JP2006337837A - 光射出方向制御フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】表示画面上に適用したときに、画像のゆがみを生じることなく、かつモアレ縞の発生を防止できる光射出方向制御フィルムを提供する。
【解決手段】光透過帯１１と遮光帯１２とが交互に配されている防眩層１０を備えており、遮光帯１２のピッチが１００μｍ以下である光射出方向制御フィルム１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばカーナビゲーションシステムのモニター画面等の表示画面に適用して、該表示画面からの光射出方向を制御する光射出方向制御フィルムに関する。

例えばカーナビゲーションシステムのモニター画面のように、自動車等の車両内で使用される表示画面においては、車外が暗いときに表示画面から出射される光がフロントガラス等に照射されると、フロントガラス等に表示画面が映り込んでしまうという問題がある。また、太陽光線など、外部からの強い光が表示画面に照射されると画像の視認性が劣化するという問題もある。

そこで、例えば窓に使用するブラインドのように、微小な薄い板状のルーバー（遮光帯）が互いに平行に配された構成を有する光射出方向制御フィルムを、表示画面上に設ける方法が知られている。また、かかるルーバーを備えた光射出方向制御フィルムを用いる場合に、該光射出方向制御フィルムにおいてルーバーが延びる方向を、表示画面における画素の並び方向に対して傾けることにより、モアレ縞を無視できる程度に小さくできることも知られている（例えば、下記特許文献１、下記特許文献２）。
特許第２６２２７２６号公報 特開２００３−１３１２０２号公報

しかしながら、光射出方向制御フィルムにおけるルーバー（遮光帯）が延びる方向を、表示画面における画素の並び方向に対して傾けると画像にゆがみが発生し、該傾きが大きくなるほど画像のゆがみは増大するという問題がある。
本発明者等の知見では、例えば一画素のサイズが３００μｍである標準的な液晶画面上に、従来のルーバーを備えた光射出方向制御フィルム（遮光帯のピッチが１２０〜２００μｍ程度）を配する場合、モアレ縞の発生を防止するためには、ルーバーが延びる方向を、表示画面における画素の並び方向に対して２０°以上傾けることが好ましいが、この傾きが１５°以上になると画像のゆがみが顕著に認識される。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、表示画面上に適用したときに、画像のゆがみを生じることなく、かつモアレ縞の発生を防止できる光射出方向制御フィルムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の光射出方向制御フィルムは光透過帯と遮光帯とが交互に配されている防眩層を備えた光射出方向制御フィルムであって、前記遮光帯のピッチが１００μｍ以下であることを特徴とする。
前記遮光帯の幅が７μｍ以下であることが好ましい。
前記防眩層の厚さが２００μｍ以下であることが好ましい。

本発明の光射出方向制御フィルムによれば、表示画面上に適用したときに、画像のゆがみを生じることなく、かつモアレ縞の発生を防止しつつ、画像の映り込みや外光による画像視認性の低下を防止することができる。

＜第一の実施形態＞
図１、２は本発明の光射出方向制御フィルムの第一の実施形態を示したもので、図１は斜視図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。なお、図面は覗き見防止体の一部を拡大して模式的に示している。
本実施形態の光射出方向制御フィルム１は、光透過帯１１と遮光帯１２とが交互に配されている防眩層１０と、該防眩層１０の表面上の全面に設けられた第１の透明保護層１３と、該防眩層１０の裏面上の全面に設けられた第２の透明保護層１４とからなっている。
光射出方向制御フィルム１の全体の平面形状は、例えば矩形であるが、適用する表示画面の形状に応じて適宜変更できる。

