(57)【要約】【課題】見栄えの良好な表示装置を提供する。【解決手段】入射光を透過または反射する光変調素子と、前記光変調素子に向けて表示光を出射する表示部と、前記光変調素子で反射された前記表示光を再帰反射する再帰反射素子と、前記光変調素子を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記表示部が前記表示光を出射する表示時に前記光変調素子を第１透過率状態に設定し、前記表示部が前記表示光を出射していない非表示時に前記光変調素子を前記第１透過率よりも低い第２透過率状態に設定する、表示装置。【選択図】      図１
2018180056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を透過または反射する光変調素子と、
前記光変調素子に向けて表示光を出射する表示部と、
前記光変調素子で反射された前記表示光を再帰反射する再帰反射素子と、
前記光変調素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記表示部が前記表示光を出射する表示時に前記光変調素子を第１透過率状態に設定し、前記表示部が前記表示光を出射していない非表示時に前記光変調素子を前記第１透過率よりも低い第２透過率状態に設定する、表示装置。
【請求項２】
前記光変調素子は、第１直線偏光を反射するとともに前記第１直線偏光と交差する第２直線偏光を透過する第１透過軸を有する第１偏光素子と、第２透過軸を有する第２偏光素子と、第１基板と、第２基板と、前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間に位置し前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記液晶層に電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光変調素子は、さらに、前記第１偏光素子と前記液晶層との間に位置し前記第１透過軸と平行な第３透過軸を有する第３偏光素子を備える、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
さらに、透過光に位相差を付与する位相差板を備え、
前記位相差板は、前記再帰反射素子の内面に沿って配置されている、請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光変調素子は、第１透過軸を有する第１偏光素子と、第２透過軸を有する第２偏光素子と、第１基板と、第２基板と、前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間に位置し前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記液晶層に電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備え、
前記第１制御電極及び前記第２制御電極の少なくとも一方は、半透過層である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光変調素子は、第１透過軸を有する第１偏光素子と、第２透過軸を有する第２偏光素子と、第１基板と、第２基板と、前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間に位置し前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記液晶層に電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、半透過層と、を備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１透過率状態において前記液晶層に電圧を印加し、前記第２透過率状態において前記液晶層に電圧を印加しない、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１透過率状態において前記液晶層のリタデーションが実質的にゼロであり、
前記第２透過軸は前記第１透過軸と平行である、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記液晶層を透過する光の波長をλとしたとき、前記第１透過率状態において前記液晶層のリタデーションが実質的にλ／２であり、
前記第２透過軸は前記第１透過軸と交差する、請求項７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光変調素子は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記液晶層に液晶レンズを形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備え、
前記制御部は、前記第２透過率状態において前記液晶レンズを形成するための電圧を前記液晶層に印加し、前記第１透過率状態において前記液晶層に電圧を印加しない、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、偏光フィルタと、再帰反射プリズムと、位相差板と、を備えた結像装置が提案されている。この結像装置では、表示画像を表す空中像は、表示画像を表す表示光の出射点と、偏光フィルタについて面対称の位置に結像される。
【０００３】
また、スクリーン兼用ハーフミラーと、レトロリフレクタアレイとを組み合わせた結像光学系が提案されている。この結像光学系では、投影光学系から投影された画像と、被観察物の画像を表す空中像とが観察される。
【０００４】
これらの各種表示装置においては、空中像を表示しないオフ状態において、内部構造物が視認されるため、見栄えを改善することが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５３１２８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施形態の目的は、見栄えの良好な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態によれば、
入射光を透過または反射する光変調素子と、前記光変調素子に向けて表示光を出射する表示部と、前記光変調素子で反射された前記表示光を再帰反射する再帰反射素子と、前記光変調素子を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記表示部が前記表示光を出射する表示時に前記光変調素子を第１透過率状態に設定し、前記表示部が前記表示光を出射していない非表示時に前記光変調素子を前記第１透過率よりも低い第２透過率状態に設定する、表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態の表示装置１の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した光変調素子ＭＤの一構成例を示す図である。
【図３】図３は、光変調素子ＭＤの構成例を示す平面図である。
【図４】図４は、図１に示した光変調素子ＭＤの他の構成例を示す図である。
【図５】図５は、光変調素子ＭＤの機能を説明するための図である。
【図６】図６は、光変調素子ＭＤがオン状態のときの表示装置１を示す斜視図である。
