JP6171456B2 - 光制御フィルタ、液晶ユニット、映像源ユニット、液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライト（面光源装置）から投射された光源光を液晶表示パネルに提供するための光制御フィルタ、液晶ユニット、これを備える映像源ユニット、及び液晶表示装置に関する。

映像や画像を表示する表示装置の１つとして、液晶表示装置がある。液晶表示装置は、バックライト（面光源装置）から投射された光源光（白色光）を、映像情報を含む液晶表示パネルに供給し、透過させることにより、映像を正面側（観察者側）に出射する表示装置である。液晶表示装置には、面光源装置及び液晶表示パネル以外にも、観察者が適切で良質な映像を観察できるように各種の層が備えられている。

例えば特許文献１には光を透過する部位と、光を吸収する部位とが交互に配列された層を具備している表示装置が開示されている。これによれば当該交互に配列された方向について視野角を制御することができるとともに、外光等の不要な光の一部を吸収することが可能である。
また、特許文献２にも視野角を制御することができるいわゆるルーバーについて記載されている。

特開２０１２−１３２９８５号公報 特開２００２−３０３７０７号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された光学シートでは意図した方向については映像光を制御することができるが、これとは異なる方向（特に直交する方向）については光を制御することができず、十分な視野角や明るさが得られないことがあった。

また、通常の液晶表示装置では、正面（画面の法線方向）において映像が最も明るく、正面から角度がずれるに従って映像が暗くなる傾向にある。例えば車載のカーナビゲーションや車のコンソールに表示装置を用いる場合には、正面よりも運転席側や運転席側及び助手席側に明るい映像を提供することが必要である。ところが、特許文献１、２に記載された光学シートでは、明るい映像を提供する方向を制御することが困難であった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、映像が明るくなる方向を制御することができる光制御フィルタを提供することを課題とする。また当該光制御フィルタを備える液晶ユニット、映像源ユニット、及び液晶表示装置を提供する。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されることはない。

請求項１に記載の発明は、複数の層が積層され、入射した光を制御して出射する光制御フィルタ（１６）であって、複数の層のうちの１つであり、平板状のシート部材である本体部（２１）の一方の面に沿ってプリズム形状の断面を有して一方に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される複数の単位プリズム（２２ａ’）を具備するプリズムシート（２０’）と、複数の層の１つである光制御層（３２）と、を備え、プリズムシートは、単位プリズムが、配列される方向の断面において本体部の法線（ｎｄ）に対して傾きを有する少なくとも２つの辺（２２ｂ’、２２ｃ’）を有し、当該辺の傾きは法線方向に対して非対称とされており、光制御層は、上記一方とは異なる方向に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される、光を透過する複数の光透過部（３３）と、台形断面を有し、隣り合う光透過部間に光を吸収する材料が含まれることにより光を吸収する複数の光吸収部（３４）と、を有し、単位プリズムが延びる方向と、光透過部が延びる方向とが、光制御フィルタを平面視したときに交差する、光制御フィルタである。
請求項２に記載の発明は、複数の層が積層され、入射した光を制御して出射する光制御フィルタ（１６）であって、複数の層のうちの１つであり、平板状のシート部材である本体部（２１）の一方の面に沿ってプリズム形状の断面を有して一方に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される複数の単位プリズム（２２ａ”）を具備するプリズムシート（２２”）と、複数の層の１つである光制御層（３２）と、を備え、プリズムシートは、単位プリズム又は単位プリズムの間に、本体部の出光面に平行な面を具備し、光制御層は、一方とは異なる方向に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される、光を透過する複数の光透過部（３３）と、台形断面を有し、隣り合う光透過部間に光を吸収する材料が含まれることにより光を吸収する複数の光吸収部（３４）と、を有し、単位プリズムが延びる方向と、光透過部が延びる方向とが、光制御フィルタを平面視したときに交差する、光制御フィルタである。

ここでプリズム形状とは、光を分散、屈折、全反射、及び複屈折の少なくとも１つを起こさせる界面を構成するために該界面の一方と他方とで屈折率が異なるように形成した多面体に基づく形状である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光制御フィルタ（１６）において、交差する角度が９０°である。

