特開2018-77438(P2018-77438A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-77438(P2018-77438A)
(43)【公開日】2018年5月17日
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 27/22 20060101AFI20180417BHJP
   G02B 5/124 20060101ALI20180417BHJP
【FI】
   G02B27/22
   G02B5/124
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2016-220794(P2016-220794)
(22)【出願日】2016年11月11日
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
【住所又は居所】東京都港区西新橋三丁目7番1号
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】林 宗治
【住所又は居所】東京都港区西新橋三丁目7番1号 株式会社ジャパンディスプレイ内
(72)【発明者】
【氏名】瀧澤 圭二
【住所又は居所】東京都港区西新橋三丁目7番1号 株式会社ジャパンディスプレイ内
【テーマコード(参考)】
2H042
2H199
【Fターム(参考)】
2H042EA03
2H199BA32
2H199BB10
2H199BB12
2H199BB17
2H199BB18
2H199BB20
2H199BB25
2H199BB52
2H199BB62
2H199BB65
2H199BB66
2H199BB67
2H199BB68
(57)【要約】
【課題】触覚的に画像の表示領域を知覚することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】表示光を出射する表示部と、入射光を再帰反射する再帰反射素子と、上面と下面とを有し、表示光の一部を再帰反射素子へ向かって反射し、再帰反射素子で反射された反射光を透過する光学素子と、前記上面側に送風する送風機構と、を備えた表示装置。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表示光を出射する表示部と、
入射光を再帰反射する再帰反射素子と、
前記表示部及び前記再帰反射素子と対向する側の下面と前記下面とは反対側の上面とを有し、前記表示光の一部を前記再帰反射素子へ向かって反射し、前記再帰反射素子で再帰反射された反射光を透過する光学素子と、
前記上面側に送風する送風機構と、
を備えた表示装置。
【請求項2】
前記表示部は、前記表示光を出射する表示面を有し、
結像面は、前記光学素子に対して前記表示面と面対称に位置する、請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記送風機構は、前記結像面と前記光学素子との間に送風する、請求項2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記上面側に位置する被検出物を検出するセンサをさらに備える、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項5】
音を出力するスピーカと、
前記センサによる被検出物の検出に基づいて前記スピーカから音を出力させる制御部と、
をさらに備える、請求項4に記載の表示装置。
【請求項6】
前記センサによる被検出物の検出に基づいて前記表示部の表示画像を切り替える制御部をさらに備える、請求項4に記載の表示装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記センサによる被検出物の検出に基づいて前記送風機構の温度、流速、流量の少なくとも1つを切り替える、請求項5又は6に記載の表示装置。
【請求項8】
前記送風機構は、前記表示部を冷却するために送風するファンと、前記ファンから送風された空気を前記上面側に導くためのダクトとを備える、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項9】
表示光を出射する表示部と、
入射光を再帰反射する再帰反射素子と、
前記表示部及び前記再帰反射素子と対向する側の下面と前記下面とは反対側の上面とを有し、前記表示光の一部を前記再帰反射素子へ向かって反射し、前記再帰反射素子で再帰反射された反射光を透過する光学素子と、
前記上面側に位置し、空気の流れによって形成されたエアープレートと、
を備えた表示装置。
【請求項10】
前記エアープレートは、前記光学素子に対して前記表示面と面対称に位置する結像面に沿って形成される、請求項9に記載の表示装置。
【請求項11】
表示光を出射する表示部と、
入射光を再帰反射する再帰反射素子と、
