(57)【要約】【課題】光の利用効率が良好であり、高輝度の映像を表示可能な透過型表示装置を提供する。【解決手段】透過型表示装置１０は、基材層１４３の入射側に、レンズ層１４４側から光制御シート１４のシート面の略法線方向に沿って単位レンズ１４４ａに平行光を照射したときにその平行光の焦点となる位置と焦点の近傍となる領域とからなる焦点領域に光が透過可能な開口部１４２を有する遮光パターン１４１を有する光制御シート１４を備えるものとした。この遮光パターン１４１の入射側は、光を反射する作用を有する反射層１４１ａとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する光源部と、
出射側に凸となる単位レンズが複数配列されたレンズ層と前記レンズ層の基材となる基材層と前記基材層の入射側に形成された遮光パターンとを有する光制御シートと、
前記光制御シートより出射側に配置され、前記光源部が発する光によって照明される透過型表示部と、
前記透過型表示部の出射側に設けられる光拡散層と、
を備える透過型表示装置であって、
前記遮光パターンは、前記レンズ層側から前記光制御シートのシート面の略法線方向に沿って前記単位レンズに平行光を照射したときに、前記平行光の焦点となる位置と前記焦点の近傍となる領域とからなる焦点領域に光が透過可能な開口部を有し、
前記遮光パターンの入射側は、光を反射すること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の透過型表示装置において、
前記単位レンズは、２次元方向に複数配列されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の透過型表示装置において、
前記基材層は、前記光制御シートに入射する光のうち、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する偏光光学要素であること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記遮光パターンの前記レンズ層側は、光を吸収すること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記光源部は、略点光源の発光体が複数配列されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の透過型表示装置において、
前記光源部は、時分割で多原色を発光可能であること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記光拡散層は、入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面を有する単位光学形状部が複数配列されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の透過型表示装置において、
複数配列された前記単位光学形状部の間には、光を吸収する光吸収部が形成されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の透過型表示装置において、
前記光拡散層の厚み方向における前記単位光学形状部の断面形状は、入射側の幅が出射側の幅に比べて広い略台形形状であること、
【請求項１０】
請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記単位光学形状部は、１次元方向に複数配列されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、
前記透過型表示部は、液晶パネルであること、
を特徴とする透過型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の透過型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、面光源装置を用いて液晶パネルを背面から照明し、映像を表示する透過型表示装置が知られている（例えば、特許文献１）。面光源装置では、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を発光源として用いているが、これらの発光源からの照明光を効率よく必要な範囲に拡散したり、集光したりする目的で、レンズ形状やプリズム形状等の光学形状が形成された光学シートが用いられている。
【特許文献１】特開２００６−１１９６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような透過型表示装置では、発光源が発する照明光を所望する視野角範囲内へ出射させて光の利用効率をあげ、より高輝度の映像を表示可能とすることが常に求められている。
