JP2023147063A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本開示は、表示性能を向上できる表示装置を提供する。【解決手段】本開示に係る表示装置は、第１の透明ディスプレイと、第１の円偏光フィルタと透過率制御部材とを有する。第１の円偏光フィルタは、第１の透明ディスプレイの前面側に配される。第１の円偏光フィルタは、非適正な偏光状態の光を減衰させる。透過率制御部材は、第１の透明ディスプレイの背面側に配される。透過率制御部材は、光の透過率を制御可能である。【選択図】図４

Description

本開示は、表示装置に関する。
透明ディスプレイを有する表示装置は、透明ディスプレイで画像を表示させたり、背面からの外光を透過させたりすることができる。表示装置では、表示性能を向上することが望まれる。
特開２０２１－１８４０８９号公報 特開２００４－２２６９４２号公報 国際公開第２０２０／１２１７７９号
本開示は、表示性能を向上できる表示装置を提供する。
本開示に係る表示装置は、第１の透明ディスプレイと第１の円偏光フィルタと透過率制御部材とを有する。第１の円偏光フィルタは、第１の透明ディスプレイの前面側に配される。第１の円偏光フィルタは、非適正な偏光状態の光を減衰させる。透過率制御部材は、第１の透明ディスプレイの背面側に配される。透過率制御部材は、光の透過率を制御可能である。
本開示に係る表示装置によれば、表示性能を向上できる。
実施形態に係る表示装置の概略構成を示す平面図。 実施形態における画素領域の構成の一例を示す平面図。 実施形態における画素領域の構成の他の例を示す平面図。 実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図。 実施形態に係る表示装置の光学特性を示す断面図。 実施形態の第１の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図。 実施形態の第１の変形例に係る表示装置の光学特性を示す断面図。 実施形態の第２の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図。 実施形態の第２の変形例に係る表示装置の光学特性を示す断面図。 実施形態の第３の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図。 実施形態の第４の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図。 実施形態の第５の変形例に係る表示装置の概略構成を示す平面図。 実施形態の第５の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図。
以下、図面を参照しながら、本開示に係る表示装置の実施形態について説明する。
（実施形態）
実施形態にかかる表示装置は、透明ディスプレイを有し、透明ディスプレイで画像を表示させたり背面からの外光を透過させたりすることができるが、表示性能を向上するための工夫が施される。例えば、表示装置１は、図１に示すように構成され得る。図１は、表示装置１の概略構成を示す平面図である。
表示装置１は、表示領域ＤＲ及び周辺領域（図示せず）を有する。表示領域ＤＲは、画像が表示される領域である。表示領域ＤＲは、例えば、表示面と所定の厚さとを有する平板状の領域である。平板状とは、扁平な直方体状とも言い換えられる。表示領域ＤＲは、平板状の領域には限られず、曲面を有していてもよい。周辺領域は、表示領域ＤＲの周辺に配され、表示領域ＤＲを制御するための回路等が配置される領域である。以下では、表示面に垂直な方向をＺ軸とし、表示面内に互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。
表示装置１は、透明ディスプレイ１０（図４参照）を有し、表示領域ＤＲに画像を表示させたり、表示領域ＤＲで背面（－Ｚ側の面）からの光を透過させウィンドウとして機能させたりすることができる。
表示領域ＤＲでは、図１に示すように、複数の画素領域ＰＲ（１，１）～ＰＲ（ｍ，ｎ）が配列される。複数の画素領域ＰＲ（１，１）～ＰＲ（ｍ，ｎ）のそれぞれは、互いに区別しない場合、単に画素領域ＰＲと表記される。表示領域ＤＲにおいて、複数の画素領域ＰＲは、２次元的に配列されてもよい。２次元的な配列は、マトリックス状の配列でもよい。図１では、複数の画素領域ＰＲ（１，１）～ＰＲ（ｍ，ｎ）がＸＹ方向にｍ行×ｎ列で配列される構成が例示される。ｍ，ｎは、それぞれ、２以上の任意の整数である。
表示装置１が透明ディスプレイ１０を有することに対応し、各画素領域ＰＲは、図２又は図３に示すように、概ね透明に構成される。図２は、画素領域ＰＲの構成の一例を示すＸＹ平面図である。図３は、画素領域ＰＲの構成の他の例を示すＸＹ平面図である。
