JP5348452B2 - デュアルビューディスプレイ用バックライト - Google Patents

Description

本発明は、車載用デュアルビューディスプレイのバックライトに関するものである。

従来のディスプレイは、複数の観察者が同時に多方向から画面を観察する際に、良質な画像を提供することに用いられてきた。例えば、空港、鉄道の駅、競技場などに使用されるディスプレイは、あらゆる角度から見ることが想定されており、広い視野角において高輝度を有するディスプレイが望まれている。

一方、個々の観察者が同じディスプレイからそれぞれ異なる画像を見ることが必要とされる場合もある。例えば、自動車において、運転者はカーナビゲーションを見、助手席の同乗者は映画などの画像を見ることができれば便利である。このような需要を満たすために、開発されたのがデュアルビューディスプレイである。デュアルビューディスプレイは、２つの異なる画像を同時に表示することができ、各画像は特定の方向からによってのみ見ることができる。

図１０は、デュアルビューディスプレイを示したものである。デュアルビューディスプレイは、バリアー７１３と呼ばれるスリット部と左方向からの観察用の画素と右方向からの観察用の画素が組み込まれた液晶パネルと組み合わせることによってデュアルビューディスプレイが達成される。

車載用液晶表示装置に使用するバックライトとしては、下記の特許文献１において、導光体の上にレンズシートＡがそのプリズム列が導光体と接する面に配置され、かつそのプリズム列が光源を配した導光体の長辺端面と直交するように配置され、レンズシートＡの上にレンズシートＢがそのプリズム列がレンズシートＡと接する面とは反対の面にレンズシートＢのプリズム列がレンズシートＡのプリズム列と直交される構造のバックライトユニットが提案されている。このバックライトの輝度指向特性は、図１１のＡの曲線で示されるように正面から左右３５°にわたってほぼ均一な輝度指向性を有するものである。つまり１つの画面からなる液晶ディスプレイによって表示される同一の画像を運転席、助手席および後部座席から見るためのものである。

これに対してデュアルビューディスプレイ用のバックライトユニットは、１つの画面からなる液晶ディスプレイによって表示される２つの異なる画像をそれぞれ運転席、助手席から見るためのものである。以上のことから、下記特許文献１のバックライトでは、正面から見たときの輝度がピークとなっており、左右方向ではやや輝度が低減してしまい、デュアルビューディスプレイには適さない。デュアルビューディスプレイとしては、むしろ、正面方向から見たときに左画像と右画像の重なりを見えにくくするために、正面方向の輝度が抑えられていることが望ましい。また、上下方向の輝度指向性が狭く、夜間走行時に運転手の視界を妨げるフロントガラスでの反射光を少なくすることも必要とされる。

また、下記の特許文献２においては、デュアルビューまたはマルチビューディスプレイ用のバックライトが提案されている。特許文献２の図６ｃには、２枚のプリズムシートのプリズム形状が互いに向き合う方向に配置される構造が示されているが、このような構造の場合、プリズムシートのプリズムの頂点どうしが接するため、損傷しすいという欠点がある。また、部分的にコリメートした光をプリズムシートに入射させるために、導光板はコリメートした光が出るような構造にする必要がある。
特開２００５−４４６４２号公報 国際公開２００５/０７１４７４号パンフレット

本発明の目的は、デュアルビューディスプレイ用の光源として、左右両方向から見た場合の輝度がピークとなり、正面方向の輝度が抑えられ、かつ上下方向の輝度指向性も狭いバックライト構造であって、正面方向から見たときに左画像と右画像の重なりが見えにくく、夜間走行時に運転手の視界を妨げるフロントガラスでの反射光も少ない、損傷されにくくかつ高品質なバックライト構造を提供することにある。

本発明は、図１０に示される、デュアルビューディスプレイの構造において、バックライトを構成する２枚のプリズムシートのうち拡散シート側のプリズム頂角を従来の頂角より鋭角にすることによって上記目的を達成するものである。すなわち、上記特許文献１に示されるような従来のバックライトの拡散シート側のプリズムシートのプリズム頂角は１５５°〜１７２°であったのに対し、本発明では８０°〜９５°とすることにより、簡易に上記目的を達成するものである。

