(57)【要約】【課題】表示パネルを透かして裏側を見ることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、表示パネル２と、表示パネル２の裏面に対向する領域を避けて配置され、光１０を光束の方向が平行となるよう光学調整して射出するコリメートライト４と、表示パネル２の裏面の直下領域に配置され、入射した光１０の光路を変換する光路変換部品３と、を有する。光１０は、光路変換部品３に斜めに入射し、光路が変換されて、表示パネル２の裏面に向かって進行する。【選択図】  図１
2016126072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルの裏面に対向する領域を避けて配置され、光を光束の方向が平行となるよう光学調整して射出するコリメートライトと、
前記表示パネルの裏面の直下領域に配置され、入射した前記光の光路を変換する光路変換部品と、
を有し、
前記光は、前記光路変換部品に斜めに入射し、前記光路が変換されて、前記表示パネルの裏面に向かって進行する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記表示パネルは、複数の画素を有し、それぞれの前記画素は、複数の分割画素により構成されており、
前記光路変換部品は、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の第１領域を有し、前記第１領域は、前記第１領域に対応する前記画素を構成する前記複数の分割画素にそれぞれに対応する複数の第２領域により構成されており、
前記第１領域に入射した前記光の光路は、各前記第１領域内の前記第２領域ごとに射出方向が異なるように変換され、
前記第２領域から射出された前記光は、当該第２領域に対応する前記分割画素に入射する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
それぞれの前記分割画素は、カラー表示のための複数色のドットから構成される
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光路変換部品は、入射したときの光路のままで光の透過を許容する透過部と、光の光路を変換する変換部と、を含む
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の表示装置において、
前記コリメートライトは、光源と、前記光源から射出された光束の方向が平行になるよう光学調整するコリメータと、を含む
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光路変換部品と前記コリメートライトとの間に第一偏光板が配置され、
前記表示パネルの前記光路変換部品が配置された面の反対側の面に第二偏光板が配置され、
前記表示パネルは液晶パネルである
ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光路変換部品と前記コリメートライトとの間に偏光板が配置されておらず、
前記表示パネルの前記光路変換部品が配置された面の反対側の面に偏光板が配置され、
前記コリメートライトからの前記光は直線偏光されているものである
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
表示パネルと、
前記表示パネルの裏面に対向する領域を避けて配置され、光を光束の方向が平行となるよう光学調整して射出するコリメートライトと、
前記表示パネルの裏面の直下領域に配置され、入射した前記光の光路を変換する光路変換部品と、
を有し、
前記光路変換部品により、入射された前記光の光路が変換されて、前記表示パネルの裏面に向かって進行する
ことを特徴とする表示装置。
【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】
液晶ディスプレイなどの立体表示装置は、観測者の両眼へ異なる画像の光を射出し、両眼視差による立体表示を実現している。ここで、立体表示装置の各画素からは、観測者の両眼に向けての指向性を有する光が照射されている。
【０００３】
下記引用文献１では、光源からの射出光を拡散してほぼ均一な発行面とするための導光板と、観測者の左右の目に異なる画像を入射するためのパララックスバリア、又は、液晶レンズが設けられている。また、下記特許文献２では、水平方向に並んだ複数の視点を含む領域内に光線を導くためのシリンドリカルレンズ及びシフトレンチキュラーアレイが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０８３１６号公報
