(57)【要約】【課題】コストが低く、透過効率が高く、光の出射角の制限性能が高い光出射角制限シートを提供する。【解決手段】透光性を有するシート状の光学部材である視野角制限シート１の表面の複数箇所に、光の透過量を低減させる性質を有する材料からなる遮光膜１１を形成する。視野角制限シート１における光出射側のシート面が平面となっている一方、光入射側のシート面に、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた凸部が、互いに平行となるように複数並んで設けられる。遮光膜１１は、上記各凸部の表面のうち、上記稜線を境として一方の面に形成されているとともに、上記遮光膜１１が形成されている側の面が、全ての凸部において上記稜線に対して同じ側となっている。【選択図】図１
2008241740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を、出射角を制限して出射させる光出射角制限シートであって、
透光性を有するシート状の光学部材である光学シートと、
上記光学シートの表面の複数箇所に形成される、光の透過量を低減させる性質を有する材料からなる減光膜とを備え、
上記光学シートにおける光出射側のシート面が平面となっている一方、上記光学シートにおける光入射側のシート面に、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた凸部が、互いに平行となるように複数並んで設けられており、
上記減光膜が、上記各凸部の表面のうち、上記稜線を境として一方の面に形成されているとともに、上記減光膜が形成されている側の面が、全ての凸部において上記稜線に対して同じ側となっていることを特徴とする光出射角制限シート。
【請求項２】
上記各凸部が、２つの平面が稜線において所定の角度で交わることによって形成されることを特徴とする請求項１記載の光出射角制限シート。
【請求項３】
上記各凸部における、稜線において２つの平面が交わる角度が９０度以下であることを特徴とする請求項２記載の光出射角制限シート。
【請求項４】
上記各凸部における稜線部分、および、隣り合う凸部同士の間の谷底部分にも上記減光膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光出射角制限シート
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光出射角制限シートを製造する製造方法であって、
上記光学シートの表面に対して上記減光膜を形成する減光膜形成処理を含むことを特徴とする光出射角制限シートの製造方法。
【請求項６】
上記減光膜形成処理が、
上記光学シートの表面に対して上記減光膜を蒸着によって形成する蒸着処理を含み、
上記蒸着処理において、上記減光膜を構成する減光材料を上記光学シートの表面に対して一方向から照射するときに、上記光学シートにおける上記各凸部の表面のうち、上記稜線を境として一方の面にのみ上記減光材料が照射されるように上記光学シートを配置することを特徴とする請求項５記載の光出射角制限シートの製造方法。
【請求項７】
上記減光膜形成処理が、
上記光学シートの上記凸部が形成されている面に対して、減光膜を構成する材料を含んだ感光性材料を全体に形成する感光性材料形成処理と、
上記各凸部を構成する２つの面のうち、上記減光膜を形成すべき面に対してのみ光を照射する光照射処理と、
上記光照射処理において光が照射されなかった上記感光性材料を除去する除去処理とを含み、
上記光照射処理において、上記減光膜を形成すべき面に対してのみ光が照射されるようにパターンされたマスクを用いることを特徴とする請求項５記載の光出射角制限シートの製造方法。
【請求項８】
上記減光膜形成処理が、
上記光学シートの上記凸部が形成されている面に対して、光が照射された領域と照射されない領域とでその表面の親水性および疎水性の性質が異なる感光性材料を全体に形成する感光性材料形成処理と、
上記各凸部を構成する２つの面のうち、いずれか一方の面に対してのみ光を照射する光照射処理と、
上記光照射処理が行われた上記感光性材料の表面に、親水性または疎水性を有する上記減光膜を構成する減光材料を塗布する減光材料塗布処理とを含んでいることを特徴とする請求項５記載の光出射角制限シートの製造方法。
【請求項９】
情報の表示を行う表示装置と、
上記表示装置の表示面に対して表示方向側に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光出射角制限シートとを備えることを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などの表示装置による表示の視野角を制限する光出射角制限シートおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、一般的には、どの視角から見ても鮮明な画像を見ることができるように、可能な限り広い視野角を有することが求められている。特に、最近広く普及している液晶表示装置は、液晶そのものが視角依存性を有することから、広視野角化に関して様々な技術開発が行われてきた。
【０００３】
しかしながら、使用環境によっては、使用者本人にしか表示内容が視認できないよう、視野角が狭い方が好都合であることもある。特に、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型情報端末（ＰＤＡ:Personal Digital Assistant）、又は携帯電話等の電子機器は、電車や飛行機内等、不特定多数の人間が存在し得る場所で使用される可能性も高い。そのような使用環境においては、機密保持やプライバシー保護等の観点から、近傍の他人から表示内容を覗かれたくないので、表示装置の視野角が狭いことが望ましい。
