JP2018060142A - 視野角制御部材、表示装置 - Google Patents

視野角制御部材、表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】画像表示面に対して装着した状態と画像表示面から離脱した状態とを容易に切り替えて使用することができる視野角制御部材を提供する。【解決手段】入射した光の視野角を制限して出射するシート状の視野角制御シートと、視野角制御シートの縁から突出して配置される固定部材と、を有し、固定部材には、粘着剤が配置された粘着部を具備しており、粘着部と視野角制御シートの縁との間には粘着剤が配置されない非粘着部が形成されている。【選択図】図1

Description

本発明は映像の視野角を制御する視野角制御部材に関し、画像表示面への着脱が容易に行うことができる視野角制御部材、及びこれを備える表示装置に関する。
近年、端末機器の携行性が向上し、その画面も大型化している。このような端末機器の携行性向上に伴って公共の場で画面を見る機会が増え、覗き見の懸念も大きくなる。
このような覗き見防止のために例えば特許文献1に記載のような技術が開示されている。これによれば光と透過する部位と光を吸収する部位とが交互に配置されることにより、視野角を制限して覗き見を防止することができる。
しかしながら、このような視野角制御シートは、映像光の一部を吸収するので、どうしても画像が暗くなる傾向にある。
これに対して例えば非特許文献1、及び非特許文献2には、フィルターの着脱が可能な技術が開示されている。
特開2006−171700号公報
http://www2.elecom.co.jp/products/EF-PFS116W.html http://www2.elecom.co.jp/products/PM-A15LFLGMPF.html
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、覗き見を防止するフィルムの取り付けと、取り外しをすることはできるが、取り付けと取り外しとの繰り返しにより、粘着テープの粘着力が低下し、継続して貼り付けることができなくなる不具合があったり、取り外した後のフィルターの再取り付けの際の利便性に不具合があったりした。
また、特許文献2に記載の技術では貼り直しは可能であるが、フィルムを貼った状態とフィルムを剥がした状態とを切り替えて使用することは想定されていない。
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、画像表示面に対して装着した状態と画像表示面から離脱した状態とを容易に切り替えて使用することができる視野角制御部材を提供することを課題とする。また、これを備える表示装置を提供する。
以下、本発明について説明する。
本発明の1つの態様は、入射した光の視野角を制限して出射するシート状の視野角制御シートと、視野角制御シートの縁から突出して配置される固定部材と、を有し、固定部材には、粘着剤が配置された粘着部を具備しており、粘着部と視野角制御シートの縁との間には粘着剤が配置されない非粘着部が形成されている、視野角制御部材である。
ここで、視野角制御シートは、透明な基材層と、基材層の一方の面に配置された視野角制御層と、を有し、視野角制御層は、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とが層面に沿った方向に交互に配列されている構成をすることもできる。
また、視野角制御層の一部には、視野角を制限しない部位が設けられてもよい。
また、画像表示面を備える表示装置本体と、上記視野角制御部材と、を備え、視野角制御部材の視野角制御シートは粘着されることなく表示装置本体の前記画像表示面に対して着脱可能に配置され、視野角制御シートの固定部材の粘着部が画像表示面以外の表示装置本体の部位に貼り付けられることにより視野角制御部材が表示装置本体に固定されている、表示装置を提供することができる。
本発明によれば、携帯端末等の表示装置本体の画像表示面に対して装着した状態と画像表示面表示面から離脱した状態とを容易に切り替えることができる視野角制御部材となる。
図1(a)は視野角制御部材10の平面図、図1(b)は視野角制御部材10の底面図である。 視野角制御部材10の断面図である。 視野角制御シート11の断面の一部を拡大した図である。 固定部材20を説明する図である。 図5(a)は表示装置本体1に視野角制御部材10を取り付けた場面における表示装置5の平面図、図5(b)は表示装置5の底面図である。 図6(a)は図5(a)に矢印Vaで示した方向から見た図、図6(b)は視野角制御部材10の異なる姿勢を説明する図である。 表示装置5の他の姿勢について説明する図である。 変形例の視野角制御部材10’を説明する図である。
以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。これら図面では、微小であったり、薄く形成された要素であったりしても、わかりやすさのために変形や拡大して表すことがあり、同じ要素が繰り返し配置されている際には符号を一部について省略することがある。
図1は1つの形態を説明する図であり、視野角制御部材10の外観図である。図1(a)は平面図、図1(b)は底面図である。また図2には、図1にII−IIで示した線に沿って切断したときの視野角制御部材10の断面図を表した。
