(57)【要約】【課題】本発明は光源の位置によらず輝度の高い画像光を表示する反射型表示装置およびその制御方法の提供を目的とする。【解決手段】反射型表示装置１００は、光源からの光を反射部材６で反射して画像光を形成する反射型液晶表示パネル１と、反射型液晶表示パネル１の前面を覆う光偏向パネル２と、カメラセンサー３と、カメラセンサー３の出力に基づいて光源の方向を検出する検出部４と、光偏向パネル駆動部５と、を備え、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向に基づいて、光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。【選択図】図１
2017142351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を反射部材で反射して画像光を形成する反射型液晶表示パネルと、
前記反射型液晶表示パネルの前面を覆う光偏向パネルと、
カメラセンサーと、
前記カメラセンサーの出力に基づいて前記光源の方向を検出する検出部と、
光偏向パネル駆動部と、
を備え、
前記光偏向パネル駆動部は、前記光源の方向に基づいて、前記光偏向パネルの面内における位相差分布を変化させる、
反射型表示装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記カメラセンサーの出力に基づいて前記光源の方向および前記画像光を観察する観察者の方向を検出し、
前記光偏向パネル駆動部は、前記光源の方向および前記観察者の方向に基づいて、前記光偏向パネルの面内における位相差分布を変化させる、
請求項１に記載の反射型表示装置。
【請求項３】
前記位相差分布は、第１方向で一定であり、第１方向に垂直な第２方向に分布を有し、
前記位相差分布の前記第２方向の分布は、反射型液晶表示パネルの単位画素の周期に対応して単位分布が繰り返される、
請求項１又は請求項２に記載の反射型表示装置。
【請求項４】
前記単位分布は直線状であり、
前記光偏向パネル駆動部は、少なくとも前記光源の方向に基づいて前記直線状の分布の傾きを変化させる、
請求項３に記載の反射型表示装置。
【請求項５】
前記単位分布は、集光レンズを模した位相差分布であり、
前記光偏向パネル駆動部は、少なくとも前記光源の方向に基づいて前記集光レンズを模した位相差分布を変化させる、
請求項３に記載の反射型表示装置。
【請求項６】
前記光偏向パネル駆動部は、少なくとも前記光源の方向に基づいて、前記単位分布の繰り返しを前記第２方向に沿って移動させる、
請求項４又は請求項５に記載の反射型表示装置。
【請求項７】
前記光偏向パネルの前面から前記反射型液晶表示パネルの前記反射部材までの距離をＴとして、
前記光偏向パネルの面に対して垂直な方向に沿った前記集光レンズを模した位相差分布の焦点距離は、３／４×Ｔ以上かつ２×Ｔ以下である、
請求項５に記載の反射型表示装置。
【請求項８】
前記カメラセンサーは、前記反射型表示装置の前方を撮影し、
前記検出部は、前記カメラセンサーが撮影したイメージを、前記第１方向に平行な複数の領域に分割して、前記複数の領域のそれぞれにおいてイメージの明るさを積算し、
前記検出部は、最も積算値が大きい領域に対応する方向を、前記光源の方向として検出する、
請求項３に記載の反射型表示装置。
【請求項９】
前記光偏向パネルは、
前記第１方向に延在し、前記第２方向に配列した複数の透明帯状電極と、
前記複数の透明帯状電極と対向して配置される透明対向電極と、
前記複数の透明帯状電極と前記透明対向電極との間に挟持される液晶と、
を備え、
Ｎを２以上の整数として、
前記第２方向において、前記透明帯状電極の配置周期は、前記反射型液晶表示パネルの単位画素の配置周期の１／Ｎであり、
前記光偏向パネル駆動部は、前記複数の透明帯状電極に印加する電圧を制御することにより、前記光偏向パネルの面内の前記第２方向における位相差分布を変化させる、
請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の反射型表示装置。
【請求項１０】
前記反射型液晶表示パネルの前記反射部材は前記第２方向よりも前記第１方向に大きな散乱特性を有する、
請求項３から請求項９のいずれか一項に記載の反射型表示装置。
【請求項１１】
前記反射型液晶表示パネルの背面側に配置されるバックライトをさらに備え、
前記検出部は、前記光源を検出しない場合に前記バックライトを点灯させる、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の反射型表示装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の反射型表示装置の制御方法であって、
（ａ）前記検出部が、前記カメラセンサーの出力に基づいて前記光源の方向を検出する工程と、
（ｂ）前記光偏向パネル駆動部が、少なくとも前記光源の方向に基づいて、前記光偏向パネルの面内における位相差分布を変化させる工程と、
を備え、
前記工程（ａ）、（ｂ）を繰り返し行うことを特徴とする、
反射型表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射型表示装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶表示パネルなどを備える反射型表示装置においては、表面反射によるコントラスト低下がなく、見る角度に依存した輝度変化が少なく、輝度の高い表示特性が要求されている。
