(57)【要約】  表示装置は、利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面及び複数の第１画素を有し、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって各第１画素の光の透過率を制御可能であり、第１結像面で第１画像を結像させるように構成される第１パネル、利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面及び複数の第２画素を有し、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって各第２画素における光の透過率を制御可能であり、第２結像面で第２画像を結像させるように構成される第２パネル、並びに、第１結像面及び第２結像面の間にある１／２波長板を備える。１／２波長板は、光学軸を有し、第１パネル及び第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、他方のパネルへの出射光として射出可能に構成される。１／２波長板からの出射光の偏光方向は、１／２波長板への入射光の偏光方向と光学軸の方向とに基づいて定まる。
2020022495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面、及び、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有し、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第１画素における光の透過率を制御可能であり、前記第１結像面で前記第１画像を結像させるように構成される第１パネル、
前記利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面、及び、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有し、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第２画素における光の透過率を制御可能であり、前記第２結像面で前記第２画像を結像させるように構成される第２パネル、並びに、
前記第１結像面及び前記第２結像面の間にある１／２波長板
を備え、
前記１／２波長板は、
光学軸を有し、
前記第１パネル及び前記第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、
他方のパネルへの出射光として射出可能に構成され、
前記１／２波長板からの出射光の偏光方向は、前記１／２波長板への入射光の偏光方向と前記光学軸の方向とに基づいて定まる
表示装置。
【請求項２】
前記第１配列の少なくとも一部は、前記第２配列の少なくとも一部と同一である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数の第１画素の少なくとも一部は、前記複数の第２画素の少なくとも一部と同一の配列となるように構成される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１パネルの前記複数の第１画素は、
第１表示配列方向に沿って第１表示画素ピッチで配列され、且つ、
前記第１表示配列方向に交差する第２表示配列方向に沿って第２表示画素ピッチで配列され、
前記第２パネルの画素は、
第１バリア配列方向に沿って第１バリア画素ピッチで配列され、且つ、
第２バリア配列方向に沿って第２バリア画素ピッチで配列され、
前記第１表示配列方向及び前記第１バリア配列方向が一致し、
前記第１表示画素ピッチ及び前記第１バリア画素ピッチが一致し、
前記第２表示配列方向及び前記第２バリア配列方向が一致し、
前記第２表示画素ピッチ及び前記第２バリア画素ピッチが一致する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の第１画素は、
前記利用者の左眼に視認させる左眼画像を結像する複数の左眼画素、及び、
前記利用者の右眼に視認させる右眼画像を結像する複数の右眼画素を含み、
前記複数の第２画素の少なくとも一部は、複数の透光画素及び複数の減光画素を含み、
前記複数の減光画素は、
前記複数の左眼画素から射出される第１光が前記利用者の右眼に入射する第１入射量を減じ、且つ、
前記複数の右眼画素から射出される第２光が前記利用者の左眼に入射する第２入射量を減じる位置となるように構成され、
前記複数の透光画素は、
前記複数の左眼画素から射出される前記第１光が前記左眼に入射し、且つ
前記複数の右眼画素から射出される前記第２光が前記右眼に入射する位置となるように構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１結像面及び前記第２結像面の間の距離は、前記１／２波長板の厚みに基づいて定まる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
表示装置及び、光学系を備え、
前記表示装置は、
利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面、及び、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有し、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第１画素における光の透過率を制御可能であり、前記第１結像面で前記第１画像を結像させるように構成される第１パネル、
前記利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面、及び、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有し、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第２画素における光の透過率を制御可能であり、前記第２結像面で前記第２画像を結像させるように構成される第２パネル、並びに
前記第１結像面及び前記第２結像面の間にある１／２波長板
を備え、
前記１／２波長板は、
光学軸を有し、
前記第１パネル及び前記第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、
他方のパネルへの出射光として射出可能に構成され、
前記１／２波長板からの出射光の偏光方向は、前記１／２波長板への入射光の偏光方向と前記光学軸の方向とに基づいて定まり、
前記光学系は、前記表示装置において、前記第１パネル及び前記第２パネルのうち利用者に近い側のパネルの結像面で結像された画像光を、前記利用者の左眼及び右眼に到達させるように構成される、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記第１配列の少なくとも一部は、前記第２配列の少なくとも一部と同一である、請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記複数の第１画素の少なくとも一部は、前記複数の第２画素の少なくとも一部と同一の配列となるように構成される、請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１パネルの前記複数の第１画素は、
第１表示配列方向に沿って第１表示画素ピッチで配列され、
前記第１表示配列方向に交差する第２表示配列方向に沿って第２表示画素ピッチで配列され、
前記第２パネルの画素は、
第１バリア配列方向に沿って第１バリア画素ピッチで配列され、第２バリア配列方向に沿って第２バリア画素ピッチで配列され、
前記第１表示配列方向及び前記第１バリア配列方向が一致し、
前記第１表示画素ピッチ及び前記第１バリア画素ピッチが一致し、
前記第２表示配列方向及び前記第２バリア配列方向が一致し、
前記第２表示画素ピッチ及び前記第２バリア画素ピッチが一致する、請求項７乃至９のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１１】
前記複数の第１画素は、
前記利用者の左眼に視認させる左眼画像を結像する複数の左眼画素、及び、
前記利用者の右眼に視認させる右眼画像を結像する複数の右眼画素を含み、
