WO2005116698A1

WO2005116698A1 - 視野角制御シート

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Publication number: WO2005116698A1
Application number: PCT/JP2005/007911
Authority: WO
Inventors: Masahiro Goto
Original assignee: Dai Nippon Printing Co., Ltd.
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2005-12-08
Also published as: CN102073076A; JP2005338270A; CN1806187A; KR20080031447A; US20060245060A1; KR20080031445A; KR20060055476A; US7686463B2; US20100002306A1

Abstract

　画面の輝度の低下を抑制しうる視野角制御シートを提供する。断面形状が台形のレンズ部を所定の間隔で配列するとともに、隣り合うレンズ部間の楔形部には、レンズ部と同一又は異なる材料を充填し、楔形部は観察者側に先端を設けるとともに映像側に底面を設け、さらに少なくともその斜面部分をレンズ部の材料より低い屈折率の材質から形成する。

Description

明細書

視野角制御シート

技術分野

[0001] 本発明は、有機発光ダイオード（以下において「OLED」という。）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（以下にお!、て「LCD」 t 、う。）等の表示装置に好適に用いられる視野角制御用シートに関する。

背景技術

[0002] OLEDディスプレイや LCDなどでは、通常、観察者がどのような位置力も見ても良好な画像が得られるように、視野角が広いことが好まれる。例えば特許文献 1には、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成し、単位レンズは入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の屈折率 N1を有する材料にて形成されており、隣り合う単位レンズの間は、所定の屈折率 N2を有する材料が充填されて、る光拡散シートが開示されて、る。

[0003] 一方、例えば通勤電車の中で仕事をする場合等、周りの人から画面を覼かれては困ることがあり、このような場合にはディスプレイの観察者のみに見え、他人からは見えないような視野角の制御が望まれる。力かる要求に対して、例えば図 15に示すようなルーバータイプの視野角制御シートが開発されて使用されている。

特許文献 1：特開 2003 - 50307号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、ルーバータイプの視野角制御シートは、斜め方向の映像光を単純にカットしており、画面の輝度が低下するという問題があった。

[0005] そこで、本発明は、画面の輝度の低下を抑制しうる視野角制御シートを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0006] 以下、本発明につ、て説明する。

[0007] 請求の範囲第 1項に記載の発明は、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像側に底面を有し、さらに少なくともその斜面部分を構成する材料の屈折率 N2と、レンズ部を構成する材料の屈折率 N 1との間に

N2≤N1

なる関係が成立することを特徴とする視野角制御シートにより前記課題を解決しようとするものである。

[0008] 請求の範囲第 2項に記載の発明は、請求の範囲第 1項に記載の視野角制御シートにおいて、斜面部分が出光面の法線となす角度 Θ (度）が

3≤ Θ≤20

であることを特徴とする。

[0009] 請求の範囲第 3項記載の発明は、請求の範囲第 2項に記載の視野角制御シートにおいて、屈折率 N1と N2との間に、さらに

0. 8N1≤N2≤0. 98N1

なる関係が成立することを特徴とする。

[0010] 請求の範囲第 4項に記載の発明は、請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の視野角制御シートにおいて、屈折率 N1と N2との間に、さらにまた、

Nl -0. 01≤N2

なる関係が成立することを特徴とする。

[0011] 請求の範囲第 5項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜4項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シートにおいて、屈折率 N1と N2との比

N2/N1 =R

とするとき、さらに楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度 0 (度）との間に、

-0. Ol <R-cos 0 < 0. 002

なる関係が成立することを特徴とする。

[0012] 請求の範囲第 6項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜5項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シートにおいて、楔形部の断面形状は略二等辺三角形であることを特徴とする。 [0013] 請求の範囲第 7項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜5項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シートにおいて、楔形部の二つの斜面が出光面の法線となすそれぞれの角度は、一方の側が他方の側より大であることを特徴とする。

[0014] 請求の範囲第 8項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜7項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シートにおいて、斜面部分が、観察者側面となす角が映像側と観察者側とで異なるように、曲線、及び又は折れ線状の断面形状を持つことを特徴とする。

[0015] 請求の範囲第 9項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜8項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シートにぉ、て、楔形部に光吸収効果があることを特徴とする。

[0016] 請求の範囲第 10項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜9項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シートにおいて、楔形部に光吸収粒子が添加されていることを特徴とする。

[0017] 請求の範囲第 11項に記載の発明は、請求の範囲第 10項に記載の視野角制御シートにおいて、光吸収粒子の平均粒径が 1 μ m以上で、底面幅長の 2Z3以下であることを特徴とする。

[0018] 請求の範囲第 12項に記載の発明は、請求の範囲第 10項又は第 11項に記載の視野角制御シートにおいて、光吸収粒子の添加量が 10〜50体積％であることを特徴とする。

[0019] 請求の範囲第 13項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜12項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートにおいて、少なくとも一面側に、 AR、 AS、 AG、タツチセンサ一のうちのいずれか、又はこれらの内複数の付加機能が付与されていることを特徴とする。

