(57)【要約】【課題】表示画質の低下を抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示光を出射する表示部と、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有し、第２面が表示部と対向して配置され、表示光を透過又は反射させる光学素子と、第２面に対向して設けられ、光学素子で反射された表示光を再帰反射させる反射素子と、表示光が透過する位置に応じて表示光の透過率を異ならせる透過率制御素子と、を備える。【選択図】図１
2019028105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光を出射する表示部と、
第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記表示部と対向して配置され、前記表示光を透過又は反射させる光学素子と、
前記第２面に対向して設けられ、前記光学素子で反射された前記表示光を再帰反射させる反射素子と、
前記表示光が透過する位置に応じて前記表示光の透過率を異ならせる透過率制御素子と、を備える表示装置。
【請求項２】
前記透過率制御素子は、前記光学素子の前記第１面に対向して配置される請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記透過率制御素子は、前記光学素子の前記第２面に対向して配置される請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記透過率制御素子は、前記表示部の表示面に対向して配置される請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記透過率制御素子は、前記光学素子の前記第１面側の空中に結像する表示画像に対向して配置される請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記透過率制御素子は、前記反射素子に対向して配置される請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記透過率制御素子は、液晶素子であり、
前記液晶素子は、１対の基板と、１対の前記基板の間に設けられた液晶分子を含む透過率制御層と、を有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記透過率制御素子は、ゲストホスト液晶素子であり、
前記ゲストホスト液晶素子は、１対の基板と、１対の前記基板の間に設けられ、二色性色素と液晶分子とを含む透過率制御層とを有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記透過率制御素子は、印加された電圧により光物性が変化する透過率制御層を有するエレクトロクロミック素子である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記透過率制御素子は、エレクトロウェッティング素子であり、
前記エレクトロウェッティング素子は、基板と、前記基板の上に設けられた撥水層と、前記撥水層の上に設けられた透過率制御層とを有し、印加された電圧に応じて前記撥水層に対する前記透過率制御層の接触角が変化する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示部の表示動作を制御する映像信号を前記表示部に出力するとともに、前記映像信号の輝度の情報に基づいて前記透過率制御素子の動作を制御するための制御信号を前記透過率制御素子に出力する信号処理部と、
前記制御信号に基づいて前記透過率制御素子を駆動する駆動部と、を有する請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記透過率制御素子は、前記表示部の画素に対応する単位領域ごとに透過率を制御する請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記透過率制御素子は、前記表示部の画素のピッチよりも大きいピッチで分割された単位領域ごとに透過率を制御する請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空中に画像を表示する表示装置の一例として、下記特許文献１に表示画像を空中に結像させて表示する結像装置が記載されている。このような結像装置において、表示部から出射された表示光は、反射型の偏光フィルタで正反射して再帰反射部に入射する。再帰反射部で再帰反射した表示光は、反射型の偏光フィルタを透過して、偏光フィルタを挟んで表示部と対称な位置で結像する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような表示装置において、表示部から出射された表示光は、結像するまでの間に複数回反射され、拡散が生じる場合がある。このため、例えばコントラストが低下する等、表示画質が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、表示画質の低下を抑制することが可能な表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の表示装置は、表示光を出射する表示部と、第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記表示部と対向して配置され、前記表示光を透過又は反射させる光学素子と、前記第２面に対向して設けられ、前記光学素子で反射された前記表示光を再帰反射させる反射素子と、前記表示光が透過する位置に応じて前記表示光の透過率を異ならせる透過率制御素子と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、表示パネルの概略断面構造を表す断面図である。
【図３】図３は、反射素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図４】図４は、透過率制御素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図５】図５は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の変形例に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図９】図９は、第４の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、第６の実施形態に係る透過率制御素子のオフ状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第６の実施形態に係る透過率制御素子のオン状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第７の実施形態に係る透過率制御素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図１４】図１４は、第８の実施形態に係る透過率制御素子の非透過状態を表す断面図である。
【図１５】図１５は、第８の実施形態に係る透過率制御素子の透過状態を表す断面図である。
【図１６】図１６は、第９の実施形態に係る表示部の概略断面構造を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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、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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の表示装置１は、表示部１０と、光学素子１８と、反射素子１５と、透過率制御素子５０とを含む。表示装置１は、表示画像１０１を空中に結像させて表示する結像装置である。表示部１０に表示される表示画像１００は、表示画像１０１の実像に相当する。表示装置１は、観察者に表示部１０の存在を意識させずに空中に結像された表示画像１０１を視認させることができる。表示装置１は、例えばデジタルサイネージや入力インターフェース等に用いられる。
