JP2017097256A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像源の画素間に存在する非画素領域が視認されてしまうのを抑制することができる頭部装着型表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１は、映像光を出射する映像源１１と、映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズ１２と、映像源１１及びレンズ１２間、又は、レンズ１２の観察者側に配置される光学シート２０とを備え、光学シート２０は、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な単位形状が複数形成されており、光学シート２０の拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上であり、光学シート２０の拡散角が−０．３°以上０．３°以下における透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の９５％以上であること、を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察者に映像光を表示する表示装置に関するものである。

従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬディスプレイ等の映像源による映像を、光学系を介して観察者に観察させる頭部装着型の表示装置、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が提案されている（例えば、特許文献１）。このような頭部装着型の表示装置は、レンズ等の光学系によって映像源から投射される映像光を拡大して鮮明な映像を観察者側に表示している。
ここで、このような表示装置に用いられる映像源は、映像を構成する複数の画素領域と、各画素領域間に設けられ、映像の表示に寄与しない非画素領域とが設けられている。このような映像源から出射された映像光をレンズにより拡大した場合、画素領域により構成される映像だけでなく、非画素領域が起因となる非映像領域も拡大されてしまうこととなり、映像だけでなく非映像領域も観察者に視認されてしまう場合があり、鮮明な映像の表示の妨げとなる場合があった。

特表２０１１−５０９４１７号公報

本発明の課題は、映像源の画素間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうのを抑制することができる表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、映像光を出射する映像源（１１）と、前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズ（１２）と、前記映像源及び前記レンズ間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シート（２０）とを備え、前記光学シートは、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な単位形状（２１ａ、２３ａ）が複数形成されており、前記光学シートの拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の３０％以上であり、前記光学シートの拡散角が−０．３°以上０．３°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の９５％以上であること、を特徴とする表示装置（１）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の表示装置（１）において、前記光学シート（２０）の拡散角が０．１°以上０．３°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であり、前記光学シートの拡散角が−０．３°以上−０．１°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であること、を特徴とする表示装置である。
請求項３の発明は、映像光を出射する映像源（１１）と、前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズ（１２）と、前記映像源及び前記レンズ間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シート（２０）とを備え、前記光学シートは、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な単位形状（２１ａ、２３ａ）が複数形成されており、前記光学シートの拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の３０％以上であり、前記映像源の互いに隣接する画素間のピッチをｄとし、前記映像源における映像光の出射面から観察者の眼までの最短距離をＤとした場合に、前記光学シートの拡散角が、０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であり、前記光学シートの拡散角が、−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、−０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であること、を特徴とする表示装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の表示装置（１）において、前記光学シート（２０）の互いに隣接する層の屈折率の差Δｎは、０．００５≦Δｎ≦０．１を満たしていること、を特徴とする表示装置である。

本発明によれば、映像源の画素間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうのを抑制することができる。

実施形態の頭部装着型の表示装置の構成を説明する図である。 実施形態の表示装置に用いられる光学シートの詳細を説明する図である。 実施形態の表示装置に用いられる光学シートの輝度と拡散角との関係を示す図である。 実施形態の表示装置によって表示された画像の例を示す図である。 比較例の表示装置の構成等を説明する図である。 表示装置に用いられる光学シートの別な形態を説明する図である。 表示装置に用いられる光学シートの別な形態を説明する図である。 表示装置に用いられる光学シートの別な形態を説明する図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。

（実施形態）
図１は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１を説明する図である。図１は、表示装置１を鉛直方向上側から見た図である。
図２は、本実施形態の表示装置に用いられる光学シートの詳細を説明する図である。図２（ａ）は、光学シートの水平面に平行な断面における断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ部断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のｃ部詳細を示す図であり、図２（ｄ）は、図２（ｂ）のｄ部詳細を示す図である。
図３は、本実施形態の表示装置に用いられる光学シートの輝度と拡散角との関係を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）の縦軸は、光の輝度を示し、横軸は、光学シートの左右方向及び鉛直方向における拡散角を示す。
図４は、本実施形態の表示装置によって表示された画像の例を示す図である。
図５は、比較例の表示装置を説明する図である。図５（ａ）は、比較例の表示装置の構成を説明する図であり、図１に対応する図である。図５（ｂ）は、比較例の表示装置によって表示された画像の例を示す図である。

