JP2018169460A

JP2018169460A - Goggle type display device

Info

Publication number: JP2018169460A
Application number: JP2017065245A
Authority: JP
Inventors: 晃次郎大川; Kojiro Okawa
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-11-01

Abstract

To provide a goggle type display device that requires no accurate alignment to an image display part and makes a black matrix less visible even in an enlarged image to be observed.SOLUTION: A goggle type display device 100 includes: an image display part 10 for displaying an image on a display screen 10a; a lens part 30 for enlarging an image displayed on the display screen 10a; and a pixel enlarging sheet 20 for enlarging a pixel, which is disposed between the image display part 10 and the lens part 30 and spaced from the image display part 10 and has a configuration as a diffractive optical element that at least shapes light. The pixel enlarging sheet 20 includes a diffractive layer 25 having a high refractive index part 21 where a plurality of projections 21a are juxtaposed in a cross-sectional profile and a low refractive index part 24 that has a refractive index lower than that of the high refractive index part 21 and includes a recess 22 formed at least between the projections 21a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ゴーグル型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a goggle type display device.

液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置では、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）それぞれの画素を組み合わせて１つの絵素を構成している。そして、これら各画素の間には、ブラックマトリックスと呼ばれる絵素としては機能しない領域が存在している。通常は、これらの表示装置からある程度離れた位置から観察するので、このブラックマトリックスが利用者によって視認されることは少ない。 In a liquid crystal display device or an organic EL (electroluminescence) display device, for example, one pixel is formed by combining pixels of red (R), green (G), and blue (B). A region called a black matrix that does not function as a picture element exists between these pixels. Normally, the black matrix is rarely seen by the user because the observation is performed from a position some distance away from these display devices.

一方、近年、ＶＲ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）ゴーグルと呼ばれる、利用者の頭部に装着、又は、手で持ってのぞき込むような形態で利用されるゴーグル型表示装置が注目されている。ゴーグル型表示装置では、映像を表示する表示面をレンズにより拡大して視認することにより、本来は小さな表示面であっても、より大きな画面を観察しているかのように利用者が感じることができる。また、表示面の表示領域を左右に分けて、視差に対応した画像を左右それぞれの表示領域に表示することにより、立体視を可能とすることもできる。 On the other hand, in recent years, a goggle type display device called VR (Virtual Reality) goggles that is worn on a user's head or used by being held in hand is drawing attention. In the goggle type display device, the user can feel as if he / she is observing a larger screen even if it is originally a small display surface by magnifying and viewing the display surface for displaying an image with a lens. it can. In addition, the display area of the display surface is divided into left and right, and an image corresponding to the parallax is displayed in each of the left and right display areas, thereby enabling stereoscopic viewing.

しかし、ゴーグル型表示装置では、表示面を拡大することになるので、通常の表示装置では視認されることがなかったブラックマトリックスが視認されてしまう場合があった。ブラックマトリックスが視認されてしまうと、各画素が独立した点として見えてしまい、観察される画像の質が低下してしまう。 However, in the goggle type display device, since the display surface is enlarged, there is a case where a black matrix that is not visually recognized in a normal display device may be visually recognized. When the black matrix is visually recognized, each pixel appears as an independent point, and the quality of the observed image is deteriorated.

これに対する解決方法として、例えば、拡散ビーズを含む拡散板や、凹凸形状が形成された拡散板を用いて、ブラックマトリックスを目立たなくする手法が考えられる。しかし、拡散板を用いると、本来必要な画素からの光自体も拡散されてしまい、表示される画像がぼやけてしまう。また、拡散板自体が白く曇って見えてしまう場合もあり、その場合にはさらに画像の質が低下してしまう。 As a solution to this, for example, a method of making the black matrix inconspicuous by using a diffusion plate including diffusion beads or a diffusion plate having an uneven shape is conceivable. However, if the diffusion plate is used, the light itself from the originally necessary pixels is diffused, and the displayed image is blurred. In addition, the diffuser plate itself may appear white and cloudy, and in this case, the image quality is further deteriorated.

また、別の解決方法として、例えば、各画素に対応した位置に微細なレンズを配置したレンズアレイを配置し、画素からの光を適切に拡大させることができれば、ブラックマトリックスを目立たなくすることができる。しかし、レンズアレイを用いる場合には、画素と各微小レンズとの位置合わせを厳密に行う必要があり、製造が困難である。
また、レンズアレイを用いる場合には、画素と各微小レンズとの位置合わせを厳密に行う必要があるため、画像表示部と一体化させる形態にする他なく、画像表示部を着脱自在に装着して利用する形態のゴーグル型表示装置には適用することができなかった。 As another solution, for example, if a lens array in which a minute lens is arranged at a position corresponding to each pixel can be arranged and light from the pixel can be appropriately enlarged, the black matrix can be made inconspicuous. it can. However, when a lens array is used, it is necessary to strictly align the pixel and each microlens, which is difficult to manufacture.
In addition, when using a lens array, it is necessary to strictly align the pixel and each microlens, so that the image display unit can be detachably mounted in addition to being integrated with the image display unit. It cannot be applied to a goggle type display device that is used in the past.

また、特許文献１には、ブラックマトリックスを目立たなくするための構成ではないが、異方性散乱層を用いて、正面方向の輝度低下の抑制と視野角特性の向上を両立させ、表示画質を向上させる技術が開示されている。 In addition, Patent Document 1 is not configured to make the black matrix inconspicuous, but by using an anisotropic scattering layer, both reduction in luminance in the front direction and improvement in viewing angle characteristics are achieved, and display image quality is improved. Techniques for improving are disclosed.

特開２００９−２６５４０６号公報JP 2009-265406 A

しかし、特許文献１に開示されているような異方性散乱層であっても、光を散乱させていることには変わりなく、程度の差はあっても、表示される画像がぼやけてしまうことに、変わりがない。したがって、特許文献１のような特殊な散乱層を用いたとしても、ブラックマトリックスをぼやかす効果が得られるが、表示される画像がぼやけてしまい、良好な結果は得られなかった。 However, even the anisotropic scattering layer disclosed in Patent Document 1 does not change the fact that light is scattered, and the displayed image is blurred even if there is a difference in degree. In particular, there is no change. Therefore, even if a special scattering layer as in Patent Document 1 is used, the effect of blurring the black matrix can be obtained, but the displayed image is blurred and a good result cannot be obtained.

また、液晶画面を有するスマートフォン等をゴーグル型表示装置に着脱自在な画像表示部（表示装置）として使用する場合、ゴーグル型表示装置の使用時に、上述のような拡散板やレンズアレイ等をスマートフォン等の表示面に貼合し、不使用時には表示面から剥離する等の作業が必要な場合があり、面倒であった。 In addition, when a smartphone having a liquid crystal screen is used as an image display unit (display device) that can be attached to and detached from the goggle type display device, the diffuser plate, the lens array, and the like as described above are used when the goggle type display device is used. It was troublesome because it was necessary to perform a work such as pasting to the display surface and peeling from the display surface when not in use.

本発明の課題は、画像表示部の画素との厳密な位置合わせが不要であり、拡大観察してもブラックマトリックスが目立たないゴーグル型表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a goggle-type display device that does not require strict alignment with pixels of an image display unit and in which a black matrix is not noticeable even when magnified.

