JP2017032785A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像源の画素間に存在する非画素領域が視認されてしまうのを抑制することができる表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１は、複数配列された画素領域から映像光を出射する映像源１１と、映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズ１２と、映像源１１及び前記レンズ１２間、又は、レンズ１２の観察者側に配置される光学シート２０とを備え、光学シート２０は、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な凸形状２１ａ、２３ａが複数形成されており、映像源１１の画素領域の配列ピッチをｄとし、映像源１１の表示面から観察者の眼の位置までの距離をｗとしたときに、最大輝度が１／１０となる光学シート２０の拡散角γが、ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）≦γ≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）を満たすことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、観察者に映像光を表示する表示装置に関するものである。

従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬディスプレイ等の映像源による映像を、光学系を介して観察者に観察させる頭部装着型の表示装置、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が提案されている（例えば、特許文献１）。このような頭部装着型の表示装置は、レンズ等の光学系によって映像源から投射される映像光を拡大して鮮明な映像を観察者側に表示している。
ここで、このような表示装置に用いられる映像源は、映像を構成する複数の画素領域と、各画素領域間に設けられ、映像の表示に寄与しない非画素領域とが設けられている。このような映像源から出射された映像光をレンズにより拡大した場合、画素領域により構成される映像だけでなく、非画素領域が起因となる非映像領域も拡大されてしまうこととなり、映像だけでなく非映像領域も観察者に視認されてしまう場合があり、鮮明な映像の表示の妨げとなる場合があった。

特表２０１１−５０９４１７号公報

本発明の課題は、映像源の画素間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうのを抑制することができる表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、複数配列された画素領域から映像光を出射する映像源（１１）と、前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズ（１２）と、前記映像源及び前記レンズ間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シート（２０）とを備え、前記光学シートは、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な凸形状（２１ａ、２３ａ）が複数形成されており、前記映像源の前記画素領域の配列ピッチをｄとし、前記映像源の表示面から観察者の眼の位置までの距離をｗとしたときに、最大輝度が１／１０となる前記光学シートの拡散角γが、ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）≦γ≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）を満たすこと、を特徴とする表示装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の表示装置（１）において、前記凸形状（２１ａ、２３ａ）は、前記光学シート（２０）の厚み方向に直交するシート面内の第１の方向に延在し、前記シート面内の前記第１の方向に直交する第２の方向に配列され、前記光学シートの厚み方向に平行であって前記第２の方向に平行な断面における断面形状が略三角形状に形成されていること、を特徴とする表示装置である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の表示装置（１）において、前記光学シート（２０）は、３層以上の層構成を有し、各層間の各界面に設けられた前記凸形状（２１ａ、２３ａ）の前記シート面内における延在方向は、前記光学シートの厚み方向から見て交差していること、を特徴とする表示装置である。
請求項４の発明は、請求項１に記載の表示装置（１）において、前記凸形状（２１ａ）は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面に沿って配列された略四角錐形状に形成されていること、を特徴とする表示装置である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の表示装置（１）において、互いに隣接する層の屈折率の差Δｎが、０．００５≦Δｎ≦０．１を満たすこと、を特徴とする表示装置である。

本発明によれば、映像源の画素間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうのを抑制することができる。

実施形態の頭部装着型の表示装置の構成を説明する図である。 実施形態の表示装置に用いられる光学シートを説明する図である。 実施形態の表示装置に用いられる光学シートの詳細を説明する図である。 実施形態の表示装置に用いられる光学シートの輝度と拡散角の関係を示す図である。 実施形態の表示装置によって表示された画像の例を示す図である。 比較例の表示装置の構成等を説明する図である。 実施例及び比較例の表示装置に表示される映像の目視評価の結果を示す図である。 光学シートに設けられる凸形状の他の形態を示す図である。 表示装置に用いられる光学シートの他の形態を説明する図である。 表示装置に用いられる光学シートの他の形態を説明する図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。

（実施形態）
図１は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１を説明する図である。図１は、表示装置１を鉛直方向上側から見た図である。
図２は、実施形態の表示装置に用いられる光学シートの詳細を説明する図である。図２（ａ）は、光学シートの斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のｃ−ｃ断面図である。
図３は、実施形態の表示装置に用いられる光学シートの詳細を説明する図である。図３（ａ）は、図２（ｂ）のａ部詳細を示す図であり、図３（ｂ）は、図２（ｃ）のｂ部詳細を示す図である。
図４は、実施形態の表示装置に用いられる光学シートの輝度と拡散角の関係を示す図である。
図５は、実施形態の表示装置によって表示された画像の例を示す図である。
図６は、比較例の表示装置を説明する図である。図６（ａ）は、比較例の表示装置の構成を説明する図であり、図１に対応する図である。図６（ｂ）は、比較例の表示装置によって表示された画像の例を示す図であり、図５に対応する図である。