しかし、照明光の集光や拡散のために光学シートを使用した場合に、光が光学シートに入射する入射角度等によっては、所望しない方向へ出射して迷光となる場合があった。そのため、光の利用効率が低下し、輝度の向上効果が小さいという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、光の利用効率が良好であり、高輝度の映像を表示可能な透過型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、光を発する光源部（１３）と、出射側に凸となる単位レンズ（１４４ａ）が複数配列されたレンズ層（１４４）と前記レンズ層の基材となる基材層（１４３）と前記基材層の入射側に形成された遮光パターン（１４１）とを有する光制御シート（１４）と、前記光制御シートより出射側に配置され、前記光源部が発する光によって照明される透過型表示部（１１）と、前記透過型表示部の出射側に設けられる光拡散層（１５）と、を備える透過型表示装置であって、前記遮光パターンは、前記レンズ層側から前記光制御シートのシート面の略法線方向に沿って前記単位レンズに平行光を照射したときに、前記平行光の焦点となる位置と前記焦点の近傍となる領域とからなる焦点領域に光が透過可能な開口部（１４２）を有し、前記遮光パターンの入射側（１４１ａ）は、光を反射すること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型表示装置において、前記単位レンズ（１４４ａ）は、２次元方向に複数配列されていること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型表示装置において、前記基材層（１４３）は、前記光制御シート（１４）に入射する光のうち、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する偏光光学要素であること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記遮光パターン（１４１）の前記レンズ層側（１４１ｂ）は、光を吸収すること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記光源部（１３）は、略点光源の発光体（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）が複数配列されていること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の透過型表示装置において、前記光源部（１３）は、時分割で多原色を発光可能であること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記光拡散層（１５）は、入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面を有する単位光学形状部（１５１）が複数配列されていること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項８の発明は、請求項７に記載の透過型表示装置において、複数配列された前記単位光学形状部（１５１）の間には、光を吸収する光吸収部（１５２）が形成されていること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載の透過型表示装置において、前記光拡散層（１５）の厚み方向における前記単位光学形状部（１５１）の断面形状は、入射側の幅が出射側の幅に比べて広い略台形形状であること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項１０の発明は、請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記単位光学形状部（１５１）は、１次元方向に複数配列されていること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の透過型表示装置において、前記透過型表示部（１１）は、液晶パネルであること、を特徴とする透過型表示装置（１０）である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明による透過型表示装置は、光制御シートが基材層の入射側に形成された遮光パターンを備え、この遮光パターンは、レンズ層側から光制御シートのシート面の略法線方向に沿って単位レンズに平行光を照射したときに、平行光の焦点となる位置と焦点の近傍となる領域とからなる焦点領域に光が透過可能な開口部を有し、また、遮光パターンの入射側は、光を反射する。よって、光源部からの光のうち、所定の入射角度の範囲内で光制御シートに入射する光は、開口部から単位レンズへ入射し、単位レンズによって集光されてシート面の法線方向に略平行な方向へ出射することができる。一方、所定の入射角度の範囲外で光制御シートに入射する光は、反射層によって光源部側へ反射し、再利用することができる。よって、単位レンズからシート面の法線方向に対して大きな角度をなす方向へ出射して不要な迷光の原因となる光の低減や、光の利用効率の向上を図ることができ、正面輝度が高く明るい映像を表示できる。
【０００７】
（２）単位レンズは、２次元方向に複数配列されているので、シート面の２次元方向において、光の出射角度を制御することができる。
