JP2006184609A - 視野角制御シート及びこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置の光源と表示パネルとの間に設置し、ゴーストの発生を抑えて、覗き見防止や映り込み防止等の光線出光角度の規制に効果があり、かつ観察者側への光線透過率が高い、安価な視野角制御シートを提供する。
【解決手段】 液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設けられる視野角制御シートであって、前記視野角制御シートは、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は光源側に先端を有するとともに観察者側に底面を有し、前記楔形部に光吸収効果があることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設置し、液晶表示装置の性能、特に、液晶表示装置の光源からの光を好適に制御する機能等を有する視野角制御用シート及びこれを用いた液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置では、通常、観察者がどのような位置から見ても良好な画像が得られるように、視野角が広いことが好まれる。
一方、例えば通勤電車の中で仕事をする場合やＡＴＭ等の公共の場に設置された液晶表示装置では、周りの人から画面を覗かれては困ることがあり、このような場合には液晶表示装置の観察者のみに見え、他人からは見えないようにプライバシーを保護するための覗き見防止機能が求められている。また、カーナビゲーションシステム等の車載型の液晶表示装置においては、夜間などに液晶表示装置の画面が窓ガラスに映り込み、視界を遮る現象がおこるため、映り込み防止機能が求められており、光線出光角度の制御が望まれている。このような要求に対して、例えば図８に示すようなルーバータイプの視野角制御シートが開発されて使用されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。ルーバータイプの視野角制御シートは、外光を遮光してコントラストを上げる効果を示し、ルーバーにおける二重像（ゴーストと称する。）の発生を減少させた視野角制御シートが開示されており、例えば、特許文献１の第５図には、ゴーストの説明図が記載されている。
ルーバータイプの視野角制御シートの代表的な製造方法としては、特許文献１、３に記載されるように、光を吸収するために着色した樹脂と透明樹脂とを交互に積層させ、着色層と透明層とを交互に形成し、最後に積層方向と垂直に一定の厚さで切断するという製造方法が行なわれている。ルーバータイプの視野角制御シートは、例えば、液晶表示装置の光源と液晶パネルの間に設けて使用されている（例えば、特許文献４参照。）。
特公昭５８−４７６８１号公報 特表平６−５０４６２７号公報 特公平７−２７０８１号公報 特許第２６７９６４２号公報

しかしながら、上記の従来のルーバータイプの視野角制御シートは、ルーバーの断面形状が矩形の着色層と透明層を交互に形成しただけの構成であって、斜め方向からの光を着色層で吸収するだけであり、光源からの光を目標とする出射角度に集光するという集光効果を得ることができず、光量損失が大きくて光の利用効率が低く、限定された視野角の制御しかできないという問題があった。
さらに、上述の特許文献に記載された製造方法では、所望の厚さになるまで透明部分と着色部分とを交互に積層しなければならず、生産性が悪く、製造コストが高くなるという欠点があった。また、透明部分と着色部分とを積層後、得られたブロックを均一な厚みに平削りするという極めて高度で煩雑な作業を必要とし、工程数、装置とも大がかりなものになってしまい多大なコストがかかるという問題があった。

そこで、本発明は、液晶表示装置の光源と表示パネルとの間に設置し、ゴーストの発生を抑えて、覗き見防止や映り込み防止等の光線出光角度の規制に効果があり、かつ観察者側への光線透過率が高い、安価な視野角制御シートを提供することを課題とする。

本発明の視野角制御シートは、光透過性を有する基材の表面に光透過性樹脂を所定の間隔で台形状に形成してレンズ部とし、隣接する台形間の楔形形状（以後、「楔形部」と称する。）をなす隙間に光吸収性を有する材料を充填して光吸収部を形成するものである。