請求項４に記載の発明は、複数の層が積層されて映像を表示できる液晶ユニット（１５）であって、請求項１乃至３のいずれかに記載の光制御フィルタ（１６）と、偏光板（４０）と、液晶表示パネル（４１）と、を備え、光制御フィルタが偏光板に積層されている、液晶ユニットである。

請求項５に記載の発明は、面光源装置（１０）と、面光源装置の光源光出射側に配置され、複数の層が積層された液晶ユニット（１５）とを備え、液晶ユニットは、請求項１乃至３のいずれかに記載の光制御フィルタ（２０）と、偏光板（４０）と、液晶表示パネル（４１）と、を備え、液晶ユニットの光制御フィルタのプリズムシート（２０）が光制御層（３２）よりも面光源装置側に配置され、光制御層よりも観察者側に液晶表示パネルが設けられている、映像源ユニット（１）である。

請求項６に記載の発明は、面光源装置（１０）と、面光源装置の光源光出射側に配置され、複数の層が積層された液晶ユニット（１６５）とを備え、液晶ユニットは、請求項１乃至３のいずれかに記載の光制御フィルタ（１６）と、偏光板（４０）と、液晶表示パネル（４１）と、を備え、光制御フィルタが最も観察者側となる位置に配置される、映像源ユニット（１５１）である。

請求項７に記載の発明は、筐体を有し、筐体の内側に請求項５又は６に記載の映像源ユニット（１、１５１）が配置されている液晶表示装置である。

請求項８に記載の発明は、筐体を有し、筐体に保持される請求項６に記載の映像源ユニット（１５１）を備え、光制御フィルタ（１６）は着脱可能である液晶表示装置である。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の液晶表示装置において、単位プリズム（２２ａ）が延びる方向が鉛直であり、光制御層（３２）の光透過部（３３）及び光吸収部（３４）が延びる方向が水平である。

本発明によれば、光源から提供された光を制御して、該光の輝度（映像光の輝度）のピークを所望の方向とすることができる。

第一の形態を説明する図であり、映像源ユニット１の層構成を模式的に表した斜視図である。 映像源ユニット１の層構成を説明する水平方向断面図である。 映像源ユニット１の層構成を説明する鉛直方向断面図である。 プリズムシート２０の一部を拡大した図である。 変形例におけるプリズムシート２０’の一部を拡大した図である。 他の変形例におけるプリズムシート２０”の一部を拡大した図である。 光制御シート３０の一部を拡大して示した図である。 光制御層３２の作製方法の一場面を示した図である。 第二の形態を説明する図であり、映像源ユニット５１の層構成を説明する水平方向断面図である。 第三の形態を説明する図であり、映像源ユニット１０１の層構成を説明する水平方向断面図である。 第四の形態を説明する図であり、映像源ユニット１５１の層構成を説明する水平方向断面図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を誇張して記載することがある。また、見やすさのため繰り返しとなる符号は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、液晶表示装置の内部に含まれる映像源ユニット１の構造を概念的に表した斜視図ある。

液晶表示装置は、映像源ユニット１を有しており、映像源ユニット１に含まれる面光源装置１０から出射された白色の光源光が液晶表示パネル４１を透過して映像情報を得てから観察者側に提供される。例えば液晶表示装置は、自動車のセンターコンソール部に内蔵され、映像源ユニット１の観察者側面が車内に露出して配置され、観察者に映像を提供する。

液晶表示装置は不図示の筐体を備え、ここに映像源ユニット１が内蔵される。筐体は液晶表示装置の外殻を形成し、液晶表示装置を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体は映像源ユニット１を支持可能に開口を有しており、該開口に映像源ユニット１が嵌め込まれて取り付けられている。その他、液晶表示装置には液晶表示装置として機能するための各種公知の構成部材が備えられている。

図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った水平方向における映像源ユニット１の厚さ方向水平断面、図３は図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った鉛直方向における映像源ユニット１の厚さ方向断面を表した。図２、図３はそれぞれ映像源ユニット１の層構成を模式的に示している。