前記複数の第２画素の少なくとも一部は、複数の透光画素及び複数の減光画素を含み、
前記複数の減光画素は、
前記複数の左眼画素から射出される第１光が前記利用者の右眼に入射する第１入射量を減じ、且つ、
前記複数の右眼画素から射出される第２光が前記利用者の左眼に入射する第２入射量を減じる位置となるように構成され、
前記複数の透光画素は、
前記複数の左眼画素から射出される前記第１光が前記左眼に入射し、且つ、
前記複数の右眼画素から射出される前記第２光が前記右眼に入射する位置となるように構成される、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１結像面及び前記第２結像面の間の距離は、前記１／２波長板の厚みに基づいて定まる、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１３】
表示装置及び光学系を備えるヘッドアップディスプレイを搭載し、
前記表示装置は、
利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面、及び、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有し、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第１画素における光の透過率を制御可能であり、前記第１結像面で前記第１画像を結像させるように構成される第１パネル、
前記利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面、及び、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有し、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第２画素における光の透過率を制御可能であり、前記第２結像面で前記第２画像を結像させるように構成される第２パネル、並びに、
前記第１結像面及び前記第２結像面の間にある１／２波長板
を備え、
前記１／２波長板は、
光学軸を有し、
前記第１パネル及び前記第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、
他方のパネルへの出射光として射出可能に構成され、
前記１／２波長板からの出射光の偏光方向は、前記１／２波長板への入射光の偏光方向と前記光学軸の方向とに基づいて定まり、
前記光学系は、前記表示装置において、前記第１パネル及び前記第２パネルのうち利用者に近い側のパネルの結像面で結像された画像光を、前記利用者の左眼及び右眼に到達させるように構成される、移動体。
【請求項１４】
前記第１配列の少なくとも一部は、前記第２配列の少なくとも一部と同一である、請求項１３に記載の移動体。
【請求項１５】
前記複数の第１画素の少なくとも一部は、前記複数の第２画素の少なくとも一部と同一の配列となるように構成される、請求項１３に記載の移動体。
【請求項１６】
前記第１パネルの前記複数の第１画素は、
第１表示配列方向に沿って第１表示画素ピッチで配列され、
前記第１表示配列方向に交差する第２表示配列方向に沿って第２表示画素ピッチで配列され、
前記第２パネルの画素は、
第１バリア配列方向に沿って第１バリア画素ピッチで配列され、
第２バリア配列方向に沿って第２バリア画素ピッチで配列され、
前記第１表示配列方向及び前記第１バリア配列方向が一致し、
前記第１表示画素ピッチ及び前記第１バリア画素ピッチが一致し、
前記第２表示配列方向及び前記第２バリア配列方向が一致し、
前記第２表示画素ピッチ及び前記第２バリア画素ピッチが一致する、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の移動体。
【請求項１７】
前記複数の第１画素は、
前記利用者の左眼に視認させる左眼画像を結像する複数の左眼画素、及び、
前記利用者の右眼に視認させる右眼画像を結像する複数の右眼画素を含み、
前記複数の第２画素の少なくとも一部は、複数の透光画素及び複数の減光画素を含み、
前記複数の減光画素は、
前記複数の左眼画素から射出される第１光が前記利用者の右眼に入射する第１入射量を減じ、且つ、
前記複数の右眼画素から射出される第２光が前記利用者の左眼に入射する第２入射量を減じる位置となるように構成され、
前記複数の透光画素は、
前記複数の左眼画素から射出される前記第１光が前記左眼に入射し、且つ、
前記複数の右眼画素から射出される前記第２光が前記右眼に入射する位置となるように構成される、請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の移動体。
【請求項１８】
前記第１結像面及び前記第２結像面の間の距離は、前記１／２波長板の厚みに基づいて定まる、請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願へのクロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、日本国特許出願２０１８−１４１８８０号（２０１８年７月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、表示装置、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、虚像拡大投射系において、視差バリアによって利用者に立体視を提供する構成が知られている。この技術は、例えば、特開平７−２８７１９３号公報等に記載されている。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一実施形態に係る表示装置は、第１パネル、第２パネル、及び、１／２波長板を備える。前記第１パネルは、利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面、及び、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有する。前記第１パネルは、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第１画素における光の透過率を制御可能である。前記第１パネルは、前記第１結像面で前記第１画像を結像させるように構成される。前記第２パネルは、利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面、及び、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有する。前記第２パネルは、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第２画素における光の透過率を制御可能である。前記第２パネルは、前記第２結像面で前記第２画像を結像させるように構成される。前記１／２波長板は、前記第１結像面及び前記第２結像面の間にある。前記１／２波長板は、光学軸を有する。前記１／２波長板は、前記第１パネル及び前記第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、他方のパネルへの出射光として射出可能に構成される。前記１／２波長板からの出射光の偏光方向は、前記１／２波長板への入射光の偏光方向と前記光学軸の方向とに基づいて定まる。
【０００５】
