JPH0667020A - 光学制御板およびそれを用いた表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の振動ベクトル方向を有する光の入力に
対し、特定の振動ベクトル方向の光を吸収する平板状の
光学制御板１において、光学制御板平面方向に対し、法
線方向に光の吸収軸を有することを特徴とする光学制御
板 【効果】 種々の表示素子に対し、特定の視野角方向に
ある観察者のみに情報を提供することが可能となる。例
えば信号灯の視野角を限定することにより、信号灯の特
定視野角方向からのみ視認が可能となり、直線道路に多
数の信号灯があった場合や多叉路において、信号灯の誤
認識を低減することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示素子に用いる光学
制御板に関する。

【０００２】

【従来の技術】交通機関などに設置されている信号灯
は、信号灯による指示に従うべき観察者のみに優先的に
視認されるように、レンズなどを用いて故意に視野角を
制限している。さらに視野角を限定するために、信号灯
前面にフードや格子（ルーバー）を設ける手法もとられ
ている。

【０００３】また、金融機関などに設置されている現金
自動預け入れ／引き出し装置（以下、ＡＴＭ機）に用い
られている表示素子あるいは表示機能と入力機能を兼ね
備えた素子（表示スイッチパネル（商品名タッチパネ
ル））は、個人情報保護の観点から前述の信号灯同様、
視認できる観察者を制限し得るよう、視野角は制限され
ている方が望ましいが、そのような視野角を制限する機
構はあまり用いられていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】直線道路に多数の信号
灯があった場合や、多叉路における信号灯は、本来遵守
すべき信号灯以外にも、多数の信号灯が観察され、遵守
すべき信号灯の誤認識に結びついていた。これらの問題
に関し、直線道路においては信号灯を下向きに取り付け
たり、多叉路においてはフードや格子を設け視野角を狭
め限定化することにより、遵守すべき信号灯の視認性を
向上させてきた。しかしながら、フードや格子への灯火
の写り込みや信号灯が面発光するため、これらの手法で
は、充分な視野角の制限ができず、遵守すべき信号灯の
誤認識の解消に不十分であった。

【０００５】また、金融機関に設置されている金銭預入
れ／払出し機（ＡＴＭ）に用いられている表示素子、あ
るいは表示スイッチパネルにおいては、素子そのものに
は視野角限定の措置はほとんど施されておらず、素子の
設置方法によっては周囲の他の利用者に個人の暗証番号
や取引金額・預貯金残高が漏洩する危険性があった。

【０００６】これら表示素子の視野角を制限する手法と
しては、光ルーバー（松本正一・角田市良共著：液晶の
基礎と応用、１０章９．２（工業調査会，１９９１））
を用いることも考えられるが、大容量で高精細の表示を
要する素子にはルーバーのピッチ制御の問題から困難で
ある。さらに、光ルーバーを用いる手法は素子の厚大化
の要因にもなる。また、細い光学繊維を束ねて板状にし
たファイバーオプチクス板もあるが、製造面で高価にな
るという欠点がある。

【０００７】本発明は上記した不都合を除去するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの問題点を解決す
るために本発明は、あらゆる表示素子の視野角を限定す
る手段として、複数の振動ベクトル方向を有する光の入
力に対し、平板状光学制御板（偏光子）の平面方向に対
し法線方向に吸収軸を有することを特徴とする光学制御
板（偏光子）、あるいは吸収軸と前述した光学制御板
（偏光子）平面のなす角（小さい方）θが、 １０≦θ≦９０° であることを特徴とする光学制御板（偏光子）を設置
し、表示素子の視野角を限定し、前記課題を解決し得る
ものである。

【０００９】

【作用】偏光子とは、さまざまな振動ベクトル方向を有
する光の入力に対し、特定の振動ベクトル方向の光しか
透過しない光学制御板である。すなわち、特定の振動ベ
クトル方向を有する光を選択的に吸収する機能を有する
素子である。一般的に、従来から用いられてきた偏光子
は、平面方向に特定の振動ベクトル方向を吸収する特徴
を持ったものであり、自然光を直線偏向に変換する機能
を利用して、液晶表示素子・偏光めがね（サングラス）
などに応用されてきた。

