JP2015069014A - Light control sheet and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光の透過および遮断を制御して出射する光制御シートと該光制御シートを備えた表示装置とに関する。 The present invention relates to a light control sheet that emits light while controlling transmission and blocking of light, and a display device including the light control sheet.
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、観察者が適切に映像を観察できるように各種機能を有するシートが備えられている。 One of display devices that display video and images is a liquid crystal display device. The liquid crystal display device supplies the light source light (white light) projected from the backlight (surface light source device) to the liquid crystal display panel including the video information, and transmits it to the front side (observer side). A display device that emits light. In addition to the surface light source device and the liquid crystal display panel, the liquid crystal display device is provided with a sheet having various functions so that an observer can appropriately observe an image.
例えば特許文献1には、複数の透明層とエレクトロクロミック層とが交互に配置された視野制御素子を備えた液晶表示装置が開示されている。当該液晶表示装置によれば、複数人で表示を見ることができ広視野表示と、斜め方向から他者により表示を覗き見られることを抑制できる狭視野表示を行うことができるとしている。
For example,
特許文献1に記載された視野制御素子に備えられるエレクトロクロミック層は断面が矩形形状を有している。また、特許文献1には視野制御素子の好ましい厚さが規定されている。しかしながら、特許文献1に記載されているような断面が矩形形状のエレクトロクロミック層を有した視野制御素子では、量産が困難である。また、特許文献1の図4等の記載から、特許文献1に記載された視野制御素子による視野角制御はおおよそ45°程度に制限可能であるが、表示装置において他者からのいわゆる覗き見を防止するためには、視野角をより狭める必要がある。すなわち、覗き見を防止するためには少なくとも40°、理想的には30°程度に視野角を制限する必要があると考えられる。
The electrochromic layer provided in the visual field control element described in
そこで本発明は上記した問題点に鑑み、より理想的な視野角制御を行うことができ、且つ製造が容易な光制御シート、および該光制御シートを備えた表示装置を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above-described problems, the present invention has an object to provide a light control sheet that can perform more ideal viewing angle control and that can be easily manufactured, and a display device including the light control sheet. To do.
以下、本発明について説明する。 The present invention will be described below.
請求項1に記載の発明は、基材層と、該基材層上に形成された光制御層と、を有する光制御シートであって、光制御層が、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部と、隣り合う光透過部間に形成されたエレクトロクロミック部と、を備え、さらに、エレクトロミック部に電荷を印加可能な電極を備え、エレクトロクロミック部は、電荷を印加することによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含み、光透過部の長手方向に垂直な断面において光透過部は略台形の断面を有しており、当該略台形断面の上底の幅をd1、下底の幅をd2、高さをHとしたとき、2.1≦H/((d1+d2)/2)≦3.1が成り立つ、光制御シートである。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光制御シートにおいて、電極がエレクトロミック部の長手方向の両端部に備えられる。 According to a second aspect of the present invention, in the light control sheet according to the first aspect, electrodes are provided at both ends in the longitudinal direction of the electromic portion.
請求項3に記載の発明は、光源と、該光源の観察者側に配置された請求項1または2に記載の光制御シートと、を備えた表示装置である。
Invention of Claim 3 is a display apparatus provided with the light source and the light control sheet | seat of
本発明によれば、より理想的な視野角制御を行うことができ、且つ容易に製造できる光制御シート、および該光制御シートを備えた表示装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the more ideal viewing angle control can be performed and the light control sheet which can be manufactured easily, and the display apparatus provided with this light control sheet can be provided.
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、以下に示す各図面は構成部材を概念的に示すものであり、部材の大きさや比率を正確に示すものではない。また、以下に示す各図面において、見やすさのため繰り返しとなる符号を省略することがある。 The above-described operation and gain of the present invention will be clarified from embodiments for carrying out the invention described below. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. In addition, each drawing shown below shows a structural member notionally, and does not show the magnitude | size and ratio of a member correctly. Moreover, in each drawing shown below, the code | symbol which becomes repeated may be abbreviate | omitted for legibility.
