KR20110124320A - 광학 시트, 면 광원 장치, 투과형 표시 장치, 발광 장치, 틀 및 틀의 제조 방법 - Google Patents

광학 시트, 면 광원 장치, 투과형 표시 장치, 발광 장치, 틀 및 틀의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

광학 시트(30)는, 시트 형상의 본체부(32)와, 본체부의 한쪽 면(32a)에 나란히 배열된 복수의 단위 프리즘(35)을 구비한다. 각 단위 프리즘(35)은, 그의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되어 있다. 단위 프리즘의 배열 방향과 평행한 방향으로부터 관찰한 경우, 각 단위 프리즘은 요철을 형성하는 꺾은선 형상의 외측 윤곽을 갖고, 1개의 단위 프리즘의 꺾은선 형상의 외측 윤곽에 의해 획정되는 복수의 볼록부(37)에 대해서, 본체부로부터 가장 이격한 각 볼록부의 정상부(37a)와 본체부 사이의 본체부의 법선 방향을 따른 간격은 일정하지 않다. 이 광학 시트에 의하면, 다른 부재와 중첩했을 때의 문제를 억제할 수 있다.

Description

광학 시트, 면 광원 장치, 투과형 표시 장치, 발광 장치, 틀 및 틀의 제조 방법{OPTICAL SHEET, SURFACE LIGHT SOURCE APPARATUS, TRANSMISSION TYPE DISPLAY APPARATUS, LIGHT EMITTER, MOLD, AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLD}
본 발명은, 광의 진행 방향을 변화시키는 시트에 관한 것이고, 특히 다른 부재와 중첩했을 때의 문제를 억제할 수 있는 광학 시트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이와 같이 유용한 광학 시트를 갖는 면 광원 장치, 투과형 표시 장치 및 발광 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이와 같이 유용한 광학 시트를 성형하기 위한 틀(型) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어, JP8-304608A, USP7,072,092 및 JP2008-544303T에 개시되어 있는 바와 같이, 투과형 표시부(예를 들어, 액정 패널)와 함께 투과형 표시 장치를 구성하는 면 광원 장치에는, 광원과, 광원으로부터의 광의 진행 방향을 변화시키기 위한 다수의 광학 시트(광학 필름)가 내장되어 있다.
통상, 다수의 광학 시트 내에는, 광원으로부터의 광을 확산시켜 광원의 상을 감추거나 또는 눈에 띄지 않게 하는 기능(광확산 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 광학 요소)을 그의 길이 방향에 직교하는 방향으로 배열(소위 리니어 배열)하여 이루어지는 광학 시트가 널리 사용되고 있다(JP8-304608A 및 USP7,072,092). 이 광학 시트의 단위 프리즘은, 그의 길이 방향에 직교하는 단면에 있어서, 전형적으로는 삼각형 형상, 타원 형상 또는 원 형상의 단면 형상을 갖고 있다. 따라서, 단위 프리즘은, 그의 길이 방향을 따라 연장되는 능선을 갖게 된다. 그리고, 정면 방향을 중심으로 하여 대칭적으로 배치된 이등변 삼각형 형상(전형적으로는 직각이등변 삼각형 형상)으로 이루어지는 단면 형상을 갖는 단위 프리즘을 배열하여 이루어지는 광학 시트가, 현 상황에서 최고 레벨의 정면 방향 휘도를 부여할 수 있을 것으로 사료되고 있다.
그런데, 2매의 광학 시트가 중첩됨으로써, 혹은 면 광원 장치의 출광측면과 투과형 표시부의 입광측면이 중첩되어 광학적으로 밀착 일체화됨으로써, 다양한 문제가 발생해 버린다. 구체예로서, 2개의 부재가 중첩되어 있는 영역에, 광이 광학적 작용을 미치지 않고 당해 영역을 통과하는 현상(소위 「바로 통과」)에 기인한 휘점이 발생할 수 있다. 또한, 2개의 부재가 중첩되어 있는 영역에, 줄무늬 형상의 모양(소위 「뉴턴 링」과 같은 모양)이 발생할 수 있다. 또한, 2개의 부재가 중첩되어 있는 영역에, 액체가 배어들어 있는 것처럼 관찰되는 얼룩 모양("Wet Out"이라고도 호칭)이 발생할 수 있다. 본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 바, 이러한 문제는 2개의 부재가 면 접촉하는 경우뿐만 아니라, 상술한 광학 시트의 능선을 갖는 단위 프리즘이 다른 부재와 접촉하는 경우에도 발생하고 있다.
이러한 문제를 두드러지지 않게 하기 위한 방법으로서, 종래 광학 시트와 투과형 표시부 사이에 광확산 시트를 배치하는 것이 행해져 왔다. 그런데, 최근에는, 표시 장치의 박형화나 저가격화 등을 목적으로 하여, 광확산 시트를 배치하지 않고, 이 문제를 해결하는 것이 요구되고 있다.
이 문제에 대처하기 위한 다른 방법으로서, JP8-304608A에 개시된 방법이 있다. JP8-304608A에 개시된 광학 시트에서는, 단위 프리즘의 능선이 높이 방향으로 곡선 형상으로 완만하게 굴곡져 있다. 따라서, 이 광학 시트는, 단위 프리즘의 능선의 높이가 높아지는 영역만을 개재하여, 인접하는 다른 부재와 접촉하게 된다. 즉, JP8-304608A의 광학 시트에서는, 다른 부재와의 접촉 영역을 소면적화하여, 접촉에 의한 문제를 눈에 띄지 않게 하고 있다. 그러나, 표시 화상의 화질에 영향을 미치는 점에서, 또한 비용상의 문제로, 실제의 양산에 있어서, 단위 프리즘의 높이를 크게 변화시켜 광학 시트를 제작할 수는 없다. 이로 인해, 연속적인 곡선으로서 완만하게 변화하는 단위 프리즘은, 기대한 이상으로 큰 범위에서 인접하는 다른 부재와 접촉해 버려, 문제를 충분히 해소할 수 없다. 또한, 예를 들어 흡습이나 열팽창 등에 기인하여 광학 시트가 변형되어 당해 광학 시트와 인접하는 다른 부재의 접촉 압력이 증대한 경우에는 JP8-304608A의 광학 시트와 인접하는 다른 부재의 접촉 영역이 매우 커져 버리는 경우도 있다. 이러한 점에서, 실제로 JP8-304608A의 광학 시트에서는 상술한 문제를 실질적으로 해결할 수 없다.
또한, USP7,072,092에 개시된 광학 시트는, 단위 프리즘이 시트면과 평행한 방향으로 연속적으로 완만하게 굴곡져 있다. 이 방법에 의하면, 단위 프리즘의 배열과 투과형 표시부의 화소 배열의 간섭성을 저감시킬 수 있다. 단, 통상, 바로 통과를 방지하기 위하여 복수의 단위 프리즘은 간극없이(짧은 반복 주기로) 배치되어 있다. 따라서, 인접하는 단위 프리즘에 구속되기 때문에, 단위 프리즘의 수평 방향으로의 굴곡의 정도를 크게 할 수 없다. 또한, 「바로 통과」나 「얼룩 모양」의 발생과 같은 문제에 대하여, USP7,072,092의 광학 시트는 유효하지 않다. 이러한 점에서, 실제로 USP7,072,092의 광학 시트에서는 상술한 문제를 실질적으로 해소할 수 없다.
한편, JP2008-544303T에는, 다수의 불규칙 프리즘 블록을 2원 배열하여 이루어지는 광학 시트가 개시되어 있다. 다수의 프리즘 블록은 베이스 상에 불규칙적으로 배치되고, 또한 프리즘 블록의 형상이나 치수 등의 구성도 다수의 프리즘 블록간에 불규칙적으로 상이하다. 이러한 JP2008-544303T에 개시된 광학 시트에 의하면, 불규칙 프리즘 블록에 의해 이루어지는 면이 규칙성을 갖지 않기 때문에, 다른 부재와의 접촉에 기인한 문제를 억제하는 것이 가능해질 것으로 예상된다. 그러나, JP2008-544303T의 광학 시트에 의한 광학 작용은, 선 형상으로 연장되는 단위 프리즘을 리니어 배열하여 이루어지는 광학 시트와는 전혀 상이하여, 특히 특정 방향 성분에 대한 집광 작용이 현저하게 저하되어 버린다. 즉, JP2008-544303T의 광학 시트는, 예를 들어 면 광원 장치 내에서, 선 형상으로 연장되는 단위 프리즘을 리니어 배열하여 이루어지는 광학 시트와 그대로 치환하여 사용될 수 있는 것은 아니다. 또한, JP2008-544303T에도 개시되어 있는 바와 같이, 광학 시트는, 통상 틀을 사용한 성형에 의해 제작된다. 그리고, JP2008-544303T에 개시된 광학 시트용의 틀을 제작할 때, 각각이 불규칙 형상을 갖고 불규칙하게 배열되는 프리즘 블록에 각각 대응한 다수의 오목부를 형성해야 한다. 단, 이러한 틀의 제작은 지극히 곤란하고, 틀의 제조 비용도 현저하게 증가해 버린다. 이로 인해, JP2008-544303T에 개시된 광학 시트에 대해서는, 선 형상으로 연장되는 단위 프리즘을 리니어 배열하여 이루어지는 광학 시트와 비교하여, 틀의 제조 비용의 상승에 수반하여 JP2008-544303T에 개시된 광학 시트도 지극히 고가로 되어 버린다.
이상과 같이 현 시점에서, 복수의 단위 프리즘을 갖는 광학 시트를 다른 부재와 중첩했을 때에 발생하는 문제를 충분히 해소할 수 없다.
또한, 다양한 발광 기능(조명 기능을 포함하는 개념으로서 사용)을 갖는 발광 장치, 예를 들어 조명 장치, 표시등, 표식, 간판 등으로서, 광원과, 광원으로부터의 광을 받는 광학 시트를 포함한 장치가 널리 보급되고 있다. 그리고, 상술한 투과형 표시 장치용의 면 광원 장치에 한정되지 않고, 이러한 발광 장치에 있어서도, 발광 장치에 복수의 광학 시트가 포함되는 경우, 혹은 발광 장치를 구성하는 광학 시트가 당해 발광 장치에 인접하는 부재와 접촉하는 경우에도 상술한 면 광원 장치 또는 표시 장치와 마찬가지의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 면 광원 장치에 있어서는, 단위 프리즘을 갖는 2매의 광학 시트가, 그 능선 방향을 서로 교차시키도록 하여, 중복 사용되는 경우가 많다. 그리고, 2매의 광학 시트가 내장된 면 광원 장치를 실제로 사용해 보면, 정면 방향 휘도가 기대된 설계값보다 대폭(수%) 저하되어 버리는 경우가 있다. 환경 문제가 주목받고 있는 현재, 면 광원 장치에 있어서의 에너지 효율도 중요한 문제이며, 본 발명에 의해, 이 문제도 동시에 해소된다면 좋겠다.
본 발명은, 이러한 점을 고려하여 이루어진 것이며, 복수의 단위 프리즘을 포함하는 광학 시트이며, 다른 부재와 중첩했을 때의 문제를 억제할 수 있는 광학 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이러한 광학 시트를 갖는 면 광원 장치, 투과형 표시 장치 및 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이러한 광학 시트를 제작할 수 있는 틀 및 틀을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 제1 광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 상기 본체부의 한쪽 면에 나란히 배열된 복수의 단위 프리즘이며, 각각이 그의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는, 복수의 단위 프리즘을 구비하고, 상기 단위 프리즘의 배열 방향과 평행한 방향으로부터 관찰한 경우, 각 단위 프리즘은 요철을 형성하는 꺾은선 형상의 외측 윤곽을 갖고, 1개의 단위 프리즘의 상기 꺾은선 형상의 외측 윤곽에 의해 획정되는 복수의 볼록부에 대해서, 상기 본체부로부터 가장 이격된 각 볼록부의 정상부와 상기 본체부 사이의 상기 본체부의 법선 방향을 따른 간격은 일정하지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 제2 광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 상기 본체부의 한쪽 면에 나란히 배열된 복수의 단위 프리즘이며, 각각이 그의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는, 복수의 단위 프리즘을 구비하고, 각 단위 프리즘은 그의 길이 방향으로 연장하는 능선을 포함하고, 상기 본체부의 법선 방향과 상기 단위 프리즘의 능선 방향 양쪽에 평행함과 함께 상기 능선을 통과하는 단면에 있어서, 상기 능선은 요철을 형성하는 꺾은선으로 되어 있고, 1개의 단위 프리즘의 상기 꺾은선에 의해 획정되는 복수의 볼록부에 대해서, 상기 본체부로부터 가장 이격한 각 볼록부의 정상부와 상기 본체부 사이의 상기 본체부의 법선 방향을 따른 간격은 일정하지 않도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 꺾은선 형상의 외측 윤곽에 의해 획정되는 각 볼록부는, 다각형 형상을 갖도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 단위 프리즘의 길이 방향을 따라 인접하는 2개의 볼록부에 대해서, 상기 볼록부의 상기 정상부와 상기 본체부 사이의 상기 본체부의 법선 방향을 따른 간격은 서로 상이하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 각 단위 프리즘은, 상기 본체부의 상기 한쪽 면 상에 있어서, 상기 한쪽 면의 한쪽 테두리부터 다른쪽 테두리까지 연장되고, 상기 본체부의 법선 방향으로부터 관찰한 경우에, 상기 복수의 단위 프리즘은 서로 평행하게 직선 형상으로 연장되어 있도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서,
상기 복수의 단위 프리즘은, 그의 배열 방향으로 배열되어 서로 다른 구성을 갖는 2 이상의 개수의 단위 프리즘으로 이루어지는 단위 프리즘군을, 단위 프리즘의 배열 방향으로 서로 인접하도록 하여 복수 포함하고,
상기 2 이상의 개수의 단위 프리즘으로 이루어지는 복수의 단위 프리즘군의 구성은 서로 동일하며,
단위 프리즘의 길이 방향에서의 1개의 위치에서의, 상기 본체부의 법선 방향과 상기 단위 프리즘의 배열 방향의 양방향을 따른 주 절단면에 있어서의, 1개의 단위 프리즘군을 이루는 상기 2 이상의 개수의 단위 프리즘의 단면 형상과, 상기 1개의 단위 프리즘군과 상기 1개의 단위 프리즘군에 인접하는 다른 단위 프리즘군에 걸쳐 배열되어 있는 상기 2 이상의 개수와 동일 수의 단위 프리즘의, 상기 단위 프리즘의 길이 방향을 따라서 상기 1개의 위치로부터 어긋난 어느 한 위치에서 상기 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 동일해지도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 제1 또는 제2 광학 시트에 있어서, 상기 본체부의 법선 방향과 상기 단위 프리즘의 배열 방향의 양방향을 따른 주 절단면에 있어서, 각 단위 프리즘의 단면 형상은, 상기 본체부의 법선 방향을 중심으로 하여 대칭적으로 배치된 이등변 삼각형 형상을 포함하도록 해도 좋다. 또한, 이러한 광학 시트에 있어서, 상기 복수의 단위 프리즘의 표면이 출광면을 이루도록 하고 JIS K 7361에 준거하여 측정되는 전체 광선 투과율이 4.5% 이하로 되도록 해도 좋다.