図１乃至図３からわかるように、映像源ユニット１は複数の層が積層されており、面光源装置１０及び液晶ユニット１５が厚さ方向に並べられている。以下詳しく説明する。

面光源装置１０は、通常の液晶表示装置に用いられるものを適用することができる。

液晶ユニット１５は、面光源装置１０からの光を透過させ光源光に映像情報を付与するとともに、観察者にとって見易い映像となるように各種機能を有する部材である。本形態では液晶ユニット１５は、面光源装置１０に近い側から、光制御フィルタ１６、第一偏光板４０、液晶表示パネル４１、第二偏光板４２、及び機能層４５を備えており、これらが積層されている。ここで光制御フィルタ１６は、面光源装置１０に近い側からプリズムシート２０、光制御シート３０を有して構成されている。

プリズムシート２０は、光制御フィルタ１６を構成する１つの部材であり、シート状に形成された本体部２１と、本体部２１の面のうち、面光源装置１０側の面、つまり入光側面に設けられた単位プリズム部２２と、を有している。図４には、図２のうちプリズムシート２０の一部に注目して拡大した図を示した。ここでｎｄはプリズムシート２０に含まれる本体部２１のシート面の法線方向を表わしている。

プリズムシート２０は、後述するように、面光源装置１０から平行に出射された光源光を所望の方向に偏向する機能（指向性偏向機能）を有する層である。この指向性偏向機能は、プリズムシート２０のうち、主として単位プリズム部２２によって発揮される。

図２、及び図４に表れているように、本体部２１は、単位プリズム部２２を支持する機能を有する平板状のシート部材である。そして、本体部２１の面のうち、面光源装置１０に対向する側とは反対側の面が出光側面となる。本形態において、本体部２１の出光側面は、平坦（平ら）で平滑な面として形成され、後述する光制御シート３０が接着剤により積層されている。

単位プリズム部２２は、本体部２１の面光源装置１０側となる面に設けられ、図２及び図４によく表れているように、複数の単位プリズム２２ａが本体部２１の面に沿った１つの方向（本形態では鉛直方向）に延び、当該延びる方向とは異なる方向（本形態では水平方向）並べられている。すなわち、単位プリズム２２ａは、図２、図４に示したプリズム形状の断面（本形態では三角形断面形状）を維持して１つの方向に延び、延びる方向に直交する方向に並べられた柱状の部材である。単位プリズム２２ａの延在する方向は、単位プリズム２２ａが並べられる方向に直交する他、後述する光制御シート３０の光透過部３３、光吸収部３４が延びる方向に対して正面視で交差し、この角度は９０度ずれた方向であることが好ましい。従って、本形態では単位プリズム２２ａが延びる方向と光吸収部３４ｂが延びる方向とは平面視で直交する。
なお、単位プリズム２２ａが延びる方向は映像光を偏向する方向に交差する方向となる（本形態では単位プリズム２２ａは鉛直方向に延び、偏向方向は水平方向左右である。）。

本形態では１つの例として三角形断面である単位プリズム２２ａについて説明したが、これに限らず他のプリズム形状の断面であってもよい。プリズム形状は光を分散、屈折、全反射、及び複屈折の少なくとも１つを起こさせる界面を構成するために該界面の一方と他方とで屈折率が異なるように形成した多面体に基づく形状である。

図２、図４からわかるように、本形態において単位プリズム２２ａは、本体部２１の入光側を底辺とし、法線ｎｄを高さ方向として面光源装置１０側に位置する頂点を有する二等辺三角形の断面を具備する。従って、単位プリズム２２ａの２つの斜辺は、法線方向ｎｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっている。これにより、後述するように法線方向ｎｄから単位プリズム２２ａに入射した光は、単位プリズム２２ａの並列方向に平行な面（本形態では水平面）左右に偏向され、偏向された方向に輝度のピークを有する光が進行する。

ここで、単位プリズム２２ａの寸法は特に限定されるものではなく、所望の偏向方向に応じて決めることができる。例えば単位プリズム２２ａの屈折率を１．５５、図４に表した単位プリズム２２ａの頂角θ１を９０°とすることにより、輝度のピークを法線ｎｄに対して水平方向左右２８°の向きに偏向することができる。

以上のような構成を有するプリズムシート２０は、押し出し成型により、又は、本体部２１上に単位プリズム２２ａを賦型することにより、製造することができる。プリズムシート２０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、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、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）が好適に使用され得る。

