JP2005055736A - Optical sheet and liquid crystal display and display apparatus equipped with the optical sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学シート、該光学シートを備えた液晶表示装置および表示装置に関し、詳しくは、視角によって光透過率を変化させることを可能とする光学シートと、該光学シートを備えることで視角によって画像視認性が変化する液晶表示装置および表示装置に関する。 The present invention relates to an optical sheet, a liquid crystal display device including the optical sheet, and a display device, and more specifically, an optical sheet that can change light transmittance according to a viewing angle, and a viewing angle provided with the optical sheet. The present invention relates to a liquid crystal display device and a display device in which image visibility changes.
従来、自動車のカーナビゲーション装置や自動車用TV等に用いられる車載用の液晶表示装置においては、液晶パネルに表示された画像がフロントガラスに映ると、夜間のドライブやトンネル内のドライブにおいて表示画像の虚像が視野に入り前方視認性を悪化させてしまい、最悪の場合は、前方不注意による信号無視等から交差点事故や追突事故が起きる恐れがある。そこで、自動車メーカー各社は液晶表示装置に特定の視角範囲だけしか画像が視認できないような特性を持たせたものを採用して、フロントガラスへの画像の映り込みを防止している。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an in-vehicle liquid crystal display device used for an automobile car navigation device, an automobile TV, and the like, when an image displayed on a liquid crystal panel is reflected on a windshield, an image displayed on a night drive or a tunnel drive is displayed. A virtual image enters the field of view and deteriorates the forward visibility. In the worst case, an intersection accident or rear-end collision may occur due to neglect of the signal due to carelessness in the forward direction. Accordingly, automobile manufacturers have adopted a liquid crystal display device having a characteristic that allows an image to be seen only within a specific viewing angle range to prevent the image from being reflected on the windshield.
また、金融機関のATM(現金自動入出金機)の液晶表示画面も同様に、順番待ちしている人に重要な個人金融情報を盗み見られないようにするため所定の角度を超えると視認できないように、敢えて所定の視角範囲からは画像が視認できないような特性をもたせている。 Similarly, the liquid crystal display screen of an ATM (automatic cash dispenser) of a financial institution cannot be viewed beyond a predetermined angle so that important personal financial information cannot be seen by a person waiting for the turn. Furthermore, it has a characteristic that the image cannot be visually recognized from a predetermined viewing angle range.
上記のような視角範囲を制限できる液晶表示装置として、図16に示すものが特開2002−124112号公報等に開示されている。 As a liquid crystal display device capable of limiting the viewing angle range as described above, the one shown in FIG. 16 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-124112.
この液晶表示装置1は液晶パネル2とバックライト3とが対向配置されており、バックライト3は線状光源4、反射シート5、導光体6、プリズムシート7、遮光型ルーバーフィルム8とを備えている。遮光型ルーバーフィルム8は、図17に示すように、表面基材8aと裏面基材8bとの間にルーバーフィルム8cがバインドされており、該ルーバーフィルム8cは垂直(ルーバー角0°)に配置されたルーバー遮光板8c−1と透明層8c−2とを等ピッチで配列させて透過光の出射角をθ範囲内に制限している。
図18に示すように、遮光型ルーバーフィルム8を透過する光は遮光板8c−1の長手方向に対して垂直方向に特徴的な透過プロファイルを示す。即ち、入射角0°で透過率が最大となり、入射角の絶対値が大きくなるにつれて直線的に透過率が減少する。
この遮光型ルーバーフィルム8をバックライト3と液晶パネル2との間に介在させた液晶表示装置1おいて、遮光型ルーバーフィルム8の下層にあるバックライト3自体は図19に示すような配光特性を有し、この配光特性に上記遮光型ルーバーフィルム8の透過プロファイルを乗算すると、液晶表示装置1全体としては図19中に示す配光特性を示す。即ち、透過型ルーバーフィルム8を備えた液晶表示装置1は、所定の視角範囲(約±30°)からは画像視認可能であるが、それ以外の角度からは画像が視認できないようにすることができる。なお、図19の縦軸は、視角0°におけるバックライト3の輝度を100%とする相対輝度を表している。
As shown in FIG. 18, the light transmitted through the light
In the liquid
しかしながら、ライフスタイルの多様化により自動車内で液晶表示装置1を用いて映画、音楽、ニュース、バラエティ等の様々なコンテンツをDVDやTVによりシートをリクライニングしてゆったりと鑑賞することが多くなってきている。従来の遮光型ルーバーフィルム8を用いた液晶表示装置1をリクライニング時に見ると、液晶表示装置1の表示面の法線方向に対してかなり下方側の角度から見ることになるため、遮光型ルーバーフィルム8による減光効果が大きく輝度が大幅に低下し、非常に画面が暗く視認性が悪化する問題がある。
However, with the diversification of lifestyles, various contents such as movies, music, news, variety, etc., are being slowly reclined on DVDs and TVs using the liquid
また、映像が視認できる角度に液晶表示装置1が設置されたとしても、遮光型ルーバーフィルム8のルーバー遮光板8c−1のピッチのばらつきにより周期的な黒筋模様(モアレ)が観察される場合がある。
Further, even when the liquid
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、一側の角度に所定の遮光性能を有する一方で、他側の角度には大幅な輝度低下を発生させず、かつ、黒筋模様も生じることのない表示装置及びそれに用いる光学シートを提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a predetermined light-shielding performance at one side angle, but does not cause a significant decrease in luminance at the other side angle and also produces a black stripe pattern. It is an object of the present invention to provide a display device and an optical sheet used therefor.
