(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面から外界の光を透過するとともに映像光を反射して、出光面から前記映像光及び前記外界の光を出光する半透過型反射シートであって、
単位光学形状が複数配列された第１光学形状層と、
前記出光面を有し、前記第１光学形状層の前記単位光学形状側の面に積層される第２光学形状層とを備え、
前記単位光学形状は、前記出光面に対して傾斜した第１傾斜面を有し、
前記第１傾斜面上の少なくとも一部には、前記第１光学形状層及び前記第２光学形状層の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層が形成されており、
前記低屈折率層は、空気層であり、
前記第１光学形状層は、配列された一群の前記単位光学形状の両端に接合部を有し、
前記第１光学形状層及び前記第２光学形状層は、前記接合部により接合されていること、
を特徴とする半透過型反射シート。
【請求項２】
請求項１に記載の半透過型反射シートにおいて、
前記単位光学形状は、前記第１傾斜面に対向する位置に第２傾斜面を有し、
前記第２光学形状層は、前記第２傾斜面に接触する第４傾斜面を有し、
前記第２傾斜面及び前記第４傾斜面には、入射した光を拡散する凹凸形状が形成されていること、
を特徴とする半透過型反射シート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半透過型反射シートと、
前記半透過型反射シートに映像光を出射する映像源と、
を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背景等の外界の光を透過するとともに、映像光を反射する半透過型反射シート、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の映像源を、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、例えば、映像源に対向する位置に導光板を配置して、映像源で表示された映像光を、その導光板によって観察者の眼に対応する位置まで導光して、反射層を介して観察者側へ反射させている。このような表示装置は、表示される映像によって観察者の視界が遮られてしまうため、反射層にマジックミラーを用いる等して、映像光と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルーにする場合がある。
しかし、この場合、マジックミラーの透過率を向上させて反射率を低下させすぎると観察者側に届く映像が不鮮明になり、逆に反射率を向上させて透過率を低下させすぎると、外界の光（外界の像）が不鮮明になってしまう場合があった。
【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、観察者側に届く映像や、外界の光が不鮮明になってしまうのを抑制することができる半透過型反射シート、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。
請求項１の発明は、背面から外界の光を透過するとともに映像光を反射して、出光面から前記映像光及び前記外界の光を出光する半透過型反射シート（２０）であって、単位光学形状（３０）が複数配列された第１光学形状層（２２）と、前記出光面を有し、前記第１光学形状層の前記単位光学形状側の面に積層される第２光学形状層（２３）とを備え、前記単位光学形状は、前記出光面に対して傾斜した第１傾斜面（３０ａ）を有し、前記第１傾斜面上の少なくとも一部には、前記第１光学形状層及び前記第２光学形状層の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層（２５）が形成されていること、を特徴とする半透過型反射シートである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の半透過型反射シート（２０）において、前記低屈折率層（２５）は、空気層であること、を特徴とする半透過型反射シートである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半透過型反射シート（２０）と、前記半透過型反射シートに映像光を出射する映像源（１１）と、を備える表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、観察者側に届く映像や、外界の光が不鮮明になってしまうのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の頭部装着型の表示装置を説明する図である。
【図２】第１実施形態の導光板の詳細を説明する図である。
【図３】第１実施形態の導光板の製造方法の一例を示す図である。
【図４】第２実施形態の導光板の詳細を説明する図である。
【図５】第２実施形態の導光板の製造方法の一例を示す図である。
【図６】変形形態の半透過型反射シートを説明する図である。
【図７】変形形態の単位光学形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
（第１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を鉛直方向上方から見た図である。