図５には、１つの変形例のプリズムシート２０’を説明する図を示した。図５は図４に相当する図である。本例のプリズムシート２０’は、本体部２１及び単位プリズム部２２’を有している。本体部２１はプリズムシート２０に具備される本体部２１と同様である。

上記したプリズムシート２０では、単位プリズム２２ａが二等辺三角形の断面を有していたのに対し、プリズムシート２０’の単位プリズム部２２’を構成する単位プリズム２２ａ’は斜辺を形成する２つの辺で法線ｎｄと成す角が異なる。すなわち図５に表したように、一方の斜辺２２ｂ’が法線に対してθ２２を有して傾斜しており、他方の斜辺２２ｃ’が法線に対してθ２３を有して傾斜している。
これにより、後述するように法線方向ｎｄから単位プリズム２２ａ’に入射した光は、単位プリズム２２ａ’の並列方向に平行な面（本形態では水平面）左右において偏向される程度が異なる。このように斜辺の角度を変えることにより、光源光の輝度のピークの向きを制御することができる。例えば単位プリズム２２ａ’の屈折率を１．５５とし、図５にθ２１で表した頂角を９０°、斜辺２２ｂ’が法線ｎｄと成す角であるθ２２を３０°、斜辺２２ｃ’が法線ｎｄと成す角であるθ２３を６０°とすることにより、輝度のピークを法線ｎｄに対して水平方向左右でそれぞれ異なる程度で偏向することが可能である。具体的には斜辺２２ｂ’により４２°、斜辺２２ｃ’により１７°でそれぞれ輝度のピークの方向を偏向できる。

図６には、他の変形例のプリズムシート２０”を説明する図を示した。図６は図４に相当する図である。本例のプリズムシート２０”は、本体部２１及び単位プリズム部２２”を有している。本体部２１はプリズムシート２０に具備される本体部２１と同様である。

上記したプリズムシート２０では、断面が二等辺三角形である単位プリズム２２ａが連続して配列されていたのに対し、プリズムシート２０”の単位プリズム部２２”に具備される単位プリズム２２ａ”は隣り合う単位プリズム２２ａ”との間にＷ３２の間隙を有して配列されている。従って当該間隙部分においては本体部２１の面２１ａ”が露出し、本体部２１の出光面と平行となっている。
これにより、プリズムシート２０のように光源光を偏向することができるとともに、後述するように正面（法線ｎｄ方向）へも光源光を提供することができる。必要に応じてＷ３２の大きさを変更すれば、正面へ提供される映像光の明るさを調整することが可能である。例えば単位プリズム２２ａ”の屈折率を１．５５、図６にθ３で表した単位プリズム２２ａ”の頂角を９０°、図６にＷ３１で表したピッチを１２０μｍ、図６にＷ３２で表した間隔部分を４０μｍとすることにより、輝度のピークの向きを、法線ｎｄに対して０度（正面）、水平方向左右に２８°のそれぞれとなるように偏向することができる。

本形態では本体部２１の出光面と平行である面２１ａ”を単位プリズム２２ａ”の間隙により形成したが、この他、単位プリズムのうち突出する頂部を出光面と平行になるように切断したような形態によっても面２１ａ”と同様の効果を奏するものとなる。このときには単位プリズムの断面は台形となる。

図１乃至図３に戻り光制御シート３０について説明する。光制御シート３０は光制御フィルタ１６を構成する１つの部材であり、本形態ではプリズムシート２０のうち面光源装置１０とは反対側に積層されている。光制御シート３０は、光を透過するとともに不要な光の少なくとも一部を吸収する機能を有している。図７には図３のうち光制御シート３０の一部に注目して拡大した図を示した。図３、図７からわかるように、光制御シート３０は、基材層３１及び光制御層３２を有している。

基材層３１は、光制御層３２を形成するための基材となる層である。従って、基材層３１は光透過性を有し、光制御層３２を形成及び保持することができる程度に強度を有していればよい。従って、基材層３１を構成する材料は特に限定されることはないが、プリズムシート２０の本体部２１と同様のものを挙げることができる。