上記課題を解決するために、本発明は第1に、光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に多数の山部を並設しており、該山部の一側の斜面に遮光層を設けていることを特徴とする光学シートを提供している。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention firstly has a large number of ridges arranged in a sawtooth cross-section on one side of a light-transmitting sheet, and shields light on a slope on one side of the ridge. An optical sheet characterized by providing a layer is provided.
上記構成とすると、シートの一面側に並設された各山部の一側の斜面に遮光層を設けているので、遮光層の無い他側の斜面でのみ透過光線の屈折機能、全反射機能および表面反射機能を有し、遮光層のある一側の斜面に入射する光は吸収される。したがって、光学シートを透過した出射光は、山部の遮光層の無い斜面側を透過する方向を主方向として、全体として偏向した出射プロファイルを形成することが可能となる。 With the above configuration, since the light shielding layer is provided on the slope on one side of each mountain portion arranged side by side on the sheet side, the transmitted light is refracted and totally reflected only on the slope on the other side without the light shielding layer. In addition, light that has a surface reflecting function and is incident on one side of the inclined surface having the light shielding layer is absorbed. Therefore, the outgoing light that has passed through the optical sheet can form an outgoing profile that is deflected as a whole, with the direction that passes through the slope side without the light-shielding layer at the peak as the main direction.
上記各山部は断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面側に上記遮光層を備えている。 Each of the peak portions is asymmetric in cross section and has a different slope length, and the light shielding layer is provided on the short slope side.
山部の断面形状を非対称とすることで、短斜面のシート面への投影面積は、長斜面のシート面への投影面積よりも小さくなる。その投影面積の小さい短斜面側に遮光層を設けることで、シート面に対して主に垂直方向に入射する光は、短斜面で吸収される量よりも長斜面を透過する量の方が多くなるため、光学シートを透過した出射光の輝度の低下を抑えることができる。 By making the cross-sectional shape of the mountain portion asymmetric, the projected area of the short slope on the sheet surface becomes smaller than the projected area of the long slope on the sheet surface. By providing a light-shielding layer on the short slope side where the projected area is small, the amount of light that is incident mainly in the direction perpendicular to the sheet surface is more transmitted through the long slope than the amount absorbed by the short slope. Therefore, it is possible to suppress a decrease in luminance of the emitted light that has passed through the optical sheet.
なお、上記遮光層の具体例としては、カーボンブラック、金属系塗料、黒色染料あるいは黒色顔料を使用すると好適であるが、遮光性を備える材料であればこれに限定されるものではない。 In addition, as a specific example of the light shielding layer, it is preferable to use carbon black, a metal-based paint, a black dye, or a black pigment, but the material is not limited to this as long as the material has a light shielding property.
本発明は第2に、光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に多数の山部を並設しており、該山部の一側の斜面には可視光透過率が波長に依存している光透過率波長依存層を設けていることを特徴とする光学シートを提供している。 Secondly, according to the present invention, a large number of peaks are provided side by side in a sawtooth shape on one side of a light-transmitting sheet, and the visible light transmittance depends on the wavelength on the slope on one side of the peaks. An optical sheet characterized in that a light transmittance wavelength-dependent layer is provided.
上記構成とすると、シートの一面側に並設された各山部の一側の斜面に光透過率波長依存層を設けているので、光透過率波長依存層の無い他側の斜面では全波長の透過光線の屈折機能、全反射機能および表面反射機能を有し、光透過率波長依存層のある一側の斜面に入射する光は特定範囲の波長を有する光を主に透過して他の波長の光は主に吸収される。つまり、光透過率波長依存層は特定範囲の波長の光の透過率を大きくする一方、範囲外の波長の光の透過率を小さく(或いはゼロに)している。したがって、光学シートを透過した出射光は、山部の光透過率波長依存層の無い斜面側を透過する方向を主方向として、全体として偏光した出射プロファイルを形成すると共に、光透過率波長依存層のある斜面からは特定範囲の波長の光(ある色の光)だけを出射させることが可能となる。即ち、光透過率波長依存層を備えた短斜面は、一種の光学的バンドパスフィルターの役目を果たす。 With the above configuration, since the light transmittance wavelength-dependent layer is provided on the slope on one side of each peak portion arranged side by side on the one surface side of the sheet, all wavelengths are on the other slope without the light transmittance wavelength-dependent layer. The light incident on the slope on one side of the wavelength-dependent layer of light transmittance mainly transmits light having a specific range of wavelengths and has other functions. Wavelength light is mainly absorbed. That is, the light transmittance wavelength-dependent layer increases the transmittance of light of a specific range of wavelengths, while decreasing (or zero) the transmittance of light of wavelengths outside the range. Therefore, the outgoing light transmitted through the optical sheet forms a polarized outgoing profile as a whole, with the direction transmitting through the slope side without the light transmittance wavelength-dependent layer at the peak as a whole, and the light transmittance wavelength-dependent layer It is possible to emit only light of a specific range of wavelengths (light of a certain color) from a certain slope. That is, the short slope provided with the light transmittance wavelength-dependent layer serves as a kind of optical bandpass filter.
上記各山部は断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面側に上記光透過率波長依存層を備えている。 Each of the peaks has an asymmetric cross section and a different slope length, and the light transmittance wavelength-dependent layer is provided on the short slope side.
