(57)【要約】【課題】表示品質が向上されたヘッドマウント表示装置を提供する。【解決手段】ヘッドマウント表示装置は複数の画素を含み、イメージを表示する表示パネル、前記表示パネル上に配置され、第１屈折率を有するベースに前記第１屈折率より大きい第２屈折率を有する散乱粒子が混合された散乱層を含むフィルター、及び前記フィルター上に配置され、前記フィルターを通過したイメージを拡大する光学系を含む。【選択図】図３
2017161903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を含み、イメージを表示する表示パネルと、
前記表示パネル上に配置され、前記イメージを散乱させて散乱イメージを生成する散乱層を含むフィルターと、
前記フィルター上に配置され、前記散乱イメージを拡大する光学系と、を含み、
前記散乱層は、第１屈折率を有するベース及び前記第１屈折率より大きい第２屈折率を有する散乱粒子を含み、前記散乱粒子は、前記ベースに混合された
ヘッドマウント表示装置。
【請求項２】
前記フィルターは、前記散乱層上に配置される表面処理層をさらに含み、前記表面処理層は、前記表示パネルで反射された光を分散又は消滅させる
請求項１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項３】
前記フィルターは、前記散乱層上に配置されるＮＤフィルター層をさらに含む
請求項１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項４】
前記フィルターは、前記散乱層と前記表示パネルとの間に配置された粘着層をさらに含み、前記粘着層によって前記散乱層と前記表示パネルとが互いに結合される
請求項１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項５】
前記散乱粒子の各々は、前記表示パネルのイメージが表示される面と垂直になる方向に沿って延長する棒形状を有する
請求項４に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項６】
前記ベースは、ウレタンメタアクリレートオリゴマー（Ｕｒｅｔｈａｎｅ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ  ｏｌｉｇｏｍｅｒ）である
請求項５に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項７】
前記散乱粒子は、エトキシル化ｏ−フェニルフェノールアクリレート（Ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ  ｏ−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ）である
請求項５に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項８】
前記散乱粒子は、３ｕｍ乃至４ｕｍ間隔に離隔された
請求項５に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項９】
前記散乱粒子は、ビード形状を有する
請求項１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１０】
前記散乱粒子は、第１サイズを有するメーン散乱粒子を含み、前記第１サイズは、前記複数の画素の中で最も小さいサイズを有する画素大きさより小さく、７００ｎｍより大きい
請求項９に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１１】
前記散乱粒子は、前記第１サイズより小さい第２サイズを有する補助散乱粒子をさらに含む
請求項１０に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１２】
前記第２サイズは、１ｕｍより小さい
請求項１１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１３】
前記メーン散乱粒子及び前記補助散乱粒子は、互いに同一の物質を含む
請求項１１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１４】
前記メーン散乱粒子の濃度は、前記補助散乱粒子の濃度より高い
請求項１１に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１５】
前記ベースは、ポリブチルアクリレート（Ｐｏｌｙ−Ｂｕｔｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＢＡ）である請求項９に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１６】
前記散乱粒子は、メラミン（Ｍｅｌａｍｉｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリラクチド（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）、シリコン酸化物、及び金属酸化物の中でいずれか１つである
請求項９に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１７】
前記散乱層は、前記ベースに混合された染料粒子をさらに含む
請求項９に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１８】
前記フィルターは、前記散乱層上に配置されるフィルムをさらに含み、前記フィルムは、透光性フィルムである
請求項９に記載のヘッドマウント表示装置。
【請求項１９】
前記フィルムは、有色の透光性フィルムである
