JP2007225853A - Optical sheet, backlight unit using the same and display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に液晶表示素子を用いたディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートの改良に関するものであり、前記シートを搭載したバックライト・ユニットおよびディスプレイに関する。 The present invention relates to an improvement in an optical sheet used for illumination light path control in a display backlight unit mainly using a liquid crystal display element, and relates to a backlight unit and a display on which the sheet is mounted.
液晶表示装置(LCD)に代表されるディスプレイは、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。ラップトップコンピュータのような電池式装置において、光源で消費する電力は、電池式装置全体で消費する電力の相当部分を占める。
従って、所定の輝度を提供するのに必要な総電力を低減することで電池寿命が増大するが、これは電池式装置には特に望ましいことである。
A display typified by a liquid crystal display device (LCD) is remarkably widespread in a type including a light source necessary for recognizing provided information. In a battery-powered device such as a laptop computer, the power consumed by the light source occupies a substantial portion of the power consumed by the entire battery-powered device.
Thus, reducing the total power required to provide a given brightness increases battery life, which is particularly desirable for battery powered devices.
米国3M社の登録商標である輝度強調フィルム(Brightness Enhancement Film:BEF)が、この問題を解決する光学シートとして広く使用されている。 A brightness enhancement film (BEF) which is a registered trademark of 3M Corporation of the United States is widely used as an optical sheet for solving this problem.
BEFは、図1に示すように、部材70上に、断面三角形状の単位プリズム72が一方向に周期的に配列されたフィルムである。
このプリズム72は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)である。
BEFは、“軸外(off-axis)”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上(on-axis)”に方向転換(redirect)または“リサイクル(recycle)”する。
BEF is a film in which unit prisms 72 having a triangular cross section are periodically arranged in one direction on a member 70 as shown in FIG.
The prism 72 has a size (pitch) larger than the wavelength of light.
BEF collects light from “off-axis” and redirects this light “on-axis” or “recycle” towards the viewer. To do.
ディスプレイの使用時(観察時)に、BEFは、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向(図1中に示す方向F)側である。 When using the display (when observing), BEF increases on-axis brightness by reducing off-axis brightness. Here, “on-axis” is a direction that coincides with the visual direction of the viewer, and is generally the normal direction (direction F shown in FIG. 1) side with respect to the display screen.
プリズム72の反復的アレイ構造が1方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、2枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。 When the repetitive array structure of the prisms 72 is arranged in only one direction, only the direction change or recycling in the parallel direction is possible, and in order to control the luminance of the display light in the horizontal and vertical directions, the prism groups are arranged in parallel. Two sheets are stacked and combined so that the directions are substantially orthogonal to each other.
BEFの採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。
BEFに代表されるプリズム72の反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用する旨が開示されている特許文献としては、特許文献1乃至3に例示されるように多数のものが知られている。
As patent documents disclosing that a brightness control member having a repetitive array structure of prisms 72 typified by BEF is adopted for a display, many are known as exemplified in Patent Documents 1 to 3. ing.
上記のようなBEFを輝度制御部材として用いた光学シートでは、図2に示すように、屈折作用xによって、光源20からの光Pが、最終的には、制御された角度φで出射されることによって、視聴者の視覚方向Fの光の強度を高めるように制御することができる。
しかしながら、同時に反射/屈折作用yによる光成分が、視聴者の視覚方向Fに進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう。
In the optical sheet using the BEF as a brightness control member as described above, the light P from the light source 20 is finally emitted at a controlled angle φ by the refraction action x as shown in FIG. Thus, it is possible to control to increase the intensity of light in the visual direction F of the viewer.
However, at the same time, the light component due to the reflection / refraction action y is unnecessarily emitted in the lateral direction without proceeding in the visual direction F of the viewer.