本実施形態において防眩層１０の厚さ方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な面内において、光透過帯１１および遮光帯１２が延びている方向をＸ方向、Ｘ方向とＺ方向の両方に対して垂直な方向をＹ方向とする。防眩層１０を構成している光透過帯１１および遮光帯１２はいずれもＸ方向に延びる帯状であり、Ｙ方向において複数の光透過帯１１と複数の遮光帯１２とが交互に配されている。複数の光透過帯１１のＹ方向の幅Ｗ１は均一であり、かつＸ方向において一定である。また複数の遮光帯１２のＹ方向の幅Ｗ２も均一であり、かつＸ方向において一定である。
本実施形態における遮光帯１２のピッチＰは、Ｙ方向における光透過帯１１の幅Ｗ１と遮光帯１２の幅Ｗ２の合計値となる。

光透過帯１１の材料としては、透明性が高い樹脂が用いられる。具体的には、光透過帯１１のみに対して、図中Ｚ方向に光を透過させたときの光線透過率が７５％以上、好ましくは８５％以上であるような、高い透明性を有する樹脂材料が好ましい。例えば、透明性が高い熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられ、具体例としては、セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。中でもシリコーン樹脂が好ましく、特に耐熱性の点でシリコーンゴムが特に好ましい。
なお、本発明における「光線透過率」の値は、光源としてＪＩＳ Ｚ ８７２０に規定されるＤ_６５を用い、光源から出射された検査光の強度を受光センサーで測定する装置において、前記検査光の光路上に被測定物が無い状態での受光センサーの出力値をＡ、検査光の光路上に被測定物をセットし、被測定物を透過した透過光が受光センサーで受光される状態での出力値をＢとするとき、光線透過率＝（Ｂ／Ａ）×１００（単位；％）で求められる値とする。

遮光帯１２の材料としては、光透過帯１１の材料として上記に挙げた樹脂を基材とし、これに顔料や染料等の着色剤を添加してなる着色樹脂が好適に用いられる。
防眩層１０において、光透過帯１１をなしている樹脂材料と、遮光帯１２の基材としての樹脂材料とは同じであってもよく、異なっていてもよいが、光透過帯１１と遮光帯１２との接着性の点からは両者が同じであることが好ましい。

遮光帯１２の色調は、遮光帯１２における好ましい遮光性が得られればよく、例えば黒、赤、黄、緑、青、水色等とすることができる。遮光帯１２の色調は、着色剤の種類および添加量によって調整できる。具体的には、遮光帯１２のみに対して、図中Ｙ方向に光を透過させたときの光線透過率が４０％以下、好ましくは１０％以下となるような遮光性を有することが好ましい。また遮光帯１２による反射を防止するうえで、遮光帯１２のＹ方向と直行する面における光沢値は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１における入射角度６０°での値が６％以下であることが好ましく、３％以下がより好ましい。
また、遮光帯１２の色調は、防眩層１０（光射出方向制御フィルム１）を見たときに認識される色調を構成するので意匠性も考慮して設計することが好ましい。

着色剤の具体例としては、カーボンブラック、ベンカラ、酸化鉄、酸化チタン、黄色酸化鉄、ジスアゾイエロー、フタロシアニンブルー等の一般的な有機顔料あるいは無機顔料が挙げられる。着色剤は１種でもよく、２種以上を用いてもよい。また黒色顔料を用いない場合は、良好な遮光性を得るために白色顔料を併用することが好ましい。
遮光帯１２のＺ方向における幅Ｗ２が、例えば７μｍ以下と小さくても良好な遮光性を得るために、着色剤として、特にカーボンブラックを用いることが好ましい。カーボンブラックの添加量は、樹脂基材１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましく、より好ましくは１０〜３０質量部である。カーボンブラックの添加量が上記範囲より少ないと十分な遮光性が得られず、上記範囲を超えると加工性の悪化が著しくなる。

