JP6848376B2 - Display device - Google Patents
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Description
本発明は、観察者に映像を表示する表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device that displays an image to an observer.
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に表示している。
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。
Conventionally, a head-mounted display device (HMD) has been proposed in which an observer observes an image from an image source such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL display via an optical system. (For example, Patent Document 1). Such a head-mounted display device magnifies the image light projected from the image source by an optical system such as a lens and displays a clear image to the observer.
The image source used in such a display device is provided with a plurality of pixel areas constituting the image and a non-pixel area provided between the pixel areas and not contributing to the display of the image. When the image light emitted from such an image source is magnified by a lens, not only the image composed of the pixel area but also the non-image area caused by the non-pixel area is enlarged. In some cases, the non-image area may be visually recognized by the observer, which may hinder the display of a clear image.
本発明の課題は、映像源の画素領域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こと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。 An object of the present invention is to provide a display device capable of suppressing visual recognition of a non-image region caused by a non-pixel region existing between pixel regions of an image source.
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。 The present invention solves the above problems by the following solutions. In addition, in order to facilitate understanding, the description will be given with reference numerals corresponding to the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
第１の発明は、複数の画素領域が配列され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（１１）と前記レンズ（１２）との間、又は、前記レンズ（１２）の観察者側に配置される光学シート（２０）と、を備え、前記光学シート（２０）は、少なくとも２層以上の光学層（２１，２２，２３）が積層され、隣接する前記光学層（２１，２２，２３）の間の界面に凸状又は凹状の単位形状（２１ａ，２３ａ）が複数形成されており、前記光学層（２１，２２，２３）は、屈折率が隣接する光学層（２２）よりも高い高屈折率光学層（２１，２３）と、前記高屈折率光学層（２１，２３）よりも屈折率の低い低屈折率光学層（２２）とにより構成されており、前記高屈折率光学層（２１，２３）のＦ線に対する屈折率をｎ１Ｆとし、前記高屈折率光学層（２１，２３）のｄ線に対する屈折率をｎ１ｄとし、前記高屈折率光学層（２１，２３）のＣ線に対する屈折率をｎ１Ｃとし、前記低屈折率光学層（２２）のＦ線に対する屈折率をｎ２Ｆとし、前記低屈折率光学層（２２）のｄ線に対する屈折率をｎ２ｄとし、前記低屈折率光学層（２２）のＣ線に対する屈折率をｎ２Ｃとし、Ｆ線における屈折率比をΔｎＦ＝ｎ１Ｆ／ｎ２Ｆとし、ｄ線における屈折率比をΔｎｄ＝ｎ１ｄ／ｎ２ｄとし、Ｃ線における屈折率比をΔｎＣ＝ｎ１Ｃ／ｎ２Ｃとし、Δνｄ＝（Δｎｄ−１）／（ΔｎＦ−ΔｎＣ）と定義したとき、Δνｄ≧１０を満たす表示装置（１）である。 The first invention comprises an image source (11) in which a plurality of pixel regions are arranged and emits image light, a lens (12) that magnifies the image light and emits it to the observer side, and the image source (11). The optical sheet (20) includes an optical sheet (20) arranged between the lens (12) and the lens (12) or on the observer side of the lens (12), and the optical sheet (20) has at least two or more optical layers. (21, 22, 23) are laminated, and a plurality of convex or concave unit shapes (21a, 23a) are formed at the interface between the adjacent optical layers (21, 22, 23), and the optical layers are formed. (21, 22, 23) has a high refractive index optical layer (21, 23) having a higher refractive index than the adjacent optical layer (22) and a higher refractive index than the high refractive index optical layer (21, 23). It is composed of a low refractive coefficient optical layer (22), and the refractive index of the high refractive index optical layer (21,23) with respect to F line is n 1F , and the high refractive index optical layer (21,23) has a refractive index of n1F. The refractive index for the d-line is n 1d , the refractive index for the C-line of the high-refractive-index optical layer (21, 23) is n 1C, and the refractive index for the F-line of the low-refractive-index optical layer (22) is n 2F. The refractive index of the low refractive index optical layer (22) with respect to the d line is n 2d , the refractive index of the low refractive index optical layer (22) with respect to the C line is n 2C, and the refractive index ratio of the F line is Δn. F = n 1F / n 2F , the refractive index ratio on the d line is Δn d = n 1d / n 2d , the refractive index ratio on the C line is Δn C = n 1C / n 2C, and Δν d = (Δn d −). 1) When defined as / (Δn F − Δn C ), it is a display device (1) that satisfies Δν d ≧ 10.
第２の発明は、第１の発明に記載の表示装置（１）において、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）が形成された界面を介して互いに隣接する前記光学層（２１，２２，２３）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（１）である。 A second invention relates to the display device (1) according to the first invention, wherein the optical layers (21, 22, 23) are adjacent to each other via an interface on which the unit shapes (21a, 23a) are formed. The display device (1) is characterized in that the difference in refractive index Δn satisfies 0.005 ≦ Δn ≦ 0.1.
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に記載の表示装置（１）において、前記光学シート（２０）と前記映像源（１１）との間の距離は、前記画素領域の配列ピッチの１００倍以上であること、を特徴とする表示装置（１）である。 According to the third invention, in the display device (1) according to the first invention or the second invention, the distance between the optical sheet (20) and the image source (11) is an arrangement of the pixel regions. The display device (1) is characterized in that the pitch is 100 times or more the pitch.
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に記載の表示装置（１）において、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）は、凸状であって、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（２０）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円弧状に形成されていること、を特徴とする表示装置（１）である。 The fourth invention is the display device (1) according to any one of the first to third inventions, wherein the unit shapes (21a, 23a) are convex and the optical sheet (20). ) Extends in the first direction in the sheet surface orthogonal to the thickness direction, and is arranged in the second direction orthogonal to the first direction in the sheet surface, in the thickness direction of the optical sheet (20). The display device (1) is characterized in that the cross-sectional shape in the cross section parallel to and parallel to the second direction is formed in a substantially arc shape.
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に記載の表示装置（１）において、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）は、凸状であって、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（２０）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（１）である。 The fifth invention is the display device (1) according to any one of the first to third inventions, wherein the unit shapes (21a, 23a) are convex and the optical sheet (20). ) Extends in the first direction in the sheet surface orthogonal to the thickness direction, and is arranged in the second direction orthogonal to the first direction in the sheet surface, in the thickness direction of the optical sheet (20). The display device (1) is characterized in that the cross-sectional shape in the cross section parallel to and parallel to the second direction is formed in a substantially triangular shape.
第６の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の表示装置（１）において、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）は、凸状であって、前記光学シート（２０）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（１）である。 The sixth invention is the display device (1) according to any one of the first to third inventions, wherein the unit shapes (21a, 23a) are convex and the optical sheet (20). The display device (1) is characterized in that it is formed in a substantially quadrangular pyramid shape arranged along a sheet surface orthogonal to the thickness direction of).
第７の発明は、第１の発明から第６の発明までのいずれかに記載の表示装置（１）において、前記光学シート（２０）は、３層以上の前記光学層（２１，２２，２３）を有し、隣接する前記光学層（２１，２２，２３）の間の各界面に設けられた前記単位形状（２１ａ，２３ａ）のシート面方向における延在方向は、前記光学シート（２０）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（１）である。 A seventh invention is the display device (1) according to any one of the first to sixth inventions, wherein the optical sheet (20) has three or more optical layers (21, 22, 23). ), And the extending direction of the unit shape (21a, 23a) provided at each interface between the adjacent optical layers (21, 22, 23) in the sheet surface direction is the optical sheet (20). The display device (1) is characterized in that it intersects when viewed from the thickness direction of the above.
本発明によれば、表示装置は、映像源の画素領域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ことを抑制することができる。 According to the present invention, the display device can prevent the non-image region caused by the non-pixel region existing between the pixel regions of the image source from being visually recognized.
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、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。
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. It should be noted that each of the figures shown below, including FIG. 1, is a diagram schematically shown, and the size and shape of each part are exaggerated as appropriate for easy understanding.
In the present specification, numerical values such as dimensions of each member and material names described are examples of embodiments, and the present invention is not limited to these, and may be appropriately selected and used.
In the present specification, terms that specify a shape or a geometric condition, for example, terms such as parallel and orthogonal, have the same optical function in addition to their strict meanings, and can be regarded as parallel or orthogonal. It shall also include the state having the error of.
In the present specification, the sheet surface refers to a surface of a sheet-like member that is in the plane direction of the sheet when viewed as a whole.