[0020] 請求の範囲第 14項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜13項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートが接着されていることを特徴とする表示装置である。

[0021] 請求の範囲第 15項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜13項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートを横ストライプに配置したことを特徴とする表示装置である。

[0022] 請求の範囲第 16項に記載の発明は、請求の範囲第 1〜13項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートが映像源の観察者側に 1枚、又は略直交して 2枚積層されて

V、ることを特徴とする表示装置である。 [0023] 請求の範囲第 17項に記載の発明は、請求の範囲第 16項に記載の表示装置において、底面幅長は、一画素の大きさの 1Z1. 5以下であることを特徴とする。

発明の効果

[0024] 本発明によれば、輝度の低下を抑制しうる視野角制御シートを得ることができる。また本発明の視野角制御シートによれば、画像のコントラストを向上させることができる。本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]本発明の第一実施形態にかかる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。

[図 2]第二実施形態にかかる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。

[図 3]第三実施形態に力かる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。

[図 4]第四実施形態に力かる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。

[図 5]第五実施形態に力かる視野角制御シートの一方向の断面を示す図である。

[図 6]視野角制御シートの楔形部の斜面で反射した光が、観察者側に到達する状況を例示する断面模式図である。

[図 7]視野角制御シートから垂直に光を射出するように、光をレンズ部に入射させる条件を検討するための図である。

[図 8]視野角制御シートから 10° の傾きを持って射出されるように、光をレンズ部に入射させる条件を検討するための図である。

[図 9]低屈折率部の形状の諸態様を示す図である。

[図 10]楔形部の斜面の形状が別な態様を示す視野角制御シートの断面を表す図である。

[図 11]視野角制御シートの構成の一例を示す図である。

[図 12]視野角制御シートの構成の他の一例を示す図である。

[図 13]視野角制御シートの構成の、さらに他の一例を示す図である。

[図 14]視野角制御シートを備えた表示装置の構成の一例を示す図である。

[図 15]従来の視野角制限シートの一例を示す図である。符号の説明

Sl、 S2、 S3、 S4、 S5、 S9、 S10、 Sl l 視野角制御シ -ト 11、 21、 31、 41、 51

、 61、 71、 91 映像側ベースシート

12、 22、 32、 42、 52、 62、 72、 92 レンズ部

13、 23、 33、 43、 53、 63、 73、 93 観察者側ベースシ -卜

14、 24、 34、 44、 54 楔形部

35、 55 レンズ間咅盼

17、 27、 37、 47、 57 底面

120 表示装置

Ll l、 12、 13、 21、 22、 23、 31、 32、 33、 41、 42、 43、 51、 52、 53 光線 L14、 24、 34、 44、 54 底面へ入射する光

L15、 25、 37、 45、 55 外光

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

[0028] 図 1は、本発明の第一実施形態にかかる視野角制御シート S1の一方向の断面を示す図である。図 1においては、図面左側に映像光源が配置され、図面の右側に観察者が位置している。この視野角制御シート S1は、映像側力も観察者方向に順に、映像側ベースシート 11、レンズ部 12、観察者側ベースシート 13が張り合わされて形成されている。レンズ部 12は、屈折率が N1の物質で形成されている。さら〖こ、図では上下に隣接するレンズ部 12、 12の斜辺に挟まれた断面形状三角形の部分は、レンズ部 12の屈折率 N1より低い屈折率 N2を有する物質で埋められている。以後の説明にお、てはこの低屈折率物質で埋められて、る部分を「楔形部 14」 t 、う。楔形部 1 4は、観察者側に先端、映像側に底面 17を備えている。

[0029] レンズ部 12の屈折率 N1と、楔形部 14の屈折率 N2との比は、視野角制御シート S 1の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、楔形部 14とレンズ部 12とが接する斜辺が、出光面の法線 V (当該視野角制御シート S1に対する垂直入射光に平行な線)となす角度は所定の角度 Θ に形成されている。

[0030] 本発明では、映像光を楔形部の斜面部で全反射し、視野角を狭くするために、上記 Θェを 3〜20度の範囲としている。全反射面の角度設定は結像面と本視野角制御シートとの間隔や映像の解像度、必要な視野角輝度等により最適な値が異なるものである。ゴーストの発生等による解像度の低下を抑制するためには 0 を 3〜5度程度とすることで、全反射した映像光とそのまま透過する映像光との位置的なズレを少なくする必要がある。また、結像面と本シートとの間隔が広い場合にもゴースト等による解像度低下が著しくなるので、同様に Θ を小さくする必要がある。これに対し、輝度上昇効果を十分に発揮させるためには Θ を 5〜20度程度とすることも必要であると考えられる。このように視野角や、結像面と、本視野角制御シートとの間隔を適宜勘案して設計することで、 Θ としての最適値を決定する必要がある。また、屈折率差についても同様で、広範囲に輝度上昇効果を得るためには屈折率差を大きくする。一方、輝度上昇効果は正面近傍のみ求め、それよりもゴーストによる解像度低下を抑制するためには屈折率差を小さくすればよい。すなわち、結像面と本視野角制御シートとの間隔が広い場合、解像度に重きをおく場合には Θ を小さぐ屈折率差藻小さくするほうが有利である。一方、その逆に輝度上昇効果を大きく広い範囲に得たい場合、結像面と本視野角制御シートとの間隔が狭い場合には、 Θ を大きくし、屈折率差を大きくしたほうが有利となる。

