JP2011248114A - 光制御素子 - Google Patents

Abstract

【課題】車載表示装置において表示画面の特定方向の拡散光がフロントガラスへ映り込むことを抑制する光制御素子に関するものである。
【解決手段】本発明の光制御素子は、表示装置の表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａと、光出射側に前記水平方向と同一またはこれと所定角度をなす方向の偏光吸収軸をもつ第２の偏光板ａ’とが設けられて、前記第１の偏光板ａと第２の偏光板ａ’との間に少なくとも１枚の位相差フィルムｂが配置されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両などに搭載される表示装置に設けられて、表示画面の特定方向の出射光がフロントガラスに映り込むことを抑制する光制御素子に関するものである。

現在、情報表示装置として液晶ディスプレイ・ＥＬディスプレイ・プラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以降、ＦＰＤと略す）は薄型・軽量・低消費電力という特徴を活かし、めざましい発展を遂げている。

表示装置の視野角特性については、多人数で観察する場合を想定した広視野角化や、プライバシー保護の観点から特定の方向からは視認できない狭視野角化など、使用状況に応じて様々な特性が要求される。

近年、技術の発展に伴い、運転席前の計器盤やカーナビゲーションなどの車載用表示装置としてＦＰＤが広く用いられている。しかし、このＦＰＤが車両に搭載された場合、フロントガラスに表示内容が映り込むことによりドライバ（運転者）の視認性を低下させるため、安全運転上大きな問題となっている。

このような問題を解決するために、表示画面からの出射光を制御するライトコントロールフィルム（以降、ＬＣＦと略す）が実用化されている。このＬＣＦは微細なくし状のルーバー構造を形成しており、特定方向の出射光の透過を制御できる。

しかし、ＬＣＦの製造方法については、既に特許文献１及び特許文献２に開示されたように、製造工程が煩雑となる問題がある。

また、このように製造されたＬＣＦの構造は、透明領域と光吸収領域が縞状になったルーバー構造を形成しており、ルーバーの高さ、角度、透明領域と光吸収領域の配分によって特性を制御している。よって、正面方向であっても光の一部が吸収されて透過率の低下が生じる。

さらに、表示装置の前面にＬＣＦを配置した場合には、画素配列パターンとの干渉によりモアレ（明暗の干渉縞）が生じる要因となり、表示品位の低下が問題となる。

加えて、ＬＣＦによる狭視野角化では特性変化が急峻であり、表示装置の配置条件や視認者との位置関係によっては、表示画面が暗転してしまい輝度低下が問題となっている。

その他の視野角制御技術として、特許文献３には液晶表示装置において表示画面前面の偏光板の透過軸方向をフロントガラスに映り込んだ反射像が最も暗くなるように調整する方法が提案されている。しかしながら、このような方法では、液晶表示装置のフロントガラスへの映り込み防止状態が見る位置によって急峻に変化するため、ドライバの頭の位置（目の位置）が所定の位置よりずれる場合に表示画面が映り込んでしまい実用的でない。

特許文献４及び特許文献５では、複数の位相差フィルムを用いた視野角制御方法について開示されており、液晶パネルにおけるフロントガラスへの映り込み抑制について述べられているが、液晶セルを挟持する偏光板が水平方向から４５°に設定され、かつ互いに直交する配置となっているＴＮ方式（液晶パネル駆動方式）に限定されており、液晶セルを挟持する偏光板が水平方向または垂直方向に設定されたＶＡ方式、ＩＰＳ方式については記載されていない。

特公昭４７−４３８４５号公報 特表２００４−５１４１６７号公報 特開平０１−３０２３８３号公報 特開２００９−１０４００８号公報 特願２００９−５１１２１号

このような問題に鑑みて、本発明は、表示装置の表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ偏光板が設けられて、ルーバー構造を有さずとも簡便に特定方向の光のフロントガラスへの映り込みを抑制し、かつ表示画面の視認領域も確保することが可能な光制御素子を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の一構成に係る光制御素子は、表示装置の表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板と、光出射側に前記水平方向と同一またはこれと所定角度をなす方向の偏光吸収軸をもつ第２の偏光板とが設けられて、前記第１の偏光板と第２の偏光板との間に少なくとも１枚の位相差フィルムが配置されている。

本発明の他の構成に係る光制御素子は、タッチパネル付き表示装置の表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板と、光出射側に前記水平方向と同一またはこれと所定角度をなす方向の偏光吸収軸をもつ第２の偏光板とが設けられて、前記第１の偏光板と第２の偏光板との間にタッチパネル透明電極基板と少なくとも１枚の位相差フィルムが配置されている。

