JP5169609B2 - 光学素子積層体、バックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
第1の光学素子と、
第1の光学素子に重ね合わされた第2の光学素子と
を備え、
第1の光学素子および第2の光学素子は、矩形状を有するフィルムまたはシートであり、
第1の光学素子および第2の光学素子は、各光学素子の4辺のうち、少なくとも対向する一組の辺部に側壁部を有し、
第1の光学素子と第2の光学素子との間の収容空間に、第3の光学素子をさらに備え、
第1の光学素子、第2の光学素子、および第3の光学素子が密着し、
第3の光学素子は、帯状の形状を有し、
帯状の第3の光学素子の一端から他端に向けて複数の光学素子が順次設けられ、
第3の光学素子は、複数の光学素子の境界部を折り目として、折りたたまれている光学素子積層体である。
光を出射する光源と、
光源から出射された光が透過する光学素子積層体と
を備え、
光学素子積層体は、
第1の光学素子と、
第1の光学素子に重ね合わされた第2の光学素子と
を備え、
第1の光学素子および第2の光学素子は、矩形状を有するフィルムまたはシートであり、
第1の光学素子および第2の光学素子は、各光学素子の4辺のうち、少なくとも対向する一組の辺部に側壁部を有し、
第1の光学素子と第2の光学素子との間の収容空間に、第3の光学素子をさらに備え、
第1の光学素子、第2の光学素子、および第3の光学素子が密着し、
第3の光学素子は、帯状の形状を有し、
帯状の第3の光学素子の一端から他端に向けて複数の光学素子が順次設けられ、
第3の光学素子は、複数の光学素子の境界部を折り目として、折りたたまれているバックライトである。
光を出射するバックライトと、
バックライトから出射された光に基づき画像を表示する液晶パネルと
を備え、
バックライトは、
光を出射する光源と、
光源から出射された光が透過する光学素子積層体と
を備え、
光学素子積層体は、
第1の光学素子と、
第1の光学素子に重ね合わされた第2の光学素子と
を備え、
第1の光学素子および第2の光学素子は、矩形状を有するフィルムまたはシートであり、
第1の光学素子および第2の光学素子は、各光学素子の4辺のうち、少なくとも対向する一組の辺部に側壁部を有し、
第1の光学素子と第2の光学素子との間の収容空間に、第3の光学素子をさらに備え、
第1の光学素子、第2の光学素子、および第3の光学素子が密着し、
第3の光学素子は、帯状の形状を有し、
帯状の第3の光学素子の一端から他端に向けて複数の光学素子が順次設けられ、
第3の光学素子は、複数の光学素子の境界部を折り目として、折りたたまれている液晶表示装置である。
(1−1)液晶表示装置の構成
図2は、この発明の第1の実施形態による液晶表示装置の一構成例を示す。図1に示すように、この液晶表示装置は、光を出射するバックライト1と、バックライト1から出射された光に基づき画像を表示する液晶パネル2とを備える。
液晶パネル2は、バックライト1から出射された光を時間的空間的に変調して情報を表示するためのものである。液晶パネル2としては、例えば、ツイステッドネマチック(Twisted Nematic:TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(Super Twisted Nematic:STN)モード、垂直配向(Vertically Aligned:VA)モード、水平配列(In-Plane Switching:IPS)モード、光学補償ベンド配向(Optically Compensated Birefringence:OCB)モード、強誘電性(Ferroelectric Liquid Crystal:FLC)モード、高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal:PDLC)モード、相転移型ゲスト・ホスト(Phase Change Guest Host:PCGH)モードなどの表示モードのものを用いることができる。
バックライト2は、いわゆる直下式の照明装置であり、光を出射する複数の光源11と、光源11から出射された光の特性を調整し、液晶パネル2に向けて出射する光学素子積層体21と、光源11および光学素子積層体21を収容する筐体12とを備える。また、筐体12には、複数のスタッドピン13が設けられ、このスタッドピン13により光学素子積層体21が支持される。スタッドピン13は、中心部に多く配置するのではなく、外側にも積極的に配置するようにしてよい。この場合、配置本数を変えずに、ある割合の本数を中心部ではなく外側に配置するようにする。
