JP5151101B2 - Lens film and display device - Google Patents
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本発明は、光透過性のレンズフィルムおよびそのレンズフィルムを内蔵する表示装置に関する。 The present invention relates to a light transmissive lens film and a display device incorporating the lens film.
近年、液晶表示装置は、低消費電力、省スペース等の利点や、低価格化等により、従来より表示装置の主流であったブラウン管(CRT;Cathode Ray Tube)に置き換わりつつある。 In recent years, liquid crystal display devices are being replaced by cathode ray tubes (CRTs), which have been the mainstream of display devices, due to advantages such as low power consumption and space saving, and cost reduction.
その液晶表示装置においても、例えば画像を表示する際の照明方法で分類するといくつかのタイプが存在し、代表的なものとして、液晶パネルの背後に配置した光源を利用して画像表示を行う透過型の表示装置が挙げられる。 In the liquid crystal display device, for example, there are several types classified according to the illumination method when displaying an image. As a typical example, transmission using a light source disposed behind the liquid crystal panel is performed. Type display device.
このような透過型の表示装置では、表示輝度を高くし、かつ視野角を広げることが表示装置の商品価値を高める上で特に重要である。そこで、レンズフィルムと液晶パネルとの間に拡散シートを設け、この拡散シートの発散角をレンズフィルムのそれよりも大きくすると共に、光源の光出力を大きくすることにより、視野角を広げつつ、正面輝度の低下分を補うことが考えられる。しかし、光源の光出力を上げると、消費電力が大きくなってしまうので、低消費電力を訴求ポイントの1つとしている液晶表示装置にとっては好ましくない。そのため、光源の光出力を上げずに、レンズフィルムや拡散シートなどの投射系の光学部品の光学的な利得特性および配光特性を改良することにより、表示輝度および視野角をそれぞれ最適化することが強く望まれている。 In such a transmissive display device, increasing the display luminance and widening the viewing angle are particularly important for increasing the commercial value of the display device. Therefore, a diffusion sheet is provided between the lens film and the liquid crystal panel, the divergence angle of this diffusion sheet is made larger than that of the lens film, and the light output of the light source is increased, thereby widening the viewing angle and increasing the viewing angle. It is conceivable to compensate for the decrease in luminance. However, if the light output of the light source is increased, the power consumption increases, which is not preferable for a liquid crystal display device in which low power consumption is one of the appeal points. Therefore, the display brightness and viewing angle can be optimized by improving the optical gain characteristics and light distribution characteristics of projection optical components such as lens films and diffusion sheets without increasing the light output of the light source. Is strongly desired.
ここで、レンズフィルムは、一般的に、特許文献1,2に示したように、複数の三角柱状のプリズムを延在方向に沿って並列に配列して構成されており、各プリズムの底面側から入射した光の一部を屈折透過させ、これにより、指向性を増加させるようになっている。他方、拡散シートは、一般的に、レンズフィルムによって指向性の高められた光を所定の拡散角の範囲内で拡散させて、視野角を広げるようになっている。
Here, the lens film is generally configured by arranging a plurality of triangular prisms in parallel along the extending direction as shown in
このように、拡散シートは視野角を拡大するために用いられるが、拡散シートを設けることによって表示装置のコストや厚みが増大してしまうという問題があった。また、拡散シートはレンズフィルムと液晶パネルとの間に設けられているので、必然的に表示輝度が低下してしまう問題もあった。 As described above, the diffusion sheet is used to increase the viewing angle, but there is a problem that the cost and thickness of the display device increase by providing the diffusion sheet. Further, since the diffusion sheet is provided between the lens film and the liquid crystal panel, there is a problem that display luminance is inevitably lowered.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表示装置のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、視野角を拡大することの可能なレンズフィルムおよびそのレンズフィルムを備えた表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is to increase the viewing angle while minimizing the decrease in display luminance without increasing the cost and thickness of the display device. A lens film and a display device including the lens film are provided.
本発明のレンズフィルムは、同一平面内に延在する複数の凸状のレンズ体を延在方向に沿って並列に配列して構成されている。各レンズ体は、当該レンズ体の頂部に接する2つの傾斜面を有すると共に、傾斜面の一部であってかつ当該レンズ体の頂部には接しない部位に傾斜面から突出した複数の曲面を有している。傾斜面に形成された全ての曲面において、一方の傾斜面に形成された曲面と、他方の傾斜面に形成された曲面とがレンズ体の頂部を間にして互いに対向する位置に配置されている。各曲面は、レンズ体の延在方向にサインカーブの一部をなす曲線を有し、かつレンズ体の配列方向に非球面状の曲線を有している。 The lens film of the present invention is configured by arranging a plurality of convex lens bodies extending in the same plane in parallel along the extending direction. Each lens body has two inclined surfaces in contact with the top of the lens body, and has a plurality of curved surfaces protruding from the inclined surface at a portion that is a part of the inclined surface and does not contact the top of the lens body. doing. In all the curved surfaces formed on the inclined surface, the curved surface formed on one inclined surface and the curved surface formed on the other inclined surface are arranged at positions facing each other with the top of the lens body in between. . Each curved surface has a curve forming a part of a sine curve in the extending direction of the lens body, and has an aspherical curve in the arrangement direction of the lens bodies.