【図７】図７は、光変調素子ＭＤがオフ状態のときの表示装置１を示す斜視図である。
【図８】図８は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図９】図９は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示した表示部ＤＳＰを構成する表示パネルＰＮＬの一構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した表示パネルＰＮＬの一構成例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図１に示した再帰反射素子２０の一構成例を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示した再帰反射体２３の一構成例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に適用可能な再帰反射素子２０の構成例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に適用可能な再帰反射素子２０の構成例を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に適用可能な再帰反射素子２０の構成例を示す断面図である。
【図１７】図１７は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図１８】図１８は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図１９】図１９は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図２０】図２０は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を示す図である。
【図２１】図２１は、図２０に示した光変調素子ＭＤの一構成例を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１に示した光変調素子ＭＤの機能を説明するための図である。
【図２３】図２３は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図２４】図２４は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。
【図２５】図２５は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
図１は、本実施形態の表示装置１の一構成例を示す図である。なお、図中の第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。  
表示装置１は、筐体１０、再帰反射素子２０、位相差板３０、表示部ＤＳＰ、光変調素子ＭＤ、制御部ＣＴなどを備えている。筐体１０は、再帰反射素子２０、位相差板３０、表示部ＤＳＰ、光変調素子ＭＤなどを収容している。一例では、筐体１０は、不透明な材料によって形成されている。
【００１１】
再帰反射素子２０は、位相差板３０と対向する内面２０Ｉを有している。再帰反射素子２０は、入射光を再帰反射する再帰反射体を備えている。再帰反射体の詳細については後述するが、再帰反射素子２０は、複数の再帰反射体によって構成されている。
【００１２】
位相差板３０は、光変調素子ＭＤと再帰反射素子２０との間に位置し、再帰反射素子２０の内面２０Ｉに沿って配置されている。なお、位相差板３０は、内面２０Ｉに接触していてもよいし、内面２０Ｉから離間していてもよい。位相差板３０は、例えば、透過光に約λ／４の位相差を付与するλ／４板である。ここで、λは、透過光の波長である。詳細については省略するが、位相差板３０は、その遅相軸が直線偏光の偏光面に対して４５°の角度で交差するように配置される。なお、上記の位相差板３０は、位相差値や波長分散性が異なる複数の位相差フィルムの積層体であってもよい。例えば、位相差板３０は、波長依存性を緩和するなどの目的で、λ／２板及びλ／４板を組み合わせて構成してもよい。
【００１３】
表示部ＤＳＰは、表示画像Ｉ０を表す表示光Ｌ１を出射するものであれば、その構成は特に限定されるものではない。表示部ＤＳＰは、一例としては、一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネルを備えている。但し、表示部ＤＳＰは、有機エレクトロルミネッセンス素子等を有する自発光型の表示パネル、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示パネル、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を適用した表示パネル、エレクトロクロミズムを適用した表示パネル、あるいは、エレクトロウェッティングを適用した表示パネルなどを備えた構成であってもよい。液晶表示パネルは、光源装置からの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過型であってもよいし、外光あるいは光源装置からの光を選択的に反射させることで画像を表示させる反射型であってもよいし、透過型及び反射型の双方の表示機能を備えた半透過型であってもよい。  
また、表示部ＤＳＰは、表示パネルに代えて、プロジェクタから出射された出射光が投影されるスクリーンを備えていてもよいし、照明装置によって照明される表示媒体（ポスターなど）を備えていてもよい。
【００１４】
光変調素子ＭＤは、表示部ＤＳＰ及び位相差板３０と対向する内面ＭＤＩを有している。内面ＭＤＩは、図示した例では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面と平行である。光変調素子ＭＤは、入射光を透過または反射する。また、光変調素子ＭＤは、光を透過する第１透過率状態と、第１透過率よりも低い第２透過率状態とを切り替え可能に構成されている。  
第１透過率状態は、光変調素子ＭＤが第１透過率を有する状態であり、例えば透明状態に相当する。なお、ここでの「透明状態」とは、無彩色の状態に限定されるものではない。第１透過率は、特定の値に限定されるものではなく、光変調素子ＭＤを介して筐体１０の内部を視認することができる範囲の透過率であればよい。  
第２透過率状態は、光変調素子ＭＤが第１透過率を有する状態であり、光をほとんど透過しない不透明状態に相当する。なお、ここでの「不透明状態」とは、透過率がゼロの状態に限定されるものではない。また、「不透明状態」において、光変調素子ＭＤは、例えば、黒色、白色、灰色などの無彩色に視認されるが、色相を有していてもよいし、特定のパターンやロゴが表示されてもよい。第２透過率は、特定の値に限定されるものではなく、光変調素子ＭＤを介して筐体１０の内部をほとんど視認することができない範囲の透過率であればよい。光変調素子ＭＤの詳細については後述する。
【００１５】
制御部ＣＴは、表示部ＤＳＰ及び光変調素子ＭＤを制御する。例えば、制御部ＣＴは、表示部ＤＳＰが表示光Ｌ１を出射する表示時に光変調素子ＭＤを第１透過率状態に設定する第１モードと、表示部ＤＳＰが表示光を出射していない非表示時に光変調素子ＭＤを第２透過率状態に設定する第２モードとを制御する。
【００１６】