上記遮光層の場合と同様に、山部の断面形状を非対称として、シート面への投影面積の小さい短斜面側に光透過率波長依存層を設けることで、シート面に対して主に垂直方向に入射する光は、短斜面で吸収される量よりも長斜面を透過する量の方が多くなるため、光学シートを透過した出射光の輝度低下を抑制することが可能となる。なお、光透過率波長依存層のある短斜面でも、特定範囲の波長の光は透過するので、輝度低下の抑制に貢献することができる。 As in the case of the light-shielding layer, the cross-sectional shape of the peak is asymmetrical, and a light transmittance wavelength-dependent layer is provided on the short slope surface with a small projected area on the sheet surface. Since the amount of light incident on the light is transmitted through the long slope is larger than the amount absorbed by the short slope, it is possible to suppress a decrease in luminance of the emitted light that has passed through the optical sheet. Note that light having a wavelength in a specific range is transmitted even on a short slope with a light transmittance wavelength-dependent layer, which can contribute to suppression of a decrease in luminance.
上記光透過率波長依存層は、波長が500nm以上の可視光の透過率を25%以下としている。 The light transmittance wavelength-dependent layer has a transmittance of 25% or less for visible light having a wavelength of 500 nm or more.
上記構成とすると、可視光スペクトルのうち緑・黄・橙・赤の光の透過率が小さく、ヒト視感度曲線(図6)で示されたヒトが明るさを強く感じる色を出射させないので、光透過率波長依存層を透過する光をヒトにあまり認識させたくない場合に好適である。 With the above configuration, the transmittance of light of green, yellow, orange, and red in the visible light spectrum is small, and the color shown by the human visual sensitivity curve (FIG. 6) does not emit a color that gives a strong sense of brightness. Light transmittance This is suitable when it is not desirable for humans to recognize light transmitted through the wavelength-dependent layer.
上記光透過率波長依存層は、波長が500nmより小さい可視光の透過率を、波長が500nm以上の可視光の透過率よりも大としていると好ましい。 The light transmittance wavelength-dependent layer preferably has a visible light transmittance of a wavelength smaller than 500 nm larger than a visible light transmittance of a wavelength of 500 nm or more.
一般に、透過する白色光を斜め側(大きい視角)から見ると黄色に色度シフトする現象、つまり、色度座標(図10)における青色領域と正反対側に色度が遷移する現象が知られている。そこで、上記構成とすると、光透過率波長依存層を透過する主に斜め方向に出射される光は、波長が500nmより小さい青色系の光の透過率を大きくしているので、色度座標(図10)における黄色と青色との相殺効果により色度シフトが低減され、斜めから見ても、極力、白色を維持することができる。 Generally, a phenomenon is known in which chromaticity shifts to yellow when transmitted white light is viewed from an oblique side (large viewing angle), that is, a phenomenon in which chromaticity transitions to the opposite side of the blue region in chromaticity coordinates (FIG. 10). Yes. Therefore, with the above configuration, light that is transmitted mainly through the light transmittance wavelength-dependent layer and is emitted in an oblique direction increases the transmittance of blue light having a wavelength of less than 500 nm. The chromaticity shift is reduced by the offset effect of yellow and blue in FIG. 10), and white can be maintained as much as possible even when viewed obliquely.
上記光透過率波長依存層の具体例としては、アゾレーキ系塗料、アゾ系塗料、フタロシアニン系塗料、インジコ系塗料、ペリノン系塗料、フタロン系塗料、ジオキサン系塗料、キナクリドキン系塗料、イソインドリノン系塗料あるいは金属系塗料を使用すると好適であるが、可視光透過率が波長に依存している材料であればこれに限定されるものではない。 Specific examples of the light transmittance wavelength-dependent layer include azo lake paints, azo paints, phthalocyanine paints, indico paints, perinone paints, phthalone paints, dioxane paints, quinacridkin paints, and isoindolinone paints. Alternatively, it is preferable to use a metal-based paint, but the material is not limited to this as long as the visible light transmittance depends on the wavelength.
上記光学シートは、平面シート状のベースフィルムの一面側に、上記山部を備えた山部形成フィルムを積層して設けており、
上記ベースフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなり、
上記山部形成フィルムは、UV硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなることが好ましい。
The optical sheet is provided by laminating a ridge-forming film provided with the ridges on one surface side of a flat sheet-like base film,
The base film is made of polyethylene terephthalate, polycarbonate, cycloolefin or polyolefin,
The peak forming film is preferably made of a UV curable acrylic resin, an acrylic resin, a methacrylic resin, or a urethane resin.
上記構成とすると、光学シートの基材として透明性の高いベースフィルム部を設け、山部形成フィルムとの密着性も良好で、信頼性の高い光学シートを作製することができる。また、2層構造としているので、ベースフィルムの厚みを変えることで、容易に耐熱性のレベルを変えることができ、また、ベースフィルムを重ね合わせることで、容易に熱変形を抑制することができる。さらに、ベースフィルムおよび山部形成フィルムに上記材料を用いることで、安価で、高透明度および高信頼性を得ることができると共に加工性も良好となる。 If it is set as the said structure, a highly transparent base film part is provided as a base material of an optical sheet, adhesiveness with a peak formation film is also favorable, and an optical sheet with high reliability can be produced. In addition, since it has a two-layer structure, the heat resistance level can be easily changed by changing the thickness of the base film, and thermal deformation can be easily suppressed by overlapping the base films. . Furthermore, by using the above-mentioned materials for the base film and the ridge forming film, it is inexpensive, high transparency and high reliability can be obtained, and workability is also improved.
本発明は第3に、上記光学シートをバックライトと液晶パネルとの間に介在させていることを特徴とする液晶表示装置を提供している。 Thirdly, the present invention provides a liquid crystal display device characterized in that the optical sheet is interposed between a backlight and a liquid crystal panel.