【０００４】
このような要求に対して、視野角を狭める技術として例えば特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示された視野制御シートは、液晶パネルの上側に、ルーバー状フィルム１００を積層したものからなっている。このルーバー状フィルム１００は、図１３に示すように、光透過性材料からなる基材部１０２と光吸収材料からなるルーバー状光吸収壁列１０１とを含み、前記光吸収材料からなるルーバー状光吸収壁列１０１の屈折率が、前記光透過性材料からなる基材部１０２の屈折率より低いものからなっている。このルーバー状フィルム１００では、特定の入射角度以上の光の出射が阻止される。したがって、覗き込み防止効果を発揮する視野制御シートが実現できる。
【０００５】
上記特許文献１に開示されているルーバー状フィルム１００は、最近では、広視野角と狭視野角との切替えなしの視野角制御パネルとして主流となってきている。
【０００６】
一方、例えば特許文献２には、図１４に示すように、ディスプレイ１１１の前面にプリズム１１４からなる突起を備えた集光シート１１３を配置した構成が開示されている。この構成では、ディスプレイ１１１から出射された光が、プリズム１１４を通過する際に集光されることによって視野角が狭められている。
【０００７】
また、例えば特許文献３には、図１５に示すように、カードなどの情報表示層１２１の前面に、プリズム１２７からなる突起を備えたプリズムシート１２２を配置した構成が開示されている。この構成においても、情報表示層１２１から出射された光が、プリズム１２７を通過する際に集光されることによって視野角が狭められている。なお、特許文献２に開示されている構成では、プリズムの突起が光出射側に向いている一方、特許文献３に開示されている構成では、プリズムの突起が光入射側に向いている。
【特許文献１】特開２０００−１３７２９４号公報（２０００年５月１６日公開）
【特許文献２】特開平１０−３１１０４号公報（１９９８年２月３日公開）
【特許文献３】特開２００５−２８８８３６号公報（２００５年１０月２０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示されているルーバー状フィルムは、次に示すような問題を有している。まず、ルーバー状フィルムは、比較的コストが高いという問題がある。コストが高くなる理由は次のようなものが考えられる。上記したように、ルーバー状フィルムは、基材部とルーバー状光吸収壁列とがストライプ状に設けられた構造となっている。このような構造を製造するには、基材部を構成する材料と、ルーバー状光吸収壁列を構成する材料とを壁列の間隔で順に積層し、積層面に垂直な方向でスライスする、という工程が行われることになる。この場合、フィルムの大きさが大きくなるほど積層工程の回数が膨大になる点、および、スライス処理に高い加工精度が要求される点などにより、製造コストを増大させることになる。
【０００９】
一方、特許文献２および特許文献３に記載されている構成によれば、その構造が簡素なものであるので、ルーバー状フィルムと比較して製造コストが低いことになる。しかしながら、これらの構成の場合、視野角の範囲としては、左右のどちらの方向にも広がっていることになる。よって、視野角をさらに狭くするニーズに対しては対応できないことになる。
【００１０】
ここで、例えば上記のルーバー状フィルムを２枚用い、ルーバー状光吸収壁列の方向をそれぞれ異ならせることによって視野角を狭める方法も考えられる。しかしながら、上記したように、ルーバー状フィルムはコストが高いものであるので、これを２枚用いることはさらなるコスト上昇を招くことになる。
【００１１】
本発明は、上記従来の間題点に鑑みなされたものであって、その目的は、コストが低く、透過効率が高く、光の出射角の制限性能が高い光出射角制限シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光出射角制限シートは、上記課題を解決するために、入射した光を、出射角を制限して出射させる光出射角制限シートであって、透光性を有するシート状の光学部材である光学シートと、上記光学シートの表面の複数箇所に形成される、光の透過量を低減させる性質を有する材料からなる減光膜とを備え、上記光学シートにおける光出射側のシート面が平面となっている一方、上記光学シートにおける光入射側のシート面に、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた凸部が、互いに平行となるように複数並んで設けられており、上記減光膜が、上記各凸部の表面のうち、上記稜線を境として一方の面に形成されているとともに、上記減光膜が形成されている側の面が、全ての凸部において上記稜線に対して同じ側となっている構成である。
【００１３】
上記の構成によれば、まず、入射光が光学シートを透過すると、光学シートから出射する際の出射角がある程度絞られた状態となる。これは、（１）光が光学シートに入射する際に、外部と光学シートとの屈折率が異なることにより、入射角が大きい成分の光が表面反射するとともに、光学シートから出射する際にも、光学シートと外部との屈折率が異なることにより、入射角が大きい成分の光が表面反射すること、および、（２）光学シートにおける光出射側のシート面が平面となっていることにより、凹凸がある場合に生じる出射角の広がりが抑制されること、などによるものである。
【００１４】
