CN107272211B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，其具备：显示部，射出显示光；偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，所述光学元件是弯曲形状，具备凹状的第一部分和与所述第一部分连接的凸状的第二部分。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置。
背景技术
例如，提出了具备偏光滤光片、逆反射(retroreflection)棱镜、以及相位差板的成像装置(image-forming device)。在该成像装置中，表示显示图像的实像(real image)和表示显示图像的显示光的射出点在关于偏光滤光片面对称的位置处成像。但是，逆反射棱镜具有平坦的表面、和具有凹凸的背面。从显示器射出并由半透半反射镜反射而入射到逆反射棱镜的光中的、到达背面的光被逆反射，但在表面上反射了的光在与逆反射的光不同的位置处成像。另外，在相位差板的表面上反射了的光也同样地在与逆反射的光不同的位置处成像。因此，与通过逆反射的光形成的实像独立地，被视觉辨认所谓幻像(ghost)，可能会导致显示质量变差。另外，从显示器射出且不经由半透半反射镜而直接在反射棱镜的表面上反射的光也不对实像的显示作出贡献，因而可能会导致显示质量变差。
发明内容
根据一个实施方式，提供一种显示装置，其具备：显示部，射出显示光；偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，所述光学元件是弯曲形状，具备凹状的第一部分和与所述第一部分连接的凸状的第二部分。
根据一个实施方式，提供一种显示装置，其具备：显示部，射出显示光；偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，所述光学元件具备第一部分以及第二部分，所述第一部分是向远离所述偏光元件的一侧凹陷的凹面，所述第二部分是向接近所述偏光元件的一侧凸出的凸面，所述第一部分比所述第二部分接近所述显示部。
根据一个实施方式，提供一种显示装置，其具备：显示部，射出显示光；偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，所述光学元件具备第一端部、第二端部、第一部分、第二部分、以及连接所述第一部分与所述第二部分的连接部，所述第一部分是位于所述第一端部与所述连接部之间、并且比连接所述第一端部与所述连接部的面更向远离所述显示部以及所述偏光元件的一侧凹陷的凹状，所述第二部分是位于所述连接部与所述第二端部之间、并且比连接所述连接部与所述第二端部的面更向接近所述显示部以及所述偏光元件的一侧凸出的凸状。
根据本实施方式，能够提供能够抑制显示质量变差的显示装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的显示装置1的一个构成例的图。
图2是用于说明构成显示装置1的各构成的功能的图。
图3是表示图1所示的显示面板PNL的一个构成例的图。
图4是表示图3所示的显示面板PNL的一个构成例的剖面图。
图5是表示图1所示的光学元件20的一个构成例的俯视图。
图6是表示图5所示的逆反射体23的一个构成例的立体图。
图7是表示用图5所示的A-B线所切割的光学元件20的构造的剖面图。
图8是表示可应用于本实施方式的光学元件20的构成例的剖面图。
图9是表示可应用于本实施方式的光学元件20的构成例的剖面图。
图10是表示可应用于本实施方式的光学元件20的构成例的剖面图。
图11是用于说明光学元件20与显示部DSP、偏光元件10的相对位置关系的剖面图。
图12是用于说明光学元件20与显示部DSP、偏光元件10的相对位置关系的立体图。
图13是用于说明作为幻像的一种的二次像的发生机理的图。
图14是用于说明作为幻像的一种的镜像的发生机理的图。
图15是用于说明通过本实施方式的光学元件20改善幻像的机理的图。
图16是表示光学元件20的一个实施例的图。
图17是表示本实施方式的显示装置1的另一构成例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本实施方式。此外，公开仅为一个例子，对于本领域技术人员来说容易想到的在发明的主旨范围内的适宜变更，当然包含于本发明的范围内。另外，在附图中，为了使说明变得更明确，相比于实际的样式，有示意地表示各部的宽度、厚度、形状等的情况，但仅为一个例子，并不是用于限定本发明的解释。另外，在本说明书和各附图中，关于已出现的附图，对发挥与上述部分相同或者类似功能的构成要素附加同一参照附图标记，有时适宜省略所重复的详细说明。
