JP2018106109A - 映像源ユニット、表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面輝度を高めつつ像の多重化を防ぐことができる、映像源ユニットを提供する。【解決手段】光源を具備する面光源ユニット２０、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３０、及び、液晶パネルの出光側に配置される光学シート５０と、を備え、液晶パネルにはカラーフィルターが含まれ、液晶パネル３０又は光学シート５０には、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５３と、隣り合う光透過部の間隔に形成される光吸収部５４と、を備える光学機能層５２が配置されており、光学機能層５２はカラーフィルターより出光側に配置されているとともに、カラーフィルターの出光面と光学機能層５２の入光面との距離が１ｍｍ以下である。【選択図】図２

Description

本発明は映像を観察者に提供する映像源ユニット、及びこれを用いた表示装置に関する。

表示画面を横から覗き見することを防止したり、表示画面の正面方向の輝度を向上させたりするために例えば特許文献１に記載のような光学シートを映像表示装置に配置することがある。これは、光を透過する部位と光を吸収する部位とを交互に配置することにより、正面方向に対して角度を有する光のうち、一部の光は吸収するとともに、他の一部の光を正面方向に向きを変えるように反射させる光学シートである。これにより、視野角を制限して覗き見を防止しつつ、正面輝度を向上させることができる。

特開２０１２−１３２９８５号公報

しかしながら、このような光学シートを用いたとき、像が多重に見える現象（「二重像」、「ゴースト」等と呼ばれることもある。）が発生することがあった。

そこで本発明は、上記の問題に鑑み、正面輝度を高めつつも像の多重化を防ぐことができる、映像源ユニットを提供することを課題とする。また、この映像源ユニットを具備する表示装置を提供する。

以下、本発明について説明する。

本発明の１つの態様は、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、及び、液晶パネルの出光側に配置される光学シートと、を備え、液晶パネルにはカラーフィルターが含まれ、液晶パネル又は光学シートには、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、隣り合う光透過部の間隔に形成される光吸収部と、を備える光学機能層が配置されており、光学機能層はカラーフィルターより出光側に配置されているとともに、カラーフィルターの出光面と光学機能層の入光面との距離が１ｍｍ以下である、映像源ユニットである。

上記映像源ユニットでは、光学機能層が光学シートに具備されたとき、この光学シートは液晶パネルに粘着剤により直接貼り付けられている態様とすることができる。

上記映像源ユニットでは、光学機能層が液晶パネルに具備されたとき、光学機能層が液晶パネルに備えられる出光側のガラス基板と出光側の偏光板との間に配置される態様とすることができる。

また、上記映像源ユニットと、該映像源ユニットを内包する筐体と、を備える映像表示装置を提供することができる。

本発明によれば、光透過部と光吸収部との界面で光を全反射させて正面輝度を高めつつも像の多重化を防止することが可能となる。

映像源ユニット１０を説明する斜視図である。 映像源ユニット１０の断面図である。 映像源ユニット１０の他の断面図である。 プリズム層２６の一形態を説明する図である。 図５（ａ）はプリズム層２６’を説明する図、図５（ｂ）はプリズム層２６”を説明する図である。 偏光シート２７’を説明する図である。 図２のうち光学シート３０の一部を拡大した図である。 カラーフィルターの出光面と光学機能層の入光面との距離を説明する図である。 映像源ユニット１１０の断面図である。 映像源ユニット２１０の断面図である。

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。これら図面では、微小な要素であってもわかりやすさのために変形や拡大して表すことがあり、同じ要素が繰り返し配置されている際には符号の一部を省略することがある。

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の断面図の一部、図３には、図１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。以下では映像源ユニット１０について説明する。

映像源ユニット１０は、面光源ユニット２０、液晶パネル３０、及び、光学シート５０を備えている。図１〜図３では紙面上方が観察者側となる。

面光源ユニット２０は、液晶パネル３０よりも観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル３０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、本形態の面光源ユニット２０は、エッジライト型の面光源ユニットとして構成され、導光板２１、光源２４、導光板光拡散層２５、プリズム層２６、反射型偏光板２７、及び反射シート２８を有している。

