JP2017084738A - Surface light source device, video source unit and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
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 of 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。 A liquid crystal display device such as a liquid crystal television makes an image visible to 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 containing video 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, equipment mounted on automobiles and the like for viewing by a driver and a passenger seat has been increasingly equipped with a monitor (liquid crystal display device). In addition to the navigation system and the audio equipment, monitors corresponding to the respective uses may be arranged in the rearview mirror, the A pillar, and the like.
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, it is sufficient that the range of light (image) emitted from the monitor is in accordance with this, so that it can be operated in the so-called eyepoint direction, that is, from the irradiation surface that emits light. It is necessary to emit light with high luminance in the direction in which the viewpoint of the person sitting in the seat or passenger seat is located. Patent Document 1 discloses a backlight device in which the luminance in the three directions of the eye point direction and the vertical direction with respect to the irradiation surface is improved in view of such eye point characteristics. According to this, the luminance can be improved in the 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. For this purpose, 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 triangular groove base angle in the range of 40 ° to 60 ° is provided between the polarizing sheet and the diffusion sheet. Provided.
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 having high luminance in the eyepoint direction to each of the monitors arranged at various positions. Tended to be.
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, 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's seat side, restricts light emission in other directions, and has a simple structure. . 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. Here, 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 form.
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する導光板(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。 According to the first aspect of the present invention, the light source (26), the light guide plate (21) for guiding the light emitted from the light source, and the light output side of the light guide plate are arranged to change the direction of the incident light to be emitted. A prism sheet (30), and the prism sheet is disposed on the light guide plate side surface side of the main body and a plurality of convex unit prisms. (32a) includes a unit prism portion (32) extending in a direction along the sheet surface of the main body portion and arranged in a direction different from the extending direction, and the unit prism extends. The direction is the surface light source device (20) that is inclined in the range of more than 0 degree and less than 90 degrees when the direction orthogonal to the light guide direction is 0 degree.
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。 According to a second aspect of the present invention, in the surface light source device (20) according to the first aspect, when the viewing angle characteristic is expressed by a coordinate system expressed by an azimuth angle and an elevation angle, the highest luminance is 50%. A line connecting luminance parts is substantially 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 substantially elliptical long axis 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。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image source unit comprising the surface light source device (20) according to any one of the first to third aspects and a liquid crystal panel (15) disposed on the light output 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 comprising: the video source unit (10) according to the fourth aspect; and a housing that encloses the video 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 lines of the light emission luminance distribution are 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 the substantially elliptical shape and the light exit direction can be achieved by simply changing the angle in the direction in which the unit prism extends, and the light exit 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 embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these forms. Moreover, in each figure shown below, the magnitude | size and shape of a member may be exaggerated and described for easy understanding, and the code | symbol which becomes repeated may be abbreviate | omitted for easiness to see.
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 has an
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 in the thickness direction (vertical direction in FIG. 1) of the surface light source device 20 along the dotted line shown in FIG.
The surface light source device 20 is an illuminating device that is disposed on the side opposite to 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
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 this 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 a general 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 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”, and “symmetric” are not limited to strict meanings. Interpretation will be made including such an error that a similar optical function can be 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, 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 above pentagonal cross section. Moreover, it is not restricted to the form which protruded from the base like this form, A concave element may be sufficient. An example of this is 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。
Returning to FIGS. 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。
The
The specific value of θ can be adjusted to obtain a desired luminance 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 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 this 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。
Further, in this 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 dimensions 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 section as described above has been described. However, the present invention is not limited to this, and a trapezoid in which the top of the triangle has a short upper base may be used. Further, the shape of one and / or the other of the slope may be a polygonal line or a curve. 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 forming 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。
Returning to FIG. 1 and FIG. 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 with an example of the optical path. However, this optical path example is conceptually shown 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 light L 21 and L 22 incident on 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, a
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。
Furthermore, in the present invention, the direction in which 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, light having a substantially elliptical luminance distribution can be obtained in a predetermined manner by 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
On the other hand, when 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 unit
On the other hand, when 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 elliptic luminance distribution as described above is adjusted in the light emission position 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 for explaining the influence of the reflection surface angle α (see FIG. 8) of the
FIG. 10A shows a 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 diagram for explaining the influence of the angle (θ in FIGS. 6 and 7) that the
As can be seen from FIG. 11, when θ is increased from the state of FIG. 10A, the inclination in 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 shape of the
In addition, it is preferable that the major axis of the ellipse is not parallel to the coordinate axis in the coordinate system but 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, and further has a wide viewing angle on the major axis side of the ellipse and a viewing angle on the minor axis side of the ellipse. Is narrow. Therefore, as shown in FIG. 13, consider the front of the vehicle as viewed from the driver's seat and passenger seat of the vehicle.
On the screen of the car navigation system indicated by P, light can be emitted in the left-right direction and a slightly upwardly inclined direction, and images 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 extent, reflection on the windshield and emission of light in an unnecessary direction can be prevented.
Further, as indicated by Q, on the screen provided in the rearview mirror, a luminance distribution that is emitted slightly inclined downward toward the driver's seat is formed. This allows the driver to see it brightly.
As indicated by R, on the screen provided in the A pillar, the display device itself is inclined, but the light is emitted in a horizontal direction toward the passenger seat side and the driver seat side. Can do. This makes it easier to see from the driver's seat and 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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光源から出射した光を導光する導光板と、
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 light guide plate for guiding light emitted from the light source;
A prism sheet that is disposed on the light output side of the light guide plate and changes the direction of the incident light and emits the light; and
The prism sheet is
A sheet-like main body having optical transparency;
A plurality of convex unit prisms are arranged on the surface of the main body on the light guide plate side and extend in a direction along the sheet surface of the main body with a predetermined cross section, which is different from the extending direction. Unit prisms arranged in a direction,
The direction in which the unit prism extends is inclined in the range of more than 0 degree and less than 90 degrees, when the direction orthogonal to the light guide direction is 0 degree.
Surface light source device.
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,
A liquid crystal panel disposed on the light output 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。 A video source unit according to claim 4;
A liquid crystal display device comprising: a housing containing the video source unit.
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