【０００８】
（３）基材層は、光制御シートに入射する光のうち、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する偏光光学要素であるので、開口部から基材層に入射した光のうち、特定の偏光状態以外の光を反射して光源部側へ戻して再利用することができる。よって、効率よく映像の輝度を向上させることができる。
【０００９】
（４）遮光パターンのレンズ層側は、光を吸収するので、透過型表示装置の内部に入射した外光を吸収し、映像のコントラストを向上することができる。
【００１０】
（５）光源部は、略点光源の発光体が複数配列されているので、蛍光管等を用いる場合に比べて透過型表示装置の薄型化を図ることができる。
【００１１】
（６）光源部は、時分割で多原色を発光可能であるので、解像度を向上させることができる。また、この透過型表示装置の透過型表示部を液晶パネルとした場合には、カラーフィルタを省略することができ、コストの低減や、透過率の向上による輝度の向上を図ることができる。
【００１２】
（７）光拡散層は、入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面を有する単位光学形状部が複数配列されているので、光源部が発した光の一部を全反射面で反射させることにより、光の損失を抑え、かつ、容易に視野角を拡大することができる。
【００１３】
（８）複数配列された単位光学形状部の間には、光を吸収する光吸収部が形成されているので、透過型表示装置に入射する外光を吸収し、映像のコントラストを向上させることができる。
【００１４】
（９）光拡散層の厚み方向における単位光学形状部の断面形状は、入射側の幅が出射側の幅に比べて広い略台形形状であるので、所望する方向へ容易に光を出射させることができる。
【００１５】
（１０）単位光学形状部は、１次元方向に複数配列されているので、配列方向において視野角を容易に拡大することができ、また、容易に形成できる。
【００１６】
（１１）透過型表示部は、液晶パネルであるので、高輝度な液晶表示装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面等を参照して、本発明の透過型表示装置の実施形態を説明する。
なお、以下の明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、以下の明細書中では、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光制御シートは、光制御フィルムとしてもよいし、光制御板としてもよい。
さらに、理解を容易にするために、以下の明細書中では、垂直方向、水平方向とは、特に断りがある場合を除いて、透過型表示装置の使用状態における垂直方向、水平方向であるとする。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の透過型表示装置１０を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本実施形態の透過型表示装置１０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal
Display）パネル１１、反射板１２、光源部１３、光制御シート１４、光拡散層１５等を備え、ＬＣＤパネル１１に形成される映像情報を背面から照明して表示する透過型液晶表示装置である。なお、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する面光源装置（バックライト）としては、反射板１２、光源部１３、光制御シート１４が該当している。
【００１９】
ＬＣＤパネル１１は、透過型の液晶表示素子により形成された透過型表示部である。本実施形態のＬＣＤパネル１１は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードであり、対角３２インチサイズ（７４０ｍｍ×４２０ｍｍ）であり、１２８０×７６８ドットの表示を行うことができる。
【００２０】
光源部１３は、ＬＣＤパネル１１を照明する光を発する部分であり、点光源である３種類の発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが２次元方向に複数配列されて形成されている（図２参照）。
発光体１３Ｒは、赤色の発光を行う発光体であり、発光体１３Ｇは、緑色の発光を行う発光体であり、発光体１３Ｂは、青色の発光を行う発光体である。本実施形態では、各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとして発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられている。
また、本実施形態の各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、フィールドシーケンシャル方式によって発光が制御されている。フィールドシーケンシャル方式とは、各発光体を、発光する光の色ごとに時分割で発光させる方式である。
