JP2011064744A - Optical sheet, backlight unit, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画素単位での透過/非透過のレンズシートおよびディスプレイ用光学シート、あるいは透明状態/散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子を配置してなる液晶パネルに対してその背面側から照明するバックライトユニット、並びに、これを備えるディスプレイ装置に関する。 The present invention provides a back surface of a liquid crystal panel in which a transmissive / non-transmissive lens sheet and a display optical sheet in pixel units or a display element having a display pattern defined according to a transparent state / scattering state is disposed. The present invention relates to a backlight unit that illuminates from the side, and a display device including the backlight unit.
近年、TFT(Thin Film Transistor)型液晶パネルやSTN(Super Twisted Nematic)型液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてOA分野のカラーノートPC(パーソナルコンピュータ)を中心に商品化されている。
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側(観察者側)に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
In recent years, liquid crystal display devices using TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panels and STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal panels have been commercialized mainly for color notebook PCs (personal computers) in the OA field.
In such a liquid crystal display device, a so-called backlight method in which a light source is arranged on the back side (observer side) of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel is illuminated with light from the light source is employed.
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、大別して冷陰極管(CCFT:Cold Cathode Fluorescent Tube)等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」(いわゆる、エッジライト方式)と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。 The backlight unit used in this type of backlight system is roughly divided into a light source lamp such as a cold cathode fluorescent tube (CCFT), and a flat plate made of acrylic resin having excellent light transmittance. There are a “light guide plate light guide method” (so-called edge light method) in which multiple reflections are made in the light guide plate, and a “direct type” method that does not use the light guide plate.
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載された液晶表示装置としては、例えば図9に示すものが一般に知られている。
この液晶表示装置においては、上部に一対の偏光板71,73によって挟まれた液晶パネル72が設けられ、その下面側に、略長方形板状のPMMA(ポリメチルメタクリレート)やアクリル等の透明な基材からなる導光板79が設置されている。また、導光板79の上面(光射出面)側には、光学シートの一種である拡散フィルム(拡散層、拡散板)78が設けられている。
As a liquid crystal display device on which a light guide plate light guide type backlight unit is mounted, for example, the one shown in FIG. 9 is generally known.
In this liquid crystal display device, a
さらに、導光板79の下面には、導光板79に導入された光を効率よく上記液晶パネル72方向に均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部(図示せず)が印刷などによって設けられ、散乱反射パターン部の下方には、反射フィルム(反射層)77が設けられている。
また、導光板79の側端部には、光源ランプ76が取り付けられ、さらに、光源ランプ76の光を効率よく導光板79中に入射させるべく、光源ランプ76の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター81が設けられている。なお、前述した散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン(TiO2)粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン(例えばドットパターン)にて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板79内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫である。
Further, on the lower surface of the
In addition, a
そして、最近では、光源ランプ76の光利用効率をアップしてさらなる高輝度化を図るべく、例えば図10に示すように、拡散フィルム78と液晶パネル72との間に、光学シートの一種であり、光集光機能を備えたプリズムフィルム(プリズム層、プリズム板、プリズムシート)74,75を2枚設けることが提案されている。これらプリズムフィルム74,75は導光板79の光射出面から射出され、拡散フィルム78で拡散された光を、高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させるものである。
Recently, in order to increase the light utilization efficiency of the
しかしながら、図9に例示した装置では、視野角の制御が拡散フィルム78の拡散性のみに委ねられていることから、この制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性(ディスプレイ画面(液晶画面)の法線方向の輝度(正面輝度)について、液晶画面の中央部が明るく、中央部から周辺部に向かうほど暗くなる特性)は避けられない。そのため、液晶画面を横(上記法線方向に対して傾斜した方向)から見たときの輝度の低下が大きく、光利用効率の低下を招いてしまう。
また、図10に例示したプリズムフィルム74,75を用いる装置では、2枚のプリズムフィルム74,75が必要であるため、プリズムフィルム74,75における光の吸収によって液晶パネル72に向かう光量の低下(光利用効率の低下)が大きいだけでなく、部材数の増加によって装置の製造コストが上昇してしまう。
However, in the apparatus illustrated in FIG. 9, since the control of the viewing angle is left only to the diffusibility of the
Further, in the apparatus using the
一方、直下型方式のバックライトユニットは、導光板79の利用が困難な大型の液晶TVなどの表示装置に用いられている。直下型方式のバックライトユニットを利用した液晶表示装置としては、図11に例示する装置が一般的に知られている。
この液晶表示装置においては、上部に一対の偏光板71、73によって挟まれた液晶パネル72が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源51が複数設置されている。また、光源51と液晶パネル72との間には、光学シートの一種である拡散フィルム82が設けられている。この構成では、光源51から射出され、拡散フィルム82において拡散された光を、高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させることができる。なお、光源51からの光を効率よく照明光として利用するために、光源51の背面には、リフレクター52が配置されている。
On the other hand, the direct type backlight unit is used in a display device such as a large liquid crystal TV in which the
In this liquid crystal display device, a
しかしながら、図11に例示する装置でも、図9,10に例示した装置の場合と同様に、視野角の制御が拡散フィルム82の拡散性のみに委ねられていることから、この制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光利用効率の低下を招いてしまう。
また、光源51間の間隔が広すぎると、ディスプレイ画面において輝度ムラが生じやすくなるため、光源51の数を減らすことができず、結果として、消費電力の増加、及び、製造コストの増加を招いてしまう。
However, in the apparatus illustrated in FIG. 11 as well, in the same way as in the apparatuses illustrated in FIGS. 9 and 10, since the control of the viewing angle is left only to the diffusibility of the
In addition, if the distance between the
ところで、このような液晶表示装置に対しては、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化とすることが市場ニーズとして強く要請されており、この要請に伴って、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットに対しても、軽量、低消費電力、高輝度とすることが要求されている。
しかしながら、上述した従来の装置では、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザーからは、低価格、高輝度、高表示品位、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニットの開発が待ち望まれている。
By the way, such a liquid crystal display device is strongly required as a market need to be lightweight, low power consumption, high brightness, and thin, and is mounted on the liquid crystal display device in accordance with this request. The backlight unit is also required to be lightweight, low power consumption, and high brightness.
However, it is difficult to say that the above-described conventional apparatus sufficiently satisfies the demand for high brightness and low power consumption, and the liquid crystal with low price, high brightness, high display quality, and low power consumption is not expected from the user. The development of a backlight unit that can realize a display device is awaited.
このような事情に対し、バックライトユニットに用いられる複数の光学シートの機能をより少ない枚数の光学シートで実現しようとする試みがなされており、例えば、集光及び拡散の機能をあわせ持った光学シートの開発が盛んに行われている。
しかし、少なからず集光機能を備える光学シート(集光シート)が、パネル(液晶パネル)側最表面に位置すると、高温や高湿などの周囲の環境の変化に基づいて、あるいは、光源の点灯・消灯の切り替えに基づいてバックライトユニット内の温度が変化し、これによって輝度の明暗差が発生して、表示品位が低下する問題がある。
また、バックライトユニットに対する低消費電力の要請については、光源数の減少や、光源位置の変更により対応するのが一般的であるが、この場合には、正面輝度の低下や、光源位置の変更による面内の輝度ムラが以前より大きくなってしまう。このため、光学シートに対しては、更なる正面輝度の向上、及び、面内の輝度ムラ解消が求められる。
In response to such circumstances, attempts have been made to realize the functions of a plurality of optical sheets used in a backlight unit with a smaller number of optical sheets. For example, an optical system having both light collecting and diffusing functions. Sheet development is actively underway.
However, if an optical sheet (condensing sheet) that has a condensing function is located on the outermost surface of the panel (liquid crystal panel) side, the light source is turned on based on changes in the surrounding environment such as high temperature and high humidity. There is a problem that the temperature in the backlight unit changes based on switching off, which causes a difference in brightness between brightness and display quality.
In general, the demand for low power consumption for the backlight unit is dealt with by reducing the number of light sources or changing the position of the light source. The in-plane brightness unevenness due to will be larger than before. For this reason, further improvement in front luminance and elimination of in-plane luminance unevenness are required for the optical sheet.
以上のことから、1枚の光学シートだけで必要とされる輝度向上および面内の輝度ムラ解消の両方の効果を発揮できる光学シートが市場では求められているが、実際には、環境特性や表示品位、輝度向上、および輝度ムラの観点から拡散板を含め2枚以上の光学シートを組み合わせて使用している現状がある。 In view of the above, there is a demand for an optical sheet in the market that can exhibit both the luminance improvement required by only one optical sheet and the elimination of in-plane luminance unevenness. In view of display quality, luminance improvement, and luminance unevenness, there is a current situation in which two or more optical sheets including a diffusion plate are used in combination.
そして、2枚以上の光学シートを組み合わせて使用する場合、筐体等に振動が発生しても集光シート(光学シート)を含めた光学シート同士が互いを傷付けない表面性(耐擦傷性)を有していなければならない。また、2枚以上の光学シートを組み合わせて使用する場合には、1枚構成の場合と比較して枚数が多くなることから、各光学シートに対して更なるコストダウンが求められる。 When two or more optical sheets are used in combination, the surface properties (scratch resistance) that the optical sheets including the light collecting sheet (optical sheet) do not damage each other even if vibration occurs in the housing or the like. Must have. In addition, when two or more optical sheets are used in combination, the number of sheets is increased as compared with the case of a single-sheet configuration, and therefore further cost reduction is required for each optical sheet.
なお、光学シート自体の耐擦傷性を向上することは、光学シートの製造コスト削減にも有効である。
具体的に説明すれば、従来では、光学シートの入射面、もしくは出射面、またはその両方に保護フィルムを貼り合わせて表面(入射面・出射面)に傷が付くのを防いでいる。この保護フィルムの主たる使用目的は、光学シートの作製・加工から光学シートを筐体にセットするまでに幾つもの工程を経るため、これら工程の途中で光学シートの表面が擦れたりすることで形状が崩れるのを防ぐことにある。そして、この保護フィルムは、光学シートを筐体にセットする直前に剥離されるため、保護フィルムが光学シートの性能に影響することはない。すなわち、光学シート自体の耐擦傷性を向上することで保護フィルムの使用を省くことは、光学シートの製造コストの減少、および保護フィルムを貼り合わせる工程の省略につながり、コストダウンに効果的である。
Note that improving the scratch resistance of the optical sheet itself is also effective in reducing the manufacturing cost of the optical sheet.
Specifically, in the related art, a protective film is bonded to the incident surface, the light emitting surface, or both of the optical sheet to prevent the surface (incident surface / light emitting surface) from being damaged. The main purpose of use of this protective film is through a number of processes from the preparation and processing of the optical sheet to the setting of the optical sheet to the housing, and the shape of the protective film is rubbed during the process. It is to prevent collapse. And since this protective film peels immediately before setting an optical sheet to a housing | casing, a protective film does not affect the performance of an optical sheet. That is, omitting the use of the protective film by improving the scratch resistance of the optical sheet itself leads to a reduction in the manufacturing cost of the optical sheet and the omission of the step of attaching the protective film, which is effective for cost reduction. .
