JP2005055736A - 光学シート、該光学シートを備えた液晶表示装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、一側の視角に所定の遮光性能を有する一方、他側の視角には大幅な輝度低下を発生させないようにすることである。
【解決手段】 本発明は、光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に複数の山部１７ｃを並設し、該山部１７ｃは断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面１７ｃ−１側に遮光層３１あるいは光透過率波長依存層を備えた光学シート１７を提供している。また、この光学シート１７をバックライト１１と液晶パネル１２の間に配置した液晶表示装置１０を提供している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学シート、該光学シートを備えた液晶表示装置および表示装置に関し、詳しくは、視角によって光透過率を変化させることを可能とする光学シートと、該光学シートを備えることで視角によって画像視認性が変化する液晶表示装置および表示装置に関する。

従来、自動車のカーナビゲーション装置や自動車用ＴＶ等に用いられる車載用の液晶表示装置においては、液晶パネルに表示された画像がフロントガラスに映ると、夜間のドライブやトンネル内のドライブにおいて表示画像の虚像が視野に入り前方視認性を悪化させてしまい、最悪の場合は、前方不注意による信号無視等から交差点事故や追突事故が起きる恐れがある。そこで、自動車メーカー各社は液晶表示装置に特定の視角範囲だけしか画像が視認できないような特性を持たせたものを採用して、フロントガラスへの画像の映り込みを防止している。

また、金融機関のＡＴＭ（現金自動入出金機）の液晶表示画面も同様に、順番待ちしている人に重要な個人金融情報を盗み見られないようにするため所定の角度を超えると視認できないように、敢えて所定の視角範囲からは画像が視認できないような特性をもたせている。

上記のような視角範囲を制限できる液晶表示装置として、図１６に示すものが特開２００２−１２４１１２号公報等に開示されている。

この液晶表示装置１は液晶パネル２とバックライト３とが対向配置されており、バックライト３は線状光源４、反射シート５、導光体６、プリズムシート７、遮光型ルーバーフィルム８とを備えている。遮光型ルーバーフィルム８は、図１７に示すように、表面基材８ａと裏面基材８ｂとの間にルーバーフィルム８ｃがバインドされており、該ルーバーフィルム８ｃは垂直（ルーバー角０°）に配置されたルーバー遮光板８ｃ−１と透明層８ｃ−２とを等ピッチで配列させて透過光の出射角をθ範囲内に制限している。
図１８に示すように、遮光型ルーバーフィルム８を透過する光は遮光板８ｃ−１の長手方向に対して垂直方向に特徴的な透過プロファイルを示す。即ち、入射角０°で透過率が最大となり、入射角の絶対値が大きくなるにつれて直線的に透過率が減少する。
この遮光型ルーバーフィルム８をバックライト３と液晶パネル２との間に介在させた液晶表示装置１おいて、遮光型ルーバーフィルム８の下層にあるバックライト３自体は図１９に示すような配光特性を有し、この配光特性に上記遮光型ルーバーフィルム８の透過プロファイルを乗算すると、液晶表示装置１全体としては図１９中に示す配光特性を示す。即ち、透過型ルーバーフィルム８を備えた液晶表示装置１は、所定の視角範囲（約±３０°）からは画像視認可能であるが、それ以外の角度からは画像が視認できないようにすることができる。なお、図１９の縦軸は、視角０°におけるバックライト３の輝度を１００％とする相対輝度を表している。
特開２００２−１２４１１２号公報

しかしながら、ライフスタイルの多様化により自動車内で液晶表示装置１を用いて映画、音楽、ニュース、バラエティ等の様々なコンテンツをＤＶＤやＴＶによりシートをリクライニングしてゆったりと鑑賞することが多くなってきている。従来の遮光型ルーバーフィルム８を用いた液晶表示装置１をリクライニング時に見ると、液晶表示装置１の表示面の法線方向に対してかなり下方側の角度から見ることになるため、遮光型ルーバーフィルム８による減光効果が大きく輝度が大幅に低下し、非常に画面が暗く視認性が悪化する問題がある。

また、映像が視認できる角度に液晶表示装置１が設置されたとしても、遮光型ルーバーフィルム８のルーバー遮光板８ｃ−１のピッチのばらつきにより周期的な黒筋模様（モアレ）が観察される場合がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、一側の角度に所定の遮光性能を有する一方で、他側の角度には大幅な輝度低下を発生させず、かつ、黒筋模様も生じることのない表示装置及びそれに用いる光学シートを提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は第１に、光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に多数の山部を並設しており、該山部の一側の斜面に遮光層を設けていることを特徴とする光学シートを提供している。

