JP2010276939A - Optical sheet, backlight unit and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、マイクロレンズアレイやプリズムアレイ、レンチキュラーレンズ、光導波路、導光路などの光学作用を目的とした光学構造を有する光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to an optical sheet having an optical structure for an optical action such as a microlens array, a prism array, a lenticular lens, an optical waveguide, and a light guide, a backlight unit using the same, and a display device.
液晶表示装置に代表されるディスプレイ装置では、画像を表示するのに必要な明るさを得るために光源（バックライト）を内蔵するタイプの普及が著しい。また、この種のディスプレイ装置においては、光源で消費される電力が装置全体で消費する電力の相当部分を占めており、総電力の低減が強く要望される昨今においては、光源効率の向上が必須となっている。
光源効率の向上策としては、電力−発光変換効率を高めたり、周辺の明るさに応じて必要な分だけ発光するように調光する手法、または、発した光線の利用効率を高める手法がある。
In a display device typified by a liquid crystal display device, a type having a built-in light source (backlight) in order to obtain brightness necessary for displaying an image is remarkable. In this type of display device, the power consumed by the light source accounts for a considerable portion of the power consumed by the entire device, and in recent years when there is a strong demand for a reduction in total power, it is essential to improve the light source efficiency. It has become.
As measures for improving the light source efficiency, there are a method of increasing the power-light emission conversion efficiency, a method of adjusting the light so as to emit light as much as necessary according to the brightness of the surroundings, or a method of increasing the utilization efficiency of the emitted light. .
光線の利用効率を高める手段としては、光源または導光板と液晶パネルとの間に、輝度向上フィルム（たとえばＢＥＦ、米国３Ｍ社の登録商標）を備えた光学シートが広く使用されている。
この輝度向上フィルムは、プリズムの反復的アレイ構造が１方向に配列してなるものであり、その配列方向において、入射光の方向転換及び再帰反射による光線のリサイクルが可能である。実際には、ディスプレイの水平および垂直方向での表示光の輝度制御が必要なため、プリズム群の配列方向が互いに交差するように、２枚の光学シートを重ねて組み合わせることが多い。
ＢＥＦに代表される輝度向上フィルムにより、ディスプレイ設計者は、電力消費を低減しながら所望の正面輝度の達成が可能となった。
ストライプ状プリズム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装置に採用することは、多数の特許文献に開示されている（たとえば特許文献１乃至３参照）。
As a means for increasing the light utilization efficiency, an optical sheet provided with a brightness enhancement film (for example, BEF, a registered trademark of 3M USA) is widely used between a light source or a light guide plate and a liquid crystal panel.
This brightness enhancement film has a repetitive array structure of prisms arranged in one direction, and in the arrangement direction, the direction of incident light can be changed and light can be recycled by retroreflection. Actually, since it is necessary to control the luminance of the display light in the horizontal and vertical directions of the display, two optical sheets are often overlapped and combined so that the arrangement directions of the prism groups intersect each other.
Brightness enhancement films represented by BEF have allowed display designers to achieve the desired front brightness while reducing power consumption.
Many patent documents disclose that a brightness control member having a repetitive array structure of stripe prisms is used in a display device (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
また、プリズムではなく単位レンズを反復的に配したアレイ構造（シリンドリカルレンズを配した場合、レンチキュラーレンズとなる）を有する光学フィルムが提案されている（例えば特許文献４参照）。この光学フィルムの液晶パネル側の面は、光学フィルム内を進行した光を液晶パネル側へ導くように、複数の単位レンズが反復的に形成されたアレイ構造となっている。
この光学フィルムではレンズが形成された面の裏面側に、レンズの焦点面近傍が開口部としたストライプ状の反射層パターンが設けられている。
また、上述の光学フィルムを、液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットに組み込むと、反射層の開口部を通過した光のみがレンズに入射し、一定方向に集光された後に出射され液晶パネルに導かれる。
In addition, an optical film having an array structure in which unit lenses instead of prisms are repeatedly arranged (when a cylindrical lens is arranged, becomes a lenticular lens) has been proposed (see, for example, Patent Document 4). The surface of the optical film on the liquid crystal panel side has an array structure in which a plurality of unit lenses are repeatedly formed so as to guide the light traveling in the optical film to the liquid crystal panel side.
In this optical film, a stripe-shaped reflective layer pattern having an opening near the focal plane of the lens is provided on the back side of the surface on which the lens is formed.
In addition, when the above-described optical film is incorporated in a backlight unit of a liquid crystal display device, only light that has passed through the opening of the reflective layer enters the lens, is condensed in a certain direction, is emitted, and is guided to the liquid crystal panel. .
一方、開口部を通過せず、反射した光は、光源側に戻され、光源の背面に配置された反射板へ導かれる。そして、反射板によって反射された光線は、先程とは異なる位置にて光学フィルムに達する。光線が反射する際、拡散反射材（例えば白色板など）を用いることで光学フィルムの開口部からは確率的光線が入射するため、反射時の光量ロスを最小限に抑えつつ、光線を有効に利用する事が可能となる。 On the other hand, the reflected light that does not pass through the opening is returned to the light source side, and is guided to the reflecting plate disposed on the back surface of the light source. Then, the light beam reflected by the reflecting plate reaches the optical film at a position different from the previous position. When light rays are reflected, probabilistic light rays are incident from the opening of the optical film by using a diffuse reflector (for example, a white plate). Therefore, light rays can be effectively used while minimizing light loss during reflection. It can be used.