【００１０】
図１に示すように、表示部１０と、光学素子１８と、反射素子１５とは、互いに対向して配置される。光学素子１８は、第１面１８Ａと、第１面１８Ａの反対側の第２面１８Ｂとを有する板状の部材である。透過率制御素子５０は、光学素子１８の第１面１８Ａに対向して配置される。光学素子１８の第２面１８Ｂに対向して表示部１０と反射素子１５とが配置される。表示部１０の表示面Ｓは、光学素子１８の第２面１８Ｂに対して、角度θ１を有して傾斜する。反射素子１５の裏面１５Ｂは、光学素子１８の第２面１８Ｂに対して、角度θ２を有して傾斜する。透過率制御素子５０の表面Ｓ１は、光学素子１８の第１面１８Ａと実質的に平行に設けられる。すなわち、透過率制御素子５０の表面Ｓ１は、表示部１０の表示面Ｓに対して角度θ１を有して傾斜し、反射素子１５の裏面１５Ｂに対して角度θ２を有して傾斜する。
【００１１】
表示部１０は、表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａを出射することで、表示画像１００を表示する。なお、以下の説明において、表示光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ、Ｌ１ｄを区別して説明する必要がない場合には、単に表示光Ｌ１と表す。また、表示光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄを区別して説明する必要がない場合には、単に表示光Ｌ２と表す。図１に示す表示画像１００は、説明を容易にするために、黒表示１００Ｄと白表示１００Ｌとを用いて表す。黒表示１００Ｄは、表示画像１００のうち、所定の値よりも小さい輝度を有する表示部分である。白表示１００Ｌは、表示画像１００のうち、所定の値以上の輝度を有する表示部分である。表示光Ｌ１は、表示画像１００のうち、黒表示１００Ｄからの光を示す。表示光Ｌ２は、表示画像１００のうち、白表示１００Ｌからの光を示す。
【００１２】
表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａは表示部１０から光学素子１８に向かって進行する。光学素子１８は表示光Ｌ１、Ｌ２を透過又は反射させる光学素子である。光学素子１８の第２面１８Ｂで正反射された表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、反射素子１５に向かって進行する。
【００１３】
反射素子１５は、表示光Ｌ１、Ｌ２を再帰反射させる光学素子である。反射素子１５に入射した表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、反射面１５Ａで再帰反射されて光学素子１８に向かう。すなわち、反射素子１５に入射した表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、反射面１５Ａで入射角と等しい反射角で反射される。反射素子１５で再帰反射された表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、光学素子１８及び透過率制御素子５０を透過する。光学素子１８及び透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、光学素子１８の第１面１８Ａ側の空中で結像して、表示画像１０１が形成される。
【００１４】
透過率制御素子５０は、表示光Ｌ１、Ｌ２の透過率を制御する素子である。透過率制御素子５０は、表示光Ｌ１、Ｌ２が透過する位置に応じて表示光Ｌ１、Ｌ２の透過率を異ならせる。具体的には、透過率制御素子５０は、白表示１００Ｌに対応する表示光Ｌ２が透過する領域の透過率に対して、黒表示１００Ｄに対応する表示光Ｌ１が透過する領域の透過率を小さくする。これにより、表示光Ｌ１は、透過率制御素子５０に入射する表示光Ｌ１ｃに対して、透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ１ｄの輝度が低減される。一方、表示光Ｌ２は、透過率制御素子５０に入射する表示光Ｌ２ｃに対して、透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ２ｄの輝度の低下が抑制される。これにより、表示画像１０１の黒表示１０１Ｄの輝度が、白表示１０１Ｌの輝度に対して小さくなる。すなわち、表示画像１０１のコントラストが大きくなり表示品質を向上させることができる。
【００１５】
次に、表示装置１の各構成要素を詳細に説明する。図１に示すように、表示部１０は、表示パネル１１と照明装置１２とを有する。照明装置１２は、例えば、エッジライト型バックライトや、直下型バックライトを適用可能である。エッジライト型バックライトは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源と、導光板とを有し、導光板の端部にＬＥＤが設けられる。直下型バックライトは、拡散板の直下にＬＥＤが設けられる。照明装置１２は、表示パネル１１に光を照射する。
【００１６】
図２は、表示パネルの概略断面構造を表す断面図である。表示パネル１１は、透過型の液晶表示装置である。図２に示すように表示パネル１１は、画素基板２０と、対向基板３０と、表示機能層としての液晶層６とを備える。対向基板３０は、画素基板２０の表面に垂直な方向に対向して配置される。液晶層６は画素基板２０と対向基板３０との間に設けられる。
【００１７】
画素基板２０は、第１基板２１と、画素電極２２と、共通電極２３と、絶縁層２４と、偏光板２５と、配向膜２８とを有する。第１基板２１には、各種回路や、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子や、ゲート線、信号線等の各種配線（図２では省略して示す）が設けられる。
【００１８】
共通電極２３は、第１基板２１の上側に設けられる。画素電極２２は、絶縁層２４を介して共通電極２３の上側に設けられる。画素電極２２は、共通電極２３とは異なる層に設けられ、平面視で、共通電極２３と重畳して配置される。また、画素電極２２は、平面視でマトリクス状に複数配置される。画素電極２２の上側に配向膜２８が設けられる。偏光板２５は、第１基板２１の下側に設けられる。画素電極２２及び共通電極２３は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電性材料が用いられる。なお、本実施の形態では、画素電極２２が共通電極２３の上側に設けられる例について説明したが、共通電極２３が画素電極２２の上側に設けられていてもよい。
【００１９】
なお、表示パネル１１の説明において、第１基板２１の表面に垂直な方向において、第１基板２１から第２基板３１に向かう方向を「上側」とする。また、第２基板３１から第１基板２１に向かう方向を「下側」とする。
【００２０】
対向基板３０は、第２基板３１と、カラーフィルタ３２と、配向膜３８と、偏光板３５とを有する。カラーフィルタ３２は、第２基板３１の一方の面に形成される。また、配向膜３８はカラーフィルタ３２の下側に設けられる。偏光板３５は第２基板３１の他方の面に設けられる。
【００２１】
第１基板２１と第２基板３１とは所定の間隔を設けて対向して配置される。第１基板２１と第２基板３１との間の空間は、シール部８により封止される。第１基板２１、第２基板３１、及びシール部８によって囲まれた空間に液晶層６が設けられる。液晶層６は、通過する光を電界の状態に応じて変調するものであり、例えば、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：フリンジフィールドスイッチング）を含むＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶が用いられる。本実施形態では、画素電極２２と共通電極２３との間に発生する横電界により、液晶層６が駆動される。
