JP2008233824A - Viewing angle control sheet and liquid crystal display using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置用の光学部材であって、一般に、光源と液晶素子との間に設けられ、輝度向上や輝度ムラを緩和するための視野角制御シート及び液晶表示装置に関し、特に、従来の視野角制御シートよりも材料コストを抑えることが可能で、優れた光制御効果をもつ視野角制御シート及びこれを用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to an optical member for a liquid crystal display device, which is generally provided between a light source and a liquid crystal element, and relates to a viewing angle control sheet and a liquid crystal display device for reducing luminance improvement and luminance unevenness. The present invention relates to a viewing angle control sheet having a superior light control effect and a liquid crystal display device using the same, which can reduce the material cost compared to a conventional viewing angle control sheet.
従来、液晶表示装置においては、一般に、光源と液晶素子との間に、輝度向上や輝度ムラを緩和するための視野角制御シートが設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a liquid crystal display device, a viewing angle control sheet is generally provided between a light source and a liquid crystal element to improve luminance and reduce luminance unevenness.
この種の視野角制御シートでは、例えば光拡散層とは独立しているものでは、三角柱のプリズムを連続して配列したシートが広く使用されている。光源からの光は、複数重ねられている高ヘイズの光拡散板及び光拡散フィルムにより散乱され輝度ムラが緩和された後、プリズムシートの平面側(非プリズム面)に入射し、プリズムの斜面により屈折し液晶素子側へと射出される。このとき、入射角度によっては、光源からの光がプリズム面で全反射され光源に一度戻り、再帰反射して再度プリズムシートへ入射する。これを繰り返して、正面へ抜ける光の角度が制御されている。このような視野角制御シートの一例は、特許文献1で開示されているが、光拡散層と一体化していないため、この視野角制御シートを組み込んで液晶表示装置を製作する際に、必ずしも扱い易いものではない。 In this type of viewing angle control sheet, for example, a sheet in which triangular prisms are continuously arranged is widely used, which is independent of the light diffusion layer. Light from the light source is scattered by a plurality of stacked high-haze light diffusion plates and light diffusion films, and brightness unevenness is alleviated. Then, the light enters the plane side (non-prism surface) of the prism sheet, and is reflected by the slope of the prism. The light is refracted and emitted toward the liquid crystal element. At this time, depending on the incident angle, the light from the light source is totally reflected by the prism surface, returns once to the light source, retroreflects, and enters the prism sheet again. By repeating this, the angle of light passing through to the front is controlled. An example of such a viewing angle control sheet is disclosed in Patent Document 1, but since it is not integrated with the light diffusion layer, it is not always handled when a liquid crystal display device is manufactured by incorporating this viewing angle control sheet. It's not easy.
一方、特許文献2に示すように、光拡散層との一体化が可能であり、レンズ部と非レンズ部との屈折率差を利用した視野角制御シートもある。この種の視野角制御シートでは、入射した光が、屈折率差によりレンズ部の境界で全反射し、これによって、視野角制御シートを透過する光を正面へ向けるように制御する構成や、非レンズ部に光吸収材を充填し、正面に抜ける光以外の、急角度に射出する光を取り除く構成もある。このような視野角制御シートでは、光吸収材を用いると、全光線透過率が低下し、全体的に画面が暗くなってしまう。
しかしながら、このような従来の視野角制御シートでは、以下のような問題がある。 However, such a conventional viewing angle control sheet has the following problems.
すなわち、特許文献1で開示されているように、光拡散層と一体化していない構成では、この視野角制御シートを組み込んで液晶表示装置を製作する際に、必ずしも扱い易くはないという問題があるが、視野角制御シート自体の構成はシンプルで材料も少なくて済む。 That is, as disclosed in Patent Document 1, in the configuration that is not integrated with the light diffusion layer, there is a problem that it is not always easy to handle when manufacturing a liquid crystal display device incorporating this viewing angle control sheet. However, the configuration of the viewing angle control sheet itself is simple and requires less material.
