(57)【要約】【課題】映像源の画素領域間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうことを抑制することができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、単位形状２１ａ，２３ａが配列されるピッチをＰとし、単位形状２１ａ，２３ａの断面形状の円弧状の形状の半径をＲとし、単位形状２１ａ，２３ａが形成された界面を介して互いに隣接する光学層の屈折率のうち屈折率が高い方の屈折率をｎ１とし、屈折率がｎ１よりも低い方の屈折率をｎ２とし、光学シート２０と映像源１１の表示層１１ｅとの間の距離をＬとして、光学シート２０によって映像光Ｖが拡散される程度を表す指標としての拡散度Ｄを、Ｄ＝（Ｐ／Ｒ）×（１−（ｎ２／ｎ１））×Ｌと定義し、画素領域が配列されている画素配列ピッチをＰＰとしたとき、１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０を満たす。【選択図】図１
2018087865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域が配列され映像光を出射する映像源と、
前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズと、
前記映像源と前記レンズとの間、又は、前記レンズの観察者側に配置される光学シートと、
を備え、
前記光学シートは、２層以上の光学層が積層され、隣接する前記光学層の間の界面に凸状又は凹状の単位形状が複数形成されており、
前記単位形状は、前記光学シートの厚み方向に直交するシート面内の第１の方向に延在し、前記シート面内の前記第１の方向に直交する第２の方向に配列され、前記光学シートの厚み方向に平行であって前記第２の方向に平行な断面における断面形状が円弧状に形成されており、
前記単位形状が配列されるピッチをＰとし、前記単位形状の前記断面形状の円弧状の形状の半径をＲとし、前記単位形状が形成された界面を介して互いに隣接する前記光学層の屈折率のうち屈折率が高い方の屈折率をｎ１とし、屈折率がｎ１よりも低い方の屈折率をｎ２とし、前記光学シートと前記映像源の表示層との間の距離をＬとして、前記光学シートによって前記映像光が拡散される程度を表す指標としての拡散度Ｄを、
Ｄ＝（Ｐ／Ｒ）×（１−（ｎ２／ｎ１））×Ｌ
と定義し、前記画素領域が配列されている画素配列ピッチをＰＰとしたとき、
１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０
を満たす表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
１．２≦Ｄ／ＰＰ≦１．７を満たすこと、
を特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、
前記光学シートは、３層以上の前記光学層を有し、隣接する前記光学層の間の各界面に設けられた前記単位形状のシート面方向における延在方向は、前記光学シートの厚み方向から見て交差していること、
を特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に映像を表示する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬディスプレイ等の映像源による映像を、光学系を介して観察者に観察させる頭部装着型の表示装置、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が提案されている（例えば、特許文献１）。このような頭部装着型の表示装置は、レンズ等の光学系によって映像源から投射される映像光を拡大して鮮明な映像を観察者に表示している。
このような表示装置に用いられる映像源は、映像を構成する複数の画素領域と、各画素領域間に設けられ、映像の表示に寄与しない非画素領域とが設けられている。このような映像源から出射された映像光をレンズにより拡大した場合、画素領域により構成される映像だけでなく、非画素領域が起因となる非映像領域も拡大されてしまうこととなり、映像だけでなく非映像領域も観察者に視認されてしまう場合があり、鮮明な映像の表示の妨げとなる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１１−５０９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、映像源の画素領域間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうことを抑制することができる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
