(57)【要約】  構造を簡略化しコストダウンを図るとともに映像の良好な表示と鏡の状態における良好な表示との両立を図ることができる表示装置を提供する。  スクリーン（２１）が、透明電極として形成される対向電極（２６）と、対向電極（２６）側が鏡面反射特性を持つ鏡面電極として形成される制御電極（２７）と、対向電極（２６）と制御電極（２７）との間に配置され、電圧の印加により光学状態を変化できる素子や材料により構成された調光部（２５）と、を備え、制御電極（２７）が複数に分割されている。
2014080466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電極と、
前記２つの電極間に挟持され前記２つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態が切り替え可能な調光部と、
前記調光部の映像光が走査しながら投射されている領域を散乱状態となるように前記電圧を印加する制御部と、を有し、
前記２つの電極のうち一方が、可視光に対し透明かつ前面側に設けられる前面電極として構成され、
前記２つの電極のうち他方が、前記調光部に接する表面側が鏡面反射特性を有し、背面側に設けられる背面電極として構成され、
前記前面電極と前記背面電極のうち、少なくともいずれか一方が複数に分割されている、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記複数に分割された電極のうち、少なくとも１つの領域に対応する前記電極には、他の前記電極よりも前記散乱状態の時間が長くなるようにすることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記複数に分割された電極のうち、前記調光部の光源から投射される前記映像光とは異なる迷光が入射する領域に対応する前記電極には、他の前記電極よりも前記散乱状態の時間が長くなるようにすることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記２つの電極のうち一方に、前記調光部の光学状態を変化させる周期の整数倍の周期の第１矩形波電圧を印加し、前記２つの電極のうち他方に、前記第１矩形波電圧と同じ周期かつ位相が同じまたは半周期ずれている第２矩形波電圧に前記調光部の光学状態を変化させるタイミングで光学状態が変化する電極間電位差となるパルス電圧を重畳させて印加することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記背面電極が複数に分割されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記調光部が、液晶材料と高分子材料からなる複合部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一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、映像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からプロジェクタ等の光源からの投影映像をスクリーン（投影面）に投影して映像を表示する表示装置が知られている。【０００３】
特許文献１には、光を通過させる透過状態と光を散乱させる散乱状態とを呈する液晶を透明基板間に挟持した液晶セルとなっているスクリーンが記載されている。このスクリーンは、光を反射するミラー層を備え、このミラー層は、スクリーンにおいて、液晶層を基準として、画像が投射される側とは反対側に位置する。従って、液晶が透過状態である場合、スクリーン自体が鏡として機能する。また、液晶が散乱状態である場合に液晶層側から画像を投射すると、画像が表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたスクリーンは、液晶を駆動する透明電極に加えてミラー層を別途形成する必要があり、スクリーンの製造コストが上昇してしまうという問題があった。【０００６】
また、例えば、プロジェクタなどの光源からの迷光などの鏡面が映像表示に影響を与えることに対する対策は何ら考慮されていない。【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、構造を簡略化しコストダウンを図るとともに映像の良好な表示と鏡の状態における良好な表示との両立を図ることができる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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、２つの電極と、前記２つの電極間に挟持され前記２つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態が切り替え可能な調光部と、前記調光部の映像光が走査しながら投射されている領域を散乱状態となるように前記電圧を印加する制御部と、を有し、前記２つの電極のうち一方が、可視光に対し透明かつ前面側に設けられる前面電極として構成され、前記２つの電極のうち他方が、前記調光部に接する表面側が鏡面反射特性を有し、背面側に設けられる背面電極として構成され、前記前面電極と前記背面電極のうち、少なくともいずれか一方が複数に分割されている、ことを特徴とする表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。
