JP2011022615A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源と、液晶パネルとを備え、光源と、液晶パネルとの間には、視野角制御シートが設けられ、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、隣り合うレンズ部間の楔形部に光吸収性を有する材料が充填され、楔形部は観察者側に先端を有するとともに光源側に底面を有し、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3°≦θ≦15°の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
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る。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る。
本発明において、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、断面形状が略二等辺三角形の場合よりも、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、高品質の液晶表示装置を安定して製造することができるので好ましい。
本発明において、楔形部の断面形状を左右非対称な台形または左右非対称な鋭角三角形とすることにより、光線透過率がピークとなる出光角度をシフトさせ、映り込み防止機能を効果的に発現させることができるので好ましい。
本発明において、レンズ部を構成する材料である光透過性樹脂と、楔形部を構成する主材料との屈折率差を、N2<N1として大きくすることで、楔形部の斜面部分での全反射を効率良く行ない、正面の輝度の低下を抑えることができる。
図1は、本発明の第一の実施形態にかかる液晶表示装置に具備される視野角制御シートS1の代表的な例の一方向の断面を示す図である。図1においては、図面左側に光源が配置されて拡散光が出射され、図面の右側に観察者が位置している。この視野角制御シートS1は、光源側から観察者方向に順に、光源側ベースシート11、レンズ部12、観察者側ベースシート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、図では上下に隣接するレンズ部12、12の斜辺に挟まれた断面形状楔形部は、光源側に幅広の下底面17を有する略等脚台形をなし、レンズ部12の屈折率N1より低い屈折率N2を有する低屈折率物質で埋められている。楔形部14は、観察者側に幅が狭い上底面18、光源側に下底面17を備えている。
図2は、本発明の第二の実施形態にかかる液晶表示装置に具備され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、光源側から観察者の方向に順に、光源側ベースシート21、レンズ部22、観察者側ベースシート23が貼り合わされて配置されている。レンズ部22は高屈折率N1を有する物質により形成されている。さらに、図面上下方向に隣接するレンズ部22、22にはさまれた断面形状台形の部分には、N1より小さな屈折率N2を備えた主材料となる透明な物質(以下において「透明低屈折率物質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。断面形状台形の楔形部24は、光源側に下底面27、観察者側に上底面28を備えている。本発明において、視野角制御シートS2に貼り合わせるベースシート21、23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視野角制御シートS2のみであってもよい。
すなわち、光吸収作用を持つ着色粒子と、透明低屈折率物質の機能を有し、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。
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。
また、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。
図4は、本発明の第三の実施形態にかかる液晶表示装置に具備される視野角制御シートS3の断面を示している。図4に示す視野角制御シートS3において、図2に示す視野角制御シートS2の構成要素と同様の構成を採るものには、図2にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。この視野角制御シートS3は、光源側から観察者の方向に順に、光源側ベースシート31、レンズ部32、観察者側ベースシート33が貼り合わされて配置されている。レンズ部32は高屈折率N1を有する物質により形成されている。さらに、図面上下方向に隣接する断面形状が台形のレンズ部32、32にはさまれた、断面形状が左右非対称な台形34、34、…(以下において「楔形部34、34、…」と記述することがある。)の部分には、N1より小さな屈折率N2を備えた主材料となる透明な物質(以下において「透明低屈折率物質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。楔形部34、34、…は、光源側に幅の広い下底面37、観察者側に幅の狭い上底面38を備えている。
表面保護板53は、液晶パネル52の表面52aの表示領域52bに対向している。表面保護板53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51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。
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。
図2に示すような、断面形状等脚台形の楔形部を設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。開口率は視野角制御シートの楔形部下底面積を除いたレンズ部の面積比率を示し、台形テーパー角度は台形楔形部の斜面部分が観察者側の出光面の法線となす角度(θ)である。視野角制御シートの評価は、視野角制御シートの正面の透過率と視野角で行なった。
視野角制御シートの正面の透過率は、(株)中村色彩技術研究所製の微小偏角輝度計GP−500を用い、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。次に、基準片の上に測定する視野角制御シートを重ね、正面方向の透過率を測定し、基準片との相対値を求めた。視野角は、上記の微小偏角輝度計GP−500を用い、リファレンス上に視野角制御シートを重ねた状態で透過率の角度依存性を測定した。基準片を100%とした時の透過率が10%以上になる角度範囲を視野角とした。
開口率:60%
レンズ間ピッチ:0.083mm
レンズ部材料(樹脂)屈折率:1.56
楔形部主材料屈折率:1.545
楔形部上底面幅:10μm
台形テーパー角度:6°
黒色光吸収粒子粒径:6μm
黒色光吸収粒子濃度(楔形部全体体積に対し):20体積%
