JP3713994B2

JP3713994B2 - 透過型拡散板及びそれを用いたディスプレイ

Info

Publication number: JP3713994B2
Application number: JP01852999A
Authority: JP
Inventors: 一義海老名
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP2000214312A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己発光型表示装置の拡散板に関し、一例として背面投射型ディスプレイ、透過型液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の透過型拡散板に関する。
【従来の技術】
【０００２】
自己発光型のディスプレイに用いる拡散手法としては、ＣＲＴの様に、発光体そのものの指向性を利用したり、あるいはＬＣＤの様に、バックライトと表示素子が分離している場合には、光学的な手段を持って光源の指向性を調整したり、表示素子に指向性をコントロールする手段、たとえばカラーフィルターをレンズ構造とする等によって、指向性を調整する技術が公知である。
【０００３】
さらには、背面投射型ディスプレイの様に、表示素子と像面の位置を分離して、その像面位置に光学シート等を配置して指向性をコントロールする技術もまた公知である。
【０００４】
従来、様々な自己発光型ディスプレイにおいて、
１）指向性をコントロールする手段に依っては、物理的制約から所望の配光特性を得ることが出来ない場合がある。
２）ディスプレイの表示方法毎に指向性をコントロールする手段が異なり、表示システムを構築する上で利便性に欠く。
３）拡散板、あるいは、拡散装置に光学的な厚みが存在すると、画像の焦点にぼけが生じる為、画像がぼけ、さらに配光特性を得る為、２重３重の手段を講じると、より顕著なピンぼけとして現れることが多く、好ましくない。
等により、技術的、あるいは経済的に容易に所望の配光特性を得られない場合があった。
【０００５】
また、多くの表示装置では、その画像表示の発光メカニズムと、発した光線の光学的な調整手段の相互依存性が高く、独立に調整を行う事が困難なため、開発上の障害となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、表示装置の発光メカニズムの如何に依らず、再生画像の配光特性などを単独で調整を行う手段としての透過型拡散板及びそれを用いたディスプレイを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明における下記の手段を用いて前記課題が解決できる。
【０００８】
請求項１記載の発明は、表裏両面に有するレンズピッチが等しいマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ２枚と、遮光機能を有する絞り板１枚と、平面板１枚と、間隔保持手段を備えて構成され、画像表示部の入力画像から第一のマイクロレンズアレイまでの距離が、該マイクロレンズの焦点距離の位置に配設した第一のマイクロレンズアレイと、前記第一のマイクロレンズアレイの反対側に該マイクロレンズの焦点距離位置に配設した遮光機能を有する絞り板と、前記遮光機能を有する絞り板から第二のマイクロレンズアレイまでの距離が、該マイクロレンズの焦点距離の位置に配設した第二のマ
イクロレンズアレイと、前記第二のマイクロレンズアレイによる画像結像位置に配設した平面板とを、この順に、順次配置し、第一、第二のマイクロレンズアレイ間に、間隔保持手段を備えたことを特徴とする透過型拡散板である。レンズのピッチが等しく、マイクロレンズの焦点距離が等しい、あるいは適宜異なるマイクロレンズ部からなるマイクロレンズアレイ２枚１組とし、その２枚のマイクロレンズの焦点同士を一致させるようにマイクロレンズアレイを配置し、なおかつ、その焦点位置に適宜開口を設けた遮光機能を有する絞り板を配置する。さらに、観察側のマイクロレンズの焦点位置に平面板を配置、もう一方のマイクロレンズの焦点位置を画像表示部の画像面と一致させて、２枚のマクロレンズアレイの焦点距離を適宜設定することで、平面板上に画像を映し出しつつ、所望の配光特性を持つ透過型拡散板である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の透過型拡散板において、前記平面板が、光拡散効果を有する平面板であることを特徴する。
画像結像位置に配置された平面板を、光拡散効果を有する平面板とした透過型拡散板である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、
請求項１又は２記載の透過型拡散板において、前記マイクロレンズアレイが、入力画像の画素ピッチと同一のピッチを有するマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイであることを特徴とする。
入力画像の画素と本発明の透過型拡散板で使用する２種のマイクロレンズ、絞り板の画素の位置とを合わせて配置した透過型拡散板である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、
請求項１記載の透過型拡散板を、二段に重ねて配設し、一体に構成されてなることを特徴とする透過型拡散板である。
第一の透過型拡散板を通してできる画像が入力画像となる様に、同様な構成からなる第二の透過型拡散板を、二段目に配設し、一体とした構成の透過型拡散板である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至４記載の何れかの透過型拡散板を、画像表示素子にて画面に再生された画像の観察面側に設けたことを特徴とするディスプレイである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の透過型拡散板の一実施例を示した断面模式図である。本発明の透過型拡散板（２０）は、第一のマイクロレンズアレイ（２１）、遮光機能を有する絞り板（２３）、第二のマイクロレンズアレイ（２４）、平面板（２６）が所定の間隔で固定されており、画像表示素子にて画像表示部（１０）画面に再生された画像を、第一のマイクロレンズアレイ（２１）のマイクロレンズ（２２）で一度平行光束として遮光機能を有する絞り板（２３）を通し、第二のマイクロレンズアレイ（２４）のマイクロレンズ（２５）の作用により、平面板（２６）上に画像を結像させる。この時に、個々の位置関係と、レンズの焦点距離を適切に設定することで、射出光線（２８）の配光特性を自在に設定することが可能である。また、平面板（２６）に拡散層（２７）等を設けて拡散機能を持たせることで、画質を向上させる他、観察者が画像表示面を認識し易くなる。
【００１５】
次に、図２は、画面に再生された画像の画素ピッチと同一のピッチを有するマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを用いた本発明の透過型拡散板の一実施例を示した断面模式図である。
ディスプレイ（１０）の画面上の画素（１１）のピッチに、本発明の透過型拡散板に用いる第一及び第二のマイクロレンズアレイのピッチ（２２、２５）を合わせることで、各画素毎に像が結像されて平面板（２６）上に再生画像（２９）を結像する。
各画素が反転像となるが、表示するべき画像自体は、画素が反転しても変化しないので、正しい画像を得ることが出来る。
【００１６】
次に、図３は、本発明の透過型拡散板を、二段に重ねて配設し、一体構成とした透過型拡散板の一実施例を示した断面模式図である。
スペーサーや枠（Ａ）等の間隔保持手段を用いて本発明による２枚の透過型拡散板（３０）、（４０）を重ねて配設し、その中間位置に中間像（３１）を形成させて正立像を結像させる。このような構成にすることにより、再生画像と同じ画像が平面板（４６）上に形成され、その配光角は、本発明による透過型拡散板（３０）及び（４０）の光学条件を整えることで、自在に設定することが出来る。
【００１７】
間隔保持手段としては、透明基材を挟む方法、他にスペーサーやディスプレイの枠で支持する方法、液体や気体の圧力を利用して支持する方法などが挙げられるが、位置を固定できれば良く、特に保持方法を限定するものではない。
【００１８】
本発明の透過型拡散板で用いるマイクロレンズアレイは、光学用透明樹脂で構成することで、レンズ、あるいはプリズムとして機能する。この光学用透明樹脂には光学生産上、各種成形技術の応用しやすい透明合成樹脂シートが望ましい。
透明合成樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、スチレン樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂等を挙げることできる。
【００１９】
また、レンズ形状は球面に限らず、非球面形状を用いても良いことは言うまでもない。
【００２０】
また、平面板の観察面側に画像結像部以外の部分に遮光層を設けることもできる。
【００２１】
さらに、本発明の透過型拡散板を、画像表示素子にて画面に再生された画像の観察面側に設けたことを特徴とするディスプレイが得られる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によって、透過型拡散板の対となるマイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点距離とその位置を適宜設定することによって、同じ光学配置で有りながら、配光特性を幅広く対応させることが可能となる。
【００２３】
また、再生画像は射出側の平面板上を含め、所望の位置に設定でき、なおかつ、レンズの配置を両テレセントリックとする事が出来るので、隣接するマイクロレンズのクロストークに起因する再生画像の不整合等も起こらず、その結果、表示画像のピンぼけも生じない。
【００２４】
加えて、平面板に適度な拡散性を持つ拡散板とすることで、画質を向上させる他、観察者が画像表示面を認識し易くなり、画像観察時の疲労度を下げることが可能となる。
【００２５】
また、画素とマイクロレンズのピッチを同一にし、位置を合わせることで、特にマイクロレンズ、あるいは画素が表示画像と比べて十分に小さくない場合や、観察者が判別可能な画素サイズの場合に、マイクロレンズによる画像の反転が再生画像への影響を取り除くことが出来る。
【００２６】
さらに、例えば図３に示すように、本発明の透過型拡散板を２段に重ねて配設することにより、マイクロレンズによる画像の反転を防ぐことが出来、クロストークも生じないことから、画素との位置合わせを行わずとも、正しい像を結ばせることが可能となる。
【００２７】
さらに、拡散板内に遮光機能を有する絞り板、すなわち、その絞り板の非開口部からなる遮光層を設けることから、再生画像のＳ／Ｎ比向上に効果がある点も重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透過型拡散板の断面模式図。
【図２】マイクロレンズアレイが、入力画像の画素ピッチと同一のピッチを有するマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを用いた本発明の透過型拡散板の断面模式図。
【図３】本発明の透過型拡散板を、二段に重ねて配設し、一体に構成した透過型拡散板の断面模式図。
【符号の説明】
２３・・・遮光機能を有する絞り板

