WO2018159470A1 - 表示装置およびヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

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WO2018159470A1
WO2018159470A1 PCT/JP2018/006605 JP2018006605W WO2018159470A1 WO 2018159470 A1 WO2018159470 A1 WO 2018159470A1 JP 2018006605 W JP2018006605 W JP 2018006605W WO 2018159470 A1 WO2018159470 A1 WO 2018159470A1
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light
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color layer
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PCT/JP2018/006605
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奈留 臼倉
龍三 結城
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Sharp Corp
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    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels

Definitions

  • the present disclosure relates to a display device and a head mounted display using the display device.
  • a display device called a head mounted display (HMD) that displays an enlarged image in the entire field of view of the user is known.
  • HMD head mounted display
  • an eyepiece lens is provided in front of the display screen, and an image displayed on the display screen is enlarged by the eyepiece lens.
  • a liquid crystal display (LCD) or an organic EL (Electro Luminescence) display (OLED) is used for the display screen of the HMD.
  • red (R), green (G) and blue (B) color filter (CF) substrates which are display color elements are provided.
  • CF color filter
  • a color element in addition to R, G, and B described above, a color such as white (W) or yellow (Ye) may be added.
  • W white
  • Ye yellow
  • BM black matrix
  • the image displayed on the display screen is enlarged in the HMD.
  • the problem that the dark part resulting from BM which was not visually recognizable with a normal display is visually recognized has generate
  • the other two colors are not lit.
  • Such a non-illuminated portion also becomes a dark part like the black matrix.
  • the phenomenon in which these dark portions occur is generally called a screen door effect.
  • Patent Document 1 a microlens array 5 including a plurality of microlenses formed corresponding to each pixel of the liquid crystal panel is formed on the surface of the substrate of the liquid crystal panel in order to eliminate the stripe pattern caused by the black matrix.
  • a display device is described.
  • an aspect of the present disclosure aims to realize a display device that can suppress a screen door effect without requiring alignment between an optical element and a pixel.
  • a display device including a plurality of pixels, and each of the plurality of pixels has a color of a sub-pixel corresponding to a color element.
  • a display device is a display device having a plurality of pixels, and a color layer that determines a color of a sub-pixel corresponding to a color element of each of the plurality of pixels; An optical element provided in parallel with the color layer, and the optical element anisotropically scatters light incident from the color layer.
  • (A) is sectional drawing which shows the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 1
  • (b) is a graph which shows distribution of the brightness
  • (c) is an output of a lenticular lens with a polarizing plate. It is sectional drawing which shows the display apparatus provided in the side
  • (d) is sectional drawing which shows the display apparatus with which the polarizing plate was provided between the lens element and the glass substrate.
  • (A) is a top view which shows arrangement
  • (b) is a figure which shows the state which the display apparatus displayed G single color.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the arrangement of lenticular lenses in the display device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a display device according to a modification example of Embodiment 1.
  • A) is a top view which shows arrangement
  • (b) shows the state as which G single color was displayed in the display apparatus shown to (a).
  • FIG. 10C is a top view, and FIG.
  • FIG. 10C is a top view illustrating another arrangement of subpixels in the display device according to the modification of the first embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display device according to Embodiment 2.
  • FIG. (A) is sectional drawing which shows the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 3
  • (b) is sectional drawing which shows an example of a diffraction grating
  • (c) is a cross section which shows another example of a diffraction grating.
  • FIG. It is sectional drawing which shows another example of a diffraction grating.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display device according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display device according to Embodiment 5.
  • the direction from the display device according to each embodiment to the user is defined as the z direction
  • the directions perpendicular to the z direction and perpendicular to each other are defined as the x direction and the y direction.
  • Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a configuration of the display device 1 according to the present embodiment.
  • the display device 1 is a display device having a plurality of pixels.
  • the display device 1 is a display device used for a head mounted display (HMD, HeadHeMount Display), for example. Therefore, the display device 1 is a high-definition display device (for example, a resolution of 450 to 1000 dpi or higher) compared to a display device (for example, a resolution of 300 to 500 dpi) used for a smartphone or the like. As shown in FIG.
  • a display device 1 includes a backlight 11 (light source), a TFT (Thin Film Transistor) substrate 12, a CF (Color Filter) substrate 13 (color layer, color filter), and a lenticular lens 14 (optical element). ) Are arranged in this order in the z direction.
  • a TFT Thin Film Transistor
  • CF Color Filter
  • lenticular lens 14 optical element
  • the backlight 11 is a backlight that irradiates light to the CF substrate 13.
  • the backlight 11 preferably has a narrow directivity in the direction of the periodic structure of the lenticular lens 14 or in a direction within ⁇ 20 ° with respect to the direction.
  • the backlight 11 preferably has a full width at half maximum of 30 ° or less in the direction of periodicity possessed by the arrangement of subpixels to be described later.
  • the TFT substrate 12 is a substrate provided with a thin film transistor that controls transmission of light emitted from the backlight 11 for each sub-pixel.
  • the CF substrate 13 determines the color of the sub-pixel corresponding to the color element of each of the plurality of pixels included in the display device 1.
  • an R (red) filter 13r, a G (green) filter 13g, and a B (blue) filter 13b are arranged in the x direction (at least 1) on the surface of the glass substrate 13a facing the TFT substrate 12. (Direction) is periodically arranged.
  • a substrate formed of another light-transmitting material such as a resin
  • the color of the filter provided in the CF substrate 13 is not limited to the above example, and for example, W (white) may be provided.
  • one pixel includes three subpixels, and each of the three subpixels is provided with one of the R filter 13r, the G filter 13g, and the B filter 13b.
  • a black matrix BM for preventing color mixture is provided between each of the R filter 13r, the G filter 13g, and the B filter 13b adjacent in the x direction.
  • sub-pixel width means the width of the area of the corresponding filter that is not covered by the black matrix BM.
  • a black matrix BM is also provided between the R filters 13r, the G filters 13g, and the B filters 13b adjacent in the y direction.
  • the width of the black matrix BM in a direction orthogonal to the direction of the period of the plurality of pixels included in the display device 1 is preferably 10 ⁇ m or less, or 30% or less of the length of one period of the subpixel.
  • the lenticular lens 14 is an optical element that expands the full width at half maximum of the luminance of outgoing light beyond the full width at half maximum of the luminance of incident light from the CF substrate 13.
  • the lenticular lens 14 uses the light transmitted through the CF substrate 13 as incident light, and the optical element that outputs light having a larger full width at half maximum in luminance in the direction of periodicity of each filter included in the CF substrate 13 than the incident light. It is.
  • a plurality of lens elements extending in the y direction are convex on the surface of the glass substrate 13a (translucent member) of the CF substrate 13 so that light is emitted, and in the x direction. They are formed side by side.
  • the lenticular lens 14 may be formed on a surface of a translucent member that is different from the glass substrate 13a and parallel to the CF substrate 13 so as to be convex on the light emitting side.
  • the lenticular lens 14 has a periodic structure smaller than the periodicity of the CF substrate 13.
  • m may be a non-integer.
  • the periodic structure of the lenticular lens 14 is preferably smaller than the width of the filter having the largest width in the x direction of the R filter 13r, the G filter 13g, and the B filter 13b.
  • the display device 1 can suppress the screen door effect with an alignment-free configuration.
  • the width of the subpixel is 20 ⁇ m or less.
  • the thickness of the glass substrate 14b may be 100 micrometers or more, for example. Specific examples of each value will be described later.
  • the display device 1 may include a polarizing plate 18 that transmits only polarized light in a specific direction between the emission side of the lenticular lens 14 or between the lens element 14a and the glass substrate 14b.
  • the direction of polarized light transmitted by the polarizing plate 18 is not particularly limited.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing the display device 1 in which the polarizing plate 18 is provided on the emission side of the lenticular lens 14.
  • the polarizing plate 18 when the position of the polarizing plate 18 is the emission side of the lenticular lens 14, the distance between the lenticular lens 14 and the CF substrate 13 is short. For this reason, the light emitted from the CF substrate 13 is difficult to spread excessively, and the image quality is hardly deteriorated by stray light scattered in the valleys or the surface of the lenticular lens.
  • the contrast of the image displayed on the display device 1 tends to deteriorate.
  • FIG. 1D is sectional drawing which shows the display apparatus 1 with which the polarizing plate 18 was provided between the lens element 14a and the glass substrate 14b.
  • the distance between the lens element 14a and the CF substrate 13 is increased.
  • the light emitted from the CF substrate 13 tends to spread excessively, and the image quality is likely to be deteriorated due to stray light scattered in the valleys or surfaces of the lenticular lenses.
  • FIG. 1 is a graph showing a luminance distribution of green light emitted from subpixels corresponding to two adjacent G filters 13g provided in the display device 1.
  • a subpixel of a color other than the specific color may exist between them.
  • FIG. 1B the luminance of a pixel that emits green light is shown, but the change in luminance is the same for pixels that emit red light and blue light.
  • the full width at half maximum of the luminance of green light on the exit surface side of the lenticular lens 14 is twice or more the width of the subpixel. For this reason, in the display device 1, the luminance distribution of green light emitted from a certain subpixel shown by a solid line in FIG. 1B and the subpixel adjacent to the subpixel shown by a broken line in FIG. The overlap with the luminance distribution of green light emitted from the matching sub-pixel is large. For this reason, the region between the two sub-pixels is not easily darkened.
  • FIG. 2A is a top view showing the arrangement of the pixels of the CF substrate 13.
  • the R filter 13r, the G filter 13g, and the B filter 13b are periodically arranged in the x direction.
  • the y direction any one of the R filter 13r, the G filter 13g, and the B filter 13b is continuously arranged.
  • FIG. 2 is a figure which shows the state which the display apparatus 1 displayed G single color.
