JP5640366B2 - Optical sheet, backlight unit and display device - Google Patents
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Description
本発明は、画素単位での光の透過/非透過、あるいは透明状態/散乱状態を制御することにより画像を表示する画像表示素子が配置された液晶パネルを、背面側から照明するバックライトユニット、ディスプレイ装置及び、これに用いるディスプレイ用光学シートに関する。 The present invention relates to a backlight unit that illuminates from the back side a liquid crystal panel in which an image display element that displays an image by controlling transmission / non-transmission of light or a transparent state / scattering state in units of pixels, The present invention relates to a display device and a display optical sheet used therefor.
近年、TFT型液晶パネルやSTN型液晶パネルを使用したディスプレイ装置は、主としてOA分野のカラーノートPC(パーソナルコンピュータ)を中心に商品化されている。 In recent years, display devices using TFT-type liquid crystal panels and STN-type liquid crystal panels have been commercialized mainly for color notebook PCs (personal computers) in the OA field.
このようなディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側(観察者と逆側)に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。 Such a display device employs a so-called backlight method in which a light source is disposed on the back side (opposite to the observer) of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel is illuminated with light from the light source.
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、大別して冷陰極管(CCFT)等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」(いわゆる、エッジライト方式)と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。 As a backlight unit employed in this type of backlight system, a light source lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFT) is roughly divided into a flat light guide plate made of acrylic resin having excellent light transmittance. There are a “light guide plate light guide method” for reflecting (a so-called edge light method) and a “direct type method” that does not use a light guide plate.
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載されたディスプレイ装置としては、例えば、図8に示すものが一般に知られている。 As a display device on which a light guide plate light guide type backlight unit is mounted, for example, the one shown in FIG. 8 is generally known.
これは、上部に偏光板71,73に挟まれた液晶パネル72が設けられ、その下面側に、略長方形板状のPMMA(ポリメチルメタクリレート)やアクリル等の透明な基材からなる導光板79が設置されており、該導光板の上面(光射出側)に拡散フィルム(拡散層)78が設けられている。
This is provided with a
さらに、この導光板79の下面に、導光板79に導入された光を効率よく上記液晶パネル72方向に均一となるように散乱して反射させるための散乱反射パターン部が印刷などによって設けられる(図示せず)と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム(反射層)77が設けられている。
Further, on the lower surface of the
また、上記導光板79には、側端部に光源ランプ76が取り付けられており、さらに、光源ランプ76の光を効率よく導光板79中に入射させるべく、光源ランプ76の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター81が設けられている。上記散乱反射パターン部は、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、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板79内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫である。
Further, the
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図9に示すように、拡散フィルム78と液晶パネル72との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム(プリズム層)74,75を設けることが提案されている。このプリズムフィルム74,75は導光板79の光射出面から射出され、拡散フィルム78で拡散された光を、高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させるものである。
Furthermore, recently, in order to improve the light utilization efficiency and increase the brightness, as shown in FIG. 9, a prism film (prism layer) having a light condensing function between the
しかしながら、図8に例示した装置では、視野角の制御は、拡散フィルム78の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
さらに、図9に例示したプリズムフィルムを用いる装置では、プリズムフィルムの枚数が2枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
However, in the apparatus illustrated in FIG. 8, the control of the viewing angle is left only to the diffusibility of the
Furthermore, in the apparatus using the prism film illustrated in FIG. 9, two prism films are required, which not only greatly reduces the amount of light due to the absorption of the film but also increases the cost due to the increase in the number of members. It was also.
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶TVなどの表示装置が用いられている。 On the other hand, in the direct type, a display device such as a large liquid crystal TV in which the light guide plate is difficult to use is used.