Claims

表裏両面に有するレンズピッチの等しいマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ２枚と、遮光機能を有する絞り板１枚と、平面板１枚と、間隔保持手段を備えて構成され、画像表示部の入力画像から第一のマイクロレンズアレイまでの距離が、該マイクロレンズの焦点距離の位置に配設した第一のマイクロレンズアレイと、前記第一のマイクロレンズアレイの反対側に該マイクロレンズの焦点距離の位置に配設した遮光機能を有する絞り板と、
前記遮光機能を有する絞り板から第二のマイクロレンズアレイまでの距離が、該マイクロレンズの焦点距離の位置に配設した第二のマイクロレンズアレイと、
前記第二のマイクロレンズアレイによる画像結像位置に配設した平面板とを、この順に、順次配置し、第一、第二のマイクロレンズアレイ間に、間隔保持手段を備えたことを特徴とする透過型拡散板。
前記平面板が、光拡散効果を有する平面板であることを特徴とする請求項１記載の透過型拡散板。
前記マイクロレンズアレイが、入力画像の画素ピッチと同一のピッチを有するマイクロレンズ部からなるマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１又は２記載の透過型拡散板。
請求項１記載の透過型拡散板を、二段に重ねて配設し、一体に構成されたことを特徴とする透過型拡散板。
請求項１乃至４記載の何れかの透過型拡散板を、画像表示素子にて画面に再生された画像の観察面側に設けたことを特徴とするディスプレイ。