導光板２１は、図１〜図３よりわかるように、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。

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、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、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、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。

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。

裏面光学要素２３は、基部２２の裏面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。

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。

光源２４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（端面）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２４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２４は一方側の側面（端面）に配置される例を示したが、さらにこの側面(端面）とは反対側となる側面(端面）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。

導光板光拡散層２５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から出射した光の均一性がさらに高められ、導光板２１に存在する傷や、明暗を目立たなくすることができる。
導光板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。

プリズム層２６は、図１〜図３よりわかるように、導光板光拡散層２５よりも液晶パネル３０側に設けられ、該液晶パネル３０側に向けて凸である単位プリズム２６ａを具備する層である。単位プリズム２６ａ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２６ａ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。
ただし、単位プリズムが延びる方向はこれに限定されることはなく、導光方向に直交する方向に延び、導光方向に複数の単位プリズムが配列された形態であってもよい。

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。

例えば単位プリズム２６ａを次のように構成することもできる。図４、図５（ａ）、図５（ｂ）に説明のための図を示した。
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。

次に図１〜図３に戻って反射型偏光板２７について説明する。反射型偏光板２７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。

ここで反射型偏光板２７の代わりに、次のような偏光シート２７’を用いることができる。偏光シート２７’も反射型偏光板２７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２７’の構造を図６に拡大して示した。図６からわかるように偏光シート２７’は、透明基材２７’ａ上に透明凹凸層２７’ｂを設け、透明凹凸層２７’ｂの表面に一定の厚さの金属薄膜２７’ｃが積層されてなる。

透明基材２７’ａは透明凹凸層２７’ｂ及び金属薄膜２７’ｃを支持する平板状のシート状部材である。
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。

透明凹凸層２７’ｂは、図６に表れる断面において三角形断面を有する単位凸部２７’ｂａが当該断面を維持して透明基材２７’ａの面に沿って所定の方向（図６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２７’ｂａの稜線が延びる方向）に直交する方向（図６の紙面左右方向）に複数の単位凸部２７’ｂａが配列されている。

透明凹凸層２７’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。

金属薄膜２７’ｃは、透明凹凸層２７’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。

これにより偏光シート２７’は、図６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２７’ｃａと、稜線２７’ｃｂとからなる断面三角波状の凹凸面であって、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。

このような構成の偏光シート２７’に対して透明基材２７’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２７’ｃａと稜線２７’ｃｂが延びる方向に平行（図６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２７’ｃ中に溝線２７’ｃａと稜線２７’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２７’ｃａと稜線２７’ｃｂが延びる方向に直交する方向（単位凸部２７’ｂａの配列方向、図６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２７’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２７’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。

ここで、偏光シート２７’の透過軸（Ｐ偏光又はＳ偏光の透過軸）が延びる方向（すなわち溝線２７’ｃａ及び稜線２７’ｃｂが延びる方向に直交する方向、溝線２７’ｃａ及び稜線２７’ｃｂが交互に配列する方向）は、後述する下偏光板３３の透過軸（偏光シート２７’の透過軸が透過する偏光光と同じ偏光光の透過軸）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３５の光透過部３６及び光吸収部３７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。

このような偏光シート２７’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について上限は設定できない。

金属薄膜２７’ｃに使用可能な金属材料としては、屈折率が０に近く、消衰係数は、波長５５０ｎｍにおいて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。

また、ここでは単位凸部２７’ｂａの断面を三角形とし、これにより金属薄膜２７’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。

偏光シート２７’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。原版はその表面に透明凹凸層２７’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。

このように偏光シート２７’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。

図１〜図３に戻り反射シート２８について説明する。反射シート２８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２８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。