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。
第１の発明は、画像を表示面（１０ａ）に表示する画像表示部（１０）と、前記画像表示部が前記表示面に表示する画像を拡大するレンズ部（３０）と、前記画像表示部と前記レンズ部との間に、前記画像表示部から離間して配置され、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備え、画素を拡大する画素拡大シート（２０，４０）と、を備え、前記画素拡大シートは、断面形状において複数の凸部（２１ａ，４１ａ）が並んで配置されている高屈折率部（２１，４１）と、前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部（２２，４２）を含む低屈折率部（２４，４４）と、を有する回折層（２５，４５）を備えること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第２の発明は、第１の発明のゴーグル型表示装置において、前記画素拡大シート（２０，４０）が波長５５０ｎｍの光を投影範囲の最外形に向けて回折する角度となる拡大角をＹ（°）とし、前記画像表示部（１０）の前記表示面（１０ａ）から前記画素拡大シートの前記画像表示部側の面までの距離をＸ（ｍｍ）とするとき、Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ，３≦ｄ≦５という２つの式をともに満たすこと、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のゴーグル型表示装置において、前記凸部（２１）は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部（２１ａ−１，２１ａ−２，２１ａ−３，２１ａ−４）を備えた多段階形状を有していること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかのゴーグル型表示装置において、前記低屈折率部（２４，４４）は、前記高屈折率部（２１）と接している空気であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第５の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかのゴーグル型表示装置において、前記低屈折率部（２４）は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、を特徴とするゴーグル型表示装置である。
第６の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかのゴーグル型表示装置において、前記画像表示部（１０）は、該ゴーグル型表示装置から着脱可能であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The first invention includes an image display unit (10) for displaying an image on a display surface (10a), a lens unit (30) for enlarging an image displayed on the display surface by the image display unit, and the image display unit. And a lens enlargement sheet (20, 40) that is disposed at a distance from the image display unit and is configured as a diffractive optical element that shapes at least light, and that enlarges a pixel. The pixel enlargement sheet has a high refractive index portion (21, 41) in which a plurality of convex portions (21a, 41a) are arranged in a cross-sectional shape, and a refractive index lower than the high refractive index portion, at least A goggle type display device comprising: a diffractive layer (25, 45) having a low refractive index portion (24, 44) including a concave portion (22, 42) formed between the convex portions. (100).
According to a second aspect of the present invention, in the goggle type display device of the first aspect, the pixel enlargement sheet (20, 40) has an enlargement angle of Y ( °), and the distance from the display surface (10a) of the image display unit (10) to the surface of the pixel enlargement sheet on the image display unit side is X (mm), Y = −1 / 2 × A goggle type display device (100) characterized by satisfying both two expressions of X + d, 3 ≦ d ≦ 5.
According to a third aspect of the present invention, in the goggle type display device of the first or second aspect, the convex portion (21) has a plurality of step portions (21a-) having different heights on at least one side of the side surface shape. The goggle type display device (100) is characterized by having a multi-stage shape including 1, 21a-2, 21a-3, 21a-4).
According to a fourth aspect of the invention, in any of the goggle type display devices from the first aspect to the third aspect, the low refractive index portion (24, 44) is in contact with the high refractive index portion (21). A goggle type display device (100) characterized by being air.
According to a fifth invention, in the goggle type display device according to any one of the first invention to the third invention, the low refractive index portion (24) is a resin layered on the high refractive index portion. This is a goggle type display device.
A sixth invention is characterized in that in any of the goggle type display devices from the first invention to the fifth invention, the image display unit (10) is detachable from the goggle type display device. The goggle type display device (100).

本発明によれば、画像表示部との厳密な位置合わせが不要であり、拡大観察してもブラックマトリックスが目立たないゴーグル型表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a goggle type display device that does not require strict alignment with an image display unit and in which a black matrix is not noticeable even when magnified.

第１実施形態のゴーグル型表示装置１００の使用状態を、模式的な断面として示した図である。It is the figure which showed the use condition of the goggles type display apparatus 100 of 1st Embodiment as a typical cross section. 第１実施形態の画素拡大シート２０を示す平面図である。It is a top view which shows the pixel expansion sheet 20 of 1st Embodiment. 図２に示す画素拡大シート２０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the partial periodic structure in the pixel expansion sheet 20 shown in FIG. 図３中の矢印Ｏ１−Ｏ２に沿って画素拡大シート２０を切断した断面図の一部を拡大したである。FIG. 4 is an enlarged part of a cross-sectional view of the pixel enlargement sheet 20 cut along arrows O1-O2 in FIG. 回折光学素子を説明する図である。It is a figure explaining a diffractive optical element. 画素拡大シート２０を設けていない場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing an enlarged view of the display surface 10a of the image display unit 10 when the pixel enlargement sheet 20 is not provided. 画素拡大シート２０を画像表示部１０とレンズ部３０との間に設けた場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。3 is a diagram schematically showing an enlarged view of a display surface 10a of the image display unit 10 when a pixel enlargement sheet 20 is provided between the image display unit 10 and the lens unit 30. FIG. 第２実施形態の画素拡大シート４０を示す平面図である。It is a top view which shows the pixel expansion sheet 40 of 2nd Embodiment. 図８に示す画素拡大シート４０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the partial periodic structure in the pixel expansion sheet 40 shown in FIG. 図９中の矢印Ｏ３−Ｏ４に沿って画素拡大シート４０を切断した断面の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of cross section which cut | disconnected the pixel expansion sheet 40 along arrow O3-O4 in FIG. 各測定例のゴーグル型表示装置の画素拡大効果の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the pixel expansion effect of the goggles type display device of each measurement example. 変形形態の画素拡大シート６０を示す図である。It is a figure which shows the pixel expansion sheet | seat 60 of a deformation | transformation form.

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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
In this specification, terms that specify shape and geometric conditions, for example, terms such as parallel and orthogonal, are strictly meanings, have similar optical functions, and can be regarded as parallel and orthogonal It also includes a state having an error of.

また、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。
また、本明細書中において、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本明細書中において、シート面とは、シート状の部材において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。板面、フィルム面についても同様である。 In addition, the numerical values such as the dimensions of the respective members and the material names described in the present specification are examples of the embodiment, and are not limited thereto, and may be appropriately selected and used.
In addition, in this specification, terms such as plate and sheet are used, but these are generally used in the order of thickness, plate, sheet, and film in order of increasing thickness. This is also used in the specification. However, there is no technical meaning in such proper use, so these terms can be replaced as appropriate.
Moreover, in this specification, a sheet | seat surface shall show the surface used as the plane direction of a sheet | seat when it sees as the whole sheet | seat in a sheet-like member. The same applies to the plate surface and the film surface.