前記表示部及び前記再帰反射素子と対向する側の下面と前記下面とは反対側の上面とを有し、前記表示光の一部を前記再帰反射素子へ向かって反射し、前記再帰反射素子で再帰反射された反射光を透過する光学素子と、
前記上面側に位置する被検出物を検出するセンサと、
前記センサと前記光学素子との間に送風口を有する送風機構と、
を備えた表示装置。
【請求項12】
前記送風口の幅は、前記表示部の幅より大きい、請求項11に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、偏光フィルタと、再帰反射素子と、を備えた結像装置が提案されている。この結像装置では、表示画像を表す空中像は、表示画像を表す表示光の出射点と、偏光フィルタについて面対称の位置に結像される。観察者が空中像を疑似的に触ろうとした場合、観察者は、空中像に対して「触った」という感覚を得づらい。このため、観察者に対して空中像の触覚を知覚させることが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−253128号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本実施形態の目的は、触覚的に画像の表示領域を知覚す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】
【0005】
本実施形態によれば、
表示光を出射する表示部と、入射光を再帰反射する再帰反射素子と、上面と下面とを有し、前記表示光の一部を前記再帰反射素子へ向かって反射し、前記再帰反射素子で反射された反射光を透過する光学素子と、前記上面側に送風する送風機構と、を備えた表示装置が提供される。
【0006】
本実施形態によれば、
表示光を出射する表示部と、入射光を再帰反射する再帰反射素子と、前記表示部及び前記再帰反射素子と対向する側の下面と前記下面とは反対側の上面とを有し、前記表示光の一部を前記再帰反射素子へ向かって反射し、前記再帰反射素子で再帰反射された反射光を透過する光学素子と、前記上面側に位置し、空気の流れによって形成されたエアープレートと、を備えた表示装置が提供される。
【0007】
本実施形態によれば、
表示光を出射する表示部と、入射光を再帰反射する再帰反射素子と、前記表示部及び前記再帰反射素子と対向する側の下面と前記下面とは反対側の上面とを有し、前記表示光の一部を前記再帰反射素子へ向かって反射し、前記再帰反射素子で再帰反射された反射光を透過する光学素子と、前記上面側に位置する被検出物を検出するセンサと、前記センサと前記光学素子との間に送風口を有する送風機構と、を備えた表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1図1は、本実施形態の表示装置の一構成例を示す図である。
図2図2は、表示装置の外観の一例を示す図である。
図3図3は、表示光の光路を示す図である。
図4図4は、観察者OBと空中像I1との位置関係を示す図である。
図5図5は、表示面IP0、空中表示領域ADA、及び結像面IP1の位置関係を示す図である。
図6A図6Aは、送風口の配置例を示す図である。
図6B図6Bは、観察者の指がエアープレートに触れている様子を模式的に示す図である。
図7図7は、送風口の他の配置例を示す図である。
図8図8は、送風口の他の配置例を示す図である。
図9図9は、送風口の他の配置例を示す図である。
図10図10は、送風口の他の配置例を示す図である。
図11図11は、送風口の他の配置例を示す図である。
図12図12は、送風口の他の配置例を示す図である。
図13図13は、送風口の他の配置例を示す図である。
図14図14は、送風機構を概略的に示す図である。
図15図15は、図14に示す送風機構を備えた表示装置を概略的に示す斜視図である。
図16図16は、空中表示領域に表示される空中像の一例を示す図である。
図17図17は、図14に示す表示パネルの一構成例を示す図である。
図18図18は、図17に示す表示パネルの一構成例を示す断面図である。
図19図19は、図1に示す再帰反射素子の一構成例を示す平面図である。
図20図20は、図19に示す再帰反射体の一構成例を示す斜視図である。
図21図21は、本実施形態に適用可能な光学素子の構成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、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【0010】
図1は、本実施形態の表示装置1の一構成例を示す図である。
【0011】
表示装置1は、表示部DSP、光学素子10、再帰反射素子20、センサ30、スピーカ40、送風機構50、制御部60、などを備えている。
【0012】