【０００３】
特許文献１に示される反射型表示装置においては、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面側に設けられた反射板との間に、傾斜角を有するフィルムが配置されている。このフィルムを配置することにより、表示面に対して傾斜して入射する外光を、画像光として略法線方向に出射することを可能にしている。これにより、画像光とパネル表面の正反射光とが重ならないので、視認性の高い表示が得られる。
【０００４】
特許文献２の反射型表示装置は、反射型液晶表示パネルの前面に、光方向切り替え装置が配置される。表示装置、光源および観察者が適切な位置関係にある場合に、光方向切り替え装置は画像光の輝度を高めることができる。
【０００５】
特許文献３においては、バックライトを光源とする液晶表示パネルの前面において可動するパララックス部材を備えた表示装置が開示されている。パララックス部材は、観察者の動きに追従して左右方向の最適な位置に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０７７３０号公報
【特許文献２】特表２００４−５３８５２９号公報
【特許文献３】特開平１０−１１５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示される反射型表示装置においては、液晶表示パネルと反射板の間に配置されるフィルムに設けられる傾斜角は、約７度以上約３０度以下の範囲のいずれかの角度で固定されているため、光源の位置が変化した場合に観察者の方向の画像光の輝度が低下してしまう問題があった。
【０００８】
特許文献２の反射型表示装置においては、表示装置、光源および観察者が適切な位置関係にある場合に画像光の輝度が高まる。しかし、光源の位置が変化した場合に観察者の方向の画像光の輝度が低下してしまう問題があった。また、特許文献３は、反射型の表示装置ではないため、周囲に光源を必要とする反射型表示装置には適用できない。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、光源の位置によらず輝度の高い画像光を表示する反射型表示装置およびその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る反射型表示装置は、光源からの光を反射部材で反射して画像光を形成する反射型液晶表示パネルと、反射型液晶表示パネルの前面を覆う光偏向パネルと、カメラセンサーと、カメラセンサーの出力に基づいて光源の方向を検出する検出部と、光偏向パネル駆動部と、を備え、光偏向パネル駆動部は、光源の方向に基づいて、光偏向パネルの面内における位相差分布を変化させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る反射型表示装置によれば、光源の方向に基づいて、光源からの光を反射部材が効率的に反射するように光偏向パネルの面内における位相差分布を変化させる。これにより、光源の方向が変化した場合であっても輝度の高い画像光を表示し続けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る反射型表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係る反射型表示装置の光偏向パネルおよび反射型液晶表示パネルの断面図である。
【図３】実施の形態１に係る反射型表示装置の反射部材の斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る反射型表示装置のハードウェア構成図である。
【図５】実施の形態１に係る反射型表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る反射型表示装置のカメラセンサーおよび検出部の動作を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る反射型表示装置の光偏向パネルの位相差分布および光の軌跡を説明する図である。
【図８】実施の形態２に係る反射型表示装置の光偏向パネルの位相差分布および光の軌跡を説明する図である。
【図９】実施の形態２に係る反射型表示装置の光偏向パネルの位相差分布および光の軌跡を説明する別の図である。
【図１０】実施の形態２に係る反射型表示装置の光偏向パネルの位相差分布および光の軌跡を説明する別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１は、本実施の形態１における反射型表示装置１００の構成を示す模式図である。図１において方向を定義するためにｘｙｚ軸を記載している。本明細書における「左右方向」および「第１の方向」とは、ｘ軸の方向を意味する。また「上下方向」および「第２の方向」とは、ｙ軸の方向を意味する。
【００１４】
図１に示すように、反射型表示装置１００は、反射型液晶表示パネル１、光偏向パネル２、カメラセンサー３、検出部４および光偏向パネル駆動部５を備える。
【００１５】
反射型液晶表示パネル１は光源ＬＳ１からの光Ｌ１を反射部材６で反射して画像光を形成する。光偏向パネル２は、反射型液晶表示パネル１の前面を覆うように配置される。カメラセンサー３は、光偏向パネル２の前方を撮像するように配置される。
【００１６】
検出部４は、カメラセンサー３の出力に基づいて光源ＬＳ１の方向および画像光を観察する観察者ＯＢの方向を検出する。光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。光偏向パネル２および位相差分布については後述する。