本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
また、本明細書における画素拡大とは、画素そのものを拡大するのではなく、画素からの光を拡大することであるが、これを単に「画素拡大」又は「画素を拡大」として記載する。 In the present invention, the term “transparent” means that which transmits at least light having a wavelength to be used. For example, even if it does not transmit visible light, as long as it transmits infrared light, it is handled as transparent when used for infrared applications.
In addition, the pixel enlargement in this specification is not the enlargement of the pixel itself but the enlargement of the light from the pixel, which is simply referred to as “pixel enlargement” or “pixel enlargement”.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のゴーグル型表示装置１００の使用状態を、模式的な断面として示した図である。
本実施形態のゴーグル型表示装置１００は、本体部１０１と、画像表示部１０と、画素拡大シート２０と、レンズ部３０とを備えている。
ゴーグル型表示装置１００の本体部１０１には、ゴーグル型表示装置１００の厚み方向に沿って、利用者の眼Ｅが接眼する側から、レンズ部３０と、画素拡大シート２０と、画像表示部１０とが、この順番で並んで配置されている。
なお、図示しないが、ゴーグル型表示装置１００は、利用者の頭部に取付けるためのバンド等の装着具を備えていてもよい。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a usage state of the goggle type display device 100 of the first embodiment as a schematic cross section.
The goggle type display device 100 according to the present embodiment includes a main body unit 101, an image display unit 10, a pixel enlargement sheet 20, and a lens unit 30.
The body unit 101 of the goggle type display device 100 has a lens unit 30, a pixel enlargement sheet 20, and an image display unit 10 in the thickness direction of the goggle type display device 100 from the side where the user's eye E comes into contact. Are arranged in this order.
Although not shown, the goggle type display device 100 may include a mounting tool such as a band for attaching to the user's head.

画像表示部１０は、その表示面１０ａに画像を表示可能な表示装置である。この画像表示部１０は、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置である。また、画像表示部１０として、例えば、液晶画面等を有するスマートフォン等を利用してもよい。
本実施形態の画像表示部１０は、本体部１０１に対して着脱自在である。なお、これに限らず、画像表示部１０は、本体部１０１に固定され、ゴーグル型表示装置１００に内蔵されたものであってもよい。
レンズ部３０は、画像表示部１０の表示面１０ａに表示された画像を拡大する機能を有している。このレンズ部３０は、利用者の眼Ｅに対応する位置に設けられ、本体部１０１に固定され、ゴーグル型表示装置１００に内蔵されている。 The image display unit 10 is a display device capable of displaying an image on the display surface 10a. The image display unit 10 is a liquid crystal display device or an organic EL display device. Further, as the image display unit 10, for example, a smartphone having a liquid crystal screen or the like may be used.
The image display unit 10 of this embodiment is detachable from the main body unit 101. However, the present invention is not limited to this, and the image display unit 10 may be fixed to the main body unit 101 and built in the goggle type display device 100.
The lens unit 30 has a function of enlarging an image displayed on the display surface 10 a of the image display unit 10. The lens unit 30 is provided at a position corresponding to the user's eye E, is fixed to the main body unit 101, and is built in the goggle type display device 100.

画素拡大シート２０は、画像表示部１０とレンズ部３０との間に、画像表示部の表示面１０ａからレンズ部３０側に所定の距離だけ離間されて配置されている。この画素拡大シート２０は、所定の位置で本体部１０１に固定され、ゴーグル型表示装置１００に内蔵されている。この画素拡大シート２０は、画像表示部１０の表示面１０ａに沿って配列された画素を拡大して利用者に表示する機能を有するシート状の光学部材である。
この画素拡大シート２０は、例えば、そのシート面の法線方向から見た形状が略矩形形状であり、本体部１０１によってその周縁部を支持される等により、所定の位置に配置されている。また、この画素拡大シート２０のシート面は、画像表示部１０の表示面１０ａに平行となるように設けられている。 The pixel enlargement sheet 20 is disposed between the image display unit 10 and the lens unit 30 by a predetermined distance from the display surface 10a of the image display unit toward the lens unit 30 side. The pixel enlargement sheet 20 is fixed to the main body 101 at a predetermined position and is built in the goggle type display device 100. The pixel enlarging sheet 20 is a sheet-like optical member having a function of enlarging pixels arranged along the display surface 10a of the image display unit 10 and displaying them to the user.
For example, the pixel enlarging sheet 20 has a substantially rectangular shape when viewed from the normal direction of the sheet surface, and is arranged at a predetermined position, for example, by supporting the peripheral edge by the main body 101. Further, the sheet surface of the pixel enlargement sheet 20 is provided so as to be parallel to the display surface 10 a of the image display unit 10.

図２は、第１実施形態の画素拡大シート２０を示す平面図である。
図３は、図２に示す画素拡大シート２０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図４は、図３中の矢印Ｏ１−Ｏ２に沿って画素拡大シート２０を切断した断面図の一部を拡大したである。
図５は、回折光学素子を説明する図である。 FIG. 2 is a plan view showing the pixel enlargement sheet 20 of the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a partial periodic structure in the pixel enlargement sheet 20 shown in FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of a part of a cross-sectional view of the pixel enlargement sheet 20 taken along arrows O1-O2 in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a diffractive optical element.

本実施形態の画素拡大シート２０は、光を整形する回折光学素子（ＤＯＥ）をその基本構造として備えている。
画素拡大シート２０は、図２に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの位置において深さが異なっている。即ち、画素拡大シート２０は、４段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、画素拡大シート２０は、通常、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図２の領域Ｆ，Ｇ）を有している。図３では、部分周期構造の一例を抽出して示している。 The pixel enlargement sheet 20 of this embodiment includes a diffractive optical element (DOE) that shapes light as its basic structure.
The pixel enlargement sheet 20 has different depths at positions A, B, C, and D shown in FIG. In other words, the pixel enlargement sheet 20 is configured in a multi-stage shape having different heights in four stages. The pixel enlargement sheet 20 usually has a plurality of regions (partial periodic structures: for example, regions F and G in FIG. 2) having different periodic structures. In FIG. 3, an example of the partial periodic structure is extracted and shown.

画素拡大シート２０は、図４に示すように、断面形状において複数の凸部２１ａが並んで配置されている高屈折率部２１を備えている。この高屈折率部２１は、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。
高屈折率部２１は、例えば、クオーツ（ＳｉＯ_２、合成石英）をエッチング処理により形状を加工されて形成されたものであってもよい。また、高屈折率部２１は、クオーツを加工した物から型取りを行って成形型を作成し、この成形型を利用して電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化して形成したものであってもよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を用いてこのような周期構造の物を製造する方法は、様々な手法が公知であり、この高屈折率部２１は、それら公知の手法を利用して、適宜作成することができる。 As shown in FIG. 4, the pixel enlargement sheet 20 includes a high refractive index portion 21 in which a plurality of convex portions 21 a are arranged in a cross-sectional shape. The high refractive index portion 21 extends in the depth direction of the cross section while maintaining the same cross sectional shape.
The high refractive index portion 21 may be formed, for example, by processing the shape of quartz (SiO ₂ , synthetic quartz) by etching. The high refractive index portion 21 is formed by taking a mold from a processed quartz and forming a mold, and curing the ionizing radiation curable resin composition using the mold. Also good. Various methods are known for producing such a periodic structure using an ionizing radiation curable resin composition, and the high refractive index portion 21 is appropriately created using these known methods. can do.

電離放射線硬化性樹脂組成物としては、例えば、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した１種又は２種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。ここで「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、Ｘ線、可視光線等の電磁波、又は電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂と呼ばれる。 Examples of the ionizing radiation curable resin composition include polyester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, polyol (meth) acrylate, melamine (meth) acrylate, and triazine. (Meth) acrylate compounds such as (meth) acrylate, unsaturated polyester compounds, melamine compounds, radical polymerizable prepolymers such as epoxy compounds, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane Name ionizing radiation curable resins comprising a composition comprising one or more radically polymerizable unsaturated monomers such as tri (meth) acrylate and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate. Can . Here, “(meth) acrylate” means either acrylate or methacrylate.
As the ionizing radiation used for curing, electromagnetic waves such as ultraviolet rays, X-rays and visible rays, or charged particle beams such as electron beams and ion beams are used. In particular, when ultraviolet rays are employed as the ionizing radiation, the ionizing radiation curable resin is referred to as an ultraviolet curable resin.

