를 대폭 저하시키지 않고, 휘도의 각도 분포를 매끄럽게 변화시킬 수 있음과 함께 넓은 시야각을 확보할 수 있으면 매우 사정이 좋다.
본 발명에 의한 제1 광학 시트는, 시트 형상의 기초부층과, 상기 기초부층의 시트면과 평행한 방향으로 배열된 복수의 단위 형상 요소를 갖는 광 제어층과, 상기 기초부층과 상기 광 제어층 사이에 배치된 광 확산층을 구비하고, 상기 광 확산층은, 바인더 수지부와, 상기 바인더 수지부 중에 분산된 입자를 갖고, 상기 바인더 수지부 중에는, 단체 입자가 응집되어 이루어지는 응집체가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의한 제1 광학 시트에 따르면, 광학 시트의 단위 형상 요소가 다른 부재와 접촉했을 때에 발생하는 문제의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 의한 제1 광학 시트에 있어서, 상기 광 확산층의 상기 광 제어층측의 면이, 볼록부를 갖는 조면으로서 형성되고, 상기 광 확산층의 상기 바인더 수지부의 굴절률은, 상기 광 제어층의 측으로부터 당해 광 확산층에 인접하는 층의 굴절률과는 상이하고, 상기 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값이, 상기 응집체 또는 상기 입자의 단체로 이루어지고 상기 광 확산층 중에 존재하는 입상체의 반경의 평균값과는 상이하도록 해도 된다.
본 발명에 의한 제2 광학 시트는, 시트 형상의 기초부층과, 상기 기초부층의 시트면과 평행한 방향으로 배열된 복수의 단위 형상 요소를 갖는 광 제어층과, 상기 기초부층과 상기 광 제어층 사이에 배치된 광 확산층을 구비하고, 상기 광 확산층은, 바인더 수지부와, 상기 바인더 수지부 중에 분산된 입자를 갖고, 상기 광 확산층의 상기 광 제어층측의 면이, 볼록부를 갖는 조면으로서 형성되고,
상기 광 확산층의 상기 바인더 수지부의 굴절률은, 상기 광 제어층의 측으로부터 당해 광 확산층에 인접하는 층의 굴절률과는 상이하고, 상기 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값이, 상기 입자의 단체가 응집된 응집체 또는 상기 입자의 단체로 이루어지고 상기 광 확산층 중에 존재하는 입상체의 반경의 평균값과는 상이한 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의한 제2 광학 시트에 따르면, 광학 시트에 우수한 광학적 기능을 부여할 수 있다.
본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값이, 상기 광 확산층 중의 상기 입상체의 반경의 평균값보다도 작아도 된다. 혹은, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값이, 상기 광 확산층 중의 상기 입상체의 반경의 평균값보다도 커도 된다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 광학 시트의 내부에 있어서의 상기 광 확산층에 의한 광의 확산의 정도를 헤이즈값에 의해 나타낸 값인 광 확산층의 내부 확산도가 20 이상인 것이 바람직하고, 35 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 광학 시트의 내부에 있어서의 상기 광 확산층을 투과하는 광의 비율의 정도를, 0.125mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 0.5mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 1.0mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 2.0mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값의 합인 광 확산층의 내부 투과도가 350 이하인 것이 바람직하고, 230 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 광 확산층은, 상기 기초부층 및 상기 광 제어층 사이에, 상기 기초부층 및 상기 광 제어층의 양쪽에 인접하도록 하여 배치되고, 상기 광 제어층은 최출광측에 배치되어 있어도 된다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 광 확산층의 상기 광 제어층측의 면이 조면이도록 해도 된다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 20℃로부터 80℃까지 가열한 경우에 있어서의 상기 광 제어층을 이루는 재료의 선 팽창률에 대한, 20℃로부터 80℃까지 가열한 경우에 있어서의 상기 광 제어층의 상기 바인더 수지부를 이루는 재료의 선 팽창률의 비가 1500％ 이하로 되어 있어도 된다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 광 제어층을 이루는 재료의 유리 전이 온도와, 상기 광 제어층의 상기 바인더 수지부를 이루는 재료의 유리 전이 온도의 차가 30℃ 이하이어도 된다.
본 발명에 의한 제1 면 광원 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 상술한 본 발명에 의한 제1 및 제2 광학 시트 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 제1 면 광원 장치에 있어서, 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소에 의해 형성되는 면이, 발광면을 구성하도록 하고, 상기 광학 시트가 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 의한 제2 면 광원 장치는, 복수의 발광관을 갖는 광원과, 상술한 본 발명에 의한 제1 및 제2 광학 시트 중 어느 하나이며, 광원에 대면하는 위치에 배치된 입광측의 광학 시트와, 상술한 본 발명에 의한 제1 및 제2 광학 시트 중 어느 하나이며, 상기 입광측 광학 시트의 출광측에 배치된 출광측의 광학 시트를 구비하고, 상기 입광측 광학 시트의 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소는, 그 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되고, 상기 출광측 광학 시트의 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소는, 그 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되고, 상기 입광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향이, 상기 출광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향과 교차하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 제2 면 광원 장치에 있어서, 상기 입광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향이, 상기 발광관의 배열 방향과 직교하고, 상기 출광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향이, 상기 발광관의 배열 방향과 평행하게 되어 있어도 된다.
본 발명에 의한 투과형 표시 장치는, 투과형 표시부와, 상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 상술한 본 발명에 의한 제1 및 제2 면 광원 장치 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 투과형 표시 장치에 있어서, 상기 투과형 표시부는, 상기 면 광원 장치와 마주 보는 입광측 면으로서의 평활면을 갖고, 상기 면 광원 장치의 광학 시트는, 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소가 상기 투과형 표시부의 상기 평활면에 접촉하도록 하여, 배치되어 있어도 된다.
도 1은, 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이며, 투과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는, 도 1의 면 광원 장치에 조립된 광학 시트를 도시하는 사시도.
도 3은, 도 2의 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단면도이며, 광학 시트의 광 제어층에 있어서의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 4는, 도 2의 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단면도이며, 광학 시트의 광 확산층에 있어서의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 5a는, 전자 현미경으로 일반적으로 관찰할 수 있는 바인더 수지부 중에 있어서의 광 확산성 입자의 다양한 상태를 도시하는 모식도.
도 5b는, 전자 현미경으로 일반적으로 관찰할 수 있는 바인더 수지부 중에 있어서의 광 확산성 입자의 다양한 상태를 도시하는 모식도.
도 5c는, 전자 현미경으로 일반적으로 관찰할 수 있는 바인더 수지부 중에 있어서의 광 확산성 입자의 다양한 상태를 도시하는 모식도.
도 6은, 내부 확산도를 특정하기 위한 샘플을 설명하기 위한 도면.
도 7은, 내부 확산도를 특정하기 위한 샘플을 설명하기 위한 도면.
도 8은, 내부 확산도를 특정하기 위한 샘플을 설명하기 위한 도면.
도 9는, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단면도이며, 광 확산층의 출광측 면의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 10은, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단면도이며, 광 확산층의 출광측 면의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 11은, 도 3에 대응하는 단면도이며, 단위 형상 요소의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 12는, 도 2에 대응하는 도면이며, 광학 시트의 일 변형예를 나타내는 사시도.
도 13은, 도 12의 광학 시트를 도시하는 상면도.
도 14는, 도 1에 대응하는 도면이며, 과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 일 변형예의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 15는, 도 14에 대응하는 도면이며, 과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 다른 변형예의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 16은, 도 4에 대응하는 도면이며, 줄무늬 모양이 발생하는 메커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 17은, 줄무늬 모양의 유무와 내부 확산도의 관계, 및 줄무늬 모양의 유무와 내부 투과도의 관계를 나타내는 그래프.
도 18은, 광학 시트 전체의 헤이즈값과 내부 확산도의 관계, 및 광학 시트 전체의 헤이즈값과 줄무늬 모양의 유무와의 관계를 나타내는 그래프.
도 19는, 신장률의 측정 결과의 일례를 나타내는 그래프.
도 20은, 신장률의 측정 결과의 다른 예를 나타내는 그래프.
도 21은, 표시 장치의 표시면에 있어서의 휘도의 분포의 측정 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 22는, 표시 장치의 표시면에 있어서의 휘도의 분포의 측정 결과의 다른 예를 나타내는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 8은 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 본건 명세서에 첨부하는 도면에 있어서는, 도시와 이해의 용이함의 편의상, 적절하게 축척 및 종횡의 치수비 등을 실물의 축적 및 종횡의 치수비로부터 변경하여 과장하고 있다.
우선, 도 1 및 도 2를 주로 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치, 면 광원 장치 및 광학 시트의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 도 1은 투과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 일 실시 형태의 개략 구성을 도시하는 단면도이며, 도 2는 광학 시트의 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 투과형 표시 장치(10)는, 투과형 표시부(15)와, 투과형 표시부(15)의 배면측에 배치되고 투과형 표시부(15)를 배면측으로부터 면 형상에 비추는 면 광원 장치(20)를 구비하고 있다. 투과형 표시부(15)는, 각종 형태의 것을 사용할 수 있는, 예를 들어 액정 표시 패널(LCD 패널)로 구성되고, 이 경우, 투과형 표시 장치(10)는 액정 표시 장치로서 기능한다. 여기서 LCD 패널이라 함은, 출광측에 배치된 상측 편광판(11)과, 입광측에 배치된 하측 편광판(13)과, 상측 편광판(11)과 하측 편광판(13) 사이에 배치된 액정 셀(12)을 갖고 있다.
이 중, 액정 셀(12)은, 유리 등으로 이루어지는 한 쌍의 지지판과, 지지판 사이에 배치된 액정과, 액정 분자의 배향을 하나의 화소를 형성하는 영역마다 전기장에 의해 제어하는 전극을 갖는 부재이다. 지지판 사이의 액정은, 하나의 화소를 형성하는 영역마다 그 배향을 변화시킬 수 있도록 되어 있다. 이 결과, 액정 표시 패널(15)은, 면 광원 장치(20)로부터의 광의 투과 또는 차단을 화소마다 제어하는 셔터로서 기능하고, 화상을 형성하게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 투과형 표시부(15)의 입광측 면은, 하측 편광판(13)의 입광측 면에 의해 구성된다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서, 면 광원 장치(20)에 직면하는 하측 편광판(13)의 입광측 면(13a)은, 평활한 면으로서 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투과형 표시부(15)의 하측 편광판(13)과, 면 광원 장치(20)의 최출광측에 위치하는 광학 시트(30) 사이에, 광을 확산시키는 부재가 개재하지 않는 구성으로 되어 있다.
또한, 본 명세서에서 사용하는 「평활(평활한 면)」이라 함은, 광학적인 뜻에서의 평활을 의미하는 것이다. 즉, 어느 정도의 비율의 가시광이, 대상이 되는 면(예를 들어 하측 편광판(13)의 입광측 면(13a))에 있어서 스넬의 법칙을 만족하면서 굴절하게 되는 정도를 의미하고 있다. 따라서, 예를 들어, 대상이 되는 면의 십점 평균 거칠기 Rz(JISB0601)가 최단의 가시광 파장(0.380㎛) 이하로 되어 있으면, 충분히 평활에 해당한다.
마찬가지로, 본 명세서에서 사용하는 「조면」이라 함은, 광학적인 뜻에서의 조면을 의미하는 것이다. 즉, 어느 정도의 비율의 가시광을 산란시키게 되는 정도의 표면 거칠기를 갖는 면을 의미하고 있다. 따라서, 예를 들어, 대상이 되는 면의 십점 평균 거칠기 Rz(JISB0601)가 최단의 가시광 파장(0.780㎛) 이상으로 되어 있으면, 충분히 조면에 해당한다.
다음에, 면 광원 장치(20)에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 면 광원 장치(20)는, 광원(22)과, 광원(22)으로부터의 광의 진행 방향을 편향하여 당해 광을 투과시키는 광학 시트(30)를 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)는, 면 광원 장치(20)의 최출광측에 배치되고, 발광면(출광측 면)(21)을 구성한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 면 광원 장치(20)의 광학 시트(30)와, 투과형 표시부(15)의 최입광측에 위치하는 하측 편광판(13) 사이에, 광을 확산시키는 부재가 개재하지 않는 구성으로 되어 있다.
또한, 도 1에 나타낸 예에 있어서는, 광학 시트(30)의 입광측에, 광을 확산시키는 광 확산 시트(28)가 배치되고, 또한, 광 확산 시트(28)의 입광측에, 도광판(26)이 배치되어 있다. 광원(22)은, 도광판(26)의 측방을 선 형상으로 연장하고 있다. 즉, 도 1에 나타낸 예에 있어서, 면 광원 장치(20)는, 소위 에지 라이트(사이드 라이트)형의 장치로서 구성되어 있다. 단, 후술하는 바와 같이, 에지 라이트형의 면 광원 장치(20)에 한정되지 않고, 직하형의 면 광원 장치를 사용하도록 해도 된다.
또한, 「출광측」이라 함은, 진행 방향을 되돌아오지 않고 광원(22)으로부터 광학 시트(30) 등을 거쳐 관찰자에게 향하는 광의 진행 방향에 있어서의 하류측(관찰자측, 도 1 내지 도 4 등에 있어서의 지면(紙面)의 상측)이며, 「입광측」이라 함은, 진행 방향을 되돌아오지 않고 광원(22)으로부터 광학 시트(30) 등을 거쳐 관찰자에게 향하는 광의 진행 방향에 있어서의 상류측이다. 또한, 본건에 있어서, 「시트」, 「필름」, 「판」의 용어는, 호칭의 차이에만 기초하고, 서로로부터 구별되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 「시트」는 필름이나 판이라고도 불릴 수 있는 부재도 포함하는 개념이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도광판(26)은 대략 쐐기형 형상으로 형성되고, 도광판(26)의 두께는 광원(22)으로부터 이격함에 따라서 얇아져 간다. 도광판(26)의 이면에는, 광원(22)으로부터 이격함에 따라서 면적이 점차 커져 가는 백색의 도트 패턴(27)이 형성되어 있다. 또한, 도광체(26)의 이면측에는, 도광판(26)으로부터 누설된 광을 투과형 표시부(15)의 측에 반사하는 반사판(24)이 배치되어 있다. 광원(22)은, 예를 들어, 선 형상의 냉음극관 등의 형광등으로 구성될 수 있다. 반사판(24)의 적어도 내측 표면은, 예를 들어 금속 등의 높은 반사율을 갖는 재료로 이루어져 있다.
광 확산 시트(28)는, 입사광을 확산시켜, 바람직하게는 입사광을 등방 확산시켜, 광원(22)의 구성에 따른 휘도 불균일을 완화시키고, 휘도의 면내 분포를 균일화시키기 위한 시트 형상 부재이다. 또한, 백색 도트 패턴(27)이 시인되는 것을 방지하게도 되어 있다. 이러한 광 확산 시트(28)로서, 기초부와, 기초부 내에 분산되어 광 확산 기능을 갖는 광 확산성 입자를 포함하는 시트가 사용될 수 있다. 일례로서, 반사율이 높은 재료로부터 광 확산성 입자를 구성함으로써, 혹은, 기초부를 이루는 재료와는 상이한 굴절률을 갖는 재료로부터 광 확산성 입자를 구성함으로써, 광 확산 시트(28)에 광 확산 기능을 부여할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 도광판(26)과의 밀착을 방지하기 위해, 광 확산 시트(28)의 입광측 면은 조면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 광학 시트(30)와의 밀착을 방지하기 위해, 광 확산 시트(28)의 출광측 면은 조면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다.