画素領域ＰＲは、透明領域２、発光領域３及び配線領域４を有する。透明領域２、発光領域３及び配線領域４は、いずれも遮光されない。透明領域２及び発光領域３は、互いにＸＹ方向に隣接する位置に配される。配線領域４は、透明領域２及び発光領域３の間及び周囲に配される。配線領域４は、発光領域３を制御するための制御線等の配線が配置される。
透明領域２及び発光領域３は、ＸＹ面積が互いに均等でもよいし、ＸＹ面積が互いに異なっていてもよい。透明領域２は、光を透過する領域である。言い換えると、透明領域２は、表示領域ＤＲの透過率を確保するための領域である。発光領域３には、複数の発光画素が配される。図２では、発光領域３にＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が配される構成が例示される。図３では、発光領域３にＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｗ画素が配される構成が例示される。Ｒ画素は、発光スペクトルの中心波長がＲ（赤色）に対応した画素である。Ｇ画素は、発光スペクトルの中心波長がＧ（緑色）に対応した画素である。Ｂ画素は、発光スペクトルの中心波長がＢ（青色）に対応した画素である。Ｗ画素は、発光スペクトルの中心波長がＷ（白色、すなわち可視領域全体）に対応した画素である。以下では、画素領域の構成が図２の場合を中心に説明するが、画素領域の構成が図３の場合についても同様に適用できる。
表示装置１は、図４に示すように、表示性能を向上可能に構成される。図４は、表示装置１の構成を示す断面図である。図４では、表示領域ＤＲにおける１つの画素領域ＰＲについての構成を例示する。図４は、図２をＡ－Ａ線で切った場合の断面を示す。
表示装置１は、透明ディスプレイ１０、円偏光フィルタ２０、透過率制御部材３０及び反射抑制層４０を有する。透明ディスプレイ１０は、ＸＹ方向に平板状に延びる。透明ディスプレイ１０では、複数の画素領域ＰＲの２次元的な配列（図１参照）に対応して、複数の発光画素が２次元的に配列され、画像を表示可能である。
円偏光フィルタ２０は、透明ディスプレイ１０の前面側（＋Ｚ側）に配される。円偏光フィルタ２０は、非適正な偏光状態の光を減衰させる。反射抑制層４０は、円偏光フィルタ２０の前面側（＋Ｚ側）に配される。反射抑制層４０は、光の反射を抑制する。これにより、透明ディスプレイ１０に対して＋Ｚ側から侵入する外光に対して、反射抑制層４０及び円偏光フィルタ２０の２段階で観察者側（＋Ｚ側）への反射を抑制できる。この結果、外光の反射光による観察者像の映り込みを抑制でき、透明ディスプレイ１０の表示画像の視認性を向上できる。
透過率制御部材３０は、透明ディスプレイ１０の背面側（－Ｚ側）に配される。透過率制御部材３０は、光の透過率を制御可能である。透過率制御部材３０は、透光状態と遮光状態とを切り替え可能である。これにより、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、透過率制御部材３０及び円偏光フィルタ２０の２段階で表示装置１の観察者側（＋Ｚ側）へ透過・遮光を制御できる。これにより、外光を受け得る場所において透明ディスプレイ１０で画像を表示する際に透過率制御部材３０を遮光状態にすることなどにより、透明ディスプレイ１０の表示画像の明所コントラストを向上できる。
反射抑制層４０は、透明ディスプレイ１０の前面１０ａ側（＋Ｚ側）に配され、主としてＸＹ方向に板状に延び、Ｘ方向を長手方向とする略矩形状を有してもよい。反射抑制層４０は、円偏光フィルタ２０の前面２０ａを覆う。これにより、反射抑制層４０は、透明ディスプレイ１０の前面１０ａに入射する光の反射を抑制でき、透明ディスプレイ１０の画像表示時の視認性を確保できる。
反射抑制層４０は、低反射光学フィルムが円偏光フィルタ２０の前面２０ａに貼り合わされることによって形成される膜であってもよいし、低反射光学処理が円偏光フィルタ２０の前面２０ａに施されることによって形成される膜であってもよい。低反射光学フィルムは、例えば、ＡＧ（Ａｎｔｉ Ｇｌａｒｅ）フィルムでもよいし、ＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルムでもよいし、ＬＲ（Ｌｏｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルムでもよいし、モスアイフィルムでもよい。ＡＧフィルムは、微細凹凸構造を有する防眩層により反射光を拡散させて目立たなくすることができ、主として正反射光を抑制できる。ＡＲフィルムは、多層膜により反射光を打ち消し合わせて反射光を少なくさせることができ、正反射光及び拡散反射光を抑制できる。