JP4536626B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイの性能、特に、ディスプレイに外光が当たった時のコントラスト低下等による性能の低下を防止する機能や、ディスプレイの有効光を好適に拡散させて視野角を広くする機能等を有する視野角制御用シートを備える表示装置に関するものである。

有機発光ダイオード・ディスプレイ（以下、ＯＬＥＤと記す。）や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと記す。）等では、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。
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。このような要求に対して、例えば図１０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、使用されている。ルーバータイプの視野角制御シートは、外光を遮光してコントラストを上げる効果を示し、例えば、ルーバーにおける二重像（ゴーストと称する。）の発生を減少させた視野角制御シートが開示されている（特許文献１〜特許文献３参照。）。特許文献１の第５図には、ゴーストの説明図が記載されている。
特公昭５８−４７６８１号公報 特表平６−５０４６２７号公報 特開平９−３１１２０６号公報

しかし、特許文献１〜特許文献３に記載されたルーバータイプの従来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、高精細ＬＣＤ等のディスプレイにおいては、観察者側に到達させるべき映像側の拡散光源の拡散光を減少させてしまい、画面の輝度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、外光による画像のコントラスト低下を抑制し、ゴーストの発生を抑えて、コントラストを向上するとともに、映像源からの拡散光を有効に利用して画面の輝度の低下を抑制し、視野角の広い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。

以下、本発明について説明する。

請求項１の発明は、映像源及び、該映像源より観察者側に配置される視野角制御シートを備え、視野角制御シートは、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、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像源側に底面を有し、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をＮｘ、前記レンズ部を構成する材料の屈折率をＮｙ、前記屈折率ＮｘのＮｙに対する比（Ｎｘ／Ｎｙ）をΔｎとしたとき、
Ｎｘ≦Ｎｙ
−０．０１＜Δｎ−ｃｏｓθ＜０．００２
なる関係が成立し、
前記楔形部の断面形状が映像源側に幅広の底面を有することを特徴とする表示装置である。

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前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとしたとき、θが３度〜１５度の範囲であることを特徴とする。本発明において、θが３度未満であると、観察側正面に拡散光が到達せず、輝度向上効果が得られず、一方、θが１５度を超えると、ゴーストが生じてくるからである。視野角制御シートを用いて正面輝度を維持するためには、θが３度〜１５度が好ましい範囲である。

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前記楔形部が略二等辺三角形であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３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前記斜面部分が、観察者側面となす角が映像源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。

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前記楔形部に光吸収効果があることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の表示装置において、視野角制御シートの前記楔形部に光吸収粒子が添加された材料が充填されていることを特徴とする。

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前記楔形部が映像源側に幅広の底面を有する楔形であって、前記光吸収粒子の平均粒径が１μｍ以上であることを特徴とする。

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前記楔形部に充填された材料中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。
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前記レンズ部の前記配列のピッチが０．０５ｍｍであることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項５〜９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前記映像源側の開口率が７０％であることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視野角制御シートが映像源の観察者側に１枚、又は略直交して２枚積層されていることを特徴とする表示装置である。

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。

本発明によれば、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の断面形状を映像側に幅広の底面を有する楔形の尖端部に厚みを備えたＲをつけること、すなわち楔形尖端部に尖端側に凸な曲面形状を付与することにより、楔形部の製造が容易であり、楔形部の強度が向上した高品質の視野角制御シートを具備する表示装置を得ることができる。また本発明の表示装置によれば、外光による画像のコントラスト低下を抑制し、ゴーストの発生を抑えることができる。また本発明の表示装置によれば、映像源からの拡散光を有効に利用して画面の輝度の低下を抑制し、視野角の広い表示装置を得ることができる。

以下本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の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て拡散光が出射され、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、映像源側から観察者方向に順に、映像源側ベースシート１１、レンズ部１２、観察者側ベースシート１３が貼り合わされて形成されている。レンズ部１２は、屈折率がＮｙ１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の斜辺に挟まれた部分の断面形状は、映像源側に幅広の底面１７、及び観察者側に、観察者側に向かって幅を持った凸状曲面に形成された頂部１８を有する楔形状をなしている。この楔形状をなしている部分は、レンズ部１２の屈折率Ｎｙ１より低い屈折率Ｎｘ１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楔形状をなしている部分を「楔形部１４」という。楔形部１４は、観察者側に幅が狭い部分である頂部１８と、映像源側に底面１７とを備えている。

レンズ部１２の屈折率Ｎｙ１と、楔形部１４の屈折率Ｎｘ１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とが接する斜面が、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θ_１に形成されている。

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、映像源側ベースシート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、タッチセンサーのうち、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。本第一実施形態にかかる表示装置に具備さ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。