図3は、この発明の第1の実施形態による光学素子積層体の一構成例を示す斜視図である。図4は、この発明の第1の実施形態による光学素子積層体の一構成例を示す分解斜視図である。図5は、図3に示した光学素子積層体のV−V線に沿った断面図である。
ここでは、第1の光学素子22について説明したが、第2の光学素子23も同様の形状とすることが好ましい。なお、以下に説明する第1の光学素子22の構成や形状などは、第2の光学素子22についても同様に適用可能である。
以下、図13〜図20を参照しながら、第1の光学素子22の構成例について説明する。
図13は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第1の構成例を示す。図13に示すように、第1の光学素子22が、高分子材料とフィラー32とを含んでいる基材層31からなる。基材層31は、例えば、シート状またはフィルム状を有する。基材層31の材料としては、例えば公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。
図14は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第2の構成例を示す。図14に示すように、基材層31の表面には、エンボス成形により凹凸形状33が形成されている。この凹凸形状33は、ランダムに形成されていることが好ましい。また、基材層31自体が、第1の構成例と同様に、拡散剤であるフィラーを含んでいてもよい。
図15は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第3の構成例を示す。図15に示すように、第1の光学素子22は、基材層31と、この基材層31の表面に設けられた拡散層34とを備えている。この拡散層34が、液晶パネル2に対向するように配置されることが好ましい。拡散層34は、バインダー35と、このバインダー35と異なる屈折率を有するフィラー36とを主成分とする。拡散層34の表面からフィラー36が突出し、表面に凹凸が形成されていることが好ましい。フィラー36のサイズや形状は、特に限定されるものではなく、所望とする特性に応じて任意に選択することができる。また、フィラー36の材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、酸化チタン、シリカ、炭酸カルシウムなどが挙げられるが、バインダー35と屈折率が異なればよく特に上記材料に限定されるものではない。バインダー35としては、フィラー36を分散することができ、かつ、基材層31との密着性がよいものが好ましく、例えば、アクリル系ポリマーなどを用いることができる。この拡散層34は、例えば、フィラー36とバインダー35と必要に応じて溶剤とを混合して塗料を調製し、この塗料を基材層31上に塗布し、必要に応じて乾燥させた後、硬化させることにより形成することができる。
図16は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第4の構成例を示す。図16に示すように、この第1の光学素子22は、拡散層34とは反対側の面にも拡散層37をさらに備える点において、第3の構成例のものとは異なる。拡散層37は、バインダー38と、このバインダー38とは屈折率が異なるフィラー39とを主成分としている。フィラー39は、バインダー38から突出し、表面に凹凸が形成されていることが好ましい。バインダー38、フィラー39としては、第1の構成例のものと同様のものを用いることができる。
図17は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第5の構成例を示す。図17に示すように、この第1の光学素子22は、フィラー36の周囲にボイド40が形成されている点において、第3の構成例のものとは異なる。また、拡散層34の表面からフィラー36が突出し、表面に凹凸が形成されていることが好ましい。ボイド40の形状としては、例えば、円盤状、楕円体状、立方体状などが挙げられるが、特にこれらの形状に限定されるものではなく、所望とする拡散機能に応じて任意に選択することができる。また、ボイド40の形状および大きさを、液晶パネル2の視野角などに応じて制御するようにしてもよい。
図18は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第6の構成例を示す。図18に示すように、この第1の光学素子22は、基材層31の表面にレンズ形状41が形成されている点において、第2の構成例のものとは異なる。レンズ形状41は、例えば、レンズ形状が表面に形成されたモールドなどを、基材層31に対して押し当てることにより得ることができる。この際、基材層31またはモールドの少なくとも一方を加熱することが好ましい。