（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、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の詳細を説明する図である。図２（ａ）は、光学シート２０の水平面（ＸＹ面）に平行な断面における断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ部断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のｃ部詳細を示す図であり、図２（ｄ）は、図２（ｂ）のｄ部詳細を示す図である。
図３は、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の輝度と拡散角との関係を示す図である。
図４は、本実施形態の表示装置１によって表示された画像の例を示す図である。
図５は、比較例の表示装置５を説明する図である。図５（ａ）は、比較例の表示装置５の構成を説明する図であり、図１に対応する図である。図５（ａ）では、理解を容易にするために、表示装置５として、映像源５１とレンズ５２のみを示している。図５（ｂ）は、比較例の表示装置５によって表示された画像の例を示す図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a head-mounted
FIG. 2 is a diagram illustrating details of the
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the brightness and the diffusion angle of the
FIG. 4 is a diagram showing an example of an image displayed by the
FIG. 5 is a diagram illustrating a display device 5 of a comparative example. FIG. 5A is a diagram for explaining the configuration of the display device 5 of the comparative example, and is a diagram corresponding to FIG. In FIG. 5A, only the
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、観察者がその頭部に表示装置１を装着した状態において、鉛直方向（上下方向）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２０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側を映像源側（背面側）とする。
In addition, in the figure shown below including FIG. 1 and in the following description, in order to facilitate understanding, the vertical direction (vertical direction) is the Z direction when the observer wears the
表示装置１は、観察者がその頭部に装着し、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、筐体３０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、筐体３０が観察者の眼前となるようにその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、観察者の両眼Ｅ１，Ｅ２に対して映像を表示する例を挙げて説明するが、これに限定されるものでなく、例えば、観察者の片側の眼Ｅ１に対して配置され、その眼Ｅ１に対して映像を表示する形態としてもよい。
The
In FIG. 1, the
筐体３０は、左右方向に横長の矩形の箱型の筐体であり、その内側に、映像源１１を保持する保持部３１、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）を保持する保持部３２、レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）を保持する保持部３３を備えている。この筐体３０は、例えば、不図示のベルト等により、観察者の頭部に装着可能である。
保持部３１は、映像源１１を保持する部材であり、その映像源１１の表示面１１ａ側の面に、観察者の眼Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）及びレンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）に対応する位置に開口部３１１（３１１Ａ，３１１Ｂ）を有している。本実施形態では、映像源１１は、この保持部３１（すなわち、表示装置１）に着脱可能に保持される。映像源１１から出射した映像光Ｌは、この開口部３１１（３１１Ａ，３１１Ｂ）を通ってレンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）へ入射する。
The
The holding
保持部３２は、保持部３１及び映像源１１よりも観察者側（−Ｙ側）に位置し、光学シート２０を保持する部材である。保持部３２は、開口部３１１（３１１Ａ，３１１Ｂ）に対応する位置に設けられた開口部３２１（３２１Ａ，３２１Ｂ）内に、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）が嵌めこまれ、保持されている。
この保持部３２と前述の保持部３１とは、一体となってＹ方向に移動可能であり、Ｙ方向において所望の位置で固定可能である。したがって、観察者の視力等に応じて、映像源１１及び光学シート２０とレンズ１２との間の距離（レンズ１２に対するＹ方向における位置）を調整可能（ピント調整可能）である。なお、これに限らず、保持部３１及び保持部３２は、Ｙ方向の位置が固定された形態としてもよい。
保持部３３は、保持部３２及び光学シート２０よりも観察者側（−Ｙ側）に位置し、レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）を保持する部材である。この保持部３３は、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）に対応する位置に開口部３３１（３３１Ａ，３３１Ｂ）を有し、その開口部３３１（３３１Ａ，３３１Ｂ）内にレンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）が嵌めこまれ、保持されている。
The holding
The holding
The holding
映像源１１は、映像光Ｌを出射し、表示面１１ａに映像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。
映像源１１は、その表示面１１ａが観察者側（−Ｙ側）となるようにして、保持部３１に保持されている。
なお、本実施形態では、この表示装置１は、映像源１１を１つ備える例を示したが、これに限らず、例えば、後述するレンズ１２Ａ，１２Ｂ及び観察者の眼Ｅ１，Ｅ２にそれぞれ対応する２台の映像源を備える形態としてもよい。
The
The
In the present embodiment, the
レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）は、映像源１１から出射された映像光Ｌを拡大して観察者側に出射する凸レンズである。本実施形態では、映像源１１及び光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）よりも観察者側（−Ｙ側）に配置されている。レンズ１２は、透光性の高いガラス製又は樹脂製である。
レンズ１２の映像源側（背面側、＋Ｙ側）の表面には、反射抑制層１２ａが形成されている。この反射抑制層１２ａは、例えば、汎用の反射防止機能を有する材料（例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ素系光学用コーティング剤等）を所定の膜厚でコーティングする等により設けてもよいし、光の波長より小さなピッチで形成された微小な凹凸形状を有するモスアイ構造を光の入射側の面に有することにより反射抑制機能を奏する層をレンズ１２の映像源側に一体に積層して設けてもよい。
The lens 12 (12A, 12B) is a convex lens that magnifies the image light L emitted from the
A
このような反射抑制層１２ａを設けることにより、レンズ１２に入射する光がレンズ１２の映像源側で反射して光学シート２０側へ向かい、光学シート２０の表面で再度反射する等により迷光となることを抑制し、映像のコントラストや明るさの向上を図ることができる。
また、反射抑制層１２ａは、さらに、レンズ１２の観察者側（−Ｙ側）の面に設けてもよい。この位置にさらに反射抑制層１２ａを設けることにより、レンズ１２から映像光が出射する際に、レンズ１２と空気との界面で反射し、レンズ１２内で迷光となることを抑制でき、映像のコントラスト等を向上できる。
By providing such a
Further, the
光学シート２０は、図１に示すように、映像源１１とレンズ１２との間に配置されている。レンズ１２は、映像源１１から出射した映像光Ｌを微少に拡散する拡散機能を有する光透過性のあるシートである。
本実施形態では、観察者の両眼Ｅ１，Ｅ２に対応して、それぞれ、レンズ１２Ａ，１２Ｂ及び光学シート２０Ａ，２０Ｂが設けられている。しかし、これに限らず、例えば、レンズ１２Ａ，１２Ｂの領域をカバーできる程度に大きい１枚の光学シート２０を、レンズ１２よりも映像源側（背面側、−Ｙ側）に配置する形態としてもよい。
As shown in FIG. 1, the
In this embodiment,
従来、主に使用されている頭部装着型の表示装置５（以下、比較例の表示装置５という）は、図５（ａ）に示すように、上述の光学シート２０を備えていない形態であり、映像源５１から出射された映像光Ｌをレンズ５２により拡大して、その映像を観察者に表示していた。
映像源５１及び映像源１１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Ｇ１が複数配列されており、また、各画素領域Ｇ１間には映像の形成に寄与しない非画素領域Ｇ２が設けられている。そのため、比較例の表示装置５では、映像源５１から出射する映像光Ｌにより表示される映像は、レンズ５２を介して拡大された場合に、図５（ｂ）に示すように、画素領域Ｇ１による映像Ｆ１だけでなく、非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２も拡大されてしまう。そして、非映像領域Ｆ２も明瞭に観察者に視認され、鮮明な映像表示の妨げとなってしまう場合があった。
As shown in FIG. 5A, the head-mounted display device 5 (hereinafter referred to as the display device 5 of the comparative example), which is mainly used conventionally, is in a form not provided with the above-mentioned
A display such as an organic EL used for the
これに対して、本実施形態の表示装置１では、上述の光学シート２０を設けることにより、映像源１１から出射した映像光を微少に拡散させ、図４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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。
On the other hand, in the
本実施形態の光学シート２０は、図２に示すように、映像源側（背面側、＋Ｙ側）から順に、反射抑制層２４、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、それぞれ単位形状２１ａ、単位形状２３ａが複数形成されている。
第１光学層２１は、光学シート２０の厚み方向（Ｙ方向）において、第２光学層２２及び第３光学層２３よりも映像源側（＋Ｙ側）に位置し、光透過性を有する層である。第１光学層２１の映像源側の面は、略平坦に形成されている。第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面には、図２（ａ）に示すように、凸状の単位形状２１ａが複数形成されている。単位形状２１ａは、観察者側（−Ｙ側）に凸となっている。
この単位形状２１ａは、第１光学層２１の観察者側の面に沿うようにして、上下方向（Ｚ方向）に延在し、延在方向に直交する左右方向（Ｘ方向）に複数配列されている。また、単位形状２１ａは、左右方向及び厚み方向に平行な面（ＸＹ面）における断面形状が略円弧状に形成されたレンチキュラーレンズ形状である。ここで、略円弧状とは、真円の円弧だけでなく、楕円や長円等の一部を含む曲線状の形状を含むものをいう。
As shown in FIG. 2, the
The first
A plurality of the unit shapes 21a extend in the vertical direction (Z direction) along the surface of the first
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る。第３光学層２３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の映像源側（＋Ｙ側）の面は、図２（ｂ）に示すように、凸状の単位形状２３ａが複数形成されている。単位形状２３ａは、映像源側（＋Ｙ側）に凸となっている。
この単位形状２３ａは、第３光学層２３の映像源側の面に沿うようにして、左右方向（Ｘ方向）に延在し、延在方向に直交する鉛直方向（Ｚ方向）に複数配列されており、鉛直方向及び厚み方向に平行な面（ＹＺ面）における断面形状が略円弧状に形成されたレンチキュラーレンズ形状である。
The third
A plurality of the unit shapes 23a extend in the left-right direction (X direction) along the surface of the third
光学シート２０の厚み方向（シート面の法線方向、Ｙ方向）から見て、第３光学層２３に設けられた単位形状２３ａの延在方向（Ｘ方向）と第１光学層２１に設けられた単位形状２１ａの延在方向（Ｚ方向）とは、交差（直交）している。
また、光学シート２０の厚み方向（シート面の法線方向、Ｙ方向）から見て、単位形状２１ａの配列方向（Ｘ方向）と単位形状２３ａの配列方向（Ｚ方向）とは、交差（直交）している。
Seen from the thickness direction of the optical sheet 20 (normal direction of the sheet surface, Y direction), the
Further, when viewed from the thickness direction of the optical sheet 20 (normal direction of the sheet surface, Y direction), the arrangement direction (X direction) of the
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る。第２光学層２２の両面は、第１光学層２１の単位形状２１ａ側の面と、第３光学層２３の単位形状２３ａ側の面とが互いに対向するようにして配置されている。
The second
本実施形態の光学シート２０は、映像源側の面から入射角度０°で入射して観察者側に出射した透過光の半値角αが、０．０５°≦α≦０．２°を満たし、透過光の最大輝度が１／２０となる拡散角βが、β≦５×αを満たすようにして形成されている。
ここで、光学シート２０の半値角αとは、図３に示すように、光の輝度が最大値となる光学シート２０のシート面を観察する位置を基準（観察角度０度）として、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。また、拡散角βは、光の輝度が最大値となる光学シート２０のシート面を観察する位置を基準（観察角度０度）として、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１／２０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、本実施形態の光学シート２０は、互いに隣接する光学層の屈折率差、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。
In the
Here, the half-value angle α of the
Further, the
このように、光学シート２０の半値角α及び拡散角βの値の範囲と、単位形状２１ａ，２３ａが形成された面を界面として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Ｌを鉛直方向や左右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、観察者に鮮明な映像を表示するとともに、映像光Ｌの微少な拡散によって映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ってしまうことを抑制することができる。
上述の効果をより効果的に奏する観点から、光学シート２０の拡散角βは、半値角αに略等しいか、それに近い値であることがより望ましい。
In this way, the range of the values of the half-value angle α and the diffusion angle β of the
From the viewpoint of more effectively achieving the above-mentioned effects, it is more desirable that the diffusion angle β of the
仮に、半値角αが０．０５°未満である場合、光学シートによって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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２を目立たなくする効果が弱まり、非映像領域Ｆ２が観察者に視認されやすくなるので望ましくない。また、半値角αが０．２°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、映像の鮮明さが低下してしまうので望ましくない。
また、仮に、拡散角βが５×αよりも大きい場合、輝度の低い映像光の拡散される範囲が広くなりすぎてしまい、映像の鮮明さが低下してしまうので望ましくない。
さらに、屈折率差Δｎ１，Δｎ２が０．００５未満である場合、光学層間の屈折率差が小さくなりすぎ、光学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、屈折率差Δｎ１，Δｎ２が０．１よりも大きい場合、光学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。
If the half-value angle α is less than 0.05 °, the range in which light is diffused by the optical sheet becomes too narrow, and the effect of making the non-image region F2 caused by the non-pixel region G2 inconspicuous is weakened. This is not desirable because the non-image area F2 is easily visible to the observer. Further, when the half-value angle α is larger than 0.2 °, the diffusion range of the image light becomes too wide and the sharpness of the image is lowered, which is not desirable.
