(57)【要約】【課題】背景からの透過像がボケない透明ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】行列状に配置された第１金属配線１１１および第２金属配線１１２と、表示像を表示するための表示素子１２０と、隣り合う第１金属配線１１１および第２金属配線１１２の間の領域に対応する複数の光透過部１３０とを有するディスプレイパネル１０１と、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側のいずれか一方に設けられた第１光学素子１４１と、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側のいずれか他方に設けられた第２光学素子１４２と、を備え、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２は、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側のいずれか一方から入射した平行光が、光透過部１３０において焦点を結び、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側のいずれか他方からから平行光として出射するように構成されている。【選択図】図２Ｂ
2013084477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の金属配線と、表示像を表示するための信号が前記金属配線から供給される表示素子と、隣り合う前記金属配線の間の領域に対応する複数の光透過部とを有するディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか一方に設けられた第１光学素子と、
前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか他方に設けられた第２光学素子と、を備え、
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか一方から入射した平行光が、前記光透過部において焦点を結び、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか他方から平行光として出射するように構成されている
透明ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記表示素子は、一対の電極と、前記一対の電極に挟まれた発光層とを含み、
前記発光層は、前記金属配線から供給される信号に応じて発光する
請求項１記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記発光層は、前記光透過部の上に配置されている
請求項２記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記発光層は、前記複数の金属配線が交差する交差部の上に配置されている
請求項２記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記光透過部を覆っている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、レンズであり、
前記光透過部の形状は、前記ディスプレイパネルの前記一方の面側または前記他方の面側から見たときに矩形状であり、
前記レンズの直径は、前記光透過部の対角線の長さよりも大きい
請求項５記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記第１光学素子または前記第２光学素子は、前記光透過部側の面に形成された遮光膜を有する
請求項５または６記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項８】
さらに、前記表示素子部の前に配置された凸レンズを有する
請求項５〜７のいずれか１項に記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項９】
さらに、前記第２光学素子と隣り合う第３光学素子を備え、
前記第１光学素子と、前記第２光学素子および前記第３光学素子とは、前記光透過部を挟んで一列配置されており、
前記第１光学素子、前記第２光学素子および前記第３光学素子は、球レンズによって構成されている、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１光学素子および前記第２光学素子の少なくともいずれか一方は、フレネルレンズである
請求項１〜９のいずれか１項に記載の透明ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記第１光学素子および前記第２光学素子の各々は、一体成形されている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の透明ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明ディスプレイ装置に関し、特に、画像や文字情報を表示することが可能で、表示面が透けて見える透明ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一対の透明電極に挟まれた発光層を有し、画像や文字情報を両面表示することが可能で、背景が透けて見える透明ディスプレイ装置が注目されている。特に、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルを用いる透明ディスプレイ装置が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０７１９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、透明ディスプレイ装置は、高精細で大きな表示像をディスプレイパネルに表示させることが望まれている。しかしながら、高精細な表示像を得るために高解像度のディスプレイパネルを用いると、背景からくる透過像がボケてしまうという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するものであり、高精細で大きな表示像をディスプレイパネルに表示させるとともに、背景からの透過像がボケない透明ディスプレイ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】
上記課題を解決するために、本発明の一つの実施形態に係る透明ディスプレイ装置は、行列状に配置された複数の金属配線と、表示像を表示するための信号が前記金属配線から供給される表示素子と、隣り合う前記金属配線の間の領域に対応する複数の光透過部とを有するディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか一方に設けられた第１光学素子と、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか他方に設けられた第２光学素子と、を備え、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか一方から入射した平行光が、前記光透過部において焦点を結び、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか他方から平行光として出射するように構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高精細で大きな表示像をディスプレイパネルに表示させるとともに、透過像がボケない透明ディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ’線における本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置のディスプレイパネルにおける表示素子の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の表示素子における画素回路（ＴＦＴ部）の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る透明ディスプレイ装置のディスプレイパネルにおける表示素子の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施の形態５に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１ＡのＡ−Ａ’線における本発明の実施の形態５に係る同透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施の形態５の変形例に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２ＡのＡ−Ａ’線における本発明の実施の形態５の変形例に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の実施の形態６に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３ＡのＡ−Ａ’線における本発明の実施の形態６に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の実施の形態の変形例に係る透明ディスプレイ装置における光学部材の一例を示す平面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４ＡのＢ−Ｂ’線における本発明の実施の形態の変形例に係る光学部材の断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、従来の透明ディスプレイ装置の一例を示す断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａに示す従来の透明ディスプレイ装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一つの実施の形態に係る透明ディスプレイ装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものでなはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、請求項に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。なお、各図において、同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００１０】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明に至った経緯について説明する。