光学シートの耐擦傷性の向上に関連する事項として、特許文献1には、一方の面に直線状のプリズムを複数配列したプリズム板(光学シート)が記載されている。なお、各プリズムは、プリズム板の面方向に対して互いに逆向きに傾斜する二つの平坦な斜面部と、これら二つの斜面部の上端の間に形成されてプリズム板の面方向に平行する平坦面とされた頂面部とによって形成されている。なお、頂面部は、プリズムの長手方向全体にわたって形成されている。この構成では、平坦な頂面部上に別の光学シートを重ねて配することができるため、別の光学シートがプリズムによって傷つくことを防止できる。 As a matter related to improving the scratch resistance of the optical sheet, Patent Document 1 describes a prism plate (optical sheet) in which a plurality of linear prisms are arranged on one surface. Each prism is formed between two flat slopes inclined in opposite directions with respect to the surface direction of the prism plate, and a flat surface formed between the upper ends of the two slope parts and parallel to the surface direction of the prism plate. It is formed by the top surface part made into the surface. The top surface portion is formed over the entire longitudinal direction of the prism. In this configuration, since another optical sheet can be disposed on the flat top surface portion, the other optical sheet can be prevented from being damaged by the prism.
一方、特許文献2には、微粒子を分散させた溶液を光学シートの入射面に塗布すること(第一の手法)、あるいは、凹凸形状が形成された金型を用いて入射面に転写すること(第二の手法)により、入射面全体に微小(微細)な凹凸を形成することが提案されている。また、微小な凹凸を形成することで、光学シートの拡散性向上による輝度ムラ解消効果と正面輝度とのバランスが得られる効果が示されている。しかしながら、第一の手法では、微粒子を分散させた溶液を塗布する工程が増えることで、材料費および加工費が増加し、光学シートの製造コストアップにつながってしまう。また、光学シートの入射面に上記溶液による別の層(塗工層)が形成されることで、入射面と塗工層で熱膨張係数に差が生じ、高温環境下で光学シートの反りやたわみといった環境特性の悪化も懸念される。一方、第二の手法では、光学シートの入射面に微小凹凸を直接形成するため、第一の手法の問題は生じない。また、第二の手法では、入射面全体にわたって微小凹凸が多数存在するため、傷がついても目立ちにくく耐擦傷性は向上する。これは、光学シートが微小凹凸により拡散性を有することで、傷が存在する部分と存在しない部分との間で凹凸の差が小さくなり、傷の視認性が低下するためである。 On the other hand, in Patent Document 2, a solution in which fine particles are dispersed is applied to the incident surface of the optical sheet (first method), or is transferred to the incident surface using a mold having an uneven shape. It has been proposed to form minute irregularities on the entire incident surface by (second method). Moreover, the effect that the balance of the brightness nonuniformity elimination effect by front surface brightness | luminance by the improvement of the diffusibility of an optical sheet and the front brightness | luminance is acquired by forming a micro unevenness | corrugation is shown. However, in the first method, the number of steps for applying the solution in which the fine particles are dispersed increases, so that the material cost and the processing cost increase, leading to an increase in the manufacturing cost of the optical sheet. In addition, by forming another layer (coating layer) from the above solution on the incident surface of the optical sheet, there is a difference in thermal expansion coefficient between the incident surface and the coating layer. There is also concern about deterioration of environmental characteristics such as deflection. On the other hand, in the second method, since the minute unevenness is directly formed on the incident surface of the optical sheet, the problem of the first method does not occur. Further, in the second method, since there are a large number of minute irregularities on the entire incident surface, the scratch resistance is less noticeable even if scratches are made, and the scratch resistance is improved. This is because the optical sheet has diffusibility due to minute unevenness, and thus the difference in unevenness between the portion where the scratch exists and the portion where the scratch does not exist is reduced, and the visibility of the scratch is reduced.
しかしながら、上述した特許文献1,2に記載された手法では、光学シートの耐擦傷性及び光学性能の両方を好適に設計すること、すなわち、高い耐擦傷性を有しながら所望の光学性能を得ることは困難であり、耐擦傷性を持たせるために光学性能を犠牲にした光学設計を行っている現状がある。 However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 described above appropriately design both the scratch resistance and optical performance of the optical sheet, that is, obtain desired optical performance while having high scratch resistance. However, there is a current situation in which optical design is performed at the expense of optical performance in order to provide scratch resistance.
具体的に説明すれば、特許文献1に記載のプリズム板では、平面状の平坦な頂面部を設けることで傷つき性(耐擦傷性)を改善しているものの、平面状の頂面部を各プリズムに形成すること、特に各プリズムの長手方向全体にわたって形成することは、光学性能に大きく影響し、特に輝度低下は免れない。これは、光学シートの入射面から斜めに入射した光が平坦な頂面部に当たった場合、そこで反射し出射面から外方に出射されずに戻ってしまうためである。そして、平面状の頂面部を各プリズムの長手方向全体にわたって形成されると、光学シートの出射面のうち平面状の頂面部の占める割合は非常に大きく、結果として、出射面から外方に出射される光が非常に少なくなる。なお、輝度低下をできるだけ少なく抑えるためには、各プリズムにおける頂面部の幅寸法を狭めて面積を小さくしなくてはならないが、この場合には耐擦傷性の効果が低下してしまう。 Specifically, in the prism plate described in Patent Document 1, although the flat top surface portion is provided to improve scratch resistance (scratch resistance), the flat top surface portion is replaced with each prism. In particular, forming over the entire longitudinal direction of each prism greatly affects the optical performance, and a reduction in luminance is inevitable. This is because when light incident obliquely from the incident surface of the optical sheet hits the flat top surface portion, the light is reflected there and returned without being emitted outward from the emission surface. When the planar top surface portion is formed over the entire length of each prism, the proportion of the planar top surface portion of the exit surface of the optical sheet is very large. As a result, the light exits outward from the exit surface. Very little light is emitted. In order to suppress the decrease in luminance as much as possible, the width of the top surface portion of each prism must be reduced to reduce the area, but in this case, the effect of scratch resistance is reduced.
また、特許文献2の第二の手法では、入射面全体にわたって微小凹凸が多数形成されていることで、光学シートの拡散性が強く発揮されるため、出射光を自由に制御することが困難となり、輝度の低下、光学性能の低下に繋がる。なお、光学シートの拡散性を小さく抑えるためには、微小凹凸を減らせばよいが、この場合には、傷を目立ちにくくする効果が薄れてしまう。特に、微小凹凸を極端に減らすと傷の視認性低下という効果自体を発揮しなくなってしまう。
以上にように、耐擦傷性を向上させる従来の方法では、耐擦傷性と光学性能(特に輝度)とはトレードオフの関係にあり、両方の性能を自由に設計することができない。
Further, in the second method of Patent Document 2, since a large number of minute irregularities are formed over the entire incident surface, the diffusibility of the optical sheet is strongly exerted, so that it is difficult to freely control the emitted light. , Leading to a decrease in luminance and optical performance. In addition, in order to suppress the diffusibility of the optical sheet to be small, it is only necessary to reduce the minute unevenness, but in this case, the effect of making the scratches less noticeable is diminished. In particular, if the micro unevenness is extremely reduced, the effect of reducing the visibility of scratches is not exhibited.
As described above, in the conventional method for improving the scratch resistance, the scratch resistance and the optical performance (particularly luminance) are in a trade-off relationship, and it is impossible to freely design both performances.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、耐擦傷性に秀でる光学形状と光学性能に秀でる光学形状を組み合わせることで、耐擦傷性及び光学性能の両方を自由に設計できる光学シート、これを備えるバックライトユニット及び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 in view of the circumstances described above, and is an optical that can freely design both scratch resistance and optical performance by combining an optical shape with excellent scratch resistance and an optical shape with excellent optical performance. An object is to provide a seat, a backlight unit including the sheet, and a display device.
上記課題を解決するために、本発明は、光学シートの出射面と入射面の形状を制御することにより高輝度および輝度ムラ解消の性能を維持しながらも、高い耐擦傷性を有する光学シートを提供する。以下、本発明が提供する手段について詳細に説明する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an optical sheet having high scratch resistance while maintaining the performance of eliminating high brightness and uneven brightness by controlling the shape of the exit surface and the entrance surface of the optical sheet. provide. Hereinafter, means provided by the present invention will be described in detail.
本発明の光学シートは、透光性基材の少なくとも一方の面に、凹凸形状を成形した光学シートであって、前記透光性基材の一方の面には、前記凹凸形状を形成するための光学要素が、前記一方の面に沿う一次元方向に延在する形状あるいはドット状に形成されると共に、前記一方の面に沿って配列され、さらに、前記一方の面には、前記光学要素の高さよりも高く突出する光学突起が複数形成され、各光学突起が、その突出方向の少なくとも先端に曲面形状を有する形状に形成され、互いに隣り合う前記光学突起の間の距離が、前記光学要素の配列ピッチよりも長く設定され、前記光学シートの弾性率をE[MPa]、密度をρ[g/cm3]、厚さをh[μm]とし、前記光学要素の高さをTp[μm]とし、前記光学突起の高さをTr[μm]とし、前記光学突起の間の距離のうち最も短い距離をPr[μm]としたときに次式、
なお、この光学シートにおいては、光が入射する側の面(透光性基材の他方の面側)が光学シートの入射面をなし、入射面に対向し、光が入射面側から透光性基材内を通して出射する側の面(透光性基材の一方の面側)が光学シートの出射面をなす。また、これら入射面や出射面は、凹凸形状の表面を含む面のことを示している。
そして、光学シートの光学要素は、出射面から出射する光に対して集光や拡散等の機能(光学的機能)を発揮するもの(例えばレンズやプリズム等)である。なお、一次元方向に延在する形状の光学要素としては、例えば、多角柱状のプリズム形状のものや、断面円形状あるいは楕円形状のシリンドリカルレンズ等が挙げられる。また、ドット状の光学要素の具体例としては、例えば、多角錘プリズム形状のものや、半球状、半楕円球状のマイクロレンズ等が挙げられる。
In this optical sheet, the surface on which light is incident (the other surface side of the translucent substrate) forms the incident surface of the optical sheet, faces the incident surface, and light is transmitted from the incident surface side. The surface that exits through the transparent substrate (one surface side of the translucent substrate) forms the exit surface of the optical sheet. In addition, the incident surface and the exit surface indicate surfaces including an uneven surface.
The optical element of the optical sheet is one that exhibits a function (optical function) such as condensing or diffusing light emitted from the exit surface (for example, a lens or a prism). Examples of the optical element having a shape extending in the one-dimensional direction include a prismatic prism shape, a cylindrical lens having a circular cross section or an elliptical shape. Specific examples of the dot-like optical element include, for example, those having a polygonal prism shape, hemispherical and hemispherical microlenses, and the like.
また、前記光学シートにおいては、前記光学突起の先端が丸みを帯びていることが好ましい。 Moreover, in the said optical sheet, it is preferable that the front-end | tip of the said optical protrusion is rounded.
さらに、前記光学シートにおいては、前記光学突起が全体に丸みを帯びた半球形状または略半球形状であることがより好ましい。 Furthermore, in the optical sheet, it is more preferable that the optical protrusion has a rounded or substantially hemispherical shape.