したがって、図1,2に示すようなBEFを用いた光学シートから出射される光強度分布は、図3に示すように、視聴者の視覚方向F、すなわち視覚方向Fに対する角度が0°における光強度が最も高められるものの、図中横軸に示す±90°近辺の小さな光強度ピークとして示されるように、横方向から無駄に出射される光も増えてしまうという問題がある。 Therefore, the light intensity distribution emitted from the optical sheet using the BEF as shown in FIGS. 1 and 2 is the light in the viewer's visual direction F, that is, the angle at 0 ° with respect to the visual direction F as shown in FIG. Although the intensity can be maximized, there is a problem that the amount of light emitted unnecessarily from the lateral direction increases as shown by a small light intensity peak around ± 90 ° shown on the horizontal axis in the figure.
このような欠点を克服するために、図4に示すように、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造を有する光学フィルム38を用いたバックライト・ユニット40もある(特許文献4)。 In order to overcome such drawbacks, there is a backlight unit 40 using an optical film 38 having a repetitive array structure of unit lenses instead of a prism as shown in FIG. 4 (Patent Document 4).
この光学フィルム38の透明基材39の液晶パネル42側の面には、光学フィルム38内を進行した光を液晶パネル42へ導くレンズ44が設けられている。このレンズ44は、図5の斜視図に示すように、複数の単位レンズが反復的にアレイ構造をなしている。
さらに、他方の面には、該レンズ44の焦点面近傍に開口部46をもつストライプ状のパターンからなる反射材48が設けられている。
A lens 44 for guiding the light traveling in the optical film 38 to the liquid crystal panel 42 is provided on the surface of the transparent base 39 of the optical film 38 on the liquid crystal panel 42 side. As shown in the perspective view of FIG. 5, the lens 44 has a plurality of unit lenses repeatedly forming an array structure.
Further, on the other surface, a reflector 48 having a stripe pattern having an opening 46 in the vicinity of the focal plane of the lens 44 is provided.
この反射材48は、白色である二酸化チタン(TiO2)粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定のパターン(単位レンズが半円柱状凸シリンドリカルレンズ群の場合、単位レンズそれぞれに1:1で対応して開口部を有するストライプ状となる。)で印刷形成(あるいは、転写形成)したものである。 The reflecting material 48 is obtained by mixing a mixture of white titanium dioxide (TiO 2 ) powder in a solution such as a transparent adhesive with a predetermined pattern (when the unit lens is a semi-cylindrical convex cylindrical lens group, each unit lens Is formed in a stripe shape having an opening corresponding to 1: 1).
図6は、図4,5の光学シートをバックライト・ユニットに適用した場合のバックライトの光路制御特性を示す説明図である。
拡散フィルム32から出射した光のうち、開口部46を通過した光のみが、レンズ44に入射し、レンズ44によってある一定方向に集光された後に出射される。
そして、偏光板49に入射し、所定の偏光成分の光のみが液晶パネル42に導かれる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing optical path control characteristics of the backlight when the optical sheet of FIGS. 4 and 5 is applied to the backlight unit.
Of the light emitted from the diffusion film 32, only the light that has passed through the opening 46 enters the lens 44 and is emitted after being condensed in a certain direction by the lens 44.
Then, the light enters the polarizing plate 49 and only light having a predetermined polarization component is guided to the liquid crystal panel 42.
一方、開口部46を通ることができなかった光は、反射材48で反射され、拡散板26側に戻され反射板27へ導かれる。そして、反射板27によって反射されることによって再び拡散板26に入射し、拡散板26において再び拡散された後に、いずれは入射角度が絞られた光となった後に開口部46を通ってレンズ44に入射し、レンズ44によって、図6に示すように、所定角度φ内に絞られて出射される。 On the other hand, the light that could not pass through the opening 46 is reflected by the reflecting material 48, returned to the diffusion plate 26 side, and guided to the reflecting plate 27. Then, the light is incident on the diffusion plate 26 again by being reflected by the reflection plate 27 and is diffused again on the diffusion plate 26. 6 and is emitted by the lens 44 after being narrowed down within a predetermined angle φ as shown in FIG.
