JP5815135B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本出願は、表示装置、視野角調節用フィルムおよび光学フィルタに関する。
立体映像表示装置(stereoscopic image display device)は、3次元情報を観察者に伝達することができる表示装置である。
立体映像を表示する方式には、例えば、メガネ方式と無メガネ方式がある。前記メガネ方式は、さらに、偏光メガネ方式とLCシャッターメガネ(LC shutter glass)方式とに分類されることができ、無メガネ方式は、2眼式/多視点両眼視差方式、体積型方式またはホログラフィック方式などに分類されることができる。
本出願は、表示装置、視野角調節用フィルムおよび光学フィルタを提供する。
例示的な表示装置は、表示素子、視野角調節用フィルムおよび偏光調節素子を含むことができる。前記表示装置は、立体映像表示装置(以下、「3D装置」)であることができる。前記3D装置は、例えば、観察者が立体映像観察用メガネ(以下、「3Dメガネ」)を着用して立体映像を観察する装置である。前記装置において、表示素子、視野角調節用フィルムおよび偏光調節素子は、表示素子で出射される信号が偏光調節素子および視野角調節用フィルムを順次透過した後に観察者に伝達されるか、または視野角調節用フィルムおよび偏光調節素子を順次透過した後に観察者に伝達されるように配置されていてもよい。
表示素子は、駆動状態で右眼用信号(以下、「R信号」)を生成することができる右眼用信号生成領域(以下、「RS領域」);および左眼用信号(以下、「L信号」)を生成することができる左眼用信号生成領域(以下、「LS領域」)を含むことができる。用語「駆動状態」は、表示装置が映像、例えば、立体映像を表示している状態を意味することができる。
表示素子は、また、RSおよびLS領域に隣接する光透過量調節領域(以下、「TC領域」)を含むことができる。用語「TC領域」は、入射する光を遮断するか、または入射する光の一部を吸収し、他の一部のみを透過させるように形成された領域を意味することができる。TC領域は、例えば、入射する光の透過率、すなわち光透過率が0%〜20%、0%〜15%、0%〜10%または0%〜5%である領域を意味することができる。
TC領域がRSおよびLS領域に隣接するということは、視野角の範囲内に属する少なくともいずれか1つの角度で映像を観察するとき、RSおよび/またはLS領域で生成されたR信号および/またはL信号が偏光調節素子に伝達される過程でRおよび/またはL信号の少なくとも一部がTC領域に入射し、TC領域に入射した信号がTC領域によって遮断されるかまたはTC領域に入射した信号の一部だけがTC領域を透過し、偏光調節素子に伝達されるようにする位置にTC領域が存在することを意味する。
本明細書において用語「視野角」は、例えば、LS領域で生成されたL信号がフィルタ部の左眼用信号偏光調節領域(以下、「LG領域」)を透過し、また、右眼用信号偏光調節領域(以下、「RG領域」)を透過することなく、観察者に伝達され得る角度の範囲またはRS領域で生成されたR信号がフィルタ部のRG領域を透過し、また、LG領域を透過することなく、観察者に伝達され得る角度の範囲を意味する。視野角を超過する角度では、L信号がRG領域を透過するか、あるいはR信号がLG領域を透過した後に観察者に伝達され、映像の品質を低下させるいわゆるクロストーク(crosstalk)現象が発生することができる。
1つの例示でRS及びLS領域に隣接して存在するTC領域は、RSとLS領域の間に位置することができる。TC領域がRSとLS領域の間に存在する態様の例としては、同一平面上でRS、TC及びLS領域が順次位置する場合、または、RS及びLS領域が位置する平面の前面または後面にTC領域が位置する場合などが例示されることができる。RS及びLS領域が位置する平面の前面または後面にTC領域が位置する場合には、TC領域は、前記装置を正面で観察するとき、前記RS及び/またはLS領域の少なくとも一部と重なった状態で存在することができる。
偏光調節素子は、RGおよびLG領域を含むことができる。RG領域は、例えば、駆動状態で表示素子で生成されたR信号が入射する位置に存在することができる。また、LG領域は、例えば、駆動状態で表示素子で生成されたL信号が入射する位置に存在することができる。
視野角調節用フィルムは、例えば、表示素子と偏光調節素子との間または偏光調節素子の表示素子側とは反対側に存在することができる。したがって、表示装置では、表示素子、視野角調節用フィルムおよび偏光調節素子を順次含むか、または表示素子、偏光調節素子および視野角調節用フィルムを順次含むことができる。
視野角調節用フィルムには、TC領域が形成されている。本明細書においては、説明の便宜上、表示素子に含まれるTC領域は、TC1領域と称し、視野角調節用フィルムに形成されるTC領域は、TC2領域と称する。