上記のような光学フィルムを用いたバックライトユニットでは、反射層開口部の間隔や表面側レンズとの相対位置を調節することによって、光の利用効率向上と、レンズから正面方向に出射される光の割合、即ち、正面輝度を高めるように制御することができる。
また、このような複雑な多層構造を有するレンズシートとは別の、単純なシート構造のレンズシートとしてマイクロレンズシートも提案されている（例えば特許文献５参照）。
ディスプレイの大型化に際しては、そのディスプレイ自体の大きさと、面積に比例した多くの光量が必要なため、直下型のバックライトユニットの採用が一般的だが、光利用効率を向上によりディスプレイの輝度を向上するこれらの輝度向上フィルムは、その原理上入射側に空気層が必要であり、別体化や空気層の設置が必要である。
In the backlight unit using the optical film as described above, the efficiency of light utilization is improved and the light emitted from the lens in the front direction is adjusted by adjusting the interval between the reflective layer openings and the relative position with the front lens. It is possible to control to increase the ratio, that is, the front luminance.
In addition, a microlens sheet has been proposed as a lens sheet having a simple sheet structure different from the lens sheet having such a complicated multilayer structure (see, for example, Patent Document 5).
Larger displays require a large amount of light proportional to the size and area of the display itself, so it is common to use a direct-type backlight unit, but the brightness of the display is improved by improving the light utilization efficiency. These brightness enhancement films require an air layer on the incident side in principle, and need to be separated or installed.
上述の輝度向上フィルムは、セットで使用する拡散板との間の光線入射側に空気層が必要となるため、拡散板など部材との一体化が困難であり、ディスプレイ装置を構成する部品数やそのコストを減じることが難しい。
これに対して、マイクロレンズ形状を持つレンズシートを用いることで部品数の削減を図る方式があり、この方式は、生産性の観点からレンズ間が離間したマイクロレンズアレイ形状を製造するのが最も効率がよい。
一方、拡散板表面に複数のマイクロレンズを形成することで光源のシルエット（ランプイメージ）の均一化を図り、上記光拡散フィルムを減じる方式もある。
しかしながら、マイクロレンズを有する光拡散フィルムを別体として持った場合と比べて、その光線拡大範囲が狭まってしまうため、適応できるケースが限られてしまう。その結果、光源の配列に対応した輝度ムラが生じるという問題がある。
また、拡散板の表面構造を正確に転写・成形することは材料に制約がある上、生産速度との両立が難しいなど、実際の生産上の観点から問題が多い。
Since the above-described brightness enhancement film requires an air layer on the light incident side between the diffuser plate used in the set, it is difficult to integrate with a member such as a diffuser plate. It is difficult to reduce the cost.
On the other hand, there is a method of reducing the number of parts by using a lens sheet having a microlens shape, and this method is most effective in manufacturing a microlens array shape in which the lenses are separated from the viewpoint of productivity. Efficiency is good.
On the other hand, there is also a method in which the light diffusion film is reduced by forming a plurality of microlenses on the surface of the diffusion plate to make the silhouette (lamp image) of the light source uniform.
However, compared with the case where a light diffusion film having a microlens is provided as a separate body, the light beam expansion range is narrowed, so that the applicable cases are limited. As a result, there is a problem that luminance unevenness corresponding to the arrangement of the light sources occurs.
Moreover, there are many problems from the viewpoint of actual production such as accurate transfer / molding of the surface structure of the diffusion plate is limited in materials and difficult to achieve compatibility with production speed.
本発明では、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、構成要素の一体化及び光源のシルエットの均一化を容易に実現し、輝度ムラを低減できる光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an optical sheet that can easily realize integration of components and uniformization of the silhouette of a light source and reduce luminance unevenness, and the same. An object of the present invention is to provide a backlight unit and a display device.
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光学シートであって、一方の面を光射出面とし前記光射出面と反対の面を光入射面とする第１光拡散層と、前記光入射面に積層された透明層と、前記透明層の前記第１光拡散層と反対の面に積層された第２光拡散層とを備え、前記光射出面に複数の凸状のマイクロレンズが互いに離間して形成され、前記光射出面で前記複数のマイクロレンズの形成箇所を除く前記光射出面の全域に直線状に延在する凸条部が該凸条部の延在方向と直角な方向に決められたピッチで平行に複数形成され、前記光射出面で前記複数のマイクロレンズの形成箇所を除く前記光射出面の全域に前記凸条部と交差する方向に直線状に延在し前記各凸条部を凹状にカットする凹溝が該凹溝の延在方向と直角な方向に決められたピッチで平行に複数形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is an optical sheet, wherein a first light diffusion layer having one surface as a light emission surface and a surface opposite to the light emission surface as a light incident surface; A transparent layer laminated on a light incident surface; and a second light diffusion layer laminated on a surface of the transparent layer opposite to the first light diffusion layer, and a plurality of convex microlenses on the light emission surface. Are formed so as to be spaced apart from each other, and projecting ridges extending linearly over the entire area of the light exit surface excluding locations where the plurality of microlenses are formed are perpendicular to the extending direction of the projecting ridges. A plurality of lines are formed in parallel at a pitch determined in a certain direction, and extend linearly in a direction intersecting the ridges over the entire area of the light exit surface excluding the formation positions of the plurality of microlenses on the light exit surface. The groove for cutting each ridge portion into a concave shape is determined in a direction perpendicular to the extending direction of the groove. Characterized in that it is parallel to form a plurality at a pitch.
請求項２の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記凸条部の延在方向と直交する面で切った断面形状が逆Ｖ字状、半円状及び半楕円状の何れかもしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２記載の光学シートにおいて、前記凹溝の延在方向と直交する面で切った断面形状がＶ字状、半円状及び半楕円状の何れかもしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the optical sheet according to claim 1, wherein the cross-sectional shape cut by a plane orthogonal to the extending direction of the ridges is one of an inverted V shape, a semicircular shape, and a semielliptical shape, or It is a combination of these.
The invention according to claim 3 is the optical sheet according to claim 1 or 2, wherein the cross-sectional shape cut by a plane orthogonal to the extending direction of the concave groove is V-shaped, semi-circular and semi-elliptical or It is a combination of these.
