JP5084441B2 - 光制御素子 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置や乗り物用計器盤などにおいて、特定方向の光の透過を抑制する光制御素子およびその製造法に関するものである。
液晶表示装置や乗り物用計器盤は、液晶パネルや文字盤を背面から照明している。
液晶パネルや文字盤の表示面からの出射光には拡散光が含まれ、液晶表示装置や計器盤から使用者やドライバー以外の方向にも光が拡散される。このため使用者以外にも表示内容を読み取ることができるため、プライバシー保護の観点で問題となる。特に、乗り物用に液晶表示装置を用いた場合や計器盤では、フロントガラスへ表示内容が映り込むとドライバーの視認性を低下させるため安全上大きな問題となる。
このような問題点から、表示面からの光を所定方向に制御するライトコントロールフィルム(以降、LCFと略す)が用いられる。このLCFは、微小なルーバー構造を有するフィルムで、特定方向の光の透過を抑制できる。これにより、プライバシーの保護や液晶表示のフロントガラスへの映り込みを防止している。
LCFの製造方法として、特開昭47−43845号公報には、透明プラスチックと不透明プラスチックが交互に積層されたビレットをスカイビングすることによって、LCFを製造する方法が開示されている。また、特表2004−514167号公報には、紫外線硬化性の透明材料を用いて形成される溝を有する光透過フィルムを作製し、このフィルムの溝に光吸収性樹脂を充填することによってLCFを製造する方法が開示されている。このような製造方法でも特定方向の光の透過を抑制するフィルムの作製は可能であるが、その製造工程が非常に煩雑であることが問題である。
また、このように作製されたLCFは、ルーバー構造を有することから正面から観察した場合、透明領域と光吸収領域が縞状になっている。このようなLCFを液晶表示装置の前面に配置すると、液晶パネルの画素配列との間でモアレ(明暗の縞)を生じてしまうことがある。このモアレの発生は、表示品位を損ない問題となる。
また、車載用の液晶表示装置や計器盤では、表示内容がフロントガラスへ映り込むばかりか、フロントドアガラスへの映り込みも問題となると考えられる。このフロントガラスとフロントドアガラスへの映り込みを防止する方法としてルーバー構造を有するLCF2枚を直交させて用いる方法が挙げられる。しかしながら、LCFはルーバーに対して垂直方向の視野角特性が急峻であるため、このような構成で表示装置に装着した場合には、ドライバーないしは助手席からの観察方向で輝度低下が生じることが問題となる。
更に、実開昭64−28066号には、偏光板の間に全面電極のTN(Twisted Nematic)型液晶セルを挟んだ構成の光制御素子が提案されている。この光制御素子は、セルの電圧印加時にセル中の液晶分子がねじれ傾斜配向し、液晶分子が傾斜した方向で光を遮光する素子である。このような素子を装着することにより、フロントガラス方向への光漏れを抑制し映り込みを防止することもできる。しかしながら、このような素子ではガラス基板、透明電極、配向膜などからなるセルに液晶材料を封入したTN型液晶セル用いているため低コストで製造することは難しく実用的でない。また、正面方向は光を透過させるためTN型液晶セルのノーマリーホワイトモードを利用する。このため、膜厚が薄い場合には、TN型液晶セルのモーガン条件を全波長で満たさなくなり透過光に色づき(旋光分散)が生じる。反対に、膜厚を厚くした場合には、旋光分散は小さくなるものの視角特性が悪くなり、ドライバーないしは助手席からの観察方向で視認性が低下するという問題が懸念される。
このようなTN型液晶セルの変わりに同等の配向状態を有するねじれ位相差フィルムを用いることも考えられるが、このようなフィルムを製造方法する場合でもその工程は煩雑と考えられる。また、透過光の色づき、ドライバーないしは助手席からの観察方向で視認性が低下するという問題についてはTN型液晶セルを用いた場合と何ら変わらない。
さらには、特開2006−189880号には、直交(ないしは平行)した偏光板と、1/2波長(ないしは1波長)のリタデーションを有する複屈折フィルムとを組み合わせた光制御素子が提案されている。このような光制御素子では、正面方向の光は1/2波長(ないしは1波長)のリタデーションにより偏波面を90°(ないしは180°)回転させられることにより観察者側の偏光板を透過する。しかしながら、一般的な複屈折フィルムでは、波長によって偏波面の回転が90°(ないしは180°)ではなくなる。よって、光の利用効率が低下したり、透過光が色づくなどの問題が生じる。
特開昭47−43845号 特表2004−514167号 実開昭64−28066号 特開2006−189880号
このような問題に鑑みて、本発明は、縞状のルーバー構造を有さずとも特定方向の光の透過を抑制することが可能なフィルムを簡素な製造方法で提供することを目的とするものである。
以下に、本発明を説明する。
本発明は、偏光板と位相差フィルムを用いることによって特定方向の光の透過を抑制することが可能なフィルムを提供することを特徴とする。
本発明は、2枚の偏光板の間に2枚以上の位相差フィルムを積層した積層位相差フィルムを配置した光制御素子であって、前記積層位相差フィルムは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がこのフィルムの法線方向に対して非対称な傾斜フィルム層と、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して対称である非傾斜フィルム層とを積層してなる。さらに、前記積層位相差フィルムの、傾斜フィルム層のリタデーション値と、非傾斜フィルム層のリタデーション値とが相互に打ち消す配置に積層されている。または、前記積層位相差フィルムの、傾斜フィルム層の面内リタデーション値と非傾斜フィルム層の面内リタデーション値の差が100nm以下である。
