(57)【要約】【課題】  装置の大型化及び輝度の低下を抑制し、複数の画像を重ねて表示することができる表示装置を提供する。【解決手段】  本実施形態に係る表示装置は、第１表示光を出射する第１表示部と、第１表示部と対向し、第２表示光を出射する第２表示部と、第１表示部と第２表示部との間に位置し、第１表示部と対向する第１面と第２表示部と対向する第２面とを有する第１光学素子と、第１面と対向する第３面を有する第２光学素子と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表示光を出射する第１表示部と、
前記第１表示部と対向し、第２表示光を出射する第２表示部と、
前記第１表示部と前記第２表示部との間に位置し、前記第１表示部と対向する第１面と前記第２表示部と対向する第２面とを有する第１光学素子と、
前記第１面と対向する第３面を有する第２光学素子と、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記第２光学素子は、前記第３面を有する第１偏光素子を含み、
前記第１光学素子は、第１直線偏光を透過する透過軸を有し、前記第１直線偏光と交差する第２直線偏光を反射する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１表示部は、前記第２直線偏光を透過する透過軸を有し前記第１直線偏光を反射する第２偏光素子を含む、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１光学素子は、前記第１面と有する第３偏光素子と、前記第２面を有する第４偏光素子と、を含み、
前記第３偏光素子と前記第４偏光素子とは、前記第１直線偏光を透過する透過軸を有し、前記第２直線偏光を反射する、請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１表示部は、前記第１直線偏光を透過する透過軸を有し前記第２直線偏光を反射する第２偏光素子を含み、
前記第２表示部は、前記第２直線偏光を透過する透過軸を有し前記第１直線偏光を反射する第５偏光素子を含んでいる、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１表示部と重なり、透過光に位相差を付与する第１位相差板と、
前記第１光学素子と重なり、透過光に位相差を付与する第２位相差板と、
をさらに備え、
前記第１位相差板と前記第２位相差板とは、互いに対向している、請求項４又は５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２表示部と重なり、透過光に位相差を付与する第３位相差板をさらに備える、請求項４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２光学素子は、第３表示光を出射する、請求項１乃至７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】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の画像を重ねて表示する表示装置が開発されている。このような表示装置の一例として、表示パネルから出射された表示光が、一方向に沿って配置された複数のハーフミラーによって反射される構成が知られている。しかしながら、このような構成では、重ねて表示する画像の数が増えるにしたがって、表示装置のサイズが大きくなるとともに輝度が低下する傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７８６３号公報
【特許文献２】特開２００８−４２７４５号公報
【特許文献３】特開２００９−５３５３９号公報
【特許文献４】特開２００４−２９１７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態の目的は、装置の大型化及び輝度の低下を抑制し、複数の画像を重ねて表示することができる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】
【０００５】
一実施形態によれば、  
第１表示光を出射する第１表示部と、前記第１表示部と対向し、第２表示光を出射する第２表示部と、前記第１表示部と前記第２表示部との間に位置し、前記第１表示部と対向する第１面と前記第２表示部と対向する第２面とを有する第１光学素子と、前記第１面と対向する第３面を有する第２光学素子と、を備える表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す表示装置１を観察者ＯＢの側から見た図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。
【図４】図４は、図３に示す表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路を示す図である。
【図５】図５は、第３実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。
