TW202343090A - 空中顯示裝置 - Google Patents

Abstract

空中顯示裝置包含：顯示影像的顯示元件(20)；光學元件(40)，係配置成可接收來自顯示元件(20)的光，將來自顯示元件(20)的光反射至與顯示元件(20)相反的側，在空中成像空中圖像；偏光元件(50)，係以可接收來自光學元件(40)的光之方式配置，使直線偏光穿透；和框體(60)，係以可包圍光學元件(40)的周圍之方式構成，將顯示元件(20)和光學元件(40)隔著間隔固定。偏光元件(50)的偏光軸係與顯示元件(20)的偏光軸平行。

Description

空中顯示裝置

本發明係關於空中顯示裝置。

對可以將影像、影片等能以空中圖像顯示的空中顯示裝置進行研究，期待能作為新的人機界面。空中顯示裝置，例如，具備將2面角反射器(two-sided corner reflector)排列成陣列狀的2面角反射器陣列，將從顯示元件的顯示面所射出之光反射，將實像(real image)成像在空中。基於2面角反射器陣列的顯示方法，能夠沒有像差(aberration)地將實像(空中圖像)顯示在面對稱位置上。

專利文獻1公開了一種光學元件，其使用從透明平板的表面突出之透明的四角柱作為2面角反射器，將複數個四角柱在平面上配置成陣列狀。此外，專利文獻2公開了一種光學元件，其在透明平板的內部垂直地排列複數個平面光反射部以形成每個第1及第2光控制面板，以彼此的平面光反射部成正交的方式配置第1及第2光控制面板。專利文獻1、2的光學元件係從顯示元件所射出的光以正交的反射面進行兩次反射，而生成空中圖像。

利用專利文獻1、2的光學元件之顯示裝置，由從光學元件的斜方向觀察能夠辨識空中圖像，從光學元件的法線方向的觀察則很難辨識出良好的空中圖像。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-191404號公報 [專利文獻2]日本特開2011-175297號公報

[發明欲解決之課題]

本發明為提供能使顯示品質提高之空中顯示裝置。 [用以解決課題之手段]

若根據本發明的第1態樣，提供一種空中顯示裝置，其具備：顯示影像的顯示元件；光學元件，係配置成可接收來自前述顯示元件的光，將來自前述顯示元件的光反射至與前述顯示元件相反的側，在空中成像空中圖像；偏光元件，係以可接收來自前述光學元件的光之方式配置，使直線偏光穿透；和框體，係以可包圍前述光學元件的周圍之方式構成，將前述顯示元件和前述光學元件隔著間隔固定；前述偏光元件的偏光軸係與前述顯示元件的偏光軸平行。

若根據本發明的第2態樣，提供與第1態樣有關的空中顯示裝置，其中前述框體包含具有開口部的底板，前述顯示元件係以使來自前述顯示元件的光通過前述開口部之方式配置。

若根據本發明的第3態樣，提供與第1態樣有關的空中顯示裝置，其中前述光學元件包含：平面狀的基材；和複數個光學要素，係設置在前述基材之下，分別在第1方向上延伸、排列在與前述第1方向正交之第2方向上，前述複數個光學要素每個皆具有分別相對於前述基材的法線方向傾斜、彼此相接的入射面及反射面。

若根據本發明的第4態樣，提供與第1態樣有關的空中顯示裝置，其中前述顯示元件、前述光學元件、及前述偏光元件彼此平行地配置。

若根據本發明的第5態樣，提供與第1態樣有關的空中顯示裝置，其進一步具備：配向控制元件，係配置在前述顯示元件與前述光學元件之間，使來自前述顯示元件之光的一部分穿透。

若根據本發明的第6態樣，提供與第5態樣有關的空中顯示裝置，其中前述配向控制元件包含被交替地配置的複數個透明部件及複數個遮光部件，前述複數個遮光部件係相對於前述配向控制元件的法線方向傾斜。