本発明の表示装置は、画像信号に基づいて駆動されるパネルと、パネルを照明するための光を発する光源と、パネルと光源との間に設けられたレンズフィルムとを備えたものである。レンズフィルムは、同一平面内に延在する複数の凸状のレンズ体を延在方向に沿って並列に配列して構成されており、各レンズ体は、当該レンズ体の頂部に接する2つの傾斜面を有すると共に、傾斜面の一部であってかつ当該レンズ体の頂部には接しない部位に傾斜面から突出した複数の曲面を有している。傾斜面に形成された全ての曲面において、一方の傾斜面に形成された曲面と、他方の傾斜面に形成された曲面とがレンズ体の頂部を間にして互いに対向する位置に配置されている。各曲面は、レンズ体の延在方向にサインカーブの一部をなす曲線を有し、かつレンズ体の配列方向に非球面状の曲線を有している。 The display device of the present invention includes a panel driven based on an image signal, a light source that emits light for illuminating the panel, and a lens film provided between the panel and the light source. The lens film is configured by arranging a plurality of convex lens bodies extending in the same plane in parallel along the extending direction, and each lens body has two slopes in contact with the top of the lens body. In addition to having a surface, it has a plurality of curved surfaces protruding from the inclined surface at a part of the inclined surface and not in contact with the top of the lens body. In all the curved surfaces formed on the inclined surface, the curved surface formed on one inclined surface and the curved surface formed on the other inclined surface are arranged at positions facing each other with the top of the lens body in between. . Each curved surface has a curve forming a part of a sine curve in the extending direction of the lens body, and has an aspherical curve in the arrangement direction of the lens bodies.
本発明のレンズフィルムおよびそれを備えた表示装置では、各レンズ体に、平面に対して斜めに対向する傾斜面を設けると共に、傾斜面の一部に傾斜面から突出した複数の曲面を設けるようにしたので、レンズフィルムの傾斜面とは反対側から入射した光は傾斜面で屈折し、指向性を増加させると共に、傾斜面の一部に設けられた曲面で屈折し、所定の拡散角の範囲内で拡散される。 In the lens film of the present invention and the display device including the lens film, each lens body is provided with an inclined surface that is obliquely opposed to the plane, and a plurality of curved surfaces that protrude from the inclined surface are provided on a part of the inclined surface. Therefore, the light incident from the opposite side of the inclined surface of the lens film is refracted by the inclined surface, increasing the directivity, and being refracted by the curved surface provided in a part of the inclined surface, and having a predetermined diffusion angle. Diffused within range.
本発明のレンズフィルムおよび表示装置によれば、各レンズ体に、平面に対して斜めに対向する傾斜面を設けると共に、傾斜面の一部に傾斜面から突出した複数の曲面を設けるようにしたので、レンズフィルムの傾斜面とは反対側から入射した光の指向性を増加させると共に、レンズフィルムの傾斜面とは反対側から入射した光を所定の拡散角の範囲内で拡散させることができる。つまり、レンズフィルムが集光レンズとしてだけでなく、拡散シートとしての役割も有するので、拡散シートを別個に設ける必要がない。これにより、表示装置のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、視野角を拡大することができる。 According to the lens film and the display device of the present invention, each lens body is provided with an inclined surface that is obliquely opposed to the plane, and a plurality of curved surfaces protruding from the inclined surface are provided on a part of the inclined surface. Therefore, the directivity of light incident from the side opposite to the inclined surface of the lens film can be increased, and the light incident from the side opposite to the inclined surface of the lens film can be diffused within a predetermined diffusion angle range. . That is, since the lens film serves not only as a condenser lens but also as a diffusion sheet, it is not necessary to provide a diffusion sheet separately. As a result, the viewing angle can be expanded while minimizing the decrease in display luminance without increasing the cost and thickness of the display device.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る表示装置1の断面構造を表すものである。この表示装置1はアクティブマトリクス駆動により画像を表示する透過型の表示装置である。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a
表示装置1は、液晶パネル20と、液晶パネル20の背後に配置された照明装置10とを備えており、液晶パネル20の表面が観察者(図示せず)側に向けられている。なお、本実施の形態では、便宜的に、液晶パネル20はその表面が水平面と直交するように配置されているものとする。
The
液晶パネル20は、観察側の透明基板22および照明装置10側の透明基板29の間に液晶層26を有する積層構造となっている。具体的には、観察側から順に、偏光板21、透明基板22、カラーフィルタ23、透明電極24、配向膜25、液晶層26、配向膜27、透明画素電極28、透明基板29および偏光板30を有する。 The liquid crystal panel 20 has a laminated structure having a liquid crystal layer 26 between a transparent substrate 22 on the observation side and a transparent substrate 29 on the illumination device 10 side. Specifically, the polarizing plate 21, the transparent substrate 22, the color filter 23, the transparent electrode 24, the alignment film 25, the liquid crystal layer 26, the alignment film 27, the transparent pixel electrode 28, the transparent substrate 29, and the polarizing plate 30 in this order from the observation side. Have
偏光板21,30は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光(偏光)のみを通過させる。これら偏光板21,30はそれぞれ、偏光軸が互いに90度異なるように配置されており、これにより照明装置10からの射出光が、液晶層26を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。 The polarizing plates 21 and 30 are a kind of optical shutter, and allow only light (polarized light) in a certain vibration direction to pass therethrough. The polarizing plates 21 and 30 are arranged so that their polarization axes are different from each other by 90 degrees, so that the light emitted from the illumination device 10 is transmitted or blocked through the liquid crystal layer 26. ing.