上記構成の液晶表示装置では、一側の視角からは画像が視認できない(或いは視認しにくい)一方、他側の視角からは確実に画像を視認することができる。例えば、光学シートの遮光層を備えた斜面の法線方向を上方のフロントガラス側に向けた状態で本液晶表示装置を自動車内のダッシュボードにセッティングした場合、フロントガラスへの画像の映り込みを防止することができる。また、リクライニング時のシート位置での視点は、遮光層の無い斜面の法線方向となるので、十分な輝度の表示品質を保った状態で画像を鑑賞することができる。(遮光層の代わりに光透過率波長依存層を用いた場合も同様の原理)
上記光学シートは、上記山部の延在方向が上記液晶パネルの画素配列方向に対して非平行となるようにオフセット配置していると好ましい。
In the liquid crystal display device having the above-described configuration, an image cannot be viewed (or difficult to view) from one viewing angle, while an image can be reliably viewed from the other viewing angle. For example, when this LCD device is set on a dashboard in an automobile with the normal direction of the slope with the light shielding layer of the optical sheet facing the upper windshield, the image is reflected on the windshield. Can be prevented. Further, since the viewpoint at the seat position at the time of reclining is the normal direction of the slope without the light shielding layer, it is possible to view the image while maintaining display quality with sufficient luminance. (The same principle applies when a light transmittance wavelength-dependent layer is used instead of the light shielding layer)
The optical sheet is preferably offset so that the extending direction of the peaks is not parallel to the pixel arrangement direction of the liquid crystal panel.
上記光学シートの遮光層あるいは光透過率波長依存層の影響により液晶表示画面を斜めから見た場合に黒筋状の明暗模様であるモアレ縞が観測される可能性がある。しかし、上記構成によれば、液晶パネルの画素配列方向と光学シートの山部の延在方向とを平行にせずにオフセットしているので、人間の目の分解能では認知しにくくなるほど明暗の周期が短くすることができ、モアレの発生を防止することができる。 When the liquid crystal display screen is viewed obliquely due to the influence of the light-shielding layer or light transmittance wavelength-dependent layer of the optical sheet, moire fringes that are black and white stripes may be observed. However, according to the above configuration, since the pixel arrangement direction of the liquid crystal panel and the extending direction of the peak portion of the optical sheet are offset without being parallel, the period of light and dark is so difficult to be recognized by the resolution of the human eye. It can be shortened and the occurrence of moire can be prevented.
上記光学シートの各山部のピッチは、上記液晶パネルの画素ピッチ以下としている。 The pitch of each peak portion of the optical sheet is set to be equal to or less than the pixel pitch of the liquid crystal panel.
即ち、光学シートに並列された各山部の間のピッチを液晶パネルの画素ピッチより大きくすると、遮光層あるいは光透過率波長依存層が画素を覆う箇所が発生する可能性があるが、上記構成のように、画素ピッチ以下とすることで、全画素を確実に表示することができる。 That is, if the pitch between the peaks arranged in parallel with the optical sheet is larger than the pixel pitch of the liquid crystal panel, there is a possibility that a portion where the light shielding layer or the light transmittance wavelength-dependent layer covers the pixel occurs. As described above, by setting the pixel pitch or less, all the pixels can be reliably displayed.
本発明は第4に、上記光学シートを画像表示部の前面側に配置していることを特徴とする表示装置を提供している。 Fourthly, the present invention provides a display device characterized in that the optical sheet is disposed on the front side of the image display unit.
上記構成とすると、太陽光などの外光を遮光層あるいは光透過率波長依存層で吸収して反射を防ぐことができ、画面を視認し易くすることができる。特に、携帯電話やPDAやデジタルカメラ等の屋外で使用する表示装置に採用すれば効果的である。なお、表示装置は特に限定されず、有機ELディスプレイ、無機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ(PDP)、ブラウン管、液晶表示装置等のあらゆる表示装置に適用可能である。 With the above configuration, external light such as sunlight can be absorbed by the light-shielding layer or the light transmittance wavelength-dependent layer to prevent reflection, and the screen can be easily viewed. In particular, it is effective when employed in a display device used outdoors such as a mobile phone, a PDA, or a digital camera. The display device is not particularly limited, and can be applied to any display device such as an organic EL display, an inorganic EL display, a plasma display (PDP), a cathode ray tube, and a liquid crystal display device.
以上の説明より明らかなように、第1の発明の光学シートによれば、山部の遮光層を備えた斜面で光を吸収する一方、遮光層の無い斜面側は光を透過させるので、偏向した出射光プロファイルを形成できる。また、山部を非対称形状として投影面積の小さい短斜面側に遮光層を備えることで、光学シートを透過した出射光の輝度の低下を抑制することができる。 As is clear from the above description, according to the optical sheet of the first invention, light is absorbed by the slope with the light shielding layer at the mountain portion, while the light is transmitted on the slope side without the light shielding layer. The emitted light profile can be formed. Further, by providing the light shielding layer on the short slope side having a small projected area with an asymmetrical peak, it is possible to suppress a decrease in the luminance of the emitted light transmitted through the optical sheet.
第2の発明の光学シートによれば、光透過率波長依存層の無い斜面を透過する方向を主方向として、全体として偏向した出射プロファイルを形成できると共に、光透過率波長依存層が備えられた斜面は光学的バンドパスフィルターの役目を果たす。具体的には、波長が500nm以上の可視光の透過率を25%以下とすることで、ヒトが明るさを感じ易い色を出射させないようにすることが可能となる。さらに、波長が500nmより小さい青色系の可視光の透過率を、波長が500nm以上の可視光の透過率よりも大とすることで、大きい視角における色度シフトを低減することができる。 According to the optical sheet of the second aspect of the present invention, a light exiting wavelength-dependent layer can be formed as a whole with a light-transmitting wavelength-dependent layer being formed as a whole with a direction transmitting through a slope without a light-transmitting wavelength-dependent layer as a main direction. The slope serves as an optical bandpass filter. Specifically, by setting the transmittance of visible light having a wavelength of 500 nm or more to 25% or less, it is possible to prevent a human being from emitting a color that is easily perceived as bright. Furthermore, the chromaticity shift at a large viewing angle can be reduced by setting the transmittance of blue visible light having a wavelength smaller than 500 nm to be larger than the transmittance of visible light having a wavelength of 500 nm or more.