本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイは、表示装置及び光学系を備える。前記表示装置は、第１パネル、第２パネル、及び、１／２波長板を備える。前記第１パネルは、利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面、及び、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有する。前記第１パネルは、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第１画素における光の透過率を制御可能である。前記第１パネルは、前記第１結像面で前記第１画像を結像させるように構成される。前記第２パネルは、利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面、及び、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有する。前記第２パネルは、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第２画素における光の透過率を制御可能である。前記第２パネルは、前記第２結像面で前記第２画像を結像させるように構成される。前記１／２波長板は、前記第１結像面及び前記第２結像面の間にある。前記１／２波長板は、光学軸を有する。前記１／２波長板は、前記第１パネル及び前記第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、他方のパネルへの出射光として射出可能に構成される。前記１／２波長板からの出射光の偏光方向は、前記１／２波長板への入射光の偏光方向と前記光学軸の方向とに基づいて定まる。前記光学系は、前記表示装置において、前記第１パネル及び前記第２パネルのうち利用者に近い側のパネルの結像面で結像された画像光を、前記利用者の左眼及び右眼に到達させるように構成される。
【０００６】
本開示の一実施形態に係る移動体は、表示装置及び光学系を備えるヘッドアップディスプレイを搭載する。前記表示装置は、第１パネル、第２パネル、及び、１／２波長板を備える。前記第１パネルは、利用者が視認する第１画像を結像する第１結像面、及び、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有する。前記第１パネルは、各第１画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第１画素における光の透過率を制御可能である。前記第１パネルは、前記第１結像面で前記第１画像を結像させるように構成される。前記第２パネルは、利用者が視認する第２画像を結像する第２結像面、及び、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有する。前記第２パネルは、各第２画素を通過する光の偏光方向を制御することによって前記各第２画素における光の透過率を制御可能である。前記第２パネルは、前記第２結像面で前記第２画像を結像させるように構成される。前記１／２波長板は、前記第１結像面及び前記第２結像面の間にある。前記１／２波長板は、光学軸を有する。前記１／２波長板は、前記第１パネル及び前記第２パネルのいずれか一方のパネルからの入射光を通過可能、且つ、他方のパネルへの出射光として射出可能に構成される。前記１／２波長板からの出射光の偏光方向は、前記１／２波長板への入射光の偏光方向と前記光学軸の方向とに基づいて定まる。前記光学系は、前記表示装置において、前記第１パネル及び前記第２パネルのうち利用者に近い側のパネルの結像面で結像された画像光を、前記利用者の左眼及び右眼に到達させるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成例を示す図である。
【図２】図２は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、表示パネルの構成例を示す平面図である。
【図４】図４は、バリアパネルの構成例を示す平面図である。
【図５】図５は、バリアと、表示パネル上の領域との関係を表す断面図である。
【図６】図６は、利用者側にバリアパネルが位置する表示装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は、利用者側に表示パネルが位置する表示装置の構成例を示す図である。
【図８】図８は、偏光板の構成例を示す図である。
【図９】図９は、偏光板と他の構成とが接着層によって接着されている構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、図６の構成における、偏光方向の変化の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、比較例に係る構成における、偏光方向の変化を示す図である。
【図１２】図１２は、第１偏光板の偏光軸が水平方向に対して傾斜を有する構成における、偏光方向の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示されるように、一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１００は、表示装置１と、光学系２とを備える。ヘッドアップディスプレイ１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。表示装置１は、表示パネル１０と、バリアパネル２０と、１／２波長板５０とを備える。ヘッドアップディスプレイ１００は、表示パネル１０に画像を表示させ、バリアパネル２０に画像光の一部を減光させることによって、利用者の左眼５Ｌと利用者の右眼５Ｒとにそれぞれ異なる画像を投影する。つまり、ヘッドアップディスプレイ１００は、利用者の両眼に対して視差画像を投影する。視差画像は、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれに投影される別々の画像を含む画像であるともいえる。利用者は、左眼５Ｌと右眼５Ｒとで視差画像を見ることによって、画像を立体視できる。
【０００９】
表示パネル１０は、利用者の左眼５Ｌに投影する左眼画像を表示し、利用者の右眼５Ｒに投影する右眼画像を表示する。表示パネル１０において、左眼画像及び右眼画像を表示する領域はそれぞれ、左眼画像領域及び右眼画像領域ともいう。表示パネル１０は、複数の左眼画像領域、及び、複数の右眼画像領域を有しうる。
【００１０】
バリアパネル２０は、表示パネル１０に沿って位置する。バリアパネル２０は、表示パネル１０に表示されている右眼画像が利用者の右眼５Ｒに投影されつつ、利用者の左眼５Ｌに投影されない又は投影されにくくなるようにする。バリアパネル２０は、表示パネル１０に表示されている左眼画像が利用者の左眼５Ｌに投影されつつ、利用者の右眼５Ｒに投影されない又は投影されにくくなるようにする。バリアパネル２０は、視差バリアを形成するように構成される。視差バリアは、複数の透光領域と、複数の減光領域とを含む。複数の透光領域は、画像光を透過させるように構成される。複数の減光領域は、画像光を減じるように構成される。バリアパネル２０は、複数の透光領域及び複数の減光領域の形状を変更できるアクティブバリアとして機能する。
【００１１】
表示パネル１０及びバリアパネル２０はそれぞれ、第１パネル及び第２パネルともいう。表示パネル１０及びバリアパネル２０は、単にパネルともいう。表示パネル１０及びバリアパネル２０は、液晶の複屈折性によって生じる光の位相差を制御することによって駆動される方式の液晶パネルである。液晶パネルは、ＶＡ（Vertical Alignment）方式等で駆動されてもよい。液晶パネルは、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式又はＥＣＢ（Electrically Control Birefringence）方式等で駆動されてよい。
【００１２】
光学系２は、画像光の光路３に位置する。画像光は、表示パネル１０及びバリアパネル２０から射出され、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに到達する。光学系２は、視差画像に係る画像光を結像させ、且つ利用者の両眼に視差画像を投影するように構成される。つまり、光学系２は、視差画像を利用者の両眼に結像させるように構成される。光学系２は、視差画像を拡大したり縮小したりして、利用者の両眼に結像させるように構成されてよい。光学系２は、光学部材２ａと、光学部材２ｂと、光学部材２ｃとを含む。光学系２を構成する光学部材の数は、３つに限られず、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。光学部材は、凸面又は凹面ミラーを含む反射部材を含んでよい。光学部材は、凸レンズ又は凹レンズを含む屈折部材を含んでよい。凸レンズは、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズを含む。凹レンズは、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズを含む。光学部材は、反射部材又は屈折部材に限られず、他の種々の光学部材を含んでよい。