表示部DSPは、表示光を出射するものであれば、その構成は特に限定されない。表示部DSPの一例としては、一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示装置である。但し、表示部DSPは、有機エレクトロルミネッセンス素子等を有する自発光型の表示装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示装置、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)を適用した表示装置、或いはエレクトロクロミズムを適用した表示装置などであってもよい。表示部DSPの具体例については後述する。
【0013】
光学素子10は、入射光の少なくとも一部を反射するとともに、入射光の一部を透過する。光学素子10は、入射光に対する反射率と透過率とがほぼ同等のハーフミラーであってもよいし、偏光ビームスプリッタ、反射型偏光板、ワイヤグリッド偏光板などであってもよい。光学素子10は、表示部DSP及び再帰反射素子20と対向する側の下面10Bと、下面10Bと反対側の上面10Aとを有している。
【0014】
再帰反射素子20は、入射光を再帰反射する。すなわち、再帰反射素子20は、再帰反射面20Aに入射した入射光を、入射光と平行で且つ反対方向に反射する。表示部DSP及び光学素子10は、下面10Bと対向する側に位置している。再帰反射素子20の詳細については後述する。
【0015】
表示装置1において、表示部DSPから出射された表示光は、後に図3を参照して詳述するが、上面10A側に空中像I1として結像される。
【0016】
センサ30は、例えば赤外線センサであり、点線で示す検出範囲IRAにおいて、指等の被検出物を検出する。検出領域IRAは、空中像I1が結像される領域を含んでいる。
【0017】
スピーカ40は、音を出力する。スピーカ40は、1つでもよく、複数設けられていてもよい。
【0018】
送風機構50は、上面10A側に送風する送風口51を有している。送風機構50は、例えば空中像I1と光学素子10との間において、空中像I1と平行な方向に送風する。送風機構50は、送風される空気の流速を調整する流速調整機構、温度を調整する温度調整機構、流量を調整する流量調整機構などを備えていてもよい。
【0019】
制御部60は、表示部DSP、スピーカ40、送風機構50を制御する。また、制御部60は、センサ30の検出結果から、空中像I1に対する被検出物の相対位置(座標)を算出するとともに、被検出物の動作を検出することもできる。制御部60は、センサ30の検出結果に基づいて、表示部DSP、スピーカ40、送風機構50を制御してもよい。例えば、制御部60は、空中像I1の所定の位置において被検出物が検出された場合に、スピーカ40から音を出力してもよく、表示部DSPの表示画像を変更してもよく、送風機構50から送風される空気の流速、温度、流量などを変更してもよい。
【0020】
図2は、表示装置1の外観の一例を示す図である。図中の第1方向X、第2方向Y、第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していてもよい。
【0021】
表示装置1は、筐体70を用いて構成されている。図示した例では、筐体70は略直方体であり、X−Y平面に平行な上面70Aなどを有している。図示した例では、上面70Aは、矩形状であり、第1方向Xに沿って延びる端部70Eを有している。
【0022】
光学素子10は、上面10A及び下面10BがX−Y平面と平行になるように配置されている。図示した例では、光学素子10は矩形状であり、第1方向Xに沿って延びる端部10Eを有している。光学素子10と上面70Aとは、第2方向Yに沿って並んで配置され、端部10Eは、端部70Eと接している。表示部DSPと再帰反射素子20とは、筐体70内に収容されている。光学素子10は、第3方向Zにおいて、表示部DSP及び再帰反射素子20の直上に位置している。
【0023】
センサ30及び送風口51は、上面70Aに設けられている。図示した例では、送風口51は、センサ30と光学素子10との間に位置し、端部70Eに沿ってスリット状に形成されている。送風口51は、センサ30より光学素子10に近接している。第1方向Xにおいて、送風口51が設けられる範囲の幅W51は、表示部DSPの幅WDSPより大きい。センサ30は、第1方向Xにおいて、上面70Aの略中央に位置している。
【0024】
図3は、表示光の光路を示す図である。図3は、Y−Z平面と平行な面を示している。
【0025】
表示部DSPは、表示画像を表示する表示面IP0を有している。表示面IP0から出射された表示光は、図中に実線で示すように、光学素子10によって再帰反射素子20へ向かって反射される。光学素子10によって反射された反射光は、再帰反射素子20へ入射する。光学素子10からの反射光は、図中に点線で示したように、再帰反射面20Aにより光学素子10に向けて再帰反射される。再帰反射面20Aによって再帰反射された光は、光学素子10を透過した後に、表示画像を表す空中像I1として結像される。空中像I1は、光学素子10に対して表示面IP0と面対称に位置する。
【0026】
なお、表示光は、円偏光、直線偏光等の偏光であってもよい。この場合、光学素子10は、偏光素子や位相差板を含んでいてもよい。表示光が円偏光である場合、表示装置1は、さらに位相差板を備えていてもよい。
