CN115087890A - 棱镜层以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种棱镜层(10)，该棱镜层(10)重叠于像素密度为200ppi以上的显示器(20)的前表面，其中，沿着水平方向形成的多个棱镜部(11)在上下方向上排列，棱镜部(11)具有上斜面(12)和下斜面(13)，由上斜面(12)和下斜面(13)形成的角部(14)形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，上斜面(12)相对于背面(15)的角度(θ1)为60°以上且120°以下，下斜面(13)相对于背面(15)的角度(θ2)为5°以上且45°以下，使棱镜部(11)间的槽部(16)的间距(Pp)小于显示器(20)的像素(21)的上下方向上的间距(Pd)。

Description

棱镜层以及显示装置
技术领域
本发明涉及棱镜层以及显示装置。
背景技术
在显示文字、图像的显示装置中，要求抑制由外部光的反射光的映入导致的晃眼(glare：眩光)来改善可视性的(anti-glare：防眩光)性能。
为了抑制该反射光的映入，存在如下技术，即、在收容液晶显示元件的壳体的面向观看侧的基板的位置配设透明罩，使透明罩的观看侧的表面相对于与观看侧相反的一侧的基板的内表面倾斜，使反射光向视野外逸散(例如，参照专利文献1)。
另外，还公知有如下技术，即、在显示器的前表面粘贴具有使左右非对称的三棱柱棱镜并列而成的凹凸形状的由透明基材构成的片，使因外部光的反射光而成为眩光的光向视野外逸散(例如，参照专利文献2、3)。
专利文献1：日本国特开2004-325732号公报
专利文献2：日本国特开平8-54503号公报
专利文献3：日本国特开昭62-201401号公报
然而，在上述专利文献1记载的技术中，由于使透明罩的观看侧的表面整体倾斜来使反射光向视野外逸散，因此只能将反射光的角度错开微小的角度，防眩光的效果弱，另外，显示装置的厚度增大。
与此相对地，根据专利文献2、3记载的技术，用三棱柱棱镜的各个倾斜面使外部光向视野外反射，因此一边抑制显示装置的厚度的增大一边得到防眩光效果。此外，在专利文献2、3中，对由于显示器像素的间距与棱镜的间距的关系而产生的莫尔条纹、不均没有考虑。
但是，公知由于在显示器贴合拥有恒定周期的形状的棱镜的片而发生上述莫尔条纹、不均的情况，存在若是像素密度较高的高精细的显示器则更加显眼的课题。另外，由于存在由棱镜阵列衍射的光和透射过棱镜的光，所以还存在显示器像看起来为双重的课题。
另一方面，还广泛利用了通过不拥有恒定周期的随机的表面形状来拥有防眩光效果的表面。但是，还公知因将随机的表面形状和恒定周期的显示器形状重叠而发生闪光(sparkle：闪烁)这样的不均。另外，还存在由于较强的光照在随机形状的防眩光层而产生整体上白色模糊且显示图像变得看不到这样的泛白(wash out)的课题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够在高精细显示器中一边将眩光的发生抑制到能够抑制泛白的程度、一边有效地抑制闪光以及莫尔条纹的棱镜层以及具备该棱镜层的显示装置。
本发明由下述结构构成。
(1)是一种棱镜层，配置为背面重叠于像素密度为200ppi以上的显示器的前表面，使来自上述显示器的显示光向前方侧透射，其中，
沿着水平方向形成的多个棱镜部在上下方向上排列，
上述棱镜部具有上斜面和下斜面，由上述上斜面和下斜面形成的角部形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，上述上斜面相对于上述背面的角度为60°以上且120°以下，上述下斜面相对于上述背面的角度为5°以上且45°以下，
使上述棱镜部间的槽部的间距小于上述显示器的像素的上下方向上的间距。
(2)是一种显示装置，其中，上述(1)所记载的棱镜层重叠于具有200ppi以上的像素密度的显示器的前表面。
(3)是一种显示装置，其中，具备：
显示器；和
棱镜层，配置为背面重叠于上述显示器的前表面，使来自上述显示器的显示光向前方侧透射，
上述棱镜层的沿着宽度方向形成的多个棱镜部在上下方向上排列，
上述棱镜部具有上斜面和下斜面，由上述上斜面和下斜面形成的角部形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，上述上斜面相对于上述背面的角度为60°以上且120°以下，上述下斜面相对于上述背面的角度为5°以上且45°以下，
上述棱镜层相对于上述显示器的像素的宽度方向的排列方向不倾斜或者倾斜地配置，
在上述棱镜层相对于上述显示器的倾斜角为θ、上述显示器的像素的间距为Pd、上述棱镜部的间距为Pp、发生的莫尔花纹的间距为Pm、莫尔花纹的间距Pm的最大值为Pmmax(θ，Pd，Pp)时，满足
Pmmax(θ，Pd，Pp)≤500μm
θ≤30°
Pp≥20μm。
根据本发明的棱镜层以及具备该棱镜层的显示装置，可以在高精细显示器中一边将眩光的发生抑制到能够抑制泛白的程度，一边有效地抑制闪光以及莫尔条纹。
附图说明
图1是在显示器设置有第一实施方式所涉及的棱镜层的显示装置的概略立体图。
图2是在显示器设置有第一实施方式所涉及的棱镜层的显示装置的概略纵剖视图。
图3的(a)～(c)是对棱镜层的构造例进行说明的图，且分别是概略纵剖视图。
图4的(a)以及图4的(b)是表示透过棱镜层进行的显示器的图像的观看方法的图，且分别是示意图。
