表示機器及び液晶表示装置
【課題】表示機器及び液晶表示装置について開示している。
【解決手段】表示機器は、画像を表示する表示装置及び回折光学要素を有する。回折光学要素は複数の画素単位領域を有する。画素単位領域の各々は、互いに隣接する画素の長い辺及び画素の短い辺を有する。回折光学要素は、表示装置の光出射側に備えられ、第１格子領域及び第２格子領域を有する。第１格子領域は第１回折格子を有する。第２格子領域は第２回折格子を有する。第１回折格子の方位角は第２回折格子の方位角とは異なる。
【解決手段】表示機器は、画像を表示する表示装置及び回折光学要素を有する。回折光学要素は複数の画素単位領域を有する。画素単位領域の各々は、互いに隣接する画素の長い辺及び画素の短い辺を有する。回折光学要素は、表示装置の光出射側に備えられ、第１格子領域及び第２格子領域を有する。第１格子領域は第１回折格子を有する。第２格子領域は第２回折格子を有する。第１回折格子の方位角は第２回折格子の方位角とは異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、表示機器に関し、特に、回折光学要素を有する表示機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、画像表示装置には主に、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、電子ペーパー表示装置等がある。液晶表示装置は非自発光表示装置であり、故に、画像を表示するためには、拡散膜、増輝膜等の光学膜を介して均一な平面形状を有する液晶表示パネルに入射する光を生成するバックライト光源が通常、必要である。
【０００３】
発明の名称が“空間光変調装置及びプロジェクタ”である特開２００５―７０６３２号公報においては、高コントラストの投影画像を有し、低コストで、簡単な構造であるプロジェクタについて開示されている。ＴＦＴ基板及び対向基板の対と、ＴＦＴ基板と対向基板と間に挿入された液晶と、を有し、ＴＦＴ基板側から変調光を発するように画像信号に従って対向基板側からの入射光を変調する空間光変調装置は、ＴＦＴ基板の光出射側に偏光させるウェッジプリズムを有する。
【０００４】
発明の名称が“Ｉｍａｇｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ”である欧州特許第０５６７９９５Ａ１明細書においては、画像表示装置であって、二次元パターンで配置された複数のドット形状のピクチャ要素と、装置から出射する画像状光線が中を進む光路に備えられている回折格子と、を有する液晶表示パネルについて開示されている。
【０００５】
発明の名称が“Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｃｒｅｅｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ”である米国特許第６，４８３，６１２号明細書においては、ホログラフィック光学素子及びディフューザを有するスクリーン装置について開示されている。そのホログラフィック光学素子は、動作中、画像エンジン又はプロジェクタから画像光を受け入れ、散乱のためにディフューザの方にその画像光の向きを変える。ホログラフィック光学素子は、画像光を実質的にコリメートする、収束させる、又は発散させるように設計されることが可能である。
【０００６】
ねじれネマティック（ＴＮ）又は超ねじれネマティック（ＳＴＮ）液晶表示装置は、通常使用される種類の表示装置である。これらの種類の液晶表示装置は価格の点で有利であるが、その視野角は、通常の広い視野角の液晶表示装置であって、例えば、マルチドメイン垂直配向型（ＭＶＡ）液晶表示装置、横電界方式（ＩＰＳ）液晶表示装置、フリッジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）液晶表示装置等の視野角より小さい。
【０００７】
視野角とは、表示装置が規格範囲内にある画像品質の画像を表示することができる角度範囲のことをいう。例えば、一般的なデスクトップ液晶表示装置については、主視野角は正面視である。従って、設計者においては、主に光学的効果が液晶モジュールの構成により影響されるために、表示装置は、正面視に照らして設計される。故に、オブザーバには、液晶表示装置に対して異なる斜めからの角度で、異なる色及び輝度の画像が見える。同時に、その画像の違いは、視野角が大きくなればなる程、大きくなる。通常用いられている液晶表示装置の中で、ＴＮ液晶表示装置は最も悪い条件を有する。何ら視野角を補償する要素を用いることのないＴＮ液晶表示装置については、通常、液晶表示装置の側方視野角から観察される画像は、重大なコントラストの低下（１０以下）、階調復元度等の課題を有する。
【０００８】
従って、コントラスト、階調復元等の画像品質の課題を改善する表示装置が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５―７０６３２号公報
【特許文献２】欧州特許第０５６７９９５Ａ１明細書
【特許文献３】米国特許第６，４８３，６１２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
表示機器が備えられる。表示機器は、液晶ディスプレイ、第１偏光子、第２偏光子及び回折光学要素を有する。液晶表示装置はバックライトモジュール及び液晶パネルを有する。液晶パネルは、第１基板、第２基板及び液晶層を有する。液晶層は、第１基板と第２基板との間に備えられる。第１偏光子は第１基板上に備えられる。第２偏光子は、第２基板とバックライトモジュールとの間に備えられる。第１偏光子の偏光方向及び第２偏光子の偏光方向は異なる方位角を有する。回折光学要素は第１偏光子の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子の格子方向及び第２回折格子の格子方向は異なる方位角を有する。
【００１１】
表示機器が備えられる。表示機器は、画像を表示する液晶ディスプレイ及び回折光学要素を有する。液晶表示装置はバックライトモジュール及び液晶パネルを有する。液晶パネルは、バックライトモジュール上に備えられ、第１基板、第１配向膜、第２基板、第２配向膜及び液晶層を有する。第１配向膜は第１基板上に備えられる。第２配向膜は第２基板上に備えられる。第１配向膜の配向方向及び第２配向膜の配向方向は異なる方位角を有する。液晶層は、第１配向膜と第２配向膜との間に備えられる。回折光学要素は、液晶表示装置の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子の格子方向の方位角は、第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる。
【００１２】
画像を表示する液晶表示装置が備えられる。液晶表示装置は、液晶パネル及び回折光学要素を有する。液晶パネルは、第１基板、第２基板及び液晶層を有する。液晶層は、第１基板と第２基板との間に備えられる。液晶層は複数の液晶分子を有する。第１基板に隣接する液晶分子の少なくとも１つは第１液晶傾斜方向を有する。第２基板に隣接する液晶分子の少なくとも１つは第２液晶傾斜方向を有する。第１液晶傾斜方向の方位角は第２液晶傾斜方向の方位角とは異なる。回折光学要素は、液晶パネルの光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子の格子方向の方位角は、第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる。
【００１３】
表示機器が備えられる。表示機器は、画像を表示する表示装置及び回折光学要素を有する。回折光学要素は複数の画素単位領域を有する。画素単位領域の各々は、互いに隣接する画素の長い辺及び画素の短い辺を有する。回折光学要素は、表示装置の光出射側に備えられ、第１回折領域及び第２回折領域を有する。第１回折領域は第１回折格子を有する。第２回折領域は第２回折格子を有する。第１回折格子の方位角は、第２回折格子の方位角とは異なる。
【００１４】
本明細書における上記の及び他の特徴については、制限的でない実施形態についての以下の詳述により十分に理解できる。以下の詳述は、添付図を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に従ったディスプレイの三次元の図である。
【図２】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図４】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図５】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図６】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図７】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図８】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図９】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図１０】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図１１】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図１２】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１３】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１４】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１５】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１６】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１７】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１８】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１９】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図２０】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２１】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２２】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２３】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２４】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２５】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２６】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２７】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２８】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２９】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３０】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３１】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３２】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３３】一実施形態における表示機器の断面図である。
【図３４】表示装置の配向膜及び液晶層の三次元の図である。
【図３５】液晶層の液晶分子の液晶傾斜方位角を示す図である。
【図３６】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図３７】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図３８】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図３９】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図４０】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図４１】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図４２】コントラストに対する２種類の方位角についての回折格子を有する回折光学要素の影響を示す図である。
【図４３】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４４】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用する表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４５】コントラスト及び輝度白状態に対する三種類の方位角の回折格子を有する回折光学要素の影響を示す図である。
【図４６】コントラスト及び輝度白状態に対する三種類の方位角の回折格子を有する回折光学要素の影響を示す図である。
【図４７】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４８】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用する表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４９】回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示す図である。
【図５０】回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示す図である。
【図５１】回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示す図である。
【図５２】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５３】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５４】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５５】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５６】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５７】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５８】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５９】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図６０】表示機器の白状態におけるコントラスト及び輝度と、回折光学要素の回折領域間のギャップ長との間の関係曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に従った表示機器の三次元の図である。図２乃至１１及び図２０乃至３２は、実施形態における回折光学要素を示している。図１２乃至１９は、実施形態における回折光学要素の回折領域を示している。図３３は、一実施形態における表示機器の断面図である。図３４は、表示装置における配向膜及び液晶層の三次元の図である。図３５は、液晶層の液晶分子の液晶傾斜方位角を示す図である。図３６乃至４１は、回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。図４２は、表示装置のコントラストと、２種類の方位角を有する回折格子を有する回折光学要素との間の関係を示す図である。図４３は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４４は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用した表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４５は、三種類の方位角の回折格子を有する回折光学要素、表示装置の白状態のコントラスト及び輝度の間の関係を示している。図４６は、三種類の方位角についての回折格子を有する回折光学要素、表示装置の黒状態のコントラスト及び輝度の間の関係を示している。図４７は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４８は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用した表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４９乃至５１は、回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示している。図５２乃至５９は、回折領域及び画素単位領域の配置を示している。図６０は、表示機器の白状態におけるコントラスト及び輝度と、回折光学要素の回折領域間のギャップ長との間の関係を示している。
【００１７】
図１を参照するに、回折光学要素２が、画像を表示する表示装置１０の光出射側に備えられている。表示装置１０は、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、電子ペーパー表示装置、又は画像を表示する他の種類の表示装置であることが可能である。表示装置１０は、他の要素、例えば、タッチパネルを構成するタッチ要素と協働することが可能である。回折光学要素２は、他の要素、例えば、反射防止膜又はタッチパネルと共に用いられ、画像を表示する表示装置１０の光出射側に備えられることが可能である。液晶表示装置は、垂直配向型／マルチドメイン垂直配向型液晶表示装置、ねじれネマティック（ＴＮ）液晶表示装置、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）液晶表示装置、光学補償ベンド型（ＯＣＢ）液晶表示装置、又はカラーシーケンシャル液晶表示装置（即ち、カラーフィルタを有しない液晶表示装置）であることが可能である。回折光学要素２は、表示装置１０から出射される光を回折する格子、例えば、位相格子を有する膜であることが可能である。液晶表示装置に対する観察角は、球座標における天頂角θ及び方位角ψで表される。方位角ψは、Ｘ軸からのＸ−Ｙ平面における挟み角を表し、天頂角θは、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直なＺ軸からの挟み角を表す。正の挟み角は反時計方向の挟み角を表し、負の挟み角は時計方向の挟み角を表す。
【００１８】
図２を参照するに、実施形態においては、回折光学要素３２は、互いに間隔を置いている格子領域４３及び格子領域５３を有する。回折光学要素３２の格子領域４３及び格子領域５３以外の“通常領域（又は、非格子領域）”は、低い回折効果をもたらす領域である。特に、格子領域４３及び格子領域５３は、特定の方向を有する格子領域４３及び格子領域５３を透過する光に対して１００：１より小さい全非０次回折光（入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射方向と同じ出射方向を有する光）の強度比の高い回折効果をもたらす。“通常領域（又は、非格子領域）”は、光の進入量を増加させるように、“通常領域（又は、非格子領域）”を透過する光に対して１００：１より大きい全非０次回折光（入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射方向と同じ出射方向を有する光）の強度比の低い回折効果をもたらす。また、殆どの光は“通常領域（又は、非格子領域）”を透過しない。即ち、光非透過性領域は、“通常領域（又は、非格子領域）”と同様の効果を有し得る。格子領域４３及び格子領域５３は列状に配列されている。格子領域４３及び格子領域５３はそれぞれ、回折格子４４及び回折格子５４を有する。回折格子４４及び回折格子５４はそれぞれ、一定の周期を有し、方向（方位角）が揃っている。回折格子４４の波の頂点（又は波の谷）の接続線は、それらの接続線間で実質的に一定のギャップ長を有する。
【００１９】
実施形態においては、回折格子の方向は、回折格子構造の波の頂点（又は波の谷）の接続線の方向である。実施形態においては、格子領域の回折格子の方向を実線で表している。回折格子の方向とＸ軸との間の挟み角は回折格子の方位角τである。一実施形態においては、回折格子の周期は波の頂点間のギャップ長（又は、波の谷間のギャップ長）を表す。例えば、回折格子４４の周期Ｄ１は１μｍであり、格子領域４３の回折格子構造の波の頂点間のギャップ長が１μｍであることを示している。回折格子５４の周期Ｄ２は１μｍであることが可能である。回折格子４４の方向は、回折格子５４の方向とは異なる。回折格子４４の方向は、回折格子５４の方向に対して垂直であることが可能である。この場合、例えば、回折格子４４の方位角τ１は９０°である。回折格子５４の方位角は０°である。格子領域４３及び格子領域５３は、例えば、２８μｍ乃至２９μｍである直径Ｋ１及び直径Ｋ２のそれぞれを有する球形状を有することが可能である。回折格子の材料の屈折率は約１．４９であることが可能である。回折格子構造の波の頂点と波の谷との間の高さは約０．４μｍである。例えば、その材料の屈折率、波の頂点間のギャップ長、又は回折格子構造の波の頂点と波の谷との間の高さは、特定の方向を有する回折格子構造を透過する光に対して１００：１より小さい全非０次回折光（１５°以上の偏光角度だけ入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射光と同じ出射方向を有する光）の強度比の高い回折効果をもたらすように、適切に設計されている。非格子領域は、非格子領域を透過する光に対して１００：１より大きい全非０次回折光（１５°以上の偏光角度だけ入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射光と同じ出射方向を有する光）の強度比の低い回折効果をもたらすように、適切に設計されている。非０格子領域の設計方法については、ここでは、詳細に説明しない。
【００２０】
他の実施形態においては、単独の格子領域は、同じ方位角及び種々の周期を有する回折格子を有することが可能である。例えば、単独の格子領域は、実質的に１μｍ及び０．５μｍの、波の頂点（又は、波の谷）の接続線間の２種類のギャップ長を有する回折格子を有する。格子領域の面積は、回折光学要素の面積の１７．５乃至９４％を占めることが可能である。
【００２１】
図２を参照するに、交互に配置されている格子領域４３及び格子領域５３により構成される線において、格子領域４３と格子領域５３との間の最近接のギャップ長は一定である、又は実際の要求に従って可変であることが可能である。例えば、格子領域４３及び格子領域５３の最近接のギャップ長Ｓ１、Ｓ２は、１μｍ乃至１５μｍの範囲内であって、例えば、両方共１μｍ、９μｍ又は１５μｍであることが可能である。他の実施形態においては、ギャップ長Ｓ１は９μｍであり、ギャップ長Ｓ２は１５μｍである。他の実施形態においては、格子領域４３と格子領域５３との間の最近接のギャップ長は、０である、又は負である、即ち、格子領域４３及び格子領域５３はそれらの間で重なり合う領域を有する、ことが可能である。
【００２２】
図２を参照するに、例えば、格子領域４３により構成される線又は格子領域５３により構成される線において、格子領域４３間の最近接のギャップ長又は格子領域５３間の最近接のギャップ長が、実際の要求に従って、一定又は可変であるように調節されることが可能である。一実施形態においては、格子領域４３間の最近接のギャップ長Ｓ４又は格子領域５３間の最近接のギャップ長Ｓ５はそれぞれ、１μｍ乃至１５μｍの範囲内にある、例えば、１μｍ及び１３μｍである。他の実施形態においては、格子領域４３間の最近接のギャップ長Ｓ４又は格子領域５３間の最近接のギャップ長Ｓ５は、０である、又は負である、即ち、格子領域４３及び格子領域５３がそれらの間で重なり合う領域を有する、ことが可能である。
【００２３】
一実施形態においては、回折光学要素の１種類の回折格子の方位角は０±６０°であり、即ち、その角度は、−６０°より大きい及び６０°に等しく、＋６０°より小さい及び＋６０°に等しく、及び０°に等しく、同様の概念については、以下では繰り返して説明しない。回折光学要素の第１種類の回折格子の方位角は好適には、０±２０°である。更に、回折光学要素の第２種類の回折格子の方位角は、９０±６０°であり、好適には、９０±２０°である。他の実施形態においては、第１種類の回折格子の方位角は、＋４５°±２０°、好適には＋４５±１０°であり、第２種類の回折格子の方位角は、＋１３５°±２０°、好適には＋１３５±１０°である。他の実施形態においては、第１種類の回折格子の方位角は、−４５°±２０°、好適には−４５±１０°であり、第２種類の回折格子の方位角は、４５°±２０°、好適には４５±１０°である。第１種類の回折格子の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能であり、第２種類の回折格子の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。図３の回折光学要素６２は、回折光学要素６２が一定の方位角の回折格子７４を有する格子領域７３を有する点で、図２の回折光学要素とは異なっている。