上記構成とすると、シートの一面側に並設された各山部の一側の斜面に遮光層を設けているので、遮光層の無い他側の斜面でのみ透過光線の屈折機能、全反射機能および表面反射機能を有し、遮光層のある一側の斜面に入射する光は吸収される。したがって、光学シートを透過した出射光は、山部の遮光層の無い斜面側を透過する方向を主方向として、全体として偏向した出射プロファイルを形成することが可能となる。

上記各山部は断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面側に上記遮光層を備えている。

山部の断面形状を非対称とすることで、短斜面のシート面への投影面積は、長斜面のシート面への投影面積よりも小さくなる。その投影面積の小さい短斜面側に遮光層を設けることで、シート面に対して主に垂直方向に入射する光は、短斜面で吸収される量よりも長斜面を透過する量の方が多くなるため、光学シートを透過した出射光の輝度の低下を抑えることができる。

なお、上記遮光層の具体例としては、カーボンブラック、金属系塗料、黒色染料あるいは黒色顔料を使用すると好適であるが、遮光性を備える材料であればこれに限定されるものではない。

本発明は第２に、光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に多数の山部を並設しており、該山部の一側の斜面には可視光透過率が波長に依存している光透過率波長依存層を設けていることを特徴とする光学シートを提供している。

上記構成とすると、シートの一面側に並設された各山部の一側の斜面に光透過率波長依存層を設けているので、光透過率波長依存層の無い他側の斜面では全波長の透過光線の屈折機能、全反射機能および表面反射機能を有し、光透過率波長依存層のある一側の斜面に入射する光は特定範囲の波長を有する光を主に透過して他の波長の光は主に吸収される。つまり、光透過率波長依存層は特定範囲の波長の光の透過率を大きくする一方、範囲外の波長の光の透過率を小さく（或いはゼロに）している。したがって、光学シートを透過した出射光は、山部の光透過率波長依存層の無い斜面側を透過する方向を主方向として、全体として偏光した出射プロファイルを形成すると共に、光透過率波長依存層のある斜面からは特定範囲の波長の光（ある色の光）だけを出射させることが可能となる。即ち、光透過率波長依存層を備えた短斜面は、一種の光学的バンドパスフィルターの役目を果たす。

上記各山部は断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面側に上記光透過率波長依存層を備えている。

上記遮光層の場合と同様に、山部の断面形状を非対称として、シート面への投影面積の小さい短斜面側に光透過率波長依存層を設けることで、シート面に対して主に垂直方向に入射する光は、短斜面で吸収される量よりも長斜面を透過する量の方が多くなるため、光学シートを透過した出射光の輝度低下を抑制することが可能となる。なお、光透過率波長依存層のある短斜面でも、特定範囲の波長の光は透過するので、輝度低下の抑制に貢献することができる。

上記光透過率波長依存層は、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率を２５％以下としている。

上記構成とすると、可視光スペクトルのうち緑・黄・橙・赤の光の透過率が小さく、ヒト視感度曲線（図６）で示されたヒトが明るさを強く感じる色を出射させないので、光透過率波長依存層を透過する光をヒトにあまり認識させたくない場合に好適である。

上記光透過率波長依存層は、波長が５００ｎｍより小さい可視光の透過率を、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率よりも大としていると好ましい。

一般に、透過する白色光を斜め側（大きい視角）から見ると黄色に色度シフトする現象、つまり、色度座標（図１０）における青色領域と正反対側に色度が遷移する現象が知られている。そこで、上記構成とすると、光透過率波長依存層を透過する主に斜め方向に出射される光は、波長が５００ｎｍより小さい青色系の光の透過率を大きくしているので、色度座標（図１０）における黄色と青色との相殺効果により色度シフトが低減され、斜めから見ても、極力、白色を維持することができる。

上記光透過率波長依存層の具体例としては、アゾレーキ系塗料、アゾ系塗料、フタロシアニン系塗料、インジコ系塗料、ペリノン系塗料、フタロン系塗料、ジオキサン系塗料、キナクリドキン系塗料、イソインドリノン系塗料あるいは金属系塗料を使用すると好適であるが、可視光透過率が波長に依存している材料であればこれに限定されるものではない。