視野角調節用フィルムは、TC2領域が偏光調節素子のRGおよびLG領域と隣接するように表示装置に含まれることができる。TC2領域がRGおよびLG領域に隣接するということは、視野角の範囲内に属する少なくともいずれか1つの角度で映像を観察するとき、表示素子で伝達されるRおよび/またはL信号がRGおよび/またはLG領域に入射する前、またはRGおよび/またはLG領域を透過した後、Rおよび/またはL信号の一部がTC2領域に入射することによって、入射した信号がTC2領域によって遮断れるかまたは入射した信号の一部だけがTC2領域を透過するようにする位置にTC2領域が存在することを意味することができる。
1つの例示で、視野角調節用フィルムは、RGおよびLG領域に隣接して存在するTC2領域が、表示装置を正面で観察したとき、RGおよびLG領域の間に位置するように配置されることができる。TC2領域は、例えば、表示装置を正面で観察するとき、RGおよび/またはLG領域の少なくとも一部と重なった状態で存在することができる。
図1および図2は、例示的な3D装置を概略的に示す図である。図1は、視野角調節用フィルム104が表示素子103と偏光調節素子105との間に位置する場合であり、図2は、視野角調節用フィルム104が偏光調節素子105の外側に位置する場合である。図1および図2のように、例示的な3D装置は、表示素子103、視野角調節用フィルム104および偏光調節素子105を含むことができる。表示装置は、必要な場合、光源101、第1偏光板1021および第2偏光板1022をさらに含むことができる。
光源101としては、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置において通常使用される直下型(direct type)またはエッジ型(edge type)のバックライトユニット(BLU;Back Light Unit)が使用されることができる。光源1011としては、上記以外にも、多様な種類の装置が使用されることができる。
第1偏光板1021は、光源101と表示素子103との間に位置することができる。このような配置によって、光源101で出射した光は、第1偏光板1021を透過した後、表示素子103に入射することができる。第1偏光板1021は、光透過軸および前記光透過軸に直交する光吸収軸が形成されている光学素子であることができる。第1偏光板1021に光が入射すれば、入射光のうち偏光板1021の光透過軸方向と平行な方向に偏光軸を有する光だけが透過されることができる。
表示素子103は、駆動状態でL信号を生成することができるLS領域とR信号を生成することができるRS領域を含むことができる。
1つの例示で、表示素子103は、2枚の基板の間に存在する液晶層を含む透過型液晶パネルであることができる。液晶パネルは、例えば、光源101側から順次配置された第1基板、画素電極、第1配向膜、液晶層、第2配向膜、共通電極及び第2基板を含むことができる。第1基板には、例えば、透明画素電極に電気的に接続された駆動素子としてTFT(Thin Film Transistor)と配線などを含むアクティブ型駆動回路が形成されていてもよい。画素電極は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)などの金属酸化物を含むもので、画素別電極として機能することができる。また、第1または第2配向膜は、例えば、液晶層の液晶を配向させる役目をすることができる。液晶層は、例えば、VA(Vertical Alignment)、TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)またはIPS(In Plane Switching)モードの液晶を含むことができる。液晶層は、駆動回路から印加される電圧によって、光源1011からの光を画素別に透過または遮断する機能を有することができる。共通電極は、例えば、共通の対向電極として機能することができる。
表示素子103には、駆動状態でLまたはR信号を生成することができる領域として、1つ以上の画素(pixel)を含むLS及びRS領域が形成されていてもよい。例えば、液晶パネルにおいて第1及び第2配向膜の間に密封された液晶を含む1つ以上の単位画素がLSまたはRS領域を形成していてもよい。LS及びRS領域は、行及び/または列方向に配置されていてもよい。
図3及び図4は、例示的なRS及びLS領域の配置を示す図である。図3及び図4は、3D装置を正面で観察する場合のRS及びLS領域の配置であることができる。1つの例示でRS及びLS領域は、図3のように、同一の方向、例えば、長手方向に延長するストライプ形状を有し、隣接して交互に配置されていてもよい。他の例示で、RS及びLS領域は、図4のように、格子パターンで互いに隣接して交互に配置されている。しかし、RS及びLS領域の配置は、図3及び図4の配置に制限されるものではなく、他の多様なデザインが適用されることができる。表示素子103は、例えば、駆動状態で信号によって各領域での画素を駆動することによって、R及びL信号を含む信号を生成することができる。
例えば、図1と図2を参照すれば、光源101から出射した光が第1偏光板1021に入射すれば、偏光板1021の光透過軸と平行に偏光された光のみが透過される。透過された光は、表示素子103に入射し、表示素子1013に入射してRS領域を透過した光は、R信号となり、LS領域を透過した光は、L信号となることができる。
