(57)【要約】【課題】より理想的な視野角制御を行える光制御シート、および該光制御シートを備えた表示装置を提供する。【解決手段】基材層と、該基材層上に形成された光制御層と、を有する光制御シートであって、光制御層が、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部と、隣り合う前記光透過部間に形成されたエレクトロクロミック部と、を備え、さらに、エレクトロミック部に電荷を印加可能な電極を備え、エレクトロクロミック部は、電荷を印加することによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含み、光透過部の長手方向に垂直な断面において光透過部は略台形の断面を有しており、当該略台形断面の上底の幅をｄ１、下底の幅をｄ２、高さをＨとしたとき、２．１≦Ｈ／（（ｄ１＋ｄ２）／２）≦３．１が成り立つ、光制御シートとする。【選択図】図８
2015069014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、該基材層上に形成された光制御層と、を有する光制御シートであって、
前記光制御層が、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部と、隣り合う前記光透過部間に形成されたエレクトロクロミック部と、を備え、
さらに、前記エレクトロミック部に電荷を印加可能な電極を備え、
前記エレクトロクロミック部は、前記電荷を印加することによって光を遮断できる色に変調するとともに、前記電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含み、
前記光透過部の長手方向に垂直な断面において前記光透過部は略台形の断面を有しており、当該略台形断面の上底の幅をｄ１、下底の幅をｄ２、高さをＨとしたとき、
２．１≦Ｈ／（（ｄ１＋ｄ２）／２）≦３．１
が成り立つ、光制御シート。
【請求項２】
前記電極が前記エレクトロミック部の長手方向の両端部に備えられる、請求項１に記載の光制御シート。
【請求項３】
光源と、該光源の観察者側に配置された請求項１または２に記載の光制御シートと、を備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の透過および遮断を制御して出射する光制御シートと該光制御シートを備えた表示装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や画像を表示する表示装置の１つとして、液晶表示装置がある。液晶表示装置は、バックライト（面光源装置）から投射された光源光（白色光）を、映像情報を含む液晶表示パネルに供給し、透過させることにより、映像を正面側（観察者側）に出射する表示装置である。液晶表示装置には、面光源装置及び液晶表示パネル以外にも、観察者が適切に映像を観察できるように各種機能を有するシートが備えられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、複数の透明層とエレクトロクロミック層とが交互に配置された視野制御素子を備えた液晶表示装置が開示されている。当該液晶表示装置によれば、複数人で表示を見ることができ広視野表示と、斜め方向から他者により表示を覗き見られることを抑制できる狭視野表示を行うことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５５７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された視野制御素子に備えられるエレクトロクロミック層は断面が矩形形状を有している。また、特許文献１には視野制御素子の好ましい厚さが規定されている。しかしながら、特許文献１に記載されているような断面が矩形形状のエレクトロクロミック層を有した視野制御素子では、量産が困難である。また、特許文献１の図４等の記載から、特許文献１に記載された視野制御素子による視野角制御はおおよそ４５°程度に制限可能であるが、表示装置において他者からのいわゆる覗き見を防止するためには、視野角をより狭める必要がある。すなわち、覗き見を防止するためには少なくとも４０°、理想的には３０°程度に視野角を制限する必要があると考えられる。
【０００６】
そこで本発明は上記した問題点に鑑み、より理想的な視野角制御を行うことができ、且つ製造が容易な光制御シート、および該光制御シートを備えた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基材層と、該基材層上に形成された光制御層と、を有する光制御シートであって、光制御層が、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部と、隣り合う光透過部間に形成されたエレクトロクロミック部と、を備え、さらに、エレクトロミック部に電荷を印加可能な電極を備え、エレクトロクロミック部は、電荷を印加することによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含み、光透過部の長手方向に垂直な断面において光透過部は略台形の断面を有しており、当該略台形断面の上底の幅をｄ１、下底の幅をｄ２、高さをＨとしたとき、２．１≦Ｈ／（（ｄ１＋ｄ２）／２）≦３．１が成り立つ、光制御シートである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光制御シートにおいて、電極がエレクトロミック部の長手方向の両端部に備えられる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、光源と、該光源の観察者側に配置された請求項１または２に記載の光制御シートと、を備えた表示装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より理想的な視野角制御を行うことができ、且つ容易に製造できる光制御シート、および該光制御シートを備えた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】１つの形態にかかる映像源ユニット１０を説明する分解斜視図である。
