KR100837486B1

KR100837486B1 - 시야각 제어 시트 및 표시 장치

Info

Publication number: KR100837486B1
Application number: KR1020067012995A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 고또오
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2008-06-12
Also published as: KR20070031852A

Abstract

외광에 의한 화상의 콘트라스트 저하를 억제하고, 고스트의 발생을 억제하여 콘트라스트를 향상시키는 동시에, 화상원으로부터의 확산광을 유효하게 이용하여 화상의 휘도의 저하를 억제하여, 시야각이 넓은 시야각 제어 시트를 제공한다. 단면 형상이 사다리꼴인 렌즈부가 소정 간격으로 배열되는 동시에, 인접하는 상기 렌즈부 사이의 쐐기형부는 상기 렌즈부와, 동일 또는 다른 재료가 충전되고, 상기 쐐기형부는 관찰자측에 선단부를 갖는 동시에 영상원측에 바닥면을 갖고, 더 작아도 그 경사면 부분을 구성하는 재료의 굴절률을 Nx, 상기 렌즈부를 구성하는 재료의 굴절률을 Ny, 상기 굴절률 Nx의 Ny에 대한 비(Nx/Ny)를 Δn이라 하였을 때, Nx ≤ Ny － 0.01 ＜ Δn － cosθ ＜ 0.002가 되는 관계가 성립하고, 상기 쐐기형부의 단면 형상을 영상측에 폭넓은 바닥면을 갖는 형상으로 한다.

시야각 제어 시트, 영상원측 베이스 시트, 렌즈부, 쐐기형부, 투명 저굴절률층

Description

시야각 제어 시트 및 표시 장치{VIEWING ANGLE CONTROL SHEET AND DISPLAY UNIT}

본 발명은, 디스플레이의 전방면에 설치하고, 디스플레이의 성능, 특히 디스플레이에 외광이 접촉하였을 때의 콘트라스트 저하 등에 의한 성능의 저하를 방지하는 기능이나, 디스플레이의 유효광을 적절하게 확산시켜 시야각을 넓히는 기능 등을 갖는 시야각 제어용 시트 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.

유기 발광 다이오드 디스플레이(이하, OLED라 함)나 액정 디스플레이(이하, LCD라 함) 등에서는, 통상, 관찰자가 어떤 위치에서 보아도 양호한 화상을 얻을 수 있도록 시야각이 넓은 것이 선호된다.

한편, 예를 들어 통근 전차 안에서 일을 하는 경우 등, 주위 사람이 화면을 엿보면 곤란한 경우가 있어, 이와 같은 경우에는 디스플레이의 관찰자에게만 보이고, 타인에게는 보이지 않는 시야각의 제어가 요구된다. 이와 같은 요구에 대해, 예를 들어 도10에 도시한 루버 타입의 시야각 제어 시트가 개발되어 사용되고 있다. 루버 타입의 시야각 제어 시트는 외광을 차광하여 콘트라스트를 높이는 효과를 나타내고, 예를 들어 루버에 있어서의 2중상(고스트라 함)의 발생을 감소시킨 시야각 제어 시트가 개시되어 있다(특허문헌 1 내지 특허문헌 3 참조). 특허문헌 1의 도5에는 고스트의 설명도가 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공고 소58-47681호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공표 평6-504627호 공보

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 평9-311206호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 기재된 루버 타입의 종래의 시야각 제어 시트는 경사 방향의 영상광을 단순히 차단하고 있어, 고선명 LCD 등의 디스플레이에 있어서는, 관찰자측에 도달시켜야 할 영상측의 확산 광원의 확산광을 감소시켜 버려, 화면의 휘도가 저하되는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 외광에 의한 화상의 콘트라스트 저하를 억제하고, 고스트의 발생을 억제하여 콘트라스트를 향상시키는 동시에, 영상원으로부터의 확산광을 유효하게 이용하여 화면의 휘도의 저하를 억제하여, 시야각이 넓은 시야각 제어 시트를 제공하는 것을 과제로 한다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

청구의 범위 제1항의 발명은, 단면 형상이 사다리꼴인 렌즈부가 소정 간격으로 배열되는 동시에, 인접하는 상기 렌즈부 사이의 쐐기형부는 상기 렌즈부와, 동일 또는 다른 재료가 충전되고, 상기 쐐기형부는 관찰자측에 선단부를 갖는 동시에 영상원측에 바닥면을 갖고, 또한 적어도 그 경사면 부분을 구성하는 재료의 굴절률을 Nx, 상기 렌즈부를 구성하는 재료의 굴절률을 Ny, 상기 굴절률 Nx의 Ny에 관한 비(Nx/Ny)를 Δn이라 하였을 때,

Nx ≤ Ny

－0.01 ＜ Δn － cosθ ＜ 0.002

인 관계가 성립하고,

상기 쐐기형부의 단면 형상이 영상원측에 폭넓은 바닥면을 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트이다.

청구의 범위 제2항의 발명은, 청구의 범위 제1항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 쐐기형부의 경사면 부분이 출광면의 법선과 이루는 각도를 θ라 하였을 때, θ가 3도 내지 15도의 범위인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, θ가 3도 미만이면 관찰측 정면에 확산광이 도달하지 않아 휘도 향상 효과를 얻을 수 없고, 한편, θ가 15도를 넘으면 고스트가 생기게 되기 때문이다. 시야각 제어 시트를 이용하여 정면 휘도를 유지하기 위해서는, θ가 3도 내지 15도가 바람직한 범위다.

