JP2007072239A - 視野角制御体 - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度の低下を抑えつつ、表示画面における視野角を制御できる視野角制御体を提供する。
【解決手段】光透過帯１１と遮光帯１２とが交互に配されているルーバー層１と、所定の偏光成分を選択的に透過し、かつ他の偏光成分を吸収する偏光板５とが一体化されている視野角制御体。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液晶表示装置の構成部材として好適な視野角制御体に関する。

図４は、従来の液晶表示装置の一例を示した概略構成図である。この例の液晶表示装置は、液晶パネル２０と、該液晶パネルの背面側（視認側と反対側）に設けられたバックライトユニット３０を備えている。
液晶パネル２０は、液晶セル２１の一面上に第１の偏光板２２が積層一体化されており、液晶セル２１の他面上に第２の偏光板２４が積層一体化されている。図中符号２３は位相板であり、必要に応じて設けられる。
また、液晶パネル２０とバックライトユニット３０との間に、光透過帯と遮光帯とが交互に配されたルーバー層３１を設けることにより、バックライトユニット３０から液晶セル２１に入射される光の入射角度を制御する構成が知られている（例えば、下記特許文献１）。
特開平５−６１０３４号公報

上記のように液晶表示装置の内部にルーバー層３１を組み込むことにより、表示画面における視野角を制御でき、またコントラストを向上できる反面、ルーバー層３１を組み込まない場合に比べて、輝度がかえって低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、輝度の低下を抑えつつ、表示画面における視野角を制御できる視野角制御体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、本発明者等が検討を行った結果、従来の構成では、液晶表示装置の内部にルーバー層を組み込む際に、組み立て工程の簡便性の点から、バックライトユニットと、液晶セルと、ルーバーをそれぞれ別体として配置していたために、これらの各部材の間に空気層が介在しており、互いに屈折率が異なる２層の界面で光の反射が生じることが、輝度低下の原因のひとつであることを見出した。そして、かかる界面反射を低減させる構成について研究した結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の視野角制御体は、光透過帯と遮光帯とが交互に配されているルーバー層と、所定の偏光成分を選択的に透過し、かつ他の偏光成分を吸収する偏光板とが一体化されていることを特徴とする。

本発明の視野角制御体は、これを液晶表示装置の、バックライトユニットから出射した光が液晶セルを透過して表示画面に至るまでの光路上に配することにより、輝度の低下を抑えつつ、表示画面における視野角を制御することができる。

＜第一の実施形態＞
図１、２は本発明の視野角制御体の第一の実施形態を示したもので、図１は斜視図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。なお、図面は視野角制御体の一部を拡大して模式的に示している。
本実施形態の視野角制御体は、光透過帯１１と遮光帯１２とを交互に配してなるルーバー層１の一方の面上に、第１の接着層２、第１の透明保護層３、貼着層４、および偏光板５が、ルーバー層１側から順に積層されている。またルーバー層１の、他方の面上に第２の接着層６を介して第２の透明保護層７が設けられている。

[ルーバー層]
ルーバー層１の厚さ方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な面内における互いに垂直なニ方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とすると、ルーバー層１を構成している光透過帯１１および遮光帯１２はいずれもＸ方向に延びる帯状であり、Ｙ方向において複数の光透過帯１１と複数の遮光帯１２とが交互に配されている。複数の光透過帯１１のＹ方向の幅は均一であり、かつＸ方向において一定である。また複数の遮光帯１２のＹ方向の幅も均一であり、かつＸ方向において一定である。

光透過帯１１の材料としては、透明性が高い樹脂が用いられる。具体的には、光透過帯１１のみに対して、図中Ｚ方向に光を透過させたときの光線透過率が７５％以上、好ましくは８５％以上であるような、高い透明性を有する樹脂材料が好ましい。例えば、透明性が高い熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられ、具体例としては、セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。中でもシリコーン樹脂が好ましく、特に耐熱性の点でシリコーンゴムが特に好ましい。