図1は、液晶表示装置の一部である映像源ユニット10を概念的に表した分解斜視図である。図1において、紙面下方が光源側、紙面上方が観察者側となる。
FIG. 1 is an exploded perspective view conceptually showing a
液晶表示装置は、映像源ユニット10を有しており、映像源ユニット10に含まれる面光源装置20から出射された白色の光源光が液晶パネル15を透過して映像情報を得てから観察者側に提供される。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10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10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10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。
The liquid crystal display device has an
映像源ユニット10は、面光源装置20、液晶パネル15、および光制御シート50を備えている。図示した形態例では、光制御シート50は、液晶パネル15より観察者側に配置されている。
The
液晶パネル15は、観察者側に配置された上偏光板13、面光源装置20側に配置された下偏光板14、及び、上偏光板13と下偏光板14との間に配置された液晶セル12を有している。偏光板13、14は、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波及び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。
The liquid crystal panel 15 includes an upper polarizing
液晶セル12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セル12の配向は変化するようになる。面光源装置20側(すなわち入光側)に配置された下偏光板14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セル12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セル12を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶セル12への電界印加の有無によって、下偏光板14を透過した特定方向の偏光成分(P波)が、下偏光板14の出光側に配置された上偏光板13をさらに透過するか、又は、上偏光板13で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
In the liquid crystal cell 12, an electric field can be applied to each region where one pixel is formed. The orientation of the liquid crystal cell 12 to which an electric field is applied changes. A polarization component (for example, P wave) in a specific direction that has passed through the lower polarizing
このようにして液晶パネル15では、面光源装置20からの光の透過又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。液晶パネルにはその形式に様々なものがあるが、特に限定されることなく用いることができる。
In this way, the liquid crystal panel 15 is configured to be able to express an image by controlling transmission or blocking of light from the surface
次に面光源装置20について説明する。図2には、図1にII−IIで示した線に沿った面光源装置20の厚さ方向(図1の紙面上下方向)の断面を示す分解図、図3には図1にIII−IIIで示した線に沿った面光源装置20の厚さ方向(図1の紙面上下方向)の断面を示す分解図を示した。
Next, the surface
面光源装置20は、液晶パネル15のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル15に面状の光を出射する照明装置である。図1乃至図3からわかるように、本形態では面光源装置20は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板21と、光源25と、プリズムシート30と、反射シート40と、を有している。
The surface
導光板21は、図1乃至図3からわかるように、基部22、裏面プリズム22a、及び単位光学要素部23を有している。導光板21は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材であり、一方の板面側に単位光学要素部23が配置されて出光面が形成されている。他方の板面側は裏面とされ、裏面プリズム22aが形成されている。すなわち後で説明するように導光板21にはその表裏面のそれぞれに凹凸形状を備えている。
As can be seen from FIGS. 1 to 3, the
基部22、裏面プリズム22a、及び単位光学要素部23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を用いることが好ましい。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ABS樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、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)等を挙げることができる。
Various materials can be used as the material forming the
基部22は、裏面プリズム22a及び単位光学要素部23のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状の部位である。
The
裏面プリズム22aは、基部22の裏面側(単位光学要素部23が配置される側とは反対側の板面)に形成される凹凸形状であり、三角柱状の複数の裏面プリズム22aが並列されている。裏面プリズム22aは、凸部の稜線が図3の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の裏面プリズム22aは当該延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。本形態の裏面プリズム22aは断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。
The
単位光学要素部23は、基部22のうち裏面プリズム22aとは反対側(観察者側の面)に形成される凹凸形状であり、複数の凸部である単位光学要素23aが並列されている。単位光学要素23aは導光板21を面光源装置に用いた場合に出光面として機能する部位である。
単位光学要素23aは、図1、図3に表されるように断面略三角形を有し該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位光学要素23aが延在する方向は、単位光学要素23aが並列される方向及び裏面プリズム22aの稜線が延びる方向に対して直交する方向である。すなわち単位光学要素23aはその稜線が裏面プリズム22aの稜線と平面視で直交するように構成されている。
The unit
The unit
図4には図3のうち導光板21の一部を拡大した図を示した。単位光学要素23aは、基部22の一方の面上に底辺を有し、基部22から突出する凸部となる略三角形形状を有している。本形態の単位光学要素23aでは、当該断面における底辺に対向する頂点が曲線状とされている。
FIG. 4 shows an enlarged view of a part of the
また、本形態では、単位光学要素23aは図3、図4に現れる断面(単位光学要素23aが並列される方向に沿った断面)において、略二等辺三角形である。これによれば、正面方向輝度を効果的に上昇させること、および、単位光学要素23aの並列方向に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することができる。
ただし、本形態の断面は略二等辺三角形であるが必ずしもこれに限定されることなく、他の形状の三角形(例えば不等辺三角形)又は四角形、五角形をはじめとする多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。
Further, in this embodiment, the unit
However, although the cross section of this embodiment is a substantially isosceles triangle, it is not necessarily limited to this, and other shapes such as a triangle (for example, an unequal triangle), a quadrilateral, a polygon including a pentagon, a hemisphere, a sphere It may be any shape such as a lens shape.
なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含む。また同様に、本件明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。 The “triangular shape” in the present specification includes not only a triangular shape in a strict sense but also a substantially triangular shape including limitations in manufacturing technology, errors in molding, and the like. Similarly, terms used in the present specification to specify other shapes and geometric conditions, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “ellipse”, “circle”, etc. are bound to the strict meaning. Therefore, it should be interpreted including an error to the extent that a similar optical function can be expected.
以上のような構成を有する導光板21の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素23aの具体例として、導光板21の板面に沿った幅Wa(図4参照)は20μm以上500μm以下とすることができ、導光板21の板面への法線方向ndに沿った単位光学要素23aの高さHa(図4参照)を4μm以上250μm以下とすることができる。また、単位光学要素23aの断面形状が三角形形状からなる場合には、頂角θ4(図4参照)の角度を90°以上150°以下とすることができる。
一方、基部22の厚さは、0.35mm以上6mm以下とすることができる。
The dimensions of the
On the other hand, the thickness of the base 22 can be 0.35 mm or more and 6 mm or less.
以上のような構成からなる導光板21は、押し出し成型により、又は、基材上に裏面プリズム22a、及び/又は単位光学要素23aを賦型することにより、製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板21においては、基部22、裏面プリズム22a、及び単位光学要素部23が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板21を製造する場合、裏面プリズム22a、単位光学要素部23が、基部22と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。
The
図1乃至図3に戻って、光源25について説明する。光源25は、導光板21の基部22の2組の側面のうち、単位光学要素23aが延在する長手方向両端となる一組の側面の一方又は両方に配置される。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のLED(発光ダイオード)、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本形態では光源25は複数のLEDからなり、不図示の制御装置により各LEDの出力、すなわち、各LEDの点灯、消灯、および/又は、各LEDの点灯時の明るさを、他のLEDの出力から独立して調節し得るように構成されている。
Returning to FIGS. 1 to 3, the
次にプリズムシート30について説明する。図1乃至図3からわかるように、プリズムシート30は、シート状に形成された本体部31と、本体部31の面のうち、導光板21に対向する面、すなわち入光側面に設けられた単位プリズム部32と、本体部31の面のうち、単位プリズム部32とは反対側の面、すなわち出光側面に設けられた光拡散層33と、を備えている。
Next, the
このプリズムシート30は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向(法線方向)の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)を有している。この集光機能は、主として、プリズムシート30のうち、単位プリズム部32によって発揮される。また、プリズムシート30は液晶パネル15との間における干渉縞発生の防止、及びキズ等の不具合を隠す機能を有している。この機能は主として光拡散層33によって発揮される。
As will be described later, the
図1乃至図3に示すように、本体部31は、単位プリズム部32及び光拡散層33を支持する機能を有する平板状のシート状部材である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
単位プリズム部32は、図1乃至図3によく表れているように、複数の単位プリズム32aが本体部31の入光側面に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム32aは、当該並べられる方向に直交する方向に、図5に示した所定の断面形状を維持して延びるように形成された柱状の部材である。その延在する方向は、単位プリズム32aが並べられる方向に直交する他、上記した導光板21の単位光学要素23aが延びる方向に対して90度ずれた方向である。従って、単位プリズム32aの延在方向と単位光学要素23aの延在方向とは表示装置を正面から見た場合に直交する。
The
また、単位プリズム32aの長手方向は、正面から観察した場合に、液晶パネル15の下偏光板14の透過軸と交差している。好ましくは、プリズムシート30の単位プリズム32aの長手方向は、液晶パネル15の下偏光板14の透過軸に対して、表示装置の表示面と平行な面(プリズムシート30の本体部31のシート面と平行な面)上で45°より大きく135°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム32aの長手方向と下偏光板14の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、180°以下の角度のことを意味している。とりわけ、本形態においては、プリズムシート30の単位プリズム32aの長手方向は、液晶パネル15の下偏光板14の透過軸に対して直交し、プリズムシート30の単位プリズム32aが並べられる方向は、液晶パネル15の下偏光板14の透過軸と平行になっていることが好ましい。
Further, the longitudinal direction of the