청구의 범위 제3항의 발명은, 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 쐐기형부가 대략 이등변 삼각형인 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제4항의 발명은, 청구의 범위 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 경사면 부분이 관찰자 측면과 이루는 각이 영상원측과 관찰자측에서 다르도록 곡선 및 또는 절곡선 형상의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제5항의 발명은, 청구의 범위 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 쐐기형부에 광흡수 효과가 있는 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제6항의 발명은, 청구의 범위 제5항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 쐐기형부에 광흡수 입자가 첨가된 재료가 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제7항의 발명은, 청구의 범위 제6항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 쐐기형부가 영상원측에 폭넓은 바닥면을 갖는 쐐기형이며, 상기 광흡수 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제8항의 발명은, 청구의 범위 제6항 또는 제7항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 상기 쐐기형부에 충전된 재료 중 광흡수 입자의 첨가량이 10 내지 50 체적 ％인 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제9항의 발명은, 청구의 범위 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 시야각 제어 시트가 영상원의 관찰자측에 1매, 또는 대략 직교하여 2매 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트에 의해 상기 과제를 해결하는 것이다.

청구의 범위 제10항의 발명은, 청구의 범위 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 시야각 제어 시트에 있어서, 적어도 일면측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 어느 하나, 또는 이들 중 복수의 부가 기능이 부여되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구의 범위 제11항의 발명은, 청구의 범위 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 시야각 제어 시트가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치에 의해 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 발명에 따르면, 단면 형상이 사다리꼴인 렌즈부가 소정 간격으로 배열되는 동시에, 인접하는 렌즈부 사이의 쐐기형부의 단면 형상을, 영상측에 폭넓은 바닥면을 갖는 쐐기형의 첨단부에 두께를 구비한 R을 부여하는 것, 즉 쐐기형 첨단부에, 첨단측에 볼록한 곡면 형상을 부여함으로써 쐐기형부의 제조가 용이하고, 쐐기형부의 강도가 향상된 고품질의 시야각 제어 시트를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 시야각 제어 시트에 따르면, 외광에 의한 화상의 콘트라스트 저하를 억제하여 고스트의 발생을 억제할 수 있다. 또한 본 발명의 시야각 제어 시트에 따르면, 영상원으로부터의 확산광을 유효하게 이용하여 화면의 휘도의 저하를 억제하여, 시야각이 넓은 시야각 제어 시트를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트의 일방향의 단면을 도시하는 도면이다.

도2는 제2 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트의 일방향의 단면을 도시하는 도면이다.

도3은 제3 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트의 일방향의 단면을 도시하는 도면이다.

도4는 제4 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트의 일방향의 단면을 도시한 도면이다.

도5는 제5 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트의 일방향의 단면을 도시 한 도면이다.

도6은 시야각 제어 시트의 쐐기형부의 경사면에서 반사된 광이 관찰자측에 도달하는 상태를 예시하는 단면 모식도이다.

도7은 쐐기형부의 경사면 부분의 형상의 모든 태양을 나타내는 도면이다.

도8은 시야각 제어 시트의 구성의 다른 일예를 나타내는 도면이다.

도9는 본 발명의 시야각 제어 시트를 구비한 표시 장치의 구성의 일예를 나타내는 도면이다.

도10은 종래의 시야각 제어 시트의 일예를 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

S1, S2, S3, S4, S5, S8 : 시야각 제어 시트

11, 21, 31, 41, 51, 81 : 영상원측 베이스 시트

12, 22, 32, 42, 52, 82 : 렌즈부

13, 23, 33, 43, 53, 83 : 관찰자측 베이스 시트

14, 24, 34, 44, 54, 84 : 쐐기형부

35, 55 : 투명 저굴절률층

17, 27, 37, 47, 57 : 바닥면

18, 28, 38, 48, 58 : 정상부

46 : 광흡수 입자가 첨가된 재료

49, 59 : 광흡수 입자

90 : 표시 장치

91 : 액정 디스플레이 패널

92, 93 : 시야각 제어 시트

94 : 기능성 시트

L11, L12, L13, L21, L22, L23, L31, L32, L33, L41, L42, L43, L51, L52, L53 : 광선

L14, L24, L34, L44, L54 : 바닥면으로 입사하는 광

L15, L25, L35, L45, L55 : 외광

이하 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 실시 형태)

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S1)의 일방향의 단면을 도시하는 도면이다. 도1에 있어서는, 도면 좌측에 영상광원이 배치되어 확산광이 출사되고, 도면의 우측에 관찰자가 위치하고 있다. 이 시야각 제어 시트(S1)는 영상원측으로부터 관찰자 방향으로 차례로 영상원측 베이스 시트(11), 렌즈부(12), 관찰자측 베이스 시트(13)가 접합되어 형성되어 있다. 렌즈부(12)는 굴절률이 Ny1인 물질로 형성되어 있다. 또한, 도면에서는 상하에 인접하는 렌즈부(12, 12)의 경사변에 끼워진 부분의 단면 형상은 영상원측에 폭넓은 바닥면(17), 및 관찰자측에 관찰자측을 향해 폭을 가진 볼록 형상 곡면으로 형성된 정상부(18)를 갖는 쐐기 형상을 이루고 있다. 이 쐐기 형상을 이루고 있는 부분은 렌즈부(12)의 굴절률(Ny1)보다 낮은 굴절률(Nx1)을 갖는 물질로 매립되어 있다. 이후의 설명에 있어서는 이 쐐기 형상을 이루고 있는 부분을「쐐기형부(14)」라 한다. 쐐기형부(14)는 관찰자측에 폭이 좁은 부분인 정상부(18)와, 영상원측에 바닥면(17)을 구비하고 있다.