【００２２】
図１に示す照明装置１２は、例えばＬＥＤ等の光源を有しており、光源からの光を第１基板２１に向けて射出する。照明装置１２からの光は、画素基板２０を通過して、その位置の液晶の状態により変調され、表示面Ｓへの透過状態が場所によって変化する。これにより、表示面Ｓに表示画像１００が表示される。
【００２３】
図２に示す表示パネル１１は、横電界型の液晶表示装置を示しているが、この態様に限られず、縦電界型の液晶表示装置であってもよい。この場合、共通電極２３は、対向基板３０に設けられる。縦電界型の液晶表示装置は、いわゆる縦電界が液晶層６に印加される、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ：ツイステッドネマティック）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：垂直配向）及びＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ：電界制御複屈折）等がある。
【００２４】
図１に示す光学素子１８は、例えばハーフミラーを用いることができる。ハーフミラーは、ガラス基板又は透光性の樹脂基板の一方の面に金属膜が形成されて構成される。これにより、光学素子１８は、表示光Ｌ１、Ｌ２を透過又は反射させる。また、光学素子１８は、光学素子１８の第１面１８Ａ側の観察者に、表示部１０及び反射素子１５が視認されることを抑制する。なお、光学素子１８は、表示光Ｌ１、Ｌ２を透過又は反射させる光学素子であればよい。光学素子１８は、例えば、反射型の偏光フィルムや、誘電体多層膜等のビームスプリッタであってもよい。
【００２５】
図３は、反射素子の概略断面構造を表す断面図である。図３に示す例では、反射素子１５は、基材１６と、金属膜１７とを有する。基材１６の表面１６Ａは、反射面１５Ａに相当する凹凸面を有し、基材１６の凹凸面に沿って金属膜１７が設けられる。これにより、金属膜１７が反射面１５Ａを構成する。裏面１５Ｂは、反射素子１５の反射面１５Ａと反対側の面であり、平坦面である。図１に示すように、反射素子１５の反射面１５Ａは、表示装置１の内側に設けられる。すなわち、反射素子１５の反射面１５Ａは、光学素子１８の第２面１８Ｂに対向して設けられる。また、反射素子１５の裏面１５Ｂは、反射面１５Ａに対して、光学素子１８の反対側に設けられる。
【００２６】
光学素子１８から反射面１５Ａに入射した表示光Ｌ１、Ｌ２のほとんどは、入射角と同じ角度で光学素子１８側に反射される。反射素子１５に入射する表示光Ｌ１、Ｌ２の、反射面１５Ａにおける透過率はほぼゼロである。言い換えると反射素子１５に入射する表示光Ｌ１、Ｌ２のほとんどは、反射素子１５の裏面１５Ｂに到達しない。これにより、本構成例によれば、裏面１５Ｂでの光反射によるゴーストの発生を抑制できる。
【００２７】
なお、金属膜１７は、腐食や損傷を防止するための表面処理が施されていてもよい。また、金属膜１７は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）等の無機系材料や透光性樹脂等の有機系材料によってコーティングされていてもよい。この場合、反射素子１５は、反射面１５Ａに平坦面を有していてもよい。
【００２８】
また、基材１６が光反射性を有する材料によって形成されている場合には、基材１６の表面１６Ａが反射面１５Ａを構成していてもよい。この場合、製造工程において、金属膜１７などの光反射性を有する層を形成する工程を省略することができる。
【００２９】
基材１６の表面１６Ａが屈折率の異なる材料（空気層等）と隣接する場合、反射素子１５は、金属膜１７を備えていなくてもよい。この場合、反射素子１５に入射する光は、基材１６の表面１６Ａにおける界面反射によって再帰反射される。つまり、基材１６の表面１６Ａが反射面１５Ａに相当する。
【００３０】
なお、反射素子１５は、表示装置１の内側に基材１６を備え、表示装置１の外側に金属膜１７を備えていてもよい。この場合、反射素子１５は、表示装置１の内側に平坦面（裏面１５Ｂ）が設けられ、表示装置１の外側に、反射面１５Ａに相当する凹凸面が設けられる。
【００３１】
上述したように、光学素子１８の第２面１８Ｂを含む平面は、表示部１０の表示面Ｓを含む平面に対して、角度θ１を成して配置される。角度θ１は、表示部１０からの表示光Ｌ１、Ｌ２が光学素子１８の第２面１８Ｂに入射可能な角度であればよく、特に限定されない。例えば、角度θ１は、０°よりも大きく９０°よりも小さい鋭角に設定される。角度θ１は、４５°以上、９０°未満であれば、表示部１０からの表示光Ｌ１、Ｌ２を効率的に光学素子１８に入射させることができる。
【００３２】
また、反射素子１５の裏面１５Ｂを含む平面は、光学素子１８の第２面１８Ｂを含む平面に対して、角度θ２を成して配置される。角度θ２は、光学素子１８で反射された表示光Ｌ１、Ｌ２が、反射面１５Ａに入射可能な角度であればよく、特に限定されるものではない。例えば、角度θ２は、４５°以上、１３５°以下の範囲に設定されることが好ましい。こうすれば、表示光Ｌ１、Ｌ２を効率よく反射面１５Ａで再帰反射させることができる。角度θ２は、より好ましくは、４５°以上、９０°未満である。なお、反射素子１５は、少なくとも一部が湾曲していてもよく、この場合、角度θ２は、反射素子１５の面内位置に応じて変化する。
【００３３】
図４は、透過率制御素子の概略断面構造を表す断面図である。本実施形態において、透過率制御素子５０は、透過型の液晶素子であり、表示パネル１１（図２参照）と類似した構成を有する。図４に示すように透過率制御素子５０は、下部基板６０と、上部基板７０と、透過率制御層としての液晶層５１とを備える。上部基板７０は、下部基板６０の表面に垂直な方向に対向して配置される。液晶層５１は下部基板６０と上部基板７０との間に設けられる。
【００３４】
下部基板６０は、第１基板６１と、第１電極６２と、第２電極６３と、絶縁層６４と、偏光板６５と、配向膜６８とを有する。第１基板６１には、各種回路や、ＴＦＴ等のスイッチング素子や、ゲート線、信号線等の各種配線（図４では省略して示す）が設けられる。
【００３５】
第２電極６３は、第１基板６１の上側に設けられる。第１電極６２は、絶縁層６４を介して第２電極６３の上側に設けられる。第１電極６２は、平面視で、第２電極６３と重畳して配置される。また、第１電極６２は、平面視でマトリクス状に複数配置される。第１電極６２は、図２に示す画素電極２２に相当し、画素電極２２と同じ配列ピッチで設けられる。なお、これに限定されず、第１電極６２は、画素電極２２よりも大きい面積を有し、画素電極２２の配列ピッチよりも大きいピッチで配列されていてもよい。第１電極６２の上側に配向膜６８が設けられる。偏光板６５は、第１基板６１の下側に設けられる。第１電極６２及び第２電極６３は、例えば、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料が用いられる。なお、第２電極６３が第１電極６２の上側に設けられていてもよい。
【００３６】
なお、透過率制御素子５０の説明において、第１基板６１の表面に垂直な方向において、第１基板６１から第２基板７１に向かう方向を「上側」とする。また、第２基板７１から第１基板６１に向かう方向を「下側」とする。
【００３７】
上部基板７０は、第２基板７１と、配向膜７８と、偏光板７５とを有する。配向膜７８は第２基板７１の一方の面に設けられる。偏光板７５は第２基板７１の他方の面に設けられる。透過率制御素子５０は、図２に示す表示パネル１１と比べ、カラーフィルタ３２が設けられておらず、第２基板７１に直接、配向膜７８が設けられる。
【００３８】
