CN103033972A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，显示装置包括显示单元、成像元件和第一反射单元。显示单元发出光线。成像元件具有主表面，且被配置成在物体的对称位置处形成所述物体的实像，其中主表面作为对称平面。成像元件包括从沿主表面的法线方向观察时不与显示单元相重叠的部分。第一反射单元包括面向主表面的部分，且被配置成反射从显示单元发出的光线以及使光线入射到成像元件的不与显示单元相重叠的部分上。

Description

显示装置

本申请基于和要求在先日本专利申请No.2011-214398的优先权，所述在先日本专利申请No.2011-214398于2011年9月29日提交；所述在先日本专利申请No.2011-214398的所有内容通过引用而结合在这里。

技术领域

这里所描述的实施例大体涉及一种显示装置。

背景技术

已经有这样一种装置，只有入射到所述装置表面上的光线的方向向量的装置面内方向分量才会经历相当于回射的作用，其他的分量则守恒。这种装置在相对于装置表面进行平面对称的位置处形成实像。通过使用这样的装置，实像可以形成在与装置表面有一定距离的位置处。因此，可以呈现出看似悬浮在空中的虚像。期望有一种能够增加实像的悬浮量的可行性配置结构。

发明内容

根据一个实施例，显示装置包括显示单元、成像元件和第一反射单元。显示单元发出光线。成像元件具有主表面，且被配置成在物体的对称位置处形成所述物体的实像，其中主表面作为对称平面。成像元件包括从沿主表面的法线方向观察时不与显示单元相重叠的部分。第一反射单元包括面向主表面的部分，且被配置成反射从显示单元发出的光线，以及被配置成使光线入射到成像元件的不与显示单元相重叠的部分上。

参考附图，下文中描述了多种实施例。

所述附图是示意性的或概念性的。例如，各部分的厚度与宽度之间的关系、以及部分之间的尺寸比例并不一定与实际中的相同。此外，同样的部分可能依据图例而被示为不同的尺寸和比例。

在本文的详细说明和附图中，与先前描述的部件相类似的部件将参考前面附图而使用同样的附图标记标注，且其中的细节描述被适当地省略。

附图说明

图1示出了根据第一实施例的显示装置的示意剖视图；

图2示出了根据所述第一实施例的显示装置的示意平面图；

图3A和图3B是示出了光学元件特点的示意图；

图4示出了显示装置中使用的元件的操作的示意剖视图；

图5示出了根据第一实施例的显示装置的操作的示意剖视图；

图6示出了根据第一实施例的显示装置的操作的示意透视图；

图7示出了根据第一实施例的另一个显示装置的示意平面图；

图8A和图8B示出了根据第一实施例的显示装置的示意剖视图；

图9至图13示出了根据第一实施例的其他显示装置的示意剖视图；

图14示出了根据第二实施例的显示装置的示意剖视图；

图15示出了根据第三实施例的显示装置的配置结构的示意剖视图；

图16示出了根据第三实施例的另一个显示装置的示意剖视图；

图17示出了根据第四实施例的显示装置的示意剖视图；

图18示出了根据第五实施例的显示装置的示意剖视图；且

图19示出了根据第六实施例的显示装置的示意剖视图。

具体实施方式

第一实施例

图1示出了沿图2的线A1-A2的剖视图。

如图1所示，根据该实施例的显示装置110包括成像元件10、显示单元20和第一反射单元31。

显示单元20与成像元件10设置在一起。显示单元20发出光线80。光线80包括图像61。此处可以是这样的情况，光源是独立于显示单元20地进行提供。在该情况下，由光源发出的光线被显示单元20反射，且从显示单元20向显示单元20的外部传播。该情况也包括在显示单元20进行发光的情况内。

第一反射单元31包括至少面向成像元件10的部分30a。第一反射单元31反射从显示单元20发出的光线80，且使所述光线80入射到成像元件10上。

成像元件10包括主表面10a。成像元件10包括沿主表面10a的法线方向观察时不与显示单元20重叠的部分。在这个示例中，沿主表面10a的法线方向观察时，成像元件10不与显示单元20重叠。例如，显示单元20和成像元件10被布置在与主表面10a的法线方向不平行的方向上。在这个示例中，显示单元20和成像元件10被布置在平行于主表面10a的方向上。然而，如后面所述，显示单元20的布置方式可以有多种变化。在这里的描述中，多个元件之间的位置关系被例如多个元件的重心之间的位置关系所限定。第一反射单元31反射从显示单元20发出的光线80、且使所述光线80入射到成像元件10的一部分，其中成像元件10的所述一部分沿主表面10a的法线方向观察时不与显示单元20重叠。

例如，在空间中设有区域r1和第二区域r2。第一区域r1和第二区域r2形如多个分层。第一区域r1形如平行于空间平面的分层。第二区域r2设为平行于第一区域r1。也就是说，第二区域r2也形如平行于所述平面的分层。

