JP2020016881A - Optical structure, polarizing plate with optical structure and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置の表示面から出射される光に光学的作用を及ぼす光学構造体に関する。また、本発明は、当該光学構造体を備えた光学構造体付き偏光板及び表示装置に関する。 The present invention relates to an optical structure having an optical effect on light emitted from a display surface of a display device. Further, the present invention relates to a polarizing plate with an optical structure provided with the optical structure and a display device.
表示装置の一例である液晶表示装置は、種々の分野で用いられている。液晶表示装置の液晶パネルは、大別すると、TN(Twisted Nematic)方式と、VA(Vertical Alignment)方式と、IPS(In−Plane Switching)方式と、に分類される。 2. Description of the Related Art A liquid crystal display device, which is an example of a display device, is used in various fields. Liquid crystal panels of a liquid crystal display device are roughly classified into a TN (Twisted Nematic) system, a VA (Vertical Alignment) system, and an IPS (In-Plane Switching) system.
液晶表示装置では、波長の異なる複数の光を混ぜ合わせることで色を表現するが、液晶を透過する際の光の角度によっては互いに異なる波長の光の強度に大きな差が生じる場合がある。具体的には例えば、互いに異なる二つの波長の光のうちの一方の波長の光の強度と他方の波長の光の強度との差が、正面視と高角度側とで大きく異なることがある。このような特性を有する液晶パネルを備える液晶表示装置では、斜めから見た際の色味が正面視の色味に対し大きく変化し得る。 In a liquid crystal display device, a color is expressed by mixing a plurality of lights having different wavelengths. However, depending on the angle of the light transmitted through the liquid crystal, there may be a case where a large difference occurs in the intensity of light having different wavelengths. Specifically, for example, the difference between the intensity of the light of one wavelength and the intensity of the light of the other wavelength of the two different wavelengths may be significantly different between the front view and the high angle side. In a liquid crystal display device including a liquid crystal panel having such characteristics, the color when viewed from an oblique direction can greatly change from the color when viewed from the front.
例えばVA方式の液晶パネルでは、液晶分子に印加する電圧がオフのときに黒色が表示され、黒色を表示する部分から正面方向へ漏れ出る光が非常に少ないことで、正面視のコントラスト比を非常に高くすることができる。その一方で、表示面の法線方向に対して傾斜した方向から視認された場合には、正面視で黒色とされた画素から斜め方向に漏れ出る光が比較的多くなることで、正面視の場合に比較してコントラスト比が著しく低下し、また色味が大きく変化する場合があり、その結果、視野角内におけるコントラスト比および色味が大きくばらつく場合がある。 For example, in a VA liquid crystal panel, black is displayed when the voltage applied to the liquid crystal molecules is off, and very little light leaks from the black display portion to the front, so that the contrast ratio in front view is extremely low. Can be higher. On the other hand, when viewed from a direction inclined with respect to the normal direction of the display surface, a relatively large amount of light leaks obliquely from pixels that are black when viewed from the front. As compared with the case, the contrast ratio may be remarkably reduced and the color may greatly change. As a result, the contrast ratio and the color within the viewing angle may vary greatly.
またVA方式の液晶パネルでは、例えば赤、緑、青のうちの赤及び緑の光の強度を弱め又は遮断して、青の表示を行う場合に、赤、緑の光が斜めに漏れることで、正面から見た場合と斜めから見た場合との色味が大きく変化する状況が生じ易くなる。
また青表示の視認角度に対する発光スペクトル形状変化が(赤表示や緑表示と比較して)強いことにより、具体的には「緑に対応する波長成分の強度」が「青に対応する波長成分の強度」に対して大きくなるような変化によって、斜めから見た際の表示色が正面視に対して黄ばむ傾向がある。
In a VA liquid crystal panel, for example, when displaying or displaying blue by weakening or blocking the intensity of red and green light of red, green and blue, red and green light obliquely leaks. In addition, a situation in which the tint greatly changes when viewed from the front and when viewed from an oblique direction is likely to occur.
In addition, since the emission spectrum shape change with respect to the viewing angle of blue display is strong (compared with red display and green display), specifically, the “intensity of the wavelength component corresponding to green” is changed to “the wavelength component corresponding to blue”. Due to a change that increases with respect to “intensity”, the display color when viewed obliquely tends to turn yellow when viewed from the front.
上述のようなコントラスト比のばらつき及び色変化の問題に鑑みて、VA方式の液晶パネルでは、カラーフィルタに複数種のパターンでセルを形成することがある。この手法では、例えばパターンが異なるセルを透過した光の配光特性を互いに異ならせることで、斜めから見た際の色味と正面視の色味との差を抑制することができる。 In view of the above-described problems of contrast ratio variation and color change, in a VA liquid crystal panel, cells may be formed in a color filter in a plurality of types of patterns. In this method, for example, by making light distribution characteristics of light transmitted through cells having different patterns different from each other, it is possible to suppress a difference between a color when viewed obliquely and a color when viewed from the front.
しかしながら、近年、液晶表示装置の高精細化が急速に進んでおり、所望される高解像度に対応してカラーフィルタ上に上述のような複数種のセルを形成しようとすると、加工に非常に手間がかかったり、所望される解像度によっては加工が不能となったりすることがある。特にVA方式ではIPS方式などの他の形式よりも一般にセルの区切りを細かくする必要があるため、所望される高解像度を達成しつつ色変化などを効果的に抑制できるようなセル構造を得ることが困難となる場合がある。これに対し、色変化の抑制を液晶パネル側で行うのではなく液晶パネルの表示面に設けられる光学シートによって行う提案も従来からなされている。この種の光学シートは、例えば特許文献1乃至6に開示されている。 However, in recent years, high definition of liquid crystal display devices has been rapidly progressing, and when it is attempted to form a plurality of types of cells as described above on a color filter corresponding to a desired high resolution, processing is extremely troublesome. Or processing may not be possible depending on the desired resolution. In particular, in the VA system, it is generally necessary to make the cell division finer than in other formats such as the IPS system. Therefore, it is necessary to obtain a cell structure that can effectively suppress color change while achieving a desired high resolution. May be difficult. On the other hand, a proposal has been made in which the color change is not suppressed by the liquid crystal panel side but by an optical sheet provided on the display surface of the liquid crystal panel. Such an optical sheet is disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 6.
表示装置では、正面視での表示品質を最も良好な状態にしつつ視野角全域での表示品質を正面視に対して大幅に低下させないことが一般に望まれる。一方で、正面視及び高角度側の一部の角度範囲において良好な表示品質を求め、その他の角度範囲における表示品質は強く求めないという要望も存在する。しかしながら、このような要望に対応可能な光学シートは、これまでに知られていない。 In a display device, it is generally desired that the display quality in the entire viewing angle range is not significantly reduced as compared with the front view while maintaining the display quality in the front view in the best condition. On the other hand, there is a demand that good display quality is required in a part of the angle range on the front view and on the high angle side, and that display quality in other angle ranges is not strongly required. However, an optical sheet that can meet such a demand has not been known so far.
本件発明者は上述のような要望に対応可能な構造体を実現すべく鋭意研究を行った。そして、正面視方向に対して高角度側に傾斜した一部の角度範囲において局所的に良好な表示品質を得る場合には、全反射を利用することが有効であることを見出した。 The inventor of the present invention has intensively studied to realize a structure capable of meeting the above-mentioned demands. Then, it has been found that it is effective to use total reflection when locally obtaining good display quality in a part of the angle range inclined toward the high angle side with respect to the front view direction.
また、特許文献1乃至6に開示されるような光学部材には、入射した光に光学的作用を及ぼす層の外側に光の出射側の最表面を形成する表面材が設けられる場合がある。このような表面材は保護層として機能し得るが、最表面から出射する光の輝度を低下させ、特に高角側の輝度を大きく低下させる場合がある。そのため、このような表面材は、光学的作用を及ぼす層による視野角の改善効果を不所望に阻害する場合がある。 In some cases, an optical member as disclosed in Patent Documents 1 to 6 is provided with a surface material that forms the outermost surface on the light emission side outside a layer that has an optical effect on incident light. Although such a surface material can function as a protective layer, it sometimes lowers the luminance of light emitted from the outermost surface, and particularly greatly lowers the luminance on the high-angle side. Therefore, such a surface material may undesirably inhibit the effect of improving the viewing angle by the layer exerting an optical effect.
本発明は上記の実情を考慮してなされたものであって、表示装置の正面視での良好な表示品質を維持しつつ、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において局所的に良好な表示品質を得ることができる光学構造体、それを備えた光学構造体付き偏光板及び表示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 above circumstances, and while maintaining good display quality in front view of the display device, locally in a partial angle range on the high angle side within the viewing angle. An object of the present invention is to provide an optical structure capable of obtaining good display quality, a polarizing plate with the optical structure provided with the same, and a display device.
本発明に係る光学構造体は、表示装置の表示面上に配置される光学構造体であって、低屈折率層と、前記低屈折率層に積層され、且つ屈折率が前記低屈折率層よりも高い高屈折率層と、を備え、前記低屈折率層と前記高屈折率層との界面が凹凸形状をなし、前記凹凸形状を形成する凹部及び凸部はシート状の前記低屈折率層及び前記高屈折率層の主面に平行な第1方向に交互に並び、前記主面に平行で前記第1方向に交差する第2方向に沿って線状に延び、前記凹部及び前記凸部のそれぞれが、前記低屈折率層及び前記高屈折率層の面方向に沿って延びる平坦部を有しており、前記凹部は前記低屈折率層側に凹んだ部分であり、前記凸部は前記高屈折率層側に凸となる部分であり、前記凹部の平坦部と前記凸部の平坦部との間に前記凹凸形状の側面が形成され、前記凹部の平坦部を挟んで隣り合う前記凹凸形状の2つの側面は、前記高屈折率層側から前記低屈折率層側に向けて先細り形状を形成し、前記凸部の平坦部を挟んで隣り合う前記凹凸形状の2つの側面は、前記低屈折率層側から前記高屈折率層側に向けて先細り形状を形成し、前記高屈折率層が前記表示装置の表示面側に向けられるように配置される、光学構造体である。 The optical structure according to the present invention is an optical structure disposed on a display surface of a display device, and has a low-refractive-index layer and a low-refractive-index layer laminated on the low-refractive-index layer. Higher refractive index layer, the interface between the low refractive index layer and the high refractive index layer has an uneven shape, the concave and convex portions forming the uneven shape is a sheet-shaped low refractive index Layer and the high refractive index layer are alternately arranged in a first direction parallel to the main surface, extend linearly in a second direction parallel to the main surface and intersecting the first direction, and the concave portion and the convex portion Each of the portions has a flat portion extending along the surface direction of the low-refractive-index layer and the high-refractive-index layer, the concave portion is a portion that is concave toward the low-refractive-index layer, and the convex portion Is a portion that is convex toward the high refractive index layer side, and the uneven shape is between a flat portion of the concave portion and a flat portion of the convex portion. A side surface is formed, and two side surfaces of the concavo-convex shape adjacent to each other across the flat portion of the concave portion form a tapered shape from the high-refractive-index layer side toward the low-refractive-index layer side. Two side surfaces of the concavo-convex shape adjacent to each other across a flat portion form a tapered shape from the low refractive index layer side to the high refractive index layer side, and the high refractive index layer is a display surface of the display device. An optical structure arranged to face side.
本発明に係る光学構造体においては、前記凹凸形状の側面が、前記高屈折率層側に凸となる曲面、折れ面、又は少なくとも一つの前記高屈折率層側に凸となる曲面と少なくとも一つの平面とを含む面となっていてもよい。 In the optical structure according to the present invention, the side surface of the concave-convex shape has at least one curved surface, a bent surface, or a curved surface convex to the high refractive index layer side, or at least one curved surface convex to the high refractive index layer side. The plane may include two planes.
本発明に係る光学構造体においては、前記凹凸形状の側面の両端点を結んだ直線と、前記低屈折率層及び前記高屈折率層の法線方向と、により規定される前記凹凸形状の側面の平均斜面角度が、11度以上17度以下となっていてもよい。 In the optical structure according to the present invention, a side surface of the uneven shape defined by a straight line connecting both end points of the side surface of the uneven shape and a normal direction of the low refractive index layer and the high refractive index layer. May be 11 degrees or more and 17 degrees or less.
本発明に係る光学構造体においては、前記凹凸形状の側面が前記低屈折率層及び前記高屈折率層の法線方向となす最大角度と最小角度との差が、14度以上18度以下となっていてもよい。 In the optical structure according to the present invention, the difference between the maximum angle and the minimum angle formed by the side surfaces of the uneven shape and the normal direction of the low refractive index layer and the high refractive index layer is 14 degrees or more and 18 degrees or less. It may be.
本発明に係る光学構造体においては、前記凹部及び前記凸部の1周期分の長さに対する前記平坦部の合計長さの割合が、0.75以上0.85以下となっていてもよい。 In the optical structure according to the present invention, a ratio of a total length of the flat portion to a length of one period of the concave portion and the convex portion may be 0.75 or more and 0.85 or less.
本発明に係る光学構造体においては、前記表示装置の前記表示面から当該光学構造体を介して外部に投射される光を、前記低屈折率層及び前記高屈折率層の法線方向と平行な前記表示装置の正面視方向と、前記正面視方向及び前記第1方向を含む平面において前記正面視方向に対して傾斜する方向とから観察した際に、前記正面視方向に投射される光の色に対する前記傾斜する方向に投射される光の色変化Δu’v’が、前記正面視方向から当該正面視方向に対して40度以上55度以下の間に設定される傾向変化角度まで次第に増加し、前記傾向変化角度以降は減少傾向に転じる、ようになっていてもよい。 In the optical structure according to the present invention, light projected from the display surface of the display device to the outside through the optical structure is parallel to a normal direction of the low refractive index layer and the high refractive index layer. When viewed from the front view direction of the display device and a direction inclined with respect to the front view direction in a plane including the front view direction and the first direction, the light projected in the front view direction The color change Δu′v ′ of light projected in the inclined direction with respect to color gradually increases from the front view direction to a tendency change angle set between 40 ° and 55 ° with respect to the front view direction. However, after the tendency change angle, the tendency may start to decrease.
前記表示面から前記光学構造体を介して外部に投射される光の前記傾向変化角度における色変化Δu’v’は、前記表示面から前記光学構造体を介さずに外部に投射される光の前記傾向変化角度に対応する角度での色変化Δu’v’よりも小さくてもよい。 The color change Δu′v ′ at the tendency change angle of the light projected from the display surface to the outside via the optical structure is a color change Δu′v ′ of the light projected from the display surface to the outside without passing through the optical structure. The color change Δu′v ′ at an angle corresponding to the tendency change angle may be smaller.
前記正面視方向に対して60度以上70度以下の範囲における、前記表示面から前記光学構造体を介して外部に投射される光の色変化Δu’v’の各値が、前記表示面から当該光学構造体を介さずに外部に投射される光の前記各値に対応する位置での色変化Δu’v’の値に対して半分以下になっていてもよい。 Each value of the color change Δu′v ′ of light projected from the display surface to the outside through the optical structure in the range of 60 ° or more and 70 ° or less with respect to the front view direction is from the display surface. The value of the color change Δu′v ′ at a position corresponding to each of the values of the light projected outside without passing through the optical structure may be half or less.
本発明に係る光学構造体は、前記低屈折率層の前記高屈折率層側とは反対の側に配置される表面材をさらに備え、前記表面材の屈折率は、1.40以下でもよい。 The optical structure according to the present invention may further include a surface material disposed on a side of the low refractive index layer opposite to the high refractive index layer side, and a refractive index of the surface material may be 1.40 or less. .
前記表面材は前記表示装置の表示面側とは反対の側における最表面を形成してもよい。 The surface material may form an outermost surface on a side opposite to a display surface side of the display device.
本発明に係る光学構造体付き偏光板は、偏光板と、前記偏光板の表面に前記の光学構造体と、を備える、光学構造体付き偏光板である。 A polarizing plate with an optical structure according to the present invention is a polarizing plate with an optical structure, comprising: a polarizing plate; and the optical structure on a surface of the polarizing plate.
本発明に係る表示装置は、前記光学構造体が表示面に配置された、表示装置である。 The display device according to the present invention is a display device in which the optical structure is arranged on a display surface.
前記表示装置は、前記表示面と、前記表示面に対向して配置された裏面と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に対面して配置された面光源装置と、を有するものでもよい。 The display device may include: a liquid crystal panel having the display surface, a back surface arranged to face the display surface, and a surface light source device arranged to face the back surface of the liquid crystal panel. Good.