次に単位プリズム32aの並列方向の断面形状について説明する。図5は、図2のうち、プリズムシート30の一部を拡大した図である。ここでndは本体部31のシート面の法線方向を表わしている。
Next, the sectional shape of the
図5からわかるように、本形態では、単位プリズム32aは、本体部31の導光板21側に突出した二等辺三角形の断面を有している。すなわち、本体部31のシート面と平行な方向の単位プリズム32aの幅は、本体部31の法線方向ndに沿って本体部31から離れるにつれて小さくなる。
As can be seen from FIG. 5, in this embodiment, the
また、本形態では、単位プリズム32aの外輪郭は、本体部31の法線方向ndと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、プリズムシート30の出光面における輝度は、単位プリズム32aの並列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。特に光源が2列(2辺)配列されている場合は、線対称形が多いが、光源が1列(1辺)の場合は、必ずしも対称形とは限らない。
In this embodiment, the outer contour of the
ここで、単位プリズム32aの寸法は特に限定されるものではないが、頂角θ5(図5参照)は60°以上70°以下、底辺幅Wは50μm程度とすることにより適切な集光特性を得ることができることが多い。
Here, the dimensions of the
本形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよい。また斜面の形状が折れ線状や曲線であってもよい。 In the present embodiment, the unit prism having a triangular cross-sectional shape as described above has been described. However, the present invention is not limited to this, and a trapezoid in which the apex of the triangle is a short upper base may be used. Further, the shape of the slope may be a polygonal line or a curve.
光拡散層33は、透光性を有する樹脂からなる層に該樹脂とは屈折率の異なる多数の光拡散粒子を分散させてなる層である。光拡散層33の表面からは光拡散粒子の一部が突出していることによって、その表面に凹凸が形成されている。光拡散層33に用いられる上記透光性を有する樹脂としては、光拡散粒子を分散させられるとともに、該光拡散粒子を保持可能である光透過性の樹脂であれば特に制限なく適用可能である。このような樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂(電離放射線硬化樹脂)等が挙げられる。一方、光拡散粒子としては、アクリル−スチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、ベンゾグアナミン、及びメラミン等の架橋有機微粒子、シリコーン等の樹脂微粒子、並びにシリカ、アルミナ及びガラス等の無機系微粒子等を用いることができる。なお、光拡散粒子は1種類でも2種類以上を混合して用いてもよい。また、光拡散粒子の形状は、球形であってもよいし不定形であってもよい。さらに粒度分布が単分散、多分散のいずれでも良く、好適な条件を適宜選択すればよい。
The
以上のような構成を具備するプリズムシート30は、本体部となる基材の一方の面側に光拡散層33を先に設け、該基材の他方の面側に単位プリズム部32を賦型することにより製造することができる。なお、光拡散層33は、本体部となる基材上に一方の面に、光拡散粒子を分散させた硬化前の透光性を有する樹脂を塗布し、これを硬化することにより形成することができる。
本体部31及び単位プリズム部32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。
In the
Various materials can be used as the material forming the
図1乃至図3に戻って、面光源装置20の反射シート40について説明する。反射シート40は、導光板21の裏面から出射した光を反射して、再び導光板21内に光を入射させるための部材である。反射シート40は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜(例えば金属薄膜)を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の利用性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率をよくすることができる。
Returning to FIGS. 1 to 3, the
次に光制御シート50について説明する。図6は、光制御シート50の断面を示す図である。図6において、紙面下方が光源側、紙面上方が観察者側である。また、図7は、光制御シート50の平面図である。図7において、紙面奥が観察者側、紙面手前が光源側である。
図6に示したように、光制御シート50は、基材層51、及び光制御層52を備えている。また、図7に示したように、光制御シート50の端部には電極60、60が備えられている。
Next, the
As shown in FIG. 6, the
基材層51は、後で詳しく説明する光制御層52を形成するための基材となる層である。基材層51は透光性を有する。
基材層51を構成する材料の主成分は透光性を有していれば特に限定されることはない。「主成分」とは、層を構成する材料全体に対して50質量%以上含有されている成分のことを意味する(以下同じ。)。基材層51を構成する材料の主成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸−イソフタル酸−エチレングリコール共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン6等のポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。これらの中でも性能に加え、量産性、価格、入手可能性等の観点からは、PETが好ましい。基材層51を構成する樹脂中には、主成分以外に他の樹脂や各種添加剤を適宜添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。また、これら樹脂中には、必要に応じて適宜、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、帯電防止剤等の公知の添加剤を加えても良い。
The
The main component of the material which comprises the