請求項１の発明は、液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設けられる視野角制御シートであって、前記視野角制御シートは、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は光源側に先端を有するとともに観察者側に底面を有し、前記楔形部に光吸収効果があることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部の断面形状が観察者側に幅広の下底面を有する略台形であることを特徴とする。楔形部を略等脚台形とすることにより、楔形部の上底面の頂角が鈍角となり、楔形部を作製するための金型等が容易に製造でき、さらに楔形部の強度が向上し、高品質の視野角制御シートを安定して製造することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとしたとき、θが０度〜１５度の範囲であることを特徴とする。本発明においては、映像光を楔形部の斜面部で反射し、視野角を広くするために、上記の角度範囲を好ましい角度としている。角度θが１５度を超えると、十分なコントラスト向上効果もしくは視野角制御効果を達成させるために、ブラックストライプ（以後、ＢＳとも記す。）の幅を広くする必要が生じるので、光の利用効率が低下し、輝度が低下してしまう問題が生じる。さらに、ＢＳ幅が広いと製造がより難しくなるという問題を生じる。また、本発明においては、断面形状楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度θは、必ずしも楔形部の上下で同一角度である必要はなく、上下の角度が０度〜１５度の範囲内において、例えば、０度と１０度のように、異なる角度を有することも可能である。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部の少なくとも斜面部分を構成する材料の屈折率Ｎ２と、前記レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎ１との間に Ｎ２−Ｎ１≧−０．０１ なる関係を有することを特徴とする。本発明において、屈折率Ｎ２と屈折率Ｎ１との屈折率差をほとんどなくすことにより、楔形部に小さい角度で入射した光は全反射せずに楔形部に吸収され、実質的にゴーストの発生が抑えられる。Ｎ２−Ｎ１＝−０．０１の場合は、斜面に対して約８４°以上の角度で入射する映像光は全反射するが、この範囲であれば実質的に問題となるレベルのゴーストにはならない。Ｎ２−Ｎ１＜−０．０１では、観察者側の位置の１０°〜３０°辺りにゴーストの影響が生じてきて好ましくない。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部に光吸収粒子が添加されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部が観察者側に幅広の下底面を有する略台形であって、前記光吸収粒子の平均粒径が１μｍ以上で、前記台形の下底面の幅の半分以下であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の視野角制御シートにおいて、前記光吸収粒子の添加量が１０〜５０体積％であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部にブラックストライプが設けられていることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の視野角制御シートにおいて、少なくとも一面側に、ＡＲ、ＡＳのうちのいずれか、又は両方の付加機能が付与されていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の視野角制御シートにおいて、前記楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視野角制御シートを横ストライプで用いることを特徴とする表示装置より前記課題を解決するものである。

請求項１２の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視野角制御シートが１枚、又は略直交して２枚積層して用いることを特徴とする表示装置により前記課題を解決するものである。

請求項１３の発明は、透過型液晶パネルと、この液晶パネルの裏面側に配置されて当該液晶パネルに光を面状に入射させる面状光源とを備えた液晶表示装置において、前記光源からの光が前記液晶パネルを通り、所定角度範囲に前記液晶パネルへの入射角範囲を制御するように前記液晶パネルと前記光源との間に、請求項１〜１０に記載の視野角制御シートを備えることを特徴とする液晶表示装置により前記課題を解決するものである。

請求項１４の発明は、請求項１１〜１３に記載の表示装置に用いる視野角制御シートにおいて、前記楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度は、上側の角度が下側の角度より大きいことを特徴とする表示装置により前記課題を解決するものである。

本発明の視野角制御シートによれば、光透過性樹脂により断面形状が台形のレンズ部を所定の間隔で配列し、隣り合うレンズ部間の断面形状を楔形で観察者側に幅広の下底面を有する略等脚台形とし、楔形部に光吸収性を有する材料を充填することにより、ゴーストの発生が抑えられ視野角を制御する効果のある視野角制御シートが得られる。また、本発明の視野角制御シートを液晶表示装置の光源と液晶パネルの間に備えることで、液晶パネルへの入光角度が制御され、車載型液晶表示装置の画面の窓ガラス等への不要な映り込みを防ぐことができる。

さらに、本発明の視野角制御シートであれば、製造に成形型を使用できるため、楔形部の強度が向上した精度の良いシートが効率良く連続的に製造でき、また、仕様の変更にもすぐ対応できる安価な視野角制御シートが得られるものである。

