JP4352662B2

JP4352662B2 - Light control board and display using the same

Info

Publication number: JP4352662B2
Application number: JP2002219226A
Authority: JP
Inventors: 彰永野; 敏貴戸田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2004061796A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、回折要素からなる光制御板およびそれを用いたディスプレイに関する。特に、ディスプレイとしては、それによる本来の表示画像とは異なる画像の表示が可能であるような視覚効果を持たせるための光制御板の改良に関する。
本発明による光制御板は各種のディスプレイに適用可能であるが、以降、液晶表示装置について主体に説明する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部には、画像表示素子として液晶表示体が多く使用されており、最近ではより多くの情報を表示するために大型の表示体が利用される傾向がある。
そのような大型の液晶表示体として、透過型の液晶表示体とその後方（背面）より光を照射するバックライト装置とを組み合わせたバックライト内蔵タイプのものが主流になってきているが、一般にバックライトからの光は液晶表示体全面に均等に照射されることから液晶表示体に対してある角度の位置からも表示情報を認識することができてしまう。
モバイル端末は、電車の中や路上など、不特定多数の公衆がいる場所での利用も一般的であり、モバイル端末利用者本人以外の第三者ののぞき込みにより表示情報が認識されることは好ましくない。
【０００３】
液晶表示装置等の表示面において、観察領域（以後、装置による表示を、本来視覚するべき利用者の視点の位置を、このように称する）からの方向とそれ以外の領域とで表示画像の見え方を変化させる方法は、例えば特開平８−５４５０３号公報等により開示されている。
上記公報での提案による光学シートによれば、観察領域に射出する不要な光をシート上の凹凸形状により観察領域外へ誘導することで、コントラストの高い表示画像を実現している。
しかし、この特許による光学シートでは、観察領域外においては一様な散乱光しか得ることができず、意匠性に乏しいことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
利用者本人の観察位置に対しては、ディスプレイによる表示パターンを鮮明に表示することが可能で、それ以外の観察領域に対しては、ディスプレイによる表示パターンの読み取りを困難とし、覗き見を防止する効果を持たせると共に、意匠性を向上させることが可能であるようなディスプレイおよびそれに用いる回折要素から構成される光制御板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
断面形状が、緩やかな斜面／相対的に急峻な斜面からなる非対称の凹凸構造である格子線を有するブレーズド型回折格子により構成され、前記凹凸構造の少なくとも一方の斜面に光反射層が形成されてなる光制御板において、
前記凹凸構造を構成する少なくとも何れか一方の斜面に、微細凹部および／または微細凸部からなる光散乱要素が配置されてなり、前記光散乱要素の配置に応じて、濃淡により構成される絵柄，文字，記号などの装飾画像が表現されていることを特徴とする光制御板である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
光反射層が、透過および反射の双方の特性を持つことを特徴とする請求項１に記載の光制御板である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
画素単位での光線の透過／非透過に応じて表示画像が規定される画像表示素子の背面（観察者と反対側）に、請求項１又は２に記載の光制御板を配置してなり、
装置に入射する周辺光を制御して反射し、前記表示素子を通過して生成される表示画像光として射出することを特徴とするディスプレイである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
画素単位での光線の透過／非透過に応じて表示画像が規定される画像表示素子の背面（観察者と反対側）に、請求項１又は２に記載の光制御板を配置してなり、
装置に入射する周辺光および／または装置に内蔵された照明光源から前記表示素子に入射する光を制御して反射し、前記表示素子を通過して生成される表示画像光として射出することを特徴とするディスプレイである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、