本発明の構成は次のとおりである。
（１）光源、前記光源から光を入射させて光を均一に導光・拡散させる導光板、前記導光板との液晶パネルの間に配置される拡散シート、前記拡散シートと液晶パネルの間に配置される２枚のプリズムシート、および反射板から構成されるデュアルビューディスプレイ用バックライトであって、前記２枚のプリズムシートのうちの前記拡散シート側のプリズムシートのプリズムが形成されている面が前記拡散シートに向き、かつそのプリズム軸（プリズムの稜線）が液晶画面に対して上下方向に平行になるように配置され、前記２枚のプリズムシートのうちの前記液晶パネル側のプリズムシートのプリズムが形成されている面が前記液晶パネルに向き、かつそのプリズム軸（プリズムの稜線）が液晶画面に対して左右方向と一致されるように配置され、前記前記拡散シート側のプリズムシートのプリズム頂角が８０°〜９５°であり、前記液晶パネル側のプリズムシートのプリズム頂角が７０°〜１１０°であることを特徴とするデュアルビューディスプレイ用バックライト。
（２）前記前記拡散シート側のプリズムシートのプリズム頂角が８９°〜９０°であることを特徴とする上記（１）に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
（３）前記液晶パネル側のプリズムシートのプリズム頂角が８０°〜１００°であることを特徴とする上記（１）に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
（４）前記２枚のプリズムシートの隣接する面の片方または両方が粗面加工されていることを特徴とする上記（１）に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
（５）前記２枚のプリズムシートの隣接する面のうち、前記導光板に近い方に配置されているプリズムシートが粗面加工されていることを特徴とする上記（４）に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
（６）上記（１）に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライトにおいて、前記２枚のプリズムシートは、それぞれのプリズム軸（プリズムの稜線）は互いに直交させたまま、偏光板の透過軸または非吸収型偏光板の透過軸に対して±３０°〜４５°回転させた位置に配置されていることを特徴とするデュアルビューディスプレイ用バックライト。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のデュアルビューディスプレイ用バックライトを有する液晶表示装置。
（８）上記（７）に記載の液晶表示装置を使用する車載用デュアルビューディスプレイ。

図１を参照しながら、本発明のバックライトの構造を説明する。本発明のバックライトはデュアルビュー液晶パネルの背後に配置される。図１に示されるように、本発明のバックライトは、ＬＥＤなどからなる光源１１、導光板１２、拡散シート１３、第１のプリズムシート１４、第２のプリズムシート１５、反射シート１６から構成される。

第１のプリズムシート１４はプリズムが形成されている面が拡散シート１３に向いており、そのプリズム軸（プリズムの稜線）が液晶画面の上下方向と平行になるように配置されている。第２のプリズムシート１５はプリズムシート１４の上に配置されており、プリズムが形成されている面がＬＣＤ側に向いており、そのプリズム軸（プリズムの稜線）が第１プリズムシート１４のプリズム軸と直交するように配置されている。

プリズムシートは、一般的に二等辺三角形をしており、代表的にはその頂角が９０°を有するが、本発明においては、上記のように特定された頂角を有する２枚のプリズムシートを使用する。このようなプリズムシートは、一般に市販されているものから選択して使用することができる（例えば、住友３Ｍ社製ＢＥＦ系、三菱レイヨン製ダイヤアート等）。

図１のような構造配置において第１のプリズムシート１４および第２のプリズムシート１５の頂角が共に９０°の場合の視野角の変化に対する輝度の変化を測定した結果を図２に示した。図２に見られるように、前述した特許文献１の場合とは異なり、上記のような構造配置とすることにより、左右方向からの輝度がピークとなる輝度指向特性が得られることがわかる。

本発明のバックライトによれば、左右方向において集光特性および高い輝度が得られるため、車に搭載されるカーナビゲーションなどの液晶表示装置に使用されるデュアルビューディスプレイに適したバックライトを提供することができる。

次に、本発明のさらに好ましい実施形態について図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

まず、２枚のプリズムシートのプリズム頂角の水平輝度指向性に与える影響についてシミュレーションを行った。図１に示される構造配置を変えることなく、また、第２プリズムシートの頂角も９０°のまま固定しておき、第１プリズムシートの頂角を７５°から１００°まで変化させたときの輝度指向特性のシミュレーションの結果を図４および図５に示した。図４は、プリズム頂角を７５°〜１００°まで、５°間隔で変化させたときの輝度指向特性を示し、図５は、プリズム頂角を８５°〜９５°まで、１°間隔で変化させたときの輝度指向特性を示している。図４および図５から、第１プリズムシートの頂角が８０°〜９５°、好ましくは８９°〜９０°であるとき高輝度、高集光性が得られることがわかる。

同様に、このような図１に示される構造配置を変えることなく、また、第１プリズムシートの頂角も９０°のまま固定しておき、第２プリズムシートの頂角を６０°から１２０°まで変化させたときの輝度指向特性のシミュレーションの結果を図3に示した。また、図３における、９０°方向と２７０°方向を結んだ断面における輝度分布を図6に示した。図３および図６から、第２プリズムシートの頂角が７０°〜１１０°、好ましくは８０°〜１００°であるとき高輝度、高集光性が得られることがわかる。

本発明では、第１プリズムシートおよび第２プリズムシートの光学的密着を防ぐために、プリズムシートのプリズムが形成されていない面を粗面加工することを提案する。その際、プリズムシートの粗面加工の輝度指向特性に与える影響について測定した。

