(57)【要約】  情報表示装置（１０）は、光源（１１）と、光源（１１）からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板（１３）と、導光板（１３）に隣接して配置された液晶パネル（１６）とを備え、導光板（１３）の一方の主面と対向する対向面から外光が入射され、導光板（１３）は、透過と反射とを電気的に切り替え可能な調光ミラー（１９）を備え、光源（１１）からの光及び外光のうち少なくとも一方が導光板（１３）の一方の主面から出射して液晶パネル（１６）を通過し、文字又は画像が表示される。
2009122716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
２枚の基材の間に液晶を封入して構成された液晶パネルと、
前記光源と前記液晶パネルとの間の光路中に配置され、背面から背面光が入射するように構成された照明光選択部材とを備え、
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を反射させた光及び前記背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により前記液晶パネルの背面を照明することを特徴とする情報表示装置。
【請求項２】
前記液晶パネルは、前記光源からの光及び前記背面光に対して透明な部材から構成されることを特徴とする請求項１記載の情報表示装置。
【請求項３】
前記光源は、赤色光、緑色光及び青色光を独立して出射する少なくとも３つの光源を含み、
フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記３つの光源及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の情報表示装置。
【請求項４】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、
前記光源からの光を前記側面に沿って走査する光走査部をさらに備え、
前記制御部は、前記光源を連続発光させ、前記光源から出射する赤色光、緑色光及び青色光がそれぞれ前記導光板の別々の領域を走査するように前記光走査部を制御するとともに、前記赤色光、緑色光及び青色光が走査している領域に応じて前記液晶パネルを駆動することにより、フィールドシーケンシャル制御を行うことを特徴とする請求項３記載の情報表示装置。
【請求項５】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、前記背面光の透過と前記光源からの光の反射とを切り替え可能な調光ミラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項６】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、
前記調光ミラーは、前記導光板の前記一方の主面に対して所定の角度で傾けて配置されていることを特徴とする請求項５記載の情報表示装置。
【請求項７】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項８】
前記波長可変フィルタを透過した背景光を用いて、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記波長可変フィルタ及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の情報表示装置。
【請求項９】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、
前記照明光選択部材は、第１の偏光成分を透過し、前記第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分を反射する偏光反射シートを含み、
前記第２の偏光成分の方向は、前記光源から出射する光の偏光方向と一致することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１０】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、
前記照明光選択部材は、前記レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射する波長選択ミラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１１】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、
前記照明光選択部材は、偏光を保持したまま前記光源から出射した光を前記液晶パネルの背面に導き、
前記液晶パネルは、視聴側にのみ偏光板を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１２】
前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シートをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１３】
前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と偏向とを切り替え可能なプリズムシートをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１４】
前記プリズムシートは、
光の入射側及び光の出射側に配置され、面積が異なる第１及び第２の透明電極と、
前記第１及び第２の透明電極の間に配置され、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加することにより、屈折率が変化する電気光学結晶とを含み、
前記電気光学結晶は、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加したときに、厚み方向にテーパ状の屈折率変化領域を形成して入射光を偏向することを特徴とする請求項１３記載の情報表示装置。
【請求項１５】
前記照明光選択部材は、
前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板と、
前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に隣接して配置され、前記導光板によって導かれる前記光源からの光を反射させるとともに、前記背面光を透過させる反射シートとを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１６】
前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に、入射光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝が形成され、前記一方の主面に、出射光の一部を透過し且つ残りの光を前記導光板内に戻す半透過膜が形成されていることを特徴とする請求項１５記載の情報表示装置。
【請求項１７】
前記光源は、偏光を揃えて光を前記導光板に入射させ、
前記導光板は、前記側面から入射する光の偏光方向を保持するシート状の光導波路からなることを特徴とする請求項１５記載の情報表示装置。
【請求項１８】
前記導光板の光が入射する前記側面に対向する対向側面に配置される受光部と、
前記受光部の検出信号に応じて、前記光源及び前記液晶パネルのうちの少なくとも一方を制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１９】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記照明光選択部材へ伝送する光ファイバをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２０】
前記液晶パネルは、前記液晶パネルの出力面に対して垂直な方向から所定の角度だけ傾けて出力光を出射することを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２１】
前記液晶パネルは、入射側と出射側とにそれぞれ偏光板を備え、前記液晶パネルは、ノーマリーホワイトとなるように構成されていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２２】
前記液晶パネルは、赤外光を透過するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２３】
前記照明光選択ミラーは、外光を透過する窓部に隣接して配置され、前記背面光として前記外光を透過することを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２４】
透明無機ＥＬパネルと、
前記透明無機ＥＬパネルの背面に配置され、背面から背面光が入射するように構成された調光部材とを備え、
前記調光部材は、電圧を印加することにより、入射光の透過と反射とを切り替え可能な調光ミラー、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シート、及び、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする情報表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面光を利用可能な薄型の情報表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報表示装置は、大型化及び薄型化が促進され、小型の携帯型電子機器から、電子黒板や電子ポスター等の大型のデジタルサイネージ用ディスプレイまで、その用途を広げている。これらの情報表示装置には、あわせて低消費電力化が求められ、装置の光利用効率を改善する工夫の他、太陽光などの外光を利用するさまざまな工夫がなされている。【０００３】
このような情報表示装置として、周囲が暗いときには、バックライトにより画像表示を行い、外光が十分に明るいときには、視聴側からの前面光を外光として取り込んで照明を行う液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの液晶表示装置では、画像表示部の上部に可動式遮蔽板や液晶素子からなる採光窓部を設け、この採光窓部の光の透過率を電気的に制御すること等により、前面光の取り込み量を制御して良好な画像表示を維持しながら、消費電力の低減化を図っている。【０００４】
また、外光を利用する他の情報表示装置として、視聴側からの前面光の反射とバックライトとの両方を光源として利用する半透過型液晶表示装置があり、周囲の明るさに応じて、視聴側からの前面光の反射率及びバックライトの透過率の調整を行う例がある（例えば、特許文献３）。この液晶表示装置は、バックライトと液晶パネルとの間に液晶調光ガラスを挿入し、この液晶調光ガラスの透過率を調整することにより、良好な画像表示を維持しながら、消費電力の低減化を図っている。なお、このような液晶調光ガラスを利用した外光の取り込み量を変えることができる窓ガラスの提案もなされている。【０００５】
また、バックライトの無い透過型液晶パネルを窓ガラスに貼り付けて、背面からの外光を用いて画像を表示する例も示されている（例えば特許文献４）。この透過型液晶は、画像表示の他、透過光線を遮断するブラインドとしても利用可能としている。このような窓ガラスをディスプレイとして応用する例として、近年、例えば自動車等のフロントガラスに情報を映し出すヘッドアップディスプレイへの応用が期待されている。【０００６】
しかしながら、上記の従来の例によれば、窓ガラスをディスプレイとして用いる際に十分な性能が発揮できないという課題があった。例えば、特許文献１、２に記載の情報表示装置では、バックライトに十分な明るさの光源を用意できたとしても、視聴側からの前面光を取り込む採光窓部が画面の大きさに比べて小さいため、十分な光量が得られないという課題がある。【０００７】
また、特許文献３に記載の情報表示装置は、視聴側の前面光を利用するため、例えば住宅や自動車の窓に使用する場合に、室外が明るくても、視聴側の室内が暗ければ、外光を有効に利用することはできないという課題がある。【０００８】
加えて、特許文献１〜３に記載の情報表示装置は、表示パネルを透明にして所望の外光を取り込む通常の窓として利用するための構成については、例示も示唆もなされていない。【０００９】
また、特許文献４に記載の情報表示装置は、外光を利用して画像表示が行える他、通常の窓として利用でき、外光の調光も行えるが、外光が無いと使用できないという課題がある。
【特許文献１】特開２００６−３９２９８号公報
【特許文献２】特開平１０−６８９４８号公報
【特許文献３】特開２０００−１２２０８５号公報
【特許文献４】実開昭６１−１３８０８９号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、窓ガラスをディスプレイとして利用する構成において、背面から照射される外光を利用して消費電力を削減する情報表示装置を提供することである。
【００１１】
本発明の一局面に従う情報表示装置は、光源と、２枚の基材の間に液晶を封入して構成された液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネルとの間の光路中に配置され、背面から背面光が入射するように構成された照明光選択部材とを備え、前記照明光選択部材は、前記光源からの光を反射させた光及び前記背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により前記液晶パネルの背面を照明する。
【００１２】
上記の情報表示装置においては、照明光選択部材が光源からの光を反射させた光及び背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により液晶パネルの背面を照明しているので、背面から照射される外光を利用して消費電力を削減することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【図５】電気光学プリズムに電圧を印加しないときの電気光学プリズムの断面図である。
【図６】電気光学プリズムに電圧を印加したときの電気光学プリズムの断面図である。
【図７】調光液晶に電圧を印加しないときの調光液晶の断面図である。
【図８】調光液晶に電圧を印加したときの調光液晶の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の使用例を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置に適用可能な波長可変フィルタの構成を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置に適用可能な他の波長可変フィルタの構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の他の使用例を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態３にかかる情報表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置を搭載した車両の構造を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態４にかかる他の情報表示装置を搭載した車両の構造を示す模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態５にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図１９】図１８に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状等については正確な表示ではない場合がある。【００１５】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図１は、本発明の実施の形態１にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施の形態にかかる情報表示装置１０は、発光部が直線上に並ぶように配置された複数のＬＥＤ光源１１と、複数のＬＥＤ光源１１から出射される照明光１２を側面１３ａから入射し、一方の主面１３ｂから出射する導光板１３と、導光板１３から出射する出射光１７の出射角分布を所定の分布に整えるプリズムシート１４及び拡散シート１５と、液晶パネル１６と、複数のＬＥＤ光源１１、導光板１３の調光ミラー１９及び液晶パネル１６を制御する制御部９とを備えて構成されている。【００１７】
ここで、図２に示すように、導光板１３は、背面すなわち、主面１３ｂに対向する対向面１３ｃから背面光である外光１８を取り込めるように構成されており、照明光１２及び外光１８に対して透明であるように、例えば光学樹脂などを用いて作製されている。さらに、導光板１３は、照明光１２及び外光１８の光軸に対して所定の角度で配置された調光ミラー１９を内部に備えている。【００１８】
調光ミラー１９は、導光板１３の主面１３ｂに対して所定の角度で傾けて配置され、制御部９が所定の電圧を印加することにより、透明な状態（外光１８を透過する状態）と照明光１２を反射する状態とを切り替え可能なミラーである。調光ミラー１９は、例えば、透明電極である酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、イオン貯蔵層である酸化タングステン（ＷＯ３）、電解質層である酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、バッファ層であるアルミニウム（Ａｌ）、触媒層であるパラジウム（Ｐｄ）、及び調光ミラー層であるマグネシウム・ニッケル（Ｍｇ・Ｎｉ）系合金薄膜を積層して構成される。【００１９】
このように構成された調光ミラー１９では、鏡状態（照明光１２を反射する状態）でイオン貯蔵層（ＨｘＷＯ３）中に水素イオン（Ｈ＋）が蓄えられており、５ボルト程度の電圧を印加すると、この水素イオン（Ｈ＋）が調光ミラー層（金属状態のＭｇ−Ｎｉ合金）中に移動し、金属状態のＭｇ−Ｎｉ合金が水素化されて非金属状態になることにより、透明に変化する。また、極性を反転し、マイナス５ボルト程度の電圧を印加すると、水素イオンがイオン貯蔵層（ＷＯ３）中へ戻り、調光ミラー層は、元の鏡(金属)状態に戻る。これらの変化は、１０秒程度で完了し、一度変化した状態は、通電を切っても保たれる。【００２０】
液晶パネル１６は、透明電極１６ｇ、液晶層１６ｃ及びカラーフィルタ１６ｄを一対のガラス板１６ｅ、１６ｆで挟み、さらにその両側から偏光板１６ａ、１６ｂで挟んで構成されている。カラーフィルタ１６ｄには、赤色用、緑色用及び青色用の各フィルタ部分がマトリックス状に形成され、各フィルタ部分に対応する、透明電極１６ｇ、液晶層１６ｃ及びカラーフィルタ１６ｄの部分から画素１６ｈが構成される。【００２１】
次に、このように構成された本実施の形態１の情報表示装置１０の動作について具体的に説明する。【００２２】
まず、ＬＥＤ光源１１を用いて情報表示を行う場合の動作を説明する。図１及び図２に示すように、複数のＬＥＤ光源１１は、導光板１３の側面１３ａに沿って直線上に配置されているため、各ＬＥＤ光源１１から出射した照明光１２は、側面１３ａから導光板１３に均一に入射する。このとき、制御部９が調光ミラー１９を鏡状態にしておくと、導光板１３に入射した照明光１２は、主面１３ｂと調光ミラー１９との間で反射を繰り返しながら、導光板１３の内部を伝搬する。このとき、外光１８は、調光ミラー１９で反射されて、導光板１３を通過できない。【００２３】