  • the regions of the R filter 13r and the B filter 13b are in a non-lighting state that does not emit light.
  • the full width at half maximum in the x direction of the luminance of the light emitted from the lenticular lens 14 is more than twice the width in the x direction of the G filter 13g, and as shown in FIG.
  • the area between adjacent G pixels is difficult to darken. That is, in the display device 1, the screen door effect caused by the black matrix BM and the non-lighting subpixels is suppressed.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams for explaining an example of a specific shape of the lenticular lens 14, wherein FIG. 3A is a diagram of a conventional display device, and FIG. 3B is a diagram of the display device 1 of the present embodiment.
  • the respective values are as follows.
  • A 5 ⁇ m:
  • Subpixel width P 8.5 ⁇ m:
  • Individual filter width D1 200 ⁇ m:
  • Glass substrate 13a thickness D2 40 mm: Distance from the surface of glass substrate 13a to eyepiece 15
  • D3 20 mm: Eyepiece Distance from Lens 15 to User's Eye
  • the boundary between D2 and D3 is an intersection when light rays before and after the eyepiece lens 15 are extended.
  • the optical path length changes depending on the refractive index of the eyepiece lens 15, but for the sake of simplicity, the change in the optical path length is ignored in the following description.
  • the image seen by the user is a virtual image magnified by the eyepiece lens 15, but only the geometrical relationship is considered in the following description.
  • the human pupil has a size of about 2 to 6 mm. However, for the sake of simplicity, the size of the user's pupil is ignored in the following description.
  • the light emitted from the sub-pixel reaches the user's eyes at an angle ⁇ 2 larger than the angle ⁇ 1.
  • the light emitted from the subpixel at an angle ⁇ 2 is emitted from the CF substrate 13 at an emission angle ⁇ 20 when the lenticular lens 14 is not present. Invisible to the user.
  • the display device 1 since the display device 1 includes the lenticular lens 14, the light emitted from the sub-pixel at the angle ⁇ 2 is emitted toward the user's eyes at the emission angle ⁇ 3. As a result, it appears to the user's eyes that light is coming from an angle of M ⁇ ⁇ 3.
  • ⁇ B / 2 from the center of the subpixel to the direction of the subpixel period.
  • the range of light is preferably in a state that can reach the user's eyes. However, the ranges may overlap somewhat between adjacent sub-pixels of the same color.
  • the light is expressed by the following equation (1) D3 ⁇ tan (M ⁇ ⁇ 3) + D2 ⁇ tan ( ⁇ 3) + D1 ⁇ tan ( ⁇ 4) ⁇ B / 2 (1) Meet.
  • ⁇ 4 is an incident angle of the light on the lenticular lens 14 when light from a position B / 2 away from the center of the subpixel reaches the eyes of the user.
  • the pitch of the lenticular lens 14 may be 3.0 ⁇ m
  • the curvature is 100 ⁇ m
  • the height is 0.11 ⁇ m.
  • the inclination of the rising portion of the lens element 14a in the cross section perpendicular to the extending direction of the lenticular lens 14 is preferably 8.7 °, for example.
  • the above value for the lenticular lens 14 shows one of preferred examples, and does not limit the scope of the invention.
  • the pitch in the periodic direction of the lenticular lens 14 is preferably 1 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the curvature of the lenticular lens 14 is preferably 20 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • the height of the lenticular lens 14 is preferably 3 ⁇ m or less.
  • the inclination of the rising portion of the lens element 14a is preferably 5 ° or more and 15 ° or less.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the arrangement of the lenticular lens 14 in the display device 1.
  • the width Pl of the lens element 14 a that is, the period of the lenticular lens 14
  • the filter arrangement period Pp on the CF substrate 13 For this reason, when the periodic direction of the CF substrate 13 and the periodic direction of the lenticular lens 14 are made to coincide with each other, moire fringes may occur in the image displayed by the display device 1 due to interference depending on the relationship between Pl and Pp. is there.
  • a method for suppressing moire fringes includes arranging the lenticular lens 14 in a state of being rotated in a plane parallel to the CF substrate 13. At this time, the greater the rotation angle of the lenticular lens 14, the greater the effect of suppressing moire fringes. On the other hand, the spread of light in the y direction increases and the image quality of the display device 1 is degraded. In order to suppress moiré fringes and not deteriorate the image quality, it is preferable that the rotation angle of the lenticular lens 14 with respect to the CF substrate 13 is ⁇ 20 ° or less as shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the display device 1A according to this modification.
  • the display device 1 ⁇ / b> A includes a TFT / OLED substrate 16 (color layer), a counter substrate 17, and a lenticular lens 14.
  • the TFT / OLED substrate 16 is a substrate provided with a self-luminous OLED and a TFT for controlling the OLED. Like the backlight 11, the light emitted from the TFT / OLED substrate 16 preferably has a full width at half maximum of 30 ° or less in the direction of periodicity of the subpixel arrangement.
  • the counter substrate 17 is a substrate for sealing and protecting the TFT / OLED substrate 16 and is also called a sealing layer.
  • FIG. 6A is a top view showing the arrangement of sub-pixels in the display device 1A.
  • the display device 1 that is an LCD
  • R, G, and B filters are arranged in a stripe pattern.
  • the display device 1A is an OLED, it is difficult to take a striped pixel arrangement from the viewpoint of circuit arrangement such as TFT. Therefore, in the TFT / OLED substrate 16, as shown in FIG. 6A, R or G pixels and B pixels are alternately arranged in the x direction, and R and G pixels are arranged in the y direction. Pixels are alternately arranged or B pixels are continuously arranged. Such an arrangement of pixels is called an S stripe arrangement.
  • FIG. 6 is a top view showing a state in which the G single color is displayed on the display device 1A shown in (a) of FIG.
  • the full width at half maximum of the luminance in the y direction of the light emitted from the lenticular lens 14 hardly changes before and after passing through the lenticular lens 14.
  • black lines that appear periodically in the y direction cannot be suppressed.
  • black lines periodically appearing in the x direction between adjacent G filters can be suppressed.
  • FIG. 6C is a top view showing another arrangement of the sub-pixels in the display device 1A.
  • the lenticular lens 14 is omitted.
  • an arrangement called a pen tile arrangement as shown in FIG. 6C can be considered in addition to the S stripe arrangement described above.
  • the sub-pixels are arranged in a state inclined by 45 ° with respect to the horizontal direction and the vertical direction in the display device 1. Therefore, the black lines resulting from the black matrix BM also appear as black lines inclined by 45 °. Even when the arrangement of the pixels is a pen tile arrangement, the black line caused by the black matrix BM can be suppressed, although the effect is small as compared with the display device 1.
  • the display device 1A that is an OLED can also suppress the screen door effect by providing the lenticular lens 14 of the present embodiment, although the effect is small compared to the display device 1 that is an LCD.
  • the display device 1A is an OLED, it is not necessary to include the backlight 11, and the number of components can be reduced.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the display device 2 according to the present embodiment.
  • the display device 2 is different from the display device 1 in that an anisotropic scattering member 24 (optical element) is provided instead of the lenticular lens 14.
  • the anisotropic scattering member 24 is an optical element that anisotropically scatters incident light.
  • the anisotropic scattering member 24 of the present embodiment emits incident light that is greatly scattered in the x direction and emits little scattering in the y direction.
  • the anisotropic scattering member 24 sets the full width at half maximum of the luminance in the x direction on the exit surface side of the anisotropic scattering member 24 to at least twice the width of the subpixel. To do.
  • the full width at half maximum of the luminance in the y direction of the light emitted from the anisotropic scattering member 24 is preferably within 30 °.
  • a light diffusion film using a needle-like filler (filler) described in Patent Document 2 can be suitably used.
  • the anisotropic scattering member 24 has a needle-like filler that scatters light and a matrix that seals the needle-like filler.
  • the difference between the refractive index of the needle filler and the refractive index of the matrix is preferably 0.1 or more.
  • the short diameter of an acicular filler is 0.1 micrometer or more.
  • the aspect ratio of the needle filler is preferably 10 or more and 1000 or less.
  • the ratio of the acicular filler in the anisotropic scattering member 24 is 50 mass% or more and 80 mass% or less.
  • Such a display device 2 can also achieve the same effects as the display device 1 described above.
  • FIG. 8 is sectional drawing which shows the structure of the display apparatus 3 which concerns on this embodiment.
  • the display device 3 is different from the display device 1 in that it includes a diffraction grating 34 (optical element) instead of the lenticular lens 14.
  • the diffraction grating 34 diffracts incident light.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing an example of the diffraction grating 34.
  • FIG. 8C is a cross-sectional view showing another example of the diffraction grating 34.
  • the diffraction grating 34 may be a diffraction grating whose cross section has a rectangular wave shape, for example, as shown in FIG.
  • the diffraction grating 34 may be a blazed diffraction grating as shown in FIG.
  • the shape of the diffraction grating 34 may be defined to use, for example, zero-order light and ⁇ first-order light.
  • the diffraction grating 34 like the lenticular lens 14, makes the full width at half maximum of the luminance in the x direction on the light exit surface side of the CF substrate 13 more than twice the width of the subpixel.
  • the full width at half maximum of the luminance in the y direction of the light emitted from the diffraction grating 34 is preferably within 30 °.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another example of the diffraction grating 34.
  • the diffraction grating 34 may have a triangular wave shape as shown in FIG. When the diffraction grating 34 has a triangular wave shape, zero-order light and ⁇ first-order light can be emitted efficiently.
  • the specific shape of the diffraction grating 34 will be discussed below.
  • an optical element that emits light having an incident angle of 2.9 ° at an emission angle of 0.007 ° was studied.
  • light incident on the triangular wave envelope of the diffraction grating 34 at an exit angle of 0 ° is emitted at an exit angle of 2.9 °.