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の光学シートにおいて、前記凸条部の高さと前記凹溝の深さが同一または互いに異なり、前記凸条部の幅と前記凹溝の幅とが同一または互いに異なることを特徴とする。 Invention of Claim 4 is the optical sheet of any one of Claims 1 thru | or 3. WHEREIN: The height of the said protruding item | line part and the depth of the said recessed groove are the same, or mutually different, The width | variety of the said protruding item | line part, The groove has the same or different width.
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学シートにおいて、前記凸条部と前記凹溝の延在方向とが交差する角度が９０°であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学シートにおいて、前記凸条部と前記凹溝の延在方向とが交差する角度が５８．８°であることを特徴とする。
Invention of Claim 5 is the optical sheet of any one of Claims 1 thru | or 4, The angle which the said protruding item | line part and the extending direction of the said ditch | groove cross | intersect is 90 degrees, It is characterized by the above-mentioned. To do.
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical sheet according to any one of the first to fourth aspects, an angle at which the protruding portion and the extending direction of the concave groove intersect is 58.8 °. Features.
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光学シートにおいて、前記第１光拡散層及び前記第２光拡散層の一方もしくは両方がシリカフィラーや白色顔料などの拡散材を含んで構成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the optical sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein one or both of the first light diffusion layer and the second light diffusion layer is a diffusion of silica filler or white pigment. It is characterized by including a material.
請求項８の発明は、バックライトユニットであって、光源と、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光学シートとを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is a backlight unit comprising a light source and the optical sheet according to any one of claims 1 to 6.
請求項９の発明は、ディスプレイ装置であって、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項８記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする。 A ninth aspect of the present invention is a display device comprising an image display element that transmits and blocks light in pixel units and displays an image, and the backlight unit according to the eighth aspect.
本発明の光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置によれば、光学シートの構成要素の一体化及び光源のシルエットの均一化を容易に実現することができ、より一層輝度ムラを低減することができる。 According to the optical sheet of the present invention, the backlight unit using the same, and the display device, it is possible to easily realize the integration of the components of the optical sheet and the uniformity of the silhouette of the light source, and further reduce luminance unevenness. can do.
以下、本発明にかかる光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに当該バックライトユニットを具備する液晶ディスプレイ装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図に示す各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、本発明にかかる光学シートは、図示する構造のものに限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an optical sheet according to the present invention, a backlight unit using the optical sheet, and a liquid crystal display device including the backlight unit will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the scale or ratio of each part shown to a figure does not correspond with actual. Further, the optical sheet according to the present invention is not limited to the structure shown in the drawing.
（実施の形態１）
図１乃至図３において、光学シート１０は、画像表示光学系の照明光の光路制御に用いられるもので、一方の面を光射出面１１ａとし光射出面１１ａと反対の面を光入射面１１ｂとする第１光拡散層１１と、第１光拡散層１１の光入射面１１ｂに積層された透明層１２と、この透明層１２の第１光拡散層１１と反対の面に積層された第２光拡散層１３とを備える。
第１光拡散層１１の光射出面１１ａには、複数の凸状のマイクロレンズ１４が予め決められた一定の間隔をおいて光射出面１１ａの全面に亘り形成されている。
また、第１光拡散層１１の光射出面１１ａで、複数のマイクロレンズ１４の形成箇所を除く光射出面１１ａの全域には、直線状に延在する凸条部１５が、凸条部１５の延在方向と直角な方向に決められたピッチｐ１で平行に複数形成されている。さらに、前記光射出面１１ａで、複数のマイクロレンズ１４の形成箇所を除く光射出面１１ａの全域には、凸条部１５と直角に交差する方向に直線状に延在し各凸条部１５を凹状にカットする凹溝１６が、凹溝１６の延在方向と直角な方向に決められたピッチｐ２で平行に複数形成されている。
凸条部１５は、その延在方向と直交する面で切った断面形状が逆Ｖ字状を呈するプリズムタイプの構造である。また、凹溝１６は、その延在方向と直交する面で切った断面形状がＶ字状を呈している。そして、凸条部１５の高さｈ１と凹溝１６の深さｈ２とが同一の寸法に形成され、さらに、凸条部１５のピッチｐ１と凹溝１６のピッチｐ２とが同一の値に設定されている。
(Embodiment 1)
1 to 3, an
On the light emission surface 11a of the first
Further, on the light emitting surface 11a of the first
The
次に、上記のような形状の光学シート１０を成形する場合について説明する。
上記光学シートを得るために、まず型を用意する。
型として、円筒状の金型を用いれば、連続するシート状の光学シートを成形することが可能である。また、平板状の金型を用いればプレス法やインジェクション法などによる板状やシート状の単品構造の光学シートを成形することができる。
本実施の形態で示す光学シートの成形型にロール型を採用した場合は、光学シートの連続的な生産が可能であり、パターンの継ぎ目がない型材とすることで、連続パターンのフィルムを得ることができるため、切り出しの寸法を調整するだけで多くの画面サイズへの対応が可能となり、光学シートの生産性が良い。
また、平板状の型とした場合には、光学シートは枚葉となるものの、基材への凸条部及び凹溝の形状転写が容易であり、小ロット多品種への対応に向いている。
また、金型の下地素材は、耐久性やハンドリングを加味し、鉄やＳＵＳ、アルミなどを下地とし、凸条部及び凹溝の形状を形成する表面層として銅や真鍮をメッキするのが一般的である。
Next, the case where the
In order to obtain the optical sheet, a mold is first prepared.
If a cylindrical mold is used as the mold, a continuous sheet-like optical sheet can be formed. In addition, if a flat metal mold is used, an optical sheet having a plate-like or sheet-like structure can be formed by a pressing method or an injection method.
When a roll mold is adopted as the mold for optical sheets shown in the present embodiment, continuous production of optical sheets is possible, and a continuous pattern film can be obtained by using a mold without a pattern seam. Therefore, it is possible to cope with a large number of screen sizes only by adjusting the cut-out dimensions, and the productivity of the optical sheet is good.