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ける鉛直方向を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、導光板に入光した映像光の導光される方向（導光板の左右方向）をＸ方向とし、それに直交する方向（導光板の厚み方向）をＹ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。
【００１０】
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、投射光学系１２と、導光板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の映像を、導光板（半透過型反射シート）２０等を介して観察者に視認させることができる。具体的には、表示装置１は、映像源１１に表示された映像光を、投射光学系１２を介して導光板２０へ入射し、導光板２０内において＋Ｘ方向に導光した上で、導光方向に直交する−Ｙ方向に反射して、表示装置１を頭部に装着した観察者の眼Ｅ前に映像情報を表示する。
また、表示装置１は、外界からの光の一部を、導光板２０を透過させ観察者側に到達させて、映像と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備えている。本実施形態では、半透過型反射シートを導光板２０に適用した例で説明する。なお、半透過型反射シートとは、入射した光の一部を透過し、その他を反射するシートを総称するものであり、透過率及び反射率が５０％であるものに限られない。
【００１１】
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。映像源１１は、例えば、対角が１インチ以下のマイクロディスプレイが使用される。
投射光学系１２は、映像源１１から出射された映像光を平行光として投射する複数のレンズ群から構成される光学系である。
導光板２０は、光を導光する略平板状の透明部材であり、本実施形態では、鉛直方向（Ｚ方向）から見た形状が略台形形状に形成された台形柱形状に形成されている。導光板２０は、図１に示すように、互いに平行であり、互いに対向する第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃと、−Ｘ側端部に、この第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃに対して傾斜した反射面２０ａとが設けられている。
【００１２】
反射面２０ａは、第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃに対して所定の角度で傾斜しており、その面の全面に反射膜２７が形成されている。反射面２０ａは、導光板２０内に入射した映像光を、この反射膜２７よって第１全反射面２０ｂ側に反射させる。ここで、反射膜２７は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウムや、銀、ニッケル等により形成されている。本実施形態では反射膜２７は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。また、これに限らず反射膜２７は、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。
反射面２０ａは、反射膜２７で反射した映像光を第１全反射面２０ｂにおいて全反射させるために、第１全反射面２０ｂに対して２５°〜４０°の範囲で傾斜している。
【００１３】
第１全反射面２０ｂは、導光板２０を形成する面のうちＸＺ平面に平行であって、観察者側（−Ｙ側）に位置する面であり、反射膜２７によって反射した映像光を第２全反射面２０ｃ側に向けて全反射させる。また、第１全反射面２０ｂは、第２全反射面２０ｃにおいて全反射した映像光を、再び第２全反射面２０ｃ側に向けて全反射させる。
第１全反射面２０ｂは、その−Ｘ側の端部が、映像源１１から投射された映像光を入光する入光面となっており、また、＋Ｘ側の端部が、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１（後述する）において反射した映像光を導光板２０外へ出光する出光面となっている。
第２全反射面２０ｃは、導光板２０を形成する面のうち、ＸＺ平面に平行であって、背面側（＋Ｙ側）に位置する面（観察者側から離れた側の面）であり、第１全反射面２０ｂにおいて全反射した映像光を、第１全反射面２０ｂ側に向けて全反射させる。
以上により、反射膜２７を反射した映像光は、第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃの間で全反射を繰り返すことによって、導光板２０内の＋Ｘ方向（導光方向）に導光されることとなる。
【００１４】
次に、導光板２０の層構成について説明する。
図２は、本実施形態の導光板２０の詳細を説明する図である。
図２に示すように、導光板２０は、観察者側（−Ｙ側）から順に、基材部２１、接合層２４、第２光学形状層２３、第１光学形状層２２が積層されている。
基材部２１は、導光板２０の基礎となる平板状の部材であり、例えば、光透過性の高いアクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂等から形成されている。上述の第１全反射面２０ｂは、この基材部２１の観察者側（−Ｙ側）の面となる。この基材部２１の観察者側の面は、入射する光の拡散を抑制する観点から平滑（例えば、６０度の光沢度で９０以上）に形成されるのが望ましい。