この構成によれば、表示画面側の偏光板が水平方向または垂直方向に設定される、つまりＶＡ方式、ＩＰＳ方式の表示装置において、ルーバー構造の光学素子を用いなくとも、表示画面から特定方向へ出射する光の遮光が可能となるから、車載用表示装置では、特定方向からの出射光のフロントガラスへの映り込みを抑制することできる。

この光制御素子において、前記位相差フィルムは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときの位相差角度依存性（リタデーション値）がフィルム面の法線方向に対して非対称である傾斜位相差フィルムであってもよいし、前記位相差フィルムが２枚以上の位相差フィルムを積層した積層位相差フィルムであってもよい。
また、前記積層位相差フィルムは、前記傾斜位相差フィルムと、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときの位相差角度依存性（リタデーション値）が、フィルム面の法線方向に対して対称である非傾斜位相差フィルムとを積層してなるものでもよく、傾斜位相差フィルムと非傾斜位相差フィルムとの進相軸または遅相軸が平行または直交してもよい。前記積層位相差フィルムの非傾斜位相差フィルムが２軸性を有してもよい。

また、車載用表示装置において、光出射側に配置した第２の偏光板から出射した偏光の振動方向が、映り込むフロントガラスに対してＰ偏光成分となってもよい。Ｐ偏光が所定の入射角度で反射率が０となることを利用することにより、フロントガラスへの映り込みを抑制することできる。

好ましくは、前記表示画面側の第１の偏光板と、前記光出射側の第２の偏光板との互いの透過軸または吸収軸のなす角度θｌｌ’が、−５０°≦θｌｌ’≦５０°の範囲内に設定されている。これにより、表示画面法線方向の輝度低下や色変化など視認性の低下を引き起こすことなく、表示画面からフロントガラスへ出射する光を遮光することが可能となる。

本発明では、表示画面側の偏光板が水平方向または垂直方向に設定される表示装置において、ルーバー構造の光学素子を用いなくとも、表示画面から特定方向へ出射する光の遮光が可能となるから、車載用表示装置では、特定方向からの出射光のフロントガラスへの映り込みを抑制することできる。

本発明に係る光制御素子の第１構成例を示す模式図である。 本発明に係る光制御素子の第２構成例を示す模式図である。 本発明の第１構成例における透過光の偏光状態をシミュレーションするフィルム構成を説明する図である。 本発明の第２構成例における透過光の偏光状態をシミュレーションするフィルム構成を説明する図である。 透過光の偏光状態をシミュレーションしたときの遮光方向を説明する図である。 （i）、（ii）、（iii）は、本発明における透過光の偏光状態をシミュレーションした計算結果を示す図である。 本発明の光制御素子を車両に搭載したときの映り込みに関して説明する模式図である。 本発明の第２の偏光板の透過軸方向とフロントガラスへの映り込み反射強度の関係の測定結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）は、図７で示したように映り込み反射強度を測定した測定結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）は、表示画面の透過率の視野角依存性を測定した測定結果を示す図である。 光制御素子としてルーバー方式を用いた構成を説明する模式図である。 本発明に係る光制御素子の第３構成例を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る光制御素子の第１構成例を示す模式図、図２は、第２構成例を示す模式図である。ただし、本発明の範囲は、図示する実施形態に限定されるものではない。

図１に示すように、本発明の第１構成例１は、傾斜位相差フィルムｂを２枚の偏光板ａ、ａ’で挟持した構成を有し、表示画面側にある光入射側の偏光板が第１の偏光板ａであり、光出射側の偏光板が第２の偏光板ａ’である。つまり、第１構成例１は、表示画面側から第１の偏光板ａ、傾斜位相差フィルムｂおよび第２の偏光板ａ’の順に配置される。第１の偏光板ａは水平方向の偏光吸収軸をもち、第２の偏光板ａ’は前記水平方向と同一またはこれと所定角度をなす方向の偏光吸収軸をもつ。つまり、本発明の光制御素子は、液晶パネル駆動方式としてはＶＡ方式、ＩＰＳ方式の表示装置に用いられる。また、傾斜位相差フィルムｂは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときの位相差角度依存性（リタデーション値）がフィルム面の法線方向に対して非対称である。

この第１構成例１によって偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂとを積層する条件は、使用するフィルムのフィルム面内での位相差角度依存性を示すリタデーション値（以降、Ｒｅ０と表記）の大きさ、非対称性、材料の屈折率にもよるが、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸ｍのなす角度がθｌｍ＝９０°であることが望ましい。また、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度θｌｌ’は、−４０°≦θｌｌ’≦４０°であることが望ましく、更には、−３０°≦θｌｌ’≦３０°であることが望ましい。これらの範囲から外れるとき表示画面の正面方向の輝度低下や色変化が生じ、視認性の低下を引き起こす要因となることがある。