본 발명에 의한 제1 면 광원 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 상술한 본 발명에 의한 제1 및 제2 광학 시트 중 어느 1개를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의한 면 광원 장치에 있어서, 상기 광학 시트는, 상기 단위 프리즘이 설치되어 있는 측의 면이 발광면을 구성하도록 하여, 배치되어 있어도 좋다.
본 발명에 의한 제2 면 광원 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 제1 광학 시트와, 상기 제1 광학 시트와 중첩하여 배치되고 상기 광원으로부터의 광을 받는 제2 광학 시트를 구비하고, 상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트는, 각각 시트 형상의 본체부와, 상기 본체부의 한쪽 면에 나란히 배열된 복수의 단위 프리즘이며, 각각이 그의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는, 복수의 단위 프리즘을 갖고, 상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트는, 상기 제1 광학 시트의 단위 프리즘의 배열 방향과 상기 제2 광학 시트의 단위 프리즘의 배열 방향이 교차하도록 배치되고, 상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트 중 적어도 한쪽이, 상술한 본 발명에 의한 광학 시트 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
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 틀은, 복수의 단위 프리즘을 갖는 광학 시트를 성형하기 위한 틀이며,
원통 형상의 틀면을 구비한 롤형으로서 구성되며,
상기 틀면의 중심축선을 중심으로 하여 나선 형상으로 연장되는 적어도 1조(條)의 상기 단위 프리즘에 대응하는 홈이 상기 틀면에 형성되고,
상기 홈의 길이 방향을 따라서 상기 홈의 깊이는 꺾은선 형상으로 변화하고, 상기 홈의 저부는 홈의 길이 방향을 따라서 요철을 형성하고,
상기 홈의 상기 저부에 의해 형성되는 각 오목부의 최심부에 상당하는 위치에서의 상기 홈의 깊이는 일정하지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 틀에 있어서, 나선 형상의 상기 홈은, 구성이 서로 동일하게 되어 있는 소정 길이의 복수의 단위 구분을, 그의 길이 방향으로 서로 인접하도록 하여 포함하고, 상기 홈의 깊이는 1개의 단위 구분 내에서 불규칙적으로 변화하고, 1단위 구분의 일단부와 당해 1단위 구분의 타단부는, 상기 틀면의 상기 중심축선을 중심으로 하는 원주 방향에 있어서 어긋난 위치에 있도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 틀에 있어서, 나선 형상의 상기 홈은, 구성이 서로 동일하게 되어 있는 소정 길이의 복수의 단위 구분을, 그의 길이 방향으로 서로 인접하도록 하여 포함하고, 상기 홈의 깊이는 1개의 단위 구분 내에서 불규칙적으로 변화하고, 1단위 구분의 일단부와 당해 1단위 구분의 타단부는, 상기 틀면 상에 있어서, 상기 단위 프리즘의 길이 방향과 평행한 방향에 있어서 어긋난 위치에 있도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 틀에 있어서, 나선 형상으로 연장되는 상기 1조의 홈의 상기 중심축선을 따른 배열 피치를 t로 하고, 당해 홈의 상기 1단위 구분의 일단부와 당해 1단위 구분의 타단부 사이의 상기 중심축선을 따른 방향에서의 이격 길이를 T로 하고, n을 자연수로 하고, 소수 제2 자리를 반올림하여 소수 제1 자리까지의 수치로 판단한 경우,
T/t=n+0.4 또는 T/t=n+0.6
이 성립되도록 해도 좋다.
본 발명에 의한 틀의 제조 방법은, 복수의 단위 프리즘을 갖는 광학 시트를 성형하기 위한 틀을 제조하는 방법이며, 원통 형상 또는 원기둥 형상으로 이루어지는 기재를 그 중심축선을 중심으로 하여 회전시키면서, 상기 중심축선과 교차하는 방향으로 바이트를 이동시켜, 상기 바이트를 상기 기재 내에 절입해 가는 공정과, 상기 바이트가 상기 기재 내에 절입된 상태에서, 상기 중심축선을 중심으로 하여 상기 기재를 회전시키면서, 상기 바이트를 상기 중심축선과 평행한 방향으로 이동시켜, 상기 단위 프리즘을 제작하기 위한 나선 형상의 홈을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 홈을 형성하는 공정 중에, 상기 바이트를 상기 중심축선과 교차하는 방향으로도 진퇴시키고, 이때 상기 중심축선과 교차하는 방향으로의 상기 바이트의 이동 속도를 스텝 형상으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 발광 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 상술한 본 발명에 의한 광학 시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 발광 장치에 있어서, 상기 광원이 1개 이상의 발광 다이오드를 포함하도록 해도 좋다. 또한, 본 발명에 의한 발광 장치에 있어서, 상기 광학 시트가, 상기 발광 다이오드에서 발광된 광의 색온도를 변환시키는 색온도 변환층을 포함하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 발광 장치가, 상기 광학 시트의 출광측에 배치된 광확산판을 더 구비하도록 해도 좋다.
도 1은, 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이며, 투과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 면 광원 장치에 내장된 광학 시트를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 도 1의 면 광원 장치에 내장된 광학 시트를 도시하는 상면도이다.
도 4는, 도 2의 IV-IV 선을 따른 단면도이다.
도 5는, 도 2의 V-V 선을 따른 단면도이다.
도 6은, 도 4에 대응하는 단면도이며, 도 2의 광학 시트의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트의 성형 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8a는, 도 7의 성형 장치에 내장된 성형용 틀을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는, 도 8a의 성형용 틀의 틀면의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 틀면의 중심축선을 따른 축선을 따라 틀면을 절개하여 틀면을 평면화하여 도시하는 도면이다.
도 9a는, 도 7의 성형 장치에 내장된 성형용 틀의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는, 도 7의 성형 장치에 내장된 성형용 틀의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 도 7의 성형 장치에 내장된 성형용 틀의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 도 4에 대응하는 단면에 있어서, 광학 시트의 광학 특성의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 도 11에 도시된 측정 방법에 의해 얻어진 휘도의 각도 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 도 4에 대응하는 도면이며, 단위 프리즘의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 광학 시트의 1개의 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 15는, 광학 시트를 포함하는 발광 장치의 일례의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 명세서에 첨부하는 도면에 있어서는, 이해를 돕기 위하여, 적절히 축척 및 종횡의 치수비 등을, 실물의 그들로부터 변경하여 과장되어 있다.
도 1 내지 도 12는 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다. 이 중 도 1은 투과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이며, 도 2는 광학 시트의 사시도이며, 도 3은 광학 시트의 상면도이며, 도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따른 단면도이며, 도 5는 도 2의 V-V 선을 따른 단면도이다.
도 1에 도시된 투과형 표시 장치(10)는, 투과형 표시부(15)와, 투과형 표시부(15)의 배면측(관찰자와는 반대측 또는 입광측)에 배치되고 투과형 표시부(15)를 배면측으로부터 면 형상으로 비추어 보는 면 광원 장치(20)를 구비하고 있다. 투과형 표시부(15)는, 예를 들어 액정 표시 패널(LCD 패널)로 구성되고, 이 경우, 투과형 표시 장치(10)는 액정 표시 장치로서 기능한다. 여기서 LCD 패널이란, 유리 등으로 이루어지는 한 쌍의 지지판과, 지지판 사이에 배치된 액정과, 액정 분자의 배향을 1개의 화소를 형성하는 영역마다 전기장에 의해 제어하는 전극을 갖는 패널이다. 지지판 사이의 액정은, 1개의 화소를 형성하는 영역마다 그 배향을 변화시킬 수 있게 되어 있다. 그 결과, 액정 표시 패널(15)은, 면 광원 장치(20)로부터의 광의 투과 또는 차단을 화소마다 제어하는 셔터로서 기능하고, 화상을 형성하게 된다.
본 실시 형태에 있어서, 투과형 표시부(15)의 면 광원 장치(20)에 대향하는 입광측면은 평활면으로서 형성되고, 또한 투과형 표시부(15)와 광학 시트(30) 사이에 광확산 시트가 개재되지 않은 구성으로 되어 있다. 또한, 본 명세서에서 사용하는 「평활」이란, 광학적인 의미에서의 평활을 의미하는 것이다. 즉, 여기에서는, 어느 정도 비율의 가시광이, 투과형 표시부(15)의 입광측면에 있어서 스넬의 법칙을 만족하면서 굴절하게 되는 정도를 의미하고 있다. 따라서, 예를 들어 투과형 표시부(15)의 입광측면의 10점 평균 거칠기 Rz(JISB0601)가 최단의 가시광 파장(0.38㎛) 이하로 되어 있으면, 충분히 평활에 해당한다.
이어서, 면 광원 장치(20)에 대하여 설명한다. 면 광원 장치(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 광원(25)과, 광을 확산시키는 광확산 시트(28)와, 투과 광의 진행 방향을 편향시키는 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)를 갖고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 광확산 시트(28)는, 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)보다 입광측에 위치하고, 광원(25)에 대향하여 배치되어 있다. 또한, 제1 광학 시트(30)는, 광확산 시트(28)와 제2 광학 시트(40) 사이에 배치되어 있다. 그리고, 제2 광학 시트(40)는, 면 광원 장치(20)의 최출광측에 배치되고, 발광면(출광측면)(21)을 구성하고 있다.
면 광원 장치(20)는, 예를 들어 에지 라이트(사이드 라이트)형 등의 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 직하형의 백라이트 유닛으로서 구성되어 있다. 이로 인해, 광원(25)은, 광확산 시트(28)나 광학 시트(30, 40)의 입광측에 있어서 광확산 시트(28)나 광학 시트(30, 40)와 대면하도록 하여 배치되어 있다. 또한, 광원(25)은, 광확산 시트(28)의 측으로 개구부(창)를 형성한 상자 형상의 반사판(22)에 의해 배면측으로부터 덮여 있다.
또한, 「출광측」이란, 진행 방향을 되돌리지 않고 광원(25)으로부터 광학 시트(30, 40) 등을 거쳐 관찰자를 향하는 광의 진행 방향에 있어서의 하류측(관찰자측, 도 1, 도 2, 도 4 내지 6에 있어서는 상측)을 의미하며, 「입광측」이란, 진행 방향을 되돌리지 않고 광원(25)으로부터 광학 시트(30, 40) 등을 거쳐 관찰자를 향하는 광의 진행 방향에 있어서의 상류측을 의미한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「시트」, 「필름」, 「판」의 용어는, 호칭의 차이에만 기초하며, 서로 구별되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어 「시트」는 필름이나 판이라고도 할 수 있는 부재도 포함하는 개념이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「시트면(필름면, 판면)」이란, 대상이 되는 시트 형상의 부재를 전체적이고도 또한 대국적으로 본 경우에 있어서 대상이 되는 시트 형상 부재의 평면 방향과 일치하는 면을 가리킨다. 표면이 도 2의 단위 프리즘(35) 형성면과 같이 요철면인 경우에는, 상기 요철면의 시트면은 그 포락면도 된다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 광학 시트(30, 40)의 시트면, 광확산 시트(28)의 시트면, 면 광원 장치(20)의 발광면(21) 및 투과형 표시 장치(10)의 표시면은, 서로 평행하게 되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「정면 방향」이란, 면 광원 장치(20)의 발광면(21)의 시트면에 대한 법선의 방향(nd)(예를 들어 도 4 참조)이며, 또한 투과형 표시 장치(10)의 표시면의 법선 방향이나 광학 시트(30, 40)의 시트면의 법선 방향 등에도 일치한다.
광원(25)은, 예를 들어 선 형상의 냉음극관 등의 형광등이나, 점 형상의 LED(발광 다이오드)나 백열 전구, 면 형상의 EL(전기장 발광체) 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 1 및 도 6(이점 쇄선)에 도시한 바와 같이, 광원(25)은, 이들 도면에 있어서 지면에 직교하는 방향으로 선 형상으로 연장되는 복수의 냉음극관을 갖고 있다. 반사판(22)은, 광원(25)으로부터의 광을 투과형 표시부(15)의 측에 보내기 위한 부재이며, 반사판(22)의 적어도 내측 표면은, 예를 들어 금속 등의 높은 반사율을 갖는 재료로 이루어져 있다.
광확산 시트(28)는, 입사광을 확산시켜, 바람직하게는 입사광을 등방 확산시켜, 광원(25)의 구성에 따른 휘도 불균일(관 불균일, 광원 상이라고도 한다)을 완화시키고, 휘도의 면내 분포를 균일화시켜 광원(25)의 상을 눈에 띄지 않게 하기 위한 시트 형상 부재이다. 이러한 광확산 시트(28)로서, 기초부와, 기초부 내에 분산되어 광확산 기능을 갖는 광확산성 입자를 포함하는 시트가 사용될 수 있다. 일례로서, 반사율이 높은 재료로 광확산성 입자를 구성함으로써, 혹은 기초부를 이루는 재료와는 다른 굴절률을 갖는 재료로 광확산성 입자를 구성함으로써, 광확산 시트(28)에, 광확산 기능을 부여할 수 있다. 또한, 제1 광학 시트(30)의 입광측면과의 밀착을 방지하는 관점에서, 광확산 시트(28)의 표면은, 도 1에 도시한 바와 같이 조면화되어 있는 것이 바람직하다.
이어서, 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)에 대하여 설명한다. 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)는, 주로 입광측으로부터 입사한 광의 진행 방향을 변화시키고 출광측으로부터 출사시켜 정면 방향의 휘도를 집중적으로 향상시키는 기능(집광 기능)을 발휘하도록 구성되어 있다.
도 2와 같이, 제1 광학 시트(30)는, 시트 형상의 본체부(32)와, 본체부(32)의 시트면에 평행한 어느 한 방향(배열 방향)으로 배열되어 본체부(32)의 출광측면(한쪽 면)(32a) 상에 배치된 다수의 제1 단위 프리즘(제1 단위 형상 요소, 제1 단위 광학 요소)(35)을 갖고 있다. 마찬가지로, 제2 광학 시트(40)는, 시트 형상의 본체부(42)와, 본체부(42)의 시트면에 평행한 어느 한 방향(배열 방향)으로 배열되어 본체부(42)의 출광측면(한쪽 면)(42a) 상에 배치된 다수의 제2 단위 프리즘(제2 단위 형상 요소, 제2 단위 광학 요소)(45)을 갖고 있다. 상술한 바와 같이, 제2 광학 시트(40)는, 면 광원 장치(20)의 가장 출광측에 배치되어 있다. 따라서, 제2 광학 시트(40)의 제2 단위 프리즘(45)은 투과형 표시부(15)의 입광측면과 접촉하게 된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 광학 시트(30)의 단위 프리즘(35)의 배열 방향과 제2 광학 시트(40)의 단위 프리즘(45)의 배열 방향이 교차, 더 한정적으로는, 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)는 중첩하여 배치되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「프리즘」의 단어는, 단면 형상이 직선 형상인 외측 윤곽에 의해 구성되는 소위 협의의 프리즘 외에, 단면 형상이 곡선 형상인 외측 윤곽에 의해 구성되는 소위 협의의 렌즈 및 단면 형상이 직선 형상인 외측 윤곽과 단면 형상이 곡선 형상인 외측 윤곽에 의해 구성되는 단위 광학 요소를 포함하는 광의의 의미로 사용한다.