なお、図１を含め以下に示す図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、観察者が頭部に表示装置１を装着した状態において、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、この水平方向のうち、光学シートの厚み方向をＹ方向とし、その厚み方向に直交する左右方向をＸ方向とする。このＹ方向の−Ｙ側を観察者側とし、＋Ｙ側を背面側とする。
また、図２等において、上述のＸＹＺ直交座標系をＹ軸周りに４５度回転させた座標系をｘｙｚ直交座標系とする。すなわち、ｙ方向は、上述の厚み方向（Ｙ方向）と平行な方向であり、ｘ方向は、左右方向（Ｘ方向）に対して＋４５度傾斜した方向であり、ｚ方向は、鉛直方向（Ｚ方向）に対して＋４５度傾斜した方向である。

表示装置１は、観察者が頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）である。図１に示すように、本実施形態の頭部装着型の表示装置１は、不図示のメガネフレームの内側に、映像源１１と、レンズ１２と、光学シート２０とを備えており、観察者がメガネフレームを頭部に装着することによって、映像源１１に表示された映像光を光学シート２０、レンズ１２を介して観察者の眼Ｅに視認させることができる。なお、図１において、表示装置１は、観察者の片側の眼Ｅに対して配置される例で説明するが、これに限定されるものでなく、観察者の両方の眼のそれぞれに配置されるようにしてもよい。
映像源１１は、映像光を表示するマイクロディスプレイであり、例えば、透過型の液晶表示デバイスや、反射型の液晶表示デバイス、有機ＥＬ等を使用することができる。本実施形態の映像源１１は、例えば、対角が５インチの有機ＥＬディスプレイが使用される。
レンズ１２は、映像源１１から出射された映像光を拡大して観察者側に出射する凸レンズであり、本実施形態では、表示装置１の最も観察者側（−Ｙ側）に配置されている。

光学シート２０は、図１に示すように、映像源１１及びレンズ１２間であって、レンズ１２に近接する位置に配置されており、映像源１１から出射した映像光を微少に拡散する拡散機能を有した光透過性のあるシートである。
ここで、従来、主に使用されている頭部装着型の表示装置（以下、比較例の表示装置という）は、図６（ａ）に示すように、上述の光学シートを備えていない形態であり、映像源から出射された映像光をレンズにより拡大して観察者側に表示していた。ここで、映像源に用いられる有機ＥＬ等のディスプレイは、その表示部に映像を形成する画素領域が複数配列されており、また、各画素領域間には映像の形成に寄与しない非画素領域が設けられている。そのため、映像源から出射する映像光は、レンズを介して拡大された場合に、図６（ｂ）に示すように、画素領域による映像だけでなく、非画素領域が起因となる非映像領域も拡大されてしまうこととなり、映像だけでなく、その非映像領域も観察者に視認され、鮮明な映像表示の妨げとなってしまう場合があった。
そこで、本実施形態の表示装置１には、上述したように、光学シート２０が設けられており、映像源１１から出射した映像光を微少に拡散させ、図５に示すように、その拡散された映像光によって、非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。

光学シート２０は、図２（ａ）に示すように、背面側（＋Ｙ側）から順に、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が積層されている。光学シート２０は、この第１光学層２１及び第２光学層２２の界面と、第２光学層２２及び第３光学層２３の界面とに、それぞれ凸形状２１ａ、凸形状２３ａが複数形成されている。
第１光学層２１は、光学シート２０の最も背面側（＋Ｙ側）に位置する光透過性を有する層であり、その背面側の面は、映像源１１から出射された映像光が入射する面であり、略平坦に形成されている。第１光学層２１の観察者側（−ｙ側、−Ｙ側）の面には、図２（ｂ）に示すように、凸形状２１ａが複数形成されている。この凸形状２１ａは、第１光学層２１の観察者側の面に沿うようにして、左右方向（Ｘ方向）に対して４５度傾斜したｘ方向に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５度傾斜したｚ方向に複数配列されている。凸形状２１ａは、ｚ方向及びｙ方向に平行な面（ｙｚ面）における断面形状が略三角形状、いわゆるプリズム形状に形成されている。ここで、略三角形状とは、二等辺三角形や、正三角形等を含む三角形状だけでなく、三角形状の頂部が曲面や平面に面取りされた形状や、三角形状の斜面が微小に湾曲された形状等も含むものをいう。