以下本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、楔形部の断面形状が略等脚台形の場合について説明するが、本発明は楔形部の断面形状が略二等辺三角形の場合にも適用し得るものである。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ものではない。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる視野角制御シートＳ１の一方向の断面を示す図である。図１においては、図面右側に光源が配置されて拡散光が出射され、図面の左側に観察者が位置している。この視野角制御シートＳ１は、観察者側から光源方向に順に、観察者側ベースシート１１、レンズ部１２、映像源側ベースシート１３が貼り合わされて形成されている。レンズ部１２は、屈折率がＮ１の物質で形成されている。さらに、図１では上下方向に隣接する２つのレンズ部１２の斜辺に挟まれた部分の断面形状は、観察者側に幅広の下底面１７を有する楔形部をなし、レンズ部１２と同一又は異なる材料物質が充填され、屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。以後の説明においてはこの屈折率Ｎ２の物質で埋められている部分を「楔形部１４」という。楔形部１４の断面形状は、光源からの拡散光を効率良く反射するために、光源側に楔形部の先端を有する略三角形又は略台形であることが好ましい。図１においては、楔形部１４は略台形をなし、観察者側に下底面１７、光源側に先端となる幅の狭い上底面１８を備えている。

レンズ部１２の屈折率Ｎ１と、楔形部１４の屈折率Ｎ２とは、視野角制御シートＳ１の光学特性を得るために、下記の式（１）に示される所定の範囲に設定されている。
（１） Ｎ２−Ｎ１ ≧−０．０１

また、楔形部１４とレンズ部１２とが接する斜面が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ１に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ₁ に形成されている。θ₁ は０°〜１５°の範囲である。

本発明において、視野角制御シートＳ１に貼り合わせるベースシート１１、１３は光源側、観察者側のどちらか片一方でもよく、あるいは、ベースシートを用いずに、レンズ部１２を有する視野角制御シートのみであってもよい。レンズ部１２の形成方法としては、加熱された金型を熱可塑性樹脂に押圧する熱プレス法、熱可塑性樹脂組成物を金型内に注入して固化させるキャスティング法、射出成形法、紫外線硬化型樹脂組成物を成形型内に注入して紫外線硬化させるＵＶ法等の従来公知の方法が用いられるが、これらの方法の中では、量産性に優れたＵＶ法がより好ましい。ＵＶ法は、ロール状の型を使用して、配列されたレンズ単位を連続的に生産することが可能である。

楔形部１４は、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。また、観察者側ベースシート１１、及び光源側ベースシート１３は、レンズ部１２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート１１の外側面には、観察者側にＡＲ、ＡＳのうち、少なくとも一の機能を備えている。ここに「ＡＲ」とはアンチリフレクションの略で、レンズ表面に入光する光の反射率を抑える機能をいう。また、「ＡＳ」とはアンチスタティックの略で、帯電防止の機能をいう。本第一実施形態にかかる視野角制御シートＳ１においてはこれらの機能の内一つだけを持たせてもよく、また複数の機能を併せ持たせてもよい。

次に視野角制御シートＳ１のレンズ部１２内に入光した光の光路について、図１を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１において、光Ｌ１１〜Ｌ１４の光路は模式的に示されたものである。いま、光源側からレンズ部１２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ１１は、そのまま視野角制御シートＳ１の内部を直進して通過し、観察者側に至る。光源側から垂直にレンズ部１２の端部付近に入射した入射光Ｌ１２は、屈折率Ｎ１のレンズ部１２と屈折率Ｎ２の楔形部１４との屈折率差により斜面にて反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。光源側からレンズ部１２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ１３は、斜面にて反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって、観察者側に出光される。さらに光源側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する光Ｌ１４は、反射されることなく楔形部１４の内部に入光する。楔形部１４は着色されているので、光Ｌ１４は着色された楔形部１４に吸収され、観察者側に至ることはなく、ゴーストを生じることがない。また、観察者側から楔形部１４の底面１７に入射する外光Ｌ１５は楔形部１４の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部１４に吸収される。このようにして断面方向に視野角を制御することが可能で、適正な視野角を有し、かつ、輝度、コントラストが高く、ゴーストが抑えられた視野角制御シートＳ１を得ることができる。