【図２】図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）の断面を示す分解図である。
【図３】図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）の断面を示す分解図である。
【図４】導光板２１の一部を拡大した図である。
【図５】プリズムシート３０の一部を拡大した図である。
【図６】光制御シート５０の断面を示す図である。
【図７】光制御シート５０の平面図である。
【図８】エレクトロクロミック部５４の機能を説明するための面である。
【図９】光制御シート５０の製造工程の一部を説明する図である。
【図１０】光制御シート５０の製造工程の他の一部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す各図面は構成部材を概念的に示すものであり、部材の大きさや比率を正確に示すものではない。また、以下に示す各図面において、見やすさのため繰り返しとなる符号を省略することがある。
【００１４】
図１は、液晶表示装置の一部である映像源ユニット１０を概念的に表した分解斜視図である。図１において、紙面下方が光源側、紙面上方が観察者側となる。
【００１５】
液晶表示装置は、映像源ユニット１０を有しており、映像源ユニット１０に含まれる面光源装置２０から出射された白色の光源光が液晶パネル１５を透過して映像情報を得てから観察者側に提供される。液晶表示装置は不図示の筐体を備え、ここに映像源ユニット１０が内蔵される。筐体は液晶表示装置の外殻を形成し、液晶表示装置を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また、筐体は映像源ユニット１０を支持可能に開口を有しており、該開口に映像源ユニット１０が嵌め込まれて取り付けられている。その他、液晶表示装置には液晶表示装置として機能するための各種公知の構成部材が備えられている。
【００１６】
映像源ユニット１０は、面光源装置２０、液晶パネル１５、および光制御シート５０を備えている。図示した形態例では、光制御シート５０は、液晶パネル１５より観察者側に配置されている。
【００１７】
液晶パネル１５は、観察者側に配置された上偏光板１３、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４、及び、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル１２を有している。偏光板１３、１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波及びＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００１８】
液晶セル１２は、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶セル１２の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶セル１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、又は、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
【００１９】
このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。液晶パネルにはその形式に様々なものがあるが、特に限定されることなく用いることができる。
【００２０】
次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）の断面を示す分解図、図３には図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）の断面を示す分解図を示した。
【００２１】
面光源装置２０は、液晶パネル１５のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１乃至図３からわかるように、本形態では面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板２１と、光源２５と、プリズムシート３０と、反射シート４０と、を有している。
【００２２】
導光板２１は、図１乃至図３からわかるように、基部２２、裏面プリズム２２ａ、及び単位光学要素部２３を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材であり、一方の板面側に単位光学要素部２３が配置されて出光面が形成されている。他方の板面側は裏面とされ、裏面プリズム２２ａが形成されている。すなわち後で説明するように導光板２１にはその表裏面のそれぞれに凹凸形状を備えている。
【００２３】