第１基板６１と第２基板７１とは所定の間隔を設けて対向して配置される。第１基板６１と第２基板７１との間の空間は、シール部９により封止される。第１基板６１、第２基板７１、及びシール部９によって囲まれた空間に液晶層５１が設けられる。液晶層５１は、通過する光を電界の状態に応じて変調するものであり、例えば、ＦＦＳを含むＩＰＳ等の横電界モードの液晶が用いられる。本実施形態では、第１電極６２と第２電極６３との間に発生する横電界により、液晶層５１が駆動される。
【００３９】
図１に示す反射素子１５で再帰反射された表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、光学素子１８を透過して第１基板６１に入射する。表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、下部基板６０を通過して、その位置の液晶の状態により変調され、透過状態が場所によって変化する。例えば、黒表示１００Ｄに対応する表示光Ｌ１ｃが透過する位置において、表示光Ｌ１の透過率が低下するように液晶層５１が駆動される。一方、白表示１００Ｌに対応する表示光Ｌ２ｃが透過する位置において、表示光Ｌ２ｃの透過率の低下を抑制するように液晶層５１が駆動される。
【００４０】
これにより、透過率制御素子５０から出射する表示光Ｌ１ｄの輝度は、透過率制御素子５０に入射する表示光Ｌ１ｃの輝度よりも小さくなる。また、透過率制御素子５０に入射する表示光Ｌ２ｃの輝度に対して、透過率制御素子５０から出射する表示光Ｌ２ｄの輝度の低下が抑制される。これにより、本実施形態の表示装置１は、空中で結像された表示画像１０１のコントラストが向上する。したがって、表示光Ｌ１、Ｌ２が複数回、反射を繰り返して結像された場合であっても、表示画質の低下を抑制することが可能である。
【００４１】
本実施形態において、透過率制御素子５０は光学素子１８の第１面１８Ａに対向して設けられている。すなわち、透過率制御素子５０と、空中に結像された表示画像１０１との間に光学素子１８や反射素子１５等の光学部材が設けられていない。透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、光学部材を介さずに結像され、表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄの反射や拡散が抑制される。したがって、表示画像１０１のコントラストを向上させることができる。
【００４２】
また、透過率制御素子５０を設けない構成の場合、例えば表示光Ｌ１、Ｌ２以外の外光が光学素子１８で反射され、表示画像１０１に照射されると、表示画像１０１のコントラストが低下する可能性がある。本実施形態では、透過率制御素子５０が光学素子１８の第１面１８Ａに対向して設けられている。このため、外光は光学素子１８で反射されて、透過率制御素子５０を２回透過する。これにより、黒表示１０１Ｄに対応する位置で外光の輝度が低減され、白表示１０１Ｌに対応する位置で外光の輝度の低下が抑制される。したがって、外光による表示画像１０１のコントラストの低下を抑制することができる。
【００４３】
次に、本実施形態の表示装置１の駆動方法の一例について説明する。図５は、表示装置の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、表示装置１は、上述した表示パネル１１及び透過率制御素子５０と、制御装置８１と、信号処理部８２と、第１駆動部４０と、第２駆動部４５とを有する。
【００４４】
制御装置８１は、表示パネル１１の表示動作と、透過率制御素子５０の動作を制御する回路である。信号処理部８２は、制御装置８１からの制御信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、表示パネル１１及び透過率制御素子５０の動作を制御する演算処理部である。制御装置８１及び信号処理部８２は、１つの半導体集積回路（ＩＣ）により構成されていても良いし、それぞれが異なる半導体集積回路（ＩＣ）により構成されていても良い。
【００４５】
第１駆動部４０は、表示パネル１１の駆動を制御する回路である。第１駆動部４０は、信号出力回路４１及び走査回路４２を備えている。信号出力回路４１は、信号線ＤＴＬによって表示パネル１１と電気的に接続されている。走査回路４２は、走査線ＳＣＬによって表示パネル１１と電気的に接続されている。第１駆動部４０は、走査回路４２によって、画素Ｐｉｘの表示動作を制御するためのスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））のオン及びオフを制御する。これにより、表示パネル１１における表示対象の画素Ｐｉｘが選択される。第１駆動部４０は、信号出力回路４１によって映像信号Ｖｐｉｘを保持し、順次、表示対象の画素Ｐｉｘに対し映像信号Ｖｐｉｘを出力する。
【００４６】
画素Ｐｉｘは、表示領域Ａｄにおいて、マトリクス状に複数配列されている。画素Ｐｉｘは、それぞれ赤（Ｒ）を表示する副画素と、緑（Ｇ）を表示する副画素と、青（Ｂ）を表示する副画素とが１組として構成されていてもよい。また、画素Ｐｉｘは、４色以上の副画素を含むものであってもよい。
【００４７】
第２駆動部４５は、透過率制御素子５０の駆動を制御する回路である。第２駆動部４５は、第１駆動部４０と同様に信号出力回路及び走査回路を備えている（図示を省略する）。第２駆動部４５は、信号処理部８２から供給される制御信号Ｖｂｌに基づいて、単位領域５２の動作（透過率）を制御する。
【００４８】
図５に示すように、単位領域５２は、透過率制御素子５０の透光領域Ａｔにおいて、マトリクス状に複数配列されている。単位領域５２は、それぞれ、図４に示す第１電極６２に対応する領域であり、第１電極６２の配列ピッチと同じピッチで配列される。図５に示す例では、説明を分かりやすくするために、単位領域５２の個数及び配列ピッチは、画素Ｐｉｘの個数及び配列ピッチと同じ構成としている。
【００４９】
信号処理部８２は、各画素Ｐｉｘの映像信号Ｖｐｉｘを生成して第１駆動部４０に供給するとともに、画素Ｐｉｘの輝度を演算する。信号処理部８２は、画素Ｐｉｘの輝度が所定の値よりも小さい場合、黒表示１００Ｄと判定し、画素Ｐｉｘの輝度が所定の値以上の場合、白表示１００Ｌと判定する。図５では、黒表示１００Ｄの画素Ｐｉｘに斜線を付して示す。
【００５０】
信号処理部８２は、画素Ｐｉｘの輝度に応じた制御信号Ｖｂｌを第２駆動部４５に供給する。第２駆動部４５は、黒表示１００Ｄの画素Ｐｉｘに対応する単位領域５２Ｄにおいて、表示光Ｌ１の透過率が小さくなるように液晶層５１（図４参照）を駆動する。第２駆動部４５は、白表示１００Ｌの画素Ｐｉｘに対応する単位領域５２Ｌにおいて、表示光Ｌ２の透過率が低下しないように液晶層５１（図４参照）を駆動する。図５では、黒表示１００Ｄに対応する単位領域５２Ｄに斜線を付して示す。
【００５１】
このように、制御装置８１及び信号処理部８２は、透過率制御素子５０の単位領域５２ごとに透過率を制御する。これにより、透過率制御素子５０を透過する黒表示１００Ｄの表示光Ｌ１の透過率がより小さくなり、白表示１００Ｌの表示光Ｌ２の透過率の低下が抑制される。図５に示すように、透過率制御素子５０は、各画素Ｐｉｘに対応する単位領域５２ごとに透過率を制御する。これにより、空中に結像される表示画像１０１のコントラストを高い解像度で制御することができる。
【００５２】
制御装置８１及び信号処理部８２は、透過率制御素子５０を表示パネル１１と同期して駆動させる。なお、表示画像１００、１０１の解像度やフレームレートによっては、制御装置８１及び信号処理部８２は、透過率制御素子５０を表示パネル１１と同期しないで駆動してもよい。
【００５３】
図６は、第１の実施形態の変形例に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。本変形例の表示装置１Ａにおいて、透過率制御素子５０Ａの透光領域Ａｔの面積が、表示パネル１１の表示領域Ａｄの面積よりも大きい。また、透過率制御素子５０Ａの単位領域５２は、図５に示す透過率制御素子５０の単位領域５２よりも大きい面積を有する。本変形例において、１つの単位領域５２に対応して、１つの第１電極６２（図４参照）が設けられている。また、１つの単位領域５２に対応して、複数の第１電極６２が設けられていてもよい。
