JPH09127878A - Picture display device - Google Patents

Picture display device

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JPH09127878A
JPH09127878A JP8219620A JP21962096A JPH09127878A JP H09127878 A JPH09127878 A JP H09127878A JP 8219620 A JP8219620 A JP 8219620A JP 21962096 A JP21962096 A JP 21962096A JP H09127878 A JPH09127878 A JP H09127878A
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JP
Japan
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image display
grating
phase grating
display device
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP8219620A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Onishi
伊久雄 大西
Katsuya Fujisawa
克也 藤沢
Mutsuji Watanabe
陸司 渡辺
Katsuhiko Hayashi
克彦 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09127878A publication Critical patent/JPH09127878A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a picture display device capable of making a visual field angle larger without deteriorating image equality by arranging a phase grating in the display optical path of a picture display unit, so as to turn the grating surface of the phase grating to an observer side. SOLUTION: The phase grating is arranged on the observer side being the opposite side to a light source and light after transmitting picture elements is diffracted by the phase grating. At this time, an equation I is satisfied to make the visual field angle larger, while keeping high image quality. Where, T in the equation I is given by an equation II, and in the equations I and II, the periods of the grating of the phase grating and the picture elements of the picture display unit are denoted as P and L respectively and the level difference between recessed and projecting parts in the grating part of the phase grating is denoted as D. Then, the refractive index of the grating part of the phase grating is denoted as n, the number of layers and the refractive index of each layer up to the base material part of the phase grating from the surfaces on the observer side of the picture elements of the picture display unit are denoted as M and ni respectively and the thickness of each layer is denoted as ti. Further, the refractive index of air is assumed to be one.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶パネルに代表さ
れる画像表示器を用いた画像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device using an image display represented by a liquid crystal panel.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】発光
ダイオードアレイや、TFTアクティブマトリックス方
式等の液晶パネルなどで代表される、画素がドット状に
配置された画像表示器を用いた画像表示装置が開発され
ている。このような画像表示装置では、画像表示装置を
観察する方向と画像表示装置の表示面に対して垂直な方
向とのなす角度(すなわち、画像表示装置の表示面から
みた観察者が位置する方向が、画像表示装置の正面方向
からずれている角度)の大きさによって、画像表示装置
に表示されている画像のコントラストが大きく変化し、
良好な画質が得られるのは観察者が画像表示装置を正面
または正面近くから観察した場合に限られる。すなわ
ち、このような画像表示装置では、良好な画質が得られ
る視野角が狭いという課題が存在する。このため、画像
表示装置の一つの表示面を多数の人が同時に観察するこ
とは困難である。また、このような画像表示装置の大画
面を近接して観察した場合には、表示面の中央部と周辺
部とでコントラストの差が認められ、画質が低下すると
いう課題も存在する。
2. Description of the Related Art An image display device using an image display device in which pixels are arranged in a dot shape, which is represented by a light emitting diode array, a liquid crystal panel of a TFT active matrix system, or the like, is known. Being developed. In such an image display device, the angle formed by the direction in which the image display device is observed and the direction perpendicular to the display surface of the image display device (that is, the direction in which the observer is viewed from the display surface of the image display device is , The angle of deviation from the front direction of the image display device) greatly changes the contrast of the image displayed on the image display device,
Good image quality can be obtained only when the observer observes the image display device from the front or near the front. That is, in such an image display device, there is a problem that the viewing angle for obtaining good image quality is narrow. Therefore, it is difficult for a large number of people to simultaneously observe one display surface of the image display device. Further, when a large screen of such an image display device is closely observed, a difference in contrast is recognized between the central portion and the peripheral portion of the display surface, which causes a problem that image quality is deteriorated.

【0003】上記の課題は、液晶パネルを画像表示器と
して用いた画像表示装置で特に顕著である。この課題を
解決するため、液晶パネルの観察者側に多面体レンズを
配置した液晶表示装置(特開昭56−65175号公報
を参照。)、凹レンズアレイを配置した表示装置(特開
昭53−25399号公報を参照。)などが開発されて
いる。しかしながら、これら従来の画像表示装置では視
野角を拡大することができるものの、十分な画質を得る
には至っていない。
The above problems are particularly remarkable in an image display device using a liquid crystal panel as an image display. In order to solve this problem, a liquid crystal display device in which a polyhedron lens is arranged on the observer side of the liquid crystal panel (see JP-A-56-65175) and a display device in which a concave lens array is arranged (JP-A-53-25399). , Etc. have been developed. However, although these conventional image display devices can enlarge the viewing angle, they have not yet achieved sufficient image quality.

