JP2009288799A - Display device - Google Patents
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Abstract
【課題】画面輝度の低下を抑制しうる視野角制御シートを備える表示装置を提供する。
【解決手段】断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合うレンズ部間の楔形部は、レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像側に底面を有し、さらに少なくともその斜面部分を構成する材料の屈折率Ｎｘと、レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎｙとの間にＮｘ≦Ｎｙなる関係が成立する視野角制御シートを具備し、視野角制御シートが映像源に接着されていることを特徴とする。
【選択図】図１A display device including a viewing angle control sheet capable of suppressing a decrease in screen luminance is provided.
Lens portions having a trapezoidal cross-sectional shape are arranged at a predetermined interval, and a wedge-shaped portion between adjacent lens portions is filled with the same or different material as the lens portion, and the wedge-shaped portion is on the viewer side. Field of view in which a relationship of Nx ≦ Ny is established between the refractive index Nx of the material constituting the lens portion and the refractive index Nx of the material constituting the lens portion, having a front end and a bottom surface on the image side. An angle control sheet is provided, and the viewing angle control sheet is bonded to the image source.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、有機発光ダイオード（以下において「ＯＬＥＤ」という。）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（以下において「ＬＣＤ」という。）等の表示装置に関する。 The present invention relates to a display device such as an organic light emitting diode (hereinafter referred to as “OLED”) display and a liquid crystal display (hereinafter referred to as “LCD”).
ＯＬＥＤディスプレイやＬＣＤなどでは、通常、観察者がどのような位置から見ても良好な画像が得られるように、視野角が広いことが好まれる。例えば特許文献１には、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成し、単位レンズは入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、隣り合う単位レンズの間は、所定の屈折率Ｎ２を有する材料が充填されている光拡散シートが開示されている。
In an OLED display, LCD, etc., it is usually preferred that the viewing angle is wide so that a good image can be obtained from any position of the observer. For example, in
一方、例えば通勤電車の中で仕事をする場合等、周りの人から画面を覗かれては困ることがあり、このような場合にはディスプレイの観察者のみに見え、他人からは見えないような視野角の制御が望まれる。かかる要求に対して、例えば図１２に示すようなルーバータイプの視野角制御シートが開発されて使用されている。 On the other hand, for example, when working on a commuter train, it may be difficult to see the screen from people around you. In such a case, it will be visible only to the viewer of the display and not to others. Control of the viewing angle is desired. In response to such a demand, for example, a louver type viewing angle control sheet as shown in FIG. 12 has been developed and used.
しかし、ルーバータイプの視野角制御シートは、斜め方向の映像光を単純にカットしており、画面の輝度が低下するという問題があった。 However, the louver type viewing angle control sheet simply cuts the image light in the oblique direction, and there is a problem that the luminance of the screen is lowered.
そこで、本発明は、画面の輝度の低下を抑制しうる視野角制御シートを備える表示装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide a display apparatus provided with the viewing angle control sheet which can suppress the fall of the brightness | luminance of a screen.
以下、本発明について説明する。 The present invention will be described below.
請求項１の発明は、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合うレンズ部間の楔形部は、レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像側に底面を有し、光吸収粒子が添加された屈折率Ｎｘの物質が充填されて光吸収効果を具備し、レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎｙとの間に
Ｎｘ≦Ｎｙ
なる関係が成立し、光吸収粒子はその平均粒径が１μｍ以上で、底面の幅長の２／３以下である視野角制御シートを具備し、視野角制御シートが映像源に接着されていることを特徴とする表示装置。
According to the first aspect of the present invention, lens portions having a trapezoidal cross-sectional shape are arranged at predetermined intervals, and the wedge-shaped portion between adjacent lens portions is filled with the same or different material as the lens portion, and the wedge-shaped portion is observed. A refractive index Nx having a refractive index Nx with a light-absorbing particle added and having a light-absorbing effect, and having a refractive index Ny of the material constituting the lens unit. In between Nx ≦ Ny
The light absorbing particles have a viewing angle control sheet having an average particle diameter of 1 μm or more and 2/3 or less of the width of the bottom surface, and the viewing angle control sheet is adhered to the image source. A display device characterized by that.
請求項２の発明は、請求項１に記載の表示装置において、視野角制御シートの楔形部の底面と先端とを結ぶ面である斜面部分が出光面の法線となす角度が５〜２０度であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the display device according to the first aspect, an angle formed by a slope portion, which is a surface connecting the bottom surface and the tip of the wedge-shaped portion of the viewing angle control sheet, is 5 to 20 degrees. It is characterized by being.