上記光学シートは、平面シート状のベースフィルムの一面側に、上記山部を備えた山部形成フィルムを積層して設けており、
上記ベースフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなり、
上記山部形成フィルムは、ＵＶ硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなることが好ましい。

上記構成とすると、光学シートの基材として透明性の高いベースフィルム部を設け、山部形成フィルムとの密着性も良好で、信頼性の高い光学シートを作製することができる。また、２層構造としているので、ベースフィルムの厚みを変えることで、容易に耐熱性のレベルを変えることができ、また、ベースフィルムを重ね合わせることで、容易に熱変形を抑制することができる。さらに、ベースフィルムおよび山部形成フィルムに上記材料を用いることで、安価で、高透明度および高信頼性を得ることができると共に加工性も良好となる。

本発明は第３に、上記光学シートをバックライトと液晶パネルとの間に介在させていることを特徴とする液晶表示装置を提供している。

上記構成の液晶表示装置では、一側の視角からは画像が視認できない（或いは視認しにくい）一方、他側の視角からは確実に画像を視認することができる。例えば、光学シートの遮光層を備えた斜面の法線方向を上方のフロントガラス側に向けた状態で本液晶表示装置を自動車内のダッシュボードにセッティングした場合、フロントガラスへの画像の映り込みを防止することができる。また、リクライニング時のシート位置での視点は、遮光層の無い斜面の法線方向となるので、十分な輝度の表示品質を保った状態で画像を鑑賞することができる。（遮光層の代わりに光透過率波長依存層を用いた場合も同様の原理）
上記光学シートは、上記山部の延在方向が上記液晶パネルの画素配列方向に対して非平行となるようにオフセット配置していると好ましい。

上記光学シートの遮光層あるいは光透過率波長依存層の影響により液晶表示画面を斜めから見た場合に黒筋状の明暗模様であるモアレ縞が観測される可能性がある。しかし、上記構成によれば、液晶パネルの画素配列方向と光学シートの山部の延在方向とを平行にせずにオフセットしているので、人間の目の分解能では認知しにくくなるほど明暗の周期が短くすることができ、モアレの発生を防止することができる。

上記光学シートの各山部のピッチは、上記液晶パネルの画素ピッチ以下としている。

即ち、光学シートに並列された各山部の間のピッチを液晶パネルの画素ピッチより大きくすると、遮光層あるいは光透過率波長依存層が画素を覆う箇所が発生する可能性があるが、上記構成のように、画素ピッチ以下とすることで、全画素を確実に表示することができる。

本発明は第４に、上記光学シートを画像表示部の前面側に配置していることを特徴とする表示装置を提供している。

上記構成とすると、太陽光などの外光を遮光層あるいは光透過率波長依存層で吸収して反射を防ぐことができ、画面を視認し易くすることができる。特に、携帯電話やＰＤＡやデジタルカメラ等の屋外で使用する表示装置に採用すれば効果的である。なお、表示装置は特に限定されず、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ブラウン管、液晶表示装置等のあらゆる表示装置に適用可能である。

以上の説明より明らかなように、第１の発明の光学シートによれば、山部の遮光層を備えた斜面で光を吸収する一方、遮光層の無い斜面側は光を透過させるので、偏向した出射光プロファイルを形成できる。また、山部を非対称形状として投影面積の小さい短斜面側に遮光層を備えることで、光学シートを透過した出射光の輝度の低下を抑制することができる。

第２の発明の光学シートによれば、光透過率波長依存層の無い斜面を透過する方向を主方向として、全体として偏向した出射プロファイルを形成できると共に、光透過率波長依存層が備えられた斜面は光学的バンドパスフィルターの役目を果たす。具体的には、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率を２５％以下とすることで、ヒトが明るさを感じ易い色を出射させないようにすることが可能となる。さらに、波長が５００ｎｍより小さい青色系の可視光の透過率を、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率よりも大とすることで、大きい視角における色度シフトを低減することができる。

第３の発明の液晶表示装置によれば、一側の視角からは画像が視認できない（或いは視認しにくい）一方、他側の視角からは確実に画像を視認することができ、例えば、自動車のダッシュパネルにセッティングした場合のフロントガラスへの画像の映り込み防止や、金融機関ＡＴＭでの盗み見の防止対策として好適となる。 また、液晶パネルの画素配列方向と光学シートの山部の延在方向とをオフセットすることで、表示画面を斜めから見た場合のモアレ縞の発生を防止できる。