  • ⁇ 21 is an angle formed by the triangular wave envelope of the diffraction grating 34 and the interface of the diffraction grating 34.
  • ⁇ 21 is also an incident angle of light perpendicular to the envelope surface to the interface of the diffraction grating 34.
  • ⁇ 22 is an emission angle of outgoing light from the interface of the diffraction grating 34.
  • d is the inter-grating distance of the diffraction grating 34.
  • the above values for the diffraction grating 34 show one of the preferred examples and do not limit the scope of the invention.
  • the distance between the gratings is preferably 3 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the angle formed by the envelope surface of the diffraction grating 34 and the surface of the diffraction grating 34 is preferably 3 ° or more and 10 ° or less.
  • a diffraction grating having a shape other than the example described above may be used as the diffraction grating 34. Further, such a diffraction grating may use, for example, diffracted light of ⁇ second order or later. However, it is preferable to use as the diffraction grating 34 a diffraction grating that uses interference between zeroth-order light and ⁇ first-order light from the viewpoint that the shape of the diffraction grating is not complicated and light can be used efficiently. .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of the display device 4 according to the present embodiment.
  • the display device 4 is different from the display device 1 in that a lenticular lens 44 (optical element) is provided instead of the lenticular lens 14.
  • a plurality of lens elements 44 a extending in the y direction are arranged on the surface of the glass substrate 44 b (translucent member) parallel to the CF substrate 13 so as to protrude toward the light incident side in the x direction. It is formed in a state.
  • the lenticular lens 44 may be formed of a light-transmitting material other than glass.
  • Such a display device 4 can achieve the same effects as the display device 1 and the like.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of the display device 5 according to the present embodiment.
  • the display device 5 is different from the display device 1 in that the display device 5 includes a lenticular lens 54 (optical element) instead of the lenticular lens 14.
  • the lenticular lens 54 is a groove extending in the y direction formed on the surface of the glass substrate 13a (translucent member) of the CF substrate 13 on the light emitting side. That is, the lenticular lens 54 is formed in the plane of the glass substrate 13a, and is convex on the light incident side.
  • the lenticular lens 54 may be formed in a plane of a translucent member that is different from the glass substrate 13a and is parallel to the CF substrate 13.
  • Such a display device 5 can achieve the same effects as the display device 1 and the like.
  • a display device (1 or the like) according to aspect 1 of the present disclosure is a display device having a plurality of pixels, and each of the plurality of pixels has a color layer that determines a color of a sub-pixel corresponding to a color element.
  • the subpixels are arranged to have periodicity in at least one direction, and the optical element has a periodic structure smaller than the periodicity of the arrangement of the subpixels.
  • the display device includes the color layer for determining the color of the sub-pixel corresponding to the color element of each pixel, and the optical element provided in parallel with the color layer.
  • the optical element emits light having a full width at half maximum wider than the full width at half maximum of the luminance of light incident from the color layer.
  • the subpixels are arranged so as to have periodicity in at least one direction, and the optical element has a periodic structure smaller than the periodicity of the arrangement of subpixels. Therefore, it is possible to realize a display device that can suppress the screen door effect without requiring alignment between the optical element and the pixel.
  • the optical element may be a lenticular lens (14, 44, 54).
  • the lenticular lens (14) is convex on the light emitting side on the surface of the translucent member parallel to the color layer. It may be formed.
  • the lenticular lens (44) is formed on the surface of the translucent member parallel to the color layer so as to protrude toward the light incident side. Also good.
  • the lenticular lens (54) is formed in a plane of a translucent member parallel to the color layer, and is convex on a light incident side. May be.
  • the lenticular lens can emit light having a full width at half maximum greater than the full width at half maximum of the luminance of light incident from the color layer.
  • the lenticular lens in any one of Aspects 2 to 5, has a pitch in the periodic direction of 1 ⁇ m to 25 ⁇ m, a curvature of 20 ⁇ m to 2000 ⁇ m, and a high Is preferably 3 ⁇ m or less.
  • the screen door effect can be appropriately suppressed.
  • the optical element may be a diffraction grating (34).
  • the diffraction grating can emit light having a full width at half maximum wider than the full width at half maximum of the luminance of light incident from the color layer.
  • the diffraction grating has a triangular wave shape, an inter-grating distance is 3 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, and an envelope surface of the diffraction grating and the diffraction
  • the angle formed by the surface of the lattice is preferably 3 ° or more and 10 ° or less.
  • the diffraction grating preferably uses interference between zero-order light and ⁇ first-order light.
  • the periodic structure of the optical element is smaller than the width of the subpixel having the largest width in the direction of periodicity of the subpixel. It is preferable.
  • the period of the periodic structure of the optical element is sufficiently smaller than the period of the subpixel periodicity. Therefore, the screen door effect can be more reliably suppressed.
  • a display device is the display device according to any one of the first to tenth aspects, wherein the direction of the period of the optical element is parallel to the plane in which the plurality of pixels are arranged with respect to the period direction of the plurality of pixels. It is preferable that the rotation angle in a plane is -20 ° or more and + 20 ° or less.
  • the occurrence of moire can be suppressed without degrading the image quality.
  • a display device is a display device having a plurality of pixels, wherein each of the plurality of pixels determines a color of a sub-pixel corresponding to a color element, and the color layer And an optical element (anisotropic scattering member 24) provided in parallel with the optical element, the optical element anisotropically scatters light incident from the color layer.
  • the optical element includes a filler that scatters light and a matrix that seals the filler, and the refractive index of the filler and the refraction of the matrix.
  • the short diameter of the filler is 0.1 ⁇ m or more, the aspect ratio is 10 or more and 1000 or less, and the filler ratio is 50% by mass or more and 80% by mass of the optical element. % Or less is preferable.
  • the color layer that determines the color of the pixel may be a color filter (CF substrate 13).
  • the color of the sub-pixel can be determined by the color of the color filter.
  • the display device further includes a light source that causes light to enter the color layer in the aspect 14,
  • the light emitted from the light source preferably has a full width at half maximum of 30 ° or less in the direction of periodicity of at least the subpixel arrangement.
  • the image quality can be improved.
  • the color layer (TFT / OLED substrate 16) that determines the color of the pixel may have a function of emitting light. .
  • the number of parts of the display device can be reduced.
  • the light emitted from the color layer has a full width at half maximum of 30 ° or less in the direction of periodicity of the arrangement of the subpixels.
  • the color layer includes a black matrix that prevents color mixture between the sub-pixels, and is orthogonal to the direction of the period of the sub-pixels.
  • the width of the black matrix in the direction is preferably 10 ⁇ m or less, or 30% or less of the length of one period of the subpixel.
  • the screen door effect caused by the black matrix in the direction orthogonal to the direction of the subpixel period can be reduced.
  • a head mounted display according to aspect 19 of the present disclosure includes the display device according to any one of aspects 1 to 18.
  • the display device includes a layer that determines a color of a pixel (referred to as a color layer), and is a pixel that is a color element (R, G, B or R, G, B, W)
  • the (subpixel) arrangement has periodicity in at least one direction (referred to as color arrangement period).
  • An optical element having an action of spreading light within the color arrangement period direction or within ⁇ 20 degrees from the direction is provided on the light output side of the color layer.
  • This optical element does not have a one-to-one correspondence with a pixel and does not require highly accurate alignment.
  • the half-value luminance width of the subpixel is more than twice the original width of the subpixel with respect to the orientation expanded by the optical element.
  • the optical element uses a lenticular lens, and the period thereof is smaller than the color arrangement period.
  • the period of the lenticular lens is desirably smaller than that of the maximum width among the color elements (sub-pixels).
  • the lenticular lens is on the glass and is convex on the light output side.
  • the lenticular lens is on the glass and is convex on the light incident side.
  • the lenticular lens is in the glass surface etched on the glass and is convex on the light incident side.
  • the optical element is anisotropic scattering, and the scattering luminance half-value angle is within ⁇ 30 degrees.
  • anisotropic scattering desirably has a luminance half-value angle of scattering within ⁇ 10 degrees.
  • the optical element is a diffraction grating that diffracts only in one direction.
  • the color period is desirably smaller than the size of the color element.
  • the diffraction grating uses 0th-order and ⁇ first-order light.
  • the layer that determines the pixel is a color filter.
  • the light incident on the color filter (backlight or light from the light-emitting layer) has narrow directivity with a luminance half-value full angle of 30 degrees or less in at least one direction. .
  • the layer that determines a pixel is a self-luminous layer.
  • the luminance viewing angle characteristics due to light emission of the self-luminous layer are narrow directivity with a luminance half-value full angle of 30 degrees or less in at least one direction.
  • the BM width is 10 ⁇ m or less or 30% or less of the pixel pitch in the direction orthogonal to the color arrangement period direction.
  • the display device is an HMD that uses the above-described technology.