In the case of a flat plate, the optical sheet is a sheet, but the shape of the ridges and grooves can be easily transferred to the base material. .
In addition, for the mold base material, in consideration of durability and handling, iron, SUS, aluminum, etc. are used as the base, and copper or brass is generally plated as the surface layer that forms the shape of the ridges and grooves. Is.
型の表面層の素材は、凸条部及び凹溝の転写成形ができれば特に限定されるものではないが、光学用途に用いる場合にはある程度の平滑性が必要なことから、銅や真鍮を用いるのが一般的である。
また、型の耐擦性を考慮し、凸条部及び凹溝の形状を形成した銅や真鍮の表面にＣｒメッキやＮｉメッキを施しても良い。
型の耐エッチング層は型材の表面に一様に形成するが、コーティング技術を用いて一様な厚さで形成するのが望ましい。具体的にはスプレー方式や転写方式、ディップコートなどが費用対効果の面で採用しやすい。
また、型の耐エッチング層はエッチング液による腐食に強いのは当然として、照射するレーザーの波長において吸光する物質を含有している事が望ましい。
前記吸光材としては特にカーボンブラックが費用対効果に優れており、ほぼ全ての波長域での光線吸収を有するため扱いやすい。
エッチング液は金型の下地材との相性によって適宜選定される。
また、銅材にエッチングを行う場合にはエッチング液に硫酸や塩酸などを添加することで、より良い平滑面を得ることができる。
The material of the surface layer of the mold is not particularly limited as long as it is possible to transfer and mold the ridges and grooves, but copper or brass is used because it requires a certain level of smoothness when used in optical applications. It is common.
In consideration of the abrasion resistance of the mold, Cr plating or Ni plating may be applied to the surface of copper or brass in which the shape of the ridges and grooves is formed.
Although the etching-resistant layer of the mold is uniformly formed on the surface of the mold material, it is desirable to form it with a uniform thickness using a coating technique. Specifically, the spray method, transfer method, dip coating, etc. are easy to adopt in terms of cost effectiveness.
Further, the etching resistant layer of the mold is naturally resistant to corrosion by the etching solution, and desirably contains a substance that absorbs light at the wavelength of the irradiated laser.
As the light-absorbing material, carbon black is particularly cost-effective and easy to handle because it has light absorption in almost all wavelength regions.
The etching solution is appropriately selected depending on the compatibility with the mold base material.
Further, when etching a copper material, a better smooth surface can be obtained by adding sulfuric acid, hydrochloric acid or the like to the etching solution.
上述ようにして得た金型を用いて、光透過性の基材に凸条部及び凹溝の形状を転写し、この基材を拡散板に貼合するか、拡散板に凸条部及び凹溝の形状を直接転写する。
基材への凸条部及び凹溝の形状転写方法にはＵＶ樹脂成型法を用いると形状の転写性が良いため望ましい。具体的には、未硬化状態の樹脂を、型とフィルムなどの基材との間に充填した状態で、紫外線などの放射線を照射、樹脂を硬化させた後に型から剥離して凸条部及び凹溝の形状転写を行えば良い。
もちろん、樹脂は紫外線など放射線で硬化しなければならないが、硬化後に透明とならなければならない。
また、拡散板への貼合には粘着剤や接着剤を介して行えばよく、透明であることがより望ましい。
Using the mold obtained as described above, the shape of the ridges and grooves are transferred to a light-transmitting substrate, and the substrate is bonded to the diffusion plate, or the ridges and The shape of the groove is directly transferred.
It is desirable to use a UV resin molding method for transferring the shape of the ridges and grooves to the base material because the shape transferability is good. Specifically, in a state in which an uncured resin is filled between a mold and a substrate such as a film, radiation such as ultraviolet rays is irradiated, the resin is cured, and then peeled off from the mold, What is necessary is just to perform the shape transcription | transfer of a ditch | groove.
Of course, the resin must be cured by radiation such as ultraviolet rays, but it must be transparent after curing.
Moreover, what is necessary is just to carry out through an adhesive or an adhesive agent for the bonding to a diffusion plate, and it is more desirable that it is transparent.
拡散板への凸条部及び凹溝の形状転写は、拡散板の押出し成形と同時に、金型から凸条部及び凹溝の形状を転写して行うのが、最も生産性が良く望ましい。
また、拡散板の層内に独立した透明層と拡散層を形成する必要があるので、Ｔダイなどを用いてシート状に直接成形を行う、多層押出成形法を採用するのが望ましい。
光学シートの表面に形成される凸条部及び凹溝の形状は、金型の形状を転写することで得られるので、この金型に凸条部及び凹溝の形状を与えればよい。
金型には凸条部を成形するための凹部形状及び凹溝を成形するための凸部形状がそれぞれ設けられており、この凹部及び凸部を略デルタ配置とすることで、モアレなどが発生しにくく、また発生したとしても軽微となるため、使用に当たっての制約が最小限ですむ。
The transfer of the shape of the ridges and the grooves to the diffusion plate is preferably performed with the highest productivity because the shape of the ridges and the grooves is transferred from the mold simultaneously with the extrusion of the diffusion plate.
In addition, since it is necessary to form an independent transparent layer and a diffusion layer in the layer of the diffusion plate, it is desirable to employ a multilayer extrusion molding method in which the sheet is directly formed into a sheet shape using a T die or the like.
Since the shape of the ridge and the groove formed on the surface of the optical sheet can be obtained by transferring the shape of the mold, the shape of the ridge and groove may be given to the mold.
The mold is provided with a concave shape for forming the convex ridge and a convex shape for forming the concave groove, and moire and the like are generated by arranging the concave and convex portions in a substantially delta arrangement. It is difficult to use, and even if it occurs, there are minimal restrictions on use.
