JP6690190B2 - Surface light source device, image source unit, and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置の照明として機能する面光源装置、これを用いた映像源ユニット、及び液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device that functions as illumination for a display device, an image source unit using the same, and a liquid crystal display device.
液晶テレビ等の液晶表示装置は、映像情報を含む液晶パネルに対して、該液晶パネルの背面側に配置された面光源装置（バックライト）を照明として用いることで映像を観察者に視認可能に提供する。 In a liquid crystal display device such as a liquid crystal television, an image can be visually recognized by an observer by using a surface light source device (backlight) arranged on the back side of the liquid crystal panel as illumination for a liquid crystal panel including image information. provide.
近年、自動車等に搭載され、運転者及び助手席に座る者が見るための機器がモニター（液晶表示装置）を具備することが増えてきている。ナビゲーションシステムや音響機器はもちろんのこと、バックミラー、Ａピラー等にもそれぞれの用途に応じたモニターが配置されることがある。 2. Description of the Related Art In recent years, an increasing number of devices, which are mounted on automobiles and the like, are equipped with a monitor (liquid crystal display device) for a driver and a person sitting in a passenger seat to see. Not only the navigation system and the audio equipment, but also the rearview mirror, the A-pillar, etc. may have monitors according to their respective applications.
このようなモニターは観察する者が限られているためモニターから出射される光（映像）の範囲もこれに合わせたものであればよく、いわゆるアイポイント方向、即ち光を照射する照射面から運転席や助手席に座る者の視点が位置する方向へ輝度の高い光の出射が必要とされる。特許文献１には、このようなアイポイントの特性に鑑み、照射面に対するアイポイント方向及び垂直方向の３方向への輝度を向上させたバックライト装置を開示している。これによれば、運転席、助手席、及び正面の３方向に輝度を向上させることができ、車載用のモニターとして優れた輝度分布特性を有するとしている。そのための構成として、偏光シート、拡散シート、導光板、反射シートをこの順で備えており、三角溝の底角が４ ０°〜６０°の範囲にあるプリズムシートを偏光シートと拡散シートの間に設けている。 Since such a monitor has a limited number of observers, the range of the light (image) emitted from the monitor may be adapted to it, and the operation is performed in the so-called eye point direction, that is, from the irradiation surface to which the light is radiated. It is necessary to emit high-luminance light in the direction in which the viewpoint of the person sitting in the seat or the passenger seat is located. In view of such characteristics of the eyepoint, Patent Document 1 discloses a backlight device in which the luminance in the eyepoint direction and the vertical direction with respect to the irradiation surface are improved. According to this, it is possible to improve the luminance in three directions of the driver's seat, the passenger's seat, and the front, and it has excellent luminance distribution characteristics as a vehicle-mounted monitor. As a configuration for that, a polarizing sheet, a diffusion sheet, a light guide plate, and a reflection sheet are provided in this order, and a prism sheet having a base angle of the triangular groove in the range of 40 ° to 60 ° is provided between the polarizing sheet and the diffusion sheet. It is provided in.
しかしながら、特許文献１に記載されているような面光源装置では、様々な位置に配置されたモニターのそれぞれに対してアイポイント方向に高い輝度の光が出射するように構成することは構造が複雑になる傾向にあった。 However, in the surface light source device as described in Patent Document 1, it is complicated in structure to emit light of high brightness in the eyepoint direction to each of the monitors arranged at various positions. Tended to become.
そこで本発明は上記の点を鑑み、運転席側及び助手席側に観察し易く、他の方向への出光を制限し、そのための構造が簡易である面光源装置を提供することを課題とする。またこの面光源装置を備える映像源ユニット、及び液晶表示装置を提供する。 In view of the above points, the present invention has an object to provide a surface light source device that is easy to observe on the driver's seat side and the passenger seat side, restricts light emission in other directions, and has a simple structure for that. . In addition, an image source unit including the surface light source device and a liquid crystal display device are provided.
以下、本発明について説明する。なお、ここでは本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 The present invention will be described below. It should be noted that, here, in order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are added in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated forms.