一方、特許文献2で開示されているように、光拡散層との一体化が可能である視野角制御シートは、部材の屈折率差を利用する為、扱う樹脂の種類が増加し、露光回数などの作業工程も増え、製造コストが大幅にアップしてしまう。また、樹脂を多く使うことにより、光源からの強い光によって黄変が目立つことで、視野角制御シートの性能の低下も起こり易くなるという問題がある。 On the other hand, as disclosed in Patent Document 2, the viewing angle control sheet that can be integrated with the light diffusing layer uses the difference in the refractive index of the member, so the number of types of resin handled increases, and the number of exposures As a result, the number of work processes increases and the manufacturing cost increases significantly. In addition, when a large amount of resin is used, yellowing is conspicuous due to strong light from the light source, so that the performance of the viewing angle control sheet is likely to be deteriorated.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、優れた視野角制御効果を発揮するとともに、液晶表示装置に組み込む場合であっても、取り扱いが容易であり、液晶表示装置の製作時における作業効率の向上を図ることが可能な視野角制御シート及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, exhibits an excellent viewing angle control effect, and is easy to handle even when incorporated in a liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide a viewing angle control sheet capable of improving the working efficiency and a liquid crystal display device using the same.
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
すなわち、請求項1の発明は、光源と液晶素子との間に設けられ、光源からの光の方向を制御しながら液晶素子に供給することにより、光源側と正反対の方向にいる観察者によって光が観察される視野角を制御する視野角制御シートであって、先端が光源側を向いている複数の台形状の単位レンズが所定の間隔で配置されており、隣り合う単位レンズとの隙間を埋めるように白色光反射材を充填したことを特徴とする視野角制御シートである。 That is, the invention according to claim 1 is provided between the light source and the liquid crystal element, and supplies light to the liquid crystal element while controlling the direction of light from the light source, so that light is observed by an observer in the direction opposite to the light source side. Is a viewing angle control sheet for controlling the viewing angle, wherein a plurality of trapezoidal unit lenses whose front ends face the light source are arranged at a predetermined interval, and a gap between adjacent unit lenses is formed. The viewing angle control sheet is filled with a white light reflecting material so as to be buried.
請求項2の発明は、光源と液晶素子との間に設けられ、光源からの光の方向を制御しながら液晶素子に供給することにより、光源側と正反対の方向にいる観察者によって光が観察される視野角を制御する視野角制御シートであって、先端が光源側を向いている複数の台形状の単位レンズが所定の間隔で配置されており、隣り合う単位レンズとの隙間に空気を充填したことを特徴とする視野角制御シートである
請求項3の発明は、隙間の光源側に、光反射性金属膜又は白色光反射材を備えたことを特徴とする請求項2に記載の視野角制御シートである。
The invention according to claim 2 is provided between the light source and the liquid crystal element, and is supplied to the liquid crystal element while controlling the direction of the light from the light source, so that the light is observed by an observer in the direction opposite to the light source side. A plurality of trapezoidal unit lenses whose front ends face the light source are arranged at a predetermined interval, and air is supplied to the gap between adjacent unit lenses. 3. The viewing angle control sheet according to claim 2, wherein the light source side of the gap is provided with a light reflective metal film or a white light reflecting material. It is a viewing angle control sheet.
請求項4の発明は、隙間は、視野角制御シートの厚み方向に沿った断面における形状が、略二等辺三角形状、略当脚台形状、斜辺の角度が異なる略二等辺三角形もしくは略等脚台形を2つ以上接続させてできる形状、斜辺に外接円及び内接円のいずれかの曲率がついている形状のうちの何れかであることを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の視野角制御シートである。
According to a fourth aspect of the present invention, the gap has a substantially isosceles triangle shape, a substantially abutment trapezoidal shape, a substantially isosceles triangle or a substantially isosceles leg having a different angle of the hypotenuse in the cross section along the thickness direction of the viewing
請求項5の発明は、隙間は、視野角制御シートの厚み方向に沿った断面における形状が、左右非対称な二等辺三角形状、左右非対称な台形状、斜辺の角度が異なる左右非対称な二等辺三角形もしくは台形を2つ以上接続させてできる形状、斜辺に外接円及び内接円のいずれかの曲率がついている形状のうちの何れかであることを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の視野角制御シートである。 The invention according to claim 5 is characterized in that the gap in the cross section along the thickness direction of the viewing angle control sheet has an asymmetrical isosceles triangle shape, an asymmetrical trapezoidal shape, and an asymmetrical isosceles triangle shape having different oblique sides. Or any one of a shape formed by connecting two or more trapezoids, and a shape having a curvature of either a circumscribed circle or an inscribed circle on the hypotenuse. The viewing angle control sheet according to Item 1.