第４の発明の表示装置によれば、光学シートを画像表示部の前面側に配置することで、太陽光などの外光を遮光層あるいは光透過率波長依存層で吸収して反射を防ぐことができ、画面を視認性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態を図面を参照して説明する。

図１は液晶表示装置１０の概略断面図を示し、バックライト１１と液晶パネル１２との間にプリズムシート１６と共に光学シート１７を介在させた状態で金属製のベゼル２７により挟持している。

バックライト１１は、四角形状の底部周縁に枠部を有し樹脂成形品からなるシャーシ２１と、シャーシ２１の底部に敷設されて発泡ＰＥＴからなる反射シート１５と、反射シート１５の上に配置されるアクリル樹脂成形品からなる矩形状の導光板１４と、導光板１４の両辺に対向配置される一対の線状光源（冷陰極ランプ）１３とを備えている。導光板１４は出射面１４ａをサンドブラスト等による非光沢面として出射光を散乱させている。

液晶パネル１２は、対向配置された透明基板１９、２０の間に液晶１８を封入してマトリックス状に配列された多数の画素を形成していると共に、その更に両面側に入射光および出射光の偏光面の方向を揃えるための偏光板２９、３０を設けている。

バックライト１１、プリズムシート１６および光学シート１７は筐体２３により保持されている。また、液晶パネルを駆動するドライバ２６にはフレキシブルプリント基板を介して、液晶１８の配向状態を制御するため回路基板２５が接続されている。

プリズムシート１６は、出射面側に断面二等辺三角形からなる複数のプリズム１６ａが周期的に配列されており、導光板１４を出射する偏った光を屈折させて法線方向に集光している。

光学シート１７は、図２および図３に示すように、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなる平面シート状のベースフィルム部１７ｂの上面側に、ＵＶ硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなる断面鋸歯状の多段面を有する山部成形部１７ａを積層して設けている。山部成形部１７ａは、断面非対称で短斜面１７ｃ−１と長斜面１７ｃ−２からなりＹ方向に延在する山部１７ｃをＸ方向に多数設けており、短斜面１７ｃ−１側にカーボンブラック、金属系塗料黒色染料あるいは黒色顔料からなる遮光性材料を塗着して遮光層３１としている。なお、遮光層には上記遮光性材料の代わりに、遮光フィルム等を用いてもよいことは言うまでもない。

山部１７ｃの長斜面１７ｃ−２の斜角αは２０°〜３０°とし、短斜面１７ｃ−１の斜角βは２°〜６°としている。

また、隣接する山部１７ｃのピッチＰは液晶パネル１２の画素ピッチ以下とするのが好ましく、本実施形態では金型等を考慮して１００〜１４０μｍとしているが、これに限定されるものではない。

光学シート１７全体の高さｈは１５０〜２５０μｍとし、ベースフィルム部１７ｂの高さｈ２は７５〜１５０μｍとしている。山部成形部１７ａの高さｈ１は３０〜９０μｍとし、具体的には、山部１７ｃのピッチＰ＝１００μｍの場合にはｈ１＝３６．４〜５７．７μ、ピッチＰ＝１２０μｍの場合にはｈ１＝４３．７〜６９．３μｍ、ピッチＰ＝１４０μｍの場合にはｈ１＝５１．０〜８０．８μｍとしている。

次に、液晶表示装置１０における光学シート１７の作用について説明する。

線状光源１から放たれた光は、直接に或いは反射シート１５に反射され間接に導光板１４へと入光され、導光板１４の出射面１４ａから出射する光は線状光源１３から遠ざかる方向に偏っている。この偏った出射光は上向きのプリズムシート１６に入射し、プリズム１６ａにより法線方向へと集光された出射プロファイルへと屈折され、その出射光が光学シート１７に入光する。

