JP2016191947A - Video source unit and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は映像を観察者に提供する映像源ユニット、及び表示装置に関する。 The present invention relates to an image source unit that provides an image to an observer, and a display device.
液晶テレビ等の液晶表示装置は、映像情報を有する液晶パネルに対してその背面側から面光源装置で照明する。これにより、照明光が液晶パネルを透過して映像情報を得て観察者側に出射され、観察者が映像を視認できるようになる。一方、液晶パネルはその性質上、有効に利用することができる光に制限があり、光源からの光を効率よく利用するための工夫が必要である。 A liquid crystal display device such as a liquid crystal television illuminates a liquid crystal panel having video information with a surface light source device from the back side. As a result, the illumination light is transmitted through the liquid crystal panel to obtain video information and emitted to the viewer side, so that the viewer can view the video. On the other hand, the liquid crystal panel is limited in the light that can be effectively used due to its properties, and a device for efficiently using the light from the light source is necessary.
特許文献1には、面光源、プリズムシート、光学機能層(光透過部と光吸収部とが交互に配列された層)、及び液晶パネルがこの順で積層された映像源ユニットが開示されている。これにより、液晶パネルに入射する光の方向を当該液晶パネルのパネル面法線方向に近づけ、光の利用効率を高めている。
また、特許文献2も同様に、光源、輝度上昇フィルム(頂部が観察者側を向いているプリズムが複数配列されたシート)、反射偏光フィルム、LCF(光透過部と光吸収部とが交互に配列されたフィルム)、液晶パネルがこの順に配置される構成が開示されている。これにより光源から出射された光の向きを液晶パネルのパネル面法線方向に近づけることができ、光の利用効率を高められるとしている。また、液晶パネルのパネル面に対して大きな角度でLCFに入射した光はここに設けられた光吸収部により吸収される。
Patent Document 1 discloses a video source unit in which a surface light source, a prism sheet, an optical functional layer (a layer in which light transmitting portions and light absorbing portions are alternately arranged), and a liquid crystal panel are stacked in this order. Yes. Thereby, the direction of the light incident on the liquid crystal panel is brought close to the normal direction of the panel surface of the liquid crystal panel, and the light use efficiency is increased.
Similarly, in
しかしながら、特許文献1、2に記載の光学機能層(特許文献2ではLCF)では、光吸収部を備えているため有効な光も一部吸収してしまうことがある。光吸収部を備えることは迷光の吸収などの利点があるため、この特性を生かしつつもさらに光を有効利用することが望まれる。 However, since the optical functional layer described in Patent Documents 1 and 2 (LCF in Patent Document 2) includes a light absorbing portion, some of the effective light may be absorbed. Since the provision of the light absorbing portion has advantages such as absorption of stray light, it is desired to further effectively utilize light while taking advantage of this characteristic.
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、光吸収部を有する層を具備しつつも、光源からの光の利用効率を向上できる映像源ユニットを提供することを課題とする。また、当該映像源ユニットを備える表示装置を提供する。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image source unit that can improve the light use efficiency from a light source while having a layer having a light absorbing portion. In addition, a display device including the video source unit is provided.
以下、本発明について説明する。なお、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. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
請求項1に記載の発明は、下偏光板(14)、上偏光板(13)、及び下偏光板と上偏光板との間に配置された液晶層(12)を有する液晶パネル(15)と、液晶パネルより下偏光板側に配置された光学シート(30)と、を備え、光学シートは、基材層(31)及び光学機能層(32)を具備し、光学機能層は、所定の断面を有して基材層の面に沿って一方向に延び、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(33)と、隣り合う光透過部の間隔に形成される間部(34)と、を備え、下偏光板の透過軸が延びる方向と光透過部が延びる方向との成す角が、液晶パネルの正面視で0°以上41.7°以下である、映像源ユニット(10)である。 The invention according to claim 1 is a liquid crystal panel (15) having a lower polarizing plate (14), an upper polarizing plate (13), and a liquid crystal layer (12) disposed between the lower polarizing plate and the upper polarizing plate. And an optical sheet (30) disposed on the lower polarizing plate side from the liquid crystal panel, the optical sheet comprises a base material layer (31) and an optical functional layer (32), and the optical functional layer is a predetermined one. And a plurality of light transmission portions (33) arranged in one direction along the surface of the base material layer and arranged in a direction different from the extending direction, and a distance between adjacent light transmission portions The angle formed by the direction in which the transmission axis of the lower polarizing plate extends and the direction in which the light transmission portion extends is 0 ° or more and 41.7 ° or less in a front view of the liquid crystal panel. Is a video source unit (10).
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の映像源ユニット(10)において、下偏光板(14)の透過軸が延びる方向と光透過部(33)が延びる方向との成す角が、液晶パネルの正面視で0°以上20°以下である。 According to a second aspect of the present invention, in the video source unit (10) according to the first aspect, an angle formed between a direction in which the transmission axis of the lower polarizing plate (14) extends and a direction in which the light transmission portion (33) extends. In the front view of the liquid crystal panel, it is 0 ° or more and 20 ° or less.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の映像源ユニット(10)において、さらに反射型偏光板(26)を備え、該反射型偏光板の透過軸が延びる方向と、光透過部(33)が延びる方向との成す角が、液晶パネル(15)の正面視で0°以上41.7°以下である。 According to a third aspect of the present invention, in the video source unit (10) according to the first or second aspect, the image display unit further includes a reflective polarizing plate (26), the direction in which the transmission axis of the reflective polarizing plate extends, and the light The angle formed by the direction in which the transmission part (33) extends is 0 ° or more and 41.7 ° or less in the front view of the liquid crystal panel (15).
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の映像源ユニット(10)において、さらに反射型偏光板(26)を備え、該反射型偏光板の透過軸が延びる方向と、光透過部(33)が延びる方向との成す角が、液晶パネル(15)の正面視で0°以上20°以下である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the video source unit (10) according to the first or second aspect of the present invention, the optical source unit (10) further includes a reflective polarizing plate (26), the direction in which the transmission axis of the reflective polarizing plate extends, and the light The angle formed by the direction in which the transmission part (33) extends is 0 ° or more and 20 ° or less in a front view of the liquid crystal panel (15).
請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載の映像源ユニット(10)において、光学シート(30)と反射型偏光板(26)とが直接積層されている。
The invention according to claim 5 is the image source unit (10) according to
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の映像源ユニット(10)において、光学シート(30)が液晶パネル(15)に直接積層されている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the video source unit (10) according to any one of the first to fifth aspects, the optical sheet (30) is directly laminated on the liquid crystal panel (15).
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の映像源ユニット(10)において、光透過部(33)は台形断面を有しており、該断面において長い下底が液晶パネル(15)側、短い上底が前記液晶パネルとは反対側を向いている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the video source unit (10) according to any one of the first to sixth aspects, the light transmitting portion (33) has a trapezoidal cross section, and the lower section is long in the cross section. The bottom faces the liquid crystal panel (15) side, and the short upper bottom faces the side opposite to the liquid crystal panel.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の映像源ユニット(10)において、間部には光吸収性の材料が含有されている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the video source unit (10) according to any one of the first to seventh aspects, a light-absorbing material is contained in the intermediate portion.