上記凹部及び凸部の断面形状の調整はエッチング工程時の腐食速度のコントロールにより行う。
通常のエッチングでは連続的に腐食されるため、その断面形状も連続的に変化するが、スプレーでエッチング液を噴霧するなどしてエッチング液の流れをコントロールすることで直線部を有する断面形状を得られる。
加えて、一度エッチングを途中で停止した後に再度耐エッチング膜を形成し、先にエッチングした凹部及び凸部の一部だけにレーザーによりパターンを形成した後、２度目のエッチングを施すことで、凸部及び凹部の傾斜部分に変極点を有し、頂部に突起部を形成できる。
この形状調整は光学シートの用途に応じて任意に調整することが可能であり、幅広く製品に対応することが可能である。
このようにして得た型の形状をプラスチックフィルムやシートに転写して、光学シートを得ることができる。
この転写プロセスにはＵＶ成形による転写成形法や高温で溶融／軟化状態にある樹脂にエンボスを施す押出し法などが挙げられる。
Adjustment of the cross-sectional shape of the said recessed part and a convex part is performed by control of the corrosion rate at the time of an etching process.
Since normal etching corrodes continuously, the cross-sectional shape also changes continuously, but the cross-sectional shape with a straight line is obtained by controlling the flow of the etching liquid by spraying the etching liquid with a spray. It is done.
In addition, once etching is stopped halfway, an anti-etching film is formed again, a pattern is formed by laser only on a part of the concave portions and convex portions etched earlier, and then the second etching is performed. It has an inflection point in the inclined part of the part and the concave part, and a protrusion can be formed on the top.
This shape adjustment can be arbitrarily adjusted according to the use of the optical sheet, and can correspond to a wide range of products.
An optical sheet can be obtained by transferring the shape of the mold thus obtained to a plastic film or sheet.
Examples of this transfer process include a transfer molding method using UV molding, and an extrusion method in which embossing is performed on a resin that is in a molten / softened state at a high temperature.
光学シートの成形方法として押出し法を用いる場合、多層押出し法を用いることで、光学シートの層構成を自在に決定することができる。
この場合、光学シートの中間層を透明層として、凸条部及び凹溝からなるレンズ形状を形成する面や、裏面側の平坦面などの最外層に、リカフィラーや白色顔料などの拡散材を含ませることで、拡散層でサンドイッチされた光学シートを容易に得ることができる。
また、押出し法を用いる場合、多層押出し技術を用いることで、光学部材の層構成を自在に決定することができる。
この場合、光学シートの中間層を透明層として、凸条部及び凹溝からなるレンズ形状を形成する面や、裏面側の平坦面などの最外層にシリカフィラーや白色顔料など、拡散材を含ませることで、拡散層でサンドイッチされた光学シートを容易に得られる。
When the extrusion method is used as a method for forming the optical sheet, the layer configuration of the optical sheet can be freely determined by using the multilayer extrusion method.
In this case, an intermediate layer of the optical sheet is used as a transparent layer, and a diffusion material such as a liquid filler or a white pigment is included in the outermost layer such as the surface that forms the lens shape including the ridges and grooves and the flat surface on the back side. By doing so, an optical sheet sandwiched by the diffusion layers can be easily obtained.
Moreover, when using an extrusion method, the layer structure of an optical member can be determined freely by using a multilayer extrusion technique.
In this case, the intermediate layer of the optical sheet is used as a transparent layer, and a diffusing material such as a silica filler or a white pigment is included in the outermost layer such as a surface that forms a lens shape composed of ridges and grooves and a flat surface on the back side. By making it, an optical sheet sandwiched with a diffusion layer can be easily obtained.
（実施の形態２）
次に、図４乃至図６により本発明の実施の形態２について説明する。
この実施の形態２において、上記実施の形態１と異なる点は、光学シート１０を構成する第１光拡散層１１の光射出面１１ａに形成された凸条部１５の高さｈ１が凹溝１６の深さｈ２より大きい寸法に形成され、さらに、凸条部１５のピッチｐ１が凹溝１６のピッチｐ２より大きい寸法に形成されたところにある。
また、実施の形態２における光学シート１０の上述以外の他の構成は、上記図１乃至図３に示す場合と同様である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the difference from the first embodiment is that the height h1 of the
Other configurations of the
（実施の形態３）
次に、図７乃至図９により本発明の実施の形態３について説明する。
この実施の形態３において、上記実施の形態１と異なる点は、光学シート１０を構成する第１光拡散層１１の光射出面１１ａに形成された凸条部１５１を、該凸条部１５１の延在方向と直交する面で切った断面形状が半円状を呈するシリンドリカルタイプのレンチキュラーレンズ構造にしたところにある。これに伴い、凸条部１５１の高さｈ１がＶ字状凹溝１６の深さｈ２より大きい寸法に形成され、さらに、凸条部１５１のピッチｐ１が凹溝１６のピッチｐ２より大きい寸法に形成されている。
また、実施の形態３における光学シート１０の上述以外の他の構成は、上記図１乃至図３に示す場合と同様である。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The third embodiment is different from the first embodiment in that the
Other configurations of the
（実施の形態４）
次に、図１０より本発明の実施の形態４について説明する。
この実施の形態４において、上記実施の形態１と異なる点は、図１に示すように、延在方向が互いに直交するように配列された、高さｈ１と深さｈ２が同一寸法で、かつピッチｐ１とｐ２とが同一の凸条部１５と凹溝１６を、図１に示す配置状態から４５°回転した状態に配置したところにある。
