JP2016126072A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は表示装置に関する。 The present invention relates to a display device.
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。 A stereoscopic display device such as a liquid crystal display emits light of different images to both eyes of an observer to realize stereoscopic display using binocular parallax. Here, light having directivity toward both eyes of the observer is irradiated from each pixel of the stereoscopic display device.
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。
In the following cited document 1, a light guide plate for diffusing light emitted from a light source to form a substantially uniform issue surface, a parallax barrier for entering different images into the left and right eyes of an observer, or a liquid crystal lens Is provided. Further, in
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。 In a display device such as the above-described stereoscopic display device, an irradiating component that irradiates light to the display panel is disposed in a region immediately below the back surface of the opaque display panel. In this case, even if the display panel is formed so as to transmit light, light from behind the stereoscopic display device is blocked by the opaque irradiation component. For this reason, the observer cannot see the back side of the stereoscopic display device from a position facing the surface of the display panel.
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。 An object of the present invention is to provide a display device capable of seeing the back side through a display panel.
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。 The display device according to the present invention includes a display panel, a collimate light that is arranged so as to avoid a region facing the back surface of the display panel, and optically adjusts and emits light so that directions of light beams are parallel, and the display panel And an optical path conversion component that converts an optical path of the incident light, and the light is obliquely incident on the optical path conversion component, the optical path is converted, and the display Proceed toward the back of the panel. According to this, it is possible to change the optical path and irradiate light, and to see the back side through the display panel.
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。 Below, the form (henceforth an embodiment) for carrying out the present invention is explained. It should be noted that the disclosure of this specification is merely an example of the present invention, and appropriate modifications that maintain the gist of the present invention and that can be easily conceived by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. Moreover, the width | variety of each part shown in a figure, thickness, a shape, etc. are represented typically and do not limit the interpretation of this invention.
[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。
[1. Configuration of display device]
FIG. 1 is a perspective view showing the inside of a display device 1 according to an embodiment of the present invention. The display device 1 includes a
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。
Here, the
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。
Further, a portion corresponding to the back surface of the case of the display device 1 is cut out or transparent, and
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。
FIG. 2 is a front view showing an example of the internal layout of the display device 1. As shown in FIG. 2, the observer can simultaneously view the
[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。
[2. Display panel]
FIG. 3 is a front view illustrating an example of a pixel layout in the
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。
Here, each
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。
The
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。
In the present embodiment, each dot D includes a liquid crystal material. That is, the
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。
When the display device 1 uses a display device that controls the amount of transmitted light by controlling the polarization state using liquid crystal, the light incident on the liquid crystal layer in the dot D is polarized in advance. Cost. For this reason, in this embodiment, a polarizing plate that polarizes light is disposed between the collimate light 4 and the
[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。
[3. Optical path conversion component]
The optical
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。
FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of the
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。
Here, the optical path of the light 10 incident on the
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。
In addition to including the conversion unit 33 that converts the optical path of light in this way, the optical
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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the inside of the optical
[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。
[4. Collimated light]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the interior of the collimate light 4. The collimate light 4 includes a
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。
The
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。
The
[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。
[5. Summary of Embodiment]
As described above, in the display device 1 according to the present embodiment, the collimate light 4 is disposed avoiding the region directly below the back surface of the
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。
The
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。
In addition, for example, the optical
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。
In addition, for example, the
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。
In this case, the display device 1 receives and accepts selection of whether to emit light of different images or light of the same image in each of the plurality of divided
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。
In addition, for example, the
[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。
[6. Modified example]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various changes may be made. Hereinafter, an example (modification) of another embodiment for carrying out the present invention will be described.
(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。
(1) In the embodiment, the case where each dot D included in the
(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。
(2) In the embodiment, the case where the conversion unit 33 that converts the optical path of light in the optical
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。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the inside of the optical
(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。
(3) In the embodiment, the case where each dot D included in the
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。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the interior of the
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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus, 2 Display panel, 3 Optical path conversion component, 4 Collimated light, 10 Light from collimated light, 11 Light from the outside, 21 pixels, 22 division | segmentation pixels, D dot, 31 1st area | region, 32 2nd area | region, 33 conversion unit, 34 transmission unit, 41 light source, 42 collimator, 42S collimator side surface, 42B collimator light exit surface, 50 formed image, 51 background image, 300 optical path conversion component, 330 conversion unit, 340 transmission unit, 400 collimated light , 410 light source, 420 collimator, 430 polarization splitter, 440 prism, 450 half-wave plate.
Claims (8)
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。 A display panel;
Collimated light that is arranged avoiding the area facing the back surface of the display panel and optically adjusts and emits light so that the direction of the light flux is parallel, and
An optical path conversion component that is disposed in a region directly under the back surface of the display panel and converts the optical path of the incident light;
Have
The light is incident obliquely on the optical path conversion component, the optical path is converted, and travels toward the back surface of the display panel.
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。 The display device according to claim 1,
The display panel includes a plurality of pixels, and each of the pixels includes a plurality of divided pixels.
The optical path conversion component has a plurality of first regions corresponding to the plurality of pixels, respectively, and the first region corresponds to the plurality of divided pixels constituting the pixel corresponding to the first region. Configured by a plurality of second regions,
The optical path of the light incident on the first region is converted so that the emission direction is different for each of the second regions in each of the first regions,
The light emitted from the second region is incident on the divided pixels corresponding to the second region.
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。 The display device according to claim 2,
Each of the divided pixels is composed of a plurality of color dots for color display.
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。 The display device according to claim 1,
The optical path conversion component includes a transmission unit that allows transmission of light while maintaining an optical path when incident, and a conversion unit that converts the optical path of light.
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。 The display device according to claim 1,
The collimator light includes a light source, and a collimator that optically adjusts so that directions of light beams emitted from the light source are parallel to each other.
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。 The display device according to claim 1,
A first polarizing plate is disposed between the optical path conversion component and the collimate light,
A second polarizing plate is disposed on the surface of the display panel opposite to the surface on which the optical path conversion component is disposed;
The display device is a liquid crystal panel.
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。 The display device according to claim 1,
A polarizing plate is not disposed between the optical path conversion component and the collimate light,
A polarizing plate is disposed on the surface opposite to the surface on which the optical path conversion component of the display panel is disposed,
The display device, wherein the light from the collimate light is linearly polarized.
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。 A display panel;
Collimated light that is arranged avoiding the area facing the back surface of the display panel and optically adjusts and emits light so that the direction of the light flux is parallel, and
An optical path conversion component that is disposed in a region directly under the back surface of the display panel and converts the optical path of the incident light;
Have
The optical path conversion component converts the optical path of the incident light and travels toward the back surface of the display panel.
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