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の表示装置において、視野角制御シートのレンズ部の配列のピッチが５０μｍであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the display device according to the first or second aspect, the pitch of the arrangement of the lens portions of the viewing angle control sheet is 50 μm.
請求項４の発明は、請求項３に記載の表示装置において、視野角制御シートのレンズ部の映像側の長さがピッチの５０％であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the display device according to the third aspect, the length of the image side of the lens portion of the viewing angle control sheet is 50% of the pitch.
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置において、視野角制御シートの楔形部の断面形状は略二等辺三角形であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the display device according to any one of the first to fourth aspects, the cross-sectional shape of the wedge-shaped portion of the viewing angle control sheet is a substantially isosceles triangle.
請求項６の発明は、請求項２に記載の表示装置において、視野角制御シートの斜面部分が、観察者側面となす角が映像側と観察者側とで異なるように、曲線、及び又は折れ線状の断面形状を持つことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the display device according to the second aspect, wherein the slope portion of the viewing angle control sheet has a curved line and / or a broken line so that the angle formed with the viewer side differs between the image side and the viewer side. It has a cross-sectional shape.
請求項７の発明は、請求項６に記載の表示装置において、視野角制御シートの斜面部分の曲線、及び又は折れ線状の断面形状が、レンズ部が凸状であることにより形成されることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the display device according to the sixth aspect of the present invention, the curved surface of the slope portion of the viewing angle control sheet and / or the polygonal cross-sectional shape is formed by the convexity of the lens portion. Features.
請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の表示装置において、視野角制御シートの折れ線状の断面形状が、出光面の法線となす角度において異なる角度を有する２辺により形成されることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the display device according to the sixth or seventh aspect, the polygonal cross-sectional shape of the viewing angle control sheet is formed by two sides having different angles with respect to an angle formed with the normal line of the light exit surface. It is characterized by that.
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置において、視野角制御シートの楔形部の材料の屈折率がレンズ部の材料の屈折率に対して、０．９８倍〜０．８倍であることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the display device according to any one of the first to eighth aspects, the refractive index of the material of the wedge-shaped portion of the viewing angle control sheet is less than the refractive index of the material of the lens portion. It is 98-0.8 times.
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示装置において、視野角制御シートの光吸収粒子の添加量が１０〜５０体積％であることを特徴とする。
The invention according to
請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の表示装置において、視野角制御シートが２枚積層されており、レンズ部及び楔形部は、断面形状を維持して長手方向に延在し、２枚の視野角制御シートの長手方向が略直交するように積層されていることを特徴とする。 An eleventh aspect of the present invention is the display device according to any one of the first to tenth aspects, wherein two viewing angle control sheets are laminated, and the lens portion and the wedge-shaped portion are elongated while maintaining a cross-sectional shape. The viewing angle control sheets are stacked so that the longitudinal directions of the two viewing angle control sheets are substantially orthogonal to each other.
請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示装置において、視野角制御シートの少なくとも一面側に、ＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうちのいずれか、又はこれらの内複数の付加機能が付与されていることを特徴とする。
The invention of
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の表示装置において、底面幅長は、映像源の一画素の大きさの１／１．５以下であることを特徴とする。 A thirteenth aspect of the present invention is the display device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the bottom surface width length is 1 / 1.5 or less of the size of one pixel of the video source. To do.
本発明によれば、輝度の低下を抑制しうる視野角制御シートを備える表示装置を得ることができる。また本発明の視野角制御シートを備える表示装置によれば、画像のコントラストを向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a display apparatus provided with the viewing angle control sheet which can suppress the fall of a brightness | luminance can be obtained. Moreover, according to the display device provided with the viewing angle control sheet of the present invention, the contrast of the image can be improved.
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。ここでは、本発明の各実施態様にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートの各形態について説明し、その後（図１１参照）、これら視野角制御シートを備える表示装置について説明する。 The above-described operation and gain of the present invention will be clarified from embodiments for carrying out the invention described below. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. Here, each form of the viewing angle control sheet provided in the display device according to each embodiment of the present invention will be described, and thereafter (see FIG. 11), the display device including these viewing angle control sheets will be described.