多層膜は、屈折率の異なる誘電体膜が互に接触するように複数回積層されて構成され得る。ＬＲフィルムは、より層数の少ない多層膜により反射光を打ち消し合わせて反射光を少なくさせることができ、正反射光及び拡散反射光を抑制できる。モスアイフィルムは、所定形状の格子が所定ピッチで周期的に設けられたモスアイ構造により反射光を減衰させて目立たなくすることができ、主として正反射光を抑制できる。低反射光学処理は、反射抑制層４０となるべき物質を所定の形態で円偏光フィルタ２０の前面２０ａにコーティングする処理である。低反射光学処理は、例えば、ＡＧ処理でもよいし、ＡＲ処理でもよいし、ＡＧＡＲ処理でもよい。ＡＧ処理は、ＡＧコーディングとも呼ばれ、ＡＲ処理は、ＡＲコーティングとも呼ばれ、ＡＧＡＲ処理は、ＡＧＡＲコーティングとも呼ばれる。
円偏光フィルタ２０は、偏光層２１及び偏光層２２を有する。偏光層２１は、透明ディスプレイ１０の前面側（＋Ｚ側）に配され、反射抑制層４０の－Ｚ側に配される。偏光層２１は、光を直線偏光に変換可能である。偏光層２１は、具体的には、ランダムな方向に振動する光を、一定方向に振動する直線偏光に変換可能である。偏光層２１は、例えば、直線偏光層を含む。偏光層２１は、偏光板を含んでもよいし、水平配向したゲストホスト液晶材料が封入されて構成されてもよい。水平方向（Ｘ方向）を０°とし、垂直方向（Ｙ方向）を９０°とすると、偏光層２１は、吸収軸が０°で透過軸が９０°であってもよい。偏光層２２は、Ｚ方向における偏光層２１と透明ディスプレイ１０との間に配される。偏光層２２は、直線偏光を円偏光に変換可能である。偏光層２２は、λ／４位相差板を含んでもよいし、遅相軸と４５°配置になるように配向された液晶材料が封入されて構成されてもよい。
例えば、図５に示すように、外光が＋Ｚ側から入射した場合、外光が反射抑制層４０を通過し、ランダムな方向に振動する光として偏光層２１に入射し得る。偏光層２１は、入射した光を傾き９０°の直線偏光に変換する。偏光層２１によって変換された傾き９０°の直線偏光は、偏光層２２に入射する。偏光層２２は、傾き９０°の直線偏光を右円偏光に変換する。右円偏光は、光の進行方向上流側から見た場合に偏光面が右回りに旋回する光である。このとき、画素領域ＰＲでは、透明領域２、発光領域３、配線領域４がそれぞれ遮光されていない（図２、図３参照）。そのため、図５に示す偏光層２２から出射する右円偏光は、透明基板１１（後述）を透過した後、発光画素１４（後述）や配線領域４の配線などで反射されることにより、左円偏光に変わる。左円偏光は、光の進行方向上流側から見た場合に偏光面が左回りに旋回する光である。左円偏光は、透明基板１１を透過した後、偏光層２２によって左円偏光から傾き０°の直線偏光に変換される。偏光層２２によって変換された傾き０°の直線偏光は、偏光層２１に入射する。偏光層２１の吸収軸が０°であるため、傾き０°の直線偏光は、偏光層２１でその大部分が吸収される。これにより、円偏光フィルタ２０は、＋Ｚ側から侵入した外光による内部反射光を非適正な偏光状態の光として減衰させることができる。
一方、表示すべき画像に応じた発光画素１４（後述）からの光は、透明基板１１（後述）を透過した後、偏光層２１で傾き９０°の直線偏光に変換される。偏光層２１で変換された傾き９０°の直線偏光は、偏光層２１に入射する。偏光層２１の透過軸が９０°であるため、傾き９０°の直線偏光は、偏光層２１を透過し反射抑制層４０をさらに透過して観察者の眼球に到達する。これにより、円偏光フィルタ２０は、発光画素１４からの光を適正な偏光状態の光として通過させることができ、観察者に透明ディスプレイ１０の画像を視認させることができる。
図４に示す透明ディスプレイ１０は、透明基板１１、透明基板１２、薄膜トランジスタ１３、発光画素１４、透過層１５、絶縁層１６、絶縁層１７及び絶縁膜１８を有する。
透明基板１１は、発光画素１４の＋Ｚ側に配され、ＸＹ方向に板状に延び、Ｘ方向を長手方向とする略矩形状を有する。透明基板１１は、透光性を有する。透明基板１１は、ＳｉＯ２を含む無機ガラスで形成されていてもよいし、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂を含む有機フィルムで形成されていてもよい。
透明基板１２は、発光画素１４の－Ｚ側に配され、ＸＹ方向に板状に延び、Ｘ方向を長手方向とする略矩形状を有する。透明基板１２は、透光性を有する。透明基板１２は、ＳｉＯ２を含む無機ガラスで形成されていてもよいし、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂を含む有機フィルムで形成されていてもよい。