【００１７】
図２は、光偏向パネル２および反射型液晶表示パネル１の断面図である。反射型液晶表示パネル１は、第３透明基板１１、第４透明基板１２、第３、第４透明基板１１，１２の間に封止された液晶１３を備える。第３透明基板１１には、各画素に対応して、透明対向電極１５、遮光部材１７、カラーフィルタ（図示せず）などが設けられている。遮光部材１７は隣接する画素の境界に設けられる。
【００１８】
第４透明基板１２には、各画素に対応して透明画素電極１４、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（図示せず）などが設けられる。また、各透明画素電極１４の背面側には、反射部材６が設けられる。また、第３透明基板１１の前面側には偏光板１８が配置される。
【００１９】
図３は、反射部材６の斜視図である。反射部材６は各画素ごとに設けられる。ここで、反射部材６には左右方向（ｘ軸方向）に強く上下方向（ｙ軸方向）に緩やかな散乱特性を付与している。具体的には図３に示すように、上下方向に延びる円柱面を有するミラーでこの散乱特性を実現できる。また、反射部材６は、上下方向に長い楕円球面形状を有するミラーであってもよい。
【００２０】
反射部材６を左右方向に強い散乱特性とすることにより、観察者方向以外への反射光を減らし観察者方向への反射輝度を増大できるという効果がある。
【００２１】
図２に示すように、光偏向パネル２は、第１透明基板２１、第２透明基板２２、第１、第２透明基板２１，２２の間に封止された液晶２３を備える。第１透明基板２１には、複数の透明帯状電極２４が設けられている。第２透明基板２２には、透明対向電極２５が設けられている。
【００２２】
複数の透明帯状電極２４のそれぞれは、ｘ軸方向（第１方向）に延在し、ｙ軸方向（第２方向）に配列している。透明対向電極２５は、液晶２３を介して複数の透明帯状電極２４と対向して配置される。
【００２３】
ｙ軸方向（第２方向）において、透明帯状電極２４の配置周期（即ち、図２中の距離Ｐ２）は、反射型液晶表示パネルの単位画素の配置周期（即ち、図２中の距離Ｐ１）の１／Ｎである。ここでＮは２以上の整数であり、本実施の形態１ではＮ＝５とする。つまり、図２に示すように、１つの電極グループ２４ａは５つの透明帯状電極２４で構成される。単位画素の配置周期と同じ周期で、電極グループ２４ａが配置される。ただし、電極グループ２４ａの始まりの位置は、画素の位置に対して固定される必要はない。
【００２４】
複数の透明帯状電極２４は互いに絶縁されており、光偏向パネル駆動部５により異なる電圧を印加できる。透明対向電極２５は、例えば第２透明基板２２の表面全体に形成されている。透明対向電極２５には、複数の透明帯状電極２４に対応して共通の電圧が印加される。
【００２５】
光偏向パネル２の液晶モードは、液晶２３の位相差を各透明帯状電極２４に対応する領域ごとに制御できれば、特定の液晶モードに限定されない。液晶モードとしては、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）型、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型などが挙げられる。本実施の形態１ではＥＣＢ型を採用する。
【００２６】
図４は、反射型表示装置１００のハードウェア構成を示す図である。カメラセンサー３は例えばＣＣＤイメージセンサーＨＷ３によって実現される。検出部４および光偏向パネル駆動部５は、処理回路ＨＷ５によって実現される。処理回路ＨＷ５は、専用のハードウェアであっても、メモリＨＷ４に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。
【００２７】
処理回路ＨＷ５が専用のハードウェアである場合、処理回路ＨＷ５は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
【００２８】
処理回路ＨＷ５がＣＰＵの場合、検出部４および光偏向パネル駆動部５の機能はソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリＨＷ４に格納される。処理回路ＨＷ５は、メモリＨＷ４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、検出部４および光偏向パネル駆動部５の機能を実現する。また、このプログラムは、検出部４および光偏向パネル駆動部５の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリＨＷ４とは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【００２９】
なお、検出部４および光偏向パネル駆動部５の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００３０】
＜動作＞
図５は、反射型表示装置１００の動作を示すフローチャートである。図５を用いて、光偏向パネル２の制御に関わる動作について説明する。なお、反射型液晶表示パネル１の画像表示動作に関しては、一般的な反射型液晶表示パネルの動作と同じため説明を省略する。
【００３１】
まず、カメラセンサー３が反射型表示装置１００の前方を撮影する（ステップＳ０１）。撮影により得られたイメージの一例を図６に示す。図６に示すように撮影されたイメージには複数の光源ＬＳ３，ＬＳ４，ＬＳ５，ＬＳ６と、観察者ＯＢが写っている。