图1是表示本实施方式的显示装置1的一个构成例的图。此外，图中的第一方向D1、第二方向D2、以及第三方向D3相互正交，但这些方向也可以以90度以外的角度相互交叉。
显示装置1具备显示部DSP、偏光元件10、相位差板RA、光学元件20等。
显示部DSP只要射出显示光，则其构成没有特别限定。在一个例子中，显示部DSP构成为射出作为圆偏振光的显示光，具备显示面板PNL以及相位差板RB。作为一个例子，显示面板PNL是在一对基板之间保持有液晶层的液晶显示面板。但是，显示面板PNL也可以是具有有机电致发光元件等的自发光型的显示面板、具有电泳元件等的电子纸型的显示面板、应用了微机电系统(MEMS)的显示面板、或者应用了电致变色的显示面板等。液晶显示面板既可以是通过使来自光源装置的光选择性地透射来显示图像的透射型，也可以是通过使外光或者来自光源装置的光选择性地反射来显示图像的反射型，还可以是具备透射型以及反射型这双方的显示功能的半透射型。在图示的例子中，显示面板PNL的显示面DP与通过第二方向D2以及第三方向D3规定的平面平行。
显示面板PNL射出用于表示显示图像I0的显示光。显示光是例如直线偏振光。相位差板RB与显示面板PNL的显示面DP大致平行地对峙。相位差板RB也可以粘结到显示面板PNL的显示面DP。这样的相位差板RB是例如对透射光赋予约λ/4的相位差的λ/4板。在此，λ是透射光的波长。省略详细说明，相位差板RB配置成其迟相轴相对直线偏振光的偏光面以45°的角度交叉。在这样的显示部DSP中，从显示面板PNL所射出的显示光(直线偏振光)通过透射相位差板RB被转换为圆偏振光。本实施方式中的圆偏振光是包含椭圆偏振光。
此外，在显示部DSP中，在来自显示面板PNL的射出光是圆偏振光的情况下，相位差板RB被省略。另外，显示部DSP代替显示面板，既可以具备投影从投影机所射出的射出光的屏幕，也可以具备通过照明装置所照明的显示媒体(广告板等)。另外，显示部DSP也可以构成为射出作为直线偏振光的显示光，在来自显示面板PNL的射出光是直线偏振光的情况下，省略相位差板RB。
偏光元件10具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与透射轴正交的第二直线偏振光反射。例如，第一直线偏振光是与入射面平行的P波，第二直线偏振光是与入射面垂直的S波。这样的偏光元件10通过例如线栅偏光滤光片、应用了亮度上升膜的反射型偏光膜、重叠了该反射型偏光膜和吸收型偏振片的多层体等构成。吸收型偏振片是指，使与透射轴平行的直线偏振光透射，吸收与透射轴正交的直线偏振光的偏振片。在偏光元件10由上述的多层体构成的情况下，吸收型偏振片配置于反射型偏光膜上(即与和相位差板RA对峙的一侧相反的一侧)，而且，具有与反射型偏光膜的透射轴平行的透射轴。
偏光元件10具有与光学元件20对峙的内表面10A。在图示的例子中，内表面10A与通过第一方向D1以及第三方向D3规定的平面平行，与显示面DP正交。
相位差板RA位于偏光元件10与光学元件20之间，沿着偏光元件10的内表面10A配置，与内表面10A大致平行地延伸。相位差板RA也可以粘接到偏光元件10的内表面10A。这样的相位差板RA是例如对透射光赋予约λ/4的相位差的λ/4板。省略详细说明，相位差板RA设置成其迟相轴相对直线偏振光的偏光面以45°的角度交叉。此外，上述的相位差板RA、RB也可以是相位差值、波长分散性不同的多个相位差膜的层叠体。例如，相位差板RA、RB也可以以缓和波长依赖性等的目的，组合λ/2板以及λ/4板来构成。
光学元件20与显示部DSP、相位差板RA对峙。本实施方式中的光学元件20是具备使入射光逆反射的逆反射体的逆反射元件。后述关于逆反射体的详细说明，光学元件20具备由多个逆反射体构成的逆反射面20A。光学元件20是弯曲形状，沿着第一方向D1具备第一部分CC以及第二部分CV。第一部分CC呈凹状形成，第二部分CV呈凸状形成。在光学元件20中，如果着眼于沿着第一方向D1的位置关系，则第一部分CC比第二部分CV更接近显示部DSP。另外，在光学元件20中，如果着眼于沿着第二方向D2的位置关系，则第一部分CC位于比第二部分CV远离偏光元件10以及相位差板RA的一侧处。如图所示，在通过第一方向D1以及第二方向D2规定的剖面中，光学元件20具有大致S字状的剖面。后述关于本实施方式中的“凹状”以及“凸状”的定义。
在附图中，I1相当于在显示部DSP中所显示的显示图像I0的空中像，在关于偏光元件10与显示图像I0面对称的位置处成像。构成空中像I1的光是在通过光学元件20逆反射之后透射偏光元件10的直线偏振光。