なお、図１を含め以下に示す図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、観察者が頭部に表示装置１を装着した状態において、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、この水平方向のうち、光学シートの厚み方向をＹ方向とし、その厚み方向に直交する左右方向をＸ方向とする。このＹ方向の−Ｙ側を観察者側とし、＋Ｙ側を背面側とする。

表示装置１は、観察者が頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）である。図１に示すように、本実施形態の頭部装着型の表示装置１は、不図示のメガネフレームの内側に、映像源１１と、レンズ１２と、光学シート２０とを備えており、観察者がメガネフレームを頭部に装着することによって、映像源１１に表示された映像光を光学シート２０、レンズ１２を介して観察者の眼Ｅに視認させることができる。なお、図１において、表示装置１は、観察者の片側の眼Ｅに対して配置される例で説明するが、これに限定されるものでなく、観察者の両方の眼のそれぞれに配置されるようにしてもよい。
映像源１１は、映像光を表示するマイクロディスプレイであり、例えば、透過型の液晶表示デバイスや、反射型の液晶表示デバイス、有機ＥＬ等を使用することができる。本実施形態の映像源１１は、例えば、対角が５インチの有機ＥＬディスプレイが使用される。
レンズ１２は、映像源１１から出射された映像光を拡大して観察者側に出射する凸レンズであり、本実施形態では、表示装置１の最も観察者側（−Ｙ側）に配置されている。

光学シート２０は、図１に示すように、映像源１１及びレンズ１２間であって、レンズ１２に近接する位置に配置されており、映像源１１から出射した映像光の一部を微少に拡散する拡散機能を有した光透過性のあるシートである。
ここで、従来、主に使用されている頭部装着型の表示装置（以下、比較例の表示装置という）は、図５（ａ）に示すように、上述の光学シートを備えていない形態であり、映像源から出射された映像光をレンズにより拡大して観察者側に表示していた。ここで、映像源に用いられる有機ＥＬ等のディスプレイは、その表示部に映像を形成する画素領域が複数配列されており、また、各画素領域間には映像の形成に寄与しない非画素領域が設けられている。そのため、映像源から出射する映像光は、レンズを介して拡大された場合に、図５（ｂ）に示すように、画素領域による映像だけでなく、非画素領域が起因となる非映像領域も拡大されてしまうこととなり、映像だけでなく、その非映像領域も観察者に視認され、鮮明な映像表示の妨げとなってしまう場合があった。

そこで、本実施形態の表示装置１には、上述したように、光学シート２０が設けられており、映像源１１から出射した映像光の一部を微少に拡散させ、図４に示すように、その拡散された映像光によって、非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。

光学シート２０は、図２に示すように、背面側（＋Ｙ側）から順に、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が積層されている。光学シート２０は、この第１光学層２１及び第２光学層２２の界面と、第２光学層２２及び第３光学層２３の界面とに、それぞれ単位形状２１ａ、単位形状２３ａが複数形成されている。
第１光学層２１は、光学シート２０の最も背面側（＋Ｙ側）に位置する光透過性を有する層であり、その背面側の面は、映像源１１から出射された映像光が入射する面であり、略平坦に形成されている。第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面には、図２（ａ）に示すように、単位形状２１ａと平坦部２１ｂとが交互に設けられている。この単位形状２１ａ及び平坦部２１ｂは、第１光学層２１の観察者側の面に沿うようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に延在し、左右方向（Ｘ方向）に複数配列されている。