前記液晶パネルは、液晶分子に対する電圧がオフまたは最小値のときに前記液晶分子が前記表示面の法線方向に沿って配向して前記面光源装置からの光が遮断される状態となり、前記液晶分子に対する電圧を徐々に増加させて前記液晶分子を前記表示面に沿う側に次第に傾斜させることにより、前記面光源装置からの光の透過率を徐々に増加させるように構成された、VA型液晶パネルであってもよい。 The liquid crystal panel is in a state where when the voltage to the liquid crystal molecules is off or at a minimum value, the liquid crystal molecules are aligned along the normal direction of the display surface and light from the surface light source device is blocked, A VA-type liquid crystal configured to gradually increase the voltage for the molecules to gradually increase the transmittance of light from the surface light source device by gradually tilting the liquid crystal molecules to a side along the display surface. It may be a panel.
本発明によれば、表示装置の正面視での良好な表示品質を維持しつつ、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において局所的に良好な表示品質を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while maintaining the favorable display quality in the front view of a display apparatus, a favorable display quality can be locally obtained in a partial angle range on the high angle side within the viewing angle.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」、「層」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板や層とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。また、本明細書において「シート面(板面、フィルム面)」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向(面方向)と一致する面のことを指す。なお、「シート面(板面、フィルム面)」は、主面と呼ばれる場合もある。さらに、本明細書において、シート状の部材の法線方向とは、対象となるシート状の部材のシート面への法線方向のことを指す。 In this specification, terms such as “sheet”, “film”, “plate”, and “layer” are not distinguished from each other based only on the difference in the names. Therefore, for example, the “sheet” is a concept including a member that can also be called a film, a plate, or a layer. In the present specification, the “sheet surface (plate surface, film surface)” refers to the plane direction (plane direction) of the target sheet member when the target sheet member is viewed as a whole and globally. ). The “sheet surface (plate surface, film surface)” may be referred to as a main surface. Furthermore, in this specification, the normal direction of the sheet-shaped member refers to the direction of the normal to the sheet surface of the target sheet-shaped member.
図1〜図4を参照しつつ、まず、本発明の一実施の形態に係る光学構造体100を備える表示装置10の基本的な構成を説明する。図1は、光学構造体100を備える表示装置10の概略的な断面図であり、図2は、表示装置10における光の挙動を説明するための表示装置10の概略的な断面図である。図3は、光学構造体100の拡大断面図であり、図4は、光学構造体100の高屈折率層と低屈折率層との間の界面に形成される凹凸形状の拡大図である。なお、上記の各断面図においては、説明の便宜上、ハッチングが省略されている場合がある。また、図1〜図4は、表示装置10における液晶パネル15及びシート状の光学構造体100の各シート面と平行な第1方向d1と、表示装置10における液晶パネル15及びシート状の光学構造体100の法線方向と、を含む面における断面図を示している。なお、本実施の形態では、第1方向d1は、表示装置10において後述するようにエッジライト型となる面光源装置20の光源24が導光板30に光を出射する方向と平行な方向であり、また光学構造体100に形成される後述する凹凸形状120の凹部121及び凸部122が交互に並ぶ方向である。 First, a basic configuration of a display device 10 including an optical structure 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a display device 10 including an optical structure 100, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the display device 10 for explaining the behavior of light in the display device 10. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the optical structure 100, and FIG. 4 is an enlarged view of a concavo-convex shape formed at an interface between the high refractive index layer and the low refractive index layer of the optical structure 100. In each of the cross-sectional views described above, hatching may be omitted for convenience of description. Further, FIGS. 1-4, the display device and the first direction d 1 parallel to each sheet surface of the optical structure 100 of the liquid crystal panel 15 and sheet at 10, the optical liquid crystal panel 15 and the sheet in the display device 10 FIG. 3 is a cross-sectional view of a plane including the normal direction of the structure 100. In the present embodiment, the first direction d 1 is a direction parallel to the direction in which the light source 24 of the surface light source device 20 of the edge light type in the display device 10 emits light to the light guide plate 30 as described later. This is the direction in which concave portions 121 and convex portions 122 of the concave-convex shape 120 described later formed on the optical structure 100 are alternately arranged.
(表示装置)
まず、表示装置10の全体の構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係る表示装置10は、液晶パネル15と、液晶パネル15の裏面15Bに対面して配置されて液晶パネル15を裏面15B側から面状に照らす面光源装置20と、液晶パネル15の表示面15A上に配置されるシート状の光学構造体100と、を備えている。液晶パネル15は、静止画像又は動画像である像を表示する表示面15Aと、表示面15Aに対向して配置された裏面15Bと、を有している。表示装置10では、液晶パネル15が面光源装置20からの光の透過または遮断を、画素を形成する領域(サブピクセル)毎に制御するシャッターとして機能し、液晶パネル15の駆動により表示面15Aに像が表示されるようになっている。
(Display device)
First, the overall configuration of the display device 10 will be described. As shown in FIG. 1, a display device 10 according to the present embodiment includes a liquid crystal panel 15 and a surface light source arranged to face rear surface 15 </ b> B of liquid crystal panel 15 and illuminating liquid crystal panel 15 in a planar manner from rear surface 15 </ b> B side. The liquid crystal display includes a device 20 and a sheet-shaped optical structure 100 disposed on a display surface 15A of the liquid crystal panel 15. The liquid crystal panel 15 has a display surface 15A for displaying a still image or a moving image, and a back surface 15B arranged opposite to the display surface 15A. In the display device 10, the liquid crystal panel 15 functions as a shutter that controls transmission or blocking of light from the surface light source device 20 for each region (sub-pixel) in which a pixel is formed. An image is displayed.
図示された液晶パネル15は、出光側に配置された上偏光板13と、入光側に配置された下偏光板14と、上偏光板13と下偏光板14との間に配置された液晶層12と、を有している。偏光板14,13は、入射した光を直交する二つの偏光成分(例えばP波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P波)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有している。 The illustrated liquid crystal panel 15 includes an upper polarizer 13 disposed on the light exit side, a lower polarizer 14 disposed on the light incident side, and a liquid crystal disposed between the upper polarizer 13 and the lower polarizer 14. And a layer 12. The polarizing plates 14 and 13 decompose incident light into two orthogonal polarization components (for example, a P-wave and an S-wave) and oscillate in one direction (a direction parallel to the transmission axis) (for example, a P-polarization component). Wave), and has a function of absorbing a linearly polarized component (for example, S-wave) oscillating in the other direction (parallel to the absorption axis) orthogonal to the one direction.
液晶層12では、一つの画素を形成する領域毎に、電圧印加がなされ得るようになっており、電圧印加の有無によって液晶層12中の液晶分子の配向方向が変化するようになっている。一例として、入光側に配置された下偏光板14を透過した特定方向の偏光成分は、電圧が印加されていない液晶層12を通過する際にその偏光方向を90°回転させ、その一方で、電圧が印加された液晶層12を通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶層12への電圧印加の有無によって、下偏光板14を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板14の出光側に配置された上偏光板13をさらに透過するか、あるいは、上偏光板13で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。このようにして液晶パネル15では、面光源装置20からの光の透過または遮断を、画素を形成する領域毎に制御し得るようになっている。 In the liquid crystal layer 12, a voltage can be applied to each region where one pixel is formed, and the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 12 changes depending on whether or not a voltage is applied. As an example, the polarization component in a specific direction that has passed through the lower polarizer 14 disposed on the light incident side rotates the polarization direction by 90 ° when passing through the liquid crystal layer 12 to which no voltage is applied, and on the other hand, The polarization direction is maintained when passing through the liquid crystal layer 12 to which a voltage is applied. In this case, depending on whether or not a voltage is applied to the liquid crystal layer 12, whether the polarized component oscillating in a specific direction transmitted through the lower polarizing plate 14 further transmits through the upper polarizing plate 13 disposed on the light exit side of the lower polarizing plate 14. Alternatively, it is possible to control whether the light is absorbed and blocked by the upper polarizing plate 13. In this manner, in the liquid crystal panel 15, transmission or blocking of light from the surface light source device 20 can be controlled for each region where pixels are formed.
本実施の形態においては、液晶パネル15が、一例としてVA(Vertical Alignment)型液晶パネルとなっている。したがって、液晶パネル15は、液晶層12内の液晶分子に対する電圧がオフまたは最小値のときに前記液晶分子が表示面15Aの法線方向に沿って配向して面光源装置20からの光が遮断される状態となり、前記液晶分子に対する電圧を徐々に増加させて前記液晶分子を表示面15Aに沿う側に次第に傾斜させることにより、面光源装置20からの光の透過率を徐々に増加させる構成を有する。なお、液晶パネル15は、VA型に限られるものでなく、TN(Twisted Nematic)型液晶パネルであってもよいし、IPS(In−Plane Switching)型液晶パネルであってもよい。液晶パネル15の詳細については、種々の公知文献(例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典(内田龍男、内池平樹監修)」2001年工業調査会発行)に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。 In the present embodiment, liquid crystal panel 15 is, for example, a VA (Vertical Alignment) liquid crystal panel. Therefore, when the voltage to the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 12 is off or at the minimum value, the liquid crystal panels 15 are oriented along the normal direction of the display surface 15A, so that the light from the surface light source device 20 is blocked. In this configuration, the transmittance of light from the surface light source device 20 is gradually increased by gradually increasing the voltage with respect to the liquid crystal molecules and gradually tilting the liquid crystal molecules to the side along the display surface 15A. Have. The liquid crystal panel 15 is not limited to the VA type, but may be a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal panel or an IPS (In-Plane Switching) type liquid crystal panel. The details of the liquid crystal panel 15 are described in various publicly known documents (for example, “Flat Panel Display Dictionary (Tatsuo Uchida, Supervised by Uchiike Hiraki)”, published by the Industrial Research Institute, 2001). Detailed description is omitted.
次に面光源装置20について説明する。面光源装置20は、面状に光を発光する発光面21を有しており、本実施の形態では、液晶パネル15を裏面15B側から照明する装置として用いられている。図1に示すように、面光源装置20は、一例としてエッジライト型の面光源装置として構成され、導光板30と、導光板30の一方の側(図1に於いては左側)の側方に配置された光源24と、導光板30にそれぞれ対面するようにして配置された光学シート(プリズムシート)60および反射シート28と、を有している。図示された例では、光学シート60が、液晶パネル15に直面して配置されている。そして光学シート60の出光面61によって、面光源装置20の発光面21が画成されている。 Next, the surface light source device 20 will be described. The surface light source device 20 has a light emitting surface 21 that emits light in a planar shape, and in the present embodiment, is used as a device that illuminates the liquid crystal panel 15 from the back surface 15B side. As shown in FIG. 1, the surface light source device 20 is configured as, for example, an edge light type surface light source device, and includes a light guide plate 30 and one side (left side in FIG. 1) of the light guide plate 30. And an optical sheet (prism sheet) 60 and a reflection sheet 28 arranged so as to face the light guide plate 30, respectively. In the illustrated example, the optical sheet 60 is arranged so as to face the liquid crystal panel 15. The light emitting surface 21 of the surface light source device 20 is defined by the light emitting surface 61 of the optical sheet 60.
図示の例では、導光板30の出光面31が、液晶パネル15の表示面15Aおよび面光源装置20の発光面21と同様に、平面視形状(上方から見下ろして見た形状)が四角形形状に形成されている。この結果、導光板30は、全体的に、一対の主面(出光面31および裏面32)を有する相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されており、一対の主面間に画成される側面は四つの面を含んでいる。同様に、光学シート60および反射シート28は、全体的に、相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されている。 In the illustrated example, the light-emitting surface 31 of the light guide plate 30 has a square shape in plan view (shape viewed from above) similarly to the display surface 15A of the liquid crystal panel 15 and the light-emitting surface 21 of the surface light source device 20. Is formed. As a result, as a whole, the light guide plate 30 is configured as a rectangular parallelepiped member having a pair of main surfaces (the light output surface 31 and the back surface 32), and whose sides in the thickness direction are smaller than the other sides. The side surface defined between the pair of main surfaces includes four surfaces. Similarly, the optical sheet 60 and the reflection sheet 28 are generally configured as rectangular parallelepiped members whose sides in the thickness direction are smaller than the other sides.
図1および図2に示すように、導光板30は、液晶パネル15側の一方の主面によって構成された上述した出光面31と、出光面31に対向するもう一方の主面からなる裏面32と、出光面31および裏面32の間を延びる側面と、を有し、側面のうちの第1方向d1に対向する二つの面のうちの一方の側面が、入光面33をなしている。そして図1および図2に示すように、入光面33に対面して光源24が設けられている。入光面33から導光板30内に入射した光は、図2に示すように、第1方向(導光方向)d1に沿って入光面33に対向する反対面34に向けて、概ね第1方向(導光方向)d1に沿って導光板30内を導光されるようになる。ここで、本実施の形態に係る表示装置10は、第1方向d1が水平方向すなわち左右方向に沿うように配置されることを想定されたものであり、この場合、光源24からの光は左右方向に導光されることになる。しかしながら、このような配置は特に限られるものではなく、表示装置は他の態様で配置されてもよい。また、本実施の形態では、面光源装置20がエッジライト型であるが、面光源装置20は、直下型や裏面照射型などの他の形式であってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the light guide plate 30 includes the above-described light emitting surface 31 formed by one main surface on the liquid crystal panel 15 side, and a back surface 32 formed by the other main surface facing the light emitting surface 31. And a side surface extending between the light emitting surface 31 and the back surface 32, and one of the two surfaces of the side surfaces facing the first direction d 1 forms a light incident surface 33. . As shown in FIGS. 1 and 2, the light source 24 is provided so as to face the light incident surface 33. As shown in FIG. 2, the light that has entered the light guide plate 30 from the light incident surface 33 is substantially directed toward the opposite surface 34 facing the light incident surface 33 along the first direction (light guide direction) d 1. the first direction (light guide direction) light guide plate 30 along the d 1 comes to be guided. Here, the display device 10 according to this embodiment, which first direction d 1 is assumed to be arranged along the horizontal direction, that is the horizontal direction, in this case, the light from the light source 24 is The light is guided in the left-right direction. However, such an arrangement is not particularly limited, and the display device may be arranged in another mode. Further, in the present embodiment, the surface light source device 20 is of an edge light type, but the surface light source device 20 may be of another type such as a direct type or a back side illuminated type.
導光板30についてさらに詳述すると、本実施の形態では、導光板30の裏面32が凹凸面として形成されている。具体的な構成として、図2に示すように、裏面32が、傾斜面37と、導光板30の法線方向に延びる段差面38と、導光板30の板面方向に延びる接続面39と、を有している。導光板30内での導光は、導光板30の一対の主面31,32での全反射作用によってなされる。その一方で、傾斜面37は、入光面33側から反対面34側へ向かうにつれて出光面31に接近するよう、導光板30の板面に対して傾斜している。したがって、傾斜面37で反射した光については、一対の主面31,32に入射する際の入射角度は小さくなる。そして傾斜面37で反射することにより、一対の主面31,32への入射角度が全反射臨界角度未満になると、図2のL1に示すように、光は、導光板30から出射するようになる。すなわち、傾斜面37は、導光板30から光を取り出すための要素として機能する。なお、導光板30は、本実施の形態における態様に限られるものではなく、例えばドットパターン方式等の他の態様であってもよい。 The light guide plate 30 will be described in more detail. In the present embodiment, the back surface 32 of the light guide plate 30 is formed as an uneven surface. As a specific configuration, as shown in FIG. 2, the back surface 32 has an inclined surface 37, a step surface 38 extending in the normal direction of the light guide plate 30, a connection surface 39 extending in the plate surface direction of the light guide plate 30, have. Light is guided in the light guide plate 30 by total reflection at the pair of main surfaces 31 and 32 of the light guide plate 30. On the other hand, the inclined surface 37 is inclined with respect to the plate surface of the light guide plate 30 so as to approach the light emitting surface 31 from the light incident surface 33 side to the opposite surface 34 side. Therefore, the incident angle of the light reflected on the inclined surface 37 when entering the pair of main surfaces 31 and 32 becomes small. When the light is reflected by the inclined surface 37 and the incident angle on the pair of main surfaces 31 and 32 becomes smaller than the total reflection critical angle, the light is emitted from the light guide plate 30 as indicated by L1 in FIG. Become. That is, the inclined surface 37 functions as an element for extracting light from the light guide plate 30. The light guide plate 30 is not limited to the mode in the present embodiment, but may be another mode such as a dot pattern system.
また光源24は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態における光源24は、入光面33の長手方向に沿って並べて配置された多数の点状発光体25、具体的には、多数の発光ダイオード(LED)によって、構成されている。 The light source 24 can be configured in various forms such as a fluorescent lamp such as a linear cold-cathode tube, a point-like LED (light emitting diode), an incandescent lamp, and the like. The light source 24 in the present embodiment is constituted by a number of point-like light emitters 25 arranged in a line along the longitudinal direction of the light incident surface 33, specifically, a number of light emitting diodes (LEDs).