なお、後述するように、光制御シート50は光源25と液晶パネル15との間に配置してもよい。また、プリズムシート30と液晶パネル15との間には、反射型偏光シート(光源側から到達した光のうち所定の偏光(例えばP波)を透過し、他の偏光(例えばS波)を反射するシート)が設けられることがある。反射型偏光シートを用いることによって、表示される映像の輝度を向上させることができる。この場合において、反射型偏光シートより観察側で、液晶パネル15より光源25側に光制御シート50を配置する場合は、基材層51にはリタデーションの低いポリカーボネートを用いることが望ましい。この場合、リタデーション値は15nm以下であることが望ましい。これは、反射型偏光シートで偏光が制御されているのを、基材層51のリタデーションで乱すことを防止するためである。
また、基材層51の表面には凹凸が備えられていることが望ましい。反射型偏光シートや下偏光板14などの基材層51に接触する部材と基材層51との貼り付きによるニュートンリングを防止するためである。
As will be described later, the
Further, it is desirable that the surface of the
基材層51の厚さは特に限定されることはないが、50μm以上200μm以下であることが好ましく、75μm以上125μm以下であることがさらに好ましい。
The thickness of the
次に、光制御層52について説明する。光制御層52は、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部53と、隣り合う光透過部53間に形成されたエレクトロクロミック部54と、を備えている。後に説明するように、エレクトロクロミック部54は、電極60、60から電荷を印加されることによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光の透過可能なエレクトロクロミック物質を含むことによって、入射した光を透過させたり遮断したりする制御を可能とする機能を有する。
Next, the
光透過部53は光を透過する部位であり、図6に表れる断面(長手方向に垂直な断面)において、基材層51側となる面に下底を有し、これとは反対側の面に下底より短い上底を有する略台形の断面を有する要素である。そして、光透過部53は、シート面に沿った方向に所定の間隔で並列される。従って、その間には、略台形の断面を有する凹部が形成されている。隣り合う光透過部53間に形成された上記凹部は、光透過部53の上底側に下底を有し、光透過部53の下底側に上底を有する略台形、または、光透過部53の上底側に底辺を有し、光透過部53の下底側に頂点を有する略三角形、の断面を有した溝であり、ここにエレクトロクロミック部54が形成される。従って、エレクトロクロミック部54の形状は光透過部53間に形成された凹部に概ね沿うものとなっている。なお、「略台形」とは、厳密な台形に限定されず、台形の角に相当する部分を丸くした形状や各辺を折れ線状や曲線状とした形状も含む概念である。また、「略三角形」とは、厳密な三角形に限定されず、三角形の角に相当する部分を丸くした形状や各辺を折れ線状や曲線状とした形状も含む概念である。
The
光透過部53は光を透過可能なように形成されていればよく、例えば以下に説明する光透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。光透過部53の屈折率Npの値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。
The
光透過部構成組成物としては、例えば、紫外線硬化性樹脂(P1)と、反応性希釈モノマー(M1)と、を配合した組成物を用いることができる。 As a light transmissive part composition, the composition which mix | blended ultraviolet curable resin (P1) and the reactive dilution monomer (M1) can be used, for example.
紫外線硬化性樹脂(P1)としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等のプレポリマーを挙げることができる。 Examples of the ultraviolet curable resin (P1) include prepolymers such as epoxy acrylate, urethane acrylate, polyether acrylate, polyester acrylate, and polythiol.
また、反応性希釈モノマー(M1)としては、例えば、ビニルピロリドン、2−エチルヘキシルアクリレート、β−ヒドロキシアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等を挙げることができる。 Examples of the reactive dilution monomer (M1) include vinyl pyrrolidone, 2-ethylhexyl acrylate, β-hydroxy acrylate, and tetrahydrofurfuryl acrylate.
これらの紫外線硬化性樹脂(P1)、及び反応性希釈モノマー(M1)は、それぞれ、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 These ultraviolet curable resins (P1) and reactive diluent monomers (M1) can be used alone or in combination of two or more.
また必要に応じて、光透過部構成組成物中に、金型離型剤、重合開始剤を添加してもよく、塗膜の改質や塗布適性を改善させるため、種々の添加剤としてシリコーン系添加剤、レオロジーコントロール剤、脱泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等を添加することも可能である。 Further, if necessary, a mold release agent and a polymerization initiator may be added to the light transmitting part constituting composition, and silicone is used as various additives in order to improve the coating film modification and coating suitability. It is also possible to add a system additive, a rheology control agent, a defoaming agent, an antistatic agent, an ultraviolet absorber and the like.