図中において、Ｉ１は、表示部ＤＳＰに表示される表示画像Ｉ０の空中像に相当し、光変調素子ＭＤについて表示画像Ｉ０と面対称の位置に結像される。空中像Ｉ１を構成する光は、再帰反射素子２０によって再帰反射された後に光変調素子ＭＤを透過した直線偏光である。
【００１７】
表示部ＤＳＰからの出射光は、例えば、直線偏光であるが、円偏光あるいは楕円偏光であってもよいし、自然光であってもよい。上記の構成例は、例えば、表示部ＤＳＰから出射される表示光Ｌ１が直線偏光または自然光であることを想定している。表示部ＤＳＰから出射される表示光Ｌ１が円偏光あるいは楕円偏光である場合には、上記の構成例に代えて、例えば、位相差板３０は、光変調素子ＭＤの内面ＭＤＩに配置される。
【００１８】
図２は、図１に示した光変調素子ＭＤの一構成例を示す図である。  
光変調素子ＭＤは、第１基板５１と、第２基板５２と、液晶層５３と、第１制御電極Ｅ１と、第２制御電極Ｅ２と、第１偏光素子ＰＬ１と、第２偏光素子ＰＬ２と、を備えている。図示した例では、第１制御電極Ｅ１は第１基板５１に設けられ、第２制御電極Ｅ２は第２基板５２に設けられているが、第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２がいずれも同一基板、つまり第１基板５１または第２基板５２に設けられてもよい。
【００１９】
第１基板５１は、透明な絶縁基板５１１と、第１制御電極Ｅ１と、配向膜５１２と、給電線５１３とを備えている。第１制御電極Ｅ１は、絶縁基板５１１と液晶層５３との間に位置している。複数の第１制御電極Ｅ１は、有効領域５０Ａにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。一例では、第１制御電極Ｅ１の第１方向Ｘに沿った幅は、隣り合う第１制御電極Ｅ１の第１方向Ｘに沿った間隔より大きい。配向膜５１２は、第１制御電極Ｅ１を覆い、液晶層５３に接触している。給電線５１３は、有効領域５０Ａの外側の非有効領域５０Ｂに位置している。
【００２０】
第２基板５２は、透明な絶縁基板５２１と、第２制御電極Ｅ２と、配向膜５２２とを備えている。第２制御電極Ｅ２は、絶縁基板５２１と液晶層５３との間に位置している。第２制御電極Ｅ２は、例えば、有効領域５０Ａの略全面に位置するとともに非有効領域５０Ｂにも延在した単一の平板電極である。第２制御電極Ｅ２は、有効領域５０Ａにおいて、液晶層５３を介して第１制御電極Ｅ１と対向している。第２制御電極Ｅ２は、非有効領域５０Ｂにおいて給電線５１３と対向している。配向膜５２２は、第２制御電極Ｅ２を覆い、液晶層５３に接触している。
【００２１】
絶縁基板５１１及び５２１は、例えばガラス基板または樹脂基板である。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。配向膜５１２及び５２２は、例えば、水平配向膜である。  
第１基板５１及び第２基板５２は、非有効領域５０Ｂにおいて、シール５４によって接着されている。有効領域５０Ａに位置するスペーサＳＰは、第１基板５１と第２基板５２との間に介在し、セルギャップを形成している。シール５４は、導通材５５を備えている。導通材５５は、給電線５１３と第２制御電極Ｅ２との間に介在し、給電線５１３と第２制御電極Ｅ２とを電気的に接続している。
【００２２】
液晶層５３は、第１基板５１と第２基板５２との間に保持されている。液晶層５３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２は、液晶層５３を変調する、あるいは、液晶層５３のリタデーションを制御するための電圧を印加する。液晶層５３のリタデーションは、液晶層５３の屈折率異方性をΔｎとし、液晶層５３の第３方向Ｚに沿った厚さ（セルギャップ）をｄとしたときに、Δｎ・ｄで表される。
【００２３】
制御部ＣＴは、液晶層５３に印加する電圧、あるいは、液晶層５３を透過する透過光に対するリタデーションを制御する。制御部ＣＴは、第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、光変調素子ＭＤを第１透過率状態に設定した第１モードと、光変調素子ＭＤを第２透過率状態に設定した第２モードとを切り替えることができる。
【００２４】
第１偏光素子ＰＬ１は、第１基板５１の外面５１Ａに設けられている。なお、図示した例では、第１偏光素子ＰＬ１の外面は、光変調素子ＭＤの内面ＭＤＩに相当する。第１偏光素子ＰＬ１は、所定の直線偏光を透過する偏光フィルタである。第１偏光素子ＰＬ１は、例えば、ワイヤグリッド偏光フィルタや、輝度上昇フィルムを適用した反射型偏光フィルタや、この反射型偏光フィルタと吸収型偏光フィルタとを重ねた多層体などによって構成されている。吸収型偏光フィルタとは、透過軸と平行な直線偏光を透過し、透過軸に直交する直線偏光を吸収するものである。一例では、第１偏光素子ＰＬ１は、所定の直線偏光を透過する透過軸を有し、透過軸に直交する直線偏光を反射する反射型偏光フィルタによって構成されている。
【００２５】
第２偏光素子ＰＬ２は、第２基板５２の外面５２Ａに設けられている。第２偏光素子ＰＬ２は、上記の反射型偏光フィルタであってもよいし、吸収型偏光フィルタであってもよい。第１基板５１、第２基板５２、及び、液晶層５３は、第１偏光素子ＰＬ１と第２偏光素子ＰＬ２との間に位置している。
【００２６】
図３は、光変調素子ＭＤの構成例を示す平面図である。図３の（ａ）は第１基板５１の平面図を示し、図３の（ｂ）は第２基板５２の平面図を示している。  
図３の（ａ）に示す第１基板５１において、シール５４は、枠状に形成されている。複数の第１制御電極Ｅ１は、シール５４によって囲まれた内側に位置し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。第１制御電極Ｅ１の各々は、例えば、第２方向Ｙに延出した帯状電極である。なお、第１制御電極Ｅ１は、第１方向Ｘに延出した帯状電極であってもよいし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにそれぞれ並んだ島状電極であってもよいし、単一の平板電極であってもよい。給電線５１３は、シール５４と重なる位置において、第２方向Ｙに延出している。シール５４に含まれる導通材５５の少なくとも一部は、給電線５１３の上に重なっている。配線基板９は、第１基板５１に接続され、第１制御電極Ｅ１及び給電線５１３の各々と制御部ＣＴとを電気的に接続している。
【００２７】
図３の（ｂ）に示す第２基板５２において、第２制御電極Ｅ２は、四角形状に形成され、第２方向Ｙに沿って延出する端部Ｅ２Ｅを有している。端部Ｅ２Ｅは、給電線５１３及び導通材５５と重なっている。つまり、第２制御電極Ｅ２は、導通材５５及び給電線５１３を介して、制御部ＣＴと電気的に接続されている。
【００２８】
図４は、図１に示した光変調素子ＭＤの他の構成例を示す図である。図４に示した構成例は、図２に示した構成例と比較して、第１制御電極Ｅ１が単一の平板電極である点で相違している。第１制御電極Ｅ１は、例えば、有効領域５０Ａの略全面に位置するとともに非有効領域５０Ｂにも延在している。有効領域５０Ａにおいては、単一の第１制御電極Ｅ１と、単一の第２制御電極Ｅ２とが液晶層５３を介して対向している。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２にそれぞれ供給される電圧は、制御部ＣＴによって制御される。
【００２９】