このような光学フィルム38を用いたバックライト・ユニット40では、光学フィルム38の開口部46の大きさ及び位置を調節することによって、光の利用効率を高めながら、レンズ44から正面方向Sに出射される光の割合を高めるように制御することができる。
携帯電話やモバイル端末の様な比較的小サイズの画面を有するディスプレイではなく、液晶TV,パソコン用モニターの様な大サイズの画面を有するディスプレイでは、画面内の輝度分布を一様とする上では、エッジライト〜導光板を用いたバックライト・ユニットよりも、光源が画面背後のランプハウスに収納された直下式バックライト・ユニットの採用が好ましい。 In the case of a display having a large screen such as a liquid crystal TV or a personal computer monitor rather than a display having a relatively small screen such as a mobile phone or a mobile terminal, in order to make the luminance distribution in the screen uniform. It is preferable to employ a direct type backlight unit in which a light source is housed in a lamp house behind the screen, rather than a backlight unit using an edge light to a light guide plate.
図4に示されるように、液晶表示装置内のバックライト・ユニットは各要素の積層構成の形態であり、光学フィルム38/拡散フィルム32/拡散板26が、光源23の収納されたランプハウス21上に配置される。 As shown in FIG. 4, the backlight unit in the liquid crystal display device is in the form of a laminated structure of each element, and the optical film 38 / the diffusion film 32 / the diffusion plate 26 includes the lamp house 21 in which the light source 23 is accommodated. Placed on top.
上述の様に、断面三角形状の単位プリズムが並列した構成の輝度強調フィルムに比較して、半円柱状凸シリンドリカルレンズが並列してなり各単位レンズに1:1で開口部が対応した反射性ストライプパターンを有する構成の光学シートは、バックライト光源の利用効率の点で優位であるが、設計によっては、以下に説明する現象に応じた光量損失を招く場合がある。 As described above, as compared with the brightness enhancement film having a configuration in which unit prisms having a triangular cross section are arranged in parallel, semi-cylindrical convex cylindrical lenses are arranged in parallel, and each unit lens has a corresponding 1: 1 aperture. An optical sheet having a stripe pattern is advantageous in terms of utilization efficiency of a backlight light source, but depending on the design, there may be a loss of light amount according to the phenomenon described below.
図7は、光学シートの単位レンズ1つにおける光線追跡(シミュレーション)の一例を示す説明図である。
同図では、左側のバックライト・ユニット(光源)から、40%の開口率である反射層内の開口部を通って入射した光が、レンズ部による屈折(あるいは、反射)を受けて右側の液晶パネル側(および観察者側)に出射する挙動を示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of ray tracing (simulation) in one unit lens of the optical sheet.
In the figure, light incident from the backlight unit (light source) on the left side through the opening in the reflective layer having an aperture ratio of 40% is refracted (or reflected) by the lens unit and is reflected on the right side. The behavior of emitting light to the liquid crystal panel side (and the observer side) is shown.
図7(a)に示す様に、開口部を通ってレンズシート内に入射した光が、単位レンズの中心部(頂部)でなく、測部(隣接する単位レンズとの境界近傍)に当たる場合(レンズシート入射面に対する垂線である図面水平方向を0°とし、レンズシートに対する入射角度が大きい場合)には、レンズ測部での内面反射を生じる成分が多く、同図中、上下方向に向かった後、光源側に戻る成分の光もあり、直接、右側の液晶パネル側に出射されない光が多い。 As shown in FIG. 7A, when the light that has entered the lens sheet through the opening hits the measuring unit (near the boundary with the adjacent unit lens) instead of the center (top) of the unit lens ( When the horizontal direction of the drawing, which is a perpendicular to the lens sheet incident surface, is 0 ° and the incident angle with respect to the lens sheet is large), there are many components that cause internal reflection at the lens measurement unit, and the vertical direction in FIG. Later, there is also a component of light returning to the light source side, and much light is not emitted directly to the right liquid crystal panel side.
対して、図7(b)に示す様に、開口部を通ってレンズシート内に入射した光が、単位レンズの中心部(頂部)近傍に当たる場合は、直接、レンズ部による屈折を受けて光路を制御された(図面水平方向に略平行光として)後、右側の液晶パネル側に出射される光が多い。 On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the light incident on the lens sheet through the opening hits the vicinity of the center (top) of the unit lens, the light path is directly refracted by the lens. After being controlled (as substantially parallel light in the horizontal direction of the drawing), much light is emitted to the right liquid crystal panel side.