また、各凸部において、稜線を境として一方の面から入射した光は、各凸部による集光効果によって集光され、入射した面とは反対側の方向へ出射されることになる。ここで、上記の構成のように、稜線を境として一方の面に減光膜が設けられていることにより、減光膜が設けられている面とは反対側の方向へ出射される光の光量は低下する、もしくはほとんど０になる。すなわち、稜線の方向を上下方向とすると、左右のどちらか一方向にのみ光が出射されることになる。また、詳細は後述するが、上記のような構成の光学シートの場合、光学シートの面に対して正面となる方向、および稜線の方向を上下方向とした場合の上下となる方向へも光の出射光量が視認が困難となるレベルまで大きく低下する。
【００１５】
以上より、上記の構成によれば、例えば従来のルーバー状フィルムを一枚用いる場合や、プリズムシートを一枚用いる場合と比較して、光学シートからの光の出射方向をより狭く限定することが可能となる。
【００１６】
また、所定の出射角範囲内の光は、遮られることなく、集光された状態で全て出射されることになるので、光量の低下を抑えた状態で出射角の制限を行うことができる。すなわち、従来のルーバー状フィルムと比較して、所定の出射角範囲内の光における透過効率を高めることができる。
【００１７】
また、光学シートは、ルーバー状フィルムと比較して、その構造が簡素なものであるので、製造コストが低いことになる。具体的には、同じサイズであれば、上記のような構成の光学シートは、ルーバー状フィルムのおよそ１／１０程度のコストとなる。
【００１８】
すなわち、上記の構成によれば、コストが低く、透過効率が高く、光の出射角の制限性能が高い光出射角制限シートを提供することができる。
【００１９】
また、本発明に係る光出射角制限シートは、上記の構成において、上記各凸部が、２つの平面が稜線において所定の角度で交わることによって形成される構成としてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、各凸部はプリズム形状となる。このような形状の光学シートであれば、詳細は後述するが、光学シートの面に対して正面となる方向、および、凸部の稜線を上下方向とした場合の上下方向への光の出射を確実に制限することができる。よって、光の出射角の制限性能をより高めることができる。
【００２１】
また、従来から他の用途で用いられているプリズムシートを利用することができるので、コストも低く抑えることができる。
【００２２】
また、本発明に係る光出射角制限シートは、上記の構成において、上記各凸部における、稜線において２つの平面が交わる角度が９０度以下である構成としてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、詳細は後述するが、減光膜を形成する手法として例えば蒸着による方法を用いる場合、または、斜方露光による方法を用いる場合において、減光膜を構成する材料が照射される方向、または、ＵＶ光が照射される方向に対して、減光膜を形成すべき面の法線方向が平行となるように配置することが可能となる。よって、最も効率よく減光膜を形成することが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る光出射角制限シートは、上記の構成において、上記各凸部における稜線部分、および、隣り合う凸部同士の間の谷底部分にも上記減光膜が形成されている構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、凸部における稜線の部分、および、隣り合う凸部同士の谷間の部分からの光の漏洩を防止することができる。よって、光の出射角の制限性能をより高めることができる。
【００２６】
また、本発明に係る光出射角制限シートの製造方法は、上記本発明に係る光出射角制限シートを製造する製造方法であって、上記光学シートの表面に対して上記減光膜を形成する減光膜形成処理を含む方法である。
【００２７】
上記の方法によれば、コストが低く、透過効率が高く、光の出射角の制限性能が高い光出射角制限シートを製造することができる。
【００２８】
また、本発明に係る光出射角制限シートの製造方法は、上記の方法において、上記減光膜形成処理が、上記光学シートの表面に対して上記減光膜を蒸着によって形成する蒸着処理を含み、上記蒸着処理において、上記減光膜を構成する減光材料を上記光学シートの表面に対して一方向から照射するときに、上記光学シートにおける上記各凸部の表面のうち、上記稜線を境として一方の面にのみ上記減光材料が照射されるように上記光学シートを配置する方法としてもよい。
【００２９】
上記の方法によれば、マスクなどの構成を用いる必要がないので、マスクの正確な位置合わせ工程などが不要となる。よって、減光膜の形成をより簡素な工程で実現することができる。
【００３０】
また、本発明に係る光出射角制限シートの製造方法は、上記の方法において、上記減光膜形成処理が、上記光学シートの上記凸部が形成されている面に対して、減光膜を構成する材料を含んだ感光性材料を全体に形成する感光性材料形成処理と、上記各凸部を構成する２つの面のうち、上記減光膜を形成すべき面に対してのみ光を照射する光照射処理と、上記光照射処理において光が照射されなかった上記感光性材料を除去する除去処理とを含み、上記光照射処理において、上記減光膜を形成すべき面に対してのみ光が照射されるようにパターンされたマスクを用いる方法としてもよい。
【００３１】
上記の方法によれば、マスクのパターンによって感光させるべき領域と感光させない領域とを明確に区別することができるので、減光膜の形成をより的確に実現することができる。
【００３２】