ここで、主面１３ｂでの反射は、導光板１３と外部（空気）との屈折率差による全反射であり、導光板１３の屈折率を例えばアクリルと同じ１．４９とすると、臨界角は約４２°となる。主面１３ｂと調光ミラー１９との間で反射を繰り返しながら伝搬する照明光１２は、調光ミラー１９の傾斜により、調光ミラー１９で反射する度に進行方向が次第に主面１３ｂに対して垂直に近づいていくため、やがて臨界角を超えて主面１３ｂから出射光１７ａとして出射される。【００２４】
このとき、導光板１３の内部を伝搬する照明光１２は、主面１３ｂにおいて臨界角を超えると、直ちに出射するため、出射光１７ａは、主面１３ｂに対して傾斜した方向に指向性を持って出射される。次に、出射光１７ａの進行方向は、プリズムシート１４により導光板１３に対して略垂直な方向に変換され、その後、略垂直な方向に変換された光は、拡散シート１５により液晶パネル１６に対して垂直な角度を中心として所定の角度の広がりをもって入射するように拡散される。このようにして、均一に拡散された出射光１７が液晶パネル１６を通し、良好なカラー画像が表示される。【００２５】
また、調光ミラー１９は、導光板１３の主面１３ｂに対して所定の角度で傾けて配置されているので、導光板１３に発散光を入射させても、調光ミラー１９は、導光板１３の主面に対して傾いた方向に指向性の高い光を出射させることができる。また、この構成とプリズムシート１４を組み合わせると、所定の方向に指向性の高い出力光を表示可能な情報表示装置を実現できるので、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより省電力化が図れる。【００２６】
一方、制御部９がＬＥＤ光源１１を消灯し、調光ミラー１９を透明状態にすると、外光１８は、導光板１３を透過して主面１３ｂから出射光１７として出射する。この出射光１７は、プリズムシート１４を透過し、拡散シート１５により拡散される。このようにして、均一に拡散された出射光１７が液晶パネル１６を通して、カラー画像が表示される。【００２７】
以上に説明したように、本実施の形態の情報表示装置１０は、カラー画像の表示を行う際に、装置内部の光源であるＬＥＤ光源１１からの光と外光１８とを切り換えて用いることができるので、内部光源と外光とを切り替え可能な薄型の情報表示装置を実現できる。この情報表示装置１０を、例えば太陽光が取り込める窓部（例えば、窓又はガラス）に配置すると、昼間の外光が明るい時には、内部光源を使わずに情報表示が行えるため、消費電力を削減することができる。【００２８】
ここで、カラーフィルタ１６ｄは、赤外光を透過するカラーフィルタであることが好ましく、例えば、誘電体多層膜による干渉フィルタを用いるのが望ましい。このカラーフィルタは、屈折率の異なる膜を交互に積層した周期構造により構成した反射構造において、周期構造内の一部の膜厚を変えるなどの方法により、カラーフィルタの所定の領域ごとに周期構造を壊す欠陥層を設け、各領域の欠陥層に対応する波長の光がそれぞれの領域を透過するように構成したものである。【００２９】
従来から用いられる吸収型のカラーフィルタは、赤外光も吸収するのに対し、上記の干渉フィルタによるカラーフィルタは、赤外光を透過させることができる。これにより、調光ミラー１９を用いて外光を透過又は遮断することにより、外光に含まれる赤外光の量を調節して室内の温度調節を行うことができる。【００３０】
なお、本実施の形態では、出射光１７の出射角分布の調整をプリズムシート１４及び拡散シート１５を用いて行っているが、これらのシートを透明化可能なシートに置き換えることもできる。【００３１】
（実施の形態２）
図３及び図４は、本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図３は、本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図４は、図３に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。【００３２】
図３及び図４において、情報表示装置２０は、図１及び図２に示した情報表示装置１０と比べて、プリズムシート１４及び拡散シート１５の代わりに電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を用いていること、及び、液晶パネル１６の代わりに透明な液晶パネル２６を用いていることが異なり、それ以外の構成要素は同じである。【００３３】
ここで、電気光学プリズム２４は、制御部９が所定の電圧を印加することにより、透明なシートとプリズムシートとの機能を切り替えられるように構成され、調光液晶２５は、制御部９が所定の電圧を印加することにより、透明なシートと拡散シートとの機能を切り替えられるように構成されている。【００３４】
また、液晶パネル２６は、カラーフィルタを廃止し、透明電極１６ｇ及び液晶層１６ｃを一対のガラス板１６ｅ、１６ｆで挟み、さらにその両側から偏光板２６ａ、２６ｂで挟んで構成されている。透明電極１６ｇは、画素毎に所定のパターンで形成され、各パターンに対応する透明電極１６ｇ及び液晶層１６ｃの部分から画素２６ｈが構成される。さらに、偏光板２６ａ、２６ｂは、ノーマリーホワイトとなるように構成されており、電源オフの状態で透明となるように構成されている。それ以外の構成要素は、図１に示した液晶パネル１６と同じである。【００３５】
図５及び図６は、透過と屈折を電気的に切り替え可能な電気光学プリズム２４の一部を示す模式的な断面図であり、図５は、電気光学プリズム２４に電圧を印加しないときの電気光学プリズム２４の断面図であり、図６は、電気光学プリズム２４に電圧を印加したときの電気光学プリズム２４の断面図を示している。【００３６】
図５及び図６に示すように、電気光学プリズム２４は、楔状に形成された透明な電気光学結晶２４ａ及び三角形状に形成された透明な基材２４ｂが交互に配置され、全体として板状になるように構成され、電気光学結晶２４ａの両端にそれぞれ透明電極２４ｃ、２４ｄが形成されている。電気光学結晶２４ａは、例えば、カリウム（Ｋ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、及び酸素（Ｏ）から成るＫＴＮ結晶で構成され、電圧を印加すると、屈折率が変化する電気光学効果を有している。【００３７】
電気光学結晶２４ａの断面は、台形形状を有し、短辺となる図中の右辺に透明電極２４ｃが形成され、長辺となる図中の左辺に透明電極２４ｄが形成され、透明電極２４ｃの面積は、透明電極２４ｄとの面積と異なり、例えば、透明電極２４ｃの面積は、透明電極２４ｄの面積の１／４以下に設定されている。【００３８】
このように構成された電気光学プリズム２４では、電圧を印加していない状態で透明な電気光学結晶２４ａと、透明な基材２４ｂとの屈折率が一致するように構成されていると、図５に示すように、電気光学結晶２４ａと透明な基材２４ｂとの境界層が光学的に存在しない状態となり、電気光学プリズム２４に入射した光１８をそのまま透過させて透明なシートとして機能させることができる。【００３９】
一方、この電気光学プリズム２４に電圧を印加すると、図６に示すように、楔状の電気光学結晶２４ａの屈折率が変化して厚み方向にテーパ状の屈折率変化領域が形成され、電気光学結晶２４ａと透明な基材２４ｂとの境界で、主面１３ｂに対して傾斜した方向に指向性を持って入射される光１７ａを屈折して偏向するプリズムシートとして機能させることができる。【００４０】
上記の構成により、電気光学プリズム２４は、調光ミラー１９と液晶パネル２６との間に配置され、制御部９から所定の電圧を印加することにより、入射光の透過と偏向とを切り替え可能なプリズムシートとして機能することができる。【００４１】
図７及び図８は、透過と拡散とを電気的に切り替え可能な調光液晶２５の一部を示す模式的な断面図であり、図７は、調光液晶２５に電圧を印加しないときの調光液晶２５の断面図であり、図８は、調光液晶２５に電圧を印加したときの調光液晶２５の断面図を示している。【００４２】
図７及び図８に示すように、調光液晶２５は、スポンジのように多数の穴が開いた構造の透明なポリマーフィルム２５ａを一対の透明電極２５ｄで挟んで構成され、ポリマーフィルム２５ａの各穴に液晶カプセル２５ｃが配置され、液晶カプセル２５ｃの中には、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが封入されている。【００４３】
このように構成された調光液晶２５は、電圧を印加していない状態では、図７に示すように、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが液晶カプセル２５ｃの壁の曲面に沿って整列している。このとき、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが入射した光１７の進行方向に沿って並んでいないため、ポリマーフィルム２５ａとネマティック液晶の棒状分子２５ｂとの屈折率の違い、及び、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂの複屈折により、入射した光１７は屈折して光路が曲げられ、調光液晶２５は、入射した光１７を拡散することができる。【００４４】
一方、この調光液晶２５に電圧を印加すると、図８に示すように、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが電界方向に沿って整列する。このとき、ポリマーフィルム２５ａの屈折率とネマティック液晶の棒状分子２５ｂの常光線屈折率とが一致するように構成されていると、液晶カプセル２５ｃとポリマーフィルム２５ａとの境界層が光学的に存在しない状態となり、調光液晶２５は、入射した光１７をそのまま透過させることができる。【００４５】
上記の構成により、調光液晶２５は、調光ミラー１９と液晶パネル２６との間に配置され、制御部９から所定の電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シートとして機能することができる。【００４６】
以上説明したように、液晶パネル２６は、全体的に透明となるように構成され、電気光学プリズム２４、調光液晶２５、及び、調光ミラー１９は、電圧の印加の有無に応じて透明な状態に切り替えが可能であるので、情報表示装置２０は、透明な窓に切り替え可能な表示装置とすることができる。加えて、電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を透明とし、調光ミラー１９を鏡状態とすれば、情報表示装置２０は、鏡となり、一方、電気光学プリズム２４及び調光ミラー１９を透明とし、調光液晶２５を拡散状態にすると、情報表示装置２０は、スモークガラスとなることができる。【００４７】
このような情報表示装置２０は、外光１８を利用して情報表示をする場合は単色（例えば、黒色）の表示となるが、情報表示、透明、鏡、又はスモークの状態を、状況に合わせて瞬時に切り替えが可能なため、住宅用、あるいは自動車用の窓ガラスとして用いると、多くの有効な機能を発揮する。【００４８】
すなわち、従来の透明なガラスを通して外の景色を見る、という機能に加えて、情報を表示するディスプレイとして利用でき、また、鏡にすると、外光を反射して室内の温度上昇を防ぐ効果があるとともに、姿見としても利用でき、さらに、スモークとすると、外光を取り入れつつプライバシー保護が可能な窓となる。また、鏡状態及びスモーク状態の場合は、外光が室内に入射する光量を調節する調光可能な窓としても使用できる。【００４９】
また、本実施の形態では、ＬＥＤ光源１１として、例えば、赤色光、緑色光及び青色光を独立して出射する３種類のＬＥＤ光源を用い、制御部９が３色のＬＥＤ光源及び液晶パネル２６を制御することにより、赤色、緑色、青色のＬＥＤ光源を順次点灯させるとともに、それと同調させて液晶パネル２６を駆動するようにしてもよい。この場合、フィールドシーケンシャル方式のカラー画像表示を行うことができる。このような構成とすると、カラーフィルタを廃止した透明化が可能なディスプレイにおいても、内部光源を用いてカラー表示が可能となる。【００５０】
図９は、情報表示装置２０の使用例を示している。図９において、壁９０の全面に窓ガラス９１が配置され、窓ガラス９１の室内側に、調光ミラーを含む導光板１３、電気光学プリズム２４、調光液晶２５、及び液晶パネル２６からなる情報表示装置２０が配置されている。なお、この図において、内部光源であるＬＥＤ光源及び制御部の図示を省略している。【００５１】
図９に示す情報表示装置２０の使用例では、画面の領域ごとに表示形態を変えた状態を示している。ここで、領域９２は、透明な窓に設定され、領域９４は、鏡に設定され、領域９３は、外光１８の一部を反射して調光するとともに、外光１８の一部を室内に取り入れて拡散照明するように設定され、領域９５は、内部光源を用いてフィールドシーケンシャル制御によりカラー画像表示を行うように設定され、領域９６は、外光１８を利用して白黒の画像表示を行うように設定されている。例えば、領域９６には、晴れを表す画像１５と晴れのち曇りを表す画像１８とが表示され、天気予報が表示されている。【００５２】
このように本実施の形態の情報表示装置２０を用いると、窓ガラスに多くの機能を持たせることができる。また、制御部９から電圧が印加される領域を任意に選択できるように構成している場合、領域９２〜９６はそれぞれ、自由に大きさ及び位置を変更することができるため、状況に応じた様々な使い方ができる。【００５３】
なお、図９に示した構成では、領域９６のように、外光１８のみを利用して行う表示を白黒表示としたが、導光板１３の対向面１３ｃに、後述するように電圧を変えることにより透過波長を変えることができる波長可変フィルタを配置し、制御部９が液晶パネル２６の駆動に合わせて波長可変フィルタの透過する波長を制御するようにしてもよい。この場合、外光を利用したフィールドシーケンシャル制御が可能となり、外光を用いてカラー表示が可能となる。【００５４】
この波長可変フィルタとしては、例えば、一軸性結晶と偏光板とを交互に多段積層させたバンドパスフィルタであるリオフィルタ（Ｌｙｏｔ−ｆｉｌｔｅｒ）の原理を応用し、一軸性結晶を液晶セルで置き換えて透過波長を可変としたものが知られている。【００５５】
図１０は、例えば、特開２０００−２６７１２７号公報に開示されている、リオフィルタを応用した波長可変フィルタの概略構成図を示している。図１０に示すように、波長可変フィルタ７０は、ネマティック液晶を用いた電界制御複屈折セル（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  Ｃｅｌｌ：以下、ＥＣＢセルとする）７２ａ、７２ｂ、７２ｃと、偏光板７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄとが交互に配置された構造である。【００５６】
ここで、偏光板７１ａ、７１ｂ、７１ｃの透過軸は同じ方向となるように構成され、偏光板７１ｄの透過軸はそれと直交するように構成され、ＥＣＢセル７２ａ、７２ｂ、７２ｃの光軸は、偏光板７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの透過軸に対して角度が４５度となるように構成されている。この構成により、ＥＣＢセル７２ａと偏光板７１ａ、７１ｂとが平行ニコル液晶セルＣ１となり、ＥＣＢセル７２ｂと偏光板７１ｂ、７１ｃとが平行ニコル液晶セルＣ２となり、ＥＣＢセル７２ｃと偏光板７１ｃ、７１ｄとが直交ニコル液晶セルＣ３となる。【００５７】
なお、ＥＣＢセル７２ａ、７２ｂ、７２ｃは、各ＥＣＢセルの厚みを所定の比率に限定することにより、同一の電圧を印加した時に、リオフィルタの複屈折条件を満たすように構成されている。【００５８】
このように構成された波長可変フィルタ７０の平行ニコル液晶セルＣ１、Ｃ２、及び直交ニコル液晶セルＣ３に電圧を印加すると、各ＥＣＢセルの複屈折がリオフィルタの複屈折条件に適合し、所定の波長の光を透過するバンドパスフィルタとなる。また、この印加電圧を変えることにより、透過する波長を変えることができるので、入射した外光の中から、赤色、緑色、青色のいずれかの光を選択的に透過させることができる。【００５９】
また、上記の波長可変フィルタとして、液晶エタロン型の構成を用いた波長可変フィルタを使用してもよい。この波長可変フィルタは、反射型共振器が形成されるように、２つの部分透過ミラーを所定の間隔で配置した狭帯域波長フィルタであるエタロンを応用したものであり、２つの部分反射ミラーの間にネマティック液晶を充填し、電圧を印加して液晶の実質的屈折率を変化させて多重干渉をおこす波長をずらすことにより、透過する波長を変化させるものである。【００６０】
このような液晶エタロン型の波長可変フィルタは、特定波長を透過するフィルタとしてだけでなく、内部光源からの照明光、及び、可視光領域の外光を反射させるミラーとして用いることができる。したがって、この波長可変フィルタは、内部光源からの照明光を反射させることができるため、調光ミラー１９の代わりに用いることができる。【００６１】
このとき、この波長可変フィルタを、赤色光透過、可視光反射、緑色光透過、可視光反射、青色光透過、可視光反射の順で変化するように駆動し、可視光反射の時にそれぞれ赤色、緑色、青色のＬＥＤ光源を順に発光するように制御すると、外光と内部光源の両方を用いたフィールドシーケンシャル制御が可能になる。【００６２】
また、上記の部分反射ミラーを誘電体多層膜で構成し、この誘電体多層膜の間に電圧を印加することにより、屈折率が変化する電気光学結晶を用いて波長可変フィルタを構成することもできる。図１１は、電気光学結晶及び誘電体多層膜で構成した干渉フィルタ型の波長可変フィルタの構成の概略断面図を示している。【００６３】
図１１に示すように、波長可変フィルタ８０は、高屈折率材料（例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２））で構成された高屈折率層８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄと、低屈折率材料（例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２））で構成された低屈折率層８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄと、電圧を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶（例えば、ＫＴＮ結晶）８４とを積層して構成され、光の入射側と出射側とに透明電極８１ａ、８１ｂが形成されている。【００６４】
ここで、高屈折率層８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄと、低屈折率層８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄとはそれぞれ、物理膜厚に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長（例えば、５３５ｎｍ）の１／４に略等しくなるように構成され、電気光学結晶８４もこの光学膜厚がほぼ等しくなるように構成され、この構造により可視光波長帯（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光の存在が許されないフォトニックバンドギャップを形成している。【００６５】
このように構成された波長可変フィルタ８０の透明電極８１ａ、８１ｂに電圧を印加すると、電気光学結晶８４の屈折率が変化し、周期構造の一部を壊す欠陥層となるため、この反射帯域中に特定の波長の光のみを透過させるフォトニック結晶技術を応用した狭帯域波長フィルタとすることができる。このとき、波長可変フィルタ８０を透過する波長は、欠陥層である電気光学結晶８４の光学膜厚に応じたものとなるため、印加する電圧により、透過する波長を変化させることができる。したがって、このように構成しても、液晶エタロン型の波長可変フィルタと同様の効果があり、内部光源と外光とを同時に利用する構成を実現できる。【００６６】
