JPH1129772A - Optical element - Google Patents
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- JPH1129772A JPH1129772A JP18534997A JP18534997A JPH1129772A JP H1129772 A JPH1129772 A JP H1129772A JP 18534997 A JP18534997 A JP 18534997A JP 18534997 A JP18534997 A JP 18534997A JP H1129772 A JPH1129772 A JP H1129772A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶表示装
置において、視野角を拡大し得る用途等に用い得る光学
素子に関し、より詳細には、光を所望の方向に散乱させ
得る光学素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element that can be used for applications such as a liquid crystal display device that can increase the viewing angle, and more particularly to an optical element that can scatter light in a desired direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光を散乱させ得るシートとしては、合
成樹脂フィルム表面にエンボス加工を施したもの、ある
いは屈折率が均質な媒質中に、媒質とは異なる屈折率
の粒子を分散させたものなどが知られている。2. Description of the Related Art As a sheet capable of scattering light, a sheet obtained by embossing the surface of a synthetic resin film or a sheet in which particles having a refractive index different from that of a medium are dispersed in a medium having a uniform refractive index. It has been known.
【０００３】エンボス加工を表面に施したシートで
は、光の散乱は、様々な傾斜を有するエンボス加工面部
分からの光の入射あるいは出射の際に、光が屈折し、光
の進行方向が変化させられることにより引き起こされて
いる。この場合、エンボスの形状によって、ランダムな
出射光を得たり、あるいは規則性を有する出射光を得た
りするように構成することが可能である。In a sheet having an embossed surface, light scattering is caused by refraction of light when light enters or exits from an embossed surface having various inclinations, and changes the traveling direction of light. It is caused by being done. In this case, depending on the shape of the embossment, it is possible to obtain a random emission light or a regular emission light.
【０００４】他方、媒質と粒子とに屈折率差を設けて
なるシートでは、媒質と粒子との屈折率差による粒子表
面における屈折現象を利用し、光を散乱させている。屈
折現象を利用している点において、屈折率差を有する
媒質と粒子とを組み合わせたシートは、エンボス加工
を施した合成樹脂フィルムと共通しているものの、エ
ンボス加工を利用したフィルムでは、光の進行方向を変
化させるのに有効な屈折率界面がシート厚み方向に１つ
または２つしか存在しないのに対し、粒子分散シート
では、粒子濃度及びシートの厚みによって厚み方向に多
数の屈折率差を有する界面を構成することができ、従っ
て散乱効率が高められる。しかしながら、屈折率差を
利用したシートでは、散乱機能に方向性をもたせること
は困難である。On the other hand, in a sheet in which a medium and a particle have a refractive index difference, light is scattered by utilizing a refraction phenomenon on a particle surface due to a refractive index difference between a medium and a particle. In terms of utilizing the refraction phenomenon, a sheet combining a medium and a particle having a difference in refractive index is common to an embossed synthetic resin film, but a film using the embossing has a light While only one or two effective refractive index interfaces exist in the sheet thickness direction to change the traveling direction, the particle dispersion sheet has many refractive index differences in the thickness direction depending on the particle concentration and the thickness of the sheet. Can be configured, and thus the scattering efficiency is increased. However, it is difficult for a sheet using a refractive index difference to have a directional scattering function.
【０００５】散乱機能に方向性をもたせ得る、すなわち
異方性の散乱機能を有する光学素子が、住友化学工業社
より商品名「ルミスティー」の名称で市販されている。
この光学素子は、光硬化系樹脂を用いた視界制御フィル
ムを有し、この視界制御フィルムは、フィルム表面から
フィルム表面に対して所定の角度をなすように、かつ相
互に略平行に延びるように構成されたブラインド状の層
構造を有する。この層構造の屈折率と、層構造間の相の
屈折率とが異ならされており、該層構造の延びる方向を
制御することにより異方性散乱機能をもたせることが可
能とされている。An optical element capable of giving a direction to the scattering function, that is, having an anisotropic scattering function, is commercially available from Sumitomo Chemical Co., Ltd. under the trade name "Lumisty".
This optical element has a visibility control film using a photocurable resin, and the visibility control film is formed so as to form a predetermined angle from the film surface to the film surface and extend substantially parallel to each other. It has a structured blind layer structure. The refractive index of the layer structure is different from the refractive index of the phase between the layer structures. By controlling the direction in which the layer structure extends, an anisotropic scattering function can be provided.
【０００６】すなわち、入射光の角度により、透過光を
直進光と散乱光とに分離することが可能とされている。
言い換えれば、ある角度からみた場合には透明に見え、
別の角度から見ると白濁して見えるフィルムが得られ
る。That is, it is possible to separate transmitted light into straight light and scattered light depending on the angle of incident light.
In other words, it looks transparent from a certain angle,
A film that appears cloudy when viewed from another angle is obtained.
【０００７】上記視界制御フィルムの異方性散乱機能
は、特定の方向において上記層構造と層構造間の相とに
屈折率差をもたせることにより、回折現象を引き起こす
ことによって得られている。[0007] The anisotropic scattering function of the visibility control film is obtained by causing a diffraction phenomenon by giving a refractive index difference between the layer structure and a phase between the layer structures in a specific direction.