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Abstract

光学素子と画素とのアラインメントを必要とせずにスクリーンドアエフェクトを抑制可能な表示装置を実現する。表示装置（１）は、複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定するＣＦ基板（１３）と、出射光の輝度の半値全幅をＣＦ基板からの入射光の輝度の半値全幅より広げるレンチキュラーレンズ（１４）とを備え、レンチキュラーレンズはサブピクセルの配置が有する周期性より小さい周期構造を有する。

Description

表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
　本開示は、表示装置、および当該表示装置を用いたヘッドマウントディスプレイに関する。
　従来、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれる、ユーザの視界全体に画像を拡大して表示させる表示装置が知られている。ＨＭＤにおいては、表示画面の正面に接眼レンズが設けられており、表示画面に表示される画像が当該接眼レンズにより拡大される。ＨＭＤの表示画面には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ（ＯＬＥＤ）などが用いられる。
　ＬＣＤにおいては、例えばディスプレイの色の要素である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラーフィルタ（ＣＦ、Color Filter）基板が設けられている。色の要素としては、上述したＲ、ＧおよびＢに加えて、白（Ｗ）または黄（Ｙｅ）などといった色が追加される場合もある。ＣＦ基板において、各色の間には、混色を防ぐためのブラックマトリクス（ＢＭ）が配置されている。
　上述した通り、ＨＭＤにおいては、表示画面に表示される画像が拡大される。このため、ＨＭＤにおいては、通常のディスプレイでは視認できなかった、ＢＭに起因する暗部が視認されるという問題が発生している。また、Ｒ、Ｇ、またはＢといった単色を表示する場合、他の２色は非点灯状態となる。このような非点灯状態の箇所も、ブラックマトリクスと同様に暗部となる。これらの暗部が発生する現象は、一般にスクリーンドアエフェクトと呼ばれる。
　特許文献１には、ブラックマトリクスに起因する縞模様をなくすため、液晶パネルの基板の表面上に、液晶パネルの各画素に対応して形成される複数のマイクロレンズから成るマイクロレンズアレイ５が形成される表示装置が記載されている。
日本国特許公報「特許第３３３１２３８号（２００２年１０月７日発行）」 日本国特許公報「特許第４９５９３０７号（２０１２年６月２０日発行）」
　しかしながら、特許文献１に記載されている従来技術においては、マイクロレンズは液晶パネルの各画素に対応して形成されるため、マイクロレンズアレイと画素との間でアラインメントを行う必要がある。
　本開示の一態様は、上記の課題に鑑み、光学素子と画素とのアラインメントを必要とせずにスクリーンドアエフェクトを抑制可能な表示装置を実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層と、前記色層と平行に設けられ、出射光の輝度の半値全幅を前記色層からの入射光の輝度の半値全幅より広げる光学素子とを備え、前記サブピクセルは、少なくとも１方向について周期性を有するように配置され、前記光学素子は、前記サブピクセルの配置が有する周期性より小さい周期構造を有する。
　また、本開示の一態様に係る表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層と、前記色層と平行に設けられた光学素子とを備え、前記光学素子は、前記色層から入射する光を異方性散乱させる。
　本開示の一態様によれば、光学素子と画素とのアラインメントを必要とせずにスクリーンドアエフェクトを抑制可能な表示装置を実現できる。
（ａ）は、実施形態１に係る表示装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、緑色光の輝度の分布を示すグラフであり、（ｃ）は、偏光板がレンチキュラーレンズの出射側に設けられた表示装置を示す断面図であり、（ｄ）は、偏光板がレンズ素子とガラス基板との間に設けられた表示装置を示す断面図である。 （ａ）は、ＣＦ基板の画素の配置を示す上面図であり、（ｂ）は、表示装置がＧ単色を表示した状態を示す図である。 レンチキュラーレンズの具体的な形状の例について説明するための図であり、（ａ）は従来の表示装置、（ｂ）は実施形態１の表示装置の図である。 実施形態１に係る表示装置における、レンチキュラーレンズの配置の別の例を示す図である。 実施形態１の変形例に係る表示装置の断面図である。 （ａ）は、実施形態１の変形例に係る表示装置におけるサブピクセルの配置を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した表示装置においてＧ単色が表示された状態を示す上面図であり、（ｃ）は、実施形態１の変形例に係る表示装置におけるサブピクセルの別の配置を示す上面図である。 実施形態２に係る表示装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は、実施形態３に係る表示装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、回折格子の一例を示す断面図であり、（ｃ）は回折格子の別の例を示す断面図である。 回折格子のさらに別の例を示す断面図である。 実施形態４に係る表示装置の構成を示す断面図である。 実施形態５に係る表示装置の構成を示す断面図である。
　以下の説明では、それぞれの実施形態に係る表示装置からユーザに向かう方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直、かつ互いに垂直な方向をｘ方向およびｙ方向として説明する。
　〔実施形態１〕
　以下、本開示の実施の形態について、図１～図６を参照して詳細に説明する。
　図１の（ａ）は、本実施形態に係る表示装置１の構成を示す断面図である。表示装置１は、複数の画素を有する表示装置である。表示装置１は、例えばヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ、Head Mount Display）に用いられる表示装置である。このため、表示装置１は、スマートフォンなどに用いられる表示装置（例えば解像度が３００～５００ｄｐｉ）と比較して高精細な表示装置（例えば解像度が４５０～１０００ｄｐｉ、またはそれ以上）である。図１に示すように、表示装置１は、バックライト１１（光源）、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１２、ＣＦ（Color Filter）基板１３（色層、カラーフィルタ）、およびレンチキュラーレンズ１４（光学素子）がｚ方向にこの順番で配置された構成を有する。
　バックライト１１は、ＣＦ基板１３に対して光を照射するバックライトである。バックライト１１は、レンチキュラーレンズ１４の周期構造の方向、または当該方向に対して±２０°以内の方向において、狭指向性を有することが好ましい。具体的には、バックライト１１は、少なくとも後述するサブピクセルの配置が有する周期性の方向において輝度の半値全角が３０°以内であることが好ましい。ＴＦＴ基板１２は、バックライト１１が発した光の透過をサブピクセルごとに制御する薄膜トランジスタが設けられた基板である。
　ＣＦ基板１３は、表示装置１が有する複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する。本実施形態のＣＦ基板１３は、ガラス基板１３ａの、ＴＦＴ基板１２と対向する面に、Ｒ（赤）フィルタ１３ｒ、Ｇ（緑）フィルタ１３ｇ、およびＢ（青）フィルタ１３ｂがｘ方向（少なくとも１方向）に周期的に配置された構成を有する。なお、ガラス基板１３ａの代わりに、透光性を有する別の材料（樹脂など）で形成された基板を用いてもよい。また、ＣＦ基板１３が備えるフィルタの色は上記の例に限定されず、例えばさらにＷ（白）を備えていてもよい。
　表示装置１においては、１つの画素が３つのサブピクセルを備え、３つのサブピクセルのそれぞれに、Ｒフィルタ１３ｒ、Ｇフィルタ１３ｇ、およびＢフィルタ１３ｂのいずれかが対応して設けられている。ｘ方向に隣接するＲフィルタ１３ｒ、Ｇフィルタ１３ｇ、およびＢフィルタ１３ｂのそれぞれの間には、混色を防止するためのブラックマトリクスＢＭが設けられている。本明細書において、「サブピクセルの幅」との語は、対応するフィルタの、ブラックマトリクスＢＭに覆われていない領域の幅を意味する。
　また、ｙ方向に隣接するＲフィルタ１３ｒ同士、Ｇフィルタ１３ｇ同士、およびＢフィルタ１３ｂ同士の間にも、ブラックマトリクスＢＭが設けられている。表示装置１が備える複数の画素の周期の方向に直交する方向におけるブラックマトリクスＢＭの幅は、１０μｍ以下、またはサブピクセルの１周期の長さの３０％以下であることが好ましい。これにより、ｙ方向に隣接するフィルタ間のブラックマトリクスＢＭに起因する黒線の発生を抑制することができる。このため、表示装置１においては、後述するレンチキュラーレンズ１４による、ブラックマトリクスＢＭに起因する黒線の抑制と併せて、スクリーンドアエフェクトを効果的に抑制することができる。
　レンチキュラーレンズ１４は、出射光の輝度の半値全幅を、ＣＦ基板１３からの入射光の輝度の半値全幅より広げる光学素子である。つまり、レンチキュラーレンズ１４は、ＣＦ基板１３を透過した光を入射光とし、入射光よりもＣＦ基板１３が備える各フィルタの周期性の方向における輝度の半値全幅が大きい光を出射光とする光学素子である。
　本実施形態のレンチキュラーレンズ１４では、ｙ方向に延伸する複数のレンズ素子が、ＣＦ基板１３のガラス基板１３ａ（透光性部材）の面上に、光が出射する側に凸に、ｘ方向に並んだ状態で形成されている。なお、レンチキュラーレンズ１４は、ガラス基板１３ａとは別の、ＣＦ基板１３に平行な透光性部材の面上に、光が出射する側に凸であるように形成されていてもよい。
　レンチキュラーレンズ１４は、ＣＦ基板１３の周期性より小さい周期構造を有する。換言すれば、レンチキュラーレンズ１４は、表示装置１が備える複数の画素の、サブピクセルの配置が有する周期性より小さい周期構造を有する。すなわち、ｘ方向におけるレンズ素子１４ａの幅をＰｌ、ＣＦ基板１３の周期をＰｐとした場合、Ｐｐ＝ｍ×Ｐｌ（ｍ＞１）が満たされる。ここで、ｍは非整数であってよい。さらに、レンチキュラーレンズ１４の周期構造は、Ｒフィルタ１３ｒ、Ｇフィルタ１３ｇ、およびＢフィルタ１３ｂのｘ方向における幅が最も大きいフィルタの当該幅より小さいことが好ましい。
　レンチキュラーレンズ１４がこのような周期構造を有することで、レンチキュラーレンズ１４とＣＦ基板１３との間で、高精度なアラインメントを行う必要がない。すなわち、表示装置１は、アラインメントフリーな構成でスクリーンドアエフェクトを抑制できる。
　ＨＭＤ用のＬＣＤの場合、サブピクセルの幅は２０μｍ以下である。また、ガラス基板１４ｂの厚さは、例えば１００μｍ以上であってよい。それぞれの値の具体的な例については後述する。
　また、表示装置１は、レンチキュラーレンズ１４の出射側、またはレンズ素子１４ａとガラス基板１４ｂとの間に、特定の方向の偏光のみを透過させる偏光板１８を備えていてもよい。ここで、偏光板１８が透過させる偏光の方向は、特に制限されない。
　図１の（ｃ）は、偏光板１８がレンチキュラーレンズ１４の出射側に設けられた表示装置１を示す断面図である。図１の（ｃ）に示すように、偏光板１８の位置がレンチキュラーレンズ１４の出射側である場合、レンチキュラーレンズ１４とＣＦ基板１３との距離が近い。このため、ＣＦ基板１３から出射された光が過度に広がりにくく、レンチキュラーレンズの谷間または表面で散乱される迷光による画質の低下を招きにくい。一方で、表示装置１に表示される画像のコントラストが悪化しやすいという問題がある。