【００１１】
まず、図１５Ａおよび図１５Ｂを用いて、従来の透明ディスプレイ装置１０００について説明する。図１５Ａは、従来の透明ディスプレイ装置の一例であって、発光面（表示面）に垂直な断面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示す従来の透明ディスプレイ装置の概略平面図である。
【００１２】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、従来の透明ディスプレイ装置１０００は、ＥＬパネル１１００と液晶調光シート１２００とを、透過性を有する接着領域１３００で貼り合せた構造になっている。
【００１３】
ＥＬパネル１１００は、一対の透明基板１１３０および１１４０と、一対の透明基板１１３０および１１４０の間に挟持された発光層１１２０と、一方の透明基板１１３０の上に形成された複数の透明配線１１１１と、他方の透明基板１１４０の上に形成された複数の透明配線１１１２とを備える。
【００１４】
図１５Ｂに示すように、透明ディスプレイ装置１０００では、パッシブマトリックス駆動方式のＥＬパネル１１００が用いられており、透明基板１１３０上の複数の透明配線１１１１は、発光面に平行であって、第１方向に平行に延在し、透明基板１１４０上の複数の透明配線１１１２は、発光面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している。
【００１５】
このようなパッシブマトリックス駆動方式による従来の透明ディスプレイ装置１０００では、透明配線１１１１および１１１２を用いているので、背景からくる透過像を妨害する物体がディスプレイ装置上に存在しないため、透過性の高い透過像を得ることができた。しかしながら、パッシブマトリックス駆動方式では、透明配線１１１１および１１１２の交差点上に対応して配置された発光領域（画素）を順次走査しており、さらに、透明配線１１１１および１１１２はそもそも高抵抗ではあるが、配線距離が長くなるほど配線抵抗が一層高くなることから、発光させたい画素以外の画素が発光してクロストークが発生するという問題があった。このため、従来の透明ディスプレイ装置１０００では、高精細で大きな表示像をディスプレイに表示させることが困難であった。したがって、現存するパッシブマトリックス駆動方式の透明ディスプレイ装置は、例えば、解像度が２４０×３２０ｄｐｉで、画素ピッチが０．１５３ｍｍで２．４インチ程度の大きさがせいぜいであった。
【００１６】
しかしながら、近年、ディスプレイ装置の大画面化が要望されており、透明ディスプレイ装置についても、高精細で大きな表示像をディスプレイパネルに表示させることが望まれている。高精細で大きな表示像をディスプレイパネルに表示させるには、各画素に精密に定格の電流ないし電圧を与える必要があるため、ディスプレイパネルとしては、画素内にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配置して各画素を独立に制御するアクティブマトリックス駆動方式のパネルを用いることが好ましい。そのために、各画素に所望の信号を供給する配線としては、低抵抗の金属配線を使用せざるを得なかった。
【００１７】
しかしながら、低抵抗の金属配線は遮光性を有するとともに行列状（マトリクス状）の格子形状に形成されているので、この格子形状が細かくなるほど回折格子として透過像に作用してしまうことが原理的に明らかになっている。そのため、高精細の表示像を得るために画素の解像度を上げて高解像度のディスプレイパネルを用いると、背景からくる透過像がボケてしまうという課題がある。
【００１８】
上記課題を解決するために、発明者が鋭意検討した結果、両側に表示面を有するディスプレイパネルの一方の表示面に入射された平行光がディスプレイパネルのもう一方の面から平行性が保たれた状態で出射されるように構成された光学素子を設けることで、透過像のボケを抑制することができるという着想を得ることができた。
【００１９】
本発明は、このような着想に基づいてなされたものであり、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様は、行列状に配置された複数の金属配線と、表示像を表示するための信号が前記金属配線から供給される表示素子と、隣り合う前記金属配線の間の領域に対応する複数の光透過部とを有するディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか一方に設けられた第１光学素子と、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか他方に設けられた第２光学素子と、を備え、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか一方から入射した平行光が、前記光透過部において焦点を結び、前記ディスプレイパネルの表側および裏側のいずれか他方から平行光として出射するように構成されている。
【００２０】
本態様によれば、第１光学素子および第２光学素子によって透過像がボケることなくディスプレイパネルの一方の面から他方の面に透過させることができる。これにより、低抵抗の金属配線を用いて高精細で大きな表示像をディスプレイパネルに表示させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、前記表示素子は、一対の電極と、前記一対の電極に挟まれた発光層とを含み、前記発光層は、前記金属配線から供給される信号に応じて発光するように構成することができる。この場合、前記発光層を、前記光透過部の上に配置させてもよい。あるいは、前記発光層を、前記複数の金属配線が交差する交差部の上に配置されてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記光透過部を覆っていることが好ましい。この場合、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、レンズであり、前記光透過部の形状は、前記ディスプレイパネルの前記一方の面側または前記他方の面側から見たときに矩形状であり、前記レンズの直径は、前記光透過部の対角線の長さよりも大きくすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、前記第１光学素子または前記第２光学素子は、前記光透過部側の面に形成された遮光膜を有することが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、さらに、前記表示素子部の前に配置された凸レンズを有することが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、さらに、前記第２光学素子と隣り合う第３光学素子を備え、前記第１光学素子と、前記第２光学素子および前記第３光学素子とは、前記光透過部を挟んで一列配置されており、前記第１光学素子、前記第２光学素子および前記第３光学素子は、球レンズによって構成されている、とすることができる。
【００２６】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、前記第１光学素子および前記第２光学素子の少なくともいずれか一方は、フレネルレンズである、とすることができる。
【００２７】
また、本発明に係る透明ディスプレイ装置の一態様において、前記第１光学素子および前記第２光学素子の各々は、一体成形されている構成とすることができる。
【００２８】
以下、本発明に係る透明ディスプレイ装置について、実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１の概略構成について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の概略構成を示す斜視図であり、図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の側面図である。
【００３０】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置１は、画像や文字情報等の表示像を表示するための表示部を有するディスプレイパネル１０１と、ディスプレイパネル１０１の表面の両側に設けられた第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２とを備える。