Further, if the diffusion angle β is larger than 5 × α, the diffusion range of the low-luminance video light becomes too wide, and the sharpness of the video is lowered, which is not desirable.
Further, when the refractive index difference Δn1 and Δn2 are less than 0.005, the refractive index difference between the optical layers becomes too small, the refraction of the image light between the optical layers becomes difficult to occur, and a sufficient diffusion action cannot be exhibited. Therefore, it is not desirable. Further, when the refractive index differences Δn1 and Δn2 are larger than 0.1, the refraction of light between the optical layers becomes too large, and the image light transmitted through the optical sheet becomes unclear, which is not desirable.
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となっている。
The first
Further, the second
表示装置１は、レンズ１２により映像を拡大して表示するので、光学シート２０による色分散によって生じる色にじみ（色斑）も拡大されて観察される。したがって、光学シート２０は、色にじみを生じない、又は、色にじみを目立たない程度に抑えることが望ましい。色にじみは、単一の材料であれば、用いる材料のアッベ数を規定することにより、管理することが可能である。しかし、本実施形態の光学シート２０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ているが、これらの間に構成されている第２光学層２２は、異なる材料により構成されており、屈折率も異なる。よって、単純にアッベ数を規定するだけでは、色にじみを抑えることが難しい。
Since the
そこで、屈折率の異なる複数の材料から構成されている光学シート２０を用いる表示装置１において、色にじみを目立たないように抑えることができる条件を各種実験及び検討を行い研究した。その結果、以下に示す値（Δνｄ）をもって管理することが可能であり、その数値範囲についても適切な範囲が判明した。以下、この条件について説明する。
Therefore, in the
上述したように、第１光学層２１及び第３光学層２３は第２光学層２２よりも屈折率の高い樹脂により形成された高屈折率光学層である。また、第２光学層２２は、第１光学層２１及び第３光学層２３よりも屈折率の低い樹脂により形成された低屈折率光学層である。
ここで、以下に示すΔνｄを色にじみを管理するための指標として定義する。
高屈折率光学層のＦ線に対する屈折率をｎ１Ｆとする。
高屈折率光学層のｄ線に対する屈折率をｎ１ｄとする。
高屈折率光学層のＣ線に対する屈折率をｎ１Ｃとする。
低屈折率光学層のＦ線に対する屈折率をｎ２Ｆとする。
低屈折率光学層のｄ線に対する屈折率をｎ２ｄとする。
低屈折率光学層のＣ線に対する屈折率をｎ２Ｃとする。
Ｆ線における屈折率比をΔｎＦ＝ｎ１Ｆ／ｎ２Ｆとする。
ｄ線における屈折率比をΔｎｄ＝ｎ１ｄ／ｎ２ｄとする。
Ｃ線における屈折率比をΔｎＣ＝ｎ１Ｃ／ｎ２Ｃとする。
これらの各屈折率から、以下の指標Δνｄを定義する。
Δνｄ＝（Δｎｄ−１）／（ΔｎＦ−ΔｎＣ）
As described above, the first
Here, Δν d shown below is defined as an index for managing color bleeding.
Let n 1F be the refractive index of the high refractive index optical layer with respect to the F line.
Let n 1d be the refractive index of the high refractive index optical layer with respect to the d line.
Let n 1C be the refractive index of the high refractive index optical layer with respect to the C line.
Let n 2F be the refractive index of the low refractive index optical layer with respect to the F line.
Let n 2d be the refractive index of the low refractive index optical layer with respect to the d line.
Let n 2C be the refractive index of the low refractive index optical layer with respect to C line.
The refractive index ratio in the F line is Δn F = n 1F / n 2F .
The refractive index ratio on the d line is Δn d = n 1d / n 2d .
The refractive index ratio in the C line is Δn C = n 1C / n 2C .
From each of these refractive indexes, the following index Δν d is defined.
Δν d = (Δn d -1) / (Δn F − Δn C )
次に、上記Δνｄの値が、実際にどのようになるかについて、具体例を挙げて説明する。
図６は、第１光学層２１と第２光学層２２と第３光学層２３とに用いる樹脂の屈折率とアッベ数とを示す図である。
ここでは、樹脂Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの５種類の樹脂を用意した。それぞれについて、Ｆ線（波長４８６ｎｍ）に対する屈折率ｎＦ、ｄ線（波長５８９ｎｍ）に対する屈折率ｎ１ｄ、Ｃ線（波長６５６ｎｍ）に対する屈折率ｎ１Ｃと、参考のためアッベ数とを図示した。
Next, a specific example will be described as to what the value of Δν d actually becomes.
FIG. 6 is a diagram showing the refractive index and Abbe number of the resin used for the first
Here, five types of resins A, B, C, D, and E were prepared. For each, the refractive index n F for the F line (wavelength 486 nm), the refractive index n 1d for the d line (wavelength 589 nm) , the refractive index n 1C for the C line (wavelength 656 nm), and the Abbe number are shown for reference.
図６に示した５種類の樹脂から、第１光学層２１と第２光学層２２と第３光学層２３とに用いる樹脂の組合せとして、４種類の構成の光学シート２０を実際に作製して、映像源１１を白色で表示したときに色にじみを目視観察した。この観察結果を、上記指標Δνｄの計算値と共に図７に示す。
図７は、４種類の構成の光学シート２０の観察結果と指標Δνｄの計算値とを示す図である。
構成１のΔνｄ＝８．１５０５の構成では、色にじみがわずかではあるが残っていた。
From the five types of resins shown in FIG. 6, an
FIG. 7 is a diagram showing observation results of the
In the configuration of Δν d = 8.1505 in
これに対して、構成３のΔνｄ＝１２．１１５４では、色にじみは、確認できなかった。また、この構成３よりもΔνｄが大きい値となる構成２及び構成４についても、色にじみは、確認されなかった。
よって、Δνｄ≧１０を満たせば、色にじみを抑えることができる。本実施形態の光学シート２０では、図７中の構成２から構成４の樹脂構成を採用しており、色にじみを抑えた映像を観察可能である。
On the other hand, in Δν d = 12.1154 of the configuration 3, no color bleeding could be confirmed. Further, no color bleeding was confirmed in the
Therefore, if Δν d ≧ 10 is satisfied, color bleeding can be suppressed. The
なお、ここでは、Δνｄの上限を規定していないが、これは以下の理由による。
ここで提案している指標Δνｄは、本発明独自の指標であるが、アッベ数の考え方に似た値である。アッベ数は、以下の式により表すことができる。
アッベ数νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
本発明では、このアッベ数の概念をさらに発展させて、高屈折率光学層と低屈折率光学層との間の屈折率比に着目し、この屈折率比を用いてアッベ数に近い計算式によって指標Δνｄを求めている。
アッベ数が大きいと分散が小さいことを示し、分散は小さければ小さいほどよく、よって、単一素材の光学部材において色にじみを抑制する場合には、アッベ数の上限については規定する必要はない。
これと同様に、本発明の指標Δνｄについても、その数値が大きくなるほど、光学シート２０全体としての色分散が小さいことを表すこととなるので、この指標Δνｄの値が大きければ大きいほど望ましい。よって、色にじみを低減するためには、下限のみ規定すればよい。
Although the upper limit of Δν d is not specified here, this is due to the following reasons.
