KR20100135295A - 배광 제어 패널, 이동체 탑재용 표시 장치, 배광 제어 시트, 광학 부품, 조명 장치 및 표시 장치 - Google Patents

배광 제어 패널, 이동체 탑재용 표시 장치, 배광 제어 시트, 광학 부품, 조명 장치 및 표시 장치 Download PDF

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미치코 다쿠시마
도모미 사노
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤
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Abstract

이동체에 탑재되는 표시 장치에 적용한 경우에, 상기 이동체에서의 유리면에의 반사를 억제하는 것이 가능한 배광 제어 패널 및 상기 배광 제어 패널을 이용한 이동체 탑재용 표시 장치를 제공한다. 배광 제어 패널(1)은, 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형의 기재인 베이스체(7)를 구비하는 배광 제어 패널(1)이고, 상기 베이스체(7)는, 베이스체(7)의 백라이트(11)측과 반대측의 일면에 형성된, 배광 제어용 볼록부(2)를 복수개 갖는다. 복수의 볼록부(2)는, 서로 평행하게 연장되도록 배치된다. 베이스체(7)의 광원측 표면으로부터 입사된 광이 볼록부(2)의 표면 중 적어도 일부[한쪽 측면(6)]로부터 출사되는 것을 억제하는 광투과 반사 억제부[다른쪽 측면(5)의 표면 조도보다 조도를 높인 한쪽 측면(6)의 표면]를 구비한다.

Description

배광 제어 패널, 이동체 탑재용 표시 장치, 배광 제어 시트, 광학 부품, 조명 장치 및 표시 장치{LIGHT DISTRIBUTION CONTROL PANEL, DISPLAY DEVICE MOUNTED ON MOBILE OBJECT, LIGHT DISTRIBUTION CONTROL SHEET, OPTICAL COMPONENT, LIGHTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 배광(配光) 제어 패널, 이동체 탑재용 표시 장치, 배광 제어 시트, 광학 부품, 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것이다. 또한, 보다 특정적으로는, 본 발명은 광의 배광 분포를 제어하는 것이 가능한 배광 제어 패널 및 이동체 탑재용 표시 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 구체적으로는 광원으로부터의 광을 효율적으로 특정한 방향으로 출사하기 위한 배광 제어 시트 및 상기 시트를 이용한 배광 제어 패널 및 표시 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 시야각 컨트롤에 적합하게 이용하는 것이 가능한 광학 부품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 광학 부품을 이용한 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.
종래, 광의 배광 방향을 제어하는 배광 제어 패널이 알려져 있다[예컨대, 일본 특허 공개 제2000-193809호 공보(이하, 특허문헌 1로 지칭) 참조]. 특허문헌 1에서는, 광의 연화(softening)를 손상하지 않고, 특정 방향으로 광을 효율적으로 보내는 것을 목적으로서, 투광성 재료로 이루어지는 시트형 배광 제어 패널로서, 광원측의 일면에 미세 형상에 의한 배광 제어용 광제어 수단(예컨대, 단면 형상이 삼각형상의 선형 돌기인 프리즘)을 형성하고, 상기 프리즘의 1면에 더 미세한 형상에 의한 제2 광제어 수단(예컨대, 미세한 프리즘이나 회절격자, 또는 확산면)을 형성한 것이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 상기 배광 제어 패널을 주로 옥외 조명 기구에 이용하는 것을 상정(想定)하고 있다.
또한, 최근, 자동차로 대표되는 이동체에는, 여러 가지 정보를 운전자 등에게 제시하는 표시 장치, 예컨대 카내비게이션 시스템 등이 탑재되는 경우가 많다. 이러한 표시 장치는, 통례적으로, 운전석 앞에 있는 대시보드 위에 배치된다. 이 때, 자동차의 전면(前面)유리의 설치 각도에 의해서는, 표시 장치에 표시된 화상이 전면유리에 반사된 경우가 있고, 야간에는 반사된 화상이 명확히 육안으로 확인된다. 이 결과, 운전의 장해가 되는 경우가 있었다.
이러한 상황하에서, 예컨대 일본 특허 공개 제2001-305312호 공보(이하, 특허문헌 2라고 지칭)에는, 제1과 제2 주요면을 갖는 루버(louver) 필름과 이 루버 필름의 제1 주요면에 편광 필름에 적층 고착된 편광 필름을 포함하는 광학 소자를, 백라이트와 액정 패널 사이에 배치한 액정 표시 패널이 개시되어 있다. 이 액정 표시 패널에서는, 광학 소자내의 루버가, 루버 필름을 투과하는 광의 진행 방향을 미리 정해진 출사 각도 범위로 제어하는 효과를 발휘하는 것에 의해, 좌우 측면 방향에의 액정 패널 투과광의 불필요한 출사가 억제되어 있다. 그리고, 편광 필름의 존재에 의해, 액정 패널 투과광의 휘도가 향상되어 있다. 또한, 이 표시 패널에서는 백라이트로부터의 광에 대한 루버 필름내의 루버의 각도를 변화시킴으로써, 액정 패널 투과광의 출사 각도 범위를 제어할 수 있다.
또한, 특허문헌 1에는, 전술한 바와 같이 광원측의 일면에 미세 형상에 의한 배광 제어용 제1 광제어 수단을 구비한 판형 또는 시트형 배광 제어 시트로서, 상기 광제어 수단의 적어도 일면에 더 미세 형상에 의한 제2 광제어 수단을 설치한 배광 제어 시트가 더 개시되어 있다. 이 배광 제어 시트에서는, 제1 광제어 수단인 프리즘이나 회절격자가 시트외로부터 입사한 광을 굴절시켜 시트 투과광의 출사 방향을 제어하고 있다. 또한 제2 광제어 수단으로서, 예컨대 미소한 프리즘, 미소한 원뿔형 돌기물, 광확산면이 예시되어 있다. 그리고, 이 제2 광제어 수단이, 제1 광제어 수단과 더불어, 제1 광제어 수단이 제어하고자 하는 방향으로 광을 배광하고, 시트 투과광의 배광성을 높이고 있다.
또한, 휴대전화의 디스플레이나 퍼스널 컴퓨터 디스플레이의 엿보기 방지를 위해서도, 전술한 바와 같은 카내비게이션의 프론트패널에의 반사 방지를 도모하는 경우와 마찬가지로, 시야각 컨트롤 기술을 채용한 광학 부품이 액정 디스플레이 등의 디스플레이에 이용되고 있다. 이러한 광학 부품은, 디스플레이로부터의 광이 어느 시야각의 범위내에만 발생하도록 하는 것이다.
이러한 광학 부품으로서, 비특허문헌 1에 개시된 루버가 있다. 이 루버는, 복수의 차광판을 서로의 주요면을 대면시켜 일방향으로 배열시킨 것이다. 이러한 루버에 의하면, 어느 각도 이상에서 상기 루버에 입사되는 광을 차광시킬 수 있다.
그러나, 비특허문헌 1에 기재된 루버는, 투과시키고자 하는 각도의 광, 즉 상기 루버에의 입사각이 작은 광의 일부도 차광시켜 버린다. 그 결과, 이 루버를 구비한 디스플레이의 휘도를 밝게 하기 위해서는, 광원의 출력을 크게 해야 한다.
한편, 특허문헌 1에는, 조명 기구용 패널로서, 전술한 바와 같이 복수의 프리즘 요소를 배열한 패널이 개시되어 있다. 도 51은 복수의 프리즘 요소를 배열한 종래의 패널에 입사되는 광의 궤적을 도시한 도면이다. 도 51의 (A)에는, 출사면에 대하여 직교하는 방향으로 패널에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다. 도 51의 (B)에는, 도면중의 하측으로부터 얕은 각도로 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다. 도 51의 (C)에는, 도면중의 하측으로부터 깊은 각도로 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다. 도 51의 (D)에는, 도면중의 상측으로부터 얕은 각도로 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다. 또한, 도 51의 (E)에는, 도면중의 상측으로부터 깊은 각도로 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다.
도 51에 도시하는 바와 같이, 이 패널은, 출사 평면과, 교대로 설치된 복수의 제1 면 및 복수의 제2 면을 구비하고 있다. 제1 면(A) 및 제2 면(B)은, 출사 평면(C)에 대하여 경사지는 상이한 면을 따라 설치되어 있다. 제1 면(A)이 출사 평면에 대하여 이루는 경사 각도는, 제2 면(B)이 출사 평면에 대하여 이루는 경사 각도보다 작다. 또한, 인접하는 제1 면(A)과 제2 면(B)과 출사 평면이 프리즘 요소를 구성하고 있다.
도 51에 도시하는 바와 같이, 이 패널은, 프리즘 요소에 의해 광의 배광을 바꾸는 것에 의해, 도면중의 상방향에는 광이 출사되지 않도록 하는 것이다. 이 패널에서는, 도 51의 (E)에 도시하는 바와 같이, 도면중 상측으로부터 깊은 각도로 입사되는 광은, 제2 면(B)에 의해 반사되어, 도면중의 상방향으로 출사되어 버린다. 이것을 막기 위해, 특허문헌 1에 기재된 패널에서는, 제2 면(B)을 거칠게 하는 가공이 실시되고 있다.
일본 특허 공개 제2000-193809호 공보 일본 특허 공개 제2001-305312호 공보
비특허문헌 1: "신에츠 VCF에서의 시야 컨트롤 기술", 월간 디스플레이 2006년 5월호, 62페이지∼69페이지
여기서, 이미 진술한 바와 같이 자동차로 대표되는 이동체에는, 최근 여러 가지 정보의 표시를 행하기 위해, 표시 장치가 탑재되어 있다. 예컨대 자동차의 카내비게이션 시스템의 표시 장치나 운전자에게 자동차의 운전에 관한 정보를 제시하기 위한 표시 장치 등을 들 수 있다. 이들 표시 장치는, 예컨대 자동차의 프론트측의 대시보드에 배치된다. 이 때, 전술과 같이 대시보드 위에 인접하는 전면유리에, 표시 장치의 표시 내용이 반사된 경우가 있다. 이러한 반사는, 자동차의 운전자의 시야를 차단하기도 하여, 바람직하지 않다. 그래서, 이러한 반사를 억제하기 위해, 전술한 배광 제어 패널을 이용하는 것을 생각할 수 있지만, 특허문헌 1에서는 주로 옥외 조명 기구에 이용하는 것을 상정한 배광 제어 패널의 예가 개시되어 있고, 상기와 같은 이동체에 탑재되는 표시 장치의 유리면에의 반사를 억제하기 위한 배광 제어 패널의 바람직한 조건이나 구성은 밝혀져 있지 않다.
여기서, 도 52는 루버 필름이 이용된 액정 표시 장치의 표시면에서의 휘도를 도시하는 그래프이다. 이 도면은 루버 필름을 이용한 효과의 일례를 도시한 그래프이다. 도면의 파선으로 도시하는 바와 같이, 루버 필름을 이용하지 않는 경우에는, 액정 패널을 투과한 광은 정면(正面)에서 좌우 방향을 향해 대략 좌우 대칭으로 넓은 출사 각도로 넓어지지만, 루버 필름을 이용한 경우에는, 도면의 실선으로 도시하는 바와 같이, 액정 패널을 투과한 광은 좁은 출사 각도로밖에 넓어지지 않아, 광의 배광성이 높아지고 있다. 이 출사 각도, 즉 광이 도달하는 시야 각도는, 루버의 배치 간격이나 루버의 각도, 루버의 두께(광축 방향의 길이)에 의해 결정된다.
그러나, 특허문헌 2에 기재된 액정 표시 패널에서는, 루버 필름이 백라이트로부터의 광을 차단하기 때문에, 표시 장치의 정면 휘도가 저하될 뿐만 아니라, 광의 이용 효율은 현저히 낮고, 패널 표시면의 휘도가 부족하다. 이 때문에, 백라이트의 휘도를 높여야 하고, 소비전력의 증가나 액정 표시 패널의 온도 상승을 방지하는 수단이 필요하게 된다는 문제가 있었다.
한편, 특허문헌 1에 기재된 배광 제어 시트에서, 제2 광제어 수단은, 제1 광제어 수단이 제어하는 방향으로 제2 광제어 수단에 입사된 광을 출사 제어하고 있기 때문에, 광의 이용 효율은 높아지고 정면 휘도를 높게 유지할 수 있다. 그리고, 시트의 정면에서 본 휘도 분포의 피크는 정면에서 좌우 어느 한 쪽으로 시프트된 위치로 이동한다. 즉, 제1 광제어 수단에 의해 제어하고자 하는 방향으로 휘도 분포의 피크가 시프트되어 있다.
그러나, 이 배광 제어 시트에서는, 제어하고자 하는 방향과는 상이한 방향으로도 광이 통과하기 때문에, 본래 필요로 하지 않는 시야 각도에도 광이 출사되어 버린다. 따라서, 이 배광 제어 시트를 표시 패널에 이용했다고 해도 위쪽으로의 출사를 완전히 막지 못해, 자동차의 전면유리에의 반사를 충분히 방지할 수 없는 것이 예상되었다.
한편, 비특허문헌 1에 기재된 루버는, 투과시키고자 하는 각도의 광의 일부도 차광시켜 버린다. 그 결과, 이 루버를 구비한 디스플레이의 휘도를 밝게 하기 위해서는, 광원의 출력을 크게 해야 한다.
또한, 특허문헌 1에 개시한 패널을 디스플레이에 적용하기 위해서는, 각 프리즘 요소의 주기를 수백 ㎛ 정도까지 작게 해야 한다. 이러한 주기의 프리즘 요소의 제2 면을 거친면으로 하는 가공은, 어렵거나, 또는 매우 고도의 가공 기술을 필요로 한다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 하나의 목적은, 이동체에 탑재되는 표시 장치에 적용한 경우에, 상기 이동체에서의 유리면으로의 반사를 억제하는 것이 가능한 배광 제어 패널 및 상기 배광 제어 패널을 이용한 이동체 탑재용 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 하나의 목적은, 비교적 높은 정면 휘도를 얻고 불필요한 시야 각도로의 출사를 저감시키는 배광 제어를 실현하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 하나의 목적은, 시야각 컨트롤 기능을 가지며, 광 이용 효율이 높은 광학 부품을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 하나의 목적은, 이러한 광학 부품을 이용한 조명 장치 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 목적은, 광의 출사 방향을 제어하는 광학 부품으로서, 광 이용 효율이 높고, 용이하게 가공 가능한 광학 부품을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 다른 하나의 목적은, 이러한 광학 부품을 이용한 조명 장치, 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배광 제어 패널은, 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형의 기재를 포함한 배광 제어 패널이고, 기재는, 상기 기재의 광원측과 반대측의 일면에 형성된, 배광 제어용 볼록 형상부를 복수개 포함한다. 복수의 볼록 형상부는, 서로 평행하게 연장되도록 배치된다. 기재의 광원측 표면으로부터 입사된 광이 볼록 형상부의 표면 중 적어도 일부로부터 출사되는 것을 억제하는 광투과 억제부를 포함한다.
이와 같이 하면, 배광 제어 패널에서의 볼록 형상부의 연장 방향과 수직인 방향에서, 배광 제어 패널을 투과하여 출사되는 광의 배광 분포를 좌우에서 상이한 분포가 되도록 제어할 수 있다. 예컨대 볼록 형상부에서 상기 연장 방향과 수직인 방향에서의 단면에 있어서의 기재의 표면과의 경계부에 위치하는 양단의 코너부 중 한쪽 코너부측 영역에서는, 광의 휘도(강도)가 저감된 저휘도 영역이 되는 시야 각도를 상대적으로 크게 하고, 한편 볼록 형상부의 다른쪽 코너부측의 영역에서는, 광의 휘도(강도)가 저감된 저휘도 영역이 되는 시야 각도를 상대적으로 작게 하는 것이 가능해진다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 광투과 억제부는, 볼록 형상부의 표면 위에 형성된 광흡수층을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 볼록 형상부의 표면으로부터 출사되는 광의 적어도 일부를 광흡수층에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 상기 볼록 형상부의 표면으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 광흡수층이 형성되어 있는 영역을 통해 출사되는 광에 관해서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 광투과 억제부는, 볼록 형상부의 표면 위에 형성되고, 볼록 형상부를 구성하는 재료의 굴절률과는 상이한 굴절률을 갖는 이(異)굴절률층을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 이굴절률층의 굴절률을 조정함으로써, 볼록 형상부의 표면으로부터 출사되는 광의 출사 방향을 변경할 수 있다. 이 때문에, 이굴절률층이 존재하지 않는 경우에 이굴절률층이 형성되어 있는 영역을 통해 출사되는 광의 진행 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 볼록 형상부는, 상기 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 단면이 삼각형상이어도 좋다. 광투과 억제부는, 볼록 형상부에서, 단면에서의 기재의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부 중 어느 한 쪽의 코너부에 연속되는 한쪽 측면으로부터, 광이 출사되는 것을 억제하여도 좋다.
이 경우, 볼록 형상부를 프리즘으로서 작용시킬 수 있기 때문에, 상기 볼록 형상부의 단면에서의 기재의 표면과의 경계부에 위치하는 코너부의 각도나, 상기 코너부에 연속되는 측면의 형상을 조정함으로써, 배광 제어 패널에 있어서 볼록 형상부가 형성된 표면(기재의 광원측과 반대측의 일면)으로부터 출사되는 광의 배광성을 제어할 수 있다. 그리고, 광투과 억제부에 의해, 한쪽 코너부에 연속되는 측면으로부터 출사되는 광을 억제함으로써, 상기 한쪽 코너부에 연속되는 측면으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있기 때문에, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 광투과 억제부는, 기재의 광원측 표면이 평탄한 경우에 광원측 표면으로부터 기재에 입사된 광 중 한쪽 측면으로부터 출사되는 광의 광로 중 적어도 일부를 가로막도록, 광원측 표면 위에 형성된 광원측 광흡수층을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 한쪽 측면에 입사되어야 하는 광 중 적어도 일부를, 광원측 광흡수층에 의해 흡수할 수 있다. 이 때문에, 상기 한쪽 측면으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 광투과 억제부는, 기재의 광원측 표면이 평탄한 경우에 광원측 표면으로부터 기재에 입사된 광 중 한쪽 측면으로부터 출사되는 광의 광로와 교차하도록, 광원측 표면에 형성된 홈을 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 한쪽 측면으로 입사되어야 하는 광 중 적어도 일부를, 홈의 측면에서 반사 또는 굴절시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 한쪽 측면으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
상기 배광 제어 패널에서는, 볼록 형상부에서, 한쪽 측면의 조도(粗度)는, 2개의 코너부 중 다른쪽 코너부에 연속되는 다른쪽 측면의 조도보다 커도 좋다. 이 경우, 한쪽 측면으로부터 출사되는 광을, 상기 한쪽 측면에서 산란시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 한쪽 측면으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
상기 배광 제어 패널에서는, 한쪽 코너부에 연속되는 한쪽 측면의 조도 A와, 다른쪽 코너부에 연속되는 다른쪽 측면의 조도 B의 비율(A/B)이 3 이상 3000 이하여도 좋다. 이 경우, 한쪽 측면으로부터 출사되는 광을 보다 확실하게 산란시킬 수 있다.