なお、前記半球形状は、光学突起の平面視形状(光学シートを透光性基材の一方の面側から見た光学突起の形状)が円形状となる形状のことを示している。一方、前記略半球形状は、光学突起の平面視形状が、円形状となる形状だけではなく、楕円形状となる形状も含むことを示している。言い換えれば、前記略半球形状は、半球形状及び半楕円球形状の両方を含むものを示している。 In addition, the said hemispherical shape has shown that the planar view shape (The shape of the optical protrusion which looked at the optical sheet from the one surface side of the translucent base material) becomes a circular shape. On the other hand, the substantially hemispherical shape indicates that the planar view shape of the optical protrusion includes not only a circular shape but also an elliptical shape. In other words, the substantially hemispherical shape includes both a hemispherical shape and a semi-elliptical sphere shape.
また、前記光学シートにおいては、複数の前記光学突起が、規則的に配置されていてもよい。 In the optical sheet, the plurality of optical protrusions may be regularly arranged.
また、前記光学シートにおいては、複数の前記光学突起が、不規則的に配置されていてもよい。 In the optical sheet, the plurality of optical protrusions may be irregularly arranged.
なお、複数の光学突起の規則的な配置は、例えば、複数の光学突起の等間隔配置などのように、幾何学的な規則性・法則性を有する光学突起の配置のことを示している。一方、複数の光学突起の不規則的な配置は、幾何学的な規則性・法則性を有さない光学突起の配置のことを示している。 Note that the regular arrangement of the plurality of optical protrusions indicates an arrangement of optical protrusions having geometric regularity / laws such as equidistant arrangement of the plurality of optical protrusions. On the other hand, the irregular arrangement of a plurality of optical protrusions indicates an arrangement of optical protrusions having no geometric regularity / law.
さらに、前記光学シートにおいては、前記透光性基材の他方の面に、凹凸形状を成形することが好ましい。 Furthermore, in the said optical sheet, it is preferable to shape | mold an uneven | corrugated shape in the other surface of the said translucent base material.
また、前記光学シートにおいて前記他方の面に凹凸形状を成形した場合には、前記透光性基材の他方の面には、前記凹凸形状を形成するための複数の圧力調整部が、前記他方の面に沿う一次元方向に延在する形状あるいはドット状に形成され、前記圧力調整部の高さをTd[μm]とし、互いに隣り合う前記圧力調整部の間の距離のうち最も短い距離をPd[μm]としたときに次式、
さらに、前記光学シートにおいては、前記圧力調整部の先端が丸みを帯びていることがより好ましい。 Furthermore, in the optical sheet, it is more preferable that the tip of the pressure adjusting unit is rounded.
また、前記光学シートにおいては、複数の前記圧力調整部が規則的に配置されていてもよい。 In the optical sheet, a plurality of the pressure adjusting units may be regularly arranged.
さらに、前記光学シートにおいては、複数の前記圧力調整部が、不規則的に配置されていてもよい。 Furthermore, in the optical sheet, the plurality of pressure adjusting units may be irregularly arranged.
なお、複数の圧力調整部の規則的な配置は、例えば、複数の圧力調整部の等間隔配置などのように、幾何学的な規則性・法則性を有する圧力調整部の配置のことを示している。一方、複数の圧力調整部の不規則的な配置は、幾何学的な規則性・法則性を有さない圧力調整部の配置のことを示している。 Note that the regular arrangement of the plurality of pressure adjusting units indicates the arrangement of the pressure adjusting units having geometric regularity / laws, such as an equal interval arrangement of the plurality of pressure adjusting units. ing. On the other hand, the irregular arrangement of the plurality of pressure adjusting units indicates the arrangement of the pressure adjusting units having no geometric regularity / law.
また、前記光学シートにおいては、前記光学要素と、前記光学突起と、前記圧力調整部との間で次式、
そして、本発明のバックライトユニットは、ディスプレイ装置用のものであって、前記光学シートに対して、前記透光性基材の他方の面側に、少なくとも光源を配置して構成されることを特徴とする。 The backlight unit of the present invention is for a display device, and is configured by disposing at least a light source on the other surface side of the translucent substrate with respect to the optical sheet. Features.
そして、本発明のディスプレイ装置は、前記バックライトユニットのうち前記光学シートの前記一方の面側に、少なくとも画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子を配置して構成されることを特徴とする。 In the display device of the present invention, an image display element that defines a display image according to transmission / light-shielding at least in units of pixels is arranged on the one surface side of the optical sheet in the backlight unit. It is characterized by being.
本発明によれば、光学シートの出射面に高い光学性能を有する形状である光学要素と、耐擦傷性に優れた形状である光学突起を設けることで、光学性能と耐擦傷性の両方がすぐれた光学シートを得ることができる。特に、[数式1]を満たすように光学要素と光学突起との設置割合を調整することで、光学要素の形状を変えることなく所望の耐擦傷性を得ることが可能となる。また、光学シートの入射面に関しても、圧力調整部を設けることで耐擦傷性が向上する。
そして、これら入射面及び出射面の両面の耐擦傷性が向上すると、表面形状保護として従来使用されている保護フィルムを省くことができ、製造費、および工程費の価格を削減することが可能となり、光学シートのコストダウンを行うことができる。
According to the present invention, both the optical performance and the scratch resistance are excellent by providing the optical element having a shape having high optical performance on the light exit surface of the optical sheet and the optical protrusion having a shape excellent in scratch resistance. An optical sheet can be obtained. In particular, by adjusting the installation ratio of the optical element and the optical protrusion so as to satisfy [Equation 1], it becomes possible to obtain desired scratch resistance without changing the shape of the optical element. In addition, with respect to the incident surface of the optical sheet, the scratch resistance is improved by providing the pressure adjusting portion.
And when the scratch resistance on both the incident surface and the exit surface is improved, the protective film conventionally used for surface shape protection can be omitted, and the manufacturing cost and the process cost can be reduced. The cost of the optical sheet can be reduced.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の光学シートを備えるディスプレイ装置の第一実施形態を示す概略図である。
図1に示すディスプレイ装置1は、バックライトユニット2と画像表示素子としての液晶パネル(液晶表示素子)3とを備えている。バックライトユニット2において、例えば所定間隔で配列された冷陰極管(CCFT)からなる複数の光源4と、光源4の背面に配設されていて背面側の出射光を反射させる反射板5とでランプハウス6を構成している。光源4は、冷陰極管に限定されることなく、EL、LED、半導体レーザー等を採用することができる。すなわち、光源4は、少なくとも液晶パネル3に向けて光を供給するものであればよく、冷陰極管等の線状光源や、LED等の点光源等によって構成されればよい。また、複数の光源4は、液晶パネル3の面方向に沿って配列されていればよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a display device provided with the optical sheet of the present invention.
A display device 1 shown in FIG. 1 includes a backlight unit 2 and a liquid crystal panel (liquid crystal display element) 3 as an image display element. In the backlight unit 2, for example, a plurality of
そして、光源4の光照射方向(図1における方向K)前方側には、光源4から進入する光を拡散する光拡散層としての拡散板7が配設されている。一方、液晶パネル3は、一対の偏光板9,9間に液晶素子10を挟持して構成されている。さらに、拡散板7と液晶パネル3との間には、拡散板7を透過した光を集光及び拡散する光学シート12が配設されている。
なお、本実施形態においては、ディスプレイ装置1として液晶表示装置を示しているが、これに限ることはなく、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置などのように、画像を光により表示する表示装置であればディスプレイ装置1の種類は問わない。すなわち、少なくとも画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子を備えるディスプレイ装置であればよい。
A
In the present embodiment, a liquid crystal display device is shown as the display device 1. However, the present invention is not limited to this, and an image is displayed by light, such as a projection screen device, a plasma display device, or an EL display device. Any type of display device 1 may be used as long as it is a display device. In other words, any display device including an image display element that defines a display image according to transmission / light shielding at least in pixel units may be used.
図2は、本発明の光学シートを備えるディスプレイ装置の第二実施形態を示す概略図である。
拡散板7と液晶パネル3との間には、図1に示すように、光学シート12のみ設置してもよいが、図2に示すように、集光・拡散用の光学シート12に別の光学シート31、32を組み合わせたものを設置してもよい。すなわち、図2に示すディスプレイ装置30では、バックライトユニット33が別の光学シート31,32を備える点で、図1に示すディスプレイ装置1の構成と異なっている。
なお、図2においては、光学シート12の上方及び下方の両方に別の光学シート31,32を設置しているが、例えば、上方のみに別の光学シート31を設置してもよいし、あるいは、下方のみに別の光学シート32を設置してもよい。また、別の光学シート31,32の使用枚数は、図2のように1枚に限定されることはなく、本発明の光学シート12の上方、あるいは、下方に2枚以上積層して設置することも可能である。また、別の光学シート31,32としては、集光や拡散等の光学的機能が相異する2種類以上の光学シートを使用してもよいし、同一種類の光学シートを使用してもよい。
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of a display device provided with the optical sheet of the present invention.