また、本発明に係る光出射角制限シートの製造方法は、上記の方法において、上記減光膜形成処理が、上記光学シートの上記凸部が形成されている面に対して、光が照射された領域と照射されない領域とでその表面の親水性および疎水性の性質が異なる感光性材料を全体に形成する感光性材料形成処理と、上記各凸部を構成する２つの面のうち、いずれか一方の面に対してのみ光を照射する光照射処理と、上記光照射処理が行われた上記感光性材料の表面に、親水性または疎水性を有する上記減光膜を構成する減光材料を塗布する減光材料塗布処理とを含んでいる方法としてもよい。
【００３３】
上記の方法によれば、マスクなどの構成を用いる必要がないので、マスクの正確な位置合わせ工程などが不要となる。また真空装置などを用いる必要もないので、減光膜の形成をより簡素な工程で実現することができる。
【００３４】
また、本発明に係る表示システムは、情報の表示を行う表示装置と、上記表示装置の表示面に対して表示方向側に配置される、上記本発明に係る光出射角制限シートとを備える構成である。
【００３５】
上記の構成によれば、コストが低く、透過効率が高く、光の出射角の制限性能が高い光出射角制限シートによって光出射角を制限することが可能な表示システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る光出射角制限シートは、以上のように、透光性を有するシート状の光学部材である光学シートと、上記光学シートの表面の複数箇所に形成される、光の透過量を低減させる性質を有する材料からなる減光膜とを備え、上記光学シートにおける光出射側のシート面が平面となっている一方、上記光学シートにおける光入射側のシート面に、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた凸部が、互いに平行となるように複数並んで設けられており、上記減光膜が、上記各凸部の表面のうち、上記稜線を境として一方の面に形成されているとともに、上記減光膜が形成されている側の面が、全ての凸部において上記稜線に対して同じ側となっている構成である。これにより、コストが低く、透過効率が高く、光の出射角の制限性能が高い光出射角制限シートを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３８】
（視野角制限シートの構成）
図１（ａ）は、本実施形態に係る視野角制限シート（光出射角制限シート）１の平面図であり、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、視野角制限シート１を表示装置２に装着した表示システムの状態を示す側面断面図である。
【００３９】
表示装置２は、画像、文字などの各種情報を表示する表示装置である。この表示装置２としては、例えば液晶表示装置などが挙げられるが、特に限定されるものではなく、任意の表示装置を用いることができる。
【００４０】
視野角制限シート１は、表示装置２による表示の視野角を制限する機能を有するシート状の部材である。この視野角制限シート１は、表示装置２における表示面に対して表示方向側に、該視野角制限シート１のシート面が表示面と平行となるように取り付けられる。すなわち、表示装置２から出射される表示光は、視野角制限シート１を透過して外部に出射されることになる。
【００４１】
視野角制限シート１は、表示装置２の表示面に接して配置されてもよいし、所定の間隔をおいて配置されてもよい。また、視野角制限シート１は、表示装置２の表示面に固定された状態で取り付けられていても良いし、脱着自在に取り付けられていてもよい。
【００４２】
視野角制限シート１は、透光性を有し、所定の屈折率を有する光学部材である。視野角制限シート１を構成する材料は、その屈折率が、空気の屈折率よりも高くなるようなものが用いられる。この材料の例としては、ポリエステル（polyester）、アクリル、ポリカーボネイト（polycarbonate）、および、これらの少なくとも２つの積層構造材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
また、視野角制限シート１は、光の出射側、すなわち、表示装置２に面する側と反対側の面が平面となっており、光の入射側、すなわち、表示装置２に面する側の面に、プリズム効果を有する複数の凸部が設けられている。この凸部は、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた形状となっている。そして、複数の凸部は、それぞれの稜線が互いに平行となるように複数並んで設けられている。
【００４４】
各凸部は、２つの平面が稜線において所定の角度で交わることによって形成される。この２つの平面が稜線において交わる角度が、凸部の稜線に垂直な断面形状における頂角となる。本実施形態では、この頂角を９０度としているが、これに限定されるものではない。
【００４５】
また、視野角制限シート１の表示装置２側の面に、各凸部の谷間を埋めるように光学層を設けても良い。この光学層は、透光性を有し、視野角制限シート１の屈折率よりも低い屈折率を有する光学部材によって構成すればよい。
【００４６】
また、各凸部を形成する２つの面のうち、一方の面に遮光膜１１が設けられている。遮光膜１１は、遮光性を有する材料によって構成される。遮光膜１１の遮光性能としては、完全に光を遮るものであることが好ましいが、視認が困難となる程度に光の透過量を大きく低減させるものであればよい。遮光膜１１を構成する材料としては、上記のような遮光性能を有するものであればどのような材料を用いても良いが、例えばクロム／酸化クロムの低反射クロム材料、および、カーボンブラックを分散させた樹脂膜などが挙げられる。
