JP6735558B2 - 光学素子およびこれを用いた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光板と傾斜配向位相差フィルムとで構成される光学素子、およびこの光学素子を装着した表示装置に関する。

時計、計算機、ゲーム機、ファクシミリ、電話機、オーディオ機器、テレビ、コンピュータ、各種モバイル製品などの表示面や、車載用インフォメーションパネル、建築物に設けられる表示パネルでは、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの各種表示装置が用いられている。

このような表示装置では、表示画面に外光が入射すると、画面表面で入射光が散乱、反射し表示画像の視認性が損なわれる。特に、表示装置表面に意匠ガラスやタッチパネルが配置される場合には、画像表面の反射に加え、意匠ガラス裏面、タッチパネル裏面、タッチパネル電極での反射光が生じるため著しく視認性が損なわれるホワイトアウトという現象が生じる。このようなホワイトアウト現象は、特に、車載用表示装置で顕著であり、車載用表示装置ではフロントガラス、ドアガラス、リヤガラスから外光が入射する環境にあるため、表示画像の視認性の低下が問題となっている。

このような外光反射による視認性の低下を抑制する方法として、画像表面の反射に加え、意匠ガラス裏面、タッチパネル裏面に多層蒸着膜によるＡＲ反射防止層を配置する方法が挙げられる。

例えば、特許文献１には、液晶パネルと、該液晶パネルの表示面に対向する透明板を有する構造において、前期透明板に外光が映り込む現象などを解消するために、透明板の片面または両面および液晶表示面に低屈折率層と高屈折率層を積層した反射防止層を配置する方法が提案されている。

このような車載用表示装置の反射防止層として、特許文献２には、低屈折率層として、フッ化マグネシウム、二酸化珪素等の低屈折率物質と、高屈折率層として、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等の高屈折率物質を所定の膜厚で交互に複数層を蒸着法あるいはスパッタ法で堆積する方法が提案されている。

また、外光反射を防止する方法として円偏光板を用いる方法も提案されている。この方法では、直線偏光板と１／４波長板を上下に組み合わせ、偏光板を透過後の光を１／４波長板により円偏光とする。この円偏光は液晶パネル表示面で反射し、視認者側へ向かう際に、再度１／４波長板を透過することにより９０度偏波面の回転した直線偏光となり、直線偏光板に吸収されることにより外光の反射を防止することができる。しかしこの方法では、円偏光板によって、画像の色相が変化してしまうという問題がある。さらに、液晶表示装置の前面に配置した場合、透過率が低下してしまい、画像の明度が低下して、明るい環境での視認率も低下する。特に、偏光板が視認者側に装着される液晶表示装置や有機EL表示装置などが用いられた場合、表示装置から出射する光が大幅に吸収されてしまうため、表示装置の輝度が大幅に低くなってしまう。

この問題に対して、特許文献３では、液晶表示装置に取り付けられるタッチパネルにおいて、視認者側に円偏光板を配置し、タッチパネルの裏面側（液晶表示装置とタッチパネルの間）に、円偏光板の１／４波長板の位相差を打ち消す配置で、１／４波長板を追加することにより、透過率の低下と画像の色相変化を抑制する方法が提案されている。

また、車載用表示装置では、このような外光反射による視認性の低下の問題の他にも、車両の夜間運転時にその表示画像がフロントガラスへ映り込むと、運転者の視認性を低下させるため安全上問題となる場合もある。
このような表示画面のフロントガラスへの映り込みを防止する目的で、表示画面からの光を所定方向に制御する為、特許文献４及び５に記載された方法で製造されたルーバー様の構造を用いたマイクロルーバーフィルムが提案されている。

特開２００８−２５６７２８号公報 特開２０００−３２１４２８号公報 特開平１０−１８６１３６号公報 特公昭４７−４３８４５号公報 特表２００４−５１４１６７号公報

外光反射による視認性低下を抑制する目的で提案されている、特許文献１、特許文献２に記載されている反射防止層を、蒸着法、スパッタ法により形成される低屈折率物質と高屈折率物質の複数層の積層体からなる反射防止層を施す場合には、意匠ガラス裏面、タッチパネル裏面の各面に多層蒸着膜を形成する必要があり、構成、製造工程が煩雑になるなどの問題がある。