【００５４】
空中に結像される表示画像１０１（図１参照）において、表示パネル１１の表示画像１００に比べて高い解像度が要求されない場合がある。その場合、本変形例のように、単位領域５２の分割数を小さくしてもよい。本変形例では、単位領域５２は、透光領域Ａｔを行方向に５分割し、列方向に４分割した各領域となっている。なお、図６はあくまで例示であり、透光領域Ａｔの分割数は適宜変更することができる。例えば、透光領域Ａｔの行方向及び列方向において、同じ分割数で分割した領域を単位領域５２としてもよい。
【００５５】
単位領域５２の数は、表示パネル１１の画素Ｐｉｘの数よりも少ない。また、単位領域５２の配列ピッチは、画素Ｐｉｘの配列ピッチよりも大きい。つまり、本変形例において、１つの単位領域５２に複数の画素Ｐｉｘが対応する。具体的には、複数の画素Ｐｉｘから出射される表示光Ｌ１、Ｌ２が１つの単位領域５２を透過する。信号処理部８２は、例えば、単位領域５２に対応する複数の画素Ｐｉｘの輝度を演算し、単位領域５２の輝度の平均値を演算する。信号処理部８２は、各単位領域５２の輝度に応じた制御信号Ｖｂｌを第２駆動部４５に供給する。
【００５６】
第２駆動部４５は、黒表示１００Ｄの画素Ｐｉｘに対応する単位領域５２Ｄにおいて、表示光Ｌ１の透過率が小さくなるように液晶層５１（図４参照）を駆動する。第２駆動部４５は、白表示１００Ｌの画素Ｐｉｘに対応する単位領域５２Ｌにおいて、表示光Ｌ２の透過率が低下しないように液晶層５１（図４参照）を駆動する。
【００５７】
本変形例では、複数の画素Ｐｉｘに対応して１つの単位領域５２が設けられているので、表示パネル１１の解像度等の表示性能に対する自由度が大きい。解像度が異なる別の表示パネル１１が設けられた場合であっても、透過率制御素子５０Ａにより、単位領域５２ごとに透過率を制御して、空中に結像される表示画像１０１のコントラストを適切に制御することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。本実施形態の表示装置１Ｂにおいて、透過率制御素子５０は、光学素子１８の第２面１８Ｂに対向して配置される。すなわち、透過率制御素子５０は、光学素子１８と表示部１０との間に配置され、かつ、光学素子１８と反射素子１５との間に配置される。本実施形態においても、透過率制御素子５０の表面Ｓ１は、光学素子１８の第１面１８Ａと実質的に平行に設けられる。すなわち、透過率制御素子５０の表面Ｓ１は、表示パネル１１の表示面Ｓに対して角度θ１を有して傾斜し、反射素子１５の裏面１５Ｂに対して角度θ２を有して傾斜する。
【００５９】
透過率制御素子５０は、図４に示す透過率制御素子５０と同様の構成である。第２基板７１（図４参照）が光学素子１８に対向し、第１基板６１（図４参照）が表示部１０及び反射素子１５に対向するように、透過率制御素子５０が配置される。
【００６０】
本実施形態において、表示部１０から出射された表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａは、透過率制御素子５０を透過して、光学素子１８の第２面１８Ｂで正反射される。光学素子１８で正反射された表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、透過率制御素子５０を透過して反射素子１５で再帰反射される。反射素子１５で再帰反射された表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、透過率制御素子５０及び光学素子１８を透過する。光学素子１８を透過した表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、光学素子１８の第１面１８Ａ側の空中で結像して、表示画像１０１が形成される。
【００６１】
このように、表示光Ｌ１、Ｌ２は透過率制御素子５０を３回透過して空中で結像される。このため、黒表示１０１Ｄに対応する表示光Ｌ１において、透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ１ｄの輝度が、表示パネル１１から出射された表示光Ｌ１ａよりも小さくなる。一方、白表示１０１Ｌに対応する表示光Ｌ２において、透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ２ｄの輝度の低下が抑制される。これにより、表示画像１０１のコントラストを高めることができる。
【００６２】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。本実施形態の表示装置１Ｃにおいて、透過率制御素子５０は、表示パネル１１の表示面Ｓに対向して配置される。すなわち、透過率制御素子５０は、表示パネル１１と光学素子１８との間に配置され、かつ、表示パネル１１と反射素子１５との間に配置される。本実施形態において、透過率制御素子５０の表面Ｓ１は、表示パネル１１の表示面Ｓと実質的に平行に設けられる。すなわち、透過率制御素子５０の表面Ｓ１は、光学素子１８の第２面１８Ｂに対して角度θ１を有して傾斜する。
【００６３】
本実施形態において、表示部１０から出射された表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａは、透過率制御素子５０を透過して、光学素子１８の第２面１８Ｂで正反射される。光学素子１８で正反射された表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、反射素子１５で再帰反射される。反射素子１５で再帰反射された表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、光学素子１８を透過する。光学素子１８を透過した表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、光学素子１８の第１面１８Ａ側の空中で結像して、表示画像１０１が形成される。
【００６４】
本実施形態において、透過率制御素子５０が表示面Ｓに対向して配置されるので、画素Ｐｉｘごとに透過率制御素子５０の透過率を制御することが容易である。すなわち、表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａのコントラストを高い解像度で制御することができる。また、本実施形態では、表示パネル１１と透過率制御素子５０とを重ねて一体化してもよい。この場合、表示パネル１１の偏光板２５、３５（図２参照）及び透過率制御素子５０の偏光板６５、７５（図４参照）のうち、少なくとも１つの偏光板を省略することができる。これにより、表示光Ｌ１、Ｌ２の透過率の低下を抑制して、表示画像１０１の全体の輝度を高めることができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。本実施形態の表示装置１Ｄにおいて、透過率制御素子５０は、表示画像１０１の近傍に配置される。透過率制御素子５０は、光学素子１８の第１面１８Ａと表示画像１０１との間に設けられ、透過率制御素子５０の表面Ｓ１を含む平面は、光学素子１８の第２面１８Ｂを含む平面に対して、角度θ３を成して配置される。つまり、透過率制御素子５０は光学素子１８に対して傾斜して設けられる。透過率制御素子５０の角度θ３は、表示パネル１１の角度θ１と同じ角度であることが好ましい。
【００６６】