また反射シート28は、導光板30の裏面32に対面するようにして配置される部材であって、導光板30の裏面32から漏れ出した光を反射して、再び導光板30内に入射させるための部材である。反射シート28は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜(例えば金属薄膜や誘電体多層膜)を表面層として含んだシート等から、構成され得る。反射シート28での反射は、正反射(鏡面反射)でもよく、拡散反射でもよい。反射シート28での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。 The reflection sheet 28 is a member disposed so as to face the back surface 32 of the light guide plate 30, and reflects light leaked from the back surface 32 of the light guide plate 30 and makes the light enter the light guide plate 30 again. It is a member for. The reflection sheet 28 is a white scattering reflection sheet, a sheet made of a material having a high reflectance such as a metal, or a sheet containing a thin film (for example, a metal thin film or a dielectric multilayer film) made of a material having a high reflectance as a surface layer. And so on. The reflection on the reflection sheet 28 may be specular reflection (specular reflection) or diffuse reflection. When the reflection on the reflection sheet 28 is diffuse reflection, the diffuse reflection may be isotropic diffuse reflection or anisotropic diffuse reflection.
また光学シート60は、透過光の進行方向を変化させる機能を有した部材である。図2に示すように、本例に係る光学シート60は、板状に形成された本体部65と、本体部65の入光側面67上に形成された複数の単位プリズム(単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ)70と、を有している。本体部65は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。図示の例においては、単位プリズム70が本体部65の入光側面67上に並べて配置されており、各単位プリズム70は柱状に形成され、その配列方向と交差する方向に延びている。なお、本実施の形態では、一つの光学シート60が導光板30上に設けられるが、導光板30上には、複数の光学シートが設けられてもよい。この場合、各光学シートのプリズムの溝の向きは、互いに異なっていてもよい。 The optical sheet 60 is a member having a function of changing the traveling direction of transmitted light. As illustrated in FIG. 2, the optical sheet 60 according to the present example includes a main body 65 formed in a plate shape and a plurality of unit prisms (unit shape elements, units) formed on the light incident side surface 67 of the main body 65. Optical element, unit lens) 70. The main body 65 is configured as a flat plate-shaped member having a pair of parallel main surfaces. In the illustrated example, the unit prisms 70 are arranged side by side on the light incident side surface 67 of the main body 65, and each unit prism 70 is formed in a columnar shape and extends in a direction intersecting the arrangement direction. In the present embodiment, one optical sheet 60 is provided on the light guide plate 30, but a plurality of optical sheets may be provided on the light guide plate 30. In this case, the directions of the grooves of the prisms of the respective optical sheets may be different from each other.
以上のような面光源装置20は、光学シート60を備えることにより、導光板30からの光を所望の進行方向に変換して液晶パネル15に入射させるようになっている。そして液晶パネル15に入射した光は、上述したように、電圧印加に応じて液晶層12において透過または遮断を画素の形成領域毎に制御され、これにより、液晶パネル15の表示面15Aに像が表示されることになる。 The surface light source device 20 as described above includes the optical sheet 60 so that the light from the light guide plate 30 is converted into a desired traveling direction and is incident on the liquid crystal panel 15. As described above, the transmission or blocking of the light incident on the liquid crystal panel 15 in the liquid crystal layer 12 is controlled for each pixel forming region in accordance with the application of the voltage, whereby an image is formed on the display surface 15A of the liquid crystal panel 15. Will be displayed.
(光学構造体)
次に図2〜図4を参照しつつ光学構造体100について詳しく説明する。図2および図3に示すように、本実施の形態に係る光学構造体100は、出光面101Aと出光面101Aに対向して配置された裏面101Bとを有するシート状またはフィルム状の基材101と、基材101の裏面101B上に設けられるとともに基材101に沿って延びるシート状またはフィルム状に形成され、厚さ方向に対向する一対の主面を有する低屈折率層102と、低屈折率層102の基材101側とは反対側の面上に設けられるとともに基材101に沿って延びるシート状またはフィルム状に形成され、厚さ方向に対向する一対の主面を有し、且つ屈折率が低屈折率層102よりも高い高屈折率層103と、低屈折率層102の高屈折率層103側とは反対の側に配置され、本例では基材101の出光面101A上に設けられたシート状またはフィルム状の反射防止層104と、を備えている。本実施の形態における反射防止層104は、光の出射側の最表面を形成するいわゆる表面材に対応する部材である。
(Optical structure)
Next, the optical structure 100 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, an optical structure 100 according to the present embodiment has a sheet-like or film-like base material 101 having a light-emitting surface 101A and a back surface 101B disposed opposite to the light-emitting surface 101A. A low-refractive-index layer 102 formed on a back surface 101B of the substrate 101 and formed in a sheet or film shape extending along the substrate 101 and having a pair of main surfaces opposed in the thickness direction; A sheet or a film is provided on the surface of the rate layer 102 opposite to the substrate 101 and extends along the substrate 101, and has a pair of main surfaces opposed in the thickness direction, The high-refractive-index layer 103 having a higher refractive index than the low-refractive-index layer 102 and the low-refractive-index layer 102 are disposed on the side opposite to the high-refractive-index layer 103 side. Provided in It includes a sheet-shaped or film-shaped anti-reflection layer 104, a. The antireflection layer 104 in the present embodiment is a member corresponding to a so-called surface material that forms the outermost surface on the light emission side.
基材101は、樹脂やガラス等からなる光透過性を有する透明基材であり、その材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリオリフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ガラス、トリアセチルセルロースなどが挙げられる。すなわち、基材101は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリオリフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、トリアセチルセルロースを主成分とするフィルム、ガラスなどから構成される。基材101の厚みは、例えば10μm以上200μm以下である。また基材101の屈折率は例えば1.46以上1.67以下である。なお、主成分とは、ある物質を構成する複数の成分のうちの物質全体に対して50%以上の割合で含まれる成分又は最も多く含まれる成分のことを意味する。 The base material 101 is a light-transmitting transparent base material made of resin, glass, or the like, and examples of the material include polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyacrylate, polyamide, glass, triacetyl cellulose, and the like. . That is, the base material 101 is made of, for example, a film mainly composed of polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyacrylate, polyamide, triacetyl cellulose, glass, or the like. The thickness of the substrate 101 is, for example, not less than 10 μm and not more than 200 μm. The refractive index of the substrate 101 is, for example, 1.46 or more and 1.67 or less. Note that the main component means a component contained in a proportion of 50% or more or the component contained most in a whole substance among a plurality of components constituting a certain substance.
光学構造体100は、図2に示すように、高屈折率層103が表示装置10(液晶パネル15)の表示面15A側に向けられるように配置され、図示の例では、高屈折率層103が液晶パネル15の表示面15Aに直接的に接している。また反射防止層104は、光学構造体100において液晶パネル15の表示面15A側とは反対の側における最表面を形成するようになっており、光学構造体100へ入射する外光の表面反射を抑制するために設けられている。これにより、外光の表面反射によって表示装置10に表示される像の視認性が損なわれることを防止できる。 As shown in FIG. 2, the optical structure 100 is arranged so that the high refractive index layer 103 faces the display surface 15A side of the display device 10 (the liquid crystal panel 15). In the illustrated example, the high refractive index layer 103 is used. Are in direct contact with the display surface 15A of the liquid crystal panel 15. The antireflection layer 104 forms the outermost surface on the side opposite to the display surface 15A side of the liquid crystal panel 15 in the optical structure 100, and suppresses surface reflection of external light incident on the optical structure 100. It is provided to control. This can prevent the visibility of an image displayed on the display device 10 from being impaired due to surface reflection of external light.
反射防止層104の屈折率は1.40以下であり、より詳しくは本実施の形態では一例として1.35になっている。反射防止層のような表面材の一般的な屈折率は、1.45程度であり、このような屈折率の部材であると、比較的安価に入手できるためコストを抑制できる。しかしながら、1.45程度の屈折率を有する表面材を用いた場合、表示装置側から出射しようとする光が空気との界面で全反射し始める全反射臨界角が比較的小さくなるため、光の取り出し量が少なくなる。その結果、表示装置上の像を観察した際、像の輝度が低下し、特に高角側の輝度が著しく低下する場合がある。これに対し、本実施の形態では反射防止層104の屈折率を1.40以下に設定することによって、光が反射防止層104と空気との界面で全反射し始める全反射臨界角を大きくし、一般的な表面材の場合よりも光の取り出し量を増加させる。これにより、視野角内の輝度が不所望に低下することを抑制している。 The refractive index of the antireflection layer 104 is 1.40 or less, and more specifically, 1.35 in the present embodiment as an example. The general refractive index of a surface material such as an anti-reflection layer is about 1.45, and a member having such a refractive index can be obtained at relatively low cost, so that the cost can be suppressed. However, when a surface material having a refractive index of about 1.45 is used, the total reflection critical angle at which light to be emitted from the display device starts to be totally reflected at the interface with air becomes relatively small. The take-out amount is reduced. As a result, when the image on the display device is observed, the brightness of the image may be reduced, and particularly the brightness on the high-angle side may be significantly reduced. On the other hand, in the present embodiment, by setting the refractive index of the anti-reflection layer 104 to 1.40 or less, the total reflection critical angle at which light starts to be totally reflected at the interface between the anti-reflection layer 104 and air is increased. In this case, the light extraction amount is increased as compared with the case of a general surface material. This suppresses undesired reduction in luminance within the viewing angle.
本件発明者は鋭意研究により、外光の表面反射の防止と、表示装置からの十分な光の取り出しとを両立するためには、表面材としての反射防止層104の屈折率が1.28以上1.40以下であることが好ましく、1.30以上1.36以下であることが特に好ましいことを実験及びシミュレーションから知見した。なお、本実施の形態では、表面材としての反射防止層104が外光の表面反射を抑制する機能を有するが、表面材はこのような機能を有してなくてもよい。また、光学構造体100では以下に説明する低屈折率層102及び高屈折率層103が光に対して及ぼす光学的作用によって視野角内の色変化の抑制効果が得られるが、このような効果は反射防止層104が設けられていなくても得られる。 The inventor of the present invention has conducted intensive studies and found that the refractive index of the anti-reflection layer 104 as a surface material is 1.28 or more in order to prevent surface reflection of external light and sufficiently extract light from a display device. It was found from experiments and simulations that it is preferably 1.40 or less, and particularly preferably 1.30 or more and 1.36 or less. In this embodiment, the antireflection layer 104 as a surface material has a function of suppressing surface reflection of external light, but the surface material does not have to have such a function. Further, in the optical structure 100, the effect of suppressing color change in the viewing angle can be obtained by the optical action of the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103 described below on light. Can be obtained even if the antireflection layer 104 is not provided.
反射防止層104は透明であり、反射防止層104の厚みは、例えば0.05μm以上1.μm以下である。反射防止層104は、例えば、中空状シリカ微粒子と、中空状シリカ微粒子を保持するベース樹脂とを含有するものでもよいが、所望の屈折率が得られるものであれば特に限られるものではない。 The anti-reflection layer 104 is transparent, and the thickness of the anti-reflection layer 104 is, for example, 0.05 μm or more. μm or less. The anti-reflection layer 104 may contain, for example, hollow silica fine particles and a base resin holding the hollow silica fine particles, but is not particularly limited as long as a desired refractive index can be obtained.
反射防止層104が中空状シリカ微粒子と中空状シリカ微粒子を保持するベース樹脂とを含有するものある場合、より具体的には例えば、(メタ)アクリル樹脂、中空状シリカ微粒子、反応性シリカ微粒子及び2種類の防汚剤を含有するものであってもよい。 When the anti-reflection layer 104 contains a hollow silica fine particle and a base resin holding the hollow silica fine particle, more specifically, for example, a (meth) acrylic resin, a hollow silica fine particle, a reactive silica fine particle, It may contain two kinds of antifouling agents.
上記(メタ)アクリル樹脂はベース樹脂に対応するものであり、反射防止層104において、中空状シリカ微粒子や反応性シリカ微粒子のバインダー成分として機能する成分である。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はメタクリルを意味する。上記(メタ)アクリル樹脂としては、(メタ)アクリルモノマーの重合体又は共重合体が挙げられ、上記(メタ)アクリルモノマーとしては特に限定されないが、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(メタ)テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリ(メタ)アクリレート等が好適に挙げられる。また、これら(メタ)アクリレートモノマーは、分子骨格の一部を変性しているものでもよく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、カプロラクトン、イソシアヌル酸、アルキル、環状アルキル、芳香族、ビスフェノール等による変性がなされたものも使用することができる。これらの(メタ)アクリルモノマーは、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。これらの(メタ)アクリルモノマーは、硬化反応性に優れ、得られる反射防止層104の硬度を向上させることができる。 The (meth) acrylic resin corresponds to the base resin and is a component that functions as a binder component of the hollow silica fine particles and the reactive silica fine particles in the antireflection layer 104. In this specification, “(meth) acryl” means acryl or methacryl. Examples of the (meth) acrylic resin include a polymer or a copolymer of a (meth) acrylic monomer, and the (meth) acrylic monomer is not particularly limited. For example, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipenta Erythritol hexa (meth) acrylate, pentaerythritol (meth) tetraacrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, isocyanuric acid EO-modified tri (meth) Acrylates and the like are preferred. These (meth) acrylate monomers may have a part of the molecular skeleton modified, and have been modified with ethylene oxide, propylene oxide, caprolactone, isocyanuric acid, alkyl, cyclic alkyl, aromatic, bisphenol and the like. Things can also be used. These (meth) acrylic monomers may be used alone or in combination of two or more. These (meth) acrylic monomers have excellent curing reactivity and can improve the hardness of the obtained antireflection layer 104.
上記(メタ)アクリルモノマーを硬化した重合体又は共重合体は、屈折率が1.47以上1.53以下であることが好ましい。屈折率を1.47未満とすることは事実上不可能であり、1.53を超えると、充分に低い屈折率の反射防止層を得ることができないことがある。 The polymer or copolymer obtained by curing the (meth) acrylic monomer preferably has a refractive index of 1.47 or more and 1.53 or less. It is practically impossible to make the refractive index less than 1.47, and if it exceeds 1.53, an antireflection layer having a sufficiently low refractive index may not be obtained.
また、上記(メタ)アクリルモノマーは、重量平均分子量が250以上1000以下であることが好ましい。250未満であると、官能基数が少なくなるため、得られる反射防止層104の硬度が低下する恐れがある。1000を超えると、一般的には、官能基当量(官能基数/分子量)が小さくなるため、架橋密度が低くなり充分な硬度の反射防止層104が得られなくなることがある。なお、上記(メタ)アクリルモノマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算により求めることができる。GPC移動相の溶剤には、テトラヒドロフランやクロロホルムを使用することができる。測定用カラムは、テトラヒドロフラン用又はクロロホルム用のカラムの市販品カラムを組み合わせて使用するとよい。上記市販品カラムとしては、例えば、Shodex GPC KF−801、GPC−KF800D(いずれも、商品名、昭和電工社製)等を挙げることができる。検出器には、RI(示差屈折率)検出器及びUV検出器を使用するとよい。このような溶剤、カラム、検出器を使用して、例えば、Shodex GPC−101(昭和電工社製)等のGPCシステムにより、上記重量平均分子量を適宜測定することができる。 The (meth) acrylic monomer preferably has a weight average molecular weight of 250 or more and 1000 or less. If it is less than 250, the number of functional groups is reduced, and the hardness of the obtained antireflection layer 104 may be reduced. If it exceeds 1,000, the functional group equivalent (the number of functional groups / molecular weight) generally becomes small, so that the crosslink density becomes low and the anti-reflection layer 104 having sufficient hardness may not be obtained. The weight average molecular weight of the (meth) acrylic monomer can be determined by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polystyrene. As a solvent for the GPC mobile phase, tetrahydrofuran or chloroform can be used. The measurement column may be used in combination with a commercially available column for tetrahydrofuran or chloroform. Examples of the commercially available columns include Shodex GPC KF-801 and GPC-KF800D (both are trade names, manufactured by Showa Denko KK). As the detector, an RI (differential refractive index) detector and a UV detector may be used. Using such a solvent, column, and detector, the weight-average molecular weight can be appropriately measured by, for example, a GPC system such as Shodex GPC-101 (manufactured by Showa Denko KK).
