JP2005208528A - 視野角制御部材、視野角制御部材の製造方法、視野角可変ディスプレイ及び携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】 手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができる視野角制御部材を提供する。
【解決手段】 光が照射される光透過性の本体２と、本体２に賦型され、照射された光を本体２内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部３と、本体２の集光点より光の出射側に設けられ、単位レンズ毎に対向して配置されていると共に光を常に透過させる複数の光透過部４、及び光透過部４以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部を有するシャッター部材５とを備えたことにより、前記課題を解決した。レンズ部３が、レンチキュラーレンズ又はフライアイレンズであることが好ましい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、視野角を容易に可変させることができる視野角制御部材、視野角制御部材の製造方法、視野角可変ディスプレイ及び携帯電話機に関するものである。

ディスプレイ、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）は、液晶の電気光学的変化を利用した表示素子であり、薄型軽量、低消費電力という特性から、近年、パソコン、携帯電話機等の各種のディスプレイ用の表示装置として最も広く使用されている。なかでも正の誘電異方性を有するネマティック液晶を用い、相対向する一対の電極基板のそれぞれの界面で、液晶分子を基板に対して平行に配向したいわゆるホモジニアス配向をとらせ、且つ、液晶分子の配向方向が互いに直交するように両基板を組み合せた、ノーマリーホワイトモード方式の液晶表示装置が代表的なものである。

ノーマリーホワイトモード方式の液晶表示装置は、応答速度が遅く、視野角が狭いので、現在までに種々の研究開発が行われている。その一方で、負の誘電異方性を有するネマティック液晶を用いて相対向する一対の電極基板のそれぞれの界面で、液晶分子を基板に対して垂直に配向したいわゆるホメオトロピク配向をとらせ、電圧を印加させた際の液晶の複屈折の変化を利用したノーマリーブラックモード方式の液晶表示装置についても研究開発されている。

ノーマリーブラックモード方式の液晶表示装置は、ノーマリーホワイトモード方式の液晶表示装置に比較して表示のコントラストが高く、視野角が広く黒表示に応答速度も速いことからも研究開発されて商品化されている。

例えば、パソコン、携帯電話機等の各種のディスプレイ用の表示装置として用いられる液晶表示装置は、１台の液晶表示装置を同時にふたり以上で見ても十分に画像をみることができる広視野角を有するものとなってすでに汎用されている。

このように、液晶表示装置は、広視野角を有するので、画像が見える角度が広くなるが、広くなる反面、プライバシーやセキュリティの問題がでてくる。ディスプレイに映し出されている画像が漏洩しても問題ないものであればよいが、機密事項のものであると、周囲を気にしなければならず、かえって作業性が悪くなることもある。

例えば、時間がなくどうしても、移動中の飛行機や新幹線などの電車の中、喫茶店、ロビーなどの待合室等でパソコンを使用する場合には、作業中の画面から情報が漏れてしまって、プライバシーやセキュリティの問題がでてくる。

このため、視野角を狭くするルーバーを内蔵したり（例えば、特許文献１参照。）、マイクロルーバーと称される市販のものを着脱自在に取り付けることが提案されている。

ルーバー及びマイクロルーバーは、画面を覆うように画面と略平行に取り付けることで、視野角を狭くして、画面の正面に向き合うことでのみ画面上の画像がはっきりと見え、画面の正面以外の例えば左右から画面を見ると黒く表示されて画像がまったく見えないものである。

マイクロルーバー又はマイクロルーバーを内蔵したフィルターを画面上に取り付けることで、周囲からの視線をさえぎることができる。このため、重要なデータを処理するときにおいても、横から見ても黒しか見えないので、周囲を気にすることなく作業することができることになる。

画面を同時にふたり以上で見たい場合には、マイクロルーバー又はマイクロルーバーを内蔵したフィルターを取り外すことで、広視野角となり表示する画像をふたり以上で見ることができ、画像に応じて使い分けることが可能となる。

しかし、表示する画像に応じてマイクロルーバー又はマイクロルーバーを内蔵したフィルターを取り付けたり、取り外したりしなければならず、手間がかかり作業性が悪い。
特開２００２−１２４１１２号公報

本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであって、手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができる視野角制御部材、視野角可変ディスプレイ及び携帯電話機の提供を目的とするものである。

前記課題を解決するための本発明の視野角制御部材は、光が照射される光透過性の本体と、該本体に賦型され、照射された光を前記本体内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部と、前記本体の集光点より光の出射側に設けられたシャッター部材と、を備えた視野角制御部材であって、前記シャッター部材が、前記単位レンズ毎に対向して配置され、光を常に透過させる複数の光透過部と、該光透過部以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部とからなることを特徴とする。