高屈折率部２１は、その他にも、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて形成することもできる。 In addition, the high refractive index portion 21 is formed by using a thermoplastic resin such as an acrylic resin, a polycarbonate resin, or a styrene resin, or a thermoplastic resin such as an epoxy resin, a thermosetting urethane resin, or a thermosetting polyester resin. You can also.

凸部２１ａの頂部から凹部２２の底部までの深さは、Ｈであり（図４参照）、例えば、２．８μｍである。
なお、凸部２１ａの並ぶピッチは、回折角度を決定する重要なパラメータであるが、画素拡大シート２０の面内の位置により異なっており、様々なピッチの、即ち、様々な回折角度の回折格子が適宜分布して配置されており、図２に示したような一見不規則に見える配置がなされている。このような配置によって、画素拡大シート２０は、基本的には、回折光学素子（ＤＯＥ）としての機能を備えるものとなっており、光を整形することが可能である。 The depth from the top of the convex portion 21a to the bottom of the concave portion 22 is H (see FIG. 4), for example, 2.8 μm.
Note that the pitch at which the convex portions 21a are arranged is an important parameter for determining the diffraction angle, but differs depending on the position in the plane of the pixel enlargement sheet 20, and has various pitches, that is, diffraction gratings having various diffraction angles. Are arranged in an appropriate distribution, and an arrangement that looks seemingly irregular as shown in FIG. 2 is formed. With such an arrangement, the pixel enlargement sheet 20 basically has a function as a diffractive optical element (DOE), and can shape light.

また、凸部２１ａの間に形成されている凹部２２及び凸部２１ａの頂部付近の空間２３を含む図４の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部２１よりも屈折率が低い低屈折率部２４となっている。
そして、図３に示すように、高屈折率部２１及び低屈折率部２４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層２５が構成されている。 In addition, air is present in the upper part of FIG. 4 including the concave portion 22 formed between the convex portions 21 a and the space 23 near the top of the convex portion 21 a, and the refractive index is higher than that of the high refractive index portion 21. The low refractive index portion 24 is low.
As shown in FIG. 3, a diffraction layer 25 having a function of shaping light is configured by a periodic structure in which high refractive index portions 21 and low refractive index portions 24 are alternately arranged.

本実施形態の凸部２１ａは、側面形状の一方側（図４では、左側）に、高さの異なる４つの段部を備えた多段階形状（４レベルの構造）を有している。具体的には、凸部２１ａは、最も突出したレベル１段部２１ａ−１と、レベル１段部２１ａ−１よりも一段低いレベル２段部２１ａ−２と、レベル２段部２１ａ−２よりもさらに一段低いレベル３段部２１ａ−３と、レベル３段部２１ａ−３よりもさらに一段低いレベル４段部２１ａ−４とを一側面側に有している。
また、凸部２１ａの側面形状の他方側（図４では、右側）は、レベル１段部２１ａ−１からレベル４段部２１ａ−４まで直線上につながる側壁部２１ｂとなっている。 The convex portion 21a of the present embodiment has a multi-stage shape (a four-level structure) including four step portions having different heights on one side (left side in FIG. 4) of the side surface shape. Specifically, the convex portion 21a includes the most protruding level 1 step portion 21a-1, the level 2 step portion 21a-2 that is one step lower than the level 1 step portion 21a-1, and the level 2 step portion 21a-2. Furthermore, it has a level 3 step portion 21a-3 that is one step lower and a level 4 step portion 21a-4 that is one step lower than the level 3 step portion 21a-3 on one side.
Moreover, the other side (right side in FIG. 4) of the side surface shape of the convex portion 21a is a side wall portion 21b that is connected linearly from the level 1 step portion 21a-1 to the level 4 step portion 21a-4.

ここで、本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状（照射領域）が任意の形状となるようにすることをいう。
例えば、図５（ｂ）に示すように、平面形状のスクリーン５００に直接投影した場合に、照射領域５０２が円形となる光５０１を発光する光源５１０を用意する。この光源５１０から投射されたこの光５０１を、画素拡大シート２０を透過させることにより、図５（ａ）に示すように、照射領域５０４を正方形や、長方形、円形（図示せず）等、目的の形状とすることを、「光を整形する」いう。 Here, in the present invention, “shaping the light” means that the shape of the light projected onto the object or the target area (irradiation area) becomes an arbitrary shape by controlling the traveling direction of the light. That means.
For example, as shown in FIG. 5B, a light source 510 is prepared that emits light 501 in which the irradiation region 502 has a circular shape when directly projected onto a planar screen 500. By passing the light 501 projected from the light source 510 through the pixel enlargement sheet 20, as shown in FIG. 5A, the irradiation area 504 has a square shape, a rectangular shape, a circular shape (not shown), or the like. Forming the shape is called “shaping light”.

本実施形態の画素拡大シート２０は、レンズとは異なり、光を回折させて広げている。したがって、画像表示部１０の各画素から出光する映像光Ｌについては、拡大させ、成形するが、光を発していないブラックマトリックスについては、拡大することがない。よって、画素拡大シート２０を画像表示部１０とレンズ部３０との間に、表示面１０ａから所定の距離だけ離間させて配置することにより、各画素からの映像光Ｌは、より拡大されて広範囲に広がり、視認されるブラックマトリックスを目立たなくしたり、視認されないようにしたりすることができる。 Unlike the lens, the pixel enlargement sheet 20 of the present embodiment diffracts and spreads light. Therefore, the image light L emitted from each pixel of the image display unit 10 is enlarged and shaped, but the black matrix that does not emit light is not enlarged. Therefore, by arranging the pixel enlargement sheet 20 between the image display unit 10 and the lens unit 30 so as to be separated from the display surface 10a by a predetermined distance, the image light L from each pixel is further enlarged and widened. The black matrix can be made inconspicuous or invisible.

本実施形態の画素拡大シート２０は、ゴーグル型表示装置１００において、画像表示部１０の表示面１０ａからレンズ部３０側に所定の距離だけ離間させて配置された状態で使用される。そして、画素拡大シート２０は、画像表示部１０の各画素からの光を整形してレンズ部３０へ向けて出光させる。この画素拡大シート２０の作用について、より詳しく説明する。
図６は、画素拡大シート２０を設けていない場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。
図７は、画素拡大シート２０を画像表示部１０とレンズ部３０との間に設けた場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。 The pixel enlargement sheet 20 of the present embodiment is used in the goggle type display device 100 in a state where it is arranged at a predetermined distance from the display surface 10a of the image display unit 10 toward the lens unit 30 side. The pixel enlargement sheet 20 shapes the light from each pixel of the image display unit 10 and emits the light toward the lens unit 30. The operation of the pixel enlargement sheet 20 will be described in more detail.
FIG. 6 is a diagram schematically showing an enlarged view of the display surface 10a of the image display unit 10 when the pixel enlargement sheet 20 is not provided.
FIG. 7 is a diagram schematically showing an enlarged view of the display surface 10 a of the image display unit 10 when the pixel enlargement sheet 20 is provided between the image display unit 10 and the lens unit 30.