画素単位での光線の透過／非透過に応じて表示画像が規定される画像表示素子の前面（観察者と反対側）に、請求項２に記載の光制御板を配置してなり、
装置に入射する周辺光および／または装置に内蔵された照明光源からの照明光が、前記表示素子を通過して生成される表示画像光として射出する際、表示画像光を制御して透過することを特徴とするディスプレイである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光制御板に用いられるブレーズド型回折格子の断面構造の一例を部分的に拡大して示す説明図である。
光反射体としての用途においては、光制御板が透光性材料により構成されている場合には、前記凹凸構造に追従した光反射層，または前記凹凸構造の反対側の平坦面に形成した光反射層を形成する必要がある。
【００１６】
本発明の光制御板２０は、凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子１２の緩やかな斜面Ｃおよび相対的に急峻な斜面Ｄから構成される。このような断面形状により実現されるブレーズド型回折格子は、従来の正弦波状などのような対称的な断面構造を持つ回折格子と比較して、非常に高い回折効率を得ることができ、また光の進行方向を厳密に制御できるので、光の利用効率が高いものである。
すなわち、対称的な断面構造であると、回折光も対称的に（正負で）発生することになるが、ブレーズド型回折格子のように非対称的な断面構造であると、その一方の斜面（一般に、面積が大きい緩やかな斜面）のみが光学的に強く機能して、正の回折光のみを発生させることになる。
【００１７】
図２は、図１に示す光制御板による光学特性を示す説明図である。
図２に示すように、本発明の光制御板の光学特性は、特定の方向の観察域Ａから回折格子を観察した際に、回折格子の斜面Ｄは観察方向Ａへの回折光には関与しないので、斜面Ｄの構造に係わらず、観察方向Ａでは高輝度の回折光を観察することができる。
すなわち、利用者本人の観察域Ａに対しては、斜面Ｃにより高輝度な回折光を射出することができ、同時に他の観察域Ｂ（第三者によるのぞき込み領域）に対しては、斜面Ｄによる光を射出することで、観察域に応じて射出する光を切り分けることができる。
斜面Ｄにより、絵柄や模様，記号等の装飾画像を表現することで、ディスプレイを覗き見するような領域においては、ディスプレイの表示パターンと斜面Ｄによる装飾画像とが重なり、ディスプレイによる表示パターンのみを認識することが困難となり、読み取りを防止することができる。
【００１８】
図３〜図５は、本発明による光制御板を載置したディスプレイの観察時の状況を説明する概念図である。
図３に示すように、利用者本人の観察域Ａにおいては、高輝度な回折光により表示光が生成され、ディスプレイによる表示パターンが鮮明に観察される。
他の観察域Ｂにおいては、図４に示すように、ディスプレイによる表示パターンと斜面Ｄによる模様や絵柄が重なり合うことで、双方を個別に認識することができず、覗き見などによる情報の読み取りが防止される効果が期待される。
また、図５に示すように、利用者本人がディスプレイを使用せず液晶パネルの電源を切っている場合には、観察域Ｂにおいては、斜面Ｄによる模様や絵柄のみが認識され、ディスプレイがＯＦＦ状態でも装飾画像が表示されるため、意匠性の向上したディスプレイが実現される。
【００１９】
図６は、請求項１記載の光制御板の構成例を示す説明図である。
図６に示すように、ブレーズド型回折格子１２の凹凸形状を形成する急峻な斜面Ｄは、場所により異なる反射率（あるいは透過率）を持つ光反射層２５が設けられた構成である。
一般に、ブレーズド型回折格子等の凹凸形状に反射機能を持つ光反射層を設けるには、アルミニウム等の金属や誘電体の薄膜層を蒸着する等の方法で実現でき、それらの反射層の膜厚を制御することや、蒸着物質を変えることなどにより反射率（および透過率）を場所に応じて変化させることができる。
図６に示すように、場所に応じて斜面Ｄの反射率（および透過率）を変化させることで、観察方向に対して射出される光の量を制御することができる。それにより、観察者に対し濃淡のある階調パターンを知覚させることが可能となる。
図６においては、断面図によって、各々の斜面Ｄ毎に反射率を変化させている状態を示したが、１つの斜面の中で場所により反射率を変化させることで、一層複雑な反射率の制御，および階調パターンの形成が可能となる。
【００２０】
図７は、請求項２記載の光制御板の構成例を示す説明図である。
図７に示すように、ブレーズド型回折格子１２の凹凸形状を形成する急峻な斜面Ｄ１〜Ｄ５は、場所により異なる傾斜角を有する構成である。
この傾斜角の差異により、観察方向に対して射出される光の量と空間周波数を制御することができる。それにより、観察者に対し濃淡のある階調パターンを知覚させることが可能となる。
【００２１】
図７の要部を拡大した図８に示すように、斜面Ｃによる観察領域への回折光の回折効率を低下させることなく斜面Ｄの傾斜角度を変化させることができる。