本発明は、図7(a)に示される現象に伴って生じる光量損失を解消し、光学シートによるバックライト光源の一層の有効利用を実現することが可能な構成を図ることを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to eliminate the light loss caused by the phenomenon shown in FIG. 7A and to achieve a configuration that can realize more effective use of the backlight light source by the optical sheet. .
上記目的を達成するために、本発明による光学シートは、
片面に、単位レンズが並列されてなるレンズ部を有するレンズシートの反レンズ部側の平坦面には、バックライト光源側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記表面に入射した光をバックライト光源側に反射する光反射層を備えており、
前記光反射層は、前記レンズシートの単位レンズそれぞれに1:1で対応して開口部を有するストライプ状である構成のディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、
前記単位レンズは、全体として半円柱状凸シリンドリカルレンズであり、その断面形状が、中心部と周辺部とで異なる2種類以上の曲率を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the optical sheet according to the present invention comprises:
The flat surface on the side opposite to the lens portion of the lens sheet having a lens portion in which unit lenses are arranged in parallel on one side has a highly light-reflective surface facing the backlight light source side. It has a light reflection layer that reflects incident light to the backlight source side,
In the optical sheet used for illumination light path control in a backlight unit for a display having a configuration in which the light reflecting layer has a stripe shape corresponding to each unit lens of the lens sheet in a 1: 1 ratio,
The unit lens is a semi-cylindrical convex cylindrical lens as a whole, and has a cross-sectional shape having two or more kinds of curvatures different in a central portion and a peripheral portion.
単位レンズの形状を改良することにより、バックライト光の利用効率を一層向上することが出来、高輝度の表示光が視覚可能な表示装置が得られる。
また、後述する様に、表示光の正面輝度を維持しながら、左右(単位レンズの並列方向)についてはなだらかに輝度が変化する様な分布を持たせることが可能であり、光拡散シートに類似した光学機能をレンズシート自身が併せ持つことになり、光拡散シートの省略も可能となり、部材数の低下およびそれに応じたバックライト・ユニットの低コスト化すら実現される。
さらには、単位レンズの周期性と液晶パネルにおける画素配列の周期性との関係に起因するモアレの解消にあたって、一層有効である。
By improving the shape of the unit lens, the utilization efficiency of the backlight light can be further improved, and a display device that can visually display high-luminance display light is obtained.
In addition, as will be described later, while maintaining the front luminance of the display light, it is possible to have a distribution in which the luminance gently changes in the left and right (unit lens parallel direction), similar to a light diffusion sheet Thus, the lens sheet itself has both the optical function and the light diffusing sheet can be omitted, so that the number of members can be reduced and the cost of the backlight unit can be reduced accordingly.
Furthermore, it is more effective in eliminating moire caused by the relationship between the periodicity of the unit lens and the periodicity of the pixel arrangement in the liquid crystal panel.
以下、本発明の実施形態を説明する。
図8は、本発明による光学シートの単位レンズ1つにおける光線追跡(シミュレーション)の一例を示す説明図である。
同図では、左側のバックライト・ユニット(光源)から、40%の開口率である反射層内の開口部を通って入射した光が、レンズ部による屈折(あるいは、反射)を受けて右側の液晶パネル側(および観察者側)に出射する挙動を示している。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of ray tracing (simulation) in one unit lens of the optical sheet according to the present invention.
In the figure, light incident from the backlight unit (light source) on the left side through the opening in the reflective layer having an aperture ratio of 40% is refracted (or reflected) by the lens unit and is reflected on the right side. The behavior of emitting light to the liquid crystal panel side (and the observer side) is shown.