【００２１】
図２は、本実施形態の光源部１３の各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの配列状態を説明する図である。図２では、光源部１３を観察面側（出射側）から見た様子を示している。
各発光体は、垂直方向及び水平方向において等間隔に配列されており、本実施形態では、各発光体が並んでいる間隔は、垂直方向及び水平方向ともにＳ１である。
各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、水平方向において図２の左側から、発光体１３Ｒ（赤色光）、発光体１３Ｇ（緑色光）、発光体１３Ｂ（青色光）、発光体１３Ｇ（緑色光）、発光体１３Ｒ（赤色光）、・・・という配列順序で配列されている。そして、垂直方向に一段下がった位置では、発光体１３Ｒの下（図２における下方、以下同じ）には発光体１３Ｂが、発光体１３Ｂの下には発光体１３Ｒが位置するように配列されている。
なお、上述した各発光体の配列は、一例に過ぎず、どのような順序であってもよい。
【００２２】
図１に戻って、反射板１２は、光源部１３（発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）の光制御シート１４とは反対側（背面側）の全面にわたって設けられており、背面側へ進む照明光を拡散反射して光制御シート１４側（出射方向）へ向かわせ、入射光照度を均一に近付ける働きを有している。
【００２３】
図３は、本実施形態の光制御シート１４を説明する図である。図３（ａ）は、光制御シート１４を、水平方向に平行であってシート面の法線方向に平行な断面での断面の一部を拡大した図である。図３（ｂ）は、光制御シート１４をＬＣＤパネル１１側（出射側）から見た図であり、図３（ｃ）は、光制御シート１４を光源部１３側（入射側）から見た図である。
ここで、シート面とは、光制御シート１４全体として見たときにおける、光制御シート１４の平面方向となる面を示すものであり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。
光制御シート１４は、光源部１３側から順に、遮光パターン１４１、基材層１４３、レンズ層１４４等を備えている。
【００２４】
遮光パターン１４１は、基材層１４３の入射側（光源部１３側）に略全面にわたって形成され、開口部１４２を有している。本実施形態の遮光パターン１４１の厚さは、約２μｍである。
遮光パターン１４１の入射側（光源部１３側）は、光を反射する作用を有し、レンズ層１４４側は、光を吸収する作用を有する。本実施形態では、遮光パターン１４１は、光源部１３側に位置し光を反射する作用を有する反射層１４１ａとレンズ層１４４側に位置し光を吸収する作用を有する光吸収層１４１ｂとが積層された形態となっている。
反射層１４１ａは、アルミニウムを蒸着することにより形成され、光を鏡面反射する作用を有する。なお、この反射層１４１ａは、本実施形態に示したアルミニウム以外の金属、例えば、銀等により形成してもよいし、蒸着に限らず例えば転写等により形成してもよい。
光吸収層１４１ｂは、黒色インクやカーボン等により形成されている。
開口部１４２は、光源部１３からの光が透過可能な部分であり、シート面の法線方向に沿って、レンズ層１４４側から単位レンズ１４４ａに平行光を照射したとき、その平行光の焦点となる位置及び焦点近傍となる領域からなる焦点領域に形成されている。この開口部１４２は、単位レンズ１４４ａと１対１で対応しており、図３（ｃ）に示すように、垂直方向及び水平方向に複数配列されて形成されている。
【００２５】
基材層１４３は、光制御シート１４のベースとなる層であり、本実施形態では、厚さ約１００μｍのシート状の部材を用いている。
本実施形態の基材層１４３は、特定の偏光状態の光のみを透過し、他の偏光状態の光は反射するという作用を有する偏光光学要素である。
この基材層１４３は、例えば、２つの異なるポリマー材の層が交互に積層されて形成されたものである。この２つの異なるポリマー材の層は、シート面に平行であって互いに直交する２つの方向のうち、１つの方向においては２つの層の屈折率が略等しく、層間に屈折率差が生じていない。しかし、他方の方向においては、２つの層の屈折率が異なり、層間に屈折率差が生じている。このような構造により、基材層１４３は、２つのポリマー材の層の屈折率が略等しい方向に平行な偏光面を有する偏光は透過し、層間に屈折率差が生じるもう一方の方向に平行な偏光面を有する偏光は反射するという作用を有する。
【００２６】
従来、本実施形態のＬＣＤパネル１１を含む多くの透過型表示装置に用いられるＬＣＤパネル内には、液晶材が封入されており、ＬＣＤパネルの光源部側（光の入射側）及び観察面側（光の出射側）には、偏光板が設けられている。これらの偏光板は、ある特定の偏光状態の光（例えば、Ｐ偏光）は透過可能であるが、それ以外の偏光状態の光（例えば、Ｓ偏光）は吸収するという働きを有している。そして、ＬＣＤパネルは、印加される電圧によって変化する液晶分子の配列と、上述の偏光板の作用とにより、光源部１３が発する照明光のうち、ある特定の偏光状態の光（この場合、Ｐ偏光）を透過することによって、映像を表示している。