すなわち、光反射板の底面に対して垂直となる法線と、斜面Ｃに対して垂直となる法線の間で、斜面Ｄの傾斜角を適宜に選択することができる。
【００２２】
図９は、請求項３記載の光制御板の構成例を示す説明図である。
図９に示すように、ブレーズド型回折格子１２の凹凸形状を形成する急峻な斜面Ｄは、その表面に微細な凹部および／または微細な凸部からなる光散乱要素を有する構成である。
これら光散乱要素は、場所によりその密度や大きさを任意に変化させることで、観察方向に対して射出される散乱光の光量を変化させ散乱効率を制御することができる。それにより、観察者に対し濃淡のある階調パターンを知覚させることが可能となる。
図９においては、各々の斜面Ｄ毎に光散乱要素の大きさを変化させ、光散乱効率を制御する様子を示したが、１つの斜面の中で様々な大きさ，形状，深さを持つ光散乱要素を配置することで、一層複雑な光散乱効率の制御が可能となる。
【００２３】
図６，図７，図９に示したような方法を用い、急峻な斜面Ｄの反射率，透過率，散乱効率から選択される特性を部分的に変調することにより、前記斜面Ｄで階調を有する絵柄，文字，記号等の装飾画像を形成することができる。
【００２４】
図６，図７，図９にそれぞれ示した光制御板の各斜面Ｄは、反射層として外部照明光（日光や室内照明などの周辺光，および装置に内蔵された観察者側からの照明光を含む）を利用することで、階調パターンを表示するディスプレイとすることが可能である。
【００２５】
図１０は、本発明による光制御板を反射体として用いて、透過型液晶パネルの背面に配置した場合の構成例を示す断面図である。
図１０に示すように、周辺環境光などの外光１５は、透過型液晶パネル１０を通過した後、その背面に配置された光制御板２０のブレーズド型回折格子１２上の反射面１４で回折反射した光１６が、透過型液晶パネル１０を再度照明することにより、画像表示光として射出し、パターンの表示を行なう。
【００２６】
また、図６，図７，図９にそれぞれ示した光制御板の各斜面Ｄは、透過層として照明光（周辺光が画像表示光として観察者側に射出する際の光や、透過型液晶パネルの背面からのバックライト）を利用することで、階調パターンを表示するディスプレイとすることも可能である。
図１１は、本発明による光制御板を透過体（または、半透過体）として用いて、反射型液晶パネル（透過型液晶パネルの背面に光反射層を設けた構成）の前面に配置した場合の構成の一例を示す断面図である。
このように、光制御板を透過体（または、半透過体）として用いる場合には、光反射層が全反射性であると、背面の液晶パネル側には至らずにディスプレイとして機能しないため、光反射層としては透過性を持たせる必要があり、光制御板には光反射層を形成しないか、または半透過性（反射／透過の双方の特性を持つ）の光反射層が形成される。
図１１に示すように、ブレーズド型回折格子１２の透過面１８を透過し、反射型液晶パネル１１を照明する外光１５が外部に反射することで、パターンの表示を行なうことができる。
【００２７】
図１２は、本発明による光制御板を半透過体として用いて、透過型液晶パネル１０とバックライト１３の間に配置した構成の一例を示す断面図である。
図１２に示すように、外光１５は、ブレーズド型回折格子１２上の反射面１４で反射回折した光１６が、透過型液晶パネル１０を照明することにより、パターンの表示を行なうことになる。
内蔵照明を用いる場合は、バックライト１３から射出した光１７が、斜面Ｄを経由して、透過型液晶パネル１０を照明することにより、パターン表示が行なわれる。
このように、斜面Ｄが反射層あるいは透過層あるいは光散乱層からなる場合、外光１５およびバックライト１３による光を選択的に、あるいは双方を利用することで、斜面Ｄによるパターンの表示を行なうことができる。
【００２８】
図１０では、緩やかな斜面に光反射層を形成し、斜面Ｄには光反射層を形成しない場合について説明しているが、本形態はこの限りではなく、双方の斜面に半透過性の光反射層を形成しても良い。
また、図６，図７，図９に示した各斜面Ｄの構成を、同一の光制御板で適用することも可能である。
【００２９】
本発明により提供される光制御板を構成するブレーズド型回折格子は、一般に格子間隔（ピッチ）が２μｍ以下，格子の深さ（格子の頂部から底部までの長さ）は１μｍ以下であるので非常に薄い構成で光制御板を実現することが可能である。
また、本発明による光制御板を利用した図１０，図１１，図１２に示したような構成のディスプレイについても、装置のコンパクト化に寄与できる。
【００３０】
以上の説明では、観察域に画像表示光を射出するための、主に回折に寄与する斜面としては、緩やかな斜面を採用し、絵柄等によりのぞき込みを防止する効果に寄与する斜面としては、相対的に急峻な斜面を採用したが、それらは逆であっても本発明の提供する効果を呈することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による光制御板およびそれを用いたディスプレイは、以上説明したような回折要素からなる構成を用いることにより、通常の観察領域とは別の領域からディスプレイを観察した際に、その表示パターンの読み取りを困難とし、第三者による覗き見などによる表示情報の漏洩を防止することが可能となる。