第3の発明の液晶表示装置によれば、一側の視角からは画像が視認できない(或いは視認しにくい)一方、他側の視角からは確実に画像を視認することができ、例えば、自動車のダッシュパネルにセッティングした場合のフロントガラスへの画像の映り込み防止や、金融機関ATMでの盗み見の防止対策として好適となる。 また、液晶パネルの画素配列方向と光学シートの山部の延在方向とをオフセットすることで、表示画面を斜めから見た場合のモアレ縞の発生を防止できる。 According to the liquid crystal display device of the third aspect of the invention, an image cannot be viewed (or difficult to view) from one viewing angle, while an image can be reliably viewed from the other viewing angle. This is suitable for preventing reflection of images on the windshield when set on the dash panel, and for preventing snooping at financial institution ATMs. Further, by offsetting the pixel arrangement direction of the liquid crystal panel and the extending direction of the peak portion of the optical sheet, it is possible to prevent the occurrence of moire fringes when the display screen is viewed obliquely.
第4の発明の表示装置によれば、光学シートを画像表示部の前面側に配置することで、太陽光などの外光を遮光層あるいは光透過率波長依存層で吸収して反射を防ぐことができ、画面を視認性を向上させることができる。 According to the display device of the fourth invention, by arranging the optical sheet on the front side of the image display unit, external light such as sunlight is absorbed by the light shielding layer or the light transmittance wavelength dependent layer to prevent reflection. And the visibility of the screen can be improved.
本発明の第1実施形態を図面を参照して説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は液晶表示装置10の概略断面図を示し、バックライト11と液晶パネル12との間にプリズムシート16と共に光学シート17を介在させた状態で金属製のベゼル27により挟持している。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid
バックライト11は、四角形状の底部周縁に枠部を有し樹脂成形品からなるシャーシ21と、シャーシ21の底部に敷設されて発泡PETからなる反射シート15と、反射シート15の上に配置されるアクリル樹脂成形品からなる矩形状の導光板14と、導光板14の両辺に対向配置される一対の線状光源(冷陰極ランプ)13とを備えている。導光板14は出射面14aをサンドブラスト等による非光沢面として出射光を散乱させている。
The
液晶パネル12は、対向配置された透明基板19、20の間に液晶18を封入してマトリックス状に配列された多数の画素を形成していると共に、その更に両面側に入射光および出射光の偏光面の方向を揃えるための偏光板29、30を設けている。
The
バックライト11、プリズムシート16および光学シート17は筐体23により保持されている。また、液晶パネルを駆動するドライバ26にはフレキシブルプリント基板を介して、液晶18の配向状態を制御するため回路基板25が接続されている。
The
プリズムシート16は、出射面側に断面二等辺三角形からなる複数のプリズム16aが周期的に配列されており、導光板14を出射する偏った光を屈折させて法線方向に集光している。
In the prism sheet 16, a plurality of
光学シート17は、図2および図3に示すように、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなる平面シート状のベースフィルム部17bの上面側に、UV硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなる断面鋸歯状の多段面を有する山部成形部17aを積層して設けている。山部成形部17aは、断面非対称で短斜面17c−1と長斜面17c−2からなりY方向に延在する山部17cをX方向に多数設けており、短斜面17c−1側にカーボンブラック、金属系塗料黒色染料あるいは黒色顔料からなる遮光性材料を塗着して遮光層31としている。なお、遮光層には上記遮光性材料の代わりに、遮光フィルム等を用いてもよいことは言うまでもない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
山部17cの長斜面17c−2の斜角αは20°〜30°とし、短斜面17c−1の斜角βは2°〜6°としている。
The oblique angle α of the
また、隣接する山部17cのピッチPは液晶パネル12の画素ピッチ以下とするのが好ましく、本実施形態では金型等を考慮して100〜140μmとしているが、これに限定されるものではない。
Further, the pitch P between the
光学シート17全体の高さhは150〜250μmとし、ベースフィルム部17bの高さh2は75〜150μmとしている。山部成形部17aの高さh1は30〜90μmとし、具体的には、山部17cのピッチP=100μmの場合にはh1=36.4〜57.7μ、ピッチP=120μmの場合にはh1=43.7〜69.3μm、ピッチP=140μmの場合にはh1=51.0〜80.8μmとしている。
The height h of the entire
次に、液晶表示装置10における光学シート17の作用について説明する。
Next, the operation of the
線状光源1から放たれた光は、直接に或いは反射シート15に反射され間接に導光板14へと入光され、導光板14の出射面14aから出射する光は線状光源13から遠ざかる方向に偏っている。この偏った出射光は上向きのプリズムシート16に入射し、プリズム16aにより法線方向へと集光された出射プロファイルへと屈折され、その出射光が光学シート17に入光する。
The light emitted from the linear
光学シート17に入射した光の大部分の主勢光が長斜面17c−2に当たり屈折して液晶パネル12側に出光する。この際、長斜面17c−2には到達したものの内部反射臨界角にある光線はこの面で内部反射される。一方、短斜面17c−1側には劣勢光が到達するが、この劣勢光は短斜面17c−1上に塗着された遮光層31により吸収されて、液晶パネル12側には出光しない。したがって、光学シート17によれば、短斜面17c−1の法線方向には遮光する一方、長斜面17c−2の法線方向には光透過率が大幅に低下しないよう維持することが可能となる。このような出射プロファイルを有する光が液晶パネル12を透過することで、液晶表示装置10の表示面の法線方向に対して一側の視角(図1中の左斜め上)から見ると画像が視認できず、他側の視角(図1中の右斜め上)から見ると画像が良好に視認することができる。
Most of the main light incident on the
また、上記液晶表示装置10の用途例として、自動車内のダッシュボードに本発明の液晶表示装置10をセッティングした場合を図4に示す。
As an application example of the liquid