特許文献３に提案されている方法では、円偏光板に加え、別の１／４波長板を配置する必要があり、この方法でも構成、製造工程が煩雑になるなどの問題がある。
また、表示画面のフロントガラスへの映り込みを防止する目的で提案されている特許文献４および５に提案されているマイクロルーバーフィルムは、製造工程が煩雑で高価である上、ルーバーの設置角度によっては、表示装置の画素配列との間でモアレが発生する問題がある。更に、表示画面の視野角特性が極端に狭くなるという問題がある。

その他、表示画面に外光が入射しないように、あるいは、フロントガラスへの映り込みを防止するために表示装置をこの内部に設置するなどの方法がとられるが、これを設置する場合には、表示装置の配置がこの内部に限定され、表示装置周辺のデザインの自由性が損なわれてしまうという問題がある。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものである。表示装置、特に車載用表示装置において、より簡便な構成で、外光反射による視認性低下を抑制するとともに、表示画像の映り込みを抑止することを目的とする。更には、補足的に、透過率を大幅に損なうことなく、上記の目的を達成する構成を提供することである。更には、モアレ等の発生や視野角を極端に狭くすること無く、表示画像の映り込みを抑止可能である構成を提供することである。

本発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、視認側から偏光板、および少なくとも一枚の傾斜配向位相差フィルムの順で組み合わせ、（ｉ）前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸とを所定の範囲に設定すること、（ｉｉ）傾斜配向位相差フィルムの面内位相差を所定の範囲に設定すること、および（ｉｉｉ）傾斜配向位相差フィルムのフィルム面内に対する平均チルト角を所定の範囲に設定することによって従来技術の問題点を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の構成は、透過性の光学素子であって、視認側から偏光板、少なくとも一枚の傾斜配向位相差フィルムの順に備え、
（ｉ）前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸が＋１５度〜＋５５度および−１５度〜−５５度の範囲であり、かつ
（ｉｉ）前記傾斜配向位相差フィルムが、面内位相差１１０ｎｍ〜２４０ｎｍを有するとともに、フィルム面内に対する平均チルト角γが２２度〜５５度である、
光学素子である。

例えば、傾斜配向位相差フィルムの面内位相差は、１１０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であってもよい。さらに、偏光板は、視認側に配置される偏光板の透過軸が垂直方向に対して−１５度〜＋１５度の範囲となるように設置されていてもよい。なお、ここで、垂直方向とは、表示装置を設置する面と表示面の成す接線に対して垂直となる方向（特に、車載用表示装置に用いられる場合、垂直方向は、鉛直線を表示面の法線方向から表示面上に投影した線のなす方向（上下方向）であってもよい）を意味している。

前記傾斜配向位相差フィルムは、フィルム面内に対して、平均チルト角が２２度〜５０度（特に２９度〜５０度）の範囲内にあるのが好ましい。

さらに、光学素子の視認側の表面、および／または視認側と対向する側の表面にアンチグレア処理、アンチリフレクション処理、およびローリフレクション処理の少なくとも１種の反射防止層が形成されているのが好ましい。

本発明の第２の構成は、前記光学素子を、視認者側に偏光板が配設されるように装着している表示装置である。表示装置は、ＩＰＳ型ＬＣＤ、ＶＡ型ＬＣＤなどの視認者側偏光板の吸収軸が水平方向である表示装置であってもよい。また、表示装置は、好ましくは表示装置と光学素子の間に操作用タッチパネル装置を備えた構造であってもよい。
さらに、表示装置は、車載用表示装置であるのが好ましい。

本発明の構成によれば、特定の光学素子により、外光反射による表示装置の視認性低下を抑制できるとともに、表示装置の映像が意図しない場所へ映り込むのを防止できる。特に、ダッシュボートの上に配置されるような車載用表示装置において、フロントガラスから入射する光（上方から入射する光）に対して、視認者方向への反射光を効果的に低減し、外光反射による視認性低下を抑制できる。

また、視認者側に偏光板が配置される車載用表示装置（例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等）において、例えば液晶表示装置であればＩＰＳ型ＬＣＤ、ＶＡ型ＬＣＤなどの視認者側偏光板の吸収軸が水平方向である表示装置において、透過率を大きく低下させることなく、フロントガラス映り込み防止の効果を補足的に発現させることもできる。