図2からわかるように、視野角制御部材10は、視野角制御シート11、及び固定部材20を有して構成されている。
視野角制御シート11は、基材層12及び視野角制御層13を有して構成されている。この中で特に視野角制御層13は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向(法線方向)の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)を有し、これにより視野角を制限している。
図3には、図2のうち視野角制御シート11の一部を拡大して表した。
図1〜図3よりわかるように、基材層12は視野角制御層13を支持する平板状のシート状の透光性の部材である。
基材層12をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置等に用いられる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。この中でも複屈折の少ないTAC樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。さらには、車内に置かれる環境を想定して高い耐熱性を有するように構成することもでき、その際には、ガラス転移点が高いポリカーボネート樹脂が望ましい。具体的にはポリカーボネート樹脂のガラス転移点は143℃と高い温度である。
基材層12の厚さは特に限定されないが、25μm以上300μm以下であることが好ましい。基材層12の厚さがこの範囲を外れると、加工性に問題を生じる虞がある。例えば、基材層12が25μmより薄くなるとしわが生じやすくなる。また、基材層12が300μmより厚くなると、製造時において視野角制御層13を積層した後の巻き取りが困難になる虞がある。
視野角制御層13は、基材層12の一方の面に積層された層で、層面に沿って光透過部14と光吸収部15とが交互に配列されている。
本形態では、視野角制御層13は、図3に示した断面を有して紙面奥/手前側に延びる形状を備える。すなわち、図3に表れる断面において、略台形である光透過部14と、隣り合う2つの光透過部14の間に形成された断面が略台形の光吸収部15と、を具備している。
光透過部14は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図2、図3に表れる断面において、基材層12側に長い下底、その反対側に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。光透過部14は、基材層12の層面に沿って当該断面を維持して延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に間隔を有して複数配列される。そして、隣り合う光透過部14の間には、略台形断面を有する間隔が形成されている。従って、当該間隔は、光透過部14の上底側に長い下底を有し、光透過部14の下底側に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより光吸収部14が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部14は長い下底側で土台部13aにより連結されている。
光透過部14は屈折率がNtとされている。このような光透過部14は、透過部を構成する組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ntの値は特に限定されることはないが屈折率は1.55以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は1.61以下であることが好ましい。より好ましくは1.56以下である。
光吸収部15は隣り合う光透過部14の間に形成された上記した間隔に形成される間部として機能し、間隔の断面形状と同様の断面形状となる。従って短い上底が基材層12側を向き、長い下底がこれとは反対側となる。そして光吸収部15は、屈折率がNrとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がNrであるバインダーに光吸収粒子が分散される。屈折率Nrは、光透過部14の屈折率Ntより低い屈折率とされることが好ましい。光吸収部15の屈折率を光透過部14の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部14に入射した光を光吸収部15との界面で適切に全反射させることができる。また、全反射条件を満たさない場合にも一部の光は当該界面で反射する。これにより観察者に提供される画像の輝度を高めることができる。屈折率Nrの値は特に限定されることはないが、当該全反射を適切に行う観点から1.50以下であることが好ましく、その中でも入手性の観点から1.47以上が好ましい。より好ましく1.49以上である。
ただし、これに限らず、光吸収部15の屈折率を光透過部14の屈折率以上としてもよい。これによれば、多くの光を全反射させずに光吸収部14に吸収することができる。従って、観察者へ提供される光は暗くなるが、視野角をより狭めることが可能となる。