直下型方式のディスプレイ装置としては、図10に例示する装置が一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板71、73に挟まれた液晶パネル72が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源51から射出され、拡散フィルム82のような光学シートで拡散された光を、高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させるものである。光源51からの光を効率よく照明光として利用するために、光源51の背面には、リフレター52が配置されている。
As a direct type display device, a device illustrated in FIG. 10 is generally known. In this, a
しかしながら、図10に例示する装置でも、視野角の制御は、拡散フィルム82の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。さらに、プリズムフィルムを用いるものでは、プリズムフィルムの枚数が2枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
However, even in the apparatus illustrated in FIG. 10, the control of the viewing angle is left only to the diffusibility of the
また光源51間の間隔が広すぎると、画面上に輝度ムラが生じやすく、光源51の数を減らせず、消費電力の増加及びコストの増加を招く原因となっていた。
If the distance between the
ところで、このような液晶表示装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。 By the way, in such a liquid crystal display device, light weight, low power consumption, high luminance, and thinning are strongly demanded as market needs, and accordingly, a backlight unit mounted on the liquid crystal display device is also light. In addition, low power consumption and high brightness are required.
特に、最近、目覚しい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。 In particular, in a color liquid crystal display device that has recently made remarkable progress, the panel transmittance of the liquid crystal panel is remarkably lower than that of a monochrome-compatible liquid crystal panel. It is essential to obtain power consumption.
しかしながら、上述したように従来の装置では、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザからは、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニットの開発が待ち望まれている。 However, as described above, it is difficult to say that the conventional apparatus sufficiently satisfies the demand for high luminance and low power consumption, and the user has low price, high luminance, high display quality, and low power consumption. The development of a backlight unit capable of realizing a power liquid crystal display device is awaited.
光学シートに光学的な機能に加え、他の機能を付与する試みとしては特許文献1に示すような例があるが、ロール状に巻き取られた場合に限定され、様々な工程への応用ができるものではない。
As an attempt to give other functions in addition to optical functions to the optical sheet, there is an example as shown in
一方、光学シートの性能向上を目的として、従来使用されてきたプリズム、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、多角錘の他にも下記特許文献に示すような様々な光学形状の提案があり、今後も新たな形状が増えていくと考えられる。 On the other hand, for the purpose of improving the performance of the optical sheet, there are proposals for various optical shapes as shown in the following patent document besides the conventionally used prisms, lenticular lenses, microlenses, and polygonal pyramids. The shape is thought to increase.
ディスプレイのバックライトユニットに用いる光学シートは、光学性能によってディスプレイの外観、すなわち商品価値に大きな影響を与える。一般的には輝度が高いものが望まれる一方で、微小な欠陥を隠すため、または光源の影を消すために拡散性能も必要とされる。拡散性能は輝度を落とす原因にもなるため、良好な輝度性能と良好な拡散性能を両立させた光学シートの製造は非常に難しい。
そこで、本発明は、良好な輝度性能と拡散性能を両立することのできる、ムラ欠陥のない光学シートを提供することを目的とする。
The optical sheet used for the backlight unit of the display has a great influence on the appearance of the display, that is, the commercial value, depending on the optical performance. In general, high brightness is desired, but diffusion performance is also required to hide minute defects or to eliminate the shadow of the light source. Since the diffusion performance also causes a decrease in luminance, it is very difficult to manufacture an optical sheet that achieves both good luminance performance and good diffusion performance.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical sheet free from unevenness defects that can achieve both good luminance performance and diffusion performance.
上記課題を解決するために、本発明は、入射する光を集光及び/または拡散させる光学シートにおいて、透光性を有する平面板状の基材の入射光を透過して射出する側の光射出面に、半球形状で凸状の複数のマイクロレンズと、突出しつつ一方向に延在する複数の凸条形状が形成されており、前記マイクロレンズの前記光射出面における直径に対する高さのアスペクト比が50%であり、前記光射出面全面に対して前記マイクロレンズが形成された面の占める割合が平面視で40%以上60%以下の範囲内であり、前記凸条形状はプリズム形状またはレンチキュラーレンズ形状であり、複数の前記マイクロレンズの高さは一定であり、複数の前記凸条形状の高さは振れ幅を有して変動しており、前記光出射面を基準とした、複数の前記凸条形状の高さの振れ幅の中心までの高さである公称高さを前記マイクロレンズの高さで除した値が、10%以上90%以下の範囲内であり、前記光出射面を基準とした、複数の前記凸条形状の高さの振れ幅が前記公称高さの±20%以上±40%以下の範囲内であり、前記光出射面の裏面の平坦部が粗面化処理されており、当該表面粗さが0.5μm以上1.5μm以下の範囲内である、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an optical sheet that collects and / or diffuses incident light, and transmits light that is transmitted through and emitted from a planar plate-like substrate having translucency. the exit surface, and a plurality of micro lenses convex hemispherical shape, and a plurality of ridges shape extending in one direction formed while projected, the height of the aspect to diameter of the light exit plane of the microlens the ratio is 50%, in the range ratio of surface on which the microlenses are formed for the light exit plane entire surface of 40% to 60% in a plan view, the ridge shape prism shape or It is a lenticular lens shape, the heights of the plurality of microlenses are constant, the heights of the plurality of ridge shapes vary with a swing width, and a plurality of heights based on the light emitting surface The ridge shape of The value obtained by dividing the nominal height, which is the height to the center of the fluctuation width, by the height of the microlens is in the range of 10% or more and 90% or less, and is based on the light exit surface The height fluctuation width of the plurality of ridge shapes is within a range of ± 20% or more and ± 40% or less of the nominal height, and the flat portion on the back surface of the light emitting surface is roughened. The surface roughness is in the range of 0.5 μm to 1.5 μm.