光学シート１７に入射した光の大部分の主勢光が長斜面１７ｃ−２に当たり屈折して液晶パネル１２側に出光する。この際、長斜面１７ｃ−２には到達したものの内部反射臨界角にある光線はこの面で内部反射される。一方、短斜面１７ｃ−１側には劣勢光が到達するが、この劣勢光は短斜面１７ｃ−１上に塗着された遮光層３１により吸収されて、液晶パネル１２側には出光しない。したがって、光学シート１７によれば、短斜面１７ｃ−１の法線方向には遮光する一方、長斜面１７ｃ−２の法線方向には光透過率が大幅に低下しないよう維持することが可能となる。このような出射プロファイルを有する光が液晶パネル１２を透過することで、液晶表示装置１０の表示面の法線方向に対して一側の視角（図１中の左斜め上）から見ると画像が視認できず、他側の視角（図１中の右斜め上）から見ると画像が良好に視認することができる。

また、上記液晶表示装置１０の用途例として、自動車内のダッシュボードに本発明の液晶表示装置１０をセッティングした場合を図４に示す。

光学シート１７の短斜面１７ｃ−１の法線方向（つまり、遮光方向）を上方のフロントガラスＧ側に向けた状態で、表示面の法線方向を通常のシートＳ１位置の視点に向けて液晶表示装置１０を配置している。

こうすれば、フロントガラスＧ側には光が出射されないので、フロントガラスＧへの画像の映り込みを防止することができる。また、リクライニング時のシートＳ２位置での視点は、光学シート１７の長斜面１７ｃ−２の法線方向となり十分な光透過率が維持されているので、表示品位に違和感を感じることなく映像を鑑賞することが可能となる。

なお、液晶表示装置１０の用途例は、自動車のカーナビゲーション用やＴＶ用の表示装置として用いる他、金融機関等で使用されるＡＴＭの表示画面等の他の用途に用いても好適である。また、光学シート１７は液晶パネル１２の表示面側に配置してもよい。

第１実施形態の具体例について説明する。実施例１の光学シート１７は、ベースフィルム部１７ｂにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、山部成形部１７ａにアクリル樹脂を用いており、長斜面１７ｃ−２の斜角αを２５°、短斜面１７ｃ−１の斜角βを４°、山部１７ｃのピッチＰを１００μｍ、光学シート１７全体の高さｈを２００μｍ、山部成形部１７ａの高さｈ１を１００μｍ、ベースフィルム部１７ｂの高さｈ２を１００μｍとしている。また、短斜面１７ｃ−１にカーボンブラックを塗着して遮光層３１を形成している。

上記構成の光学シート１７を用いた液晶表示装置１０の配光特性を図５に示す。なお、グラフ中、液晶表示面の法線方向を視角０°とし、視角のプラス方向を長斜面１７ｃ−２の法線方向側とし、視角のマイナス方向を短斜面１７ｃ−１の法線方向側としている。即ち、図５の視角は図３でのＸ方向への傾斜角度である。

本発明によれば、視角のマイナス側では−３０°に近づくと輝度が極端に低く、−４０°では輝度がゼロとなる傾向を示す一方、視角のプラス側では３０°くらいでもピーク値の５０％程度の十分な輝度を確保している。また、グラフ中に従来の遮光型ルーバーフィルム８を用いた液晶表示装置１の配光特性を重ねて表示すると、本発明の正面輝度が従来に比べて高いことがわかる。

即ち、本発明によれば、視角マイナス方向の輝度を抑制するニーズに応えながらも、正面および視角プラス方向の絶対輝度を大幅に向上させることができ、従来と比較して本発明の有利性が実証された。これは、プリズムシート１６から出射される光は、正面方向に最も強く出射されるのではなく傾斜方向にずれており、従来の遮光型ルーバーフィルム８ではその偏向傾向を矯正できなかったが、本発明の光学シート１７を用いることで、概ね正面方向に輝度のピークがくるように矯正されるからである。

次に第２実施形態について説明する。第１実施形態との相違点は、光学シート１７の短斜面１７ｃ−１に、遮光層３１の代わりに光透過率波長依存層を設けている点である。なお、他の構成は第１実施形態と同様である。

上記光透過率波長依存層を形成する光透過率波長依存性材料は、アゾレーキ系塗料、アゾ系塗料、フタロシアニン系塗料、インジコ系塗料、ペリノン系塗料、フタロン系塗料、ジオキサン系塗料、キナクリドキン系塗料、イソインドリノン系塗料あるいは金属系塗料からなり、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率を２５％以下とする一方、５００ｎｍより小さい波長の可視光の透過率は、波長５００ｎｍ以上の可視光の透過率よりも大きい値を示している。即ち、主に青色・紫色の可視光は透過するのを許容しながら、他の波長の可視光の透過率は抑制するようにしている。