또한, 한쪽 측면의 면조도 A와 다른쪽 측면의 조도 B의 비율(A/B)의 수치 범위의 결정 이유는, 전술한 수치 범위로 함으로써, 상기 배광 제어 패널을 적용한 이동체 탑재용 표시 장치를 이동체의 유리면(예컨대, 운전석의 유리면) 근방에 배치하는 경우에, 한쪽 측면측을 상기 유리면측으로 설정함으로써, 유리면에 표시 장치로부터 도달하는 광의 광량을 억제할 수 있다. 이 때문에, 유리면에의 표시 내용의 반사를 충분히 억제할 수 있다는 것이다. 또한, 비율(A/B)은 50 이상 1000 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 2개의 코너부 중 다른쪽 코너부의 각도 α는 5˚ 이상 40˚ 이하이고, 한쪽 코너부의 각도 β는 60˚ 이상 90˚ 이하여도 좋다. 이 경우, 배광 제어 패널에서의 볼록 형상부의 연장 방향과 수직인 방향에서, 배광 제어 패널을 투과하여 출사되는 광의 배광 분포를 좌우에서 상이한 분포가 되도록 확실하게 제어할 수 있다.
또한, 각도 α의 각도 범위의 결정 이유는, 전술한 바와 같은 각도 범위로 하는 것에 의해, 전술한 바와 같은 이동체 탑재용 표시 장치에 배광 제어 패널을 적용했을 때에, 상기 유리면에의 표시 장치의 화상이 반사되지 않고, 표시 장치에서의 정면 휘도의 열화를 허용할 수 있는 범위로 억제할 수 있기 때문이다. 또한 각도 α는 10˚ 이상 30˚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 각도 β의 각도 범위의 결정 이유는, 전술한 바와 같은 각도 범위로 함으로써, 이동체 탑재용 표시 장치에 배광 제어 패널을 적용했을 때에, 유리면측에의 배광 제어 패널로부터의 누광을 충분히 낮은 레벨로 억제할 수 있는 것이다. 또한, 각도 β는 60˚ 이상 90˚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 기재의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하여도 좋다.
또한, 기재의 굴절률을 1.4 이상 1.6 이하로 한 것은, 이러한 굴절률의 재료는 통상 저렴하게 입수할 수 있는 재료이고, 배광 제어 패널의 비용의 증대를 억제하는 것에 효과적이라는 이유에 의한다. 또한 기재의 굴절률로서는 1.4 이상 1.5 이하로 하여도 좋다.
또한, 배광 제어 패널의 광투과율은 70% 이상이어도 좋다. 또한, 배광 제어 패널의 광투과율을 70% 이상으로 한 이유는, 예컨대 표시 장치에 상기 배광 제어 패널을 적용했을 때에, 배광 제어 패널에서의 광의 흡수율을 낮게 억제함으로써, 표시 장치의 표시면에서의 휘도를 일정한 높이로 하기 위해 필요한 광원의 출력을 억제할 수 있다는 것이다. 예컨대 액정 표시 장치에 상기 배광 제어 패널을 적용하는 경우, 배광 제어 패널에서의 광투과율이 낮으면, 충분한 표시면의 휘도를 확보하기 위해 백라이트 장치의 출력(휘도)을, 상기 배광 제어 패널에서의 손실을 커버할 수 있는 만큼 크게 해야 하지만, 전술한 바와 같이 배광 제어 패널의 광투과율을 크게 해 두면, 그와 같은 배광 제어 패널에서의 광의 손실을 작게 할 수 있기 때문에, 결과적으로 백라이트의 휘도를 작게 할 수 있다. 이 결과, 액정 표시 장치(표시 장치)의 소비 전력을 작게 할 수 있기 때문에, 전력 절약화로 효율이 좋은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 상기 광투과율은 80% 이상으로 하여도 좋다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 볼록 형상부의 폭은 20 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하여도 좋다. 또한, 상기 폭의 하한을 50 ㎛ 이상으로 하여도 좋고, 또한 상기 폭의 상한을 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예컨대 이동체에 탑재되는 표시 장치 등에 적용하는 경우를 상정하면, 볼록 형상부의 폭(피치)을 사람의 눈의 분해능 이하로 할 수 있기 때문에, 배광 제어 패널을 투과한 광에 대해서, 상기 볼록 형상부의 존재를 사람이 인식하고, 상기 광을 이용하여 표시되는 표시 내용에 위화감을 기억하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 폭을 100 ㎛ 이하로 해 두면, 사람이 볼록 형상부의 존재를 인식하는 경우는 거의 없어지기 때문에, 확실하게 전술한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 피치의 하한을 20 ㎛로 한 것은, 배광 제어 패널을 제조하기 위해 이용하는 금형의 제작 비용 및 제작 시간을 합리적인 범위로 저감하기 위해서라는 이유에 의한다.
상기 배광 제어 패널은, 자동차 등의 이동체에 탑재되는 표시 장치 광원용 배광 제어 패널이다. 이와 같이, 본 발명의 배광 제어 패널을 이동체에 탑재되는 표시 장치의 광원에 이용했을 때에, 특히 본 발명의 효과가 현저해진다.
본 발명에 따른 이동체 탑재용 표시 장치는, 광원과, 상기 배광 제어 패널과, 표시 유닛을 구비한다. 배광 제어 패널은, 광원 위에 배치된다. 표시 유닛은, 배광 제어 패널 위에 탑재된다. 이와 같이 하면, 이동체에 탑재되었을 때에, 배광 제어 패널의 배치(볼록 형상부의 연장 방향)를 조정해 둠으로써, 표시 장치로부터 출사되는 광을 도달시키고자 하지 않는 방향을 저휘도 영역으로 할 수 있다. 이 때문에, 표시 장치로부터 출사되는 광에 의한 문제점(예컨대, 전면유리에의 표시 화상의 반사 등)을 경감시킬 수 있다.
상기 이동체 탑재용 표시 장치는, 이동체에 있어서 유리면에 인접한 부위에 배치되는 것이어도 좋고, 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향이, 유리면을 향하는 방향이 되도록 배치되어도 좋다. 이 경우, 유리면을 향하는 방향을 저휘도 영역으로 할 수 있기 때문에, 유리면에의 표시 장치의 화상의 반사를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 배광 제어 패널은, 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형의 기재를 포함하는 배광 제어 패널이고, 상기 기재는, 기재의 광원측 일면에 형성된, 배광 제어용 볼록 형상부를 복수개 포함한다. 복수의 볼록 형상부는, 서로 평행하게 연장되도록 배치되고, 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 단면이 삼각형상이다. 기재의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하이다. 배광 제어 패널의 광투과율은 70% 이상이다. 또한, 여기서 광투과율이란, 파장이 400 ㎚ 이상 700 ㎚ 이하의 광에 대한 투과율을 말한다. 볼록 형상부에서, 상기 단면에서의 기재의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부 중 한쪽 코너부의 각도 β는 60˚ 이상 90˚ 이하이고, 다른쪽 코너부의 각도 α는 5˚ 이상 40˚ 이하이다. 볼록 형상부의 표면 중, 한쪽 코너부에 연속되는 한쪽 측면의 조도 A와, 다른쪽 코너부에 연속되는 다른쪽 측면의 조도 B의 비율(A/B)은 3 이상 3000 이하이다.
이와 같이 하면, 배광 제어 패널에서의 볼록 형상부의 연장 방향과 수직인 방향에서, 배광 제어 패널을 투과하여 출사되는 광의 배광 분포를 좌우에서 상이한 분포가 되도록 제어할 수 있다. 예컨대 볼록 형상부의 한쪽 코너부측 영역에서는, 광의 휘도(강도)가 저감된 저휘도 영역이 되는 시야 각도를 상대적으로 크게 하고, 한편, 볼록 형상부의 다른쪽 코너부측 영역에서는, 광의 휘도(강도)가 저감된 저휘도 영역이 되는 시야 각도를 상대적으로 작게 할 수 있다. 이 경우, 단순히 저휘도 영역이 되어야 하는 영역을 향하는 광을 차광한다는 구성으로부터 배광 제어 패널을 투과하는 광의 강도를 유지할 수 있다.
또한, 기재의 굴절률을 1.4 이상 1.6 이하로 한 것은, 통상 저렴하게 입수할 수 있는 재료의 굴절률이 전술한 범위로 된다는 이유에 의한다. 또한, 기재의 굴절률로서는 1.45 이상 1.55 이하로 하여도 좋다.
또한, 배광 제어 패널의 광투과율을 70% 이상으로 한 이유는, 백라이트 등의 광원으로부터 출사된 광을 유효하게 활용할 수 있는 것에 의해, 탑재하는 광원의 휘도를 작게 하여 전력 절약화를 도모하는 것이 가능해지기 때문이다. 또한, 상기 광투과율은 80% 이상으로 하여도 좋다.
또한, 각도 α의 각도 범위를 전술한 바와 같이 결정한 것은, 이미 설명한 바와 같이, 이동체에 탑재되는 표시 장치에 본 발명에 따른 배광 제어 패널이 적용되었을 때에, 전면유리에 화상이 반사되지 않고, 배광 제어 패널의 정면측에서의 휘도(정면 휘도)가 열화되지 않도록 배광할 수 있는 각도 범위이기 때문이다.
또한, 각도 β의 각도 범위를 상기한 바와 같이 결정한 것은, 이미 진술한 바와 같도록 전면유리에의 누광을 충분히 억제할 수 있는 각도 범위이기 때문이다. 또한 각도 β는 70˚ 이상 90˚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 한쪽 측면의 면조도 A와 다른쪽 측면의 조도 B의 비율(A/B)의 수치 범위의 결정 이유는, 전술한 바와 같이 전면유리측에의 누광을 충분히 억제할 수 있는 범위이기 때문이라는 것이다. 또한, 비율(A/B)은 50 이상 1000 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 배광 제어 패널에 있어서, 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 볼록 형상부의 폭은 20 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하여도 좋다. 또한, 상기 폭을 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예컨대 이동체에 탑재되는 표시 장치 등에 적용하는 경우를 상정하면, 볼록 형상부의 폭(피치)을 사람의 눈의 분해능 이하로 할 수 있기 때문에, 배광 제어 패널을 투과한 광에 대해서, 상기 볼록 형상부의 존재를 사람이 인식하고, 상기 광을 이용하여 표시되는 표시 내용에 위화감을 기억하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 폭을 100 ㎛ 이하로 해 두면, 사람이 볼록 형상부의 존재를 인식하는 경우는 거의 없어지기 때문에, 확실하게 전술한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 피치의 하한을 20 ㎛로 한 것은, 피치를 20 ㎛ 미만으로 하면 금형의 제조 비용과 제작 시간이 너무 걸려, 현실적인 제조 비용으로의 제조가 어려워지기 때문이다.
상기 배광 제어 패널은, 자동차 등의 이동체에 탑재되는 표시 장치 광원용 배광 제어 패널이다. 이와 같이, 본 발명의 배광 제어 패널을 이동체에 탑재되는 표시 장치의 광원에 이용했을 때에, 특히 본 발명의 효과가 현저하다.
본 발명에 따른 이동체 탑재용 표시 장치는, 광원과, 상기 배광 제어 패널과, 표시 유닛을 포함한다. 배광 제어 패널은, 광원 위에 배치된다. 표시 유닛은, 배광 제어 패널 위에 탑재된다. 이와 같이 하면, 이동체에 탑재되었을 때에, 배광 제어 패널의 배치(볼록 형상부의 연장 방향)를 조정해 둠으로써, 표시 장치로부터 출사되는 광을 도달시키고자 하지 않는 방향을 저휘도 영역으로 할 수 있다. 이 때문에, 표시 장치로부터 출사되는 광에 의한 문제점(예컨대, 전면유리에의 표시 화상의 반사 등)을 경감시킬 수 있다.
상기 이동체 탑재용 표시 장치는, 이동체에 있어서 유리면에 인접한 부위에 배치되는 것이어도 좋고, 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향이, 유리면을 향하는 방향이 되도록 배치되어도 좋다. 이 경우, 유리면을 향하는 방향을 저휘도 영역으로 할 수 있기 때문에, 유리면에의 표시 장치의 화상의 반사를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배광 제어 시트는, 투광성을 갖는 시트형의 기재에 1 또는 복수의 줄형상의 볼록형부를 구비한 배광 제어 시트로서, 상기 볼록형부는, 기재 표면과 이루는 각도가 예각 또는 직각으로서, 그 각도가 서로 상이한 2개 이상의 배광 제어면을 가지며, 2개의 상기 배광 제어면 중, 상기 기재면과 이루는 각도가 큰 배광 제어면의 적어도 일부 영역에 광제어 부재가 포함된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광학 부품은, 제1 렌즈 어레이, 제2 렌즈 어레이, 및 차광부 어레이를 포함한다. 제1 렌즈 어레이는, 일방향으로 배열된 복수의 제1 렌즈 요소를 포함한다. 제2 렌즈 어레이는, 일방향으로 배열된 복수의 제2 렌즈 요소를 포함한다. 차광부 어레이는, 일방향으로 서로 이격되어 배열된 복수의 차광부를 갖는다. 복수의 제1 렌즈 요소는, 볼록형의 입사면을 갖는다. 복수의 제2 렌즈 요소는, 볼록형의 출사면을 갖는다. 제1 렌즈 어레이는, 일부의 입사광을, 복수의 차광부 사이에서 집광하여 제2 렌즈 어레이에 결합하고, 일부의 입사광의 입사 방향이 복수의 제1 렌즈 요소의 광축에 대하여 이루는 각도보다, 그 입사 방향이 광축에 대하여 이루는 각도가 큰 다른 일부의 입사광을 적어도 부분적으로 복수의 차광부 중 어느 하나에 결합한다.
본 발명의 광학 부품에 의하면, 입사광 중, 제1 렌즈 요소의 광축에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 작은 입사광의 일부는, 제1 렌즈 어레이에 의해 차광부 사이에서 집광되고, 제2 렌즈 어레이로부터 출사된다. 한편, 제1 렌즈 요소의 광축에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 큰 입사광은, 차광부에 의해 차광된다. 또한, 제2 렌즈 요소의 출사면이 볼록면이기 때문에, 제2 렌즈 어레이에 결합되는 광은, 제2 렌즈 요소의 광축에 대하여 작은 각도로 출사된다. 따라서, 본 광학 부품에서는, 출사광이 제공하는 시야각이 작고, 또한 제2 렌즈 요소의 광축에 대하여 그 출사 방향이 이루는 각도가 작은 광의 이용 효율이 높아지고 있다.
본 발명의 광학 부품에서는, 복수의 제1 렌즈 요소의 광축 위 및 제2 렌즈 요소의 광축 위에, 차광부가 위치하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 광학 부품에서는, 인접하는 제1 렌즈 요소의 경계와 인접하는 제2 렌즈 요소의 경계 사이에, 차광부가 위치하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 제1 렌즈 요소의 광축과 복수의 제2 렌즈 요소의 광축이 서로 일치하고 있는 것이 바람직하다. 복수의 제1 렌즈 요소 및 복수의 제2 렌즈 요소로서는, 원통형 렌즈를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 조명 장치에 관한 것이기도 하고, 이 조명 장치는, 광원과, 광원으로부터 출사되는 광을 전술한 광학 부품에 도광하는 도광판을 포함한다. 또한, 도광판이란, 도광하는 기능을 갖는 부재이면, 임의의 부재를 포함할 수 있고, 예컨대 확산판을 포함한다.
또한, 본 발명은, 표시 장치에도 관한 것이고, 이 표시 장치는, 전술한 조명 장치와, 상기 조명 장치로부터 출사된 광을 수광하여 출사하는 액정 패널을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 광학 부품은, 제1 프리즘 어레이와, 제2 프리즘 어레이를 포함한다. 제1 프리즘 어레이는, 입사 평면과, 복수의 제1 면과, 복수의 제2 면을 갖고 있다. 복수의 제1 면과 복수의 제2 면은 교대로 설치되어 있다. 제2 프리즘 어레이는, 출사 평면과, 복수의 제3 면과, 복수의 제4 면을 갖고 있다. 복수의 제3 면과 복수의 제4 면은, 교대로 설치되어 있다. 인접하는 제1 면과 제2 면은, 입사 평면에 대하여 경사지는 2개의 면으로서, 서로 교차하는 2개의 면을 따라 연장되어 있다. 복수의 제1 면이 입사 평면에 대하여 이루는 경사각은, 복수의 제2 면이 상기 입사 평면에 대하여 이루는 경사각보다 작다. 인접하는 제1 면과 제2 면과, 입사 평면이 프리즘 요소를 구성하고 있다. 인접하는 제3 면과 제4 면은, 출사 평면에 대하여 경사지는 2개의 면으로서, 서로 교차하는 2개의 면을 따라 연장되어 있다. 복수의 제3 면이 출사 평면에 대하여 이루는 경사각은, 복수의 제4 면이 출사 평면에 대하여 이루는 경사각보다 작다. 인접하는 제3 면과 제4 면과, 출사 평면이, 프리즘 요소를 구성하고 있다. 제1 프리즘 어레이와 제2 프리즘 어레이는, 제1 면과 제3 면이 대면하고, 제2 면과 제4 면이 대면하도록, 이격되어 설치되어 있다. 제1 프리즘 어레이의 굴절률 및 제2 프리즘 어레이의 굴절률은, 상기 제1 프리즘 어레이와 상기 제2 프리즘 어레이 사이의 매체의 굴절률보다 커져 있다. 본 발명의 광학 부품은, 광을 한정된 방향으로 출사시킬 수 있다. 또한, 상기 방향 이외를 향하는 광의 양, 즉 손실이 적다. 또한 이 광학 부품은, 면을 거칠게 하는 가공을 요구하지 않을 수 있다.