【0027】
図4は、観察者OBと空中像I1との位置関係を示す図である。
【0028】
空中像I1は、観察者OBと再帰反射素子20との間に位置する。観察者OBは、観察者OBの視界に再帰反射素子20が含まれる観察範囲(図中に点線で示した範囲)で空中像I1を観察できる。観察範囲が空中像I1と重ならない時、空中像I1を観察することはできない。このため、観察者OBは、観察範囲に空中像I1の全体が重なる位置で観察することにより、空中像I1の全体を観察することができる。なお、表示部DSPは、観察範囲に入らないことが望ましい。
【0029】
図5は、表示面IP0、空中表示領域ADA、及び結像面IP1の位置関係を示す図である。
【0030】
図示した例では、表示面IP0は、矩形状である。表示面IP0は、表示画像I0を表示している。空中表示領域ADAは、破線で示すように、光学素子10に対して表示面IP0と面対称な領域として定義される。空中像I1は、空中表示領域ADAの内側に表示される。また、結像面IP1は、一点鎖線で示すように、空中表示領域ADAを含む面として定義される。したがって、結像面IP1は、光学素子10に対して表示面IP0と面対称である。
【0031】
本実施形態において、結像面IP1は、方向D1及び方向D2で規定される面である。なお、方向D1は、上述の第1方向Xに相当する。方向D2は、第2方向Yと鋭角θで交差する方向である。つまり、結像面IP1は、X−Y平面と交差する平面であり、あるいは、光学素子10と鋭角θで交差する面である。また、本実施形態において、表示面IP0は、方向D1及び方向D3で規定される面である。方向D3は、第2方向Yに対して方向D2と対称であり、第2方向Yと鋭角θで交差する方向である。表示面IP0は、X−Y平面と鋭角θで交差し、且つ光学素子10に対して結像面IP1と面対称である。
【0032】
表示画像I0と空中像I1との関係に着目すると、空中像I1は、表示画像I0の第3方向Zにおける上下の関係が逆であり、表示画像I0の第1方向Xにおける左右の関係は同一である。
【0033】
図6Aは、送風口51の配置例を示す図である。
【0034】
送風口51は、センサ30と空中表示領域ADAとの間に位置している。すなわち、センサ30、送風口51、空中表示領域ADAは、この順で方向D2に沿って並んでいる。送風口51は、方向D1に沿ったスリット状に形成されている。送風機構50は、送風口51から、空中表示領域ADAと重なる領域に対して送風する。図示した例では、送風機構50は、光学素子10の上面10A側において、方向D2に送風している。このとき、送風口51から送られる空気は、結像面IP1とほぼ平行である。換言すると、上面10A側において、送風口51から送風された空気の流れによって、板状の空気からなるエアープレートAPが形成される。エアープレートAPは、結像面IP1に沿って形成される。また、エアープレートAPは、空中表示領域ADAの全面と重なっている。なお、エアープレートAPは、結像面IP1内もしくは結像面IP1よりも光学素子10側に位置することが望ましい。
【0035】
図6Bは、図6Aに示すエアープレートAPに観察者の指が触れている様子を模式的に示している。空中像I1の観察者が空中像I1を疑似的に触ろうとした場合、観察者の指は、エアープレートAPに触れる。観察者は、空中像I1が結像された領域に形成された空気の流れを触覚的に知覚することで、空中像I1に触れたという感覚を得ることができる。
【0036】
次に、図7乃至図13を参照して、本実施形態の他の構成例について説明する。
【0037】
図7に示す構成例は、送風口51が空中表示領域ADAを挟んでセンサ30と反対側に位置している点で、図6に示す構成例と相違している。送風機構50は、送風口51から方向D2と反対方向、すなわちセンサ30側へ向かう方向に送風する。
【0038】
図8に示す構成例は、吸気機構80をさらに備えている点で、図6に示す構成例と相違している。吸気機構80が有する吸気口81は、方向D1に沿って設けられ、空中表示領域ADAを挟んで送風口51と対向している。これにより、送風口51と吸気口81との間では、方向D2に沿った空気の流れが形成される。
【0039】
図9に示す構成例は、送風口51に加え、送風口52を備えている点で、図6に示す構成例と相違している。送風口52は、空中表示領域ADAを挟んで送風口51と対向している。送風口51から送られる空気は、方向D2に送風され、送風口52から送られる空気は、方向D2と反対方向に送風される。図示した例では、送風口51は送風機構501に設けられ、送風口52は送風機構501に設けられている。これにより、各送風口51及び52から送風される空気の流速、温度、及び、流量が異ならせることができる。なお、送風口51と送風口52とは、送共通の送風機構50に設けられていてもよい。
【0040】
図10に示す構成例は、送風口51が方向D2に沿って設けられている点で、図6に示す構成例と相違している。送風機構501は、方向D1に送風する。