【００２４】
図４の回折光学要素８２は、回折光学要素８２が異なる方位角の回折格子９４、１０４及び１１４をそれぞれ有する格子領域９３、１０３及び１１３を有する点で、図２における回折光学要素３２とは異なっている。例えば、回折格子９４の方位角τ２は１３５°であり、回折格子１０４の方位角は０°であり、回折格子１１４の方位角τ３は４５°である。
【００２５】
一実施形態においては、回折光学要素の第１種類、第２種類及び第３種類の回折格子の方位角はそれぞれ、９０±１５°、１３５±１５°及び４５±１５°である。他の実施形態においては、第１種類、第２種類及び第３種類の回折格子の方位角はそれぞれ、１５±１０°、６±１０°及び−３０±１０°である。他の実施形態においては、第１種類の回折格子の方位角は０±４０°、好適には０±２０°であり、第２種類の回折格子の方位角は４５±４０°、好適には４５±２０°であり、第３種類の回折格子の方位角は１３５±４０°、好適には１３５±２０°である。第１種類の格子領域の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。第２種類の格子領域の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。更に、第３種類の格子領域の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。
【００２６】
図５の回折光学要素１２２は、格子領域１３３及び格子領域１４３がそれぞれ、列状に配置され、格子領域１３３及び格子領域１４３が鉛直方向において互い違いに配置されている。
【００２７】
図６の回折光学要素１４２は、格子領域１４５間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１が格子領域１４６間の水平方向の周期Ｃ２とは異なる点で、図５の回折光学要素１３２とは異なっている。一実施形態においては、周期Ｃ１は３０μｍであり、周期Ｃ２は４８μｍである。更に、格子領域１４５と格子領域１４６との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ３は４１μｍである。その周期間隔はまた、異なる格子方向をそれぞれ有する格子領域間の出現周期を意味する。
【００２８】
図７の回折光学要素１５２は、すべての格子領域１６３及び格子領域１７３が互い違いに配置されている点で、図２の回折光学要素３２とは異なる。
【００２９】
図８の回折光学要素１８２は、格子領域１９３の回折格子１９４及び格子領域２０３の回折格子２０４が０°及び９０°以外の方位角を有する点で、図２の回折光学要素とは異なる。例えば、回折格子１９４の方位角τ４は４５°である。回折格子２０４の方位角τ５は１３５°である。
【００３０】
図５の回折光学要素１８３は、格子領域１８５間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ４が格子領域１８６間の水平方向の周期Ｃ５とは異なる点で、図８の回折光学要素とは異なる。一実施形態においては、周期Ｃ４は３０μｍであり、周期Ｃ５は４８μｍである。更に、格子領域１８５と格子領域１８６との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ６は４１μｍである。
【００３１】
一実施形態においては、回折光学要素は、４種類以上の回折格子方向の格子領域を有することが可能である。
【００３２】
図１０を参照するに、例えば、回折光学要素２０２は、格子領域２０５、格子領域２０６及び格子領域２０７を有する。格子領域２０５の回折格子２０８の方位角は１３５°である。格子領域２０６の回折格子２０９の方位角は０°である。格子領域２０７の回折格子２１０の方位角は９０°である。実施形態においては、回折光学要素２０２の配置空間を適切に使用するように、より大きい量（又は、密度）を有する格子領域２０５が一列に配置され、より小さい量（又は、密度）を有する格子領域２０６及び格子領域２０７は、他の列において互い違いに配置されている。回折光学要素２０２を用いるＴＮパネルの場合、格子領域２０５は、上がったり下がったりする階調回復方向を補償するように主に、用いられ、格子領域２０６及び格子領域２０７は、４５°方向及び−４５°方向を補償するように主に、用いられる。一実施形態においては、格子領域２０５間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ７は、格子領域２０６と格子領域２０７との間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ８とは異なる。例えば、周期Ｃ７は３６μｍであり、周期Ｃ８は３２μｍである。他の実施形態においては、格子領域２０５と格子領域２０７（又は格子領域２０６）との間の上下（Ｙ）方向周期間隔Ｃ９は３６μｍである。
【００３３】
図１１を参照するに、例えば、回折光学要素１９２の回折格子１７４の方位角は０°である。回折格子１８４の方位角τ６は４５°である。回折格子２１４の方位角τ７は９０°である。更に、回折格子２３４の方位角τ８は１３５°である。他の実施形態では、４種類以上の方位角の回折格子を有する回折光学要素において、異なる方位角を有する格子領域が互い違いに配置されることが可能である。
【００３４】
一実施形態においては、単独の格子領域の回折格子方向は１つの方向のみに限定されるものではない。単独の格子領域は、種々の方位角の回折格子を有することが可能である。更に、格子領域は、図２乃至１１に示す球形状に限定されるものではない。例えば、実施形態においては、４種類の回折格子方向を有する単独の格子領域は、正方形形状（図１２）、長方形形状（図１３）又は他の幾何学的形状を有することが可能である。例えば、３種類の回折格子方向を有する単独の格子領域は、正三角形形状（図１４）、二等辺三角形形状（図１５）、非二等辺三角形形状（図１６）を有することが可能である。例えば、複数種類の回折格子方向を有する単独の格子領域は、正五角形形状（図１７）又は他の五角形形状、正八角形形状（図１８）又は他の八角形形状、楕円形形状（図１９）又は他の曲線による形状、若しくは他の適切な形状を有することが可能である。更に、多角形形状の格子による効果により、また、異なる方向の格子の組み合わせが得られ、故に、本開示は、多角形形状の格子に限定されるものではない。
【００３５】
一部の実施形態においては、回折光学要素２１２は、図２０に示す格子領域を有する。図２０を参照するに、一実施形態においては、格子領域２２３の周期Ｔは１２４μｍである。格子領域２２３の幅Ｗは１１６μｍ乃至１１８μｍの範囲内にある。回折格子２２４の周期Ｎは１μｍである。回折格子２２４間のギャップ長Ｍは６μｍ乃至８μｍの範囲内にある。他の実施形態においては、格子領域２２３間のギャップ長は０又は負であり得る。負のギャップ長は、隣接する格子領域２２３がそれらの間で重なり合う領域を有することを意味する。
【００３６】
図２１を参照するに、回折光学要素２３２はまた、回折格子２２４、回折格子２５４を有することが可能である。回折光学要素２３２はまた、互いに重なり合う回折格子２４４を有する格子領域及び回折格子２５４を有する格子領域の結果とみなされ得る。一実施形態においては、回折光学要素２６２は、図２２に示す格子領域２７３及び格子領域２８３を有する。
【００３７】
図２３を参照するに、回折光学要素２６３は格子領域２６４及び格子領域２６５を有する。格子領域２６４の回折格子２６７の方位角は４５°である。格子領域２６５の回折格子２６８及び回折格子２６９の方位角はそれぞれ、９０°及び０°である。一実施形態においては、１３５°の方位角に沿って測定された格子領域２６４の幅Ｗ１及び１３５°の方位角に沿って測定された格子領域２６５の幅Ｗ２はそれぞれ、２０μｍである。１３５°の方位角に沿った格子領域２６４及び格子領域２６５のギャップ長Ｃ１０又はＣ１１は６０μｍである。
【００３８】
図２４を参照するに、回折光学要素２７１は格子領域２７２及び格子領域２７４を有する。格子領域２７２の回折格子２７５の方位角は４５°である。格子領域２７４の回折格子２７６の方位角は１３５°である。一実施形態においては、格子領域２７２の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ３及び格子領域２７４の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ４はそれぞれ、２０μｍである。格子領域２７２と格子領域２７４との間の水平方向（Ｘ方向）のギャップ長は３６μｍである。
【００３９】
図２５を参照するに、回折光学要素２７７は、格子領域２７８、格子領域２７９及び格子領域２８０を有する。格子領域２７８の回折格子２８１の方位角は９０°である。格子領域２７９の回折格子２８２の方位角は４５°である。格子領域２８０の回折格子２８４の方位角は１３５°である。一実施形態においては、格子領域２７８の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ５、格子領域２７９の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ６及び格子領域２８０の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ７はすべて、２８μｍである。隣接する格子領域２７８と格子領域２７９との間の水平方向（Ｘ方向）の周期間隔Ｃ１２は６０μｍである。隣接する格子領域２７８と格子領域２８０との間の水平方向（Ｘ方向）の周期間隔Ｃ１３は６０μｍである。
【００４０】
図２６を参照するに、一実施形態においては、例えば、格子領域２８６の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ８は２２μｍである。格子領域２８７の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ９及び格子領域２８９の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１１はそれぞれ、１８μｍである。格子領域２８８の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１０は１４μｍである。格子領域２８６と格子領域２８７との間の最小距離Ｓ１２は２５μｍである。格子領域２８６と格子領域２８９との間の最小距離Ｓ１３は１５μｍである。一実施形態においては、要素は、図２５に示す２つの回折光学要素２７７を重ね合わせることにより構成されることが可能である。
【００４１】
図２７を参照するに、回折光学要素２９０は、格子領域２９１、格子領域２９３及び格子領域２９４を有する。一実施形態においては、格子領域２９１の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１２、格子領域２９３の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１３及び格子領域２９４の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１４はそれぞれ、２８μｍである。隣接する格子領域２９１間の最小距離Ｓ１４は５μｍである。
【００４２】
回折光学要素２９２はまた、図２８に示すように、格子領域３０３及び格子領域３１３を有することが可能である。
【００４３】
回折光学要素の格子領域は、秩序的な配置に限定されるものではなく、実際の要求に従った無秩序的な配置に適合されることが可能である。図２９を参照するに、例えば、回折光学要素３２２は、格子領域３３３、格子領域３４３、格子領域３６３及び格子領域３７３を無秩序的に有することも、可能である。
【００４４】
実施形態においては、複数の回折光学要素は、実際の要求に従って用いられるように、重ね合わされることが可能である。異なるレベルの複数の回折光学要素が、互いに異なるレベルの同じパターン、即ち、同じ形状又は同じ回折格子を有する格子領域を重ね合わせることにより、若しくは、異なるパターン、即ち、異なる特徴の異なる形状又は異なる格子を有する格子領域を重ね合わせることにより、配置されることが可能である。図２を参照するに、例えば、１つの回折光学要素３２を他の回折光学要素３２と重ね合わせる場合、その１つの回折光学要素３２の格子領域５３は、他の回折光学要素３２の格子領域４３と重ね合わされ、その１つの回折光学要素３２の格子領域４３は、他の回折光学要素３２の格子領域５３と重ね合わされる。例えば、レーザ光源が図２に示す単独のレーザ回折光学要素３２に対して出射された後、２つの方向、例えば、０°／１８０°又は９０°／２７０°の回折光が生成される。逆に、レーザ光源が、マルチレイヤ回折光学要素により構成される積層構造に対して出射した後に、送信光は、シングルレイヤ回折光学要素により生成されるように、回折方向を有するばかりでなく、送信光は、斜め方向等の他の回折方向を有する。この原因は、斜め方向についての付加的な周期構造からのものである。更に、光源に隣接する格子領域から出射され、光源に隣接する格子領域に対して垂直であり、その格子領域内に出射される光から生成される回折光は、光源から離れた格子領域により更に回折されることが仮定されている。従って、２つの方向、例えば、０°／１８０°又は９０°／２７０°の回折光がシングルレイヤ回折光学要素により生成されるだけでなく、他の斜め方向、例えば、４５°、１３５°、２２５°、３１５°、又は２つの回折格子の方位角の二等分線角度の付加的な回折光が生成される。
【００４５】
実施形態においては、種々の層の回折光学要素により構成される積層構造が、実際の要求に従って同じパターンの複数の格子領域を重ね合わせることにより構成されることが可能である。図２を参照するに、一実施形態においては、例えば、１つの回折光学要素３２が他の回折光学要素と重ね合わされる。１つの回折光学要素３２の格子領域４３が、他の回折光学要素３２の格子領域４３と重ね合わされる。１つの回折光学要素３２の格子領域５３は、他の回折光学要素３２の格子領域５３と重ね合わされる。それにより、回折効果を高めることができる。
【００４６】
図３０を参照するに、回折光学要素３３４は、２つの回折光学要素を重ね合わせることにより構成されることが可能である。例えば、２つの回折光学要素の一は格子領域３３５Ａ及び格子領域３３５Ｂを有し、２つの回折光学要素の他は格子領域３３６を有する。格子領域３３５Ａの回折格子３３７Ａ及び格子領域３３５Ｂの回折格子３３７Ｂの方位角は両方共、１３５°である。格子領域３３６の回折格子３３８の方位角は４５°である。第１列及び第３列の格子領域３３５Ａ間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１４は３６μｍである。第２列及び第４列の格子領域３３６間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１５は４１μｍである。更に、格子領域３３５Ｂ間の水平方向（Ｘ方向）の周期は４１μｍである。格子領域３３５Ａ間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期Ｃ２６は７２μｍである。格子領域３３５Ａと格子領域３３６との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ１６は３６μｍである。
【００４７】
図３１を参照するに、回折光学要素３３９は、２つの回折光学要素を重ね合わせることにより構成されることが可能である。例えば、２つの回折光学要素の一は格子領域３４０Ａ及び格子領域３４０Ｂを有し、２つの回折光学要素の他は格子領域３４１を有する。格子領域３４０Ａの回折格子３４２Ａ及び格子領域３４０Ｂの回折格子３４２Ｂの方位角は両方共、０°である。格子領域３４１の回折格子３３４の方位角は９０°である。第１列及び第３列の格子領域３４０Ａ間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１７は３６μｍである。第２列及び第４列の格子領域３４１間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１８は４１μｍである。更に、格子領域３４０Ｂ間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２７は４１μｍである。格子領域３４０Ａ間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期Ｃ２８は７２μｍである。格子領域３４０Ａと格子領域３４１との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期Ｃ１９は３６μｍである。
【００４８】
図３２を参照するに、回折光学要素３４５は、格子領域３４６、格子領域３４７及び格子領域３４８を有する。一実施形態においては、格子領域３４６間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２０は２６μｍである。格子領域３４７間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２１は４８μｍである。格子領域３４８間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２２は２６μｍである。格子領域３４６と格子領域３４７との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ２３は４１μｍである。格子領域３４７と格子領域３４８との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ２４は４１μｍである。
【００４９】
実施形態においては、回折光学要素は、表示装置の条件及び効果に従って調節される。 図３３を参照するに、実施形態においては、表示装置４１０は液晶表示装置である。表示装置４１０は、バックライトモジュール４１１，液晶パネル４２７、偏光子４１５及び偏光子４２５を有する。液晶パネル４２７はバックライトモジュール４１１に備えられている。例えば、液晶パネル４２７は、薄膜トランジスタ基板４１６、液晶層４１８、カラーフィルタ基板４２１、配向膜４１７及び配向膜４１９を有する。配向膜４１９はカラーフィルタ基板４２１に備えられることが可能である。配向膜４１７は薄膜トランジスタ基板４１６に備えられることが可能である。液晶層４１８は、配向膜４１７と配向膜４１９との間に備えられることが可能である。偏光子４１５は、薄膜トランジスタ基板４１６とバックライトモジュール４１１との間（液晶パネル４２７の光入射側）に備えられることが可能である。偏光子４２５はカラーフィルタ基板４２１（液晶パネル４２７の光出射側）に備えられることが可能である。回折光学要素４０１は、偏光子４２５の光出射側に備えられることが可能である。回折光学要素４０２は、偏光子４２５に対向して又は偏光子４２５とは反対側に波頂構造を位置付けることにより備えられる。回折光学要素４２５は、回折機能を有する他の要素、例えば、反射防止膜、スクラッチ耐性膜等と積層することにより用いられることが可能である。
【００５０】
一部の実施形態においては、表示装置４１０はねじれネマティック（ＴＮ）液晶表示装置である。この場合、図３４を参照するに、配向膜４１７の配向方向４２６の方位角は、配向膜４１９の配向方向４３６の方位角に対して平行でないように配置される。液晶層４１８内の液晶モジュール４２８は、配向膜４１７及び配向膜４１９により配向され、故に、配向膜４１９（図３３のカラーフィルタ基板４２１に隣接する上部層配向膜）に隣接する液晶分子４２８ａ（上部層液晶分子）と、図３３の薄膜トランジスタ４１６に隣接する配向膜４１７（即ち、下部層配向膜）に隣接する液晶分子４２８ｂ（即ち、下部層液晶分子）とが、ねじれ構造に且つプレチルト角を有するように、配向される。配向膜から離れた、プレチルト角を有する液晶分子の一端部は始端部と呼ばれ、液晶分子の他端部は終端部と呼ばれる。例えば、配向膜４１９は、プレチルト角を有するように上部層液晶分子４２８ａを配向させるために用いられる。例えば、配向膜４１７は、プレチルト角を有するように下部層液晶分子４２８ｂを配向させるために用いられる。配向膜４１７及び配向膜４１９は、ねじれ構造に連続的にねじれるように液晶分子４２８を配向させるために、互いに対して平行でない配向方向に対して配置される。そのねじれ構造において、液晶分子４２８のねじれ角は、下部液晶分子４２８ｂの始端部から、中間層液晶分子を介して、上部層液晶分子４２８ａの終端部への連続的な角度のねじれとして定義され得る。
【００５１】
更に、従来のねじれネマティック（ＴＮ）液晶表示装置については、連続的にねじられる下部層液晶分子４２８ｂの始端部から、中間層液晶分子を介して、液晶分子の終端部までの範囲に亘る視野角の光学特性は、良好でなく、故に、通常、ビューアに対する見下ろし角と定義されている。悪い視野角の当該領域はまた、ビューアに対する一部の視野角方向と定義されることもある。
【００５２】
基板に対して傾けられた液晶分子の方位角は傾斜方位角と定義されている。例えば、液晶分子は、基板との特定の挟み角を有するように配向される又は駆動されるため、傾斜された液晶は、基板の水平方向の平面に対する方位角を有する。換言すれば、基板の水平方向の平面における液晶分子の終端部の投影方向と基板のＸ軸との間の挟み角は、液晶傾斜方位角と定義されている。液晶表示装置はマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置であるため、種々の液晶傾斜方位角が同時にもたらされることが理解できる。
【００５３】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、表示装置４１０（図３４）の液晶分子４２８の条件に従って設計される。図３５を参照するに、例えば、液晶分子４２８ａは、例えば、４５°の液晶傾斜方位角Ｑ１を有する。液晶分子４２８ｂは、例えば、３１５°の液晶傾斜方位角Ｑ１を有する。この場合、０°及び９０°の方位角を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度（即ち、回折光学要素を占める格子の面積率）は、９０°の方位角を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図２に示す回折光学要素３２を用いることが可能である。一実施形態においては、０°、４５°及び１３５°の方位角を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、０°の方位角を有する回折格子の密度はそれぞれ、４５°及び１３５°の方位角を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図４に示す回折光学要素８２が用いられることが可能である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向と、上部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は、９０±１０°又は０±１０°である。回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向と、上部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は、１８０±１０°又は９０±１０°である。
【００５４】
一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−９０±２０°であり、好適には−９０±１０°である。他の実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０°±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０°±１０°である。他の実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±６０°であり、好適には４５°±２０°であり、より好適には４５±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±６０°であり、好適には−４５°±２０°であり、より好適には−４５°±１０°である。
【００５５】
一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±２０°であり、好適には４５±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０±１０°である。他の実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９５±１５°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±１５°である。一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は７５±１０°である。一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°である。