同図に示す様に、前記単位レンズは、全体として半円柱状凸シリンドリカルレンズであり、その断面形状が、中心部と周辺部とで異なる2種類以上の曲率を有している。
すなわち、前記単位レンズを構成する中心部の曲率が小さく、同図右側に突出しており、その両側(同図で上下)の曲率が大きくなだらかであり、曲率の大きい周辺部/曲率の小さい中心部/曲率の大きい周辺部からなり、同図で上下対称な形状である。
As shown in the figure, the unit lens is a semi-cylindrical convex cylindrical lens as a whole, and the cross-sectional shape thereof has two or more kinds of curvatures different in the central part and the peripheral part.
That is, the curvature of the central part constituting the unit lens is small and protrudes to the right side of the figure, the curvatures on both sides (up and down in the figure) are large, and the peripheral part with the large curvature / the central part with the small curvature. / It consists of a peripheral part with a large curvature, and is vertically symmetrical in the figure.
図7(a)の従来技術と比較しての相違は、同図(a)に示す様に、開口部を通ってレンズシート内に入射した光が、単位レンズの測部(隣接する単位レンズとの境界近傍)に当たる場合、単位レンズの測部の曲率変化に応じて、垂直方向を中心として入射する成分が多いため、全反射(レンズ測部での内面反射)を生じる成分がなく、レンズ部による屈折を受けて、右側の液晶パネル側に出射される光が多いことである。
従って、同図中、上下方向に向かった後、光源側に戻る成分の光もなく、直接、右側の液晶パネル側に出射されない光は減少する。
7A is different from the prior art in FIG. 7A. As shown in FIG. 7A, the light incident on the lens sheet through the opening portion is measured by the measuring unit (adjacent unit lens) of the unit lens. In the vicinity of the boundary of the unit lens, there are many components that are incident around the vertical direction according to the curvature change of the measurement unit of the unit lens, so there is no component that causes total reflection (internal reflection at the lens measurement unit), and the lens That is, a large amount of light is emitted to the right liquid crystal panel side after being refracted by the portion.
Therefore, in the same figure, there is no component light returning to the light source side after going up and down, and light not directly emitted to the right liquid crystal panel side is reduced.
図8(b)では、開口部を通ってレンズシート内に入射した光が、単位レンズの中心部(頂部)近傍に当たるため、図7(b)の場合と同様、直接、レンズ部による屈折を受けて光路を制御された(図面水平方向に略平行光として)後、右側の液晶パネル側に出射される光が多い。
図8(b)の場合、図7(b)に比較して、単位レンズの中心部の曲率が小さくカーブが急であるため、「中心部内での端部」では入射光が全反射を生じる可能性が高くなるが、開口部を通ってレンズシート内に入射した光の入射角度の範囲内では、前記可能性は考慮の必要がない前提で、レンズシートの厚さ,開口幅,中心部の曲率などが設計されている。
In FIG. 8B, since the light that has entered the lens sheet through the opening hits the vicinity of the center (top) of the unit lens, the refraction by the lens is directly performed as in the case of FIG. 7B. After receiving and controlling the optical path (as substantially parallel light in the horizontal direction of the drawing), much light is emitted to the right liquid crystal panel side.
In the case of FIG. 8B, since the curvature of the central portion of the unit lens is small and the curve is steep compared to FIG. 7B, the incident light causes total reflection at the “end in the central portion”. The possibility increases, but within the range of the incident angle of the light incident on the lens sheet through the opening, the above-mentioned possibility does not need to be considered, and the thickness of the lens sheet, the opening width, and the central portion. The curvature is designed.
図9は、本実施形態の光学シートによる表示光の配光特性(実線)と図7に示す従来技術による光学シートによる表示光の配光特性(点線)を比較して示すグラフである。
図7と図8では、単位レンズの配列ピッチ,レンズ高さ,開口率などは同条件であり、単位レンズの断面形状のみが相違する。
FIG. 9 is a graph showing a comparison between the light distribution characteristic (solid line) of the display light by the optical sheet of the present embodiment and the light distribution characteristic (dotted line) of the display light by the optical sheet according to the prior art shown in FIG.
7 and 8, the unit lens arrangement pitch, lens height, aperture ratio, and the like are the same, and only the cross-sectional shape of the unit lens is different.
