KR101173788B1 - 광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치 - Google Patents

광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치 Download PDF

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KR101173788B1
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미쯔루 이노우에
아마네 고이께
아끼꼬 도미따
히로시 고지마
아끼노부 우시야마
사또시 고이시하라
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트이며, 집광 성능, 광 확산 성능 및 광원상의 불가시성이 모두 겸비되어 우수한 광학적 기능을 발휘할 수 있음과 함께 안정적으로 제조될 수 있는 광학 시트를 제공한다. 광학 시트(40)는, 시트 형상의 본체부(45)와, 본체부의 한쪽의 면(46) 상에 배열되고, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 복수의 제1 단위 형상 요소(50)와, 본체부의 한쪽의 면 상에 배열되고, 본체부의 시트면 상의 일방향과 평행하게 연장되는 복수의 제2 단위 형상 요소(55)를 구비한다. 제1 단위 형상 요소는, 본체부의 한쪽의 면 상에 간극을 두고 배열되어 있다. 제2 단위 형상 요소는, 본체부의 한쪽의 면 상 중 제1 단위 형상 요소 사이에 배열되어 있다.

Description

광학 시트, 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치{OPTICAL SHEET, SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE, AND TRANSMISSIVE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 광의 진행 방향을 변화시키는 광학 시트에 있어서, 특히 우수한 광학적 기능을 발휘할 수 있음과 함께 안정적으로 제조될 수 있는 광학 시트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이러한 광학 시트를 갖는 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치에 관한 것이다.
투과형 표시 장치에 사용되는 면 광원 장치는, 광원과, 광원으로부터의 광의 진행 방향을 변화시키기 위한 다수의 광학 시트(광학 필름)를 갖고 있다. 복수의 광학 시트 중에는, 광원으로부터의 광을 확산시켜 광원의 상을 가리는(눈에 띄지 않게 하는) 광 확산 시트와, 광의 진행 방향을 정면 방향으로 좁혀, 정면 방향 휘도를 향상시키는 집광 시트가 포함되어 있다. 그리고, 광 확산 성능이 조절된 광 확산 시트와, 집광 성능이 조절된 집광 시트를 적절히 조합하여 면 광원 장치를 구성함으로써, 원하는 정면 방향 휘도를 가짐과 함께, 원하는 시야각을 갖고 광원의 상이 눈에 띄지 않는 투과형 표시 장치가 제작되고 있다.
광 확산 시트로서는, 광을 등방 확산시키는 광 확산성 입자를 함유한 광학 시트나, 요철면(매트면)을 가진 광학 시트 등이 널리 사용되고 있다.
한편, 집광 시트로서는, 선 형상으로 연장되는 단위 형상 요소(단위 광학 요소)를 그 길이 방향에 직교하는 방향으로 배열(소위 리니어 배열)하여 이루어지는 광학 시트가 널리 사용되고 있다. 단위 형상 요소는, 그 길이 방향에 직교하는 단면에 있어서, 전형적으로는, 삼각형 형상, 타원 형상 또는 원 형상의 단면 형상을 갖고 있다. 이러한 집광 시트는, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시키는 기능뿐만 아니라, 광원의 구성에 기인한 정면 방향 휘도의 면내 편차를 저감시켜 광원의 상을 눈에 띄지 않게 하는 기능, 및 정면 방향을 중심으로 한 휘도의 각도 분포를 매끄럽게 변화시키는 기능도 갖고 있다. 즉, 이러한 집광 시트는, 광 확산 기능도 갖고 있다. 예를 들어 JP3309173B에 개시되어 있는 바와 같이, 단위 형상 요소의 단면 형상이 삼각형 형상인 경우, 일반적으로, 정면 방향 휘도를 향상시키는 기능(집광 기능)이 강하게 발휘되고, 정면 방향을 중심으로 한 휘도의 각도 분포를 매끄럽게 변화시키는 기능은 거의 발휘되지 않는다. 한편, 단위 형상 요소의 단면 형상이 타원 형상 또는 원 형상인 경우에는, 휘도 분포의 변화를 매끄럽게 함과 함께 휘도의 면내 분포를 균일화시키는 기능(광 확산 기능)이 강하게 발휘되게 되어 있다.
또한, JP2008-70456A에는, 집광 시트에 포함되는 각 단위 형상 요소(렌즈체)에, 단위 형상 요소로부터 돌출한 곡면을 형성하는 것이 개시되어 있다. JP2008-70456A에 따르면, 이 돌출한 곡면에 의해 집광 시트에 광 확산 기능을 부여할 수 있는 것으로 되어 있다. 그리고, JP2008-70456A에서는 집광 시트에 우수한 광 확산 기능을 부여함으로써, 면 광원 장치에 조립되는 광학 시트의 매수의 저감을 도모하고 있다.
그러나, JP2008-70456A의 단락 0036, 0059, 0060 등에 있어서의 기재로부터 보면, JP2008-70456A에서는, 단위 형상 요소(렌즈체)의 광학 기능(주로 집광 기능)과, 돌출한 곡면의 광학 기능(주로 광 확산 기능)이 단독으로 기능하는 것만을 개시하고 있다. 즉, JP2008-70456A에 개시된 기술에서는, 단위 형상 요소(렌즈체)의 광학 기능, 돌출한 곡면의 광학 기능의 상승 효과를 기대할 수는 없다. JP2008-70456A에서는, 돌출한 곡면은, 각 단위 형상 요소에 대해, 당해 단위 형상 요소의 연장 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 집광 기능과 광 확산 기능 중 어느 것을 중시하는지에 의해, 각 단위 형상 요소의 표면 상에 있어서의, 돌출한 곡면이 차지하는 비율을 조절하게 된다. 즉, JP2008-70456A에서의 개시 내용으로부터 보면, JP2008-70456A에 개시된 집광 시트를 사용함으로써, 면 광원 장치에 조립되는 광학 시트의 매수를 저감시킬 수 있었다고 해도, 당해 면 광원 장치는, 돌출 곡면을 갖고 있지 않은 통상의 집광 시트와, 통상의 광 확산 시트를 사용한 통상의 면 광원 장치와 비교한 우수한 광학 특성을 나타낼 수는 없는 것 등이 추정된다.
또한, 이러한 집광 시트는, 단위 형상 요소의 배열 방향을 따른 면내에 있어서, 광의 진행 방향을 변화시킬 수 있다. 그리고, 단위 형상 요소의 배열 방향이 서로 직교하도록 하여 2매의 집광 시트를 면 광원 장치에 조립함으로써, 표시면 상의 직교하는 두 방향(전형적으로는, 연직 방향 및 수평 방향)을 따라 휘도의 분포를 조절할 수 있다.
한편, 최근에는, 단위 형상 요소(단위 광학 요소)가 서로 다른 두 방향으로 랜덤 또는 규칙적으로 배열되어 이루어지는 플라이 아이 렌즈(파리 눈 렌즈)가 주목을 받고 있다(예를 들어, JP2006-301582A). 이 플라이 아이 렌즈를 갖는 광학 시트(플라이 아이 렌즈 시트)에 따르면, 원리적으로는, 복수의 광학 시트를 이용하지 않고, 1매의 광학 시트에 의해, 표시면 상의 두 방향(전형적으로는, 연직 방향 및 수평 방향)에 있어서 투과광을 집광 및 확산시키는 것이 가능해진다. 면 광원 장치에 조립되는 광학 시트의 매수의 저감은, 면 광원 장치의 제조 비용의 삭감으로 직결되는 점에 있어서 매우 바람직하다.
그러나, 현재 상황에 있어서 사용되고 있는 플라이 아이 렌즈 시트의 집광 기능 및 광 확산 기능은, 모두 충분한 레벨까지 도달하고 있지 않다. 결과적으로, 2매 이상의 플라이 아이 렌즈 시트가, 면 광원 장치에 조립되어, 면 광원 장치의 제조 비용 삭감을 실현할 수 없다.
또한, 광학 시트는, 통상, 형을 사용한 부형(賦型)에 의해, 방사선 경화형 수지(일반적으로는, UV 경화형 수지)로 제작된다. 그리고, 플라이 아이 렌즈를 성형하는 경우에는, 플라이 아이 렌즈의 단위 형상 요소(단위 렌즈)는 반구 형상이며, 그 성형형은 전체 둘레 방향에 있어서 폐쇄된 형상을 이룬다. 그로 인해, 형과 방사선 경화형 수지 사이에 공기가 인입되어 잔류하기 쉽다. 이 경우, 성형된 단위 형상 요소 내에 기포가 형성되거나, 혹은, 성형된 단위 형상 요소의 표면에 오목 함몰부가 형성되어 버려, 플라이 아이 렌즈가 예정된 광학적 기능을 발휘할 수 없게 될 가능성도 있다.
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것이며, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트이며, 우수한 광학적 기능을 발휘할 수 있음과 함께 안정적으로 제조될 수 있는 광학 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이러한 광학 시트를 포함한 면 광원 장치 및 투과형 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 애당초, 단위 형상 요소가 서로 다른 두 방향으로 배열되어 이루어지는 플라이 아이 렌즈 시트를 제작하기 위한 형은, 단위 형상 요소가 리니어 배열되어 이루어지는 광학 시트를 제작하기 위한 형과 비교하여 고가로 되어 버린다. 이것에 수반하여, 플라이 아이 렌즈 시트의 제조 비용도 고가로 되고 있다. 따라서, 우수한 광학적 기능을 발휘할 수 있는 광학 시트를, 종래의 플라이 아이 렌즈 시트와 비교하여, 제조 비용을 대폭 증가시키지 않고 제조할 수 있으면 매우 형편이 좋다.
본 발명에 의한 광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 상기 본체부의 한쪽의 면 상에 배열되고, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 복수의 제1 단위 형상 요소와, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상에 배열되고, 상기 본체부의 시트면 상의 일방향과 평행하게 연장되는 복수의 제2 단위 형상 요소를 구비하고, 상기 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상에 간극을 두고 배열되고, 상기 제2 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상 중 상기 제1 단위 형상 요소 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 본체부의 시트면으로의 법선 방향과 평행한 단면에 있어서, 상기 제1 단위 형상 요소는 타원 또는 원의 일부분에 상당하는 형상을 갖도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 본체부의 시트면으로의 법선 방향과 평행한 단면이며 상기 일방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 제2 단위 형상 요소는 삼각형 형상으로 되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 중 일부의 영역이 상기 제1 단위 형상 요소에 의해 덮이고, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 중 상기 일부의 영역 이외의 그 밖의 전체 영역이, 상기 제2 단위 형상 요소에 의해 덮여 있어도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면으로부터의 상기 제2 단위 형상 요소의 돌출 높이는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면으로부터의 상기 제1 단위 형상 요소의 돌출 높이의 9/10 이하로 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 복수의 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 시트면 상의 제1 방향을 따라 일정한 피치로 배열되어 있음과 함께, 상기 본체부의 시트면 상의 제2 방향을 따라서도 상기 일정한 피치로 배열되어 있고, 상기 제1 방향은, 상기 제2 방향에 대해 60° 경사져 있어도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 어느 하나의 제1 단위 형상 요소와, 상기 본체부의 상기 시트면을 따라 당해 하나의 제1 단위 형상 요소에 가장 근접하여 배치된 다른 제1 단위 형상 요소와의 사이의 상기 본체부의 상기 시트면을 따른 이격 간격의 평균을 나타내는 제1 단위 형상 요소의 평균 최소 간격이, 상기 본체부의 상기 시트면 상에 있어서의 상기 일방향에 직교하는 방향으로의 상기 제2 단위 형상 요소의 배열 피치 이상이도록 해도 좋다. 이러한 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 복수의 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 시트면 상의 제1 방향을 따라 일정한 피치로 배열되어 있음과 함께, 상기 본체부의 시트면 상의 제2 방향을 따라서도 상기 일정한 피치로 배열되어 있고, 상기 제1 방향은, 상기 일방향에 대해 직교하고 있고, 또한 상기 제2 방향에 대해 60° 경사져 있어도 좋다. 혹은, 이러한 본 발명에 의한 광학 시트에 있어서, 상기 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상에 랜덤하게 배치되어 있어도 좋다.
본 발명에 의한 면 광원 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 상술한 어느 광학 시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 면 광원 장치가, 단면 삼각형 형상의 복수의 단위 형상 요소를 갖는 집광 시트를 더 구비하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 면 광원 장치가, 상기 광학 시트의 출광측에 배치된 편광 분리 필름을 더 구비하도록 해도 좋다.