本発明は光学シートに略半球状マイクロレンズと凸条形状の組み合わせからなる表面形状を有しており、一枚で集光と拡散の機能を併せ持つ。さらに、凸条形状の実質高さは公称高さに対し幅を持って変動しているため、マイクロレンズと凸条形状との境界の高さが一定ではない。このことにより、単にマイクロレンズと凸条形状を組み合わせたときに、両者の境界で発生するムラ欠陥を抑制することが出来る。以上の点を本発明の優れた点として、良好な輝度性能と拡散性能を両立させた、ムラ欠陥のない光学シートを提供できる。 In the present invention, the optical sheet has a surface shape composed of a combination of a substantially hemispherical microlens and a ridge shape, and has a function of condensing and diffusing by one sheet. Furthermore, since the actual height of the ridge shape varies with a width relative to the nominal height, the height of the boundary between the microlens and the ridge shape is not constant. Thereby, when the microlens and the ridge shape are simply combined, it is possible to suppress the mura defect that occurs at the boundary between the two. With the above points as the excellent points of the present invention, it is possible to provide an optical sheet free from uneven defects, which has both good luminance performance and diffusion performance.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図1、図2は本発明の光学シートを使用したディスプレイ装置の構成例の断面を示している。以降、図1および図2の上側を上、下側を下とし、上側に相対している面を表面、下側に相対している面を裏面、と表現する。図1はエッジライト型のバックライトユニット21を備えたディスプレイ装置22の構成例を示している。光源15からの光Kは、導光板5に入射する。その後、導光板5の射出面から拡散シート3、本発明の光学シート1、反射型偏光分離シート2を透過する。最終的に光は反射型偏光分離シート2の射出面からLとして射出される。Lは偏光板20にはさまれた液晶パネル19に到達する。ここを透過した光はSへと射出し、観察者に視認される。なお、構成例にあげたもののみではなく、適宜光学シートを増減しても良い。
図2は直下型のバックライトユニット23を備えたディスプレイ装置24の構成例を示している。光源15からの光Kは、拡散板6に入射する。その後、拡散板6の射出面から本発明の光学シート1へ到達し、最終的に光は光学シート1の射出面からLとして射出される。Lは偏光板20にはさまれた液晶パネル19に到達する。液晶パネル19は、画素単位での光の透過/非透過を制御することにより画像を表示させるものであり、液晶パネル19を透過した光はSへと射出し、観察者に視認される。なお、構成例にあげたもののみではなく、適宜光学シートを増減しても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a cross section of a configuration example of a display device using the optical sheet of the present invention. Hereinafter, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as the upper side, the lower side is referred to as the lower side, the surface facing the upper side is represented as the front surface, and the surface facing the lower side is represented as the back surface. FIG. 1 shows a configuration example of a
FIG. 2 shows a configuration example of the
図3(a)(b)は本発明の光学シート、および光学シートの部分的な拡大を示す図である。図3(b)に示すように、光学シート1は所定のバックライトユニットに組み込めるようサイズや形状が調整されている。この光学シート1の片面の一部分を拡大してみると、図3(a)に示すように、略半球状マイクロレンズ32(以下、マイクロレンズ32)と凸条形状33(図ではプリズムになっている)で構成されている。
凸条形状はシリンドリカルレンズもしくはプリズム、もしくはこれらを組み合わせたもので、断面が略半円又は略三角形の一方向に延在する凸形状が互いに平行に配列して構成されている。
また、光学シート1は厚みを有し、図では厚み部分を基材31として示してある。すなわち、マイクロレンズ32及び凸条形状33がなかった場合の基板を基材31と呼ぶ。そして、基材31に入射光が入射する面を光入射面31aと呼び、基材から射出する面を光射出面31bと呼ぶ。これらは、特許請求の範囲における基材、光入射面、光射出面を示している。
これら光学シート1を構成する基材31、マイクロレンズ32、凸条形状33は異種素材で作られていても良いし、同一素材で作られていても良い。
3A and 3B are views showing the optical sheet of the present invention and partial enlargement of the optical sheet. As shown in FIG. 3B, the
The convex shape is a cylindrical lens or a prism, or a combination of these, and is formed by arranging convex shapes extending in one direction in a substantially semicircular or substantially triangular shape in parallel with each other.