【００３２】
次に、検出部４は、カメラセンサー３が撮影したイメージを分析して光源の方向を検出する（ステップＳ０２）。図６に破線で示すように、検出部４は、カメラセンサー３が撮影したイメージを、左右方向（第１方向）に平行な複数の領域ＡＨに分割する。そして、検出部４は、分割した複数の領域ＡＨのそれぞれにおいてイメージの明るさを積算する。ここで、イメージの明るさを積算するとは、各領域ＡＨ内のイメージのピクセルごとの明度の総和を計算することである。図６に、分割された領域ＡＨごとの積算明度を示す。ここで、分割された領域ＡＨの左右方向の幅と上下方向の高さの最適値は、反射部材６の左右方向（ｘ軸方向）と上下方向（ｙ軸方向）の散乱特性によって変わる。すなわち、反射部材６の左右方向の散乱が強いほど、領域ＡＨの左右方向の幅は広くするのが好適である。同様に、反射部材６の上下方向の散乱が強いほど、領域ＡＨの上下方向の高さを大きくするのが好適である。
【００３３】
検出部４は、最も積算明度が大きい領域ＡＨに対応する方向を光源の方向として検出する。例えば、図６においては、上下方向（ｙ軸方向）の位置ｙ１に対応する領域ＡＨの位置が光源の方向として検出される。
【００３４】
次に、検出部４は、カメラセンサー３が撮影したイメージを分析して観察者の方向を検出する（ステップＳ０３）。検出部４は顔認識技術を用いて観察者の目の位置を検出する。例えば図６においては、観察者ＯＢの方向は、上下方向（ｙ軸方向）の位置ｙ２に対応する領域ＡＨの位置として検出される。
【００３５】
なお、顔認識によって観察者の目の位置を検出できなかった場合は、例えば上下方向（ｙ軸方向）の中央の位置を観察者の方向として決定する。また、観察者の方向（位置）を検出せず、観察者の方向は画面の正面方向などの特定の方向に固定して設定しても良い。
【００３６】
光源の方向および観察者の方向が決まった後、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、光偏向パネル２の面内における位相差分布を設定する（ステップＳ０４）。図７は、反射型表示装置１００の光偏向パネル２の位相差分布を示す模式図である。図７においては、図の見易さのために透明帯状電極２４と反射部材６以外の部材の記載を省略している。なお、位相差はΔｎ・ｄと表される。ここで、Δｎは、観察者ＯＢに向かう光の感じる液晶２３の屈折率と、第１透明基板２１ならびに第２透明基板２２の観察者ＯＢに向かう光の感じる屈折率との差である。より詳細には、Δｎは、観察者ＯＢに向かう光が液晶２３内を透過する際の偏光状態に対応した液晶２３の屈折率と、その光が第１透明基板２１内ならびに第２透明基板２２内を透過する際の偏光状態に対応した屈折率との差異である。また、ｄは液晶２３の厚みである。
【００３７】
図７に示すように、光偏向パネル２の位相差分布は、左右方向（第１方向）で一定であり、左右方向に垂直な上下方向（第２方向）に分布を有する。
【００３８】
図７に示すように、位相差分布の上下方向（第２方向）の分布は、反射型液晶表示パネル１の単位画素の周期に対応して単位分布が繰り返される。つまり、光偏向パネル２は、電極グループ２４ａごとに単位分布を有する。
【００３９】
図７に示すように、本実施の形態１においては、単位分布は直線状である。つまり、単位分布は一次関数で表現される。なお。単位分布は、１つの電極グループ２４ａを構成するＮ本（本実施の形態１では５本）の透明帯状電極２４により形成されるため、実際には図７に示すように、階段状の分布となる。電極グループ２４ａを構成する透明帯状電極２４の個数を増やすことにより、階段状の分布を、図７中に破線で示す連続的な分布に近づけることができる。ステップＳ０４において、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、直線状の単位分布の傾きを設定する。また、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、ｙ軸方向（即ち第２方向）に沿った単位分布の繰り返しの位置を設定する。ここで、単位分布の繰り返しの位置とは、互いに隣接する単位分布の境界の位置のことである。
【００４０】
例えば、メモリＨＷ４には、光源の方向および観察者の方向の様々な組み合わせに対応した単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置のテーブルが予め記憶してある。ここで、テーブルに記載された単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置は、観察者の方向に対して向かう画像光の輝度が最大となるように予めシミュレーション等により算出された単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置である。光偏向パネル駆動部５は、メモリＨＷ４を参照することにより、単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置を設定する。
【００４１】
そして、光偏向パネル駆動部５は、液晶２３の単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置がステップＳ０４において設定した単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置となるように、光偏向パネル２を駆動する（ステップＳ０５）。
【００４２】
