(57)【要約】【課題】利用者にとって違和感が小さく、かつ、情緒にあふれた画像を表示すること。【解決手段】携帯電話において、画像を表示する表示領域１１と、表示領域１１に表示された画像から照射される光波が通る領域の大気の密度を変化させるヒーター１６とを備えた。【選択図】        図１
2008083502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像から照射される光波が通る領域の大気の密度を変化させる大気密度変化手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記大気密度変化手段は、前記大気を加熱する加熱手段、又は、前記大気を冷却する冷却手段であ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】
前記大気密度変化手段は、前記大気を加熱する加熱手段と、前記大気を冷却する冷却手段と、前記加熱手段と前記冷却手段とを切替える切替スイッチとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示部は、基板と、前記基板上に配列された複数のピクセル部を備え、
前記大気密度変化手段は、前記複数のピクセル部間に配置されたヒーターを有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５】
前記表示部は、
第１の基板と、前記第１の基板上に設けられた駆動回路及び前記駆動回路で駆動される第１の電極と、前記第１の電極を覆う第１の配向膜とを備えたアレイ基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第２の基板の前記第１の基板に対向する面に設けられた第２の電極と、前記第２の電極を覆う第２の配向膜とを備えた対向基板と、前記アレイ基板の前記第１の配向膜と、前記対向基板の前記第２の配向膜との間に設けられた液晶層と、前記アレイ基板の前記駆動回路及び前記第１の電極が設けられた面に対向する面に設けられたバックライトとを備え、
前記大気密度変化手段は、前記対向基板の前記第２の電極が設けられた面に対向する面に設けられた複数のヒーターを備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示部は、基板上に配置された発光ダイオードを有し、
前記大気密度変化手段は、前記基板上に配置されたヒーター素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気の気密差を応用し、光波の屈折率の変化によってもたらされる画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、表示装置には、ＣＲＴ、液晶、プロジェクション等を用いた様々な種類のディスプレイ装置が存在し、我々の生活に最も身近な表示装置の一つとして定着している。これらのディスプレイ装置は、より高精細な画像の表示や、高速フレームレートによるより滑らかな動画の表示など、よりリアルな画像の表示を目指している。一方で、画像の特殊表示については、ソフトウェア的な処理によるものがほとんどで、その処理を実行するためのアルゴリズムの開発が主とされている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６６７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アルゴリズムを利用した画像処理で特殊表示を行った場合、表示される画像に違和感を覚える場面がしばしば存在する。これは人間が経験的に持つ視覚機能と実際に作り出される画像とでミスマッチが生じていることが原因と考えられる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、利用者にとって違和感が小さく、かつ、情緒にあふれた画像を表示することができる表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像から照射される光波が通る領域の大気の密度を変化させる大気密度変化手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、利用者の視覚機能が画像を認識する時に、利用者にとって違和感が小さく、情緒にあふれた画像を表示することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明にかかる表示装置および表示方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは現実のものとは異なる。また、図面の相互間において同じ部分を指す場合であっても、互いの寸法や比率が異なって示されている部分もある。
【０００９】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる表示装置は、携帯電話であって、蜃気楼の発生するメカニズムを人工的に作り出し、表示するものである。これにより、人間が古来より慣れ親しんだ自然現象である空気の粗密差を利用し、違和感の小さい画像を表示する表示装置を提供することができる。
【００１０】