As shown in FIG. 1, only the
In FIG. 2, the other
より詳細に説明すれば、別の光学シート31、32としては、適宜の集光用光学シートを採用することが可能であり、例えば、四角錘プリズムシートに代表される多角錘プリズムシートや、三角形柱状のプリズムシートに代表される多角柱状のプリズムシート、あるいは、半円形状や半楕円状のシリンドリカルレンズや、マイクロレンズシート、拡散シートなどが挙げられる。なお、別の光学シート31、32として多角柱状のプリズムシートやシリンドリカルレンズを採用する場合には、各プリズムや各レンズが柱状に形成されているが、一方の光学シート31のプリズムやレンズの長手方向が、他方の光学シート32のプリズムやレンズの長手方向に対して直交するように、各光学シート31,32において複数のプリズムやレンズを配列することが望ましい。
If it demonstrates in detail, it is possible to employ | adopt the suitable optical sheet for condensing as another
光学シート12は、図3に示すように、板状に形成された透光性基材15の両面15a,15bに凹凸形状を成形して大略構成されている。そして、この光学シート12において、透光性基材15の一方の面15aには、凹凸形状を形成するための複数の光学要素13と、光学要素13の高さ寸法よりも高く突出する複数の光学突起14が形成されている。また、透光性基材15の他方の面15bには、凹凸形状を形成するための複数の圧力調整部16が突出して形成されている。
なお、この光学シート12においては、光が入射する側の面(透光性基材15の他方の面15b側)を光学シート12の入射面とし、入射面に対向し、光が入射面側から透光性基材15内を通して出射する側の面(透光性基材15の一方の面15a側)を光学シート12の出射面とする。そして、これら入射面や出射面は、凹凸形状の表面を含む面のことを示している。
したがって、図1,2に示すディスプレイ装置1,30やバックライトユニット2,33においては、光源4や拡散板7が透光性基材15の他方の面15b側に配置され、液晶パネル3が透光性基材15の一方の面15a側に配置されることになる。
As shown in FIG. 3, the
In this
Therefore, in the
以下、本発明の光学シート12の出射面側の構成に関する詳細を述べる。
各光学要素13は、光学シート12の出射面から出射する光に対して集光や拡散等の機能(光学的機能)を発揮するもの(例えばレンズやプリズム等)である。このような光学要素としては、例えば、多角柱状のプリズム形状のものや、断面円形状あるいは楕円形状のシリンドリカルレンズ等のように透光性基材15の一方の面15aに沿って一次元方向に延在する形状のもの(例えば図6参照)が挙げられる。また、光学要素13としては、多角錘プリズム形状のものや、半球状、半楕円球状のマイクロレンズ等のようにドット状に形成されるものが挙げられる。なお、図3においては、光学要素13が頂角90°のプリズムとして記載されている。
そして、以上のように構成される複数の光学要素13は、透光性基材15の一方の面15aに沿って一定のピッチで配列されている。
Hereinafter, the detail regarding the structure by the side of the output surface of the
Each
The plurality of
各光学突起14は、曲面形状を有する形状に形成されている。なお、図3において、光学突起14は、半球状に形成されてその表面全体が曲面形状となっているが、表面全体が曲面形状となる他の形状として、例えば楕円球状に形成されてもよい。また、光学突起14は、その表面全体が曲面形状となっていなくてもよく、例えば、円錐状、多角錐状、円柱状、多角柱状などに形成されていても、少なくとも光学突起14の突出方向の先端に曲面形状を有していればよい(例えば図5参照)。言い換えれば、光学突起14の突出方向の先端が、丸みを帯びていればよい。ただし、光学突起14は、半球状あるいは半楕円球状であることが最も好ましい。
また、各光学突起14は、図6に例示すように、平面視で、円状(光学突起14C)、楕円状(光学突起14D)、多角形状(光学突起14E)等、様々なドット形状に形成されるものである。そして、以上のように構成される複数の光学突起14は、互いに隣り合う光学突起14間の距離が、光学要素13の配列ピッチよりも長く設定されるように配置されている。
Each
Further, as shown in FIG. 6, each
なお、各光学突起14の直径(ここでは長径または一辺の長さ等も含む)Dr(図6参照)の大きさは限定されることはないが、本発明の光学シート12を第一実施形態(図1)や第二実施形態(図2)のように使用する場合には、光学突起14が画面上において視認されないような大きさであることが必要とされるため、その直径Drを200μm以下とする必要がある。特に、第一実施形態のように他の光学シート31,32と組み合わせずに、本発明の光学シート12のみにより光学突起14の視認性を無くすためには、その直径Drを170μm以下とすることが望ましい。光学突起14の直径Drを170μmより大きくすると光学突起14の形状や配置が視認され、光学シート12の表示品位を低下させるためである。一方、光学突起14は、視認されなければ実施可能であるものの、実際にはその直径が20μmより小さいと、光学シート12の成型時に、光学突起14の高さ寸法を光学要素13の高さ寸法よりも高く設定したり、後述する関係式〔数式1〕を満たすことが困難となるため、光学突起14の直径を20μm以上に設定することが望ましい。
The diameter of each optical protrusion 14 (including the major axis or the length of one side here) Dr (see FIG. 6) is not limited, but the
ところで、光学シート12の耐擦傷性向上の対策としては、傷自体が入ることを防ぐとともに、傷が入った場合に傷の視認性を下げる、また、傷が入る前後で光学シート12の光学性能の変化が少なくてはならない。なお、光学シート12の光学性能とは、主として光学要素13に依存するものである。
本発明の光学シートでは、光学シート12の弾性率をE[MPa]、密度をρ[g/cm3]、厚さをh[μm]とし、光学要素13の高さをTp[μm]、光学突起14の高さをTr[μm]、最近接する光学突起14同士の距離をPr[μm]としたときに、次式が成り立っている。
By the way, as a measure for improving the scratch resistance of the
In the optical sheet of the present invention, the elastic modulus of the
なお、最近接する光学突起14同士の距離Prは、複数ある光学突起14間の距離のうち最も短い距離のことを示している。
〔数式1〕は、本発明の光学シート12に特に大きな荷重をかけることなく、光学シート12の出射面が対向するように平面上に置いた際に、光学要素13が平面に接触せず、また、わずかな磨耗でも充分耐えられる条件を示している。一般的にたわみ量Vsは次式の関係性がある。
It should be noted that the distance Pr between the
[Equation 1] indicates that the
すなわち、光学シートのたわみ量Vsは、光学シート12の弾性率E、密度ρ及び厚さhによって調整することが可能である。しかし、弾性率E及び密度ρは使用する材料によって決定する数値であり、光学用途で使用する本発明の光学シート12の場合、その屈折率や透光性、透明性などの光学的な性能以外にも強度や成形性によっても使用可能な樹脂(材料)は制限されるため、自由に選択することは難しい。また、光学シート12の厚さhに関しても、成形性や環境特性、価格にも影響するために実施可能な厚さは限られている。そのため、光学要素13の高さTp、光学突起14の高さTr、光学突起14同士の距離Prを調整して〔数式1〕を満たすことで、光学要素13の保護が可能となる。
That is, the deflection amount Vs of the optical sheet can be adjusted by the elastic modulus E, the density ρ, and the thickness h of the
ここで、光学シート12の出射面が対向するように平面上に置いた際に、平面に対する光学突起14の磨耗について説明する。
図4(a)、(b)は光学突起14(14A)が半球形状の場合、図5(a)、(b)には光学突起14(14B)が90°プリズムの先端に曲面形状を有する場合の光学シート12の磨耗前後の概略図をそれぞれ示している。
図4に示す半球形状の場合、プリズムの先端が他のシートや液晶パネル等の平面と擦れた際に先端形状が崩れにくく、また崩れた場合に光学性能へ与える影響が小さい。
一方、図5のように90°プリズムの先端に曲面を有している形状の場合、わずかな磨耗でも磨耗前後での形状変化が大きいため、著しい輝度低下が発生してしまう。その解消には、光学突起14Bの設置数を増やし、各光学突起14Bに加わる圧力を小さくすることで各光学突起14Bの磨耗量を減らす必要がある。しかし、光学突起14Bの設置数を増やすと光学要素13の割合が減少するため、光学シート12の光学性能が低下する。したがって、光学突起14の設置数には限界があり、充分な耐擦傷性を得ることは難しい。
以上のことから、光学突起14は、半球状あるいは楕円球状であることが望ましい。
Here, when the
4A and 4B, when the optical protrusion 14 (14A) has a hemispherical shape, the optical protrusion 14 (14B) has a curved shape at the tip of the 90 ° prism in FIGS. 5A and 5B. The schematic before and after abrasion of the
In the case of the hemispherical shape shown in FIG. 4, when the tip end of the prism rubs against a flat surface such as another sheet or a liquid crystal panel, the tip end shape is not easily broken, and when it is broken, the influence on the optical performance is small.
On the other hand, in the case of the shape having a curved surface at the tip of the 90 ° prism as shown in FIG. 5, even if slight wear, the shape change before and after the wear is large, and thus a significant decrease in luminance occurs. In order to solve this problem, it is necessary to increase the number of installed
From the above, it is desirable that the
なお、本発明では、光学要素13は耐擦傷性という課題を無視した自由なレンズ形状設計を行い、光学突起14を設けることで光学シート12の耐擦傷性を付与するという考え方である。そのため、光学要素13は、図3に示すような90°プリズムに限定されることはなく、80°や110°などの他の角度の三角柱状のプリズム形状、四角錘プリズム形状や多角錘プリズム形状、または半楕円状のシリンドリカルレンズ、マイクロレンズなどが挙げられる。すなわち、光学突起14を設けることで光学要素13の形状は制限を受けないため、光学的に要求される性能(光学性能)を満たす形状であればどんな形状であっても構わない。
In the present invention, the
また、複数の光学突起14は、規則的に配置されていてもよいし、不規則的に配置されていてもかまわない。なお、図6においては、複数の光学突起14が不規則的に配置されている。
光学突起14を規則的に配置した場合、光学シート12の面全体で隣り合う光学突起14同士の距離が一定であり、面内で耐擦傷性を均一とすることができる。しかし、光学突起14を規則的に配置すると、光学要素13と光学突起14とのモアレ、また適宜設ける他の光学シート31,32や拡散板7とのモアレや、液晶パネル3などの他の部材とのモアレが発生する可能性が生じるため、規則性には充分考慮する必要がある。
一方、光学突起14を不規則的に配置する場合、規則的に設けた場合に最も懸念されるモアレの課題を解決することができるほか、サイズによる考慮も必要なく自由に使用することが可能となる。しかし、面内での光学突起14同士の距離が一定ではなくなるため、面内での耐擦傷性が不均一となってしまう。そこで、面内で光学突起14同士の距離が極端に大きい箇所が発生しないよう充分に考慮する必要がある。
Further, the plurality of
When the
On the other hand, when the
次に、本発明の光学シート12の入射面側の構成に関する詳細を述べる。
図3に示すように、各圧力調整部16は、透光性基材15の他方の面15bから突出する突起であり、例えば、透光性基材15の他方の面15bに沿って一次元方向に延在する線状の突起であってもよいし、ドット状の突起であってもよい。なお、以下の説明においては、圧力調整部16を主にドット形状として説明する。また、以下の説明においては、複数の圧力調整部16が互いに間隔をあけて配されることで、透光性基材15の他方の面15bも光学シート12の入射面をなしている。さらに、以下の説明では、透光性基材15の他方の面15bを凹凸のない平滑面15bとして説明するが、例えば凹凸を有していても良い。
本発明の光学シート12では、その耐擦傷性向上を目的として、圧力調整部16の高さをTd[μm]とし、最近接する圧力調整部16同士の距離をPd[μm]としたときに、次式が成り立っている。
Next, the detail regarding the structure by the side of the entrance plane of the
As shown in FIG. 3, each
In the
なお、最近接する圧力調整部16同士の距離Pdとは、複数ある圧力調整部16間の距離のうち最も短い距離のことを示している。
〔数式2〕は、本発明の光学シートに特に大きな荷重をかけることなく、光学シート12の入射面が対向するように平面上に置いた際に、入射面のうち圧力調整部16を除く平滑面15bが接触せず、またわずかな磨耗でも充分耐えられる条件を示している。光学シート12のたわみ量Vnは次式の関係性がある。
In addition, the distance Pd between the
[Equation 2] indicates that the optical sheet of the present invention is smooth without the