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の映像源ユニットにおいて、間部には、透明であるバインダーに光吸収粒子が分散されている。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image source unit according to the eighth aspect, light absorbing particles are dispersed in a transparent binder in the middle.
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の映像源ユニット(10)が、筐体に納められた、表示装置である。 A tenth aspect of the present invention is a display device in which the video source unit (10) according to any one of the first to ninth aspects is housed in a housing.
本発明によれば、下偏光板を透過できる光を効率よく提供することができ光の利用効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently provide light that can be transmitted through the lower polarizing plate, and to improve the light utilization efficiency.
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。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these forms.
図1は第一の形態を説明する図であり、表示装置に含まれる映像源ユニット10を示した分解斜視図である。また図2には、図1にII−IIで示した線に沿って切断したときの映像源ユニット10の分解断面図の一部、図3にIII−IIIで示した線に沿って切断したときの映像源ユニット10の分解断面図の一部を表した。表示装置には映像源ユニット10の他、説明は省略するが、映像源ユニットを納める筐体、映像源ユニットを作動させる電源、及び映像源ユニットを制御する電子回路等、表示装置として動作するために必要とされる通常の機器を具備している。以下映像源ユニット10について説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment, and is an exploded perspective view showing a
映像源ユニット10は、液晶パネル15、面光源装置20、及び機能性フィルム40を備えている。図1では紙面上方が観察者側となる。
The
液晶パネル15は、機能性フィルム40側(観察者側)に配置された上偏光板13と、面光源装置20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13、14は、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸に平行な方向)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(吸収軸に平行な方向)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、複数の画素が層面に沿った方向に縦横に配列されており、一つの画素を形成する領域毎に電界印加できる。そして電界印加された画素の配向が変化する。これにより、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を透過した透過軸に平行な偏光成分(例えばP波)は、電界印加された画素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画素を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、画素への電界印加の有無によって、下偏光板14を透過した偏光成分(例えばP波)が、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。
In the
このようにして液晶パネル15は、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御して映像を表現する構造を有している。
In this way, the
液晶パネルはこのような原理により観察者に対して映像を提供することができるように構成されている。従って、液晶パネルの背面側から照明をする際には下偏光板の透過軸に平行な偏光成分を有する光を多く到達させることにより下偏光板を透過させて光の利用効率を高めることができる。
さらには液晶パネルは、その性質上、該液晶パネルの法線方向からの入射光に対しては、出射光のコントラスト、及び効率(透過率)は優れている。しかしながら、液晶パネルの法線方向に対して斜めからの入射光、および観察者による斜め方向からの観察についてはコントラストの低下や効率(透過率)の低さが問題となる。すなわち、光の利用効率を高めるためには液晶パネルの法線方向からの入射光を多くすることも有効である。
The liquid crystal panel is configured to be able to provide an image to the observer based on such a principle. Therefore, when illuminating from the back side of the liquid crystal panel, it is possible to transmit light having a polarization component parallel to the transmission axis of the lower polarizing plate so as to transmit the lower polarizing plate and increase the light use efficiency. .
Furthermore, the liquid crystal panel is excellent in the contrast and efficiency (transmittance) of the emitted light with respect to the incident light from the normal direction of the liquid crystal panel due to its properties. However, with respect to the incident light obliquely with respect to the normal direction of the liquid crystal panel and the observation by the observer from the oblique direction, there are problems of a decrease in contrast and a low efficiency (transmittance). That is, increasing the incident light from the normal direction of the liquid crystal panel is also effective in increasing the light utilization efficiency.
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。 The kind of liquid crystal panel is not particularly limited, and examples thereof include known types of liquid crystal panels. These include, for example, TN, STN, VA, MVA, IPS, OCB, and the like.
次に面光源装置20について説明する。
面光源装置20は、液晶パネル15に対して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、光拡散層26、プリズム層27、反射型偏光板28、光学シート30及び反射シート39を有している。
Next, the surface
The surface
導光板21は、図1、図2からわかるように、基部22及び裏面光学要素23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る。本形態で導光板21の観察者側となる一方の板面側は平滑面とされ、これとは反対側である他方の板面側は裏面とされ、当該裏面には複数の裏面光学要素23が配列されている。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the
基部22、裏面光学要素23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、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、その内部を光が導光されるとともに、裏面光学要素23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
裏面光学要素23は、基部22の裏面側(反射型偏光板28が配置される側とは反対側)に形成される突出した要素であり、本形態では三角柱状である。裏面光学要素23は、突出した頂部の稜線が図1の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の裏面光学要素23が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。本形態の裏面光学要素23は断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状の断面であってもよい。
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25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平行に各裏面光学要素23の稜線が延びている。
The back
The arrangement direction of the plurality of back surface
なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三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三角形形状を含む。また同様に、本件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」、「楕円」、「円」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。 The “triangular shape” in the present specification includes not only a triangular shape in a strict sense but also a substantially triangular shape including limitations in manufacturing technology, errors in molding, and the like. Similarly, terms used in the present specification to specify other shapes and geometric conditions, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “ellipse”, “circle”, etc. are bound to the strict meaning. Therefore, it should be interpreted including an error to the extent that a similar optical function can be expected.
このような構成を有する導光板21は、押し出し成型により、又は、基部22上に裏面光学要素23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、及び裏面光学要素23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、裏面光学要素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
図1、図2に戻って、光源25について説明する。光源25は、導光板21の基部22が有する側面のうち、複数の裏面光学要素23が配列される方向の一方側の側面に配置される。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できる。本形態では光源25は複数のLEDからなり、不図示の制御装置により各LEDの点灯および消灯、並びに/又は、各LEDの点灯時の明るさを個別に独立して調節できるように構成されている。
なお、本形態では上記のように光源25は一方側の側面に配置される例を示したが、さらにこの側面とは反対側となる側面にも光源が配置される形態であってもよい。なお、この場合には裏面光学要素の形状も公知の例に倣って形成する。
Returning to FIGS. 1 and 2, the
In this embodiment, the
次に光拡散層26について説明する。光拡散層26は、導光板21の出光側に配置され、ここに入射した光を拡散させて出射する機能を有する層である。これにより、導光板21から出射した光をさらに均一性を高め、導光板21に存在する傷を目立たなくすることができる。
光拡散層の具体的態様は、公知の光拡散層を用いることができ、例えば母材の中に光拡散剤を分散させた形態を挙げることができる。
Next, the
As a specific embodiment of the light diffusion layer, a known light diffusion layer can be used, and examples thereof include a form in which a light diffusion agent is dispersed in a base material.