図５は、光変調素子ＭＤの機能を説明するための図である。図５において、右側部分は光変調素子ＭＤがオフ状態である場合に相当し、左側半分は光変調素子ＭＤがオン状態である場合に相当する。図示した例では、配向膜５１２は第１方向Ｘに沿って配向処理され、配向膜５２２は第２方向Ｙに沿って配向処理されている。液晶層５３に電圧が印加されていないオフ状態では、液晶層５３に含まれる液晶分子５３Ｍは、９０°ツイスト配向している。つまり、第１制御電極Ｅ１の近傍における液晶分子５３Ｍは、その長軸が第１方向Ｘに沿うように初期配向しており、第２制御電極Ｅ２の近傍における液晶分子５３Ｍは、その長軸が第２方向Ｙに沿うように初期配向している。液晶層５３に電圧が印加されたオン状態では、液晶分子５３Ｍは、その長軸が液晶層５３に形成された電界に沿うように配向する。つまり、液晶分子５３Ｍは、その長軸が第３方向Ｚに沿うように垂直配向している。
【００３０】
第１偏光素子ＰＬ１は第１透過軸Ｔ１を有し、第２偏光素子ＰＬ２は第２透過軸Ｔ２を有している。図示した例では、第１透過軸Ｔ１及び第２透過軸Ｔ２は、いずれも第２方向Ｙに平行である。ここでは、光の進行方向が第３方向Ｚに沿う場合に、第１方向Ｘに沿った振動面を有する直線偏光を第１直線偏光ＰＯＬ１と称し、第２方向Ｙに沿った振動面を有する直線偏光を第２直線偏光ＰＯＬ２と称する。第１偏光素子ＰＬ１は、反射型偏光フィルタであり、第１直線偏光ＰＯＬ１を反射し、第２直線偏光ＰＯＬ２を透過する。第２偏光素子ＰＬ２は、例えば吸収型偏光フィルタであり、第１直線偏光ＰＯＬ１を吸収し、第２直線偏光ＰＯＬ２を透過する。
【００３１】
オン状態では、光変調素子ＭＤは、透明状態あるいは第１透過率状態に設定される（第１モード）。すなわち、図５の左側に示すように、光変調素子ＭＤに入射する外光Ｌ０は、自然光であるが、そのうちの第２直線偏光ＰＯＬ２のみが第２偏光素子ＰＬ２を透過する。第２偏光素子ＰＬ２を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、垂直配向した液晶分子５３Ｍの影響をほとんど受けず、その偏光面が維持され、液晶層５３を透過する。液晶層５３を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、第１偏光素子ＰＬ１を透過する。このため、光変調素子ＭＤは透明となり、光変調素子ＭＤを介して外部から表示部ＤＳＰ、再帰反射素子２０、位相差板３０などを視認することができる。  
このようなオン状態では、表示部ＤＳＰは、表示光Ｌ１に相当する第１直線偏光ＰＯＬ１を出射する。表示光Ｌ１は、第１直線偏光ＰＯＬ１を維持して第１偏光素子ＰＬ１で反射され、位相差板３０を透過し、円偏光に変換される。円偏光である表示光Ｌ１は、再帰反射素子２０によって再帰反射され、再び位相差板３０を透過し、第２直線偏光ＰＯＬ２に変換される。この第２直線偏光ＰＯＬ２は、第１偏光素子ＰＬ１を透過し、垂直配向した液晶分子５３Ｍの影響をほとんど受けず、その偏光面が維持され、液晶層５３を透過する。液晶層５３を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、第２偏光素子ＰＬ２を透過する。そして、表示光Ｌ１は、空中像として結像される。観察者は、図６に示すように、透明状態の光変調素子ＭＤを透過した第２直線偏光ＰＯＬ２を空中に浮かぶ空中像Ｉ１として観察することができる。
【００３２】
一方、オフ状態では、光変調素子ＭＤは、不透明状態あるいは第２透過率状態に設定される（第２モード）。すなわち、図５の右側に示すように、光変調素子ＭＤに入射する外光Ｌ０のうち、第２偏光素子ＰＬ２を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、ツイスト配向した液晶分子５３Ｍの影響を受けて、その偏光面が回転し、液晶層５３を透過した後に、第１直線偏光ＰＯＬ１に変換される。変換された第１直線偏光ＰＯＬ１は、第１偏光素子ＰＬ１を透過しない。このため、光変調素子ＭＤは不透明となる。したがって、図７に示すように、観察者は、不透明な光変調素子ＭＤを観察した際に、光変調素子ＭＤを介して外部から表示部ＤＳＰ、再帰反射素子２０、位相差板３０などを視認することができない。なお、このようなオフ状態では、表示部ＤＳＰは表示光を出射していない。
【００３３】
上記の通り、本実施形態によれば、表示部ＤＳＰが表示光を出射する表示時には光変調素子ＭＤを第１透過率状態（透明状態）に設定することで、表示部ＤＳＰの表示画像Ｉ０を空中像Ｉ１として観察することができ、また、表示部ＤＳＰが表示光を出射していない非表示時には光変調素子ＭＤを第２透過率状態（不透明状態）に設定することで、表示装置１の内部構造物を視認しにくくすることができる。したがって、見栄えの良好な表示装置１を提供することができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、光変調素子ＭＤは、液晶層５３に電圧を印加しないオフ状態が第２透過率状態（不透明状態）に相当する、いわゆるノーマリブラックモードを実現するように構成されている。このため、第２透過率状態を維持するのに電圧を必要とせず、電力消費を抑制することができる。なお、図５を参照して説明した構成例では、ノーマリブラックモードを実現するために、液晶層５３がオフ状態でツイスト配向し、第１偏光素子ＰＬ１の第１透過軸Ｔ１が第２偏光素子ＰＬ２の第２透過軸Ｔ２と平行に設定されている。但し、以下に説明する他の構成例であっても、ノーマリブラックモードを実現することができる。
【００３５】
図８は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。図示した光変調素子ＭＤは、液晶層５３に電圧を印加したオン状態で、液晶層５３のリタデーションΔｎ・ｄが実質的にゼロであり、液晶層５３に電圧を印加しないオフ状態で、液晶層５３のリタデーションΔｎ・ｄが実質的にλ／２である。このような構成例では、第１透過軸Ｔ１は第２透過軸Ｔ２と互いに平行に設定され、図示した例では、第１透過軸Ｔ１及び第２透過軸Ｔ２は第２方向Ｙに平行である。
【００３６】
オフ状態では、外光Ｌ０のうち、第２偏光素子ＰＬ２を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は液晶層５３を透過する際にλ／２の位相差を受けて第１直線偏光ＰＯＬ１に変換される。このため、液晶層５３を透過した第１直線偏光ＰＯＬ１は、第１偏光素子ＰＬ１を透過することはできない（不透明状態）。  
オン状態では、表示光Ｌ１である第１直線偏光ＰＯＬ１が第１偏光素子ＰＬ１で反射された後に、再帰反射素子２０で再帰反射される際にλ／４板である位相差板３０を２回透過することによりλ／２の位相差を受けて第２直線偏光ＰＯＬ２に変換される。第２直線偏光ＰＯＬ２は、第１偏光素子ＰＬ１を透過し、オン状態の液晶層５３を透過する。オン状態では、第２直線偏光ＰＯＬ２が液晶層５３を透過する際に位相差の影響をほとんど受けない。このため、液晶層５３を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、第２偏光素子ＰＬ２を透過し、表示に寄与する。
【００３７】