図１は、第１の実施の形態にかかる携帯電話の一例を表す図である。携帯電話１０は、表示領域１１を備えた第１の筐体１２と、第１の筐体１２に接続された接続部１３と、前記接続部１３を介して前記第１の筐体１２に接続され、入力手段１４を備えた第２の筐体１５とを備え、前記表示領域１１と前記入力手段１４との間、例えば、第２の筐体１５上に設けられ、前記表示領域１１の前方の大気の密度差を発生させるヒーター１６（大気密度変化手段）とを備える。
【００１１】
大気密度変化手段は、本実施形態では表示領域１１上の前方の大気を暖める加熱手段（以下、ヒーター１６という）で構成されている。すなわち、本実施形態に係る表示装置は、表示領域１１で表示される画像から出る光波が通る領域の大気を暖めることにより、前記光波を変化させて所望の画像（例えば、三次元画像）を表示させるものである。入力手段１４は携帯電話としての電話番号、文字、記号等を入力する番号入力部である。
【００１２】
本実施形態では、ヒーター１６により、表示領域１１の前方に位置する大気を暖めて、大気の密度差を制御することにより、蜃気楼の現象を発生させる。初めに、自然界で発生する蜃気楼の現象について説明する。蜃気楼は、地表近くの気温が局所的に異なる時、空気の密度の違いによって光線が屈折するために、地上の物体が空中に浮んで見えたり、あるいは地面に反射するように見えたり、遠方の物体が近くに見えたりする現象である。これは、砂漠、または、海上等で、空気が局部的に、または層をなして、温度差を持つときに現れる現象である。
【００１３】
次に、空気の密度を変化させると、光波が屈折する原理を説明する。図２は、光の屈折現象を説明するｙ−ｚ平面模式図である。ここで、光路に直交する面（波面）内に温度勾配があるとき、光の波長が与えられると定まる定数をＫ、空気密度をρとすると、大気の屈折率ｎは、次のGladstone-Daleの公式である（１）式で与えられる。
【数１】
2008083502.tif 000003
ここで、ｎは気温が高いほど小さくなることに考慮すると、空気中の光速ｃは、（２）式で示される。
【数２】
2008083502.tif 000004
従って、図２に示すような温度差のある空気層中の２本の光線に注目した場合、それぞれの光速が異なるために光の波面が曲がってしまい、このため光路の屈折が起こる。
この時の屈折角ｄθは、（３）式で表される。
【数３】
2008083502.tif 000005
これに、ホイヘンスの原理の（４）式を適応すると（５）式が得られる。
【数４】
2008083502.tif 000006
【数５】
2008083502.tif 000007
従って、総屈折角θｚは、（６）式で示されるようになる。
【数６】
2008083502.tif 000008
これに、再び（１）式のGladstone-Dale式を適応すると、（７）式が得られる。
【数７】
2008083502.tif 000009
ここで、上記の各式において、各パラメータは以下の通りである。
ｓ：光線ＡとＢの進行距離の差
ｃ：光速
ｃ0:真空中における光速
ｎ：空気の屈折率
ρ：密度
Ｄｙ：ｙ方向の流れ場の幅
Ｋ：定数（０．２２５９×１０-3ｍ3／ｋｇ）
このように、空気の密度を変化させることで、光波を屈折させることが可能である。
【００１４】
図３は、ヒーターを使用して大気の密度(温度)に勾配をつくる方法を表す図である。図３のように、ヒーター１６が熱を発生すると、ヒーター１６の直上では大気が暖められるので大気の温度が高い暖気層１７が発生する。そして暖気層１７の上は大気が暖められないので、その結果、暖気層１７の上方に暖気層１７より大気の温度が低い冷気層１８が存在することとなる。この方法により表示領域１１の前方の大気の密度(温度)に勾配をつくることが可能となる。
【００１５】
尚、ヒーター１６の温度は、任意で変更可能であり、様々な温度差を有する暖気層１７と冷気層１８の組合わせを発生させることが可能である。尚、ヒーター１６が熱を発生させる方法は、燃料を燃焼させることによる発熱、電気を熱に変換することによる発熱、または、物質の化学反応による発熱等の既存のあらゆる方法を使用することが可能である。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ヒーター１６（大気密度変化手段）は、表示領域１１の画像の表示等に影響が及ぼさない位置で、かつ、入力領域１４の入力機構等に影響が及ぼさない位置に配置されていることが好ましい。図４は、第１の実施の形態にかかる携帯電話の変形例を表す図である。本実施形態では、ヒーター１６は、表示領域１１と入力手段１４との間の第２の筐体１５上に設けられているが、図４に示すように、接続部１３上に設けられていても構わない。
【００１７】
本実施形態では、以上のような構成とすることで、例えば、図５に示すように、ヒーター１６で暖められた空間に表示領域１１の虚像αを表示させることができ、利用者にとって違和感が小さく、かつ、情緒にあふれた画像を表示することができる。
【００１８】
このように、第１の実施の形態にかかる表示装置によれば、ヒーター１６を表示領域１１の近くに配置して、表示領域１１に表示される画像から照射される光波が通る大気の密度差を発生させることにより、表示領域１１から照射される光波を屈折させることができる。その結果、利用者には、表示領域１１の画像に何らかの特殊効果がプラスされているように見える。これにより、利用者の視覚機能が画像を認識する時に、利用者にとって違和感が小さく、情緒にあふれた画像を表示することができる。