この発明によれば、例えば映像光が本体に照射されると、レンズ部により光が集光されてから発散するので、視野角を広くすることができる。このとき、シャッター部において光が透過する場合には、レンズ部により発散された光はそのまま本体から出射されるので、視野角が広く広視野角となる。他方、シャッター部において光が遮断される場合には、本体から出射される映像光は、レンズ部により発散された光のうちの光透過部を通った一部であるので、視野角が狭くなる。従って、手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができることになる。

本発明の視野角制御部材において、前記光透過部が、規則性を持って形成されていること、及び、前記光透過部が、前記単位レンズによって集光され発散する光線の中心を中心として形成されていること、の少なくとも一方であることが好ましい。また、本発明の視野角制御部材において、前記光透過部が、規則性を持って形成されていること、及び、前記光透過部が、前記単位レンズによって集光され発散する光線の中心から中心がずれて形成されていること、のいずれか一方であることが好ましい。本発明の視野角制御部材において、前記レンズ部が、レンチキュラーレンズ又はフライアイレンズであることが好ましい。

また、本発明の視野角制御部材は、光が照射される光透過性の本体と、該本体に賦型され、照射された光を前記本体内で集光させてから発散させるレンチキュラーレンズのレンズ部と、前記本体の集光点より光の出射側に設けられ、前記レンチキュラーレンズ毎に対向して配置されると共に光を常に透過させる複数の光透過部、及び該光透過部以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部を有するシャッター部材と、を備えた視野角制御シートをふたつ、互いのレンズ部の凸部の延在方向が略直交する方向に配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、例えば映像光の平行光が本体に照射されると、レンズ部により光が発散するので、視野角を広くすることができる。このとき、開口部以外では光が透過する場合には、レンズ部により発散された光はそのまま本体から出射されるので、視野角が広く広視野角となる。他方、シャッター部材を駆動させて開口部以外では光が遮断されるようにすると、本体から出射される映像光は、レンズ部により発散された光のうちの開口部を通った一部であるので、視野角が狭くなる。また、ふたつの視野角制御シートがレンチキュラーレンズ（レンズ部）の凸部の延在方向が略直交する方向に配置されていることにより、例えば垂直と水平の２方向の視野角を制御することが可能となる。従って、ふたつのシャッター部材を切り替えることにより、手間がかかることなく、容易に、しかもより精度よく視野角を可変させることができることになる。

本発明の視野角制御部材において、（１）前記光透過部と前記シャッター部との境界が、該レンズ部より屈折率が小さく前記集光点を前記本体の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材を前記レンズ部の光照射面側に設けて、この本体に前記光を照射して光が照射された部分と照射されていない部分との境界に基づいて形成されていること、及び、（２）前記光透過部が、前記本体の出射面に感光層を設けると共に、前記レンズ部の光照射面側に、該レンズ部より屈折率が小さく前記集光点を前記本体の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材を設けて、この本体に前記光を照射して光が照射された感光層の感光部分を除去して形成される開口部であること、のいずれか一方であることが好ましい。この発明によれば、光透過部とシャッター部との境界を簡単に位置決めすることができ、また、光透過部を簡単に形成することができる。

本発明の視野角制御部材において、前記本体が、拡散層を有することが好ましい。

本発明の視野角制御部材において、前記シャッター部材が、光の遮断と光の透過とを電圧又は電流のオン・オフにより切り替えるように構成されていることが好ましい。

この発明によれば、簡単な構造で例えばスイッチひとつで駆動させられるシャッター部材を構成することが可能となる。

本発明の視野角制御部材において、前記シャッター部材がふたつ以上設けられ、これらシャッター部材の光透過部の大きさが、出射方向にいくに従って段階的に小さく形成されていることが好ましい。

この発明によれば、視野角の制御を精度よく行うことができる。

前記課題を解決するための本発明の視野角制御部材の製造方法は、光が照射される光透過性の本体と、該本体に賦型され、照射された光を前記本体内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部と、前記本体の集光点より光の出射側に設けられ、前記単位レンズ毎に対向して配置されていると共に光を常に透過させる複数の光透過部、及び該光透過部以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部を有するシャッター部材と、を備えた視野角制御部材の製造方法であって、前記光透過部と前記シャッター部との境界を、前記レンズ部より屈折率が小さく前記集光点を前記本体の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材を前記レンズ部の光照射面側に設け、この本体に前記光を照射して光が照射された部分と照射されていない部分との境界に基づいて形成するシャッター部材位置決め工程を含むことを特徴とする。