본 발명의 광학 부품에서는, 제4 면이 상기 출사 평면에 대하여 이루는 각도가, 85˚ 이하인 것이 바람직하다. 매체는, 공기층이어도 좋다. 제1 프리즘 어레이의 굴절률은, 제2 프리즘 어레이의 굴절률보다 낮은 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명 장치는, 전술한 본 발명의 광학 부품을 포함한다. 또한, 본 발명의 표시 장치는, 전술한 본 발명의 광학 부품을 포함한다.
본 발명에 의하면, 광의 강도의 저하를 억제하면서, 특정한 시야각의 방향에 대해서 저휘도 영역을 형성할 수 있기 때문에, 특히 이동체 탑재용 표시 장치에 적용한 경우에, 인접하는 유리면 등에의 화상의 반사를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 광의 강도의 저하를 억제하면서, 특정한 시야각의 방향에 대해서 저휘도 영역을 형성할 수 있기 때문에, 특히 이동체 탑재용 표시 장치에 적용했을 때에 인접하는 유리면 등에의 화상의 반사를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기재 표면이 이루는 각도가 상이한 2개의 배광 제어면을 갖는 줄형상의 볼록형부를 가지며, 2개의 상기 배광 제어면 중, 상기 기재 표면과 이루는 각도가 큰 배광 제어면 중 적어도 일부 영역에 광제어 부재가 구비되어 있기 때문에, 높은 정면 휘도를 유지하면서, 좌우 어느 한 쪽 시야에의 배광성이 높아지고, 다른쪽 시야, 즉 불필요한 시야 각도에의 출사가 거의 억제된다.
또한, 본 발명에 의하면, 시야각 컨트롤 기능을 가지며, 광이용 효율이 높은 광학 부품이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 이 광학 부품을 이용한 조명 장치 및 표시 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 광의 출사 방향을 제어하는 광학 부품으로서, 광이용 효율이 높고, 용이하게 가공 가능한 광학 부품이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 이러한 광학 부품을 이용한 조명 장치아 및 표시 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 배광 제어 패널의 제1 실시형태를 도시하는 사시 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시한 배광 제어 패널의 측면 모식도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널을 이용한 표시 장치를 도시하는 모식도이다.
도 4는 도 3에 도시한 표시 장치를 탑재한 이동체의 일례로서의 자동차를 도시하는 모식도이다.
도 5는 도 4에 도시한 자동차의 대시보드를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 의한 배광 제어 패널의 제2 실시형태를 도시하는 측면 모식도이다.
도 7은 도 6에 도시한 배광 제어 패널의 변형예를 도시하는 측면 모식도이다.
도 8은 본 발명에 의한 배광 제어 패널의 제3 실시형태를 도시하는 측면 모식도이다.
도 9는 도 8에 도시한 배광 제어 패널의 변형예를 도시하는 측면 모식도이다.
도 10은 본 발명에 따른 배광 제어 패널을 도시하는 부분 단면 모식도이다.
도 11은 도 10에 도시한 배광 제어 패널을 이용한 표시 장치의 구성을 도시하는 단면 모식도이다.
도 12는 시뮬레이션에 이용한 광학계를 도시하는 모식도이다.
도 13은 다른쪽 코너부의 각도 α가 15˚인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다.
도 14는 다른쪽 코너부의 각도 α가 20˚인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다.
도 15는 다른쪽 코너부의 각도 α가 25˚인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다.
도 16은 다른쪽 코너부의 각도 α가 30˚인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시형태인 배광 제어 패널의 분해 사시도이다.
도 18은 도 17의 배광 제어 패널에 이용되고 있는 배광 제어 시트를 일부 파단한 단면도이다.
도 19는 도 17의 배광 제어 패널 정면에서의 시야 각도와 휘도와의 관계를 예시한 모식도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시형태인 배광 제어 시트를 일부 파단한 단면도이다.
도 21은 본 발명의 배광 제어 패널을 시뮬레이션한 경우의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시한 도면으로서, 제1 배광 제어면과 기재면이 이루는 각도 α가 30˚인 경우를 도시한다.
도 22는 본 발명의 배광 제어 패널을 시뮬레이션한 경우의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시한 도면으로서, 제1 배광 제어면과 기재면이 이루는 각도 α가 25˚인 경우를 도시한다.
도 23은 본 발명의 배광 제어 패널을 시뮬레이션한 경우의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시한 도면으로서, 제1 배광 제어면과 기재면이 이루는 각도 α가 20˚인 경우를 도시한다.
도 24는 본 발명의 배광 제어 패널을 시뮬레이션한 경우의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시한 도면으로서, 제1 배광 제어면과 기재면이 이루는 각도 α가 15˚인 경우를 도시한다.
도 25는 본 발명의 배광 제어 패널과 참고예인 광제어 부재를 구비하지 않는 배광 제어 패널을 사용한 경우의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시형태인 배광 제어 시트의 일부를 파단한 단면도이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시형태인 배광 제어 시트의 볼록형부를 확대한 단면도이다.
도 28은 본 발명의 또 다른 실시형태인 배광 제어 시트의 볼록형부를 확대한 단면도이다.
도 29는 일 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 30은 일 실시형태에 따른 광학 부품에 입사되는 광의 궤적을 도시하는 도면이다.
도 31은 일 실시형태에 따른 광학 부품의 광의 출사 각도와 투과율의 관계를 도시하는 도면이다.
도 32는 다른 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 33은 다른 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 34는 다른 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 35는 다른 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 36은 다른 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 37은 일 실시형태에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 38은 다른 실시형태에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 39는 일 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 40은 일 실시형태에 따른 광학 부품에 입사되는 광의 궤적을 도시하는 도면이다.
도 41은 도 40의 (D)에 도시하는 광선이 일 실시형태에 따른 광학 부품의 각 면의 법선과 이루는 각도를 도시하는 도면이다.
도 42는 제2 프리즘 어레이에서의 제3 면과 출사 평면이 이루는 각도 α2와 도 41에 도시하는 광선의 출사 평면으로부터의 출사각과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 43은 일 실시형태에 따른 광학 부품에 입사되는 광의 궤적을 도시하는 도면이다.
도 44는 도 43의 (D) 및 (E)에 도시하는 광선이 일 실시형태에 따른 광학 부품의 각 면의 법선이 이루는 각도를 도시하는 도면이다.
도 45는 도 44에 도시하는 광선의 입사 평면에의 입사각과 출사 평면으로부터 출사각과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 46은 도 44에 도시하는 광선의 입사 평면에의 입사각과 출사 평면으로부터 출사각과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 47은 도 44에 도시하는 광선의 입사 평면에의 입사각과 출사 평면으로부터 출사각과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 48은 본 발명의 실시예의 광학 부품에 관한 광의 휘도의 각도 분포를 도시하는 도면이다.
도 49는 일 실시형태에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 50은 다른 실시형태에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 51은 복수의 프리즘 요소를 배열한 종래의 패널에 입사되는 광의 궤적을 도시하는 도면이다.
도 52는 종래예인 루버 필름을 이용한 액정 표시 패널에서의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시하는 도면이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.
(실시형태 1)
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 의한 배광 제어 패널, 표시 장치 및 상기 표시 장치를 탑재한 이동체로서의 자동차를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 배광 제어 패널(1)은, 투광성의 수지로 이루어지는 베이스체(7)와, 상기 베이스체(7) 표면에 형성된 복수의 볼록부(2)를 구비한다. 복수의 볼록부(2)는, 서로 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 복수의 볼록부(2)는, 각각 선형으로 연장되도록 형성되어 있어도 좋다. 그리고, 볼록부(2)가 연장되는 방향에 대하여 수직인 방향에서의 단면은, 도 2에 도시하는 바와 같이 삼각형상의 외형을 갖고 있다. 하나의 볼록부(2)의 한쪽 코너부(4)에서의 각도를 각도 β로 한다. 또한, 볼록부(2)의 상기 한쪽 코너부(4)와 반대측에 위치하는 다른쪽 코너부(3)의 각도를 각도 α로 한다. 한쪽 코너부(4)와 꼭지각 사이에 위치하는 볼록부(2)의 측면을 한쪽 측면(6)으로 한다. 또한, 다른쪽 코너부(3)와 꼭지각 사이에 위치하는 볼록부(2)의 다른 측면을 다른쪽 측면(5)으로 한다. 하나의 볼록부(2)에서 한쪽 코너부(4)와 다른쪽 코너부(3) 사이의 거리를 피치(P)로 한다. 또한, 베이스체(7)의 두께를 두께(T)로 한다.
여기서, 전술한 배광 제어 패널(1)의 특징적인 구성을 요약하면, 배광 제어 패널(1)은, 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형 기재인 베이스체(7)를 구비하는 배광 제어 패널(1)이고, 상기 베이스체(7)는, 베이스체(7)의 광원[(백라이트(11)]측과 반대측 일면에 형성된, 배광 제어용 볼록 형상부로서의 볼록부(2)를 복수개 갖는다. 복수의 볼록부(2)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 서로 평행하게 연장되도록 배치된다. 베이스체(7)의 광원측 표면으로부터 입사된 광이 볼록부(2)의 표면 중 적어도 일부[한쪽 측면(6)]로부터 출사되는 것을 억제하는 광투과 반사 억제부[다른쪽 측면(5)의 표면의 조도보다 조도를 높인 한쪽 측면(6)의 표면]를 구비한다. 즉, 광투과 반사 억제부[다른쪽 측면(5)의 표면의 조도보다 조도를 높인 한쪽 측면(6)의 표면]는, 볼록부(2)에 있어서, 단면에서의 베이스체(7)의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부[한쪽 코너부(4)와 다른쪽 코너부(3)] 중 어느 한 쪽의 코너부[한쪽 코너부(4)]에 연속되는 측면[한쪽 측면(6)]으로부터, 광이 투과 또는 반사되는 것을 억제한다.
복수의 볼록부(2)는, 상기 볼록부(2)가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 단면이 삼각형상이다. 여기서, 볼록부(2)의 단면 형상은 도 1에 도시하는 바와 같은 삼각형상이어도 좋지만, 한쪽 측면(6)이나 다른쪽 측면(5) 중 적어도 어느 한 쪽이 곡면부를 갖고 있어도 좋다. 이러한 경우도, 한쪽 코너부(4), 다른쪽 코너부(3), 꼭지각과 3개의 코너부를 갖기 때문에, 삼각형상으로 지칭한다. 또한, 여기서 삼각형상이란, 볼록부(2)의 단면에서 전술한 바와 같이 3개의 코너부가 존재하는 단면 형상을 말하고, 한쪽 측면(6)이나 다른쪽 측면(5) 중 어느 한 쪽에 곡면부, 오목부, 볼록부 등을 포함하고 있어도 상관없다.
베이스체(7)의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하이다. 배광 제어 패널(1)의 광투과율은 70% 이상이다. 볼록부(2)에 있어서, 상기 단면에서의 베이스체(7)의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부 중 다른쪽 코너부인 다른쪽 코너부(3)의 각도 α는 5˚ 이상 40˚ 이하이며, 한쪽 코너부인 한쪽 코너부(4)의 각도 β는 60˚ 이상 90˚ 이하이다. 볼록부(2)의 표면 중, 한쪽 코너부(4)에 연속되는 한쪽 측면(6)의 조도 A와, 다른쪽 코너부(3)에 연속되는 다른쪽 측면(5)의 조도 B의 비율(A/B)은 3 이상 3000 이하이다.
이와 같이 하면, 배광 제어 패널(1)에서의 볼록부(2)의 연장 방향과 수직인 방향에서, 배광 제어 패널(1)을 투과하여 출사되는 광의 배광 분포(휘도 분포)를, 후술하는 도 3에 도시하는 바와 같이 좌우에서 상이한 분포가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 단순히 저휘도 영역이 되어야 하는 영역을 향하는 광을 차광한다는 구성보다 배광 제어 패널(1)을 투과하는 광의 강도의 저하를 억제할 수 있다.
상기 배광 제어 패널(1)에 있어서, 볼록부(2)가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 볼록부(2)의 폭인 피치(P)는 20 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하이다. 또한, 상기 피치(P)를 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예컨대 후술하는 바와 같이 이동체 탑재용 표시 장치(10)에 배광 제어 패널(1)을 적용하는 경우를 상정하면, 볼록부(2)의 폭[피치(P)]을 사람의 눈의 분해능 이하로 할 수 있기 때문에, 배광 제어 패널(1)을 투과한 광에 대해서, 상기 볼록부(2)의 존재를 사람이 인식하고, 표시되는 표시 내용에 위화감을 기억하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 피치(P)를 100 ㎛ 이하로 해 두면, 사람이 볼록부(2)의 존재를 인식하는 경우는 거의 없어지기 때문에, 확실하게 전술한 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 배광 제어 패널(1)의 금형을 이용한 몰드에 의한 제조 방법을 이하에 설명한다.
배광 제어 패널(1)의 제조 방법에서는, 우선, 상기 배광 제어 패널(1)의 표면 형상에 대응하는 오목부가 형성된 금형을 준비한다. 이 금형과 대향 정반 사이에, 배광 제어 패널(1)을 구성하는 수지제 박막을 세팅한다. 그 상태로, 수지제 박막을 가열한다. 그 후, 가열한 수지제 박막을 금형과 대향 정반 사이에 넣도록 압박하는 것에 의해, 몰드를 행한다. 방냉 후, 탈형하면, 도 1 등에 도시하는 배광 제어 패널(1)을 얻을 수 있다.
수지제 박막의 가열은, 예컨대 수지제 박막을 금형과 대향 정반 사이에 둔 후 가열하는 방식, 또는 수지제 박막만을 미리 비접촉 상태로 가열하는 방식 등을 임의로 채용할 수 있다. 수지제 박막의 가열은, 금형이나 대향 정반의 바로 아래에 설치한 히터 등에 의해 행할 수 있지만, 금형이나 대향 정반의 내부에 가열 기능을 도입(금형이나 대향 정반 내부에 히터 등을 설치)하고, 상기 가열 기능을 이용하여 행할 수도 있다.
수지제 박막의 가열에서는, 수지의 유동 시작 온도 이상으로 가열하는 양태가 바람직하다. 이와 같이 수지제 박막을 유동 시작 온도 이상으로 가열한 후, 금형과 대향 정반에서 상기 수지제 박막을 압박하는 가압 가공을 실시하는 것에 의해, 수지의 유동 현상을 이용하여, 금형 표면에 형성된 오목부의 형상을 수지제 박막 표면에 전사할 수 있다. 이와 같이 하여, 본 발명에 의한 배광 제어 패널(1)을 제조할 수 있다.
배광 제어 패널(1)을 구성하는 수지는, 비교적 좁은 온도 범위에서 용융되고, 냉각하면 급속히 경화되는 수지를 이용하면, 작업 처리량이 높아지기 때문에 바람직하다. 따라서, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리에테르이미드 등이 적합하다. 수지제 박막의 두께는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 두께 20 ㎛ 이상이 바람직하고, 두께 100 ㎛ 이상이 보다 바람직하다.
배광 제어 패널(1)을 형성하기 위해 이용하는 금형은, 종래 주지의 임의의 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대 몰드에 의해 수지형을 형성하는 공정과, 기판 위에서 수지형에 금속 재료로 이루어지는 층을 도금에 의해 형성하는 공정과, 수지형을 제거하는 공정을 구비하는 방법에 의해 금형을 제조할 수 있다.
이 때, 몰드에 의해 수지형을 형성하는 공정에서 사용하는 부모금형은, 예컨대 기계 가공에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 베이스 플레이트 위에 후막인 NiP(니켈인) 도금층을 형성한다. 그리고, 배광 제어 패널(1)의 표면 형상[볼록부(2)의 단면 형상]에 대응하는 선단 형상을 갖는 절삭 공구에 의해, 상기 도금층의 표면을 절삭 가공한다. 이와 같이 하여, 상기 부모금형을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 부모금형으로서 정밀한 미세 구조체를 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 부모금형에 의해 제조되는 자식금형도 정밀한 미세 구조체이다. 이 때문에, 수지제 박막에 미세하고, 치수 정밀도가 높은 성형을 실시할 수 있다. 또한, 금형에 의해 몰드하기 때문에, 재현성 좋게 성형체를 일체 성형할 수 있다. 또한, 성형체의 표면 거칠기(Ra)를 10 ㎚ 이하로 억제할 수도 있다.
전술한 몰드를 이용하는 금형의 제조 방법을, 이하 구체적으로 설명한다. 우선, 볼록부를 갖는 금형(부모금형)을 이용하여, 사출 성형 등의 몰드를 행하고, 요철 형상부를 갖는 수지형을 제조한다. 수지형의 재질은, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리카보네이트 등이다. 이어서, 수지형의 정상부를 덮도록, 도전성 기판을 형성한 후, 수지형을 연마 또는 연삭한다. 이 연마 또는 연삭에 의해, 수지형의 베이스 부분이 제거되고, 도전성 기판의 표면에 수지로 이루어지는 패턴이 형성된 상태가 된다. 즉, 도전성 기판을 베이스로 한 수지형이 형성된다.
그 후, 도전성 기판 도금 전극으로서 전기 주조를 행하여, 수지형에 금속 재료층을 퇴적한다. 필요에 따라, 연마 또는 연삭에 의해 금속 재료층을 미리 정해진 두께로 가지런히 한 후, 습식 에칭 또는 플라즈마 애싱에 의해 수지형을 제거한다. 이 결과, 도전성 기판을 베이스로서, 상기 도전성 기판 표면에 금속 재료층이 미리 정해진 패턴으로 형성된 금형을 얻을 수 있다. 이 금형은, 도전성 기판을 금형의 대좌(베이스)로서 이용하기 때문에, 대좌를 형성하기 위해 필요한 전기 주조 시간을 생략할 수 있다. 또한, 대좌는 전기 주조에 의해 형성하지 않기 때문에, 내부 응력에 의한 금형의 휘어짐이 적다.
