JP2017111349A - 映像源ユニット、及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源25を有する面光源装置20と、面光源装置の出光側に配置される液晶パネル15と、を備える、映像源ユニット10であって、面光源装置は光源からの光を透過して液晶パネルへ出光する光学シート26を具備し、光学シート26は、液晶パネルの下偏光板に接着されているとともに、光学シート26の厚さ方向に配列される光学機能層30と、光学要素層28と、を備え、光学機能層30は、所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部31と、複数の光透過部の前記間隔に形成される間部32と、を備え、光学要素層28は、光学機能層30とは反対側に凸となる断面を有し、当該断面を有して一方向に延びる単位光学要素が、当該延びる方向とは異なる方向に複数配列されている。
【選択図】図1
Description
液晶パネルの種類は特に限定されることはなく、公知の型の液晶パネルを挙げることができる。これには例えばTN、STN、VA、MVA、IPS、OCB等がある。
面光源装置20は、液晶パネル15のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル15に面状の光を出射する照明装置である。図1、図2からわかるように、本形態の面光源装置20は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板21、光源25、光学シート26、及び反射シート39を有している。
複数の裏面光学要素23の配列方向は導光方向であることが好ましい。すなわち、光源から離隔する方向に配列され、光源25が配列される方向、又は1つの長い光源であれば該光源が延びる方向に各裏面光学要素23の稜線が延びている。
光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のLED(発光ダイオード)、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本形態では光源25は複数のLEDにからなり、不図示の制御装置により各LEDの出力、すなわち、各LEDの点灯および消灯、及び/又は、各LEDの点灯時の明るさを、他のLEDの出力から独立して調節し得るように構成されている。
基材層27をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、メタクリル樹脂、ポリカーボネート等を挙げることができる。この中でも面光源装置20と下偏光板14との組み合わせを考慮して複屈折の少ないTAC、メタクリル樹脂、ポリカーボネートを用いることが好ましい。さらに、車載など高い耐熱性が求められる用途では、ガラス転移点が高いポリカーボネートを用いることが更に望ましい。具体的にはポリカーボネートのガラス転移点は143℃であり、一般に105℃での耐久性が求められる車載用途に適している。
本形態では単位光学要素の断面が三角形でありプリズムとしての形状を満たしていることから、単位光学要素を単位プリズムとし、光学要素層をプリズム層と記載する。ただし単位光学要素は、必ずしもプリズム形状である必要はなく、一部又は全部に曲面を有する形状であってもよい。
また、複数の単位光学要素は、断面形状が全て同じで同じであってもよいし、1ピッチ置き、その他の規則性を有して異なる断面形状となるように配列されてもよい。
はじめに基材層27の一方の面側に光透過部31を形成する。これは、光透過部31の形状が転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層27となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝(光透過部形状を反転した形状)に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は1.0μm以上20μm以下であることが好ましい。
ただし、本形態のように1つの基材層27の表裏に光学要素層(プリズム層)28及び光学機能層30を配置したことにより界面を減らすことができ界面反射を低減して効率よく光を提供することが可能である。
このように、入光側に凸となる単位プリズム29を有するプリズム層ではサイドローブが発生することなく効率よく光を集光することができる。
一方、図4にL43で示したようになんらかの理由によりシート面法線に対して大きな角度で光学機能層30に入射した光は光吸収部32に吸収され、液晶パネル15には提供されない。
本発明では、下偏光板14と光学シート26とが粘着剤により直接積層されているので、空気との界面がなく、界面反射が低減され、効率よく光を正面側に提供することができ、その結果輝度を高めることができる。
このような光学シート126を用いても光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。図6には光学機能層130における光路例を示した。図6は図4に相当する図である。なお、光学機能層130に入射するまでの光の進行は上記した面光源装置20を同じである。
一方、図6にL63で示したようになんらかの理由によりシート面法線に対して大きな角度で光学機能層130に入射した光は光吸収部32に吸収され、液晶パネル15には提供されない。
光吸収部332bは上記した光吸収部32に倣って形成すればよい。
透明部432bは、空洞や透明樹脂が充填される等して光が透過するように形成すればよい。