なお、後述するようにして光制御層52を形成する際の生産性等の観点から、光透過部53の弾性率は10MPa以上2000MPa以下であることが好ましい。
From the viewpoint of productivity and the like when forming the
エレクトロクロミック部54は、電極60、60から電荷を印加されることによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含んでいる。図8は、エレクトロクロミック部54のこのような機能について説明するための図である。図8(A)および図8(B)はそれぞれ光制御層52の断面の一部を示しており、図8(A)はエレクトロクロミック部54に電荷が印加されていないとき、図8(B)はエレクトロクロミック部54に電荷が印加されているときを表わしている。
The
エレクトロクロミック部54に電荷が印加されていないときは、図8(A)に示したように、光制御層52の層面に対して垂直に近い角度で光透過部53に入射した映像光L81がそのまま光透過部53を透過し、光制御層52の層面に対して斜めに光透過部53に入射した映像光L82は光透過部53を透過した後にエレクトロクロミック部54を透過して光制御層52から出射する。このように、エレクトロクロミック部54に電荷が印加されていないときは光制御層52に入射したあらゆる角度の映像光を光制御層52から観察者側に出射させることができるので、広い視野角を得られる。
When no electric charge is applied to the
一方、エレクトロクロミック部54に電荷が印加されているときは、図8(B)に示したように、光制御層52の層面に対して垂直に近い角度で光透過部53に入射した映像光L81はそのまま光透過部53を透過するが、光制御層52の層面に対して斜めに光透過部53に入射した映像光L82はエレクトロクロミック部54において遮断され、光制御層52から出射することができない。このように、エレクトロクロミック部54に電荷が印加されているときは、光制御層52の層面に対して垂直に近い角度で入射した映像光のみを光制御層52から観察者側に出射させることができるので、視野角を狭めることができる。すなわち、覗き見を防止することができる。
On the other hand, when an electric charge is applied to the
このようなエレクトロクロミック部54は、エレクトロクロミック物質を用いて構成することができる。エレクトロクロミック部54に用いることができるエレクトロクロミック物質は、電荷を印加されることによって光を遮断きる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なものであれば特に限定されず、例えばビオロゲン等が挙げられる。
Such an
エレクトロクロミック部54は、隣り合う光透過部53間の溝にエレクトロクロミック物質のみを充填して形成することも可能であるが、例えばエレクトロクロミック物質を溶媒に分散させた組成物を隣り合う光透過部53間の溝に充填した後に溶媒を除去することによっても形成できる。また、エレクトロクロミック部54には必要に応じて公知の導電材を混合させることにより、通電しやすい形態にしてもよい。
The
エレクトロクロミック部54に電荷が印加されているときに上述したように視野角を制限するため、光透過部53の断面形状は以下の式を満たすように形成されている。すなわち、光透過部53の略台形断面の上底の幅をd1、下底の幅をd2、高さをHとしたとき、
2.1≦H/((d1+d2)/2)≦3.1
好ましくは、
2.1≦H/((d1+d2)/2)≦2.8
が成り立つように、光透過部53が形成されている。
In order to limit the viewing angle as described above when an electric charge is applied to the
2.1 ≦ H / ((d1 + d2) / 2) ≦ 3.1
Preferably,
2.1 ≦ H / ((d1 + d2) / 2) ≦ 2.8
The
上記式を満たすように光透過部53を形成することによって、エレクトロクロミック部54に電荷が印加されているときに、覗き見を効果的に防止できるように表示装置の視野角を制限することができる。
By forming the
なお、光透過部53が並列される周期(ピッチ)は、特に限定されることはないが、30μm以上200μm以下であることが好ましく、30μm以上100μm以下であることがさらに好ましい。
The period (pitch) in which the
光制御層52の厚さは特に限定されることはないが、80μm以上250μm以下であることが好ましく、95μm以上150μm以下であることがより好ましい。
The thickness of the
電極60、60には公知の電極を用いることができる。電極60、60の形態は、エレクトロクロミック部54に通電できる形態であれば特に限定されない。図示した形態では、一対の電極60、60がエレクトロクロミック部54の長手方向の両端部に設けられている。
Known electrodes can be used as the
上記のような光制御シート50は、基材層51の一方の面側に光制御層52を形成することによって作製できる。基材層51の一方の面側に光制御層52を形成する方法としては、例えば、図9、図10に例示した方法を挙げられる。図9は、光制御層52を形成する過程の一部を説明する図である。また、図10は、光制御層52を形成する過程の他の一部を説明する図である。
The
はじめに、基材層51となる基材シート51’を用意する。光透過部53を成型するには、所定のピッチで光透過部53及び凹部53aに対応した形状の溝を有する金型ロール120を準備する。次に、図9に示したように、当該金型ロール120とニップロール121との間に基材51’を送り込む。図9に示した矢印IXは、基材51’を送り込む方向である。基材51’の送り込みに合わせて、金型ロール120と基材51’との間に供給装置から光透過部構成組成物53’の液滴を供給し続ける。供給装置から基材51’上に光透過部構成組成物53’を供給するとき、金型ロール120と基材51’との間に、光透過部構成組成物53’が溜まったバンク122が形成されるようにする。このバンク122において、光透過部構成組成物53’が基材51’の幅方向(図9における紙面奥/手前方向)に広がる。