図６に示すように、ヒトは可視光の波長による比視感度曲線をもっており、可視光全域で同じ明るさを感じるわけではない。緑色・黄色領域については視感度が強い反面、青色・紫色領域については視感度が大幅に低下する。また、橙色・赤色領域も視感度が大幅に低下しているが、青色・紫色領域よりは強く視感することがわかっている。

つまり、ヒトは主に緑色・黄色領域の光による刺激によって明るさを感じていると言うことができ、短斜面１７ｃ−１領域を第１実施形態のように完全に遮光する必然性も幾らか緩和される。このことから、視感度の低い青色・紫色の可視光を主に透過させる一方、他の色の可視光を吸収することで、短斜面１７ｃ−１の法線方向側から見たヒトの視感度を抑制することができる。

なお、ヒト比視感度曲線によれば赤色領域も比視感度が低いので、光透過率波長依存層は、青色・紫色領域を透過させる代わりに赤色領域を透過させるようにしてもよい。その場合、波長が６５０ｎｍ以下の可視光の透過率を２５％以下とすると共に、波長が６５０ｎｍより大きい可視光の透過率を、波長が６５０ｎｍ以下の可視光の透過率よりも大とするとよい。

第２実施形態の具体例について説明する。実施例２は、短斜面１７ｃ−１に遮光層３１の代わりに光透過率波長依存層を設けていること以外は実施例１と同様である。光透過率波長依存層を形成する光透過率波長依存性材料は、藍銅鉱青色顔料（アズライト）を用いている。なお、同様の効果が期待できるものとして、ラピスラズリ青色顔料がある。また、これら青色系顔料に黒色系顔料を添加した混色系顔料でもよい。

図７は光透過率波長依存性材料が塗着された短斜面１７ｃ−１を透過する光の波長と透過率との関係を示している。波長５００ｎｍ以上の緑色・黄色・橙色・赤色領域の可視光は、透過率が約１０％くらいであり十分吸収していることが分かる。一方、波長が５００ｎｍより小さい青色・紫色領域の可視光は透過率が増大しているが、十分に光透過されている訳ではなくある程度は吸収している。つまり、光透過率波長依存層が一種の光学バンドパスフィルターの役目を果たしている。

図８は液晶表示装置から出射される光のスペクトルを示す。図中の従来の曲線は、図１５に示す液晶表示装置１の正面での出射スペクトルを表している。図中の本発明の曲線は、光透過率波長依存性材料が塗着された短斜面１７ｃ−１を全入射光が透過したと仮定して、従来の曲線に図７の透過率曲線を乗算したものを表している。これによると、波長５００ｎｍ以上の可視光は殆ど出射されず、図６の比視感度曲線から見て色刺激値が非常に小さい青色・紫色の光を透過させているので、光透過率波長依存層を透過した可視光はヒトが明るさとして認知し難いようになっている。

また、図９は実施例１および実施例２の山部１７ｃ延在方向の視角での色度変化を表している。（即ち、図９の視角は図３でのＹ方向への傾斜角度である。）
実施例１では、液晶パネル１２を通して見た際に、視角の絶対値が増大するにつれて色度ｘと色度ｙが大きく増大している。これを図１０に示す色度座標を参照しながら考察すると、視角０°の正面視では色度ｘ＝約０．３１３、色度ｙ＝約０．３２９の白色光であるものが、視角の絶対値が増大すると共に、図１０中の右上方向の黄色領域に色度シフトを起こしているといえる。これは、典型的な液晶表示装置で一般に見られる現象である。

しかし、実施例２では、図９に示すように、視角の絶対値が増大した時の色度ｘと色度ｙの増加量が低減されていることが分かる。つまり、図１０の色度座標において黄色領域への色度シフト量が低減され、視角の絶対値が大きい位置においても、比較的、白色を維持できているといえる。

この色度シフトの低減は、光透過率波長依存層が設けられた短斜面１７ｃ−１から屈折透過、拡散透過および散乱反射した主に青色の光が、特に視角の絶対値の大きい領域で現れたことにより、図１０の色度座標において左下方向への色度シフトを生じさせ、上述した右上方向の黄色領域への色度シフトと打ち消しあう効果が得られたことによる。