【００３１】
ディスプレイパネル１０１の一例としては、２０型で、縦が約２７０ｍｍ、横が約４６０ｍｍの大きさの有機ＥＬパネルを用いることができる。また、本実施の形態において、透明ディスプレイ装置１の総厚みは約２．１ｍｍであり、このうち、ディスプレイパネル１０１の厚みは約１．４ｍｍ、第１光学素子部２０１の厚みは約０．２ｍｍ、第２光学素子部２０２の厚みは約０．５ｍｍである。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置１の詳細構成について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ’線における同透明ディスプレイ装置の断面図である。なお、図２Ａは、透明ディスプレイ装置１を観察者２０から見たときの正面図を示している。
【００３３】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ディスプレイパネル１０１は、行列状に配置された複数の金属配線からなる金属配線部１１０と、表示像を表示するための複数の表示素子１２０と、光を透過する複数の光透過部１３０とを備える。
【００３４】
金属配線部１１０は、図２Ａ第１の方向である行方向に沿って直線状に平行に形成された複数の第１金属配線１１１と、複数の第１金属配線１１１と直交し、第２の方向である列方向に沿って直線状に平行に形成された第２金属配線１１２とを有する。
【００３５】
複数の第１金属配線１１１および複数の第２金属配線１１２には、ドライバ（不図示）から、表示像を表示するための信号（表示データ）として所定の電流ないし電圧が供給され、各表示素子１２０に対して表示データが供給される。第１金属配線１１１および第２金属配線１１２は、低抵抗の金属材料を用いて形成することができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の遮光性を有する金属等を用いて形成することができる。また、本実施の形態において、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２の線幅は、いずれも約４０μｍとしている。なお、図示しないが、複数の第１金属配線１１１と複数の第２金属配線１１２との間には絶縁膜等の絶縁部材が形成されており、第１金属配線１１１と第２金属配線１１２とは絶縁されている。
【００３６】
なお、金属配線部１１０には、走査線やデータ線等の信号を供給するための配線だけではなく、回折を生じさせうるコンデンサ等の金属電極等も含まれる。
【００３７】
表示素子１２０（表示素子部）の各々は、表示像を表示するための画素に対応し、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２から表示像を表示するための信号が供給される。本実施の形態において、各表示素子１２０は、図２Ａに示すように、第１金属配線１１１と第２金属配線１１２とが交差する交差部の上に配置されており、光透過部１３０とは重ならない位置に配置されている。なお、本実施の形態において、各表示素子１２０の平面視形状（正面視形状）は、縦が３５μｍ、横が３５μｍの矩形状としている。
【００３８】
複数の光透過部１３０の各々は、隣り合う金属配線の間の領域であって、図２Ａに示すように、本実施の形態では、隣り合う第１金属配線１１１と隣り合う第２金属配線１１２とで囲まれた領域である。各光透過部１３０は、光を透過する領域であり、ディスプレイパネル１０１の一方の面側から入射した光を透過させて、ディスプレイパネル１０１の他方の面側から出射させる。例えば、ディスプレイパネル１０１の表側にいる観察者２０は、透明ディスプレイ装置１の向こう側の背景や人物等を、光透過部１３０を介して透過像として視認することができる。なお、本実施の形態において、各光透過部１３０の平面視形状は、一辺が８０μｍの正方形としている。
【００３９】
また、図２Ｂに示すように、第１光学素子部２０１は、ディスプレイパネル１０１の表側（本実施の形態では、表示素子１２０が設けられている側）に設けられており、一方、第２光学素子部２０２は、ディスプレイパネル１０１の裏側（本実施の形態では、表示素子１２０が設けられていない側）に設けられている。第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２は、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側のいずれか一方から入射した平行光が、光透過部１３０において焦点を結び、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側のいずれか他方からから平行光として出射するように構成されている。
【００４０】
本実施の形態において、第１光学素子部２０１は、ディスプレイパネル１０１の表側に配置された１つの第１光学素子１４１によって構成されている。また、第２光学素子部２０２は、ディスプレイパネル１０１の裏側に配置された第２光学素子１４２および第３光学素子１４３の２つの光学素子によって構成されている。すなわち、本実施の形態における光学系は、３つの光学素子によって構成されている。
【００４１】
より具体的には、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３の３つの光学素子は、正面視したときに、光透過部１３０と重なる位置に配置されるとともに、互いに重なる位置に配置されている。また、図２Ｂに示すように、１つの第１光学素子１４１と、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３の２つの光学素子とは、光透過部１３０を挟んで一列に配置されている。第１光学素子１４１および第２光学素子１４２は、光透過部１３０を介して対向して配置されており、第３光学素子１４３は、第２光学素子１４２と隣り合うように配置され、かつ、第２光学素子１４２よりも外側の位置に配置されている。
【００４２】
本実施の形態において、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３は、いずれも、所定の焦点を有し、入射した平行光線を収束させる機能を有する球レンズによって構成されている。そして、光透過部１３０に最も近い位置に配置される第１光学素子１４１および第２光学素子１４２は、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。また、第３光学素子１４３は、焦点が第２光学素子１４２の焦点と一致するように構成されている。
【００４３】
また、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３は、各球レンズの中心と光透過部１３０の中心とが一致するように配置されている。さらに、本実施の形態において、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３は、正面視したときに、光透過部１３０を覆うように構成されている。すなわち、正面視における各光学素子の仮想面積が、正面視における光透過部１３０の仮想面積よりも大きくなるように構成されている。具体的には、各レンズの直径Ｄは、光透過部１３０の対角線Ｌの長さよりも大きくなるように構成されており、本実施の形態において、各レンズの直径Ｄは、約１１０μｍとし、光透過部１３０の対角線Ｌは、約１１０μｍとしている。なお、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３としては、例えば、屈折率が１．４程度であるアクリル樹脂等の透明樹脂や光学ガラス等を用いることができる。
【００４４】
なお、表示素子１２０の劣化を防ぐために、表示素子１２０は、表示素子１２０と光透過部１３０との一面を封止する透明材料によって覆ってもよい。さらに、当該透明材料として透明樹脂からなる接着材を用いることによって、ディスプレイパネル１０１の表側（観察者２０側）に配置された第１光学素子１４１を、ディスプレイパネル１０１と接触して保持させることができる。
【００４５】
また、ディスプレイパネル１０１の裏側（反射物体１０側）に配置された第２光学素子１４２および第３光学素子１４３についても、透明樹脂からなる接着材を用いることによってディスプレイパネル１０１に保持させることができるが、第２光学素子１４２と第３光学素子１４３との間（レンズ間）や第２光学素子１４２とディスプレイパネル１０１との間（レンズ−パネル間）に空気層を設ける必要がある場合は、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２にリブ等の支持部材を立てることによって、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３を保持することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態における各表示素子１２０の詳細構成について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置のディスプレイパネルにおける表示素子の構成を示す断面図である。
【００４７】