すなわち、光学シート12のたわみ量Vnは、光学シート12の弾性率E、密度ρ及び厚さhによって調整することが可能である。しかし、弾性率E及び密度ρは使用する材料によって決定する数値であり、光学用途で使用する本発明の光学シート12の場合、屈折率や透光性、透明性などの光学的な性能以外にも強度や成形性によっても使用可能な樹脂(材料)は制限されるため、自由に選択することは難しい。また光学シート12の厚さhに関しても、成形性や環境特性、価格にも影響するために実施可能な厚さは限られている。そのため、圧力調整部16の高さTd、圧力調整部16同士の距離Pdを調整して〔数式2〕を満たすことで、平滑面15bの保護が可能である。
That is, the deflection amount Vn of the
次いで、本発明の光学シート12の入射面形状の更なる詳細について述べる。
入射面の圧力調整部16の形状について図7に例を示す。図7(a)においては、略半球形状(例えば半楕円球形状)の圧力調整部16Aが、平滑面(平坦面)15bとされた入射面にランダム配置(不規則的に配置)されている。また、図7(b)においては、図7(a)の場合と同様に略半球形状の圧力調整部16Bが平滑面15bにランダム配置されているが、図7(a)と比較して、圧力調整部16Bの高さと幅との比を表すアスペクト比(幅寸法に対する高さ寸法の比率)を大きく設定したドット形状を圧力調整部16Bとして使用している。すなわち、図7(a)の圧力調整部16Aは、その高さ寸法を幅寸法よりも小さく設定したものであり、図7(b)の圧力調整部16Bは、その高さ寸法を幅寸法よりも大きく設定したものである。
ここで、圧力調整部16の形状は、その突出方向の先端に曲面を有する形状であれば何でもよいが、表面全体が曲面となる形状、特に半球形状(アスペクト比が1となる形状)や略半球形状であることが望ましい。その理由は、本発明の光学シート12の出射面に設けた光学突起14の場合と同様であり、圧力調整部16を半球形状(アスペクト比が1となる形状)や略半球形状とする方が、耐擦傷性が向上し、傷が入る前後での光学性能の変化が少ないためである。
Next, further details of the incident surface shape of the
An example of the shape of the
Here, the shape of the
図7(c)における圧力調整部16Cは、ドット形状の他の例として円柱形状を呈しており、その先端が図7(a)、(b)の圧力調整部16A,16Bと同様に丸みを帯びている。このように、圧力調整部16Cの先端が丸いという条件を満たしていれば、圧力調整部16Cの磨耗量も低減できる。しかし、曲面形状を呈している先端部分(曲面部分)の大きさ(高さ寸法)が小さい場合には、曲面部分全体が摩耗してしまうと、入射面の圧力調整部16Cの形状変化に基づく輝度変化量が非常に大きくなってしまうという難点がある。一方、圧力調整部16が半球形状または略半球形状である場合には、圧力調整部16の磨耗による光学性能の変化が緩やかであるため、より適しているのである。
さらに、圧力調整部16のアスペクト比の大きさは、特に限定しなくてもよいが、小さい方がより好ましい。これは、前述と同様、アスペクト比が大きいと光学性能に影響を与えやすく磨耗前後での光学性能変化が著しくなるためである。ただし、圧力調整部16の高さTdについては、より高くする方が入射面の傷つきをより確実に防止できるため、圧力調整部16のアスペクト比及び高さTdは、耐擦傷性と光学性能の両方を鑑みて設定する必要がある。
The
Furthermore, the size of the aspect ratio of the
また、圧力調整部16の径寸法Dd(図3参照)は、特に限定されなくてもよいが、例えば20μm以上200μm以下であることが良く、50μm以上150μm以下であることがさらに望ましい。
圧力調整部16の径寸法Ddが20μm以下と非常に小さい場合には、充分な耐擦傷性を得るために、圧力調整部16を必然的に大きいアスペクト比のドット形状とするほか無く、その場合には、前述したように磨耗前後での光学性能の変化が著しくなるという問題が生じる。
一方、圧力調整部16の径寸法Ddが200μmより大きい場合には、圧力調整部16が視認されやすくなることから、表示品位が低下する。したがって、圧力調整部16の径寸法Ddは、200μm以下、特に第一実施形態のように他の光学シート(図2における光学シート31,32)と組み合わせることなく使用する場合は150μm以下が望ましい。
なお、ここでは、圧力調整部16がドット状である場合の径寸法(幅寸法)Ddの数値範囲について述べたが、例えば圧力調整部16が一次元方向に延在する線状である場合には、その幅寸法を前述した数値範囲に設定することが望ましい。
Further, the diameter Dd (see FIG. 3) of the
When the diameter Dd of the
On the other hand, when the diameter Dd of the
In addition, although the numerical range of the diameter dimension (width dimension) Dd when the
また、圧力調整部16は規則的に配置されていてもよいし、不規則的に配置されていてもよい。規則的に配置した場合、光学シート12の面全体で隣り合う圧力調整部16同士の距離が一定となり、面内で耐擦傷性を均一とすることができる。しかし、前述した光学突起14の場合と同様に、圧力調整部16と光学要素13や光学突起14とのモアレ、また適宜設ける他の光学シート31,32や拡散板7とのモアレや、液晶パネル3などの他の部材とのモアレが発生する可能性が生じるため、規則性に充分考慮する必要がある。
一方、圧力調整部16を不規則的に配置する場合、規則的に設けた場合に最も懸念されるモアレの課題を解決することができるほか、サイズによる考慮も必要なく自由に使用することが可能となる。しかし、面内での圧力調整部16同士の距離Pdが一定ではなくなるため、面内での耐擦傷性が不均一となってしまう。そこで、面内で圧力調整部16同士の距離Pdが極端に大きい箇所が発生しないよう充分に考慮する必要がある。
Moreover, the
On the other hand, when the
また、図7(a)〜(c)において、透光性基材15の他方の面15bは、平滑面となっているが、圧力調整部16よりも十分に高さが小さければどのような形状を呈していてもよく、特に形状のないミラー面以外にも、例えば、図7(d)のように微小凹凸形状を有する面として形成されてもよい。また、透光性基材15の他方の面15bに、圧力調整部16よりも十分に高さが小さい微小プリズム形状などの三角柱形状、四角錘プリズム形状、または、半楕円状のシリンドリカルレンズ、マイクロレンズ形状などが形成されてもよい。特に、微小凹凸形状やシリンドリカルレンズ、マイクロレンズである場合には、さらに傷が付きにくくなるうえ、傷がついてもこれらの形状が有する拡散性によって傷の視認性が低下し、傷を目立ちにくくする効果がある。しかし、光学シート12の拡散性が増加することにより、光学シート12の光学特性、特に正面輝度が低下する傾向にあることから、透光性基材15の他方の面15bに各種形状を付与する場合には、光学シート12の光学性能を十分に考慮しなくてはならない。
なお、上述したように、光学シート12の入射面は、複数の圧力調整部16を有して凹凸形状に成形されるとしたが、例えば鏡面形状等のように平坦な平滑面のみによって成形されてもよい。言い換えれば、透光性基材15の他方の面15bには、凹凸形状を成形しなくても構わない。また、光学シート12の入射面は、例えば、圧力調整部16を有さずに、微小凹凸形状微小プリズム形状、シリンドリカルレンズ及びマイクロレンズ形状のうち、一つ或いは複数有することで、凹凸形状に成形されてもよい。
7A to 7C, the
As described above, the incident surface of the
そして、圧力調整部16を有する光学シート12においては、次式〔数式3〕を満たすことで、その入射面及び出射面の両方に保護フィルムを貼り合わせない「保護フィルム外し」としても、光学シートの作製・加工から光学シート12を筐体に組み込むまでの間において、光学シート12の光学性能に影響する傷などの発生を防止できる。
And in the
〔数式3〕は、本発明の光学シート12を2枚以上積層した場合、特に大きな荷重を意図的にかけずに積層した場合に、光学シート12の入射面および出射面の両方に傷などが発生しない条件である。通常、光学シート12は押出法、またはUV成型法により成型される。厚みが薄ければ成型したと同時にロール状に巻取られ、その後、所定のサイズへの断裁加工、または抜き加工が行なわれ積載される。また厚みが非常に厚い場合は成型した直後に断裁加工され積載される。
そして、この積載状態の光学シート12を所定の梱包箱に収容して納入されるのが一般的である。通常、光学シート12の積載は、入射面もしくは出射面のどちらか決められた面を上もしくは下にして行われる。つまり、積み重ねられた一方の光学シート12の入射面と他方の光学シート12の出射面とが接触することになる。
そのため、光学シート12を積み重ねても、入射面側の圧力調整部16と出射面側の光学要素13とが接触しない条件(光学要素13に傷がつかない条件)を満たす必要がある。
前述した〔数式3〕は、上記条件を満たすものであり、光学シート12を積み重ねた際に圧力調整部16(の先端)が光学要素13(の先端)に最も接近する条件を考えた場合には、〔数式3〕を満たしていなくてはならない。これは、積み重ねられた複数の光学シート12において、一方の光学シート12の入射面と他方の光学シート12の出射面とが接したときに、圧力調整部16が光学要素13に接触せず磨耗しないための条件である。
[Equation 3] indicates that when two or more
In general, the stacked
Therefore, even if the
[Equation 3] described above satisfies the above-described condition, and when the condition that the pressure adjusting unit 16 (tip) approaches the optical element 13 (tip) most closely when the
また、上述したもののほかに、光学性能に影響する傷としては、出射面側の光学突起14が入射面側の平滑面15bを摩耗することによって発生するものも考えられる。
しかし、光学シート12の性能上、入射面側の平滑面15bと比較して、出射面側の光学要素13の高さ寸法の方が高く、また、光学要素13の先端は凸状であることが多く摩耗し易いため、一般的には入射面の方が出射面よりも傷が付きやすい。さらに、出射面側につく傷は、入射面側につく傷と比較して、光学シート12の光学性能に対する影響が大きく、また視認性が高い。
したがって、本発明の光学シート12は〔数式3〕を満たしていれば、光学シート12の積層時でも両面ともに傷がつくことはない。
In addition to those described above, scratches that affect the optical performance may be those generated when the
However, in terms of the performance of the
Therefore, as long as the
なお、本発明の光学シート12の入射面及び出射面の一方あるいは両方には、更なる耐擦傷性向上を目的として、硬度が高いまたは滑り性の高いハードコート層を設けてもよい。また、例えば後述する押出法において表面層(例えば、光学シート12のうち光学要素13や光学突起14、圧力調整部16となる部分を含む薄い層)のみ別の材料を使用して、硬度が高い、または滑り性を向上させ更なる耐擦傷性を得てもよい。
Note that one or both of the incident surface and the exit surface of the
光学シート12に用いる材料としては、光源4から出射される光の波長に対して光透過性を有するものが使用され、例えば、レンズ等の光学用部材に使用可能なプラスチック材料を使用することができる。
この材料の例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、MS(アクリルとスチレンの共重合体)樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂が挙げられる。また、光学シート12の用途によっては、例えば透明樹脂中に微粒子を分散させたものを光学シート12の材料として使用してもよい。
この微粒子としては、無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。また、微粒子に使用する材料は、例えば上述した材料の2種類以上を混合したものであってもよい。
また、光学シート12は単層構造でも複層構造でもよく、透明層を含んでいてもよい。
As the material used for the
Examples of this material include polyester resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, MS (acrylic and styrene copolymer) resin, polymethylpentene resin, thermoplastic resin such as cycloolefin polymer, or polyester acrylate. And transparent resins such as radiation curable resins composed of oligomers such as urethane acrylate and epoxy acrylate, or acrylates. Depending on the application of the
As the fine particles, particles made of an inorganic oxide or particles made of a resin can be used. For example, transparent particles made of an inorganic oxide include particles made of silica, alumina, titanium oxide, or the like. The transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof, melamine-formalin condensate particles, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene). Examples thereof include fluorine-containing polymer particles such as fluoroethylene monohexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene monotetrafluoroethylene copolymer), and silicone resin particles. Further, the material used for the fine particles may be, for example, a mixture of two or more of the materials described above.
