JP2008282736A - 光学シート、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光制御シート15の少なくとも単位光学形状(151)を形成する材料のヤング率を500MPa以上とし、単位光学形状(151)の稜線を形成する部分を曲面に(151T)よって形成することにより実現した。
【選択図】図3
Description
例えば、特許文献1では、バックライト装置の発光面の輝度均斉度を向上させるために、出光面側に断面鋸歯状のプリズム条列を形成した光拡散板が開示されている。
請求項1の発明は、凸形状である単位光学形状(151)が一次元方向に複数配列された光学形状部を備え、少なくとも前記光学形状部を形成する材料のヤング率が500MPa以上であること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光学シートにおいて、前記単位光学形状(151)は、出射側に形成され、シート面の法線方向に平行であって配列された方向に平行な面での断面形状が、頂点(T)を挟んで非対称な形状であること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項3の発明は、請求項2に記載の光学シートにおいて、前記単位光学形状(151)は、前記頂点(T)を挟んで、平面により形成された平面部(151D)と、曲面によって形成された曲面部(151U)とを有すること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、前記単位光学形状(151)は、前記凸形状の稜線部分が曲面によって形成された稜線曲面部(151T)を有すること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項5の発明は、請求項4に記載の光学シートにおいて、前記稜線曲面部(151T)の曲率半径(R2)は、30μm以上であること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項6の発明は、請求項4又は請求項5に記載の光学シートにおいて、前記単位光学形状(151)が配列された方向における前記稜線曲面部(151T)の幅(P2)は、
15μm以上であること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項7の発明は、請求項6に記載の光学シートにおいて、前記稜線曲面部(151T)の前記幅(P2)は、前記単位光学形状(151)が配列されるピッチ(P1)の15%以上50%以下であること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、前記単位光学形状(151)が配列されるピッチ(P1)は、80μm以上であること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項9の発明は、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、熱可塑性樹脂を用いて形成されていること、を特徴とする光学シート(15)である。
請求項10の発明は、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の光学シート(15)と、光を発する光源部(13)と、を備える面光源装置(12,13,14,15,16)である。
請求項11の発明は、透過型表示部(11)と、前記透過型表示部を背面側から照射する請求項10に記載の面光源装置(12,13,14,15,16)と、を備える透過型表示装置(10)である。
(1)本発明の光学シートは、凸形状である単位光学形状が一次元方向に複数配列された光学形状部を備え、少なくとも光学形状部を形成する材料のヤング率が500MPa以上であるので、凸形状である単位光学形状が荷重等で変形、欠損することを防止できる。
(2)単位光学形状は、出射側に形成され、シート面の法線方向に平行であって配列された方向に平行な面での断面形状が、頂点を挟んで非対称な形状であるので、配列方向における光の出射特性を制御できる。
(3)単位光学形状は、頂点を挟んで、平面により形成された平面部と、曲面によって形成された曲面部とを有するので、正面方向の輝度を高める効果と、観察角度による輝度変化(視野角特性の変化)を緩やかにする効果とを得ることができる。
(4)単位光学形状は、凸形状の稜線部分が曲面によって形成された稜線曲面部を有するので、視野角特性の変化を滑らかにすることができ、また、この光学シートと重ねられる他のシート等に傷が付くことを防止できる。