다음에, 광학 시트(30)에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 광학 시트(30)는, 시트 형상의 기초부층(32)과, 광학 시트(30)의 시트면과 평행한 방향으로 배열하여 배치된 다수의 단위 형상 요소(단위 광학 요소, 혹은 단위 프리즘 내지 단위 렌즈라고도 호칭됨)(38)를 포함하는 광 제어층(35)과, 기초부층(32) 및 광 제어층(35) 사이에 배치된 광 확산층(40)을 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 광 확산층(40)은, 기초부층(32) 및 광 제어층(35) 사이에, 기초부층(32) 및 광 제어층(35)의 양쪽에 인접하도록 하여 배치되어 있다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 이 3개의 층(32, 35, 40)만으로부터, 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)가 구성되어 있다. 광학 시트(30)는, 단위 형상 요소(38)가 투과광에 대하여 미치는 작용에 의해, 입광측으로부터 입사한 광의 진행 방향을 변화시켜 출광측으로부터 출사시켜, 정면 방향(법선 방향) nd의 휘도를 집중적으로 향상시키는 기능(집광 기능)을 갖고 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 「시트면(필름면, 판면)」이라 함은, 대상이 되는 시트 형상의 부재를 전체적이고 또한 대국적으로 본 경우에 있어서 대상이 되는 시트 형상 부재의 평면 방향과 일치하는 면을 가리킨다. 예를 들어, 단위 형상 요소(38)가 다수 배열된 광 제어층(35)의 경우, 각 단위 형상 요소의 정상부의 포락면이 시트면으로 될 수 있다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 광학 시트(30)의 시트면, 광학 시트(30)에 포함되는 각 층(32, 35, 40)의 시트면, 광 확산 시트(28)의 시트면, 면 광원 장치(20)의 발광면(21), 및 투과형 표시 장치(10)의 표시면은 서로 평행하게 되어 있다. 또한, 본원에 있어서 「정면 방향」이라 함은, 광학 시트(30)의 시트면에 대한 법선의 방향 nd(예를 들어 도 3 참조)이며, 또한, 면 광원 장치(20)의 발광면(21)의 법선 방향 등에도 일치한다.
기초부층(32)은, 광학 시트(30)의 최입광측에 배치되어 있다. 광학 시트(30)의 최입광측 면을 이루는 기초부층(32)의 입광측 면은, 본 실시 형태에 있어서 평활한 면으로서 구성되어 있다. 또한, 기초부층(32)의 출광측 면도 평활한 면으로서 형성되어 있다. 즉, 기초부층(32)은, 입광측 면과 출광측 면이 평행하게 되어 있는 시트 형상의 부재로 구성되어 있다. 또한, 기초부층(32)은, 그 출광측의 전체면에 있어서 광 확산층(40)과 밀착되어 있다. 따라서, 광 확산층(40)의 입광측 면이 평활한 면으로 되어 있음과 함께, 기초부층(32)과 광 확산층(40)의 계면은 평활한 면으로서 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 기초부층(32)의 내부에는 입자 등은 함유되어 있지 않다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 기초부층(32)에는, 광 확산 기능은 부여되어 있지 않다.
한편, 광 제어층(35)은, 광학 시트(30)의 최출광측에 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 광 제어층(35)은, 광 확산층(40) 상에 배치된 시트 형상의 지지부(36)를 더 갖고 있다. 지지부(36)는, 상술한 단위 형상 요소(38)를 지지하는 부위로서 기능한다. 도 2에서는 지지부(36)와 단위 형상 요소(38) 사이를 파선으로 표시하고 있지만, 후술하는 바와 같이 지지부(36)와 단위 형상 요소(38)가 일체적으로 형성되도록 해도 되고, 동일 재료에 의해 지지부(36) 및 단위 형상 요소(38)가 별개로 형성되도록 해도 된다.
광 제어층(35)의 입광측 면, 즉, 지지부(36)의 입광측 면은, 본 실시 형태에 있어서 요철을 갖는 조면으로서 형성되어 있다. 또한, 광 제어층(35)(지지부(36))은, 그 입광측의 전체면에 있어서 광 확산층(40)과 밀착되어 있다. 따라서, 광 확산층(40)의 출광측 면이 요철을 갖는 조면으로 되어 있음과 함께, 광 제어층(35)과 광 확산층(40)의 계면은 조면으로서 구성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 광 제어층(35)과 광 확산층(40) 사이의 요철 형상의 계면에 의해 광학 시트(30)가 우수한 광학적 기능을 발현할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 단위 형상 요소(38)는, 지지부(36)의 출광측 면 상에 간극 없이 배열하여 배치되고, 출광측으로 돌출되어 있다. 따라서, 도 1에 도시한 바와 같이, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)는, 투과형 표시부(15)의 하측 편광판(13)의 평활면(13a)에 접촉하게 된다. 또한, 단위 형상 요소(38)는, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향과 교차하는 방향(도 1에 있어서는 지면과 직교 방향)으로 선 형상으로 연장되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 단위 형상 요소(38)는 직선 형상으로 연장되어 있다. 또한, 단위 형상 요소(38)의 길이 방향(직선 형상으로 연장되어 있는 방향)은, 광학 시트(30)의 시트면 상에 있어서 단위 형상 요소(38)의 배열 방향에 직교하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)의 시트면의 법선 방향 nd로부터 관찰한 경우에, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 길이 방향과 직교하고, 단위 형상 요소(38)의 길이 방향이 광원(22)의 길이 방향과 평행하게 되어 있다.
도 3 및 도 4는, 광학 시트(30)의 시트면의 법선 방향 nd 및 단위 형상 요소(38)의 배열 방향의 양쪽에 평행한 단면(주 절단면이라고도 칭함)에 있어서, 광학 시트(30)를 나타내고 있다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 단면은, 도 2의 X-X 선을 따른 단면에도 대응하고 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 각 단위 형상 요소(38)의 단면 형상은, 출광측으로 돌출되는 삼각형 형상으로 되어 있다. 즉, 각 단위 형상 요소(38)는 소위 삼각 기둥으로 이루어지는 단위 프리즘으로서 형성되어 있다. 특히, 본 실시 형태에 있어서는, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시킨다는 관점에서, 주 절단면에 있어서의 단위 형상 요소(38)의 단면 형상이 이등변 삼각형 형상임과 함께, 등변의 사이에 위치하는 꼭지각이 출광측으로 돌출되도록 각 단위 형상 요소(38)가 구성되어 있다.
또한, 본건 명세서에 있어서의 「삼각형 형상」이라 함은, 엄밀한 의미에서의 삼각형 형상뿐만 아니라, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형시의 오차 등을 포함하는 대략 삼각형 형상이나, 삼각형 형상과 대략 동일한 광학적 기능을 기대하는 것이 가능한 대략 삼각형 형상 등을 포함한다. 일 구체예로서, 삼각형 형상은, 삼각형의 정점이 라운딩을 띠고 있는 형상 등을 포함한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「프리즘」이라는 용어는, 소위 협의의 프리즘뿐만 아니라, 렌즈라고 불리는 단위 형상 요소(단위 광학 요소)도 포함하는 광의의 의미에서 사용된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 각 단위 형상 요소(38)는, 주 절단면에 있어서 지지부(36)로부터 가장 이격된 정상부(39)를 서로 연결시켜 이루어지는 능선 La를 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, 각 단위 형상 요소(38)의 주 절단면에 있어서의 단면 형상은, 단위 형상 요소(38)의 길이 방향을 따라 일정하게 되어 있다. 따라서, 각 단위 형상 요소(38)의 능선 La는, 광학 시트(30)의 시트면과 평행하게 연장됨과 함께, 단위 형상 요소(38)의 길이 방향과도 평행하게 연장되어 있다. 또한, 복수의 단위 형상 요소(38)는 모두 마찬가지로 구성되어 있다. 따라서, 복수의 단위 형상 요소(38)의 능선 La는, 모두 광학 시트(30)의 시트면에 평행한 하나의 평면 내에 위치하고, 광학 시트(30)가 표시 장치(10)에 조립되었을 때에, 투과형 표시부(15)의 입광측 면(13a)에 접촉하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 광 제어층(35)의 내부, 보다 구체적으로는, 지지부(36)의 내부 및 단위 형상 요소(38)의 내부에는 입자 등이 함유되어 있지 않다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 광 제어층(35)의 내부에는 광 확산 기능은 부여되어 있지 않다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 단위 형상 요소(38)의 구체예로서, 지지부(36)의 출광측 면 상에서의 단위 형상 요소(38)의 배열 방향을 따른, 단위 형상 요소(38)의 저면의 폭 W(도 3 참조)를 5㎛ 내지 200㎛로 할 수 있다. 또한, 광학 시트(30)의 시트면에의 법선 방향 nd를 따른 지지부(36)의 출광측 면으로부터의 단위 형상 요소(38)의 돌출 높이 H(도 3 참조)를 1.445㎛ 내지 173㎛로 할 수 있다. 또한, 단위 형상 요소(38)의 단면 형상이 이등변 삼각형 형상인 경우에는, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시키는 관점에서, 등변의 사이에 위치함과 함께 출광측으로 돌출되는 꼭지각의 각도 θa(도 3 참조)가 60° 이상 120° 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 90°이면 더욱 바람직하다.
다음에, 기초부층(32)과 광 제어층(35) 사이에 배치된 광 확산층(40)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 기초부층(32)에 대면하는 광 확산층(40)의 입광측 면은 평활한 면으로서 형성되어 있고, 광 제어층(35)에 대면하는 광 확산층(40)의 출광측 면은 요철을 갖는 조면으로서 형성되어 있다.
광 확산층(40)은, 바인더 수지부(42)와, 바인더 수지부(42) 중에 분산된 광 확산성 입자(45)를 갖고 있다. 광 확산성 입자(45)는, 광 확산층(40) 내를 진행하는 광에 대하여, 반사 또는 굴절에 의해, 당해 광의 진로 방향을 변화시키는 작용을 미치도록 되어 있다. 이러한 광 확산성 입자(45)의 광 확산 기능은, 예를 들어, 바인더 수지부(42)를 이루는 재료와는 상이한 굴절률을 갖는 재료로부터 광 확산성 입자(45)를 구성함으로써, 혹은, 광에 대하여 반사 작용을 미칠 수 있는 재료로부터 광 확산성 입자(45)를 구성함으로써 부여할 수 있다. 또한, 광 확산성 입자(45)의 굴절률과 바인더 수지부(42)의 굴절률 사이에, 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상의 굴절률차가 존재하면, 광 확산성 입자(45)가 유효한 광 확산 기능을 발현하게 된다.
바인더 수지부(42)는, 기초부층(32)을 이루는 재료와 동일한 재료로 구성되도록 해도 되고, 기초부층(32)을 이루는 재료와는 상이한 재료로 구성되도록 해도 된다. 마찬가지로, 바인더 수지부(42)는, 광 제어층(35)(지지부(36))을 이루는 재료와 동일한 재료로 구성되도록 해도 되고, 광 제어층(35)(지지부(36))을 이루는 재료와는 상이한 재료로 구성되도록 해도 된다. 바인더 수지부(42)와, 광 제어층(35)(지지부(36))을 이루는 재료가 상이한 굴절률을 갖는 경우, 광 확산층(40)과 광 제어층(35)의 계면을 조면으로 형성함으로써, 당해 계면에 의해서도 광을 확산시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 바인더 수지부(42)의 굴절률과 바인더 수지부(42)에 인접하는 제어층(35)(지지부(36))의 굴절률 사이에, 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상의 굴절률차가 존재하면, 광 제어층(35)과 광 확산층(40) 사이의 요철 형상의 계면에 의해 광학 시트(30)가 우수한 광학적 기능을 발현하게 된다.
그런데, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42) 중에는, 적어도 광 확산성 입자(45)의 단체 입자(46)가 2개 이상 응집하여 이루어지는 응집체(응집물, 복합 입자, 2차 복합체)(47)가 포함되어 있다. 1개의 응집체(복합 입자)를 구성하는 단체 입자의 수는, 원하는 광 확산 특성에 따라 적절하게 선택될 수 있지만, 통상 2 내지 1000 정도이다. 1개의 응집체(복합 입자)를 구성하는 단체 입자의 수는, 광 확산층(40) 내에 있어서 모두 동일 수로 정렬되어 있어도 되고, 정규 분포 등의 분포를 갖고 있어도 된다. 도 5에는, 전자 현미경으로 일반적으로 관찰할 수 있는 바인더 수지부 중에 있어서의 입자의 다양한 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 이 중, 도 5b 혹은 도 5c에 도시된 상태가, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42) 중에 있어서의 광 확산성 입자(45)의 상태이다. 도 5b에 도시된 상태에 있어서, 광 확산성 입자(45)의 일부는 단체의 입자(46)로서 잔류하고, 광 확산성 입자(45)의 나머지는 응집체(47)로서 존재하고 있다. 또한, 도 5c에 도시된 상태에서는, 광 확산성 입자는, 모두 2차 응집된 응집체로서 바인더 수지부 중에 존재하고 있다.
한편, 도 5a에 도시된 상태에서는, 광 확산성 입자는, 모두 단체의 입자로서 바인더 수지부 중에 존재하고 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, 광 확산성 입자(45)의 응집의 진행의 정도는, 광 확산층(40)의 제작 조건을 적절하게 변경함으로써 조절할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 광학 시트(30) 내에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도가 20 이상 70 이하로 되도록, 바람직하게는 35 이상 70 이하로 되도록 광 확산층(40)이 형성되어 있다. 부가하여, 본 실시 형태에 있어서는, 광학 시트(30) 내에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 투과도가 70 이상 350 이하로 되도록, 바람직하게는 70 이상 230 이하로 되도록 광 확산층(40)이 형성되어 있다. 본건 발명자들이 확인한 결과, 광 확산층(40)의 내부 확산도가 이러한 범위가 되는 경우, 혹은, 광 확산층(40)의 내부 투과도가 이러한 범위가 되는 경우, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42) 중에는, 광 확산성 입자(45)의 단체 입자(46)가 응집하여 이루어지는 응집체(응집물, 복합 입자, 2차 복합체)(47)만이, 혹은, 상기 응집체(47) 및 그 단체 입자(46)의 양쪽이 본 발명의 효과를 발휘하는 데 있어서 특히 적정한 형태 및 양으로 포함되게 된다.
그리고, 그 원리, 기구의 상세에 대해서는 현재 미해명이지만, 광 확산층 중에 분산되는 입자가 이러한 응집체(47)를 형성하고 있는 경우, 종래 공지, 범용의 단체 입자(46)로 이루어지는 경우와 비교하여, 문제가 되고 있는 줄무늬 모양을 구성하는 광(광선 내지 광속)에 대하여, 후술하는 바와 같이, 줄무늬 모양의 원인이 된다고 추정되는 입사 외광의 가간섭성 및 강도의 주기적 변조를 효과적으로 약화시키는 형태의 확산을 일으킬 수 있다고 생각할 수 있다.
여기서, 「광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도」 및 「광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 투과도」에 대하여 설명한다. 이 중, 우선 광 확산층(40)의 내부 확산도에 대하여 설명하고, 그 후에 광 확산층(40)의 내부 투과도에 대하여 설명한다.
광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도라 함은, 광학 시트(30)의 내부에 조립된 상태에 있어서의 광 확산층(40)에 의한 광의 확산의 정도를 나타낸 것이다. 보다 구체적으로는, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 입광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산과, 광 확산층(40)의 내부에 있어서의 광의 확산과, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 출광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산을 고려한, 광 확산층(40)에 의한 광의 확산의 정도를 나타내고 있다. 확산의 정도를 나타내는 지표로서는, JIS K 7105에 준거하여 측정되는 헤이즈값을 사용하고 있다. 즉, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 입광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산과, 광 확산층(40)의 내부에 있어서의 광의 확산과, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 출광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산의 총합의 정도를, JIS K 7105에 준거하여 측정되는 헤이즈값을 사용하여 나타낸 것이다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)에 있어서, 광 확산층(40)의 내부 확산도를 측정하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)에 있어서는, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)도 광의 진행 방향을 변화시키도록 기능을 갖고 있다. 따라서, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)에 의한 광의 확산을 배제할 수 있는 샘플을 제작하고, 이 샘플의 헤이즈값을 JIS K 7105에 준거하여 측정함으로써, 광 제어층(40)의 내부 확산도를 특정할 수 있다.
구체적으로는, 도 6에 도시한 바와 같이, 헤이즈값 측정용의 샘플로서, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)에 의해 형성된 광학 시트(30)의 출광측의 요철을, 광 제어층(35)(단위 형상 요소(38))을 이루는 재료와 동일한 굴절률을 갖는 재료(47a)에 의해 평탄화함(매립함)으로써 제작된 샘플 A를 사용할 수 있다. 혹은, 헤이즈값 측정용의 샘플로서, 광 확산층(40) 상에 광 제어층(35)을 형성하는 대신에, 광 제어층(35)(단위 형상 요소(38))을 이루는 재료와 동일한 굴절률을 갖는 재료(47a)로 광 확산층(40)을 피복함으로써 제작된 샘플 B를 사용할 수 있다. 또한, 샘플 A 및 샘플 B의 출광측 면은, 모두 광학 시트(30)의 시트면과 평행하게 되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)에 있어서는, 광 확산층(40)의 내부 확산도를 상술한 방법 이외의 방법에 의해 특정할 수도 있다. 구체적으로는, 우선, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)에 의한 광의 확산의 정도를 제시할 수 있는 샘플을 제작한다. 다음에, 광학 시트(30)의 헤이즈값과, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)에 의한 광의 확산의 정도를 제시할 수 있는 샘플의 헤이즈값을 JIS K 7105에 준거하여 측정한다. 그리고, 광학 시트(30)의 헤이즈값으로부터 샘플의 헤이즈값을 뺀 값이, 광학 시트(30) 내에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도를 나타내게 된다. 또한, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)에 의한 광의 확산의 정도를 제시할 수 있는 샘플로서, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)와 동일한 구성의 단위 형상 요소(단위 광학 요소)를 갖는 출광측 면을 가짐과 함께 평활한 입광측 면을 갖고, 광 제어층(35)(단위 형상 요소(38))을 이루는 재료와 동일한 굴절률을 갖는 재료만으로 형성되어 샘플을 사용할 수 있다.