透明基板22,29は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。なお、照明装置10側の透明基板29には、図示しないが、透明画素電極28に電気的に接続された駆動素子としてのTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。 The transparent substrates 22 and 29 are made of a substrate that is transparent to visible light, such as plate glass. Although not shown, the transparent substrate 29 on the illumination device 10 side includes an active drive circuit including a TFT (Thin Film Transistor) as a drive element electrically connected to the transparent pixel electrode 28 and wiring. Is formed.
カラーフィルタ23は、照明装置10からの射出光を例えば、赤(R)、緑(G)および青(B)の三原色にそれぞれ色分離するためのカラーフィルタを配列して構成されている。 The color filter 23 is configured by arranging color filters for separating the emitted light from the lighting device 10 into, for example, three primary colors of red (R), green (G), and blue (B).
透明電極24は、例えばITO(Indium Tin Oxide;酸化インジウムスズ)からなり、共通の対向電極として機能する。 The transparent electrode 24 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide) and functions as a common counter electrode.
配向膜25,27は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。 The alignment films 25 and 27 are made of, for example, a polymer material such as polyimide, and perform an alignment process on the liquid crystal.
液晶層26は、例えば、VA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モードまたはSTN(Super Twisted Nematic)モードの液晶からなり、図示しない駆動回路からの印加電圧により、照明装置10からの射出光を各画素ごとに透過または遮断する機能を有する。 The liquid crystal layer 26 is made of, for example, liquid crystal in a VA (Vertical Alignment) mode, a TN (Twisted Nematic) mode, or an STN (Super Twisted Nematic) mode, and light emitted from the illumination device 10 is applied by a voltage applied from a drive circuit (not shown). Has a function of transmitting or blocking each pixel.
透明画素電極28は、例えばITOからなり、各画素ごとの電極として機能する。 The transparent pixel electrode 28 is made of, for example, ITO and functions as an electrode for each pixel.
照明装置10は、観察側から順に、レンズフィルム12,13、拡散シート14、導光板16および反射シート17を積層してなる積層構造体と、この積層構造体の側面に配置された光源11と、この光源11の周囲に配されたランプリフレクタ15とを有している。ランプリフレクタ15の一部は上記の積層構造体に向けて開放されている。このように、この照明装置10はいわゆるエッジライト型の構成となっている。
The illuminating device 10 includes, in order from the observation side, a laminated structure in which
光源11は、例えば、冷陰極管(CCFL;Cold Cathode Fluorescent Lamp)と呼ばれる冷陰極蛍光ランプや、発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)などからなる。 The light source 11 includes, for example, a cold cathode fluorescent lamp called a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), a light emitting diode (LED), or the like.
ランプリフレクタ15は、光源11からの射出光の一部を、導光板16の方向へ反射する機能を有する。これにより、光源11からの射出光を効率的に利用できるようになっている。
The lamp reflector 15 has a function of reflecting a part of light emitted from the light source 11 in the direction of the
導光板16は、光源11からの射出光を全反射しながら伝播させ、これらの光を液晶パネル20の全面に広げる機能を有する。これにより、光源11からの射出光を平面光にすることができる。
The
反射シート17は、導光板16から漏れようとする光を、導光板16の内部へ反射する機能を有する。これにより、上記のランプリフレクタ15と同様に、光源11からの射出光を効率的に利用できるようになっている。
The reflection sheet 17 has a function of reflecting light that is about to leak from the
拡散シート14は、導光板16によって液晶パネル20の全面に広げられた平面光を拡散させ、明るさのむらを低減させる機能を有する。これにより、液晶パネル20の全面に明るさが均一な光が照射される。
The
レンズフィルム12(13)はそれぞれ、透明な合成樹脂からなり、コストや生産性などを考慮すると、ポリカーボネート系樹脂などの熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましい。レンズフィルム12(13)は、取り扱いに不都合の生じない程度の厚さ、例えば、150μm〜300μm程度の厚さを有している。 Each of the lens films 12 (13) is made of a transparent synthetic resin, and is preferably formed of a thermoplastic resin such as a polycarbonate resin in consideration of cost and productivity. The lens film 12 (13) has a thickness that does not cause inconvenience in handling, for example, a thickness of about 150 μm to 300 μm.