若根據本發明的第7態樣，提供與第5或第6態樣有關的空中顯示裝置，其中前述顯示元件和前述配向控制元件係彼此平行地配置。

若根據本發明的第8態樣，提供與第1態樣有關的空中顯示裝置，其進一步具備發出光線的照明元件，前述顯示元件係配置成可接收來自前述照明元件的光，以液晶顯示元件構成。 [發明之效果]

若根據本發明，能夠提供可以使顯示品質提高的空中顯示裝置。

[用以實施發明的形態]

以下，針對實施形態參照圖式進行說明。但是，圖式為示意或概念，各圖式的尺寸及比率等不必限於與實物相同。此外，即使是在圖式彼此間表示相同部分的情況下，也有彼此的尺寸關係及比率表示互異的情況。特別是，以下所示的數個實施形態為將本發明的技術思想具體化用的裝置及方法作例示，本發明的技術思想不受構成零件的形狀、構造、配置等所限定。又，在以下的說明中，對於具有同一功能及構成的要素賦予同一符號，省略重複的說明。

[1]空中顯示裝置1的構成 圖1係與本發明的實施形態有關的空中顯示裝置1之分解圖。在圖1中，X方向係沿著空中顯示裝置1的某一邊的方向，Y方向係在水平面內與X方向正交的方向，Z方向係與XY平面正交的方向(也稱為法線方向)。圖2係圖1所示的空中顯示裝置1之平面圖。圖3係沿著圖2的A-A’線的空中顯示裝置1之剖面圖。圖4係空中顯示裝置1的主要部分之側面圖。

空中顯示裝置1係顯示影像(含影片)的裝置。空中顯示裝置1係在本身之光的射出面上方的空中，顯示空中圖像。所謂空中顯示裝置1之光的射出面，意指在構成空中顯示裝置1的複數個部件當中被配置在最上層的部件之表面。所謂的空中圖像，係在空中成像的實像。

空中顯示裝置1具備：照明元件(也稱為背光)10、顯示元件20、配向控制元件30、光學元件40、偏光元件50、及框體60。照明元件10、顯示元件20、配向控制元件30、光學元件40、及偏光元件50，係依順序沿著Z方向配置，彼此平行地配置。照明元件10、顯示元件20、及配向控制元件30，係使其彼此之間隔著所要的間隔之方式，以未圖示的固定部件使其固定在所要的位置。

照明元件10，其發出照明光，將此照明光朝向顯示元件20射出。照明元件10具備：光源部11、導光板12、及反射片13。照明元件10，例如為側光型的照明元件。照明元件10構成面光源。照明元件10也能以在後述的角度θ ₁的斜方向上光強度達到峰值(peak)的方式構成。

光源部11係以與導光板12的側面相向之方式配置。光源部11係朝向導光板12的側面發光。光源部11包含如由白色LED(Light Emitting Diode)構成的複數個發光元件。導光板12係對來自光源部11的照明光進行導光，將照明光從本身的上面射出。反射片13，係將從導光板12的底面射出之照明光再度朝向導光板12反射。照明元件10亦可以在導光板12的上面配備使光學特性提高的光學元件(包含稜鏡片、及擴散片)。

顯示元件20係穿透型的顯示元件。顯示元件20例如以液晶顯示元件構成。關於顯示元件20的驅動模式，沒有特別限定，能夠使用TN(Twisted Nematic)模式、VA(Vertical Alignment)模式、或水平配向(Homogeneous)等模式。顯示元件20接收從照明元件10所射出之照明光。顯示元件20係讓來自照明元件10之照明光穿透並進行光調變。然後，顯示元件20在其顯示面顯示所要的影像。

圖5係圖1所示的顯示元件20之側面圖。顯示元件20具備液晶面板(也稱為顯示面板)20A、偏光板20B、及偏光板20C。液晶面板20A包含：2個透明基板、被2個透明基板包夾的液晶層、和與像素相應的數量之切換元件。在液晶面板20A的照明元件10側，設置偏光板20B，在液晶面板20A的配向控制元件30側，設置偏光板20C。