第１の発明は、複数の画素領域が配列され映像光を出射する映像源（１１）と、前記映像光を拡大して観察者側へ出射するレンズ（１２）と、前記映像源（１１）と前記レンズ（１２）との間、又は、前記レンズ（１２）の観察者側に配置される光学シート（２０）と、を備え、前記光学シート（２０）は、２層以上の光学層（２１，２２，２３）が積層され、隣接する前記光学層（２１，２２，２３）の間の界面に凸状又は凹状の単位形状（２１ａ，２３ａ）が複数形成されており、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）は、前記光学シート（２０）の厚み方向に直交するシート面内の第１の方向に延在し、前記シート面内の前記第１の方向に直交する第２の方向に配列され、前記光学シート（２０）の厚み方向に平行であって前記第２の方向に平行な断面における断面形状が円弧状に形成されており、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）が配列されるピッチをＰとし、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）の前記断面形状の円弧状の形状の半径をＲとし、前記単位形状（２１ａ，２３ａ）が形成された界面を介して互いに隣接する前記光学層（２１，２２，２３）の屈折率のうち屈折率が高い方の屈折率をｎ１とし、屈折率がｎ１よりも低い方の屈折率をｎ２とし、前記光学シート（２０）と前記映像源（１１）の表示層との間の距離をＬとして、前記光学シート（２０）によって前記映像光が拡散される程度を表す指標としての拡散度Ｄを、Ｄ＝（Ｐ／Ｒ）×（１−（ｎ２／ｎ１））×Ｌと定義し、前記画素領域が配列されている画素配列ピッチをＰＰとしたとき、１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０を満たす表示装置（１）である。
【０００７】
第２の発明は、請求項１に記載の表示装置（１）において、１．２≦Ｄ／ＰＰ≦１．７を満たすこと、を特徴とする表示装置（１）である。
【０００８】
第３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の表示装置（１）において、前記光学シート（２０）は、３層以上の前記光学層（２１，２２，２３）を有し、隣接する前記光学層（２１，２２，２３）の間の各界面に設けられた前記単位形状（２１ａ，２３ａ）のシート面方向における延在方向は、前記光学シート（２０）の厚み方向から見て交差していること、を特徴とする表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示装置は、映像源の画素領域間に存在する非画素領域が起因となる非映像領域が視認されてしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の詳細を説明する図である。
【図３】本実施形態の表示装置１によって表示された画像の例を示す図である。
【図４】比較例の表示装置５を説明する図である。
【図５】光学シート２０と映像源１１の表示層１１ｅとの間の距離Ｌについて説明する図である。
【図６】光学シート２０の見え方とＤ／ＰＰとの関係を示す図である。
【図７】本実施形態の頭部装着型の表示装置１の他の形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書中において、シート面とは、シート状の部材において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。
【００１２】
（実施形態）
図１は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１を説明する図である。図１は、表示装置１を鉛直方向上側から見た図である。
図２は、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の詳細を説明する図である。図２（ａ）は、光学シート２０の水平面（ＸＹ面）に平行な断面における断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ部断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のｃ部詳細を示す図であり、図２（ｄ）は、図２（ｂ）のｄ部詳細を示す図である。
図３は、本実施形態の表示装置１によって表示された画像の例を示す図である。
図４は、比較例の表示装置５を説明する図である。図４（ａ）は、比較例の表示装置５の構成を説明する図であり、図１に対応する図である。図４（ａ）では、理解を容易にするために、表示装置５として、映像源５１とレンズ５２のみを示している。図４（ｂ）は、比較例の表示装置５によって表示された画像の例を示す図である。
【００１３】
なお、図１を含め以下に示す図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、観察者がその頭部に表示装置１を装着した状態において、鉛直方向（上下方向）をＺ方向とし、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、この水平方向のうち、光学シート２０の厚み方向をＹ方向とし、その厚み方向に直交する左右方向をＸ方向とする。このＹ方向の−Ｙ側を観察者側とし、＋Ｙ側を映像源側（背面側）とする。
【００１４】
表示装置１は、観察者がその頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）である。図１に示すように、本実施形態の頭部装着型の表示装置１は、筐体３０の内側に、映像源１１と、レンズ１２と、光学シート２０とを備えており、筐体３０が観察者の眼前となるようにその頭部に装着することによって、映像源１１に表示された映像を光学シート２０、レンズ１２を介して観察者の眼Ｅに視認させることができる。
なお、図１において、表示装置１は、観察者の両眼Ｅ１，Ｅ２に対して映像を表示する例を挙げて説明するが、これに限定されるものでなく、例えば、観察者の片側の眼Ｅ１に対して配置され、その眼Ｅ１に対して映像を表示する形態としてもよい。
【００１５】