このレンズフィルム12(13)は、図2にその一部を拡大して模式的に示したように、レンズフィルム12(13)の底面12A(13A)と平行な平面内に延在する複数の三角柱状のプリズム12−1(13−1)を延在方向に沿って配列した構造を有している。各プリズム12−1(13−1)は、本発明の「レンズ体」の一例に相当する。
The lens film 12 (13) has a plurality of portions extending in a plane parallel to the
レンズフィルム12(13)は、その底面12A(13A)が液晶パネル20の表面と平行となるように配置されている。このとき、プリズム12−1は例えば水平方向(図1の紙面に垂直な方向)に延在して配置されており、他方、プリズム13−1はプリズム12−1の延在方向に対して垂直な方向(例えば鉛直方向)に延在して配置されている。
The lens film 12 (13) is arranged so that its
プリズム12−1(13−1)は、頂角θの頂部12B(13B)に接する傾斜面12C(13C),12D(13D)を有すると共に、傾斜面12C(13C)の一部に傾斜面12C(13C)から突出した複数の曲面12E(13E)と、傾斜面12D(13D)の一部に傾斜面12D(13D)から突出した複数の曲面12F(13F)とを有している。また、傾斜面12C(13C),12D(13D)は、レンズフィルム12,13の底面12A(13A)に対して斜めに対向して配置されている。
The prism 12-1 (13-1) has inclined
ここで、頂角θや、傾斜面12C(13C),12D(13D)の表面形状は、プリズム12−1(13−1)から射出される光に要求される正面輝度の大きさに応じて適切に調整されている。頂角θは、0°より大きく180°より小さい範囲内の値、例えば90°に調整されており、他方、傾斜面12C(13C),12D(13D)の表面形状は、例えば、平面または凸状の曲面になっている。これにより、傾斜面12C,12Dは、底面12Aから入射した光を集光して主に垂直視野角を調整する集光レンズとして機能し、他方、傾斜面13C,13Dは、底面12Bから入射した光を集光して主に水平視野角を調整する集光レンズとして機能する。
Here, the apex angle θ and the surface shapes of the
また、曲面12E(13E),12F(13F)の表面形状、大きさおよび配置は、表示装置1に要求される視野角の大きさや表示輝度の均一性に応じて適切に調整されている。曲面12E(13E),12F(13F)は、例えば、図3(A)(図2のA−A矢視方向の断面形状)に示したように、頂部12B(13B)を中心としてほぼ対称な形状を有している。また、例えば、図3(A)および図3(B)(図2のB−B矢視方向の断面形状)に示したように、プリズム12−1(13−1)の延在方向にサインカーブの一部をなす曲線を有し、かつプリズム12−1(13−1)の配列方向に非球面状の曲線を有している。これにより、曲面12E(13E),12F(13F)は、底面12A(12B)から入射した光を拡散する拡散シートとして機能する。従って、レンズフィルム12(13)は、集光レンズとしてだけでなく、拡散シートとしての役割も有している。
The surface shapes, sizes, and arrangements of the
なお、図2、図3(A),(B)では、曲面12E(13E)と、曲面12F(13F)とが頂部12B(13B)を介して互いに空間分離されているが、例えば、図4に示したように、曲面12E(13E)と、曲面12F(13F)とを一体化して曲面12Gを構成するようにしてもよい。また、図2、図3(A),(B)では、曲面12E(13E)、12F(13F)を周期的な間隔で配置しているが、例えば、図4に示したように、不規則な間隔で配置してもよい。また、図2、図3(A),(B)では、曲面12E(13E)、12F(13F)を互いに等しい大きさにしているが、例えば、図4に示したように、不規則な大きさにしてもよい。また、図2、図3(A),(B)、図4では、プリズム12−1と、プリズム13−1とを互いに等しい形状としているが、互いに異なる形状としてもよい。また、プリズム12−1にだけ曲面12E,12Fを設け、プリズム13−1に曲面13E,13Fを設けなくてもよい。また、プリズム13−1にだけ曲面13E,13Fを設け、プリズム12−1に曲面12E,12Fを設けなくてもよい。いずれにしても、表示装置1に要求される正面輝度の大きさ、水平視野角および垂直視野角のそれぞれの大きさ、および表示輝度の均一性などに応じて、頂角θや、傾斜面12C(13C),12D(13D)の表面形状、曲面12E(13E),12F(13F)が、図2、図3(A),(B)、図4に例示したような表面形状、大きさおよび配置にそれぞれ調整されている。
In FIGS. 2, 3A, and 3B, the
次に、このような構成のレンズフィルム12(13)の形成方法の一例(溶融押し出し成形法)について説明する。 Next, an example (melt extrusion molding method) of forming the lens film 12 (13) having such a configuration will be described.