图5是表示在显示器设置有棱镜层的显示装置的变形例的概略分解立体图。
图6是表示第二实施方式所涉及的显示装置的概略主视图。
图7是用浓淡表示由显示器和棱镜层构成的显示装置中的莫尔条纹的状况的示意图。
图8是用浓淡表示由显示器和棱镜层构成的显示装置中的莫尔条纹的状况的示意图。
图9是对莫尔花纹的发生原理进行说明的示意图。
图10的(a)～(g)是表示各种显示器的像素配置的图，且分别是显示器的概略结构图。
图11是对由显示器的像素形成的花纹进行说明的示意图。
图12是在显示器与棱镜层之间具备扩散层的显示装置的概略剖视图。
图13是在棱镜部的角部具有倒角部的棱镜层的概略剖视图。
图14是在棱镜部的槽部具有曲面凹部的棱镜层的概略剖视图。
图15是具备檐以及护罩的显示装置的概略剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。
(第一实施方式)
首先，对第一实施方式进行说明。
图1是在显示器设置有第一实施方式所涉及的棱镜层的显示装置的概略立体图。图2是在显示器设置有第一实施方式所涉及的棱镜层的显示装置的概略纵剖视图。
如图1以及图2所示，本实施方式所涉及的棱镜层10重叠于显示器20的前表面。该棱镜层10例如是粘贴于显示器20的前表面的透明的罩或膜，通过粘贴该棱镜层10而能够得到显示器20的表面的防眩光功能。重叠了该棱镜层10的显示器20构成显示装置1。显示器20是高精细显示器，具有200ppi(pixels per inch：每英寸像素)以上的像素密度。此外，作为显示器20，也存在像素密度为250ppi、300ppi等更高精细的显示器。显示装置1形成为俯视呈矩形状，在使底边为下方且垂直地立起前表面侧的画面的状态下使用。此外，显示装置1并不局限于垂直，有时在稍微向面方向倾斜而画面向上倾斜了的状态下使用。作为显示装置1的形状，还存在与俯视时呈矩形状不同的异形状的形状。例如，显示装置1中存在角部形成为圆弧状或在角部具有缺口的俯视呈大致矩形状的类型、俯视时为圆形状、椭圆形状的类型、或者向面方向弯曲了的类型等各种形状的显示装置。显示装置1例如适用作搭载于汽车等车辆的导航系统、仪表板的显示装置。此外，该显示装置1也能够用作笔记本型或台式个人计算机用的监视器。
构成该显示装置1的显示器20例如是液晶显示器、有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)显示器等。此外，作为有机EL显示器，存在使用了有机发光二极管(OLED：Organic Light-Emitting Diode)、发光聚合物(LEP：Light Emitting Polymer)等的显示器。显示器20具有：显示层22，具备多个像素21；表面层23，覆盖该显示层22的表面侧；以及背面层24，覆盖显示层22的背面侧。在显示器20例如是液晶显示器的情况下，表面层23例如是滤色器、偏振膜以及保护膜等，背面层24例如是TFT液晶层、偏振膜以及保护膜等。此外，在显示器20是液晶显示器的情况下，背面层24是还包括背光灯的结构。
本实施方式所涉及的棱镜层10由具有透光性的材料形成。该棱镜层10配置为背面重叠于显示器20的前表面。而且，该棱镜层10使来自显示器20的显示光Ld向前方侧透射。由此，在显示装置1的前方侧，显示器20的图像、文字等显示能够被视觉辨认。
在棱镜层10，在上下方向上排列有通过沿着水平方向形成槽部16而设置的多个棱镜部11。此外，本例子中的水平方向并不限于棱镜层的槽部相对于完全水平不倾斜地配置的情况(倾斜0°)，也包括具有0°～10°左右的倾斜的情况。
棱镜部11具有相对于背面15朝向前方倾斜的上斜面12以及下斜面13。由此，棱镜部11的由上斜面12和下斜面13形成的角部14形成为在剖面观察时向前方突出的三角形状。
上斜面12相对于背面15的角度θ1为60°以上且120°以下，下斜面13相对于背面15的角度θ2为5°以上且45°以下。此外，上斜面12相对于背面15的角度θ1优选为为70°以上90°以下，另外，上斜面12相对于背面15的角度θ2优选为为15°以上35°以下。由此，在具备了棱镜层10的显示装置1中，来自前表面侧的外部光Lo在棱镜层10的棱镜部11的下斜面13朝向下方反射。此外，来自前表面侧的外部光Lo的一部分在棱镜层10的棱镜部11的上斜面12朝向上方反射。
该棱镜层10的棱镜部11彼此之间的槽部16在上下方向上以等间隔的间距Pp排列。使该槽部16的间距Pp小于显示器20的像素21的上下方向上的间距Pd。
这里，像素(pixel)例如是将显示红、绿、蓝的多个子像素(subpixel)汇集为正方形的重复的最小单位单元，本例子中像素21的上下方向上的间距Pd是汇集了多个子像素的单元的上下方向上的间距。此外，单元并不一定局限于由红、绿、蓝的子像素构成的单元，还存在汇集了在红、绿、蓝的基础上还包括白或黄色的4色子像素的单元。另外，汇集了子像素的单元并不局限于正方形，还存在通过改变子像素的颜色和配置结构而与实际相比提升了外观上的像素数的Pentile排列等。在这样的Pentile排列的情况下，也可以将包括全部子像素的重复的最小单位单元的上下方向上的间距作为像素21的上下方向上的间距Pd，或者，也可以将仅着眼于绿像素的情况下的重复的最小单位单元的上下方向上的间距作为像素21的上下方向上的间距Pd。此外，这里所说的上下方向上的间距是指在与棱镜的槽垂直的方向上测量到的间距。
这里，对棱镜层10的构造例进行说明。