【００１５】
第１光学形状層２２は、導光板２０の観察者側から最も離れた側に位置する層である。第１光学形状層２２は、光透過性の高いポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂等から形成されており、その屈折率は、上述の基材部２１と同等の屈折率である。
第１光学形状層２２は、図１に示すように、その観察者側（−Ｙ側）の面であって、＋Ｘ側の端部近傍に、単位光学形状部３０が複数設けられている。また、第１光学形状層２２は、図２に示すように、観察者側の面であって、単位光学形状部３０の配列方向（Ｘ方向）における単位光学形状部３０の両端側に、第２光学形状層２３の接合部２３ａ（後述する）と当接する接合部２２ａが形成されている。
【００１６】
この単位光学形状部３０は、鉛直方向（Ｚ方向）に延在し、映像光の導光方向（Ｘ方向）に沿って複数配列されている。また、単位光学形状部３０は、観察者側（−Ｙ側）に凸になるようにして、映像光が出光する方向（導光板２０の厚み方向、Ｙ方向）に平行であって単位光学形状部３０の配列方向（Ｘ方向）に平行な断面（ＸＹ面）における断面形状が略三角形状、いわゆるプリズム形状に形成されている。単位光学形状部３０は、第１傾斜面３０ａと、この第１傾斜面３０ａよりも映像光の進行する側（＋Ｘ側）に、第１傾斜面３０ａと対向して設けられた第２傾斜面３０ｂとから構成される。
なお、上述の第２全反射面２０ｃは、この第１光学形状層２２の背面側（＋Ｙ側）の面となる。この第１光学形状層２２の背面側の面は、入射する光の拡散を抑制する観点から平滑（例えば、６０度の光沢度で９０以上）に形成されるのが望ましい。
【００１７】
第１傾斜面３０ａは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射する面であり、出光面（第１全反射面２０ｂ、第１光学形状層２２の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも観察者（出光）側（−Ｙ側）に位置している。この第１傾斜面３０ａ上の全面には、すなわち、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ（後述する）間の全体には、低屈折率層２５が形成されている。
第２傾斜面３０ｂは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射しない面であり、出光面（第１全反射面２０ｂ、第１光学形状層２２の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも背面側（＋Ｙ側）に位置している。
【００１８】
第２光学形状層２３は、単位光学形状部３０を覆うようにして、第１光学形状層２２の観察者側の面に設けられた層である。第２光学形状層２３は、光透過性の高いポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂等から形成されている。第２光学形状層２３の観察者側の面は、接合層２４を介して基材部２１に接合される面であり、また、第２光学形状層２３から基材部２１へと通過する光の出光面となる。この第２光学形状層２３の出光面は、導光板２０の第１全反射面２０ｂ（出光面、ＸＺ平面）と平行である。
なお、第２光学形状層２３の観察者側に設けられる基材部２１を省略して、第２光学形状層２３の観察者側の面を導光板２０の出光面にしてもよい。
【００１９】
第２光学形状層２３は、第１光学形状層２２と対向する面（背面、＋Ｙ側の面）に上述の単位光学形状部３０に対応する出光側単位光学形状部３１が形成されている。
また、第２光学形状層２３は、背面（＋Ｙ側の面）であって、出光側単位光学形状部３１の配列方向（Ｘ方向）における出光側単位光学形状部３１の両端側に、第１光学形状層２２の接合部２２ａと当接する接合部２３ａが形成されている。
【００２０】
この出光側単位光学形状部３１は、鉛直方向（Ｚ方向）に延在し、映像光の導光方向（Ｘ方向）に沿って複数配列されている。出光側単位光学形状部３１は、背面側（＋Ｙ側）に凸になるようにして、映像光が出光する方向（導光板２０の厚み方向、Ｙ方向）に平行であって出光側単位光学形状部３１の配列方向（Ｘ方向）に平行な断面（ＸＹ面）における断面形状が略三角形状、いわゆるプリズム形状に形成されている。この出光側単位光学形状部３１は、第３傾斜面３１ａと、この第３傾斜面３１ａよりも映像源側（−Ｘ側）に、第３傾斜面３１ａと対向して設けられた第４傾斜面３１ｂとから構成されている。
本実施形態では、出光側単位光学形状部３１と単位光学形状部３０とは、上記断面において、同様の三角形形状に形成されている。
【００２１】
第３傾斜面３１ａは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射する面であり、出光面（第１全反射面２０ｂ、第１光学形状層２２の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも観察者（出光）側（−Ｙ側）に位置している。第３傾斜面３１ａは、単位光学形状部３０の第１傾斜面３０ａに対向しており、その第１傾斜面３０ａと平行な面である。上述したように、この第３傾斜面３１ａ及び第１傾斜面３０ａ間の全体には、低屈折率層２５が設けられている。