本発明の光制御板及びディスプレイ装置は、携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部に好適に用いることができ、以下に示すような効果が期待できる。
【００３２】
（１）ブレーズド型回折格子の凹凸形状を形成する２つの斜面のうち、一方の斜面の反射率あるいは透過率或いは光散乱効率を変調することができるため、通常の観察領域では鮮明な表示像が提供され、その他の観察領域においては表示像の正確な読み取りを防止することが可能である。
【００３３】
（２）ブレーズド型回折格子の凹凸形状を形成する２つの斜面のうち、一方の斜面により装飾画像を表現することができるため、通常の観察領域では、ディスプレイによる鮮明な表示画像が提供されるが、その他の観察領域では、ディスプレイによる表示画像と前記斜面による装飾画像とが混在して知覚されることになり、前者の正確な読み取りを防止することが可能となり、ディスプレイの通常の使用条件に基づく観察領域以外の領域からの覗き込みによる表示情報の認識を抑制することができる。
【００３４】
（３）ブレーズド型回折格子を形成する２つの斜面のうち、一方の斜面の利用は、もう一方の斜面により提供される高い光の回折効果に悪影響を与えないため、ブレーズド型回折格子の機能を損ねずに表示像の不正な読み取りを防止する機能を付与することが可能である。
【００３５】
（４）液晶表示体の電源を切っている状態では、ブレーズド型回折格子の一方の斜面により表される装飾画像のみが外部照明によって表示されることから、モバイル端末を使用していない電源が切れている際に表示面に意匠性を持たせることが可能である。
【００３６】
（５）格子間隔２μｍ以下，格子深さ１μｍ以下の非常に微細なブレーズド型回折格子から構成されるため、非常に薄い光制御板およびディスプレイを実現できる。
【００３７】
（６）入射光を観察方向に高効率で回折させる機能と、装飾画像を表示させる機能とを１つのブレーズド型回折格子から実現できるので光制御板及びそれを用いたディスプレイ装置の構成をいずれも単純にすることができる。
【００３８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光制御板に用いられるブレーズド型回折格子の断面構造の一例を部分的に拡大して示す説明図。
【図２】図１に示す光制御板による光学特性を示す説明図。
【図３】本発明による光制御板を載置したディスプレイについて、利用者本人による観察時の状況を示す説明図。
【図４】本発明による光制御板を載置したディスプレイについて、利用者本人による観察領域以外の（第三者による）観察時の状況を示す説明図。
【図５】本発明による光制御板を載置したディスプレイについて、ディスプレイ電源をオフにした際の観察時の状況を示す説明図。
【図６】請求項１記載の光制御板の構成例を示す説明図。
【図７】請求項２記載の光制御板の構成例を示す説明図。
【図８】図７の光制御板における斜面Ｄの傾斜角を示す説明図。
【図９】請求項３記載の光制御板の構成例を示す説明図。
【図１０】本発明による光制御板を、透過型液晶パネルの背面に配置した場合のディスプレイの構成例を示す断面図。
【図１１】本発明による光制御板を、反射型液晶パネルの前面に配置した場合のディスプレイの構成例を示す断面図。
【図１２】本発明による光制御板を、透過型液晶パネルとバックライトの間に配置したディスプレイの構成例を示す断面図。
【符号の説明】
１０…透過型液晶パネル
１１…反射型液晶パネル
１２…ブレーズド型回折格子
１３…バックライト
１４…ブレーズド型回折格子の反射面
１５…周辺環境光
１６…周辺環境光による照明光
１７…バックライトによる照明光
１８…ブレーズド型回折格子の透過面
２０…光制御板
２５…光反射層
Ａ…利用者の観察域
Ｂ…第三者の観察域
Ｃ…ブレーズド型回折格子を構成する緩やかな斜面
Ｄ…ブレーズド型回折格子を構成する急峻な斜面[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a light control plate made of a diffractive element and a display using the same. In particular, as a display, the present invention relates to an improvement in a light control plate for giving a visual effect such that an image different from the original display image can be displayed.