図２に示すように、本発明の第２構成例２は、傾斜位相差フィルムｂと非傾斜位相差フィルムｃを２枚の偏光板ａ、ａ’で挟持した構成を有し、表示画面側から第１の偏光板ａ、非傾斜位相差フィルムｃ、傾斜位相差フィルムｂおよび第２の偏光板ａ’の順に配置される。非傾斜位相差フィルムｃは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときの位相差角度依存性（リタデーション値）が、フィルム面の法線方向に対して対称である。

この第２の構成例２において、傾斜位相差フィルムｂと非傾斜位相差フィルムｃを積層する場合は、傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸ｍと第1の偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｍが９０°（垂直）となる場合を構成例２Ａ、角度θｌｍが０°（水平）となる場合を構成例２Ｂとし、角度θｌｍが、０＜θｌｍ＜９０°である場合を構成例２Ｃとして説明する。

構成例２Ａ、２Ｂの場合は、積層される傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸ｍが第１の偏光板ａの吸収軸ｌと平行または垂直であり、フィルム法線方向で位相差が発生しない。よって、傾斜位相差フィルムｂの吸収軸ｍと非傾斜位相差フィルムｃの吸収軸ｎは平行または垂直であれば良い。
一方、構成例２Ｃの場合は、積層される位相差フィルムｂ、ｃの面内遅相軸ｍ及びｎが、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと平行または垂直ではない。よって、偏光状態を保つために位相差を打ち消す必要があるため、傾斜位相差フィルムｂと非傾斜位相差フィルムｃの吸収軸は互いに垂直方向に限定される。このとき、構成例２Ｃの傾斜位相差フィルムｂと非傾斜位相差フィルムｃのＲｅ０の差は、１００ｎｍ以下であることが望ましく、更には５０ｎｍ以下であることがより望ましい。

第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’のなす角度θｌｌ’については、構成例２Ａでは−４０°≦θｌｌ’≦４０°であることが望ましく、更には、−３０°≦θｌｌ’≦３０°であることがより望ましい。また、構成例２Ｂ、２Ｃでは角度θｌｌ’は、−５０°≦θｌｌ’≦５０°であることが望ましく、更には、−４０°≦θｌｌ’≦４０°であることがより望ましい。

これら角度θｌｍ、角度θｌｌ’、リタデーション値（Ｒｅ０）の差が上記の範囲内から外れると表示画面正面方向の輝度低下や色変化が生じ、視認性の低下を引き起こす要因となることがある。

ここで、本発明の第１の構成例１および第２の構成例２について、シミュレーションを用いて表示画面から特定方向の出射光を遮光する光制御効果について説明する。

第１の構成例１については、図３に示すように、表示画面側（液晶セルｈ）に配置された第１の偏光板ａの吸収軸ｌを水平方向（＝０°）に設定し、傾斜角２５°、Ｒｅ０＝３２０ｎｍである傾斜位相差フィルムｂをその面内遅相軸ｍと第１偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｍ＝９０°になるように積層した。

第２の構成例２について図４に示す。これらの場合、傾斜位相差フィルムｂと非傾斜位相差フィルムｃの積層順については、その上下の順序を代えても同様の特性が期待できる。

構成例２Ａでは、第１の偏光板ａの吸収軸ｌを水平方向（＝０°）に設定し、Ｒｅ０＝１６５ｎｍ、Ｒｔｈ＝６６０ｎｍである２軸性非傾斜位相差フィルムｃの遅相軸ｎと第１の偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｎが９０°になるように積層し、傾斜角２５°、Ｒｅ０＝１１０ｎｍである傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸ｍと第１偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｍが９０°になるように積層した。

構成例２Ｂでは、第１の偏光板ａの吸収軸ｌを水平方向（＝０°）に設定し、Ｒｅ０＝１１０ｎｍ、Ｒｔｈ＝４４０ｎｍである２軸性非傾斜位相差フィルムｃの遅相軸ｎと第１の偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｎが９０°になるように積層し、傾斜角２５°、Ｒｅ０＝１５５ｎｍである傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸ｍと第１の偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｍが０°になるように積層した。

構成例２Ｃでは、第１の偏光板ａの吸収軸ｌを水平方向（＝０°）に設定し、Ｒｅ０＝１１０ｎｍ、Ｒｔｈ＝４４０ｎｍである２軸性非傾斜位相差フィルムｃの遅相軸ｎと第１の偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｎが１２０°になるように積層し、傾斜角２５°、Ｒｅ０＝１５５ｎｍである傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸ｍと第１の偏光板ａの吸収軸ｌとのなす角度θｌｍが３０°になるように積層した。