本発明では、シート面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して非対称であるフィルム(=傾斜フィルム)または/およびフィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して対称である1軸性または/および2軸性位相差フィルム(=非傾斜フィルム)を用い、これらフィルムを実質上平行に配置した2枚の偏光板間に挟持した構成により、ルーバー構造や液晶分子がねじれ傾斜配向したTN型液晶セルまたはそれと同等にの構造を有するねじれ位相差フィルムを用いなくとも特定方向の光の透過を抑制することが可能なフィルムを比較的簡素な製造方法で提供できる。これにより従来技術の問題点を解決することができる。
本発明の第1の構成例として、フィルムのリタデーション値がフィルムの法線方向に対して非対称、且つ、フィルム面内のリタデーション(以降、Re0と呼ぶ。)が殆ど0nmであるフィルムを2枚の偏光板間に挟持した構成、または、図1に示すようにシート面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して非対称であるフィルム1a(Re0が0nmでなくてもわない。また、以降、「傾斜フィルム」と呼ぶ。)とフィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して対称である1軸性または/および2軸性位相差フィルム1b(以降、「非傾斜フィルム」と呼ぶ。)を積層し、これらフィルムを実質上吸収軸(ないしは透過軸)が平行である2枚の偏光板間1c、1c´に挟持した構成が挙げられる(以降、光入射側の偏光板を第1の偏光板と呼ぶ。また、光出射側の偏光板を第2の偏光板と呼ぶ。)。
傾斜フィルムとしては、シート面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して非対称であればよく、延伸した高分子ロッドを斜めにスライスしたフィルム、更にはそのフィルムを延伸したフィルム、棒状分子ないしは円盤状分子を配向膜上でハイブリッド配向させたフィルム、特開2002−202409号、特開2004−170595号公報に記載された光配向材料により作製される傾斜配向フィルムなどを用いることができる。但し、ここに記載されたものに限定されるものではない。
また、非傾斜フィルムは、ポリカーボネートやポリオレフィンなどのポリマーフィルムを延伸して製造される一般的な位相差フィルムを用いることができる。
この第1の構成例において、非傾斜フィルムと傾斜フィルム(傾斜軸が進相軸または遅相軸であっても構わない)を積層する場合は、両フィルムのRe0を打ち消されるような配置で積層される。両フィルムのRe0が完全に打ち消された場合、透過光は位相差を受けることが無く色づきを生じない。この場合、両フィルムの遅相軸の成す角は60°〜120°の範囲であることが望ましく、更には、70°〜110°の範囲であることが望ましい。また、両フィルムのRe0の差が大きいと正面光線透過率の低下や透過光の着色の原因となることから、両フィルムのRe0の差は、100nm以下であることが望ましく、更には50nm以下であることが望ましい。また、第1の偏光板の透過軸1k(または吸収軸)と第2の偏光板の透過軸1k´(または吸収軸)の成す角1θkk´は、−30°≦1θkk´≦30°であることが望ましく、更には、−20°≦1θkk´≦20°であることが望ましい。1θkk´がこれら範囲から外れると、表示画面正面方向の輝度低下や色変化を生じ、視認性低下の原因となることがある。
このような傾斜フィルムの傾斜角やRe0、非傾斜フィルムのRe0や厚み方向のリタデーション(以降、Rthと呼ぶ。)、それらフィルムとの偏光板との積層角度、更には、その枚数は必要な光制御特性によって調節される。
ここで、本発明の第1の構成例において、そのシミュレーション結果を例示して本発明を説明する。
図2に示すように傾斜フィルムとして、傾斜角=23°、Re0=160nmを有するフィルム2aを用い、非傾斜フィルムとして、Rth=320nm、Re0=160nmを有する2軸性フィルム2bを用い、互いのフィルムの面内遅相軸が90°となるように積層することを想定する。非傾斜フィルムの面内遅相軸方向を回転軸Rとした場合のリタデーション角度依存性のシミュレーション結果を図3に示す。正面方向である測定角θ=0°では、リタデーションは略0nmであり、測定角θ=75°付近で550nmの1/2波長である275nm程度のリタデーションとなっていることが分かる。
ここで、直線偏光性の光に変換された入射光の偏波面に対して、1/2波長のリタデーションを有する位相差フィルムの遅相軸が角度γとなる配置にあるとき、入射した光は、180°−2γ回転する。すなわち1/2λの位相差を与えることにより偏波面を回転させることができる。
図4に示すように第1の偏光板の吸収軸4kを水平方向(=0°)から135°に設定し、傾斜角=23°、Re0=160nmを有する傾斜フィルム4aをその面内遅相軸4jと第1の偏光板の吸収軸4kとの成す角4θjkが45°となるように積層し、更に、非傾斜フィルムとして、Re0=160nm、Rth=320nmを有する2軸性フィルム4a´を、該フィルムの面内遅相軸4j´と傾斜フィルム4aの面内遅相軸4jの成す角4θjj´が90°となるように積層した。このフィルム構成で透過光の偏光状態を4×4マトリック法によってシミュレーションを行った。