この発明によれば、低屈折率材をレンズ部の光照射面側に設け、かつ、この本体に光を照射して光が照射された部分と照射されていない部分との境界に基づいて光透過部とシャッター部との境界を形成するので、比較的容易な方法によって本発明の視野角制御部材を得ることができる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。

本発明の視野角制御部材の製造方法において、前記光透過部が、前記本体の出射面に感光層を設け、光が照射された感光層の感光部分を除去して形成されることが好ましい。

この発明によれば、感光層を用いるため比較的安価なものを使用することができる。その結果として、視野角制御部材の製造コストを抑えられる。

前記課題を解決するための本発明の視野角可変ディスプレイは、前記視野角制御部材を備えたことを特徴とする。

前記課題を解決するための本発明の携帯電話機は、前記視野角可変ディスプレイを、前記シャッター部における光の遮断がマナーモードと連動してマナーモードのときのみ行われるように設けたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明の視野角制御部材は、シャッター部材を駆動させることにより、簡単に視野角を可変させることができるので、手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができる。

本発明の視野角制御部材の製造方法によれば、露光処理によって光透過部とシャッター部との境界を形成することができるので、比較的容易な方法によって本発明の視野角制御部材を得ることができる。

以下、本発明の視野角制御部材及び視野角制御部材の製造方法について図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は、本発明の視野角制御部材が示されている図である。

本発明の視野角制御部材は、図１及び図２に示すように、光が照射される光透過性の本体２と、本体２に賦型され、照射された光を本体２内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部３と、本体２の集光点より光の出射側に設けられ、単位レンズ毎に対向して配置されていると共に光を常に透過させる複数の光透過部４、及び光透過部４以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部からなるシャッター部材５とを備えたものである。

光は、どのような光でもよいが、主として映像光であり、また、平行光８でも平行光８以外の光でもよいが、本実施の形態では平行光８である場合について説明する。

本体２は、光透過性を有する材料により、例えば、板状、フィルム状、シート状等に形成されており、この本体２の一方の表面（照射面）に光例えばその表面に対して略直交する平行光８を主とした光が照射されるようになっている。

光透過性を有する材料としては、ディスプレイ等の光学シートに用いられるものであればよく、例えば、熱可塑性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、光学シートに使用可能な光透過性を有する樹脂で、好ましくは、さらに電子線（ＥＢ）、紫外線（ＵＶ）等の放射線を透過させる放射線透過性を有する熱可塑性樹脂である。この熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。

本体２の厚さは、レンズ部３のレンズのピッチ、焦点距離、及び要望する視野角範囲によって異なるため一概には言えないが、好ましくは０．０２〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．５ｍｍである。

また、本体２は、一層の樹脂層で形成されていてもよいし、複数の樹脂層で形成されていてもよい。本体２が複数の樹脂層で形成されている場合には、少なくとも１層が拡散層であることが好ましい。他の樹脂層としては、特に限定されないが、例えば、種々の機能を付加するための透明層、帯電防止層、非帯電防止層、熱膨張率や吸水伸び率の異なる樹脂層、低反射層、反射防止層、ハードコート層、ティント層、防眩層等が挙げられる。これら樹脂層は、いずれも熱可塑性樹脂が主体となり、この熱可塑性樹脂に光拡散剤、着色剤（ティント剤）、帯電防止剤等を含有させたり、熱膨張率や吸水伸び率等の特性の異なる熱可塑性樹脂を選択したりしてなるものである。

例えば、本体２が１層の樹脂層からなる場合、及び２層以上の樹脂層からなる場合の本体２の光の出射側の表面を形成する樹脂層としては、表面耐擦傷性、耐候性及び透明性等が良好なことからアクリル系樹脂であることが好ましい。このアクリル系樹脂としては、例えば、メタクリル酸メチルを主体とする樹脂が挙げられ、メチルメタクリレートの単独重合体、またはメチルメタクリレートとメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、アクリロニトリル、無水マレイン酸、スチレンもしくはα−メチルスチレンのいずれか１つ以上との共重合体、またはメチルメタクリレート単独重合体と上記共重合体との混合物等を挙げることができる。その中でも特に、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、及び、メタクリル樹脂とスチレン樹脂との共重合体樹脂（ＭＳ樹脂）が多く用いられる。