렌즈부(12)의 굴절률(Ny1)과, 쐐기형부(14)의 굴절률(Nx1)의 비는 시야각 제어 시트(S1)의 광학 특성을 얻기 위해 소정의 범위로 설정되어 있다. 또한, 쐐기형부(14)와 렌즈부(12)가 접하는 경사면이 출광면의 법선(V)[상기 시야각 제어 시트(S1)에 대한 수직 입사광에 평행한 선]과 이루는 각도는 소정 각도(θ₁)로 형성되어 있다.

쐐기형부(14)는 카본 등의 안료 또는 소정의 염료로 소정 농도로 착색되어 있다. 또한 영상원측 베이스 시트(11) 및 관찰자측 베이스 시트(13)는 렌즈부(12)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 재료로 구성되어 있다. 관찰자측 베이스 시트(13)의 외측면에는 관찰자측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 적어도 하나의 기능을 구비하고 있다. 여기에「AR」이라 함은 안티리플렉션의 약칭으로, 렌즈 표면에 입광하는 광의 반사율을 억제하는 기능을 말한다. 또한「AS」라 함은 안티스타틱의 약칭으로, 대전 방지 기능을 말한다. 또한「AG」라 함은 안티글레어의 약칭으로, 렌즈의 방현성 기능을 말한다. 본 제1 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S1)에 있어서는 이들 기능 중 하나만을 갖게 해도 좋고, 또한 복수의 기능을 더불어 갖게 해도 좋다.

다음에 시야각 제어 시트(S1)의 렌즈부(12) 내로 입광한 광의 광로에 대해, 도1을 참조하면서 간단히 설명한다. 또, 도1에 있어서, 광(L11 내지 L15)의 광로는 모식적으로 나타낸 것이다. 지금, 영상원측으로부터 렌즈부(12)의 중앙부 부근에 입사한 수직광(L11)은 그대로 시야각 제어 시트(S1)의 내부를 직진해서 통과하여 관찰자에게 도달한다. 영상원측으로부터 소정 각도를 갖고 렌즈부(12)의 단부 부근에 입사한 입사광(L12)은 굴절률 Ny1의 렌즈부(12)와 굴절률 Nx1의 쐐기형부(14)와의 굴절률차에 의해 경사면에서 전반사되어, 관찰자측으로 수직광으로서 출광된다. 영상원측으로부터 렌즈부(12)의 단부 부근에 큰 각도를 갖고 입사한 광(L13)은 경사면에서 전반사되고, 입사시와는 반대 방향의 작은 각도를 갖고 수직광에 가까운 각도가 되어 관찰자측으로 출광된다. 바닥면(17)으로부터 쐐기형부(14)로 직접 입사하는 광(L14)은 쐐기형부(14)의 내부에 입광한다. 쐐기형부(14)는 착색되어 있으므로, 광(L14)은 쐐기형부(14)에서 흡수되어 관찰자측에 도달하지 않는다. 또한 관찰자측으로부터 경사면에 소정 이하의 작은 각도를 갖고 입사하는 외광(L15)은 렌즈부(12)와 쐐기형부(14)와의 굴절률차에 의해도 전반사되지 않고 쐐기형부(14)의 내부로 입광하고, 외광(L15)은 착색된 쐐기형부(14)에 흡수된다. 따라서 관찰자측으로부터의 시야에 의한 화상의 콘트라스트가 향상된다. 이와 같이 하여 단면 방향에 시야각을 제어하는 것이 가능하고, 또한 휘도의 저하를 억제할 수 있어 콘트라스트가 높은 시야각 제어 시트(S1)를 얻을 수 있다.

(제2 실시 형태)

도2는 제2 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S2)의 일방향의 단면을 도시하는 도면이다. 도2에 있어서도, 도면 좌측에 영상광원이 배치되고, 도면의 우측 에 관찰자가 위치하고 있다. 이 시야각 제어 시트(S2)는 영상원측으로부터 관찰자 방향으로 차례로 영상원측 베이스 시트(21), 렌즈부(22), 관찰자측 베이스 시트(23)가 접합되어 형성되어 있다. 렌즈부(22)는 굴절률이 Ny2인 물질로 형성되어 있다. 또한, 도면에서는 상하에 인접하는 렌즈부(22, 22)의 경사면에 끼워진 단면 형상은 영상원측에 폭넓은 바닥면(27) 및, 관찰자측에 관찰자측을 향해 폭을 갖는 볼록 형상 곡면으로 형성된 정상부(28)를 갖는 쐐기 형상을 이루고 있다. 이 쐐기 형상을 이루고 있는 부분은 렌즈부(22)의 굴절률(Ny2)보다 낮은 굴절률(Nx2)을 갖는 물질로 매립되어 있다. 이후의 설명에 있어서는, 이 쐐기 형상을 이루고 있는 부분을「쐐기형부(24)」라 한다. 쐐기형부(24)는 영상원측에 폭넓은 바닥면(27), 관찰자측에 정상부(28)를 구비하고 있다.