プリズム層27は、図1〜図3よりわかるように、光拡散層26よりも液晶パネル15側に設けられ、該液晶パネル15側に向けて凸である単位プリズム27aを具備する層である。単位プリズム27aは、所定の断面を有して導光板21の導光方向に延びる形態を有している。そして、複数の単位プリズム27aが導光方向とは異なる方向(本形態では平面視で導光方向に直交する方向)に配列されている。
このようなプリズム層の単位プリズムの断面形状は、必要とする機能に応じて公知の形状を適用することができる。当該形状により光をさらに拡散させることもできるし、集光させることもできる。
As can be seen from FIGS. 1 to 3, the
As the cross-sectional shape of the unit prism of such a prism layer, a known shape can be applied according to a required function. Depending on the shape, light can be further diffused or condensed.
次に反射型偏光板28について説明する。反射型偏光板28は、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸に平行な方向)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(反射軸に平行な方向)の偏光成分(例えば、S波)を反射する機能を有している。このような反射型偏光板の構造は公知のものを適用することができる。
Next, the reflective
ここで、反射型偏光板28の透過軸が延びる方向は、上記した下偏光板14の透過軸が延びる方向と同じであるとともに、後述する光学機能層32の光透過部33及び光吸収部34が延びる方向に対して、映像源ユニット1の正面視で0°以上41.7°以下であることが好ましい。より好ましくは0°以上20°以下である。
Here, the direction in which the transmission axis of the reflective
ここで反射型偏光板28の代わりに、次のような偏光シート28’を用いることができる。偏光シート28’も反射型偏光板28と同様、下偏光板で透過する偏光光(例えばP波)と同じ偏光光を透過し、これとは異なる偏光光(例えばS波)を反射するシートである。偏光シート28’の構造を図4に拡大して示した。図4からわかるように偏光シート28’は、透明基材28’a上に透明凹凸層28’bを設け、透明凹凸層28’bの表面に一定の厚さの金属薄膜28’cが積層されてなる。
Here, instead of the reflective
透明基材28’aは透明凹凸層28’b及び金属薄膜28’cを支持する平板状のシート状部材である。
透明基材28’a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。この中でも下偏光板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。
The transparent substrate 28'a is a flat sheet-like member that supports the transparent uneven layer 28'b and the metal thin film 28'c.
Various materials can be used as the material forming the transparent substrate 28'a. However, a material that is widely used as a material for an optical sheet incorporated in a display device and has excellent mechanical characteristics, optical characteristics, stability, workability, and the like, and can be obtained at low cost can be used. Examples thereof include polyethylene terephthalate (PET), triacetyl cellulose (TAC), methacrylic resin, polycarbonate and the like. Among these, it is preferable to use TAC, methacrylic resin, and polycarbonate with low birefringence in consideration of the combination with the lower polarizing plate.
透明凹凸層28’bは、図4に表れる断面において三角形断面を有する単位凸部28’baが当該断面を維持して透明基材28’aの面に沿って所定の方向(図4の紙面に直交する方向)に延びるとともに、当該所定の方向(単位凸部28’baの稜線が延びる方向)に直交する方向(図4の紙面左右方向)に複数の単位凸部28’baが配列されている。
The transparent concavo-
透明凹凸層28’bを構成する材料としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の紫外線硬化型を含む電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。 Examples of materials constituting the transparent uneven layer 28'b include ionizing radiation curable resins including ultraviolet curable resins such as epoxy acrylate, urethane acrylate, polyether acrylate, polyester acrylate, and polythiol. Can do.
金属薄膜28’cは、透明凹凸層28’bの表面に積層されたアルミニウム等の金属の薄膜により形成された層である。 The metal thin film 28'c is a layer formed of a thin film of metal such as aluminum laminated on the surface of the transparent uneven layer 28'b.
これにより偏光シート28は、図4の紙面左右方向には一定周期Aで連続的に繰り返す溝線28’caと、稜線28’cbとからなる断面三角波状の凹凸面であって、図4の紙面に直交する方向には連続した、一定周期Aで連続的に繰り返す金属の三角波状面を備える。
Accordingly, the
このような構成の偏光シート28’に対して透明基材28’aの面に略垂直にランダム偏光(自然偏光)LRを入射させると、溝線28’caと稜線28’cbが延びる方向に平行(図4の紙面に直交する方向)に振動する電界ベクトルを持つような直線偏光(S偏光)の成分は、金属薄膜28’c中に溝線28’caと稜線28’cbに平行に電子を振動させるため入射光と同じ方向の偏光成分を反対方向に放射し、結果的にS偏光は反射光LHとして反射される(ただし図中の反射光LHは光路例であり概念的な図である。)。一方、溝線28’caと稜線28’cbが延びる方向に直交する方向(単位凸部28’baの配列方向、図4の紙面左右方向)に振動する電界ベクトルを持つような直線偏光(P偏光)の成分は、このような電子の振動を励起できないため金属薄膜28’c中に入って裏面に達し透過光LTとして透過する。そして偏光シート28’にS偏光とP偏光の合成光であるランダム偏光を入射させると、反射光のS偏光と透過光のP偏光に分離できる。
When randomly polarized light (naturally polarized light) LR is incident on the
ここで、偏光シート28’の透過軸が延びる方向(すなわち溝線28’caと稜線28’cbが延びる方向に直交する方向、溝線28’caと稜線28’cbが交互に配列する方向)は、上記した下偏光板14の透過軸が延びる方向と同じであるとともに、後述する光学機能層32の光透過部33及び光吸収部34が延びる方向に対して、映像源ユニット10の正面視で0°以上10°以下であることが好ましい。
Here, the direction in which the transmission axis of the
ここで、偏光シート28’は次の条件を満たすことが好ましい。これによりS偏光とP偏光を効率良く分離することができる。
隣り合う溝線28’caの間隔(一定周期)A(μm)の大きさは1μm以下が好ましく、より好ましくは0.1μm以上0.2μm以下である。また、溝線28’caに対する稜線28’cbの高さh(μm)は1μm以下が好ましく、より好ましくは0.2μm以上0.4μm以下である。さらに、透明基板28’aに垂直な方向(透明基板28’aの厚さ方向)の金属薄膜28’cの厚さd(μm)は0.01μm以上であることが好ましい。金属薄膜28’cの厚さdが0.010μmより薄いと、S偏光の透過率が大きくなり、消光比が低下してしまう。なお、厚さdが大きくなっても、周期Aに対する高さhが大きくなれば、金属薄膜28’cの突起の斜面に垂直な方向の厚さは薄くなり、S偏光とP偏光の消光比を良好にすることが可能なので、金属薄膜28’cの厚さdについての上限は設定できない。
Here, the
The distance (constant period) A (μm) between
金属薄膜28’cに使用可能な金属材料としては、屈折率が0に近く、消衰係数が5程度のアルミニウム(Al)が良く、これに準じて金(Au)、銀(Ag)が適する。 As a metal material that can be used for the metal thin film 28'c, aluminum (Al) having a refractive index close to 0 and an extinction coefficient of about 5 is preferable, and gold (Au) and silver (Ag) are suitable accordingly. .