The
そして、光学シート12を作製する場合には、例えば、このような材料を金型に流し込み凝固することで、光学シート12を作製するための板状の部材(以下、光学シート用板材と呼ぶ。)を成型し、その後、光学シート用板材に光学要素13、光学突起14及び圧力調整部16を適宜成形すればよい。なお、光学シート用板材は、光学シート12において主として透光性基材15をなすものである。
光学突起14の成形方法の代表例としては、レーザー方式と切削方式が挙げられる。レーザー方式は、光学シート12の出射面側に光学要素13や光学突起14を成形するための金型ロール(第一金型ロール)の表面(周面)に、遮光性の高いブラック樹脂を均一に塗布した上で、当該表面にレーザーを照射した後、第一金型ロール全体を酸溶液につけることにより第一金型ロールのうちレーザーを照射した部分が腐食することで、光学突起14に対応する形状を第一金型ロールの表面(周面)に成形する方法である。切削方式は、先端形状が非球面形状であるバイトの中心を第一金型ロールの表面(周面)に断続的に押し当てることで、光学突起14に対応する形状を第一金型ロールの表面に作製する方法である。
また、各種レンズ形状を有するダイヤモンドバイトにより上記第一金型ロールの表面(周面)を切削することで、光学要素13に対応する形状(例えば断面三角形状)を第一金型ロールの表面に作製する。
なお、上述した第一金型ロールの表面加工においては、光学突起14に対応する形状の作製、及び、光学要素13に対応する形状の作製のどちらを先に実施しても構わない。
When the
Typical examples of the method for forming the
Further, by cutting the surface (circumferential surface) of the first mold roll with a diamond tool having various lens shapes, the shape corresponding to the optical element 13 (for example, a triangular shape) is formed on the surface of the first mold roll. Make it.
In the surface processing of the first mold roll described above, either the shape corresponding to the
次に、光学シート12の入射面側に圧力調整部16を成形するための金型ロール(第二金型ロール)を作製する方法について説明する。
光学シート12の入射面側には、圧力調整部16に対応する形状のみを作製すればよいので、前述の光学突起14に対応する形状を作製する方法のみを実施することで、所望の第二金型ロールを得ることができる。そして、圧力調整部16に対応する形状の成形方法は、光学突起14の成形方法と同様のレーザー方式や切削方式が挙げられる。
Next, a method for producing a mold roll (second mold roll) for forming the
Since only the shape corresponding to the
次に、これら2つの金型ロールを用いて光学シート用板材に光学要素13、光学突起14及び圧力調整部16を成形して、光学シート12を作製する。この成形方法としては、例えば、押出法、キャスト法、もしくはインジェクション法などが挙げられる。この場合、光学シート用板材としては、その厚みが12μm以上1mm以下のものを使用できる。これは、厚みが12μm未満では上述した成形方法による加工に耐えうる剛性が得られず、厚みが1mmを越えると上記成形方法による加工に耐えうる柔軟性が得られないためである。
また、光学シート12は、例えばUV硬化法によって作製されてもよい。
UV硬化法により光学シート12を作製する場合、シート状の基材である基部(光学シート用板材)上にUV硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型を押し当て、その後にUV照射しすることで、基部と光学要素13及び光学突起14とからなる光学シート12を得ることができる。シート状の基材としては、当該分野でよく知られたPET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンのフィルムなどが使用できる。
この際、光学要素13及び光学突起14と、基部とを別体として成型してもよいし、一体として成型してもよい。また、光学要素13、光学突起14及び基部を成型する場合には、内部にフィラーなど拡散剤を分散させ、成型することもできる。
Next, using these two mold rolls, the
Moreover, the
When the
At this time, the
なお、光学シート12についての代表的な作製例を説明してきたが、本実施形態の光学特性を達成することができれば、上記以外の材料や構造、プロセスなどを使用して作製することも可能である。
In addition, although the typical preparation example about the
拡散板7は、透明樹脂とこの透明樹脂中に分散された微粒子または気体等によって構成されている。この拡散板7においては、透明樹脂の屈折率と微粒子または気体等の屈折率とが互いに異なっている必要がある。この屈折率の差によって、これらの界面において光の反射、散乱が生じる。これによって、光源4から出射された光の輝度ムラが抑制される。
なお、拡散板7を構成する透明樹脂や微粒子等の材料あるいは気体の種類を適宜選択することにより、液晶表示装置の表示光に求められる特性に合わせて輝度分布を制御することが可能となる。また、透明樹脂の屈折率と透明粒子(微粒子)との屈折率の差は0.01以上であることが望ましい。これは、屈折率の差が0.01より小さいと、十分な光散乱性能が得られないためである。また、屈折率の差は0.5以下でよい。
さらに、拡散板7においてはこれに入射した光を散乱させながら透過させる必要があるため、透明粒子の平均粒径は0.5μm以上30.0μm以下とすることが望ましい。また、拡散板7は、主となる材質(例えば前述の透明樹脂)中に空気(気体)を含む微細な空洞を透明粒子として有する構造を採用してもよく、この場合、主となる材質と空気との屈折率差で拡散性能を得ることができる。
The
Note that the luminance distribution can be controlled in accordance with the characteristics required for the display light of the liquid crystal display device by appropriately selecting a material such as a transparent resin and fine particles constituting the
Furthermore, since it is necessary for the diffusing
拡散板7に使用される材料の透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、MS(メタクリルスチレンの共重合体)樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、PET、ポリプロピレン等が挙げられる。
また、微粒子として、無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。さらに、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。また、微粒子に使用する材料は、例えば上述した材料の2種類以上を混合したものであってもよい。
Examples of the transparent resin used for the
As fine particles, particles made of an inorganic oxide or particles made of a resin can be used. For example, transparent particles made of an inorganic oxide include particles made of silica, alumina, titanium oxide, or the like. Further, transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof, particles of melamine-formalin condensate, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene). Examples thereof include fluorine-containing polymer particles such as fluoroethylene monohexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene monotetrafluoroethylene copolymer), and silicone resin particles. Further, the material used for the fine particles may be, for example, a mixture of two or more of the materials described above.
拡散板7は、以上のように構成される拡散板7は、熱可塑性樹脂である透明樹脂中に微粒子または気泡を分散してなる材料に押出法や共押出法などを適用することで作製することができる。押出法は、押出機において熱可塑性樹脂を加熱溶解させてTダイから押出すことで、板あるいはシート状に成形する方法である。また、共押出法は、拡散板7を積層板あるいは積層シートとして形成する場合に用い、複数台の押出機を用い、熱可塑性樹脂を加熱溶解させてフィードブロックダイやマニホールドダイなどの積層ダイから積層押出しを行うことで、複層板状に成形する方法である。
なお、拡散板7は複層とされたものであってもよく、また、これら複数の層が互いに異なる樹脂や微粒子等によって構成されていてもよい。
The
The
以下、実施例について説明する。
(実験1:出射面のTp、Tr、Prの検討)
光学シート12の出射面の検討として、光学突起14と光学要素13との高さの差Tr−Tpについて5μmから25μmまでの間で6種類、かつ、最近接する光学突起14同士の距離Prについて300μmから600μmまでの間で7種類を用意し、これら二つのパラメータを組み合わせた合計42種類の光学シート12を作製し、耐擦傷性の評価を実施した。
これらの光学シート12における光学要素13は、いずれも配列ピッチを30μmとし、高さTpを15μmとした頂角90°の三角形柱状プリズムレンズ形状である。また、光学突起14は高さTrが20μmから40μmまでのマイクロレンズ形状であり、光学突起14の直径Drは所望する光学突起14の高さTrに対応するように随時調整している。さらに、複数の光学突起14はハニカム構造(六方細密構造)で規則的に配置されている。
Examples will be described below.
(Experiment 1: Examination of Tp, Tr, Pr on the exit surface)
As the examination of the exit surface of the
Each of the
(実験1:光学シートの製造方法)
レーザー方式を用いて光学突起14に対応するハニカム構造(六方細密構造)のマイクロレンズ形状を金型ロール全体に成形した。なお、光学突起14同士の距離Prは、レーザー照射位置を調整することで対応した。また、光学突起14の高さTrは、レーザー照射時のレーザー径、及び、レーザー照射後に金型ロールを酸溶液に浸し腐食させる時間を調整することで対応した。これにより、所望する光学突起14の高さTrに対応する金型形状をそれぞれ得ることができた。その後、この金型ロールを精密切削機にセットし、先端にプリズム形状を有するダイヤモンドバイトで切り込むことにより、光学要素13に対応する90°プリズム形状を下地表面(金型ロールの表面)に成形した。以上のようにして、光学シート12を成型するための金型ロールを作製した。
(Experiment 1: optical sheet manufacturing method)
A microlens shape having a honeycomb structure (hexagonal fine structure) corresponding to the
そして、光学シート12は上記金型ロールを用いて押出法により作製した。図8に押出機の概略図を示す。
上記金型ロールは、図8に示すように、押出機41に近接するように形成ロール42として配置される。熱可塑性ポリカーボネート樹脂を溶融した状態で押出機41によりシート状に成型し、この熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートが冷却されて硬化する前に、この樹脂シートを形成ロール42及び金型押圧ロール43で挟み込むことで形成ロール42によって光学要素13及び光学突起14をそれぞれ成型する。これにより、光学突起14としてマイクロレンズ形状を有し、光学要素13としてプリズム形状を有するレンズシート(光学シート12)を得た。なお、光学シート12の厚みはすべて320μmとした。
実験1の光学シート12は、すべて帝人化成(株)の熱可塑性ポリカーボネート樹脂により作製している。この熱可塑性ポリカーボネート樹脂の弾性率Eは2400MPaであり、比重は1.2g/cm3である。さらに、光学要素13及び光学突起14の成型については、金型ロールからの転写率が非常に良好であり、賦形率は98%以上である。また、この実験1の光学シート12を作製する場合、金型押圧ロール43は鏡面ロールであり、光学シート12の入射面はすべてドット(圧力調整部16)を有さない平滑面15bのみとなる。
And the
As shown in FIG. 8, the mold roll is arranged as a forming
All the
(実験1:対擦傷性の検証、筐体振動試験)
得られた各光学シート12に関して第二実施形態(図2)のように搭載される場合を踏まえ、作製した光学シート12と別の光学シート31とを積載した場合の対擦傷性を確認した。ここでは、別の光学シート31として恵和製拡散シートBS702、及び、住友3M製プリズムシートBEFIIIの2種類を設置し、それぞれ振動試験の前後で傷の有無を確認した。
シャープ製37インチ液晶テレビに拡散板7として住友化学製拡散板RM871をセットし、その上に本発明の光学シート12、さらに上に別の光学シート31として拡散シートBS702またはプリズムシートBEFIIIを設置し振動試験を実施した。振動試験の装置には振研製二方向自動切換式振動試験装置G‐8150‐1HT‐060型を使用し、振動条件は、振動数5〜50Hz、掃引時間往復3分、加速度1.0G一定、振幅0.2〜19.8mm(ピーク)、振動方向上下・左右・前後、振動時間上下60分、左右15分、前後15分である。
振動試験の評価については、拡散シートBS702及びプリズムシートBEFIIIのいずれを搭載しても光学シート12の出射面に傷が発生していない場合や、傷が発生しても液晶テレビを点灯した際に表示画面上で傷を目視確認できない場合を「合格」とし、傷が発生し、かつ、液晶テレビを点灯した際に傷を目視確認できた場合を「不合格」とした。
評価結果を表1に示す。
(Experiment 1: Verification of scratch resistance, chassis vibration test)
Based on the case where each
A diffusion plate RM871 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. is set as a
Regarding the evaluation of the vibration test, when either the diffusion sheet BS702 or the prism sheet BEFIII is mounted, there is no scratch on the exit surface of the
The evaluation results are shown in Table 1.
