(57)【要約】【課題】表示装置と一体にすることができ、また、表示装置に後から厳密な位置合わせをすることなく取付けることもでき、拡大観察してもブラックマトリックスを目立たなくすることができる画素拡大シートと、この画素拡大シートを用いる、表示装置、ゴーグル型表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、画素と、画素と観察者との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素を拡大する画素拡大シートと、を備え、画素拡大シートは、断面形状において複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、を有する回折層を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素と、
前記画素と観察者との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素を拡大する画素拡大シートと、
を備え、
前記画素拡大シートは、
断面形状において複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層を備える表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記画素拡大シートは、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、
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、
前記凸部の頂部から前記凹部の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、
を特徴とする表示装置。
【請求項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、
前記凸部は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部を備えた多段階形状を有していること、
を特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部と接している空気であること、
を特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、
を特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の表示装置において、
前記画素拡大シートは、透明粘着層を備えること、
を特徴とする表示装置。
【請求項８】
表示装置と、
前記表示装置を拡大するレンズ部と、
前記表示装置の画素と前記レンズ部との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素を拡大する画素拡大シートと、
を備え、
前記画素拡大シートは、
断面形状において複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層を備えるゴーグル型表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載のゴーグル型表示装置において、
前記画素拡大シートは、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載のゴーグル型表示装置において、
前記凸部の頂部から前記凹部の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記凸部は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部を備えた多段階形状を有していること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部と接している空気であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１３】
請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記画素拡大シートは、透明粘着層を備えること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１５】
表示装置が着脱自在な本体部と、
前記本体部に設けられ、前記本体部に装着された前記表示装置の表示面を拡大するレンズ部と、
前記本体部に装着された前記表示装置と前記レンズ部との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素を拡大する画素拡大シートと、
を備え、
前記画素拡大シートは、
断面形状において複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層を備えるゴーグル型表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のゴーグル型表示装置において、
前記画素拡大シートは、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６に記載のゴーグル型表示装置において、
前記凸部の頂部から前記凹部の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１８】
請求項１５から請求項１７までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記凸部は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部を備えた多段階形状を有していること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１８までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部と接している空気であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項２０】
請求項１５から請求項１８までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項２１】