また、このような波長可変フィルタを、所定の領域ごとに透過する波長が変わるように構成すると、ステンドガラスのように背景を透過しつつ部分的に着色した画像を表示することができる。例えば、車の運転手のように、眼の位置と情報表示装置との相対位置がある程度決まっている場合には、背景の中で通行人など注意喚起する部分のみ着色されて見えるように構成することもできる。【００６７】
また、本実施の形態の情報表示装置２０は、外光を取り入れる窓の他に、向こう側の状態を確認するために透明化したい用途に用いることもできる。図１２は、電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を用いて透明化できるように構成した情報表示装置２０を冷蔵庫の扉に用いた例を示している。【００６８】
図１２において、冷蔵庫１００の扉１０１には内部が確認できるように構成された窓１０２が形成され、この窓１０２に情報表示装置２０がはめ込まれている。情報表示装置２０は、通常は鏡、あるいは、情報の表示装置として利用できるように構成され、必要に応じて透明化可能であるとともに、透明化している時に、ランプ等の照明装置１０３により庫内を照明して内部を認識しやすいように構成されている。【００６９】
このように構成すると、冷蔵庫１００の中身を確認したいときに、即座に透明な状態に切り替えることができるので、扉１０１を開けずに庫内が確認できる。この結果、扉１０１を開ける回数が減るとともに、庫内の物を取り出す前に必要な物の位置が確認できるので、扉１０１を開けている時間を短縮することができる。これにより、冷蔵庫１００の消費電力を削減することができる。【００７０】
なお、図５及び図６に示した電気光学プリズム２４は、電源オフで透明になり、図７及び図８に示した調光液晶２５は、電源オンで透明となる構成としたが、透明となる状態はこの例に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、透明な状態で利用する時間が長い場合は、電源オフで透明となるように電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を構成すると、消費電力が削減できるので望ましい。このとき、液晶パネル２６もノーマリーホワイトとなるように構成し、電源オフの時に透明となるように構成することが望ましい。【００７１】
また、図１０及び図１１に示した波長可変フィルタを用いる実施形態は、電源オフの時に、鏡となるように構成できるので、通常、鏡として利用する用途にも適している。また、鏡と画像表示とを組み合わせると、例えば、全身を映す鏡に服装の画像を重ねて表示し、多くの服装の中から気に入ったものを選ぶような装置に応用することができる。【００７２】
また、上記の実施の形態では、光源をＬＥＤ光源としたが、これに限定されるものではなく、光源は、冷陰極管、あるいは、レーザ光源であってもよい。光源を冷陰極管とすることにより、さらに低コストの情報表示装置が実現できる。また、光源をレーザ光源とすると、内部光源を用いる状態において、色再現性のよい情報表示装置が実現できる。また、内部光源として、レーザ光を出射するレーザ光源を用い、調光ミラー１９として、レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射する反射膜からなる波長選択ミラーを用い、電圧を印加することなく、レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射するようにしてもよい。この場合、シースルー表示が可能な情報表示装置を実現できるので、自動車等のフロントガラスに様々な表示を行うヘッドアップディスプレイとして有用である。【００７３】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる情報表示装置の概略構成を示す断面図である。上記の各実施の形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いる構成としたが、本実施の形態の情報表示装置１１０は、透明無機ＥＬパネル１１１、調光ミラー１９及び調光液晶２５を組み合わせて構成している。透明無機ＥＬパネル１１１は、発光層１１１ｃ及び絶縁層１１１ｄを一対の透明電極１１１ｂ、１１１ｅで挟み、さらにその両側からカバー層１１１ａ及びガラス基板１１１ｆで挟んで構成されている。【００７４】
このように構成すると、例えば、調光ミラー１９を透明として外光１８ａを用いる場合には、部分的に調光液晶２５を制御することにより、透明な背景の中に白色（スモーク）の表示を行うことができる。これにより、外光１８のみで情報表示できるので、消費電力が削減できる。【００７５】
また、調光ミラー１９と透明無機ＥＬパネル１１１とを用いて、透明無機ＥＬパネル１１１で情報を表示している部分の背面に対向する調光ミラー１９の一部のみ鏡状態とすると、透明無機ＥＬパネル１１１による表示部分においては、背面からの外光１８ｂが反射されて遮断されるとともに、透明無機ＥＬパネル１１１の光は反射されて透明無機ＥＬパネル１１１へ再び戻るので、より高輝度でコントラストの高いＥＬ表示が可能となる。【００７６】
また、調光ミラー１９、調光液晶２５、及び透明無機ＥＬパネル１１１を透明にすると、外光１８ｃを透過させることができるので、透明な窓として情報表示装置１１０を利用することができる。【００７７】
また、調光ミラー１９、調光液晶２５、及び透明無機ＥＬパネル１１１を用いて表示を行うことにより、透明無機ＥＬパネル１１１の発光表示と、透明、スモーク、又は鏡の部分とを組み合わせて表示を行えるので、多彩な情報表示が可能となる。【００７８】
また、調光ミラー１９の代わりに、図１１に示した波長可変フィルタ等を用いると、背景の透過波長を選択できるので、背景に着色することができ、ステンドガラスのような背景の上に情報表示が可能となる。【００７９】
（実施の形態４）
図１４及び図１５は、本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図１４は、本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図１５は、図１４に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。なお、上記の実施の形態と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。【００８０】
図１４及び図１５に示すように、本実施の形態にかかる情報表示装置３０は、レーザ光源３１、ダイクロイックミラー３３、光ファイバ３４、集光レンズ３５、コリメートレンズ３６、複合プリズム３７、１／２波長板３８、導光棒３９、導光板４０、液晶パネル２６及び制御部９を備える。【００８１】
レーザ光源３１は、赤色レーザ光（以下、Ｒ光とする）を出射する赤色レーザ光源（以下、Ｒ光源とする）３１ａ、緑色レーザ光（以下、Ｇ光とする）を出射する緑色レーザ光源（以下、Ｇ光源とする）３１ｂ、及び、青色レーザ光（以下、Ｂ光とする）を出射する青色レーザ光源（以下、Ｂ光源とする）３１ｃの３つの光源から構成される。【００８２】
ダイクロイックミラー３３は、レーザ光源３１から出射するＲ光、Ｇ光及びＢ光をまとめてレーザ光３２として出射する。集光レンズ３５は、レーザ光３２を集光させて光ファイバ３４に入射させ、光ファイバ３４は、レーザ光３２をコリメートレンズ３６へ伝送する。コリメートレンズ３６は、光ファイバ３４から出射したレーザ光３２をコリメートする。【００８３】
複合プリズム３７は、レーザ光３２を２つの光束に偏光分離し、１／２波長板３８は、複合プリズム３７で偏光分離された２つの光束のうち、一方の光の偏光を９０度回転させる。導光棒３９は、レーザ光３２を線状の平行光に変換して出射する。導光板４０は、導光棒３９から出射したレーザ光３２を側面４０ａから入射し、一方の主面４０ｂから出射する。偏光反射シート４１は、導光板４０の主面４０ｂに対向する対向面４０ｃに隣接して配置され、特定の偏光成分を反射し、それと直交する方向の偏光成分は透過する。【００８４】
ここで、各光源３１ａ、３１ｂ、３１ｃには、コリメートレンズがそれぞれ含まれ、平行光が出射するように構成されている。Ｒ光源３１ａ及びＢ光源３１ｃには、例えば、波長６４０ｎｍ及び波長４４５ｎｍのＲ光及びＢ光を出射する高出力半導体レーザ、Ｇ光源３１ｂには、波長５３５ｎｍのＧ光を出射する半導体レーザ励起の高出力ＳＨＧレーザが用いられている。【００８５】
また、複合プリズム３７は、光が入射する面に対して略４５度傾斜した偏光ビームスプリッタ面３７ａ及び反射面３７ｂを備え、偏光ビームスプリッタ面３７ａは、Ｐ偏光を透過するとともに、Ｓ偏光を反射し、反射面３７ｂは、偏光ビームスプリッタ面３７ａで透過したＰ偏光の光を反射する。複合プリズム３７は、入射した光を偏光分離するとともに、９０°偏向して出射するように構成されている。【００８６】
また、導光棒３９には、光が出射する側面に対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝３９ａが形成され、導光棒３９は、入射した光を全反射により略９０°偏向するように構成されている。【００８７】
また、導光板４０の対向面４０ｃには、主面４０ｂに対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝４０ｄが形成され、導光板４０に入射した光を全反射により主面４０ｂに向けて偏向するように構成されている。さらに、主面４０ｂには、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の波長を含む狭い波長帯域の光のみを反射するように構成された反射膜が形成され、この反射膜は、偏向溝４０ｄの周期に合わせて透過率及び反射率を変化させることにより、偏向溝４０ｄで偏向されたレーザ光３２が主面４０ｂと対向面４０ｃの間で反射を繰り返しながら、均一に出射するように構成されている。【００８８】
また、液晶パネル２６は、実施の形態２で示した、カラーフィルタを廃止して透明となるように構成したものとほぼ同じ構造であるが、さらに、入射側の偏光板２６ｂを廃止している点が異なる。また、情報表示装置３０は、レーザ光源３１と液晶パネル２６とを制御する制御部９を備えており、フィールドシーケンシャル制御によりカラーフィルタが無くても、カラー表示が行えるように構成されている。【００８９】
このように構成された情報表示装置３０において、Ｒ光源３１ａ、Ｇ光源３１ｂ及びＢ光源３１ｃから出射したＲ光、Ｇ光及びＢ光は、光源ごとにコリメートされ、ダイクロイックミラー３３によりレーザ光３２としてまとめられる。レーザ光３２は、集光レンズ３５により集光されて光ファイバ３４に入射し、光ファイバ３４で伝送された後に、コリメートレンズ３６でコリメートされ、複合プリズム３７に入射する。【００９０】
複合プリズム３７に入射したレーザ光３２のうち、偏光ビームスプリッタ面３７ａでＳ偏光成分が反射し、偏光ビームスプリッタ面３７ａを透過したＰ偏光成分は、反射面３７ｂで反射し、それぞれ複合プリズム３７から出射する。複合プリズム３７から出射したＰ偏光成分の光は、１／２波長板３８で９０°偏光が回転し、複合プリズム３７から出射したＳ偏光成分と共に偏光方向が揃った状態で導光棒３９に入射し、偏光を保持したまま、複数の偏向溝３９ａにより導光板４０の側面４０ａに対して垂直に出射して導光板４０に入射する。【００９１】
導光板４０に入射したレーザ光３２は、対向面４０ｃに形成された偏向溝４０ｄにより反射され、主面４０ｂで一部が透過し、残りは反射される。このとき、偏光反射シート４１がレーザ光３２と同じ偏光成分を反射し、それと直交する方向の偏光成分を透過するように構成しておくと、レーザ光３２は、主面４０ｂと偏光反射シート４１の間で反射を繰り返しながら、主面４０ｂから均一に出射し、液晶パネル２６に偏光を保持したまま入射する。一方、外光１８は、レーザ光３２と直交する偏光成分が偏光反射シート４１を透過し、導光板４０を経由して液晶パネル２６に入射する。【００９２】
液晶パネル２６に入射したレーザ光３２は、液晶パネル２６により輝度変調されて出射し、フィールドシーケンシャル制御によりカラー画像が表示される。このとき、外光１８は、レーザ光３２と偏光が直交しており、液晶パネル２６による輝度変調の影響をほとんど受けずに透過する。【００９３】
以上のように構成すると、実施の形態２と同様に、内部光源であるレーザ光源３１を消灯しているときに、情報表示装置３０を透明とすることができる。さらに、本実施の形態では、レーザ光３２と外光１８とを同時に液晶パネル２６に導くことにより、透明な背景の上にカラー画像を浮かび上がらせることができる。また、情報表示装置３０から出射する出力光１７の指向性が高いので、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより省電力化が図れるとともに、拡散シートを用いていないため、低コスト化が図れる。【００９４】
また、本実施の形態では、レーザ光源３１を用いているため、ＬＥＤ光源及び冷陰極管を光源に用いる方法と比べて大きな利点を有する。【００９５】
まず、レーザ光の集光性を利用することにより光ファイバ３４が利用できるので、放熱機構が必要な発熱の大きいレーザ光源３１を、液晶パネル１６と分離して放熱しやすい場所に配置することができ、且つ、その場所から導光板４０まで光量ロスなく伝送することができる。これにより、光源部を除いた画像表示部を小さく且つ薄く構成することができるので、画像表示部のレイアウトの自由度が向上する。また、光源が十分に放熱できるので、低消費電力での動作が可能となる。【００９６】
また、略平行な光を導光板４０に入射させることができるため、偏光を揃えて導光板４０に入射させると、偏光を保持したままレーザ光３２を出射させることができる。これにより、液晶パネル２６の入射側の偏光板が不要になるため、低コスト化が図れる。さらに、電気―光変換効率が極めて高く、容易に３０％以上の効率が実現可能である。このような特長により、ＬＥＤ光源に比べ半分程度の消費電力での駆動が可能である。【００９７】
なお、本実施の形態では、導光板４０に平行光を入射させる構成としたが、導光板４０の厚み方向にレーザ光３２を集光して入射させるように構成してもよい。このとき、入射光の厚み方向の幅は、１μｍ程度にまでしぼることができるため、導光板４０の厚みとして数μｍから１０μｍの薄型のものを使用してもよく、１００μｍ前後のものを使用してもよい。このとき、導光板４０は、シート状の光導波路からなり、その側面４０ａから入射するレーザ光３２の偏光方向を保持する偏波保持導波路として形成してもよい。このように構成すると、非常に薄型で効率のよい情報表示装置が実現できる。【００９８】
また、光ファイバ３４を偏波保持ファイバとし、レーザ光源３１から偏光方向を揃えて出射するように構成してもよい。このように構成すると、複合プリズム３７及び１／２波長板３８を廃止できるので、さらに低コスト化が図れる。【００９９】
このような情報表示装置３０は、例えば、自動車等のフロントガラスに様々な情報を表示するヘッドアップディスプレイ用途に適している。図１６は、情報表示装置３０を搭載した車両の構造を示す模式図である。この図は、運転席と助手席との間で車両を上下に切断し、側面から運転席側を見た模式図を示している。なお、図１４及び図１５と同じ構成要素は同じ符号を付し説明を省略する。【０１００】
図１６に示す構成例において、情報表示装置３０は、レーザ光源３１が運転席５１の下部の放熱しやすい位置に配置され、車両下部全体で放熱できるように構成されており、光ファイバ３４により導光板４０に導かれるように構成されている。また、液晶パネル２６、導光板４０、及び偏光反射シート４１からなる画像表示部は、車両の窓５２に隣接して配置され、この画像表示部から出射する出力光５３は、液晶パネル２６の出力面に対して垂直な方向から所定の角度θで出力されるように構成され、運転席の運転者５１ａが視認しやすい角度で運転者５１ａの眼５１ｂに入射するように構成されている。さらに、制御部９を備え、車両内部及び車両外部のさまざまな情報を基に、液晶パネル２６及びレーザ光源３１などが制御部９により制御され、フィールドシーケンシャル制御によりカラー表示ができるように構成されている。【０１０１】
このように構成すると、車両の窓５２の内面にシースルーでカラー画像を表示することができるため、運転者５１ａが画像情報を確認する際に視点移動を小さくでき、安全に情報伝達ができる。また、出力光の指向性が高く、運転者の眼５１ｂの方向にのみ効率よく情報表示を行うこと、及び、レーザ光源３１を、太陽５５の光に照射されて温度が上昇する車両の窓５２付近から離れた放熱しやすい位置に配置することにより、レーザ光源３１の消費電力を削減することができる。これにより、小型及び薄型で視認性のよい低消費電力のヘッドアップディスプレイが実現できる。【０１０２】
また、図１７に示すようなリアプロジェクション型の構成としてもよい。図１７は、図１６に示した車両構造の変形例を示す模式図である。この図も、運転席と助手席との間で車両を上下に切断し、側面から運転席側を見た模式図を示している。【０１０３】
図１７において図１６に示した構造と異なる点は、導光板４０を廃止して、導光棒３９から出射したレーザ光３２を車両の窓５２の内面に密着して配置した偏光反射シート４１で反射させ、液晶パネル２６の背面に導くように構成している点のみである。なお、図１７において、図１４〜図１６と同じ構成要素は同じ符号を付している。このように構成しても、小型及び薄型で視認性のよい低消費電力のヘッドアップディスプレイが実現できる。さらに、この構成では、導光板を廃止しているのでより低コスト化も図れる。【０１０４】
なお、本実施の形態の情報表示装置３０において、偏光反射シート４１の代わりに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の波長を含む狭い波長帯域の光のみが反射するように構成された狭帯域反射シートを用いてもよい。このように構成しても、レーザ光３２を反射し、外光１８の大半を透過するので、同様の効果が得られる。【０１０５】
また、本実施の形態の情報表示装置３０において、偏光反射シート４１と液晶パネル２６との間、あるいは、液晶パネル２６の出射側（液晶パネル２６の視聴側）に、図７及び図８に示した調光液晶２５を調光シートとして挿入して、狭視野角と広視野角を切り替えるように構成してもよい。あるいは、偏光反射シート４１と液晶パネル２６との間、あるいは、液晶パネル２６の出射側（液晶パネル２６の視聴側）に、図５及び図６に示した電気光学プリズム２４をプリズムシートとして挿入して、視聴する方向を切り替えるように構成してもよい。【０１０６】
このように構成すると、運転者以外の乗員に対して情報表示を行うように切り替えることができる。また、偏光反射シート４１の代わりに、実施の形態２で示した調光ミラー１９を用いると、情報表示を行うときに外光を遮断できるため、コントラストの高い画像を表示することができる。【０１０７】
（実施の形態５）
図１８及び図１９は、本発明の実施の形態５にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図１８は、本発明の実施の形態５にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図１９は、図１８に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。なお、上記の実施の形態と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。【０１０８】
図１８及び図１９に示す情報表示装置６０は、実施の形態４で示した情報表示装置３０と同様にレーザ光源３１と、ダイクロイックミラー３３と、集光レンズ３５と、導光板４０と、偏光反射シート４１と、液晶パネル２６とを備えている。そして、光ファイバ３４の代わりに偏光を保存して光を伝送する偏波保持ファイバ６１を備え、偏波保持ファイバ６１と導光板４０の側面４０ａとの間に配置された光走査部６２及び分割光走査部６２ａと、導光板４０の側面４０ａと対向する側面に隣接して配置された受光素子６３と、レーザ光源３１、液晶パネル２６、光走査部６２及び分割光走査部６２ａを制御する制御部６４とをさらに備えている。【０１０９】