第２光学層２２は、第１光学層２１及び第３光学層２３間に設けられた光透過性を有する層であり、第１光学層２１の凸形状２１ａ側の面と、第３光学層２３の凸形状２３ａ側の面とを互いに対向させるようにして接合している。

第３光学層２３は、光学シート２０の最も観察者側（−Ｙ側）に位置する光透過性を有する層であり、その観察者側の面は、光学シート２０を透過した映像光が出射する面であり、略平坦に形成されている。第３光学層２３の背面側（＋ｙ側、＋Ｙ側）の面は、図２（ｃ）に示すように、凸形状２３ａが複数形成されている。この凸形状２３ａは、第３光学層２３の背面側の面に沿うようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５度傾斜したｚ方向に延在し、左右方向（Ｘ方向）に対して４５度傾斜したｘ方向に複数配列されている。凸形状２３ａは、ｘ方向及びｙ方向に平行な面（ｘｙ面）における断面形状が略三角形状、いわゆるプリズム形状に形成されている。すなわち、第３光学層２３に設けられた凸形状２３ａは、その延在方向（ｚ方向）が、上述の第１光学層２１に設けられた凸形状２１ａの延在方向（ｘ方向）と交差（直交）している。

ここで、人間の眼には、左右方向（Ｘ方向）に延在するラインが、左右方向に対して傾斜した方向や、鉛直方向（Ｚ方向）に延在するライン等よりも視認し易くなる傾向がある。そのため、上述のように、各凸形状の延在する方向を左右方向に対して傾斜させることによって、本実施形態の表示装置１は、凸形状が起因となるラインを観察者に対して視認され難くすることができ、表示される映像をより鮮明に視認させることができる。

本実施形態の光学シート２０は、映像源１１の画素領域の配列ピッチをｄとし、映像源１１の表示面から、表示装置を装着する観察者の眼Ｅまでの距離をｗ（図１参照）としたときに、最大輝度が１／１０となる拡散角γが、以下の式（１）を満たすようにして形成されている。また、より好ましくは、その半値角αが、以下の式（２）を満たすようにして形成されているのが望ましい。
ここで、本実施形態の光学シート２０の輝度と拡散角の関係は、図４（ａ）に示すように、略三角形状に形成された凸形状の斜面に対応して２つのピークを有した波形や、図４（ｂ）に示すように、ピークの幅が広い波形となる。拡散角γとは、図４（ａ）に示すように、２つのピークの中心となる位置（図４（ａ）中の輝度の軸線、図４（ｂ）においては幅の広いピークの中心位置（図４（ｂ）中の輝度の軸線））から、画面左右方向及び画面上下方向において、光の輝度が最大値の１／１０の値になる観察角度のうち絶対値が最も大きい角度をいう。また、光学シート２０の半値角αとは、２つのピークの中心となる位置（図４（ａ）中の輝度の軸線、図４（ｂ）においては幅の広いピークの中心位置（図４（ｂ）中の輝度の軸線））から、画面左右方向及び画面上下方向において、光の輝度が最大値の半分の値になる観察角度のうち絶対値が最も大きい角度をいう。

式（１） ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）≦γ≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）
式（２） ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）≦α≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）

また、本実施形態の光学シート２０は、互いに隣接する各層の屈折率差、すなわち第１光学層２１及び第２光学層２２の屈折率差Δｎ１と、第２光学層２２及び第３光学層２３の屈折率差Δｎ２とが、それぞれ０．００５≦Δｎ１≦０．１、０．００５≦Δｎ２≦０．１を満たすようにして形成されている。

このように、光学シート２０の拡散角γ及び半値角αの値の範囲と、互いに隣接する層の屈折率差（Δｎ１、Δｎ２）の範囲とを規定することによって、本実施形態の表示装置１は、映像源１１から出射した映像光をｘ方向やｚ方向に微少に拡散することができる。これにより、表示装置１は、観察者側に鮮明な映像を表示するとともに、映像光の微少な拡散によって映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを抑制することができる。