The
The
マイクロレンズ32の直径は10μmから200μmが好適である。10μmより小さいと製造が困難であり、200μmより大きいとマイクロレンズ32そのものが点欠陥のように見えてしまう。マイクロレンズ32の配列は規則的でも、不規則的でも良い。また、射出面における直径に対する高さのアスペクト比が40%以上70%以下とする。アスペクト比が小さいと輝度が得られず、同様に高くても輝度が得られない。射出面に対してマイクロレンズ32の占める割合が平面視で35%以上60%以下が好適である。35%を下回るとマイクロレンズ32の射出光分布が凸条形状33の射出光分布に紛れてしまい、外観上の効果がなくなってしまう。60%を上回ると輝度が低下する。
The diameter of the
凸条形状33は一方向に延在する凸条形状が互いに平行に、隣り合う凸条形状間の間隔が10μmから200μmで配列した形状が好適である。10μmより小さいと、入射光の回折が大きくなるため輝度が低下し、200μmより大きいと凸条形状33が液晶パネルと干渉し、モアレが発生してしまう。
凸条形状33の高さは一定ではなく、マイクロレンズ32の高さに対して8%から108%の範囲で変動している。つまり、凸条形状の稜線は、凸条の延在方向に直交する配列方向(図4のA−A’方向)には振れておらず、高さ方向にのみ振れている曲線となっている。
図4は図3のA−A’断面(a)およびB−B’断面(b)を示している。図ではプリズムの高さが変化している様子を示している。マイクロレンズ32の高さをhとした場合、プリズムの高さの変動幅Δhは0.8h以下となる。
また、断面が三角形のプリズムの場合、頂角θは70°から110°が好適である。70°より小さいと製造が困難であり、110°より大きいと輝度が得られない。
The
The height of the
4 shows an AA ′ section (a) and a BB ′ section (b) in FIG. The figure shows how the height of the prism changes. When the height of the
In the case of a prism having a triangular cross section, the apex angle θ is preferably 70 ° to 110 °. If it is less than 70 °, the production is difficult, and if it is more than 110 °, luminance cannot be obtained.
図6はムラ欠陥の発生箇所を示す上面図である。凸条形状33の高さが一定の場合、図に示した凸条形状33の頂部とマイクロレンズ32が重なる部分36が輝点として見える。これは、凸条形状の頂部とマイクロレンズの斜面がつながることにより、射出光が迷光となって出てくるためである。輝点の分布がムラ欠陥として画面上で認識されてしまうため、単に凸条形状33とマイクロレンズ32を組み合わせただけでは性能が高い光学シートとして使用することが出来ない。輝点を発生させないために凸条形状33とマイクロレンズ32の位置を精密に調整することも考えられるが、非常に困難で現実的ではない。一方、本発明のように凸条形状の高さが一定でない場合、マイクロレンズ32との境界で輝点が発生することはない。ただし、上述のマイクロレンズ32の高さに対して8%から108%の範囲を超えると拡散光成分が増加し、輝度が低減する。
FIG. 6 is a top view showing a location where a mura defect occurs. When the height of the
図5は光学シート1の裏面の形状の種類を断面図で示している。表面は図では省略してある。図5(a)は裏面が略平面の場合を示す。(c)は裏面に突起を有している場合を示す。突起は擦れ傷防止を目的として付与され、その形状は略半球状、台形形状などがあげられる。高さは10μm以上100μm以下が望ましい。10μmより小さいと擦れ傷防止効果がほとんど得られず、100μmより大きいと光学シートがたわむ。
形状の最大径は10μm以上300μm以下が望ましい。10μmより小さいと製造が困難で、300μmより大きいと点欠陥として見えてしまう。ただし、裏面は表面に比べ視認されにくいので、表面よりは大きな形状を選択できる。
FIG. 5 is a sectional view showing the shape of the back surface of the
The maximum shape diameter is desirably 10 μm or more and 300 μm or less. If it is smaller than 10 μm, the production is difficult, and if it is larger than 300 μm, it appears as a point defect. However, since the back surface is less visible than the front surface, a larger shape than the front surface can be selected.