ここで、光源３１から出射する各レーザ光は、合波した時に偏光が揃うように構成されており、各偏波保持ファイバ６１は、各レーザ光の偏光を保持したまま、導光するように構成されている。なお、本実施形態では、全ての光ファイバは偏波保持ファイバ（以後、単に「ファイバ」という）とする。【０１１０】
また、光走査部６２は、例えば、電気光学効果を利用した誘電体導波路からなる光スイッチから構成され、導波路を挟む形で両側に例えば三角形形状の電極を有し、この電極に電圧を印加することにより、電極で挟まれた領域の屈折率を変化させて光を偏向させるプリズムとして機能するように構成されている。光走査部６２は、入射したレーザ光３２を所望の方向に偏向することにより、出射するファイバを切り替えるように構成されている。また、光走査部６２から出射した光は、いずれかのファイバを通って光走査部６２と同様の構造の分割光走査部６２ａに導かれ、さらに出射するファイバを切り替えるように構成されている。【０１１１】
また、制御部６４は、受光素子６３で検出した光量をもとに、レーザ光源３１、液晶パネル２６、光走査部６２及び分割光走査部６２ａを制御するように構成されている。具体的には、光走査部６２及び分割光走査部６２ａは、導光するファイバを時系列的に切り替えるように制御され、レーザ光源３１及び液晶パネル２６は、フィールドシーケンシャル制御を行うように制御される。なお、これらの制御は、制御部６４に接続されたそれぞれの配線６４ａ、６４ｂ、６４ｃを介して電気的に行なわれる。【０１１２】
また、図１８では図示を省略しているが、分割光走査部６２ａで分岐された光が導かれる偏波保持ファイバ６１の出射端には、図１９に示すように、偏波保持ファイバ６１から出射した光をコリメートするコリメートレンズ３６が設けられている。【０１１３】
このように構成された情報表示装置６０において、Ｒ光源３１ａ、Ｇ光源３１ｂ及びＢ光源３１ｃから偏光を揃えて出射したＲ光、Ｇ光及びＢ光は、レーザ光３２としてまとめられ、集光レンズ３５により集光されて偏波保持ファイバ６１に入射し、偏光を保持したまま光走査部６２に導かれる。【０１１４】
光走査部６２に導かれたレーザ光３２は、光走査部６２及び分割光走査部６２ａにより、導光する先のファイバが時系列的に切り替えられ、導光板４０への入射光が側面４０ａに沿って走査される。このとき、偏波保持ファイバ６１から出射したレーザ光３２は、コリメートレンズ３６により略平行な光となって導光板４０に入射するため、レーザ光３２は、側面４０ａに略垂直に伝搬し、ある瞬間において、導光板４０の主面４０ｂではライン状の領域が発光することとなる。このライン状の領域は、光走査部６２及び分割光走査部６２ａにより、図中のｙ方向に走査されるため、いわゆるバックライトスクロール動作となる。【０１１５】
このとき、制御部６４により、レーザ光源３１の各光源を順次点灯させて、各色のレーザ光を順々にフィールド単位で走査させ、その走査に合わせて液晶パネル２６の各色に対応する各画素の輝度調整を行うことにより、バックライトスクロールとフィールドシーケンシャル制御が同時に行われる。ここで、本実施の形態では、これらの制御を、受光素子６３の検出信号を参照して行うため、温度などの環境変化や経時変化などの影響を受けず、精度良く制御が行われる。【０１１６】
そして、実施の形態４と同様に、導光板４０から出射したレーザ光３２は、偏光が揃った状態で液晶パネル２６に入射し、偏光反射シート４１及び導光板４０を透過した外光１８は、レーザ光３２と直交する偏光の光となって液晶パネル２６に入射し、液晶パネル２６からの出力画像として、透明な背景の中にカラー画像が表示される。【０１１７】
このように構成された本実施の形態の情報表示装置６０では、透明なディスプレイにカラー画像が表示できるだけでなく、バックライトスクロールにより動画性能が向上する。また、導光板４０に入射する光量をモニタして補正を行うことができるため、輝度ムラ、色ムラの少ない高画質の画像を表示することができる。【０１１８】
なお、本実施の形態の情報表示装置６０では、バックライトスクロールの動作は、各レーザ光が一色ずつフィールド単位で順に走査する構成としたが、光走査部６２の内部に波長分離素子を配置してＲ光、Ｇ光、Ｂ光を分離し、それぞれが導光板４０の同じ領域に同時に入射しないようにして、独立して走査するように構成してもよい。例えば、Ｒ光の１本のライン、Ｇ光の１本のライン及びＢ光の１本のラインが互いに異なる画素上に配置されるように設定し、この３本のラインを１セットとしてフィールド単位で順次走査するフィールドシーケンシャル制御を行うようにしてもよい。このように構成すると、レーザ光源３１は、ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）で発光している状態、すなわち、連続発光すればよく、高速変調することは不要である。したがって、熱的に安定に動作させることができ、熱的な不安定性に起因してレーザ光の出力が変動するドループ特性などの課題が生じることもない。【０１１９】
なお、本発明の実施の形態１〜５に示した構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができる。また全ての構成はどのように組み合わせてもよく、それぞれ本発明固有の効果を発揮することは言うまでもない。【０１２０】
上記の実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る情報表示装置は、光源と、２枚の基材の間に液晶を封入して構成された液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネルとの間の光路中に配置され、背面から背面光が入射するように構成された照明光選択部材とを備え、前記照明光選択部材は、前記光源からの光を反射させた光及び前記背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により前記液晶パネルの背面を照明する。【０１２１】
この情報表示装置においては、装置に内蔵された光源と、背面光とのいずれか一方あるいは両方を用いて情報表示を行うことができるとともに、外光として背面光を背面全体から十分に取り込むことができるので、十分良好な情報表示を行うことができるとともに、情報表示を行わないときには、所定の明るさの外光を取り込んで調光可能な窓として使用できる。また、超薄型の情報表示装置を実現できるので、建物や車両の窓に通常の窓と同様に違和感なく取り付けることができる。例えば、この情報表示装置を太陽光が取り込める窓部に配置すると、昼間の外光が明るい時には、内部の光源を使わずに、外光である背面光を用いて情報表示が行えるため、消費電力を削減することができ、低消費電力の情報表示装置が実現できる。【０１２２】
前記液晶パネルは、前記光源からの光及び前記背面光に対して透明な部材から構成されることが好ましい。【０１２３】
この場合、液晶パネルは、カラーフィルタを含まず、光源からの光及び背面光に対して透明となるので、このような液晶パネルと、透明な照明光選択部材とを組み合わせると、外光を取り込む透明な窓と、情報を表示するディスプレイとを切り替え可能な透明な情報表示装置を実現できる。【０１２４】
前記光源は、赤色光、緑色光及び青色光を独立して出射する少なくとも３つの光源を含み、上記情報表示装置は、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記３つの光源及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることが好ましい。【０１２５】
この場合、カラーフィルタを含まない透明化が可能な情報表示装置において、内部の光源を用いてカラー画像を表示することができる。【０１２６】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、上記情報表示装置は、前記光源からの光を前記側面に沿って走査する光走査部をさらに備え、前記制御部は、前記光源を連続発光させ、前記光源から出射する赤色光、緑色光及び青色光がそれぞれ前記導光板の別々の領域を走査するように前記光走査部を制御するとともに、前記赤色光、緑色光及び青色光が走査している領域に応じて前記液晶パネルを駆動することにより、フィールドシーケンシャル制御を行うことが好ましい。【０１２７】
この場合、光源を高速変調することなく、フィールドシーケンシャル制御を行うことができるので、光源を熱的に安定に動作させることができ、光源にレーザ光源を用いた場合、熱的な不安定性に起因してレーザ光の出力が変動するドループ特性などの課題を回避することができる。【０１２８】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、前記背面光の透過と前記光源からの光の反射とを切り替え可能な調光ミラーを含むことが好ましい。【０１２９】
この場合、内部の光源を用いて情報を表示する場合には、外光を遮断できるため、コントラストの高い画像を表示することができる。また、情報を表示しないときには、透明な窓あるいは鏡とすることができ、鏡状態では、外光である背面光を反射して室内の温度上昇を防ぐ効果があるとともに、姿見としても利用できる。さらに、外光が室内に入射する光量を調節する調光可能な窓としても使用できる。【０１３０】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、前記調光ミラーは、前記導光板の前記一方の主面に対して所定の角度で傾けて配置されていることが好ましい。【０１３１】
この場合、導光板に発散光を入射させても、調光ミラーは、導光板の主面に対して傾いた方向に指向性の高い光を出射させることができる。また、この構成とプリズムシートを組み合わせると、所定の方向に指向性の高い出力光を表示可能な情報表示装置を実現できるので、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより省電力化が図れる。【０１３２】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタを含むことが好ましい。【０１３３】
この場合、ステンドガラスのように背景を透過しつつ、部分的に着色した画像を表示することができる。【０１３４】
上記情報表示装置は、前記波長可変フィルタを透過した背景光を用いて、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記波長可変フィルタ及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることが好ましい。【０１３５】
この場合、外光として背面光を利用したフィールドシーケンシャル制御が可能となり、外光を用いてカラー表示ができる。【０１３６】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、前記照明光選択部材は、第１の偏光成分を透過し、前記第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分を反射する偏光反射シートを含み、前記第２の偏光成分の方向は、前記光源から出射する光の偏光方向と一致することが好ましい。【０１３７】
この場合、内部の光源を用いて情報を表示する際に、外光のうち第１の偏光成分を背面光として透過させることができるため、透明な背景の上にカラー画像を浮かび上がらせることができる。このようなシースルー表示が可能な情報表示装置は、自動車等のフロントガラスに様々な表示を行うヘッドアップディスプレイとして有用である。【０１３８】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、前記照明光選択部材は、前記レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射する波長選択ミラーを含むことが好ましい。【０１３９】
この場合も、シースルー表示が可能な情報表示装置を実現できるので、自動車等のフロントガラスに様々な表示を行うヘッドアップディスプレイとして有用である。【０１４０】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、前記照明光選択部材は、偏光を保持したまま前記光源から出射した光を前記液晶パネルの背面に導き、前記液晶パネルは、視聴側にのみ偏光板を有することが好ましい。【０１４１】
この場合、液晶パネルの入射側の偏光板が不要になるため、低コスト化が図れる。【０１４２】
上記情報表示装置は、前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シートをさらに備えることが好ましい。【０１４３】
この場合、視野角の狭い画像と、視野角の広い画像とを切り替えることができるので、情報を表示しないときには、外光を取り入れつつ、プライバシー保護が可能な窓とすることができ、さらに、外光が室内に入射する光量を調節する調光可能な窓としても使用できる。【０１４４】
上記情報表示装置は、前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と偏向とを切り替え可能なプリズムシートをさらに備えることが好ましい。【０１４５】
この場合、情報表示装置から出射する出力光に指向性がある場合に、この出力光の出射方向を切り替えることができる。【０１４６】
前記プリズムシートは、光の入射側及び光の出射側に配置され、面積が異なる第１及び第２の透明電極と、前記第１及び第２の透明電極の間に配置され、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加することにより、屈折率が変化する電気光学結晶とを含み、前記電気光学結晶は、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加したときに、厚み方向にテーパ状の屈折率変化領域を形成して入射光を偏向することが好ましい。【０１４７】
この場合、瞬時に偏向方向の切り替えが可能なプリズムシートが実現できる。【０１４８】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板と、前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に隣接して配置され、前記導光板によって導かれる前記光源からの光を反射させるとともに、前記背面光を透過させる反射シートとを含むことが好ましい。【０１４９】
この場合、薄型の情報表示装置が実現できる。【０１５０】
前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に、入射光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝が形成され、前記一方の主面に、出射光の一部を透過し且つ残りの光を前記導光板内に戻す半透過膜が形成されていることが好ましい。【０１５１】
この場合、プリズムシートを用いなくても、導光板の主面に略垂直な出力光が得られるので、構成が簡略化でき、導光板もさらに薄型に構成できる。【０１５２】
前記光源は、偏光を揃えて光を前記導光板に入射させ、前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、前記導光板は、前記側面から入射する光の偏光方向を保持するシート状の光導波路からなることが好ましい。【０１５３】
この場合、非常に薄型で効率のよい情報表示装置が実現できる。【０１５４】
上記情報表示装置は、前記導光板の光が入射する前記側面に対向する対向側面に配置される受光部と、前記受光部の検出信号に応じて、前記光源及び前記液晶パネルのうちの少なくとも一方を制御する制御部とをさらに備えることが好ましい。【０１５５】
この場合、温度などの環境変化や経時変化などの影響を受けず、精度良くフィールドシーケンシャル制御を行うことができるので、輝度ムラ、色ムラの少ない高画質の画像を表示することができる。【０１５６】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、上記情報表示装置は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記照明光選択部材へ伝送する光ファイバをさらに備えることが好ましい。【０１５７】
この場合、放熱機構が必要な発熱の大きいレーザ光源を、液晶パネルと分離して放熱しやすい場所に配置することができ、且つ、その場所から照明光選択部材までレーザ光を光量ロスなく伝送することができるので、光源部を除いた画像表示部を小さく且つ薄く構成することができる。この結果、画像表示部のレイアウトの自由度が向上するとともに、レーザ光源が十分に放熱できるので、低消費電力で動作が可能となる。【０１５８】
前記液晶パネルは、前記液晶パネルの出力面に対して垂直な方向から所定の角度だけ傾けて出力光を出射することが好ましい。【０１５９】
この場合、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより、省電力化を図ることができるとともに、拡散シートが不要なため、低コスト化を図ることができる。【０１６０】
前記液晶パネルは、入射側と出射側とにそれぞれ偏光板を備え、前記液晶パネルは、ノーマリーホワイトとなるように構成されていることが好ましい。【０１６１】
この場合、通常、透明な状態で使用する窓に応用するときに、液晶パネルを電源オフの状態で透明とすることができるので、消費電力が削減できる。【０１６２】
前記液晶パネルは、赤外光を透過するカラーフィルタを含むことが好ましい。【０１６３】
この場合、例えば、カラーフィルタを誘電体多層膜から構成し、このカラーフィルタが赤外光を透過するので、外光に含まれる赤外光の量を照明光選択部材で調節し、室内の温度調節を行う情報表示装置を実現できる。【０１６４】
前記照明光選択ミラーは、外光を透過する窓部に隣接して配置され、前記背面光として前記外光を透過することが好ましい。【０１６５】
この場合、住宅などの窓又はガラス、自動車などの車両の窓又はガラスなどの窓部に設置可能な薄型の情報表示装置が実現できる。【０１６６】
本発明に係る他の情報表示装置は、透明無機ＥＬパネルと、前記透明無機ＥＬパネルの背面に配置され、背面から背面光が入射するように構成された調光部材とを備え、前記調光部材は、電圧を印加することにより、入射光の透過と反射とを切り替え可能な調光ミラー、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シート、及び、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタのうち少なくとも一つを含む。【０１６７】
この情報表示装置においては、外光として背面光を背面全体から十分に取り込むことができるので、外光を用いて表示することにより、消費電力を削減できるとともに、高輝度でコントラストの高い透明無機ＥＬパネルによる情報表示ができ、また、ステンドガラスのような背景の上に透明無機ＥＬパネルによる情報表示ができ、さらに、透明無機ＥＬパネルの発光表示と、透明、スモーク、又は鏡の部分とを組み合わせて表示を行えるので、多彩な情報表示が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明の情報表示装置は、透明な背景の中にカラー画像を表示するシースルー表示が可能であり、情報表示を行わないときには、透明、スモークガラス、鏡に切り替えることができ、また、所定の明るさの外光を取り込んで調光可能な窓として使用でき、色再現性に優れ、薄型、低消費電力、及び低コストの情報表示装置であるので、住居の窓や、車両などの移動用の乗り物などの窓に適用することができ有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2009122716.tif 000017