【００１３】
利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒから見て最も近くに位置する光学部材２ｃから、利用者の反対側に延びる二点鎖線の先に、表示装置１の虚像４が位置する。虚像４は、視差画像として、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに結像される。つまり、利用者は、左眼５Ｌ及び右眼５Ｒによって、虚像４を視差画像として視認する。このようにすることによって、利用者に立体視が提供される。
【００１４】
図２に示されるように、表示装置１は、表示パネル１０と、バリアパネル２０と、コントローラ３０とを備える。
【００１５】
コントローラ３０は、表示パネル１０と、バリアパネル２０とを制御するように構成される。コントローラ３０は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ３０は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ３０は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。コントローラ３０は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、又は表示装置１の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納するように構成してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、コントローラ３０のワークメモリとして機能してよい。
【００１６】
表示パネル１０は、例えば図３に示されるように、複数の表示画素１１を有する。複数の表示画素１１は、格子状に配列される。複数の表示画素１１の配列を表す格子軸は、Ｘ軸及びＹ軸に一致するものと仮定する。複数の表示画素１１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれに所定のピッチで配列している。Ｘ軸方向及びＹ軸方向はそれぞれ、第１表示配列方向及び第２表示配列方向ともいう。複数の表示画素１１は、第１表示配列方向に、Ｄｐ＿Ｈで表される第１表示画素ピッチで配列するように構成されている。複数の表示画素１１は、第２表示配列方向に、Ｄｐ＿Ｖで表される第２表示画素ピッチで配列するように構成されている。第１表示配列方向と第２表示配列方向とは、交差している。第１表示配列方向と第２表示配列方向とは、直交していてもよい。第１表示画素ピッチと第２表示画素ピッチとは同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００１７】
複数の表示画素１１の配列は、太線の階段形状で表されている複数の表示境界１５によって複数の領域に分けられる。複数の表示境界１５によって分けられた一方の領域に含まれる複数の表示画素１１は、第１表示画素１１Ｌともいう。複数の表示境界１５によって分けられた他方の領域に含まれる表示画素１１は、第２表示画素１１Ｒともいう。複数の表示画素１１は、複数の第１表示画素１１Ｌと、複数の第２表示画素１１Ｒとを含む。表示境界１５は、図３に示される形状に限られず、他の形状であってよい。表示パネル１０は、複数の第１表示画素１１Ｌに左眼画像を表示させ、複数の第２表示画素１１Ｒに右眼画像を表示させるように構成される。左眼画像を表示している表示画素１１は、左眼用画素ともいう。右眼画像を表示している表示画素１１は、右眼用画素ともいう。複数の表示画素１１は、複数の左眼用画素と、複数の右眼用画素とを含みうる。複数の左眼用画素及び複数の右眼用画素が配列している領域は、それぞれ複数の左眼画像領域及び複数の右眼画像領域に対応する。複数の表示境界１５は、コントローラ３０によって決定されうる。複数の表示境界１５は、複数の第１表示画素１１Ｌが配列する範囲を示す複数の第１表示境界と、複数の第２表示画素１１Ｒが配列する範囲を示す複数の第２表示境界とを含んでよい。このようにすることで、複数の第１表示画素１１Ｌ及び複数の第２表示画素１１Ｒのいずれでもない複数の表示画素１１が表されうる。
【００１８】
バリアパネル２０は、例えば図４に示されるように、複数のバリア画素２１を有する。複数のバリア画素２１は、格子状に配列される。複数のバリア画素２１の配列を表す格子軸は、Ｘ軸及びＹ軸に一致するものと仮定する。複数のバリア画素２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれに所定のピッチで配列している。Ｘ軸方向及びＹ軸方向はそれぞれ、第１バリア配列方向及び第２バリア配列方向ともいう。複数のバリア画素２１は、第１バリア配列方向に、Ｂｐ＿Ｈで表される第１バリア画素ピッチで配列するように構成されている。複数のバリア画素２１は、第２バリア配列方向に、Ｂｐ＿Ｖで表される第２バリア画素ピッチで配列するように構成されている。第１バリア配列方向と第２バリア配列方向とは、交差している。第１バリア配列方向と第２バリア配列方向とは、直交していてもよい。第１バリア画素ピッチと第２バリア画素ピッチとは同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００１９】
複数のバリア画素２１の配列は、太線の階段形状で表されている複数のバリア境界２５によって複数の領域に分けられる。複数のバリア境界２５によって分けられた一方の領域に含まれるバリア画素２１は、第１バリア画素２１Ｔともいう。複数のバリア境界２５によって分けられた他方の領域に含まれるバリア画素２１は、第２バリア画素２１Ｓともいう。複数のバリア画素２１は、複数の第１バリア画素２１Ｔと複数の第２バリア画素２１Ｓとを含む。複数の第２バリア画素２１Ｓは、斜線のハッチングによって表されている。複数のバリア境界２５は、図４に示される形状に限られず、他の形状であってよい。バリアパネル２０は、複数の第１バリア画素２１Ｔに、第１透過率以上で光を透過させ、複数の第２バリア画素２１Ｓに、第１透過率より低い第２透過率未満で光を減じさせるように構成させうる。第１透過率以上で光を透過させる複数のバリア画素２１は、複数の透光画素ともいう。第１透過率は、例えば１００％であってよいし、１００％に近い値であってよい。第２透過率未満で光を透過させる複数のバリア画素２１は、複数の減光画素ともいう。第２透過率は、例えば０％であってよいし、０％に近い値であってよい。複数の透光画素及び複数の減光画素が配列している領域は、それぞれ複数の透光領域及び複数の減光領域に対応する。第１透過率は、複数の減光領域を透過した光と十分なコントラストが確保できる範囲であれば、５０％より小さい値、例えば、１０％などであってよい。第２透過率は、複数の透光領域を透過した光と十分なコントラストが確保できる範囲であれば、０％近傍より大きい値、例えば、１０％などであってよい。十分なコントラストの比は、例えば１００：１であってよい。バリア境界２５は、コントローラ３０によって決定されうる。複数のバリア画素２１は、コントローラ３０によって決定されるバリア境界２５によって第１バリア画素２１Ｔまたは第２バリア画素２１Ｓとなりうる。複数のバリア画素２１は、コントローラ３０によって複数の第１バリア画素２１Ｔおよび複数の第２バリア画素２１Ｓとして制御されるように構成される。各バリア画素２１は、コントローラ３０によって第１バリア画素２１Ｔまたは第２バリア画素２１Ｓとして制御されうる。
【００２０】
複数の表示画素１１及び複数のバリア画素２１は、単に複数の画素ともいう。第１パネル及び第２パネルはそれぞれ、所定の配列で並ぶ複数の画素を有するといえる。第１パネルにおける画素の所定の配列の少なくとも一部は、第２パネルにおける画素の所定の配列の少なくとも一部と同一であるように構成されてもよい。第１パネルは、第１配列で並ぶ複数の第１画素を有するといえる。第２パネルは、第２配列で並ぶ複数の第２画素を有するといえる。第１配列の少なくとも一部は、第２配列の少なくとも一部と同一であってもよい。
【００２１】
第１表示画素ピッチと第１バリア画素ピッチとは一致するように構成されてもよいし、異なるように構成されてもよい。第２表示画素ピッチと第２バリア画素ピッチとは一致するように構成されてもよいし、異なるように構成されてもよい。第１表示画素ピッチと第１バリア画素ピッチとが一致し、且つ、第２表示画素ピッチと第２バリア画素ピッチとが一致する場合、表示パネル１０とバリアパネル２０とが等ピッチであるともいう。