請求項１５から請求項２０までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記画素拡大シートは、透明粘着層を備えること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項２２】
表示装置の画素と観察者との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素を拡大する画素拡大シートであって、
断面形状において複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層を備える画素拡大シート。
【請求項２３】
請求項２２に記載の画素拡大シートにおいて、
前記画素拡大シートは、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、
を特徴とする画素拡大シート。
【請求項２４】
請求項２２又は請求項２３に記載の画素拡大シートにおいて、
前記凸部の頂部から前記凹部の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、
を特徴とする画素拡大シート。
【請求項２５】
請求項２２から請求項２４までのいずれか１項に記載の画素拡大シートにおいて、
前記凸部は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部を備えた多段階形状を有していること、
を特徴とする画素拡大シート。
【請求項２６】
請求項２２から請求項２５までのいずれか１項に記載の画素拡大シートにおいて、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部と接している空気であること、
を特徴とする画素拡大シート。
【請求項２７】
請求項２２から請求項２５までのいずれか１項に記載の画素拡大シートにおいて、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、
を特徴とする画素拡大シート。
【請求項２８】
請求項２２から請求項２７までのいずれか１項に記載の画素拡大シートにおいて、
透明粘着層を備えること、
を特徴とする画素拡大シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、ゴーグル型表示装置、画素拡大シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置では、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）それぞれの画素を組み合わせて１つの絵素を構成している。そして、これら各画素の間には、ブラックマトリックスと呼ばれる絵素としては機能しない領域が存在している。通常は、表示装置からある程度離れた位置から観察するので、このブラックマトリックスが利用者によって視認されることは少ない。
【０００３】
一方、近年、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ゴーグルと呼ばれる、利用者の頭部に装着、又は、手で持ってのぞき込むような形態で利用されるゴーグル型表示装置が注目されている。ゴーグル型表示装置では、表示装置の表示面をレンズにより拡大して視認することにより、本来は小さな表示面であっても、より大きな画面を観察しているかのように利用者が感じることができる。また、表示面の表示領域を左右に分けて、視差に対応した画像を左右それぞれの表示領域に表示することにより、立体視を可能とすることもできる。
【０００４】
しかし、ゴーグル型表示装置では、表示面を拡大することになるので、通常の表示装置では視認されることがなかったブラックマトリックスが視認されてしまう場合があった。ブラックマトリックスが視認されてしまうと、各画素が独立した点として見えてしまい、観察される画像の質が低下してしまう。
【０００５】
これに対する解決方法として、例えば、拡散ビーズを含む拡散板や、凹凸形状が形成された拡散板を用いて、ブラックマトリックスを目立たなくする手法が考えられる。しかし、拡散板を用いると、本来必要な画素からの光自体も拡散されてしまい、表示される画像がぼやけてしまう。また、拡散板自体が白く曇って見えてしまう場合もあり、その場合にはさらに画像の質が低下してしまう。
【０００６】
また、別の解決方法として、例えば、各画素に対応した位置に微細なレンズを配置したレンズアレイを配置し、画素からの光を適切に拡大させることができれば、ブラックマトリックスを目立たなくすることができる。しかし、レンズアレイを用いる場合には、画素と各微小レンズとの位置合わせを厳密に行う必要があり、製造が困難である。また、レンズアレイを用いる場合には、位置合わせを厳密にする必要があることから、表示装置と一体化させる形態にする他なく、従来の表示装置を着脱自在に装着して利用する形態のゴーグル型表示装置には適用することができなかった。
【０００７】
また、特許文献１には、ブラックマトリックスを目立たなくするための構成ではないが、異方性散乱層を用いて、正面方向の輝度低下の抑制と視野角特性の向上を両立させ、表示画質を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２６５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示されているような異方性散乱層であっても、光を散乱させていることには変わりなく、程度の差はあっても、表示される画像がぼやけてしまうことに、変わりがない。したがって、特許文献１のような特殊な散乱層を用いたとしても、ブラックマトリックスをぼやかす効果が得られるが、表示される画像がぼやけてしまい、良好な結果は得られなかった。
【００１０】
本発明の課題は、表示装置と一体にすることができ、また、表示装置に後から厳密な位置合わせをすることなく取付けることもでき、拡大観察してもブラックマトリックスを目立たなくすることができる画素拡大シートと、この画素拡大シートを用いる、表示装置、ゴーグル型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】
【００１１】
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。
【００１２】