基部２２、裏面プリズム２２ａ、及び単位光学要素部２３をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることが好ましい。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。
【００２４】
基部２２は、裏面プリズム２２ａ及び単位光学要素部２３のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状の部位である。
【００２５】
裏面プリズム２２ａは、基部２２の裏面側（単位光学要素部２３が配置される側とは反対側の板面）に形成される凹凸形状であり、三角柱状の複数の裏面プリズム２２ａが並列されている。裏面プリズム２２ａは、凸部の稜線が図３の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の裏面プリズム２２ａは当該延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。本形態の裏面プリズム２２ａは断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。
【００２６】
単位光学要素部２３は、基部２２のうち裏面プリズム２２ａとは反対側（観察者側の面）に形成される凹凸形状であり、複数の凸部である単位光学要素２３ａが並列されている。単位光学要素２３ａは導光板２１を面光源装置に用いた場合に出光面として機能する部位である。
単位光学要素２３ａは、図１、図３に表されるように断面略三角形を有し該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位光学要素２３ａが延在する方向は、単位光学要素２３ａが並列される方向及び裏面プリズム２２ａの稜線が延びる方向に対して直交する方向である。すなわち単位光学要素２３ａはその稜線が裏面プリズム２２ａの稜線と平面視で直交するように構成されている。
【００２７】
図４には図３のうち導光板２１の一部を拡大した図を示した。単位光学要素２３ａは、基部２２の一方の面上に底辺を有し、基部２２から突出する凸部となる略三角形形状を有している。本形態の単位光学要素２３ａでは、当該断面における底辺に対向する頂点が曲線状とされている。
【００２８】
また、本形態では、単位光学要素２３ａは図３、図４に現れる断面（単位光学要素２３ａが並列される方向に沿った断面）において、略二等辺三角形である。これによれば、正面方向輝度を効果的に上昇させること、および、単位光学要素２３ａの並列方向に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することができる。
ただし、本形態の断面は略二等辺三角形であるが必ずしもこれに限定されることなく、他の形状の三角形（例えば不等辺三角形）又は四角形、五角形をはじめとする多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。
【００２９】
なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含む。また同様に、本件明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
【００３０】
以上のような構成を有する導光板２１の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素２３ａの具体例として、導光板２１の板面に沿った幅Ｗａ（図４参照）は２０μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、導光板２１の板面への法線方向ｎｄに沿った単位光学要素２３ａの高さＨａ（図４参照）を４μｍ以上２５０μｍ以下とすることができる。また、単位光学要素２３ａの断面形状が三角形形状からなる場合には、頂角θ４（図４参照）の角度を９０°以上１５０°以下とすることができる。
一方、基部２２の厚さは、０．３５ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。
【００３１】
以上のような構成からなる導光板２１は、押し出し成型により、又は、基材上に裏面プリズム２２ａ、及び／又は単位光学要素２３ａを賦型することにより、製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２、裏面プリズム２２ａ、及び単位光学要素部２３が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、裏面プリズム２２ａ、単位光学要素部２３が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。
【００３２】
図１乃至図３に戻って、光源２５について説明する。光源２５は、導光板２１の基部２２の２組の側面のうち、単位光学要素２３ａが延在する長手方向両端となる一組の側面の一方又は両方に配置される。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本形態では光源２５は複数のＬＥＤからなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの出力、すなわち、各ＬＥＤの点灯、消灯、および／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを、他のＬＥＤの出力から独立して調節し得るように構成されている。
【００３３】