これらのフィルム構成例における透過光の偏光状態を４×４マトリックス法によってシミュレーションを行った。

図５にシミュレーションで検証した出射光方向の模式図を示す。出射方向はそれぞれ（Ａ）：〔φ＝９０°，ψ＝０°〕方向、（Ｂ）：〔φ＝７５°，ψ＝６０°〕方向、（Ｃ）：〔φ＝１０５°，ψ＝６０°〕方向、（Ｄ）：〔φ＝２５５°，ψ＝６０°〕方向、（Ｅ）：〔φ＝２８５°，ψ＝６０°〕方向を示す。

ここで、表示装置を車両に搭載されることを想定すると、図５に示す出射光はそれぞれ、（Ａ）方向は表示画面に対して法線方向、（Ｂ）方向は表示画面に対して右側に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスへ映り込む方向、（Ｃ）方向は表示画面に対して左側に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスへ映り込む方向、（Ｄ）方向は表示画面に対して左下へ向かう方向、（Ｅ）方向は表示画面に対して右下へ向かう方向の出射光である。

構成例１、構成例２Ａにおいて法線方向と遮光方向でのシミュレーション結果を図６（i）に示す。
フィルム法線方向（iＡ）では位相差が発生しないため、出射光は入射光の偏光状態が保持されている。一方、（iＢ）、（iＣ）の出射光では位相差を受けることによって入射光の偏波面から大きく回転している。このとき第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’を第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して平行方向に積層すると、（iＡ）では高い透過率が維持されたまま、（iＢ）、（iＣ）では第２の偏光板ａ’に大部分が吸収されて出射光を遮光することができる。
よって、表示画面に対して左右方向に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスへ映り込む出射光を遮光することが可能な光制御素子を得ることができる。

構成例２Ｂにおいて法線方向と遮光方向でのシミュレーション結果を図６（ii）に示す。
フィルム法線方向（iiＡ）では位相差が発生しないため、出射光は入射光の偏光状態が保持されている。一方、（iiＢ）、（iiＥ）の出射光では位相差を受けることによって入射光の偏波面から大きく回転している。このとき第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’を第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して平行方向に積層すると、（iiＡ）では高い透過率が維持されたまま、（iiＢ）、（iiＥ）では出射光を遮光することができる。

構成例２Ｃにおいて法線方向と遮光方向でのシミュレーション結果を図６（iii）に示す。
フィルム法線方向（iiiＡ）では位相差が打ち消されるため、出射光は入射光の偏光状態が保持されている。一方、（iiiＢ）の出射光では位相差を受けることによって入射光の偏波面から大きく回転している。このとき第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’を第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して平行方向に積層すると、（iiiＡ）では高い透過率が維持されたまま、（iiiＢ）では出射光を遮光することができる。

よって、構成例２Ｂ、２Ｃでは、表示画面に対して右側に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスへ映り込む出射光を遮光することが可能な光制御素子を得ることができる。

また、前述の構成例２Ｂ、２Ｃではフィルム構成を左右反転させることによって、表示画面に対して左側に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスへ映り込む出射光を遮光することができる。

以上、これらのシミュレーション結果から、傾斜位相差フィルム及び傾斜位相差フィルムと非傾斜位相差フィルムを積層したフィルムを偏光板で挟持することによって特定方向の透過光を抑制することができる光制御素子の作製が可能であることが示され、後述する実施例で示すように、フロントガラス方向への出射光が遮光できる。

更に、本発明では、前述にシミュレーションで示した表示画面のフロントガラス方向への出射光を遮光する機能に加え、光出射側の第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向（図７中のθｌ’’）を所定の角度に限定することによりフロントガラスへの映り込みを抑制する効果を大幅に増強できる。
この抑制効果は屈折率の異なる媒体界面での反射において、入射面に対してある角度をもって光が入射するとき、入射面に対して平行な偏光成分Ｐ偏光と垂直な偏光成分Ｓ偏光では反射率が異なり、Ｐ偏光はある角度（ブリュースター角）で反射率が０となることを利用している。すなわち、フロントガラスに対して平行方向のＰ偏光成分Ｐと垂直方向のＳ偏光成分Ｓとに分けて考えた場合に、表示画面からの出射光の偏光がＰ偏光成分Ｐと一致するように第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向θｌ’’を設置することで映り込みを抑制することができる。
また、本発明で提案するフィルム構成では、第２の偏光板ａ’の配置を所定の角度としても、表示画面法線方向での画質を劣化させることなくフロントガラスへの映り込みを低減することができる。