【０００８】従って、透過光を直進光あるいは散乱光の
何れにするかは上記層構造の延びる方向によって決定さ
れ、層構造の延びる方向と略平行な方向に入射した光は
散乱され、それ以外の方向からの入射光は直進すること
になる。また、散乱の度合いについては、層構造におけ
る層間隔によって決定することができる。Therefore, whether the transmitted light is made to be straight light or scattered light is determined by the direction in which the layer structure extends. Light incident in a direction substantially parallel to the direction in which the layer structure extends is scattered, and other light is scattered. The incident light from the direction goes straight. Further, the degree of scattering can be determined by the layer interval in the layer structure.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】 エンボス加工を施した散乱シートや、媒質に対し、
媒質と屈折率の異なる粒子を分散させてなる散乱シート
では、上述した通り、異方性光散乱機能を有しない。従
って、特定の方向から入射した光のみを散乱させる用途
にこれらの散乱シートを用いた場合、全ての方向に光が
散乱されてしまい、散乱を必要としない光までが散乱さ
れることになる。[Problems to be Solved by the Invention] For embossed scattering sheet and medium,
As described above, a scattering sheet in which particles having a different refractive index from a medium are dispersed does not have an anisotropic light scattering function. Therefore, when these scattering sheets are used for the purpose of scattering only light incident from a specific direction, light is scattered in all directions, and even light that does not require scattering is scattered.
【００１０】他方、回折現象を利用した視界制御フィル
ムでは、散乱させる方向を複数の方向としたい場合に
は、視界制御フィルムを複数枚積層しなければならな
い。視界制御フィルムを積層する場合、粘着剤等を使用
する必要があり、積層数が増大すればするほど、歩留り
が低下し、かつコストが高くつくことになる。また生産
性も低下する。加えて、積層によりフィルム全体の厚み
が増大することになり、例えば液晶表示装置などにおい
て液晶表示セルに積層する場合、表示装置全体の厚みが
増し、表示装置の小型化を図る上で好ましくない。さら
に、上記視界制御フィルムは、異方性光散乱機能を有す
るものの、全方位に光を散乱させつつかつ光散乱特性に
異方性をもたせることは困難であった。On the other hand, in the case of a view control film utilizing the diffraction phenomenon, if it is desired to scatter light in a plurality of directions, a plurality of view control films must be laminated. When laminating a visibility control film, it is necessary to use an adhesive or the like. As the number of laminations increases, the yield decreases and the cost increases. Also, productivity is reduced. In addition, the lamination increases the thickness of the entire film. For example, when the film is laminated on a liquid crystal display cell in a liquid crystal display device or the like, the thickness of the entire display device increases, which is not preferable in reducing the size of the display device. Further, although the visibility control film has an anisotropic light scattering function, it has been difficult to scatter light in all directions and provide anisotropic light scattering characteristics.
【００１１】よって、本発明の目的は、上述した従来技
術の欠点を解消し、異方性光散乱機能を有し、かつ全方
位に光を散乱させつつ異方性光散乱特性を発揮させた
り、複数枚積層することなく複数の方向に光を散乱させ
たりし得る光学素子を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to provide an anisotropic light scattering function and to exhibit anisotropic light scattering characteristics while scattering light in all directions, or to stack a plurality of sheets. An object of the present invention is to provide an optical element that can scatter light in a plurality of directions without performing the operation.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、屈折率に異方性を有する透明の媒質中に、屈折率が
等方であり、透明の粒子が分散されていることを特徴と
する光学素子である。また、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の発明に係る光学素子が液晶表示セルに
搭載されていることを特徴とする液晶表示装置である。According to the first aspect of the present invention, a transparent medium having an anisotropic refractive index has a refractive index isotropic and transparent particles are dispersed. It is an optical element that is a feature. The invention according to claim 2 is
A liquid crystal display device comprising the optical element according to claim 1 mounted on a liquid crystal display cell.
【００１３】以下、本発明の詳細を説明する。本発明に
おいて、屈折率に異方性を有する媒質としては、入射し
た光を様々な態様で散乱させるものであるため、透明な
ものが用いられる。この媒質を構成する材料について
は、屈折率に異方性を有し、かつ透明とし得る限り特に
限定されない。Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, a transparent medium is used as the medium having anisotropic refractive index because the medium scatters incident light in various modes. The material constituting this medium is not particularly limited as long as it has anisotropic refractive index and can be transparent.
【００１４】屈折率に異方性を有する媒質としては、具
体的には、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフォ
ン、ポリアリレート、ポバールなどの延伸により屈折率
に異方性をもたせ得る樹脂：液晶のように外力や外部環
境によって容易に特定の均一な配向状態を実現し得るも
のが用いられ、液晶材料の場合、低分子液晶及び高分子
液晶の何れをも用いることができる。Examples of the medium having anisotropic refractive index include, for example, a resin such as polycarbonate, polysulfone, polyarylate, and poval, which can have anisotropic refractive index by stretching; In addition, a liquid crystal material that can easily realize a specific uniform alignment state depending on the external environment is used. In the case of a liquid crystal material, either a low molecular liquid crystal or a high molecular liquid crystal can be used.
【００１５】もっとも、異方性散乱機能を付与する上
で、異方性を容易にもたせることができ、かつ異方性の
制御を高精度に行い得るため、液晶材料を用いることが
好ましい。液晶材料の配向状態を制御する方法について
も特に限定されないが、従来より汎用されている方法、
すなわち基板表面に配向膜を形成しラビング処理し、該
ラビング処理された表面に平行に液晶分子を配置する方
法が挙げられる。また、特殊な配向膜を用いることによ
り、基板面に対して垂直に液晶分子を並べることも可能
である。さらに、基板に対して特定の角度をなすように
液晶分子を並べようとする場合、ホモジニアス配向され
た透明電極を有する液晶表示セルに電圧を印加すること
によって行ってもよい。また、液晶性高分子を、液晶発
現温度下で磁場中に配置し、しかる後、冷却することに
より液晶性高分子の配向状態を固定する方法を採用する
ことも可能である。However, it is preferable to use a liquid crystal material because the anisotropy can be easily provided and the anisotropy can be controlled with high precision in providing the anisotropic scattering function. The method for controlling the alignment state of the liquid crystal material is not particularly limited, but a method that has been widely used conventionally,
That is, there is a method in which an alignment film is formed on a substrate surface, rubbed, and liquid crystal molecules are arranged parallel to the rubbed surface. Further, by using a special alignment film, liquid crystal molecules can be arranged perpendicular to the substrate surface. Further, when arranging the liquid crystal molecules so as to form a specific angle with respect to the substrate, it may be performed by applying a voltage to a liquid crystal display cell having transparent electrodes which are homogeneously aligned. It is also possible to adopt a method in which the liquid crystalline polymer is placed in a magnetic field at a temperature at which liquid crystal is developed, and then cooled to fix the orientation state of the liquid crystalline polymer.