【図６】図６は、図５に示す表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路を示す図である。
【図７】図７は、第４実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示す表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路を示す図である。
【図９】図９は、第５実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、表示パネル１１、２１、４１に適用される液晶表示パネルの構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。図に示す第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。なお、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚは、９０度以外の角度で交差していてもよい。本明細書において、第３方向Ｚを示す矢印の先端に向かう方向を「上」と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を「下」と称する。
【０００９】
表示装置１は、表示部（第１表示部）１０、表示部（第２表示部）２０、光学素子（第１光学素子）３０、及び光学素子（第２光学素子）４０を備えている。
【００１０】
表示部１０と表示部２０とは、第３方向Ｚに沿って並んでいる。表示部１０及び２０は、表示光を出射するものであれば、その構成は、特に限定されない。表示部１０及び２０は、一例では、液晶表示装置であり、液晶層を有する表示パネル１１及び２１をそれぞれ備えている。なお、表示部１０及び２０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装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示装置、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を適用した表示装置、あるいは、エレクトロクロミズムを適用した表示装置などであってもよい。
【００１１】
表示パネル１１は、表示光Ｌ１を出射する表示面Ｐ１を有している。表示パネル２１は、表示光Ｌ２を出射する表示面Ｐ２を有している。表示面Ｐ１と表示面Ｐ２とは、互いに対向している。表示面Ｐ１及びＰ２は、一例では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面と平行な面である。図示した例では、第２方向Ｙにおける表示面Ｐ１の位置と表示面Ｐ２の位置とは、一致している。すなわち、表示面Ｐ１の全面と表示面Ｐ２の全面とは、第３方向Ｚに重なっている。
【００１２】
光学素子３０は、表示部１０と表示部２０との間に位置している。光学素子３０は、入射光の少なくとも一部を反射するとともに、入射光の一部を透過する。光学素子３０は、一例では、ハーフミラーである。光学素子３０は、平板状であり、第１面３０Ａと、第１面３０Ａと反対側の第２面３０Ｂとを有している。第１面３０Ａは、表示部１０と対向している。第２面３０Ｂは、表示部２０と対向している。図示した例では、第１面３０Ａと第２面３０Ｂとは、略平行である。第１面３０Ａと表示面Ｐ１とがなす角度θ１、及び第２面３０Ｂと表示面Ｐ２とがなす角度θ２は、一例では、４５度である。第１面３０Ａは、表示面Ｐ１から出射された表示光Ｌ１の少なくとも一部を反射する反射面として機能する。第２面３０Ｂは、表示面Ｐ２から出射された表示光Ｌ２の少なくとも一部を反射する反射面として機能する。
【００１３】
光学素子４０は、表示部２０よりも上方に位置し、光学素子３０及び表示部１０と対向している。光学素子３０と光学素子４０とは、第２方向Ｙに沿って並んでいる。より具体的には、光学素子４０は、第１面３０Ａ及び表示面Ｐ１と対向する第３面４０Ａを有している。本実施形態において、光学素子４０は、表示光Ｌ３を出射する表示パネル４１を備えている。表示パネル４１は、一例では、液晶層を有する液晶表示パネルである。第３面４０Ａは、入射光の少なくとも一部を反射する反射面として機能するとともに、表示パネル４１の表示面Ｐ３に相当する。図示した例では、第３面４０Ａは、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ−Ｚ平面と平行である。第３面４０Ａと第１面３０Ａとがなす角度θ３は、一例では、４５度である。
【００１４】
なお、光学素子４０は、入射光の少なくとも一部を反射する第３面４０Ａを有していれば、その構成は、特に限定されない。光学素子４０は、後述するように、例えばハーフミラーであってもよく、全反射ミラーであってもよい。
【００１５】
図２は、図１に示す表示装置１を観察者ＯＢの側から見た図である。図示した例では、表示パネル１１と表示パネル２１の大きさは、ほぼ等しい。第１方向Ｘにおいて、表示面Ｐ１の位置と表示面Ｐ２の位置は、一致している。すなわち、表示面Ｐ１の全面と表示面Ｐ２の全面とは、第３方向Ｚに重なっている。このような構成によれば、観察者ＯＢは、像Ｉ１の全体と像Ｉ２の全体とが重なった様子を視認する。