薄膜トランジスタ１３は、Ｚ方向における発光画素１４と透明基板１２との間に配される。薄膜トランジスタ１３は、ゲート電極１３ｇ、ドレイン電極１３ｄ、ソース電極１３ｓを有する。ゲート電極１３ｇは、配線（図示せず）を介して制御回路（図示せず）に接続される。ソース電極１３ｓは、発光画素１４に接続される。薄膜トランジスタ１３は、ゲート電極１３ｇにアクティブレベルの信号が供給された際にオンして、発光画素１４へ電圧を印加する。薄膜トランジスタ１３は、ゲート電極１３ｇにノンアクティブレベルの信号が供給された際にオフして、発光画素１４への電圧印加を遮断する。
発光画素１４は、画素領域ＰＲにおける発光領域３（図２、図３参照）に配される。発光画素１４は、発光層１４ａ、透明電極１４ｂ、透明電極１４ｃ、透明電極１４ｄを有する。発光層１４ａは、Ｚ方向における透明電極１４ｂ及び透明電極１４ｃの間でＸＹ方向に延びる。発光層１４ａにおける＋Ｚ側の面は、透明電極１４ｂに接触する。発光層１４ａにおける－Ｚ側の面は、透明電極１４ｃに接触する。透明電極１４ｃは、透明電極１４ｄを介して薄膜トランジスタ１３に接続される。発光層１４ａは、例えば有機ＥＬ材料又は無機ＥＬ材料などの、電圧が印加された際に発光可能な材料で形成される。透明電極１４ｂ、透明電極１４ｃ、透明電極１４ｄは、例えばＩＴＯなどの透明導電性材料で形成される。
透過層１５は、画素領域ＰＲにおける透明領域２（図２、図３参照）に配される。透過層１５は、透光性を有する。透過層１５は、ＳｉＯ２を含む無機ガラスで形成されていてもよいし、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂を含む有機フィルムで形成されていてもよい。
絶縁層１６は、Ｚ方向における発光画素１４と透明基板１２との間に配され、発光画素１４と透明基板１２とを互いに絶縁させる。絶縁層１６は、Ｚ方向における透過層１５と透明基板１２との間に配され、透過層１５と透明基板１２とを互いに絶縁させる。絶縁層１７は、Ｚ方向における透明基板１１と発光画素１４との間に配され、透明基板１１と発光画素１４とを互いに絶縁させる。絶縁層１７は、Ｚ方向における透明基板１１と透過層１５との間に配され、透明基板１１と透過層１５とを互いに絶縁させる。絶縁膜１８は、ＸＹ方向における発光画素１４と透過層１５との間に配され、発光画素１４と透過層１５とを互いに絶縁させる。
透過率制御部材３０は、透過率制御層３１、透明電極３２及び透明電極３３を有する。透過率制御層３１は、Ｚ方向における透明電極３２及び透明電極３３の間でＸＹ方向に延びる。透過率制御層３１における＋Ｚ側の面は、透明電極３２に接触する。透過率制御層３１における－Ｚ側の面は、透明電極３３に接触する。透過率制御層３１は、電圧印加に応じて透過率を制御可能である。透過率制御層３１は、電圧印加の有無によって透過率が制御可能な構成を有してもよい。透過率制御層３１は、電圧印加の有無によって透光状態と遮光状態とを切り替え可能な構成を有してもよい。例えば、透過率制御層３１は、コレステリック液晶材料に２色性色素が加えられたゲストホスト液晶が封入されて構成されてもよい。透過率制御層３１は、ツイスト液晶材料に２色性色素が加えられたゲストホスト液晶が封入されて構成されてもよい。２色性色素は、吸収特性に異方性を有する色素である。透明電極３２及び透明電極３３は、それぞれ、ＩＴＯなどの透明導電性材料で形成され得る。
これにより、透過率制御層３１は、透明電極３２及び透明電極３３間に電圧が印加されることで、透光状態に切り替えられ、電圧印加を解除することで、遮光状態に切り替えられ得る。
また、透過率制御層３１は、電圧印加に応じた直線偏光層としての機能をさらに持たせることもできる。例えば、透過率制御層３１は、電圧印加時に水平配向となるように配向処理が施された、２色性色素が加えられたゲストホスト液晶が封入されて構成されてもよい。ただし、液晶はカイラル材を含まない。あるいは、透過率制御層３１は、上下基板間で９０°ツイスト配向させた液晶に２色性色素が加えられたゲストホスト液晶が封入されて構成されてもよい。透過率制御層３１が電圧印加に応じた直線偏光層としての機能をさらに持つことで、次のように、透過率制御層３１を通過する光の遮光性能を向上できる。
例えば、外光が－Ｚ側から入射した場合、透明電極３２及び透明電極３３間の電圧印加が解除されていれば、外光が透過率制御層３１で遮光される。透明電極３２及び透明電極３３間に電圧が印加されていれば、図５に示すように、外光が透過率制御層３１で傾き０°の直線偏光に変換され透過率制御層３１から出射される。傾き０°の直線偏光は、透明基板１２、透過層１５、透明基板１１、偏光層２２を透過し、偏光層２１へ入射する。偏光層２１の吸収軸が０°であるため、傾き０°の直線偏光は、偏光層２１でその大部分が吸収される。これにより、円偏光フィルタ２０は、－Ｚ側から侵入した外光による内部透過光を非適正な偏光状態の光として減衰させることができる。