光透過部14の屈折率Ntと光吸収部15の屈折率Nrとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、光透過部14と光吸収部15との界面による全反射を利用して正面方向の輝度を向上される場合には、屈折率差は0.05以上0.14以下であることが好ましい。屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を全反射させることができる。
視野角制御13では、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部14及び光吸収部15が形成される。すなわち、図3にPで表した光透過部14及び光吸収部15のピッチは20μm以上100μm以下であることが好ましい。また、図4にθで示した光透過部14と光吸収部15との斜辺における界面と、視野角制御層13の層面の法線と、の成す角は0°以上10°以下であることが好ましい。なお、θが0°の場合には光透過部14、光吸収部15は長方形又は正方形となる。
そして図3にDで示した光吸収部14の厚さは50μm以上150μm以下であることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスが取り易い。
本形態では光透過部14と光吸収部15との界面が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部14及び光吸収部15で断面形状が同じであってもよいし、所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。
また、視野角制御シート11の厚さは、全体で300μm以上500μm以下であることが好ましい。視野角制御シート11が300μmより薄いとコシが足りず、使用時に撓みに問題が生じる虞がある。また500μmよりも厚いと視野角制御部材10を適用した表示装置本体(携帯端末など)のタッチパネルによる操作機能を阻害する虞がある。
なお、視野角制御シート11には、その表面に粘着剤やその他の、他の部材に吸着しやすい材料が配置されないことが好ましい。これにより、視野角制御シート11を表示装置本体の画像表示面から離脱させることがさらに容易になる。
視野角制御シート11は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層12の一方の面に光透過部14を形成する。これは、光透過部14の形状が転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層12となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝(光透過部形状を反転した形状)に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
ここで、光透過部を構成する組成物としては、例えば、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、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。
金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された光透過部を構成する組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層12および成形された光透過部14を離型する。
次に、光吸収部15を形成する。光吸収部15を形成するには、まず、上記形成した隣り合う光透過部14の間隔に光吸収部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等で掻き落とす。そして、残った組成物に光透過部14側から紫外線を照射することによって硬化させ、光吸収部15を形成することができる。
光吸収部として用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、およびブタジエン(メタ)アクリレート等の光硬化型樹脂の中に着色された光吸収粒子が分散されている組成物を挙げることができる。
また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料により光吸収部全体を着色することもできる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は1.0μm以上20μm以下であることが好ましい。
これにより基材層12の一方の面に視野角制御層13が形成された視野角制御シート11が作製される。
図1、図2に戻って、固定部材20について説明する。固定部材20は、視野角制御シート11を対象とする表示装置本体に固定して表示装置とするための部材である。そしてその固定により視野角制御シート11を表示装置本体の画像表示面からの装着及び離脱を容易に行うことができるように構成されている。図4には図1(b)のうちの一方の固定部材20の部位に注目して拡大した図を表した。具体的に本形態の固定部材20は、連結部材21及び粘着部22を有して構成されている。
連結部材21は、視野角制御シート11と、視野角制御部材10を取り付ける表示装置本体1(図5等参照)とを繋ぐ部材であり、本形態では長方形の短冊状のシートである。当該シートの材質は特に限定されることはないが、例えば視野角制御シート11の基材層と同様の材料を用いることができる。