筐体３０は、左右方向に横長の矩形の箱型の筐体であり、その内側に、映像源１１を保持する保持部３１、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）を保持する保持部３２、レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）を保持する保持部３３を備えている。この筐体３０は、例えば、不図示のベルト等により、観察者の頭部に装着可能である。
保持部３１は、映像源１１を保持する部材であり、その映像源１１の表示面１１ａ側の面に、観察者の眼Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）及びレンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）に対応する位置に開口部３１１（３１１Ａ，３１１Ｂ）を有している。本実施形態では、映像源１１は、この保持部３１（すなわち、表示装置１）に着脱可能に保持される。映像源１１から出射した映像光Ｖは、この開口部３１１（３１１Ａ，３１１Ｂ）を通ってレンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）へ入射する。
【００１６】
保持部３２は、保持部３１及び映像源１１よりも観察者側（−Ｙ側）に位置し、光学シート２０を保持する部材である。保持部３２は、開口部３１１（３１１Ａ，３１１Ｂ）に対応する位置に設けられた開口部３２１（３２１Ａ，３２１Ｂ）内に、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）が嵌めこまれ、保持されている。
この保持部３２と前述の保持部３１とは、一体となってＹ方向に移動可能であり、Ｙ方向において所望の位置で固定可能である。したがって、観察者の視力等に応じて、映像源１１及び光学シート２０とレンズ１２との間の距離（レンズ１２に対するＹ方向における位置）を調整可能（ピント調整可能）である。なお、これに限らず、保持部３１及び保持部３２は、Ｙ方向の位置が固定された形態としてもよい。
保持部３３は、保持部３２及び光学シート２０よりも観察者側（−Ｙ側）に位置し、レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）を保持する部材である。この保持部３３は、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）に対応する位置に開口部３３１（３３１Ａ，３３１Ｂ）を有し、その開口部３３１（３３１Ａ，３３１Ｂ）内にレンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）が嵌めこまれ、保持されている。
【００１７】
映像源１１は、映像光Ｖを出射し、表示面１１ａに映像を表示するマイクロディスプレイであり、例えば、透過型の液晶表示デバイスや、反射型の液晶表示デバイス、有機ＥＬ等を使用することができる。本実施形態の映像源１１は、例えば、対角が５インチの有機ＥＬディスプレイが使用される。
映像源１１は、その表示面１１ａが観察者側（−Ｙ側）となるようにして、保持部３１に保持されている。
なお、本実施形態では、この表示装置１は、映像源１１を１つ備える例を示したが、これに限らず、例えば、後述するレンズ１２Ａ，１２Ｂ及び観察者の眼Ｅ１，Ｅ２にそれぞれ対応する２台の映像源を備える形態としてもよい。
【００１８】
レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）は、映像源１１から出射された映像光Ｖを拡大して観察者側に出射する凸レンズである。本実施形態では、映像源１１及び光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）よりも観察者側（−Ｙ側）に配置されている。レンズ１２は、透光性の高いガラス製又は樹脂製である。
レンズ１２の映像源側（背面側、＋Ｙ側）の表面には、反射抑制層１２ａが形成されている。この反射抑制層１２ａは、例えば、汎用の反射防止機能を有する材料（例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ素系光学用コーティング剤等）を所定の膜厚でコーティングする等により設けてもよいし、光の波長より小さなピッチで形成された微小な凹凸形状を有するモスアイ構造を光の入射側の面に有することにより反射抑制機能を奏する層をレンズ１２の映像源側に一体に積層して設けてもよい。
【００１９】
このような反射抑制層１２ａを設けることにより、レンズ１２に入射する光がレンズ１２の映像源側で反射して光学シート２０側へ向かい、光学シート２０の表面で再度反射する等により迷光となることを抑制し、映像のコントラストや明るさの向上を図ることができる。
また、反射抑制層１２ａは、さらに、レンズ１２の観察者側（−Ｙ側）の面に設けてもよい。この位置にさらに反射抑制層１２ａを設けることにより、レンズ１２から映像光が出射する際に、レンズ１２と空気との界面で反射し、レンズ１２内で迷光となることを抑制でき、映像のコントラスト等を向上できる。
【００２０】
光学シート２０は、図１に示すように、映像源１１とレンズ１２との間に配置されている。レンズ１２は、映像源１１から出射した映像光Ｖを微少に拡散する拡散機能を有する光透過性のあるシートである。
本実施形態では、観察者の両眼Ｅ１，Ｅ２に対応して、それぞれ、レンズ１２Ａ，１２Ｂ及び光学シート２０Ａ，２０Ｂが設けられている。しかし、これに限らず、例えば、レンズ１２Ａ，１２Ｂの領域をカバーできる程度に大きい１枚の光学シート２０を、レンズ１２よりも映像源側（背面側、−Ｙ側）に配置する形態としてもよい。
【００２１】