그런데, 본 실시 형태에 있어서, 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)는, 동일한 형상적인 구성을 가질 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 제1 광학 시트(30)의 본체부(32)와, 제2 광학 시트(40)의 본체부(42)가 동일한 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 광학 시트(30)에 있어서의 제1 단위 프리즘(35)의 형상 및 제1 단위 프리즘(35)의 배열은, 각각 제2 광학 시트(40)에 있어서의 제2 단위 프리즘(45)의 형상 및 제2 단위 프리즘(45)의 배열과 마찬가지로 구성될 수 있다. 나아가, 단위 프리즘의 배열 방향이 서로 교차하도록 중첩된 동일 구성으로 이루어지는 2매의 광학 시트를, 각각 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40)로서 사용할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 있어서, 제1 광학 시트(30)에 대해서는 30번대로 부호를 붙임과 함께, 제1 광학 시트(30)와 형상적으로 마찬가지로 구성될 수 있는 제2 광학 시트(40)의 부분에 대해서는, 40번대로 마찬가지의 부호를 붙이고 있다. 또한,이하에서, 「제1」 및 「제2」를 생략함과 함께 30번대 및 40번대의 부호 양쪽을 붙여서 설명하는 경우에는, 제1 광학 시트(30) 및 제2 광학 시트(40) 양쪽에 대하여 설명하는 것으로 한다. 예를 들어, 「단위 프리즘(35, 45)」이란, 제1 광학 시트(30)의 제1 단위 프리즘(35) 및 제2 광학 시트(40)의 제2 단위 프리즘(45) 양쪽을 지시하는 것으로 한다.
본체부(32, 42)는, 단위 프리즘(35, 45)을 지지하는 시트 형상 부재로서 기능한다. 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 본체부(32, 42)의 한쪽 면(본 실시 형태에 있어서는, 출광측면)(32a, 42a) 상에는, 단위 프리즘(35, 45)이 간극을 두지 않고 배열되어 있다. 한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 본체부(32, 42)는, 상기 한쪽 면(32a, 42a)에 대향하는 다른 쪽의 면(32b, 32b)으로서, 광학 시트(30, 40)의 입광측면을 이루는 평활한 면을 갖고 있다.
이어서, 단위 프리즘(35, 45)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)은, 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a) 상에 나란히 배열되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)은, 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상, 특히 본 실시 형태에 있어서는 직선 형상으로 연장되어 있다.
도 3에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 1개의 광학 시트(30, 40)에 포함되는 다수의 단위 프리즘(35, 45)은, 서로 평행하게 연장되어 있다. 특히, 본체부(32, 42)의 시트면의 법선 방향(nd)으로부터 광학 시트(30, 40)를 관찰한 경우, 제1 광학 시트(30)의 제1 단위 프리즘(35)의 길이 방향이 각 광원(25)의 길이 방향과 평행하게 되고, 제2 광학 시트(40)의 제2 단위 프리즘(45)의 길이 방향이 각 광원(25)의 길이 방향과 직교하고 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 본체부(32, 42)의 시트면의 법선 방향(nd)으로부터 광학 시트(30, 40)를 관찰한 경우(즉, 정면 방향으로부터 관찰한 경우), 각 단위 프리즘(35, 45)은, 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a) 상에 있어서, 한쪽 면(32a, 42a)의 하나의 테두리로부터 다른 테두리까지 연장되어 있다. 표시 장치(10)의 표시면은 일반적으로 평면에서 보아 직사각 형상으로 구성되어 있고, 이에 수반하여, 표시 장치(10)를 구성하는 각 부재, 예를 들어 투과형 표시부(15), 광학 시트(30, 40) 및 광확산 시트(28)도, 전형적으로는 평면에서 보아 직사각 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a)이 직사각 형상으로 형성되어 있는 경우, 단위 프리즘(35, 45)은, 한쪽 면(32a, 42a)은 대향하는 한 쌍의 변 사이에 걸쳐, 직선 형상으로 연장되도록 해도 좋다.
도 4는, 본체부(32, 42)의 시트면의 법선 방향(nd) 및 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향 양쪽에 평행한 단면(광학 시트의 주 절단면이라고도 칭한다)에 있어서, 광학 시트(30, 40)를 도시하고 있다. 또한, 도 4에 도시된 단면은, 도 2의 IV-IV 선을 따른 단면에도 대응하고 있다.
본 실시 형태에 있어서, 각 단위 프리즘(35, 45)의 주 절단면에 있어서의 단면 형상은, 당해 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따라, 대략 일정하게 되어 있다. 즉, 각 단위 프리즘(35, 45)은, 대략 기둥체에 의해 구성되어 있다. 그러나, 도 2에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각 단위 프리즘(35, 45)을 구성하는 기둥체가 연장되는 방향에 대해서는, 각 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따라 변화하고 있다. 따라서, 각 단위 프리즘(35, 45)은 대략 다양한 방향으로 연장되는 복수의 대략 동일한 단면 형상의 기둥체를, 상면에서 보아 일직선으로 되도록 서로 연결시킴으로서 구성되어 있다. 이로 인해, 도 5에 도시한 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향과 평행한 방향으로부터 관찰한 경우, 각 단위 프리즘(35, 45)은 요철을 형성하는 꺾은선 형상의 외측 윤곽을 갖게 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 각 단위 프리즘(35, 45)의 주 절단면에 있어서의 단면 형상은, 출광측에 돌출되는 대략 삼각형 형상으로 되어 있다. 특히, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시킨다는 관점에서, 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상은 이등변 삼각형 형상임과 함께, 등변 사이에 위치하는 꼭지각이 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a)으로부터 출광측으로 돌출되도록, 각 단위 프리즘(35, 45)이 구성되어 있다. 그리고, 전형적으로는, 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상은, 직각의 꼭지각이 본체부(35, 45)로부터 돌출됨과 함께 정면 방향을 중심으로 하여 대칭적으로 배치된 직각이등변 삼각형 형상이다. 따라서, 각 단위 프리즘(35, 45)은, 대략 본체부의 한쪽 면(32a, 42a)에 대한 앙부각이 조금 다른 방향으로 연장되는 복수의 삼각기둥 프리즘을 접속함으로써 형성되어 있다.
또한, 도시된 광학 시트(30, 40)에 있어서는, 후술하는 제조 방법에 기인하여 인접하는 2개의 단위 프리즘(35, 45) 사이에 형성되는 골 내의 최심부의 높이 방향 위치가 일정하지 않고 변동하고 있다. 즉, 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상은, 본체부(35, 45)로의 접속부 근방 이외의 정상부를 포함한 대부분의 영역에서, 직각이등변 삼각형 형상을 이루고 있다. 따라서, 정확하게는, 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상은, 그 정상부를 포함하는 영역에, 직각이등변 삼각형 형상을 포함하고 있다고 표현되어야 한다.
또한, 이와 같이 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상이 대략 삼각형 형상인 점에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 단위 프리즘(35, 45)은 능선(La)을 갖게 된다. 이 능선(La)은, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 각 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상 중 본체부(32, 42)로부터 가장 이격한 선단부(36, 46)를 서로 연결시켜 이루어지는 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 능선(La)은, 상면에서 보아(정면 방향으로부터 관찰한 경우에 있어서), 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향(연장 방향)과 평행하게 연장되어 있다. 그리고, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 본체부(35, 45)로의 법선 방향으로부터 관찰한 경우, 1개의 광학 시트(30, 40)에 포함되는 다수의 단위 프리즘(35, 45)에 의해 각각 구성되는 능선(La)은, 서로 평행하게 직선 형상으로 연장되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서의 「삼각형 형상」이란, 엄밀한 의미에서의 삼각형 형상뿐만 아니라, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 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 둥그래져 있는 형상 등을 포함한다. 마찬가지로, 본 명세서에 있어서의 「꺾은선」이란, 엄밀한 의미에서의 꺾은선뿐만 아니라, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 오차 등을 포함한 대략 꺾은선 등을 포함한다. 구체적으로는, 방향이 상이한 선분을 접속하여 이루어지는 꺾은선에 있어서, 방향이 상이한 선분이 반드시 직선의 일부분일 필요는 없고, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 오차 등을 원인으로 하여, 후술하는 광학적 기능을 기대하는 것이 가능한 범위 내에서 구부러져 있어도 좋다. 또한, 방향이 상이한 선분을 접속하여 이루어지는 꺾은선에 있어서, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 오차 등을 원인으로 하여, 후술하는 광학적 기능을 기대하는 것이 가능한 범위 내에서 2개의 선분의 접속점이 둥그래져 있어도 좋다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용하는, 형상이나 기하학적 조건을 특정하는 그 밖의 용어, 예를 들어 「평행」, 「직교」, 「대칭」 등의 용어에 대해서도, 엄밀한 의미에 얽매이지 않고, 마찬가지의 광학적 기능을 기대할 수 있을 정도의 오차를 포함하여 해석하는 것으로 한다.
도 5는, 본체부(32, 42)의 시트면의 법선 방향(nd) 및 단위 프리즘(35, 45)의 능선 방향 양쪽에 평행함과 함께, 단위 프리즘(35, 45)의 능선 방향을 통과하는 단면에 있어서, 광학 시트(30, 40)를 도시하고 있다. 또한, 도 5에 도시된 단면은, 도 2의 V-V 선을 따른 단면에도 대응하고 있다. 도 5에 도시하는 단면에 있어서, 능선(La)은 요철을 형성하는 꺾은선으로서 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 광학 시트(30, 40)의 상면에서 보아, 능선(La)은 단위 렌즈(30, 40)의 길이 방향과 평행하게 연장된다. 이러한 형태에 있어서, 단위 프리즘(30, 40)의 배열 방향과 평행한 방향(일례로서, 도 1의 화살표 A의 방향)으로부터 관찰한 경우에 있어서의 각 단위 프리즘(30, 40)의 꺾은선 형상의 외측 윤곽의 정점을 주 절단면과 직교하는 방향을 추적한 궤적은, 도 5에 있어서의 능선(La)의 궤적과 일치한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 요철을 형성하는 꺾은선(La)에 의해, 각 단위 프리즘(35, 45)에 대하여, 복수의 볼록부(37, 47)가 구성되게 된다. 구체적으로는, 본체부(32, 42)의 시트면으로의 법선 방향에 대한 경사 방향이 상이한 인접하는 2개의 선분이 1점에 접합하여, 보다 정확하게 표현하면, 도 5에 있어서의 우측 상승의 선분과, 당해 우측 상승의 선분의 우측 단부에 접속하는 도 5에 있어서의 좌측 상승의 선분이 1점에 접속하여, 정상부(37a, 47a)가 형성된다. 그리고, 우측 상승의 1개의 선분 또는 우측 상승의 연속하는 2개 이상의 선분과, 당해 1개 또는 2개 이상의 선분의 우측 단부에 접속하는 좌측 상승의 1개의 선분 또는 좌측 상승의 연속하는 2개 이상의 선분으로 이루어지는 꺾은선 구분(연속하는 선분군)(Laa)을 따라 구획되는 구역, 보다 엄밀하게 표현하면, 이 꺾은선 구분(Laa)과, 당해 꺾은선 구분(Laa)의 양단부를 연결한 가상적 선분(도 5에 도시된 점선)에 의해 둘러싸인 다각형의 구역이 1개의 볼록부(37, 47)를 획정하게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 구성된 볼록부(37, 47)는, 삼각형이나 사각형의 다각형 형상을 갖게 된다. 그리고, 각 볼록부(37, 47)에 대하여, 본체부(32, 42)로부터 가장 이격한 1개의 정상부(37a, 47a)가, 점 또는 선으로서 획정되게 된다. 광학 시트(30, 40)는, 이러한 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)를 개재하여, 인접하는 다른 부재, 예를 들어 투과형 표시부(15)의 입광측면에 접촉할 수 있게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 1개의 단위 프리즘(35, 45)에 포함되는 볼록부(37, 47)에 대해서, 본체부(32, 42)로부터 가장 이격한 각 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)와 본체부(32, 42)의 출광측면(32a, 42a) 사이의 본체부(32, 42)의 법선 방향을 따른 간격(높이(da))은, 일정하지 않고, 변동하고 있다. 즉, 1개의 단위 프리즘(35, 45)에 포함되는 볼록부(37, 47)의 본체부(32, 42)로부터의 높이(da)는 일정하지 않다.
광학 시트(30, 40)와 인접하는 다른 부재의 접촉에 기인한 문제의 발생을 방지하는 관점에서는, 1개의 단위 프리즘(35, 45)에 포함되는 복수의 볼록부(37, 47) 중 당해 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따라서 인접하는 2개의 볼록부(37, 47)에 대해서, 본체부(32, 42)부터 정상부(37a, 47a)까지의 높이(da)가 서로 상이한 것이 바람직하다. 또한, 1개의 단위 프리즘(35, 45)에 포함되는 복수의 볼록부(37, 47)에 대해서, 본체부(32, 42)부터 정상부(37a, 47a)까지의 높이(da)가 모두 서로 상이하면 더욱 바람직하다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 1개의 단위 프리즘(35, 45)에 포함되는 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)와, 당해 1개의 단위 프리즘(35, 45)과 인접하는 단위 프리즘(35, 45)에 포함되는 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)가, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향에 있어서 동일 위치에 배치되지 않게 되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 인접하는 단위 프리즘(35, 45)에 각각 포함되는 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)는, 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향으로 배열하지 않도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 배열에 의하면, 광학 시트(30, 40)의 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)와 당해 광학 시트(30, 40)에 인접하여 배치된 다른 부재의 접촉이, 투과형 표시 장치(10)를 관찰했을 때에 눈에 띄는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 단위 프리즘(35, 45)의 구체예로서, 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a) 상에서의 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향을 따른, 단위 프리즘(35, 45)의 저면의 폭(W)(도 4 참조)을 10㎛ 내지 500㎛로 할 수 있다. 또한, 광학 시트(30, 40)의 시트면으로의 법선 방향(nd)을 따른 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a)으로부터의 단위 프리즘(35, 45)의 돌출 높이(H)(도 4 참조)를 5㎛ 내지 250㎛로 할 수 있다. 또한, 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상이 이등변 삼각형 형상인 경우에는, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시키는 관점에서, 등변 사이에 위치함과 함께 출광측으로 돌출되는 꼭지각의 각도(θa)(도 4 참조)가 80° 이상 110° 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 90°이면 더욱 바람직하다.