上記中空状シリカ微粒子は、反射防止層104の層強度を保持しつつ、その屈折率を下げる役割を果たす成分である。なお、本明細書において、「中空状シリカ微粒子」とは、内部に気体が充填された構造及び/又は気体を含む多孔質構造体であり、シリカ微粒子本来の屈折率に比べて気体の占有率に反比例して屈折率が低下するシリカ微粒子を意味する。反射防止層104は、中空状シリカ微粒子を含有することで、所望の反射率を達成することができる。また、反射防止層104は、硬く、より低い屈折率を備えたものとすることができる。 The hollow silica fine particles are components that serve to lower the refractive index while maintaining the layer strength of the antireflection layer 104. In this specification, the term “hollow silica fine particles” refers to a structure in which gas is filled and / or a porous structure containing gas, and the gas occupation ratio is smaller than the intrinsic refractive index of silica fine particles. Mean silica fine particles whose refractive index decreases in inverse proportion to The antireflection layer 104 can achieve a desired reflectance by containing hollow silica fine particles. Also, the anti-reflection layer 104 can be hard and have a lower refractive index.
上記中空状シリカ微粒子は、平均粒子径が5nm以上300nm以下で有ることが好ましく、8nm以上100nm以下であることがより好ましく、10nm以上80nm以下であることが更に望ましい。5nm未満であると、反射防止層104の空隙率が不充分で、屈折率を充分に低くできなくなる。一方、300nmを超えると、反射防止層104の表面に凹凸が形成され、光学構造体100の耐擦傷性が悪くなり、また、上記中空状シリカ微粒子自体の強度が弱くなり、反射防止層104の膜強度低下に繋がる。中空状シリカ微粒子の平均粒子径の好ましい下限は10nm、好ましい上限は80nmである。この範囲にあることで、反射防止層104の強度を維持したまま、所望の反射率を達成することができる。なお、上記中空状シリカ微粒子の平均粒子径は、例えば、動的光散乱法や断面TEM法による観察により測定された値を意味する。 The hollow silica fine particles preferably have an average particle diameter of 5 nm or more and 300 nm or less, more preferably 8 nm or more and 100 nm or less, and even more preferably 10 nm or more and 80 nm or less. If it is less than 5 nm, the porosity of the antireflection layer 104 is insufficient, and the refractive index cannot be sufficiently reduced. On the other hand, if the thickness exceeds 300 nm, irregularities are formed on the surface of the antireflection layer 104, the abrasion resistance of the optical structure 100 is deteriorated, and the strength of the hollow silica fine particles themselves is weakened. This leads to a decrease in film strength. A preferable lower limit of the average particle diameter of the hollow silica fine particles is 10 nm, and a preferable upper limit is 80 nm. Within this range, a desired reflectance can be achieved while maintaining the strength of the antireflection layer 104. The average particle diameter of the hollow silica fine particles means a value measured by, for example, observation by a dynamic light scattering method or a cross-sectional TEM method.
上記中空状シリカ微粒子の具体例としては特に限定されず、例えば、特開2001−233611号公報で開示されている技術を用いて調製した中空状シリカ微粒子が好ましく挙げられる。中空状シリカ微粒子は、製造が容易でそれ自身の硬度が高いため、有機系のバインダー成分と混合して反射防止層104を形成した際、その層強度が向上され、かつ、屈折率が低くなるよう調整することが可能となる。 Specific examples of the hollow silica fine particles are not particularly limited, and preferably include, for example, hollow silica fine particles prepared using the technique disclosed in JP-A-2001-233611. Since the hollow silica fine particles are easy to produce and have high hardness of themselves, when mixed with an organic binder component to form the antireflection layer 104, the layer strength is improved and the refractive index is reduced. It can be adjusted as follows.
また、上記中空状シリカ微粒子の空隙率としては、6.4%以上80.0%以下であることが好ましい。上記空隙率が6.4%未満であると、反射防止層104の屈折率を充分に低くできなくなる。一方、上記空隙率が80.0%を超えると、上記中空状シリカ微粒子の強度が低下して反射防止層104全体の強度が不充分となることがある。上記中空状シリカ微粒子の空隙率は、より好ましい下限が8.5%、より好ましい上限が76.4%である。この範囲の空隙率を有することで、反射防止層104を、充分に低屈折率化させることができるとともに、優れた強度を有するものとすることができる。 The porosity of the hollow silica fine particles is preferably 6.4% or more and 80.0% or less. When the porosity is less than 6.4%, the refractive index of the antireflection layer 104 cannot be sufficiently reduced. On the other hand, if the porosity exceeds 80.0%, the strength of the hollow silica fine particles may decrease, and the strength of the entire antireflection layer 104 may be insufficient. The porosity of the hollow silica fine particles has a more preferred lower limit of 8.5% and a more preferred upper limit of 76.4%. By having the porosity in this range, the antireflection layer 104 can have a sufficiently low refractive index and can have excellent strength.
上記中空状シリカ微粒子は、上記(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、80質量部以上200質量部以下含有されてもよい。上記中空状シリカ微粒子は、アクリル樹脂100質量部に対して、100質量部以上180質量部以下含有されることが好ましい。上記中空状シリカ微粒子が、上記(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、80質量部未満であると、反射防止層104の屈折率を充分に低くすることができなくなる。上記中空状シリカ微粒子が、上記(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、200質量部を超えると、耐擦傷性が低下してしまう。上記中空状シリカ微粒子が、(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、100質量部以上180質量部以下含有される場合には、反射防止層104の強度を維持したまま、所望の反射率を達成することができる。 The hollow silica fine particles may be contained in an amount of 80 parts by mass or more and 200 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin. The hollow silica fine particles are preferably contained in an amount of 100 parts by mass or more and 180 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the acrylic resin. If the amount of the hollow silica fine particles is less than 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin, the refractive index of the antireflection layer 104 cannot be sufficiently reduced. When the amount of the hollow silica fine particles exceeds 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin, the scratch resistance is reduced. When the hollow silica fine particles are contained in an amount of 100 parts by mass or more and 180 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin, a desired reflectance can be obtained while maintaining the strength of the antireflection layer 104. Can be achieved.
上記反応性シリカ微粒子は、表面に反応性官能基を有するシリカ微粒子である。上記反応性シリカ微粒子は、反射防止層104の表面硬度を高くする役割を果たす成分である。上記反応性官能基としては特に限定されず、上記(メタ)アクリル樹脂との架橋が可能なように適宜選択され、紫外線硬化型の官能基が好適に用いられる。上記反応性官能基としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合及びエポキシ基等が挙げられる。なかでも、エチレン性不飽和結合であることが好ましい。 The reactive silica fine particles are silica fine particles having a reactive functional group on the surface. The reactive silica fine particles are components that play a role in increasing the surface hardness of the antireflection layer 104. The reactive functional group is not particularly limited, and is appropriately selected so as to be capable of crosslinking with the (meth) acrylic resin, and an ultraviolet curable functional group is suitably used. Specific examples of the reactive functional group include an ethylenically unsaturated bond such as a (meth) acryloyl group, a vinyl group and an allyl group, and an epoxy group. Among them, an ethylenically unsaturated bond is preferable.
このような反応性シリカ微粒子としては、少なくともシリカ微粒子の表面の一部に有機成分が被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基を表面に有するものであることが好ましい。ここで、有機成分とは、炭素を含有する成分である。また、少なくともシリカ微粒子の表面の一部に有機成分が被覆されている態様としては、例えば、シリカ微粒子の表面に存在する水酸基にシランカップリング剤等の有機成分を含む化合物が反応して、表面の一部に有機成分が結合した態様、又は、シリカ微粒子の表面に存在する水酸基にイソシアネート基を有する有機成分を含む化合物が反応して、表面の一部に有機成分が結合した態様の他、例えば、シリカ微粒子の表面に存在する水酸基に水素結合等の相互作用により有機成分を付着させた態様等が含まれる。 As such reactive silica fine particles, it is preferable that at least a part of the surface of the silica fine particles is coated with an organic component, and the surface has a reactive functional group introduced by the organic component. Here, the organic component is a component containing carbon. Further, as an embodiment in which at least a part of the surface of the silica fine particles is coated with an organic component, for example, a compound containing an organic component such as a silane coupling agent reacts with a hydroxyl group present on the surface of the silica fine particles to form a surface. In addition to the mode in which the organic component is bonded to a part of the silica fine particles, or the mode in which the compound containing the organic component having an isocyanate group in the hydroxyl group present on the surface of the silica fine particles reacts, and the organic component is bonded to a part of the surface, For example, an embodiment in which an organic component is attached to a hydroxyl group present on the surface of silica fine particles by an interaction such as a hydrogen bond is included.
少なくともシリカ微粒子の表面の一部に有機成分が被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基を表面に有する反応性シリカ微粒子を調製する方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。 An organic component is coated on at least a part of the surface of the silica fine particles, and the method for preparing the reactive silica fine particles having a reactive functional group introduced by the organic component on the surface is not particularly limited, and a conventionally known method may be used. Can be used.
上記反応性シリカ微粒子は、平均粒子径が1nm以上25nm以下であることが好ましい。1nm未満であると、反射防止層104の硬度向上に寄与できないことがあり、25nmを超えると、反射防止層104の透明性が低下し、透過率の悪化、ヘイズの上昇を招く恐れがあり、また、反射防止層104に欠点が生じる原因となることがある。上記反応性シリカ微粒子の平均粒子径のより好ましい下限は5nm、より好ましい上限は20nmである。なお、本明細書において、上記反応性シリカ微粒子の平均粒子径は、溶液中の反応性シリカ微粒子を動的光散乱方法で測定し、粒子径分布を累積分布で表したときの50%粒子径(d50 メジアン径)を意味する。当該平均粒子径は、日機装社製のMicrotrac粒度分析計を用いて測定することができる。また、断面TEM法による観察によっても確認できる。 The reactive silica fine particles preferably have an average particle diameter of 1 nm or more and 25 nm or less. If it is less than 1 nm, it may not be possible to contribute to the improvement of the hardness of the anti-reflection layer 104, and if it exceeds 25 nm, the transparency of the anti-reflection layer 104 may be reduced, and the transmittance may be deteriorated and the haze may be increased, Further, a defect may be caused in the antireflection layer 104 in some cases. A more preferred lower limit of the average particle size of the reactive silica fine particles is 5 nm, and a more preferred upper limit is 20 nm. In the present specification, the average particle diameter of the reactive silica fine particles is the 50% particle diameter when the reactive silica fine particles in the solution are measured by a dynamic light scattering method and the particle diameter distribution is represented by a cumulative distribution. (D50 median diameter). The average particle diameter can be measured using a Microtrac particle size analyzer manufactured by Nikkiso Co., Ltd. It can also be confirmed by observation by a cross-sectional TEM method.
なお、上記反応性シリカ微粒子は、単粒子で分散されていることが好ましいが、例えば、3〜20個、好ましくは3〜10個の反応性シリカ微粒子が、無機の化学結合によって結合された粒子(鎖状粒子)が含まれていてもよい。このような鎖状粒子を含有することで、反射防止層104の耐擦傷性を向上させることができる。なお、上記鎖状粒子は、全反応性シリカ微粒子(単粒子+鎖状粒子)100質量%中、0〜80質量%の割合で含有されていることが好ましい。80質量%を超えると、反射防止層104に欠点が生じる原因となり得る。上記鎖状粒子の含有割合のより好ましい下限は10質量%、より好ましい上限は70質量%である。 The reactive silica fine particles are preferably dispersed as single particles. For example, particles in which 3 to 20, preferably 3 to 10 reactive silica fine particles are bonded by an inorganic chemical bond are used. (Chain particles) may be contained. By containing such chain-like particles, the scratch resistance of the antireflection layer 104 can be improved. The chain particles are preferably contained in a ratio of 0 to 80% by mass based on 100% by mass of all the reactive silica fine particles (single particles + chain particles). If it exceeds 80% by mass, a defect may occur in the antireflection layer 104. A more preferable lower limit of the content ratio of the chain particles is 10% by mass, and a more preferable upper limit is 70% by mass.
上記無機の化学結合としては、例えば、イオン結合、金属結合、配位結合及び共有結合が挙げられる。なかでも、上記反応性シリカ微粒子を極性溶媒中に添加しても、結合した球状のシリカ微粒子が分散しない結合、具体的には、金属結合、配位結合、及び共有結合が好ましく、更に、共有結合が好ましい。なお、極性溶媒としては、例えば、水、並びにメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール等が挙げられる。 Examples of the inorganic chemical bond include an ionic bond, a metal bond, a coordination bond, and a covalent bond. Above all, even when the reactive silica fine particles are added to a polar solvent, a bond in which the bonded spherical silica fine particles are not dispersed, specifically, a metal bond, a coordination bond, and a covalent bond are preferable. Bonding is preferred. Examples of the polar solvent include water and lower alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol.
上記反応性シリカ微粒子の平均結合数は、反射防止層104の断面をSEM画像又はTEM画像を用いて観察し、観察された凝集粒子を100個選び、各鎖状粒子中に含まれる反応性シリカ微粒子を数え、その平均値として求めることができる。また、鎖状粒子の平均粒子径は、長軸と短軸の平均をいう。 The average bonding number of the reactive silica fine particles is determined by observing the cross section of the antireflection layer 104 using a SEM image or a TEM image, selecting 100 observed aggregated particles, and selecting the reactive silica contained in each chain particle. The fine particles can be counted and determined as an average value. The average particle diameter of the chain particles refers to the average of the major axis and the minor axis.
このような反応性シリカ微粒子が結合した鎖状粒子は、従来公知の方法で得ることができる。例えば、単分散状態の反応性シリカ微粒子の分散液の濃度、あるいはpHを調節し、100℃以上の高温で水熱処理することによって得ることができる。このとき、必要に応じてバインダー成分を添加して反応性シリカ微粒子の結合を促進することもできる。また、使用される反応性シリカ微粒子の分散液をイオン交換樹脂に通液することで、イオンを除去してもよい。このようなイオン交換処理によって反応性シリカ微粒子の結合を促進することができる。水熱処理後、再度イオン交換処理を行ってもよい。 Such chain particles to which the reactive silica fine particles are bonded can be obtained by a conventionally known method. For example, it can be obtained by adjusting the concentration or the pH of the dispersion of the reactive silica fine particles in a monodispersed state, and performing a hydrothermal treatment at a high temperature of 100 ° C. or higher. At this time, a binder component may be added as necessary to promote the binding of the reactive silica fine particles. Further, ions may be removed by passing a dispersion of the reactive silica fine particles to be used through an ion exchange resin. By such an ion exchange treatment, the binding of the reactive silica fine particles can be promoted. After the hydrothermal treatment, the ion exchange treatment may be performed again.
上述した反応性シリカ微粒子は、上記(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、5質量部以上60質量部以下で含有されることが好ましい。5質量部未満であると、反射防止層104を充分に高硬度化することができず、60質量部を超えると、他の層との密着性が不充分となる虞がある。また、反応性シリカ微粒子を添加しただけの効果が見られず、製造コストの上昇につながり、反射率上昇も引き起こすこととなる。上記反応性シリカ微粒子の含有量の好ましい下限は10質量部、好ましい上限は50質量部である。この範囲にあることで、反射率等を損なうことなく、反射防止層104の膜強度を向上させることができる。 The reactive silica fine particles described above are preferably contained in an amount of 5 parts by mass or more and 60 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin. If the amount is less than 5 parts by mass, the hardness of the antireflection layer 104 cannot be sufficiently increased. If the amount exceeds 60 parts by mass, the adhesion to other layers may be insufficient. Further, the effect of merely adding the reactive silica fine particles is not seen, which leads to an increase in manufacturing cost and an increase in reflectance. A preferred lower limit of the content of the reactive silica fine particles is 10 parts by mass, and a preferred upper limit is 50 parts by mass. By being in this range, the film strength of the antireflection layer 104 can be improved without impairing the reflectance and the like.
また、反射防止層104の耐擦傷性をより向上させることができることから、該反射防止層104における反応性シリカ微粒子の含有量は、上述した中空状シリカ微粒子の含有量との関係において適宜調整することが好ましい。具体的には、上記中空状シリカ微粒子の(メタ)アクリル樹脂に対する配合比(中空状シリカ微粒子の含有量/(メタ)アクリル樹脂の含有量)が、0.9〜1.1((メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、中空状シリカ微粒子が90質量部以上110質量部以下)であるとき、上記反応性シリカ微粒子の含有量が、(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して5質量部以上40質量部以下であることが好ましい。また、上記中空状シリカ微粒子の(メタ)アクリル樹脂に対する配合比が、1.1〜1.4((メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、中空状シリカ微粒子が110質量部以上140質量部以下)である場合、上記反応性シリカ微粒子の含有量が、(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、40質量部以上60質量部以下であることが好ましい。 Further, since the scratch resistance of the antireflection layer 104 can be further improved, the content of the reactive silica fine particles in the antireflection layer 104 is appropriately adjusted in relation to the content of the hollow silica fine particles described above. Is preferred. Specifically, the compounding ratio of the hollow silica fine particles to the (meth) acrylic resin (content of hollow silica fine particles / content of (meth) acrylic resin) is 0.9 to 1.1 ((meth) acrylic resin). When the amount of the hollow silica fine particles is 90 parts by mass or more and 110 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the acrylic resin, the content of the reactive silica fine particles is 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin. It is preferable that the amount is not less than 40 parts by mass or more. The mixing ratio of the hollow silica fine particles to the (meth) acrylic resin is from 1.1 to 1.4 (100 parts by weight of the (meth) acrylic resin, 110 to 140 parts by weight of the hollow silica fine particles. Below), the content of the reactive silica fine particles is preferably 40 parts by mass or more and 60 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the (meth) acrylic resin.