【0004】本発明の目的は、上記の課題を解決し、画
質を落とさずに視野角を拡大することが可能な画像表示
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an image display device capable of enlarging the viewing angle without deteriorating the image quality.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の第1の画像表示装置は、画素がドット状に配置さ
れた画像表示器と、格子面を有する位相格子とを備え、
該位相格子の格子面が観察者側に向くように該画像表示
器の表示光路に位相格子が配置されており、該位相格子
により画像表示器の視野角が拡大されることを特徴とす
る。また、上記の課題を解決する本発明の第2の画像表
示装置は、格子面が観察者側に向くように表示面に位相
格子が設けられた画像表示器を備え、該位相格子により
画像表示器の視野角が拡大されることを特徴とする。
A first image display device of the present invention for solving the above-mentioned problems comprises an image display in which pixels are arranged in a dot shape, and a phase grating having a grating surface,
The phase grating is arranged in the display optical path of the image display so that the grating surface of the phase grating faces the viewer side, and the viewing angle of the image display is enlarged by the phase grating. Further, a second image display device of the present invention which solves the above-mentioned problems is provided with an image display having a phase grating on the display surface such that the grating surface faces the viewer side, and the image display is performed by the phase grating. It is characterized in that the viewing angle of the vessel is expanded.

【0006】上記本発明の第1の画像表示装置または第
2の画像表示装置において、基材部と格子部とからなる
位相格子の格子の周期をP、画像表示器の画素の周期を
L、位相格子の格子部における凹部と凸部との段差を
D、位相格子の格子部の屈折率をn、画像表示器の画素
の観察者側の面から位相格子の基材部までの層の数を
M、画像表示器の画素の観察者側の面から位相格子の基
材部までの各層の屈折率をni、上記各層の厚さをti
でそれぞれ表した場合、下記の式(1)、 L/12<T・D・(n−1)/P<4・L (1) ただし、Tは下記の式(2)で与えられる。
In the first image display device or the second image display device of the present invention, the period of the grating of the phase grating consisting of the base material and the grating part is P, the period of the pixels of the image display is L, The step difference between the concave portion and the convex portion in the grating portion of the phase grating is D, the refractive index of the grating portion of the phase grating is n, and the number of layers from the observer side surface of the pixel of the image display to the base portion of the phase grating M, the refractive index of each layer from the surface of the pixel of the image display on the observer side to the base portion of the phase grating is ni, and the thickness of each layer is ti
, L / 12 <T · D · (n−1) / P <4 · L (1) where T is given by the following formula (2).

【数2】 を満足することが、より高い画質が得られる点で好まし
い。なお、位相格子の格子部とは、格子の凸部の頂点か
ら凹部の底までの部分をいい、位相格子の基材部とは、
格子の凹部の底から平面側(格子が形成されていない方
の面)までの部分をいう。また、画像表示器の画素の観
察者側の面から位相格子の基材部までの層の数とは、例
えば、画像表示器として画素がガラスの保護板で挟まれ
た構造を有する液晶パネルを用い、ポリビニルアルコー
ル(ビニロン)フィルムがトリアセチルセルロース(T
AC)フィルムで挟み込まれた偏光板を上記の液晶パネ
ルと組み合わせた画像表示装置であれば、観察者側の保
護板、TACフィルム、ポリビニルアルコールフィル
ム、TACフィルムとポリビニルアルコールとを接着す
る接着剤層、空気層などのように異なる屈折率を有する
層の数をいう(すなわち、略等しい屈折率を有する複数
の材料が積層されている場合には、これを1つの層とし
て数える。)。ただし、接着剤層または空気層の厚さが
きわめて小さい場合には計算上無視しても良い。
(Equation 2) It is preferable that the above condition (2) be satisfied, because higher image quality can be obtained. The grating portion of the phase grating means a portion from the apex of the convex portion of the grating to the bottom of the concave portion, and the base portion of the phase grating is
The part from the bottom of the concave portion of the lattice to the flat surface side (the surface on which the lattice is not formed). Further, the number of layers from the observer side surface of the pixel of the image display to the base portion of the phase grating means, for example, a liquid crystal panel having a structure in which the pixel is sandwiched between glass protective plates as the image display. Polyvinyl alcohol (vinylon) film is used for triacetyl cellulose (T
AC) a polarizing plate sandwiched between films and an image display device in combination with the above liquid crystal panel, an observer side protective plate, a TAC film, a polyvinyl alcohol film, and an adhesive layer for adhering the TAC film and polyvinyl alcohol , The number of layers having different refractive indexes such as air layers (that is, when a plurality of materials having substantially the same refractive index are laminated, this is counted as one layer). However, when the thickness of the adhesive layer or the air layer is extremely small, it may be ignored in the calculation.