The index Δν d proposed here is an index unique to the present invention, but is a value similar to the concept of Abbe number. The Abbe number can be expressed by the following formula.
Abbe number ν d = (n d -1) / (n F −n C )
In the present invention, the concept of Abbe number is further developed to focus on the refractive index ratio between the high refractive index optical layer and the low refractive index optical layer, and a calculation formula close to the Abbe number is used using this refractive index ratio. The index Δν d is obtained by.
A large Abbe number indicates a small dispersion, and a smaller dispersion is better. Therefore, when suppressing color bleeding in an optical member made of a single material, it is not necessary to specify an upper limit of the Abbe number.
Similarly, as for the index Δν d of the present invention, the larger the value, the smaller the color dispersion of the
また、単位形状２１ａのＸＹ断面における断面形状が円弧状に形成されている場合、図２（ｃ）に示すように、第１光学層２１に形成される単位形状２１ａの左右方向（Ｘ方向）における配列ピッチをＰ１とし、単位形状２１ａのＸＹ断面における円弧状の断面形状の曲率半径をＲ１としたときに、単位形状２１ａは、０．０５≦Ｐ１／Ｒ１≦１．０の範囲で形成されるのが望ましい。
また同様に、単位形状２３ａのＹＺ断面における断面形状が円弧状に形成されている場合、図２（ｄ）に示すように、第３光学層２３に形成される単位形状２３ａの鉛直方向（Ｚ方向）における配列ピッチをＰ２とし、単位形状２３ａのＹＺ断面における円弧状の断面形状の曲率半径をＲ２としたときに、単位形状２３ａは、０．０５≦Ｐ２／Ｒ２≦１．０の範囲で形成されるのが望ましい。
When the cross-sectional shape of the
Similarly, when the cross-sectional shape of the
このように単位形状２１ａ及び単位形状２３ａの配列ピッチＰ１，Ｐ２及び曲率半径Ｒ１，Ｒ２を上述の範囲で形成することによって、表示装置１は、映像源１１から出射された映像光を効率よく均等に上下方向及び左右方向に微少に拡散させることができる。
なお、本実施形態の光学シート２０は、単位形状２１ａと単位形状２３ａとは、その断面形状が同じ形状であり、Ｐ１＝Ｐ２、Ｒ１＝Ｒ２となるように形成されている。
By forming the array pitches P1 and P2 and the radii of curvature R1 and R2 of the
The
また、本実施形態では、単位形状２１ａの配列ピッチＰ１及び単位形状２３ａの配列ピッチＰ２は、それぞれ、０．１ｍｍ≦Ｐ１≦０．５ｍｍ、０．１≦Ｐ１≦０．５ｍｍを満たすことが好ましい。仮に、配列ピッチＰ１，Ｐ２が０．１ｍｍ未満であると、このような寸法の単位形状２１ａ，２３ａ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り、回折光の影響によって映像が不鮮明に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、隣り合う単位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。
Further, in the present embodiment, it is preferable that the arrangement pitch P1 of the
さらに、本実施形態の光学シート２０は、第１光学層２１の映像源側（背面側、＋Ｙ側）に、反射抑制層２４が設けられている。
この反射抑制層２４は、レンズ１２の映像源側に設けられた反射抑制層１２ａと同様に、例えば、汎用の反射防止機能を有する材料（例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ素系光学用コーティング剤等）を所定の膜厚でコーティングする等により設けてもよい。また、映像源１１が表示装置に固定され、着脱不可能である場合等には、光の波長より小さなピッチで形成された微小な凹凸形状を有するモスアイ構造を光の入射側の面に有することにより反射抑制機能を奏する層を光学シート２０の映像源側に一体に積層して設けてもよい。
Further, the
Similar to the
反射抑制層２４を光学シート２０の映像源側に設けることにより、光学シート２０に入射する光が光学シート２０の映像源側の面で反射して映像源１１側へ向かうことによる映像の明るさの低下を抑制できる。
また、反射抑制層２４を光学シート２０の映像源側に設けることにより、光学シート２０に入射する光が光学シート２０の映像源側の面で反射して映像源１１側へ向かい、映像源１１の表示面１１ａで再度反射する等により迷光となることを抑制し、映像のコントラスト向上を図ることができる。
By providing the
Further, by providing the
なお、反射抑制層２４は、さらに、光学シート２０の観察者側（−Ｙ側）の面に設けてもよい。この位置にさらに反射抑制層２４を設けることにより、光学シート２０から映像光が出射する際に、光学シート２０と空気との界面で反射し、光学シート２０内で迷光となることを抑制でき、映像のコントラスト等を向上できる。
また、光学シート２０の映像源側（＋Ｙ側）の面に、ハードコート機能や、防汚機能等を有する層を設けてもよい。このような層を設けることにより、映像源１１が筐体３０に着脱可能である場合に、映像源１１を筐体３０から外したときに、光学シート２０が傷ついたり、汚れが付着したりして、映像の視認の妨げになることを抑制できる。
The
Further, a layer having a hard coat function, an antifouling function, or the like may be provided on the surface of the
本実施形態の表示装置１は、Ｙ方向における映像源１１の表示面１１ａから光学シート２０の映像源側（−Ｙ側）の面までの距離Ｄ１が、映像源１１の画素領域Ｇ１の配列ピッチの寸法ｄ（画素領域Ｇ１の２つの配列方向において配列ピッチが異なる場合は、小さい方の配列ピッチとする）の１００倍以上である。仮に、距離Ｄ１が、寸法ｄの１００倍未満であると、画素領域Ｇ１によるモアレが視認されたり、非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域が目立って観察されやすくなるため、好ましくない。
一般的に、表示装置１に用いられる映像源１１の画素領域Ｇ１の配列ピッチｄは、４００〜５００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）である。本実施形態では、例えば、映像源１１の画素領域Ｇ１の配列ピッチｄは、ｄ＝０．０５０８ｍｍ（５００ｐｐｉ）であり、映像源１１の表示面１１ａから光学シート２０の映像源側（−Ｙ側）の面までのＹ方向における距離Ｄ１は、５．０８ｍｍである。
In the
Generally, the array pitch d of the pixel region G1 of the
また、本実施形態の表示装置１は、上述のように、レンズ１２よりも映像源側（＋Ｙ側）に光学シート２０が位置するので、映像源１１が筐体３０に着脱可能である表示装置１において映像源１１を筐体３０から外した場合等に、筐体内に侵入した埃やゴミ等の異物によってレンズ１２が破損したり汚れたりすることがない。また、光学シート２０の映像源側が異物等で汚れた場合にも、単位形状を傷つけることなく、ふき取ることが可能である。
また、特に、モスアイ構造を有する反射抑制層に関しては、高い反射抑制効果を有しているが、破損しやすいために観察者の指等が触れない位置に設けることが重要となる。本実施形態の表示装置１では、レンズ１２よりも映像源側（＋Ｙ側）に光学シート２０が位置するので、そのような反射抑制層を光学シート２０の観察者側やレンズ１２の映像源側等に設けることができ、より高い反射抑制効果が得られ、映像のコントラストや明るさの向上を図ることができる。
Further, in the
Further, in particular, the reflection suppression layer having a moth-eye structure has a high reflection suppression effect, but it is easily damaged, so it is important to provide it at a position where the observer's finger or the like does not touch. In the
次に、映像源１１から出射された映像光Ｌが観察者の眼Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）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（２０Ａ，２０Ｂ）の映像源側（＋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との界面の単位形状２１ａによって、左右方向（Ｘ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及び第３光学層２３との界面に形成された単位形状２３ａによって、鉛直方向（Ｚ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。
光学シート２０を透過した映像光Ｌは、レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）へ入射する。そして、レンズ１２により、映像光Ｌが拡大され、観察者側（−Ｙ側）へ出射する。
Next, the operation until the image light L emitted from the
As shown in FIG. 1, the image light L emitted from the
The image light L transmitted through the second
The image light L transmitted through the
映像光Ｌは、光学シート２０により左右方向及び鉛直方向に微少に拡散させられる。そのため、レンズ１２により画像が拡大されても、観察者の眼Ｅによって視認される画像には、図４に示すように、比較例の表示装置５の場合に比して（図５（ｂ）参照）、映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ってしまうこと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。
しかも、上述のように、映像源１１と光学シート２０との間には、十分な距離Ｄ１が設けられているので、映像光を適度に拡散させて非映像領域Ｆ２が目立って観察されることを抑制でき、かつ、画素領域Ｇ１及び非画素領域Ｇ２によるモアレ等の発生も十分抑制できる。
The image light L is slightly diffused in the left-right direction and the vertical direction by the
Moreover, as described above, since a sufficient distance D1 is provided between the
また、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。 Further, by combining the resins so as to satisfy the index Δν d ≧ 10, it is possible to observe a good image in which color bleeding (color spots) is suppressed.