전술한 금형은, 또 다른 방법에 의해 제조할 수도 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
우선, 볼록부를 갖는 금형(부모금형)을 이용하여 몰드를 행하고, 수지형을 제조한다. 다음에, 수지형 위에, 무전해 도금에 의해 금속 재료층을 형성한다. 그 후, 습식 에칭 또는 플라즈마 애싱에 의해 수지형을 제거하면 금형를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 볼록부(2)가 형성된 측을 표시 장치의 광원부로서의 백라이트(11)에 면하는 측과 반대측에 배치하여 이용된다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이 표시 장치(10)에서 배광 제어 패널(1)이 이용된다. 도 3을 참조하여, 표시 장치(10)의 구조를 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 표시 장치(10)는, 광원으로서의 백라이트(11)와, 표시 유닛(12)과, 이 백라이트(11)와 표시 유닛(12) 사이에 배치된 배광 제어 패널(1)을 구비한다. 배광 제어 패널(1)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 그 볼록부(2)가 백라이트(11)에 면하는 측과 반대측[즉, 표시 유닛(12)측]에 위치하도록 배치된다. 즉, 배광 제어 패널(1)은, 백라이트(11) 위에 배치되고, 표시 유닛(12)은, 배광 제어 패널(1) 위에 탑재된다.
여기서, 백라이트(11)는, 배광 제어 패널(1)측에 확산판 및 휘도 보조 필름이 배치된 구성으로 되어 있어도 좋다. 또한, 표시 유닛(12)은 예컨대 LCD 유닛을 이용할 수 있다. LCD 유닛은, 예컨대 액정셀과, 상기 액정셀의 표면 및 이면 각각 위에 배치된 위상차판과, 각각의 위상차판의 외주 표면 위에 배치된 편광판을 구비한다. 액정셀은, 스페이서를 통해 대향하도록 배치된 2장의 유리제 기판 사이에 액정 구동용 박막 트랜지스터나 액정이 배치된 구조로 되어 있다. 또한, 표시 유닛(12)으로서는, 백라이트(11)로부터의 광을 투과하여 이용하는 것이면 다른 구성의 유닛을 이용하여도 좋다. 또한, 배광 제어 패널(1)의 상이한 배치로서, 배광 제어 패널(1)을 표시 유닛(12) 위[표시 유닛(12)에서 백라이트(11)측의 면(이면)과 반대측의 표면 위]에 배치하여도 좋다.
이러한 구성으로 하면, 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)(도 2 참조)의 형상[구체적으로는 각도 α, 각도 β, 피치(P), 한쪽 측면(6) 및 다른쪽 측면(5)의 표면 조도 등]을 적절하게 조정하는 것에 의해, 볼록부(2)의 연장 방향에 교차하는 방향에서의 광의 강도 분포를 제어할 수 있다. 이 때문에, 예컨대 표시 장치(10)의 정면에서의 휘도에 대한 상대적인 휘도의 비율이 미리 정해진 값(예컨대, 0.3 이하)이 되는 저휘도 영역(26, 27)의 범위(각도 θ1, θ2의 값)를, 볼록부(2)의 연장 방향에 대하여 교차하는 방향으로의 양단측에서 상이하게 할 수 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이 저휘도 영역(26)의 분포 범위를 도시하는 각도 θ2를, 다른 한쪽의 저휘도 영역(27)의 분포 범위를 도시하는 각도 θ1보다 크게 할 수 있다. 또한, 도 3에서는, 전술한 미리 정해진 상대 휘도값보다 큰 휘도를 도시하는 영역을 휘도 확보 영역(25)으로서 도시하고 있다.
도 3에 도시한 표시 장치(10)는, 예컨대 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이 이동체의 일례인 자동차(30)에 탑재되는 이동체 탑재용 표시 장치이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 3에 도시한 본 발명에 의한 표시 장치(10)를 탑재한 자동차(30)를 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 자동차(30)는 운전자가 전방을 확인하기 위한 전면유리(31)가, 객실 전방에 배치되어 있다. 그리고, 전면유리(31) 아래에는 대시보드(33)가 배치되어 있다. 대시보드(33)의 시트(32)에 대향하는 부분에는, 표시 장치(10)가 배치되어 있다. 표시 장치(10)로서는, 예컨대 카내비게이션 시스템의 표시부나 스피드미터 등의 자동차 운전 관련 정보를 표시하는 표시부 등을 들 수 있다. 그리고, 자동차(30)에 탑재된 표시 장치(10)에서는, 수평 방향으로 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)가 연장되도록 배치한 후에, 상기 볼록부(2)의 형상이 제어됨으로써, 전면유리(31)에의 표시 장치(10)의 표시 내용의 반사를 억제할 수 있다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이동체로서의 자동차(30)에 있어서 유리면으로서의 전면유리(31)에 인접한 부위에 표시 장치(10)가 배치되고, 표시 장치(10)를 구성하는 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)(도 2 참조)가 연장되는 방향과 수직인 방향이, 전면유리(31)를 향하는 방향이 되도록, 표시 장치(10)가 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도가 저감되어 있는 저휘도 영역(26)이 도 4에 도시한 표시 장치(10)의 전면유리(31)측에 위치하도록 하면, 전면유리(31)측으로 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 전면유리(31)에서의 표시 장치(10)의 표시 내용의 반사를 경감시킬 수 있다.
(제2 실시형태)
도 6을 참조하여, 본 발명에 의한 배광 제어 패널의 제2 실시형태를 설명한다.
도 6에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 기본적으로는 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널과 유사한 구조를 구비하지만, 베이스체(7)의 광원[예컨대, 도 2에 도시한 백라이트(11)]측과 반대측의 일면에 형성된 볼록부(2)의 한쪽 측면(6)의 표면에 흑색막(8)이 형성되어 있는 점이 상이하다. 이러한 구성에 의해서도, 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 상기 배광 제어 패널(1)은, 광투과 억제부로서, 한쪽 코너부(4)에 연속되는 한쪽 측면(6) 위에 형성된 광흡수층으로서의 흑색막(8)을 포함한다. 이 때문에, 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광의 적어도 일부를 흑색막(8)에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 상기 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역(26)(도 3 참조)이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
여기서, 도 6에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상은, 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상과 마찬가지로 할 수 있다.
다음에, 도 6에 도시한 배광 제어 패널(1)의 제조 방법을 간단히 설명한다. 도 6에 도시한 배광 제어 패널은, 기본적으로는 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 또한, 흑색막(8)은 리소그래피 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
도 7을 참조하여, 도 6에 도시한 배광 제어 패널의 변형예를 설명한다.
도 7에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 기본적으로는 도 6에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 구조를 구비하지만, 한쪽 측면(6) 위에 형성된 막이 도 6에 도시한 흑색막(8)이 아니라, 볼록부(2)를 구성하는 재료와 굴절률이 상이한 이(異)굴절률층(9)이다. 이러한 구성에 의해서도, 도 6에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 7에 도시한 배광 제어 패널은, 광투과 억제부로서, 한쪽 코너부(4)에 연속되는 한쪽 측면(6) 위에 형성되고, 볼록부(2)를 구성하는 재료의 굴절률과는 상이한 굴절률을 갖는 이굴절률층(9)을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 이굴절률층(9)의 굴절률을 조정함으로써, 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광의 출사 방향을 변경시킬 수 있다. 이 때문에, 이굴절률층(9)이 존재하지 않는 경우에 상기 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역(26)(도 3 참조)이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 기본적으로 도 6에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 도 7에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상은, 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상과 동일한 것으로 할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 8을 참조하여, 본 발명에 의한 배광 제어 패널의 제3 실시형태를 설명한다.
도 8에 도시하는 배광 제어 패널(1)은, 기본적으로는 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)과 동일한 구조를 갖지만, 한쪽 측면(6)에 화살표(13)로 도시하는 바와 같이 향하는 광을 가로막기 위한 흑색막(8)이, 베이스체(7)에 있어서 볼록부(2)가 형성된 측의 표면과는 반대측 이면인 광원측 표면(14)에 형성되어 있는 점이 상이하다. 흑색막(8)은, 한쪽 측면(6)을 따라 연장되도록 선형으로 형성되어 있다. 또한, 흑색막(8)의 단부와 볼록부(2)의 한쪽 코너부(4) 바로 아래에 위치하는 베이스체(7) 이면의 위치는, 거리 L1만큼 떨어진 상태로 되어 있다. 또한 흑색막(8)의 폭은 W1로 되어 있다. 이 거리 L1이나 폭 W1은, 베이스체(7)의 두께나 베이스체(7) 및 볼록부(2)를 구성하는 재료의 굴절률 등에 의해 적절하게 조정된다. 이러한 구성에 의해서도, 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 배광 제어 패널(1)은, 광투과 억제부로서, 베이스체(7)의 광원측 표면(14)이 평탄한 경우에 광원측 표면(14)으로부터 베이스체(7)에 입사된 광중 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광의 광로 중 적어도 일부를 가로막도록, 광원측 표면(14) 위에 형성된 광원측 광흡수층으로서의 흑색막(8)을 포함한다. 이 경우, 한쪽 측면(6)에 입사되어야 하는 광 중 적어도 일부를, 흑색막(8)에 의해 흡수할 수 있다. 이 때문에, 상기 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역(26)(도 3 참조)이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
여기서, 도 8에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상은, 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상과 동일한 것으로 할 수 있다. 또한, 흑색막(8)으로서는, 예컨대 액정용 블랙 메트릭스재를 이용할 수 있다. 또한, 거리 L1로서는 예컨대 10 ㎛, 폭 W1로서는 예컨대 20 ㎛라는 값을 이용할 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)의 제조 방법을 이용하여 제조한, 볼록부(2)가 형성된 배광 제어 패널의 광원측 표면(14)에, 리소그래피나 인쇄법 등에 의해 흑색막(8)을 형성하는 방법에 의해 제조할 수 있다.
도 9를 참조하여, 도 8에 도시한 배광 제어 패널의 변형예를 설명한다.
도 9에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 기본적으로는 도 8에 도시한 배광 제어 패널(1)과 동일한 구조를 구비하지만, 베이스체(7)의 광원측 표면(14)에 형성되는 구조가 흑색막(8)이 아니라 홈(15)인 점이 상이하다. 홈(15)은, 베이스체(7)의 광원측 표면(14)에 있어서, 볼록부(2)의 한쪽 측면(6)을 따라 선형으로 연장되도록 복수개 형성되어 있다. 홈(15)의 위치는, 한쪽 측면(6)에 화살표(13)에 의해 도시하는 바와 같이 입사되는 광을 적게 만드는 위치에 형성된다. 볼록부(2)의 한쪽 코너부(4)의 바로 아래에 위치하는 광원측 표면(14)의 위치와 홈(15) 사이의 거리 L2와, 홈(15)의 폭 W2와, 홈(15)의 깊이 D2는, 배광 제어 패널(1)의 형상이나 재질 등에 따라 적절히 설정된다. 이러한 구성에 의해서도, 도 8에 도시한 배광 제어 패널과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 9에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 광투과 억제부로서, 베이스체(7)의 광원측 표면(14)이 평탄한 경우에 광원측 표면(14)으로부터 베이스체(7)에 입사된 광 중 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광의 광로와 교차하도록, 광원측 표면(14)에 형성된 홈(15)을 포함한다. 이 경우, 한쪽 측면(6)에 입사되어야 하는 광 중 적어도 일부를, 홈(15)의 측면에서 반사 또는 굴절시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 한쪽 측면(6)으로부터 출사되는 광이 방출되는 방향에서의 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상기 방향에서, 효과적으로 저휘도 영역이 되는 영역의 시야 각도를 크게 할 수 있다.
여기서, 도 9에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상은, 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)의 형상과 같게 할 수 있다. 또한, 홈(15)으로서는, 폭 W2를 10 ㎛, 깊이 D2를 20 ㎛로 할 수 있고, 또한 거리 L2를 15 ㎛로 할 수 있다.
또한, 도 9에 도시한 배광 제어 패널(1)은, 기본적으로는 도 1 및 도 2에 도시한 배광 제어 패널의 제조 방법과 동일한 방법에 의해 제조할 수 있다. 예컨대 우선, 배광 제어 패널(1)의 볼록부(2)에 대응하는 오목부가 형성된 금형을 준비한다. 또한, 도 9에 도시한 홈(15)의 형상에 대응하는 선형의 볼록부가 형성된 대향 정반을 준비한다. 그리고, 이 금형과 대향 정반 사이에, 도 9에 도시하는 배광 제어 패널(1)을 구성하는 수지제 박막을 세팅한다. 그 상태로, 수지제 박막을 가열한다. 그 후, 가열한 수지제 박막을 금형과 대향 정반 사이에 두도록 압박하는 것에 의해, 몰드를 행한다. 방냉 후, 탈형하면, 도 9에 도시하는 배광 제어 패널(1)이 얻어진다.
(제4 실시형태)
도 10을 참조하여, 본 발명에 의한 배광 제어 패널(101)을 설명한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 배광 제어 패널(101)은, 투광성의 수지로 이루어지는 베이스체(107)와, 상기 베이스체(107) 표면에 형성된 복수의 볼록부(102)를 구비한다. 복수의 볼록부(102)는, 서로 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 볼록부(102)는 도 1의 지면에 수직인 방향으로, 선형으로 연장되도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 베이스체(107) 표면에서의 볼록부(102)의 평면 형상은, 직선형, 도중에 굴곡부를 갖는 형상 등, 임의의 형상으로 할 수 있다. 그리고, 볼록부(102)가 연장되는 방향에 대하여 수직인 방향에서의 단면은, 도 10에 도시하는 바와 같이 삼각형상의 외형을 갖고 있다. 하나의 볼록부(102)의 다른쪽 코너부(103)에서의 각도를 각도 α로 한다. 또한, 볼록부(102)의 상기 다른쪽 코너부(103)와 반대측에 위치하는 한쪽 코너부(104)의 각도를 각도 β로 한다. 다른쪽 코너부(103)와 꼭지각 사이에 위치하는 볼록부(102)의 측면을 다른쪽 측면(105)으로 한다. 또한, 한쪽 코너부(104)와 꼭지각 사이에 위치하는 볼록부(102) 외의 측면을 한쪽 측면(106)으로 한다. 하나의 볼록부(102)에서 다른쪽 코너부(103)와 한쪽 코너부(104) 사이의 거리를 피치(P)로 한다. 또한, 베이스체(107)의 두께를 두께(T)로 한다.
여기서, 전술한 배광 제어 패널(101)의 특징적인 구성을 요약하면, 배광 제어 패널(101)은, 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형의 기재인 베이스체(107)를 구비하는 배광 제어 패널(101)이고, 상기 베이스체(107)는, 베이스체(107)의 광원[백라이트(111)]측의 일면에 형성된, 배광 제어용의 선형 볼록 형상부로서의 볼록부(102)를 복수개 갖는다. 복수의 볼록부(102)는, 서로 평행하게 연장되도록 배치되고, 볼록부(102)가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 단면이 삼각형상이다. 여기서, 볼록부(102)의 단면 형상은 도 1에 도시하는 바와 같은 삼각형상이어도 좋지만, 다른쪽 측면(105)이나 한쪽 측면(106) 중 적어도 어느 한 쪽이 곡면부를 갖고 있어도 좋다. 이러한 경우도, 다른쪽 코너부(103), 한쪽 코너부(104), 꼭지각과 3개의 코너부를 갖기 때문에, 삼각형상으로 지칭한다. 또한, 여기서 삼각형상이란, 볼록부(102)의 단면에서 전술한 바와 같이 3개의 코너부가 존재하는 단면 형상을 말하고, 다른쪽 측면(105)이나 한쪽 측면(106)의 어느 한 쪽에 곡면부, 오목부, 볼록부 등을 포함하고 있어도 상관없다. 베이스체(107)의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하이다. 배광 제어 패널(101)의 광투과율은 70% 이상이다. 볼록부(102)에 있어서, 상기 단면에서의 베이스체(107)의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부 중 다른쪽 코너부인 다른쪽 코너부(103)의 각도 α는 5˚ 이상 40˚ 이하이며, 한쪽의 코너부인 한쪽 코너부(104)의 각도 β는 60˚ 이상 90˚ 이하이다. 볼록부(102)의 표면 중, 다른쪽 코너부(103)에 연속되는 다른쪽 측면(105)의 조도 A와, 한쪽 코너부(104)에 연속되는 한쪽 측면(106)의 조도 B의 비율(A/B)은 3 이상 3000 이하이다.
이와 같이 하면, 배광 제어 패널(101)에서의 볼록부(102)의 연장 방향과 수직인 방향에서, 배광 제어 패널(101)을 투과하여 출사되는 광의 배광 분포(휘도 분포)를, 후술하는 도 11에 도시하는 바와 같이 좌우로 상이한 분포가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 단순히 저휘도 영역이 되어야 하는 영역을 향하는 광을 차광한다는 구성으로부터 배광 제어 패널(101)을 투과하는 광의 강도의 저하를 억제할 수 있다.
상기 배광 제어 패널(101)에 있어서, 볼록부(102)가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 볼록부(102)의 폭인 피치(P)는 20 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하이다. 또한, 상기 피치(P)를 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예컨대 후술하는 바와 같이 이동체 탑재용 표시 장치(110)에 배광 제어 패널(101)을 적용하는 경우를 상정하면, 볼록부(102)의 폭[피치(P)]을 사람의 눈의 분해능 이하로 할 수 있기 때문에, 배광 제어 패널(101)을 투과한 광에 대해서, 상기 볼록부(102)의 존재를 사람이 인식하고, 표시되는 표시 내용에 위화감을 기억하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 피치(P)를 100 ㎛ 이하로 해 두면, 사람이 볼록부(102)의 존재를 인식하는 경우는 거의 없어지기 때문에, 확실하게 전술한 효과를 얻을 수 있다.