従来、主に使用されている頭部装着型の表示装置５（以下、比較例の表示装置５という）は、図４（ａ）に示すように、上述の光学シート２０を備えていない形態であり、映像源５１から出射された映像光Ｖをレンズ５２により拡大して、その映像を観察者に表示していた。
映像源５１及び映像源１１に用いられる有機ＥＬ等のディスプレイは、その表示部に映像を形成する画素領域Ｇ１が複数配列されており、また、各画素領域Ｇ１間には映像の形成に寄与しない非画素領域Ｇ２が設けられている。そのため、比較例の表示装置５では、映像源５１から出射する映像光Ｖにより表示される映像は、レンズ５２を介して拡大された場合に、図４（ｂ）に示すように、画素領域Ｇ１による映像Ｆ１だけでなく、非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２も拡大されてしまう。そして、非映像領域Ｆ２も明瞭に観察者に視認され、鮮明な映像表示の妨げとなってしまう場合があった。
【００２２】
これに対して、本実施形態の表示装置１では、上述の光学シート２０を設けることにより、映像源１１から出射した映像光を微少に拡散させ、図３に示すように、その拡散された映像光によって、非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。
【００２３】
本実施形態の光学シート２０は、図２に示すように、映像源側（背面側、＋Ｙ側）から順に、反射抑制層２４、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が積層されている。光学シート２０は、この第１光学層２１及び第２光学層２２の界面と、第２光学層２２及び第３光学層２３の界面とに、それぞれ単位形状２１ａ、単位形状２３ａが複数形成されている。
第１光学層２１は、光学シート２０の厚み方向（Ｙ方向）において、第２光学層２２及び第３光学層２３よりも映像源側（＋Ｙ側）に位置し、光透過性を有する層である。第１光学層２１の映像源側の面は、略平坦に形成されている。第１光学層２１の観察者側（−Ｙ側）の面には、図２（ａ）に示すように、凸状の単位形状２１ａが複数形成されている。単位形状２１ａは、観察者側（−Ｙ側）に凸となっている。
この単位形状２１ａは、第１光学層２１の観察者側の面に沿うようにして、上下方向（Ｚ方向）に延在し、延在方向に直交する左右方向（Ｘ方向）に複数配列されている。また、単位形状２１ａは、左右方向及び厚み方向に平行な面（ＸＹ面）における断面形状が円弧状に形成されたレンチキュラーレンズ形状である。なお、本明細書中において、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み、円弧に近似可能な曲線状の形状を含むものをいう。
【００２４】
第３光学層２３は、光学シート２０の最も観察者側（−Ｙ側）に位置する光透過性を有する層である。第３光学層２３の観察者側の面は、光学シート２０を透過した映像光が出射する面であり、略平坦に形成されている。第３光学層２３の映像源側（＋Ｙ側）の面は、図２（ｂ）に示すように、凸状の単位形状２３ａが複数形成されている。単位形状２３ａは、映像源側（＋Ｙ側）に凸となっている。
この単位形状２３ａは、第３光学層２３の映像源側の面に沿うようにして、左右方向（Ｘ方向）に延在し、延在方向に直交する鉛直方向（Ｚ方向）に複数配列されており、鉛直方向及び厚み方向に平行な面（ＹＺ面）における断面形状が円弧状に形成されたレンチキュラーレンズ形状である。
【００２５】
光学シート２０の厚み方向（シート面の法線方向、Ｙ方向）から見て、第３光学層２３に設けられた単位形状２３ａの延在方向（Ｘ方向）と第１光学層２１に設けられた単位形状２１ａの延在方向（Ｚ方向）とは、交差（直交）している。
また、光学シート２０の厚み方向（シート面の法線方向、Ｙ方向）から見て、単位形状２１ａの配列方向（Ｘ方向）と単位形状２３ａの配列方向（Ｚ方向）とは、交差（直交）している。
【００２６】
第２光学層２２は、第１光学層２１及び第３光学層２３間に設けられた光透過性を有する層である。第２光学層２２の両面は、第１光学層２１の単位形状２１ａ側の面と、第３光学層２３の単位形状２３ａ側の面とが互いに対向するようにして配置されている。
【００２７】
光学シート２０は、上述したように、映像光Ｖを拡散する作用によって、非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制する。光学シート２０による拡散作用が強すぎると、映像光Ｖが必要以上に拡散されてしまい、映像の質が劣化してしまう。一方、光学シート２０による拡散作用が弱すぎると、非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまう。したがって、光学シート２０は、適切な拡散作用を備えるものとしなければならない。
光学シート２０の単位形状２１ａ，２３ａは、上述したように円弧状の形状に形成されている。よって、光学シート２０と映像源１１とレンズ１２との相対的な位置関係を考慮すれば、光学シート２０による映像光Ｖを拡散する作用によって、非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制する程度を示す指標を設定可能である。
【００２８】
ここで、単位形状２１ａ，２３ａが配列されるピッチをＰとする。単位形状２１ａ，２３ａの断面形状の円弧状の形状の半径をＲとする。単位形状２１ａ，２３ａが形成された界面を介して互いに隣接する光学層の屈折率のうち屈折率が高い方である第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率をｎ１とし、屈折率がｎ１よりも低い方である第２光学層２２の屈折率をｎ２とする。光学シート２０と映像源１１の表示層（１１ｅ：後述）との間の距離をＬとする。そうすると、光学シート２０によって映像光Ｖが拡散される程度を表す指標としての拡散度Ｄを、