次に液晶パネル３０について説明する。液晶パネル３０は映像情報を有する装置であり、面光源ユニット２０の観察者側に配置されて面光源ユニット２０からの光を照明光として観察者に上記映像情報を提供する。
本形態で液晶パネル３０は、図２からわかるように、面光源ユニット２０側から、偏光板３１、ガラス基板３２、透明電極３３、配向膜３４、液晶層３５、配向膜３６、透明電極３７、カラーフィルター３８、ガラス基板３９、及び偏光板４０を備えて構成されている（図２以外は見易さのため各層の記載は省略している。）。

液晶パネル３０に備えられる上記した各層については公知のものを適用することができ、周知であるためここでは説明を省略する。また、備えられる層については液晶パネルとして機能することができる限りにおいて液晶パネル３０に限定されることはなく、他の層構成であってもよいし、他の層がさらに備えられてもよい。ただし後で説明するように、少なくともカラーフィルター３８は備えられている。

次に光学シート５０について説明する。本形態では光学シート５０は、液晶パネル３０の観察者側に配置され、液晶パネル３０側から、粘着剤層５１、光学機能層５２、基材層５５、及び機能性フィルム５６を有して構成されている。

この中で特に光学機能層５２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、画面正面方向（シートの法線方向）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。さらに、本形態では当該画面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。
以下、各層について説明するが説明しやすさのため、基材層５５、光学機能層５２、粘着剤層５１、及び機能性フィルム層５６の順に説明する。

基材層５５は光学機能層５２、及び粘着剤層５１を支持する平板状のシート状の透光性の部材である。図７には、図２のうち、光学シート５０についてその一部を拡大して表した。
基材層５５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。

基材層５５の厚さは特に限定されないが、２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。基材層５５の厚さがこの範囲を外れると、加工性に問題を生じる虞がある。例えば、基材層５５が２５μｍより薄くなるとしわが生じやすくなる。また、基材層５５が３００μｍより厚くなると、製造時において光学機能層５２を積層した後の巻き取りが困難になる虞がある。

光学機能層５２は基材層５５の一方の面（本形態では液晶パネル３０側となる面）に積層された層で、層面に沿って光透過部５３と光吸収部５４とが交互に配列されている。

光学機能層５２は、図７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７に表れる断面において、略台形である光透過部５３と、隣り合う２つの光透過部５３の間に形成された断面が略台形の光吸収部５４と、を具備している。

光透過部５３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７に表れる断面において、基材層５５側に長い下底、その反対側（液晶パネル３０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５３は、基材層５５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５３の間には、略台形断面を有する間隔（溝）が形成されている。従って、当該間隔は、光透過部５３の上底側に長い下底を有し、光透過部５３の下底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５４が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部５３は長い下底側でシート状の土台部５２ａにより連結されている。

光透過部５３は屈折率がＮｔとされている。このような光透過部５３は、透過部を構成する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５４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。

光吸収部５４は隣り合う光透過部５３の間に形成された上記した間隔（溝）に形成される間部として機能し、間隔（溝）の断面形状と同様の断面形状となる。従って短い上底が基材層５５側を向き、長い下底が液晶パネル３０側となる。そして光吸収部５４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である樹脂に光吸収粒子が分散される。屈折率Ｎｒは、光透過部５４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５４の屈折率を光透過部５３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５３に入射した光を光吸収部５４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。

光透過部５３の屈折率Ｎｔと光吸収部５４の屈折率Ｎｒとの屈折率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。

光学機能層５２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５３及び光吸収部５４が形成される。すなわち、図７にＰ_ｋで表した光透過部５３及び光吸収部５４のピッチは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、図７にθ_ｋで示した光吸収部５４と光透過部５３との斜辺における界面と、光学機能層５２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７にＤ_ｋで示した光吸収部５４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をより適切にすることができる。

本形態では光透過部５３と光吸収部５４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、凸である曲線状、凹である曲線状等であってもよい。また、複数の光透過部５３及び光吸収部５４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。