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に設けられた各単位形状２１ａ、単位形状２３ａは、互いに同じ形状に形成されているため、まず、この凸状の単位形状に対応する凹形状が設けられた金型を使用して、単位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、単位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、単位形状２１ａ及び単位形状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。
Next, a method of manufacturing the
As described above, since the unit shapes 21a and the unit shapes 23a provided on the first
Then, the sheet-shaped member having the unit shape formed is cut into predetermined dimensions to obtain the first
When the
続いて、第１光学層２１の単位形状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の単位形状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、単位形状２１ａの延在方向と単位形状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。
これにより、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が順次積層された状態となる。さらに、第１光学層２１の表面（第２光学層２２側とは反対側の面）に、反射抑制層２４を設けることにより、光学シート２０が完成する。
Subsequently, a resin forming the second
As a result, the first
以上より、本実施形態の表示装置１は、映像源１１とレンズ１２との間に、少なくとも２層以上の光学層を有し、各光学層間の界面に単位形状２１ａ，２３ａが複数形成された光学シート２０を備え、単位形状２１ａ，２３ａが界面に形成された隣接する光学層の屈折率差Δｎ１，Δｎ２が、それぞれ０．００５≦Δｎ１≦０．１、０．００５≦Δｎ２≦０．１を満たし、映像源１１の表示面１１ａから光学シート２０の映像源側（＋Ｙ側）の面までの距離Ｄ１は、画素領域Ｇ１の配列ピッチｄの１００倍以上である。これにより、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光Ｌを微少に拡散することができ、観察者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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。
From the above, the
また、本実施形態の表示装置１は、上述のように、レンズ１２よりも映像源側（＋Ｙ側）に光学シート２０が位置するので、映像源１１が表示装置１（筐体３０）から外された状態であったとしても、侵入した埃やごみ等の異物からレンズ１２を保護することができ、異物によってレンズ１２が破損したり汚れたりするがなく、光学シート２０の映像源側表面が汚れたり曇ったりした場合等も、単位形状を傷つけることなく、ふき取ることが可能である。
また、本実施形態の表示装置１は、映像源１１と光学シート２０とがＹ方向において一体となって移動可能であり、Ｙ方向においてピント調整の等のために映像源１１を動かした場合にも、映像源１１と光学シート２０との間の距離Ｄ１を一定としたままＹ方向に移動可能である。したがって、非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２が観察者に視認されることを抑制する光学シート２０の拡散効果を維持したままピント調整作業を行うことができる。
また、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０の映像源側（入光側、＋Ｙ側）の面に反射抑制層２４を備え、レンズ１２の映像源側の面に反射抑制層１２ａを備えているので、迷光を抑制し、映像の明るさやコントラストを向上できる。
Further, in the
Further, in the
Further, the
また、本実施形態の表示装置１は、単位形状２１ａが、凸状であって、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（第１の方向）に延在し、シート面内のＺ方向に直交するＸ方向（第２の方向）に配列され、光学シート２０の厚み方向及び配列方向に平行な断面（ＸＹ面）における断面形状が略円弧状に形成されている。同様に、単位形状２３ａが、凸状であって、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方向に延在し、シート面内のＸ方向に直交するＺ方向に配列され、光学シート２０の厚み方向及び配列方向に平行な断面（ＹＺ面）における断面形状が円弧状に形成されている。これにより、表示装置１は、単位形状２１ａ，２３ａを通過する映像光を効率よく均等に拡散させることができる。
Further, in the
また、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０に入射角度０で入射した透過光における半値角αが０．０５°≦α≦０．２°を満たし、最大輝度が１／２０となる光学シート２０の拡散角βが、β≦５×αを満たすようにして形成されている。これにより、映像源１１から出射した映像光Ｌを微少に拡散することができ、観察者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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制する効果を高めることができる。
Further, in the
さらに、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０が３層以上の光学層を有しており、隣り合う光学層間の各界面に設けられた単位形状２１ａ及び単位形状２３ａのシート面内における延在方向（Ｚ方向、Ｘ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（左右方向及び鉛直方向）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。
Further, in the
さらにまた、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。 Furthermore, by combining the resins so as to satisfy the index Δν d ≧ 10, it is possible to observe a good image in which color bleeding (color spots) is suppressed.
なお、第１光学層２１の単位形状２１ａ及び第３光学層２３の単位形状２３ａの各配列方向や、各配列方向及び光学シート２０の厚み方向に沿った断面での単位形状２１ａ，２３ａの断面形状に関しては、上述の例に限らず、適宜変更してよい。
以下に、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の他の形態について説明する。
It should be noted that the cross sections of the unit shapes 21a and 23a in the respective arrangement directions of the
Hereinafter, other embodiments of the
例えば、光学シート２０は、単位形状２１ａの延在方向が鉛直方向（Ｚ方向）であり、単位形状２３ａの延在方向が左右方向（Ｘ方向）であり、これらが直交する例を説明したが、光学シート２０の単位形状２１ａの延在方向が、左右方向に対して４５°傾斜した方向（上下方向に対して４５°傾斜）であり、単位形状２３ａの延在方向が、左右方向に対して−４５°に傾斜した方向であり、Ｙ方向から見て、単位形状２１ａの延在方向と単位形状２３ａの延在方向とが交差（この場合は、直交）する形態としてもよい。
For example, in the
また、光学シート２０の単位形状２１ａの延在方向が鉛直方向（Ｚ方向）に対して傾斜する角度、及び、単位形状２３ａの延在方向が左右方向（Ｘ方向）に対して傾斜する角度は、上記の４５°に限らず、例えば、１５°や３０°等としてもよく、映像源１１の画素の配列や所望する光学性能等に応じて、各単位形状の延在方向を適宜設定してよい。これにより、非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２を目立たせなくする効果をさらに高めることができる。
また、一方の単位形状の延在方向が、他方の単位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。このような形態としても、非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２を目立たせなくする効果をさらに高めることができる。
Further, the angle at which the extending direction of the
Further, the extending direction of one unit shape may intersect with the extending direction of the other unit shape at an angle other than orthogonal. Even in such a form, the effect of making the non-image region F2 caused by the non-pixel region G2 inconspicuous can be further enhanced.
図８及び図９は、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の他の形態の詳細を説明する図である。
図８（ａ）は、他の形態の光学シート２０の斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のｂ−ｂ断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）のｃ−ｃ断面図である。図９（ａ）は、図８（ｂ）のａ部詳細を示す図であり、図９（ｂ）は、図８（ｃ）のｂ部詳細を示す図である。
図８，図９に示す他の形態の光学シート２０を含め以下に示す光学シート２０の他の形態に関して、上述の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、適宜重複する説明を省略する。また、図８及び図９を含め以下に示す光学シート２０の他の形態を示す図面について、理解を容易にするために、反射抑制層２４を備えない形態を示しているが、適宜、第１光学層２１の映像源側（背面側、＋Ｙ側）に前述のような反射抑制層２４を設けてもよい。
図８及び図９に示すｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに直交し、ｙ方向は、Ｙ方向と平行である。また、ｘ方向は、Ｘ方向に対して４５°をなし、ｚ方向は、Ｚ方向に対して４５°をなしている。
8 and 9 are views for explaining details of other embodiments of the
FIG. 8A is a perspective view of the
With respect to the other forms of the
The x-direction, y-direction, and z-direction shown in FIGS. 8 and 9 are orthogonal to each other, and the y-direction is parallel to the Y-direction. Further, the x direction is 45 ° with respect to the X direction, and the z direction is 45 ° with respect to the Z direction.
図８及び図９に示す光学シート２０において、第１光学層２１の観察者側（−ｙ側、−Ｙ側）の面に形成される単位形状２１ａは、図８（ａ），（ｂ）に示すように、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°傾斜したｘ方向に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５°傾斜したｚ方向に複数配列されている。第３光学層２３の映像源側（＋ｙ側、＋Ｙ側）の面に形成される単位形状２３ａは、図８（ａ），（ｃ）に示すように、第３光学層２３の映像源側の面に沿うようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５°傾斜したｚ方向に延在し、左右方向（Ｘ方向）に対して４５°傾斜したｘ方向に複数配列されている。
単位形状２１ａの延在方向（ｘ方向）と単位形状２３ａの延在方向（ｚ方向）とは、交差（直交）しており、単位形状２１ａの配列方向（ｚ方向）と単位形状２３ａの配列方向（ｘ方向）とは、交差（直交）している。
In the
The extending direction (x direction) of the
また、この単位形状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。同様に、単位形状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。
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。
Further, the
Here, the substantially triangular shape is not only a triangular shape including an isosceles triangle or an equilateral triangle, but also a shape in which the top of the triangular shape is chamfered to a curved surface or a plane, or a triangular slope is slightly curved. It also includes the shape and the like.
図８及び図９では、単位形状２１ａ，２３ａは、それぞれ、光学シート２０の厚み方向に平行であって、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例を示している。また、単位形状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９（ａ）に示すように、単位形状２１ａのｚ方向における配列ピッチをＰ１とし、単位形状２１ａの頂角をθ１とし、図９（ｂ）に示すように、単位形状２３ａのｘ方向における配列ピッチをＰ２とし、単位形状２３ａの頂角をθ２とする。配列ピッチＰ１，Ｐ２、頂角θ１，θ２は、例えば、Ｐ１＝Ｐ２＝０．２ｍｍ、θ１＝θ２＝１７５°である。
8 and 9 show an example in which the unit shapes 21a and 23a are parallel to the thickness direction of the
As shown in FIG. 9A, the arrangement pitch of the
図８及び図９に示す光学シート２０では、単位形状２１ａ，２３ａの配列ピッチＰ１，Ｐ２は、それぞれ０．１ｍｍ≦Ｐ１≦０．５ｍｍ、０．１ｍｍ≦Ｐ２≦０．５ｍｍを満たすことが望ましい。仮に、配列ピッチＰ１，Ｐ２が０．１ｍｍ未満であると、このような寸法の単位形状２１ａ，２３ａ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り、回折光の影響によって映像が不鮮明に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、隣り合う単位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。
In the
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やすくなる傾向がある。
そのため、上述のように、各単位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、単位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観察者に視認させることができる。
To the human eye, a line extending in the left-right direction (X direction) tends to be easier to see than a line inclined in the left-right direction or a line extending in the vertical direction (Z direction). ..