請求項１に記載の発明は、光源（２６）と、光源から出射した光を導光し、その出光側には導光方向に延びる凸形状である単位光学要素が、点状の複数の光源が配列される方向又は線状の光源が延びる方向に沿って複数配列された、導光板（２１）と、導光板の出光側に配置され、入射した光の向きを変えて出射するプリズムシート（３０）と、を備え、プリズムシートは、光透過性を有するシート状の本体部（３１）と、本体部のうち導光板側の面側に配置され、複数の凸状の単位プリズム（３２ａ）が本体部のシート面に沿った方向に所定の断面を有して延び、当該延びる方向とは異なる方向に配列された単位プリズム部（３２）と、を有し、単位プリズムが延びる方向は、導光方向に直交する方向を０度としたときに、０度を超え９０度未満の範囲で傾いている、面光源装置（２０）である。 Invention of claim 1, the light source (26), and guiding the light emitted from the light source, the unit optical element is a convex shape extending in the light guiding direction on the light exit side, point-like plurality of light sources There are arrayed along the direction direction or the linear light source extends is arranged, the light guide plate (21), disposed on the light outgoing side of the light guide plate, a prism sheet which emits by changing the direction of the incident light ( 30), and the prism sheet is provided with a sheet-like main body (31) having a light-transmitting property, and a plurality of convex unit prisms (32 a) arranged on the light guide plate side surface side of the main body. Has a predetermined cross section in the direction along the sheet surface of the main body, and has unit prism parts (32) arranged in a direction different from the extending direction, and the extending direction of the unit prism is When the direction orthogonal to the light guide direction is 0 degrees, it exceeds 0 degrees and 90 It is inclined in a range of less than a surface light source device (20).
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面光源装置（２０）において、視野角特性を方位角と仰角で表した座標系で表現した際に、最も高い輝度から５０％となる輝度の部位を結んだ線が略楕円形である。 In the invention according to claim 2, in the surface light source device (20) according to claim 1, when the viewing angle characteristics are expressed by a coordinate system represented by an azimuth angle and an elevation angle, the luminance becomes 50% from the highest luminance. The line connecting the areas of brightness is approximately elliptical.
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の面光源装置において、略楕円形の長軸が座標系において座標軸に平行でなく、傾きを有している。 According to a third aspect of the present invention, in the surface light source device according to the second aspect, the major axis of the substantially elliptical shape is not parallel to the coordinate axis in the coordinate system but has an inclination.
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の面光源装置（２０）と、面光源装置の出光側に配置された液晶パネル（１５）と、を備える映像源ユニット（１０）である。 A fourth aspect of the present invention is an image source unit including the surface light source device (20) according to any one of the first to third aspects, and a liquid crystal panel (15) arranged on the light emitting side of the surface light source device. (10).
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の映像源ユニット（１０）と、映像源ユニットを内包する筐体と、を備える液晶表示装置である。 A fifth aspect of the present invention is a liquid crystal display device including the image source unit (10) according to the fourth aspect, and a housing including the image source unit.
本発明によれば、その出光輝度分布の等高線が略楕円状となり、当該略楕円状において長軸方向に視野角が広く、短軸方向に視野角を制限することができる。そしてこのような略楕円形状の大きさや出光方向は単位プリズムが延びる方向の角度を変更するだけで行うことができ、非常に簡易に出光特性を変更することが可能である。 According to the present invention, the contour line of the emitted light luminance distribution is substantially elliptical, and in the substantially elliptical shape, the viewing angle is wide in the major axis direction and the viewing angle can be limited in the minor axis direction. The size of such a substantially elliptical shape and the light output direction can be changed only by changing the angle of the extending direction of the unit prisms, and the light output characteristics can be changed very easily.
以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。また、以下に示す各図では、理解しやすさのため部材の大きさや形状を誇張して記載することがあり、見易さのため、繰り返しとなる符号は省略することがある。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these forms. In addition, in each of the drawings shown below, the size and shape of the members may be exaggerated for the sake of easy understanding, and repetitive reference numerals may be omitted for ease of viewing.