第３光学層２３は、光学シート２０の最も観察者側（−Ｙ側）に位置する光透過性を有する層であり、その観察者側の面は、光学シート２０を透過した映像光が出射する面であり、略平坦に形成されている。第３光学層２３の背面側（＋Ｙ側）の面は、図２（ｂ）に示すように、単位形状２３ａと平坦部２３ｂとが交互に複数形成されている。この単位形状２３ａ及び平坦部２３ｂは、第３光学層２３の背面側の面に沿うようにして、左右方向（Ｘ方向）に延在し、鉛直方向（Ｚ方向）に複数配列されている。
すなわち、第３光学層２３に設けられた単位形状２３ａ及び平坦部２３ｂは、その延在方向（Ｘ方向）が、上述の第１光学層２１に設けられた単位形状２１ａ及び平坦部２１ｂの延在方向（Ｚ方向）と交差（直交）している。
第２光学層２２は、第１光学層２１及び第３光学層２３間に設けられた光透過性を有する層であり、第１光学層２１の単位形状２１ａ側の面と、第３光学層２３の単位形状２３ａ側の面とが互いに対向するようにして配置されている。

上述のように光学シートが形成されることによって、表示装置１は、映像源１１から出光された光のうち、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光を直接観察者側に出射させるとともに、単位形状２１ａに入射した光を左右方向へ拡散させ、また、単位形状２３ａに入射した光を鉛直方向に拡散させて観察者側へ出射させることができる。これにより、表示装置１は、観察者側に鮮明な映像を表示するとともに、映像光の微少な拡散によって映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを抑制することができる。特に、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光はほとんど拡散されないため、観察者に届く映像光をより鮮明に表示することができる。

（光学シートの光学特性）
ここで、上述の効果を効果的に奏するために、本実施形態の光学シート２０は、図３（ａ）に示すように、光学シートの左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲において、光の輝度が最大輝度に近い状態であるとともに、同拡散角が０．１°以上０．３°以下と、−０．３°以上−０．１°以下との範囲においても所定の輝度を維持するようにして形成される。
具体的には、左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲の透過光量が、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上となるようにし、また、左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．３°以上０．３°以下の範囲の透過光量が、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の９５％以上となるように形成されている。

更に、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が０．１°以上０．３°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上となり、拡散角が−０．３°以上−０．１°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上となるように形成されている。
ここで、光学シート２０の拡散角とは、光の輝度が最大値となる光学シート２０のシート面の観察位置から、画面左右方向及び画面上下方向における観察角度をいう。

このように、光学シート２０の特定の拡散角の範囲における透過光量を規定することによって、本実施形態の表示装置１は、映像源１１から出射した映像光のうち、平坦部に入射した光をほとんど拡散させることなく透過させるとともに、各単位形状に入射した光を鉛直方向や左右方向に微少に拡散させることができる。これにより、表示装置１は、観察者側に鮮明な映像を表示するとともに、映像光の微少な拡散によって映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを抑制することができる。特に、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光はほとんど拡散されないため、より鮮明な映像を観察者に届けることができ、映像のぼやけが生じてしまうのを極力抑制することができる。

仮に、拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の３０％未満となる場合、観察者側に届く光量が少なくなりすぎてしまい、映像の鮮明さが失われ、ぼやけてしまうので望ましくない。
また、拡散角が−０．３°以上０．３°以下における透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の９５％未満となる場合、観察者側に届く映像の光量が少なくなりすぎてしまい、映像が暗くなってしまうので望ましくない。
更に、拡散角が０．１°以上０．３°以下における透過光量と、拡散角が−０．３°以上−０．１°以下における透過光量とが、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の２０％未満となる場合、単位形状による映像光の微少な拡散が少なくなりすぎてしまい、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ちやすくなってしまうので望ましくない。