図5(a)、(b)は、それぞれ、図4におけるフィルム法線方向(4ψ=0°)と〔4φ=90°、4ψ=75°〕方向の出射光の偏光状態をシミュレーションした結果である
フィルム法線方向では位相差を受けず、入射光は偏波面が回転することなく出射される。一方、〔4φ=90°、4ψ=75°〕方向の出射光では、位相差を受け出射光は偏波面が90°回転する結果である。ここに、第1の偏光板と吸収軸を平行方向とする第2偏光板を積層すると、フィルム法線方向の光は透過するが、〔4φ=90°、4ψ=75°〕方向の出射光は第2の偏光板に吸収され透過することがない。よって特定方向の光の透過を抑制する光制御素子を作製することができる。
このような特性の光制御素子を、図6に示すように車両の液晶表示素子や計器盤に装着すれば、ドライバー方向Ddないしは助手席方向Dnへの表示内容の視認性を保ったまま、フロントガラス方向Ff(〔4φ=90°〕方向に相当する)への光漏れを抑制することができる。よって、フロントガラスへの映り込みlfを防止しするのに有効な光制御素子となる。
本発明の第2の構成例として、図7に示すような、傾斜フィルム7a(Re0が0nmでなくても構わない。)を、実質上吸収軸(ないしは透過軸)が平行である2枚の偏光板間7b、7b´に挟持した構成が挙げられる(以降、光入射側の偏光板を第1の偏光板と呼ぶ。また、光出射側の偏光板を第2の偏光板と呼ぶ。)。
傾斜フィルムとしては、第1の構成例と同様に、シート面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して非対称であればよく、延伸した高分子ロッドを斜めにスライスしたフィルム、更にはそのフィルムを延伸したフィルム、棒状分子ないしは円盤状分子を配向膜上でハイブリッド配向させたフィルム、本発明者が特開2002−202409号、特開2004−170595号公報に記載した光配向材料により作製される傾斜配向フィルムなどを用いることができる。但し、ここに記載されたものに限定されるものではない。
ここで、偏光板と傾斜フィルムを積層する配置は、用いる傾斜フィルムのRe0の大きさ、非対称性、3つの方向の屈折率などの光学特性にもよるが、第1の偏光板の吸収軸7k(ないしは透過軸)と傾斜フィルムの面内遅相軸7j(または面内進相軸)の成す角7θjkは、60°≦7θjk≦120°であることが望ましく、更には、75°≦7θjk≦105°であることが望ましい。偏光板の吸収軸(ないしは透過軸)と傾斜フィルムの面内遅相軸が直交または平行となる場合、透過光は位相差を受けることとが無く色づきを生じない。また、第1の偏光板の吸収軸7k(ないしは透過軸)と第2の偏光板の吸収軸7k´(または透過軸)の成す角7θkk´は、−30°≦7θkk´≦30°であることが望ましく、更には、−15°≦7θkk´≦15°であることが望ましい。7θjk、7θkk´がこれら範囲から外れると、表示画面正面方向の輝度低下や色変化を生じ、視認性の低下をまねくことがある。但し、所望とする光制御特性によって上記に記載する限りではない。
このような傾斜フィルムでは、フィルム面内遅相軸が、偏光板の吸収軸(ないしは透過軸)と直交または平行となる場合に、正面方向の透過光には位相差を発生しないが、透過光がフィルムに斜めから入射すると、入射方向での遅相軸と偏光板の吸収軸との関係が直交または平行からずれてくる。よって、透過光に位相差が生じることになる。1/2λの位相差を与えることにより偏波面を回転させることができる。
ここで、本発明の第2の構成例において、シミュレーション結果を例示して本発明を説明する。
図8に示すように第1の偏光板の吸収軸8kを水平方向(=0°)から135°に設定し、傾斜角=30°、Re0=124.0nmである傾斜フィルム8aをその面内遅相軸8jと第1の偏光板の吸収軸8kとの成す角8θjkが90°となるように積層した。このフィルム構成で透過光の偏光状態を4×4マトリック法によってシミュレーションを行った。図9(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ、〔8φ=0°、8ψ=81°〕方向、〔8φ=90°、8ψ=81°〕方向、〔8φ=180°、8ψ=81°〕方向、〔8φ=270°、8ψ=81°〕方向での出射光の偏光状態をシミュレーションした結果である。
図9(a)、(b)では、出射光の偏光状態は、入射光に対して位相差を受け偏波面が大きく回転する結果である。特に、図9(a)では偏波面が略90°回転する結果である。一方、図9(c)、(d)の出射光の偏光状態は、楕円偏光となるものの楕円偏光の長軸方向は入射光の偏波面方向を比較的保っている。ここに、第2の偏光板の吸収軸(ないしは透過軸)を第1の偏光板の吸収軸(ないしは透過軸)に対して平行方向となるよう積層すると、図9(a)、(b)の出射光は第2の偏光板に吸収され光の透過が抑制される。これに対し、図9(c)、(d)の出射光は第2の偏光板に吸収されずに透過する出射光が比較的多くなる。また、フィルム法線方向では、傾斜フィルムの面内遅相軸と第1の偏光板の吸収軸が直交していることから位相差を受けず、入射光は偏波面が回転することなく出射される。このため第2の偏光板に吸収されない。よって、傾斜フィルムを2枚の偏光板間に挟持した構成によって特定方向の光の透過を抑制する光制御素子を作製することがシミュレーションからも示された。