本実施形態のＬＣＤパネル１１も、その入射側と出射側とに、特定の偏光状態の光のみを透過する不図示の偏光板を有しており、本実施形態の基材層１４３は、基材層１４３を透過可能な光の偏光状態と、ＬＣＤパネル１１に設けられた不図示の偏光板を透過可能な光の偏光状態とが一致するように設けられている。
【００２７】
レンズ層１４４は、基材層１４３のＬＣＤパネル１１側（出射側）に設けられ、複数の単位レンズ１４４ａが形成されている。このレンズ層１４４は、ウレタンアクリレート樹脂等の紫外線硬化型樹脂を用いて形成されている。
単位レンズ１４４ａは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ＬＣＤパネル側（出射側）に凸となる略球形の一部形状（略球凸形状）である。また、単位レンズ１４４ａは、図３（ｂ）に示すように、垂直方向及び水平方向に、すなわち２次元方向に複数配列されている。単位レンズ１４４ａの凸形状の頂点は、シート面の法線方向から見たときに、一辺Ｓ２の三角形の頂点部分に位置するように、互い違いに２次元方向に配列されている。
本実施形態の単位レンズ１４４ａは、半径が約１００μｍ、レンズ高さが約４５μｍである。
【００２８】
図４は、光拡散層１５を説明する図である。図４（ａ）は、光拡散層１５の断面の一部を拡大した図であり、図４（ｂ）は、単位光学形状部１５１に入射した光の様子を示す図である。
光拡散層１５は、ＬＣＤパネル１１の観察面側（出射側）にＬＣＤパネル１１と一体となるように積層された層であり、光を拡散する作用を有する。また、光拡散層１５は、１次元方向（水平方向）に複数配列された単位光学形状部１５１及び光吸収部１５２を備えている。
単位光学形状部１５１は、断面形状が、ＬＣＤパネル１１側（入射側）の幅が観察者側（出射側）の幅に比べて広い略台形形状であって出射側に突出した形状である。単位光学形状部１５１は、図１に示すように垂直方向に延在している。
光吸収部１５２は、並んでいる単位光学形状部１５１の間に形成された、断面形状が略三角形形状の部分である。この光吸収部１５２は、黒色インク等が充填されて形成されている。本実施形態の光吸収部１５２の屈折率は、単位光学形状部１５１の屈折率より小さく、単位光学形状部１５１と光吸収部１５２との界面１５３は、全反射面となっている。
光拡散層１５に入射側（ＬＣＤパネル１１側）から入射した光Ｌのうち、多くは、そのまま出射側（観察者側）へ出射するが、一部は、界面１５３で全反射して所定の方向へ出射する。この光拡散層１５の作用によって、光拡散層１５に入射した光を水平方向に拡散できる。
【００２９】
本実施形態の光制御シート１４の製造方法の一例を以下に説明する。
まず、基材層１４３の一方の面に、紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線成形と呼ばれる方法によりレンズ層１４４を形成する。次に、基材層１４３のレンズ層１４４側とは反対側の面に、黒色インクを印刷する等して黒色インク層（光吸収層１４１ｂ）を形成し、黒色インク層の上にさらにアルミニウムを蒸着して蒸着層（反射層１４１ａ）を形成する。
この状態で、レンズ層１４４側からシート面の法線方向に沿って平行光を照射する。平行光は、単位レンズ１４４ａによって集光され、基材層１４３を透過し、光制御シート１４の厚さ方向における位置が黒色インク層及び蒸着層と略一致する位置で焦点を結ぶ。このとき、平行光のエネルギーによって、焦点領域（焦点及び焦点近傍となる領域）の黒色インク層及び蒸着層が除去されて開口部１４２が形成され、遮光パターン１４１が形成される。
【００３０】
本実施形態の透過型表示装置１０において、光源部１３から発せられた光の様子を説明する。
本実施形態の透過型スクリーンでは、光源部１３（発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）から発せられた照明光は、直接又は反射板１２で反射される等して光制御シート１４側へ向かう。
光源部１３からの照明光のうち、開口部１４２に到達した光は基材層１４３へ入射する。一方、遮光パターン１４１の反射層１４１ａに到達した光は、反射されて光源部１３側へ戻され、再び反射板１２で反射される等して再利用される。
【００３１】
仮に、遮光パターン１４１が形成されていないとすると、開口部１４２以外の領域に到達する光は、入射位置が理想的な位置でないために、単位レンズ１４４ａに到達しても、単位レンズ１４４ａによってこれらの光を必要な範囲内へ向かわせることができない。そのため、そのような光は、単位レンズ１４４ａからシート面の法線方向に対して大きな角度で出射し、視野角範囲外に生じる不要な輝度のピークや正面輝度の低下が生じる。
従って、そのような入射位置が理想的ではない光については、遮光パターン１４１の反射層１４１ａによって光源部１３側へ戻して再利用することが望ましい。そうすることにより、本実施形態の透過型表示装置では、光の利用効率が高く、かつ、必要な範囲内へ照明光を集中させるので、輝度の高い明るい映像を表示できる。