도 10에 도시한 배광 제어 패널(101)은, 볼록부(102)가 형성된 측을 표시 장치의 광원부로서의 백라이트(111)측에 배치하여 이용된다. 보다 구체적으로는, 도 11에 도시하는 바와 같이 표시 장치(110)에서 배광 제어 패널(101)이 이용된다. 도 11을 참조하여, 표시 장치(110)의 구조를 설명한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 표시 장치(110)는, 광원으로서의 백라이트(111)와, 표시 유닛(112)과, 이 백라이트(111)와 표시 유닛(112) 사이에 배치된 배광 제어 패널(101)을 구비한다. 배광 제어 패널(101)은, 그 볼록부(102)가 백라이트(111)측에 면하도록 배치된다. 즉, 배광 제어 패널(101)은, 백라이트(111) 위에 배치되고, 표시 유닛(112)은, 배광 제어 패널(101) 위에 탑재된다. 여기서, 백라이트(111)는 배광 제어 패널(101)측에 확산판 및 휘도 보조 필름이 배치된 구성으로 되어 있어도 좋다. 또한, 표시 유닛(112)은, 예컨대 LCD 유닛을 이용할 수 있다. LCD 유닛은, 예컨대 액정셀과, 상기 액정셀의 표면 및 이면의 각각 위에 배치된 위상차판과, 각각의 위상차판의 외주 표면 위에 배치된 편광판을 구비한다. 액정셀은, 스페이서를 통해 대향하도록 배치된 2장의 유리제 기판 사이에 액정 구동용 박막 트랜지스터나 액정이 배치된 구조로 되어 있다. 또한, 표시 유닛(112)으로서는, 백라이트(111)로부터의 광을 투과하여 이용하는 것이면 다른 구성의 유닛을 이용하여도 좋다. 또한, 배광 제어 패널(101)의 배치로서는, 다른 배치(예컨대, 표시 유닛(112) 위[표시 유닛(112)에서 백라이트(111)에 면하는 측과 반대측 표면 위]에 배광 제어 패널(101)을 배치하는 구성)를 채용하여도 좋다.
이러한 구성으로 하면, 배광 제어 패널(101)의 볼록부(102)(도 10 참조)의 형상[구체적으로는 각도 α, 각도 β, 피치(P), 다른쪽 측면(105) 및 한쪽 측면(106)의 표면 조도 등]을 적절하게 조정하는 것에 의해, 볼록부(102)의 연장 방향에 교차하는 방향에서의 광의 강도 분포를 제어할 수 있다. 이 때문에, 예컨대 표시 장치(110)의 정면에서의 휘도에 대한 상대적인 휘도의 비율이 미리 정해진 값(예컨대, 0.3 이하)이 되는 저휘도 영역(126, 127)의 범위(각도 θ1, θ2의 값)를, 볼록부(102)의 연장 방향에 대하여 교차하는 방향으로의 양단측에서 상이하게 할 수 있다. 구체적으로는, 도 11에 도시하는 바와 같이 저휘도 영역(126)의 분포 범위를 도시하는 각도 θ2를, 다른 한쪽의 저휘도 영역(127)의 분포 범위를 도시하는 각도 θ1보다 크게 할 수 있다. 또한, 도 11에서는, 전술한 미리 정해진 상대 휘도값보다 큰 휘도를 나타내는 영역을 휘도 확보 영역(125)으로서 도시되어 있다.
도 11에 도시한 표시 장치(110)는, 예컨대 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이 이동체의 일례인 자동차(30)에 탑재되는 이동체 탑재용 표시 장치이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 11에 도시한 본 발명에 의한 표시 장치(110)를 탑재한 자동차(30)를 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이미 설명한 바와 같이, 자동차(30)는, 운전자가 전방을 확인하기 위한 전면유리(31)가, 객실 전방에 배치되어 있다. 그리고, 전면유리(31) 아래에는 대시보드(33)가 배치되어 있다. 대시보드(33)의 시트(32)에 대향하는 부분에는, 표시 장치(110)가 배치된다. 표시 장치(110)로서는, 제1 실시형태에서 설명한 바와 같이 예컨대 카내비게이션 시스템의 표시부나 스피드미터 등의 자동차 운전 관련 정보를 표시하는 표시부 등을 들 수 있다. 그리고, 자동차(30)에 탑재한 표시 장치(110)에 있어서는, 수평 방향으로 배광 제어 패널(101)의 볼록부(102)가 연장되도록 배치한 후에, 상기 볼록부(102)의 형상이 제어됨으로써, 전면유리(31)에의 표시 장치(110)의 표시 내용의 반사를 억제할 수 있다. 즉, 도 11에 도시하는 바와 같이, 이동체로서의 자동차(30)에서 유리면으로서의 전면유리(31)에 인접한 부위에 표시 장치(110)가 배치되고, 표시 장치(110)를 구성하는 배광 제어 패널(101)의 볼록부(102)가 연장되는 방향과 수직인 방향이, 전면유리(31)를 향하는 방향이 되도록, 표시 장치(110)가 배치된다. 이와 같이 하여, 표시 장치(110)로부터 출사되는 광의 휘도가 저감되어 있는 저휘도 영역(126)이 도 5에 도시하는 표시 장치(110)의 전면유리(31)측에 위치하도록 하면, 전면유리(31)측으로 표시 장치(110)로부터 출사되는 광의 휘도를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 전면유리(31)에서의 표시 장치(110)의 표시 내용의 반사를 경감시킬 수 있다.
(실시예)
본 발명에 의한 배광 제어 패널의 효과를 확인하기 위해, 이하와 같은 시뮬레이션 실험을 행하였다.
(실험 시스템에 대해서)
시뮬레이션 실험에서 상정한 시스템으로서는, 도 12에 도시하는 바와 같이 백라이트(111)의 정면(광출사측)에 볼록부(102)가 향하도록 본 발명에 의한 배광 제어 패널(101)을 배치한 광학 시스템을 이용하였다. 도 12는, 시뮬레이션에 이용한 광학 시스템를 도시하는 모식도이다. 그리고, 배광 제어 패널(101)에서의 볼록부(102)의 다른쪽 코너부의 각도 α와 한쪽 코너부의 각도 β를 각각 상이하게 한 후에, 배광 제어 패널(101)을 통해 화살표(113)로 도시하는 방향으로 출사되는 광의 시야 각도마다 상대 휘도를 산출하였다. 또한 도 12에 도시하는 바와 같이, 화살표(113)로부터 우측 방향에서의 시야 각도를 +로 하고, 화살표(113)로부터 좌측 방향에서의 시야 각도를 -로 정의하였다.
구체적으로는, 다른쪽 코너부의 각도 α를 15˚, 20˚, 25˚, 30˚로 하고, 또한 각각의 다른쪽 코너부의 각도 α를 고정한 상태에서, 한쪽 코너부의 각도 β를 70˚, 75˚, 80˚, 85˚, 90˚로 변화시켰다.
또한, 배광 제어 패널을 구성하는 재료의 굴절률을 1.53으로 하였다. 또한, 배광 제어 패널의 베이스체(107)(도 10 참조)의 두께(T)를 200 ㎛로 하였다. 또한, 볼록부(102)(도 10 참조)의 폭인 피치(P)를 100 ㎛로 하였다. 또한, 다른쪽 측면(105)의 조도를 Ra로 5 ㎚로 하고, 한쪽 측면(106)의 조도를 Ra로 1500 ㎚로 하였다.
(시뮬레이션 내용)
이러한 상이한 볼록부(102)를 갖는 배광 제어 패널(101)을 이용한 광학계에 대해서, 상대 휘도의 시야 각도 분포를 산출하였다.
(결과)
도 13 내지 도 16은, 전술한 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다. 도 13 내지 도 16에 있어서, 횡축은 배광 제어 패널(101)의 중앙부에서 본 시야 각도(단위:˚)를 도시하고 있다. 예컨대 횡축에서의 시야 각도가 0˚란, 도 12에 도시한 화살표(113)측에서 보는 방위[배광 제어 패널(101)의 정면]를 도시하고 있다. 또한, 도 13 내지 도 16에서 종축은 상대 휘도의 값을 도시하고 있다.
도 13 내지 도 16에 있어서, 범례 중 검은 원은 백라이트(111)로부터 직접 출사되는 광의 휘도 분포를 도시하고, 다른 범례는 다른쪽 코너부의 각도 β를 도시하고 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 각도 α가 15˚인 경우에는, 시야 각도가 약 45˚보다 큰 영역에 대해서 상대 휘도를 매우 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 다른쪽 코너부의 각도 α가 20˚인 경우에는, 시야 각도가 +35˚보다 큰 영역에 대해서 상대 휘도를 충분히 낮게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 다른쪽 코너부의 각도 α가 25˚인 경우에는, 시야 각도가 +30˚보다 큰 영역에 대해서 상대 휘도를 낮게 할 수 있다. 그리고, 도 16에 도시하는 바와 같이, 다른쪽 코너부의 각도 α가 30˚인 경우에는, 시야 각도가 +20˚보다 큰 영역에 대해서 상대 휘도를 낮게 할 수 있다. 이와 같이, 각도 α를 크게 함에 따라서, 상대 휘도를 낮게 억제할 수 있는 시야 각도의 범위가 넓어져 있는 것을 알 수 있다. 또한, 각도 β를 작게 함에 따라서, 상대 휘도의 피크 위치가 서서히 시야 각도의 마이너스측으로 이동하는 경향이 있는 것도 알 수 있다.
이와 같이, 다른쪽 코너부의 각도 α와 한쪽 코너부의 각도 β를 제어함으로써, 저휘도 영역의 범위를 변경할 수 있다. 그리고, 이 결과로부터, 본 발명에 의한 배광 제어 패널에 의하면, 이동체 탑재용 표시 장치에 있어서 유리면에의 반사를 억제하기 위해 충분한 범위의 저휘도 영역을 얻을 수 있고, 다른 영역(휘도 확보 영역)에서는 휘도의 저하를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
(제5 실시형태)
도 17에 도시하는 배광 제어 패널(201)은 패널형의 배광 제어 부재라고도 하고, 구체적으로는 액정 표시 패널로서, 이 배광 제어 패널(201)은, 광원인 백라이트(230)와, 화상을 표시하는 액정 패널(220)과, 백라이트(230)로부터의 광을 배광 제어하여 액정 패널(220)을 향해 출사시키는 배광 제어 시트(210)를 구비하고 있다.
배광 제어 시트(210)는, 투광성을 갖는 판형 또는 시트형의 기재(211)의 일면에, 줄형상의 볼록형부(212)를 갖는 것으로서, 소위 프리즘 시트 또는 프리즘 어레이로 칭해지는 것이다. 도 17에 도시하는 배광 제어 패널(201)에서는, 배광 제어 시트(210)는, 볼록형부(212)를 백라이트(230)측을 향해, 백라이트(230)와 액정 패널(220) 사이에 배치되어 있다. 단, 본 발명에서는, 액정 패널(220)의 표시면에, 볼록형부(212)를 액정 패널(220)측을 향해, 배광 제어 시트(210)를 배치하여도 지장이 없다. 백라이트(230)나 액정 패널(220)의 구성은 특별히 제약을 받는 것이 아니라, 각각 종래의 액정 표시 패널에 사용되고 있는 각종 공지의 백라이트나 액정 패널이 예시된다.
본 발명에서 줄형상의 볼록형부(212)란, 직선형으로 연장된 긴 어느 볼록형부(212)로서, 하나 이상, 바람직하게는 다수의 볼록형부(212)가 평행하게 배치되어 있는 것을 의미한다. 배광 제어 패널(201)에는, 도 17에 도시하는 바와 같이 바람직하게는 시트폭(도면에서는 시트 깊이에 상당)과 동일한 길이폭의 볼록형부(212)가 구비된다. 볼록형부(212)의 길이는, 반드시 시트폭과 동일한 길이일 필요는 없고, 그 사용 목적, 예컨대 백라이트의 구조 등에 따라 적절하게 설계된다. 또한 배광 제어 시트(210)는, 기재(211)의 주연부에 기재(211)가 노출된 영역이 있어도 지장이 없다. 도시한 바와 같이 볼록형부(212)와 볼록형부(212)를 간극없이 배치하는 것이 바람직하지만, 볼록형부(212)와 볼록형부(212) 사이에 간극을 형성하고, 일정한 간격으로 배치하여도 지장은 없다.
이 배광 제어 시트(210)는, 예컨대 유리나 폴리카보네이트 수지나 폴리이미드 수지 등의 투광성 재료로부터, 기재(211)와 볼록형부(212)가 일체로 형성된다. 특히, 액정 패널(220)의 해상도의 향상에 대응하기 때문에, 미세한 볼록형부(212)가 필요하며, 이를 위해서는 미세한 전사 패턴이 형성된 금형을 이용한 전사가 가능한 수지 재료가 적합하게 이용된다.
도 17에 도시하는 배광 제어 시트(210)는, 도 18에 도시하는 바와 같이 그 측단부면(횡단면)이 삼각형상을 하고 있고, 그 측면에 2개의 배광 제어면, 즉 제1 배광 제어면(213)과 제2 배광 제어면(214)을 갖고 있다. 제1 배광 제어면(213)과 기재(211)의 표면(이하 「기재면」으로 함)이 이루는 각도 α와, 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β는 상이하고, 어느 한 쪽이 직각 또는 예각이며 다른쪽이 예각으로 되어 있다. 예컨대 도 18에 도시하는 것에서는, 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α가, 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β보다 작다.
본 발명의 배광 제어 시트(210)는, 기재면과 이루는 각도가 더 큰 쪽의 배광 제어면, 도시예에서는 제2 배광 제어면(214)이 광제어 부재(215)를 구비하고 있다. 이 광제어 부재(215)는, 제2 배광 제어면(214)의 광의 투과나 반사를 억제하고, 불필요한 시야 각도에서의 휘도를 저감시킨다. 이 광제어 부재(215)는, 투과나 반사를 억제하는 막이면 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 가시 영역의 광을 흡수하는 흑색의 막이나, 산화규소막과 동일한 반사 방지막으로 이루어지고, 전자이면 예컨대 흑연의 증착에 의해, 또한 후자이면 예컨대 산화규소를 스퍼터링하는 것에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 미세한 전사 패턴이 형성된 금형의 필요한 영역에 흑색막을 형성해 두고, 그것을 전사시킬 수도 있다. 이 광제어 부재(215)는, 불필요한 시야 각도에서의 휘도를 저감시키는 것만으로는 불충분하고, 휘도를 거의 제로로 억제하는 것이 요구된다. 따라서, 특허문헌 2에 기재된 광확산면에서는 불충분하므로, 상기 광을 흡수하는 흑색막이나 산화규소막과 같은 반사 방지막이 바람직하다. 물론, 불필요한 시야 각도에서의 휘도를 거의 제로로 할 수 있는 것이면, 그 구성은 문제되지 않는다.
이 광제어 부재(215)는, 바람직하게는 제2 배광 제어면(214) 전체에 형성하는 것이 바람직하지만, 불필요한 시야 각도에서의 휘도를 저감, 바람직하게는 거의 제로로 할 수 있으면, 일부 영역에 형성하여도 지장은 없다.
도 19의 실선(A)은 제2 배광 제어면(214)의 전체면에 광제어 부재(215)가 설치된 본 발명의 배광 제어 시트(210)를 이용한 경우를, 파선(C)은 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α와 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β가 같은 배광 제어 시트(210)를 이용한 경우[광제어 부재(215)를 갖지 않는 경우]를, 일점파선(B)은 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α가 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β가 상이하지만, 제2 배광 제어면(214)은 광제어 부재(215)를 갖지 않는 배광 제어 시트(210)를 이용한 경우를 나타내고 있다. 도 19의 종축은 상대 휘도를, 횡축은 정면으로부터의 시야 각도를 도시하고 있고, 제1 배광 제어면(213)으로부터 광이 출사되며, 시야 각도가 부의 방향(도 18의 화살표로 도시하는 출사 방향)으로 광이 출사되어 있는 것을 도시하고 있다.
도 19의 파선(C)으로 도시하는 바와 같이, 각도 α와 각도 β가 같은 경우, 즉, 제1 배광 제어면(213)과 제2 배광 제어면(214)이 좌우 대칭이 된 배광 제어 시트(210)에서는, 정면에서 봤을 때 좌우 대칭이 되는 휘도 분포가 얻어지지만, 각도 α와 각도 β를 상이하게 하는 것에 의해, 도면의 일점파선(B)으로 도시하는 바와 같이, 어느 한 쪽의 시야 각도 쪽, 도면에서는 부의 시야 각도측으로 휘도 분포가 시프트된다. 그러나, 이 경우에는, 도시하는 바와 같이, 정(正)의 시야 각도, 즉 불필요한 시야 각도측의 휘도가 비교적 높아, 자동차의 전면유리에의 반사를 충분히 막을 수 없다.
그런데, 본 발명과 같이 제2 배광 제어면(214)에 차광막이나 반사 방지막으로 이루어지는 광제어 부재(215)를 구비한 경우에는, 루버 필름을 이용한 경우와 같이 광의 퍼짐을 커팅(shaping up)하는 효과를 발생시키지 않지만, 휘도 분포의 중심축이 한쪽 시야측으로 시프트하면서, 다른쪽 시야측에 테일링하는 광이 커팅된다. 즉, 도 18에 도시하는 구조의 배광 제어 시트(210)를 이용한 경우에는, 도 19의 실선(A)으로 도시하는 바와 같이, 시야 각도가 부 쪽으로 휘도 분포가 시프트하고, 정의 시야 각도, 특히 작은 시야 각도로부터 휘도를 저감시킬 수 있으며, 시야 각도가 예컨대 25˚ 내지 30˚이상에서의 휘도를 거의 제로에 근접시킬 수 있다. 이 결과, 카내비게이션 시스템에서의 액정 표시 패널에 이용하면, 위쪽에의 불필요한 출사를 없앨 수 있고, 전면유리에의 반사가 방지된다.
제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α나 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β는 각각 요구되는 배광 특성에 의해 적절히 설정된다. 이 각도 α와 각도 β를 변화시켜, 음영역이 되는 시야 각도, 즉 휘도가 거의 제로가 되는 각도를 조정할 수 있다. 또한, 휘도가 저하되는 시야 각도에서의 휘도는, 광제어 부재(215)의 형성 정밀도, 소위 광제어 부재(215)의 투광도(차광도)나 광반사도에 의존하는 경향이 있고, 광제어 부재(215)를 정밀도 좋게 형성하면, 불필요한 시야 각도에서의 휘도는 거의 제로에 근접하며, 광제어 부재(215)의 차광성이나 광반사성이 떨어지면 휘도는 제로가 되지 않는다. 하기의 시뮬레이션으로부터도 이해되지만, 불필요한 시야 각도측에서 휘도를 제로로 하기 위해서는, 작은 쪽의 각도, 즉 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α가 5˚ 이상 40˚ 이하, 큰 쪽의 각도, 즉 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β가 60˚ 이상 90˚ 미만으로 설정되는 것이 바람직하다. 이 범위에서 조정하면, 원하는 시야 각도보다 큰 각도(한쪽)의 범위에서의 휘도를 거의 제로로 할 수 있다.