【００１０】これに対し、本発明の表示素子は、図１
（ａ）に示すように、平面方向ｄｐに対し法線方向ｄｎ
に光の吸収軸を有する偏光子からなる光学制御板１を表
示光の前面に設置した構造をしており、図１（ｂ）に示
すように、光学制御板１は複数の振動ベクトル方向を有
する自然光２の入射に対し、偏光子法線方向とのなす角
ｉが大きい方向の入射光２ａほど透過させず吸収する透
過分布特性２ｂを持つ。この特性を用いて、視野角を限
定することができ、特に、偏光制御をなす液晶表示素子
などにおいて、その出射偏光と本発明の偏光子との組み
合わせにより、特定の視野角制限をなすことが可能とな
るわけである。従って、情報を提供するべき方向（観察
者方向）にのみ選択的に視野角を限定することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００１２】（実施例１）図２に本発明を用いた信号灯
用表示素子１０の構造を示す。

【００１３】種々の振動ベクトルをもつ通常の光を発す
る光源１１は前面に赤、黄、または青の着色集光レンズ
１２を有しており、さらにその前面にポリビニルアルコ
ールでできた厚さ約２００μｍの平面方向に対し法線方
向に吸収軸を有する光学制御板１３を設置した。

【００１４】この制御板は高分子樹脂ポリビニルアルコ
ールを下記のような製法で容易につくることができる。

【００１５】図６のように平面度の優れた２枚の硬い板
４１を用意し、その一方の中央部に偏光子の高分子樹脂
のポリビニルアルコール材料４２、その周囲に、室温か
ら高温例えば３００℃の間で安定な化学特性を示す液体
物質４３、さらにその外側にスペーサ４５を混合した紫
外線硬化樹脂４４を設けた。図７のように材料を設置し
た後、他方の板５１を貼合わせ、加熱により偏光子材料
４２を溶解し、所望のフィルム厚（スペーサ４５径）ま
で加圧し、板間間隔を固定するために紫外線硬化樹脂４
４の硬化を行った。さらに加熱し材料を膨脹させる。最
後に冷却し図８のように材料の圧縮を行うことにより、
大面積でも本実施例の吸収軸をもつ均一な光学特性を有
するフィルムを得ることができる。

【００１６】すなわち、フィルム厚み方向に均一に延伸
して延伸方向への高分子主鎖の再配列を行うか、上記の
ようにフィルム平面全方向に等圧に圧縮を行うことで圧
縮力方向の垂直方向に、高分子主鎖を再配列させて偏光
子が得られる。

【００１７】本実施例の信号灯用表示素子の視野角を測
定したところ、偏光子平面方向に対し法線方向に大きな
透過光を得ることができ、視野角が制限されたことが判
明した。これはフードあるいは格子を信号灯前面に設置
するものよりも、視野角制限の効果が大であった。

【００１８】（実施例２）図３に本発明をＡＴＭ機用液
晶表示素子に適用して好適な実施例を示す。

【００１９】垂直配向ネマティック型液晶表示素子（Ｖ
ＡＮ型液晶表示素子）は駆動用液晶表示セル１４と、そ
の両面に設置された偏光板１５、１６からなり、後方に
バックライト平面光源１７、前方の観察者側に、平面方
向に対し法線方向に吸収軸１８ａを有する光学制御板１
８を設置した。この液晶表示素子の視野角を測定したと
ころ、偏光子平面方向に対し法線方向に大きな透過光を
得ることができ、視野角はほぼ正面に制限されたことが
判明した。これにより、特定領域外からの視認は不可能
となり、情報の機密化に有利である。

【００２０】（実施例３）図４に本発明を用いたＡＴＭ
機用カラーブラウン管表示器２０の構造を示す。

【００２１】筐体２４に収容したカラーブラウン管（Ｃ
ＲＴ）２１の前面に、ブラウン管管軸２１ａに垂直に平
面をもつ光学制御板２２を設置する。光学制御板２２は
その平面方向に対し角度α例えば７０°方向に吸収軸を
有する偏光子であり、吸収軸方向と観察者方向２３とが
一致するように設置した。この表示器の視野角を測定し
たところ、光学制御板平面方向に対し７０°方向に大き
な透過光を得ることができ、視野角が制限されたことが
判明した。これにより、７０°を中心に６０°から８０
°の特定領域以外からの視認は不可能となり、情報の機
密化に有利となる。

【００２２】（実施例４）実施例２において、用いる前
記平面方向に対し方線方向に吸収軸を有する光学制御板
に、表示スイッチパネルの機能を加味した実施例を示
す。

【００２３】図５に前記視野角限定型表示スイッチパネ
ル３０の構造を示す。表示スイッチパネルはパネル面に
指などを接触することでスイッチ起動を行うもので、Ａ
ＴＭ機の表示面に設置する。