また、上記反射防止層104は、上記防汚剤としてフッ素系化合物からなる防汚剤とフッ素−シリコーン系化合物からなる防汚剤とを含有する。このように2種類の防汚剤を使用することで、例えば、上記フッ素系化合物からなる防汚剤を含有することで、指紋付着防止性能及び指紋拭取り性能が優れたものとなる。また、上記フッ素−シリコーン系化合物からなる防汚剤を含有することで、マジックはじき性能及びマジック拭取り性能、滑り性及び耐擦傷性が優れたものとなり、更に、反射防止層104に欠点が発生することを抑制できる。 Further, the antireflection layer 104 contains an antifouling agent made of a fluorine-based compound and an antifouling agent made of a fluorine-silicone-based compound as the antifouling agent. By using two kinds of antifouling agents in this manner, for example, by containing the antifouling agent comprising the above-mentioned fluorine-based compound, the fingerprint adhesion preventing performance and the fingerprint wiping performance are excellent. Further, by containing the antifouling agent comprising the above-mentioned fluorine-silicone compound, the magic repelling performance, the magic wiping performance, the slipperiness and the scratch resistance are excellent, and furthermore, the antireflection layer 104 has a defect. Can be suppressed.
上記フッ素系化合物の含有量としては特に限定されないが、上記中空シリカ微粒子と(メタ)アクリル樹脂との合計100質量部に対して、1.0質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。 The content of the fluorine-based compound is not particularly limited, but may be 1.0 part by mass or more and 10.0 parts by mass or less based on a total of 100 parts by mass of the hollow silica fine particles and the (meth) acrylic resin. preferable.
以上のように反射防止層104が構成される場合、反射防止層104における中空状シリカ微粒子、ベース樹脂である(メタ)アクリル樹脂、反応性シリカ微粒子等の各質量部は、例えば反射防止層104の断面のSEM画像を用いて各成分の面積比を特定し、各成分の比重を勘案することで推定できる。また、反射防止層104の製造過程を特定することによっても特定することができる。 When the antireflection layer 104 is configured as described above, the respective mass parts of the hollow silica fine particles, the (meth) acrylic resin serving as the base resin, and the reactive silica fine particles in the antireflection layer 104 are, for example, the antireflection layer 104. It can be estimated by specifying the area ratio of each component using the SEM image of the cross section, and considering the specific gravity of each component. Further, it can also be specified by specifying the manufacturing process of the antireflection layer 104.
続いて低屈折率層102及び高屈折率層103について説明する。図3に示すように、本実施の形態では、低屈折率層102が、基材101側とは反対側の面に複数のレンズ部110を有し、レンズ部110は、低屈折率層102及び高屈折率層103の共通の法線方向d3に沿って高屈折率層103側に凸となるように形成されている。すなわち、低屈折率層102は、基材101側を向く表面および当該表面に対向して配置され高屈折率層103側を向く裏面を有するフィルム状の層本体102Aと、層本体102Aの裏面上に並べて配置された複数のレンズ部110と、を一体に有している。これに対し、高屈折率層103は、レンズ部110を覆い且つ複数のレンズ部110の間まで充填されるように、低屈折率層102に積層されている。これにより本実施の形態では、低屈折率層102と高屈折率層103との界面が凹凸形状120をなすことになる。 Next, the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103 will be described. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the low refractive index layer 102 has a plurality of lens portions 110 on a surface opposite to the base material 101 side, and the lens portion 110 includes the low refractive index layer 102. and it is formed so as to project the high refractive index layer 103 side along the common normal direction d 3 of the high refractive index layer 103. That is, the low-refractive-index layer 102 includes a film-shaped layer main body 102A having a surface facing the substrate 101 side and a rear surface facing the high-refractive-index layer 103 side, and a rear surface of the layer main body 102A. And a plurality of lens units 110 arranged side by side. On the other hand, the high-refractive-index layer 103 is laminated on the low-refractive-index layer 102 so as to cover the lens unit 110 and fill the space between the plurality of lens units 110. As a result, in the present embodiment, the interface between the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103 forms an uneven shape 120.
凹凸形状120は、一つの凹部121と凸部122とで1周期の形状をなし、この1周期の形状を繰り返し形成することにより構成されている。なお、凹部121の底部と凸部122の頂部との中点を通り低屈折率層102及び高屈折率層103の主面に平行に延びる基準線SLに対し低屈折率層102側に凹んだ部分が凹部121に対応し、基準線SLに対し高屈折率層103側に凸となる部分が凸部122に対応している。凹部121及び凸部122はそれぞれ、低屈折率層102及び高屈折率層103の主面に平行な第1方向d1に配列され、第1方向d1と非平行、具体的には第1方向d1に交差する、本例では直交する第2方向d2に沿って線状に延びている。なお、図3に示すように、低屈折率層102及び高屈折率層103の法線方向d3は、第1方向d1及び第2方向d2の両方に直交する関係となる。また、上述した「低屈折率層102及び高屈折率層103の主面に平行に延びる」という状態は、本実施の形態では、低屈折率層102及び高屈折率層103それぞれの平坦な一方の主面に平行に延び、且つ、低屈折率層102及び高屈折率層103の界面における凹部121及び凸部122が並ぶ方向及び線状に延びる方向を含む平面である低屈折率層102及び高屈折率層103の他方の主面に平行に延びる状態のことを意味する。 The concavo-convex shape 120 is formed by forming one cycle with one concave part 121 and one convex part 122, and repeatedly forming the shape with one cycle. In addition, it is recessed toward the low-refractive-index layer 102 side with respect to a reference line SL extending in parallel with the main surfaces of the low-refractive-index layer 102 and the high-refractive-index layer 103 through a midpoint between the bottom of the concave portion 121 and the top of the convex portion 122. The portion corresponds to the concave portion 121, and the portion that protrudes toward the high refractive index layer 103 with respect to the reference line SL corresponds to the convex portion 122. Each recess 121 and projection 122 are disposed in a first direction d 1 parallel to the main surface of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103, the first direction d 1 and the non-parallel, in particular the first crossing the direction d 1, and extends linearly along the second direction d 2 perpendicular in this example. As shown in FIG. 3, the normal direction d 3 of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103 have a relationship that is perpendicular to both the first direction d 1 and the second direction d 2. In the present embodiment, the above-mentioned state “extending parallel to the main surfaces of the low-refractive-index layer 102 and the high-refractive-index layer 103” corresponds to one of the flat surfaces of the low-refractive-index layer 102 and the high-refractive-index layer 103. The low-refractive-index layer 102 is a plane that extends parallel to the main surface of the low-refractive-index layer 102 and the direction in which the concave portions 121 and the convex portions 122 at the interface between the low-refractive index layer 102 and the high This means a state in which the high refractive index layer 103 extends in parallel with the other main surface.
ここで、本実施の形態の凹部121と凸部122のそれぞれは、図3に示すように、低屈折率層102および高屈折率層103の面方向に沿って延びる平坦部121A,122Aを有し、詳しくは、凹部121の底部が平坦部121Aとなっており、凸部122の頂部が平坦部122Aとなっている。また凹部121の平坦部121Aと凸部122の平坦部122Aとの間に延びる凹凸形状120の側面120Sは、高屈折率層103側に凸となる曲面となっている。側面120Sは、これが接続する平坦部121Aの端点から法線方向d3に沿って延ばした直線を面方向に越えないように形成されている。これにより、側面120Sをなすレンズ部110を有する低屈折率層102を型抜きすることが可能となる。なお、本実施の形態では側面120Sが曲面となっているが、側面120Sは、高屈折率層103側に凸となる折れ面(多角形状)となっていてもよい。また、曲面として形成される側面120Sは、正円の円弧に沿って形成されるものでもよいし、楕円の円弧に沿って形成されるものでもよい。 Here, each of the concave portion 121 and the convex portion 122 of the present embodiment has flat portions 121A and 122A extending along the surface direction of the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103, as shown in FIG. More specifically, the bottom of the concave portion 121 is a flat portion 121A, and the top of the convex portion 122 is a flat portion 122A. The side surface 120S of the concave-convex shape 120 extending between the flat portion 121A of the concave portion 121 and the flat portion 122A of the convex portion 122 is a curved surface that protrudes toward the high refractive index layer 103 side. Side 120S, this is formed a straight line extending along a direction normal to d 3 from the end point of the flat portion 121A so as not to exceed in the surface direction of connecting. Thereby, it becomes possible to cut out the low refractive index layer 102 having the lens portion 110 forming the side surface 120S. In the present embodiment, the side surface 120S is a curved surface, but the side surface 120S may be a bent surface (polygonal shape) convex toward the high refractive index layer 103 side. Further, the side surface 120S formed as a curved surface may be formed along a circular arc of a perfect circle, or may be formed along an arc of an ellipse.
以上のような凹凸形状120は、表示面15Aから出射される像を表示するための光に対して反射や屈折、および透過等の光学的作用を及ぼすことにより、表示面15A上に表示される像の表示品質を向上させるために設けられている。より具体的に説明すると、本実施の形態に係る光学構造体100では、上述したように低屈折率層102及び高屈折率層103のうちの高屈折率層103が表示装置10の表示面15A側に向けられようになっており、且つ凹凸形状120に平坦部121A,122Aが形成され、凹部121の平坦部121Aを挟んで隣り合う2つの側面120Sが、高屈折率層103側から低屈折率層102側に向けて先細り形状を形成し、凸部122の平坦部122Aを挟んで隣り合う2つの側面120Sは、低屈折率層102側から高屈折率層103側に向けて先細り形状を形成する。これにより、表示装置10の正面視での良好な表示品質を維持しつつ、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において局所的に良好な表示品質が得られるようになる。 The uneven shape 120 as described above is displayed on the display surface 15A by exerting an optical effect such as reflection, refraction, and transmission on light for displaying an image emitted from the display surface 15A. It is provided to improve the display quality of an image. More specifically, in the optical structure 100 according to the present embodiment, the high-refractive-index layer 103 of the low-refractive-index layer 102 and the high-refractive-index layer 103 is connected to the display surface 15A of the display device 10 as described above. The flat portions 121A and 122A are formed on the concave and convex shape 120, and two side surfaces 120S adjacent to each other across the flat portion 121A of the concave portion 121 have a low refractive index from the high refractive index layer 103 side. A tapered shape is formed toward the refractive index layer 102 side, and two side surfaces 120S adjacent to each other across the flat portion 122A of the projection 122 have a tapered shape from the low refractive index layer 102 side to the high refractive index layer 103 side. Form. Thereby, while maintaining good display quality in front view of the display device 10, good display quality can be locally obtained in a part of the angle range on the high angle side within the viewing angle.
より詳しく説明すると、上記の各種形状を採用した場合、凸部122の平坦部122Aから低屈折率層102内に入り、低屈折率層102から側面120Sに向かう光は、側面120Sで全反射せず、側面120Sで一部が反射し、一部が屈折及び透過する。この際、反射した光は、正面視方向及びこれに近い角度範囲に集まる。また、凸部122の平坦部122Aから低屈折率層102内に入射しないで、側面120Sから低屈折率層102側に向かおうとする光は側面120Sによって全反射されて高角度側の角度範囲に集まる。ここで、液晶表示装置で生じる視野角度内の色変化のばらつきは、カラー画像を表示する際に投射される例えば、赤、青、緑の光の強度の割合が角度によって変化することによって生じ得るが、上記の形状を採用した場合には、このような赤、青、緑の光を、正面視方向及びこれに近い角度範囲と、高角度側の角度範囲とに集めるができる。本件発明者は、このような2つの領域への光の集中によって、正面視方向での例えば赤、青、緑の光の強度の割合に対する高角度側での赤、青、緑の光の強度の割合の変化を抑制でき、正面視方向に投射される光の色に対する高角度側の角度範囲の光の色変化を局所的に効果的に抑制できることを知見した。本件発明では、このように知見に基づいて上記のような各種形状が採用されている。 More specifically, when the above-described various shapes are employed, light entering the low refractive index layer 102 from the flat portion 122A of the convex portion 122 and traveling from the low refractive index layer 102 to the side surface 120S is totally reflected by the side surface 120S. Instead, a part is reflected on the side surface 120S, and a part is refracted and transmitted. At this time, the reflected light is collected in the front view direction and an angle range close thereto. Light that does not enter the low refractive index layer 102 from the flat portion 122A of the convex portion 122 but goes from the side surface 120S to the low refractive index layer 102 side is totally reflected by the side surface 120S, and the angle range on the high angle side Gather in Here, the variation in the color change within the viewing angle that occurs in the liquid crystal display device may be caused by, for example, the ratio of the intensity of red, blue, and green light projected when displaying a color image varies with the angle. However, when the above-described shape is adopted, such red, blue, and green light can be collected in a front view direction and an angle range close thereto and an angle range on a high angle side. The present inventor has found that the concentration of light on the two regions allows the intensity of red, blue, and green light on the high angle side with respect to the ratio of the intensity of red, blue, and green light in the front view direction, for example. It has been found that the change of the ratio of the light can be suppressed, and the color change of the light in the angle range on the high angle side with respect to the color of the light projected in the front view direction can be locally and effectively suppressed. In the present invention, various shapes as described above are employed based on such knowledge.
また本件発明者は、本実施の形態のように側面120Sが高屈折率層103側に凸となる曲面であるか又は折れ面(多角形状)である場合には、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において光を分散させることが可能となることで、正面視方向に投射される光の色に対する上記高角度側の一部の角度範囲における色変化を特に効果的に抑制できることも見出し、本実施の形態では、側面120Sが曲面となる構成を採用している。 In addition, the present inventor proposes that when the side surface 120S is a curved surface that is convex toward the high refractive index layer 103 side or a bent surface (polygonal shape) as in the present embodiment, the high angle side within the viewing angle is used. By being able to disperse the light in a part of the angle range, the color change in the part of the high angle side with respect to the color of the light projected in the front view direction can be particularly effectively suppressed. According to the present embodiment, a configuration in which the side surface 120S is a curved surface is employed.
また本実施の形態においては、低屈折率層102の屈折率と高屈折率層103の屈折率との差が、0.05以上0.25以下の範囲となるように、低屈折率層102および高屈折率層103が選択されている。また低屈折率層102は、表示装置10の正面側、すなわち光が投射される方向に向けられるように配置され、高屈折率層103は、液晶パネル15の表示面15A側に向けられるように配置されている。そして図示の例においては、高屈折率層103が粘着層となっており、図2に示すように、光学構造体100は高屈折率層103によって液晶パネル15の表示面15Aに接合されている。これら低屈折率層102および高屈折率層103も光透過性を有する部材であり、その材質は特に限られるものではない。なお、高屈折率層103は、他の層を介して液晶パネル15の表示面15Aに接合されてもよく、粘着層でなくてもよい。 Further, in the present embodiment, the low refractive index layer 102 is formed so that the difference between the refractive index of the low refractive index layer 102 and the refractive index of the high refractive index layer 103 is in the range of 0.05 to 0.25. And the high refractive index layer 103 are selected. The low-refractive-index layer 102 is disposed so as to face the front side of the display device 10, that is, in the direction in which light is projected, and the high-refractive-index layer 103 is directed toward the display surface 15A of the liquid crystal panel 15. Are located. In the illustrated example, the high refractive index layer 103 is an adhesive layer, and the optical structure 100 is joined to the display surface 15A of the liquid crystal panel 15 by the high refractive index layer 103, as shown in FIG. . The low-refractive-index layer 102 and the high-refractive-index layer 103 are also members having optical transparency, and their materials are not particularly limited. Note that the high refractive index layer 103 may be joined to the display surface 15A of the liquid crystal panel 15 via another layer, and may not be an adhesive layer.
低屈折率層102は、例えば紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、熱硬化樹脂を硬化させることで形成されてもよい。低屈折率層102が紫外線硬化樹脂を硬化して形成される場合、紫外線硬化樹脂はアクリル系樹脂を含むものでもよいし、エポキシ系樹脂を含むものでもよい。 The low refractive index layer 102 may be formed by, for example, curing an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or a thermosetting resin. When the low refractive index layer 102 is formed by curing an ultraviolet curable resin, the ultraviolet curable resin may include an acrylic resin or may include an epoxy resin.