請求項１８に記載のヘッドマウント表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウント表示装置に係り、より詳細には表示品質が向上された表示装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドマウント表示装置は頭に着用する表示装置として、拡張現実（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  ｒｅａｌｉｔｙ）又は仮想現実（Ｖｉｒｔｕａｌ  ｒｅａｌｉｔｙ）を具現するために使用されることができる。拡張現実を具現するためのヘッドマウント表示装置は半透明のディスプレーを通じて仮想のグラフィック映像を提供することができる。この場合、使用者は仮想のグラフィック映像と実際の事物とを同時に視認することができる。仮想現実を具現するためのヘッドマウント表示装置は使用者の眼に仮想のグラフィック映像を提供する。使用者は仮想のコンテンツを通じて仮想の現実を体験することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国特許第１０−１５４６９６２号公報
【特許文献２】米国特許公開第２００６／０２４６２３３号明細書
【特許文献３】韓国特許公開第１０−２０１３−０１３４９１９号明細書
【特許文献４】韓国特許公開第１０−２０１５−００５７１８３号明細書
【特許文献５】韓国特許公開第１０−２０１５−００５９０８５号明細書
【特許文献６】韓国特許公開第１０−２０１４−００６４５２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、表示品質が向上されたヘッドマウント表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係るヘッドマウント表示装置は複数の画素を含み、イメージを表示する表示パネル、前記表示パネル上に配置され、前記イメージを散乱させて散乱イメージを生成する散乱層を含むフィルター、及び前記散乱イメージを拡大する光学系を含むことができる。前記散乱層は第１屈折率を有するベース、及び前記第１屈折率より大きい第２屈折率を有する散乱粒子を含み、前記散乱粒子は前記ベースと混合されることができる。
【０００６】
前記フィルターは前記散乱層上に配置される表面処理層をさらに含み、前記表面処理層は前記表示パネルで反射された光を分散又は消滅させることができる。
【０００７】
前記フィルターは前記散乱層上に配置されるＮＤフィルター層をさらに含むことができる。
【０００８】
前記フィルターは前記散乱層と前記表示パネルとの間に配置された粘着層をさらに含み、前記粘着層によって前記散乱層と前記表示パネルとが互いに結合されることができる。
【０００９】
前記散乱粒子の各々は前記表示パネルのイメージが表示される面と垂直になる方向に沿って延長する棒形状を有することができる。
【００１０】
前記ベースはウレタンメタアクリレートオリゴマー（Ｕｒｅｔｈａｎｅ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ  ｏｌｉｇｏｍｅｒ）である。
【００１１】
前記散乱粒子はエトキシル化ｏ−フェニルフェノールアクリレート（Ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ  ｏ−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ）である。
【００１２】
前記散乱粒子は３ｕｍ乃至４ｕｍ間隔に離隔されることができる。
【００１３】
前記散乱粒子はビード形状を有することができる。
【００１４】
前記散乱粒子は第１サイズを有するメーン散乱粒子を含み、前記第１サイズは前記複数の画素の中で最も小さいサイズを有する画素大きさより小さく、７００ｎｍより大きい。
【００１５】
前記散乱粒子は前記第１サイズより小さい第２サイズを有する補助散乱粒子をさらに含むことができる。
【００１６】
前記第２サイズは１ｕｍより小さい。
【００１７】
前記メーン散乱粒子及び前記補助散乱粒子は互いに同一の物質を含むことができる。
【００１８】
前記メーン散乱粒子の濃度は前記補助散乱粒子の濃度より高い。
【００１９】
前記ベースはポリブチルアクリレート（Ｐｏｌｙ−Ｂｕｔｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＢＡ）である。
【００２０】
前記散乱粒子はメラミン（Ｍｅｌａｍｉｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリラクチド（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）、シリコン酸化物、及び金属酸化物の中でいずれか１つである。
【００２１】
前記散乱層は前記ベースに混合された染料粒子をさらに含むことができる。
【００２２】
前記フィルターは前記散乱層上に配置されるフィルムをさらに含み、前記フィルムは透光性フィルムである。
【００２３】
前記フィルムは有色の透光性フィルムである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施形態に係るヘッドマウント表示装置によれば、非画素領域が拡大されて使用者に視認される現象が減少されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の使用図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の一部を分解した分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の概略的な断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表示パネルの平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の概略的な断面図である。