図９は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。図示した光変調素子ＭＤは、液晶層５３に電圧を印加したオン状態で、液晶層５３のリタデーションΔｎ・ｄが実質的にλ／２であり、液晶層５３に電圧を印加しないオフ状態で、液晶層５３のリタデーションΔｎ・ｄが実質的にゼロである。このような構成例では、第１透過軸Ｔ１は第２透過軸Ｔ２と互いに交差するように設定され、図示した例では、第１透過軸Ｔ１は第２方向Ｙに平行であり、第２透過軸Ｔ２は第１方向Ｘに平行である。
【００３８】
オフ状態では、外光Ｌ０のうち、第２偏光素子ＰＬ２を透過した第１直線偏光ＰＯＬ１は液晶層５３を透過する際に位相差の影響をほとんど受けない。このため、液晶層５３を透過した第１直線偏光ＰＯＬ１は、第１偏光素子ＰＬ１を透過することはできない（不透明状態）。  
オン状態では、第１偏光素子ＰＬ１を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、オン状態の液晶層５３を透過する際に、λ／２の位相差を受けて第１直線偏光ＰＯＬ１に変換される。このため、液晶層５３を透過した第１直線偏光ＰＯＬ１は、第２偏光素子ＰＬ２を透過し、表示に寄与する。
【００３９】
なお、本実施形態の光変調素子ＭＤは、液晶層５３に電圧を印加しないオフ状態が第１透過率状態（透明状態）に相当する、いわゆるノーマリホワイトモードを実現するように構成されてもよい。  
また、光変調素子ＭＤは、入射した光を拡散させる不透明状態と、入射した光を透過させる透明状態と、を切り替え可能な高分子分散液晶を備えた構成であってもよい。また、光変調素子ＭＤは、発光状態（不透明状態）と、非発光状態（透明状態）とを切り替え可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた構成であってもよい。また、光変調素子ＭＤは、着色状態（不透明状態）と、無着色状態（透明状態）とを切り替え可能なエレクトロクロミック、あるいは、エレクトロウェッティングを適用した構成であってもよい。
【００４０】
次に、各構成の具体例について以下に説明する。
図１０は、図１に示した表示部ＤＳＰを構成する表示パネルＰＮＬの一構成例を示す図である。ここでは、表示パネルＰＮＬの一例として、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示パネルについて説明する。すなわち、表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向した第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された液晶層ＬＣと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とは、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わせられている。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示エリアＤＡを備えている。表示エリアＤＡは、マトリクス状に配置された複数のサブピクセルＰＸを有している。  
表示エリアＤＡは、サブピクセルＰＸとして、例えば赤色を表示する赤画素ＰＸＲ、緑色を表示する緑画素ＰＸＧ、及び、青色を表示する青画素ＰＸＢを有している。なお、表示エリアＤＡは、さらに、赤、緑、青とは異なる色のサブピクセル（例えば白色を表示する白画素）を有していてもよい。カラー表示を実現するための主画素は、これらの複数の異なる色のサブピクセルＰＸによって構成されている。すなわち、ここでの主画素とは、カラー画像を構成する最小単位である。図示した例では、主画素は、赤画素ＰＸＲ、緑画素ＰＸＧ、及び、青画素ＰＸＢによって構成されている。  
第１基板ＳＵＢ１は、複数の走査線Ｇ、及び、走査線Ｇと交差する複数の信号線Ｓを備えている。各走査線Ｇは、表示エリアＤＡの外側に引き出され、走査線駆動部ＧＤに接続されている。各信号線Ｓは、表示エリアＤＡの外側に引き出され、信号線駆動部ＳＤに接続されている。走査線駆動部ＧＤ及び信号線駆動部ＳＤは、制御部ＣＴに接続されている。制御部ＣＴは、映像信号に基づいて制御信号を生成して、走査線駆動部ＧＤ及び信号線駆動部ＳＤを制御する。  
各サブピクセルＰＸは、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥなどを備えている。スイッチング素子ＳＷは、走査線Ｇ及び信号線Ｓに電気的に接続されている。このようなスイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタによって構成されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続されている。共通電極ＣＥは、複数の画素電極ＰＥとそれぞれ対向している。
【００４１】
なお、表示パネルＰＮＬの詳細な構成については説明を省略するが、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モード、あるいは、基板主面の法線に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モードでは、画素電極ＰＥが第１基板ＳＵＢ１に備えられる一方で、共通電極ＣＥが第２基板ＳＵＢ２に備えられる。また、基板主面に沿った横電界を利用する表示モードでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの双方が第１基板ＳＵＢ１に備えられている。さらには、表示パネルＰＮＬは、上記の縦電界、横電界、及び、傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応した構成を有していてもよい。
【００４２】
図１１は、図１０に示した表示パネルＰＮＬの一構成例を示す断面図である。ここでは、横電界を利用する表示モードの一つであるＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを適用した表示パネルＰＮＬの断面構造について簡単に説明する。
【００４３】
第１基板ＳＵＢ１は、第１絶縁基板１００、第１絶縁膜１１０、共通電極ＣＥ、第２絶縁膜１２０、画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。共通電極ＣＥは、赤画素ＰＸＲ、緑画素ＰＸＧ、及び、青画素ＰＸＢに亘って延在している。赤画素ＰＸＲの画素電極ＰＥ１、緑画素ＰＸＧの画素電極ＰＥ２、青画素ＰＸＢの画素電極ＰＥ３のそれぞれは、共通電極ＣＥと対向し、それぞれスリットＳＬＡを有している。図示した例では、共通電極ＣＥは第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜１２０との間に位置し、画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３は第２絶縁膜１２０と第１配向膜ＡＬ１との間に位置している。なお、画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３が第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜１２０との間に位置し、共通電極ＣＥが第２絶縁膜１２０と第１配向膜ＡＬ１との間に位置していてもよい。この場合、スリットＳＬＡは、共通電極ＣＥに形成される。  