以上の考慮を総合的に見た場合、通常 0 は 3〜20度とする。 Θ が 20度を超えると正面での十分な輝度上昇効果が低下してゆき、解像度の低下のみが顕著なものとなる。またゴーストが生じやすくなる。 Θ 力 ¾度未満であると、観察者側正面に拡散光が到達せず、輝度の向上効果が得られない。金型作製の難易度を考慮した場合、安定的に生産できる範囲としては、 Θ は 5度以上であることが好ましい。 Θ 力^〜 5度近辺では、開口率を大きくしてコントラストを向上できる。しかし、 Θ 力^度近傍の拡散光を収束して 0度の輝度を向上させる効果は弱くなる。すなわち、 Θ 力^〜 5度の範囲では、収束効果は小さくなるので輝度上昇効果は若干少なくなり、その影響でゴ一ストは発生しに《なる。 Θ を 3〜5度の範囲程度に小さくしても、開口を大きくできるので、正面輝度は若干し力低下しない。しかし、金型の作製や、レンズ成型の難易度を考慮した場合、 Θ は 5度以上であることがさらに好ましい。なお、本項での 0 に関する説明は、以降に説明する 0 〜θ についてもあてはまるものとする。また、本実施形態を含めて本明細書の各実施形態においては、楔形部の断面形状が三角形状である場合について説明している力本発明はこれに限定されるものではなぐ楔形部の断面形状は例えば台形であっても良い。

[0032] 楔形部 14は、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。

また、映像側ベースシート 11、及び観察者側ベースシート 13は、レンズ部 12と略同一の屈折率を有する材料にて構成されて、る。観察者側ベースシート 13の外側面には、観察者側に AR、 AS、 AGうち、少なくとも一の機能を備えている。ここ〖こ「AR」とはアンチリフレクションの略で、レンズ表面に入光する光の反射率を抑える機能を、う。また、「AS」とはアンチスタティックの略で、帯電防止の機能をいう。また「八。」とはアンチグレアの略で、レンズの防眩性機能をいう。本第一実施形態に力かる視野角制御シート S1においてはこれらの機能の内一つだけを持たせてもよぐまた複数の機能を併せ持たせてもよい。

[0033] 次に視野角制御シート S1のレンズ部 12内に入光した光の光路について、図 1を参照しつつ簡単に説明する。なお、図 1において、光 L11〜L15の光路は模式的に示されたものである。いま、映像光源側からレンズ部 12の中央部付近に入射した垂直光 L11は、そのまま視野角制御シート S1の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側から所定の角度をもってレンズ部 12の端部付近に入射した入射光 L 12 は、屈折率 N1のレンズ部 12と屈折率 N2の楔形部 14との屈折率差により斜辺にて全反射され、観察者側に垂直光として出光される。映像光源側カゝらレンズ部 12の端部付近に大きな角度をもって入射した光 L13は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向の小さな角度をもって、垂直光に近い角度となって観察者側に出光される。底面 17から楔形部 14に直接入射する光 L14は、楔形部 14の内部に入光する。楔形部 14は着色されているので、光 L14は楔形部 14にて吸収され、観察者側に至ることはない。さらに観察者側力斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光 L15は、レンズ部 12と楔形部 14との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部 14の内部に入光する。外光 L15は着色された楔形部 14に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。このようにして断面方向に視野角を制御することが可能かつ、輝度の低下を抑制することができ、コントラストの高 V、視野角制御シートを得ることができる。

[0034] 図 2は、第二実施形態にかかる視野角制御シート S2の一方向の断面を示す図である。

図 2においても、図面左側に映像光源が配置され、図面の右側に観察者が位置している。

この視野角制御シート S2は、映像側から観察者方向に順に、映像側ベースシート 21 、レンズ部 22、観察者側ベースシート 23が張り合わされて形成されている。レンズ部 22は、屈折率が N1の物質で形成されている。さら〖こ、図では上下に隣接するレンズ部 22、 22の斜辺に挟まれた断面形状三角形の部分は、レンズ部 22の屈折率 N1より低、屈折率 N2を有する物質で埋められて、る。以後の説明にお、てはこの低屈折率物質で埋められている部分を「楔形部 24」という。楔形部 24は、観察者側に先端、映像側に底面 27を備えている。

[0035] レンズ部 22の屈折率 N1と、楔形部 24の屈折率 N2との比は、視野角制御シート S 2の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、楔形部 24とレンズ部 22とが接する斜辺が、出光面の法線 V (当該視野角制御シート S2に対する垂直入射光に平行な線)となす角度は所定の角度 Θ