また、ここでは単位凸部28’baの断面を三角形とし、これにより金属薄膜28’cも断面三角形となる例を説明したが、断面形状はこれに限定されず矩形であってもよいし、半円、半楕円等、一部又は全部に曲線を含む形態であってもよい。
Further, here, an example has been described in which the cross section of the unit
偏光シート28’は、例えば次のように作製することができる。すなわち、はじめに原版作製を行う。原版にはその表面に透明凹凸層28’bに対応する凹凸が形成された型である。この凹凸はナノ・マイクロ切削、リソグラフィー、2光束干渉露光法等により形成できる。
次に、透明基材28’aの一方の面に未硬化の紫外線硬化樹脂を塗布した積層体を準備し、当該紫外線硬化樹脂の側を得られた原版に押し当て紫外線硬化をさせ原版から剥離する。
そして硬化させた紫外線硬化樹脂に対してアルミニウム真空蒸着する。
The
Next, a laminated body in which an uncured ultraviolet curable resin is applied to one surface of the transparent substrate 28'a is prepared, and the ultraviolet curable resin side is pressed against the obtained original plate to be ultraviolet cured and peeled from the original plate. To do.
Then, aluminum vacuum deposition is performed on the cured ultraviolet curable resin.
このように偏光シート28’は構造が簡易なため製造も従来の反射型偏光板に比べて容易である。 Thus, since the polarizing sheet 28 'has a simple structure, it is easier to manufacture than the conventional reflective polarizing plate.
次に光学シート30について説明する。図1、図2からわかるように、光学シート30は、シート状に形成された基材層31と、基材層31の一方の面(本形態では導光板21側の面)に設けられた光学機能層32と、を備えている。
Next, the
この光学シート30は、後述するように、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、正面方向(法線方向)の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)を有している。またその際には偏光成分の変化が抑制され、これら機能により光の利用効率を高めることができる。さらに、当該正面方向に対して大きな角度で進行した光を吸収する機能(光吸収機能)を備えている。
As will be described later, the
図1、図2に示すように、基材層31は光学機能層32を支持する平板状のシート状部材である。
基材層31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。さらには、車載用途などのように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が望ましい。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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Various materials can be used as the material forming the
光学機能層32は基材層31の一方の面(本形態では導光板21側の面)に積層された層で、層面に沿って光透過部33と光吸収部34とが交互に配列されている。図5は図2のうち、基材層31及び光学機能層32に注目して一部を拡大して表した図である。
The optical
光学機能層32は、図5に示した断面を有して紙面奥/手前側に延びる形状を備える。すなわち、図5に表れる断面において、略台形である光透過部33と、隣り合う2つの光透過部33間に形成された断面が略台形の光吸収部34と、を具備している。
ここで図6に概念的に示したように、映像源ユニット1を観察者側正面からみたときに、実線IVaで示した光透過部33及び光吸収部34が延びる方向と、点線IVbで示した下偏光板14の透過軸が延びる方向と、の成す角θSは0°以上41.7°以下である。これにより光透過部33と光吸収部34との界面における反射で偏光成分が変化することを抑制し透過率を向上させることができる。θSは0°以上20°以下であることがさらに好ましい。これによればθSの変化による透過率の変化が小さくなり、製造におけるθSのばらつきが性能に対して与えるばらつきを減じることができ、安定した性能の光学機能層を提供することができる。
The optical
Here, as conceptually shown in FIG. 6, when the image source unit 1 is viewed from the front side of the viewer, the direction in which the
光透過部33は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図2、図5に表れる断面において、基材層31側に長い下底、その反対側(導光板側)に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。光透過部33は、基材層31の層面に沿って当該断面を維持して上記した方向に延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部33の間には、略台形断面を有する間隔が形成されている。従って、当該間隔は、光透過部33の上底側(導光板21側)に長い下底を有し、光透過部33の下底側(液晶パネル側)に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより光吸収部34が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部33は長い下底側で連結されている。
The
光透過部33は屈折率がNtとされている。このような光透過部33は、透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ntの値は特に限定されることはないが、後述するように台形断面の斜面における光吸収部34との界面で適切に光を反射(全反射を含む。)する観点から屈折率は1.55以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は1.61以下であることが好ましい。より好ましくは1.56以下である。
The
光吸収部34は隣り合う光透過部33の間に形成された上記した間隔に形成される間部として機能し、間隔の断面形状と同様の断面形状となる。従って短い上底が液晶パネル15側を向き、長い下底が導光板21側となる。そして光吸収部34は、屈折率がNrとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がNrであるバインダーに光吸収粒子が分散される。屈折率Nrは、光透過部33の屈折率Ntよりも低い屈折率とされる。このように、光吸収部34の屈折率を光透過部33の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部33に入射した光を光吸収部34との界面で適切に全反射させることができる。また、全反射条件を満たさない場合にも一部の光は当該界面で反射する。
屈折率Nrの値は特に限定されることはないが、当該全反射を適切に行う観点から1.50以下であることが好ましく、その中でも入手性の観点から1.47以上が好ましい。より好ましく1.49以上である。
The
The value of the refractive index Nr is not particularly limited, but is preferably 1.50 or less from the viewpoint of appropriately performing the total reflection, and more preferably 1.47 or more from the viewpoint of availability. More preferably, it is 1.49 or more.
光透過部33の屈折率Ntと光吸収部34の屈折率Nrとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、0.05以上0.14以下であることが好ましい。屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を全反射させることができる。
The difference in refractive index between the refractive index Nt of the
光学機能層32では、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部33及び光吸収部34が形成される。すなわち、図5にPkで表した光透過部33及び光吸収部34のピッチは20μm以上100μm以下であることが好ましい。また、図5にθkで示した光吸収部34と光透過部33との斜辺における界面と、光学機能層32の層面の法線と、の成す角は1°以上10°以下であることが好ましい。そして図5にDkで示した光吸収部34の厚さは50μm以上150μm以下であることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスが適切になることが多い。
The
本形態では光透過部33と光吸収部34との界面が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部33及び光吸収部34で断面形状が同じであってもよいし、所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。
In this embodiment, an example in which the interface between the light transmitting
光学シート30は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層31に光透過部33を形成する。これは、光透過部33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31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。
The
First, the
ここで、光透過部を構成する組成物としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。 Here, examples of the composition constituting the light transmitting portion include ionizing radiation curable resins such as epoxy acrylate, urethane acrylate, polyether acrylate, polyester acrylate, and polythiol.
金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された光透過部を構成する組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層31および成形された光透過部33を離型する。
Light for curing with a light irradiation device is irradiated from the substrate sheet side to the composition constituting the light transmission portion sandwiched between the mold roll and the substrate sheet and filled therein. Thereby, a composition can be hardened and the shape can be fixed. And the
次に、光吸収部34を形成する。光吸収部34を形成するには、まず、上記形成した光透過部33間の間隔に光吸収部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等で掻き落とす。そして、残った組成物に光透過部33側から紫外線を照射することによって硬化させ、光吸収部34を形成することができる。
Next, the
光吸収部として用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、およびブタジエン(メタ)アクリレート等の光硬化型樹脂の中に着色された光吸収粒子が分散されている組成物を挙げることができる。 The material used as the light absorbing portion is not particularly limited, but is colored in a photocurable resin such as urethane (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, and butadiene (meth) acrylate. And a composition in which the light absorbing particles are dispersed.