画像表示部１０の表示面１０ａからは、表示面１０ａに沿って配列された画素１１Ｒ，１１Ｇ、１１Ｂの各画素１１から映像光Ｌが出光している。
一般的に、画像表示部１０から出射した光は、利用者の眼Ｅ側へ少しずつ広がりながら進む。そのため、画素拡大シートを用いない場合においても、利用者には、図６に示すように、各画素１１よりも大きく映像光Ｌが観察される。しかし、レンズ部３０で画像を拡大しているため、各画素１１からの映像光Ｌの間には、大きな幅でブラックマトリックスＢＭが視認されてしまう。
そのため、画素拡大シート２０を設けないゴーグル型表示装置１００とした場合、各画素１１が独立して視認されてしまい、粒状感のある画像となって、観察される画質が低下してしまっていた。また、これにより、ゴーグル型表示装置１００の表示する画像への没入感が損なわれてしまっていた。 From the display surface 10a of the image display unit 10, the image light L is emitted from each of the pixels 11R, 11G, and 11B arranged along the display surface 10a.
Generally, the light emitted from the image display unit 10 travels while gradually spreading toward the user's eye E side. Therefore, even when the pixel enlargement sheet is not used, the user observes the image light L larger than each pixel 11 as shown in FIG. However, since the image is enlarged by the lens unit 30, the black matrix BM is visually recognized with a large width between the video lights L from the respective pixels 11.
Therefore, when the goggle type display device 100 without the pixel enlargement sheet 20 is used, each pixel 11 is viewed independently, resulting in a grainy image, and the observed image quality is reduced. . In addition, this has impaired the feeling of immersion in the image displayed by the goggle type display device 100.

これに対して、本実施形態では、画像表示部１０とレンズ部３０との間に、画像表示部１０からレンズ部３０側に所定の距離だけ離間させて画素拡大シート２０を配置している。このとき、画像表示部１０から出射した光は、画素拡大シート２０が配置された位置において、表示面１０ａでの光の広がりに比べて、より広がった状態となっている。
そして、画像表示部１０から出射した光、即ち、各画素１１からの映像光Ｌは、画素拡大シート２０によってさらに拡大されて広範囲に広がり、整形されるので、利用者に視認されるブラックマトリックスＢＭの幅を、図７に示すように、画素拡大シートを配置しない場合に比べて狭くすることができ、ブラックマトリックスＢＭを目立たせなくすることができる。 On the other hand, in the present embodiment, the pixel enlargement sheet 20 is disposed between the image display unit 10 and the lens unit 30 so as to be separated from the image display unit 10 by a predetermined distance toward the lens unit 30 side. At this time, the light emitted from the image display unit 10 is more spread at the position where the pixel enlargement sheet 20 is disposed than the spread of the light on the display surface 10a.
The light emitted from the image display unit 10, that is, the video light L from each pixel 11, is further enlarged by the pixel enlargement sheet 20, spreads over a wide range, and is shaped, so that the black matrix BM that is visually recognized by the user. As shown in FIG. 7, the width can be made narrower than when no pixel enlargement sheet is arranged, and the black matrix BM can be made inconspicuous.

また、仮に、画像表示部１０の表示面１０ａに画素拡大シート２０を一体に重ねて配置した場合、表示面１０ａから出射直後の光の広がりは小さいので、十分に画素を広げてブラックマトリックスＢＭの幅を狭めて利用者に視認させるためには、画素拡大シート２０の画素の拡大作用を大きなものとする必要がある。
これに対して、本実施形態では、画像表示部１０の表示面１０ａからレンズ部３０側に所定の距離だけレンズ部３０側に離間させて画素拡大シート２０を配置しているので、画素拡大シート２０が配置される位置での映像光Ｌは、表示面１０ａからの出射直後に比べてより広がっている。
したがって、本実施形態では、画素拡大シート２０により映像光をより広げることができ、利用者に視認されるブラックマトリックスＢＭの幅を、図７に示すようにより狭くして目立たなくしたり、完全に視認できないようにしたりすることができる。また、本実施形態では、画像表示部１０の表示面１０ａに画素拡大シート２０を一体に重ねて配置する場合に比べて、画素の拡大作用の小さい画素拡大シートを用いることができる。これにより、画素拡大シート２０を、ピッチ間隔が広めであり、部分周期構造のパターンが比較的製造しやすい回折光学素子（ＤＯＥ）とすることができ、画素拡大シート２０の歩留まり改善や製造コスト削減を図ることができる。 In addition, if the pixel enlargement sheet 20 is integrally stacked on the display surface 10a of the image display unit 10, the spread of light immediately after emission from the display surface 10a is small, so that the pixels are sufficiently widened to form the black matrix BM. In order to narrow the width and allow the user to visually recognize it, it is necessary to increase the pixel expansion effect of the pixel expansion sheet 20.
On the other hand, in the present embodiment, the pixel enlargement sheet 20 is arranged at a predetermined distance from the display surface 10a of the image display unit 10 toward the lens unit 30 and is separated from the lens unit 30 by a predetermined distance. The image light L at the position where 20 is arranged is more spread than immediately after emission from the display surface 10a.
Therefore, in the present embodiment, the image light can be further expanded by the pixel enlargement sheet 20, and the width of the black matrix BM visually recognized by the user is made narrower and less visible as shown in FIG. You can make it impossible. Further, in the present embodiment, it is possible to use a pixel enlargement sheet that has a smaller pixel enlargement effect than the case where the pixel enlargement sheet 20 is integrally stacked on the display surface 10 a of the image display unit 10. As a result, the pixel enlargement sheet 20 can be a diffractive optical element (DOE) having a wide pitch interval and a pattern with a partial periodic structure that is relatively easy to manufacture, thereby improving the yield of the pixel enlargement sheet 20 and reducing manufacturing costs. Can be achieved.

また、例えば、スマートフォン等をこのゴーグル型表示装置１００に対して着脱自在な画像表示部１０として利用する場合、画像表示部１０の表示面１０ａに画素拡大シート２０を一体に重ねて配置すると、ゴーグル型表示装置１００を使用に際してスマートフォン等の表示面１０ａに画素拡大シートを貼合したり、使用後に剥離したりする作業が必要となり、不便であった。
これに対して、本実施形態のゴーグル型表示装置１００では、画素拡大シート２０を、画像表示部１０の表示面１０ａから距離だけ離間させて配置することにより、上述のような作業が不要となり、使用が簡単である。 In addition, for example, when a smartphone or the like is used as the image display unit 10 that is detachable from the goggle type display device 100, the goggles are disposed when the pixel enlargement sheet 20 is disposed on the display surface 10 a of the image display unit 10. When using the mold display device 100, it is inconvenient because an operation of pasting a pixel enlargement sheet on the display surface 10a of a smartphone or the like or peeling after use is necessary.
On the other hand, in the goggle type display device 100 of the present embodiment, the pixel enlargement sheet 20 is arranged at a distance from the display surface 10a of the image display unit 10, thereby eliminating the above-described work. Easy to use.