仮に、拡散角γがａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）未満である場合、光学シートによる光の拡散される範囲が狭くなりすぎてしまい、非画素領域が起因となる非映像領域を目立たなくすることができなくなるので望ましくない。また、拡散角γが３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）よりも大きい場合、映像光の拡散される範囲が広くなりすぎてしまい、映像のぼやけが生じてしまい、映像の鮮明さが低下してしまうので望ましくない。
また、仮に、半値角αがａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）未満である場合も、拡散角γの場合と同様に、光学シートによる光の拡散される範囲が狭くなりすぎてしまい、非画素領域が起因となる非映像領域を目立たなくすることができなくなるので望ましくない。また、半値角αが３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）よりも大きい場合も、拡散角γの場合と同様に、映像光の拡散される範囲が広くなりすぎてしまい、映像のぼやけてしまい、映像の鮮明さが低下してしまうので望ましくない。

更に、互いに隣接する層の屈折率差（Δｎ１、Δｎ２）が０．００５未満である場合、各層間の屈折率差が小さくなりすぎてしまい、各層間における映像光の屈折が生じ難くなってしまい、十分な拡散作用が発揮されなくなるため望ましくない。
また、互いに隣接する層の屈折率差（Δｎ１、Δｎ２）が０．１よりも大きい場合、各層間における光の屈折が大きくなりすぎてしまい、光学シートを透過する映像光が不鮮明になってしまうので望ましくない。また、屈折率差が０．１よりも大きい場合において上述の式（１）及び式（２）を満たすようにする場合、各凸形状を扁平状に形成する必要性が生じてしまい、そのような凸形状を有する光学シートの製造が困難となるので望ましくない。
なお、光学シートの製造をより容易にするとともに、非映像領域を目立たなくするのに十分な程度に光を屈折させる観点から、互いに隣接する層の屈折率差（Δｎ１、Δｎ２）は、０．０５であることがより望ましい。

第１光学層２１及び第３光学層２３は、それぞれ、光透過性の高いＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂、アクリル系樹脂等から形成されており、本実施形態では、第１光学層２１及び第３光学層２３はともに同じ材料で形成され、同じ屈折率を有している。
また、第２光学層２２は、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂や、エポキシアクリレート樹脂等の紫外線硬化型樹脂等から形成されており、本実施形態では、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率よりも低い屈折率で形成されている。

本実施形態の光学シート２０は、各凸形状２１ａ、２３ａが、それぞれ、光学シート２０の厚み方向に平行であって、その配列方向に平行な断面における断面形状が二等辺三角形状に形成されている。また、各凸形状２１ａ、２３ａは、その二等辺三角形状が各配列方向に連続した状態で形成されている。
図３（ａ）に示すように、凸形状２１ａのｚ方向における配列ピッチをＰ１とし、三角形状の頂部の角度をθ１とし、図３（ｂ）に示すように、凸形状２３ａのｘ方向における配列ピッチをＰ２とし、三角形状の頂部の角度をθ２としたときに、例えば、各凸形状２１ａ、２３ａは、それぞれＰ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍ、θ１＝θ２＝１７５度で形成される。

ここで、各凸形状の配列ピッチＰ１、Ｐ２は、それぞれ０．１ｍｍ≦Ｐ１≦０．５ｍｍ、０．１ｍｍ≦Ｐ２≦０．５ｍｍの範囲で形成されるのが望ましい。仮に、配列ピッチＰ１、Ｐ２が０．１ｍｍ未満であると、このような寸法の凸形状を製造するのが困難となり、また、光の回折現象が生じやすくなるので好ましくない。また、配列ピッチＰ１、Ｐ２が０．５ｍｍよりも大きい場合、隣り合う凸形状間のラインが視認されてしまう場合があり好ましくない。

また、このときの映像源１１の画素領域の配列ピッチは、例えば、ｄ＝０．０５０８ｍｍ（５００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ））であり、映像源１１の表示面から観察者の眼Ｅまでの距離がｗ＝５０ｍｍである。
なお、各凸形状の配列ピッチＰ１、Ｐ２や、頂部角度θ１、θ２、距離ｗ、映像源１１の画素領域の配列ピッチｄは、上述の寸法値に限定されるものでなく、それぞれ、映像源１１の仕様や、表示する映像の大きさ等に応じて適宜設定することができる。