図３に示すように、本実施の形態における表示素子１２０は、発光層を有する有機ＥＬ素子１２３を有しており、自発光型の表示素子（発光部）である。表示素子１２０は、有機ＥＬ素子１２３の発光を制御するための制御素子（薄膜トランジスタ）が形成されたＴＦＴ基板１２１を備える。ＴＦＴ基板１２１には、画素毎の有機ＥＬ素子１２３に対して駆動電流を制御する駆動用トランジスタと、発光させる画素の有機ＥＬ素子１２３を選択的に切り替えるスイッチ用トランジスタと、電荷を制御するコンデンサ等が設けられている。
【００４８】
ＴＦＴ基板１２１の上には、平坦化膜１２２が形成されており、また、平坦化膜１２２の上には、有機ＥＬ素子１２３が形成されている。有機ＥＬ素子１２３は、一対の電極と当該一対の電極に挟まれた発光層とを含んでいる。本実施の形態における有機ＥＬ素子１２３は、ボトムアップタイプであり、平坦化膜１２２の上に順次形成された、陽極である第１の導電層１２３ａ、正孔注入・輸送層１２３ｂ、発光層１２３ｃ、電子注入・輸送層１２３ｄ、および、陰極である第２の導電層１２３ｅによって構成されている。
【００４９】
平坦化膜１２２は、トランジスタ等によって生じるＴＦＴ基板１２１の凹凸を減少させるように、表面が平坦化するまで形成される層である。平坦化膜１２２により、後工程を精度よく行うことができる。
【００５０】
第１の導電層１２３ａおよび第２の導電層１２３ｅは、発光層１２３ｃに電流を注入するための電極である。本実施の形態において、第１の導電層１２３ａおよび第２の導電層１２３ｅは、図２Ａおよび図２Ｂに示す第１金属配線１１１および第２金属配線１１２と電気的に接続されている。なお、第１の導電層１２３ａ（下部電極）は、銀合金ＡＰＣ等からなる反射電極として構成することができ、第２の導電層１２３ｅ（上部電極）は、ＩＴＯ等からなる透明電極として構成することができる。
【００５１】
正孔注入・輸送層１２３ｂおよび電子注入・輸送層１２３ｄは、発光効率を向上させるために、正孔や電子を効率よく注入させたり輸送させたりするための層である。これらの層は、材料の違いや効率、コストなどの重視する目的によって選択され、例えば、注入層のみであったり、輸送層のみであったり、または、注入層や輸送層が全く無い場合もある。したがって、正孔注入・輸送層１２３ｂおよび電子注入・輸送層１２３ｄは、目的や性能によって層数は変化する。
【００５２】
発光層１２３ｃは、第１の導電層１２３ａと第２の導電層１２３ｅとに所定の電圧が印加されることにより、当該発光層１２３ｃを構成する発光材料が励起されて発光する。発光層１２３ｃは、有機材料からなる有機発光体によって構成されており、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等を用いることができる。
【００５３】
このように構成された有機ＥＬ素子１２３では、ＴＦＴ基板１２１からの電流（表示像のための書込み情報）は、陽極である第１の導電層１２３ａに流れ込み、正孔注入・輸送層１２３ｂを経て発光層１２３ｃに効率よく流れ、電子と正孔が再結合されて発光した後、電子注入・輸送層１２３ｄを経て、陰極である第２の導電層１２３ｅに流れる。
【００５４】
なお、上記有機ＥＬ素子１２３の層構成は一例であって、上記の層構成に限定されるものでなく、その他、有機ＥＬ素子として公知の層構成を適宜用いることができる。
【００５５】
次に、図４を用いて、ＴＦＴ基板１２１が映像信号を受けて有機ＥＬ素子１２３に送るまでの電流の流れ、すなわち、ディスプレイパネル１０１の表示部（画素）に表示像を表示するときの動作について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置の表示素子における画素回路（ＴＦＴ部）の構成を示す図である。
【００５６】
図４に示すように、平坦化膜１２２内における各画素１２２ＰＸは、直交する走査線（ゲート線）１２２ＧＬとデータ線（ソース線）１２２ＤＬとによって区画されており、を駆動する駆動用トランジスタ１２２Ｄｒと、スイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗと、コンデンサ（キャパシタンス）１２２Ｃと、上記の有機ＥＬ素子１２３とを備える。駆動用トランジスタ１２２Ｄｒは、有機ＥＬ素子１２３を駆動するトランジスタであり、ゲートがスイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗのドレインと接続され、ドレインが電源供給線１２２ＰＬに接続され、ソースが有機ＥＬ素子１２３の陽極に接続されている。また、スイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗは、複数の画素の中から発光させる当該画素１２２ＰＸを選択的に切り替える、すなわち複数の画素の中から映像信号を供給する画素を選択するためのトランジスタであり、ゲートは走査線１２２ＧＬに接続され、ソースはデータ線１２２ＤＬに接続され、ドレインはコンデンサ１２２Ｃおよび駆動用トランジスタ１２２Ｄｒのゲートに接続されている。
【００５７】
この構成において、表示像を表示するための信号のうちのゲート信号が走査線１２２ＧＬがスイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗのゲートに流れ込むと、スイッチ用トランジスタ１２２ＳｗはＯＮの状態になる。このとき、表示像を表示するための信号のうちの映像信号（電流信号）が、データ線１２２ＤＬからスイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗのソースに流れ込み、スイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗのドレインに流れ、駆動用トランジスタ１２２Ｄｒのゲートに流れ込む。一方、これと同時に、電源供給線１２２ＰＬに接続されたコンデンサ１２２Ｃに、映像信号に応じた電荷が蓄積する。次に、駆動用トランジスタ１２２Ｄｒのソースにコンデンサ１２２Ｃに蓄積された電荷が流れ込み、その後、駆動用トランジスタＤｒのドレインに映像信号に比例した電流が流れ、有機ＥＬ素子１２３の陽極に電流が供給される。すなわち、コンデンサ１２２Ｃに蓄積された映像信号電圧は、１フレーム期間を通じて保持され、この保持された映像信号電圧により、駆動用トランジスタ１２２Ｄｒのコンダクタンスがアナログ的に変化し、発光階調に対応した駆動電流が有機ＥＬ素子１２３のアノードからカソードへと流れる。これにより、有機ＥＬ素子１２３が発光する。
【００５８】
次に、本発明の実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１の作用効果について、図２Ａ、図２Ｂおよび図４を用いて説明する。
【００５９】
図４に示すように、ＴＦＴ基板では、走査線１２２ＧＬ、データ線１２２ＤＬ、および、電源供給線ＰＬによる金属配線が画素毎を囲むようにパターン形成されている。ここで、走査線１２２ＧＬ、データ線１２２ＤＬ、および、電源供給線ＰＬは、図２Ａおよび図２Ｂにおける第１金属配線１１１および第２金属配線１１２に対応する。例えば、走査線１２２ＧＬは第１金属配線１１１に対応し、データ線１２２ＤＬは第２金属配線１１２に対応し、電源供給線ＰＬは第２金属配線１１２の数本ごとの１本に対応する。なお、図４における、駆動用トランジスタ１２２Ｄｒ、スイッチ用トランジスタ１２２Ｓｗおよびコンデンサ１２２Ｃは、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２のいずれかに配置される。
【００６０】
そして、上述のとおり、高精細の表示像を得るために高解像度のディスプレイパネルを用いると、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像がボケてしまうという課題がある。透過像がボケる主な原因は、ＴＦＴ基板上にプリントされた金属配線（第１金属配線１１１、第２金属配線１１２等）の形状に依存した光の回折である。
【００６１】
そこで、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置１では、ディスプレイパネル１０１の両側に第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２を設けることによって、上記透過像のボケを抑制している。
【００６２】
そして、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置１によれば、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置され、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。これにより、ディスプレイパネル１０１の一方の面から入射した平行光は、光透過部１３０において焦点を結び、ディスプレイパネル１０１の他方の面から出射する。
【００６３】
さらに、本実施の形態では、第２光学素子１４２の外側に第３光学素子１４３が設けられている。この構成により、図２Ｂに示すように、ディスプレイパネル１０１の裏側に存在する反射物体１０から反射された平行光線１０Ｌは、第３光学素子１４３および第２光学素子１４２を通って、ディスプレイパネル１０１の光透過部１３０の位置で焦点を結んで、第１光学素子１４１を介してディスプレイパネル１０１の表側に到達する。これにより、ディスプレイパネル１０１の表側にいる観察者２０は、ディスプレイパネル１０１の裏側からくる透過像１０Ａを視認することができる。
【００６４】