偏光板20B、20C為直線偏光元件，具有偏光軸。偏光軸係與穿透軸相同意思。偏光板20B、20C，係在具有不規則方向之振動面的光當中，能讓具有與偏光軸平行的振動面之直線偏光(經直線偏光的光信號)穿透。偏光板20B、20C，例如，以彼此的偏光軸正交之方式，即以正交偏光(Cross Nicol)狀態配置。偏光板20B、20C的偏光軸的關係可根據驅動模式、及顯示模式(常態黑(Normally Black)及常態白(Normally White)中的任一者)來適當地設定。

顯示元件20，係射出由與最上面的偏光板20C之偏光軸成平行的直線偏光所構成之顯示光。在本實施形態，係將最上面的偏光板20C的偏光軸稱為顯示元件20的偏光軸。如圖1所示，顯示元件20的偏光軸係設定為Y方向。顯示元件20亦可以在偏光板20C的上面配備使光學特性提高的光學元件。

配向控制元件30具有減少不需要的光之功能。所謂的不需要的光，係無助於生成空中圖像之光信號，包含在法線方向上穿透光學元件40的光信號。配向控制元件30，係由相對於法線方向以角度θ ₁的斜方向為中心使既定角度範圍的光信號穿透的同時遮蔽上述角度範圍以外的光信號之方式構成。關於配向控制元件30的詳細構成，後述之。

光學元件40係將從底面側射入的光反射至上面側。此外，光學元件40係將從底面側傾斜地射入的入射光反射至例如正面方向(法線方向)。關於光學元件40的詳細構成，後述之。光學元件40係在空中將空中圖像2成像。空中圖像2係與光學元件40的元件面平行，為2維的影像。所謂的元件面，係指光學元件40在面內方向上擴展的虛擬平面。元件面係與面內相同意思。對於其他元件的元件面也是同樣的意思。位於光學元件40正面的觀察者3能夠識別空中圖像2。

偏光元件50為直線偏光元件，具有偏光軸。偏光元件50係具有不規則方向之振動面的光當中，使具有與偏光軸平行的振動面之直線偏光(經直線偏光的光信號)穿透。偏光元件50的偏光軸係設定為Y方向。即，偏光元件50的偏光軸設定為與顯示元件20的偏光軸平行。偏光元件50可以使用透明接著劑來予以接著在光學元件40上面，也可以與光學元件40隔著所要的間隔配置。在將光學元件40和偏光元件50隔著所要的間隔配置的情況下，偏光元件50係藉由未圖示的固定構件來固定。

圖6係抽出框體60後顯示的剖面圖。框體60具有四角形的箱形狀。框體60係以1個底板、和4個側板構成。在框體60的底板設有四角形的開口部60A。開口部60A係為了讓從配向控制元件30所射出的光通過。由照明元件10、顯示元件20、及配向控制元件30所成的積層體係使用未圖示的固定部件來固定在框體60的底板。配向控制元件30係從開口部60A露出。

框體60係以包圍光學元件40之方式構成。框體60在其上部具有供固定光學元件40用的段差60B。光學元件40，係以被載置於框體60的段差60B之方式固定於框體60。框體60具有保持配向控制元件30和光學元件40以所要的距離隔著之功能。

框體60，理想的是以可以減少光的反射之材料構成。框體60例如以黑色的樹脂構成。在圖6中顯示將框體60內側的面放大之表面放大圖。框體60，例如，對其內側的面進行粗面處理。經粗面處理的面可以減少光的反射。

[1-1]配向控制元件30的構成 圖7A係圖1所示的配向控制元件30的平面圖。圖7B係沿著圖7A的B-B’線的配向控制元件30的剖面圖。

基材31係構成為四角形的平面狀。基材31係使光穿透。

在基材31上，設置分別在Y方向上延伸、排列在X方向上的複數個透明部件33。此外，在基材31上，設置分別在Y方向上延伸、排列在X方向上的複數個遮光部件34。複數個透明部件33和複數個遮光部件34係以使鄰接者彼此相接之方式交替地配置。