【００１６】また、上記媒質としては、低分子量液晶ま
たは電圧もしくは磁界に応答し得る液晶性高分子を媒質
として用いることにより、電圧もしくは磁場の印加によ
り散乱特性を自由に変化させることができ、好ましい。Further, by using a low molecular weight liquid crystal or a liquid crystalline polymer capable of responding to a voltage or a magnetic field as the medium, the scattering characteristics can be freely changed by applying a voltage or a magnetic field. .
【００１７】本発明において、屈折率に異方性を有する
媒質中に分散させる粒子としては、屈折率が等方な粒子
である限り特に限定されるものではない。屈折率が等方
な粒子の具体的な例としては、例えば、アクリル系樹
脂、架橋ポリスチレン系樹脂などの合成樹脂からなる粒
子、ガラス粒子、シリカ粒子などを例示することができ
る。また、粒子の屈折率については、目的とする散乱特
性に応じて適宜選択すればよい。In the present invention, the particles dispersed in a medium having anisotropic refractive index are not particularly limited as long as the particles have an isotropic refractive index. Specific examples of particles having an isotropic refractive index include, for example, particles made of a synthetic resin such as an acrylic resin and a crosslinked polystyrene resin, glass particles, and silica particles. Further, the refractive index of the particles may be appropriately selected depending on the desired scattering characteristics.
【００１８】次に、種々の散乱特性が得られる本発明の
光学素子の実施態様を説明する。第１の実施態様は、屈
折率異方性を有する媒質の最大屈折率と最小屈折率との
間の屈折率を有する屈折率が等方な粒子を分散させてな
る光学素子である。この場合、特定の方向から光学素子
を見た場合、透明に見えることとなり、他の方向から光
学素子を見ると、散乱されて白濁して見えることにな
る。これを、図１及び図２を参照して説明する。Next, embodiments of the optical element of the present invention which can obtain various scattering characteristics will be described. The first embodiment is an optical element in which particles having a refractive index between the maximum refractive index and the minimum refractive index of a medium having a refractive index anisotropy and having a refractive index isotropic are dispersed. In this case, when the optical element is viewed from a specific direction, the optical element appears transparent, and when the optical element is viewed from another direction, the optical element is scattered and appears cloudy. This will be described with reference to FIGS.
【００１９】いま、屈折率異方性を有する媒質がシート
状物であるとし、該シートの厚み方向をｚ方向としたｘ
−ｙ−ｚ直交座標を仮定する。この場合に、媒質のｘ方
向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎ
ｘ≧ｎｙ＝ｎｚであるように屈折率異方性が与えられて
いるとする。Now, it is assumed that the medium having the refractive index anisotropy is a sheet, and the thickness of the sheet is x.
-Y-z rectangular coordinates are assumed. In this case, the refractive indices nx, ny, and nz of the medium in the x, y, and z directions are n
It is assumed that the refractive index anisotropy is given so that x ≧ ny = nz.
【００２０】他方、媒質に分散されている屈折率が等方
な粒子の屈折率をｎとし、該屈折率がｎｙ及びｎｚと等
しいとすると、ｙｚ断面及びｘｚ断面における屈折現象
は、それぞれ、図１及び図２に示す通りとなる。On the other hand, assuming that the refractive index of a particle having an isotropic refractive index dispersed in a medium is n and that the refractive index is equal to ny and nz, the refraction phenomena in the yz section and the xz section are respectively shown in FIG. 1 and FIG.
【００２１】すなわち、図１（ａ）に示すように、ｙｚ
断面では粒子１に入射した光は矢印で示すように直進す
る。従って、図１（ｂ）に示すように、媒質２中に複数
の粒子１が分散されている状態において、ｙｚ断面内の
様々な方向の光は、全て矢印で示すように直進すること
になる。すなわち、ｙｚ断面では、粒子１と媒質２とに
屈折率差が存在しないため、屈折現象が生じず、ｙｚ断
面内の様々な方向の光は直進する。That is, as shown in FIG.
In the cross section, the light incident on the particle 1 goes straight as indicated by the arrow. Therefore, as shown in FIG. 1B, in the state where the plurality of particles 1 are dispersed in the medium 2, all the lights in various directions in the yz cross section go straight as indicated by arrows. . That is, in the yz section, since there is no difference in the refractive index between the particle 1 and the medium 2, no refraction phenomenon occurs, and light in various directions in the yz section travels straight.
【００２２】これに対して、ｘｚ断面では、図２（ａ）
に示すように、粒子１に入射した光は、ｚ方向に進む光
を除いては、屈折率差により屈折する。従って、図２
（ｂ）に示すように、媒質２に複数の粒子１が分散され
ている場合、ｘｚ断面内では、ｚ方向の光以外は、粒子
１と媒質２との屈折率差により屈折し、散乱することに
なる。On the other hand, in the xz section, FIG.
As shown in (1), light incident on the particle 1 is refracted by a difference in refractive index except for light traveling in the z direction. Therefore, FIG.
As shown in (b), when a plurality of particles 1 are dispersed in the medium 2, in the xz cross section, light other than light in the z direction is refracted and scattered due to a difference in refractive index between the particles 1 and the medium 2. Will be.