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Ｎｙ１のレンズ部１２と屈折率Ｎｘ１の楔形部１４との屈折率差により斜面にて全反射され、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、斜面にて全反射され、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面に所定以下の小さ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の内部に入光し、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で、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Ｓ１を得ることができる。

（第二の実施形態）
図２は、第二の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、映像源側から観察者方向に順に、映像源側ベースシート２１、レンズ部２２、観察者側ベースシート２３が貼り合わされて形成されている。レンズ部２２は、屈折率がＮｙ２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の斜面に挟まれた断面形状は映像源側に幅広の底面２７、及び観察者側に、観察者側に向かって幅を有する凸状曲面に形成された２８を有する楔形状をなしている。この楔形状をなしている部分は、レンズ部２２の屈折率Ｎｙ２より低い屈折率Ｎｘ２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楔形状をなしている部分を「楔形部２４」という。楔形部２４は、映像源側に幅広の底面２７、観察者側に頂部２８を備えている。

レンズ部２２の屈折率Ｎｙ２と、楔形部２４の屈折率Ｎｘ２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とが接する斜面が、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θ_２に形成されている。

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、映像源側ベースシート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、タッチセンサーのうち、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。

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の屈率Ｎｙ２より低い屈折率Ｎｘ２を有する材料が充填されている。本構成を有する視野角制御シートＳ２によっても、映像源側からの各入射光Ｌ２１〜Ｌ２３は第一の実施形態に示した視野角制御シート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面に所定以下の小さ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。このようにして、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、第一の実施形態におけ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で、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Ｓ２を得ることができる。

（第三の実施形態）
図３は、本発明の第三の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を示している。この視野角制御シートＳ３は、映像源側から観察者側方向に順に、映像源側ベースシート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は屈折率Ｎｙ３を有する物質により形成されている。上下方向に隣接するレンズ部３２、３２の間に挟まれた断面形状が楔形状をなす楔形部３４の内部には、レンズ部３２の屈折率Ｎｙ３と略同一の屈折率を有する物質が充填されている。さらに、図において楔形部３４の斜面及び頂部３８は、Ｎｙ３より小さな屈折率Ｎｘ３を備え透明な物質である層３５（以下「透明低屈折率層３５」という。）により形成されている。

レンズ部３２の屈折率Ｎｙ３と、透明低屈折率層３５の屈折率Ｎｘ３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３５とレンズ部３２とが接する斜面が、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θ_３に形成されている。

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３５は、レンズ部３２の屈折率Ｎｙ３より低い屈折率Ｎｘ３を有する材料にて形成されている。また、楔形部３４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、映像源側ベースシート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、上記視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうち、少なくとも一の機能が備えられている。

かかる構成を有する視野角制御シートＳ３によっても、映像源側からの各入射光Ｌ３１〜Ｌ３３は視野角制御シートＳ１における入射光Ｌ１１〜Ｌ１３と同様の光路をたどる。また、着色された楔形部３４の底面３７に入射する光Ｌ３４は、着色された楔形部３４の内部に入光して吸収され、観察者側に至ることはない。さらに、観察者側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する外光Ｌ３５は、レンズ部３２と透明低屈折率層３５との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部３４の内部に入光する。外光Ｌ３５は着色された楔形部３４に吸収される。このようにし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で、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Ｓ３を得ることができる。

（第四の実施形態）
図４は、本発明の第四の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、映像源側から観察者の方向に順に、映像源側ベースシート４１、レンズ部４２、観察者側ベースシート４３が貼り合わされて配置されている。レンズ部４２は屈折率Ｎｙ４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が楔形状をなす部分には、Ｎｙ４より小さな屈折率Ｎｘ４を備えた透明な物質（以下において「透明低屈折率物質」という。）中に光吸収粒子４９が添加された材料４６で充填されている。以降の説明においては、この光吸収粒子４９が添加された材料４６が充填されている部分を「楔形部４４」と呼ぶ。楔形部４４は、映像源側に底面４７、観察者側に頂部４８を備えている。

本実施形態においては、レンズ部４２の屈折率Ｎｙ４と、透明低屈折率物質の屈折率Ｎｘ４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とが接する斜面が、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θ_４に形成されている。

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、映像源側ベースシート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、上記第一の実施形態における視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうち、少なくとも一の機能を備えている。

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との屈折率差により斜面にて全反射され、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、斜面にて全反射され、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、観察者側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する外光Ｌ４５は、レンズ部４２と透明低屈折率物質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内の光吸収粒子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Ｓ４を得ることができる。