図１は１つの形態にかかる液晶表示装置に含まれる映像源ユニット１０を概念的に表した分解斜視図である。
液晶表示装置は、映像源ユニット１０を有しており、映像源ユニット１０に含まれる面光源装置２０から出射された白色の光源光が液晶パネル１５を透過して映像情報を得てから観察者側に提供される。液晶表示装置は不図示の筐体を備え、ここに映像源ユニット１０が内蔵される。筐体は液晶表示装置の外殻を形成し、液晶表示装置を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体は映像源ユニット１０を支持可能に開口を有しており、該開口に映像源ユニット１０が嵌め込まれて取り付けられている。その他、液晶表示装置には液晶表示装置として機能するための各種公知の構成部材が備えられている。
FIG. 1 is an exploded perspective view conceptually showing an
The liquid crystal display device includes the
映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能性シート４１を備えている。ここで図１では紙面上方が観察者側となる。
The
液晶パネル１５は、観察者側に配置された上偏光板１３、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４、及び、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶層１２を有している。上偏光板１３、下偏光板１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波及びＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
The
液晶層１２は、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶層１２の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）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（例えばＰ波）は、電界印加された液晶層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、電界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維持する。このため、液晶層１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）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、又は、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。
The
このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。液晶パネルにはその形式に様々なものがあるが、特に限定されることなく用いることができる。
In this way, the
次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１に示した点線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図を示した。
面光源装置２０は、液晶パネル１５を挟んで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よりわかるように、本形態では面光源装置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２６、プリズムシート３０、及び反射シート４０を有している。
Next, the surface light source device 20 will be described. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the surface light source device 20 along the dotted line shown in FIG. 1 in the thickness direction (vertical direction of the paper surface of FIG. 1).
The surface light source device 20 is an illuminating device that is arranged on the opposite side of the observer side with the
導光板２１は、図１、図２よりわかるように、基部２２、裏面プリズム部２３、及び光学要素部２４を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材であり、一方の板面側は光学要素部２４が形成され出光面とされている。他方の板面側は裏面とされ、裏面プリズム部２３が形成されている。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the
基部２２、裏面プリズム部２３、及び光学要素部２４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、安定性及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。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。
Various materials can be used as the material forming the
基部２２は、裏面プリズム部２３及び光学要素部２４のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状である。
The
裏面プリズム部２３は、基部２２の裏面側（出光面とは反対側の板面）に形成される凹凸形状である。図３には導光板２１を裏面プリズム２３側から見た斜視図、図４には図３にＩＶ−ＩＶで示した線（導光方向に沿った線）に沿った断面の一部をそれぞれ表した。図２〜図４よりわかるように、本形態では三角柱状の複数の単位裏面プリズム２３ａが配列されている。単位裏面プリズム２３ａは、凸部の稜線が光源配列方向に延びる柱状であり、複数の単位裏面プリズム２３ａは当該延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。すなわち、単位裏面プリズム２３ａの稜部が延びる方向は光源２６が配列される方向、単位裏面プリズム２３ａが配列される方向はそれとは直交する方向で、導光方向である。
The back
本形態の単位裏面プリズム２３ａは、稜線が伸びる方向と直交する切断面（所謂「主切断面」）が三角形であるがこれに限定されることはなく、四角形、や五角形、六角形等の多角形、円、楕円、双曲線等の曲線の一部（柱状レンズ形状）等いずれの形状であってもよい。
The unit back
次に、基部２２の出光側面上に設けられた光学要素部２４について説明する。図５には、導光板２１の光源配列方向に沿った断面の一部を拡大した図を表した。図５からわかるように、光学要素部２４は、複数の単位光学要素２４ａが光源配列方向に沿って配列され、導光方向に平行に延びるように基部２２の出光側面に設けられている。
Next, the
本形態では、図５に示すように、複数の単位光学要素２４ａは、基部２２の出光側の面上の光源配列方向に隙間無く並べられている。従って、導光板２１の出光面は単位光学要素２４ａの傾斜面で構成されている。さらに、各単位光学要素２４ａは、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the plurality of unit
図５からわかるように単位光学要素２４ａの断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、導光板２１の板面と平行な単位光学要素２４ａの幅は、導光板２１の法線方向に沿って基部２２から離間するにつれて小さくなっていく。
As can be seen from FIG. 5, the cross-sectional shape of the unit
図５に示した本形態では単位光学要素２４ａは、当該断面において外輪郭が五角形状とされている。この五角形形状は、三角形の一以上の角を面取りしてなる形状としてもよい。また、本形態では、単位光学要素２４ａの断面形状は、法線を中心として、対称性を有している。すなわち、各単位光学要素２４ａの出光側面は、正面方向を中心として対称的に構成された一対の折れ面によって構成されている。一対の折れ面は、互いに接続されて先端を画成している。各折れ面は、先端を画成する第１面２４ｂと、第１面２４ｂへ基部２２の側から接続する第２面２４ｃと、を有している。
In the present embodiment shown in FIG. 5, the unit
光学要素部２４の全体的な構成として、導光板３０の図５に示した断面における単位光学要素２４ａの配列方向への幅Ｗａに対する、導光板３０の単位光学要素２４ａの基部２２からの正面方向に沿った突出高さＨａの比（Ｈａ／Ｗａ）が、０．３以上０．４５以下となっていることが好ましい。このような単位光学要素２４ａによれば、出光側面での屈折および反射により、単位光学要素２４ａの配列方向（光源配列方向）に沿った光の成分に対して優れた集光機能を発揮することが可能となり且つサイドローブの発生を効果的に抑制することも可能となる。
As the overall configuration of the
なお、本件明細書における「五角形形状」とは、厳密な意味での五角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略五角形形状を含む。また同様に、本明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」および「対称」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。 In addition, the “pentagonal shape” in the present specification includes not only a pentagonal shape in a strict sense, but also a substantially pentagonal shape including a limit in manufacturing technology, an error in molding, and the like. Similarly, as used herein, terms that specify other shapes and geometrical conditions, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, and “symmetric” are not restricted to a strict meaning. The same optical function is to be interpreted with a certain degree of error expected.