图3的(a)～(c)是对棱镜层的构造例进行说明的图，且分别是概略纵剖视图。
图3的(a)所示的棱镜层10由透明树脂或者玻璃等透明材料形成。对由透明材料构成的基材形成槽部16而设置棱镜部11，从而制造该棱镜层10。此外，形成棱镜层的玻璃也可以是化学强化玻璃、物理强化玻璃。另外，棱镜部11的形成方法也可以是玻璃、树脂等的注射成型、压制成型。作为透明树脂材料，有环氧系材料、聚氨酯系材料、硅酮系材料、聚碳酸酯系材料、聚苯乙烯系材料、聚乙烯系材料等。作为玻璃材料，有铝硅酸盐玻璃、钠玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、无碱玻璃、结晶玻璃等。
图3的(b)所示的棱镜层10在由玻璃板构成的基板10A设置有由透明树脂构成的棱镜部11。该棱镜层10通过对基板10A转印棱镜部11而制造。棱镜部11也可以是透明的玻璃料。
图3的(c)所示的棱镜层10是将一体地形成有棱镜部11的由透明树脂构成的膜层叠于由玻璃板构成的基板10A。对由透明树脂构成的膜形成槽部16而设置棱镜部11并且将该膜贴合于由玻璃板构成的基板10A，从而制造该棱镜层10。
根据上述构造的本实施方式所涉及的棱镜层10，通过使其贴合于显示器20的前表面来使向画面照射的外部光Lo在棱镜部11的特别是下斜面13向下方反射而抑制向画面的前方的反射，从而能够有效抑制眩光，也抑制泛白。另外，即使显示器20是具有200ppi以上的像素密度的高精细显示器，通过使棱镜部11间的槽部16的间距Pp小于显示器20的像素21的上下方向上的间距Pd，也可以抑制由莫尔条纹导致的不均。
此外，光在周期性地排列的棱镜阵列反射从而发生衍射，但棱镜层10通过在其表面涂覆防反射膜(Anti Reflection Coating)，而能够更加减少衍射光的影响。
如图4的(a)所示，也可以考虑使棱镜层10的槽部16的间距Pp与显示器20的像素21的上下方向上的间距Pd相同。但是，棱镜部11相对于像素21稍微配置于前方。因此，若使像素21的上下方向上的间距Pd和棱镜部11的槽部16的间距Pp相同，则在从显示装置1的前方的观察点E观察时，通过棱镜层10看到的像素21的上下方向上的间距Pd与棱镜部11的槽部16的间距Pp之间产生外观上的微小的偏移ΔP，由于莫尔条纹而发生长周期的不均。
因此，棱镜层10优选为：如图4的(b)所示，使棱镜部11的槽部16的间距Pp相对于像素21的上下方向上的间距Pd稍小，在从观察点E观察时，使棱镜部11的槽部16的间距Pp与像素21的上下方向上的间距Pd看上去一致。若为这样，可以良好地抑制由于棱镜部11的间距与显示器20的像素21的间距之间的差异而产生的莫尔条纹。
此时的像素21的上下方向上的间距Pd与棱镜部11的槽部16的间距Pp的关系如下式(1)所示。
[式1]
Pd＝l tanα+d tanβ
＝P p+d tanβ
≈P p+d sinβ…(1)
其中，
l：从观察点E到棱镜层10的距离
d：显示器20的前表面层23的厚度
α：观察点E的显示光的角度
β：棱镜层10的表面的显示光的角度
另外，空气的折射率na与显示器20的前表面层23的折射率nc的关系如下式(2)所示。
[式2]
n a sinα＝n c sinβ…(2)
根据上式(2)，上式(1)变为下式(3)。
[式3]
Figure BDA0003795280930000081
然后，根据上式(3)，棱镜部11的槽部16的间距Pp可用下式(4)表示，通过使其稍微小于像素21的上下方向上的间距Pd而看上去一致。
[式4]
Figure BDA0003795280930000082
其中，
k：修正系数
从上式(4)可知，考虑与前表面层23的厚度以及折射率相应的修正系数k，相对于像素21的上下方向上的间距Pd减小棱镜部11的槽部16的间距Pp，从而能够使棱镜部11的槽部16的间距Pp与像素21的上下方向上的间距Pd看上去一致。由此，能够良好地抑制由于棱镜部11的间距与显示器20的像素21的间距之间的差异而产生的莫尔条纹。
另外，为了抑制由于棱镜部11的间距与显示器20的像素21的间距之间的差异而产生的莫尔条纹，也可以使棱镜部11间的槽部16的间距Pp充分小于像素21的上下方向上的间距Pd。具体而言，使棱镜部11间的槽部16的间距Pp为像素21的上下方向上的间距Pd的50％以下。若这样，则能够有效地抑制莫尔条纹。另外，棱镜部11间的槽部16的间距Pp为像素21的上下方向上的间距Pd的50％以下即可，例如也可以为30％以下或20％以下。但是，槽部16的间距Pp越小则衍射光越容易显眼，因此优选为确保一定程度的大小。例如，优选为5μm以上或10μm以上。
另外，在具备该棱镜层10的显示装置1中，优选为显示器20的像素21到背面15的光学距离为3mm以下。光学距离是几何学的距离除以物质的折射率而得到的距离。这样，若使显示器20的像素21到背面15的光学距离为3mm以下，则能够抑制从像素21透射过棱镜层10的显示光与由棱镜层10的棱镜部11产生的衍射光之间的偏移，避免二重像。
另外，棱镜层10例如优选为通过OCA(Optical Clear Adhesive：光学透明胶)等光学粘合片贴合并紧贴于显示器20的前表面，仅在棱镜层10的表面侧进行来自前方的外部光Lo的反射。
这样，通过仅在棱镜层10的表面侧进行来自前方的外部光Lo的反射，来抑制外部光Lo的反射光的影响。