図5(b)(d)は裏面に粗面化処理した場合を示す。裏面は基本的に平坦部で構成されているため、この部分を測定すれば通常の粗さで表現することが出来る。粗さはRz0.1μmから1.5μmが好適である。0.1μmより小さいと点欠陥の隠蔽性能が発揮されず、1.5μmより大きいと輝度低下が著しい。1.5μmより大きい粗さが必要な場合は、全体の粗面化はRz1.5μmにとどめ、部分的に突起を設けた方が好ましい。 FIGS. 5B and 5D show the case where the back surface is roughened. Since the back surface is basically composed of a flat part, if this part is measured, it can be expressed by normal roughness. The roughness is preferably Rz 0.1 μm to 1.5 μm. If it is smaller than 0.1 μm, the point defect concealment performance is not exhibited, and if it is larger than 1.5 μm, the luminance is remarkably lowered. When a roughness larger than 1.5 μm is required, it is preferable that the entire roughening is limited to Rz 1.5 μm and a projection is partially provided.
光学シート1の主となる材質としては、例えば、ポリカーボネートもしくはアクリル−スチレン共重合体もしくはポリスチレンもしくはスチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体もしくはシクロオレフィンポリマーを使用しても良い。また、主となる材質の中に分散された透明粒子を具備していてもよく、これら主となる材質の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである。主となる材質の屈折率と透明粒子の屈折率の差は0.01以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は0.5以下で十分である。前記透明粒子の平均粒径は0.5〜30.0μmであることが望ましい。
As the main material of the
透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体;メラミン−ホルマリン縮合物の粒子、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、2種類以上を混合して使用してもよい。または、板状の部材は主となる材質中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。 As the transparent particles, transparent particles made of an inorganic oxide or transparent particles made of a resin can be used. For example, examples of the transparent particles made of an inorganic oxide include particles made of silica, alumina or the like. The transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and crosslinked products thereof; melamine-formalin condensate particles, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetra Examples thereof include fluorine-containing polymer particles such as fluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), and silicone resin particles. These transparent particles may be used as a mixture of two or more. Alternatively, the plate-like member has a structure in which a main material has a fine cavity containing air, and diffusion performance may be obtained by a difference in refractive index between the main material and air.
光学シート1の、特に基材31は単層構造でも複層構造でもよく、透明層を含んでいても良い。
In particular, the
光学シートは押し出し法もしくはキャスト法、もしくはインジェクション法で製造され、厚みが12μm以上1mm以下のものが使用できる。厚み12μmより下では加工に耐えうる剛性が無く、1mmより上では加工に耐えうる柔軟性がない。 The optical sheet is manufactured by an extrusion method, a casting method, or an injection method, and those having a thickness of 12 μm or more and 1 mm or less can be used. If the thickness is less than 12 μm, there is no rigidity that can withstand the processing, and if it exceeds 1 mm, there is no flexibility that can withstand the processing.
または光学シートはUV硬化法で製造してもよい。
UV硬化法で作成される場合、基材上にUV硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型を押し当て、UV照射し光学層を得る。基材としては、当該分野でよく知られたPET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンのフィルムなどが使用できる。
Alternatively, the optical sheet may be manufactured by a UV curing method.