（光学シートの別な光学特性）
また、上述の効果を効果的に奏するための別な光学特性として、本実施形態の光学シート２０は、図３（ｂ）に示すように、光学シートの左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲において、光の輝度が最大輝度に近い状態であるとともに、同拡散角が０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下と、−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、−０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下との範囲においても所定の輝度を維持するようにして形成されるようにしてもよい。
具体的には、左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲の透過光量が、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上となるように形成される。
また、映像源１１の画素領域の配列ピッチをｄとし、映像源１１の表示面から、表示装置１を装着する観察者の眼までの距離をＤとした場合に、左右方向及び鉛直方向における拡散角が−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下の範囲の透過光量が、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の９５％以上となるように形成される。
更に、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上となり、拡散角が−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、−０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上となるように形成される。
このように、光学シート２０の特定の拡散角の範囲における透過光量を、画素領域の配列ピッチｄや、距離Ｄにより規定することによっても、本実施形態の表示装置１は、映像源１１から出射した映像光のうち、平坦部に入射した光をほとんど拡散させることなく透過させるとともに、各単位形状に入射した光を鉛直方向や左右方向に微少に拡散させることができる。これにより、表示装置１は、観察者側に鮮明な映像を表示するとともに、映像光の微少な拡散によって映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを抑制することができる。また、表示装置１の仕様（配列ピッチｄや、距離Ｄ）に合わせて、適宜、特定の拡散角の範囲を規定することができるので、上述の場合に比して、より効率よく鮮明な映像の表示と、非画素領域の視認の抑制とを実現することができる。

ここで、仮に、拡散角が−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の９５％未満となる場合、観察者側に届く映像の光量が少なくなりすぎてしまい、映像が暗くなってしまうので望ましくない。
また、拡散角が０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量と、拡散角が−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、−０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量とが、それぞれ光学シート２０を透過する全透過光量の２０％未満となる場合、単位形状による映像光の微少な拡散が少なくなりすぎてしまい、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ちやすくなってしまうので望ましくない。

本実施形態の光学シート２０は、互いに隣接する各層の屈折率差、すなわち第１光学層２１及び第２光学層２２の屈折率差Δｎ１と、第２光学層２２及び第３光学層２３の屈折率差Δｎ２とが、それぞれ０．００５≦Δｎ１≦０．１、０．００５≦Δｎ２≦０．１を満たすようにして形成されるのが望ましい。これにより、各層の界面における光の屈折角を調節することができ、単位形状における光の拡散量を好適にすることができる。
仮に、互いに隣接する層の屈折率差（Δｎ１、Δｎ２）が０．００５未満である場合、各層間の屈折率差が小さくなりすぎてしまい、各層間における映像光の屈折が生じ難くなってしまい、十分な拡散作用が発揮されなくなるため望ましくない。また、互いに隣接する層の屈折率差（Δｎ１、Δｎ２）が０．１よりも大きい場合、各層間における光の屈折が大きくなりすぎてしまい、光学シートを透過する映像光が不鮮明になってしまうので望ましくない。

（単位形状の形態）
上述のような光学特性を実現するために、本実施形態では、単位形状２１ａは、図２（ｃ）に示すように、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から凸となり、ＸＹ断面における断面形状が略円弧状になるように形成されている。ここで、略円弧状とは、真円の円弧だけでなく、楕円や長円等の一部を含む曲線状の形状を含むものをいう。
本実施形態の単位形状２１ａは、円弧状に形成されており、その曲率半径はＲ１で形成され、左右方向（Ｘ方向）における幅寸法はｗ１で形成されている。単位形状２１ａ（平坦部２１ｂ）の左右方向における配列ピッチはＰ１で形成されている。

同様に、単位形状２３ａは、図２（ｄ）に示すように、第３光学層２３の背面側の面（＋Ｙ側の面）から凸となり、ＹＺ断面における断面形状が略円弧状に形成されている。本実施形態の単位形状２３ａは、円弧状に形成されており、その曲率半径はＲ２で形成され、鉛直方向（Ｚ方向）における幅寸法はｗ２で形成されている。単位形状２３ａ（平坦部２３ｂ）の鉛直方向における配列ピッチは、Ｐ２で形成されている。
本実施形態の第１光学層２１及び第３光学層２３に設けられた各単位形状、各平坦部は、それぞれ同等の寸法に形成されており、例えば、ｗ１＝ｗ２＝１００μｍ、Ｐ１＝Ｐ２＝２４０μｍ、Ｒ１＝Ｒ２＝５００μｍに形成されている。

