JP5598010B2 - バックライトユニット及びディスプレイ装置 - Google Patents
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即ち、本発明に係るバックライトユニットは、光の光路を制御して出射する照明光路制御に使用される光学シートと、該光学シートの光入射面に光を照射する光源と、前記光学シートの光出射面側に積層するように配置され、前記光学シートから出射された光の入射面が平坦状をなしている機能性シートと、を備えるバックライトユニットであって、前記光学シートが、前記光出射面に、光を集光又は拡散させる光学形状を有し、該光学形状は、それぞれ独立してランダムに配置された略半球状をなす複数のマイクロレンズと、これら複数のマイクロレンズの間に配置される前記光出射面に沿って延在する光偏向要素とのみから成り、前記マイクロレンズの頂部のみが、それぞれ前記機能性シートに当接するように構成されており、前記マイクロレンズの突出高さをH1とし、少なくとも一対の前記マイクロレンズに当接する前記機能性シートの前記一対のマイクロレンズの間における撓み量をH2とし、前記光偏向要素の突出高さをH3とした際に、H3<H1−H2の関係が成立するように前記一対の前記マイクロレンズの間隔が設定され、前記機能性シートの撓み量H2は、ランダムに配置される前記マイクロレンズの隣接間隔Lが最大時の撓み量であり、前記光学シートの全面積に対する前記マイクロレンズの面積率が10%〜60%の範囲に設定され、前記光入射面に略半球形状の突起が複数形成され、前記マイクロレンズと前記光偏向要素とは、透明樹脂によって構成され、前記突起は、前記透明樹脂と屈折率が等しい透明粒子を配合して形成され、前記透明粒子は、粒径が30μm〜100μmの範囲であることを特徴とする。
また、光偏向要素の先端と機能性シートとが接触することを確実に回避することができる。したがって、光偏向要素の先端が潰れることによる光学特性の低下を回避できる他、光偏向要素の先端によって機能性シートに傷が付いてしまうことを防止することができる。
このように、機能性シートのマイクロレンズに対する接触面積を減少させることで、接触による摩擦傷の発生を抑制することができる。
このように光出射面側に微細な凹凸を付与することで、光出射面側の耐擦傷性を一層高めることができると同時に、光の拡散機能を高めて視野角の拡大及び隠蔽性の向上を図ることが可能となる。
これにより、光学シートの光入射面の耐擦傷性を向上させることができるとともに、当該突起にて光が屈折することにより光拡散性を高めることができる。これにより、視野角の拡大及び隠蔽性の向上を図ることができる。
このように光入射面側に微細な凹凸を付与することで、光入射面側の耐擦傷性を高めることができると同時に、光の拡散機能を高めて視野角の拡大及び隠蔽性の向上を図ることが可能となる。
さらに、本発明に係るディスプレイ装置は、上記バックライトユニットと、画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定し、前記バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示部とを備えたことを特徴とする。
したがって、高い耐擦傷性及び隠蔽性を備えた光学シートを提供することができる。
また、本発明に係るバックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、上記光学シートを備えているため、高い耐擦傷性を備えながら輝度ムラがなく高い輝度を発揮することが可能となる。
なお、図1から図6は、本実施形態による光学シート、バックライトユニット、ディスプレイ装置の構成及びその利用形態を示す断面概略図の一例であり、各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これら図面に示す態様に限定されるものでもない。
バックライトユニット55から出射された光Kは、背面側の偏光板33を介して液晶パネル32に入射され、観察者側の偏光板31を介して観察者側に出射される。
なお、機能性シート2の枚数は単一に限られず、複数枚設けられた構成であってもよい。
光源41としては、例えば、複数の線状光源を採用することができる。これら線状光源としては、蛍光灯、冷陰極管(CCFL)、EEFLあるいは線状に連続して配置されたLED等を用いることができる。
透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
また、機能性シート2はこのような構成の他、光を拡散させることを主な機能とした光拡散板であってもよい。
一方、光入射面側の略半球形状をなす突起120は、光拡散板50との接触や擦れによる傷の発生を防ぐことを主目的としている。
なお、この光学シート25は、液晶装置のみならず、背面投射型スクリーン、太陽電池、有機又は無機EL、照明装置など、光路制御を行うものであれば何れのものにも使用することができる。
なお、マイクロレンズ100の面積は、平面視における光出射面の投射影における面積値、即ち、線状構造の光偏向要素110の各谷部を含む平面上におけるマイクロレンズ100の底面の面積値を示している。
さらには、この光学シート25と機能性シート2あるいは光拡散板50とを組合せることで、輝度、視野角、隠蔽性に優れた液晶表示画像を観察者側方向へと射出させることが可能なバックライトユニット55及びディスプレイ装置70を提供することができる。
出射面側の略半球形状のマイクロレンズ100として、面積率が40%、直径100μm、レンズ高さ(突出高さH1)が48μmとなる正方配置された半球状のマイクロレンズ100と、線状構造の光偏向要素110として、幅が30μm、レンズ高さ(突出高さH3)が15μmとなる頂角90°のプリズムを形成した金型を作製した。そして、この金型を用いて、厚み250μmのPET基材(東洋紡績製品)上にUV硬化性樹脂(屈折率=1.52)による略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110を形成して光学シート25を作製した。なお、線状構造のプリズムは、観測者側から観て水平方向に線状配置された構成とした。
実施例1で作製した光学シート25の光出射面側に、ブラスト加工による粗面化を施して、光出射面の表面粗さがRaで3〜4μmとなる光学シート25を作製した。
実施例1で作製した光学シート25の光入射面側に、ブラスト加工による粗面化を施して、光入射面の表面粗さがRzで1〜2μmとなる光学シート25を作製した。
実施例2で作製したレンズ面をブラスト加工により粗化した光学シート25の光入射面側に、ブラスト加工による粗面化を施して、光入射面の表面粗さがRzで1〜2μmとなる光学シート25を作製した。