此外，棱镜层10也可以不与显示器20的前表面紧贴而具有空气层。该情况下，优选为在显示器20的表面以及棱镜层10的背面15设置防反射层。作为防反射层，可以举出使用了光学多层膜的防反射膜、形成微小的凹凸而成为蛾眼构造的防反射层。
在具备棱镜层10的显示装置1中，来自显示器20的显示光Ld在棱镜层10的下斜面13被屈曲而被向稍微斜上方引导。因此，优选为使来自显示装置1的显示器20的显示光Ld向下向棱镜层10照射。若这样，则从显示器20向下照射的显示光Ld在棱镜层10的下斜面13被屈曲而被向前方的观察者侧引导。由此，提高在显示装置1的前方侧的可视性。
图5是表示在显示器设置有棱镜层的显示装置的变形例的概略分解立体图。
如图6所示，在该显示装置1中，在由液晶显示器构成的显示器20的与棱镜层10相反的一侧设置有背光灯50。而且，该背光灯50的照明光Lb被向显示器20引导，从该显示器20作为显示光Ld向棱镜层10照射。另外，该显示装置1在显示器20与背光灯50之间具备将背光灯50的照明光Lb向下向显示器20引导的导光层60。作为该导光层60，例如能够使用本实施方式所涉及的棱镜层10。在使用该棱镜层10的情况下，上下颠倒地配置。于是，背光灯50的照明光Lb在被作为导光层60的棱镜层10的下斜面13被向下屈曲并被向显示器20引导，从显示器20向棱镜层10照射的显示光Ld变得向下。由此，该向下的显示光Ld在棱镜层10的下斜面13被屈曲而被向前方的观察者侧引导。因此，提高在显示装置1的前方侧的可视性。这里对使用与棱镜层10相同的部件的情况进行了说明，但也可以是不同的形状。
(第二实施方式)
接下来，对第二实施方式所涉及的显示装置进行说明。
此外，对与上述第一实施方式相同的结构的部分标注相同的附图标记并省略说明。但是，对θ、α、β、l、k、Pd，以与第一实施方式不同的意思使用。
本发明人经进一步研究，结果发现了：在将棱镜层10重叠于显示器20的显示装置1中，即使令棱镜部11的间距小于像素21的上下方向上的间距来使像素21的间距与棱镜部11的间距从前方的观察点看上去一致(参照图4的(b))，若存在稍微的偏移，也发生莫尔条纹。另外，发现了：即使是间距不一致的状况，也有时发生莫尔条纹，有时不发生。还发现了：若如图6所示使棱镜层10相对于显示器20以倾斜角θ倾斜，则在特定的倾斜角θ时，莫尔花纹的间距变大，变得能够明显地视觉辨认，在某个倾斜角θ时，莫尔花纹的间距变小变得难以视觉辨认。
而且，本发明人经深入研究，结果发现了：莫尔条纹同时存在多个间距、方向的莫尔花纹，若这些莫尔花纹的间距Pm中的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下，则莫尔条纹被抑制为无法视觉辨认的程度。
但是，若棱镜层10相对于显示器20的倾斜角θ过大，则由棱镜部11的下斜面13产生的外部光的向下方的导光效果降低，眩光以及泛白的抑制效果降低。
另外，若棱镜层10的棱镜部11的间距Pp过小，则发生由衍射的影响导致的虹彩现象。
根据这一情况，本发明人发现了能够一边使由棱镜层10产生的防眩光功能显现、一边抑制虹彩现象的发生以及由莫尔花纹导致的莫尔条纹的发生的下述条件(1)～(3)。
条件(1)：Pmmax(θ，Pd，Pp)≤500μm
条件(2)：θ≤30°
条件(3)：Pp≥20μm
其中，Pmmax：莫尔花纹的间距Pm的最大值
Pd：显示器20的像素21的间距
Pp：棱镜部11的间距
θ：棱镜层10相对于显示器20的倾斜角
此外，作为构成显示装置1的显示器20，优选为像素密度为120ppi以上。
图7是较淡地表示由像素21的间距Pd为152μm的显示器20和棱镜层10构成的显示装置1中的莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下的区域、较浓地表示超过500μm的区域的示意图，图8是较淡地表示由像素21的间距Pd为100μm的显示器20和棱镜层10构成的显示装置1中的莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下的区域、较浓地表示超过500μm的区域的示意图。此外，横轴表示棱镜层10的倾斜角θ，纵轴表示棱镜部11的间距Pp。
在图7中用较淡的显示来表示的区域是在显示器20的像素21的间距Pd为152μm的情况下，莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下且莫尔条纹难以被视觉辨认的区域。而且，在该区域中，进而，在倾斜角θ为30°以下、棱镜部11的间距Pp为20μm以上时，一边得到反射光的导光效果，一边抑制虹彩现象的发生。若进一步使棱镜层10的倾斜角θ为20°以下或10°以下，则能够提高反射光的导光效果。进一步使棱镜部11的间距Pp为像素21的间距Pd以下或Pd/2以下或Pd/3以下，从而莫尔条纹变得不容易被视觉辨认。图7中A1例示了在使棱镜层10的倾斜角θ为10°以下、棱镜部11的间距Pp为20μm以上、间距Pd/3以下的情况下，莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下的区域。在显示器20的像素21的间距Pd为152μm的情况下，通过设定为进入至区域A1的条件，能够一边使由棱镜层10产生的防眩光功能显现，一边更加有效地抑制虹彩现象的发生以及由莫尔花纹导致的莫尔条纹的发生。