図2に示すような、断面形状等脚台形の楔形部を設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。開口率は視野角制御シートの楔形部下底面積を除いたレンズ部の面積比率を示し、台形テーパー角度は台形楔形部の斜面部分が観察者側の出光面の法線となす角度(θ)である。
開口率:40%
レンズ間ピッチ:0.065mm
レンズ部材料(樹脂)屈折率:1.56
楔形部主材料屈折率:1.48
楔形部上底面幅:8μm
台形テーパー角度:10°
黒色光吸収粒子粒径:6μm
黒色光吸収粒子濃度(楔形部全体体積に対し):20体積%
楔形部の主材料(樹脂)屈折率を1.56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た。
楔形部の主材料(樹脂)屈折率を1.56とした以外は、実施例2と同じ条件で視野角制御シートを作製した。
図2に示すような、断面形状等脚台形の楔形部を設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。開口率は視野角制御シートの楔形部下底面積を除いたレンズ部の面積比率を示し、台形テーパー角度は台形楔形部の斜面部分が観察者側の出光面の法線となす角度(θ)である。視野角制御シートの光学特性評価は、視野角制御シートの正面の透過率と出光角度、及び、輝度で行なった。
視野角制御シートの正面の透過率は、(株)中村色彩技術研究所製の微小偏角輝度計GP−500を用い、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。次に、基準片の上に測定する視野角制御シートを重ね、各出光角度における透過率を測定し、基準片との相対値を求めた。
輝度の測定は、光源として、均一な拡散特性を持つ5000cd/m2のバックライトを使用し、このバックライト上に視野角制御シートを置き、コニカミノルタホールディング(株)製輝度計LS−110を用いて、バックライト正面より測定を行った。
開口率:50%
レンズ間ピッチ:0.060mm
レンズ部材料(樹脂)屈折率:1.56
楔形部主材料屈折率:1.48
楔形部上底面幅:6.4μm
楔形部下底面幅:30μm
台形テーパー角度:4.5°
黒色光吸収粒子粒径:6μm
黒色光吸収粒子濃度(楔形部全体体積に対し):20体積%
図4に示すような、断面形状が左右非対称な台形の楔形部を設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。開口率は視野角制御シートの楔形部下底面積を除いたレンズ部の面積比率を示し、台形テーパー角度は台形楔形部の斜面部分が観察者側の出光面の法線となす角度(θ41、θ42)である。
開口率:55%
レンズ間ピッチ:0.074mm
レンズ部材料(樹脂)屈折率:1.56
楔形部主材料屈折率:1.48
楔形部上底面幅:6.4μm
楔形部下底面幅:33μm
台形テーパー角度:θ41=3.5°、θ42=6.5°
黒色光吸収粒子粒径:6μm
黒色光吸収粒子濃度(楔形部全体体積に対し):20体積%
図4に示すような、断面形状が左右非対称な台形の楔形部を設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。開口率は視野角制御シートの楔形部下底面積を除いたレンズ部の面積比率を示し、台形テーパー角度は台形楔形部の斜面部分が観察者側の出光面の法線となす角度(θ41、θ42)である。
開口率:54%
レンズ間ピッチ:0.060mm
レンズ部材料(樹脂)屈折率:1.56
楔形部主材料屈折率:1.48
楔形部上底面幅:6.4μm
楔形部下底面幅:28μm
台形テーパー角度:θ41=3.5°、θ42=4.5°
黒色光吸収粒子粒径:6μm
黒色光吸収粒子濃度(楔形部全体体積に対し):20体積%
11、21、31、41、61、71 光源側ベースシート
12、22、32、42、62、72 レンズ部
13、23、33、43、63、73 観察者側ベースシート
14、24、34、44、64、74 楔形部
17、27、37、47、67、77 下底面
18、28、38、48 上底面
26 透明低屈折率物質
29 光吸収粒子
50 液晶表示装置
51 視野角制御シート
52 液晶パネル
52a 液晶パネルの表面
52b 液晶パネルの表示領域
53 表面保護板
54 光源
54a 発光面
L11、L12、L13、L21、L22、L23 光線
L14、L24、L34、L64、L74 下底面へ入射する光
L15、L25、L35、L65、L75 光源側に向かう光
L31、L32、L33、L36、L37 光線
L61、L62、L63 光線
L71、L72、L73、L76、L77 光線
Claims (9)
- 光源と、液晶パネルとを備え、前記光源と、前記液晶パネルとの間には、視野角制御シートが設けられ、
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に光吸収性を有する材料が充填され、前記楔形部は観察者側に先端を有するとともに前記光源側に底面を有し、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3°≦θ≦15°の範囲であることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記楔形部の断面形状が光源側に幅広の下底面を有する略等脚台形または略二等辺三角形であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記楔形部の断面形状が光源側に幅広の下底面を有する左右非対称な台形または左右非対称な鋭角三角形であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記楔形部を構成する主材料の屈折率をN2とし、前記レンズ部を構成する材料の屈折率をN1としたとき、N2<N1なる関係が成立する請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記楔形部の斜面部分が、観察者側面となす角が光源側と観察者側とで異なるように、曲線、及び/又は折れ線状の断面形状を持つことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記楔形部に充填する光吸収性を持つ材料が黒色粒子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記楔形部の下底面幅をLμmとし、前記黒色粒子の平均粒径をφμmとしたとき、1μm≦φ≦(L/2)μm なる関係が成立する請求項6に記載の液晶表示装置。
- 少なくとも一面側に、AR、AS、AGのうちのいずれか1以上の付加機能が付与されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記視野角制御シートが、前記液晶パネル側に接着されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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