拡散層は、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ＭＳ樹脂等の熱可塑性樹脂に光拡散剤の微粒子を含有させてなるものである。光拡散剤の微粒子としては、光学シートに用いられるものであればよく、例えば、スチレン樹脂微粒子、シリコーン樹脂微粒子などの有機系微粒子、硫酸バリウム微粒子、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、シリカ（二酸化珪素）微粒子、酸化チタン微粒子などの無機系微粒子の他に、アクリル樹脂微粒子、ガラスビーズ、ＭＳ樹脂微粒子等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を樹脂中に含有することができる。光拡散剤の微粒子は、特に限定されないが、好ましくは、基材との屈折率差が０．１以内、より好ましくは０．０３以内となる光拡散剤を用いることがコントラストを損ねないので好ましい。

拡散層の位置は、特に限定されないが、レンズ部３より出射側であることが好ましい。拡散層がレンズ部３より照射側にあると平行光８を用いて例えば感光層を露光する時に感度が低下し易いからである。

平行光８が照射される本体２には、平行光８を本体２内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部３が賦型されている。レンズ部３は、本体２内に賦型されていてもよいが、本体の照射面（光８が照射される表面）に賦型されていることが好ましい。レンズ部３は、平行光８を発散させて視野角を広げると共に本体２内に集光点を持つ発散レンズであり、どのような形状のレンズでもよく、例えば、レンチキュラーレンズ又はフライアイレンズ等であることが好ましい。

レンズ部３がレンチキュラーレンズである場合には、単位レンズの凸部が重力方向に沿って延在すると共に、水平方向に所定の間隔を隔てて多数配置されて形成されていることが好ましい。このときの単位レンズのピッチは特に限定されないが、ＬＣＤ等の画素とのモアレが出ないピッチ比に設定することが好ましい。具体的には例えば、単位レンズのピッチは、好ましくは０．０１〜０．７５ｍｍ、より好ましくは０．０１〜０．３３ｍｍ、最も好ましくは０．０１〜０．０９ｍｍである。単位レンズのピッチが大きいと画面の粗さが苦になることとモアレ回避のために画素毎に異なるピッチの製品を作製する必要があるためである。また、単位レンズ（凸部）の形状は、特に限定されず、半球状でも半楕円状でもよい。

この場合、レンチキュラーレンズは水平方向の視野角特性を制御するものとなるので、垂直方向の視野角は例えば拡散層や拡散剤によって制御するようにすることが好ましい。なお、レンズ部３がレンチキュラーレンズである場合には、単位レンズの凸部の延在方向は重力方向に限定されるものではなく、その他の方向例えば水平方向でもよい。

また、レンズ部３がフライアイレンズである場合には、レンズ部３は、矩形状の凸部（単位レンズ）を縦・横に規則正しく配列したもの（蝿の目形状ともいわれるもの）であり、例えば、水平方向及び垂直方向の２方向の視野角を制御するように配置することが好ましい。このときの単位レンズのピッチは特に限定されないが、ＬＣＤ等の画素とのモアレが出ないピッチ比に設定することが好ましい。単位レンズのピッチは、好ましくは０．０１〜０．７５ｍｍ、より好ましくは０．０１〜０．３３ｍｍ、最も好ましくは０．０１〜０．０９ｍｍである。単位レンズのピッチが大きいと画面の粗さが苦になることとモアレ回避のために画素毎に異なるピッチの製品を作製する必要があるためである。

レンズ部３は、どのように形成してもよく、例えば、金型ロールを用いて、その金型ロールの周面に形成されたレンズ型を本体２の照射面に転写して凸状に形成される。このようにレンズ部３が形成されることにより、平行光８がレンズ部３に照射されると、光は各単位レンズ毎に本体２内で集光するように光の方向がレンズ部３によって変化させられて、本体２の他方の表面（出射面）から拡散して出射され、視野角が広がるようになっている。

本体２の他方の表面（出射側の表面（出射面））は、レンズ部を設けてもよいが、平面（フラット）に形成されていることが好ましい。この出射面にシャッター部材５が設けられている。

シャッター部材５は、光を透過させる光透過部４と、この光透過部４以外では光の遮断と透過とを切り替えるシャッター部（実質のシャッター部材）とからなるものである。シャッター部材５としては、光の遮断と透過とを切り替えることができれば特に限定されず、例えば、電圧又は電流のオンオフにより光の遮断と光の透過とを切り替えるものであることが好ましい。シャッター部材５としては、例えば、フィルム状の液晶セル１１、エレクトロクロミック装置、電気泳動装置、磁性粒子等が挙げられる。また、シャッター部材５は反射によるコントラストの低下を抑えるため、反射率が低い素子であることが好ましい。

光透過部４は、光（例えば映像光）を常に透過させるものであればどのように形成してもよいが、照射する光の減衰を視覚によって認識できないように形成することが好ましい。例えば光の減衰が視覚によって認識できない程度の光透過性を有する透明層や、何も設けられていない開口部等のように形成することが好ましい。本発明では、光透過部４の一例として開口部を用いた場合について説明し、開口部を光透過部と同一の符号を用いる。