【００１６】
なお、図において破線で示すように、第１方向Ｘにおいて、表示パネル１１の位置と表示パネル２１の位置とが一致していなくてもよい。つまり、第３方向Ｚにおいて、表示面Ｐ１と表示面Ｐ２とは、部分的に重なっていてもよく、重なっていなくてもよい。第１方向Ｘにおける表示パネル１１の位置と表示パネル２１の位置とを調整することにより、像Ｉ１と像Ｉ２の第１方向Ｘの位置を調整することができる。
【００１７】
以下では、図１に戻り、表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路について説明する。
【００１８】
表示面Ｐ１から出射された表示光Ｌ１の一部は、第１面３０Ａによって光学素子４０に向かって反射される。第１面３０Ａによって反射された表示光Ｌ１の一部は、第３面４０Ａによって反射される。その後、この表示光Ｌ１の一部は、光学素子３０を透過し、観察者ＯＢへ到達する。観察者ＯＢは、第３面４０Ａから第２方向Ｙに沿って距離Ｄ１の位置に、表示面Ｐ１に表示される表示画像に対応した像Ｉ１を視認する。ここで、距離Ｄ１は、表示面Ｐ１と第１面３０Ａとの距離ａと、第１面３０Ａと第３面４０Ａとの距離ｂとの和に等しい。図１は、表示面Ｐ１の中心から法線方向に出射した光によって距離ａ及び距離ｂを示している。
【００１９】
表示面Ｐ２から出射された表示光Ｌ２の一部は、第２面３０Ｂによって観察者ＯＢへ向かって反射される。観察者ＯＢは、第２面３０Ｂから第２方向Ｙに沿って距離Ｄ２の位置に、表示面Ｐ２に表示される表示画像に対応した像Ｉ２を視認する。ここで、距離Ｄ２は、表示面Ｐ２と第２面３０Ｂとの距離ｃに等しい。図１は、表示面Ｐ２の中心から法線方向に出射した光によって距離ｃを示している。
【００２０】
表示面Ｐ３から出射した表示光Ｌ３の一部は、光学素子３０を透過し、観察者ＯＢへ到達する。観察者ＯＢは、表示面Ｐ３に表示される像Ｉ３を視認する。図示した例では、観察者ＯＢは、第１面３０Ａから第２方向Ｙに沿って距離ｂの位置に像Ｉ３を視認する。本実施形態において、像Ｉ３の表示面Ｐ３は、像Ｉ１を作る表示光Ｌ１の反射面にも相当するため、像Ｉ３は、像Ｉ１よりも観察者ＯＢ側に位置する。図示した例では、像Ｉ３、Ｉ２、及びＩ１は、この順で第２方向Ｙに沿って並んでいる。すなわち、観察者ＯＢは、手前側に像Ｉ３を視認し、奥側に像Ｉ１を視認し、像Ｉ３と像Ｉ１との間に像Ｉ２を視認する。
【００２１】
なお、距離ａ、ｂ、及びｃを調整することにより、像Ｉ２の位置は、適宜に変更することができる。例えば、距離ｃが距離ｂより小さい場合、観察者ＯＢは、像Ｉ２を像Ｉ３より手前側に視認する。例えば距離ｃが距離ａと距離ｂとの和より大きい場合、観察者ＯＢは、像Ｉ２を像Ｉ１よりも奥側に視認する。
【００２２】
本実施形態によれば、表示部１０と表示部２０との間にハーフミラーである光学素子３０が設けられている。一例では、表示部１０と表示部２０とは、第３方向Ｚに沿って並んでいる。表示部１０と表示部２０からそれぞれ出射される表示光Ｌ１と表示光Ｌ２とは、共通の光学素子３０によって反射される。このような構成によれば、表示装置１の第２方向Ｙに沿った大きさを表示部１０の大きさ程度に維持したまま、第２方向Ｙに沿って奥行のある画像、すなわち第２方向Ｙに沿って重なった像Ｉ１と像Ｉ２とを表示することができる。
【００２３】
さらに、光学素子４０は、表示光Ｌ１の反射面として機能する第３面４０Ａに表示画像を表示させている。したがって、表示装置１の第２方向Ｙに沿った大きさを大型化することなく、像Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３を重ねて表示することができる。
【００２４】
また、上記のような構成によれば、表示パネル１１、２１、及び４１の各々に対してハーフミラーを設ける必要がない。すなわち、観察者ＯＢは、１つの光学素子３０越しに像Ｉ３を視認する。例えば第２方向Ｙに沿って複数のディスプレイと、これらのディスプレイとそれぞれ対向する複数のハーフミラーとが配置され、複数のハーフミラーによって表示光を反射することで第２方向Ｙに沿って重なった複数の像を表示する場合、表示光がハーフミラーを透過する回数に応じて像の輝度は低下する。一方、本実施形態によれば、表示光Ｌ３は、光学素子３０を１回透過した後、観察者ＯＢに到達する。したがって、輝度の低下を抑制しつつ、複数の像Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３を表示することができる。
【００２５】
以上のことから、第１実施形態によれば、装置の大型化及び輝度の低下を抑制し、複数の画像を重ねて表示することができる表示装置を提供することができる。
【００２６】
図３は、第２実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。第２実施形態は、光学素子４０が偏光素子（第１偏光素子）４２を備えている点で、第１実施形態と相違している。偏光素子４２は、表示パネル４１よりも光学素子３０に近接し、光学素子３０及び表示部１０と対向している。偏光素子４２は、一例では、表示面Ｐ３に接着されている。本実施形態において、偏光素子４２は、反射面としての第３面４０Ａ有している。