【００５６】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、表示装置４１０の配向膜４１７、配向膜４１９に従って設計されることが可能である（図３３）。例えば、一実施形態においては、配向膜４１９の配向方向の方位角は４５°であり、配向膜４１７の配向方向の方位角は−４５°である。この場合、０°及び９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、一部の実施形態においては、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度は、９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図２の回折光学要素３２が用いられることが可能である。他の実施形態においては、０°、４５°及び１３５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度は、４５°及び１３５°のそれぞれの方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図４の回折光学要素８２が用いられることが可能である。 一実施形態においては、上側配向膜の配向方向と下側配向膜の配向方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±６０°であり、好適には４５±２０°であり、より好適には４５±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±６０°であり、好適には−４５±２０°であり、より好適には−４５±１０°である。他の実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−９０±２０°であり、好適には−９０±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は＋９０±２０°であり、好適には＋９０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°である。
【００５７】
一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０度であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±１５°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±１５°である。一実施形態においては、上部層液晶分子の配向方向と下部層液晶分子の配向方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は７５±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±２０°である。
【００５８】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、偏光子の配置に従って設計される。
【００５９】
図３６を参照するに、例えば、光出射側の、図３３の偏光子４２５のような偏光子の偏光方向４４５の方位角Ψ１は１３５°であり、即ち、偏光子４２５の透過軸の方位角は１３５°である、又は、偏光子４２５の吸収軸の方位角は４５°である。図３３の偏光子４１５のような偏光子の偏光方向４５５の方位角Ψ２は４５°であり、即ち、その偏光子の透過軸の方位角は４５°である、又は、その偏光子の吸収軸の方位角は１３５°である。回折光学要素４６２は、図２の回折光学要素３２と同様であり、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子４７４及び９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子４８４をそれぞれ有する、格子領域４７３及び格子領域４８３を有する。回折格子４７３の密度は、回折格子４８３の密度より高い又はその密度に等しい。この場合、格子領域４７３により構成される行の長い軸方向の方位角及び格子領域４８３により構成される行の長い軸方向の方位角は０°である。互い違いに配置されている格子領域４７３及び格子領域４８３により構成される列の長い軸方向の方位角は９０°である。
【００６０】
図３７に示す実施形態は、図３６の格子領域４７３と類似する格子領域４９３と、図３６の格子領域４８３と類似する格子領域５０３とが互い違いに配置されている点で、図３６に示す実施形態とは異なる。この場合、格子領域４９３により構成される行の長い軸方向４９６の方位角及び格子領域５０３により構成される行の長い軸方向４９７の方位角は０°である。互い違いに配置されている格子領域４９３及び格子領域５０３により構成される列の長い軸方向の方位角は６０°である。図３８に示す実施形態は、図３６における格子領域４７３に類似する格子領域５１３及び図３６における格子領域４８３に類似する格子領域５２３が互い違いに配置されている点で、図３６に示す実施形態とは異なる。この場合、互い違いに配置されている格子領域５１３及び格子領域５２３により構成される行の長い軸方向の方位角は０°である。互い違いに配置されている格子領域５１３及び格子領域５２３により構成される列の長い軸方向の方位角は９０°である。
【００６１】
図３９を参照するに、光出射側の、図３３における偏光子４２５のような偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３は１３５°であり、即ち、偏光子４２５の透過軸の方位角は１３５°である、又は偏光子４２５の吸収軸の方位角は４５°である。バックライトモジュールに隣接する、図３３における偏光子４１５のような偏光子の偏光方向５１５の方位角Ψ４は４５°であり、即ち、偏光子４５５の透過軸の方位角は４５°である、又は偏光子４５５の吸収軸の方位角は１３５°である。図４の回折光学要素８２に類似する回折光学要素５２２は、例えば、１３５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５３４、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５４４、及び４５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５５４をそれぞれ有する、格子領域５３３、格子領域５４３及び格子領域５５３を有する。一実施形態においては、特にＴＮ液晶表示装置について、回折格子５４４の密度は、回折格子５３４の密度及び回折格子５５４の密度のそれぞれより高い又はそれらの密度に等しい。
【００６２】
図４０を参照するに、光出射側の、図３３における偏光子４２５のような偏光子の偏光方向５４５の方位角Ψ５は１３５°であり、即ち、偏光子４２５の透過軸の方位角は１３５°である、又は偏光子４２５の吸収軸の方位角は４５°である。バックライトモジュールに隣接する、図３３における偏光子４１５のような偏光子の偏光方向５５５の方位角Ψ６は４５°であり、即ち、偏光子４５５の透過軸の方位角は４５°である、又は偏光子４５５の吸収軸の方位角は１３５°である。図８の回折光学要素１８２に類似する回折光学要素５６２は、１３５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５７４、及び４５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５８４をそれぞれ有する、格子領域５７３及び格子領域５８３を有する。
【００６３】
図４１を参照するに、光出射側の、図３３における偏光子４２５のような偏光子の偏光方向６０５の方位角Ψ７は１３５°である。バックライトモジュールに隣接する、図３３における偏光子４１５のような偏光子の偏光方向６１５の方位角Ψ８は４５°である。用いるための回折光学要素６２２は、図２８の回折光学要素２９２に類似していて、種々の格子方向を有する回折格子６０４、及び９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子６１４をそれぞれ有する、格子領域６０３及び格子領域６１３を有する。
【００６４】
一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向の方位角と、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角との間の挟み角は１３５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向の方位角と、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角との間の挟み角は４５±２０°である。他の実施形態においては、光出射側の偏光子の偏光方向と、光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であり、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°である。他の実施形態においては、光出射側の偏光子の偏光方向と光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１８０±２０°であり、好適には１８０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は４５±１５°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は０±１５°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±１５°である。他の実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は２０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は７５±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１６５±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１８０±２０°である。
【００６５】
一実施形態において、一実験では、図２０に示す回折光学要素２１２（Ｔ＝１２４μｍ、Ｗ＝１１７μｍ、Ｎ＝１μｍ、Ｍ＝７μｍ）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置を測定するためにＫｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。液晶表示装置の白状態及び黒状態が、回折光学要素２１２の反時計方向回転の５°間隔で測定される。更に、コントラスト値（白状態（２５５階調）輝度／黒状態（０階調）輝度）と、各々の階調の正規化輝度（各々の階調についての輝度／白状態（２５５階調）輝度）とが演算される。それらのデータは表１に示されている。回折光学要素を用いない表示装置は１つの比較例である。特定の階調のために表示装置の正規化輝度についての回折格子の角度を調節する効果について、表２に示されている。表２に示す特性についての測定方法は、回折格子の角度を調節し、特定の階調（２２４階調、２３２階調）において、０°の天頂角における表示装置の正規化輝度と、４５°又は６０°の天頂角における表示装置の輝度との間の差分を測定する。次の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）と前の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）との間の差分として生じる階調の回復（ｒｅｖｅｒｓｉｏｎ）は負である。正規化差分は、回折格子が０°の方位角を有する状態と、回折格子が他の回転角の方位角を有する状態との間の差分である。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
側方視野角は、９４％の高密度によりかなり改善されることが可能である。しかしながら、単一の格子方向が用いられるために、その結果は回転角度によりかなり影響される。 表示機器のコントラストは、偏光子の回折格子方向と偏光方向との間の挟み角を調節することにより影響が与えられる。
【００６８】
他の実施形態においては、一実験では、図３６に示す回折光学要素４６２（Ｓ１＝９μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｓ４＝Ｓ５＝１３μｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１μｍ、Ｋ１＝Ｋ２＝２８μｍ）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置（８００ｘ６００、１２６ＰＰＩ、並びに画素２０３．２μｍである画素の長い辺及び６７．７３μｍである画素の短い辺）を測定するように、Ｋｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。図２を参照するに、他の実施形態においては、表示機器（Ｓ１＝９μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｓ３＝９μｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１μｍ、Ｓ４＝Ｓ５＝４１μｍ、Ｋ１＝Ｋ２＝２８μｍ）が用いられることが可能である。液晶表示装置の白状態及び黒状態が、回折光学要素４６２の反時計方向回転の５°間隔で測定される。更に、コントラスト値（白状態（２５５階調）輝度／黒状態（０階調）輝度）及び各々の階調についての正規化輝度（各々の階調の輝度／白状態（２５５階調）輝度）が演算される。コントラストに対する回折格子の影響については、表３及び図４２に示されている。回折光学要素を用いない表示装置は１つの比較例である。特定の階調についての表示装置の正規化輝度に対して回折格子の角度を調節する効果については、表４、図４３及び図４４に示されている。
【００６９】
【表３】
図４２及び表３においては、図３６の配置状態に示すように、０°は、格子領域４７３の回折格子４７４の方位角が０°であり、回折領域４８３の回折格子４８４の方位角が９０°であることを意味する。図４２及び表３においては、＋５°は、格子領域４７３の回折格子４７４の方位角が＋５°であり、回折領域４８３の回折格子４８４の方位角が＋９５°であることを意味する。光出射側の偏光子の偏光方向４４５の方位角Ψ１は１３５°に固定され、故に、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４８４の格子方向までの挟み角は−１３０°（又は＋５０°）であり、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４７４の格子方向までの挟み角は−４０°（又は＋１４０°）である。反時計方向の角度は正の値であり、時計方向の角度は負の値である、等である。
【００７０】
表３から、コントラストに対する影響を低減するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が約＋４５°であり、回折格子４８４の方位角が１３５°であることが分かる。９０％以下のコントラストに対してその影響を維持するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が４５±２０°であり、回折格子４８４の方位角が１３５±２０°であることである。９５％以下のコントラストに対してその影響をもたらすためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が４５±１０°であり、回折格子４８４の方位角が１３５±１０°であることである。上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角が９０°であるため、好ましい条件は、回折光学要素の回折格子４７４の格子方向から、上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角が０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の回折格子４８７４の格子方向から、上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角が−９０±２０°であり、好適には−９０±１０°であることである。更に、回折格子４７４の格子方向から、図３４の配向膜４１９のような第１（上部層）配向膜の配向方向までの挟み角は０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から、図３４の配向膜４１９のような第１（上部層）配向膜の配向方向までの挟み角は−９０±１０°である。光出射側の偏光子の偏光方向と、光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であるため、回折格子４７４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は０±１０°である。
【００７１】
表３から、コントラストに対するその影響を低減するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が約−４５°であり、回折格子４８４の方位角が４５°であることである。その影響を９０％以下のコントラストに対して維持するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が−４５±２０°であり、回折格子４８４の方位角が４５±２０°であることである。９５％以下のコントラストに対してその影響をもたらすためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が−４５±１０°であり、回折格子４８４の方位角が４５±１０°であることである。この実施形態においては、回折格子４７４の格子方向から、図３４の上部層液晶分子のような上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から、上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±１０°である。回折格子４７４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±１０°である。光出射側の偏光子の偏光方向と、光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であるため、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４７４の格子方向までの挟み角は１８０±１０°であり、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４８４の格子方向までの挟み角は９０±１０°である。
【００７２】
【表４】
表４に示す特性についての測定方法は、回折格子の角度を調節し、特定の階調（２２４階調、２３２階調）において、０°の天頂角における表示装置の正規化輝度と、４５°又は６０°の天頂角における表示装置の輝度との間の差分を測定する。階調の回復のための各々の単位は８階調である。次の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）と前の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）との間の差分として生じる階調の回復（ｒｅｖｅｒｓｉｏｎ）は負である。正規化差分は、回折格子が０°の方位角を有する状態と、回折格子が他の回転角の方位角を有する状態との間の差分である。
【００７３】
比較例においては、（Θ，Ψ）＝（４５，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝４５°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２２４階調で最大値（５６．４１％）を有する。従って、方位角Θ＝４５°における観察は２２４階調に基づくものである。０°からの回折光学要素４６２の回折格子４７４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝４５°及びΘ＝０°の２２４階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約３０乃至４０°に達するときに、最大値（５３．２％）を得、その値は比較例（５８．９％）より小さい。その差分値は、約４０°の偏差の後に、最大値より小さくなる。
【００７４】
比較例においては、（Θ，Ψ）＝（６０，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝６０°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２３２階調で最大値（５８．９２％）を有する。０°からの回折光学要素４６２の回折格子４７４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝６０°及びΘ＝０°の２３２階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約４５°に達するときに、最大値（５０．０％）を得、その値は比較例（５８．９％）より小さい。図２を図３と比較することにより、回折光学要素４６２の回転による影響は、回折光学要素２１２の回転による影響より小さいことが分かる。
【００７５】
全体としては、約４０乃至４５°の偏差の回折光学要素４６２の影響が悪くても、比較例に比べて、尚も良好である。従って、回折光学要素４６２は、０乃至６０°の偏差範囲で用いられることが可能である。
【００７６】
この実施形態においては、階調の回復を改善するために、回折格子４７４の方位角は０±６０°に設定され、回折格子４８４の方位角は９０±６０°に設定される。見下ろし角度特性を更に改善するために、回折格子４７４の方位角は０±２０°に設定され、回折格子４８４の方位角は９０±２０°に設定される。回折格子４７４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、回折格子４８４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は４５±２０°である。回折格子４７４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±１０°である。回折格子４７４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±１０°である。
【００７７】
一実施形態において、一実験では、図３９に示す回折光学要素５２２（Ｓ６＝１μｍ、Ｓ７＝１μｍ、Ｓ８＝１μｍ、Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ５＝１μｍ、Ｓ９＝Ｓ１０＝Ｓ１１＝１μｍ、Ｋ３＝Ｋ４＝Ｋ５＝２８μｍ）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置を測定するためにＫｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。液晶表示装置の白状態及び黒状態が、回折光学要素５２２の反時計方向回転の５°間隔で測定される。更に、コントラスト値（白状態（２５５階調）輝度／黒状態（０階調）輝度）と、各々の階調の正規化輝度（各々の階調についての輝度／白状態（２５５階調）輝度）とが演算される。実験結果が図４５及び図４６に示されている。図４５及び４６においては、０°は、格子領域５４３の回折格子４７４の方位角が０であり、回折領域５５３の回折格子５５４の方位角が４５°であることを意味する。回折光学要素５２２の面積の２４．４％が、格子領域５３３の面積により占められる。回折光学要素５２２の面積の２４．４％が、格子領域５４３の面積により占められる。更に、回折光学要素５２２の面積の２４．４％が、格子領域５５３の面積により占められる。＋５°は、格子領域５３３の回折格子５３４の方位角が１４０°であり、回折領域５４３の回折格子５４４の方位角が５°であり、回折領域５５３の回折格子５５４の方位角が５０°であることを意味する。光出射側の偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３は１３５°に固定され、故に、回折格子５３４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は−５°（又は＋１７５°）であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は−５０°（又は＋１３０°）であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は−９０°（又は＋８５°）である。反時計方向の角度は正の値であり、時計方向の角度は負の値である、等である。表示装置についてのコントラストに対する回折格子角度の影響については、表５、図４５及び図４６に示されている。回折光学要素を用いない表示装置は１つの比較例である。特定の階調について表示装置の正規化輝度に回折格子の角度を調節する効果については、表６、図４７及び図４８に示されている。
【００７８】
【表５】
表５を参照するに、実験結果から、コントラストについての影響は、回折格子５３４の方位角が４５±１５°であり、回折格子５４４の方位角が９０±１５°であり、回折格子５５４の方位角が１３５±１５°であるために、小さい。この実施形態においては、光出射側の偏光子の偏光方向５０５と光入射側の偏光子の偏光方向５１５との間の挟み角が９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３が１３５°であるために、光出射側の偏光子の偏光方向５０５から回折格子５３４の格子方向までの挟み角は９０±１５°であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は４５±１５°であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は０±１５°である。回折格子５４４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−９０±１５°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±１５°である。回折格子５４４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−９０±１５°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±１５°である。