在这个示例中，成像元件10设置在第一区域r1中。成像元件10包括主表面10a。例如，主表面10a大体平行于第一区域r1的分层表面。然而，实施例并不仅限于此。主表面10a可以相对于第一区域r1的分层平面倾斜。

在这个示例中，显示单元20设置在第一区域r1中。也就是说，显示单元20和成像元件10被布置在第一区域r1中。例如，显示单元20包括用于发出光线80的显示表面20d。显示表面20d可以例如是平坦的。显示表面20d可以例如大体平行于第一区域r1的分层表面。然而，实施例并不仅限于此。显示表面20d可以相对于第一区域r1的分层平面倾斜。在这个示例中，显示单元20设置在与成像元件10相同的平面中。然而，实施例并不仅限于此。显示单元20可以设置在与成像元件10所在平面不同的平面中。

第一反射单元31设置在第二区域r2中。例如，第一反射单元31的反射表面被布置成大体平行于成像元件10的主表面10a。

例如，第一反射单元31和成像元件10之间的距离被距离控制单元73（如垫块）控制。第一反射单元31和成像元件10之间的距离可以是固定的或变化的。也就是说，显示装置110可还包括距离控制单元73，所述距离控制单元73用于改变第一反射单元31和显示单元20之间的距离和第一反射单元31和成像元件10之间的距离这两者中的至少一个。

图像61例如形成在显示单元20的显示表面20d上。显示单元20上的图像61可以是物体62。

图像61在第一反射单元31上被反射。包含图像61的光线80沿光径85传播且入射到成像元件10上。成像元件10基于光线80形成实像40。实像40被布置在这样一个位置，该位置是位于成像元件10的与第一反射单元31相反的一侧上。当由观察者观察时，实像40被看起来是悬浮在成像元件10的上方（悬浮在显示单元20的上方）。

因此，成像元件10（和显示单元20）被布置在实像40和第一反射单元31之间。也就是说，第一区域r1被布置在实像40和第二区域r2之间。

在这里，为了方便说明，平行于第一区域r1和第二区域r2的分层平面的平面被定义为X-Y平面。例如，成像元件10的主表面10a与X-Y平面相平行。平行于X-Y平面的轴线被定义为X-轴线。平行于X-Y平面且垂直于X-轴线的轴线被定义为Y-轴线。垂直于X-Y平面的轴线被定义为Z-轴线。

在这里，在第一反射单元31和成像元件10之间沿Z-轴线方向的距离被定义为第一距离L1。在成像元件10和实像40之间沿Z-轴线方向的距离被定义为第二距离L2。显示装置110的厚度取决于第一距离L1。第二距离L2对应实像40的悬浮高度。

如图2所示，成像元件10和显示单元20被这样布置，以使得成像元件10在第一区域r1中围绕着显示单元20。例如，成像元件10在平行于主表面10a的平面中将显示单元20围绕。如同这个示例，在成像元件10将显示单元20围绕的情况下，可以在显示单元20周围由多个观察方向86来观察实像40。

然而，在这个实施例中，如后面所述，成像元件10只需要被设为沿着显示单元20的至少一部分。在图2所示的示例中，显示单元20的一侧平行于X-轴线。显示单元20的另一侧平行于Y-轴线。

图3A和图3B示出了说明光学元件特点的示意图。

图3A说明了根据该实施例的成像元件10的特点。图3B说明了作为光学元件的镜的特点。

如图3B所示，物体45被置于镜19前方。在这种情况下，镜19在镜19的表面处反射来自物体45的光。因此，由镜19形成的图像是虚像42。

另一方面，如图3A所示，在物体45被置于成像元件10的前方的情况下，由成像元件10形成的图像是实像41。

不管是在用镜19的情况下、还是在用成像元件10的情况下，所形成的图像相对于装置表面（镜19的表面，或成像元件10的主表面10a）是与物体45平面对称的。尽管镜19形成虚像42，而成像元件10形成实像41。

也就是说，如图3A所示，成像元件10包括主表面10a。成像元件10在物体45的对称位置45p处形成物体45的实像41，其中主表面10a作为对称平面。

现在描述成像元件10的示例性操作。

图4示出了说明显示装置中使用的元件的操作的示意剖视图。

如图4所示，图像61（或物体62）被布置成面向成像元件10。也就是说，图4所示状态对应于显示单元20被布置在图像61所在位置时的状态。在该配置中，从图像61发射的光线80在成像元件10中改变方向，且形成实像40。实像40的位置是图像61相对于成像元件10的主表面10a相平面对称的位置。

在这种情况下，成像元件10和图像61之间的距离L1a是相等在成像元件10和实像40之间的距离L2a。在这里，为了形成以距离L2a为高度进行悬浮的实像40，成像元件10和图像61之间的距离L1a被设置得与距离L2a相等。在这个配置结构中，成像元件10和图像61之间的距离L1a（即，对应于成像元件10和显示单元20之间的第一距离L1）被设置得更长。

