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Description
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。
を特徴とする表示装置(1)である。
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。
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。
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。
図2中には、上述したX-Y-Zの方向に加えて、Y軸まわりで(X-Z平面内で)角度δだけ回転した(傾いた)第2の方向を示す記号として、SX-SY(Y)-SZを示している。なお、SY方向は、上述のY方向と一致している。このSX-SY-SZの方向は、光学シート20の方向(傾き)を示すために設けている。
図4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5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6は、比較例の表示装置5を説明する図である。図6(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6(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6(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。
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。
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側の面上、かつ、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。
図2中には、SX方向とSZ方向を併記しているが、この方向が光学シート20の単位形状の延在方向及び配列方向と一致している。図2の例では、角度δだけ光学シート20がX方向及びY方向に対して傾いて(回転して)配置されている。
なお、本実施形態では、光学シート20の外形形状を図2のような円形を基本としたが、例えば、光学シート20の形状を多角形形状として、装着される向き(XZ面内での回転方向の位置)を規定するようにしてもよい。
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。
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。
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。
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。ただし、光学シート20を1枚で構成する場合においても、光学シート20は、保持部32に対して所定の方向(上述の特定の画素方向に対して角度を持った方向)を向いて配置可能なように構成する。
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6(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。
なお、図5及び図6は、理解を容易にするために長方形の画素領域G1がX方向及びZ方向に並んで配置されている形態として示している。
第1光学層21は、光学シート20の厚み方向(Y(SY)方向)において、第2光学層22よりも映像源側(+Y(SY)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(SY)側)の面には、図3(b)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(SY)側)に凸となっている。
また、映像源11の画素領域G1が配列されている画素配列ピッチPPが変ると、必要な拡散作用の程度も変化するので、この画素配列ピッチPPも重要なパラメータとなる。
さらに、レンズ12と光学シート20の単位形状が複数形成された界面との間の距離が変化すれば、単位形状が複数形成された界面が映像光Lを拡散させる効果も変化する。
なお、表示装置1に用いられる映像源11の画素領域G1の画素配列ピッチPPは、400~500ppi(pixel per inch)であり、本実施形態では、PP=0.0508mm(500ppi)である。
単位形状21aは、光学シート20の厚み方向(Y方向、SY方向)に凸となる形状である。また、レンズ12についても、複数のレンズを用いることが可能である。よって、レンズ12と単位形状21aが複数形成された界面との間の距離K1については、単位形状21aの平均高さとなる位置から、レンズ12の中央(単一のレンズであれば主点)までの距離とする。
よって、上述の距離L1は、表示層11eから、単位形状21aの高さの平均高さとなる位置までとするとよい。
5≦θave1×L1/PP≦60 ・・・(式1)
上記の式を満たす場合、非映像領域F2が観察者に視認されにくく、画素領域G1(画素)が独立して見えず、かつ、映像がぼけ過ぎずない、良好な画像を観察することができた。
また、より厳しい以下の条件を満たす場合、最適な画像を観察することが可能であった。
23≦θave1×L1/PP≦35 ・・・(式2)
また、θave1×L1/PPが35を超えると、画素領域G1が独立して見えないが、23以上35以下を満たす場合に比べて、映像の鮮明度が若干低下する。そして、θave1×L1/PPが60より大きい場合、観察者に、画素領域G1が目立って見えることはないが、映像の解像度が低下して、その鮮明度が著しく損なわれ、詳細が確認不可となる。
したがって、上記の(式1)を満たすことが好ましく、(式2)を満たすことがより好ましい。
D1=(P1/R1)×(1-(nb/na))×L1
と定義することができる。
1.0≦D1/PP≦3.0 ・・・(式3)