【００２４】すなわち、平面方向に対し方線方向に吸収
軸３１ａを有する光学制御板上に直接、透明電極３２を
形成し、次いでエッチングを行い、得られたストライプ
電極付き光学制御板３１をストライプ対向電極３３を形
成した基板３４と組み合わせ、視野角限定型表示スイッ
チパネルを作成した。実施例−２同様の視野角の制限が
実現でき、かつ本発明の偏光子を利用して、表示スイッ
チパネルの機能を加味することができた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、種々の表示素子に対
し、特定の視野角方向にある観察者のみに情報を提供す
ることが可能となる。例えば信号灯の視野角を限定する
ことにより、信号灯の特定視野角方向からのみ視認が可
能となり、直線道路に多数の信号灯があった場合や多叉
路において、信号灯の誤認識を低減することが可能とな
る。また、金融機関などに設置されている現金自動預入
れ／払出し装置のディスプレーの視野角を限定すること
により、暗証番号や取引金額・預貯金残高などの個人機
密情報の、他人への漏洩を低減することが可能となる。

【００２６】また、上下方向のみ視野角を制限したり、
正面のみに視認可能とするなど、種々の視角制限を行う
には、平面方向に吸収軸を有する偏光子との組み合わせ
ると良い。

【００２７】さらに、従来の光ルーバーを用いた視野角
制限の手法と比較して、より視野角を限定し、大容量で
高精細の表示に適した、薄型の表示素子を、容易に提供
することが可能となった。

【００２８】本実施例においてはＬＣＤ、ＣＲＴについ
てのみ説明したが、ＰＤ、ＥＬ、ＬＥＤなどの表示素子
についても同様の効果を得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係わる光学制御板を説明する
斜視図、（ｂ）は（ａ）の光学制御板の視野角を説明す
る略図、

【図２】本発明の一実施例の略図

【図３】本発明の他の実施例の分解斜視図、

【図４】本発明の他の実施例の略断面図、

【図５】本発明の他の実施例の分解斜視図。

【図６】本発明の実施例の光学制御板の製造工程を示す
略図、

【図７】本発明の実施例の光学制御板の製造工程を示す
略断面図、

【図８】本発明の実施例の光学制御板の製造工程を示す
略断面図。

【符号の説明】

１、１３、２３、３１…光学制御板

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 光学制御板およびそれを用いた表示素
子

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示素子に用いる光学
制御板に関する。

【０００２】

【従来の技術】交通機関などに設置されている信号灯
は、信号灯による指示に従うべき観察者のみに優先的に
視認されるように、レンズなどを用いて故意に視野角を
制限している。さらに視野角を限定するために、信号灯
前面にフードや格子（ルーバー）を設ける手法もとられ
ている。

【０００３】また、金融機関などに設置されている現金
自動預け入れ／引き出し装置（以下、ＡＴＭ機）に用い
られている表示素子あるいは表示機能と入力機能を兼ね
備えた素子（表示スイッチパネル（商品名タッチパネ
ル））は、個人情報保護の観点から前述の信号灯同様、
視認できる観察者を制限し得るよう、視野角は制限され
ている方が望ましいが、そのような視野角を制限する機
構はあまり用いられていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】直線道路に多数の信号
灯があった場合や、多叉路における信号灯は、本来遵守
すべき信号灯以外にも、多数の信号灯が観察され、遵守
すべき信号灯の誤認識に結びついていた。これらの問題
に関し、直線道路においては信号灯を下向きに取り付け
たり、多叉路においてはフードや格子を設け視野角を狭
め限定化することにより、遵守すべき信号灯の視認性を
向上させてきた。しかしながら、フードや格子への灯火
の写り込みや信号灯が面発光するため、これらの手法で
は、充分な視野角の制限ができず、遵守すべき信号灯の
誤認識の解消に不十分であった。

【０００５】また、金融機関に設置されている金銭預入
れ／払出し機（ＡＴＭ）に用いられている表示素子、あ
るいは表示スイッチパネルにおいては、素子そのものに
は視野角限定の措置はほとんど施されておらず、素子の
設置方法によっては周囲の他の利用者に個人の暗証番号
や取引金額・預貯金残高が漏洩する危険性があった。

【０００６】これら表示素子の視野角を制限する手法と
しては、光ルーバー（松本正一・角田市良共著：液晶の
基礎と応用、１０章９．２（工業調査会，１９９１））
を用いることも考えられるが、大容量で高精細の表示を
要する素子にはルーバーのピッチ制御の問題から困難で
ある。さらに、光ルーバーを用いる手法は素子の厚大化
の要因にもなる。また、細い光学繊維を束ねて板状にし
たファイバーオプチクス板もあるが、製造面で高価にな
るという欠点がある。