【００２３】よって、粒子の屈折率を、屈折率異方性を
有する媒質の何れかの方向の屈折率と等しくすることに
より、該何れかの方向に入射した光を直進させることが
でき、それ以外の方向の光については屈折率差により散
乱させることができ、その結果、特定の方向から見た場
合に透明であり、それ以外の方向から見た場合に白濁し
たように見える光学素子を実現することができる。Therefore, by making the refractive index of the particles equal to the refractive index in any direction of the medium having the refractive index anisotropy, light incident in any direction can be made to travel straight. Light in other directions can be scattered by the difference in the refractive index, resulting in an optical element that is transparent when viewed from a specific direction and looks cloudy when viewed from other directions can do.
【００２４】言い換えれば、屈折率が等方な粒子の屈折
率を、屈折率異方性を有する媒質の最小屈折率以上、最
大屈折率以下とすれば、粒子の屈折率が、屈折率異方性
を有する媒質の何れかの方向における屈折率と一致する
ことになるため、特定の方向においてのみ光を直進さ
せ、それ以外の方向の光を散乱させる異方性光散乱機能
を得ることができる。In other words, if the refractive index of the particles having the isotropic refractive index is not less than the minimum refractive index and not more than the maximum refractive index of the medium having the refractive index anisotropy, the refractive index of the particles becomes anisotropic. Since the index of refraction coincides with the refractive index in any direction of the medium having the property, it is possible to obtain an anisotropic light scattering function of causing light to travel straight only in a specific direction and scattering light in other directions.
【００２５】本発明の光学素子の第２の実施態様として
は、屈折率異方性を有する媒質の最大屈折率以上、ある
いは最小屈折率以下の屈折率を有する粒子を媒質に分散
させてなる光学素子が挙げられる。この場合には、分散
される粒子の屈折率が、媒質の何れの方向の屈折率とも
一致しないことになるため、光は全方位に散乱され、さ
らに散乱特性自体に異方性をもたせることができる。As a second embodiment of the optical element of the present invention, there is provided an optical element in which particles having a refractive index not less than the maximum refractive index or not more than the minimum refractive index of a medium having refractive index anisotropy are dispersed in the medium. Element. In this case, since the refractive index of the dispersed particles does not match the refractive index in any direction of the medium, the light is scattered in all directions, and the scattering characteristics themselves may have anisotropy. it can.
【００２６】例えば、媒質がある方向において最大屈折
率ｎ1 を示し、他のある方向において最小屈折率ｎ2 を
示すこととし、（ｎ1 ＞ｎ2 ）、かつ粒子の屈折率ｎ
を、ｎ＜ｎ2 とする。この場合には、粒子の屈折率ｎ
が、媒質のあらゆる方向の屈折率と一致しないため、光
は全方位に散乱されることになる。もっとも、粒子の屈
折率ｎが、媒質の最大屈折率ｎ1 よりも最小屈折率ｎ2
に近いため、最小屈折率方向に近い方向において散乱が
弱くなり、最大屈折率方向において強く散乱し、従って
散乱特性に異方性がもたせられることになる。For example, the medium has a maximum refractive index n 1 in one direction, a minimum refractive index n 2 in another direction, (n 1 > n 2 ), and the refractive index n of the particles.
Is set to n <n 2 . In this case, the refractive index n of the particles
Does not match the index of refraction in all directions of the medium, so that light is scattered in all directions. However, the refractive index n of the particles is smaller than the maximum refractive index n 1 of the medium by the minimum refractive index n 2.
, The scattering is weaker in the direction near the minimum refractive index direction, and the scattering is strong in the maximum refractive index direction, so that the scattering characteristics have anisotropy.
【００２７】本発明の光学素子において、上記屈折率が
等方な粒子の形状及び大きさについては、特に限定され
るものではない。すなわち、散乱特性を強めたい場合に
は、光の進行方向に複数の粒子が配置されておればよい
ため、光学素子の厚みよりも小さい粒子を分散させるこ
とが望ましい。もっとも、粒子の大きさについては、可
視光で光散乱特性を確認した場合に、散乱特性の異方性
を認識し得る大きさ以上であることが必要である。In the optical element of the present invention, the shape and size of the particles having the isotropic refractive index are not particularly limited. That is, when it is desired to enhance the scattering characteristics, a plurality of particles need only be arranged in the traveling direction of light, and it is desirable to disperse particles smaller than the thickness of the optical element. However, the size of the particles needs to be larger than the size at which the anisotropy of the scattering characteristics can be recognized when the light scattering characteristics are confirmed with visible light.
【００２８】また、本発明に係る光学素子の厚みについ
ても特に限定されるものではないが、使用する媒質によ
って均一な異方性が得られない場合があるため、使用す
る媒質に応じて最適な厚みは異なる。Although the thickness of the optical element according to the present invention is not particularly limited, uniform anisotropy may not be obtained depending on the medium used. The thickness is different.
【００２９】本発明に係る光学素子は、媒質中に上記粒
子を分散させることを特徴とするものであるが、媒質の
厚みがかなり薄い場合には、粒子の分散されている媒質
は、ガラス基板や合成樹脂基板などの基板に薄膜として
形成されているものであってもよく、あるいは媒質があ
る程度の厚みを有する場合には、粒子が分散されている
媒質自体で他の部品等に組み合わされている形態のもの
であってもよい。The optical element according to the present invention is characterized in that the above particles are dispersed in a medium. When the thickness of the medium is extremely small, the medium in which the particles are dispersed is made of a glass substrate. Or may be formed as a thin film on a substrate such as a synthetic resin substrate, or when the medium has a certain thickness, the medium in which the particles are dispersed is combined with other components and the like. May be used.