【図２】図１に示されたスクリーンの模式的な断面図である。
【図３】図２に示された複数の制御電極の配置を示すスクリーンの模式的な正面図である。
【図４】図１に示されたスクリーンの走査と駆動との同期制御の説明図である。
【図５】図１に示されたスクリーンの状態と調光部の平行光線透過率とプロジェクタから投射される映像光強度のタイミングチャートである。
【図６】図１に示されたスクリーンの走査と駆動の模式的なタイミングチャートである。
【図７】図１に示されたスクリーンがリバースモードで動作する場合の駆動電圧波形を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。
【図９】図８に示されたスクリーンの走査と駆動の模式的なタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態にかかる表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる表示装置は、２つの電極間に挟持され２つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態が切り替え可能な調光部と、前記調光部の映像光が走査しながら投射されている領域を散乱状態となるように電圧を印加する制御部と、を有している。そして、２つの電極のうち一方が、可視光に対し透明かつ前面側に設けられる前面電極として構成され、２つの電極のうち他方が、前記調光部に接する表面側が鏡面反射特性を有し、背面側に設けられる背面電極として構成されている。さらに、前面電極と背面電極のうち、少なくともいずれか一方が複数に分割されている。このようにすることにより、背面電極が、電極と鏡面部材の両方を兼ねることができ、構造を簡略化しコストダウンを図ることができる。また、制御部により、調光部の映像光が投射されている領域を散乱状態となるように電圧を印加するので、映像の良好な表示と鏡の状態における良好な表示との両立を図ることができる。
【００１１】
また、制御部が、複数に分割された電極のうち、少なくとも１つの領域に対応する電極には、他の電極よりも散乱状態の時間が長くなるようにしてもよい。このようにすることにより、領域ごとに散乱状態の時間が長くなるように制御できる。
【００１２】
また、制御部が、複数に分割された電極のうち、調光部の光源から投射される映像光とは異なる迷光が入射する領域に対応する電極には、他の電極よりも散乱状態の時間が長くなるようにしてもよい。このようにすることにより、例えば光源としてプロジェクタからの迷光が入射して観察者に向かって鏡面反射する領域の散乱状態の時間がながくなり、その分迷光が散乱される。そのため、迷光が鏡面反射特性を有する背面電極により反射されて表示品質が低下することを少なくすることができる。
【００１３】
また、制御部が、２つの電極のうち一方に、調光部の光学状態を変化させる周期の整数倍の周期の第１矩形波電圧を印加し、２つの電極のうち他方に、第１矩形波電圧と同じ周期かつ位相が同じまたは半周期ずれている第２矩形波電圧に調光部の光学状態を変化させるタイミングで光学状態が変化する電極間電位差となるパルス電圧を重畳させて印加するようにしてもよい。このようにすることにより、例えば、第１、第２矩形波電圧およびパルス電圧の振幅を所望の光学特性が得られる電極間電位差とすれば、少ない電源（１電源）で駆動するための回路を構成することができるので、簡単な回路構成にすることができる。また、電極に印加する電圧を低下させることができるので、消費電力を低下させることができる。さらに、容易に任意のタイミングで調光部を構成する素子の光学特性を変化させることが可能となる。
【００１４】
また、背面電極が複数に分割されていてもよい。このようにすることにより、透明な電極となる前面電極を分割するのに比較して、抵抗を小さく、かつ一つの領域の容量性負荷を小さくすることができるため、駆動回路等の負荷を分散することができる。
【００１５】
また、調光部が、液晶材料と高分子材料からなる複合部材で構成されていてもよい。このようにすることにより、調光部において、良好な光学状態を実現することができる。
【実施例１】
【００１６】
本発明の第１の実施例にかかる表示装置１を図１乃至図６を参照して説明する。表示装置１は図１に示すように、プロジェクタ１１と、スクリーン２１と、同期制御部３１と、を備えている。表示装置１は、プロジェクタ１１の映像光（投影映像）を投射（投影）して、スクリーン２１（投影面）で鏡面反射を介し２回透過散乱する反射型プロジェクション装置である。【００１７】
プロジェクタ１１は、スクリーン２１の観察者側に配置されている。プロジェクタ１１は、走査周期中にスクリーン２１上で黒状態（投射光が出ない状態）を順次シフトさせる透過型あるいは反射型液晶ライトバルブなどを使用できるが、これ以外の素子を用いてもよい。また、プロジェクタ１１は、映像の走査周期においてラスター走査し、スクリーン２１の表示面に映像光を点順次で投射するものでもよい。このプロジェクタ１１では、強度変調された光ビームの照射方向を可動ミラーで反射して振るような、例えばレーザビームスキャンプロジェクタなどを用いることができる。このプロジェクタ１１は、映像光の照射位置がスクリーン２１上の一方向に順次走査されているものと同様に考えることができる。【００１８】