ここで、導光板２１の寸法は、一例として、単位光学要素２４ａの幅Ｗａを１０μｍ以上５００μｍ以下、基部２２の厚みを０．２ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。
Here, as an example of the dimensions of the
以上のような構成を備える導光板２１は、押し出し成型により、又は、基部２２上に単位裏面プリズム２３ａ及び／又は単位光学要素２４ａを賦型することにより、製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２に対して、裏面プリズム部２３及び／又は光学要素部２４が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、裏面プリズム部２３が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。
The
なお、単位光学要素の形態は上記のような断面五角形の他、三角形、四角形などの他の多角形、レンチキュラーレンズ等のレンズ形状であってもよい。また本形態のように基部から突出した形態であることに限らず、凹状要素であってもよい。これには例えば凹状のレンチキュラーレンズ形状を挙げることができる。また、単位光学要素は隙間なく並べられてもよいし、隙間が空いて配置されていてもよい。 The form of the unit optical element may be a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle, or a lens shape such as a lenticular lens, in addition to the pentagonal cross section as described above. Further, it is not limited to the form protruding from the base as in the present embodiment, and may be a concave element. This can include, for example, a concave lenticular lens shape. Further, the unit optical elements may be arranged without a gap or may be arranged with a gap.
図１、図２に戻って、光源２６について説明する。光源２６は、導光板２１の基部２２の２組の側面のうち、導光方向となる一組の側面の一方又は両方に配置される（図１、図２は一方の例である。）。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２６は複数のＬＥＤを具備してなり、不図示の制御装置によりＬＥＤの出力、すなわち、ＬＥＤの点灯、消灯、及び／又は、ＬＥＤの点灯時の明るさを制御する。複数のＬＥＤは全てまとめて制御されてもよいし、個別に制御できるものであってもよい。
1 and 2, the
次にプリズムシート３０について説明する。図１、図２よりわかるように、プリズムシート３０は、シート状に形成された本体部３１と、本体部３１の面のうち、導光板２１に対向する面、すなわち入光側面に設けられた単位プリズム部３２と、を備えている。図６には単位プリズム部３２側から見たプリズムシート３０の斜視図、図７には単位プリズム部３２側から見たプリズムシート３０の平面図、図８には図６にＶＩＩ−ＶＩＩで示した線に沿ったプリズムシート３０の断面図を表した。
Next, the
このプリズムシート３０は、上記した導光板２１の単位光学要素部２４ａの形態との組み合わせで、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、所定の態様で略楕円状の輝度分布を有する光を出射するように輝度を集中的に向上させる機能を有している。従って、この機能は、主として、プリズムシート３０の単位プリズム部３２、及び導光板２１の光学要素部２４によって発揮される。
This
図１、図２、図６〜図８に示すように、本体部３１は、単位プリズム部３２を支持する機能を有する平板状のシート状部材である。
As shown in FIGS. 1, 2, and 6 to 8, the
単位プリズム部３２は、図１、図２、図６〜図８によく表れているように、複数の単位プリズム３２ａが本体部３１の入光側面に沿って並べられるように配列されている。より具体的には、単位プリズム３２ａは、導光方向に直交する方向に対して角度θの方向に図８に示した所定の断面形状を維持して稜線が延びるように形成された柱状の部材である。従ってその稜線が延びる方向は、導光方向に直交する方向に対してθの角度で傾いている。そして複数の単位プリズム３２ａはこの傾きを有して、導光方向に配列されている。これにより、画面中心からずれた位置に高い輝度を有した略楕円形の輝度分布を有する光を出光することができる。
θの具体的な値は、所望する輝度分布を得るために調整することができる。従って０°＜θ＜９０°の範囲を取り得る。
As shown in FIGS. 1, 2, and 6 to 8, the
The specific value of θ can be adjusted to obtain the desired brightness distribution. Therefore, the range of 0 ° <θ <90 ° can be taken.