2に形成されている。

[0036] 楔形部 24は、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。

また、映像側ベースシート 21、及び観察者側ベースシート 23は、レンズ部 22と略同一の屈折率を有する材料にて構成されて、る。観察者側ベースシート 23の外側面には、観察者側に AR、 AS、 AGうち、少なくとも一の機能を備えている。本実施形態にお!ヽてもこれらの機能の内一つだけを持たせてもよぐまた複数の機能を併せ持たせてもよい。

[0037] 図示の視野角制御シート S2は、その底面 27にブラックストライプ (レンズ部 22がー次元方向に配列されている場合。二次元方向に配列されている場合には、多数の円形の黒色面である。）BSが形成されている。また、楔形部 24の内部にはレンズ部 22 の屈折率 N1より低い屈折率 N2を有する材料が充填されている。カゝかる構成を有する視野角制御シート S2によっても、映像光源側力もの各入射光 L21〜L23は第一実施形態に力かる視野角制御シート S1における入射光 L11〜L13と同様の光路をたどる。また、底面 27のブラックストライプ BSに入射した光 L24はブラックストライプ B Sにより吸収される。さらに観察者側力斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光 L25は、レンズ部 22と楔形部 24との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部 24の内部に入光する。外光 L25は着色された楔形部 24に吸収される。した力て観察者側力もの視野による画像のコントラストが向上する。したがって、視野角制御シート S2によっても、第一実施形態に力かる視野角制御シート S1と同様の効果、すなわち断面方向に視野角を制御することが可能かつ、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートを得ることができる。

[0038] 図 3は、本発明の第三実施形態の視野角制御シート S3を示している。この視野角制御シート S3は、映像側から観察者側方向に順に、映像側ベースシート 31、レンズ部 32、観察者側ベースシート 33が張り合わされて配置されている。レンズ部 32は高屈折率 N1を有する物質により形成されている。さらに、図において上下方向に隣接するレンズ部 32、 32の斜辺には、 N1より小さな屈折率 N2を備え透明な物質により形成された層 34 (以下「透明低屈折率層 34」という。）が形成されている。また隣接するレンズ部 32の間に挟まれた断面形状三角形の部分は、レンズ部 32の屈折率 N1と略同一の屈折率を有する物質が充填されて、る。以後の説明にお、てはこの断面形状三角形の部分を「レンズ間部分 35」ということもある。

[0039] レンズ部 32の屈折率 N1と、透明低屈折率層 34の屈折率 N2との比は、視野角制御シート S3の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、透明低屈折率層 34とレンズ部 32とが接する斜辺が、出光面の法線 V (当該視野角制御シート S3に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度 Θ に形成されている

3

。これらについて、後に詳述する。

[0040] レンズ部 32は通常電離放射線硬化性を有するエポキシアタリレートなどの材料にて構成されている。透明低屈折率層 34は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されている。また、レンズ間部分 35は、カーボン、顔料又は所定の染料等にて所定濃度に着色されている。また、映像側ベースシート 31、及び観察者側ベースシート 33は、レンズ部 32と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート 33の外側面には、上記第一実施形態にかかる視野角制御シート SIと同様に、観察者側に AR、 AS、 AGうち、少なくとも一の機能が備えられている。

[0041] 力かる構成を有する視野角制御シート S3によっても、映像光源側からの各入射光 L31〜L33は第一実施形態に力かる視野角制御シート S1における入射光 L11〜L 13と同様の光路をたどる。また、着色されたレンズ間部分 35の底面 37に入射する光 L34は、着色されたレンズ間部分 35の内部に入光して吸収され、観察者側に至ることはない。さらに、観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光 L37は、レンズ部 32と透明低屈折率層 34との屈折率差によっても全反射されることなく透明低屈折率層 34を透過し、着色されたレンズ間部分 35の内部に入光して吸収される。したがって観察者側力もの視野による画像のコントラストが向上する。したがって、第一実施形態に力かる視野角制御シート S1と同様の効果、すなわち断面方向に視野角を制御することが可能かつ、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートを得ることができる。

[0042] 図 4は、本発明の第四実施形態に力かる視野角制御シート S4の断面を示している。この視野角制御シート S4は、映像側から観察者の方向に順に、映像側ベースシート 41、レンズ部 42、観察者側ベースシート 43が張り合わされて配置されている。レンズ部 42は高屈折率 N1を有する物質により形成されている。さら〖こ、図面上下方向に隣接するレンズ部 42、 42にはさまれた断面形状三角形の部分には、 N1より小さな屈折率 N2を備えた透明な物質 (以下において「透明低屈折率物質 46」という。 )中に光吸収粒子 49が添加された材料で充填されている。以降の説明においては、この透明低屈折率物質 46が充填されている部分を「楔形部 44」と呼ぶ。楔形部 44は、観察者側に先端、映像側に底面 47を備えて、る。

[0043] 本実施形態においては、レンズ部 42の屈折率 N1と、透明低屈折率物質 46の屈折率 N2との比は、視野角制御シート S4の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、楔形部 44とレンズ部 42とが接する斜辺力出光面の法線 V (当該視野角制御シート S4に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度 Θ に