Therefore, as described above, by inclining the extending direction of each unit shape with respect to the left-right direction, the
図８及び図９に示す光学シート２０は、第１光学層２１と第２光学層２２との屈折率差Δｎ１、及び、第２光学層２２と第３屈折率層との屈折率差Δｎ２が、前述の実施形態と同じ範囲であることが好ましい。
図８及び図９に示す光学シート２０は、映像源１１の画素領域Ｇ１の配列ピッチをｄとし、映像源１１の表示面１１ａから表示装置１を装着する観察者の眼Ｅ（この表示装置１において想定される観察者の眼Ｅの位置）がまでの距離をＤ２（図１参照）としたときに、入射角度０°で映像源側から入射して観察者側から出射した透過光の最大輝度が１／１０となる拡散角γが、以下の式（１）を満たすように形成されている。また、入射角度０°で映像源側から入射して観察者側から出射した透過光の半値角αが、以下の式（２）を満たすようにして形成されていることがより好ましい。
式（１） ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）≦γ≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）
式（２） ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）≦α≦３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）
The
In the
Equation (1) arctan (d / D2) ≤ γ ≤ 3 × arctan (d / D2)
Equation (2) arctan (d / D2) ≤ α ≤ 3 × arctan (d / D2)
図１０は、図８及び図９に示す他の形態の光学シート２０の輝度と拡散角との関係を示す図である。
図８及び図９に示す光学シート２０の輝度と拡散角との関係は、図１０（ａ）に示すように、略三角形状に形成された単位形状の斜面に対応して２つのピークを有した波形や、図１０（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１０（ａ）に示すように、２つのピークの中心となる位置（図１０（ａ）中の輝度の軸線、図１０（ｂ）においては幅の広いピークの中心位置（図１０（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、透過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、この光学シート２０の半値角αは、２つのピークの中心となる位置（図１０（ａ）中の輝度の軸線、図１０（ｂ）においては幅の広いピークの中心位置（図１０（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。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the brightness and the diffusion angle of the
As shown in FIG. 10A, the relationship between the brightness and the diffusion angle of the
Further, the half-value angle α of the
仮に、拡散角γがａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）未満である場合、光学シート２０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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立って観察されるので望ましくない。また、拡散角γが３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）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／Ｄ２）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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立って視認されやすくなるので望ましくない。また、半値角αが３×ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｄ２）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、映像がぼやけてしまい、映像の鮮明さが低下してしまうので望ましくない。
If the diffusion angle γ is less than arctan (d / D2), the range in which the light is diffused by the
Further, even if the half-value angle α is less than arctan (d / D2), the range in which the light is diffused by the optical sheet becomes too narrow as in the case of the diffusion angle γ, and the non-pixel region G2 becomes. It is not desirable because the non-image area F2 that causes the problem is conspicuously visible. Further, when the half-value angle α is larger than 3 × arctan (d / D2), the diffusion range of the image light becomes too wide as in the case of the diffusion angle γ, and the image becomes blurred and the image becomes blurred. It is not desirable because it reduces the sharpness of.
また、仮に、第１光学層２１と第２光学層２２との屈折率差Δｎ１、及び、第２光学層２２と第３光学層２３との屈折率差Δｎ２が０．１よりも大きい場合、上述の式（１）及び式（２）を満たすように、各単位形状を扁平状に形成する必要性が生じてしまい、そのような単位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、この図８及び図９に示す他の形態の光学シート２０においては、製造をより容易にするとともに、非映像領域Ｆ２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、屈折率差Δｎ１，Δｎ２は、０．０５であることがより望ましい。
Further, if the refractive index difference Δn1 between the first
The
また、上述の説明及び図８，図９では、単位形状２１ａ，２３ａは、光学シート２０の厚み方向に平行であって、その単位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く、単位形状２１ａ，２３ａについては、以下に示すような形態としてもよい。
Further, in the above description and FIGS. 8 and 9, the unit shapes 21a and 23a are parallel to the thickness direction of the
図１１は、図８及び図９に示す光学シート２０に設けられる単位形状２１ａの別の形態を示す図である。図１１の各図は、それぞれ図９（ａ）に対応する図である。なお、図１１は、第１光学層２１の単位形状２１ａの別の形態について図示するが、第３光学層２３の単位形状２３ａについても同様である。
例えば、図１１（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により形成される形態としてもよいし、図１１（ｂ）に示すように、三角形状の頂部が平坦面Ｓ２により形成される形態としてもよい。
また、図１１（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により形成されるようにしてもよい。
各単位形状を上述のような形態とした光学シートは、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。
FIG. 11 is a diagram showing another form of the
For example, as shown in FIG. 11 (a), the triangular top in the same cross section may be formed by the curved surface S1, or as shown in FIG. 11 (b), the triangular top may be a flat surface S2. It may be a form formed by.
Further, as shown in FIG. 11C, the triangular slope in the same cross section may be formed by curved surfaces S3 and S4 that are slightly curved instead of a flat surface.
An optical sheet having each unit shape as described above can have the same effect as the optical sheet shown in FIG.
図１２は、図８及び図９に示す光学シート２０の別の形態を説明する図である。図１２（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１２（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。
前述の図８及び図９では、単位形状２１ａ，２３ａは、その断面形状が略三角形状（プリズム形状）であり、単位形状２１ａが、左右方向（Ｘ方向）に対して４５°傾斜したｘ方向に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５°傾斜したｚ方向に複数配列され、単位形状２３ａが、鉛直方向（Ｚ方向）に対して４５°傾斜したｚ方向に延在し、左右方向（Ｘ方向）に対して４５°傾斜したｘ方向に複数配列される光学シートを示したが、これに限定されるものでない。
FIG. 12 is a diagram illustrating another form of the
In FIGS. 8 and 9 described above, the unit shapes 21a and 23a have a substantially triangular cross-sectional shape (prism shape), and the
例えば、図８及び図９に示す光学シート２０は、単位形状２１ａが、図１２（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、単位形状２３ａが、図１２（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。
この図１２に示す光学シート２０において、第１光学層２１と第２光学層２２との屈折率差Δｎ１、第２光学層２２と第３光学層２３との屈折率差Δｎ２は、前述の実施形態と同じ範囲であることが好ましい。
光学シート２０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４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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。
For example, in the
In the
Even if the
図１３は、図８及び図９に示す光学シート２０の別の形態を説明する図である。図１３（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１３（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１３（ｃ）は、第１光学層２１を観察者側（−Ｙ側）の面から見た斜視図である。
光学シート２０は、図１３に示すように、第１光学層２１及び第２光学層２２の２層から構成される形態とし、第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面に略四角錐形状の単位形状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１３に示す略四角錐形状の単位形状２１ａは、鉛直方向（Ｚ方向）及び左右方向（Ｘ方向）に対して傾斜（例えば、４５°傾斜）した方向に配列される形態としてもよい。
FIG. 13 is a diagram illustrating another form of the
As shown in FIG. 13, the
また、光学シート２０を、図１３に示すように、第１光学層２１及び第２光学層２２の２層から構成される形態とした場合であっても、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。
Further, as shown in FIG. 13, even when the
光学シート２０を図１３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４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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。また、上述の図２に示す光学シート２０や図８及び図９に示す光学シート２０等に比して層構成を減らすことができ、光学シート２０を薄型化したり、軽量化したりすることが可能となる。さらに、光学シート２０をより容易に安価に製造することも可能となる。
Even when the
図１４は、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の他の形態を説明する図である。図１４（ａ）は、光学シート２０の水平面（ＸＹ面）に平行な断面における断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のｂ部断面図である。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のｃ部詳細を示す図であり、図１４（ｄ）は、図１４（ｂ）のｄ部詳細を示す図である。
図１４に示す光学シート２０は、第１光学層２１及び第２光学層２２の界面に凸状の単位形状２１ａが複数形成され、第２光学層２２及び第３光学層２３の界面に凸状の単位形状２３ａが複数形成されている。
FIG. 14 is a diagram illustrating another embodiment of the
In the
第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面には、図１４（ａ）に示すように、単位形状２１ａと平坦部２１ｂとが交互に設けられている。この単位形状２１ａ及び平坦部２１ｂは、第１光学層２１の観察者側の面に沿うようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に延在し、左右方向（Ｘ方向）に複数配列されている。
また、第３光学層２３の映像源側（＋Ｙ側）の面は、図１４（ｂ）に示すように、単位形状２３ａと平坦部２３ｂとが交互に複数形成されている。この単位形状２３ａ及び平坦部２３ｂは、第３光学層２３の映像源側の面に沿うようにして、左右方向（Ｘ方向）に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に複数配列されている。
第３光学層２３に設けられた単位形状２３ａ及び平坦部２３ｂは、その延在方向（Ｘ方向）が、上述の第１光学層２１に設けられた単位形状２１ａ及び平坦部２１ｂの延在方向（Ｚ方向）と交差（直交）している。
As shown in FIG. 14A, the
Further, as shown in FIG. 14B, a plurality of unit shapes 23a and
The extending direction (X direction) of the
図１４に示す他の形態の光学シート２０において、単位形状２１ａは、図１４（ｃ）に示すように、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から凸となり、ＸＹ断面における断面形状が略円弧状になるように形成されている。ここで、略円弧状とは、真円の円弧だけでなく、楕円や長円等の一部を含む曲線状の形状を含むものをいう。
図１４に示す光学シート２０では、単位形状２１ａは、円弧状に形成されており、その曲率半径がＲ１であり、左右方向（Ｘ方向）における幅寸法がＷ１である。単位形状２１ａ（平坦部２１ｂ）の左右方向における配列ピッチはＰ１である。
In the
In the
同様に、単位形状２３ａは、図１４（ｄ）に示すように、第３光学層２３の映像源側の面（＋Ｙ側の面）から凸となり、ＹＺ断面における断面形状が略円弧状に形成されている。図１４に示す光学シート２０では、単位形状２３ａは、円弧状に形成されており、その曲率半径がＲ２であり、鉛直方向（Ｚ方向）における幅寸法はＷ２である。単位形状２３ａ（平坦部２３ｂ）の鉛直方向における配列ピッチは、Ｐ２である。
さらに、第１光学層２１及び第３光学層２３に設けられた各単位形状及び各平坦部は、それぞれ同等の寸法に形成されており、例えば、Ｗ１＝Ｗ２＝０．１ｍｍ、Ｐ１＝Ｐ２＝０．２４ｍｍ、Ｒ１＝Ｒ２＝０．５ｍｍである。
Similarly, as shown in FIG. 14D, the
Further, each unit shape and each flat portion provided on the first
図１４に示す光学シート２０では、単位形状２１ａの配列ピッチＰ１及び単位形状２３ａの配列ピッチＰ２は、０．１ｍｍ≦Ｐ１≦０．５ｍｍ、０．１ｍｍ≦Ｐ２≦０．５ｍｍを満たすことが好ましい。
仮に、配列ピッチＰ１，Ｐ２が０．１ｍｍ未満である場合、単位形状の配置間隔が細かくなりすぎてしまい、回折光の影響が大きくなり、映像が不鮮明になるので望ましくない。また、単位形状の製造も困難となる。
また、仮に、Ｐ１、Ｐ２が０．５ｍｍよりも大きい場合、単位形状２１ａ，２３ａの配置間隔が粗くなりすぎてしまい、観察者に非映像領域Ｆ２が視認されやすくなるため望ましくない。
また、図１４に示す光学シート２０において、第１光学層２１と第２光学層２２との屈折率差Δｎ１、第２光学層２２と第３光学層２３との屈折率差Δｎ２は、前述の実施形態と同じ範囲であることが好ましい。
In the
If the arrangement pitches P1 and P2 are less than 0.1 mm, the arrangement intervals of the unit shapes become too fine, the influence of the diffracted light becomes large, and the image becomes unclear, which is not desirable. In addition, it becomes difficult to manufacture a unit shape.