プロジェクタ１１は、スクリーン２１へ映像情報により変調された映像光を投射できるものであればよい。なお、映像情報は、プロジェクタ１１に入力される映像信号から得られる。プロジェクタ１１には、動画の映像信号だけでなく静止画の映像信号が入力されてもよい。この場合、プロジェクタ１１は、静止画を表示するための同じ映像光で、スクリーン２１を繰り返し走査すればよい。【００１９】
図２に、光学状態を制御可能なスクリーン２１の模式的な断面図を示す。図２に示したスクリーン２１は、一対の透明なガラス基板２３，２４の間に液晶を含む複合材料を挟み込んだ光学層である調光部２５を有する。一方のガラス基板２４の調光部２５側には、全面に対向電極２６が形成される。他方のガラス基板２３の調光部２５側には、複数の制御電極２７が並べて配置される。なお、電極２６、２７と調光部２５との間に、絶縁体からなる中間層を形成してもよい。【００２０】
スクリーン２１は、電圧の印加により光学状態を変化できる素子や材料により構成された調光部２５を備えている。調光部２５の光学状態は、散乱状態が映像が表示される状態であり、それよりも入射光の散乱が小さく且つ平行光線透過率が高い透明な透過状態が映像が表示されない非映像状態である。調光部２５は、対向電極２６と制御電極２７との間に配置される。即ち、調光部２５は、２つの電極間に挟持され、走査しながら投射された映像光を２つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態が切り替え可能である。【００２１】
調光部２５には、光学状態を散乱状態と透明状態（散乱が少ない状態）とを切り替えることができるもの、例えば、高分子中にネマティック液晶ドメインを分布させた所謂高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）を用いることができる。また、電圧を印加しない状態において高分子ネットワークがドメインを形成する液晶分子の配向と関連付けられている複合材料を用いれば、より良好な光学状態を実現できる。【００２２】
ＰＤＬＣを用いた例としては、光重合性モノマー、ネマティック液晶及び重合開始材料を適量混合し、調光部材を構成するガラスや樹脂の５から５０ミクロン程度の基板間に配置せしめ、モノマーと液晶が相分離する温度など条件において紫外線を照射することで、高分子中に液晶ドメインを分散させることができる。この場合、通常電圧を印加しない場合に高分子と液晶の屈折率差による散乱が大きく、電場により液晶を配列させた場合に基板法線方向の屈折率差が小さくなるように設計され、ノーマルモードと呼ばれる。この他、ネマティック液晶を含むカプセルをモノマー及び重合開始剤と混合したものを用いることもできる。【００２３】
電圧を印加しない状態において高分子ネットワークがドメインを形成する液晶分子の配向と関連付けられている複合材料としては、光重合性モノマーが液晶の性質を保有している。基板はラビングなど配向処理がなされ、基板間に配置された混合材料は配向処理に基づいた配列をもつ。この状態で紫外線を照射することで、電圧を印加しない場合に上記初期配列となり、電圧を印加することで液晶ドメインと高分子との屈折率差が生じることで散乱を生じる。なお一方向配列とした場合はこの配向に依存した光学特性を有するが、カイラル材を添加し初期配列にねじれを与えることで、入射光の偏光に依存しない光学特性としたものを用いることもできる。この場合、通常電圧を印加しない場合に高分子と液晶の屈折率差による散乱が小さく、電場により液晶を配列させた場合に屈折率差が大きくなるように設計され、リバースモードと呼ばれる。【００２４】
即ち、ノーマルモードでは、電極間に所定の電圧を印加した場合に透過状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に散乱状態となる。また、リバースモードでは、電極間に所定の電圧を印加した場合に散乱状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に透過状態となる。【００２５】
対向電極２６は、たとえばＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）により、透明電極として形成される。即ち、可視光に対し透明かつ観察者側に設けられる前面電極として構成されている。【００２６】
制御電極２７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属により対向電極２６側（表面）が鏡面反射特性を持つ鏡面電極として形成される。なお、制御電極２７は、形成された際に表面に鏡面反射特性を持ち、電極として使用可能な導電性を持つものであれば金属材料に限らない。即ち、調光部に接する表面側が鏡面反射特性を有し、背面側に設けられる背面電極として構成され、背面電極が複数に分割されている。【００２７】
複数の制御電極２７は、スクリーン２１の映像光が照射される領域を、一方向（例えば走査方向）で短冊状に分割する（図３参照）。複数の制御電極２７は、同期制御部３１に個別に接続され、個別に電圧を印加することができる。隣接する制御電極２７は、互いに離間して配列される。なお、図３では短冊状の領域が縦に配置されているが、横方向にも分割して、マトリクス状に領域が分割されていてもよい。【００２８】
このように制御電極２７が構成されることで、本実施形態の調光部２５は、分割領域毎に、入射光の散乱が小さい透明な透過状態と、入射光を散乱する散乱状態との間で調整できる。【００２９】