因此，在图4所说明的配置中，要增加实像40和成像元件10之间的距离L2a（即，实像的悬浮量），就需要将图像61和成像元件10之间的距离L1a加长相同的值。因此，显示装置会更厚。

在这里，如图4所说明的，用于光径85的折光平面35被插在成像元件10和图像61之间。特别地，第一反射单元31被插入。

图5示出了根据第一实施例说明显示装置的操作的示意剖视图。

如图5所示，在根据该实施例的显示装置110中，第一反射单元31设置在前述折光平面35所在的位置。因此，图像61的虚像形成在相对于第一反射单元31（折光平面35）对称的位置处。此外，图像61的虚像在对称于成像元件10的位置处成像为实像。

因此，到成像元件10的第一距离L1比成像元件10和实像40之间的第二距离L2设置得更短。特别地，第一距离L1（对应于显示装置110的厚度）被设置为第二距离L2的一半。

因此，根据该实施例，即使实像40的悬浮量被增加以延长第二距离L2，显示装置110的厚度（第一距离L1）可以被维持得较小。也就是说，可以提供一种能够增加实像悬浮量的可行的显示装置。

因此，在这个实施例中，光径85通过第一反射单元31被折到图像61的一侧。从而，可以提供一种薄型的显示装置。

图6示出了根据第一实施例的、说明显示装置的操作的示意透视图。

如图6所示，所成形的实像40形如悬浮在包括有成像元件10的平面的上方。显示单元20的显示表面20d被布置在形成有实像40的那一侧的相反侧。因此，显示表面20d不会被观察者直接看到。

在这个实施例中，在显示单元20和实像40之间，例如另一个物体、虚像、图案、以及字母之中的至少一个可以被显示。

图7示出了根据第一实施例的、说明显示装置的配置结构的示意平面图。

如图7所示，在根据该实施例的显示装置111中，成像元件10沿显示单元20的部分周边进行放置。在这个示例中，例如，成像元件10沿平行于主表面10a的方向将显示单元20夹在其中。显示装置111的截面结构与显示装置110的类似，且因此省略有关说明。

因此，在显示装置111中，成像元件10沿显示单元20的一部分周边布置。因此，显示装置111的平面尺寸可以被减小。在成像元件10布置在显示单元20的部分周边上的情况下，实像40的观察方向86被限制。

在这个实施例中，在来自显示单元20的光线80（图像61的光线）之中，到达成像元件10、但不与显示单元20重叠的光线（图像61）会促使形成实像40。因此，通过有效地将图像61的光线80引入成像元件10，可以抑制光利用率的减小。在这里，在光线80当中，在第一反射单元31被反射而后回到图像61的的光线不会导致形成实像40。

在这个实施例中，对应于图像61的光线80从显示单元20发出，在第一反射单元31处反射，而后入射到成像元件10。如后面所述，优选地使显示单元20发出的发射光线具有方向性，以使得从显示单元20发出的光线80有效地入射到成像元件10。

图8A和图8B示出了根据第一实施例说明其他显示装置的配置结构的示意剖视图。

如图8A所示,在根据该实施例的另一个显示装置110a中，沿成像元件10的Z-轴线的位置与沿显示单元20的Z-轴线的位置不同。例如,成像元件10的主表面10a沿Z-轴线的位置与显示单元20的显示表面20d沿Z-轴线的位置不同。

在显示装置110和110a中，显示单元20的显示表面20d平行于主表面10a。然而，两者也可以不平行。

如图8B所示，在根据该实施例的另一个显示装置110b中，成像元件10的主表面10a不平行于显示单元20的显示表面20d。然而，在显示装置110b中，第一反射单元31平行于主表面10a。

同样通过这样配置显示装置110a和110b，可以提供一种能够增加实像的悬浮量的实用的显示装置。

优选地，显示单元20的显示表面20d大体平行于主表面10a。因此，显示装置的厚度可以变薄。例如，显示表面20d和主表面10a之间的角度为±30度或更小。更加优选地，对于更薄的装置，显示表面20d和主表面10a之间的角度为例如±20度或更小。然而，例如，在为了在被期望的位置形成物体45的实像41的情况下，所述角度可以任意设定。

第一反射单元31大体平行于主表面10a。例如，第一反射单元31的反射表面和主表面10a之间的角度为例如±10度或更小。因此，显示单元20的图像可以被正确地形成。更加优选地，该角度为例如±5度或更小。