以上で説明したステップＳ０１からＳ０５は、例えば一定時間間隔で繰り返し実行される。これにより、光源の方向および観察者の方向が時間とともに変化しても、それに応じて単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置が適切に変化するため、輝度の高い画像光を観察者に提供し続けることが可能である。
【００４３】
反射型表示装置１００は、観察者の方向に向けて画像光を出射するため、上下方向に弱い散乱特性を有する反射部材６で反射した光であっても、輝度の高い画像光を観察者に提供することが可能である。
【００４４】
図１を用いて、光源の方向（位置）が変化した場合の制御について具体的に説明する。まず、光源が光源ＬＳ１で示す位置にあるとする。図５で説明したステップＳ０１からＳ０５が実行された結果、光偏向パネル２は最適な位相差分布となるように駆動されている。つまり、光源ＬＳ１から放射された光Ｌ１は、光偏向パネル２を通過して反射型液晶表示パネル１に入射し、反射部材６により反射され光偏向パネル２を再び通過して観察者ＯＢの方向に進む。この状態において、観察者の方向に対して輝度の高い画像光が表示されている。
【００４５】
その後、図１に示すように光源が光源ＬＳ２で示す位置に移動したとする。図５で説明したステップＳ０１からＳ０５が再び実行され、光偏向パネル２は最適な位相差分布となるように、位相差分布（即ち、単位分布の傾きならびに単位分布の境界の位置）が変更される。この結果、光源ＬＳ２からの光Ｌ２は反射部材６により反射して、光偏向パネル２を再び通過して観察者ＯＢの方向に進む。このように、光源の位置が変化した場合であっても、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を表示し続けることが可能である。
【００４６】
また、光源の方向（位置）が変化せず、観察者の方向（位置）が変化した場合であっても、同様の制御を行うことにより、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を表示し続けることが可能である。
【００４７】
また、光源の方向（位置）と観察者の方向（位置）が同時に変化した場合であっても、図５のステップＳ０１〜Ｓ０５の制御を繰り返し行うことにより、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を表示し続けることが可能である。
【００４８】
なお、図２に示すように、反射型表示装置１００において、反射型液晶表示パネル１の背面にバックライト３０を配置する構成としてもよい。バックライト３０が点灯すると、バックライト３０からの光は、反射部材６が配置されていない領域を透過して画像光を形成する。
【００４９】
例えば、図５のステップＳ０２において光源の方向が検出されなかった場合には、バックライト３０を点灯するように制御を行う。これにより、反射部材６に反射させる光源の無い状態においても、画像の表示が可能となる。
【００５０】
＜効果＞
本実施の形態１における反射型表示装置１００は、光源からの光を反射部材６で反射して画像光を形成する反射型液晶表示パネル１と、反射型液晶表示パネル１の前面を覆う光偏向パネル２と、カメラセンサー３と、カメラセンサー３の出力に基づいて光源の方向を検出する検出部４と、光偏向パネル駆動部５と、を備え、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向に基づいて、光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。
【００５１】
従って、反射型表示装置１００は、光源の方向に基づいて、光源からの光を反射部材６が効率的に所定の方向へ反射するように光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。これにより、光源の方向が変化した場合であっても輝度の高い画像光を所定の方向へ表示し続けることが可能である。
【００５２】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００において、検出部４は、カメラセンサー３の出力に基づいて光源の方向および画像光を観察する観察者の方向を検出し、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。
【００５３】
従って、反射型表示装置１００は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、光源からの光を反射部材６が効率的に反射して、観察者の方向へ出射するように光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。これにより、光源の方向および観察者の方向が変化した場合であっても輝度の高い画像光を観察者に対して表示し続けることが可能である。
【００５４】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００において、位相差分布は、第１方向（左右方向）で一定であり、第１方向に垂直な第２方向（上下方向）に分布を有し、位相差分布の第２方向の分布は、反射型液晶表示パネル１の単位画素の周期に対応して単位分布が繰り返される。
【００５５】
光偏向パネル２の位相差分布を、第１方向（左右方向）で一定で、第１方向に垂直な第２方向（上下方向）に分布を有するようにすることにより、簡易な構造の光偏向パネル２で位相差分布を実現することが可能である。また、反射型液晶表示パネル１の単位画素の周期に対応して単位分布を繰り返すことにより、全ての単位画素に対して同じ光学特性を与えることが可能となる。