【００３０】また、本発明に係る光学素子は、請求項２
に記載の発明のように、液晶表示装置に好適に用いられ
る。すなわち、請求項２に記載の発明では、上記光学素
子が、液晶表示セルに搭載される。この液晶表示セル及
び搭載方法については、目的とする特性に応じて適宜変
更し得る。すなわち、液晶表示セルに本発明に係る光学
素子を直接積層してもよく、他の適宜の透明な層もしく
は他の光学機能を有する層を介して液晶表示セルに積層
してもよい。Further, the optical element according to the present invention is as follows.
It is suitably used for a liquid crystal display device as in the invention described in (1). That is, in the invention described in claim 2, the optical element is mounted on a liquid crystal display cell. The liquid crystal display cell and the mounting method can be appropriately changed according to the desired characteristics. That is, the optical element according to the present invention may be directly laminated on the liquid crystal display cell, or may be laminated on the liquid crystal display cell via another appropriate transparent layer or a layer having another optical function.
【００３１】さらに、上述した電圧もしくは磁場の印加
により散乱特性を自由に変化させ得るように光学素子を
構成した場合、このような光学素子を液晶表示セルに組
み合わせることにより、電圧もしくは磁場の制御によ
り、視野角を制御し得る液晶表示装置を構成することが
できる。Further, when an optical element is configured so that the scattering characteristics can be freely changed by applying the above-described voltage or magnetic field, by combining such an optical element with a liquid crystal display cell, the voltage or magnetic field can be controlled. In addition, a liquid crystal display device capable of controlling the viewing angle can be configured.
【００３２】[0032]
【実施例】以下、本発明の非限定的な実施例を挙げるこ
とにより、本発明を明らかにする。なお、以下の実施例
及び比較例における屈折率値は、全て波長５８９．６ｎ
ｍにおける値である。The present invention will be clarified by the following non-limiting examples. The refractive index values in the following Examples and Comparative Examples were all 589.6 n wavelength.
m.
【００３３】（実施例１）液晶性化合物（ｎo ＝１．５
２７、ｎe ＝１．６８６、但しｎo ，ｎe は、それぞ
れ、５８９．６ｎｍの波長における異常光屈折率及び通
常光屈折率を示す。ガラス転移点Ｔｇ＝２０℃、等方化
点Ｔｉ＝８７℃）３０ｇと、平均粒径３．０μｍの球状
のガラス粒子（屈折率ｎ＝１．５２５）１．５ｇとをア
ニソール１００ｇに混合し、ホモジナイザーを用いて７
０００ｒｐｍ×２０分で攪拌し、光学素子調製用溶液を
得た。[0033] (Example 1) the liquid crystal compound (n o = 1.5
27, n e = 1.686, where n o, n e, respectively, show the extraordinary refractive index and the ordinary light refractive index at a wavelength of 589.6 nm. 30 g of glass transition point Tg = 20 ° C., isotropic point Ti = 87 ° C.) and 1.5 g of spherical glass particles having an average particle diameter of 3.0 μm (refractive index n = 1.525) were mixed with 100 g of anisole. 7 using a homogenizer
The mixture was stirred at 2,000 rpm for 20 minutes to obtain a solution for preparing an optical element.
【００３４】この溶液を、表面がラビング処理されたケ
ン化トリアセチルセルロースフィルム基板上に、スピン
コーターを用い１０００ｒｐｍ×１分の条件で塗工し
た。上記溶液が塗工されたフィルムを９０℃に設定され
たギアオーブン中で１０分間乾燥し、しかる後、オーブ
ン内で７０℃まで冷却し配向を固定した。This solution was applied on a saponified triacetylcellulose film substrate having a rubbed surface under a condition of 1000 rpm × 1 minute using a spin coater. The film coated with the solution was dried in a gear oven set at 90 ° C. for 10 minutes, and then cooled to 70 ° C. in the oven to fix the orientation.
【００３５】上記のようにして得たフィルムでは、塗工
された液晶層の厚みが１２μｍであり、液晶が均一にホ
モジニアス配向していた。上記フィルムを法線方向から
ラビング方向に向かって連続的に角度を変えて観察した
ところ、法線方向では透明であったフィルムが、法線方
向からの角度が増大するにつれて白濁して見えた。次
に、フィルムの法線方向からラビング方向と直交する方
向に角度を変えて観察したところ、何れの角度において
もほぼ透明であった。In the film obtained as described above, the thickness of the applied liquid crystal layer was 12 μm, and the liquid crystal was homogeneously aligned. When the film was observed while continuously changing its angle from the normal direction to the rubbing direction, the film that was transparent in the normal direction appeared cloudy as the angle from the normal direction increased. Next, when the film was observed at different angles from the normal direction of the film to the direction perpendicular to the rubbing direction, it was almost transparent at any angle.
【００３６】（実施例２）実施例１で用意した溶液を用
い、表面が垂直配向処理されているガラス基板上に実施
例１と同様にして塗工し、塗工されたガラス基板を実施
例１と同様にして乾燥・配向固定処理を施した。(Example 2) The solution prepared in Example 1 was coated on a glass substrate whose surface was vertically oriented in the same manner as in Example 1, and the coated glass substrate was used as an example. Drying and orientation fixing treatment was performed in the same manner as in 1.
【００３７】得られたガラス基板上の塗工された層、す
なわち液晶層の厚みは１１μｍであり、液晶性化合物は
ガラス基板に対して垂直方向に配向していた。上記ガラ
ス基板上の液晶層をガラス基板に対して法線方向から連
続的にフィルム水平方向となるまで角度を変えて観察し
たところ、法線方向では白濁していたのに対し、水平方
向に近付くにつれて白濁の度合いが小さくなっていっ
た。また、法線方向から水平方向に角度を変えるに際
し、液晶層面内方向の何れの方向に角度を連続的に変化
させても、同様の変化が見られた。The thickness of the coated layer on the obtained glass substrate, that is, the liquid crystal layer was 11 μm, and the liquid crystal compound was oriented in the direction perpendicular to the glass substrate. When the liquid crystal layer on the glass substrate was observed while changing the angle from the normal direction to the glass substrate continuously to the horizontal direction of the film, the liquid crystal layer became cloudy in the normal direction but approached the horizontal direction. The degree of cloudiness became smaller as time went on. Further, when the angle was changed from the normal direction to the horizontal direction, the same change was observed when the angle was continuously changed in any direction of the in-plane direction of the liquid crystal layer.
