JP2001242797A - ディスプレイ用光制御フィルム及びディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より高機能で低コストなディスプレイ用光制
御フィルム及びディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 光を透過する透明フィルム２の面内又は
面上に、所定の屈折率を有する定屈折率部（低屈折率部
５）とそれとは屈折率の異なる異屈折率部（高屈折率部
４）とが交互に配置されたパターンが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ画面
における光の入出射方向を規制するディスプレイ用光制
御フィルム及びディスプレイ装置に係り、特に、より高
機能で低コストなディスプレイ用光制御フィルム及びデ
ィスプレイ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコン、携帯電話、携帯情報端
末、カーナビゲーション機器などに液晶ディスプレイ装
置が広く普及している。これらのディスプレイ装置に
は、高輝度特性が要求されるほかに、内部光の射出方向
や可視範囲が制御できること、隣からの覗き込みに対す
る画面の覗き見抑圧機能があること、太陽光などの外部
からの光の入射を抑えて屋外でも有効に使用できるよう
にすること、などのユーザ側にとって付加価値の高い機
能が要求されるようになってきた。この要求の一例を図
１０を用いて説明する。

【０００３】図１０に示されるように、従来、ディスプ
レイ装置のディスプレイ部１１に表示された画面を操作
者以外の他人が右方向Ｒ、左方向Ｌ、上方向Ｕから覗き
込んで見ることは容易であった。そのため、操作者の秘
密情報が漏洩したりプライバシーが侵害されたりするこ
とがあった。

【０００４】この問題を解決するために、図１１に示す
ようなライトコントロールフィルム１２が提案されてい
る。このライトコントロールフィルム１２をディスプレ
イ部の前面に置くことで覗き込みを抑制するというもの
である。

【０００５】このライトコントロールフィルム１２は、
ＰＥＴ（ポリエステル）フィルム１３，１３間にルーバ
ーフィルム１４を設け、このルーバーフィルム１４の角
度を上記ＰＥＴフィルム１３の面に対して垂直に配置し
たり、斜め角度に配置した構成のものである。このよう
なライトコントロールフィルム１２の裏面に入射した光
源１５の光はＰＥＴフィルム１３、ルーバーフィルム１
４、ＰＥＴフィルム１３を通ることによって出射光の角
度θが狭められる。このライトコントロールフィルム１
２を張り付けたディスプレイ部１１の左右両方向Ｒ，
Ｌ、上方向Ｕからの覗き込みによる情報漏れが抑圧され
る。また、ディスプレイ部１１に入射してくる外部から
の光（太陽光など）を抑圧したり、内部光（光源１５の
光）の射出方向や可視範囲を制御したりすることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のライトコントロ
ールフィルム１２は、先に述べたような機能をほぼ有し
ている斬新なフィルムである。しかし、構造が複雑で製
造コストが高くつくこと、左右（あるいは上下）方向か
らの覗き込みによる情報漏れは抑圧できるが、同時に上
下（あるいは左右）方向からの覗き込みによる情報漏れ
は十分に抑えられないこと、輝度の低下があること、可
視角度の制御範囲が狭いこと、などの課題が残されてい
る。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、より高機能で低コストなディスプレイ用光制御フィ
ルム及びディスプレイ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のディスプレイ用光制御フィルムは、光を透過
する透明フィルムの内部又は表面上に、その面に沿って
所定の屈折率を有する定屈折率部とそれとは屈折率の異
なる異屈折率部とが交互に配置されたパターンが形成さ
れているものである。

【０００９】前記パターンが前記面を覆う高分子膜によ
り形成されていてもよい。

【００１０】前記異屈折率部の屈折率が前記面に沿って
規則的に分布してもよい。

【００１１】前記パターンが前記面の外周部に配置され
ていてもよい。

【００１２】前記異屈折率部の屈折率が前記定屈折率部
の屈折率より高くてもよい。

【００１３】前記高分子膜が紫外線光照射によって部分
毎に屈折率を相違させたフォトブリーチング膜であって
もよい。

【００１４】前記フォトブリーチング膜が紫外線光を吸
収（あるいは反射）する膜で覆われていてもよい。

【００１５】前記パターンが前記高分子膜をエッチング
して形成されていてもよい。

【００１６】前記パターンが高分子材料からなる保護層
で覆われていてもよい。

【００１７】前記透明フィルムの片面に接着層が設けら
れていてもよい。

【００１８】また、本発明のディスプレイ装置は、上記
いずれかのディスプレイ用光制御フィルムが画面を表示
するディスプレイ部の前面に配置されているものであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて詳述する。