물론, 본 발명의 배광 제어 시트(210)는, 도 18에 도시하는 바와 같이 광원측에 볼록형부(212)를 배치할 뿐만 아니라, 도 20에 도시하는 바와 같이 광원측과 반대측에 볼록형부(212)를 배치하여도 지장이 없다. 이 경우에 있어서도, 기재면과 이루는 각도 β가 큰 제2 배광 제어면(214)에 광제어 부재(215)가 형성된다.
도 21 내지 도 24는 본 발명의 배광 제어 패널(201)을 시뮬레이션한 경우의 시야 각도와 휘도의 관계를 도시하는 도면으로서, 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α와 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β를 각각 변화시킨 경우를 도시하고 있다. 각 도면은 각각 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α를 30˚, 25˚, 20˚, 15˚로 한 경우에 있어서, 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β를 70˚, 75˚, 80˚, 85˚, 90˚로 변화시킨 경우를 도시하고 있다. 각 도면 중, BL로 도시되는 선은 백라이트 광원을 도시하고 있다. 또한, 도 25에는 참고로서, 본 발명의 배광 제어 시트(210)를 이용한 경우(본 발명품: α=25˚, β=85˚)와, 광제어 부재(215)를 구비하지 않는 배광 제어 시트를 이용한 경우(참고예 1: α=25˚, β=85˚) 및 각도 α와 각도 β가 같은 배광 제어 시트를 이용한 경우(참고예 2: 160˚ 프리즘)와의 비교를 도시하고 있다. 배광 제어 시트(210)는, 도 18에 도시하는 구성으로 하고, 소재의 굴절률이 1.53, 기재(211)의 두께가 200 ㎛, 볼록형부(212)의 폭(피치)이 100 ㎛, 제2 배광 제어면(214)에서의 광투과율이 제로인 것으로 하여, 볼록형부(212)측으로부터 광을 발한 상태로 시뮬레이션을 행하였다.
이 시뮬레이션에 의하면, 본 발명의 배광 제어 시트(210)에서는, 제1 배광 제어면(213)과 기재면이 이루는 각도 α나 제2 배광 제어면(214)과 기재면이 이루는 각도 β에 의존하지 않고, 출사 각도가 +25˚ 이상의 범위에서 휘도가 거의 제로가 되는 것이 이해된다.
예컨대, 본 발명의 배광 제어 패널(201)은, 이동체 탑재용 표시 장치, 예컨대 도 5에 도시하는 카내비게이션 시스템의 표시 장치(10)나 스피드미터 등의 표시 장치(10) 등에 이용된다. 이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 배광 제어 시트(210)는, 배광 제어 패널(201)의 거의 정면에서, 필요로 하는 시야 각도측으로 휘도 분포의 피크를 시프트시키고, 필요로 하지 않는 시야 각도측의 휘도를 거의 제로에 근접시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 카내비게이션 시스템의 표시 장치(10)나 스피드미터나 엔진의 회전수를 표시하는 소위 타코미터 등의 표시부를 구성하는 표시 장치(10)에 도시된 화상의 전면유리로의 반사가 방지되어, 안전 운전에 공헌한다.
또한, 상기 실시형태에서는 볼록형부(212)를 단부면 삼각형상으로 한 경우 에 대해서 도시하고 있지만, 기재(211)와 이루는 각도 α가 되는 제1 배광 제어면(213)과 기재(211)와 이루는 각도 β가 되는 제2 배광 제어면(214)을 갖고 있으면, 예컨대 도 26에 도시하는 바와 같이, 광출사측에 제3 배광 제어면(216)을 갖는 단부면 즉, 대략 사다리꼴이 되는 볼록형부(212)를 형성하여도 지장이 없다. 이 경우라도, 기재(211)와 이루는 각도가 큰 제2 배광 제어면(214)에 광제어 부재(215)를 형성하면, 불필요한 시야 각도에서의 휘도를 거의 제로로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 불필요한 시야 각도에의 출사를 막도록 제3 배광 제어면(216)은, 광의 출사 방향으로 향하는 것이 바람직하다.
제1 배광 제어면(213)과 제2 배광 제어면(214)은, 통례적으로, 도 17이나 도 18에 도시되는 바와 같이 평면형으로 형성되지만, 반드시 평면형으로 형성할 필요도 없고, 예컨대 도 27에 도시하는 바와 같이, 각 배광 제어면(213, 214)이 볼록형으로 부풀도록 형성되어 있어도, 도 28에 도시하는 바와 같이 오목형으로 움푹 들어가도록 형성되어 있어도 지장이 없다. 또한, 도시하지 않지만 어느 한 쪽의 배광 제어면을 부풀리고, 다른쪽의 배광 제어면을 움푹 들어가게 할 수도 있다. 또한, 이들의 경우에서의 기재(211)와 이루는 각도(α또는 β)란, 도시하는 바와 같이 제1 배광 제어면(213) 또는 제2 배광 제어면(214)의 각 중심점(218)에서의 접선(접평면)과 기재면이 이루는 각도를 의미하는 것으로 한다.
전술한 실시형태에서는, 화상 표시 패널로서 백라이트(230)를 구비한 배광 제어 패널(201)에 대해서 설명했지만, 본 발명에서는, 자발광형의 화상 표시 패널(도시 생략)을 이용할 수도 있다. 자발광형의 화상 표시 패널은, 전술한 백라이트(230)에 의해 액정 패널(220)에 화상을 표시시키는 것과는 달리, 백라이트(230)가 불필요하고, 화상 표시 패널내에 구비된 발광체를 광원으로서 화상을 표시 가능하게 한 것이다. 본 발명의 배광 제어 시트(210)는 이러한 자발광형의 화상 표시 패널에도 적용 가능한 것으로서, 발광체로서 유기 재료(유기 Electro luminescence)를 이용한 유기 EL 패널, 무기 재료(무기 Electro luminescence)를 이용한 무기 EL 패널 중 어디에도 적용할 수 있다. 배광 제어 시트(210)는, 자발광형의 화상 표시 패널의 화상 표시면측에 배치된다. 이 때, 볼록형부(212)를 화상 표시면측 배치하는 것도, 광출사측으로 하여 배치할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서 화상 표시 패널이란 백라이트 광원을 이용하는 액정 패널, 유기 EL 패널이나 무기 EL 패널 등의 자발광형의 표시 패널 등 각종 화상 표시 패널을 포함하는 광의의 의미로 이용되고, 화상 표시 패널과 본 발명의 배광 제어 시트를 조합시키는 것에 의해, 배광성을 한층 더 높일 수 있다.
(제6 실시형태)
도 29는 일 실시형태에 따른 광학 부품을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또한, 이하에서는, 광학 부품의 제1 렌즈 어레이에서의 복수의 제1 렌즈 요소의 배열 방향을 x 방향으로 하는 경우가 있다. 또한, 제1 렌즈 어레이로부터 제2 렌즈 어레이를 향하는 방향을 z방향, x방향 및 z방향에 직교하는 방향을 y 방향이라고 한다. 도 29의 (A)에는, y 방향으로 본 광학 부품이 도시되어 있고, 도 29의 (B)에는, x 방향으로 본 광학 부품이 도시되어 있다.
도 29에 도시하는 광학 부품(310)은, 제1 렌즈 어레이(312), 제2 렌즈 어레이(314), 및 차광부 어레이(316)를 구비하고 있다. 제1 렌즈 어레이(312) 및 제2 렌즈 어레이(314)는, 예컨대 원통형 렌즈 어레이, 즉 소위 렌티큘러 렌즈이다. 광학 부품(310)에서는, 제1 렌즈 어레이(312)와 제2 렌즈 어레이(314) 사이에 차광부 어레이(316)가 설치되어 있다.
제1 렌즈 어레이(312)는, 복수의 제1 렌즈 요소(312a)를 포함한다. 복수의 제1 렌즈 요소(312a)는, 일방향, 즉 x 방향으로 배열되어 있다. 제1 렌즈 요소(312a)의 각각은, 볼록형의 입사면(312b)을 포함한다. 즉, 제1 렌즈 요소(312a)는, 차광부 어레이(316)와 상기 제1 렌즈 요소(312a)와의 경계와 반대측에 볼록형의 면을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 제1 렌즈 요소(312a)의 각각은, 원통형 렌즈이다.
제2 렌즈 어레이(314)는, 복수의 제2 렌즈 요소(314a)를 포함한다. 복수의 제2 렌즈 요소(314a)도, 일방향으로 배열되어 있다. 본 실시형태에서는, 복수의 제2 렌즈 요소(314a)도, x 방향으로 배열되어 있다. 즉, 제2 렌즈 요소(314a)는, 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 배열 방향과 동일한 방향으로 배열되어 있다. 제2 렌즈 요소(314a)의 각각은, 볼록형의 출사면(314b)을 포함한다. 즉, 제2 렌즈 요소(314a)는, 차광부 어레이(316)와 상기 제2 렌즈 요소(314a)와의 경계와 반대측에 볼록형의 면을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 제2 렌즈 요소(314a)의 각각도, 원통형 렌즈이다.
차광부 어레이(316)는, 복수의 차광부(316a)를 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 복수의 차광부(316a)는 각각, 판형의 형상을 갖고 있다. 복수의 차광부(316a)는, 일방향으로 이격되어 배열되어 있다. 본 실시형태에서는, 복수의 차광부(316a)는, 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 배열 방향과 동일한 방향으로 배열되어 있다. 또한, 복수의 차광부(316a)는, 그 배열 방향에 교차하는 면을 따라 연장되어 있다. 본 실시형태의 차광부 어레이(316)에서는, 인접하는 차광부(316a) 사이의 공간(316b)에, 입사광에 대하여 투명한 부재, 예컨대 수지가 매립되어 있다.
본 실시형태에서는, 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 주기, 복수의 제2 렌즈 요소(314a)의 주기, 및 복수의 차광부(316a)의 주기는, 모두 동일한 주기이다. 또한, 인접하는 제1 렌즈 요소(312a)의 경계와 인접하는 제2 렌즈 요소(314a)의 경계 사이에, 차광부(316a)가 설치되어 있다. 또한, 인접하는 제1 렌즈 요소(312a) 경계의 상기 제1 렌즈 요소(312a)의 배열 방향에서의 위치와, 인접하는 제2 렌즈 요소(314a)의 경계의 동일한 방향에서의 위치는 서로 일치하고 있다. 즉, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축과 제2 렌즈 요소(314a)의 광축은 일치하고 있다.
이하, 본 광학 부품에 입사되는 광의 궤적에 대해서 상세히 설명한다. 도 30에서는, 광학 부품(310)에의 입사광 중, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 평행하게 입사되는 광 L1(입사 방향 0˚인 광)의 궤적이 실선으로 도시되어 있다. 또한, 광학 부품(310)에의 입사광 중, 그 입사 방향이 광축 Z1에 대하여 이루는 각도가 작은 광 L2의 궤적이, 파선으로 도시되어 있다. 또한, 광학 부품(310)에의 입사광 중, 그 입사 방향이 제1 렌즈 요소(312a)의 광축에 대하여 이루는 각도가 큰 광 L3의 궤적이 점선으로 도시되어 있다.
도 30에 도시하는 바와 같이, 광학 부품(310)에의 입사광 중, 그 입사 방향이 광축 Z1에 대하여 이루는 각도가 작은 광 L1 및 L2는, 제1 렌즈 요소(312a)에 의해, 공간(316b)에서 집광되어, 제2 렌즈 요소(314a)에 결합된다. 제2 렌즈 요소(314a)에 이른 광은, 제2 렌즈 요소(314a)의 광축 Z2에 대하여 이루는 각도가 작아지도록 출사된다.
한편, 광학 부품(310)에의 입사광 중, 광축 Z1에 대하여 이루는 각도가 광 L1 및 광 L2보다 큰 광 L3은, 차광부(316a)에 결합된다. 따라서, 광 L3은, 차광부(316a)에 의해 차광되고, 제2 렌즈 요소(314a)에는 결합하지 않는다.
이와 같이, 광학 부품(310)은, 그 입사 방향이 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 대하여 이루는 각도가 작은 입사광을 차광부(316a)에서 차광하지 않고, 제2 렌즈 어레이(314)에 결합할 수 있다. 또한, 제2 렌즈 어레이(314)에 입사되는 광은, 그 출사 방향이 광축 Z2에 대하여 이루는 각도가 작아지도록, 출사된다. 따라서, 광학 부품(310)은, 시야각을 좁게 하는 것을 실현하면서, 차광부(316a)에 의한 불필요한 광의 손실을 저감하여, 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
도 31에서, 횡축은 광의 출사 각도를 도시하고 있고, 종축은 어느 출사 각도로 출사되는 광의 파워와 상기 광의 광학 부품에의 입사 파워와의 비를 도시하고 있다. 도 31에서 실선으로 도시하는 특성은, 렌즈 어레이를 갖는 광학 부품, 즉 본 실시형태의 광학 부품의 특성이고, 점선으로 도시하는 특성은 렌즈 어레이가 없는 종래의 광학 부품의 특성이다.
도 31에 도시하는 본 실시형태의 광학 부품에 대한 특성은, 이하의 파라미터의 광학 부품에 대하여 얻어진 것이다.
제1 렌즈 요소의 광축 위의 두께: 0.3 ㎜
제1 렌즈 요소 및 제2 렌즈 요소: 원통형 렌즈
제1 렌즈 요소의 입사면 및 제2 렌즈 요소의 출사면의 곡률: 0.5 ㎜
제1 렌즈 요소의 출사면 및 제2 렌즈 요소의 입사면의 형상: 평면
제1 렌즈 요소 및 제2 렌즈 요소의 주기: 0.6 ㎜
제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소 사이의 거리: 1.2 ㎜
제1 렌즈 요소의 재료: 폴리카보네이트(굴절률: 1.59)
제2 렌즈 요소의 재료: 폴리카보네이트(굴절률: 1.59)
차광부의 두께: 50 ㎛
차광부의 길이: 1 ㎜
차광부의 주기: 0.6 ㎜
차광부의 재료: 검정으로 착색된 실리콘 고무
차광부 사이의 공간의 재료: 실리콘 고무(굴절률: 1.43)
도 31로부터 명백한 바와 같이, 본 실시형태에서의 광학 부품에서는, 그 출사 방향이 제2 렌즈 요소의 광축에 대하여 이루는 각도가 큰 출사광의 투과율은 작고, 그 출사 방향이 제2 렌즈 요소의 광축에 대하여 이루는 각도가 작은 출사광의 투과율은 커져 있다. 따라서, 본 광학 부품은, 종래의 광학 부품보다, 출사 각도가 작은 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
이상, 본 발명이 적합한 실시형태에 대해서 설명하였다. 본 발명의 광학 부품에서는, 인접하는 차광부의 간격, 인접하는 제1 렌즈 요소의 간격, 및 인접하는 제2 렌즈 요소의 간격이, 동일한 것이 바람직하다. 또한, 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소가, zx 평면내에서 정(正)의 파워를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 인접하는 제1 렌즈 요소의 배열 방향에서의 경계 위치와 차광부의 동일한 배열 방향에서의 위치는 일치하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 차광부가 제1 렌즈 요소의 광축 위에 위치하는 형태는, 제1 렌즈 요소의 광축에 대하여 입사 방향이 이루는 각도가 작은 광이 차광되어 버리기 때문에 바람직하지 않지만, 인접하는 제1 렌즈 요소의 배열 방향에서의 경계 위치와 차광부의 동일한 배열 방향에서의 위치는, 약간 어긋나 있어도 좋다.
또한, 제1 렌즈 요소의 형상과 제2 렌즈 요소의 형상은 동일한 형상이어도 좋고, 서로 상이하여도 좋다. 차광부의 z 방향의 길이는, 제1 렌즈 어레이로부터 제2 렌즈 어레이까지의 거리와 같아도 좋고, 또한 상기 거리보다 짧아도 좋다. 단, 제1 렌즈 요소의 광축에 대하여 그 입사 방향이 큰 각도를 이뤄 입사되는 광을 효율적으로 차광하기 위해, 차광부의 z 방향의 길이는, 제1 렌즈 어레이로부터 제2 렌즈 어레이까지의 거리의 약 1/2이 필요하다.
차광부는, 입사광의 파장(예컨대, 400 ㎚∼700 ㎚)에서 투과율 0%인 것이 바람직하지만, 약 10%의 투과율을 갖고 있어도, 본 광학 부품의 원하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 복수의 차광부의 주기는, 복수의 제1 렌즈 요소의 주기 및 복수의 제2 렌즈 요소의 주기의 N배(N은 1 이상의 정수)여도 좋다. 도 32에 도시하는 광학 부품(310A)에서는, 차광부 어레이(316)의 일부에서, 인접하는 2개의 차광부(316a)의 주기(간격)가, 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 주기 및 복수의 제2 렌즈 요소(314a) 주기의 2배로 되어 있다. 이러한 광학 부품(310A)에서는, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 큰 광(L)이, 주기가 2배로 되어 있는 공간(316b)을 통과하고, 제2 렌즈 요소의 광축(Z2)에 대하여 큰 각도를 이뤄 출사되지만, 그 양은 무시할 수 있을 정도이다.
또한, 복수의 차광부의 주기는, 일부에서, 복수의 제1 렌즈 요소의 주기 및 복수의 제2 렌즈 요소의 주기와 상이하여도 좋다. 도 33에 도시하는 광학 부품(310B)에서는, 하나의 차광부(316a)가 그 차광부(316a)와 인접하는 다른 2개의 차광부(316a) 중 한쪽 차광부측에 편위되어 있다. 이러한 광학 부품(310B)에서는, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 작은 광(L)의 일부가 차광부(316a)에 의해 차광되지만, 그 양은 무시할 수 있을 정도이다.
또한, 복수의 제2 렌즈 요소의 배열 방향이, 복수의 제1 렌즈 요소의 배열 방향 및 복수의 차광부의 배열 방향과 상이하여도 좋다. 도 34에 도시하는 광학 부품(310C)에서는, 복수의 제2 렌즈 요소(314a)의 배열 방향이, 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 배열 방향 및 복수의 차광부(316a)의 배열 방향에 대하여 경사져 있다. 이러한 광학 부품(310C)이어도, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축에 대하여 작은 각도로 입사되는 광 L1을 제2 렌즈 어레이에 결합시킬 수 있다. 한편, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축에 대하여 큰 각도로 입사되는 광 L3을 차광부(316a)에 의해 차광할 수 있다.