【００３２】
次に、開口部１４２を通り基材層１４３へ到達した光のうち、ある特定の偏光状態の光のみが基材層１４３を透過してレンズ層１４４へ入射する。他の偏光状態の光は、基材層１４３によって反射され、光源部１３側へ戻されて再利用される。基材層１４３を透過可能な光の偏光状態は、ＬＣＤパネル１１の偏光板を透過可能な光の偏光状態と一致するので、基材層１４３を透過した光は、ＬＣＤパネル１１の偏光板で吸収されることなくＬＣＤパネル１１を透過できる。従って、光源部１３が発する光の利用効率を向上することができ、かつ、映像の輝度を上げることができる。
レンズ層１４４に入射した光は、単位レンズ１４４ａによって集光され、シート面の法線方向に対して所望する角度範囲内へ出射される。本実施形態では、単位レンズ１４４ａから出射される光は、シート面の法線方向に対して水平方向において±２０°以内、垂直方向において±２０°以内に出射される。
光制御シート１４から出射した光は、ＬＣＤパネル１１に入射する。本実施形態のＬＣＤパネル１１は、ＴＮモードであり、透過可能な光の入射角度範囲は他のモードに比べて小さい。しかし、光制御シート１４によって所定の角度範囲内に光が集光されているので、ＬＣＤパネル１１を透過する透過率を高めることができる。
【００３３】
ＬＣＤパネル１１を透過した光は、光拡散層１５へ入射する。図４（ｂ）に示すように、単位光学形状部１５１に入射した光は、そのまま出射するものもあるが、一部は、単位光学形状部１５１と光吸収部１５２との界面１５３である全反射面で反射し、所定の方向に出射する。
ＬＣＤパネル１１を透過した光は、観察面に対する出射角度が±２０°以内であるが、光拡散層１５によって水平方向に拡散することにより、水平方向の視野角を向上させることができる。また、光拡散層１５によって水平方向に拡散することにより、透過型表示装置１０を斜め方向から観察した場合にも色ムラが生じ難い。
【００３４】
本実施形態によれば、光の利用効率を向上させ、輝度の高い明るい映像を表示でき、かつ、所望する視野角で映像を表示できる。
また、光制御シート１４によって、ＬＣＤパネル１１へ入射させる光を所定の角度範囲内へ集光できるので、ＬＣＤパネル１１の液晶材を有効な光の入射角度範囲が広いＩＰＳモード等の他のモードのＬＣＤパネルを使用しなくとも、光の利用効率を高くできる。従って、比較的安価で入手可能なＴＮモードのＬＣＤパネルを用いることができ、生産コストを抑えることができる。
【００３５】
さらに、光源部１３は、発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂによってそれぞれ赤色光，緑色光，青色光を発光し、各発光体は、フィールドシーケンシャル方式によって発光が制御される。従って、カラーフィルタを省略することができる。これにより、照明光がカラーフィルタを通過しないのでカラーフィルタによって光が吸収されることがなく、光の利用効率をより向上でき、高い輝度を有する映像が得られる。また、カラーフィルタを省略することにより、生産コストを低減でき、安価で提供できる。さらに、カラーフィルタを省略することにより、カラーの１ピクセルを、カラーフィルタを用いてＲＧＢ色で表現していた従来の手法に比べ、サブピクセルが不要となるので解像度を約３倍向上させることができ、高精細化・高密度化が期待できる。また、カラーフィルタを用いる従来の方法と同等の解像度とした場合には、高精細化に起因する透過率の低下を抑制できる。
【００３６】
加えて、光拡散層１５が光吸収部１５２を備えているので、透過型表示装置１０の観察面側から入射する外光を吸収し、映像のコントラストを向上させることができる。特に、上述のようにカラーフィルタを省略した場合には、光吸収部１５２を設けることにより、カラーフィルタを省略することに起因するコントラストの低下を防止することができる。
また、本実施形態では、遮光パターン１４１が光吸収層１４１ｂを備えているので、外光吸収効果をさらに高め、映像のコントラスト向上効果をさらに高めることができる。
さらに、本実施形態によれば、光源部１３が発する光を制御する光学シートは光制御シート１４のみでよいので、透過型表示装置を薄型化でき、かつ生産コストを抑えることができる。
その上、光源部１３をＬＣＤパネル１１に表示される映像のうち、明るい部分の照度を高く、暗い部分の照度を低く照明可能なエリアライティング方式を用いて制御した場合には、コントラスト向上や、消費エネルギーの低減、光の利用効率向上等の効果を高めることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の光制御シート２４を説明する図である。
第２実施形態の透過型表示装置は、光制御シート２４が遮光パターン１４１の入射側に支持層２４１を有している点以外は、第１実施形態に示した透過型表示装置１０と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と略同様の機能を果たす部分には、第１実施形態と同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態の光制御シート２４は、支持層２４１，接合層２４２，遮光パターン１４１，基材層１４３，レンズ層１４４等を備えている。