【００２０】図１に示されるように、本発明のディスプ
レイ用光制御フィルム１は、光を透過する透明フィルム
２の表面上に屈折率分布を持った膜３を設けたものであ
る。この膜３は高分子膜である。屈折率分布は、所定の
屈折率を有する定屈折率部とそれとは屈折率の異なる異
屈折率部とが交互に配置されたパターンを有する。異屈
折率部の屈折率は定屈折率部の屈折率より高くなってお
り、以下、各部分を高屈折率部４、低屈折率部５と呼
ぶ。図１の実施形態のものは、面の縦方向に略直線状に
伸びた所望幅の高屈折率部４が横方向に所望間隔で複数
本設けられているものである。

【００２１】透明フィルム２には、ポリイミド系樹脂、
アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などを用いることがで
き、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、
ポリエステル、エバール、ポリビニリデンクロリド、ポ
リプロピレン、液晶ポリマなどが好適である。透明フィ
ルムの厚みは、ディスプレイ部に取り付け容易にするた
めに厚くない方が好ましく、数１０μから数１００μの
範囲が好ましい。

【００２２】屈折率分布を持った膜３は、低屈折率部５
と高屈折率部４とが交互に配置された構造を有する。本
発明のフィルムの面を横断するａ−ａ線に沿った屈折率
分布は、図１（ｃ）あるいは図１（ｄ）に示されるよう
に、所定の規則に従って形成されている。即ち、図１
（ｃ）では、全面にわたり屈折率ｎｌの低屈折率部５が
幅Ｓで、屈折率ｎｈ（ｎｌ＜ｎｈ）の高屈折率部４が幅
Ｗで周期的に配列されている。また、図１（ｄ）では、
屈折率ｎｌの低屈折率部５が幅Ｓで、面の中央部６から
外周部７にかけて屈折率ｎｍから屈折率ｎｈ（ｎｌ＜ｎ
ｍ＜ｎｈ）まで変化した高屈折率部４が幅Ｗで周期的に
配列されている。中央部６内では高屈折率部４は一律に
屈折率ｎｍである。

【００２３】高屈折率部４の幅Ｗと低屈折率部５の幅Ｓ
とは、それぞれ数１０μから数１００μの範囲とするの
が好ましい。このディスプレイ用光制御フィルム１は、
図２のようにパソコン１０のディスプレイ部１１の前面
に張り付けて使用し、左右両方向からの第三者の覗き見
による盗視を抑えるためのものであるから、ディスプレ
イ用光制御フィルム１の四隅をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４とすると、可視光波長の光がＣ１−Ｃ３側の方
向（Ｃ２−Ｃ４側の方向）から入射してきた場合に両屈
折率部間の屈折率差と幅Ｗ，Ｓの交互配置とによる構造
でもって屈折または反射を起こさせるのが望ましい。こ
れには幅Ｗ，Ｓを数１０μから数１００μの範囲から選
ぶのがよい。幅Ｗ，Ｓの値が小さいほど、また、屈折率
差が大きいほど覗き見による盗視を抑える効果が大きく
なる。

【００２４】本発明のディスプレイ用光制御フィルム１
を図２のようにディスプレイ部１１の前面に張り付けて
正面からディスプレイ部１１の画面を見る場合には、上
記屈折率分布による画面の歪みはほとんどなく、このフ
ィルム１を張り付ける前のディスプレイ部１１の画面と
同程度の画質が保たれ、かつ、内部光の射出方向が上記
屈折率分布を持った膜３を通ることによって正面方向に
制御される。

【００２５】図１（ｄ）の屈折率分布では、ａ−ａ線に
沿って高屈折率部４の屈折率が変化した分布となってい
る。左右両側面に近い外周部７では高い屈折率ｎｈを有
し、中央部６に近付くにつれて低い屈折率ｎｍとなる傾
斜型の屈折率分布が形成され、中央部では屈折率ｎｍの
フラットな屈折率分布が形成されている。このような屈
折率分布にしておくと、左右両方向からの覗き込みによ
る盗視をより抑制し、かつ正面からの画面の歪みをほと
んど生じさせなくすることができる。