同グラフから明らかな様に、図7(従来形状の点線)では、画面の正面方向(0°)を中心に、高輝度な範囲は広い(約±20°)が、その範囲外では輝度の低下が顕著であり、結果的に視域が正面方向を中心に限定されることになる。
対して、図8(本実施形態の実線)では、画面の正面方向(0°)を中心に、高輝度な範囲は相対的に狭くなるが、正面方向から外れた角度から観察しても、輝度の低下はなだらかになり、結果的に視域が正面方向に限定され過ぎることにならない。
図8による輝度分布は、光拡散剤(フィラー)を分散混合してなる光拡散シートを採用して、画面内の輝度分布を均一化したり、視域を広げる作用と同等であり、本実施形態に係る光学シートでは、レンズ設計に基づく光拡散機能をも奏すると言える。
As is apparent from the graph, in FIG. 7 (dotted line of the conventional shape), the high luminance range is wide (about ± 20 °) centering on the front direction (0 °) of the screen, but the luminance is outside that range. The reduction is remarkable, and as a result, the viewing area is limited to the front direction.
On the other hand, in FIG. 8 (solid line in the present embodiment), the high brightness range is relatively narrow around the front direction (0 °) of the screen, but even when observed from an angle deviating from the front direction, The decrease in brightness becomes smooth, and as a result, the viewing area is not limited to the front direction.
The luminance distribution according to FIG. 8 is equivalent to the effect of uniforming the luminance distribution in the screen or widening the viewing area by employing a light diffusion sheet obtained by dispersing and mixing a light diffusing agent (filler). It can be said that the optical sheet according to the above also has a light diffusion function based on the lens design.
図10,図11は、図7,図8に係る光学シートをレンズ部側から見た平面図(写真)である。
図10(図7の従来形状)では、単位レンズ(半円柱状シリンドリカルレンズ)の並列ピッチに応じた単位レンズの境界線によるストライプ・パターンが観察される。
図11(図8の本実施形態形状)では、単位レンズを構成する周辺部(大きい曲率)と中心部(小さい曲率)の境界では、曲率が連続的に滑らかに変化しておらず、境界線によるストライプも観察され、ストライプ・パターンのピッチが微細化(図10の約1/3)している。
10 and 11 are plan views (photographs) of the optical sheets according to FIGS. 7 and 8 viewed from the lens unit side.
In FIG. 10 (conventional shape in FIG. 7), a stripe pattern is observed by the boundary line of the unit lens according to the parallel pitch of the unit lenses (semi-cylindrical cylindrical lens).
In FIG. 11 (the shape of the present embodiment in FIG. 8), the curvature does not continuously and smoothly change at the boundary between the peripheral portion (large curvature) and the central portion (small curvature) constituting the unit lens. A stripe due to the above is also observed, and the pitch of the stripe pattern is reduced (about 1/3 of FIG. 10).
液晶パネル(画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子)では、高解像度の画像表示を実現するため、画素ピッチの微細化が顕著であり、現行で約500μmピッチの配列も一層微細化の方向にある。
従って、光路制御素子としてのレンズシート(あるいは、従来技術に係るプリズムシート)でも、液晶画素ピッチとの周期性との関係に起因するモアレを回避するため、単位レンズ(単位プリズム)の並列ピッチも微細化する必要があるが、本実施形態では、単位レンズのピッチは一定のまま、ストライプのピッチはおよそ1/3にすることが可能であるため、モアレの解消には有効である。
単位レンズが曲率の異なる複数の部分(3部分,5部分)で構成される場合、各部分の幅を一定とすると、ピッチが正確に1/3(1/5)となり、単位レンズピッチが強く現れないため、モアレコントラストを更に低減する上で有効である。
In a liquid crystal panel (an image display element composed of a liquid crystal display element that defines a display image according to transmission / light-shielding in pixel units), the pixel pitch is remarkably miniaturized to realize high-resolution image display. The arrangement of about 500 μm pitch is also in the direction of further miniaturization.