(5)稜線曲面部の曲率半径は、30μm以上であるので、視野角特性の変化を滑らかにする効果や、この光学シートと重ねられる他のシート等に傷が付くことを防止する効果をさらに高めることができる。
(6)単位光学形状が配列された方向における稜線曲面部の幅は、15μm以上であるので、視野角特性の変化を滑らかにする効果や、この光学シートと重ねられる他のシート等に傷が付くことを防止する効果をさらに高めることができる。
(7)稜線曲面部の幅は、単位光学形状の配列されるピッチの15%以上50%以下であるので、単位光学形状の光学特性を損なうことなく、視野角特性の変化を滑らかにする効果や、この光学シートと重ねられる他のシート等に傷が付くことを防止する効果をさらに高めることができる。
(8)単位光学形状が配列されるピッチは、80μm以上であるので、成形が容易である。
(9)熱可塑性樹脂を用いて形成されているので、成形が容易である。また、押し出し成形が可能であるので、生産性も向上できる。
(10)本発明による光学シートと、光を発する光源部とを備える面光源装置であるので、本発明による光学シートと他の光学シートを組み合わせて重ねて面光源装置に用いた場合にも、凸形状である単位光学形状が荷重等で変形、欠損することや、この光学シートに重ねられる他のシート等に傷が付くことを防止でき、これらの変形や欠損、傷等による明るさムラ等のない、良好な視野角特性を持つ面光源装置とすることができる。
(11)透過型表示部と、透過型表示部を背面側から照射する本発明による面光源装置とを備える透過型表示装置であるので、表示不良のない良好な視野角特性を有する透過型表示装置とすることができる。
図1は、本発明による透過型表示装置の実施形態を示す図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
発光管13は、面光源装置の光源部を形成する線光源の冷陰極管であり、本実施形態では、略20mm間隔で等間隔に18本が並列に並べられている。発光管13の背面には、反射板12が設けられている。
反射板12は、発光管13の乳白板14とは反対側(背面側)の全面にわたって設けられており、背面側へ進む照明光を拡散反射して乳白板14方向(出射方向)へ向かわせ、入射光照度を均一に近付ける働きを有している。
乳白板14は、無指向性の光拡散作用を有するシート状の部材であり、発光管13の出射側に設けられている。本実施形態では、乳白板14は、その厚みが2mmであり、後述する光制御シート15等の厚みよりも厚く、剛性も高く、面光源装置に用いられる各種光学シートを保持する機能を有している。
実施形態では、この光制御シート15は、乳白板14の観察面側に設けられている。
単位光学形状151は、シート面の法線方向に平行であって配列方向に平行な断面での断面形状が非対称形状であり、その同一断面形状が一方向(本実施形態では、水平方向)に延在しており、光制御シート15の観察面側に、断面形状が延在する方向と直交する方向(本実施形態では、垂直方向)に複数配列されている。ここで、シート面とは、光制御シート15全体として見たときにおける、光制御シート15の平面方向となる面を示すものであり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。
図3は、図2と同様の断面において、単位光学形状151の頂点T付近を拡大して示した図である。
なお、図2は、使用状態を切断した場合と同様の配置としており、図中の上下方向が垂直(上下)方向であり、図中の左側が観察面側(LCDパネル側)、右側が背面側(発光管13側)となるように示している。
また、図3に、破線で示される形状は、単位光学形状151に稜線曲面部151Tを形成しない場合に、下側形状151D及び上側形状151Uで形成される場合の仮想の単位光学形状の形状であり、破線上に位置する頂点T2とは、この仮想の単位光学形状の仮想の頂点である。
下側形状151Dは、位置Aから頂点T2までのシート面に平行な方向の幅が0.09mm、すなわち図2に示した断面において上下方向の幅WD=0.09mmの平面(平面部)であり、シート面に対して46度の角度を持って形成されている。
上側形状151Uは、図2に示した断面において、位置Aからシート面に平行に上方へ0.189mmにある位置Bを置き、この位置Bと頂点T2とを通る半径R1=0.195mmの円筒面(曲面部)である。従って、この上側形状151Uの上下方向の幅WU=0.099mmである。
単位光学形状151の配列されたピッチP1は、上側形状151Uの上下方向の幅WUと下側形状151Dの上下方向の幅WDとを足したものに等しく、P1=WU+WD=0.189mmである。