【特許文献２】特開２００４−０４８７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記立体表示装置などの表示装置では、表示パネルに光を照射する照射部品が、不透明な表示パネルの裏面の直下領域に配置される。この場合、表示パネルが光を透過するように形成されていても、立体表示装置の背後からの光は、不透明な照射部品に遮られることとなる。このため、観測者は、表示パネルの表面に対向する位置から立体表示装置の裏側を見ることができない。
【０００６】
本発明の目的は、表示パネルを透かして裏側を見ることが可能な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】
【０００７】
本発明に係る表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの裏面に対向する領域を避けて配置され、光を光束の方向が平行となるよう光学調整して射出するコリメートライトと、前記表示パネルの裏面の直下領域に配置され、入射した前記光の光路を変換する光路変換部品と、を有し、前記光は、前記光路変換部品に斜めに入射し、前記光路が変換されて、前記表示パネルの裏面に向かって進行する。これによれば、光路を変換して光を照射するとともに、表示パネルを透かして裏側を見ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の内部を示した斜視図である。
【図２】表示装置の内部のレイアウトの一例を示した正面図である。
【図３】表示パネルにおける画素のレイアウトの一例を示す正面図である。
【図４】光路変換部品における第1領域の一例を示す斜視図である。
【図５】光路変換部品の内部の一例を示す断面図である。
【図６】コリメートライトの内部の一例を示した断面図である。
【図７】変形例に係る光路変換部品の内部の一例を示す断面図である。
【図８】変形例に係るコリメートライトの内部の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と呼ぶ）について説明する。なお、本明細書の開示は本発明の一例にすぎず、本発明の主旨を保った適宜変更であって当業者が容易に想到し得るものは本発明の範囲に含まれる。また、図で示す各部の幅、厚さ及び形状等は模式的に表されており、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１０】
［１．表示装置の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置１の内部を示した斜視図である。表示装置１は、表示パネル２と、光路変換部品３と、コリメートライト４とを有している。図１に示すように、表示パネル２は、表示装置１の表面に配置され、光路変換部品３は、表示パネル２の裏面の直下領域に配置される。コリメートライト４は、表示パネル２の裏面に対向する領域を避け、この領域の垂直方向又は水平方向に離れた位置に配置される。
【００１１】
ここで、コリメートライト４により光束の方向が平行となるように光学調整されて射出された光１０は、光路変換部品３に斜めに入射し、この光路変換部品３により光路が変換されて、表示パネル２の裏面に向かって進行する。表示パネル２に到達した光１０は、表示パネル２において色ごとに光透過率が制御されて、表示パネル２の表面から射出される。ここで、光路変換部品３に入射した光１０は、光路変換部品３の位置に応じて異なる方向へ向かうように光路が変換されて、表示パネル２の表面から射出される。
【００１２】
また、表示装置１のケースのうちの背面に相当する部分はくり抜かれ、又は、透明となっており、光路変換部品３の裏面には、外部からの光１１が入射される。光路変換部品３に入射した光１１は、光路を変換されることなく表示パネル２を透過して、表示パネル２の表面から射出される成分もある。
【００１３】
図２は、表示装置１の内部のレイアウトの一例を示した正面図である。図２に示すように、観測者は、表示パネル２において、コリメートライト４からの光１０により形成される形成画像５０と、外部からの光１１により形成される背景画像５１を同時に視認することができる。ここで、背景画像５１は、表示装置１の背後の様子や景色などを表す実像である。