図1(b)、及び図4からよくわかるように、連結部材21は、その一端は視野角制御シート11に固定され、他端側は視野角制御シート11の縁から突出するように配置される。
連結部材21の幅(連結部材が視野角制御シート11から突出する方向に直交する方向の大きさ、図4の紙面上下方向大きさ。)は固定部材20を配置する数によって適宜設定できる。例えば1つの固定部材20を配置する場合には幅を大きくすることができ、複数の固定部材20を配置する場合にはそれぞれの固定部材20の幅は小さくすることができる。
連結部材21の厚さは特に限定されることはないが、25μm以上200μm以下が好ましい。厚さが25μmより薄いと破壊しやすくなり、200μmより厚いと折り曲げたときに戻ろうとする力が強くなり、曲げにくくなる虞がある。
連結部材21の長さは、適用する表示装置本体の厚さに応じて適宜設計することができる。少なくとも後述する非粘着部20aが表示装置本体の厚さ以上となるように構成されることが好ましい。
粘着部22は、連結部材21を表示装置本体1に粘着し、視野角制御部材10を表示装置本体1に保持させるための粘着部である。これにより表示装置5となる。このような粘着部22は連結部材21の表面のうち視野角制御シート11に固定された一端とは反対側の他端側に配置される。ここで、粘着部22は視野角制御シート11の表裏面のうち、表示装置本体1に接触する側の面に配置される。これにより適切に視野角制御部材10を表示装置本体1に固定することができる。
粘着部22を構成する材料は特に限定されず、公知の粘着剤、接着剤を用いることができる。より具体的な例としては、粘着部22としてアクリル系粘着剤を用いること好ましい。またその厚さは、10μm以上50μm以下であることが好ましい。10μmより薄いと貼り付けが弱く、剥がれやすくなる虞がある。また50μmより厚いと粘着剤、接着剤のはみ出しが生じ易くなり、はみ出すと汚れが発生してしまう。
ここで、図4にGで示したように、固定部材20を視野角制御シート11に配置し、固定部材20を視野角制御シート11から離隔する方向に延ばした姿勢で、視野角制御シート11の縁と粘着部22との間には粘着剤が配置されない非粘着部20aが形成される。その距離は特に限定されることはないが、視野角制御部材10が配置される端末の厚さと同等又はそれより若干大きくなることが好ましく、かかる観点から5mm以上30mm以下であることが好ましい。これにより後述するように、視野角制御部材10を表示装置本体1に取り付けた際に、視野角制御シート11を表示装置本体1に対して装着及び離脱させることをより容易に行うことができる。
このような固定部材20が本形態では2つ配置されている。ただしその数は特に限定されることはなく1つ以上配置されていればよい。
次に、以上のような構成を備える視野角制御部材10の作用について、光路例等を示しつつ説明する。ただしここで示す光路例は説明のための概念的なものであり、反射や屈折の程度を厳密に表したものではない。
図5(a)、図5(b)、及び図6(a)には、視野角制御部材10を表示装置本体1に配置して表示装置5とし、視野角を制限している姿勢とした図を表している。ここで表示装置本体1は、携帯型端末機器(いわゆるスマートフォンやタブレット型端末)であり、全体としては板状であってその少なくとも一方の面に画像表示面を有するものである。
図5(a)は平面図、図5(b)は底面図、図6(a)は図5(a)にVaで示した矢印の方向から見た図である。
また図5(a)にはわかり易さのため、視野角制御部材10の表面に光吸収部15を線で表している。従って、本例では光透過部14、及び光吸収部15は紙面上下方向に延び、紙面左右方向に光透過部14と光吸収部15とが交互に配置されている。
図5(a)、図5(b)、及び図6(a)からわかるように、表示装置5で視野角を制限する際には、視野角制御シート11を表示装置本体1の画像表示面に重ねるように配置する。このとき、光透過部14の断面が台形である場合には、表示装置本体1の画像表示面側に光透過部14の短い上底側が向くように配置することが好ましい。
そして、固定部材20の連結部材21を表示装置本体1の縁に沿って回り込ませるようにして、固定部材20のうち粘着部22が配置された端部(他端)を表示装置本体の背面側(画像表面とは反対側の面)に配置し、粘着部22を表示装置本体1の背面に固定する。これにより視野角制御部材10が表示装置本体1に保持されて表示装置5となる。
このような姿勢では、表示装置本体1から出射した光は図3に示したように視野角制御層13に入射する。そして視野角制御層13に入射した光は例えば次のような光路を有して進行する。
例えば図3にL31で示した映像光は、光透過部14と光吸収部15との界面に達することなく光透過部14を透過する。このような映像光はもともと画像表示面の正面方向に進む光であり、覗き見される映像光にはならないので、制限する必要がなく、このような映像光は吸収されることなく観察者に視認される。
図3にL32で示した映像光は、光透過部14と光吸収部15との界面に達して全反射して光透過部14を透過する。このとき、当該界面の傾斜角度(θ)の作用により、界面で反射した光は表示装置本体1の画像表示面の法線に平行な方向(画像表示面の正面方向)に近づけられる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光は、向きが変えられることにより正面方向に向けられるので覗き見の対象とはならない映像光になる。