또한, 차광부가 제1 렌즈 요소의 광축에 대하여 경사져 있어도 좋다. 도 35에 도시하는 광학 부품(310D)에서는, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 대하여 차광부(316a)가 경사져 있다. 이 경사 각도는 2˚ 정도까지는 허용할 수 있다. 이러한 광학 부품(310D)에서도, 광축 Z1에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 작은 광 L1의 대부분을 제2 렌즈 어레이(314)에 결합시킬 수 있다. 한편, 광축 Z1에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 큰 광 L3의 대부분을 차광부(316a)에 의해 차광할 수 있다.
또한, 인접하는 제2 렌즈 요소의 경계 위치와 인접하는 제1 렌즈 요소의 경계 위치는, 그 배열 방향에서 일치하지 않아도 좋다. 도 36에 도시하는 광학 부품(310E)에서는, 인접하는 제1 렌즈 요소(312a)의 그 배열 방향(x)에서의 경계 위치와, 차광부(316a)의 방향(x)에서의 위치가 일치하고 있다. 한편, 인접하는 제1 렌즈 요소(312a)의 그 배열 방향(x)에서의 경계 위치와, 인접하는 제2 렌즈 요소(314a)의 그 배열 방향(x)에서의 경계 위치는, 일치하지 않는다. 이러한 광학 부품(310E)이어도, 양 경계 위치의 어긋남이 미세하면, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 대하여 그 입사 방향이 이루는 각도가 작은 광 L1의 대부분을 제2 렌즈 어레이(314)로부터 출사할 수 있고, 한편, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 Z1에 대하여 입사 방향이 이루는 각도가 큰 광 L3의 대부분을 차광부(316a)에 의해 차광시킬 수 있다. 한편, 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 위에, 인접하는 제2 렌즈 요소(314a)의 경계 위치가 존재하면, 제2 렌즈 어레이부터의 출사광의 출사 각도가 커지기 때문에, 이러한 형태는 바람직하지 않다.
이하, 전술한 광학 부품을 이용한 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 37에 도시하는 표시 장치(320)는, 조명 장치(322)와, 액정 패널(324)을 구비하고 있다. 조명 장치(322)는, 광학 부품(310), 도광판(326), 광원(328), 및 반사판(330)을 갖고 있다. 또한, 조명 장치(322)는, 반사판(330)을 갖고 있지 않아도 좋다. 이 표시 장치(320)에서는 도광판(326)의 단부면에 입사되는 광이, 광학 부품(310)에 입사된다. 광학 부품(310)에 입사되는 광의 일부가 액정 패널(324)의 배면에 입사되어 상기 액정 패널(324)의 표면으로부터 출사된다. 이 표시 장치(320)는, 광학 부품(310)을 구비하고 있기 때문에, 그 시야각은 작다. 또한, 표시 장치(320)는, 광학 부품(310)을 구비하고 있기 때문에, 광의 이용 효율에 우수하다.
도 38에 도시하는 표시 장치(320A)는, 조명 장치(322A), 및 액정 패널(324)을 구비하고 있다. 조명 장치(322A)는 광학 부품(310), 광원(328), 및 확산판(332)을 갖고 있다. 표시 장치(320A)에서는, 광원으로부터의 광이 확산판(332)에 의해 확산되어 광학 부품(310)에 입사된다. 광학 부품(310)에 입사되는 광의 일부가 액정 패널(324)의 배면에 입사되어 상기 액정 패널(324)의 표면으로부터 출사된다. 표시 장치(320A)도, 표시 장치(320)와 마찬가지로, 광학 부품(310)을 구비하고 있기 때문에, 그 시야각은 작은 것이 된다. 또한, 표시 장치(320A)도, 광의 이용 효율에 우수하다. 또한, 표시 장치(320 및 320A)는, 광학 부품(310) 대신에, 광학 부품(310A∼310E) 중 어느 하나를 이용하여도 좋다.
(실시형태 7)
도 39는, 광학 부품(410)에서의 프리즘 요소의 배열 방향(x 방향)과 입사 평면으로부터 출사 평면을 향하는 방향(z 방향)에 교차하는 방향(y 방향)으로 본 광학 부품(410)을 개략적으로 도시하고 있다.
도 39에 도시하는 광학 부품(410)은, 제1 프리즘 어레이(412) 및 제2 프리즘 어레이(414)를 구비하고 있다. 제1 프리즘 어레이(412)는, 제2 프리즘 어레이(414)에 대하여 광원측에 배치되는 부품이다. 이 광학 부품(410)에서는, 제1 프리즘 어레이(412)에 입사된 광이 제2 프리즘 어레이(414)로부터 출사된다.
제1 프리즘 어레이(412)는, 입사 평면(412a), 복수의 제1 면(412b), 및 복수의 제2 면(412c)을 갖고 있다. 입사 평면(412a)은, 광원으로부터의 광이 입사되는 면이고, 실질적으로 평면을 이루고 있다.
제1 면(412b)과 제2 면(412c)은, 교대로 설치되어 있다. 인접하는 제1 면(412b) 및 제2 면(412c)은, 입사 평면(412a)에 교차하는 2개의 면으로서, 서로 교차하는 2개의 면을 따라, 각각 연장되어 있다. 제1 면(412b)이 입사 평면(412a)에 대하여 이루는 각도 α1은, 제2 면(412c)이 입사 평면(412a)에 대하여 이루는 각도 β1보다 작다. 이러한 면 구성을 갖는 제1 프리즘 어레이(412)에서는, 입사 평면(412a)과, 인접하는 제1 면(412b)과 제2 면(412c)이, 프리즘 요소를 구성하고 있다. 제1 프리즘 어레이(412)에서는, 이와 같이 구성된 프리즘 요소가, 일방향(x 방향)으로 배열되어 있다. 이와 같이, 제1 프리즘 어레이(412)는, 복수의 프리즘 요소를 갖고 있고, 그 배열 방향에서의 주기는, 수백 ㎛ 정도의 것으로 할 수 있다.
제2 프리즘 어레이(414)는, 출사 평면(414a), 복수의 제3 면(414b), 및 복수의 제4 면(414c)을 갖고 있다. 출사 평면(414a)은, 이 광학 부품(410)에 입사된 광이 외부로 출사되는 면이고, 실질적으로 평면을 이루고 있다.
제3 면(414b)과 제4 면(414c)도, 교대로 설치되어 있다. 인접하는 제3 면(414b) 및 제4 면(414c)은, 출사 평면(414a)에 교차하는 2개의 면으로서, 서로 교차하는 2개의 면을 따라, 각각 연장되어 있다. 제3 면(414b)이 출사 평면(414a)에 대하여 이루는 각도(α2)는, 제4 면(414c)이 출사 평면(414a)에 대하여 이루는 각도 β2보다 작다. 이러한 면 구성을 갖는 제2 프리즘 어레이(414)에서는, 출사 평면(414a)과, 인접하는 제3 면(414b)과 제4 면(414c)이, 프리즘 요소를 구성하고 있다. 제2 프리즘 어레이(414)에서는, 이와 같이 구성된 프리즘 요소가, 일방향(x 방향)으로 배열되어 있다. 이와 같이, 제2 프리즘 어레이(414)는, 복수의 프리즘 요소를 갖고 있고, 그 배열 방향에서의 주기는, 수백 ㎛ 정도의 것으로 할 수 있다.
제1 프리즘 어레이(412)와 제2 프리즘 어레이(414)는, 제1 면(412b)과 제3 면(414b)이 대면하고, 제2 면(412c)과 제4 면(414c)이 대면하도록, 서로 이격되어 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 프리즘 어레이(412)의 입사 평면(412a)으로부터 제1 면(412b)과 제2 면(412c)이 교차하는 변까지의 거리(t1)와, 제2 프리즘 어레이(414)의 출사 평면(414a)으로부터 제3 면(414b)과 제4 면(414c)이 교차하는 변까지의 거리(t2)와의 합보다, 입사 평면(412a)과 출사 평면(414a) 사이의 거리(t)가 작아지도록, 제1 프리즘 어레이(412)와 제2 프리즘 어레이(414)가 설치되어 있다.
이와 같이 설치된 제1 프리즘 어레이(412)와 제2 프리즘 어레이(414) 사이에는 매체(416)가 제공되어 있다. 매체(416)로서는, 공기층이나 접착층을 이용할 수 있다. 제1 프리즘 어레이(412)의 굴절률(n1) 및 제2 프리즘 어레이(414)의 굴절률(n2)은, 이 매체(416)의 굴절률(n0)보다 크다.
광학 부품(410)에서는, 제1 프리즘 어레이(412)와 제2 프리즘 어레이(414)가 동일한 것이면, 입사되는 광선의 대부분이, 입사각과 동일한 각도로 출사되어 버린다. 따라서, α1≠α2, β1≠β2, n1≠n2 중 어느 하나가 성립해야 한다.
이하, 이러한 광학 부품(410)에 입사되는 광의 궤적에 대해서, 설명한다. 도 40은, 입사 평면(412a)에 입사되어 제1 면(412b)에 이르는 광의 궤적을 도시하고 있다. 도 40에서는, (A)에, 입사각 0˚로 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있고, (B)에, 프리즘 요소의 배열 방향(x 방향)의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 작은 입사각으로(도면중 상측으로부터 얕은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있으며, (C)에, 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 큰 입사각으로(도면중 상측으로부터 깊은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있고, (D)에, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 작은 입사각으로(도면중 하측으로부터 얕은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있으며, (E)에, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 큰 입사각으로(도면중 하측으로부터 깊은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다. 여기서 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽이란, 제1 프리즘 어레이(412)의 하나의 프리즘 요소에 있어서, 제1 면(412b)에 대하여 제2 면(412c)이 위치하는 쪽이다. 또한, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽이란, 제1 프리즘 어레이(412)의 하나의 프리즘 요소에 있어서, 제2 면(412c)에 대하여 제1 면(412b)이 위치하는 쪽이다.
도 40의 (A), (B), 및 (C)에 도시하는 바와 같이, 입사 평면(412a)에 입사각 0˚로 입사되는 광(L), 및 프리즘 요소의 배열 방향(x 방향)의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)은, 동일한 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 출사 평면(414a)으로부터 출사된다.
또한, 도 40의 (D)에 도시하는 바와 같이, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 작은 입사각으로 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)은, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 작은 출사각으로 출사 평면(414a)으로부터 출사된다.
한편, 도 40의 (E)에 도시하는 바와 같이, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 큰 각도로 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)은, 전반사에 의해 제2 프리즘 어레이(414)에는 도달하지 않고, 그 대부분은 제1 프리즘 어레이(412)로 전반사를 반복하면서 입사 평면(412a)으로부터 빠진다. 따라서, 이 광학 부품(410)은, 광원으로부터 입사되는 광의 출사 방향을 제어하는 것이 가능하다.
여기서, 도 40의 (D)에 도시하는 광선(L)이 광학 부품(410)의 각 면의 법선과 이루는 각도를 도 41에 도시한다. 도 41에는, 입사 평면(412a)에의 광선(L)의 입사각(i), 입사 평면(412a)으로부터의 광선(L)의 출사각 θ1, 제1 면(412b)에의 광선(L)의 입사각 θ2, 제1 면(412b)으로부터의 광선(L)의 출사각 θ3, 제3 면(414b)에의 광선(L)의 입사각 θ4, 제3 면(414b)으로부터의 광선(L)의 출사각 θ5, 출사 평면(414a)에의 광선(L)의 입사각 θ6, 출사 평면(414a)으로부터의 광선(L)의 출사각 θ7이 도시되어 있다.
입사각(i)과 출사각 θ7과의 관계는, 스넬의 법칙에 의해 이하의 식과 같아진다.
sin(i)=n1×sinθ1 (1)
θ2=θ1+α1
n1×sin(θ2)=n0×sin(θ3)
θ4=θ3-α1+α2
n0×sin(θ4)=n2×sin(θ5)
θ6=θ5-α2
n2×sin(θ6)=sin(θ7)
입사각(i)을, θ2가 임계각이 될 때까지 크게 해 가면, 출사각 θ7도 커진다. 따라서, 도 40의 (D)와 동일한 궤적을 갖는 광선(L)의 출사각 θ7이 커지는 케이스는, 제1 면(412b)에의 광선의 입사각 θ2가 임계각이 되는 입사각(iR)보다, 입사 평면(412a)에의 입사각(i)이 약간 작은 케이스이다. 여기서 입사각(iR)에 대해서는, 이하의 관계식이 성립한다.
sin(iR)=n1×sin(sin-1(n0/n1)-α1))
도 42에, i=iR-0.1˚로 한 경우의, α2와 θ7의 관계를, α1, n1, n2, 및 n0을 파라미터로서 도시한다. 도 42로부터 명백한 바와 같이, 파라미터를 적절하게 선택하는 것에 의해, 출사각 θ7을 작게 할 수 있다. 또한, 도 42로부터 명백한 바와 같이, n1<n2의 관계가 만족시켜지는 경우에, 출사각 θ7을 작게 할 수 있다. 또한 도 42로부터 명백한 바와 같이, n0을 작게 하면 출사각 θ7을 작게 할 수 있다. 따라서, 매체(416)를 공기층으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 입사 평면(412a)에 입사되어 제2 면(412c) 또는 제4 면(414c)에 이르는 광의 궤적에 대해서 설명한다. 도 43은, 일 실시형태에 따른 광학 부품에 입사되는 광의 궤적을 도시하는 도면이고, 입사 평면(412a)에 입사되어 제2 면(412c) 또는 제4 면(414c)에 이르는 광의 궤적을 도시하고 있다. 도 43에 있어서는, (A)에, 프리즘 요소의 배열 방향(x 방향)의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 작은 입사각으로(도면중 하측으로부터 얕은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있고, (B)에, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 큰 입사각으로(도면중 하측으로부터 깊은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있으며, (C)에, 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 작은 입사각(도면중 상측으로부터 얕은 각도로)으로 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있고, (D) 및 (E)에, 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 큰 입사각으로(도면중 상측으로부터 깊은 각도로) 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 궤적이 도시되어 있다.
도 43도의 (A) 및 (B)에 도시하는 바와 같이, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)은, 그 입사각에 의하지 않고, 제2 면(412c)에 의해 전반사되며, 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사지는 방향으로 출사 평면(414a)으로부터 출사된다.
한편, 도 43의 (C)에 도시하는 바와 같이, 입사 평면(412a)에 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 작은 입사각으로 입사되는 광(L)은, 제1 면(412b) 및 매체(416)를 경유하여 제4 면(414c)에 이르고, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 큰 출사각으로 출사된다. 그러나, 이러한 출사광의 양은 적다. 이러한 궤적을 찾아가는 광이 적기 때문이다.
또한, 도 43의 (D) 및 (E)에 도시하는 바와 같이, 입사 평면(412a)에 프리즘 요소의 배열 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 큰 입사각으로 입사되는 광(L)은, 제1 면(412b), 매체(416), 및 제3 면(414b)을 경유하여, 제4 면(414c)에 이르고, 프리즘 요소의 배열 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 작은 출사각으로 출사 평면(414a)으로부터 출사된다. 또한, 이러한 광의 출사각은, 도 51의 (E)의 면 B를 경유하여 출사되는 광과 비교하면 명백한 바와 같이, 작은 각도로 되어 있다. 이것은, 입사 광선의 각도가 제1 프리즘 어레이(412)에 의해 바뀌어, 상기 광선이 제2 프리즘 어레이(414)의 제4 면(414c)에 대하여 얕은 각도로 입사되므로, 출사광의 출사각이 작아지기 때문이다.
이상, 도 40 및 도 43을 참조하여 광학 부품(410)에서의 광선의 궤적에 대해서 설명했지만, 도 40 및 도 43과, 도 51을 비교하면 명백한 바와 같이, 광학 부품(410)은, 손실되는 광의 양이 적다. 즉, 광학 부품(410)은, 광의 이용 효율이 우수하다. 또한, 제2 면(412c) 및 제4 면(414c)을 거친면으로 가공할 필요도 없이, 광학 부품(410)의 가공은 용이하게 할 수 있다.
여기서, 도 43의 (D) 및 (E)에 도시하는 광(L)이, 광학 부품(410)의 각 면의 법선이 이루는 코너를 도 44에 도시한다. 도 44에는, 입사 평면(412a)에의 광선(L)의 입사각(j), 입사 평면(412a)으로부터의 광선(L)의 출사각 γ1, 제1 면(412b) 에의 광선(L)의 입사각 γ2, 제1 면(412b)으로부터의 광선(L)의 출사각 γ3, 제3 면(414b)에의 광선(L)의 입사각 γ4, 제3 면(414b)으로부터의 광선(L)의 출사각 γ5, 제4 면(414c)에의 광선(L)의 입사각 γ6, 출사 평면(414a)에의 광선(L)의 입사각 γ7, 출사 평면(414a)으로부터의 광선(L)의 출사각 γ8이 도시되어 있다.
도 44에 도시하는 광선(L)의 입사 평면(412a)에의 입사각(j)과 동일한 광선(L)의 출사 평면(414a)으로부터의 출사각 γ8과의 관계는, 스넬의 법칙에 의해 이하의 식과 같아진다.
sin(j)=n1×sin(γ1)
γ2=γ1-α1
n1×sin(γ2)=n0×sin(γ3)
γ4=γ3+α1-α2
n0×sin(γ4)=n2×sin(γ5)
γ6=180˚-γ5-α2-β2
γ7=β2-γ6
n2×sin(γ7)=sin(γ8)
도 45 내지 도 47은, 도 44에 도시하는 광선(L)의 입사 평면(412a)에의 입사각(j)과 출사 평면(414a)으로부터의 출사각 γ8과의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 45는 α1=15˚인 경우의 관계를 도시하고 있고, 도 46은 α1=20˚인 경우의 관계를 도시하고 있으며, 도 47은 α1=25˚인 경우의 관계를 도시하고 있다. 또한 도 45 내지 도 47˚는, α2, β2를 파라미터로 한 경우의 관계를 도시하고 있다. 도 45 내지 도 47의 관계는 n1=1.4, n2=1.6, n0=1.0으로 한 경우에 구해진 것이다.
도 45 내지 도 47을 참조하면 명백한 바와 같이, 입사각(j), 즉 프리즘 요소의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사져 입사 평면(412a)에 입사되는 광(L)의 입사각이 커지면, 출사각 γ8, 즉 프리즘 요소의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사져 출사 평면(414a)으로부터 출사되는 광(L)의 출사각도 커진다.