また、実施の形態４における光学シート１０の上述以外の他の構成は、上記図１乃至図３に示す場合と同様である。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, the difference from the first embodiment is that, as shown in FIG. 1, the height h1 and the depth h2 are arranged so that the extending directions are orthogonal to each other, and the dimensions are the same. The
Other configurations of the
なお、本発明における凸条部１５と凹溝１６の形状は、上記各実施の形態にＶ字状のものに限らず、半円状及び半楕円状の何れかもしくはこれらを組み合わせたものであってもよい。
また、凸条部１５と凹溝１６の延在方向とが交差する角度が９０°の場合に限らず、凸条部１５と凹溝１６の延在方向とが交差する角度が５８．８°であってもよい。
In addition, the shape of the
Further, the angle at which the protruding
（実施の形態５）
液晶ディスプレイ装置１００は、図１１に示すように、画像表示光学系を構成する透過型の液晶パネル（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）１０１と、この液晶パネル１０１の光入射面１０１ａに臨ませて配置されたディスプレイ用のバックライトユニット２００を備える。なお、液晶パネル１０１の光入射面１０１ａと光射出面１０１ｂには必要に応じて、図示省略の偏光シートがそれぞれ設けられる。
バックライトユニット２００は、図１１に示すように、光学シート１０と光源３０を備えて構成される。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 11, the liquid
As shown in FIG. 11, the
このような液晶ディスプレイ装置１００において、光源３０から照射される光線は、光学シート１０を通過することにより、光の輝度及び射出方向を制御した後、その光を液晶パネル１０の光入射面１０ａに入射し、液晶パネル１０の光出射面１０ｂから射出する。これにより、正面方向Ｆの観察者に液晶パネル１０で示した情報を伝達する。
In such a liquid
上記のような実施の形態による光学シート１０においては、第１光拡散層１１の光射出面１１ａに複数のマイクロレンズ１４が一定の間隔をおいて光射出面１１ａの全面に亘り形成され、さらに、第１光拡散層１１の光射出面１１ａで、マイクロレンズ１４の形成箇所を除く光射出面１１ａの全域に、直線状に延在する凸条部１５を決められたピッチｐ１で複数形成し、さらに、光射出面１１ａで、マイクロレンズ１４の形成箇所を除く光射出面１１ａの全域に、凸条部１５と直角に交差する方向に直線状に延在し各凸条部１５を凹状にカットする凹溝１６を決められたピッチｐ２で複数形成し、さらに、第１光拡散層１１の光入射面１１ｂに透明層１２を介して第２光拡散層１３を積層する構成にしたので、より一層の輝度ムラの低減が可能になり、構成要素の一体化及び光源のシルエットの均一化を容易に実現することができる。
In the
また、本実施の形態によれば、凸条部１５及び凹溝１６のピッチ、形状を適宜調整することにより光学特性の調整も可能である。
具体的には、凸条部１５及び凹溝１６の断面形状として、そのＶ字状をなす頂角が９０度の形状とした場合、正面輝度の向上が可能である。
同様に凸条部１５及び凹溝１６の断面形状を、曲率を有するレンチキュラーレンズ形状とすれば広視野角化が可能である。
Further, according to the present embodiment, the optical characteristics can be adjusted by appropriately adjusting the pitch and shape of the
Specifically, the front luminance can be improved when the V-shaped apex angle is 90 degrees as the cross-sectional shapes of the
Similarly, if the cross-sectional shape of the
また、凸条部１５及び凹溝１６の形状を２種類として、交差パターンとすることで、それぞれの方向への光線をコントロールすることが可能になる。
例えば、断面形状がＶ字状をなす凸条部１５及び凹溝１６の頂角が９０°のプリズムを、ディスプレイの縦方向と横方向に沿った９０°で直交するストライプパターンとすることで、ディスプレイの上下左右方向の特性を変えたり、またはディスプレイの対角方向にストライプパターンをそれぞれ配置することで斜め方向からの輝度分布の改善を行うことができる。
また、プリズムの頂角の調整により、輝度ムラ低減の効果を得たままに、その光学特性の調整が可能である。例えばプリズムの頂角を広げれば（例えば１００°）、プリズムに起因するサイドローブを減らすことができ、プリズム頂角を狭めれば（例えば８０°）、より輝度を向上させることが可能になる。
Moreover, it becomes possible to control the light ray to each direction by making the shape of the protruding item |
For example, by making a prism with a 90 ° apex angle of the
Further, by adjusting the apex angle of the prism, it is possible to adjust the optical characteristics while obtaining the effect of reducing luminance unevenness. For example, if the apex angle of the prism is increased (for example, 100 °), the side lobe caused by the prism can be reduced, and if the apex angle of the prism is decreased (for example, 80 °), the luminance can be further improved.
また、凸条部１５及び凹溝１６の形状をレンチキュラーレンズとすることで、そのレンズ形状の調整により広視野角化が可能であり、観察方向の変化に伴う輝度変化を減じた、より自然な表示品位のディスプレイを得ることができる。
さらに、水平方向の光拡散用にレンチキュラーレンズを、垂直方向の光拡散用にプリズムを組み合わせて使用することにより、水平方向に自然な広視野角が得られ、垂直方向には視野角が制限されるが正面方向に多く光線を集めることで、垂直方向への視点移動量が制限される大画面ディスプレイ向けの特性を簡単に得ることができる。
Further, by forming the
In addition, using a combination of a lenticular lens for light diffusion in the horizontal direction and a prism for light diffusion in the vertical direction gives a natural wide viewing angle in the horizontal direction and limits the viewing angle in the vertical direction. However, by collecting many rays in the front direction, it is possible to easily obtain characteristics for a large screen display in which the amount of viewpoint movement in the vertical direction is limited.
また、本実施の形態によれば、互いに直交して配置されるプリズムのピッチを、互いに異なるピッチとすることにより、上下左右方向の視野角配分と正面輝度の調整が可能であり、ディスプレイに求められる性能を容易に満たすことが可能となる。
また、マイクロレンズの直径および配置ピッチの調整により、マイクロレンズの形成箇所を除く凸条部１５及び凹溝１６の形成領域とマイクロレンズの形成領域との面積比率の調整が可能であり、これにより、配光特性の調整が可能である。
マイクロレンズの形成箇所を除いた光射出面１１ａの全域に設けられる凸条部１５と凹溝１６の延在方向とが交差する角度を９０°以外で適宜設定することにより、特に画素構造を持ちつつも、放送規格と画面サイズで画素サイズが決定されてしまう液晶ＴＶ用途には、モアレ解消手段として有効である。
In addition, according to the present embodiment, it is possible to adjust the viewing angle distribution in the vertical and horizontal directions and the front luminance by setting the pitches of the prisms arranged orthogonal to each other to be different from each other. It is possible to easily satisfy the required performance.