本発明の光学素子の一例を示す模式図である。 光学素子を設けない場合に生じるフロントガラス映り込みを説明するための模式図である。 本発明の光学素子の一例を設けた場合のフロントガラス映り込み防止効果を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の一例において、本発明の光学素子をダッシュボードに配設した例を示すための模式図である。 実施例において、外光反射防止性能効果を確認するための光学系を示す模式図である。 実施例１の外光反射特性を説明するための観察図である。 実施例１の映り込み防止特性を説明するための観察図である。

本発明の第１の構成は、表示装置に装着される透過性の光学素子であって、視認側から偏光板、少なくとも一枚の傾斜配向位相差フィルムの順に備え、
（ｉ）前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸が＋１５度〜＋５５度および−１５度〜−５５度の範囲であり、かつ
（ｉｉ）前記傾斜配向位相差フィルムが、面内位相差１１０ｎｍ〜２４０ｎｍを有するとともに、フィルム面内に対する平均チルト角γが２２度〜５５度である、光学素子である。以下に、その基本構成を説明する。

（光学素子の基本構成）
本発明の光学素子は、偏光板および傾斜配向位相差フィルムを少なくとも備えている。
本発明の光学素子の基本構成は、図１に示すように、傾斜配向位相差フィルム１と偏光板２を積層した形態であり、偏光板２は透過軸ｎを有し、この透過軸ｎは、垂直方向に対して角度φとなるよう設定されている。一方、傾斜配向位相差フィルム１は、遅相軸ｍを有し、この遅相軸ｍは、前記偏光板２の吸収軸ｎ´に対して、角度θとなるように設定されている。ここで、傾斜配向位相差フィルム１では、傾斜配向位相差フィルム１のフィルム面に対して、平均チルト角γを有している。
図１において、光学素子は、表示装置３の前面、すなわち視認者側に装着される。そのため、視認者側から、偏光板２、傾斜配向位相差フィルム１、表示装置３の順で配設されている。これらの界面には、必要に応じて粘着層を設けていてもよい。その場合、界面に空気が入り込まないようにするのが好ましい。

本発明の構成では、視認側に対して偏光板を設けるとともに、（ｉ）前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸とを所定の範囲に設定すること、（ｉｉ）傾斜配向位相差フィルムの面内位相差を所定の範囲に設定すること、および（ｉｉｉ）傾斜配向位相差フィルムのフィルム面内に対する平均チルト角を所定の範囲に設定することにより、光学素子の配設位置が表示画面の外部であっても、外光の反射を抑えることができるとともに、表示画面の出射光が、フロントガラスなどの映り込み方向へ映り込むのを抑制する効果がある。さらに、このような組み合わせにより、たとえ光学素子を構成する傾斜配向位相差フィルムが単層であっても、外光の反射を抑える効果がある。
なお、映り込み方向とは、例えば、表示画面に対して、例えば、斜め上方４５度〜８５度の範囲に存在する方向としてもよい。

まず、前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸とを所定の範囲に設定することについて説明する。前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルム（以下、単に位相差フィルムまたは傾斜配向フィルムと称する場合がある）の遅相軸とを所定の角度で組み合わせた場合、光学素子の視認者側に装着された偏光板を透過した外光（自然光）は直線偏光となり、外光からの特定の方向の光のみが位相差フィルムへ入射する。位相差フィルムへ入射した光は、前記透過軸との関係で位相差を受ける。そして、位相差フィルムにより位相差を受けた光は更に、光学素子の裏面および／または表示装置の表面で反射する。この反射光は、再度位相差フィルムへ再入射し、さらに位相差フィルムにおいて位相差を受ける。本発明の光学素子では、再度位相差を受けた入射光のうち、所定量の入射光が偏光板の透過軸を透過することが困難となり、最終的に外光からの反射光を抑制することが可能となる。また、円偏光板を用いなくとも反射光を抑制できるため、画像の色相が変化することを抑制することができる。

偏光板の吸収軸と傾斜配向位相差フィルムの面内遅相軸の積層角度θ（以下、単に積層角度θと称する場合がある）は、偏光板の吸収軸と位相差フィルムの面内遅相軸は＋１５度〜＋５５度および−１５度〜−５５度（±１５度〜±５５度）である。積層角度θは、好ましくは、±１５度〜±４５度、より好ましくは±２０度〜±４５度の範囲で設置されていることが望ましい。本発明の光学素子は、車載表示装置として偏光板が視認者側に装着される表示装置に用いる場合でも輝度の低下を最小限に抑え、特に、フロントガラスから入射するような表示装置に対して斜め上方より入射する外光に対して、高度に反射光を抑制することができる。