ここで、各単位形状の配列ピッチＰ１及び配列ピッチＰ２は、１００μｍ≦Ｐ１≦５００μｍであることが望ましい。
仮に、Ｐ１、Ｐ２が１００μｍ未満である場合、単位形状の配置間隔が細かくなりすぎてしまい、回折光の影響が大きくなり、映像が不鮮明になるので望ましくない。また、Ｐ１、Ｐ２が５００μｍよりも大きい場合、単位形状の配置間隔が粗くなりすぎてしまい、非画素領域が視認され易くなるため望ましくない。

第１光学層２１及び第３光学層２３は、それぞれ、光透過性の高いＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂、アクリル系樹脂等から形成されており、本実施形態では、第１光学層２１及び第３光学層２３はともに同じ材料で形成され、同じ屈折率を有している。
また、第２光学層２２は、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂や、エポキシアクリレート樹脂等の紫外線硬化型樹脂等から形成されており、本実施形態では、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率よりも低い屈折率で形成されている。

次に、映像源１１から出射された映像光Ｌが観察者の眼Ｅに届くまでの動作について説明する。
図１に示すように、映像源１１から出射した映像光Ｌは、光学シート２０の背面側（＋Ｙ側）の面に入射して、第１光学層２１を透過して、第１光学層２１及び第２光学層２２との界面に到達する。この界面に到達した光のうち、単位形状２１ａに入射した光は、左右方向（Ｘ方向）に微少に拡散して第２光学層２２内を透過し、平坦部２１ｂに入射した光は、ほとんど拡散することなく第２光学層２２内を透過する。
第２光学層２２を透過した映像光は、第２光学層２２及び最３光学層２３との界面に到達する。この界面に到達した光のうち、単位形状２３ａに入射した光は、鉛直方向（Ｚ方向）に微少に拡散し、第３光学層２３を透過して光学シート２０の観察者側（−Ｙ側）の面から出射し、平坦部２３ｂに入射した光は、ほとんど拡散することなく光学シート２０の観察者側の面から出射する。

続いて、光学シート２０の観察者側の面から出射した映像光Ｌは、レンズ１２へ入射して観察者の眼Ｅへ向けて出射する。ここで、映像源１１から出射された映像光Ｌのうち一部は、上述したように、光学シート２０により左右方向及び鉛直方向に微少に拡散させられているため、映像光Ｌは、レンズ１２により拡大されたとしても、観察者の眼Ｅによって視認される画像には、図４に示すように、上述の比較例の表示装置の場合に比して（図５（ｂ）参照）、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを極力抑制することができ、鮮明な映像を表示することができる。また、各光学層に平坦部２１ｂ、２３ｂを設けているので、この平坦部を透過した光は、ほとんど拡散することなく観察者側に届くので、表示装置１は、ぼやけの少ないより鮮明な映像を観察者に表示することができる。

次に、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の製造方法について説明する。
上述したように、光学シート２０の第１光学層２１及び第３光学層２３に設けられた各単位形状２１ａ、単位形状２３ａは、互いに同じ形状に形成されているため、まず、この単位形状に対応する凹形状が設けられた金型を使用して、単位形状が形成されたシート状部材を押出成形法や、射出成形法等により形成する。
それから、単位形状が形成されたシート状部材を、所定の寸法に裁断して、第１光学層２１及び第３光学層２３を得る。このように、単位形状２１ａ及び単位形状２３ａが同形状に形成されている場合、１枚のシート状部材から第１光学層２１及び第３光学層２３を同時に切り出すことができ、光学シート２０の製造効率を向上させることができる。

続いて、第１光学層２１の単位形状２１ａ側の面上に、第２光学層２２を形成する樹脂を充填し、その樹脂と、第３光学層２３の単位形状２３ａ側の面とを貼り合わせて、第１光学層２１及び第３光学層２３間に所定の距離を設けた状態で樹脂を硬化させる。このとき、第１光学層２１及び第３光学層２３は、単位形状２１ａの延在方向と単位形状２３ａの延在方向とが互いに交差（直交）するようにして配置される。
以上により、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が順次積層された光学シート２０が完成する。