【図１６】
2009122716.tif 000018
【図１７】
2009122716.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
２枚の基材の間に液晶を封入して構成された液晶パネルと、
前記光源と前記液晶パネルとの間の光路中に配置され、背面から背面光が入射するように構成された照明光選択部材とを備え、
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を反射させた光及び前記背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により前記液晶パネルの背面を照明することを特徴とする情報表示装置。
【請求項２】
前記液晶パネルは、前記光源からの光及び前記背面光に対して透明な部材から構成されることを特徴とする請求項１記載の情報表示装置。
【請求項３】
前記光源は、赤色光、緑色光及び青色光を独立して出射する少なくとも３つの光源を含み、
フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記３つの光源及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の情報表示装置。
【請求項４】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、
前記光源からの光を前記側面に沿って走査する光走査部をさらに備え、
前記制御部は、前記光源を連続発光させ、前記光源から出射する赤色光、緑色光及び青色光がそれぞれ前記導光板の別々の領域を走査するように前記光走査部を制御するとともに、前記赤色光、緑色光及び青色光が走査している領域に応じて前記液晶パネルを駆動することにより、フィールドシーケンシャル制御を行うことを特徴とする請求項３記載の情報表示装置。
【請求項５】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、前記背面光の透過と前記光源からの光の反射とを切り替え可能な調光ミラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項６】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、
前記調光ミラーは、前記導光板の前記一方の主面に対して所定の角度で傾けて配置されていることを特徴とする請求項５記載の情報表示装置。
【請求項７】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項８】
前記波長可変フィルタを透過した背景光を用いて、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記波長可変フィルタ及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の情報表示装置。
【請求項９】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、
前記照明光選択部材は、第１の偏光成分を透過し、前記第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分を反射する偏光反射シートを含み、
前記第２の偏光成分の方向は、前記光源から出射する光の偏光方向と一致することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１０】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、
前記照明光選択部材は、前記レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射する波長選択ミラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１１】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、
前記照明光選択部材は、偏光を保持したまま前記光源から出射した光を前記液晶パネルの背面に導き、
前記液晶パネルは、視聴側にのみ偏光板を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１２】
前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シートをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１３】
前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と偏向とを切り替え可能なプリズムシートをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１４】
前記プリズムシートは、
光の入射側及び光の出射側に配置され、面積が異なる第１及び第２の透明電極と、
前記第１及び第２の透明電極の間に配置され、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加することにより、屈折率が変化する電気光学結晶とを含み、
前記電気光学結晶は、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加したときに、厚み方向にテーパ状の屈折率変化領域を形成して入射光を偏向することを特徴とする請求項１３記載の情報表示装置。
【請求項１５】
前記照明光選択部材は、
前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板と、
前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に隣接して配置され、前記導光板によって導かれる前記光源からの光を反射させるとともに、前記背面光を透過させる反射シートとを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１６】
前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に、入射光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝が形成され、前記一方の主面に、出射光の一部を透過し且つ残りの光を前記導光板内に戻す半透過膜が形成されていることを特徴とする請求項１５記載の情報表示装置。
【請求項１７】
前記光源は、偏光を揃えて光を前記導光板に入射させ、
前記導光板は、前記側面から入射する光の偏光方向を保持するシート状の光導波路からなることを特徴とする請求項１５記載の情報表示装置。
【請求項１８】
前記導光板の光が入射する前記側面に対向する対向側面に配置される受光部と、
前記受光部の検出信号に応じて、前記光源及び前記液晶パネルのうちの少なくとも一方を制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項１９】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記照明光選択部材へ伝送する光ファイバをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２０】
前記液晶パネルは、前記液晶パネルの出力面に対して垂直な方向から所定の角度だけ傾けて出力光を出射することを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２１】
前記液晶パネルは、入射側と出射側とにそれぞれ偏光板を備え、前記液晶パネルは、ノーマリーホワイトとなるように構成されていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２２】
前記液晶パネルは、赤外光を透過するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２３】
前記照明光選択部材は、外光を透過する窓部に隣接して配置され、前記背面光として前記外光を透過することを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の情報表示装置。
【請求項２４】
透明無機ＥＬパネルと、
前記透明無機ＥＬパネルの背面に配置され、背面から背面光が入射するように構成された調光部材とを備え、
前記調光部材は、電圧を印加することにより、入射光の透過と反射とを切り替え可能な調光ミラー、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シート、及び、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする情報表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面光を利用可能な薄型の情報表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報表示装置は、大型化及び薄型化が促進され、小型の携帯型電子機器から、電子黒板や電子ポスター等の大型のデジタルサイネージ用ディスプレイまで、その用途を広げている。これらの情報表示装置には、あわせて低消費電力化が求められ、装置の光利用効率を改善する工夫の他、太陽光などの外光を利用するさまざまな工夫がなされている。
【０００３】
このような情報表示装置として、周囲が暗いときには、バックライトにより画像表示を行い、外光が十分に明るいときには、視聴側からの前面光を外光として取り込んで照明を行う液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの液晶表示装置では、画像表示部の上部に可動式遮蔽板や液晶素子からなる採光窓部を設け、この採光窓部の光の透過率を電気的に制御すること等により、前面光の取り込み量を制御して良好な画像表示を維持しながら、消費電力の低減化を図っている。
【０００４】
また、外光を利用する他の情報表示装置として、視聴側からの前面光の反射とバックライトとの両方を光源として利用する半透過型液晶表示装置があり、周囲の明るさに応じて、視聴側からの前面光の反射率及びバックライトの透過率の調整を行う例がある（例えば、特許文献３）。この液晶表示装置は、バックライトと液晶パネルとの間に液晶調光ガラスを挿入し、この液晶調光ガラスの透過率を調整することにより、良好な画像表示を維持しながら、消費電力の低減化を図っている。なお、このような液晶調光ガラスを利用した外光の取り込み量を変えることができる窓ガラスの提案もなされている。
【０００５】
また、バックライトの無い透過型液晶パネルを窓ガラスに貼り付けて、背面からの外光を用いて画像を表示する例も示されている（例えば特許文献４）。この透過型液晶は、画像表示の他、透過光線を遮断するブラインドとしても利用可能としている。このような窓ガラスをディスプレイとして応用する例として、近年、例えば自動車等のフロントガラスに情報を映し出すヘッドアップディスプレイへの応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３９２９８号公報
【特許文献２】特開平１０−６８９４８号公報
【特許文献３】特開２０００−１２２０８５号公報
【特許文献４】実開昭６１−１３８０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来の例によれば、窓ガラスをディスプレイとして用いる際に十分な性能が発揮できないという課題があった。例えば、特許文献１、２に記載の情報表示装置では、バックライトに十分な明るさの光源を用意できたとしても、視聴側からの前面光を取り込む採光窓部が画面の大きさに比べて小さいため、十分な光量が得られないという課題がある。
【０００８】
また、特許文献３に記載の情報表示装置は、視聴側の前面光を利用するため、例えば住宅や自動車の窓に使用する場合に、室外が明るくても、視聴側の室内が暗ければ、外光を有効に利用することはできないという課題がある。
【０００９】
加えて、特許文献１〜３に記載の情報表示装置は、表示パネルを透明にして所望の外光を取り込む通常の窓として利用するための構成については、例示も示唆もなされていない。
【００１０】
また、特許文献４に記載の情報表示装置は、外光を利用して画像表示が行える他、通常の窓として利用でき、外光の調光も行えるが、外光が無いと使用できないという課題がある。
【００１１】
本発明の目的は、窓ガラスをディスプレイとして利用する構成において、背面から照射される外光を利用して消費電力を削減する情報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】
【００１２】
本発明の一局面に従う情報表示装置は、光源と、２枚の基材の間に液晶を封入して構成された液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネルとの間の光路中に配置され、背面から背面光が入射するように構成された照明光選択部材とを備え、前記照明光選択部材は、前記光源からの光を反射させた光及び前記背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により前記液晶パネルの背面を照明する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の情報表示装置においては、照明光選択部材が光源からの光を反射させた光及び背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により液晶パネルの背面を照明しているので、背面から照射される外光を利用して消費電力を削減することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【図５】電気光学プリズムに電圧を印加しないときの電気光学プリズムの断面図である。
【図６】電気光学プリズムに電圧を印加したときの電気光学プリズムの断面図である。
【図７】調光液晶に電圧を印加しないときの調光液晶の断面図である。
【図８】調光液晶に電圧を印加したときの調光液晶の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の使用例を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置に適用可能な波長可変フィルタの構成を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置に適用可能な他の波長可変フィルタの構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の他の使用例を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態３にかかる情報表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置を搭載した車両の構造を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態４にかかる他の情報表示装置を搭載した車両の構造を示す模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態５にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図である。
【図１９】図１８に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状等については正確な表示ではない場合がある。
【００１６】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図１は、本発明の実施の形態１にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施の形態にかかる情報表示装置１０は、発光部が直線上に並ぶように配置された複数のＬＥＤ光源１１と、複数のＬＥＤ光源１１から出射される照明光１２を側面１３ａから入射し、一方の主面１３ｂから出射する導光板１３と、導光板１３から出射する出射光１７の出射角分布を所定の分布に整えるプリズムシート１４及び拡散シート１５と、液晶パネル１６と、複数のＬＥＤ光源１１、導光板１３の調光ミラー１９及び液晶パネル１６を制御する制御部９とを備えて構成されている。
【００１８】
ここで、図２に示すように、導光板１３は、背面すなわち、主面１３ｂに対向する対向面１３ｃから背面光である外光１８を取り込めるように構成されており、照明光１２及び外光１８に対して透明であるように、例えば光学樹脂などを用いて作製されている。さらに、導光板１３は、照明光１２及び外光１８の光軸に対して所定の角度で配置された調光ミラー１９を内部に備えている。
【００１９】
調光ミラー１９は、導光板１３の主面１３ｂに対して所定の角度で傾けて配置され、制御部９が所定の電圧を印加することにより、透明な状態（外光１８を透過する状態）と照明光１２を反射する状態とを切り替え可能なミラーである。調光ミラー１９は、例えば、透明電極である酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、イオン貯蔵層である酸化タングステン（ＷＯ３）、電解質層である酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、バッファ層であるアルミニウム（Ａｌ）、触媒層であるパラジウム（Ｐｄ）、及び調光ミラー層であるマグネシウム・ニッケル（Ｍｇ・Ｎｉ）系合金薄膜を積層して構成される。
【００２０】
このように構成された調光ミラー１９では、鏡状態（照明光１２を反射する状態）でイオン貯蔵層（ＨｘＷＯ３）中に水素イオン（Ｈ＋）が蓄えられており、５ボルト程度の電圧を印加すると、この水素イオン（Ｈ＋）が調光ミラー層（金属状態のＭｇ−Ｎｉ合金）中に移動し、金属状態のＭｇ−Ｎｉ合金が水素化されて非金属状態になることにより、透明に変化する。また、極性を反転し、マイナス５ボルト程度の電圧を印加すると、水素イオンがイオン貯蔵層（ＷＯ３）中へ戻り、調光ミラー層は、元の鏡(金属)状態に戻る。これらの変化は、１０秒程度で完了し、一度変化した状態は、通電を切っても保たれる。
【００２１】
液晶パネル１６は、透明電極１６ｇ、液晶層１６ｃ及びカラーフィルタ１６ｄを一対のガラス板１６ｅ、１６ｆで挟み、さらにその両側から偏光板１６ａ、１６ｂで挟んで構成されている。カラーフィルタ１６ｄには、赤色用、緑色用及び青色用の各フィルタ部分がマトリックス状に形成され、各フィルタ部分に対応する、透明電極１６ｇ、液晶層１６ｃ及びカラーフィルタ１６ｄの部分から画素１６ｈが構成される。
【００２２】
次に、このように構成された本実施の形態１の情報表示装置１０の動作について具体的に説明する。
【００２３】
まず、ＬＥＤ光源１１を用いて情報表示を行う場合の動作を説明する。図１及び図２に示すように、複数のＬＥＤ光源１１は、導光板１３の側面１３ａに沿って直線上に配置されているため、各ＬＥＤ光源１１から出射した照明光１２は、側面１３ａから導光板１３に均一に入射する。このとき、制御部９が調光ミラー１９を鏡状態にしておくと、導光板１３に入射した照明光１２は、主面１３ｂと調光ミラー１９との間で反射を繰り返しながら、導光板１３の内部を伝搬する。このとき、外光１８は、調光ミラー１９で反射されて、導光板１３を通過できない。
【００２４】
ここで、主面１３ｂでの反射は、導光板１３と外部（空気）との屈折率差による全反射であり、導光板１３の屈折率を例えばアクリルと同じ１．４９とすると、臨界角は約４２°となる。主面１３ｂと調光ミラー１９との間で反射を繰り返しながら伝搬する照明光１２は、調光ミラー１９の傾斜により、調光ミラー１９で反射する度に進行方向が次第に主面１３ｂに対して垂直に近づいていくため、やがて臨界角を超えて主面１３ｂから出射光１７ａとして出射される。