4 形成されている。

[0044] レンズ部 42は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアタリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率物質 46として通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアタリレートなどの材料が使用されている。光吸収粒子 49は市販の着色榭脂微粒子が使用可能である。また、映像側ベースシート 41、及び観察者側ベースシート 43は、レンズ部 42と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート 43の観察者側には、本実施形態においても、上記第一実施形態にかかる視野角制御シート S1と同様に、観察者側に AR、 AS、 AGうち、少なくとも一の機能を備えている。

[0045] 次に視野角制御シート S4のレンズ部 42内に入光した光の光路について、図 4を参照しつつ簡単に説明する。なお、図 4において、光 L41〜L43、及び L44の光路は模式的に示されたものである。いま、図 4において、映像光源側からレンズ部 42の中央部付近に入射した垂直光 L41は、そのまま視野角制御シート S4の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側カゝらレンズ部 42の端部付近に斜めに入射した光 L42は、レンズ部 42と透明低屈折率物質 46との屈折率差により斜辺にて全反射され、垂直光となって観察者側に出光される。映像光源側カゝらレンズ部 42の端部付近にさらに大きな角度をもって、入射した光 L43は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向に入射時よりも小さな角度をもって、垂直光に近、角度で観察者側に出光される。楔形部 44の底面 47に入射する光 L44は、楔形部 44の内部に入光して、光吸収粒子 49に吸収され、観察者側に至ることはない。さらに、観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光 L45は、レンズ部 42と楔形部 44との屈折率差によっても全反射されることなく楔形部 44の内部に入光する。外光 L45は楔形部 44の光吸収粒子 49に吸収される。したがって観察者側力もの視野による画像のコントラストが向上する。このようにして映像側力も様々な角度をもって入射する光が観察者側から、出光面法線方向あるいはそれに近い方向に出光されるので、視野角を制御しつつ、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シートを得ることがでさる。

[0046] 図 5は、本発明の第五実施形態の視野角制御シート S5を示している。この視野角制御シート S5も、映像側から観察者方向に順に、映像側ベースシート 51、レンズ部 5 2、観察者側ベースシート 53が張り合わされて配置されている。レンズ部 52は高屈折率 Nlを有する物質により形成されている。さらに、前面において上下に隣接するレンズ部 52、 52の斜辺には、 N1より小さな屈折率 N2を備え透明な物質により形成された層 54 (以下「透明低屈折率層 54」という。）が形成されている。また隣接するレンズ部 52の間に挟まれた断面形状三角形の部分は、 N2より高い屈折率を有する物質 5 8中に光吸収粒子 59が添加された材料が充填されて、る。以後の説明にお、てはこの断面形状三角形の部分を「レンズ間部分 55」という。

[0047] レンズ部 52の屈折率 N1と、透明低屈折率層 54の屈折率 N2との比は、視野角制御シート S5の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、透明低屈折率層 54とレンズ部 52とが接する斜辺が、出光面の法線 V (当該視野角制御シート S5に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度 Θ に形成されている

5

[0048] レンズ部 52は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアタリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率層 54は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されて!ヽる。光吸収粒子 59は市販の着色榭脂微粒子が使用可能である。また、映像側ベースシート 51、及び観察者側ベースシート 53は、レンズ部 52と略同一の屈折率を有する材料にて形成されている。観察者側ベースシート 53の観察者側には、本実施形態においても、上記第一実施形態に力かる視野角制御シート S1と同様に、観察者側に AR、 AS、 AGうち、少なくとも一の機能を備えている。

[0049] 次に視野角制御シート S5のレンズ部 52内に入光した光の光路について、図 5を参照しつつ簡単に説明する。なお、図 5においても、光 L51〜L54の光路は模式的に示されたものである。図 5において、映像光源側力もレンズ部 52の中央部付近に入射した垂直光 L51は、そのまま視野角制御シート S5の内部を直進して通過し、観察者に至る。

[0050] 映像光源側カゝらレンズ部 52の端部付近に角度をもって入射した光 L52は、レンズ部 52と透明低屈折率層 54との屈折率差により斜辺にて全反射され、垂直光となって観察者側に出光される。映像光源側カゝらレンズ部 52の端部付近にさらに大きな角度をもって入射した光 L53は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向に入射時より小さな角度をもって、垂直光に近い状態で観察者側に出光される。また、映像側からレンズ間部分 55に入光した光 L54も、光吸収粒子 59に吸収され、観察者側に反射光となって、出光されることがない。さらに、観察者側から斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する外光 L55は、レンズ部 52と透明低屈折率層 54との屈折率差によつても全反射されることなくレンズ間部分 55の内部に入光する。外光 L55はレンズ間部分 55の光吸収粒子 59に吸収される。したがって観察者側力もの視野による画像のコントラストが向上する。このようにして、広い視野角をもち、輝度の低下を抑制し、コントラストの高い視野角制御シート S5を得ることができる。