図１は、本発明の第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１の一方向の断面を示す図である。図１においては、図面左側に映像光源が配置され、図面の右側に観察者が位置している。この視野角制御シートＳ１は、映像側から観察者方向に順に、映像側ベースシート１１、レンズ部１２、観察者側ベースシート１３が張り合わされて形成されている。レンズ部１２は、屈折率がＮ１の物質で形成されている。さらに、図では上下に隣接するレンズ部１２、１２の斜辺に挟まれた断面形状三角形の部分は、レンズ部１２の屈折率Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。以後の説明においてはこの低屈折率物質で埋められている部分を「楔形部１４」という。楔形部１４は、観察者側に先端、映像側に底面１７を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section in one direction of a viewing angle control sheet S1 provided in the display device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an image light source is arranged on the left side of the drawing, and an observer is located on the right side of the drawing. The viewing angle control sheet S <b> 1 is formed by laminating an image
レンズ部１２の屈折率Ｎ１と、楔形部１４の屈折率Ｎ２との比は、視野角制御シートＳ１の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、楔形部１４とレンズ部１２とが接する斜辺が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ１に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ１に形成されている。これらについては後に詳述する。
The ratio between the refractive index N1 of the
楔形部１４は、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。また、映像側ベースシート１１、及び観察者側ベースシート１３は、レンズ部１２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート１３の外側面には、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。ここに「ＡＲ」とはアンチリフレクションの略で、レンズ表面に入光する光の反射率を抑える機能をいう。また、「ＡＳ」とはアンチスタティックの略で、帯電防止の機能をいう。また「ＡＧ」とはアンチグレアの略で、レンズの防眩性機能をいう。第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１においてはこれらの機能の内一つだけを持たせてもよく、また複数の機能を併せ持たせてもよい。
The wedge-
次に視野角制御シートＳ１のレンズ部１２内に入光した光の光路について、図１を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１において、光Ｌ１１〜Ｌ１５の光路は模式的に示されたものである。いま、映像光源側からレンズ部１２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ１１は、そのまま視野角制御シートＳ１の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側から所定の角度をもってレンズ部１２の端部付近に入射した入射光Ｌ１２は、屈折率Ｎ１のレンズ部１２と屈折率Ｎ２の楔形部１４との屈折率差により斜辺にて全反射され、観察者側に垂直光として出光される。映像光源側からレンズ部１２の端部付近に大きな角度をもって入射した光Ｌ１３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向の小さな角度をもって、垂直光に近い角度となって観察者側に出光される。底面１７から楔形部１４に直接入射する光Ｌ１４は、楔形部１４の内部に入光する。楔形部１４は着色されているので、光Ｌ１４は楔形部１４にて吸収され、観察者側に至ることはない。さらに観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光Ｌ１５は、レンズ部１２と楔形部１４との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部１４の内部に入光する。外光Ｌ１５は着色された楔形部１４に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。このようにして断面方向に視野角を制御することが可能かつ、輝度の低下を抑制することができ、コントラストの高い視野角制御シートを備える表示装置を得ることができる。
Next, the optical path of light entering the
図２は、第二実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ２の一方向の断面を示す図である。図２においても、図面左側に映像光源が配置され、図面の右側に観察者が位置している。この視野角制御シートＳ２は、映像側から観察者方向に順に、映像側ベースシート２１、レンズ部２２、観察者側ベースシート２３が張り合わされて形成されている。レンズ部２２は、屈折率がＮ１の物質で形成されている。さらに、図では上下に隣接するレンズ部２２、２２の斜辺に挟まれた断面形状三角形の部分は、レンズ部２２の屈折率Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。以後の説明においてはこの低屈折率物質で埋められている部分を「楔形部２４」という。楔形部２４は、観察者側に先端、映像側に底面２７を備えている。
FIG. 2 is a view showing a cross section in one direction of the viewing angle control sheet S2 provided in the display device according to the second embodiment. Also in FIG. 2, an image light source is arranged on the left side of the drawing, and an observer is located on the right side of the drawing. The viewing angle control sheet S2 is formed by sticking the image
レンズ部２２の屈折率Ｎ１と、楔形部２４の屈折率Ｎ２との比は、視野角制御シートＳ２の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、楔形部２４とレンズ部２２とが接する斜辺が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ２に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ２に形成されている。
The ratio between the refractive index N1 of the
楔形部２４は、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。また、映像側ベースシート２１、及び観察者側ベースシート２３は、レンズ部２２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート２３の外側面には、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。本実施形態においてもこれらの機能の内一つだけを持たせてもよく、また複数の機能を併せ持たせてもよい。
The wedge-shaped