본 발명에 의한 투과형 표시 장치는, 투과형 표시부와, 상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 상술한 어느 하나의 면 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 광학 시트의 제조 방법은, 형을 사용한 부형에 의해 상술한 어느 하나의 광학 시트를 제조하는 방법이며, 유동성을 가진 재료를 상기 형 내에 공급하는 공정과, 상기 형 내에 공급된 재료를 상기 형 내에서 경화시키는 공정과, 상기 경화한 재료를 형으로부터 빼는 공정을 구비하고, 상기 유동성을 가진 재료를 공급하는 공정에 있어서, 상기 재료는, 당해 형으로 제작되는 광학 시트의 상기 일방향에 대응하는 방향을 따르도록 하여, 당해 형 내에 충전되어 가는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의한 광학 시트의 제조 방법에 따르면, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 제1 단위 형상 요소를 성형하기 위한 형의 오목부 내에 공기가 저류되기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트에 기포가 형성되는 것을 방지하는 것, 및 광학 시트의 표면에 오목 함몰부가 형성되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 예정된 원하는 광학적 기능을 발휘할 수 있는 광학 시트를 안정적으로 제작할 수 있다.
본 발명에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서, 상기 재료를 형으로부터 빼는 공정에 있어서, 상기 경화한 재료는, 상기 일방향을 따르도록 하고, 상기 형으로부터 점차로 분리되어 가도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서, 상기 형은 원통 형상의 형면을 가진 롤형으로서 형성되고, 상기 재료를 공급하는 공정, 상기 재료를 경화시키는 공정, 및 상기 재료를 빼는 공정은, 상기 형이 그 중심 축선을 중심으로 하여 1회전하고 있는 동안에 상기 형면 상에 있어서 순차 실시되어 가도록 해도 좋다.
본 발명에 의한 형은, 상술한 어느 하나의 광학 시트를 부형에 의해 제작하기 위한 형이며, 원통 형상의 형면을 구비한 롤형으로서 구성되고, 상기 제1 단위 형상 요소에 대응하는 오목부와, 상기 제2 단위 형상 요소에 대응하는 홈이 상기 형면에 형성되고, 상기 프리즘용 홈은, 형면의 중심 축선을 중심으로 하여 원주 형상으로 연장되거나, 혹은, 형면의 중심 축선을 중심으로 하여 나선 형상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의한 형을 사용한 부형에 의해 수지로 광학 시트를 형성하는 경우, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 제1 단위 형상 요소를 성형하기 위한 형의 오목부 내에 공기가 저류되기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트에 기포가 형성되는 것, 및 광학 시트의 표면에 오목 함몰부가 형성되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 예정된 원하는 광학적 기능을 발휘할 수 있는 광학 시트를 안정적으로 제작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트가 집광 기능과 광 확산 기능이 적절히 배분된 광학적 기능을 유효하게 발휘할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트는, 오목 함몰부의 결점 발생도 없이 안정적으로 제조될 수 있다.
도 1은, 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이며, 투과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는, 도 1의 면 광원 장치에 조립된 광학 시트를 도시하는 상면도.
도 3은, 도 2의 광학 시트의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 도 2의 III-III선을 따른 광학 시트의 단면도.
도 4는, 도 3에 대응하는 단면에 있어서, 도 2의 광학 시트에 포함되는 단위 형상 요소의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 5는, 광학 시트의 제조 방법 및 광학 시트의 성형 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 6은, 도 5의 성형 장치에 조립된 성형용 형을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 7은, 광학 시트의 성형 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 8은, 광학 시트에 포함되는 제2 단위 형상 요소의 변형예를 나타내는 단면.
도 9는, 도 1에 대응하는 도면이며, 실시예에 관한 투과형 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 10은, 실시예 A 내지 D 및 비교예 A에 관한 투과형 표시 장치에 조립된 광학 시트의 구성 및 평가 결과를 설명하는 표.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 본건 명세서에 첨부하는 도면에 있어서는, 도시와 이해의 용이함의 편의상, 적절히 축척 및 종횡의 치수비 등을 실물의 치수비로부터 변경하여 과장하고 있다.
도 1 내지 도 7은 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다. 이 중 도 1은, 투과형 표시 장치 및 면 광원 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이고, 도 2는, 광학 시트의 상면도이고, 도 3 및 도 4는 광학 시트의 시트면으로의 법선 방향을 따른 단면도이다.
도 1에 도시된 투과형 표시 장치(10)는, 투과형 표시부(15)와, 투과형 표시부(15)의 배면측에 배치되고 투과형 표시부(15)를 배면측으로부터 면 형상으로 비추는 면 광원 장치(20)를 구비하고 있다. 투과형 표시부(15)는, 예를 들어 액정 표시 패널(LCD 패널)로 구성되고, 이 경우, 투과형 표시 장치(10)는 액정 표시 장치로서 기능한다. 여기서 LCD 패널이라 함은, 유리 등으로 이루어지는 한 쌍의 지지판과, 지지판 사이에 배치된 액정과, 액정 분자의 배향을 하나의 화소를 형성하는 영역마다 전기장에 의해 제어하는 전극을 갖는 패널이다. 지지판 사이의 액정은, 하나의 화소를 형성하는 영역마다 그 배열을 변화시킬 수 있을 수 있게 되어 있다. 이 결과, 액정 표시 패널(15)은 면 광원 장치(20)로부터의 균일한 면내 휘도 분포의 면 형상 광을 화소마다 투과시키거나 또는 차단하여, 화상을 형성하기 위한 셔터로서 기능하게 된다.
한편, 면 광원 장치(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 광원(25)과, 광원(25)으로부터의 광을 그 진행 방향을 편향하여 투과시키는 광학 시트(40)와, 광학 시트(40)의 출광측에 배치된 집광 시트(30)와, 집광 시트(30)의 출광측에 배치된 편광 분리 필름(35)을 더 갖고 있다. 또한, 광학 시트(40)의 입광측에는, 광을 확산시키는 광 확산 시트(38)가 설치되어 있다. 면 광원 장치(20)는, 예를 들어 에지 라이트(사이드 라이트)형 등의 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 직하형의 백라이트 유닛으로서 구성되어 있다. 이로 인해, 광원(25)은 광학 시트(40)의 입광측에 있어서 광학 시트(40)와 대면하도록 하여 배치되어 있다. 또한, 광원(25)은, 광학 시트(40)의 측에 개구부(창)가 형성된 상자 형상의 반사판(28)에 의해 배면측으로부터 덮여 있다.
또한, 「출광측」이라 함은, 진행 방향을 복귀시키지 않고 광원(25)으로부터 광학 시트(40) 등을 거쳐 관찰자에게 향하는 광의 진행 방향에 있어서의 하류측(관찰자측, 도 1, 도 3 및 도 4에 있어서는 상측)이며, 「입광측」이라 함은, 진행 방향을 복귀시키지 않고 광원(25)으로부터 광학 시트(40) 등을 거쳐 관찰자에게 향하는 광의 진행 방향에 있어서의 상류측이다.
또한, 본건에 있어서, 「시트」, 「필름」, 「판」의 용어는, 호칭의 차이에만 기초하며, 서로로부터 구별되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 「시트」는 필름이나 판이라고도 칭해질 수 있는 부재도 포함하는 개념이다.
또한, 본건에 있어서 「시트면(필름면, 판면)」이라 함은, 대상으로 되는 시트 형상의 부재를 전체적 또한 대국적으로 본 경우에 있어서 대상으로 되는 시트 형상 부재의 평면 방향과 일치하는 면(요철면의 경우는 포락면에도 상당)을 가리킨다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 광학 시트(40)의 시트면, 집광 시트(30)의 시트면, 편광 분리 필름(35)의 필름면, 광 확산 시트(38)의 시트면, 면 광원 장치(15)의 발광면, 및 투과형 표시 장치(10)의 표시면은 서로 평행하게 되어 있다. 또한, 본원에 있어서 「정면 방향」이라 함은, 광학 시트(40)의 시트면에 대한 법선의 방향 nd(도 3 참조)이며, 또한 면 광원 장치(20)의 발광면의 법선 방향 등에도 일치한다.
광원(25)은, 예를 들어 선 형상의 냉음극관 등의 형광등이나, 점 형상의 LED(발광 다이오드)나 백열 전구, 면 형상의 EL(전기장 발광체) 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 1 및 도 3(2점 쇄선)에 도시한 바와 같이, 광원(25)은, 선 형상으로 연장되는 복수의 냉음극관을 갖고 있다. 반사판(28)은, 광원(25)으로부터의 광을 광학 시트(40)측을 향하기 위한 부재이며, 반사판(28)의 적어도 내측 표면은, 예를 들어 금속 등의 높은 반사율을 갖는 재료로 이루어져 있다.
다음에, 집광 시트(30)는, 입광측으로부터 입사한 광의 진행 방향을 변화시켜 출광측으로부터 출사시켜, 정면 방향의 휘도를 집중적으로 향상시키기 위한 시트 형상 부재이다. 도 1에 도시한 예에 있어서, 집광 시트(30)는, 그 시트면 상의 임의의 방향(배열 방향)을 따라 나란히 배열된 복수의 단위 형상 요소(단위 광학 요소)를 갖고 있다. 단위 형상 요소는, 집광 시트(30)의 시트면 상에 있어서, 그 배열 방향에 직교하는 방향으로 직선 형상으로 연장되어 있다. 단위 형상 요소는, 그 길이 방향에 직교하는 단면에 있어서, 직각 이등변 삼각형 형상을 갖고 있다. 이러한 집광 시트(30)로서, 미국 3M사로부터 입수 가능한 「BEF」(등록 상표)를 사용할 수 있다.
또한, 편광 분리 필름(35)은, 입사광의 편광 상태에 기초하여, 입사광 중 특정한 편광 성분을 투과시킴과 함께, 그 밖의 편광 성분을 반사하여 다시 광원측으로 복귀시키는 기능을 가진 시트 형상 부재이다. 휘도의 향상에 도움이 될 수 있는 편광 분리 필름(35)으로서, 미국 3M사로부터 입수 가능한 「DBEF」(등록 상표)를 사용할 수 있다.
또한, 광 확산 시트(38)는, 입사광을 확산시키고, 바람직하게는 입사광을 등방 확산시켜, 광원(25)의 구성에 따른 휘도 불균일(광원의 상, 관 불균일이라고도 함)을 완화시키고, 휘도의 면내 분포를 균일화시키기 위한 시트 형상 부재이다. 이러한 광 확산 시트(38)로서, 기부와, 기부 내에 분산되어 광 확산 기능을 가진 광 확산성 입자를 포함하는 시트가 사용될 수 있다. 일례로서, 반사율이 높은 재료로부터 광 확산성 입자를 구성함으로써, 혹은, 기부를 이루는 재료와는 상이한 굴절률을 갖는 재료로부터 광 확산성 입자를 구성함으로써, 광 확산성 입자에 광 확산 기능을 부여할 수 있다.
다음에, 광학 시트(40)에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 광학 시트(40)는, 시트 형상의 본체와(45), 시트 형상의 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 이차원 배열된 다수의 제1 단위 형상 요소(제1 단위 광학 요소)(50)와, 시트 형상의 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 배열된 다수의 제2 단위 형상 요소(제2 단위 광학 요소)(55)를 갖고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 단위 형상 요소(50)는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 간극을 두고 배열되어 있다. 한편, 제2 단위 형상 요소(55)는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상 중 제1 단위 형상 요소(50) 사이에 배치되어 있다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46)의 전체 영역이 제1 단위 형상 요소(50) 및 제2 단위 형상 요소(55)에 의해 덮여 있다. 더 상세하게는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 중 일부의 영역이 제1 단위 형상 요소(50)에 의해 덮이고, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 중 상기 일부의 영역 이외의 그 밖의 전체 영역이 제2 단위 형상 요소(55)에 의해 덮여 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본체부(45)는, 상기 한쪽의 면(46)에 대향하는 다른 쪽의 면(47)으로서, 광학 시트(40)의 입광측면(41)을 이루는 평활한 면을 갖고 있다. 또한, 본원에서 사용하는 「평활」이라 함은, 광학적인 의미에서의 평활을 의미하는 것이다. 즉, 여기에서는, 어느 정도의 비율의 가시광이, 광학 시트(40)의 입광측면(41)(본체부(45)의 다른 쪽의 면(47))에 있어서 스넬의 법칙을 만족하면서 굴절하게 되는 정도를 의미하고 있다. 따라서, 예를 들어, 본체부(45)의 다른 쪽의 면(47)(광학 시트(40)의 입광측면(41))의 십점 평균 거칠기 Rz(JISB0601)가 최단의 가시광 파장(0.38㎛) 이하로 되어 있으면, 충분히 평활에 해당한다.