高屈折率層103も同様に、例えば紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、熱硬化樹脂を硬化させることで形成されてもよい。高屈折率層103が紫外線硬化樹脂を硬化して形成される場合、紫外線硬化樹脂はアクリル系樹脂を含むものでもよいし、エポキシ系樹脂を含むものでもよい。また、高屈折率層103が粘着層として形成される場合、高屈折率層103は、アクリル系樹脂粘着剤から形成されてもよい。 Similarly, the high refractive index layer 103 may be formed by curing, for example, an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or a thermosetting resin. When the high refractive index layer 103 is formed by curing an ultraviolet curable resin, the ultraviolet curable resin may include an acrylic resin or may include an epoxy resin. When the high refractive index layer 103 is formed as an adhesive layer, the high refractive index layer 103 may be formed from an acrylic resin adhesive.
以上のような本実施の形態の表示装置10における光の挙動を図2等を参照しつつ説明すると、本実施の形態の表示装置10において像を表示する場合には、まず光源24から光が照射される。これにより入光面33から導光板30内に入射した光が、図2に示すように、第1方向d1に沿って入光面33に対向する反対面34に向けて、概ね第1方向d1に沿って導光板30内を導光される。導光された光は、導光板30の主面31,32の間で全反射を繰り返し、主面31への入射角度が全反射臨界角度未満になると、図2のL1に示すように、導光板30から光が出射される。導光板30から出射された光は、光学シート60を通過する際に単位プリズム70によって、所望の進行方向に転換されて液晶パネル15に入射する。次いで液晶パネル15に入射した光は、電圧印加に応じて液晶層12において透過または遮断を画素の形成領域毎に制御され、これにより液晶パネル15の表示面15Aに像が表示されることになる。 The behavior of light in the display device 10 of the present embodiment as described above will be described with reference to FIG. 2 and the like. When displaying an image on the display device 10 of the present embodiment, first, light is emitted from the light source 24. Irradiated. Thus the light incident from the light incident surface 33 into the light guide plate 30 is, as shown in FIG. 2, toward the opposite surface 34 facing the first direction d incidence surface 33 along a generally first direction The light is guided inside the light guide plate 30 along d 1 . The guided light repeats total reflection between the main surfaces 31 and 32 of the light guide plate 30, and when the angle of incidence on the main surface 31 becomes less than the critical angle for total reflection, as shown by L1 in FIG. Light is emitted from the light plate 30. The light emitted from the light guide plate 30 is converted into a desired traveling direction by the unit prism 70 when passing through the optical sheet 60 and enters the liquid crystal panel 15. Next, transmission or cutoff of the light incident on the liquid crystal panel 15 in the liquid crystal layer 12 is controlled for each pixel forming region in accordance with the application of a voltage, whereby an image is displayed on the display surface 15A of the liquid crystal panel 15. .
そして本実施の形態においては、液晶パネル15の表示面15Aから出射された光が、光学構造体100に入射する。このとき、液晶パネル15側から光学構造体100に入射する光は、凹凸形状120によって反射及び透過(屈折)による光学的作用を付与される。すなわち、この際に、凸部122の平坦部122Aから低屈折率層102内に入り、低屈折率層102から側面120Sに向かう光は、側面120Sで全反射せず、一部が反射し、一部が屈折及び透過する。この際、反射した光は、正面視方向及びこれに近い角度範囲に集まる。一方で、凸部122の平坦部122Aから低屈折率層102内に入射しないで、側面120Sから低屈折率層102側に向かおうとする光は側面120Sによって全反射されて高角度側の角度範囲に集まる。これにより、正面視方向に投射される光の色に対する高角度側の角度範囲の光の色変化が抑制されることになる。一方で、凹凸形状120の平坦部121A,122Aは、光学構造体100に垂直入射する光を正面方向へ透過させる機能を有する。これにより、本実施の形態では、正面側に出射される光の拡散が抑制され、正面視での表示品質が良好に維持される。この際、上述したように側面120Sによって反射され、正面視方向及びこれに近い角度範囲に集まった光は大きく拡散することはないため、正面視での表示品質に影響を及ぼす程のものではない。 In the present embodiment, light emitted from display surface 15A of liquid crystal panel 15 enters optical structure 100. At this time, the light incident on the optical structure 100 from the liquid crystal panel 15 side is given an optical action by reflection and transmission (refraction) by the uneven shape 120. That is, at this time, light that enters the low-refractive-index layer 102 from the flat portion 122A of the convex portion 122 and travels from the low-refractive-index layer 102 to the side surface 120S is not totally reflected at the side surface 120S, but is partially reflected. Some are refracted and transmitted. At this time, the reflected light is collected in the front view direction and an angle range close thereto. On the other hand, light that does not enter the low-refractive-index layer 102 from the flat portion 122A of the convex portion 122 but goes from the side surface 120S toward the low-refractive-index layer 102 is totally reflected by the side surface 120S and has an angle on the high-angle side. Gather in the range. Thereby, the color change of light in the angle range on the higher angle side with respect to the color of light projected in the front view direction is suppressed. On the other hand, the flat portions 121A and 122A of the concavo-convex shape 120 have a function of transmitting light vertically incident on the optical structure 100 in the front direction. Thereby, in the present embodiment, diffusion of light emitted to the front side is suppressed, and display quality in a front view is favorably maintained. At this time, as described above, the light reflected by the side surface 120S and collected in the front view direction and the angle range close to the front view direction does not largely diffuse, so that the light quality does not affect the display quality in the front view. .
以上のようにして本実施の形態では、表示装置10の正面視での良好な表示品質を維持しつつ、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において局所的に良好な表示品質を得ることができるようになる。 As described above, in the present embodiment, while maintaining good display quality in front view of the display device 10, locally good display quality is obtained in a part of the angle range on the high angle side within the viewing angle. Will be able to gain.
以下では、図4を参照しつつ凹凸形状120の好ましい条件について詳しく説明する。図4において、符号θ1は、凹凸形状120の側面120Sが低屈折率層102および高屈折率層103の法線方向d3となす最小角度を示し、符号θ2は、凹凸形状120の側面120Sが低屈折率層102および高屈折率層103の法線方向d3となす最大角度を示している。詳しくは、最小角度θ1は、側面120Sの凹部121側の端点を通る接線が低屈折率層102および高屈折率層103の法線方向d3となす角度(狭角、言い換えると鋭角となる方の角度)であり、最大角度θ2は、側面120Sの凸部122側の端点を通る接線が低屈折率層102および高屈折率層103の法線方向d3となす角度(狭角、言い換えると鋭角となる方の角度)である。なお、側面120Sが折れ面である場合、最小角度θ1は、側面120Sにおける凹部121側の端点を含む要素面を通る直線が低屈折率層102および高屈折率層103の界面の法線方向d3となす角度となり、最大角度θ2は、側面120Sにおける凸部122側の端点を含む要素面を通る直線が低屈折率層102および高屈折率層103の界面の法線方向d3となす角度となる。また符号θ0は、凹凸形状の側面120Sの両端点を結んだ直線と、低屈折率層102および高屈折率層103の法線方向d3と、により規定される側面120Sの「平均斜面角度」を示している。平均斜面角度も、凹凸形状の側面120Sの両端点を結んだ直線と、法線方向d3とがなす角度のうちの狭角、言い換えると鋭角となる方の角度である。また符号Pは、凹凸形状120における一つの凹部121と凸部122との1周期の間隔であるピッチを示している。また符号Hは、凹部121から凸部122までの法線方向に沿った凹凸形状120の高さを示し、符号Lは、側面120Sの両端点間の面方向における距離を示している。なお、以上の角度等は、光学構造体100の主面において第2方向d2に直交する方向、すなわち第1方向d1と、法線方向d3とを含む面における角度等である。 Hereinafter, the preferable conditions of the uneven shape 120 will be described in detail with reference to FIG. 4, reference numeral θ1 denotes the minimum angle of the side surface 120S of the uneven shape 120 makes with the normal line direction d 3 of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103, reference numeral θ2 is the side 120S of the irregularities 120 It indicates the maximum angle formed between the normal direction d 3 of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103. Specifically, the minimum angle θ1, the angle (narrow angle of the tangent through the concave portion 121 side of the end point of the side surface 120S constituting the normal direction d 3 of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103, those causing other words acute angle a angle), the maximum angle θ2, the angle (narrow angle of the tangent passing through the convex portion 122 side of the end point of the side surface 120S constituting the normal direction d 3 of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103, in other words (The angle that becomes the acute angle). In the case where the side surface 120S is a broken surface, the minimum angle θ1 is determined by setting a straight line passing through the element surface including the end point of the side surface 120S on the concave portion 121 side as a normal direction d of the interface between the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103. 3 becomes the angle, the maximum angle θ2 is the angle which the straight line passing through the element surface including the end point of the convex portion 122 side of the lateral surface 120S makes with the normal line direction d 3 of the interface of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103 Becomes The code θ0 is a straight line connecting the end points of the side surface 120S of the irregularities, "average slope angle" of the side surface 120S which is defined as the normal direction d 3 of the low refractive index layer 102 and the high-refractive index layer 103, a Is shown. The average slope angles, the straight line connecting the end points of the side surface 120S of irregular shape, narrow angle of the angle formed by the normal direction d 3, an angle of the direction of the other words acute angle. The symbol P indicates a pitch, which is an interval of one cycle between one concave portion 121 and one convex portion 122 in the concave-convex shape 120. Reference numeral H indicates a height of the concave-convex shape 120 along the normal direction from the concave portion 121 to the convex portion 122, and reference numeral L indicates a distance in a plane direction between both end points of the side surface 120S. The above angles or the like, a direction orthogonal to the main surface of the optical structure 100 in the second direction d 2, i.e. the first direction d 1, an angle or the like in the plane including the normal direction d 3.
本件発明者は、上述の「平均斜面角度θ0」が11度以上17度以下となることが好ましいことを知見している。このように平均斜面角度θ0が11度以上17度以下の範囲で設定される場合、本件発明者の実験及びシミュレーションでは、凸部122の平坦部122Aから低屈折率層102内に入り、低屈折率層102から側面120Sに向かう光の一部が側面120Sで反射して正面視方向及びこれに近い角度範囲に特に集まり易くなり、側面120Sから低屈折率層102側に向かおうとする光は、側面120Sによって全反射されて、高角度側の角度範囲、特に60度以上70度以下の範囲に集まり易くなることが知見された。したがって、平均斜面角度θ0が上記の角度範囲内で設定された場合には、正面視方向に投射される光の色に対する視野角度内での色変化を、高角度側の一部の角度範囲において局所的に特に効果的に抑制することできるようになる。 The present inventor has found that the above-mentioned “average slope angle θ0” is preferably 11 degrees or more and 17 degrees or less. When the average slope angle θ0 is set in the range of 11 degrees or more and 17 degrees or less, in the experiments and simulations of the present inventor, the light enters the low-refractive-index layer 102 from the flat portion 122A of the convex portion 122 and has a low refractive index. Part of the light traveling from the refractive index layer 102 to the side surface 120S is reflected by the side surface 120S, so that it is particularly easy to gather in the front view direction and an angle range close thereto, and the light going from the side surface 120S to the low refractive index layer 102 side is It has been found that the light is totally reflected by the side surface 120S and tends to gather in an angle range on the high angle side, particularly in a range of 60 degrees or more and 70 degrees or less. Therefore, when the average slope angle θ0 is set within the above angle range, the color change within the viewing angle with respect to the color of the light projected in the front view direction is performed in a part of the high angle side angle range. It becomes possible to suppress locally particularly effectively.
また最大角度θ2と最小角度θ1との差によって、「斜面角度範囲α」が規定される。本件発明者は、鋭意研究の結果、上述した平均斜面角度θ0が11度以上17度以下である場合に、この斜面角度範囲αが14度以上18度以下となることが好ましいことを知見した。具体的に、本件発明者は鋭意研究の結果、斜面角度範囲αが14度以上18度以下である場合には、斜面角度範囲αを比較的狭い範囲内とすることで、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において光を集めつつ、この角度範囲において光を効果的に分散させることが可能となることで、例えば赤、青、緑の光が投射された際に、当該角度範囲におけるこれら光の強度の割合を平準化でき、その結果、正面視方向に投射される光の色に対する高角度側の角度範囲の光の色変化を効果的に抑制できることを見出した。 The “slope angle range α” is defined by the difference between the maximum angle θ2 and the minimum angle θ1. As a result of earnest research, the present inventor has found that when the above-mentioned average slope angle θ0 is 11 degrees or more and 17 degrees or less, it is preferable that the slope angle range α is 14 degrees or more and 18 degrees or less. Specifically, as a result of earnest research, the present inventor has determined that when the slope angle range α is 14 degrees or more and 18 degrees or less, the slope angle range α is set to a relatively narrow range, so that the height within the viewing angle can be increased. While collecting light in a part of the angle range on the angle side, it is possible to effectively disperse light in this angle range, for example, when red, blue, green light is projected, the angle It has been found that the ratio of the intensity of these lights in the range can be equalized, and as a result, the color change of the light in the angle range on the high angle side with respect to the color of the light projected in the front view direction can be effectively suppressed.
また本件発明者は、凹凸形状120の凹部121および凸部122の1周期分の長さに対する平坦部121A,122Aの合計の長さの割合β、すなわち図4を参照し、β=(a+b)/Pが、0.60以上0.90以下となることが好ましく、0.75以上0.85以下となることが特に好ましいことも知見した。なお、上記aは、凸部122の平坦部122Aの幅(長さ)であり、上記bは、凹部121の平坦部121Aの幅(長さ)である。一般的な液晶パネルでは、正面視方向の表示品質が良好となるように正面視方向に進む光が最適な状態に制御されているため、光学構造体100のような部材を設けた場合であっても、このような光は有効に活用することが望ましい。割合βが過剰に小さく、つまり平坦部121A,122Aの割合が過剰に小さくなると、液晶パネルが最適な状態に制御した正面視方向に進む光を有効に活用できず、光学構造体100によって表示品質が不所望に損なわれる虞がある。そのため、本件発明者は、側面120Sによる光学的作用を十分に得つつ、平坦部121A,122Aを比較的大きく確保できる設定として、上記割合βの範囲を好ましい数値として定めている。 In addition, the present inventor has found that the ratio β of the total length of the flat portions 121A and 122A to the length of one period of the concave portion 121 and the convex portion 122 of the concave-convex shape 120, that is, with reference to FIG. 4, β = (a + b) It has also been found that / P is preferably 0.60 or more and 0.90 or less, and particularly preferably 0.75 or more and 0.85 or less. Note that a is the width (length) of the flat portion 122A of the convex portion 122, and b is the width (length) of the flat portion 121A of the concave portion 121. In a general liquid crystal panel, light traveling in the front view direction is controlled to an optimal state so that display quality in the front view direction is good, so that a member such as the optical structure 100 is provided. However, it is desirable to use such light effectively. If the ratio β is excessively small, that is, the ratio of the flat portions 121A and 122A is excessively small, the light traveling in the front view direction in which the liquid crystal panel is controlled to the optimum state cannot be effectively used, and the optical structure 100 causes display quality. May be undesirably damaged. Therefore, the inventor of the present invention has set the range of the ratio β as a preferable numerical value as a setting capable of securing a relatively large flat portion 121A, 122A while sufficiently obtaining the optical action by the side surface 120S.
凹凸形状120においては、平均斜面角度θ0が11度以上17度以下で、斜面角度範囲αが14度以上18度以下で、且つ割合βが0.75以上0.85以下である場合に、特に効果的に表示装置10の正面視での良好な表示品質を維持しつつ、視野角内の高角度側の一部の角度範囲において局所的に良好な表示品質(色変化抑制効果)を得ることができる。しかしながら、上述の三種の寸法条件の一部のみが充足された場合であっても、凹凸形状120は有用である。 In the concavo-convex shape 120, particularly when the average slope angle θ0 is 11 degrees or more and 17 degrees or less, the slope angle range α is 14 degrees or more and 18 degrees or less, and the ratio β is 0.75 or more and 0.85 or less, Effectively maintaining good display quality in front view of the display device 10 and locally obtaining good display quality (color change suppressing effect) in a partial angle range on the high angle side within the viewing angle. Can be. However, the uneven shape 120 is useful even when only some of the above three types of dimensional conditions are satisfied.