【００２６】本発明のディスプレイ用光制御フィルム１
を図２のようにディスプレイ部１１の前面に張り付けて
使用することにより、左右両方向からディスプレイ部１
１に入射しようとする太陽光などの光を屈折あるいは反
射させることが可能となり、画面が太陽光などの光によ
って見づらくなることを低減することが可能となる。図
１（ｃ）のような屈折率分布にしたものは、製造が容易
で大量生産による低コスト化が可能である。また、サイ
ズが異なる種々のディスプレイ装置に汎用的に適用する
ことができる。一方、図１（ｄ）のような屈折率分布に
しておけば、内部光の射出方向や可視範囲を高精度に制
御することが可能になると共に周辺からの覗き込みによ
る情報漏洩をいっそう抑圧することができる。また、内
部光の射出方向を中央部６付近に集中させることができ
るので、より明るい画面にすることが可能となる。

【００２７】図１の形態において、面の縦方向に伸びた
高屈折率部４を設けたが、面の横方向に略直線状に伸び
た所望幅の高屈折率部４が横方向に所望間隔で複数本設
けられているものを構成してもよい。

【００２８】以下、本発明の他の実施形態を説明する。

【００２９】図３に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、図１と同様に、光を透過する透明フィルム２の
表面上に低屈折率部５と高屈折率部４とを交互に配する
ことにより屈折率分布を持った膜３を設けたものであ
る。ここでは、面の外周部７のうち左右部では縦方向に
略直線状に伸びた高屈折率部４を複数本設け、上下部で
は横方向に略直線状に伸びた高屈折率部４を複数本設け
て略四角形のループパターンを形成し、中央部６は一律
に低屈折率部５としている。従って、面を横断するａ−
ａ線に沿った屈折率分布は、図３（ｃ）に示されるよう
に、外周部７のみ屈折率ｎｌの低屈折率部５と屈折率ｎ
ｈの高屈折率部４とが周期的に配列されている。面を縦
断するｂ−ｂ線に沿った屈折率分布もまた、図３（ｂ）
に示されるように、外周部７のみ屈折率ｎｌの低屈折率
部５と屈折率ｎｈの高屈折率部４とが周期的に配列され
ている。

【００３０】このディスプレイ用光制御フィルム１を図
２のようにディスプレイ部の前面に張り付けて使用する
と、左右両方向（Ｃ１−Ｃ３側、Ｃ２−Ｃ４側）及び上
下方向（Ｃ１−Ｃ２側、Ｃ３−Ｃ４側）からの覗き見に
よる盗視を抑えることができる。面の中央部６は、屈折
率ｎｌの低屈折率部５のみ設けられている。このような
構成により、正面から画面を見る場合に画面の歪みが生
じない。

【００３１】なお、図１、図２のフィルム形状は四角形
であるが、長円形、楕円形、円形などでもよい。また、
フィルム面の外周部に形成するループパターンも長円
形、楕円形、円形などにしてよい。

【００３２】図４に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、図３と同様にフィルム面の外周部７に略四角形
のループパターンを形成したものである。ただし、屈折
率分布は、高屈折率部４の屈折率が徐々に変化する傾斜
型の屈折率分布となっている。中央部６は、一定屈折率
の低屈折率部５で占められている。

【００３３】図５に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、屈折率分布を持った膜３の上に保護層８を設け
たものである。この保護層８の役目は、屈折率分布を持
った膜３が環境条件によって特性劣化を起こすのを抑え
ることである。ただし、屈折率分布を持った膜３の形成
方法及びその性質によって保護層８の役目は若干異な
る。

【００３４】屈折率分布を持った膜３の形成方法の一つ
として、フォトブリーチング材料からなるポリマ膜を用
い、紫外線光照射によって部分毎に屈折率を相違させた
フォトブリーチング膜を形成する。即ち、紫外線光（波
長３７０ｎｍ帯）を所望パターンのフォトマスクを介し
てポリマ膜に照射することによって、紫外線光が照射さ
れた領域の屈折率は低下し、紫外線光が照射されなかっ
た領域の屈折率は低下せずに高屈折率を維持するので、
その結果、図１（ｃ）、図１（ｄ）、図３（ｂ）、図３
（ｃ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示したような屈折率
分布を得ることができる。このとき、紫外線光が照射さ
れなかった領域（高屈折率部４）が環境等からの紫外線
光によって長期的に屈折率変化を起こさないよう、少な
くとも高屈折率部については紫外線光を反射あるいは吸
収することによって除去する膜で覆うのが好ましい。従
って、屈折率分布を持った膜がフォトブリーチング膜で
ある場合には、紫外線光を除去する膜として保護層８を
設ける。