【００７９】
一実施形態においては、コントラストについての影響は、回折格子５３４の方位角が−３０±１０°であり、回折格子５４４の方位角が１５±１０°であり、回折格子５５４の方位角が６０±１０°であるために、小さい。光出射側の偏光子の偏光方向５０５と光入射側の偏光子の偏光方向５１５との間の挟み角が９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３が１３５°であるために、回折格子５３４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は１６５±１０°であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は１２０±１０°であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は７５±１０°である。回折格子５４４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は７５±１０°である。回折格子５４４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は７５±１０°である。
【００８０】
【表６】
表６を参照するに、比較例において、（Θ，Ψ）＝（４５，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝４５°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２２４階調で最大値（５６．４１％）を有する。従って、方位角Θ＝４５°における観察は２２４階調に基づくものである。０°からの回折光学要素５２２の回折格子５４４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝４５°及びΘ＝０°の２２４階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約６０°に達するときに、最大値（４３．５８％）を得、その値は比較例（５６．４％）より小さい。表６を表１と比較することにより、回折光学要素５２２を回転することによる影響は、回折光学要素２１２を回転させることによる影響より小さいことが分かる。
【００８１】
比較例においては、（Θ，Ψ）＝（６０，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝６０°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２３２階調で最大値（５８．９２％）を有する。０°からの回折光学要素５２２の回折格子５４４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝６０°及びΘ＝０°の２３２階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約５０°に達するときに、最大値（３９．７１％）を得、その値は比較例（５８．９％）より小さい。その差分値は、約５０°の偏差の後に、最大値より小さくなる。
【００８２】
全体としては、約６０°の偏差の回折光学要素４６２の影響が悪くても、比較例に比べて、尚も良好である。従って、回折光学要素５２２は、０乃至６０°の偏差範囲で用いられることが可能である。この実施形態においては、階調の回復を改善するために、回折格子５３４の方位角は１３５±４０°に設定され、回折格子５４４の方位角は０±４０°に設定され、回折格子５５４の方位角は４５±４０°に設定される。見下ろし角度特性を更に改善するために、回折格子５３４の方位角は１３５±２０°に設定され、回折格子５４４の方位角は０±２０°に設定され、回折格子５５４の方位角は４５±２０°に設定される。回折格子５３４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１８０±２０°であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°である。この実施形態においては、回折格子５４４の格子方向から上部層液晶分子（図３４の液晶分子４２８ａ等）の傾斜方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°である。回折格子５４４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±２０°である。
【００８３】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、表示装置の条件に従って設計される。
【００８４】
図４９を参照するに、表示装置は画素６３０を有する。画素６３０は、画素単位領域６３７、画素単位領域６３８及び画素単位領域６３９を有する。例えば、画素単位領域６３７、画素単位領域６３８及び画素単位領域６３９の各々は、互いに隣接する画素の長い辺６４７及び画素の短い辺６４８を有する。画素単位領域６３７、画素単位領域６３８及び画素単位領域６３９は、赤色画素単位領域、緑色画素単位領域及び青色画素単位領域のそれぞれであることが可能である。他の実施形態においては、画素単位領域は３つの領域に限定されるものではなく、種々の色により構成されることが可能である。一般に、画素の短い辺６４８の長さＪは、画素の長い辺６４７の長さＬの３分の１である。一部の実施形態においては、画素６３０は、モノクロ表示装置を構成するための単独の色についてのものであることが可能であり、画素単位領域の各々は、同じ長さを有する画素の辺を有することが可能である。
【００８５】
図４９を参照するに、この実施形態においては、格子領域６５３により構成される行の長い軸方向、及び格子領域６６３により構成される行の長い軸方向は両方共、画素の短い辺６４８の方向と実質的に平行である。互い違いに配置されている格子領域６５３及び格子領域６６３により構成される列の長い軸方向は、画素の長い辺６４７の方向と実質的に平行である。更に、格子領域６５３により構成される行においては、格子領域６５３間の周期は、画素の短い辺６４８の長さＪより小さい又はその長さに等しい。格子領域６６３により構成される行においては、格子領域６６３の周期Ｇｘはまた、画素の短い辺６４８の長さＪより小さい又はその長さに等しい。従って、画素の各々についての光は、少なくとも１つの格子領域６５３及び少なくとも１つの格子領域６６３からの効果を得ることが可能である。一部の実施形態においては、特定の単独の画素単位における格子密度及び格子構造単位を固定する条件で、格子領域６５３の周期Ｐｘ及び格子領域６６３の周期Ｇｘは、画素の短い辺６４８の長さＪより小さい又はその長さに等しい必要はなく、故に、長さＪより大きいことも可能である。例えば、画素の短い辺に沿って周期的に配置される赤色画素単位、緑色画素単位及び青色画素単位を有する表示装置において、赤色画素単位領域については、１つの列における赤色画素は格子を有し、列状のすぐ次の左側（右側）の赤色画素は格子を有さない、又は他の種類の配列の格子を有する。
【００８６】
図４９を参照するに、一部の実施形態においては、格子領域６５３及び格子領域６６３により構成される列では、格子領域６５３の周期Ｐｙは、画素の長い辺６４７の長さＬより小さい又はそれに等しい。格子領域６６３により構成される列においては、格子領域６６３の周期Ｇｙは、画素の長い辺６４７の長さＬより小さい又はそれに等しい。従って、画素の各々についての光は、少なくとも１つの格子領域６５３及び少なくとも１つの格子領域６６３からの効果を得ることが可能である。一部の実施形態においては、特定の単独の画素単位における格子密度及び格子構造単位を固定する条件で、格子領域６５３の周期Ｐｙ又は格子領域６６３の周期Ｇｙは画素の短い辺６４７の長さＬより小さい又はそれに等しい必要はなく、故に、長さＬより大きいことが可能である。例えば、画素の長い辺に沿って、１つの行は格子であり、次のすぐ左側（右側）の行は格子を有さない、又は他の種類の配列の格子を有する。
【００８７】
図５０に示す実施形態は、格子領域６７３及び格子領域６８３により構成されるラインの長い軸が、画素の短い辺６６８及び画素の長い辺６６７と平行でない点で、図４９に示す実施形態とは異なる。実施形態においては、格子領域６７３及び互い違いに配置された格子領域６８３により構成されるラインの長い軸と画素の短い辺６６８との間の挟み角ｇは、０°より大きく且つ９０°より小さい。更に、格子領域６７３の格子軸及び格子領域６８３の格子軸は挟み角ｇに従う。互い違いに配置された格子領域６７３及び格子領域６８３により構成されるラインの周期において、格子領域６７３と格子領域６８３との間の周期ＦはＪ／ｃｏｓ（ｇ）より小さい又はそれに等しい。Ｊは、画素の短い辺６６８の長さである。格子領域６７３により構成されるラインの長い軸及び画素の短い辺６６８はそれらの間に挟み角９０−ｇを有する。格子領域６８３により構成されるラインの長い軸及び画素の短い辺６６８はそれらの間に挟み角９０−ｇを有する。格子領域６７３により構成されるライン及び格子領域６８３により構成されるラインにおいては、格子領域６７３間の周期Ｖ及び格子領域６８３間の周期Ｙはそれぞれ、Ｊ／ｃｏｓ（９０−ｇ）より小さい又はそれに等しい。この構造配置は、モアレの問題を解決するために、又は、存在する全体的な配置を変更することなく、表示装置の方向に対して回折要素の主回折方向を調節するために、用いられることが可能である。
【００８８】
図５０を参照するに、格子領域６７３の格子軸及び格子領域６８３の格子軸が全体的な配置により角度ｇだけ移動されるため、補償方向は角度ｇだけ移動する。この場合、角度ｇだけ回転しないように主回折方向を保つために、格子領域６７３及び格子領域６８３は、図５１に示すようにそれらの格子軸方向を変えることなく、形成されることが可能である。
【００８９】
格子領域の配置は、実際の要求に従って調節されることが可能である。図５２及び図５３を参照するに、格子領域は、対応する画素単位領域に従って配置される。例えば、同じ色又は同じ構造の画素単位領域における複数の格子領域であって、例えば、赤色、緑色及び青色画素を１つずつ有する単独の単位、又は赤色画素、緑色画素及び青色画素を複数個ずつ有する単独の単位は、同じ配置方法を有する。任意に、異なる複数の色又は異なる複数の構造の画素単位領域における格子領域であって、例えば、赤色、緑色及び青色画素を１つずつ有する単独の単位、又は赤色画素、緑色画素及び青色画素を複数個ずつ有する単独の単位は、異なる配置方法を有する。例えば、正面視で、ホワイト階調の有彩色は青色である。表示装置の正面視（観察角度Θ＝０）からのホワイト階調の色収差を補償するために、青色画素単位領域における格子密度は、赤色画素単位領域及び緑色画素単位領域における格子密度より高いことが可能である。図５４に示す一実施形態においては、同じ色の画素単位領域は、同じ格子領域により構成されるラインを有するように設計されている。更に、複数の画素において配置されるラインの位置は変更されることが可能である。従って、周期構造の格子において容易に生じる光学的なモアレの課題を回避することが可能である。図５５においては、格子領域により構成されるラインと画素の辺との間の挟み角であって、例えば、この実施形態における同じ挟み角ｇ１は、適切に調節されることが可能である。図５６を参照するに、この実施形態においては、上側画素に対応する格子領域により構成されるラインと、画素の辺とは、それらの間に同じ挟み角ｇ２を有する。下部上方画素に対応する格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に種々の挟み角ｇ３、ｇ４、ｇ５、ｇ６を有する。すべての画素は、その方法により実質的に同じ面積の複数の格子領域を有する。図５７を参照するに、格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に異なる挟み角を有することが可能である。図５８を参照するに、この実施形態においては、上方画素に対応する格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に同じ挟み角ｇ８を有する。下方画素に対応する格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に同じ挟み角ｇ９を有する。挟み角ｇ８及び挟み角ｇ９はそれぞれ、９０°より小さい又は大きい。図５９に示す実施形態は、図５４に示す実施形態の変形である。図５９に示す実施形態は、図５９においては、一部の格子領域がラインの長い軸から外されている点で、図５４に示す実施形態と異なる。その外されている度合いは、ライン間の周期における範囲に限定され、故に、同じ特性の画素、例えば、同じ色、同じＬＣモード等のそれぞれは、同じ面積の格子領域を等しく有する。各々の群のＲＧＢ画素は、それらの間に周期Λ１，．．．，Λｎを有する格子領域の格子配列を有する。一部の実施形態においては、互いに隣接する異なる群のＲＧＢ画素は、異なる格子配列を有するように設計されることが可能である。その設計は、ＲＧＢ画素間の周期及び格子の周期構造が再構成されることが可能である限り、調整されることが可能である。
【００９０】
格子領域及び画素の辺により構成されるラインは、モアレの問題を低減するために、それらの間で異なる挟み角を有するように、設計されることが可能である。
【００９１】
実施形態においては、一実験は、図３６に示す回折光学要素４６２（Ｓ１＝９μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｓ３＝９μｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１μｍ、Ｋ１＝Ｋ２＝２８μｍ、図２を参照）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置を測定するようにＫｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。８”ＴＮパネルの白状態及び黒状態が測定される。更に、８”ＴＮパネルのコントラスト値が演算される。この実施形態においては、Ｓ５＝１３μｍを固定し、格子領域間の周期、例えば、円の中心間で、ギャップ長＝２０μｍ（Ｓ４＝８）、２３μｍ（Ｓ４＝５）、２６μｍ（Ｓ４＝２）、２９μｍ（Ｓ４＝１）、３２μｍ（Ｓ４＝４）、３５μｍ（Ｓ４＝７）、３８μｍ（Ｓ４＝１０）、４１μｍ（Ｓ４＝１３）、４４μｍ（Ｓ４＝１６）、を調節する条件が用いられる。この実験結果については、表７に示す。
【００９２】
【表７】
回折光学要素の面積に対する格子領域の面積の比が、演算により得られる。例えば、一実施形態においては、格子領域間のギャップ長が２６μｍ乃至４１μｍであるとき、表示機器（ＴＮ型液晶表示装置を有する）の白状態における輝度又はコントラスト（（白状態の輝度／黒状態の輝度）に等しい）は、図６０に示すように、略線形関係を有する格子領域間のギャップ長の変化により、変化することが分かる。Ｓ５＋Ｋ２＝Ｓ４＋Ｋ１＝４１μｍの条件では、回折効率は実質的に対称的な結果を示し、故に、基準として用いることが可能であるため、構造変化が、回折効率の増加又は低下に略対応して想定される。図６０に示す結果から、格子領域（図２に示す構造を有する）間のギャップ長が１μｍだけ変化するとき、表示機器の回折効率は約２．３３％だけ変化し、故に、正規化輝度は２．３％だけ変化する。従って、全体的な傾斜回折効果の増加／減少については、格子領域間のギャップ長は、４１μｍから線形的に増加又は減少されることが可能である。同様に、コントラストは、同様の方法で変化されることが可能である。例えば、１０％だけ全体的な傾斜回折効果を増加させる（正規化輝度を低下させる）ためには、格子領域間のギャップ長は４１μｍから２．１μｍだけ縮められる必要がある。例えば、傾斜回折を１０％だけ増加させるためには、格子領域間のギャップ長は３８．９μｍである必要がある。傾斜回折を２０％だけ増加させるためには、格子領域間のギャップ長は３６．７μｍである必要がある、等である。それに対して、１０％だけ正規化輝度を増加（又は、傾斜回折効果を低下）させるためには、格子領域間のギャップ長は、４１μｍから２．１μｍだけ増加される必要がある。例えば、１０％だけ正規化輝度を増加させるためには、格子領域間のギャップ長は４３．１μｍである必要がある。２０％だけ正規化輝度を増加させるためには、格子領域間のギャップ長は４５．３μｍである必要がある、等である。
【００９３】
本明細書においては、例として、例示としての実施形態について詳述しているが、それらに限定されるものでないことが理解される必要がある。また、本明細書は、種々の変形、類似する構成及び方法を包含するように意図されていて、同時提出の特許請求の範囲において、そのような変形、類似する構成及び方法を網羅するように、広範に解釈される必要がある。
【符号の説明】
【００９４】
２ 回折光学要素
１０ 表示装置
３２ 回折光学要素
４３ 格子領域
４４ 回折格子
５３ 格子領域
５４ 回折格子
２１２ 回折光学要素
２２３ 格子領域
２２４ 回折格子
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、表示機器に関し、特に、回折光学要素を有する表示機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、画像表示装置には主に、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、電子ペーパー表示装置等がある。液晶表示装置は非自発光表示装置であり、故に、画像を表示するためには、拡散膜、増輝膜等の光学膜を介して均一な平面形状を有する液晶表示パネルに入射する光を生成するバックライト光源が通常、必要である。
【０００３】
発明の名称が“空間光変調装置及びプロジェクタ”である特開２００５―７０６３２号公報においては、高コントラストの投影画像を有し、低コストで、簡単な構造であるプロジェクタについて開示されている。ＴＦＴ基板及び対向基板の対と、ＴＦＴ基板と対向基板と間に挿入された液晶と、を有し、ＴＦＴ基板側から変調光を発するように画像信号に従って対向基板側からの入射光を変調する空間光変調装置は、ＴＦＴ基板の光出射側に偏光させるウェッジプリズムを有する。
【０００４】
発明の名称が“Ｉｍａｇｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ”である欧州特許第０５６７９９５Ａ１明細書においては、画像表示装置であって、二次元パターンで配置された複数のドット形状のピクチャ要素と、装置から出射する画像状光線が中を進む光路に備えられている回折格子と、を有する液晶表示パネルについて開示されている。
【０００５】
発明の名称が“Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｃｒｅｅｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ”である米国特許第６，４８３，６１２号明細書においては、ホログラフィック光学素子及びディフューザを有するスクリーン装置について開示されている。そのホログラフィック光学素子は、動作中、画像エンジン又はプロジェクタから画像光を受け入れ、散乱のためにディフューザの方にその画像光の向きを変える。ホログラフィック光学素子は、画像光を実質的にコリメートする、収束させる、又は発散させるように設計されることが可能である。
【０００６】
ねじれネマティック（ＴＮ）又は超ねじれネマティック（ＳＴＮ）液晶表示装置は、通常使用される種類の表示装置である。これらの種類の液晶表示装置は価格の点で有利であるが、その視野角は、通常の広い視野角の液晶表示装置であって、例えば、マルチドメイン垂直配向型（ＭＶＡ）液晶表示装置、横電界方式（ＩＰＳ）液晶表示装置、フリッジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）液晶表示装置等の視野角より小さい。
【０００７】
視野角とは、表示装置が規格範囲内にある画像品質の画像を表示することができる角度範囲のことをいう。例えば、一般的なデスクトップ液晶表示装置については、主視野角は正面視である。従って、設計者においては、主に光学的効果が液晶モジュールの構成により影響されるために、表示装置は、正面視に照らして設計される。故に、オブザーバには、液晶表示装置に対して異なる斜めからの角度で、異なる色及び輝度の画像が見える。同時に、その画像の違いは、視野角が大きくなればなる程、大きくなる。通常用いられている液晶表示装置の中で、ＴＮ液晶表示装置は最も悪い条件を有する。何ら視野角を補償する要素を用いることのないＴＮ液晶表示装置については、通常、液晶表示装置の側方視野角から観察される画像は、重大なコントラストの低下（１０以下）、階調復元度等の課題を有する。
【０００８】
従って、コントラスト、階調復元等の画像品質の課題を改善する表示装置が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５―７０６３２号公報
【特許文献２】欧州特許第０５６７９９５Ａ１明細書
【特許文献３】米国特許第６，４８３，６１２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
表示機器が備えられる。表示機器は、液晶ディスプレイ、第１偏光子、第２偏光子及び回折光学要素を有する。液晶表示装置はバックライトモジュール及び液晶パネルを有する。液晶パネルは、第１基板、第２基板及び液晶層を有する。液晶層は、第１基板と第２基板との間に備えられる。第１偏光子は第１基板上に備えられる。第２偏光子は、第２基板とバックライトモジュールとの間に備えられる。第１偏光子の偏光方向及び第２偏光子の偏光方向は異なる方位角を有する。回折光学要素は第１偏光子の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子の格子方向及び第２回折格子の格子方向は異なる方位角を有する。
【００１１】
表示機器が備えられる。表示機器は、画像を表示する液晶ディスプレイ及び回折光学要素を有する。液晶表示装置はバックライトモジュール及び液晶パネルを有する。液晶パネルは、バックライトモジュール上に備えられ、第１基板、第１配向膜、第２基板、第２配向膜及び液晶層を有する。第１配向膜は第１基板上に備えられる。第２配向膜は第２基板上に備えられる。第１配向膜の配向方向及び第２配向膜の配向方向は異なる方位角を有する。液晶層は、第１配向膜と第２配向膜との間に備えられる。回折光学要素は、液晶表示装置の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子の格子方向の方位角は、第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる。
【００１２】
画像を表示する液晶表示装置が備えられる。液晶表示装置は、液晶パネル及び回折光学要素を有する。液晶パネルは、第１基板、第２基板及び液晶層を有する。液晶層は、第１基板と第２基板との間に備えられる。液晶層は複数の液晶分子を有する。第１基板に隣接する液晶分子の少なくとも１つは第１液晶傾斜方向を有する。第２基板に隣接する液晶分子の少なくとも１つは第２液晶傾斜方向を有する。第１液晶傾斜方向の方位角は第２液晶傾斜方向の方位角とは異なる。回折光学要素は、液晶パネルの光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子の格子方向の方位角は、第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる。
【００１３】
表示機器が備えられる。表示機器は、画像を表示する表示装置及び回折光学要素を有する。回折光学要素は複数の画素単位領域を有する。画素単位領域の各々は、互いに隣接する画素の長い辺及び画素の短い辺を有する。回折光学要素は、表示装置の光出射側に備えられ、第１回折領域及び第２回折領域を有する。第１回折領域は第１回折格子を有する。第２回折領域は第２回折格子を有する。第１回折格子の方位角は、第２回折格子の方位角とは異なる。
【００１４】
本明細書における上記の及び他の特徴については、制限的でない実施形態についての以下の詳述により十分に理解できる。以下の詳述は、添付図を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に従ったディスプレイの三次元の図である。
【図２】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図４】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図５】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図６】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図７】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図８】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図９】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図１０】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図１１】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図１２】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１３】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１４】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１５】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１６】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１７】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１８】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図１９】実施形態における回折光学要素の回折領域を示す図である。