（第二の実施形態）
図２は、本発明の第二の実施形態にかかる視野角制御シートＳ２の断面を示している。この視野角制御シートＳ２は、観察者側から光源側の方向に順に、観察者側ベースシート２１、レンズ部２２、光源側ベースシート２３が貼り合わされて配置されている。レンズ部２２は屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、図面の上下方向に隣接する２つのレンズ部２２にはさまれた断面形状台形の部分には、屈折率Ｎ２を備えた透明な物質（以下において「透明物質２６」という。）中に光吸収粒子２９が添加された材料で充填されている。以降の説明においては、この透明物質２６が充填されている部分を「楔形部２４」と呼ぶ。断面形状台形の楔形部２４は、観察者側に幅広の下底面２７、光源側に先端である上底面２８を備えている。

本実施形態においては、レンズ部２２の屈折率Ｎ１と、透明物質２６の屈折率Ｎ２は、視野角制御シートＳ２の光学特性を得るために、上記の式（１）に示される所定の範囲に設定されている。また、楔形部２４とレンズ部２２とが接する斜面が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ２対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ₂ に形成されている。θ₂ は０°〜１５°の範囲である。

レンズ部２２は、通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明物質２６としては、通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレートなどの材料が使用されている。光吸収粒子２９は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、観察者側ベースシート２１、及び光源側ベースシート２３は、レンズ部２２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート２３の観察者側には、本実施形態においても、上記第一の実施形態における視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳのうち、少なくとも一の機能を備えている。

レンズ部２２の形成方法としては、加熱された金型を熱可塑性樹脂に押圧する熱プレス法、熱可塑性樹脂組成物を金型内に注入して固化させるキャスティング法、射出成形法、紫外線硬化型樹脂組成物を成形型内に注入して紫外線硬化させるＵＶ法等の従来公知の方法が用いられるが、これらの方法の中では、量産性に優れたＵＶ法がより好ましい。ＵＶ法は、ロール状の型を使用して、配列されたレンズ単位を連続的に生産することが可能である。例えば、レンズ部２２は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。電離放射線硬化性材料を用いてレンズ部を作製する製造方法を行う場合には、ベースシート２３上にレンズ部２２を形成する方法が用いられる。

この時、楔形部２４を構成する主材料となる透明物質２６としては、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレート等の材料を用いるのが好ましい。楔形部２４を構成する光吸収粒子２９は市販の着色粒子が使用可能であり、例えば、バインダーとしての透明物質２６に分散させてインキ化して用いられる。
すなわち、光吸収作用を持つ着色粒子と、透明物質の機能を有し、バインダーの作用を受け持つ主材料となる電離放射線硬化型樹脂と、電離放射線硬化をスムーズに行うための光開始剤からなるインキが楔形部２４に充填される。製造上の容易さを向上させるため、必要に応じて、脱泡剤やレベリング剤等の添加剤を適宜少量、上記のインキに添加しても良い。

着色粒子としては、黒色粒子としてカーボンブラック等の黒色顔料や樹脂粒子例えばアクリル等の透明粒子を前記カーボンブラック等の黒色顔料にて染色したもの等が用いられる。また、黒色顔料以外の青色、紫色、黄色、赤色の各種顔料及び／又は染料の混合、又は青色、紫色、黄色、赤色着色材に前記黒色着色材を混合分散し、実質的に黒色にした材料を使用しても良い。青色顔料としては、銅フタロシアニン等が、紫色顔料としては、ジオキサジンバイオレット等が、黄色顔料としては、ジスアゾイエロー等が、赤色顔料としては、クロモフタルレッドタイペル等が用いられるが、その限りではなく、顔料でなく、染料でも良い。また、青色、紫色、黄色、赤色、黒色顔料または染料を混合分散した着色顔料又は染料で、樹脂粒子例えばアクリル等の透明粒子を着色した着色粒子でも良い。
上記の着色粒子の中で、本発明においては、黒色粒子がもっとも光吸収性が高いので好ましい材料である。