次に、映像源１１から出射された映像光Ｌが観察者の眼Ｅに届くまでの動作について説明する。
図１に示すように、映像源１１から出射した映像光Ｌは、光学シート２０の背面側（＋Ｙ側）の面に入射する。そして、光学シート２０に入射した映像光Ｌは、第１光学層２１を透過して、第１光学層２１及び第２光学層２２との界面の凸形状２１ａによって、ｚ方向に微少に拡散して第２光学層２２内を透過する。
第２光学層２２を透過した映像光Ｌは、第２光学層２２及び最３光学層２３との界面に形成された凸形状２３ａによって、ｘ方向に微少に拡散し、第３光学層２３を透過して光学シート２０の観察者側（−Ｙ側）の面から出射する。

続いて、光学シート２０の観察者側の面から出射した映像光Ｌは、レンズ１２へ入射して観察者の眼Ｅへ向けて出射する。ここで、映像源１１から出射された映像光Ｌは、上述したように、光学シート２０によりｚ方向及びｘ方向に微少に拡散させられる。そのため、映像光Ｌは、レンズ１２により拡大されたとしても、観察者の眼Ｅによって視認される画像には、図５に示すように、上述の比較例の表示装置の場合に比して（図６（ｂ）参照）、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを極力抑制することができ、鮮明な映像を表示することができる。

次に、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の製造方法について説明する。
上述したように、光学シート２０の第１光学層２１及び第３光学層２３に設けられた凸形状２１ａ、凸形状２３ａは、互いに同じ形状に形成されているため、まず、この凸形状に対応する凹形状が設けられた金型を使用して、凸形状が形成されたシート状部材を押出成形法や、射出成形法等により形成する。
それから、凸形状が形成されたシート状部材を、所定の寸法に裁断して、第１光学層２１及び第３光学層２３を得る。このように、凸形状２１ａ及び凸形状２３ａが同形状に形成されている場合、１枚のシート状部材から第１光学層２１及び第３光学層２３を同時に切り出すことができ、光学シート２０の製造効率を向上させることができる。

続いて、第１光学層２１の凸形状２１ａ側の面上に、第２光学層２２を形成する樹脂を充填し、その樹脂と、第３光学層２３の凸形状２３ａ側の面とを貼り合わせて、第１光学層２１及び第３光学層２３間に所定の距離を設けた状態で樹脂を硬化させる。このとき、第１光学層２１及び第３光学層２３は、凸形状２１ａの延在方向と凸形状２３ａの延在方向とが互いに交差（直交）するようにして配置される。
以上により、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が順次積層された光学シート２０が完成する。

次に、拡散角γが相違する光学シートを複数枚準備して、その光学シートを使用した表示装置（実施例１〜実施例３、比較例１〜２）により表示された映像の評価結果を以下にまとめる。
図７は、実施例及び比較例の表示装置に表示される映像の目視評価の結果を示す図である。
各実施例、各比較例の表示装置に用いられる光学シートは、上述の図２に示す光学シートと同様に形成されており、各凸形状が、それぞれ、厚み方向に平行であって、その配列方向に平行な断面における断面形状が二等辺三角形状に形成されている。

また、光学シートを構成する第１光学層はエポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂、第２光学層はウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂、第３光学層はエポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂によりそれぞれ形成されており、第１光学層及び第２光学層の屈折率差Δｎ１と、第２光学層及び第３光学層の屈折率差Δｎ２は、それぞれΔｎ１＝Δｎ２＝０．０６（第１光学層及び第３光学層の屈折率が１．５６、第２光学層の屈折率が１．５０）である。
また、各実施例及び各比較例の表示装置に使用される映像源は、画素領域の配列ピッチがｄ＝０．０５０８ｍｍ（５００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ））であり、映像源１１の表示面から観察者の眼Ｅまでの距離がｗ＝５０ｍｍである。したがって、上述の式（１）は、０．０５８度≦γ≦０．１７５度となる。

比較例１の表示装置に用いられる光学シートは、凸形状の各配列ピッチがＰ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍであり、各頂部角度がθ１＝θ２＝１７８度であり、最大輝度が１／１０となる拡散角がγ＝０．０３９度である。ここで、比較例１の表示装置は、拡散角γが、上述の好ましい範囲（式（１））の下限値（ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）＝０．０５８度）よりも小さい値である。
比較例２の表示装置に用いられる光学シートは、凸形状の各配列ピッチがＰ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍであり、各頂部角度がθ１＝θ２＝１７０度であり、最大輝度が１／１０となる拡散角がγ＝０．１９３度である。ここで、比較例２の表示装置は、拡散角γが、上述の好ましい範囲（式（１））の上限値（３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）＝０．１７５度）よりも大きい値である。