請求項6の発明は、観察者側もしくは光源側に、少なくとも1層の光拡散層を備えたことを特徴とする請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の視野角制御シートである。 The invention according to claim 6 is the viewing angle control sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one light diffusion layer is provided on the observer side or the light source side. .
請求項7の発明は、液晶素子に貼合されたことを特徴とする請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の視野角制御シートである。 The invention according to claim 7 is the viewing angle control sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein the viewing angle control sheet is bonded to a liquid crystal element.
請求項8の発明は、観察者側に設けられた第1の基材と、光源側に設けられた第2の基材とを備え、第1の基材の屈折率n1と、単位レンズを含む部位の屈折率n2と、第2の基材の屈折率n3との間に、n1>n2≒n3もしくはn1≒n2>n3の関係が成立することを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の視野角制御シートである。 The invention according to claim 8 includes a first base material provided on the viewer side and a second base material provided on the light source side, and includes a refractive index n1 of the first base material and a unit lens. The relationship of n1> n2≈n3 or n1≈n2> n3 is established between the refractive index n2 of the included portion and the refractive index n3 of the second substrate. It is a viewing angle control sheet | seat of any one.
請求項9の発明は、観察者側もしくは光源側に更に、光の反射を防止する層、光のギラツキを防止する層、帯電を防止する層のうちの少なくとも何れか1つ、又はタッチセンサーを設けることを特徴とする請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の視野角制御シートである。 According to the ninth aspect of the present invention, at least one of a layer for preventing light reflection, a layer for preventing light glare, and a layer for preventing charging, or a touch sensor is further provided on the viewer side or the light source side. The viewing angle control sheet according to claim 1, wherein the viewing angle control sheet is provided.
請求項10の発明は、請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の視野角制御シートを備えたことを特徴とする液晶表示装置である。 A tenth aspect of the present invention is a liquid crystal display device comprising the viewing angle control sheet according to any one of the first to ninth aspects.
請求項11の発明は、光源の非観察者側に、光源からの光を観察者側に反射する光反射層を更に備えたことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置である。 An eleventh aspect of the invention is the liquid crystal display device according to the tenth aspect, further comprising a light reflection layer that reflects light from the light source toward the viewer on the non-observer side of the light source.
本発明によれば、優れた視野角制御効果を発揮するとともに、液晶表示装置に組み込む場合であっても、取り扱いが容易であり、液晶表示装置の製作時における作業効率の向上を図ることが可能な視野角制御シート及びこれを用いた液晶表示装置を実現することができる。 According to the present invention, an excellent viewing angle control effect is exhibited, and even when incorporated in a liquid crystal display device, it is easy to handle and it is possible to improve work efficiency when manufacturing the liquid crystal display device. A viewing angle control sheet and a liquid crystal display device using the same can be realized.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(視野角制御シートの構成例)