When prepared by the UV curing method, a UV curable resin is applied on a substrate, a mold having a desired shape is pressed, and UV irradiation is performed to obtain an optical layer. As the substrate, PET (polyethylene terephthalate), polycarbonate, acrylic, polypropylene films, etc. well known in the art can be used.
拡散板や導光板は光学シートと同様の主となる材質使用することができ、同様に前述した透明粒子を具備して構成されていてもよい。これら主となる材質の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである必要がある。主となる材質の屈折率と透明粒子の屈折率の差は0.01以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は0.5以下が望ましい。0.5より高いと予期せぬ迷光で光学シートの集光機能が低下するおそれがあるからである。また光学層に入射した光を散乱させながら透過させる必要があるため、前記透明粒子の平均粒径は0.5〜30.0μmであることが望ましい。または、主となる材質中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。また、表面に反射パターンや幾何学構造が付与されていても良い。 The diffusion plate and the light guide plate can be made of the same main material as that of the optical sheet, and may be configured to include the transparent particles described above. The refractive index of these main materials and the refractive index of transparent particles need to be different. The difference between the refractive index of the main material and the refractive index of the transparent particles is preferably 0.01 or more. If the difference in refractive index is smaller than this, sufficient light scattering performance cannot be obtained. The difference in refractive index is preferably 0.5 or less. This is because if it is higher than 0.5, the light collecting function of the optical sheet may be reduced by unexpected stray light. In addition, since the light incident on the optical layer needs to be transmitted while being scattered, the average particle size of the transparent particles is preferably 0.5 to 30.0 μm. Alternatively, the main material may have a structure having fine cavities containing air, and the diffusion performance may be obtained by the difference in refractive index between the main material and air. Further, a reflection pattern or a geometric structure may be provided on the surface.
図7は、本発明に係る光学シートの他の実施形態を説明する図である。
図3、図4に示す光学シートと異なり、図7に示すようにマイクロレンズ32の高さが凸条形状33の高さ前後であっても、本発明の効果は発揮される。
なお、マイクロレンズ32の高さが凸条形状33の高さ以上の部分があれば、密着防止、モアレ防止効果が期待できる。
FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment of the optical sheet according to the present invention.
Unlike the optical sheets shown in FIGS. 3 and 4, the effect of the present invention is exhibited even when the height of the
In addition, if there exists a part with the height of the
本発明の光学シートとあわせて使用する光源側の光学シートは、当業界でよく知られた反射型偏光分離シート、拡散シート、プリズムシートなどを適宜使用する。 As the optical sheet on the light source side used in combination with the optical sheet of the present invention, a reflection type polarization separation sheet, a diffusion sheet, a prism sheet and the like well known in the art are appropriately used.
(光学シートの製造方法)
まず、様々な半球状マイクロレンズとプリズムが彫刻されている金型ロール、および裏面用の金型ロールを準備した。
金型ロールを押出し機に近接して配置した。熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融し、上記押出し機により成型し、当該シートが冷却、硬化する前に上記金型ロールによって成形して、表面形状を有する押出シートを得た。厚みは320μmとした。
熱可塑性ポリカーボネートは帝人化成(株)のM1201を使用した。
すべての押出シートは10mm×10mmの真四角に切り取り評価に使用した。
(Optical sheet manufacturing method)
First, a mold roll engraved with various hemispherical microlenses and prisms, and a mold roll for the back surface were prepared.
A mold roll was placed close to the extruder. A thermoplastic polycarbonate resin sheet was melted and molded by the extruder, and was molded by the mold roll before the sheet was cooled and cured to obtain an extruded sheet having a surface shape. The thickness was 320 μm.
M1201 from Teijin Chemicals Ltd. was used as the thermoplastic polycarbonate.
All extruded sheets were cut into 10 mm × 10 mm squares and used for evaluation.