仮に、D1/PPが1.0未満である場合、観察者に画素領域G1(画素)が独立して見え、非映像領域F2も観察者に視認されてしまう。また、D1/PPが3.0よりも大きい場合、観察者に映像がぼやけて視認される。したがって、上記(式3)を満たすことが好ましい。
1.2≦D1/PP≦2.0 ・・・(式4)
光学シート20は、映像源11の表示層11eとの距離L1に応じて、単位形状21aの好ましい配列ピッチP1が異なる。これは、光学シート20が表示層11eに近いと画素(画素領域G1)と単位形状との間でモアレが生じやすくなり、光学シート20が表示層11eから遠いと回折が生じやすくいなるためである。
単位形状21aの配列ピッチP1と距離L1とは、以下の式を満たすことが好ましい。
0.005≦P1/L1≦0.05 ・・・(式5)
また、以下の式を満たすことがより好ましい。
0.01≦P1/L1≦0.03 ・・・(式6)
本実施形態では、P1/L1=0.02であり、上記の好ましい範囲及びより好ましい範囲を満たしている。
また、P1/L1が0.05より大きい場合、単位形状21aと画素(表示層11e)との距離が近すぎて、画素と単位形状21aとの間でモアレが生じやすくなる。
したがって、P1/L1が、上記範囲を満たすことが好ましい。
ここで、光学シート20の半値角α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、単位形状の配列方向及び延在方向において、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のシート面の観察位置から、単位形状の配列方向及び延在方向において、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、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をより効果的に奏する観点から、この拡散角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。
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の屈折率よりも低い屈折率で形成されている。
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。
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。
また、光学シート20の映像源側(+Y(SY)側)の面に、ハードコート機能や、帯電防止機能や、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。
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(SY)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。
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(SY)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と第2光学層22との間の界面の単位形状21aによって、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、光学シート20の観察者側(-Y(SY)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(SY)側)へ出射する。
図8は、映像源11の画素配置の一例とともに光学シート20の特定の配列方向を説明する図である。
先に説明したように、光学シート20を設ける主な目的は、映像源11が拡大観察されることにより、画素間の非画素領域G2(図6参照)が目立って見えてしまうことを抑制することである。この現象は、有機ELディスプレイにおいて、特に顕著に現われる傾向にある。有機ELディスプレイでは、映像表示領域において発光領域(画素領域)が占める割合が低い傾向にあるからである。特に、映像源11の映像表示領域における発光領域(画素領域)が占める割合が50%以下、特に、30%以下のような場合に、より光学シート20の効果が発揮される。なお、図8に示した本実施形態の場合には、映像源11の映像表示領域における発光領域(画素領域)が占める割合は、約20%である。
なお、本明細書中において、45度方向において正方配列(縦横の間隔が同じ)に構成されたダイヤモンドペンタイル配列を例に挙げて説明するが、例えば、縦横において若干間隔が異なっている画素配列の素子に対しても、本願発明は同様に用いることが可能である。したがって、本願特許請求の範囲及び本願明細書中において開示する発明は、正方配列のダイヤモンドペンタイル配列に対して適用されるものに限定するものではない。
適宜選択した基準の画素から、画素中心間の距離が最も近接している方向を第1近接配列方向DL1として規定する。第1近接配列方向DL1がZ方向となす角度は、45度である。
なお、基準の画素は、理解を容易にするための説明上で設定したものであって、基準として1つの画素を決める必要はない。
第1近接配列方向とは異なる方向であって、第1近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第2近接配列方向として規定する。第2近接配列方向DL2がZ方向となす角度は、0度である。
第1近接配列方向及び第2近接配列方向とは異なる方向であって、第2近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第3近接配列方向として規定する。第3近接配列方向DL3がZ方向となす角度は、18.4度である。
第1近接配列方向から第3近接配列方向とは異なる方向であって、第3近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第4近接配列方向として規定する。第4近接配列方向DL4がZ方向となす角度は、26.6度である。
第1近接配列方向から第4近接配列方向とは異なる方向であって、第4近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第5近接配列方向として規定する。第5近接配列方向DL5がZ方向となす角度は、11.3度である。