次に単位プリズム３２ａの配列方向の断面形状について説明する。図８は図６にＶＩＩ−ＶＩＩで示した線に沿ったプリズムシート３０の断面図の一部を拡大した図であり、単位プリズム３２ａの稜線が延びる方向に直交する断面である。図８ではｎｄは本体部３１のシート面の法線方向を表わしている。
Next, the cross-sectional shape of the
図８からわかるように、本形態では、単位プリズム３２ａは、本体部３１から導光板２１側に突出した二等辺三角形の断面を有している。すなわち、本体部３１のシート面と平行な方向の単位プリズム３２ａの幅は、本体部３１の法線方向ｎｄに沿って本体部３１から離れるにつれて小さくなる。
As can be seen from FIG. 8, in the present embodiment, the
また、本形態では、単位プリズム３２ａの外輪郭は、本体部３１の法線方向ｎｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。
In addition, in the present embodiment, the outer contour of the
ここで、単位プリズム３２ａの寸法は特に限定されるものではないが、図８の断面における単位プリズム３２ａの凸状である先端における頂角θ７（図８参照）は８０°以下であることが好ましい。これにより導光板２１の出光面に対向して配置されるという単位プリズム３２ａの配置形態において、より適切な集光特性を得ることができる。より好ましい頂角θ７は６０°以上８０°以下である。また、底辺幅ＷはピッチＰと同じであることが好ましい。そして隣り合う単位プリズム３２ａ間のピッチＰは１０μｍ以上が好ましい。
Here, the size of the
本形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂部が短い上底となる台形であってもよい。また斜面の一方及び／又は他方の形状が折れ線状や曲線であってもよい。従って断面の形状が四角形や五角形等の多角形となってもよい。 In the present embodiment, the unit prism having a triangular cross-sectional shape as described above has been described, but the present invention is not limited to this, and may be a trapezoid in which the top of the triangle is a short upper base. Further, one and / or the other shape of the slope may be a polygonal line or a curved line. Therefore, the cross-sectional shape may be a polygon such as a quadrangle or a pentagon.
以上のような構成を具備するプリズムシート３０は、例えば本体部３１となる基材上単位プリズム部３２を形成して製造される。
本体部３１及び単位プリズム部３２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、透明であると共に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、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、スチレン樹脂、各種ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル等の樹脂、或いはこれら樹脂の一以上を主成分として他の樹脂と混合した樹脂や、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系等の反応性単量体又はプレポリマーを紫外線、電子線等の照射による架橋反応乃至重合反応で硬化してなる電離放射線硬化型樹脂等が好適に使用され得る。
The
Various materials can be used as the material of the
ここでは本体部３１と単位プリズム部３２とが一体である例を説明したが、本体部３１と単位プリズム部３２との間に空気層が形成されるように離隔されていたり、他の機能層が挟まれていてもよい。
Here, an example in which the
図１、図２に戻って、面光源装置２０の反射シート４０について説明する。反射シート４０は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート４０を構成する材料は特に限定されるものではないが、白色フィルム（東レ株式会社 ルミラー（登録商標）Ｅ６ＳＲ）、多層膜反射フィルム（スリーエムジャパン株式会社 ＥＳＲ）及び銀蒸着フィルム（京都中井商事株式会社 キララフレックス（登録商標））等の光反射性を持つフィルムを挙げることができる。より好ましくは、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）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを適用することができる。これにより、光の利用性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率を向上させることができる。
1 and 2, the
機能性シート４１は通常の液晶表示装置に用いられる各種の機能を有するシートである。これには例えば色調を補正するシート、防眩機能を有するシート、反射を防止するシート、ハードコートシート等を挙げることができる。
The
次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただしこの光路例は概念的に表したものであり、反射や屈折の程度等を厳密に示したものではない。 Next, the operation of the display device having the above configuration will be described while showing an example of the optical path. However, this optical path example is a conceptual representation, and does not strictly indicate the degree of reflection or refraction.