なお、本明細書における「光線透過率」の値は、光源としてＪＩＳ Ｚ ８７２０に規定されるＤ_６５を用い、光源から出射された検査光の強度を受光センサーで測定する装置において、前記検査光の光路上に被測定物が無い状態での受光センサーの出力値をＡ、検査光の光路上に被測定物をセットし、被測定物を透過した透過光が受光センサーで受光される状態での出力値をＢとするとき、光線透過率＝（Ｂ／Ａ）×１００（単位；％）で求められる値とする。

遮光帯１２の材料としては、光透過帯１１の材料として上記に挙げた樹脂を基材とし、これに顔料や染料等の着色剤を添加してなる着色樹脂が好適に用いられる。遮光帯１２の色調は、通常は黒であるが、場合によってはグレー、赤、黄、緑、青、水色等とすることも可能である。遮光帯１２の色調は、着色剤の種類および添加量によって調整できる。具体的には、遮光帯１２のみに対して、図中Ｙ方向に光を透過させたときの光線透過率が４０％以下、好ましくは１０％以下となるような遮光性を有することが好ましい。
着色剤の具体例としては、カーボンブラック、ベンカラ、酸化鉄、酸化チタン、黄色酸化鉄、ジスアゾイエロー、フタロシアニンブルー等の一般的な有機顔料あるいは無機顔料が挙げられる。着色剤は１種でもよく、２種以上を用いてもよい。また黒色顔料を用いない場合は、良好な遮光性を得るために白色顔料を併用することが好ましい。
ルーバー層１において、光透過帯１１をなしている樹脂材料と、遮光帯１２の基材としての樹脂材料とは同じであってもよく、異なっていてもよいが、光透過帯１１と遮光帯１２との接着性の点からは両者が同じであることが好ましい。

ルーバー層１において、Ｘ方向に垂直な面（図２における紙面）内における、視野角θは、光透過帯１１のＺ方向における厚さおよびＹ方向における幅によって決まる。また、Ｙ方向における光透過帯１１の幅と遮光帯１２の幅の比は、Ｚ方向に平行な光線の透過率に影響する。
具体的に、ルーバー層１における前記視野角θは３０〜１５０°の範囲が好ましく、より好ましくは６０〜１２０°である。
光透過帯１１のＺ方向における厚さＴは、０．１〜２．５ｍｍ程度が好ましく、０．１４〜０．４ｍｍ程度がより好ましい。
光透過帯１１のＹ方向における幅Ｗ１は、５０μｍ〜０．３ｍｍの範囲内が好ましく、７５μｍ〜０．２ｍｍの範囲内がより好ましい。
遮光帯１２のＹ方向における幅Ｗ２は、５μｍ〜５０μｍの範囲内が好ましく、１５μｍ〜３０μｍの範囲内がより好ましい。
遮光帯１２のＺ方向における厚さＴは、光透過帯１１の厚さＴと同じである。

かかる構成のルーバー層１は、以下のようにして製造することができる。まず、光透過帯１１の構成材料からなり厚さが上記Ｗ１である第１のシートの複数枚と、遮光帯１２の構成材料からなり厚さが上記Ｗ２である第２のシートの複数枚とを交互に積層し、加熱および加圧してこれら複数のシートが一体化してなるブロック体を形成する。次いで、該ブロック体をシート表面に垂直な切断面でスライスすることによりルーバー層１が得られる。スライスする際の厚さ（スライス幅）は上記Ｔである。

[第１，２の接着層]
ルーバー層１と第１の透明保護層３との間の第１の接着層２、およびルーバー層１と第２の透明保護層７との間の第２の接着層６の材料としては、硬化後に透明性を有する接着剤が好ましい。具体的には、接着剤を硬化させた後の接着層２の単体における光線透過率が６５％以上であるものが好ましく、８０％以上がより好ましい。
例えば熱硬化型接着剤、多液反応型接着剤、紫外線硬化型接着剤等が挙げられる。具体的にはエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、メラミン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等を好適に用いることができる。
これらの中でも、ルーバー層１との良好な接着性を得るうえで、ルーバー層１と同種の接着剤を用いることがより好ましい。例えばルーバー層１がシリコーンゴムからなる場合は、シリコーン系接着剤を用いることが好ましい。
第１の接着層２と第２の接着層６とは同じ材料からなっていてもよく、互いに異なる材料からなっていてもよい。