Ｄ＝（Ｐ／Ｒ）×（１−（ｎ２／ｎ１））×Ｌ
と定義することができる。この拡散度Ｄは、光学シート２０単体で光を拡散する程度を表すが、画素領域が配列されている画素配列ピッチをＰＰとして、Ｄ／ＰＰを求めれば、非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを光学シート２０が抑制する程度を表す指標として用いることが可能である。
【００２９】
なお、光学シート２０と映像源１１の表示層（１１ｅ）との間の距離をＬとすると先に説明した。この点について、説明する。
図５は、光学シート２０と映像源１１の表示層１１ｅとの間の距離Ｌについて説明する図である。
映像源１１は、例えば、有機ＥＬディスプレイである場合には、図５に例示するように、観察者側から、透明基板１１ｂ、透明電極１１ｃ、有機正孔輸送層１１ｄ、有機発光層（表示層）１１ｅ、有機電子輸送層１１ｆ、金属電極１１ｇのように、複数の層が積層されている。上述した拡散度Ｄの演算に用いる距離Ｌは、これらの層のうち、表示層１１ｅからの距離を用いるとよい。表示層１１ｅの位置において、非画素領域Ｇ２が形成されているからである。
また、光学シート２０は、複数の層を重ねて構成されている。よって、上述の距離Ｌの基準とする位置は、単位形状２１ａと単位形状２３ａとの間の中央の位置とするとよい。
なお、本実施形態では、光学シート２０が３層構造であり、屈折率界面が２つ有り、単位形状が２種類配置されているので、距離Ｌの基準位置を上述したように、単位形状２１ａと単位形状２３ａとの間の中央の位置とした。しかし、この基準の位置は、単位形状の構成によって変更して適用すべきである。例えば、光学シートが２層構造であって、屈折率界面が１つであって単位形状が１種類のみの場合には、単位形状の高さの平均高さとなる位置とするとよい。また、屈折率界面がさらに多くなる場合にも、屈折率か界面の位置の平均位置とするとよい。
【００３０】
次に、各種パラメータを変化させて複数種類の光学シート２０を作成し実際の見え方を評価した結果を、上記のように定義した拡散度Ｄ及び指標Ｄ／ＰＰを併記して図６に示す。
なお、表示装置１に用いられる映像源１１の画素領域Ｇ１の画素配列ピッチＰＰは、４００〜５００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）である。本実施形態では、映像源１１の画素領域Ｇ１の画素配列ピッチＰＰは、ＰＰ＝０．０５０８ｍｍ（５００ｐｐｉ）である。
【００３１】
図６は、光学シート２０の見え方とＤ／ＰＰとの関係を示す図である。
なお、図６では、拡散度Ｄを計算するための中間値としてΔｎを求めた結果も併記している。Δｎ＝１−（ｎ２／ｎ１）である。よって、拡散度Ｄは、
Ｄ＝（Ｐ／Ｒ）×Δｎ×Ｌ
と表すこともできる。
この図６を見れば明らかなように、非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制する程度とＤ／ＰＰとの間には、よい相関関係がある。
そして、
１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０の範囲であれば、画素が独立して見えずに、かつ、映像がぼけ過ぎずない、良好な画像を観察することができるといえる。
また、より厳しい条件、すなわち、１．２≦Ｄ／ＰＰ≦１．７の範囲であれば、最適な画像を観察することが可能である。
【００３２】
このように、光学シート２０に関して、Ｄ／ＰＰの値の範囲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Ｖを鉛直方向や左右方向に微少に拡散することができる。これにより、表示装置１は、観察者に鮮明な映像を表示するとともに、映像光Ｖの微少な拡散によって映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ってしまうことを抑制することができる。
【００３３】
第１光学層２１及び第３光学層２３は、それぞれ、光透過性の高いＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂、アクリル系樹脂等から形成されており、本実施形態では、第１光学層２１及び第３光学層２３はともに同じ材料で形成され、同じ屈折率を有している。
また、第２光学層２２は、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂や、エポキシアクリレート樹脂等の紫外線硬化型樹脂等から形成されており、本実施形態では、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率よりも低い屈折率となっている。
【００３４】
なお、本実施形態の光学シート２０は、単位形状２１ａと単位形状２３ａとは、その断面形状が同じ形状であり、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒとして、上述の拡散度Ｄの計算を行っている。しかし、Ｐ１とＰ２とを異なる値としてもよいし、Ｒ１とＲ２とを異なる値としてもよい。そのような場合には、上述の拡散度Ｄの計算において、拡散方向毎に、それぞれの値を用いればよい。すなわち、単位形状２１ａが光を拡散する方向に関しては、単位形状２１ａのパラメータＰ１、Ｒ１を用いればよく、単位形状２３ａが光を拡散する方向に関しては、単位形状２３ａのパラメータＰ２、Ｒ２を用いればよい。そして、両方向に関して、Ｄ／ＰＰが上述した所定の範囲内に収まっていれば、良好な結果を得ることができる。