そこで、図７に示すように、水平面に対するフロントガラスｆの傾斜角度をθｆ＝４５°、表示装置を水平面に対して角度θｄ＝６５°で設置し、φ’＝０°での入射角θｒ＝５５°で映り込む出射光に対して第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’の角度θｌ’’＝０〜３０°で変化させたときの視野角φ’＝０、３０°方向からの映り込み反射強度を測定した。この視野角φ’＝０、３０°方向は、それぞれ一般的な車両において表示画面に対して正面及び右側に位置する視認者がフロントガラスｆを観察した場合に、フロントガラスｆへ映り込む方向となる。

図８は、映り込み反射強度の偏光板の透過軸角度（θｌ’’）依存性について示す。
φ’＝０°の場合では透過軸ｌ’’の角度θｌ’’＝０°で映り込みが最小となった。よって、表示画面に対して正面に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスヘ入射する表示画面からの出射光がＰ偏光となり映り込み抑制効果が最大となる。
また、φ’＝３０°の場合では透過軸ｌ’’の角度θｌ’’＝１０〜１５°で映り込みが最小となった。よって、表示画面に対して右側に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスヘ入射する表示画面からの出射光がＰ偏光となり映り込み抑制効果が最大となる。
さらに、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’の角度をθｌ’’＝１０°から左右反転させてθｌ’’＝−１０°とすれば、左側（φ’＝−３０°）に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合にフロントガラスへの映り込みを抑制することができる。

ここで、表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、本発明で提案する光制御素子の映り込み抑制効果について、後述する実施例５、比較例１を用いて説明する。
本発明での光制御効果とは、位相差フィルムを２枚の偏光板で挟持することにより特定方向の表示画面からの出射光を遮光する効果と、表示画面からフロントガラスへ入射する偏光の振動方向をフロントガラスに対してＰ偏光とすることで映り込みを抑制する効果を同時に満たすものである。

以下、表示装置とドライバの位置関係について、右ハンドル車両にセンターメータ（座席前面中央部の計器盤）を設置した場合を例として説明する。

表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ偏光板ａが設けられた表示装置に、本発明の光制御素子を装着した実施例５でのフロントガラスへの映り込み反射強度を測定した結果を図９（ａ）、光制御素子を装着していない比較例１での表示装置のフロントガラスへの映り込み強度を測定した結果を図９（ｂ）に示す。

測定は、図７に示すように、フロントガラスを模したガラス板を水平面から角度θｆ＝４５°で、表示装置を水平面から角度θｄ＝６５°で設置し、このときにφ’＝０°での入射角θｒ＝２５〜６５°で反射した映り込み強度を視野角度φ’＝０〜５０°方向から測定した。

図９（ａ）では、第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’の角度θｌｌ’を１０°に設定したことで、ブリュースター角（θｒ＝５５°）近傍でのドライバ方向（φ’＝３０°付近）の映り込みを抑制できている。一方、図９（ｂ）では第１の偏光板ａの透過軸は垂直方向であり、ドライバ方向では映り込みが発現している。
また図９（ａ）では前述のシミュレーションで示したように位相差を用いて表示画面からの出射光を遮光したことにより、ドライバ方向の広範囲の反射角θｒで大幅に映り込みを抑制することができた。
これらの結果により、本発明の光制御素子によって表示画面のドライバ方向へのフロントガラスへの映り込みを大幅に抑制することができた。

更に、本発明の光制御素子では、透過率の角度依存性が小さく表示画面の視野角特性（視認領域）を広く保つことができる。これにより、従来技術（ルーバー方式）で課題であった、透過率の角度依存性が急峻で、表示装置の視野角特性を狭めてしまうという問題を解決できる。
本発明の光制御素子（実施例５）、ルーバー方式（比較例２）を設置したときの表示画面の視野角特性について、それぞれ図１０（ａ）、１０（ｂ）に示す。
ここで光強度測定は、表示画面の法線方向に対して、視野角ψ＝０〜７５°、方位角φ＝０〜３６０°の範囲で行った。透過率は、
透過率＝（出射光強度／本発明の光制御素子未装着（比較例１）の出射光強度）×１００
で表される。

本発明の光制御素子では、図１０（ａ）に示すように、中心から広い範囲で高い透過率を維持できており、かつドライバ方向となるφ＝４５°方向周辺において遮光特性が発揮されている。
一方、従来のルーバー方式で遮光した図１０（ｂ）では、正面透過率が低く、遮光特性が急峻であるため上下方向からの視認性が悪い。

以上の結果から、本発明の光制御素子を用いることで、表示画面の視認性を損なうことなく、フロントガラスへの映り込みを抑制することが可能であることが示された。

なお、図７では便宜上、右ハンドル車両と仮定して説明したが、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向や位相差フィルムの遅相軸（または進相軸）方向ｍ、ｎ、Ｒｅ０等を最適に積層することによって、表示画面に対して正面方向や左側方向など視野角に対応した映り込みを抑制する光制御素子を作製することができる。