[透明保護層]
第１の透明保護層３および第２の透明保護層７の材料としては、光透過帯１１の材料として上記に挙げた樹脂を用いることができる。第１の透明保護層３および第２の透明保護層７それぞれの単体に対して、図中、Ｚ方向に光を透過させたときの光線透過率が７５％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
第１の透明保護層３および第２の透明保護層７の材料は、特に、透明性と耐熱性の点からポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂（特に、シクロオレフィンポリマー）、セルロース系樹脂が好ましく、中でもポリカーボネート、およびポリエステル樹脂がより好ましい。
第１の透明保護層３および第２の透明保護層７のＺ方向における厚さは、薄すぎると十分な保護機能が得られず、厚いほど光線透過率が低下するので、０．０１〜０．５ｍｍ程度が好ましく、０．１〜０．２ｍｍ程度がより好ましい。
第１の透明保護層３と第２の透明保護層７とは同じ材料からなっていてもよく、互いに異なる材料からなっていてもよい。また両者の厚さは同じであっても異なっていてもよい。

[偏光板]
偏光板５は、所定の偏光成分を選択的に透過し、かつ他の偏光成分を吸収および／または散乱するものである。例えば自然光が入射されると、該入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの、一方のみを選択的に透過させ、他方を、反射によらず、吸収および／または散乱により遮蔽して、入射された自然光を直線偏光に変えて出射する機能を有するものが用いられる。偏光板５における、透過率は一般に３０〜５０％であり、４０〜５０％が好ましい。
偏光板５は、このような機能を有するものであれば特に限定されず、市販されている各種の液晶表示装置用偏光板を適宜用いることができる。好ましくはフィルム状の偏光板を用いる。
例えば、ポリビニルアルコール薄膜からなる基材に、ヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色、吸着させ、高度に延伸、配向させることで吸収二色性を発現させてなる偏光膜を、酢酸セルロース（ＴＡＣ：セルローストリアセテート）からなる２枚の保護フィルムの間に挟んで一体化した積層フィルムが好適に用いられる。

[貼着層]
貼着層４は、接着剤または粘着剤などの貼着剤を用いて形成される。ここで、接着剤とは、貼着後に硬化させることにより粘着性を失うものであり、粘着剤とは、貼着後もある程度の粘着性を維持するものをいう。いずれを用いる場合も、貼着層４は透明性を有することが好ましく、貼着層４（接着剤は硬化後）の単体に対して、図中、Ｚ方向に光を透過させたときの光線透過率が７５％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
貼着層４を構成する接着剤の例としては、第１の接着層２および第２の接着層６の材料として上記に挙げた接着剤が挙げられる。
貼着層４を構成する粘着剤としては、偏光板５を再剥離可能に接着できる程度の粘着力を有するものであればよく、透明性が高いものが好ましい。また偏光板５を剥離したときに糊残りが少ないものが好ましい。例えば、再剥離可能な粘着剤として市販されている材料を用いることができる。該再剥離可能な粘着剤の具体例としては、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられる。
または、エラストマー（低架橋密度品のゲル状物質を含む）からなる層の表面（偏光板５との接着面）を鏡面加工することによっても、再剥離可能な貼着層４が得られる。前記エラストマーの具体例としては、シリコーンゴム、シリコーンゲル、ウレタンゴム、ウレタンゲル等が挙げられる。
これらの中でも、リペア性と粘着力の点でアクリル系粘着剤が特に好ましい。
貼着層４のＺ方向における厚さは、薄すぎると粘着力が低下し、厚いほど光線透過率が低下するので、０．０１〜０．５ｍｍ程度が好ましく、０．０２〜０．１ｍｍ程度がより好ましい。
貼着層４として、例えば、市販の透明粘着テープを用いることができる。