第１の発明は、画素（１０１）と、前記画素（１０１）と観察者との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素（１０１）を拡大する画素拡大シート（１０，２０，３０）と、を備え、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、断面形状において複数の凸部（１１ａ，２１ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１１，２１）と、前記高屈折率部（１１，２１）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１１ａ，２１ａ）の間に形成されている凹部（１２，２２）を含む低屈折率部（１４，２４）と、を有する回折層（１５，２５）を備える表示装置である。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に記載の表示装置において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、を特徴とする表示装置である。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に記載の表示装置において、前記凸部（１１ａ，２１ａ）の頂部から前記凹部（１２，２２）の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、を特徴とする表示装置である。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれか１項に記載の表示装置において、前記凸部（１１ａ）は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部（１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３，１１ａ−４）を備えた多段階形状を有していること、を特徴とする表示装置である。
【００１６】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれか１項に記載の表示装置において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）と接している空気であること、を特徴とする表示装置である。
【００１７】
第６の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれか１項に記載の表示装置において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）に積層して構成された樹脂（１７）であること、を特徴とする表示装置である。
【００１８】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明までのいずれか１項に記載の表示装置において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、透明粘着層（１８）を備えること、を特徴とする表示装置である。
【００１９】
第８の発明は、表示装置（１００）と、前記表示装置（１００）を拡大するレンズ部（２０２）と、前記表示装置（１００）の画素（１０１）と前記レンズ部（２０２）との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素（１０１）を拡大する画素拡大シート（１０，２０，３０）と、を備え、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、断面形状において複数の凸部（１１ａ，２１ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１１，２１）と、前記高屈折率部（１１，２１）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１１ａ，２１ａ）の間に形成されている凹部（１２，２２）を含む低屈折率部（１４，２４）と、を有する回折層（１５，２５）を備えるゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２０】
第９の発明は、第８の発明に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２１】
第１０の発明は、第８の発明又は第９の発明に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記凸部（１１ａ，２１ａ）の頂部から前記凹部（１２，２２）の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２２】
第１１の発明は、第８の発明から第１０の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記凸部（１１ａ）は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部（１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３，１１ａ−４）を備えた多段階形状を有していること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２３】
第１２の発明は、第８の発明から第１１の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）と接している空気であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２４】
第１３の発明は、第８の発明から第１１の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）に積層して構成された樹脂（１７）であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２５】
第１４の発明は、第８の発明から第１３の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、透明粘着層（１８）を備えること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２６】