第二の実施形態における視野角制御シートＳ２における光吸収粒子２９は、平均粒径が１μｍ以上で、楔形部２４の下底面２７の幅の半分以下であることが好ましい。光吸収粒子２９の大きさが１μｍ未満と小さすぎると、十分な光吸収効果を得ることができない。一方、光吸収粒子２９の大きさが楔形部２４の下底面２７の幅の半分を超えて大きすぎると、製造時に、楔形部２４の内部にインキが充填しにくくなり充填率が悪くなると共に、単位楔形部により充填率にばらつきが生じることになり、光学的なムラが生じて好ましくない。
また、第二の実施形態における視野角制御シートＳ２における光吸収粒子２９は、楔形部２４の全体の体積に対して１０〜５０体積％であることが好ましい。かかる比率を維持することによって、十分な光吸収効果を保ちつつ、容易な製造条件を与えることができる。

バインダーとしては、例えば、所定の屈折率を有する透明な樹脂で、電離放射線硬化作用を有する紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等が用いられる。直接、電離放射線で硬化反応するものもあるが、触媒または開始剤と呼ばれる反応を励起させる物質を介して硬化反応を起こさせることが一般的である。波長３００〜４００ｎｍの紫外線での硬化作用を起こさせるためには、光開始剤と呼ばれる紫外線域での反応を励起させる物質を数％混合するのが一般的である。光開始剤としては、ケトン系やアセトフェノン系のものがあり、サンドレー１０００、Ｄａｒｏｃｕｒｅ１１６３、Ｄａｒｏｃｕｒｅ１１７３、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８３、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、等が知られており、硬化用の電離放射線の種類（波長特性）に応じて適宜選択できる。電離放射線硬化型樹脂としては、反応性オリゴマー（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）、反応性のモノマー（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テート等）が適宜選択される。硬化前の電離放射線硬化型光吸収材の流動性の調整には、反応性のオリゴマーの種類や粘度の低い低分子量の反応性モノマーの組成比を適宜変更させれば良い。

本実施形態における光吸収性を有する材料は、上記材料より、適宜選択されたものを３本ロール分散法等で均一に分散（混合）してインキ化して用いられる。その組成比は、電離放射線による硬化性、硬化後の諸物性を評価して適宜決定すれば良く、着色剤は、１０〜５０部、バインダーは５０〜９０部、光開始剤は１〜１０部程度が好ましい。

透明物質２６及び光吸収粒子２９を少なくとも含むインキは、ワイピング法等の方法により、楔形部２４に充填した後、紫外線等の電離放射線で硬化させ、楔形部に定着させる。また、観察者側ベースシート２１、及び光源側ベースシート２３は、レンズ部２２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。

本実施形態においては、視野角制御シートＳ２の少なくとも一面側には、上記第一の実施形態における視野角制御シートＳ１と同様に、ＡＲ、ＡＳのうちのいずれか、又は両方の付加機能が付与されていてもよく、視野角制御シートＳ２に機能性を付与することが可能である。

次に視野角制御シートＳ２のレンズ部２２内に入光した光の光路について、図２を参照しつつ簡単に説明する。なお、図２において、光Ｌ２１〜Ｌ２３、及びＬ２４の光路は模式的に示されたものである。いま、図２において、光源側からレンズ部２２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ２１は、そのまま視野角制御シートＳ２の内部を直進して通過し、観察者側に至る。光源側からレンズ部２２の端部付近に斜めに入射した光Ｌ２２は、レンズ部２２と透明物質２６との屈折率差により斜面にて反射され、垂直光となって観察者側に出光される。光源側からレンズ部２２の端部付近にさらに大きな角度をもって、入射した光Ｌ２３は、斜面にて反射され、入射時とは反対方向に入射時よりも小さな角度をもって、垂直光に近い角度で観察者側に出光される。光源側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する光源側に向かう光Ｌ２４は、楔形部２４の内部に入光する。光Ｌ２４は楔形部２４の光吸収粒子２９に吸収される。また、観察者側から楔形部２４の底面２７に入射する外光Ｌ２５は、楔形部２４の内部に入光して、光吸収粒子２９に吸収される。このようにして光源側から様々な角度をもって入射する光が、観察者側から、出光面法線方向あるいはそれに近い方向に出光されるので、視野角を制御しつつ、輝度の低下を抑制した視野角制御シートＳ２を得ることができる。