【００１４】
［２．表示パネル］
図３は、表示パネル２における画素のレイアウトの一例を示す正面図である。図３に示すように、表示パネル２の表面には、画像を表示する領域である表示領域が設けられており、表示領域には、複数の画素２１が設けられている。各画素２１は、表示領域の水平方向及び垂直方向に並んでいる。
【００１５】
ここで、各画素２１は、複数の分割画素２２により構成されている。表示パネル２は、表示装置１に入力された画像情報に従い、分割画素２２の光透過率を色ごとに制御することにより、表示領域に形成画像５０を表示し、それと同時に、観測者は、背景画像５１を透かして見ることができる。本実施形態では、図３に示すように、１つの画素２１は９つの分割画素２２により構成されている。
【００１６】
分割画素２２は、それぞれが異なる色で光を透過する、カラー表示のための複数色のドットＤを有している。より具体的には、分割画素２２は、赤色で光を透過する赤色ドットＤ（Ｒ）、緑色で光を透過する緑色ドットＤ（Ｇ）、青色で光を透過する青色ドットＤ（Ｂ）を有している。なお、分割画素２２は、これらの他にも、白色で光を透過する白色ドットＤ（Ｗ）を有してもよい。
【００１７】
本実施形態では、各ドットＤは、液晶材料を含んで構成される。つまり、表示パネル２は液晶パネルである。表示パネル２は、それぞれのドットＤを透過する光の量を調整することにより、分割画素２２ごとに色相や彩度、明度が異なる光を射出して、表示領域に、形成画像５０を表示することが可能となる。
【００１８】
なお、表示装置１として、液晶により偏光状態を制御して透過する光の光量を調整する表示装置を用いる場合は、ドットＤ内の液晶層に入射する光は、事前に偏光されていることを要する。このため、本実施形態では、コリメートライト４と表示パネル２との間に、光を偏光する偏光板が配置される。上記偏光板は、例えば、表示パネル２の裏面の直下領域や、光路変換部品３の表面若しくは裏面、コリメートライト４の光射出面４２Ｂの直下領域に配置されることとしてよい。ここで、上記偏光板は直線偏光板である。また、表示パネル２の前面側にも他の偏光板を配置する。他の偏光板は直線偏光板であり、コリメートライト４と表示パネル２の間に設けられた偏光板の偏光特性に対して直角方向の偏光特性を持つようになっている。
【００１９】
［３．光路変換部品］
光路変換部品３は、表示パネル２の裏面の直下領域に配置され、入射した光１０の光路を変換して、表示パネル２に向けて射出する。また、光路変換部品３は、表示領域に含まれる複数の画素２１にそれぞれ対応する、複数の第１領域３１（図４参照）を有する。第１領域３１は、これに対応する画素２１を構成する複数の分割画素２２にそれぞれ対応する、複数の第２領域３２によって構成されている。
【００２０】
図４は、光路変換部品３における第１領域３１の一例を示す斜視図である。本実施形態では、１つの画素２１が９つの分割画素２２により構成されているため、第１領域３１は、上記９つの分割領域にそれぞれ対応する９つの第２領域３２を含んで構成される。なお、複数の第１領域３１は、光路変換部品３の水平方向、垂直方向に並んでいる。
【００２１】
ここで、第１領域３１に入射した光１０の光路は、第２領域３２ごとに射出方向が異なるように変換される。そして、１つの第２領域３２から射出された光１０は、当該第２領域３２に対応する１つの分割画素２２に入射する。本実施形態では、１つの第１領域３１に含まれる９つの第２領域３２のうち、中央の第２領域３２は、光路変換部品３に対して正面方向に進行するように光１０の光路を変換し、また、右斜め上の第２領域３２は、右斜め上方向に進行するように光１０の光路を変換して、対応する分割画素２２に向けて射出する。
【００２２】
光路変換部品３は、このように光の光路を変換する変換部３３を含む他に、入射したときの光路のままで光の透過を許容する透過部３４を含む。以下、図５を基に、変換部３３と透過部３４とのそれぞれについて説明する。
【００２３】
図５は、本実施形態に係る光路変換部品３の内部の一例を示す断面図であり、その切断面は、図４のＶ−Ｖ線で示されている。図５には、光路変換部品３の変換部３３は、マイクロミラーを含んで構成される場合の例を示した。光路変換部品３の変換部３３に対して斜めに入射したコリメートライト４からの光１０は、マイクロミラーに反射されることにより、その光路の向きが変換される。また、光路変換部品３の透過部３４に入射した外部からの光１１は、マイクロミラーに遮られることなく光路変換部品３の表面に向かって進行する。なお、マイクロミラーの角度は、それぞれの第２領域３２に応じて予め定められた方向に光路が変換されるように調整される。