第４傾斜面３１ｂは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射しない面であり、出光面（第１全反射面２０ｂ、第１光学形状層２２の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも背面側（＋Ｙ側）に位置している。この第４傾斜面３１ｂは、単位光学形状部３０の第２傾斜面３０ｂに対向しており、この第２傾斜面３０ｂと平行な面である。
【００２２】
本実施形態では、第２傾斜面３０ｂと第４傾斜面３１ｂとは、互いに接触している。
ここで、第２傾斜面３０ｂと第４傾斜面３１ｂとが面同士で接触していない場合、すなわち、点接触又は線接触している場合、これらの面に光が入射することによってニュートンリング（環状の干渉縞）が生じてしまい、観察者側に届く映像光や、外界の光が不鮮明になってしまう恐れがある。そのため、第２傾斜面３０ｂ及び第４傾斜面３１ｂには、微細な凹凸形状を形成して入射した光を拡散させて、上述のニュートンリングの発生を抑制するようにしてもよい。
【００２３】
単位光学形状部３０の第１傾斜面３０ａ及び出光側単位光学形状部３１の第３傾斜面３１ａが、第１全反射面２０ｂ（出光面）に平行な面（ＸＺ平面）となす角度は、αである。また、第２傾斜面３０ｂ及び第４傾斜面３１ｂが第１全反射面２０ｂに平行な面となす角度は、β（β＞α）である。
また、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１の配列ピッチは、Ｐである。更に、単位光学形状部３０の高さ（導光板の厚み方向（Ｙ方向）における単位光学形状部３０の頂部ｔ１から単位光学形状部３０間の谷底となる部位ｖ１までの寸法）は、ｈ１であり、出光側単位光学形状部３１の高さ（導光板の厚み方向（Ｙ方向）における出光側単位光学形状部３１の頂部ｔ２から出光側単位光学形状部３１間の谷底となる部位ｖ２までの寸法）は、ｈ２であり、本実施形態では、ｈ１＝ｈ２である。なお、配列ピッチＰは、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１の配列方向（Ｘ方向）における幅寸法と同等である。
【００２４】
本実施形態の単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１は、配列ピッチＰ等が一定であるが、角度αが映像光の進行する側（＋Ｘ側）へ向かうにつれて次第に大きくなり、また、それに伴い高さｈ１、ｈ２も大きくなっている例で説明するが、これに限定されるものでない。例えば、配列ピッチＰや、角度α、角度β、高さｈ１、ｈ２が一定に形成されるようにしてもよい。
本実施形態では、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３は、それぞれポリカーボネート樹脂により形成されており、その屈折率は１．５９である。
なお、本実施形態では、この単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１は、鉛直方向（Ｚ方向）に延在するプリズム（リニアプリズム）形状に形成される例で説明するが、これに限定されるものでなく、リニアフレネルレンズ形状や、同心円状に単位光学形状が配列されるサーキュラーフレネルレンズ形状に形成されるようにしてもよい。
【００２５】
接合層２４は、基材部２１及び第２光学形状層２３を接合する粘着剤である。接合層２４は、基材部２１及び第２光学形状層２３間を透過する映像光が屈折しないよう、これらの層と同等の屈折率を有する材料、例えば、光透過性の高いポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等により形成されている。
【００２６】
低屈折率層２５は、入射した光の一部を反射するとともに、その他を透過する層であり、その屈折率が、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３の屈折率よりも低くなるように形成されている。本実施形態の低屈折率層２５は、第１傾斜面３０ａと第３傾斜面３１ａとの間に設けられた空隙、すなわち空気層である。そのため、低屈折率層２５の屈折率は、１．００であり、上述の第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３の屈折率（１．５９）よりも低い値となる。
【００２７】
低屈折率層２５は、映像光を良好に反射させるとともに、外界の光を良好に透過させる観点から、その厚みｆが、１μｍ≦ｆ≦５０μｍで形成されるのが望ましい。さらに、厚みｆは、１μｍ≦ｆ≦１０μｍで形成されるのがより望ましい。
仮に、低屈折率層２５の厚みｆが５０μｍよりも大きい場合、厚みが厚くなりすぎてしまうため、表示される映像がぼやけてしまうので望ましくない。また、低屈折率層２５の厚みｆが１μｍ未満である場合、厚みが薄すぎて、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａが部分的に接触してしまい、このような厚みの空気層を第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間に形成するのが困難となるので望ましくない。
【００２８】