在複數個透明部件33及複數個遮光部件34上，設置基材32。基材32係構成為四角形的平面狀。基材32係使光穿透。

透明部件33，係在XZ剖面中，以相對於基材31的法線方向往角度θ ₁之斜方向延伸。透明部件33，係在XZ剖面中，為側面僅傾斜角度θ ₁之平行四邊形。透明部件33係使光穿透。

遮光部件34，係在XZ剖面中，以相對於基材31的法線方向往角度θ ₁之斜方向延伸。遮光部件34，係在XZ剖面中，為側面僅傾斜角度θ ₁之平行四邊形。遮光部件34係將光遮蔽。

鄰接的2個遮光部件34係以在Z方向上彼此的端部稍微重疊的方式配置。

作為基材31、32、及透明部件33，可使用透明的樹脂，例如使用壓克力(丙烯酸)樹脂。作為遮光部件34，例如，可使用經混入黑的染料或顏料之樹脂。

此外，亦可省略基材31、32中的一者或兩者來構成配向控制元件30。若複數個透明部件33和複數個遮光部件34被交替地配置的話，便能夠實現配向控制元件30的功能。

依此方式所構成的配向控制元件30，能夠以讓相對於法線方向的角度θ ₁之斜方向的光強度達到峰值之方式使顯示光穿透。角度θ ₁係設定為例如10度以上60度以下。例如，配向控制元件30以可遮蔽相對於法線方向30°±30°之範圍以外的光信號之方式所構成。理想的是，配向控制元件30以可遮蔽相對於法線方向30°±20°之範圍以外的光信號之方式所構成。

又，作為變形例，配向控制元件30亦可以配置在照明元件10與顯示元件20之間。此外，也可以省略配向控制元件30來構成空中顯示裝置1。

[1-2]光學元件40的構成 圖8係圖1所示的光學元件40的斜視圖。又，在圖8中，也顯示了將光學元件40的一部分放大之側面圖。

光學元件40具備基材41、及複數個光學要素42。基材41係在XY面中構成為平面狀，具有直方體。

在基材41的底面，設置有複數個光學要素42。複數個光學要素42係每個皆以三角柱構成。光學要素42係將三角柱的3個側面成為與XY面平行之方式配置，1個側面與基材41相接。複數個光學要素42係配置成分別在Y方向上延伸、排列在X方向上。換言之，複數個光學要素42具有鋸齒狀。

複數個光學要素42每個皆具有入射面43及反射面44。從Y方向觀看，左側的側面為入射面43，右側的側面為反射面44。入射面43係來自顯示元件20的光所射入之面。反射面44係將從外部射入至入射面43的光在光學要素42的內部做反射之面。入射面43和反射面44具有角度θ _P。

光學要素42，例如，可藉由與基材41相同的透明材料來與基材41一體地形成。也可以個別地形成基材41和光學要素42，使用透明的接著材將光學要素42接著於基材41。作為構成基材41及光學要素42的透明材料，可使用例如壓克力(丙烯酸)樹脂、或玻璃。

光學元件40係將入射光在內部反射，在空中成像實像。此外，光學元件40係使實像成像在其元件面的正面位置。

[1-3]空中顯示裝置1的區塊構成 圖9係空中顯示裝置1的區塊圖。空中顯示裝置1具備：控制部70、記憶部71、輸出入界面(輸出入IF)72、顯示部73、及輸入部74。控制部70、記憶部71、及輸出入界面72係透過匯流排(bus)75彼此連接。