Further, by adjusting the diameter and arrangement pitch of the microlens, it is possible to adjust the area ratio between the formation region of the
By setting the angle at which the
さらに、本実施の形態によれば、光学シートの凸条部１５及び凹溝１６を成形する型の溝形状は、マイクロレンズ含むレンズ成形時に樹脂の流路となるため、樹脂の温度や希釈度合いに応じた粘度に対して適宜調整することにより、成形性の向上を図ることが可能となる。結果として、レンズ成形時に厳密な厚み管理が容易になり、輝度ムラの低減につながる。
また、光学シートを構成する第１及び第２光拡散層と透明層を含む三層構造のうち、中間の層を透明とすることによって、透明層に浅く入射した光線は層内での全反射を生じ、繰り返し反射によって光源直上から遠くまで光線が到達する。
この光線を透明層と接している拡散層で全反射を抑制することで、シート外へ取り出すことができ、従来暗部であった部分の輝度を明るくし、結果として輝度ムラを解消できる。
Furthermore, according to the present embodiment, the groove shape of the mold for forming the
Further, among the three-layer structure including the first and second light diffusing layers and the transparent layer constituting the optical sheet, the intermediate layer is made transparent so that the light incident on the transparent layer is totally reflected in the layer. The light beam reaches from far above the light source due to repeated reflection.
By suppressing the total reflection at the diffusing layer in contact with the transparent layer, the light can be taken out of the sheet, and the luminance of the portion that was conventionally a dark portion can be increased, and as a result, luminance unevenness can be eliminated.
次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
まず、マイクロレンズ部の直径を１００μｍとして、６０μｍの間隔で略デルタ配置として、成形用の円筒型（シリンダーの周長６００ｍｍ、有効面長１１００ｍｍ）を製作した。
上記円筒型はグラビア印刷用の製版プロセスを使用し、銅メッキ上にパターンを製作した。
次に、光学金型製作用の旋盤を用いて上記円筒型に対して切削加工を行う。
この際に、切削の深さを精密に調整してマイクロレンズ部との高さ合せを行う。
この切削加工の際に使用するバイトの断面形状をＶ形状やマイクロレンズ形状など適宜選定することで、マイクロレンズや凸条部１５及び凹溝１６に対応する所望の断面形状を得ることができる。
円筒型の円周方向に切削を行った後に、円筒型の長手方向への切削を行ない、マイクロレンズ１４の形成箇所を除く光射出面１１ａの全域に凸条部１５及び凹溝１６に対応する凹部または凸部の切削加工を実施する。
Next, examples of the present invention will be described.
Example 1
First, the diameter of the microlens part was set to 100 μm, and a cylindrical shape for molding (cylinder circumferential length 600 mm, effective surface length 1100 mm) was manufactured in a substantially delta arrangement at intervals of 60 μm.
The cylindrical mold used a plate making process for gravure printing and produced a pattern on copper plating.
Next, the cylindrical mold is cut using a lathe for producing optical molds.
At this time, the depth of cutting is precisely adjusted to adjust the height with the microlens portion.
By appropriately selecting the cross-sectional shape of the cutting tool used in the cutting process, such as a V-shape or a microlens shape, a desired cross-sectional shape corresponding to the microlens, the
After cutting in the circumferential direction of the cylindrical shape, cutting in the longitudinal direction of the cylindrical shape is performed, and the
光学シートへの成形は、ＰＥＴフィルム（厚さ１８８μｍ）に硬化後に透明なＵＶ硬化性樹脂を塗布し、前記金型に圧着しながらＵＶ光を照射することでの樹脂硬化で行う。
ＵＶ光は１．５ＫＷの高圧水銀灯を使用し、成型速度は２．０ｍ／分にて行った。
ロール成型法となるため連続成型が可能であり、その場合フィルム状の連続する光学シートを得ることができる。
このフィルムの形状非成形面をポリカーボネイト製多層拡散板（拡散層０．１ｍｍ、透明層０．８ｍｍ、拡散層０．１ｍｍ）へ、粘着材を介して貼合した後、フィルムを必要な大きさ、形状に切り出して光学シートとして完成する。
拡散層は平均粒径２ミクロンのシリコーンフィラーをポリカーボネイト基材中に練り込み、トータルでヘイズ５５％となるよう、添加量の調整を行った。
The optical sheet is molded by applying a transparent UV curable resin after curing to a PET film (thickness: 188 μm) and curing the resin by irradiating with UV light while being pressed against the mold.
As the UV light, a 1.5 KW high-pressure mercury lamp was used, and the molding speed was 2.0 m / min.
Since it is a roll molding method, continuous molding is possible, in which case a film-like continuous optical sheet can be obtained.
After bonding the non-molded surface of this film to a polycarbonate multilayer diffusion plate (diffusing layer 0.1 mm, transparent layer 0.8 mm, diffusing layer 0.1 mm) via an adhesive, the film has the required size. , Cut into a shape and completed as an optical sheet.
For the diffusion layer, a silicone filler having an average particle diameter of 2 microns was kneaded into the polycarbonate substrate, and the amount added was adjusted so that the total haze was 55%.