このように、本実施の形態では、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａ（平行光線１０Ｌ）が光透過部１３０において焦点を結ぶので、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２の格子形状による回折の影響を排除することができる。これにより、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制することができる。したがって、ディスプレイパネル１０１に低抵抗の金属配線を用いることができるので、高精細で大きな表示像を表示することができる透明ディスプレイ装置を実現することができる。
【００６５】
しかも、本実施の形態において、第２光学素子１４２の外側には、第３光学素子１４３が設けられている。これにより、観察者２０は、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａを正像（反射物体１０と同じ向きの像）で視認することができる。また、本実施の形態では、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３を同じ有効径のレンズとしているので、観察者２０は、反射物体１０と同サイズの透過像１０Ａを見ることができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態では、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３は、光透過部１３０を覆う球レンズによって構成されており、１個当たりのレンズの直径Ｄは、光透過部１３０の対角線Ｌの長さよりも大きくなるように構成されている。これにより、光透過部１３０の対角線Ｌの長さが小さく光透過領域が狭いような場合であっても、これらの光学素子によって背景からくる透過像１０Ａを集光することができるので、当該透過像１０Ａを明るくすることができる。また、光透過部１３０の対角線Ｌの長さを積極的に小さくして光透過領域を狭くすることによって、周辺部からの迷光が光学素子（球レンズ）に入らないため、透過像１０Ａがより鮮明に見えるようになる。
【００６７】
（実施の形態１の変形例１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１に係る透明ディスプレイ装置１Ａについて、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【００６８】
図５に示す本変形例に係る透明ディスプレイ装置１Ａが、図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１と異なる点は、表示素子の配置位置である。すなわち、上記の実施の形態１における表示素子１２０は、第１金属配線１１１と第２金属配線１１２との交差部上に配置されていたのに対して、図５に示すように、本変形例における表示素子１２０Ａは、光透過部１３０の上に配置されている。
【００６９】
本変形例において、表示素子１２０Ａの大部分が光透過部１３０と重なるように配置されているが、一部は、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２と重なるように配置されている。
【００７０】
また、本変形例における表示素子１２０Ａの構成は、図３および図４に示す実施の形態１の表示素子１２０の構成と同様であるが、本変形例では、第２の導電層１２３ｅ（上部電極）だけではなく、第１の導電層１２３ａ（下部電極）も透明電極としている。
【００７１】
以上、本変形例に係る透明ディスプレイ装置１Ａによれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置されているので、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像がボケることを抑制等することができる。
【００７２】
さらに、本変形例では、有機ＥＬ素子１２３の発光層１２３ｃが光透過部１３０の上に配置されており、また、発光層１２３ｃを挟む第１の導電層１２３ａおよび第２の導電層１２３ｅはいずれも透明電極としている。これにより、発光層１２３ｃの上下方向のいずれにも光を反射する物体が存在しないので、発光層１２３ｃの光は、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側の両方の面側に進行する。したがって、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側の両方の面に表示像を表示することができるので、両面表示をすることができる透明ディスプレイ装置を実現することができる。
【００７３】
（実施の形態１の変形例２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例２に係る透明ディスプレイ装置１Ｂについて、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る透明ディスプレイ装置のディスプレイパネルにおける表示素子の構成を示す断面図である。
【００７４】
本変形例に係る透明ディスプレイ装置１Ｂが、実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１と異なる点は、表示素子の構成である。すなわち、上記の実施の形態１における表示素子１２０は、有機ＥＬ素子によって構成されていたのに対して、本変形例における表示素子１２０Ｂは、無機ＥＬ素子によって構成されている。
【００７５】
図６は、無機ＥＬ素子の基本的な構造の一例を示したものである。図６に示すように、本変形例における表示素子１２０Ｂは、基板１５１上に、第１の電極１５２と、第１の絶縁層１５３と、発光層１５４と、第２の絶縁層１５５と、第２の電極１５６がこの順で積層されて構成されている。発光層１５４は、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等の無機ＥＬ材料からなる蛍光体によって構成されている。
【００７６】
このように構成された表示素子１２０Ｂにおいて、第１の電極１５２と第２の電極１５６との間に１，０００，０００Ｖ／ｃｍ程度の交流電圧を印加すると、高電界で加速された電子が発光層１５４内の蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光を生じる。第１の絶縁層１５３および第２の絶縁層１５５は、発光層１５４内に流れる電流を制限する機能を有し、無機ＥＬの絶縁破壊を抑えることが可能であり、かつ、安定な発光特性を得られるように作用する。また、第１の電極１５２および第２の電極１５６は、それぞれ図２Ａおよび図２Ｂにおける第１金属配線１１１および第２金属配線１１２に接続されている。
【００７７】
以上、本変形例に係る透明ディスプレイ装置１Ｂによれば、表示素子１２０Ｂとして無機ＥＬ素子を用いた場合であっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像がボケることを抑制等することができる。
【００７８】
なお、図６に示す表示素子１２０Ｂの構成は一例であって、これに限定されるものでなく、その他、無機ＥＬ素子として公知の層構成を適宜用いることができる。
【００７９】
（実施の形態１の変形例３）
次に、本発明の実施の形態１の変形例３に係る透明ディスプレイ装置１Ｃについて、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図である。
【００８０】
図７に示す本変形例に係る透明ディスプレイ装置１Ｃが図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１と異なる点は、表示素子の構成である。すなわち、上記の実施の形態１における表示素子１２０は、自発光型の表示素子であったのに対して、図７に示すように、本変形例における表示素子１２０Ｃは、非発光型の表示素子である。
【００８１】
本変形例において、非発光型の表示素子１２０Ｃは、液晶表示素子とカラーフィルタとによって構成されている。また、表示素子１２０Ｃは、光透過部１３０の上に配置されている。
【００８２】
以上、本変形例に係る透明ディスプレイ装置１Ｃによれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置されているので、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像がボケることを抑制等することができる。
【００８３】
さらに、本変形例では、液晶表示素子によって構成された表示素子１２０Ｃが光透過部１３０の上に配置されているので、液晶表示素子には、光透過部１３０を透過した後ろからの光を照射することができる。すなわち、光透過部１３０を透過する自然光を液晶表示素子のバックライトとして用いることができる。これにより、例えば、液晶表示素子がノーマリーブラック方式の場合は、液晶に電圧を印加するとき（ＯＮのとき）に光が透過し、液晶に電圧を印加しないとき（ＯＦＦのとき）に光が遮断されるので、カラー表示を行うことができる。
【００８４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る透明ディスプレイ装置２について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【００８５】
図８に示す本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置２が、図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１と異なる点は、第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２の構成である。