輸出入界面72係連接於顯示部73、及輸入部74。輸出入界面72係分別對顯示部73、及輸入部74進行相應於既定規格的界面處理。

顯示部73具備照明元件10、及顯示元件20。顯示部73顯示影像。

控制部70係由CPU(Central Processing Unit)與MPU(Micro Processing Unit)等1個以上的處理器構成。控制部70係藉由執行儲存在記憶部71的程式來實現各種功能。控制部70具備顯示處理部70A、及資訊處理部70B。

顯示處理部70A控制顯示部73(具體而言為照明元件10、顯示元件20)的動作。顯示處理部70A控制照明元件10的開啟(on)及關閉(off)。顯示處理部70A係將影像訊號傳送至顯示元件20，使影像顯示於顯示元件20。

資訊處理部70B生成空中顯示裝置1所顯示的影像。資訊處理部70B可以使用儲存在記憶部71的影像資料。資訊處理部70B也可以使用未圖示的通訊功能從外部取得影像資料。

記憶部71包含：ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、及SSD(Solid State Drive)等之非揮發性記憶裝置、和RAM(Random Access Memory)、及暫存器(register)等之揮發性記憶裝置。記憶部71儲存著控制部70執行的程式。記憶部71儲存著控制部70執行控制所需的各種資料。記憶部71儲存著空中顯示裝置1顯示的影像之資料。

輸入部74受理使用者輸入的資訊。資訊處理部70B可以基於輸入部74受理的資訊來選擇顯示於顯示部73的影像。

[2]空中顯示裝置1的動作 接著，針對如上述所構成的空中顯示裝置1的動作進行說明。

[2-1]顯示動作 圖4的箭頭表示光路。如圖4所示，從顯示元件20所射出的光係射入至配向控制元件30。從顯示元件20所射出的光當中角度θ ₁之光信號(包含以角度θ ₁為中心之既定角度範圍的光信號)係穿透配向控制元件30。穿透配向控制元件30的光係射入至光學元件40。光學元件40係將入射光成像在與配向控制元件30相反側之空中，在空中顯示空中圖像2。

圖10係說明光學元件40中光反射的樣子之斜視圖。圖11係說明光學元件40中光反射的樣子之XZ面的側面圖。圖11係觀察者3的兩眼(即，連結兩眼的線)與X方向平行的狀態下觀看光學元件40之圖。圖12係說明光學元件40中光反射的樣子之YZ面的側面圖。圖12係觀察者3的兩眼與Y方向平行的狀態下觀看光學元件40之圖。

從配向控制元件30的元件面中任意點”o”所射出的光係射入至光學元件40的入射面43，到達反射面44。相對於反射面44的法線方向以比臨界角大的角度到達之光被反射面44全反射，從光學元件40形成有光學要素42的側之相反側的平面射出。所謂的臨界角，係超過該入射角便會全反射之最小的入射角。臨界角係相對於入射面的垂線之角度。

在圖11的XZ面，從點”o”所射出的光被光學要素42的反射面44全反射，該光在空中成像而生成空中圖像。

在圖12的YZ面，從點”o”所射出的光沒有被光學要素42的反射面44反射，由於該光沒有在空中成像，因而無助於空中圖像的生成。

即，觀察者3能夠辨識空中圖像的條件係觀察者3的兩眼與X方向平行、或接***行的狀態(例如，相對於X方向±10度)。此外，在觀察者3的兩眼與X方向平行、或接***行的狀態下沿著Y方向移動視點的情況下，能夠一直辨識空中圖像。

圖13係說明光學元件40中入射面43及反射面44的角度條件之圖。

將相對於Z方向(與元件面垂直的方向)的入射面43之角度設為θ ₂，將相對於Z方向的反射面44之角度設為θ ₃，將入射面43和反射面44的夾角設為θ _P。角度θ _P係以以下的式(1)表示。 θ _P=θ ₂+θ ₃…(1)