さらに光学機能層430では、L93で示したように出光面側(図9の紙面上方)から間部432の透明部432bに入射した光は、間部432の内側で反射を繰り返し、出光側に出射される。これによってさらに明るい光を提供することが可能となる。
本形態では面光源装置20の代わりに面光源装置520が適用された映像源ユニット510である。そしてこの映像源ユニット510では、導光板22の出光面側に光拡散層536が具備されている。光拡散層536以外の構成については上記した面光源装置20と同じなのでここでは光拡散層536について説明をする。すなわち本形態でも光学シート26が下偏光板に対して粘着剤により直接積層されている。
単位拡散要素536aは、図11に表れるように断面五角形のプリズム形状の断面を有し該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位拡散要素536aの稜線が延在する方向は、単位裏面プリズム23aの稜線が延びる方向に対して直交する方向、及び光学機能層30の光透過部31、光吸収部32が延びる方向に直交する方向である。すなわち単位拡散要素536aはその稜線が導光板21の導光方向に平行である。
15 液晶パネル
20 面光源装置
21 導光板
25 光源
26 光学シート
28 光学要素層(プリズム層)
30 光学機能層
31 光透過部
32 光吸収部(間部)
126、226、326、426、 光学シート
332、432 間部
332a、432a 光反射層
235 反射型偏光フィルム
536 光拡散層
Claims (19)
- 光源を有する面光源装置と、前記面光源装置の出光側に配置される液晶パネルと、を備える、映像源ユニットであって、
前記面光源装置は前記光源からの光を透過して前記液晶パネルへ出光する光学シートを具備し、
前記光学シートは、
前記液晶パネルの下偏光板に接着されているとともに、前記光学シートの厚さ方向に配列される光学機能層と、光学要素層と、を備え、
前記光学機能層は、
所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、
複数の前記光透過部の前記間隔に形成される間部と、を備え、
前記光学要素層は、
前記光学機能層とは反対側に凸となる断面を有し、当該断面を有して一方向に延びる単位光学要素が、当該延びる方向とは異なる方向に複数配列されている、
映像源ユニット。 - 前記光透過部が延びる前記一方向と、前記単位光学要素が延びる前記一方向とは前記光学シートの正面視で成す角が10°以下である、請求項1に記載の映像源ユニット。
- 基材層を有し、該基材層の一方の面に前記光学機能層、前記基材層の他方の面に前記光学要素層が積層されている、請求項1又は2に記載の映像源ユニット。
- 前記光学機能層は、該光学機能層の前記光透過部が台形断面を有しており、該台形断面のうち長い下底が前記光学要素層側に向いている請求項1乃至3のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記光学機能層は、該光学機能層の前記光透過部が台形断面を有しており、該台形断面のうち短い上底が前記光学要素層側に向いている請求項1乃至3のいずれかに記載の映像源ユニット。
- さらに反射型偏光フィルムを備える請求項1乃至5のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記反射型偏光フィルムが、前記光学機能層と前記光学要素層との間に配置されている請求項6に記載の映像源ユニット。
- さらに光拡散層が配置されている請求項1乃至7のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記光拡散層が異方性の光拡散をする光拡散層である請求項8に記載の映像源ユニット。
- 前記光拡散層がプリズム又はレンチキュラーレンズ形状である請求項8に記載の映像源ユニット。
- 前記プリズム又は前記レンチキュラーレンズが延びる方向が、前記光学機能層の前記透過部が延びる前記一方向に対して、前記光学シートの正面視で90°をなす角度である請求項10に記載の映像源ユニット。
- 前記光拡散層は前記光学要素層を挟んで前記光学機能層とは反対側に配置されている請求項8乃至11のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記光拡散層は前記光学機能層を挟んで前記光学要素層とは反対側に配置されている請求項8乃至11のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記光拡散層が前記光学機能層と前記光学要素層との間に配置されている請求項8乃至11のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記間部の屈折率が前記光透過部の屈折率よりも小さく形成されている請求項1乃至14のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記間部には前記光透過部との界面に光を反射する層が形成されている請求項1乃至14のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記間部には光を吸収する材料が含有されている請求項1乃至14のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 前記光源は、前記光学シートの前記光学要素層の前記単位光学要素が凸となる側に配置される、請求項1乃至17のいずれかに記載の映像源ユニット。
- 請求項1乃至18に記載の映像源ユニットと、
前記映像源ユニットを納める筐体と、を備える表示装置。
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