図示の視野角制御シートＳ２は、その底面２７にブラックストライプ（レンズ部２２が一次元方向に配列されている場合。二次元方向に配列されている場合には、多数の円形の黒色面である。）ＢＳが形成されている。また、楔形部２４の内部にはレンズ部２２の屈折率Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する材料が充填されている。かかる構成を有する視野角制御シートＳ２によっても、映像光源側からの各入射光Ｌ２１〜Ｌ２３は第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１における入射光Ｌ１１〜Ｌ１３と同様の光路をたどる。また、底面２７のブラックストライプＢＳに入射した光Ｌ２４はブラックストライプＢＳにより吸収される。さらに観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光Ｌ２５は、レンズ部２２と楔形部２４との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部２４の内部に入光する。外光Ｌ２５は着色された楔形部２４に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。したがって、視野角制御シートＳ２によっても、第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１と同様の効果、すなわち断面方向に視野角を制御することが可能かつ、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートを備える表示装置を得ることができる。
The viewing angle control sheet S2 shown in the drawing has a black stripe on the bottom surface 27 (when the
図３は、本発明の第三実施形態の表示装置に備えられる視野角制御シートＳ３を示している。この視野角制御シートＳ３は、映像側から観察者側方向に順に、映像側ベースシート３１、レンズ部３２、観察者側ベースシート３３が貼り合わされて配置されている。レンズ部３２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、図において上下方向に隣接するレンズ部３２、３２の斜辺には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層３４（以下「透明低屈折率層３４」という。）が形成されている。また隣接するレンズ部３２の間に挟まれた断面形状三角形の部分は、レンズ部３２の屈折率Ｎ１と略同一の屈折率を有する物質が充填されている。以後の説明においてはこの断面形状三角形の部分を「レンズ間部分３５」ということもある。
FIG. 3 shows a viewing angle control sheet S3 provided in the display device of the third embodiment of the present invention. This viewing angle control sheet S3 is arranged by adhering an image
レンズ部３２の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率層３４の屈折率Ｎ２との比は、視野角制御シートＳ３の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、透明低屈折率層３４とレンズ部３２とが接する斜辺が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ３に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ３に形成されている。これらについて、後に詳述する。
The ratio between the refractive index N1 of the
レンズ部３２は通常電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。透明低屈折率層３４は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されている。また、レンズ間部分３５は、カーボン、顔料又は所定の染料等にて所定濃度に着色されている。また、映像側ベースシート３１、及び観察者側ベースシート３３は、レンズ部３２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート３３の外側面には、上記第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能が備えられている。
The
かかる構成を有する視野角制御シートＳ３によっても、映像光源側からの各入射光Ｌ３１〜Ｌ３３は第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１における入射光Ｌ１１〜Ｌ１３と同様の光路をたどる。また、着色されたレンズ間部分３５の底面３７に入射する光Ｌ３４は、着色された透明低屈折率層３４の内部に入光して、着色された透明低屈折率層３４に吸収され、観察者側に至ることはない。さらに、観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光Ｌ３７は、レンズ部３２と透明低屈折率層３４との屈折率差によっても全反射されることなく透明低屈折率層３４の内部に入光する。外光Ｌ３７は着色された透明低屈折率層３４に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。したがって、第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１と同様の効果、すなわち断面方向に視野角を制御することが可能かつ、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートを備える表示装置を得ることができる。
Also with the viewing angle control sheet S3 having such a configuration, the incident lights L31 to L33 from the image light source side are the same optical paths as the incident lights L11 to L13 in the viewing angle control sheet S1 provided in the display device according to the first embodiment. Follow. The light L34 incident on the
図４は、本発明の第四実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ４の断面を示している。この視野角制御シートＳ４は、映像側から観察者の方向に順に、映像側ベースシート４１、レンズ部４２、観察者側ベースシート４３が張り合わされて配置されている。レンズ部４２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、図面上下方向に隣接するレンズ部４２、４２にはさまれた断面形状三角形の部分には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備えた透明な物質（以下において「透明低屈折率物質４６」という。）中に光吸収粒子４９が添加された材料で充填されている。以降の説明においては、この透明低屈折率物質４６が充填されている部分を「楔形部４４」と呼ぶ。楔形部４４は、観察者側に先端、映像側に底面４７を備えている。
FIG. 4 shows a cross section of the viewing angle control sheet S4 provided in the display device according to the fourth embodiment of the present invention. In this viewing angle control sheet S4, an image-
本実施形態においては、レンズ部４２の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率物質４６の屈折率Ｎ２との比は、視野角制御シートＳ４の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、楔形部４４とレンズ部４２とが接する斜辺が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ４に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ４に形成されている。