なお、平均斜面角度θ0、斜面角度範囲αを求める際に用いる最小角度θ1及び最大角度θ2、そして割合βを求める際に用いる凹部121の平坦部121Aの幅a、凸部122の平坦部122Aの幅b等は、例えば光学構造体100を厚み方向に切断した際の断面のSEM画像、すなわち図4に示す断面に対応するSEM画像を撮像して評価することで特定することができる。 Note that the average slope angle θ0, the minimum angle θ1 and the maximum angle θ2 used when obtaining the slope angle range α, and the width a of the flat portion 121A of the concave portion 121 and the flat portion 122A of the convex portion 122 used when calculating the ratio β. The width b and the like can be specified, for example, by capturing and evaluating an SEM image of a cross section when the optical structure 100 is cut in the thickness direction, that is, an SEM image corresponding to the cross section shown in FIG.
また、上述の三種の寸法条件、すなわち、平均斜面角度θ0が11度以上17度以下であり、斜面角度範囲αが14度以上18度以下であり、且つ割合βが0.75以上0.85以下である場合には、低屈折率層102と高屈折率層103との屈折率を調整することで、正面視方向に投射される光の色に対する、正面視方向に対して傾斜する方向に投射される光の色変化Δu’v’が、正面視方向から当該正面視方向に対して40度以上55度以下の間に設定される傾向変化角度まで次第に増加し、傾向変化角度以降は減少傾向に転じる特性を形成することができる。 Further, the above three kinds of dimensional conditions, that is, the average slope angle θ0 is 11 ° or more and 17 ° or less, the slope angle range α is 14 ° or more and 18 ° or less, and the ratio β is 0.75 or more and 0.85 or less. In the following case, by adjusting the refractive index of the low-refractive-index layer 102 and the high-refractive-index layer 103, the color of light projected in the front-view direction is inclined in the direction inclined with respect to the front-view direction. The color change Δu′v ′ of the projected light gradually increases from the front view direction to a tendency change angle set between 40 ° and 55 ° with respect to the front view direction, and decreases after the trend change angle. It is possible to form a characteristic that turns into a tendency.
より具体的には、表示装置10(液晶パネル15)の表示面15Aから光学構造体100を介して外部に投射される光を、低屈折率層102及び高屈折率層103の法線方向d3と平行な表示装置10の正面視方向と、この正面視方向及び第1方向d1を含む平面において前記正面視方向に対して傾斜する方向とから観察した際に、前記正面視方向に投射される光の色に対する前記傾斜する方向に投射される光の色変化Δu’v’が、前記正面視方向から当該正面視方向に対して40度以上55度以下の間に設定される傾向変化角度まで次第に増加し、傾向変化角度以降は減少傾向に転じる特性を形成することができる。このような特性が生じる場合には、正面視方向に投射される光の色に対する視野角度内での色変化を、高角度側の一部の角度範囲において局所的に効果的に抑制できていると言える。なお、傾向変化角度は、正面視方向に投射される光の色に対する、傾斜する方向に投射される光の色変化Δu’v’の極大値が生じる角度のことを意味する。 More specifically, light projected from the display surface 15A of the display device 10 (the liquid crystal panel 15) to the outside via the optical structure 100 is directed to the normal direction d of the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103. 3 and the front view direction of the parallel display device 10, when observed from the direction inclined with respect to the front view direction in the front view direction and the first plane including the direction d 1, projected to the front view direction The color change Δu′v ′ of the light projected in the inclined direction with respect to the color of the light to be emitted is set between 40 ° and 55 ° from the front view direction to the front view direction. It is possible to form a characteristic that gradually increases up to the angle and turns to decrease after the inclination angle. When such a characteristic occurs, the color change within the viewing angle with respect to the color of the light projected in the front view direction can be locally and effectively suppressed in a partial angle range on the high angle side. It can be said. Note that the tendency change angle means an angle at which a maximum value of a color change Δu′v ′ of light projected in an oblique direction with respect to a color of light projected in a front view direction occurs.
なお、色変化Δu’v’は色の差を示し、本実施の形態では、その値が小さい程、正面視方向に投射される光に対して色の差が小さいことを示す。色変化Δu’v’は、均等色空間におけるu’とv’とで規定される色から計算される。ある視野角中の角度θにおけるΔu’v’の値は、次の式(1)で表わされる。 Note that the color change Δu′v ′ indicates a color difference, and in the present embodiment, a smaller value indicates a smaller color difference with respect to light projected in the front view direction. The color change Δu′v ′ is calculated from the color defined by u ′ and v ′ in the uniform color space. The value of Δu′v ′ at an angle θ in a certain viewing angle is represented by the following equation (1).
式(1)における均等色空間の色座標であるu’とv’は、それぞれ次の式(2−1),(2−2)で表わされる。 The color coordinates u 'and v' of the uniform color space in the equation (1) are expressed by the following equations (2-1) and (2-2), respectively.
ここで、上記の各式において、xとyは、CIE1931色空間(CIE xyY色空間)で規定される色座標である。 Here, in each of the above equations, x and y are color coordinates defined in the CIE1931 color space (CIE xyY color space).
上述した色変化Δu’v’の特性は基本的に、表示装置10(液晶パネル15)の表示面15Aから投射されるいかなる光であっても生じるものであるが、本実施の形態では、光学構造体100を設ける表示装置の本体(液晶パネル15)として、SONY社製のマルチドメイン型VA型液晶表示装置を用いて、色変化Δu’v’の特性を確認した。より詳しくは、上記表示装置の本体において光学構造体100を取り付けて、パターンジェネレータによってブルーの画像を表示し光学構造体100を介して外部に投射した際の色変化を、トプコン社製の「分光放射計 SR−2」を用いて評価した。 The above-described characteristic of the color change Δu′v ′ is basically generated by any light projected from the display surface 15 </ b> A of the display device 10 (the liquid crystal panel 15). Using a multi-domain VA liquid crystal display device manufactured by Sony Corporation as the main body (liquid crystal panel 15) of the display device provided with the structure 100, the characteristics of the color change Δu′v ′ were confirmed. More specifically, the optical structure 100 is attached to the main body of the display device, a blue image is displayed by a pattern generator, and the color change when the image is projected to the outside via the optical structure 100 is referred to as “Spectroscopy” manufactured by Topcon. It evaluated using the radiometer SR-2.
また、上述した三種の寸法条件が充足される場合、基本的には、表示面15Aから光学構造体100を介して外部に投射される光の前記傾向変化角度(減少傾向への変化点、つまり極大値)における色変化Δu’v’が、表示装置10の表示面15Aから光学構造体100を介さずに外部に投射される光の前記傾向変化角度に対応する角度での色変化Δu’v’よりも小さい値になる、という特性がさらに生じる。このようなさらなる特性が生じる場合には、光学構造体100を介して外部に投射される光の傾向変化角度よりも高角度側の所定の角度範囲における色変化Δu’v’を、光学構造体100を設けない場合に比較して、大幅に抑制することが可能となり、高角度側の色変化を顕著に抑制できる。 When the above three types of dimensional conditions are satisfied, basically, the tendency change angle of the light projected from the display surface 15A to the outside via the optical structure 100 (change point to a decreasing tendency, that is, The color change Δu′v ′ at the maximum value) is the color change Δu′v at an angle corresponding to the tendency change angle of light projected outside from the display surface 15A of the display device 10 without passing through the optical structure 100. The characteristic that the value becomes smaller than 'is further generated. When such additional characteristics occur, the color change Δu′v ′ in a predetermined angle range higher than the tendency change angle of the light projected outside via the optical structure 100 is determined by the optical structure Compared to the case where 100 is not provided, it is possible to significantly suppress the color change, and it is possible to significantly suppress the color change on the high angle side.
さらには、上述した三種の寸法条件においては、適宜の寸法調整により、表示装置10の正面視方向に対して60度以上70度以下の範囲における、表示装置10の表示面15Aから光学構造体100を介して外部に投射される光の色変化Δu’v’の各値を、表示装置10の表示面15Aから光学構造体100を介さずに外部に投射される光の前記各値に対応する位置での色変化Δu’v’の値に対して半分以下に設定することもできる。この場合、高角度側の所定の角度範囲の色変化Δu’v’を観察者が容易に感知できる程度の顕著な色変化抑制効果が得られる。 Further, under the above three types of dimensional conditions, the optical structure 100 can be adjusted from the display surface 15A of the display device 10 in the range of 60 degrees or more and 70 degrees or less with respect to the front view direction of the display device 10 by appropriate dimensional adjustment. Correspond to the respective values of the color change Δu′v ′ of the light projected to the outside via the display device 10 from the display surface 15A of the display device 10 without passing through the optical structure 100. The value can be set to half or less of the value of the color change Δu'v 'at the position. In this case, a remarkable color change suppression effect is obtained such that the observer can easily perceive the color change Δu′v ′ in the predetermined angle range on the high angle side.
また、凸部122の平坦部122Aの幅aと、凹部121の平坦部121Aの幅bとの比a:bは、1:6〜3:1の範囲が望ましい。本件発明者の鋭意研究によれば、割合βが0.75以上0.85以下の範囲において、a:bを、1:6〜3:1の範囲に設定することで、側面120Sによって高角度側の色変化を十分に抑制できる程度に、凸部122の平坦部122Aから低屈折率層102内に光を入射させることができることが知見された。 The ratio a: b between the width a of the flat portion 122A of the convex portion 122 and the width b of the flat portion 121A of the concave portion 121 is preferably in the range of 1: 6 to 3: 1. According to the inventor's earnest research, by setting a: b in the range of 1: 6 to 3: 1 when the ratio β is in the range of 0.75 or more and 0.85 or less, the side surface 120S increases the high angle. It has been found that light can be made to enter the low-refractive-index layer 102 from the flat portion 122A of the convex portion 122 to such an extent that the color change on the side can be sufficiently suppressed.
なお低屈折率層102における層本体102Aの法線方向d3における厚みは、例えば0.5μm以上30μm以下である。また低屈折率層102におけるレンズ部110の法線方向d3における厚み(高さ)は、例えば1.0μm以上30μm以下である。また低屈折率層102の屈折率は例えば1.40以上1.55以下である。一方、凸部122の平坦部122Aから高屈折率層103の液晶パネル15側の面までの高屈折率層103の法線方向d3における厚みは、5μm以上100μm以下である。また高屈折率層103の屈折率は例えば1.55以上1.90以下であって、低屈折率層102の屈折率よりも大きい。 Note the thickness in the normal direction d 3 layer body 102A in the low refractive index layer 102 is, for example, 0.5μm or more 30μm or less. The thickness in the normal direction d 3 of the lens unit 110 in the low-refractive index layer 102 (height) is, for example, 1.0μm or more 30μm or less. The refractive index of the low refractive index layer 102 is, for example, not less than 1.40 and not more than 1.55. On the other hand, the thickness in the normal direction d 3 of the high refractive index layer 103 from the flat portion 122A of the projection 122 to the surface of the liquid crystal panel 15 side of the high refractive index layer 103 is 5μm or more 100μm or less. The refractive index of the high refractive index layer 103 is, for example, 1.55 or more and 1.90 or less, and is larger than the refractive index of the low refractive index layer 102.
ここで、図5のグラフでは、所定の条件下おける、本実施の形態にかかる光学構造体100を備えた表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’と、光学構造体100を取り付けていない表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’と、が示されている。光学構造体100を取り付けていない表示装置10の色変化Δu’v’とは、表示装置10の表示面15Aから光学構造体100を介さずに外部に投射される光についての、正面視方向の光の色に対する斜め方向から見た際の光の色の色変化(色の差)のことである。より詳しくは、図5における本実施の形態にかかる光学構造体100を備えた表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’は、光学構造体100の主面において第2方向d2に直交する方向、すなわち第1方向d1と、法線方向d3とを含む面において正面視方向に対して傾斜した方向で光を視認した際の光の色の、正面視方向の光の色に対する色変化のことである。また、光学構造体100を取り付けていない表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’は、光学構造体100の主面において第2方向d2に直交する方向、すなわち第1方向d1と、法線方向d3とを含む面に相当する面おいて正面視方向に対して傾斜した方向で光を視認した際の光の色の、正面視方向の光の色に対する色変化のことである。 Here, in the graph of FIG. 5, the color change Δu′v ′ within the viewing angle of the display device 10 including the optical structure 100 according to the present embodiment under a predetermined condition, and the optical structure 100 is attached. And a color change Δu′v ′ within the viewing angle of the display device 10 that is not shown. The color change Δu′v ′ of the display device 10 to which the optical structure 100 is not attached refers to the light projected from the display surface 15A of the display device 10 to the outside without passing through the optical structure 100 in the front view direction. This is a color change (color difference) of the light color when viewed from an oblique direction with respect to the light color. More particularly, the color change Δu'v within the field of view angle of the display device 10 having the optical structure 100 according to the embodiment in FIG 5 'is in the second direction d 2 in the main surface of the optical structure 100 The color of light in the front view direction, which is the color of light when the light is viewed in a direction orthogonal to the front view direction on a plane including the first direction d 1 and the normal direction d 3 , which is orthogonal to the first direction d 1. Color change with respect to The color change Δu′v ′ within the viewing angle of the display device 10 to which the optical structure 100 is not attached is a direction orthogonal to the second direction d 2 on the main surface of the optical structure 100, that is, the first direction d 1. When, in the normal direction d 3 and the color of light at the time of viewing the light at an oblique direction with respect to the front view direction keep surface corresponding to the plane containing the, that color change with respect to the color of the front view direction of the light It is.
図5の例では、以下の条件を設定した上で、光学構造体100を介して外部に投射される光の色変化Δu’v’と、光学構造体100を介さずに外部に投射される光の色変化Δu’v’とを、トプコン社製の「分光放射計 SR−2」を用いて評価した。 In the example of FIG. 5, after setting the following conditions, the color change Δu′v ′ of light projected outside via the optical structure 100 and projected outside without passing through the optical structure 100. The color change Δu′v ′ of light was evaluated using “Spectroradiometer SR-2” manufactured by Topcon Corporation.
(光学構造体100の条件)
・側面120Sの形状:高屈折率層103側に凸の曲面
・平均斜面角度θ0:12.0度
・斜面角度範囲α:15.0度(最小角度θ1:5度、最大角度θ2:20度)
・割合β:0.79
(Conditions of Optical Structure 100)
Shape of side surface 120S: curved surface convex toward high refractive index layer 103 side Average slope angle θ0: 12.0 degrees Slope angle range α: 15.0 degrees (minimum angle θ1: 5 degrees, maximum angle θ2: 20 degrees) )
・ Ratio β: 0.79
また、光学構造体100の各層の寸法及び物性は、以下である。
・低屈折率層102の層本体102Aの厚みは4μmであり、レンズ部110の厚みは16μmであり、その屈折率は1.48である。
・凸部122の平坦部122Aから高屈折率層103の液晶パネル15側の面までの高屈折率層103の厚みは45μmであり、その屈折率は1.65である。
・基材101の厚みは70μmであり、その屈折率は1.49である。
・反射防止層104の厚みは12μmであり、その屈折率は1.35である。
The dimensions and physical properties of each layer of the optical structure 100 are as follows.
The thickness of the layer main body 102A of the low refractive index layer 102 is 4 μm, the thickness of the lens portion 110 is 16 μm, and the refractive index is 1.48.
The thickness of the high refractive index layer 103 from the flat portion 122A of the convex portion 122 to the surface of the high refractive index layer 103 on the liquid crystal panel 15 side is 45 μm, and the refractive index is 1.65.
The thickness of the substrate 101 is 70 μm, and its refractive index is 1.49.
The thickness of the antireflection layer 104 is 12 μm, and its refractive index is 1.35.
(表示面15Aから投射する光)
・光学構造体100を設ける表示装置の本体(液晶パネル15):SONY社製のマルチドメイン型VA型液晶表示装置
・投射した光:ブルーの画像
(Light projected from the display surface 15A)
-Main body of display device provided with optical structure 100 (liquid crystal panel 15): multi-domain VA liquid crystal display device manufactured by Sony Corporation-Projected light: blue image
図5においては、ラインL1が、光学構造体100を備えた表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’を示し、ラインL2が、光学構造体100を取り付けていない表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’を示している。ラインL1とラインL2とを対比して明らかなように、光学構造体100を備えた表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’は、光学構造体100を取り付けていない場合よりも抑制されており、特に傾向変化角度CAよりも大きい角度の範囲において顕著に抑制されている。なお、図5に示される光学構造体100を備えた表示装置10の視野角内の色変化Δu’v’では、視野角内において、上述の傾向変化角度CAが48度に設定されており、視野角内における60度以上70度以下の範囲における光学構造体100を介して外部に投射される色変化Δu’v’の各値が、光学構造体100を介さずに外部に投射される光の前記各値に対応する位置での色変化Δu’v’の値に対して半分以下になっている。なお、目視の確認では、光学構造体100を介して正面視方向に投射した光と、光学構造体100を介さずに正面視方向に投射した光との間において色の差は感知されなかった。 In FIG. 5, a line L1 indicates a color change Δu′v ′ within a viewing angle of the display device 10 including the optical structure 100, and a line L2 indicates a visual field of the display device 10 to which the optical structure 100 is not attached. The color change Δu'v 'in the corner is shown. As is clear from the comparison between the line L1 and the line L2, the color change Δu′v ′ within the viewing angle of the display device 10 including the optical structure 100 is more suppressed than when the optical structure 100 is not attached. In particular, it is significantly suppressed in a range of angles larger than the tendency change angle CA. In the color change Δu′v ′ within the viewing angle of the display device 10 including the optical structure 100 shown in FIG. 5, the above-described tendency change angle CA is set to 48 degrees within the viewing angle. Each value of the color change Δu′v ′ projected outside through the optical structure 100 in the range of 60 degrees or more and 70 degrees or less within the viewing angle is the light projected outside without passing through the optical structure 100. Is less than half the value of the color change Δu'v 'at the position corresponding to each of the above values. In the visual check, no color difference was detected between the light projected in the front view direction via the optical structure 100 and the light projected in the front view direction without passing through the optical structure 100. .