次にプリズムシート３０について説明する。図１乃至図３からわかるように、プリズムシート３０は、シート状に形成された本体部３１と、本体部３１の面のうち、導光板２１に対向する面、すなわち入光側面に設けられた単位プリズム部３２と、本体部３１の面のうち、単位プリズム部３２とは反対側の面、すなわち出光側面に設けられた光拡散層３３と、を備えている。
【００３４】
このプリズムシート３０は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。この集光機能は、主として、プリズムシート３０のうち、単位プリズム部３２によって発揮される。また、プリズムシート３０は液晶パネル１５との間における干渉縞発生の防止、及びキズ等の不具合を隠す機能を有している。この機能は主として光拡散層３３によって発揮される。
【００３５】
図１乃至図３に示すように、本体部３１は、単位プリズム部３２及び光拡散層３３を支持する機能を有する平板状のシート状部材である。
【００３６】
単位プリズム部３２は、図１乃至図３によく表れているように、複数の単位プリズム３２ａが本体部３１の入光側面に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム３２ａは、当該並べられる方向に直交する方向に、図５に示した所定の断面形状を維持して延びるように形成された柱状の部材である。その延在する方向は、単位プリズム３２ａが並べられる方向に直交する他、上記した導光板２１の単位光学要素２３ａが延びる方向に対して９０度ずれた方向である。従って、単位プリズム３２ａの延在方向と単位光学要素２３ａの延在方向とは表示装置を正面から見た場合に直交する。
【００３７】
また、単位プリズム３２ａの長手方向は、正面から観察した場合に、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と交差している。好ましくは、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、表示装置の表示面と平行な面（プリズムシート３０の本体部３１のシート面と平行な面）上で４５°より大きく１３５°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム３２ａの長手方向と下偏光板１４の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、１８０°以下の角度のことを意味している。とりわけ、本形態においては、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して直交し、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａが並べられる方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と平行になっていることが好ましい。
【００３８】
次に単位プリズム３２ａの並列方向の断面形状について説明する。図５は、図２のうち、プリズムシート３０の一部を拡大した図である。ここでｎｄは本体部３１のシート面の法線方向を表わしている。
【００３９】
図５からわかるように、本形態では、単位プリズム３２ａは、本体部３１の導光板２１側に突出した二等辺三角形の断面を有している。すなわち、本体部３１のシート面と平行な方向の単位プリズム３２ａの幅は、本体部３１の法線方向ｎｄに沿って本体部３１から離れるにつれて小さくなる。
【００４０】
また、本形態では、単位プリズム３２ａの外輪郭は、本体部３１の法線方向ｎｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、プリズムシート３０の出光面における輝度は、単位プリズム３２ａの並列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。特に光源が２列（２辺）配列されている場合は、線対称形が多いが、光源が１列（１辺）の場合は、必ずしも対称形とは限らない。
【００４１】
ここで、単位プリズム３２ａの寸法は特に限定されるものではないが、頂角θ５（図５参照）は６０°以上７０°以下、底辺幅Ｗは５０μｍ程度とすることにより適切な集光特性を得ることができることが多い。
【００４２】
本形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよい。また斜面の形状が折れ線状や曲線であってもよい。
【００４３】
光拡散層３３は、透光性を有する樹脂からなる層に該樹脂とは屈折率の異なる多数の光拡散粒子を分散させてなる層である。光拡散層３３の表面からは光拡散粒子の一部が突出していることによって、その表面に凹凸が形成されている。光拡散層３３に用いられる上記透光性を有する樹脂としては、光拡散粒子を分散させられるとともに、該光拡散粒子を保持可能である光透過性の樹脂であれば特に制限なく適用可能である。このような樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂（電離放射線硬化樹脂）等が挙げられる。一方、光拡散粒子としては、アクリル−スチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、ベンゾグアナミン、及びメラミン等の架橋有機微粒子、シリコーン等の樹脂微粒子、並びにシリカ、アルミナ及びガラス等の無機系微粒子等を用いることができる。なお、光拡散粒子は１種類でも２種類以上を混合して用いてもよい。また、光拡散粒子の形状は、球形であってもよいし不定形であってもよい。さらに粒度分布が単分散、多分散のいずれでも良く、好適な条件を適宜選択すればよい。
【００４４】