次に、表示装置に用いられる光学シートの別な形態について説明する。
図６〜図８は、表示装置に用いられる光学シートの別な形態を説明する図である。図６（ａ）〜図８（ａ）は、それぞれ図２（ａ）に対応する図であり、また、図６（ｂ）〜図８（ｂ）は、それぞれ図２（ｃ）に対応する図である。
上述の説明では、第１光学層２１に設けられる単位形状２１ａは、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から凸となり、ＸＹ断面における断面形状が円弧状になるように形成され、第３光学層２３に設けられる単位形状２３ａは、第３光学層２３の背面側の面（＋Ｙ側の面）から凸となり、ＹＺ断面における断面形状が円弧状に形成される例を示したが、これに限定されるものでない。

単位形状２１ａは、例えば、図６に示すように、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から凸となり、ＸＹ断面における断面形状が三角形状に形成され、単位形状２３ａが、第３光学層２３の背面側の面（＋Ｙ側の面）から凸となり、ＹＺ断面における断面形状が三角形状に形成されるようにしてもよい。
また、図７に示すように、単位形状２１ａが、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から窪んだ形状（凹形状）となり、ＸＹ断面における断面形状が円弧状に形成された２つの凸面が左右方向において互いに対向するようにして形成されるようにしてもよい。同様に、単位形状２３ａが、第３光学層２３の背面側の面（＋Ｙ側の面）から窪んだ形状（凹形状）となり、ＸＹ断面における断面形状が円弧状に形成された２つの凸面が鉛直方向において互いに対向するようにして形成されるようにしてもよい。

更に、図８に示すように、単位形状２１ａが、第１光学層２１の観察者側の面（−Ｙ側の面）から窪んだ形状（凹形状）となり、ＸＹ断面における断面形状が三角形状に形成され、単位形状２３ａが、第３光学層２３の背面側の面（＋Ｙ側の面）から窪んだ形状（凹形状）となり、ＹＺ断面における断面形状が三角形状に形成されるようにしてもよい。
このような形態としても、上述の形態（図２参照）と同様に、表示装置１は、映像源１１から出光された光のうち、平坦部２１ｂ、平坦部２３ｂを透過した光をほとんど拡散させることなく観察者側に出射させるとともに、単位形状２１ａに入射した光を左右方向へ微少に拡散させ、また、単位形状２３ａに入射した光を鉛直方向に微少に拡散させて観察者側へ出射させることができる。これにより、表示装置１は、観察者側にぼやけの少ない鮮明な映像を表示するとともに、映像光の微少な拡散によって映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを抑制することができる。

以上より、本実施形態の表示装置１は、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な単位形状が複数形成された光学シート２０を備え、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上であり、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．３°以上０．３°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の９５％以上である。
これにより、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光を鉛直方向や左右方向に微少に拡散することができ、観察者側にぼやけの少ない鮮明な映像を表示するとともに、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。

また、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が０．１°以上０．３°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上であり、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．３°以上−０．１°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上である。これにより、表示装置１は、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が目立ってしまうのを効率よく抑制することができる。

更に、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が−０．１°以上０．１°以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の３０％以上であり、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が、０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上であり、光学シート２０の左右方向及び鉛直方向における拡散角が、−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、−０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下の範囲の透過光量が、光学シート２０を透過する全透過光量の２０％以上である場合においても、上述と同様の効果を奏することができる。
すなわち、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光を鉛直方向や左右方向に微少に拡散することができ、観察者側にぼやけの少ない鮮明な映像を表示するとともに、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域が観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。また、表示装置１の仕様（配列ピッチｄや、距離Ｄ）に合わせて、適宜、特定の拡散角の範囲を規定することができるので、より効率よく鮮明な映像の表示と、非画素領域の視認の抑制とを実現することができる。

更に、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０の互いに隣接する層の屈折率の差、すなわち第１光学層２１及び第２光学層２２の屈折率差Δｎ１と、第２光学層２２及び第３光学層２３の屈折率差Δｎ２とが、それぞれ０．００５≦Δｎ１≦０．１、０．００５≦Δｎ２≦０．１を満たすようにして形成されている。これにより、各層間における映像光の屈折を調節して、鮮明な映像を表示させるとともに、十分な拡散作用を得ることができ、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域をより効率よく目立たなくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）上述の実施形態において、光学シート２０は、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３の３層が順次、積層された層構成を有する例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、光学シート２０は、第１光学層及び第２光学層の２層が積層された構成を有してもよく、また、４層以上の層構成を有するようにしてもよい。