光制御層３２は上記基材層３１のうち面光源装置１０側となる面に積層されており、基材層３１の当該一方の面に沿って光を透過可能に並列された複数の光透過部３３と、隣接する２つの光透過部３３の間に並列された複数の光吸収部３４と、を備えている。そして、本形態では光透過部３３及び光吸収部３４は、図３、図７に示した断面を有して図２に表れるように液晶ユニット１５のシート面に沿った１方向（本形態では水平方向）に延び、当該延びる方向とは異なる方向（本形態では鉛直方向）に複数の光透過部３３及び光吸収部３４が交互に並列されている。
当該光透過部３３、及び光吸収部３４が延びる方向は上記プリズムシート２０により光源光が偏向される方向に交差しない方向であることが好ましい。すなわち、光吸収部３４が延びる方向は上記した通り単位プリズム２２ａが延びる方向と平面視で直交することが好ましい。

光透過部３３は、映像光を透過する機能を有する部位で、図３、図７に表れる断面において、略台形の断面を有する要素である。当該略台形断面における上底が面光源装置１０側、該上底より長い下底が観察者側にそれぞれ配置されている。本形態では隣り合う光透過部３３の下底側（観察者側）が連結されている。

光透過部３３は、光透過性を有する材料により形成されている。このような材料は特に限定されることはないが、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の１つ以上を主成分とする透明樹脂や、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）を用いることができる。ここで光透過部３３の屈折率は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から１．４９〜１．５６であることが好ましい。

光吸収部３４は、隣り合う光透過部３３間に形成される光を吸収する機能を有する部位であり、本形態では略台形を有する。従って光吸収部３４には光を吸収する材料が含有されており、この略台形断面における上底が観察者側、該上底より長い下底がその反対側である面光源装置１０側に向けられている。
ここで、光吸収部３４の略台形断面における斜辺（脚部）は、液晶ユニット１５の厚さ方向（図２、図３、図７の紙面左右方向）に対して０度以上１０度以下の角度をなしていることが好ましい。本形態では、光吸収部３４は断面が略台形である例を示したが、これに限らず正方形、長方形、平行四辺形であってもよい。また、上記斜辺の傾きは必ずしも一定である必要はなく、液晶ユニット１５の厚さ方向位置によって変化した折れ線状であってもよいし、曲線状であってもよい。さらに、光吸収部３４の上底の長さを小さくして断面を略三角形とすることもできる。

このような光吸収部３４は例えば透明樹脂中に光吸収性を有する材料を含有することにより形成することができる。
透明樹脂としては例えば電離放射線硬化型樹脂等を用いることができ、特に限定されることはないが、例えば電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂を用いることができる。
一方、光吸収性を有する材料としては、可視光である迷光や外光等の不要光を吸収する機能を有すればよく、例えばカーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等、顔料、染料を挙げることができる。
図３、図７には透明樹脂に光吸収性を有する黒色粒子が分散されている態様を示した。ここで黒色粒子は、上記カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等、顔料、染料等により光吸収性を有するように形成された粒子状の物質である。

光制御シート３０は例えば次のように製造される。図８に説明のための図を示した。
始めに、基材層３１となる基材３１’の上に、光透過部３３を形成する。光透過部３３を形成するには、光透過部３３の形に対応した表面形状を有する金型ロール５２を準備する。次に、当該金型ロール５２とニップロール５１との間に基材３１’を送り込む。図８に示した矢印ＶＩＩＩは、基材３１’を送り込む方向である。基材３１’の送り込みに合わせて、金型ロール５２と基材３１’との間に供給装置５５から光透過部３３を構成する組成物５０の液滴を供給し続ける。供給装置５５から基材３１’上に組成物５０を供給するとき、金型ロール５２と基材３１’との間に、組成物５０が溜まったバンクが形成されるようにする。このバンクにおいて、組成物５０が基材３１’の幅方向に広がる。

上記のようにして金型ロール５２と基材３１’との間に供給された組成物５０は、金型ロール５２およびニップロール５１間の押圧力により、基材３１’と金型ロール５２との間に充填される。その後、光照射装置５４によって組成物５０に紫外線等を照射し、組成物５０を硬化させることによって光透過部３３を形成することができる。光透過部３３が形成された後、基材３１’上に光透過部３３が形成されたシートは、剥離ロール５３を介して引かれることによって、金型ロール５２から引き剥がされる。そして所定の大きさに切断される。
これにより基材層３１及び該基材層３１上に光透過部３３が積層された中間部材を得る。