The light control plate according to the present invention can be applied to various displays. Hereinafter, the liquid crystal display device will be mainly described.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display is often used as an image display element in a display unit of a mobile terminal such as a mobile phone or a handheld PC. Recently, a large display tends to be used to display more information. is there.
As such a large-sized liquid crystal display, a backlight built-in type combining a transmissive liquid crystal display and a backlight device that emits light from the back (back) has become mainstream. Since the light from the backlight is evenly applied to the entire surface of the liquid crystal display body, the display information can be recognized from a position at an angle with respect to the liquid crystal display body.
Mobile terminals are also generally used in places where there are a large number of unspecified publics, such as on trains and on the streets, and it is preferable that display information be recognized by looking into a third party other than the mobile terminal user himself / herself. Absent.
[0003]
On the display surface of a liquid crystal display device or the like, the display image is viewed in the direction from the observation region (hereinafter referred to as the position of the user's viewpoint that should be viewed by the device in this way) and other regions. A method for changing the direction is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-54503.
According to the optical sheet proposed in the above publication, a high-contrast display image is realized by guiding unnecessary light emitted to the observation region to the outside of the observation region by the uneven shape on the sheet.
However, in the optical sheet according to this patent, only scattered light can be obtained outside the observation region, resulting in poor design.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The display pattern on the display can be clearly displayed for the user's own observation position, and it is difficult to read the display pattern on the display for other observation areas, thus preventing peeping. It is an object of the present invention to provide a light control plate composed of a display capable of giving an effect and improving designability and a diffraction element used therefor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1
The cross-sectional shape is constituted by a blazed diffraction grating having a grid line that is an asymmetric uneven structure composed of a gentle slope / a relatively steep slope, and a light reflection layer is formed on at least one slope of the uneven structure. In the light control board
Wherein the at least one inclined surface constituting the concavo-convex structure, Ri Na is disposed the light-scattering element comprising a fine recesses and / or fine projections, according to the arrangement of the light scattering element, a pattern composed of dark and light , letters, symbols have the light control plate decorative image is characterized that you have expressed such.
[0011]
The invention described in claim 2
The light control plate according to claim 1 , wherein the light reflection layer has both transmission and reflection characteristics.
[0012]
The invention according to claim 3
The light control plate according to claim 1 or 2 is disposed on the back surface (opposite to the observer) of an image display element in which a display image is defined according to transmission / non-transmission of light in pixel units,
The display is characterized in that the ambient light incident on the device is controlled and reflected, and emitted as display image light generated through the display element.
[0013]
The invention according to claim 4
The light control plate according to claim 1 or 2 is disposed on the back surface (opposite to the observer) of an image display element in which a display image is defined according to transmission / non-transmission of light in pixel units,
Controlling and reflecting ambient light incident on the apparatus and / or light incident on the display element from an illumination light source incorporated in the apparatus, and emitting the display image light generated through the display element It is a display.
[0014]
The invention described in claim 5
The light control plate according to claim 2 is disposed on the front surface (opposite to the observer) of an image display element in which a display image is defined according to transmission / non-transmission of light in pixel units,
When ambient light incident on the apparatus and / or illumination light from an illumination light source incorporated in the apparatus is emitted as display image light generated through the display element, the display image light is controlled and transmitted. It is the display characterized by this.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a partially enlarged example of a cross-sectional structure of a blazed diffraction grating used in the light control plate of the present invention.
In use as a light reflector, when the light control plate is made of a translucent material, the light formed on the light reflecting layer following the concavo-convex structure or on the flat surface opposite to the concavo-convex structure. It is necessary to form a reflective layer.
[0016]
The light control plate 20 of the present invention includes a gentle slope C and a relatively steep slope D of the blazed diffraction grating 12 whose cross-sectional shape of the concavo-convex structure is asymmetrical. A blazed diffraction grating realized by such a cross-sectional shape can obtain a very high diffraction efficiency compared to a diffraction grating having a symmetric cross-sectional structure such as a conventional sinusoidal wave shape, Since the traveling direction of the light can be strictly controlled, the light utilization efficiency is high.
In other words, diffracted light is also generated symmetrically (positive and negative) if it has a symmetric cross-sectional structure, but if it has an asymmetric cross-sectional structure such as a blazed diffraction grating, one slope (generally Only a gentle slope with a large area) functions optically strongly and generates only positive diffracted light.