また、第1の光学素子22をレンズの稜線方向に延伸し、第1の光学素子22に対して光学異方性を付与するようにしてもよい。
図19は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第7の構成例を示す。図19に示すように、この第1の光学素子22は、基材層31の表面にレンズ層42をさらに備える点において、第1の構成例のものとは異なっている。このレンズ層42は、例えば、以下のようにして得ることができる。まず、基材層31上に紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を塗布する。次に、レンズ形状が表面に形成されたモールドなどを、感光性樹脂に対して押し当てた後、紫外線などの光を感光性樹脂に照射し、感光性樹脂を硬化する。
図20は、この発明の第1の実施形態による第1の光学素子の第8の構成例を示す。図20に示すように、この第1の光学素子22は、基材層31の一方の面に、拡散層34に代えて、レンズ層42を備える点において、第1の構成例のものとは異なっている。
次に、図21〜図22を参照して、上述の構成を有する光学素子積層体21の製造方法の一例について説明する。
まず、図21Aに示すように、例えば、帯状の光学フィルム61を準備する。次に、図21Bに示すように、ビク型62により光学フィルム61を打ち抜くとともに、主面部22sと側壁部22aとの間の境界に、浅い切り込みを入れ、折り曲げ線22Lを形成する。この工程により、図22に示すように、矩形状の各角部に対応する領域52が打ち抜かれる。次に、この折り曲げ線22Lに沿って側壁部22aを折り曲げ、主面部22sに対して、側壁部22aをほぼ直角に立設させる。これにより、第1の光学素子22が形成される。次に、第1の光学素子22と同様にして、第2の光学素子23を作製する。次に、作製した第1の光学素子22および第2の光学素子23を積層することもに、必要に応じて、第1の光学素子22の側壁部22aと第2の光学素子23の側壁部23aとを接合する。
以上により、目的とする光学素子積層体21が得られる。
図23は、この発明の第2の実施形態による光学素子積層体21の一構成例を示す。図23に示すように、第1の光学素子22は、矩形状の主面部22sと、この主面部22sの4辺のうち、対向する一組の辺に側壁部22aが設けられている。また、同様に、第2の光学素子23は、矩形状の主面部23sと、この主面部23sの4辺のうち、対向する一組の辺に側壁部23aが設けられている。第1の光学素子22および第2の光学素子23は、それらの側壁部22a、23aが同一の方向を向くように重ね合わされている。重ね合わされた第1の光学素子22の側壁部22aと光学素子23の側壁部23aとが組み合わされて、4辺の側壁部が形成されることが好ましい。光学素子積層体21の強度をより向上することができるからである。
この第2の実施形態においては、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
図25は、この発明の第3の実施形態による光学素子積層体の一構成例を示す分解斜視図である。図26は、この発明の第3の実施形態による光学素子積層体の一構成例を示す断面図である。図25および図26に示すように、この光学素子積層体21は、第1の光学素子22と第2の光学素子23との間の収容空間に、1または複数の矩形状の光学素子24を収容している。光学素子24は、フィルム状またはシート状を有する。第1の光学素子22および第2の光学素子23と、収容した1または複数の光学素子24とが密着することが好ましい。
この第3の実施形態においては、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
図28は、この発明の第4の実施形態による光学素子積層体の一構成例を示す分解斜視図である。図28に示すように、第1の光学素子22は、対向する一組の辺に側壁部22aが設けられている。また、同様に、第2の光学素子23は、対向する一組の辺に側壁部23aが設けられている。第1の光学素子22および第2の光学素子23を重ね合わせることにより、第1の光学素子22の主面部22s、および側壁部22aと、第2の光学素子23の主面部23s、および側壁部23aとにより収容空間が形成される。この収容空間に1または複数の光学素子24が収容される。光学素子24の全周囲が、第1の光学素子22の側壁部22aと第2の光学素子23の側壁部23aとが組み合わされることで閉ざされている。