從顯示元件20以角度θ ₁所射出的光射入至入射面43。將光學元件40的材料之折射率設為n _P，將空氣的折射率設為1。將入射面43處的入射角設為θ ₄，將折射角設為θ ₅。將反射面44處的入射角設為θ ₆，將反射角設為θ ₇(=θ ₆)。將光學元件40的上面處之入射角設為θ ₈，將折射角設為θ ₉。折射角θ ₉為射出角。射出角θ ₉係以以下的式(2)表示。 θ ₉=sin ^-1(n _P*sin(sin ^-1((1/n _P)*sin(90°-(θ ₁+θ ₂)))+θ ₂+2θ ₃-90°)) …(2)

反射面44處的臨界角係以以下的式(3)表示。 臨界角＜θ ₆(=θ ₇) 臨界角=sin ^-1(1/n _P) …(3)

即，反射面44處的入射角θ ₆係設定成比反射面44處的臨界角大。換言之，反射面44的角度θ ₃，係以射入至反射面44的光之入射角比臨界角大之方式設定。

此外，射入至入射面43的光係以不會被入射面43全反射之方式設定。即，入射面43的角度θ ₂係以射入至入射面43的光之入射角比臨界角小之方式設定。

光學元件40的元件面和空中圖像2的面之角度、及光學元件40的元件面和空中圖像2的面之距離，可以藉由最佳地設定射入至光學元件40的光之角度θ ₁、光學元件40的折射率、光學元件40的入射面43之角度θ ₂、光學元件40的反射面44之角度θ ₃來調整。

[2-2]關於偏光的詳細動作 接著，針對關於空中顯示裝置1的偏光之詳細動作進行說明。

外部光線射入至空中顯示裝置1。外部光線係從空中顯示裝置1的外部射入至空中顯示裝置1的光。外部光線包含太陽光、及室內照明器具的光。外部光線，係光的振動面、和其面內的振幅、相位、及振動頻率複雜地分布在所有的方向上。外部光線係沒有進行偏光之自然光。

圖14係說明外部光線的動作之示意圖。在圖14中，顯示了空中顯示裝置1的分解圖。在圖14，為了讓示意圖可以容易的方式理解而省略了空中顯示裝置1的一側部。圖14的粗箭頭表示光的樣子。圖14的雙箭頭表示偏光方向。

著眼於從相對於配向控制元件30的元件面之法線方向與遮光構件34傾斜的方向為相反側的斜方向射入之外部光線，即從空中顯示裝置1的左上斜向射入之外部光線。此外部光線係從空中顯示裝置1的上方射入至偏光元件50。射入至偏光元件50的外部光線當中，與偏光元件50的偏光軸平行的光信號(直線偏光)穿透偏光元件50，其他的光信號則被偏光元件50吸收。穿透偏光元件50的光信號到達配向控制元件30。到達配向控制元件30的光信號(點”A”)被照射在配向控制元件30的遮光部件34上，而由遮光部件34所吸收。因此，穿透偏光元件50的直線偏光沒有被配向控制元件30反射。

穿透偏光元件50的光信號也到達框體60的底板。到達框體60的底板之光信號(點”B”)係受框體60的粗面影響而擴散反射。所謂的擴散反射，意指光被反射面反射至各種方向。在框體60的底板擴散反射的光信號變成非偏光狀態。

在框體60的底板擴散反射的光信號穿透光學元件40的同時被反射至Z方向上，射入至偏光元件50。射入至偏光元件50的光當中，與偏光元件50的偏光軸平行之光信號(直線偏光)穿透偏光元件50，其他的光信號則被偏光元件50吸收。穿透偏光元件50的光信號係從空中顯示裝置1朝觀察者射出。

著眼於射入至空中顯示裝置1的外部光線當中被框體60的底板所反射的光信號。將非偏光中的偏光元件50之穿透率設為50%，將框體60的反射率設為10%。在此情況下，能夠將從空中顯示裝置1所射出的光信號減少為射入至空中顯示裝置1之外部光線的2.5%。