　図１の（ｄ）は、偏光板１８がレンズ素子１４ａとガラス基板１４ｂとの間に設けられた表示装置１を示す断面図である。図１の（ｄ）に示すように、偏光板１８の位置がレンズ素子１４ａとガラス基板１４ｂとの間である場合、レンズ素子１４ａとＣＦ基板１３との距離が遠くなる。このため、ＣＦ基板１３から出射された光が過度に広がりやすく、レンチキュラーレンズの谷間または表面で散乱される迷光による画質の低下を招きやすい。一方で、表示装置１に表示される画像のコントラストが悪化しにくいという長所がある。
　図１の（ｂ）は、表示装置１が備える、隣り合う２つのＧフィルタ１３ｇに対応するサブピクセルから発せられる緑色光の、輝度の分布を示すグラフである。本明細書で特定の色のサブピクセルについて「隣り合う」と記載した場合、間に当該特定の色以外の色のサブピクセルが存在していてもよい。なお、図１の（ｂ）では緑色光を発する画素の輝度を示しているが、赤色光および青色光を発する画素においても輝度の変化は同様である。
　表示装置１においては、レンチキュラーレンズ１４の出射面側における緑色光の輝度の半値全幅は、サブピクセルの幅の２倍以上である。このため、表示装置１においては、図１の（ｂ）に実線で示す、あるサブピクセルから発せられた緑色光の輝度分布と、図１の（ｂ）に破線で示す、上記サブピクセルと隣り合うサブピクセルから発せられた緑色光の輝度分布との重なりが大きい。このため、上記２つのサブピクセル間の領域が暗くなりにくい。
　図２の（ａ）は、ＣＦ基板１３の画素の配置を示す上面図である。上述した通り、ＣＦ基板１３においては、Ｒフィルタ１３ｒ、Ｇフィルタ１３ｇ、およびＢフィルタ１３ｂが、ｘ方向に周期的に配置されている。一方、ｙ方向については、Ｒフィルタ１３ｒ、Ｇフィルタ１３ｇ、およびＢフィルタ１３ｂのいずれかが、連続して配置されている。
　図２の（ｂ）は、表示装置１がＧ単色を表示した状態を示す図である。表示装置１がＧ単色を表示した状態では、Ｒフィルタ１３ｒおよびＢフィルタ１３ｂの領域は光を発しない非点灯状態である。しかし、上述した通り、レンチキュラーレンズ１４から出射される光の輝度の、ｘ方向における半値全幅は、Ｇフィルタ１３ｇのｘ方向における幅の２倍以上であるため、図２の（ｂ）に示すように、隣り合うＧ画素の間の領域が暗くなりにくい。すなわち、表示装置１においては、ブラックマトリクスＢＭ、および非点灯状態のサブピクセルに起因するスクリーンドアエフェクトが抑制される。
　図３は、レンチキュラーレンズ１４の具体的な形状の例について説明するための図であり、（ａ）は従来の表示装置、（ｂ）は本実施形態の表示装置１の図である。図３において、それぞれの値は以下の通りである。
Ａ＝５μｍ：サブピクセルの幅
Ｐ＝８．５μｍ：個々のフィルタの幅
Ｄ１＝２００μｍ：ガラス基板１３ａの厚さ
Ｄ２＝４０ｍｍ：ガラス基板１３ａの表面から接眼レンズ１５までの距離
Ｄ３＝２０ｍｍ：接眼レンズ１５からユーザの目までの距離
ここで、Ｄ２とＤ３との境界は、接眼レンズ１５の前後の光線を延長した場合における交点である。
　Ｄ２については、接眼レンズ１５の屈折率により光路長が変化するが、簡単のため、以下の説明では光路長の変化を無視する。また、接眼レンズ１５による像の拡大の倍率をＭとし、以下の説明ではＭ＝３とする。また、ユーザが目にする画像は接眼レンズ１５により拡大された虚像であるが、以下の説明では幾何的な関係だけ考えることとする。例えばサブピクセルの幅Ａは、倍率Ｍ＝３の接眼レンズ１５を介して見ると１５μｍであるが、以下の説明では５μｍとする。また、一般に人間の瞳は２～６ｍｍ程度の大きさがあるが、簡単のため、以下の説明ではユーザの瞳の大きさを無視している。
　図３の（ａ）に示す従来の表示装置では、サブピクセルからある角度θ１で出射された光は、厚さＤ１のガラス基板１３ａを通って出射角θ１０で空気中に出射され、距離Ｄ２＋Ｄ３離れたユーザの目に届く。一方、角度θ１より大きい角度で出射された光は、ユーザの目には届かない。これにより、ユーザはサブピクセルの幅Ａに対応する幅の光を目にする。この場合においては、隣接するサブピクセルが非点灯の場合には、スクリーンドアエフェクトが発生する。
　一方、図３の（ｂ）に示す本実施形態の表示装置１では、角度θ１より大きい角度θ２でサブピクセルから出射された光がユーザの目に届く。具体的には、図３の（ｂ）に示すように、角度θ２でサブピクセルから出射された光は、レンチキュラーレンズ１４が存在しない場合には出射角θ２０でＣＦ基板１３から出射されるため、ユーザの目に入らない。しかし表示装置１はレンチキュラーレンズ１４を備えるため、角度θ２でサブピクセルから出射された光は出射角θ３でユーザの目に向けて出射される。その結果、ユーザの目には、Ｍ×θ３の角度から光が来ているように見える。
　ここで、色配置周期をＢ＝３×Ｐ＝２５．５μｍとした場合、表示装置１の解像度を維持するためには、サブピクセルの中心から、サブピクセルの周期の方向に±Ｂ／２の範囲の光がユーザの目に届く状態であることが好ましい。ただし、隣り合う同色のサブピクセルとの間で多少範囲が重なってもよい。
　以下に、上記の好ましい状態について、関係式を用いて説明する。この場合、光は以下の式（１）
Ｄ３×tan（Ｍ×θ３）＋Ｄ２×tan（θ３）＋Ｄ１×tan（θ４）≦Ｂ／２　（１）
を満たす。ここで、θ４は、サブピクセルの中心からＢ／２離れた位置からの光がユーザの目に届く場合における、当該光のレンチキュラーレンズ１４への入射角である。
　また、ガラス基板１３ａの屈折率をｎ１＝１．５、空気の屈折率をｎ２＝１．０とした場合、以下の式（２）
ｎ１×sin（θ４）＝ｎ２×sin（θ３）　（２）
が成り立つ。式（２）から、tan（θ４）について、以下の式（３）
tan（θ４）＝sin（θ４）／√（１－sin２（θ４））＝ｎ２／ｎ１×sin（θ３）／√（１－（ｎ２／ｎ１）２×sin２（θ３））　（３）
が導出される。
　また、θ３が小さい場合には以下の式（４）
Tan（Ｍ×θ３）＝Ｍ×tan（θ３）　（４）
の近似が成り立つ。
　式（１）、（３）、および（４）から、上記の好ましい状態においては、θ３について、以下の式（５）
（Ｄ３×Ｍ＋Ｄ２）×tan（θ３）＋Ｄ１×ｎ２／ｎ１×sin（θ３）／√（１－（ｎ２／ｎ１）２×sin２（θ３））≦Ｂ／２　（５）
が成立する。
　一方、θ２については、以下の式（６）
Ｄ１×tan（θ２）＝Ｂ／２－Ａ／２　⇔　Ｄ１×tan（θ２）＋Ａ／２＝Ｂ／２　（６）が成立する。
　好ましい状態について、上述したＡ、Ｂ、およびＤ１～Ｄ３を上記の式（５）および（６）に代入することで、θ３＝０．００７°、θ２＝２．９°となる。すなわち、レンチキュラーレンズ１４は、入射角θ２＝２．９°である光を出射角θ３＝－０．００７°で出射させる形状であればよい。レンチキュラーレンズ１４がこの条件を満たすためには、例えばレンチキュラーレンズ１４のピッチが３．０μｍ、曲率が１００μｍ、高さが０．１１μｍであればよい。また、レンチキュラーレンズ１４の延伸方向に垂直な断面における、レンズ素子１４ａの立ち上がり部分の傾斜は、例えば８．７°であることが好ましい。
　レンチキュラーレンズ１４についての上記の値は、好ましい例の１つを示したものであって、発明の範囲を限定するものではない。レンチキュラーレンズ１４の、周期方向におけるピッチは、１μｍ以上かつ２５μｍ以下であることが好ましい。また、レンチキュラーレンズ１４の曲率は、２０μｍ以上かつ２０００μｍ以下であることが好ましい。また、レンチキュラーレンズ１４の高さは、３μｍ以下であることが好ましい。また、レンズ素子１４ａの立ち上がり部分の傾斜は、５°以上かつ１５°以下であることが好ましい。これにより、レンチキュラーレンズ１４の出射面側における緑色光の輝度の半値全幅が、サブピクセルの幅の２倍以上になる。
　図４は、表示装置１における、レンチキュラーレンズ１４の配置の別の例を示す図である。上述した通り、表示装置１においては、レンズ素子１４ａの幅Ｐｌ（すなわちレンチキュラーレンズ１４の周期）は、ＣＦ基板１３におけるフィルタの配置の周期Ｐｐと一致しない。このため、ＣＦ基板１３の周期方向とレンチキュラーレンズ１４の周期方向とを一致させた場合、ＰｌとＰｐとの関係によっては、表示装置１が表示する画像に、干渉によりモアレ縞が発生する虞がある。
　モアレ縞を抑制する方法として、レンチキュラーレンズ１４をＣＦ基板１３に平行な面内で回転させた状態で配置することが挙げられる。このとき、レンチキュラーレンズ１４の回転角度が大きいほどモアレ縞の抑制効果は大きくなるが、一方でｙ方向への光の拡がりが大きくなり、表示装置１の画質の低下を招来する。モアレ縞を抑制し、かつ画質を低下させないためには、図４に示すように、ＣＦ基板１３に対するレンチキュラーレンズ１４の回転角度を±２０°以下とすることが好ましい。
　（変形例）
　上述した実施形態１においては、ＬＣＤである表示装置１について説明した。本変形例では、ＯＬＥＤである表示装置１Ａについて説明する。ＯＬＥＤは、ＬＣＤと比較して高精細化が困難であり、ＨＭＤ用の表示装置であっても解像度は例えば４５０ｄｐｉ程度である。
　図５は、本変形例に係る表示装置１Ａの断面図である。図５に示すように、表示装置１Ａは、ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板１６（色層）、対向基板１７、およびレンチキュラーレンズ１４を備える。
　ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板１６は、自発光するＯＬＥＤ、およびＯＬＥＤを制御するためのＴＦＴが設けられた基板である。ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板１６が発する光は、バックライト１１と同様、サブピクセルの配置が有する周期性の方向において輝度の半値全角が３０°以下であることが好ましい。対向基板１７は、ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板１６を封止し、保護するための基板であり、封止層とも呼ばれる。
　図６の（ａ）は、表示装置１Ａにおけるサブピクセルの配置を示す上面図である。ＬＣＤである表示装置１においては、Ｒ、Ｇ、およびＢのフィルタがストライプ状に配置されている。しかし、表示装置１ＡはＯＬＥＤであるため、ＴＦＴ等の回路配置の観点から、ストライプ状の画素配列を取ることは困難である。このため、ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板１６においては、図６の（ａ）に示すように、ｘ方向にはＲまたはＧの画素とＢの画素とが交互に配置され、ｙ方向にはＲおよびＧの画素が交互に配置されるか、またはＢの画素が連続して配置される。このような画素の配置は、Ｓストライプ配列と呼ばれる。
　図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示した表示装置１ＡにおいてＧ単色が表示された状態を示す上面図である。レンチキュラーレンズ１４から出射される光の、ｙ方向における輝度の半値全幅は、レンチキュラーレンズ１４を通過する前と後とでほとんど変化しない。このため、表示装置１Ａにおいては、ｙ方向に周期的に表れる黒線を抑制することはできない。しかし、図６の（ｂ）に示すように、表示装置１Ａにおいても、隣り合うＧフィルタ間の、ｘ方向に周期的に表れる黒線を抑制することはできる。
　また、図６の（ｃ）は、表示装置１Ａにおけるサブピクセルの別の配置を示す上面図である。図６の（ｃ）においてはレンチキュラーレンズ１４を省略している。ＯＬＥＤである表示装置１Ａにおけるサブピクセルの配置としては、上述したＳストライプ配列の他、図６の（ｃ）に示すような、ペンタイル配列と呼ばれる配置も考えられる。ペンタイル配列においては、サブピクセルが、表示装置１における水平方向および垂直方向に対して４５°傾いた状態で配置される。したがって、ブラックマトリクスＢＭに起因する黒線も、同様に４５°傾いた黒線として現れる。画素の配置がペンタイル配列である場合にも、表示装置１と比較して効果は小さいものの、ブラックマトリクスＢＭに起因する黒線を抑制できる。