第１５の発明は、表示装置（１００）が着脱自在な本体部（２０１）と、前記本体部（２０１）に設けられ、前記本体部（２０１）に装着された前記表示装置（１００）の表示面を拡大するレンズ部（２０２）と、前記本体部（２０１）に装着された前記表示装置（１００）と前記レンズ部（２０２）との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素（１０１）を拡大する画素拡大シート（１０，２０，３０）と、を備え、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、断面形状において複数の凸部（１１ａ，２１ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１１，２１）と、前記高屈折率部（１１，２１）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１１ａ，２１ａ）の間に形成されている凹部（１２，２２）を含む低屈折率部（１４，２４）と、を有する回折層（１５，２５）を備えるゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２７】
第１６の発明は、第１５の発明に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２８】
第１７の発明は、第１５の発明又は第１６の発明に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記凸部（１１ａ，２１ａ）の頂部から前記凹部（１２，２２）の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００２９】
第１８の発明は、第１５の発明から第１７の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記凸部（１１ａ）は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部（１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３，１１ａ−４）を備えた多段階形状を有していること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００３０】
第１９の発明は、第１５の発明から第１８の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）と接している空気であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００３１】
第２０の発明は、第１５の発明から第１８の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）に積層して構成された樹脂（１７）であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００３２】
第２１の発明は、第１５の発明から第２０の発明までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置（２００）において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、透明粘着層（１８）を備えること、を特徴とするゴーグル型表示装置（２００）である。
【００３３】
第２２の発明は、表示装置（１００）の画素（１０１）と観察者との間に配置されて用いられ、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素（１０１）を拡大する画素拡大シート（１０，２０，３０）であって、断面形状において複数の凸部（１１ａ，２１ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１１，２１）と、前記高屈折率部（１１，２１）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１１ａ，２１ａ）の間に形成されている凹部（１２，２２）を含む低屈折率部（１４，２４）と、を有する回折層（１５，２５）を備える画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【００３４】
第２３の発明は、第２２の発明に記載の画素拡大シート（１０，２０，３０）において、前記画素拡大シート（１０，２０，３０）は、回折角度が光の波長λ＝５３２ｎｍにおいて、２度以上１２度以下であること、を特徴とする画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【００３５】
第２４の発明は、第２２の発明又は第２３の発明に記載の画素拡大シート（１０，２０，３０）において、前記凸部（１１ａ，２１ａ）の頂部から前記凹部（１２，２２）の底部までの深さは、１．９μｍ以上であること、を特徴とする画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【００３６】
第２５の発明は、第２２の発明から第２４の発明までのいずれか１項に記載の画素拡大シート（１０，２０，３０）において、前記凸部（１１ａ）は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部（１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３，１１ａ−４）を備えた多段階形状を有していること、を特徴とする画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【００３７】
第２６の発明は、第２２の発明から第２５の発明までのいずれか１項に記載の画素拡大シート（１０，２０，３０）において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）と接している空気であること、を特徴とする画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【００３８】
第２７の発明は、第２２の発明から第２５の発明までのいずれか１項に記載の画素拡大シート（１０，２０，３０）において、前記低屈折率部（１４，２４）は、前記高屈折率部（１１，２１）に積層して構成された樹脂（１７）であること、を特徴とする画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【００３９】