第1近接配列方向から第5近接配列方向とは異なる方向であって、第5近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第6近接配列方向として規定する。第6近接配列方向DL6がZ方向となす角度は、31.0度である。
第1近接配列方向から第6近接配列方向とは異なる方向であって、第6近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第7近接配列方向として規定する。第7近接配列方向DL7がZ方向となす角度は、8.1度である。
第1近接配列方向から第7近接配列方向とは異なる方向であって、第7近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第8近接配列方向として規定する。第7近接配列方向DL7がZ方向となす角度は、33.7度である。
第1近接配列方向から第8近接配列方向とは異なる方向であって、第8近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第9近接配列方向として規定する。第8近接配列方向DL8がZ方向となす角度は、23.2度である。
図8では、第9近接配列方向DL9までしか例示していないが、3以上の整数をNとして、第1近接配列方向から第N近接配列方向とは異なる方向であって、第N近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第(N+1)近接配列方向として一般化して規定することができる。そして、この第N近接配列方向であっても、条件を満たせば、特定の配列方向との関係において有効に利用可能である。ただし、以下の説明では、理解を容易にするために、図8に示した第1近接配列方向DL1から第9近接配列方向DL9までを用いて説明を行うものとする。
先に説明したように光学シート20は、単位形状21aの配列方向(SZ方向)に関しては、映像光Lを拡散するが、配列方向に直交する方向(SX方向)に関しては、拡散作用が殆どない。したがって、図9中に示した拡散範囲DR、DG、DBのように光学シート20が拡散する光の拡散は、光学シート20のシート面内の方向に関して指向性を有している。この指向性の方向、すなわち、単位形状21aの配列方向(SZ方向)が、図9の例のように適切な方向となれば、図9に示すように、映像源11の非映像領域F2に相当する領域に拡散された映像光が広がって、映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
先の図9の場合と比較して、この図10の場合には、映像光Lが拡散される範囲が適切に並ばないことから、映像源11の非映像領域F2が視認されてしまう領域が大きく、光学シート20を設けることによる有益な効果を十分に得ることができていない。
図11から、光学シート20は、角度δが8度から25度の範囲で配置されていることが望ましく、角度δが8度から18度の範囲で配置されていることがより望ましいといえる。ただし、この数値範囲は、ダイヤモンドペンタイル配列の映像源11を用いることが前提となっている。非映像領域F2が視認されることを抑制する観点からは、画素の配置から光学シート20の特定の配列方向(SZ方向)を規定することが望ましい。
このように光学シート20を配置すれば、観察者に鮮明な映像を表示することができ、かつ、映像光Lの微少な拡散によって映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
より望ましくは、光学シート20は、その特定の配列方向が、第1近接配列方向DL1に対して10度以上の角度を持って配置されており、かつ、第2近接配列方向DL2に対して5度以上の角度を持って配置されているとよい。
このように光学シート20を配置すれば、図10に示した様な不適切な配置となることを避けることができ、観察者に鮮明な映像を表示することができ、かつ、映像光Lの微少な拡散によって映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
このように光学シート20を配置すれば、観察者に鮮明な映像を表示することができ、かつ、映像光Lの微少な拡散によって映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
この画素が含まれる領域の面積比率を同様に他の方向について求めると、第2近接配列方向DL2では、64%であり、第3近接配列方向DL3から第7近接配列方向DL7では、100%となる。
このように上記画素が含まれる領域の面積比率が80%以上、又は、100%となるように光学シート20を配置すれば、観察者に鮮明な映像を表示することができ、かつ、映像光Lの微少な拡散によって映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
第1近接配列方向DL1:CD1/CD1=1.0
第2近接配列方向DL2:CD2/CD1=1.4
第3近接配列方向DL3:CD3/CD1=2.2
第4近接配列方向DL4:CD4/CD1=3.2
第5近接配列方向DL5:CD5/CD1=3.6
第6近接配列方向DL6:CD6/CD1=4.1
第7近接配列方向DL7:CD7/CD1=5.0
第8近接配列方向DL8:CD8/CD1=5.1
第9近接配列方向DL9:CD9/CD1=5.4
このように、本実施形態では、いずれの方向も、上述の7倍以内という条件を満たしている。
特定の配列方向と対応する方向の中心距離が、第1近接配列方向における画素と画素との中心距離の7倍を越えると、光学シート20の拡散作用が不十分となって、隣の画素までの間の非映像領域F2が視認されるおそれがあり、その一方で拡散作用を高めると鮮明な映像が得られないからである。
映像源11に設けられた1つの画素が発する光は、主に光学シート20の拡散作用により、その光の範囲(以下、発光エリアという)が広げられる。前述のように、光学シート20が光を拡散する方向は、指向性を有することから、光学シート20の拡散作用によって発光エリアが広がる方向も、指向性を有する。