다음에, 제1 단위 형상 요소(50)에 대해 설명한다. 다수의 제1 단위 형상 요소(50)는 플라이 아이 렌즈를 구성하도록 되어 있다. 본원에 있어서의 플라이 아이 렌즈라 함은, 파리 눈 렌즈라고도 불리고, 평면 상의 서로 다른 두 방향의 각각에, 규칙적인 간격 또는 비규칙적(랜덤)인 간격으로 배열된 다수의 단위 렌즈를 갖는 렌즈 부재를 의미하고 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 제1 단위 형상 요소(50)의 평면 내에 있어서의 배열은, 각 제1 단위 형상 요소(50)의 면(46) 상으로의 사영에 상당하는 합동인 원을, 가장 밀하게 평면 충전한 구조로부터 조금 각 원끼리를 이격한 배열을 갖고, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 배열되어 있다. 즉, 하나의 제1 단위 형상 요소(50)가, 등간격을 두고 원주 형상으로 6회 대칭으로 배치된 6개의 제1 단위 형상 요소(50)에 의해 주위로부터 둘러싸이도록 되어 있다. 이것은 소위 결정에 있어서의 육방 최밀 충전 구조로부터 조금 각 단위 요소를 이격한 배열에 대응한다. 바꾸어 말하면, 다수의 제1 단위 형상 요소(50)는, 60°의 각도로 서로에 대해 경사진 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상의 서로 다른 2개의 방향으로, 공통의 일정 피치로 배열되어 있다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 제1 단위 형상 요소(50)는, 본체부(45)의 시트면 상의 제1 방향 d1을 따라 일정한 피치로 배열되어 있음과 함께, 본체부(45)의 시트면 상의 제2 방향 d2를 따라서도 일정한 피치로 배열되어 있고, 이 제1 방향 d1과 제2 방향 d2는 서로에 대해 60°의 각도만큼 경사져 있다. 또한 바꾸어 말하면, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서, 가장 근접한 3개의 제1 단위 형상 요소(50)의 배치 중심(51)이, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에서 정삼각형의 정점 상에 각각 위치하도록 다수의 제1 단위 형상 요소(50)가 배열되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 광원(25)은 선 형상으로 연장되는 복수의 냉음극관으로 구성되어 있다. 한편, 제1 단위 형상 요소(50)로 이루어지는 플라이 아이 렌즈는, 단위 렌즈(제1 단위 형상 요소(50))가 면(46) 내에 있어서 원 대칭, 등방적이기 때문에, 광학 시트(40)의 시트면 상의 임의의 방향을 따른 면내에 있어서 광의 진행 방향을 마찬가지로 변화시킬 수 있다. 따라서, 가늘고 긴 형상의 광원(25)의 길이 방향 da(도 2 참조)이나 광원(25)의 배열 방향(da와 직교 방향)을 고려하지 않고 제1 단위 형상 요소(50)의 배열 방향을 설정했다고 해도, 광원(25)의 배열 방향을 따른 면내에서 광의 진행 방향을 마찬가지로 또한 등방적으로 변화시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 광원(25)의 배열 구성에 기인하여 발생하는 휘도의 면내 편차(관 불균일)를 저감시켜, 광원(25)의 배열 구성에 따라서 시인되게 되는 광원의 상(라이트 이미지)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 예에 있어서는, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd로부터 관찰한 경우에, 각 광원(25)의 길이 방향 da와, 제1 단위 형상 요소(50)의 배열 방향의 하나 d1이 평행하게 되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd에 평행한 단면에 있어서, 각 제1 단위 형상 요소(50)는, 출광측으로 돌출하는 원의 일부분 또는 출광측으로 돌출하는 타원의 일부분에 상당하는 형상을 갖고 있다. 즉, 각 제1 단위 형상 요소(50)는 단위 렌즈로서 형성되어 있다. 또한, 제1 단위 형상 요소(50)의 단면 형상이 타원의 일부분에 상당하는 경우, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시킨다는 관점에서, 당해 단면 타원 형상의 장축 또는 단축 중 어느 하나가 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향(즉, 정면 방향) nd와 평행하게 연장되어 있는 것이 바람직하다.
제1 단위 형상 요소(50)의 구체예로서, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서의 제1 단위 형상 요소(50)의 배치 피치 P1(도 2 참조)을 10㎛ 내지 400㎛로 할 수 있다. 또한, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에서의 제1 단위 형상 요소(50)의 배열 방향을 따른, 제1 단위 형상 요소(50)의 저면의 폭 W1(도 2 참조)을 10㎛ 내지 200㎛로 할 수 있다. 또한, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd를 따른 본체부(45)의 한쪽의 면(46)으로부터의 제1 단위 형상 요소(50)의 돌출 높이 H1(도 4 참조)을 5㎛ 내지 100㎛로 할 수 있다. 또한, 도시한 예에 있어서, 다수의 제1 단위 형상 요소(50)는 서로 동일하게 구성되어 있다.
다음에, 제2 단위 형상 요소(55)에 대해 설명한다. 다수의 제2 단위 요소(55)는, 리니어 어레이 프리즘부를 구성하도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 제2 단위 형상 요소(55)는, 일방향으로 간극 없이 나란히 배열됨과 함께, 각 제2 단위 형상 요소(55)는 그 배열 방향(상기 일방향)에 직교하는 타방향으로 직선 형상으로 연장되어 있다. 또한, 도시한 예에 있어서는, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd로부터 관찰한 경우에, 제2 단위 형상 요소(55)는, 제1 단위 형상 요소(50)의 배열 방향의 하나 d1, 및 각 광원(25)의 길이 방향 da와 평행하게 연장되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향으로 평행함과 함께 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd로도 평행한 단면(제2 단위 형상 요소(55)를 기준으로 한 주 절단면이라고도 칭함)에 있어서, 각 제2 단위 형상 요소(55)는, 출광측으로 돌출하는 삼각형 형상으로 되어 있다. 즉, 각 제2 단위 형상 요소(55)는 소위 단위 프리즘으로서 형성되어 있다. 그리고, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시킨다는 관점에서는, 당해 단면 형상이 특히 이등변 삼각형 형상임과 함께, 등변 사이에 위치하는 꼭지각이 본체부(45)의 한쪽의 면(46)으로부터 출광측으로 돌출하도록 각 제2 단위 형상 요소(55)가 구성되어 있는 것이 바람직하다.
제2 단위 형상 요소(55)의 구체예로서, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에서의 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향을 따른 제2 단위 형상 요소(55)의 저면의 폭 W2(도 4 참조)를 1㎛ 내지 200㎛로 할 수 있다. 또한, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd를 따른 본체부(45)의 한쪽의 면(46)으로부터의 제2 단위 형상 요소(55)의 돌출 높이 H2(도 4 참조)를 0.5㎛ 내지 50㎛로 할 수 있다. 또한, 도시한 예에 있어서, 다수의 제2 단위 형상 요소(55)는 서로 동일하게 구성되어 있다. 또한, 제2 단위 형상 요소(55)의 단면 형상이 이등변 삼각형 형상인 경우에는, 정면 방향 휘도를 집중적으로 향상시키는 관점에서, 등변 사이에 위치함과 함께 출광측으로 돌출하는 꼭지각의 각도 θ(도 4 참조)가 80° 이상 120° 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 90°이면 더 바람직하다.
또한, 본 명세서에 있어서의 「삼각형 형상」이라 함은, 엄밀한 의미에서의 삼각형 형상뿐만 아니라, 제조 기술에 있어서의 한계나 성형시의 오차 등을 포함하는 대략 삼각형 형상이나, 삼각형 형상과 마찬가지로 광학적 기능을 기대하는 것이 가능한 대략 삼각형 형상 등, 즉, 삼각형의 정점이 둥글게 되어 있는 형상이나, 삼각형의 머리부가 절단되어 있는 형상(절두 삼각형) 등을 포함한다. 마찬가지로, 본 명세서에 있어서 사용하는, 그 밖의 형상이나 기하학적 조건을 특정하는 용어, 예를 들어, 「원」, 「타원」, 「평행」, 「직교」 등의 용어도 엄밀한 의미에 얽매이지 않고, 마찬가지의 광학적 기능을 기대할 수 있는 정도의 오차를 포함하여 해석하는 것으로 한다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd를 따른 본체부(45)의 한쪽의 면(46)으로부터의 제2 단위 형상 요소(55)의 돌출 높이 H2는, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd를 따른 본체부(45)의 한쪽의 면(46)으로부터의 제1 단위 형상 요소(50)의 돌출 높이 H1보다도 낮게 되어 있다. 즉, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서, 각 제2 단위 형상 요소(55)는, 제1 단위 형상 요소(50)에 의해 분단되어 있고, 제2 단위 형상 요소(55)의 길이 방향을 따라 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소(50) 사이를 연장되어 있다. 구체적으로는, 후술하는 작용 효과를 기대하는 데 있어서, 제2 단위 형상 요소(55)의 돌출 높이 H2가, 제1 단위 형상 요소(50)의 돌출 높이 H1의 9/10 이하이며 1/10 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
또한 일반적으로, 단면 삼각형 형상을 유지하면서 선 형상으로 연장되는 단위 프리즘의 정상부가 다른 시트 형상 부재와 접촉하는 경우, 단위 프리즘의 정상부가 깎여지는, 간섭 줄무늬가 시인되기 쉬워지는 것 등의 다양한 문제가 발생한다. 한편, 본 실시 형태와 같이, 선 형상의 프리즘으로 이루어지는 제2 단위 형상 요소(55)의 돌출 높이 H2가, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 제1 단위 형상 요소(45)의 돌출 높이 H1보다도 낮게 되어 있는 경우에는, 이러한 문제를 해소할 수 있다.
다음에, 이상과 같은 구성으로 이루어지는 광학 시트(40)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
이상과 같은 광학 시트(40)에 있어서, 본체부(45)와 제1 단위 형상 요소(50) 사이의 계면, 및 본체부(45)와 제2 단위 형상 요소(55) 사이의 계면에 있어서, 투과광에 대해 적극적으로 광학적 작용을 미치게 할 필요는 없다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같은 성형 장치(60)를 사용한 부형에 의해 동일한 재료로 광학 시트(40)를 일체적으로 형성할 수 있다. 또한, 재료로서는, 성형성이 양호함과 함께 입수가 용이하며, 또한 우수한 광 투과성을 갖는 수지(일례로서, 경화물의 굴절률 1.57의 투명한 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트계 단량체와의 조성물의 가교 경화물)가 적절히 사용된다.
우선, 성형 장치(60)에 대해 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 성형 장치(60)는, 대략 원기둥 형상의 외측 윤곽을 가진 성형용 형(70)을 갖고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 성형용 형(70)의 원기둥의 외주면(측면)에 해당하는 부분에 원통 형상의 형면(요철면)(72)이 형성되어 있다. 원기둥 형상으로 이루어지는 성형용 형(70)은, 원기둥의 외주면의 중심을 통과하는 중심 축선 CA, 바꾸어 말하면, 원기둥의 횡단면의 중심을 통과하는 중심 축선 CA를 갖고 있다. 그리고, 성형용 형(70)은, 중심 축선 CA를 회전 축선으로 하여 회전하면서(도 5 참조), 성형품으로서의 광학 시트(40)를 성형하는 롤형으로서 구성되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 형면(72)에는, 광학 시트(40)의 제1 단위 형상 요소(55)에 대응하는 오목부(74)와, 제2 단위 형상 요소(55)에 대응하는 홈(76)이 형성되어 있다. 홈(76)은, 형면(72)의 중심 축선 CA를 중심으로 하여 원주 형상으로 연장되어 있거나, 혹은, 형면(72)의 중심 축선 CA를 중심으로 하여 나선 형상으로 연장되어 있다. 어느 경우에 있어서도, 홈(76)은, 형면(72)의 중심 축선 CA에 대해 대략 수직인 방향(중심 축선에 대한 홈(76)의 각도는, 90°±1×10-2° 정도)으로 연장되어 있다. 오목부(74)는, 예를 들어 포토리소그래피 기술을 이용한 에칭에 의해, 원통 형상 기재 또는 원기둥 형상 기재의 원주면 상의 원하는 위치에 형성될 수 있다. 그 후, 예를 들어 절삭 바이트를 사용한 절삭 가공에 의해, 오목부(74)가 형성된 원통 형상 기재 또는 원기둥 형상 기재의 원주면 상에, 오목부(74)를 가로지르도록 하여 연장되는 홈(76)을 형성할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 성형 장치(60)는, 띠 형상으로 연장되는 시트재(성형용 기재 시트)(48)를 공급하는 성형용 기재 공급 장치(62)와, 공급되는 시트재(48)와 성형용 형(70)의 형면(72)과의 사이에 유동성을 가진 재료(49)를 공급하는 재료 공급 장치(64)와, 시트재(48)와 성형용 형(70)의 요철면(72)과의 사이의 재료(49)를 경화시키는 경화 장치(76)를 더 갖고 있다. 경화 장치(76)는, 경화 대상으로 되는 재료(49)의 경화 특성에 따라서 적절히 구성될 수 있다.