第２８の発明は、第２２の発明から第２７の発明までのいずれか１項に記載の画素拡大シート（１０，２０，３０）において、透明粘着層（１８）を備えること、を特徴とする画素拡大シート（１０，２０，３０）である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、表示装置と一体にすることができ、また、表示装置に後から厳密な位置合わせをすることなく取付けることもでき、拡大観察してもブラックマトリックスを目立たなくすることができる画素拡大シートと、この画素拡大シートを用いる、表示装置、ゴーグル型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のゴーグル型表示装置２００の使用状態を、模式的な断面として示した図である。
【図２】本発明による画素拡大シート１０の実施形態を示す平面図である。
【図３】図２の画素拡大シート１０の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
【図４】図３中の矢印Ｉ−Ｉの位置で画素拡大シート１０を切断した断面図である。
【図５】回折光学素子を説明する図である。
【図６】画素拡大シート１０を重ねていない場合の表示装置１００の表示面の見え方を拡大して模式的に示した図である。
【図７】画素拡大シート１０を重ねて用いた場合の表示装置１００の表示面の見え方を拡大して模式的に示した図である。
【図８】本発明による画素拡大シート２０の実施形態を示す平面図である。
【図９】図８の画素拡大シート２０の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】図９中の矢印Ｏ−Ｏの位置で画素拡大シート２０を切断した断面図である。
【図１１】画素拡大シートの評価結果を示す図である。
【図１２】画素拡大シートの変形形態を示す図である。
【図１３】画素拡大シートを内蔵する表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
【００４３】
（第１実施形態）
図１は、本発明のゴーグル型表示装置２００の使用状態を、模式的な断面として示した図である。
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、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本明細書において、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。
本明細書において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、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。なお、板面、フィルム面に関しても同様であるとする。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
また、この明細書における画素拡大とは、画素そのものを拡大するのではなく、画素からの光を拡大することであるが、これを単に「画素拡大」又は「画素を拡大」として記載する。
【００４４】
本実施形態のゴーグル型表示装置２００は、本体部２０１とレンズ部２０２と、画素拡大シート１０と、表示装置１００とを備えている。
ゴーグル型表示装置２００の本体部２０１には、利用者の目Ｅが接眼する側から、レンズ部２０２と、画素拡大シート１０と、表示装置１００とがこの順番で並んで配置されている。
表示装置１００は、このゴーグル型表示装置２００に固定されて内蔵されたものであってもよいし、スマートフォン等を表示装置１００として利用して、これを着脱自在に設けるものであってもよい。スマートフォン等を表示装置１００として利用する場合には、画素拡大シート１０は、表示装置１００の画素１０１の大きさや配列にあわせて、適切に設計された専用のものを選択的に配置可能としてもよい。
なお、図示しないが、ゴーグル型表示装置２００は、利用者の頭部に取付けるためのバンド等の装着具を備えていてもよい。
【００４５】
図２は、本発明による画素拡大シート１０の実施形態を示す平面図である。
図３は、図２の画素拡大シート１０の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図４は、図３中の矢印Ｉ−Ｉの位置で画素拡大シート１０を切断した断面図である。
図５は、回折光学素子を説明する図である。
【００４６】
第１実施形態の画素拡大シート１０は、光を整形する回折光学素子（ＤＯＥ）をその基本構造として備えている。
第１実施形態の画素拡大シート１０は、図２に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの位置において深さが異なっている。すなわち、画素拡大シート１０は、４段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、画素拡大シート１０は、通常、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図２のＦ，Ｇ領域）を有している。図３では、部分周期構造の一例を抽出して示している。
画素拡大シート１０は、図４に示すように、断面形状において複数の凸部１１ａが並んで配置されている高屈折率部１１を備えている。この高屈折率部１１は、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。
【００４７】
高屈折率部１１は、例えば、クオーツ（ＳｉＯ２、合成石英）をエッチング処理により形状を加工されて作られたものであってもよい。また、高屈折率部１１は、クオーツを加工した物から型取りを行って成形型を作成し、この成形型を利用して電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化したものであってもよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を用いてこのような周期構造の物を製造する方法は、様々な手法が公知であり、それら公知の手法を利用して、適宜作成することができる。
【００４８】
電離放射線硬化性樹脂組成物としては、例えば、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した１種又は２種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。ここで「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート又メタクリレートを意味する。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、Ｘ線、可視光線等の電磁波、又は電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂と呼ばれる。