なお、制御電極２７の間の、制御電極２７が形成されていない領域に対応した調光部２５内のギャップ領域の幅は、５から１００マイクロメートル程度であり、可能な限り狭いことが望ましい。調光部２５の厚さは、数から数十マイクロメートルであり、光学特性と駆動電圧を考慮して決定される。【００３０】
スクリーン２１のガラス基板２４側に位置する観察者からは、スクリーン２１の調光部２５が散乱状態の場合は、スクリーン２１は例えば白濁したように見える。一方、調光部２５が透過状態の場合は、鏡面反射特性を有する制御電極２７が露出しているように見える。したがって、調光部２５が散乱状態の場合にはスクリーン２１にプロジェクタ１１から投射される映像光が表示でき、透過状態の場合はスクリーン２１が鏡として機能する。【００３１】
スクリーン２１は、制御電極２７と対向電極２６との間に電位差を生じるように電圧が印加される。なお、後述する駆動波形（駆動電圧波形）は、第２の電極としての制御電極２７と第１の電極としての対向電極２６に印加する波形（電圧）を示している。調光部２５内の液晶の配列状態は、対向電極２６と制御電極２７の印加電圧により変化する。【００３２】
上述したようにスクリーン２１は、鏡として機能することができるので、プロジェクタ１１から投射される映像光がスクリーン２１の表面に垂直に近い小さな角度で入射するような構成では、スクリーン２１の前に立つ観視者が邪魔となる可能性や、鏡による光源の映り込みが広い視野で起こる可能性がある。そこで、本実施例では、図１に示したように、プロジェクタ１１は、スクリーン２１の表面に対しできるだけ大きな角度で映像光を入射させる配置となっている。なお、スクリーン２１の表面には無反射処理をすることが望ましい。【００３３】
制御部としての同期制御部３１は、映像光が投射されるスクリーン２１の調光部２５を、映像光が投射されている場合は当該映像光を散乱する状態に制御し、投射されていない場合に透過状態に制御する。即ち、調光部２５の映像光が投射されている領域を散乱状態となるように電圧を印加する。同期制御部３１は、図１に示したように、プロジェクタ１１とスクリーン２１とに接続される。同期制御部３１は、プロジェクタ１１の映像光の投射に同期させて、スクリーン２１（調光部２５）の光学状態を制御する。プロジェクタ１１から同期制御部３１へ入力される同期信号は、例えばプロジェクタ１１の走査周期に同期した同期信号などを用いることができる。【００３４】
次に、上述した構成の表示装置１の基本的な動作原理を説明する。図４は、スクリーン２１の走査と駆動との同期制御の説明図である。プロジェクタ１１は、スクリーン２１のガラス基板２４側（観察者側）に配置されている。プロジェクタ１１は、映像情報で変調された映像光でスクリーン２１の上から下へ縦に走査する。プロジェクタ１１は、走査の繰り返し期間（以下、走査周期ともいう。）毎に、スクリーン２１を上から下へ縦に走査する。【００３５】
図４（Ａ）から（Ｅ）は、１回の走査周期中の各時点での走査状態を、走査順で示すものである。図４のスクリーン２１は、５つの分割領域２２を有する。５つの分割領域２２は、映像光の走査方向に沿って縦に配列される。【００３６】
同期制御部３１は、プロジェクタ１１によるスクリーン２１の一次元の縦方向の走査に同期させて、５つの分割領域２２の光学状態を個別に制御する。各分割領域２２は、映像光が投射されていない場合、非映像状態、すなわち調光部２５が入射光の散乱が小さい透明な透過状態に制御されスクリーン２１としては制御電極２７の鏡面が透過する状態（ミラー状態）となる。【００３７】
映像光の走査が開始されると、プロジェクタ１１の走査光は、まず、図４（Ａ）のように、スクリーン２１の最上部の分割領域２２に照射される。以下、この説明において、走査光が照射される分割領域２２について、走査されていない他の分割領域２２から区別するために、符号２２１を使用する。同期制御部３１は、プロジェクタからの同期信号に基づいて、走査周期中での、この最上部の分割領域２２１が走査される期間を特定し、最上部の分割領域２２１を映像状態に制御する。最上部の分割領域２２１を走査する映像光は、散乱状態の分割領域２２１により散乱され当該分割領域２２１には映像が表示される。【００３８】
映像光の走査は、次に、図４（Ｂ）のように、スクリーン２１の上から２番目の分割領域２２１に移動する。同期制御部３１は、走査周期中での、この上から２番目の分割領域２２１が走査される期間を特定し、上から２番目の分割領域２２１を映像状態に制御する。上から２番目の分割領域２２１を走査する映像光は、散乱状態の分割領域２２１により散乱され映像が表示される。また、同期制御部３１は、上から２番目の分割領域２２１を映像状態に制御した後、最上部の分割領域２２を非映像状態に制御する。その後も、図４（Ｃ）から（Ｅ）に示すように、同期制御部３１は、走査光により走査される分割領域２２１を映像状態に制御し、それ以外の分割領域２２を非映像状態に制御する。【００３９】
以上の同期制御により、スクリーン２１についての走査光が照射される部位は、映像状態に維持される。これにより、スクリーン２１を走査する映像光は、散乱状態のスクリーン２１で散乱される。また、スクリーン２１についての走査光が照射されない部位は、非映像状態に制御される。各分割領域２２は、走査光により走査されていない殆どの期間において、非映像状態であるミラー状態に制御される。したがって、映像光の投射期間中に、映像の視認性を保ちつつ、スクリーン２１の鏡面特性が得られる。【００４０】