【0041】
図11に示す構成例は、送風口51と対向する送風口52設けられている点で、図10に示す構成例と相違している。送風口52は、方向D2に沿って設けられ、空中表示領域ADAを挟んで送風口51と対向している。送風口51から送られる空気は、方向D1に送風され、送風口52から送られる空気は、方向D1と反対方向に送風される。
【0042】
図12に示す構成例は、複数の送風口、すなわち送風口51と送風口52とが一列に配置されている点で、図6に示す構成例と相違している。図示した例では、送風口51及び52は、方向D1に沿って並んでいるが、方向D2に沿って並んでいても良い。また、方向D1において、送風口51の幅W51と送風口52の幅W52とは等しいが、異なっていてもよい。勿論、一方向に3個以上の送風口が並んでいても良い。図示した例では、送風口51は送風機構501に設けられ、送風口52は送風機構501に設けられている。送風口51と送風口52とにおいて、送られる空気の流量、流速、温度等は、異なっていてもよい。
【0043】
図13に示す構成例は、複数の送風口51a及び52aが空中表示領域ADAの周囲に設けられている点で、図6に示す構成例と相違している。図示した例では、送風口51a1、51a2、51a3、51a4、51a5、及び51a6は、方向D1に沿って配置され、送風口51a1、51a2、及び51a3と、送風口51a4、51a5、及び51a6とがそれぞれ対向している。送風口51a1、51a2、及び51a3は、送風機構501Aに設けられ、送風口51a4、51a5、及び51a6は、送風機構501Bに設けられている。送風口52a1、52a2、52a3、52a4、52a5、及び52a6は、方向D2に沿って配置され、送風口52a1、52a2、及び52a3と、送風口52a4、52a5、及び52a6とがそれぞれ対向している。送風口52a1、52a2、及び52a3は、送風機構502Aに設けられ、送風口52a4、52a5、及び52a6は、送風機構502Bに設けられている。送風口51a1、51a2、及び51a3から送られる空気は、方向D2に送風され、送風口51a4、51a5、及び51a6から送られる空気は、方向D2と反対方向に送風される。送風口52a1、52a2、及び52a3から送られる空気は、方向D1に送風され、送風口52a4、52a5、及び52a6から送られる空気は、方向D1と反対方向に送風される。
【0044】
図13に示す構成例においても、各送風口51a及び52aから送られる空気の流量、流速、温度等を適宜に変更することができる。
【0045】
図14は、送風機構50を概略的に示す図である。
【0046】
送風機構50は、表示部DSPの近傍に設けられている。送風機構50は、送風口51、ファン53、及びダクト54を備えている。図示した例では、表示部DSPは、液晶表示装置であり、液晶表示パネルPNLと光源装置(バックライト)LSとを備えている。本実施形態において、ファン53は、光源装置LSの冷却に用いられる。すなわち、ファン53は、光源装置LSに向けて送風する。ファン53から送られた風は、光源装置LSを冷却しながらダクト54を通って送風口51から噴出される。図示した例では、ダクト54と送風口51とは一体的に形成されているが、個別に形成された後に組み合わされてもよい。
【0047】
図15は、送風機構50を備えた表示装置1を概略的に斜視図である。図15では、主要部のみ示している。図示した例では、表示装置1は、送風機構501及び502を備えている。送風機構501と送風機構502とは、流量、流速、温度などが異なる風をそれぞれ送風することができる。なお、表示装置1が備える送風機構は1つでもよく、3つ以上でもよい。送風機構501と502とは、それぞれファン53、ダクト54、及び送風口51を有しているが、複数のファン53、ダクト54、及び送風口51を有していてもよい。各送風機構の送風口は、例えば図9図11図12などに示した送風口51及び52に対応させることができる。このため、表示部DSPを冷却するための送風機構50は、エアープレートAPを形成するための送風機構を兼ねることができ、別途の送風機構を設ける場合と比較して、装置を小型化できるとともに、コストを削減することができる。
【0048】
図16は、空中表示領域ADAに表示される空中像I1の一例を示している。
【0049】