【００２２】
図５に示されるように、利用者の左眼５Ｌと右眼５Ｒとは、バリアパネル２０から、ｄで表される観察距離だけ離れて位置すると仮定する。利用者とバリアパネル２０との間に光学系２が位置する場合、観察距離は、光学系２の特性に基づく光路３の長さとして表されうる。左眼５Ｌと右眼５Ｒとは、バリアパネル２０を介して、表示パネル１０の表示画像を見ることができる。バリアパネル２０は、白抜きで表される複数の第１バリア画素２１Ｔを含む複数の透光領域と、斜線のハッチングで表される複数の第２バリア画素２１Ｓを含む複数の減光領域とを備える。複数の透光領域と複数の減光領域とは、Ｘ軸方向に交互に繰り返して並ぶ。バリアパネル２０から表示パネル１０までの距離は、ギャップともいい、ｇで表されている。
【００２３】
表示パネル１０は、複数の第１バリア画素２１Ｔを介して、利用者の左眼５Ｌから視認可能な複数の左眼視認領域１７Ｌ、及び利用者の右眼５Ｒから視認可能な複数の右眼視認領域１７Ｒを有する。表示パネル１０は、複数の第２バリア画素２１Ｓによって、利用者の左眼５Ｌからの視認を妨げられる複数の左眼非視認領域１８Ｌ、及び利用者の右眼５Ｒからの視認を妨げられる複数の右眼非視認領域１８Ｒを有する。言い換えれば、複数の左眼非視認領域１８Ｌは、利用者の左眼５Ｌから、視認されない又は視認されにくい領域である。複数の右眼非視認領域１８Ｒは、利用者の右眼５Ｒそれぞれから、視認されない又は視認されにくい領域である。複数の左眼視認領域１７Ｌと複数の左眼非視認領域１８Ｌとの境界、並びに、複数の右眼視認領域１７Ｒと複数の右眼非視認領域１８Ｒとの境界は、それぞれ複数のバリア境界２５に基づいて定まる。言い換えれば、複数の第１バリア画素２１Ｔは、複数の左眼視認領域１７Ｌからの画像光が利用者の左眼５Ｌに入射するように位置するように構成される。複数の第１バリア画素２１Ｔは、複数の右眼視認領域１７Ｒからの画像光が利用者の右眼５Ｒに入射するように位置するように構成される。第２バリア画素２１Ｓは、左眼非視認領域１８Ｌからの画像光による利用者の左眼５Ｌへの入射を減じる位置に構成されうる。第２バリア画素２１Ｓは、右眼非視認領域１８Ｒからの画像光による利用者の右眼５Ｒへの入射量を減じる位置に構成されうる。言い換えれば、第２バリア画素２１Ｓは、複数の左眼非視認領域１８Ｌからの画像光による利用者の左眼５Ｌへの入射を妨げる又は入射が小さくなる位置に構成されうる。第２バリア画素２１Ｓは、複数の右眼非視認領域１８Ｒからの画像光による利用者の右眼５Ｒへの入射を妨げる又は入射が小さくなる位置に構成されうる。
【００２４】
表示パネル１０は、複数の左眼視認領域１７Ｌに複数の左眼画像を表示し、複数の右眼視認領域１７Ｒに複数の右眼画像を表示するように構成される。この場合、利用者は、左眼５Ｌで左眼画像を視認し、及び右眼５Ｒで右眼画像を視認する。左眼視認領域１７Ｌと右眼視認領域１７Ｒとが一部で重複する場合、重複部分は、左眼５Ｌと右眼５Ｒとの両方から視認される。利用者が左眼５Ｌで右眼画像の少なくとも一部を視認している状態、及び、利用者が右眼５Ｒで左眼画像の少なくとも一部を視認している状態の少なくとも一方を含む状態は、クロストークともいう。クロストークは、利用者に提供される立体視の画質を悪化させる。
【００２５】
左眼視認領域１７Ｌが右眼非視認領域１８Ｒに含まれ、且つ、右眼視認領域１７Ｒが左眼非視認領域１８Ｌに含まれる場合、クロストークが低減される。左眼視認領域１７Ｌと右眼非視認領域１８Ｒとが一致し、且つ、右眼視認領域１７Ｒと左眼非視認領域１８Ｌとが一致する場合、クロストークが低減されつつ、利用者が視認できる領域が広くなる。その結果、利用者に提供される立体視の画質が向上する。コントローラ３０は、クロストークを低減しつつ、左眼視認領域１７Ｌ及び右眼視認領域１７Ｒを広げるように、複数の表示境界１５及び複数のバリア境界２５を制御するように構成されてよい。例えば、コントローラ３０は、左眼画像に係る複数の画像光を利用者の右眼５Ｒに入射させず又は入射させにくくし、且つ、右眼画像に係る複数の画像光を利用者の左眼５Ｌに入射させず又は入射させにくくするように複数の表示境界１５及び複数のバリア境界２５を制御するように構成されてよい。このようにすることで、ヘッドアップディスプレイ１００は、クロストークが低減されうる。
【００２６】
図１に例示される構成において、バリアパネル２０は、表示パネル１０よりも光学系２に近い側に位置している。この場合、表示装置１は、図６に示されるような積層構造を有してよい。バリアパネル２０は、表示パネル１０よりも光学系２から遠い側に位置してもよい。この場合、表示装置１は、図７に示されるような積層構造を有してよい。図６及び図７において、上の方に位置している構成は、光学系２のより近くに位置しているものとする。１／２波長板５０は、表示パネル１０とバリアパネル２０との間に位置しうる。１／２波長板５０は、表示パネル１０及びバリアパネル２０のいずれか一方から入射する光を通過させ、他方へ出射する光として射出可能に構成されている。
【００２７】
表示パネル１０は、第１偏光板４１と、第１駆動基板１２と、第１液晶層１４と、カラーフィルタ基板１６と、第２偏光板４２とを備える。カラーフィルタ基板１６は、ＣＦ（Color Filter）基板ともいう。バリアパネル２０は、第３偏光板４３と、第２駆動基板２２と、第２液晶層２４と、ブラックマトリックス基板２６と、第４偏光板４４とを備える。ブラックマトリックス基板２６は、ＢＭ（Black Matrix）基板ともいう。第１偏光板４１、第２偏光板４２、第３偏光板４３及び第４偏光板４４は、偏光板４０ともいう。表示パネル１０及びバリアパネル２０はそれぞれ、画素を有する。画素は、二次元に配列してよい。画素は、格子状に配列してよい。
【００２８】
表示装置１は、ＬＥＤ（Light Emission Diode）等の光源６０をさらに備えてよい。図６に例示される構成において、光源６０からの光は、第１偏光板４１に入射し、第４偏光板４４から射出されてよい。図７に例示される構成において、光源６０からの光は、第３偏光板４３に入射し、第２偏光板４２から射出されてよい。
【００２９】
第１駆動基板１２及び第２駆動基板２２はそれぞれ、第１液晶層１４及び第２液晶層２４の各画素における液晶の偏光方向を制御するように構成される。第１駆動基板１２及び第２駆動基板２２は、液晶に電圧を印加するように構成される電極と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子とを有する。第１駆動基板１２及び第２駆動基板２２は、各画素に印加する電圧を制御することによって、液晶の配向を制御するように構成される。第１駆動基板１２及び第２駆動基板２２は、単に駆動基板ともいう。第１駆動基板１２と第２駆動基板２２とは、同一に構成されてよい。第１駆動基板１２と第２駆動基板２２とが同一に構成されることによって、コスト低減が実現されうる。本実施形態において、第１駆動基板１２と第２駆動基板２２とは、同一に構成されているものとする。
【００３０】
第１液晶層１４及び第２液晶層２４は、液晶を含む。第１液晶層１４及び第２液晶層２４は、単に液晶層ともいう。第１液晶層１４と第２液晶層２４とは、同一に構成されてよい。第１液晶層１４と第２液晶層２４とが同一に構成されることによって、コスト低減が実現されうる。本実施形態において、第１液晶層１４と第２液晶層２４とは、同一に構成されているものとする。
【００３１】
カラーフィルタ基板１６は、例えば赤・緑・青の各色の光を透過させるように構成されるカラーレジストの層を、第１液晶層１４に対向する側に有する。各色のカラーレジストの配置は、表示パネル１０の各画素に対応する。カラーフィルタ基板１６の各画素は、配置されているカラーフィルタの色に対応する色の光を透過させるように構成される。カラーフィルタ基板１６は、カラーレジストの間にブラックマトリックスの層を含む。ブラックマトリックスは、表示パネル１０の各画素を区画する。
【００３２】
ブラックマトリックス基板２６は、バリアパネル２０の各画素を区画するブラックマトリックスの層を含む。ブラックマトリックス基板２６の各画素は、どの色の光も透過させるように構成される。
【００３３】