図５は、スクリーン２１の状態と、調光部２５の平行光線透過率と、プロジェクタ１１から投射される映像光の強度と、を示したタイミングチャートである。なお、図５は、一つの分割領域２２の例である。図５に示したように、スクリーン２１（調光部２５）が散乱状態となると、調光部２５の平行光線透過率は低下する。この期間にプロジェクタ１１は映像を当該分割領域２２に投射するので映像光強度が上昇し映像が表示される。一方、スクリーン２１（調光部２５）がミラー状態となると、調光部２５の平行光線透過率は上昇する。この期間にプロジェクタ１１は映像を当該分割領域２２に投射しないので映像は表示されない。【００４１】
図３に示したスクリーン２１のように一方向に短冊状に分割されている場合、プロジェクタ１１の映像光は、スクリーン２１の分割方向に順次走査される。同期制御部３１は、プロジェクタ１１からの同期信号に基づいて、プロジェクタ１１の映像光が照射される部位が映像状態（本実施例では散乱状態）に維持されるように、複数の分割領域２２を、走査順で、ミラー状態から散乱状態に制御する。この同期制御により、スクリーン２１の各分割領域２２は、当該領域に映像光が照射される映像期間を含む期間Ｔｏｎ（図６参照）において、映像状態としての散乱状態になる。また、映像光が照射されない非映像期間Ｔｏｆｆ（図６参照）においては、非映像状態としてのミラー状態となる。【００４２】
したがって、スクリーン２１は、制御電極２７の表面に写る観察者等を認識しうる鏡面特性を有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を表示できる。つまり、鏡に写った物体を認識することが可能な鏡面性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。【００４３】
図６は、スクリーン２１の走査と駆動との模式的なタイミングチャートである。横軸は、時間である。縦軸は、スクリーン２１の縦方向の位置を示し、スクリーン２１での複数の分割領域２２に対応する。【００４４】
スクリーン２１の各分割領域２２は、各々の領域を映像光が走査し始めるタイミングより前に、ミラー状態から散乱状態に制御される。また、散乱状態の分割領域２２は、当該領域についての走査が終了した後に、散乱状態からミラー状態に制御される。【００４５】
本実施例の場合、映像光が照射される時間に、スクリーン２１が十分な散乱状態になっていないと、明るい表示が得られず、映像光が制御電極２７の表面（鏡）で観察者へ反射されて輝点として認識される可能性がある。このため、映像光が照射される時間範囲の前後に余裕を持ち、且つ十分強い散乱を実現するようにスクリーン２１を制御する。【００４６】
複数の分割領域２２は、各々の領域に映像光が走査により照射される部分走査期間ＴＰに同期して映像状態（散乱状態）に制御されることにより、走査順で、時間をずらして、順次映像状態へ切り替えられる。スクリーン２１を走査する映像光は、映像状態に維持された部分により、効率よく散乱され、明るく高い視認性を得ることができる。なお、図６中映像光走査が３本の矢印で表示されているが、これは赤緑青の光の３原色それぞれに対応する映像光を示している。【００４７】
この同期制御のための切り替えタイミングの情報は、同期信号としてプロジェクタ１１から同期制御部３１に送出される。同期制御部３１は、好ましくは、各分割領域２２の光学状態が所定の散乱状態に安定している期間に映像光が照射されるように、対向電極２６と各制御電極２７へ印加する電圧を制御する。【００４８】
各分割領域２２の光学状態は、制御電極２７へ印加する電圧の信号波形により切り替わる。特に、プロジェクタ１１が同期制御部３１へ出力する切り替えタイミングの情報には、プロジェクタ１１の各フレームの走査を開始するタイミングの情報と、走査速度（走査の遅延/シフト）とを含めるとよい。これにより、フレーム周波数が変化した場合にも、映像を乱すことなく、良好な鏡面表示を実現できる。なお、プロジェクタ１１および同期制御部３１をマイクロ波、赤外線などの電磁波を用いたワイヤレス通信可能とし、これらの同期を得るための情報を無線信号により授受してもよい。【００４９】
以上の同期制御により、本実施形態の同期制御部３１は、映像光の走査周期Ｔにおける複数の分割領域２２の光学状態を、プロジェクタ１１による映像光の走査に同期させて切り替えて、スクリーン２１についての、映像光が投射される部位の光学状態を映像状態とする。【００５０】
よって、スクリーン２１は、映像光が照射されるタイミングを含む期間Ｔｏｎにおいて、映像光が照射される部位が散乱状態に維持されるため、映像を表示できる。【００５１】
しかも、スクリーン２１は、映像光の投射期間中に、各部位が期間Ｔｏｎ以外の時間ではミラー状態に制御されるので、スクリーン２１を鏡として機能させることができる。人間の目にはスクリーン２１の散乱光が平均（積分）化されて見えるので、十分短い走査周期の場合、フリッカを感じることのない鏡面特性が得られる。【００５２】
例えば、映像のフレーム周波数を５０Ｈｚ程度以上とすると、そのフレーム周波数（周期）のうち１から２０％程度の時間に映像光を投射し、調光部２５にはこの時間で十分な散乱を実現できるような散乱状態となる電圧を印加する。人間の目にはこのフレーム毎の散乱状態の繰り返しは点滅として認識されないので、時間平均（積分）されることによってスクリーン２１はミラー状態を保持しつつ映像を表示することができる。なお、フレーム周期のうち映像光が照射され調光部２５が散乱状態となる時間（デューティ比）は小さい方がより高い鏡面反射率を有するようになる。【００５３】