更に、1軸性位相差フィルムないしは、2軸性位相差フィルムを該フィルムの面内遅相軸を傾斜フィルムの面内遅相軸に平行または直交させて積層することにより、正面透過率を低下させることなく、光制御方向を調整することができる。
このような光制御素子を車載用液晶表示素子や計器盤に装着すれば、フロントガラスとフロントドアガラスへの映り込みの防止に有効である。例えば、図9のシミュレーション結果のような特性の光制御素子を、図6に示すようなドライバーPが右側に着座する右ハンドル車両に装着した場合、ドライバー方向Ddないしは助手席方向Dnへの表示内容の視認性を保ったまま、フロントガラス方向Ff(〔8φ=90°〕方向に相当する)、フロントドアガラス方向Fd(〔8φ=0°〕方向に相当する)への光漏れを抑制することができる。よって、フロントガラスへの映り込みlfとフロントドアガラスへの映り込みldを防止しするのに有効な光制御素子となる。
ここでは、右ハンドル車両でのフロントガラスとフロントドアガラスへの映り込みの防止について例示したが、いずれかの方向のみの光の透過を抑制することや、左ハンドル車両を想定した場合のフロントガラス方向(〔8φ=90°〕方向に相当する)、フロントドアガラス方向(〔8φ=180°〕方向に相当する)の光の透過を抑制することなど、必要とされる特性によって、位相差フィルムの光学特性、積層の角度などフィルムの構成を調整し、光の透過を抑制する方向を制御することもできる。
本発明の第3の構成例は、図10または図11に例示されるよう、少なくとも1枚のフィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して対称である2軸性位相差フィルム(以降、2軸性位相差フィルムと呼ぶ。)を実質上吸収軸(ないしは透過軸)が平行である2枚の偏光板で挟持した構成である。
図10は、1枚の2軸性位相差フィルム10aを2枚の偏光板10b、10b´で挟み込む構成例を示したものである。第1の偏光板の吸収軸(または透過軸)10kと2軸性位相差フィルムの遅相軸10jの成す角10θjkが0°でない場合、正面方向の透過光は位相差を受けるため楕円偏光となり、輝度低下、色変化を生じる。この輝度低下、色変化の程度は、角10θjkよるが、2軸性位相差フィルムのRe0の大きさによって変化する。この観点からすれば、2軸性位相差フィルムのRe0は100nm以下であることが望ましい。このRe0が十分に小さければ、輝度低下、色変化は小さく実質使用上の妨げとはならず、角10θjkは、任意の角度をとることができる。
一方、Re0が100nm以上の場合には、この10θjkは、−30°≦10θjk≦30°、更に望ましくは、−20°≦10θjk≦20°で配置することにより光制御効果が得られる。また、正面方向の透過率を高める観点からは、第1の偏光板の吸収軸(または透過軸)10kと第2の偏光板の吸収軸(または透過軸)10k´の成す角10θkk´は、−30°≦10θkk´≦30°であることが望ましい、更には、−20°≦10θkk´≦20°であることが望ましい。
図11は、複数枚の2軸位相差フィルムを用いた例として、2枚の2軸位相差フィルム11a、11a´を2枚の偏光板11b、11b´で挟持した構成例を示したものである。2枚のフィルムが等しい光学特性(Re0、Rth)を有していなくとも構わない。正面方向の透過率を高める観点からは、第1の偏光板によって直線偏光に変換された光に対して位相差を与えない構成が有利となる。ここでは2枚の2軸位相差フィルムを用いた場合を例示しているが、より複数枚のフィルムを用いても構わない。また、1軸性位相差フィルムを組み合わせても構わない。複数枚の2軸性位相差フィルム、1軸性位相差フィルムを用いる場合、それらフィルムの配置は用いたフィルムの光学特性(Re0、Rth)および光制御素子自体に必要とされる特性によって調整される。反対に、複数枚の位相差フィルムを用いる場合、複数枚の位相差フィルムの光学特性に相当する少なくとも1枚のフィルムに置き換えることもできる。例えば図11のような構成では、2枚のフィルムを積層したのと同様な光学特性を有する1枚の2軸位相差フィルムに置換えることも可能である。
図11の構成例の場合、両フィルムの遅相軸11j、11j´(ないしは進相軸)が成す角11θjj´は、60°≦11θjj´≦90°であることが望ましい、更には、75°≦11θjj´≦90°であることが望ましい。また、第1の偏光板の吸収軸(または透過軸)11kと第2の偏光板の吸収軸(または透過軸)11k´の成す角11θkk´は、−30°≦11θkk´≦30°であることが望ましい、更には、−20°≦11θkk´≦20°であることが望ましい。
ここで本発明の第3の構成例において、シミュレーション結果を例示して本発明を説明する。
図12に示すように第1の偏光板12bの吸収軸12kを水平方向(=0°)から45°に設定し、Re0=185.0nm、Rth=277.5nmである2枚の2軸性位相差フィルム12a、12a´を積層する。ここで、2軸性位相差フィルム12aをその面内遅相軸12jと第1の偏光板の吸収軸12kとの成す角12θjkが5°となるように積層し、2軸性位相差フィルム12aの面内遅相軸12jと2軸性位相差フィルム12a´の面内遅相軸12j´の成す角度12θjj´が80°となるように積層することを想定する。このフィルム構成で透過光の偏光状態を4×4マトリック法によってシミュレーションを行った。図13(a)は、〔12φ=90°、12ψ=70°〕方向の透過光の偏光状態をシミュレーションした結果であり、図13(b)は、〔12φ=0°、12ψ=30°〕方向の透過光の偏光状態をシミュレーションした結果である。