(光学シートの輝度測定、および隠蔽性評価)
得られた光学シートを簡易ディスプレイに組み込み、白画面を表示し、トプコン製SR−3Aで画面の法線方向、50cmの距離から中心の輝度を測定した。バックライトの構成は帝人化成製拡散板65HLWと光学シートとした。隠蔽性の評価は直下型バックライトを使用し、光源の隠蔽性の評価で行った。輝度測定と同様の構成で光学シートをディスプレイに組み込み、白画面を表示して目視観察した。目視評価は個人差があるため、被験者3名以上で実施した。
結果を表1に示す。
(Measurement of brightness of optical sheet and evaluation of concealment)
The obtained optical sheet was incorporated into a simple display, a white screen was displayed, and the brightness of the center was measured from the normal direction of the screen at a distance of 50 cm with SR-3A manufactured by Topcon. The configuration of the backlight was a Teijin Chemicals diffusion plate 65HLW and an optical sheet. The hiding property was evaluated by evaluating the hiding property of the light source using a direct type backlight. The optical sheet was incorporated into the display with the same configuration as the luminance measurement, and a white screen was displayed for visual observation. Visual evaluation was performed by three or more subjects because there were individual differences.
The results are shown in Table 1.
表1において、凸条形状の変動する実際の高さを実質高さと呼び、実質高さの振れ幅の中心までの高さを公称高さと呼んでいる。
輝度は0.90以上を合格とした。
まず、表1のNo.14にあるように、凸条形状の高さが一定、すなわち実質高さの振れ幅が0の場合、輝点ムラ欠陥が発生しNGとなる。一方、No.16のように実質高さの振れ幅が大きすぎると小片のサンプルですら形状作成が困難で、輝度が低下する。No.17とNo.22は裏面の粗面化がなされておらず、隠蔽性は△としたが、他の光学シートと複数枚重ねて使用する場合には問題ないと考えられる。粗面化を強くしすぎると輝度は低下する。その他は隠蔽性、輝点ムラ欠陥ともに問題ないが、輝度が0.90未満になってしまった条件については実用性がないと判断した。具体的にはマイクロレンズのアスペクト比が小さすぎ(No.1)、または大きすぎる場合(No.4)、面積率が大きすぎる場合(No.7)、凸条形状の公称高さ/マイクロレンズ高さが低すぎる場合(No.9)、高すぎる場合(No.13)。No.5は表では問題点はないが、マイクロレンズが少なすぎるため輝度分布がかたよるサイドローブが発生し、使用に好ましくないと判断した。裏面形状の差は特に影響なかった。
実施例では最も単純な比較のためバックライトの構成は帝人化成製拡散板65HLWと光学シートとしたが、本発明の光学シートは他の光学シートと合わせて用いても、その性能が損なわれることは無い。
In Table 1, the actual height at which the ridge shape fluctuates is called the real height, and the height up to the center of the deflection width of the real height is called the nominal height.
Luminance passed 0.90 or higher.
First, No. 1 in Table 1 was used. 14, when the height of the ridge shape is constant, that is, when the deflection width of the substantial height is 0, a bright spot unevenness defect occurs and becomes NG. On the other hand, no. As shown in FIG. 16, when the swing height of the substantial height is too large, it is difficult to create a shape even for a small sample, and the luminance is lowered. No. 17 and No. No. 22 is not roughened on the back surface, and the concealing property is Δ, but it is considered that there is no problem when a plurality of other optical sheets are used. If the surface is made too rough, the brightness will decrease. Other than that, there is no problem in both the concealing property and the bright spot unevenness defect, but it was judged that the condition where the luminance was less than 0.90 was not practical. Specifically, when the aspect ratio of the microlens is too small (No. 1) or too large (No. 4), when the area ratio is too large (No. 7), the nominal height of the ridge shape / microlens When the height is too low (No. 9), when the height is too high (No. 13). No. Although Table 5 has no problem in the table, it was judged that the side lobe due to the luminance distribution was generated because the number of microlenses was too small, which is not preferable for use. The difference in back surface shape was not particularly affected.
In the examples, for the simplest comparison, the backlight is composed of a Teijin Chemicals diffusion plate 65HLW and an optical sheet. However, the optical sheet of the present invention is impaired in performance even when used in combination with other optical sheets. There is no.
本発明において光学シートに略半球状マイクロレンズと凸条形状の組み合わせからなる表面形状を設け、凸条形状の高さを幅を持って変動させることで、単にマイクロレンズと凸条形状を組み合わせたときとに生ずる、両者の境界で発生するムラ欠陥を抑制することができ、良好な輝度性能と拡散性能を両立させた光学シートを提供することが可能となる。 In the present invention, the optical sheet is provided with a surface shape composed of a combination of a substantially hemispherical microlens and a ridge shape, and the height of the ridge shape is varied with a width, thereby simply combining the microlens and the ridge shape. It is possible to suppress the uneven defect that occurs at the boundary between the two, which occurs occasionally, and to provide an optical sheet that achieves both good luminance performance and diffusion performance.