防眩層１０において、遮光帯１２のピッチＰは１００μｍ以下とされる。好ましくは９０μｍ以下であり、より好ましくは８０μｍ以下である。
光射出方向制御フィルム１における遮光帯１２のピッチＰが、表示画面における画素サイズ（画素を区切っているブラックマトリクスのピッチ）と同程度である場合、遮光帯１２が延びる方向（Ｘ）方向を、ブラックマトリクスが延びる方向に対して大きく傾けないとモアレ縞が認識されてしまう。遮光帯１２のピッチＰを、画素サイズ（画素を区切っているブラックマトリクスのピッチ）の１／３以下とすれば、遮光帯１２が延びる方向（Ｘ方向）の、ブラックマトリクスが延びる方向に対する傾きが１５°未満と小さくても、モアレ縞を防止することができる。
例えばカーナビゲーションシステムのモニター画面として標準的な、一画素のサイズが３００μｍである液晶表示画面に適用される光射出方向制御フィルム１の場合は、遮光帯１２のピッチＰが１００μｍ以下であれば、遮光帯１２が延びる方向（Ｘ方向）の、液晶表示画面においてブラックマトリクスが延びる方向に対する傾きが１５°未満の範囲で、モアレ縞の発生を防止することができる。
一画素のサイズが３００μｍよりも小さい場合は、それに応じて遮光帯１２のピッチＰをさらに小さく設計する。

Ｙ方向における光透過帯１１の幅Ｗ１と遮光帯１２の幅Ｗ２の比は、防眩層１０における光線の透過率に影響する。該透過率を大きくするには、遮光帯１２の幅Ｗ２が小さく、光透過帯１１の幅Ｗ１が大きい方が好ましい。したがって、防眩層１０における透過率と、遮光帯１２の幅Ｗ２の製造上の限界も考慮すると、遮光帯１２のピッチＰの下限値は４０μｍ以上が好ましい。

また、防眩層１０において、Ｙ方向における遮光帯１２の幅Ｗ２は７μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下がより好ましく、３μｍ以下がさらに好ましい。遮光帯１２の幅Ｗ２を上記の範囲とすることにより、防眩層１０における光線の良好な透過率を得ることができる。
遮光帯１２の幅Ｗ２は小さいほど好ましいが、製造上の限界から下限値は１μｍ程度である。

Ｚ方向における防眩層１０の厚さＴは２００μｍ以下であることが好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１７０μｍ以下がさらに好ましい。
Ｘ方向に垂直な面（Ｙ−Ｚ面、図２における紙面）内における視野角θは、防眩層１０の厚さＴとＹ方向における光透過帯１１の幅Ｗ１によって決まる。防眩層１０の厚さＴが小さいほど視野角θは大きくなり、光透過帯１１の幅Ｗ１が大きいほど視野角θは大きくなる。
したがって、防眩層１０の厚さは、遮光帯１２のピッチＰと遮光帯１２の幅Ｗ２の好ましい範囲をも考慮して、所望の視野角θが得られるように設計することが好ましい。
例えば、遮光帯１２のピッチＰが１００μｍで、遮光帯１２の幅Ｗ２が７μｍの場合に、防眩層１０の厚さＴが２００μｍ以下であれば９０°以上の視野角θが得られる。
防眩層１０の厚さＴの下限値は、好ましい視野角θの範囲を考慮して設定される。
光射出方向制御フィルムにおける視野角θは、小さ過ぎると表示画面を見づらくなり、大きすぎると、表示画面への外光の入射を防止する機能や、表示画面の画像が他のガラス等へ映り込むのを防止する機能が低下する。一般的に、光射出方向制御フィルムにおける好ましい視野角θの範囲は４５〜９０°程度が好ましく、より好ましくは６０〜８０°である。