또한, 단위 프리즘(30, 40)의 길이 방향을 따른 볼록부(37, 47)의 배치 피치는, 제조 방법에 기인한 제약이나 광학 시트(30, 40)와 인접하는 다른 부재의 접촉에 기인한 문제의 발생을 효과적으로 방지하는 것 등을 고려하여 적절히 설계되며, 일례로서 70mm 이상 900mm 이하로 할 수 있다. 마찬가지로, 본체부(32, 42)의 법선 방향을 따른 능선(La)의 진폭도, 제조 방법에 기인한 제약이나 광학 시트(30, 40)와 인접하는 다른 부재의 접촉에 기인한 문제의 발생을 효과적으로 방지하는 것 등을 고려하여 적절히 설계되며, 일례로서 1㎛ 이상 10㎛ 이하로 할 수 있다.
이어서, 이상과 같은 구성으로 이루어지는 광학 시트(30, 40)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 이하에 있어서는, 단위 프리즘(35, 45)을, 도 7에 도시한 바와 같은 성형 장치(60)를 사용한 부형법으로 시트재(52) 상에 형성함으로써, 상술한 광학 시트(30, 40)를 제작하는 예를 설명한다.
우선, 성형 장치(60)에 대하여 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 성형 장치(60)는, 대략 원기둥 형상의 외측 윤곽을 갖는 성형용 틀(70)을 갖고 있다. 원기둥 형상 성형용 틀(70)의 외주면(측면)에 해당하는 부분에 원통 형상의 틀면(요철면)(72)이 형성되어 있다. 원기둥 형상으로 이루어지는 성형용 틀(70)은, 원기둥의 외주면의 중심을 통과하는 중심축선(CA), 바꾸어 말하면, 원기둥의 횡단면의 중심을 통과하는 중심축선(CA)을 갖고 있다. 그리고, 성형용 틀(70)은, 중심축선(CA)을 회전축선으로 하여 회전하면서(도 7 참조), 성형품으로서의 광학 시트(30, 40)를 성형하는 롤형으로서 구성하고 있다.
도 9b 및 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 틀면(72)에는, 광학 시트(30, 40)의 단위 프리즘(35, 45)을 부형하기 위한 홈(74)이 형성되어 있다. 도 8a에는, 이 홈(74)의 경로가 점선으로 표시됨과 함께, 홈(74)의 길이 방향을 따른 깊이의 변동이 실선으로 표시되어 있다. 또한, 도 8a의 (a)는 틀을 모식적으로 도시하는 사시도이며, 도 8a의 (b)는 원주면 형상의 틀면(72)을 절개하여 평면화하여 도시하는 가상적 사시도이다. 도 8a의 (a)에 도시한 바와 같이, 홈(74)은, 틀면(72)의 중심축선(CA)을 중심으로 한 1조의 나선을 그리듯이 틀면(72) 상에 형성되어 있다. 따라서, 도 8a의 (b)에 있어서, 홈(74)의 경로를 나타내는 선분의 우측 단부는, 당해 선분의 하방에 인접하는 선분의 좌측 단부에 접속되어 있다. 도 8a의 (b)에 도시한 바와 같이, 홈(74)의 깊이는, 홈(74)의 길이 방향을 따라, 요철을 형성하는 꺾은선 형상으로 변화하고 있다.
또한, 홈(74)의 깊이는, 홈(74)의 전체 길이에 걸쳐 불규칙하게 변동하고 있는 것이 바람직하다. 단, 틀(70)의 제조의 용이성을 고려하면, 홈(74)의 전체 길이에 걸쳐 불규칙하게 변동시키는 것 대신에, 홈(74)의 깊이가 불규칙하게 변동하는 단위 구간(단위 구분)을 반복하여 설정함으로써, 홈(74)의 전체 길이에 걸치는 깊이가 결정되도록 해도 좋다. 이 경우, 후술하는 방법에 의해 광학 시트(30, 40)를 제조하기 위한 성형용 틀(70)을 제작할 때에 홈(74)을 기계 가공에 의해 신속하고 또한 용이하게 형성할 수 있다.
단, 홈(74)의 깊이가 불규칙하게 변동하는 단위 구간(단위 구분)을 반복하여 설정함으로써 형성된 홈(74)에 대해서는, 그 깊이의 변동이 결과적으로 주기성을 갖게 된다. 후술하는 바와 같이, 홈(74)의 깊이의 변동은, 이 성형용 틀(70)을 사용하여 제작되는 광학 시트(30, 40)의 단위 프리즘(35, 45)의 능선(La)의 변동과 일치하게 된다. 그리고, 얻어진 광학 시트(30, 40)에 있어서, 단위 프리즘(35, 45)의 높이 변동이 강한 규칙성을 갖고 있는 경우, 광학 시트(30, 40)가 다른 부재와 접촉하는 것에 기인한 문제를 두드러지지 않게 할 수 있었다고 해도 광학 시트(30, 40)의 표면에 모양(예를 들어, 줄무늬 형상의 모양)이 시인되기 쉬워진다. 이 모양은, 표시 장치(10)의 관찰자에 의해서도 시인될 수 있게 된다.
그리고, 이러한 문제를 해소하기 위해서는, 홈(74)의 깊이가 불규칙하게 변동하는 상기 단위 구간(단위 구분)을 길게 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 홈(74)의 깊이 변동의 주기성을 약화시켜, 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 홈(74)의 깊이 변동의 주기성을 약화시키기 위해서는, 도 8b에 도시한 바와 같이, 홈(74)의 깊이가 불규칙하게 변동하는 단위 구간(단위 구분)(US)의 길이가, 틀면(72)을 이루는 외주면(원주면)의 원주 길이의 대략 자연수배가 되지 않도록 설정되는 것도 바람직하다. 이러한 형태에 의하면, 홈(74)의 깊이가 불규칙하게 변동하는 상기 단위 구간(단위 구분)이 충분히 길게 되어 있지 않은 경우, 예를 들어 단위 구분이, 중심축선(CA)의 둘레를 다수 둘레 나선 형상으로 주회하는 1조의 홈(74) 중, 수 둘레 정도만 연장되어 있는 경우에도 홈(74)의 깊이 변동의 주기성을 약화시켜, 문제의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 도 8b는, 원래 원주면 형상인 틀면(72)을, 중심축선(CA)과 평행한 1개의 축선을 따라 절개하고, 평면 형상으로 전개하여 도시하는 가상적 전개도이다. 도 8b에서는, 성형되는 단위 프리즘(35, 45)의 능선(La)에 대응하게 되는 홈(74)의 최심부가, 실선으로 표시되어 있다. 그리고, 도 8b에 도시된 예에서는, 1조의 나선 형상이 연장되는 홈(74)에 의해, 틀면(72)의 요철이 형성되어 있다. 또한, 1조의 나선 형상의 홈(74)은, 틀면(72)을 중심축선(CA)과 평행한 축선을 따라 전개하여 도시하는 도 8b에 있어서, 다수로 분단되어 있지만, 틀면(72)을 평면화하여 도시하는 당해 도 8b에 있어서, 홈(74)을 나타내는 복수의 분단편(75)은 서로 평행하게 되어 있다. 또한, 홈(74)은 중심축선(CA)을 중심으로 하여 나선 형상이 연장되어 있기 때문에, 도 8b에 도시된 바와 같이 홈(74)은 중심축선(CA)에 직교하는 원주 방향(CD)에 대하여 조금 경사지게 된다.
도 8b에 도시된 예에서는, 나선 형상으로 연장되는 1조의 홈(74)이, 구성(깊이 변동의 형태)이 서로 동일하게 되어 있는 소정 길이의 복수의 단위 구분(도 8b에 있어서 점선으로 둘러싸인 범위 내를 연장하는 홈(74)의 일부분)(US)을, 그의 길이 방향으로 서로 인접하도록 하여 포함하고 있다. 홈(74)의 깊이는 1개의 단위 구분(US) 내에서, 당해 1개의 단위 구분(US)의 전체 길이에 걸쳐, 불규칙적으로 변화하고 있다.
그리고, 도시하는 예에서는, 1단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2)는, 틀면(72)의 중심축선(CA)을 중심으로 하는 원주 방향(CD)에 있어서 어긋나 위치하게 되어 있다(도 8b의 화살표 AR 참조). 즉, 나선 형상으로 연장되는 1조의 홈(74)의 틀면(72) 상에 있어서의 중심축선(CA)을 따른 배열 피치를 t로 하고, 당해 홈(74)의 1단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2) 사이의 틀면(72) 상에 있어서의 중심축선(CA)을 따른 방향(CAa)에서의 이격 길이를 T로 하고, n을 자연수로 한 경우에,
T/t≠n
이 성립되게 되어 있다. 이렇게 설계된 홈(74)을 포함하는 틀면(72)에 의하면, 도 8b에 이점쇄선(L1)으로 나타낸 바와 같이, 광학 시트(30, 40)의 직사각 형상으로 이루어지는 외측 윤곽이 대향하는 한 쌍의 변이 틀면(72)의 중심축선(CA)과 평행해지도록 하고, 틀면(72)의 요철을 전사하여 얻어진 광학 시트(30, 40)에 있어서, 동일한 높이 변동을 갖는 단위 프리즘(35, 45)이 근접하여 배치되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 제작되는 광학 시트(30, 40)에서의 단위 프리즘(35, 45)의 높이 변동의 규칙성이 약화되어, 광학 시트(30, 40)의 표면에 줄무늬 형상의 모양이 떠올라 버리는 것을 방지할 수 있다.
그 외에, 도 8b에 도시된 예에서는, 1단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2)는, 틀면(74) 상에 있어서, 홈(74)의 길이 방향과 평행한 방향(CD')에 있어서 어긋나 위치하게 되어 있다(도 8b의 화살표 AR' 참조). 이렇게 설계된 홈(74)을 포함하는 틀면(72)에 의하면, 도 8b에 이점쇄선(L2)으로 나타낸 바와 같이, 광학 시트(30, 40)의 직사각 형상으로 이루어지는 외측 윤곽이 대향하는 한 쌍의 변이 홈(74)의 길이 방향과 평행해지도록 하고, 틀면(72)의 요철을 전사하여 얻어진 광학 시트(30, 40)에 있어서, 동일한 높이 변동을 갖는 단위 프리즘(35, 45)이 근접하여 배치되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 제작되는 광학 시트(30, 40)에서의 단위 프리즘(35, 45)의 높이 변동의 규칙성이 약화되어, 광학 시트(30, 40)의 표면에 줄무늬 형상의 모양이 떠올라 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 비록 단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2)가, 틀면(72)의 중심축선(CA)을 중심으로 하는 원주 방향(CD)으로 어긋나 위치하도록 해도, 1조의 나선 형상 홈(74)의 주회 수가 많아지면, 어느 한 단위 구분(US)의 개시 단부(e1)와, 이 어느 한 단위 구분(US)으로부터 중심축선(CA)을 따라 이격한 위치에 있는 다른 단위 구분의 개시 단부(e1)가, 원주 방향(CD)에 있어서 동일 위치에 위치하게 된다. 그 결과, 도 8b에 도시된 틀면(72)의 전개도에 있어서, 완전히 동일한 깊이 변동을 갖는 홈(74)의 분단편(75)이 일정한 개수의 홈(74)을 사이에 두고, 배치되어 가게 된다. 나아가, 도 8b에 도시된 틀면(72)의 전개도에 있어서, 연속하여 배열된 2 이상의 개수의 분단편(75)으로 이루어지는 분단편군(75G)이 연속하여 배치되게 된다. 복수의 분단편군(75G)은, 각각 동일한 구성(홈의 배열, 각 홈의 깊이 등)을 갖게 된다. 보다 구체적으로는, 분단편군(75G)에 포함되는 복수의 분단편(75) 중, 중심축선(CA)을 따라 일측으로부터 n(1개의 분단편군(75G)에 포함되는 분단편(75)의 개수 이하의 자연수)번째에 위치하는 분단편(75)은, 복수의 분단편군(75G) 사이에서, 서로 동일한 구성(깊이 변동 등)으로 된다. 한편, 1개의 분단편군(75G) 내에서는, 전체 길이에 걸쳐 동일하게 구성된 2개의 분단편(75)은 존재하지 않고, 1개의 분단편군(75G) 내에 포함되는 각 분단편(75)은 서로 다른 구성(깊이 변동 등)을 갖게 된다.
이로 인해, 이러한 틀면(72)의 요철이 전사되어 형성되는 광학 시트(30, 40)의 복수의 단위 프리즘(35, 45)은, 분단편(75)의 배열 방향으로 연속하여 배열되는 복수의 분단편군(75G)에 대응하여, 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향으로 연속하여 배열되는 복수의 단위 프리즘군(35G, 45G)을 갖게 된다. 각 단위 프리즘군(35G, 45G)은, 2 이상의 개수의 단위 프리즘(35, 45)으로 이루어지고, 복수의 단위 프리즘군(35G, 45G)의 구성은, 전체적으로 서로 동일하게 되어 있다. 즉, 단위 프리즘군(35G, 45G)에 포함되는 복수의 단위 프리즘(35, 45) 중, 단위 프리즘의 배열 방향을 따라 일측으로부터 n(1개의 단위 프리즘군(35G, 45G)에 포함되는 단위 프리즘(35, 45)의 개수 이하의 자연수)번째에 위치하는 단위 프리즘(35, 45)은, 복수의 단위 프리즘군(35G, 45G) 사이에서, 서로 동일한 구성(깊이 변동 등)으로 된다. 한편, 각 단위 프리즘군(35G, 45G)에 포함되는 2 이상의 개수의 단위 프리즘(35, 45)은, 서로 다른 구성, 즉 서로 다른 높이 변동 패턴을 갖게 된다.
도 8b에 도시된 예에서는, 단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2)가, 틀면(72)의 중심축선(CA)을 중심으로 하는 원주의 3분의 1의 길이만큼 원주 방향(CD)으로 어긋나 있다. 그 결과, 3개 단위 구분(US)마다, 단위 구분(US)의 개시 단부(e1)가 원주 방향(CD)에 있어서 동일 위치에 위치하고 있다. 또한, 3개의 단위 구분(US)에 상당하는 영역에 의해 1개의 분단편군(75G)이 형성되어 있고, 1개의 분단편군(75G)은 총 7개의 분단편(75)을 포함하고 있다. 이에 따라, 도 8b에 도시된 틀(70)을 사용하여 형성되는 광학 시트(30, 40)에 있어서는, 각 단위 프리즘군(35G, 45G)이 총 7개인 단위 프리즘(35, 45)을 포함하고, 1개의 단위 프리즘군(35G, 45G)에 포함되는 7개의 단위 프리즘(35, 45)은 서로 다른 높이 변동 패턴을 갖게 된다. 한편, 이 광학 시트(30, 40)에서는, 7개의 단위 프리즘(35, 45) 간격으로, 완전히 동일한 높이 변동 패턴을 갖는 단위 프리즘(35, 45)이 배치되게 된다.