다음에, 도 7에 도시된 광학 시트(30A)에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도에 대하여 검토한다. 도 7에 도시된 광학 시트(30A)는, 기초부층(32)이 조면으로서 형성된 입광측 면을 갖는 점에 있어서만, 상술한 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)와 상이하다. 따라서, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 입광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산의 정도, 광 확산층(40)의 내부에 있어서의 광의 확산의 정도, 및 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 출광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산의 정도는, 각각 도 7에 도시된 광학 시트(30A)와 상술한 본 실시 형태의 광학 시트(30) 사이에서 동일해진다. 따라서, 도 7에 도시된 광학 시트(30A)에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도는, 도 6에 도시된 샘플 A나 샘플 B 등을 사용하여 특정할 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 광학 시트(30A)에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도는, 상술한 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도와 동일해진다.
이상의 점으로부터 이해될 수 있도록, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도는, 다음과 같이 하여 특정할 수 있다. 우선, 헤이즈를 측정하기 위한 샘플을 형성한다. 이 샘플은, 광 확산층(40)과 동일 구성의 중심층과, 중심층의 한쪽으로부터 중심층에 인접하도록 하여 배치된 제1 인접층과, 중심층의 다른 쪽으로부터 중심층에 인접하도록 하여 배치된 제2 인접층을 갖고 있다. 제1 인접층은, 광학 시트(30)에 있어서 광 확산층(40)에 입광측으로부터 인접하는 층을 이루는 기재(기초부)의 재료와 동일한 재료로 이루어지는 단일층이며, 중심층에 대면하는 측과는 반대의 측의 표면이 샘플의 시트면을 따라 연장되는 평활한 면으로 되어 있도록 할 수 있다. 또한, 제2 인접층은, 광학 시트(30)에 있어서 광 확산층(40)에 출광측으로부터 인접하는 층을 이루는 기재(기초부)의 재료와 동일한 재료로 이루어지는 단일층이며, 중심층에 대면하는 측과는 반대의 측의 표면이 샘플의 시트면을 따라 연장되는 평활한 면으로 되어 있도록 할 수 있다. 그리고, JIS K 7105에 준거하여 측정한 당해 샘플의 헤이즈값이, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층의 내부 확산도가 된다.
예를 들어, 도 8에 도시한 광학 시트(30B)에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도를 특정하는 경우에는, 다음과 같은 샘플 C를 제작하고, 제작된 샘플의 헤이즈값을 측정하면 된다. 또한, 광학 시트(30B)는, 광 확산층(60)과, 광 확산층(60)에 입광측으로부터 인접하는 입광측 층(62)과, 광 확산층(60)에 출광측으로부터 인접하는 출광측 층(64)을 갖고 있다. 그리고, 출광측 층(64)은, 바인더 수지부(65)와, 바인더 수지부(65) 중의 분산된 광 확산성 입자를 함유하고 있다. 한편, 샘플 C는, 중심층(70)과, 중심층(70)에 한쪽으로부터 인접하는 제1 인접층(72)과, 중심층(70)에 다른 쪽으로부터 인접하는 제2 인접층(74)을 갖고 있다. 중심층(70)은, 광학 시트(30B)의 광 확산층(60)과 동일한 구성을 갖고 있다. 제1 인접층(72)은, 입광측 층(62)을 이루는 재료로 형성되어 있다. 제1 인접층(72)은, 중심층(70)에 대면하는 측과는 반대의 측에, 샘플 C의 시트면과 평행하게 연장되는 평활한 표면을 갖고 있다. 또한, 제2 인접층(74)은, 출광측 층(64)을 이루는 재료, 즉, 바인더 수지부로 형성되어 있다. 제2 인접층(74)은, 중심층(70)에 대면하는 측과는 반대의 측에, 샘플 C의 시트면과 평행하게 연장되는 평활한 표면을 갖고 있다.
이상이, 광 확산층(40)의 내부 확산도에 대한 설명이며, 다음에 광 확산층(40)의 내부 투과도에 대하여 설명한다.
광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 투과도는, 광학 시트(30)의 내부에 조립된 상태에 있어서의 광 확산층(40)을 투과하는 광의 비율의 정도를 나타낸 것이다. 보다 구체적으로는, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 입광측에 인접하는 층의 계면과, 광 확산층(40)의 내부와, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 출광측에 인접하는 층의 계면을 투과하는 광의 비율의 정도를 나타내고 있다. 바꾸어 말하면, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 입광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산과, 광 확산층(40)의 내부에 있어서의 광의 확산과, 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 출광측에 인접하는 층의 계면에 있어서의 광의 확산을 고려한 후에, 광 확산층(40)을 투과하는 광의 비율의 정도를 평가하고 있다.
투과하는 광의 비율의 정도를 나타내는 지표로서는, JIS K 7105에 준거하여, 4종류의 광학 빗을 사용하여 측정되는 상 선명도의 값을 이용하고 있다. 구체적으로는, 광학 시트(30)의 내부에 조립된 상태에 있어서의 광 확산층(40)을 투과하는 광의 비율의 정도에 대하여, JIS K 7105에 준거하여, 광학 빗을 사용하여 측정한 상 선명도의 값을, 광 확산층(40)의 내부 상 선명도로 한다. 그리고, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 투과도는, 0.125mm의 광학 빗을 사용한 경우에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 상 선명도와, 0.5mm의 광학 빗을 사용한 경우에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 상 선명도와, 1.0mm의 광학 빗을 사용한 경우에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 상 선명도와, 2.0mm의 광학 빗을 사용한 경우에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 상 선명도의 합으로 하고 있다.
또한, JIS K 7105에 준거하여 상 선명도를 측정되는 샘플은, 상술한 내부 확산도를 측정할 때에 사용한 샘플과 동일 구성으로 할 수 있다. 상술한 내부 확산도를 측정할 때에 사용한 샘플은, 광학 시트(30)에 입사한 광에 대하여 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 입광측에 인접하는 층의 계면, 광 확산층(40)의 내부, 및 광 확산층(40)과 광 확산층(40)의 출광측에 인접하는 층의 계면에 있어서 미치는 광 확산 작용과, 동일한 광 확산 작용을 입사광에 대하여 미칠 수 있다. 따라서, 이 샘플에 대하여, JIS K 7105에 준거하여, 각 광학 빗을 사용하여 상 선명도를 측정함으로써, 광 확산층(40)의 각 내부 상 선명도를 구할 수 있다. 그리고, 구해진 4개의 내부 상 선명도를 서로 더함으로써, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 투과도를 구할 수 있다.
다음에, 이상과 같은 구성으로 이루어지는 광학 시트(30)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다.
우선, 기초부층(32)을 구성하게 되는 필름을 준비한다. 이 필름은, 우수한 투광성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지, 혹은, 폴리프로필렌, 폴리시클로올레핀 등의 폴리올레핀 수지로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다. 통상은, 2축 연신한 필름을 기초부층(32)으로서 사용한다. 기초부층(32)을 이루는 필름의 두께는, 통상 20 내지 200㎛의 범위이다.
다음에, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)를 구성하게 되는 유동성을 갖는 수지를 용제와 함께 필름 상에 코팅한다. 코팅 방법으로서는, 스핀 코트나 다이 코트 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 또한, 필름 상에 코팅되는 유동성을 갖는 수지에는, 광 확산성 입자(45)가 혼입되어 있다. 또한, 바인더 수지부(42)를 이루게 되는 유동성을 갖는 수지로서는, 일례로서, 폴리올 화합물과 이소시아네이트 화합물로 이루어지는 2액 경화 우레탄 수지계, 에폭시 수지계 등의 열 경화성 수지, 혹은, 염화비닐-아세트산 비닐 공중합체, 아크릴 수지 등의 열 가소성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 수지 자체가 도포에 충분한 만큼의 유동성이 없는 수지인 경우에는 이것을 용해 또는 분산시키기 위해 용제를 혼합한다. 상기 용제로서, 예를 들어, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용제, 아세트산 에틸 등의 에스테르계 용제, 톨루엔 등의 방향족 탄화수소 용제, 헥산 등의 지방족 탄화수소 용제, 에틸알코올 등의 알코올계 용제, 물을 사용할 수 있다. 또한, 광 확산성 입자(45)(응집체(47)만 혹은 응집체(47)와 단체 입자(46)의 혼합체)로서는, 평균 입경이 0.5 내지 100㎛ 정도인 실리카(이산화규소), 알루미나(산화알루미늄), 아크릴 수지, 폴리카르보네이트 수지 등의 투명 물질제의 입자를 사용할 수 있다. 단체 입자의 형상은, 구, 회전 타원체, 다면체, 절두 다면체, 비늘 조각 형상, 바늘 형상 등을 채용할 수 있다. 필요에 따라서, 바인더 수지에의 분산성, 단체 입자의 응집성, 및 도막(광 확산층(40))의 강도를 조정하기 위해, 상기 단체 입자(46)의 표면에, 실란커플링즈제의 피복층을 형성하거나, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 수산기, 이소시아네이트기 등의 관능기를 부여하는 처리, 혹은, 코로나 방전 처리 등의 표면 처리를 실시해도 된다.
그 후, 필름 상에 도포된 수지액(도료)을, 용제 건조나, 화학 반응 등에 의한 경화 등에 의해 고화시킨다. 이때, 건조 속도 및 경화 속도를 조절함으로써, 수지 중에 있어서의 광 확산성 입자(45)의 응집의 정도를 제어할 수도 있다. 또한, 상술한 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도 및 내부 투과도를 조절할 수도 있다.
이 공정에서는, 용제를 증발시키기 위해 및/또는 열 경화성 수지로 이루어지는 수지의 경화 반응을 촉진시키기 위해 수지를 가열하게 된다. 그리고, 이 가열 온도를 조절함으로써 광 확산성 입자(45)의 응집의 정도를 제어할 수도 있다. 구체적으로는, 바인더 수지부(42)를 이루게 되는 수지와, 광 확산성 입자(45) 사이의 친화성을 고려하여 건조 속도 및 경화 속도를 조절하게 된다. 예를 들어, 바인더 수지부(42)를 이루게 되는 수지와 광 확산성 입자(45) 사이의 친화성이 낮은 경우, 바인더 수지부(42)를 이루는 수지 중에 있어서, 광 확산성 입자(45)는 응집하고자 하는 경향이 강해진다. 이 경우, 건조 속도 및 경화 속도를 빠르게 함으로써 응집을 억제할 수 있고, 한편, 건조 속도 및 경화 속도를 느리게 함으로써 응집을 촉진할 수 있다.
이상과 같이 하여 제작된 광 확산층(40)에 있어서는, 광 확산성 입자(45)와 바인더 수지부(42)의 중량비나, 광 확산성 입자(45)의 평균 입경 등을 적절하게 조정해 둠으로써, 필름(기초부층(32))에 대면하는 측과는 반대의 측의 표면을, 원하는 정도의 요철을 갖는 조면으로 할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 광 확산층(40)의 후에 제작되는 광 제어층(35)의 제조 조건을 조절하는 것에 의해서도, 광 확산층(40)의 출광측의 조면에 있어서의 요철의 형상을 조절할 수 있다. 그리고, 이 광 확산층(40)의 출광측 조면에 있어서의 요철의 형상에 기인하여, 광학 기능을 광학 시트(30)가 원하는 유용한 광학적 기능을 발현하게 된다.
다음에, 광 확산층(40) 상에 유동성을 갖는 수지를 도포하여 부형하고, 이에 의해, 광 확산층(40) 상에 광 제어층(35)을 형성할 수 있다. 광 제어층(35)을 이루게 되는 재료로서는, 예를 들어, 아크릴레이트계, 메타크릴레이트계, 에폭시계 등의 단량체, 예비중합체, 혹은, 이들의 혼합계로 이루어지는 자외선(UV) 경화성 수지, 혹은 전자선(EB) 경화성 수지를 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 광학 시트(30)를 제작할 수 있다.
그런데, 광학 시트의 생산성을 고려하면, 상술한 바와 같이 수지의 경화 시간이 단시간으로 되는 전리 방사선 경화형 수지를 사용하여 광 제어층(35)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 광 제어층(35)에 인접하는 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)는, 광 제어층(35)을 이루는 전리 방사선 경화형 수지의 급격한 중합 수축에 대응할 수 있는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 광 제어층(35)에 인접하는 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)를 이루는 재료로서, 열 경화형 수지가 적합한 것을 발견했다. 열 경화형 수지를 사용하여 바인더 수지부(42)를 형성한 경우, 광 제어층(35)을 이루는 전리 방사선 경화형 수지를 경화시킨 후에, 바인더 수지부(42)를 가열 상태로 유지하여 경화시킬 수 있다. 이러한 방법에 따르면, 광 제어층(35)을 이루는 재료의 중합 수축시에, 광 제어층(35)에 인접하는 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)를 이루는 재료가 변형됨으로써, 광학 시트(30)에 깨짐이나 휨 등의 변형이 발생해 버리는 것을 방지할 수 있다. 한편, 광 제어층(35)을 이루는 재료의 중합 수축 후에, 바인더 수지부(42)를 경화시킴으로써, 광학 시트(30)에 어느 정도의 강성을 부여할 수 있다.
전리 방사선 경화형 수지를 경화시켜 광 제어층(35)을 형성하고, 그 후, 열 경화형 수지로부터 바인더 수지부(42)를 가열 경화시켜 형성함으로써, 광학 시트(30)를 실제로 제작한 결과, 제작된 광학 시트(30)는, 휨 등의 변형도 약간 또는 변형이 발생하고 있지 않고, 또한, 원하는 강도를 갖고 있었다. 그러나 한편, 이 광학 시트(30)에 대하여, 가열 내구 시험을 실시한 결과, 광 제어부(35)에 깨짐이 빈번하게 발생해 버렸다. 특히, 광 제어층(35)의 두께가 얇은 부분, 예를 들어, 도 2와 같은 삼각 기둥 프리즘의 선 형상 배열인 경우에는, 그 골(谷) 부분에, 상기 골부의 선을 따라 깨짐 내지 균열이 집중적으로 발생했다.
이에 대해, 본건 발명자들은 다양한 실험을 행하여, 가열 내구 시험에서의 깨짐의 발생을 방지하기 위해서는 이하의 유효한 것을 발견했다. 또한, 후술하는 실시예에서는, 다양한 조건을 변경하여 행한 실험 결과의 일부를 개시하고 있다.
우선, 가열 내구 시험에서 깨짐이 발생하는 주요인으로서, 광 제어층(35)의 팽창률과, 광 확산층(40)의 팽창률의 차이를 생각할 수 있었다. 광 제어층(35)이 전리 방사선 경화형 수지로 이루어짐과 함께 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)가 열 경화형 수지로 이루어지는 경우, 통상, 광 제어층(35)을 이루는 재료의 선 팽창률에 대한, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)를 이루는 재료의 선 팽창률의 비는 100％ 이상이 된다. 그리고, 본 발명자들의 실험에 따르면, 하기 특정의 방법에서 얻어지는, 20℃ 내지 80℃의 사이에 걸쳐 가열한 경우의, 광 제어층(35)을 이루는 재료의 선 팽창률에 대한, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)를 이루는 재료의 선 팽창률의 비가 1500％ 이하로 되어 있는 경우에, 보다 바람직하게는, 1200％ 이하로 되어 있는 경우에 깨짐의 발생을 방지할 수 있었다.