　このように、ＯＬＥＤである表示装置１Ａについても、本実施形態のレンチキュラーレンズ１４を設けることで、ＬＣＤである表示装置１と比較して効果は小さいものの、スクリーンドアエフェクトを抑制することができる。また、表示装置１ＡはＯＬＥＤであるため、バックライト１１を備える必要がなく、部品点数を削減することができる。
　〔実施形態２〕
　本開示の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
　図７は、本実施形態に係る表示装置２の構成を示す断面図である。表示装置２は、レンチキュラーレンズ１４の代わりに異方性散乱部材２４（光学素子）を備える点で、表示装置１と相違する。
　異方性散乱部材２４は、入射光を異方性散乱させる光学素子である。本実施形態の異方性散乱部材２４は、入射光をｘ方向に大きく散乱させて出射させ、ｙ方向にはほとんど散乱させずに出射する。具体的には、異方性散乱部材２４は、レンチキュラーレンズ１４と同様、異方性散乱部材２４の出射面側での、ｘ方向における輝度の半値全幅を、サブピクセルの幅の２倍以上にする。一方で、異方性散乱部材２４から出射される光の、ｙ方向における輝度の半値全角は、好ましくは３０°以内である。このような異方性散乱部材２４としては、例えば特許文献２に記載されている、針状フィラー（フィラー）を用いた光拡散フィルムを好適に用いることができる。
　具体的には、異方性散乱部材２４は、光を散乱させる針状フィラーと、針状フィラーを封止するマトリックスとを有する。針状フィラーの屈折率と前記マトリックスの屈折率との差は０．１以上であることが好ましい。また、針状フィラーの短径は０．１μｍ以上であることが好ましい。また、針状フィラーのアスペクト比は１０以上かつ１０００以下であることが好ましい。また、異方性散乱部材２４における針状フィラーの比率は５０質量％以上かつ８０質量％以下であることが好ましい。
　このような表示装置２も、上述した表示装置１と同様の効果を奏することができる。
　〔実施形態３〕
　本開示の他の実施形態について、図８および図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　図８の（ａ）は、本実施形態に係る表示装置３の構成を示す断面図である。表示装置３は、レンチキュラーレンズ１４の代わりに回折格子３４（光学素子）を備える点で、表示装置１と相違する。回折格子３４は、入射光を回折させる。
　図８の（ｂ）は、回折格子３４の一例を示す断面図である。また、図８の（ｃ）は、回折格子３４の別の例を示す断面図である。回折格子３４は、例えば図８の（ｂ）に示すような、断面が矩形波の形状を有する回折格子であってよい。また、回折格子３４は、図８の（ｃ）に示すような、ブレーズド型の回折格子であってもよい。回折格子３４がブレーズド型の回折格子である場合、回折格子３４の形状は、例えば０次光および±１次光を利用するように規定されていてもよい。
　回折格子３４は、レンチキュラーレンズ１４と同様、ＣＦ基板１３の光の出射面側での、ｘ方向における輝度の半値全幅を、サブピクセルの幅の２倍以上にする。一方で、回折格子３４から出射される光の、ｙ方向における輝度の半値全角は、好ましくは３０°以内である。
　図９は、回折格子３４のさらに別の例を示す断面図である。回折格子３４は、例えば図９に示すような、三角波状の形状を有するものであってもよい。回折格子３４が三角波状の形状を有する場合、０次光および±１次光を効率よく出射することができる。
　回折格子３４の具体的な形状について、以下に検討する。実施形態１では、入射角２．９°の光を出射角０．００７°で出射させる光学素子について検討した。ここでは、簡単のため、回折格子３４の三角波の包絡面に対して出射角０°で入射した光が、出射角２．９°で出射される場合を考える。
　図９において、θ２１は、回折格子３４の三角波の包絡面と回折格子３４の界面とがなす角である。また、θ２１は、上記包絡面に垂直な光の、回折格子３４の界面への入射角でもある。また、θ２２は、回折格子３４の界面からの出射光の出射角である。
　出射光の強度は、光路長差が波長λと等しい場合、すなわち以下の式（１１）
ｄ×sin（θ２２－θ２１）＝λ　（１１）
が満たされる場合に強くなる。ここで、ｄは回折格子３４の格子間距離である。
　入射光と出射光との角度変化が２．９°であることから、θ２２－θ２１＝２．９°である。実施形態１と同様に考えると、θ２１＝８．７°となり、θ２２＝５．８°となる。波長λを視感度の高い緑色光の波長である５５０ｎｍとすると、式（１１）から格子間距離ｄ＝１０．８７μｍと求められる。
　回折格子３４についての上記の値は、好ましい例の１つを示したものであって、発明の範囲を限定するものではない。回折格子３４は、三角波状の形状を有する場合には、格子間距離が３μｍ以上かつ２５μｍ以下であることが好ましい。また、回折格子３４の包絡面と回折格子３４の表面とがなす角が３°以上かつ１０°以下であることが好ましい。これにより、回折格子３４の出射面側における緑色光の輝度の半値全幅が、サブピクセルの幅の２倍以上になる。
　なお、回折格子３４として、上述した例以外の形状を有する回折格子を使用してもよい。また、そのような回折格子は、例えば±２次以降の回折光を利用するものであってもよい。ただし、回折格子の形状を複雑化させず、かつ光を効率的に利用できるという点から、０次光と±１次光との干渉を利用する回折格子を回折格子３４として使用することが好ましい。
　〔実施形態４〕
　本開示の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　図１０は、本実施形態に係る表示装置４の構成を示す断面図である。表示装置４は、レンチキュラーレンズ１４の代わりにレンチキュラーレンズ４４（光学素子）を備える点で表示装置１と相違する。
　レンチキュラーレンズ４４では、ｙ方向に延伸する複数のレンズ素子４４ａが、ＣＦ基板１３に平行なガラス基板４４ｂ（透光性部材）の面上に、光が入射する側に凸に、ｘ方向に並んだ状態で形成されている。なお、レンチキュラーレンズ４４は、ガラス以外の透光性を有する材料で形成されていてもよい。
　このような表示装置４も、表示装置１などと同様の効果を奏することができる。
　〔実施形態５〕
　本開示の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　図１１は、本実施形態に係る表示装置５の構成を示す断面図である。表示装置５は、レンチキュラーレンズ１４の代わりにレンチキュラーレンズ５４（光学素子）を備える点で表示装置１と相違する。レンチキュラーレンズ５４は、レンチキュラーレンズ１４などとは異なり、ＣＦ基板１３のガラス基板１３ａ（透光性部材）の、光が出射する側の面に形成された、ｙ方向に延伸する溝である。すなわち、レンチキュラーレンズ５４は、ガラス基板１３ａの面内に形成され、光が入射する側に凸である。なお、レンチキュラーレンズ５４は、ガラス基板１３ａとは別の、ＣＦ基板１３に平行な透光性部材の面内に形成されてもよい。
　このような表示装置５も、表示装置１などと同様の効果を奏することができる。
　〔まとめ〕
　本開示の態様１に係る表示装置（１など）は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層（ＣＦ基板１３など）と、前記色層と平行に設けられ、出射光の輝度の半値全幅を前記色層からの入射光の輝度の半値全幅より広げる光学素子（レンチキュラーレンズ１４など）とを備え、前記サブピクセルは、少なくとも１方向について周期性を有するように配置され、前記光学素子は、前記サブピクセルの配置が有する周期性より小さい周期構造を有する。
　上記の構成によれば、表示装置は、各画素の色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層と、当該色層に平行に設けられた光学素子を備える。光学素子は、色層から入射した光の輝度の半値全幅より広い半値全幅を有する光を出射させる。また、サブピクセルは、少なくとも１方向について周期性を有するように配置され、光学素子は、サブピクセルの配置が有する周期性より小さい周期構造を有する。したがって、光学素子と画素とのアラインメントを必要とせずにスクリーンドアエフェクトを抑制可能な表示装置を実現できる。
　本開示の態様２に係る表示装置は、上記態様１において、前記光学素子は、レンチキュラーレンズ（１４、４４、５４）であってもよい。
　本開示の態様３に係る表示装置は、上記態様２において、前記レンチキュラーレンズ（１４）は、前記色層に平行な透光性部材の面上に、光が出射する側に凸であるように形成されてもよい。
　本開示の態様４に係る表示装置は、上記態様２において、前記レンチキュラーレンズ（４４）は、前記色層に平行な透光性部材の面上に、光が入射する側に凸に形成されてもよい。
　本開示の態様５に係る表示装置は、上記態様２において、前記レンチキュラーレンズ（５４）は、前記色層に平行な透光性部材の面内に形成され、光が入射する側に凸であってもよい。
　上記のそれぞれの構成によれば、レンチキュラーレンズによって、色層から入射した光の輝度の半値全幅より広い半値全幅を有する光を出射させることができる。
　本開示の態様６に係る表示装置は、上記態様２から５のいずれかにおいて、前記レンチキュラーレンズは、周期方向におけるピッチが１μｍ以上かつ２５μｍ以下であり、曲率が２０μｍ以上かつ２０００μｍ以下であり、高さが３μｍ以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、レンチキュラーレンズから出射される出射光の半値全幅が、入射光の半値全幅の２倍になるため、スクリーンドアエフェクトを適切に抑制できる。
　本開示の態様７に係る表示装置は、上記態様１において、前記光学素子は、回折格子（３４）であってもよい。
　上記の構成によれば、回折格子によって、色層から入射した光の輝度の半値全幅より広い半値全幅を有する光を出射させることができる。
　本開示の態様８に係る表示装置は、上記態様７において、前記回折格子は、三角波状の形状を有し、格子間距離が３μｍ以上かつ２５μｍ以下であり、当該回折格子の包絡面と当該回折格子の表面とがなす角が３°以上かつ１０°以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、態様６と同様の効果を奏する。
　本開示の態様９に係る表示装置は、上記態様７または８において、前記回折格子は、０次光と±１次光との干渉を利用するものであることが好ましい。
　上記の構成によれば、回折格子の形状を複雑化させず、かつ光を効率的に利用できる。
　本開示の態様１０に係る表示装置は、上記態様１から９のいずれかにおいて、前記光学素子の周期構造は、前記サブピクセルの周期性の方向における幅が最も大きい前記サブピクセルの当該幅より小さいことが好ましい。
　上記の構成によれば、光学素子の周期構造の周期が、サブピクセルの周期性の周期と比較して十分に小さくなる。したがって、スクリーンドアエフェクトをより確実に抑制することができる。
　本開示の態様１１に係る表示装置は、上記態様１から１０のいずれかにおいて、前記光学素子の周期の方向の、前記複数の画素の周期方向に対する、当該複数の画素が配置された面に平行な面内における回転角度は、－２０°以上かつ＋２０°以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、画質を低下させることなく、モアレの発生を抑制することができる。
　本開示の態様１２に係る表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層と、前記色層と平行に設けられた光学素子（異方性散乱部材２４）とを備え、前記光学素子は、前記色層から入射する光を異方性散乱させる。