次に、リバースモードで動作する調光部２５を備えたスクリーン２１を用いる表示装置１の駆動を説明する。図７に同期制御部３１が印加する駆動電圧波形と光学状態の関係の一例を示したタイミングチャートを示す。また、駆動電圧波形の横軸は時間、縦軸は電圧である。平行光線透過率は調光部２５の光学状態である。平行光線透過率の横軸は時間、縦軸は平行光線の透過率である。平行光線透過率が小さいことは散乱が強いことを示している。【００５４】
図７では、対向電極２６に素子特性を変化させる繰返し周期（Ｔ）の２倍の周期（２Ｔ）の矩形波電圧（第１矩形波電圧）が印加されている。この素子特性を変化させる繰返し周期とは、例えば１フレーム期間である。対向電極２６に印加される矩形波電圧は、０ボルトと正電圧である＋Ｖ１１ボルトの２つの電圧の間を変化するように制御されている。また、対向電極２６に印加する矩形波電圧の周期は、素子特性を変化させる繰返し周期の２倍に限らないが、４倍など偶数倍であることが好ましい。【００５５】
一方、制御電極２７には、第１矩形波電圧と同じ周期かつ同相（電圧が変化するタイミングが同じ）の矩形波電圧（第２矩形波電圧）に、光学状態を変化させるタイミングでパルス電圧が重畳されている。つまり、光学状態を変化させるタイミング（図７のＴ１１、Ｔ１２）で、対向電極２６と制御電極２７の電極間の電位差を、調光部２５の光学状態が変化する（透過状態から散乱状態に変化する）電位差まで増加するようにしている。図７では、Ｔ１１、Ｔ１２で透過状態から散乱状態に変化させている。つまり、このタイミングからパルス電圧の印加時間の間、制御電極２７に対応する領域が映像状態になり、映像が投射される。【００５６】
また、制御電極２７に印加させる矩形波電圧とパルス電圧は０ボルトと正電圧である＋Ｖ１２ボルトの２つの電圧の間を変化するように制御されている。即ち、Ｔ１１では＋Ｖ１２ボルトのパルス電圧が印加され、Ｔ１２では電圧が０ボルトに保持されたパルス電圧が印加されていることから、パルス電圧が制御電極２７に印加される矩形波電圧の２つの電圧値（＋Ｖ１２、０）と同じ値となっている。【００５７】
また、図７に示したように、制御電極２７には、パルス電圧を周期Ｔの間に走査の先頭となる領域１から順次等時間間隔でシフトさせるように印加して、調光部２５を透過状態から散乱状態に変化させている。なお、図７ではパルス電圧の印加が隣接する領域間で時間的に一部重なっているが、全部重なってもよい（つまり、複数の領域が同時に変化してもよい）し、重ならないようにしてもよい。さらに、パルス電圧の印加時間も同じ時間（等時間間隔）でなく異なる時間（非等間隔）としてもよい。パルス電圧の印加時間を増加または減少させることで調光部２５の光学特性維持時間を変化させることができる。即ち、複数に分割されている制御電極２７に第２矩形波電圧とパルス電圧を印加している。【００５８】
即ち、分割された制御電極２７の各領域に対応する調光部２５の光学状態を変化させるタイミングを順次切り替えるようにし、その切り替えに基づいてパルス電圧の印加タイミングを順次切り替えている。【００５９】
なお、対向電極２６および制御電極２７に印加する駆動電圧波形の振幅Ｖ１１及びＶ１２は、調光部２５を構成する素子に直流バイアス成分が印加されないように一致している（Ｖ１１＝Ｖ１２）ことが望ましいが、異なっていても調光部２５を構成する素子特性に影響のない範囲で、透明状態を維持できる電位差と散乱状態となる電位差に基づいて適宜設定してもよい。例えば、制御電極２７に印加する矩形波電圧の振幅を対向電極に印加する矩形波電圧よりも小さくし、パルス電圧は、光学状態を変化できる電位差となる電圧を印加するようにしてもよい。【００６０】
また、図７では、制御電極２７に印加するパルス電圧は１フレーム期間（素子特性を変化させる繰返し周期）に１回としたが、２回以上の複数回印加するようにして１フレーム期間に複数回散乱状態に変化させてもよい。【００６１】
また、図７ではスクリーン２１がリバースモードの場合で説明したがノーマルモードであってもよい。ノーマルモードの場合は上述したように、電極間に所定の電圧を印加した場合に透過状態となり、電極間に電圧を印加しない場合に散乱状態となるので、図７の対向電極２６か制御電極２７のどちらか一方への印加電圧波形は極性が反転する。【００６２】
本実施例によれば、スクリーン２１が、透明電極として形成される対向電極２６と、対向電極２６側が鏡面反射特性を持つ鏡面電極として形成される制御電極２７と、対向電極２６と制御電極２７との間に配置され、電圧の印加により光学状態を変化できる素子や材料により構成された調光部２５と、を備え、制御電極２７が複数に分割されている。このようにすることにより、制御電極２７が、電極と鏡面部材の両方を兼ねることができ、構造を簡略化しコストダウンを図ることができる。【００６３】
また、同期制御部３１により、複数に分割された制御電極２７のうち、調光部２５の映像光が投射されている領域を散乱状態となるように、当該領域に対応する制御電極２７に電圧を印加するので、映像の良好な表示と鏡の状態における良好な表示との両立を図ることができる。この両立を図ることができるために、スクリーン２１には、鏡に映像が表示されているように観察者等に見せることができる。【００６４】