まず、図２に示すように、光源２６で発光された光は、導光板２１の端面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、例として、光源２６から導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。
First, as shown in FIG. 2, the light emitted from the
図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の単位光学要素部２４の面及びその反対側の出光面において、空気との屈折率差により全反射する。また、図示は省略するが裏面から出光した光は反射シート４０により導光板２１に戻される。このような反射を繰り返し、光は導光方向に光源２６から離れるように進んでいく。
As shown in FIG. 2, the lights L 21 and L 22 that have entered the
ただし、導光板２１の基部２２のうち裏面側には裏面プリズム部２３が形成されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、裏面プリズム部２３により順次向きが変えられ、全反射臨界角未満の入射角度で出光面に入射することもある。この場合、当該光は、導光板２１の出光面から出射し得る。導光板２１から出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側に配置されたプリズムシート３０へと向かう。
これにより導光板２１内を進む光は、少しずつ、出光面から出射するようになり、導光板２１の単位光学要素部２４から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。
However, the back
As a result, the light traveling in the
ここで、図示する導光板２１の光学要素部２４は、複数の単位光学要素２４ａによって構成され、各単位光学要素２４ａの断面形状は五角形となっている。従って単位光学要素２４ａは、導光板２１の導光方向に対して傾斜面を有して構成されている。これにより、図６に示したように、単位光学要素２４ａを介して導光板２１から出射する光Ｌ５１は導光板２１から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素２４ａの配列方向において、シート面法線ｎｄに近づく（法線ｎｄとのなす角が小さくなる）屈折である。このような作用により、光学要素部２４は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部２４は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。
Here, the
以上のようにして、導光板２１から出射する光の出射角度は、導光板２１の単位光学要素２４ａの配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。
As described above, the emission angle of the light emitted from the
導光板２１から出射した光は、その後、プリズムシート３０へ入射する。プリズムシート３０の単位プリズム３２ａは、単位プリズム３２ａの入光面での屈折及び全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、プリズムシート３０でその進行方向を変化させられる光は、プリズムシート３０のうち、単位プリズム３２ａの配列方向とは直交する面内の成分であり、導光板２１で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図８にＬ8１で示したように、単位プリズム３２ａに入射した光は、単位プリズム３２ａと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム３２ａの斜辺はシート面法線ｎｄに対してθ７／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎｄに近付けられる角度となる。
The light emitted from the
さらに、本発明では、単位プリズム３２ａが延びる方向が上記のように導光方向に直交する方向に対してθの角度で傾いている。従って、単位プリズム３２ａで全反射する際にθに対応する角度で方向が変えられる。
Further, in the present invention, the extending direction of the
以上のような導光板及びプリズムシートにより次のように出光が制御される。
すなわち、第一に、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの形状、及び、導光板２１の単位光学要素２４ａの形状により、所定の態様で略楕円状の輝度分布を有する光を得ることができる。詳しくは次の通りである。図９に説明のための図を示した。図９（ａ）には単位プリズム３２ａの形態が楕円状輝度分布に及ぼす影響、図９（ｂ）には単位光学要素２４ａの形態が楕円状輝度分布に及ぼす影響をそれぞれ表した。それぞれ導光方向を縦軸、光源配列方向を横軸で表している。また原点Ｏは画面垂直方向への輝度分布を表しているので、当該原点から離れることにより画面垂直方向から傾いた方向に光が出射されていることを意味する。このような出光特性はＥｚｃｏｎｔｒａｓｔ（ＥＬＤＩＭ製）これによれば、視野角特性を方位角φと仰角βで表される座標系で輝度をＺ軸方向（例えば色彩の分布でも表現可。）で表すことができる。
The light output is controlled as follows by the light guide plate and the prism sheet as described above.