図5はレンズフィルム製造装置36の概略構成を表すものである。レンズフィルム製造装置36は、溶融した透明樹脂12X(13X)を供給する供給装置35と、供給装置35から供給された透明樹脂12X(13X)を加熱すると共に透明樹脂12X(13X)にプリズム形状を転写してレンズフィルム12(13)を形成する転写装置32とから構成されている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the lens
ここで、転写装置32は、回転軸Xを中心にして回転する押圧ロール33と、回転軸Xに平行な回転軸Yを中心にして回転すると共に内部にヒータ(図示せず)を有する形成ロール34とを有している。この形成ロール34の周面には、レンズフィルム12(13)の表面形状を反転させたプリズム形状が形成されている。具体的には、形成ロール34の周面には、後述するように、複数の溝34Aが並列に形成されており、各溝34Aの内壁34Bには複数の窪み34Cが断続的に形成されている。
Here, the
このレンズフィルム製造装置36において、供給装置35から供給された透明樹脂12X(13X)は、押圧ロール33と形成ロール34との間隙により形成されるすり鉢状の部位で一時的に保持されたのち、押圧ロール33および形成ロール34の回転に伴ってその間隙の下方に送り出される。送り出された透明樹脂12X(13X)は、押圧ロール33からの圧力により形成ロール34の周面に押し当てられると共に、形成ロール34内のヒータからの熱により固化される。これにより、透明樹脂12X(13X)に形成ロール34の周面に形成されたプリズム形状が転写され、レンズフィルム12(13)が形成される。
In this lens
次に、図6(A),(B),図7(A),(B)を参照して、上記した形成ロール34の製造方法の一例について説明する。なお、図6(A),図7(A)は形成ロール34の製造過程を説明するための概略構成を表すものであり、図6(B)は図6(A)の断面構成を、図7(B)は図7(A)の断面構成をそれぞれ表すものである。
Next, an example of a method for manufacturing the forming
まず、周面に凹凸の無いロール34Dを用意し、図6(A),(B)に示したように、このロール34Dを回転させ、先端形状が三角のバイト40をロール34Dの周面に押し当る。これにより、ロール34Dの周面が削れて、周面に三角柱状の溝34Aが環状に形成される。次に、バイト40をロール34Dの周面から離したのち、ロール34Dの長手方向(図6の矢印方向)に移動させる。そして、先に形成された溝34Aに沿って、バイト40をロール34Dの周面に押し当てる。これにより、ロール34Dの周面が削れて、周面に新たな三角柱状の溝34Aが環状に形成される。これを所定の回数だけ繰り返すことにより、図7(A)に示したように、周面に複数の溝34Aが並列に形成される。
First, a
続いて、図7(A),(B)に示したように、先端形状が例えば以下の式(1)に示したような非球面のバイト41(図7(B)参照)の中心をロール34Dに形成された溝34Aの中心に合わせると共に、溝34Aの内壁34Bに断続的に押し当る。これにより、内壁34Bが削れて、内壁34Bに断続的に並んた窪み34Cが形成される。このとき、バイト41がロール34Dの径方向に振動する周波数fおよび最大振幅値a、ならびにバイト41のロール34Dの径方向の初期位置y0を制御することにより、窪み34Cの周期や深さを自由に変えることができる。例えば、バイト41を、以下の式(2)に示したようなサインカーブを描くようにして内壁34Bに周期的に押し当てた場合には、例えば、図8に示したように、内壁34Bに窪み34Cが周期的に並んで形成される。このようにして、形成ロール34が製造される。
Subsequently, as shown in FIGS. 7A and 7B, the center of an aspherical bit 41 (see FIG. 7B) whose tip shape is represented by the following formula (1) is rolled, for example. The
z=x2/(R+√(R2−(1+K)×x2))+A×x4…(1)
y=a×sin((4π2×r×f/p)×t)+y0…(2)
z = x 2 / (R + √ (R 2 − (1 + K) × x 2 )) + A × x 4 (1)
y = a × sin ((4π 2 × r × f / p) × t) + y 0 (2)
ここで、zはロール34Dの径方向の座標であり、xは溝34Aの配列方向の座標であり、Rは曲率半径であり、Kはコーニック定数であり、Aは4次の非球面係数である。また、yはバイト41の上下方向の位置であり、rはロール34Dの半径であり、pはロール34Dの1周あたりの非球面の突起数である。
Here, z is a coordinate in the radial direction of the
次に、このようにして形成したレンズフィルム12,13を内蔵する表示装置1において、画像表示をする際の基本動作について説明する。
Next, the basic operation when displaying an image in the
まず、照明装置10において、光源11からの射出光をランプリフレクタ15および反射シート17によって反射し、液晶パネル20の方向へ向けたのち、導光板16によって液晶パネル20の全面に広げ、拡散シート14によってむらなく拡散し、レンズフィルム12,13を介して液晶パネル2へ射出する。
First, in the illuminating device 10, the light emitted from the light source 11 is reflected by the lamp reflector 15 and the reflection sheet 17 , directed toward the liquid crystal panel 20, and then spread over the entire surface of the liquid crystal panel 20 by the
そして液晶パネル2において、照明装置10からの入射光を、透明画素電極28と対向電極としての透明電極24との間に画素ごとに印加された電圧の大きさに応じて透過させ、カラーフィルタ23によって色分離して観察側に射出する。これにより、カラーの画像表示が行われる。 In the liquid crystal panel 2, the incident light from the illumination device 10 is transmitted according to the magnitude of the voltage applied to each pixel between the transparent pixel electrode 28 and the transparent electrode 24 as the counter electrode, and the color filter 23. To separate the colors and inject them to the viewing side. Thereby, a color image display is performed.