다음에, 이러한 성형 장치(60)를 사용하여 광학 시트(40)를 제작하는 방법에 대해 설명한다. 우선, 성형용 기재 공급 장치(62)로부터, 예를 들어 투명성을 가진 수지로 이루어지는 시트재(48)가 공급된다. 공급된 시트재(48)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 성형용 형(70)으로 송입되고, 성형용 형(70)과 한 쌍의 롤러(68)에 의해 형(70)의 요철면(42)과 대향하도록 하여 유지되게 된다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 시트재(48)의 공급에 수반하여, 시트재(48)와 성형용 형(70)의 형면(72) 사이에, 재료 공급 장치(64)로부터 유동성을 가진 재료(49)가 공급된다. 여기서, 「유동성을 갖는다」라 함은, 성형용 형(70)의 형면(72)으로 공급된 재료(49)가, 형면(72)의 오목부(74) 및 홈(76) 내에 인입할 수 있는 정도의 유동성을 갖는 것을 의미한다. 또한, 공급되는 재료(49)로서는, 성형에 사용될 수 있는 다양한 기지의 재료를 사용할 수 있다. 이하에 나타내는 예에 있어서는, 재료 공급 장치(64)로부터 전리 방사선 경화형 수지가 공급되는 예에 대해 설명한다. 전리 방사선 경화형 수지로서는, 예를 들어, 자외선(UV)을 조사함으로써 경화하는 UV 경화형 수지나, 전자선(EB)을 조사함으로써 경화하는 EB 경화형 수지를 선택할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 형면(72)에 형성된 홈(76)은, 형면(72) 상에 있어서, 성형용 형(60)의 중심 축선 CA에 대해 대략 수직인 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 재료 공급 장치(64)로부터 공급되는 재료(49)는 성형용 형(70)에 의해 제작되도록 되는 광학 시트(40)의 제2 단위 형상 요소(55)의 길이 방향(상기 일방향이며, 도 7에 있어서의 지면(紙面)의 좌우 방향)에 대응하는 방향을 따르도록 하여, 성형용 형(70) 상에 충전되어 간다. 즉, 제2 단위 형상 요소(55)를 형성하기 위한 홈(76)을 따라 재료(49)가 공급되어 간다. 그리고, 본건 발명자들이 실험을 행한 결과, 이러한 방법에 따르면, 광학 시트(40)의 플라이 아이 렌즈를 이루는 제1 단위 형상 요소(50)에 기포가 형성되는 것, 혹은, 제1 단위 형상 요소(50)의 표면에 오목 함몰부가 형성되어 버리는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있었다.
이와 같이 플라이 아이 렌즈를 이루도록 되는 단위 렌즈로의 기포나 오목 함몰부 등의 형성을 효과적으로 억제하는 것이 가능해지는 메커니즘은 명백하지 않지만, 이하에 그 하나의 요인이라 생각될 수 있는 메커니즘에 대해 설명한다.
상술한 바와 같이, 이 홈(76)은, 제1 단위 형상 요소(50)를 형성하기 위한 오목부(74) 내를 통과하여 연장되어 있다. 이로 인해, 형(70)의 오목부(74) 내에 재료(49)가 인입될 때에, 그때까지 오목부(74) 내를 메우고 있었던 기체(전형적으로는 공기)가, 재료의 공급에 수반하여 당해 오목부(74) 내로부터 홈(76) 내로 이동하기 쉽게 되어 있다. 즉, 형(70)의 오목부(74) 내에 재료(49)를 충전할 때에 오목부(74) 내의 기포가 특정한 경로를 따라 오목부(74) 내로부터 빠져나가는 경향이 발생한다. 이 결과, 형면(72) 내에 충전된 재료(49) 중에, 기포가 혼입되어 버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 것이라 상정된다. 단, 본건 발명은 이상의 추정 메커니즘에 한정되는 것은 아니다.
그 후, 성형용 시트재(48)는, 형(70)의 형면(72)과의 사이를 전리 방사선 경화형 수지에 의해 만족된 상태에서, 경화 장치(66)에 대향하는 위치를 통과한다. 이때, 경화 장치(66)로부터는, 전리 방사선 경화형 수지(19)의 경화 특성에 따른 전리 방사선이 방사되어 있고, 전리 방사선은 시트재(48)를 투과하여 전리 방사선 경화형 수지(49)에 조사된다. 이 결과, 형면(72)의 오목부(74) 내 및 홈(76) 내에 충전되어 있었던 전리 방사선 경화형 수지가 경화되고, 경화된 전리 방사선 경화형 수지로 이루어지는 제1 단위 형상 요소(50) 및 제2 단위 형상 요소(55)가 시트재(48) 상에 형성되도록 된다. 단, 이러한 부형법에 한정되지 않고, 예를 들어 압출 성형법이나 전사 성형법 등의 성형법이나, 그 밖의 제조 방법을 사용할 수도 있다.
그런데, 본건 발명자들이 실험을 거듭한 결과, 이러한 형(70) 내로부터의 기체의 배출을 촉진하는 데 있어서, 제2 단위 형상 요소(55)의 돌출 높이 H2를, 제1 단위 형상 요소(50)의 돌출 높이 H1의 1/10로 설정하는 것이 유효한 것을 알았다.
그 후, 도 5에 도시한 바와 같이, 시트재(48)가 형(70)으로부터 이격되고, 이것에 수반하여, 형면(72)의 오목부(74) 내 및 홈(76) 내에 성형된 단위 형상 요소(50, 55)가 시트재(48)와 함께 형(70)으로부터 분리된다. 이 결과, 상술한 광학 시트(40)가 얻어진다.
또한, 성형된 단위 형상 요소(50, 55)(경화된 재료(49))를 형(70)으로부터 빼는 공정에 있어서, 단위 형상 요소(50, 55)(경화된 재료(49))는, 성형된 제2 단위 형상 요소(55)의 길이 방향(상기 일방향)을 따르도록 하여, 형(70)으로부터 차례로 분리되어 가게 된다. 상술한 바와 같이, 제2 단위 형상 요소(55)는 제1 단위 형상 요소(50)와 일체적으로 성형되어 가늘고 길게 연장되어 있다. 따라서, 이러한 방법에 따르면, 성형된 제2 단위 형상 요소(55) 및 제1 단위 형상 요소(50)의 이형이 매끄럽게 행해지게 되어, 성형된 제2 단위 형상 요소(55) 및 제1 단위 형상 요소(50)에 균열이 생기는 것이나, 성형된 제2 단위 형상 요소(55) 및 제1 단위 형상 요소(50)가 시트재(48) 상으로부터 박리되어 버리는 것 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 예에 있어서, 시트재(48)는 형(70)의 표면에 접촉하고 있지 않다. 이 결과, 도 7에 도시한 바와 같이 제작된 광학 시트(40)의 본체부(45)는, 시트재(49)와 시트 형상으로 경화한 재료(48)로 구성되게 된다. 이러한 방법에 따르면, 성형된 제2 단위 형상 요소(55) 및 제1 단위 형상 요소(50)가, 이형시에, 형(70) 내에 부분적으로 잔류되어 버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상과 같이 하여, 롤형으로서 구성된 성형용 형(70)이 그 중심 축선 CA를 중심으로 하여 1회전하고 있는 동안에, 유동성을 가진 재료(49)를 형(70) 내에 공급하는 공정과, 형(70) 내에 공급된 재료(49)를 형(70) 내에서 경화시키는 공정과, 경화된 재료(49)를 형(70)으로부터 빼는 공정이, 형(70)의 형면(72) 상에 있어서 순차 실시되어 가, 광학 시트(40)가 얻어진다. 얻어진 광학 시트(40)로의 기포의 혼입 및 광학 시트(40)의 표면으로의 구멍의 형성이 효과적으로 억제되어 있으므로, 얻어진 광학 시트(40)는, 기대된 원하는 광학적 특성을 발휘할 수 있게 된다. 또한, 형(70) 내로부터의 기포의 배출이 촉진되기 때문에, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트(40)를 통상의 플라이 아이 렌즈 시트보다도 고속이며 효율적으로 생산하는 것도 가능해진다. 이에 의해, 플라이 아이 렌즈를 포함하는 광학 시트(40)의 제조 비용을 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 광학 시트(40)를 성형하기 위한 형(70)의 제조 비용은, 통상의 플라이 아이 렌즈 시트를 성형하기 위한 형의 제조 비용으로부터 대폭 상승하는 일은 없다.
다음에, 이상과 같은 광학 시트(40), 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)의 작용에 대해 설명한다.
우선, 투과형 표시 장치(10) 및 면 광원 장치(20)의 전체적인 작용에 대해 설명한다.
광원(25)에서 발광된 광은, 직접 또는 반사판(28)에서 반사한 후에 관찰자측으로 진행한다. 관찰자측으로 진행한 광은, 광 확산 시트(38)에서 등방 확산된 후에, 광학 시트(40)에 입사한다. 광학 시트(40)에 있어서, 광의 진행 방향과 정면 방향(광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향) nd에 의해 이루어지는 각도가, 주로 0°에 가까워지도록 광이 집광된다. 또한, 광학 시트(40)에 있어서는, 휘도의 각도 분포가 매끄럽게 변화되도록, 및 휘도의 면내 분포가 균일화되도록, 광이 확산되게 된다. 또한, 광학 시트(40)의 작용에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
광학 시트(40)를 출광한 광은, 그 후, 집광 시트(30) 및 편광 분리 필름(35)을 투과하여, 정면 방향 휘도를 더 높일 수 있다. 투과형 표시부(15)는, 면 광원 장치(20)로부터의 광을 화소마다 선택적으로 투과시킨다. 이에 의해, 투과형 표시 장치(10)의 관찰자가 영상을 관찰할 수 있게 된다.
다음에, 광학 시트(40)의 작용에 대해 더 상세하게 설명한다.
우선, 플라이 아이 렌즈를 이루도록 되는 제1 단위 형상 요소(단위 렌즈)(50)에 의한 작용에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 광학 시트(40)의 제1 단위 형상 요소(50)로부터 출사하는 광 L31, L41 내지 L44는, 제1 단위 형상 요소(단위 렌즈)(50)의 출광측면(렌즈면)에 있어서 굴절한다. 이 굴절에 의해, 정면 방향 nd로부터 경사진 방향으로 진행하는 광 L31, L41 내지 L44의 진행 방향(출사 방향)은, 광학 시트(40)로 입사할 때에 있어서의 광의 진행 방향과 비교하여, 주로, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd에 대한 각도가 작아지는 측으로 구부려진다(도 3의 L31이나 도 4의 L41 등을 참조). 이러한 작용에 의해, 상술한 바와 같이, 제1 단위 형상 요소(50)는, 투과광의 진행 방향을 정면 방향 nd측으로 좁힐 수 있다. 즉, 제1 단위 형상 요소(50)는, 투과광에 대해 집광 작용을 미치게 된다.