【図２０】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２１】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２２】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２３】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２４】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２５】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２６】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２７】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２８】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図２９】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３０】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３１】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３２】実施形態における回折光学要素を示す図である。
【図３３】一実施形態における表示機器の断面図である。
【図３４】表示装置の配向膜及び液晶層の三次元の図である。
【図３５】液晶層の液晶分子の液晶傾斜方位角を示す図である。
【図３６】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図３７】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図３８】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図３９】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図４０】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図４１】回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。
【図４２】コントラストに対する２種類の方位角についての回折格子を有する回折光学要素の影響を示す図である。
【図４３】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４４】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用する表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４５】コントラスト及び輝度白状態に対する三種類の方位角の回折格子を有する回折光学要素の影響を示す図である。
【図４６】コントラスト及び輝度白状態に対する三種類の方位角の回折格子を有する回折光学要素の影響を示す図である。
【図４７】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４８】正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用する表示機器のガンマ曲線を示す図である。
【図４９】回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示す図である。
【図５０】回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示す図である。
【図５１】回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示す図である。
【図５２】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５３】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５４】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５５】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５６】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５７】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５８】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図５９】回折領域及び画素単位領域の配置を示す図である。
【図６０】表示機器の白状態におけるコントラスト及び輝度と、回折光学要素の回折領域間のギャップ長との間の関係曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に従った表示機器の三次元の図である。図２乃至１１及び図２０乃至３２は、実施形態における回折光学要素を示している。図１２乃至１９は、実施形態における回折光学要素の回折領域を示している。図３３は、一実施形態における表示機器の断面図である。図３４は、表示装置における配向膜及び液晶層の三次元の図である。図３５は、液晶層の液晶分子の液晶傾斜方位角を示す図である。図３６乃至４１は、回折光学要素と偏光子の偏光方向との間の関係を示す図である。図４２は、表示装置のコントラストと、２種類の方位角を有する回折格子を有する回折光学要素との間の関係を示す図である。図４３は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４４は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用した表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４５は、三種類の方位角の回折格子を有する回折光学要素、表示装置の白状態のコントラスト及び輝度の間の関係を示している。図４６は、三種類の方位角についての回折格子を有する回折光学要素、表示装置の黒状態のコントラスト及び輝度の間の関係を示している。図４７は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用しない表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４８は、正面視（０°の天頂角）及び側方視（４５°及び６０°の天頂角）における、回折光学要素（比較例）を使用した表示機器のガンマ曲線を示す図である。図４９乃至５１は、回折光学要素と表示装置の画素との間の関係を示している。図５２乃至５９は、回折領域及び画素単位領域の配置を示している。図６０は、表示機器の白状態におけるコントラスト及び輝度と、回折光学要素の回折領域間のギャップ長との間の関係を示している。
【００１７】
図１を参照するに、回折光学要素２が、画像を表示する表示装置１０の光出射側に備えられている。表示装置１０は、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、電子ペーパー表示装置、又は画像を表示する他の種類の表示装置であることが可能である。表示装置１０は、他の要素、例えば、タッチパネルを構成するタッチ要素と協働することが可能である。回折光学要素２は、他の要素、例えば、反射防止膜又はタッチパネルと共に用いられ、画像を表示する表示装置１０の光出射側に備えられることが可能である。液晶表示装置は、垂直配向型／マルチドメイン垂直配向型液晶表示装置、ねじれネマティック（ＴＮ）液晶表示装置、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）液晶表示装置、光学補償ベンド型（ＯＣＢ）液晶表示装置、又はカラーシーケンシャル液晶表示装置（即ち、カラーフィルタを有しない液晶表示装置）であることが可能である。回折光学要素２は、表示装置１０から出射される光を回折する格子、例えば、位相格子を有する膜であることが可能である。液晶表示装置に対する観察角は、球座標における天頂角θ及び方位角ψで表される。方位角ψは、Ｘ軸からのＸ−Ｙ平面における挟み角を表し、天頂角θは、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直なＺ軸からの挟み角を表す。正の挟み角は反時計方向の挟み角を表し、負の挟み角は時計方向の挟み角を表す。
【００１８】
図２を参照するに、実施形態においては、回折光学要素３２は、互いに間隔を置いている格子領域４３及び格子領域５３を有する。回折光学要素３２の格子領域４３及び格子領域５３以外の“通常領域（又は、非格子領域）”は、低い回折効果をもたらす領域である。特に、格子領域４３及び格子領域５３は、特定の方向を有する格子領域４３及び格子領域５３を透過する光に対して１００：１より小さい全非０次回折光（入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射方向と同じ出射方向を有する光）の強度比の高い回折効果をもたらす。“通常領域（又は、非格子領域）”は、光の進入量を増加させるように、“通常領域（又は、非格子領域）”を透過する光に対して１００：１より大きい全非０次回折光（入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射方向と同じ出射方向を有する光）の強度比の低い回折効果をもたらす。また、殆どの光は“通常領域（又は、非格子領域）”を透過しない。即ち、光非透過性領域は、“通常領域（又は、非格子領域）”と同様の効果を有し得る。格子領域４３及び格子領域５３は列状に配列されている。格子領域４３及び格子領域５３はそれぞれ、回折格子４４及び回折格子５４を有する。回折格子４４及び回折格子５４はそれぞれ、一定の周期を有し、方向（方位角）が揃っている。回折格子４４の波の頂点（又は波の谷）の接続線は、それらの接続線間で実質的に一定のギャップ長を有する。
【００１９】
実施形態においては、回折格子の方向は、回折格子構造の波の頂点（又は波の谷）の接続線の方向である。実施形態においては、格子領域の回折格子の方向を実線で表している。回折格子の方向とＸ軸との間の挟み角は回折格子の方位角τである。一実施形態においては、回折格子の周期は波の頂点間のギャップ長（又は、波の谷間のギャップ長）を表す。例えば、回折格子４４の周期Ｄ１は１μｍであり、格子領域４３の回折格子構造の波の頂点間のギャップ長が１μｍであることを示している。回折格子５４の周期Ｄ２は１μｍであることが可能である。回折格子４４の方向は、回折格子５４の方向とは異なる。回折格子４４の方向は、回折格子５４の方向に対して垂直であることが可能である。この場合、例えば、回折格子４４の方位角τ１は９０°である。回折格子５４の方位角は０°である。格子領域４３及び格子領域５３は、例えば、２８μｍ乃至２９μｍである直径Ｋ１及び直径Ｋ２のそれぞれを有する球形状を有することが可能である。回折格子の材料の屈折率は約１．４９であることが可能である。回折格子構造の波の頂点と波の谷との間の高さは約０．４μｍである。例えば、その材料の屈折率、波の頂点間のギャップ長、又は回折格子構造の波の頂点と波の谷との間の高さは、特定の方向を有する回折格子構造を透過する光に対して１００：１より小さい全非０次回折光（１５°以上の偏光角度だけ入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射光と同じ出射方向を有する光）の強度比の高い回折効果をもたらすように、適切に設計されている。非格子領域は、非格子領域を透過する光に対して１００：１より大きい全非０次回折光（１５°以上の偏光角度だけ入射方向と異なる出射方向を有する光）に対する全０次回折光（入射光と同じ出射方向を有する光）の強度比の低い回折効果をもたらすように、適切に設計されている。非０格子領域の設計方法については、ここでは、詳細に説明しない。
【００２０】
他の実施形態においては、単独の格子領域は、同じ方位角及び種々の周期を有する回折格子を有することが可能である。例えば、単独の格子領域は、実質的に１μｍ及び０．５μｍの、波の頂点（又は、波の谷）の接続線間の２種類のギャップ長を有する回折格子を有する。格子領域の面積は、回折光学要素の面積の１７．５乃至９４％を占めることが可能である。
【００２１】
図２を参照するに、交互に配置されている格子領域４３及び格子領域５３により構成される線において、格子領域４３と格子領域５３との間の最近接のギャップ長は一定である、又は実際の要求に従って可変であることが可能である。例えば、格子領域４３及び格子領域５３の最近接のギャップ長Ｓ１、Ｓ２は、１μｍ乃至１５μｍの範囲内であって、例えば、両方共１μｍ、９μｍ又は１５μｍであることが可能である。他の実施形態においては、ギャップ長Ｓ１は９μｍであり、ギャップ長Ｓ２は１５μｍである。他の実施形態においては、格子領域４３と格子領域５３との間の最近接のギャップ長は、０である、又は負である、即ち、格子領域４３及び格子領域５３はそれらの間で重なり合う領域を有する、ことが可能である。
【００２２】
図２を参照するに、例えば、格子領域４３により構成される線又は格子領域５３により構成される線において、格子領域４３間の最近接のギャップ長又は格子領域５３間の最近接のギャップ長が、実際の要求に従って、一定又は可変であるように調節されることが可能である。一実施形態においては、格子領域４３間の最近接のギャップ長Ｓ４又は格子領域５３間の最近接のギャップ長Ｓ５はそれぞれ、１μｍ乃至１５μｍの範囲内にある、例えば、１μｍ及び１３μｍである。他の実施形態においては、格子領域４３間の最近接のギャップ長Ｓ４又は格子領域５３間の最近接のギャップ長Ｓ５は、０である、又は負である、即ち、格子領域４３及び格子領域５３がそれらの間で重なり合う領域を有する、ことが可能である。
【００２３】
一実施形態においては、回折光学要素の１種類の回折格子の方位角は０±６０°であり、即ち、その角度は、−６０°より大きい及び６０°に等しく、＋６０°より小さい及び＋６０°に等しく、及び０°に等しく、同様の概念については、以下では繰り返して説明しない。回折光学要素の第１種類の回折格子の方位角は好適には、０±２０°である。更に、回折光学要素の第２種類の回折格子の方位角は、９０±６０°であり、好適には、９０±２０°である。他の実施形態においては、第１種類の回折格子の方位角は、＋４５°±２０°、好適には＋４５±１０°であり、第２種類の回折格子の方位角は、＋１３５°±２０°、好適には＋１３５±１０°である。他の実施形態においては、第１種類の回折格子の方位角は、−４５°±２０°、好適には−４５±１０°であり、第２種類の回折格子の方位角は、４５°±２０°、好適には４５±１０°である。第１種類の回折格子の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能であり、第２種類の回折格子の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。図３の回折光学要素６２は、回折光学要素６２が一定の方位角の回折格子７４を有する格子領域７３を有する点で、図２の回折光学要素とは異なっている。
【００２４】
図４の回折光学要素８２は、回折光学要素８２が異なる方位角の回折格子９４、１０４及び１１４をそれぞれ有する格子領域９３、１０３及び１１３を有する点で、図２における回折光学要素３２とは異なっている。例えば、回折格子９４の方位角τ２は１３５°であり、回折格子１０４の方位角は０°であり、回折格子１１４の方位角τ３は４５°である。
【００２５】
一実施形態においては、回折光学要素の第１種類、第２種類及び第３種類の回折格子の方位角はそれぞれ、９０±１５°、１３５±１５°及び４５±１５°である。他の実施形態においては、第１種類、第２種類及び第３種類の回折格子の方位角はそれぞれ、１５±１０°、６±１０°及び−３０±１０°である。他の実施形態においては、第１種類の回折格子の方位角は０±４０°、好適には０±２０°であり、第２種類の回折格子の方位角は４５±４０°、好適には４５±２０°であり、第３種類の回折格子の方位角は１３５±４０°、好適には１３５±２０°である。第１種類の格子領域の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。第２種類の格子領域の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。更に、第３種類の格子領域の面積は回折光学要素の面積の１７．５％乃至３８．５％を占めることが可能である。
【００２６】
図５の回折光学要素１２２は、格子領域１３３及び格子領域１４３がそれぞれ、列状に配置され、格子領域１３３及び格子領域１４３が鉛直方向において互い違いに配置されている。
【００２７】
図６の回折光学要素１４２は、格子領域１４５間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１が格子領域１４６間の水平方向の周期Ｃ２とは異なる点で、図５の回折光学要素１３２とは異なっている。一実施形態においては、周期Ｃ１は３０μｍであり、周期Ｃ２は４８μｍである。更に、格子領域１４５と格子領域１４６との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ３は４１μｍである。その周期間隔はまた、異なる格子方向をそれぞれ有する格子領域間の出現周期を意味する。
【００２８】
図７の回折光学要素１５２は、すべての格子領域１６３及び格子領域１７３が互い違いに配置されている点で、図２の回折光学要素３２とは異なる。
【００２９】
図８の回折光学要素１８２は、格子領域１９３の回折格子１９４及び格子領域２０３の回折格子２０４が０°及び９０°以外の方位角を有する点で、図２の回折光学要素とは異なる。例えば、回折格子１９４の方位角τ４は４５°である。回折格子２０４の方位角τ５は１３５°である。
【００３０】
図５の回折光学要素１８３は、格子領域１８５間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ４が格子領域１８６間の水平方向の周期Ｃ５とは異なる点で、図８の回折光学要素とは異なる。一実施形態においては、周期Ｃ４は３０μｍであり、周期Ｃ５は４８μｍである。更に、格子領域１８５と格子領域１８６との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ６は４１μｍである。
【００３１】
一実施形態においては、回折光学要素は、４種類以上の回折格子方向の格子領域を有することが可能である。
【００３２】
図１０を参照するに、例えば、回折光学要素２０２は、格子領域２０５、格子領域２０６及び格子領域２０７を有する。格子領域２０５の回折格子２０８の方位角は１３５°である。格子領域２０６の回折格子２０９の方位角は０°である。格子領域２０７の回折格子２１０の方位角は９０°である。実施形態においては、回折光学要素２０２の配置空間を適切に使用するように、より大きい量（又は、密度）を有する格子領域２０５が一列に配置され、より小さい量（又は、密度）を有する格子領域２０６及び格子領域２０７は、他の列において互い違いに配置されている。回折光学要素２０２を用いるＴＮパネルの場合、格子領域２０５は、上がったり下がったりする階調回復方向を補償するように主に、用いられ、格子領域２０６及び格子領域２０７は、４５°方向及び−４５°方向を補償するように主に、用いられる。一実施形態においては、格子領域２０５間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ７は、格子領域２０６と格子領域２０７との間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ８とは異なる。例えば、周期Ｃ７は３６μｍであり、周期Ｃ８は３２μｍである。他の実施形態においては、格子領域２０５と格子領域２０７（又は格子領域２０６）との間の上下（Ｙ）方向周期間隔Ｃ９は３６μｍである。
【００３３】
図１１を参照するに、例えば、回折光学要素１９２の回折格子１７４の方位角は０°である。回折格子１８４の方位角τ６は４５°である。回折格子２１４の方位角τ７は９０°である。更に、回折格子２３４の方位角τ８は１３５°である。他の実施形態では、４種類以上の方位角の回折格子を有する回折光学要素において、異なる方位角を有する格子領域が互い違いに配置されることが可能である。
【００３４】
一実施形態においては、単独の格子領域の回折格子方向は１つの方向のみに限定されるものではない。単独の格子領域は、種々の方位角の回折格子を有することが可能である。更に、格子領域は、図２乃至１１に示す球形状に限定されるものではない。例えば、実施形態においては、４種類の回折格子方向を有する単独の格子領域は、正方形形状（図１２）、長方形形状（図１３）又は他の幾何学的形状を有することが可能である。例えば、３種類の回折格子方向を有する単独の格子領域は、正三角形形状（図１４）、二等辺三角形形状（図１５）、非二等辺三角形形状（図１６）を有することが可能である。例えば、複数種類の回折格子方向を有する単独の格子領域は、正五角形形状（図１７）又は他の五角形形状、正八角形形状（図１８）又は他の八角形形状、楕円形形状（図１９）又は他の曲線による形状、若しくは他の適切な形状を有することが可能である。更に、多角形形状の格子による効果により、また、異なる方向の格子の組み合わせが得られ、故に、本開示は、多角形形状の格子に限定されるものではない。
【００３５】
一部の実施形態においては、回折光学要素２１２は、図２０に示す格子領域を有する。図２０を参照するに、一実施形態においては、格子領域２２３の周期Ｔは１２４μｍである。格子領域２２３の幅Ｗは１１６μｍ乃至１１８μｍの範囲内にある。回折格子２２４の周期Ｎは１μｍである。回折格子２２４間のギャップ長Ｍは６μｍ乃至８μｍの範囲内にある。他の実施形態においては、格子領域２２３間のギャップ長は０又は負であり得る。負のギャップ長は、隣接する格子領域２２３がそれらの間で重なり合う領域を有することを意味する。
【００３６】
図２１を参照するに、回折光学要素２３２はまた、回折格子２２４、回折格子２５４を有することが可能である。回折光学要素２３２はまた、互いに重なり合う回折格子２４４を有する格子領域及び回折格子２５４を有する格子領域の結果とみなされ得る。一実施形態においては、回折光学要素２６２は、図２２に示す格子領域２７３及び格子領域２８３を有する。
【００３７】
図２３を参照するに、回折光学要素２６３は格子領域２６４及び格子領域２６５を有する。格子領域２６４の回折格子２６７の方位角は４５°である。格子領域２６５の回折格子２６８及び回折格子２６９の方位角はそれぞれ、９０°及び０°である。一実施形態においては、１３５°の方位角に沿って測定された格子領域２６４の幅Ｗ１及び１３５°の方位角に沿って測定された格子領域２６５の幅Ｗ２はそれぞれ、２０μｍである。１３５°の方位角に沿った格子領域２６４及び格子領域２６５のギャップ長Ｃ１０又はＣ１１は６０μｍである。
【００３８】
図２４を参照するに、回折光学要素２７１は格子領域２７２及び格子領域２７４を有する。格子領域２７２の回折格子２７５の方位角は４５°である。格子領域２７４の回折格子２７６の方位角は１３５°である。一実施形態においては、格子領域２７２の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ３及び格子領域２７４の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ４はそれぞれ、２０μｍである。格子領域２７２と格子領域２７４との間の水平方向（Ｘ方向）のギャップ長は３６μｍである。
【００３９】
図２５を参照するに、回折光学要素２７７は、格子領域２７８、格子領域２７９及び格子領域２８０を有する。格子領域２７８の回折格子２８１の方位角は９０°である。格子領域２７９の回折格子２８２の方位角は４５°である。格子領域２８０の回折格子２８４の方位角は１３５°である。一実施形態においては、格子領域２７８の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ５、格子領域２７９の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ６及び格子領域２８０の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ７はすべて、２８μｍである。隣接する格子領域２７８と格子領域２７９との間の水平方向（Ｘ方向）の周期間隔Ｃ１２は６０μｍである。隣接する格子領域２７８と格子領域２８０との間の水平方向（Ｘ方向）の周期間隔Ｃ１３は６０μｍである。
【００４０】