本発明においては、上記の第一の実施形態または第二の実施形態における視野角制御シートの楔形部の下底面に、ブラックストライプ（ＢＳ）を設けた形態を用いることもできる。図３は、第二の実施形態における視野角制御シートの楔形部の下底面にＢＳを設けた視野角制御シートＳ３である。図３において、観察者側からＢＳに入射した外光３５はＢＳにより吸収され、コントラストがさらに向上する。なお、図３のＢＳ及び外光３５以外については、前述の図２に示す実施形態と同じなので、説明を省略する。

図４は、楔形部の斜面部分の形状の諸態様を示す図である。この楔形部は、隣接する二つの単位レンズの間に形成される略等脚台形の形状を有している。図４（ａ）は、楔形部の斜面が直線にて形成されている場合を表している。この場合には、斜面と出光面法線とがなす角度θ₄₁は斜面上のどの点においても一定である。図４（ｂ）は、楔形部の斜面が滑らかな曲線で形成されている場合を表している。また図４（ｃ）は、楔形部の斜面が２本の直線にて構成されている場合を示している。これらの場合、斜面と出光面法線とがなす角度θ₄₂、又はθ₄₃もしくはθ₄₄は、斜面上の位置により異なる。本発明において図４（ｂ）や図４（ｃ）の場合のように斜面と出光面法線のなす角度が一定でないときは、斜面の長さの９０％以上において、以上に説明してきた条件を満たせば本発明の効果を得ることができる。

本発明においては、楔形部の断面形状が略等脚台形の場合について説明しているが、楔形部の断面形状が略二等辺三角形の場合においても、良好な視野角制御シートが得られる。さらに、本発明においては、楔形部をなす断面形状が略台形もしくは略三角形であって、楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっていても適用可能である。次に、図５を用いて更に詳しく説明する。

図５は、楔形部５４の斜面部分の形状が別な態様を示す視野角制御シートＳ５の断面図である。この楔形部５４は断面形状が台形をなすが、楔形部５４の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっており、図５においては、紙面の上側の角度θ₅₁が下側の角度θ₅₂より大きく、例えば、図５では、上側の角度θ₅₁が１０度、下側の角度θ₅₂は０度の場合を例示している。図５に示すように、楔形部５４の斜面部分の上側の角度が下側の角度より大きい状態にて、楔形部を水平方向に配列させた横ストライプで表示装置に用いることにより、通常、表示装置ではやや上方から見る場合が多いので、映像源からの上方向の光に対して透過率が高く、観察者側の輝度をより向上させることができる。
また、本発明においては、１枚の視野角制御シートの面内の上方と下方で、楔形部の角度を変えることも可能である。

図６は、本発明の視野角制御シートの構成の一例を示す図である。図６に示される視野角制御シートＳ６は断面形状が水平方向に一定な単位レンズ部６２を備えており（横ストライプと称する。）、隣り合うレンズ部間には光吸収材料を充填した楔形部６４が設けられている。観察者側にはベースシート６１が、光源側にはベースシート６３が配置されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されているが、実際にはこれらは貼り合わされている。ベースシートは光源側、観察者側のどちらか片方でもよく、また、レンズ部６２を有する視野角制御シートＳ６のみでもよい。横ストライプの視野角制御シートを車載用の液晶表示装置に組み込んだ場合には、観察者側の上下方向の光を制御し、光を観察者よりさらに上方に出さないように制御してガラス面への映りこみを防止することが可能となる。