表示素子103は、TC1領域を含むことができる。TC1領域は、RS及びLS領域に隣接して位置することができる。図1および図2では、TC1領域が表示素子103でRS及びLS領域が形成される平面の前面に位置し、また正面で観察するとき、前記RS及びLS領域の間で前記RS及びLS領域の一部と重なるように位置している。しかし、TC1領域の位置は、図1および図2に示された配置に制限されない。例えば、TC1領域は、RS及びLS領域が形成される平面の後面に位置するか、またはRS及びLS領域が形成される平面と同一の平面に位置することもできる。図5は、図3のLS及びRS領域の配置形態をTC1の存在を勘案してさらに図示した図であり、図6は、図4のLS及びRS領域の配置をTC1の存在を勘案してさらに図示した図である。
TC1領域は、例えば、後述する視野角調節用フィルムのTC2領域と一緒に表示装置の映像を輝度の損失なしに広い視野角で観察するようにすることができる。
TC1領域は、例えば、ブラックマトリックスであることができる。例えば、表示素子103が透過型液晶パネルである場合、TC1領域は、前述したように、液晶パネルに含まれる第2基板に通常的に存在するカラーフィルタに含まれるブラックマトリックスであることができる。1つの例示でTC1領域は、クロム(Cr)、クロムとクロム酸化物の二層膜(Cr/CrOx二層膜)、カーボンブラック(carbon black)、カーボン顔料などのような顔料(pigment)を含む樹脂層またはグラファイト(Graphite)を含んで形成される領域であることができる。前記素材を使用してTC1領域を形成する方式は、特に制限されない。例えば、TC1領域は、ブラックマトリックスを形成する通常的な方式であるフォトリソグラフィ(photolithography)やリフトオフ(lift off)方式などで形成することができる。
第2偏光板1022は、例えば、第1偏光板1021のように、光透過軸及び前記光透過軸に直交する光吸収軸が形成されている光学素子であり、光が入射すれば、そのうち、透過軸方向と平行な偏光軸を有する信号のみを透過させることができる。第2偏光板10122は、例えば、図1と図2のように、表示素子103と偏光調節素子105との間に位置することができる。
表示装置に含まれる第1および第2偏光板1021、1022は、それぞれの光吸収軸が互いに垂直を成すように配置されていてもよい。第1および第2偏光板1021、1022の光透過軸は、互いに垂直を成していてもよい。上記で、垂直は、実質的な垂直を意味し、例えば、±15度以内、±10℃以内または±5度以内の誤差を含むことができる。
偏光調節素子105に含まれるRG及びLG領域は、それぞれR及びL信号の偏光状態を調節することができる領域である。1つの例示でRG及びLG領域は、R及びL信号が互いに異なる偏光状態を有したまま表示装置から出射されるようにする役目をする領域であることができる。
1つの例示で、RG領域は、駆動状態でRS領域で生成および伝達されるR信号が入射され得るように配置されていてもよく、LG領域は、LS領域で生成および伝達されるL信号が入射され得るように配置されていてもよい。RGおよびLG領域は、例えば、それぞれRGまたはLG領域と類似のサイズを有することができ、表示装置を正面で観察するとき、互いに重複するように配置されていてもよいが、RS領域で生成されたR信号がRG領域に入射することができ、LS領域で生成されたL信号がLG領域に入射することができるようにするサイズで適切な位置に配置される限り、必ずRSおよびLS領域と類似のサイズを有するか、重複される位置に配置されなければならないものではない。
RGおよびLG領域は、例えば、表示素子103のRSおよびLS領域の配置に対応して同一の方向、例えば、長さ方向に延長するストライプ形状に形成され、また、互いに隣接して交互に配置されているか、あるいは格子パターンで互いに隣接して交互に配置されていてもよい。例えば、RSおよびLS領域が図3のように配置されている場合、RGおよびLG領域は、図7のような形態に配置されていてもよく、RSおよびLS領域が図4のように配置されている場合、RGおよびLG領域は、図8のような形態に配置されていてもよい。
RGおよびLG領域をそれぞれ透過したRおよびL信号は、実質的に互いに垂直な方向に直線偏光されている信号であることができる。他の例示で、RGおよびLG領域をそれぞれ透過したRおよびL信号のうちいずれか一方の信号は、左円偏光された信号であり、他方の信号は、右円偏光された信号であることができる。このために、LGおよびRG領域のうち1つ以上は、位相差層を含むことができる。