【００２４】
［４．コリメートライト］
図６は、コリメートライト４の内部の一例を示した断面図である。コリメートライト４は、光を射出する光源４１と、光源４１により射出された光束の方向が平行になるように光学調整するコリメータ４２とを有している。
【００２５】
光源４１は、ＬＥＤ（light emitting diode）、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）、ＱＬＥＤ（quantum-dot light emitting diode）などの発光素子を含む。なお、光源４１としてＯＬＥＤやＱＬＥＤを用いる場合、点光源のＬＥＤとは異なり、連続した面状の光源を形成できるため、より均質な光を射出することが可能となる。また、ＱＬＥＤは、従来のＬＥＤに比べて発光スペクトルの半値幅が狭いため、ＱＬＥＤを光源４１として用いた場合、より彩度が高い光を射出することが可能となる。
【００２６】
コリメータ４２は、例えば、アクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂材料により形成される。また、コリメータ４２は、光源４１から遠ざかるにつれて向かい合う２つの側面４２Ｓの間隔が大きくなるように、テーパ形状に形成される。このようにコリメータ４２が形成されることで、光源４１から入射される光は、コリメータ４２の側面４２Ｓで反射する際にその進行方向が射出方向に揃えられ、コリメータ４２の光射出面４２Ｂからは、光束の方向が平行方向に揃えられた光１０が射出される。このようにして射出される光１０は、光の分布が均一であり、さらに光の指向性が強いため、特定の方向に画像の光を射出する表示装置には好適である。
【００２７】
［５．実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１では、表示パネル２並びに光路変換部品３の裏面の直下領域を避けてコリメートライト４が配置されるため、表示装置１は、コリメートライト４からの光１０の光路を変換して射出するとともに、背面からの光１１の透過を許容することが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る表示パネル２は、分割画素２２ごとに、赤色ドットＤ（Ｒ）、緑入りドットＤ（Ｇ）、青色ドットＤ（Ｂ）（及び、白色ドットＤ（Ｗ））の光透過率を調整することにより、光１０が進行する方向に応じて異なる画像の光を射出するように表示制御する。一例では、ある方向に光１０を射出する分割画素２２は、当該方向から見た場合の対象物の画像を構成する光を射出する。より具体的には、１つの画素２１を構成する９つの分割画素２２のうち、中央の分割画素２２が、対象物を正面から見た場合の画像を構成する光を射出し、右斜め上の分割画素２２が、当該対象物を右斜め上から見た場合の画像を構成する光を射出する。このようにすることで、表示装置１は、所定の方向から見た場合の対象物を表す画像を、当該方向から表示パネル２を見た観測者に視認させることが可能となる。即ち、本実施形態に係る表示装置１は、疑似的な３次元（立体）表示を可能とする。
【００２９】
他にも例えば、光路変換部品３は、観測者の右目と左目のそれぞれに光１０が入射されるように光路の向きを変換し、表示パネル２は、右目に入射される光１０により形成される形成画像５０と、左目に入射する光１０により形成される形成画像５０と、が異なる画像となるように表示制御してもよい。このようにすることで、観測者の右目と左目には、異なる画像が映し出されるため、表示装置１は、両眼視差を利用した立体表示を行うことが可能である。
【００３０】
他にも例えば、表示パネル２は、１つの画素２１を構成する複数の分割画素２２のそれぞれで、色相、彩度、明度が一致する光を射出してもよい。即ち、表示装置１は、それぞれの向きで、同一の画像の光を出力することとしてもよい。
【００３１】
この場合、表示装置１は、１つの画素２１を構成する複数の分割画素２２のそれぞれで、異なる画像の光を射出するか、同一の画像の光を射出するかの選択を受け付けて、受け付けた選択に応じて表示状態を切り替えるようにしてもよい。
【００３２】
他にも例えば、表示パネル２は、上記特定の方向に光路を変換する光路変換部品３の第２領域３２について、これと対応する分割画素２２の光透過率を低減することにより、上記特定の方向に向けて射出される光の量を制限することとしてもよい。