本発明の実施の形態に係る視野角制御シート10は、図1のシート厚み方向(図中上下方向)に沿った断面図に示すように、光源15と液晶素子11との間に設けられ、光源15からの光の方向を制御しながら液晶素子11に供給することにより、光源15側と正反対の方向にいる観察者100によって光が観察される視野角を制御する。この視野角制御シート10は、先端が光源15側を向いている複数の台形状の単位レンズ16aが所定の間隔Pで配置されており、隣り合う単位レンズ16aとの隙間13を埋めるように白色光反射材を充填している。また、基材12及び基材14は、以下に説明するように、必要に応じて設けるものであり、必ずしも不可欠な要素ではない。
(Configuration example of viewing angle control sheet)
The viewing
基材12及び基材14は場合によって使い分けるものであり、構成によっては基材12のみであったり、基材14のみであったり、両方使用されたりする。例えば、実際の成型を考えたときに、押し出し成型であれば基材12,14は不要かもしれない。しかしながら、例えば金型の上にUV硬化性樹脂を注入し硬化させて成型する場合は基材12,14のうち少なくとも一方は不可欠となる。金型の形状、作製順序によって基材を設けるべき位置がレンズ部16の上(基材12)であったり、レンズ部16の下(基材14)であったりする。また、後述するように、レンズ部16の屈折率と異なる屈折率の材料を基材12,14として設けることで、より調光効果を高めることも可能となる。その他、シートの耐性強化や紫外線吸収効果付加など、目的に応じて基材の材料や枚数、設ける位置を選択する。このように基材は、状況によって使い分けられる。材質としては、一例として、PETフィルム等が挙げられる。
The
基材12,14は、光拡散層として作用することもあり、入射した光を散乱させながら透過させる必要がある。このため、光拡散層に含まれる透明粒子の平均粒径は0.5〜10.0μm(ただし、1μm=1×10−6m)であることが望ましい。好ましくは1.0〜5.0μmである。
The
透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。 As the transparent resin, for example, polycarbonate resin, acrylic resin, fluorine acrylic resin, silicone acrylic resin, epoxy acrylate resin, methylstyrene resin, fluorene resin, and the like can be used.
また、透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体;メラミン−ホルマリン縮合物の粒子;PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー粒子;シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、2種類以上を混合して使用してもよい。 Moreover, as transparent particles, transparent particles made of inorganic oxide or transparent particles made of resin can be used. For example, examples of the transparent particles made of an inorganic oxide include particles made of silica, alumina or the like. The transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof; melamine-formalin condensate particles; PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetra Fluoropolymer particles such as fluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer); silicone resin particles and the like. These transparent particles may be used as a mixture of two or more.
そして、これら透明樹脂中に透明粒子を分散して、押出し成型することにより、板状の基材12,14を製造することができる。また、基材12、14を他の基材との貼り合わせた場合に、そりの影響を考慮すると、基材12、14の膨張係数は、常温で線膨張係数は、4.0×10−5 cm/cm/℃から1.0×10−4 cm/cm/℃であることが望ましい。
And the plate-shaped
白色光反射材は、白色顔料、金属蒸着層を用い高光反射率で光吸収の少ないものを選択することが好ましい。白色顔料としては、当該技術分野で良く知られている二酸化チタン、硫酸バリウム、及び酸化マグネシウムなどがあり、これらをバインダー樹脂に混合しインキとしたものを使用することが例として挙げられる。あるいは、白色光反射材を充填する代わりに、空気を充填しても良い。 As the white light reflecting material, it is preferable to select a white light-reflecting material using a white pigment and a metal vapor-deposited layer and having high light reflectance and low light absorption. Examples of the white pigment include titanium dioxide, barium sulfate, and magnesium oxide, which are well known in the technical field. Examples of the white pigment include mixing these with a binder resin to obtain ink. Alternatively, air may be filled instead of filling the white light reflecting material.