또한, 「선(열) 팽창률」이라 함은, JIS K-7197에 규정된 것이다. 또한, 본건에서는, 선 팽창률을 측정할 때의 가열 전의 시험편의 온도를 20℃로 설정함과 함께, 가열 후의 시험편의 온도를 80℃로 설정했다. 시험편의 가열 전의 온도를 20℃로 한 것은, 당해 광학 시트가 통상 사용되는 실온에 가까운 것, 및 일반적인 표시 장치용의 광학 시트에 사용되고 있는 열 경화형 수지 및 전리 방사선 경화형 수지가 20℃ 이하의 영역에서는, 깨짐에 영향을 미칠 수 있을 정도로 열 팽창하지 않는 것이다. 또한, 시험편의 가열 온도를 80℃로 한 것은, 일반적인 표시 장치가 통상 노출된다고 예상되는 최고 온도보다도 높은 것, 및 일반적인 표시 장치용의 광학 시트에 대한 가열 내구 시험의 최고 온도가 80℃이기 때문이다. 또한, 본건에 있어서, 선 팽창률은, JIS K-7197에 준거하여, 가늘고 긴 스트립 형상의 시험편에 대하여 측정된 값으로 한다. 구체적으로는, 시험편의 측정 영역의 폭을 약 5mm로 하고, 길이를 약 10mm로 하고, 두께를 약 150㎛로 할 수 있다.
또한, 일반적으로, 수지는 유리 전이를 나타내는 것이 많고, 수지의 선 팽창률은 유리 전이 온도 근방에 있어서 크게 변화된다. 특히, 열 경화형 수지는, 유리 전이 온도 근방에서, 그 선 팽창률을 크게 상승시키게 된다. 이로 인해 광 확산층(40)의 유리 전이 온도는, 상술한 80℃보다도 높은 것이 바람직하다. 또한, 광 확산층(40)의 선 팽창률의 변동에 수반하여, 광 제어층(35)의 선 팽창률도 변동할 수 있도록, 광 제어층(35)의 유리 전이 온도 Tg1과, 광 확산층(40)의 유리 전이 온도 Tg2의 차가 40℃ 이하, 특히 30℃ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 즉, 다음 식을 만족시키는 경우, 광학 시트(30)를 일단 80℃까지 가열하는 가열 내구 시험에 있어서, 광학 시트(30)의 깨짐의 발생을 효과적으로 방지할 수 있었다.
|Tg1-Tg2|≤30℃
또한, 광 확산층(40)을 이루는 수지 재료의 분자 사이가 강하게 결합되어 있는 것이 바람직하다. 본건 발명자가 예의 연구를 거듭한 결과, 광 확산층(40)의 분자 사이가 강하게 결합되어 있다고 상정되는 경우에는, 상술한 선 팽창률의 비가, 깨짐을 방지하는 데 있어서 바람직한 상기 범위 내에 들어가기 쉬워지고, 또한, 가열 내구 시험에서의 광학 시트(40)의 깨짐도 억제되었다. 분자 사이에서의 강한 결합에 의해 광 확산층(40)이 경화된 것이라고 추정된다.
구체적으로는, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)가 우레탄 결합을 많이 갖고 있다고 상정되는 경우, 광학 시트(30)를 일단 80℃까지 가열하는 가열 내구 시험에서의, 광학 시트(30)의 깨짐의 발생을 효과적으로 방지할 수 있었다. 특히, 바인더 수지부(42)를 이루는 주재료가 우레탄 결합을 갖는 재료인 것이 바람직하다. 바인더 수지부(42)를 이루는 주재료가 우레탄 결합을 갖는 경우에는, 바인더 수지부(42)가 어떠한 반응의 결과로서 우레탄 결합을 갖게 되는 경우, 예를 들어 에스테르 결합을 갖는 주재료를 이소시아네이트에 의해 가교함으로써 우레탄 결합을 바인더 수지부(42)가 갖게 되는 경우와 비교하여, 광학 시트(30)를 일단 80℃까지 가열하는 가열 내구 시험에서의, 광학 시트(30)의 깨짐의 발생을 효과적으로 방지할 수 있었다.
또한, 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)가 수소 결합을 많이 포함하게 된다고 상정되는 경우, 광학 시트(30)를 일단 80℃까지 가열하는 가열 내구 시험에서의, 광학 시트(30)의 깨짐의 발생을 효과적으로 방지할 수 있었다. 일반적으로, 바인더 수지부(42)를 이루는 주재료의 수산기값이 큰 경우, 바인더 수지부(42)가 많은 수소 결합을 갖게 된다고 상정된다. 그리고, 바인더 수지부(42)를 이루는 주재료의 수산기값이 6 이상인 경우에, 광학 시트(30)를 일단 80℃까지 가열하는 가열 내구 시험에서의, 광학 시트(30)의 깨짐의 발생을 효과적으로 방지할 수 있었다.
다음에, 이상과 같은 광학 시트(30), 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)의 작용에 대하여 설명한다.
우선, 투과형 표시 장치(10) 및 면 광원 장치(20)의 전체적인 작용에 대하여 설명한다.
도 1에 있어서, 광원(22)으로 발광된 광은, 도광판(26)에 입사하여, 도광판(26) 내에서 전반사를 반복하여 진행한다. 상술한 바와 같이, 도광판(26)의 두께는, 광원(22)으로부터 이격함에 따라서 점차 얇아져 간다. 이로 인해, 전반사를 반복하여 도광판(26) 내를 진행하는 광은, 광원(22)으로부터 이격해 간다. 또한, 전반사를 반복해 가면, 도광판(26)의 표면에 입사할 때의 입사 각도가 점차 작아져 간다. 이 결과, 그 중, 전반사 임계 각도 미만의 각도로 도광판(26)의 표면을 향하여, 이 결과, 도광판(26)으로부터 출사하게 된다.
또한, 도광판(26)의 이면에는, 백색 도트 패턴(27)이 형성되어 있다. 도광판(26) 내를 진행하는 광이, 백색 도트 패턴(27)으로 입사하면 확산된다. 이 백색 도트 패턴(27)이 도광판(26)의 이면에 있어서 차지하는 면적의 비율은, 광원(22)으로부터 이격함에 따라서 점차 커져 간다. 이 결과, 도광판(22) 내를 진행하는 광은, 광원(22)으로부터 이격함에 따라서, 백색 도트 패턴에 의해 확산 반사되기 쉬워진다. 도광판(22) 내의 광이, 백색 도트 패턴에 의해 확산 반사되면, 전반사 임계 각도 미만의 각도로 도광판(26)의 표면을 향하여, 이 결과, 도광판(26)으로부터 출사하기 쉬워진다.
이상의 점으로부터, 도광판(26)으로부터 관찰자측으로 출사하는 광의 양은, 광원(22)까지의 거리에 의하지 않고, 대략 균일해진다. 즉, 도광판(26)의 관찰자측의 면에 있어서의 휘도의 면내 분포는, 어느 정도 균일화되게 된다.
또한, 도광판(26)으로부터 관찰자측과는 반대의 측에 출사한 광은, 반사판(24)에 의해 반사되어, 관찰자측을 향해 진행하게 된다.
도광판(26)으로부터 출사한 광은, 광 확산 시트(28)에 입사하여 등방 확산된 후, 광학 시트(30)에 입사한다. 광학 시트(30)에 입사한 광은, 또한, 광 확산층(40)에 있어서 확산된다.
그 후, 도 3에 도시한 바와 같이, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)로부터 출사하는 광 L31, L32, L33은, 단위 형상 요소(단위 광학 요소, 단위 프리즘)(38)의 출광측 면(프리즘면)에 있어서 굴절한다. 이 굴절에 의해, 정면 방향 nd로부터 경사진 방향으로 진행하는 광 L31, L32, L33의 진행 방향(출사 방향)은, 주로, 광학 시트(30)로 입사할 때에 있어서의 광의 진행 방향과 비교하여, 광학 시트(30)의 시트면에의 법선 방향 nd에 대한 각도가 작아지는 측으로 구부러진다. 이러한 작용에 의해, 단위 형상 요소(38)는, 투과광의 진행 방향을 정면 방향 nd측으로 좁힐 수 있다. 즉, 단위 형상 요소(38)는, 투과광에 대하여 집광 작용을 미치게 된다. 또한, 도 3에 있어서는, 이 집광 작용의 이해를 용이하게 하기 위해, 광 확산층(40)의 도시 및 광 확산층(40)에 있어서의 투과광 L31, L32, L33의 확산을 생략하고 있다.
광학 시트(30)를 출광한 광은, 그 후, 투과형 표시부(15)에 입사한다. 투과형 표시부(15)는, 면 광원 장치(20)로부터의 광을 화소마다 선택적으로 투과시킨다. 이에 의해, 투과형 표시 장치(10)의 관찰자가, 영상을 관찰할 수 있게 된다.
그런데, 이 광학 시트(30)가 다른 부재와 중첩되어 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)를 구성하는 경우, 상술한 바와 같이, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)와, 광학 시트(30)에 인접하는 다른 부재가 접촉하는 영역에, 줄무늬 모양이 시인되게 되어, 화질을 열화시켜 버리게 된다. 특히, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)가, 투과형 표시부(15)의 평활한 입광측 면(13a)(통상 편광판 표면이지만, 위상차판, 편광 분리막, 보호막 등의 표면의 경우도 있음)에 접촉하는 경우에, 이 문제는 현저해지는 경향이 있다.
일반적으로, 투과형 표시부(15)의 화소의 배열 피치와, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)의 배열 피치에 기인한 줄무늬 모양(간섭 줄무늬, 무아레)이 발생해 버리는 것을 생각할 수 있다. 이 줄무늬 모양을 눈에 띄지 않게 하는 유효한 방법으로서, 화소의 배열 피치와, 단위 형상 요소(38)의 배열 피치의 비율을 소정의 범위 내에 설정하는 것이 알려져 있다. 또한, 강한 광 확산 기능을 갖는 층을 형성하는 것에 의해서도, 이러한 줄무늬 모양을 눈에 띄지 않게 할 수 있는 것이 알려져 있다. 단, 강한 광 확산 기능을 갖는 층을 형성하면, 광원 광의 투과율을 저하시키는 등의 문제를 일으켜 버린다.
그런데, 본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 광학 시트의 단위 형상 요소가 투과형 표시부(15)의 평활한 입광측 면(13a)에 접촉하는 경우에 발생하는 줄무늬 모양은, 투과형 표시부(15)의 화소의 배열 피치와, 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 피치를 조절하는 것만으로는 눈에 띄지 않게 할 수 없었다. 또한, 광학 시트의 입광측 면을 조면화했지만, 줄무늬 모양을 유효하게 눈에 띄지 않게 할 수는 없었다(후술하는 「실시예」의 란을 참조). 그렇기는 커녕, 도 1에 도시한 구성의 광학 시트에 있어서 줄무늬 모양을 눈에 띄지 않게 하는 정도까지 광학 시트의 입광측 면을 조화해 가면, 광원 광의 투과율이 현저하게 저하되어, 화질을 대폭 열화시키게 되었다.
한편, 광 확산성 입자(45)의 단체(46) 및 응집체(응집물, 복합 입자, 2차 복합체)(47)를 함유하는 광 확산층(40)을 내부층(최입광측 층 및 최출광측 층 이외의층)으로서 갖는 광학 시트(30)에 따르면, 후술하는 실시예에서의 평가 결과에도 지지되어 있는 바와 같이, 줄무늬 모양을 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 줄무늬 모양을 눈에 띄지 않게 하는 메커니즘은 명백하지 않지만, 이하에, 주로 도 4 및 도 16을 참조하면서, 그 일 요인으로 생각될 수 있는 메커니즘에 대하여 설명한다. 단, 본건 발명은 이하의 메커니즘에 한정되는 것은 아니다.
표시 장치(10)로부터는, 관찰자에 의해 관찰되게 되는 영상 광이 출사한다. 한편, 관찰자측으로부터 표시 장치(10)에 입사하는 광도 존재한다. 이러한 광에는, 태양광이나 실내의 전등 광 등의 환경 광(외광)이 포함된다. 도 4 및 도 16에 도시한 바와 같이, 환경 광 Lc의 일부는, 투과형 표시부(15)를 투과하고, 투과형 표시부(15)에 인접하는 광학 시트(30)로 입사한다. 이러한 환경 광 Lc는, 투과형 표시부(15) 내의 화소 영역을 투과하고 있는 점에서, 광학 시트(30)의 시트면에 평행한 방향을 따라, 화소의 배열 피치에 따른 강약을 갖게 된다. 즉, 환경 광 Lc는, 주기성의 강약을 갖는 광으로서, 광학 시트(30)에 입사한다.
특히, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)가 투과형 표시부(15)의 입광측 면에 접촉하고 있는 경우에는, 이 접촉 개소에 있어서 환경 광 Lc가 거침없이 빠져나가 버린다(거침없이 관통해 버린다). 이 결과, 광학 시트(30) 내로 입사하는 환경 광 Lc의 절대량이 증가하는 것으로 추정된다. 이 경우, 광학 시트(30)에 입사한 환경 광 Lc는, 화소의 배열 피치 및 단위 형상 요소(38)의 배열 피치에 따른 강한 주기성을 갖는 것이라고 예상된다.
도 16에 도시한 바와 같이, 광학 시트(130)에 입사한 환경 광 Lc의 대부분은, 광학 시트(130) 내에 있어서의 반사에 의해, 그 진행 방향이 반전시켜져서 관찰자측으로 진행하게 된다. 구체적으로는, 광학 시트(130)의 입광측 면(130a)과 대기와의 계면에 있어서, 환경 광 Lc의 대부분이, 그 주기성을 유지한 채, 반사한다고 예상된다. 단, 도 16에 도시한 바와 같이, 광학 시트(130)의 입광측 면(130a)이 요철면으로서 형성되어 있는 경우에는, 입광측 면(130a)에 있어서의 광 확산 기능에 의해, 반사광 Lr1의 주기성은 약간 약화된다.
또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 통상, 단위 형상 요소(단위 프리즘)(138)를 포함하는 광 제어층(135)은 기초부층(132) 상에 부형에 의해 형성된다. 따라서, 광 제어층(135)과 기초부층(132) 사이에 광학적인 계면이 형성되고, 이 광학적인 계면에 있어서도, 환경 광 Lc가 반사할 가능성이 있다. 그리고, 통상, 광 제어층(135)과 기초부층(132) 사이의 계면은 평활면이기 때문에, 이 계면에서의 반사광 Lr2는, 주기성을 그대로 유지하여, 관찰자측을 향한다.
이와 같이 하여, 주기성을 갖는 환경 광 Lc의 반사광 Lr1, Lr2가, 투과형 표시부(15)를 향한다. 이 결과, 우선, 충분한 가간섭성(코히런스)을 유지한 양쪽 반사광 Lr1, Lr2, 및 도시는 생략했지만, 단위 형상 요소(138) 표면에서의 반사광 및 투과형 표시부의 입광측 면(13a)에서의 반사광의 4종의 광이 간섭 줄무늬를 구성한다. 이것에 부가하여, 반사광 Lr1, Lr2의 강약의 주기와, 투과형 표시부(15)의 화소 피치의 주기와의 간섭에 의해 줄무늬 모양이 시인되게 되는 것이라고 예상된다. 특히, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)가 투과형 표시부(15)의 평활한 입광측 면(13a)에 접촉하는 경우에는, 반사광 Lr1, Lr2의 주기성이 강해짐과 함께 반사광 Lr1, Lr2의 광량도 증가하고, 줄무늬 모양이 보다 두드러지게 된다고 추정된다.