かかる構成の防眩層１０は、以下のようにして製造することができる。まず、光透過帯１１の構成材料からなり厚さが上記Ｗ１である第１のシートの複数枚と、遮光帯１２の構成材料からなり厚さが上記Ｗ２である第２のシートの複数枚とを交互に積層し、加熱および加圧してこれら複数のシートが一体化してなるブロック体を形成する。次いで、該ブロック体をシート表面に垂直な切断面でスライスすることにより防眩層１０が得られる。スライスする際の厚さ（スライス幅）は上記Ｔである。
特に遮光帯１２の構成材料からなる第２のシートを、Ｗ２が例えば７μｍ以下の薄さで形成する方法の例としては、遮光帯１２の構成材料を適宜の溶剤に溶かして液状とし、これを、別途用意したプラスチック基材上に塗布し、乾燥して薄膜状のシートに成形する方法が好ましい。このようにして得られた薄膜状の第２のシートを、前記第１のシート上に転写する方法で、第１のシートと第２のシートとを交互に積層させる。
従来のカレンダ成形による方法では、シートの膜厚を１５μｍ程度までしか薄くすることができなかったが、上記の方法によれば１μｍ程度の薄さにまで成形することが可能である。

防眩層１０の表面および裏面にそれぞれ設けられる第１の透明保護層１３および第２の透明保護層１４の材料としては、光透過帯１１の材料として上記に挙げた樹脂を用いることができる。第１の透明保護層１３および第２の透明保護層１４それぞれの単体に対して、図中、Ｚ方向に光を透過させたときの光線透過率が７５％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
光射出方向制御フィルム１において、第１の透明保護層１３および第２の透明保護層１４それぞれを構成している樹脂材料、および光透過帯１１をなしている樹脂材料は、互いに同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。第１の透明保護層１３および第２の透明保護層１４の材料は、透明性と耐熱性の点からポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂（特に、シクロオレフィンポリマー）、セルロース系樹脂が好ましく、中でもポリカーボネート、およびポリエステル樹脂がより好ましい。
第１の透明保護層１３のＺ方向における厚さは、薄すぎると十分な保護機能が得られず、厚いほど光線透過率が低下するので、０．０１〜０．５ｍｍ程度が好ましく、０．１〜０．２ｍｍ程度がより好ましい。
第２の透明保護層１４のＺ方向における厚さは、薄すぎると取り扱い性が悪く、光射出方向制御フィルム１の製造時の作業性に問題が生じる。また、厚いほど光線透過率が低下するので、０．０１〜０．５ｍｍ程度が好ましく、０．１〜０．２ｍｍ程度がより好ましい。

防眩層１０の表面および裏面に、第１の透明保護層１３および第２の透明保護層１４をそれぞれ設ける方法は特に限定されず、公知の手法を適宜用いることができる。
例えば、防眩層１０の表面に接着剤を塗布し、第１の透明保護層１３の材料からなるシートを貼り合わせた後、接着剤を硬化させる方法でもよい。第２の透明保護層１４も同様にして防眩層１０の裏面に接着一体化することができ、これにより光射出方向制御フィルム１が得られる。
このとき用いる接着剤は硬化後における光線透過率が高いものが好ましい。具体的には、硬化後の接着剤層の単体における光線透率が６５％以上であるものが好ましく、８０％以上がより好ましい。
かかる接着剤としては、硬化後に透明性を有する、熱硬化型接着剤、多液反応型接着剤、紫外線硬化型接着剤等が挙げられ、具体的にはエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、メラミン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等を好適に用いることができる。

かかる構成の光射出方向制御フィルム１の、Ｚ方向における光線透過率は６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。該光線透過率の上限は高い方が好ましいが、現実的には９０％程度が限界である。

本実施形態の光射出方向制御フィルム１は、例えばカーナビゲーションシステムのモニター画面の表示画面上に配されて用いられる。具体的には、適宜の接着手段を用いて表示画面上に光射出方向制御フィルム１を貼り付けてもよく、表示画面から若干離間して光射出方向制御フィルム１を配してもよい。また光射出方向制御フィルム１は、少なくとも表示装置における光源と観察者との間に位置していればよく、例えば液晶セルとバックライトとの間に設けることもできる。