ところで、本実施の形態では、レンズフィルム12(13)を構成する各プリズム12−1(13−1)に、レンズフィルム12(13)の底面12A(12B)に対して斜めに対向すると共に平面または凸状の曲面を有する傾斜面12C(13C),12D(13D)を設け、さらに、傾斜面12C(13C),12D(13D)の一部に傾斜面12C(13C),12D(13D)から突出した複数の曲面12E(13E),12F(13F)を設けるようにしたので、底面12A(12B)から入射した光は傾斜面12C(13C),12D(13D)で屈折し、指向性を増加させると共に、曲面12E(13E),12F(13F)で屈折し、所定の拡散角の範囲内で拡散される。これにより、各プリズムの一部に曲面を設けていない従来の場合とは異なる範囲の輝度および視野角にある程度変えることができる。
By the way, in the present embodiment, each prism 12-1 (13-1) constituting the lens film 12 (13) is obliquely opposed to the
このように、本実施の形態では、レンズフィルム12(13)に対して集光レンズの役割だけでなく、拡散シートの役割も持たせるようにしたので、拡散シートを別個に設ける必要がない。これにより、表示装置1のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、視野角を拡大することができる。
As described above, in the present embodiment, the lens film 12 (13) is provided with not only a function of a condenser lens but also a function of a diffusion sheet, so that it is not necessary to provide a diffusion sheet separately. Accordingly, the viewing angle can be expanded while minimizing the decrease in display luminance without increasing the cost and thickness of the
特に、本実施の形態では、曲面12E(13E),12F(13F)の形状、大きさおよび配置を適切に調整することにより、視野角を微調整することができる。これにより、視野角を微調整したい場合に、視野角を微調整するために拡散シートをわざわざ別個に設ける必要がない。これにより、表示装置1のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、視野角を微調整することができる。
In particular, in the present embodiment, the viewing angle can be finely adjusted by appropriately adjusting the shape, size, and arrangement of the
また、本実施の形態では、曲面12E(13E),12F(13F)の配置を不規則に配置することにより、レンズフィルム12(13)を構成する各プリズム12−1(13−1)の周期性に起因して発生する光の明暗(モアレ)を緩和することができる。これにより、モアレを緩和するため拡散シートをわざわざ別個に設ける必要がない。これにより、表示装置1のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、モアレを緩和することができる。
Moreover, in this Embodiment, the period of each prism 12-1 (13-1) which comprises the lens film 12 (13) by arrange | positioning irregularly the arrangement | positioning of the
[実施例]
次に、本実施の形態のレンズフィルム12の実施例について、比較例に係るレンズフィルムと対比して説明する。
[Example]
Next, an example of the
第1の実施例では、ロール34Dの半径rを150mmとし、ロール34Dの回転周波数fを30Hzとし、ロール34Dが1回転する間にバイト41をロール34Dの径方向に振動させる回数pを11775とし、バイト41のロール34Dの径方向の初期位置y0を−138.8μmとし、バイト41をロール34Dの径方向に振動させたときの最大振幅値aを20.0μmとし、曲率半径Rを25μmとし、コーニック定数Kを−10とし、4次の非球面係数Aを0.00005として、各プリズム12−1の傾斜面12C,12Dを形成すると共に、曲面12E,12Fを周期的に形成することによりレンズフィルム12を形成した(図9(A)参照)。
In the first embodiment, the radius r of the
また、第2の実施例では、ロール34Dの半径r、ロール34Dの回転周波数f、バイト41の初期位置y0、曲率半径R、コーニック定数Kおよび4次の非球面係数Aのそれぞれの値を第1の実施例と等しくし、ロール34Dが1回転する間にバイト41をロール34Dの径方向に振動させる回数pを18849とし、バイト41をロール34Dの径方向に振動させたときの最大振幅値aを21.2μmとして、各プリズム12−1の傾斜面12C,12Dを形成すると共に、曲面12E,12Fを周期的に形成することによりレンズフィルム12を形成した(図9(B)参照)。
In the second embodiment, the radius r of the
また、第3の実施例では、ロール34Dの半径rおよびロール34Dの回転周波数fのそれぞれの値を第1の実施例と等しくし、ロール34Dが1回転する間にバイト41をロール34Dの径方向に振動させる回数pを18849とし、バイト41のロール34Dの径方向の初期位置y0を−279.7μmとし、バイト41をロール34Dの径方向に振動させたときの最大振幅値aを42μmとし、曲率半径Rを10μmとし、コーニック定数Kを−3とし、4次の非球面係数Aを0.00003として、各プリズム12−1の傾斜面12C,12Dを形成すると共に、曲面12E,12Fを周期的に形成することによりレンズフィルム12を形成した(図9(C)参照)。
In the third embodiment, the values of the radius r of the
なお、比較例に係るレンズフィルムは、図9(A)において、曲面12E,12Fの形成されていないケースに相当する。
In addition, the lens film which concerns on a comparative example is corresponded to the case where the
図10(A),(B)は、第1〜第3の実施例に係るレンズフィルム12または比較例に係るレンズフィルムを表示装置1に搭載した場合における、視野角と、表示輝度との関係を表したものであり、図10(A)に水平視野角と表示輝度との関係を、図10(B)に垂直視野角と表示輝度との関係をそれぞれ示した。ここで、図10(A),(B)の横軸は視野角であり、縦軸は比較例の値で規格化された表示輝度である。なお、本実施例および比較例では、各プリズムを垂直方向に延在させたレンズフィルム(上記実施の形態におけるレンズフィルム13に対応するレンズフィルム)を搭載していない。
FIGS. 10A and 10B show the relationship between the viewing angle and the display luminance when the