参考显示装置110所描述的示例中，实像40通过折光一次而形成。然而，折光的次数可能是两次或更多。

图9示出了根据第一实施例的、说明另一个显示装置的配置和操作的示意剖视图。

如图9所示，在根据该实施例的显示装置112中，折光的次数是两次。

也就是说，显示装置112除了成像元件10、显示单元20和第一反射单元31之外，还包括第二反射单元32。

第二反射单元32包括沿主表面10a的法线方向观察时不与成像元件10重叠的一部分。例如，第二反射单元32和成像元件10被布置在不平行于主表面10a的法线的方向上。在这个示例中，显示单元20和第一反射单元31被布置在平行于主表面10a的方向上。第二反射单元32和成像元件10被布置在平行于主表面10a的方向上。

成像元件10设置在第一区域r1中，所述第一区域r1形如平行于空间平面的分层。第二反射单元32和成像元件10被布置在第一区域r1中。显示单元20设置在第二区域r2中，所述第二区域r2形如设为平行于第一区域r1的分层。第一反射单元31和显示单元20被布置在第二区域r2中。

在这里，第二反射单元32可以设置在成像元件10所设置的平面，或设置在不同平面。第一反射单元31可以设置在显示单元20所设置的平面，或设置在不同平面.

第二反射单元32反射从显示单元20发出的光线80，且使所述光线80入射到第一反射单元31。第一反射单元31反射在第二反射单元32被反射的光线，且使所述光线入射到成像元件10。

因此，在这个示例中，第二反射单元32被布置成与成像元件10并列或者并列邻接布置。显示单元20被布置成与面向成像元件10的第一反射单元31并列或者并列邻接布置。因此，图像61的光线80沿光径85传播。光线80在第二反射单元32和第一反射单元31被反射。然后，光线80传播穿过成像元件10且形成实像40。

在这种情况下，第一距离L1是第二距离L2的三分之一。从而可以提供一种更薄的显示装置。

在这里，光线81从图像61处传播、旁经第一反射单元31和第二反射单元32、且直接入射到成像元件10上，从而导致在不同于预定实像40的位置处形成不同的实像40a。

在这个示例中，显示装置112还包括光线控制区段71。所述光线控制区段71削弱了从显示单元20发出的、入射到成像元件10但没有入射到第一反射单元31（或第一反射单元31和第二反射单32之中的至少一个）上的光线80的强度。光线控制区段71例如阻挡这样的光。可选地，光线控制区段71例如使从显示单元20发出的光线80（图像61的光线80）的方向性变窄。这可以抑制不需要的光线入射到成像元件10。

同样在这种情况下，可以提供距离控制单元73。距离控制单元73可以改变第一反射单元31和成像元件10之间的距离（第一距离L1）。

依据成像元件10、显示单元20和第一反射单元31的设置情况，距离控制单元73可以改变第一反射单元31和显示单元20之间的距离。也就是说，距离控制单元73可以改变第一反射单元31和显示单元20之间的距离、以及第一反射单元31和成像元件10之间的距离中的至少一个。

图10示出了根据第一实施例的、说明另一个显示装置的配置结构的示意剖视图。如图10所示，在显示装置112a中，显示单元20沿Z-轴线的位置与第一反射单元31沿Z-轴线的位置不同。第二反射单元32沿Z-轴线的位置与成像元件10沿Z-轴线的位置不同。同样地，通过显示装置112a，可以提供一种能够增加实像的悬浮量的实用显示装置。在显示装置112和112a中，它们可以不平行于成像元件10的主表面10a。

图11示出了根据第一实施例的、说明另一种显示装置的配置结构的示意剖视图。如图11所示，显示装置112b除了成像元件10、显示单元20、第一反射单元31和第二反射单元32之外，还包括第三反射单元33。

第三反射单元33包括沿主表面10a的法线方向观察时不与第一反射单元31重叠的部分。例如，第三反射单元33和第一反射单元31被布置在不平行于主表面10a的法线的方向上。在这个示例中，显示单元20和成像元件10被布置在平行于主表面10a的方向上。第二反射单元32和显示单元20被布置在平行于主表面10a的方向上。第三反射单元33和第一反射单元31被布置在平行于主表面10a的方向上。

在上述配置的显示装置112b中，折光的次数是三次。因此，折光的次数可以是任意的。同样地，通过显示装置112b，可以提供一种能够增加实像的悬浮量的实用型显示装置。

图12示出了根据第一实施例的、说明另一个显示装置的配置结构的示意剖视图。如图12所示，在根据该实施例的显示装置113中，从显示单元20发出的光线80在垂直于显示单元20的显示表面20d的方向（Z-轴线方向）上的强度，是比从显示单元20发出的光线80在倾斜于Z-轴线方向的方向上的强度要低。

例如，通过使用侧发射器型发光二极管作为用于显示单元20的显示装置光源，获得这样的光线分布形式24。光线在第一反射单元31被反射后，更容易地入射到成像元件10。这提高了显示效率。

在从显示单元20发出的光线80当中，在第一反射单元31被反射、而后回到显示单元20的光线不会导致形成实像40。因此，优选的是增加在第一反射单元31被反射一次、而后到达成像元件10的光线分量的比率。