また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料により光吸収部全体を着色することもできる。
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。
Further, instead of dispersing the light absorbing particles, the entire light absorbing portion can be colored with a pigment or a dye.
When using light-absorbing particles, light-absorbing colored particles such as carbon black are preferably used. However, the present invention is not limited to these, and selectively absorbs a specific wavelength according to the characteristics of image light. Colored particles may be used. Specific examples include organic fine particles colored with metal salts such as carbon black, graphite, and black iron oxide, dyes, pigments, colored glass beads, and the like. In particular, colored organic fine particles are preferably used from the viewpoints of cost, quality, availability, and the like. The average particle diameter of the colored particles is preferably 1.0 μm or more and 20 μm or less.
これにより基材層31の一方の面に光学機能層32が積層した光学シート30が作製される。
Thereby, the
図1、図2に戻って、面光源装置20の反射シート39について説明する。反射シート39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39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好ましく適用することができる。
Returning to FIG. 1 and FIG. 2, the
機能性フィルム40は、液晶パネル15の出光側に配置され、映像光の質を向上させたり、映像源ユニット10を保護したりする機能を有する層である。これには例えば反射防止フィルム、防眩フィルム、ハードコートフィルム、色調補正フィルム、光拡散フィルム等を挙げることができ、これらが単独又は複数組み合わされて構成されている。
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。ただし当該光路例は説明のための概念的なものであり、反射や屈折の程度を厳密に表したものではない。 Next, the operation of the display device having the above configuration will be described with an example of the optical path. However, the optical path example is conceptual for explanation, and does not strictly represent the degree of reflection or refraction.
まず、図2に示すように、光源25から出射した光は、導光板21の側面の入光面を介して導光板21内に入射する。図2には、一例として、光源25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の出光側面及びその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射を繰り返し、導光方向(図2の紙面右方向)へ進んでいく。
As shown in FIG. 2, the light L21 and L22 incident on the
ただし、導光板21の裏面には裏面光学要素23が配置されている。このため、図2に示すように、導光板21内を進む光L21、L22は、裏面光学要素23によって進行方向が変わり、全反射臨界角未満の入射角度で出光面、及び裏面に入射することもある。この場合に当該光は、導光板21の出光面及びその反対側の裏面から出射し得る。
However, the back
出光面から出射した光L21、L22は、導光板21の出光側に配置された反射型偏光板28へと向かう。一方、裏面から出射した光は、導光板21の背面に配置された反射シート39で反射され、再び導光板21内に入射して導光板21内を進むことになる。
Lights L21 and L22 emitted from the light exit surface are directed to the reflective
導光板21内を進行する光と、裏面光学要素23で向きを変えられて全反射臨界角未満の入射角度で出光面に達する光は、導光板21内の導光方向に沿った各区域において生じる。このため、導光板21内を進んでいる光は、少しずつ、出光面から出射するようになる。これにより、導光板21の出光面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。
The light traveling in the
導光板21から出射した光は、その後、光拡散層26に達し均一性が高められる。そしてプリズム層27により必要に応じて拡散又は集光されプリズム層27を出光した光は次に反射型偏光板28に達する。ここでは、反射型偏光板28の透過軸に沿った偏光方向の光は反射型偏光板28を透過し光学シート30に向かう。
一方、反射型偏光板28の反射軸に沿った偏光方向の光は図2に点線矢印L21’、L22’で示したように反射して導光板21側に戻される。戻された光は、導光板21、裏面光学要素23、又は反射シート39で反射して再び反射型偏光板28の側に進行する。この反射の際に一部の光の偏光方向が変化しておりその一部は反射型偏光板28を透過する。他の光は再び導光板側に戻される。このように反射型偏光板28で反射した光も反射を繰り返すことで反射型偏光板28を透過できるようになる。これにより光源25からの光の利用率が高められる。
ここで、反射型偏光板28を出射した光は、その偏光方向が下偏光板14の透過軸に沿った方向になっており、下偏光板14を透過する偏光光となっている。
The light emitted from the
On the other hand, the light in the polarization direction along the reflection axis of the reflective
Here, the light emitted from the reflective
反射型偏光板28を出射した光は光学機能層32に入射する。光学機能層32に入射する光は下偏光板14を透過する偏光光となっているが、次のような光路を有して進行する。すなわち、例えば図5にL31で示したように、光吸収部34との界面に達することなく光透過部33を透過する。または、図5にL32で示したように光吸収部34との界面に達して全反射して光透過部33を透過する。このとき、本形態では当該界面の傾斜角度(θk)の作用により、界面で反射した光は液晶パネル15の法線に平行な方向に近づけられる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光も同様に光透過部33を透過する。
これにより液晶パネル15を透過した際に、コントラスト低下や色の反転等の不具合が起こらない光を液晶パネル15に対して効果的に提供することができる。さらに光透過部33、光吸収部34が延びる方向が下偏光板14の透過軸が延びる方向に対して、正面視で0°以上41.7°以下の角度なので、界面で全反射、反射する際に、偏光方向が変わってしまうことを抑制することができる。従って、界面における全反射、反射した光の多くを下偏光板14を透過させることができ、利用効率(透過率)を向上させることができる。
The light emitted from the reflective
As a result, it is possible to effectively provide the
一方、図5にL33で示したようにシート面法線に対して大きな角度で光学機能層32に入射した光は光吸収部34に吸収され、液晶パネル15には提供されない。従って、コントラスト低下や色の反転を生じるような不具合を生じる光を吸収することができる。
On the other hand, as indicated by L <b> 33 in FIG. 5, the light incident on the
このような光学シート30により、導光板21からの光を効率よく集光し、集光しなかった光は光吸収部で吸収するため、適切な光を効率よく液晶パネルに提供することができ、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。また、光学シート30によれば、下偏光板14を透過する偏光方向の光の当該偏光方向を維持して下偏光板14に光を提供し、下偏光板14で吸収される光を少なく抑えることができ、光の利用効率(透過率)を向上させることが可能である。
With such an
さらに光路について説明する。上記のように面光源装置20を出射した光は、液晶パネル15の下偏光板14に入射する。下偏光板14は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板14を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板13を透過するようになる。このようにして、液晶パネル15によって、面光源装置20からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置の観察者が、映像を観察することができるようになる。その際、映像光は機能性フィルム40を介して観察者に提供され、映像の質が高められている。
Further, the optical path will be described. The light emitted from the surface
上記した形態では、光学機能層32は、光透過部33の短い上底が導光板21側、長い下底が液晶パネル15側となる向きとしたが、これを反転した形態としてもよい。すなわち光透過部の短い上底が液晶パネル側、長い下底が導光板側となる向きとしてもよい。この場合には光の集光作用は有しないが、下偏光板を透過する偏光方向を維持して下偏光板に光を提供し、下偏光板で吸収される光を少なく抑えることができ、光の利用効率(透過率)を向上させることは可能である。
In the above-described form, the optical
図7には、映像源ユニット10の層構成の型の例を模式的に示した。図7(a)は第一の例、図7(b)は第二の例、図7(c)は第三の例、図7(d)は第四の例をそれぞれ表している。
第一の例では、図7(a)のように、液晶パネル15と機能性フィルム40とが直接積層されており、その他の層は空気層を間に挟むように離隔して配置されている。
第二の例では、図7(b)のように、第一の例に対して、反射型偏光板28と光学シート30とが空気層を介することなく直接積層されている。
第三の例では、図7(c)のように、第一の例に対して、光学シート30が液晶パネル15の入光側に空気層を介することなく直接積層されている。
第四の例では、図7(d)のように、第一の例に対して、液晶パネル15、光学シート30、及び反射型偏光板28が空気層を介することなく直接積層されている。
これらにおいて空気層を介することなく直接積層する態様は特に限定されることはないが、粘着剤や接着剤により貼付する方法や、直接塗布などして積層して塗布後に硬化させることにより積層する方法を挙げることができる。また、空気との界面を少なくすることにより、界面反射が低下しさらに透過率を向上させることが可能である。
FIG. 7 schematically shows an example of a layer configuration type of the
In the first example, as shown in FIG. 7A, the
In the second example, as shown in FIG. 7B, the reflective
In the third example, as shown in FIG. 7C, the
In the fourth example, as shown in FIG. 7D, the
In these, the mode of directly laminating without an air layer is not particularly limited, but a method of sticking with an adhesive or an adhesive, or a method of laminating by directly laminating and curing after coating Can be mentioned. Also, by reducing the interface with air, the interface reflection can be reduced and the transmittance can be further improved.