[0051] 第四実施形態及び第五実施形態にかかる視野角制御シート S4、 S5における光吸収粒子 49、 59は、平均粒径が 1 μ m以上で、楔形部 44の底面 47、あるいはレンズ間部分 55の底面 57幅長さの 2Z3以下であることが好ましい。光吸収粒子 49、 59の大きさが小さすぎると、十分な光吸収効果を得ることができない。一方、光吸収粒子 4 9、 59の大きさが大きすぎると、製造時に、底面 47、 57から楔形部 44、あるいはレンズ間部 55の内部に充填しに《なり好ましくない。また、第四実施形態及び第五実施形態に力かる視野角制御シート S4、 S5における光吸収粒子 49、 59は、楔形部 44、あるいはレンズ間部分 55の全体の体積に対して 10〜50体積％であることが好ましい。力かる比率を維持することによって、十分な光吸収効果を保ちつつ、容易な製造条件を与えることができる。

[0052] 図 6は、視野角制御シートの楔形部の斜面で反射した光が、観察者側に到達する状況を例示する断面模式図である。上段、中段、及び下段の各図において表されている視野角制御シート 60A、 60B、 60Cは、図面左側が映像側、右側が観察者側とされている。各シートには、図面左側から映像側ベースシート 61、レンズ部 62、及び観察者側ベースシート 63がこの順に配置されている。レンズ部 62には、その先端（頂点)を観察者側に向けて楔形部 64が配設されている。各楔形部 64の斜面が、出光面法線 Vとなす角度は Θ は 3〜20度に形成されている。

6

[0053] 上段、中段、及び下段の各図において表されている視野角制御シート 60A、 60B、 60Cは、レンズ部を構成する材料の屈折率 N1と、斜面部分を構成する材料の屈折率 N2との比の大小により、 3つの場合について比較して示している。上段の視野角制御シート 60Aは、 R=N2/N1 の値力、さい場合、すなわちレンズ部 62の屈折率 N1が斜面部の屈折率 N2より大きな度合いが以下に説明する視野角制御シート 6 OB、 60Cより大である場合であり、図の Aの範囲で全反射する。

[0054] 中段の視野角制御シート 60Bは、

R-cos Θ =0

6

となる場合であり、全反射した光が正面に到達する境界であって、図の Bの範囲で全反射する。

[0055] 下段の視野角制御シート 60Cは、 Rが大きな値をとる場合であり、反射光が正面まで行かず、図の Cの範囲で全反射する。本発明においては、実用上の特性を加味した上で、

-0. Ol <R-cos 0 く 0. 002

6

なる関係を満たすことが好まし、として、る。

[0056] (R-cos Θ )の値が— 0. 01以下であると全反射する光線が多くなり、広い角度で

6

全反射光が観察されるため、特に斜め方向から全反射光が観察された場合には、ゴ一スト画像と実映像との距離が大きくなる。この結果、ゴースト画像が非常に目立ってしまい、映像画質を低下させてしまう。

[0057] 一方、（R— cos 0 )の値が 0. 002以上になると、全反射する光線が少なく有効映

6

像光が観察者に届きにくくなる。このため、輝度の上昇効果を十分に得ることができない。

[0058] 次に、図 7及び図 8を用いて、本発明の第三実施形態に力かる視野角制御シート S 3の単位レンズ部 32に入射した視野角制御シート S3内の全ての光が斜辺にて全反射される条件にっ、て検討する。

[0059] 映像側力もシート内への入射角が 90度に近づくほど、視野角制御シート S3の斜辺で全反射がされに《なる。そこで、もっとも浅い入射角、すなわち映像側入光面に限りなく平行に近くかつシート内に入射した光が斜辺で全反射され得る条件を求めれば、それ以外の入射光は全て斜辺にお!ヽて全反射されることになる。

[0060] 図 7は、視野角制御シート S3内において、視野角制御シート S3の斜辺で反射した光 L32が出射面に対して垂直に出射する場合の光路を示す図である。図 7において、映像光源は図面下方に、観察者は図面上方に位置するものとする。また映像側べースシート 31、及び観察者側ベースシート 33は説明の簡略ィ匕のため省略している（図 8において同じ。 ) o

[0061] 図 7において、斜辺に入射した光 L32が、斜辺の A点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、

sin (90。一 θ ) =N2/N1

3

であるから、垂直光 L32が常に全反射されるためには、

(式 1) sin (90° — Θ )≥N2/N1

3

なる条件を満たす必要がある。ここで sin (90° — 0 )の値は常に 1. 0より小であるから、式 1は実質的には

N2≤N1

[0062] また、斜辺の A点にて全反射される光 L32が、入光面の B点にぉ、て映像側入光面に限りなく平行に近くかつシート内に入射する光である条件（臨界条件）は、大気の屈折率を 1とした場合、スネルの法則により、

sin2 0 = 1/N1

3

であるから、 B点力もシート内に入射する光は、全て、

(式 2) sin2 0 < 1/N1

3

なる条件を満たしている。

[0063] すなわち、式 1、式 2が、視野角制御シート S3の単位レンズ部 32に入射した視野角制御シート S3内の全ての光が斜辺にて全反射され得る条件となる。