一种液晶显示装置作为显示单元20被使用，所述液晶显示装置使用基于侧发射器型发光二极管的直下式背光模块。因此，从显示单元20发出的光线80可以被有效地带至成像元件10。因此，光线利用率可以被显著地增加。

图13示出了根据第一实施例的、说明另一个显示装置的配置结构的示意剖视图。如图13所示，在根据该实施例的另一个显示装置114中，成像元件10包括半透半反镜11和回射板12。例如，半透半反镜11与显示单元20设置在一起。半透半反镜11的主表面11a例如大体平行于X-Y平面。回射板12的主表面12a例如相对于X-Y平面倾斜。回射板12面向半透半反镜11、且进一步面向第一反射单元31。在这个示例中，半透半反镜11的主表面11a对应于成像元件10的主表面10a。

从显示单元20发出的光线80在第一反射单元31被反射、而后入射到半透半反镜11。光线80的传播经过半透半反镜11的分量在回射板12被回射，而后再次到达半透半反镜11。在这里被镜面反射的分量形成实像40。传播经过半透半反镜11的分量返回到显示单元20且造成损失。

另一方面，在第一反射单元31被反射、而后在半透半反镜11被反射的光线80又一次在第一反射单元31被反射。然后，光线80在回射板12被回射、且在第一反射单元31被反射。然后，一部分光线80传播经过半透半反镜11而导致形成实像40。

在这个配置结构中，回射板12优选置于从观察方向86不会被看到的位置。例如，回射板12被例如屏障件51遮蔽。对于实际的回射板12而言，将所有的光线回射是有困难的，但是在一定程度上会产生镜面反射和散射之中的至少一个。因此，该特征阻碍了从观察方向86观察实像40。在这里，如果回射板12位于从观察方向86看不到的位置，回射板12的反射单元不会被观察到。因此，可以抑制或消除这种阻碍作用。

包括背光的透射性液晶显示装置被用作显示单元20。显示单元20可以显示任意的图像61。成像元件10被设置在显示单元20周围。第一反射单元31被设为面向显示单元20和成像元件10。显示单元20的显示表面20d被定向为朝向第一反射单元31的一侧。

在以如上描述配置的显示装置114中，可以观察到悬浮的实像40。实像40和显示装置114之间的距离（第二距离L2）是第一反射单元31和显示单元20之间的距离（第一距离L1）的两倍。因此，可以提供一种薄型的显示装置。

通过基于例如机械装置或电子装置的距离控制单元73（例如垫块），第一反射单元31和显示单元20之间的间距可以被改变。因此，成像元件10和实像40之间的距离（第二距离L2）可以被改变。如果构成距离控制单元73的垫块的高度被增大一倍，实像40的悬浮量就被增大一倍。

在这个示例中，第一反射单元31设有光线吸收层34，所述光线吸收层34被设置在面向显示单元20的一部分中。光线吸收层34将参考第二实施例地如下进行描述。

第二实施例

图14示出了根据第二实施例的、说明显示装置的配置结构的示意剖视图。

如图14所示，在根据该实施例的显示装置120中，第一反射单元31包括光线吸收层34，所述光线吸收层34设置在面向显示单元20的一部分中。配置结构的其他部分可被设置成类似于显示装置110，且因此相关描述被省略。

在图14中，在从显示单元20发出的光线80中，光线82在第一反射单元31被反射一次、而后到达成像元件10，从而导致形成期望的实像40。然而，光线83在第一反射单元31和显示单元20之间经历了多次反射，且在到达成像元件10之后形成了不同于所期待实像40的一个实像。

在显示装置120中，光线吸收层34设置在第一反射单元31的面向显示单元20的一部分中。因此，光线82在光线吸收层34被吸收。这可以抑制实像被形成为不同于期望的实像40。

在这里，面向显示单元20的第一反射单元31一部分可以被移除，而不是提供光线吸收层34。在这种情况下，光线82在显示装置外进行发射。

因此，第一反射单元31包括面向显示单元20的面对区域31a，以及不面向显示单元20的非面对区域31b。面对区域31a的至少局部（例如，设有光线吸收层34的部分）的反射系数比非面对区域31b的反射系数低。这可以抑制不同于期望的实像40的前述实像的形成。

第三实施例

图15示出了根据第三实施例的、说明显示装置的配置结构的示意剖视图。

如图15所示，根据这个实施例的显示装置130还包括设置在第一反射单元31上的延迟元件36（或相位差元件）。配置结构的其他部分可以被设置得类似于显示装置110，且因此相关描述被省略。

在显示装置130中，通过使用光的偏振，来抑制与期望的实像40不同的实像的形成。与期望的实像40不同的实像是通过第一反射单元31和显示单元20之间的多次反射而形成。例如，液晶显示装置作为显示单元20被使用。该液晶显示装置设有起偏振片21。因此，所述液晶显示装置大体发出线性偏振光。