また、傾斜配向位相差フィルムについて、以下に説明する。
傾斜配向位相差フィルムは、フィルム面に平行するＸ軸、Ｙ軸、およびフィルム面法線方向のＺ軸方向にそれぞれ主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを有する２軸性の屈折率楕円体において、Ｚ軸方向から観察したときにできる垂直楕円面のｎｙとｎｘの差の絶対値と膜厚ｄの積：
｜ｎｙ−ｎｘ｜×ｄ
を面内位相差値と定義することができる。
また、屈折率楕円体において、フィルム面内に対するｎｚの角をチルト角と定義することができる。特に平均チルト角とは、傾斜配向位相差フィルムを構成する分子或いは屈折率楕円体の傾斜した軸が面内と成す角の平均値を意味している。

前記傾斜配向位相差フィルムは、面内位相差１１０ｎｍ〜２４０ｎｍを有するとともに、フィルム面内に対する平均チルト角γが２２度〜５５度である。このような面内位相差値を有する傾斜配向位相差フィルムを、前記（ｉ）の関係により偏光板と組み合わせることにより、外光からの反射光を抑制できるとともに、表示画面が映り込む原因となる、映り込み方向への透過光を抑制することができる。
なお、好ましくは、傾斜配向位相差フィルムの面内位相差は、１１０ｎｍ〜２００ｎｍであってもよく、フィルム面内に対する平均チルト角γが２２度〜５５度であってもよい。
さらに、好ましくは、積層角度θと、傾斜配向位相差フィルムの面内位相差と、平均チルト角γとは、以下の関係を有していてもよい。
（Ｉ）平均チルト角γが３５度以上５０度以下である場合、
傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１１０ｎｍ〜１８０ｎｍ（好ましくは１１０ｎｍ〜１７５ｎｍ）であってもよく、
積層角度θが、１５度〜４５度（好ましくは２０度〜４０度）であってもよい。
（ＩＩ）平均チルト角γが２９度以上３５度未満である場合、
傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１１０ｎｍ〜２０５ｎｍ（好ましくは１１０ｎｍ〜１８０ｎｍ）であってもよく、
積層角度θが、２５度〜４５度（好ましくは２５度〜３５度）であってもよい。
（ＩＩＩ）平均チルト角γが２２度以上２９度未満である場合、
傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１２０ｎｍ〜２４０ｎｍ（好ましくは１２０ｎｍ〜２２０ｎｍ）であってもよく、
積層角度θが、２５度〜４５度（好ましくは３０度〜４５度）であってもよい。

位相差値や積層角度がこのような範囲である場合、外光反射の抑制効果を高めることができるとともに、フロントガラスへの映り込み防止効果を向上することができる。
さらに、フロントガラスへの映り込み防止効果を向上させる観点から、視認側に配置される偏光板２の透過軸ｎが垂直方向に対する角度φが−１５度〜＋１５度の範囲に設置されていることが好ましい。

外光反射の抑制効果を高めること、およびフロントガラスへの映り込み防止効果を向上することだけでなく、さらに、表示装置の透過率の低下を抑制することができる観点から、光学素子は、以下の特性を有するのが好ましい。
（ｉ）前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸が＋１５度〜＋４０度および−１５度〜−４０度の範囲であり、かつ
（ｉｉ）前記傾斜配向位相差フィルムが、面内位相差１１０ｎｍ〜１８０ｎｍを有するとともに、フィルム面内に対する平均チルト角γが２９度〜４０度である。

特に好ましくは、積層角度θと、傾斜配向位相差フィルムの面内位相差と、平均チルト角γとは、以下の関係を有していてもよい。
（Ｉ）平均チルト角γが３５度以上５０度以下である場合、
傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１１０ｎｍ〜１７５ｎｍ（好ましくは１１０ｎｍ〜１５０ｎｍ）であってもよく、
積層角度θが、２０度〜４０度（好ましくは２０度〜３０度）であってもよい。
（ＩＩ）平均チルト角γが２９度以上３５度未満である場合、
傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１１０ｎｍ〜１８０ｍ（好ましくは１１０ｎｍ〜１４０ｎｍ）であってもよく、
積層角度θが、２５度〜３５度（好ましくは２５度〜３０度）であってもよい。