図13(a)では、位相差を受け出射光は偏波面が90°回転する結果である。一方、〔12φ=0°、12ψ=30°〕方向から観察した場合、2枚の2軸性位相差フィルムの遅相軸が成す角は直角に近くなり位相差が打ち消される。このため透過光は位相差を受けず、入射光は偏波面が回転することなく出射される。ここに、第2偏光板の吸収軸を第1の偏光板の吸収軸に対して平行方向となるよう積層すると、水平方向からの図13(a)の出射光は第2の偏光板に吸収され光の透過が抑制される。これに対し、図13(b)の出射光は第2の偏光板に吸収されずに透過することが示される。よって、特定方向の光の透過を抑制する光制御素子を作製できることがシミュレーションからも示される。
このような光制御素子を、図6に示すように車両に装着した場合を想定すると、ドライバー方向Dd(〔12φ=0°、12ψ=30°〕方向に相当する)、助手席方向Dn(〔12φ=180°、12ψ=30°〕方向に相当する)の視認性を保ったまま、フロントガラス方向(〔12φ=90°〕方向に相当する方向)への映り込みlfを防止できる。
以上の説明のように、本発明の光制御素子を車載用液晶表示素子や計器盤に装着すれば、フロントガラス方向やフロントドアガラス方向への光漏れを抑制することができることから、フロントガラスへの計器盤の映り込みを防止し、ドライバーの視認性の低下を防ぐことができる。
ここで、液晶表示装置に用いる場合は、片側の偏光板として、液晶パネルに装着されている偏光板を利用することができる。この場合、液晶パネルの表示面側、裏面側のどちらに装着しても構わない。前述の例示の構成では、どちらに配置する場合にも液晶パネルに装着されている表示面側、裏面側の各偏光板の吸収軸と光制御素子に用いる偏光板の吸収軸を略平行な配置とすることで特定方向の光の透過を好適に抑制することができる。
このようなフィルムを携帯電話やパーソナルコンピューターの表示画面に用いれば、プライバシーの保護にも有用な光制御素子となる。
以下は、本発明の実施例である。実施例1から実施例4は、前述した本発明の第1の構成例に関わるものである。
(実施例1)
本実施例におけるフィルムの配置を、図4を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、特開2002−202409号、特開2004−170595号公報に記載された光配向材料を用いて作製した傾斜フィルム(傾斜角=23.5°、Re0=172.0nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を、第1の偏光板の吸収軸に対して傾斜フィルムの面内遅相軸が30°となるように配置した。次に、非傾斜フィルムとして2軸性の延伸フィルム(Re0=187.5nm、Rth=190.3nm)を、第1の偏光板の吸収軸に対して面内遅相軸が120°となるよう配置し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して吸収軸が平行方向となる配置で第2の偏光板を積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図14に示す。図14の凡例実施例1において、フィルム法線方向(測定角度0°)で透過率は83%程度、測定角度55°付近で透過率は12%以下(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となり、特定方向の光の透過を抑制することができた。
(実施例2)
本実施例におけるフィルムの配置を、図4を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(傾斜角=23.5°、Re0=172.0nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を、第1の偏光板の吸収軸に対して傾斜フィルムの面内遅相軸が43°となるように配置した。次に、非傾斜フィルムとして2軸性の延伸フィルム(Re0=187.5nm、Rth=190.3nm)を、第1の偏光板の吸収軸に対して面内遅相軸が133°となるよう配置し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸を13°のなるように配置して積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図14に示す。図14の凡例実施例2において、フィルム法線方向(測定角度0°)で透過率は74%程度、測定角度50°で透過率は10%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となり、特定方向の光の透過を抑制することができた。
(実施例3)
本実施例におけるフィルムの配置を、図4を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(傾斜角=31.3°、Re0=151.0nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を、第1の偏光板の吸収軸軸に対して傾斜フィルムの面内遅相軸が30°となるように配置した。次に、非傾斜フィルムとして2軸性の延伸フィルム(Re0=50.0nm、Rth=120.0nm)と1軸性の延伸フィルム(Re0=137.5nm)を積層して用い、第1の偏光板の吸収軸に対して各フィルムの面内遅相軸が133°となるよう配置し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が平行である配置で積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図14に示す。図14の凡例実施例3において、フィルム法線方向(測定角度0°)で透過率は82%程度、測定角度50°で透過率は13%以下(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となり、特定方向の光の透過を抑制することができた。