한편, 상술해 온 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30)에 있어서는, 광학 시트(30)의 내부(입광측 면과 출광측 면 사이)에 광 확산층(40)이 형성되어 있다. 광 확산층(40)은, 광 확산성 입자(45)의 단체 입자(46)의 응집체(47)를 적어도 포함함과 함께, 광 제어층(35)과의 계면을 형성하는 광 확산층(40)의 출광측 면은, 광 확산능을 갖는 조면으로서 형성되어 있다. 그리고, 광 확산층(40)은, 적당한 광 확산능 및 광 투과능을 갖게 되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 광 제어층(35)을 투과하여 광 확산층(40)을 향하는 환경 광 Lc의 대부분은, 또한 광 확산층(40)에 입사하여, 광 확산층(40)을 투과하게 된다. 광 확산층(40)에 입사한 환경 광 Lc는, 광 제어층(35) 및 광 확산층(40)의 계면과, 광 확산층(40)의 내부에 있어서 확산시켜진다. 이 결과, 환경 광 Lc의 주기성이 약화된다. 이러한 환경 광의 대부분은, 기초부층(32)에 입사하고, 그 후, 광학 시트(30)의 입광측 면에서 반사하여, 관찰자측을 향하게 된다. 본 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)의 입광측 면은, 평활한 면으로서 형성되어 있다. 따라서, 광학 시트(30)의 입광측 면에서의 반사는 대략 경면 반사로 되지만, 그 후, 반사광 L1은, 다시 광 확산층(40)을 통과하여, 광 확산층(40)의 내부와, 광 제어층(35) 및 광 확산층(40)의 계면에 있어서 다시 확산시켜진다. 즉, 환경 광 Lc의 많은 부분을 차지한다고 예상되는 반사광 L1은, 광 확산층(40)에 있어서 두 번 확산시켜져, 그 주기성 및 가간섭성을 대폭 약화시킬 수 있게 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 광 확산층(40)을 진행하는 환경 광 Lc의 일부는, 광 확산층(40)과 기초부층(32)의 계면에 있어서 반사하여, 관찰자측을 향하게 된다. 광 확산층(40)과 기초부층(32)의 계면에 있어서의 반사는 대략 경면 반사로 되지만, 반사광 L2는, 다시 광 확산층(40)을 통과하여, 광 확산층(40)의 내부와, 광 제어층(35) 및 광 확산층(40)의 계면에 있어서 다시 확산시켜진다. 즉, 환경 광 Lc의 일부로 이루어지는 반사광 L2는, 광 확산층(40)에 있어서 두 번 확산시켜져, 그 주기성을 대폭 약화시킬 수 있게 된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 광 제어층(35)을 투과하여 광 확산층(40)을 향하는 환경 광 Lc의 일부에는, 광 제어층(35) 및 광 확산층(40)의 계면에서 반사하는 광 L3도 포함된다. 이러한 반사광 L3에 대해서도, 광 제어층(35) 및 광 확산층(40)의 계면에서의 반사가 확산 반사로 되기 때문에, 그 주기성 및 가간섭성은 약화시켜져 있다.
이상과 같이, 투과형 표시부(15)를 통과하여 광학 시트(30)에 입사한 환경 광 Lc는, 광학 시트(30) 내에 있어서 효과적으로 확산된다. 이 결과, 투과형 표시부(15)로 다시 입사하는 반사광 L1, L2, L3, 및 도시는 생략하지만, 단위 형상 요소(138) 표면의 반사광 및 투과형 표시부의 입광측 면(13a)에서의 반사광의 4종의 광의 가간섭 줄무늬는 약해진다. 또한, 각 반사광 L1, L2, L3의 강약에 의한 주기성은, 약해지고 있는 것으로 추측된다. 이에 의해, 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30)에 따르면, 줄무늬 모양을 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있는 것으로 추정된다.
본건 발명자가 예의 연구를 거듭한 결과, 후술하는 실시예에 있어서의 평가 결과에서 나타내어져 있는 바와 같이, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)에 의한 광의 확산의 정도를 헤이즈값에 의해 나타낸 값인 광 확산층(40)의 내부 확산도가 20 이상인 경우, 보다 바람직하게는 35 이상인 경우에, 매우 효과적으로 줄무늬 모양을 눈에 띄지 않게 할 수 있었다.
또한, 후술하는 실시예에 있어서의 평가 결과에서 나타내어져 있는 바와 같이, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)에 의한 광의 투과의 정도를, 0.125mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 0.5mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 1.0mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 2.0mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과의 합인 광 확산층(40)의 내부 투과도가 350 이하인 경우, 보다 바람직하게는 230 이하인 경우에, 매우 효과적으로 줄무늬 모양을 눈에 띄지 않게 할 수 있었다.
또한, 상술한 도 16에 도시한 광학 시트(130)에 있어서는, 반사광 Lr2는, 확산되는 일은 없다. 즉, 반사광 Lr2는, 주기성을 그대로 유지하고, 관찰자측을 향해 투과형 표시부(15)로 입사한다. 또한, 반사광 Lr1은, 광 확산 기능을 갖는 광학 시트(130)의 입사측 면에서 확산되지만, 2회 반사되는 일은 없다. 따라서, 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30)에 따르면, 도 16에 도시된 광학 시트(13)와 비교하여, 줄무늬 모양의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 영상 광을 이루게 되는 광원으로부터의 광은, 광 확산층(40)을 통과할 때에 확산되지만, 환경 광 Lc와 같이 2회 확산되는 일은 없다. 따라서, 광 확산층(40)의 광 확산 기능에 의해 광원 광을 과도하게 확산시켜 버리는 것을 방지하고, 광 제어층(35)의 집광 기능에 의해 정면 방향 휘도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 부가하여, 광 확산층(40)이 광원 광을 과도하게 확산시키는 일이 없으므로, 광학 시트(30)는 적당한 투과도를 유지할 수 있어, 다양한 이점(예를 들어, 휘도의 향상, 에너지의 유효 이용) 등을 누릴 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 화질을 크게 열화시키지 않고 줄무늬 모양(간섭 줄무늬)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 확산도가 70 이하인 경우, 혹은, 광학 시트(30)의 내부에 있어서의 광 확산층(40)의 내부 투과도가 70 이상인 경우에 효과적으로 충분한 휘도를 확보할 수 있었다.
이상과 같은 본 실시 형태에 따르면, 광학 시트(30)의 내부에, 단체의 광 확산성 입자(46)가 응집되어 이루어지는 응집체(응집물, 복합 입자, 2차 복합체)(47)를 포함하는 광 확산층(40)이 포함되어 있다. 그리고, 이러한 응집체(47)가 단체 입자(46)에 비하여, 문제의 줄무늬 모양을 구성하는 광(광선 내지 광속)에 대하여 그 가간섭성 및 강도의 주기적 변조를 효과적으로 약화시키는 바와 같은 형태의 확산 작용을 미친다고 생각할 수 있다. 그러므로, 이 광 확산층(40)에 따르면, 광학 시트(30)를 다른 부재와의 중첩했을 때에 발생할 수 있는 문제, 구체적으로는, 줄무늬 모양의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본건 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 광 확산층(40)의 광학적 작용으로서, 이하의 것도 지견되었다. 광 확산층(40)의 광 제어층(35)측의 면이 볼록부(48)(도 9 및 도 10 참조)를 갖는 조면으로서 형성되어 있는 경우, 이 조면에 의해, 상술해 온 바와 같이, 광학 시트(30)를 다른 부재와의 중첩했을 때에 발생할 수 있는 문제를 효과적으로 억제할 수 있다. 이러한 기능에 부가하여, 광 확산층(40)의 광 제어층(35)측의 조면이, 당해 조면을 이루는 볼록부(48)의 형상에 기인하여, 한층 더 광학적 기능을 광학 시트(30)에 부여할 수 있는 것이 지견되었다. 보다 상세하게는, 광 확산층(40)의 출광측 면의 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값(오목부(48)의 정상부에 있어서의 평균 곡률 반경)을, 광 확산층(40) 중의 광 확산성 입자로 이루어지는 입상체의 반경의 평균값(입상체의 평균 곡률 반경)에 대하여 변화시킴으로써, 광학 시트(30)의 광학 기능을 효과적으로 조절할 수 있는 것이 지견되었다.
또한, 여기에서 말하는, 광 확산성 입자로 이루어지는 입상체라 함은, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한 바와 같이, 광 확산층(40) 중에 분산되어 있는, 광 확산성 입자의 응집체(47) 또는 광 확산성 입자의 단체(46)로 이루어지는 입상체(45)이다. 그리고, 광 확산성 입자의 응집체(47)로 이루어지는 입상체(45)의 반경은, 당해 응집체(47)에 대한 외접 구의 반경에 의해 근사하는 것으로 한다. 또한, 구체가 아닌 광 확산성 입자 단체(46)로 이루어지는 입상체(45)의 반경이라 함은, 당해 광 확산성 입자 단체(46)에 대한 외접 구의 반경에 의해 근사하는 것으로 한다. 실제로는, 광학 시트(30)의 광 확산층(40)의 단면을 광학 현미경 또는 전자 현미경에 의해 관찰하여, 3 내지 50개(바람직하게는 20개 이상)의 입상체(45)의 반경을 측정하고, 그 측정값의 평균값을, 입상체(45)의 반경 R1의 평균값으로 할 수 있다. 광학 시트(30)의 광 확산층(40)의 출광측 면을 이루는 조면의 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값에 대해서도 마찬가지로, 광학 시트(30)의 광 확산층(40)의 단면을 광학 현미경 또는 전자 현미경에 의해 관찰하고, 3 내지 50개(바람직하게는 20개 이상)의 볼록부에 대하여, 최출광측이 되는 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2를 측정하고, 그 측정값의 평균값을, 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값으로 할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 볼록부(48)는, 예를 들어 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 광 확산층(40) 중 어느 하나의 입상체(45)에 대응하여 형성되고, 당해 입상체(45)로부터 광학 시트(30)의 법선 방향 nd에 어긋난 위치에 위치하고 있다.
상술한 구성의 광학 시트(30)에 있어서는, 예를 들어 다음과 같이 하여, 광 확산층(40)의 출광측 면의 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 광 확산성 입자(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 제어할 수 있다. 우선, 적극적으로 가열하여 경화시키기 전의 바인더 수지부(42)와 광 확산성 입자(45)로 이루어지는 광 확산층(40) 상에, 전리 방사선 경화형 수지로 이루어지는 광 제어층(40)을 성형할 때에 있어서의, 가공 압력(닙 압력)을 조절함으로써, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 크기를 조절할 수 있다. 전리 방사선 경화형 수지를 수용한 형을 기초부층(32) 및 광 확산층(40)을 향해 고압력으로 가압한 경우(성형시의 가공 압력이 높은 경우), 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 커지기 쉽다. 한편, 형을 기초부층(32) 및 광 확산층(40)을 향해 저압력으로 가압한 경우(성형시의 가공 압력이 낮은 경우), 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 작아지기 쉽다.
또한, 전리 방사선 경화형 수지의 경화 수축의 정도를 조절함으로써, 광 확산층(40)의 출광측 면의 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 광 확산성 입자(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 제어할 수 있다. 경화 수축량이 작은 경우, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 커지기 쉽다. 한편, 경화 수축량이 큰 경우, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 작아지기 쉽다. 또한, 전리 방사선 경화형 수지의 경화 수축의 정도는, 전리 방사선 경화형 수지의 조성을 조절함으로써 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 일반적으로는, 전리 방사선 경화형 수지를 구성하는 단량체 또는 예비중합체의 분자 1개당의 관능기(아크릴로일기, 메타크릴로일기 등)의 수를 많게 할수록 경화 수축의 정도를 크게 할 수 있다.
또한, 기초부층(32) 상에 도공되어 광 확산층(40)의 바인더 수지부(42)를 이루게 되는 수지 재료의 점도(유동성)를 조절하는 것에 의해서도, 광 확산층(40)의 출광측 면의 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 광 확산성 입자(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 제어할 수 있다. 기초부층(32) 상에 도공되어 광 확산층(42)을 이루게 되는 수지 재료의 점도가 낮은 경우(유동성이 높은 경우), 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 커지기 쉽다. 한편, 기초부층(32) 상에 도공되어 광 확산층(42)을 이루게 되는 수지 재료의 점도가 높은 경우(유동성이 낮은 경우), 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 작아지기 쉽다.
본건 발명자들이 실험을 행한 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 작은 경우에는, 면 광원 장치(20)의 정면 방향 휘도를 보다 향상시킬 수 있었다. 즉, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 작은 경우, 광학 시트(30)에 우수한 집광 기능을 부여할 수 있다. 단, 그 대신에, 광학 시트의 광 확산 기능 쪽은 상대적으로 저하된다. 한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 큰 경우에는, 면 광원 장치(20)의 휘도의 면내 분포를 보다 균일화시킬 수 있고, 이것에 수반하여, 직하형의 면 광원 장치에 있어서는 광원의 상을 보다 눈에 띄지 않게 할 수 있었다. 또한, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 큰 경우에는, 표시 장치(15)의 시야각을 증대시킬 수 있었다. 즉, 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 큰 경우, 광학 시트(30)에 우수한 광 확산 기능을 부여할 수 있다. 단, 그 대신에, 광학 시트의 집광 기능 쪽은 상대적으로 저하된다.
그런데, 일본 특허 공개 제2007-34287호 공보 및 일본 특허 공개 평8-335044호 공보에는, 광 확산 기능층을 그 내부에 포함한 광학 시트가 개시되어 있다. 단, 일본 특허 공개 제2007-34287호 공보 및 일본 특허 공개 평8-335044호 공보 중 어느 것에 있어서도, 광 확산층 중의 어느 하나의 입상체에 대응하여 광 확산층의 출광측 면을 이루도록 형성된 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값을, 입상체의 반경의 평균값과는 상이하도록 하는 것은 개시되어 있지 않다.
일본 특허 공개 제2007-34287호 공보에는, 광 확산성 입자의 일부를 바인더 수지로부터 노출시키는 것, 바꾸어 말하면, 광 확산성 입자 자체로 이루어지는 볼록부이며, 정상부에 있어서의 곡률 반경이 광 확산성 입자의 곡률 반경과 동일해지는 볼록부를 형성하는 것(일본 특허 공개 제2007-34287호 공보의 단락 0042 참조), 혹은, 광 확산층의 출광측 면을 평탄하게 하는 것(일본 특허 공개 제2007-34287호 공보의 단락 0019 참조), 혹은, 광 확산층 상에 엠보스 가공에 의해, 즉, 광 확산성 입자와는 무관계의 볼록부를 형성하는 것(일본 특허 공개 제2007-34287호 공보의 단락 0044 참조)만이 개시되어 있다. 한편, 일본 특허 공개 평8-335044호 공보에는, 그 단락 0022에 「입자의 입경은, 표면의 미소 요철군(12a)의 평균 거칠기 Δz2와 동일한 정도이다」라고 기재되어 있는 점에서, 광 확산성 입자 자체로 이루어지는 볼록부이며, 정상부에 있어서의 곡률 반경이 광 확산성 입자의 곡률 반경과 동일해지는 볼록부를 형성하는 것이 개시되어 있는 것에 지나지 않는다.
본건 발명자들이 실험을 반복한 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 작은 경우에는, 광 확산층의 출광측의 조면을 이루는 볼록부가 바인더 수지부와 동일한 굴절률을 갖는 광 확산성 입자의 일부로 이루어지는 경우와 비교하여, 정면 방향 휘도를 향상시킬 수 있었다. 한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 큰 경우에는, 광 확산층의 출광측의 조면을 이루는 볼록부가 바인더 수지부와 동일한 굴절률을 갖는 광 확산성 입자의 일부로 이루어지는 경우와 비교하여, 면 광원 장치(20)의 출광면 상에 있어서의 휘도의 면내 분포를 보다 균일화시킬 수 있고, 이것에 수반하여, 직하형의 면 광원 장치에 있어서는 광원의 상을 보다 눈에 띄지 않게 할 수 있었다. 또한, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값보다도 큰 경우에는, 광 확산층의 출광측의 조면을 이루는 볼록부가 바인더 수지부와 동일한 굴절률을 갖는 광 확산성 입자의 일부로 이루어지는 경우와 비교하여, 표시 장치(15)의 시야각을 증대시킬 수도 있었다.
또한, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값과는 상이한 경우, 광 확산층의 출광측 면을 평탄면으로 한 경우와 비교하면, 정면 방향 휘도를 향상시킬 수 있었다. 또한, 동시에, 휘도의 면내 분포를 보다 균일화시켜, 광원의 상을 눈에 띄지 않게 할 수 있고, 또한, 시야각을 확대시킬 수도 있었다.
또한, 상술한 바와 같이, 광학 시트(30)의 제조 조건을 적절하게 변경함으로써, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 조절할 수 있다. 따라서, 상술한 광학 시트(30)를 제작할 때의 조건을 변경하는 것만으로, 원하는 유용한 광학적 기능을 광학 시트(30)에 부여할 수 있다. 즉, 광 확산성 입자(45)의 굴절률 및 바인더 수지부(42)의 굴절률을 변경하는 것뿐만 아니라, 또한, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 조절하는 본 실시 형태에 따르면, 광학 시트(30)가 발현하는 광학적 기능의 설계의 자유도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 조절하는 본 실시 형태에 따르면, 일례로서, 엠보스 등의 별도의 공정을 마련함으로써, 광 확산성 입자(45)의 광학적 작용과 분리하여 설계된 광학적 기능을 광학 시트에 부여하는 경우(일본 특허 공개 제2007-34287호 공보의 단락 0044에 개시된 형태)와 비교하여, 매우 저렴하고 용이하게 원하는 광학적 기능을 광학 시트에 부여하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이상의 실시 형태에 대하여 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다. 이하, 변형의 일례에 대하여 설명한다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서, 광 확산층(40)의 입광측 면이 평활면으로서 형성된 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 광 확산층(40)의 입광측 면은 조면으로서 형성되어 있어도 된다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광 확산층(40)의 출광측 면이 조면으로서 형성된 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 광 확산층(40)의 출광측 면은 평활면으로서 형성되어 있어도 된다.