【００１９】
なお、ヒーター１６（大気密度変化手段）にはそのＯＮ−ＯＦＦを行うスイッチ手段を設けることが好ましい。このスイッチ手段としては、入力手段１４に図示しないＯＮ−ＯＦＦスイッチを設けてもいいし、第１の筐体１２、第２の筐体１５等に図示しないＯＮ−ＯＦＦスイッチを設けてもいい。
【００２０】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、第１の実施形態と同様に本発明の表示装置を携帯電話に適用したものである。なお、第１の実施形態では、大気密度変化手段をヒーター１６として説明したが、本実施形態では、表示領域１１の前方の大気を冷却する冷却手段（以下、クーラ−という）を大気密度変化手段として構成している。その他の構成は、第１の実施形態と同様なため、説明を省略する。
【００２１】
図６は、クーラー１６’を使用して大気の密度(温度)に勾配をつくる方法を表す図である。大気密度変化手段としてクーラー１６’を用いた場合は、表示領域１１上の空気の勾配は、図３とは反対に図６に示すようになる。
【００２２】
すなわち、図６のように、クーラー１６’がＯＮされると、クーラー１６’の直上では空気が冷えるので空気の温度が低い冷気層１８が発生する。そして冷気層１８の上は空気が冷やされないので、その結果、冷気層１８の上方に暖気層１７が存在することとなる。この方法により空気の密度(温度)に勾配をつくることが可能となる。
【００２３】
このように、第２の実施の形態にかかる表示装置によれば、クーラー１６’を表示領域１１の近くに配置して、表示領域１１に表示される画像から照射される光波が通る大気の密度差を発生させることにより、表示領域１１から照射される光波を屈折させることができる。その結果、利用者には、表示領域１１の画像に何らかの特殊効果がプラスされているように見える。これにより、利用者の視覚機能が画像を認識する時に、利用者にとって違和感が小さく、情緒にあふれた画像を表示することができる。
【００２４】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、第１及び第２の実施形態と同様に、本発明の表示装置を携帯電話に適用したものである。
【００２５】
図７は、第３の実施の形態にかかる携帯電話の一例を表す図である。第１の実施形態では、大気密度変化手段をヒーター１６としているが、真夏等においてヒーター１６を大気密度変化手段として用いると、、実質的に、大気の温度より高く上げる必要が出てくるため、携帯電話自身の電力消費等に悪影響を及ぼしてしまう。このため、真夏の場合は、大気密度変化手段としてクーラ−１６’を用いることが好ましい。一方、第２の実施形態では、大気密度変化手段をクーラー１６’としている。このため、真冬においては、大気の温度を真冬の外気の温度より低く下げる必要があるので、携帯電話自身の電力消費に悪影響を及ぼしてしまう。
【００２６】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、大気密度変化手段１６’’は、表示領域１１上の前方の空気を暖めるヒーター（加熱手段）と、表示領域１１上の前方の空気を冷やすクーラー（冷却手段）の両方を備え、ヒーター（加熱手段）とクーラー（冷却手段）をそれぞれ切替える切替スイッチ１９が設けられている。これにより、外気の気温に応じて携帯保持者が適時、大気密度変化手段１６’’であるヒーターとクーラーを切替えることができ、外気温度に適時対応しうる表示装置を得ることができる。
【００２７】
なお、切替スイッチ１９は図中では、第２の筐体１５上に設けられているが、これに限定されるものではなく、その他の部分（例えば、第１の筐体１２、入力手段１４内等）に設けてもよい。
【００２８】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、第１から第３の実施形態と同様に、本発明の表示装置を携帯電話に適用したものである。図８は、第４の実施の形態にかかる携帯電話の一例を表す図である。携帯電話２０は、表示領域２１と、前記表示領域２１に表示される信号を入力する入力手段２１ａとを備えている。
【００２９】
図９は、表示領域２１内部の構成を示す図である。表示領域２１は、図９に示すように大気密度変化手段（ヒーター部）２２とピクセル部２３とを２次元方向に混載した構成を備えている。このような構成にすることにより、表示領域２１で表示される画像に特殊効果が加えられ、特殊効果を加えられた画像が表示領域２１の上側にある空間で見えるようにすることが可能になる。
【００３０】
詳しくは、表示領域２１はヒーター部２２（大気密度変化手段）と、ピクセル部２３と、放熱シンク２４とを備えている。ヒーター部２２は、例えば、ダイオードの微小な素子である。ダイオードに順方向電流を印加することにより、ジュール熱効果によって熱を発生させることができる。ピクセル部２３は、図示しない駆動回路からの信号に基づいて画素単位で画像の光波を照射する。ここでヒーター部２２は、マトリクス状に配列されたピクセル部２３の間に所定の間隔で配置される。
【００３１】