【００３８】
支持層２４１は、遮光パターン１４１の入射側（光源部側）に設けられた層であり、光制御シート１４の他の層に比べて厚く、剛性も高く、光制御シート１４の平面性を維持する機能を有している。
本実施形態の支持層２４１は、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂を用いて形成された厚さ１．５ｍｍのシート状の部材である。
接合層２４２は、基材層１４３と遮光パターン１４１とを接合する作用を有する層である。本実施形態では、接合層２４２は、感圧型の透明な接着材を用いて形成されているが、これに限らず、例えば、感光型等の接着材や、両面に粘着性を有するシート状やテープ状等の部材を適宜選択して使用してもよい。本実施形態の接合層２４２の厚さは、略５μｍとした。
【００３９】
本実施形態の光制御シート２４の製造方法の一例を説明する。
第１実施形態と略同様に、基材層１４３の一方の面に紫外線成形によってレンズ層１４４を形成し、他方の面に遮光パターン１４１を形成する。
次に、別途用意した支持層２４１の片面に接合層２４２を設ける。支持層２４１の接合層２４２が形成された面に、上述のレンズ層１４４、基材層１４３、遮光パターン１４１が一体となった部材を積層し、接合層２４２を介して支持層２４１と接合する。このようにして、本実施形態の光制御シート２４を作製することができる。
なお、図５では、遮光パターン１４１の開口部１４２には、空気が存在している例を示したが、接合層２４２を形成する接着材によって開口部が充填されている形態としてもよい。
【００４０】
本実施形態によれば、光制御シート２４は、支持層２４１を備えるので、平面性を維持することができる。
【００４１】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、基材層１４３は、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する偏光光学要素である例を示したが、そのような偏光に対する特性を有していない部材を用いてもよい。例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＳ樹脂、シクロオレフィン系樹脂等により形成された略透明なシート状の部材等を基材層１４３として用いてもよい。
【００４２】
（２）各実施形態において、透過型表示装置１０は、ＬＣＤパネル１１、反射板１２、光源部１３、光制御シート１４，２４、光拡散層１５により構成される例を示したが、これに限らず、例えば、光制御シート１４の光源部１３側（入射側）に、光制御シート１４とは別体であって光を拡散する作用を有する光学シートを設けてもよい。そのような光学シートとして、例えば、拡散材が混錬されものや、表面に拡散材がコーティングされたものを用いてもよいし、レンチキュラーレンズシート等のレンズ形状を有するレンズシートを用いてもよい。
このような拡散作用を有する光学シートを光制御シート１４，２４の光源部１３側に設けることにより、光源部１３の各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの位置に起因した輝度ムラを低減することができる。
【００４３】
（３）第２実施形態において、支持層２４１を設ける例を示したが、これに限らず、例えば、遮光パターン１４１の反射層１４１ａを保護する保護シート等を設けてもよい。
反射層１４１ａをアルミニウム等の金属を用いて形成する場合、酸化等によって反射層１４１ａの反射率が低下する場合があるが、保護シートを設けることにより、酸化を防止することができる。
【００４４】
（４）各実施形態において、ＬＣＤパネル１１は、ＴＮモードである例を示したが、これに限らず、例えば、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＳＴＮ（Super Twisted
Nematic）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード等の他のモードを用いてもよい。特に、ＳＴＮモードを用いた場合には、コントラストの向上を図ることができ、ＩＰＳモードやＯＣＢモードを用いた場合には、視野角の向上を図ることができる。
【００４５】
（５）各実施形態において、光源部１３は、赤色光を発光する発光体１３Ｒ、緑色光を発光する発光体１３Ｇ、青色光を発光する発光体１３Ｂにより構成される例を示したが、これに限らず、例えば、１つの発光体が赤色光、緑色光、青色光を時分割で発光するタイプの発光体を用いてもよいし、赤色光、緑色光、青色光を発光する３つの発光体を１個体として成形した発光体を用いてもよいし、白色光を発光する発光体を用いてもよい。また、点光源に限らず、蛍光管等の線光源や、面状の発光源を用いてもよい。