ここで、効率よく映像光を反射して導光板２０から出光させる観点から、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａの角度αは、２０°≦α≦３５°の範囲内に、第２傾斜面３０ｂ及び第４傾斜面３１ｂの角度βは、８０°≦β≦９０°の範囲内に、単位光学形状部３０の高さｈ１及び出光側単位光学形状部３１の高さｈ２は、それぞれ、２０μｍ≦ｈ１≦７００μｍ、２０μｍ≦ｈ２≦７００μｍの範囲内に形成されるのが望ましい。また、単位光学形状部３０の配列ピッチＰは、５０μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲内で形成されるのが望ましい。
【００２９】
次に、本実施形態の導光板２０に入射する映像光Ｌ及び外界の光Ｇ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、投射光学系１２を介して導光板２０の第１全反射面２０ｂへと入射する。導光板２０内に入光した映像光Ｌは、反射面２０ａの反射膜２７に入射して第１全反射面２０ｂ側へと反射する。それから、その映像光Ｌは、第１全反射面２０ｂに入射して第２全反射面２０ｃ側へと全反射した後に、第２全反射面２０ｃに入射して第１全反射面２０ｂ側へと全反射する。このように第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃ間において全反射を繰り返すことにより、映像光Ｌは、導光板２０の−Ｘ側から＋Ｘ側に向けて導光され、第２光学形状層２３に設けられた出光側単位光学形状部３１に入射する。
本実施形態の導光板２０では、図１に示すように、映像光Ｌが第１全反射面２０ｂにおいて２回全反射し、第２全反射面２０ｃにおいて１回全反射するように形成されているが、これに限定されるものでなく、各面においてより多く又は少なく全反射を繰り返すようにしてもよい。
【００３０】
出光側単位光学形状部３１に入射した映像光のうち、一部の映像光Ｌ１は、図２に示すように、第３傾斜面３１ａに入射して低屈折率層２５によって、第１全反射面２０ｂに対してほぼ垂直な方向（−Ｙ方向）に反射して、第１全反射面２０ｂから観察者の眼Ｅに向けて出光する。また、他の映像光Ｌ２は、低屈折率層２５を透過して単位光学形状部３０内に入射することとなるが、そのほとんどが導光板２０の背面側から出光することとなる。
外界の光Ｇは、図１に示すように、導光板２０の背面側（＋Ｙ側）の第２全反射面２０ｃから導光板２０内に入光する。この導光板２０内に入光した外界の光Ｇのうち一部の光は、第１傾斜面３０ａの低屈折率層２５に入射する。そして、その一部の光Ｇ１は、図２に示すように、低屈折率層２５を透過して、第１全反射面２０ｂ（出光面）から観察者の眼Ｅに向けて出光する。また、他の光Ｇ２は、低屈折率層２５と第１光学形状層２２との界面で背面側（＋Ｙ側）に反射することとなる。
【００３１】
ここで、蒸着等によりマジックミラー（ハーフミラー）状に形成された反射層が、低屈折率層の代わりに第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間に設けられる場合、この反射層に入射した映像光や外界の光は、その一部が反射し、他の一部が透過し、その他が反射層自体に吸収されることとなる。これに対して、本実施形態の低屈折率層２５は、上述したように、空気層により形成されているので、映像光や外界の光を、吸収することなく反射又は透過させることができ、上述のマジックミラー状に形成された反射層に比して映像光の利用効率を向上させることができる。
【００３２】
次に、本実施形態の導光板２０の製造方法について説明する。
図３は、本実施形態の導光板２０の製造方法を説明する図である。図３の各図は、導光板２０が製造されるまでの過程を示す図である。
まず、図３（ａ）に示すように、単位光学形状部３０に対応する凹凸形状が設けられた金型を使用して、導光板２０を構成する第１光学形状層２２を押出成形法や、射出成形法等により形成する。
また、第１光学形状層２２と同様に、図３（ｂ）に示すように、出光側単位光学形状部３１に対応する凹凸形状が設けられた金型を使用して、導光板２０を構成する第２光学形状層２３を押出成形法や、射出成形法等により形成する。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１光学形状層２２の観察者側（単位光学形状部３０側）の面と、第２光学形状層２３の背面側（出光側単位光学形状部３１側）の面とを対向させて、接合部２２ａ及び接合部２３ａを当接させて、不図示の接着剤により接合する。このとき、単位光学形状部３０の第２傾斜面３０ｂ及び出光側単位光学形状部３１の第４傾斜面３１ｂも互いに当接する。
なお、接合部２２ａ及び接合部２３ａの接合に使用する接着剤は、例えば、上述の接合層２４に使用される材料を使用することができる。
【００３４】
ここで、図２に示すように、導光板２０の厚み方向における接合部２２ａと単位光学形状部３０間の谷底となる部位ｖ１との距離をｈ３とし、接合部２３ａと出光側単位光学形状部３１間の谷底となる部位ｖ２との距離をｈ４としたときに、接合部２２ａ及び接合部２３ａは、それぞれ、ｈ１＜ｈ３＋ｈ４、ｈ２＜ｈ３＋ｈ４を満たすようにして形成されている。