第２基板ＳＵＢ２は、第２絶縁基板２００、遮光層ＢＭ、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢ、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、それぞれ液晶層ＬＣを挟んで画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３と対向している。カラーフィルタＣＦＲは赤画素ＰＸＲに配置された赤色カラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＧは緑画素ＰＸＧに配置された緑色カラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＢは青画素ＰＸＢに配置された青色カラーフィルタである。なお、図示した例では、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、第２基板ＳＵＢ２に形成されたが、第１基板ＳＵＢ１に形成されてもよい。  
液晶層ＬＣは、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２との間に封入されている。  
光源装置ＬＳは、第１基板ＳＵＢ１と対向している。光源装置ＬＳとしては、種々の形態が適用可能であるが、詳細な構造については説明を省略する。偏光板を含む第１光学素子ＯＤ１は、第１絶縁基板１００の外面に配置されている。偏光板を含む第２光学素子ＯＤ２は、第２絶縁基板２００の外面に配置されている。図示した例では、第２光学素子ＯＤ２の表面が表示パネルＰＮＬの表示面ＤＰに相当する。第２光学素子ＯＤ２は、第１直線偏光ＰＯＬ１の表示光Ｌ１を出射するように構成されている。  
赤画素ＰＸＲ、緑画素ＰＸＧ、及び、青画素ＰＸＢによって構成された主画素は、ピッチＰ１で配列されている。
【００４４】
図１２は、図１に示した再帰反射素子２０の一構成例を示す平面図である。  
再帰反射素子２０は、複数の再帰反射体２３によって構成されている。図示した平面図においては、再帰反射体２３は、正三角形状のエッジＥＧを備えている。エッジＥＧは、辺ＥＡ、辺ＥＢ、及び、辺ＥＣを備えている。再帰反射体２３は、一例では、互いに直交する３つの反射面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを備えている。辺ＥＡ、ＥＢ、ＥＣの各々は、反射面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに含まれる。３つの反射面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの交点は、再帰反射体２３の中心Ｏに相当する。一例では、再帰反射体２３は、その中心Ｏが紙面の奥に向かって窪んでいる。再帰反射体２３が３つの反射面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃによって囲まれた凹部を備えている場合、エッジＥＧは再帰反射体２３の頂部に相当し、中心Ｏは再帰反射体２３の底部に相当する。但し、再帰反射体２３が３つの反射面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃによって囲まれた凸部を備えていても良く、この場合、エッジＥＧは再帰反射体２３の底部に相当し、中心Ｏは再帰反射体２３の頂部に相当する。
【００４５】
このような再帰反射体２３は、ピッチＰ２で配列されている。但し、それぞれ隣り合う再帰反射体２３は、互いに１８０度反転した形状を有している。図中の再帰反射体２３１及び再帰反射体２３２は、隣り合い、エッジＥＧ１２に対して線対称の位置関係にある。
【００４６】
空中像Ｉ１の解像度は、再帰反射体２３のピッチＰ２に依存する。解像度の劣化を抑制するためには、ピッチＰ２は、図１１に示した表示パネルＰＮＬにおける画素のピッチＰ１よりも小さいことが望ましい。
【００４７】
図１３は、図１２に示した再帰反射体２３の一構成例を示す斜視図である。ここでは、互いに直交するｘｙｚ座標系を適用して、再帰反射体２３の形状について説明する。
【００４８】
再帰反射体２３は、ｘｙｚ座標系において、３つの反射面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを有している。これらの反射面２３Ａ乃至２３Ｃは、いずれも同一形状であり、直角二等辺三角形である。また、これらの反射面２３Ａ乃至２３Ｃは、互いに直交している。このような形状の反射面２３Ａ乃至２３Ｃを有する再帰反射体２３は、コーナーキューブ、あるいは、コーナーリフレクタなどと称される。
【００４９】
ｘ軸上の点Ａ（α，０，０）、ｙ軸上の点Ｂ（０，α，０）、ｚ軸上の点Ｃ（０，０，α）としたとき、反射面２３Ａは、ｘ−ｙ平面に形成され、原点Ｏ、点Ａ、及び、点Ｂによって規定される。反射面２３Ｂは、ｙ−ｚ平面に形成され、原点Ｏ、点Ｂ、及び、点Ｃによって規定される。反射面２３Ｃは、ｘ−ｚ平面に形成され、原点Ｏ、点Ａ、及び、点Ｃによって規定される。点Ａ及び点Ｂを結ぶ線分、点Ｂ及び点Ｃを結ぶ線分、及び、点Ａ及び点Ｃを結ぶ線分は、それぞれ図１２に示したエッジＥＧの辺ＥＡ、ＥＢ、ＥＣに相当する。なお、ここでの原点Ｏとは、図１２に示した中心Ｏに相当する。
【００５０】
原点Ｏが再帰反射体２３の底部に相当する場合、３つの点Ａ、点Ｂ、及び、点Ｃによって規定される面は存在せず、３つの反射面２３Ａ乃至２３Ｃによって囲まれた内側は、空気層である。原点Ｏが再帰反射体２３の頂部に相当する場合、３つの点Ａ、点Ｂ、及び、点Ｃによって規定される面が存在し、再帰反射体２３は正四面体となる。
【００５１】
再帰反射体２３では、入射光が３つの反射面２３Ａ乃至２３Ｃでそれぞれ反射されることによって入射光とほぼ同一の光路に反射する再帰反射を実現している。なお、再帰反射体２３の形状は、図示した例に限られるものではない。
【００５２】
図１４乃至図１６は、本実施形態に適用可能な再帰反射素子２０の構成例を示す断面図である。
【００５３】
図１４の（ａ）は、ベース２１の表面が再帰反射面２０Ａを形成する構成例に相当する。再帰反射面２０Ａとは、入射光を再帰反射する面に相当する。再帰反射面２０Ａは、ベース２１と空気層との界面に相当する。再帰反射素子２０に入射する入射光は、図中に矢印で示したように、ベース２１を透過することなく再帰反射面２０Ａにて反射される。図１４の（ｂ）に示した構成例は、（ａ）に示した構成例と比較して、ベース２１の表面２１Ａを覆う金属薄膜２２が再帰反射面２０Ａを形成する点で相違している。金属薄膜２２は、ほぼ均一の膜厚を有している。金属薄膜２２は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金などの光反射性を呈する材料によって形成されている。
【００５４】
図１５の（ａ）は、ベース２１の裏面が再帰反射面２０Ａを形成する構成例に相当する。ベース２１の表面２１Ａは、平坦面である。再帰反射面２０Ａは、ベース２１と空気層との界面に相当する。再帰反射素子２０に入射する入射光は、図中に矢印で示したように、ベース２１を透過した後に再帰反射面２０Ａにて反射される。図１５の（ｂ）に示した構成例は、（ａ）に示した構成例と比較して、ベース２１の裏面２１Ｂを覆う金属薄膜２２が再帰反射面２０Ａを形成する点で相違している。図１５に示した再帰反射素子２０の内面２０Ｉは、平坦な表面２１Ａであり、内面２０Ｉに位相差板３０を接着するのに好適である。