光透過部４は、レンズ部３の単位レンズ毎に対向して複数配置されており、単位レンズの形状に応じてその形状が決定される。例えば、レンズ部３がレンチキュラーレンズである場合には、光透過部４は、垂直方向に沿って形成されたスリット状の開口部４である。この開口部４の位置は、単位レンズ毎に対向していれば特に限定されないが、規則性を持って形成されていることが好ましい。例えば、開口部４は、単位レンズによって集光され発散する光線の中心に開口部４の中心が位置されるように形成してもよい。また、開口部４は、単位レンズによって集光され発散する光線の中心から中心がずれて形成されていてもよいし、開口部が配置される箇所に応じて中心が任意の箇所になるように形成されていてもよい。具体的には例えば、中心がずれるとは、全ての開口部４の中心が同じように光線の中心からずれている場合等である。また、配置される箇所に応じてとは、本体２の中央部及びその近傍では開口部４の中心が光線の中心と一致または略一致し、本体２の側部にいくに従って側部側に開口部４の中心が光線の中心からずれている場合等である。

開口部４の幅は、要望される視野角範囲に応じて任意に決められるものであり、特に限定されるものではない。すなわち、開口部４の幅を大きく形成すれば視野角が広くなり、逆に小さく形成すれば視野角が狭くなるので、用途等の要望に応じて任意に開口部４の幅を決めるようにすることが好ましい。

また、レンズ部３がフライアイレンズである場合は、光透過部４は、例えば、フライアイレンズの各単位レンズに対応して縦・横に配列された矩形状の開口部である。開口部は、規則性を持って形成されていることが好ましく、例えば、単位レンズによって集光され発散する光線の中心に中心が位置されるように形成されている。また、開口部は、単位レンズによって集光され発散する光線の中心から中心がずれて形成されていてもよいし、配置される箇所に応じて中心が任意の箇所になるように形成されていてもよい。開口部の縦・横の幅も前記のスリット状の開口部４の幅と同様に、要望される視野角範囲に応じて任意に決められるものであり、特に限定されるものではない。

光透過部４の形成方法は、特に限定されないが、レンズ部３より屈折率が小さくこのレンズ部３の集光点を本体２の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材をレンズ部３の光照射面側に設けて、この本体２に光を照射して光が照射された部分を除去して開口部を形成したり、この感光された部分に透明層を設けたりして形成することが好ましい。すなわち、光透過部４とシャッター部との境界を、低屈折率材をレンズ部３の光照射面側に設けて、この本体２に光を照射して光が照射された部分と照射されていない部分との境界に基づいて形成することが好ましい。この工程（シャッター部材位置決め工程）が本発明の視野角制御部材の製造方法における特徴部分である。

シャッター部材位置決め工程は、具体的には例えば、本体２の出射面に感光層を設け、本体２のレンズ部３（照射面）を低屈折率材で覆い、この本体２に光を照射して光が照射された感光層の感光部分を除去する、いわゆるセルフアライメントにより光透過部４を開口部として形成することが好ましい。

感光層としては、例えば、遮光シートやポジレジスト等が用いられる。

低屈折率材は、本体２の照射面（レンズ部）に光（本発明の視野角制御部材が実際に使用されるときに照射されるのと略同じ光）を照射したときに、レンズ部３の屈折率より屈折率が小さく集光点が本体２の出射面より内側又は外側に位置させるものであれば特に限定されない。具体的には、屈折率ｎ１のレンズを空気中（屈折率１）で用いた場合の集光点位置と、屈折率ｎ２の媒体中で屈折率ｎ１のレンズを用いた場合の集光点位置とは異なる。つまり、屈折率ｎ２（１＜ｎ２＜ｎ１）の媒体中ではレンズの屈折率が（ｎ１／ｎ２）＝ｎの屈折率になったと等価であり、ｎ＜ｎ１であるため集光点距離が伸びる。このため、低屈折率材としては、レンズ部の屈折率より屈折率が小さいものであれば、集光点の位置が本体２の出射面の内側でも外側でもよい。なお、集光点が出射面上（略出射面上を含む）に位置されると、光透過部４の開口面積が小さすぎて光透過部４としての機能を発揮し難いことから、集光点が出射面上に位置される場合を除外するために出射面より内側又は外側とした。また、集光点の具体的な位置は、所望の光透過部４の大きさによって任意に決められるものであり、例えば、集光点が出射面に近ければ光透過部４の開口面積が小さくなり、集光点が出射面から離れれば光透過部４の開口面積が大きくなる。また、正確な本体２の厚みを決定するには、シャッターを作動させた時の視野角に対応する開口部幅となるように集光点位置よりも前又は後ろに出射面の位置を設定することが好ましい。