その他、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００４９】
ここで、凸部１１ａの頂部から凹部１２の底部までの深さＨ（図４参照）は、２．８μｍである。なお、凸部１１ａの並ぶピッチは、回折角度を決定する重要なパラメータであるが、画素拡大シート１０の面内の位置により異なっており、様々なピッチの、すなわち、様々な回折角度の回折格子が適宜分布して配置されており、図２に示したような一見不規則に見える配置がなされている。このような配置によって、画素拡大シート１０は、基本的には、回折光学素子（ＤＯＥ）としての機能を備えるものとなっており、光を整形することが可能である。
【００５０】
また、凸部１１ａの間に形成されている凹部１２及び凸部１１ａの頂部付近の空間１３を含む図４の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部１１よりも屈折率が低い低屈折率部１４となっている。これら高屈折率部１１及び低屈折率部１４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層１５が構成されている。
【００５１】
凸部１１ａは、側面形状の一方側（図４では、左側）に、高さの異なる４つの段部を備えた多段階形状（４レベルの構造）を有している。具体的には、凸部１１ａは、最も突出したレベル１段部１１ａ−１と、レベル１段部１１ａ−１よりも一段低いレベル２段部１１ａ−２と、レベル２段部１１ａ−２よりもさらに一段低いレベル３段部１１ａ−３と、レベル３段部１１ａ−３よりもさらに一段低いレベル４段部１１ａ−４とを一側面側に有している。また、凸部１１ａの側面形状の他方側（図４では、右側）は、レベル１段部１１ａ−１からレベル４段部１１ａ−４まで直線上につながる側壁部１１ｂとなっている。
【００５２】
ここで、本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状（照射領域）が任意の形状となるようにすることをいう。例えば、図５の例に示されるように、平面形状のスクリーン５００に直接投影した場合に照射領域５０２が円形となる光５０１（図５（ｂ））を発光する光源５１０を用意する。この光５０１を、本発明の画素拡大シート１０を透過させることにより、照射領域５０４を正方形（図５（ａ））や、長方形、円形（図示せず）等、目的の形状とすることを、「光を整形する」いう。
【００５３】
画素拡大シート１０は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置１００の表示面側に重ねて配置された状態で使用される。よって、画素拡大シート１０は、表示装置１００の各画素からの光を整形してレンズ部２０２へ向けて出光させる。この画素拡大シート１０の作用について、より詳しく説明する。
図６は、画素拡大シート１０を重ねていない場合の表示装置１００の表示面の見え方を拡大して模式的に示した図である。
表示装置１００からは、画素１０１Ｒ，１０１Ｇ、１０１Ｂの各画素から映像光Ｌが出光しており、例えば、図６に示すように各画素１０１よりも大きく観察される。しかし、各画素１０１からの映像光Ｌの間には、大きな幅でブラックマトリックスＢＭが視認されてしまう。
したがって、画素拡大シート１０を設けずに表示装置１００が後述するゴーグル型表示装置に用いられた場合には、各画素１０１が独立して視認されてしまい、粒状感のある画像となって、観察される画質が低下してしまっていた。
【００５４】
図７は、画素拡大シート１０を重ねて用いた場合の表示装置１００の表示面の見え方を拡大して模式的に示した図である。
画素拡大シート１０を重ねたことにより、各画素１０１からの映像光Ｌは、より拡大されて広範囲に広がるので、視認されるブラックマトリックスＢＭの幅を、図６の場合よりも図７のように狭くしたり、完全に視認できないレベルにしたりすることができる。
【００５５】
画素拡大シート１０は、レンズとは異なり、光を回折させて広げている。したがって、画素１０１Ｒ，１０１Ｇ、１０１Ｂの各画素から出光する映像光Ｌについては、拡大させるが、光を発していないブラックマトリックスＢＭについては、拡大することがない。よって、画素拡大シート１０を配置することにより、表示装置１００のブラックマトリックスＢＭを目立たなくしたり、視認されないようにしたりできる。
【００５６】
なお、第１実施形態の画素拡大シート１０を表示装置１００と組み合わせて評価した結果については、第２実施形態の画素拡大シート２０の評価とともに、後述する。
【００５７】
（第２実施形態）
図８は、本発明による画素拡大シート２０の実施形態を示す平面図である。
図９は、図８の画素拡大シート２０の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図１０は、図９中の矢印Ｏ−Ｏの位置で画素拡大シート２０を切断した断面図である。
【００５８】
本実施形態の画素拡大シート２０は、光を整形する２レベルの回折光学素子（ＤＯＥ）をその基本構造として備えている点が、第１実施形態の画素拡大シート１０と異なっているが、その使用形態等は、第１実施形態の画素拡大シート１０と同様である。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００５９】
画素拡大シート２０は、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図８のＪ〜Ｎ領域）を有している。図９では、部分周期構造の一例を抽出して示している。
【００６０】
画素拡大シート２０は、図１０に示すように、断面形状において複数の矩形の凸部２１ａが並んで配置されている高屈折率部２１を備えている。この高屈折率部２１は、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。
【００６１】
高屈折率部２１は、第１実施形態の画素拡大シート１０と同様に、例えば、クオーツ（ＳｉＯ２、合成石英）をドライエッチング処理により形状を加工して作られたものであってもよいし、電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化したものであってもよい。このような周期構造の製造方法は、様々な手法が公知であり、それら公知の手法によって、適宜作成することができる。