또한, 광학 시트(40)의 광원(25)으로부터 이격된 영역, 바꾸어 말하면, 광학 시트(40) 중, 인접하는 2개의 광원(25)의 중간점에 대면하는 영역으로 광원(25)으로부터 직접 입광하는 광은, 정면 방향 nd로부터 크게 경사진 방향으로 진행한다(도 3의 광 L31을 참조). 그리고, 상술한 제1 단위 형상 요소(50)의 집광 작용은, 이와 같이 정면 방향 nd로부터 크게 경사져 진행하는 광에 대해 효과적으로 미친다. 이 결과, 휘도가 저하되기 쉬워지는 경향이 있는 광원으로부터 이격된 영역에 있어서, 휘도를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 광학 시트(40) 중 광원(25)의 바로 위에 위치하는 영역에는, 광원(25)과 광학 시트(40) 사이에 있어서의 확산의 정도에도 의하지만, 주로, 작은 입사 각도에서 다량의 광 L32가 입사하게 된다. 그리고, 이러한 광의 일부 L32는, 제1 단위 형상 요소(50)의 출광측면(렌즈면)에 있어서 전반사를 반복하고, 그 진행 방향을 입광측(광원측)으로 전환한다. 이 결과, 광원(25)의 발광부의 바로 위의 위치에서의 휘도가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같은 광원(25)으로부터의 이격 거리에 의존하여 투과광에 대해 제1 단위 형상 요소(50)로부터 주로 미치는 광학적 작용이 상위하기 때문에, 광원(25)의 발광부의 배열에 따라서 발생하는 휘도 불균일(관 불균일)을 효과적으로 저감시켜, 광원의 상(라이트 이미지)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제1 단위 형상 요소(50)는, 플라이 아이 렌즈를 이루고, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상의 서로 다른 두 방향으로 배열되어 있다. 즉, 제1 단위 형상 요소(50)는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서 이차원 배열되어 있다. 따라서, 제1 단위 형상 요소(50)로 이루어지는 플라이 아이 렌즈는, 광학 시트(40)의 시트면 상의 임의의 방향을 따른 면내에 있어서, 광의 진행 방향을 변화시킬 수 있다. 이 결과, 광원(25)의 배열 방향을 고려하지 않고 광학 시트(40)를 광원(25) 상에 배치했다고 해도, 제1 단위 형상 요소(50)에 의한 집광 기능 및 광 확산 기능이 발휘되게 된다.
다음에, 리니어 어레이 프리즘부를 형성하는 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)에 의한 작용에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 광학 시트(40)의 제2 단위 형상 요소(55)로부터 출사하는 광 L36, L45 내지 L49도, 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)의 출광측면(프리즘면)에 있어서 굴절한다. 이 굴절에 의해, 정면 방향 nd로부터 경사진 방향으로 진행하는 광 L36, L45 내지 L48의 진행 방향은, 광학 시트(40)로 입사할 때에 있어서의 광의 진행 방향과 비교하여, 주로, 광학 시트(40)의 시트면으로의 법선 방향 nd에 대한 각도가 작아지는 측으로 구부려진다. 이러한 작용에 의해, 상술한 바와 같이, 제2 단위 형상 요소(55)는, 투과광의 진행 방향을 정면 방향 nd측으로 좁힐 수 있다. 즉, 제2 단위 형상 요소(55)는, 투과광에 대해 집광 작용을 미치게 된다.
한편, 제1 단위 형상 요소(50)와 마찬가지로, 정면 방향 nd로부터 크게 경사지지 않는 방향으로 진행하는 광 L37은, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 단위 형상 요소(55)의 출광측면(프리즘면)에 있어서 전반사를 반복하고, 그 진행 방향을 입광측(광원측)으로 전환한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향은, 광원(25)의 배열 방향과 평행하게 되어 있다. 따라서, 인접하는 2개의 광원(25)의 중간점에 대면하는 위치를 중심으로 한 광학 시트(40)의 영역이며, 광원(25)으로부터의 광이 큰 입사 각도에서 입사하게 되는 광학 시트(40)의 영역에 입사하는 광의 진행 방향을, 당해 광의 진행 방향과 정면 방향 nd에 의해 이루어지는 각도가 0°에 가까워지도록, 제2 단위 형상 요소(55)의 출광측면(프리즘면)에서의 굴절에 의해 변화시킬 수 있다. 이 결과, 인접하는 2개의 광원(25)의 중간점에 대면하는 위치를 중심으로 한 광학 시트(40)의 영역에 있어서, 휘도가 지나치게 낮아져 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 광원(25)의 바로 위에 위치하는 광학 시트(40)의 영역이며, 광원(25)으로부터의 광이 작은 입사 각도에서 많이 입사하게 되는 광학 시트(40)의 영역에 입사하는 광을, 제2 단위 형상 요소(55)의 출광측면(프리즘면)에서의 전반사에 의해, 광원측으로 복귀시킬 수 있다(도 3의 광 L37을 참조). 이 결과, 광원(25)의 바로 위에 위치하는 광학 시트(40)의 영역에 있어서, 휘도가 지나치게 높아져 버리는 것을 방지할 수 있다.
이 결과, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 단위 형상 요소(55)에 의해서도, 광원(25)의 발광부의 배열에 따라서 발생하는 휘도 불균일(관 불균일)을 효과적으로 저감시켜, 광원의 상(라이트 이미지)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
그런데, 도 4에 도시한 바와 같이, 단면 삼각형 형상을 갖도록 구성된 제2 단위 형상 요소(55)에 입사하는 광은, 그 진행 방향이 정면 방향 nd로부터 경사져 있는 경우, 정면 방향 nd를 기준으로 하여 당해 광 L45 내지 L48의 진행 방향과는 반대측으로 경사진 일방측의 출광측면(일방측의 프리즘면)(56a)에 많이 입사하도록 된다. 그리고, 당해 광 L45 내지 L48의 진행 방향의 정면 방향 nd에 대한 경사 각도가 일정하면, 당해 광 L45 내지 L48이 일방측의 출광측면(일방측의 프리즘면)(56a) 상의 어느 위치에 입사하는지에 의하지 않고, 제2 단위 형상 요소(55)로부터 출사할 때에 있어서의 당해 광 L45 내지 L48의 출사 방향의 정면 방향 nd에 대한 경사 각도도 일정해진다. 즉, 제2 단위 형상 요소(55)로부터 출사하는 광의 진행 방향은, 대략, 당해 제2 단위 형상 요소(55)의 구성(예를 들어, 형상이나 굴절률 등)에 기인하여 결정되도록 된다.
또한, 도 4에 있어서의 광 L41 내지 L49의 광학 시트 내에 있어서의 진행 방향의 정면 방향 nd에 대한 경사 각도는 동일하게 되어 있다.
이러한 제2 단위 형상 요소(55)의 광학적 특성에 대해, 도 4에 도시한 바와 같이, 단면 원 형상 또는 단면 타원 형상을 갖도록 구성된 제1 단위 형상 요소(50)에 입사하는 광 L41 내지 L44는, 당해 광의 진행 방향의 정면 방향 nd에 대한 경사 각도가 일정했다고 해도, 당해 광이 제1 단위 형상 요소(50)의 출광측면(렌즈면) 상의 어느 위치에 입사하는지에 따라, 제1 단위 형상 요소(50)로부터 출사할 때에 있어서의 당해 광의 출사 방향의 정면 방향 nd에 대한 경사 각도가 상이하다. 따라서, 제1 단위 형상 요소(50)로부터 출사하는 광의 진행 방향은, 당해 제1 단위 형상 요소(55)의 구성(예를 들어, 형상이나 굴절률 등)뿐만 아니라, 당해 제1 단위 형상 요소(55)로의 입사 위치에도 크게 영향을 받게 된다.
그리고, 제1 단위 형상 요소(50)의 배치 간격 및 제2 단위 형상 요소의 배치 간격은, 광원(25)의 배치 간격과 비교하여 매우 좁게 되어 있다. 따라서, 하나의 단위 형상 요소(50, 55)를 향해 광원(25)으로부터 입사하는 광의 경사 각도는 대략 동일해진다. 이 결과, 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)는, 정면 방향 nd를 중심으로 하는 비교적 좁은 각도 범위 내에, 광의 진행 방향의 정면 방향 nd에 대한 각도를 좁히는 것이 가능해진다. 즉, 제2 단위 형상 요소(55)는, 그 구성을 적절히 설계함으로써 매우 우수한 집광 기능을 발휘할 수 있게 된다.
한편, 제1 단위 형상 요소(단위 렌즈)(50)는, 광의 진행 방향의 정면 방향 nd에 대한 각도를 비교적 넓은 각도 범위 내로 좁힘과 함께, 당해 좁혀진 각도 범위 내에 있어서의 휘도 분포를 매끄럽게 변화시키도록 하는 것이 가능해진다. 즉, 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)는, 제1 단위 형상 요소(단위 렌즈)(50)와 비교하여, 보다 강한 집광 기능을 발휘할 수 있음과 함께, 제1 단위 형상 요소(단위 렌즈)(50)는, 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)와 비교하여 보다 강한 광 확산 기능을 발휘할 수 있다.
이러한 제1 단위 형상 요소(50)와 제2 단위 형상 요소(55)를 갖는 광학 시트(40)에 따르면, 투과광을 집광시켜 정면 방향 휘도를 효과적으로 향상시킬 수 있고, 또한 투과광을 적절히 확산시켜 휘도의 면내 분포를 균일화시킴과 함께 휘도의 각도 분포를 매끄럽게 변화시키는 것도 가능해진다. 따라서, 이러한 광학 시트(40)가 조립된 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)에 따르면, 광원광을 유효하게 활용하여 정면 휘도를 높일 수 있음과 함께, 영상을 시인하는 것이 가능한 정면 방향 nd에 대한 각도 범위(시야각)를 광각화시킬 수도 있다. 즉, 매우 이상적인 에너지 절약이 실현된다. 또한, 광원(25)의 구성(배치)에 기인한 휘도 불균일(관 불균일)의 발생을 방지하여, 우수한 화질로 영상을 표시할 수 있다.
특히, 본건 발명자들이 예의 실험을 거듭한 결과, 일례로서 후술하는 실시예에서의 실험 결과에서 지지되어 있는 바와 같이, 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소(50) 사이의 거리와, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 피치 P2를 조절함으로써, 정면 방향 휘도의 향상 및 휘도의 면내 편차의 억제(광원상의 은폐)를 동시에 실현할 수 있었다. 구체적으로는, 제1 단위 형상 요소(50)의 평균 최소 간격 Sa가, 본체부(45)의 시트면 상에 있어서의 일방향(즉, 제2 단위 형상 요소(55)의 길이 방향)에 직교하는 방향(즉, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향)을 따른 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 피치 P2 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제1 단위 형상 요소(50)의 평균 최소 간격 Sa가, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 피치 P2의 2배 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
여기서 평균 최소 간격 Sa라 함은, 임의로 선택한 어느 하나의 제1 단위 형상 요소(50)와, 본체부(45)의 시트면을 따라 당해 하나의 제1 단위 형상 요소(50)에 가장 근접하여 배치된 다른 하나의 제1 단위 형상 요소(50)와의 사이에 있어서의 본체부(45)의 시트면을 따른 이격 간격의 평균값을 말한다. 상술한 실시 형태에서는, 동일한 폭(도시한 예에서는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서의 직경) W1을 가진 제1 단위 형상 요소(50)가 동일한 배열 피치 P1로 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 분산되어 있다. 따라서, 평균 최소 간격 Sa는, 배열 피치 P1과 폭 W1과의 차(=P1-W1)로 된다(도 2 참조). 다른 예로서, 제1 단위 형상 요소(50)가 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 랜덤(불규칙)하게 배열되어 있는 경우에는, 임의로 선택한 어느 하나의 제1 단위 형상 요소(50)와, 본체부(45)의 시트면을 따라 당해 하나의 제1 단위 형상 요소(50)에 가장 근접하여 배치된 다른 제1 단위 형상 요소(50)와의 사이에 있어서의 이격 간격을, 다수, 예를 들어 20 내지 100군데 측정하고, 측정값의 평균을 취함으로써 평균 최소 간격 Sa를 구할 수 있다.
한편, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 단위 형상 요소(55)는 서로 간극을 두고 배열되어 있다. 따라서, 본체부(45)의 시트면 상에 있어서의 일방향에 직교하는 방향을 따른 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 피치 P2는, 제2 단위 형상 요소(55)의 폭 W2에 상당한다.