렌즈부(22)의 굴절률(Ny2)과, 쐐기형부(24)의 굴절률(Nx2)의 비는 시야각 제어 시트(S2)의 광학 특성을 얻기 위해 소정의 범위로 설정되어 있다. 또한 쐐기형부(24)와 렌즈부(22)가 접하는 경사면이 출광면의 법선(V)[상기 시야각 제어 시트(S2)에 대한 수직 입사광에 평행한 선]과 이루는 각도는 소정 각도(θ₂)로 형성되어 있다.

쐐기형부(24)는 카본 등의 안료 또는 소정의 염료로 소정 농도로 착색되어 있다. 또한, 영상원측 베이스 시트(21) 및 관찰자측 베이스 시트(23)는 렌즈부(22)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 재료로 구성되어 있다. 관찰자측 베이스 시트(23)의 외측면에는, 관찰자측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 적어도 하나의 기능을 구비하고 있다. 본 실시 형태에 있어서도 이들 기능 중 하나만을 갖게 해도 좋고, 또한 복수의 기능을 더불어 갖게 해도 좋다.

도시한 시야각 제어 시트(S2)는 그 바닥면(27)에 블랙 스트라이프(BS)가 형성되어 있다. 또한, 쐐기형부(24)의 내부에는 렌즈부(22)의 굴절률(Ny2)보다 낮은 굴절률(Nx2)을 갖는 재료가 충전되어 있다. 본 구성을 갖는 시야각 제어 시트(S2)에 의해도, 영상원측으로부터의 각 입사광(L21 내지 L23)은 제1 실시 형태에 나타낸 시야각 제어 시트(S1)에 있어서의 입사광(L11 내지 L13)과 같은 광로를 찾아간다. 또한 바닥면(27)의 블랙 스트라이프(BS)에 입사한 광(L24)은 블랙 스트라이프(BS)에 의해 흡수된다. 또한 관찰자측으로부터 경사면에 소정 이하의 작은 각도를 갖고 입사하는 외광(L25)은 렌즈부(22)와 쐐기형부(24)와의 굴절률차에 의해도 전반사되지 않고 쐐기형부(24)의 내부에 입광한다. 외광(L25)은 착색된 쐐기형부(24)에 흡수된다. 이와 같이 하여, 관찰자측으로부터의 시야에 의한 화상의 콘트라스트가 향상된다. 따라서, 시야각 제어 시트(S2)에 의해서도, 제1 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트(S1)와 같은 효과, 즉 단면 방향에 시야각을 제어하는 것이 가능하고, 또한 휘도의 저하를 억제하여 콘트라스트가 높은 시야각 제어 시트(S2)를 얻을 수 있다.

(제3 실시 형태)

도3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S3)를 도시하고 있다. 이 시야각 제어 시트(S3)는 영상원측으로부터 관찰자측 방향으로 차례로 영상원측 베이스 시트(31), 렌즈부(32), 관찰자측 베이스 시트(33)가 접합되어 배치되 어 있다. 렌즈부(32)는 굴절률(Ny3)을 갖는 물질에 의해 형성되어 있다. 상하 방향에 인접하는 렌즈부(32, 32) 사이에 끼워진 단면 형상이 쐐기 형상을 이루는 쐐기형부(34)의 내부에는 렌즈부(32)의 굴절률(Ny3)과 대략 동일한 굴절률을 갖는 물질이 충전되어 있다. 또한, 도면에 있어서 쐐기형부(34)의 경사면 및 정상부(38)는 Ny3보다 작은 굴절률(Nx3)을 구비하고 투명한 물질인 층(35)[이하「투명 저굴절률층(35)」이라 함]에 의해 형성되어 있다.

렌즈부(32)의 굴절률(Ny3)과, 투명 저굴절률층(35)의 굴절률(Nx3)의 비는 시야각 제어 시트(S3)의 광학 특성을 얻기 위해 소정의 범위로 설정되어 있다. 또한, 투명 저굴절률층(35)과 렌즈부(32)가 접하는 경사면이 출광면의 법선(V)[상기 시야각 제어 시트(S3)에 대한 수직 입사광에 평행한 선]과 이루는 각도는 소정 각도(θ₃)로 형성되어 있다.

렌즈부(32)는 통상 전리 방사선 경화성을 갖는 에폭시아크릴레이트 등의 재료로 구성되어 있다. 투명 저굴절률층(35)은 렌즈부(32)의 굴절률(Ny3)보다 낮은 굴절률(Nx3)을 갖는 재료로 형성되어 있다. 또한, 쐐기형부(34)는 카본, 안료 또는 소정의 염료 등으로 소정 농도로 착색되어 있다. 또한, 영상원측 베이스 시트(31) 및 관찰자측 베이스 시트(33)는 렌즈부(32)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 재료로 구성되어 있다. 관찰자측 베이스 시트(33)의 외측면에는 상기 제1 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S1)와 마찬가지로, 관찰자측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 적어도 하나의 기능이 구비되어 있다.