稜線曲面部151Tは、上側形状151Uを形成する円筒面の曲率半径とは異なる曲率半径である円筒面(曲面)によって形成されており、その曲率半径R2=60μmである。このように、単位光学形状151の稜線部分を曲面によって形成することにより、光制御シート15の単位光学形状151が形成されている側に他の光学シート(本実施形態では、光拡散シート16)等を重ねた場合にも、その重ねられた光学シートに傷が付き難い。
また、単位光学形状151が配列された方向、すなわち、上下方向における稜線曲面部151Tの幅P2は、約30μmであり、単位光学形状151のピッチP1の約16%である。なお、稜線曲面部151Tの幅P2を約30μmとしたのは、稜線曲面部151Tと上側形状151U,下側形状151Dとが滑らかに繋がっているため、厳密な測定が困難なためである。
拡散シートとして使用されるものには、透明基材フィルムの表面に拡散材をコーティングしたタイプ、拡散材を基材に練り込んだタイプ、表面を粗面にしたタイプ、及びこれらの組み合わせが存在する。
本実施形態で用いた光拡散シート16は、これらの内で、透明基材フィルムの表面に拡散材をコーティングしたタイプである。具体的には、厚さ188μmの透明基材層(フィルム)上に、バインダ中に微小ビーズを混練した拡散層をコートして形成している。この拡散層は、微小ビーズをバインダよりも突出させることにより、表面に微細凸形状が形成されている。本実施形態で使用した光拡散シート16は、恵和(株)製の光拡散フィルムBS−702であり、ヘイズ値は、89.2%(メーカーカタログ値)である。
また、拡散材を分散させてコーティングしているので、周期構造を持たず、モアレが発生することもない。
さらに、表面にコーティングする拡散材の量を変えることにより、レンズ効果(集光及び拡散効果)を調整することが可能となる。拡散材の量が少ないと拡散材の密度が小さいため、レンズ効果よりも粗面による散乱効果が大きくなり、視野角の広い拡散光に対する集光効果が小さくなる。
なお、練り込みタイプや表面が粗面タイプの拡散シートは、レンズ効果ではなく、散乱効果や屈折効果により、拡散効果のみを発揮する点で、本実施形態の光拡散シート16とは異なる。
単位光学形状151を形成する材料のヤング率が500MPa未満である場合には、荷重等によって単位光学形状151が変形、欠損し易くなる。そのため、例えば、各種光学シート等と重ねて面光源装置組み立てた場合に、光制御シートの端部に単位光学形状151の変形が生じる場合がある。
の曲率半径R2は、30μm以上であることが、視野角特性の変化を滑らかにする観点や、他の光学シートと重ねられたときに他の光学シートに傷を付けることを防止する観点から好ましい。
また、単位光学形状151の稜線曲面部151Tの上下方向における幅P2は、50μm以下であることが、好ましい。これは、稜線曲面部151Tの上下方向における幅P2が、50μmより大きくなると、光制御シート15のシート面の法線方向への出射光(シート面に対して出射角度0°の出射光)が減少する等して光学特性が低下し、面光源装置の正面方向での輝度が十分得られないからである。同様に、単位光学形状151の稜線曲面部151Tの曲率半径R2は、100μm以下であることが正面方向の輝度上昇の観点から好ましい。
さらに、稜線曲面部151Tの上下方向における幅P2は、単位光学形状151のピッチP1の15%以上50%以下であることが、他の光学シートに傷を付けたり、単位光学形状151が欠損、変形したりすることを防止し、かつ、単位光学形状151の光学特性を損なわないという観点から好ましい。単位光学形状151の上下方向における稜線曲面部151Tの幅P2が、単位光学形状のピッチP1の50%以上である場合には、単位光学形状151から出射する光の多くが、稜線曲面部151Tから出射することとなって、単位光学形状151の形状が出射光に及ぼす作用(単位光学形状151の光学特性)が損なわれる。単位光学形状151の上下方向における稜線曲面部151Tの幅P2が、単位光学形状のピッチP1の15%以下である場合には、他の光学シートと重ねられたときに他の光学シートに傷が付いたり、単位光学形状151の変形や欠損が生じ易くなったりする。
本実施形態の光制御シート15は、25℃でのヤング率が約2000MPaのアクリル樹脂を用いて成形され、単位光学形状151の稜線曲面部151Tの曲率半径R2が60μmであり、稜線曲面部151Tの上下方向の幅P2が約30μmであり、稜線曲面部151Tの上下方向の幅P2が単位光学形状151のピッチP1の約16%であるので、これらの条件を全て満たしている。