カラーフィルタ基板１６は、ブラックマトリックス基板２６がカラーレジストの層をさらに有しているものであってよい。つまり、カラーフィルタ基板１６とブラックマトリックス基板２６とにおいて、ブラックマトリックスの層は同一に構成されてよい。ブラックマトリックスの層が同一に構成されることによって、コスト低減が実現されうる。
【００３４】
１／２波長板５０は、直交する２つの偏光成分に対して互いに１８０度の位相差を生じさせることによって、通過する光の偏光方向を変えるように構成される。直線偏光の光が１／２波長板５０を通過する場合、その光の偏光方向は、１／２波長板５０の光学軸５０ａ（図１０参照）に対して線対称の方向に変わる。１／２波長板５０は、通過する光の位相を、その光の偏光方向に応じて変えるように構成される複屈折材料を含んでよい。１／２波長板５０は、可視光を含む広帯域の波長の光の偏光方向を変えてもよい。
【００３５】
偏光板４０は、所定方向に沿う偏光方向を有する光を通過させるように構成される。偏光板４０が通過させる光の偏光方向は、偏光軸として表される。つまり、偏光板４０は、偏光軸を有する。偏光板４０の透過率は、偏光軸に沿う偏光方向を有する光に対して最大となり、偏光軸に直交する偏光方向を有する光に対して最小となる。
【００３６】
図８に示されるように、偏光板４０は、偏光層４７と、偏光層４７を保護するように偏光層４７の両面に位置する保護層４６とを有してよい。保護層４６は、例えば、ＴＡＣ（Tri-Acetyl Cellulose）で構成されてよい。偏光層４７は、例えば、ヨウ素化合物の分子が吸着したＰＶＡ（Poly-Vinyl Alcohol）等で構成されてよい。ヨウ素化合物の分子が吸着したＰＶＡは、ヨウ素化合物の分子の配向方向に基づいて定まる方向に沿って偏光している光を通過させる。つまり、ヨウ素化合物の分子が吸着したＰＶＡは、偏光層４７に偏光軸を生じさせる。
【００３７】
表示パネル１０は、各画素において透過率を制御することによって、視差画像を形成するように構成される。表示パネル１０は、視差画像に係る画像光を射出するように構成される。バリアパネル２０は、各画素において透過率を制御することによって、バリアを形成するように構成される。つまり、表示パネル１０及びバリアパネル２０は、各画素において透過率を制御可能に構成される。バリアパネル２０は、複数の第１バリア画素２１Ｔの透過率が第１透過率以上になり、且つ、複数の第２バリア画素２１Ｓの透過率が第２透過率未満になるように、第２液晶層２４を制御するように構成されてよい。表示パネル１０で形成された視差画像に含まれる左眼画像及び右眼画像それぞれに係る画像光が利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに入射することによって、利用者が画像を立体視できる。表示パネル１０で形成された視差画像に含まれる左眼画像及び右眼画像それぞれに係る画像光が利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに入射することによって、利用者が画像を立体視できる。
【００３８】
液晶層は、複屈折性を有する。液晶層を通過する光の進行方向が液晶の配向方向と一致する場合、その光に対する液晶の屈折率は、光の偏光方向にかかわらず同じである。
【００３９】
液晶層を通過する光の進行方向が液晶の配向方向と直交する場合、その光に対する液晶の屈折率は、液晶の配向方向と通過する光の偏光方向とがなす角度に基づいて定まる。液晶の配向方向と直交する方向に偏光している光は、常光ともいう。液晶の配向方向と一致する方向に偏光している光は、異常光ともいう。常光に対する液晶の屈折率は、正常屈折率ともいう。異常光に対する液晶の屈折率は、異常屈折率ともいう。正常屈折率と異常屈折率とが異なることによって、液晶層を通過する常光と異常光との間に位相差が生じる。
【００４０】
パネルに含まれる液晶層に入射する光は、パネルの入射側に位置する偏光板４０を通過することによって、偏光板４０の偏光軸に沿う偏光方向を有する直線偏光となっている。液晶層に入射した直線偏光は、楕円偏光又は円偏光に変化して出射したり、直線偏光のままで出射したりする。常光と異常光との間に生じる位相差が０度又は３６０度である場合、液晶層に入射した直線偏光は、入射時と同じ偏光方向を有する直線偏光として液晶から出射する。常光と異常光との間に生じる位相差が１８０度である場合、液晶層に入射した直線偏光は、入射時の偏光方向と直交する偏光方向を有する直線偏光として液晶から出射する。常光と異常光との間に生じる位相差が９０度又は２７０度である場合、液晶層に入射した直線偏光は、円偏光に変わって出射する。常光と異常光との間に生じる位相差が９０度の倍数とは異なる場合、液晶層に入射した直線偏光は、楕円偏光に変わって出射する。
【００４１】
液晶層を含むパネルから出射する光は、パネルの出射側に位置する偏光板４０を通過することによって、偏光板４０の偏光軸に沿う偏光方向を有する直線偏光となる。液晶層が直線偏光を楕円偏光又は円偏光に変化させたり、直線偏光の偏光方向を変えたりすることによって、パネルの出射側に位置する偏光板４０を通過する光の強度が変化する。
【００４２】
駆動基板が液晶層に電圧を印加することによって、液晶層における液晶の配向方向は、制御される。液晶の配向方向が制御されることによって、液晶層を通過する常光と異常光との間に生じる位相差が制御される。位相差が制御されることによって、パネルの出射側に位置する偏光板４０の偏光軸に沿う偏光方向の直線偏光の強度が制御される。つまり、コントローラ３０は、液晶層に印加する電圧の大きさを制御することによって、パネルから出射する光の強度を制御できる。コントローラ３０は、各画素において、液晶層に印加する電圧の大きさを制御することによって、各画素から出射する光の強度を制御できる。
【００４３】
液晶層は、電圧が印加されていない状態で、液晶層を通過する常光と異常光との間に位相差を生じさせないように構成されてよい。液晶層は、所定電圧が印加されている状態で、液晶層を通過する常光と異常光との間に１８０度の位相差を生じさせるように構成されてよい。常光と異常光との間に１８０度の位相差が生じる場合、液晶層から出射する光の偏光方向は、入射してきた光の偏光方向と直交する。パネルの入射側の偏光板４０の偏光軸とパネルの出射側の偏光板４０の偏光軸とが直交する場合、各画素の透過率は、その画素の液晶層に電圧が印加されていない状態で最小となり、その画素の液晶層に所定電圧が印加されている状態で最大となりうる。
【００４４】
コントローラ３０がギャップに基づいて表示境界１５及びバリア境界２５を制御することによって、クロストークが低減されうる。ギャップは、表示パネル１０における画像光の結像面と、バリアパネル２０における画像光の結像面との距離に対応する。表示パネル１０及びバリアパネル２０は、結像面で画像を結像させるように構成される。
【００４５】
図６に例示される積層構造において、表示パネル１０が形成する視差画像は、カラーフィルタ基板１６が備えるカラーフィルタの層において結像される。カラーフィルタの層は、第１液晶層１４の側に位置するものとする。この場合、画像光は、第１液晶層１４とカラーフィルタ基板１６との間で結像される。つまり、表示パネル１０における結像面は、第１液晶層１４とカラーフィルタ基板１６との間に位置する。表示パネル１０で結像された視差画像に係る画像光は、バリアパネル２０に入射する。画像光は、第４偏光板４４の偏光層４７において結像される。つまり、バリアパネル２０における結像面は、偏光層４７に位置する。利用者は、バリアパネル２０の結像面で結像した画像を視認する。バリアパネル２０の結像面で結像した画像は、利用者の左眼５Ｌに到達する画像光を含む左眼画像と、利用者の右眼５Ｒに到達する画像光を含む右眼画像とを含む。
【００４６】
以上のことから、図６に例示される積層構造におけるギャップは、第１液晶層１４とカラーフィルタ基板１６との間に位置する結像面と、第４偏光板４４の偏光層４７に位置する結像面との距離に対応する。
【００４７】