光学シート17の短斜面17c−1の法線方向(つまり、遮光方向)を上方のフロントガラスG側に向けた状態で、表示面の法線方向を通常のシートS1位置の視点に向けて液晶表示装置10を配置している。
With the normal direction (that is, the light shielding direction) of the
こうすれば、フロントガラスG側には光が出射されないので、フロントガラスGへの画像の映り込みを防止することができる。また、リクライニング時のシートS2位置での視点は、光学シート17の長斜面17c−2の法線方向となり十分な光透過率が維持されているので、表示品位に違和感を感じることなく映像を鑑賞することが可能となる。
By so doing, no light is emitted to the windshield G side, so that the image can be prevented from being reflected on the windshield G. In addition, the viewpoint at the position of the sheet S2 at the time of reclining is the normal direction of the
なお、液晶表示装置10の用途例は、自動車のカーナビゲーション用やTV用の表示装置として用いる他、金融機関等で使用されるATMの表示画面等の他の用途に用いても好適である。また、光学シート17は液晶パネル12の表示面側に配置してもよい。
The application example of the liquid
第1実施形態の具体例について説明する。実施例1の光学シート17は、ベースフィルム部17bにPET(ポリエチレンテレフタレート)、山部成形部17aにアクリル樹脂を用いており、長斜面17c−2の斜角αを25°、短斜面17c−1の斜角βを4°、山部17cのピッチPを100μm、光学シート17全体の高さhを200μm、山部成形部17aの高さh1を100μm、ベースフィルム部17bの高さh2を100μmとしている。また、短斜面17c−1にカーボンブラックを塗着して遮光層31を形成している。
A specific example of the first embodiment will be described. The
上記構成の光学シート17を用いた液晶表示装置10の配光特性を図5に示す。なお、グラフ中、液晶表示面の法線方向を視角0°とし、視角のプラス方向を長斜面17c−2の法線方向側とし、視角のマイナス方向を短斜面17c−1の法線方向側としている。即ち、図5の視角は図3でのX方向への傾斜角度である。
FIG. 5 shows the light distribution characteristics of the liquid
本発明によれば、視角のマイナス側では−30°に近づくと輝度が極端に低く、−40°では輝度がゼロとなる傾向を示す一方、視角のプラス側では30°くらいでもピーク値の50%程度の十分な輝度を確保している。また、グラフ中に従来の遮光型ルーバーフィルム8を用いた液晶表示装置1の配光特性を重ねて表示すると、本発明の正面輝度が従来に比べて高いことがわかる。
According to the present invention, the luminance is extremely low when approaching −30 ° on the minus side of the viewing angle, and the luminance tends to become zero at −40 °, while the peak value of 50 is even at about 30 ° on the plus side of the viewing angle. % Of sufficient brightness is secured. Moreover, when the light distribution characteristic of the liquid
即ち、本発明によれば、視角マイナス方向の輝度を抑制するニーズに応えながらも、正面および視角プラス方向の絶対輝度を大幅に向上させることができ、従来と比較して本発明の有利性が実証された。これは、プリズムシート16から出射される光は、正面方向に最も強く出射されるのではなく傾斜方向にずれており、従来の遮光型ルーバーフィルム8ではその偏向傾向を矯正できなかったが、本発明の光学シート17を用いることで、概ね正面方向に輝度のピークがくるように矯正されるからである。
That is, according to the present invention, the absolute luminance in the front direction and the positive viewing angle direction can be greatly improved while meeting the need to suppress the luminance in the negative viewing angle direction. Proven. This is because the light emitted from the prism sheet 16 is not emitted most strongly in the front direction but is shifted in the inclined direction, and the conventional light-shielding
次に第2実施形態について説明する。第1実施形態との相違点は、光学シート17の短斜面17c−1に、遮光層31の代わりに光透過率波長依存層を設けている点である。なお、他の構成は第1実施形態と同様である。
Next, a second embodiment will be described. The difference from the first embodiment is that a light transmittance wavelength-dependent layer is provided instead of the
上記光透過率波長依存層を形成する光透過率波長依存性材料は、アゾレーキ系塗料、アゾ系塗料、フタロシアニン系塗料、インジコ系塗料、ペリノン系塗料、フタロン系塗料、ジオキサン系塗料、キナクリドキン系塗料、イソインドリノン系塗料あるいは金属系塗料からなり、波長が500nm以上の可視光の透過率を25%以下とする一方、500nmより小さい波長の可視光の透過率は、波長500nm以上の可視光の透過率よりも大きい値を示している。即ち、主に青色・紫色の可視光は透過するのを許容しながら、他の波長の可視光の透過率は抑制するようにしている。 The light transmittance wavelength-dependent material forming the light transmittance wavelength-dependent layer is an azo lake paint, azo paint, phthalocyanine paint, indico paint, perinone paint, phthalone paint, dioxane paint, quinacridkin paint The transmittance of visible light having a wavelength of 500 nm or more is 25% or less, while the transmittance of visible light having a wavelength of less than 500 nm is that of visible light having a wavelength of 500 nm or more. A value larger than the transmittance is shown. That is, while allowing mainly visible light of blue / purple to be transmitted, the transmittance of visible light of other wavelengths is suppressed.