또한, 도 45 내지 도 47로부터 명백한 바와 같이, 출사각 γ8에 대해서는, 제4 면(414c)이 출사 평면(414a)이 이루는 각도 β2가 가장 영향을 준다. 따라서, 각도 β2는 85˚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
도 48에 있어서, 원형의 플롯은, 입사 평면(412a)에의 입사광의 입사 각도와 휘도의 관계를 도시하고 있고, 사각형의 플롯은 출사 평면(414a)으로부터의 출사광의 출사 각도와 휘도의 관계를 도시하고 있다. 각도 0˚의 방향이란, 입사 평면(412a) 및 출사 평면(414a)의 법선 방향이다. 마이너스의 각도의 광은, 프리즘 요소의 배열 방향에서의 한쪽으로부터 다른쪽으로 경사지는 방향으로 진행하는 광이다.
도 48에 도시하는 휘도의 각도 분포는, 이하의 파라미터의 광학 부품(410)에 의해 얻은 것이다.
프리즘 요소의 주기 0.3 ㎜,
α1=17˚
β1=89˚
α2=16˚,
β2=76˚,
t1=0.25 ㎜,
t2=0.25 ㎜,
t=0.44 ㎜
매체(416): 공기층
제1 프리즘 어레이의 굴절률: 1.4
제2 프리즘 어레이의 굴절률: 1.6
도 48에 도시하는 바와 같이, 입사광의 휘도는, 입사 평면(412a)의 법선에 대하여 대칭인 각도 분포를 갖고 있었다. 이 입사광이 광학 부품(410)에 입사되어 출사 평면(414a)으로부터 출사되면, 그 출사광에서는, 도 48에 도시하는 바와 같이, 프리즘 요소의 배열 방향에서의 다른쪽으로부터 한쪽으로 경사지는 방향으로 진행하는 성분이 저감되어 있었다. 따라서, 광학 부품(410)은, 광의 출사 방향을 제어하는 것이 가능한 것이 확인되었다.
이하, 전술한 광학 부품을 이용한 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 49에 도시하는 표시 장치(420)는, 조명 장치(422)와, 액정 패널(424)을 구비하고 있다. 조명 장치(422)는, 광학 부품(410), 도광판(426), 광원(428), 및 반사판(430)을 갖고 있다. 또한 조명 장치(422)는, 반사판(430)을 갖고 있지 않아도 좋다. 이 표시 장치(420)에서는, 도광판(426)의 단부면에 입사되는 광이, 광학 부품(410)에 입사된다. 광학 부품(410)에 입사되는 광의 일부가 액정 패널(424)의 배면에 입사되어 상기 액정 패널(424)의 표면으로부터 출사된다. 이 표시 장치(420)는, 광학 부품(410)을 구비하고 있기 때문에, 그 시야각이 제어되어 있다. 또한, 표시 장치(420)는, 광학 부품(410)을 구비하고 있기 때문에, 광의 이용 효율에 우수하다.
도 50은 다른 실시형태에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 50에 도시하는 표시 장치(420A)는, 조명 장치(422A) 및, 액정 패널(424)을 구비하고 있다. 조명 장치(422a)는, 광학 부품(410), 광원(428) 및, 확산판(432)을 구비하고 있다. 표시 장치(420A)에서는, 광원(428)으로부터의 광이 확산판(432)에 의해 확산되어 광학 부품(410)에 입사된다. 광학 부품(410)에 입사되는 광의 일부가 액정 패널(424)의 배면에 입사되어 상기 액정 패널(424)의 표면으로부터 출사된다. 표시 장치(420A)도, 표시 장치(420)와 마찬가지로, 광학 부품(410)을 구비하고 있기 때문에, 그 시야각이 제어되어 있다. 또한, 표시 장치(420A)도, 광의 이용 효율이 우수하다.
이번 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아닌 것으로 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 나타나고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은, 이동체에 탑재되는 표시 장치, 특히 유리면에 인접하여 배치되는 표시 장치 및 상기 표시 장치에 이용되는 배광 제어 패널에 유리하게 적용된다.
1, 101, 201: 배광 제어 패널, 2, 102: 볼록 (형상)부, 3, 103: 다른쪽 코너부, 4, 104: 한쪽 코너부, 5, 105: 다른쪽 측면, 6, 106: 한쪽 측면, 7, 107: 베이스체, 8: 흑색막(광흡수층), 9: 이(異)굴절률층, 10, 110: 표시 장치, 11, 111, 230: 백라이트(광원), 12, 112: 표시 유닛, 13, 113: 화살표, 14: 광원측 표면, 15: 홈, 25, 125: 휘도 확보 영역, 26, 27, 126, 127: 저휘도 영역, 30: 자동차, 31: 전면유리, 32: 시트, 33: 대시보드, 210: 배광 제어 시트, 211: 기재, 212: 볼록형부, 213: 제1 배광 제어면, 214: 제2 배광 제어면, 215: 광제어 부재, 220: 액정 패널, 310, 410: 광학 부품, 312: 제1 렌즈 어레이, 312a: 제1 렌즈 요소, 312b: 입사면, 314: 제2 렌즈 어레이, 314a: 제2 렌즈 요소, 314b: 출사면, 316: 차광부 어레이, 316a: 차광부, 316b: 공간, 320, 320A, 420, 420A: 표시 장치, 324, 424: 액정 패널, 326, 426: 도광판, 328, 428: 광원, 330, 430: 반사판, 332, 432: 확산판, 412: 제1 프리즘 어레이, 412a: 입사 평면, 412b: 제1 면, 412c: 제2 면, 414: 제2 프리즘 어레이, 414a: 출사 평면, 414b: 제3 면, 414c: 제4 면, 416: 매체, 422, 422A: 조명 장치.

Claims (38)

  1. 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형의 기재(基材)를 포함하는 배광 제어 패널(1)로서,
    상기 기재는 상기 기재의 광원측과 반대측의 일면에 형성된, 배광 제어용 볼록 형상부(2)를 복수개 포함하고,
    상기 복수의 볼록 형상부(2)는, 서로 평행하게 연장되도록 배치되며,
    상기 기재의 광원측 표면으로부터 입사된 광이 상기 볼록 형상부(2)의 표면 중 적어도 일부(6)로부터 출사되는 것을 억제하는 광투과 억제부를 포함하는 것인 배광 제어 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광투과 억제부는, 상기 볼록 형상부(2)의 표면 위에 형성된 광흡수층(8)을 포함하는 것인 배광 제어 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광투과 억제부는, 상기 볼록 형상부(2)의 표면 위에 형성되고, 상기 볼록 형상부를 구성하는 재료의 굴절률과는 상이한 굴절률을 갖는 이(異)굴절률층(9)을 포함하는 것인 배광 제어 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 볼록 형상부(2)는, 상기 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 단면이 삼각형상이고,
    상기 광투과 억제부는, 상기 볼록 형상부(2)에 있어서, 상기 단면에서의 상기 기재의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부 중 어느 한 쪽 코너부에 연속되는 한쪽 측면(6)으로부터, 상기 광이 출사되는 것을 억제하는 것인 배광 제어 패널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광투과 억제부는, 상기 기재의 광원측 표면이 평탄한 경우에 상기 광원측 표면으로부터 상기 기재에 입사된 광 중 상기 한쪽 측면으로부터 출사되는 광의 광로 중 적어도 일부를 가로막도록, 상기 광원측 표면 위에 형성된 광원측 광흡수층(8)을 포함하는 것인 배광 제어 패널.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광투과 억제부는, 상기 기재의 광원측 표면이 평탄한 경우에 상기 광원측 표면으로부터 상기 기재에 입사된 광 중 상기 한쪽 측면으로부터 출사되는 광의 광로와 교차하도록, 상기 광원측 표면에 형성된 홈(15)을 포함하는 것인 배광 제어 패널.
  7. 제4항에 있어서, 상기 볼록 형상부(2)에 있어서, 상기 한쪽 측면(6)의 조도(粗度)는, 상기 2개의 코너부 중 다른쪽 코너부에 연속되는 다른쪽 측면(5)의 조도보다 큰 것인 배광 제어 패널.
  8. 제7항에 있어서, 상기 한쪽 측면의 조도 A와, 상기 다른쪽 측면의 조도 B의 비율(A/B)은 3 이상 3000 이하인 것인 배광 제어 패널.
  9. 제4항에 있어서, 상기 2개의 코너부 중 어느 다른쪽 코너부(3)의 각도 α는 5˚이상 40˚이하이며, 상기 한쪽 코너부(4)의 각도 β는 60˚이상 90˚이하인 것인 배광 제어 패널.
  10. 광원(11)과,
    상기 광원(11) 위에 배치된, 제1항에 기재된 배광 제어 패널(1)과,
    상기 배광 제어 패널(1) 위에 탑재된 표시 유닛(12)을 포함하는 이동체 탑재용 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이동체 탑재용 표시 장치는, 이동체(30)에 있어서 유리면에 인접한 부위에 배치되는 것이고,
    상기 볼록 형상부(2)가 연장되는 방향과 수직인 방향은, 상기 유리면을 향하는 방향이 되도록 배치되는 것인 이동체 탑재용 표시 장치.
  12. 투광 재료로 이루어지는 판형 또는 시트형의 기재를 포함하는 배광 제어 패널(101)로서,
    상기 기재는, 상기 기재의 광원측의 일면에 형성된 배광 제어용 볼록 형상부(102)를 복수개 포함하고,
    상기 복수의 볼록 형상부(102)는, 서로 평행하게 연장되도록 배치되며, 상기 볼록 형상부가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 단면이 삼각형상이고,
    상기 기재의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하이며,
    상기 배광 제어 패널(101)의 광투과율은 70% 이상이고,
    상기 볼록 형상부(102)에 있어서, 상기 단면에서의 상기 기재의 표면과의 경계부에 위치하는 2개의 코너부 중 한쪽 코너부(104)의 각도 β는 60˚이상 90˚이하이며, 다른쪽 코너부(103)의 각도 α는 5˚이상 40˚이하이고,
    상기 볼록 형상부(102)의 표면 중, 상기 한쪽 코너부(104)에 연속되는 한쪽 측면(106)의 조도 A와, 상기 다른쪽의 코너부(103)에 연속되는 다른쪽 측면(105)의 조도 B의 비율(A/B)은 3 이상 3000 이하인 것인 배광 제어 패널.
  13. 제12항에 있어서, 상기 볼록 형상부(102)가 연장되는 방향과 수직인 방향에서의 상기 볼록 형상부(102)의 폭은 20 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하인 것인 배광 제어 패널.
  14. 광원(111)과,
    상기 광원(111) 위에 배치된, 제1항 또는 제2항에 기재된 배광 제어 패널(101)과,
    상기 배광 제어 패널(101) 위에 탑재된 표시 유닛(112)을 포함하는 이동체 탑재용 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 이동체 탑재용 표시 장치는, 이동체(30)에 있어서 유리면에 인접한 부위에 배치되는 것이며,
    상기 볼록 형상부(102)가 연장되는 방향과 수직인 방향은, 상기 유리면을 향하는 방향이 되도록 배치되는 것인 이동체 탑재용 표시 장치.
  16. 투광성을 갖는 시트형의 기재(211)에 1개 또는 복수개의 줄형상 볼록형부(212)를 포함한 배광 제어 시트(210)로서,
    상기 볼록형부(212)는, 기재(211) 표면과 이루는 각도가 예각 또는 직각으로서, 그 각도가 서로 상이한 2개 이상의 배광 제어면(213, 214)을 포함하고,
    2개의 상기 배광 제어면(213, 214) 중, 상기 기재 표면과 이루는 각도가 큰 배광 제어면(214)의 적어도 일부 영역에 광제어 부재(215)가 포함된 것인 배광 제어 시트.
  17. 제16항에 있어서, 상기 배광 제어면(214)의 전체면에 광제어 부재(215)가 포함되는 것인 배광 제어 시트.
  18. 제16항에 있어서, 상기 광제어 부재(215)는 흑색막인 것인 배광 제어 시트.
  19. 제16항에 있어서, 상기 광제어 부재(215)는 반사 방지막인 것인 배광 제어 시트.
  20. 제16항에 있어서, 상기 볼록형부(212)는 단면 삼각형상인 것인 배광 제어 시트.
  21. 제16항에 있어서, 한쪽 배광 제어면(213)과 기재 표면이 이루는 각도가 5˚ 이상 40˚이하, 다른쪽 배광 제어면(214)과 기재 표면이 이루는 각도가 60˚이상 90˚이하인 것인 배광 제어 시트.
  22. 제16항에 기재된 배광 제어 시트(210)와,
    화상 표시 패널을 포함하는 배광 제어 패널(201).
  23. 제22항에 있어서, 상기 화상 표시 패널은 광원(230)과 액정 표시 패널(220)을 포함한 표시 패널인 것인 배광 제어 패널.
  24. 제22항에 있어서, 상기 화상 표시 패널은 자발광형 화상 표시 패널인 것인 배광 제어 패널.
  25. 제22항에 기재된 배광 제어 패널(201)을 포함하는 이동체 탑재용 표시 장치.
  26. 일방향으로 배열된 복수의 제1 렌즈 요소(312a)를 가지는 제1 렌즈 어레이(312)와,
    일방향으로 배열된 복수의 제2 렌즈 요소(314a)를 가지는 제2 렌즈 어레이(314)와,
    일방향으로 서로 이격되어 배열된 복수의 차광부(316a)를 가지는 차광부 어레이(316)
    를 포함하고,
    상기 복수의 제1 렌즈 요소(312a)는 볼록형의 입사면을 가지며,
    상기 복수의 제2 렌즈 요소(314a)는 볼록형의 출사면을 가지며,
    상기 제1 렌즈 어레이(312)는, 일부의 입사광을, 상기 복수의 차광부(316a) 사이에서 집광하여 상기 제2 렌즈 어레이(314)에 결합하고, 상기 일부 입사광의 입사 방향이 상기 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 광축에 대하여 이루어지는 각도보다, 그 입사 방향이 상기 광축에 대하여 이루어지는 각도가 큰 다른 일부 입사광을 적어도 부분적으로 상기 복수의 차광부(316a) 중 어느 하나에 결합하는 것인 광학 부품(310).
  27. 제26항에 있어서, 상기 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 광축 위 및 상기 복수의 제2 렌즈 요소(314a)의 광축 위에, 상기 차광부가 위치하지 않는 것인 광학 부품.
  28. 제27항에 있어서, 인접하는 상기 제1 렌즈 요소(312a)의 경계와 인접하는 상기 제2 렌즈 요소(314a)의 경계 사이에, 상기 차광부(316a)가 위치하고 있는 것인 광학 부품.
  29. 제26항에 있어서, 상기 복수의 제1 렌즈 요소(312a)의 광축과 상기 복수의 제2 렌즈 요소(314a)의 광축이 서로 일치하고 있는 것인 광학 부품.
  30. 제26항에 있어서, 상기 복수의 제1 렌즈 요소(312a) 및 상기 복수의 제2 렌즈 요소(314a)는, 원통형 렌즈인 것인 광학 부품.
  31. 제26항에 기재된 광학 부품(310)과,
    광원(428)과,
    상기 광원(428)으로부터 출사되는 광을 상기 광학 부품(310)에 도광시키는 도광판(326)을 포함하는 조명 장치.
  32. 제31항에 기재된 조명 장치와,
    상기 조명 장치로부터 출사된 광을 수광하여, 출사하는 액정 패널(324)을 포함하는 표시 장치.
  33. 입사 평면(412a)과, 교대로 설치된 복수의 제1 면(412b)과 복수의 제2 면(412c)을 갖는 제1 프리즘 어레이(412)와,
    출사 평면(414a)과, 교대로 설치된 복수의 제3 면(414b)과 복수의 제4 면(414c)을 갖는 제2 프리즘 어레이(414)
    를 포함하고,
    상기 복수의 제1 면(412b) 및 상기 복수의 제2 면(412c) 중 인접하는 제1 면(412b)과 제2 면(412c)은, 상기 입사 평면(412a)에 대하여 경사져 있고, 서로 교차하는 면을 따라 연장되어 있으며, 상기 복수의 제1 면(412b)이 상기 입사 평면(412a)에 대하여 이루어지는 경사각은, 상기 복수의 제2 면(412c)이 상기 입사 평면(412a)에 대하여 이루어지는 경사각보다 작고, 상기 인접하는 제1 면(412b)과 제2 면(412c)과, 상기 입사 평면(412a)이 프리즘 요소를 구성하고 있으며,
    상기 복수의 제3 면(414b) 및 상기 복수의 제4 면(414c) 중 인접하는 제3 면(414b)과 제4 면(414c)은, 상기 출사 평면(414a)에 대하여 경사져 있고, 서로 교차하는 면을 따라 연장되어 있으며, 상기 복수의 제3 면(414b)이 상기 출사 평면(414a)에 대하여 이루어지는 경사각은, 상기 복수의 제4 면(414c)이 상기 출사 평면(414a)에 대하여 이루어지는 경사각보다 작고, 상기 인접하는 제3 면(414b)과 제4 면(414c)과, 상기 출사 평면(414a)이 프리즘 요소를 구성하고 있으며,
    상기 제1 프리즘 어레이(412)와 상기 제2 프리즘 어레이(414)는, 상기 제1 면(412b)과 상기 제3 면(414b)이 대면하고, 상기 제2 면(412c)과 상기 제4 면(414c)이 대면하도록, 이격되어 설치되어 있으며,
    상기 제1 프리즘 어레이(412)의 굴절률 및 상기 제2 프리즘 어레이(414)의 굴절률은, 상기 제1 프리즘 어레이(412)와 상기 제2 프리즘 어레이(414) 사이의 매체(416)의 굴절률보다 큰 것인 광학 부품(410).
  34. 제33항에 있어서, 상기 제4 면(414c)이 상기 출사 평면(414a)에 대하여 이루어지는 각도는, 85˚이하인 것인 광학 부품.
  35. 제34항에 있어서, 상기 매체(416)는 공기층인 것인 광학 부품.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제1 프리즘 어레이(412)의 굴절률은, 상기 제2 프리즘 어레이(414)의 굴절률보다 낮은 것인 광학 부품.
  37. 제33항에 기재된 광학 부품(410)을 포함하는 조명 장치(422).
  38. 제33항에 기재된 광학 부품(410)을 포함하는 표시 장치(420).
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