【００４７】
また、遮光膜１１の表面は、視野角制限シート１に対する形成方法や遮光材料によってミラー状になる場合とつや消し状になる場合とが考えられるが、使用目的によってどちらの状態とするかを決定すればよい。例えばスパッタリングによって遮光膜１１を形成すれば、遮光膜１１の表面はつや消し状とすることができる。
【００４８】
また、各凸部における遮光膜１１が設けられる面は、全て同じ方向を向いているように構成されている。すなわち、各凸部を形成する２つの面のうち、所定の１つの方向を法線方向とする面に遮光膜１１がそれぞれ設けられることになる。このような構成とすることにより、遮光膜１１が設けられている面からは光が出射されないことになるので、視野角制限シート１から出射される光の出射方向をより制限することが可能となる。
【００４９】
図２は、視野角制限シート１に対する視角方向の例を示している。同図において、視野角制限シート１における凸部の稜線の方向は、視野角制限シート１を正面から見た場合の上下方向と一致させている。また、Ａで示す矢印は、視野角制限シート１の面に対して正面方向からの視角を示しており、Ｂで示す矢印は、視野角制限シート１の面に対して上方向からの視角を示しており、Ｃで示す矢印は、視野角制限シート１の面に対して下方向からの視角を示しており、Ｄで示す矢印は、視野角制限シート１の面に対して右方向からの視角を示しており、Ｅで示す矢印は、視野角制限シート１の面に対して左方向からの視角を示している。
【００５０】
ここで、上記の構成のように、光の出射側の面が平面となっており、光の入射側の面にプリズム効果を有する複数の凸部が設けられている場合、Ａで示す正面方向、Ｂで示す上方向、およびＣで示す下方向へは、光の入射側から入射した光が出射されないことになる（この詳細については後述する）。すなわち、遮光膜１１が設けられていない状態では、視野角範囲としては、凸部の稜線の方向を上下方向とした場合に、視野角制限シート１の正面から見て横方向となる２つの方向（Ｄ方向およびＥ方向）を含む所定の範囲となる。これに対して、さらに遮光膜１１を上記のように設けることによって、Ｄ方向およびＥ方向のいずれか一方に対する光の出射も制限されることになり、視野角範囲としては、視野角制限シート１の正面から見て横方向となる２つの方向のいずれか一方を含む所定の範囲となる。すなわち、本実施形態における視野角制限シート１によれば、視野角範囲を大幅に制限することが可能となる。
【００５１】
また、上記各凸部における稜線部分、および、隣り合う凸部同士の間の谷底部分にも遮光膜１１が形成されている構成としてもよい。この構成によれば、凸部における稜線の部分、および、隣り合う凸部同士の谷間の部分からの光の漏洩を防止することができる。よって、光の出射角の制限性能をより高めることができる。
【００５２】
（視野角制限シートにおける光の進行解析）
次に、視野角制限シート１における光の進行の状態を光学的に説明する。この光学解析においては、視野角制限シート１を次のような構成としている。
・視野角制限シート１の凸部が形成される面において、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた凸部が、互いに平行となるように複数並んで設けられている。
・凸部の山型の頂点が尖った形状となっており、その角度（頂角）αが９０度となっている。
【００５３】
以下では、凸部を構成する２つの面のうち、遮光膜１１が形成されていない面において光が入射し、光出射側の面から光が出射するまでの光の進行について説明する。
【００５４】
まず前提として、互いに屈折率の異なる媒質同士の界面における光の屈折について説明する。図３は、屈折率ｎ２を有する媒質Ａ２から、屈折率ｎ１（ｎ１＞ｎ２）を有する媒質Ａ１に光が進行するときの状態を示している。同図に示すように、媒質Ａ２と媒質Ａ１との界面に対して、媒質Ａ２から入射角θ２で光が入射し、出射角θ１で媒質Ａ１に出射したとする。この場合、スネルの法則より、
ｎ１＊ｓｉｎθ１＝ｎ２＊ｓｉｎθ２
なる式が成り立つ。
【００５５】
ここで、媒質Ａ１の屈折率ｎ１を１．５、媒質Ａ２の屈折率ｎ２を１．０とすると、上式より、
ｓｉｎθ１＝（ｓｉｎθ２）／１．５
となる。ｓｉｎθ２≦１であるので、上式はさらに、
ｓｉｎθ１≦１／１．５
となる。よって、
θ１≦４２（度）
となる。すなわち、どの方向から媒質Ａ１に対して光が入射したとしても、媒質Ａ１での出射角は−４２度から４２度の範囲となることがわかる。
【００５６】
図４は、入射光が視野角制限シート１に入射するときの光の進行範囲を示している。同図に示すように、入射光は、空気層から視野角制限シート１に入射する際に、空気層と視野角制限シート１との界面に対して入射角が−４５度から９０度の範囲で入射する。この場合、視野角制限シート１での光の進行範囲は、上式より、上記界面に対して出射角が−２８度から４２度の範囲となる。ここで、上記界面は、図４に示すように、図の上下方向に対して４５度傾斜しているので、上下方向に対して、−７３度から−３度の範囲で視野角制限シート１内を光が進行することになる。
【００５７】
図５は、屈折率ｎ１を有する媒質Ａ１から、屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）を有する媒質Ａ２に光が進行するときの状態を示している。同図に示すように、媒質Ａ１と媒質Ａ２との界面に対して、媒質Ａ１から入射角θ１で光が入射し、出射角θ２で媒質Ａ２に出射したとする。ここで、媒質Ａ１の屈折率ｎ１を１．５、媒質Ａ２の屈折率ｎ２を１．０とすると、スネルの法則より、