例えば、左円及び右円偏光された信号を生成することができる場合としては、RG及びLG領域がいずれも位相差層を含み、RG領域に含まれる位相差層とLG領域に含まれる位相差層がλ/4波長層である場合が例示されることができる。互いに逆方向に回転する円偏光された光を生成するために、RG領域に配置されたλ/4波長層の光軸とLG領域に配置されたλ/4波長層の光軸は、互いに異なるように形成されていてもよい。1つの例示でRG領域は、位相差層として第1方向に光軸を有するλ/4波長層を含み、LG領域は、位相差層として前記第1方向とは異なる第2方向に光軸を有するλ/4波長層を含むことができる。本明細書で用語「nλ波長層」は、入射する光を当該波長のn倍だけ位相遅延をさせることができる位相遅延素子を意味することができ、上記でnは、例えば、1/2、1/4または3/4であることができる。また、本明細書で用語「光軸」は、光が当該領域を透過する過程での遅相軸(slow axis)または進相軸(fast axis)を意味することができ、例えば、遅相軸を意味することができる。
RG及びLG領域の態様が上記のような態様に制限されるものではない。例えば、RG及びLG領域のうちいずれか1つは、3λ/4波長層を含み、他の領域は、λ/4波長層を含む場合にも、左円及び右円偏光された光を生成することができる。
他の例示では、前記RG及びLG領域のうちいずれか1つの領域は、λ/2波長層であり、他の領域は、光学的に等方性の領域であることができる。このような場合には、RG及びLG領域をそれぞれ透過したR及びL信号は、実質的に互いに垂直な方向に偏光軸を有するように直線偏光された光の形態で3D装置で出射されることができる。
例示的な偏光調節素子は、基材層をさらに含むことができる。このような場合、前記1/4、3/4または1/2波長層などの位相差層または前記光学的に等方性である層は、前記基材層上に形成されていてもよい。このような偏光調節素子は、例えば、位相差層が表示素子側に配置され、基材層は、観察者側に配置されるように、装置に含まれることができる。
基材層としては、例えば、光学素子の製造に通常的に使用されるガラス基材層またはプラスチック基材層を使用することができる。
プラスチック基材としては、TAC(triacetyl cellulose)またはDAC(diacetyl cellulose)のようなセルロース基材層;ノルボルネン誘導体などのような環状オレフィン樹脂(COP;cyclo olefin polymer)基材層;PMMA(poly(methyl methacrylate)などのようなアクリル基材層;ポリカーボネート(PC、polycarbonate)基材層;PE(polyethylene)またはPP(polypropylene)などのようなポリオレフィン基材層;ポリビニルアルコール(PVA、polyvinyl alcohol)基材層;ポリエーテルスルホン(PES、poly ether sulfone)基材層;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK、polyetheretherketon)基材層;ポリエーテルイミド(PEI、polyetherimide)基材層;ポリエチレンナフタレート(PEN、polyethylenenaphthatlate)基材層;PET(polyethyleneterephtalate)などのようなポリエステル基材層;ポリイミド(PI、polyimide)基材層;ポリスルホン(PSF、polysulfone)基材層;または非晶質フッ素樹脂などのようなフッ素樹脂基材などが例示されることができる。1つの例示では、TAC基材層などのようなセルロース基材が使用されることができる。
基材層は、単一層構造または多層構造であることができるが、さらに薄い厚さの素子を提供する側面で単一層構造であることが好ましい。基材層の厚さは、特に制限されず、目的とする用途によって適宜調節されることができる。
1つの例示で、基材層上に形成されていてもよい位相差層は、基材層上に形成された配向層及び前記配向層上に形成されている液晶層を含むことができる。液晶層は、例えば、前記λ/4、3λ/4またはλ/2波長層であることができ、液晶層下部の配向層は、前記波長層の光軸を制御する役目をする層であることができる。配向層としては、この分野で公知されている通常の配向層を使用することができる。例えば、配向層としては、直線偏光された光の照射によって誘導される異性化(cis−trans isomerization)、フリース再配列(fries rearrangement)または二量化(dimerization)反応によって配向が決定され、決定された配向によって隣接する液晶層に配向を誘導することができる光配向層、ラビング処理されたポリイミド層のような高分子層、ナノインプリンティング方式などのインプリンティング方式で形成された配向層または複数の溝領域がパターニングされて形成されている樹脂層などが例示されることができる。
液晶層は、光架橋性または光重合性液晶化合物の光架橋層または光重合層であることができる。この分野では、上記のような特性を示す多様な液晶化合物が公知されており、その例としては、マーク(Merk)社のRM(Reactive Mesogen)またはBASF社のLG242などを挙げることができる。
偏光調節素子を製造する方式は、特に制限されない。この分野では、偏光調節素子の製造方法が多様に公知されており、上記のような公知の方式がすべて適用されることができる。