【図１０】表示パネル上の位置変化による輝度変化を示したグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の概略的な断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【図１５】表示パネル上の位置変化による輝度変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得り、特定な実施形態を図面に例示し、本文で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定な開示形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むこととして理解されるべきである。また、図面で本発明と関係ない部分は、本発明の説明を明確にするために省略し、明細書の全体を通じて類似な部分に対しては同一の図面符号を付けた。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の斜視図であり、図２は本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の使用図である。
【００２８】
図１及び図２を参照すれば、ヘッドマウント表示装置ＨＭＤは使用者ＵＳの頭に着用される表示装置である。ヘッドマウント表示装置ＨＭＤは使用者ＵＳの実際周辺視野を遮断した状態で映像を提供する。ヘッドマウント表示装置ＨＭＤを着用した使用者ＵＳは仮想現実への没入がより容易である。
【００２９】
ヘッドマウント表示装置ＨＭＤはボディー部１００、ストラップ部２００、及びクッション部３００を含む。
【００３０】
ボディー部１００は使用者ＵＳの頭に着用される。ボディー部１００の内部には映像を表示する表示パネルユニット（未図示）及び加速度センサー（未図示）等が収納される。加速度センサーは使用者ＵＳの動きを感知し、表示パネルユニットに所定の信号を伝達する。したがって、表示パネルユニットは使用者ＵＳの変化（例えば、ヘッドトラッキング）に対応するイメージを提供する。したがって、使用者ＵＳは実際の現実のような仮想現実を体験することができる。
【００３１】
ボディー部１００には前記開示したもの以外に多様な機能を有する部品が収納されることができる。例えば、ボディー部１００の外部には音量や、画面の明るさ等を調節するための操作部（未図示）等が追加に配置されることができる。前記操作部は物理的ボタンで提供されるか、或いはタッチセンサー等の形態に提供されることができる。また、ボディー部１００には使用者ＵＳの着用の可否を判断する近接センサー（未図示）が収納されてもよい。
【００３２】
ストラップ部２００はボディー部１００と結合して、ボディー部１００が使用者ＵＳに容易に着用されることができるようにする。ストラップ部２００はメーンストラップ２１０及び上端ストラップ２２０を含む。
【００３３】
メーンストラップ２１０は使用者ＵＳの頭の周辺に沿って着用される。メーンストラップ２１０はボディー部１００が使用者ＵＳの頭に密着されるようにボディー部１００を使用者ＵＳに固定させることができる。上端ストラップ２２０は使用者ＵＳの頭の上部に沿ってボディー部１００とメーンストラップ２１０とを連結する。上端ストラップ２２０はボディー部１００が流れ落ちることを防止する。また、上端ストラップ２２０はボディー部１００の荷重を分散させて使用者ＵＳの着用感をより向上させることができる。
【００３４】
図１ではメーンストラップ２１０と上端ストラップ２２０が長さを調節できる形態を例示的に図示したが、これに限定されることではない。例えば、他の実施形態ではメーンストラップ２１０と上端ストラップ２２０とが弾性を有し、長さ調節できる部分が省略されることができる。
【００３５】
ボディー部１００を使用者ＵＳに固定できれば、ストラップ部２００は図１及び図２に開示された形態以外にも多様な形態に変形されることができる。例えば、本発明の他の実施形態で上端ストラップ２２０は省略されてもよい。また、本発明のその他の実施形態ではストラップ部２００はボディー部１００と結合されたヘルメット、又はボディー部１００と結合された眼鏡脚等の多様な形態に変形されることができる。
【００３６】
クッション部３００はボディー部１００と使用者ＵＳの頭との間に配置される。クッション部３００はその形状の変形が自由な物質で構成される。例えば、クッション部３００は高分子樹脂（例えば、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、及びポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））で形成されるか、或いはゴム液、ウレタン系列物質、又はアクリル系列物質を発泡成形したスポンジで形成されることができる。但し、これに制限されることではない。
【００３７】
クッション部３００はボディー部１００が使用者ＵＳに密着されるようにして、使用者ＵＳの着用感を向上させることができる。クッション部３００はボディー部１００から脱着されることができる。本発明の他の実施形態でクッション部３００は省略されてもよい。
【００３８】
図３は本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の一部を分解した分解斜視図であり、図４は本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の概略的な断面図である。図３ではストラップ部（図１の２００）に対する構成は図示しなかった。また、図４では表示パネルユニットＤＵ、光学系ＯＬ、及び使用者の眼ＵＳ＿Ｅを除外した他の構成は図示しなかった。
【００３９】
図３及び図４を参照すれば、ボディー部１００は胴部１００＿１と蓋部１００＿２とに分離されることができる。図３では胴部１００＿１と蓋部１００＿２とが分離される形態を例示的に図示したが、これに制限されることではない。例えば、胴部１００＿１と蓋部１００＿２とは一体形に提供されることができ、互いに分離されなくともよい。
【００４０】
胴部１００＿１と蓋部１００＿２との間には表示パネルユニットＤＵが配置される。図３では左眼イメージと右眼イメージとが１つの表示パネルユニットＤＵを通じて表示される。表示パネルユニットＤＵは左眼イメージが表示される左眼イメージ表示領域Ｌ＿ＤＡと右眼イメージが表示される右眼イメージ表示領域Ｒ＿ＤＡとに区分される。左眼イメージ表示領域Ｌ＿ＤＡと右眼イメージ表示領域Ｒ＿ＤＡとは別個の駆動部によって駆動される。但し、これに制限されることではなく、１つの駆動部によって左眼イメージ表示領域Ｌ＿ＤＡと右眼イメージ表示領域Ｒ＿ＤＡとが全て駆動されてもよい。また、本発明のその他の実施形態では表示パネルユニットＤＵは互いに分離された左眼用表示パネルユニットと右眼用表示パネルユニットとを含むようにすることもできる。