図13は、1つの画素の発光エリアを説明する図である。図13(a)は、レンズ12及び光学シート20を用いず、映像源11が表示する映像をデジタルマイクロスコープ等で拡大した観察像であり、1つの画素が発した光の様子を示している。図13(b),(c)に示す図は、レンズ12を用いず、映像源11と光学シート20とを組み合わせて配置した状態で表示される映像をデジタルマイクロスコープ等で拡大した観察像であり、1つの画素が発した光の様子を示している。
この場合、図13(c)に示すように、発光エリアEAは、特定の配列方向(SZ方向)に沿って一方向に最も広がった状態であり、かつ、回折によって生じる光量の大きな領域(明るい領域)が複数粒状に観察される。
図14(a)に示すグラフは、レンズ12及び光学シート20を用いず、映像源11が表示する映像をデジタルマイクロスコープ等で拡大した観察像における1つの発光エリアEA0の光量の分布の一例を示している。図14(b),(c)に示す各グラフは、レンズ12を用いず、映像源11と光学シート20とを組み合わせて配置した状態で表示される映像をデジタルマイクロスコープ等で拡大した観察像における1つの発光エリアEAの光量の分布の一例を示している。なお、図14(b)に示すグラフは、光学シート20からの出射光において、単位形状21aの界面での屈折による拡散作用の比率が高い場合の一例であり、図14(c)に示すグラフは、光学シート20からの出射光において、単位形状21aによる回折による拡散作用の比率が高い場合の一例である。
また、広がり幅Wは、前述の映像において、最も近接している画素と画素との中心距離(すなわち、第1近接配列方向DL1における画素と画素との中心距離)の0.5倍以上5倍以下であることが好ましい。
また、映像源11と光学シート20とを組み合わせて配置した状態で表示される映像における第1近接配列方向DL1における画素と画素との中心距離は、レンズ12及び光学シート20を用いない状態で映像源11が表示する映像を同様に拡大して撮像した観察画像から算出可能である。なお、この第1近接配列方向DL1における画素と画素との中心距離は、映像源11と光学シート20とを組み合わせて配置した状態で表示される映像を同様に拡大して撮影した観察画像からも算出可能であるが、正確性を期すためには、映像源11が表示する映像を同様に拡大して撮像した観察画像から算出することが望ましい。
この広がり幅Wが、最も発光エリアEAの広がりが大きい方向(光学シート20の特定の配列方向、SZ方向)において最も近接して配置された画素と画素との中心距離を超えて大きいと、隣り合う画素の発光エリア(隣り合う画素が発する光の広がる範囲)が重なり、映像のぼけ等を招く場合がある。したがって、広がり幅Wは、さらに上記範囲を満たすことが好ましい。
このように光学シート20を配置すれば、前述の図10のように非映像領域F2が筋状に視認される不適切な配置となることを避けることができ、観察者に鮮明な映像を表示することができ、かつ、映像光Lの微少な拡散によって映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
このように光学シート20を配置すれば、観察者に鮮明な映像を表示することができ、かつ、映像光Lの微少な拡散によって映像源11の非映像領域F2が視認されることを抑制することができる。
さらに、上記映像において、広がり幅Wが、最も発光エリアEAの広がりが大きい方向(光学シート20の特定の配列方向、SZ方向)において最も近接している画素と画素との中心距離以下とすることにより、表示装置1は、上述の効果をより高め、さらに、ぼけの少ない良好な画像を表示できる。
また、この表示装置1において、光学シート20の拡散作用による広がり幅Wが好ましい範囲未満となるもの、好ましい範囲より大きいものを用意し、観察位置で観察したところ、非映像領域F2が視認され、画素領域G1(画素)が独立して観察されたり、映像のぼけが大きくなり鮮明度が大幅に低下して観察されたりする等し、良好な画像を視認することができなかった。
また、これらの表示装置1において、光学シート20の拡散作用による広がり幅Wが好ましい範囲未満となるもの、好ましい範囲より大きいものを用意し、前述のように観察位置において表示される画像を視認したところ、非映像領域F2が視認され、画素領域G1(画素)が独立して観察されたり、映像のぼけが大きくなり鮮明度が大幅に低下して観察されたりする等し、良好な画像を視認することができなかった。
光学シート20は、左右の目それぞれに対応して独立して設ける必要はなく、例えば、図12(a)に示すように、左右それぞれの領域の間を繋げた異形の形状としてもよい。また、光学シート20は、図12(b)に示したように長方形形状としてもよい。このような形状とすれば、光学シート20のSX方向及びSZ方向をX方向及びZ方向に対して所定の角度δだけ傾けて配置することが容易になる。なお、図12のような形態にしても、対称形状になっているので、組立時におけるミスを防ぐために光学シート20の方向を示す指標を設けたり、非対称形状にしたりしてもよい。
以上説明した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。
11 映像源
11a 表示面
11b 透明基板
11c 透明電極
11d 有機正孔輸送層
11e 表示層
11f 有機電子輸送層
11g 金属電極
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
20a 凸部
21 第1光学層
21a 単位形状
22 第2光学層
22a 観察者側の面
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
52 レンズ
311 開口部
321 開口部
321a 凹部
331 開口部
EA 発光エリア
Claims (23)
- 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に配置される光学シートと、
を備える表示装置であって、
前記光学シートが拡散する光の拡散は、前記光学シートのシート面内の方向に関して拡散が最も大きい方向を持ち指向性を有し、
前記光学シートは、拡散が最も大きい方向に関して、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をαとし、この透過光の輝度が最大輝度の1/20となる拡散角をβとしたとき、