【００６２】
また、凸部２１ａの間に形成されている凹部２２及び凸部２１ａの頂部付近の空間２３を含む図１０の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部２１よりも屈折率が低い低屈折率部２４となっている。これら高屈折率部２１及び低屈折率部２４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層２５が構成されている。
【００６３】
ここで、凸部２１ａの頂部から凹部２２の底部までの深さＨ（図１０参照）は、１．９μｍである。なお、凸部２１ａの並ぶピッチは、回折角度を決定する重要なパラメータであるが、画素拡大シート２０の面内の位置により異なっており、様々なピッチの、すなわち、様々な回折角度の回折格子が適宜分布して配置されており、図８に示したような一見不規則に見える配置がなされている。このような配置によって、画素拡大シート２０は、基本的には、回折光学素子（ＤＯＥ）としての機能を備えるものとなっており、光を整形することが可能である。
【００６４】
画素拡大シート２０を重ねたことにより、各画素１０１からの映像光Ｌを拡大する作用については、第１実施形態において図６及び図７を用いて行った説明と同様である。
【００６５】
（評価結果）
次に、上述した第１実施形態の画素拡大シート１０、及び、第２実施形態の画素拡大シート２０のそれぞれについての評価結果について説明する。
図１１は、画素拡大シートの評価結果を示す図である。
図１１には、第１実施形態の画素拡大シート１０、及び、第２実施形態の画素拡大シート２０のそれぞれについて、複数種類の試料を実際に用意し表示装置１００と重ねて、目視評価を行った結果をまとめて示している。
第１実施形態の４レベルの画素拡大シート１０については、試料１−１、１−２、１−３、１−４の４種類の試料を用意した。
第２実施形態の２レベルの画素拡大シート２０については、試料２−１、２−２、２−３、２−４の４種類の試料を用意した。
【００６６】
先に述べたように、回折光学素子では、光を例えば長方形形状に整形する。このとき、部分周期構造毎に光を回折する回折角度は異なっていることにより、全体として長方形形状に光を投影でき、かつ、その投影範囲において光を均一に照射できるように光を整形する。よって、回折光学素子が光を回折する角度は様々であるが、ここでは、投影範囲の最外形に向けて光を回折する角度を、拡大角と呼ぶこととして、図１１の評価結果中に併記した。
また、回折光学素子が光を回折する角度は、入射する光の波長によって変化するので、図１１の評価結果中には、２種類の波長λについて、拡大角を併記した。１つは、波長λ＝１５５０ｎｍの赤外領域の光の場合の拡大角であり、もう１つは、波長λ＝５３２ｎｍの可視光領域の光の場合の拡大角である。
【００６７】
評価は、評価者の目視評価とし、評価項目は、２つ設定した。
評価項目（ａ）は、画素の見えに関する評価である。本発明の画素拡大シートは、先に述べたように、各画素１０１からの光を拡大して出光し、ブラックマトリックスＢＭを目立たなくすることにより、拡大観察されても粒状感のない滑らかな画像を提供することを主要な目的としている。そこで、評価項目（ａ）は、先ずは、粒状感のない画像が得られるか否かを評価基準としている。しかし、粒状感がなくても、画像がボケてしまう程、光を拡大してしまうと、画像の質が低下してしまうので、ボケすぎているか否かについても評価基準としている。なお、図１１に示した試料では、いずれも粒状感の解消は実現できていたので、画像のボケについての評価で○、△、×として分類した。
【００６８】
評価項目（ｂ）は、画素拡大シート自体の見えに関する評価である。
画素拡大シートは、その形態によっては、光をその表面で反射する成分によって、白く曇ったように観察されてしまう場合がある。画素拡大シートが白く曇ったように観察されてしまうと、観察される画像の質が低下してしまうので、この点についても評価項目とした。
【００６９】
図１１の結果を見ると、試料１−１が最良の結果となっている。すなわち、試料１−１では、ブラックマトリックスが目立たなくなって粒状感のない画像が得られており、かつ、画像がボケてしまうこともない。また、試料１−１では、画素拡大シート自体が白く曇って見えてしまうこともなかった。
一方、試料１−２と、試料２−１と、試料２−２とは、試料１−１と比べると、劣る点があるが、画素拡大シートとして十分に利用可能なものであった。
なお、試料１−３と、試料１−４と、試料２−３と、試料２−４とは、いずれも画素拡大シートとして使用するには適さないものであった。
【００７０】
ここで、図１１の結果から、以下のことがわかる。
光の波長λが５３２ｎｍにおける拡大角が２度以上１２度以下であることが、評価項目（ａ）を満たすために望ましい。拡大角がこれ以上大きくなると、光が広がりすぎてしまい、画像のボケが目立ってしまうからである。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する拡大角の具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±１０％程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に拡大角度が設定されているものは、実質的には、本件発明の範囲内のものと解釈すべきである。
【００７１】
また、画素拡大シートの凸部は、多段階形状に構成されていることが、評価項目（ｂ）を満たすために望ましい。これは、多段階形状とすることにより、見かけ上の屈折率変化がなだらかになることから、画素拡大シートの表面における反射が抑制されることによる効果であると考えられる。なお、評価項目（ｂ）の評価結果が×、すなわち、画素拡大シート自体が白く曇って見える状態であっても、画像を表示している状態では、殆ど気にならない場合が多いので、曇りの程度にもよるが、十分に利用可能なものと判断できる。
【００７２】
ここで、目標の拡散角を超えて漏れ出る光は、画面全体を照らし、画素拡大シート自体が白く曇って見える要因となる。そこで、凸部１１ａ（又は凸部２１ａ）の頂部から凹部１２（又は凹部２２）の底部までの深さを、目標波長の整数倍、好ましくは目標波長の３倍から７倍とすることで、拡散角を超えて漏れ出る光の量が抑制され、画素拡大シート自体が白く曇って見える減少を抑制できる。