図７に例示される積層構造において、バリアパネル２０は、複数の透光画素と複数の減光画素とを含むバリア画像を形成し、その画像光を表示パネル１０に射出する。バリアパネル２０が形成するバリア画像は、第４偏光板４４の偏光層４７において結像される。つまり、バリアパネル２０における結像面は、偏光層４７に位置する。バリアパネル２０で結像されたバリア画像に係る画像光は、表示パネル１０に入射する。画像光は、第１液晶層１４とカラーフィルタ基板１６との間で結像される。つまり、表示パネル１０における結像面は、第１液晶層１４とカラーフィルタ基板１６との間に位置する。利用者は、表示パネル１０の結像面で結像した画像を視認する。表示パネル１０の結像面で結像した画像は、利用者の左眼５Ｌに到達する画像光を含む左眼画像と、利用者の右眼５Ｒに到達する画像光を含む右眼画像とを含む。
【００４８】
以上のことから、図７に例示される積層構造におけるギャップは、第４偏光板４４の偏光層４７に位置する結像面と、第１液晶層１４とカラーフィルタ基板１６との間に位置する結像面との距離に対応する。
【００４９】
図６及び図７に例示される積層構造におけるギャップは、２枚の偏光板４０の厚みと、１／２波長板５０の厚みと、駆動基板の厚みと、液晶層の厚みとを共通して含む。図６に例示される積層構造におけるギャップは、カラーフィルタ基板１６の厚みと、ブラックマトリックス基板２６の厚みとをさらに含む。つまり、図６に例示される積層構造におけるギャップは、図７に例示される積層構造におけるギャップと比べて、カラーフィルタ基板１６及びブラックマトリックス基板２６の厚みの分だけ広い。
【００５０】
図６及び図７のいずれに例示される積層構造においても、利用者は、表示パネル１０及びバリアパネル２０のうち利用者に近い側のパネルで結像した画像を視認する。つまり、表示装置１は、表示パネル１０及びバリアパネル２０のうち利用者に近い側のパネルの結像面で、利用者によって視認される画像を結像させるように構成されている。
【００５１】
図９に示されるように、偏光板４０と、１／２波長板５０又はカラーフィルタ基板１６等の他の層とは、接着層５２によって接着されてよい。接着層５２は、例えば、透明光学粘着（ＯＣＡ：Optical Clear Adhesive）フィルムであってよいし、光学透明樹脂（ＯＣＲ：Optical Clear Resin）であってもよい。ギャップは、接着層５２の厚みをさらに含む。
【００５２】
表示装置１においてギャップは、ハードウェア構成によって定まる。表示装置１が１／２波長板５０を備える場合、ギャップは、１／２波長板５０の厚みに基づいて定まる。つまり、表示装置１は、１／２波長板５０の厚みを変更することによって、ギャップが変更されうる。
【００５３】
表示装置１は、ハードコートＴＡＣ層４８をさらに備えてよい。ハードコートＴＡＣ層４８は、表面にハードコート層を有するＴＡＣであってよい。ハードコートＴＡＣ層４８は、接着層５２によって、１／２波長板５０と接着されてよい。表示装置１が表示パネル１０とバリアパネル２０との間にハードコートＴＡＣ層４８をさらに備える場合、ギャップは、ハードコートＴＡＣ層４８の厚みをさらに含む。ギャップは、ハードコートＴＡＣ層４８の厚みに基づいても定まる。つまり、表示装置１は、ハードコートＴＡＣ層４８の厚みを変更することによっても、ギャップが変更されうる。
【００５４】
図１０に示されるように、光源６０から射出される光が第１偏光板４１に入射するように構成される。第１偏光板４１への入射光７は、両側矢印付の破線で表されるように種々の偏光方向の直線偏光を含む。第１偏光板４１の偏光軸は、水平方向に沿っているものとする。水平方向の直線偏光が第１偏光板４１を透過することによって、第１偏光板４１からの出射光８は、両側矢印付の実線で表されるように水平方向の直線偏光となる。表示装置１は、第１偏光板４１を透過して水平方向の直線偏光となった出射光８が第１駆動基板１２及び第１液晶層１４が積層した構成に入射するように構成されている。
【００５５】
第１駆動基板１２と第１液晶層１４とが積層した構成は、出射光８の偏光方向を制御するように構成される。第１駆動基板１２と第１液晶層１４とが積層した構成は、第１偏光制御層６２ともいう。第１偏光制御層６２は、液晶の配向方向を制御することによって、液晶層を通過する常光と異常光との間に生じる位相差を制御するように構成される。第１偏光制御層６２は、位相差を制御することによって、出射光８の偏光方向を制御するように構成される。第１液晶層１４は、光学軸１４ａを有する。光学軸１４ａの向きは、両側矢印付の一点鎖線で表されるように、入射光７の偏光方向に対して４５度の傾斜を有する方向であるものとする。光学軸１４ａの向きは、液晶の配向軸の向きに対して４５度の傾斜を有する方向であるともいえる。
【００５６】
第１偏光制御層６２への入射光７は、両側矢印付の破線で表されるように水平方向の直線偏光である。常光と異常光との間に生じる位相差が０度より大きくなり１８０度に近づくほど、出射光８に含まれる、両側矢印付きの実線で表される鉛直方向の直線偏光の割合が増加する。常光と異常光との間に生じる位相差が１８０度となる場合、出射光８に含まれる、鉛直方向の直線偏光の割合が最大となる。この場合、出射光８は、鉛直方向の直線偏光であるとみなされてもよい。
【００５７】
常光と異常光との間に生じる位相差は、第１駆動基板１２が第１液晶層１４に印加する電圧の大きさに基づいて定まる。つまり、第１偏光制御層６２は、第１駆動基板１２から第１液晶層１４に印加する電圧の大きさを制御することによって、出射光８に含まれる水平方向の直線偏光と鉛直方向の直線偏光との割合を制御するように構成される。
【００５８】
カラーフィルタ基板１６は、第１偏光制御層６２から入射する光の偏光方向を変えず、そのまま第２偏光板４２に射出するように構成されている。例えば、カラーフィルタ基板１６への入射光７が鉛直方向の直線偏光である場合、出射光８は鉛直方向の直線偏光である。
【００５９】
第２偏光板４２は、入射光７のうち、偏光軸に沿った偏光成分を透過させ、出射光８として射出するように構成されている。表示装置１は、第１偏光制御層６２が第２偏光板４２の偏光軸に沿った直線偏光の割合を制御することによって、表示パネル１０から射出される光の強度が制御されるように構成されている。
【００６０】
第２偏光板４２の偏光軸は、鉛直方向に沿っているものとする。つまり、第２偏光板４２の偏光軸は、第１偏光板４１の偏光軸と直交するものとする。この場合、第１偏光制御層６２が第１液晶層１４に印加する電圧が所定電圧に近づくほど、表示パネル１０から射出される光の強度が大きくなる。
【００６１】
表示パネル１０の第２偏光板４２から射出された光は、１／２波長板５０に入射する。１／２波長板５０は、両側矢印付の一点鎖線で表されている光学軸５０ａを有する。１／２波長板５０は、入射してきた光の偏光方向を光学軸５０ａについて線対称に変化させるように構成されている。つまり、１／２波長板５０に入射する光の偏光方向と、１／２波長板５０から出射する光の偏光方向とは、光学軸５０ａについて線対称の関係を有する。光学軸５０ａは、第２偏光板４２の偏光軸と第３偏光板４３の偏光軸とが線対称の関係となるように構成されるものとする。第２偏光板４２の偏光軸と第３偏光板４３の偏光軸とが直交する場合、光学軸５０ａは、第２偏光板４２の偏光軸に対して４５度の傾斜を有する方向に沿う。この場合、第１偏光板４１の偏光軸と第３偏光板４３の偏光軸とが一致する。
【００６２】
１／２波長板５０への入射光７が鉛直方向の直線偏光である場合、１／２波長板５０からの出射光８は、水平方向の直線偏光となる。
【００６３】
第３偏光板４３は、入射光７のうち、偏光軸に沿った偏光成分を透過させ、出射光８として射出するように構成されている。第３偏光板４３の偏光軸は、水平方向に沿っているものとする。第３偏光板４３への入射光７が水平方向の直線偏光である場合、入射光７は、第３偏光板４３を透過し、そのまま出射するように構成されている。
【００６４】
第２駆動基板２２と第２液晶層２４とが積層した構成は、第２偏光制御層６４ともいう。第２偏光制御層６４は、第１偏光制御層６２と同一又は類似に液晶の配向方向を制御することによって、出射光８の偏光方向を制御するように構成されている。第２液晶層２４は、光学軸２４ａを有する。光学軸２４ａの向きは、両側矢印付の一点鎖線で表されるように、入射光７の偏光方向に対して４５度の傾斜を有する方向であるものとする。光学軸２４ａの向きは、液晶の配向軸の向きに対して４５度の傾斜を有する方向であるともいえる。
【００６５】