β≦5×αを満たし、
前記映像源は、複数の画素が並べて配置されて構成されており、前記画素について、
画素と画素との中心距離が最も近接している方向を第1近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向とは異なる方向であって、前記第1近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第2近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向とは異なる方向であって、前記第2近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第3近接配列方向として規定し、
3以上の整数をNとして、以下、前記第1近接配列方向から第N近接配列方向とは異なる方向であって、前記第N近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第(N+1)近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向、前記第2近接配列方向のいずれか一方は、前記映像源の画面の上下方向又は左右方向に対して45度をなす方向であり、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度を持って配置されており、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第N近接配列方向に対して2度以内の角度を持って配置されていること、
を特徴とする表示装置。 - 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に配置される光学シートと、
を備える表示装置であって、
前記光学シートが拡散する光の拡散は、前記光学シートのシート面内の方向に関して拡散が最も大きい方向を持ち指向性を有し、
前記映像源は、複数の画素が並べて配置されて構成されており、前記画素について、
画素と画素との中心距離が最も近接している方向を第1近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向とは異なる方向であって、前記第1近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第2近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向とは異なる方向であって、前記第2近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第3近接配列方向として規定し、
3以上の整数をNとして、以下、前記第1近接配列方向から第N近接配列方向とは異なる方向であって、前記第N近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第(N+1)近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向、前記第2近接配列方向のいずれか一方は、前記映像源の画面の上下方向又は左右方向に対して45度をなす方向であり、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度を持って配置されており、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第N近接配列方向に対して2度以内の角度を持って配置されており、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記単位形状の拡散角θにおける輝度をI1(θ)とし、前記レンズと前記単位形状が形成された界面との間の距離をK1とし、前記レンズの有効半径をR3としたとき、前記単位形状の平均拡散角θave1を、
前記第N近接配列方向のいずれかの近接配列方向うち、前記拡散が最も大きい方向に最も近い方向について、その近接配列方向を規定している画素配列ピッチをPPとしたとき、
5≦θave1×L1/PP≦60
を満たすこと、
を特徴とする表示装置。 - 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に配置される光学シートと、
を備える表示装置であって、
前記光学シートが拡散する光の拡散は、前記光学シートのシート面内の方向に関して拡散が最も大きい方向を持ち指向性を有し、
前記映像源は、複数の画素が並べて配置されて構成されており、前記画素について、
画素と画素との中心距離が最も近接している方向を第1近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向とは異なる方向であって、前記第1近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第2近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向とは異なる方向であって、前記第2近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第3近接配列方向として規定し、
3以上の整数をNとして、以下、前記第1近接配列方向から第N近接配列方向とは異なる方向であって、前記第N近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第(N+1)近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向、前記第2近接配列方向のいずれか一方は、前記映像源の画面の上下方向又は左右方向に対して45度をなす方向であり、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度を持って配置されており、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第N近接配列方向に対して2度以内の角度を持って配置されており、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に平行であって前記拡散が最も大きい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おり、