【００７３】
以上説明したように、第１実施形態の画素拡大シート１０によれば、波長λ＝５３２ｎｍの可視光領域の光の場合の拡大角を２度以上１２度以下としたことにより、ブラックマトリックスを目立たなくでき、また、画像をボケさせてしまうことなく、粒状感のない滑らかな画像を表示することが可能である。また、第１実施形態の画素拡大シート１０によれば、凸部を多段階形状に構成したので、画素拡大シート１０自体を目立たなくすることができる。
また、第２実施形態の画素拡大シート２０によれば、波長λ＝５３２ｎｍの可視光領域の光の場合の拡大角を２度以上１２度以下としたことにより、ブラックマトリックスを目立たなくでき、また、画像をボケさせてしまうことなく、粒状感のない滑らかな画像を表示することが可能である。
また、第１実施形態の画素拡大シート１０及び第２実施形態の画素拡大シート２０は、表示装置と一体にすることができ、また、表示装置に後から厳密な位置合わせをすることなく取付けることもできる。
【００７４】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００７５】
（１）各実施形態において、画素拡大シートは、高屈折率部のみで構成されている簡単な形態として示した。これに限らず例えば、高屈折率部を形成するための透明基材を設けてもよいし、高屈折率部よりも屈折率の低い樹脂によって凹部を満たして低屈折率部としての機能と、凸部を保護するための保護層としての機能とを備えた被覆層を設けてもよい。
また、各実施形態において、画素拡大シートの一面に、透明粘着層をさらに備えて、表示装置の表示面への貼り付け固定を容易に行うことができるようにしてもよい。
図１２は、画素拡大シートの変形形態を示す図である。
図１２の画素拡大シート３０は、透明基材１６上に高屈折率部１１を樹脂賦型して構成し、さらに凸部１１ａを覆うように、高屈折率部１１よりも屈折率の低い樹脂により被覆層１７を構成した例である。このような構成によれば、成形型を利用して製造を容易にすることができ、また、被覆層１７によって、凸部１１ａを保護することができる。なお、透明基材１６と被覆層１７とは、両方を設ける必要はなく、これらのうちの一方のみを設ける構成としてもよい。
さらに、図１２は、画素拡大シート３０に、透明基材１６に透明粘着層１８をさらに積層して構成した例を示している。
【００７６】
（２）第１実施形態において、凸部１１ａの多段階形状は、４レベルである例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、８レベルや１６レベル等、より高レベルの多段階形状としてもよい。
【００７７】
（３）各実施形態において、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置に本発明の画像拡大シートを重ねて使用する形態を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、ＬＥＤを１つの画素として用いるＬＥＤ表示装置に本発明の画像拡大シートを重ねて用いてもよい。
【００７８】
（４）各実施形態において、画素拡大シートは、表示装置とは別体と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、表示装置自体に画素拡大シートを内蔵する形態としてもよい。
図１３は、画素拡大シートを内蔵する表示装置の層構成の一例を示す図である。
画素拡大シートを内蔵する表示装置３００の層構成としては、例えば、図１３に示すように、基板３０１と、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）３０２と、画素拡大シート１０と、偏向層３０３と、タッチセンサ層３０４と、カバーガラス３０５とをこの順番に積層したものとすることができる。ここで、画素拡大シート１０を固定するために、不図示の光学粘着層を画素拡大シート１０の片面、又は、両面に配置してもよい。
【００７９】
なお、各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各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００８０】
１０      画素拡大シート
１１      高屈折率部
１１ａ    凸部
１１ａ−１  レベル１段部
１１ａ−２  レベル２段部
１１ａ−３  レベル３段部
１１ａ−４  レベル４段部
１１ｂ    側壁部
１２      凹部
１３      空間
１４      低屈折率部
１５      回折層
１６      透明基材
１７      被覆層
１８      透明粘着層
２０      画素拡大シート
２１      高屈折率部
２１ａ    凸部
２２      凹部
２３      空間
２４      低屈折率部
２５      回折層
３０      画素拡大シート
１００    表示装置
１０１    画素
１０１Ｂ  画素（青）
１０１Ｇ  画素（緑）
１０１Ｒ  画素（赤）
２００    ゴーグル型表示装置
２０１    本体部
２０２    レンズ部
３００    表示装置
３０１    基板
３０２    有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）
３０３    偏向層
３０４    タッチセンサ層
３０５    カバーガラス
５００    スクリーン
５０１    光
５０２    照射領域
５０４    照射領域
５１０    光源
ＢＭ      ブラックマトリックス
【図１】
2018031913.tif 000003
【図２】
2018031913.tif 000004
【図３】
2018031913.tif 000005
【図４】
2018031913.tif 000006
【図５】
2018031913.tif 000007
【図６】
2018031913.tif 000008
【図７】
2018031913.tif 000009
【図８】
2018031913.tif 000010
【図９】
2018031913.tif 000011
【図１０】
2018031913.tif 000012
【図１１】
2018031913.tif 000013
【図１２】
2018031913.tif 000014
【図１３】
2018031913.tif 000015