以上のような構成を具備するプリズムシート３０は、本体部となる基材の一方の面側に光拡散層３３を先に設け、該基材の他方の面側に単位プリズム部３２を賦型することにより製造することができる。なお、光拡散層３３は、本体部となる基材上に一方の面に、光拡散粒子を分散させた硬化前の透光性を有する樹脂を塗布し、これを硬化することにより形成することができる。
本体部３１及び単位プリズム部３２をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。
【００４５】
図１乃至図３に戻って、面光源装置２０の反射シート４０について説明する。反射シート４０は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート４０は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の利用性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率をよくすることができる。
【００４６】
次に光制御シート５０について説明する。図６は、光制御シート５０の断面を示す図である。図６において、紙面下方が光源側、紙面上方が観察者側である。また、図７は、光制御シート５０の平面図である。図７において、紙面奥が観察者側、紙面手前が光源側である。
図６に示したように、光制御シート５０は、基材層５１、及び光制御層５２を備えている。また、図７に示したように、光制御シート５０の端部には電極６０、６０が備えられている。
【００４７】
基材層５１は、後で詳しく説明する光制御層５２を形成するための基材となる層である。基材層５１は透光性を有する。
基材層５１を構成する材料の主成分は透光性を有していれば特に限定されることはない。「主成分」とは、層を構成する材料全体に対して５０質量％以上含有されている成分のことを意味する（以下同じ。）。基材層５１を構成する材料の主成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸−イソフタル酸−エチレングリコール共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。これらの中でも性能に加え、量産性、価格、入手可能性等の観点からは、ＰＥＴが好ましい。基材層５１を構成する樹脂中には、主成分以外に他の樹脂や各種添加剤を適宜添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。また、これら樹脂中には、必要に応じて適宜、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、帯電防止剤等の公知の添加剤を加えても良い。
【００４８】
なお、後述するように、光制御シート５０は光源２５と液晶パネル１５との間に配置してもよい。また、プリズムシート３０と液晶パネル１５との間には、反射型偏光シート（光源側から到達した光のうち所定の偏光（例えばＰ波）を透過し、他の偏光（例えばＳ波）を反射するシート）が設けられることがある。反射型偏光シートを用いることによって、表示される映像の輝度を向上させることができる。この場合において、反射型偏光シートより観察側で、液晶パネル１５より光源２５側に光制御シート５０を配置する場合は、基材層５１にはリタデーションの低いポリカーボネートを用いることが望ましい。この場合、リタデーション値は１５ｎｍ以下であることが望ましい。これは、反射型偏光シートで偏光が制御されているのを、基材層５１のリタデーションで乱すことを防止するためである。
また、基材層５１の表面には凹凸が備えられていることが望ましい。反射型偏光シートや下偏光板１４などの基材層５１に接触する部材と基材層５１との貼り付きによるニュートンリングを防止するためである。
【００４９】
基材層５１の厚さは特に限定されることはないが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上１２５μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５０】
次に、光制御層５２について説明する。光制御層５２は、シート面に沿って並列された、光を透過可能な光透過部５３と、隣り合う光透過部５３間に形成されたエレクトロクロミック部５４と、を備えている。後に説明するように、エレクトロクロミック部５４は、電極６０、６０から電荷を印加されることによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光の透過可能なエレクトロクロミック物質を含むことによって、入射した光を透過させたり遮断したりする制御を可能とする機能を有する。
【００５１】
光透過部５３は光を透過する部位であり、図６に表れる断面（長手方向に垂直な断面）において、基材層５１側となる面に下底を有し、これとは反対側の面に下底より短い上底を有する略台形の断面を有する要素である。そして、光透過部５３は、シート面に沿った方向に所定の間隔で並列される。従って、その間には、略台形の断面を有する凹部が形成されている。隣り合う光透過部５３間に形成された上記凹部は、光透過部５３の上底側に下底を有し、光透過部５３の下底側に上底を有する略台形、または、光透過部５３の上底側に底辺を有し、光透過部５３の下底側に頂点を有する略三角形、の断面を有した溝であり、ここにエレクトロクロミック部５４が形成される。従って、エレクトロクロミック部５４の形状は光透過部５３間に形成された凹部に概ね沿うものとなっている。なお、「略台形」とは、厳密な台形に限定されず、台形の角に相当する部分を丸くした形状や各辺を折れ線状や曲線状とした形状も含む概念である。また、「略三角形」とは、厳密な三角形に限定されず、三角形の角に相当する部分を丸くした形状や各辺を折れ線状や曲線状とした形状も含む概念である。