한편, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값과 상이하게 함으로써 얻어지는 작용 효과는, 광 확산성 입자(45)의 적어도 일부가 응집되어 있는 것을 필요로 하지 않는다. 즉, 광 확산층(40) 중의 광 확산성 입자(45)가 모두 입자 단체(46)로서 존재하는 경우이어도, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값을, 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값에 대하여 조절함으로써, 상술한 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 광 확산층(40) 중의 광 확산성 입자가 모두 입자 단체로서 존재함과 함께, 광 확산층(40)의 출광측의 조면을 이루는 볼록부(48)의 정상부에 있어서의 곡률 반경 R2의 평균값이 광 확산층(40) 중의 입상체(45)의 반경 R1의 평균값과 상이하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서 설명한 기초부층(32)의 구성은 단순한 예시에 지나지 않고, 기초부층(32)의 구성을 적절하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 기초부층(32)의 입광측 면이 평활면으로서 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 기초부층(32)의 입광측 면은 조면(매트면)으로서 형성되어 있어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서 설명한 광 제어층(35)의 구성은 단순한 예시에 지나지 않고, 광 제어층(35)의 구성을 적절하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서, 단위 형상 요소(38)가 단면 삼각형 형상의 프리즘으로서 구성되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단위 형상 요소(38)의 주 절단면 형상이, 여러 특성 부여 등의 목적으로, 삼각형 형상으로 변조, 변형을 첨가한 형상이어도 된다. 구체예로서, 광학 기능을 적절하게 조정하기 위해 단위 형상 요소(38)의 주 절단면 형상이, 도 11에 도시한 바와 같이 삼각형 중 어느 하나 이상의 변이 절곡된(굴곡한) 형상, 삼각형 중 어느 하나 이상의 변이 만곡하여 돌출한 형상(소위 부채형), 삼각형의 정점 근방을 그 곡률 중심이 상기 삼각형의 내부측에 위치하도록 하여 만곡시켜 라운딩을 띠게 한 형상, 삼각형 중 어느 하나 이상의 변에 미소 요철을 부여한 형상이어도 된다. 또한, 단위 형상 요소(38)의 단면 형상이, 삼각형 형상 이외의 형상, 예를 들어, 사다리꼴 등의 사각형, 오각형, 혹은 육각형 등의 다양한 다각형 형상을 갖도록 해도 된다. 또한, 단위 형상 요소(38)가, 주 절단면에 있어서, 원 또는 타원 형상의 일부분에 상당하는 형상을 갖도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 복수의 단위 형상 요소(38)가 각각 광학 시트(30)의 시트면에 평행한 일방향을 따라 배열하여 배열되고, 각 단위 형상 요소(38)가 배열 방향(상기 일방향)에 직교함과 함께 광학 시트(30)의 시트면에 평행한 타방향을 따라 가늘고 길게 직선 형상으로 연장되는 기둥 형상체로 구성된 예를 나타냈다. 즉, 상술한 실시 형태에 있어서, 단위 형상 요소(38)의 배열 형태를 소위 리니어 어레이(선형 배열)로 한 예를 나타냈다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 반구, 반회전 타원체, 삼각뿔이나 사각뿔 등의 다각뿔 형상(소위 큐브 코너도 그 일 형태) 등의 단위 형상 요소(38)가, 광학 시트(30)의 시트면에 평행한 서로 다른 2개의 방향의 각각에 따라 배열되어, 플라이 아이 렌즈를 형성하도록 해도 된다.
도 12 및 도 13에는, 광학 시트의 시트면에 평행한 서로 다른 2개의 방향으로 규칙적 또는 불규칙하게 배열된 복수의 단위 형상 요소(38)로 이루어지는 플라이 아이 렌즈(파리의 눈 렌즈)에, 본 발명을 적용한 일례가 나타내어져 있다. 도 12에 나타낸 예에 있어서, 단위 형상 요소(38)는, 출광측으로 돌출하는 구원(球円)의 일부분 또는 출광측으로 돌출하는 회전 타원체의 일부분에 상당하는 형상을 갖고 있다. 단위 형상 요소(38)의 단면 형상이 타원의 일부분에 상당하는 경우, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시킨다는 관점에서, 당해 단면 타원 형상의 장축 또는 단축 중 어느 하나가 광학 시트(30)의 시트면에의 법선 방향(즉, 정면 방향) nd와 평행하게 연장되어 있는 것이 바람직하다. 도시하는 예에 있어서, 단위 형상 요소(38)의 배열은, 광학 시트(30)의 시트면 상에 각 단위 형상 요소(38)를 사영한 형상, 즉 각 단위 형상 요소의 저면에 상당하는 합동인 원을 최밀하게 평면 충전한 배열 구조, 혹은, 원을 최밀하게 평면 충전한 구조로부터 조금 각 원끼리 이격한 배열 구조로 되어 있다. 이러한 단위 형상 요소(38)의 배열은, 소위 결정에 있어서의 육방 최밀 충전 구조 또는 육방 최밀 충전 구조로부터 조금 각 단위 형상 요소(38)를 이격시킨 배열 구조에 대응한다. 바꾸어 말하면, 다수의 단위 형상 요소(38)는, 60°의 각도로 서로에 대하여 경사진 광학 시트(30)의 시트면 상의 서로 다른 3개의 방향 d1, d2, d3에, 공통의 일정 피치로 배열되어 있다. 그리고, 이들 제1 방향 d1, 제2 방향 d2 및 제3 방향 d3은, 광학 시트(30)의 시트면 상에 있어서 서로에 대하여 60°의 각도를 이루고 경사져 있다. 또한 바꾸어 말하면, 광학 시트(30)의 시트면 상에 있어서, 가장 근접한 3개의 단위 형상 요소(38)의 배치 중심(38a)이, 정삼각형의 정점 상에 각각 위치하도록 다수의 단위 형상 요소(38)가 배열되어 있다.
단, 도 12 및 도 13에 도시한 형태는, 단위 형상 요소(38)가 플라이 아이 렌즈를 이루는 경우의 일례이며, 도시된 형태에 대하여 다양한 변형을 행할 수 있다. 예를 들어, 단위 형상 요소(38)가, 정사각 배열로 배치되어 플라이 아이 렌즈를 구성하는, 즉, 광학 시트(30)의 시트면 상이 직교하는 2개의 방향으로 일정한 간격으로 모두 배치되어 플라이 아이 렌즈를 구성하도록 해도 된다. 혹은, 광학 시트(30)의 시트면 상의 서로 다른 2개의 방향으로 불규칙한 간격으로 단위 형상 요소가 배치되는, 즉, 광학 시트(30)의 시트면 상에 단위 형상 요소가 랜덤하게 배치되어, 플라이 아이 렌즈를 구성하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)의 단위 형상 요소(38)가 모두 동일한 구성으로 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 1매의 광학 시트(30) 내에 서로 다른 형상을 갖는 복수 종류의 단위 형상 요소가 포함되어 있어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)가, 기초부층(32)과, 광 확산층(40)과, 광 제어층(35)의 3개의 층으로 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 적절하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(30)가, 4 이상의 층으로 구성되도록 해도 된다. 예를 들어, 광학 시트가, 정전기에 의한 광학 시트(30)에의 진애의 부착을 방지하기 위한 대전 방지층을 더 포함하고 있어도 된다. 단, 대전 방지층은, 단독의 층으로서 형성될 필요는 없고, 예를 들어, 광 확산층(40)이나 기초부층(32)에 대전 방지 기능을 부여하는 것도 가능하다. 또한, 광학 시트(30)의 최입광측 면을 이루는 반사 방지층이 형성되어 있어도 된다. 광학 시트(30)의 최입광측 면이 반사 방지층에 의해 형성됨으로써 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 반사 방지층은, 출광측에 인접하는 층(예를 들어 기초부층(32))보다도 굴절률이 낮은 층(저굴절률층)의 단층으로서 형성되어 있어도 된다. 혹은, 반사 방지층이, 굴절률이 낮은 층(저굴절률층)과, 당해 굴절률이 낮은 층과 비교하여 굴절률이 높은 층(고굴절률층)이 교대로 배치된 복수의 층이며, 최입광측이 굴절률이 낮은 층(저굴절률층)으로 되어 있는 복수의 층으로서 형성되어 있어도 된다. 또한, 반사 방지층이, 일본 특허 공개 소50-70040호 공보에 기재된 바와 같이, 입광측을 향해 점차 단면적이 작아지는 주기가 광 파장 이하의 돌기를 다수 갖는 모스 아이(moss eye)형의 층으로서 형성되어 있어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)의 제조 방법의 일례를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 광학 시트(30)는 다른 제조 방법에 의해서도 제조될 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)의 각 층(32, 40, 35)에 사용되는 재료에 대하여 설명했지만, 이들 재료는 단순한 예시이며, 적절하게 변경하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 면 광원 장치(20)의 광원(22)의 발광부가, 선 형상으로 연장되는 형광등 등의 냉음극관으로 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 광원(22)으로서, 점 형상의 LED(발광 다이오드)나 면 형상의 EL(전기장 발광체) 등으로 이루어지는 발광부를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)가 에지 라이트형(사이드 라이트형)의 면 광원 장치(20)에 적용되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 상술한 광학 시트(30)를, 예를 들어, 직하형의 면 광원 장치나 EL형의 면 광원 장치 등에 적용하는 것도 가능하며, 이러한 경우에 있어서도, 광학 시트(30)는 에지 라이트형의 면 광원 장치(20)에 적용된 경우와 대략 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)의 광 제어층(35)이 면 광원 장치(20)의 최출광측에 배치되고, 광 제어층(35)의 단위 형상 요소(38)가 출광측으로 돌출하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광학 시트(30)가 면 광원 장치(20)의 최출광측에 배치되지만, 광학 시트(30) 내에 있어서 광 제어층(35)이 면 광원측(입광측)에 배치되는 형태(광 제어층(35)이 면 광원과 대치하는 형태)로 할 수도 있다. 이러한 변형예에 있어서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 광학 시트(30)와, 광학 시트(30)에 인접하여 배치된 다른 부재(예를 들어, 에지 라이트형 면 광원 장치의 도광판)의 접촉에 기인한 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 면 광원 장치(20)가, 광원(22)과, 반사판(24)과, 광 확산 시트(28)와, 광학 시트(30)로 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다양한 출광 특성을 면 광원 장치에 부여하기 위해, 영상 광이나 환경 광 등에 대하여 다양한 광학적 작용을 미칠 수 있는 부재를 추가해도 된다. 구체예로서는, 정면 방향 휘도를 향상시키기 위해, 편광 분리 필름을 면 광원 장치의 최출광측에 배치해도 된다. 또한, 편광 분리 필름으로서는, 예를 들어, 스미또모 3M사제의 DBEF(등록 상표)를 사용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 서로 평행해지도록 배열된 복수의 선 형상으로 연장되는 단위 형상 요소(38)를 갖는 광학 시트(30)가, 1매만 면 광원 장치(20)에 조립되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 상술한 바와 같이, 이러한 광학 시트(30)에 의한 집광 작용은, 단위 형상 요소의 배열 방향과 평행한 면내를 진행하는 광에 대하여 주로 미친다. 따라서, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 서로 교차하도록 하여 2매의 광학 시트(30a1, 30a2)를 겹쳐 면 광원 장치(20)에 조립하도록 해도 된다. 예를 들어 도 14 또는 도 15에 도시한 예에서는, 2매의 광학 시트(30a1, 30a2)의 단위 형상 요소(38)의 배열 방향은 직교하고 있다. 도 14 및 도 15에 도시한 변형예에 있어서, 면 광원 장치(20)는 직하형으로서 구성되고, 광 확산 시트(28)에 대면하는 위치에 배치된 광원(22)은, 서로 평행하게 배열된 선 형상으로 연장되는 복수의 발광관(예를 들어, 냉음극관)(22a)을 갖고 있다. 또한, 도 14 및 도 15에 도시한 예에 있어서, 2매의 광학 시트(30a1, 30a2)의 구성(형상, 치수, 재료 등)은 서로 동일해도 되고, 서로 상이하도록 해도 된다.
도 14에 도시된 예에 있어서, 입광측에 배치된 광학 시트(30a1)는, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 발광관(22a)의 길이 방향과 교차하도록 배치되어 있다. 또한 한정적으로는, 도 14에 도시한 예에 있어서, 입광측에 배치된 광학 시트(30a1)는, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 발광관(22a)의 배열 방향과 평행해지도록 배치되고, 출광측에 배치된 광학 시트(30a2)는, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 발광관(22a)의 배열 방향과 직교하도록 배치되어 있다. 한편, 도 15에 도시된 예에 있어서는, 출광측에 배치된 광학 시트(30a2)가, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 발광관(22a)의 길이 방향과 평행해지도록 배치되어 있다. 또한 한정적으로는, 도 15에 도시된 예에 있어서, 출광측에 배치된 광학 시트(30a2)는, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 발광관(22a)의 배열 방향과 평행해지도록 배치되고, 입광측에 배치된 광학 시트(30a1)는, 단위 형상 요소(38)의 배열 방향이 광원(22)의 발광관(22a)의 배열 방향과 직교하도록 배치되어 있다.
본건 발명자들이 다양한 구성의 면 광원 장치에 대하여, 휘도의 각도 분포를 측정한 결과, 도 14 및 도 15에 도시한 형태에 따르면, 상기 광 확산층(40)이 형성되어 있지 않은(그 외에는 도 2에 도시한 본 발명의 광학 시트와 동일한 구성의) 광학 시트를 2매 사용하여 구성된 면 광원 장치와 비교하여, 정면 방향 휘도를 유지하면서 큰 시야각을 확보할 수 있었다. 특히, 도 14 및 도 15에 도시한 형태에 따르면, 상기 광 확산층(40)이 형성되어 있지 않은 2매의 광학 시트와 함께 편광 분리 필름이 조립된 면 광원 장치와 비교해도, 정면 방향 휘도의 저하를 육안에 의한 판별이 곤란한 정도로 억제하면서, 동일 정도 이상의 시야각을 확보하는 것이 확보할 수 있었다. 즉, 도 14 및 도 15에 도시한 형태에 따르면, 광학 특성을 유지하면서, 종래의 면 광원 장치로부터 편광 분리 필름을 배제하여 박형화 및 저비용화를 도모할 수 있다.
또한, 도 14 및 도 15에 도시한 형태의 경우, 상기 광 확산층(40)이 형성되어 있지 않은 광학 시트를 2매 사용하여 구성된 면 광원 장치에 있어서, 각 광학 시트(30a1, 30a2)의 단위 형상 요소(38)의 배열 방향과 발광관(22a)의 배열 방향과의 관계 여하에 따라 시야각이 상이한 경향이 있다. 이러한 방향 의존성이, 면 광원 장치 설계의 제약 조건을 증가시켜, 최적화 설계를 어렵게 하고 있다. 한편, 본 발명의 광학 시트를 2매 사용하는 경우는, 상기 광 확산층(40)이 형성되어 있지 않은 광학 시트를 2매 사용하는 경우와 비교하여, 각 광학 시트(30a1, 30a2)의 단위 형상 요소(38)의 배열 방향과 발광관(22a)의 배열 방향에 의한 휘도의 방향 의존성을 대폭 저하시킬 수 있었다. 즉, 도 14 및 도 15에 도시한 형태에 따르면, 2매의 광학 시트(30a1, 30a2)를 면 광원 장치(20)에 조립할 때의 설계의 자유도가 증가되고, 각 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향은, 정면 휘도, 표시 화소와의 무아레 줄무늬 저감 등의 다른 요구 특성을 최적화하기 위해 결정하면 된다. 이에 의해, 예를 들어, 무아레 대책을 충분히 행하면서, 2매의 광학 시트(30a1, 30a2)에 그 본래적인 목적인 집광 기능을 효과적으로 발휘시킬 수 있다.