[0064] なお参考のために図 8を参照しつつ、視野角制御シート S3のレンズ部に入射して、斜辺に反射され、その結果出光面法線に対して 10° の傾きとなる光 L35の光路について以下に簡単に説明する。

[0065] 図 8において、視野角制御シート S3内で斜辺に入射した光 L35が、斜辺の A点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、

sin (80。一 θ ) =N2/N1

3

であるから、常に全反射されるためには、

(式 3) sin (80° — Θ ) >N2/N1 なる条件を満たす必要がある。

[0066] また、光が入光面の B点において映像側入光面に限りなく平行に近くかつシート内に入射する光である条件（臨界条件）は、大気の屈折率を 1とした場合、スネルの法貝 IJにより、 sin (20 +10。 )=1/N1

3

であるから、 B点からシート内に入光する光は常に、

sin (20 +10。 Xl/Nl

3

すなわち

(式 4) Nl<l/sin(20 +10。 )

3

なる条件を満たしている。

[0067] 次に 0 が製造条件等を考慮した場合に好ましい範囲とされる 5° 〜20° であると

3

して、その範囲においてさらに具体的に N1と N2の値を考察する。 5° く 0 く 20°

3 の範囲においては、

0.940く sin (90° — θ )<0.996

3

であり、式 1により、 N2/N1の値はこれより小さいから

(式 5) N2/NK0.940

[0068] 一方、 5° < Θ < 20° の範囲では、

3

1.56<l/sin20 <5.76

3

であるから、式 2より、

(式 6) NK1.56

さらに、入手しうる現実の材料を考慮した場合、 N2の最小値は 1.30なので、

N2/N1>1.30/1.56 = 0.83

したがって上式と式 6から

(式 7) 0.83く N2ZN1く 0.940

上記式 6及び式 7が 5° < Θ <20° の範囲で、映像側力シート内に入光した全ての光が斜辺において全反射されるために N2ZN1の値がとりうる範囲である。本発明においては、上記シートの製造条件や、さらに実用上の性質を加味した上で、

0.80く N2ZN1く 0.98

と規定している。 [0069] 図 9は、低屈折率部 4の形状の諸態様を示す図である。この低屈折率部 4は、隣接する二つの単位レンズ 2、 2の斜辺により形成される略三角形の形状を有している。図 9 (a)は、斜辺が直線にて形成されている場合を表している。この場合には、斜辺と出光面法線とがなす角度 Θ は斜辺上のどの点においても一定である。図 9 (b)は、

11

斜辺が滑らかな曲線で形成されている場合を表している。また図 9 (c)は、斜辺が 2本の直線にて構成されている場合を示している。これらの場合、斜辺と出光面法線とがなす角度 0

12、又は 0

13若しくは 0

14は、斜辺上の位置により異なる。本発明において図 9 (b)や図 9 (c)の場合のように斜辺と出光面法線のなす角度が一定でな、ときは、斜辺の長さの 90%以上において、以上に説明してきた式 1〜7の各条件を満たせば本発明の効果を得ることができる。

[0070] 図 10は、楔形部の斜面の形状が別な態様を示す視野角制御シート 70の断面を表している。この楔形部 74の断面形状は、その頂点を観察者側に向けた鋭角三角形をなしている。該鋭角三角形の上側斜面と出光面法線 VIとのなす角度は、 0度である。一方、鋭角三角形の下側斜面と出光面法線 V2とのなす角度 Θ は、約 10度である。図 10に示すように、出光面法線に対する角度が、上側斜面より下側斜面の方が大であるとき、楔形部を水平方向に配置した横ストライプで表示装置を構成することにより（図 11参照）、通常、表示装置ではやや上方力見る場合が多いので、映像源力もの上方向の光に対して透過率が高ぐ観察者側の輝度をより向上させることができる。

[0071] 図 11〜13は、本発明の視野角制御シートの構成の一例を示す図である。図 11に示される視野角制御シート S90は、垂直断面形状が水平方向に一定な単位レンズ 9 2を備えている。映像側にはベースシート 91が、観察者側にはベースシート 93が配置されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されている力実際にはこれらは貼り合わされて、る。

[0072] また、図 12に示される視野角制御シート S10は水平断面形状が垂直方向に一定な単位レンズ 102を備えている。映像側にはベースシート 101が、観察者側にはべースシート 103が配置されている。

[0073] さらに、図 13に示されている視野角制御シート S11においては、半載円錐状の単位レンズが垂直平面上に二次元状に配列されている。各単位レンズの半歳円錐の頂部平面は同一面上に形成されており、この平面にベースシート 111が貼り合わされて、る。ベースシート 111と単位レンズ 112との間の空隙は低屈折率の材料で埋められており、低屈折率部 114を形成している。図 11〜13のいずれに示されている視野角制御シート S9、 S10、 S 11の構成によっても本発明による効果を得ることができる。