[0017]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing optical characteristics of the light control plate shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the optical characteristics of the light control plate of the present invention are such that when the diffraction grating is observed from the observation area A in a specific direction, the slope D of the diffraction grating is involved in the diffracted light in the observation direction A. Therefore, regardless of the structure of the slope D, high-intensity diffracted light can be observed in the observation direction A.
That is, high-intensity diffracted light can be emitted from the slope C to the user's own observation area A, and at the same time, the slope D to another observation area B (a third-party viewing area). By emitting the light according to, the emitted light can be separated according to the observation area.
By expressing decorative images such as pictures, patterns, symbols, etc. by the slope D, the display pattern on the display and the decorative image by the slope D overlap in an area where you can look into the display. It becomes difficult to recognize, and reading can be prevented.
[0018]
3 to 5 are conceptual diagrams for explaining the situation at the time of observing the display on which the light control plate according to the present invention is placed.
As shown in FIG. 3, in the user's own observation area A, display light is generated by high-intensity diffracted light, and the display pattern on the display is clearly observed.
In the other observation area B, as shown in FIG. 4, the display pattern on the display and the pattern or pattern by the slope D overlap, so that both cannot be recognized individually, and information reading by peeping or the like is possible. The effect to be prevented is expected.
As shown in FIG. 5, when the user turns off the liquid crystal panel without using the display, in the observation area B, only the pattern and the pattern by the slope D are recognized, and the display is turned off. Since the decorative image is displayed even in the state, a display with improved design is realized.
[0019]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of the light control plate according to claim 1.
As shown in FIG. 6, the steep slope D forming the uneven shape of the blazed diffraction grating 12 has a configuration in which a light reflecting layer 25 having a different reflectance (or transmittance) depending on the location is provided.
Generally, in order to provide a light reflecting layer having a reflecting function on a concavo-convex shape such as a blazed diffraction grating, it can be realized by a method such as vapor deposition of a metal or dielectric thin film layer such as aluminum. The reflectance (and the transmittance) can be changed depending on the location by controlling the temperature, changing the vapor deposition material, or the like.
As shown in FIG. 6, the amount of light emitted in the observation direction can be controlled by changing the reflectance (and transmittance) of the slope D according to the location. Thereby, it becomes possible to make the observer perceive a gradation pattern with a light and shade.
In FIG. 6, the cross-sectional view shows a state in which the reflectance is changed for each slope D, but by changing the reflectance depending on the location in one slope, a more complicated reflectance can be obtained. Control and gradation pattern formation are possible.
[0020]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of the light control plate according to claim 2.
As shown in FIG. 7, the steep slopes D <b> 1 to D <b> 5 that form the concavo-convex shape of the blazed diffraction grating 12 have a different inclination angle depending on the location.
By the difference in the inclination angle, the amount of light emitted in the observation direction and the spatial frequency can be controlled. Thereby, it becomes possible to make the observer perceive a gradation pattern with a light and shade.
[0021]
As shown in FIG. 8 in which the main part of FIG. 7 is enlarged, the inclination angle of the slope D can be changed without reducing the diffraction efficiency of the diffracted light to the observation region by the slope C.
That is, the inclination angle of the slope D can be appropriately selected between a normal line perpendicular to the bottom surface of the light reflecting plate and a normal line perpendicular to the slope C.
[0022]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration example of the light control plate according to claim 3.
As shown in FIG. 9, the steep slope D forming the concavo-convex shape of the blazed diffraction grating 12 is configured to have a light scattering element composed of fine concave portions and / or fine convex portions on the surface thereof.
These light scattering elements can change the light quantity of the scattered light emitted with respect to the observation direction by arbitrarily changing the density and size depending on the location, thereby controlling the scattering efficiency. Thereby, it becomes possible to make the observer perceive a gradation pattern with a light and shade.
FIG. 9 shows a state in which the light scattering efficiency is controlled by changing the size of the light scattering element for each slope D, but it has various sizes, shapes, and depths within one slope. By arranging the light scattering element, it is possible to control the light scattering efficiency more complicatedly.
[0023]
The method shown in FIGS. 6, 7 and 9 is used to partially modulate the characteristics selected from the reflectance, transmittance, and scattering efficiency of the steep slope D, so that a gradation is produced on the slope D. It is possible to form decorative images such as patterns, characters, symbols, etc.