그런데, 틀(70)의 틀면에 있어서, 1개의 분단편군(75G)은, 깊이 변동 패턴이 동일하게 되어 있는 복수의 단위 구분(US)의 집합으로서 구성되어 있다. 이로 인해, 홈(74)의 배열 방향을 따른 단면에서의 틀면(72)의 단면 형상이, 원주 방향을 따른 1개의 위치와, 당해 1개의 위치로부터 원주 방향을 따라 어긋난 다른 위치에서 동일해지는 것이 발생한다. 예를 들어, 1개의 단위 구분(US)의 개시 단부(e1)를 가로 지르는 도 8b에 있어서의 Xa-Xa선에서의 단면 형상은, 다른 단위 구분(US)의 개시 단부(e1)를 가로 지르는 도 8b에 있어서의 Xb-Xb선에서의 단면 형상과 동일해진다. 바꾸어 말하면, 원주 방향(CD)에 있어서의 어느 한 위치에서의, 홈(74)의 배열 방향 및 틀면(72)으로의 법선 방향의 양방향을 따른 단면(틀면의 주 절단면)에 있어서의, 1개의 분단편군(75G)을 이루는 2 이상의 개수의 분단편(75)의 단면 형상과, 당해 1개의 분단편군(75G)과 당해 1개의 분단편군(75G)에 인접하는 다른 분단편군(75G)에 걸쳐 배열되어 있는 상기 2 이상의 개수와 동일 수의 분단편(75)의, 원주 방향(CD)을 따라 상기 어느 한 위치로부터 어긋난 특정한 위치에서 틀면의 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 동일해진다.
이에 수반하여, 이러한 틀(70)을 사용하여 제작된 광학 시트(30, 40)에 있어서는, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향에 있어서의 어느 한 위치에서 주 절단면에 있어서의, 1개의 단위 프리즘군(35G, 45G)을 이루는 2 이상의 개수의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상과, 상기 1개의 단위 프리즘군(35G, 45G)과 상기 1개의 단위 프리즘군(35G, 45G)에 인접하는 다른 단위 프리즘군(35G, 45G)에 걸쳐 배열되어 있는 상기 2 이상의 개수와 동일 수의 단위 프리즘(35, 45)의 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따라서 상기 어느 한 위치로부터 어긋난 특정한 위치에서 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 동일해질 수 있다.
예를 들어, 도 8b에 이점쇄선(L1)으로 나타내는, 광학 시트(30, 40)의 직사각 형상으로 이루어지는 외측 윤곽이 대향하는 한 쌍의 변이 틀면(72)의 중심축선(CA)과 평행해지도록 하고, 틀면(72)의 요철을 전사하여 얻어진 광학 시트(30, 40)에서는, Xa-Xa선에 대응하는 선을 따른 주 절단면에 있어서의 단면 형상과, Xb-Xb선을 따른 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 동일해진다. 또한, 도 8b에 이점쇄선(L2)으로 나타내는, 광학 시트(30, 40)의 직사각 형상으로 이루어지는 외측 윤곽이 대향하는 한 쌍의 변이 홈(74)의 길이 방향과 평행해지도록 하고, 틀면(72)의 요철을 전사하여 얻어진 광학 시트(30, 40)에서는, Ya-Ya선에 대응하는 선을 따른 주 절단면에 있어서의 단면 형상과, Yb-Yb선을 따른 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 동일해진다.
이상의 예에 의하면, 1개의 단위 구분(US)의 전체 길이에 걸쳐 홈(74)의 구성(깊이 변동)을 결정하여, 설계된 1단위 구분(US)을 연속하여 배열해 감으로써, 홈(74)의 전체 길이의 구성(깊이 변동)을 결정하도록 하고 있다. 이러한 방법에 의하면, 홈의 깊이가 불규칙적으로 변화되도록 홈(74)의 전체 길이에 걸쳐 홈의 구성을 결정하는 방법과 비교하여, 지극히 용이하게 홈(74)의 구성, 즉 틀(70)의 틀면(72)을 설계 및 제작할 수 있다. 이에 의해, 틀(70) 및 틀(70)을 사용하여 제작되는 광학 시트(30, 40)의 제조 비용을 대폭 저감시키는 것이 가능하게 된다.
한편, 상술한 예에서는, 1단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2)가 틀면(72)의 중심축선(CA)을 중심으로 하는 원주 방향(Cd)에 있어서 어긋난 위치에 배치되어 있거나, 혹은 1단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2)는, 틀면(72) 상에 있어서, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향과 평행한 방향을 따라서 어긋난 위치에 배치되어 있다. 이러한 형태에 의하면, 불규칙적인 깊이 변동을 갖는 단위 구분(US)의 전체 길이를 짧게 했다고 해도 틀면(72) 상에 있어서의 홈(74)의 깊이의 규칙성을 효과적으로 약화시킬 수 있고, 이에 수반하여, 이 틀면(72)을 사용하여 형성되는 복수의 단위 프리즘(35, 45)의 규칙성을 효과적으로 약화시킬 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 다른 부재와의 접촉에 기인한 문제의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 유용한 광학 시트(30, 40)를, 단위 프리즘(35, 45)의 높이 변동 패턴에 규칙성을 부여함으로써 제조 비용을 효과적으로 저감시키면서, 동시에 단위 프리즘(35, 45)의 높이 변동 패턴의 규칙성에 기인하여 광학 시트(30, 40)의 표면에 줄무늬 형상의 패턴이 나타나 버리는 문제를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명자들이 예의 실험을 반복한 바, 다음 2가지 식 중 어느 하나가 성립되도록 틀(70)의 홈(74)이 설계되어 있는 경우, 광학 시트(30, 40)의 표면에 줄무늬 형상의 패턴이 나타나 버린다는 문제를 효과적으로 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
T/t=n+0.4
T/t=n+0.6
또한, 이들 식에 있어서 사용한 기호는, 이미 설명한 대로이며, t는 나선 형상으로 연장되는 1조의 홈(74)의 틀면(72) 상에 있어서의 중심축선(CA)을 따른 배열 피치이며(도 8b 참조), T는 당해 홈(74)의 1단위 구분(US)의 일단부(e1)와 당해 1단위 구분(US)의 타단부(e2) 사이의 틀면(72) 상에 있어서의 중심축선(CA)을 따른 방향에서의 이격 길이이며(도 8b 참조), n은 자연수이다. 또한, 이들 식을 만족하는지의 여부에 대해서는, 소수 제2 자리에서 반올림하여 소수 제1 자리까지의 수치로 하여 좌변의 값을 취급하여, 판단하는 것으로 한다.
여기서, 표 1에, 본 발명자들이 홈(74)의 형상을 다양하게 변경한 틀(70)을 사용하여 광학 시트(30, 40)를 후술하는 바와 같이 제작하고, 제작된 광학 시트(30, 40)의 표면에, 줄무늬 형상의 모양이 시인되는지의 여부에 대해서 판단한 것이다. 표 1에 있어서, 제작된 광학 시트의 표면에 줄무늬 형상 모양이 발생하지 않은 경우에 시인 결과의 란에 ○를 표시하고, 제작된 광학 시트의 표면에 줄무늬 형상 모양이 확인되었지만 당해 줄무늬 형상 모양이 문제를 초래할 정도까지 눈에 띄지 않는 경우에 시인 결과의 란에 △를 표시하고, 제작된 광학 시트의 표면에 줄무늬 형상 모양이 눈에 띄는 경우에 시인 결과의 란에 ×를 표시하고 있다.
Figure pct00001
이어서, 이러한 성형용 틀(70)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다.
우선, 도 9a에 도시한 바와 같이, 원통 형상 또는 원기둥 형상으로 이루어지는 기재(71)를 그 중심축선(CA)을 중심으로 하여 회전시키면서, 중심축선(CA)에 직교하는 방향으로 바이트(78)를 이동시켜, 바이트(78)를 기재(71) 내에 절입시킨다.
이어서, 도 9b에 도시한 바와 같이, 바이트(78)가 기재(71) 내에 절입된 상태에서, 중심축선(CA)을 중심으로 하여 기재(71)를 회전시킴과 함께, 바이트(78)를 중심축선(CA)과 평행한 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 기재(71)의 외주면에, 나선 형상의 홈(74)이 형성되게 된다. 도시된 예에 있어서는, 1조의 홈(74)이, 기재(71)의 외주면 상에 간극을 두지 않고 형성되어 있다.
그런데, 나선 형상으로 홈(74)을 형성하고 있는 동안, 바이트(78)는, 중심축선(CA)에 직교하는 방향으로도 이동하고 있다. 구체적으로는, 바이트(78)는, 중심축선(CA)에 직교하는 방향에 있어서, 중심축선(CA)에 접근하는 방향으로 이동하고, 또한, 중심축선(CA)으로부터 이격하는 방향으로도 이동한다. 이때, 중심축선(CA)에 직교하는 방향으로의 바이트(78)의 이동 속도를, 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이, 스텝 형상으로 변화시킨다. 즉, 중심축선(CA)에 직교하는 방향으로의 바이트(78)의 이동 속도의 가속도는 0이 된다. 그 결과, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 홈(74)의 형성 중에 있어서의, 중심축선(CA)에 직교하는 방향으로의 바이트(78)의 절입량은 꺾은선 형상으로 변화하게 된다. 또한 이에 수반하여, 바이트(78)를 중심축선(CA)에 직교하는 방향으로 진퇴시키면서 형성된 홈(78)의 깊이는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 바이트(78)의 절입량의 변화에 따라 꺾은선 형상으로 변화한다. 또한, 이와 같이 하여 제작된 홈(74)에 의해 부형되는 단위 프리즘(35, 45)의 높이도, 바이트(78)의 절입량의 변화에 따라 꺾은선 형상으로 변화하게 된다. 또한, 도 10의 (a)는, 이상과 같이 하여 형성되는 홈(74)을 도시하는 상면도이다.
그런데, 바이트(78)의 이동은 서보 모터 등의 기구를 사용하여 행해진다. 그러나, 서보 모터 등의 기구에 의해 바이트(78)의 이동이 제어되는 경우, 실제로는, 바이트(78)를 프로그램대로의 소정의 속도로 소정의 위치로 이동시키는 것은, 시판되어 사용되고 있는 틀 제조용의 장치의 기술 수준에 비추어, 현실적으로는 곤란하다. 이로 인해, 실제의 가공 장치에 있어서는, 바이트(78)의 이동 속도를 스텝 형상으로 변화시키도록 프로그램한 경우에도 프로그램대로 엄밀하게 스텝 형상으로 변화시킬 수 없는 경우도 있을 수 있다. 나아가, 이러한 응답의 지연을 예측하여, 프로그램과는 다른 속도로 바이트(78)를 이동시킴으로써, 바이트(78)가 소정의 시간에 소정의 위치에 도달하도록 제어되는 경우도 있다. 이상으로부터, 원래 스텝 형상으로 바이트(78)의 이동 속도를 변화시키도록 시도한 경우에도 일례로서 도 10에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 틀의 제조 기술의 한계로부터 엄밀한 의미에서 바이트(78)의 이동을 스텝 형상으로 변화시킬 수 없는 경우가 있음과 함께, 결과적으로, 틀(70)의 홈(74)의 깊이, 및 이 틀(70)을 사용하여 제작된 단위 프리즘(35, 45)의 능선(La)의 높이를 꺾은선 형상으로 변화시킬 수 없는 경우도 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 원래 의도하였지만 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 오차 등에 의해 엄밀한 의미에서의 꺾은선이 아닌 형태도 「꺾은선」으로서 취급한다. 마찬가지로, 원래 의도하였지만 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 오차 등에 의해 엄밀한 의미에서의 스텝 형상이 아닌 바이트(78)의 이동 속도의 변화도, 본 발명에 있어서의 「스텝 형상」의 이동 속도의 변화로서 취급한다.
이상과 같이 하여, 단위 프리즘(35, 45)을 부형하기 위한 나선 형상의 홈(74)을 기재(71)에 형성함으로써 성형용 틀(70)을 제조할 수 있다. 형성된 홈(74)의 깊이는, 상술한 단위 프리즘(35, 45)의 능선(La)에 의해 구성되는 꺾은선 형상과 상보적으로, 홈(74)의 길이 방향을 따라 꺾은선 형상으로 변화한다. 따라서, 홈(74)의 저부(74c)에 의해, 상술한 단위 프리즘(35, 45)의 능선(La)에 의해 구성되는 요철과 상보적인 요철이, 홈(74)의 길이 방향을 따라 형성되게 된다. 또한, 홈(74)의 저부(74c)에 의해 형성되는 각 오목부(74a)의 최심부(74b)에 상당하는 위치에서의 홈(74)의 깊이는 일정하게 되어 있지 않고 변동한다.
이어서, 이러한 성형 장치(60)를 사용하여 광학 시트(30)를 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 우선, 성형용 기재 공급 장치(62)로부터, 예를 들어 투명성을 갖는 수지로 이루어지는 시트재(52)가 공급된다. 공급된 시트재(52)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 성형용 틀(70)로 보내지고, 성형용 틀(70)과 한 쌍의 롤러(68)에 의해, 틀(70)의 요철면(72)과 대향하도록 하여 유지되게 된다. 또한, 시트재(52)의 공급 속도와 성형용 틀(70) 표면의 회전 주위 속도는 일치하도록 동기시킨다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 시트재(52)의 공급에 수반하여, 시트재(52)와 성형용 틀(70)의 틀면(72) 사이에, 재료 공급 장치(64)로부터 유동성을 갖는 재료(54)가 공급된다. 이때, 틀면(72) 상의 전체 영역이 재료(54)에 의해 덮이도록 재료(54)가 공급된다. 여기서, 「유동성을 갖는다」란, 성형용 틀(70)의 틀면(72)에 공급된 재료(54)가, 틀면(72)의 홈(74) 내에 인입할 수 있을 정도의 유동성을 갖는 것을 의미한다.
또한, 공급되는 재료(54)로서는, 성형에 사용될 수 있는 다양한 기지의 재료를 사용할 수 있다. 단, 재료(54)로서, 성형성이 양호함과 함께 입수가 용이하며, 또한 우수한 광투과성을 갖는 수지가 적절하게 사용된다. 예를 들어, 경화물의 굴절률이 1.57인 투명한 다관능 우레탄아크릴레이트 올리고머와 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트계 단량체의 조성물의 가교 경화물이, 재료 공급 장치(64)로부터 공급되는 재료(54)로서, 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 이하에 기재하는 예에 있어서는, 재료 공급 장치(64)로부터 전리 방사선 경화형 수지가 공급되는 예에 대하여 설명한다. 전리 방사선 경화형 수지로서는, 예를 들어 자외선(UV)을 조사함으로써 경화되는 UV 경화형 수지나, 전자선(EB)을 조사함으로써 경화되는 EB 경화형 수지를 선택할 수 있다.