図２６を参照するに、一実施形態においては、例えば、格子領域２８６の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ８は２２μｍである。格子領域２８７の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ９及び格子領域２８９の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１１はそれぞれ、１８μｍである。格子領域２８８の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１０は１４μｍである。格子領域２８６と格子領域２８７との間の最小距離Ｓ１２は２５μｍである。格子領域２８６と格子領域２８９との間の最小距離Ｓ１３は１５μｍである。一実施形態においては、要素は、図２５に示す２つの回折光学要素２７７を重ね合わせることにより構成されることが可能である。
【００４１】
図２７を参照するに、回折光学要素２９０は、格子領域２９１、格子領域２９３及び格子領域２９４を有する。一実施形態においては、格子領域２９１の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１２、格子領域２９３の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１３及び格子領域２９４の水平方向（Ｘ方向）の幅Ｗ１４はそれぞれ、２８μｍである。隣接する格子領域２９１間の最小距離Ｓ１４は５μｍである。
【００４２】
回折光学要素２９２はまた、図２８に示すように、格子領域３０３及び格子領域３１３を有することが可能である。
【００４３】
回折光学要素の格子領域は、秩序的な配置に限定されるものではなく、実際の要求に従った無秩序的な配置に適合されることが可能である。図２９を参照するに、例えば、回折光学要素３２２は、格子領域３３３、格子領域３４３、格子領域３６３及び格子領域３７３を無秩序的に有することも、可能である。
【００４４】
実施形態においては、複数の回折光学要素は、実際の要求に従って用いられるように、重ね合わされることが可能である。異なるレベルの複数の回折光学要素が、互いに異なるレベルの同じパターン、即ち、同じ形状又は同じ回折格子を有する格子領域を重ね合わせることにより、若しくは、異なるパターン、即ち、異なる特徴の異なる形状又は異なる格子を有する格子領域を重ね合わせることにより、配置されることが可能である。図２を参照するに、例えば、１つの回折光学要素３２を他の回折光学要素３２と重ね合わせる場合、その１つの回折光学要素３２の格子領域５３は、他の回折光学要素３２の格子領域４３と重ね合わされ、その１つの回折光学要素３２の格子領域４３は、他の回折光学要素３２の格子領域５３と重ね合わされる。例えば、レーザ光源が図２に示す単独のレーザ回折光学要素３２に対して出射された後、２つの方向、例えば、０°／１８０°又は９０°／２７０°の回折光が生成される。逆に、レーザ光源が、マルチレイヤ回折光学要素により構成される積層構造に対して出射した後に、送信光は、シングルレイヤ回折光学要素により生成されるように、回折方向を有するばかりでなく、送信光は、斜め方向等の他の回折方向を有する。この原因は、斜め方向についての付加的な周期構造からのものである。更に、光源に隣接する格子領域から出射され、光源に隣接する格子領域に対して垂直であり、その格子領域内に出射される光から生成される回折光は、光源から離れた格子領域により更に回折されることが仮定されている。従って、２つの方向、例えば、０°／１８０°又は９０°／２７０°の回折光がシングルレイヤ回折光学要素により生成されるだけでなく、他の斜め方向、例えば、４５°、１３５°、２２５°、３１５°、又は２つの回折格子の方位角の二等分線角度の付加的な回折光が生成される。
【００４５】
実施形態においては、種々の層の回折光学要素により構成される積層構造が、実際の要求に従って同じパターンの複数の格子領域を重ね合わせることにより構成されることが可能である。図２を参照するに、一実施形態においては、例えば、１つの回折光学要素３２が他の回折光学要素と重ね合わされる。１つの回折光学要素３２の格子領域４３が、他の回折光学要素３２の格子領域４３と重ね合わされる。１つの回折光学要素３２の格子領域５３は、他の回折光学要素３２の格子領域５３と重ね合わされる。それにより、回折効果を高めることができる。
【００４６】
図３０を参照するに、回折光学要素３３４は、２つの回折光学要素を重ね合わせることにより構成されることが可能である。例えば、２つの回折光学要素の一は格子領域３３５Ａ及び格子領域３３５Ｂを有し、２つの回折光学要素の他は格子領域３３６を有する。格子領域３３５Ａの回折格子３３７Ａ及び格子領域３３５Ｂの回折格子３３７Ｂの方位角は両方共、１３５°である。格子領域３３６の回折格子３３８の方位角は４５°である。第１列及び第３列の格子領域３３５Ａ間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１４は３６μｍである。第２列及び第４列の格子領域３３６間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１５は４１μｍである。更に、格子領域３３５Ｂ間の水平方向（Ｘ方向）の周期は４１μｍである。格子領域３３５Ａ間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期Ｃ２６は７２μｍである。格子領域３３５Ａと格子領域３３６との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ１６は３６μｍである。
【００４７】
図３１を参照するに、回折光学要素３３９は、２つの回折光学要素を重ね合わせることにより構成されることが可能である。例えば、２つの回折光学要素の一は格子領域３４０Ａ及び格子領域３４０Ｂを有し、２つの回折光学要素の他は格子領域３４１を有する。格子領域３４０Ａの回折格子３４２Ａ及び格子領域３４０Ｂの回折格子３４２Ｂの方位角は両方共、０°である。格子領域３４１の回折格子３３４の方位角は９０°である。第１列及び第３列の格子領域３４０Ａ間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１７は３６μｍである。第２列及び第４列の格子領域３４１間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ１８は４１μｍである。更に、格子領域３４０Ｂ間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２７は４１μｍである。格子領域３４０Ａ間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期Ｃ２８は７２μｍである。格子領域３４０Ａと格子領域３４１との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期Ｃ１９は３６μｍである。
【００４８】
図３２を参照するに、回折光学要素３４５は、格子領域３４６、格子領域３４７及び格子領域３４８を有する。一実施形態においては、格子領域３４６間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２０は２６μｍである。格子領域３４７間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２１は４８μｍである。格子領域３４８間の水平方向（Ｘ方向）の周期Ｃ２２は２６μｍである。格子領域３４６と格子領域３４７との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ２３は４１μｍである。格子領域３４７と格子領域３４８との間の鉛直方向（Ｙ方向）の周期間隔Ｃ２４は４１μｍである。
【００４９】
実施形態においては、回折光学要素は、表示装置の条件及び効果に従って調節される。 図３３を参照するに、実施形態においては、表示装置４１０は液晶表示装置である。表示装置４１０は、バックライトモジュール４１１，液晶パネル４２７、偏光子４１５及び偏光子４２５を有する。液晶パネル４２７はバックライトモジュール４１１に備えられている。例えば、液晶パネル４２７は、薄膜トランジスタ基板４１６、液晶層４１８、カラーフィルタ基板４２１、配向膜４１７及び配向膜４１９を有する。配向膜４１９はカラーフィルタ基板４２１に備えられることが可能である。配向膜４１７は薄膜トランジスタ基板４１６に備えられることが可能である。液晶層４１８は、配向膜４１７と配向膜４１９との間に備えられることが可能である。偏光子４１５は、薄膜トランジスタ基板４１６とバックライトモジュール４１１との間（液晶パネル４２７の光入射側）に備えられることが可能である。偏光子４２５はカラーフィルタ基板４２１（液晶パネル４２７の光出射側）に備えられることが可能である。回折光学要素４０１は、偏光子４２５の光出射側に備えられることが可能である。回折光学要素４０２は、偏光子４２５に対向して又は偏光子４２５とは反対側に波頂構造を位置付けることにより備えられる。回折光学要素４２５は、回折機能を有する他の要素、例えば、反射防止膜、スクラッチ耐性膜等と積層することにより用いられることが可能である。
【００５０】
一部の実施形態においては、表示装置４１０はねじれネマティック（ＴＮ）液晶表示装置である。この場合、図３４を参照するに、配向膜４１７の配向方向４２６の方位角は、配向膜４１９の配向方向４３６の方位角に対して平行でないように配置される。液晶層４１８内の液晶モジュール４２８は、配向膜４１７及び配向膜４１９により配向され、故に、配向膜４１９（図３３のカラーフィルタ基板４２１に隣接する上部層配向膜）に隣接する液晶分子４２８ａ（上部層液晶分子）と、図３３の薄膜トランジスタ４１６に隣接する配向膜４１７（即ち、下部層配向膜）に隣接する液晶分子４２８ｂ（即ち、下部層液晶分子）とが、ねじれ構造に且つプレチルト角を有するように、配向される。配向膜から離れた、プレチルト角を有する液晶分子の一端部は始端部と呼ばれ、液晶分子の他端部は終端部と呼ばれる。例えば、配向膜４１９は、プレチルト角を有するように上部層液晶分子４２８ａを配向させるために用いられる。例えば、配向膜４１７は、プレチルト角を有するように下部層液晶分子４２８ｂを配向させるために用いられる。配向膜４１７及び配向膜４１９は、ねじれ構造に連続的にねじれるように液晶分子４２８を配向させるために、互いに対して平行でない配向方向に対して配置される。そのねじれ構造において、液晶分子４２８のねじれ角は、下部液晶分子４２８ｂの始端部から、中間層液晶分子を介して、上部層液晶分子４２８ａの終端部への連続的な角度のねじれとして定義され得る。
【００５１】
更に、従来のねじれネマティック（ＴＮ）液晶表示装置については、連続的にねじられる下部層液晶分子４２８ｂの始端部から、中間層液晶分子を介して、液晶分子の終端部までの範囲に亘る視野角の光学特性は、良好でなく、故に、通常、ビューアに対する見下ろし角と定義されている。悪い視野角の当該領域はまた、ビューアに対する一部の視野角方向と定義されることもある。
【００５２】
基板に対して傾けられた液晶分子の方位角は傾斜方位角と定義されている。例えば、液晶分子は、基板との特定の挟み角を有するように配向される又は駆動されるため、傾斜された液晶は、基板の水平方向の平面に対する方位角を有する。換言すれば、基板の水平方向の平面における液晶分子の終端部の投影方向と基板のＸ軸との間の挟み角は、液晶傾斜方位角と定義されている。液晶表示装置はマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置であるため、種々の液晶傾斜方位角が同時にもたらされることが理解できる。
【００５３】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、表示装置４１０（図３４）の液晶分子４２８の条件に従って設計される。図３５を参照するに、例えば、液晶分子４２８ａは、例えば、４５°の液晶傾斜方位角Ｑ１を有する。液晶分子４２８ｂは、例えば、３１５°の液晶傾斜方位角Ｑ１を有する。この場合、０°及び９０°の方位角を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度（即ち、回折光学要素を占める格子の面積率）は、９０°の方位角を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図２に示す回折光学要素３２を用いることが可能である。一実施形態においては、０°、４５°及び１３５°の方位角を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、０°の方位角を有する回折格子の密度はそれぞれ、４５°及び１３５°の方位角を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図４に示す回折光学要素８２が用いられることが可能である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向と、上部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は、９０±１０°又は０±１０°である。回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向と、上部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は、１８０±１０°又は９０±１０°である。
【００５４】
一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−９０±２０°であり、好適には−９０±１０°である。他の実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０°±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０°±１０°である。他の実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±６０°であり、好適には４５°±２０°であり、より好適には４５±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±６０°であり、好適には−４５°±２０°であり、より好適には−４５°±１０°である。
【００５５】
一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±２０°であり、好適には４５±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０±１０°である。他の実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９５±１５°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±１５°である。一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は７５±１０°である。一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°である。
【００５６】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、表示装置４１０の配向膜４１７、配向膜４１９に従って設計されることが可能である（図３３）。例えば、一実施形態においては、配向膜４１９の配向方向の方位角は４５°であり、配向膜４１７の配向方向の方位角は−４５°である。この場合、０°及び９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、一部の実施形態においては、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度は、９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図２の回折光学要素３２が用いられることが可能である。他の実施形態においては、０°、４５°及び１３５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子を有する回折光学要素が用いられることが可能である。更に、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度は、４５°及び１３５°のそれぞれの方位角を有する格子方向を有する回折格子の密度より高い又はその密度に等しい。例えば、図４の回折光学要素８２が用いられることが可能である。 一実施形態においては、上側配向膜の配向方向と下側配向膜の配向方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±６０°であり、好適には４５±２０°であり、より好適には４５±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±６０°であり、好適には−４５±２０°であり、より好適には−４５±１０°である。他の実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−９０±２０°であり、好適には−９０±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は＋９０±２０°であり、好適には＋９０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°である。
【００５７】
一実施形態においては、上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角は９０度であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±１５°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±１５°である。一実施形態においては、上部層液晶分子の配向方向と下部層液晶分子の配向方向との間の挟み角は９０°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は７５±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±２０°である。
【００５８】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、偏光子の配置に従って設計される。
【００５９】
図３６を参照するに、例えば、光出射側の、図３３の偏光子４２５のような偏光子の偏光方向４４５の方位角Ψ１は１３５°であり、即ち、偏光子４２５の透過軸の方位角は１３５°である、又は、偏光子４２５の吸収軸の方位角は４５°である。図３３の偏光子４１５のような偏光子の偏光方向４５５の方位角Ψ２は４５°であり、即ち、その偏光子の透過軸の方位角は４５°である、又は、その偏光子の吸収軸の方位角は１３５°である。回折光学要素４６２は、図２の回折光学要素３２と同様であり、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子４７４及び９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子４８４をそれぞれ有する、格子領域４７３及び格子領域４８３を有する。回折格子４７３の密度は、回折格子４８３の密度より高い又はその密度に等しい。この場合、格子領域４７３により構成される行の長い軸方向の方位角及び格子領域４８３により構成される行の長い軸方向の方位角は０°である。互い違いに配置されている格子領域４７３及び格子領域４８３により構成される列の長い軸方向の方位角は９０°である。
【００６０】
図３７に示す実施形態は、図３６の格子領域４７３と類似する格子領域４９３と、図３６の格子領域４８３と類似する格子領域５０３とが互い違いに配置されている点で、図３６に示す実施形態とは異なる。この場合、格子領域４９３により構成される行の長い軸方向４９６の方位角及び格子領域５０３により構成される行の長い軸方向４９７の方位角は０°である。互い違いに配置されている格子領域４９３及び格子領域５０３により構成される列の長い軸方向の方位角は６０°である。図３８に示す実施形態は、図３６における格子領域４７３に類似する格子領域５１３及び図３６における格子領域４８３に類似する格子領域５２３が互い違いに配置されている点で、図３６に示す実施形態とは異なる。この場合、互い違いに配置されている格子領域５１３及び格子領域５２３により構成される行の長い軸方向の方位角は０°である。互い違いに配置されている格子領域５１３及び格子領域５２３により構成される列の長い軸方向の方位角は９０°である。
【００６１】
図３９を参照するに、光出射側の、図３３における偏光子４２５のような偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３は１３５°であり、即ち、偏光子４２５の透過軸の方位角は１３５°である、又は偏光子４２５の吸収軸の方位角は４５°である。バックライトモジュールに隣接する、図３３における偏光子４１５のような偏光子の偏光方向５１５の方位角Ψ４は４５°であり、即ち、偏光子４５５の透過軸の方位角は４５°である、又は偏光子４５５の吸収軸の方位角は１３５°である。図４の回折光学要素８２に類似する回折光学要素５２２は、例えば、１３５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５３４、０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５４４、及び４５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５５４をそれぞれ有する、格子領域５３３、格子領域５４３及び格子領域５５３を有する。一実施形態においては、特にＴＮ液晶表示装置について、回折格子５４４の密度は、回折格子５３４の密度及び回折格子５５４の密度のそれぞれより高い又はそれらの密度に等しい。
【００６２】
図４０を参照するに、光出射側の、図３３における偏光子４２５のような偏光子の偏光方向５４５の方位角Ψ５は１３５°であり、即ち、偏光子４２５の透過軸の方位角は１３５°である、又は偏光子４２５の吸収軸の方位角は４５°である。バックライトモジュールに隣接する、図３３における偏光子４１５のような偏光子の偏光方向５５５の方位角Ψ６は４５°であり、即ち、偏光子４５５の透過軸の方位角は４５°である、又は偏光子４５５の吸収軸の方位角は１３５°である。図８の回折光学要素１８２に類似する回折光学要素５６２は、１３５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５７４、及び４５°の方位角を有する格子方向を有する回折格子５８４をそれぞれ有する、格子領域５７３及び格子領域５８３を有する。
【００６３】
図４１を参照するに、光出射側の、図３３における偏光子４２５のような偏光子の偏光方向６０５の方位角Ψ７は１３５°である。バックライトモジュールに隣接する、図３３における偏光子４１５のような偏光子の偏光方向６１５の方位角Ψ８は４５°である。用いるための回折光学要素６２２は、図２８の回折光学要素２９２に類似していて、種々の格子方向を有する回折格子６０４、及び９０°の方位角を有する格子方向を有する回折格子６１４をそれぞれ有する、格子領域６０３及び格子領域６１３を有する。
【００６４】
一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向の方位角と、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角との間の挟み角は１３５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向の方位角と、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角との間の挟み角は４５±２０°である。他の実施形態においては、光出射側の偏光子の偏光方向と、光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であり、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は０±２０°であり、好適には０±１０°である。他の実施形態においては、光出射側の偏光子の偏光方向と光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であるため、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１８０±２０°であり、好適には１８０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、好適には９０±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は４５±１５°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は０±１５°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±１５°である。他の実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は２０±１０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は７５±１０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１６５±１０°である。一実施形態においては、回折光学要素の第１種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、回折光学要素の第２種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、回折光学要素の第３種類の回折格子の格子方向から、光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１８０±２０°である。