In the present embodiment, the ratio between the refractive index N1 of the
レンズ部４２は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率物質４６として通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレートなどの材料が使用されている。光吸収粒子４９は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、映像側ベースシート４１、及び観察者側ベースシート４３は、レンズ部４２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート４３の観察者側には、本実施形態においても、上記第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。
The
次に視野角制御シートＳ４のレンズ部４２内に入光した光の光路について、図４を参照しつつ簡単に説明する。なお、図４において、光Ｌ４１〜Ｌ４３、及びＬ４４の光路は模式的に示されたものである。いま、図４において、映像光源側からレンズ部４２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ４１は、そのまま視野角制御シートＳ４の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側からレンズ部４２の端部付近に斜めに入射した光Ｌ４２は、レンズ部４２と透明低屈折率物質４６との屈折率差により斜辺にて全反射され、垂直光となって観察者側に出光される。映像光源側からレンズ部４２の端部付近にさらに大きな角度をもって、入射した光Ｌ４３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向に入射時よりも小さな角度をもって、垂直光に近い角度で観察者側に出光される。楔形部４４の底面４７に入射する光Ｌ４４は、楔形部４４の内部に入光して、光吸収粒子４９に吸収され、観察者側に至ることはない。さらに、観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光Ｌ４５は、レンズ部４２と楔形部４４との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部４４の内部に入光する。外光Ｌ４５は楔形部４４の光吸収粒子４９に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。このようにして映像側から様々な角度をもって入射する光が観察者側から、出光面法線方向あるいはそれに近い方向に出光されるので、視野角を制御しつつ、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートを備える表示装置を得ることができる。
Next, the optical path of light entering the
図５は、本発明の第五実施形態の表示装置に備えられる視野角制御シートＳ５を示している。この視野角制御シートＳ５も、映像側から観察者方向に順に、映像側ベースシート５１、レンズ部５２、観察者側ベースシート５３が張り合わされて配置されている。レンズ部５２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、前面において上下に隣接するレンズ部５２、５２の斜辺には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層５４（以下「透明低屈折率層５４」という。）が形成されている。また隣接するレンズ部５２の間に挟まれた断面形状三角形の部分は、Ｎ２より高い屈折率を有する物質５８中に光吸収粒子５９が添加された材料が充填されている。以後の説明においてはこの断面形状三角形の部分を「レンズ間部分５５」という。
FIG. 5 shows a viewing angle control sheet S5 provided in the display device of the fifth embodiment of the present invention. This viewing angle control sheet S5 is also arranged in such a manner that an image-
レンズ部５２の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率層５４の屈折率Ｎ２との比は、視野角制御シートＳ５の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、透明低屈折率層５４とレンズ部５２とが接する斜辺が、出光面の法線Ｖ（当該視野角制御シートＳ５に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ５に形成されている。
The ratio between the refractive index N1 of the
レンズ部５２は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率層５４は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されている。光吸収粒子５９は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、映像側ベースシート５１、及び観察者側ベースシート５３は、レンズ部５２と略同一の屈折率を有する材料にて形成されている。観察者側ベースシート５３の観察者側には、本実施形態においても、上記第一実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。
The
次に視野角制御シートＳ５のレンズ部２内に入光した光の光路について、図５を参照しつつ簡単に説明する。なお、図５においても、光Ｌ５１〜Ｌ５４の光路は模式的に示されたものである。図５において、映像光源側からレンズ部５２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ５１は、そのまま視野角制御シートＳ５の内部を直進して通過し、観察者に至る。
Next, the optical path of light entering the
映像光源側からレンズ部５２の端部付近に角度をもって入射した垂直光Ｌ５２は、レンズ部５２と透明低屈折率層５４との屈折率差により斜辺にて全反射され、垂直光となって観察者側に出光される。映像光源側からレンズ部５２の端部付近にさらに大きな角度をもって入射した光Ｌ５３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向に入射時より小さな角度をもって、垂直光に近い状態で観察者側に出光される。また、映像側からレンズ間部分５５に入光した光Ｌ５４も、光吸収粒子５９に吸収され、観察者側に反射光となって、出光されることがない。さらに、観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光Ｌ５５は、レンズ部５２と透明低屈折率層５４との屈折率差によっても全反射されることなくレンズ間部分５５の内部に入光する。外光Ｌ５５はレンズ間部分５５の光吸収粒子５９に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。このようにして、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートＳ５を備える表示装置を得ることができる。
The vertical light L52 incident at an angle near the end of the
第四実施形態及び第五実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ４、Ｓ５における光吸収粒子４９、５９は、平均粒径が１μｍ以上で、楔形部４４の底面４７、あるいはレンズ間部分５５の底面５７幅長さの２／３以下であることが好ましい。光吸収粒子４９、５９の大きさが小さすぎると、十分な光吸収効果を得ることができない。一方、光吸収粒子４９、５９の大きさが大きすぎると、製造時に、底面４７、５７から楔形部４４、あるいはレンズ間部５５の内部に充填しにくくなり好ましくない。また、第四実施形態及び第五実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ４、Ｓ５における光吸収粒子４９、５９は、楔形部４４、あるいはレンズ間部分５５の全体の体積に対して１０〜５０体積％であることが好ましい。かかる比率を維持することによって、十分な光吸収効果を保ちつつ、容易な製造条件を与えることができる。