そして、本形態では、図２、及び図８に拡大して示した、カラーフィルター３８の出光側面と光学機能層５２の入光側面との距離Ｔ_ｍが１ｍｍ（１０００μｍ）以下とされている。これにより、光透過部５３と光吸収部５４との界面で光を全反射させて正面輝度を高めつつも像の多重化を防止することが可能となる。このＴ_ｍが１０００μｍを超えると像の多重化が起こりやすくなり、適切な映像を提供できない可能性が高くなってしまう。

粘着剤層５１は、光学シート５０と液晶パネル３０とを粘着し、両者を空気界面を形成することなく積層するための層である。これにより光の透過率を向上させ、光の利用効率を高めることができる。また、貼り付けることにより、層間の擦れがなく傷つきを防止することが可能である。本形態では光学機能層５２と液晶パネル３０の出光側の偏光板４０とを粘着する。
粘着剤層５１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５１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５１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。

粘着剤層５１の厚さは特に限定されないが、２５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。粘着剤層５１が２５μｍより薄くなるとモアレが発生しやすくなる。また、粘着剤層５１が５０μｍより厚くなると、端部からの粘着剤のはみ出しによる汚れが発生しやすくなる。

光学機能層５２は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層５５の一方の面に光透過部５３を形成する。具体的には、光透過部５３の形状を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５５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。

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。

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５５および成形された光透過部５３を離型する。

次に、光吸収部５４を形成する。光吸収部５４を形成するには、まず、上記形成した隣り合う光透過部５３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５３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５４を形成することができる。

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。

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。

そして、光学機能層５２のうち、基材５５が配置された側とは反対側に粘着剤層５１を塗布等により形成する。

機能性フィルム５６は、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。

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。

まず、図２に示すように、光源２４から出射した光は、導光板２１の側面（端面）である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２４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。

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。

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。

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導光板光拡散層２５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２８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。

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。

導光板２１から出射した光は、その後、導光板光拡散層２５に達して均一性が高められる。そしてプリズム層２６により必要に応じて拡散又は集光され、プリズム層２６を出光した光は反射型偏光板２７に達する。ここでは、反射型偏光板２７の透過軸に沿った偏光方向の光は反射型偏光板２７を透過し、液晶パネル３０に向かう。
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２８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２１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、その偏光方向が液晶パネル３０の入射側の偏光板３１の透過軸に沿った方向になっており、偏光板３１を透過する偏光光となっている。

反射型偏光板２７を出射した光は、映像情報に応じて液晶パネル３０を透過して映像情報を得て出射し、光学機能層５２に入射する。光学機能層５２に入射した光は例えば次のような光路を有して進行する。
すなわち、例えば図７に示した映像光Ｌ７１は、光透過部５３と光吸収部５４との界面に達することなく光透過部５３を透過する。
図７に示した映像光Ｌ７２は光透過部５３と光吸収部５４との界面に達して全反射して光透過部５３を透過する。このとき、本形態では当該界面の傾斜角度（θ_ｋ）の作用により、界面で反射した映像光は画面正面方向（映像源ユニット１０の出光面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５３を透過する。

一方、図７に示した映像光Ｌ７３のようにシート面法線に対して大きな角度で光学機能層５２に入射した光は、光吸収部５４に吸収される。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。また覗き見の原因となる映像光もこれにより遮断される。

このような光学機能層５３により、液晶パネル３０から出光した映像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、本形態ではカラーフィルター３８の出光面と光学機能層５２の入光面との間隔を１ｍｍ（１０００μｍ）以下に抑えているので像の多重化（２重像、ゴースト）の発生を防止することができる。

さらに、液晶パネル３０と光学シート５０とが粘着剤層５４で直接粘着されているため、粘着剤層５１を透過して空気層を介することなく、液晶パネル３０から光学シート５０に映像光が入射する。このように、本形態では粘着剤層５１により空気界面を介することなく直接光を光学シート５０に入光させることができるので、光の損失を抑制して利用効率を高めることができる。そして最終的に映像光は機能性フィルム５６を介して観察者に提供され、映像の質が高められる。