各ヒーター部２２からは、熱力線２５が放射され、図９に示すような熱分布を示す。ピクセル部２３から画像を形成するための光波が照射され、照射された光波は熱分布の偏りにより屈折する。そして、ピクセル部２３から照射された光波が屈折することにより、上述した蜃気楼の原理により屈折した画像を表示することが可能になる。さらに、屈折によるレンズ効果から、本来２次元的な画像を３次元のように表示することも可能となる。放熱シンク２４は、ピクセル部２３が光波を照射する方向と反対に放射されたヒーター部２２からの熱を、表示領域２１の中に溜まらない様に、表示領域２１の外へ放出する役割を備えている。
【００３２】
このように、第４の実施の形態にかかる携帯電話によれば、表示領域内に微小なヒーター部２２とピクセル部２３とを混載することにより、独立したヒーター部を配置することなく容易に空気の密度を変化させ、ピクセル部２３から照射される光波を屈折させることができる。その結果、利用者には、ディスプレイの画像に特殊効果（３次元効果を含む）がプラスされているように見える。これにより、利用者の視覚機能が画像を認識する時に、利用者にとって違和感が小さく、情緒にあふれた画像を表示することができる。
【００３３】
次に本実施の形態にかかる表示装置の変形例について説明する。図１０は、第４の実施の形態にかかる第１の変形例を説明する表示領域２１の構成を表す模式図である。本実施形態の第１の変形例に用いられる表示領域２１の構造は、デバイス構造の液晶ディスプレイ４０であって、図１０に示すように、アレイ基板４１と、対向基板４２と、アレイ基板４１と対向基板４２との間に設けられた液晶層４３とを備える。
【００３４】
アレイ基板４１は、透明基板４４と、透明基板４４上に設けられた図示しない駆動回路と、透明基板４４上に設けられ、前記図示しない駆動回路に接続された透明電極（画素電極）４５と、透明基板４４上に設けられ、前記透明電極４５を覆う第１の配向膜４６と、を備える。対向基板４２は透明基板４７と、透明基板４７上に設けられたカラーフィルタ４８と、カラーフィルタ４８上に設けられた対向電極４９と、対向電極４９上に設けられた第２の配向膜５０とを備える。液晶層４３は、アレイ基板４１の第１の配向膜４６と対向基板４２の第２の配向膜５０との間にスペーサ５１を介して設けられている。透明基板４４の図示しない駆動回路が設けられた面に対向する面（裏面）にはバックライト５２が設けられている。対向基板４２のカラーフィルタ４８が設けられた面に対向する面には、ヒーター（大気密度変化手段）５３が設けられている。ヒーター５３は、カラーフィルタ４８をふさがない様に配置されており、このように構成することにより、光波の屈折を可能とする。
【００３５】
図１１は、第２の変形例として、デバイス構成のＬＥＤディスプレイへの応用例を表す説明図である。ＬＥＤディスプレイ６０は、ヒーター素子６１とＬＥＤ６２を備えて構成されている。ヒーター素子６１は、ＬＥＤ６２の間に交互に平行に埋め込まれており、このような構成にすることにより、光波の屈折を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施の形態にかかる携帯電話の一例を表す図である。
【図２】光の屈折現象を説明するｙ−ｚ平面模式図である。
【図３】ヒーターを使用して大気の密度(温度)に勾配をつくる方法を表す図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる携帯電話の変形例を表す図である。
【図５】ヒーター（大気密度変化手段）で暖められた空間に表示領域の虚像αが表示された状態を表す図である。
【図６】クーラーを使用して大気の密度(温度)に勾配をつくる方法を表す図である。
【図７】第３の実施の形態にかかる携帯電話の一例を表す図である。
【図８】第４の実施の形態にかかる携帯電話の一例を表す図である。
【図９】表示領域内部の構成を示す図である。
【図１０】第１の変形例を説明する表示領域の構成を表す模式図である。
【図１１】デバイス構成のＬＥＤディスプレイへの応用例を表す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  携帯電話
１１  表示領域
１２  第１の筐体
１３  接続部
１４  入力手段
１５  第２の筐体
１６，５３  ヒーター
１６’  クーラー
１６’’  大気密度変化手段
１７  暖気層
１８  冷気層
１９  切替スイッチ
２０  携帯電話
２１  表示領域
２１ａ  入力手段
２２  ヒーター部
２３  ピクセル部
２４  放熱シンク
２５  熱力線
４０  液晶ディスプレイ
４１  アレイ基板
４２  対向基板
４３  液晶層
４４  透明基板
４５  透明電極
４６  第１の配向膜
４７  透明基板
４８  カラーフィルタ
４９  対向電極
５０  第２の配向膜
５１  スペーサ
５２  バックライト
６０  ＬＥＤディスプレイ
６１  ヒーター素子
６２  ＬＥＤ
α  虚像
【図１】
2008083502.tif 000010
【図２】
2008083502.tif 000011
【図３】
2008083502.tif 000012
【図４】
2008083502.tif 000013
【図５】
2008083502.tif 000014
【図６】
2008083502.tif 000015
【図７】
2008083502.tif 000016
【図８】
2008083502.tif 000017
【図９】
2008083502.tif 000018
【図１０】
2008083502.tif 000019
【図１１】
2008083502.tif 000020