【００８６】
すなわち、上記の実施の形態１では、観察者２０側（表示素子１２０が設けられた側）の第１光学素子部２０１には１つの光学素子（第１光学素子１４１）を設けて、背景側（反射物体１０側）の第２光学素子部２０２には複数の光学素子（第２光学素子１４２、第３光学素子１４３）を設けていたのに対して、図８に示すように、本実施の形態では、観察者２０側の第１光学素子部２０１には複数の光学素子を設けて、背景側の第２光学素子部２０２には１つの光学素子を設けている。
【００８７】
具体的には、図８に示すように、第１光学素子部２０１は、ディスプレイパネル１０１の表側に配置された第１光学素子２４１および第３光学素子２４３の２つの光学素子によって構成されている。また、第２光学素子部２０２は、ディスプレイパネル１０１の裏側に配置された１つの第２光学素子２４２によって構成されている。
【００８８】
第１光学素子２４１、第２光学素子２４２および第３光学素子２４３は、実施の形態１と同様に、正面視したときに、光透過部１３０と重なる位置に配置されるとともに、互いに重なる位置に一列配置されている。本実施の形態においても、第１光学素子２４１、第２光学素子２４２および第３光学素子２４３は、いずれも、所定の焦点を有し、入射した平行光線を収束させる機能を有する球レンズによって構成されている。そして、光透過部１３０に最も近い位置に配置される第１光学素子２４１および第２光学素子２４２は、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。また、第３光学素子２４３は、焦点が第１光学素子２４１の焦点と一致するように構成されている。
【００８９】
なお、本実施の形態においても、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３は、正面視したときに、光透過部１３０を覆うように構成されている。
【００９０】
以上、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置２によれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子２４１および第２光学素子２４２が光透過部１３０を挟むように配置され、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。これにより、ディスプレイパネル１０１の一方の面から入射した平行光は、光透過部１３０において焦点を結び、ディスプレイパネル１０１の他方の面から出射する。
【００９１】
さらに、本実施の形態では、第１光学素子２４１の外側に第３光学素子２４３が設けられている。この構成により、図８に示すように、ディスプレイパネル１０１の裏側に存在する反射物体１０から反射された平行光線１０Ｌは、第２光学素子２４２を通って、ディスプレイパネル１０１の光透過部１３０の位置で焦点を結んで、第１光学素子２４１および第３光学素子２４３を介してディスプレイパネル１０１の表側に到達する。これにより、ディスプレイパネル１０１の表側にいる観察者２０は、ディスプレイパネル１０１の裏側からくる透過像１０Ａを視認することができる。
【００９２】
このように、本実施の形態においても、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａ（平行光線１０Ｌ）が光透過部１３０において焦点を結ぶので、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２の格子形状による回折の影響を排除することができる。したがって、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制することができる。
【００９３】
また、本実施の形態においても、第３光学素子２４３が設けられているので、観察者２０は、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａを正像で視認することができる。
【００９４】
さらに、本実施の形態においても、各光学素子は光透過部１３０を覆うように構成されているので、光透過部１３０の光透過領域が狭いような場合であっても、背景からくる透過像１０Ａを明るくすることができる。また、光透過部１３０の光透過領域を狭くすることによって、透過像１０Ａをより鮮明にすることができる。
【００９５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る透明ディスプレイ装置３について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態３に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【００９６】
図９に示す本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置３が、図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１と異なる点は、第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２の構成である。
【００９７】
すなわち、上記の実施の形態１では、観察者２０側の第１光学素子部２０１には１つの光学素子（第１光学素子１４１）を設けて、背景側の第２光学素子部２０２には複数の光学素子（第２光学素子１４２、第３光学素子１４３）を設けていたのに対して、図９に示すように、本実施の形態では、観察者２０側の第１光学素子部２０１には、１つの光学素子（第１光学素子３４１）を光透過部１３０に近接して設けて、背景側の第２光学素子部２０２には３つの光学素子（第２光学素子３４２、第３光学素子３４３、第４光学素子３４４）を互いに接するように設けている。
【００９８】
第１光学素子３４１、第２光学素子３４２、第３光学素子３４３および第４光学素子３４４は、実施の形態１と同様に、正面視したときに、光透過部１３０と重なる位置に配置されるとともに、互いに重なる位置に一列配置されている。本実施の形態においても、第１光学素子３４１、第２光学素子３４２、第３光学素子３４３および第４光学素子３４４は、いずれも、所定の焦点を有し、入射した平行光線を収束させる機能を有する球状の球レンズによって構成されている。そして、光透過部１３０に最も近い位置に配置される第１光学素子３４１および第２光学素子３４２は、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。
【００９９】
なお、本実施の形態においても、第１光学素子３４１、第２光学素子３４２、第３光学素子３４３および第４光学素子３４４は、正面視したときに、光透過部１３０を覆うように構成されている。
【０１００】
以上、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置３によれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子３４１および第２光学素子３４２が光透過部１３０を挟むように配置され、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。これにより、ディスプレイパネル１０１の一方の面から入射した平行光は、光透過部１３０において焦点を結び、ディスプレイパネル１０１の他方の面から出射する。
【０１０１】
また、本実施の形態では、第２光学素子３４２の外側に、第２光学素子３４２と接するように第３光学素子３４３が設けられ、さらに、第３光学素子３４３と接するように第４光学素子３４４が設けられている。この構成により、図９に示すように、ディスプレイパネル１０１の裏側に存在する反射物体１０から反射された平行光線１０Ｌは、第４光学素子３４４、第３光学素子３４３および第２光学素子３４２を通って、ディスプレイパネル１０１の光透過部１３０の位置で焦点を結んで、第１光学素子３４１を介してディスプレイパネル１０１の表側に到達する。これにより、ディスプレイパネル１０１の表側にいる観察者２０は、ディスプレイパネル１０１の裏側からくる透過像１０Ａを視認することができる。
【０１０２】
このように、本実施の形態においても、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａ（平行光線１０Ｌ）が光透過部１３０において焦点を結ぶので、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２の格子形状による回折の影響を排除することができる。したがって、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施の形態においても、第４光学素子３４４が設けられているので、観察者２０は、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａを正像で視認することができる。
【０１０４】
さらに、本実施の形態においても、各光学素子は光透過部１３０を覆うように構成されているので、光透過部１３０の光透過領域が狭いような場合であっても、背景からくる透過像１０Ａを明るくすることができる。また、光透過部１３０の光透過領域を狭くすることによって、透過像１０Ａをより鮮明にすることができる。
【０１０５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る透明ディスプレイ装置４について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態４に係る透明ディスプレイ装置の断面図である。