이러한 구성을 갖는 시야각 제어 시트(S3)에 의해도, 영상원측으로부터의 각 입사광(L31 내지 L33)은 제1 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S1)에 있어서의 입사광(L11 내지 L13)과 같은 광로를 찾아간다. 또한, 착색된 쐐기형부(34)의 바닥면(37)에 입사하는 광(L34)은 착색된 쐐기형부(34)의 내부에 입광하여 흡수되어 관찰자측에 도달하지 않는다. 또한, 관찰자측으로부터 경사면에 소정 이하의 작은 각도를 갖고 입사하는 외광(L35)은 렌즈부(32)와 투명 저굴절률층(35)과의 굴절률차에 의해도 전반사되지 않고 쐐기형부(34)의 내부에 입광한다. 외광(L35)은 착색된 쐐기형부(34)에 흡수된다. 이와 같이 하여 관찰자측으로부터의 시야에 의한 화상의 콘트라스트가 향상된다. 따라서, 제1 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S1)와 같은 효과, 즉 단면 방향으로 시야각을 제어하는 것이 가능하고, 또한 휘도의 저하를 억제하여 콘트라스트가 높은 시야각 제어 시트(S3)를 얻을 수 있다.

(제4 실시 형태)

도4는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S4)의 단면을 도시하고 있다. 이 시야각 제어 시트(S4)는 영상원측으로부터 관찰자 방향으로 차례로 영상원측 베이스 시트(41), 렌즈부(42), 관찰자측 베이스 시트(43)가 접합되어 배치되어 있다. 렌즈부(42)는 굴절률(Ny4)을 갖는 물질에 의해 형성되어 있다. 또한, 도면 상하 방향에 인접하는 렌즈부(42, 42)에는 끼워진 단면 형상이 쐐기 형상을 이루는 부분에는, Ny4보다 작은 굴절률(Nx4)을 구비한 투명한 물질(이하에 있어서「투명 저굴절률 물질」이라 함) 중에 광흡수 입자(49)가 첨가된 재료(46)로 충전되어 있다. 이후의 설명에 있어서는, 이 광흡수 입자(49)가 첨가된 재료(46)가 충전되어 있는 부분을「쐐기형부(44)」라 한다. 쐐기형부(44)는 영상원측에 바닥면(47), 관찰자측에 정상부(48)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 렌즈부(42)의 굴절률(Ny4)과, 투명 저굴절률 물질의 굴절률(Nx4)과의 비는 시야각 제어 시트(S4)의 광학 특성을 얻기 위해 소정의 범위로 설정되어 있다. 또한, 쐐기형부(44)와 렌즈부(42)가 접하는 경사면이 출광면의 법선(V)[상기 시야각 제어 시트(S4)에 대한 수직 입사광에 평행한 선]과 이루는 각도는 소정 각도(θ₄)로 형성되어 있다.

렌즈부(42)는 통상 전리 방사선 경화성을 갖는 에폭시아크릴레이트 등의 재료로 구성되어 있다. 또한, 투명 저굴절률 물질로서 통상 전리 방사선 경화성을 갖는 우레탄아크릴레이트 등의 재료가 사용되고 있다. 광흡수 입자(49)는 시판되고 있는 착색 수지 미립자가 사용 가능하다. 또한, 영상원측 베이스 시트(41) 및 관찰자측 베이스 시트(43)는 렌즈부(42)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 재료로 구성되어 있다. 관찰자측 베이스 시트(43)의 관찰자측에는 본 실시예에 있어서도, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 시야각 제어 시트(S1)와 마찬가지로 관찰자측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 적어도 하나의 기능을 구비하고 있다.

다음에 시야각 제어 시트(S4)의 렌즈부(42) 내에 입광한 광의 광로에 대해 도4를 참조하면서 간단히 설명한다. 또, 도4에 있어서, 광(L41 내지 L43 및 L44)의 광로는 모식적으로 도시된 것이다. 지금, 도4에 있어서, 영상원측으로부터 렌즈부(42)의 중앙부 부근에 입사한 수직광(L41)은 그대로 시야각 제어 시트(S4)의 내부를 직진해서 통과하여 관찰자에게 도달한다. 영상원측으로부터 렌즈부(42)의 단부 부근에 비스듬히 입사된 광(L42)은 렌즈부(42)와 투명 저굴절률 물질과의 굴절률차에 의해 경사면에서 전반사되고, 수직광이 되어 관찰자측으로 출광된다. 영상원측으로부터 렌즈부(42)의 단부 부근에 더 큰 각도를 갖고 입사한 광(L43)은 경사면에서 전반사되고, 입사시와는 반대 방향으로 입사시보다도 작은 각도를 갖고 수직광에 가까운 각도로 관찰자측으로 출광된다. 쐐기형부(44)의 바닥면(47)에 입사하는 광(L44)은 쐐기형부(44)의 내부로 입광하여, 광흡수 입자(49)에 흡수되어 관찰자측에 도달하지 않는다. 또한, 관찰자측으로부터 경사면에 소정 이하의 작은 각도를 갖고 입사하는 외광(L45)은 렌즈부(42)와 투명 저굴절률 물질과의 굴절률차에 의해서도 전반사되는 일 없이 쐐기형부(44)의 내부에 입광한다. 외광(L45)은 쐐기형부(44) 내의 광흡수 입자(49)에 흡수된다. 따라서 관찰자측으로부터의 시야에 의한 화상의 콘트라스트가 향상된다. 이와 같이 하여 영상측으로부터 다양한 각도를 갖고 입사하는 광이 관찰자측으로부터 출광면 법선 방향 혹은 그에 가까운 방향으로 출광되므로, 시야각을 제어하면서 휘도의 저하를 억제하여, 콘트라스트가 높은 시야각 제어 시트(S4)를 얻을 수 있다.