제1 단위 형상 요소(50)의 평균 최소 간격 Sa가, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 피치 P2 이상으로 되어 있는 경우에, 정면 방향 휘도의 향상 및 휘도의 면내 편차의 억제를 양립시키는 것을 가능하게 하는 메커니즘에 대해서는 명백하지 않다. 단, 본건 발명자들이 행한 실험의 결과로부터 보면, 제1 단위 형상 요소(50) 사이에 배치된 제2 단위 형상 요소(55)에 의해 제1 단위 형상 요소(50)의 광학 기능을 해치지 않고, 당해 제2 단위 형상 요소(55)가 광학 기능을 발휘하고 있는 것이라 추정된다. 한편, 상기 조건을 만족시키는 경우에는, 반드시, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향(상기 일방향에 직교하는 방향)을 따라 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소(50) 사이에, 적어도 하나의 제2 단위 형상 요소(55)가 존재하게 된다(도 3 참조). 바꾸어 말하면, 도 2에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 일방향을 따라 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소(50) 사이를, 그 밖의 제1 단위 형상 요소(50)에 의해 덮이지 않고 연장되는 하나의 제2 단위 형상 요소(55)(엄밀하게는 1개분의 제2 단위 형상 요소(50)에 상당하는 출광측면)가 연장되게 된다. 즉, 제2 단위 형상 요소(55)가, 유효하게 광학적 기능을 발휘할 수 있도록 하여 제1 단위 형상 요소(50) 사이에 배치되어 있다. 이러한 구성 상의 특징은, 상기 추정과 합치하는 것이다.
또한, 제1 단위 형상 요소(50)의 평균 최소 간격 Sa가 매우 커지면, 제1 단위 형상 요소(50)에 의해 구성되는 플라이 아이 렌즈의 광학 기능이 저하되어 버린다. 그리고, 통상 사용되고 있는 플라이 아이 렌즈를 이루는 단위 형상 요소의 치수나 선 형상 프리즘의 치수 등도 고려하면, 제1 단위 형상 요소(50)의 평균 최소 간격 Sa는, 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 피치 P2의 10배 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.
그런데, 상술한 바와 같이, 단면 삼각형 형상을 갖도록 구성된 제2 단위 형상 요소(55)에 입사하는 광의 대부분은, 그 진행 방향이 정면 방향 nd로부터 경사져 있는 경우, 정면 방향 nd를 기준으로 하여 당해 광 L45 내지 L48의 진행 방향과는 반대측으로 경사진 일방측의 출광측면(일방측의 프리즘면)(56a)에 많이 입사하게 된다. 그러나, 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 단위 형상 요소(55)에 입사하는 광의 일부 L49는, 정면 방향 nd를 기준으로 하여 당해 광 L49의 진행 방향과 동일측으로 경사진 타방측의 출광측면(타방측의 프리즘면)(56b)에 입사한다. 타방측의 출광측면(56b)에 입사한 광의 대부분은, 당해 출광측면(56b)에서 전반사한다. 그리고, 당해 광의 일부 L49는, 전반사한 후에, 매우 큰 출사 각도로 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)로부터 출사하는 일이 있다. 그리고, 이러한 광은, 소위 사이드 로브라 불리는 광이며, 투과형 표시 장치(10)에 있어서 유효하게 이용되지 않고, 오히려 영상의 화질을 열화시키게 된다.
한편, 본 실시 형태에 따르면, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에는, 제2 단위 형상 요소부(55)뿐만 아니라, 제1 단위 형상 요소부(50)도 설치되어 있다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 단위 형상 요소(50)의 본체부(45)로부터의 돌출 높이 H1이 제2 단위 형상 요소(55)의 본체부(45)로부터의 돌출 높이 H2보다도 높게 되어 있기 때문에, 매우 큰 출사 각도로 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘)(55)로부터 출사한 광 L49는, 제1 단위 형상 요소(50)로 입사할 수 있다. 그리고, 제1 단위 형상 요소(50)의 출광측면에서의 굴절에 의해, 당해 광 L49의 진행 방향을, 정면 방향 nd에 대한 각도가 작아지도록 구부리는 것이 가능해진다.
또한, 본건 발명자들이 실험을 거듭한 결과, 이러한 사이드 로브 억제 작용을 효과적으로 발휘할 수 있도록 하는 데 있어서, 제2 단위 형상 요소(55)의 돌출 높이 H2를, 제1 단위 형상 요소(50)의 돌출 높이 H1의 9/10 이하로 설정하는 것이 유효하며, 2/3 이하로 설정하는 것이 더 유효한 것을 알았다.
이상과 같은 본 실시 형태에 따르면, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서의 인접하는 제1 단위 형상 요소(50) 사이의 간극에, 제2 단위 형상 요소(55)가 형성되어 있다. 종래의 플라이 아이 렌즈 시트의 대부분에서는, 제조상의 문제로부터 필연적으로, 인접하는 제1 단위 형상 요소(50) 사이에 간극이 형성되고, 상기 간극의 영역은 평탄면으로 되어 있었다. 그리고, 이 평탄면의 영역에 입사한 광원광이 직진하고, 이 결과, 광원(25)의 상이 목시되기 쉬워지는 것 등의 문제가 발생하고 있었다고 추측된다. 그런데, 본 발명의 광학 시트(40)에 있어서는, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서의 제1 단위 형상 요소(50) 사이의 영역을 향하는 광은, 광 확산 기능 및 집광 기능을 가질 수 있는 제2 단위 형상 요소(55)에 의해, 그 진로 방향이 변경되어 적당한 확산을 받는다. 즉, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서의 제1 단위 형상 요소(50) 사이로부터, 광이, 그 진행 방향이 변경되지 않고, 그대로의 진행 방향에서 출광하는 것, 소위 「바로 누락되는 현상」을 방지할 수 있다. 따라서, 종래의 플라이 아이 렌즈 시트와 비교하여, 광학 시트(40)의 집광 기능 및 광 확산 기능 중 적어도 한쪽을 개선할 수 있다. 이 결과, 면 광원 장치(20)(투과형 표시 장치(10))의 광학 특성, 예를 들어 정면 휘도나 시야각의 크기를 개선할 수 있다. 나아가, 면 광원 장치(20)에 조립되는 광학 시트(40)의 매수를 삭감하는 것도 가능해지고, 이 경우, 면 광원 장치(20)의 제조 비용을 효과적으로 삭감할 수 있음과 함께, 면 광원 장치(20)의 제작을 용이화시킬 수 있다.
또한, 제2 단위 형상 요소(55)의 길이 방향(상기 일방향)이, 기계 방향을 따르도록 하여 이러한 광학 시트(40)를 성형함으로써, 광학 시트(40)로의 기포의 혼입, 및 광학 시트(40)의 표면으로의 구멍의 형성을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제1 단위 형상 요소(50)와 제2 단위 형상 요소(55)가 서로 다른 광학 특성을 갖는 요소로서 형성되어 있다. 따라서, 제1 단위 형상 요소(50)와 제2 단위 형상 요소(55)의 구성을 적절히 설계하는 것, 또한 본체부(45)의 한쪽의 면(46)에 있어서 제1 단위 형상 요소(50)가 형성되는 영역의 범위 및 제2 단위 형상 요소(55)가 형성되는 영역의 범위를 적절히 조절하는 것 등에 의해, 원하는 광학 특성을 광학 시트(40)에 부여할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 본체부(45)의 한쪽의 면(46)의 전체 영역이, 제1 단위 형상 요소(50) 또는 제2 단위 형상 요소(55)에 의해 덮여 있다. 이러한 본 실시 형태에 따르면, 「바로 누락되는 현상」을 더 효과적으로 방지할 수 있고, 면 광원 장치(20)(투과형 표시 장치(10))의 광학 특성을 더 개량할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제1 단위 형상 요소(50)는, 가장 밀하게 평면 충전한 구조 형상으로부터 조금 각 요소끼리를 이격시킨 배열에 의해, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 배열되어 있다. 이러한 본 실시 형태에 따르면, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 제1 단위 형상 요소(50)를 밀하게 배열하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 제1 단위 형상 요소(50)에 의한 광학 작용을 투과광에 대해 효과적으로 미치는 것이 가능해진다. 또한, 제1 단위 형상 요소(50)를 밀하게 배치함으로써, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서의 제1 단위 형상 요소(50)가 배치되어 있지 않은 영역을 필요 최소한으로 축소화할 수 있고, 이에 의해, 「바로 누락되는 현상」을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 대해 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다. 이하, 변형의 일례에 대해 설명한다.
상술한 실시 형태에 있어서, 제1 단위 형상 요소(50)가, 단면에 있어서, 원 형상의 일부분 또는 타원 형상의 일부분에 상당하는 형상(입체 형상에서 말하면, 구 또는 회전 타원체의 일부)인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 단위 형상 요소(50)가, 단면 삼각형 형상을 갖도록(입체 형상에서 말하면, 원뿔) 해도 좋다. 그 밖에, 상기 단면 형상이, 쌍곡선, 포물선, 사이클로이드, 카디오이드, 정규 분포 곡선, 정현 곡선, 쌍곡선 정현 곡선, 타원 함수 곡선(sn 함수, cn 함수 등), 베셀 함수 곡선, 혹은 랭킨의 계란형의 일부에 상당하는 입체 형상을, 원하는 광학 특성(집광 기능, 광 확산 기능, 수차, 재귀 반사성 등)에 따라서 적절히 채용할 수도 있다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 제1 단위 형상 요소(50)의 저면(본체부(45)에 접속하는 면)이 원 형상으로 이루어지는 예(도 2 참조, 즉 광학 시트(40)의 시트면의 법선 nd를 회전축으로 하는 회전체로 되는 예)를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 단위 형상 요소(50)의 저면이, 타원으로 되는 형상, 혹은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형 형상으로서 형성되어도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(40)의 제1 단위 형상 요소(50)가 모두 동일한 구성을 갖는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 높이, 단면 형상 및 저면 형상 등 중 적어도 하나가 서로 다른 복수 종류의 제1 단위 형상 요소(50)가, 광학 시트(40)에 포함되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 제1 단위 형상 요소(50)가, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서, 서로로부터 60° 경사진 2개의 방향을 따라 일정한 피치로 나란히 배열되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 단위 형상 요소(50)가, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 있어서, 직교하는 두 방향을 따라 일정 피치로 나란히 배열되도록 (정방 격자 형상으로 배열)해도 좋다. 또한, 제1 단위 형상 요소(50)가, 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 랜덤하게 배열되도록 해도 좋다. 제1 단위 형상 요소(50)를 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 랜덤하게 배열하는 방법의 일례로서, 다음의 방법을 들 수 있다. 우선, 예를 들어 상술한 실시 형태와 같이 하여, 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소 사이의 이격 간격이 일정해지도록, 다수의 제1 단위 형상 요소에 대해, 기준으로 되는 임시의 배치 위치를 규칙적으로 결정한다. 다음에, 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소가 겹치지 않는 범위에서, 일례로서, 기준으로 되는 임시의 배치 위치에 제1 단위 형상 요소를 배열한 경우에 있어서의 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소 사이의 이격 간격의 절반 이하의 다양한 길이로, 각 제1 단위 형상 요소를 기준으로 되는 임시의 배치 위치로부터 각각 어긋나게 하여 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 위치 결정한다. 이와 같이 하여 제1 단위 형상 요소(50)를 본체부(45)의 한쪽의 면(46) 상에 랜덤하게 배열한 경우에는, 제1 단위 형상 요소(50)가 본체부(45) 상에 치우쳐 배치되는 것에 기인한 휘도의 면내 편차의 발생을 방지하면서, 제1 단위 형상 요소(50)의 배열에 기인한 무아레(간섭 줄무늬)가 눈에 띄어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 제2 단위 형상 요소(55)가, 단면에 있어서, 이등변 삼각형 형상을 갖는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 단위 형상 요소(55)의 단면 형상이, 여러 특성 부여 등의 목적으로, 삼각형 형상으로 변조, 변형을 가한 형상이어도 좋다. 구체예로서, 광학 기능을 적절히 조정하기 위해 제2 단위 형상 요소(55)의 단면 형상이, 도 8에 도시한 바와 같이 삼각형의 어느 하나 이상의 변이 절곡된(굴곡된) 형상, 삼각형의 어느 하나 이상의 변이 만곡된 형상(소위 부채형), 삼각형의 정점 근방을 만곡시켜 라운딩을 띠게 한 형상, 삼각형의 어느 하나 이상의 변에 미소 요철을 부여한 형상이어도 좋다. 또한, 제2 단위 형상 요소(55)의 단면 형상이, 삼각형 형상 이외의 형상, 예를 들어 사다리꼴 등의 사각형, 오각형, 혹은 육각형 등의 다양한 다각형 형상을 갖도록 해도 좋다. 또한, 제2 단위 형상 요소(55)가, 단면에 있어서, 원 또는 타원 형상의 일부분에 상당하는 형상을 갖도록 해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(40)의 제2 단위 형상 요소(55)가 모두 동일한 구성을 갖는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 높이 및 단면 형상 등 중 적어도 하나가 서로 다른 복수 종류의 제1 단위 형상 요소(50)가, 광학 시트(40)에 포함되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 인접하는 제2 단위 형상 요소(55)가, 인접하여 간극 없이 배치되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 바로 누락되는 현상 등의 광학 특성 상의 지장을 발생하지 않는 범위에 있어서, 인접하는 제2 단위 형상 요소(55)가 간극을 두고 배치되고, 제1 단위 형상 요소(50) 및 제2 단위 형상 요소(55)의 어느 것도 배치되어 있지 않은 영역이, 본체부(45)의 한쪽의 면(46)에 설치되도록 해도 좋다.