[0074] 図 14は、本発明にかかる視野角制御シートを備えた表示装置 120の構成を示している。図 14において、紙面手前左下方向が映像側であり、紙面奥側右上方向を観察者側とする。本発明の表示装置 120は、映像側カゝら順に、液晶ディスプレーパネル 121と、レンズ部が垂直方向に配列された視野角制御シート 122と、レンズ部が水平方向に配列された視野角制御シート 123と、フレネルレンズ 124、及び AR、 AS、 AGうち、少なくとも一の機能が備えられている機能性シート 125とを備えている。なお、視野角制御シート 122と視野角制御シート 123との配置を入れ替えてもよい。図 14にお!/ヽてはこれらが互いに離れて表されて!/、るが、これは図面の理解のためであり、実際にはこれらは互いに接する力、又は接着されている。

[0075] なお、本発明の表示装置 120において、視野角制御シートの楔形部底面の幅は、表示装置 120の一画素の大きさの 1Z1. 5以下であることが好ましい。かかる比率を保つことによって、モアレ模様の発生を抑制することができる。また本発明において、「視野角制御シート」とは、 2枚の視野角制御シート 122と視野角制御シート 123との組み合わせを構成の中核とするが、図 14にあるように、これらの出光側にフレネルレンズ 124や機能性シート 125などが配置されている場合には、これらフレネルレンズ 1 24や機能性シート 125をも含む概念である。

実施例 1

[0076] 図 9 (c)にあるような、楔形部を有する視野角制御シートを下記仕様にて作製した。

その視野角は、 15° に制御可能であった。

開口率： 50% (ここでの「開口率」は、入光面における全面積に対する光透過部（レンズ部）面積の割合をいう。）

Θ =8。 θ = 12。

14

レンズ間ピッチ： 0. 05mm

レンズ部材料 (榭脂)屈折率: 1. 56

楔形部材料屈折率： 1. 48

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなぐ請求の範囲及び明細書全体力読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う視野角制御シートもまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

Claims

請求の範囲

[1] 断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、

前記楔形部は観察者側に先端を有するとともに映像側に底面を有し、さらに少なくともその斜面部分を構成する材料の屈折率 N2と、前記レンズ部を構成する材料の屈折率 N1との間に

N2≤N1

なる関係が成立することを特徴とする視野角制御シート。

[2] 前記斜面部分が出光面の法線となす角度 Θ (度)が

3≤ Θ≤20

であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の視野角制御シート。

[3] 前記屈折率 N1と N2との間に、さらに

0. 8N1≤N2≤0. 98N1

なる関係が成立することを特徴とする範囲第 2項に記載の視野角制御シート。

[4] 前記屈折率 N1と N2との間に、さらにまた、

Nl -0. 01≤N2

なる関係が成立することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の視野角制御シート。

[5] 前記屈折率 N1と N2との比

N2/N1 =R

とするとき、さらに前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度 0 (度）との間に、

-0. Ol <R-cos 0 < 0. 002

なる関係が成立することを特徴とする請求の範囲第 1〜4項のいずれ力 1項に記載の視野角制御シート。

[6] 前記楔形部の断面形状は略二等辺三角形であることを特徴とする請求の範囲第 1〜

5項のいずれか 1項に記載の視野角制御シート。

[7] 前記楔形部の二つの斜面が出光面の法線となすそれぞれの角度は、一方の側が他方の側より大であることを特徴とする請求の範囲第 1〜5項のいずれか 1項に記載の視野角制御シート。

[8] 前記斜面部分が、観察者側面となす角が映像側と観察者側とで異なるように、曲線、及び又は折れ線状の断面形状を持つことを特徴とする請求の範囲第 1〜7項のいずれか 1項に記載の視野角制御シート。

[9] 前記楔形部に光吸収効果があることを特徴とする請求の範囲第 1〜8項のいずれか

1項に記載の視野角制御シート。

[10] 前記楔形部に光吸収粒子が添加されていることを特徴とする請求の範囲第 1〜9項のいずれか 1項に記載の視野角制御シート。

[11] 前記光吸収粒子の平均粒径が 1 μ m以上で、前記底面幅長の 2Z3以下であることを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の視野角制御シート。

[12] 前記光吸収粒子の添加量が 10〜50体積％であることを特徴とする請求の範囲第 1

0項又は第 11項に記載の視野角制御シート。

[13] 少なくとも一面側に、 AR、 AS、 AG、タツチセンサーのうちのいずれか、又はこれらの内複数の付加機能が付与されていることを特徴とする請求の範囲第 1〜12項のいずれか 1項に記載の視野角制御シート。

[14] 請求の範囲第 1〜13項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートが接着されていることを特徴とする表示装置。

[15] 請求の範囲第 1〜13項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートを横ストライプに配置したことを特徴とする表示装置。

[16] 請求の範囲第 1〜13項のいずれか 1項に記載の視野角制御シートが映像源の観察者側に 1枚、又は略直交して 2枚積層されていることを特徴とする表示装置。

[17] 前記底面幅長は、一画素の大きさの 1Z1. 5以下であることを特徴とする請求の範囲第 16項に記載の表示装置。