図6に示すように、ヒトは可視光の波長による比視感度曲線をもっており、可視光全域で同じ明るさを感じるわけではない。緑色・黄色領域については視感度が強い反面、青色・紫色領域については視感度が大幅に低下する。また、橙色・赤色領域も視感度が大幅に低下しているが、青色・紫色領域よりは強く視感することがわかっている。 As shown in FIG. 6, a human has a specific visibility curve according to the wavelength of visible light, and does not feel the same brightness in the entire visible light. Visibility is strong in the green / yellow region, but the visibility is greatly reduced in the blue / purple region. In addition, it has been found that the orange / red region has a much lower visibility, but it is stronger than the blue / purple region.
つまり、ヒトは主に緑色・黄色領域の光による刺激によって明るさを感じていると言うことができ、短斜面17c−1領域を第1実施形態のように完全に遮光する必然性も幾らか緩和される。このことから、視感度の低い青色・紫色の可視光を主に透過させる一方、他の色の可視光を吸収することで、短斜面17c−1の法線方向側から見たヒトの視感度を抑制することができる。
That is, it can be said that humans feel brightness mainly by stimulation by light in the green / yellow region, and the necessity of completely shielding the
なお、ヒト比視感度曲線によれば赤色領域も比視感度が低いので、光透過率波長依存層は、青色・紫色領域を透過させる代わりに赤色領域を透過させるようにしてもよい。その場合、波長が650nm以下の可視光の透過率を25%以下とすると共に、波長が650nmより大きい可視光の透過率を、波長が650nm以下の可視光の透過率よりも大とするとよい。 According to the human relative visibility curve, since the relative visibility is also low in the red region, the light transmittance wavelength-dependent layer may transmit the red region instead of transmitting the blue / purple region. In that case, the transmittance of visible light having a wavelength of 650 nm or less is preferably 25% or less, and the transmittance of visible light having a wavelength of more than 650 nm is preferably larger than the transmittance of visible light having a wavelength of 650 nm or less.
第2実施形態の具体例について説明する。実施例2は、短斜面17c−1に遮光層31の代わりに光透過率波長依存層を設けていること以外は実施例1と同様である。光透過率波長依存層を形成する光透過率波長依存性材料は、藍銅鉱青色顔料(アズライト)を用いている。なお、同様の効果が期待できるものとして、ラピスラズリ青色顔料がある。また、これら青色系顔料に黒色系顔料を添加した混色系顔料でもよい。
A specific example of the second embodiment will be described. Example 2 is the same as Example 1 except that a light transmittance wavelength-dependent layer is provided instead of the
図7は光透過率波長依存性材料が塗着された短斜面17c−1を透過する光の波長と透過率との関係を示している。波長500nm以上の緑色・黄色・橙色・赤色領域の可視光は、透過率が約10%くらいであり十分吸収していることが分かる。一方、波長が500nmより小さい青色・紫色領域の可視光は透過率が増大しているが、十分に光透過されている訳ではなくある程度は吸収している。つまり、光透過率波長依存層が一種の光学バンドパスフィルターの役目を果たしている。
FIG. 7 shows the relationship between the wavelength of light transmitted through the
図8は液晶表示装置から出射される光のスペクトルを示す。図中の従来の曲線は、図15に示す液晶表示装置1の正面での出射スペクトルを表している。図中の本発明の曲線は、光透過率波長依存性材料が塗着された短斜面17c−1を全入射光が透過したと仮定して、従来の曲線に図7の透過率曲線を乗算したものを表している。これによると、波長500nm以上の可視光は殆ど出射されず、図6の比視感度曲線から見て色刺激値が非常に小さい青色・紫色の光を透過させているので、光透過率波長依存層を透過した可視光はヒトが明るさとして認知し難いようになっている。
FIG. 8 shows a spectrum of light emitted from the liquid crystal display device. The conventional curve in the figure represents the emission spectrum in front of the liquid
また、図9は実施例1および実施例2の山部17c延在方向の視角での色度変化を表している。(即ち、図9の視角は図3でのY方向への傾斜角度である。)
実施例1では、液晶パネル12を通して見た際に、視角の絶対値が増大するにつれて色度xと色度yが大きく増大している。これを図10に示す色度座標を参照しながら考察すると、視角0°の正面視では色度x=約0.313、色度y=約0.329の白色光であるものが、視角の絶対値が増大すると共に、図10中の右上方向の黄色領域に色度シフトを起こしているといえる。これは、典型的な液晶表示装置で一般に見られる現象である。
FIG. 9 shows a change in chromaticity at the viewing angle in the extending direction of the
In Example 1, when viewed through the
しかし、実施例2では、図9に示すように、視角の絶対値が増大した時の色度xと色度yの増加量が低減されていることが分かる。つまり、図10の色度座標において黄色領域への色度シフト量が低減され、視角の絶対値が大きい位置においても、比較的、白色を維持できているといえる。 However, in Example 2, as shown in FIG. 9, it can be seen that the increase in chromaticity x and chromaticity y when the absolute value of the viewing angle increases is reduced. That is, it can be said that the white color can be maintained relatively even at a position where the absolute value of the viewing angle is large and the amount of chromaticity shift to the yellow region is reduced in the chromaticity coordinates of FIG.