なお、透過率制御層３１が直線偏光層としての機能を有しなくてもよい。この場合、透過率制御層３１が直線偏光層としての機能を果たす場合と比較すると遮光性能は下がるが、透過率制御層３１を通過した光の一部が偏光層２１で遮光され得る。
また、透明電極３２，３３は、それぞれ、図１に示すように、複数の画素領域ＰＲについて共通化されていてもよい。これにより、透過率制御層３１の透過率を複数の画素領域ＰＲについて一括して制御できる。透過率制御層３１を複数の画素領域ＰＲについて一括して透光状態・遮光状態間で切り替えることができる。
以上のように、実施形態では、表示装置１において、透明ディスプレイ１０の前面側に円偏光フィルタ２０を配し、透明ディスプレイ１０の背面側に透過率制御部材３０を配する。これにより、透明ディスプレイ１０に対して＋Ｚ側から侵入する外光に対して、反射抑制層４０及び円偏光フィルタ２０の２段階で観察者側（＋Ｚ側）への反射を抑制でき、外光の反射光による観察者像の映り込みを抑制できる。また、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、透過率制御部材３０及び円偏光フィルタ２０の２段階で観察者側（＋Ｚ側）への透過・遮光を制御でき、透明ディスプレイ１０の表示画像の明所コントラストを向上できる。したがって、表示装置１の表示性能を向上できる。
なお、円偏光フィルタ２０は、偏光層２１及び偏光層２２の間に１／２位相差板をさらに有してもよい。１／２位相差板は、直線偏光をその偏光面が９０°回転された直線偏光に変換可能である。これにより、円偏光フィルタ２０の透過帯域を広帯域化できる。
また、実施形態の第１の変形例として、図６に示すように、表示装置１ｉにおいて、－Ｚ側からの外光の遮光性能を向上させるための改良が施されてもよい。図６は、実施形態の第１の変形例に係る表示装置１ｉの構成を示す断面図である。
表示装置１ｉは、表示装置１（図４参照）に対して、偏光層５０ｉをさらに有する。偏光層５０ｉは、Ｚ方向における透明ディスプレイ１０と透過率制御部材３０との間に配される。偏光層５０ｉは、直線偏光を円偏光に変換可能である。偏光層５０ｉは、λ／４位相差板を含んでもよいし、遅相軸と４５°配置になるように配向された液晶材料が封入されて構成されてもよい。
例えば、外光が－Ｚ側から入射した場合、透明電極３２及び透明電極３３間の電圧印加が解除されていれば、外光が透過率制御層３１で遮光される。透明電極３２及び透明電極３３間に電圧が印加されていれば、図７に示すように、外光が透過率制御層３１で傾き０°の直線偏光に変換される。透過率制御層３１によって変換された傾き０°の直線偏光は、偏光層５０ｉに入射する。図７は、実施形態の第１の変形例に係る表示装置１ｉの光学特性を示す断面図である。傾き０°の直線偏光は、偏光層５０ｉで左円偏光に変換される。左円偏光は、透過層１５、透明基板１１を透過し、偏光層２２に入射する。左円偏光は、偏光層２２で傾き０°の直線偏光に変換される。偏光層２２で変換された傾き０°の直線偏光は、偏光層２１に入射する。偏光層２１の吸収軸が０°であるため、傾き０°の直線偏光は、偏光層２１でその大部分が吸収される。これにより、円偏光フィルタ２０は、－Ｚ側から侵入した外光による内部透過光を非適正な偏光状態の光として減衰させることができる。
なお、透過率制御層３１が直線偏光層としての機能を有しなくてもよい。この場合、透過率制御層３１が直線偏光層としての機能を果たす場合と比較すると遮光性能は下がるが、透過率制御層３１を通過した光の一部が偏光層５０ｉで左円偏光に変換され偏光層２１で遮光され得る。
このように、実施形態の第１の変形例では、表示装置１ｉにおいて、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、透過率制御部材３０、偏光層５０ｉ及び円偏光フィルタ２０の多段階で観察者側（＋Ｚ側）への透過・遮光を制御でき、透明ディスプレイ１０の表示画像の明所コントラストをさらに向上できる。
また、実施形態の第２の変形例として、図８に示すように、表示装置１ｊにおいて、－Ｚ側からの外光の遮光性能を向上させるための改良が施されてもよい。図８は、実施形態の第２の変形例に係る表示装置１ｊの構成を示す断面図である。
表示装置１ｊは、透過率制御部材３０（図４参照）に代えて、透過率制御部材３０ｊを有する。透過率制御部材３０ｊは、偏光層３４及び偏光層３５を有する。偏光層３４は、透明ディスプレイ１０の背面側（－Ｚ側）に配される。偏光層３４は、光を直線偏光に変換可能である。偏光層３４は、偏光板を含んでもよい。偏光層３４は、吸収軸が０°で透過軸が９０°であってもよい。