从显示单元20发出的线性偏振光在第一反射单元31被反射。然后，部分线性偏振光返回显示单元20且被吸收。其它部分的线性偏振光到达成像元件10且直接被用于形成实像40。这抑制了不同于期望的实像40的实像的形成。

因此，显示单元20包括设置在显示表面20d上用于发出光线的起偏振片21。显示装置130还包括延迟元件36。延迟元件36在起偏振片21和第一反射单元31之间被设置位于显示单元20和第一反射单元31之间的光径85a上。延迟元件36使从起偏振片21发出的偏振光的偏振方向发生旋转。

特别地，延迟元件36设置在显示单元20和第一反射单元31之间的光径85a上，所述显示单元20带有附在其最上表面处的起偏振片21。在光径85a（其在第一反射单元31处被反射并且然后入射到显示单元20上）中，延迟元件36使从显示单元20发出的线性偏振光的偏振方向旋转90度。

在显示装置130中，例如四分之一波长板（四分之一波片）作为延迟元件36被使用。延迟元件36的一般轴线方向被设置在这样的方向，其中在该方向上从显示单元20发出的线性偏振光被反射旋转的角度接近90度。

在从显示单元20发出的线性偏振光中，到达第一反射单元31、而后到达成像元件10的光线82导致形成实像40。在这里，光线82的偏振面被旋转，但它不会实质上影响实像40的形成。另一方面，在从显示单元20发出的线性偏振光中，到达第一反射单元31且返回到显示单元20的光线83的偏振面由延迟元件36旋转90度。因此，光线83在显示单元20的起偏振片中被吸收。因此，与期望的实像40不同的实像的形成被抑制。

图16示出了根据第三实施例的、说明另一种显示装置的配置结构的示意剖视图。如图16所示，根据该实施例的另一种显示装置131也包括延迟元件36。配置结构的其他部分可以被设置得类似于显示装置110，且因此相关描述被省略。

同样在这种情况下，设有起偏振片的液晶显示装置作为显示单元20被使用。在显示装置131中，延迟元件36被设置在面向第一反射单元31的显示单元20表面上。

因此，椭圆偏振发射光中的光线83在第一反射单元31处被反射且返回到显示单元20，并且经历了其椭圆偏振中的相变换。因此，光线83在起偏振片中被吸收。同样在这种情况下，例如，四分之一波长板作为延迟元件36被使用。延迟元件36的一般轴线方向被确定以最大化在起偏振片中的光线吸收。到达成像元件10而没有返回到显示单元20的光线82导致形成实像40。同样在显示装置131中，不同于期望的实像40的实像的形成被抑制。

延迟元件36只需要位于显示单元20和第一反射单元31之间。也就是说，延迟元件36设置在位于起偏振片21和第一反射单元31之间的第一位置、位于起偏振片21上的第二个位置、以及位于第一反射单元31上的第三位置之中的至少一个处。在光径85a（其由第一反射单元31反射且入射到显示单元20上）中，延迟元件36将从显示单元20发出的偏振光（例如，线性偏振光）的偏振方向旋转大体90度。

第四实施例

图17示出了根据第四实施例的、说明显示装置的配置结构的示意剖视图。

如图17所示，在根据该实施例的显示装置140中，第一反射单元31包括凹面镜39。也就是说，凹面镜39作为第一反射单元31被使用。配置结构的其他部分可以被设置地类似于显示装置110，且因此相关描述被省略。

第一反射单元31面向成像元件10，且也面向显示单元20。在显示装置140中，显示单元20被布置在凹面镜39和凹面镜39的焦点39f之间。通过凹面镜39的作用，显示单元20的图像61的虚像61i被形成。虚像61i作为放大的图像被形成在凹面镜39的下方（在焦点39f的相反侧）。成像元件10在对称位置40p处形成这个虚像61i的实像40，其中成像元件10的主表面10a作为对称平面。

在显示装置140中，通过凹面镜39的作用，实像40被放大。因此，较小的图像61可以被放大以形成实像40。因此，可以形成更给人深刻印象或有效的图像。换句话说，显示单元20可以以较小尺寸进行设计或减小尺寸。

如同第一实施例，通过调整显示单元20和凹面镜39之间的间距，实像40的放大比率可以被改变。因此，成像元件10和实像40之间的距离可以被改变。如果显示单元20的图像61被设置成靠近凹面镜39的焦点39f，放大比率就会被增加，且显示单元20和实像40之间的距离被延长。

同样在这种情况下，第一反射单元31可以包括面向显示单元20的光线吸收层34。

第五实施例

图18示出了根据第五实施例的、说明显示装置的示意剖视图。

如图18所示，根据该实施例的显示装置210还包括用于支撑着成像元件10、显示单元20和第一反射单元31的支撑体211。对成像元件10、显示单元20和第一反射单元31而言，例如可参考显示装置110的配置结构。然而，实施例不仅限于此。参考第一个至第四实施例及其变化的任何显示装置的配置结构都是可行的。