（偏光板）
本発明において、偏光板は、特定方向に偏光、又は偏波した光だけに限って通過させる板である。このような偏光板としては、ヨウ素や２色性色素などにより染色された一軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルムを偏光膜として備える偏光板など、公知のものを使用することができる。例えば、偏光板としては、ヨウ素や２色性色素により染色された一軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルムをホウ酸処理後、その両面または片面にトリアセチルセルロースフィルムなどの保護フィルムが積層されたものを用いることができる。

（傾斜配向位相差フィルム）
本発明において、傾斜配向位相差フィルムは、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位相差値がシートの法線方向に対して非対称であるものをいう。傾斜配向フィルムでは、正面から垂直に光が入射したときの位相差値と比較して、斜めから光が入射したときの位相差値が大きくなるとともに、正面から垂直に光が入射したときの遅相軸と、斜めから光が入射したときの遅相軸方向が変化する。

このような傾斜配向位相差フィルムの例としては、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位相差フィルムなどを用いることができ、フィルム中の分子配向性を制御することにより、フィルムの面内位相差およびフィルム面内に対する平均チルト角を所定の範囲に設定することができる。

（反射防止処理層）
本発明では傾斜配向フィルムと光学素子を組み合わせることにより、外光の反射を抑制するとともに、映り込み方向（意図される視認方向とは異なる方向）への映り込みを抑制できるものであり、光学素子および／または表示装置の適当な箇所に設置することができる。例えば、反射防止処理層は、本発明の光学素子の視認側の表面、および／または視認側と対向する側の表面、あるいは表示装置の視認側または光学素子と対向する側に反射防止処理を施すことによって、反射光をより高度に抑制することが可能となる。この反射防止処理層としては、アンチリフレクション（ＡＲ）処理、ローリフレクション（ＬＲ）処理、アンチグレア（ＡＧ）処理、モスアイ構造の層の形成が挙げられる。これらの反射防止処理層は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

ＡＲ処理層、ＬＲ処理層は、単層または複数の屈折率の異なる膜を積層することにより形成される。具体的には、真空蒸着、スパッタリングにより、あるいは溶液コーティングでの塗布〜乾燥/硬化させることにより、単層または複数の屈折率の異なる膜を積層することができる。反射防止処理層が存在すると、反射防止処理層を施した表面での反射光と、反射防止層として形成した層の各界面（単層の場合は基材との界面）で反射する光が干渉により打ち消しあい、反射を抑制することができる。ＡＲ処理は、反射率が１％以下、ＬＲ処理は、反射率が１〜２％程度のものを指すことが多い。

ＡＧ処理は、表面に凹凸形状を形成し、反射光を拡散させることにより、正反射による反射像をぼやかし、眩しさをカットする防眩処理である。基材表面にシリカなどの無機粒子やスチレン、アクリルまたはスチレンとアクリルの共重合体からなる有機微粒子をコーティングする方法、基材表面に凹凸形状の転写型にて、ＵＶ硬化樹脂による転写や熱による腑形により表面に凹凸を形成する方法、あるいは、サンドブラストなどの方法により表面を荒らすことにより凹凸を形成する方法が挙げられる。

モスアイ構造は、例えば、表面に波長よりも短い周期で錘形の構造物を形成したものである。このような構造体を表面に配置すると、空気から基材内部に向かう光は屈折率が徐変することと同等の効果が得られ、屈折率の変化する急激な界面が存在しないため反射光を生じない。このような構造はＵＶ硬化樹脂を用いたナノインプリント法などで形成したものや、熱と圧力により微細構造を転写したものを用いることができる。
また、別体でこのような処理を施したフィルムを表面に貼り付けることも可能である。

［表示装置］
表示装置としては、光学手段を利用して情報をディスプレイ上に表示するものであれば特に限定されるものではなく、様々な表示装置を利用することが可能である。好ましい表示装置は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などである。
本発明の光学素子を備える表示装置は、意匠ガラスやタッチパネルが配置されているにおいても、画像表面の反射だけでなく、意匠ガラス裏面、タッチパネル裏面、タッチパネル電極での反射光の発生を抑制することができるため、いわゆるホワイトアウト現象を抑制することが可能である。