　上記の構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。
　本開示の態様１３に係る表示装置は、上記態様１２において、前記光学素子は、光を散乱させるフィラーと、前記フィラーを封止するマトリックスとを有し、前記フィラーの屈折率と前記マトリックスの屈折率との差は０．１以上であり、前記フィラーの短径は０．１μｍ以上であり、アスペクト比は１０以上かつ１０００以下であり、フィラーの比率が光学素子の５０質量％以上かつ８０質量％以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、態様６および８と同様の効果を奏する。
　本開示の態様１４に係る表示装置は、上記態様１から１３のいずれかにおいて、前記画素の色を決定する色層は、カラーフィルタ（ＣＦ基板１３）であってもよい。
　上記の構成によれば、カラーフィルタの色によってサブピクセルの色を決定することができる。
　本開示の態様１５に係る表示装置は、上記態様１４において、前記色層に光を入射させる光源をさらに備え、
　前記光源が発する光は、少なくとも上記サブピクセルの配置が有する周期性の方向において輝度の半値全角が３０°以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、サブピクセルから出射された光が隣接するサブピクセルの光と混色する虞が低減されるため、画質を向上させることができる。
　本開示の態様１６に係る表示装置は、上記態様１から１３のいずれかにおいて、前記画素の色を決定する色層（ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板１６）は、自発光する機能を有していてもよい。
　上記の構成によれば、別途光源を設ける必要がないため、表示装置の部品点数を削減することができる。
　本開示の態様１７に係る表示装置は、上記態様１６において、前記色層が発する光は、上記サブピクセルの配置が有する周期性の方向において輝度の半値全角が３０°以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、態様１４と同様の効果を奏する。
　本開示の態様１８に係る表示装置は、上記態様１から１７のいずれかにおいて、前記色層は、前記サブピクセル間に混色を防止するブラックマトリクスを備え、前記サブピクセルの周期の方向に直交する方向における前記ブラックマトリクスの幅は、１０μｍ以下、または前記サブピクセルの、１周期の長さの３０％以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、サブピクセルの周期の方向に直交する方向におけるブラックマトリクスに起因するスクリーンドアエフェクトを低減することができる。
　本開示の態様１９に係るヘッドマウントディスプレイは、上記態様１から１８のいずれかの表示装置を備える。
　上記の構成によれば、上記態様１と同様の効果を奏する。
　本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
〔本開示の別の表現〕
　なお、本開示の一態様は、以下のようにも表現できる。
　すなわち、本開示の一態様に係る表示装置は、画素の色を決定する層（色層と呼ぶ）があり、色の要素（R, G, BやR, G, B, W）となる画素（サブピクセル）の配置について少なくとも１方向に周期性がある（色配置周期と呼ぶ）。色層よりも出光側に光を色配置周期方向ないしはその方向から±20度以内に広げる作用をもつ光学素子を有している。この光学素子は画素と１対１対応するものではなく、高精度なアライメントが不要である。この構成の結果、観察者から見た場合に、光学素子で広げられた方位について、サブピクセルの輝度半値幅がサブピクセルの本来の幅よりも２倍以上になっている。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、光学素子はレンチキュラーレンズを使用しており、その周期は色配置周期よりも小さい。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、レンチキュラーレンズの周期は望ましくは色の要素（サブピクセル）の中で最大の幅のものよりも小さい。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、レンチキュラーレンズはガラス上にあり、出光側に凸である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、レンチキュラーレンズはガラス上にあり、入光側に凸である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、レンチキュラーレンズはガラス上をエッチングしたガラス面内にあり、入光側に凸である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、光学素子は異方性散乱であり、その散乱輝度半値角は±30度以内である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、異方性散乱は望ましくは散乱の輝度半値角が±10度以内である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、光学素子は一つの方向のみに回折する回折格子である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、色周期は望ましくは色の要素のサイズよりも小さい。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、回折格子は0次および±1次光を使用している。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、画素を決定する層は、カラーフィルタである。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、カラーフィルタへ入射する光（バックライト光もしくは発光層からの光）は少なくとも一つの方位で輝度半値全角30度以下の狭指向性のものである。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、画素を決定する層は、自発光層である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置において、自発光層の発光による輝度視野角特性は、少なくとも一つの方位で輝度半値全角30度以下の狭指向性のものである。
　また、本開示の一態様に係る表示装置は、色配置周期方向と直交する方向において、BM幅が10um以下もしくは画素ピッチの30%以下である。
　また、本開示の一態様に係る表示装置は、上述の技術を使用したHMDである。
　１、１Ａ、２、３　表示装置
　１１　バックライト（光源）
　１３　ＣＦ基板（色層、カラーフィルタ）
　１４、４４、５４　レンチキュラーレンズ（光学素子）
　１６　ＴＦＴ／ＯＬＥＤ基板（色層）
　２４　異方性散乱部材（光学素子）
　３４　回折格子（光学素子）

Claims (19)

  1. 　複数の画素を有する表示装置であって、
    　前記複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層と、
    　前記色層と平行に設けられ、出射光の輝度の半値全幅を前記色層からの入射光の輝度の半値全幅より広げる光学素子とを備え、
    　前記サブピクセルは、少なくとも１方向について周期性を有するように配置され、
    　前記光学素子は、前記サブピクセルの配置が有する周期性より小さい周期構造を有することを特徴とする表示装置。
  2. 　前記光学素子は、レンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記レンチキュラーレンズは、前記色層に平行な透光性部材の面上に、光が出射する側に凸であるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記レンチキュラーレンズは、前記色層に平行な透光性部材の面上に、光が入射する側に凸に形成されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  5. 　前記レンチキュラーレンズは、前記色層に平行な透光性部材の面内に形成され、光が入射する側に凸であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  6. 　前記レンチキュラーレンズは、周期方向におけるピッチが１μｍ以上かつ２５μｍ以下であり、曲率が２０μｍ以上かつ２０００μｍ以下であり、高さが３μｍ以下であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の表示装置。
  7. 　前記光学素子は、回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  8. 　前記回折格子は、三角波状の形状を有し、格子間距離が３μｍ以上かつ２５μｍ以下であり、当該回折格子の包絡面と当該回折格子の表面とがなす角が３°以上かつ１０°以下であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
  9. 　前記回折格子は、０次光と±１次光との干渉を利用するものであることを特徴とする請求項７または８に記載の表示装置。
  10. 　前記光学素子の周期構造は、前記サブピクセルの周期性の方向における幅が最も大きい前記サブピクセルの当該幅より小さいことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の表示装置。
  11. 　前記光学素子の周期の方向の、前記複数の画素の周期方向に対する、当該複数の画素が配置された面に平行な面内における回転角度は、－２０°以上かつ＋２０°以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の表示装置。
  12. 　複数の画素を有する表示装置であって、
    　前記複数の画素のそれぞれの、色の要素に対応するサブピクセルの色を決定する色層と、
    　前記色層と平行に設けられた光学素子とを備え、
    　前記光学素子は、前記色層から入射する光を異方性散乱させることを特徴とする表示装置。
  13. 　前記光学素子は、光を散乱させるフィラーと、前記フィラーを封止するマトリックスとを有し、
    　前記フィラーの屈折率と前記マトリックスの屈折率との差は０．１以上であり、前記フィラーの短径は０．１μｍ以上であり、アスペクト比は１０以上かつ１０００以下であり、フィラーの比率が光学素子の５０質量％以上かつ８０質量％以下であることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
  14. 　前記画素の色を決定する色層は、カラーフィルタであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の表示装置。
  15. 　前記色層に光を入射させる光源をさらに備え、
    　前記光源が発する光は、少なくとも上記サブピクセルの配置が有する周期性の方向において輝度の半値全角が３０°以下であることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
  16. 　前記画素の色を決定する色層は、自発光する機能を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の表示装置。
  17. 　前記色層が発する光は、少なくとも上記サブピクセルの配置が有する周期性の方向において輝度の半値全角が３０°以下であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