図１１乃至図１３は第３実施形態を示す。第１実施形態との相違点は、光学シート３７の山部３７ｃの延在方向が傾斜している点である。

光学シート３７は、図１１および図１３に示すように、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなる平面シート状のベースフィルム部３７ｂの上面側に、ＵＶ硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなる断面鋸歯状の多段面を有する山部成形部３７ａを積層して設けている。山部成形部３７ａは断面非対称で短斜面３７ｃ−１と長斜面３７ｃ−２からなる山部３７ｃを多数配列しており、かつ、山部３７の延在方向は角度θだけ傾斜している。また、短斜面３７ｃ−１にカーボンブラック、金属系塗料、黒色染料あるいは黒色顔料からなる遮光性材料を塗着して遮光層を設けている。他の構成は第１実施形態の光学シート１７と同様であるため説明を省略する。

上記光学シート３７をバックライト１１と液晶パネル１２との間に介在させることで、図１２に示すように、液晶パネル１２の画素４０の配列方向と山部３７ｃの延在方向とが非平行に角度θだけ交差して配置される。この交差角θをオフセット角と呼ぶことにする。このよう光学シート３７の山部３７ｃの延在方向を画素４０配列方向に対して意識的にずらすことで、表示面においてモアレ縞の発生を防止することができる。なお、短斜面３７ｃ−１には遮光層３１の代わりに、第２実施形態と同様に光透過率波長依存層を設けてもよいことは言うまでもない。

次に、光学シート３７の山部３７ｃのオフセット角θと山部３７ｃの配列ピッチＰとの相関関係を調べる。

オフセット角θが大きいとモアレの発生は防止できるが、光学シート３７の短斜面３７ｃ−１自体の向きがあまり大きく変わると、遮光する方向が視角を制限したい方向に対してズレてしまうので、オフセット角θは極力小さい方が好ましい。そこで、以下に具体例を用いてオフセット角θとピッチＰの好適な値を検討する。

先ず、７型ＶＧＡ（６４０×ＲＧＢ×４８０）で、画素４０のサイズが長さＬ＝１９０．５μｍ、幅Ｗ＝６３．５μｍとする液晶パネル１２を用いた場合について、表１に示すように、山部３７ｃのピッチＰを異ならせた夫々の光学シート３７で、モアレ縞が解消される最小のオフセット角θを調べた。なお、表中「高さＨ」と「長さＡ」は図１２に示すように、オフセット角θを算出するために用いた寸法取りを示している。

次いで、７型ＥＧＡ（４００×ＲＧＢ×２３４）で、画素４０のサイズが長さＬ＝３５５μｍ、幅Ｗ＝１３０μｍとする液晶パネル１２を用いた場合について、 表２に示すように、山部３７ｃのピッチＰを異ならせた夫々の光学シート３７で、モアレ縞が解消される最小のオフセット角θを調べた。

表１と表２の結果を図１４にプロットして示す。図１４によれば、７型ＶＧＡパネル仕様では、山部３７のピッチＰが１３０μｍ近傍あるいは６０μｍ以下とすれば、オフセット角θが約６°あるいは約９°の小さい値でもモアレ縞が解消できることが分かる。一方、７型ＥＧＡパネル仕様では、概ね１１０μｍ以下のピッチＰとすれば、オフセット角が約６°〜９°の小さい値でもモアレ縞が解消できることが分かる。ここで、７型ＶＧＡと７型ＥＧＡの双方のモアレ縞を小さいオフセット角θで解消できる光学シート３７を提供する場合には、山部３７ｃのピッチＰを１２０μｍ近傍あるいは６０μｍ以下とすればよいことが分かる。

上記事項を鑑みると、上記７型ＶＧＡの液晶パネルの場合には、光学シート３７の山部３７ｃのピッチＰを約１２０〜１４０μｍあるいは６０μｍ以下で、オフセット角θを約１０°とするのが好適である。また、上記７型ＥＧＡの液晶パネルの場合には、光学シート３７の山部３７ｃのピッチＰを約１００〜１２０μｍあるいは７０μｍ以下で、オフセット角θを約１０°とするのが好適である。

図１５は第４実施形態を示す。第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態の光学シート１７、３７の応用例を示す。