具体的には例えば、単位レンズの形状が長径０．４０ｍｍ、短径０．２７ｍｍの半楕円状で、単位レンズのピッチが０．５ｍｍで、屈折率が１．５１５であるレンチキュラーレンズがレンズ部３として賦型された厚さ１．０ｍｍの本体２を用いた場合、レンズ部３を水で覆うと、水の屈折率が１．３３３であるので、集光点は図５に示す本体２内の位置から図６に示すように本体２の出射面より外側に位置されることになる。この場合、本体２に対して略直交する平行光８を本体２に照射した場合である。なお、図５及び図６は集光点の位置が分りやすいように１つの単位レンズについてのみ光の状態を示した図である。

このように、レンズ部３を低屈折率材で覆ってから、本体２の照射面（レンズ部）に光を照射して光が照射された部分の感光層と感光されていない部分との違いを利用する（レンズ作用を利用したセルフアライメントを利用する）ことにより、シャッター部材５（開口部４）の位置決めを容易に行うことができる。すなわち、実際に使用されるのと同様の光、つまり本体２に対して略直交する平行光８を本体２に照射することにより、単位レンズの中心と光透過部（開口部）４の中心とが本体２に対して略直交する線上に位置されていると共に、単位レンズによって集光され発散する光線の中心に開口部４の中心が位置された開口部４を形成することができる。この開口部４は、単位レンズのピッチと略同じピッチで複数形成される。

また、実際に使用されるのと同様の平行光（本体２に対して略直交する平行光８）に対して所定の角度傾斜した平行光を本体２に照射することにより、単位レンズによって集光され発散する光線の中心から中心がずれた開口部４を形成することができる。この場合、光線の中心から開口部の中心がずれているが、複数の開口部のピッチは、単位レンズのピッチと略同じに形成される。

具体的には例えば、単位レンズの形状が長径０．０７ｍｍ、短径０．０４２ｍｍの半楕円状で、単位レンズのピッチが７０μｍで、屈折率が１．４９であるレンチキュラーレンズがレンズ部３として賦型された厚さ１．０ｍｍの本体２を用いた場合、レンズ部３を水で覆うと、水の屈折率が１．３３３であるので、集光点は図８に示す本体２内の位置から図９に示すように本体２の出射面より外側に位置されることになる。この場合、本体２に対して略１０度傾斜した平行光を本体２に照射した場合である。なお、図８及び図９は集光点の位置が分りやすいように１つの単位レンズについてのみ光の状態を示した図である。

また、平行光ではなくて集光系や発散系の光を本体２に照射することにより、開口部が配置される箇所に応じて開口部の中心を任意の箇所になるように形成することができる。例えば、発散光を照射する場合に、発散光の中心が本体のほぼ中央部になるように発散光を照射すると、本体２の中央部及びその近傍では開口部４の中心が光線の中心と一致または略一致し、本体２の側部にいくに従って側部側に開口部４の中心が光線の中心からずれて形成される。よって、レンズ部３の形状、本体２の材質及び厚さ、低屈折率材をひとつ又はふたつ以上任意に変えることにより、所望の開口部４の形状を形成することができる。また、微小なピッチであっても正確に開口部を設けることができる。

そして、例えば、感光されていない部分に、ＩＴＯ等の透明電極層１２をパターニングする。このパターニングされた透明電極層１２の表面を一方の基板面としてＬＣＤ、エレクトロクロミック装置、電気泳動装置、磁性粒子等のセル組みを行う。

これにより、図２に示すように、本体２の出射面にフィルム状の液晶セル１１、エレクトロクロミック装置、電気泳動装置、磁性粒子等が設けられ、シャッター部材５が形成されることになる。なお、液晶セル１１等のシャッター部材５上に保護等のために透明部材２１を設けるようにしてもよい。なお、図２中の透明部材２１側にある透明電極はクロストークの防止を図ればパターニングしないで全ベタで形成するようにしてもよい。

このように、本発明の視野角制御部材１は、シャッター部材５を備えたので、手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができることになる。