【００５６】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００において、単位分布は直線状であり、光偏向パネル駆動部５は、少なくとも光源の方向に基づいて直線状の分布の傾きを変化させる。
【００５７】
従って、反射型表示装置１００は、少なくとも光源の方向に基づいて、光源からの光を反射部材６が効率的に反射して、観察者の方向へ出射するように光偏向パネル２の面内における直線状の単位分布の傾きを変化させる。これにより、少なくとも光源の方向が変化した場合であっても輝度の高い画像光を観察者に対して表示し続けることが可能である。
【００５８】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００において、カメラセンサー３は、反射型表示装置１００の前方を撮影し、検出部４は、カメラセンサー３が撮影したイメージを、第１方向（左右方向）に平行な複数の領域に分割して、複数の領域のそれぞれにおいてイメージの明るさを積算し、検出部４は、最も積算値が大きい領域に対応する方向を、光源の方向として検出する。
【００５９】
検出部４は、イメージを分割し、領域ごとにイメージの明るさを積算して光源の方向を検出する。従って、検出部４は、処理回路ＨＷ５に対して負荷の小さい演算処理で光源の方向を検出することが可能である。
【００６０】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００において、光偏向パネル２は、第１方向（左右方向）に延在し、第２方向（上下方向）に配列した複数の透明帯状電極２４と、複数の透明帯状電極２４と対向して配置される透明対向電極２５と、複数の透明帯状電極２４と透明対向電極２５との間に挟持される液晶２３と、を備え、Ｎを２以上の整数として、第２方向において、透明帯状電極２４の配置周期は、反射型液晶表示パネル１の単位画素の配置周期の１／Ｎであり、光偏向パネル駆動部５は、複数の透明帯状電極２４に印加する電圧を制御することにより、光偏向パネル２の面内の第２方向における位相差分布を変化させる。
【００６１】
光偏向パネル２を以上の構成とすることにより、第１方向（左右方向）で一定で、第１方向に垂直な第２方向（上下方向）に分布を有する位相差分布を実現することが可能となる。
【００６２】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００において、反射型液晶表示パネル１の反射部材６は第２方向（上下方向）よりも第１方向（左右方向）に大きな散乱特性を有する。
【００６３】
反射型表示装置１００は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、光源からの光を反射部材６が効率的に反射して、観察者の方向へ出射するように光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる。よって、本実施の形態１においては、反射部材６の上下方向の散乱特性を大きくする必要がない。これにより、画像光の上下方向の散乱が抑制され、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を出射することが可能である。
【００６４】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００は、反射型液晶表示パネル１の背面側に配置されるバックライト３０をさらに備え、検出部４は、光源を検出しない場合にバックライト３０を点灯させる。従って、反射部材６に反射させる光源の無い状態においても、画像の表示が可能となる。
【００６５】
また、本実施の形態１における反射型表示装置１００の制御方法であって、（ａ）検出部４が、カメラセンサー３の出力に基づいて光源の方向を検出する工程と、（ｂ）光偏向パネル駆動部５が、少なくとも光源の方向に基づいて、光偏向パネル２の面内における位相差分布を変化させる工程と、を備え、工程（ａ）、（ｂ）を繰り返し行うことを特徴とする。
【００６６】
よって、上記工程（ａ）、（ｂ）を繰り返し行うことにより、少なくとも光源の方向が変化した場合であっても輝度の高い画像光を観察者に対して表示し続けることが可能である。
【００６７】
＜実施の形態２＞
＜構成＞
図８は、本実施の形態２における反射型表示装置２００の光偏向パネル２の位相差分布および光の軌跡を示す模式図である。なお、図８においては、図の見易さのために透明帯状電極２４と反射部材６以外の部材の記載を省略している。
【００６８】
実施の形態１では、光偏向パネル２の電極グループ２４ａが形成する位相差Δｎ・ｄの位相差分布は直線状の単位分布であった。一方、本実施の形態２では、光偏向パネル２の位相差分布は集光レンズの厚さ分布を模した単位分布である。単位分布の形状以外については実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００６９】
図８に示すように、光偏向パネル２の電極グループ２４ａが形成する位相差Δｎ・ｄの単位分布は、光源から来る概ね傾斜角度θの入射光Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４が、電極グループ２４ａから入射して、反射部材６に集光させるのに適切な集光レンズ（即ち、凸レンズ）の厚さ分布により形成される位相差分布を模した位相差分布となっている。