前記単位形状が配列されるピッチをP1とし、前記単位形状の前記断面形状の円弧状の形状の曲率半径をR1とし、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領域の屈折率のうち屈折率が高い方の屈折率をnaとし、屈折率がnaよりも低い方の屈折率をnbとし、前記単位形状が形成された界面と前記映像源の表示層との間の距離をL1として、前記単位形状によって前記映像光が拡散される程度を表す指標としての拡散度D1を、
D1=(P1/R1)×(1-(nb/na))×L1
と定義し、
前記第N近接配列方向のいずれかの近接配列方向うち、前記拡散が最も大きい方向に最も近い方向について、その近接配列方向を規定している画素配列ピッチをPPとしたとき、
1.0≦D1/PP≦2.0
を満たすこと、
を特徴とする表示装置。 - 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に配置される光学シートと、
を備える表示装置であって、
前記光学シートが拡散する光の拡散は、前記光学シートのシート面内の方向に関して拡散が最も大きい方向を持ち指向性を有し、
前記映像源は、複数の画素が並べて配置されて構成されており、前記画素について、
画素と画素との中心距離が最も近接している方向を第1近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向とは異なる方向であって、前記第1近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第2近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向とは異なる方向であって、前記第2近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第3近接配列方向として規定し、
3以上の整数をNとして、以下、前記第1近接配列方向から第N近接配列方向とは異なる方向であって、前記第N近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第(N+1)近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向、前記第2近接配列方向のいずれか一方は、前記映像源の画面の上下方向又は左右方向に対して45度をなす方向であり、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度を持って配置されており、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第N近接配列方向に対して2度以内の角度を持って配置されており、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記単位形状が配列されるピッチをP1とし、前記単位形状が形成された界面と前記映像源の表示層との間の距離をL1としたとき、
0.005≦P1/L1≦0.05
を満たすこと、
を特徴とする表示装置。 - 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に配置される光学シートと、
を備える表示装置であって、
前記光学シートが拡散する光の拡散は、前記光学シートのシート面内の方向に関して拡散が最も大きい方向を持ち指向性を有し、
前記映像源は、複数の画素が並べて配置されて構成されており、前記画素について、
画素と画素との中心距離が最も近接している方向を第1近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向とは異なる方向であって、前記第1近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第2近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向とは異なる方向であって、前記第2近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第3近接配列方向として規定し、
3以上の整数をNとして、以下、前記第1近接配列方向から第N近接配列方向とは異なる方向であって、前記第N近接配列方向の次に画素と画素との中心距離が近接している方向を第(N+1)近接配列方向として規定し、
前記第1近接配列方向、前記第2近接配列方向のいずれか一方は、前記映像源の画面の上下方向又は左右方向に対して45度をなす方向であり、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度を持って配置されており、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第N近接配列方向に対して2度以内の角度を持って配置されており、
前記映像源は、複数の画素が並べて配置されて構成されており、
前記映像源及び前記光学シートを配置した状態で表示される映像において、前記光学シートの拡散作用によって1つの前記画素からの光が広がる範囲である発光エリアの広がり幅は、最も発光エリアの広がりが大きい方向において光量の最大値の1/5となる最も離れた2点の間隔として規定され、
前記広がり幅は、前記映像において最も近接して配置された画素と画素との中心距離の0.5倍以上5倍以下となること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項5に記載の表示装置において、
前記広がり幅は、前記映像において、前記最も発光エリアの広がりが大きい方向に沿って配列された画素と画素との中心距離以下であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項5又は請求項6に記載の表示装置において、
前記最も発光エリアの広がりが大きい方向は、前記第1近接配列方向及び前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度をなすこと、