【００２７】
偏光素子４２は、第１直線偏光を透過する透過軸を有し、第２直線偏光を反射する。したがって、光学素子４０は、表示パネル４１から出射された表示光のうち第１直線偏光を表示光Ｌ３１として出射する。第１直線偏光は、例えば入射面に垂直なＳ波であり、第２直線偏光は、例えば入射面に平行なＰ波である。
【００２８】
本実施形態において、少なくとも表示部１０から出射される表示光Ｌ１２は、第２直線偏光である。図示した例では、表示部１０は、表示パネル１１に加えて偏光素子（第２偏光素子）１２を備えている。偏光素子１２は、一例では、表示面Ｐ１に接着されている。偏光素子１２の透過軸は、光学素子４０が備える偏光素子４２の透過軸と直交している。すなわち、偏光素子１２は、第２直線偏光を透過する透過軸を有し、第１直線偏光を反射する。したがって、表示部１０は、表示パネル１１から出射される表示光のうち第２直線偏光を表示光Ｌ１２として出射する。
【００２９】
図示した例では、表示部２０は、表示パネル２１に加えて偏光素子２２を備えている。偏光素子２２は、一例では、表示面Ｐ２に接着されている。偏光素子２２は、一例では、偏光素子１２と同様の偏光素子である。すなわち、偏光素子２２は、第２直線偏光を透過する透過軸を有し、第１直線偏光を反射する。したがって、表示部２０は、表示パネル２１から出射される表示光のうち第２直線偏光を表示光Ｌ２２として出射する。なお、偏光素子２２は、偏光素子４２と同様に第１直線偏光と透過する透過軸を有し、第２直線偏光を反射してもよい。あるいは、偏光素子２２は、省略されてもよい。
【００３０】
偏光素子４２、１２、及び２２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ムや、この反射型偏光フィルムと直線偏光板とを重ねた多層体などによって構成されている。
【００３１】
図４は、図３に示す表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路を示す図である。
【００３２】
表示部１０から出射された表示光Ｌ１２は、第２直線偏光である。表示光Ｌ１２の一部は、光学素子３０によって反射される。光学素子３０によって光学素子４０に向かって反射された表示光Ｌ１２は、そのほとんどが偏光素子４２の第３面４０Ａによって反射される。偏光素子４２によって反射された表示光Ｌ１２の一部は、光学素子３０を透過し、観察者ＯＢに到達する。表示部１０から出射された表示光Ｌ１２の強度を１とすると、ハーフミラーである光学素子３０によって１回反射され、光学素子３０を１回透過した後の表示光Ｌ１２の強度は、約１／４になる。
【００３３】
表示部２０から出射された表示光Ｌ２２は、一例では、第２直線偏光である。表示光Ｌ２２の一部は、光学素子３０によって観察者ＯＢに向かって反射される。表示部２０から出射された表示光Ｌ２２の強度を１とすると、ハーフミラーである光学素子３０によって１回反射された後の表示光Ｌ２２の強度は、約１／２になる。
【００３４】
光学素子４０から出射された表示光Ｌ３１は、第１直線偏光である。表示光Ｌ３１の一部は、光学素子３０を透過し、観察者ＯＢに到達する。光学素子４０から出射された表示光Ｌ３１の強度を１とすると、ハーフミラーである光学素子３０を１回透過した後の表示光Ｌ３１の強度は、約１／２になる。
【００３５】
本実施形態においても、表示部１０と表示部２０との間に光学素子３０が設けられ、且つ、光学素子４０の第３面４０Ａが光学素子３０と対向しているため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第３面４０Ａにおける表示光Ｌ１２の反射率がほぼ１となるため、像Ｉ１の輝度を向上することができる。
【００３６】
図５は、第３実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。第３実施形態は、表示装置１が位相差板（第１位相差板）Ｒ１及び位相差板（第２位相差板）Ｒ２を備え、且つ、光学素子３０が偏光素子（第３偏光素子）３１及び偏光素子（第４偏光素子）３２を備えている点で、第２実施形態と相違している。
【００３７】
偏光素子３１及び３２は、光学素子４０が備える偏光素子４２と同様の偏光素子である。すなわち、偏光素子３１及び３２は、第１直線偏光を透過する透過軸を有し、第２直線偏光を反射する。偏光素子３１は、表示部１０側に配置され、反射面としての第１面３０Ａを有している。偏光素子３２は、表示部２０側に配置され、反射面としての第２面３０Ｂを有している。図示した例では、光学素子３０は、支持基板３３を有している。支持基板３３は、偏光素子３１と偏光素子３２との間に位置し、これらと接着されている。支持基板３３は、例えばガラスや樹脂によって形成されている。支持基板３３の屈折率は、偏光素子３１及び３２を形成する材料と同等であることが望ましい。
【００３８】
位相差板Ｒ１及びＲ２は、透過光に約λ／４の位相差を付与する。ここで、λは、透過光の波長である。位相差版Ｒ１と位相差版Ｒ２とは、表示部１０と光学素子３０との間に配置され、互いに対向している。位相差板Ｒ１は、表示部１０と重なっている。位相差板Ｒ１は、一例では、偏光素子１２と接着されている。位相差板Ｒ２は、光学素子３０と重なっている。位相差板Ｒ２は、一例では、偏光素子３１と接着されている。