【００３８】（実施例３）屈折率ｎ＝１．５５０のガラ
ス粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様にして
溶液を調製し、実施例２と同様に垂直配向処理が施され
ているガラス基板上に実施例１と同様にして溶液を塗工
し、乾燥し、配向固定処理した。Example 3 A solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that glass particles having a refractive index of n = 1.550 were used, and a vertical alignment treatment was performed in the same manner as in Example 2. The solution was applied on the glass substrate in the same manner as in Example 1, dried, and subjected to orientation fixing treatment.
【００３９】得られたガラス基板上の液晶層の厚みは１
２μｍであり、液晶性化合物は垂直配向していた。上記
ガラス基板上の液晶層を法線方向から連続的にフィルム
水平方向に角度を変えて観察したところ、法線方向では
白濁していたフィルムが法線方向から約７０度傾斜した
角度で透明になり、さらに傾斜角度を増すと白濁してい
った。また、法線方向から液晶層面内の何れの方向に角
度を変化させていっても、同様の変化が見られた。The thickness of the liquid crystal layer on the obtained glass substrate is 1
2 μm, and the liquid crystal compound was vertically aligned. When the liquid crystal layer on the glass substrate was continuously observed from the normal direction by changing the angle in the horizontal direction of the film, the film that was clouded in the normal direction became transparent at an angle of about 70 degrees from the normal direction. It became cloudy when the inclination angle was further increased. The same change was observed when the angle was changed from the normal direction to any direction in the liquid crystal layer plane.
【００４０】（実施例４）配向膜が形成されてラビング
処理されている一対の電極付きガラス基板を、互いのラ
ビング方向がアンチパラレルとなるように、かつ両者の
間隔すなわちセルギャップが１０μｍとなるようにして
セルを作製した。(Example 4) A pair of glass substrates with electrodes on which an alignment film is formed and subjected to rubbing treatment are set so that the rubbing directions are antiparallel, and the distance between them, that is, the cell gap is 10 µm. Thus, a cell was produced.
【００４１】上記セル内に、予めアクリル系粒子（平均
粒径２μｍ、ｎ＝１．４８６（５８９．６ｎｍ））を濃
度５重量％で分散させた液晶（Ｍｅｒｃｋ社製、商品
名：ＺＬＩ−３７００−０００、ｎo ＝１．４８５、ｎ
e ＝１．５８６）を封入し、ホモジニアス配向の液晶セ
ルを得た。A liquid crystal (trade name: ZLI-3700, manufactured by Merck) in which acrylic particles (average particle size: 2 μm, n = 1.486 (589.6 nm)) were previously dispersed at a concentration of 5% by weight in the cell. -000, n o = 1.485, n
e = 1.586) to obtain a homogeneously aligned liquid crystal cell.
【００４２】上記液晶セルを法線方向から水平方向にラ
ビング処理方向に沿って観察方向を変化させていったと
ころ、法線方向から数度傾いたところで最も透明とな
り、さらに角度を増して観察していくと徐々に白濁して
いった。また、液晶セルの上下の基板間に電圧を印加す
ると、液晶セル内の液晶分子の配向方向の変化に伴い、
透明に見える角度が変化した。When the observation direction of the liquid crystal cell was changed from the normal direction to the horizontal direction along the rubbing direction, the liquid crystal cell became most transparent when it was tilted several degrees from the normal direction, and was further observed at an increased angle. It gradually turned cloudy. When a voltage is applied between the upper and lower substrates of the liquid crystal cell, the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal cell changes,
The angle at which it looks transparent has changed.
【００４３】（実施例５）液晶として、実施例４とは異
なる液晶（Ｍｅｒｃｋ社製、品番：Ｅ−７０、ｎ o ＝
１．５２７、ｎe ＝１．７１４）を用い、その他は実施
例４と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルを
様々な角度から観察したが、透明に見える角度は存在し
なかった。次に、液晶セルに法線方向から直線光を入射
し、出射光分布をラビング方向を含む平面とそれに直交
する平面で比較したところ、ラビング方向では４０度程
度、直交方向では２５度程度の広がりが見られ、光の散
乱特性に異方性が見られた。Example 5 A liquid crystal different from Example 4 was used.
Liquid crystal (Merck, part number: E-70, n o=
1.527, ne= 1.714), others implemented
A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 4. This liquid crystal cell
Observed from various angles, there is an angle that looks transparent
Did not. Next, linear light is incident on the liquid crystal cell from the normal direction.
And the distribution of the emitted light is orthogonal to the plane including the rubbing direction.
Rubbing direction is about 40 degrees
Angle, and about 25 degrees in the orthogonal direction.
Anisotropic turbulence was observed.
【００４４】（実施例６）実施例２で得た光学素子シー
トを２４０度ねじれのＳＴＮ液晶ディスプレイの前側偏
光板と位相差板との間に搭載した。Example 6 The optical element sheet obtained in Example 2 was mounted between a front polarizing plate and a retardation plate of an STN liquid crystal display having a twist of 240 degrees.
【００４５】この液晶ディスプレイに関し、正面と、正
面から６０度のそれぞれの位置からの表示の視認性と８
階調表示における階調反転領域の測定、並びに正面輝度
の拡散層搭載前後の変化の測定を行った。With respect to this liquid crystal display, the visibility of the display from the front and the respective positions at 60 degrees from the front is 8
The measurement of the grayscale inversion region in the grayscale display and the change of the front luminance before and after the mounting of the diffusion layer were measured.