接著，針對從顯示元件20所射出的顯示光之動作進行說明。圖15係說明顯示光的動作之示意圖。圖15的粗箭頭表示光的樣子。圖15的雙箭頭表示偏光方向。

從顯示元件20所射出的顯示光由與顯示元件20的偏光軸平行之直線偏光而成。從顯示元件20所射出的顯示光穿透配向控制元件30。穿透配向控制元件30的光信號穿透光學元件40的同時被反射至Z方向上，射入至偏光元件50。顯示元件20的偏光軸和偏光元件50的偏光軸係設定為平行的。射入至偏光元件50的光信號，其光強度幾乎沒有降低地穿透偏光元件50。穿透偏光元件50的光信號係從空中顯示裝置1朝向觀察者射出。

將與偏光元件50的偏光軸平行之直線偏光中的偏光元件50之穿透率設為100%。在此情況下，從顯示元件20所射出的顯示光之穿透率，原理上是100%。

[3]實施形態的效果 若根據本發明的實施形態，能夠藉由以光學元件40將從顯示元件20所射出的光反射，在空中顯示空中圖像。此外，能夠在空中顯示裝置1的正面方向上顯示空中圖像。

此外，射入至空中顯示裝置1並被框體60反射的外部光線係穿透偏光元件50兩次。藉此，能夠減低從空中顯示裝置1所射出的外部光線之強度。即，能夠減少無助於顯示空中圖像之不需要的光信號。

此外，以黑色的樹脂構成框體60的同時，框體60的內面被進行粗面處理。由此，能夠減少被框體60擴散反射的光信號。藉此，能夠減低從空中顯示裝置1所射出的外部光線之強度。

此外，穿透偏光元件50之外部光線的一部分被配向控制元件30的遮光部件34吸收。即，能夠防止射入至配向控制元件30之外部光線的一部分被朝向觀察者反射。藉此，能夠使空中顯示裝置1的顯示品質提高。

此外，從顯示元件20所射出的顯示光係幾乎原封不動地穿透偏光元件50。因此，能夠抑制從顯示元件20所射出之顯示光的光強度降低。藉此，能夠實現可以使顯示品質提高的空中顯示裝置1。

此外，在觀察者3的兩眼與X方向(即，複數個光學要素42排列的方向)平行、或接***行的狀態觀看光學元件40的情況下，觀察者3能夠識別空中圖像。此外，在觀察者3的兩眼與X方向平行、或接***行的狀態沿著Y方向移動視點的情況下，能夠一直識別空中圖像。即，在觀察者3的兩眼與X方向平行、或接***行的狀態下，能夠確保視角。

此外，能夠將構成空中顯示裝置1的複數個元件平行地配置。藉此，能夠實現可以在Z方向上小型化的空中顯示裝置1。

在上述實施形態中，係將顯示元件20和光學元件40平行地配置。但是，不限於此，也可以將顯示元件20相對於光學元件40傾斜地配置。顯示元件20和光學元件40的角度係設定在大於0度小於45度的範圍內。

在上述實施形態中，光學要素42之左側的側面定義為入射面43，右側的側面定義為反射面44。但是，不限於此，也可以相反地構成入射面43和反射面44。在此情況下，在實施形態說明過的空中顯示裝置1的作用也變成左右相反。

在上述實施形態中，係以液晶顯示元件作為顯示元件20為例進行說明，但不限於此。顯示元件20可以使用自發光型的有機EL(electroluminescence)顯示元件、或Micro LED(Light Emitting Diode)顯示元件等。Micro LED顯示元件係分別以LED發出構成像素的R(紅)、G(綠)、B(藍)光之顯示元件。在使用自發光型的顯示元件20之情況下，不需要照明元件10。

本發明不限於上述實施形態，在實施階段可以在不超出其宗旨的範圍內進行各種變形。此外，各實施形態也可以適當組合來實施，在該情況下可得到組合的效果。更進一步，上述實施形態中包含各種發明，藉由從所揭露的複數個構成要件所選出的組合，可提取出各種發明。例如，在即使從實施形態所示的全部構成要件刪除幾個構成要件也能夠解決課題得到效果的情況下，可提取此刪除了構成要件的構成作為發明。