図７は、本発明にかかる視野角制御シート７１を備えた液晶表示装置７０の構成であり、構成例として、透過型液晶表示装置を示す。液晶表示装置７０は、面状光源７４と透過型液晶パネル７２を備えており、その間に視野角制御シート７１が設けられている。この液晶パネル７２の表面７２ａには、表面保護板７３がその裏面にて重ね合わされている。 表面保護板７３は、液晶パネル７２の表面７２ａの表示領域７２ｂに対向している。表面保護板７３は、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透明膜の表面にハードコート、ノングレア、無反射コート等の表面処理を施して機能を付与することが可能である。
なお、本発明の視野角制御シート７１は、半透過型／半反射型の液晶表示装置にも適用できるものである。

面状光源７４は、液晶パネル７２の裏面側に配置されており、この光源７４は、液晶パネル７２に対するバックライトとしての役割を果たす。光源７４は、その発光面７４ａから面状の光を視野角制御シート７１を介して液晶パネル７２の裏面に向けて出射する。なお、光源７４は直下型方式またはエッジライト型方式のいずれも用いることができ、冷陰極蛍光管や発光ダイオードを光拡散板等により面状の光としたもの、あるいはエレクトロルミネッセンス等、液晶パネル全面に光を照射する面状光源であれば、いずれの方式であってもよい。視野角制御シート７１は、光源７４と液晶パネル７２との間にてこれらに重ね合わされており、この視野角制御シート７１は、光源７４から光を受け、この光の透過する角度を制御して液晶パネル７２の裏面に入射させる。これにより、この液晶パネル７２の画像を表示する。

このような構成の表示装置は、主に、車載用表示装置のように、フロントガラスへの表示画像の映りこみを防止する用途に用いられ、上記実施形態における表示装置としては、液晶テレビジョン、ナビゲータ用液晶モニター、エアコンディショナ用表示装置やメータ等各種のものが挙げられる。
また、携帯電話やＡＴＭ等の表示装置に覗き見防止用途としても用いられる。この際、覗き見防止を徹底するために、レンズ部が垂直方向に配列された視野角制御シートと、レンズ部が水平方向に配列された視野角制御シートとの２枚を積層して用いることにより、正面の観察者しか見えないようにすることもできる。

（実施例１）
図３に示すような、断面形状等脚台形の楔形部を有し、台形部の下底面にブラックストライプ（ＢＳ）を設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。ＢＳ率は視野角制御シートの楔形部下底面に形成されたＢＳの面積比率を示し、台形テーパー角度は台形楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度（θ）である。シートの評価方法は透過率と視野角で行なった。
透過率は、視野角制御シートを（株）中村色彩技術研究所製の微小偏角輝度計ＧＰ−５００に設置し、リファレンスに、角度−８０°〜＋８０°でほぼ均一な拡散光が得られる基準片を用いて計測し、基準片のみの透過率を１００％とした時の計算値より求めた。
ＢＳ率：２５％
レンズ間ピッチ：０．１ｍｍ
レンズ部材料（樹脂）屈折率：１．５６
楔形部材料屈折率：１．５６
楔形部上底面幅：７μｍ
台形テーパー角度：５°
黒色光吸収粒子粒径：５μｍ
黒色光吸収粒子濃度：２５％

上記のシートの視野角は略４０°に制御可能であり、有効部に入射した映像光は反射して集束され、映像光からの拡散光は有効に利用され、コントラストが高く、楔形部斜面への入射角度の小さい光は楔形部で吸収されるので、ゴーストが抑えられた視野角制御シートが得られた。

（実施例２）
ＢＳ率を５０％とした以外は、実施例１と同じ条件で視野角制御シートを作製して評価した。
視野角は略２０°であり、有効部に入射した映像光は反射して集束され、映像光からの拡散光は有効に利用され、コントラストが高く、楔形部斜面への入射角度の小さい光は楔形部で吸収され、ゴーストが抑えられた視野角制御シートが得られた。