を特徴とする表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置において、
前記最も発光エリアの広がりが大きい方向は、前記第N近接配列方向に対して2度以内の角度をなすこと、
を特徴とする表示装置。 - 請求項5から請求項8までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートの拡散作用によって、前記発光エリアが一方向へ広がっていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項5から請求項9までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記最も発光エリアの広がりが大きい方向は、前記光学シートの前記単位形状の配列方向に平行であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項10までのいずれかに記載の表示装置において、
前記第N近接配列方向における画素と画素との中心距離のうち、前記拡散が最も大きい方向と対応する方向の中心距離は、前記第1近接配列方向における画素と画素との中心距離の7倍以内であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項11までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートが拡散する光の拡散は、拡散が最も大きい方向の拡散角が、拡散が最も小さい方向の拡散角の10倍以上であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項12までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記光学シートが拡散する光の拡散が最も大きい方向は、前記特定の配列方向であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項13までのいずれかに記載の表示装置において、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第1近接配列方向に対して10度以上の角度を持って配置されており、かつ、前記第2近接配列方向に対して5度以上の角度を持って配置されていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項14までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記光学シートが拡散する光の拡散が最も大きい方向は、前記特定の配列方向であり、
前記特定の配列方向が前記映像源の画面の上下方向に対してなす角度δは、8°以上25°以下であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項15までのいずれかに記載の表示装置において、
前記拡散が最も大きい方向は、前記第N近接配列方向と同じ方向であること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項16までのいずれかに記載の表示装置において、
前記拡散が最も大きい方向に沿った方向に引かれた直線であって、前記画素の最外径部分を通る直線を引いて前記画素が含まれる領域と前記画素が含まれない領域とに仮想的に前記映像源を分割した場合、前記画素が含まれる領域の面積比率が80%以上であるように、前記拡散が最も大きい方向が設けられていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項17に記載の表示装置において、
前記画素が含まれる領域の面積比率が100%であるように、前記拡散が最も大きい方向が設けられていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項18までのいずれかに記載の表示装置において、
前記映像源は、複数色の前記画素が並べて配置されて構成されており、
前記拡散が最も大きい方向に沿った方向では、異なる色の画素が含まれて配列されていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項19までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートは、凸状又は凹状に形成されている単位形状を有し、
前記単位形状は、少なくとも前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の特定の配列方向に配列されており、
前記光学シートは、前記単位形状の配列方向へ光を拡散し、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第1の方向に延在し、前記シート面内の前記第1の方向に直交する第2の方向を前記特定の配列方向として配列されており、
前記光学シートは、2層以上の異なる層により構成されており、前記単位形状は、前記異なる層の界面に構成されていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項20までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートと前記映像源との間は、屈折率差を低減する充填剤で間隙を埋めていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項21までのいずれかに記載の表示装置において、
前記光学シートは、反射抑制層と、ハードコート層と、帯電防止層と、防汚層との少なくとも1つの層を備えていること、
を特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項22までのいずれかに記載の表示装置において、
前記映像源は、映像表示領域における発光領域が占める割合が50%以下であること、
を特徴とする表示装置。
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