또한, 이상에 있어서 상술한 실시 형태에 대한 몇 개의 변형예를 설명해 왔지만, 당연히 복수의 변형예를 적절하게 조합하여 적용하는 것도 가능하다.
<실시예>
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<1: 모양의 확인>
우선, 실험 1로서 이하에 설명하는 바와 같이 하여, 다양한 광학 시트의 샘플을 제작하고, 얻어진 샘플을 표시 장치에 조립하여, 광학 시트와 광학 시트에 인접하는 부재와의 접촉에 기인한 문제가 시인되는지의 여부를 조사했다.
〔샘플〕
상술한 실시 형태에 있어서 설명한 광학 시트와 동일 구성의 샘플 A1 내지 A15를, 상술한 실시 형태에 있어서 설명한 광학 시트의 제조 방법에 의해 제작했다.
샘플 A1 내지 A15에 있어서, 우레탄 아크릴레이트 예비중합체를 주성분으로 하는 UV 경화성 수지로부터 광 제어층을 형성했다. 또한, 샘플 A1 내지 A15에 있어서, 단위 형상 요소의 형상은, 시판되고 있는 디스플레이(액정 표시 장치)에서 채용되고 있는 범위 내에서 다양하게 변경했다. 구체적으로는, 단위 형상 요소의 폭 W(도 3 참조)를 25 내지 75㎛로 하고, 단위 형상 요소의 높이 H(도 3 참조)를 12.5 내지 37.5㎛로 하고, 단위 형상 요소의 꼭지각의 각도 θa(도 3 참조)를 85 내지 110°로 했다.
샘플 A1 내지 A15에 있어서, 무색 투명한 두께 100㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트로부터 기초부층을 형성했다. 또한, 샘플 A1 내지 A15의 입광측 면은 평활면으로 했다.
샘플 A1 내지 A15에 있어서, 광 확산층의 제조 방법을 샘플마다 변경했다. 구체적으로는, 바인더 수지부를 이루는 수지와, 광 확산성 입자와의 체적비를 다양하게 변경했다. 또한, 제조시에 있어서의 바인더 수지부의 건조 조건 및 경화 조건을 다양하게 변경했다. 또한, 바인더 수지부를 이루는 수지의 도공량을 다양하게 변경했다.
이상의 샘플 A1 내지 A15에 대하여, 광학 시트 전체의 헤이즈값을 JIS K 7105에 준거하여 측정했다. 또한, 샘플 A1 내지 A15에 대하여, 광학 시트의 내부에 있어서의 광 확산층의 내부 확산도 및 내부 투과도를 측정했다. 이들의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 내부 확산도 및 내부 투과도는, 상술한 실시 형태에서 설명한 측정용 샘플 B(도 6 참조)를 제작하고, 이 측정용 샘플 B의 헤이즈값 및 상 선명도를 JIS K 7105에 준거하여 측정함으로써 특정했다.
또한, 도 16에 도시한 구성과 동일 구성을 갖는 샘플 B1 내지 B7을 제작했다. 샘플 B1 내지 B7의 각 샘플에 있어서, 광 제어층의 단위 형상 요소의 구성은, 각각, 샘플 A1 내지 A7 중 샘플 번호의 숫자 부분이 동일해지는 샘플의 단위 형상 요소의 구성과 동일하게 했다. 샘플 B1 내지 B7의 각 샘플에 있어서, 기초부층의 입광측 면을 조면으로서 형성했다. 조면의 거칠기는, 샘플마다 변경했다.
〔평가 방법 및 평가 결과〕
도 1에 도시한 액정 표시 장치를 제작했다. 표시 장치의 광학 시트로서, 샘플 A1 내지 A15 및 샘플 B1 내지 B7을 각각 사용했다. 표시 장치를 구성하는 광학 시트 이외의 구성 요소는, 시판되고 있는 디스플레이(액정 표시 장치)에 조립되어 있었던 구성 요소(장비)를 사용했다.
(평가 1)
영상을 표시하고 있는 액정 표시 장치에 대하여, 다양한 투사 각도로 외광을 투사하고, 줄무늬 모양(간섭 줄무늬)이 시인되는지의 여부를 확인했다. 샘플 A1 내지 A15를 사용한 경우에 있어서의 줄무늬 모양의 확인 결과를 표 1, 도 17 및 도 18에 나타낸다. 표 1, 도 17 및 도 18에 있어서, 어느 하나의 투사 각도로 외광을 투사했을 때에, 육안 관찰로 줄무늬 모양이 눈에 띈 샘플에 대하여 ×를 표시하고, 외광을 어느 투사 각도로 투사한 경우이어도 줄무늬 모양이 시인되지 않았던 샘플에 대하여 ◎를 표시했다. 또한, 어느 하나의 투사 각도로 외광을 투사했을 때에 주의 깊게 관찰함으로써 줄무늬 모양을 발견할 수 있었지만, 당해 줄무늬 모양이 표시 장치의 통상의 사용에 있어서 문제가 될 정도가 아니었던 샘플에 대하여 ○를 표시했다.
표 1 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 내부 확산도가 20 이상인 샘플을 사용한 경우, 줄무늬 모양은 눈에 띄지 않았다. 또한, 내부 확산도가 35 이상인 샘플을 사용한 경우, 줄무늬 모양을 주의 깊게 찾아도 발견할 수 없었다. 마찬가지로, 내부 투과도가 350 이하인 샘플을 사용한 경우, 줄무늬 모양은 눈에 띄지 않았다. 또한, 내부 투과도가 230 이하인 샘플을 사용한 경우, 줄무늬 모양을 찾아도 발견할 수 없었다.
또한, 도 18로부터는, 샘플(광학 시트) 전체의 헤이즈값과 샘플(광학 시트)의 내부에 있어서의 광 확산층의 내부 확산도 사이에 상관이 없는 경우, 샘플(광학 시트) 전체의 헤이즈값과 줄무늬 모양의 유무 사이에도 상관이 없는 것을 이해할 수 있다.
한편, 샘플 B1 내지 A7을 사용한 경우에는, 어느 하나의 투사 각도로 외광을 투사했을 때에 줄무늬 모양이 눈에 띄게 되어 버렸다.
(평가 2)
또한, 영상을 표시하고 있는 액정 표시 장치를 정면으로부터 관찰하여, 충분한 밝기로 영상을 관찰할 수 있는지의 여부를 확인했다. 각 샘플을 사용한 경우에 있어서의 밝기의 확인 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, 육안 관찰로 평가하여, 광 확산층이 없는 샘플 B1 내지 B7을 사용한 경우의 영상의 밝기를 기준으로 하여, 이것과 비하여, 영상의 밝기가 불충분했던 샘플에 대하여 ×를 표시하고, 영상의 밝기가 동등 이상이며, 일반적인 사용에 있어서도 충분한 밝기라고 판단되는 레벨이었던 샘플에 대하여 ○를 표시했다.
Figure 112011033774617-pct00001
<2: 깨짐의 평가>
다음에, 실험 2로서 이하에 설명하는 바와 같이 하여, 광학 시트의 샘플 1 내지 8을 제작하고, 얻어진 각 광학 시트에 대하여 가열 내구 시험을 행했다.
〔샘플〕
샘플 1 내지 8로서, 상술한 실시 형태의 광학 시트를 제작했다. 각 광학 시트는, 광 확산층의 바인더 수지부의 재료 및 광 제어층의 재료가 상이한 것을 제외하고, 동일하게 구성했다. 구체적으로는, 이하와 같이 제작했다.
광학 시트의 주 절단면에 있어서, 광 제어층의 단위 형상 요소가 실질적으로 삼각형 형상으로 되도록 했다. 단면 삼각형 형상은, 실질적으로 광학 시트의 법선 방향과 평행한 대칭축을 중심으로서 선 대칭이 되고 있는 이등변 삼각형 형상으로 되도록 했다. 단면 삼각형 형상의 꼭지각의 각도를 90°로 했다. 단면 삼각형 형상의 높이를 25㎛로 했다. 광학 시트의 시트면과 평행해지는 단위 프리즘의 배열 방향에 있어서, 단위 프리즘의 배열 피치를 50㎛로 했다.
또한, 샘플 1 내지 8에 관한 광학 시트는, 이하의 제작 방법에 의해 제작했다.
우선, 기초부층으로서 두께 125㎛의 PET 기재를 사용했다. 다음에, 바인더 수지부를 이루게 되는 열 경화형 수지 재료를, 광 확산성 입자와 함께, PET 기재 상에 도공했다. 도공 후, PET 기재 상의 열 경화형 수지 재료를 120℃의 건조 존에서 30초간 가열함으로써, 열 경화형 수지 재료로부터 용제를 건조 제거하여, 광 확산성 입자와 수지 바인더부로 이루어지는 광 확산층을 기초부층 상에 형성했다. 또한, 광 확산성 입자로서, 평균 입경이 5㎛인 소껜 가가꾸사제의 아크릴 수지 입자를 사용했다. 또한, 건조 후의 바인더 수지부의 두께가 7㎛가 되도록 했다. 바인더 수지부의 기초부층과는 반대측의 면(즉, 출광측이 되는 면)에는, 조면이 형성되어 있었다. 다음에, 광 확산층 상에 UV 경화형 수지 재료를 도공했다. 그 후, UV광을 조사함으로써, UV 경화형 수지 재료를 경화시켜 광 제어부를 형성했다.
또한, 광 제어층을 이루는 UV 경화형 수지 재료 및 광 확산층의 바인더 수지부를 이루는 열 경화형 수지 재료로서, 이하에 나타내는 수지 재료 a1, a2 및 수지 재료 b1 내지 b6을 표 2에 나타낸 조합으로 사용하고, 샘플 1 내지 8에 관한 광학 시트를 제작했다. 또한, 표 3에는, 각 광학 시트에 사용된 열 경화형 수지 재료 b1 내지 b6의 주성분을 이루는 재료의 유리 전이 온도 및 수산기값 수를 나타내고 있다.
(수지 재료 a1(UV 경화형 수지 재료))
ㆍ아크릴계 수지(제품명; HLS-138, 더ㆍ잉크테크사제)
100중량부
(수지 재료 a2(UV 경화형 수지 재료))
ㆍ아크릴계 수지(제품명; RHID-613, 더ㆍ잉크테크사제)
100중량부
(수지 재료 b1(열 경화형 수지 재료))
ㆍ폴리에스테르 우레탄 수지(제품명; UR-4800, 도요보사제)
60중량부
ㆍ아크릴 수지 입자(평균 입경 5㎛) 소껜 가가꾸사제 35중량부
ㆍ이소시아네이트 화합물(경화제)
(제품명; XEL 경화제, 더ㆍ잉크테크사제) 5중량부
(수지 재료 b2(열 경화형 수지 재료))
ㆍ폴리에스테르 수지(제품명; 바이론 885, 도요보사제)
60중량부
ㆍ아크릴 수지 입자(평균 입경 5㎛) 소껜 가가꾸사제 35중량부
ㆍ이소시아네이트 화합물(경화제)
(제품명; XEL 경화제, 더ㆍ잉크테크사제) 5중량부
(수지 재료 b3(열 경화형 수지 재료))
ㆍ폴리에스테르 수지(제품명; 바이론 200, 도요보사제)
60중량부
ㆍ아크릴 수지 입자(평균 입경 5㎛) 소껜 가가꾸사제 35중량부
ㆍ이소시아네이트 화합물(경화제)
(제품명; XEL 경화제, 더ㆍ잉크테크사제) 5중량부
(수지 재료 b4(열 경화형 수지 재료))
ㆍ폴리에스테르 수지(제품명; 바이론 GK880, 도요보사제)
60중량부
ㆍ아크릴 수지 입자(평균 입경 5㎛) 소껜 가가꾸사제 35중량부
ㆍ이소시아네이트 화합물(경화제)
(제품명; XEL 경화제, 더ㆍ잉크테크사제) 5중량부
(수지 재료 b5(열 경화형 수지 재료))
ㆍ폴리에스테르 수지(제품명; 바이론 226, 도요보사제)
60중량부
ㆍ아크릴 수지 입자(평균 입경 5㎛) 소껜 가가꾸사제 35중량부
ㆍ이소시아네이트 화합물(경화제)
(제품명; XEL 경화제, 더ㆍ잉크테크사제) 5중량부
(수지 재료 b6(열 경화형 수지 재료))
ㆍ폴리에스테르 수지(제품명; 바이론 630, 도요보사제)
60중량부
ㆍ아크릴 수지 입자(평균 입경 5㎛) 소껜 가가꾸사제 35중량부
ㆍ이소시아네이트 화합물(경화제)
(제품명; XEL 경화제, 더ㆍ잉크테크사제) 5중량부
Figure 112011033774617-pct00002
Figure 112011033774617-pct00003
〔평가 방법 및 평가 결과〕
이상과 같이 하여 얻어진 광학 시트를, 가열 내구 시험으로서, 80℃로 가열된 분위기 중에 1000시간 유지했다. 그 후, 광학 시트에 깨짐이 발생하고 있는지의 여부에 대하여 육안으로 조사를 행했다. 각 광학 시트에 대한 깨짐의 유무의 조사 결과를, 표 2에 나타낸다. 또한, 각 광학 시트에 대하여, 광 제어층을 경화한 후부터 가열 내구 시험을 행할 때까지 사이의 조건은, 이하의 4종류로 했다. 우선, 조건 1에서는, 광 제어층을 경화한 후, 광학 시트에 대하여 바로 가열 내구 시험을 실시했다. 조건 2에서는, 광 제어층을 경화한 후, 광학 시트를 30℃의 분위기 중에 1일간 보관하여 가열 내구 시험을 실시했다. 조건 3에서는, 광 제어층을 경화한 후, 광학 시트를 30℃의 분위기 중에 3일간 보관하여 가열 내구 시험을 실시했다. 조건 4에서는, 광 제어층을 경화한 후, 광학 시트를 30℃의 분위기 중에 7일간 보관하여 가열 내구 시험을 실시했다.
또한, 각 광학 시트의 광 제어층을 이루는 수지 재료 a1 및 a2 및 각 광학 시트의 광 확산층의 바인더 수지부를 이루는 수지 재료 b1 내지 b6에 대하여, 유리 전이 온도 Tg를 조사했다. 각 샘플에 대하여, 광 제어층을 이루는 수지 재료의 유리 전이 온도와 바인더 수지부를 이루는 수지 재료의 유리 전이 온도와의 차를, 유리 전이 온도차로서, 표 2에 나타낸다. 또한, 유리 전이 온도의 측정은, DSC법에 준거하여 행했다. 또한, 유리 전이 온도의 측정에는, 시차 주사 열량계(시마즈DSC-50)를 사용했다.
또한, 각 광학 시트의 광 제어층을 이루는 수지 재료 a1 및 a2 및 각 광학 시트의 광 확산층의 바인더 수지부를 이루는 수지 재료(광 확산제 입자는 미함유) b1 내지 b6을 사용하여, 단면 형상이 일정한 가늘고 긴 스트립 형상의 시험편을 제작했다. 제작된 시험편을 사용하여, 각 수지 재료 a1, a2, b1 내지 b6의 신장률 E를 조사했다. 이 신장률 E는, 소위 선 팽창률에 가열 전후의 온도차를 곱한 값이 된다. 즉, 「신장률 E(단위: ％)」라 함은, 가열 전의 소정 온도에서의 시험편의 측정 영역의 길이 LS와 소정 온도로 가열한 후에 있어서의 시험편의 측정 영역의 길이 LE와의 차 ΔL의, 가열 전의 소정 온도에서의 시험편의 측정 영역의 길이 LS에 대한 비율(백분율)이다. 따라서, 신장률 E는, 다음 식으로 나타내어진다.
E(％)=(LE-LS)/LS×100
가열 전의 시험편의 온도를 20℃로 설정하고, 시험편의 온도를 100℃까지 상승시켜 갔다. 시험편이 배치된 분위기의 온도의 상승 속도(가열 속도)는, 매분 5℃로 했다. 또한, 시험편의 측정 영역의 폭을 5mm로 하고, 길이를 약 10mm로 하고, 두께를 약 150㎛로 했다. 표 2에, 가열 온도를 80℃로 한 경우의 신장률 E(％)의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 가열 온도에 수반한 신장률 E(％)의 변화를, 도 19 및 도 20에 나타낸다. 또한, 도 19에는, 샘플 1 내지 3에 관한 광학 시트에 사용된 수지 재료 a1, b1 내지 3에 관한 신장률 E의 측정 결과를 나타낸다. 한편, 도 20에는, 샘플 4 내지 8에 관한 광학 시트에 사용된 수지 재료 a2, b2 내지 b6에 관한 신장률 E를 나타낸다.