【0007】本発明においては、画像表示器の画素を出
射した光は、画像表示器の表示光路または画像表示器の
表示面に設けられた位相格子により回折され、屈曲拡散
されるため、出射光の広がりが大きくなる。これによっ
て、画像表示装置の視野角が拡大される。
In the present invention, the light emitted from the pixel of the image display is diffracted by the phase grating provided on the display optical path of the image display or the display surface of the image display and is bent and diffused. Spreads. As a result, the viewing angle of the image display device is expanded.

【0008】本発明で用いられる画像表示器としては、
CRT、発光ダイオード、液晶パネルなどが挙げられ
る。液晶パネルの方式としては、単純マトリックス駆動
方式、アクティブマトリックス駆動方式等が挙げられ、
液晶のモードとしては、ツイストネマテイック型、スー
パーツイストネマテイック型などが代表的なものとして
挙げられる。
The image display device used in the present invention includes:
Examples include CRTs, light emitting diodes, liquid crystal panels, and the like. Examples of liquid crystal panel systems include a simple matrix drive system and an active matrix drive system.
Typical liquid crystal modes include a twist nematic type and a super twist nematic type.

【0009】本発明における位相格子は、例えば、位相
格子の格子に対応する凹凸パターンが設けられた金型
(またはスタンパー)にポリカーボネート、アクリル、
TACなどからなる透明フィルムまたは透明板を戴置
し、金型内(またはスタンパー上)で透明フィルム等を
熱変形させ、熱変形した透明フィルム等を冷却した後に
金型またはスタンパーを取り外すことにより製造され
る。また、本発明における位相格子は、透明フィルム上
または透明板上に紫外線硬化性の透明樹脂を塗布し、位
相格子の格子に対応する凹凸パターンが設けられた金型
(またはスタンパー)を、紫外線硬化性透明樹脂の塗布
面上に載置したまま紫外線を照射してこの透明樹脂を硬
化させることによっても製造される。紫外線硬化性の透
明樹脂に代えて、熱硬化性の透明樹脂を塗布し、この透
明樹脂を熱硬化しても良い。また、透明フィルム上また
は透明板上に紫外線硬化性の透明樹脂を塗布し、この透
明樹脂に位相格子の格子に対応する凹凸パターンが印刷
されたフォトマスクを通して紫外線を照射し、その後、
紫外線硬化性透明樹脂を現像処理することによっても本
発明における位相格子を製造することができる。さら
に、ポリカーボネート、アクリルなどの熱可塑性の透明
樹脂を用いて射出成形することによっても本発明におけ
る位相格子を製造することができる。
The phase grating according to the present invention includes, for example, a mold (or stamper) provided with an uneven pattern corresponding to the grating of the phase grating, polycarbonate, acrylic,
Manufactured by placing a transparent film or transparent plate made of TAC etc., thermally deforming the transparent film etc. within the mold (or on the stamper), cooling the heat deformed transparent film etc., and then removing the mold or stamper To be done. Further, the phase grating in the present invention is obtained by applying a UV-curable transparent resin on a transparent film or a transparent plate and UV-curing a mold (or stamper) provided with an uneven pattern corresponding to the grating of the phase grating. It is also manufactured by irradiating ultraviolet rays while curing the transparent resin while it is placed on the coated surface of the transparent resin. Instead of the ultraviolet curable transparent resin, a thermosetting transparent resin may be applied and the transparent resin may be thermoset. Further, an ultraviolet curable transparent resin is applied on a transparent film or a transparent plate, and the transparent resin is irradiated with ultraviolet rays through a photomask on which a concavo-convex pattern corresponding to the grating of the phase grating is printed, and then,
The phase grating in the present invention can also be manufactured by subjecting the ultraviolet curable transparent resin to a development treatment. Further, the phase grating according to the present invention can be manufactured by injection molding using a thermoplastic transparent resin such as polycarbonate or acrylic.