視野角調節用フィルム104は、例えば、透光性領域とTC2領域が形成されているフィルムであることができる。これにより、フィルムの一側で入射する光のうち透光性領域に入射する光は、フィルムを透過し、TC2領域に入射した光は、TC2領域によって遮断されるか、あるいは一部だけが透過されることができる。図9は、視野角調節用フィルムを側面で観察した場合を例示的に示し、図9で、透光性領域は、Pで表示されている。視野角調節用フィルムにおいて透光性領域PとTC2領域は、フィルムを正面で観察した場合、例えば、図10のように、同一の方向に延長するストライプ形状に形成され、また、互いに隣接して交互に配置されているか、あるいは図11のように、格子パターンで互いに隣接して交互に配置されていてもよい。
視野角調節用フィルムは、偏光調節素子105と表示素子103との間または偏光調節素子105の外側に配置されることができる。視野角調節用フィルムは、TC2領域がLGおよびRG領域に隣接して位置するように配置されることができる。例えば、視野角調節用フィルムは、表示素子103で出射されたRおよび/またはL信号の少なくとも一部が、視野角内のいずれか1つの角度で観察するとき、RGおよび/またはLG領域に入射する前またはRGおよび/またはLG領域を透過した後、TC2領域に入射し得るように配置されていてもよい。
例えば、視野角調節用フィルムは、表示装置を正面で観察する場合、TC2領域がLGおよびRG領域の境界で前記LGおよび/またはRG領域の少なくとも一部と重なるように配置されていてもよい。図12は、図7のLGおよびRG領域の配置を視野角調節用フィルムのTC2領域の存在を勘案してさらに図示した図であり、図13は、図8のLGおよびRG領域の配置をTC2領域の存在を勘案して図示した図である。
1つの例示で、TC1およびTC2領域は、下記数式1を満たすことができる。下記数式1を満たす範囲内で表示装置の輝度特性および視野角が適切に確保されることができる。
[数式1]
−2×H≦H≦2×H
数式1で、HおよびHは、それぞれTC1およびTC2領域の幅である。
「H」および「H」の具体的な範囲は、表示装置の具体的な仕様によって前記数式1を満たす範囲を考慮して適宜選択されることができるものであり、その具体的な数値は、特に制限されるものではない。Hは、例えば、0μm超過且つ1,000μm以下の範囲であることができる。前記Hの下限は、例えば、20μm、25μm、30μm、35um、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65um、70μm、75μmまたは80μmであることができる。また、前記Hの上限は、例えば、900μm、800μm、700μm、600μm、500μm、400μm、300μm、290μm、280μm、270μm、260μm、250μm、240μm、230μm、220μm、210μmまたは200μmであることができる。このような上限と下限の範囲で多様な数値が選択および組合され、H2の範囲が規定されることができる。
「H」は、例えば、前記数式1とHの値を考慮して選択されることができ、また、他の例示では、通常的な3D装置に含まれるブラックマトリックスと類似な数値を有することができる。
表示装置は、例えば、正面で観察した相対輝度が60%以上、65%以上または70%以上であることができる。用語「相対輝度」は、TC1領域が形成されず、視野角調節用フィルムが含まれない表示装置での輝度Iに対して、TC1領域が形成され、視野角調節用フィルムが含まれている表示装置での輝度Iの比率I/Iを意味することができる。
表示装置において視野角調節用フィルムは、例えば、下記数式2を満たす角度"θ"および下記数式3を満たす角度"θ"の最大値がいずれも3度以上、5度以上、8度以上、8.5度以上、9度以上、9.5度以上、10度以上、10.5度以上、11度以上、11.5度以上、12度以上、12.5度以上、13度以上、13.5度以上、14度以上、14.5度以上または15度以上になるように配置されていてもよい。
[数式2]
tanθ=(H+2y)/2T
[数式3]
tanθ=(H+2H−2y)/2T
数式2および数式3で、Hは、TC1領域の幅であり、Hは、TC2領域の幅であり、Tは、表示素子のTC1領域から視野角調節用フィルムのTC2領域までの距離であり、yは、TC1領域の幅を二等分する線の前記TC1領域の表面に対する仮想の法線がTC2領域と当接する地点からTC2領域が存在する部分までの距離である。
数式2および数式3を図14および図15を参照して説明すれば、下記の通りである。
用語「視野角」が、L信号がLG領域を透過し、RG領域を透過することなく観察者に伝達されることができる角度の範囲、またはR信号がRG領域を透過し、またLG領域を透過することなく観察者に伝達されることができる角度の範囲を意味するものと仮定するとき、前記視野角は、図14および図15でそれぞれ"θ"および"θ"で表示されている。
図14および図15のように、視野角は、TC1領域からTC2領域までの距離TとTC1およびTC2領域の幅によって決定されることができる。上記で距離Tは、例えば、TC1領域が偏光調節素子105と対向する面からTC2領域の表示素子103と対向する面までの距離であることができる。距離Tは、表示装置の仕様によって決定されるもので、特に制限されない。例えば、前記距離Tは、5mm以下、または約0.5mm〜5mm程度であることができる。