また、同期制御部３１が、対向電極２６に、調光部２５の光学状態を変化させる周期の整数倍の周期の第１矩形波電圧を印加し、制御電極２７に、第１矩形波電圧と同じ周期かつ位相が同じまたは半周期ずれている第２矩形波電圧に調光部２５の光学状態を変化させるタイミングで光学状態が変化する電極間電位差となるパルス電圧を重畳させて印加するようにしている。このようにすることにより、例えば、第１、第２矩形波電圧およびパルス電圧の振幅を所望の光学特性が得られる電極間電位差とすれば、少ない電源（１電源）で駆動するための回路を構成することができるので、簡単な回路構成にすることができる。また、電極に印加する電圧を低下させることができるので、消費電力を低下させることができる。さらに、容易に任意のタイミングで調光部２５を構成する素子の光学特性を変化させることが可能となる。【００６５】
また、鏡面となる制御電極２７が複数に分割されているので、透明な電極となる対向電極２６を分割するのに比較して、抵抗を小さく、かつ一つの領域の容量性負荷を小さくすることができるため、駆動回路等の負荷を分散することができる。
【実施例２】
【００６６】
次に、本発明の第２の実施例にかかる表示装置を図７および図８を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。【００６７】
本実施例では、プロジェクタ１１からの迷光によるスクリーン２１の表示品質に対する悪影響を少なくするために、スクリーン２１に迷光が入射して観察者の方向に正反射（鏡面反射）される領域を検出して、その検出された領域の散乱状態の時間を、他の領域よりも長くするように同期制御部３１が制御している。【００６８】
図８に本実施例の構成を示す。図８に示した構成では、図１に示した第１の実施例に対して、カメラ４１が追加されている。カメラ４１は、例えば、スクリーン２１の上部に取り付けられ、観察者を撮影する。【００６９】
同期制御部３１では、カメラ４１で撮影された画像から公知の画像認識処理により観察者の目の位置を特定する特定手段として機能する。そして、特定された眼の位置から、スクリーン２１と観察者との距離とスクリーン２１に対する顔（目）の高さ位置とを算出する。そして、算出された値と、スクリーン２１およびプロジェクタ１１を設置した際に設定されるプロジェクタ１１の設置位置の情報からプロジェクタ１１からの迷光が入射して制御電極２７で反射されるスクリーン２１の領域を特定する。このプロジェクタ１１の設置位置の情報は、例えば、スクリーン２１との距離およびプロジェクタ１１をスクリーン２１に向けたときの角度（上下方向、左右方向）などが挙げられる。【００７０】
ここで、本実施例における迷光とは、プロジェクタ１１から投射される映像光以外の出射光であり、例えば、プロジェクタ１１の出射口などから映像光とは別に漏れ出た光で、映像光とは別の光を示している。このような迷光は、走査される映像光とは異なった光路でスクリーン２１に到達するため、走査される領域とは異なる領域に反射され映像表示に悪影響を与える場合がある。特にスクリーン２１が散乱状態とミラー状態に変化する場合、ミラー状態の領域に迷光が到達すると、その迷光が正反射され観察者からは映像と関係ない光の点灯などが写りこんでいるように見えてしまう。【００７１】
同期制御部３１で迷光が反射されると特定されたスクリーン２１の領域は、散乱状態を他の領域よりも長くなるように制御する。図９に、本実施例におけるスクリーン２１の走査と駆動との模式的なタイミングチャートを示す。図９のうち、上３つの領域Ａが迷光が反射される領域を含んでいるとすると、この領域は他の領域よりもＴｏｎを長くする（Ｔｏｎ＋Ｔｏｎｘにする）。つまり、当該領域に対応する制御電極２７の電圧印加時間を長くする。このようにすることで、ミラー状態時に迷光が反射される時間を少なくすることができる。即ち、複数に分割された電極のうち、調光部２５の光源から投射される映像光とは異なる迷光が入射する領域に対応する電極には、他の電極よりも散乱状態の時間が長くなるようにしている。【００７２】
なお、図９では、領域Ａの散乱状態の時間を走査周期Ｔよりも短くしているが、走査周期Ｔまで長くしてもよい。つまり、常時散乱状態としてもよい。【００７３】
また、迷光を反射する領域はカメラ４１により特定するに限らない。例えば、観察者の位置を座席等により固定できる場合は、カメラ４１により毎回観察者の目の位置を画像認識せずに座席位置から観察者の目の位置を推定して予め算出するようにしてもよい。或いは、プロジェクタ１１の設置位置の情報から迷光が反射される範囲を特定してもよい。例えば、図８のようにスクリーン２１に対して上方にプロジェクタ１１を設置した場合は、スクリーン２１の上方の領域に迷光が反射する可能性が高い。そこで、上の領域ほど散乱状態の期間が徐々に長くなるように制御してもよい。即ち、光源に近い領域ほど散乱状態が長くなるように制御してもよい。【００７４】
本実施例によれば、同期制御部３１が、複数に分割された制御電極２７のうち、プロジェクタ１１から対向電極２６側に向かって投射される投射光とは異なる迷光を正反射する制御電極２７には、他の制御電極２７よりも散乱状態の時間が長くなるように制御している。このようにすることにより、プロジェクタ１１からの迷光により鏡面反射特性を有する制御電極２７により当該迷光が反射されて表示品質の低下することを防止できる。【００７５】