表1においては、別の光学シート31として拡散シートBS702を積層した場合、及び、プリズムシートBEFIIIを積層した場合の両方で「合格」であればOK(○)、拡散シートBS702を積層した場合またはプリズムシートBEFIIIを積層した場合のどちらか一方、または両方が「不合格」の場合はNG(×)とした。
In Table 1, when the diffusion sheet BS702 is laminated as another
表1においては、光学突起14と光学要素13との高さの差Tr−Tp、及び、光学突起14同士の距離Prの二つのパラメータを適宜組み合わせた42種類の光学シート12の筐体振動試験の結果を示している。表1の評価結果によれば、光学突起14同士の距離Prが十分小さい場合には高さの差Tr−Tpをあまり大きくする必要は無い。一方、十分に高い光学性能を得るために光学要素13の割合を増やし光学突起14の割合を減らす場合には、光学突起14同士の距離Prが大きくなるため、光学要素13の傷つきを防止するためには、高さの差Tr−Tpを大きくする必要がある。
In Table 1, the housing vibration test of 42 types of
(実験2:E、ρの検討)
光学シート12用の材料の選定を検討するために、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂の3種によりそれぞれ光学シート12を作製し、耐擦傷性の評価を実施した。
これらの光学シート12における光学要素13は、いずれも配列ピッチを30μmとし、高さTpを15μmとした頂角90°の三角形柱状プリズムレンズ形状である。また、高さの差Tr−Tpが10μmから20μmになるように、光学突起14の高さはそれぞれ25μmから35μmまでの間で4種類設定されている。さらに、光学突起14はマイクロレンズ形状であることから、光学突起14の直径Drは所望する光学突起14の高さTrに対応するように随時調整されている。また、光学突起14同士の距離Prについては500μmと600μmの2種作製し、複数の光学突起14はハニカム構造(六方細密構造)で規則的に配置されている。
(Experiment 2: Examination of E and ρ)
In order to examine the selection of the material for the
Each of the
(実験2:光学シートの製造方法)
レーザー方式を用いて光学突起14に対応するハニカム構造(六方細密構造)のマイクロレンズ形状を金型ロール全体に成形した。なお、光学突起14同士の距離Prは、レーザー照射位置を調整することで対応した。また、光学突起14の高さTrは、レーザー照射時のレーザー径、及び、レーザー照射後に金型ロールを酸溶液に浸し腐食させる時間を調整することで対応した。これにより、所望する光学突起14の高さTrに対応する金型形状をそれぞれ得ることができた。その後、この金型ロールを精密切削機にセットし、先端にプリズム形状を有するダイヤモンドバイトで切り込むことにより、光学要素13に対応する90°プリズム形状を下地表面(金型ロールの表面)に成形した。以上のようにして、光学シート12を成型するための金型ロールを作製した。
(Experiment 2: optical sheet manufacturing method)
A microlens shape having a honeycomb structure (hexagonal fine structure) corresponding to the
実験2の光学シート12は、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂の3種とも押出法により作製した。図8に押出機の概略図を示す。
上記金型ロールは、図8に示すように、押出機41に近接するように形成ロール42として配置される。そして、上述した各樹脂を溶融した上で押出機41によって成型し、この樹脂シートが冷却されて硬化する前に、樹脂シートを形成ロール42及び金型押圧ロール43で挟み込むことで形成ロール42によって光学要素13及び光学突起14をそれぞれ成型する。これにより、光学突起14としてマイクロレンズ形状を有し、光学要素13としてプリズム形状を有するレンズシート(光学シート12)をそれぞれ得た。そして、光学シート12の厚みはすべて500μmとした。なお、実際に光学シート12として使用する場合には、光学性能だけではなく環境特性や成形性の観点から樹脂により適正な光学シート12の厚みは異なるが、実験2では耐擦傷性の評価のみを実施するため、樹脂の種類に限らず厚みは一定とした。
実験2のポリカーボネート樹脂は、実験1と同様の帝人化成(株)製熱可塑性ポリカーボネート樹脂である。本実験で使用した熱可塑性ポリカーボネート樹脂の弾性率Eは2400MPaであり、比重ρは1.2g/cm3である。また、実験2のABS樹脂には、テクノポリマー製ABS樹脂を配合して使用しており、このABS樹脂の弾性率Eは2400MPaであり、比重ρは1.02g/cm3である。さらに、実験2のアクリル樹脂には、三菱レイヨン製アクリペットを使用し、このアクリル樹脂の弾性率Eは3000MPaであり、比重ρは1.19g/cm3である。また、実験2の光学シート12を作製する場合、金型押圧ロール43は鏡面ロールであり、光学シート12の入射面はすべて圧力調整部16(ドット)を有さない平滑面15bのみとなる。
The
As shown in FIG. 8, the mold roll is arranged as a forming
The polycarbonate resin of Experiment 2 is a thermoplastic polycarbonate resin manufactured by Teijin Chemicals Ltd. similar to Experiment 1. The thermoplastic polycarbonate resin used in this experiment has an elastic modulus E of 2400 MPa and a specific gravity ρ of 1.2 g / cm 3 . Further, the ABS resin of Experiment 2 is used by blending a technopolymer ABS resin, the elastic modulus E of this ABS resin is 2400 MPa, and the specific gravity ρ is 1.02 g / cm 3 . Furthermore, the acrylic resin made from Mitsubishi Rayon is used for the acrylic resin of Experiment 2, the elastic modulus E of this acrylic resin is 3000 MPa, and the specific gravity ρ is 1.19 g / cm 3 . When the
(実験2:耐擦傷性の検証:筐体振動試験)
得られた各光学シート12に関して第二実施形態(図2)で搭載される場合を踏まえ、作製した光学シート12と別の光学シート31を積載した場合の耐擦傷性を確認した。ここでは、別の光学シート31として恵和製拡散シートBS702、住友3M製プリズムシートBEFIIIの二種類を設置し、それぞれ振動試験を実施した前後で傷の有無を確認した。
振動試験の装置には振研製二方向自動切換式振動試験装置G‐8150‐1HT‐060型を使用し、振動条件は振動数5〜50Hz、掃引時間往復3分、加速度1.0G一定、振幅0.2〜19.8mm(ピーク)、振動方向上下・左右・前後、振動時間上下60分、左右15分、前後15分である。
振動試験の評価については、拡散シートBS702及びプリズムシートBEFIIIのいずれを搭載しても光学シート12の出射面に傷が発生していない場合や、傷が発生しても液晶テレビを点灯した際に表示画面上で傷を目視確認できない場合を「合格」とし、傷が発生し、かつ、液晶テレビを点灯した際に傷を目視確認できた場合を「不合格」とした。
評価結果を表2に示す。
(Experiment 2: Scratch resistance verification: chassis vibration test)
Based on the case where each
The vibration test device is a 2-way automatic switching type vibration tester G-8150-1HT-060 type made by vibration research, vibration conditions are vibration frequency 5-50Hz, sweep
Regarding the evaluation of the vibration test, when either the diffusion sheet BS702 or the prism sheet BEFIII is mounted, there is no scratch on the exit surface of the
The evaluation results are shown in Table 2.
表2においては、別の光学シート31として拡散シートBS702を積層した場合、及び、プリズムシートBEFIIIを積層した場合の両方で「合格」であればOK(○)、拡散シートBS702を積層した場合またはプリズムシートBEFIIIを積層した場合のどちらか一方、または両方が「不合格」の場合はNG(×)とした。
In Table 2, when the diffusion sheet BS702 is laminated as another
表2においては、光学突起14と光学要素13との高さの差Tr−Tp、光学突起14同士の距離Pr、及び、光学シート12用の樹脂の種類、の三つのパラメータを適宜組み合わせた24種類の光学シート12の筐体振動試験の結果を示している。表2の評価結果によれば、光学シート12の樹脂(材料)を適正に選択し調整することでたわみ量を軽減し、これにより光学要素13の傷つきを防止することが可能である。なお、表2の結果においては、材料としてアクリル樹脂を選択することが最も好ましく、次いでABS樹脂、ポリカーボネート樹脂の順番で選択することが好ましい。ただし、材料の変更は屈折率や透明性、透光性などの光学性能以外にも環境特性、成形性、コストへも影響することから材料の弾性率Eと比重ρのみの調整により十分な耐擦傷性を得ることは難しい。
In Table 2, the three parameters of the height difference Tr−Tp between the
(実験3:Td、Pdの検討)
光学シート12の入射面の評価として、圧力調整部16の高さTd及び圧力調整部16同士の距離Pdの異なるサンプルを作成してその耐擦傷性を検証した。圧力調整部16は、すべてマイクロレンズ形状であり、アスペクト比(圧力調整部16の高さTd/圧力調整部16の直径Dd)はすべて0.5である。そして、圧力調整部16同士の距離Pdについては300μmから650μmまでの間で5種類用意し、複数の圧力調整部16はハニカム構造(六方細密構造)で規則的に配置されている。また、圧力調整部16の高さTdについては15μmから50μmまでの間で4種類用意し、圧力調整部16を除く光学シート12の入射面は、凹凸形状のないミラー面(平滑面15b)となっている。
(Experiment 3: Examination of Td and Pd)
As the evaluation of the incident surface of the
(実験3:光学シートの製造方法)
レーザー方式を用いて金型ロール全体に圧力調整部16に対応するハニカム構造(六方細密構造)のマイクロレンズ形状を成形した。ドット(圧力調整部16)同士の距離Pdはレーザー照射位置を調整することで対応した。また、圧力調整部16の高さTdはレーザー照射時のレーザー径、及び、レーザー照射後に金型ロールを酸溶液に浸し腐食させる時間を調整することで異なる高さのドット(圧力調整部16)に対応する金型形状をそれぞれ得た。また、実験3の光学シート12では、圧力調整部16を除く入射面が凹凸形状を有さない鏡面形状とされた平滑面15bであることから、この平滑面15bに対応する部分の形成を行わずレーザー方式によるマイクロレンズ形状の成形のみを実施した。
(Experiment 3: optical sheet manufacturing method)
A microlens shape having a honeycomb structure (hexagonal fine structure) corresponding to the
そして、光学シート12は上記金型ロールを用いて押出法により作製した。図8に押出機の概略図を示す。
上記金型ロールは、図8において、金型押圧ロール43として配置される。熱可塑性ポリカーボネート樹脂を溶融した状態で、押出機41によりシート状に成型し、この熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートが冷却されて硬化する前に、樹脂シートを形成ロール42及び金型押圧ロール43によって挟み込むことで圧力調整部16を成型した。なお、光学シート12の厚みはすべて320μmとした。
実験3の光学シート12は、すべて帝人化成(株)の熱可塑性ポリカーボネート樹脂による押出方式により作製している。本発明で使用した熱可塑性ポリカーボネート樹脂の弾性率Eは2400MPa、比重は1.2g/cm3である。この光学シート12は金型からの転写率が非常に良好であり、賦形率は98%以上である。
And the
The mold roll is arranged as a
The
(実験3:対擦傷性の検証、筐体振動試験)
得られた各光学シート12に関して耐擦傷性の評価を行った。まず、第一実施形態(図1)で搭載される場合を考え、37インチのシャープ製液晶テレビに拡散板7として住友化学製拡散板RM871をセットし、その上に実験3の光学シート12を設置し振動試験を実施した。次に、第二実施形態(図2)で搭載される場合を踏まえ、37インチシャープ製液晶テレビに拡散板7として住友化学製拡散板RM871をセットし、その上に別の光学シート32として恵和製拡散シートBS702または五洋紙工製プリズムシートGTL5000Fを設置し、さらに上に実験3の光学シート12を乗せ、振動試験を実施した。そして、これらの構成についてそれぞれ振動試験前後で傷の有無を確認した。
振動試験の装置は振研製二方向自動切換式振動試験装置G‐8150‐1HT‐060型を使用し、振動条件は振動数5〜50Hz、掃引時間往復3分、加速度1.0G一定、振幅0.2〜19.8mm(ピーク)、振動方向上下・左右・前後、振動時間上下60分、左右15分、前後15分である。
振動試験の評価については、光学シート12の入射面に傷が発生していない場合や、発生していても液晶テレビを点灯した際に目視確認できなければ「合格」、傷が発生し、かつ、液晶テレビを点灯した際に傷が目視可能な場合は「不合格」とした。
評価結果を表3に示す。
(Experiment 3: Verification of scratch resistance, chassis vibration test)
Each
The vibration test equipment is a 2-way automatic switching type vibration test equipment G-8150-1HT-060 manufactured by Riken, and the vibration conditions are a frequency of 5 to 50 Hz, a sweep time of 3 minutes, a constant acceleration of 1.0 G, and an amplitude of 0 .2 to 19.8 mm (peak), vibration direction up / down / left / right / front / rear, vibration time up / down 60 minutes, left / right 15 minutes, front / rear 15 minutes.