本実施形態の光射出方向制御フィルム１によれば、適用される表示画面における画素サイズ（画素を区切っているブラックマトリクスのピッチ）よりも、遮光帯１２のピッチを十分に小さくすることができるので、遮光帯１２が延びる方向の、表示画面においてブラックマトリクスが延びる方向に対する傾きが小さくてもモアレ縞の発生を防止することができる。具体的には、遮光帯１２が延びる方向の、ブラックマトリクスが延びる方向に対する傾きは０°以上１５°未満の範囲とすることができ、好ましくは０°以上１０°以下である。このように、遮光帯１２が延びる方向の、ブラックマトリクスが延びる方向に対する傾きが小さくて済むので、画像のゆがみを生じることなくモアレ縞の発生を防止することができる。
また、遮光帯１２の幅Ｗ２を上記の範囲に小さく形成することができるので、遮光帯１２のピッチを小さく抑えつつ、光透過帯１１の幅Ｗ１と遮光帯１２の幅Ｗ２の比（Ｗ１／Ｗ２）を大きくして防眩層１０における光の透過率を大きくできる。
また防眩層１０の厚さＴを上記の範囲に小さく形成することができるので、遮光帯１２のピッチを小さく抑えつつ、所望の大きさの視野角θを達成することができる。
したがって、本実施形態の光射出方向制御フィルム１によれば、画像のゆがみを生じることなく、モアレ縞の発生を防止できるとともに、視野角を適切な範囲に制御して、表示画面の良好な視認性を確保しつつ、画像の映り込みや、外光が表示画面に当たることによる画像視認性の低下を防止することができる。

＜変形例＞
上記実施形態の変形例として、図示していないが、第１の透明保護層１４と反対側の最外層として粘着層を設けてもよい。この場合、第２の透明保護層１４を設けず、防眩層１０の裏面上の全面に直接粘着層を設けることができる。
該粘着層の材料としては、表示画面に対して再剥離可能に接着できる程度の粘着力を有するものであればよく、透明性が高いものが好ましい。また表示画面から剥離したときに糊残りが少ないものが好ましい。例えば、粘着層は再剥離可能な粘着剤として市販されている材料からなる層や、エラストマー（低架橋密度品のゲル状物質を含む）からなり表面（表示画面との接着面）を鏡面加工した層であることが好ましい。前記再剥離可能な粘着剤の具体例としては、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられる。前記エラストマーの具体例としては、シリコーンゴム、シリコーンゲル、ウレタンゴム、ウレタンゲル等が挙げられる。これらの中でも、糊残りが少なく、透明性が高い点でシリコーンゴムが特に好ましい。
本例のように、光射出方向制御フィルム１の裏面に粘着層を設ける場合には、該粘着層と光射出方向制御フィルム１との積層物における光線透過率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。

かかる変形例によれば、光射出方向制御フィルム１を表示画面上に直接貼り付けることができるので、光射出方向制御フィルム１と表示画面との間に空気層が介在している構成に比べて、透過光の損失が小さくなる。

なお上記実施形態では、図２に示すように、光射出方向制御フィルム１の断面における遮光層１２の向きは、光射出方向制御フィルム１の厚さ方向（Ｚ方向）と平行であるが、該遮光層１２の向きがＺ方向に対して傾いていてもよい。例えばカーナビゲーションシステムのモニター画面など、観察者が、表示画面の法線方向よりも上方（または下方）にずれた位置から画面を視認する場合には、遮光層１２をＺ方向に対して傾けることが好ましい。遮光層１２の向きとＺ方向とのなす角度は２５°以下であることが好ましい。

以下に実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１，２に示す構成の光射出方向制御フィルム１を製造した。
まず、光透過帯１１として透明シリコーンゴム（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１５３Ｕ）からなる厚さが７５μｍの第１のシートを用意した。
これとは別に、遮光帯１２として透明シリコーンゴム（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１５３Ｕ）にカーボンブラックを添加した黒色材料からなる厚さが５μｍの第２のシートを用意した。該第２のシートの作製は以下の方法で行った。まず芳香族系溶剤に上記透明シリコーンゴム１００質量部と、カーボンブラック１０質量部を溶解させて塗布液を調製した。この塗布液をシート状基材の上に塗布した後、乾燥させることによって、膜厚５μｍの黒色層を形成した。この黒色層を第２のシートとして用いた。