【００３３】
［６．変形例］
なお、本発明は以上説明した実施形態に限られず、種々の変更がなされてよい。以下、本発明を実施するための他の形態の例（変形例）について説明する。
【００３４】
（１）実施形態では、表示パネル２に含まれる各ドットＤが、液晶材料を含んで構成される場合（即ち、表示パネル２が液晶パネルである場合）について説明したが、この他にも、表示パネルに含まれる各ドットは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）のシャッター機構を含んで構成されてもよい。この場合の表示パネルは、シャッターを動かして光の透過又は遮断を微小時間内に行うことにより、各ドットから射出される光の量を調整して、表示領域に画像を表示する。このようにＭＥＭＳのシャッター機構を利用する場合、表示装置は、偏光板を含まなくてよい。
【００３５】
（２）実施形態では、光路変換部品３において光の光路を変換する変換部３３が、マイクロミラーを含んで構成される場合について説明したが、変換部は、これに限らず、光の光路を変換する部材を含んで構成されてよい。
【００３６】
図７は、本変形例に係る光路変換部品３００の内部の一例を示す断面図である。図７には、変換部３３０がマイクロプリズムを含んで構成される場合の例を示した。光路変換部品３００の変換部３３０に対して斜めに入射した光１０は、マイクロプリズムの側面で反射して、その光路の向きが変換される。また、光路変換部品３００において、透過部３４０に入射した光１１は、マイクロプリズムに接触せず、光路が変換されることなく光路変換部品３００を透過する。ここで、マイクロプリズムの大きさや形状は、予め定められた方向に光路が変換されるように設計される。
【００３７】
（３）実施形態では、表示パネル２に含まれる各ドットＤが液晶材料を含んで構成され、コリメートライト４と表示パネル２との間に偏光板が設けられる場合について説明したが、コリメートライト４が偏光を射出すれば、コリメートライト４と表示パネル２との間に配置する偏光板を省略することができる。
【００３８】
図８は、偏光を射出するコリメートライト４００の内部の一例を示す断面図である。ここでのコリメートライト４００は、光源４１０と、偏光スプリッタ４３０と、プリズム４４０と、１／２波長板４５０とを含む。光源４１０から射出される光は、偏光スプリッタ４３０によって偏波面が直交する２つの偏光に分離される。２つに分離された偏光のうち、一方の偏光は偏光スプリッタ４３０を通過してそのまま射出され、他方の偏光は偏光スプリッタ４３０で反射される。偏光スプリッタ４３０で反射された偏光は、プリズム４４０を更に反射して、１／２波長板４５０を通過する。１／２波長板４５０を通過する偏光は、偏光スプリッタ４３０を通過した偏光と同じ偏光状態に揃えられて射出される。この偏光状態は直線偏光となる。表示装置にこのようなコリメートライト４００を設置する場合、液晶材料を含む表示パネルとコリメートライト４００との間に、偏光板を設置する必要がなくなる。このため、観測者が表示パネル２の背面を透かして見る場合に、より見やすくなるという効果がある。即ち、本変形例に係る表示装置１によれば、より高い透過率で表示パネルの裏側を見せることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  表示装置、２  表示パネル、３  光路変換部品、４  コリメートライト、１０  コリメートライトからの光、１１  外部からの光、２１  画素、２２  分割画素、Ｄ  ドット、３１  第１領域、３２  第２領域、３３  変換部、３４  透過部、４１  光源、４２  コリメータ、４２Ｓ  コリメータの側面、４２Ｂ  コリメータの光射出面、５０  形成画像、５１  背景画像、３００  光路変換部品、３３０  変換部、３４０  透過部、４００  コリメートライト、４１０  光源、４２０  コリメータ、４３０  偏光スプリッタ、４４０  プリズム、４５０  １／２波長板。
【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】
2016126072.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016126072.tif 000009
【図８】
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