（実施例３）
断面形状台形の楔形部を有し、図４に示すように、台形の上側斜面のテーパーを１０°、下側斜面のテーパーを０°とし、それ以外の条件は実施例１と同じである視野角制御シートを作製した。

この視野角制御シートも視野角は略４０°に制御可能であり、有効部に入射した映像光は全反射して集束され、映像光からの拡散光は有効に利用され、コントラストが高く、楔形部斜面への入射角度の小さい光は楔形部で吸収されるので、ゴーストが抑えられた視野角制御シートが得られた。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第一の実施形態における視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 本発明の第二の実施形態における視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 図２に示す本発明の第二の実施形態における視野角制御シートの楔形部の下底面にブラックストライプを設けた断面図であり、実施例の説明図である。 本発明の楔形部をなす略等脚台形の形状の諸態様を示す図である。 楔形部の斜面部分の形状が別な態様を示す本発明の視野角制御シートの断面図である。 本発明の視野角制御シートの構成の一例を示す図である。 本発明の視野角制御シートを備えた表示装置の構成の一例を示す図である。 従来の視野角制御シートの一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６ 視野角制御シート
１１、２１、３１、５１、６１ 観察者側ベースシート
１２、２２、３２、５２、６２ レンズ部
１３、２３、３３、５３、６３ 光源側ベースシート
１４、２４、３４、５４、６４ 楔形部
１７、２７、３７、５７、６７ 下底面
１８、２８、３８、５８、６８ 上底面
２６ 透明物質
２９ 光吸収粒子
７０ 表示装置
７１ 視野角制御シート
７２ 液晶パネル
７２ａ 液晶パネルの表面
７２ｂ 液晶パネルの表示領域
７３ 表面保護板
７４ 光源
７４ａ 発光面
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ５ 光線
Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４ 光源側から小さな角度で入射する光
Ｌ１５、Ｌ２５、Ｌ３５ 外光

Claims (14)

1. 液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設けられる視野角制御シートであって、前記視野角制御シートは、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は光源側に先端を有するとともに観察者側に底面を有し、前記楔形部に光吸収効果があることを特徴とする視野角制御シート。
2. 前記楔形部の断面形状が観察者側に幅広の下底面を有する略台形であることを特徴とする請求項１に記載の視野角制御シート。
3. 前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとしたとき、θが０度〜１５度の範囲であ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シート。
4. 前記楔形部の少なくとも斜面部分を構成する材料の屈折率Ｎ２と、前記レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎ１との間に Ｎ２−Ｎ１≧−０．０１ なる関係を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の視野角制御シート。
5. 前記楔形部に光吸収粒子が添加されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の視野角制御シート。
6. 請求項５において、前記楔形部が観察者側に幅広の下底面を有する略台形であって、前記光吸収粒子の平均粒径が１μｍ以上で、前記台形の下底面の幅の半分以下であることを特徴とする視野角制御シート。
7. 前記光吸収粒子の添加量が１０〜５０体積％であることを特徴とする請求項５又は６に記載の視野角制御シート。
8. 前記楔形部にブラックストライプが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の視野角制御シート。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の視野角制御シートの少なくとも一面側に、ＡＲ、ＡＳのうちのいずれか、又は両方の付加機能が付与されていることを特徴とする視野角制御シート。
10. 前記楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の視野角制御シート。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視野角制御シートを横ストライプで用いることを特徴とする表示装置。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視野角制御シートが１枚、又は略直交して２枚積層して用いることを特徴とする表示装置。
13. 透過型液晶パネルと、この液晶パネルの裏面側に配置されて当該液晶パネルに光を面状に入射させる面状光源とを備えた液晶表示装置において、前記光源からの光が前記液晶パネルを通り、所定角度範囲に前記液晶パネルへの入射角範囲を制御するように前記液晶パネルと前記光源との間に、請求項１〜１０に記載の視野角制御シートを備えることを特徴とする液晶表示装置。
14. 請求項１１〜１３に記載の表示装置に用いる視野角制御シートにおいて、前記楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度は、上側の角度が下側の角度より大きいことを特徴とする表示装置。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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