図示した例では、空中像I1として、ボタンA、ボタンB、ボタンCが表示されている。今、被検出物として観察者OBの指がボタンAに接近したとする。センサ30は、被検出物の位置や動作を検出する。制御部60は、センサ30の検出結果に基づいて、被検出物が、空中表示領域ADAにおいてボタンAが表示された領域に位置しているか否か、さらには、被検出物がボタンAを押下する動作をしたか否かなどを判定する。そして制御部60は、被検出物がボタンAをふれる動作、あるいは、ボタンAを押下する動作を行ったと判定したのに基づいて、表示部DSPを制御して空中像I1の表示画像を切り替える。例えば、空中像I1は、ボタンAが観察者OBから見て空中表示領域ADAの奥側へ押し込まれた表示画像に切り替えられる。また、制御部60は、空中像I1の切り替えと同期してスピーカ40を制御し、ボタンA押下の効果音を出力させる。このとき、ボタンAが表示された領域を含む空中像I1の領域には、上記の通り、空気の流れが形成されている。このため、観察者は、ボタンAが表示された領域に指を置くと、指で空気の流れを触覚的に知覚し、また、表示画像の切り替えによって視覚的に知覚し、さらには、音の出力によって聴覚的に知覚することができる。これにより、観察者に対して「ボタンAを触った」という感覚を増強させることができる。
【0050】
図17は、図14に示した表示パネルPNLの一構成例を示す図である。ここでは、表示パネルPNLの一例として、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示パネルについて説明する。すなわち、表示パネルPNLは、第1基板SUB1と、第1基板SUB1に対向した第2基板SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持された液晶層LQと、を備えている。第1基板SUB1と第2基板SUB2とは、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わせられている。表示パネルPNLは、画像を表示する表示エリアDAを備えている。表示エリアDAは、マトリクス状に配置された複数のサブピクセルPXを有している。
【0051】
表示エリアDAは、サブピクセルPXとして、例えば赤色を表示する赤画素PXR、緑色を表示する緑画素PXG、及び、青色を表示する青画素PXBを有している。なお、表示エリアDAは、さらに、赤、緑、青とは異なる色のサブピクセル(例えば白色を表示する白画素)を有していても良い。カラー表示を実現するための画素は、これらの複数の異なる色のサブピクセルPXによって構成されている。すなわち、ここでの画素とは、カラー画像を構成する最小単位である。図示した例では、画素は、赤画素PXR、緑画素PXG、及び、青画素PXBによって構成されている。
【0052】
赤画素PXRは、赤色カラーフィルタを備え、光源装置からの白色光のうち主として赤色光を透過可能に構成されている。緑画素PXGは、緑色カラーフィルタを備え、光源装置からの白色光のうち主として緑色光を透過可能に構成されている。青画素PXBは、青色カラーフィルタを備え、光源装置からの白色光のうち主として青色光を透過可能に構成されている。なお、詳述しないが、カラーフィルタは、第1基板SUB1に形成されていても良いし、第2基板SUB2に形成されていても良い。
【0053】
第1基板SUB1は、第1方向D11に沿って延出した複数のゲート配線G、及び、第2方向D22に沿って延出しゲート配線Gと交差する複数のソース配線Sを備えている。各ゲート配線Gは、表示エリアDAの外側に引き出され、ゲートドライバGDに接続されている。各ソース配線Sは、表示エリアDAの外側に引き出され、ソースドライバSDに接続されている。これらのゲートドライバGD及びソースドライバSDは、コントローラCNTに接続されている。コントローラCNTは、映像信号に基づいて制御信号を生成して、ゲートドライバGD及びソースドライバSDを制御する。
【0054】
各サブピクセルPXは、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CEなどを備えている。スイッチング素子SWは、ゲート配線G及びソース配線Sに電気的に接続されている。このようなスイッチング素子SWは、例えば薄膜トランジスタによって構成されている。画素電極PEは、スイッチング素子SWに電気的に接続されている。共通電極CEは、複数の画素電極PEとそれぞれ対向している。
【0055】
なお、表示パネルPNLの詳細な構成については説明を省略するが、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モード、あるいは、基板主面の法線に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モードでは、画素電極PEが第1基板SUB1に備えられる一方で、共通電極CEが第2基板SUB2に備えられる。また、基板主面に沿った横電界を利用する表示モードでは、画素電極PE及び共通電極CEの双方が第1基板SUB1に備えられている。さらには、表示パネルPNLは、上記の縦電界、横電界、及び、傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応した構成を有していても良い。なお、基板主面とは、第1方向D11及び第2方向D22によって規定される平面に相当する。
【0056】
図18は、図17に示した表示パネルPNLの一構成例を示す断面図である。ここでは、横電界を利用する表示モードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードを適用した表示パネルPNLの断面構造について簡単に説明する。