또한, 광학 시트(40)가 광을 확산시키는 확산 기능을 갖도록 해도 좋다. 예를 들어, 본체부(45)가 한쪽의 면(46)과 다른 쪽의 면(47) 사이에 광 확산층(중간 매트층)을 갖도록 해도 좋다. 이러한 광 확산층(중간 매트층)은, 기부와, 기부 중에 분산된 광 확산제를 갖는 층으로서 구성될 수 있다. 광 확산제를 포함하는 광 확산층은, 예를 들어, 광 확산제가 광 반사 기능을 가짐으로써, 혹은, 광 확산제가 기부와는 상이한 굴절률을 가짐으로써, 광 확산 기능을 부여할 수 있다. 또한 다른 예로서, 본체부(45)의 다른 쪽의 면(47)이 광 확산층(이면 매트층)에 의해 형성되도록 해도 좋다. 이러한 광 확산층(중간 매트층)은, 상술한 중간 매트층과 마찬가지의 광 확산제를 갖는 층, 혹은, 엠보스 가공이나 헤어라인 가공 등에 의해 형성된 요철면을 가진 층으로서 구성될 수 있다.
또한, 광학 시트(40)가 대전 방지층을 포함하도록 해도 좋다. 광학 시트(40)에 대전 방지층을 추가함으로써, 본체부(45) 전체에 대전 방지 기능을 발현시킬 수 있다. 이 변형예에 따르면, 먼지 등의 이물질 부착을 저감시킬 수 있어, 광학 특성에 미치는 악영향을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 광 확산층이 대전 방지 기능을 갖도록 해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 가늘고 긴 형상의 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향과, 가늘고 긴 형상의 광원(25)의 배열 방향이, 평행으로 되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 가늘고 긴 형상의 제2 단위 형상 요소(55)의 배열 방향과, 가늘고 긴 형상의 광원(25)의 배열 방향이, 교차하고 있어도 좋고, 일례로서 직교하고 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태가 있어서, 면 광원 장치(20)의 광원(25)의 발광부가, 선 형상으로 연장되는 예 음극선관으로 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 광원(25)으로서, 점 형상의 LED(발광 다이오드)나 면 형상의EL(전기장 발광체) 등으로 이루어지는 발광부를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(40)가 직하형의 면 광원 장치(20)에 적용되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 상술한 광학 시트(40)를, 예를 들어 에지 라이트형(사이드 라이트형 등이라고도 불림)의 면 광원 장치에 적용하는 것도 가능하고, 이러한 경우에 있어서도, 광학 시트(40)는 직하형의 면 광원 장치(20)에 적용된 경우와 대략 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 광학 시트(40)가 조립된 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)의 전체 구성의 일례를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 집광 시트(30), 편광 분리 필름(35) 및 광 확산 시트(38)의 배치 위치를 적절히 변경해도 좋고, 집광 시트(30), 편광 분리 필름(35) 및 광 확산 시트(38) 중 하나 이상을 삭제해도 좋고, 다른 시트 형상 부재를 추가하여 면 광원 장치(20) 및 투과형 표시 장치(10)에 조립하도록 해도 좋다.
또한, 이상에 있어서 상술한 실시 형태에 대한 몇 개의 변형예를 설명해 왔지만, 당연히 복수의 변형예를 적절히 조합하여 적용하는 것도 가능하다.
(실시예)
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<제1 실험>
이하에 설명하는 실시예 1 및 실시예 2에 관한 투과형 표시 장치, 및 비교예 1 및 비교예 2에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 얻어진 투과형 표시 장치에 대해 정면 휘도, 광원의 상의 유무 및 시야각을 평가했다.
〔투과형 표시 장치의 구성〕
(실시예 1)
시판되고 있는 32인치 형의 액정 표시 장치를 이용하여, 면 광원 장치와, 액정 표시 패널(투과형 표시부)로 이루어지는 실시예 1에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 도 9에 도시한 바와 같이, 면 광원 장치는, 가늘고 긴 형상으로 연장되는 복수의 냉음극관으로 이루어지는 광원과, 광원을 둘러싸는 반사판과, 광원의 출광측에 배치된 광 확산 시트와, 광 확산 시트의 출광측에 배치된 광학 시트를 갖고 있다. 액정 패널은, 광학 시트의 출광측에 배치되어 있다.
광 확산 시트는, 기부와, 기부와는 상이한 굴절률을 갖고 기부 중에 분산된 광 확산성 입자로 구성되어 있었다. 또한, 광학 시트 이외의, 광 확산 시트, 광원, 반사판 및 투과형 표시부는, 시판되고 있는 상기 액정 표시 장치에 조립되어 있었던 것을 사용했다.
광학 시트는, 상술한 실시 형태에서 설명한 광학 시트를 이용했다. 즉, 광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 본체부 상에 배열되고 플라이 아이 렌즈를 구성하는 제1 단위 형상 요소와, 제1 단위 형상 요소 사이에 배치되고 본체부 상의 일방향을 따라 연장되는 제2 단위 형상 요소로 구성되어 있었다.
제1 단위 형상 요소는, 도 2에 도시한 바와 같이, 소위 가장 밀하게 평면 충전한 구조로부터 조금 각 요소끼리를 이격시킨 구성이며, 본체부의 한쪽의 면(출광측의 면) 상에 배열되어 있었다. 제1 단위 형상 요소는, 회전 타원체의 일부분에 상당하는 형상을 갖도록 구성되어 있었다. 가장 근접하여 인접하는 2개의 제1 단위 형상 요소의 피치는 40㎛로 했다. 또한, 제1 단위 형상 요소의 저면 원 형상의 직경은 30㎛로 했다. 또한, 제1 단위 형상 요소의 본체부로부터의 돌출 높이는 15㎛로 했다.
제2 단위 형상 요소는 그 길이 방향(일방향)에 직교하는 방향(타방향)으로 나란히 배열되어 있었다. 실시예 1에 관한 투과형 표시 장치에 있어서는, 이 제2 단위 형상 요소의 배열 방향과 광원(냉음극관)의 배열 방향이 수직으로 되도록 광학 시트를 면 광원 장치 내에 조립했다. 제2 단위 형상 요소는, 길이 방향에 직교하는 단면에 있어서, 저변 10㎛이며 꼭지각의 각도가 90°인 이등변 삼각형 형상으로 했다. 단, 단면 이등변 삼각형 형상의 꼭지각에 대해서는 곡률 반경 4㎛의 라운딩을 띠게 하여 모따기를 실시했다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 광원, 반사판, 광 확산 시트, 광학 시트 및 투과형 표시부를 사용하여, 실시예 2에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 단, 실시예 2에 관한 투과형 표시 장치에 있어서는, 이 제2 단위 형상 요소의 배열 방향과 광원(냉음극관)의 배열 방향이 평행해지도록, 광학 시트를 면 광원 장치 내에 조립했다. 실시예 2의 투과형 표시 장치에 관한 그 박의 구성은, 실시예 1에 관한 투과형 표시 장치와 동일하게 구성했다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 광원, 반사판, 광 확산 시트 및 투과형 표시부를 사용하여, 비교예 1에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 광 확산 시트와 투과형 표시부 사이에는, 실시예 1과는 상이한 광학 시트를 설치했다. 즉, 비교예 1에 관한 투과형 표시 장치는, 실시예 1 및 실시예 2에 관한 투과형 표시부와는 사용한 광학 시트가 서로 다른 점에 있어서 상위하고, 그 밖에는 동일한 구성으로 했다.
비교예 1에 관한 광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 본체부 상에 배열되고 플라이 아이 렌즈를 구성하는 다수의 단위 형상 요소로 구성되어 있었다. 단위 형상 요소는, 본체부의 한쪽의 면(출광측의 면) 상에 랜덤하게 배열되어 있었다. 각 단위 형상 요소는, 회전 타원체의 일부분에 상당하는 형상을 갖고 있었지만, 그 크기는 변동되고 있었다. 단위 형상 요소의 저면 원 형상의 평균 직경은 30㎛로 했다. 또한, 단위 형상 요소의 본체부로부터의 평균 돌출 높이는 15㎛로 했다.
또한, 비교예 1에 관한 광학 시트의 본체부 상에는, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 단위 형상 요소만이 배치되어 있고, 선 형상으로 연장되는 제2 단위 형상 요소(단위 프리즘 요소 등)는 설치하지 않았다. 본체부의 한쪽의 면 중 단위 형상 요소가 배치되어 있지 않은 영역에는, 본체부의 평활한 출광측면이 노출되어 있었다. 본체부의 한쪽의 면 상에 있어서, 단위 형상 요소가 차지하고 있는 영역은 전체 영역의 70％ 정도이었다.
(비교예 2)
실시예 1과 동일한 광원, 반사판, 광 확산 시트 및 투과형 표시부를 사용하여, 비교예 2에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 비교예 2에 관한 면 광원 장치에는, 광학 시트를 조립하지 않았다. 즉, 비교예 2에 관한 투과형 표시 장치는, 실시예 1에 관한 투과형 표시부로부터 광학 시트를 제거한 구성과 동일한 구성으로 되어 있었다.
〔평가 방법〕
(평가 방법 1)
실시예 1 및 2 및 비교예 1 및 2에 관한 투과형 표시 장치에 의해 전체면 백색을 표시한 상태에서, 정면 방향 휘도(cd/㎡)의 측정을 행했다. 휘도의 측정에는, 탑콘제의 BM-7을 사용했다. 휘도 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서는, 비교예 2의 투과형 표시 장치에 관한 측정값에 대한, 각 투과형 표시 장치에 대한 측정값의 비율을 백분율로 나타내고 있다. 실시예 1 및 2에 관한 투과형 표시 장치의 정면 휘도는, 비교예 1 및 2에 관한 투과형 표시 장치의 정면 휘도보다도 높았다.
(평가 방법 2)
실시예 1 및 2 및 비교예 1에 관한 투과형 표시 장치를, 면 광원 장치의 발광면(광학 시트의 시트면)이 연직 방향을 따름과 함께, 광원의 길이 방향이 수평 방향으로 연장되도록 하여 배치했다. 투과형 표시 장치에 의해 백색을 표시한 상태에서, 정면 방향에 대한 각도를 변화시키도록 하여 수평면 상에 있어서의 다양한 측정 방향으로부터 휘도를 측정하고, 수평면(광원의 길이 방향을 포함하는 면) 내에 있어서의 휘도의 각도 분포를 얻었다. 마찬가지로 하여, 측정 방향을 연직 방향에 있어서도 변화시켜, 연직면(광원의 길이 방향에 직교하는 면) 내에 있어서의 휘도의 각도 분포를 얻었다. 측정에는, 프랑스, ELDIM사제의 EZ-contrast를 사용했다. 휘도의 각도 분포로부터, 최고 휘도로 된 정면 휘도의 절반의 휘도가 측정된 각도(반치각)와, 최고 휘도로 된 정면 휘도의 1/3의 휘도가 측정된 각도(1/3각)를 확인했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, αV는, 연직면 내에 있어서의 휘도의 각도 분포에 있어서 정면 휘도의 절반 이상의 휘도가 측정된 범위를 각도(°)에 의해 나타내고, αH는, 수평면 내에 있어서의 휘도의 각도 분포에 있어서 정면 휘도의 절반 이상의 휘도가 측정된 범위를 각도(°)에 의해 나타내고, βV는, 연직면 내에 있어서의 휘도의 각도 분포에 있어서 정면 휘도의 1/3 이상의 휘도가 측정된 범위를 각도(°)에 의해 나타내고, βH는, 수평면 내에 있어서의 휘도의 각도 분포에 있어서 정면 휘도의 1/3 이상의 휘도가 측정된 범위를 각도(°)에 의해 나타내고 있다. 모든 각도 αV, αH, βV, βH에 대해, 실시예 1 및 2에 관한 투과형 표시 장치의 값이, 비교예 1에 관한 투과형 표시 장치의 값보다도 커졌다.