First, a
上記のようにして金型ロール120と基材51’との間に供給された光透過部構成組成物53’は、金型ロール120及びニップロール121間の押圧力により、基材51’と金型ロール120との間に充填される。その後、光照射装置123によって光透過部構成組成物53’に紫外線を照射し、光透過部構成組成物53’を硬化させることによって光透過部53を形成することができる。基材層51上に光透過部53が形成された中間シート50’は、剥離ロール124を介して引かれることによって、金型ロール120から引き剥がされる。
The light transmitting
次に、図10に示すように、中間シート50’の光透過部53間に、エレクトロクロミック部54を形成して、光制御層52を得る。具体的には、光透過部53上にエレクトロクロミック部を構成する組成物125を供給し、ドクターブレード126によって該組成物125を光透過部53間の凹部53aに充填する。その後、余剰分の組成物125を掻き落とし、光透過部53間の凹部53aに残った組成物125を適切な方法で硬化させることにより、エレクトロクロミック部54を形成することができる。なお、図10に示した矢印Xは中間シート50’の送り方向である。
Next, as shown in FIG. 10, an
上記のようにして光制御シート50を得られる。光制御シート50は上述したように金型ロールを用いて帯状に形成した後、所定の大きさに裁断して得ることができるので、量産が容易である。
The
なお、映像源ユニット10には、上記光制御シート50以外に通常の液晶表示装置に用いられる各種の機能を有するシートが設けられていてもよい。これには例えば、色調を補正するシート、防眩機能を有するシート、反射を防止するシート、ハードコートシート等を挙げることができる。
The
次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。 Next, the operation of the display device having the above configuration will be described with an example of the optical path.
まず、図2に示すように、光源25で発光された光は、導光板21の側面の入光面を介して導光板21内に入射する。図2には、例として、光源25から導光板21に入射した光L21、L22の光路例が示されている。
First, as shown in FIG. 2, the light emitted from the
図2に示すように、導光板21に入射した光L21、L22は、導光板21の単位光学要素部23の面およびその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射及び裏面から出光した光は反射シート40による反射を繰り返し、単位光学要素23aが延びる方向(導光方向)へ進んでいく。
As shown in FIG. 2, the light L21 and L22 incident on the
ただし、導光板21の基部22のうち裏面側には裏面プリズム22aが形成されている。このため、図2に示すように、導光板21内を進む光L21、L22は、裏面プリズム22aにより順次偏向され、全反射臨界角未満の入射角度で単位光学要素部23に入射することもある。この場合、当該光は、導光板21の単位光学要素部23の面から、出射し得る。単位光学要素部23から出射した光L21、L22は、導光板21の出光側に配置されたプリズムシート30へと向かう。
これにより導光板21内を進む光は、少しずつ、出光面から出射するようになり、導光板21の単位光学要素部23から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。
However, a
As a result, the light traveling in the
ここで、図示する導光板21の単位光学要素部23は複数の単位光学要素23aによって構成され、各単位光学要素23aの断面形状は、三角形または三角形の頂角を面取りしてなる形状となっている。すなわち、単位光学要素23aは、導光板21の導光方向に対して傾斜面を有して構成されている。従って、図4に示したように、単位光学要素23aを介して導光板21から出射する光L41は導光板21から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素23aの並列方向において、シート面法線ndに近づく(法線ndとのなす角が小さくなる)屈折である。このような作用により、単位光学要素部23は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部23は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。
Here, the unit
以上のようにして、導光板21から出射する光の出射角度は、導光板21の単位光学要素23aの並列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。
As described above, the emission angle of the light emitted from the
導光板21から出射した光は、その後、プリズムシート30へ入射する。プリズムシート30の単位プリズム32aは、導光板21の単位光学要素23aと同様に、単位プリズム32aの入光面での屈折および全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、プリズムシート30でその進行方向を変化させられる光は、プリズムシート30のうち、単位プリズム32aの並列方向とは直交する面内の成分であり、導光板21で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図5にL51で示したように、単位プリズム32aに入射した光は、単位プリズム32aと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム32aの斜辺はシート面法線ndに対してθ5/2傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ndに近付けられる角度となる。
The light emitted from the