表示装置において、前記光学素子は、意匠ガラス、タッチパネル等のビューエリア部に装着されていてもよい。その場合、光学素子は、意匠ガラス、タッチパネル等と車載表示装置の間に配置されてもよく、または意匠ガラス、タッチパネル等の上の視認者側に配置されてもよい。光学素子は、粘着剤などによって意匠ガラス、タッチパネル等の表面と光学素子との間に空気層が形成されないよう密着されることが望ましい。
また、光学素子は、車載表示装置の前面、特にダッシュボード上に配置された車載表示装置の前面に装着されてもよい。この場合、表示装置は、フロントガラスから入射するような表示装置に対して斜め上方より入射する外光に対して、高度に反射光を抑制することができる。

さらに、本発明の表示装置が車載用表示装置である場合、前記表示装置は、フロントガラスへの映り込みを抑制するために用いてもよい。一般に、車載用表示装置では、その表示画像がフロントガラスで反射して映り込み、運転者の運転視野を妨害する。図２に、本願発明の光学素子を設置していない車載用表示装置の概略図を示す。図２では、車載用表示装置１００３の表示画面から運転者１００２側に対して出射した正面方向の光１００５により、運転者は表示画面を認識する。その一方で、車載用表示装置１００３の表示画面からフロントガラス１００１へ入射した光１０１１は、フロントガラス１００１の界面で反射し、反射光１０１２となって運転者１００２の視野へ入射する。このような反射光１０１２は、運転者１００２にとっては、フロントガラスへの映り込みとして認識され、運転者１００２の運転視野を阻害する。

一方、図３は、本発明の光学素子を表示装置前面にする車載用表示装置の一実施態様を示す概略図である。図３では、車載用表示装置２００３からの出射光は、本発明の光学素子２００４を通過してから出射される。光学素子２００４は、傾斜配向位相差フィルムを備え、偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸とを所定の範囲に設定している。

車載用表示装置２００３の表示画面からフロントガラス１００１へ向かう光、すなわち斜め上方向へ出射する光２０１１は、傾斜配向位相差フィルムに対して斜め方向に入射する。一方、視認者側に対して正面方向へ出射する２００５は、すなわち傾斜配向位相差フィルムに対して垂直に入射する。垂直に入射する光２００５と比較して、斜め方向への出射光２０１１は、傾斜配向フィルムを透過することによって、垂直に透過する光２００５に比べ大きな位相差が生じ、正面方向に出射する光２０１１と比較して、偏光状態が大きく変化する。そして、傾斜配向位相差フィルムの遅相軸に対して所定の吸収軸を有する偏光板を通過する際、フロントガラスへ向かう光２０１１は吸収され透過率が低くなる一方、垂直に透過する光２００５の透過率が低下するのを抑制することができる。その結果、本発明の光学素子を配置すると、フロントガラスへ到達する光の量が少なくなるため、フロントガラスへの映り込みを抑える効果が得られる。

例えば、車載用表示装置は、図４に示すようなセンターインフォメーションディスプレイのような車載用であってダッシュボード上部に配置される表示装置であってもよい。図４に示すように、表示装置は、ダッシュボード１２の上部に配設されている。表示装置には、画像表示面９の視認者側に傾斜配向位相差フィルム１０が配設され、傾斜配向位相差フィルム１０の視認者側に偏光板１１が配設されている。本発明の光学素子を設けない場合、偏光板１１から斜め上方へ出射する光は、フロントガラス８上で映り込みＱとして存在するが、本発明の光学素子を設ける場合、映り込みＱを低減する（好ましくは映り込みＱをなくす）ことが可能となる。

さらに、視認者側に装着される偏光板の軸角度を調節することにより、このフロントガラス映り込み防止効果をより向上させることができる。一般的な車載用表示装置において、フロントガラスへ向かう光がフロントガラスに対してＰ偏光となる。そのため、光学素子の視認側に配置される偏光板の透過軸は、フロントガラスへ向かう光がフロントガラスに対してブリュースター角またはその近傍で入射するように設定されるのが好ましく、例えば、光学素子の視認側に配置される偏光板の透過軸は、垂直方向に対して、±１５°の範囲内にあるのが好ましい。この場合、前述のフロントガラスへ到達する光の量を偏光板に吸収させることにより少なくすることと併せて、より高度にフロントガラスへの映り込みを抑えることが可能となる。光学素子の視認側に配置される偏光板の透過軸が垂直方向に対して、±１５°より大きくなると、ブリュースター角から外れてくるため、反射光が生じるようになり、映り込みの抑制効果が損なわれることがある。
なお、表示装置の視認者側に装着される偏光板の透過軸角度は、表示装置とフロントガラスの位置関係、視認者のアイポイントに応じて、適宜調整することができる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