上記した4種類の光学シート25と同一のUV硬化性樹脂を用いて、同じPET基材上に幅30μm、高さ15μm、頂角90°となるプリズムのみを同じ方法で形成した光学シートを作製した。
比較例として、市販されている液晶テレビに組込まれているマイクロレンズシートを用いて評価した。
本実施例のディスプレイ装置を以下の測定方法により評価した。
(正面輝度評価)
作製した4種類の光学シート25を光拡散板50上に配置し、観測者側に画像表示素子35を有するディスプレイ装置70を組み立てた。このディスプレイ装置の画面を全白表示として、分光放射輝度計(SR−3A:トプコンテクノハウス社製)を用いて、同一条件下において画面中心部の輝度を測定した。
本実施例、及び比較例の磨耗評価を以下の測定方法により評価した。
(学振式磨耗試験)
学振式磨耗試験機を用いて以下に示す条件で耐擦傷性の評価を実施した。先ず、評価する光学シート25の略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110を形成した面を上面として学振式磨耗試験機に固定し、次に積層する機能性シート2として光拡散シート(恵和製品)の裏面(光入射面側)を向き合わせて設置し、荷重が100g/cm3となる条件で加圧させ、略半球形状のマイクロレンズ100と線状構造の光偏向要素110と拡散シート裏面を、振幅50mm、速度120mm/秒で30回往復させて擦り合わせ、擦り合わせた面における傷の発生の有無及び傷の程度を目視で評価した。
実施例2は、正面輝度が467cd/m2、垂直方向の視野半値角は38.1°であり、輝度の僅かな低下は見られたが、視野角には向上が認められた。学振式磨耗試験においても、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
実施例3は、正面輝度が477cd/m2、垂直方向の視野半値角は37.7°であり、輝度の僅かな低下は見られたが、視野角には向上が認められた。学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
実施例4は、正面輝度が455cd/m2、垂直方向の視野半値角は38.9°であり、輝度の僅かな低下は見られたが、視野角には向上が認められた。学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
比較例2は、正面輝度が434cd/m2、垂直方向の視野半値角は47.3°であり、視野角は広い反面、輝度が低下している。学振式磨耗試験においては、学振式磨耗試験においては、光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な結果が得られた。
H2…機能性シートの撓み量
H3…光偏向要素の突出高さ
L…マイクロレンズの間隔
2…機能性シート
25…光学シート
31、33…偏光板
32…液晶パネル
35…画像表示素子
41…光源
43…反射板
45…光源部
50…光拡散板
55…バックライトユニット
70…ディスプレイ装置
90…基材
100…マイクロレンズ
110…光偏向要素
120…突起。
Claims (9)
- 光の光路を制御して出射する照明光路制御に使用される光学シートと、
該光学シートの光入射面に光を照射する光源と、
前記光学シートの光出射面側に積層するように配置され、前記光学シートから出射された光の入射面が平坦状をなしている機能性シートと、を備えるバックライトユニットであって、
前記光学シートが、
前記光出射面に、光を集光又は拡散させる光学形状を有し、
該光学形状は、それぞれ独立してランダムに配置された略半球状をなす複数のマイクロレンズと、これら複数のマイクロレンズの間に配置される前記光出射面に沿って延在する光偏向要素とのみから成り、
前記マイクロレンズの頂部のみが、それぞれ前記機能性シートに当接するように構成されており、
前記マイクロレンズの突出高さをH1とし、少なくとも一対の前記マイクロレンズに当接する前記機能性シートの前記一対のマイクロレンズの間における撓み量をH2とし、前記光偏向要素の突出高さをH3とした際に、H3<H1−H2の関係が成立するように前記一対の前記マイクロレンズの間隔が設定され、
前記機能性シートの撓み量H2は、ランダムに配置される前記マイクロレンズの隣接間隔Lが最大時の撓み量であり、
前記光学シートの全面積に対する前記マイクロレンズの面積率が10%〜60%の範囲に設定され、
前記光入射面に略半球形状の突起が複数形成され、
前記マイクロレンズと前記光偏向要素とは、透明樹脂によって構成され、
前記突起は、前記透明樹脂と屈折率が等しい透明粒子を配合して形成され、
前記透明粒子は、粒径が30μm〜100μmの範囲であることを特徴とするバックライトユニット。 - 前記機能性シートが、光拡散板または光拡散シートであることを特徴とする請求項1記載のバックライトユニット。
- 平面視における前記機能性シートに当接する前記マイクロレンズの頂部の面積が、前記マイクロレンズの底部面積の10%以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のバックライトユニット。
- 前記マイクロレンズ及び前記光偏向要素の表面に、微細凹凸形状が付与されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 前記微細凹凸形状は、表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.1μm〜10μmの範囲の凹凸であることを特徴とする請求項4に記載のバックライトユニット。
- 前記光入射面の表面に微細凹凸形状が付与されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 前記微細凹凸形状は、表面粗さRz(十点平均粗さ)が0.5μm〜5μmの範囲の凹凸であることを特徴とする請求項6に記載のバックライトユニット。
- 前記光源と前記光学シートの間に、光拡散板を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載のバックライトユニットと、
画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定し、前記バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示部とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
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