【００５５】
図１６の（ａ）は、ベース２１とカバー部材２４との間の界面が再帰反射面２０Ａを形成する構成例に相当する。カバー部材２４の表面２４Ａは、平坦面である。ベース２１及びカバー部材２４は、屈折率の異なる材料によって形成され、少なくともカバー部材２４は、光透過性を有している。再帰反射面２０Ａは、ベース２１とカバー部材２４との界面に相当する。再帰反射素子２０に入射する入射光は、図中に矢印で示したように、カバー部材２４を透過した後に再帰反射面２０Ａにて反射される。図１６の（ｂ）に示した構成例は、（ａ）に示した構成例と比較して、ベース２１とカバー部材２４との間に位置する金属薄膜２２が再帰反射面２０Ａを形成する点で相違している。図１６に示した再帰反射素子２０の内面２０Ｉは、平坦な表面２４Ａであり、内面２０Ｉに位相差板３０を接着するのに好適である。
【００５６】
次に、他の構成例について説明する。
【００５７】
図１７は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。ここで説明する光変調素子ＭＤは、図１に示した表示装置１に適用可能である。図１７に示した構成例は、図２等に示した構成例と比較して、光変調素子ＭＤが第１偏光素子ＰＬ１と液晶層５３との間に位置する第３偏光素子ＰＬ３を備える点で相違している。図示した例では、第３偏光素子ＰＬ３は、第１基板５１と第１偏光素子ＰＬ１との間に位置している。第３偏光素子ＰＬ３は、第１透過軸Ｔ１と平行な第３透過軸Ｔ３を有している。  
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。加えて、光変調素子ＭＤに入射した外光は、第１偏光素子ＰＬ１に到達する以前に第３偏光素子ＰＬ３で吸収されるため、不所望な外光の反射によるギラツキを抑制することができ、表示品位を改善することができる。
【００５８】
図１８は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。ここで説明する光変調素子ＭＤは、図１に示した表示装置１に適用可能である。図１８に示した構成例は、図１７に示した構成例と比較して、第１偏光素子ＰＬ１が第２偏光素子ＰＬ２の上に設けられた点で相違している。  
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。
【００５９】
図１９は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。図１９に示した構成例は、図１７に示した構成例と比較して、複数の液晶分子からなる液晶層５３に液晶レンズ５が形成可能に構成された点で相違している。また、第２偏光素子ＰＬ２は省略することができる。ここでは、液晶レンズ５を形成するための構成について、説明する。
【００６０】
図１９の（ａ）に示すように、複数の第１制御電極Ｅ１は、第１方向Ｘに間隔をおいて並び、それぞれ第２方向Ｙに延出している。一例では、第１制御電極Ｅ１の第１方向Ｘに沿った幅は、隣り合う第１制御電極Ｅ１の第１方向Ｘに沿った間隔と同等以下である。配向膜５１２及び５２２は、例えば、水平配向膜であり、いずれも第１方向Ｘに沿って配向処理されている。液晶層５３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２は、液晶層５３に液晶レンズ５を形成するための電圧を印加する。第１偏光素子ＰＬ１の第１透過軸Ｔ１及び第３偏光素子ＰＬ３の第３透過軸Ｔ３は、第１方向Ｘと平行である。
【００６１】
図１９の（ｂ）に示すように、液晶レンズ５を形成する際には、例えば、２つの第１制御電極Ｅ１１及びＥ１２に同一の電圧が供給され、第２制御電極Ｅ２に第１制御電極Ｅ１１及びＥ１２とは異なる電圧が供給される。液晶層５３に含まれる液晶分子５３Ｍは、電界が形成されない状態ではその長軸が第１方向Ｘに沿うように初期配向しており、また、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向される。一例では、第１制御電極Ｅ１１及びＥ１２にはそれぞれ６Ｖの電圧が供給され、第２制御電極Ｅ２には０Ｖの電圧が供給される。第１制御電極Ｅ１１及びＥ１２の各々と第２制御電極Ｅ２とが対向する領域には、第３方向Ｚに沿った電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに沿うように配向する。第１制御電極Ｅ１１と第１制御電極Ｅ１２との間の領域には、第３方向Ｚに対して傾斜した電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに対して傾斜するように配向する。第１制御電極Ｅ１１と第１制御電極Ｅ１２との中間領域においては、ほとんど電界が形成されない、あるいは、第１方向Ｘに沿った電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第１方向Ｘに沿うように配向する。液晶層５３は、液晶分子５３Ｍの配向状態に応じた屈折率分布、あるいは、リタデーションの分布、あるいは、位相分布を有する。図中に点線で示した液晶レンズ５は、このような屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。図示した液晶レンズ５は、凸レンズとして機能する。
【００６２】
ここでは、第１直線偏光ＰＯＬ１は図中に横ストライプパターンを有する矢印で示し、第２直線偏光ＰＯＬ２は図中に斜めストライプパターンを有する矢印で示している。外光Ｌ０は、例えば、ランダムな振動面を有する自然光であり、絶縁基板５２１の外面５２１Ａから入射し、第２基板５２から第１基板５１に向かって進行する。液晶レンズ５は、外光Ｌ０のうち、第２直線偏光ＰＯＬ２をほとんど屈折することなく透過し、第１直線偏光ＰＯＬ１を屈折する。つまり、液晶レンズ５は、主として第１直線偏光ＰＯＬ１に対して集束作用を発揮する。
【００６３】
再び、図１９の（ａ）に戻って説明する。液晶レンズ５を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、第３偏光素子ＰＬ３によって吸収されるため、光変調素子ＭＤを透過しない。液晶レンズ５によって屈折された第１直線偏光ＰＯＬ１は、第３偏光素子ＰＬ３及び第１偏光素子ＰＬ１を透過可能であるが、光変調素子ＭＤに比較的近い位置に集束された後に発散される。各液晶レンズ５によって集束された第１直線偏光ＰＯＬ１がそれぞれ発散されるため、散乱状態となり、光変調素子ＭＤの透明度が低下する。つまり、液晶レンズ５が形成された状態の光変調素子ＭＤは、実質的に第２透過率状態となる。
【００６４】
このような構成例によれば、光変調素子ＭＤは、液晶層５３に電圧を印加しないオフ状態が第１透過率状態（透明状態）と、液晶層５３に液晶レンズ５を形成するための電圧を印加したオン状態が第２透過率状態（散乱状態）とを切り替え可能に構成される。したがって、このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。  