The light-absorbing
次に、図６及び図７を用いて、本発明の第三実施形態にかかる表示装置に備えられる視野角制御シートＳ３の単位レンズ部３２に入射した視野角制御シートＳ３内の光が斜辺にて全反射され、かつ入光面においては、全反射されずにレンズ内に入射する条件について検討する。
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, the light in the viewing angle control sheet S3 incident on the
図６は、視野角制御シートＳ３内において、視野角制御シートＳ３の斜辺で反射した光Ｌ３２が出射面に対して垂直に出射する場合の光路を示す図である。図６において、映像光源は図面下方に、観察者は図面上方に位置するものとする。また映像側ベースシート３１、及び観察者側ベースシート３３は説明の簡略化のため省略している（図７において同じ。）。
FIG. 6 is a diagram showing an optical path in the case where the light L32 reflected by the oblique side of the viewing angle control sheet S3 is emitted perpendicularly to the emission surface in the viewing angle control sheet S3. In FIG. 6, it is assumed that the image light source is located below the drawing and the observer is located above the drawing. The video
図６において、斜辺に入射した光Ｌ３２が、斜辺のＡ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、
ｓｉｎ（９０°−θ３）＝Ｎ２／Ｎ１
であるから、垂直光Ｌ３２が常に全反射されるためには、
（式１） ｓｉｎ（９０°−θ３）＞Ｎ２／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。
In FIG. 6, the condition (critical condition) at which the light L32 incident on the hypotenuse starts to be totally reflected at point A on the hypotenuse is Snell's law.
sin (90 ° −θ 3 ) = N2 / N1
Therefore, in order that the vertical light L32 is always totally reflected,
(Formula 1) sin (90 ° −θ 3 )> N2 / N1
It is necessary to satisfy the condition.
また、斜辺のＡ点にて全反射される光Ｌ３２が、入光面のＢ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、大気の屈折率を１とした場合、スネルの法則により、
ｓｉｎ２θ３＝１／Ｎ１
であるから、光がＢ点から観察者側に確実に出光されるためには、
（式２） ｓｉｎ２θ３＜１／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。
Further, the condition (critical condition) where the light L32 totally reflected at the point A on the oblique side starts to be totally reflected at the point B on the light incident surface is as follows according to Snell's law when the refractive index of the atmosphere is 1.
sin2θ 3 = 1 / N1
Therefore, in order for light to be reliably emitted from the point B to the viewer side,
(Formula 2) sin2θ 3 <1 / N1
It is necessary to satisfy the condition.
なお参考のために図７を参照しつつ、視野角制御シートＳ３のレンズ部に入射して、斜辺に反射され、その結果出光面法線に対して１０°の傾きとなる光Ｌ３５の光路について以下に簡単に説明する。 For reference, with reference to FIG. 7, the optical path of the light L35 that is incident on the lens portion of the viewing angle control sheet S3 and reflected by the oblique side, resulting in an inclination of 10 ° with respect to the light exit surface normal. Briefly described below.
図７において、視野角制御シートＳ３内で斜辺に入射した光Ｌ３５が、斜辺のＡ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、
ｓｉｎ（８０°−θ３）＝Ｎ２／Ｎ１
であるから、常に全反射されるためには、
（式３） ｓｉｎ（８０°−θ３）＞Ｎ２／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。
In FIG. 7, the condition (critical condition) where the light L35 incident on the hypotenuse in the viewing angle control sheet S3 starts to be totally reflected at the point A of the hypotenuse is according to Snell's law.
sin (80 ° −θ 3 ) = N2 / N1
Therefore, in order to always be totally reflected,
(Formula 3) sin (80 ° −θ 3 )> N2 / N1
It is necessary to satisfy the condition.
また、光が入光面のＢ点において全反射され始める条件（臨界条件）すなわち光が入射面にて全反射され、視野角制御シート内に入射しない条件は、大気の屈折率を１とした場合、スネルの法則により、
ｓｉｎ（２θ３＋１０°）＝１／Ｎ１
であるから、光が映像側からＢ点に確実に入光されるためには、
ｓｉｎ（２θ３＋１０°）＜１／Ｎ１
すなわち
（式４） Ｎ１＜１／ｓｉｎ（２θ３＋１０°）
なる条件を満たす必要がある。
In addition, the condition where the light starts to be totally reflected at the point B of the light incident surface (critical condition), that is, the condition where the light is totally reflected at the incident surface and does not enter the viewing angle control sheet is 1 in the atmospheric refractive index. If Snell's law
sin (2θ 3 + 10 °) = 1 / N1
Therefore, in order for light to be reliably incident on the point B from the image side,
sin (2θ 3 + 10 °) <1 / N1
That is, (Formula 4) N1 <1 / sin (2θ 3 + 10 °)
It is necessary to satisfy the condition.