図8には第二の形態にかかる映像源ユニット110の層構成を説明する図を示した。図8は図2に相当する図である。図8からわかるように、映像源ユニット110では、導光板21の出光面側に光学シート30が配置され、光学シート30の出光側に反射型偏光板28、反射型偏光板28の出光側に液晶パネル15が設けられている。このような映像源ユニット110によっても光源からの光の効率的な利用をすることができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating the layer configuration of the
図8には光路例である光L121、122を示している。図2に示して説明した光L21、22と同様にして導光板21から出光した光L121、122は、光学シート30の光透過部33に入光する。この光L121、122は光吸収部34との界面に達して全反射して光透過部33を透過する。このとき、当該界面の傾斜角度(θk)の作用により、界面で反射した光は液晶パネル15の法線に平行な方向に近づけられる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光も同様に光透過部33を透過する。
これにより液晶パネル15を透過した際に、コントラスト低下や色の反転等の不具合が起こらない光を液晶パネル15へ効果的に提供することができる。さらに光透過部33、光吸収部34が延びる方向が下偏光板14の透過軸が延びる方向に対して、正面視で0°以上41.7°以下の角度で形成されている。従って、界面で全反射、反射する際に、少なくとも、反射型偏光板28、及び下偏光板14の透過軸が延びる方向の偏光成分が減じることを抑制することができる。そして界面における全反射、反射した光の多くを反射型偏光板28及び下偏光板14を透過させることができ、光の利用効率(透過率)を向上させることができる。
FIG. 8 shows light L121 and 122 which are examples of optical paths.
As a result, it is possible to effectively provide the
光学シート30を出光した光L121、122は反射型偏光板28に達する。ここでは、反射型偏光板28の透過軸に沿った偏光方向の光は反射型偏光板28を透過し液晶パネル15に向かう。
一方、反射型偏光板28の反射軸に沿った偏光方向の光は図8に点線矢印L121’、L122’で示したように反射して光学シート30側に戻される。戻された光は、光学シート30、導光板21、裏面光学要素23、又は反射シート39で反射して再び反射型偏光板28の側に進行する。この反射の際に一部の光の偏光方向が変化しておりその一部は反射型偏光板28を透過する。他の光は再び光学シート30側に戻される。このように反射型偏光板28で反射した光も反射を繰り返すことで反射型偏光板28を透過できるようになる。これにより光源25からの光の利用率が高められる。
ここで、反射型偏光板28を出射した光は、その偏光方向が下偏光板14の透過軸に沿った方向になっており、下偏光板14を透過する偏光光となっている。
On the other hand, the light in the polarization direction along the reflection axis of the reflective
Here, the light emitted from the reflective
図9には、映像源ユニット110の層構成の型の例を模式的に示した。図9(a)は第一の例、図9(b)は第二の例、図9(c)は第三の例、図9(d)は第四の例をそれぞれ表している。
第一の例では、図9(a)のように、液晶パネル15と機能性フィルム40とが直接積層されており、その他の層は空気層を間に挟むように離隔して配置されている。
第二の例では、図9(b)のように、第一の例に対して、反射型偏光板28と光学シート30とが空気層を介することなく直接積層されている。
第三の例では、図9(c)のように、第一の例に対して、反射型偏光板28が液晶パネル15の入光側に空気層を介することなく直接積層されている。
第四の例では、図9(d)のように、第一の例に対して、液晶パネル15、光学シート30、及び反射型偏光板28が空気層を介することなく直接積層されている。
これらにおいて空気層を介することなく直接積層する態様は特に限定されることはないが、粘着剤や接着剤により貼付する方法や、直接塗布などして積層して塗布後に硬化させることにより積層する方法を挙げることができる。また、空気との界面を少なくすることにより、界面反射が低下しさらに透過率を向上させることが可能である。
FIG. 9 schematically shows an example of the layer configuration type of the
In the first example, as shown in FIG. 9A, the
In the second example, as shown in FIG. 9B, the reflective
In the third example, as shown in FIG. 9C, the reflective
In the fourth example, as shown in FIG. 9D, the
In these, the mode of directly laminating without an air layer is not particularly limited, but a method of sticking with an adhesive or an adhesive, or a method of laminating by directly laminating and curing after coating Can be mentioned. Also, by reducing the interface with air, the interface reflection can be reduced and the transmittance can be further improved.