図14および図15を参照すれば、視野角"θ"および"θ"は、距離Tが同一であるとき、TC1およびTC2領域の幅(HおよびH)とTC1およびTC2領域の相対的位置によって決定されることが分かる。
図14および図15を参照すれば、視野角"θ"は、tanθがTC1領域の幅Hの1/2倍の数値およびTC1領域の幅を二等分する線の前記TC1または表示素子103の表面に対する仮想の法線CがTC2領域と当接する地点からTC2領域が存在する部分までの距離yの和(H/2+y)を前記距離Tで分けた数値と同一になるように形成されていることが分かる。また、視野角"θ"は、tanθがTC1領域の幅Hの1/2倍の数値と、前記TC2領域の幅HからTC1領域の幅Hを二等分する線の前記TC1領域または表示素子103の表面に対する仮想の法線CがTC2領域と当接する地点からTC2領域が存在する部分までの距離yを差し引いた数値H−yとの和(H/2+H−y)を前記距離Tで分けた数値と同一になるように形成されていることが分かる。
TC1およびTC2領域を含む表示装置では、TC1およびTC2領域のサイズ、例えば、幅と前記TC1およびTC2領域の相対的位置を適切に調節することによって、立体映像の観察時に広い視野角を確保しながらも、輝度特性を優秀に確保することができる。
1つの例示的な表示装置は、正面で観察した相対輝度が60%以上、65%以上または70%以上であり、また、それと同時に前記数式2を満たす角度θの最大値および前記数式3を満たす角度θの最大値がいずれも3度以上、5度以上、8度以上、8.5度以上、9度以上、9.5度以上、10度以上、10.5度以上、11度以上、11.5度以上、12度以上、12.5度以上、13度以上、13.5度以上、14度以上、14.5度以上または15度以上であることができる。
本出願は、また、視野角調節用フィルムに関し、例えば、上記で記述した表示装置において使用される視野角調節用フィルムに関する。視野角調節用フィルムに関する具体的な内容は、既に記述した内容が同一に適用されることができる。例えば、図9に示されたように、視野角調節用フィルムは、例えば、透光性領域PとTC2領域を含むことができ、これは、フィルムを正面で観察した場合、例えば、図10のように、同一の方向に延長するストライプ形状に形成され、また互いに隣接して交互に配置されているか、あるいは図11のように、格子パターンで互いに隣接して交互に配置されていてもよい。
視野角調節用フィルムは、透光性基材層および前記基材層上に形成されている光遮断または光吸収パターンを含むことができる。図16は、透光性基材層1601と光遮断または光吸収パターン1602を含む例示的な視野角調節用フィルム900を示す。前記光遮断または光吸収パターン1602によってTC2領域が形成されることができ、前記パターン1602が形成されていない部分は、透光性領域Pとして作用することができる。
光遮断または光吸収パターンは、例えば、光遮断性または光吸収性インクを使用して形成することができる。例えば、目的とするTC2領域の形状、パターンおよび位置を考慮して光遮断性または光吸収性インクを透光性基材層に印刷する方式で光遮断または光吸収パターンを形成することができる。
前記インクとしては、例えば、特に制限されず、公知の光遮断性または光吸収性インクを使用することができる。このようなインクの例としては、カーボンブラック(carbon black)、黒鉛または酸化鉄などのような無機顔料や、アゾ系顔料またはフタロシアニン系顔料などの有機顔料を含むインクをあげることができ、これらは、適切なバインダー(binder)および/または溶剤(solvent)と配合され、印刷工程に適用されることができる。例えば、前記顔料の配合量や種類を調節し、TC2領域の光透過率を調節することができる。また、前記光遮断または光吸収性パターンは、クロム(Cr)、クロムとクロム酸化物の二層膜(Cr/CrOx二層膜)、カーボンブラック(carbon black)、カーボン顔料などのような顔料(pigment)を含む樹脂層またはグラファイト(Graphite)を含んで形成されるパターンであってもよい。
光遮断または光吸収パターンを形成する印刷方式は、特に制限されず、例えば、スクリーン印刷またはグラビア印刷などの印刷方式や、インクジェット方式による選択的なジェッティング方式またはナノインプリンティング方式などを使用することができる。光遮断または光吸収パターンは、また、例えば、ブラックマトリックスを形成する通常的な方式を使用して形成することもできる。例えば、光遮断または光吸収パターンは、フォトリソグラフィやリフトオフ方式で透光性基材層に形成することができる。
透光性基材層としては、例えば、前記偏光調節素子において基材層に使用されるガラス基材層またはプラスチック基材層が使用されることができる。前記透光性基材層は、例えば、550nmの波長の光に対する面内位相差が50nm以下であり、厚さ方向の位相差が200nm以下であることができる。このような範囲で映像の品質を改善することができる。