【００３５】なお、フォトブリーチング用ポリマ材料と
しては、ＤＭＡＰＮ（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェ
ニル）−Ｎ−フェニルニトロンを含有するＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタリクレート）、ポリシラン、dye polymer
、4-dialkylamino-4'-nitro-stilfene等を用いること
ができる。

【００３６】もう一つの膜の形成方法は、まず、透明フ
ィルム２上に高屈折率ｎｈを持ったポリマ膜を形成し、
フォトリソグラフィの工程、ドライエッチングの工程を
経て略矩形状の高屈折率部が周期的に配置されたパター
ンを形成し、次いで、上記略矩形状のパターン上を低屈
折率ｎｌのポリマ膜で覆う。これにより、図１（ｃ）、
図３（ｂ）、図３（ｃ）に示したような屈折率分布を得
ることができる。この屈折率分布を持った膜３の湿度、
温度変動、酸素透過等に起因する特性劣化を抑えるため
に保護層８を形成する。この場合の保護層８もポリマ材
料を用いる。具体的には、吸湿性が低く耐熱性のあるポ
リマ材料、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂を
用いるのがよい。

【００３７】このように保護層８を設けることにより、
ディスプレイ用光制御フィルム１の長期的な光学特性
（屈折率、透過率）の劣化を防止し、ディスプレイ装置
の表示特性（輝度、内部光の射出特性など）を長期にわ
たって安定に保つことができる。また、湿気や表面の汚
れなどに対しても防護が可能になる。

【００３８】図６に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、図５の透明フィルム２と屈折率分布を持った膜
３とを一体化した一体化フィルム９を用いたものであ
る。一体化フィルム９は透明フィルムの内部に屈折率分
布を持った層を形成したものである。

【００３９】図７に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、図５の透明フィルム２の裏面にも保護層８また
は接着層付き保護層８を設けたものである。

【００４０】図８に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、前述のエッチングによりパターンを形成したも
のである。即ち、透明フィルム２上に高屈折率のポリマ
膜を形成後、フォトリソグラフィの工程、ドライエッチ
ング（あるいはウェットエッチング）の工程を経て略矩
形状の高屈折率部４を有するパターンを得る。また、こ
のようなパターンを得る別の方法は、感光性樹脂の高屈
折率膜を透明フィルム２上に塗布し、フォトマスクを介
して紫外線光を照射することにより感光させ、未感光部
を除去することにより、高屈折率部４のパターンを得る
ものである。さらに図８の４で示した略矩形状のパター
ンは成形、プレスなどで加工して作ってもよい。

【００４１】図９に示したディスプレイ用光制御フィル
ム１は、図８の高屈折率部４のパターン上に低屈折率膜
９１を埋め込んだものである。

【００４２】以上のようなディスプレイ用光制御フィル
ム１は、図２に示したようにパソコン１０の前面に張り
付けて用いる以外に、携帯電話、携帯情報端末、カーナ
ビゲーション機器などの液晶ディスプレイ部の前面に張
り付けて用いることができる。

【００４３】ディスプレイ用光制御フィルム１をディス
プレイ部１１に張り付けて固定するために、ディスプレ
イ用光制御フィルム１の裏面の全面あるいは一部分に接
着層を設けておくとよい。この接着層は両面接着層でも
よく、ディスプレイ用光制御フィルム１を既存のディス
プレイ装置に取り付けるのに有効である。

【００４４】屈折率ｎｈ，ｎｌで決まる比屈折率差Δ＝
｛（ｎｈ−ｎｌ）／ｎｈ｝×１００％は、大きいほど好
ましく、０．数％から数％の範囲から選ぶとよい。

【００４５】図１（ｄ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の屈
折率分布を持ったポリマ膜は、種々の方法で作ることが
できる。例えば、前述したフォトブリーチング用ポリマ
材料を用い、場所によって紫外線光の照射パワーを変え
たり、照射時間を変えたり、あるいはフォトマスクの透
過度を異ならせたりすることによって実現できる。

【００４６】屈折率分布を持った膜３には、フォトブリ
ーチング用ポリマ材料以外に、アクリル系樹脂（例え
ば、ポリメタクリル酸メチル）、ポリイミド系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などを用いることがで
きる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４８】（１）構造が簡単で製造が容易であり、低
コスト化が可能である。