在显示装置210中，例如，工作台或者桌子作为支撑体211被使用。成像元件10、显示单元20和第一反射单元31被埋置在支撑体211的上表面211u（工作台或桌子的上表面）。支撑体211附近的观察者由观察方向86观察到被显示装置210显示的实像40。实像40感觉是位于成像元件10、显示单元20和第一反射单元31的上方。在显示装置210中，实像40可以从多个观察方向86被观察到。

此外，例如，任意的物体可以被置于显示单元20和实像40之间。因此，可以实现能够在实像40上叠加物体的用户界面。

第六实施例

图19示出了根据第六实施例的、说明显示装置的配置结构的示意剖视图。

如图19所示，根据该实施例的显示装置310除了成像元件10、显示单元20和第一反射单元31之外，还包括屏幕70。对成像元件10、显示单元20和第一反射单元31而言，可参考使用参考显示装置140所描述的配置结构。

屏幕70被布置在将形成实像40的位置。屏幕70具有例如光散射的特性。屏幕70可以具有光透射的特性。此外，屏幕70可以具有光反射的特性。

在显示单元20中形成的图像61通过第一反射单元31（凹面镜39）被放大，并且然后在屏幕70的位置处被成像为实像40。

在布置有光透射屏幕70的情况下，实像40的光线以广角的方式被散射。因此，显示装置310可作为带有宽广观察角度的背投式投影仪。该背投式投影仪在第一观察方向86a（从屏幕70到成像元件10的方向）上使用。可以提供一种从光学元件到屏幕70距离较短的薄型的背投式投影仪。

另一方面，在使用光反射屏幕70的情况下，显示装置310用作带有宽广观察角度的前投式投影仪。该前投式投影仪在第二个观察方向86b（从成像元件10到屏幕70的方向）上使用。显示装置310的厚度可以变薄。因此，可以提供一种薄型的、紧凑的前投式投影仪。

总之，根据该实施例，本发明提供了一种能够增加实像悬浮量的实用型显示装置。

根据本发明的一个优选的实施例，本发明公开了一种显示装置，包括：

显示单元，其用于发出光线；

成像元件，其具有主表面且被配置成在物体的对称位置处形成物体的实像，其中主表面作为对称平面，所述成像元件包括从沿主表面的法线方向观察时不与显示单元相重叠的部分；且

第一反射单元，其包括面向主表面的部分，且被配置成反射从显示单元发出的光线、以及被配置成使光线入射到所述成像元件的不与显示单元相重叠的所述部分。

优选的，显示单元和成像元件被布置在平行于主表面的方向上。

优选的，显示装置还包括：第二反射单元，其包括从沿主表面的法线方向观察时不与成像元件相重叠的部分，所述第二反射单元被配置成反射从显示单元发出的光线以及使光线入射到第一反射单元，且第一反射单元被配置成反射从第二反射单元发出的光线以及使光线入射到成像元件。