第２偏光制御層６４への入射光７は、両側矢印付の破線で表されるように水平方向の直線偏光である。常光と異常光との間に生じる位相差が０度より大きくなり１８０度に近づくほど、出射光８に含まれる、両側矢印付きの実線で表される鉛直方向の直線偏光の割合が増加する。常光と異常光との間に生じる位相差が１８０度となる場合、出射光８に含まれる、鉛直方向の直線偏光の割合が最大となる。この場合、出射光８は、鉛直方向の直線偏光であるとみなされてもよい。
【００６６】
常光と異常光との間に生じる位相差は、第２駆動基板２２が第２液晶層２４に印加する電圧の大きさに基づいて定まる。つまり、第２偏光制御層６４は、第２駆動基板２２から第２液晶層２４に印加する電圧の大きさを制御することによって、出射光８に含まれる水平方向の直線偏光と鉛直方向の直線偏光との割合を制御するように構成されている。
【００６７】
ブラックマトリックス基板２６は、第２偏光制御層６４から入射する光の偏光方向を変えず、そのまま第４偏光板４４に射出する。例えば、ブラックマトリックス基板２６への入射光７が鉛直方向の直線偏光である場合、出射光８は鉛直方向の直線偏光である。
【００６８】
第４偏光板４４は、入射光７のうち、偏光軸に沿った偏光成分を透過させ、出射光８として射出するように構成されている。第２偏光制御層６４は、各画素において、出射光８を第４偏光板４４の偏光軸に沿った直線偏光とするか、第４偏光板４４の偏光軸に直交する直線偏光とするかを制御することによって、その画素を透光画素か減光画素かのいずれかにするように構成されている。このようにすることで、バリアパネル２０は、複数の透光領域と複数の減光領域とを含むバリアを形成する。バリアパネル２０の出射光８は、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに向けて進行する。
【００６９】
利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに向かう、バリアパネル２０の出射光８は、鉛直方向の直線偏光である。この場合、利用者は、水平方向の直線偏光をカットする偏光サングラスをかけている場合でも、バリアパネル２０から射出される光を視認できる。
【００７０】
図１１に示される比較例に係る構成は、１／２波長板５０を有しない。この場合、第３偏光板４３への入射光７は、図１０の構成とは異なり、鉛直方向の直線偏光である。そして、最終的に、第４偏光板４４からの出射光８は、水平方向の直線偏光である。この場合、利用者が水平方向の偏光を有する光をカットする偏光サングラスをかけていると、第４偏光板４４からの出射光８は、偏光サングラスによってカットされ、利用者の眼に到達しない。
【００７１】
本実施形態に係る表示装置１は、１／２波長板５０を備えることによって、利用者が偏光サングラスをかけている場合でも、利用者に画像を視認させうる。
【００７２】
１／２波長板５０が偏光板４０よりも利用者側に位置する場合、１／２波長板５０は、虹色に見える現象が発生することがある。この場合、立体視の品質が低下しうる。１／２波長板５０が利用者から見て偏光板４０の後ろに位置することによって、１／２波長板５０が虹色に見える現象が発生しない。その結果、立体視の品質が向上する。
【００７３】
１／２波長板５０が利用者から見て偏光板４０の後ろに位置することによって、１／２波長板５０の厚みに基づいてギャップが定まる。表示装置１がヘッドアップディスプレイ１００に用いられる場合、表示装置１が生成する視差画像は、光学系２を介して、利用者の両眼に投影される。視差画像が利用者の眼で直視される構成における観察距離に比べて、視差画像が利用者の眼に投影される構成における観察距離は、長くなる。観察距離が長いほど、ギャップが広く設定されうる。１／２波長板５０の挿入によってギャップが広げられうる。その結果、ギャップを広げるための部材が省略されうる。
【００７４】
表示パネル１０とバリアパネル２０との間に１／２波長板５０が配置されることによって、第１液晶層１４における液晶の配向方向と、第２液晶層２４における液晶の配向方向とが同一にされうる。表示パネル１０における偏光板４０の偏光軸と、バリアパネル２０における偏光板４０の偏光軸とが同一にされうる。このように、表示パネル１０とバリアパネル２０とで、共通化される構成が増えることによって、コスト低減が実現される。
【００７５】
図１２に示されるように、第１偏光板４１の偏光軸は、第３偏光板４３の偏光軸に対して傾斜していてよい。図１２に示される構成は、例えば、表示パネル１０とバリアパネル２０とがそれぞれ同じ方向に沿う偏光軸を有する場合であって、表示パネル１０がバリアパネル２０に対して傾斜して設置される場合に実現されうる。この構成において、表示パネル１０からの出射光８の偏光方向は、バリアパネル２０の第３偏光板４３の偏光軸に対して傾斜している。
【００７６】
１／２波長板５０は、表示パネル１０からの出射光８の偏光方向を第３偏光板４３の偏光軸に合わせうる。１／２波長板５０の光学軸５０ａの方向は、１／２波長板５０からの出射光８の偏光方向が第３偏光板４３の偏光軸に合うように、適宜設定されうる。バリアパネル２０からの出射光８が表示パネル１０への入射光７となる場合であっても、１／２波長板５０は、入射光７の偏光方向を第１偏光板４１の偏光軸に合わせうる。
【００７７】
本実施形態に係る表示装置１は、表示パネル１０とバリアパネル２０との間に１／２波長板５０を備えることによって、パネルに入射する光の偏光方向を、入射側に位置する偏光板４０の偏光軸に容易に合わせることができる。このようにすることで、表示パネル１０の偏光軸とバリアパネル２０の偏光軸とが同一にされうる。その結果、構成の共通化によるコスト低減が実現されうる。
【００７８】
図６に示されている構成において、第２偏光板４２は省略されてよい。第２偏光板４２が無い場合であっても、第３偏光板４３によって第２液晶層２４に入射する光の偏光方向が限定される。図７に示されている構成において、第４偏光板４４は省略されてよい。第４偏光板４４が無い場合であっても、第１偏光板４１によって第１液晶層１４に入射する光の偏光方向が限定される。第２偏光板４２又は第４偏光板４４が省略されることによって、コストが低減されうる。
【００７９】
本実施形態に係る表示装置１及びヘッドアップディスプレイ１００は、車両等の移動体に搭載されてよい。この場合、光学部材３ｃは、車両等のフロントウィンドシールドであってよい。
【００８０】
本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。
【００８１】
本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００８２】
本開示に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものと必ずしも一致しない。
【００８３】
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１光は、第２光と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【００８４】
本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１  表示装置
２  光学系
２ａ、２ｂ、２ｃ  光学部材
３  光路
４  虚像
５Ｌ、５Ｒ  利用者の左眼、右眼
７  入射光
８  出射光
１０  表示パネル
１１  表示画素
１１Ｌ  第１表示画素
１１Ｒ  第２表示画素
１２  第１駆動基板
１４  第１液晶層
１４ａ  光学軸
１５  表示境界
１６  カラーフィルタ基板
１７Ｌ、１７Ｒ  左眼視認領域、右眼視認領域
１８Ｌ、１８Ｒ  左眼非視認領域、右眼非視認領域
２０  バリアパネル
２１  バリア画素
２１Ｔ  第１バリア画素
２１Ｓ  第２バリア画素
２２  第２駆動基板
２４  第２液晶層
２４ａ  光学軸
２５  バリア境界
２６  ブラックマトリックス基板
３０  コントローラ
４０  偏光板
４１〜４４  第１〜第４偏光板
４６  保護層
４７  偏光層
４８  ハードコートＴＡＣ層
５０  １／２波長板
５０ａ  光学軸
５２  接着層
６０  光源
６２  第１偏光制御層
６４  第２偏光制御層
１００  ヘッドアップディスプレイ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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