그 후, 성형용 시트재(52)는, 틀(70)의 틀면(72) 사이를 전리 방사선 경화형 수지에 의해 채운 상태에서, 경화 장치(66)에 대향하는 위치를 통과한다. 이때, 경화 장치(66)로부터는, 전리 방사선 경화형 수지(54)의 경화 특성에 따른 전리 방사선이 방사되고, 전리 방사선은 시트재(52)를 투과하여 전리 방사선 경화형 수지(54)에 조사된다. 그 결과, 틀면(72) 상의 전리 방사선 경화형 수지가 경화하고, 경화된 전리 방사선 경화형 수지로부터, 단위 프리즘(35, 45)과, 본체부(32, 42)의 한쪽 면(32a, 42a)측의 표층부가 시트재(54) 상에 형성되게 된다.
그 후, 도 7에 도시한 바와 같이, 시트재(54)가 틀(70)로부터 이격하고, 이에 수반하여, 틀면(72)의 홈(74) 내에 성형된 단위 프리즘(35, 45)이 시트재(54)와 함께 틀(70)로부터 분리된다. 그 결과, 상술한 광학 시트(30, 40)가 얻어진다.
또한, 상술한 바와 같이, 틀면(72)의 홈(74)이 형성된 전체 영역 상에 재료(54)가 연장되어 걸쳐지고, 시트재(52)는 틀(70)의 표면에 접촉하지 않는다. 그 결과, 제작된 광학 시트(30, 40)의 본체부(32, 42)는, 시트재(52)와 시트 형상으로 경화된 재료(54)로 구성되게 된다. 이러한 방법에 의하면, 성형된 단위 프리즘(35, 45)이, 이형 시에 틀(70) 내에 부분적으로 잔류해 버리는 것을 효과적으로 방지하는 것도 가능하게 된다.
이상과 같이 하여, 롤형으로서 구성된 성형용 틀(70)이 그 중심축선(CA)을 중심으로 하여 1회전하고 있는 동안, 유동성을 갖는 재료(54)를 틀(70) 내에 공급하는 공정과, 틀(70) 내에 공급된 재료(54)를 틀(70) 내에서 경화시키는 공정과, 경화된 재료(54)를 틀(70)로부터 빼내는 공정이, 틀(70)의 틀면(72) 상에 있어서 순차 실시되어, 광학 시트(30, 40)가 얻어진다.
이어서, 이상과 같은 광학 시트(30, 40), 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.
광원(25)에서 발광된 광은, 직접 또는 반사판(22)에 의해 반사된 후에 관찰자측으로 진행한다. 관찰자측으로 진행한 광은, 광확산 시트(28)로 등방 확산된 후에, 제1 광학 시트(30)에 입사한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1 광학 시트(30)의 제1 단위 프리즘(35)으로부터 출사하는 광(L61, L62, L63)은, 단위 프리즘(단위 형상 요소)(35)의 출광측면(렌즈면)에 있어서 굴절한다. 이 굴절에 의해, 정면 방향(nd)으로부터 경사진 방향으로 진행하는 광(L61, L62, L63)의 진행 방향(출사 방향)은, 주로 제1 광학 시트(30)에 입사할 때에 있어서의 광의 진행 방향과 비교하여, 제1 광학 시트(30)의 시트면으로의 법선 방향(nd)에 대한 각도가 작아지는 측으로 구부러진다. 이러한 작용에 의해, 제1 단위 프리즘(35)은, 투과 광의 진행 방향을 정면 방향(nd)측으로 좁힐 수 있다. 즉, 제1 단위 프리즘(35)은, 투과 광에 대하여 집광 작용이 미치게 된다.
또한, 이러한 제1 단위 프리즘(35)의 집광 작용은, 정면 방향(nd)으로부터 크게 경사져 진행하는 광에 대하여 효과적으로 미친다. 이로 인해, 제1 광학 시트(30)보다 광원측에 배치된 광확산 시트(28)에 의한 확산의 정도에도 의하지만, 광원(25)으로부터 큰 입사 각도로 많은 광이 입사하게 되는 경향이 있는 광원(25)으로부터 이격된 영역에서, 효과적으로 정면 방향 휘도를 상승시킬 수 있다(도 6에 있어서 광(L61)의 경로를 참조).
한편, 정면 방향(nd)에 대한 진행 방향의 경사 각도가 작은 광(L64)은, 제1 단위 프리즘(35)의 출광측면(프리즘면)에 있어서 전반사를 반복하고, 그 진행 방향을 입광측(광원측)으로 전환한다. 특히, 제1 단위 프리즘(35)의(주 절단면 내에 있어서의) 꼭지각이 90° 내지는 그 근방인 경우에는, 도시된 바와 같이 재귀 반사가 된다. 이로 인해, 제1 광학 시트(30)보다 광원측에 배치된 광확산 시트(28)에 의한 확산의 정도에도 의하지만, 광원(25)으로부터 작은 입사 각도로 많은 광이 입사하게 되는 경향이 있는 광원(25)의 바로 위 영역에서, 휘도가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 광원(25)으로부터의 이격 거리에 의존하여 투과 광에 대하여 제1 단위 프리즘(35)으로부터 주로 미치는 광학적 작용이 상이하다. 이에 의해, 광원(25)의 발광부의 배열에 따라서 발생하는 휘도 불균일(관 불균일 또는 광원 상이라고도 호칭)을 효과적으로 저감시켜, 광원의 상(라이트 이미지)을 눈에 띄지 않게 할 수도 있다. 즉, 제1 광학 시트(30)는, 휘도의 면내 편차를 균일화시키는 광확산 기능도 갖고 있다.
제1 광학 시트(30)를 출사한 광은 제2 광학 시트(40)에 입사하고, 제2 광학 시트(40)의 제2 단위 렌즈(45)에 의해, 상술한 제1 단위 렌즈(35)에 의한 광학 작용과 마찬가지의 광학 작용을 미치게 한다. 또한, 단위 렌즈(35, 45)에 의한 집광 기능 및 광확산 기능은, 주로 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향(도 6에서는 좌우 방향)에 있어서 발휘된다. 그리고, 도 1과 같이, 제1 단위 프리즘(35)의 배열 방향은 광원(25)의 길이 방향과 직교하고, 또한 제2 단위 프리즘(45)의 배열 방향은 광원(25)의 길이 방향과 평행하게 되어 있기 때문에, 제1 및 제2 광학 시트를 투과한 광의 출사 방향은, 다른 2방향에 있어서 정면 방향을 중심으로 한 좁은 각도 범위 내로 좁혀지게 된다.
면 광원 장치(20)(제2 광학 시트(40))를 출사한 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, 광학 시트(30, 40)가 다른 부재와 중첩되어 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)가 구성되는 경우, 광학 시트(30, 40)의 단위 프리즘(35, 45)과, 광학 시트(30)에 인접하는 다른 부재가 접촉함으로써, 상술한 문제, 예를 들어 얼룩 모양이나 뉴턴 링이 발생해 버릴 우려가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)에 의하면, 이하에 설명한 바와 같이 하여, 광학 시트(30, 40)가 인접하는 다른 부재에 접촉하는 것에 기인한 문제를 해소하는 것이 가능하게 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 광학 시트(30)는, 제1 단위 프리즘(35)이 설치되어 있는 측의 면이 제2 광학 시트(40)에 대향하여 배치된다. 그 결과, 제1 광학 시트(30)는, 제1 단위 렌즈(35)를 개재하여, 제1 광학 시트(30)에 인접하는 제2 광학 시트(40)의 평활한 입광측면(본체부(42)의 입광측면(42b))에 접촉하게 된다.
마찬가지로, 제2 광학 시트(40)는, 면 광원 장치(20)의 발광면(21)을 구성하도록 하여, 배치되어 있다. 그리고, 제2 광학 시트(40)의 제2 단위 프리즘(45)이 설치되어 있는 측의 면은, 투과형 표시부(15)에 인접하여 배치된다. 그 결과, 제2 광학 시트(40)는, 제2 단위 렌즈(45)를 개재하여, 제2 광학 시트(40)에 인접하는 투과형 표시면(15)의 평활한 입광측면에 접촉하게 된다.
단, 상술한 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)의 높이는, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따라 변화한다. 따라서, 제1 광학 시트(30)의 제1 단위 프리즘(35)이, 제2 광학 시트(40)의 평활한 입광측면(42b)에 대하여, 긴 영역에 걸쳐 선 형상으로 밀착해 버릴 일은 없고, 마찬가지로 제2 광학 시트(40)의 제2 단위 프리즘(45)이, 투과형 표시부(15)의 평활한 입광측면에 대하여, 긴 영역에 걸쳐 선 형상으로 밀착해 버릴 일은 없다. 이에 의해, USP7,072,092에 개시된 광학 시트와 비교하여, 광학 시트(30, 40)가 단위 프리즘(35, 45)을 개재하여 다른 부재와 접촉하게 되는 영역을 각별히 작게 할 수 있다. 결과적으로, 광학 시트(30, 40)에 인접하는 다른 부재에 광학 시트(30, 40)가 접촉하는 것에 기인한 얼룩 모양이나 뉴턴 링 등의 문제의 발생을 대폭 억제할 수 있다.
특히 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)에서는, 단위 프리즘(35, 45)의 높이가, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향으로 꺾은선 형상으로 변화한다. 즉, 단위 프리즘(35, 45)은, 단위 프리즘(35, 45)의 배열 방향으로부터 관찰한 경우에, 꺾은선 형상의 외측 윤곽을 갖게 된다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)은, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향에 있어서 점 형상 영역 또는 한정된 길이의 선 형상 영역(37a, 47a)에서만, 광학 시트(30, 40)에 인접하는 다른 부재와 접촉하게 된다. 그리고, 이 관계는, 광학 시트(30, 40) 혹은 이것과 인접하는 다른 광학 부재(투과형 표시부(15) 등)가 휨이나 외력에 의해, 다소 휘거나, 만곡되거나 해도 변화하지 않는다. 그 때문에, 항상 광학 시트(30, 40)가 단위 프리즘(35, 45)을 개재하여 다른 부재에 접촉하는 영역의 크기(길이 및 면적)를 작게 할 수 있다.
이에 대해, JP8-304608A에 개시된 종래의 광학 시트에 있어서는, 단위 프리즘의 배열 방향으로부터 관찰한 경우, 단위 프리즘은 호 형상의 외측 윤곽을 갖고 있으며, 본체부로부터 가장 이격한 단위 프리즘의 외측 윤곽 상의 정점은 연속한 곡선의 1점으로서 획정된다. 그리고, 연속 곡선(곡면)과 직선(평면)이 1점에 접촉하는 경우, 접점 근방에서는, 서로 평행한 2개의 직선(평면)의 접촉에 근사된다. 이 때문에 실제로는 JP8-304608A의 광학 시트가 단위 프리즘을 개재하여 다른 부재와 접촉하는 영역의 단위 프리즘의 길이 방향을 따른 범위(길이 및 면적)는, 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)가 다른 부재와 접촉하는 영역의 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따른 범위(서로 방향이 상이한 비평행한 2개의 직선(평면)의 접촉)와 비교하여, 매우 커져 버린다. 따라서, 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)에 의하면, JP8-304608A에 개시된 광학 시트와 비교해도, 광학 시트(30, 40)에 인접하는 다른 부재에 광학 시트(30, 40)가 접촉하는 것에 기인한 얼룩 모양이나 뉴턴 링 등의 문제의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, JP8-304608A에 개시된 광학 시트에 있어서는, 단위 프리즘을 개재하여 다른 부재와 접촉하는 영역의 단위 프리즘의 길이 방향을 따른 범위(길이)는, 특히 광학 시트와 다른 부재의 접촉 압력에 기인한 광학 시트(단위 프리즘)의 휨, 만곡 등의 변형에 민감하게 반응하여, 크게(길게) 변화해 버린다.
이에 대해 본 실시 형태에 의하면, 단위 프리즘(35, 45)의 높이가 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향으로 꺾은선 형상으로 변화하고 있는 점에서, 광학 시트(30, 40)(단위 프리즘)의 전체적인 휨, 만곡 등의 변형에 반응하여, 단위 프리즘(35, 45)을 개재하여 인접하는 다른 부재와 접촉하는 영역의 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따른 범위(길이)가 크게 변화되어 버리는 일은 없다.
또한, 상술한 본 실시 형태의 광학 시트(30, 40)에 있어서, 단위 프리즘(35, 45)의 외측 윤곽의 높이는, 요철을 형성하도록 꺾은선 형상으로 변화하고 있다. 그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 각 단위 프리즘(35, 45)의 꺾은선 형상의 외측 윤곽에 의해 획정되는 복수의 볼록부(37, 47)에 대해서, 본체부(32, 42)로부터 가장 이격한 각 볼록부(37, 47)의 정상부(37a, 47a)와 본체부(32, 42) 사이의 본체부(32, 42)의 법선 방향(nd)을 따른 간격(da)(돌출 높이)은 일정하지 않고 변동하고 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 광학 시트(30, 40)에 있어서는, 통상의 상태에서, 단위 프리즘(35, 45)의 모든 정상부(37a, 47a)가, 인접하는 다른 부재에 접촉하고 있는 것은 아니다. 그리고, 통상의 상태에서 인접하는 다른 부재에 접촉하지 않는 단위 프리즘(35, 45)의 정상부(37a, 47a)는, 광학 시트(30, 40)(단위 프리즘)의 전체적이면서도 다량의 휨 등의 변형에 따라, 처음으로 접촉하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 광학 시트(30, 40)(단위 프리즘)의 전체적인 휨 등의 변형에 반응하여, 다른 부재와 접촉하게 되는 정상부(37a, 47a)의 수를 증가시킴으로써, 단위 프리즘(35, 45)이 1개의 정상부(37a, 47a)를 개재하여 인접하는 다른 부재와 접촉하는 접촉 영역의 범위가 문제를 발생시켜 버릴 정도까지 증대해 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 시트(30, 40)와 다른 부재의 접촉 압력에 기인한 광학 시트(30, 40)(단위 프리즘(35, 45))의 휨 등의 변형이 발생했다고 해도, 단위 프리즘(35, 45)과 광학 시트(30, 40)가 접촉하는 영역을 분산시켜, 광학 시트(30, 40)에 인접하는 다른 부재와 광학 시트(30, 40)의 접촉에 기인한 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)은, 다른 방향으로 연장되는 동일한 단면 형상을 갖는 기둥체를 배열하여 형성되어 있다. 따라서, 도 6에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 단위 프리즘(35, 45)에 의한 광학 작용이 주로 미치게 되는 광학 시트의 주 절단면에 있어서, 단위 프리즘(35, 45)은, 그 선단부(36, 46)가 어떤 높이에 위치하고 있는지와 상관없이, 대략 동일한 외측 윤곽을 갖게 된다. 즉, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단면 형상은, 단위 프리즘(35, 45)의 길이 방향을 따라 크게 변화하지 않는다. 그 결과, 단위 프리즘(35, 45)으로부터 출사하는 광(L63, L63a)은, 광학 시트의 주 절단면에 있어서, 그 선단부(36, 46)가 어떤 높이에 위치하고 있는지와 상관없이, 대략 동일한 출사 각도로 출사하게 된다. 따라서, 상면에서 보아(광학 시트(30, 40)의 법선 방향(nd)으로부터 관찰한 경우에), 단위 프리즘(35, 45)의 능선 방향이 당해 단위 프리즘(35, 45)과 평행하게 일직선 형상으로 연장되어 있는 본 실시 형태에 있어서는, 단위 프리즘(35, 45)의 높이가 꺾은선 형상으로 변화하는 것을 원인으로 하여, 시인될 수 있을 정도의 광학적인 특이점이 형성되기 어렵게 되어 있다. 특히, 단위 프리즘(30, 40)의 길이 방향을 따른 볼록부(37, 47)의 배치 피치가 상술한 범위 내(70㎛ 이상 900㎛)에 있음과 함께, 본체부(32, 42)의 법선 방향을 따른 능선(La)의 진폭이 상술한 범위 내(즉, 1㎛ 이상 10㎛ 이하)에 있는 경우에는, 광학 시트(30, 40)에 인접하는 다른 부재에 광학 시트(30, 40)가 접촉하는 것에 기인한 얼룩 모양이나 뉴턴 링 등의 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있음과 함께, 육안으로 시인되는 광학적인 특이점도 발생하지 않았다.