1:空中顯示裝置 2:空中圖像 3:觀察者 10:照明元件 11:光源部 12:導光板 13:反射片 20:顯示元件 20A:液晶面板 20B,20C:偏光板 30:配向控制元件 31,32:基材 33:透明部件 34:遮光部件 40:光學元件 41:基材 42:光學要素 43:入射面 44:反射面 50:偏光元件 60:框體 60A:開口部 60B:段差 70:控制部 70A:顯示處理部 70B:資訊處理部 71:記憶部 72:輸出入界面 73:顯示部 74:輸入部 75:匯流排

圖1係與本發明的實施形態有關的空中顯示裝置之分解圖。 圖2係圖1所示的空中顯示裝置之平面圖。 圖3係沿著圖2的A-A’線的空中顯示裝置之剖面圖。 圖4係空中顯示裝置的主要部分之側面圖。 圖5係圖1所示的顯示元件之側面圖。 圖6係抽出框體顯示的剖面圖。 圖7A係圖1所示的配向控制元件之平面圖。 圖7B係沿著圖7A的B-B’線的配向控制元件之剖面圖。 圖8係圖1所示的光學元件之斜視圖。 圖9係空中顯示裝置的區塊圖。 圖10係說明光學元件中的光所反射的樣子之斜視圖。 圖11係說明光學元件中的光所反射的樣子之XZ面的側面圖。 圖12係說明光學元件中的光所反射的樣子之YZ面的側面圖。 圖13係說明光學元件中的入射面及反射面的角度條件之圖。 圖14係說明外部光線的動作之示意圖。 圖15係說明顯示光的動作之示意圖。

1:空中顯示裝置

10:照明元件

11:光源部

12:導光板

13:反射片

20:顯示元件

30:配向控制元件

40:光學元件

50:偏光元件

60:框體

60A:開口部

Claims (8)

1. 一種空中顯示裝置，具備： 顯示元件，係顯示影像； 光學元件，係配置成可接收來自該顯示元件的光之方式，將來自該顯示元件的光反射至與該顯示元件相反之側，在空中成像空中圖像； 偏光元件，係配置成可接收來自前述光學元件之光，使直線偏光穿透；和 框體，係以可包圍該光學元件的周圍之方式構成，將前述顯示元件和前述光學元件隔著間隔固定； 該偏光元件的偏光軸係與該顯示元件的偏光軸平行。
2. 如請求項1的空中顯示裝置，其中前述框體包含具有開口部的底板， 前述顯示元件係配置成可使來自前述顯示元件的光通過前述開口部。
3. 如請求項1的空中顯示裝置，其中前述光學元件包含：平面狀的基材；和複數個光學要素，係設置在前述基材之下，分別在第1方向上延伸、排列在與前述第1方向正交的第2方向上， 前述複數個光學要素係每個皆具有分別相對於前述基材的法線方向傾斜、彼此相接之入射面及反射面。
4. 如請求項1的空中顯示裝置，其中前述顯示元件、前述光學元件、及前述偏光元件係彼此平行地配置。
5. 如請求項1的空中顯示裝置，其進一步具備：配向控制元件，係配置在前述顯示元件與前述光學元件之間，使來自前述顯示元件之光的一部分穿透。
6. 如請求項5的空中顯示裝置，其中前述配向控制元件包含被交替地配置的複數個透明部件及複數個遮光部件， 前述複數個遮光部件係相對於前述配向控制元件的法線方向傾斜。
7. 如請求項5的空中顯示裝置，其中前述顯示元件和前述配向控制元件係彼此平行地配置。
8. 如請求項1的空中顯示裝置，其進一步具備發出光線的照明元件， 前述顯示元件係以可接收來自前述照明元件的光之方式配置，以液晶顯示元件構成。

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