(実施例4)
本実施例におけるフィルムの配置を、図4を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(傾斜角=31.3°、Re0=151.0nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を、第1の偏光板の吸収軸に対して傾斜フィルムの面内遅相軸が43°となるように配置した。次に、非傾斜フィルムとして2軸性の延伸フィルム((Re0=50.0nm、Rth=120.0nm)と1軸性の延伸フィルム(Re0137.5nm)を積層して用い、第1の偏光板の吸収軸に対して各フィルムの面内遅相軸が133°となるよう配置し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸を13°のなるように配置して積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図14に示す。図14の凡例実施例4において、フィルム法線方向(測定角度0°)で透過率は72%程度、測定角度45°で透過率は12%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となり、特定方向の光の透過を抑制することができた。
実施例5から実施例8は、前述した本発明の第2の構成例に関わるものである。
(実施例5)
本実施例におけるフィルムの配置を、図8を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(傾斜角=35.9°、Re0=258.3nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を、第1の偏光板の吸収軸と該傾斜フィルムの面内遅相軸の成す角が直交するよう積層し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が平行となる配置で積層した。
このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図15に示す。図15の凡例実施例5において、測定角度55°付近で透過率は10%以下(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)であった。また、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図16に示す。図16の凡例実施例5において、測定角度−65°〜40°付近では透過率は60%以上を保った比較的広い視野角特性を有するとともに、測定角度55°以上において透過率が30%程度以下となり光の透過を抑制することができた。
このような光制御素子を、図6に示すように右ハンドル車両に装着した場合を想定すると(フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性が水平方向となるよう設定する)、ドライバー方向Dd、助手席方向Dnの輝度低下を抑え視認性を保ったまま、フロントガラスへの映り込みlfやフロントドアガラスへの映り込みldを防止できる。
(実施例6)
本実施例におけるフィルムの配置を、図8を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(傾斜角=35.9°、Re0=258.3nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を、第1の偏光板の吸収軸と該傾斜フィルムの面内遅相軸の成す角が100°となるように積層し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が8°となる配置で積層した。
このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図15に示す。図15の凡例実施例6において、測定角度40°付近で透過率は10%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)であった。また、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図16に示す。図16の凡例実施例6において、測定角度−65°〜45°付近では透過率は60%以上を保ったまま、比較的広い視野角特性を有するとともに、測定角度65°以上において透過率が30%程度以下となり光の透過を抑制することができた。
(実施例7)