【００４１】
表示パネルユニットＤＵは表示パネルＤＰ及びフィルターＳＦを含む。
【００４２】
表示パネルＤＰは入力された映像データに対応するイメージを生成する。表示パネルＤＰは有機発光表示パネル、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル、電氣泳動表示パネル、及びエレクトロ・ウェッティング表示パネル等多様な形態に採用されることができる。本実施形態では表示パネルＤＰが有機発光表示パネルである場合を例として説明するが、これに制限されることではない。
【００４３】
表示パネルＤＰはベース基板ＢＳ、回路層ＭＬ、有機発光素子層ＥＬ、及び封止層ＥＣＬを含む。
【００４４】
ベース基板ＢＳはガラス基板、サファイア基板、及びプラスチック基板の中で少なくともいずれか１つを含む。ベース基板ＢＳ上には回路層ＭＬ、有機発光素子層ＥＬ、及び封止層ＥＣＬ等が配置される。
【００４５】
回路層ＭＬは表示パネルＤＰに具備された複数個の信号ライン及び電子素子を含む。例えば、回路層ＭＬはゲートライン、データライン、及び画素の各々に対応される薄膜トランジスタを含む。
【００４６】
有機発光素子層ＥＬは低分子有機物又は高分子有機物からなる有機発光層を含む。有機発光層は光を発光する。有機発光素子層ＥＬは有機発光層以外に、ホール輸送層（ｈｏｌｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｌａｙｅｒ、ＨＴＬ）、ホール注入層（ｈｏｌｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ、ＨＩＬ）、電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ、ＥＴＬ）及び電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ、ＥＩＬ）等を選択的に含むことができる。
【００４７】
封止層ＥＣＬはＴＦＥ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）、即ち複数の無機薄膜及び複数の有機薄膜を含むことができる。封止層ＥＣＬは有機発光素子層ＥＬをカバーし、空気及び水分を遮断して有機発光素子層ＥＬを保護する。本発明の一実施形態で封止層ＥＣＬは封止基板で取り替えることができる。封止基板は有機発光素子層ＥＬを介してベース基板ＢＳと離隔されて配置される。封止基板とベース基板ＢＳとはベース基板ＢＳの枠に沿って配置されたシーリング剤によって結合される。
【００４８】
フィルターＳＦは表示パネルＤＰのイメージが表示される面に付着される。フィルターＳＦはフィルムＯＦ及び粘着層ＡＬを含む。粘着層ＡＬはフィルムＯＦと表示パネルＤＰとの間に配置されてフィルムＯＦを表示パネルＤＰに付着させる。本実施形態でフィルターＳＦは封止層ＥＣＬ上に配置される。これと異なりに、本発明の他の実施形態で表示パネルＤＰが背面発光形有機発光表示パネルである場合、フィルターＳＦはベース基板ＢＳに付着されてもよい。
【００４９】
フィルターＳＦは表示パネルＤＰから提供されるイメージを散乱させて散乱イメージを生成する。即ち、フィルターＳＦは表示パネルＤＰから入射された光を散乱させる。画素の観点から見る時、画素から提供された光はフィルターＳＦを通過し、散乱され、その結果、画素の有効発光面積が拡大される。フィルターＳＦに対する具体的な内容は以下で説明される。
【００５０】
ボディー部１００の胴部１００＿１の内部には光学系ＯＬが配置される。光学系ＯＬは表示パネルユニットＤＵから提供されたイメージを拡大する。表示パネルＤＰで提供されたイメージはフィルターＳＦを通過し、散乱され、光学系ＯＬはフィルターＳＦを通過したイメージを拡大する。
【００５１】
光学系ＯＬは表示パネルＤＰからイメージが表示される方向である第１方向ＤＲ１に離隔されて配置される。光学系ＯＬは表示パネルＤＰと使用者（図２のＵＳ）の眼ＵＳ＿Ｅとの間に配置される。
【００５２】
光学系ＯＬは右眼光学系ＯＬ＿Ｒと左眼光学系ＯＬ＿Ｌとを含む。左眼光学系ＯＬ＿Ｌは使用者（図２のＵＳ）の左側瞳孔にイメージを拡大して提供し、右眼光学系ＯＬ＿Ｒは使用者（図２のＵＳ）の右側瞳孔にイメージを拡大して提供する。
【００５３】
左眼光学系ＯＬ＿Ｌと右眼光学系ＯＬ＿Ｒとは第１方向ＤＲ１と直交する第２方向ＤＲ２に離隔されて配置される。使用者（図２のＵＳ）の２つの眼ＵＳ＿Ｅの間の距離に対応して右眼光学系ＯＬ＿Ｒと左眼光学系ＯＬ＿Ｌとの間の距離は調節されることができる。それだけでなく、使用者（図２のＵＳ）の視力によって光学系ＯＬと表示パネルユニットＤＵとの間の距離が調整されることもできる。
【００５４】
光学系ＯＬは膨らんでいる形態の非球面レンズである。本実施形態では左眼光学系ＯＬ＿Ｌと右眼光学系ＯＬ＿Ｒとの各々が１つのレンズのみからなることを例示的に説明したが、これに制限されることではない。例えば、左眼光学系ＯＬ＿Ｌと右眼光学系ＯＬ＿Ｒとの各々は複数のレンズを含むことができる。
【００５５】
図５は本発明の一実施形態に係る表示パネルの平面図である。図５は表示パネルＤＰの一部分を拡大して示した平面図である。
【００５６】
図４及び図５を参照すれば、第１方向ＤＲ１は表示パネルＤＰの厚さ方向と実質的に平行である。第２方向ＤＲ２及び第２方向ＤＲ２と直交する第３方向ＤＲ３の各々は第１方向ＤＲ１と直交する。第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３を含む面は表示パネルＤＰの映像を表示する面と実質的に平行である。
【００５７】
表示パネルＤＰは第１画素グループＰＧ１及び第２画素グループＰＧ２を含む。第１画素グループＰＧ１と第２画素グループＰＧ２とは第３方向ＤＲ３に沿って互いに交互に反複して配列される。
【００５８】
第１画素グループＰＧ１は複数の第１画素ＰＸ１を含む。複数の第１画素ＰＸ１は第２方向ＤＲ２に沿って配列される。第２画素グループＰＧ２は複数の第２画素ＰＸ２及び複数の第３画素ＰＸ３を含む。第２画素ＰＸ２及び第３画素ＰＸ３は互いに交互に反複され、第２方向ＤＲ２に沿って配列される。