Further, if P1 and P2 are larger than 0.5 mm, the arrangement interval of the unit shapes 21a and 23a becomes too coarse, and the non-image area F2 is easily visually recognized by the observer, which is not desirable.
Further, in the
図１４に示す光学シート２０は、映像源１１から出射され、光学シート２０の映像源側の面から入射した光のうち、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光を直接観察者側に出射させるとともに、単位形状２１ａに入射した光を左右方向へ拡散させ、また、単位形状２３ａに入射した光を鉛直方向に拡散させて、レンズ１２側へ出射させることができる。
これにより、表示装置１は、観察者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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ってしまうことを抑制することができる。特に、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光は、ほとんど拡散されないため、このような形態とすることにより、観察者に届く映像光をより鮮明に表示することができる。
The
As a result, the
図１５は、図１４に示す他の形態の光学シート２０の輝度と拡散角との関係を示す図である。
上述の効果を効果的に奏するために、図１４に示す光学シート２０は、図１５（ａ）に示すように、映像源側から入射角度０°で入射して観察者側から出射した透過光の左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲において、光の輝度が最大輝度に近い状態であるとともに、同拡散角が０．１°以上０．３°以下と、−０．３°以上−０．１°以下との範囲においても所定の輝度を維持するようにして形成される。
具体的には、左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲の透過光量が、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上となり、また、左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．３°以上０．３°以下の範囲の透過光量が、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の９５％以上となるように形成されている。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the brightness and the diffusion angle of the
In order to effectively exert the above-mentioned effect, as shown in FIG. 15A, the
Specifically, the amount of transmitted light in the range where the diffusion angles in the left-right direction and the vertical direction are −0.1 ° or more and 0.1 ° or less is 30% or more of the total amount of transmitted light transmitted through the
さらに、図１４に示す光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が０．１°以上０．３°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上となり、拡散角が−０．３°以上−０．１°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上となるように形成されている。
ここで、光学シート２０の拡散角とは、光の輝度が最大値となる光学シート２０のシート面の観察位置から、画面左右方向及び画面上下方向における観察角度をいう。
Further, the amount of transmitted light in the range where the diffusion angle of the
Here, the diffusion angle of the
このように、図１４に示す光学シート２０の特定の拡散角の範囲における透過光量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のうち、平坦部２１ｂ，２３ｂに入射した光をほとんど拡散させることなく透過させるとともに、単位形状２１ａ，２３ａに入射した光を鉛直方向や左右方向に微少に拡散させることができる。
これにより、表示装置１は、観察者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Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ってしまうことを抑制することができる。特に、平坦部２１ｂ，２３ｂを透過した光はほとんど拡散されないため、このような光学シート２０を用いることにより、より鮮明な映像を観察者に届けることができ、映像のぼやけが生じてしまうことを極力抑制することができる。
In this way, by defining the amount of transmitted light in the range of the specific diffusion angle of the
As a result, the
仮に、拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、図１４に示す光学シート２０を透過する全透過光量の３０％未満となる場合、観察者側に届く光量が少なくなりすぎてしまい、映像の鮮明さが失われ、ぼやけてしまうので望ましくない。
また、拡散角が−０．３°以上０．３°以下における透過光量が、図１４に示す光学シート２０を透過する全透過光量の９５％未満となる場合、観察者側に届く映像の光量が少なくなりすぎてしまい、映像が暗くなってしまうので望ましくない。
さらに、拡散角が０．１°以上０．３°以下における透過光量と、拡散角が−０．３°以上−０．１°以下における透過光量とが、それぞれ図１４に示す光学シート２０を透過する全透過光量の２０％未満となる場合、単位形状２１ａ，２３ａによる映像光の微少な拡散が少なくなりすぎてしまい、映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ちやすくなってしまうので望ましくない。
If the amount of transmitted light when the diffusion angle is −0.1 ° or more and 0.1 ° or less is less than 30% of the total amount of transmitted light transmitted through the
Further, when the amount of transmitted light when the diffusion angle is −0.3 ° or more and 0.3 ° or less is less than 95% of the total amount of transmitted light transmitted through the
Further, the amount of transmitted light when the diffusion angle is 0.1 ° or more and 0.3 ° or less and the amount of transmitted light when the diffusion angle is −0.3 ° or more and −0.1 ° or less are the
さらに、図１４に示す他の形態の光学シート２０では、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上であり、拡散角が０．５×ｓｉｎ−１（ｄ／Ｄ２）以上、５×ｓｉｎ−１（ｄ／Ｄ２）以下の範囲の透過光量が、全透過光量の２０％以上であり、拡散角が−５×ｓｉｎ−１（ｄ／Ｄ２）以上、−０．５×ｓｉｎ−１（ｄ／Ｄ２）以下の範囲の透過光量が、全透過光量の２０％以上である場合においても、上述と同様の効果を奏することができる。
すなわち、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光を鉛直方向や左右方向に微少に拡散することができ、観察者にぼやけの少ない鮮明な映像を表示するとともに、映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。また、表示装置１の仕様（画素の配列ピッチｄや、観察者の眼Ｅと表示面１１ａとの距離Ｄ２）に合わせて、適宜、特定の拡散角の範囲を規定することができるので、より効率よく鮮明な映像の表示と、非映像領域Ｆ２の視認の抑制とを実現することができる。
Further, in the
That is, the
図１６、図１７、図１８は、図１４に示す光学シート２０の別の形態を説明する図である。図１６（ａ）、図１７（ａ）、図１８（ａ）は、それぞれ図１４（ａ）に対応する図であり、また、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）、図１８（ｂ）は、それぞれ図１４（ｂ）に対応する図である。
図１４に示す他の形態の光学シート２０において、単位形状２１ａは、例えば、図１６に示すように、第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面から凸となり、ＸＹ断面における断面形状が三角形状に形成され、単位形状２３ａが、第３光学層２３の映像源側（＋Ｙ側）の面から凸となり、ＹＺ断面における断面形状が三角形状である形態としてもよい。
16, 17, and 18 are views for explaining another form of the
In the
また、単位形状２１ａ，２３ａは、凸状ではなく、凹状であってもよい。
例えば、図１７に示すように、単位形状２１ａは、第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面から窪んだ凹状であり、そのＸＹ断面における断面形状は、円弧状に形成された２つの凸面が左右方向において互いに対向する形態としてもよい。
同様に、単位形状２３ａは、第３光学層２３の映像源側（＋Ｙ側）の面から窪んだ凹状であり、そのＸＹ断面における断面形状は、円弧状に形成された２つの凸面が鉛直方向において互いに対向する形態としてもよい。
Further, the unit shapes 21a and 23a may be concave instead of convex.