実施例１の表示装置に用いられる光学シートは、凸形状の各配列ピッチがＰ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍであり、各頂部角度がθ１＝θ２＝１７７度であり、最大輝度が１／１０となる拡散角がγ＝０．０５８度である。ここで、実施例１の表示装置は、拡散角γが、上述の好ましい範囲（式（１））の下限値（ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）＝０．０５８度）に等しい。
実施例２の表示装置に用いられる光学シートは、凸形状の各配列ピッチがＰ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍであり、各頂部角度がθ１＝θ２＝１７５度であり、最大輝度が１／１０となる拡散角がγ＝０．１２０度である。ここで、実施例２の表示装置は、拡散角γが、上述の好ましい範囲（式（１））の下限値及び上限値の中間値（２×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）＝０．１２０度）に等しい。
実施例３の表示装置に用いられる光学シートは、凸形状の各配列ピッチがＰ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍであり、各頂部角度がθ１＝θ２＝１７１度であり、最大輝度が１／１０となる拡散角がγ＝０．１７５度である。ここで、実施例３の表示装置は、拡散角γが、上述の好ましい範囲（式（１））の上限値（３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）＝０．１７５度）に等しい。

各比較例、各実施例の表示装置に映像を表示させ、表示された映像の評価者の目視による評価結果を図７にまとめる。
図７中における目視評価の「◎」は、映像のぼやけが非常に少なく、また、映像源の非画素領域が起因となる非映像領域が目立たなく製品として使用可能であると判断したものである。
また、目視評価の「○」は、映像に若干のぼやけが認められるが、非映像領域が十分に目立たなく製品として十分に使用可能であると判断されたものか、又は、非映像領域が若干視認されてしまうが、映像のぼやけが非常に少なく製品として十分に使用可能であると判断されたものである。
更に、目視評価の「×」は、映像にぼやけが認められるか、又は、非映像領域が目立ってしまい、製品として使用不可能であるものと判断されたものである。

図７に示すように、比較例１の表示装置は、非画素領域が起因となる非映像領域を十分に目立たなくすることができなかったため、目視評価が「×」となった。
また、比較例２の表示装置は、映像のぼやけが生じてしまい、映像の鮮明さが低下してしまったため、目視評価が「×」となった。
これに対して、実施例１の表示装置は、非映像領域が若干視認されてしまうが、映像のぼやけが非常に少なかったため、目視評価が「○」となった。
また、実施例２の表示装置は、映像のぼやけが非常に少なく、また、映像源の非画素領域が起因となる非映像領域が目立たなかったため、目視評価が「◎」となった。
実施例３の表示装置は、映像に若干のぼやけが認められるが、非映像領域が十分に目立たなかったため、目視評価が「○」となった。

上述の結果より、目視評価が「×」となった各比較例の表示装置は、上述の式（１）の範囲を満たしていないのに対して、目視評価が「◎」又は「○」となった各実施例の表示装置は、上述の式（１）の範囲を満たしている。したがって、上述の式（１）を満たすことによって、表示装置は、像のぼやけを少なくするとともに、映像源の非画素領域が起因となる非映像領域を目立たなくすることができることが確認された。

次に、光学シートに設けられる凸形状の他の形態について説明する。
図８は、光学シートに設けられる凸形状の他の形態を示す図である。図８の各図は、それぞれ図３（ａ）に対応する図である。なお、図８は、第１光学層２１の凸形状２１ａの別な形態について図示するが、第３光学層２３の凸形状２３ａについても同様である。

上述の説明では、各光学層２１、２３に設けられる凸形状２１ａ、２３ａは、光学シート２０の厚み方向に平行であって、その凸形状の配列方向に平行な断面における断面形状が二等辺三角形状である例を示したが、これに限定されるものでない。
例えば、図８（ａ）に示すように、同断面における三角形状の頂部が曲面ｓ１に形成されるようにしたり、図８（ｂ）に示すように、三角形状の頂部が平坦面ｓ２に形成されるようにしたりしてもよい。
また、図８（ｃ）に示すように、同断面における三角形状の斜面が平坦な面ではなく微少に湾曲した曲面ｓ３、ｓ４に形成されるようにしてもよい。
このように各光学層の各凸形状を上記のような形態としても、各光学シートは、図２に示す光学シートと同様の効果を奏することができる。