【００５９】
図５で示した第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３の配列構造は１つの例示に示したものに過ぎなく、本発明がこれに制限されることではない。例えば、本発明の他の実施形態では第１画素、第２画素、及び第３画素が第２方向ＤＲ２に沿って交互に配置されるストライプ形状に配列されてもよい。また、第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３の各々が方形状を有することを例示的に図示したが、これに制限されることではなく、第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３の各々の形状は多角形状、円形状、楕円形状等に多様に変形されることができる。また、図５では第１画素ＰＸ１のサイズが第２画素ＰＸ２及び第３画素ＰＸ３のサイズより小さいことを例示的に図示したが、これに制限されることではない。例えば、本発明の他の実施形態で第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３は互いに同一のサイズを有してもよい。
【００６０】
第１画素ＰＸ１は緑色の画素であり、第２画素ＰＸ２は青色の画素であり、第３画素ＰＸ３は赤色の画素である。しかし、これに制限されることではない。
【００６１】
第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３の間には非画素領域ＧＡが定義される。
【００６２】
ヘッドマウント表示装置（図１のＨＭＤ）は先に説明したように、光学系ＯＬが表示パネルユニットＤＵで提供されたイメージを拡大する。この場合、光学系ＯＬによって第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３のみならず、非画素領域ＧＡまで拡大されることができる。即ち、互いに隣接する画素間の間隔ＢＭ＿ｗ１がより拡大されて使用者（図２のＵＳ）に視認され、その結果、ヘッドマウント表示装置（図１のＨＭＤ）の表示品質が低下されることができる。しかし、本発明によれば、フィルターＳＦが表示パネルＤＰ前端に配置されて第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３の有効発光領域ＶＥＡを拡大する。フィルターＳＦが第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３から提供される光を散乱させるので、第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３の面積より大きい領域で光が提供されることと視認される。したがって、互いに隣接する画素の有効発光領域ＶＥＡの間の間隔ＢＭ＿ｗ２が縮小される。その結果、光学系ＯＬによって有効発光領域ＶＥＡの間の間隔ＢＭ＿ｗ２が拡大されても使用者（図２のＵＳ）に大きく視認されない。したがって、ヘッドマウント表示装置（図１のＨＭＤ）の表示品質が向上されることができる。以下でフィルターＳＦの具体的な構造に対して説明する。
【００６３】
図６は本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【００６４】
図４及び図６を参照すれば、フィルターＳＦ１は粘着層ＡＬ１及びフィルムＯＦ１を含む。図６でフィルムＯＦ１は散乱層と称される。
【００６５】
粘着層ＡＬ１は表示パネルＤＰ及び散乱層ＯＦ１の間に配置されて散乱層ＯＦ１を表示パネルＤＰに付着する。粘着層ＡＬ１は光学用透明粘着フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｆｉｌｍ）である。しかし、本発明はこれに制限されなく、粘着層ＡＬ１は光学用樹脂（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ｒｅｓｉｎ）であってもよい。
【００６６】
散乱層ＯＦ１はベースＢＳ１及び散乱粒子ＣＵ１を含む。散乱粒子ＣＵ１の屈折率はベースＢＳ１の屈折率より高い。例えば、ベースＢＳ１の屈折率が１．４８である時、散乱粒子ＣＵ１の屈折率は１．５７である。
【００６７】
散乱粒子ＣＵ１は第１方向ＤＲ１に沿って延長する棒形状を有する。散乱粒子ＣＵ１は熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂である。例えば、散乱粒子ＣＵ１はエトキシル化ｏ−フェニルフェノールアクリレート（Ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ  ｏ−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ）である。但し、これに制限されることではない。
【００６８】
ベースＢＳ１は散乱粒子ＣＵ１とベースＢＳ１とが硬化される時、散乱粒子ＣＵ１と相分離が生じる物質で構成される。例えば、ベースＢＳ１はウレタンメタアクリレートオリゴマー（Ｕｒｅｔｈａｎｅ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ  ｏｌｉｇｏｍｅｒ）である。但し、これに制限されることではない。
【００６９】
ベースＢＳ１と散乱粒子ＣＵ１とが硬化する間にベースＢＳ１と散乱粒子ＣＵ１との間に相分離現象が発生する。したがって、散乱粒子ＣＵ１は第１方向ＤＲ１に成長し、棒形状を有する。散乱粒子ＣＵ１が棒形状を有するので、前方散乱がより容易である。
【００７０】
散乱粒子ＣＵ１の中で互いに隣接する２つの散乱粒子の間のピッチＷＴａは３ｕｍ乃至４ｕｍである。但し、これは例示的なものであって、２つの散乱粒子の間のピッチＷＴａがこれに制限されることではない。
【００７１】
散乱粒子ＣＵ１の厚さＴＫは４０ｕｍ乃至２００ｕｍである。しかし、これに制限されることではない。例えば、散乱粒子ＣＵ１の厚さＴＫは、表示パネル（図４のＤＰ）の解像度にしたがって調節されることができる。
【００７２】