ｓｉｎθ１＝（ｓｉｎθ２）／１．５
となる。ｓｉｎθ２≦１であるので、上式はさらに、
ｓｉｎθ１≦１／１．５
となる。よって、
θ１≦４２（度）
となる。すなわち、媒質Ａ２に対する入射角が−４２度から４２度の範囲となる光のみが媒質Ａ１に入射し、それ以外の入射角の光は界面で全反射されることになる。
【００５８】
図６は、視野角制限シート１を進行した光が出射側の面から空気層へ出射するときの光の進行範囲を示している。図４に示す考察より、視野角制限シート１と空気層との界面に対する光の入射角の範囲は、−７３度から−３度の範囲となる。ここで、上記のように、空気層に対する入射角が−４２度から４２度の範囲となる光のみが空気層に入射することになるので、視野角制限シート１と空気層との界面に対する光の入射角の範囲は、−４２度から−３度の範囲となる。この場合、スネルの法則を考慮すると、空気層に対する出射角の範囲は、−４．８度から−９０度の範囲となる。
【００５９】
以上のような解析によれば、視野角制限シート１の屈折率を１．５、空気層の屈折率を１．０、凸部の頂角αを９０度とした場合、視野角制限シート１によって制限される視野角の範囲は、正面方向を基準として、−９０度から−４．８度の範囲となることがわかる。ここで、視野角制限シート１に遮光膜１１が設けられていない場合には、左右対称成分を考慮すると、視野角の範囲は、上記の範囲に加えて、４．８度から９０度となる。しかしながら、上記のように、各凸部における遮光膜１１が設けられる面は、全て同じ方向を向いているように構成されているので、４．８度から９０度の範囲（もしくは−９０度から−４．８度の範囲）へは光が出射されないことになる。以上より、視野角制限シート１の正面方向、および、視野角制限シート１の正面から見て横方向となる２つの方向のいずれか一方へは、光は出射されないことがわかる。
【００６０】
次に、図２においてＢで示す上方向、およびＣで示す下方向へは、光の入射側から入射した光が出射されないことについて説明する。図１０は、視野角制限シート１に対して、Ｂ（Ｃ）で示す方向への光の経路を示している。同図において、ア面は、視野角制限シート１における光の出射側の面を示しており、イ面は、光の入射側で凸部を形成する１つの面を示している。
【００６１】
また、出射光がＢ方向となる一本の光路を想定した場合において、ａは、該光路とア面との交点を示しており、ｂは、イ面の法線とア面との交点を示しており、ｃは、該光路とイ面との交点を示している。また、θ１は、ａから出射した光とア面の法線とがなす角度を示しており、θ２は、視野角制限シート１の内部における上記光路とア面の法線とがなす角度を示しており、θ３は、視野角制限シート１の内部における上記光路とイ面の法線とがなす角度を示しており、θ４は、ｃへ入射した光とイ面の法線とがなす角度を示している。また、βは、光の入射側で凸部を形成する１つの面と、ア面の法線とがなす角度を示している。
【００６２】
上記の状態において、Ｂ（Ｃ）方向で画像が見えるためには次の２つの式が成り立つことが条件となる。
（１）ｎ１＊ｓｉｎθ１＝ｎ２＊ｓｉｎθ２
（２）ｎ２＊ｓｉｎθ３＝ｎ１＊ｓｉｎθ４
ここで、例えばプリズム頂角が９０度で、視野角制限シート１の屈折率が１．５、上下が空気層（屈折率１）とすると、
（１）ｓｉｎθ１＝１．５＊ｓｉｎθ２
（２）１．５＊ｓｉｎθ３＝ｓｉｎθ４
この条件のうち、（２）式から、
θ３≦４２度
であることがわかる。これは、ｓｉｎθ４≦１であることからｓｉｎθ３≦１／１．５より求められる。
【００６３】
一方、θ２とθ３との関係については、次のようにして求められる。図１１（ａ）は、図１０において方向（１）から見た場合の三角形ａｂｃの状態を示しており、図１１（ｂ）は、方向（２）から見た場合の三角形ａｂｃの状態を示しており、図１１（ｃ）は、方向（３）から見た場合の三角形ａｂｃの状態を示している。これらの図において、各辺の長さは、幾何学的に求められ、βおよびθ２によって表すことができる。なお、図に示す各辺の長さは、ｃとａとの距離を１とした場合を表している。これらの各辺の長さの結果より、図１１（ｄ）に示すように三角形ａｂｃの各辺の長さが求められる。
【００６４】
また、図１１（ｄ）より、三角形ａｂｃの面積Ｓは、次の２種類の式から求められる。
（３）Ｓ＝１／２＊ｂｃ＊（ａｃ＊ｓｉｎθ３）
（４）Ｓ＝（ｓ＊（ｓ−ａｂ）＊（ｓ−ｂｃ）＊（ｓ−ｃａ））１／２…ヘロンの公式
ただし、
ｓ＝（ａｂ＋ｂｃ＋ｃａ）／２
この２式よりθ２とθ３との関係が求められる。
【００６５】
以上の考察に基づき、視野角制限シート１の屈折率が１．５の場合に、視角を正面方向（θ１＝０）からＢ（Ｃ）方向に倒していったとき（θ１→９０度）のシミュレーション結果を図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）は、光の入射側で凸部を形成する１つの面と、ア面の法線とがなす角度βを４５度とした場合を示しており、図１２（ｂ）は、角度βを５７度とした場合を示している。
【００６６】
図１２（ａ）に示す例では、全てのθ１に対応する入射光（θ４）は存在しないことになる。よって、視角をＢ（Ｃ）方向に倒れた状態では、Ｄ（Ｅ）方向に光が出射されないことになるので、Ｂ（Ｃ）方向へは、光の入射側から入射した光が出射されないことになることがわかる。
【００６７】
図１２（ｂ）に示す例では、θ１が４５度以上となると、入射光（θ４）が存在しないことになる。よって、視角をＢ（Ｃ）方向において４５度以上倒れた状態では、光の入射側から入射した光が出射されないことになることがわかる。
【００６８】
（遮光膜の形成方法）