【００６５】
一実施形態において、一実験では、図２０に示す回折光学要素２１２（Ｔ＝１２４μｍ、Ｗ＝１１７μｍ、Ｎ＝１μｍ、Ｍ＝７μｍ）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置を測定するためにＫｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。液晶表示装置の白状態及び黒状態が、回折光学要素２１２の反時計方向回転の５°間隔で測定される。更に、コントラスト値（白状態（２５５階調）輝度／黒状態（０階調）輝度）と、各々の階調の正規化輝度（各々の階調についての輝度／白状態（２５５階調）輝度）とが演算される。それらのデータは表１に示されている。回折光学要素を用いない表示装置は１つの比較例である。特定の階調のために表示装置の正規化輝度についての回折格子の角度を調節する効果について、表２に示されている。表２に示す特性についての測定方法は、回折格子の角度を調節し、特定の階調（２２４階調、２３２階調）において、０°の天頂角における表示装置の正規化輝度と、４５°又は６０°の天頂角における表示装置の輝度との間の差分を測定する。次の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）と前の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）との間の差分として生じる階調の回復（ｒｅｖｅｒｓｉｏｎ）は負である。正規化差分は、回折格子が０°の方位角を有する状態と、回折格子が他の回転角の方位角を有する状態との間の差分である。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
側方視野角は、９４％の高密度によりかなり改善されることが可能である。しかしながら、単一の格子方向が用いられるために、その結果は回転角度によりかなり影響される。 表示機器のコントラストは、偏光子の回折格子方向と偏光方向との間の挟み角を調節することにより影響が与えられる。
【００６８】
他の実施形態においては、一実験では、図３６に示す回折光学要素４６２（Ｓ１＝９μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｓ４＝Ｓ５＝１３μｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１μｍ、Ｋ１＝Ｋ２＝２８μｍ）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置（８００ｘ６００、１２６ＰＰＩ、並びに画素２０３．２μｍである画素の長い辺及び６７．７３μｍである画素の短い辺）を測定するように、Ｋｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。図２を参照するに、他の実施形態においては、表示機器（Ｓ１＝９μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｓ３＝９μｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１μｍ、Ｓ４＝Ｓ５＝４１μｍ、Ｋ１＝Ｋ２＝２８μｍ）が用いられることが可能である。液晶表示装置の白状態及び黒状態が、回折光学要素４６２の反時計方向回転の５°間隔で測定される。更に、コントラスト値（白状態（２５５階調）輝度／黒状態（０階調）輝度）及び各々の階調についての正規化輝度（各々の階調の輝度／白状態（２５５階調）輝度）が演算される。コントラストに対する回折格子の影響については、表３及び図４２に示されている。回折光学要素を用いない表示装置は１つの比較例である。特定の階調についての表示装置の正規化輝度に対して回折格子の角度を調節する効果については、表４、図４３及び図４４に示されている。
【００６９】
【表３】
図４２及び表３においては、図３６の配置状態に示すように、０°は、格子領域４７３の回折格子４７４の方位角が０°であり、回折領域４８３の回折格子４８４の方位角が９０°であることを意味する。図４２及び表３においては、＋５°は、格子領域４７３の回折格子４７４の方位角が＋５°であり、回折領域４８３の回折格子４８４の方位角が＋９５°であることを意味する。光出射側の偏光子の偏光方向４４５の方位角Ψ１は１３５°に固定され、故に、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４８４の格子方向までの挟み角は−１３０°（又は＋５０°）であり、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４７４の格子方向までの挟み角は−４０°（又は＋１４０°）である。反時計方向の角度は正の値であり、時計方向の角度は負の値である、等である。
【００７０】
表３から、コントラストに対する影響を低減するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が約＋４５°であり、回折格子４８４の方位角が１３５°であることが分かる。９０％以下のコントラストに対してその影響を維持するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が４５±２０°であり、回折格子４８４の方位角が１３５±２０°であることである。９５％以下のコントラストに対してその影響をもたらすためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が４５±１０°であり、回折格子４８４の方位角が１３５±１０°であることである。上部層液晶分子の傾斜方向と下部層液晶分子の傾斜方向との間の挟み角が９０°であるため、好ましい条件は、回折光学要素の回折格子４７４の格子方向から、上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角が０±２０°であり、好適には０±１０°であり、回折光学要素の回折格子４８７４の格子方向から、上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角が−９０±２０°であり、好適には−９０±１０°であることである。更に、回折格子４７４の格子方向から、図３４の配向膜４１９のような第１（上部層）配向膜の配向方向までの挟み角は０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から、図３４の配向膜４１９のような第１（上部層）配向膜の配向方向までの挟み角は−９０±１０°である。光出射側の偏光子の偏光方向と、光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であるため、回折格子４７４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は０±１０°である。
【００７１】
表３から、コントラストに対するその影響を低減するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が約−４５°であり、回折格子４８４の方位角が４５°であることである。その影響を９０％以下のコントラストに対して維持するためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が−４５±２０°であり、回折格子４８４の方位角が４５±２０°であることである。９５％以下のコントラストに対してその影響をもたらすためには、好ましい条件は、回折格子４７４の方位角が−４５±１０°であり、回折格子４８４の方位角が４５±１０°であることである。この実施形態においては、回折格子４７４の格子方向から、図３４の上部層液晶分子のような上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から、上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±１０°である。回折格子４７４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±１０°である。光出射側の偏光子の偏光方向と、光入射側の偏光子の偏光方向との間の挟み角は９０°であり、光出射側の偏光子の偏光方向の方位角は１３５°であるため、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４７４の格子方向までの挟み角は１８０±１０°であり、光出射側の偏光子の偏光方向から回折格子４８４の格子方向までの挟み角は９０±１０°である。
【００７２】
【表４】
表４に示す特性についての測定方法は、回折格子の角度を調節し、特定の階調（２２４階調、２３２階調）において、０°の天頂角における表示装置の正規化輝度と、４５°又は６０°の天頂角における表示装置の輝度との間の差分を測定する。階調の回復のための各々の単位は８階調である。次の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）と前の階調の１つの単位（ｕｎｉｔ）との間の差分として生じる階調の回復（ｒｅｖｅｒｓｉｏｎ）は負である。正規化差分は、回折格子が０°の方位角を有する状態と、回折格子が他の回転角の方位角を有する状態との間の差分である。
【００７３】
比較例においては、（Θ，Ψ）＝（４５，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝４５°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２２４階調で最大値（５６．４１％）を有する。従って、方位角Θ＝４５°における観察は２２４階調に基づくものである。０°からの回折光学要素４６２の回折格子４７４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝４５°及びΘ＝０°の２２４階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約３０乃至４０°に達するときに、最大値（５３．２％）を得、その値は比較例（５８．９％）より小さい。その差分値は、約４０°の偏差の後に、最大値より小さくなる。
【００７４】
比較例においては、（Θ，Ψ）＝（６０，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝６０°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２３２階調で最大値（５８．９２％）を有する。０°からの回折光学要素４６２の回折格子４７４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝６０°及びΘ＝０°の２３２階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約４５°に達するときに、最大値（５０．０％）を得、その値は比較例（５８．９％）より小さい。図２を図３と比較することにより、回折光学要素４６２の回転による影響は、回折光学要素２１２の回転による影響より小さいことが分かる。
【００７５】
全体としては、約４０乃至４５°の偏差の回折光学要素４６２の影響が悪くても、比較例に比べて、尚も良好である。従って、回折光学要素４６２は、０乃至６０°の偏差範囲で用いられることが可能である。
【００７６】
この実施形態においては、階調の回復を改善するために、回折格子４７４の方位角は０±６０°に設定され、回折格子４８４の方位角は９０±６０°に設定される。見下ろし角度特性を更に改善するために、回折格子４７４の方位角は０±２０°に設定され、回折格子４８４の方位角は９０±２０°に設定される。回折格子４７４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、回折格子４８４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は４５±２０°である。回折格子４７４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は４５±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±１０°である。回折格子４７４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±１０°であり、回折格子４８４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±１０°である。
【００７７】
一実施形態において、一実験では、図３９に示す回折光学要素５２２（Ｓ６＝１μｍ、Ｓ７＝１μｍ、Ｓ８＝１μｍ、Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ５＝１μｍ、Ｓ９＝Ｓ１０＝Ｓ１１＝１μｍ、Ｋ３＝Ｋ４＝Ｋ５＝２８μｍ）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置を測定するためにＫｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。液晶表示装置の白状態及び黒状態が、回折光学要素５２２の反時計方向回転の５°間隔で測定される。更に、コントラスト値（白状態（２５５階調）輝度／黒状態（０階調）輝度）と、各々の階調の正規化輝度（各々の階調についての輝度／白状態（２５５階調）輝度）とが演算される。実験結果が図４５及び図４６に示されている。図４５及び４６においては、０°は、格子領域５４３の回折格子４７４の方位角が０であり、回折領域５５３の回折格子５５４の方位角が４５°であることを意味する。回折光学要素５２２の面積の２４．４％が、格子領域５３３の面積により占められる。回折光学要素５２２の面積の２４．４％が、格子領域５４３の面積により占められる。更に、回折光学要素５２２の面積の２４．４％が、格子領域５５３の面積により占められる。＋５°は、格子領域５３３の回折格子５３４の方位角が１４０°であり、回折領域５４３の回折格子５４４の方位角が５°であり、回折領域５５３の回折格子５５４の方位角が５０°であることを意味する。光出射側の偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３は１３５°に固定され、故に、回折格子５３４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は−５°（又は＋１７５°）であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は−５０°（又は＋１３０°）であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は−９０°（又は＋８５°）である。反時計方向の角度は正の値であり、時計方向の角度は負の値である、等である。表示装置についてのコントラストに対する回折格子角度の影響については、表５、図４５及び図４６に示されている。回折光学要素を用いない表示装置は１つの比較例である。特定の階調について表示装置の正規化輝度に回折格子の角度を調節する効果については、表６、図４７及び図４８に示されている。
【００７８】
【表５】
表５を参照するに、実験結果から、コントラストについての影響は、回折格子５３４の方位角が４５±１５°であり、回折格子５４４の方位角が９０±１５°であり、回折格子５５４の方位角が１３５±１５°であるために、小さい。この実施形態においては、光出射側の偏光子の偏光方向５０５と光入射側の偏光子の偏光方向５１５との間の挟み角が９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３が１３５°であるために、光出射側の偏光子の偏光方向５０５から回折格子５３４の格子方向までの挟み角は９０±１５°であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は４５±１５°であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は０±１５°である。回折格子５４４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−９０±１５°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±１５°である。回折格子５４４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−４５±１５°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−９０±１５°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±１５°である。
【００７９】
一実施形態においては、コントラストについての影響は、回折格子５３４の方位角が−３０±１０°であり、回折格子５４４の方位角が１５±１０°であり、回折格子５５４の方位角が６０±１０°であるために、小さい。光出射側の偏光子の偏光方向５０５と光入射側の偏光子の偏光方向５１５との間の挟み角が９０°であり、光入射側の偏光子の偏光方向５０５の方位角Ψ３が１３５°であるために、回折格子５３４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は１６５±１０°であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は１２０±１０°であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向５０５までの挟み角は７５±１０°である。回折格子５４４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は７５±１０°である。回折格子５４４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は３０±１０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は−１５±１０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は７５±１０°である。
【００８０】
【表６】
表６を参照するに、比較例において、（Θ，Ψ）＝（４５，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝４５°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２２４階調で最大値（５６．４１％）を有する。従って、方位角Θ＝４５°における観察は２２４階調に基づくものである。０°からの回折光学要素５２２の回折格子５４４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝４５°及びΘ＝０°の２２４階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約６０°に達するときに、最大値（４３．５８％）を得、その値は比較例（５６．４％）より小さい。表６を表１と比較することにより、回折光学要素５２２を回転することによる影響は、回折光学要素２１２を回転させることによる影響より小さいことが分かる。
【００８１】
比較例においては、（Θ，Ψ）＝（６０，２７０）の観察角度で、方位角Θ＝６０°での正規化輝度と、方位角Θ＝０°での正規化輝度との間の差分値は、２３２階調で最大値（５８．９２％）を有する。０°からの回折光学要素５２２の回折格子５４４の方位角の偏差が大きくなるにつれて、Θ＝６０°及びΘ＝０°の２３２階調における正規化輝度値間の差分値は増加する。その差分値は、偏差が約５０°に達するときに、最大値（３９．７１％）を得、その値は比較例（５８．９％）より小さい。その差分値は、約５０°の偏差の後に、最大値より小さくなる。
【００８２】
全体としては、約６０°の偏差の回折光学要素４６２の影響が悪くても、比較例に比べて、尚も良好である。従って、回折光学要素５２２は、０乃至６０°の偏差範囲で用いられることが可能である。この実施形態においては、階調の回復を改善するために、回折格子５３４の方位角は１３５±４０°に設定され、回折格子５４４の方位角は０±４０°に設定され、回折格子５５４の方位角は４５±４０°に設定される。見下ろし角度特性を更に改善するために、回折格子５３４の方位角は１３５±２０°に設定され、回折格子５４４の方位角は０±２０°に設定され、回折格子５５４の方位角は４５±２０°に設定される。回折格子５３４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１８０±２０°であり、回折格子５４４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、回折格子５５４の格子方向から光出射側の偏光子の偏光方向までの挟み角は９０±２０°である。この実施形態においては、回折格子５４４の格子方向から上部層液晶分子（図３４の液晶分子４２８ａ等）の傾斜方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は０±２０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層液晶分子の傾斜方向までの挟み角は９０±２０°である。回折格子５４４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は４５±２０°であり、回折格子５５４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は０±２０°であり、回折格子５３４の格子方向から上部層配向膜の配向方向までの挟み角は９０±２０°である。
【００８３】
一部の実施形態においては、回折光学要素は、表示装置の条件に従って設計される。
【００８４】
図４９を参照するに、表示装置は画素６３０を有する。画素６３０は、画素単位領域６３７、画素単位領域６３８及び画素単位領域６３９を有する。例えば、画素単位領域６３７、画素単位領域６３８及び画素単位領域６３９の各々は、互いに隣接する画素の長い辺６４７及び画素の短い辺６４８を有する。画素単位領域６３７、画素単位領域６３８及び画素単位領域６３９は、赤色画素単位領域、緑色画素単位領域及び青色画素単位領域のそれぞれであることが可能である。他の実施形態においては、画素単位領域は３つの領域に限定されるものではなく、種々の色により構成されることが可能である。一般に、画素の短い辺６４８の長さＪは、画素の長い辺６４７の長さＬの３分の１である。一部の実施形態においては、画素６３０は、モノクロ表示装置を構成するための単独の色についてのものであることが可能であり、画素単位領域の各々は、同じ長さを有する画素の辺を有することが可能である。
【００８５】
図４９を参照するに、この実施形態においては、格子領域６５３により構成される行の長い軸方向、及び格子領域６６３により構成される行の長い軸方向は両方共、画素の短い辺６４８の方向と実質的に平行である。互い違いに配置されている格子領域６５３及び格子領域６６３により構成される列の長い軸方向は、画素の長い辺６４７の方向と実質的に平行である。更に、格子領域６５３により構成される行においては、格子領域６５３間の周期は、画素の短い辺６４８の長さＪより小さい又はその長さに等しい。格子領域６６３により構成される行においては、格子領域６６３の周期Ｇｘはまた、画素の短い辺６４８の長さＪより小さい又はその長さに等しい。従って、画素の各々についての光は、少なくとも１つの格子領域６５３及び少なくとも１つの格子領域６６３からの効果を得ることが可能である。一部の実施形態においては、特定の単独の画素単位における格子密度及び格子構造単位を固定する条件で、格子領域６５３の周期Ｐｘ及び格子領域６６３の周期Ｇｘは、画素の短い辺６４８の長さＪより小さい又はその長さに等しい必要はなく、故に、長さＪより大きいことも可能である。例えば、画素の短い辺に沿って周期的に配置される赤色画素単位、緑色画素単位及び青色画素単位を有する表示装置において、赤色画素単位領域については、１つの列における赤色画素は格子を有し、列状のすぐ次の左側（右側）の赤色画素は格子を有さない、又は他の種類の配列の格子を有する。
【００８６】
図４９を参照するに、一部の実施形態においては、格子領域６５３及び格子領域６６３により構成される列では、格子領域６５３の周期Ｐｙは、画素の長い辺６４７の長さＬより小さい又はそれに等しい。格子領域６６３により構成される列においては、格子領域６６３の周期Ｇｙは、画素の長い辺６４７の長さＬより小さい又はそれに等しい。従って、画素の各々についての光は、少なくとも１つの格子領域６５３及び少なくとも１つの格子領域６６３からの効果を得ることが可能である。一部の実施形態においては、特定の単独の画素単位における格子密度及び格子構造単位を固定する条件で、格子領域６５３の周期Ｐｙ又は格子領域６６３の周期Ｇｙは画素の短い辺６４７の長さＬより小さい又はそれに等しい必要はなく、故に、長さＬより大きいことが可能である。例えば、画素の長い辺に沿って、１つの行は格子であり、次のすぐ左側（右側）の行は格子を有さない、又は他の種類の配列の格子を有する。
【００８７】