従来、有機ＥＬディスプレイや無機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）やブラウン管や液晶表示装置等のあらゆる表示装置は、太陽光などの外光が表示面で反射して目に入るため、画像が視認し難くなる場合があった。そこで、図１５に示すように、表示装置５０の表示面５０ａの前面側に本発明の光学シート１７を配置することで、太陽光等の外光を遮光層３１で吸収して反射を防ぐことができ、画面を視認し易くすることができる。特に、携帯電話やＰＤＡやデジタルカメラ等の屋外で使用する表示装置に採用すれば効果的である。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の第１実施形態の光学シートの要部断面図である。 本発明の第１実施形態の光学シートの概略斜視図である。 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の車載時の使用状況を示す図面である。 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の配光特性を示す図面である。 ヒトの比視感度曲線および可視光のスペクトル分布を示す図である。 本発明の第２実施形態の光学シートの短斜面領域の透過率を示す図面である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置から出射される光のスペクトルを示す図面である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の色度変化を示す図面である。 色度座標を示す図面である。 本発明の第３実施形態の液晶表示装置を示す概略斜視図である。 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の画素と光学シートとの関係を示す図面である。 本発明の第３実施形態の光学シートの要部断面図である。 本発明の第３実施形態の光学シートの山部のピッチとオフセット角との関係を示す図面である。 本発明の第４実施形態の表示装置を示す図面である。 従来例の液晶表示装置の概略断面図である。 従来例の遮光型ルーバーフィルムの拡大断面図である。 従来例の遮光型ルーバーフィルムの透過率を示す図面である。 従来例の液晶表示装置の配光特性を示す図面である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１１ バックライト
１２ 液晶パネル
１３ 線状光源
１４ 導光板
１５ 反射シート
１６ プリズムシート
１７、３７ 光学シート
１７ａ 山部成形部
１７ｂ ベースフィルム部
１７ｃ 山部
１７ｃ−１ 短斜面
１７ｃ−２ 長斜面
１８ 液晶
１９、２０ 透明基板
２１ シャーシ
２３ 筐体
２４ フレキシブルプリント基板
２５ 回路基板
２６ ドライバ
２７ ベゼル
２９、３０ 偏光板
３１ 遮光層
５０ 表示装置
５０ 表示面

Claims (13)

1. 光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に多数の山部を並設しており、該山部の一側の斜面に遮光層を設けていることを特徴とする光学シート。
2. 上記各山部は断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面側に上記遮光層を備えている請求項１に記載の光学シート。
3. 上記遮光層は、カーボンブラック、金属系塗料、黒色染料あるいは黒色顔料からなる請求項１または請求項２に記載の光学シート。
4. 光透過性を有するシートの一面側に断面鋸歯状に多数の山部を並設しており、該山部の一側の斜面には可視光透過率が波長に依存している光透過率波長依存層を設けていることを特徴とする光学シート。
5. 上記各山部は断面非対称で異なる斜面長からなり、短斜面側に上記光透過率波長依存層を備えている請求項４に記載の光学シート。
6. 上記光透過率波長依存層は、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率を２５％以下としている請求項４または請求項５に記載の光学シート。
7. 上記光透過率波長依存層は、波長が５００ｎｍより小さい可視光の透過率を、波長が５００ｎｍ以上の可視光の透過率よりも大としている請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学シート。
8. 上記光透過率波長依存層は、アゾレーキ系塗料、アゾ系塗料、フタロシアニン系塗料、インジコ系塗料、ペリノン系塗料、フタロン系塗料、ジオキサン系塗料、キナクリドキン系塗料、イソインドリノン系塗料あるいは金属系塗料からなる請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学シート。
9. 上記光学シートは、平面シート状のベースフィルムの一面側に、上記山部を備えた山部形成フィルムを積層して設けており、
   上記ベースフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンあるいはポリオレフィンからなり、
   上記山部形成フィルムは、ＵＶ硬化アクリル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂あるいはウレタン樹脂からなる請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学シート。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学シートをバックライトと液晶パネルとの間に介在させていることを特徴とする液晶表示装置。
11. 上記光学シートは、上記山部の延在方向が上記液晶パネルの画素配列方向に対して非平行となるようにオフセット配置している請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 上記光学シートの各山部のピッチは、上記液晶パネルの画素ピッチ以下としている請求項１０または請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学シートを画像表示部の前面側に配置していることを特徴とする表示装置。
    
    

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