つまり、導光板21は、導光板21の単位光学要素23aの並列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。その一方で、プリズムシート30では、プリズムシート30の単位プリズム32aの並列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、プリズムシート30での光学的作用によって、導光板21で上昇された正面方向輝度を損なうことなく、さらに、正面方向輝度を上昇させることができる。
That is, the
単位プリズム32aにより全反射した光L51は本体部31を透過し、光拡散層33で拡散され、プリズムシート30から出射される。このとき本発明では輝度の低下を抑制しているので、上記のように高い正面輝度を有して単位プリズム32aで偏向された光の明るさを効率よく出射できる。また、像鮮明度が低く抑えられているので傷隠蔽性も十分に確保されている。
The light L51 totally reflected by the
プリズムシート30を出射した光は、液晶パネル15の下偏光板14に入射する。下偏光板14は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板14を透過した光は、液晶セル12における画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板13を透過するようになる。このようにして、液晶パネル15によって、面光源装置20からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置の観察者が、映像を観察することができるようになる。
The light emitted from the
次に、液晶パネル15から観察者側に出射された映像光の一部は、光制御シート50に入射する。光制御シート50によれば、上述したように電極60からエレクトロクロミック部54に電荷を印加したりしなかったりすることによって、光制御シート50から出射される映像光の進路を制御し、液晶表示装置に表示される映像の視野角を制御することができる。
Next, part of the image light emitted from the liquid crystal panel 15 to the viewer side enters the
なお、これまでの説明では、光制御シート50を液晶表示装置の観察者側の最表面に配置した形態について説明したが、光制御シート50の設置位置は光源25より観察者側であればよい。例えば、光源25と液晶パネル15との間に光制御シート50を配置してもよい。また、光制御シート50は液晶表示装置に限らず他の様々な表示装置に適用可能である。
In the above description, the
10 映像源ユニット
12 液晶セル
13、14 偏光板
15 液晶パネル
20 面光源装置
21 導光板
22 基部
22a 裏面プリズム
23 単位光学要素部
25 光源
30 プリズムシート
31 本体部
32 単位プリズム部
32a 単位プリズム
50 光制御シート
51 基材層
52 光制御層
53 光透過部
54 エレクトロクロミック部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記光制御層が、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部と、隣り合う前記光透過部間に形成されたエレクトロクロミック部と、を備え、
さらに、前記エレクトロミック部に電荷を印加可能な電極を備え、
前記エレクトロクロミック部は、前記電荷を印加することによって光を遮断できる色に変調するとともに、前記電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含み、
前記光透過部の長手方向に垂直な断面において前記光透過部は略台形の断面を有しており、当該略台形断面の上底の幅をd1、下底の幅をd2、高さをHとしたとき、
2.1≦H/((d1+d2)/2)≦3.1
が成り立つ、光制御シート。 A light control sheet having a base material layer and a light control layer formed on the base material layer,
The light control layer includes a light transmissive portion that is parallel to the sheet surface and capable of transmitting light, and an electrochromic portion formed between the adjacent light transmissive portions,
Furthermore, an electrode capable of applying a charge to the electromic part is provided,
The electrochromic part includes an electrochromic substance that modulates a color that can block light by applying the electric charge and can transmit light when the electric charge is not applied,
In the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the light transmissive portion, the light transmissive portion has a substantially trapezoidal cross section. The width of the upper base of the substantially trapezoidal cross section is d1, the width of the lower base is d2, and the height is H. When
2.1 ≦ H / ((d1 + d2) / 2) ≦ 3.1
Is a light control sheet.
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