また、各単位形状の断面形状が楕円形状や長円の一部形状であって、完全な円弧ではない場合には、その形状を円弧で近似して、その円弧形状の半径をＲとして演算すればよい。
【００３５】
また、本実施形態では、単位形状２１ａの配列ピッチＰ１及び単位形状２３ａの配列ピッチＰ２は、それぞれ、０．１ｍｍ≦Ｐ１≦０．５ｍｍ、０．１≦Ｐ１≦０．５ｍｍを満たすことが好ましい。仮に、配列ピッチＰ１，Ｐ２が０．１ｍｍ未満であると、このような寸法の単位形状２１ａ，２３ａを製造するのが困難となり、また、光の回折現象が生じやすくなり、回折光の影響によって映像が不鮮明になるので好ましくない。また、配列ピッチＰ１，Ｐ２が０．５ｍｍよりも大きい場合、隣り合う単位形状間のラインが視認されてしまう場合があり、好ましくない。
【００３６】
さらに、本実施形態の光学シート２０は、第１光学層２１の映像源側（背面側、＋Ｙ側）に、反射抑制層２４が設けられている。
この反射抑制層２４は、レンズ１２の映像源側に設けられた反射抑制層１２ａと同様に、例えば、汎用の反射防止機能を有する材料（例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ素系光学用コーティング剤等）を所定の膜厚でコーティングする等により設けてもよい。また、映像源１１が表示装置に固定され、着脱不可能である場合等には、光の波長より小さなピッチで形成された微小な凹凸形状を有するモスアイ構造を光の入射側の面に有することにより反射抑制機能を奏する層を光学シート２０の映像源側に一体に積層して設けてもよい。
【００３７】
反射抑制層２４を光学シート２０の映像源側に設けることにより、光学シート２０に入射する光が光学シート２０の映像源側の面で反射して映像源１１側へ向かうことによる映像の明るさの低下を抑制できる。
また、反射抑制層２４を光学シート２０の映像源側に設けることにより、光学シート２０に入射する光が光学シート２０の映像源側の面で反射して映像源１１側へ向かい、映像源１１の表示面１１ａで再度反射する等により迷光となることを抑制し、映像のコントラスト向上を図ることができる。
【００３８】
なお、反射抑制層２４は、さらに、光学シート２０の観察者側（−Ｙ側）の面に設けてもよい。この位置にさらに反射抑制層２４を設けることにより、光学シート２０から映像光が出射する際に、光学シート２０と空気との界面で反射し、光学シート２０内で迷光となることを抑制でき、映像のコントラスト等を向上できる。
また、光学シート２０の映像源側（＋Ｙ側）の面に、ハードコート機能や、防汚機能等を有する層を設けてもよい。このような層を設けることにより、映像源１１が筐体３０に着脱可能である場合に、映像源１１を筐体３０から外したときに、光学シート２０が傷ついたり、汚れが付着したりして、映像の視認の妨げになることを抑制できる。
【００３９】
また、本実施形態の表示装置１は、上述のように、レンズ１２よりも映像源側（＋Ｙ側）に光学シート２０が位置するので、映像源１１が筐体３０に着脱可能である表示装置１において映像源１１を筐体３０から外した場合等に、筐体内に侵入した埃やゴミ等の異物によってレンズ１２が破損したり汚れたりすることがない。また、光学シート２０の映像源側が異物等で汚れた場合にも、単位形状を傷つけることなく、ふき取ることが可能である。
また、特に、モスアイ構造を有する反射抑制層に関しては、高い反射抑制効果を有しているが、破損しやすいために観察者の指等が触れない位置に設けることが重要となる。本実施形態の表示装置１では、レンズ１２よりも映像源側（＋Ｙ側）に光学シート２０が位置するので、そのような反射抑制層を光学シート２０の観察者側やレンズ１２の映像源側等に設けることができ、より高い反射抑制効果が得られ、映像のコントラストや明るさの向上を図ることができる。
【００４０】
次に、映像源１１から出射された映像光Ｖが観察者の眼Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）に届くまでの動作について説明する。
図１に示すように、映像源１１から出射した映像光Ｖは、光学シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）の映像源側（＋Ｙ側）の面に入射する。そして、光学シート２０に入射した映像光Ｖは、第１光学層２１を透過して、第１光学層２１及び第２光学層２２との界面の単位形状２１ａによって、左右方向（Ｘ方向）に微少に拡散して第２光学層２２内を透過する。
第２光学層２２を透過した映像光Ｖは、第２光学層２２及び第３光学層２３との界面に形成された単位形状２３ａによって、鉛直方向（Ｚ方向）に微少に拡散し、第３光学層２３を透過して光学シート２０の観察者側（−Ｙ側）の面から出射する。
光学シート２０を透過した映像光Ｖは、レンズ１２（１２Ａ，１２Ｂ）へ入射する。そして、レンズ１２により、映像光Ｖが拡大され、観察者側（−Ｙ側）へ出射する。
【００４１】
映像光Ｖは、光学シート２０により左右方向及び鉛直方向に微少に拡散させられる。そのため、レンズ１２により画像が拡大されても、観察者の眼Ｅによって視認される画像には、図３に示すように、比較例の表示装置５の場合に比して（図４（ｂ）参照）、映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が目立ってしまうことを極力抑制することができ、鮮明な映像を表示することができる。
【００４２】