この第4の実施形態においては、上記以外のことは、第2の実施形態と同様である。
図29は、この発明の第5の実施形態による第1の光学素子の角部を拡大して示す。図29に示すように、この第5の実施形態による第1の光学素子22は、1つの角部を介して隣接する2辺のうちの一方に設けられた側壁部22aに折り返し部54を有する。この折り返し部54は、1つの角部を介して隣接する2辺に設けられた側壁部22aを連結する連結部材である。折り返し部54は、側壁部22aの一端または両端が延在されたものである。
また、隣接する2辺に立設された側壁部23a同士を別部材により連結するようにしてもよい。
この第5の実施形態においては、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
図31は、この発明の第6の実施形態による光学素子積層体の一構成を示す。図31に示すように、第2の光学素子23の側壁部23aは、外側に向かって広がるように折り曲げられている。したがって、第2の光学素子23を第1の光学素子の側壁部22aにより規定される空間に押し込むと、第2の光学素子23の側壁部23aが第1の光学素子22の側壁部22aに力を及ぼす。この力によって、第2の光学素子23は、第1の光学素子の側壁部22aに支持されている。
この第6の実施形態においては、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
図32は、この発明の第7の実施形態による光学素子積層体の一構成を示す断面図である。図33は、この発明の第7の実施形態による光学素子積層体の一構成を示す分解斜視図である。図32および図33に示すように、第1の光学素子22の側壁部22aと、第2の光学素子23の側壁部23aとには、凸部22および凹部23bとからなる嵌合部が設けられている。具体的には、第1の光学素子22の側壁部22aは、第2の光学素子23の側壁部23aと対向する内側面に、点状の凸部22bを有する。また、第2の光学素子23の側壁部23aは、第1の光学素子22の側壁部22aと対向する外側面に、点状の凹部23bを有する。第1の光学素子22が有する側壁部22aの凸部22bが、第2の光学素子23が有する側壁部23aの凹部23bに対して嵌合される。
この第7の実施形態においては、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
図35は、この発明の第8の実施形態による光学素子積層体の一構成を示す断面図である。図35に示すように、帯状の光学素子24が交互に折り返されて、第1の光学素子22と第2の光学素子23との間に形成される収容空間に収容されている。
まず、図36Aに示すように、帯状の光学素子24を作製する。この帯状の光学素子24には、その長手方向の一端から他端に向けて複数の領域が設定されており、これらの各領域に、所望とする光学特性に応じた光学機能が付与されている。この光学機能としては、例えば、拡散機能、集光機能、偏光反射機能、光変換機能などが挙げられる。図36Aでは、帯状の光学素子24の一端から他端に向けて、3つの領域R1、R2、R3が設定されている例が示されている。第1の領域R1には、例えばムラ消しフィルムが設けられ、第2の領域R2には、例えば拡散フィルムが設けられ、第3の領域R3には、例えばプリズムフィルムが設けられている。
以上により、目的とする光学素子積層体21が得られる。
すなわち、光学機能層をフィルムの表面および裏面に選択的に形成することで、帯状の光学素子24を蛇腹状にした場合に、光学機能層を所望の方向に配置することができる。
図39は、この発明の第9の実施形態による液晶表示装置の一構成を示す断面図である。図39に示すように、この液晶表示装置は、光を出射するバックライト1と、バックライト1から出射された光に基づき画像を表示する液晶パネル2とを備える。
2 液晶パネル
11 光源
12 筐体
12a 溝
13 スタットピン
14 リフレクタ
21 光学素子積層体
22 第1の光学素子
22s 主面部
22a 側壁部
22b 凸部
22L 折り曲げ線
23 第2の光学素子
23s 主面部
23a 側壁部
23b 凹部
24 光学素子
25 導光板
31 基材層
32 フィラー
33 凹凸形状
34 拡散層
35 バインダー
36 フィラー
37 拡散層
38 バインダー
39 フィラー
40 ボイド
41 レンズ形状
42 レンズ層
51 開放部
52 領域
53 接合部
54 折り返し部
55 接合部
56 開口部