図10(A),(B)から、各プリズム12−1の曲面の大きさを徐々に大きくするにつれて、水平視野角および垂直視野角が比較例と比べて大きくなり、それに反比例して表示輝度が比較例と比べて若干小さくなっていくことがわかる。このように、各プリズム12−1の曲面の大きさを変化させることにより、プリズムの一部に曲面を設けていない従来の場合とは異なる範囲の輝度および視野角にある程度変えることができる。 10 (A) and 10 (B), as the size of the curved surface of each prism 12-1 is gradually increased, the horizontal viewing angle and the vertical viewing angle become larger than those in the comparative example, and display luminance is inversely proportional to the horizontal viewing angle. It turns out that becomes small compared with a comparative example. In this way, by changing the size of the curved surface of each prism 12-1, it is possible to change to some extent the luminance and the viewing angle in a range different from the conventional case where a curved surface is not provided in a part of the prism.
つまり、本実施例では、レンズフィルム12は集光レンズの役割だけでなく、拡散シートの役割も有しているので、拡散シートを別個に設ける必要がない。これにより、表示装置1のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、視野角を拡大することができる。
In other words, in the present embodiment, the
また、本実施例では、各プリズム12−1の曲面の大きさを適切に調整することにより、水平視野角および垂直視野角を連続的に変化させることができる。そのため、これらの視野角を微調整したい場合に、これらの視野角を微調整するために拡散シートをわざわざ別個に設ける必要がない。これにより、表示装置1のコストや厚みを増大させることなく、表示輝度の低下を最小限に抑えつつ、視野角を微調整することができる。
In the present embodiment, the horizontal viewing angle and the vertical viewing angle can be continuously changed by appropriately adjusting the size of the curved surface of each prism 12-1. Therefore, when it is desired to finely adjust these viewing angles, it is not necessary to separately provide a diffusion sheet in order to finely adjust these viewing angles. Thereby, it is possible to finely adjust the viewing angle while minimizing the decrease in display luminance without increasing the cost and thickness of the
以上、実施の形態およびその実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 While the present invention has been described with reference to the embodiments and the examples thereof, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible.
例えば、上記実施の形態等では、表示装置1の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層(例えば反射型偏光板)を備えていてもよい。つまり、用途や目的に応じて種々選択が可能である。
For example, in the above-described embodiment and the like, the configuration of the
また、上記実施の形態等では、アクティブマトリクス型の表示装置1の場合について説明したが、本発明は単純マトリクス駆動の場合にも適用できる。
In the above embodiments and the like, the case of the active
さらに、上記実施の形態等では、液晶の表示装置1の場合について説明したが、他の原理を利用した表示装置に対してももちろん適用可能である。
Further, in the above-described embodiments and the like, the case of the liquid
また、上記実施の形態等では、レンズフィルム12(13)を溶融押し出し成形法により形成するようにしていたが、他の製造方法によって形成することももちろん可能である。例えば、レンズフィルム12(13)は、例えば、(1)レンズフィルム12(13)の表面形状を反転させた形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすことで表面にプリズム形状を転写する方法や、(2)レンズフィルム12(13)の表面形状を反転させた形状を有する金型に溶融樹脂を注入しその樹脂を固化させることで表面にプリズム形状を転写する射出形成方法、(3)シート化された樹脂を加熱して、レンズフィルム12(13)の表面形状を反転させた形状を有する金型と、金属板との間に挟んでプレスすることで表面にプリズム形状を転写する熱プレス方法、(4)基材フィルムにUV硬化樹脂を塗布して、レンズフィルム12(13)の表面形状を反転させた形状を有するロールに、基材フィルムに塗布したUV硬化樹脂を押し付けると共に、紫外線を照射してUV硬化樹脂を固化させることで表面にプリズム形状を転写する方法などにより形成することが可能である。 Moreover, in the said embodiment etc., although the lens film 12 (13) was formed by the melt extrusion molding method, it is of course possible to form it by other manufacturing methods. For example, the lens film 12 (13) has, for example, (1) a synthetic resin laminated on a sheet mold having a shape obtained by inverting the surface shape of the lens film 12 (13), and the sheet mold is peeled off to remove a prism on the surface. A method of transferring the shape, or (2) injection molding in which a molten resin is injected into a mold having a shape obtained by inverting the surface shape of the lens film 12 (13) and the prism shape is transferred to the surface by solidifying the resin. Method (3) The sheet-shaped resin is heated and the prism is formed on the surface by pressing the lens film 12 (13) between a metal mold and a mold having a shape obtained by inverting the surface shape. (4) A base film is applied to a roll having a shape obtained by applying a UV curable resin to a base film and inverting the surface shape of the lens film 12 (13). With pressing the coated UV curing resin, ultraviolet is irradiated with can be formed by a method of transferring a prism shape on the surface by solidifying the UV curable resin.