【００２５】
このとき、導光板１３の内部を伝搬する照明光１２は、主面１３ｂにおいて臨界角を超えると、直ちに出射するため、出射光１７ａは、主面１３ｂに対して傾斜した方向に指向性を持って出射される。次に、出射光１７ａの進行方向は、プリズムシート１４により導光板１３に対して略垂直な方向に変換され、その後、略垂直な方向に変換された光は、拡散シート１５により液晶パネル１６に対して垂直な角度を中心として所定の角度の広がりをもって入射するように拡散される。このようにして、均一に拡散された出射光１７が液晶パネル１６を通し、良好なカラー画像が表示される。
【００２６】
また、調光ミラー１９は、導光板１３の主面１３ｂに対して所定の角度で傾けて配置されているので、導光板１３に発散光を入射させても、調光ミラー１９は、導光板１３の主面に対して傾いた方向に指向性の高い光を出射させることができる。また、この構成とプリズムシート１４を組み合わせると、所定の方向に指向性の高い出力光を表示可能な情報表示装置を実現できるので、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより省電力化が図れる。
【００２７】
一方、制御部９がＬＥＤ光源１１を消灯し、調光ミラー１９を透明状態にすると、外光１８は、導光板１３を透過して主面１３ｂから出射光１７として出射する。この出射光１７は、プリズムシート１４を透過し、拡散シート１５により拡散される。このようにして、均一に拡散された出射光１７が液晶パネル１６を通して、カラー画像が表示される。
【００２８】
以上に説明したように、本実施の形態の情報表示装置１０は、カラー画像の表示を行う際に、装置内部の光源であるＬＥＤ光源１１からの光と外光１８とを切り換えて用いることができるので、内部光源と外光とを切り替え可能な薄型の情報表示装置を実現できる。この情報表示装置１０を、例えば太陽光が取り込める窓部（例えば、窓又はガラス）に配置すると、昼間の外光が明るい時には、内部光源を使わずに情報表示が行えるため、消費電力を削減することができる。
【００２９】
ここで、カラーフィルタ１６ｄは、赤外光を透過するカラーフィルタであることが好ましく、例えば、誘電体多層膜による干渉フィルタを用いるのが望ましい。このカラーフィルタは、屈折率の異なる膜を交互に積層した周期構造により構成した反射構造において、周期構造内の一部の膜厚を変えるなどの方法により、カラーフィルタの所定の領域ごとに周期構造を壊す欠陥層を設け、各領域の欠陥層に対応する波長の光がそれぞれの領域を透過するように構成したものである。
【００３０】
従来から用いられる吸収型のカラーフィルタは、赤外光も吸収するのに対し、上記の干渉フィルタによるカラーフィルタは、赤外光を透過させることができる。これにより、調光ミラー１９を用いて外光を透過又は遮断することにより、外光に含まれる赤外光の量を調節して室内の温度調節を行うことができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、出射光１７の出射角分布の調整をプリズムシート１４及び拡散シート１５を用いて行っているが、これらのシートを透明化可能なシートに置き換えることもできる。
【００３２】
（実施の形態２）
図３及び図４は、本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図３は、本発明の実施の形態２にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図４は、図３に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。
【００３３】
図３及び図４において、情報表示装置２０は、図１及び図２に示した情報表示装置１０と比べて、プリズムシート１４及び拡散シート１５の代わりに電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を用いていること、及び、液晶パネル１６の代わりに透明な液晶パネル２６を用いていることが異なり、それ以外の構成要素は同じである。
【００３４】
ここで、電気光学プリズム２４は、制御部９が所定の電圧を印加することにより、透明なシートとプリズムシートとの機能を切り替えられるように構成され、調光液晶２５は、制御部９が所定の電圧を印加することにより、透明なシートと拡散シートとの機能を切り替えられるように構成されている。
【００３５】
また、液晶パネル２６は、カラーフィルタを廃止し、透明電極１６ｇ及び液晶層１６ｃを一対のガラス板１６ｅ、１６ｆで挟み、さらにその両側から偏光板２６ａ、２６ｂで挟んで構成されている。透明電極１６ｇは、画素毎に所定のパターンで形成され、各パターンに対応する透明電極１６ｇ及び液晶層１６ｃの部分から画素２６ｈが構成される。さらに、偏光板２６ａ、２６ｂは、ノーマリーホワイトとなるように構成されており、電源オフの状態で透明となるように構成されている。それ以外の構成要素は、図１に示した液晶パネル１６と同じである。
【００３６】
図５及び図６は、透過と屈折を電気的に切り替え可能な電気光学プリズム２４の一部を示す模式的な断面図であり、図５は、電気光学プリズム２４に電圧を印加しないときの電気光学プリズム２４の断面図であり、図６は、電気光学プリズム２４に電圧を印加したときの電気光学プリズム２４の断面図を示している。
【００３７】
図５及び図６に示すように、電気光学プリズム２４は、楔状に形成された透明な電気光学結晶２４ａ及び三角形状に形成された透明な基材２４ｂが交互に配置され、全体として板状になるように構成され、電気光学結晶２４ａの両端にそれぞれ透明電極２４ｃ、２４ｄが形成されている。電気光学結晶２４ａは、例えば、カリウム（Ｋ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、及び酸素（Ｏ）から成るＫＴＮ結晶で構成され、電圧を印加すると、屈折率が変化する電気光学効果を有している。
【００３８】
電気光学結晶２４ａの断面は、台形形状を有し、短辺となる図中の右辺に透明電極２４ｃが形成され、長辺となる図中の左辺に透明電極２４ｄが形成され、透明電極２４ｃの面積は、透明電極２４ｄとの面積と異なり、例えば、透明電極２４ｃの面積は、透明電極２４ｄの面積の１／４以下に設定されている。
【００３９】
このように構成された電気光学プリズム２４では、電圧を印加していない状態で透明な電気光学結晶２４ａと、透明な基材２４ｂとの屈折率が一致するように構成されていると、図５に示すように、電気光学結晶２４ａと透明な基材２４ｂとの境界層が光学的に存在しない状態となり、電気光学プリズム２４に入射した光１８をそのまま透過させて透明なシートとして機能させることができる。
【００４０】
一方、この電気光学プリズム２４に電圧を印加すると、図６に示すように、楔状の電気光学結晶２４ａの屈折率が変化して厚み方向にテーパ状の屈折率変化領域が形成され、電気光学結晶２４ａと透明な基材２４ｂとの境界で、主面１３ｂに対して傾斜した方向に指向性を持って入射される光１７ａを屈折して偏向するプリズムシートとして機能させることができる。
【００４１】
上記の構成により、電気光学プリズム２４は、調光ミラー１９と液晶パネル２６との間に配置され、制御部９から所定の電圧を印加することにより、入射光の透過と偏向とを切り替え可能なプリズムシートとして機能することができる。
【００４２】
図７及び図８は、透過と拡散とを電気的に切り替え可能な調光液晶２５の一部を示す模式的な断面図であり、図７は、調光液晶２５に電圧を印加しないときの調光液晶２５の断面図であり、図８は、調光液晶２５に電圧を印加したときの調光液晶２５の断面図を示している。
【００４３】
図７及び図８に示すように、調光液晶２５は、スポンジのように多数の穴が開いた構造の透明なポリマーフィルム２５ａを一対の透明電極２５ｄで挟んで構成され、ポリマーフィルム２５ａの各穴に液晶カプセル２５ｃが配置され、液晶カプセル２５ｃの中には、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが封入されている。
【００４４】
このように構成された調光液晶２５は、電圧を印加していない状態では、図７に示すように、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが液晶カプセル２５ｃの壁の曲面に沿って整列している。このとき、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが入射した光１７の進行方向に沿って並んでいないため、ポリマーフィルム２５ａとネマティック液晶の棒状分子２５ｂとの屈折率の違い、及び、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂの複屈折により、入射した光１７は屈折して光路が曲げられ、調光液晶２５は、入射した光１７を拡散することができる。
【００４５】
一方、この調光液晶２５に電圧を印加すると、図８に示すように、ネマティック液晶の棒状分子２５ｂが電界方向に沿って整列する。このとき、ポリマーフィルム２５ａの屈折率とネマティック液晶の棒状分子２５ｂの常光線屈折率とが一致するように構成されていると、液晶カプセル２５ｃとポリマーフィルム２５ａとの境界層が光学的に存在しない状態となり、調光液晶２５は、入射した光１７をそのまま透過させることができる。
【００４６】
上記の構成により、調光液晶２５は、調光ミラー１９と液晶パネル２６との間に配置され、制御部９から所定の電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シートとして機能することができる。
【００４７】
以上説明したように、液晶パネル２６は、全体的に透明となるように構成され、電気光学プリズム２４、調光液晶２５、及び、調光ミラー１９は、電圧の印加の有無に応じて透明な状態に切り替えが可能であるので、情報表示装置２０は、透明な窓に切り替え可能な表示装置とすることができる。加えて、電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を透明とし、調光ミラー１９を鏡状態とすれば、情報表示装置２０は、鏡となり、一方、電気光学プリズム２４及び調光ミラー１９を透明とし、調光液晶２５を拡散状態にすると、情報表示装置２０は、スモークガラスとなることができる。
【００４８】
このような情報表示装置２０は、外光１８を利用して情報表示をする場合は単色（例えば、黒色）の表示となるが、情報表示、透明、鏡、又はスモークの状態を、状況に合わせて瞬時に切り替えが可能なため、住宅用、あるいは自動車用の窓ガラスとして用いると、多くの有効な機能を発揮する。
【００４９】
すなわち、従来の透明なガラスを通して外の景色を見る、という機能に加えて、情報を表示するディスプレイとして利用でき、また、鏡にすると、外光を反射して室内の温度上昇を防ぐ効果があるとともに、姿見としても利用でき、さらに、スモークとすると、外光を取り入れつつプライバシー保護が可能な窓となる。また、鏡状態及びスモーク状態の場合は、外光が室内に入射する光量を調節する調光可能な窓としても使用できる。
【００５０】
また、本実施の形態では、ＬＥＤ光源１１として、例えば、赤色光、緑色光及び青色光を独立して出射する３種類のＬＥＤ光源を用い、制御部９が３色のＬＥＤ光源及び液晶パネル２６を制御することにより、赤色、緑色、青色のＬＥＤ光源を順次点灯させるとともに、それと同調させて液晶パネル２６を駆動するようにしてもよい。この場合、フィールドシーケンシャル方式のカラー画像表示を行うことができる。このような構成とすると、カラーフィルタを廃止した透明化が可能なディスプレイにおいても、内部光源を用いてカラー表示が可能となる。
【００５１】
図９は、情報表示装置２０の使用例を示している。図９において、壁９０の全面に窓ガラス９１が配置され、窓ガラス９１の室内側に、調光ミラーを含む導光板１３、電気光学プリズム２４、調光液晶２５、及び液晶パネル２６からなる情報表示装置２０が配置されている。なお、この図において、内部光源であるＬＥＤ光源及び制御部の図示を省略している。
【００５２】
図９に示す情報表示装置２０の使用例では、画面の領域ごとに表示形態を変えた状態を示している。ここで、領域９２は、透明な窓に設定され、領域９４は、鏡に設定され、領域９３は、外光１８の一部を反射して調光するとともに、外光１８の一部を室内に取り入れて拡散照明するように設定され、領域９５は、内部光源を用いてフィールドシーケンシャル制御によりカラー画像表示を行うように設定され、領域９６は、外光１８を利用して白黒の画像表示を行うように設定されている。例えば、領域９６には、晴れを表す画像１５と晴れのち曇りを表す画像１８とが表示され、天気予報が表示されている。
【００５３】
このように本実施の形態の情報表示装置２０を用いると、窓ガラスに多くの機能を持たせることができる。また、制御部９から電圧が印加される領域を任意に選択できるように構成している場合、領域９２〜９６はそれぞれ、自由に大きさ及び位置を変更することができるため、状況に応じた様々な使い方ができる。
【００５４】
なお、図９に示した構成では、領域９６のように、外光１８のみを利用して行う表示を白黒表示としたが、導光板１３の対向面１３ｃに、後述するように電圧を変えることにより透過波長を変えることができる波長可変フィルタを配置し、制御部９が液晶パネル２６の駆動に合わせて波長可変フィルタの透過する波長を制御するようにしてもよい。この場合、外光を利用したフィールドシーケンシャル制御が可能となり、外光を用いてカラー表示が可能となる。
【００５５】
この波長可変フィルタとしては、例えば、一軸性結晶と偏光板とを交互に多段積層させたバンドパスフィルタであるリオフィルタ（Ｌｙｏｔ−ｆｉｌｔｅｒ）の原理を応用し、一軸性結晶を液晶セルで置き換えて透過波長を可変としたものが知られている。
【００５６】
図１０は、例えば、特開２０００−２６７１２７号公報に開示されている、リオフィルタを応用した波長可変フィルタの概略構成図を示している。図１０に示すように、波長可変フィルタ７０は、ネマティック液晶を用いた電界制御複屈折セル（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  Ｃｅｌｌ：以下、ＥＣＢセルとする）７２ａ、７２ｂ、７２ｃと、偏光板７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄとが交互に配置された構造である。
【００５７】
ここで、偏光板７１ａ、７１ｂ、７１ｃの透過軸は同じ方向となるように構成され、偏光板７１ｄの透過軸はそれと直交するように構成され、ＥＣＢセル７２ａ、７２ｂ、７２ｃの光軸は、偏光板７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの透過軸に対して角度が４５度となるように構成されている。この構成により、ＥＣＢセル７２ａと偏光板７１ａ、７１ｂとが平行ニコル液晶セルＣ１となり、ＥＣＢセル７２ｂと偏光板７１ｂ、７１ｃとが平行ニコル液晶セルＣ２となり、ＥＣＢセル７２ｃと偏光板７１ｃ、７１ｄとが直交ニコル液晶セルＣ３となる。
【００５８】
なお、ＥＣＢセル７２ａ、７２ｂ、７２ｃは、各ＥＣＢセルの厚みを所定の比率に限定することにより、同一の電圧を印加した時に、リオフィルタの複屈折条件を満たすように構成されている。
【００５９】
このように構成された波長可変フィルタ７０の平行ニコル液晶セルＣ１、Ｃ２、及び直交ニコル液晶セルＣ３に電圧を印加すると、各ＥＣＢセルの複屈折がリオフィルタの複屈折条件に適合し、所定の波長の光を透過するバンドパスフィルタとなる。また、この印加電圧を変えることにより、透過する波長を変えることができるので、入射した外光の中から、赤色、緑色、青色のいずれかの光を選択的に透過させることができる。
【００６０】
また、上記の波長可変フィルタとして、液晶エタロン型の構成を用いた波長可変フィルタを使用してもよい。この波長可変フィルタは、反射型共振器が形成されるように、２つの部分透過ミラーを所定の間隔で配置した狭帯域波長フィルタであるエタロンを応用したものであり、２つの部分反射ミラーの間にネマティック液晶を充填し、電圧を印加して液晶の実質的屈折率を変化させて多重干渉をおこす波長をずらすことにより、透過する波長を変化させるものである。
【００６１】
このような液晶エタロン型の波長可変フィルタは、特定波長を透過するフィルタとしてだけでなく、内部光源からの照明光、及び、可視光領域の外光を反射させるミラーとして用いることができる。したがって、この波長可変フィルタは、内部光源からの照明光を反射させることができるため、調光ミラー１９の代わりに用いることができる。
【００６２】
このとき、この波長可変フィルタを、赤色光透過、可視光反射、緑色光透過、可視光反射、青色光透過、可視光反射の順で変化するように駆動し、可視光反射の時にそれぞれ赤色、緑色、青色のＬＥＤ光源を順に発光するように制御すると、外光と内部光源の両方を用いたフィールドシーケンシャル制御が可能になる。
【００６３】
また、上記の部分反射ミラーを誘電体多層膜で構成し、この誘電体多層膜の間に電圧を印加することにより、屈折率が変化する電気光学結晶を用いて波長可変フィルタを構成することもできる。図１１は、電気光学結晶及び誘電体多層膜で構成した干渉フィルタ型の波長可変フィルタの構成の概略断面図を示している。
【００６４】
図１１に示すように、波長可変フィルタ８０は、高屈折率材料（例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２））で構成された高屈折率層８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄと、低屈折率材料（例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２））で構成された低屈折率層８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄと、電圧を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶（例えば、ＫＴＮ結晶）８４とを積層して構成され、光の入射側と出射側とに透明電極８１ａ、８１ｂが形成されている。
【００６５】
ここで、高屈折率層８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄと、低屈折率層８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄとはそれぞれ、物理膜厚に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長（例えば、５３５ｎｍ）の１／４に略等しくなるように構成され、電気光学結晶８４もこの光学膜厚がほぼ等しくなるように構成され、この構造により可視光波長帯（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光の存在が許されないフォトニックバンドギャップを形成している。
【００６６】
このように構成された波長可変フィルタ８０の透明電極８１ａ、８１ｂに電圧を印加すると、電気光学結晶８４の屈折率が変化し、周期構造の一部を壊す欠陥層となるため、この反射帯域中に特定の波長の光のみを透過させるフォトニック結晶技術を応用した狭帯域波長フィルタとすることができる。このとき、波長可変フィルタ８０を透過する波長は、欠陥層である電気光学結晶８４の光学膜厚に応じたものとなるため、印加する電圧により、透過する波長を変化させることができる。したがって、このように構成しても、液晶エタロン型の波長可変フィルタと同様の効果があり、内部光源と外光とを同時に利用する構成を実現できる。
【００６７】