そのため、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３が、接合部２２ａ及び接合部２３ａにおいて互いに当接し、接合されたとしても、第１傾斜面３０ａと第３傾斜面３１ａとの間には空間ができ、所定の厚みの空気層、すなわち低屈折率層２５が形成されることとなる。
【００３５】
続いて、図３（ｄ）に示すように、第１光学形状層２２に接合された第２光学形状層２３の観察者側の面と、平板状の基材部２１とを接合層２４を介して貼り合せて、基材部２１、接合層２４、第２光学形状層２３、第１光学形状層２２が順次積層された積層体が完成する。
そして、最後に、この積層体を所定の形状に裁断した上で、−Ｘ側（単位光学形状部が形成される側とは反対側）であって背面側（＋Ｙ側）の角部を加工して反射面２０ａを形成し、その反射面２０ａに真空蒸着法等によってアルミニウムを蒸着する等して反射膜２７を形成する。以上により、導光板２０が完成する。
【００３６】
以上より、本実施形態の導光板２０は、第１傾斜面３０ａ上の全面、すなわち第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間の全体に、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層２５が形成されている。そのため、導光板２０は、映像源から投射された映像光の一部を低屈折率層２５によって観察者側に反射させるとともに、導光板２０の背面側から入射する外界の光の一部を観察者側に透過させることができる。これにより、本実施形態の導光板２０は、映像光の鮮明さを低下させることなく、外界の光をより鮮明に観察することができる。
本実施形態の導光板２０は、低屈折率層２５が空気層により形成されているので、低屈折率層２５に入射した映像光や外界の光を吸収することなく、反射させたり、透過させたりすることができ、映像光の利用効率を向上させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の導光板１２０について説明する。
図４は、第２実施形態の導光板の詳細を説明する図であり、図２に対応する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の導光板１２０は、低屈折率層１２５が空気層ではなく、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３よりも屈折率の低い材料により構成された層である点で、上述の第１実施形態の導光板２０と相違する。
【００３８】
低屈折率層１２５は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する透明又は略透明な層であり、その屈折率が、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３の屈折率よりも低くなるように形成されている。低屈折率層１２５は、低屈折率の材料、例えば、中空構造のシリカ粒子を含有した樹脂や、アモルファス系のフッ素樹脂（例えば、旭硝子株式会社製のサイトップ）、シリカの蒸着層等から構成されている。
【００３９】
次に、本実施形態の導光板２０の製造方法について説明する。
図５は、本実施形態の導光板２０の製造方法を説明する図である。図５の各図は、導光板２０が製造されるまでの過程を示す図である。
まず、図５（ａ）に示すように、単位光学形状部３０に対応する凹凸形状が設けられた金型を使用して、導光板２０を構成する第１光学形状層２２を押出成形法や、射出成形法等により形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、ディッピングや、スピンコータの手法によって単位光学形状部３０の第１傾斜面３０ａ上に低屈折率層１２５を形成する。
続いて、図５（ｃ）に示すように、第１光学形状層２２の単位光学形状部３０が形成された側の面に、第２光学形状層２３を構成する樹脂を充填し、平坦面が形成された金型によって押圧し、硬化させた後に離型する等により、第２光学形状層２３が形成される。
【００４０】
次に、図５（ｄ）に示すように、この単位光学形状部３０上に形成された第２光学形状層２３と、平板状の基材部２１とを接合層２４を介して貼り合せて、基材部２１、接合層２４、第２光学形状層２３、第１光学形状層２２が順次積層された積層体が完成する。
そして、最後に、この積層体を所定の形状に裁断した上で、−Ｘ側（単位光学形状部が形成される側とは反対側）の背面側（＋Ｙ側）の角部を加工して反射面２０ａを形成し、その反射面２０ａに真空蒸着法等によってアルミニウムを蒸着する等して反射膜２７を形成する。以上により、導光板１２０が完成する。
なお、上述の説明では、作製した第１光学形状層２２の観察者側の面に第２光学形状層２３を形成する例を示したが、これに限定されるものでなく、先に第２光学形状層２３を作製した上で、第２光学形状層２３の背面側の面に第１光学形状層２２を形成するようにしてもよい。
【００４１】
以上より、本実施形態の導光板１２０は、上述の第１実施形態の導光板と同様に、映像源から投射された映像光の一部を低屈折率層１２５によって観察者側に反射させるとともに、導光板１２０の背面側から入射する外界の光の一部を観察者側に透過させることができる。これにより、本実施形態の導光板１２０は、映像光の鮮明さを低下させることなく、外界の光をより鮮明に観察することができる。
【００４２】
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。