1…表示装置、10…照明装置、11…光源、12,13…レンズフィルム、12A,13A…底面、12B,13B…頂部、12C,12D,13C,13D…傾斜面、12E,12F,12G,13E,13F,13G…曲面、12X,13X…透明樹脂、12−1,13−1…プリズム、14,31…拡散シート、15…ランプリフレクタ、16…導光板、17…反射シート、20…液晶パネル、21,30…偏光板、22,29…透明基板、23…カラーフィルタ、24…透明電極、25,27…配向膜、26…液晶層、28…透明画素電極、32…転写装置、33…押圧ロール、34…形成ロール、34A…溝、34B…内壁、34C…窪み、34D…ロール、35…供給装置、36…レンズフィルム製造装置、40,41…バイト、X,Y…回転軸。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各レンズ体は、当該レンズ体の頂部に接する2つの傾斜面を有すると共に、前記傾斜面の一部であってかつ当該レンズ体の頂部には接しない部位に前記傾斜面から突出した複数の曲面を有し、
前記傾斜面に形成された全ての曲面において、一方の傾斜面に形成された曲面と、他方の傾斜面に形成された曲面とが前記レンズ体の頂部を間にして互いに対向する位置に配置されており、
前記各曲面は、前記レンズ体の延在方向にサインカーブの一部をなす曲線を有し、かつ前記レンズ体の配列方向に非球面状の曲線を有する
レンズフィルム。 A lens film in which a plurality of convex lens bodies extending in the same plane are arranged in parallel along the extending direction,
Each of the lens bodies has two inclined surfaces in contact with the top of the lens body, and a plurality of protrusions protruding from the inclined surface at a portion that is a part of the inclined surface and does not contact the top of the lens body. Has a curved surface,
Of all the curved surfaces formed on the inclined surface, the curved surface formed on one inclined surface and the curved surface formed on the other inclined surface are arranged at positions facing each other with the top of the lens body in between. and,
Each of the curved surfaces has a curve forming a part of a sine curve in the extending direction of the lens body, and an aspherical curve in the arrangement direction of the lens body .
請求項1に記載のレンズフィルム。 The lens film according to claim 1, wherein the curved surface formed on one inclined surface and the curved surface formed on the other inclined surface are arranged at positions symmetrical to each other about the top of the lens body.
請求項1に記載のレンズフィルム。 The lens film according to claim 1, wherein the plurality of curved surfaces are periodically arranged in an extending direction of the lens body.
請求項1に記載のレンズフィルム。 The lens film according to claim 1, wherein the plurality of curved surfaces are irregularly arranged in an extending direction of the lens body.
前記パネルを照明するための光を発する光源と、
前記パネルと光源との間に設けられたレンズフィルムと
を備え、
前記レンズフィルムは、同一平面内に延在する複数の凸状のレンズ体を延在方向に沿って並列に配列して構成され、
前記各レンズ体は、当該レンズ体の頂部に接する2つの傾斜面を有すると共に、前記傾斜面の一部であってかつ当該レンズ体の頂部には接しない部位に前記傾斜面から突出した複数の曲面を有し、
前記傾斜面に形成された全ての曲面において、一方の傾斜面に形成された曲面と、他方の傾斜面に形成された曲面とが前記レンズ体の頂部を間にして互いに対向する位置に配置されており、
前記各曲面は、前記レンズ体の延在方向にサインカーブの一部をなす曲線を有し、かつ前記レンズ体の配列方向に非球面状の曲線を有する
表示装置。 A panel driven based on an image signal;
A light source that emits light for illuminating the panel;
A lens film provided between the panel and the light source,
The lens film is configured by arranging a plurality of convex lens bodies extending in the same plane in parallel along the extending direction,
Each of the lens bodies has two inclined surfaces in contact with the top of the lens body, and a plurality of protrusions protruding from the inclined surface at a portion that is a part of the inclined surface and does not contact the top of the lens body. Has a curved surface,
Of all the curved surfaces formed on the inclined surface, the curved surface formed on one inclined surface and the curved surface formed on the other inclined surface are arranged at positions facing each other with the top of the lens body in between. and,
Each of the curved surfaces has a curve forming a part of a sine curve in the extending direction of the lens body, and an aspherical curve in the arrangement direction of the lens body .
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