（第五の実施形態）
図５は、本発明の第五の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Ｓ５を示している。この視野角制御シートＳ５も、映像源側から観察者方向に順に、映像源側ベースシート５１、レンズ部５２、観察者側ベースシート５３が貼り合わされて配置されている。レンズ部５２は屈折率Ｎｙ５を有する物質により形成されている。上下方向に隣接するレンズ部５２、５２の間に挟まれた部分は、楔形部５４を形成し、楔形部５４の斜面及び頂部５８は、Ｎｙ５より小さな屈折率Ｎｘ５を備え透明な物質により形成された層５５（以下「透明低屈折率層５５」という。）により形成されている。さらに、楔形部５４の内部には、Ｎｘ５より高い屈折率を有する物質中に光吸収粒子５９が添加された材料が充填されている。

レンズ部５２の屈折率Ｎｙ５と、透明低屈折率層５５の屈折率Ｎｘ５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５５とレンズ部５２とが接する斜面が、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θ_５に形成されている。

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５５は、透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有するシリカ等の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、映像源側ベースシート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、上記視野角制御シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうち、少なくとも一の機能を備えている。

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。

映像源側からレンズ部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面にて全反射され、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、斜面にて全反射され、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、映像源側から楔形部５４に入光した光Ｌ５４は、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、観察者側から斜面に所定以下の小さ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５５との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部５４の内部に入光する。外光Ｌ５５は楔形部５４内の光吸収粒子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、広い視野角をもち、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を得ることができる。

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、製造時に、楔形部４４、５４の内部のみに充填することが難しくなる。
また、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、５４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。

図６は、視野角制御シートの楔形部の斜面で反射した光が、観察者側に到達する状態を例示する断面模式図であり、比較のため、３つの場合（図６（ａ）〜（ｃ））を１つの図に表している。
楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとし、楔形部の少なくとも斜面部分を構成する材料の屈折率Ｎｘとレンズ部の屈折率Ｎｙとの比をΔｎ（Δｎ＝Ｎｘ／Ｎｙ）としたとき、図６（ａ）は、Δｎが小さい値をとる場合であり、図のＡの範囲で全反射する。図６（ｂ）は、Δｎ−ｃｏｓθ＝０となる場合で、全反射した光が正面に到達する境界であり、図のＢの範囲で全反射する。図６（ｃ）は、Δｎが大きい値をとる場合であり、反射光が正面まで行かず、図のＣの範囲で全反射する。本発明においては、実用上の特性を加味した上で、
−０．０１＜Δｎ−ｃｏｓθ＜０．００２
なる関係式を満たすことを好ましい範囲としている。（Δｎ−ｃｏｓθ）の値が−０．０１以下だと、全反射する光線が多くなり広い角度で全反射光が観察される。そのため、特に、斜め方向から全反射光が観察された場合には、ゴースト画像と実映像との距離が大きくなる。このため、ゴースト画像が非常に目立ってしまい、映像画質を低下させるからである。一方、（Δｎ−ｃｏｓθ）の値が０．００２以上だと、全反射する光線が少なく、有効映像光が観察者に届きにくくなるため、輝度の上昇効果が十分に得られない。
なお、本発明は、楔形部の断面形状が略二等辺三角形の場合でも、楔形部の頂部が幅を持っている場合のいずれでも適用し得るものである。

図７は、楔形部の斜面部分の、形状の諸態様を示す図である。この楔形部は、隣接する二つの単位レンズの間に形成される形状を有している。
図７（ａ）は、斜面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、斜面と出光面法線とがなす角度θ_１１は斜面上のどの点においても一定である。
図７（ｂ）は、斜面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７（ｃ）は、斜面が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、斜面と出光面法線とがなす角度θ_１２、又はθ_１３もしくはθ_１４は、斜面上の位置により異なる。本発明において図７（ｂ）や図７（ｃ）の場合のように斜面と出光面法線のなす角度が一定でないときは、斜面の長さの９０％以上において、以上に説明してきた条件を満たせば本発明の効果を得ることができる。

図８は、本発明の表示装置に具備される視野角制御シートの構成の一例を示す図である。図８に示される視野角制御シートＳ８は水平断面形状が垂直方向に一定な単位レンズ部８２を備えている。映像源側にはベースシート８１が、観察者側にはベースシート８３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。

図９は、本発明にかかる表示装置９０の構成を示している。図９において、紙面手前左下方向が映像源側であり、紙面奥側右上方向を観察者側とする。本発明の表示装置９０は、映像源側から順に、液晶ディスプレイパネル９１と、レンズ部が垂直方向に配列された視野角制御シート９２と、レンズ部が水平方向に配列された視野角制御シート９３とが積層されており、さらに観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうち、少なくとも一つの機能が備えられている機能性シート９４とを備えている。視野角制御シート９２と視野角制御シート９３のベースシートは図面では省略している。なお、視野角制御シート９２と視野角制御シート９３との配置を入れ替えてもよい。図９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。