在图8中用较淡的显示来表示的区域是在显示器20的像素21的间距Pd为100μm的情况下，莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下且莫尔条纹难以被视觉辨认的区域。而且，在该区域中，进而，在倾斜角θ为30°以下、棱镜部11的间距Pp为20μm以上时，一边得到反射光的导光效果，一边抑制虹彩现象的发生。若进一步使棱镜层10的倾斜角θ为20°以下或10°以下，则能够提高反射光的导光效果。进一步使棱镜部11的间距Pp为像素21的间距Pd以下或Pd/2以下或Pd/3以下，从而莫尔条纹变得不容易被视觉辨认。图8中A2例示了在使棱镜层10的倾斜角θ为10°以下、棱镜部11的间距Pp为20μm以上、Pd/2以下的情况下，莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下的区域。在显示器20的像素21的间距Pd为100μm的情况下，通过设定为进入至区域A2的条件，能够一边使由棱镜层10产生的防眩光功能显现，一边更加有效地抑制虹彩现象的发生以及由莫尔花纹导致的莫尔条纹的发生。
(莫尔花纹的间距的求法)
接下来，对莫尔花纹的间距Pm的求法进行说明。
如图9所示，若使显示器20的像素引起的花纹沿着x轴平行地以间距p1排列，则这些花纹可用下式(5)表示。
[式5]
y/p1＝n1…(5)
其中，n1为整数。
另外，若使棱镜层10的棱镜部11的花纹相对于x轴以倾斜度β、间距p2排列，则这些花纹可用下式(6)表示。
[式6]
Figure BDA0003795280930000121
其中，n2为整数。
这两组花纹形成的莫尔花纹(图9中用虚线表示)被称为阶差莫尔条纹(日文：次数差モアレ)，
通过用n1－n2＝m记述的整数m确定。具体而言，通过将式(5)、式(6)代入至n1－n2＝m而得到下式(7)，用该下式(7)确定。
[式7]
Figure BDA0003795280930000122
由此，莫尔花纹相对于显示器20的像素引起的花纹的倾斜度γ以及间距Pm分别如下式(8)、(9)那样求出。
[式8]
Figure BDA0003795280930000131
Figure BDA0003795280930000132
接下来，对用式(5)表示的由显示器20的像素21形成的花纹进行说明。
这里假定RGB为Strip的情况，假设像素21配置为二维正方格子状。该情况下，周期仅是RGB像素的周期一种。
此外，在Pentile配置等像素配置不同的情况下，存在R像素、G像素、B像素、W像素、Y像素、RGB像素、RGBY像素、RGBW像素各自的周期不同的情况。在这样的像素的周期不同的情况下，对特定像素的周期、或者对全部像素的周期进行同样的计算。这里所说的像素的周期是能够用相等的正方形填满的重复的最小单位，并不局限于水平、垂直，也存在倾斜的情况。这里，图10的(a)～(g)示出各种像素配置的显示器，能够将用框F包围的部分作为最小单位。此外，图10的(a)～(g)中的各显示器的类型分别是(a)为Strip RGB，(b)为PentileRGBG，(c)为QuadPixel RGBY，(d)为S-strip RGB，(e)为Pentile RGBW，(f)为WhiteMagicRGBW，(g)为Diamond Pentile RGBG。即(b)Pentile RGBG，(g)Diamond Pentile RGBG的类型分别具有两个不同的周期。
假设考虑如图11所示那样配置的像素21的花纹。相邻的花纹处于在x轴方向上离开(1/1)Pd、在y轴方向上离开(1/2)Pd的位置，因此表示为(1，2)。将其推广，使在x轴方向上离开(1/h)Pd，在y轴方向离开(1/k)Pd排列的花纹表示为(h，k)。另外，这些花纹的间距p1以及相对于x轴的倾斜α用下式(10)、(11)表示。
[式9]
Figure BDA0003795280930000133
α＝tan-1(h/k)…(11)
这里，h、k为0以上的整数(其中(h，k)＝(0，0)除外)。h、k也可以均为负的值，但因为对称性，限定为0以上也没有影响。
接下来，对用式(6)表示的由棱镜部11引起的花纹进行说明。花纹的方向与棱镜部11平行，间距p2能够按照具有用下式(12)表示的高阶频率分量的花纹进行分解。
[式10]
p2＝P p/l…(12)
其中，l＝1，2，3，…
这里，如图7所示，考虑以倾斜角θ倾斜配置显示器20和棱镜层10的情况。
用(h，k)表示的花纹的间距p1以及倾斜度α用式(10)、(11)表示，因此由显示器20的像素21引起的花纹与由棱镜部11引起的花纹所形成的角β是θ－α。通过该β和式(9)、(10)、(12)，求出由用l，(h，k)确定的两组花纹形成的莫尔花纹的间距Pm。
针对1≤l≤3、0≤h、k≤6(h＝k＝0除外)的全部组合计算该莫尔花纹的间距Pm，该莫尔花纹的间距Pm的最大值为Pmmax(θ，Pd，Pp)。
此外，在这次使用的显示器20和棱镜层10的情况下，被观测的莫尔花纹能够通过1≤l≤3、0≤h、k≤6(h＝k＝0除外)的组合而全部说明，但在显示器20的亮度上升等莫尔花纹的视觉辨认容易度变化了的情况下，有时应考虑的条件发生变化。例如，存在l的上限如2或4等那样变化，h、k的上限如3、4、5或7、8那样变化的情况。另外，在如Pentile RGBG那样因像素而周期不同的情况下，针对周期不同的全部像素中的每一个计算上述Pmmax，将它们的最大值作为Pmmax。