図10は第三の形態を説明する図であり、図5に相当する図である。この形態では光学シート30の代わりに光学シート230が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット10と同じである。
FIG. 10 is a diagram for explaining the third embodiment and corresponds to FIG. In this embodiment, an
光学シート230は、光学シート30と同様に基材層31を備えているが、光学機能層32の代わりに光学機能層232を有しておりこの点で上記光学シート30と異なる。具体的には、本形態では、隣り合う光透過部33の間に配置される間部234は、光透過部33との界面に光反射層234aを有している。そして間部234のうち該光反射層234aで挟まれる間に光吸収部234bが形成されている。
The
光反射層234aは、金属面や他の材料面による反射を利用して光を反射させるための層で、間部234のうち光透過部33との界面に形成されている。光反射層234aは、例えばアルミニウム、銅、銀等の蒸着膜等により形成することができる。
光吸収部234bは上記した光吸収部34に倣って形成すればよい。
The
The
このような光学機能層232によれば、例えば図10にL81で示した光は間部234との界面に達することなく光透過部33を透過する。又は図10にL82で示した光は光透過部33と間部234との界面に達しても光反射層234aで反射することができ、反射して光透過部33を透過する。この形態では、全反射を利用する反射ではないので全反射条件を満たさない光であっても光反射層234aで光を反射させて出光させることができる。これにより、さらに明るく光を出射することが可能である。
According to such an
図11は第四の形態を説明する図であり、図5に相当する図である。この形態では光学シート30の代わりに光学シート330が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット10と同じである。
FIG. 11 is a diagram for explaining the fourth embodiment and corresponds to FIG. In this embodiment, an
光学シート330は、光学シート30と同様に基材層31を備えているが、光学機能層32の代わりに光学機能層332を有しておりこの点で上記光学シート30と異なる。具体的には、隣り合う光透過部33の間に配置される間部334は、光透過部33との界面に光反射層334aを有している。そして間部334のうち該光反射層334aで挟まれる間は透明である透明部334bが形成されている。
The
光反射層334aは、金属面や他の材料面による反射を利用して光を反射させるための層で、間部334のうち光透過部33との界面に形成されている。光反射層334aは、例えばアルミニウム、銅、銀等の蒸着膜等により形成することができる。
透明部334b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。
The
The
このような光学機能層332によれば、例えば図11にL91で示した光は光透過部33と間部334との界面に達することなく光透過部33を透過する。又は図11にL92で示した光は間部334との界面に達しても光反射層334aで反射することができ、反射して光透過部33を透過する。この形態では、全反射を利用する反射ではないので全反射条件を満たさない光であっても光反射層334aで光を反射させて出光させることができ、さらに明るく光を出射することができる。
さらに光学機能層332では、L93で示したように入光面側(図11の紙面下方)から間部334の透明部334bに入射した光は、間部334の内側で反射を繰り返し、入光面側に戻される。戻された光は他の部位で反射して再び光学機能層に戻り、これを利用することができるので、さらに明るい光を提供することが可能となる。
According to such an
Further, in the
なお、本形態では間部の台形断面の長い下底が光源側、短い上底が液晶パネルがを向くように配置した例であるが、この向きが逆であってもよい。すなわち、間部の長い下底が液晶パネル側、短い上底が光源側に向けられてもよい。 In this embodiment, the lower bottom of the trapezoidal cross section in the middle is the light source side, and the short upper bottom is arranged to face the liquid crystal panel. However, this direction may be reversed. That is, the lower bottom with a long space may be directed to the liquid crystal panel side, and the short upper bottom may be directed to the light source side.
(実施例1)
実施例1として図1に示して説明した映像源ユニット10に相当する映像源ユニットの形態により図6に示したθS(°)と光の透過率(%)との関係をシミュレーションにより求めた。当該シミュレーションを行った形態の1つの例は次の通りである。
Example 1
The relationship between θ S (°) and the light transmittance (%) shown in FIG. 6 was obtained by simulation according to the form of the image source unit corresponding to the
<基材層>
・厚さ:厚さ130μm
<光学機能層>
・ピッチ:39μm(図5のPk)
・光吸収部上底幅:4μm(図5のWa)
・光吸収部下底幅:10μm(図5のWb)
・光吸収部の厚さ:102μm(図5のDk)
・光学機能層の厚さ:127μm
・光透過部の屈折率:屈折率1.56
・光吸収部の屈折率:屈折率1.49
<液晶パネル、反射型偏光板、導光板、光源>
・6.5インチ液晶表示装置(シャープ株式会社製LQ065T5GG03)に具備された液晶パネル、反射型偏光板、導光板、光源に相当する値を用いた。
<Base material layer>
・ Thickness: Thickness 130μm
<Optical function layer>
・ Pitch: 39 μm (P k in FIG. 5)
・ Light absorption part upper base width: 4 μm (W a in FIG. 5)
・ Light absorption part lower bottom width: 10 μm (W b in FIG. 5)
-Thickness of the light absorbing part: 102 μm (D k in FIG. 5)
-Optical functional layer thickness: 127 μm
-Refractive index of light transmitting part: Refractive index 1.56
-Refractive index of light absorbing part: Refractive index 1.49
<Liquid crystal panel, reflective polarizing plate, light guide plate, light source>
A value corresponding to a liquid crystal panel, a reflective polarizing plate, a light guide plate, and a light source provided in a 6.5 inch liquid crystal display device (LQ065T5GG03 manufactured by Sharp Corporation) was used.
表1、図12に結果を示した。表1、図12において透過率比TPは、θS=90°のときの透過率T0を100%としたときに、これに対して対象とするθSにおける透過率T1を百分率で表した値で、TP=(T1/T0)・100(%)で算出される。図12では横軸にθSを取り、縦軸に透過率比TPを表した。 The results are shown in Table 1 and FIG. In Table 1 and FIG. 12, the transmittance ratio T P is the transmittance T 1 at θ S as a percentage when the transmittance T 0 when θ S = 90 ° is 100%. The calculated value is calculated as T P = (T 1 / T 0 ) · 100 (%). Figure 12 takes theta S on the horizontal axis at, showing the transmittance ratio T P on the vertical axis.
またこの結果に基づき最小二乗法により近似式を求めると式(1)を得る。
TP=(4×10−8)・θS 3−(5×10−6)・θS 2+(3×10−5)・θS+1.0117 (1)
Further, when an approximate expression is obtained by the least square method based on this result, Expression (1) is obtained.
T P = (4 × 10 −8 ) · θ S 3 − (5 × 10 −6 ) · θ S 2 + (3 × 10 −5 ) · θ S +1.0117 (1)
これによれば、θSを90°より小さくすることにより透過率比TPを大きくすることが可能となる。ただし、より透過率比をより効果的に大きくする観点から、式(1)の変曲点よりも小さいθSである0°≦θS≦41.7°であることが好ましい。さらには、図12からわかるようにθSが20°以下の範囲ではθSの変化に対して透過率比TPの変化が小さく、製造上のばらつきに起因する透過率(性能)のばらつきを抑えることができる。従って、より好ましくは0°≦θS≦20°である。 According to this, it is possible to increase the transmittance ratio T P by making θ S smaller than 90 °. However, from the viewpoint of more effectively increasing the transmittance ratio, it is preferable that 0 ° ≦ θ S ≦ 41.7 °, which is θ S smaller than the inflection point of Equation (1). Further, as can be seen from FIG. 12, in the range where θ S is 20 ° or less, the change in the transmittance ratio T P is small with respect to the change in θ S , and the variation in transmittance (performance) due to the variation in manufacturing. Can be suppressed. Therefore, more preferably, 0 ° ≦ θ S ≦ 20 °.