次に、表示装置に用いられる光学シートの他の形態について説明する。
図９は、表示装置に用いられる光学シートの他の形態を説明する図である。図９（ａ）は、厚み方向（Ｙ方向）に平行であって、左右方向（Ｘ方向）に平行な断面（ＸＹ断面）における断面図であり、図９（ｂ）は、厚み方向（Ｙ方向）に平行であって鉛直方向（Ｚ方向）に平行な断面（ＹＺ断面）における断面図である。
図１０は、表示装置に用いられる光学シートの他の形態を説明する図である。図１０（ａ）は、厚み方向（Ｙ方向）に平行であって、左右方向（Ｘ方向）に平行な断面（ＸＹ断面）における断面図であり、図１０（ｂ）は、厚み方向（Ｙ方向）に平行であって鉛直方向（Ｚ方向）に平行な断面（ＹＺ断面）における断面図である。図１０（ｃ）は、第１光学層の観察者側の面から見た斜視図である。

上述の説明では、光学シート２０は、凸形状２１ａが、左右方向（Ｘ方向）に対して４５度傾斜したｘ方向に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５度傾斜したｚ方向に複数配列され、凸形状２３ａが、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５度傾斜したｚ方向に延在し、左右方向（Ｘ方向）に対して４５度傾斜したｘ方向に複数配列される形態である例を示したが、これに限定されるものでない。

例えば、光学シート２０は、凸形状２１ａが、図９（ａ）に示すように、鉛直方向（Ｘ方向）に延在し、左右方向（Ｘ方向）に複数配列され、凸形状２３ａが、図９（ｂ）に示すように、左右方向（Ｘ方向）に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に複数配列される形態としてもよい。光学シートをこのような形態としても、上述の実施形態と同様に、映像源１１から出射した映像光を微少に拡散させ、図５に示すように、その拡散された映像光によって、非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。

また、光学シート２０は、図１０に示すように、第１光学層及び第２光学層の２層から構成される形態とし、第１光学層の観察者側（−Ｙ側）の面に略四角錐形状の凸形状２１ａが、鉛直方向及び左右方向に複数隙間なく配列されるようにしてもよい。ここで、略四角錐形状とは、完全な四角錐の形状だけでなく、四角錐の頂部が曲面や平面に面取りされた形状や、四角錐の各三角形状の斜面が微小に湾曲された形状等も含むものをいう。なお、図１０に示す略四角錐形状の凸形状２１ａは、鉛直方向及び左右方向に対して傾斜（例えば、４５度傾斜）した方向に配列されるようにしてもよい。

光学シートを図１０に示す形態としても、映像源１１から出射した映像光を微少に拡散させ、図５に示すように、その拡散された映像光によって、非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。また、上述の図２に示す実施形態に比して層構成を減らすことができ、光学シートを薄型化したり、軽量化したりすることが可能となる。更に、光学シートをより容易に安価に製造することも可能となる。

以上より、本実施形態の表示装置１は、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な凸形状が複数形成された光学シート２０を備え、最大輝度が１／１０となる光学シート２０の拡散角γが、ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）≦γ≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）を満たすようにして形成されている。これにより、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光をｘ方向やｚ方向に微少に拡散することができ、観察者側に鮮明な映像を表示するとともに、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。

また、本実施形態の表示装置１は、凸形状２１ａが、光学シート２０の厚み方向（ｙ方向）に直交するシート面（ｘｚ面）内のｘ方向（第１の方向）に延在し、シート面内のｘ方向に直交するｚ方向（第２の方向）に配列され、光学シート２０の厚み方向に平行であってｚ方向（第２の方向）に平行な断面（ｙｚ面）における断面形状が三角形状に形成されている。同様に、凸形状２３ａが、光学シート２０の厚み方向（ｙ方向）に直交するシート面（ｘｚ面）内のｚ方向に延在し、シート面内のｚ方向に直交するｘ方向に配列され、光学シート２０の厚み方向に平行であってｘ方向に平行な断面（ｘｙ面）における断面形状が三角形状に形成されている。これにより、表示装置１は、凸形状を通過する映像光をより鮮明に均等に拡散させることができる。