上記で面内位相差は、下記数式4で計算される数値であり、厚さ方向の位相差は、下記数式5で計算される数値であることができる。
[数式4]
RI=d×(Nx−Ny)
[数式5]
RT=d×(Nz−Ny)
数式4および数式5で、RIは、面内位相差であり、RTは、厚さ方向の位相差であり、dは、透光性基材層の厚さであり、Nx、NyおよびNzは、それぞれ透光性基材層のx軸、y軸およびz軸方向の550nmの波長の光に対する屈折率である。
上記でx軸は、例えば、図17に示されたように、透光性基材層100の面内のいずれか一方向を意味し、y軸は、前記x軸に垂直な面内方向を意味し、z軸は、前記x軸とy軸によって形成される平面の法線の方向、例えば透光性基材層の厚さ方向を意味することができる。1つの例示で、前記x軸は、透光性基材層の遅相軸(slow axis)と平行な方向であり、y軸は、透光性基材層の進相軸(fast axis)と平行な方向であることができる。
本出願は、また、光学フィルタ、例えば、立体映像表示装置用光学フィルタに関する。例示的な光学フィルタは、前記偏光調節素子と;前記偏光調節素子の一面に配置された前記視野角調節用フィルムと;を含むことができる。例えば、光学フィルタは、入射光を偏光状態が異なる2種以上の光に分割するように形成されている第1および第2領域を含む偏光調節素子と;偏光調節素子の一面に配置され、透光性領域とTC2領域を含む視野角調節用フィルムと;を含むことができる。
偏光調節素子および視野角調節用フィルムに関する具体的な内容は、既に記述した内容が同一に適用されることができる。このような場合、偏光調節素子の第1および第2領域のうちいずれか一方の領域は、既に記述したRG領域であり、他方の領域は、既に記述したLG領域である。したがって、第1および第2領域は、正面で観察した場合、例えば、図7のように、同一の方向に延長するストライプ形状に形成され、また、互いに隣接して交互に配置されているか、あるいは図8のように格子パターンで互いに隣接して交互に配置されていてもよい。
また、視野角調節用フィルムは、例えば、図12および図13のように、光学フィルタを正面で観察する場合、TC2領域が第1および第2領域の境界に位置し、また、第1および/または第2領域の一部分と重なるように偏光調節素子の一面に配置されることができる。
例示的な表示装置、視野角調節用フィルムまたは光学フィルタを使用すれば、例えば、立体映像を輝度の損失なしに広い視野角で観察することができる。
例示的な表示装置を示す図である。 例示的な表示装置を示す図である。 LS領域およびRS領域の例示的な配置を示す模式図である。 LS領域およびRS領域の例示的な配置を示す模式図である。 LS領域、RS領域およびTC1領域の例示的な配置を示す模式図である。 LS領域、RS領域およびTC1領域の例示的な配置を示す模式図である。 LG領域およびRG領域の例示的な配置を示す模式図である。 LG領域およびRG領域の例示的な配置を示す模式図である。 視野角調節用フィルムを例示的に示す図面である。 視野角調節用フィルムの透光性領域とTC2領域の例示的な配置を示す図である。 視野角調節用フィルムの透光性領域とTC2領域の例示的な配置を示す図である。 LG領域、RG領域およびTC2領域の例示的な配置を示す模式図である。 LG領域、RG領域およびTC2領域の例示的な配置を示す模式図である。 表示装置の視野角を説明する例示的な図である。 表示装置の視野角を説明する例示的な図である。 例示的な視野角調節用フィルムを示す図である。 透光性基材層のx軸、y軸およびz軸を設定するための模式図である。 例示的な光学フィルタを示す図である。
以下、実施例および比較例により前記装置を詳しく説明するが、前記装置の範囲がここに制限されるものではない。
実施例1〜4
図1のような構造を有し、表示素子103として、透過型液晶パネルを含む装置を構成した。液晶パネルとしては、RSおよびLS領域は、図3のように配置され、TC1領域が液晶パネルのカラーフィルタのブラックマトリックスによって形成され、TC1領域がRSおよびLSの領域の間でRSおよびLS領域の一部分と重なり且つ図5のように位置するように形成されているパネルを使用した。TC1領域がRS領域と重なる範囲とLS領域と重なる範囲は、同一であるようにTC1領域を形成した。また、偏光調節素子105のRGおよびLG領域は、図7のような形態で配置されるようにした。視野角調節用フィルム104としては、透光性基材として面内位相差が10nm以下であり、厚さ方向の位相差が50nm以下であるTAC(Triacetyl cellulose)フィルムの表面に光遮断性インクを図10のような形態でTC2領域が形成されるように印刷したフィルムを使用し、これを図1のように偏光調節素子105と第2偏光板1022との間に配置した。配置時には、視野角調節用フィルム104のTC2領域が、偏光調節素子105のRGおよびLGの領域の間でRGおよびLG領域の一部分と重なり且つ図12のように位置するように形成され、TC2領域がRG領域と重なる範囲とLG領域と重なる範囲は、同一であるようにTC2領域を形成した(すなわち、図15を参照すれば、yがH/2になるように視野角調節用フィルムを配置した。)