【0010】本発明における位相格子の平面側(格子が
形成されていない方の面)は画像表示器の画素側にある
が、この面を画像表示器の保護板と貼り合わせることが
できる。これによって、画像表示器と位相格子との間の
空気層がなくなり、画像表示器と空気との界面および位
相格子と空気との界面で発生する光の反射を抑えること
ができ、画像表示器から位相格子を通って外部に放出さ
れる光の割合を増加させることができる。また、液晶パ
ネルの保護板上や液晶パネルの偏光板上に位相格子を直
接形成しても同様の効果が得られる。
The plane side of the phase grating in the present invention (the surface on which the grating is not formed) is on the pixel side of the image display, but this surface can be bonded to the protective plate of the image display. This eliminates the air layer between the image display and the phase grating, and can suppress the reflection of light generated at the interface between the image display and the air and the interface between the phase grating and the air. It is possible to increase the proportion of light emitted to the outside through the phase grating. The same effect can be obtained by directly forming the phase grating on the protective plate of the liquid crystal panel or the polarizing plate of the liquid crystal panel.

【0011】一般に画像表示装置では高い輝度を要求さ
れるが、画像表示器の前面(画像表示器の表示光路また
は画像表示器の表示面)に位相格子を設置すると、位相
格子と空気との界面のように画像表示器からの光が反射
する面が増えるために画像表示装置の輝度が低下するこ
とがある。この問題は上記のように位相格子と保護板等
とを貼り合わせることによって解決することができる。
さらに高い輝度が必要な場合には位相格子の観察者側
(格子を有する面)に反射防止膜を施せばよい。なお、
波長が450〜650nmの範囲で位相格子の光線透過
率が97%以上あることが、高い輝度が得られる点で好
ましい。
Generally, an image display device is required to have high brightness. However, when a phase grating is installed in front of the image display (display optical path of the image display or display surface of the image display), an interface between the phase grating and air is provided. As described above, the brightness of the image display device may decrease because the number of surfaces on which the light from the image display device is reflected increases. This problem can be solved by bonding the phase grating and the protective plate or the like as described above.
If higher brightness is required, an antireflection film may be provided on the observer side of the phase grating (the surface having the grating). In addition,
It is preferable that the light transmittance of the phase grating is 97% or more in the wavelength range of 450 to 650 nm from the viewpoint of obtaining high brightness.

【0012】また、連続した曲線状の断面形状を有する
位相格子を用いることが、不連続な断面形状(例えば、
矩形状)を有する位相格子を用いる場合よりも、高いコ
ントラストが得られる点で好ましい。さらに、位相格子
の周期が画像表示器の画素の周期よりも小さいことが、
位相格子の格子のパターンが観察されることがない点で
好ましい。位相格子の格子の深さ(凹部と凸部との段
差)が1μm以上あることが、位相格子の回折効率が高
いことから好ましい。
It is also preferable to use a phase grating having a continuous curved cross-sectional shape so that a discontinuous cross-sectional shape (for example,
This is preferable in that a higher contrast can be obtained than when a phase grating having a rectangular shape is used. Furthermore, the period of the phase grating is smaller than the period of the pixels of the image display,
This is preferable in that the grating pattern of the phase grating is not observed. The grating depth of the phase grating (the step between the concave portion and the convex portion) is preferably 1 μm or more because the diffraction efficiency of the phase grating is high.

【0013】小型のテレビ受信機などでは、使用中に画
面が汚れることにより画質の低下が発生する。この問題
はフッ素系樹脂などを用いて位相格子の格子面に防汚コ
ートを施すことによって解決することができる。防汚コ
ートを行って位相格子の表面における水の接触角が70
°以上とすることで良好な防汚性能を得ることができ
る。
In a small television receiver or the like, the image quality is deteriorated due to the screen becoming dirty during use. This problem can be solved by applying an antifouling coat to the grating surface of the phase grating using a fluorine resin or the like. The contact angle of water on the surface of the phase grating is 70 by applying the antifouling coating.
Good antifouling performance can be obtained by setting it to be at least °.