【0057】
第1基板SUB1は、第1絶縁基板100、第1絶縁膜110、共通電極CE、第2絶縁膜120、画素電極PE1乃至PE3、第1配向膜AL1などを備えている。共通電極CEは、赤画素PXR、緑画素PXG、及び、青画素PXBに亘って延在している。赤画素PXRの画素電極PE1、緑画素PXGの画素電極PE2、青画素PXBの画素電極PE3のそれぞれは、共通電極CEと対向し、それぞれスリットSLAを有している。図示した例では、共通電極CEは第1絶縁膜110と第2絶縁膜120との間に位置し、画素電極PE1乃至PE3は第2絶縁膜120と第1配向膜AL1との間に位置している。なお、画素電極PE1乃至PE3が第1絶縁膜110と第2絶縁膜120との間に位置し、共通電極CEが第2絶縁膜120と第1配向膜AL1との間に位置していても良い。この場合、スリットSLAは、共通電極CEに形成される。
【0058】
第2基板SUB2は、第2絶縁基板200、遮光層BM、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。カラーフィルタCFR、CFG、CFBは、それぞれ液晶層LQを挟んで画素電極PE1乃至PE3と対向している。カラーフィルタCFRは赤色のカラーフィルタであり、カラーフィルタCFGは緑色のカラーフィルタであり、カラーフィルタCFBは青色のカラーフィルタである。なお、図示した例では、カラーフィルタCFR、CFG、CFBは、第2基板SUB2に形成されたが、第1基板SUB1に形成されても良い。
【0059】
液晶層LQは、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に封入されている。
【0060】
光源装置LSは、第1基板SUB1と対向している。光源装置LSとしては、種々の形態が適用可能であるが、詳細な構造については説明を省略する。
【0061】
第1偏光板PL1を含む第1光学素子OD1は、第1絶縁基板100の外面に配置されている。第2偏光板PL2を含む第2光学素子OD2は、第2絶縁基板200の外面に配置されている。例えば、第1偏光板PL1の第1吸収軸及び第2偏光板PL2の第2吸収軸は、直交している。
【0062】
赤画素PXR、緑画素PXG、及び、青画素PXBによって構成された画素は、ピッチP1で配列されている。
【0063】
図19は、図1に示した再帰反射素子20の一構成例を示す平面図である。ここでは、互いに直交する第3方向D33及び第4方向D44によって規定される平面での平面図を図示している。
【0064】
再帰反射素子20は、複数の再帰反射体23によって構成されている。図示した平面図においては、再帰反射体23は、正三角形状の外形を有する。また、再帰反射体23は、その中心Oが紙面の奥に向かって窪み、図1に示した再帰反射面20Aの凹部CCを形成している。また、隣接する再帰反射体23の境界は、図19に点線で示し、再帰反射面20Aの凸部CVに相当する。このような再帰反射体23は、第3方向D33に配列されている。また、再帰反射体23は、第4方向D44にピッチP2で配列されている。但し、第3方向D33及び第4方向D44にそれぞれ隣り合う再帰反射体23は、互いに180度反転した形状を有している。
【0065】
図中の再帰反射体231は、互いに直交する3つの反射面A1,B1,C1を備えている。再帰反射体231は、反射面A1,B1,C1によって囲まれた凹部CC1を備えている。再帰反射体231及び再帰反射体232は、第4方向D44に並んでいる。再帰反射体232は、互いに直交する3つの反射面A2,B2,C2を備えている。再帰反射体232は、反射面A2,B2,C2によって囲まれた凹部CC2を備えている。再帰反射体231の反射面A1と再帰反射体232の反射面A2との交差部は、再帰反射面の凸部CVAを形成している。凸部CVAは、第3方向D33と平行な方向に延出している。再帰反射体231及び再帰反射体232は、凸部CVAに対して線対称の位置関係にある。同様に、隣接する再帰反射体23の境界部分は、凸部に相当する。つまり、再帰反射体23の各々の外形(三角形)は、凸部によって規定される。再帰反射体231の外形は、凸部CVA、CVB、CVCによって規定される。凸部CVB及びCVCは、いずれも第3方向D33及び第4方向D44とそれぞれ交差する方向に延出している。例えば、凸部CVBの延出方向は、第3方向D33とのなす角度θB3が60度であり、第4方向D44とのなす角度θB4が30度である。凸部CVCの延出方向は、第3方向D33とのなす角度θC3が60度であり、第4方向D44とのなす角度θC4が30度である。
【0066】
空中像I1の解像度は、再帰反射体23のピッチP2に依存する。解像度の劣化を抑制するためには、ピッチP2は、図3に示した表示パネルPNLにおける画素のピッチP1よりも小さいことが望ましい。
【0067】