［フィルムの面内位相差値の測定］
複屈折測定装置を用いて垂直入射時の位相差値を測定した。

［フィルムの平均チルト角の測定］
複屈折の角度依存性を測定し、解析ソフトにて推定した。

［外光反射防止性能の評価方法］
図５に示すように、ＡＧＡＲ処理したガラス板４および光学素子５を重ね合わせ、鏡６の上に配置した。光源／受光部７を垂直方向に配置し、垂直方向の反射率を測定した。
ここで、反射率が１０％未満であれば良好（◎）と判断し、１０％以上、１５％以下であれば実用レベル（○）、１５％を超えた場合は、効果無し（×）と判断した。

［フロントガラス映り込み防止性能の評価方法］
フロントガラス映り込み防止性能は、車載搭載時にフロントガラスへ向かう光を想定して、光学素子５に上方６０°方向の透過率を測定した。なお、具体的には、上方６０°方向の輝度を、光学素子５の有無で測定し、光学素子有り輝度／光学素子無し輝度×１００（％）として透過率を測定した。
ここで、透過率２０％未満であれば良好（◎）と判断し、２０％以上、３０％以下であれば実用レベル（○）、３０％を超えた場合は、効果無し（×）と判断した。

［表示装置の透過率の評価方法］
図５に示す表示装置において、光学素子を装着前後での正面方向の輝度変化から求めた。透過率が６０％以上であれば、良好（◎）と判断し、６０％未満、５０％以上であれば実用レベル（○）と判断し、透過率が５０％未満の場合は、実用レベルでは無い（×）と判断した。

（実施例１）
図１に示すように、垂直方向に対して、透過軸ｎの角度φ：０°となるよう偏光板２を配設し、偏光板２に対して粘着層を介して、傾斜配向位相差フィルム１を遅相軸ｍと吸収軸ｎ´の角度θ：１５°となるよう傾斜配向位相差フィルムを配設し、これらを粘着層を介して液晶ディスプレイ３に対して、視認者側から偏光板２、傾斜配向位相差フィルム１、液晶ディスプレイ３の順になるように貼りあわせた。
ここで、偏光板２は、偏光素子がＰＶＡ／ヨウ素系、保護フィルムがＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムであり、視認者側にＡＧ処理が施された市販の偏光板を使用した。なお、視認側に配置される偏光板の透過軸が垂直方向に対する角度φを−１５度〜＋１５度の範囲に振った場合、フロントガラス映り込み抑制は実用化レベルであった。

傾斜配向位相差フィルム２は、平均チルト角＝３７°、傾斜配向フィルムの面内位相差値＝１４７ｎｍである。
液晶ディスプレイ３は、表示装置には視認者側偏光板の透過軸が垂直方向であるＩＰＳ型液晶ディスプレイを用い、このＩＰＳ型液晶ディスプレイ上に、傾斜配向フィルム、偏光板を配置した構成を想定し、光学特性の測定を行った。表１に、得られた結果を示す。

（実施例２〜６５）
表１に示すように、傾斜配向フィルムの面内位相差（Re）、平均チルト角、面内遅相軸の偏光板の吸収軸に対する角度を設定する以外は、実施例１と同様にして光学素子を形成し、光学特性の測定を行った。表１に、得られた結果を示す。得られた光学素子は、実用レベルで使用可能な外光反射防止性能とともに、映り込み抑制性能を有していた。

（実施例６６）
実施例１の光学素子の裏面に更に反射防止処理を施した。反射防止処理は、ＴＡＣフィルム表面をＬＲ処理したフィルムを空気界面が無いよう全面を粘着剤で貼合することにより行った。その結果、外光入射時の視認性が向上し、一層の外光反射防止効果を確認した。