【００３９】
本実施形態において、表示部１０が備える偏光素子（第２偏光素子）１２の透過軸と表示部２０が備える偏光素子（第５偏光素子）２２の透過軸とは、直交している。偏光素子１２は、偏光素子４２と同様である。すなわち、偏光素子１２は、第１直線偏光を透過する透過軸を有し、第２直線偏光を反射する。したがって、表示部１０は、表示パネル１１から出射される表示光のうち第１直線偏光を表示光Ｌ１１として出射する。一方、偏光素子２２は、第２直線偏光を透過する透過軸を有し、第１直線偏光を反射する。したがって、表示部２０は、表示パネル２１から出射される表示光のうち第２直線偏光を表示光Ｌ２２として出射する。
【００４０】
図６は、図５に示す表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路を示す図である。
【００４１】
表示部１０から出射された表示光Ｌ１１は、第１直線偏光である。表示光は、位相差版Ｒ１と透過し、円偏光に変換される。円偏光は、位相差版Ｒ２を透過し、第２直線偏光に変換される。この第２直線偏光は、偏光素子３１の第１面３０Ａによって反射された後、再度位相差版Ｒ２を透過する。これにより、第２直線偏光は、円偏光に変換される。円偏光は、偏光素子４２の第３面４０Ａによって反射される。このとき、円偏光の成分のうち第２直線偏光が偏光素子４２によって反射される。したがって、偏光素子４２によって反射された円偏光の強度は、反射前の約１／２となる。その後、この円偏光は、位相差版Ｒ２を透過し、第１直線偏光に変換される。第１直線偏光は、偏光素子３１、支持基板３３、及び偏光素子３２を透過し、観察者ＯＢに到達する。表示部１０から出射された表示光Ｌ１１の強度を１とすると、光学素子３０を透過した後の表示光Ｌ１１の強度は、約１／２になる。
【００４２】
表示部２０から出射された表示光Ｌ２２は、第２直線偏光である。第２直線偏光は、偏光素子３２の第２面３０Ｂによって反射され、観察者ＯＢに到達する。表示部２０から出射された表示光Ｌ２２の強度を１とすると、偏光素子３２によって反射された後の表示光Ｌ２２の強度は、ほぼ１のままである。
【００４３】
光学素子４０から出射された表示光Ｌ３１は、第１直線偏光である。第１直線偏光は、位相差板Ｒ２を透過し、円偏光に変換される。この円偏光の成分のうち、第１直線偏光は、偏光素子３１、支持基板３３、及び偏光素子３２を透過する。換言すると、光学素子３０を透過した後の円偏光の強度は、光学素子３０を透過する前の円偏光の強度の約１／２になる。したがって、光学素子４０から出射された表示光Ｌ３１の強度を１とすると、光学素子３０を透過した後の表示光Ｌ３１の強度は、約１／２になる。
【００４４】
本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、偏光素子３１及び３２を設けることで、表示部１０から出射された表示光の第１面３０Ａにおける反射率と、表示部２０から出射された表示光の第２面３０Ｂにおける反射率をほぼ１とすることができる。この結果、像Ｉ１及び像Ｉ２の輝度を上昇することができる。
【００４５】
図７は、第４実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。第４実施形態は、表示装置１が位相差板（第３位相差板）Ｒ３をさらに備えている点で、第３実施形態と相違している。位相差板Ｒ３は、透過光に約λ／４の位相差を付与する。ここで、λは、透過光の波長である。位相差板Ｒ３は、光学素子３０と表示部２０との間に設けられている。位相差板Ｒ３は、表示部２０と重なり、一例では、偏光素子２２に接着されている。
【００４６】
図８は、図７に示す表示部１０及び２０、及び光学素子４０から出射された表示光の光路を示す図である。表示部１０から出射された表示光Ｌ１１の光路、及び光学素子４０から出射された表示光Ｌ３１の光路は、図５に示す例と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
表示部２０から出射された表示光Ｌ２２は、第２直線偏光である。第２直線偏光は、位相差板Ｒ３を透過し、円偏光に変換される。この円偏光の成分のうち、第２直線偏光は、偏光素子３２の第２面３０Ｂによって反射される。換言すると、偏光素子３２によって反射された後の円偏光の強度は、偏光素子３２によって反射される前の円偏光の強度の約１／２となる。したがって、表示部２０から出射された表示光Ｌ２２の強度を１とすると、偏光素子３２によって反射された後の表示光Ｌ２２の強度は、約１／２になる。
【００４８】
本実施形態によれば、光学素子３０を透過した後の表示光Ｌ１１の強度、光学素子３０によって反射された後の表示光Ｌ２２の強度、及び光学素子３０を透過した後の表示光Ｌ３１の強度は、表示部１０から出射された表示光Ｌ１１の強度、表示部２０から出射された表示光Ｌ２２の強度、及び光学素子４０から出射された表示光Ｌ３１の約１／２である。したがって、像Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３の輝度を揃えることができる。