より具体的に説明すれば、散乱粒子ＣＵ１の厚さＴＫが多くなるほど、入射された光の進行方向を基準に光が散乱される散乱角が大きくなる。高解像度の表示パネルと低解像度の表示パネルとを比較して説明すれば、高解像度表示パネルの場合、低解像度の表示パネルよりさらに小さい角度の散乱角を有しても画質特性が改善されることができる。したがって、高解像度の表示パネルに適用されるフィルターＳＦ１の散乱粒子ＣＵ１の厚さＴＫは低解像度の表示パネルに適用されるフィルターＳＦ１の散乱粒子ＣＵ１の厚さＴＫより小さい。
【００７３】
図７は本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【００７４】
図７を参照すれば、フィルターＳＦ２は粘着層ＡＬ２及びフィルムＯＦ２を含む。図７で粘着層ＡＬ２は散乱層と称される。
【００７５】
散乱層ＡＬ２はベースＢＳ２及び散乱粒子ＤＢ１を含む。散乱粒子ＤＢ１の屈折率はベースＢＳ２の屈折率より高い。例えば、ベースＢＳ２の屈折率が１．４６である時、散乱粒子ＤＢ１の屈折率は１．５４である。
【００７６】
散乱粒子ＤＢ１はビード形状を有する。散乱粒子ＤＢ１は有機物又は無機物で構成される。例えば、散乱粒子ＤＢ１はメラミン（Ｍｅｌａｍｉｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリメチルメタクリラート（ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）、ポリラクチド（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）、シリコン酸化物、及び金属酸化物の中でいずれか１つで構成されることができる。金属酸化物は例としてアルミニウム酸化物、チタニウム酸化物である。但し、これは例示的なものであって、本発明がこれに制限されることではない。
【００７７】
表示パネルＤＰで提供された光は散乱粒子ＤＢ１に入射されて多様な方向に散乱される。散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１が入射された光の波長より大きい場合、入射された光の進行方向に前方散乱される光の量が前記進行方向の反対方向に後方散乱される光の量より多い。したがって、光の効率が減少されなく、また、光が散乱されることによってイメージがぼやかして見える現象が最小化されることができる。したがって、散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１は３９０ｎｍ乃至７００ｎｍの可視光領域の光波長対より大きい大きさを有することができる。
【００７８】
但し、散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１が大きくなれば、表示パネルＤＰで提供された光が輝くようなスパークリング現象が発生することができる。したがって、これを防止するために散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１は画素（図５のＰＸ１〜ＰＸ３）の中で最も小さいサイズを有する画素の大きさより小さい。例えば、本実施形態で第１画素ＰＸ１の大きさが最も小さいので、散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１は第１画素ＰＸ１の大きさより小さい。
【００７９】
散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１は７００ｎｍ以上１０ｕｍ以下である。より具体的に散乱粒子ＤＢ１のサイズＳＺ１は２ｕｍ乃至３ｕｍのサイズを有する。図７では散乱粒子ＤＢ１が単一のサイズに構成されたことを例示的に図示したが、これに制限されることではない。例えば、本発明の他の実施形態で散乱粒子ＤＢ１は７００ｎｍ乃至１０ｕｍである範囲内で多様なサイズを有する。
【００８０】
ベースＢＳ２は散乱粒子ＤＢ１を囲む。ベースＢＳ２は光学用樹脂（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ｒｅｓｉｎ）である。例えば、ベースＢＳ２はポリブチルアクリレート（Ｐｏｌｙ−Ｂｕｔｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＢＡ）である。但し、これは例示的なものであって、本発明がこれに制限されることではない。
【００８１】
フィルムＯＦ２は散乱層ＡＬ２上に付着される。フィルムＯＦ２は透明のフィルムであってもよく、染料粒子を含む有色のフィルムであってもよい。
【００８２】
図８は本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【００８３】
図８を参照すれば、フィルターＳＦ３は図７のフィルターＳＦ２と比較した時、散乱層ＡＬ３に差異がある。図８の散乱層ＡＬ３はベースＢＳ２に混合されたメーン散乱粒子ＤＢ１及び補助散乱粒子ＤＢ２を含む。メーン散乱粒子ＤＢ１は先に図７で説明した散乱粒子ＤＢ１と実質的に同一である。
【００８４】
メーン散乱粒子ＤＢ１と補助散乱粒子ＤＢ２とは互いに同一の物質を含む。補助散乱粒子ＤＢ２の濃度はメーン散乱粒子ＤＢ１の濃度と実質的に同一であるか、或いはメーン散乱粒子ＤＢ１の濃度より小さい。
【００８５】
メーン散乱粒子ＤＢ１と補助散乱粒子ＤＢ２とのサイズは互いに異なる。例えば、メーン散乱粒子ＤＢ１は第１サイズＳＺ１を有し、補助散乱粒子ＤＢ２は第１サイズＳＺ１より小さい第２サイズＳＺ２を有する。
【００８６】
メーン散乱粒子ＤＢ１の第１サイズＳＺ１は先に図７で説明したように３９０ｎｍ乃至７００ｎｍの可視光領域の光波長帯より大きい大きさを有する。例えば、メーン散乱粒子ＤＢ１の第１サイズＳＺ１は７００ｎｍ以上１０ｕｍ以下である。メーン散乱粒子ＤＢ１によって表示パネルＤＰから入射された光の進行方向に前方散乱される光の量が前記進行方向の反対方向に後方散乱される光の量より多い。したがって、光の効率が減少されなく、また、光が散乱されることによってイメージがぼやかして見える現象が最小化されることができる。
【００８７】
補助散乱粒子ＤＢ２の第２サイズＳＺ２は１ｕｍ以下の大きさを有する。例えば、補助散乱粒子ＤＢ２の第２サイズＳＺ２は０．２ｕｍ乃至１ｕｍの大きさを有する。したがって、補助散乱粒子ＤＢ２はメーン散乱粒子ＤＢ１と比較した時、入射された光が全体方向に散乱される比率に対して前方に散乱される比率がさらに小さい。補助散乱粒子ＤＢ２を追加することによって過渡な前方散乱によるスパークリング現象が減少される。