【００４６】正面における視認性は表示の滲みもなく良
好であった。また、正面から６０度傾けた場合の視認性
評価では、滲みが若干あるものの表示は良好であった。
階調反転領域は６０度以上の領域であった。また、正面
輝度は、光学素子シート搭載前に比べ９４％であった。The visibility at the front was good without blurring of the display. In the visibility evaluation when the display was tilted by 60 degrees from the front, the display was good although there was slight bleeding.
The gradation inversion region was a region of 60 degrees or more. Further, the front luminance was 94% as compared with before the mounting of the optical element sheet.
【００４７】（実施例７）実施例２で得た光学素子シー
トをＴＦＴ液晶ディスプレイの前側偏光板と液晶表示セ
ルとの間に搭載した。実施例６と同様にて評価したとこ
ろ、正面における視認性評価では滲みがなく良好であ
り、６０度傾けた視認性評価では、実施例６と同様に、
若干の滲みがあるものの良好であった。階調反転領域は
液晶ディスプレイ下方の５０度以上であった。また、正
面輝度は搭載前に比べて９７％となっていた。Example 7 The optical element sheet obtained in Example 2 was mounted between a front polarizing plate of a TFT liquid crystal display and a liquid crystal display cell. When evaluated in the same manner as in Example 6, in the visibility evaluation on the front side, there was no bleeding, and the visibility was good. In the visibility evaluation inclined at 60 degrees, as in Example 6,
It was good although there was some bleeding. The gradation inversion area was 50 degrees or more below the liquid crystal display. Further, the front luminance was 97% as compared with before the mounting.
【００４８】（比較例１）ポリカーボネート（屈折率が
等方、屈折率ｎ＝１．５８６）１５０ｇと、メタクリレ
ート樹脂系粒子（平均粒径３．０μｍ、ｎ＝１．４９
２）５０ｇとを、塩化メチレン６００ｇに混合し、ホモ
ジナイザーを用いて７０００ｒｐｍ×２０分の条件で攪
拌し、溶液を調製した。Comparative Example 1 150 g of polycarbonate (having an isotropic refractive index and a refractive index of n = 1.586) and methacrylate resin-based particles (average particle size: 3.0 μm, n = 1.49)
2) 50 g was mixed with 600 g of methylene chloride and stirred using a homogenizer at 7000 rpm for 20 minutes to prepare a solution.
【００４９】この溶液をアプリケーターを用いてガラス
基板上に塗工し、４０℃に設定されたギアオーブン内で
１０分間乾燥した。このようにして、厚み２５μｍの白
色フィルムを得た。This solution was applied on a glass substrate using an applicator, and dried in a gear oven set at 40 ° C. for 10 minutes. Thus, a white film having a thickness of 25 μm was obtained.
【００５０】上記白色フィルムを角度を変化させつつ観
察したが、白濁の状態は観察する角度によって変化しな
かった。また、実施例５と同様にして、フィルムに対し
ていくつかの方向についての光散乱特性を比較したが、
異方性は見られず、何れの方向においても、３０度程度
の広がりをもっていた。The white film was observed while changing the angle, but the white turbid state did not change depending on the viewing angle. Further, in the same manner as in Example 5, the light scattering characteristics of the film in several directions were compared.
No anisotropy was observed, and the spread was about 30 degrees in any direction.
【００５１】（比較例２）比較例１で得た光学素子シー
トを、２４０度ねじれのＳＴＮ液晶ディスプレイの前側
偏光板と位相差板との間に搭載した。この液晶ディスプ
レイについて、実施例６と同様にして評価した。その結
果、正面における視認性評価では、表示に滲みが見ら
れ、１０．５ポイント以下の比較的画数の多い漢字につ
いては明瞭に認識できなかった。また、正面から６０度
傾斜させて視認性を評価した場合には、同様に滲みがあ
り、１０．５ポイント以下の比較的画数の多い漢字につ
いては認識できなかった。階調反転領域は６０度以上の
領域であった。正面輝度は、搭載前に比べて５７％に低
下していた。Comparative Example 2 The optical element sheet obtained in Comparative Example 1 was mounted between a front polarizing plate and a phase difference plate of an STN liquid crystal display having a twist of 240 degrees. This liquid crystal display was evaluated in the same manner as in Example 6. As a result, in the visibility evaluation on the front, bleeding was observed in the display, and kanji having a relatively large number of strokes of 10.5 points or less could not be clearly recognized. In addition, when visibility was evaluated by inclining 60 degrees from the front, bleeding was similarly observed, and kanji having a relatively large number of strokes of 10.5 points or less could not be recognized. The gradation inversion region was a region of 60 degrees or more. The front luminance was reduced to 57% as compared with before the mounting.
【００５２】（比較例３）比較例１のシートをＴＦＴ液
晶ディスプレイの前側偏光板と液晶セルとの間に搭載
し、実施例６と同様にして評価した。その結果、正面に
おける視認性評価では、表示に滲みがあり、６ポイント
以下の比較的画数の多い漢字は認識できなかった。ま
た、正面から６０度傾斜した方向から観察した場合の視
認性評価では、同様に滲みがあり、９ポイント以下の比
較的画数の多い漢字を認識することができなかった。階
調反転領域は液晶ディスプレイ下方の５０度以上であっ
た。正面輝度は、搭載前に比べて搭載後は５９％に低下
していた。Comparative Example 3 The sheet of Comparative Example 1 was mounted between the front polarizer of a TFT liquid crystal display and a liquid crystal cell, and evaluated in the same manner as in Example 6. As a result, in the visibility evaluation on the front, bleeding was observed in the display, and kanji having a relatively large number of strokes of 6 points or less could not be recognized. In the visibility evaluation when observed from a direction inclined by 60 degrees from the front, bleeding was similarly observed, and kanji having a relatively large number of strokes of 9 points or less could not be recognized. The gradation inversion area was 50 degrees or more below the liquid crystal display. The front luminance was reduced to 59% after mounting as compared to before mounting.