。前記装置においてRG領域には、第2偏光板1022の吸収軸と反時計方向に45度を成す方向に遅相軸が形成された位相差層(1/4波長層)を位置させ、LG領域には、第2偏光板1022の吸収軸と時計方向に45度を成す方向に遅相軸が形成された位相差層(1/4波長層)を位置させ、第1および第2偏光板1021、1022の吸収軸は、互いに垂直を成すように配置した。TC1およびTC2領域間の距離(図15でのT)は、約1mmであり、LGおよびRG領域の幅の和は、約545μmであり、LGおよびRG領域の幅は、互いに略同一であった。前記装置において最大視野角("θ"または"θ")約13.5度がすべての実施例で確保され得るようにTC1およびTC2領域の幅(HおよびH)を調節し、且つそれぞれの実施例においてTC1およびTC2領域の幅(HおよびH)を下記表1のように変更しながら、装置を駆動させ、各視野角("θ"または"θ")による相対輝度を輝度計(装備名:SR−UL2 Spectrometer)を使用して測定し、その結果を下記表1に記載した。
Figure 0005815135
比較例1
視野角調節用フィルム104を使用しないことを除いて、実施例1〜4と同一に装置を構成した。実施例のように、最大視野角("θ"または"θ")約13.5度が確保され得るようにTC1領域の幅Hを240μmに調節し、装置を構成した。上記のような装置を駆動させながら、各視野角("θ"または"θ")による相対輝度を輝度計(装備名:SR−UL2 Spectrometer)を使用して測定し、その結果を下記表2に記載した。
Figure 0005815135
101 光源
1021、1022 偏光板
103 表示素子
104、900 視野角調節用フィルム
TC1、TC2 光透過量調節領域
105 偏光調節素子
LSまたはRS 左眼用または右眼用信号生成領域
LGまたはRG 左眼用または右眼用偏光調節領域
P 透光性領域
TC1領域の幅
TC2領域の幅
T TC1領域とTC2領域間の距離
C TC1領域の幅を二等分する線のTC1領域または表示素子の表面に対する仮想の法線
y 仮想の法線CがTC2領域と当接する地点からTC2領域が存在する部分までの距離
θ、θ 視野角
1601、100 透光性基材層
1602 光遮断性または光吸収性パターン

Claims (6)

  1. 右眼用信号および左眼用信号をそれぞれ生成することができる右眼用および左眼用信号生成領域および前記右眼用および左眼用信号生成領域に隣接する第1光透過量調節領域を含む表示素子と;
    前記右眼用信号が入射し得る位置にある右眼用信号偏光調節領域と前記左眼用信号が入射し得る位置にある左眼用信号偏光調節領域を含む偏光調節素子と;
    前記偏光調節素子と前記表示素子との間または前記偏光調節素子の外側に存在し、前記右眼用および左眼用信号偏光調節領域と隣接するように形成された第2光透過量調節領域を含む視野角調節用フィルムと;を含み、
    前記視野角調節用フィルムは、下記数式2を満たす角度θ および下記数式3を満たす角度θ の最大値がいずれも3度以上になるように配置されている、表示装置:
    [数式2]
    tanθ =(H +2y)/2T
    [数式3]
    tanθ =(H +2H −2y)/2T
    数式2および数式3で、H は、前記第1光透過量調節領域の幅であり、H は、前記第2光透過量調節領域の幅であり、Tは、前記第1光透過量調節領域から前記第2光透過量調節領域までの距離であり、yは、前記第1光透過量調節領域の幅を二等分する線の前記第1光透過量調節領域の表面に対する仮想の法線が前記第2光透過量調節領域と当接する地点から前記第2光透過量調節領域が存在する部分までの距離である。
  2. 前記第1光透過量調節領域および前記第2光透過量調節領域は、光透過率がそれぞれ0%〜20%である、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1光透過量調節領域は、正面観察した場合、前記右眼用および左眼用信号生成領域の境界に位置し、また、前記右眼用または左眼用信号生成領域の一部分と重なるように位置する、請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記視野角調節用フィルムは、前記第2光透過量調節領域が、正面観察した場合、前記右眼用および左眼用信号偏光調節領域の境界に位置し、また、前記右眼用または左眼用信号偏光調節領域の一部分と重なるように位置する、請求項1から3の何れか1項に記載の表示装置。
  5. 前記第1光透過量調節領域は、クロム、クロムとクロム酸化物の二層膜、顔料を含む樹脂層またはグラファイトを含む、請求項1から4の何れか1項に記載の表示装置。
  6. 正面で観察した相対輝度が60%以上である、請求項1から5のいずれか1項に記載の表示装置。
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