（実施例１）
図４に示すような、断面形状が楔形をなす楔形部を有し、さらに図示されていないが、楔形部の映像光源側に位置する底面にブラックストライプＢＳを設けた視野角制御シートを下記仕様にて作製した。開口率は視野角制御シートの楔形部底面部の面積を除いたレンズ部の面積比率を示し、テーパー角度は楔形の斜面部分が出光面の法線となす角度（θ）である。
開口率：７０％
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：１．５５
楔形部頂部幅：３μｍ
テーパー角度：６°
黒色光吸収粒子粒径：５μｍ
黒色光吸収粒子濃度：２５体積％

（実施例２）
楔形部材料屈折率を１．５４とした以外は、実施例１と同じ条件で視野角制御シートを作製した。

（実施例３）
楔形部材料屈折率を１．５５４とした以外は、実施例１と同じ条件で視野角制御シートを作製した。

（比較例１）
楔形部材料屈折率を１．５３とした以外は、実施例１と同じ条件で視野角制御シートを作製した。

（比較例２）
楔形部材料屈折率を１．５５８とした以外は、実施例１と同じ条件で視野角制御シートを作製した。

実施例１〜３、及び比較例１、２で作製した視野角制御シートを、液晶表示装置の前面に順次設置し、映像光の明るさとゴーストの有無の良否を、目視による○×判定で比較した。その結果、及び総合評価を表１に示す。表１の下段には、Δｎ＝Ｎｘ／Ｎｙと（Δｎ−ｃｏｓθ）の数値も併せて記す。

表１に示されるように、実施例１〜３に示す視野角制御シートでは、有効部に入射した映像光は全反射して集束された。このため、映像源からの拡散光が有効に利用されて、画面の輝度低下が抑制され、コントラストが高く、ゴーストが生じず、良好な特性を示した。視野角は１５°が得られた。それに対し、比較例１の視野角制御シートは、ゴーストが生じ不適であった。また、比較例２の視野角制御シートは、明るさが不足し不適であった。

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る。

本発明の第一の実施形態における表示装置に備えられる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 第二の実施形態における表示装置に備えられる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 第三の実施形態における表示装置に備えられる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 第四の実施形態における表示装置に備えられる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 第五の実施形態における表示装置に備えられる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。 視野角制御シートの楔形部の斜面で反射した光が、観察者側に到達する状態を例示する断面模式図である。 楔形部の斜面部分の形状の諸態様を示す図である。 視野角制御シートの構成の、他の一例を示す図である。 本発明の表示装置の構成の一例を示す図である。 従来の視野角制御シートの一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８ 視野角制御シート
１１、２１、３１、４１、５１、８１ 映像源側ベースシート
１２、２２、３２、４２、５２、８２ レンズ部
１３、２３、３３、４３、５３、８３ 観察者側ベースシート
１４、２４、３４、４４、５４、８４ 楔形部
３５、５５ 透明低屈折率層
１７、２７、３７、４７、５７ 底面
１８、２８、３８、４８、５８ 頂部
４６ 光吸収粒子が添加された材料
４９、５９ 光吸収粒子
９０ 表示装置
９１ 液晶ディスプレイパネル
９２、９３ 視野角制御シート
９４ 機能性シート
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３ 光線
Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ４４、Ｌ５４ 底面へ入射する光
Ｌ１５、Ｌ２５、Ｌ３５、Ｌ４５、Ｌ５５ 外光

Claims (12)

1. 映像源及び、該映像源より観察者側に配置される視野角制御シートを備え、
   前記視野角制御シートは、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、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像源側に底面を有し、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をＮｘ、前記レンズ部を構成する材料の屈折率をＮｙ、前記屈折率ＮｘのＮｙに対する比（Ｎｘ／Ｎｙ）をΔｎとしたとき、
   Ｎｘ≦Ｎｙ
   −０．０１＜Δｎ−ｃｏｓθ＜０．００２
   なる関係が成立し、
   前記楔形部の断面形状が映像源側に幅広の底面を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記視野角制御シートの前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとしたとき、θが３度〜１５度の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記視野角制御シートの前記楔形部が略二等辺三角形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記視野角制御シートの前記斜面部分が、観察者側面となす角が映像源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請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記視野角制御シートの前記楔形部に光吸収効果があることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記視野角制御シートの前記楔形部に光吸収粒子が添加された材料が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記視野角制御シートの前記楔形部が映像源側に幅広の底面を有する楔形であって、前記光吸収粒子の平均粒径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記視野角制御シートの前記楔形部に充填された材料中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請求項６又は７に記載の表示装置。
9. 前記視野角制御シートの前記レンズ部の前記配列のピッチが０．０５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記視野角制御シートの前記映像源側の開口率が７０％であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視野角制御シートが映像源の観察者側に１枚、又は略直交して２枚積層されていることを特徴とする表示装置。
12. 前記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請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示装置。

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