【0014】また、使用中に画面に傷がつくことによっ
ても画質が低下するが、位相格子の格子面(観察者側)
にハードコート剤を塗布し、この面の鉛筆硬度をH以上
とすることが好ましい。
Although the image quality is deteriorated due to scratches on the screen during use, the grating surface of the phase grating (observer side)
It is preferable to apply a hard coat agent to the above and make the pencil hardness of this surface H or more.

【0015】なお、画面に蛍光灯などが映り込む場合に
は、その像が本来の画像と重なるために、コントラスト
の低下や、視認性の低下を生ずる。この問題は、位相格
子の凹凸面にノングレア処理を施すことにより画像の低
下を招くことなく解決することができる。
When a fluorescent lamp or the like is reflected on the screen, the image overlaps with the original image, resulting in deterioration of contrast and visibility. This problem can be solved without causing deterioration of the image by performing non-glare processing on the uneven surface of the phase grating.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の画像表示装
置の一例について概略構成を示したものである。この画
像表示装置は、画素1がドット状に配置された画像表示
器2と、格子面を有する位相格子4とを備える。位相格
子4の格子面が観察者側3に向くように画像表示器2の
表示光路に位相格子4が配置されている。画像表示器の
画素1は画素そのものが発光した光、観察者側とは反対
側に設けられた光源から画素に入射した光または観察側
に設けられた光源から画素に入射した光を制御するもの
であり、画素を制御することによって画像表示器2は画
像を表示する。図1に示した画像表示装置における位相
格子は連続した曲線状の断面形状を有し、その断面形状
は図1に示すように概ね正弦波状である。
1 shows a schematic structure of an example of a first image display device of the present invention. This image display device includes an image display 2 in which pixels 1 are arranged in a dot shape, and a phase grating 4 having a grating surface. The phase grating 4 is arranged in the display optical path of the image display 2 so that the grating surface of the phase grating 4 faces the viewer side 3. The pixel 1 of the image display controls light emitted from the pixel itself, light incident on the pixel from a light source provided on the side opposite to the observer side, or light incident on the pixel from a light source provided on the observation side. The image display 2 displays an image by controlling the pixels. The phase grating in the image display device shown in FIG. 1 has a continuous curved cross-sectional shape, and the cross-sectional shape is substantially sinusoidal as shown in FIG.

【0017】上記の画像表示装置のように、位相格子を
画像表示器の表示光路に配置することにより、画像表示
器の画素を出射した光は、画像表示器の表示光路または
画像表示器の表示面に設けられた位相格子により回折さ
れ、屈曲拡散されるため、画像表示装置の視野角が拡大
されるが、一方で画像の白化による画質低下が発生する
ことがある。この画質低下の程度は、位相格子を設置す
る位置や、位相格子の周期、位相格子の格子の深さなど
によって変化する。また、液晶パネルの観察者側に位相
格子を配置する場合を一例として考えると、液晶パネル
の画素から位相格子までは、液晶パネルの画素を保護す
るガラス基板、偏光板のTACフィルム、偏光板のポリ
ビニルアルコールフィルム、TACフィルムとポリビニ
ルアルコールとを接着する接着剤層、空気層などの多層
構造となっており、これら各層の厚さや屈折率も画質に
大きく影響してくる。そこで、位相格子の格子深さおよ
び周期を変えて作製した種々の位相格子のサンプルを用
いて画像を評価した。
By arranging the phase grating in the display optical path of the image display as in the above-mentioned image display device, the light emitted from the pixel of the image display is displayed by the display optical path of the image display or the display of the image display. Since the phase grating provided on the surface diffracts and bends and diffuses it, the viewing angle of the image display device is expanded, but on the other hand, the image quality may deteriorate due to whitening of the image. The degree of this image quality deterioration changes depending on the position where the phase grating is installed, the period of the phase grating, the depth of the phase grating, and the like. Further, considering the case where the phase grating is arranged on the viewer side of the liquid crystal panel as an example, from the pixel of the liquid crystal panel to the phase grating, a glass substrate for protecting the pixels of the liquid crystal panel, a TAC film of the polarizing plate, and a polarizing plate of the polarizing plate. It has a multilayer structure such as a polyvinyl alcohol film, an adhesive layer for adhering a TAC film and polyvinyl alcohol, and an air layer, and the thickness and refractive index of each of these layers also greatly affect the image quality. Therefore, images were evaluated using samples of various phase gratings produced by changing the grating depth and the period of the phase grating.