本実施形態において、表示部１０から出射された表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａは、光学素子１８の第２面１８Ｂで正反射される。光学素子１８で正反射された表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、反射素子１５で再帰反射される。反射素子１５で再帰反射された表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、光学素子１８を透過する。光学素子１８を透過した表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、透過率制御素子５０を透過する。透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ１ｅ、Ｌ２ｅは、透過率制御素子５０の近傍で結像して、表示画像１０１が形成される。
【００６７】
本実施形態では、透過率制御素子５０が表示画像１０１の近傍に配置されるので、画素Ｐｉｘごとに透過率制御素子５０の透過率を制御することが容易である。つまり、表示光Ｌ１、Ｌ２が表示パネル１１、光学素子１８、反射素子１５を介して反射や拡散を繰り返した場合であっても、表示光Ｌ１ｅ、Ｌ２ｅのコントラストを高い解像度で制御することで表示画像１０１の表示画質を高めることができる。
【００６８】
本実施形態において、表示部１０及び反射素子１５は筐体（図示しない）の内部に組み込まれ、筐体の上部に光学素子１８が設けられる。透過率制御素子５０の設置方法は、特に限定されるものではなく、例えば筐体等に固定されていてもよく、或いは、壁や天井等の構造物を利用して設置してもよい。本実施形態において、透過率制御素子５０は、透明液晶素子であることが好ましい。こうすれば、観察者は、透過率制御素子５０の存在を意識することなく、透過率制御素子５０を介して表示画像１０１を視認することができる。
【００６９】
（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。本実施形態の表示装置１Ｅにおいて、透過率制御素子５０は、反射素子１５に対向して配置される。すなわち、透過率制御素子５０は、反射素子１５と光学素子１８との間に配置され、かつ、表示パネル１１と反射素子１５との間に配置される。
【００７０】
透過率制御素子５０は、反射素子１５の裏面１５Ｂと実質的に平行に設けられる。つまり、透過率制御素子５０は、光学素子１８の第２面１８Ｂに対して角度θ２を有して傾斜する。また、透過率制御素子５０は、反射素子１５の反射面１５Ａの機能を妨げないように、反射面１５Ａに対して離隔して配置される。
【００７１】
本実施形態において、表示部１０から出射された表示光Ｌ１ａ、Ｌ２ａは、光学素子１８の第２面１８Ｂで正反射される。光学素子１８で正反射された表示光Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂは、透過率制御素子５０を透過して反射素子１５で再帰反射される。反射素子１５で再帰反射された表示光Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃは、透過率制御素子５０及び光学素子１８を透過する。光学素子１８を透過した表示光Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、空中で結像して、表示画像１０１が形成される。
【００７２】
このように、表示光Ｌ１、Ｌ２は透過率制御素子５０を２回透過して空中で結像される。このため、黒表示１０１Ｄに対応する表示光Ｌ１において、透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ１ｃの輝度が、表示パネル１１から出射された表示光Ｌ１ａよりも小さくなる。一方、白表示１０１Ｌに対応する表示光Ｌ２において、透過率制御素子５０を透過した表示光Ｌ２ｃの輝度の低下が抑制される。これにより、表示画像１０１のコントラストを高めることができる。
【００７３】
本実施形態において、透過率制御素子５０は反射素子１５に対向して配置される。このため、例えば表示光Ｌ１、Ｌ２以外の外光が表示装置１Ｅの内部に進入した場合において、外光も反射素子１５で反射されて、透過率制御素子５０を２回透過する。これにより、黒表示１０１Ｄに対応する位置で外光の輝度が低減され、白表示１０１Ｌに対応する位置で外光の輝度の低下が抑制される。したがって、外光による表示画像１０１のコントラストの低下を抑制することができる。
【００７４】
（第６の実施形態）
図１１は、第６の実施形態に係る透過率制御素子のオフ状態を示す断面図である。図１２は、第６の実施形態に係る透過率制御素子のオン状態を示す断面図である。本実施形態の透過率制御素子５０Ｂは、ゲストホスト液晶素子である。図１１及び図１２に示すように透過率制御素子５０Ｂは、下部基板６０Ａと、上部基板７０Ａと、透過率制御層としての液晶層５１Ａとを備える。
【００７５】
下部基板６０Ａは、第１基板６１Ａと、ＴＦＴ等のスイッチング素子ＳＷと、絶縁層６４Ａと、第１電極６２Ａと、偏光板６５Ａと、配向膜６８Ａとを有する。第１電極６２Ａは、絶縁層６４Ａを介して第１基板６１Ａの上側に設けられる。第１電極６２Ａは、平面視でマトリクス状に複数配置される。第１電極６２Ａは、絶縁層６４Ａに設けられたコンタクトホールを介してスイッチング素子ＳＷと電気的に接続される。第１電極６２Ａの上側に配向膜６８Ａが設けられる。偏光板６５Ａは、第１基板６１Ａの下側に設けられる。
【００７６】
上部基板７０Ａは、第２基板７１Ａと、第２電極７３Ａと、配向膜７８Ａと、偏光板７５Ａとを有する。第２電極７３Ａは第２基板７１Ａの一方の面に設けられる。配向膜７８Ａは、第２電極７３Ａの下側に設けられる。偏光板７５Ａは第２基板７１の他方の面に設けられる。透過率制御素子５０Ｂにおいて、図２に示す表示パネル１１と比べ、カラーフィルタ３２が設けられていない。
【００７７】
第１基板６１Ａと第２基板７１Ａとの間に液晶層５１Ａが設けられる。言い換えると、液晶層５１Ａは第１電極６２Ａと第２電極７３Ａとの間に設けられる。本実施形態では、第１電極６２Ａと第２電極７３Ａとの間に発生する縦電界により、液晶層５１Ａが駆動される。
【００７８】
液晶層５１Ａは、液晶分子ＬＭと二色性色素ＤＣとを含む、いわゆるゲストホスト液晶である。液晶分子ＬＭ（ホスト液晶）は、誘電率異方性が負の液晶分子である。二色性色素ＤＣ（ゲスト色素）は、例えば黒色色素である。二色性色素ＤＣは、液晶分子ＬＭに沿って配向する。第１電極６２Ａと第２電極７３Ａとの間に発生する電界により液晶分子ＬＭの配向が変化し、液晶分子ＬＭの配向の変化に応じて、二色性色素ＤＣの配向も変化する。
【００７９】
図１１に示すように、第１電極６２Ａと第２電極７３Ａとの間に電界が形成されていない状態（オフ状態）において、液晶分子ＬＭ及び二色性色素ＤＣは、第１基板６１Ａに対して実質的に垂直な方向に配向する。このとき、表示光Ｌ２は、二色性色素ＤＣに吸収されずに液晶層５１Ａを透過する。このため、透過率制御素子５０Ｂを透過した表示光Ｌ２の輝度の低下が抑制される。
【００８０】
図１２に示すように、第１電極６２Ａと第２電極７３Ａとの間に縦電界が形成された状態（オン状態）において、液晶分子ＬＭ及び二色性色素ＤＣは、第１基板６１Ａに対して実質的に平行な方向に配向する。このとき、表示光Ｌ１は、二色性色素ＤＣに吸収されるため、液晶層５１Ａを透過する表示光Ｌ１の透過率が低下する。このため、透過率制御素子５０Ｂを透過した表示光Ｌ１の輝度が小さくなる。
【００８１】
本実施形態の透過率制御素子５０Ｂは、二色性色素ＤＣとして黒色色素を用いているので、オン状態における液晶層５１Ａの透過率を、より低下させることができる。これにより、表示画像１０１のコントラストを高めることができる。本実施形態の透過率制御素子５０Ｂは、上述した第１の実施形態から第５の実施形態の表示装置１、１Ａ−１Ｅに適用することができる。
【００８２】
なお、偏光板６５Ａ及び偏光板７５Ａの偏光軸は、表示パネル１１の偏光板３５（図２参照）と一致した方向であることが好ましい。また、偏光板６５Ａ及び偏光板７５Ａの少なくとも一方を設けない構成であってもよい。また、透過率制御素子５０Ｂは、単位領域５２ごとに液晶層５１Ａのオン状態とオフ状態とを制御することができる。
【００８３】