本実施例におけるフィルムの配置を、図8を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(チルト角=32.5°、Re0=283.7nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を第1の偏光板の吸収軸と該傾斜フィルムの面内遅相軸の成す角が直交するよう積層し、続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が平行となる配置で積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図15に示す。図15の凡例実施例7において、測定角度40°付近で透過率は19%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)であった。また、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図16に示す。図16の凡例実施例7において、測定角度−65°〜40°付近では透過率は60%以上を保ったまま、比較的広い視野角特性を有するとともに、測定角度65°以上において透過率が30%程度以下となり光の透過を抑制することができた。
(実施例8)
本実施例におけるフィルムの配置を、図8を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から135°となるよう配置し、ここに、実施例1と同様に光配向材を用いて作製した傾斜フィルム(チルト角=32.5°、Re0=283.7nm、80μmTACフィルム上に形成した。)を第1の偏光板の吸収軸と該傾斜フィルムの面内遅相軸の成す角が105°となるように配置した。続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が15°となる配置で積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図15に示す。図15の凡例実施例8において、測定角度55°付近で透過率は10%以下(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)であった。また、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図16に示す。図16の凡例実施例7において、測定角度−65°〜40°付近では透過率は70%以上を保ったまま、比較的広い視野角特性を有するとともに、測定角度60°以上において透過率が40%以下となり光の透過を抑制することができた。
実施例9から実施例12は、前述した本発明の第3の構成例に関わるものである。
(実施例9)
本実施例におけるフィルムの配置を、図12を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から45°となるよう配置し、ここに、第1の2軸性の延伸フィルム(Re0=100nm、Rth=240nm)を該フィルムの面内遅相軸と第1の偏光板の吸収軸の成す角が10°となるよう配置し、次に、第2の2軸性の延伸フィルム(Re0=100nm、Rth=240nm)を、該フィルムの面内遅相軸と第1の2軸性の延伸フィルムの面内遅相軸が成す角が80°となるように配置した。続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して吸収軸が平行方向となる配置で第2の偏光板を積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図17に示す。図17の凡例実施例9において、測定角度−55°、測定角度55°付近で透過率は10%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となった。また、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図18に示す。図18の凡例実施例9において、測定角度30°で透過率は88%以上(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)であった。この結果から、特定方向の光の透過を制御することができた。
このような光制御素子を、図6に示すように車両に装着した場合を想定すると、ドライバー方向Dd、助手席方向Dn(フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性が水平方向となるよう設定する。)の視認性を保ったまま、フロントガラス方向への映り込みlfを防止できる。
(実施例10)
本実施例におけるフィルムの配置を、図12を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から45°となるよう配置し、ここに、2軸性の延伸フィルム(Re0=150nm、Rth=360nm)を、該フィルムの面内遅相軸と第1の偏光板の吸収軸の成す角が−10°となるよう配置した。次に、第2の2軸性の延伸フィルムを積層することなく、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が平行となる配置で積層した。このように作製したフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図17に示す。図17の凡例実施例10において、測定角度0°方向(正面方向)では透過率は80%以上(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)を保ち、測定角度60°で透過率は10%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となった。