また、各実施形態において各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが格子状に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、３つの発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが３個１組となって略正三角形を形成し、この三角形形状が複数配列された形態としてもよい。
【００４６】
（６）各実施形態において、遮光パターン１４１は、反射層１４１ａと光吸収層１４１ｂとを有する例を示したが、これに限らず、光吸収層１４１ｂを備えず、反射層１４１ａのみで遮光パターンを形成してもよい。
【００４７】
（７）各実施形態において、透過型表示装置１０の最も観察者側（出射側）に光拡散層１５が配置される例を示したが、これに限らず、例えば、光拡散層１５のさらに観察者側に、光を拡散する作用を有する層をさらに積層してもよい。例えば、光拡散層１５と略同様の形態の光拡散層を、光を拡散する方向が光拡散層１５の拡散方向と直交するように観察者側に積層してもよいし、無指向性の拡散作用を有する拡散層を積層してもよい。このような拡散作用を有する層をさらに積層することにより、視野角の向上を図ることができる。
【００４８】
（８）各実施形態において、単位レンズ１４４ａの形状は、略球形の一部形状である例を示したが、これに限らず、例えば、略楕円球形の一部形状としてもよい。単位レンズ１４４ａを略楕円球形の一部形状とした場合には、楕円球の長軸方向と短軸方向の２方向において、光の出射角度を制御することができる。
【００４９】
（９）各実施形態において、例えば、光拡散層１５の光吸収部１５２は、単位光学形状部１５１より屈折率の低い材料を用いて形成される例を示したが、これに限らず、例えば、光吸収部１５２と単位光学形状部１５１との界面１５３に、単位光学形状部１５１より屈折率の低い層を形成して全反射面とし、光吸収部１５２を単位光学形状部１５１と略等しい又は単位光学形状部１５１より大きい屈折率の材料を用いて形成してもよい。
【００５０】
（１０）第１実施形態において、反射層１４１ａは、アルミニウム等を蒸着して形成され、光を鏡面反射する作用を有する例を示したが、これに限らず、例えば、高い反射率を有する白色インキ等を用いて形成され、光を拡散反射する反射層としてもよい。このように、白色インキ等を用いて反射層を形成した場合には、アルミニウム等の金属のように酸化により反射率が低下することを防止できる。
【００５１】
（１１）各実施形態において、遮光パターン１４１は、基材層１４３の光源部１３側に形成される例を示したが、これに限らず、例えば、基材層１４３の光源部１３側に感圧粘着型や感光粘着型等の接合層を設けて、接合層の光源部１３側に遮光パターン１４１を形成してもよい。
【００５２】
（１２）第２実施形態において、支持層２４１は、略透明なシート状の部材である例を示したが、これに限らず、例えば、拡散材を含有する等して弱い拡散作用を有するシート状の部材を用いてもよい。このとき、支持層２４１は、ヘイズ値が３０％以下であることが好ましい。これは、支持層２４１の拡散作用によって輝度ムラを防止する作用と、基材層１４３の偏光特性により基材層１４３で反射された光が支持層２４１の拡散材によって拡散され、迷光となることを防止することを両立するためである。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の透過型表示装置１０を示す図である。
【図２】本実施形態の光源部１３の各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの配列状態を説明する図である。
【図３】本実施形態の光制御シート１４を説明する図である。
【図４】光拡散層１５を説明する図である。
【図５】第２実施形態の光制御シート２４を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    透過型表示装置
１１    ＬＣＤパネル
１２    反射板
１３    光源部
１４，２４    光制御シート
１４１    遮光パターン
１４３    基材層
１４４    レンズ層
１４４ａ    単位レンズ
２４１    支持層
１５    光拡散層
【図１】
2009271379.tif 000003
【図２】
2009271379.tif 000004
【図３】
2009271379.tif 000005
【図４】
2009271379.tif 000006
【図５】
2009271379.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月12日(2008.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の透過型表示装置において、
前記光拡散層の厚み方向における前記単位光学形状部の断面形状は、入射側の幅が出射側の幅に比べて広い略台形形状であること、
を特徴とする透過型表示装置。