【００４３】
（変形形態）
図６は、変形形態の半透過型反射シートを説明する図である。
図７は、変形形態の単位光学形状を説明する図である。
（１）上述の実施形態において、半透過型反射シートを導光板２０に適用した例で説明したが、これに限定されるものでない。例えば、半透過型反射シートは、図６に示すように、表示装置１の映像源１１からの映像光を導光させずに低屈折率層２５において観察者側に直接反射させる半透過型反射シート２０に適用することもできる。この場合、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａの角度αは５°≦α≦３５°の範囲内に、単位光学形状部３０の高さｈ１は５μｍ≦ｈ１≦７００μｍの範囲内に、出光側単位光学形状部３１の高さｈ２は５μｍ≦ｈ２≦７００μｍの範囲内に、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１の配列ピッチＰは５０μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲内に形成されるのが望ましい。
また、半透過型反射シートは、自動車等のフロントウィンドウに搭載されるヘッドアップディスプレイや、背景等の外界の光を透過するスクリーン等に適用することも可能である。なお、半透過型反射シートをコンバイナー等の大型の虚像投影に適用する場合、単位光学形状部は、フレネルレンズ形状に形成されるようにしてもよい。
【００４４】
（２）上述の第１実施形態において、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３は、それぞれ、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１の両端部に接合部２２ａ及び接合部２３ａが設けられる例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、図７に示すように、各単位光学形状部３０間に接合部２２ａを設けるとともに、出光側単位光学形状部３１のＸＹ断面における形状を略台形状にして、第３傾斜面３１ａ及び第４傾斜面３１ｂ間に接合部２３ａを設け、接合部２２ａ及び接合部２３ａが互いに当接するようにしてもよい。
この場合、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間に所定の厚みの低屈折率層２５を設ける観点から、単位光学形状部３０の高さｈ１は、出光側単位光学形状部３１の高さｈ２よりも低くなるように形成される必要がある（ｈ１＜ｈ２）。
【００４５】
（３）上述の実施形態において、導光板２０の背面（第１光学形状層２２の背面）及び導光板２０の観察者側の面（基材部２１の観察者側の面）のいずれか又はその両方の面に、傷つき防止を目的としたハードコート処理を施すようにしてもよい。このハードコート処理は、例えば、導光板２０の背面及び観察者側の面のいずれか又は両方の面に、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂（例えば、ウレタンアクリレート）を塗布してハードコート層を形成するようにしてもよい。
【００４６】
（４）上述の実施形態において、低屈折率層２５は、第１傾斜面３０ａ上の全面、すなわち第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間の全体に設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、第１傾斜面３０ａ上の一部に設けられるようにしてもよい。例えば、低屈折率層２５は、第１傾斜面３０ａの＋Ｘ側の領域、すなわち映像光の反射に寄与する領域にのみ設けるようにしてもよい。
【００４７】
（５）上述の実施形態において、導光板２０は、第１全反射面２０ｂと映像光が入光する面とを同一面内に形成する例を示したが、これに限定されるものでなく、第１全反射面と映像光が入光する面とが相違する面として形成されていてもよい。
また、上述の実施形態において、導光板２０は、第１全反射面２０ｂと映像光が出光する出光面とを同一面内に形成する例を示したが、これに限定されるものでなく、第１全反射面と映像光が出光する面とが相違する面として形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１    表示装置
１１    映像源
１２    投射光学系
２０    導光板
２０ａ    反射面
２０ｂ    第１全反射面
２０ｃ    第２全反射面
２１    基材部
２２    第１光学形状層
２２ａ    接合部
２３    第２光学形状層
２３ａ    接合部
２４    接合層
２５    低屈折率層
２７    反射膜
３０    単位光学形状部
３０ａ    第１傾斜面
３０ｂ    第２傾斜面
３１    出光側単位光学形状部
３１ａ    第３傾斜面
３１ｂ    第４傾斜面
Ｅ    観察者の眼
【図１】
0006600952.tif 000002
【図２】
0006600952.tif 000003
【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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