得られた中間部材に対して硬化する前の光吸収部３４を構成する組成物を過剰に供給し、ブレードで押圧して掻き取るように移動させる。これにより余分な組成物を除外するとともに、隣り合う光透過部３３間に組成物が充填される。その後、当該組成物を適切な方法で硬化させる。これにより、光透過部３３間に光吸収部３４が形成される。
以上により基材層３１上に光制御層３２が積層された光制御シート３０を得る。

図１乃至図３に戻り、他の構成について説明を続ける。第一偏光板４０、及び第二偏光板４２は液晶表示パネル４１を挟んで面光源装置１０側及び観察者側のそれぞれに配置される板状の部材である。第一偏光板４０及び第二偏光板４２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（透過軸と平行な方向）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（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

一方、液晶表示パネル４１には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶表示パネル４１の配向は変化するようになる。面光源装置１０側（すなわち入光側）に配置された第一偏光板４０を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された液晶表示パネル４１の部位を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない液晶表示パネル４１の部位を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶表示パネル４１への電界印加の有無によって、第一偏光板４０を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）が、第一偏光板４０の出光側に配置された第二偏光板４２をさらに透過するか、又は、第二偏光板４２で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。

このようにして第一偏光板４０、第二偏光板４２及び液晶表示パネル４１により、面光源装置１０からの光の透過または遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。

機能層４５は、一層または複数の層からなる積層体によって構成することができる。機能層４５に備えられる層としては、例えば、ハードコート層が挙げられる。ハードコート層は、表示機器の最も観察者側に配置されており、表示機器の表示面を構成する。したがって、ハードコート層は、外部との接触に起因した擦傷に対する耐性が付与されている。このようなハードコート層は、例えば、光硬化型樹脂を硬化させることによって形成できる。当該光硬化型樹脂の具体例としては、アクリルウレタン系の光硬化型樹脂を挙げることができる。また、ハードコート層は、表示機器の表示面を構成するため、場合によっては防眩機能を有していることが好ましい。防眩機能を有するハードコート層によれば、表示機器の表示面での外光の反射や外部像の写りこみを防止して、表示機器の表示面に表示される映像の視認性を向上させることができる。
また、機能層４５に備えられる層はハードコート層に限定されず、公知の表示機器に備えられるものを適宜適用することができる。

以上示した各構成において、プリズムシート２０のうち、単位プリズム部２２とは反対側の本体部２１に光制御シート３０の光制御層３２が接着剤により固定される。そして光制御シート３０の基材層３１側に第一偏光板４０、液晶表示パネル４１、及び第二偏光板４２がこの順でそれぞれ積層される。そして第二偏光板４２の観察者側となる側に所定の間隔を有して機能層４５が配置されて、液晶ユニット１５となる。
一方、面光源装置１０の光源光出射側に、作製した液晶ユニット１５を所定の間隔を有して配置し、両者の外縁を互いに固定する等して位置決めをおこない、映像源ユニット１を得ることができる。

以上説明した映像源ユニット１を備える液晶表示装置によれば、例えば次のように観察者に映像光を提供することができる。光路例を示しつつ説明する。ただし、ここで示す光路例は概念的なものであり、反射角や屈折角等を厳密に表したものではない。

図２に示したように、面光源装置１０で平行化されて出射した光Ｌ２１はプリズムシート２０の単位プリズム２２ａの斜面に達する。図２に光Ｌ２１、図３に光Ｌ３１、図４に光Ｌ４１、Ｌ４２で表したように、単位プリズム２２ａが延びる方向に直交する方向（本形態では水平方向）に関しては映像光が到達した斜面により、当該水平方向左右のいずれかに偏向される（図２のＬ２１、図４のＬ４１、Ｌ４２）。偏向の程度は単位プリズム２２ａの法線ｎｄに対する斜辺の角度や単位プリズム２２ａの屈折率等により決まる。
一方、図３に表した光Ｌ３１のように、単位プリズム２２ａが延びる方向に平行な方向（本形態では鉛直方向）に関してはほとんど偏向されることなく正面の方向を維持する。
以上からわかるように、プリズムシート１２により、光は光吸収部３４が並べられる方向とは異なる方向について所望の方向（本形態では水平方向左右）に偏向され、当該左右方向において輝度のピークを有する光となる。