更に、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０が３層以上の層構成を有しており、各層間の各界面に設けられた凸形状２１ａ及び凸形状２３ａのシート面内における延在方向（ｘ方向、ｚ方向）が、光学シート２０の厚み方向から見て直交（交差）している。これにより、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光を複数の方向（ｘ方向及びｚ方向）に拡散させることができ、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域をより効果的に目立たなくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）上述の実施形態において、光学シート２０は、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３の３層が順次、積層された層構成を有する例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、光学シート２０は、第１光学層及び第３光学層のうちいずれか１層を省略した構成にしてもよく、また、４層以上の層構成にしてもよい。

（２）上述の実施形態において、光学シート２０の各層の界面には、プリズム形状が形成される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、光学シートの各層の界面には、断面が円弧状となるレンチキュラーレンズ形状が形成されるようにしてもよい。
また、光学シートを第１光学層及び第２光学層の２層構造とし、第１光学層及び第２光学層間に微細な不定形の凸形状がランダムに設けられるようにしてもよい。このようにしても、映像源から出射した映像光を光学シートにより微少に拡散することができ、表示装置は、映像源の非画素領域が起因となる非映像領域を目立たなくすることができる。

（３）上述の実施形態において、光学シート２０は、映像源１１及びレンズ１２間に配置される例を説明するが、これに限定されるものでなく、レンズ１２の観察者側（−Ｙ側）に配置されるようにしてもよい。このような形態としても、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光をレンズ１２で拡大させた後に微小に拡散させるので、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域を目立たなくして、映像を表示することができる。また、この場合、レンズの観察者側の面を光学シートにより覆うことができるので、光学シートによりレンズを保護することも可能である。

（４）上述の実施形態において、光学シート２０は、背面側に第１光学層２１が配置され、観察者側に第３光学層２３が配置される例を示したが、これに限定されるものでなく、第１光学層２１が観察者側に、第３光学層２３が背面側に配置されるようにしてもよい。

（５）上述の実施形態において、光学シート２０は、凸形状２１ａの延在方向が左右方向（Ｘ方向）に対して４５度傾斜したｘ方向であり、凸形状２３ａの延在方向が鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５度傾斜したｚ方向であり、両者が直交する例を説明したが、これに限定されるものでない。例えば、光学シート２０の各凸形状の延在方向が、左右方向や鉛直方向に対して４５度以外の角度で傾斜した方向にしてもよく、映像源１１の画素の配列等に応じて、各凸形状の延在方向を適宜設定するようにしてもよい。
また、一方の凸形状の延在方向が、他方の凸形状の延在方向と直交以外の角度で交差するようにしてもよい。

（６）上述の実施形態において、光学シート２０は、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率が、第２光学層２２の屈折率よりも高い例で説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率が、第２光学層２２の屈折率よりも低くなるようにしてもよい。

（７）上述の実施形態において、第２光学層２２は、紫外線硬化型樹脂により構成される層である例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、透過性のある粘着剤により構成され、第１光学層２１及び第３光学層２３を接合するようにしてもよい。この場合、第２光学層２２を構成する粘着剤の屈折率は、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率に対して、屈折率差が０．００５以上、０．１以下の範囲で設定される必要がある。

１ 表示装置
１１ 映像源
１２ レンズ
２０ 光学シート
２１ 第１光学層
２１ａ 凸形状
２２ 第２光学層
２３ 第３光学層
２３ａ 凸形状
Ｅ 観察者の眼

Claims (5)

1. 複数配列された画素領域から映像光を出射する映像源と、
   前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズと、
   前記映像源及び前記レンズ間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シートとを備え、
   前記光学シートは、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な凸形状が複数形成されており、
   前記映像源の前記画素領域の配列ピッチをｄとし、
   前記映像源の表示面から観察者の眼の位置までの距離をｗとしたときに、
   最大輝度が１／１０となる前記光学シートの拡散角γが、
   ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）≦γ≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｗ）を満たすこと、
   を特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記凸形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第１の方向に延在し、前記シート面内の前記第１の方向に直交する第２の方向に配列され、前記光学シートの厚み方向に平行であって前記第２の方向に平行な断面における断面形状が略三角形状に形成されていること、
   を特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記光学シートは、３層以上の層構成を有し、各層間の各界面に設けられた前記凸形状の前記シート面内における延在方向は、前記光学シートの厚み方向から見て交差していること、
   を特徴とする表示装置。
4. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記凸形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面に沿って配列された略四角錐形状に形成されていること、
   を特徴とする表示装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の表示装置において、
   互いに隣接する層の屈折率の差Δｎが、０．００５≦Δｎ≦０．１を満たすこと、
   を特徴とする表示装置。

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