偏光層３５は、Ｚ方向における透明ディスプレイ１０と偏光層３４との間に配される。偏光層３５は、直線偏光を円偏光に変換可能である。偏光層３５は、透過率制御層３５１、透明電極３５２及び透明電極３５３を有する。透過率制御層３５１は、Ｚ方向における透明電極３５２及び透明電極３５３の間でＸＹ方向に延びる。透過率制御層３５１における＋Ｚ側の面は、透明電極３５２に接触する。透過率制御層３５１における－Ｚ側の面は、透明電極３５３に接触する。透過率制御層３５１は、電圧印加の有無で透過率が制御可能な構成を有する。透過率制御層３５１は、電圧印加の有無で透光状態と遮光状態とを切り替え可能であり且つ直線偏光を円偏光に変換可能な構成を有してもよい。
例えば、透過率制御層３５１は、電圧非印加時に遅相軸と４５°配置になるように水平配向された液晶材料が封入されて構成されてもよい。透明電極３５２及び透明電極３５３は、それぞれ、ＩＴＯなどの透明導電性材料で形成され得る。
これにより、透過率制御部材３０ｊは、透明電極３５２及び透明電極３５３間に電圧が印加されることで、透光状態に切り替えられ、電圧印加を解除することで、遮光状態に切り替えられ得る。
あるいは、透過率制御層３５１は、電圧印加時に遅相軸と４５°配置になるように垂直配向された液晶材料が封入されて構成されてもよい。透明電極３５２及び透明電極３５３は、それぞれ、ＩＴＯなどの透明導電性材料で形成され得る。
これにより、透過率制御部材３０ｊは、透明電極３５２及び透明電極３５３間に電圧が印加されることで、遮光状態に切り替えられ、電圧印加を解除することで、透光状態に切り替えられ得る。
例えば、外光が－Ｚ側から入射した場合、透過率制御部材３０ｊが透光状態に切り替えられていれば、図９に示すように、外光が偏光層３４で傾き０°の直線偏光に変換される。偏光層３４で変換された傾き０°の直線偏光は、偏光層３４から偏光層３５に入射する。図９は、実施形態の第２の変形例に係る表示装置１ｊの光学特性を示す断面図である。傾き０°の直線偏光は、偏光層３５で左円偏光に変換される。左円偏光は、透過層１５、透明基板１１を透過し、偏光層２２に入射する。左円偏光は、偏光層２２で傾き０°の直線偏光に変換される。偏光層２２で変換された傾き０°の直線偏光は、偏光層２１に入射する。偏光層２１の吸収軸が０°であるため、傾き０°の直線偏光は、偏光層２１でその大部分が吸収される。これにより、円偏光フィルタ２０は、－Ｚ側から侵入した外光による内部透過光を非適正な偏光状態の光として減衰させることができる。
なお、透過率制御層３５１が円偏光層としての機能を有しなくてもよい。例えば、透過率制御層３５１は、コレステリック液晶材料に２色性色素が加えられたゲストホスト液晶が封入されて構成されてもよいし、ツイスト液晶材料に２色性色素が加えられたゲストホスト液晶が封入されて構成されてもよい。この場合、透過率制御層３５１が円偏光層としての機能を果たす場合と比較すると遮光性能は下がるが、透過率制御層３５１を通過した光の一部が偏光層２１で遮光され得る。
このように、実施形態の第２の変形例では、表示装置１ｊにおいて、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、偏光層３４、偏光層３５及び円偏光フィルタ２０の３段階で観察者側（＋Ｚ側）への透過・遮光を制御でき、透明ディスプレイ１０の表示画像の明所コントラストをさらに向上できる。
また、実施形態の第３の変形例として、図１０に示すように、表示装置１ｋは、両面が独立して画像表示可能に構成されてもよい。図１０は、実施形態の第３の変形例に係る表示装置１ｋの構成を示す断面図である。
表示装置１ｋは、表示装置１（図４参照）に対して、透明ディスプレイ１０ｋ、円偏光フィルタ２０ｋ及び反射抑制層４０ｋをさらに有する。透明ディスプレイ１０ｋ、円偏光フィルタ２０ｋ及び反射抑制層４０ｋは、透過率制御部材３０を中心として、透明ディスプレイ１０、円偏光フィルタ２０及び反射抑制層４０と面対称な位置及び向きで配置される。
透明ディスプレイ１０ｋは、透明基板１１ｋ、透明基板１２ｋ、薄膜トランジスタ１３ｋ、発光画素１４ｋ、透過層１５ｋ、絶縁層１６ｋ、絶縁層１７ｋ及び絶縁膜１８ｋを有する。透明基板１１ｋ、透明基板１２ｋ、薄膜トランジスタ１３ｋ、発光画素１４ｋ、透過層１５ｋ、絶縁層１６ｋ、絶縁層１７ｋ及び絶縁膜１８ｋは、それぞれ、透過率制御部材３０を中心とする面対称な位置及び向きで配置されること以外、実施形態における透明基板１１、透明基板１２、薄膜トランジスタ１３、発光画素１４、透過層１５、絶縁層１６、絶縁層１７及び絶縁膜１８と同様である。
円偏光フィルタ２０ｋは、偏光層２１ｋ及び偏光層２２ｋを有する。偏光層２１ｋ及び偏光層２２ｋは、それぞれ、透過率制御部材３０を中心とする面対称な位置及び向きで配置されること以外、実施形態における偏光層２１及び偏光層２２と同様である。