すなわち、本体２に対して略直交する映像光の平行光８が図１に示すように本体２に照射されると、平行光８はレンズ部３（単位レンズ）により発散されて視野角が広がる。このとき、シャッター部において光８が透過する場合には、レンズ部３により発散された光は図１に示すようにそのまま本体２から出射するので、視野角が広く広視野角となる（このときの視野角と輝度との関係は、例えば、図４中のＡに示すようになる。）。他方、光透過部（開口部）４が、レンズ部３の単位レンズによって集光され発散する光線の中心を中心として形成されている場合に、シャッター部において光が遮断されると、レンズ部３により発散されて本体２から出射する光は図７に示すように開口部４を通ったものだけであり、視野角が狭くなる（このときの視野角と輝度との関係は、例えば、図４中のＢに示すようになる。）。従って、手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができることになる。なお、図７は光の状態が分りやすいように１つの単位レンズについてのみ光が照射された場合を示した図である。

また、レンズ部３がフライアイレンズであると、例えば、水平方向及び垂直方向の２方向の視野角を制御することができ、より確実に精度よく視野角の制御を行えることになる。

また、単位レンズの中心と光透過部（開口部）４の中心とが本体２に対して略直交する線上に位置され、かつ、シャッター部材５のシャッター部が遮光されている場合において、本体２に対して略直交する方向に平行光（映像光）８が照射されると、光透過部（開口部）４を通った光は左右対称になる。このため、傾斜した平行光（本体２に対して略直交する方向から所定の角度傾斜した方向に延びる平行光）を本体２に照射させることにより、光透過部（開口部）４を通った光を左右（又は上下）非対称にすることが可能である。また、光透過部（開口部）４が前述のシャッター部材位置決め工程により平行光を用いて形成される場合において、光透過部（開口部）４を形成する際に用いられる平行光として、光透過部（開口部）４を形成した後に本体２に照射される平行光と互いに傾斜している平行光を用いることによっても、光透過部（開口部）４を通った光を左右（又は上下）非対称にすることも可能である。

また、レンズ部３がレンチキュラーレンズである本発明の視野角制御部材１を、視野角制御シートとしてふたつ、互いのレンチキュラーレンズの凸部の延在方向が略直交する方向に配置することにより、例えば、水平方向及び垂直方向の２方向の視野角を制御することができ、より確実に精度よく視野角の制御を行えることになる。

また、単位レンズの中心と光透過部（開口部）４の中心とが本体２に対して略直交する略同一線上に位置され、かつ、シャッター部材５のシャッター部が遮光されている場合、本体２に対して略直交する方向に平行光（映像光）８が照射されると、出射面の正面に向き合うことでのみ画像（光）をはっきり認識できる状態で見ることができ、出射面（画面）を正面以外の例えば左右から見ると画像（光）が見え難かったりまた見えなかったりする。このため、重要なデータを処理するときにおいても、横から見ても見え難かったり見えなかったりするので、周囲を気にすることなく作業を行うことができ、処理能力が向上することになる。

また、シャッター部材５が、光の遮断と光の透過とを電圧又は電流のオンオフにより切り替えるように構成されている例えば液晶セル１１であると、簡単な構造で例えばスイッチひとつでシャッター部材５を駆動させることができる。

また、レンズ作用を利用したセルフアライメントによりシャッター部材５の光透過部４を形成することにより、光透過部４の位置決めを容易に行うことができる。このため、パソコン、携帯電話機等はディスプレイを近距離からみるので、ディスプレイに対してピッチが小さいことが要求され、また、液晶表示装置のようなマトリックス状のディスプレイでは、レンズ部３のピッチが非常に小さくなり、レンズと光透過部４（シャッター部材５）との位置合わせがし難いが、その心配も要らなくなる。また、レンズ作用を利用したセルフアライメントによりシャッター部材５の光透過部４を形成することにより、比較的容易な方法によって本発明の視野角制御部材が得られる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。

また、本体２の出射面側にシャッター部材５をひとつ設けたが、ふたつ以上設けるようにしてもよい。具体的には例えば、図３に示すように、ふたつのシャッター部材５、１５（液晶セル１１、１１）を積層するように設けてもよい。シャッター部材５、１５をふたつ以上設ける場合、各シャッター部材５、１５は、それぞれ個別に光の遮断・透過を行うようにすると共に、光透過部４、１４の大きさ（幅）を、出射方向にいくに従って段階的に小さく形成することが好ましい。これにより、視野角の制御を精度よく行うことができる。

また、本発明の視野角制御部材１をディスプレイに設けることにより、手間がかかることなく容易に視野角を可変させることができる視野角可変ディスプレイが得られることになる。この場合、シャッター部材５が例えば液晶セル１１であると、スイッチひとつで視野角を可変させることができる。

また、この視野角可変ディスプレイを携帯電話機に設け、かつ、例えば携帯電話機のマナーモードとシャッター部材の駆動（光の遮断）を連動させておけば、すなわち、シャッター部における光の遮断がマナーモードと連動してマナーモードのときのみ行われるようにすれば、自動的に人混み等での視野角制御が行える利点も有る。