于是，发现了：通过使用该莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下的条件，莫尔条纹能够被抑制为无法视觉辨认的程度(条件(1))。但是，如上所述，若倾斜角θ过大，则由棱镜部11的下斜面13产生的外部光的向下方的导光效果降低，另外，若棱镜部11的间距Pp过小，则发生由衍射的影响导致的虹彩现象。因此，为了使由棱镜层10产生的防眩光功能显现并且避免莫尔条纹、衍射的问题，需要同时满足Pmmax(θ，Pd，Pp)≤500μm(条件(1))、θ≤30°(条件(2))、Pp≥20μm(条件(3))。
此外，作为莫尔条纹无法视觉辨认的条件(1)，莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)优选为400μm以下，更加优选为300μm以下，进一步优选为200μm以下。
另外，作为得到外部光的向下方的导光效果的条件(2)，棱镜层10相对于显示器20的倾斜角θ优选为20°以下，更加优选为15°以下，进一步优选为10°以下，更加进一步优选为5°以下。
并且，作为使由衍射光导致的着色不显眼的条件(3)，棱镜部11的间距Pp优选为30μm以上，更加优选为40μm以上，进一步优选为50μm以上，更加进一步优选为60μm以上，特别优选为70μm以上。
此外，在第二实施方式中，也优选为显示器20的像素21到棱镜层10的背面的光学距离为3mm以下，由此，能够抑制从像素21透射过棱镜层10的显示光与由棱镜层10的棱镜部11产生的衍射光之间的偏移，使衍射光不显眼。
另外，在第二实施方式中，也是例如也可以在显示器20与背光灯50之间设置将背光灯50的照明光向下向显示器20引导的导光层60，使来自显示器20的显示光向下向棱镜层10照射(参照图5)。若这样，则能够使从显示器20向下照射的显示光在棱镜层10的下斜面13屈曲而将其向前方的观察者侧引导，能够提高可视性。
此外，在上述第一实施方式以及第二实施方式中，如图12所示，也可以在显示器20与棱镜层10之间设置扩散层70。作为该扩散层70，例如优选为雾度20％以下的扩散层。通过在显示器20与棱镜层10之间夹持该扩散层70，能够扩大看不到莫尔条纹的范围。该情况下，在求出Pmmax时要考虑的l、h、k的上限值变得更小。
在表1中示出了在采用了Stirp RGB以及Pentile RGBG作为显示器的像素图案的情况下，对显示器20的像素间距Pd和棱镜层10的棱镜部11的间距Pp的数值进行分配的结果。根据该结果，可知实施例1～6是可以抑制莫尔条纹、泛白的区域，比较例1～6有无法抑制莫尔条纹、泛白的区域。
[表1]
Figure BDA0003795280930000161
另外，在上述第一实施方式以及第二实施方式中，如图13所示，作为棱镜层10，也可以对棱镜部11的角部14进行倒角，在角部14设置倒角部14a。这样，通过在棱镜部11的角部14设置倒角部14a，能够提高棱镜部11的耐擦伤性。若该倒角部14a过大，则向下方反射外部光的能力降低，所以作为该倒角部14a，优选为使水平地投影棱镜部11时的长度之比例小于0.2(20％)。此外，作为倒角部14a，也可以是在剖面观察中由一个直线状倒角或者连续的多个直线状倒角构成的倒角部，另外，也可以是剖面观察时形成为圆弧状的倒角部。
另外，如图14所示，棱镜层10的各棱镜部11的槽部16也可以是剖面观察时呈圆弧状的曲面凹部16a。这样，若使槽部16成为在剖面观察时呈圆弧状的曲面凹部16a，则能够改善棱镜部11的成形性，容易地进行制造，能够提高生产性。若该曲面凹部16a过大，则向下方反射外部光的能力降低，所以作为该曲面凹部16a，优选为使水平地投影棱镜部11时的长度之比例小于0.2(20％)。
此外，也可以在棱镜部11的角部14设置倒角部14a，并且在棱镜部11的槽部16设置曲面凹部16a，该情况下，能够容易地制造耐擦伤性优异的棱镜层10。
图15是具备檐以及护罩的显示装置的概略剖视图。
如图15所示，优选为在设置上述第一实施方式以及第二实施方式所涉及的显示装置1的情况下，在该显示装置1的上部设置檐72，并且在显示装置1的前表面侧设置由透明片或透明膜构成的护罩73。若这样，通过檐72能够抑制外部光向显示装置1的入射并抑制在棱镜层10的反射光的发生，另外，通过护罩73能够抑制用户对显示装置1的棱镜层10的接触，保护棱镜层10。此外，护罩73优选设置为朝向上方向近前倾斜。若这样，与在棱镜层10的外部光反射同样地，向下方近前引导由护罩73导致的外部光反射，从而能够提高显示器20的可视性。
这样，本发明并不限定于上述实施方式，相互组合实施方式的各结构、本领域技术人员基于说明书的记载以及公知技术进行变更、应用也是本发明的预定范围，包含在要求保护的范围内。
如以上那样，本说明书公开了以下事项。
(1)是一种棱镜层，配置为背面重叠于像素密度为200ppi以上的显示器的前表面，使来自上述显示器的显示光向前方侧透射，其中，
沿着水平方向形成的多个棱镜部在上下方向上排列，
上述棱镜部具有上斜面和下斜面，由上述上斜面和下斜面形成的角部形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，上述上斜面相对于上述背面的角度为60°以上且120°以下，上述下斜面相对于上述背面的角度为5°以上且45°以下，
使上述棱镜部间的槽部的间距小于上述显示器的像素的上下方向上的间距。