【００５２】
光透過部５３は光を透過可能なように形成されていればよく、例えば以下に説明する光透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。光透過部５３の屈折率Ｎｐの値は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から１．４９〜１．５６であることが好ましい。
【００５３】
光透過部構成組成物としては、例えば、紫外線硬化性樹脂（Ｐ１）と、反応性希釈モノマー（Ｍ１）と、を配合した組成物を用いることができる。
【００５４】
紫外線硬化性樹脂（Ｐ１）としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等のプレポリマーを挙げることができる。
【００５５】
また、反応性希釈モノマー（Ｍ１）としては、例えば、ビニルピロリドン、２−エチルヘキシルアクリレート、β−ヒドロキシアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等を挙げることができる。
【００５６】
これらの紫外線硬化性樹脂（Ｐ１）、及び反応性希釈モノマー（Ｍ１）は、それぞれ、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５７】
また必要に応じて、光透過部構成組成物中に、金型離型剤、重合開始剤を添加してもよく、塗膜の改質や塗布適性を改善させるため、種々の添加剤としてシリコーン系添加剤、レオロジーコントロール剤、脱泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等を添加することも可能である。
【００５８】
なお、後述するようにして光制御層５２を形成する際の生産性等の観点から、光透過部５３の弾性率は１０ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００５９】
エレクトロクロミック部５４は、電極６０、６０から電荷を印加されることによって光を遮断できる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なエレクトロクロミック物質を含んでいる。図８は、エレクトロクロミック部５４のこのような機能について説明するための図である。図８（Ａ）および図８（Ｂ）はそれぞれ光制御層５２の断面の一部を示しており、図８（Ａ）はエレクトロクロミック部５４に電荷が印加されていないとき、図８（Ｂ）はエレクトロクロミック部５４に電荷が印加されているときを表わしている。
【００６０】
エレクトロクロミック部５４に電荷が印加されていないときは、図８（Ａ）に示したように、光制御層５２の層面に対して垂直に近い角度で光透過部５３に入射した映像光Ｌ８１がそのまま光透過部５３を透過し、光制御層５２の層面に対して斜めに光透過部５３に入射した映像光Ｌ８２は光透過部５３を透過した後にエレクトロクロミック部５４を透過して光制御層５２から出射する。このように、エレクトロクロミック部５４に電荷が印加されていないときは光制御層５２に入射したあらゆる角度の映像光を光制御層５２から観察者側に出射させることができるので、広い視野角を得られる。
【００６１】
一方、エレクトロクロミック部５４に電荷が印加されているときは、図８（Ｂ）に示したように、光制御層５２の層面に対して垂直に近い角度で光透過部５３に入射した映像光Ｌ８１はそのまま光透過部５３を透過するが、光制御層５２の層面に対して斜めに光透過部５３に入射した映像光Ｌ８２はエレクトロクロミック部５４において遮断され、光制御層５２から出射することができない。このように、エレクトロクロミック部５４に電荷が印加されているときは、光制御層５２の層面に対して垂直に近い角度で入射した映像光のみを光制御層５２から観察者側に出射させることができるので、視野角を狭めることができる。すなわち、覗き見を防止することができる。
【００６２】
このようなエレクトロクロミック部５４は、エレクトロクロミック物質を用いて構成することができる。エレクトロクロミック部５４に用いることができるエレクトロクロミック物質は、電荷を印加されることによって光を遮断きる色に変調するとともに、電荷が印加されていないときには光を透過可能なものであれば特に限定されず、例えばビオロゲン等が挙げられる。
【００６３】
エレクトロクロミック部５４は、隣り合う光透過部５３間の溝にエレクトロクロミック物質のみを充填して形成することも可能であるが、例えばエレクトロクロミック物質を溶媒に分散させた組成物を隣り合う光透過部５３間の溝に充填した後に溶媒を除去することによっても形成できる。また、エレクトロクロミック部５４には必要に応じて公知の導電材を混合させることにより、通電しやすい形態にしてもよい。
【００６４】
エレクトロクロミック部５４に電荷が印加されているときに上述したように視野角を制限するため、光透過部５３の断面形状は以下の式を満たすように形成されている。すなわち、光透過部５３の略台形断面の上底の幅をｄ１、下底の幅をｄ２、高さをＨとしたとき、
２．１≦Ｈ／（（ｄ１＋ｄ２）／２）≦３．１
好ましくは、
２．１≦Ｈ／（（ｄ１＋ｄ２）／２）≦２．８
が成り立つように、光透過部５３が形成されている。
【００６５】
上記式を満たすように光透過部５３を形成することによって、エレクトロクロミック部５４に電荷が印加されているときに、覗き見を効果的に防止できるように表示装置の視野角を制限することができる。
【００６６】