本実施形態のゴーグル型表示装置１００は、画素拡大シート２０の拡大角Ｙ（°）と、画像表示部１０から画素拡大シート２０までの距離Ｘ（ｍｍ）とが、下記（式１）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋４・・・（式１）
ここで、画像表示部１０から画素拡大シート２０までの距離Ｘ（ｍｍ）とは、前述の図１に示すように、画像表示部１０の表示面１０ａから画素拡大シート２０の画像表示部１０側の面までの距離である。
また、先に述べたように、回折光学素子では、例えば、光を長方形形状に整形する。このとき、部分周期構造毎に光を回折する回折角度は異なっていることにより、全体として長方形形状に光を投影でき、かつ、その投影範囲（照射領域）において光を均一に照射できるように光を整形する。よって、回折光学素子が光を回折する角度は様々である。また、回折光学素子が光を回折する角度は、入射する光の波長によって変化する。よって、ここでは、画素拡大シート２０が波長λ＝５５０ｎｍの光を投影範囲の最外形に向けて回折する角度を、拡大角と呼ぶ。 In the goggle type display device 100 of the present embodiment, the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet 20 and the distance X (mm) from the image display unit 10 to the pixel enlargement sheet 20 satisfy the following (Equation 1). ing.
Y = −1 / 2 × X + 4 (Formula 1)
Here, the distance X (mm) from the image display unit 10 to the pixel enlargement sheet 20 is the image display unit 10 side of the pixel enlargement sheet 20 from the display surface 10a of the image display unit 10 as shown in FIG. The distance to the surface.
As described above, in the diffractive optical element, for example, light is shaped into a rectangular shape. At this time, since the diffraction angle for diffracting the light is different for each partial periodic structure, the light can be projected into a rectangular shape as a whole, and the light can be uniformly irradiated in the projection range (irradiation region). To shape. Therefore, there are various angles at which the diffractive optical element diffracts light. Further, the angle at which the diffractive optical element diffracts light varies depending on the wavelength of incident light. Therefore, here, the angle at which the pixel enlarging sheet 20 diffracts the light having the wavelength λ = 550 nm toward the outermost shape of the projection range is referred to as an expansion angle.

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の画素拡大シート４０を示す平面図である。
図９は、図８に示す画素拡大シート４０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図１０は、図９中の矢印Ｏ３−Ｏ４に沿って画素拡大シート４０を切断した断面の一部を拡大して示す図である。
本実施形態の画素拡大シート４０は、光を整形する２レベルの回折光学素子（ＤＯＥ）をその基本構造として備えている点が、第１実施形態の画素拡大シート２０と異なっているが、その使用形態等は、第１実施形態の画素拡大シート２０と同様である。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 8 is a plan view showing the pixel enlargement sheet 40 of the second embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a partial periodic structure in the pixel enlargement sheet 40 shown in FIG.
FIG. 10 is an enlarged view of a part of a cross section obtained by cutting the pixel enlargement sheet 40 along arrows O3-O4 in FIG.
The pixel enlargement sheet 40 of the present embodiment is different from the pixel enlargement sheet 20 of the first embodiment in that the basic structure includes a two-level diffractive optical element (DOE) that shapes light. The usage pattern and the like are the same as those of the pixel enlargement sheet 20 of the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those in the first embodiment described above, and repeated descriptions are omitted as appropriate.

本実施形態の画素拡大シート４０は、第１実施形態の画素拡大シート２０と同様に、画像表示部１０の画素を拡大して利用者に視認させる機能を有する光学シートである。この画素拡大シート４０は、前述の第１実施形態に示すゴーグル型表示装置１００に適用可能である。
本実施形態の画素拡大シート４０は、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図８の領域Ｊ〜Ｎ）を有しており、図１０では、この部分周期構造の一例を抽出して示している。
画素拡大シート４０は、図１０に示すように、断面形状において複数の矩形の凸部４１ａが並んで配置されている高屈折率部４１を備えている。この高屈折率部４１は、図９に示すように、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。 Similar to the pixel enlargement sheet 20 of the first embodiment, the pixel enlargement sheet 40 of the present embodiment is an optical sheet having a function of enlarging the pixels of the image display unit 10 and causing the user to visually recognize it. This pixel enlargement sheet 40 is applicable to the goggle type display device 100 shown in the first embodiment.
The pixel enlarging sheet 40 of the present embodiment has a plurality of regions (partial periodic structures: for example, regions J to N in FIG. 8) having different periodic structures. FIG. 10 shows an example of the partial periodic structures. Extracted and shown.
As shown in FIG. 10, the pixel enlarging sheet 40 includes a high refractive index portion 41 in which a plurality of rectangular convex portions 41a are arranged side by side in a cross-sectional shape. As shown in FIG. 9, the high refractive index portion 41 extends in the depth direction of the cross section while maintaining the same cross sectional shape.

高屈折率部４１は、第１実施形態の画素拡大シート２０の高屈折率部２１と同様に、例えば、クオーツ（ＳｉＯ_２、合成石英）をドライエッチング処理により形状を加工して作られたものであってもよいし、電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化したものであってもよい。また、周期構造の製造方法についても、公知の手法によって、適宜作成することができる。
また、凸部４１ａの間に形成されている凹部４２及び凸部４１ａの頂部付近の空間４３を含む図１０の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部４１よりも屈折率が低い低屈折率部４４となっている。これら高屈折率部４１及び低屈折率部４４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層４５が構成されている。 The high refractive index portion 41 is made by processing the shape of quartz (SiO ₂ , synthetic quartz) by dry etching, for example, like the high refractive index portion 21 of the pixel expansion sheet 20 of the first embodiment. It may be that obtained by curing the ionizing radiation curable resin composition. Also, the manufacturing method of the periodic structure can be appropriately created by a known method.
In addition, air is present in the upper part of FIG. 10 including the concave portion 42 formed between the convex portions 41 a and the space 43 near the top of the convex portion 41 a, and the refractive index is higher than that of the high refractive index portion 41. The low refractive index portion 44 is low. A diffraction layer 45 having a function of shaping light is constituted by a periodic structure in which the high refractive index portions 41 and the low refractive index portions 44 are alternately arranged.

凸部４１ａの頂部から凹部４２の底部までの深さは、Ｈであり（図１０参照）、例えば、１．９μｍである。
凸部４１ａの並ぶピッチは、回折角度を決定する重要なパラメータであるが、画素拡大シート４０の面内の位置により異なり、様々なピッチの、即ち、様々な回折角度の回折格子が適宜分布して配置されており、図８に示したような一見不規則に見える配置がなされている。このような配置によって、画素拡大シート４０は、基本的には、回折光学素子（ＤＯＥ）としての機能を備えるものとなっており、光を整形することが可能である。 The depth from the top of the convex portion 41a to the bottom of the concave portion 42 is H (see FIG. 10), for example, 1.9 μm.
The pitch at which the convex portions 41a are arranged is an important parameter for determining the diffraction angle, but varies depending on the position in the plane of the pixel enlargement sheet 40, and diffraction gratings with various pitches, that is, with various diffraction angles are appropriately distributed. The arrangement is such that it looks irregular as shown in FIG. With such an arrangement, the pixel enlargement sheet 40 basically has a function as a diffractive optical element (DOE), and can shape light.

この画素拡大シート４０を用いたゴーグル型表示装置１００についても、画素拡大シート４０の拡大角Ｙ（°）と、画像表示部１０の表示面１０ａから画素拡大シート４０までの距離Ｘ（ｍｍ）とが前述の（式１）を満たすように設ける。これにより、各画素１１からの映像光Ｌを十分に拡大することができ、利用者が画像を視認した場合に、ブラックマトリックスＢＭを目立たせなくすることができる。 Also for the goggle type display device 100 using the pixel enlargement sheet 40, the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet 40 and the distance X (mm) from the display surface 10 a of the image display unit 10 to the pixel enlargement sheet 40. Is provided so as to satisfy the above-described (Formula 1). Thereby, the video light L from each pixel 11 can be expanded sufficiently, and the black matrix BM can be made inconspicuous when the user visually recognizes the image.