また、光制御シート15の出射側(観察面側)に多数配列された単位光学形状151は、平面によって形成された下側形状151Dと曲面によって形成された上側形状151Uを有し、頂点Tを挟んで上下方向において非対称な形状である。従って、光制御シート15は、上下方向においては、下方の輝度変化を急峻として視野角を絞り、正面(シート面に対して出射角度0°)方向における輝度を向上させつつ、上方の輝度変化を緩やかにするという効果を有し、水平方向においては、輝度変化を緩やかとする効果を有する。よって、光制御シート15を正面もしくは上方で観察する機会が殆どである面光源装置やテレビ等の透過型表示装置に用いることにより、良好な視野角特性を有する面光源装置、透過型表示装置とすることができる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態において、単位光学形状151は、曲面によって形成された上側形状151Uと、平面によって形成された下側形状151Dとを有する例を示したが、これに限らず、例えば、所望する視野角特性に応じて、上側形状を平面によって形成し、下側形状
を曲面によって形成してもよい。
また、単位光学形状151は、上述のように曲面によって形成された上側形状151Uと、平面によって形成された下側形状151Dとを有する非対称形状である例を示したが、これに限らず、例えば、上側形状,下側形状がシート面に対する角度が異なる平面によって形成された上下方向において非対称な略三角形状としてもよいし、シート面の法線方向に平行であって単位光学形状の配列方向に平行な断面での断面形状が略二等辺三角形となるような対称な形状であってもよい。
さらに、単位光学形状151は、面光源装置及び透過型表示装置10の使用状態における上下(垂直)方向に多数配列される例を示したが、これに限らず、例えば、左右(水平)方向に配列してもよく、所望する視野角特性に応じて適宜選択してよい。
の面発光をする光源部を用いてもよい。
11 LCDパネル
12 反射板
13 発光管
14 乳白板
15 光制御シート
151 単位光学形状
16 光拡散シート
Claims (11)
- 凸形状である単位光学形状が一次元方向に複数配列された光学形状部を備え、
少なくとも前記光学形状部を形成する材料のヤング率が500MPa以上であること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項1に記載の光学シートにおいて、
前記単位光学形状は、出射側に形成され、シート面の法線方向に平行であって配列された方向に平行な面での断面形状が、頂点を挟んで非対称な形状であること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項2に記載の光学シートにおいて、
前記単位光学形状は、前記頂点を挟んで、平面により形成された平面部と、曲面によって形成された曲面部とを有すること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、
前記単位光学形状は、前記凸形状の稜線部分が曲面によって形成された稜線曲面部を有すること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項4に記載の光学シートにおいて、
前記稜線曲面部の曲率半径は、30μm以上であること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項4又は請求項5に記載の光学シートにおいて、
前記単位光学形状が配列された方向における前記稜線曲面部の幅は、15μm以上であること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項6に記載の光学シートにおいて、
前記稜線曲面部の前記幅は、前記単位光学形状が配列されるピッチの15%以上50%以下であること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、
前記単位光学形状が配列されるピッチは、80μm以上であること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、
熱可塑性樹脂を用いて形成されていること、
を特徴とする光学シート。 - 請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の光学シートと、
光を発する光源部と、
を備える面光源装置。 - 透過型表示部と、
前記透過型表示部を背面側から照射する請求項10に記載の面光源装置と、
を備える透過型表示装置。
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