【００７０】
光偏向パネル２の前面から反射型液晶表示パネル１の反射部材６までの距離をＴとする。図８において、光偏向パネル２の面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）に沿った集光レンズの焦点距離Ｆは、距離Ｔに概ね等しくなるように設定されている。
【００７１】
単位分布は、１つの電極グループ２４ａを構成するＮ本（本実施の形態２では５本）の透明帯状電極２４により形成されるため、実際には図８に示すように、階段状の分布となる。電極グループ２４ａを構成する透明帯状電極２４の個数を増やすことにより、階段状の分布を、図８中に破線で示す曲線状の分布に近づけることができる。
【００７２】
本実施の形態２では、光偏向パネル２の位相差分布が、反射部材６の位置に焦点を持つ集光レンズの位相差分布を模した単位分布であるため、光源が上下方向（ｙ軸方向）に幅を持つ面光源であっても、効果的に光源からの光を反射部材６に集光することができる。
【００７３】
図８に示すように、反射部材６で反射された光Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４は、反射型液晶表示パネル１を通過して、偏光板１８で調光された後、光偏向パネル２の電極グループ２４ｂを通過する。電極グループ２４ｂを通過する際の光路幅は電極グループ２４ｂの幅と同じである。光偏向パネル２を再び通過する際に、反射光は集光ならびに偏向して観察者方向に放射される。
【００７４】
図８においては、電極グループ２４ａから入射して、電極グループ２４ｂから出射する光の軌跡について説明したが、他の電極グループから入射する光の軌跡も同様に説明することができる。つまり、反射型液晶表示パネル１の各単位画素に対して、同様な動作が行われることがわかる。
【００７５】
＜動作＞
本実施の形態２における反射型表示装置２００の動作は、反射型表示装置１００の動作と類似しているため、図５を用いて異なる部分を説明する。図５において、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３の動作は実施の形態１と同じため、説明を省略する。
【００７６】
図５のステップＳ０４において、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、反射部材６の位置に焦点を持つ集光レンズの位相差分布を模した単位分布を光偏向パネル２に設定する。また、光偏向パネル駆動部５は、光源の方向および観察者の方向に基づいて、単位分布の境界の位置を光偏向パネル２に設定する。例えば、メモリＨＷ４には、光源の方向および観察者の方向の様々な組み合わせに対応した単位分布の位相差分布ならびに単位分布の境界の位置のテーブルが予め記憶してある。ここで、テーブルに記載された単位分布の位相差分布ならびに単位分布の境界の位置は、観察者の方向に対して向かう画像光の輝度が最大となるように予めシミュレーション等により算出された値である。光偏向パネル駆動部５は、メモリＨＷ４を参照することにより、単位分布の位相差分布ならびに単位分布の境界の位置を設定する。
【００７７】
そして、光偏向パネル駆動部５は、光偏向パネル２の液晶２３を駆動し、ステップＳ０４において設定した反射部材６の位置に焦点を持つ集光レンズの位相差分布を模した単位分布の位相差分布ならびに単位分布の境界の位置となるように、液晶２３に電圧を印加して光偏向パネル２を駆動する（ステップＳ０５）。
【００７８】
以上で説明したステップＳ０１からＳ０５は、例えば一定時間間隔で繰り返し実行される。これにより、光源の方向および観察者の方向が時間とともに変化しても、それに応じて光偏向パネル２の位相差分布が適切に変化するため、輝度の高い画像光を観察者に提供し続けることが可能である。
【００７９】
本実施の形態２においては、光偏向パネル２の位相差分布において、単位分布を集光レンズを模した位相差分布とする。これにより、光源からの光をさらに効率的に反射部材６に集光することが可能となる。つまり、観察者の方向に対してより輝度の高い画像光を表示することが可能となる。また、光源からの光を反射部材６に効率的に集光することが可能なため、反射部材６の面積を小さくすることが可能である。
【００８０】
本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、反射型液晶表示パネル１の背面にバックライト３０を配置する構成としてもよい。反射部材６の面積を小さくすることより、バックライト３０からの光を効率的に各画素に透過させることが可能となる。よって、バックライト３０を光源として用いた場合の画像光の輝度を向上させることが可能である。
【００８１】
なお、図８においては、単位分布の位相差分布が模す集光レンズの焦点距離Ｆが距離Ｔに概ね等しい場合における光の軌跡を説明したが、単位分布の位相差分布が模す集光レンズの焦点距離Ｆはこれに限らず、所定の範囲で任意に設定可能である。
【００８２】
図９は、単位分布の位相差分布が模す集光レンズの焦点距離ＦがＴ以上かつ２・Ｔ以下の間にある場合の反射型表示装置２００の光偏向パネル２の位相差分布および光の軌跡を示す模式図である。図９においても、図８と同様に、概ね傾斜角度θの入射光Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４が、電極グループ２４ａから入射して、反射部材６に集光される。ただし、光源が上下方向に幅を持つ面光源の場合には、光偏向パネル２の焦点距離Ｆが距離Ｔに等しい場合（図８）と比較して、反射部材６に集光できない光が増加してしまう。