For example, as shown in FIG. 17, the
Similarly, the
さらに、図１８に示すように、ＸＹ断面における断面形状が三角形状であって、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から窪んだ凹状である単位形状２１ａと、ＹＺ断面における断面形状が三角形状であって、第３光学層２３の映像源側の面（＋Ｙ側の面）から窪んだ凹状である単位形状２３ａを備える形態としてもよい。
上述のような凸状又は凹状の形態としても、表示装置１は、映像源１１から出射された光のうち、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光をほとんど拡散させることなく観察者側に出射させるとともに、単位形状２１ａに入射した光を左右方向へ微少に拡散させ、また、単位形状２３ａに入射した光を鉛直方向に微少に拡散させて観察者側へ出射させることができる。
これにより、表示装置１は、観察者にぼやけの少ない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Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２が目立って観察されることを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 18, the
Even in the convex or concave form as described above, the
As a result, the
図１９は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１の他の形態を説明する図である。
図１９に示すように、光学シート２０をレンズ１２よりも観察者側（−Ｙ側）に配置してもよい。このような配置を採用しても、表示装置１は、観察者にぼやけの少ない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Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２が目立って観察されることを抑制することができる。
光学シート２０を、図１９に示すように、レンズ１２よりも観察者側（−Ｙ側）に配置した場合であっても、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。
FIG. 19 is a diagram illustrating another embodiment of the head-mounted
As shown in FIG. 19, the
As shown in FIG. 19, even when the
（変形形態）
以上説明した実施形態等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。
(Transformed form)
Various modifications and changes are possible without being limited to the embodiments described above, and these are also within the scope of the present invention.
（１）実施形態において、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例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、第１光学層２１と第３光学層２３とは、異なる材料で構成してもよい。その場合においても、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。
(1) In the embodiment, the first
（２）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つの光学層が順次、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、所望する光学性能等に応じて、第１光学層２１及び第２光学層２２の２層が積層された形態としてもよく、また、４層以上の光学層を備える形態としてもよい。その場合においても、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。
(2) In the embodiment, the
For example, the
（３）実施形態において、光学シート２０の隣り合う光学層の界面には、単位形状２１ａ，２３ａ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。
図２０は、変形形態の光学シート１２０を説明する図である。
例えば、図２０に示すように、光学シート１２０を第１光学層１２１及び第２光学層１２２の２層構造とし、第１光学層１２１及び第２光学層１２２間に微細な単位形状がランダムに設けられ、界面が粗面状となり単位形状１２１ａを形成する形態としてもよい。
このような形態としても、映像源１１から出射した映像光を光学シート１２０により微少に拡散することができ、表示装置１において、映像源１１の非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２を目立たなくすることができる。また、この場合、上述の実施形態の表示装置１に用いられる図２等に示す光学シート２０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。さらに、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。
(3) In the embodiment, an example is shown in which unit shapes 21a and 23a are formed at the interface between adjacent optical layers of the
FIG. 20 is a diagram illustrating a modified form of the
For example, as shown in FIG. 20, the
Even in such a form, the image light emitted from the
（４）実施形態において、光学シート２０は、保持部３２に保持される形態を示したがこれに限らず、例えば、映像源１１を保持する保持部３１の開口部３１１の観察者側等に開口部３１１を塞ぐように接合される形態等としてもよいし、レンズ１２を保持する保持部３３の開口部３３１の映像源側に開口部３３１を塞ぐように貼り付けられる形態としてもよい。
(4) In the embodiment, the
（５）実施形態において、光学シート２０は、映像源側（＋Ｙ側）に第１光学層２１が配置され、観察者側（−Ｙ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が映像源側に配置されるようにしてもよい。
(5) In the embodiment, the
（６）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を説明したが、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。
(6) In the embodiment, the
（７）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。また、指標Δνｄ≧１０を満たすように樹脂を組み合わせることにより、色にじみ（色斑）を抑えた良好な画像を観察可能である。
(7) In the embodiment, the second
（８）実施形態において、映像源１１は、表示装置１に予め固定され、着脱不可能である形態としてもよい。
(8) In the embodiment, the
なお、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、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。 The embodiments and modifications can be used in combination as appropriate, but detailed description thereof will be omitted. Further, the present invention is not limited to the embodiments described above.
１ 表示装置
５ 表示装置（従来）
１１ 映像源
１１ａ 表示面
１２ レンズ
１２Ａ レンズ
１２Ｂ レンズ
１２ａ 反射抑制層
２０ 光学シート
２０Ａ 光学シート
２０Ｂ 光学シート
２１ 第１光学層
２１ａ 単位形状
２１ｂ 平坦部
２２ 第２光学層
２３ 第３光学層
２３ａ 単位形状
２３ｂ 平坦部
２４ 反射抑制層
３０ 筐体
３１ 保持部
３２ 保持部
３３ 保持部
５１ 映像源（従来）
５２ レンズ（従来）
１２０ 光学シート
１２１ 第１光学層
１２１ａ 単位形状
１２２ 第２光学層
３１１ 開口部
３２１ 開口部
３３１ 開口部
1 Display device 5 Display device (conventional)
11
52 lens (conventional)
120
Claims (7)
複数の画素領域が配列され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、
前記映像源と前記レンズとの間、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層以上の光学層が積層され、隣接する前記光学層の間の界面に凸状又は凹状の単位形状が複数形成されており、
前記単位形状は、前記光学層の間において前記映像光を屈折させて拡散させる形状であり、
前記光学層は、屈折率が隣接する光学層よりも高い高屈折率光学層と、前記高屈折率光学層よりも屈折率の低い低屈折率光学層とにより構成されており、
前記高屈折率光学層のＦ線に対する屈折率をｎ１Ｆとし、
前記高屈折率光学層のｄ線に対する屈折率をｎ１ｄとし、
前記高屈折率光学層のＣ線に対する屈折率をｎ１Ｃとし、
前記低屈折率光学層のＦ線に対する屈折率をｎ２Ｆとし、
前記低屈折率光学層のｄ線に対する屈折率をｎ２ｄとし、
前記低屈折率光学層のＣ線に対する屈折率をｎ２Ｃとし、
Ｆ線における屈折率比をΔｎＦ＝ｎ１Ｆ／ｎ２Ｆとし、
ｄ線における屈折率比をΔｎｄ＝ｎ１ｄ／ｎ２ｄとし、
Ｃ線における屈折率比をΔｎＣ＝ｎ１Ｃ／ｎ２Ｃとし、
Δνｄ＝（Δｎｄ−１）／（ΔｎＦ−ΔｎＣ）と定義したとき、
Δνｄ≧１０を満たす表示装置。 It is a head-mounted display device.
An image source in which multiple pixel areas are arranged and emits image light,
A lens that magnifies the image light and emits it to the observer side.
An optical sheet arranged between the image source and the lens or on the observer side of the lens.
With
At least two or more optical layers are laminated on the optical sheet, and a plurality of convex or concave unit shapes are formed at the interface between the adjacent optical layers.
The unit shape is a shape that refracts and diffuses the image light between the optical layers.
The optical layer is composed of a high refractive index optical layer having a higher refractive index than an adjacent optical layer and a low refractive index optical layer having a lower refractive index than the high refractive index optical layer.
The refractive index of the high refractive index optical layer with respect to the F line is set to n 1F .
The refractive index of the high-refractive-index optical layer with respect to the d-line is n 1d .
The refractive index of the high refractive index optical layer with respect to C line is set to n 1C .
Let n 2F be the refractive index of the low refractive index optical layer with respect to the F line.
Let n 2d be the refractive index of the low refractive index optical layer with respect to the d line.
The refractive index of the low refractive index optical layer with respect to C line is set to n 2C .
The refractive index ratio in the F line is Δn F = n 1F / n 2F .
The refractive index ratio on the d line is Δn d = n 1d / n 2d .
The refractive index ratio on the C line is Δn C = n 1C / n 2C .
When Δν d = (Δn d -1) / (Δn F − Δn C ),
A display device that satisfies Δν d ≧ 10.
前記単位形状が形成された界面を介して互いに隣接する前記光学層の屈折率の差Δｎが、０．００５≦Δｎ≦０．１を満たすこと、
を特徴とする表示装置。 In the display device according to claim 1,
The difference Δn of the refractive indexes of the optical layers adjacent to each other through the interface on which the unit shape is formed satisfies 0.005 ≦ Δn ≦ 0.1.
A display device characterized by.
前記光学シートと前記映像源との間の距離は、前記画素領域の配列ピッチの１００倍以上であること、
を特徴とする表示装置。 In the display device according to claim 1 or 2.
The distance between the optical sheet and the image source shall be 100 times or more the array pitch of the pixel region.
A display device characterized by.
前記単位形状は、凸状であって、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円弧状に形成されていること、
を特徴とする表示装置。 In the display device according to any one of claims 1 to 3.
The unit shape is convex, extends in a first direction in the sheet surface orthogonal to the thickness direction of the optical sheet, and extends in a second direction orthogonal to the first direction in the sheet surface. The cross-sectional shape in the cross section parallel to the thickness direction of the optical sheet and parallel to the second direction is formed in a substantially arc shape.
A display device characterized by.
前記単位形状は、凸状であって、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。 In the display device according to any one of claims 1 to 3.
The unit shape is convex, extends in a first direction in the sheet surface orthogonal to the thickness direction of the optical sheet, and extends in a second direction orthogonal to the first direction in the sheet surface. The cross-sectional shape in the cross section parallel to the thickness direction of the optical sheet and parallel to the second direction is formed in a substantially triangular shape.
A display device characterized by.
前記単位形状は、凸状であって、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。 In the display device according to any one of claims 1 to 3.
The unit shape is convex and is formed in a substantially quadrangular pyramid shape arranged along a sheet surface orthogonal to the thickness direction of the optical sheet.
A display device characterized by.
前記光学シートは、３層以上の前記光学層を有し、隣接する前記光学層の間の各界面に設けられた前記単位形状のシート面方向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。 In the display device according to any one of claims 1 to 6,
The optical sheet has three or more layers of the optical layers, and the extending direction of the unit shape provided at each interface between the adjacent optical layers in the sheet surface direction is from the thickness direction of the optical sheet. Seeing and crossing,
A display device characterized by.
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