Therefore, even in the lens sheet (or the prism sheet according to the prior art) as the optical path control element, the parallel pitch of the unit lenses (unit prisms) is also reduced in order to avoid moire caused by the relationship with the periodicity with the liquid crystal pixel pitch. Although it is necessary to reduce the size, in the present embodiment, the pitch of the unit lens can be kept constant and the stripe pitch can be reduced to about 1/3, which is effective in eliminating moire.
When the unit lens is composed of a plurality of parts (3 parts, 5 parts) having different curvatures, if the width of each part is constant, the pitch is accurately 1/3 (1/5), and the unit lens pitch is strong. Since it does not appear, it is effective in further reducing the moire contrast.
光学シートの単位レンズの配列ピッチは、液晶画素と単位レンズの間での周期性の重なり合いに起因するモアレを考慮して、1:1あるいは1:1.5を外した範囲で選択する必要があり、熱可塑性樹脂を用いたプレス,押出し成形での成形性から0.3mm(300μm)前後で設計される場合が多いが、2P法を採用するなどレンズシートの材料(構成)によっては、0.1mm前後の微細化も可能である。 The arrangement pitch of the unit lenses of the optical sheet needs to be selected within a range from 1: 1 or 1: 1.5 in consideration of moire caused by the overlapping of periodicity between the liquid crystal pixels and the unit lenses. There are many cases where it is designed around 0.3 mm (300 μm) due to the formability in the press and extrusion molding using a thermoplastic resin, but depending on the material (configuration) of the lens sheet, such as adopting the 2P method, it is 0. Miniaturization of around 1 mm is possible.
<他の実施形態>
図12は、本発明の他実施形態を示す概略図であり、単位レンズは、その断面形状が、周辺部2/周辺部1/中心部/周辺部1/周辺部2からなり、3種類の曲率を有するレンズは、周辺部2,周辺部1,中心部の順に段階的に曲率が小さくなり、全体として左右対称な形状となっている。
同図の場合、単位レンズを構成する周辺部と中心部の境界,あるいは周辺部2と周辺部1の境界では、曲率が連続的に滑らかに変化せず、境界線が明確であるであることにより、ストライプ・パターンのピッチは1/5となる。
<Other embodiments>
FIG. 12 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention. The unit lens has a cross-sectional shape of peripheral part 2 / peripheral part 1 / central part / peripheral part 1 / peripheral part 2, and three types A lens having a curvature gradually decreases in the order of peripheral part 2, peripheral part 1, and central part, and has a symmetrical shape as a whole.
In the case of the figure, the curvature does not change smoothly and smoothly at the boundary between the peripheral part and the central part constituting the unit lens or at the boundary between the peripheral part 2 and the peripheral part 1 and the boundary line is clear. Thus, the pitch of the stripe pattern becomes 1/5.
<他の実施形態2>
図8および図12は、曲率の異なる単位レンズ要素を順に積み上げた形状の場合であるが、図13に示す様に、曲率の異なる単位レンズ要素を非連続的に平面上に配列し、結果として全体が1つの凸レンズを構成する様にする改良も、本発明の要旨を逸脱するものではない。
図13の場合、所謂、リニア・フレネルレンズの様に、各単位レンズ要素が周辺部から中心部に向かうに従って、フレネル面にあたる傾斜が段階的に急になる。
本実施形態の場合、光学シートの薄型化が可能となる。
<Other embodiment 2>
8 and 12 show the case where unit lens elements having different curvatures are stacked in order. As shown in FIG. 13, unit lens elements having different curvatures are discontinuously arranged on a plane. An improvement in which the whole constitutes one convex lens does not depart from the gist of the present invention.
In the case of FIG. 13, the inclination corresponding to the Fresnel surface becomes steep in steps as each unit lens element moves from the peripheral part to the central part as in a so-called linear Fresnel lens.
In the case of this embodiment, the optical sheet can be thinned.