【００４９】
図９は、第５実施形態に係る表示装置１の構成例を示す図である。第５実施形態は、光学素子４０が表示パネル４１を備えていない点で、第１実施形態と相違している。すなわち、光学素子４０は、表示光を出射しない。光学素子４０は、一例では、ハーフミラーである。
【００５０】
なお、光学素子４０は、全反射ミラーでもよい。あるいは、光学素子４０は、ハーフミラーに加え、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く、照明装置によって照明されるポスターや、立体的なオブジェクトなどの表示媒体を備えていてもよい。上記の場合において、観察者ＯＢは、出射光が投影されたスクリーン、ポスター、あるいは立体的なオブジェクト等が像Ｉ１及びＩ２と重なっている様子を視認することができる。
【００５１】
本実施形態においても、表示部１０と表示部２０との間に光学素子３０が設けられ、且つ、光学素子４０の第３面４０Ａが光学素子３０と対向しているため、第１実施形態と同様に、表示装置１の第２方向Ｙに沿った大きさを大型化することなく、像Ｉ１と像Ｉ２とを重ねて表示することができる。
【００５２】
図１０は、上記の各実施形態の表示パネル１１、２１、４１に適用される液晶表示パネルの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。表示パネルＰＮＬは、一例では、その背面側に配置された照明装置ＬＳ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の液晶表示パネルである。なお、表示パネルＰＮＬは、外光あるいは照明装置ＬＳ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。
【００５３】
表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、及び液晶層ＬＣを備えている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とは、互いに対向している。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。
【００５４】
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良い。この場合、スリットＳＬＡは、共通電極ＣＥに形成される。
【００５５】
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は赤色のカラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＧは緑色のカラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＢは青色の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に形成されても良い。
【００５６】
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。図示した例では、第１絶縁基板１００の外面に偏光素子ＰＬが配置されている。偏光素子ＰＬの透過軸は、偏光素子１２、２２、及び４２の透過軸と直交している。なお、第２絶縁基板２００の表面は、表示パネル１１、２１、及び４２における表示面Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３に相当する。
【００５７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５８】
上記の第１乃至第５実施形態において、図示した例では、第３面４０Ａは、平面であるが、曲面であってもよい。例えば、第３面４０Ａを観察者ＯＢに対して凹面状に形成することにより、第３面４０Ａにおける反射によって形成される像Ｉ１を拡大することができる。また、図１に示す角度θ１、θ２、θ３は、４５度以外でもよい。例えば、表示パネル１１の表示面Ｐ１と表示パネル２１の表示面Ｐ２とを観察者ＯＢから視認しづらくするために、表示パネル１１及び２１を観察者ＯＢと反対側に傾けてもよい。すなわち、角度θ１を４５度より大きくし、角度θ２を４５度より小さくしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…表示装置、１０…表示部、１１…表示パネル、１２…偏光素子、２０…表示部、２１…表示パネル、２２…偏光素子、３０…光学素子、３０Ａ…第１面、３０Ｂ…第２面、３１，３２…偏光素子、３３…支持基板、４０…光学素子、４０Ａ…第３面、４１…表示パネル、４２…偏光素子、Ｐ１，Ｐ２…表示面、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…位相差板。
【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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