次にθ３が５°〜２０°であるとして、その範囲においてさらに具体的にＮ１とＮ２の値を考察する。５°＜θ３＜２０°の範囲においては、
０．９４０＜ｓｉｎ（９０°−θ３）＜０．９９６
であり、式１により、Ｎ２／Ｎ１の値はこれより小さいから
（式５） Ｎ２／Ｎ１＜０．９４０
As will theta 3 is 5 ° to 20 °, considering the further value of specific N1 and N2 in scope. In the range of 5 ° <θ 3 <20 °,
0.940 <sin (90 ° −θ 3 ) <0.996
Since the value of N2 / N1 is smaller than this according to
一方、５°＜θ３＜２０°の範囲では、
１．５６＜１／ｓｉｎ２θ３＜５．７６
であるから、式２より、
（式６） Ｎ１＜１．５６
さらに、入手しうる現実の材料を考慮した場合、Ｎ２の最小値は１．３０なので、
Ｎ２／Ｎ１＞１．３０／１．５６＝０．８３
したがって上式と式６から
（式７） ０．８３＜Ｎ２／Ｎ１＜０．９４０
上記式６及び式７が５°＜θ＜２０°の範囲での、斜辺にて反射された光が、隣接する斜辺に位置的に全く干渉されない条件のためにＮ２／Ｎ１の値がとりうる範囲である。本発明においては、シートの製造条件や実用上の性質を加味した上で、
０．８０＜Ｎ２／Ｎ１＜０．９８
と規定している。
On the other hand, in the range of 5 ° <θ 3 <20 °,
1.56 <1 / sin2θ 3 <5.76
Therefore, from
(Formula 6) N1 <1.56
Furthermore, when considering the actual material available, the minimum value of N2 is 1.30,
N2 / N1> 1.30 / 1.56 = 0.83
Therefore, from the above formula and formula 6 (formula 7) 0.83 <N2 / N1 <0.940
The value of N2 / N1 can take the condition that the light reflected on the hypotenuse in the above formulas 6 and 7 is in the range of 5 ° <θ <20 ° and does not interfere with the adjacent hypotenuse at all. It is a range. In the present invention, taking into account the manufacturing conditions and practical properties of the sheet,
0.80 <N2 / N1 <0.98
It stipulates.
図８は、低屈折率部４の形状の諸態様を示す図である。この低屈折率部４は、隣接する二つの単位レンズ２、２の斜辺により形成される略三角形の形状を有している。図８（ａ）は、斜辺が直線にて形成されている場合を表している。この場合には、斜辺と出光面法線とがなす角度θ１１は斜辺上のどの点においても一定である。図８（ｂ）は、斜辺が滑らかな曲線で形成されている場合を表している。また図８（ｃ）は、斜辺が２本の直線にて構成されている場合を示している。これらの場合、斜辺と出光面法線とがなす角度θ１２、又はθ１３若しくはθ１４は、斜辺上の位置により異なる。本発明において図８（ｂ）や図８（ｃ）の場合のように斜辺と出光面法線のなす角度が一定でないときは、斜辺の長さの９０％以上において、以上に説明してきた式１〜７の各条件を満たせば本発明の効果を得ることができる。
FIG. 8 is a diagram showing various aspects of the shape of the low
図９及び図１０は、視野角制御シートの構成の一例を示す図である。図９に示される視野角制御シートＳ１０は水平断面形状が垂直方向に一定な単位レンズ１０２を備えている。映像側にはベースシート１０１が、観察者側にはベースシート１０３が配置されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されているが、実際にはこれらは貼り合わされている。
9 and 10 are diagrams showing an example of the configuration of the viewing angle control sheet. The viewing angle control sheet S10 shown in FIG. 9 includes a
一方、図１０に示されている視野角制御シートＳ１１においては、半載円錐状の単位レンズが垂直平面上に二次元状に配列されている。各単位レンズの半載円錐の頂部平面は同一面上に形成されており、この平面にベースシート１１１が貼り合わされている。ベースシート１１１と単位レンズ１１２との間の空隙は低屈折率の材料で埋められており、低屈折率部を形成している。図９及び図１０のいずれに示されている視野角制御シートＳ１０、Ｓ１１の構成によっても本発明による効果を得ることができる。
On the other hand, in the viewing angle control sheet S11 shown in FIG. 10, the semi-conical unit lenses are two-dimensionally arranged on the vertical plane. The top plane of the semi-mounted cone of each unit lens is formed on the same plane, and the