図２０は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を示す図である。図２０に示した構成例は、図１に示した構成例と比較して、光変調素子ＭＤが半透過層ＳＴを備えた点で相違している。半透過層ＳＴとは、一部の入射光を反射し、その他の入射光を透過するものであり、一例では半透過層ＳＴの反射率及び透過率が略同等である。半透過層ＳＴは、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料によって形成可能であり、また、各種薄膜を積層した多層膜によって形成されてもよい。また、半透過層ＳＴは、腐食等による信頼性低下を抑制するために、保護膜によって覆われていてもよい。一例では、半透過層ＳＴは、入射光の偏光状態によらず、入射光の約５０％を透過し、約５０％を反射するハーフミラーである。この場合、表示部ＤＳＰから出射される表示光Ｌ１は、直線偏光や円偏光でなくてもよく、自然光であってもよい。但し、表示光Ｌ１は、光の利用効率を向上する観点では、光変調素子ＭＤの内面側に設けられる偏光素子の透過軸と平行な直線偏光であることが望ましい。位相差板３０は省略される。筐体１０、再帰反射素子２０、及び、表示部ＤＳＰは、図１に示した構成例と同様である。
【００６５】
図２１は、図２０に示した光変調素子ＭＤの一構成例を示す図である。  
光変調素子ＭＤは、絶縁基板５１１と、第１制御電極Ｅ１と、配向膜５１２と、絶縁基板５２１と、第２制御電極Ｅ２と、配向膜５２２と、液晶層５３と、第２偏光素子ＰＬ２と、第３偏光素子ＰＬ３と、を備えている。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２の少なくとも一方は、上記の半透過層である。第２偏光素子ＰＬ２及び第３偏光素子ＰＬ３は、反射型偏光フィルタであってもよいし、吸収型偏光フィルタであってもよい。
【００６６】
図２２は、図２１に示した光変調素子ＭＤの機能を説明するための図である。図２２において、右側部分は光変調素子ＭＤがオフ状態である場合に相当し、左側半分は光変調素子ＭＤがオン状態である場合に相当する。図示した例では、第１制御電極Ｅ１が半透過層ＳＴであり、第２偏光素子ＰＬ２の第２透過軸Ｔ２及び第３偏光素子ＰＬ３の第３透過軸Ｔ３はいずれも第２方向Ｙに平行であり、その他については図５に示した構成例と同様である。
【００６７】
オン状態では、光変調素子ＭＤは、透明状態あるいは第１透過率状態に設定される（第１モード）。表示部ＤＳＰから出射された表示光Ｌ１は、第３偏光素子ＰＬ３を透過する。表示光Ｌ１が第２直線偏光ＰＯＬ２であれば、表示光Ｌ１のほぼ１００％が第３偏光素子ＰＬ３を透過する。この表示光Ｌ１は、その一部が第１制御電極Ｅ１で反射された後に、再帰反射素子２０によって再帰反射される。そして、再帰反射された表示光Ｌ１は、その一部が第１制御電極Ｅ１を透過し、垂直配向した液晶分子５３Ｍの影響をほとんど受けず、その偏光面が維持され、液晶層５３を透過する。液晶層５３を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、第２偏光素子ＰＬ２を透過する。そして、表示光Ｌ１は、空中像として結像される。観察者は、図６に示すように、透明状態の光変調素子ＭＤを透過した第２直線偏光ＰＯＬ２を空中に浮かぶ空中像Ｉ１として観察することができる。
【００６８】
一方、オフ状態では、光変調素子ＭＤは、不透明状態あるいは第２透過率状態に設定される（第２モード）。光変調素子ＭＤに入射する外光Ｌ０のうち、第２偏光素子ＰＬ２を透過した第２直線偏光ＰＯＬ２は、ツイスト配向した液晶分子５３Ｍの影響を受けて、その偏光面が回転し、第１直線偏光ＰＯＬ１に変換される。変換された第１直線偏光ＰＯＬ１の一部は、第１制御電極Ｅ１を透過するが、第３偏光素子ＰＬ３を透過しない。このため、光変調素子ＭＤは不透明状態あるいは第２透過率状態となる。したがって、図７に示すように、観察者は、光変調素子ＭＤを観察した際に、光変調素子ＭＤ介して外部から表示部ＤＳＰ、再帰反射素子２０、位相差板３０などをほとんど視認することができない。なお、このようなオフ状態では、表示部ＤＳＰは表示光を出射していない。
【００６９】
このような構成例においても、上記構成例と同様の効果が得られる。加えて、光の偏光状態の制御が不要となり、位相差板を省略することができる。
【００７０】
図２３は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。ここで説明する光変調素子ＭＤは、図２０に示した表示装置１に適用可能である。図２３に示した構成例は、図２１に示した構成例と比較して、光変調素子ＭＤが別途半透過層ＳＴを備える点で相違している。この構成例では、詳述しないが第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２は、いずれも透明電極であってもよいし、少なくとも一方が半透過層であってもよい。図示した例では、半透過層ＳＴは、第１基板５１と第３偏光素子ＰＬ３との間に位置している。  
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。
【００７１】
図２４は、光変調素子ＭＤの他の構成例を説明するための図である。ここで説明する光変調素子ＭＤは、図２０に示した表示装置１に適用可能である。図２４に示した構成例は、図２３に示した構成例と比較して、半透過層ＳＴが第２基板５２と第２偏光素子ＰＬ２との間に位置している点で相違している。  
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。なお、図２３に示した構成例と組み合わせてもよく、１つの光変調素子ＭＤが複数層の半透過層ＳＴを備えていてもよい。
【００７２】
図２５は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を示す図である。図２５に示した構成例は、図１に示した構成例と比較して、再帰反射素子の代わりに、光学結合素子ＯＣＤを備えた点で相違している。光変調素子ＭＤ及び光学結合素子ＯＣＤは、互いに対向しており、一体化されていてもよい。光学結合素子ＯＣＤは、２枚の光制御パネルを備え、これらの光制御パネルの平面光反射部が直交する２面コーナーリフレクタアレイ構造を有している。このような光学結合素子ＯＣＤは、自身を挟んで、表示部ＤＳＰの表示画像Ｉ０と面対称の位置に空中像Ｉ１を結像させる。光変調素子ＭＤは、表示部ＤＳＰが表示光Ｌ１を出射する表示時に第１透過率状態に設定され、表示部ＤＳＰが表示光を出射していない非表示時には第１透過率よりも低い第２透過率状態に設定される。  
このような構成例においても、上記構成例と同様の効果が得られる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、見栄えの良好な表示装置を提供することができる。
【００７４】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…表示装置  １０…筐体  ２０…再帰反射素子  ３０…位相差板
ＤＳＰ…表示部  ＭＤ…光変調素子  ＣＴ…制御部
ＰＬ１…第１偏光素子  ＰＬ２…第２偏光素子  ＰＬ３…第３偏光素子
５１…第１基板  ５２…第２基板  ５３…液晶層
Ｅ１…第１制御電極  Ｅ２…第２制御電極
ＳＴ…半透過層
【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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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