JP2017219619A - 映像源ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
また、光学機能層を備えていない従来における一般的な映像源ユニットの構成では、光源側から導光板、プリズム層が必須とされ、必要に応じて反射偏光フィルムが配置されている。この場合、プリズム層又は反射偏光フィルムが下偏光板と接する構造とされ、擦れが発生し難くされているため、擦れを考慮した場合は、この部分についについては変更しない方が望ましい。
複数の裏面光学要素23が配列される方向は導光方向であることが好ましい。すなわち、光源24から離隔する方向に配列され、光源24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。
なお、本形態では上記のように光源24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。
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。
このようなプリズム層26の単位プリズム26a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、必要に応じて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。
図4は、単位プリズム26aが五角形のプリズム形状の断面を有している例である。
図5(a)は、単位プリズム26a’がレンチキュラーレンズ形状(半円形の凸断面)を有した例である。
また、図5(b)は、単位プリズム26”aが半円形の凹断面の形状を有する例である。
透明基材27’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)樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂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樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。
隣り合う溝線27’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27’caに対する稜線27’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27’aに垂直な方向(透明基板27’aの厚さ方向)の金属薄膜27’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27’cの厚さdが0.01μm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27’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27’cの厚さdについては上限は設定できない。
次に、透明基材27’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を真空蒸着する。
粘着剤層28を構成する材料は特に限定されず、公知の粘着剤、接着剤、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。より具体的な例としては、粘着層28として、例えばアクリル系の粘着剤を用いることができ、さらに具体的にはアクリル系共重合体とイソシアネート化合物とを組み合わせた粘着剤を挙げることができる。ただし、粘着剤層28を構成する材料は、透光性、耐候性に優れた材料によることが好ましい。
本形態で液晶パネルユニット30は、液晶層31、上偏光板32、下偏光板33、基材層34、光学機能層35、粘着剤層38、及び粘着剤層39を有して構成されている。
基材層34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)樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。この中でも複屈折の少ないTAC樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂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樹脂が望ましい。具体的にはポリカーボネート樹脂のガラス転移点は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。
ここで図8に概念的に示したように、映像源ユニット10を観察者側正面からみたときに、実線VIIIaで示した光透過部36及び光吸収部37が延びる方向と、点線VIIIbで示した下偏光板33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36と光吸収部37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。
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。
粘着剤層38を構成する材料は特に限定されず、公知の粘着剤、接着剤、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。より具体的な例としては、粘着層38として、例えばアクリル系の粘着剤を用いることができ、さらに具体的にはアクリル系共重合体とイソシアネート化合物とを組み合わせた粘着剤を挙げることができる。ただし、粘着剤層38を構成する材料は、透光性、耐候性に優れた材料によることが好ましい。
はじめに基材層34の粗面34aが形成されていない側の面に光透過部36を形成する。これは、光透過部36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34となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝(光透過部形状を反転した形状)に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は1.0μm以上20μm以下であることが好ましい。
一方、反射型偏光板27の反射軸に沿った偏光方向の光は図2に点線矢印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29で反射して再び反射型偏光板27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27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27で反射した光も反射を繰り返すことで反射型偏光板27を透過できるようになる。これにより光源24からの光の利用率が高められる。
ここで、反射型偏光板27を出射した光は、その偏光方向が下偏光板33の透過軸に沿った方向になっており、下偏光板33を透過する偏光光となっている。
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効果的に提供することができる。特に、光透過部36、光吸収部37が延びる方向が下偏光板33の透過軸が延びる方向に対して、正面視で0°以上41.7°以下の角度とすれば、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有効に用いることができ、光の利用効率(光透過率)を向上させることができる。