図１１は、本発明にかかる表示装置１２０の構成を示している。図１１において、紙面手前左下方向が映像側であり、紙面奥側右上方向を観察者側とする。本発明の表示装置１２０は、映像側から順に、液晶ディスプレーパネル１２１と、レンズ部が垂直方向に配列された視野角制御シート１２２と、レンズ部が水平方向に配列された視野角制御シート１２３と、フレネルレンズ１２４、及びＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能が備えられている機能性シート１２５とを備えている。なお、視野角制御シート１２２と視野角制御シート１２３との配置を入れ替えてもよい。図１１においてはこれらが互いに離れて表されているが、これは図面の理解のためであり、実際にはこれらは互いに接するか、又は接着されている。ここで視野角制御シート１２２、１２３は、上記した視野角制御シートＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ１０、Ｓ１１の構成のいずれかを含むものである。
FIG. 11 shows a configuration of the
なお、本発明の表示装置１２０において、視野角制御シートの楔形部底面の幅は、表示装置１２０の一画素の大きさの１／１．５以下であることが好ましい。かかる比率を保つことによって、モアレ模様の発生を抑制することができる。またこの例において、「視野角制御シート」は、２枚の視野角制御シート１２２と視野角制御シート１２３との組み合わせを構成の中核とするが、図１１にあるように、これらの出光側にフレネルレンズ１２４や機能性シート１２５などが配置されている場合には、これらフレネルレンズ１２４や機能性シート１２５をも含む概念である。
In the
図８（ｃ）にあるような楔形部を有する視野角制御シートを下記仕様にて作製した。
その視野角は、１５°に制御可能であった。
開口率：５０％
θ１３＝８°
θ１４＝１２°
レンズ間ピッチ：０．０５ｍｍ
レンズ部材料（樹脂）屈折率：１．５６
楔形部材料屈折率：１．４８
A viewing angle control sheet having a wedge-shaped portion as shown in FIG.
The viewing angle was controllable to 15 °.
Opening ratio: 50%
θ 13 = 8 °
θ 14 = 12 °
Lens pitch: 0.05mm
Lens part material (resin) Refractive index: 1.56
Wedge material refractive index: 1.48
以上、現時点において、もっとも実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う表示装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments at the present time, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. However, the present invention can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a display device with such a change is also understood to be included in the technical scope of the present invention. It must be.
Ｓ１〜Ｓ５、Ｓ１０、Ｓ１１ 視野角制御シート
１１、２１、３１、４１、５１ 映像側ベースシート
１２、２２、３２、４２、５２ レンズ部
１３、２３、３３、４３、５３ 観察者側ベースシート
１４、２４、３４、４４、５４ 楔形部
３５、５５ レンズ間部分
１７、２７、３７、４７、５７ 底面
１２０ 表示装置
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３、Ｌ３１〜Ｌ３３、Ｌ４１〜Ｌ４３、Ｌ５１〜Ｌ５３ 光線
Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ４４、Ｌ５４ 底面へ入射する光
Ｌ１５、Ｌ２５、Ｌ３７、Ｌ４５、Ｌ５５ 外光
S1 to S5, S10, S11 Viewing
Claims (13)
前記楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像側に底面を有し、光吸収粒子が添加された屈折率Ｎｘの物質が充填されて光吸収効果を具備し、前記レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎｙとの間に
Ｎｘ≦Ｎｙ
なる関係が成立し、前記光吸収粒子はその平均粒径が１μｍ以上で、前記底面の幅長の２／３以下である視野角制御シートを具備し、
前記視野角制御シートが映像源に接着されていることを特徴とする表示装置。 The trapezoidal lens sections having a cross-sectional shape are arranged at a predetermined interval, and the wedge-shaped section between adjacent lens sections is filled with the same or different material as the lens section,
The wedge-shaped portion has a tip on the observer side and a bottom surface on the image side, is filled with a material having a refractive index Nx to which light-absorbing particles are added, has a light absorption effect, and constitutes the lens portion Between the refractive index Ny and Nx ≦ Ny
The light absorbing particles have a viewing angle control sheet having an average particle diameter of 1 μm or more and 2/3 or less of the width of the bottom surface,
A display device, wherein the viewing angle control sheet is adhered to an image source.
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