That is, first, depending on the shape of the
図９（ａ）からわかるように、単位プリズム３２ａの形態を調整して集光性が高い単位プリズム３２ａとすると、図９（ａ）に実線で示したように導光方向の広がりが光源配列方向に対して小さくなるため、光源配列方向に長軸を有する楕円形状の出光特性となる。
これに対して、単位プリズム３２ａの形態を調整して集光性が低い単位プリズム３２ａとすると、図９（ａ）に点線で示したように導光方向の広がりが光源配列方向に対して大きくなるため、導光方向に長軸を有する楕円形状出光特性となる。
As can be seen from FIG. 9A, when the shape of the
On the other hand, when the form of the
一方、図９（ｂ）からわかるように、単位光学要素２４ａの形態を調整して集光性が高い単位光学要素２４ａとすると、図９（ｂ）に実線で示したように光源配列方向の広がりが導光方向に対して小さくなるため、導光方向に長軸を有する楕円形状出光特性となる。
これに対して、単位光学要素２４ａの形態を調整して集光性が低い単位光学要素２４ａとすると、図９（ｂ）に点線で示したように導光方向の広がりが光源配列方向に対して小さくなるため、光源配列方向に長軸を有する楕円形状出光特性となる。
On the other hand, as can be seen from FIG. 9B, when the form of the unit
On the other hand, when the form of the unit
そして上記のようにして楕円輝度分布とされた光は、単位プリズム３２ａが延びる角度と、単位プリズム３２ａの反射面の傾斜角により、出光位置が調整される。図１０及び図１１に説明のための図を示した。
The light having the elliptical luminance distribution as described above has its light emitting position adjusted by the angle at which the
図１０（ａ）は単位プリズム３２ａの反射面の角度α（図８参照）が及ぼす影響を説明する１つの図、図１０（ｂ）は単位プリズム３２ａの反射面の角度α（図８参照）が及ぼす影響を説明する他の図である。それぞれ導光方向を縦軸、光源配列方向を横軸で表している。また、これらの図では下方に光源が配置されている位置づけである。また原点Ｏは画面垂直方向への輝度分布を表しているので、当該原点から離れることにより画面垂直方向から傾いた方向に光が出射されていることを意味する。
図１０（ａ）は図８に示した単位プリズム３２ａの反射面の角度α（母材３１の法線に対する単位プリズム３２ａの反射面の角度）が大きい場合であり、そのときにはより光源配置側から遠ざかる方向に傾いて光が出射される。
これに対して図１０（ｂ）は図８に示した単位プリズム３２ａの反射面の角度α（母材３１の法線に対する単位プリズム３２ａの反射面の角度）が小さい場合であり、そのときにはより光源配置側傾いた方向に光が出射される。
FIG. 10A is a diagram illustrating the influence of the reflection surface angle α (see FIG. 8) of the
FIG. 10A shows the case where the angle α of the reflecting surface of the
On the other hand, FIG. 10B shows a case where the angle α of the reflecting surface of the
図１１は単位プリズム３２ａが延びる角度（図６、図７のθ）が及ぼす影響を説明する図である。
図１１からわかるように、図１０（ａ）の状態から当該θを大きくしていくと、図１１に矢印で示したように出射方向の傾きがθに応じて変わっていく。
FIG. 11 is a view for explaining the influence of the extension angle (θ in FIGS. 6 and 7) of the
As can be seen from FIG. 11, when θ is increased from the state of FIG. 10A, the inclination of the emission direction changes according to θ as shown by the arrow in FIG.
以上説明した、単位プリズム３２ａ、単位光学要素２４ａの形状及びその配置の関係を組み合わせることにより、図１２にＢで示したように、正面方向から傾いた方向に光を出射する略楕円形の輝度分布を有するものとなる。図１２にＢで示した図は出光輝度分布の等高線を模式的に表した図である。そして、図１２にＣで示した５０％輝度等高線（ピーク輝度を１００％としたときに輝度が５０％となる方向を結んだ線）が略楕円形状であることが好ましい。
また、楕円形の長軸が当該座標系において座標軸に平行でなく、傾きを有していることが好ましい。
By combining the relationships of the shapes and arrangements of the
Further, it is preferable that the elliptical major axis is not parallel to the coordinate axis in the coordinate system and has an inclination.