根据该结构的棱镜层，通过使向画面照射的外部光在棱镜部的特别是下斜面向下方反射来抑制向画面的前方的反射，而可以有效地抑制眩光。另外，即使是显示器具有200ppi以上的像素密度的高精细显示器，通过使棱镜部间的槽部的间距小于显示器的像素的上下方向上的间距，也可以抑制闪光，另外还可以抑制莫尔条纹、泛白。
(2)是(1)所记载的棱镜层，其中，通过使上述棱镜部间的槽部的间距小于上述像素的上下方向上的间距，使在从前方的观察点观察时上述槽部的间距和上述像素的上下方向上的间距看上去一致。
根据该结构的棱镜层，使像素的上下方向上的间距和棱镜部的槽部的间距从前方的观察点看上去一致，因此可以良好地抑制由于棱镜部的间距与显示器的像素的的间距之间的差异而产生的莫尔条纹。
(3)是(1)所记载的棱镜层，其中，上述棱镜部间的槽部的间距为上述像素的上下方向上的间距的50％以下。
根据该结构的棱镜层，通过使棱镜部间的槽部的间距为像素的上下方向上的间距的50％以下，能够使由于棱镜部的间距与显示器的像素的的间距之间的差异而产生的莫尔条纹不显眼。
(4)是(1)～(3)中的任一项所记载的棱镜层，其中，在由透明材料构成的基材形成多个上述槽部，上述槽部之间成为上述棱镜部。
根据该结构的棱镜层，通过在由透明材料构成的基材形成槽部而能够容易地进行制造。
(5)是(1)～(3)中的任一项所记载的棱镜层，其中，在由玻璃板构成的基板上转印有由透明树脂构成的多个上述棱镜部。
根据该结构的棱镜层，通过向由玻璃板构成的基材转印透明树脂的棱镜部而能够容易地进行制造。
(6)是(1)～(3)中的任一项所记载的棱镜层，其中，一体地形成有多个上述棱镜部的由透明树脂构成的膜层叠于由玻璃板构成的基板。
根据该结构的棱镜层，通过将一体地形成有棱镜部的由透明树脂构成的膜贴合于由玻璃板构成的基板而能够容易地进行制造。
(7)是一种显示装置，其中，(1)～(6)中的任一项所记载的棱镜层重叠于具有200ppi以上的像素密度的显示器的前表面。
根据该结构的显示装置，通过使向画面照射的外部光在棱镜部的特别是下斜面向下方反射来抑制向画面的前方的反射，而可以有效地抑制眩光。另外，即使是显示器具有200ppi以上的像素密度的高精细显示器，通过使棱镜部间的间距小于显示器的像素的上下方向上的间距，也可以抑制闪光，另外还可以抑制莫尔条纹、泛白。
(8)是(7)所记载的显示装置，其中，上述显示器的上述像素到上述棱镜层的上述背面的光学距离为3mm以下。
根据该结构的显示装置，能够抑制从像素透射过棱镜层的显示光与由棱镜层的棱镜部产生的衍射光之间的偏移，使衍射光不显眼。
(9)是(7)或(8)所记载的显示装置，其中，来自上述显示器的显示光向下向上述棱镜层照射。
根据该结构的显示装置，能够使从显示器向下照射的显示光在棱镜层的下斜面屈曲而将其向前方的观察者侧引导，提高可视性。
(10)是(9)所记载的显示装置，其中，上述显示器是在与上述棱镜层相反的一侧具备背光灯的液晶显示器，
在上述显示器与上述背光灯之间具备导光层，上述导光层将上述背光灯的照明光向下向上述显示器引导。
根据该结构的显示装置，背光灯的照明光在导光层被向下屈曲并被向显示器引导，从显示器向棱镜层照射的显示光变得向下。因此，能够使从显示器向下照射的显示光在棱镜层的下斜面屈曲而将其向前方的观察者侧引导，提高可视性。
(11)是一种显示装置，其中，具备：
显示器；和
棱镜层，配置为背面重叠于上述显示器的前表面，使来自上述显示器的显示光向前方侧透射，
上述棱镜层的沿着宽度方向形成的多个棱镜部在上下方向上排列，
上述棱镜部具有上斜面和下斜面，由上述上斜面和下斜面形成的角部形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，上述上斜面相对于上述背面的角度为60°以上且120°以下，上述下斜面相对于上述背面的角度为5°以上且45°以下，
上述棱镜层相对于上述显示器的像素的宽度方向的排列方向不倾斜或者倾斜地配置，
在上述棱镜层相对于上述显示器的倾斜角为θ、上述显示器的像素的间距为Pd、上述棱镜部的间距为Pp、发生的莫尔花纹的间距为Pm、莫尔花纹的间距Pm的最大值为Pmmax(θ，Pd，Pp)时，满足
Pmmax(θ，Pd，Pp)≤500μm
θ≤30°
Pp≥20μm。
根据该显示装置，莫尔花纹的间距Pm的最大值Pmmax(θ，Pd，Pp)为500μm以下，因此能够将莫尔条纹抑制为无法视觉辨认的程度。另外，通过使棱镜层相对于显示器的倾斜角θ为30°以下，能够得到由棱镜部的下斜面产生的外部光的向下方的良好的导光效果。并且，通过使棱镜部的间距Pp为20μm以上，能够抑制由衍射的影响导致的虹彩现象的发生。
(12)是(11)所记载的显示装置，其中，上述显示器的像素密度为120ppi以上。
根据该显示装置，即使在具备像素密度为120ppi以上的高精细的显示器的情况下，也能够显现由棱镜层产生的防眩光功能，并且避免莫尔条纹以及衍射的问题。
(13)是(11)或(12)所记载的显示装置，其中，上述显示器的上述像素到上述棱镜层的上述背面的光学距离为3mm以下。
根据该结构的显示装置，能够抑制从像素透射过棱镜层的显示光与由棱镜层的棱镜部产生的衍射光之间的偏移，使衍射光不显眼。
(14)是(11)～(13)中的任一项所记载的显示装置，其中，来自上述显示器的显示光向下向上述棱镜层照射。
根据该结构的显示装置，能够使从显示器向下照射的显示光在棱镜层的下斜面屈曲而将其向前方的观察者侧引导，提高可视性。
(15)是(14)所记载的显示装置，其中，上述显示器是在与上述棱镜层相反的一侧具备背光灯的液晶显示器，
在上述显示器与上述背光灯之间具备导光层，上述导光层将上述背光灯的照明光向下向上述显示器引导。