次に、遮光膜１１の形成方法について説明する。遮光膜１１の形成方法としては、（１）蒸着による方法、（２）フォトリソグラフィ法を用いた方法、および（３）斜方露光による方法が挙げられる。
【００６９】
まず、（１）蒸着による方法について説明する。図７は、蒸着によって遮光膜１１を形成する状態を示している。同図に示すように、この方法では、視野角制限シート１における各凸部を構成する２つの面のうち、所定の１つの方向を法線方向とする面に対して、遮光粒子を蒸着させている。遮光粒子としては、例えばクロム／酸化クロム膜などを用いることができる。
【００７０】
この際に、遮光膜１１を形成すべき面の法線方向を中心とする±９０度未満となる角度範囲から遮光粒子が照射され、遮光膜１１を形成しない面の法線方向を中心とする±９０度以下となる角度範囲からは遮光粒子が照射されないように、視野角制限シート１を配置した状態で蒸着が行われるようにする。これにより、遮光膜１１を形成すべき面のみに遮光膜１１を形成することが可能となる。
【００７１】
図７に示す例では、遮光粒子が照射される方向に対して、遮光膜１１を形成すべき面の法線方向が平行となるようにし、遮光膜１１を形成しない面の法線方向が垂直となるように視野角制限シート１を配置した状態で蒸着を行っている。このように、遮光粒子が照射される方向に対して、遮光膜１１を形成すべき面の法線方向が平行となるようにすることによって、最も効率よく遮光膜１１の形成を行うことが可能となる。これを実現するためには、凸部の頂角を９０度以下とすることが好ましい。
【００７２】
以上の手法によれば、マスクなどの構成を用いる必要がないので、遮光膜１１の形成をより簡素な工程で実現することができる。
【００７３】
次に、（２）フォトリソグラフィ法を用いた方法について説明する。図８は、フォトリソグラフィ法を用いた方法によって遮光膜１１を形成する状態を示している。まず、視野角制限シート１の凸部が形成されている面に対して、遮光粒子を分散させた感光性樹脂を全体にスパッタリングなどによって塗布する。遮光粒子としては、例えばカーボンブラック（顔料）などを用いることができ、感光性樹脂としては、例えばノボラック樹脂などを用いることができる。
【００７４】
その後、マスク２１を用いることによって、視野角制限シート１における各凸部を構成する２つの面のうち、所定の１つの方向を法線方向とする面に対してのみＵＶ光（紫外線光）を照射する。これによって、遮光膜１１を形成すべき面に形成された感光性樹脂のみを感光させることができる。その後、感光していない感光性樹脂を除去することによって、遮光膜１１が形成される。
【００７５】
以上の手法によれば、遮光膜１１を形成すべき面にのみ的確に遮光膜１１を形成することが可能となる。
【００７６】
次に、（３）斜方露光による方法について説明する。図９（ａ）は、斜方露光を行っている状態を示している。まず、視野角制限シート１の凸部が形成されている面に対して、感光性樹脂３１を全体にスパッタリングなどによって塗布する。この感光性樹脂３１は、透光性を有するとともに、ＵＶ光が照射された箇所と照射されていない箇所とで、親水性を示す箇所と疎水性を示す箇所とに表面状態を発現させる性質を有するものとする。なお、感光性樹脂３１は、ＵＶ光が照射された箇所が親水性を示し、ＵＶ光が照射されない箇所が疎水性を示すようになるものでもよいし、ＵＶ光が照射された箇所が疎水性を示し、ＵＶ光が照射されない箇所が親水性を示すようになるものでもよい。このような感光性樹脂３１としては、例えば光触媒材料の酸化チタン、およびポリシランなどを用いることができる。光触媒材料の酸化チタンを用いた場合、ＵＶ光が照射されたところが親水性を示すことになる。
本実施形態では、ＵＶ光が照射された箇所が親水性を示し、ＵＶ光が照射されない箇所が疎水性を示す感光性樹脂３１を用いるものとする。
【００７７】
その後、遮光膜１１を形成すべき面の法線方向を中心とする±９０度未満となる角度範囲からＵＶ光が照射され、遮光膜１１を形成しない面の法線方向を中心とする±９０度以下となる角度範囲からはＵＶ光が照射されないように、視野角制限シート１を配置した状態で露光が行われるようにする。これにより、遮光膜１１を形成すべき面に形成された感光性樹脂３１のみを感光させることが可能となる。
【００７８】
図９（ａ）に示す例では、ＵＶ光が照射される方向に対して、遮光膜１１を形成すべき面の法線方向が平行となるようにし、遮光膜１１を形成しない面の法線方向が垂直となるように視野角制限シート１を配置した状態で斜方露光を行っている。このように、ＵＶ光が照射される方向に対して、遮光膜１１を形成すべき面の法線方向が平行となるようにすることによって、最も効率よく感光処理を行うことが可能となる。これを実現するためには、凸部の頂角を９０度以下とすることが好ましい。
【００７９】
その後、図９（ｂ）に示すように、感光性樹脂３１の表面に対して、遮光粒子を分散させた、親水性を有するインクを塗布する。ここで、遮光粒子としては、例えばカーボンブラックなどを用いることができ、インクとしては、水溶媒型のインク、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）−スチルバゾール系のインクなどを用いることができる。すると、感光性樹脂３１の表面のうち、感光することによって親水性を示すようになった領域にのみインクが残ることになる。この状態でインクを乾燥させることによって、遮光膜１１を形成することができる。
【００８０】
以上の手法によれば、マスクなどの構成を用いる必要がなく、また真空装置などを用いる必要もないので、遮光膜１１の形成をより簡素な工程で実現することができる。
【００８１】