図１２は、本発明に係る光制御素子の第３構成例を示す模式図である。第３構成例３は、タッチパネル透明電極基板ｅと傾斜位相差フィルムｂを２枚の偏光板ａ、ａ’で挟持した構成を有し、表示画面側から第１の偏光板ａ、タッチパネル透明電極基板ｅ、傾斜位相差フィルムｂおよび第２の偏光板ａ’の順に配置される。第１の偏光板ａ、第２の偏光板ａ’および傾斜位相差フィルムｂの構成は、前記第１構成例１と同様である。なお、タッチパネル透明電極基板ｅと、非傾斜位相差フィルムｃおよび傾斜位相差フィルムｂとを、２枚の偏光板ａ、ａ’で挟持した構成としてもよい。第１の偏光板ａ、第２の偏光板ａ’、傾斜位相差フィルムｂおよび非傾斜位相差フィルムｃの構成は、前記第２構成例２と同様である。

以下、本発明における実施例を示す。
実施例１、２は表示画面に対して正面に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合（図７中のφ’＝０°）にフロントガラスへの映り込みを抑制した例である。

（実施例１）
本実施例における光制御素子のフィルム構成について図1を用いて説明する。フィルム構成は、前述の第１構成例１とし、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向はθｌ’’＝０°とする。

表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、特開２００２−２０２４０９号、特開２００４−１７０５９５号公報に記載された光配向材料を用いて作製した傾斜位相差フィルムｂ（傾斜角＝２３．５°、Ｒｅ０＝３００ｎｍ、基材＝８０μｍＴＡＣフィルム）を、第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して傾斜位相差フィルムの面内遅相軸の角度θｌｍ＝９０°となるように配置した。続いて、第２の偏光板ａ’を第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度がθｌｌ’＝０°となるように配置した。第１および第２の偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂとを粘着剤で貼合した。
本実施例の光制御素子の車載時のフロントガラスへの映り込みを検証するために、図７に示すように表示装置を水平面から角度θｄ＝６５°、フロントガラスを角度θｆ＝４５°で設置し、視野角度φ’＝０°での入射角度θｒ＝５５°でフロントガラスへ映り込む光のφ’＝０〜１５°での映り込みの反射強度比を測定し、結果を表１に示す。
ここで反射強度比は、
反射強度比＝反射強度／本発明の光制御素子未装着（比較例１）のφ’＝０°での反射強度
で表される。
また、このとき表示画面の法線方向（ψ＝０°）の正面透過率を測定し、結果を表２に示す。
ここで透過率は、
透過率＝（出射光強度／本発明の光制御素子未装着（比較例１）の出射光強度）×１００
で表される。

（実施例２）
本実施例における光制御素子のフィルム構成について図２を用いて説明する。フィルム構成は、前述の構成例２Ａとし、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向はθｌ’’＝０°とする。

表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、傾斜位相差フィルムｂ（傾斜角＝２３．５°、Ｒｅ０＝１００ｎｍ、基材＝８０μｍＴＡＣフィルム）と、非傾斜位相差フィルムｃ（Ｒｅ＝１６５ｎｍ、Ｒｔｈ＝６６０ｎｍ）とを、第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対してそれぞれの面内遅相軸の角度がθｌｍ＝θｌｎ＝９０°となるように配置した。続いて、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度がθｌｌ’＝０°となるように配置した。第１および第２の偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂおよび非傾斜位相差フィルムｃとを粘着剤で貼合した。
また、この光制御素子の車載時の映り込み強度比及び正面透過率を実施例１と同様に測定し、結果をそれぞれ表１及び表２に示す。

以下、実施例３〜６は表示画面に対して右側に位置する視認者がフロントガラスを観察した場合（図７中のφ’＝３０°）にフロントガラスへの映り込みを抑制した例である。

（実施例３）
本実施例における光制御素子のフィルム構成について図１を用いて説明する。フィルム構成は、前述の第１構成例１とし、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向はθｌ’’＝１０°とする。

表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、傾斜位相差フィルムｂ（傾斜角＝２３．５°、Ｒｅ０＝３００ｎｍ、基材＝８０μｍＴＡＣフィルム）を、第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸の角度がθｌｍ＝９０°となるように配置した。続いて、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度がθｌｌ’＝１０°となるように配置した。第１および第２の偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂとを粘着剤で貼合した。
この車載時の映り込みを実施例１と同様に測定し、φ’＝３０°方向での反射強度比を求めた。
ここで反射強度比は、
反射強度比＝反射強度／本発明の光制御素子未装着（比較例１）のφ’＝３０°での反射強度
で表される。
また、この光制御素子の車載時の映り込み強度比及び正面透過率を実施例１と同様に測定し、結果を表２に示す。