【0018】ここで、評価に用いた画像表示装置の概略
構成を図2に示す。この画像表示装置において、光源5
を発した光は、ポリビニルアルコールフィルムがTAC
フィルムで挟み込まれた偏光板6が表裏両面に配置され
たTFT型の液晶パネル7に入射し、液晶パネル7の画
素で光を透過するかまたは遮断するという制御がなさ
れ、これによって画像が表示される。光源5とは反対側
である観察者側3に位相格子4が配置されており、図2
に示すように画素を透過した光が位相格子により回折さ
れ、視野角が拡大される。この画像表示装置において
は、画像表示器の画素の観察者側の面から位相格子の基
材部までは、ガラス基板(これは液晶パネルの構成要素
の1つであり、図示していない。)、TACフィルム、
ポリビニルアルコールフィルム、TACフィルムおよび
空気層の5層である。位相格子の格子の周期を、50μ
mまたは100μmに変更して位相格子を作製した。位
相格子の凹凸における凹部と凸部との段差(すなわち、
位相格子の格子部の厚さ。)は、1.4〜294μmの
範囲で変更して位相格子を作製した。また、位相格子の
基材部の屈折率は、1.53とした。画像の評価結果を
表1に示す。なお、TACフィルムとポリビニルアルコ
ールとを接着する接着剤層の厚さはきわめて小さいた
め、計算上無視した。
Here, FIG. 2 shows a schematic configuration of the image display device used for the evaluation. In this image display device, the light source 5
The light emitted by the polyvinyl alcohol film is TAC
The polarizing plate 6 sandwiched between the films enters the TFT type liquid crystal panel 7 arranged on both the front and back sides, and the pixels of the liquid crystal panel 7 are controlled to transmit or block the light, thereby displaying an image. It The phase grating 4 is arranged on the side of the viewer 3 opposite to the light source 5, as shown in FIG.
As shown in, the light transmitted through the pixel is diffracted by the phase grating and the viewing angle is expanded. In this image display device, a glass substrate (this is one of the components of the liquid crystal panel and is not shown) is provided from the surface of the pixel of the image display on the observer side to the base portion of the phase grating. , TAC film,
There are 5 layers of polyvinyl alcohol film, TAC film and air layer. The period of the phase grating is 50μ
A phase grating was prepared by changing the thickness to m or 100 μm. The step between the concave portion and the convex portion in the unevenness of the phase grating (that is,
Thickness of the grating part of the phase grating. ) Was changed in the range of 1.4 to 294 μm to produce a phase grating. The refractive index of the base material of the phase grating is 1.53. The image evaluation results are shown in Table 1. The thickness of the adhesive layer for adhering the TAC film and polyvinyl alcohol was extremely small and was ignored in the calculation.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】表1において、αは下記の式で与えられる
値である。 α=T・D・(n−1)/(P・L) また、画質評価結果において、○は画質の低下がないこ
と、△は画質の低下が小さいこと、×は画質が大きく低
下することをそれぞれ意味する。視野角拡大評価結果に
おいて、○は視野角拡大特性が大きいこと、△は視野角
拡大特性が小さいこと、×は視野角拡大特性がないこと
をそれぞれ意味する。
In Table 1, α is a value given by the following equation. α = T · D · (n−1) / (P · L) Further, in the image quality evaluation result, ◯ indicates that the image quality is not deteriorated, Δ indicates that the image quality is not significantly deteriorated, and × indicates that the image quality is significantly deteriorated. Mean respectively. In the evaluation results of the viewing angle expansion, ◯ means that the viewing angle expansion property is large, Δ means that the viewing angle expansion property is small, and x means that there is no viewing angle expansion property.