この実施例1では1つの例の形態における結果を示したが、他の形態を有する光学機能層等、他の形態を有する映像源ユニットについても同様の傾向を示す。 In Example 1, the result in the form of one example was shown, but the same tendency is shown for the image source unit having another form such as an optical function layer having another form.
(実施例2−1)
実施例2−1として図1に示して説明した映像源ユニット10に相当する映像源ユニットを作製して評価をおこなった。具体的な形状は次の通りである。
<基材層>
・材料、厚さ:ポリカーボネート、厚さ130μm
<光学機能層>
・ピッチ:39μm(図5のPk)
・光吸収部上底幅:4μm(図5のWa)
・光吸収部下底幅:10μm(図5のWb)
・光吸収部の厚さ:102μm(図5参照Dk)
・光学機能層の厚さ:127μm
・光透過部の材料及び屈折率:紫外線硬化型ウレタンアクリレート、屈折率1.56
・光吸収部の材料及び屈折率:屈折率1.49の紫外線硬化型ウレタンアクリレートにカーボンブラックを含有したアクリルビーズを25質量%分散
<液晶パネル、反射型偏光板、導光板、光源>
・6.5インチ液晶表示装置(シャープ株式会社製LQ065T5GG03)に具備された液晶パネル、反射型偏光板、導光板、光源を用いた。
<配置>
・図1の順に層を配列し、光学シートの光透過部、光吸収部が延びる方向と反射型偏光板及び下偏光板の透過軸が延びる方向を一致させた(すなわち図6のθS=0°)。
(Example 2-1)
As an example 2-1, a video source unit corresponding to the
<Base material layer>
・ Material, thickness: Polycarbonate, thickness 130μm
<Optical function layer>
・ Pitch: 39 μm (P k in FIG. 5)
・ Light absorption part upper base width: 4 μm (W a in FIG. 5)
・ Light absorption part lower bottom width: 10 μm (W b in FIG. 5)
-Thickness of the light absorbing portion: 102 μm (see FIG. 5, D k )
-Optical functional layer thickness: 127 μm
-Material and refractive index of light transmission part: UV curable urethane acrylate, refractive index 1.56
-Material and refractive index of light absorbing part: 25% by mass of acrylic beads containing carbon black in UV curable urethane acrylate having a refractive index of 1.49 <liquid crystal panel, reflective polarizing plate, light guide plate, light source>
A liquid crystal panel, a reflective polarizing plate, a light guide plate, and a light source included in a 6.5 inch liquid crystal display device (LQ065T5GG03 manufactured by Sharp Corporation) were used.
<Arrangement>
The layers are arranged in the order of FIG. 1, and the direction in which the light transmission part and the light absorption part of the optical sheet extend coincides with the direction in which the transmission axes of the reflective polarizing plate and the lower polarizing plate extend (that is, θ S = FIG. 6). 0 °).
(実施例2−2)
θSを10°とした以外は実施例2−1と同じである。
(Example 2-2)
except that the theta S and 10 ° are the same as in Example 2-1.
(比較例2−1)
θSを90°とした以外は実施例2−1と同じである。
(Comparative Example 2-1)
Example 2-1 is the same as Example 2 except that S is 90 °.
(比較例2−2)
θSを45°とした以外は実施例2−1と同じである。
(Comparative Example 2-2)
except that the 45 ° to theta S is the same as in Example 2-1.
以上のような各映像ユニットについて光源を点灯し、正面から輝度を測定し(自動変角光度計、村上色彩研究所製、GP−500)、比較例2−1(θS=90°)の場合の輝度を100%として他の例の輝度を百分率で表した(輝度比)。これが透過率比TPに対応する。
その結果、実施例2−1の場合の輝度比が100.5%、実施例2−2の場合の輝度比が100.4%、比較例2−1の場合の輝度比が100.3%であった。実施例1とは厳密な条件が異なるので絶対値は異なるが、これら実施例及び比較例からも実施例1と同様の傾向を得ることができた。
For each of the video units as described above, the light source was turned on, and the luminance was measured from the front (automatic variable angle photometer, manufactured by Murakami Color Research Laboratory, GP-500), and Comparative Example 2-1 (θ S = 90 °) The brightness of other cases was expressed as a percentage (brightness ratio) with the brightness of the case being 100%. This corresponds to the transmittance ratio T P.
As a result, the luminance ratio in Example 2-1 was 100.5%, the luminance ratio in Example 2-2 was 100.4%, and the luminance ratio in Comparative Example 2-1 was 100.3%. Met. Since the strict conditions differ from those in Example 1, the absolute values are different, but the same tendency as in Example 1 can be obtained from these Examples and Comparative Examples.
10 映像源ユニット
15 液晶パネル
20 面光源装置
21 導光板
25 光源
26 光拡散層
27 プリズム層
28 反射型偏光板
30 光学シート
32 光学機能層
33 光透過部
34 光吸収部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記液晶パネルより前記下偏光板側に配置された光学シートと、を備え、
前記光学シートは、基材層及び光学機能層を具備し、
前記光学機能層は、
所定の断面を有して前記基材層の面に沿って一方向に延び、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、
隣り合う前記光透過部の前記間隔に形成される間部と、を備え、
前記下偏光板の透過軸が延びる方向と前記光透過部が延びる方向との成す角が、前記液晶パネルの正面視で0°以上41.7°以下である、映像源ユニット。 A lower polarizing plate, an upper polarizing plate, and a liquid crystal panel having a liquid crystal layer disposed between the lower polarizing plate and the upper polarizing plate;
An optical sheet disposed closer to the lower polarizing plate than the liquid crystal panel,
The optical sheet comprises a base material layer and an optical functional layer,
The optical functional layer is
A light transmitting portion having a predetermined cross section and extending in one direction along the surface of the base material layer, and a plurality of light transmitting portions arranged at predetermined intervals in a direction different from the extending direction;
An intermediate portion formed at the interval between the adjacent light transmission portions, and
An image source unit, wherein an angle formed between a direction in which the transmission axis of the lower polarizing plate extends and a direction in which the light transmission portion extends is 0 ° or more and 41.7 ° or less in a front view of the liquid crystal panel.
該反射型偏光板の透過軸が延びる方向と、前記光透過部が延びる方向との成す角が、前記液晶パネルの正面視で0°以上41.7°以下である、請求項1又は2に記載の映像源ユニット。 Furthermore, a reflection type polarizing plate is provided,
The angle formed by the direction in which the transmission axis of the reflective polarizing plate extends and the direction in which the light transmission portion extends is 0 ° or more and 41.7 ° or less in a front view of the liquid crystal panel. The video source unit described.
該反射型偏光板の透過軸が延びる方向と、前記光透過部が延びる方向との成す角が、前記液晶パネルの正面視で0°以上20°以下である、請求項1又は2に記載の映像源ユニット。 Furthermore, a reflection type polarizing plate is provided,
The angle formed by the direction in which the transmission axis of the reflective polarizing plate extends and the direction in which the light transmission portion extends is 0 ° or more and 20 ° or less as viewed from the front of the liquid crystal panel. Video source unit.
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