プリズムシート２０により上記のように偏向された光は、図２に光Ｌ２１、図３にＬ３１、及び図７にＬ７１で示したように光制御層３２の光透過部３３を透過してそのままの向きで液晶表示パネル４２で映像情報を得てから観察者に出射される。従って、本形態では水平方向左右において明るい映像光を観察することができる。
一方、図７に光Ｌ７２、Ｌ７３で示したように、何らかの理由で鉛直方向に大きな角度を有して光制御層３２に入射した光は光吸収部３４に入射してここで吸収される。従って、鉛直方向については上下方向へ進む光が遮断されて視野角が制限される。

このような光制御フィルタ１６、並びにこれを備える液晶ユニット１５、映像源ユニット１、及び液晶表示装置によれば、左右方向に存在する観察者にとって見易い映像光を提供することができる。すなわち、光透過部３３、光吸収部３４により視野角を意図的に制限した方向とは異なる方向について光を適切に制御することができる。例えば自動車のコンソール中央に配置された液晶表示装置は、運転席及び助手席に着席した者が見ることが多いので液晶表示装置の正面が明るく、その左右方向の映像光が暗いことは不便である。これに対して光制御フィルタ１６、並びにこれを備える液晶ユニット１５、映像源ユニット１、及び液晶表示装置によれば、このような不具合を解消することが可能である。
一方、本形態では、光制御層３２により鉛直方向への光の拡散を小さく抑えている。これにより例えば自動車のコンソールに液晶表示装置を配置した場面を考えたとき、特に鉛直方向上方への映像光がフロントガラスに映り込むことを防止することが可能となり、より利便性が高まる。

図５に示したプリズムシート２０’を備えた例では、図５に示した光Ｌ５１、Ｌ５２のように、左右方向を均等でなく、左右方向一方に角度が大きく偏向した位置で輝度のピークを得ることができる。このように、所望の方向へ高い輝度の光を提供することが可能となる。

また、図６に示したプリズムシート２０”を備えた例では図６に示した光Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３のように、図４に示した光Ｌ４１、Ｌ４２と同様な偏向（光Ｌ６１、Ｌ６２）に加え、設けられた本体部２１の面２１ａ”を透過した光Ｌ６３は偏向されることなくプリズムシート２０”を透過する。このように、正面方向へも輝度のピークが必要な場合には、面２１ａ”を形成することにより可能となる。上記したように面２１ａ”の幅Ｗ３２の大きさによって正面輝度の程度を調整することができる。

図９は第二の形態を説明する図であり、映像源ユニット５１の水平方向断面で層構成を模式的に表している。図９は図２に相当する図である。
映像源ユニット５１では、光制御フィルタ６６において、プリズムシート７０が上記プリズムシート２０とは異なり本体部２１を有しておらず、単位プリズム部２２のみで形成されている。そして当該単位プリズム部２２が光制御シート３９の光制御層３２に積層されている。これにより、上記した液晶ユニット、映像源ユニット、及び液晶表示装置と同様の機能を有する他、映像源ユニットを薄く形成することができる。

このような光制御フィルタ６６は、光制御シート３０を形成した後に、光制御層３２に対して直接単位プリズム部２２を形成することにより作製できる。

図１０は第三の形態を説明する図であり、映像源ユニット１０１の層構成を模式的に表した図である。図１０は図２に相当する。
映像源ユニット１０１は第一偏光板４０と液晶表示パネル４１との間に光制御フィルタ１６を配置した例である。このような映像源ユニット１０１も、上記した映像源ユニット１と同様の効果を奏するものとなる。

図１１は第四の形態を説明する図であり、映像源ユニット１５１の層構成を模式的に表した図である。図１１は図２に相当する。
映像源ユニット１５１は光制御フィルタ１６を最も観察者側に配置した例である。このような映像源ユニット１５１も、上記した映像源ユニット１と同様の効果を奏するものとなる。