白色光反射材を隙間13に充填することによって、屈折率の異なる樹脂を充填するよりも効率良く光を全反射でき、光の吸収も少ないため全光線透過率も向上するとともに、画面明るさの向上につながる。単位レンズ16aを含んでいる部位であるレンズ部16に使用する材料によっては、光触媒として働く二酸化チタン以外の白色顔料を使用した方が、耐性が増す可能性もある。
By filling the
レンズ部16の材料としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系/スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂材料、あるいは珪酸塩を成分に含む無機系材料も使用することができる。いずれの材料も光透過性が高いことが必須である。レンズ部16の製法は、プレス法、キャスティング法、または平面スタンパ、ロールスタンパの凹凸形成面に紫外線硬化型樹脂(UV樹脂)や電子線硬化型樹脂等の電離放射線樹脂を塗布または注入し、その上に基材を配置し、硬化処理後、スタンパから離型するという方法で得ることができる。
As the material of the
一方、隙間13に、空気を充填した場合、隙間13に充填される空気の屈折率はおよそ1であり、樹脂などの材料を使用することなく低屈折率を実現することができるため、効率良く光を全反射することができる。また、異なる屈折率の樹脂を充填し、再度露光などにより硬化する手間を省くことができるため、製造コストも抑えることができる。
On the other hand, when the
(視野角制御シートの別の構成例)
視野角制御シート20の別の構成例を図2に示す。図2に示す視野角制御シート20は、図1に示す視野角制御シート10と同一部位については同一符号を付している。図2に示すように、この視野角制御シート20は、図1に示す視野角制御シート10の空気が充填された隙間13の光源15側の面13aに、光を反射する機能を持つ光反射層17を配置した構成をしている。
(Another configuration example of the viewing angle control sheet)
Another configuration example of the viewing
光反射層17は、高光反射性金属膜又は、前述した白色光反射材からなり、具体的には、銀やアルミに代表される高光反射率の金属膜、二酸化チタン、硫酸バリウム、及び酸化マグネシウムなどに代表される白色顔料をバインダー樹脂に混合しインキとしたものを使用することが例として挙げられる。
The
空気は屈折率n2(=1)、基材14の屈折率n3の場合、光源15からの光の内、基材14への入射角度がAsin(n3×sin(Asin(n2/n3)))より小さく、隙間13の空気層に届く光は、隙間13と基材14との境界で全反射されず隙間13に入り込んでしまう場合がある。そこで、隙間13の光源15側の面13aに光反射層17を設けると、隙間13の空気層への光の浸入が抑えられ、光線透過率が増加する効果がある。
In the case of air having a refractive index n2 (= 1) and a refractive index n3 of the
(隙間の形状)
次に、隙間13の形状について説明する。ここで述べる隙間13の形状は、上述した2つの構成の視野角制御シート10,20の何れの場合にも共通して当てはまる。
(Gap shape)
Next, the shape of the
隙間13は、視野角制御シート10,20の厚み方向に沿った断面における形状が、略二等辺三角形状A、略当脚台形状B、斜辺の角度が異なる略二等辺三角形もしくは略等脚台形を2つ以上接続させてできる形状、斜辺に外接円及び内接円のいずれかの曲率がついている形状のうちの何れかである。図3(a)は、略二等辺三角形Aと、略当脚台形B1と、略当脚台形B2とを順に接続させてできる形状の一例を示している。図3(b)は、2つの略当脚台形B3,B4を接続させてできる形状の一例を示している。なお、二等辺三角形A及び台形Bは、左右非対称であっても良い。図3(c)は、斜辺に外接円の曲率がついている形状Eの一例を示している。図3(d)は、斜辺に内接円の曲率がついている形状Fの一例を示している。
The
隙間13がこのような形状をしていることによって、略二等辺三角形、略当脚台形のように斜面角度が1通りである場合に加えて、図3(a)及び図3(b)に示すように斜辺の角度が異なる略二等辺三角形Aもしくは略等脚台形Bを2つ以上接続させてできる形状は、いくつかの異なる斜面角度を作ることにより、さらに細かい視野角制御が可能となる。また、これらの斜面を平面ではなく、図3(c)及び図3(d)に示すように、曲率をつけた曲面にすることで、等方性をもつ光源15の光をより輝度ムラを抑えながら制御することも可能となる。
Since the
(その他の付加構成)
更に別の構成を付加した視野角制御シートについて説明する。これもまた、上述した2つの構成の視野角制御シート10,20の何れの場合にも共通して当てはまる。
(Other additional configurations)
A viewing angle control sheet to which another configuration is added will be described. This also applies in common to any of the two viewing
先ず、本発明の実施の形態に係る視野角制御シートは、観察者100側もしくは光源15側の面に、少なくとも1層の光拡散層を備える。図5は、光源15側の面に、1層の光拡散層23を備えた例を示している。光拡散層23は、透過率、拡散透過率、屈折率差などの光学的性質や表面の光沢、光拡散材のバインダー樹脂への分散性、成形されたときの脆性などを考慮して選択することができる。
First, the viewing angle control sheet according to the embodiment of the present invention includes at least one light diffusion layer on the surface on the