図９は第二の形態を説明する図であり、図２に相当する図である。本形態の映像源ユニット１１０は、光学シート１５０において、光学機能層５２と粘着剤層５１との間に、粗面を有する粗面形成層１５１が設けられている。他の部位について映像源ユニット１０と同様である。
この粗面形成層１５１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１５１は、基材層５５と同様の透明シートのうち粘着剤層５１に接する側の面に粗面１５１ａが形成されている。この粗面１５１ａは粘着剤層５１と粗面形成層１５１との屈折率差との組み合わせで光散乱手段として機能する。これにより、モアレ干渉縞の発生を抑制することができる。粗面１５１ａの面粗度は、特に限定されるものではないが、平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１ ２００１ 算術平均粗さＲａ）で０．１μｍ以上であることが好ましい。面粗度が小さすぎると、粗面を形成した上記効果が小さくなってしまうからである。一方、光の拡散が多くなり、光の出射範囲を制御する効果が低減する観点から、当該Ｒａは１．５μｍ以下であることが好ましい。

粗面１５１ａを形成する方法は、公知の手法を採用することができる。これには例えば、エンボスが形成されたロールによる転写、サンドブラスト、印刷及び塗装等を挙げることができる。

ここで、粗面形成層１５１と粘着剤層５１とは、屈折率差を有する。これにより、粗面１５１ａと当該屈折率差とによって光散乱手段を構成し、モアレ干渉縞の発生を防止することができる。このモアレ干渉縞の原因のひとつとしては光吸収部５４の縞模様と、液晶パネル３０の画素による規則パターンと、による干渉縞が挙げられる。従って、本形態によれば、このようなモアレ干渉縞の発生による画面の質の低下を抑制することができる。

屈折率差の程度は特に限定されることはないが、０．０２以上０．２以下であることが好ましい。０．０２より小さいとモアレ干渉縞の発生を防止する効果が低くなり、０．２よりも大きいと光学機能層５２で光を制御する効果が薄れてしまったり、材料の入手が困難になったりする。また、この屈折率差は粗面形成層１５１側が大きくても、粘着剤層５１側が大きくてもよい。

なお、本形態でも、カラーフィルター３８の出光面と光学機能層５２の入光面との間隔を１ｍｍ（１０００μｍ）以下に抑えているので像の多重化（２重像、ゴースト）の発生を防止することができる。

図１０は第三の形態を説明する図であり、図２に相当する図である。この形態では、上記粘着材層５１、光学機能層５２、基材層５５が液晶パネル２３０に含まれ、観察者側のガラス基板３９と、観察者側の偏光板４０との間に配置されている。
従って、本形態では、液晶パネル２３０は、面光源ユニット２０側から、偏光板３１、ガラス基板３２、透明電極３３、配向膜３４、液晶層３５、配向膜３６、透明電極３７、カラーフィルター３８、ガラス基板３９、粘着材層５１、光学機能層５２、基材層５５、及び偏光板４０を備えて構成されている。
そして本形態では光学シート２５０は機能性シート５６のみからなっている。

また、本形態でもカラーフィルター３８の出光面と光学機能層５２の入光面との間隔を１ｍｍ（１０００μｍ）以下に抑えているので像の多重化（２重像、ゴースト）の発生を防止することができる。

なお、この形態でも光学機能層５２と粘着剤層５１との間に、粗面を有する粗面形成層１５１が設けてもよい。

このような映像源ユニットでも本発明の効果を奏するものとなる。従って、上記した各形態からわかるように、カラーフィルター３８の観察者側（光源ユニット２０とは反対側となる側）に光学機能層５２が配置され、カラーフィルター３８の出光面と光学機能層５２の入光面との間隔を１ｍｍ（１０００μｍ）以下に抑えることにより像の多重化（２重像、ゴースト）の発生を防止することができる。

実施例１、比較例１にかかる映像源ユニットを作製して像の多重化の発生の有無について評価を行った。

［実施例１の映像源ユニットの構成］
実施例１では図２の例に倣って液晶パネル（３０）に光学シート（５０）を積層し、面光源ユニットの出光側に配置して映像源ユニットを作製した。