优选的，第二反射单元和成像元件沿不平行于主表面的法线的方向进行布置。

优选的，显示单元和第一反射单元沿平行于主表面的方向进行布置，且第二反射单元和成像元件沿平行于主表面的方向进行布置。

优选的，对从显示单元发出的光线进行反射的第一反射单元的反射表面是平行于主表面。

优选的，第一反射单元的用于反射从显示单元发出的光线的反射表面和主表面之间的角度的绝对值不大于10度。

优选的，成像元件沿平行于主表面的方向将显示单元夹在中间。

优选的，成像元件在平行于主表面的平面内围绕着显示单元。

优选的，显示单元包括被配置成发出光线的显示表面，且所述显示表面平行于主表面。

优选的，显示单元包括被配置成发出光线的显示表面，且显示表面和主表面之间的角度的绝对值不大于30度。

优选的，第一反射单元包括凹面镜且面向显示单元，且

显示单元被布置在凹面镜的焦点和凹面镜的镜面之间。

优选的，所述显示装置还包括被布置在实像所在位置处的屏幕。

优选的，第一反射单元包括面向显示单元的面对区域，以及不面向显示单元的非面对区域，且所述面对区域的至少一部分的反射系数比非面对区域的反射系数低。

优选的，第一反射单元包括面向显示单元的光线吸收层。

优选的，显示装置还包括：距离控制单元，其用于改变第一反射单元和成像元件之间的距离。

优选的，显示单元包括设置在显示表面上用于发出光线的起偏振片，且

所述显示装置还包括延迟元件，其在起偏振片和第一反射单元之间被设置在显示单元和第一反射单元之间的光径上，且被配置成旋转从起偏振片发出的偏振光的偏振方向。

优选的，延迟元件被配置成将返回到起偏振片的光线的偏振方向旋转90度。

优选的，从显示单元沿垂直于显示单元的显示表面的方向发出的光线的强度，是低于从显示单元发出的、沿倾斜于垂直方向的光线的强度。

优选的，显示单元包括液晶显示装置，其使用带有侧发射器型发光二级管的直下式背光。

在本申请的申请文件中，“垂直”和“平行”不仅包括或涉及严格的垂直和严格的平行，也包括例如由于制造处理而产生的误差等情况。大体垂直和大体平行是可以的。

参考示例，本发明的实施例如上所述。然而，本发明的实施例不仅限于这些示例。例如，只要本领域的技术人员能够通过适当地从传统已知的配置结构中挑选出这样的配置结构，就可以类似地应用本发明且实现类似的效果；这些各种组件的任何特定配置结构，如包括在显示装置中的显示单元、成像元件、反射单元、凹面镜、光线控制区段、距离控制单元、光线吸收层和延迟元件，都包含在本发明的范围内。

此外，特定示例的任何两个或多个构件可以在技术可行的范围内进行结合，且在其被本发明的主旨所包括的条件下，都包含在本发明的范围内。

此外，本领域的技术人员能够适当地修改和施行在本发明的实施例中如上所述的显示装置。只要显示装置落入本发明所指精神范围内，所有的所述显示装置在如此修改后也都包含在本发明的范围内。

在本发明精神范围内的多种其他变化和修改均可以被本领域的技术人员设想到，且可以理解的是，这样的变化和修改也被包含在本发明的范围内。

虽然某种实施例已被描述，但这些实施例只是通过示例被呈现出来，且并不旨在限定本发明的范围。事实上，这里所描述的新颖的实施例可以由多种其他方式被实施；此外，这里所描述的以实施例的形式所表现的多种省略、代替和变化均可以被设置得不背离本发明的精神。从属权利要求和它们的等同物旨在保护这样的形式或修改，以使所述形式或修改落入本发明的保护范围和精神范围内。

Claims (20)

1.一种显示装置，包括：

发出光线的显示单元；

成像元件，其具有主表面且被配置成在物体的对称位置处形成物体的实像，其中主表面作为对称平面，所述成像元件包括从沿主表面的法线方向观察时不与显示单元相重叠的部分；且

第一反射单元，其包括一个面向主表面的部分，且被配置成反射从显示单元发出的光线、以及使光线入射到所述成像元件的不与显示单元相重叠的所述部分。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，显示单元和成像元件被布置在平行于主表面的方向上。

3.如权利要求1所述的显示装置，其还包括：

第二反射单元，其包括从沿主表面的法线方向观察时不与成像元件相重叠的部分，

所述第二反射单元被配置成反射从显示单元发出的光线以及使光线入射到第一反射单元，且

第一反射单元被配置成反射从第二反射单元发出的光线以及使光线入射到成像元件。

4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，第二反射单元和成像元件沿不平行于主表面的法线的方向进行布置。

5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，

显示单元和第一反射单元沿平行于主表面的方向进行布置，且

第二反射单元和成像元件沿平行于主表面的方向进行布置。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，对从显示单元发出的光线进行反射的第一反射单元的反射表面是平行于主表面。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，第一反射单元的用于反射从显示单元发出的光线的反射表面和主表面之间的角度的绝对值不大于10度。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，成像元件沿平行于主表面的方向将显示单元夹在中间。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，成像元件在平行于主表面的平面内围绕着显示单元。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，显示单元包括被配置成发出光线的显示表面，且所述显示表面平行于主表面。

11.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，显示单元包括被配置成发出光线的显示表面，且显示表面和主表面之间的角度的绝对值不大于30度。

12.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

第一反射单元包括凹面镜且面向显示单元，且

显示单元被布置在凹面镜的焦点和凹面镜的镜面之间。

13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括被布置在实像所在位置处的屏幕。

14.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，第一反射单元包括面对显示单元的面对区域以及不面对显示单元的非面对区域，且所述面对区域的至少一部分的反射系数比非面对区域的反射系数低。

15.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，第一反射单元包括面向显示单元的光线吸收层。

16.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：

距离控制单元，其用于改变第一反射单元和成像元件之间的距离。

17.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

显示单元包括设置在显示表面上用于发出光线的起偏振片，且

所述显示装置还包括延迟元件，其在起偏振片和第一反射单元之间被设置在显示单元和第一反射单元之间的光径上，且被配置成旋转从起偏振片发出的偏振光的偏振方向。

18.如权利要求17所述的显示装置，其特征在于，延迟元件被配置成将返回到起偏振片的光线的偏振方向旋转90度。

19.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，从显示单元沿垂直于显示单元的显示表面的垂直方向发出的光线的强度，是低于从显示单元发出的沿倾斜于所述垂直方向的光线的强度。

20.如权利要求19所述的显示装置，其特征在于，显示单元包括液晶显示装置，其使用带有侧发射器型发光二级管的直下式背光模块。

Images