【００４９】（２）左右及び上下に対称な屈折率分布を
持った構造を実現することができので、左右両方向のみ
ならず、上下方向からの覗き込みによる盗視を十分に抑
圧することができる。また、正面から画面を見ている操
作者にとっては画面の歪みや輝度低下がなく、良好に画
面を見ることができる。

【００５０】（３）左右両方向、上下方向からの太陽光
などの外部光が入射するのを抑圧できるので、正面から
画面を見ている操作者にとって画面の見づらさが解消さ
れ、目の疲れが軽減される。

【００５１】（４）屈折率分布が均一にも適宜な規則で
不均一にもできるので、ディスプレイ用光制御フィルム
に多様な特性を持たせることができる。

【００５２】（５）屈折率分布を持ったポリマ膜をフォ
トブリーチング膜で実現することにより、より簡易に、
より低コストでディスプレイ用光制御フィルムを作るこ
とができる。

【００５３】（６）屈折率分布を持ったポリマ膜の表面
に保護層（保護膜）を形成しておくことにより、長期的
に安定なディスプレイ用光制御フィルムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面
図、（ｃ）及び（ｄ）はａ−ａ線に沿った屈折率分布図
である。

【図２】本発明によるディスプレイ装置の斜視図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はｂ−
ｂ線に沿った屈折率分布図、（ｃ）はａ−ａ線に沿った
屈折率分布図である。

【図４】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はｂ−
ｂ線に沿った屈折率分布図、（ｃ）はａ−ａ線に沿った
屈折率分布図である。

【図５】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの側面図である。

【図６】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの側面図である。

【図７】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの側面図である。

【図８】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの側面図である。

【図９】本発明の一実施形態を示すディスプレイ用光制
御フィルムの側面図である。

【図１０】画面の覗き込みを示すディスプレイ部の正面
図である。

【図１１】従来のライトコントロールフィルムの斜視図
である。

【符号の説明】

１ディスプレイ用光制御フィルム ２ 透明フィルム ３ 屈折率分布を持った膜 ４ 高屈折率部 ５ 低屈折率部 ６ 中央部 ７ 外周部 ８ 保護層 ９ 一体化フィルム

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を透過する透明フィルムの内部又は表
   面上に、その面に沿って所定の屈折率を有する定屈折率
   部とそれとは屈折率の異なる異屈折率部とが交互に配置
   されたパターンが形成されていることを特徴とするディ
   スプレイ用光制御フィルム。
2. 【請求項２】 前記パターンが前記透明フィルムを覆う
   高分子膜により形成されていることを特徴とする請求項
   １記載のディスプレイ用光制御フィルム。
3. 【請求項３】 前記異屈折率部の屈折率が前記面に沿っ
   て規則的に分布することを特徴とする請求項１又は２記
   載のディスプレイ用光制御フィルム。
4. 【請求項４】 前記パターンが前記面の外周部に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の
   ディスプレイ用光制御フィルム。
5. 【請求項５】 前記異屈折率部の屈折率が前記定屈折率
   部の屈折率より高いことを特徴とする請求項１〜４いず
   れか記載のディスプレイ用光制御フィルム。
6. 【請求項６】 前記高分子膜が紫外線光照射によって部
   分毎に屈折率を相違させたフォトブリーチング膜である
   ことを特徴とする請求項２〜５いずれか記載のディスプ
   レイ用光制御フィルム。
7. 【請求項７】 前記フォトブリーチング膜が紫外線光を
   吸収（あるいは反射）する膜で覆われていることを特徴
   とする請求項６記載のディスプレイ用光制御フィルム。
8. 【請求項８】 前記パターンが前記高分子膜をエッチン
   グして形成されていることを特徴とする請求項２〜５い
   ずれか記載のディスプレイ用光制御フィルム。
9. 【請求項９】 前記パターンが高分子材料からなる保護
   層で覆われていることを特徴とする請求項１〜８いずれ
   か記載のディスプレイ用光制御フィルム。
10. 【請求項１０】 前記透明フィルムの片面に接着層が設
    けられていることを特徴とする請求項１〜９いずれか記
    載のディスプレイ用光制御フィルム。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０いずれか記載のディス
    プレイ用光制御フィルムが画面を表示するディスプレイ
    部の前面に配置されていることを特徴とするディスプレ
    イ装置。