以上のような図5の結果からも、光学構造体100によって、表示装置10の正面視での良好な表示品質を維持しつつ、視野角内の高角度側の一部の角度範囲、特に60度以上70度以下の角度範囲において局所的に良好な表示品質を得ることができることが確認された。 From the results of FIG. 5 as described above, the optical structure 100 also maintains a good display quality in front view of the display device 10 while maintaining a part of the angle range on the high angle side within the viewing angle, in particular, 60 °. It was confirmed that a good display quality could be locally obtained in the angle range from 70 degrees to 70 degrees.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、これら実施の形態に対してはさらに変更を加えることが可能である。例えば、上述の実施の形態では、面光源装置20がエッジライト型である例が示されたが、面光源装置20は、直下型であってもよい。 As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and further modifications can be made to these embodiments. For example, in the above-described embodiment, an example in which the surface light source device 20 is of the edge light type has been described, but the surface light source device 20 may be of a direct type.
また、上述の実施の形態では、液晶パネル15の上偏光板13に光学構造体100が貼り付けられる。この際、光学構造体100は、液晶パネル15に一体化された上偏光板13に貼り付けられてもよいが、液晶パネル15に一体化される前の上偏光板13に貼り付けられてもよい。すなわち、上偏光板13と光学構造体100が一体化された光学構造体付き偏光板が、液晶パネル15の液晶層12に一体化されてもよい。 In the above-described embodiment, the optical structure 100 is attached to the upper polarizing plate 13 of the liquid crystal panel 15. At this time, the optical structure 100 may be attached to the upper polarizing plate 13 integrated with the liquid crystal panel 15, or may be attached to the upper polarizing plate 13 before being integrated with the liquid crystal panel 15. Good. That is, a polarizing plate with an optical structure in which the upper polarizing plate 13 and the optical structure 100 are integrated may be integrated with the liquid crystal layer 12 of the liquid crystal panel 15.
また、図6乃至図10のそれぞれには上述実施の形態の変形例の断面図が示されている。各変形例における構成要素のうちの上述の実施の形態で説明した構成要素と同一のものには同一の符号が示され、相違点以外の説明は省略する。 6 to 10 show sectional views of modified examples of the above-described embodiment. The same components as those described in the above-described embodiment among the components in each modified example are denoted by the same reference numerals, and descriptions other than the differences will be omitted.
図6に示す変形例では、側面120Sが折れ面であり、それぞれ平面として構成される3つの要素面である第1要素面131、第2要素面132及び第3要素面133を有している。図7に示す変形例では、側面120Sが、曲面134と、平面として構成される2つの要素面135,136を有する折れ面とを含んでいる。図8に示す変形例では、側面120Sが、曲面137と平面138とを含んでいる。 In the modification example shown in FIG. 6, the side surface 120S is a bent surface, and has three element surfaces 131, a second element surface 132, and a third element surface 133, each of which is formed as a plane. . In the modification shown in FIG. 7, the side surface 120S includes a curved surface 134 and a bent surface having two element surfaces 135 and 136 configured as flat surfaces. In the modification shown in FIG. 8, the side surface 120S includes a curved surface 137 and a plane 138.
また図9の変形例では、基材101と低屈折率層102との間に平坦層105が設けられている。平坦層105は、低屈折率層102と基材101との間に介在して低屈折率層102と基材101との結合状態を安定化させるための層である。平坦層105は、光透過性を有する透明材料からなり、特に本実施の形態では可視光及び紫外線を透過可能な材料からなり、例えばポリエステル樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂等を主成分として含んでもよい。平坦層105は、例えばポリエステル樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル樹脂、又はウレタン樹脂の溶液を乾燥させることで形成され得る。平坦層105の厚みは、例えば1μm以上20μm以下である。また平坦層105の屈折率は例えば1.46以上1.1.67以下である。 In the modification of FIG. 9, a flat layer 105 is provided between the base material 101 and the low refractive index layer 102. The flat layer 105 is a layer interposed between the low-refractive-index layer 102 and the substrate 101 to stabilize the bonding state between the low-refractive-index layer 102 and the substrate 101. The flat layer 105 is made of a transparent material having a light-transmitting property. In this embodiment, the flat layer 105 is made of a material that can transmit visible light and ultraviolet light. For example, the flat layer 105 is mainly made of polyester resin, vinyl chloride / vinyl acetate resin, urethane resin, or the like. May be included. The flat layer 105 can be formed, for example, by drying a solution of a polyester resin, a vinyl chloride / vinyl acetate resin, or a urethane resin. The thickness of the flat layer 105 is, for example, 1 μm or more and 20 μm or less. The refractive index of the flat layer 105 is, for example, 1.46 or more and 1.1.67 or less.
また図10の変形例では、低屈折率層102と高屈折率層103との位置関係が、上述の実施の形態に対して入れ替わっている。すなわち、低屈折率層102が高屈折率層103よりも液晶パネル15側に配置される。そして、側面120Sは、低屈折率層102側に凸となる曲面、折れ面、又は少なくとも一つの低屈折率層102側に凸となる曲面と少なくとも一つの平面とを含む面となっており、図示の例では低屈折率層102側に凸となる曲面になっている。なお、低屈折率層102、高屈折率層103、基材101及び反射防止層104の寸法や物性は上述の実施の形態と同様に設定される。 In the modification of FIG. 10, the positional relationship between the low refractive index layer 102 and the high refractive index layer 103 is different from that of the above-described embodiment. That is, the low refractive index layer 102 is disposed closer to the liquid crystal panel 15 than the high refractive index layer 103 is. The side surface 120S is a curved surface that is convex on the low refractive index layer 102 side, a bent surface, or a surface that includes at least one flat surface and a curved surface that is convex on the low refractive index layer 102 side, In the illustrated example, the curved surface is convex toward the low refractive index layer 102 side. Note that the dimensions and physical properties of the low-refractive-index layer 102, the high-refractive-index layer 103, the base material 101, and the antireflection layer 104 are set in the same manner as in the above-described embodiment.
図10に示す変形例では、図2に示した液晶パネル15側から光学構造体100に入射する光が、凹凸形状120によって光学的作用を付与される。詳しくは、この際に、凸部122の平坦部122Aから入射し低屈折率層102側に凸となる曲面状の側面120Sに向かう視野角の高角側を進行する光が、側面120Sによって全反射されて低角側を含む方向に広範囲に拡散されるとともに、凹凸形状120の平坦部121A,122Aによって、光学構造体100に垂直入射する光は正面方向へ進み、拡散は抑制される。これにより、視野角内における色変化が抑制されるとともに、正面視での輝度やコントラストの低下は抑制されるようになる。 In the modification shown in FIG. 10, light incident on the optical structure 100 from the liquid crystal panel 15 side shown in FIG. Specifically, at this time, light that enters from the flat portion 122A of the convex portion 122 and travels on the high angle side of the viewing angle toward the curved side surface 120S that is convex toward the low refractive index layer 102 side is totally reflected by the side surface 120S. Then, the light is diffused widely in a direction including the low-angle side, and the light that is perpendicularly incident on the optical structure 100 travels in the front direction by the flat portions 121A and 122A of the concavo-convex shape 120, and the diffusion is suppressed. As a result, a change in color within the viewing angle is suppressed, and a decrease in brightness and contrast in a front view is suppressed.
図4を用いて説明した斜面角度範囲α、平均斜面角度θ0、及び凹凸形状120の凹部121および凸部122の1周期分の長さに対する平坦部121A,122Aの合計の長さの割合βに関して、図10に示す変形例では、斜面角度範囲αが3度以上60度以下となることが好ましい。斜面角度範囲αは大きい方が光を分散でき、20度以上であることが良く、30度以上であることがより良く、40°以上であることが更によい。また、平均斜面角度θ0は、9度以上18度以下となることが好ましい。さらに、割合β、すなわち図4を参照し、β=(a+b)/Pは、0.60以上0.90以下となることが特に好ましい The slope angle range α, the average slope angle θ0, and the ratio β of the total length of the flat portions 121A and 122A to the length of one period of the concave portion 121 and the convex portion 122 of the uneven shape 120 described with reference to FIG. In the modification shown in FIG. 10, the slope angle range α is preferably 3 degrees or more and 60 degrees or less. The larger the slope angle range α, the more the light can be dispersed, and the angle is preferably 20 degrees or more, more preferably 30 degrees or more, and even more preferably 40 degrees or more. Further, it is preferable that the average slope angle θ0 is not less than 9 degrees and not more than 18 degrees. Furthermore, referring to the ratio β, that is, FIG. 4, it is particularly preferable that β = (a + b) / P be 0.60 or more and 0.90 or less.
なお、型抜きの容易化を考慮すると、割合βは大きい程、型抜きが容易になる。このような製造上のメリットを考慮した場合には、割合βは、0.50以上1.00未満であることが好ましく、色変化の抑制効果を確保し易くすることを考慮すると、0.60以上0.90未満であることがより好ましい。 In consideration of facilitation of die cutting, the larger the ratio β, the easier the die cutting. In consideration of such a manufacturing advantage, the ratio β is preferably equal to or more than 0.50 and less than 1.00, and is 0.60 in consideration of facilitating securing the effect of suppressing color change. More preferably, it is less than 0.90.
凹凸形状120においては、上述の三種の寸法条件を同時に充足するように形成されることで、表示装置の正面視での表示品質を良好に保ちつつ、視野角内における色変化を極めて効果的に抑制することができるようになる。しかしながら、上述の寸法条件の一部のみが充足された場合であっても、凹凸形状120は、視野角内における色変化を効果的に抑制することができる。 The uneven shape 120 is formed so as to satisfy the above three types of dimensional conditions at the same time, so that the color change within the viewing angle can be extremely effectively maintained while maintaining a good display quality in front view of the display device. It can be suppressed. However, even when only a part of the dimensional conditions described above is satisfied, the uneven shape 120 can effectively suppress a color change within a viewing angle.
上述した凹凸形状120の寸法設定が望ましい理由は、本件出願人が以前に出願した特開2018−180415号公報(2017年4月19日出願、特願2017−82978号)に記載されている。特願2017−82978号のすべての内容は参照されて本出願に組み込まれるものとする。また、反射防止層104が設けられることで輝度の低下が抑制され、これが無い場合に対して視野角内における表示品質を効果的に向上できる。 The reason why the dimension setting of the uneven shape 120 is desirable is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-180415 (filed on Apr. 19, 2017, Japanese Patent Application No. 2017-82978) previously filed by the present applicant. The entire contents of Japanese Patent Application No. 2017-82978 are incorporated herein by reference. Further, the provision of the anti-reflection layer 104 suppresses a decrease in luminance, and can effectively improve display quality within a viewing angle as compared with a case where the anti-reflection layer 104 is not provided.
10…表示装置、12…液晶層、13…上偏光板、14…下偏光板、15…液晶パネル、15A…表示面、15B…裏面、20…面光源装置、21…発光面、24…光源、28…反射シート、30…導光板、31…出光面、32…裏面、33…入光面、34…反対面、37…傾斜面、38…段差面、39…接続面、60…光学シート、65…本体部、67…入光側面、70…単位プリズム、100…光学構造体、101…基材、101A…出光面、101B…裏面、102…低屈折率層、102A…層本体、103…高屈折率層、104…反射防止層、110…レンズ部、120…凹凸形状、120S…側面、121…凹部、121A…平坦部、122…凸部、122A…平坦部、SL…基準線、d1…第1方向、d2…第2方向、d3…法線方向 Reference Signs List 10 display device, 12 liquid crystal layer, 13 upper polarizing plate, 14 lower polarizing plate, 15 liquid crystal panel, 15A display surface, 15B back surface, 20 surface light source device, 21 light emitting surface, 24 light source , 28: reflection sheet, 30: light guide plate, 31: light exit surface, 32: back surface, 33: light entrance surface, 34: opposite surface, 37: inclined surface, 38: step surface, 39: connection surface, 60: optical sheet , 65: Main body part, 67: Light incident side surface, 70: Unit prism, 100: Optical structure, 101: Base material, 101A: Light emitting surface, 101B: Back surface, 102: Low refractive index layer, 102A: Layer body, 103 ... high refractive index layer, 104 ... antireflection layer, 110 ... lens part, 120 ... uneven shape, 120S ... side surface, 121 ... concave part, 121A ... flat part, 122 ... convex part, 122A ... flat part, SL ... reference line, d 1 ... the first direction, d 2 ... the second direction, d 3 The normal direction
Claims (14)
低屈折率層と、
前記低屈折率層に積層され、且つ屈折率が前記低屈折率層よりも高い高屈折率層と、を備え、
前記低屈折率層と前記高屈折率層との界面が凹凸形状をなし、
前記凹凸形状を形成する凹部及び凸部はシート状の前記低屈折率層及び前記高屈折率層の主面に平行な第1方向に交互に並び、前記主面に平行で前記第1方向に交差する第2方向に沿って線状に延び、
前記凹部及び前記凸部のそれぞれが、前記低屈折率層及び前記高屈折率層の面方向に沿って延びる平坦部を有しており、
前記凹部は前記低屈折率層側に凹んだ部分であり、前記凸部は前記高屈折率層側に凸となる部分であり、前記凹部の平坦部と前記凸部の平坦部との間に前記凹凸形状の側面が形成され、
前記凹部の平坦部を挟んで隣り合う前記凹凸形状の2つの側面は、前記高屈折率層側から前記低屈折率層側に向けて先細り形状を形成し、前記凸部の平坦部を挟んで隣り合う前記凹凸形状の2つの側面は、前記低屈折率層側から前記高屈折率層側に向けて先細り形状を形成し、
前記高屈折率層が前記表示装置の表示面側に向けられるように配置される、光学構造体。 An optical structure disposed on a display surface of a display device,
A low refractive index layer,
A high refractive index layer laminated on the low refractive index layer and having a higher refractive index than the low refractive index layer,
The interface between the low refractive index layer and the high refractive index layer has an uneven shape,
The concave and convex portions forming the uneven shape are alternately arranged in a first direction parallel to a main surface of the sheet-like low refractive index layer and the high refractive index layer, and are parallel to the main surface in the first direction. Extend linearly along the intersecting second direction,
Each of the concave portion and the convex portion has a flat portion extending along a surface direction of the low refractive index layer and the high refractive index layer,
The concave portion is a portion concave toward the low refractive index layer side, the convex portion is a portion convex toward the high refractive index layer side, between the flat portion of the concave portion and the flat portion of the convex portion. Side surfaces of the uneven shape are formed,
Two side surfaces of the concavo-convex shape adjacent to each other across the flat portion of the concave portion form a tapered shape from the high refractive index layer side toward the low refractive index layer side, and sandwich the flat portion of the convex portion. The two side surfaces of the adjacent concavo-convex shape form a tapered shape from the low refractive index layer side toward the high refractive index layer side,
An optical structure, wherein the high refractive index layer is arranged so as to face a display surface side of the display device.
前記表面材の屈折率は、1.40以下である、請求項1乃至8のいずれかに記載の光学構造体。 Further comprising a surface material disposed on a side of the low refractive index layer opposite to the high refractive index layer side,
The optical structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the refractive index of the surface material is 1.40 or less.
前記偏光板の表面に請求項1乃至10のいずれかに記載の光学構造体と、を備える、光学構造体付き偏光板。 A polarizing plate,
A polarizing plate with an optical structure, comprising: the optical structure according to claim 1 on a surface of the polarizing plate.
前記表示面と、前記表示面に対向して配置された裏面と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの裏面に対面して配置された面光源装置と、を有する、請求項12に記載の表示装置。 The display device,
A liquid crystal panel having the display surface and a back surface arranged to face the display surface;
The display device according to claim 12, further comprising: a surface light source device disposed to face a back surface of the liquid crystal panel.
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