【0021】この結果より下記の式(1)を満足する場
合に、高い画質を維持したまま視野角が拡げられること
を見出した。ここで、式(1)および下記の式(2)に
おいては、図3に示すように、位相格子の格子の周期を
P、画像表示器の画素の周期をL、位相格子の格子部に
おける凹部と凸部との段差をD、位相格子の格子部の屈
折率をn、画像表示器の画素の観察者側の面から位相格
子の基材部までの層の数をM、画像表示器の画素の観察
者側の面から位相格子の基材部までの各層の屈折率をn
i、上記各層の厚さをtiでそれぞれ表す。また、空気
の屈折率を1としている。 L/12<T・D・(n−1)/P<4・L (1) ただし、式(1)においてTは下記の式(2)から与え
られる。
From these results, it was found that the viewing angle can be expanded while maintaining high image quality when the following expression (1) is satisfied. Here, in the formula (1) and the following formula (2), as shown in FIG. 3, the period of the grating of the phase grating is P, the period of the pixel of the image display is L, and the concave portion in the grating part of the phase grating is Is D, the refractive index of the grating portion of the phase grating is n, the number of layers from the surface of the pixel of the image display on the observer side to the base portion of the phase grating is M, and Let n be the refractive index of each layer from the surface of the pixel on the observer side to the base material of the phase grating.
i, the thickness of each layer is represented by ti. Further, the refractive index of air is 1. L / 12 <T * D * (n-1) / P <4 * L (1) However, in Formula (1), T is given by the following Formula (2).

【数3】 (Equation 3)

【0022】本発明においては、式(1)に代えて下記
の式(3)、 L/10<T・D・(n−1)/P<3・L (3) を満足することが、より高い画質が得られる点で好まし
く、さらに式(4)、 L/8 <T・D・(n−1)/P<2・L (4) を満たすような位相格子を用いれば、さらに高い画質を
得ることができる。
In the present invention, in place of the equation (1), the following equation (3), L / 10 <T · D · (n−1) / P <3 · L (3), must be satisfied. This is preferable in that higher image quality can be obtained, and is even higher if a phase grating that satisfies the formula (4), L / 8 <T · D · (n−1) / P <2 · L (4) is used. Image quality can be obtained.

【0023】本発明の第2の画像表示装置の一例の概略
構成を図4に示す。この画像表示装置では、画像表示器
としてTFT型の液晶パネル7を用いており、光源5側
とは反対側にある偏光板6上に直接に位相格子の格子部
4が設けられている。偏光板6はポリビニルアルコール
フィルムがTACフィルムで挟み込まれている。すなわ
ち、偏光板の観察者側にあるTACフィルムが位相格子
の基材部に相当する。位相格子の観察者側には、位相格
子の格子部4側からハードコート層8、ついで反射防止
膜9が設けられている。本実施態様によれば、表示画像
の輝度が高く、表示画面が傷つきにくいものが得られ
る。この画像表示装置においては、TACフィルムとポ
リビニルアルコールとを接着する接着剤層を計算上無視
するとすれば、画像表示器の画素の観察者側の面から位
相格子の基材部までは、ガラス基板(これは液晶パネル
の構成要素の1つであり、図示していない。)、TAC
フィルム、ポリビニルアルコールフィルムおよびTAC
フィルム(位相格子の基材部)の4層である。
FIG. 4 shows a schematic configuration of an example of the second image display device of the present invention. In this image display device, a TFT type liquid crystal panel 7 is used as an image display, and the grating portion 4 of the phase grating is directly provided on the polarizing plate 6 on the side opposite to the light source 5 side. The polarizing plate 6 has a polyvinyl alcohol film sandwiched between TAC films. That is, the TAC film on the viewer side of the polarizing plate corresponds to the base portion of the phase grating. On the viewer side of the phase grating, a hard coat layer 8 and then an antireflection film 9 are provided from the grating section 4 side of the phase grating. According to this embodiment, it is possible to obtain a display image with high brightness and a display screen that is not easily scratched. In this image display device, if the adhesive layer for adhering the TAC film and polyvinyl alcohol is neglected in the calculation, the glass substrate is provided from the surface of the pixel of the image display on the observer side to the base portion of the phase grating. (This is one of the components of the liquid crystal panel and is not shown.), TAC
Film, polyvinyl alcohol film and TAC
It is four layers of film (base material of phase grating).

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の画像表示装置によれば、視野角
が拡大され、画質低下の少ない良好な画像が得られる。
According to the image display device of the present invention, the viewing angle can be widened and a good image with little deterioration in image quality can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の画像表示装置の一例を示す概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a first image display device of the present invention.

【図2】評価に用いた画像表示装置を示す概略構成図で
ある。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an image display device used for evaluation.

【図3】本発明の第1の画像表示装置の断面を模式的に
示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of a first image display device of the present invention.