【０００７】本発明は上記した不都合を除去するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの問題点を解決す
るために本発明は、あらゆる表示素子の視野角を限定す
る手段として、複数の振動ベクトル方向を有する光の入
力に対し、平板状光学制御板（偏光子）の平面方向に対
し法線方向に吸収軸を有することを特徴とする光学制御
板（偏光子）、あるいは吸収軸と前述した光学制御板
（偏光子）平面のなす角（小さい方）θが、 １０≦θ≦９０° であることを特徴とする光学制御板（偏光子）を設置
し、表示素子の視野角を限定し、前記課題を解決し得る
ものである。

【０００９】

【作用】偏光子とは、さまざまな振動ベクトル方向を有
する光の入力に対し、特定の振動ベクトル方向の光しか
透過しない光学制御板である。すなわち、特定の振動ベ
クトル方向を有する光を選択的に吸収する機能を有する
素子である。一般的に、従来から用いられてきた偏光子
は、平面方向に特定の振動ベクトル方向を吸収する特徴
を持ったものであり、自然光を直線偏向に変換する機能
を利用して、液晶表示素子・偏光めがね（サングラス）
などに応用されてきた。

【０００１０】これに対し、本発明の表示素子は、図１
（ａ）に示すように、平面方向ｄｐに対し法線方向ｄｎ
に光の吸収軸を有する偏光子からなる光学制御板１を表
示光の前面に設置した構造をしており、図１（ｂ）に示
すように、光学制御板１は複数の振動ベクトル方向を有
する自然光２の入射に対し、偏光子法線方向とのなす角
ｉが大きい方向の入射光２ａほど透過させず吸収する透
過分布特性２ｂを持つ。この特性を用いて、視野角を限
定することができ、特に、偏光制御をなす液晶表示素子
などにおいて、その出射偏光と本発明の偏光子との組み
合わせにより、特定の視野角制限をなすことが可能とな
るわけである。従って、情報を提供するべき方向（観察
者方向）にのみ選択的に視野角を限定することができ
る。

【０００１１】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【０００１２】（実施例１）図２に本発明を用いた信号
灯用表示素子１０の構造を示す。

【０００１３】種々の振動ベクトルをもつ通常の光を発
する光源１１は前面に赤、黄、または青の着色集光レン
ズ１２を有しており、さらにその前面にポリビニルアル
コールでできた厚さ約２００μｍの平面方向に対し法線
方向に吸収軸を有する光学制御板１３を設置した。

【０００１４】この制御板は高分子樹脂ポリビニルアル
コールを下記のような製法で容易につくることができ
る。

【０００１５】図６のように平面度の優れた２枚の硬い
板４１を用意し、その一方の中央部に偏光子の高分子樹
脂のポリビニルアルコール材料４２、その周囲に、室温
から高温例えば３００℃の間で安定な化学特性を示す液
体物質４３、さらにその外側にスペーサ４５を混合した
紫外線硬化樹脂４４を設けた。図７のように材料を設置
した後、他方の板４１を貼合わせ、加熱により偏光子材
料４２を溶解し、所望のフィルム厚（スペーサ４５径）
まで加圧し、板間間隔を固定するために紫外線硬化樹脂
４４の硬化を行った。さらに加熱し材料を膨脹させる。
最後に冷却し図８のように材料の圧縮を行うことによ
り、大面積でも本実施例の吸収軸をもつ均一な光学特性
を有するフィルムを得ることができる。

【０００１６】すなわち、フィルム厚み方向に均一に延
伸して延伸方向への高分子主鎖の再配列を行うか、上記
のようにフィルム平面全方向に等圧に圧縮を行うことで
圧縮力方向の垂直方向に、高分子主鎖を再配列させて偏
光子が得られる。

【０００１７】本実施例の信号灯用表示素子の視野角を
測定したところ、偏光子平面方向に対し法線方向に大き
な透過光を得ることができ、視野角が制限されたことが
判明した。これはフードあるいは格子を信号灯前面に設
置するものよりも、視野角制限の効果が大であった。

【０００１８】（実施例２）図３に本発明をＡＴＭ機用
液晶表示素子に適用して好適な実施例を示す。

【０００１９】垂直配向ネマティック型液晶表示素子
（ＶＡＮ型液晶表示素子）は駆動用液晶表示セル１４
と、その両面に設置された偏光板１５、１６からなり、
後方にバックライト平面光源１７、前方の観察者側に、
平面方向に対し法線方向に吸収軸１８ａを有する光学制
御板１８を設置した。この液晶表示素子の視野角を測定
したところ、偏光子平面方向に対し法線方向に大きな透
過光を得ることができ、視野角はほぼ正面に制限された
ことが判明した。これにより、特定領域外からの視認は
不可能となり、情報の機密化に有利である。