（第７の実施形態）
図１３は、第７の実施形態に係る透過率制御素子の概略断面構造を表す断面図である。本実施形態の透過率制御素子５０Ｃは、エレクトロクロミック素子である。図１３に示すように透過率制御素子５０Ｃは、下部基板６０Ｂと、上部基板７０Ｂと、電解質層５５とを備える。下部基板６０Ｂは、透過率制御層としてのエレクトロクロミック層５１Ｂを備える。
【００８４】
下部基板６０Ｂは、第１基板６１Ｂと、ＴＦＴ等のスイッチング素子ＳＷと、絶縁層６４Ｂと、第１電極６２Ｂと、エレクトロクロミック層５１Ｂとを有する。第１電極６２Ｂは、絶縁層６４Ｂを介して第１基板６１Ｂの上側に設けられる。第１電極６２Ｂは、平面視でマトリクス状に複数配置される。第１電極６２Ｂは、絶縁層６４Ｂに設けられたコンタクトホールを介してスイッチング素子ＳＷと電気的に接続される。第１電極６２Ｂの上にエレクトロクロミック層５１Ｂが設けられる。
【００８５】
上部基板７０Ｂは、第２基板７１Ｂと、第２電極７３Ｂとを有する。第２電極７３Ｂは第２基板７１Ｂの下側に設けられる。第２電極７３Ｂは、電解質層５５を介してエレクトロクロミック層５１Ｂの上側に設けられる。電解質層５５は、第２電極７３Ｂとエレクトロクロミック層５１Ｂとの密着性を高めるために設けられる。
【００８６】
エレクトロクロミック層５１Ｂは、第１電極６２Ｂと第２電極７３Ｂとの間に印加される電圧に応じて、エレクトロクロミック層５１Ｂを透過する光のスペクトルを変化させる。エレクトロクロミック層５１Ｂは、例えば、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリアニリン、アリールアミン置換ポリアリーレンビニレン、ポリフルオレンポリマーよりなる群から選択される共役ポリマーで構成される。
【００８７】
本実施形態の透過率制御素子５０Ｃは、エレクトロクロミック層５１Ｂに印加する電圧により透過率を変化させることが可能であり、制御可能な透過率範囲を大きくすることができる。すなわち、表示光Ｌ２が透過する単位領域５２では、エレクトロクロミック層５１Ｂの透過率を高め、表示光Ｌ１が透過する単位領域５２では、エレクトロクロミック層５１Ｂの透過率を小さくすることができる。このため、表示画像１０１のコントラストを高めることが可能である。本実施形態の透過率制御素子５０Ｃは、上述した第１の実施形態から第５の実施形態の表示装置１、１Ａ−１Ｅに適用することができる。
【００８８】
（第８の実施形態）
図１４は、第８の実施形態に係る透過率制御素子の非透過状態を表す断面図である。図１５は、第８の実施形態に係る透過率制御素子の透過状態を表す断面図である。本実施形態の透過率制御素子５０Ｄは、エレクトロウェッティング素子である。図１４及び図１５に示すように透過率制御素子５０Ｄは、下部基板６０Ｃと、上部基板７０Ｃと、液体５５Ａとを備える。下部基板６０Ｃは、透過率制御層としての油膜５１Ｃを備える。
【００８９】
下部基板６０Ｃは、第１基板６１Ｃと、第１電極６２Ｃと、絶縁層６４Ｃと、撥水層６７と、油膜５１Ｃと、隔壁６６とを有する。第１電極６２Ｃは、第１基板６１Ｃの上側に設けられる。第１電極６２Ｃは、平面視でマトリクス状に複数配置される。第１電極６２Ｃの上に、絶縁層６４Ｃ及び撥水層６７を介して油膜５１Ｃが設けられる。撥水層６７は、例えば、フッ素系の樹脂材料により形成される。油膜５１Ｃは、隔壁６６により区画された領域に設けられる。隔壁６６により区画された領域が、単位領域５２に対応し、単位領域５２ごとに透過率を制御することができる。
【００９０】
上部基板７０Ｃは、第２基板７１Ｃと、第２電極７３Ｃとを有する。第２電極７３Ｃは第２基板７１Ｃの下側に設けられる。第２電極７３Ｃは、液体５５Ａを介して油膜５１Ｃの上側に設けられる。言い換えると、液体５５Ａ及び油膜５１Ｃは、第１電極６２Ｃと第２電極７３Ｃとの間に設けられる。液体５５Ａは、例えば水である。油膜５１Ｃは、例えば黒色に着色されている。透過率制御素子５０Ｄは、油膜５１Ｃの状態を異ならせることで、単位領域５２ごとに透過率を制御する。
【００９１】
具体的には、本実施形態の透過率制御素子５０Ｄにおいて、第１電極６２Ｃと第２電極７３Ｃとの間に印加される電圧により、液体５５Ａと撥水層６７との濡れ性が変化する。図１４に示すように、第１電極６２Ｃと第２電極７３Ｃとの間に電圧が印加されていない状態において、液体５５Ａは撥水層６７に引き寄せられない。このため、油膜５１Ｃは、隔壁６６により区画された領域において、撥水層６７の全体を覆った状態となる。このとき、表示光Ｌ１は、油膜５１Ｃに吸収されるため、単位領域５２の透過率が低下する。このため、透過率制御素子５０Ｄを透過した表示光Ｌ１の輝度が小さくなる。
【００９２】
図１５に示すように、第１電極６２Ｃと第２電極７３Ｃとの間に電圧が印加された状態において、液体５５Ａと撥水層６７との濡れ性が変化し、液体５５Ａが撥水層６７に引き寄せられる。その結果、油膜５１Ｃは、撥水層６７との接触面積が小さくなるように移動する。このとき、表示光Ｌ２は、単位領域５２の油膜５１Ｃに覆われていない部分を透過するので、単位領域５２の透過率の低下が抑制される。このため、透過率制御素子５０Ｄを透過した表示光Ｌ２の輝度の低下が抑制される。このような動作により、透過率制御素子５０Ｄは表示光Ｌ１、Ｌ２の透過率を制御して、表示画像１０１のコントラストを高めることが可能である。
【００９３】
本実施形態の透過率制御素子５０Ｄは、エレクトロウェッティング素子であり、上述した液晶素子と比較して、透過率制御の応答性に優れる。本実施形態の透過率制御素子５０Ｄは、上述した第１の実施形態から第５の実施形態の表示装置１、１Ａ−１Ｅに適用することができる。
【００９４】
（第９の実施形態）
図１６は、第９の実施形態に係る表示部の概略断面構造を表す断面図である。本実施形態の表示部１０Ａは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いた表示パネルである。つまり、表示部１０Ａは、図１に示す照明装置１２を備えていない。
【００９５】
図１６に示すように、表示部１０Ａは、基板９１と、絶縁層９２、９３と、反射層９４と、下部電極９５と、自発光層９６と、上部電極９７と、絶縁層９８、９９と、色変換層としてのカラーフィルタ８８と、遮光層としてのブラックマトリクス８９と、基板９０とを備えている。基板９１は、シリコンなどの半導体基板、ガラス基板、樹脂基板などである。基板９１は、図示しないＴＦＴ等のスイッチング素子等を含む駆動回路等が形成されている。
【００９６】
絶縁層９２は、駆動回路等を保護する保護膜であり、シリコン酸化物、シリコン窒化物などを用いることができる。下部電極９５は、有機発光ダイオードのアノード（陽極）であり、各副画素ＳＰｉｘに対応して設けられている。下部電極９５は、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料が用いられる。絶縁層９３は、バンクと呼ばれ、各副画素ＳＰｉｘを区画する絶縁層である。反射層９４は、自発光層９６からの光を反射する金属光沢のある材料で形成される。反射層９４は、例えば銀、アルミニウム、金等が用いられる。自発光層９６は、有機材料を含み、不図示のホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む。
【００９７】
上部電極９７は、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料が用いられる。なお、下部電極９５及び上部電極９７は、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の別の組成を有する透光性の導電性材料を用いてもよい。上部電極９７は、有機発光ダイオードのカソード（陰極）である。絶縁層９８は、上部電極９７を封止する封止層である。絶縁層９９は、バンクにより生じる段差を抑制する平坦化層である。絶縁層９８、９９はシリコン酸化物、シリコン窒化物等を用いることができる。基板９０は、表示部１０Ａ全体を保護する透光性の基板である。基板９０は、例えば、ガラス基板やフィルム状の樹脂基板を用いることができる。