また、１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０の範囲であれば、画素が独立して見えずに、かつ、映像がぼけ過ぎずない、良好な画像を観察することができる。また、より厳しい条件、すなわち、１．２≦Ｄ／ＰＰ≦１．７の範囲であれば、最適な画像を観察することが可能である。
【００４３】
次に、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の製造方法について説明する。
上述したように、光学シート２０の第１光学層２１及び第３光学層２３に設けられた各単位形状２１ａ、単位形状２３ａは、互いに同じ形状に形成されているため、まず、この凸状の単位形状に対応する凹形状が設けられた金型を使用して、単位形状が形成されたシート状部材を押出成形法や、射出成形法等により形成する。
それから、単位形状が形成されたシート状部材を、所定の寸法に裁断して、第１光学層２１及び第３光学層２３を得る。
このように、単位形状２１ａ及び単位形状２３ａが同形状に形成されている場合、１枚のシート状部材から第１光学層２１及び第３光学層２３を同時に切り出すことができ、光学シート２０の製造効率を向上させることができる。
【００４４】
続いて、第１光学層２１の単位形状２１ａ側の面上に、第２光学層２２を形成する樹脂を充填し、その樹脂と、第３光学層２３の単位形状２３ａ側の面とを貼り合わせて、第１光学層２１及び第３光学層２３間に所定の距離を設けた状態で樹脂を硬化させる。このとき、第１光学層２１及び第３光学層２３は、単位形状２１ａの延在方向と単位形状２３ａの延在方向とが互いに交差（直交）するようにして配置される。
これにより、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３が順次積層された状態となる。さらに、第１光学層２１の表面（第２光学層２２側とは反対側の面）に、反射抑制層２４を設けることにより、光学シート２０が完成する。
【００４５】
以上より、本実施形態の表示装置１は、映像源１１とレンズ１２との間に、少なくとも２層以上の光学層を有し、各光学層間の界面に単位形状２１ａ，２３ａが複数形成された光学シート２０を備え、１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０を満たす、又は、１．２≦Ｄ／ＰＰ≦１．７を満たす。これにより、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光Ｖを微少に拡散することができ、観察者に鮮明な映像を表示するとともに、映像源１１の非画素領域Ｇ２が起因となる非映像領域Ｆ２が観察者に視認されてしまうことを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の表示装置１は、上述のように、レンズ１２よりも映像源側（＋Ｙ側）に光学シート２０が位置するので、映像源１１が表示装置１（筐体３０）から外された状態であったとしても、侵入した埃やごみ等の異物からレンズ１２を保護することができ、異物によってレンズ１２が破損したり汚れたりするがなく、光学シート２０の映像源側表面が汚れたり曇ったりした場合等も、単位形状を傷つけることなく、ふき取ることが可能である。
また、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０の映像源側（入光側、＋Ｙ側）の面に反射抑制層２４を備え、レンズ１２の映像源側の面に反射抑制層１２ａを備えているので、迷光を抑制し、映像の明るさやコントラストを向上できる。
【００４７】
また、本実施形態の表示装置１は、単位形状２１ａが、凸状であって、光学シート２０の厚み方向（Ｙ方向）に直交するシート面（ＸＺ面）内のＺ方向（第１の方向）に延在し、シート面内のＺ方向に直交するＸ方向（第２の方向）に配列され、光学シート２０の厚み方向及び配列方向に平行な断面（ＸＹ面）における断面形状が円弧状に形成されている。同様に、単位形状２３ａが、凸状であって、光学シート２０の厚み方向（Ｙ方向）に直交するシート面（ＸＺ面）内のＸ方向に延在し、シート面内のＸ方向に直交するＺ方向に配列され、光学シート２０の厚み方向及び配列方向に平行な断面（ＹＺ面）における断面形状が円弧状に形成されている。これにより、表示装置１は、単位形状２１ａ，２３ａを通過する映像光を効率よく均等に拡散させることができる。
【００４８】
さらに、本実施形態の表示装置１は、光学シート２０が３層以上の光学層を有しており、隣り合う光学層間の各界面に設けられた単位形状２１ａ及び単位形状２３ａのシート面内における延在方向（Ｚ方向、Ｘ方向）が、光学シート２０の厚み方向から見て直交（交差）している。これにより、表示装置１は、映像源１１から出射した映像光を複数の方向（左右方向及び鉛直方向）に拡散させることができ、映像源１１の非画素領域が起因となる非映像領域をより効果的に目立たなくすることができる。
【００４９】
なお、第１光学層２１の単位形状２１ａ及び第３光学層２３の単位形状２３ａの各配列方向や、各配列方向及び光学シート２０の厚み方向に沿った断面での単位形状２１ａ，２３ａの断面形状に関しては、上述の例に限らず、適宜変更してよい。
以下に、本実施形態の表示装置１に用いられる光学シート２０の他の形態について説明する。
【００５０】
例えば、光学シート２０は、単位形状２１ａの延在方向が鉛直方向（Ｚ方向）であり、単位形状２３ａの延在方向が左右方向（Ｘ方向）であり、これらが直交する例を説明したが、光学シート２０の単位形状２１ａの延在方向が、左右方向に対して４５°傾斜した方向（上下方向に対して４５°傾斜）であり、単位形状２３ａの延在方向が、左右方向に対して−４５°に傾斜した方向であり、Ｙ方向から見て、単位形状２１ａの延在方向と単位形状２３ａの延在方向とが交差（この場合は、直交）する形態としてもよい。