これにより、透明ディスプレイ１０に対して＋Ｚ側から侵入する外光に対して、反射抑制層４０及び円偏光フィルタ２０の２段階で観察者側（＋Ｚ側）への反射を抑制できる。それとともに、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、反射抑制層４０ｋ及び円偏光フィルタ２０ｋの２段階で観察者側（＋Ｚ側）への反射を抑制できる。この結果、表示装置１の＋Ｚ側の面と－Ｚ側の面との両方において、外光の反射光による観察者像の映り込みを抑制でき、透明ディスプレイ１０の表示画像の視認性を向上できる。
また、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、円偏光フィルタ２０ｋ、透過率制御部材３０及び円偏光フィルタ２０の多段階で表示装置１ｋの観察者側（＋Ｚ側）へ透過・遮光を制御できる。透明ディスプレイ１０に対して＋Ｚ側から侵入する外光に対して、円偏光フィルタ２０、透過率制御部材３０及び円偏光フィルタ２０ｋの多段階で表示装置１の他の観察者側（－Ｚ側）へ透過・遮光を制御できる。これにより、表示装置１ｋの＋Ｚ側の面と－Ｚ側の面との両方において、外光を受け得る場所において透明ディスプレイ１０で画像を表示する際に透過率制御部材３０を遮光状態にすることなどにより、表示画像の明所コントラストを向上できる。
このように、実施形態の第３の変形例では、表示装置１ｋの＋Ｚ側の面と－Ｚ側の面との両方において、表示性能を向上できる。
また、実施形態の第４の変形例として、図１１に示すように、表示装置１ｎにおいて、両面が独立して画像表示可能に構成されるとともに、－Ｚ側からの外光の遮光性能を向上させるための改良が施されてもよい。図１１は、実施形態の第４の変形例に係る表示装置１ｎの構成を示す断面図である。
表示装置１ｎは、表示装置１ｋ（図１０参照）に対して、偏光層５０ｉ，５０ｎをさらに有する。偏光層５０ｉは、Ｚ方向における透明ディスプレイ１０と透過率制御部材３０との間に配される。偏光層５０ｎは、Ｚ方向における透明ディスプレイ１０ｋと透過率制御部材３０との間に配される。
偏光層５０ｉ，５０ｎは、それぞれ、直線偏光を円偏光に変換可能である。偏光層５０ｉ，５０ｎは、それぞれ、λ／４位相差板を含んでもよいし、遅相軸と４５°配置になるように配向された液晶材料が封入されて構成されてもよい。
これにより、透明ディスプレイ１０に対して－Ｚ側から侵入する外光に対して、円偏光フィルタ２０ｋ、偏光層５０ｎ、透過率制御部材３０、偏光層５０ｉ及び円偏光フィルタ２０の多段階で表示装置１ｎの観察者側（＋Ｚ側）へ透過・遮光を制御できる。透明ディスプレイ１０に対して＋Ｚ側から侵入する外光に対して、円偏光フィルタ２０、偏光層５０ｉ、透過率制御部材３０、偏光層５０ｎ及び円偏光フィルタ２０ｋの多段階で表示装置１ｎの他の観察者側（－Ｚ側）へ透過・遮光を制御できる。これにより、表示装置１ｎの＋Ｚ側の面と－Ｚ側の面との両方において、外光を受け得る場所において透明ディスプレイ１０で画像を表示する際に透過率制御部材３０を遮光状態にすることなどにより、表示画像の明所コントラストをさらに向上できる。
また、実施形態の第５の変形例として、図１２及び図１３に示すように、表示装置１ｐにおいて、透過率制御部材３０は、透過率を独立して制御可能な複数の領域を含むように構成されてもよい。図１２は、実施形態の第５の変形例に係る表示装置１ｐの概略構成を示す平面図である。図１３は、実施形態の第５の変形例に係る表示装置１ｐの構成を示す断面図である。図１３は、図１２をＢ－Ｂ線で切った場合の断面を示す。
透過率制御部材３０ｐは、透明電極３２及び透明電極３３（図１、図４参照）に代えて複数の透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３及び複数の透明電極３３ｐ－１～３３ｐ－３を有する。複数の透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３は、透過率制御層３１の前面（＋Ｚ側の面）に沿ってそれぞれＸ方向に延びるとともに互いにＹ方向に配列されている。各透明電極３２ｐは、透過率制御層３１の前面に接触しており、透過率制御層３１の前面を覆ってもよい。複数の透明電極３３ｐ－１～３３ｐ－３は、透過率制御層３１の背面（－Ｚ側の面）に沿ってそれぞれＹ方向に延びるとともに互いにＸ方向に配列されている。各透明電極３３ｐは、透過率制御層３１の背面に接触しており、透過率制御層３１の背面を覆ってもよい。
複数の透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３は、クリアランスＣＬ１を介してＹ方向に配列されおり、互いに電気的に絶縁されている。クリアランスＣＬ１は、例えば複数の透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３のうち隣接する２つの間に位置する間隙である。これにより、各透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３は、互いに独立して電圧印加され得る。