【０１０６】
図１０に示す本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置４が、図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１と異なる点は、第１光学素子および第３光学素子の構成である。
【０１０７】
すなわち、上記の実施の形態１では、第１光学素子１４１および第３光学素子１４３は、球状の球レンズによって構成されていたのに対して、本実施の形態では、外部側の第１光学素子４４１および第３光学素子４４３がフレネルレンズによって構成されている。
【０１０８】
第１光学素子４４１、第２光学素子１４２および第３光学素子４４３は、実施の形態１と同様に、正面視したときに、光透過部１３０と重なる位置に配置されるとともに、互いに重なる位置に一列配置されている。また、本実施の形態においても、光透過部１３０に最も近い位置に配置される第１光学素子４４１および第２光学素子１４２は、いずれも焦点が光透過部１３０に位置するように構成されている。
【０１０９】
なお、本実施の形態においても、第１光学素子４４１、第２光学素子１４２および第３光学素子４４３は、正面視したときに、光透過部１３０を覆うように構成されている。
【０１１０】
以上、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置４によれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置されているので、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制等することができる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態では、光学素子としてフルネルレンズを用いることによって、第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２の薄くすることができるので、透明ディスプレイ装置４全体を薄くすることができる。また、本実施の形態では、表面の光学素子をフレネルレンズとしている。これにより、透明ディスプレイ装置４の表面を容易に平面化することができる。
【０１１２】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る透明ディスプレイ装置５について、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、本発明の実施の形態５に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＡ−Ａ’線における同透明ディスプレイ装置の断面図である。
【０１１３】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置５は、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１に対して、第１光学素子１４１に遮光膜５００が形成されたものである。
【０１１４】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、本実施の形態では、第１光学素子１４１におけるディスプレイパネル１０１側の表面部分に、所定形状の遮光膜５００が塗布形成されている。すなわち、遮光膜５００は、第１光学素子１４１の光透過部１３０側の面に形成されている。
【０１１５】
遮光膜５００は、表示素子１２０から第１光学素子１４１に進入する光については遮光しつつ、かつ、透過像１０Ａについては遮光しないように形成されている。遮光膜５００としては、樹脂ブラック材料等の遮光材料を用いることができる。
【０１１６】
以上、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置５によれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置されているので、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制等することができる。
【０１１７】
さらに、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置５によれば、実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１に対して、以下の作用効果を奏することができる。
【０１１８】
ここで、表示素子１２０からの光によってディスプレイパネル１０１には表示像が表示されるので、観察者２０は表示素子１２０による表示像を視認することができる。一方、光透過部１３０からは反射物体１０の透過像１０Ａが透過して第１光学素子１４１を通って観察者２０に到達するので、観察者２０は透過像１０Ａも視認することができる。つまり、観察者２０の眼には、表示像の映像の光と、透過像１０Ａの映像の光とが入射される。
【０１１９】
しかしながら、図２Ｂに示すように、実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１では、第１光学素子１４１には、透過像１０Ａの光だけではなく、表示素子１２０における表示像の光が迷光として入射する。
【０１２０】
これに対して、本実施の形態では、第１光学素子１４１に上記の遮光膜５００が形成されている。これにより、第１光学素子１４１に入射する光のうち表示像の光は遮光膜５００によって遮光され、第１光学素子１４１には透過像１０Ａの光のみが入射する。すなわち、反射物体１０の光以外の迷光が第１光学素子１４１に入射することができない。
【０１２１】
このように、本実施の形態では、遮光膜５００によって表示像の光と透過像１０Ａの光とが分離され、透過像１０Ａの光のみを選択的に第１光学素子１４１に入射させることができる。したがって、透過像１０Ａを鮮明に再現することができるので、観察者２０は、表示像および透過像の両方を鮮明に視認することができる。
【０１２２】
（実施の形態５の変形例）
次に、本発明の実施の形態５の変形例に係る透明ディスプレイ装置５Ａについて、図１２Ａおよび図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａは、本発明の実施の形態５の変形例に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図であり、図１２Ｂは、図１２ＡのＡ−Ａ’線における同透明ディスプレイ装置の断面図である。
【０１２３】
本変形例に係る透明ディスプレイ装置５Ａが、実施の形態５に係る透明ディスプレイ装置５と異なる点は、遮光膜の位置である。すなわち、上記の実施の形態５では、第１光学素子部２０１（第１光学素子１４１）に遮光膜５００を形成していたのに対して、本変形例では、ディスプレイパネル１０１に遮光膜５００Ａを形成している。
【０１２４】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、本変形例では、表示素子１２０の表面（光出射側面）に所定形状の遮光膜５００Ａが塗布形成されている。本変形例においても、遮光膜５００Ａは、表示素子１２０から第１光学素子１４１に進入する光については遮光しつつ、かつ、透過像１０Ａについては遮光しないように形成されている。また、遮光膜５００Ａとしては、樹脂ブラック材料等の遮光材料を用いることができる。
【０１２５】
以上、本変形例に係る透明ディスプレイ装置５Ａによれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置されているので、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制等することができる。
【０１２６】
さらに、本変形例に係る透明ディスプレイ装置５Ａによれば、実施の形態５と同様に、表示素子１２０に遮光膜５００Ａが形成されているので、第１光学素子１４１に入射する光のうち表示素子１２０の表示像の光は遮光膜５００Ａによって遮光され、第１光学素子１４１には透過像１０Ａの光のみが入射する。したがって、透過像１０Ａを鮮明に再現することができるので、観察者２０は、表示像および透過像の両方を鮮明に視認することができる。
【０１２７】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６に係る透明ディスプレイ装置６について、図１３Ａおよび図１３Ｂを用いて説明する。図１３Ａは、本発明の実施の形態６に係る透明ディスプレイ装置の拡大平面図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのＡ−Ａ’線における同透明ディスプレイ装置の断面図である。
【０１２８】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置６は、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施の形態１に係る透明ディスプレイ装置１に対して、表示素子１２０の前面側に凸レンズ６００が配置されたものである。凸レンズ６００は、表示素子１２０から放射される光を集光するように構成されている。なお、本実施の形態において、凸レンズ６００の直径は、約４８μｍとしている。
【０１２９】