＜液晶パネル＞
液晶パネルは、面光源ユニット側から光源側の偏光板、光源側のガラス基板、光源側の透明電極、光源側の配向膜、液晶層、観察者側の配向膜、観察者側の透明電極、カラーフィルター、観察者側のガラス基板、観察者側の偏光板がこの順で積層されている。
ここで、観察者側のガラス基板の厚さが６００μｍ、観察者側の偏光板の厚さが２００μｍであった。

＜光学シート＞
光学シートは、面光源ユニット側から粘着材層、光学機能層、基材層がこの順で積層されている。各層は次の通りである。
（粘着剤層）
・アクリル系粘着材
・厚さ２５μｍ
（光学機能層）
・ピッチ：３９μｍ（図７のＰ_ｋ）
・光吸収部上底幅：４μｍ（図７のＷ_ａ）
・光吸収部下底幅：１０μｍ（図７のＷ_ｂ）
・光吸収部の厚さ：１００μｍ（図７のＤ_ｋ）
・光学機能層の厚さ：１２０μｍ
・光透過部の材料及び屈折率：屈折率１．５６の紫外線硬化型ウレタンアクリレート
・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
（基材層）
・材料：ポリカーボネート樹脂
・厚さ：１５０μｍ

＜面光源ユニット＞
面光源ユニットは６．５インチ液晶表示装置（シャープ株式会社製ＬＱ０６５Ｔ５ＧＧ０３）に具備されたものを用いた。

＜カラーフィルター出光面と光学機能層の入光面との距離＞
以上の構成よりカラーフィルターの出光面と光学機能層の入光面との距離（図２及び図８のＴ_ｍ）は、６００μｍ（ガラス基板）＋２００μｍ（観察者側の偏光板）＋２５μｍ（粘着材層）から、８２５μｍ（０．８２５ｍｍ）である。

［比較例１の映像源ユニットの構成］
比較例１の映像源ユニットは、実施例１の映像源ユニットに対して、観察者側の偏光板と粘着材層との間に厚さ１ｍｍのタッチパネルを配置した。それ以外は実施例１と同じである。従って、比較例１におけるカラーフィルターの出光面と光学機能層の入光面との距離Ｔ_ｍは１８２５μｍ（１．８２５ｍｍ）である。

［２重像発生の評価］
上記した実施例１及び比較例１の映像源ユニットについて、面光源ユニットを点灯するとともに、液晶に映像を表示させて正面から映像光を目視することにより２重像の有無を確認した。

［結果］
上記評価の結果、実施例１では２重像が観察されず、比較例１では２重像が観察された。

１０、１１０、２１０ 映像源ユニット
２０ 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
２８ 反射層
３０、２３０ 液晶パネル
５０ 光学シート
５１ 粘着材層
５２ 光学機能層
５３ 光透過部
５４ 光吸収部
５５ 基材層
１５１ 粗面形成層

Claims (4)

1. 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、及び、液晶パネルの出光側に配置される光学シートと、を備え、
   前記液晶パネルにはカラーフィルターが含まれ、
   前記液晶パネル又は前記光学シートには、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、を備える光学機能層が配置されており、
   前記光学機能層は前記カラーフィルターより出光側に配置されているとともに、前記カラーフィルターの出光面と前記光学機能層の入光面との距離が１ｍｍ以下である、映像源ユニット。
2. 前記光学機能層は前記光学シートに具備されており、前記光学シートは前記液晶パネルに粘着剤により直接貼り付けられている請求項１に記載の映像源ユニット。
3. 前記光学機能層は前記液晶パネルに具備されており、前記光学機能層が前記液晶パネルに備えられる出光側のガラス基板と出光側の偏光板との間に配置されている、請求項１に記載の映像源ユニット。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された映像源ユニットと、該映像源ユニットを内包する筐体と、を備える映像表示装置。

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