[0024]
Each of the slopes D of the light control plate shown in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 9 has external illumination light (peripheral light such as sunlight and indoor illumination) and illumination light from the observer side built in the apparatus as a reflective layer. Can be used as a display for displaying a gradation pattern.
[0025]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example when the light control plate according to the present invention is used as a reflector and arranged on the back surface of a transmissive liquid crystal panel.
As shown in FIG. 10, ambient light 15 such as ambient ambient light passes through the transmissive liquid crystal panel 10 and is then diffracted by the reflecting surface 14 on the blazed diffraction grating 12 of the light control plate 20 disposed on the back surface thereof. The reflected light 16 illuminates the transmissive liquid crystal panel 10 again, and is emitted as image display light to display a pattern.
[0026]
Each of the slopes D of the light control plate shown in FIGS. 6, 7, and 9 has illumination light as a transmissive layer (light when ambient light is emitted to the viewer as image display light, and transmissive liquid crystal By using a backlight from the back of the panel, a display that displays a gradation pattern can be obtained.
FIG. 11 shows a case where the light control plate according to the present invention is used as a transmissive body (or a semi-transmissive body) and is disposed on the front surface of a reflective liquid crystal panel (a configuration in which a light reflective layer is provided on the back surface of the transmissive liquid crystal panel). It is sectional drawing which shows an example of a structure.
Thus, when the light control plate is used as a transmissive body (or a semi-transmissive body), if the light reflecting layer is totally reflective, it does not reach the liquid crystal panel side on the back and does not function as a display. The light reflecting layer needs to have transparency, and the light control plate is not formed with a light reflecting layer or a semi-transmissive (having both reflection / transmission characteristics) light reflecting layer is formed. .
As shown in FIG. 11, a pattern can be displayed by transmitting outside light 15 that is transmitted through the transmission surface 18 of the blazed diffraction grating 12 and illuminates the reflective liquid crystal panel 11 to the outside.
[0027]
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a configuration in which the light control plate according to the present invention is used as a semi-transmissive body and is disposed between the transmissive liquid crystal panel 10 and the backlight 13.
As shown in FIG. 12, the external light 15 displays a pattern when the light 16 reflected and diffracted by the reflection surface 14 on the blazed diffraction grating 12 illuminates the transmissive liquid crystal panel 10.
In the case of using the built-in illumination, the light 17 emitted from the backlight 13 illuminates the transmissive liquid crystal panel 10 via the slope D, thereby performing pattern display.
As described above, when the slope D is composed of a reflective layer, a transmissive layer, or a light scattering layer, a pattern is displayed by the slope D by selectively using the outside light 15 and the light from the backlight 13 or both. be able to.
[0028]
FIG. 10 illustrates the case where the light reflecting layer is formed on the gentle slope and the light reflecting layer is not formed on the slope D. However, this embodiment is not limited to this. A reflective layer may be formed.
Moreover, it is also possible to apply the structure of each slope D shown in FIG.6, FIG.7, FIG.9 with the same light control board.
[0029]
The blazed diffraction grating constituting the light control plate provided by the present invention is generally very small because the grating interval (pitch) is 2 μm or less and the grating depth (length from the top to the bottom of the grating) is 1 μm or less. It is possible to realize a light control plate with a very thin configuration.
Further, the display having the configuration as shown in FIGS. 10, 11, and 12 using the light control plate according to the present invention can also contribute to downsizing of the apparatus.
[0030]
In the above description, a gentle slope is used as the slope that mainly contributes to diffraction for emitting the image display light to the observation area, and the slope that contributes to the effect of preventing peeping by a pattern or the like is a relative slope. However, even if they are reversed, the effect provided by the present invention can be exhibited.
[0031]
【The invention's effect】
The light control plate according to the present invention and the display using the light control plate have the display pattern when the display is observed from a region different from the normal observation region by using the configuration including the diffraction element as described above. It becomes difficult to read and it is possible to prevent leakage of display information due to peeping by a third party.
The light control board and the display device of the present invention can be suitably used for a display unit of a mobile terminal such as a mobile phone or a handheld PC, and the following effects can be expected.
[0032]
(1) Of the two slopes forming the concavo-convex shape of the blazed diffraction grating, the reflectance, transmittance, or light scattering efficiency of one of the slopes can be modulated, so that a clear display image is obtained in a normal observation region. It is possible to prevent reading of the display image accurately in other observation areas.