なお、光透過部５３が並列される周期（ピッチ）は、特に限定されることはないが、３０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６７】
光制御層５２の厚さは特に限定されることはないが、８０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、９５μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００６８】
電極６０、６０には公知の電極を用いることができる。電極６０、６０の形態は、エレクトロクロミック部５４に通電できる形態であれば特に限定されない。図示した形態では、一対の電極６０、６０がエレクトロクロミック部５４の長手方向の両端部に設けられている。
【００６９】
上記のような光制御シート５０は、基材層５１の一方の面側に光制御層５２を形成することによって作製できる。基材層５１の一方の面側に光制御層５２を形成する方法としては、例えば、図９、図１０に例示した方法を挙げられる。図９は、光制御層５２を形成する過程の一部を説明する図である。また、図１０は、光制御層５２を形成する過程の他の一部を説明する図である。
【００７０】
はじめに、基材層５１となる基材シート５１’を用意する。光透過部５３を成型するには、所定のピッチで光透過部５３及び凹部５３ａに対応した形状の溝を有する金型ロール１２０を準備する。次に、図９に示したように、当該金型ロール１２０とニップロール１２１との間に基材５１’を送り込む。図９に示した矢印ＩＸは、基材５１’を送り込む方向である。基材５１’の送り込みに合わせて、金型ロール１２０と基材５１’との間に供給装置から光透過部構成組成物５３’の液滴を供給し続ける。供給装置から基材５１’上に光透過部構成組成物５３’を供給するとき、金型ロール１２０と基材５１’との間に、光透過部構成組成物５３’が溜まったバンク１２２が形成されるようにする。このバンク１２２において、光透過部構成組成物５３’が基材５１’の幅方向（図９における紙面奥／手前方向）に広がる。
【００７１】
上記のようにして金型ロール１２０と基材５１’との間に供給された光透過部構成組成物５３’は、金型ロール１２０及びニップロール１２１間の押圧力により、基材５１’と金型ロール１２０との間に充填される。その後、光照射装置１２３によって光透過部構成組成物５３’に紫外線を照射し、光透過部構成組成物５３’を硬化させることによって光透過部５３を形成することができる。基材層５１上に光透過部５３が形成された中間シート５０’は、剥離ロール１２４を介して引かれることによって、金型ロール１２０から引き剥がされる。
【００７２】
次に、図１０に示すように、中間シート５０’の光透過部５３間に、エレクトロクロミック部５４を形成して、光制御層５２を得る。具体的には、光透過部５３上にエレクトロクロミック部を構成する組成物１２５を供給し、ドクターブレード１２６によって該組成物１２５を光透過部５３間の凹部５３ａに充填する。その後、余剰分の組成物１２５を掻き落とし、光透過部５３間の凹部５３ａに残った組成物１２５を適切な方法で硬化させることにより、エレクトロクロミック部５４を形成することができる。なお、図１０に示した矢印Ｘは中間シート５０’の送り方向である。
【００７３】
上記のようにして光制御シート５０を得られる。光制御シート５０は上述したように金型ロールを用いて帯状に形成した後、所定の大きさに裁断して得ることができるので、量産が容易である。
【００７４】
なお、映像源ユニット１０には、上記光制御シート５０以外に通常の液晶表示装置に用いられる各種の機能を有するシートが設けられていてもよい。これには例えば、色調を補正するシート、防眩機能を有するシート、反射を防止するシート、ハードコートシート等を挙げることができる。
【００７５】
次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。
【００７６】
まず、図２に示すように、光源２５で発光された光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、例として、光源２５から導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。
【００７７】
図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の単位光学要素部２３の面およびその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射及び裏面から出光した光は反射シート４０による反射を繰り返し、単位光学要素２３ａが延びる方向（導光方向）へ進んでいく。
【００７８】
ただし、導光板２１の基部２２のうち裏面側には裏面プリズム２２ａが形成されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、裏面プリズム２２ａにより順次偏向され、全反射臨界角未満の入射角度で単位光学要素部２３に入射することもある。この場合、当該光は、導光板２１の単位光学要素部２３の面から、出射し得る。単位光学要素部２３から出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側に配置されたプリズムシート３０へと向かう。
これにより導光板２１内を進む光は、少しずつ、出光面から出射するようになり、導光板２１の単位光学要素部２３から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。
【００７９】