그런데, 본건 발명자가 예의 연구를 거듭한 바, 상술한 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40) 및 면 광원 장치(20)에 의하면, 높은 정면 방향 휘도가 얻어지는 것을 알았다.
도 1에 도시된 형태와 같이, 리니어 어레이 배열된 복수의 단위 프리즘을 갖는 2매의 광학 시트가, 그 단위 프리즘의 배열 방향을 교차시키도록 하여, 중첩하여 배치되어 면 광원 장치에 내장되는 경우가 많다. 이 경우, 당해 면 광원 장치가 기대된 정면 방향 휘도를 확보할 수 없는 일이 빈번히 발생한다. 이 경향은, 단위 프리즘의 배열 피치가 작아질수록 현저해진다. 그리고, 이러한 현상이 발생하는 원인의 하나로서, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘의 외측 윤곽이, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형 시의 오차 등에 기인하여 예정된 형상(예를 들어, 기하학 상 이상적인 삼각기둥)으로부터 왜곡되어 버리는 것을 생각할 수 있다. 즉, 광학 시트 자체가 예정된 형상과는 다른 형상을 갖고, 이 광학 시트가 기대된 광학 특성을 발휘할 수 없게 되어 있는 것이, 원인의 하나라고 사료된다.
광학 시트의 광학 특성을 조사 또는 평가하는 방법으로서, 본 발명자들은, 도 11에 도시한 바와 같은 방법을 발견했다. 이 조사 방법에 있어서는, 광학 시트의 단위 프리즘이 형성되어 있는 측의 면(상술한 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)에 있어서는 출광측면)에 대하여, 당해 광학 시트의 (시트면의) 법선 방향으로 진행하는 평행광을 입사시킨다. 그리고, 광학 시트의 단위 프리즘이 형성되지 않은 측의 면(상술한 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)에 있어서는 입광측면)으로부터 출사하는 출사광의 휘도의 각도 분포를 측정한다.
예를 들어, 상술한 실시 형태와 같이, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘의 단면 형상이 이등변 삼각형 형상으로 되어 있는 경우에 있어서, 원하는 단위 프리즘의 단면 형상이 얻어지고 있다고 가정하면, 도 11에 도시한 바와 같이, 광학 시트의 단위 프리즘이 형성되지 않은 측의 면으로부터 출사하는 출사광은, 단위 프리즘의 프리즘면의 경사 각도 및 광학 시트의 굴절률에 의해 특정되는 유일한 방향으로 출사하게 된다. 그리고, 도 11의 광선 경로를 반대로 더듬어 가도록 광원 광을 입사시키면, 출사광은 입사면의 법선 방향을 향한 평행 광속으로서 집광되게 된다. 이것이, 이러한 종류의 광학 시트를 사용한 면 광원 장치의 광학설계의 원리이기도 하다. 그러나, 실제로는, 광의 회절이나 도 11에는 도시하지 않은 다중 반사광에 기인하여 출사광의 방향은 소정의 각도 범위(±수 도)를 갖게 된다. 이로 인해, 단위 프리즘이 소정의 단면 형상을 갖고 있었다고 해도 측정 결과로서는 유일한 각도뿐만 아니라, 도 11에 도시된 방향을 포함하는 소정의 각도 범위 내에서 휘도가 계측되게 될 것으로 추측된다.
그런데, 본건 발명자들이 측정을 행한 바, 직선 형상으로 연장되는 일정 단면 형상을 갖는 종래의 단위 프리즘을 포함하는 광학 시트의 도 11의 경로의 출사광이 갖는 휘도의 각도 분포는, 도 12에 점선으로 나타낸 바와 같이, 2개 이상의 피크를 갖게 되는 경우가 빈번히 발생했다. 이 휘도의 각도 분포로부터 보면, 이 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘의 외측 윤곽(프리즘면) 중 원래 직선이어야 할 부분이, (등가적으로는) 2개 이상의 다른 경사 각도를 갖는 부분의 조합으로서 구성되어 있을 것으로 추측된다. 그 결과, 도 11의 광선 경로를 반대로 따라 가도록 광원 광을 입사시키도록 설계해도 출사광은, 입사면의 법선 방향을 향한 평행 광속 성분뿐만 아니라, 법선 방향으로부터 떨어진 방향으로 출사하는 광속 성분도 포함하게 되어, 법선 방향의 휘도가 설계보다 저하될 것으로 추정된다.
한편, 상술한 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)의 휘도의 각도 분포는, 도 12에 실선으로 나타낸 바와 같이, 휘도 피크를 하나만 포함하게 되었다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 단위 프리즘은, 일정한 단면 형상을 갖는 기둥체를, 요철을 형성하는 꺾은선 형상으로 굴곡시킴으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 어떠한 원인에 의해, 단위 프리즘(35, 45)의 외측 윤곽에 얼마 안되는 왜곡이 발생하였다고 해도 육안으로는 확인이 곤란할 정도로 투과 광이 확산되고, 그리고 상세한 것은 불분명하지만, 각 단위 프리즘(35, 45)의 광학 왜곡의 영향을 광학적으로 상쇄하기 때문에, 휘도의 각도 분포가 완만하게 변화되게 될 것으로 추정된다. 그리고 1매의 광학 시트에 있어서, 도 11과 같이 이상적인 광선의 궤적으로부터의 편차가 ±수 도로 얼마 되지 않는다고 해도, 상기 광학 시트가 2매 겹치면, 그 편차가 상승 효과적으로 증폭되어, 상기한 바와 같이 광학 특성의 이론력의 저하가 보다 두드러지게 될 것으로 추측된다.
또한, 특히 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 정면 방향을 중심으로 하여 대칭적으로 배치된 직각이등변 삼각형 형상으로 되어 있는 단위 프리즘은, 광학 시트 내를 경사진 방향으로 진행하는 광의 진행 방향이 정면 방향으로 편향되도록 기능하고, 동시에 광학 시트 내를 정면 방향으로 진행하는 광을 전반사에 의해 광원측으로 복귀시키도록 기능한다. 단면 형상이 직각이등변 삼각형 형상으로 되어 있는 단위 프리즘을 갖는 광학 시트에 있어서는, 정면 방향으로 출광시킬 수 없는 광을 재귀 반사에 의해 광원측으로 일단 복귀시키는 작용에 의해, 현저하게 높은 정면 방향 휘도를 확보할 수 있도록 설계되어 있다. 그러나, 실제로는 시판되고 있는 이러한 단위 프리즘의 높이가 일정한 종래의 광학 시트와 비교하여, 본 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30, 40)에 의하면, 어떠한 원인에 의해, 보다 기대한 대로 정면 방향으로 진행하는 광을 재귀 반사시킬 수 있을 것으로 추측된다. 실제로, 본 발명들이, 본체부의 입광측면이 입광면을 이루고 광학 시트의 단위 프리즘의 표면(프리즘면)이 출광면을 이루는 조건 하에서, JIS K 7361에 준거하여 전체 광선 투과율을 측정한 바, 단면 형상이 직각이등변 삼각형 형상으로 되어 있고 높이가 일정한 단위 프리즘을 갖는 종래의 광학 시트에 대해서는, 전체 광선 투과율의 측정값이 4.5%를 초과한 것에 반하여, 상술한 본 실시 형태에 관한 광학 시트에 대해서는, 전체 광선 투과율의 측정값이 4.5% 이하로 되었다.
이상의 추정 이유로부터, 기둥체를 꺾은선 형상으로 굴곡시켜 이루어지는 단위 프리즘(35, 45)을 갖는 본 실시 형태의 광학 시트(30, 40)에 의하면, 직선 형상으로 연장되는 단위 프리즘을 갖는 종래의 광학 시트와 비교하여, 기대된 휘도의 각도 분포에 보다 가까운 휘도의 각도 분포를 실현하는 것이 가능하게 되었다고 사료된다. 또한 그 결과, 상술한 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)를 포함한 면 광원 장치(20)에 의하면, 종래의 광학 시트를 2매 사용한 면 광원층 장치보다 수 퍼센트(2% 내지 5%)정도 높아짐과 함께, 기대되는 정면 방향 휘도에 보다 가까운 정면 방향 휘도를 확보하는 것이 가능하게 될 것으로 추측된다. 또한, 이상에서, 단위 렌즈(35, 45)의 높이가 꺾은선 형상으로 변화하는 단위 프리즘(35, 45)을 갖는 광학 시트(30, 40)를 사용함으로써, 면 광원 장치(20)의 정면 방향 휘도를 상승시킬 수 있는 추정 메커니즘을 설명했지만, 본 발명은 이 메커니즘에 한정되는 것이 아니다.
또한, 상술한 JP2008-544303T에 개시된 광학 시트에 의하면, 불규칙 프리즘 블록이 불규칙적으로 2원 배열되어 있는 점에서, 이 광학 시트가 다른 부재에 접촉하는 것에 기인한 문제를 억제할 수 있을 가능성이 있다. 단, 불규칙적으로 배열된 불규칙 프리즘 블록에 의해 발휘되는 광학 기능은, 선 형상으로 연장되는 단위 프리즘에 의해 발휘되는 광학 기능과는 크게 상이하다. 구체적으로는, 불규칙 프리즘 블록은, 광학 시트가 다른 부재에 접촉하는 것에 기인한 문제를 효과적으로 억제하도록 설계된 경우, 집광 기능이 아니고 주로 광확산 기능을 발휘하게 된다. 한편, 본 실시 형태에 의한 광학 시트(30, 40)에 의하면, 상술한 바와 같이 집광 기능을 유지할 뿐만 아니라 기대된 집광 기능을 더 효과적으로 발휘하면서, 동시에 다른 부재에 접촉하는 것에 기인한 문제를 효과적으로 억제할 수 있다.
이상의 실시 형태에 대하여 여러 변경을 가하는 것이 가능하다. 이하, 변형의 일례에 대하여 설명한다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트의 주 절단면에 있어서의 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상이 삼각형 형상으로 되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단위 프리즘(35, 45)의 주 절단면에 있어서의 단면 형상이, 여러 특성 부여 등의 목적으로, 삼각형 형상에서 변조, 변형을 가한 형상이어도 좋다. 구체예로서, 광학 기능을 적절히 조정하기 위하여 단위 프리즘(35, 45)의 주 절단면에 있어서의 단면 형상이, 도 13에 도시한 바와 같이 삼각형 중 어느 1개 이상의 변(삼각기둥 프리즘의 절자면(faset))이 절곡된(굴곡된) 형상, 삼각형 중 어느 1개 이상의 변이 만곡된 형상(소위 부채형), 삼각형의 정점 근방을 만곡시켜 둥그스름하게 한 형상, 삼각형 중 어느 1개 이상의 변에 미소 요철을 부여한 형상이어도 좋다. 또한, 단위 프리즘(35, 45)의 단면 형상이, 삼각형 형상 이외의 형상, 예를 들어 사다리꼴 등의 사각형, 오각형, 혹은 육각형 등의 다양한 다각형 형상으로 되도록 해도 좋다. 또한, 단위 프리즘(35, 45)이, 광학 시트의 주 절단면에 있어서, 원 또는 타원 형상의 일부분에 상당하는 형상을 갖도록 해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30, 40)의 단위 프리즘(35, 45)이 모두 동일한 구성을 갖는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 1매의 광학 시트(30, 40) 내에 다른 형상을 갖는 단위 프리즘이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30, 40)의 본체부(32, 42)의 한쪽 면 상에 단위 프리즘(35, 45)만이 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 14에 도시된 광학 시트(100)와 같이, 본체부(32, 42)의 한쪽 면 상에 대략 반구 형상 단위 렌즈(110)를 정삼각형 격자의 격자점 상에 각각 배열하고, 상기 대략 반구 형상 단위 렌즈(110) 사이의 상기 반구 형상 단위 렌즈 비형성 영역 상에, 상술한 실시 형태에서 설명한 단위 프리즘(35, 45)이 배열되어 이루어지는 광학 시트를 들 수 있다. 도 14에 도시하는 예에 있어서, 상기 대략 반구 형상 단위 렌즈(110) 및 상기 단위 프리즘(35, 45)의 본체부(32, 42)로부터의 돌출 높이는, 대략 반구 형상 단위 렌즈(110)가 보다 더 단위 프리즘(34, 45)보다 높게 되어 있다. 또한, 도 14에 도시하는 예에서는, 인접하는 대략 반구 형상 단위 렌즈(110) 사이의 공극부에는 1조 이상의 단위 프리즘(35, 45)이 배치되도록 설계되어 있다. 이러한 광학 시트(100)는, 상술한 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30, 40)와 비교하여, 산재하는(2차원 배열된) 대략 반구 형상 단위 렌즈(110)에 의해, 인접하는 표면이 평활한 광학 부재와의 광학적 밀착에 의한 문제(얼룩 모양 등)를 방지하는 효과가 높아진다. 이것은, 산재하는 대략 반구 형상 단위 렌즈(110)가 스페이서로서 기능하여, 인접하는 광학 부재와의 거리를 격리하기 때문이다. 또한, 이러한 광학 시트(100)는, 상술한 실시 형태에 있어서의 광학 시트(30, 40)와 비교하여, 대략 반구 형상 단위 렌즈(110)가 갖는 광확산 기능에 의해 집광 기능을 유지하면서, 보다 높은 광확산 기능을 발현한다는 효과도 발휘할 수 있다. 또한, 도 14에 있어서, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 구성될 수 있는 부분에는, 상술한 실시 형태에서 사용한 부호와 동일한 부호를 부여하고 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30, 40)의 제조 방법의 일례를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 제조 방법에 의해 광학 시트(30)를 제조해도 좋다. 마찬가지로, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)를 부형하기 위한 틀(70)을 제작하는 방법의 일례를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 제조 방법에 의해 성형용 틀(70)을 제작해도 좋다. 예를 들어, 다조 나선 홈으로서, 단위 프리즘(35, 45)을 제작하기 위한 홈(74)이 기재(71)에 형성되어도 좋다. 이 예에 있어서, 다조 나선 홈에 포함되는 적어도 1개의 홈이, 상술한 실시 형태에서 설명한 바와 같이 하여, 깊이 변동을 설계해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태가 있어서, 면 광원 장치(20)의 광원(25)의 발광부가, 선 형상으로 연장되는 냉음극관으로 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 광원(25)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, 40)가 직하형의 면 광원 장치(20)에 적용되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 상술한 광학 시트(30, 40)를, 예를 들어 에지 라이트형(사이드 라이트형 등으로도 칭함)의 면 광원 장치에 적용하는 것도 가능하고, 이러한 경우에 있어서도, 광학 시트(30, 40)는 직하형의 면 광원 장치(20)에 적용된 경우와 대략 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30)가 내장된 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)의 전체 구성의 일례를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 다양한 목적으로, 편광 분리막, 위상차판 등의 다른 부재를 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)에 더 내장해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30, 40)가 면 광원 장치(20)의 최출광측에 배치되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 광학 시트(30, 40)의 단위 프리즘(35, 45)이, 본체부(32, 42)의 출광측에 설치되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 본체부(32, 42)의 입광측에 설치되어 있어도 좋다. 이러한 변형예에 있어서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 광학 시트(30, 40)와, 광학 시트(30, 40)의 단위 프리즘(35, 45)이 설치되어 있는 측에 배치된 다른 부재의 접촉에 기인한 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(30, 40)가, 투과형 표시 장치(10)용의 면 광원 장치(20)에 내장되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 상술한 광학 시트를, 다양한 발광 기능(조명 기능을 포함하는 개념으로서 사용)을 갖는 발광 장치에 내장하여 사용할 수 있다. 광학 시트(30, 40)가 적용될 수 있는 발광 장치로서는, 천장이나 벽면에 설치하여 사용되는 실내 조명 장치, 문의 등이나 가로등 등의 실외 조명 장치, 비상등이나 유도등 등의 표시등, 교통 표지, 발광 간판, 시계나 계기 등의 발광 표시판, 손전등, 방충등, 농업용 조명, 집어등 등을 예시할 수 있다.