（２）上述の実施形態において、光学シート２０は、映像源１１及びレンズ１２間に配置される例を説明するが、これに限定されるものでなく、レンズ１２の観察者側（−Ｙ側）に配置されるようにしてもよい。このような形態としても、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光をレンズ１２で拡大させた後に微小に拡散させるので、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域を目立たなくして、映像を表示することができる。また、この場合、レンズの観察者側の面を光学シートにより覆うことができるので、光学シートによりレンズを保護することも可能である。

（３）上述の実施形態において、光学シート２０は、背面側に第１光学層２１が配置され、観察者側に第３光学層２３が配置される例を示したが、これに限定されるものでなく、第１光学層２１が観察者側に、第３光学層２３が背面側に配置されるようにしてもよい。

（４）上述の実施形態において、光学シート２０は、単位形状２１ａの延在方向が鉛直方向（Ｚ方向）であり、単位形状２３ａの延在方向が左右方向（Ｘ方向）であり、両者の延在方向が直交する例を説明したが、これに限定されるものでない。例えば、光学シート２０の単位形状２１ａの延在方向が、左右方向に対して４５°傾斜した方向であり、単位形状２３ａの延在方向が、左右方向に対して−４５°に傾斜した方向であるようにしてもよく、映像源１１の画素領域の配列等に応じて、各単位形状の延在方向を適宜設定するようにしてもよい。
また、一方の単位形状の延在方向が、他方の単位形状の延在方向と直交以外の角度で交差するようにしてもよい。

（５）上述の実施形態において、光学シート２０は、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率が、第２光学層２２の屈折率よりも高い例で説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率が、第２光学層２２の屈折率よりも低くなるようにしてもよい。

（６）上述の実施形態において、第２光学層２２は、紫外線硬化型樹脂により構成される層である例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、光透過性のある粘着剤により構成され、第１光学層２１及び第３光学層２３を接合するようにしてもよい。この場合、第２光学層２２を構成する粘着剤の屈折率は、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率に対して、屈折率差が０．００５以上、０．１以下の範囲で設定されるのが望ましい。

１ 表示装置
１１ 映像源
１２ レンズ
２０ 光学シート
２１ 第１光学層
２１ａ 単位形状
２１ｂ 平坦部
２２ 第２光学層
２３ 第３光学層
２３ａ 単位形状
２３ｂ 平坦部
Ｅ 観察者の眼

Claims (4)

1. 映像光を出射する映像源と、
   前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズと、
   前記映像源及び前記レンズ間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シートとを備え、
   前記光学シートは、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な単位形状が複数形成されており、
   前記光学シートの拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の３０％以上であり、
   前記光学シートの拡散角が−０．３°以上０．３°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の９５％以上であること、
   を特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記光学シートの拡散角が０．１°以上０．３°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であり、
   前記光学シートの拡散角が−０．３°以上−０．１°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であること、
   を特徴とする表示装置。
3. 映像光を出射する映像源と、
   前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズと、
   前記映像源及び前記レンズ間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シートとを備え、
   前記光学シートは、少なくとも２層以上の層構成を有し、各層間の界面に微細な単位形状が複数形成されており、
   前記光学シートの拡散角が−０．１°以上０．１°以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の３０％以上であり、
   前記映像源の互いに隣接する画素間のピッチをｄとし、前記映像源における映像光の出射面から観察者の眼までの最短距離をＤとした場合に、
   前記光学シートの拡散角が、０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であり、
   前記光学シートの拡散角が、−５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以上、−０．５×ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｄ）以下における透過光量が、前記光学シートを透過する全透過光量の２０％以上であること、
   を特徴とする表示装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の表示装置において、
   前記光学シートの互いに隣接する層の屈折率の差Δｎは、０．００５≦Δｎ≦０．１を満たしていること、
   を特徴とする表示装置。

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