（実施例４）
本実施例における光制御素子のフィルム構成について図２を用いて説明する。フィルム構成は、前述の構成例２Ａとし、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向はθｌ’’＝１０°とする。

表示画面側に水平方向に偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、傾斜位相差フィルムｂ（傾斜角＝２３．５°、Ｒｅ０＝１００ｎｍ、基材＝８０μｍＴＡＣフィルム）と、非傾斜位相差フィルムｃ（Ｒｅ＝１６５ｎｍ、Ｒｔｈ＝６６０ｎｍ）とを、第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対してそれぞれの面内遅相軸の角度がθｌｍ＝θｌｎ＝９０°となるように配置した。続いて、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度がθｌｌ’＝１０°となるように配置した。第１および第２の偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂおよび非傾斜位相差フィルムｃとを粘着剤で貼合した。
この車載時のフロントガラスへの映り込み及び正面透過率特性を実施例３と同様に検証した。

（実施例５）
本実施例における光制御素子のフィルム構成について図２を用いて説明する。フィルム構成は、前述の構成例２Ｂとし、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌ’’方向はθｌ’’＝１０°とする。

表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、傾斜位相差フィルム（傾斜角＝２３．５°、Ｒｅ０＝１００ｎｍ、基材＝８０μｍＴＡＣフィルム）と、非傾斜位相差フィルム（Ｒｅ＝１６５ｎｍ、Ｒｔｈ＝６６０ｎｍ）とを、第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸の角度がθｌｍ＝０°、非傾斜位相差フィルムｃの遅相軸の角度がθｌｎ＝９０°となるように配置した。続いて、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度がθｌｌ’＝１０°となるように配置した。第１および第２の偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂおよび非傾斜位相差フィルムｃとを粘着剤で貼合した。
この車載時のフロントガラスへの映り込み及び正面透過率特性を実施例３と同様に検証した。

（実施例６）
本実施例における光制御素子のフィルム構成について図２を用いて説明する。フィルム構成は、前述の構成例２Ｃとし、第２の偏光板ａ’の透過軸ｌｌ’方向はθｌｌ’＝１０°とする。

表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板ａが設けられた表示装置において、傾斜位相差フィルムｂ（傾斜角＝２３．５°、Ｒｅ０＝１００ｎｍ、基材＝８０μｍＴＡＣフィルム）と、非傾斜位相差フィルムｃ（Ｒｅ＝１１０ｎｍ、Ｒｔｈ＝４４０ｎｍ）とを、第１の偏光板ａの吸収軸ｌに対して傾斜位相差フィルムｂの面内遅相軸の角度がθｌｍ＝３０°、非傾斜位相差フィルムｃの遅相軸の角度がθｌｎ＝１２０°となるように配置した。続いて、第１の偏光板ａの吸収軸ｌと第２の偏光板ａ’の吸収軸ｌ’とのなす角度がθｌｌ’＝１０°となるように配置した。第１および第２の偏光板ａ、ａ’と傾斜位相差フィルムｂおよび非傾斜位相差フィルムｃとを粘着剤で貼合した。
この車載時のフロントガラスへの映り込み及び正面透過率特性を実施例３と同様に検証した。

（比較例１）
本比較例におけるフィルム構成について説明する。
表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ偏光板が設けられた光制御素子を設置しない表示装置を用いて、実施例１〜６、比較例２の特性を評価する基準として、実施例と同様に映り込み反射強度及び輝度特性の視野角依存性を測定した。

（比較例２）
本比較例におけるフィルム構成について図１１を用いて説明する。
表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ偏光板が設けられた表示装置を用いて、第１の偏光板ａの光入射側にルーバーフィルム「ＬＡＦ」（大日本印刷社製）ｄを遮光方向が上下方向となるように設置した。
この車載時のフロントガラスへの映り込み及び正面透過率特性を実施例と同様に検証した。

本発明の実施例１、実施例２について映り込み強度の視野角依存性について表１に示す。実施例１、実施例２では図６中の（iＢ）、（iＣ）のように左右方向から見たフロントガラスへの映り込みに対する表示画面からの出射光を遮光することによって、左右に視野角度φ’方向からみた場合に広範囲に映り込み抑制効果が保たれた。

また、本発明の実施例３〜６ではφ’＝３０°の映り込み強度が非常に低く抑えられており、実施例３：０．２２、実施例４：０．１６、実施例５：０．０９８、実施例６：０．０８１であった。これは、位相差フィルムの表示画面からの出射光の遮光効果と第２の偏光板によるＰ偏光利用を同時に満たすことによって高い映り込み抑制効果が得られた。