【００８８】
図９は本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の概略的な断面図である。
【００８９】
図９を参照すれば、フィルターＳＦａはフィルムＯＦ上に配置された表面処理層ＯＣをさらに含む。
【００９０】
表面処理層ＯＣはボディー部（図１の１００）の内部で生じる反射、例えば表示パネルＤＰと光学系ＯＬとの間で生じる反射を低減させる。したがって、表示パネルＤＰに表面処理層ＯＣを含むフィルターＳＦａを付着することによってボディー部（図１の１００）の内部で生じる反射によるゴーストイメージが発生されることを防止することができる。
【００９１】
具体的に、表面処理層ＯＣは反射防止層である。表面処理層ＯＣは光を分散させて反射される光が視認されることを減少させるアンチグレア（Ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）層であるか、或いは光を消滅させて反射を防止するアンチリフレクション（Ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）層又はローリフレクション（Ｌｏｗ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）層である。表面処理層ＯＣは屈折率が互いに異なる層が複数に積層された形態、低屈折物質が１層にコーティングされた形態、又は凸凹加工された形態等多様な形態に提供されることができる。
【００９２】
図１０は表示パネル上の位置による輝度変化を示したグラフである。
【００９３】
図１０は図５の表示パネルＤＰ上の一点（Ａ）から他の一点（Ａ’）に向かって延長する仮想の直線ＩＬに沿って測定した輝度変化を概略的に示したグラフである。
【００９４】
図４、図５、及び図１０を参照すれば、第１グラフＧ１はフィルターＳＦが付着されない状態の表示パネルＤＰの輝度変化を測定したグラフであり、第２グラフＧ２はフィルターＳＦが付着された状態の表示パネルユニットＤＵの輝度変化を測定したグラフである。具体的に、第２グラフＧ２は９０％のヘイズ値を有するフィルターＳＦを表示パネルＤＰに付着した時の表示パネルユニットＤＵの輝度変化を測定したグラフである。９０％のヘイズ値を有するフィルターＳＦを使用したことは単なる例であり、本発明が９０％のヘイズ値を有するフィルターＳＦに限定されることではない。
【００９５】
フィルター（図４のＳＦ）のヘイズ値は表示パネルＤＰの解像度によって決定される。例えば、解像度が高くなるほど、フィルター（図４のＳＦ）のヘイズ値が減少されることができる。例えば、ＵＨＤ解像度を有する表示パネルＤＰに付着されるフィルター（図４のＳＦ）のヘイズ値が約５０％であると仮定する時、ＦＨＤ解像度を有する表示パネルＤＰに付着されるフィルター（図４のＳＦ）のヘイズ値は約９０％である。
【００９６】
表示パネルＤＰには仮想の直線ＩＬに沿って第１イメージＷＴと第２イメージＢＫとが交互に表示される。第１イメージＷＴ及び第２イメージＢＫの各々は複数の第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３によって表示される。例えば、第１イメージＷＴは白色のイメージであり第２イメージＢＫは黒色のイメージである。この場合、第１イメージＷＴが表示される領域に配置された第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３は全て光を提供し、第２イメージＢＫが表示される領域に配置された第１乃至第３画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３は光を提供しない。
【００９７】
本発明の比較例に係る第１グラフＧ１の第１イメージＷＴが表示される領域を見れば、輝度が相対的に高い画素領域ＰＡと輝度が相対的に低い非画素領域ＧＡが交互に定義されることができる。表示パネルＤＰで提供されるイメージが光学系（図４のＯＬ）によって拡大されるので、使用者には画素領域ＰＡのみならず、非画素領域ＧＡも共に拡大される。即ち、非画素領域ＧＡが拡大されることによって使用者に非画素領域ＧＡが容易に視認されることができ、その結果、ヘッドマウント表示装置の表示品質が低下されることができる。
【００９８】
本発明の実施形態に係る第２グラフＧ２を見れば、フィルターＳＦによって画素領域ＰＡで提供された光が散乱されて、第１イメージＷＴが表示される領域内で画素領域ＰＡと非画素領域ＧＡとの輝度差異が減少されることができる。したがって、光学系ＯＬを通じて表示パネルユニットＤＵで提供されるイメージが拡大されても、非画素領域ＧＡが使用者に視認される確率が減少されることができる。したがって、ヘッドマウント表示装置（図１のＨＭＤ）の表示品質が向上されることができる。
【００９９】
フィルターＳＦは空間周波数フィルターとして機能する。より具体的にフィルター（図４のＳＦ）は低周波領域の空間周波数を有するイメージをパスするローパスフィルターの役割をする。交互に反複される第１イメージＷＴと第２イメージＢＫとの空間周波数をイメージの空間周波数であると定義する。イメージの空間周波数は交互に反複される画素領域ＰＡと非画素領域ＧＡとの空間周波数より低い。表示パネルＤＰ上にフィルターＳＦが付着されることによって画素領域ＰＡと非画素領域ＧＡとの間のコントラスト比が低下されることができる。したがって、使用者の眼には画素領域ＰＡと非画素領域ＧＡとの間の境界が視認されない。
【０１００】
図１１は本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【０１０１】
図１１を参照すれば、フィルターＳＦ４は図８のフィルターＳＦ３と比較した時、散乱層ＡＬ４にその差異がある。図１１の散乱層ＡＬ４はベースＢＳ２に混合されたメーン散乱粒子ＤＢ１、補助散乱粒子ＤＢ２、及び染料粒子ＤＹＥを含む。
【０１０２】
染料粒子ＤＹＥは有色の粒子である。より具体的に染料粒子ＤＹＥは黒色の粒子である。染料粒子ＤＹＥの追加によって表示パネルユニット（図３のＤＰ）が表示するイメージのコントラスト比が向上されることができる。