（実施例２）
上記と同構成のシートへの形状転写を、押出し機でシート成形する際に同時に行う方式で実施する。
金型は実施例１と同様の方式で製作するが、押出し加工で使用できるように十分な剛性を有したシリンダーを使用する。
また、ポリカーボネイトなど、成形時の樹脂温度が高い場合には、それに応じシリンダーの熱媒を、通常の水に変えて油を用いる場合もある。
押出し成形時には溶融した樹脂をＴダイなどでフラットに押出し出した後、シートが平らになるようにロールで押し当てながら、形状の転写と冷却を同時に施す。
また、ポリカーボネイトなど融点や軟化点温度が高い場合には、それに応じシリンダーの温度を高く保つ必要があるため、シリンダー内の冷媒を通常の水ではなく、油を用いる場合もある。
金型形状の転写には、冷却ロールの1本にパターンを入れた前記シリンダーを用いれば良いが、密着時間の長いシリンダーにパターンを刻めば、形状転写性を向上させることができる。
(Example 2)
The shape transfer to the sheet having the same configuration as described above is performed at the same time when the sheet is formed with an extruder.
The mold is manufactured in the same manner as in Example 1, but a cylinder having sufficient rigidity so that it can be used in extrusion processing is used.
When the resin temperature at the time of molding is high, such as polycarbonate, oil may be used by changing the heating medium of the cylinder to normal water accordingly.
At the time of extrusion molding, the molten resin is extruded flat using a T die or the like, and then the shape is transferred and cooled simultaneously while being pressed with a roll so that the sheet is flat.
Further, when the melting point or softening point temperature is high, such as polycarbonate, it is necessary to keep the temperature of the cylinder high accordingly, so oil may be used as the refrigerant in the cylinder instead of normal water.
For the transfer of the mold shape, the above-mentioned cylinder in which a pattern is put in one of the cooling rolls may be used. However, if the pattern is engraved in a cylinder having a long contact time, the shape transferability can be improved.
本実施例では、ポリカーボネイト製で総厚さ２５０μｍ、厚さ比率が１：８：１の３層押出しとし、外層（厚さ約２５μｍ）の部分に拡散材として平均粒径２μのシリカフィラーを混粘して押出し成形によりレンズシートを得た。
押出しの際の樹脂溶融加熱温度は３２０℃とし、金型形状を彫刻したシリンダーは冷却油により温度調整を行った。
また、いずれの実施例においても、円筒型に旋盤などで溝加工を施す際の溝形状は目的により適宜決定すればよい。
なお、方法の組み合わせについては、この例に限らず、目的に応じて適宜組み合わせて使用することが可能である。
In this example, a three-layer extrusion made of polycarbonate with a total thickness of 250 μm and a thickness ratio of 1: 8: 1 was mixed with a silica filler having an average particle diameter of 2 μm as a diffusing material in the outer layer (thickness of about 25 μm). A lens sheet was obtained by extrusion and extrusion.
The resin melt heating temperature during extrusion was 320 ° C., and the temperature of the cylinder engraved with the mold shape was adjusted with cooling oil.
In any of the embodiments, the groove shape when the groove processing is performed on the cylindrical shape with a lathe or the like may be appropriately determined depending on the purpose.
In addition, about the combination of a method, it is possible to use it combining suitably according to the objective not only in this example.
本発明は液晶表示デバイス全般に用いる事が可能であり、そのレンズシートは光線射出角度を調整した面発光光源の輝度向上や配光分布の調整に使用する事が可能であり、例えば電飾看板や標識類のバックライトに用いる事が可能である。 The present invention can be used for all types of liquid crystal display devices, and the lens sheet can be used for improving the luminance of a surface-emitting light source whose light emission angle is adjusted and for adjusting the light distribution. It can be used as a backlight for signs and signs.
１０…光学シート、１１…第１光拡散層、１１ａ…光射出面、１１ｂ…光入射面、１２…透明層、１３…第２光拡散層、１４…マイクロレンズ、１５…凸条部、１６…凹溝、１５１…凸条部、３０…光源、１００…液晶ディスプレイ装置、１０１…液晶パネル、２００…バックライトユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光入射面に積層された透明層と、
前記透明層の前記第１光拡散層と反対の面に積層された第２光拡散層とを備え、
前記光射出面に複数の凸状のマイクロレンズが互いに離間して形成され、
前記光射出面で前記複数のマイクロレンズの形成箇所を除く前記光射出面の全域に直線状に延在する凸条部が該凸条部の延在方向と直角な方向に決められたピッチで平行に複数形成され、
前記光射出面で前記複数のマイクロレンズの形成箇所を除く前記光射出面の全域に前記凸条部と交差する方向に直線状に延在し前記各凸条部を凹状にカットする凹溝が該凹溝の延在方向と直角な方向に決められたピッチで平行に複数形成されている、
ことを特徴とする光学シート。 A first light diffusion layer having one surface as a light emitting surface and a surface opposite to the light emitting surface as a light incident surface;
A transparent layer laminated on the light incident surface;
A second light diffusion layer laminated on a surface of the transparent layer opposite to the first light diffusion layer,
A plurality of convex microlenses are formed apart from each other on the light exit surface,
On the light exit surface, the ridges extending linearly over the entire area of the light exit surface excluding the locations where the plurality of microlenses are formed have a pitch determined in a direction perpendicular to the extending direction of the ridges. A plurality are formed in parallel,
Grooves that extend linearly in a direction intersecting the ridges and cut the ridges in a concave shape over the entire area of the light emission surface excluding the formation positions of the plurality of microlenses on the light emission surface. A plurality of grooves are formed in parallel at a pitch determined in a direction perpendicular to the extending direction of the groove.
An optical sheet characterized by that.
請求項１乃至７の何れか１項に記載の光学シートとを備える、
ことを特徴とするバックライトユニット。 A light source;
The optical sheet according to any one of claims 1 to 7,
Backlight unit characterized by that.
請求項８記載のバックライトユニットとを備える、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
An image display element that transmits / shields light in pixel units and displays an image;
The backlight unit according to claim 8.
A display device.
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