あるいは、または光拡散層23に加えて、観察者100側もしくは光源15側の面に、光の反射を防止するAR(Anti-Reflection)層、光の反射を防止するLR(Low Refection)層、光のギラツキを防止するAG(Anti-glare)層、帯電を防止するAS(Anti-static electricity)層のうちの少なくとも何れか1つ、又はタッチセンサーを設ける。
Alternatively, in addition to the
AR層とLR層は光の反射を抑える役割を持つ層である。目的にもよるが、部材間の光反射による迷光防止のためには、図4(a)に配置例を示すように、AR層又はLR層41を部材間に設ける。外光の映り込みを防止したい場合には、図4(a)に示すように、観察者100側(図中上側)に設ける部材中にAR層又はLR層41を含めた構成とする。なお、図4(a)に示すように、AR層又はLR層41よりも観察者100側に更に光拡散層40を設けても良い。
The AR layer and the LR layer have a role of suppressing light reflection. Although depending on the purpose, in order to prevent stray light due to light reflection between the members, an AR layer or an LR layer 41 is provided between the members as shown in FIG. 4A. When it is desired to prevent reflection of external light, the AR layer or the LR layer 41 is included in the member provided on the
また、帯電防止の役割を持つAS層42は、図4(b)に配置例を示すように、観察者100側に設けることによって、視野角制御シートの扱い易さを向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 4B, the AS layer 42 having an antistatic role can be provided on the
光のギラツキを防止するAG層43は、一般に、観察者100側に設ける。タッチセンサー44は、観察者100側の表面に設ける。図4(c)に示す配置例は、視野角制御シート10の最も観察者100側にタッチセンサー44を設け、タッチセンサー44と視野角制御シート10との間にAG層43を設けた例を示している。
The
このようにタッチセンサーを設けることによって、後述するように、本発明の実施の形態に係る視野角制御シートを、覗き込み防止用のシートとして、ATMに好適に応用できるようになる。 By providing the touch sensor in this way, as will be described later, the viewing angle control sheet according to the embodiment of the present invention can be suitably applied to ATM as a peeping prevention sheet.
本発明の実施の形態に係る視野角制御シートは、図1及び図2に示すように、両面をフラットに作製することができるので、観察者100側の面に、液晶素子11を容易に貼合することができる。また、光拡散層40、AR層又はLR層41、AS層42、AG層43、又はタッチセンサー44等を貼合することにより容易に一体化することが可能である。
Since the viewing angle control sheet according to the embodiment of the present invention can be made flat on both sides as shown in FIGS. 1 and 2, the
従来の視野角制御シートは、光拡散層との間に別途空気層を設けなければ性能がでず、一体化が困難であった。しかしながら、本発明の実施の形態に係る視野角制御シートによる形状自由さと、隙間13に空気層を設けることができることを活用すれば、光源15の状況や必要なスペックに応じて、光拡散層23を用いた様々な特性を実現することができる。また、光拡散層23と一体化することにより、液晶表示装置の製作時における組み立て易さが向上する利点もある。
The conventional viewing angle control sheet has no performance unless a separate air layer is provided between the light diffusion layer and it is difficult to integrate. However, if the shape freedom by the viewing angle control sheet according to the embodiment of the present invention and the fact that an air layer can be provided in the
(基材の屈折率)
視野角制御シート10,20において、基材12及び基材14は、上述したように必要に応じて設けるものであり、必ずしも不可欠な要素ではないと述べてきたが、基材12及び基材14を設ける場合には、基材12の屈折率n1、レンズ部16の屈折率n2、及び基材14の屈折率n3の間で、
n1>n2≒n3、
もしくは
n1≒n2>n3
の関係が成立するようにする。
(Refractive index of substrate)
In the viewing
n1> n2≈n3,
Or
n1≈n2> n3
The relationship is established.