[製造方法]
本実施形態の視野角制御体は、例えば以下の方法で製造できる。まずルーバー層１を作製する。
これとは別に第１の透明保護層３を用意し、その一方の面に第１の接着層２を構成する接着剤を塗布し、第１の透明保護層３と前記ルーバー層１の一方の面とを該接着剤を介して貼り合わせた後、接着剤を硬化させる。
また、別途第２の透明保護層７を用意し、その一方の面に第２の接着層６を構成する接着剤を塗布し、第２の透明保護層７と前記ルーバー層１の他方の面とを該接着剤を介して貼り合わせた後、接着剤を硬化させる。
次いで、第１の透明保護層３の他方の面上に貼着層４を設け、該貼着層４を介して偏光板５を貼り合わせることにより、本実施形態の視野角制御体が得られる。偏光板５は、既に液晶セル等と一体化されているものを用いても構わない。

本発明の視野角制御体において、偏光板５が直線偏光を得る機能を有する場合、偏光板５の透過軸（偏光板を透過する直線偏光の偏光面と該偏光板との交わり）と、偏光板５以外の積層物（本実施形態では貼着層４、第１の透明保護層３、第１の接着層２、ルーバー層１、第２の接着層６、および第２の透明保護層７の積層物）における遅相軸または進相軸のいずれか一方とが平行であることが好ましい。
上記「偏光板５以外の積層物」の遅相軸または進相軸は、該積層物全体を一体の複屈折率媒質とみなしたときの遅相軸または進相軸であり、該積層物を構成している各層の光学的特性の合算により決まるものである。
このように、偏光板５の透過軸と、偏光板５以外の積層物における遅相軸または進相軸とを平行とすることにより、直線偏光が前記積層物を透過してから偏光板５に入射される場合、および偏光板５を透過した直線偏光が前記積層物を透過する場合のいずれにおいても、偏光板５によって得られる偏光状態に対して、前記積層物が及ぼす影響を小さくすることできる。

本実施形態の視野角制御体は、液晶表示装置の構成部品として用いられる。
例えば、本実施形態の視野角制御体を構成している偏光板５を、液晶セルの両側に配される偏光板の一方として用いることができる。すなわち、本実施形態の視野角制御体の偏光板５に、さらに液晶セル、もう一方の偏光板等を一体化したものを、光源の視認側に配して液晶表示装置を構成することができる。
具体的には、光源側から、ルーバー層１、偏光板５、液晶セル、もう一方の偏光板の順に配置する構成、または光源側から、もう一方の偏光板、液晶セル、偏光板５、ルーバー層１の順に配置する構成とすることができる。

または、本実施形態の視野角制御体を構成している偏光板５として、液晶セルの視認側のに設けられる反射防止偏光板を用いることができる。
例えば、液晶パネル等の表示素子の視認側にタッチパネルが設けられる場合には、液晶パネル側から、タッチパネル、偏光板（反射防止偏光板）５、ルーバー層１（最表層）の順に配置する構成とすることができる。この構成において、タッチパネルと偏光板（反射防止偏光板）５とは接着一体化されていてもよく、別体となっていてもよい。

さらに、本発明の視野角制御体は、偏光板５よりもルーバー層１が液晶セル側となるように配置することも可能である。
例えば、光源側から、偏光板５、ルーバー層１、液晶セル、もう一方の偏光板の順に配する構成、または光源側から、もう一方の偏光板、液晶セル、ルーバー層１、偏光板５の順に配する構成、または、液晶パネル側から、タッチパネル、ルーバー層１、偏光板（反射防止偏光板）５（最表層）の順に配する構成も可能である。

このようにして構成された液晶表示装置にあっては、光源から出射され、液晶セルを透過して表示画面に至る光の進行方向が、視野角制御体のルーバー層１によって制限されるので、これによって表示画面における視野角が制限され、またコントラストが向上する。
また、ルーバー層１と偏光板５との間に空気層が介在しないので、空気層と他の層との界面における光の反射を低減させることができる。これにより、光源から出射される光のうち、表示画面に達する光の透過ロスを減らして表示画面における輝度を向上させることができる。
また、特に本実施形態の構成によれば、ルーバー層１が第１の透明保護層３と第２の透明保護層７の間に挟まれたサンドイッチ構造となるため、構造の対称性が増し、反りが生じ難くなるなど構造安定性が向上する。