実施例１の構成での外光として面光源で照明したときの外光反射特性の観察図を図６、車載用であってダッシュボード上部に配置される表示装置を想定した光学系での映り込み防止特性の観察図を図7にそれぞれ示す。なお、この観察図で用いたサンプルは、表示装置に対して、右半分に光学素子を配置し、左半分は光学素子を配置していない。なお、光学素子は、表面をＡＧＡＲ処理したガラス板４の裏面に対して、空気界面が無いよう全面を粘着剤で、偏光板、傾斜配向フィルムの順で貼合している。
図６に示すように、光学素子を設置した右側では表示画像を確認することができるが、光学素子を設置していない左側では外光反射のため表示画像を確認することができない。また、図７に示すように、光学素子を設置した右側ではフロントガラスへの映り込みが存在していないが、光学素子を設置していない左側ではフロントガラスへの表示画像が映り込んでいる。

（比較例１〜１３）
表２に示すように、傾斜配向フィルムの面内位相差（Re）、平均チルト角、面内遅相軸の偏光板の吸収軸に対する角度を設定する以外は、実施例１と同様にして光学素子を形成し、光学特性の測定を行った。表２に、得られた結果を示す。得られた光学素子は、実用レベルで使用可能な外光反射防止性能を有していなかった。

以上のように、本発明の光学素子を用いると、表示装置の表示面で生じる外光反射を抑制することが可能である。特に、ダッシュボートの上に配置されるような車載用表示装置において、フロントガラスから入射する光（上方から入射する光）に対して、視認者方向への反射光を低減し、外光反射による視認性低下を抑制できる。

以上の通り、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲に含まれる。

１，１０： 傾斜配向位相差フィルム
２，１１： 偏光板
３： 表示装置
４： 表面をＡＧＡＲ処理したガラス板
５，２００４： 光学素子
６： 鏡
７： 輝度計
８： ガラス板（フロントガラス）
９： 表示装置
１２： ダッシュボード
θ： 傾斜配向位相差フィルムの遅相軸ｍと偏光板の吸収軸ｎ´との間の角度
φ： 偏光板の透過軸ｎと垂直方向との間の角度
γ： 傾斜配向位相差フィルムのフィルム面に対する平均チルト角

Claims (7)

1. 表示装置の視認者側に配設されるための透過性の光学素子であって、前記光学素子は、偏光板、および位相差フィルムとして傾斜配向位相差フィルムを一枚のみ備えており、視認側から偏光板、一枚の傾斜配向位相差フィルムの順に備え、前記傾斜配向位相差フィルムが、必要に応じて粘着層を介して、表示装置に配設され、
   （ｉ）前記偏光板の吸収軸と、前記傾斜配向位相差フィルムの遅相軸が＋１５度〜＋５５度および−１５度〜−５５度の範囲であり、
   （ｉｉ）前記傾斜配向位相差フィルムが、面内位相差１１０ｎｍ〜２４０ｎｍを有するとともに、フィルム面内に対する平均チルト角γが２２度〜５５度であり、かつ
   （ｉｉｉ）視認側に配置される偏光板の透過軸が、表示装置の垂直方向に対して−１５度〜＋１５度の範囲に設置されている、光学素子。
2. 請求項１の光学素子において、傾斜配向位相差フィルムのフィルム面内に対する平均チルト角γが２２度〜５０度の範囲内にある、光学素子。
3. 請求項１または２の光学素子において、
   （Ｉ）平均チルト角γが３５度以上５０度以下である場合、
   傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１１０ｎｍ〜１８０ｎｍであるとともに、
   積層角度θが、１５度〜４５度であり、
   （ＩＩ）平均チルト角γが２９度以上３５度未満である場合、
   傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１１０ｎｍ〜２０５ｎｍであるとともに、
   積層角度θが、２５度〜４５度であり、
   （ＩＩＩ）平均チルト角γが２２度以上２９度未満である場合、
   傾斜配向位相差フィルムの面内位相差が、１２０ｎｍ〜２４０ｎｍであるとともに、
   積層角度θが、２５度〜４５度である、光学素子。
4. 請求項１〜３のいずれか一項の光学素子において、光学素子の視認側の表面、および／または視認側と対向する側の表面にアンチグレア処理、アンチリフレクション処理、およびローリフレクション処理の少なくとも１種の反射防止層が形成されている光学素子。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載された光学素子を、視認者側に偏光板が配設されるように装着している表示装置。
6. 請求項５の表示装置において、表示装置と光学素子の間に操作用タッチパネルを備えている表示装置。
7. 請求項５または６の表示装置において、車載用表示装置である表示装置。

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