61 光学フィルム
62 ビク型
Claims (14)
- 第1の光学素子と、
上記第1の光学素子に重ね合わされた第2の光学素子と
を備え、
上記第1の光学素子および上記第2の光学素子は、矩形状を有するフィルムまたはシートであり、
上記第1の光学素子および上記第2の光学素子は、各光学素子の4辺のうち、少なくとも対向する一組の辺部に側壁部を有し、
上記第1の光学素子と上記第2の光学素子との間の収容空間に、第3の光学素子をさらに備え、
上記第1の光学素子、上記第2の光学素子、および上記第3の光学素子が密着し、
上記第3の光学素子は、帯状の形状を有し、
上記帯状の第3の光学素子の一端から他端に向けて複数の光学素子が順次設けられ、
上記第3の光学素子は、上記複数の光学素子の境界部を折り目として、折りたたまれている光学素子積層体。 - 上記折りたたまれた光学素子の間に、フィルム状、シート状または板状を有する1または複数の光学素子をさらに備える請求項1記載の光学素子積層体。
- 上記第3の光学素子の全周囲が上記第1の光学素子および/または上記第2の光学素子の側壁部により閉ざされている請求項1記載の光学素子積層体。
- 上記第1の光学素子と上記第2の光学素子との間の収容空間に、導光板をさらに備える請求項1記載の光学素子積層体。
- 上記第1の光学素子および/または上記第2の光学素子の側壁部には、光源から光を透過させるための開口部が設けられている請求項4記載の光学素子積層体。
- 上記第1の光学素子および上記第2の光学素子の側壁部は、角部において開放されている請求項1記載の光学素子積層体。
- 上記側壁部は、上記第1の光学素子および上記第2の光学素子の周縁部を折り曲げることにより形成される請求項1記載の光学素子積層体。
- 上記第1の光学素子および上記第2の光学素子の周縁部は、折り曲げ線に沿って折り曲げられている請求項7記載の光学素子積層体。
- 上記第1の光学素子の側壁部と上記第2の光学素子の側壁部とが重なり合わされ、
上記重なり合った側壁部の少なくとも一部が接合されている請求項1記載の光学素子積層体。 - 上記第1の光学素子の側壁部と上記第2の光学素子の側壁部とが重なり合わされ、
上記重なり合った側壁部の少なくとも一部に嵌合部が設けられている請求項1記載の光学素子積層体。 - 上記第1の光学素子および上記第2の光学素子の側壁部は、同一の方向、または互いに異なる方向に立設されている請求項1記載の光学素子積層体。
- 1つの角を介して隣接する2辺に設けられた側壁部が、連結部材により連結されている請求項1記載の光学素子積層体。
- 光を出射する光源と、
上記光源から出射された光が透過する光学素子積層体と
を備え、
上記光学素子積層体は、
第1の光学素子と、
上記第1の光学素子に重ね合わされた第2の光学素子と
を備え、
上記第1の光学素子および上記第2の光学素子は、矩形状を有するフィルムまたはシートであり、
上記第1の光学素子および上記第2の光学素子は、各光学素子の4辺のうち、少なくとも対向する一組の辺部に側壁部を有し、
上記第1の光学素子と上記第2の光学素子との間の収容空間に、第3の光学素子をさらに備え、
上記第1の光学素子、上記第2の光学素子、および上記第3の光学素子が密着し、
上記第3の光学素子は、帯状の形状を有し、
上記帯状の第3の光学素子の一端から他端に向けて複数の光学素子が順次設けられ、
上記第3の光学素子は、上記複数の光学素子の境界部を折り目として、折りたたまれているバックライト。 - 光を出射するバックライトと、
上記バックライトから出射された光に基づき画像を表示する液晶パネルと
を備え、
上記バックライトは、
光を出射する光源と、
上記光源から出射された光が透過する光学素子積層体と
を備え、
上記光学素子積層体は、
第1の光学素子と、
上記第1の光学素子に重ね合わされた第2の光学素子と
を備え、
上記第1の光学素子および上記第2の光学素子は、矩形状を有するフィルムまたはシートであり、
上記第1の光学素子および上記第2の光学素子は、各光学素子の4辺のうち、少なくとも対向する一組の辺部に側壁部を有し、
上記第1の光学素子と上記第2の光学素子との間の収容空間に、第3の光学素子をさらに備え、
上記第1の光学素子、上記第2の光学素子、および上記第3の光学素子が密着し、
上記第3の光学素子は、帯状の形状を有し、
上記帯状の第3の光学素子の一端から他端に向けて複数の光学素子が順次設けられ、
上記第3の光学素子は、上記複数の光学素子の境界部を折り目として、折りたたまれている液晶表示装置。
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