また、このような波長可変フィルタを、所定の領域ごとに透過する波長が変わるように構成すると、ステンドガラスのように背景を透過しつつ部分的に着色した画像を表示することができる。例えば、車の運転手のように、眼の位置と情報表示装置との相対位置がある程度決まっている場合には、背景の中で通行人など注意喚起する部分のみ着色されて見えるように構成することもできる。
【００６８】
また、本実施の形態の情報表示装置２０は、外光を取り入れる窓の他に、向こう側の状態を確認するために透明化したい用途に用いることもできる。図１２は、電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を用いて透明化できるように構成した情報表示装置２０を冷蔵庫の扉に用いた例を示している。
【００６９】
図１２において、冷蔵庫１００の扉１０１には内部が確認できるように構成された窓１０２が形成され、この窓１０２に情報表示装置２０がはめ込まれている。情報表示装置２０は、通常は鏡、あるいは、情報の表示装置として利用できるように構成され、必要に応じて透明化可能であるとともに、透明化している時に、ランプ等の照明装置１０３により庫内を照明して内部を認識しやすいように構成されている。
【００７０】
このように構成すると、冷蔵庫１００の中身を確認したいときに、即座に透明な状態に切り替えることができるので、扉１０１を開けずに庫内が確認できる。この結果、扉１０１を開ける回数が減るとともに、庫内の物を取り出す前に必要な物の位置が確認できるので、扉１０１を開けている時間を短縮することができる。これにより、冷蔵庫１００の消費電力を削減することができる。
【００７１】
なお、図５及び図６に示した電気光学プリズム２４は、電源オフで透明になり、図７及び図８に示した調光液晶２５は、電源オンで透明となる構成としたが、透明となる状態はこの例に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、透明な状態で利用する時間が長い場合は、電源オフで透明となるように電気光学プリズム２４及び調光液晶２５を構成すると、消費電力が削減できるので望ましい。このとき、液晶パネル２６もノーマリーホワイトとなるように構成し、電源オフの時に透明となるように構成することが望ましい。
【００７２】
また、図１０及び図１１に示した波長可変フィルタを用いる実施形態は、電源オフの時に、鏡となるように構成できるので、通常、鏡として利用する用途にも適している。また、鏡と画像表示とを組み合わせると、例えば、全身を映す鏡に服装の画像を重ねて表示し、多くの服装の中から気に入ったものを選ぶような装置に応用することができる。
【００７３】
また、上記の実施の形態では、光源をＬＥＤ光源としたが、これに限定されるものではなく、光源は、冷陰極管、あるいは、レーザ光源であってもよい。光源を冷陰極管とすることにより、さらに低コストの情報表示装置が実現できる。また、光源をレーザ光源とすると、内部光源を用いる状態において、色再現性のよい情報表示装置が実現できる。また、内部光源として、レーザ光を出射するレーザ光源を用い、調光ミラー１９として、レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射する反射膜からなる波長選択ミラーを用い、電圧を印加することなく、レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射するようにしてもよい。この場合、シースルー表示が可能な情報表示装置を実現できるので、自動車等のフロントガラスに様々な表示を行うヘッドアップディスプレイとして有用である。
【００７４】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる情報表示装置の概略構成を示す断面図である。上記の各実施の形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いる構成としたが、本実施の形態の情報表示装置１１０は、透明無機ＥＬパネル１１１、調光ミラー１９及び調光液晶２５を組み合わせて構成している。透明無機ＥＬパネル１１１は、発光層１１１ｃ及び絶縁層１１１ｄを一対の透明電極１１１ｂ、１１１ｅで挟み、さらにその両側からカバー層１１１ａ及びガラス基板１１１ｆで挟んで構成されている。
【００７５】
このように構成すると、例えば、調光ミラー１９を透明として外光１８ａを用いる場合には、部分的に調光液晶２５を制御することにより、透明な背景の中に白色（スモーク）の表示を行うことができる。これにより、外光１８のみで情報表示できるので、消費電力が削減できる。
【００７６】
また、調光ミラー１９と透明無機ＥＬパネル１１１とを用いて、透明無機ＥＬパネル１１１で情報を表示している部分の背面に対向する調光ミラー１９の一部のみ鏡状態とすると、透明無機ＥＬパネル１１１による表示部分においては、背面からの外光１８ｂが反射されて遮断されるとともに、透明無機ＥＬパネル１１１の光は反射されて透明無機ＥＬパネル１１１へ再び戻るので、より高輝度でコントラストの高いＥＬ表示が可能となる。
【００７７】
また、調光ミラー１９、調光液晶２５、及び透明無機ＥＬパネル１１１を透明にすると、外光１８ｃを透過させることができるので、透明な窓として情報表示装置１１０を利用することができる。
【００７８】
また、調光ミラー１９、調光液晶２５、及び透明無機ＥＬパネル１１１を用いて表示を行うことにより、透明無機ＥＬパネル１１１の発光表示と、透明、スモーク、又は鏡の部分とを組み合わせて表示を行えるので、多彩な情報表示が可能となる。
【００７９】
また、調光ミラー１９の代わりに、図１１に示した波長可変フィルタ等を用いると、背景の透過波長を選択できるので、背景に着色することができ、ステンドガラスのような背景の上に情報表示が可能となる。
【００８０】
（実施の形態４）
図１４及び図１５は、本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図１４は、本発明の実施の形態４にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図１５は、図１４に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。なお、上記の実施の形態と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００８１】
図１４及び図１５に示すように、本実施の形態にかかる情報表示装置３０は、レーザ光源３１、ダイクロイックミラー３３、光ファイバ３４、集光レンズ３５、コリメートレンズ３６、複合プリズム３７、１／２波長板３８、導光棒３９、導光板４０、液晶パネル２６及び制御部９を備える。
【００８２】
レーザ光源３１は、赤色レーザ光（以下、Ｒ光とする）を出射する赤色レーザ光源（以下、Ｒ光源とする）３１ａ、緑色レーザ光（以下、Ｇ光とする）を出射する緑色レーザ光源（以下、Ｇ光源とする）３１ｂ、及び、青色レーザ光（以下、Ｂ光とする）を出射する青色レーザ光源（以下、Ｂ光源とする）３１ｃの３つの光源から構成される。
【００８３】
ダイクロイックミラー３３は、レーザ光源３１から出射するＲ光、Ｇ光及びＢ光をまとめてレーザ光３２として出射する。集光レンズ３５は、レーザ光３２を集光させて光ファイバ３４に入射させ、光ファイバ３４は、レーザ光３２をコリメートレンズ３６へ伝送する。コリメートレンズ３６は、光ファイバ３４から出射したレーザ光３２をコリメートする。
【００８４】
複合プリズム３７は、レーザ光３２を２つの光束に偏光分離し、１／２波長板３８は、複合プリズム３７で偏光分離された２つの光束のうち、一方の光の偏光を９０度回転させる。導光棒３９は、レーザ光３２を線状の平行光に変換して出射する。導光板４０は、導光棒３９から出射したレーザ光３２を側面４０ａから入射し、一方の主面４０ｂから出射する。偏光反射シート４１は、導光板４０の主面４０ｂに対向する対向面４０ｃに隣接して配置され、特定の偏光成分を反射し、それと直交する方向の偏光成分は透過する。
【００８５】
ここで、各光源３１ａ、３１ｂ、３１ｃには、コリメートレンズがそれぞれ含まれ、平行光が出射するように構成されている。Ｒ光源３１ａ及びＢ光源３１ｃには、例えば、波長６４０ｎｍ及び波長４４５ｎｍのＲ光及びＢ光を出射する高出力半導体レーザ、Ｇ光源３１ｂには、波長５３５ｎｍのＧ光を出射する半導体レーザ励起の高出力ＳＨＧレーザが用いられている。
【００８６】
また、複合プリズム３７は、光が入射する面に対して略４５度傾斜した偏光ビームスプリッタ面３７ａ及び反射面３７ｂを備え、偏光ビームスプリッタ面３７ａは、Ｐ偏光を透過するとともに、Ｓ偏光を反射し、反射面３７ｂは、偏光ビームスプリッタ面３７ａで透過したＰ偏光の光を反射する。複合プリズム３７は、入射した光を偏光分離するとともに、９０°偏向して出射するように構成されている。
【００８７】
また、導光棒３９には、光が出射する側面に対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝３９ａが形成され、導光棒３９は、入射した光を全反射により略９０°偏向するように構成されている。
【００８８】
また、導光板４０の対向面４０ｃには、主面４０ｂに対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝４０ｄが形成され、導光板４０に入射した光を全反射により主面４０ｂに向けて偏向するように構成されている。さらに、主面４０ｂには、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の波長を含む狭い波長帯域の光のみを反射するように構成された反射膜が形成され、この反射膜は、偏向溝４０ｄの周期に合わせて透過率及び反射率を変化させることにより、偏向溝４０ｄで偏向されたレーザ光３２が主面４０ｂと対向面４０ｃの間で反射を繰り返しながら、均一に出射するように構成されている。
【００８９】
また、液晶パネル２６は、実施の形態２で示した、カラーフィルタを廃止して透明となるように構成したものとほぼ同じ構造であるが、さらに、入射側の偏光板２６ｂを廃止している点が異なる。また、情報表示装置３０は、レーザ光源３１と液晶パネル２６とを制御する制御部９を備えており、フィールドシーケンシャル制御によりカラーフィルタが無くても、カラー表示が行えるように構成されている。
【００９０】
このように構成された情報表示装置３０において、Ｒ光源３１ａ、Ｇ光源３１ｂ及びＢ光源３１ｃから出射したＲ光、Ｇ光及びＢ光は、光源ごとにコリメートされ、ダイクロイックミラー３３によりレーザ光３２としてまとめられる。レーザ光３２は、集光レンズ３５により集光されて光ファイバ３４に入射し、光ファイバ３４で伝送された後に、コリメートレンズ３６でコリメートされ、複合プリズム３７に入射する。
【００９１】
複合プリズム３７に入射したレーザ光３２のうち、偏光ビームスプリッタ面３７ａでＳ偏光成分が反射し、偏光ビームスプリッタ面３７ａを透過したＰ偏光成分は、反射面３７ｂで反射し、それぞれ複合プリズム３７から出射する。複合プリズム３７から出射したＰ偏光成分の光は、１／２波長板３８で９０°偏光が回転し、複合プリズム３７から出射したＳ偏光成分と共に偏光方向が揃った状態で導光棒３９に入射し、偏光を保持したまま、複数の偏向溝３９ａにより導光板４０の側面４０ａに対して垂直に出射して導光板４０に入射する。
【００９２】
導光板４０に入射したレーザ光３２は、対向面４０ｃに形成された偏向溝４０ｄにより反射され、主面４０ｂで一部が透過し、残りは反射される。このとき、偏光反射シート４１がレーザ光３２と同じ偏光成分を反射し、それと直交する方向の偏光成分を透過するように構成しておくと、レーザ光３２は、主面４０ｂと偏光反射シート４１の間で反射を繰り返しながら、主面４０ｂから均一に出射し、液晶パネル２６に偏光を保持したまま入射する。一方、外光１８は、レーザ光３２と直交する偏光成分が偏光反射シート４１を透過し、導光板４０を経由して液晶パネル２６に入射する。
【００９３】
液晶パネル２６に入射したレーザ光３２は、液晶パネル２６により輝度変調されて出射し、フィールドシーケンシャル制御によりカラー画像が表示される。このとき、外光１８は、レーザ光３２と偏光が直交しており、液晶パネル２６による輝度変調の影響をほとんど受けずに透過する。
【００９４】
以上のように構成すると、実施の形態２と同様に、内部光源であるレーザ光源３１を消灯しているときに、情報表示装置３０を透明とすることができる。さらに、本実施の形態では、レーザ光３２と外光１８とを同時に液晶パネル２６に導くことにより、透明な背景の上にカラー画像を浮かび上がらせることができる。また、情報表示装置３０から出射する出力光１７の指向性が高いので、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより省電力化が図れるとともに、拡散シートを用いていないため、低コスト化が図れる。
【００９５】
また、本実施の形態では、レーザ光源３１を用いているため、ＬＥＤ光源及び冷陰極管を光源に用いる方法と比べて大きな利点を有する。
【００９６】
まず、レーザ光の集光性を利用することにより光ファイバ３４が利用できるので、放熱機構が必要な発熱の大きいレーザ光源３１を、液晶パネル１６と分離して放熱しやすい場所に配置することができ、且つ、その場所から導光板４０まで光量ロスなく伝送することができる。これにより、光源部を除いた画像表示部を小さく且つ薄く構成することができるので、画像表示部のレイアウトの自由度が向上する。また、光源が十分に放熱できるので、低消費電力での動作が可能となる。
【００９７】
また、略平行な光を導光板４０に入射させることができるため、偏光を揃えて導光板４０に入射させると、偏光を保持したままレーザ光３２を出射させることができる。これにより、液晶パネル２６の入射側の偏光板が不要になるため、低コスト化が図れる。さらに、電気―光変換効率が極めて高く、容易に３０％以上の効率が実現可能である。このような特長により、ＬＥＤ光源に比べ半分程度の消費電力での駆動が可能である。
【００９８】
なお、本実施の形態では、導光板４０に平行光を入射させる構成としたが、導光板４０の厚み方向にレーザ光３２を集光して入射させるように構成してもよい。このとき、入射光の厚み方向の幅は、１μｍ程度にまでしぼることができるため、導光板４０の厚みとして数μｍから１０μｍの薄型のものを使用してもよく、１００μｍ前後のものを使用してもよい。このとき、導光板４０は、シート状の光導波路からなり、その側面４０ａから入射するレーザ光３２の偏光方向を保持する偏波保持導波路として形成してもよい。このように構成すると、非常に薄型で効率のよい情報表示装置が実現できる。
【００９９】
また、光ファイバ３４を偏波保持ファイバとし、レーザ光源３１から偏光方向を揃えて出射するように構成してもよい。このように構成すると、複合プリズム３７及び１／２波長板３８を廃止できるので、さらに低コスト化が図れる。
【０１００】
このような情報表示装置３０は、例えば、自動車等のフロントガラスに様々な情報を表示するヘッドアップディスプレイ用途に適している。図１６は、情報表示装置３０を搭載した車両の構造を示す模式図である。この図は、運転席と助手席との間で車両を上下に切断し、側面から運転席側を見た模式図を示している。なお、図１４及び図１５と同じ構成要素は同じ符号を付し説明を省略する。
【０１０１】
図１６に示す構成例において、情報表示装置３０は、レーザ光源３１が運転席５１の下部の放熱しやすい位置に配置され、車両下部全体で放熱できるように構成されており、光ファイバ３４により導光板４０に導かれるように構成されている。また、液晶パネル２６、導光板４０、及び偏光反射シート４１からなる画像表示部は、車両の窓５２に隣接して配置され、この画像表示部から出射する出力光５３は、液晶パネル２６の出力面に対して垂直な方向から所定の角度θで出力されるように構成され、運転席の運転者５１ａが視認しやすい角度で運転者５１ａの眼５１ｂに入射するように構成されている。さらに、制御部９を備え、車両内部及び車両外部のさまざまな情報を基に、液晶パネル２６及びレーザ光源３１などが制御部９により制御され、フィールドシーケンシャル制御によりカラー表示ができるように構成されている。
【０１０２】
このように構成すると、車両の窓５２の内面にシースルーでカラー画像を表示することができるため、運転者５１ａが画像情報を確認する際に視点移動を小さくでき、安全に情報伝達ができる。また、出力光の指向性が高く、運転者の眼５１ｂの方向にのみ効率よく情報表示を行うこと、及び、レーザ光源３１を、太陽５５の光に照射されて温度が上昇する車両の窓５２付近から離れた放熱しやすい位置に配置することにより、レーザ光源３１の消費電力を削減することができる。これにより、小型及び薄型で視認性のよい低消費電力のヘッドアップディスプレイが実現できる。
【０１０３】
また、図１７に示すようなリアプロジェクション型の構成としてもよい。図１７は、図１６に示した車両構造の変形例を示す模式図である。この図も、運転席と助手席との間で車両を上下に切断し、側面から運転席側を見た模式図を示している。
【０１０４】
図１７において図１６に示した構造と異なる点は、導光板４０を廃止して、導光棒３９から出射したレーザ光３２を車両の窓５２の内面に密着して配置した偏光反射シート４１で反射させ、液晶パネル２６の背面に導くように構成している点のみである。なお、図１７において、図１４〜図１６と同じ構成要素は同じ符号を付している。このように構成しても、小型及び薄型で視認性のよい低消費電力のヘッドアップディスプレイが実現できる。さらに、この構成では、導光板を廃止しているのでより低コスト化も図れる。
【０１０５】
なお、本実施の形態の情報表示装置３０において、偏光反射シート４１の代わりに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の波長を含む狭い波長帯域の光のみが反射するように構成された狭帯域反射シートを用いてもよい。このように構成しても、レーザ光３２を反射し、外光１８の大半を透過するので、同様の効果が得られる。
【０１０６】
また、本実施の形態の情報表示装置３０において、偏光反射シート４１と液晶パネル２６との間、あるいは、液晶パネル２６の出射側（液晶パネル２６の視聴側）に、図７及び図８に示した調光液晶２５を調光シートとして挿入して、狭視野角と広視野角を切り替えるように構成してもよい。あるいは、偏光反射シート４１と液晶パネル２６との間、あるいは、液晶パネル２６の出射側（液晶パネル２６の視聴側）に、図５及び図６に示した電気光学プリズム２４をプリズムシートとして挿入して、視聴する方向を切り替えるように構成してもよい。
【０１０７】
このように構成すると、運転者以外の乗員に対して情報表示を行うように切り替えることができる。また、偏光反射シート４１の代わりに、実施の形態２で示した調光ミラー１９を用いると、情報表示を行うときに外光を遮断できるため、コントラストの高い画像を表示することができる。
【０１０８】
（実施の形態５）
図１８及び図１９は、本発明の実施の形態５にかかる情報表示装置の概略構成を示す図であり、図１８は、本発明の実施の形態５にかかる情報表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図１９は、図１８に示す情報表示装置における主要部分のｘｚ面内の断面図である。なお、上記の実施の形態と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１０９】
図１８及び図１９に示す情報表示装置６０は、実施の形態４で示した情報表示装置３０と同様にレーザ光源３１と、ダイクロイックミラー３３と、集光レンズ３５と、導光板４０と、偏光反射シート４１と、液晶パネル２６とを備えている。そして、光ファイバ３４の代わりに偏光を保存して光を伝送する偏波保持ファイバ６１を備え、偏波保持ファイバ６１と導光板４０の側面４０ａとの間に配置された光走査部６２及び分割光走査部６２ａと、導光板４０の側面４０ａと対向する側面に隣接して配置された受光素子６３と、レーザ光源３１、液晶パネル２６、光走査部６２及び分割光走査部６２ａを制御する制御部６４とをさらに備えている。