【０００２０】（実施例３）図４に本発明を用いたＡＴ
Ｍ機用カラーブラウン管表示器２０の構造を示す。

【０００２１】筐体２４に収容したカラーブラウン管
（ＣＲＴ）２１の前面に、その平面方向に対し光の吸収
軸が１０°≦θ≦９０°の光学制御板２２を、ブラウン
管管軸２１ａに垂直に設置する。光学制御板２２はその
平面方向に対し角度α例えば７０°方向に吸収軸を有す
る偏光子であり、吸収軸方向と観察者方向２３とが一致
するように設置した。この表示器の視野角を測定したと
ころ、光学制御板平面方向に対し７０°方向に大きな透
過光を得ることができ、視野角が制限されたことが判明
した。これにより、７０°を中心に６０°から８０°の
特定領域以外からの視認は不可能となり、情報の機密化
に有利となる。

【０００２２】（実施例４）実施例２において、用いる
前記平面方向に対し方線方向に吸収軸を有する光学制御
板に、表示スイッチパネルの機能を加味した実施例を示
す。

【０００２３】図５に前記視野角限定型表示スイッチパ
ネル３０の構造を示す。表示スイッチパネルはパネル面
に指などを接触することでスイッチ起動を行うもので、
ＡＴＭ機の表示面に設置する。

【０００２４】すなわち、平面方向に対し方線方向に吸
収軸３１ａを有する光学制御板上に直接、透明電極３２
を形成し、次いでエッチングを行い、得られたストライ
プ電極付き光学制御板３１をストライプ対向電極３３を
形成した基板３４と組み合わせ、視野角限定型表示スイ
ッチパネルを作成した。実施例２同様の視野角の制限が
実現でき、かつ本発明の偏光子を利用して、表示スイッ
チパネルの機能を加味することができた。

【０００２５】

【発明の効果】本発明によれば、種々の表示素子に対
し、特定の視野角方向にある観察者のみに情報を提供す
ることが可能となる。例えば信号灯の視野角を限定する
ことにより、信号灯の特定視野角方向からのみ視認が可
能となり、直線道路に多数の信号灯があった場合や多叉
路において、信号灯の誤認識を低減することが可能とな
る。また、金融機関などに設置されている現金自動預入
れ／払出し装置のディスプレーの視野角を限定すること
により、暗証番号や取引金額・預貯金残高などの個人機
密情報の、他人への漏洩を低減することが可能となる。

【０００２６】また、上下方向のみ視野角を制限した
り、正面のみに視認可能とするなど、種々の視角制限を
行うには、平面方向に吸収軸を有する偏光子との組み合
わせると良い。

【０００２７】さらに、従来の光ルーバーを用いた視野
角制限の手法と比較して、より視野角を限定し、大容量
で高精細の表示に適した、薄型の表示素子を、容易に提
供することが可能となった。

【０００２８】本実施例においてはＬＣＤ、ＣＲＴにつ
いてのみ説明したが、ＰＤ、ＥＬ、ＬＥＤなどの表示素
子についても同様の効果を得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係わる光学制御板を説明する
斜視図、（ｂ）は（ａ）の光学制御板の視野角を説明す
る略図、

【図２】本発明の一実施例の略図

【図３】本発明の他の実施例の分解斜視図、

【図４】本発明の他の実施例の略断面図、

【図５】本発明の他の実施例の分解斜視図。

【図６】本発明の実施例の光学制御板の製造工程を示す
略図、

【図７】本発明の実施例の光学制御板の製造工程を示す
略断面図、

【図８】本発明の実施例の光学制御板の製造工程を示す
略断面図。

【符号の説明】 １、１３、２３、３１…光学制御板

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の振動ベクトル方向を有する光の入力
   に対し、特定の振動ベクトル方向の光を吸収する平板状
   の光学制御板において、 光学制御板平面方向に対し、法線方向に光の吸収軸を有
   することを特徴とする光学制御板
2. 【請求項２】複数の振動ベクトル方向を有する光の入力
   に対し、特定の振動ベクトル方向の光を吸収する平板状
   の光学制御板において、 光の吸収軸と前述した光学制御板平面のなす角θ（小さ
   い方）が、１０≦θ≦９０°であることとを特徴とする
   光学制御板
3. 【請求項３】表示光を発する装置と、この装置の前面に
   設けられた法線方向に光の吸収軸をもつ光制御板とから
   なり、この光制御板により前記表示光のうち制御板面に
   斜めに入射する成分をより吸収するようにして視野角を
   制限してなる表示素子