本発明の視野角制御部材における光の状態を説明するための図である。 本発明の視野角制御部材の一例を示す断面図である。 本発明の視野角制御部材の他の例を示す断面図である。 視野角と輝度との関係を示す図である。 本発明の視野角制御部材における光の状態を説明するための図である。 本発明の視野角制御部材における光の状態を説明するための図である。 本発明の視野角制御部材における光の状態を説明するための図である。 本発明の視野角制御部材における光の状態を説明するための図である。 本発明の視野角制御部材における光の状態を説明するための図である。

符号の説明

１ 視野角制御部材
２ 本体
３ レンズ部
４ 開口部（光透過部）
５ シャッター部材
８ 平行光（光）
１１ 液晶表示装置
１２ 透明電極層
１４ 開口部（光透過部）
１５ シャッター部材

Claims (15)

1. 光が照射される光透過性の本体と、該本体に賦型され、照射された光を前記本体内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部と、前記本体の集光点より光の出射側に設けられたシャッター部材と、を備えた視野角制御部材であって、
   前記シャッター部材が、前記単位レンズ毎に対向して配置され、光を常に透過させる複数の光透過部と、該光透過部以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部とからなることを特徴とする視野角制御部材。
2. 前記光透過部が、規則性を持って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の視野角制御部材。
3. 前記光透過部が、前記単位レンズによって集光され発散する光線の中心を中心として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の視野角制御部材。
4. 前記光透過部が、前記単位レンズによって集光され発散する光線の中心から中心がずれて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の視野角制御部材。
5. 前記レンズ部が、レンチキュラーレンズ又はフライアイレンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の視野角制御部材。
6. 光が照射される光透過性の本体と、該本体に賦型され、照射された光を前記本体内で集光させてから発散させるレンチキュラーレンズのレンズ部と、前記本体の集光点より光の出射側に設けられ、前記レンチキュラーレンズ毎に対向して配置されると共に光を常に透過させる複数の光透過部、及び該光透過部以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部を有するシャッター部材と、を備えた視野角制御シートをふたつ、互いのレンズ部の凸部の延在方向が略直交する方向に配置されてなることを特徴とする視野角制御部材。
7. 前記光透過部と前記シャッター部との境界が、前記レンズ部より屈折率が小さく前記集光点を前記本体の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材を前記レンズ部の光照射面側に設けて、この本体に前記光を照射して光が照射された部分と照射されていない部分との境界に基づいて形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の視野角制御部材。
8. 前記光透過部が、前記本体の出射面に感光層を設けると共に、前記レンズ部の光照射面側に、該レンズ部より屈折率が小さく前記集光点を前記本体の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材を設けて、この本体に前記光を照射して光が照射された感光層の感光部分を除去して形成される開口部であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の視野角制御部材。
9. 前記本体が、拡散層を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の視野角制御部材。
10. 前記シャッター部材が、光の遮断と光の透過とを電圧又は電流のオンオフにより切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の視野角制御部材。
11. 前記シャッター部材がふたつ以上設けられ、これらシャッター部材の光透過部の大きさが、出射方向にいくに従って段階的に小さく形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の視野角制御部材。
12. 光が照射される光透過性の本体と、該本体に賦型され、照射された光を前記本体内で集光させてから発散させる単位レンズを複数有するレンズ部と、前記本体の集光点より光の出射側に設けられ、前記単位レンズ毎に対向して配置されていると共に光を常に透過させる複数の光透過部、及び該光透過部以外では光の遮断と光の透過とを切り替えるシャッター部を有するシャッター部材と、を備えた視野角制御部材の製造方法であって、
    前記光透過部と前記シャッター部との境界を、前記レンズ部より屈折率が小さく前記集光点を前記本体の出射面より内側又は外側に位置させる低屈折率材を前記レンズ部の光照射面側に設け、この本体に前記光を照射して光が照射された部分と照射されていない部分との境界に基づいて形成するシャッター部材位置決め工程を含むことを特徴とする視野角制御部材の製造方法。
13. 前記光透過部が、前記本体の出射面に感光層を設け、光が照射された感光層の感光部分を除去して形成されることを特徴とする請求項１２に記載の視野角制御部材の製造方法。
14. 前記請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の視野角制御部材を備えたことを特徴とする視野角可変ディスプレイ。
15. 前記請求項１４に記載の視野角可変ディスプレイを、前記シャッター部における光の遮断がマナーモードと連動してマナーモードのときのみ行われるように設けたことを特徴とする携帯電話機。
    
    

Images