本発明による光学シートの製造にあたっては、単位レンズ形状を構成するために用いられるスタンパ(成形型)の形状を変更する以外は、先行技術と同様に行なわれる。
レンズシートの反レンズ部側表面への光反射層の形成にあたっては、一般に、印刷(コーティング),転写,フォトリソなどの各種手法が、適宜に選定されるが、レンズシートの単位レンズの並列ピッチが微細である場合には、単位レンズそれぞれに1:1で対応して開口部を有するストライプ状とするためのアライメント精度が要求されるため、フォトリソグラフィー法の一方式として、レンズ自身の集光特性を利用して反射層(開口部)の形成箇所を規定する、所謂「セルフアライメント手法」の採用が有効である。
The optical sheet according to the present invention is manufactured in the same manner as in the prior art except that the shape of a stamper (molding die) used to form the unit lens shape is changed.
In the formation of the light reflecting layer on the surface of the lens sheet opposite to the lens part, generally, various methods such as printing (coating), transfer, and photolithography are appropriately selected. In the case of a fine lens, alignment accuracy is required to form a stripe shape having an opening corresponding to each unit lens at a ratio of 1: 1. It is effective to employ a so-called “self-alignment technique” that defines the location where the reflective layer (opening) is formed by using.
セルフアライメント手法の一例として、反レンズ部側平坦面に、感光によって粘着性が消失する特性を持つフォトポリマ層を全面に形成しておき、レンズ部側からの露光により、各単位レンズの集光作用に応じて規定された集光部(フォトポリマの粘着性が消失する部分)/非集光部(フォトポリマの粘着性が残る部分)のうち、非集光部に相当する箇所にのみ白色転写層を転写形成する(あるいは、粉末状の光反射性材料を付着させる)手法が有効である。 As an example of the self-alignment method, a photopolymer layer having a characteristic that the adhesiveness disappears due to light exposure is formed on the entire flat surface on the side opposite to the lens, and the light from each unit lens is condensed by exposure from the lens side. Of the condensing part (part where the photopolymer adhesive property disappears) / non-condensing part (the part where the photopolymer adhesive property remains) specified according to the action, white only at the part corresponding to the non-condensing part A technique of transferring and forming the transfer layer (or attaching a powdery light reflective material) is effective.
23 光源
26 拡散板
27 反射板
38 光学シート
40 バックライトユニット
42 液晶パネル
44 レンズ部
46 開口部
48 ストライプ状のパターンからなる反射材
70 部材
72 単位プリズム
23 Light source 26 Diffusing plate 27 Reflecting plate 38 Optical sheet 40 Backlight unit 42 Liquid crystal panel 44 Lens portion 46 Opening portion 48 Reflecting material 70 formed of stripe pattern 70 Member 72 Unit prism
Claims (7)
前記光反射層は、前記レンズシートの単位レンズそれぞれに1:1で対応して開口部を有するストライプ状である構成のディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、
前記単位レンズは、全体として半円柱状凸シリンドリカルレンズであり、その断面形状が、中心部と周辺部とで異なる2種類以上の曲率を有することを特徴とする光学シート。 The flat surface on the side opposite to the lens portion of the lens sheet having a lens portion in which unit lenses are arranged in parallel on one side has a highly light-reflective surface facing the backlight light source side. It has a light reflection layer that reflects incident light to the backlight source side,
In the optical sheet used for illumination light path control in a backlight unit for a display having a configuration in which the light reflecting layer has a stripe shape corresponding to each unit lens of the lens sheet in a 1: 1 ratio,
The optical sheet, wherein the unit lens is a semi-cylindrical convex cylindrical lens as a whole, and the cross-sectional shape thereof has two or more kinds of curvatures different in a central part and a peripheral part.
直下型光源と、請求項1〜5の何れかに記載の光学シートを少なくとも備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニット。 On the back of the image display element that defines the display image,
A backlight unit for a display, comprising at least a direct light source and the optical sheet according to claim 1.
冷陰極線管あるいはLEDによる光源と、
請求項6記載のバックライト・ユニットを備えることを特徴とするディスプレイ。 An image display element comprising a liquid crystal display element that defines a display image according to transmission / shading in pixel units;
A light source using a cold cathode ray tube or LED;
A display comprising the backlight unit according to claim 6.
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