【００５１】
また、光学シート２０の単位形状２１ａの延在方向が鉛直方向（Ｚ方向）に対して傾斜する角度、及び、単位形状２３ａの延在方向が左右方向（Ｘ方向）に対して傾斜する角度は、上記の４５°に限らず、例えば、１５°や３０°等としてもよく、映像源１１の画素の配列や所望する光学性能等に応じて、各単位形状の延在方向を適宜設定してよい。これにより、非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２を目立たせなくする効果をさらに高めることができる。
また、一方の単位形状の延在方向が、他方の単位形状の延在方向と直交以外の角度で交差するようにしてもよい。このような形態としても、非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２を目立たせなくする効果をさらに高めることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１の他の形態を説明する図である。
図７に示すように、光学シート２０をレンズ１２よりも観察者側（−Ｙ側）に配置してもよい。このような配置を採用しても、１．０≦Ｄ／ＰＰ≦２．０を満たす、又は、１．２≦Ｄ／ＰＰ≦１．７を満たすことにより、表示装置１は、観察者にぼやけの少ない鮮明な映像を表示するとともに、映像光の微少な拡散によって映像源１１の非画素領域Ｇ２に起因する非映像領域Ｆ２が目立って観察されることを抑制することができる。
【００５３】
（変形形態）
以上説明した実施形態等に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００５４】
（１）実施形態において、光学シート２０は、第１光学層２１、第２光学層２２、第３光学層２３の３つの光学層が順次、積層された層構成を有する例を示したが、これに限定されるものでない。
例えば、光学シート２０は、所望する光学性能等に応じて、第１光学層２１及び第２光学層２２の２層が積層された形態としてもよく、また、４層以上の光学層を備える形態としてもよい。
【００５５】
（２）実施形態において、光学シート２０は、保持部３２に保持される形態を示したがこれに限らず、例えば、映像源１１を保持する保持部３１の開口部３１１の観察者側等に開口部３１１を塞ぐように接合される形態等としてもよいし、レンズ１２を保持する保持部３３の開口部３３１の映像源側に開口部３３１を塞ぐように貼り付けられる形態としてもよい。
【００５６】
（３）実施形態において、光学シート２０は、映像源側（＋Ｙ側）に第１光学層２１が配置され、観察者側（−Ｙ側）に第３光学層２３が配置される例を示したが、これに限定されるものでなく、第１光学層２１が観察者側に、第３光学層２３が映像源側に配置されるようにしてもよい。
【００５７】
（４）実施形態において、光学シート２０は、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率が、第２光学層２２の屈折率よりも高い例を説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、第１光学層２１及び第３光学層２３の屈折率が、第２光学層２２の屈折率よりも低くなるようにしてもよい。
【００５８】
（５）実施形態において、第２光学層２２は、紫外線硬化型樹脂により構成される層である例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、透過性のある粘着剤により構成され、第１光学層２１及び第３光学層２３を接合するようにしてもよい。
【００５９】
（６）実施形態において、映像源１１は、表示装置１に予め固定され、着脱不可能である形態としてもよい。
【００６０】
（７）実施形態において、単位形状２１ａは、いずれも隣り合う単位形状２１ａと隣接して配置されている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、単位形状２１ａと単位形状２１ａとの間に、平坦部を設けてもよい。平坦部を幅を単位形状２１ａの幅の１０％程度とすれば、十分に本発明の効果を得ることができる。なお、単位形状２３ａについても同様である。
【００６１】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００６２】
１      表示装置
５      表示装置（従来）
１１    映像源
１１ａ  表示面
１１ｂ  透明基板
１１ｃ  透明電極
１１ｄ  有機正孔輸送層
１１ｅ  表示層
１１ｆ  有機電子輸送層
１１ｇ  金属電極
１２    レンズ
１２Ａ  レンズ
１２Ｂ  レンズ
１２ａ  反射抑制層
２０    光学シート
２０Ａ  光学シート
２０Ｂ  光学シート
２１    第１光学層
２１ａ  単位形状
２１ｂ  平坦部
２２    第２光学層
２３    第３光学層
２３ａ  単位形状
２３ｂ  平坦部
２４    反射抑制層
３０    筐体
３１    保持部
３２    保持部
３３    保持部
５１    映像源（従来）
５２    レンズ（従来）
１２０  光学シート
１２１  第１光学層
１２１ａ  単位形状
１２２  第２光学層
３１１  開口部
３２１  開口部
３３１  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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