このように、観察者100側に最も屈折率の高い層を設けると、要求していない急角度で射出してしまう光を境界で全反射させ戻すことができる効果がある。
As described above, when the layer having the highest refractive index is provided on the
(液晶表示装置)
本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、上述したような視野角制御シートを用いることによって構成する。この場合、図5に示すように、光源15の非観察者側(図中下側)に、光源15からの光を観察者100側に反射する再帰反射利用のための光反射層51を更に備えるようにしても良い。このように、光源15の背面側に光反射層51を設けることによって、要求されていない急な射出角度を持つ光を全反射により一度光源15側へ戻し、再帰反射光を再度制御するようにしている。
(Liquid crystal display device)
The liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention is configured by using the viewing angle control sheet as described above. In this case, as shown in FIG. 5, a
以上のように構成してなる本発明の実施の形態に係る視野角制御シートによって光が制御される挙動を、図5を用いて説明する。 A behavior in which light is controlled by the viewing angle control sheet according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG.
図5に示す視野角制御シートは、光源15側から順に光拡散層23、基材14、隙間13、レンズ部16、及び基材12を備えた構成をしており、液晶表示装置用の正面輝度向上のために用いた場合の例である。隙間13には白色物質が充填され、主に複数の冷陰極管が配列されたバックライトが用いられた光源15の裏側面には光反射層51が設けられ、全反射などにより光源15側へ戻ってきた光が再度観察者100側へ反射する構成になっている。もちろん、本発明の視野角制御シートは、図5に示す構成に限定されるものではない。
The viewing angle control sheet shown in FIG. 5 includes a
このような構成の視野角制御シートでは、光源15から射出した光は、光拡散層23に入射し散乱された後、基材14を透過する。このとき、隙間13の底面に当たる光は、隙間13に充填されている白色物質のために、全反射し光源15側へ戻される。戻された光は光源15の裏面に設置されている光反射層51により全反射され再び観察者100側へと向かう。一方、基材14を通過した後、レンズ部16へと抜けた光の内、隙間13の斜面に当たらない光は各部材の屈折率差により屈折しながらそのまま基材12へと進む一方、隙間13の斜面に当たる光は、この斜面で全反射する。これらの光は基材12へ進み、射出され、図中上方に配置されている図示しない液晶素子へと進んでいく。レンズ部16及び基材12、基材14、光拡散層23の屈折率差によっても光は制御され、光源15辺りではばらばらであった光が正面方向、すなわち観察者100側を向くように制御される。
In the viewing angle control sheet having such a configuration, the light emitted from the
図6は、このようにして光が正面方向を向くように制御された状態を定量的に示す特性図である。図6に示す特性図は、隙間13の傾きを面に対して20度とし、基材12として屈折率1.56のアクリル製板、レンズ部16として屈折率1.53の透明UV性硬化樹脂、基材14として屈折率1.51のPETフィルムとし、隙間13に二酸化チタンを混合したインキを充填してなる視野角制御シートを、光源15である液晶用バックライトと、液晶素子11との間に設けてなる液晶表示装置について、液晶視野角・色度特性測定装置(ELDIM社製EZcontrasutXL88)を用いて測定された配光特性である。図6に示す特性図は、横軸が視野角、縦軸が相対輝度を示している。図6に示すように、視野角制御された光強度分布Xは、光源15による(視野角制御されていない)光強度分布Yに比べて、光がより正面から射出するように制御されたことが分かる。
FIG. 6 is a characteristic diagram quantitatively showing the state in which light is controlled to face the front direction in this way. The characteristic diagram shown in FIG. 6 is a transparent UV curable resin in which the inclination of the
このような光の制御機能を持つ本発明の視野角制御シートは、液晶表示装置のみならず、視野角制御の仕方によっては、覗き込み防止用のシート等に応用することも可能である。この場合、斜め方向からの覗き見ができなくなるので、観察者100側もしくは光源15側の面に、更にタッチセンサー44を設けることにより、例えばATMに好適に応用されるようになる。
The viewing angle control sheet of the present invention having such a light control function can be applied not only to a liquid crystal display device but also to a peeping prevention sheet or the like depending on the way of viewing angle control. In this case, since peeping from an oblique direction cannot be performed, the
上述したように、本実施の形態に係る視野角制御シートは、隣接する単位レンズ16a間の隙間13に白色物質を充填することで、光源15からの光を効率良く全反射することができ、もって、優れた視野角制御効果を発揮することが可能となる。
As described above, the viewing angle control sheet according to the present embodiment can efficiently totally reflect the light from the
また、隙間13に空気を充填した場合には、樹脂同士の屈折率差を利用していないため、複数回の露光などの工程をカットでき、製造コストを抑えることが出来る上、空気の屈折率が1という低い値であるために、光を全反射させる角度範囲も広くすることができる。