複数の透明電極３３ｐ－１～３３ｐ－３は、クリアランスＣＬ２を介してＸ方向に配列されおり、互いに電気的に絶縁されている。クリアランスＣＬ２は、例えば複数の透明電極３３ｐ－１～３３ｐ－３のうち隣接する２つの間に位置する間隙である。これにより、各透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３は、互いに独立して電圧印加され得る。
これにより、表示領域ＤＲには、複数の透明電極３２ｐ－１～３２ｐ－３と複数の透明電極３３ｐ－１～３３ｐ－３とが交差する位置に複数のエリアＡＲ（１，１）～ＡＲ（３，３）が形成される。図１２では、一例として、３行×３列のエリアＡＲが形成される構成が例示される。複数のエリアＡＲは、複数の画素領域ＰＲに対応する。各エリアは、１以上の画素領域ＰＲを含んでもよく、例えば、３行×３列の画素領域ＰＲを含んでもよい。複数のエリアＡＲと透過率制御層３１とが交差する位置に、透過率制御部材３０における透過率を独立して制御可能な複数の領域が形成される。
これにより、透過率制御部材３０ｐは、表示領域ＤＲ内の複数のエリアＡＲのそれぞれについて、互いに独立して透過率を制御できる。したがって、例えば、表示領域ＤＲにおけるＡＲ画像を表示するエリアＡＲ（例えば、図１２で斜線のハッチングが施されたエリアＡＲ（１，２），ＡＲ（２，２），ＡＲ（３，２））が選択的に遮光状態にされ、他のエリアＡＲが透光状態にされることで、外部の風景にＡＲ画像を重畳して表示する場合の明所コントラストを向上できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｎ，１ｐ 表示装置
１０，１０ｋ 透明ディスプレイ
２０，２０ｋ 円偏光フィルタ
３０，３０ｊ 透過率制御部材

Claims (9)

  1. 第１の透明ディスプレイと、
    前記第１の透明ディスプレイの前面側に配され、非適正な偏光状態の光を減衰させる第１の円偏光フィルタと、
    前記第１の透明ディスプレイの背面側に配され、光の透過率を制御可能である透過率制御部材と、
    を備えた表示装置。
  2. 前記透過率制御部材は、透光状態と遮光状態とを切り替え可能である
    請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記第１の円偏光フィルタは、
    前記第１の透明ディスプレイの前面側に配され、光を直線偏光に変換可能である第１の偏光層と、
    前記第１の偏光層と前記第１の透明ディスプレイとの間に配され、直線偏光を円偏光に変換可能である第２の偏光層と、
    を有する
    請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記第１の円偏光フィルタの前面側に配され、光の反射を抑制する反射抑制層をさらに備えた
    請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記第１の透明ディスプレイと前記透過率制御部材との間に配され、直線偏光を円偏光に変換可能である第３の偏光層をさらに備えた
    請求項１に記載の表示装置。
  6. 前記透過率制御部材は、
    前記第１の透明ディスプレイの背面側に配され、光を直線偏光に変換可能である第４の偏光層と、
    前記第１の透明ディスプレイと前記第４の偏光層との間に配され、直線偏光を円偏光に変換可能である第５の偏光層と、
    を有する
    請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記透過率制御部材は、透過率を独立して制御可能な複数の領域を含む
    請求項１に記載の表示装置。
  8. 前記透過率制御部材は、
    透過率制御層と、
    前記透過率制御層の前面に沿って第１の方向に配列された複数の第１の電極膜と、
    前記透過率制御層の背面に沿って第２の方向に配列された複数の第２の電極膜と、
    を有する
    請求項７に記載の表示装置。
  9. 前記透過率制御部材を間にして前記第１の透明ディスプレイの反対側に配される第２の透明ディスプレイと、
    前記第２の透明ディスプレイの前面側に配され、非適正な偏光状態の光を減衰させる第２の円偏光フィルタと、
    をさらに備えた
    請求項１に記載の表示装置。
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