なお、感光性樹脂３１が、ＵＶ光が照射された箇所が疎水性を示し、ＵＶ光が照射されない箇所が親水性を示すようになるものである場合には、遮光膜１１を形成しない面に対してＵＶ光を照射するようにすればよい。また、インクが疎水性を有するものであれば、疎水性を有する面が遮光膜１１を形成すべき面となるようにＵＶ光を照射すればよい。
【００８２】
（モアレ発生防止のための視野角制限シートの設計条件）
次に、視野角制限シート１から出射される画像においてモアレが発生しないための視野角制限シート１の設計条件について説明する。モアレは、表示装置２に複数の絵素がマトリクス状に配置されており、視野角制限シート１において、断面形状が山型であり、山型の稜線が直線状に延びた凸部が、互いに平行となるように複数並んで設けられている場合に生じる可能性がある。
【００８３】
この場合において、モアレが発生する状態としては、次の２つの状態が考えられる。第１の状態としては、表示装置２における絵素の並び方向と、視野角制限シート１における凸部の稜線の方向とが一致している場合に、表示装置２における絵素のピッチと、視野角制限シート１における凸部の稜線のピッチとが、倍数関係ではない状態で異なっている状態である。第２の状態としては、表示装置２における絵素の並び方向と、視野角制限シート１における凸部の稜線の方向とがなす角度が所定の角度未満となっている状態である。この所定の角度は、表示装置２における絵素のピッチと、視野角制限シート１における凸部の稜線のピッチとの関係によって決まるものである。
【００８４】
第１の状態の場合、表示装置２における絵素のピッチと、視野角制限シート１における凸部の稜線のピッチとを完全に一致させる、あるいは倍数関係とすることによって、モアレの発生を防止することができる。
【００８５】
第２の状態の場合、表示装置２における絵素の並び方向と、視野角制限シート１における凸部の稜線の方向とがなす角度を所定の角度以上とすることによって、モアレの発生を防止することができる。
【００８６】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る光出射角制限シートは、液晶表示装置などの表示装置による表示の視野角を制限する光学部材として用いることができるとともに、例えばライトから出射される光の照射方向を制限するための光学部材としても用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る視野角制限シートの平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、視野角制限シートを表示装置に装着した状態を示す側面断面図である。
【図２】視野角制限シートに対する視角方向の例を示す斜視図である。
【図３】屈折率ｎ２を有する媒質から、屈折率ｎ１（ｎ１＞ｎ２）を有する媒質に光が進行するときの状態を示す図である。
【図４】入射光が視野角制限シートに入射するときの光の進行範囲を示す図である。
【図５】屈折率ｎ１を有する媒質から、屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）を有する媒質に光が進行するときの状態を示す図である。
【図６】視野角制限シートを進行した光が空気層に入射するときの光の進行範囲を示す図である。
【図７】蒸着によって遮光膜を形成する状態を示す図である。
【図８】フォトリソグラフィ法を用いた方法によって遮光膜を形成する状態を示す図である。
【図９】斜方露光を行っている状態を示す図である。
【図１０】視野角制限シートに対して、正面上（下）方向への光の経路を示す図である。
【図１１】（ａ）は、図１０において方向（１）から見た場合の三角形ａｂｃの状態を示す図であり、（ｂ）は、方向（２）から見た場合の三角形ａｂｃの状態を示す図であり、（ｃ）は、方向（３）から見た場合の三角形ａｂｃの状態を示す図であり、（ｄ）は、正面からの三角形ａｂｃの状態を示す図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、視角を正面方向から上（下）方向に倒していったときのシミュレーション結果を示す表である。
【図１３】従来のルーバー状フィルムの概略構成を示す側面断面図である。
【図１４】ディスプレイの前面にプリズムからなる突起を備えた集光シートを配置した従来の構成を示す側面図である。
【図１５】カードなどの情報表示層の前面に、プリズムからなる突起を備えたプリズムシートを配置した従来の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  視野角制限シート（光出射角制限シート）
２  表示装置
１１  遮光膜
２１  マスク
３１  感光性樹脂
【図１】
2008241740.tif 000003
【図２】
2008241740.tif 000004
【図３】
2008241740.tif 000005
【図４】
2008241740.tif 000006
【図５】
2008241740.tif 000007
【図６】
2008241740.tif 000008
【図７】
2008241740.tif 000009
【図８】
2008241740.tif 000010
【図９】
2008241740.tif 000011
【図１０】
2008241740.tif 000012
【図１１】
2008241740.tif 000013
【図１２】
2008241740.tif 000014
【図１３】
2008241740.tif 000015
【図１４】
2008241740.tif 000016
【図１５】
2008241740.tif 000017