さらに図3にL33で示した映像光はさらに正面に対して広がる方向に進む光であるが、これは光吸収部15で吸収されるため覗き見の対象とならなくなる。
一方、図3にL34で示したようにシート面法線に対して大きな角度で観察者側から入射した光は光吸収部15に吸収される。これにより、外光の一部が吸収されるのでコントラストを向上させることができる。
このような視野角制御部材10により、本形態では、表示装置本体1からの映像光のうち左右方向に隣接する人による覗き見の対象となるような映像光を抑制し、効率よく覗き見を防止することができる。
以上説明した視野角制御の姿勢(覗き見防止の姿勢)から、図6(a)に点線矢印で示したように、視野角制御シート11をページをめくるように固定部材20を中心に回転させ、最終的に図6(b)に示したように視野角制御シート11を表示装置本体1の画像表示面から離脱させせる。本形態では視野角制御シート11を表示装置本体1の背面側にまで回動させたが、必ずしもこれに限らない。
このような姿勢によれば、表示装置本体1から出射される画像は視野角の制限を受けず、広い範囲で画像が出射される。これによればより明るい画像を見ることができ、また、他人と一緒に表示装置本体1から出光する画像を見ることができる。
再度、視野角を制御したいときは、上記を遡るようにして視野角制御シート11を回動させて、視野角制御シート11を表示装置本体1の画像表示面に重ねるように配置すればよい。
視野角制御部材10は、固定部材20の視野角制御シート11に固定された一端と、表示装置本体1に固定される粘着部22との間に非粘着部を設けている。これにより、表示装置5としたときに、表示装置本体1に視野角制御部材10を保持しつつ、安定して視野角制御部材10を表示装置本体1の画像表示面に配置することができるとともに、視野角を制御して覗き見を防止する姿勢と、視野角制御部材10を表示装置本体1の画像表示面から離脱させた姿勢と、を容易に切り替えることができる。
また、その際には、視野角制御シート11に、表示装置本体1の画像表示面に吸着させるための特別な要素を設けることなく、視野角制御シート11を表示装置本体1に保持できるため、安定して繰り返して切り替えを容易に行うことが可能である。
図7は、表示装置本体1の長手方向が水平になるように表示装置5を置いた場面を表している。この場合は、本形態では光透過部及び光吸収部が延びる方向が水平となり、光透過部と光吸収部とが交互に配列する方向が鉛直となる。
これによれば、視野角の制限方向が鉛直方向となる。従って、車の中でこのように配置すれば、上方に向かう光を遮断することができるので、フロントガラスへの映像の映り込みを防止することが可能である。そしてこの場合でも視野角制御シート11の着脱は上記と同様に行うことができる。
図8は変形例にかかる視野角制御部材10’を説明する図である。視野角制御部材10’では、視野角制御シート11の一部に視野角を制御しない部位11aが具備されている点が視野角制御部材10と異なる。
この部位11aは表示装置本体が備えるセンサ、マイク、スピーカー、カメラレンズ等に対応する位置に配置される。これにより、表示装置本体1が具備する機能を阻害することなく機能を発揮させることができる。
視野角を制御しないための具体的形態は、特に限定されることはないが、この部位に穴を開ける、視野角制御層を具備しない(基材層のみとする。)、光吸収を具備しない等を挙げることができる。
1 表示装置本体
5 表示装置
10、10’ 視野角制御部材
11 視野角制御シート
12 基材層
13 視野角制御層
14 光透過部
15 光吸収部
20 固定部材
20a 非粘着部
21 連結部材
22 粘着部

Claims (4)

  1. 入射した光の視野角を制限して出射するシート状の視野角制御シートと、
    前記視野角制御シートの縁から突出して配置される固定部材と、を有し、
    前記固定部材には、粘着剤が配置された粘着部を具備しており、
    前記粘着部と前記視野角制御シートの縁との間には粘着剤が配置されない非粘着部が形成されている、視野角制御部材。
  2. 前記視野角制御シートは、
    透明な基材層と、前記基材層の一方の面に配置された視野角制御層と、を有し、
    前記視野角制御層は、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とが層面に沿った方向に交互に配列されている、請求項1に記載の視野角制御部材。
  3. 前記視野角制御層の一部には、視野角を制限しない部位が設けられている請求項1又は2に記載の視野角制御部材。
  4. 画像表示面を備える表示装置本体と、
    請求項1乃至3のいずれかに記載の視野角制御部材と、を備え、
    前記視野角制御部材の視野角制御シートは粘着されることなく前記表示装置本体の前記画像表示面に対して着脱可能に配置され、
    前記視野角制御シートの前記固定部材の前記粘着部が前記画像表示面以外の前記表示装置本体の部位に貼り付けられることにより前記視野角制御部材が前記表示装置本体に固定されている、表示装置。
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