In addition, when the
更に、レンズ部16及び隙間13、場合によっては基材12、基材14を含んでいる本実施の形態に係る視野角制御シートは、両面とも平滑であるために、光拡散層23との一体化が可能となる。そのため、液晶表示装置に組み込む場合であっても、取り扱いが容易であり、液晶表示装置の製作時における作業効率の向上を図ることができる。
Furthermore, since the viewing angle control sheet according to the present embodiment including the
更にまた、(基材の屈折率)で述べたように、レンズ部16、基材12及び基材14の屈折率差を利用する場合、光射出側(観察者100側)の基材12の屈折率を高めに設定すると、ある程度正面に向いた光は透過するが、基材12と光射出側の空気との屈折率差によって決まる臨界角を超えるような急角度で斜めに抜けようとする光は、この境界で全反射され光源15側へと戻され、再帰反射し再度レンズ部16へ入射し視野角制御が行われる。このように、より正面に向いた光だけを選択することができ、迷光やゴーストなどを防ぐことが可能となる。
Furthermore, as described in (Refractive index of the base material), when the refractive index difference among the
以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such a configuration. Within the scope of the invented technical idea of the scope of claims, a person skilled in the art can conceive of various changes and modifications. The technical scope of the present invention is also applicable to these changes and modifications. It is understood that it belongs to.
10,20…視野角制御シート、11…液晶素子、12,14…基材、13…隙間、14…基材、15…光源、16…レンズ部、16a…単位レンズ、17…光反射層、23…光拡散層、40…光拡散層、41…AR層又はLR層、42…AS層、43…AG層、44…タッチセンサー、51…光反射層、100…観察者
DESCRIPTION OF
Claims (11)
先端が前記光源側を向いている複数の台形状の単位レンズが所定の間隔で配置されており、隣り合う単位レンズとの隙間を埋めるように白色光反射材を充填したことを特徴とする視野角制御シート。 A viewing angle that is provided between the light source and the liquid crystal element, and is supplied to the liquid crystal element while controlling the direction of the light from the light source, so that the light is observed by an observer in a direction opposite to the light source side. A viewing angle control sheet for controlling
A plurality of trapezoidal unit lenses whose front ends are directed to the light source side are arranged at a predetermined interval and filled with a white light reflecting material so as to fill a gap between adjacent unit lenses. Angle control sheet.
先端が前記光源側を向いている複数の台形状の単位レンズが所定の間隔で配置されており、隣り合う単位レンズとの隙間に空気を充填したことを特徴とする視野角制御シート。 A viewing angle that is provided between the light source and the liquid crystal element, and is supplied to the liquid crystal element while controlling the direction of the light from the light source, so that the light is observed by an observer in a direction opposite to the light source side. A viewing angle control sheet for controlling
A viewing angle control sheet in which a plurality of trapezoidal unit lenses whose front ends are directed to the light source side are arranged at a predetermined interval, and a gap between adjacent unit lenses is filled with air.
前記光源側に設けられた第2の基材とを備え、
前記第1の基材の屈折率n1と、前記単位レンズを含む部位の屈折率n2と、前記第2の基材の屈折率n3との間に、n1>n2≒n3もしくはn1≒n2>n3の関係が成立することを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の視野角制御シート。 A first substrate provided on the observer side;
A second substrate provided on the light source side,
N1> n2≈n3 or n1≈n2> n3 between the refractive index n1 of the first base material, the refractive index n2 of the portion including the unit lens, and the refractive index n3 of the second base material The viewing angle control sheet according to claim 1, wherein the relationship is established.
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