도 15에는, 광학 시트(90)를 포함하는 발광 장치(80)의 일례를 나타내고 있다. 발광 장치(80)는, 다수의 발광 다이오드(82a)를 평면 상에 2차원 배열하여 구성된 광원(82)과, 광원(82)에 대향하여 배치된 광학 시트(90)와, 광학 시트(90)의 출광측에 배치된 광확산판(85)과, 광원(82)의 배면에 배치된 반사판(83)을 갖고 있다. 이 발광 장치(80)에 있어서는, 광원(82)으로부터의 광이 직접 또는 반사판(83)에서 반사된 후에, 광학 시트(90)를 향한다. 광학 시트(90)는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 입사광에 대하여 광확산 작용 및 집광 작용이 미친다. 그리고, 광학 시트(90)로부터 출사한 광은, 광확산판(85)에 입사하여 등방 확산된다. 결과적으로, 도시된 발광 장치(80)는, 광확산판(85)의 출광측면에 의해 구성되는 출광면으로부터 면 형상으로 광을 발광하는 조명 장치, 표시등, 표식, 간판 등으로서 사용될 수 있다. 이러한 발광 장치(80)에 있어서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 광학 시트(90)의 단위 프리즘(35, 45)을 개재하여 다른 부재(여기서는, 광확산판(85))와 접촉하는 것에 기인한 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있고, 그 외에 예정된 광학 특성을 확보할 수 있다.
또한, 도 15에 있어서, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 구성될 수 있는 부분에는, 상술한 실시 형태에서 사용한 부호와 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 15에 도시하는 발광 장치(80)에 포함된 광학 시트(90)는, 발광 다이오드(82a)에서 발광된 광의 색온도를 변환시키는 색온도 변환층(95)을 포함하고 있는 점에 있어서, 상술한 실시 형태의 광학 시트(30, 40)와 상이하고, 그 밖의 점은 상술한 실시 형태의 광학 시트(30, 40)와 동일하게 구성될 수 있다.
도 15에 도시하는 발광 장치(80)에 있어서 광원(82)을 이루는 발광 다이오드(82a)는, 냉음극관과는 달리, 다양한 색온도의 광을 발광할 수 있게 제조될 수 있다. 그리고, 도시하는 예와 같이, 광학 시트(90)가 색온도 변환층(95)을 포함하고 있는 경우, 발광 장치(80)에서 발광되는 광의 색온도는, 광원(82)을 이루는 발광 다이오드(82a)와, 광학 시트(90)의 색온도 변환층(95)에 의해 결정되게 된다. 이러한 발광 장치(80)에 의하면, 발광 장치(80)에서 발광되는 광의 색온도를 다양한 색으로 저렴하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 발광 다이오드(82a)에서의 발광색이 백색인 경우에는, 백색으로서의 색온도를 변환하거나, 혹은 백색을 유채색으로 변환할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(82a)에서의 발광색이 유채색인 경우에는, 유채색의 색상을 변환하거나, 혹은 백색광으로 더 변환하거나 할 수 있다.
또한, 색온도 변환층(95)은, 일례로서 형광체를 함유하는 형광체층, 색소를 함유하는 색소층 또는 광의 간섭을 이용하여 특정 파장 대역의 파장을 갖는 광을 주로 투과하는 간섭 필터(밴드 통과 필터)로 구성될 수 있다. 도 15에 도시하는 광학 시트(90)는, 상술한 광학 시트의 제조 방법예에 있어서, 미리 색온도 변환층(95)이 적층된 시트재(52)에 단위 프리즘(35, 45)을 부형함으로써 제작될 수 있다.
단, 도 15에 도시하는 광학 시트(90)와는 달리, 색온도 변환층(95)이 광학 시트(90)의 입광면을 이루는 층으로서 형성되어 있어도 좋고, 혹은 단위 프리즘(35, 45)이 색온도 변환층(95)을 구성하도록 해도 좋다. 또한, 도 15에 도시하는 발광 장치(80)에 있어서, 소위 직하형 면 광원 장치의 광원과 마찬가지로, 광학 시트(90)에 대향하는 위치에 배치된 복수의 발광 다이오드(82a)로 광원(82)이 구성되어 있지만, 이 예에 한정되지 않는다. 직하형 면 광원 장치의 광원과 마찬가지의 구성이고 또한 발광 장치(80)가 1개의 발광 다이오드(82a)로 구성되어도 좋다. 혹은, 소위 에지 라이트형 면 광원 장치의 광원과 마찬가지로, 광학 시트(90)에 대면하는 위치에 도광판이 설치되고, 이 도광판의 측방에 배치된 발광 다이오드에 의해 광원이 형성되도록 해도 좋다. 나아가, 발광 장치(80)의 광원(82)이, 발광 다이오드 이외의 발광체(예를 들어, 냉음극관이나 일렉트로 루미네센스)에 의해 구성되어 있어도 좋다.
또한, 이상에 있어서 상술한 실시 형태에 대한 몇개의 변형예를 설명했지만, 당연히 복수의 변형예를 적절히 조합하여 적용하는 것도 가능하다.

Claims (18)

  1. 시트 형상의 본체부와,
    상기 본체부의 한쪽 면에 나란히 배열된 복수의 단위 프리즘이며, 각각이 그의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는, 복수의 단위 프리즘을 구비하고,
    상기 단위 프리즘의 배열 방향과 평행한 방향으로부터 관찰한 경우, 각 단위 프리즘은 요철을 형성하는 꺾은선 형상의 외측 윤곽을 갖고, 1개의 단위 프리즘의 상기 꺾은선 형상의 외측 윤곽에 의해 획정되는 복수의 볼록부에 대해서, 상기 본체부로부터 가장 이격된 각 볼록부의 정상부와 상기 본체부 사이의 상기 본체부의 법선 방향을 따른 간격은 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서, 각 단위 프리즘은, 상기 본체부의 상기 한쪽 면 상에 있어서, 상기 한쪽 면의 한쪽 테두리부터 다른쪽 테두리까지 연장되고,
    상기 본체부의 법선 방향으로부터 관찰한 경우에, 상기 복수의 단위 프리즘은 서로 평행하게 직선 형상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 단위 프리즘은, 그의 배열 방향으로 배열되어 서로 다른 구성을 갖는 2 이상의 개수의 단위 프리즘으로 이루어지는 단위 프리즘군을, 단위 프리즘의 배열 방향으로 배열되도록 하여 복수 포함하고,
    상기 2 이상의 개수의 단위 프리즘으로 이루어지는 복수의 단위 프리즘군의 구성은 서로 동일하며,
    단위 프리즘의 길이 방향에서의 1개의 위치에서의, 상기 본체부의 법선 방향과 상기 단위 프리즘의 배열 방향의 양방향을 따른 주 절단면에 있어서의, 1개의 단위 프리즘군을 이루는 상기 2 이상의 개수의 단위 프리즘의 단면 형상과, 상기 1개의 단위 프리즘군과 상기 1개의 단위 프리즘군에 인접하는 다른 단위 프리즘군에 걸쳐 배열되어 있는 상기 2 이상의 개수와 동일 수의 단위 프리즘의, 상기 단위 프리즘의 길이 방향을 따라서 상기 1개의 위치로부터 어긋난 어느 한 위치에서 상기 주 절단면에 있어서의 단면 형상이 동일해지는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 본체부의 법선 방향과 상기 단위 프리즘의 배열 방향의 양방향을 따른 주 절단면에 있어서, 각 단위 프리즘의 단면 형상은, 상기 본체부의 법선 방향을 중심으로 하여 대칭적으로 배치된 이등변 삼각형 형상을 포함한 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 단위 프리즘의 표면이 출광면을 이루도록 하고 JIS K 7361에 준거하여 측정되는 전체 광선 투과율이 4.5% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 받는 제1항에 기재된 광학 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 시트는, 상기 단위 프리즘이 설치되어 있는 측의 면이 발광면을 구성하도록 하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  8. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 받는 제1 광학 시트와,
    상기 제1 광학 시트와 중첩하여 배치되고 상기 광원으로부터의 광을 받는 제2 광학 시트를 구비하고,
    상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트는, 각각 시트 형상의 본체부와, 상기 본체부의 한쪽 면에 나란히 배열된 복수의 단위 프리즘이며, 각각이 그의 배열 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는, 복수의 단위 프리즘을 갖고,
    상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트는, 상기 제1 광학 시트의 단위 프리즘의 배열 방향과 상기 제2 광학 시트의 단위 프리즘의 배열 방향이 교차하도록 배치되고,
    상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트 중 적어도 한쪽이, 제1항에 기재된 광학 시트인 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  9. 투과형 표시부와,
    상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 제6항에 기재된 면 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
  10. 투과형 표시부와,
    상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 제8항에 기재된 면 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
  11. 복수의 단위 프리즘을 갖는 광학 시트를 성형하기 위한 틀(型)이며,
    원통 형상의 틀면을 구비한 롤형으로서 구성되며,
    상기 틀면의 중심축선을 중심으로 하여 나선 형상으로 연장되는 적어도 1조의 상기 단위 프리즘에 대응하는 홈이 상기 틀면에 형성되고,
    상기 홈의 길이 방향을 따라서 상기 홈의 깊이는 꺾은선 형상으로 변화하고, 상기 홈의 저부는 홈의 길이 방향을 따라서 요철을 형성하고,
    상기 홈의 상기 저부에 의해 형성되는 각 오목부의 최심부에 상당하는 위치에서의 상기 홈의 깊이는 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 틀.
  12. 제11항에 있어서, 나선 형상의 상기 홈은, 구성이 서로 동일하게 되어 있는 소정 길이의 복수의 단위 구분을, 그의 길이 방향으로 서로 인접하도록 하여 포함하고, 상기 홈의 깊이는 1개의 단위 구분 내에서 불규칙적으로 변화하고,
    1단위 구분의 일단부와 당해 1단위 구분의 타단부는, 상기 틀면의 상기 중심축선을 중심으로 하는 원주 방향에 있어서 어긋난 위치에 있는 것을 특징으로 하는 틀.
  13. 제11항에 있어서, 나선 형상의 상기 홈은, 구성이 서로 동일하게 되어 있는 소정 길이의 복수의 단위 구분을, 그의 길이 방향으로 서로 인접하도록 하여 포함하고, 상기 홈의 깊이는 1개의 단위 구분 내에서 불규칙적으로 변화하고,
    1단위 구분의 일단부와 당해 1단위 구분의 타단부는, 상기 틀면 상에 있어서, 상기 단위 프리즘의 길이 방향과 평행한 방향에 있어서 어긋난 위치에 있는 것을 특징으로 하는 틀.
  14. 제11항에 있어서, 나선 형상으로 연장되는 상기 1조의 홈의 상기 중심축선을 따른 배열 피치를 t로 하고, 당해 홈의 상기 1단위 구분의 일단부와 당해 1 단위 구분의 타단부 사이의 상기 중심축선을 따른 방향에서의 이격 길이를 T로 하고, n을 자연수로 하고, 소수 제2 자리를 반올림하여 소수 제1 자리까지의 수치로 판단한 경우,
    T/t=n+0.4 또는 T/t=n+0.6
    이 성립되는 것을 특징으로 하는 틀.
  15. 복수의 단위 프리즘을 갖는 광학 시트를 성형하기 위한 틀을 제조하는 방법이며,
    원통 형상 또는 원기둥 형상으로 이루어지는 기재를 그의 중심축선을 중심으로 하여 회전시키면서, 상기 중심축선과 교차하는 방향으로 바이트를 이동시켜, 상기 바이트를 상기 기재 내에 절입해 가는 공정과,
    상기 바이트가 상기 기재 내에 절입된 상태에서, 상기 중심축선을 중심으로 하여 상기 기재를 회전시키면서, 상기 바이트를 상기 중심축선과 평행한 방향으로 이동시켜, 상기 단위 프리즘을 제작하기 위한 나선 형상의 홈을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 홈을 형성하는 공정 중에, 상기 바이트를 상기 중심축선과 교차하는 방향으로도 진퇴시키고, 이때, 상기 중심축선과 교차하는 방향으로의 상기 바이트의 이동 속도를 스텝 형상으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 틀의 제조 방법.
  16. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 받는 제1항에 기재된 광학 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광원이 1개 이상의 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 광학 시트는 상기 발광 다이오드에서 발광된 광의 색온도를 변환시키는 색온도 변환층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 광학 시트의 출광측에 배치된 광확산판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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