(제5 실시 형태)

도5는 본 발명의 제5의 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S5)를 도시하고 있다. 이 시야각 제어 시트(S5)도 영상원측으로부터 관찰자 방향으로 차례로 영상원측 베이스 시트(51), 렌즈부(52), 관찰자측 베이스 시트(53)가 접합되어 배치되어 있다. 렌즈부(52)는 굴절률(Ny5)을 갖는 물질에 의해 형성되어 있다. 상하 방 향에 인접하는 렌즈부(52, 52) 사이에 끼워진 부분은 쐐기형부(54)를 형성하고, 쐐기형부(54)의 경사면 및 정상부(58)는 Ny5보다 작은 굴절률(Nx5)을 구비하여 투명한 물질에 의해 형성된 층(55)[이하「투명 저굴절률층(55)」이라 함]에 의해 형성되어 있다. 또한, 쐐기형부(54)의 내부에는 Nx5보다 높은 굴절률을 갖는 물질중에 광흡수 입자(59)가 첨가된 재료가 충전되어 있다.

렌즈부(52)의 굴절률(Ny5)과, 투명 저굴절률층(55)의 굴절률(Nx5)과의 비는 시야각 제어 시트(S5)의 광학 특성을 얻기 위해 소정의 범위로 설정되어 있다. 또한, 투명 저굴절률층(55)과 렌즈부(52)가 접하는 경사면이 출광면의 법선(V)[상기 시야각 제어 시트(S5)에 대한 수직 입사광에 평행한 선]과 이루는 각도는 소정 각도(θ₅)로 형성되어 있다.

렌즈부(52)는 통상, 전리 방사선 경화성을 갖는 에폭시아크릴레이트 등의 재료로 구성되어 있다. 또한 투명 저굴절률층(55)은 투명 수지의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 실리카 등의 재료로 형성되어 있다. 광흡수 입자(59)는 시판되고 있는 착색 수지 미립자가 사용 가능하다. 또한 영상원측 베이스 시트(51) 및 관찰자측 베이스 시트(53)는 렌즈부(52)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 재료로 형성되어 있다. 관찰자측 베이스 시트(53)의 관찰자측에는, 본 실시 형태에 있어서도 상기 제1 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S1)와 마찬가지로 관찰자측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 적어도 하나의 기능을 구비하고 있다.

다음에 시야각 제어 시트(S5)의 렌즈부(2) 내에 입광한 광의 광로에 대해 도 5를 참조하면서 간단히 설명한다. 또, 도5에 있어서도, 광(L51 내지 L54)의 광로는 모식적으로 도시된 것이다. 도5에 있어서, 영상원측으로부터 렌즈부(52)의 중앙부 부근에 입사한 수직광(L51)은 그대로 시야각 제어 시트(S5)의 내부를 직진해서 통과하여 관찰자에게 도달한다.

영상원측으로부터 렌즈부(52)의 단부 부근에 각도를 갖고 입사된 광(L52)은 렌즈부(52)와 투명 저굴절률층(54)과의 굴절률차에 의해 경사면에서 전반사되고, 수직광이 되어 관찰자측으로 출광된다. 영상원측으로부터 렌즈부(52)의 단부 부근에 더 큰 각도를 갖고 입사된 광(L53)은 경사면에서 전반사되어, 입사시와는 반대 방향으로 입사시보다 작은 각도를 갖고 수직광에 가까운 상태로 관찰자측으로 출광된다. 또한, 영상원측으로부터 쐐기형부(54)로 입광된 광(L54)은 광흡수 입자(59)에 흡수되고, 관찰자측에 반사광이 되어 출광되지 않는다. 또한, 관찰자측으로부터 경사면에 소정 이하의 작은 각도를 갖고 입사하는 외광(L55)은 렌즈부(52)와 투명 저굴절률층(55)과의 굴절률차에 의해도 전반사되는 일 없이 쐐기형부(54)의 내부로 입광한다. 외광(L55)은 쐐기형부(54) 내의 광흡수 입자(59)에 흡수된다. 따라서 관찰자측으로부터의 시야에 의한 화상의 콘트라스트가 향상된다. 이와 같이 하여, 넓은 시야각을 갖고 휘도의 저하를 억제하여, 콘트라스트의 높은 시야각 제어 시트(S5)를 얻을 수 있다.

제4 실시 형태 및 제5의 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S4, S5)에 있어서의 광흡수 입자(49, 59)는 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 광흡수 입자(49, 59)의 크기가 지나치게 작으면, 제조시에 쐐기형부(44, 54)의 내부에만 충전하는 것이 어려워진다.

또한, 제4 실시 형태 및 제5의 실시 형태에 관한 시야각 제어 시트(S4, S5)에 있어서의 광흡수 입자(49, 59)는 쐐기형부(44, 54)의 전체의 체적에 대해 10 내지 50 체적 ％인 것이 바람직하다. 이러한 비율을 유지함으로써, 충분한 광흡수 효과를 유지하면서, 용이한 제조 조건을 부여할 수 있다.

도6은 시야각 제어 시트의 쐐기형부의 경사면에서 반사된 광이 관찰자측에 도달하는 상태를 예시하는 단면 모식도이고, 비교를 위해, 3가지 경우[도6의 (a) 내지 도6의 (c)]를 하나의 도면에 나타내고 있다.