Regarding the evaluation of the vibration test, if the incident surface of the
The evaluation results are shown in Table 3.
表3においては、実験3の光学シート12に、住友化学製拡散板RM871を接触させた場合、拡散シートBS702を接触させた場合、プリズムシートGTL5000Fを接触させた場合の3条件ですべて「合格」であればOK(○)、3条件のうち1条件でも傷が発生し、かつ、目視確認が可能な場合(「不合格」となった場合)はNG(×)とした。
In Table 3, when the
表3においては、圧力調整部16同士の距離Pd、及び、圧力調整部16の高さTdの二つのパラメータを適宜組み合わせた20種類の光学シート12の筐体振動試験の結果を示している。表3の結果によれば、圧力調整部16同士の距離Pdが小さい場合には、圧力調整部16の高さTdが低くても傷の発生はなく充分な耐擦傷性が得られている。しかし、光学シート12の入射面における圧力調整部16の割合を増やすと光学シート12の光学性能を低下させるため、圧力調整部16の距離Pdを大きくする場合には、[数式2]を満たすために圧力調整部16の高さTdも高めに選択する必要がある。
In Table 3, the result of the housing vibration test of 20 types of
(実験4:保護フィルム外しの検討)
光学シート12の入射面および出射面の両面に保護フィルムを貼り合わせなくてもよいかどうかを検証するために、出射面には光学要素13及び光学突起14が成形され、入射面には圧力調整部16が成形されている光学シート12を作製した。このとき、入射面は圧力調整部16の高さTdを20μm、圧力調整部16同士の距離Pdを500μmとし、各々マイクロレンズ形状とした複数の圧力調整部16はハニカム構造(六方細密構造)で規則的に配置されている。また、出射面の光学要素13は配列ピッチ30μm、高さ(Tp)15μmの90°プリズム形状を有しており、このとき光学突起14の高さTrと光学突起14同士の距離Prを変化させ(それぞれ5種類)、耐擦傷性評価を実施した。
(Experiment 4: Examination of removal of protective film)
In order to verify whether the protective film does not have to be attached to both the incident surface and the exit surface of the
(実験4:光学シートの製造方法)
光学シート12の出射面に対応する金型ロール(第一金型ロール)は、実験1のときと同様にレーザー方式を用いて作製した。第一金型ロール全体に光学突起14に対応するハニカム構造(六方細密構造)のマイクロレンズ形状を成形した。光学突起14同士の距離Prはレーザー照射位置を調整することで対応した。また、光学突起14の高さTrはレーザー照射時のレーザー径、及び、レーザー照射後に第一金型ロールを酸溶液に浸し腐食させる時間を調整することで異なる高さの光学突起14に対応する金型形状を得た。その後、この第一金型ロールを精密切削機にセットし、先端にプリズム形状を有するダイヤモンドバイトで切り込むことにより、光学要素13に対応する90°プリズム形状を下地表面(第一金型ロールの表面)に成形した。以上のようにして、光学シート12の出射面を成型するための第一金型ロールを作製した。
また、光学シート12の入射面に対応する金型ロール(第二金型ロール)も、出射面の場合と同様、レーザー方式を用いて作製した。入射面には圧力調整部16に対応するマイクロレンズ形状のみ第二金型ロールに成形すればよいので、圧力調整部16に対応するレーザー照射を実施し、その後第二金型ロールを酸溶液に浸し腐食させ圧力調整部16に対応する形状を得て作製した。
(Experiment 4: Manufacturing method of optical sheet)
A mold roll (first mold roll) corresponding to the emission surface of the
In addition, a mold roll (second mold roll) corresponding to the incident surface of the
光学シート12は、上記2つの金型ロールを用いて押出法により作製した。図8に押出機の概略図を示す。
出射面に対応する第一金型ロールは形成ロール42として配置され、入射面に対応する第二金型ロールは金型押圧ロール43として配置される。そして熱可塑性ポリカーボネート樹脂を溶融した状態で押出機41によりシート状に成型し、この熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートが冷却されて硬化する前に、この樹脂シートを形成ロール42及び金型押圧ロール43で挟み込むことで、形成ロール42及び金型押圧ロール43によって光学要素13、光学突起14及び圧力調整部16を同時に成型する。なお、光学シート12の厚みはすべて320μmである。
実験4の光学シート12は、すべて帝人化成(株)の熱可塑性ポリカーボネート樹脂による押出方式により作製している。本発明で使用した熱可塑性ポリカーボネート樹脂の弾性率Eは2400MPa、比重は1.2g/cm3である。
The
The first mold roll corresponding to the emission surface is arranged as the forming
The
(実験4:耐擦傷性の検証(梱包箱試験))
得られた実験4の各光学シート12に関して、表面形状傷つき防止用の保護フィルムを外すことが可能か検証した。目的としては、成形した光学シート12を液晶テレビの筐体内に組み込むまでの振動の状況を踏まえている。出射面、入射面ともに保護フィルムを使用していない光学シート12を37インチ液晶テレビのバックライト部材のサイズに相当する840mm×480mmに断裁し、出射面を上にして100枚重ねた。これら100枚の光学シート12を帯電防止性能を有するPE袋で包み、テープで固定した。さらに、一般PE袋に入れ、エアーキャップで周囲全体を包み、テープで固定した。その後、所定サイズのカートンケースに収納した。
そして、このカートンケースに対して振動試験を実施した。振動試験の装置、および振動条件は筐体振動試験と同様であり、装置は振研製二方向自動切換式振動試験装置G‐8150‐1HT‐060型を使用し、振動条件は振動数5〜50Hz、掃引時間往復3分、加速度1.0G一定、振幅0.2〜19.8mm(ピーク)、振動方向上下・左右・前後、振動時間上下60分、左右15分、前後15分である。
振動試験の評価については、振動試験前後で光学シート12の入射面や入射面における傷の有無の確認、また、傷が発生していた場合に傷が目視可能かどうかを確認することで判断した。そして、傷が発生していない場合、及び、傷が発生していても37インチのシャープ製液晶テレビに第一実施形態(図1)で光学シート12を搭載したときに傷が視認できない場合は合格(○)とし、傷が視認可能な場合は不合格(×)とした。
この評価結果を表4に示す。
(Experiment 4: Verification of scratch resistance (packaging box test))
For each
And the vibration test was implemented with respect to this carton case. The vibration test device and vibration conditions are the same as those of the case vibration test. The device is a bi-directional automatic switching vibration test device G-8150-1HT-060 type manufactured by Riken, and the vibration conditions are 5 to 50 Hz. Sweep
The evaluation of the vibration test was judged by checking the incident surface of the
The evaluation results are shown in Table 4.
表4においては、光学突起14と光学要素13との高さの差Tr−Tp、及び、光学突起14同士の距離Prの二つのパラメータを適宜組み合わせた25種類の光学シート12の筐体振動試験の結果を示している。表4の評価結果によれば、光学シート12の入射面に圧力調整部16があると、圧力調整部16が無い場合と比較して出射面の光学突起14の高さTr(高さの差Tr−Tp)をさらに高くする必要がある。
In Table 4, the housing vibration test of 25 types of
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1,30 ディスプレイ装置
2,33 バックライトユニット
3 液晶表示素子(画像表示素子)
4 光源
7 拡散板
12 光学シート
13 光学要素
14 光学突起
15 透光性基材
15a 一方の面
15b 他方の面(平滑面)
16 圧力調整部
1,30
4
16 Pressure adjustment part
Claims (13)
前記透光性基材の一方の面には、前記凹凸形状を形成するための光学要素が、前記一方の面に沿う一次元方向に延在する形状あるいはドット状に形成されると共に、前記一方の面に沿って配列され、
さらに、前記一方の面には、前記光学要素の高さよりも高く突出する光学突起が複数形成され、
各光学突起が、その突出方向の少なくとも先端に曲面形状を有する形状に形成され、
互いに隣り合う前記光学突起の間の距離が、前記光学要素の配列ピッチよりも長く設定され、
前記光学シートの弾性率をE[MPa]、密度をρ[g/cm3]、厚さをh[μm]とし、
前記光学要素の高さをTp[μm]とし、
前記光学突起の高さをTr[μm]とし、
前記光学突起の間の距離のうち最も短い距離をPr[μm]としたときに次式、
On one surface of the translucent substrate, an optical element for forming the uneven shape is formed in a shape or a dot shape extending in a one-dimensional direction along the one surface. Arranged along the plane of
Furthermore, a plurality of optical protrusions that protrude higher than the height of the optical element are formed on the one surface,
Each optical protrusion is formed into a shape having a curved surface shape at least at the tip in the protruding direction,
The distance between the optical projections adjacent to each other is set longer than the arrangement pitch of the optical elements,
The elastic modulus of the optical sheet is E [MPa], the density is ρ [g / cm 3 ], the thickness is h [μm],
The height of the optical element is Tp [μm],
The height of the optical protrusion is Tr [μm],
When the shortest distance among the distances between the optical protrusions is Pr [μm],
前記圧力調整部の高さをTd[μm]とし、
互いに隣り合う前記圧力調整部の間の距離のうち最も短い距離をPd[μm]としたときに次式、
The height of the pressure adjusting unit is Td [μm],
When the shortest distance among the distances between the pressure adjusting parts adjacent to each other is Pd [μm],
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