なお、上述した２つの実施例において、スクリーン２１は、鏡面反射特性を有する制御電極２７を複数に分割していたが、透明電極である対向電極２６を複数に分割してもよい。この場合、鏡面反射特性を有する制御電極２７が分割されないので、ミラー状態の際に分割線などが無くなり、鏡面表示時の表示品質が向上する。また、この場合、図７のタイミングチャートの説明した第１矩形波電圧は制御電極２７に印加し、第２矩形波電圧とパルス電圧は対向電極２６に印加する。【００７６】
また、対向電極２６と制御電極２７の両方を複数に分割するようにしてもよい。一方のみの電極が分割されていると、他方の電極には全面に電圧が印加されるため分割された電極のみに電圧を印加しても電界が当該領域外まで広がってしまい、散乱状態となる領域が想定よりも広がってしまう。両方の電極が分割されていれば、散乱状態とする領域に対応する電極のみに電圧を印加できるので、電界が広がらず散乱状態となる領域も分割領域の範囲とすることができる。なお、この場合、図７のタイミングチャートの説明した第１矩形波電圧および第２矩形波電圧とパルス電圧は、対向電極２６に第１矩形波電圧を印加し、制御電極２７に第２矩形波電圧とパルス電圧を印加するに限らず、対向電圧２６に第２矩形波電圧とパルス電圧を印加し、制御電極２７に第１矩形波電圧を印加するようにしてもよい。【００７７】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の表示装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７８】
１        表示装置
１１      プロジェクタ
２１      スクリーン
２５      調光部
２６      対向電極（第１電極）
２７      制御電極（第２電極）
３１      同期制御部（制御部）
【図１】
2014080466.tif 000003
【図２】
2014080466.tif 000004
【図３】
2014080466.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014080466.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2014080466.tif 000010
【図９】
2014080466.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月11日(2015.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、２つの電極と、前記２つの電極間に挟持され前記２つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態が切り替え可能な調光部と、前記調光部の映像光が走査しながら投射されている領域を散乱状態となるように前記電圧を印加する制御部と、を有し、前記２つの電極のうち一方が、可視光に対し透明かつ前面側に設けられる前面電極として構成され、前記２つの電極のうち他方が、前記調光部に接する表面側が鏡面反射特性を有し、背面側に設けられる背面電極として構成され、前記前面電極と前記背面電極のうち、少なくともいずれか一方が複数に分割され、前記制御部が、前記複数に分割された電極のうち、前記調光部の光源から投射される前記映像光とは異なる迷光が入射する領域に対応する前記電極には、他の前記電極よりも前記散乱状態の時間が長くなるようにする、ことを特徴とする表示装置である。
【手続補正２】
【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】
２つの電極と、
前記２つの電極間に挟持され前記２つの電極間に印加された電圧によって光学状態を透過状態と散乱状態が切り替え可能な調光部と、
前記調光部の映像光が走査しながら投射されている領域を散乱状態となるように前記電圧を印加する制御部と、を有し、
前記２つの電極のうち一方が、可視光に対し透明かつ前面側に設けられる前面電極として構成され、
前記２つの電極のうち他方が、前記調光部に接する表面側が鏡面反射特性を有し、背面側に設けられる背面電極として構成され、
前記前面電極と前記背面電極のうち、少なくともいずれか一方が複数に分割され、
前記制御部が、前記複数に分割された電極のうち、前記調光部の光源から投射される前記映像光とは異なる迷光が入射する領域に対応する前記電極には、他の前記電極よりも前記散乱状態の時間が長くなるようにする、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記２つの電極のうち一方に、前記調光部の光学状態を変化させる周期の整数倍の周期の第１矩形波電圧を印加し、前記２つの電極のうち他方に、前記第１矩形波電圧と同じ周期かつ位相が同じまたは半周期ずれている第２矩形波電圧に前記調光部の光学状態を変化させるタイミングで光学状態が変化する電極間電位差となるパルス電圧を重畳させて印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記背面電極が複数に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記調光部が、液晶材料と高分子材料からなる複合部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【国際調査報告】
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