（評価結果）
ここで、拡大角の異なる複数の画素拡大シートを用意し、これらを画像表示部１０の表示面１０ａからの距離を変えて配置した複数の測定例のゴーグル型表示装置を用意し、その画素拡大効果について評価した。
評価に用いた画素拡大シートについては、第２実施形態に例示した画素拡大シート４０と同様の形状であり、その拡大角が、４°、３°、２°、１°の４種類を用意した。
また、これらの画素拡大シートは、画像表示部１０からレンズ部３０側に離間して設けられ、表示面１０ａから画素拡大シートの画像表示部側の面まで距離が、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍとなる位置に配置した。 (Evaluation results)
Here, a plurality of pixel enlargement sheets having different enlargement angles are prepared, and a plurality of goggle type display devices of measurement examples in which these are arranged at different distances from the display surface 10a of the image display unit 10 are prepared. The effect was evaluated.
The pixel enlargement sheet used for the evaluation has the same shape as the pixel enlargement sheet 40 illustrated in the second embodiment, and four kinds of enlargement angles of 4 °, 3 °, 2 °, and 1 ° are prepared. .
These pixel enlargement sheets are provided apart from the image display unit 10 on the lens unit 30 side, and the distance from the display surface 10a to the image display unit side surface of the pixel enlargement sheet is 1 mm, 2 mm, 4 mm, and 6 mm. And 8 mm.

各測定例のゴーグル型表示装置における画素拡大シートの拡大角と、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離とは、以下の通りである。
測定例１：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離１ｍｍ。
測定例２：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
測定例３：画素拡大シートの拡大角２°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
測定例４：画素拡大シートの拡大角３°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
測定例５：画素拡大シートの拡大角４°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。 The enlargement angle of the pixel enlargement sheet and the distance from the display surface 10a of the image display unit 10 in the goggle type display device of each measurement example are as follows.
Measurement Example 1: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 1 °, and a distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 1 mm.
Measurement Example 2: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 1 °, and a distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 2 mm.
Measurement Example 3: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 2 °, and a distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 2 mm.
Measurement Example 4: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 3 °, and the distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 2 mm.
Measurement Example 5: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 4 °, and the distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 2 mm.

測定例６：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離４ｍｍ。
測定例７：画素拡大シートの拡大角２°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離４ｍｍ。
測定例８：画素拡大シートの拡大角３°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離４ｍｍ。 Measurement Example 6: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 1 °, and the distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 4 mm.
Measurement Example 7: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 2 °, and a distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 4 mm.
Measurement Example 8: Expansion angle of pixel expansion sheet 3 °, distance 4 mm from display surface 10a of image display unit 10

測定例９：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離６ｍｍ。
測定例１０：画素拡大シートの拡大角２°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離６ｍｍ。
測定例１１：画素拡大シートの拡大角４°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離６ｍｍ。
測定例１２：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離８ｍｍ。
測定例１３：画素拡大シートの拡大角４°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離８ｍｍ。 Measurement Example 9: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 1 °, and the distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 6 mm.
Measurement Example 10: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 2 °, and a distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 6 mm.
Measurement Example 11: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 4 °, and the distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 6 mm.
Measurement Example 12: An enlargement angle of the pixel enlargement sheet is 1 °, and a distance from the display surface 10a of the image display unit 10 is 8 mm.
Measurement Example 13: Expansion angle of pixel expansion sheet 4 °, distance 8 mm from display surface 10a of image display unit 10

このうち、測定例３，４，５，６，７，８，９，１０のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの画像表示部１０の表示面１０ａからの距離Ｘ（ｍｍ）及び画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）が、下記の（式２）及び（式３）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ・・・（式２）
３≦ｄ≦５・・・（式３）
特に、測定例４，７，９のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの画像表示部１０の表示面１０ａからの距離Ｘ（ｍｍ）及び画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）が、下記（式１）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋４・・・（式１）
また、測定例１，２，１１，１３のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの画像表示部１０の表示面１０ａからの距離Ｘ（ｍｍ）及び画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）が、前述の（式１）や（式２）及び（式３）を満たしていない。 Among these, the goggle type display devices of measurement examples 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10 are the distance X (mm) from the display surface 10a of the image display unit 10 of the pixel enlargement sheet and the pixel enlargement sheet. The following enlargement angle Y (°) satisfies the following (formula 2) and (formula 3).
Y = −1 / 2 × X + d (Formula 2)
3 ≦ d ≦ 5 (Formula 3)
In particular, in the goggle type display devices of Measurement Examples 4, 7, and 9, the distance X (mm) from the display surface 10a of the image display unit 10 of the pixel enlargement sheet and the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet are as follows ( Equation 1) is satisfied.
Y = −1 / 2 × X + 4 (Formula 1)
Further, in the goggle type display devices of Measurement Examples 1, 2, 11, and 13, the distance X (mm) from the display surface 10a of the image display unit 10 of the pixel enlargement sheet and the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet are: The above (Formula 1), (Formula 2) and (Formula 3) are not satisfied.

図１１は、各測定例のゴーグル型表示装置の画素拡大効果の評価結果を示すグラフである。
図１１に示すグラフにおいて、縦軸は、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）であり、横軸は、画像表示部１０の表示面１０ａから画素拡大シートの画像表示部１０側の面までの距離Ｘ（ｍｍ）である。また、図１１中において、◎は、画素拡大効果が良好であり、使用に最適であることを意味し、○は、画素拡大効果がやや得られ、使用可能であることを意味し、×は、画素拡大効果が不十分であり、使用に適さないことを意味する。
図１１に示すように、測定例４，７，９は、画素拡大効果が良好であった。測定例３，５，６，８，１０，１２は、使用可能であるが、測定例４，７，９に比べてやや画素拡大効果が小さかった。また、測定例１，２，１１，１３は、画素拡大効果が不十分であって使用に適さなかった。 FIG. 11 is a graph showing the evaluation result of the pixel enlargement effect of the goggle type display device of each measurement example.
In the graph shown in FIG. 11, the vertical axis is the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet, and the horizontal axis is from the display surface 10 a of the image display unit 10 to the surface of the pixel enlargement sheet on the image display unit 10 side. Distance X (mm). In FIG. 11, ◎ means that the pixel enlargement effect is good and optimal for use, ○ means that the pixel enlargement effect is somewhat obtained and can be used, and x means This means that the pixel enlargement effect is insufficient and is not suitable for use.
As shown in FIG. 11, in the measurement examples 4, 7, and 9, the pixel enlargement effect was good. Although measurement examples 3, 5, 6, 8, 10, and 12 can be used, the pixel enlargement effect is slightly smaller than measurement examples 4, 7, and 9. In addition, the measurement examples 1, 2, 11, and 13 were not suitable for use because the pixel expansion effect was insufficient.