次いで、第１のシート複数枚と第２のシート複数枚とを交互に積層した後、加熱加硫および加圧してこれら複数のシートが一体化してなるブロック体を形成した。
次いで、該ブロック体をシート表面に垂直な切断面で、厚さ１８０μｍにスライスすることにより防眩層１０を作製した。
続いて、得られた防眩層１０の両面に熱硬化型接着剤（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１８２５）を塗布した厚さ１００μｍのポリカーボネートシート（第１および第２の透明保護層１３，１４）を貼り合わせ熱硬化させることにより、光射出方向制御フィルム１を作製した。

こうして得られた本実施例の光射出方向制御フィルム１は、遮光帯１２のピッチＰが８０μｍ、遮光帯１２の幅が５μｍ、防眩層１０の厚さが１８０μｍである。
本実施例の光射出方向制御フィルム１ついて、測定角度を変化させながら、すなわち図１，２のＹ−Ｚ平面内においてＺ方向と受光器の光軸とのなす角度を変化させながら、光線透過率を測定した。その結果を図３に実線で示す。この図の結果に示されるように、本実施例の光射出方向制御フィルム１の視野角θは８０°であり、Ｚ方向における光線透過率は７９％であった。
本実施例の光射出方向制御フィルム１を、一画素のサイズが３００μｍである液晶表示画面上に、観察者が表示画面をみたときの画面内における水平方向（ブラックマトリクスの延長方向）と図１，２のＸ方向とのなす角度が１０°となるように貼り付けた。画面を目視にて観察したところ、モアレ縞の発生は見られず、画像のゆがみも生じなかった。

（実施例２）
実施例１において、遮光帯１２の幅を変更して光射出方向制御フィルム１を製造した。
すなわち、第２のシートをカレンダ成形により作製し、その厚さを１５μｍとした意外は実施例１と同様にして光射出方向制御フィルム１を作製した。

こうして得られた本実施例の光射出方向制御フィルム１は、遮光帯１２のピッチＰが９０μｍ、遮光帯１２の幅が１５μｍ、防眩層１０の厚さが１８０μｍである。本実施例の光射出方向制御フィルム１ついて、実施例１と同様にして、測定角度を変化させながら光線透過率を測定した。その結果を図３に破線で示す。この図の結果に示されるように、本実施例の光射出方向制御フィルム１の視野角θは８０°であり、Ｚ方向における光線透過率は６６％であった。
本実施例の光射出方向制御フィルム１を、実施例１と同様に一画素のサイズが３００μｍである液晶表示画面上に、観察者が表示画面をみたときの画面内における水平方向（ブラックマトリクスの延長方向）と図１，２のＸ方向とのなす角度が１０°となるように貼り付けた。画面を目視にて観察したところ、モアレ縞の発生は見られず、画像のゆがみも生じなかった。

本発明の光射出方向制御フィルムは、特に、カーナビゲーションシステムのモニター画面など、屋外の明るい場所の車両内等で使用される情報表示体表示画面に適用して、夜間等に表示画面の画像がフロントガラス等に反射する映り込みや、太陽光線などの強い光が表示画面に当たることによる画像の視認性劣化を防止できる。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 実施例にかかる全線透過率の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 光射出方向制御フィルム
１０ 防眩層
１１ 光透過帯
１２ 遮光帯

Claims (3)

1. 光透過帯と遮光帯とが交互に配されている防眩層を備えた光射出方向制御フィルムであって、
   前記遮光帯のピッチが１００μｍ以下であることを特徴とする光射出方向制御フィルム。
2. 前記遮光帯の幅が７μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光射出方向制御フィルム。
3. 前記防眩層の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光射出方向制御フィルム。
   
   

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