  18. 　前記色層は、前記サブピクセル間に混色を防止するブラックマトリクスを備え、
    　前記複数の画素の周期の方向に直交する方向における前記ブラックマトリクスの幅は、１０μｍ以下、または前記サブピクセルの、１周期の長さの３０％以下であることを特徴とする請求項１～１７のいずれか１項に記載の表示装置。
  19. 　請求項１から１８のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6581329B1 (ja) * 2018-05-14 2019-09-25 株式会社巴川製紙所 ヘッドマウントディスプレイ
WO2019220775A1 (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 株式会社巴川製紙所 ヘッドマウントディスプレイ
JPWO2023275654A1 (ja) * 2021-06-30 2023-01-05

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09325204A (ja) * 1996-05-31 1997-12-16 Sony Corp 光学フィルタ、それを使用した画像表示装置および液晶表示素子
JP2009265406A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Sony Corp 表示装置および電子機器
JP4959307B2 (ja) * 2006-11-24 2012-06-20 株式会社巴川製紙所 光拡散フィルム、光拡散積層フィルム、及びそれらを用いた光学部材
US20160127717A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-05 Oculus Vr, Llc Diffractive element for reducing fixed pattern noise in a virtual reality headset
JP2016139112A (ja) * 2015-01-21 2016-08-04 ソニー株式会社 ウェアラブルディスプレイ装置および画像表示方法
JP2016224364A (ja) * 2015-06-03 2016-12-28 大日本印刷株式会社 表示装置
WO2017002278A1 (ja) * 2015-07-01 2017-01-05 ナルックス株式会社 回折型光学フィルタ、画像表示装置と回折型光学フィルタとの組合せ及びその製造方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3331238B2 (ja) 1992-11-17 2002-10-07 シャープ株式会社 直視型表示装置
US5561538A (en) 1992-11-17 1996-10-01 Sharp Kabushiki Kaisha Direct-view display apparatus
FR2705008B1 (fr) * 1993-05-05 1995-07-21 Le Particulier Editions Sa Dispositif et systeme video autostereoscopique
JP3513371B2 (ja) * 1996-10-18 2004-03-31 キヤノン株式会社 マトリクス基板と液晶装置とこれらを用いた表示装置
US5764389A (en) * 1996-11-26 1998-06-09 Hughes Electronics Corporation Holographic color filters for display applications, and operating method
US6219113B1 (en) * 1996-12-17 2001-04-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for driving an active matrix display panel
JP3308880B2 (ja) * 1997-11-07 2002-07-29 キヤノン株式会社 液晶表示装置と投写型液晶表示装置
JP3900805B2 (ja) * 2000-08-03 2007-04-04 株式会社日立製作所 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置
EP1325093A2 (en) * 2000-09-26 2003-07-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Display unit and drive system thereof and an information display unit
US6825985B2 (en) * 2001-07-13 2004-11-30 Mems Optical, Inc. Autostereoscopic display with rotated microlens and method of displaying multidimensional images, especially color images
JP3887276B2 (ja) * 2002-07-08 2007-02-28 株式会社東芝 立体画像再生装置
US7813042B2 (en) * 2005-09-12 2010-10-12 Sharp Kabushiki Kaisha Multiple-view directional display
GB0704803D0 (en) * 2007-03-13 2007-04-18 Cambridge Flat Projection Structured colour illumination of lcd's
JP5865202B2 (ja) * 2012-07-12 2016-02-17 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び電子機器
JP5961060B2 (ja) * 2012-07-18 2016-08-02 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP2014071372A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Japan Display Inc 表示装置および電子機器
JP5767195B2 (ja) * 2012-11-05 2015-08-19 株式会社ジャパンディスプレイ 半透過型表示装置、電子機器及び半透過型表示装置の駆動方法
JP5827970B2 (ja) * 2013-03-25 2015-12-02 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び電子機器
US9626145B1 (en) * 2014-06-27 2017-04-18 X Development Llc Tileable display with pixel-tape
US20160042676A1 (en) * 2014-08-06 2016-02-11 Samsung Display Co., Ltd. Apparatus and method of direct monitoring the aging of an oled display and its compensation
US10582192B2 (en) * 2014-11-24 2020-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus
US10412363B1 (en) * 2015-03-26 2019-09-10 3D Patents, Llc Light-field display with micro-lens alignment adapted color and brightness
US11125919B2 (en) * 2015-08-25 2021-09-21 Sony Corporation Lighting device
US10437114B2 (en) * 2015-12-01 2019-10-08 Japan Display Inc. Display device
JP2017116668A (ja) * 2015-12-22 2017-06-29 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び画像表示パネル
JP6702760B2 (ja) * 2016-02-25 2020-06-03 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
JP2017167403A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN109073939A (zh) * 2016-03-25 2018-12-21 赛伊视觉公司 提供增强的观看体验的近眼图像显示设备
CN106409220B (zh) * 2016-09-29 2019-01-29 深圳创维－Rgb电子有限公司 一种oled驱动电源装置及oled电视

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09325204A (ja) * 1996-05-31 1997-12-16 Sony Corp 光学フィルタ、それを使用した画像表示装置および液晶表示素子
JP4959307B2 (ja) * 2006-11-24 2012-06-20 株式会社巴川製紙所 光拡散フィルム、光拡散積層フィルム、及びそれらを用いた光学部材
JP2009265406A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Sony Corp 表示装置および電子機器
US20160127717A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-05 Oculus Vr, Llc Diffractive element for reducing fixed pattern noise in a virtual reality headset
JP2016139112A (ja) * 2015-01-21 2016-08-04 ソニー株式会社 ウェアラブルディスプレイ装置および画像表示方法
JP2016224364A (ja) * 2015-06-03 2016-12-28 大日本印刷株式会社 表示装置
WO2017002278A1 (ja) * 2015-07-01 2017-01-05 ナルックス株式会社 回折型光学フィルタ、画像表示装置と回折型光学フィルタとの組合せ及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6581329B1 (ja) * 2018-05-14 2019-09-25 株式会社巴川製紙所 ヘッドマウントディスプレイ
WO2019220775A1 (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 株式会社巴川製紙所 ヘッドマウントディスプレイ
US11874481B2 (en) 2018-05-14 2024-01-16 Tomoegawa Co., Ltd. Head-mounted display
JPWO2023275654A1 (ja) * 2021-06-30 2023-01-05
WO2023275654A1 (ja) * 2021-06-30 2023-01-05 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置、表示モジュール、及び電子機器

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