[0033]
(2) Since a decorative image can be expressed by one of the two slopes forming the concavo-convex shape of the blazed diffraction grating, a clear display image by a display is provided in a normal observation region. In other observation areas, the display image on the display and the decorative image on the slope are perceived in a mixed manner, and the former can be prevented from being accurately read, based on the normal use conditions of the display. It is possible to suppress recognition of display information by looking into the area other than the observation area.
[0034]
(3) Of the two slopes forming the blazed diffraction grating, the use of one slope does not adversely affect the high light diffraction effect provided by the other slope, so the function of the blazed diffraction grating is reduced. It is possible to provide a function of preventing unauthorized reading of a display image without damaging it.
[0035]
(4) When the power of the liquid crystal display is turned off, only the decorative image represented by one slope of the blazed diffraction grating is displayed by the external illumination, so the power without using the mobile terminal is turned off. It is possible to give the display surface design characteristics.
[0036]
(5) Since it is composed of a very fine blazed diffraction grating having a grating interval of 2 μm or less and a grating depth of 1 μm or less, a very thin light control plate and display can be realized.
[0037]
(6) Since the function of diffracting incident light with high efficiency in the observation direction and the function of displaying a decoration image can be realized from one blazed diffraction grating, both the configuration of the light control plate and the display device using the same can be realized. Can be simple.
[0038]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view partially enlarged showing an example of a cross-sectional structure of a blazed diffraction grating used in a light control plate of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing optical characteristics of the light control plate shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a situation when a user himself / herself observes a display on which a light control plate according to the present invention is placed.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a situation at the time of observation (by a third party) other than the observation area by the user himself / herself on the display on which the light control plate according to the present invention is placed.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state at the time of observation when the display power is turned off for a display on which the light control plate according to the present invention is placed.
6 is an explanatory view showing a configuration example of a light control plate according to claim 1. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of a light control plate according to claim 2;
8 is an explanatory diagram showing an inclination angle of a slope D in the light control plate of FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is an explanatory view showing a configuration example of a light control plate according to claim 3;
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display when the light control plate according to the present invention is disposed on the back side of the transmissive liquid crystal panel.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display when a light control plate according to the present invention is arranged on the front surface of a reflective liquid crystal panel.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display in which a light control plate according to the present invention is disposed between a transmissive liquid crystal panel and a backlight.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transmission type liquid crystal panel 11 ... Reflection type liquid crystal panel 12 ... Blaze type diffraction grating 13 ... Backlight 14 ... Reflection surface 15 of blazed type diffraction grating ... Ambient environment light 16 ... Illumination light 17 by ambient environment light 17 ... Illumination by backlight Light 18 ... Transmission surface 20 of blazed diffraction grating ... Light control plate 25 ... Light reflection layer A ... User observation area B ... Third party observation area C ... Slow slope D constituting blazed diffraction grating D ... blazed Steep slopes forming a diffraction grating

Claims

The cross-sectional shape is constituted by a blazed diffraction grating having a grid line that is an asymmetric uneven structure composed of a gentle slope / a relatively steep slope, and a light reflection layer is formed on at least one slope of the uneven structure. In the light control board
Wherein the at least one inclined surface constituting the concavo-convex structure, Ri Na is disposed the light-scattering element comprising a fine recesses and / or fine projections, according to the arrangement of the light scattering element, a pattern composed of dark and light , letters, light control plate decorative image is characterized that you have expressed such symbols.

The light control board according to claim 1 , wherein the light reflection layer has both transmission and reflection characteristics.

The light control plate according to claim 1 or 2 is disposed on the back surface (opposite to the observer) of an image display element in which a display image is defined according to transmission / non-transmission of light in pixel units,
A display that controls and reflects ambient light incident on a device and emits the image as display image light generated through the display element.

The light control plate according to claim 1 or 2 is disposed on the back surface (opposite to the observer) of an image display element in which a display image is defined according to transmission / non-transmission of light in pixel units,
Controlling and reflecting ambient light incident on the apparatus and / or light incident on the display element from an illumination light source incorporated in the apparatus, and emitting the display image light generated through the display element Display.

The light control plate according to claim 2 is disposed on the front surface (opposite to the observer) of an image display element in which a display image is defined according to transmission / non-transmission of light in pixel units,
When ambient light incident on the apparatus and / or illumination light from an illumination light source incorporated in the apparatus is emitted as display image light generated through the display element, the display image light is controlled and transmitted. Display characterized by.