<3: 휘도 특성의 평가>
다음에, 실험 3으로서 이하에 설명하는 바와 같이 하여, 면 광원 장치를 제작하고, 상기 면 광원 장치에 있어서 휘도 특성을 평가했다.
〔샘플〕
(실시예 A1)
상술한 실시 형태에 있어서 설명한 광학 시트와 동일 구성의 광학 시트를 제작했다. 구체적으로는, 무색 투명한 두께 100㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트로부터 기초부층을 형성했다. 기초부층 상에 광 확산성 입자를 분산시킨 열 경화성 수지를 도포하고, 광 확산층을 형성했다. 광 확산성 입자의 평균 입경은 5㎛이었다. 또한, 바인더 수지부를 이루게 되는 열 경화성 수지로서, UR4800을 사용했다. 또한, 우레탄 아크릴레이트 예비중합체를 주성분으로 하는 UV 경화성 수지를 광 확산층 상에 도포하여 경화하고, 광 제어층을 형성했다.
광학 시트의 주 절단면에 있어서, 광 제어층의 단위 형상 요소가 실질적으로 삼각형 형상이 되도록 했다. 단면 삼각형 형상은, 실질적으로 광학 시트의 법선 방향과 평행한 대칭축을 중심으로서 선 대칭이 되고 있는 이등변 삼각형 형상으로 되도록 했다. 단면 삼각형 형상의 꼭지각의 각도를 90°로 했다. 단면 삼각형 형상의 높이를 25㎛로 했다. 광학 시트의 시트면과 평행해지는 단위 프리즘의 배열 방향에 있어서, 단위 프리즘의 배열 피치를 50㎛로 했다.
또한, 광학 시트의 내부에 있어서의 광 확산층의 내부 확산도 및 내부 투과도를 측정했다. 내부 확산도는 45％이고, 내부 투과도는 88％이었다. 또한, 내부 확산도 및 내부 투과도는, 상술한 실시 형태에서 설명한 측정용 샘플 B(도 6 참조)를 제작하고, 이 측정용 샘플 B의 헤이즈값 및 상 선명도를 JIS K 7105에 준거하여 측정함으로써 특정했다.
이러한 실시예에 관한 광학 시트를 2매 사용하여, 도 14에 도시한 면 광원 장치와 동일 구성을 갖는 실시예 A1에 관한 면 광원 장치를 제작했다. 즉, 실시예 A1에 관한 면 광원 장치에 있어서, 입광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향은, 광원의 발광관의 배열 방향과 평행하며, 출광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향과 직교하도록 했다. 또한, 면 광원 장치를 구성하는 광학 시트 이외의 구성 요소는, 시판되고 있는 디스플레이(액정 표시 장치)에 조립되어 있었던 구성 요소(장비)를 사용했다.
(실시예 A2)
실시예 A2에 관한 면 광원 장치는, 출광측의 광학 시트의 출광측에, 스미또모 3M사제의 편광 분리 시트(DBEF)가 설치되어 있는 것을 제외하고, 실시예 A1에 관한 면 광원 장치와 동일하게 구성했다.
(실시예 B1)
실시예 A1에 관한 면 광원 장치에 사용된 구성 요소와 동일한 구성 요소를 사용하여, 도 15에 도시한 면 광원 장치와 동일 구성을 갖는 실시예 B1에 관한 면 광원 장치를 제작했다. 즉, 실시예 B1에 관한 면 광원 장치에 있어서, 입광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향은, 광원의 발광관의 배열 방향과 직교하고, 출광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향과 평행해지도록 했다. 그리고, 입광측 및 출광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향이 광원의 발광관의 배열 방향에 대하여 이루는 각도가 상이한 것을 제외하고, 실시예 B1에 관한 면 광원 장치는, 실시예 A1에 관한 면 광원 장치와 동일 구성을 갖도록 했다.
(실시예 B2)
실시예 B2에 관한 면 광원 장치는, 출광측의 광학 시트의 출광측에, 스미또모 3M사제의 편광 분리 시트(DBEF)가 설치되어 있는 것을 제외하고, 실시예 B1에 관한 면 광원 장치와 동일하게 구성했다.
(비교예 A1)
비교예 1에 관한 면 광원 장치용의 광학 시트로서, 광 확산층을 생략한 점에 있어서만 실시예 A1에 관한 면 광원 장치에 조립된 광학 시트와는 상이한 광학 시트를 제작했다. 즉, 비교예 1에 관한 면 광원 장치용의 광학 시트를 이하와 같이 하여 제작했다. 우선, 무색 투명한 두께 100㎛의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트로부터 기초부층을 형성했다. 우레탄 아크릴레이트 예비중합체를 주성분으로 하는 UV 경화성 수지를 기초부층 상에 직접 도포하여 경화하고, 기초부층 상에 광 제어층을 형성했다. 얻어진 광학 시트의 광 제어부는, 실시예 A1에 관한 면 광원 장치에 조립된 광학 시트의 광 제어부와 동일 형상 및 동일 치수를 갖도록 했다.
얻어진 광학 시트를 2매 사용하여, 도 14에 도시한 면 광원 장치와 동일 구성을 갖는 비교예 A1에 관한 면 광원 장치를 제작했다. 즉, 비교예 A1에 관한 면 광원 장치에 있어서, 입광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향은, 광원의 발광관의 배열 방향과 평행하며, 출광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향과 직교하도록 했다. 또한, 면 광원 장치를 구성하는 광학 시트 이외의 구성 요소는, 시판되고 있는 디스플레이(액정 표시 장치)에 조립되어 있었던 구성 요소(장비)를 사용했다. 결과로서, 비교예 A1에 관한 면 광원 장치는, 사용한 광학 시트가 광 확산층을 포함하지 않는 것에 있어서만, 실시예 A1에 관한 면 광원 장치와 상이하게 되었다.
(비교예 A2)
비교예 A2에 관한 면 광원 장치는, 출광측의 광학 시트의 출광측에, 스미또모 3M사제의 편광 분리 시트(DBEF)가 설치되어 있는 것을 제외하고, 비교예 A1에 관한 면 광원 장치와 동일하게 구성했다. 결과로서, 비교예 A2에 관한 면 광원 장치는, 사용한 광학 시트가 광 확산층을 포함하지 않는 것에 있어서만, 실시예 A2에 관한 면 광원 장치와 상이하게 되었다.
(비교예 B1)
비교예 A1에 관한 면 광원 장치에 사용된 구성 요소와 동일한 구성 요소를 사용하여, 도 15에 도시한 면 광원 장치와 동일 구성을 갖는 비교예 B1에 관한 면 광원 장치를 제작했다. 즉, 비교예 B1에 관한 면 광원 장치에 있어서, 입광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향은, 광원의 발광관의 배열 방향과 직교하고, 출광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향과 평행해지도록 했다. 그리고, 입광측 및 출광측의 광학 시트의 단위 형상 요소의 배열 방향이 광원의 발광관의 배열 방향에 대하여 이루는 각도가 상이한 것을 제외하고, 비교예 B1에 관한 면 광원 장치는, 실시예 A1에 관한 면 광원 장치와 동일 구성을 갖도록 했다. 또한 결과로서, 비교예 B1에 관한 면 광원 장치는, 사용한 광학 시트가 광 확산층을 포함하지 않는 것에 있어서만, 실시예 B1에 관한 면 광원 장치와 상이하게 되었다.
(비교예 B2)
비교예 B2에 관한 면 광원 장치는, 출광측의 광학 시트의 출광측에, 스미또모 3M사제의 편광 분리 시트(DBEF)가 설치되어 있는 것을 제외하고, 비교예 B1에 관한 면 광원 장치와 동일하게 구성했다. 결과로서, 비교예 B2에 관한 면 광원 장치는, 사용한 광학 시트가 광 확산층을 포함하지 않는 것에 있어서만, 실시예 B2에 관한 면 광원 장치와 상이하게 되었다.
〔평가 방법 및 평가 결과〕
각 면 광원 장치에 대하여, 각 방향으로부터 휘도를 측정했다. 휘도의 측정에는, 미놀타제 BM-7을 휘도계로서 사용했다. 측정 결과를 도 21 및 도 22에 나타낸다. 도 21 및 도 22의 휘도 분포의 란에 나타내어진 원 형상의 그래프에 있어서는, 각 면 광원 장치의 정면 방향 휘도에 대한 휘도의 비율로서 각 방향에 있어서의 휘도의 각도 분포가 나타내어져 있다. 예를 들어, 원 형상 그래프에 있어서의 0과 180을 연결하는 방향에 있어서의 휘도의 분포는, 수평면(발광관의 길이 방향 및 표시면의 법선 방향의 양쪽에 평행한 면) 내의 각 측정 방향에 있어서 측정된 휘도의 각도 분포를 나타내고 있고, 마찬가지로, 원 형상 그래프에 있어서의 90과 270을 연결하는 방향에 있어서의 휘도의 분포는, 연직면(발광관의 배열 방향 및 표시면의 법선 방향의 양쪽에 평행한 면) 내의 각 측정 방향에 있어서 측정된 휘도의 각도 분포를 나타내고 있다. 또한, 원 형상 그래프의 중심이 정면 방향에서 측정된 휘도를 나타내고, 원 형상 그래프의 중심으로부터 반경 방향으로 이격하는 것에 따라서, 보다 큰 측정 각도(휘도를 측정하는 방향이 정면 방향에 대하여 이루는 각도)에서 측정된 휘도의 값(정면 방향에 대한 비율)을 나타내고 있다.
또한, 도 21 및 도 22에 있어서, 반치각의 란에는, 휘도의 측정값이 정면 방향 휘도의 절반의 휘도가 된 수평 방향면 내의 측정 각도(수평 방향 반치각)를 나타내고 있다.
또한, 도 21 및 도 22에 있어서, 구성의 란에는, 광원의 발광관(22a)의 배열 방향, 입광측에 배치된 광학 시트(30a1)의 단위 형상 요소의 배열 방향, 출광측에 배치된 광학 시트(30a2)의 단위 형상 요소의 배열 방향, 및 편광 분리 필름(29)의 유무를 모식적으로 나타내고 있다.
도 21 및 도 22에 도시한 바와 같이, 실시예 A1과 비교예 A1을 비교한 경우, 및 실시예 B1과 비교예 B1을 비교한 경우, 모두 실시예에 관한 면 광원 장치 쪽이, 휘도의 각도 분포를 매끄럽게 변화시킬 수 있었다. 특히, 비교예 A1 및 비교예 B1에서는, 정면 방향으로부터 이격된 측정 각도 영역에 제2 피크가 형성되어 있었다.
또한, 비교예 A1 및 비교예 B1에 대해서는, 수평 방향에서의 휘도의 각도 분포와 연직 방향에서의 휘도의 각도 분포와는 크게 상이했다. 또한, 비교예 A1에 관한 휘도의 크기를 나타내는 등고선의 패턴은, 90° 회전시키면, 비교예 B1에 관한 휘도의 크기를 나타내는 등고선의 패턴에 유사하게 되었다. 즉, 비교예 A1의 수평 방향에서의 휘도의 각도 분포가 비교예 A2의 연직 방향에서의 휘도의 각도 분포와 유사하고, 비교예 A1의 연직 방향에서의 휘도의 각도 분포가 비교예 A2의 수평 방향에서의 휘도의 각도 분포와 유사했다.
한편, 실시예 A1에 대하여, 수평 방향에서의 휘도의 각도 분포와 연직 방향에서의 휘도의 각도 분포와는 대략 유사했다. 마찬가지로, 실시예 B1에 대해서도, 수평 방향에서의 휘도의 각도 분포와 연직 방향에서의 휘도의 각도 분포와는 대략 유사했다. 즉, 실시예 A1 및 실시예 B1에 관한 면 광원 장치에서는, 편광 분리 필름을 사용하지 않고, 휘도의 방향 의존성이 충분히 약화시켜지고 있었다.
또한, 실시예에 관한 면 광원 장치에 대하여 측정된 반치각의 값은, 대응하는 비교예에 관한 면 광원 장치에 대하여 측정된 반치각의 값과 비교하여 컸다. 즉, 실시예에 관한 면 광원 장치에 따르면, 넓은 시야각을 확보할 수 있었다.
또한, 편광 분리 필름을 설치한 경우, 반치각을 크게 할 수 있었다. 단, 편광 분리 필름을 설치하고 있지 않은 실시예 A1 및 B1에 관한 면 광원 장치의 반치각은, 대략 편광 분리 필름을 설치하고 있는 비교예 A2 및 B2에 관한 면 광원 장치의 반치각과 동일한 정도 이상이 되었다.

Claims (18)

  1. 시트 형상의 기초부층과,
    상기 기초부층의 시트면과 평행한 방향으로 배열된 복수의 단위 형상 요소를 갖는 광 제어층과,
    상기 기초부층과 상기 광 제어층 사이에 배치된 광 확산층을 구비하고,
    상기 광 확산층은, 바인더 수지부와, 상기 바인더 수지부 중에 분산된 입자를 갖고,
    상기 바인더 수지부 중에는, 상기 입자의 단체를 응집하여 이루어지는 응집체가 포함되어 있고,
    상기 광 확산층의 상기 광 제어층측의 면이, 볼록부를 갖는 조면으로서 형성되고,
    상기 광 확산층의 상기 바인더 수지부의 굴절률은, 상기 광 제어층의 측으로부터 당해 광 확산층에 인접하는 층의 굴절률과는 상이하고,
    상기 볼록부의 정상부에 있어서의 곡률 반경의 평균값이, 상기 광 확산층 중의 입상체의 반경의 평균값보다도 작은 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 시트의 내부에 있어서의 상기 광 확산층에 의한 광의 확산의 정도를 헤이즈값에 의해 나타낸 값인 광 확산층의 내부 확산도가 20 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 시트의 내부에 있어서의 상기 광 확산층을 투과하는 광의 비율의 정도를, 0.125mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 0.5mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 1.0mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값과, 2.0mm의 광학 빗을 사용한 경우의 상 선명도에 의해 나타낸 값의 합인 광 확산층의 내부 투과도가 70 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 확산층은, 상기 기초부층 및 상기 광 제어층 사이에, 상기 기초부층 및 상기 광 제어층의 양쪽에 인접하도록 하여 배치되고,
    상기 광 제어층은 최출광측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 확산층의 상기 광 제어층측의 면이 조면인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 20℃로부터 80℃까지 가열한 경우에 있어서의 상기 광 제어층을 이루는 재료의 선 팽창률에 대한, 20℃로부터 80℃까지 가열한 경우에 있어서의 상기 광 확산층의 상기 바인더 수지부를 이루는 재료의 선 팽창률의 비가 1500％ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광 제어층을 이루는 재료의 유리 전이 온도와, 상기 광 확산층의 상기 바인더 수지부를 이루는 재료의 유리 전이 온도의 차가 30℃ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  11. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 받는 제1항에 기재된 광학 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소에 의해 형성되는 면이, 발광면을 구성하도록 하고, 상기 광학 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  13. 복수의 발광관을 갖는 광원과,
    제1항에 기재된 광학 시트이며, 광원에 대면하는 위치에 배치된 입광측의 광학 시트와,
    제1항에 기재된 광학 시트이며, 상기 입광측 광학 시트의 출광측에 배치된 출광측의 광학 시트를 구비하고,
    상기 입광측 광학 시트의 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소는, 그 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되고,
    상기 출광측 광학 시트의 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소는, 그 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되고,
    상기 입광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향이, 상기 출광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향과 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 입광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향이, 상기 발광관의 배열 방향과 직교하고,
    상기 출광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향이, 상기 입광측 광학 시트의 상기 단위 형상 요소의 배열 방향과 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  15. 투과형 표시부와,
    상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 제11항에 기재된 면 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 투과형 표시부는, 상기 면 광원 장치와 마주 보는 입광측 면으로서의 평활면을 갖고,
    상기 면 광원 장치의 광학 시트는, 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소가 상기 투과형 표시부의 상기 평활면에 접촉하도록 하여, 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
  17. 투과형 표시부와,
    상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 제13항에 기재된 면 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 투과형 표시부는, 상기 면 광원 장치와 마주 보는 입광측 면으로서의 평활면을 갖고,
    상기 면 광원 장치의 광학 시트는, 상기 광 제어층의 상기 단위 형상 요소가 상기 투과형 표시부의 상기 평활면에 접촉하도록 하여, 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
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