図20は、図19に示した再帰反射体23の一構成例を示す斜視図である。ここでは、互いに直交するxyz座標系を適用して、再帰反射体23の形状について説明する。
【0068】
すなわち、再帰反射体23は、xyz座標系において、3つの反射面23A、23B、23Cを有している。これらの反射面23A乃至23Cは、いずれも同一形状であり、直角二等辺三角形である。また、これらの反射面23A乃至23Cは、互いに直交している。このような形状の反射面23A乃至23Cを有する再帰反射体23は、コーナーキューブ、あるいは、コーナーリフレクタなどと称される。
【0069】
x軸上の点A(α,0,0)、y軸上の点B(0,α,0)、z軸上の点C(0,0,α)としたとき、反射面23Aは、x−y平面に形成され、原点O、点A、及び、点Bによって規定される。反射面23Bは、y−z平面に形成され、原点O、点B、及び、点Cによって規定される。反射面23Cは、x−z平面に形成され、原点O、点A、及び、点Cによって規定される。点A及び点Bを結ぶ線分AB、点B及び点Cを結ぶ線分BC、及び、点A及び点Cを結ぶ線分ACは、上記の凸部に相当する。
【0070】
再帰反射体23は、3つの点A、点B、及び、点Cによって規定される面を有していない。つまり、3つの反射面23A乃至23Cによって囲まれた内側は、上記の凹部に相当し、空気層である。再帰反射体23では、入射光が3つの反射面23A乃至23Cでそれぞれ反射されることによって入射光とほぼ同一の光路に反射する再帰反射を実現している。但し、3つの点A、点B、及び、点Cの近傍は、再帰反射しない(3つの反射面で反射されない)非再帰反射部となりうる。
【0071】
なお、再帰反射体23の形状は、図示した例に限られるものではなく、再帰反射体のうち、非再帰反射部をカットした形状であっても良い。
【0072】
図21は、本実施形態に適用可能な再帰反射素子20の構成例を示す断面図である。
【0073】
再帰反射素子20は、ベース21、及び、金属薄膜22を備えている。ベース21は、例えば樹脂材料によって形成されている。金属薄膜22は、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金などの光反射性を呈する材料によって形成されている。なお、金属薄膜22は、その腐食を防止するための表面処理が施されても良いし、シリコン窒化物(SiN)などの無機系材料によってコーティングされても良い。
【0074】
図21(a)に示す構成例は、ベース21の表面21A側に再帰反射面20Aを有している。金属薄膜22は、ベース21の表面21Aを覆い、再帰反射面20Aを形成している。ベース21の裏面21Bは、平坦面である。再帰反射素子20に入射する入射光は、図中に矢印で示したように、ベース21を透過することなく再帰反射面20Aにて反射される。
【0075】
図21(b)に示す構成例は、ベース21の裏面21B側に再帰反射面20Aを有している。金属薄膜22は、ベース21の裏面21Bを覆い、再帰反射面20Aを形成している。ベース21の表面21Aは、平坦面である。再帰反射素子20に入射する入射光は、図中に矢印で示したように、ベース21を透過した後に再帰反射面20Aにて反射される。
【0076】
図21(c)に示す構成例は、ベース21とカバー部材24との間の界面が再帰反射面20Aを有している。ベース21及びカバー部材24は、屈折率の異なる材料によって形成され、少なくともカバー部材24は、光透過性を有している。再帰反射面20Aは、ベース21とカバー部材24との間に位置する金属薄膜22により形成されている。再帰反射素子20に入射する入射光は、図中に矢印で示したように、カバー部材24を透過した後に再帰反射面20Aにて反射される。
【0077】
なお、ベース21が光反射性を呈する材料によって形成されている場合には、金属薄膜22を省略し、ベース21の表面21A又は裏面21Bが再帰反射面20Aを形成していても良い。再帰反射面20Aにおける透過率はほぼゼロであり、再帰反射面20Aに入射した入射光のほとんどは、再帰反射素子20の裏面20Bに到達することはない。つまり、再帰反射素子20に入射した入射光のほとんどは、ベース21を透過することなく、再帰反射面20Aで再帰反射される。
【0078】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【0079】
1…表示装置、DSP…表示部、PNL…表示パネル、LS…光源装置、10…光学素子、10A…上面、10B…下面、20…再帰反射素子、20A…再帰反射面、CC…第1部分(凹部)、CV…第2部分(凸部)、CN…接続部、21…ベース、22…金属薄膜、23…再帰反射体、24…カバー部材、30…センサ、40…スピーカ、50…送風機構、51,52…送風口、53…ファン、54…ダクト、60…制御部、70…筐体、80…吸気機構、81…吸気口。
図1
図2
図3
図4
図5
図6A
図6B
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21