このような、正面方向から傾いた出射及び略楕円の形状は、所望の方向へ光の出射をすることができ、さらに楕円の長軸側に視野角が広く、楕円の短軸側に視野角が狭いという特性を有する。従って、図１３に示したように、自動車の運転席、及び助手席から見た車内の前面を考えてみる。
Ｐで示したカーナビゲーションシステムの画面では、左右方向及びやや上向きで傾いた方向に光を出射することができ運転席及び助手席に映像を提供することができる。このとき上下方向へ傾きを有する光は少なく抑えられているのでフロントガラスへの写り込みや不要な方向への光の出射を防止することができる。
また、Ｑで示したように、バックミラーに備えられた画面では、やや下方で運転席側に傾いて出射する輝度分布を形成する。これにより運転者がこれを明るく見ることができる。
そして、Ｒで示したように、Ａピラーに備えられた画面では、表示装置自体は斜めになるが、助手席側及び運転席側に向けて水平方向に傾きを有するように光を出射することができる。これにより運転席及び助手席からも見易くなる。
Such an emission inclined from the front direction and a substantially elliptical shape can emit light in a desired direction. Further, the viewing angle is wide on the major axis side of the ellipse, and the viewing angle is on the minor axis side of the ellipse. Has the property of being narrow. Therefore, as shown in FIG. 13, consider the front side of the vehicle as seen from the driver's seat and the passenger seat of the vehicle.
On the screen of the car navigation system shown by P, light can be emitted in the left-right direction and the direction inclined slightly upward, and the image can be provided to the driver's seat and the passenger seat. At this time, since light having an inclination in the vertical direction is suppressed to a small amount, it is possible to prevent reflection on the windshield and emission of light in an unnecessary direction.
Further, as indicated by Q, in the screen provided on the rearview mirror, a luminance distribution is formed that is emitted slightly tilted toward the driver's seat side. This allows the driver to see it brightly.
Then, as indicated by R, in the screen provided in the A pillar, the display device itself is oblique, but the light is emitted so as to have a horizontal inclination toward the passenger seat side and the driver seat side. You can This makes it easier to see from the driver's seat and the passenger seat.
１０ 映像源ユニット
１２ 液晶層
１３、１４ 偏光板
１５ 液晶パネル
２０ 面光源装置
２１ 導光板
２２ 基部
２３ 裏面プリズム部
２３ａ 単位裏面プリズム
２４ 光学要素部
２４ａ 単位光学要素
２６ 光源
３０ プリズムシート
３１ 本体部
３２ 単位プリズム部
３２ａ 単位プリズム
10
Claims (5)
前記光源から出射した光を導光し、その出光側には導光方向に延びる凸形状である単位光学要素が、点状の複数の前記光源が配列される方向又は線状の前記光源が延びる方向に沿って複数配列された、導光板と、
前記導光板の出光側に配置され、入射した光の向きを変えて出射するプリズムシートと、
を備え、
前記プリズムシートは、
光透過性を有するシート状の本体部と、
前記本体部のうち前記導光板側の面側に配置され、複数の凸状の単位プリズムが前記本体部のシート面に沿った方向に所定の断面を有して延び、当該延びる方向とは異なる方向に配列された単位プリズム部と、を有し、
前記単位プリズムが延びる方向は、導光方向に直交する方向を０度としたときに、０度を超え９０度未満の範囲で傾いている、面光源装置。 A light source,
A unit optical element that guides the light emitted from the light source and has a convex shape that extends in the light guide direction on the light output side, and the linear light source extends in the direction in which the point light sources are arranged. are arrayed along the direction, and the light guide plate,
A prism sheet that is arranged on the light exit side of the light guide plate and changes the direction of incident light and emits light.
Equipped with
The prism sheet is
A sheet-shaped main body having light transmittance,
A plurality of convex unit prisms arranged on the light guide plate side surface side of the main body portion extend with a predetermined cross section in a direction along the sheet surface of the main body portion, and are different from the extending direction. A unit prism portion arranged in a direction,
A surface light source device in which a direction in which the unit prism extends is inclined in a range of more than 0 degrees and less than 90 degrees when a direction orthogonal to the light guide direction is 0 degree.
前記面光源装置の出光側に配置された液晶パネルと、を備える映像源ユニット。 A surface light source device according to any one of claims 1 to 3,
An image source unit, comprising: a liquid crystal panel arranged on the light emitting side of the surface light source device.
前記映像源ユニットを内包する筐体と、を備える液晶表示装置。 The image source unit according to claim 4,
A liquid crystal display device, comprising: a housing containing the image source unit.
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