＜第二の実施形態＞
図３は本発明の視野角制御体の第二の実施形態を示した断面図である。本実施形態の視野角制御体が上記第一の実施形態と異なる点は、ルーバー層１と偏光板５とが貼着層４を介して積層一体化されており、これらの間に第１の接着層２および第１の透明保護層３が介在していない点である。図３において図２と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の構成によっても、前記第一の実施形態と同様に、表示画面における視野角の制御およびコントラスト向上を達成できると同時に、透過ロスを減らして輝度を向上させることができる。
また、特に本実施形態の構成によれば、ルーバー層１と偏光板５との間に、第１の接着層２および第１の透明保護層３が介在していないため、これらの積層物を薄型化するうえで有利であり、また光の透過損失もより低減される。

以下に実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１，２に示す構成の視野角制御体を製造した。
まず、光透過帯１１として透明シリコーンゴム（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１５３Ｕ）からなる厚さが２００μｍの第１のシートを用意した。
これとは別に、遮光帯１２として透明シリコーンゴム（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１５３Ｕ）１００質量部に対してカーボンブラックを１５質量部添加した材料からなる厚さが２０μｍの第２のシートを用意した。
第１のシート複数枚と第２のシート複数枚とを交互に積層し、加熱加硫および加圧してこれら複数のシートが一体化してなるブロック体を形成した。
次いで、該ブロック体をシート表面に垂直な切断面で、厚さ３６０μｍにスライスすることによりルーバー層１を作製した。

続いて、第１の接着層２として熱硬化型接着剤（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１８２５）を塗布したポリカーボネートシート（第１の透明保護層３）を、上記で得られたルーバー層１の一方の面上に貼り合わせ、接着剤を熱硬化させた。
また、ルーバー層１の他方の面上にも、第２の接着層６として熱硬化型接着剤（信越化学工業社製、商品名；ＫＥ１８２５）を塗布したポリカーボネートシート（第２の透明保護層７）を貼り合わせ、接着剤を熱硬化させた。
こうして得られた積層物における視野角θは１２０°であった。
さらに、該積層物の第１の透明保護層（ポリカーボネートシート）３上に、透明粘着テープ（積水化学社製、製品名：ダブルタックテープ＃５５１１）を貼り付けて貼着層４を形成した。
ＳＯＮＹ社製、Ｐｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｐｏｒｔａｂｌｅ−１０００用の液晶表示装置を用意し、この装置を構成している液晶パネルの、バックライトユニット側の偏光板上に、前記で得た積層物を前記貼着層４を介して貼り付けて、液晶表示装置内に組み込んだ。

（比較例１）
前記実施例１と同様にしてルーバー層１、第１の接着層２、第１の透明保護層３、第２の接着層６、および第２の透明保護層７からなる積層物を作製した。貼着層４は設けなかった。
実施例１と同じ液晶表示装置を用意し、この装置を構成している液晶パネルと、バックライトユニットとの間に、前記で得た積層物を、液晶パネルの偏光板と一体化せずに組み込んだ。

実施例１および比較例１それぞれで得られた液晶表示装置について、互いに同じ条件で画像表示を行ったときの表示画面における輝度を測定したところ、実施例１の方が、比較例１に比べて約１０％輝度が向上した。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 従来の液晶表示装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ ルーバー層
２ 第１の接着層
３ 第１の透明保護層
４ 貼着層
５ 偏光板
６ 第２の接着層
７ 第２の透明保護層
１１ 光透過帯
１２ 遮光帯

Claims (1)

1. 光透過帯と遮光帯とが交互に配されているルーバー層と、
   所定の偏光成分を選択的に透過し、かつ他の偏光成分を吸収および／または散乱する偏光板とが一体化されていることを特徴とする視野角制御体。
   
   
   

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