【００８３】
しかし、図９に示すように、反射部材６で反射された光Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４は、反射型液晶表示パネル１を通過して、偏光板１８で調光された後、光偏向パネル２の電極グループ２４ｂを通過する。電極グループ２４ｂを通過する際の光路幅は電極グループ２４ｂの幅よりも狭くなる。これにより、確実に反射光が電極グループ２４ｂを通過することが可能になる。さらに、観察者の方向に進む光の出射角度が広がるため、観察者が画像光を視認できる領域が広がると期待される。
【００８４】
図１０は、単位分布の位相差分布が模す集光レンズの焦点距離Ｆが３／４・Ｔ以上かつＴ以下の間にある場合の反射型表示装置２００の光偏向パネル２の位相差分布および光の軌跡を示す模式図である。図１０においても、図８と同様に、概ね傾斜角度θの入射光Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４が、電極グループ２４ａから入射して、反射部材６に集光される。ただし、光源が上下方向に幅を持つ面光源の場合には、光偏向パネル２の焦点距離Ｆが距離Ｔに等しい場合（図８）と比較して、反射部材６に集光できない光が増加してしまう。
【００８５】
さらに、図１０に示すように、反射部材６で反射された光Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４は、反射型液晶表示パネル１を通過して、偏光板１８で調光された後、光偏向パネル２の電極グループ２４ｂを通過する。電極グループ２４ｂを通過する際の光路幅は電極グループ２４ｂの幅よりも広くなる。これにより、電極グループ２４ｂから外れた領域を通過する反射光が増加してしまう。
【００８６】
以上で説明したように、単位分布の位相差分布が模す集光レンズの焦点距離Ｆを３／４・Ｔ以上かつ２・Ｔ以下の範囲に設定することにより、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を表示することが可能である。
【００８７】
さらに、単位分布の位相差分布が模す集光レンズの焦点距離Ｆを概ねＴから２・Ｔの間の値に設定することにより、光源が上下方向に幅を持つ面光源の場合でも、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を表示することが可能である。
【００８８】
＜効果＞
本実施の形態２における反射型表装置２００において、位相差分布の単位分布は、集光レンズを模した位相差分布であり、光偏向パネル駆動部５は、少なくとも光源の方向に基づいて集光レンズを模した位相差分布を変化させる。
【００８９】
従って、反射型表示装置２００は、少なくとも光源の方向に基づいて、光源からの光を反射部材６が効率的に反射して、観察者の方向へ出射するように光偏向パネル２の面内において位相差分布の単位分布ならびに単位分布の境界の位置を変化させる。これにより、少なくとも光源の方向が変化した場合であっても、より輝度の高い画像光を観察者に対して表示し続けることが可能である。
【００９０】
また、本実施の形態２における反射型表装置２００において、光偏向パネル２の単位分布の模す凸レンズの焦点距離Ｆが、光偏向パネル２の前面から反射型液晶表示パネル１の反射部材６までの距離をＴとして、光偏向パネル２の面に対して垂直な方向に３／４×Ｔ以上かつ２×Ｔ以下である。よって、光偏向パネル２の焦点距離Ｆを上記範囲とすることにより、観察者の方向に対して輝度の高い画像光を表示することが可能である。
【００９１】
また、実施の形態１および実施の形態２において、光偏向パネル駆動部５は、少なくとも光源の方向に基づいて、単位分布の繰り返しを第２方向（即ちｙ軸方向）に沿って移動させる。
【００９２】
つまり、光偏向パネル駆動部５が、少なくとも光源の方向に基づいて、単位分布の境界の位置を変化させることにより、各単位分布の中心位置を通る光が反射部材６の中心位置に来るように制御することが可能となる。これにより、少なくとも光源の方向が変化した場合であっても、より輝度の高い画像光を観察者に対して表示し続けることが可能である。
【００９３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  反射型液晶表示パネル、２  光偏向パネル、３  カメラセンサー、４  検出部、５  光偏向パネル駆動部、６  反射部材、１１  第３透明基板、１２  第４透明基板、１４  透明画素電極、１７  遮光部材、１８  偏光板、２１  第１透明基板、２２  第２透明基板、１３，２３  液晶、２４  透明帯状電極、２４ａ，２４ｂ  電極グループ、１５，２５  透明対向電極、３０  バックライト、１００，２００  反射型表示装置、ＨＷ３  ＣＣＤイメージセンサー、ＨＷ４  メモリ、ＨＷ５  処理回路、ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４，ＬＳ５，ＬＳ６  光源、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４  光、ＯＢ  観察者。
【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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