この色度シフトの低減は、光透過率波長依存層が設けられた短斜面17c−1から屈折透過、拡散透過および散乱反射した主に青色の光が、特に視角の絶対値の大きい領域で現れたことにより、図10の色度座標において左下方向への色度シフトを生じさせ、上述した右上方向の黄色領域への色度シフトと打ち消しあう効果が得られたことによる。
This reduction in chromaticity shift is mainly caused by blue light that is refracted, diffused, and scattered and reflected from the
図11乃至図13は第3実施形態を示す。第1実施形態との相違点は、光学シート37の山部37cの延在方向が傾斜している点である。
11 to 13 show a third embodiment. The difference from the first embodiment is that the extending direction of the
光学シート37は、図11および図13に示すように、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなる平面シート状のベースフィルム部37bの上面側に、UV硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなる断面鋸歯状の多段面を有する山部成形部37aを積層して設けている。山部成形部37aは断面非対称で短斜面37c−1と長斜面37c−2からなる山部37cを多数配列しており、かつ、山部37の延在方向は角度θだけ傾斜している。また、短斜面37c−1にカーボンブラック、金属系塗料、黒色染料あるいは黒色顔料からなる遮光性材料を塗着して遮光層を設けている。他の構成は第1実施形態の光学シート17と同様であるため説明を省略する。
As shown in FIGS. 11 and 13, the
上記光学シート37をバックライト11と液晶パネル12との間に介在させることで、図12に示すように、液晶パネル12の画素40の配列方向と山部37cの延在方向とが非平行に角度θだけ交差して配置される。この交差角θをオフセット角と呼ぶことにする。このよう光学シート37の山部37cの延在方向を画素40配列方向に対して意識的にずらすことで、表示面においてモアレ縞の発生を防止することができる。なお、短斜面37c−1には遮光層31の代わりに、第2実施形態と同様に光透過率波長依存層を設けてもよいことは言うまでもない。
By interposing the
次に、光学シート37の山部37cのオフセット角θと山部37cの配列ピッチPとの相関関係を調べる。
Next, the correlation between the offset angle θ of the
オフセット角θが大きいとモアレの発生は防止できるが、光学シート37の短斜面37c−1自体の向きがあまり大きく変わると、遮光する方向が視角を制限したい方向に対してズレてしまうので、オフセット角θは極力小さい方が好ましい。そこで、以下に具体例を用いてオフセット角θとピッチPの好適な値を検討する。
If the offset angle θ is large, the occurrence of moire can be prevented, but if the direction of the short
先ず、7型VGA(640×RGB×480)で、画素40のサイズが長さL=190.5μm、幅W=63.5μmとする液晶パネル12を用いた場合について、表1に示すように、山部37cのピッチPを異ならせた夫々の光学シート37で、モアレ縞が解消される最小のオフセット角θを調べた。なお、表中「高さH」と「長さA」は図12に示すように、オフセット角θを算出するために用いた寸法取りを示している。
First, as shown in Table 1, a
上記事項を鑑みると、上記7型VGAの液晶パネルの場合には、光学シート37の山部37cのピッチPを約120〜140μmあるいは60μm以下で、オフセット角θを約10°とするのが好適である。また、上記7型EGAの液晶パネルの場合には、光学シート37の山部37cのピッチPを約100〜120μmあるいは70μm以下で、オフセット角θを約10°とするのが好適である。
In view of the above matters, in the case of the above-mentioned 7-type VGA liquid crystal panel, it is preferable that the pitch P of the
図15は第4実施形態を示す。第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態の光学シート17、37の応用例を示す。
FIG. 15 shows a fourth embodiment. The application example of the
従来、有機ELディスプレイや無機ELディスプレイやプラズマディスプレイ(PDP)やブラウン管や液晶表示装置等のあらゆる表示装置は、太陽光などの外光が表示面で反射して目に入るため、画像が視認し難くなる場合があった。そこで、図15に示すように、表示装置50の表示面50aの前面側に本発明の光学シート17を配置することで、太陽光等の外光を遮光層31で吸収して反射を防ぐことができ、画面を視認し易くすることができる。特に、携帯電話やPDAやデジタルカメラ等の屋外で使用する表示装置に採用すれば効果的である。
Conventionally, any display device such as an organic EL display, inorganic EL display, plasma display (PDP), cathode ray tube, liquid crystal display, etc., reflects external light such as sunlight on the display surface and enters the eyes, so that an image can be visually recognized. Sometimes it was difficult. Therefore, as shown in FIG. 15, by arranging the
10 液晶表示装置
11 バックライト
12 液晶パネル
13 線状光源
14 導光板
15 反射シート
16 プリズムシート
17、37 光学シート
17a 山部成形部
17b ベースフィルム部
17c 山部
17c−1 短斜面
17c−2 長斜面
18 液晶
19、20 透明基板
21 シャーシ
23 筐体
24 フレキシブルプリント基板
25 回路基板
26 ドライバ
27 ベゼル
29、30 偏光板
31 遮光層
50 表示装置
50 表示面
DESCRIPTION OF
Claims (13)
上記ベースフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなり、
上記山部形成フィルムは、UV硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなる請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の光学シート。 The optical sheet is provided by laminating a ridge-forming film provided with the ridges on one surface side of a flat sheet-like base film,
The base film is made of polyethylene terephthalate, polycarbonate, cycloolefin or polyolefin,
The optical sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the peak forming film is made of a UV curable acrylic resin, an acrylic resin, a methacrylic resin, or a urethane resin.
A display device comprising the optical sheet according to any one of claims 1 to 9 disposed on a front side of an image display unit.
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