図５０に示す実施形態は、格子領域６７３及び格子領域６８３により構成されるラインの長い軸が、画素の短い辺６６８及び画素の長い辺６６７と平行でない点で、図４９に示す実施形態とは異なる。実施形態においては、格子領域６７３及び互い違いに配置された格子領域６８３により構成されるラインの長い軸と画素の短い辺６６８との間の挟み角ｇは、０°より大きく且つ９０°より小さい。更に、格子領域６７３の格子軸及び格子領域６８３の格子軸は挟み角ｇに従う。互い違いに配置された格子領域６７３及び格子領域６８３により構成されるラインの周期において、格子領域６７３と格子領域６８３との間の周期ＦはＪ／ｃｏｓ（ｇ）より小さい又はそれに等しい。Ｊは、画素の短い辺６６８の長さである。格子領域６７３により構成されるラインの長い軸及び画素の短い辺６６８はそれらの間に挟み角９０−ｇを有する。格子領域６８３により構成されるラインの長い軸及び画素の短い辺６６８はそれらの間に挟み角９０−ｇを有する。格子領域６７３により構成されるライン及び格子領域６８３により構成されるラインにおいては、格子領域６７３間の周期Ｖ及び格子領域６８３間の周期Ｙはそれぞれ、Ｊ／ｃｏｓ（９０−ｇ）より小さい又はそれに等しい。この構造配置は、モアレの問題を解決するために、又は、存在する全体的な配置を変更することなく、表示装置の方向に対して回折要素の主回折方向を調節するために、用いられることが可能である。
【００８８】
図５０を参照するに、格子領域６７３の格子軸及び格子領域６８３の格子軸が全体的な配置により角度ｇだけ移動されるため、補償方向は角度ｇだけ移動する。この場合、角度ｇだけ回転しないように主回折方向を保つために、格子領域６７３及び格子領域６８３は、図５１に示すようにそれらの格子軸方向を変えることなく、形成されることが可能である。
【００８９】
格子領域の配置は、実際の要求に従って調節されることが可能である。図５２及び図５３を参照するに、格子領域は、対応する画素単位領域に従って配置される。例えば、同じ色又は同じ構造の画素単位領域における複数の格子領域であって、例えば、赤色、緑色及び青色画素を１つずつ有する単独の単位、又は赤色画素、緑色画素及び青色画素を複数個ずつ有する単独の単位は、同じ配置方法を有する。任意に、異なる複数の色又は異なる複数の構造の画素単位領域における格子領域であって、例えば、赤色、緑色及び青色画素を１つずつ有する単独の単位、又は赤色画素、緑色画素及び青色画素を複数個ずつ有する単独の単位は、異なる配置方法を有する。例えば、正面視で、ホワイト階調の有彩色は青色である。表示装置の正面視（観察角度Θ＝０）からのホワイト階調の色収差を補償するために、青色画素単位領域における格子密度は、赤色画素単位領域及び緑色画素単位領域における格子密度より高いことが可能である。図５４に示す一実施形態においては、同じ色の画素単位領域は、同じ格子領域により構成されるラインを有するように設計されている。更に、複数の画素において配置されるラインの位置は変更されることが可能である。従って、周期構造の格子において容易に生じる光学的なモアレの課題を回避することが可能である。図５５においては、格子領域により構成されるラインと画素の辺との間の挟み角であって、例えば、この実施形態における同じ挟み角ｇ１は、適切に調節されることが可能である。図５６を参照するに、この実施形態においては、上側画素に対応する格子領域により構成されるラインと、画素の辺とは、それらの間に同じ挟み角ｇ２を有する。下部上方画素に対応する格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に種々の挟み角ｇ３、ｇ４、ｇ５、ｇ６を有する。すべての画素は、その方法により実質的に同じ面積の複数の格子領域を有する。図５７を参照するに、格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に異なる挟み角を有することが可能である。図５８を参照するに、この実施形態においては、上方画素に対応する格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に同じ挟み角ｇ８を有する。下方画素に対応する格子領域により構成されるライン及び画素の辺は、それらの間に同じ挟み角ｇ９を有する。挟み角ｇ８及び挟み角ｇ９はそれぞれ、９０°より小さい又は大きい。図５９に示す実施形態は、図５４に示す実施形態の変形である。図５９に示す実施形態は、図５９においては、一部の格子領域がラインの長い軸から外されている点で、図５４に示す実施形態と異なる。その外されている度合いは、ライン間の周期における範囲に限定され、故に、同じ特性の画素、例えば、同じ色、同じＬＣモード等のそれぞれは、同じ面積の格子領域を等しく有する。各々の群のＲＧＢ画素は、それらの間に周期Λ１，．．．，Λｎを有する格子領域の格子配列を有する。一部の実施形態においては、互いに隣接する異なる群のＲＧＢ画素は、異なる格子配列を有するように設計されることが可能である。その設計は、ＲＧＢ画素間の周期及び格子の周期構造が再構成されることが可能である限り、調整されることが可能である。
【００９０】
格子領域及び画素の辺により構成されるラインは、モアレの問題を低減するために、それらの間で異なる挟み角を有するように、設計されることが可能である。
【００９１】
実施形態においては、一実験は、図３６に示す回折光学要素４６２（Ｓ１＝９μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｓ３＝９μｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１μｍ、Ｋ１＝Ｋ２＝２８μｍ、図２を参照）を有するＮ１０１Ｌ６−Ｌ０７型液晶表示装置を測定するようにＫｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＳ−２０００を用いる。８”ＴＮパネルの白状態及び黒状態が測定される。更に、８”ＴＮパネルのコントラスト値が演算される。この実施形態においては、Ｓ５＝１３μｍを固定し、格子領域間の周期、例えば、円の中心間で、ギャップ長＝２０μｍ（Ｓ４＝８）、２３μｍ（Ｓ４＝５）、２６μｍ（Ｓ４＝２）、２９μｍ（Ｓ４＝１）、３２μｍ（Ｓ４＝４）、３５μｍ（Ｓ４＝７）、３８μｍ（Ｓ４＝１０）、４１μｍ（Ｓ４＝１３）、４４μｍ（Ｓ４＝１６）、を調節する条件が用いられる。この実験結果については、表７に示す。
【００９２】
【表７】
回折光学要素の面積に対する格子領域の面積の比が、演算により得られる。例えば、一実施形態においては、格子領域間のギャップ長が２６μｍ乃至４１μｍであるとき、表示機器（ＴＮ型液晶表示装置を有する）の白状態における輝度又はコントラスト（（白状態の輝度／黒状態の輝度）に等しい）は、図６０に示すように、略線形関係を有する格子領域間のギャップ長の変化により、変化することが分かる。Ｓ５＋Ｋ２＝Ｓ４＋Ｋ１＝４１μｍの条件では、回折効率は実質的に対称的な結果を示し、故に、基準として用いることが可能であるため、構造変化が、回折効率の増加又は低下に略対応して想定される。図６０に示す結果から、格子領域（図２に示す構造を有する）間のギャップ長が１μｍだけ変化するとき、表示機器の回折効率は約２．３３％だけ変化し、故に、正規化輝度は２．３％だけ変化する。従って、全体的な傾斜回折効果の増加／減少については、格子領域間のギャップ長は、４１μｍから線形的に増加又は減少されることが可能である。同様に、コントラストは、同様の方法で変化されることが可能である。例えば、１０％だけ全体的な傾斜回折効果を増加させる（正規化輝度を低下させる）ためには、格子領域間のギャップ長は４１μｍから２．１μｍだけ縮められる必要がある。例えば、傾斜回折を１０％だけ増加させるためには、格子領域間のギャップ長は３８．９μｍである必要がある。傾斜回折を２０％だけ増加させるためには、格子領域間のギャップ長は３６．７μｍである必要がある、等である。それに対して、１０％だけ正規化輝度を増加（又は、傾斜回折効果を低下）させるためには、格子領域間のギャップ長は、４１μｍから２．１μｍだけ増加される必要がある。例えば、１０％だけ正規化輝度を増加させるためには、格子領域間のギャップ長は４３．１μｍである必要がある。２０％だけ正規化輝度を増加させるためには、格子領域間のギャップ長は４５．３μｍである必要がある、等である。
【００９３】
本明細書においては、例として、例示としての実施形態について詳述しているが、それらに限定されるものでないことが理解される必要がある。また、本明細書は、種々の変形、類似する構成及び方法を包含するように意図されていて、同時提出の特許請求の範囲において、そのような変形、類似する構成及び方法を網羅するように、広範に解釈される必要がある。
【符号の説明】
【００９４】
２ 回折光学要素
１０ 表示装置
３２ 回折光学要素
４３ 格子領域
４４ 回折格子
５３ 格子領域
５４ 回折格子
２１２ 回折光学要素
２２３ 格子領域
２２４ 回折格子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトモジュールと、第１基板、第２基板及び液晶層を有する液晶パネルと、を有する液晶表示装置であって、前記液晶層は前記第１基板と前記第２基板との間に備えられた、液晶表示装置；
前記第１基板上に備えられた第１偏光子；
前記第２基板と前記バックライトモジュールとの間に備えられた第２偏光子であって、前記第１偏光子の偏光方向及び前記第２偏光子の偏光方向は異なる方位角を有する、第２偏光子；並びに
前記第１偏光子の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する回折光学要素であって、前記第１回折格子の格子方向及び前記第２回折格子の格子方向は異なる方位角を有する、回折光学要素；
を有する表示機器。
【請求項２】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は４５±２０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項３】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１８０±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±２０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項４】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は０±２０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項５】
前記回折光学要素は第３回折格子を更に有し、前記第３回折格子の方位角は前記第１回折格子の方位角及び前記第２回折格子の方位角と異なる、請求項１に記載の表示機器。
【請求項６】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は４５±１５°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は０±１５°であり、前記第３回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±１５°である、請求項５に記載の表示機器。
【請求項７】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１２０±１０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は７５±１０°であり、前記第３回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１６５±１０°である、請求項５に記載の表示機器。
【請求項８】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、前記第３回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１８０±２０°である、請求項５に記載の表示機器。
【請求項９】
前記第１偏光子の前記偏光方向と前記第２偏光子の前記偏光方向との間の挟み角は９０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項１０】
前記第１偏光子の前記偏光方向の方位角は１３５°である、請求項２に記載の表示機器。
【請求項１１】
画像を表示する液晶表示装置であって、
バックライトモジュールと、
前記バックライトモジュールに備えられた液晶パネルであって、
第１基板、
前記第１基板に備えられた第１配向膜、
第２基板、
前記第２基板に備えられた第２配向膜であって、前記第１配向膜の配向方向及び前記第２配向膜の配向方向は異なる方位角を有する、第２配向膜、
前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に備えられた液晶層、並びに
前記液晶表示装置の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する回折光学要素であって、前記第１回折格子の格子方向の方位角は前記第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる、回折光学要素、
を有する、液晶パネルと、
を有する、液晶表示装置；
を有する表示機器。
【請求項１２】
液晶パネルであって、
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に備えられた液晶層であって、該液晶層は複数の液晶分子を有し、前記第１基板に隣接する前記液晶分子の少なくとも１つは第１液晶傾斜方向を有し、前記第２基板に隣接する前記液晶分子の少なくとも１つは第２液晶傾斜方向を有し、前記第１液晶傾斜方向の方位角は前記第２液晶傾斜方向の方位角とは異なる、液晶層と、
を有する、液晶パネル；並びに
前記液晶パネルの光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する、回折光学要素であって、前記第１回折格子の格子方向の方位角は前記第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる、回折光学要素；
を有する、画像を表示する液晶表示装置。
【請求項１３】
画層を表示する表示装置であって、該表示装置は複数の画素単位領域を有し、前記複数の画素単位領域の各々は、互いに隣接する、画素の長い辺及び画素の短い辺を有する、表示装置；並びに
前記表示装置の光出射側に備えられ、複数の第１格子領域及び複数の第２格子領域を有する回折光学要素であって、前記第１格子領域は第１回折格子を有し、前記第２回折格子は第２回折格子を有し、前記第１回折格子の方位角は前記第２回折格子の方位角とは異なる、回折光学要素；
を有する表示機器。
【請求項１４】
前記第１格子領域により構成されるラインの長い軸方向及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸方向は、前記画素の短い辺の方向と実質的に平行であり、
互い違いに配置された前記第１格子領域及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸方向は、前記画素の長い辺の方向に対して実質的に平行である、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１５】
前記第１格子領域により構成されるラインにおいて、前記第１格子領域の周期は、前記画素の短い辺の長さより小さく又は該長さに等しく、
前記第２格子領域により構成されるラインにおいて、前記第２格子領域の周期は、前記画素の短い辺の長さより小さい又は該長さに等しい、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１６】
前記第１格子領域により構成されるラインにおいて、前記第１格子領域の周期は、前記画素の長い辺の長さより小さく又は該長さに等しく、
前記第２格子領域により構成されるラインにおいて、前記第２格子領域の周期は、前記画素の長い辺の長さより小さい又は該長さに等しい、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１７】
互い違いに配置された前記第１格子領域及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸並びに前記画素の短い辺は、それらの間に挟み角Θを有し、前記挟み角Θは、互い違いに配置された前記第１格子領域及び前記第２格子領域により構成されるラインにおいて、０°より大きく且つ９０°より小さく、前記第１格子領域及び前記第２格子領域間の周期はＪ／ｃｏｓ（Θ）に等しく又は該Ｊ／ｃｏｓ（Θ）より小さく、ここで、Ｊは前記画素の短い辺の長さであり、
前記第１格子領域により構成されるラインの長い軸及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸は、前記画素の短い辺と挟み角９０−Θ°を有し、前記第１格子領域により構成される前記ライン及び前記第２格子領域により構成される前記ラインにおいて、前記第１格子領域と前記第２格子領域との間の周期はＪ／ｃｏｓ（９０−Θ）に等しい又は該Ｊ／ｃｏｓ（９０−Θ）より小さい、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１】
バックライトモジュールと、第１基板、第２基板及び液晶層を有する液晶パネルと、を有する液晶表示装置であって、前記液晶層は前記第１基板と前記第２基板との間に備えられた、液晶表示装置；
前記第１基板上に備えられた第１偏光子；
前記第２基板と前記バックライトモジュールとの間に備えられた第２偏光子であって、前記第１偏光子の偏光方向及び前記第２偏光子の偏光方向は異なる方位角を有する、第２偏光子；並びに
前記第１偏光子の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する回折光学要素であって、前記第１回折格子の格子方向及び前記第２回折格子の格子方向は異なる方位角を有する、回折光学要素；
を有する表示機器。
【請求項２】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は４５±２０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項３】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１８０±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±２０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項４】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は０±２０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項５】
前記回折光学要素は第３回折格子を更に有し、前記第３回折格子の方位角は前記第１回折格子の方位角及び前記第２回折格子の方位角と異なる、請求項１に記載の表示機器。
【請求項６】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は４５±１５°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は０±１５°であり、前記第３回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±１５°である、請求項５に記載の表示機器。
【請求項７】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１２０±１０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は７５±１０°であり、前記第３回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１６５±１０°である、請求項５に記載の表示機器。
【請求項８】
前記第１回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１３５±２０°であり、前記第２回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は９０±２０°であり、前記第３回折格子の前記格子方向から前記第１偏光子の前記偏光方向までの挟み角は１８０±２０°である、請求項５に記載の表示機器。
【請求項９】
前記第１偏光子の前記偏光方向と前記第２偏光子の前記偏光方向との間の挟み角は９０°である、請求項１に記載の表示機器。
【請求項１０】
前記第１偏光子の前記偏光方向の方位角は１３５°である、請求項２に記載の表示機器。
【請求項１１】
画像を表示する液晶表示装置であって、
バックライトモジュールと、
前記バックライトモジュールに備えられた液晶パネルであって、
第１基板、
前記第１基板に備えられた第１配向膜、
第２基板、
前記第２基板に備えられた第２配向膜であって、前記第１配向膜の配向方向及び前記第２配向膜の配向方向は異なる方位角を有する、第２配向膜、
前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に備えられた液晶層、並びに
前記液晶表示装置の光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する回折光学要素であって、前記第１回折格子の格子方向の方位角は前記第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる、回折光学要素、
を有する、液晶パネルと、
を有する、液晶表示装置；
を有する表示機器。
【請求項１２】
液晶パネルであって、
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に備えられた液晶層であって、該液晶層は複数の液晶分子を有し、前記第１基板に隣接する前記液晶分子の少なくとも１つは第１液晶傾斜方向を有し、前記第２基板に隣接する前記液晶分子の少なくとも１つは第２液晶傾斜方向を有し、前記第１液晶傾斜方向の方位角は前記第２液晶傾斜方向の方位角とは異なる、液晶層と、
を有する、液晶パネル；並びに
前記液晶パネルの光出射側に備えられ、第１回折格子及び第２回折格子を有する、回折光学要素であって、前記第１回折格子の格子方向の方位角は前記第２回折格子の格子方向の方位角とは異なる、回折光学要素；
を有する、画像を表示する液晶表示装置。
【請求項１３】
画層を表示する表示装置であって、該表示装置は複数の画素単位領域を有し、前記複数の画素単位領域の各々は、互いに隣接する、画素の長い辺及び画素の短い辺を有する、表示装置；並びに
前記表示装置の光出射側に備えられ、複数の第１格子領域及び複数の第２格子領域を有する回折光学要素であって、前記第１格子領域は第１回折格子を有し、前記第２回折格子は第２回折格子を有し、前記第１回折格子の方位角は前記第２回折格子の方位角とは異なる、回折光学要素；
を有する表示機器。
【請求項１４】
前記第１格子領域により構成されるラインの長い軸方向及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸方向は、前記画素の短い辺の方向と実質的に平行であり、
互い違いに配置された前記第１格子領域及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸方向は、前記画素の長い辺の方向に対して実質的に平行である、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１５】
前記第１格子領域により構成されるラインにおいて、前記第１格子領域の周期は、前記画素の短い辺の長さより小さく又は該長さに等しく、
前記第２格子領域により構成されるラインにおいて、前記第２格子領域の周期は、前記画素の短い辺の長さより小さい又は該長さに等しい、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１６】
前記第１格子領域により構成されるラインにおいて、前記第１格子領域の周期は、前記画素の長い辺の長さより小さく又は該長さに等しく、
前記第２格子領域により構成されるラインにおいて、前記第２格子領域の周期は、前記画素の長い辺の長さより小さい又は該長さに等しい、
請求項１３に記載の表示機器。
【請求項１７】
互い違いに配置された前記第１格子領域及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸並びに前記画素の短い辺は、それらの間に挟み角Θを有し、前記挟み角Θは、互い違いに配置された前記第１格子領域及び前記第２格子領域により構成されるラインにおいて、０°より大きく且つ９０°より小さく、前記第１格子領域及び前記第２格子領域間の周期はＪ／ｃｏｓ（Θ）に等しく又は該Ｊ／ｃｏｓ（Θ）より小さく、ここで、Ｊは前記画素の短い辺の長さであり、
前記第１格子領域により構成されるラインの長い軸及び前記第２格子領域により構成されるラインの長い軸は、前記画素の短い辺と挟み角９０−Θ°を有し、前記第１格子領域により構成される前記ライン及び前記第２格子領域により構成される前記ラインにおいて、前記第１格子領域と前記第２格子領域との間の周期はＪ／ｃｏｓ（９０−Θ）に等しい又は該Ｊ／ｃｏｓ（９０−Θ）より小さい、
請求項１３に記載の表示機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【公開番号】特開２０１２−２１５８７９（Ｐ２０１２−２１５８７９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−７８４８５（Ｐ２０１２−７８４８５）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（５０６４０９８３７）チ メイ コーポレーション (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７８４８５（Ｐ２０１２−７８４８５）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（５０６４０９８３７）チ メイ コーポレーション (6)
【Ｆターム（参考）】
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