図８は、図１に示される構造において、第１プリズムシートおよび第２プリズムシートのプリズム頂角は共に９０°として、それぞれのプリズムの形成されていない面を粗面加工した場合としない場合の輝度指向特性の測定結果を示している。第１プリズムシートだけを粗面加工することにより、第２プリズムシートのみを粗面加工する場合、あるいは第１プリズムシートおよび第２プリズムシートの両者を共に粗面加工する場合に比べて、高輝度、高集光性が得られることがわかる。なお、第1と第2のプリズムシートの両者を共に粗面加工しない場合において輝度が一番高くなるが、光学的密着が生じ、空気層がなくなるため、好ましくない。

本発明のバックライトを使用したディスプレイにおいて、非吸収型偏光板（例えば、３Ｍ社より市販されているＤＢＥＦ、日東電工より市販されているＡＰＣＦなど）を使用する場合に、輝度指向分布が偏光板の透過軸または非吸収型偏光板の透過軸に対して、時計回り、または反時計回りにずれてしまうことがある。

そこで、図９に示すように、前記２枚のプリズムシートをそれぞれのプリズム軸（プリズムの稜線）は互いに直交させたまま、偏光板の透過軸または非吸収型偏光板の透過軸に対して回転させたときの輝度指向特性への影響をシミュレーションした。得られた結果を 図７に示すが、図７から明らかなように、偏光板の透過軸または非吸収型偏光板の透過軸に対して±３０°〜±４５°回転させた位置に配置することによって所望する輝度指向分布を得ることができることがわかる。

本発明のバックライトは、上述したように左右方向において集光特性および高い輝度が得られるため、特に車に搭載されるカーナビゲーション（テレビ）装置のデュアルビューディスプレイに有効に適用することができる。

本発明のバックライトの構造配置図を模式的に示す。 本発明のバックライトの輝度指向特性を示す。 第２のプリズムシートのプリズム角の輝度指向特性に与える影響を３次元で示す。 第１のプリズムシートのプリズム角の輝度指向特性に与える影響を示す。 第１のプリズムシートのプリズム角の輝度指向特性に与える影響を示す。 第２のプリズムシートのプリズム角の輝度指向特性に与える影響を示す。 ２枚のプリズムシートを、偏光板の透過軸または非吸収型偏光板の透過軸に対して回転させたときの輝度指向特性への影響を３次元で示す。 プリズムシートの粗面加工の輝度指向特性に与える影響を示す。 ２枚のプリズムシートと偏光板の透過軸または非吸収型偏光板との位置関係を示す。 デュアルビューディスプレイの構造を示す。 従来のデュアルビューディスプレイの輝度指向特性を示す。

符号の説明

１１ 光源（ＬＥＤなど）
１２ 拡散シート
１３ 拡散シート
１４ 第１のプリズムシート
１５ 第２のプリズムシート
１６ 反射シート
７０ 反射シート
７２ 導光板
７４ 拡散シート
７６ 第１のプリズムシート
７８ 第２のプリズムシート
７１１ 偏光板
７１２ バリアーガラス基板
７１３ バリアー
７１４ ガラス基板
７１５ カラーフィルター
７１６ 液晶
７１７ ガラス基板
７１８ 偏光板

Claims (6)

1. 光源、前記光源から光を入射させて光を均一に導光・拡散させる導光板、前記導光板と液晶パネルの間に配置される拡散シート、前記拡散シートと液晶パネルの間に配置される２枚のプリズムシート、および反射板から構成されるデュアルビューディスプレイ用バックライトであって、前記２枚のプリズムシートのうちの前記拡散シート側のプリズムシートのプリズムが形成されている面が前記拡散シートに向き、かつそのプリズム軸（プリズムの稜線）が液晶画面に対して上下方向に平行になるように配置され、前記２枚のプリズムシートのうちの前記液晶パネル側のプリズムシートのプリズムが形成されている面が前記液晶パネルに向き、かつそのプリズム軸（プリズムの稜線）が液晶画面に対して左右方向と一致されるように配置され、前記拡散シート側のプリズムシートのプリズム頂角が８０°〜９５°であり、前記液晶パネル側のプリズムシートのプリズム頂角が８０°〜１００°であり、前記２枚のプリズムシートは、それぞれのプリズム軸（プリズムの稜線）は互いに直交させたまま、偏光板の透過軸または非吸収型偏光板の透過軸に対して±３０°〜±４５°回転させた位置に配置されていることを特徴とするデュアルビューディスプレイ用バックライト。
2. 前記拡散シート側のプリズムシートのプリズム頂角が８９°〜９０°であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
3. 前記２枚のプリズムシートの隣接する面の片方または両方が粗面加工されていることを特徴とする請求項１に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
4. 前記２枚のプリズムシートの隣接する面のうち、前記導光板に近い方に配置されているプリズムシートが粗面加工されていることを特徴とする請求項３に記載のデュアルビューディスプレイ用バックライト。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のデュアルビューディスプレイ用バックライトを有する液晶ディスプレイ装置。
6. 請求項５に記載の液晶ディスプレイ装置を使用する車載用デュアルビューディスプレイ。