【図4】本発明の第2の画像表示装置の一例を示す概略
構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a second image display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画素 2 画像表示器 4 位相格子 5 光源 6 偏光板 7 液晶パネル 1 Pixel 2 Image Display 4 Phase Grating 5 Light Source 6 Polarizing Plate 7 Liquid Crystal Panel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 克彦 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Katsuhiko Hayashi 1621 Sazu, Kurashiki-shi, Okayama Pref.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画素がドット状に配置された画像表示器
と、格子面を有する位相格子とを備え、該位相格子の格
子面が観察者側に向くように該画像表示器の表示光路に
位相格子が配置されており、該位相格子により画像表示
器の視野角が拡大されることを特徴とする画像表示装
置。
1. An image display device in which pixels are arranged in a dot shape, and a phase grating having a grating surface, and is provided in a display optical path of the image display device so that the grating surface of the phase grating faces the observer side. An image display device, wherein a phase grating is arranged, and the viewing angle of the image display is expanded by the phase grating.
【請求項2】 格子面が観察者側に向くように表示面に
位相格子が設けられた画像表示器を備え、該位相格子に
より画像表示器の視野角が拡大されることを特徴とする
画像表示装置。
2. An image characterized by comprising an image display having a phase grating on the display surface such that the grating surface faces the observer, and the viewing angle of the image display is enlarged by the phase grating. Display device.
【請求項3】 画像表示器が保護板を備えた液晶パネル
であり、該保護板上に位相格子が形成された請求項2に
記載の画像表示装置。
3. The image display device according to claim 2, wherein the image display is a liquid crystal panel provided with a protective plate, and a phase grating is formed on the protective plate.
【請求項4】 液晶表示器が偏光板を備えた液晶パネル
であり、該偏光板上に位相格子が形成された請求項2に
記載の画像表示装置。
4. The image display device according to claim 2, wherein the liquid crystal display is a liquid crystal panel having a polarizing plate, and a phase grating is formed on the polarizing plate.
【請求項5】 基材部と格子部とからなる位相格子の格
子の周期をP、画像表示器の画素の周期をL、位相格子
の格子部における凹部と凸部との段差をD、位相格子の
格子部の屈折率をn、画像表示器の画素の観察者側の面
から位相格子の基材部までの層の数をM、画像表示器の
画素の観察者側の面から位相格子の基材部までの各層の
屈折率をni、上記各層の厚さをtiでそれぞれ表した
場合、下記の式(1)、 L/12<T・D・(n−1)/P<4・L (1) ただし、Tは下記の式(2)で与えられる。 【数1】 を満足する請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記
載の画像表示装置。
5. A period of a grating of a phase grating composed of a base portion and a grating portion is P, a period of pixels of an image display is L, a step between a concave portion and a convex portion of the lattice portion of the phase grating is D, a phase. The refractive index of the grating portion of the grating is n, the number of layers from the viewer side surface of the pixel of the image display to the base portion of the phase grating is M, and the phase grating from the viewer side of the pixel of the image display In the case where the refractive index of each layer up to the base material part is represented by ni and the thickness of each layer is represented by ti, the following formula (1), L / 12 <T · D · (n−1) / P <4 -L (1) However, T is given by the following formula (2). (Equation 1) The image display device according to any one of claims 1 to 4, which satisfies the above condition.
【請求項6】 連続した曲線状の断面形状を有する位相
格子を用いた請求項1ないし請求項5のいずれか1項に
記載の画像表示装置。
6. The image display device according to claim 1, wherein a phase grating having a continuous curved cross-sectional shape is used.
【請求項7】 位相格子の格子の周期が、画像表示器の
画素の周期よりも小さい請求項1ないし請求項6のいず
れか1項に記載の画像表示装置。
7. The image display device according to claim 1, wherein the period of the phase grating is smaller than the period of the pixels of the image display.
【請求項8】 格子面における水の接触角が70°以上
である位相格子を用いた請求項1ないし請求項7のいず
れか1項に記載の画像表示装置。
8. The image display device according to claim 1, wherein a phase grating having a contact angle of water on the grating surface of 70 ° or more is used.
【請求項9】 格子面における鉛筆硬度がH以上である
位相格子を用いた請求項1ないし請求項8のいずれか1
項に記載の画像表示装置。
9. A phase grating having a pencil hardness of H or more on the grating surface is used.
Item 10. The image display device according to Item 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100765308B1 (en) * 2001-03-17 2007-10-09 삼성전자주식회사 Liquid crystal display device
JP2013205513A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Dainippon Printing Co Ltd Light diffusion film, polarization plate, image forming apparatus, and display device

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