上述のように、画素拡大効果が良好な測定例４，７，９のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）と、画像表示部１０から画素拡大シートまでの距離Ｘ（ｍｍ）とは、下記（式１）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋４・・・（式１）
よって、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）と画像表示部１０から画素拡大シートまでの距離Ｘ（ｍｍ）とが上記（式１）を満たすことにより、各画素１１からの映像光Ｌが十分に広げられ、ブラックマトリックスＢＭを目立ちにくくし、利用者が視認しにくくすることができる。 As described above, the goggle type display devices of measurement examples 4, 7, and 9 having a good pixel enlargement effect have the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet and the distance X (from the image display unit 10 to the pixel enlargement sheet). mm) satisfies the following (formula 1).
Y = −1 / 2 × X + 4 (Formula 1)
Therefore, when the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet and the distance X (mm) from the image display unit 10 to the pixel enlargement sheet satisfy the above (Equation 1), the video light L from each pixel 11 is sufficient. It is possible to make the black matrix BM inconspicuous and make it difficult for the user to visually recognize it.

また、図１１に示すように、測定例３，５，６，８，１０，１２のように、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）と画像表示部１０から画素拡大シートまでの距離Ｘ（ｍｍ）とが（式１）を満たしていなくとも、下記（式２）及び（式３）をともに満たすならば、（式１）を満たすもの（測定例４，７，９）に比べてブラックマトリックスが多少視認されやすいものの、使用可能な程度に各画素１１を拡大することができる。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ・・・（式２）
３≦ｄ≦５・・・（式３） As shown in FIG. 11, as in measurement examples 3, 5, 6, 8, 10, and 12, the enlargement angle Y (°) of the pixel enlargement sheet and the distance X (from the image display unit 10 to the pixel enlargement sheet) mm) does not satisfy (Equation 1), but if both of the following (Equation 2) and (Equation 3) are satisfied, compared to those satisfying (Equation 1) (Measurement Examples 4, 7, and 9) Although the matrix is somewhat visible, each pixel 11 can be enlarged to the extent that it can be used.
Y = −1 / 2 × X + d (Formula 2)
3 ≦ d ≦ 5 (Formula 3)

（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、画素拡大シート２０，４０は、例えば、高屈折率部２１，４１を形成するための透明基材を備える形態としてもよいし、高屈折率部２１，４１よりも屈折率の低い樹脂によって凹部を満たして低屈折率部としての機能と、凸部を保護するための保護層としての機能とを備えた被覆層を設けた形態としてもよい。 (Deformation)
Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In each embodiment, the pixel enlarging sheets 20 and 40 may include, for example, a transparent base material for forming the high refractive index portions 21 and 41, or more than the high refractive index portions 21 and 41. It is good also as a form which provided the coating layer provided with the function as a low-refractive-index part by filling a recessed part with resin with a low refractive index, and the function as a protective layer for protecting a convex part.

図１２は、変形形態の画素拡大シート６０を示す図である。
図１２に示す画素拡大シート６０は、透明基材６６上に高屈折率部２１を樹脂賦型して構成し、さらに凸部２１ａを覆うように、光透過性を有し、高屈折率部２１よりも屈折率の低い樹脂により被覆層６７を設けた例である。このような構成によれば、成形型を利用して製造を容易にすることができ、また、被覆層６７によって、凸部２１ａを保護することができる。なお、透明基材６６と被覆層６７とは、両方を設ける必要はなく、これらのうちの一方のみを設ける構成としてもよい。 FIG. 12 is a diagram illustrating a modified pixel enlargement sheet 60.
The pixel enlarging sheet 60 shown in FIG. 12 is configured by resin-molding the high refractive index portion 21 on the transparent base material 66, and has light transmittance so as to cover the convex portion 21a. In this example, the coating layer 67 is formed of a resin having a refractive index lower than 21. According to such a configuration, manufacturing can be facilitated using a mold, and the convex portion 21 a can be protected by the coating layer 67. Note that the transparent base material 66 and the coating layer 67 do not need to be both provided, and only one of them may be provided.

（２）第１実施形態において、凸部２１ａの多段階形状は、４レベルである例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、８レベルや１６レベル等、より高レベルの多段階形状としてもよい。 (2) In the first embodiment, the multi-stage shape of the convex portion 21a has been described with an example of four levels. However, the present invention is not limited to this. For example, a higher-level multistage shape such as 8 levels or 16 levels may be used.

（３）各実施形態において、画像表示部１０として、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置等を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、ＬＥＤを１つの画素として用いるＬＥＤ表示装置を画像表示部として用いてもよい。 (3) In each embodiment, the liquid crystal display device, the organic EL display device, or the like has been described as the image display unit 10. However, the present invention is not limited to this, and for example, an LED display device using an LED as one pixel is displayed. It may be used as a part.

なお、本実施形態及び変形形態は、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。また、本発明は、上述の各実施形態等によって限定されることはない。 In addition, although this embodiment and modification can also be used in combination as appropriate, detailed description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

１０画像表示部
１１画素
１１Ｂ画素（青）
１１Ｇ画素（緑）
１１Ｒ画素（赤）
２０，４０画素拡大シート
２１，４１高屈折率部
２１ａ，４１ａ凸部
２１ａ−１レベル１段部
２１ａ−２レベル２段部
２１ａ−３レベル３段部
２１ａ−４レベル４段部
２１ｂ側壁部
２２，４２凹部
２３，４３空間
２４，４４低屈折率部
２５，４５回折層
３０レンズ部
１００ゴーグル型表示装置
１０１本体部
ＢＭブラックマトリックス 10 Image display section 11 pixels 11B pixels (blue)
11G pixel (green)
11R pixel (red)
20, 40 Pixel enlargement sheet 21, 41 High refractive index portion 21a, 41a Convex portion 21a-1 Level 1 step portion 21a-2 Level 2 step portion 21a-3 Level 3 step portion 21a-4 Level 4 step portion 21b Side wall portion 22 , 42 Recess 23, 43 Space 24, 44 Low refractive index part 25, 45 Diffraction layer 30 Lens part 100 Goggle type display device 101 Main part BM Black matrix

Claims

An image display unit for displaying an image on a display surface;
A lens unit for enlarging an image displayed on the display surface by the image display unit;
A pixel enlargement sheet that is disposed between the image display unit and the lens unit and spaced apart from the image display unit, and has a configuration as a diffractive optical element that shapes at least light, and enlarges a pixel;
With
The pixel enlargement sheet is
A high refractive index portion in which a plurality of convex portions are arranged side by side in a cross-sectional shape;
A refractive index lower than that of the high refractive index portion, and including a concave portion formed at least between the convex portions; and
Comprising a diffractive layer having
Goggle type display device characterized by the above.

The goggle type display device according to claim 1,
An enlargement angle at which the pixel enlargement sheet diffracts light having a wavelength of 550 nm toward the outermost contour of the projection range is Y (°), and the image display unit of the pixel enlargement sheet from the display surface of the image display unit When the distance to the side surface is X (mm),
Y = −1 / 2 × X + d
3 ≦ d ≦ 5
Satisfying both of these expressions,
Goggle type display device characterized by the above.

In the goggle type display device according to claim 1 or 2,
The convex portion has a multi-stage shape including a plurality of step portions having different heights on at least one side of the side surface shape;
Goggle type display device characterized by the above.

In the goggle type display device according to any one of claims 1 to 3,
The low refractive index portion is air in contact with the high refractive index portion;
Goggle type display device characterized by the above.

In the goggle type display device according to any one of claims 1 to 3,
The low refractive index portion is a resin layered on the high refractive index portion;
Goggle type display device characterized by the above.

The goggle type display device according to any one of claims 1 to 5,
The image display unit is removable from the goggle type display device;
Goggle type display device characterized by the above.