1 光学シート
2 反射型偏光分離シート
3 拡散シート
5 導光板
6 拡散板
10 光学部材
15 光源
17 反射板
19 液晶層
20 偏光板
21 エッジライト型のバックライトユニット
22 エッジライト型のディスプレイ装置
23 直下型のバックライトユニット
24 直下型のディスプレイ装置
31 基材
31a 入射面
32 マイクロレンズ
33 凸条形状
34 粗面化面
35 突起部
36 輝点部分
K 光源からの光
L 光学部材からの射出光
S ディスプレイの視認方向
DESCRIPTION OF
L Light emitted from optical member S Display viewing direction
Claims (5)
透光性を有する平面板状の基材の入射光を透過して射出する側の光射出面に、半球形状で凸状の複数のマイクロレンズと、突出しつつ一方向に延在する複数の凸条形状が形成されており、
前記マイクロレンズの前記光射出面における直径に対する高さのアスペクト比が50%であり、
前記光射出面全面に対して前記マイクロレンズが形成された面の占める割合が平面視で40%以上60%以下の範囲内であり、
前記凸条形状はプリズム形状またはレンチキュラーレンズ形状であり、
複数の前記マイクロレンズの高さは一定であり、
複数の前記凸条形状の高さは振れ幅を有して変動しており、
前記光出射面を基準とした、複数の前記凸条形状の高さの振れ幅の中心までの高さである公称高さを前記マイクロレンズの高さで除した値が、10%以上90%以下の範囲内であり、
前記光出射面を基準とした、複数の前記凸条形状の高さの振れ幅が前記公称高さの±20%以上±40%以下の範囲内であり、
前記光出射面の裏面の平坦部が粗面化処理されており、当該表面粗さが0.5μm以上1.5μm以下の範囲内である、
ことを特徴とする光学シート。 In an optical sheet that collects and / or diffuses incident light,
On the light exit surface of the exit side of and transmits the incident light of the planar plate-like base material having translucency, and a plurality of micro lenses convex hemispherical shape, a plurality of projections extending in one direction while projecting A strip shape is formed,
The aspect ratio of the height to the diameter of the light exit surface of the microlens is 50% ,
The ratio of the surface on which the microlens is formed to the entire surface of the light exit surface is in the range of 40% to 60% in plan view,
The convex shape is a prism shape or a lenticular lens shape,
The heights of the plurality of microlenses are constant,
The height of the plurality of ridge shapes varies with a runout width,
The value obtained by dividing the nominal height, which is the height to the center of the swing width of the plurality of convex-shaped heights, with respect to the light exit surface, is 10% or more and 90%. Within the following range:
Based on the light exit surface, a plurality of ridge-shaped height swing widths are within a range of ± 20% to ± 40% of the nominal height,
The flat portion of the back surface of the light emitting surface is roughened, and the surface roughness is in the range of 0.5 μm to 1.5 μm.
An optical sheet characterized by that.
ことを特徴とする請求項1または2に記載された光学シート。 The optical sheet according to claim 1, wherein a plurality of protrusions protrude from a light incident surface on which incident light of the substrate is incident.
光源から射出させられた光を入射して拡散させて拡散光として射出する拡散板と、
前記拡散光を入射させる請求項1乃至3のいずれか1項に記載された前記光学シートと、
を少なくとも備えていることを特徴とするバックライトユニット。 A light source;
A diffusing plate that enters and diffuses light emitted from a light source and emits it as diffused light; and
The optical sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the diffused light is incident;
A backlight unit comprising at least
前記液晶パネルの背面に、請求項4に記載されたバックライトユニットを備える
ことを特徴とするディスプレイ装置。 A liquid crystal panel in which an image display element for displaying an image by controlling transmission / non-transmission of light in pixel units is disposed;
A display device comprising the backlight unit according to claim 4 on a back surface of the liquid crystal panel.
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