쐐기형부의 경사면 부분이 출광면의 법선과 이루는 각도를 θ라 하고, 쐐기형부의 적어도 경사면 부분을 구성하는 재료의 굴절률(Nx)과 렌즈부의 굴절률(Ny)과의 비를 Δn(Δn ＝ Nx/Ny)으로 하였을 때, 도6의 (a)는 Δn이 작은 값을 취하는 경우로, 도면의 A의 범위에서 전반사한다. 도6의 (b)는 Δn － cosθ ＝ 0이 되는 경우에 전반사된 광이 정면에 도달하는 경계로, 도면의 B의 범위에서 전반사한다. 도6의 (c)는 Δn이 큰 값을 취하는 경우로, 반사광이 정면까지 가지 않고, 도면의 C의 범위에서 전반사한다. 본 발명에 있어서는, 실용상의 특성을 가미한 후에,

－0.01 ＜ Δn － cosθ ＜ 0.002

인 관계식을 충족시키는 것을 바람직한 범위로 하고 있다. (Δn － cosθ)의 값이 －0.01 이하이면, 전반사하는 광선이 많아져 넓은 각도로 전반사광이 관찰된다. 그로 인해, 특히 경사 방향으로부터 전반사광이 관찰된 경우에는, 고스트 화상과 실제 영상의 거리가 커진다. 이로 인해, 고스트 화상이 매우 눈에 띄어 영상화질 을 저하시키기 때문이다. 한편, (Δn － cosθ)의 값이 0.002 이상이면, 전반사하는 광선이 적어 유효 영상광이 관찰자에게 도달하기 어려워지므로, 휘도의 상승 효과를 충분히 얻을 수 없다.

또, 본 발명은 쐐기형부의 단면 형상이 대략 이등변 삼각형인 경우나, 쐐기형부의 정상부가 폭을 갖고 있는 경우에도 모두 적용할 수 있는 것이다.

도7은 쐐기형부의 경사면 부분의 형상의 다양한 태양을 나타내는 도면이다. 이 쐐기형부는 인접하는 두 개의 단위 렌즈 사이에 형성되는 형상을 갖고 있다.

도7의 (a)는 경사면이 직선으로 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 이 경우에는, 경사면과 출광면 법선이 이루는 각도(θ₁₁)는 경사면 상의 어느 점에 있어서도 일정하다.

도7의 (b)는 경사면이 매끄러운 곡선으로 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 또한 도7의 (c)는 경사면이 2개의 직선으로 구성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 이들의 경우, 경사면과 출광면 법선이 이루는 각도(θ₁₂, 또는 θ₁₃ 혹은 θ₁₄)는 경사면 상의 위치에 따라 다르다. 본 발명에 있어서 도7의 (b)나 도7의 (c)의 경우와 같이 경사면과 출광면 법선이 이루는 각도가 일정하지 않을 때에는, 경사면 길이의 90 ％ 이상에 있어서, 이상에 설명해 온 조건을 충족시키면 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

도8은 본 발명의 시야각 제어 시트의 구성의 일예를 나타내는 도면이다. 도8에 도시되는 시야각 제어 시트(S8)는 수평 단면 형상이 수직 방향에 일정한 단위 렌즈부(82)를 구비하고 있다. 영상원측에는 베이스 시트(81)가, 관찰자측에는 베이스 시트(83)가 배치되어 있다. 도면에서는 이해를 위해 이들 3부재가 이격되어 나타나 있지만, 실제로는 이들은 접합되어 있다.

도9는 본 발명에 관한 시야각 제어 시트를 구비한 표시 장치(90)의 구성을 나타내고 있다. 도9에 있어서, 지면 전방 좌측 하방이 영상원측이고, 지면 안쪽 우측 상부 방향을 관찰자측이라 한다. 본 발명의 표시 장치(90)는 영상원측으로부터 차례로 액정 디스플레이 패널(91)과, 렌즈부가 수직 방향으로 배열된 시야각 제어 시트(92)와, 렌즈부가 수평 방향으로 배열된 시야각 제어 시트(93)가 적층되고 있고, 또한 관찰자측에 AR, AS, AG, 터치 센서 중 적어도 하나의 기능이 구비되어 있는 기능성 시트(94)를 구비하고 있다. 시야각 제어 시트(92)와 시야각 제어 시트(93)의 베이스 시트는 도면에서는 생략하고 있다. 또, 시야각 제어 시트(92)와 시야각 제어 시트(93)와의 배치를 바꾸어도 좋다. 도9에 있어서는 이들이 서로 이격되어 나타나 있지만, 이는 도면의 이해를 위해서이고, 실제로는 이들은 서로 접하거나, 또는 접착되어 있다.

(제1 실시예)

도4에 도시한 단면 형상이 쐐기형을 이루는 쐐기형부를 갖고, 또한 도시되어 있지 않지만, 쐐기형부의 영상광원측에 위치하는 바닥면에 블랙 스트라이프(BS)를 마련한 시야각 제어 시트를 하기 사양으로 제작하였다. 개구율은 시야각 제어 시트의 쐐기형부 바닥면부의 면적을 제외한 렌즈부의 면적 비율을 나타내고, 테이퍼 각도는 쐐기형의 경사면 부분이 출광면의 법선과 이루는 각도(θ)이다.