【０１１０】
ここで、光源３１から出射する各レーザ光は、合波した時に偏光が揃うように構成されており、各偏波保持ファイバ６１は、各レーザ光の偏光を保持したまま、導光するように構成されている。なお、本実施形態では、全ての光ファイバは偏波保持ファイバ（以後、単に「ファイバ」という）とする。
【０１１１】
また、光走査部６２は、例えば、電気光学効果を利用した誘電体導波路からなる光スイッチから構成され、導波路を挟む形で両側に例えば三角形形状の電極を有し、この電極に電圧を印加することにより、電極で挟まれた領域の屈折率を変化させて光を偏向させるプリズムとして機能するように構成されている。光走査部６２は、入射したレーザ光３２を所望の方向に偏向することにより、出射するファイバを切り替えるように構成されている。また、光走査部６２から出射した光は、いずれかのファイバを通って光走査部６２と同様の構造の分割光走査部６２ａに導かれ、さらに出射するファイバを切り替えるように構成されている。
【０１１２】
また、制御部６４は、受光素子６３で検出した光量をもとに、レーザ光源３１、液晶パネル２６、光走査部６２及び分割光走査部６２ａを制御するように構成されている。具体的には、光走査部６２及び分割光走査部６２ａは、導光するファイバを時系列的に切り替えるように制御され、レーザ光源３１及び液晶パネル２６は、フィールドシーケンシャル制御を行うように制御される。なお、これらの制御は、制御部６４に接続されたそれぞれの配線６４ａ、６４ｂ、６４ｃを介して電気的に行なわれる。
【０１１３】
また、図１８では図示を省略しているが、分割光走査部６２ａで分岐された光が導かれる偏波保持ファイバ６１の出射端には、図１９に示すように、偏波保持ファイバ６１から出射した光をコリメートするコリメートレンズ３６が設けられている。
【０１１４】
このように構成された情報表示装置６０において、Ｒ光源３１ａ、Ｇ光源３１ｂ及びＢ光源３１ｃから偏光を揃えて出射したＲ光、Ｇ光及びＢ光は、レーザ光３２としてまとめられ、集光レンズ３５により集光されて偏波保持ファイバ６１に入射し、偏光を保持したまま光走査部６２に導かれる。
【０１１５】
光走査部６２に導かれたレーザ光３２は、光走査部６２及び分割光走査部６２ａにより、導光する先のファイバが時系列的に切り替えられ、導光板４０への入射光が側面４０ａに沿って走査される。このとき、偏波保持ファイバ６１から出射したレーザ光３２は、コリメートレンズ３６により略平行な光となって導光板４０に入射するため、レーザ光３２は、側面４０ａに略垂直に伝搬し、ある瞬間において、導光板４０の主面４０ｂではライン状の領域が発光することとなる。このライン状の領域は、光走査部６２及び分割光走査部６２ａにより、図中のｙ方向に走査されるため、いわゆるバックライトスクロール動作となる。
【０１１６】
このとき、制御部６４により、レーザ光源３１の各光源を順次点灯させて、各色のレーザ光を順々にフィールド単位で走査させ、その走査に合わせて液晶パネル２６の各色に対応する各画素の輝度調整を行うことにより、バックライトスクロールとフィールドシーケンシャル制御が同時に行われる。ここで、本実施の形態では、これらの制御を、受光素子６３の検出信号を参照して行うため、温度などの環境変化や経時変化などの影響を受けず、精度良く制御が行われる。
【０１１７】
そして、実施の形態４と同様に、導光板４０から出射したレーザ光３２は、偏光が揃った状態で液晶パネル２６に入射し、偏光反射シート４１及び導光板４０を透過した外光１８は、レーザ光３２と直交する偏光の光となって液晶パネル２６に入射し、液晶パネル２６からの出力画像として、透明な背景の中にカラー画像が表示される。
【０１１８】
このように構成された本実施の形態の情報表示装置６０では、透明なディスプレイにカラー画像が表示できるだけでなく、バックライトスクロールにより動画性能が向上する。また、導光板４０に入射する光量をモニタして補正を行うことができるため、輝度ムラ、色ムラの少ない高画質の画像を表示することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態の情報表示装置６０では、バックライトスクロールの動作は、各レーザ光が一色ずつフィールド単位で順に走査する構成としたが、光走査部６２の内部に波長分離素子を配置してＲ光、Ｇ光、Ｂ光を分離し、それぞれが導光板４０の同じ領域に同時に入射しないようにして、独立して走査するように構成してもよい。例えば、Ｒ光の１本のライン、Ｇ光の１本のライン及びＢ光の１本のラインが互いに異なる画素上に配置されるように設定し、この３本のラインを１セットとしてフィールド単位で順次走査するフィールドシーケンシャル制御を行うようにしてもよい。このように構成すると、レーザ光源３１は、ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）で発光している状態、すなわち、連続発光すればよく、高速変調することは不要である。したがって、熱的に安定に動作させることができ、熱的な不安定性に起因してレーザ光の出力が変動するドループ特性などの課題が生じることもない。
【０１２０】
なお、本発明の実施の形態１〜５に示した構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができる。また全ての構成はどのように組み合わせてもよく、それぞれ本発明固有の効果を発揮することは言うまでもない。
【０１２１】
上記の実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る情報表示装置は、光源と、２枚の基材の間に液晶を封入して構成された液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネルとの間の光路中に配置され、背面から背面光が入射するように構成された照明光選択部材とを備え、前記照明光選択部材は、前記光源からの光を反射させた光及び前記背面光を透過させた光のうち少なくとも一方により前記液晶パネルの背面を照明する。
【０１２２】
この情報表示装置においては、装置に内蔵された光源と、背面光とのいずれか一方あるいは両方を用いて情報表示を行うことができるとともに、外光として背面光を背面全体から十分に取り込むことができるので、十分良好な情報表示を行うことができるとともに、情報表示を行わないときには、所定の明るさの外光を取り込んで調光可能な窓として使用できる。また、超薄型の情報表示装置を実現できるので、建物や車両の窓に通常の窓と同様に違和感なく取り付けることができる。例えば、この情報表示装置を太陽光が取り込める窓部に配置すると、昼間の外光が明るい時には、内部の光源を使わずに、外光である背面光を用いて情報表示が行えるため、消費電力を削減することができ、低消費電力の情報表示装置が実現できる。
【０１２３】
前記液晶パネルは、前記光源からの光及び前記背面光に対して透明な部材から構成されることが好ましい。
【０１２４】
この場合、液晶パネルは、カラーフィルタを含まず、光源からの光及び背面光に対して透明となるので、このような液晶パネルと、透明な照明光選択部材とを組み合わせると、外光を取り込む透明な窓と、情報を表示するディスプレイとを切り替え可能な透明な情報表示装置を実現できる。
【０１２５】
前記光源は、赤色光、緑色光及び青色光を独立して出射する少なくとも３つの光源を含み、上記情報表示装置は、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記３つの光源及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
【０１２６】
この場合、カラーフィルタを含まない透明化が可能な情報表示装置において、内部の光源を用いてカラー画像を表示することができる。
【０１２７】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、上記情報表示装置は、前記光源からの光を前記側面に沿って走査する光走査部をさらに備え、前記制御部は、前記光源を連続発光させ、前記光源から出射する赤色光、緑色光及び青色光がそれぞれ前記導光板の別々の領域を走査するように前記光走査部を制御するとともに、前記赤色光、緑色光及び青色光が走査している領域に応じて前記液晶パネルを駆動することにより、フィールドシーケンシャル制御を行うことが好ましい。
【０１２８】
この場合、光源を高速変調することなく、フィールドシーケンシャル制御を行うことができるので、光源を熱的に安定に動作させることができ、光源にレーザ光源を用いた場合、熱的な不安定性に起因してレーザ光の出力が変動するドループ特性などの課題を回避することができる。
【０１２９】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、前記背面光の透過と前記光源からの光の反射とを切り替え可能な調光ミラーを含むことが好ましい。
【０１３０】
この場合、内部の光源を用いて情報を表示する場合には、外光を遮断できるため、コントラストの高い画像を表示することができる。また、情報を表示しないときには、透明な窓あるいは鏡とすることができ、鏡状態では、外光である背面光を反射して室内の温度上昇を防ぐ効果があるとともに、姿見としても利用できる。さらに、外光が室内に入射する光量を調節する調光可能な窓としても使用できる。
【０１３１】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、前記調光ミラーは、前記導光板の前記一方の主面に対して所定の角度で傾けて配置されていることが好ましい。
【０１３２】
この場合、導光板に発散光を入射させても、調光ミラーは、導光板の主面に対して傾いた方向に指向性の高い光を出射させることができる。また、この構成とプリズムシートを組み合わせると、所定の方向に指向性の高い出力光を表示可能な情報表示装置を実現できるので、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより省電力化が図れる。
【０１３３】
前記照明光選択部材は、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタを含むことが好ましい。
【０１３４】
この場合、ステンドガラスのように背景を透過しつつ、部分的に着色した画像を表示することができる。
【０１３５】
上記情報表示装置は、前記波長可変フィルタを透過した背景光を用いて、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像が表示されるように、前記波長可変フィルタ及び前記液晶パネルを制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
【０１３６】
この場合、外光として背面光を利用したフィールドシーケンシャル制御が可能となり、外光を用いてカラー表示ができる。
【０１３７】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、前記照明光選択部材は、第１の偏光成分を透過し、前記第１の偏光成分と直交する第２の偏光成分を反射する偏光反射シートを含み、前記第２の偏光成分の方向は、前記光源から出射する光の偏光方向と一致することが好ましい。
【０１３８】
この場合、内部の光源を用いて情報を表示する際に、外光のうち第１の偏光成分を背面光として透過させることができるため、透明な背景の上にカラー画像を浮かび上がらせることができる。このようなシースルー表示が可能な情報表示装置は、自動車等のフロントガラスに様々な表示を行うヘッドアップディスプレイとして有用である。
【０１３９】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、前記照明光選択部材は、前記レーザ光の波長近傍のみを選択的に反射する波長選択ミラーを含むことが好ましい。
【０１４０】
この場合も、シースルー表示が可能な情報表示装置を実現できるので、自動車等のフロントガラスに様々な表示を行うヘッドアップディスプレイとして有用である。
【０１４１】
前記光源は、偏光を揃えて光を出射し、前記照明光選択部材は、偏光を保持したまま前記光源から出射した光を前記液晶パネルの背面に導き、前記液晶パネルは、視聴側にのみ偏光板を有することが好ましい。
【０１４２】
この場合、液晶パネルの入射側の偏光板が不要になるため、低コスト化が図れる。
【０１４３】
上記情報表示装置は、前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シートをさらに備えることが好ましい。
【０１４４】
この場合、視野角の狭い画像と、視野角の広い画像とを切り替えることができるので、情報を表示しないときには、外光を取り入れつつ、プライバシー保護が可能な窓とすることができ、さらに、外光が室内に入射する光量を調節する調光可能な窓としても使用できる。
【０１４５】
上記情報表示装置は、前記照明光選択部材と前記液晶パネルとの間及び前記液晶パネルの視聴側のうちの一方に配置され、電圧を印加することにより、入射光の透過と偏向とを切り替え可能なプリズムシートをさらに備えることが好ましい。
【０１４６】
この場合、情報表示装置から出射する出力光に指向性がある場合に、この出力光の出射方向を切り替えることができる。
【０１４７】
前記プリズムシートは、光の入射側及び光の出射側に配置され、面積が異なる第１及び第２の透明電極と、前記第１及び第２の透明電極の間に配置され、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加することにより、屈折率が変化する電気光学結晶とを含み、前記電気光学結晶は、前記第１及び第２の透明電極に電圧を印加したときに、厚み方向にテーパ状の屈折率変化領域を形成して入射光を偏向することが好ましい。
【０１４８】
この場合、瞬時に偏向方向の切り替えが可能なプリズムシートが実現できる。
【０１４９】
前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板と、前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に隣接して配置され、前記導光板によって導かれる前記光源からの光を反射させるとともに、前記背面光を透過させる反射シートとを含むことが好ましい。
【０１５０】
この場合、薄型の情報表示装置が実現できる。
【０１５１】
前記導光板の前記一方の主面と対向する対向面に、入射光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝が形成され、前記一方の主面に、出射光の一部を透過し且つ残りの光を前記導光板内に戻す半透過膜が形成されていることが好ましい。
【０１５２】
この場合、プリズムシートを用いなくても、導光板の主面に略垂直な出力光が得られるので、構成が簡略化でき、導光板もさらに薄型に構成できる。
【０１５３】
前記光源は、偏光を揃えて光を前記導光板に入射させ、前記照明光選択部材は、前記光源からの光を側面から入射させて一方の主面から出射する導光板を含み、前記導光板は、前記側面から入射する光の偏光方向を保持するシート状の光導波路からなることが好ましい。
【０１５４】
この場合、非常に薄型で効率のよい情報表示装置が実現できる。
【０１５５】
上記情報表示装置は、前記導光板の光が入射する前記側面に対向する対向側面に配置される受光部と、前記受光部の検出信号に応じて、前記光源及び前記液晶パネルのうちの少なくとも一方を制御する制御部とをさらに備えることが好ましい。
【０１５６】
この場合、温度などの環境変化や経時変化などの影響を受けず、精度良くフィールドシーケンシャル制御を行うことができるので、輝度ムラ、色ムラの少ない高画質の画像を表示することができる。
【０１５７】
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、上記情報表示装置は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記照明光選択部材へ伝送する光ファイバをさらに備えることが好ましい。
【０１５８】
この場合、放熱機構が必要な発熱の大きいレーザ光源を、液晶パネルと分離して放熱しやすい場所に配置することができ、且つ、その場所から照明光選択部材までレーザ光を光量ロスなく伝送することができるので、光源部を除いた画像表示部を小さく且つ薄く構成することができる。この結果、画像表示部のレイアウトの自由度が向上するとともに、レーザ光源が十分に放熱できるので、低消費電力で動作が可能となる。
【０１５９】
前記液晶パネルは、前記液晶パネルの出力面に対して垂直な方向から所定の角度だけ傾けて出力光を出射することが好ましい。
【０１６０】
この場合、特定の方向にのみ効率よく情報表示を行うことにより、省電力化を図ることができるとともに、拡散シートが不要なため、低コスト化を図ることができる。
【０１６１】
前記液晶パネルは、入射側と出射側とにそれぞれ偏光板を備え、前記液晶パネルは、ノーマリーホワイトとなるように構成されていることが好ましい。
【０１６２】
この場合、通常、透明な状態で使用する窓に応用するときに、液晶パネルを電源オフの状態で透明とすることができるので、消費電力が削減できる。
【０１６３】
前記液晶パネルは、赤外光を透過するカラーフィルタを含むことが好ましい。
【０１６４】
この場合、例えば、カラーフィルタを誘電体多層膜から構成し、このカラーフィルタが赤外光を透過するので、外光に含まれる赤外光の量を照明光選択部材で調節し、室内の温度調節を行う情報表示装置を実現できる。
【０１６５】
前記照明光選択部材は、外光を透過する窓部に隣接して配置され、前記背面光として前記外光を透過することが好ましい。
【０１６６】
この場合、住宅などの窓又はガラス、自動車などの車両の窓又はガラスなどの窓部に設置可能な薄型の情報表示装置が実現できる。
【０１６７】
本発明に係る他の情報表示装置は、透明無機ＥＬパネルと、前記透明無機ＥＬパネルの背面に配置され、背面から背面光が入射するように構成された調光部材とを備え、前記調光部材は、電圧を印加することにより、入射光の透過と反射とを切り替え可能な調光ミラー、電圧を印加することにより、入射光の透過と拡散とを切り替え可能な調光シート、及び、電圧を印加することにより、透過する波長を変更可能な波長可変フィルタのうち少なくとも一つを含む。
【０１６８】
この情報表示装置においては、外光として背面光を背面全体から十分に取り込むことができるので、外光を用いて表示することにより、消費電力を削減できるとともに、高輝度でコントラストの高い透明無機ＥＬパネルによる情報表示ができ、また、ステンドガラスのような背景の上に透明無機ＥＬパネルによる情報表示ができ、さらに、透明無機ＥＬパネルの発光表示と、透明、スモーク、又は鏡の部分とを組み合わせて表示を行えるので、多彩な情報表示が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
本発明の情報表示装置は、透明な背景の中にカラー画像を表示するシースルー表示が可能であり、情報表示を行わないときには、透明、スモークガラス、鏡に切り替えることができ、また、所定の明るさの外光を取り込んで調光可能な窓として使用でき、色再現性に優れ、薄型、低消費電力、及び低コストの情報表示装置であるので、住居の窓や、車両などの移動用の乗り物などの窓に適用することができ有用である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2009122716.tif 000039
【図１９】
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【国際調査報告】
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