さらに、下偏光板33と面光源装置20との関係は従来の通りの形態を適用することができるので、従来の構造の利点をそのまま享受することが可能である。なお、本形態では反射型偏光板27が下偏光板33に接合又は載置されていたが、これに限らす、反射型偏光板が具備されるプリズム層の単位プリズムが下偏光板33に接合又は載置されてもよい。
粗面形成層131によりさらに光の均一化が可能となる。
このような粗面形成層131は基材層34と同様の粗面及び材料により構成することが可能である。
光吸収部237bは上記した光吸収部36に倣って形成すればよい。
透明部337bは、空洞や透明樹脂が充填される等して光が透過するように形成すればよい。
さらに光学機能層337では、L113で示したように入光面側(図11の紙面下方)から間部337の透明部337bに入射した光は、間部337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。
(試験例1)
試験例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当該シミュレーションを行った。この形態の1つの例は次の通りである。
・材料、厚さ:ポリカーボネート樹脂、厚さ130μm
<光学機能層>
・ピッチ:39μm(図7のPk)
・光吸収部上底幅:4μm(図7のWa)
・光吸収部下底幅:10μm(図7のWb)
・光吸収部の厚さ:102μm(図7の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樹脂、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樹脂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
<上偏光板、液晶層、下偏光板、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)に具備された上偏光板、液晶層、下偏光板、反射型偏光板、導光板、光源を用いた。
TP=(T1/T0)・100(%)
図12では横軸にθSを取り、縦軸に透過率比TPを表した。
Tp=(4×10−8)・θS 3−(5×10−6)・θS 2+(3×10−5)・θS+1.0117 (1)
試験例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:ポリカーボネート樹脂、厚さ130μm
<光学機能層>
・ピッチ:39μm(図7のPk)
・光吸収部上底幅:4μm(図7のWa)
・光吸収部下底幅:10μm(図7のWb)
・光吸収部の厚さ:102μm(図7参照の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樹脂、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樹脂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
<上偏光板、液晶層、下偏光板、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)に具備された上偏光板、液晶層、下偏光板、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8のθS=0°)。
θSを10°とした以外は試験例2−1と同じである。
θSを90°とした以外は試験例2−1と同じである。
θSを45°とした以外は試験例2−1と同じである。
その結果、試験例2−1の場合の輝度比が100.5%、試験例2−2の場合の輝度比が100.4%、試験例2−4の場合の輝度比が100.3%であった。試験例1とは厳密な条件が異なるので絶対値は異なるが、これら試験例2−1〜試験例2−4からも試験例1と同様の傾向を得ることができた。
また、複数の単位光学要素は、断面形状が全て同じで同じであってもよいし、1ピッチ置き、その他の規則性を有して異なる断面形状となるように配列されてもよい。
実施例1にかかる映像源ユニットの具体的な形状は次の通りである。
(上偏光板、液晶層、下偏光板、反射型偏光板、面光源ユニット)
・シャープ株式会社製 LQ088K9LA01を用いた
(基材層)
・130μm厚さのポリカーボネート樹脂フィルム
・粗面:ヘイズ(JIS K7105に準拠し、 ヘイズメータ(株式会社村上色彩技術研究所HR−100により測定。以下同様。)が20となる微細凹凸面
(光学機能層)
・ピッチ:39μm(図7のPk参照)
・光吸収部上底幅:4μm(図7のWa参照)
・光吸収部下底幅:10μm(図7のWb参照)
・光吸収部の厚さ:102μm(図7のDk参照)
・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樹脂、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樹脂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%を分散させた。
(粗面形成層)
・材料:紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂
・厚さ:25μm
・粗面:ヘイズが30となる微細凹凸面
(基材層と液晶層との粘着剤層)
・材料:アクリル粘着剤(パナック株式会社、PD−S1)
・厚さ:25μm
(粗面形成層と下偏光板との粘着剤層)
・材料:アクリル粘着剤(パナック株式会社、PD−S1)
・厚さ:25μm
(面光源ユニットと液晶パネルユニットとの接合)
・なし
実施例1の映像源ユニットから反射型偏光板を除外した。
実施例1の各部材を用いて、面光源ユニット側から観察者側に向けて次のような層構成の映像源ユニットとした。
・面光源ユニット/光学機能層/基材層/下偏光板/液晶層/上偏光板
比較例1の映像源ユニットから反射型偏光板を除外した。
実施例1の各部材を用いて、面光源ユニット側から観察者側に向けて次のような層構成の映像源ユニットとした。
・面光源ユニット/光学機能層/基材層/粘着剤層/下偏光板/液晶層/上偏光板
20、420 面光源ユニット
21 導光板
24 光源
25 光拡散層
26 プリズム層
27 反射型偏光板
30、130、430 液晶パネルユニット
31 液晶層
32 上偏光板
33 下偏光板
34 基材層
35 光学機能層
36 光透過部
37 光吸収部(間部)
38 粘着剤層
39 粘着剤層
Claims (4)
- 光源を具備する面光源ユニット、及び該面光源ユニットの出光側に配置される液晶パネルユニットと、を備え、
前記液晶パネルユニットは、
下偏光板、上偏光板、前記下偏光板と前記上偏光板との間に配置された液晶層、及び、前記液晶層と前記下偏光板との間に配置された光学機能層を備え、
前記光学機能層は、
所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、
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、
前記光学機能層は、直接又は他の層を介して前記下偏光板に粘着剤層により貼り付けられている、映像源ユニット。 - 前記光学機能層は前記液晶層とも直接又は他の層を介して粘着剤層により貼り付けられている、請求項1に記載の映像源ユニット。
- 前記面光源ユニットのうち前記液晶パネルに接する層は、前記面光源装置に備えられる反射型偏光板である請求項1又は2に記載の映像源ユニット。
- 前記面光源ユニットのうち前記液晶パネルに接する層は、前記面光源装置に備えられるプリズム層である請求項1又は2に記載の映像源ユニット。
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