개구율 : 70 ％

렌즈간 피치 : 0.05 ㎜

렌즈부 재료(수지) 굴절률 : 1.56

쐐기형부 재료 굴절률 : 1.55

쐐기형부 정상부 폭 : 3 ㎛

테이퍼 각도 : 6˚

흑색광 흡수 입자 입경 : 5 ㎛

흑색광 흡수 입자 농도 : 25 체적 ％

(제2 실시예)

쐐기형부 재료 굴절률을 1.54로 한 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건에서 시야각 제어 시트를 제작하였다.

(제3 실시예)

쐐기형부 재료 굴절률을 1.554로 한 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건에서 시야각 제어 시트를 제작하였다.

(제1 비교예)

쐐기형부 재료 굴절률을 1.53으로 한 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건에서 시야각 제어 시트를 제작하였다.

(제2 비교예)

쐐기형부 재료 굴절률을 1.558로 한 이외에는, 제1 실시예와 동일 조건에서 시야각 제어 시트를 제작하였다.

제1 실시예 내지 제3 실시예 및 제1 비교예, 제2 비교예에서 제작한 시야각 제어 시트를 액정 표시 장치의 전방면에 차례로 설치하고, 영상광의 밝기와 고스트의 유무의 양부를 눈으로 확인함에 따른 ○, × 판정으로 비교하였다. 그 결과 및 종합 평가를 표1에 나타낸다. 표1의 하단에는, Δn ＝ Nx/Ny와 (Δn － cosθ)의 수치도 함께 기록한다.

[표 1]

	제1 실시예	제2 실시예	제3 실시예	제1 비교예	제2 비교예
렌즈부 굴절률	1.56	1.56	1.56	1.56	1.56
쐐기형부 굴절률	1.55	1.54	1.554	1.53	1.558
밝기	○	○	○	○	×
고스트	○	○	○	×	○
종합 평가	○	○	○	×	×
Δn ＝ Nx/Ny	0.9936	0.9872	0.9962	0.9808	0.9987
Δn － cosθ	－0.0009	－0.0073	0.0017	－0.0137	0.0042

표1에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예 내지 제3 실시예에 나타내는 시야각 제어 시트에서는, 유효부에 입사한 영상광은 전반사하여 집속되었다. 이로 인해, 영상원으로부터의 확산광이 유효하게 이용되어, 화면의 휘도 저하가 억제되고, 콘트라스트가 높고, 고스트가 생기지 않는 양호한 특성을 나타냈다. 시야각은 15°를 얻게 되었다. 그에 대해, 제1 비교예의 시야각 제어 시트는 고스트가 생겨 부적합하였다. 또한 제2 비교예의 시야각 제어 시트는 밝기가 부족하여 부적합하였다.

이상, 현시점에 있어서, 가장 실천적이고, 또한 바람직하다고 생각되는 실시 형태에 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 본원 명세서 중에 개시된 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위 및 명세서 전체로부터 판독되는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않는 범위에서 적당하게 변경 가능하다.

본 발명에 따르면, 외광에 의한 화상의 콘트라스트 저하를 억제하고, 고스트의 발생을 억제하여 콘트라스트를 향상시키는 동시에, 영상원으로부터의 확산광을 유효하게 이용하여 화면의 휘도의 저하를 억제하여 시야각의 넓은 시야각 제어 시트를 제공할 수 있으므로, 산업상의 이용 가능성은 매우 높다.

Claims

단면 형상이 사다리꼴인 렌즈부가 소정 간격으로 배열되는 동시에, 인접하는 상기 렌즈부 사이의 쐐기형부는 상기 렌즈부와, 동일 또는 다른 재료가 충전되고, 상기 쐐기형부는 관찰자측에 선단을 갖는 동시에 영상원측에 바닥면을 갖고, 또한 적어도 그 경사면 부분을 구성하는 재료의 굴절률을 Nx, 상기 렌즈부를 구성하는 재료의 굴절률을 Ny, 상기 굴절률 Nx의 Ny에 관한 비(Nx/Ny)를 Δn, 그리고 쐐기형부의 경사면 부분이 출광면의 법선과 이루는 각도를 θ라 하였을 때,

Nx ≤ Ny

－0.01 ＜ Δn － cosθ ＜ 0.002

인 관계가 성립하고,

상기 쐐기형부의 단면 형상은 영상원 측의 바닥면이 관찰자 측의 선단에 비해 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항에 있어서, θ가 3도 내지 15도의 범위인 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쐐기형부가 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 경사면 부분이 관찰자 측면과 이루는 각이 영상원측과 관찰자측에서 다르도록 곡선 또는 절곡선 형상의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항에 있어서, 상기 쐐기형부에 광흡수 효과가 있는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제5항에 있어서, 상기 쐐기형부에 광흡수 입자가 첨가된 재료가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제6항에 있어서, 상기 쐐기형부가 영상원측에 폭넓은 바닥면을 갖는 쐐기형이며, 상기 광흡수 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제6항에 있어서, 상기 쐐기형부에 충전된 재료 중 광흡수 입자의 첨가량이 10 내지 50 체적 ％인 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항에 있어서, 영상원의 관찰자측에 1매, 또는 직교하여 2매 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항에 있어서, 적어도 일면측에 안티리플렉션(AR), 안티스탁틱(AS), 안티글레어(AG), 터치 센서 중 어느 하나, 또는 이들 중 복수의 부가 기능이 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 시트.
제1항에 기재된 시야각 제어 시트가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.