(평가 방법 3)
실시예 1 및 2 및 비교예 1 및 2에 관한 투과형 표시 장치에 의해 백색을 표시한 상태에서, 광원의 상이 시인되는지의 여부에 대해 육안으로 확인했다. 확인 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, 광원의 상을 시인할 수 없었던 표시 장치에 대해 ○를 표기하고, 통상의 주의력으로 관찰하여 광원의 상이 명백하게 시인된 표시 장치에 대해 ×를 표기했다. △는, 통상의 주의력으로 관찰한 경우에는 광원의 상이 마음에 들지 않기는 했지만, 응시함으로써 광원의 상이 시인된 표시 장치에 표기했다.
Figure 112011004164450-pct00001
<제2 실험>
이하에 설명하는 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치, 및 비교예 A에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 얻어진 투과형 표시 장치에 대해, 정면 휘도, 광원의 상의 은폐율 및 시야각을 평가했다.
〔투과형 표시 장치의 구성〕
(실시예 A 내지 D)
상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치를 제작했다. 즉, 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치는, 면 광원 장치 및 액정 표시 패널(투과형 표시부)로 이루어지고, 면 광원 장치는, 냉음극관으로 이루어지는 광원과, 반사판과, 광 확산 시트와, 광학 시트를 갖도록 했다. 광원, 반사판 및 광 확산 시트는, 시판되고 있는 투과형 표시 장치의 것을 이용했다. 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치 사이에 있어서, 동일한 광원, 반사판 및 광 확산 시트를 사용했다. 단, 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치의 광원, 반사판 및 광 확산 시트와, 실시예 2에 관한 투과형 표시 장치의 광원, 반사판 및 광 확산 시트는 상이한 것으로 했다.
광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 본체부 상에 배열되고 플라이 아이 렌즈를 구성하는 제1 단위 형상 요소와, 제1 단위 형상 요소 사이에 배치되고 본체부상의 일방향을 따라 연장되는 제2 단위 형상 요소로 구성했다. 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치의 광학 시트에 있어서, 제1 단위 형상 요소의 배열은, 상술한 실시 형태에서 설명한 배열(도 2 참조)과 마찬가지로 했다. 단, 실시예 A 내지 D에서는, 상술한 제1 방향 d1이, 제2 단위 형상 요소의 배열 방향과 평행해지도록 했다. 또한, 제2 단위 형상 요소의 배열 방향과 광원(냉음극관)의 배열 방향이 평행해지도록 했다. 제2 단위 형상 요소는, 그 배열 방향을 따라 간극 없이 배열했다. 또한, 제2 단위 형상 요소는, 실시예 2와 마찬가지로, 정면 방향을 중심으로 하여 대칭으로 되도록 하여 배치된 직각 이등변 삼각형 형상을 단면 형상으로서 갖도록 했다. 실시예 A 내지 D에서는, 제2 단위 형상 요소의 꼭지각에 모따기를 실시하지 않았다.
실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치의 광학 시트는, 그 밖의 점에 있어서, 형상 치수 및 배열 간격을 제외하고, 상술한 실시예 2의 광학 시트와 마찬가지로 구성했다. 또한, 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치에 있어서의, 광학 시트의 형상 치수 및 배열 간격은, 도 10에 나타낸 바와 같이 했다. 도 10에 있어서의 높이 H1, H2, 폭(본 예에서는, 본체부 상에 있어서 제1 단위 형상 요소의 저면을 이루는 원의 직경) W1, 피치 P1, 피치 P2(본 예에서는, 제2 단위 형상 요소의 폭 W1), 평균 최소 간격 Sa, 꼭지각 θ에 대해서는, 상술한 실시 형태에서 설명한 것을 가리키고 있다(도 2 및 도 4 참조). 한편, 도 10에 있어서의 충전율은, 본체부의 한쪽의 표면 상 중, 제1 단위 형상 요소에 의해 덮여 있는 영역의 비율을 나타내고 있다. 또한, 도 10에 있어서의 외관의 란에는, 광학 시트의 출광면을 모식적으로 도시하고 있다. 이 광학 시트의 모식도에 있어서, 제2 단위 형상 요소는, 도 10의 표 중의 가로 방향으로 연장되는 직선분에 의해, 그 곡선과 능선을 나타내고 있다. 따라서, 도 10의 표 중의 가로 방향으로 연장되는 인접하는 2개 직선분의 간격은, 제2 단위 형상 요소의 피치 P2(본 예에서는, 제2 단위 형상 요소의 폭 W1)의 절반에 상당한다. 또한, 제1 단위 형상 요소는, 단면 삼각형 형상을 가진 제2 단위 형상 요소와 접속하기 때문에, 출광면의 상면에서 보아 본래적으로는 원 형상으로부터 약간 변형된 형상으로 된다. 단, 도 10에 있어서는, 도시와 이해의 용이함의 편의상, 제1 단위 형상 요소를 단순한 원 형상으로서 도시하고 있다.
(비교예 A)
비교예 A에 관한 투과형 표시 장치는, 광학 시트의 구성이 상이한 것을 제외하고, 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치와 동일하게 구성했다. 비교예 A에 관한 광학 시트는, 시트 형상의 본체부와, 본체부 상에 배열되고 플라이 아이 렌즈를 구성하는 다수의 단위 형상 요소로 구성했다. 즉, 비교예 A에 관한 광학 시트에는, 실시예 A 내지 D에 관한 광학 시트의 제2 단위 형상 요소에 상당하는 선 형상 프리즘을 설치하지 않았다.
각 단위 형상 요소의 형상은, 실시예 A 내지 D에 관한 광학 시트의 제1 단위 형상 요소와 마찬가지의 형상으로 했다. 그리고, 비교예 A에서는, 저면이 원 형상인 단위 형상 요소를, 가능한 한 높은 충전율로, 본체부의 한쪽의 면 상에 배열했다. 구체적으로는, 제조 상의 한계로부터, 도 10에 나타낸 바와 같이, 인접하는 2개의 단위 형상 요소는 인접하지 않고, 인접하는 2개의 단위 형상 요소 사이에 평균 4㎛ 정도의 간극이 생겼다.
〔평가 방법〕
(평가 방법 1)
실시예 A 내지 D 및 비교예 A에 관한 투과형 표시 장치의 정면 휘도를, 실험 1에서 설명한 방법과 마찬가지로 하여 측정했다. 결과를, 도 10에 나타낸다. 도 10에 있어서는, 비교예 2의 투과형 표시 장치에 대한 측정값에 대한, 각 투과형 표시 장치에 대한 측정값의 비율을 백분율로 나타내고 있다. 비교예 A 및 실시예 A와 비교하여, 실시예 B 내지 D는 매우 우수한 정면 휘도를 갖고 있었다.
(평가 방법 2)
실시예 A 내지 D 및 비교예 A에 관한 투과형 표시 장치에 대해, 실험 1에서 설명한 방법과 마찬가지로 하여 휘도의 각도 분포를 조사하고, αH 및 αV를 구했다. 결과를, 도 10에 나타낸다. 비교예 A와 비교하여, 실시예 A 내지 D에서는, αH가 향상되고, αV가 저하되었다. 특히 실시예 B 내지 D에서는, 비교예 A와 비교하여, αV가 대폭 저하되어 있었다. 이로 인해, 실시예 A 내지 D에 관한 투과형 표시 장치, 특히 실시예 B 내지 D에 관한 투과형 표시 장치는, 가정에서 사용되는 텔레비전으로서 이상적인 광학 특성, 즉, 수평 방향에 있어서의 시야각이 넓고 또한 광원광을 유효 이용함으로써 우수한 정면 방향 휘도가 확보된다는 광학 특성을 나타내고 있었다.
(평가 방법 3)
실시예 A 내지 D 및 비교예 A에 관한 투과형 표시 장치에 대해, 백색을 표시한 상태에서 정면 방향 휘도를 측정하고, 광원을 이루는 냉음극관의 배열 방향을 따른 정면 방향 휘도의 면내 분포를 측정했다. 각 투과형 표시 장치에 대해, 정면 방향 휘도는, 냉음극관에 배열 주기에 맞춘 주기로 변동되었다. 즉, 냉음극관의 바로 위에 있어서의 정면 방향 휘도가 높고, 인접하는 2개의 냉음극관에 대면하는 위치에서의 정면 방향 휘도가 낮아졌다. 그리고, 이와 같이 주기적으로 변동하는 정면 방향 휘도의 면내 분포의 측정 결과로부터, 하나의 냉음극관에 대응한 구간을 추출하고, 당해 구간 내에 있어서의 평균 휘도 Iav와, 당해 구간 내에 있어서의 최고 휘도 Imax를 구했다. 그리고, 각 투과형 표시 장치에 대해, 최고 휘도 Imax에 대한 평균 휘도 Iav의 비를 은폐율 I(= Imax/Iav×100(％))로서 구했다. 은폐율 I는 100％ 이상의 값을 취하고, 값이 100％에 가까울수록 면내 분포가 억제되어, 냉음극관의 상이 시인되기 어려워진다. 결과를, 도 10에 나타낸다. 비교예 A와 비교하여, 실시예 A 내지 D에서는, 은폐율 I가 각별히 저하되었다. 특히 실시예 B 내지 D에서는, 비교예 A와 비교하여, 은폐율 I가 각별히 저하되어 100％에 가까운 값을 취하고 있었다.

Claims (13)

  1. 시트 형상의 본체부와,
    상기 본체부의 한쪽의 면 상에 배열되고, 플라이 아이 렌즈를 구성하는 복수의 제1 단위 형상 요소와,
    상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상에 배열되고, 상기 본체부의 시트면 상의 일방향과 평행하게 연장되는 복수의 제2 단위 형상 요소를 구비하고,
    상기 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상에 간극을 두고 배열되고,
    상기 제2 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상 중 상기 제1 단위 형상 요소 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체부의 시트면으로의 법선 방향과 평행한 단면이며 상기 일방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 제2 단위 형상 요소는, 삼각형 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 본체부의 시트면으로의 법선 방향과 평행한 단면에 있어서, 상기 제1 단위 형상 요소는 타원 또는 원의 일부분에 상당하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 중 일부의 영역이 상기 제1 단위 형상 요소에 의해 덮이고,
    상기 본체부의 상기 한쪽의 면 중 상기 일부의 영역 이외의 그 밖의 전체 영역이, 상기 제2 단위 형상 요소에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면으로부터의 상기 제2 단위 형상 요소의 돌출 높이는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면으로부터의 상기 제1 단위 형상 요소의 돌출 높이의 9/10 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 시트면 상의 제1 방향을 따라 일정한 피치로 배열되어 있음과 함께, 상기 본체부의 시트면 상의 제2 방향을 따라서도 상기 일정한 피치로 배열되어 있고,
    상기 제1 방향은, 상기 제2 방향에 대해 60° 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  7. 제1항에 있어서, 어느 하나의 제1 단위 형상 요소와, 상기 본체부의 상기 시트면을 따라 당해 하나의 제1 단위 형상 요소에 가장 근접하여 배치된 다른 제1 단위 형상 요소와의 사이의 상기 본체부의 상기 시트면을 따른 이격 간격의 평균을 나타내는 제1 단위 형상 요소의 평균 최소 간격이, 상기 본체부의 상기 시트면 상에 있어서의 상기 일방향에 직교하는 방향으로의 상기 제2 단위 형상 요소의 배열 피치 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 시트면 상의 제1 방향을 따라 일정한 피치로 배열되어 있음과 함께, 상기 본체부의 시트면 상의 제2 방향을 따라서도 상기 일정한 피치로 배열되어 있고,
    상기 제1 방향은, 상기 일방향에 대해 직교하고 있고, 또한 상기 제2 방향에 대해 60° 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 단위 형상 요소는, 상기 본체부의 상기 한쪽의 면 상에 랜덤하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  10. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 받는 제1항에 기재된 광학 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  11. 제10항에 있어서, 단면 삼각형 형상의 복수의 단위 형상 요소를 갖는 집광 시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 광학 시트의 출광측에 배치된 편광 분리 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
  13. 투과형 표시부와,
    상기 투과형 표시부에 대향하여 배치된 제10항에 기재된 면 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 투과형 표시 장치.
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