また、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図18に示す。図18の凡例実施例10において、測定角度30°で透過率は85%程度(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)であった。この結果から、特定方向の光の透過を制御することができた。
(実施例11)
本実施例におけるフィルムの配置を、図12を用いて説明する。
第1の偏光板の吸収軸を水平方向(=0°)から45°となるよう配置し、ここに、第1の2軸性の延伸フィルム(Re0=100nm、Rth=240nm)を該フィルムの面内遅相軸と第1の偏光板の吸収軸の成す角が45°となるよう配置した。次に、第2の2軸性の延伸フィルム(Re0=100nm、Rth=240nm)を、該フィルムの面内遅相軸と第1の2軸性の延伸フィルムの面内遅相軸の成す角が90°となるように配置した。続いて、第1の偏光板の吸収軸に対して第2の偏光板の吸収軸が平行となる配置で積層した。このように作製したフィルムで、フィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図17、フィルムの垂直方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性の測定結果を図18にそれぞれ示す。図17、図18の凡例実施例11において、測定角度0°方向(正面方向)では透過率は80%以上(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)を保つのに対し、測定角度60°で透過率は20%以下(但し、第1の偏光板のみの光強度を100%とする)となった。この結果から、特定方向の光の透過を制御することができた。
本発明の第1の構成例を説明する模式図 本発明の第1の構成例においてリタデーションの角度依存性をシミュレーションする構成を説明する図 本発明の第1の構成例においてリタデーションの角度依存性をシミュレーションした結果を示す図 本発明の第1の構成例において透過光の偏光状態をシミュレーションする構成を説明する図 本発明の第1の構成例において透過光の偏光状態をシミュレーションした結果を示す図 本発明の光制御素子を車両に装着した例を説明する図 本発明の第2の構成例を説明する模式図 本発明の第2の構成例において透過光の偏光状態をシミュレーションする構成を説明する図 本発明の第2の構成例において透過光の偏光状態をシミュレーションした結果を示す図 本発明の第3の構成例を説明する模式図 本発明の第3の構成例における2枚の2軸性位相差フィルムを用いる構成を説明する模式図 本発明の第3の構成例において透過光の偏光状態をシミュレーションする構成を説明する図 本発明の第3の構成例において透過光の偏光状態をシミュレーションした結果を示す図 実施例1から実施例4のフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性を示す図 実施例5から実施例8のフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性を示す図 実施例5から実施例8のフィルムの水平方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性を示す図 実施例9から実施例11のフィルムの水平方向(=0°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性を示す図 実施例9から実施例11のフィルムの水平方向(=90°)の軸を回転軸とする透過率角度依存性を示す図
符号の説明
P:ドライバー
Dd:ドライバー方向
Dn:助手席方向
Ff:フロントガラス方向
Fd:フロントドアガラス方向
1d、1f:映り込み
1a:傾斜フィルム(層)
1b:非傾斜フィルム(層)

1c、1c´:偏光板
1k、1k´:偏光板の透過軸(または吸収軸)
1θkk´:偏光板の透過軸(または吸収軸)の成す角

Claims (2)

  1. 2枚の偏光板の間に2枚以上の位相差フィルムを積層した積層位相差フィルムを配置した光制御素子であって、
    前記積層位相差フィルムは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がこのフィルムの法線方向に対して非対称な傾斜フィルム層と、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して対称である非傾斜フィルム層とを積層してなり、
    前記積層位相差フィルムの、傾斜フィルム層のリタデーション値と、非傾斜フィルム層のリタデーション値とが相互に打ち消す配置に積層されている光制御素子。
  2. 2枚の偏光板の間に2枚以上の位相差フィルムを積層した積層位相差フィルムを配置した光制御素子であって、
    前記積層位相差フィルムは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がこのフィルムの法線方向に対して非対称な傾斜フィルム層と、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときのリタデーション値がシートの法線方向に対して対称である非傾斜フィルム層とを積層してなり、
    前記積層位相差フィルムの、傾斜フィルム層の面内リタデーション値と非傾斜フィルム層の面内リタデーション値の差が100nm以下である光制御素子。
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