【００５３】[0053]
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、屈折率
に異方性を有する透明の媒質中に、屈折率が等方であ
り、透明の粒子が分散されているため、媒質の屈折率異
方性により、異方性光散乱機能を有する光学素子を提供
することができる。しかも、上記屈折率が等方な粒子の
屈折率を制御することにより、様々な異方性散乱機能を
有する光学素子を提供することができる。According to the first aspect of the present invention, a transparent medium having an anisotropic refractive index has an isotropic refractive index and transparent particles are dispersed. By the refractive index anisotropy, an optical element having an anisotropic light scattering function can be provided. In addition, by controlling the refractive index of the particles having the isotropic refractive index, it is possible to provide optical elements having various anisotropic scattering functions.
【００５４】例えば、屈折率が等方な粒子の屈折率を、
媒質の最小屈折率〜最大屈折率の範囲とすることによ
り、粒子の屈折率が媒質の屈折率と一致する方向では、
光を直進させることができ、該方向から観察した場合に
透明であり、その他の方向では光が散乱し、白濁して見
える光学素子を構成することができる。また、粒子の屈
折率を、媒質の最小屈折率未満、最大屈折率超の何れか
とした場合には、全方向にわたって散乱機能を有し、し
かも散乱状態に異方性を有する光学素子を提供すること
ができる。For example, the refractive index of an isotropic particle is
By setting the range of the minimum refractive index to the maximum refractive index of the medium, in the direction in which the refractive index of the particles matches the refractive index of the medium,
It is possible to configure an optical element that can make light go straight, is transparent when observed from the direction, and scatters light in other directions and appears cloudy. Further, when the refractive index of the particles is less than the minimum refractive index of the medium or more than the maximum refractive index, an optical element having a scattering function in all directions and having anisotropic scattering state is provided. be able to.
【００５５】従って、媒質の屈折率異方性及び屈折率
値、並びに粒子の屈折率を制御することにより、様々な
異方性光散乱機能を有する光学素子を得ることができる
ので、液晶表示装置などの様々な表示装置や光学機器に
おいて、要求される光散乱特性に応じた光学素子を容易
に構成することができる。Therefore, by controlling the refractive index anisotropy and the refractive index value of the medium and the refractive index of the particles, it is possible to obtain optical elements having various anisotropic light scattering functions. In various display devices and optical apparatuses, optical elements corresponding to required light scattering characteristics can be easily configured.
【００５６】請求項２に記載の発明に係る液晶表示装置
では、液晶表示セルに請求項１に記載の発明に係る光学
素子が搭載されているため、液晶表示セルに応じて、最
適な異方性光散乱機能を有する光学素子を組み合わせる
ことができるので、正面透過光量を低下させることな
く、階調反転の起こる領域のみで散乱光とすることがで
き、かつ正面における視認性を低下させることなく視野
角を拡げることが可能となる。In the liquid crystal display device according to the second aspect of the present invention, the optical element according to the first aspect of the present invention is mounted on the liquid crystal display cell. Since an optical element having a scattering function can be combined, it is possible to generate scattered light only in a region where gradation inversion occurs, without reducing the amount of transmitted light in front, and to reduce the viewing angle without reducing visibility in the front. Can be expanded.
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、請求項１に記
載の発明に係る光学素子において、媒質の屈折率と粒子
の屈折率とが等しい断面における光の進行状況を説明す
るための各断面図。FIGS. 1 (a) and 1 (b) are each for explaining the progress of light in a cross section where the refractive index of a medium is equal to the refractive index of particles in the optical element according to the first aspect of the present invention. FIG.
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、請求項１に記
載の発明に係る光学素子において、媒質の屈折率と粒子
の屈折率とがＺ軸方向でのみ一致しているＸＺ断面にお
ける光の進行状況を説明するための各断面図。FIGS. 2A and 2B are XZ cross-sections of the optical element according to the first embodiment, in which the refractive index of the medium and the refractive index of the particles match only in the Z-axis direction. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the progress of light in FIG.
１…粒子 ２…媒質 1 ... particles 2 ... medium
Claims (2)
に、屈折率が等方であり、透明の粒子が分散されている
ことを特徴とする光学素子。1. An optical element, wherein transparent particles having an isotropic refractive index and dispersed in a transparent medium having an anisotropic refractive index are dispersed.
ルに搭載されていることを特徴とする液晶表示装置。2. A liquid crystal display device, wherein the optical element according to claim 1 is mounted on a liquid crystal display cell.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18534997A JPH1129772A (en) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18534997A JPH1129772A (en) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Optical element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1129772A true JPH1129772A (en) | 1999-02-02 |
Family
ID=16169242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18534997A Withdrawn JPH1129772A (en) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Optical element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1129772A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004034145A1 (en) * | 2002-10-11 | 2006-02-09 | 内田 龍男 | Rear projection display screen |
| US7046443B2 (en) | 2002-07-24 | 2006-05-16 | Nitto Denko Corporation | Anisotropic light scattering element, anisotropic light scattering polarizing plate using the same, and image display device using the same |
| WO2016122313A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Electro-optical device stack |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP18534997A patent/JPH1129772A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7046443B2 (en) | 2002-07-24 | 2006-05-16 | Nitto Denko Corporation | Anisotropic light scattering element, anisotropic light scattering polarizing plate using the same, and image display device using the same |
| JPWO2004034145A1 (en) * | 2002-10-11 | 2006-02-09 | 内田 龍男 | Rear projection display screen |
| WO2016122313A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Electro-optical device stack |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070328 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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