【０１０３】
染料粒子ＤＹＥの重量％が増加するほど、透過率が減少されるので、これを考慮して染料粒子ＤＹＥの重量％を設定することができる。例えば、染料粒子ＤＹＥを含む散乱層ＡＬ４の透過率は５０％乃至９０％であり、この場合、散乱層ＡＬ４を基準にした染料粒子ＤＹＥの重量％は１重量％乃至１０重量％である。但し、これに限定されることではない。
【０１０４】
図１１では染料粒子ＤＹＥが散乱層ＡＬ４に含んだことを例示的に図示したが、これに制限されることではない。例えば、本発明の他の実施形態で染料粒子ＤＹＥはフィルムＯＦ２に含まれてもよく、表面処理層ＯＣに含まれてもよい。
【０１０５】
図１２は本発明の一実施形態に係るヘッドマウント表示装置の概略的な断面図である。
【０１０６】
図１２を参照すれば、フィルターＳＦｂはＮＤフィルム（ｎｅｕｔｒａｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｉｌｍ、ＮＦ）をさらに含む。ＮＤフィルムＮＦはフィルムＯＦと表面処理層ＯＣとの間に配置される。但し、これは例示的なものであって、ＮＤフィルムＮＦの位置は変更されることができる。
【０１０７】
ＮＤフィルムＮＦは光の透過率を調節して表示パネルＤＰが表示するイメージのコントラスト比を向上させることができる。ＮＤフィルムＮＦは特定な波長範囲内で光の透過率を減少させるフィルム、すべての波長範囲内で透過率を減少させるフィルム等の多様なフィルムで具現されることができる。ＮＤフィルムＮＦは４０％以上の透過率を有する。より具体的にＮＤフィルムＮＦは４０％乃至８０％の透過率を有する。
【０１０８】
図１３は本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図であり、図１４は本発明の一実施形態に係るフィルターの断面図である。
【０１０９】
図３、図１３、及び図１４を参照すれば、図１３のフィルターＳＦ５は図６に図示されたフィルターＳＦ１と比較した時、ＮＤフィルムＮＦと表面処理層ＯＣとをさらに含むという点に差異があり、図１４のフィルターＳＦ６は図８に図示されたフィルターＳＦ３と比較した時、ＮＤフィルムＮＦと表面処理層ＯＣとをさらに含むという点に差異がある。
【０１１０】
ＮＤフィルムＮＦは光の透過率を調節して表示パネルユニットＤＵが表示するイメージのコントラスト比を向上させることができる。表面処理層ＯＣはボディー部１００の内部反射によるゴーストイメージ発生を低減させることができる。
【０１１１】
図１５は表示パネル上の位置変化による輝度変化を示したグラフである。
【０１１２】
図３、図５、及び図１５を参照すれば、第１グラフＧ１はフィルターを含まない表示パネルユニットの輝度変化を測定したグラフであり、第２グラフＧ２は図６乃至図８に図示されたフィルターＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３の中でいずれか１つを含む表示パネルユニットＤＵの輝度変化を測定したグラフである。第３グラフＧ３は図１１乃至図１４に図示されたフィルターＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６の中でいずれか１つを含む表示パネルユニットＤＵの輝度変化を測定したグラフである。
【０１１３】
第２グラフＧ２と第３グラフＧ３とを第１グラフＧ１と比較した時、第２グラフＧ２と第３グラフＧ３とは第１イメージＷＴが表示される領域内で輝度差異が減少される。したがって、図６乃至図８、及び図１１乃至図１４に図示されたフィルターＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６の中でいずれか１つを含む表示パネルユニットＤＵは光学系ＯＬを通じてイメージが拡大されても非画素領域ＧＡが視認される確率が減少されることができる。したがって、ヘッドマウント表示装置ＨＭＤの表示品質が向上されることができる。
【０１１４】
第２グラフＧ２と第３グラフＧ３とを比較すれば、第２イメージＢＫが表示される領域の輝度に差異がある。図１１乃至図１４に図示されたフィルターＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６は染料粒子ＤＹＥ又はＮＤフィルターＮＦを含む。したがって、図１１乃至図１４に図示されたフィルターは光の透過率を減少させて、第２イメージＢＫの輝度をさらに減少させることができる。したがって、表示パネルユニットＤＵはブラック又は低輝度のイメージを表示する時、ブラック又は低輝度の画面をより容易に表現することができる。
【０１１５】
以上では本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者又は該当技術分野に通常の知識を有する者であれば、後述される特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることを理解させることができる。したがって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されることではなく、特許請求の範囲によって定まれなければならない。
【符号の説明】
【０１１６】
１００      ボディー部
１００＿１  胴部
１００＿２  蓋部
２００      ストラップ部
２１０      メーンストラップ
２２０      上端ストラップ
３００      クッション部
ＤＵ        表示パネルユニット
ＤＰ        表示パネル
ＨＭＤ      ヘッドマウント表示装置
Ｌ＿ＤＡ    左眼イメージ表示領域
Ｒ＿ＤＡ    右眼イメージ表示領域
ＳＦ        フィルター
【図１】
2017161903.tif 000003
【図２】
2017161903.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2017161903.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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