また、本実施の形態では、実施の形態１に対して、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２が幅広に形成されている。なお、本実施の形態において、第１金属配線１１１および第２金属配線１１２の線幅は、いずれも約６０μｍとしている。また、各表示素子１２０の平面視形状（正面視形状）は、縦が３０μｍ、横が３０μｍの矩形状としている。さらに、各光透過部１３０の平面視形状は、一辺が２０μｍの正方形としている。
【０１３０】
また、本実施の形態においても、第１光学素子１４１、第２光学素子１４２および第３光学素子１４３は、正面視したときに、光透過部１３０を覆うように構成されており、各球レンズの直径Ｄは、光透過部１３０の対角線Ｌの長さよりも大きくなるように構成されている。なお、本実施の形態において、各球レンズの直径Ｄは、約４８μｍとし、光透過部１３０の対角線Ｌは、約２８μｍとしている。
【０１３１】
以上、本実施の形態に係る透明ディスプレイ装置６によれば、実施の形態１と同様に、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２が光透過部１３０を挟むように配置されているので、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、ディスプレイパネル１０１を透過する透過像１０Ａがボケることを抑制等することができる。
【０１３２】
さらに、本実施の形態では、表示素子１２０の前面側に凸レンズ６００が設けられているので、表示素子１２０からの放射光は凸レンズ６００によって集光されてディスプレイパネル１０１の正面に出射される。これにより、第１光学素子１４１には、表示素子１２０における表示像の迷光が入射せず、透過像１０Ａの光のみが入射する。したがって、透過像１０Ａを鮮明に再現することができる。しかも、本実施の形態では、凸レンズ６００によって表示像３０の光が集光されるので、表示像３０の輝度を向上させることができる。これにより、表示像３０を鮮明に再現することができる。このように、本実施の形態では、凸レンズ６００によって迷光を生じさせることなく表示像３０の光と透過像１０Ａの光とが分離されるので、観察者２０は、実施の形態５よりも、さらに表示像３０および透過像１０Ａを鮮明に視認することができる。
【０１３３】
以上、本発明に係る透明ディスプレイ装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。
【０１３４】
例えば、上記の実施の形態において、第１光学素子、第２光学素子および第３光学素子等は、光学素子ごとに分離して形成されて球レンズによって構成したが、これに限らない。第１光学素子、第２光学素子および第３光学素子等としては、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、一体成形された光学部材としても構わない。図１４Ａは、本発明の実施の形態の変形例に係る透明ディスプレイ装置における光学部材の一例を示す平面図である。図１４Ｂは、図１４ＡのＢ−Ｂ’線における同光学部材の断面図である。図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、第１光学素子、第２光学素子および第３光学素子等を一体成形してレンズシート７００として構成することができる。レンズシート７００は、レンズ部７０１とシート部７０２とによって構成されている。レンズ部７０１は、上記の第１光学素子、第２光学素子および第３光学素子等の各光学素子と同様の機能を有する。シート部７０２は、レンズ部７０１を支持する基材である。このようなレンズシート７００を用いることにより、ディスプレイパネル１０１と第１光学素子部２０１（第２光学素子部２０２）とを別々に作製することができる。また、レンズシート７００を複数枚重ねて用いることによって、図２Ｂや図９に示す第２光学素子部２０２を容易に構成することができる。なお、レンズシート７００の材料としては、エポキシなどの透明プラスチック系やシリコーン樹脂などの透明ゴム系を用いることができる。また、一体成形の方法としては、成形型を作製後に、加圧、加熱して液体化した後に固体化する方法などがある。
【０１３５】
また、上記の実施の形態において、第１光学素子、第２光学素子および第３光学素子等は、球レンズとしたが、これに限らない。第１光学素子、第２光学素子および第３光学素子等としては、凸レンズ等の同様の機能を有するその他の光学部材を用いることができる。なお、第１光学素子部２０１および第２光学素子部２０２における光学素子の数や配置等も上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１３６】
また、上記の実施の形態１等においては、第１光学素子１４１および第２光学素子１４２の他に、第３光学素子１４３を用いたが、透過像が正像ではなく逆像でもよい場合には、第３光学素子１４３を設けなくてもよい。すなわち、光透過部１３０を挟むように配置された第１光学素子３４１および第２光学素子３４２の２つの光学素子のみによって構成することもできる。
【０１３７】
また、上記の実施の形態において、表示素子として有機ＥＬ素子を用いた場合には、下部電極である第１の導電層１２３ａは反射電極としたが、これに限らない。例えば、第２の導電層１２３ｅとともに第１の導電層１２３ａについてもＩＴＯ等の透明材料によって構成することができる。これにより、ディスプレイパネル１０１の表側および裏側の両方の面に表示像を表示することができるので、両面表示をすることができる透明ディスプレイ装置を実現することができる。
【０１３８】
また、上記の実施の形態において、表示素子１２０の表示像は、単色表示像およびカラー表示像のいずれであっても構わない。カラー表示像とする場合、赤、緑、青の各発光色を示す蛍光体で色分けして発光層を成膜して、各色に対応する表示素子を設ければよい。この場合、赤、緑、青の各発光層を積層してもよい。あるいは、単一色、または、２色の発光層による表示素子を作製した後に、カラーフィルタまたは色変換フィルタを用いてカラー表示像を表示するように構成することもできる。
【０１３９】
その他、各実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る透明ディスプレイ装置は、透過像のボケを抑制することができるので、高精細で大きな表示像を表示することができる透明ディスプレイ装置等において有用である。
【符号の説明】
【０１４１】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３、４、５、５Ａ、６、１０００  透明ディスプレイ装置
１０  反射物体
１０Ｌ  平行光線
１０Ａ  透過像
２０  観察者
３０  表示像
１０１  ディスプレイパネル
１１０  金属配線部
１１１  第１金属配線
１１２  第２金属配線
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ  表示素子
１２１  ＴＦＴ基板
１２２  平坦化膜
１２２ＰＸ    画素
１２２ＧＬ  走査線
１２２ＤＬ  データ線
１２２ＰＬ  電源供給線
１２２Ｄｒ  駆動用トランジスタ
１２２Ｓｗ  スイッチ用トランジスタ
１２２Ｃ  コンデンサ
１２３  有機ＥＬ素子
１２３ａ  第１の導電層
１２３ｂ  正孔注入・輸送層
１２３ｃ、１５４、１１２０  発光層
１２３ｄ  電子注入・輸送層
１２３ｅ  第２の導電層
１３０  光透過部
１４１、２４１、３４１、４４１  第１光学素子
１４２、２４２、３４２  第２光学素子
１４３、２４３、３４３、４４３  第３光学素子
２０１  第１光学素子部
２０２  第２光学素子部
１５１  基板
１５２  第１の電極
１５３  第１の絶縁層
１５５  第２の絶縁層
１５６  第２の電極
３４４  第４光学素子
５００、５００Ａ  遮光膜
６００  凸レンズ
７００  レンズシート
７０１  レンズ部
７０２  シート部
１１００  ＥＬパネル
１１１１、１１１２  透明配線
１１３０、１１４０  透明基板
１２００  液晶調光シート
１３００  接着領域
【図１Ａ】
2013084477.tif 000003
【図１Ｂ】
2013084477.tif 000004
【図２Ａ】
2013084477.tif 000005
【図２Ｂ】
2013084477.tif 000006
【図３】
2013084477.tif 000007
【図４】
2013084477.tif 000008
【図５】
2013084477.tif 000009
【図６】
2013084477.tif 000010
【図７】
2013084477.tif 000011
【図８】
2013084477.tif 000012
【図９】
2013084477.tif 000013
【図１０】
2013084477.tif 000014
【図１１Ａ】
2013084477.tif 000015
【図１１Ｂ】
2013084477.tif 000016
【図１２Ａ】
2013084477.tif 000017
【図１２Ｂ】
2013084477.tif 000018
【図１３Ａ】
2013084477.tif 000019
【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
2013084477.tif 000021
【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
2013084477.tif 000023
【図１５Ｂ】
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