ここで、図示する導光板２１の単位光学要素部２３は複数の単位光学要素２３ａによって構成され、各単位光学要素２３ａの断面形状は、三角形または三角形の頂角を面取りしてなる形状となっている。すなわち、単位光学要素２３ａは、導光板２１の導光方向に対して傾斜面を有して構成されている。従って、図４に示したように、単位光学要素２３ａを介して導光板２１から出射する光Ｌ４１は導光板２１から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素２３ａの並列方向において、シート面法線ｎｄに近づく（法線ｎｄとのなす角が小さくなる）屈折である。このような作用により、単位光学要素部２３は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部２３は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。
【００８０】
以上のようにして、導光板２１から出射する光の出射角度は、導光板２１の単位光学要素２３ａの並列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。
【００８１】
導光板２１から出射した光は、その後、プリズムシート３０へ入射する。プリズムシート３０の単位プリズム３２ａは、導光板２１の単位光学要素２３ａと同様に、単位プリズム３２ａの入光面での屈折および全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、プリズムシート３０でその進行方向を変化させられる光は、プリズムシート３０のうち、単位プリズム３２ａの並列方向とは直交する面内の成分であり、導光板２１で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図５にＬ５１で示したように、単位プリズム３２ａに入射した光は、単位プリズム３２ａと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム３２ａの斜辺はシート面法線ｎｄに対してθ５／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎｄに近付けられる角度となる。
【００８２】
つまり、導光板２１は、導光板２１の単位光学要素２３ａの並列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。その一方で、プリズムシート３０では、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの並列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、プリズムシート３０での光学的作用によって、導光板２１で上昇された正面方向輝度を損なうことなく、さらに、正面方向輝度を上昇させることができる。
【００８３】
単位プリズム３２ａにより全反射した光Ｌ５１は本体部３１を透過し、光拡散層３３で拡散され、プリズムシート３０から出射される。このとき本発明では輝度の低下を抑制しているので、上記のように高い正面輝度を有して単位プリズム３２ａで偏向された光の明るさを効率よく出射できる。また、像鮮明度が低く抑えられているので傷隠蔽性も十分に確保されている。
【００８４】
プリズムシート３０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板１４を透過した光は、液晶セル１２における画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置の観察者が、映像を観察することができるようになる。
【００８５】
次に、液晶パネル１５から観察者側に出射された映像光の一部は、光制御シート５０に入射する。光制御シート５０によれば、上述したように電極６０からエレクトロクロミック部５４に電荷を印加したりしなかったりすることによって、光制御シート５０から出射される映像光の進路を制御し、液晶表示装置に表示される映像の視野角を制御することができる。
【００８６】
なお、これまでの説明では、光制御シート５０を液晶表示装置の観察者側の最表面に配置した形態について説明したが、光制御シート５０の設置位置は光源２５より観察者側であればよい。例えば、光源２５と液晶パネル１５との間に光制御シート５０を配置してもよい。また、光制御シート５０は液晶表示装置に限らず他の様々な表示装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  映像源ユニット
１２  液晶セル
１３、１４  偏光板
１５  液晶パネル
２０  面光源装置
２１  導光板
２２  基部
２２ａ  裏面プリズム
２３  単位光学要素部
２５  光源
３０  プリズムシート
３１  本体部
３２  単位プリズム部
３２ａ  単位プリズム
５０  光制御シート
５１  基材層
５２  光制御層
５３  光透過部
５４  エレクトロクロミック部
【図１】
2015069014.tif 000003
【図２】
2015069014.tif 000004
【図３】
2015069014.tif 000005
【図４】
2015069014.tif 000006
【図５】
2015069014.tif 000007
【図６】
2015069014.tif 000008
【図７】
2015069014.tif 000009
【図８】
2015069014.tif 000010
【図９】
2015069014.tif 000011
【図１０】
2015069014.tif 000012