さらに、図１１に破線及び直線矢印で概念的に示したように、本形態では既存の液晶ユニットに対して追加するように観察者側から光制御フィルタ１６を後付け、場合によっては取り外しもすることができ、利便性を高めることができる。このときには液晶表示装置を構成するに際し、液晶ユニット１６５のうち光制御フィルタ１６以外は筐体内に収められることにより保持され、光制御フィルタ１６は必ずしも筐体に保持されることなく液晶ユニット１６５の他の部材により保持されていればよい。

１、１０１ 映像源ユニット
１０、面光源装置
１５ 液晶ユニット
１６ 光制御フィルタ
２０ プリズムシート
２１ 本体部
２２ 単位プリズム部
２２ａ 単位プリズム
３０ 光制御シート
３１ 基材層
３２ 光制御層
３３ 光透過部
３４ 光吸収部
４０ 第一偏光板
４１ 液晶表示パネル
４２ 第二偏向層
４５ 機能層

Claims (9)

1. 複数の層が積層され、入射した光を制御して出射する光制御フィルタであって、
   前記複数の層のうちの１つであり、平板状のシート部材である本体部の一方の面に沿ってプリズム形状の断面を有して一方に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される複数の単位プリズムを具備するプリズムシートと、
   前記複数の層の１つである光制御層と、を備え、
   前記プリズムシートは、
   前記単位プリズムが、配列される方向の断面において本体部の法線に対して傾きを有する少なくとも２つの辺を有し、当該辺の傾きは前記法線方向に対して非対称とされており、
   前記光制御層は、
   前記一方とは異なる方向に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される、光を透過する複数の光透過部と、
   台形断面を有し、隣り合う前記光透過部間に光を吸収する材料が含まれることにより光を吸収する複数の光吸収部と、を有し、
   前記単位プリズムが延びる方向と、前記光透過部が延びる方向とが、前記光制御フィルタを平面視したときに交差する、光制御フィルタ。
2. 複数の層が積層され、入射した光を制御して出射する光制御フィルタであって、
   前記複数の層のうちの１つであり、平板状のシート部材である本体部の一方の面に沿ってプリズム形状の断面を有して一方に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される複数の単位プリズムを具備するプリズムシートと、
   前記複数の層の１つである光制御層と、を備え、
   前記プリズムシートは、
   前記単位プリズム又は前記単位プリズムの間に、前記本体部の出光面に平行な面を具備し、
   前記光制御層は、
   前記一方とは異なる方向に延びるとともに、該延びる方向とは異なる方向に配列される、光を透過する複数の光透過部と、
   台形断面を有し、隣り合う前記光透過部間に光を吸収する材料が含まれることにより光を吸収する複数の光吸収部と、を有し、
   前記単位プリズムが延びる方向と、前記光透過部が延びる方向とが、前記光制御フィルタを平面視したときに交差する、光制御フィルタ。
3. 前記交差する角度が９０°である請求項１又は２に記載の光制御フィルタ。
4. 複数の層が積層されて映像を表示できる液晶ユニットであって、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光制御フィルタと、偏光板と、液晶表示パネルと、を備え、
   前記光制御フィルタが前記偏光板に積層されている、液晶ユニット。
5. 面光源装置と、
   前記面光源装置の光源光出射側に配置され、複数の層が積層された液晶ユニットとを備え、
   前記液晶ユニットは、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光制御フィルタと、偏光板と、液晶表示パネルと、を備え、
   前記液晶ユニットの前記光制御フィルタの前記プリズムシートが前記光制御層よりも前記面光源装置側に配置され、前記光制御層よりも観察者側に前記液晶表示パネルが設けられている、映像源ユニット。
6. 面光源装置と、
   前記面光源装置の光源光出射側に配置され、複数の層が積層された液晶ユニットと、を備え、
   前記液晶ユニットは、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光制御フィルタと、偏光板と、液晶表示パネルと、を備え、
   前記光制御フィルタが最も観察者側となる位置に配置される、映像源ユニット。
7. 筐体を有し、前記筐体の内側に請求項５又は６に記載の映像源ユニットが配置されている液晶表示装置。
8. 筐体を有し、前記筐体に保持される請求項６に記載の映像源ユニットを備え、前記光制御フィルタは着脱可能である液晶表示装置。
9. 前記単位プリズムが延びる方向が鉛直であり、前記光制御層の前記光透過部及び前記光吸収部が延びる方向が水平である、請求項７又は８に記載の液晶表示装置。

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