【００９８】
このような構成により、自発光層９６からの光がカラーフィルタ８８を透過して基板９０の表示面Ｓから出射して、観察者の眼に到達する。副画素ＳＰｉｘ毎に自発光層９６の点灯量を制御することにより、表示面Ｓに画像が表示される。
【００９９】
なお、上述の例に限定されず、下部電極９５がカソード及び上部電極９７がアノードであってもよい。その場合は、下部電極９５に電気的に接続されているスイッチング素子の極性を適宜変えることも可能であり、また、キャリア注入層（ホール注入層及び電子注入層）、キャリア輸送層（ホール輸送層及び電子輸送層）、発光層の積層順を適宜変えることも可能である。
【０１００】
また、表示部１０Ａは、カラーフィルタ８８を設けない構成とすることもできる。この場合、自発光層９６は、副画素ＳＰｉｘごとに異なる発光材料が用いられ、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の光を表示する。赤色（Ｒ）を表示する自発光層９６は、赤色（Ｒ）を表示する副画素ＳＰｉｘに対応して設けられる。緑色（Ｇ）を表示する自発光層９６は、緑色（Ｇ）を表示する副画素ＳＰｉｘに対応して設けられる。青色（Ｂ）を表示する自発光層９６は、青色（Ｂ）を表示する副画素ＳＰｉｘに対応して設けられる。これにより、表示部１０Ａのカラー表示が実現できる。
【０１０１】
本実施形態の表示部１０Ａは、上述した第１の実施形態から第５の実施形態の表示装置１、１Ａ−１Ｅに適用することができる。また、本実施形態の表示部１０Ａは、上述した第６の実施形態から第８の実施形態の透過率制御素子５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄと組み合わせて表示装置を構成することもできる。
【０１０２】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
【０１０３】
例えば、本態様の表示装置は、以下の態様をとることができる。
（１）表示光を出射する表示部と、
第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記表示部と対向して配置され、前記表示光を透過又は反射させる光学素子と、
前記第２面に対向して設けられ、前記光学素子で反射された前記表示光を再帰反射させる反射素子と、
前記表示光が透過する位置に応じて前記表示光の透過率を異ならせる透過率制御素子と、を備える表示装置。
（２）前記透過率制御素子は、前記光学素子の前記第１面に対向して配置される上記（１）に記載の表示装置。
（３）前記透過率制御素子は、前記光学素子の前記第２面に対向して配置される上記（１）に記載の表示装置。
（４）前記透過率制御素子は、前記表示部の表示面に対向して配置される上記（１）に記載の表示装置。
（５）前記透過率制御素子は、前記光学素子の前記第１面側の空中に結像する表示画像に対向して配置される上記（１）に記載の表示装置。
（６）前記透過率制御素子は、前記反射素子に対向して配置される上記（１）に記載の表示装置。
（７）前記透過率制御素子は、液晶素子であり、
前記液晶素子は、１対の基板と、１対の前記基板の間に設けられた液晶分子を含む透過率制御層と、を有する上記（１）乃至上記（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（８）前記透過率制御素子は、ゲストホスト液晶素子であり、
前記ゲストホスト液晶素子は、１対の基板と、１対の前記基板の間に設けられ、二色性色素と液晶分子とを含む透過率制御層とを有する上記（１）乃至上記（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（９）前記透過率制御素子は、印加された電圧により光物性が変化する透過率制御層を有するエレクトロクロミック素子である上記（１）乃至上記（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１０）前記透過率制御素子は、エレクトロウェッティング素子であり、
前記エレクトロウェッティング素子は、基板と、前記基板の上に設けられた撥水層と、前記撥水層の上に設けられた透過率制御層とを有し、印加された電圧に応じて前記撥水層に対する前記透過率制御層の接触角が変化する上記（１）乃至上記（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１１）前記表示部の表示動作を制御する映像信号を前記表示部に出力するとともに、前記映像信号の輝度の情報に基づいて前記透過率制御素子の動作を制御するための制御信号を前記透過率制御素子に出力する信号処理部と、
前記制御信号に基づいて前記透過率制御素子を駆動する駆動部と、を有する上記（１）乃至上記（１０）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１２）前記透過率制御素子は、前記表示部の画素に対応する単位領域ごとに透過率を制御する上記（１）乃至上記（１１）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１３）前記透過率制御素子は、前記表示部の画素のピッチよりも大きいピッチで分割された単位領域ごとに透過率を制御する上記（１）乃至上記（１１）のいずれか１つに記載の表示装置。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  表示装置
６、５１、５１Ａ  液晶層
１０、１０Ａ  表示部
１１  表示パネル
１２  照明装置
１５  反射素子
１８  光学素子
２０  画素基板
２１  第１基板
２２  画素電極
２３  共通電極
３０  対向基板
３１  第２基板
４０  第１駆動部
４５  第２駆動部
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ  透過率制御素子
５１Ｂ  エレクトロクロミック層
５１Ｃ  油膜
５２、５２Ｄ、５２Ｌ  単位領域
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ  下部基板
６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ  第１基板
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ  第１電極
６３、７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ  第２電極
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ  上部基板
７１、７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ  第２基板
８１  制御装置
８２  信号処理部
【図１】
2019028105.tif 000003
【図２】
2019028105.tif 000004
【図３】
2019028105.tif 000005
【図４】
2019028105.tif 000006
【図５】
2019028105.tif 000007
【図６】
2019028105.tif 000008
【図７】
2019028105.tif 000009
【図８】
2019028105.tif 000010
【図９】
2019028105.tif 000011
【図１０】
2019028105.tif 000012
【図１１】
2019028105.tif 000013
【図１２】
2019028105.tif 000014
【図１３】
2019028105.tif 000015
【図１４】
2019028105.tif 000016
【図１５】
2019028105.tif 000017
【図１６】
2019028105.tif 000018