以上、実施例３〜６は右ハンドル車両を想定したものであるが、フィルム構成を左右反転させることで左ハンドル車両へも対応可能である。

本発明の実施例及び比較例における正面透過率を表２に示す。本発明の実施例１〜６では正面透過率が高く、図１０（ａ）に示したように広い範囲で透過率が保たれ、色変化の少ない良好な視認性が得られた。
一方、従来のルーバーフィルムを用いた光制御素子（実施例２）では、映り込み抑制効果は良好であったが、図１０（ｂ）に示したように正面透過率が低く、上下方向の透過率変化が急峻であり、視野角特性が狭かった（φ＝６０°、ψ＝３０°方向の透過率＝１０．４％）。

本発明の光制御素子は、車両に搭載された表示装置において表示画面の特定方向の拡散光がフロントガラスへ映り込むことを抑制するので、表示装置は、さまざまな車両（自動車、モーターサイクル、バス、トラックなどの道路用車両；鉄道車両）において有用に用いることができる。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

ａ、ａ’ 偏光板
ｂ 傾斜位相差フィルム
ｃ 非傾斜位相差フィルム
ｄ ルーバーフィルム
ｅ タッチパネル透明電極基板
ｆ フロントガラス
ｈ 液晶セル
ｌ、ｌ’ 偏光板の吸収軸方向
ｌ’’ 偏光板の透過軸方向
ｍ 傾斜位相差フィルムの面内遅相軸方向
ｎ 非傾斜位相差フィルムの遅相軸方向
θｄ 水平面に対する表示装置の傾斜角度
θｆ 水平面に対するフロントガラスの傾斜角度
θｌｌ’ 偏光板の吸収軸のなす角度
θｌ’’ 偏光板の透過軸のなす角度
θｌｍ 偏光板の吸収軸と傾斜位相差フィルムの面内遅相軸とのなす角度
θｌｎ 偏光板の吸収軸と非傾斜位相差フィルムの面内遅相軸とのなす角度
θｒ φ’＝０°のときのフロントガラスへの入射角
φ’ 映り込み像に対する視野角度
φ 表示画面法線方向からの視野角度
ψ 表示画面水平方向からの方位角度
Ｐ フロントガラスに対するＰ偏光成分の振動方向
Ｓ フロントガラスに対するＳ偏光成分の振動方向

Claims (9)

1. 表示装置の表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板と、光出射側に前記水平方向と同一またはこれと所定角度をなす方向の偏光吸収軸をもつ第２の偏光板とが設けられて、前記第１の偏光板と第２の偏光板との間に少なくとも１枚の位相差フィルムが配置されている光制御素子。
2. タッチパネル付き表示装置の表示画面側に水平方向の偏光吸収軸をもつ第１の偏光板と、光出射側に前記水平方向と同一または所定の角度の偏光吸収軸をもつ第２の偏光板とが設けられて、前記第１の偏光板と第２の偏光板との間にタッチパネル透明電極基板と少なくとも１枚の位相差フィルムが配置されている光制御素子。
3. 前記位相差フィルムは、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときの位相差角度依存性がフィルム面の法線方向に対して非対称である傾斜位相差フィルムである、請求項１または請求項２に記載の光制御素子。
4. 前記位相差フィルムが２枚以上の位相差フィルムを積層した積層位相差フィルムである、請求項１から３のいずれか１項に記載の光制御素子。
5. 前記積層位相差フィルムは、前記傾斜位相差フィルムと、フィルム面内の進相軸または遅相軸を傾斜軸としたときの位相差角度依存性がフィルム面の法線方向に対して対称である非傾斜位相差フィルムとを積層してなる積層位相差フィルムである請求項４に記載の光制御素子。
6. 前記積層位相差フィルムは、前記傾斜位相差フィルムと非傾斜位相差フィルムとの進相軸または遅相軸が平行または直交してなる請求項４または請求項５に記載の光制御素子。
7. 前記積層位相差フィルムの非傾斜位相差フィルムが２軸性を有する請求項４または請求項５または請求項６に記載の光制御素子。
8. 車載用表示装置において、前記光出射側に配置した第２の偏光板から出射した偏光の振動方向が、映り込むフロントガラスに対してＰ偏光成分となる、請求項１から７のいずれか１項に記載の光制御素子。
9. 前記表示画面側の第１の偏光板と、前記光出射側の第２の偏光板との互いの透過軸または吸収軸のなす角度θｌｌ’が、−５０°≦θｌｌ’≦５０°の範囲内に設定されている、請求項１に記載の光制御素子。
   
   
   

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