根据该结构的显示装置，背光灯的照明光在导光层被向下屈曲并被向显示器引导，从显示器向棱镜层照射的显示光变得向下。因此，能够使从显示器向下照射的显示光在棱镜层的下斜面屈曲而将其向前方的观察者侧引导，提高可视性。
对本发明详细并参照特定实施方式地进行了说明，但对本领域技术人员而言，显而易见能够在不脱离本发明的精神和范围地进行各种变更、修正。本申请基于2020年2月14日提出申请的日本专利申请(特愿2020-023774)以及2021年1月4日提出申请的日本专利申请(特愿2021-000196)，这里援引其内容作为参考。
附图标记说明
10…棱镜层；10A…基板；11…棱镜部；12…上斜面；13…下斜面；14…角部；15…背面；16…槽部；20…显示器；21…像素；50…背光灯；60…导光层；Ld…显示光；Lo…外部光；Pd、Pp…间距；θ1、θ2…角度；θ…倾斜角；Pm…莫尔花纹的间距；Pmmax…莫尔花纹的间距的最大值。

Claims (15)

1.一种棱镜层，配置为背面重叠于像素密度为200ppi以上的显示器的前表面，使来自所述显示器的显示光向前方侧透射，其特征在于，
沿着水平方向形成的多个棱镜部在上下方向上排列，
所述棱镜部具有上斜面和下斜面，由所述上斜面和下斜面形成的角部形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，所述上斜面相对于所述背面的角度为60°以上且120°以下，所述下斜面相对于所述背面的角度为5°以上且45°以下，
使所述棱镜部间的槽部的间距小于所述显示器的像素的上下方向上的间距。
2.根据权利要求1所述的棱镜层，其特征在于，
通过使所述棱镜部间的槽部的间距小于所述像素的上下方向上的间距，使在从前方的观察点观察时所述槽部的间距和所述像素的上下方向上的间距看上去一致。
3.根据权利要求1所述的棱镜层，其特征在于，
所述棱镜部间的槽部的间距为所述像素的上下方向上的间距的50％以下。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的棱镜层，其特征在于，
在由透明材料构成的基材形成多个所述槽部，所述槽部之间成为所述棱镜部。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的棱镜层，其特征在于，
在由玻璃板构成的基板上转印有由透明树脂构成的多个所述棱镜部。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的棱镜层，其特征在于，
一体地形成有多个所述棱镜部的由透明树脂构成的膜层叠于由玻璃板构成的基板。
7.一种显示装置，其特征在于，
权利要求1～6中的任一项所述的棱镜层重叠于具有200ppi以上的像素密度的显示器的前表面。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，
所述显示器的所述像素到所述棱镜层的所述背面的光学距离为3mm以下。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，
来自所述显示器的显示光向下向所述棱镜层照射。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，
所述显示器是在与所述棱镜层相反的一侧具备背光灯的液晶显示器，
在所述显示器与所述背光灯之间具备导光层，所述导光层将所述背光灯的照明光向下向所述显示器引导。
11.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示器；和
棱镜层，配置为背面重叠于所述显示器的前表面，使来自所述显示器的显示光向前方侧透射，
所述棱镜层的沿着宽度方向形成的多个棱镜部在上下方向上排列，
所述棱镜部具有上斜面和下斜面，由所述上斜面和下斜面形成的角部形成为在剖面观察时朝向前方突出的三角形状，所述上斜面相对于所述背面的角度为60°以上且120°以下，所述下斜面相对于所述背面的角度为5°以上且45°以下，
所述棱镜层相对于所述显示器的像素的宽度方向的排列方向不倾斜或者倾斜地配置，
在所述棱镜层相对于所述显示器的倾斜角为θ、所述显示器的像素的间距为Pd、所述棱镜部的间距为Pp、发生的莫尔花纹的间距为Pm、莫尔花纹的间距Pm的最大值为Pmmax(θ，Pd，Pp)时，满足
Pmmax(θ，Pd，Pp)≤500μm
θ≤30°
Pp≥20μm。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，
所述显示器的像素密度为120ppi以上。
13.根据权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，
所述显示器的所述像素到所述棱镜层的所述背面的光学距离为3mm以下。
14.根据权利要求11～13中的任一项所述的显示装置，其特征在于，来自所述显示器的显示光向下向所述棱镜层照射。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
所述显示器是在与所述棱镜层相反的一侧具备背光灯的液晶显示器，
在所述显示器与所述背光灯之间具备导光层，所述导光层将所述背光灯的照明光向下向所述显示器引导。
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