接下来，参照图1以及图2，说明显示部DSP中的用于使显示图像I0作为空中像I1成像的各构成的功能。
首先，在显示部DSP中，显示面板PNL射出与显示图像I0的显示光相当的第一直线偏振光。此处的第一直线偏振光是具有与偏光元件10的透射轴平行的偏光面的光，相当于透射偏光元件10的直线偏振光。该第一直线偏振光透射相位差板RB，转换为第一圆偏振光。此处的第一圆偏振光是指，在从与光的行进方向对峙的方向观察时描绘向右旋转的轨迹的光。由此，显示部DSP射出作为第一圆偏振光的显示光。
接着，作为第一圆偏振光的显示光透射相位差板RA，转换为第二直线偏振光。此处的第二直线偏振光是具有与偏光元件10的透射轴垂直的偏光面的光。该第二直线偏振光在通过偏光元件10反射之后，再次透射相位差板RA，转换为第二圆偏振光。此处的第二圆偏振光是指，在从与光的行进方向对峙的方向观察时描绘向左旋转的轨迹的光。即，第二圆偏振光是与第一圆偏振光相反地旋转的圆偏振光。
接着，第二圆偏振光入射到光学元件20。光学元件20的入射光通过逆反射面20A逆反射。此时，逆反射的反射光是第二圆偏振光。然后，该第二圆偏振光再次透射相位差板RA，转换为第一直线偏振光。该第一直线偏振光透射偏光元件10，成像为表示显示图像I0的空中像I1。观察者能够从与透射了偏光元件10的第一直线偏振光的行进方向对峙的方向观察到在空中浮现的空中像I1。
接下来，以下说明各构成的具体例。
图3是表示图1所示的显示面板PNL的一个构成例的图。在此，作为显示面板PNL的一个例子，说明有源矩阵驱动方式的透射型液晶显示面板。即，显示面板PNL具备第一基板SUB1、与第一基板SUB1对峙的第二基板SUB2、以及在第一基板SUB1与第二基板SUB2之间保持的液晶层LC。第一基板SUB1和第二基板SUB2以在它们之间形成有预定的单元间隙的状态贴合。显示面板PNL具备显示图像的显示区域DA。显示区域DA具有呈矩阵状配置的多个子象素(pixel)PX。
在显示区域DA中，作为子象素PX，例如具有显示红色的红像素PXR、显示绿色的绿像素PXG、以及显示蓝色的蓝像素PXB。此外，显示区域DA也可以还具有与红、绿、蓝不同的颜色的子象素(例如显示白色的白像素)。用于实现彩色显示的主像素通过这些多个不同的颜色的子象素PX构成。即，此处的主像素是指构成彩色图像的最小单位。在图示的例子中，主像素通过红像素PXR、绿像素PXG、以及蓝像素PXB构成。
红像素PXR构成为具备红色彩色滤光片，能够在来自光源装置的白色光中主要使红色光透射。绿像素PXG构成为具备绿色彩色滤光片，能够在来自光源装置的白色光中主要使绿色光透射。蓝像素PXB构成为具备蓝色彩色滤光片，能够在来自光源装置的白色光中主要使蓝色光透射。此外，虽然不详述，彩色滤光片既可以形成于第一基板SUB1，也可以形成于第二基板SUB2。
第一基板SUB1具备多个扫描线G、以及与扫描线G交叉的多个信号线S。各扫描线G引出到显示区域DA的外侧，与扫描线驱动部GD连接。各信号线S引出到显示区域DA的外侧，与信号线驱动部SD连接。扫描线驱动部GD以及信号线驱动部SD连接于控制器CNT。控制器CNT根据影像信号，生成控制信号，控制扫描线驱动部GD以及信号线驱动部SD。
各子象素PX具备开关元件SW、像素电极PE、共同电极CE等。开关元件SW与扫描线G、信号线S电连接。这样的开关元件SW通过例如薄膜晶体管构成。像素电极PE与开关元件SW电连接。共同电极CE与多个像素电极PE分别对峙。
此外，关于显示面板PNL的详细的构成，省略说明，但在利用沿着基板主面的法线的纵电场的显示模式、或者利用相对基板主面的法线向斜向倾斜的倾斜电场的显示模式下，像素电极PE设置于第一基板SUB1，另一方面，共同电极CE设置于第二基板SUB2。另外，在利用沿着基板主面的横电场的显示模式下，像素电极PE以及共同电极CE这双方设置于第一基板SUB1。进而，显示面板PNL也可以具有与适宜组合上述的纵电场、横电场以及倾斜电场来利用的显示模式对应的构成。
图4是表示图3所示的显示面板PNL的一个构成例的剖面图。在此，简单说明应用了作为利用横电场的显示模式的一个的FFS(Fringe Field Switching，边缘场开关)模式的显示面板PNL的剖面构造。
第一基板SUB1具备第一绝缘基板100、第一绝缘膜110、共同电极CE、第二绝缘膜120、像素电极PE1～PE3、第一取向膜AL1等。共同电极CE沿着红像素PXR、绿像素PXG、以及蓝像素PXB延伸。红像素PXR的像素电极PE1、绿像素PXG的像素电极PE2、蓝像素PXB的像素电极PE3分别与共同电极CE对峙，分别具有狭缝SLA。在图示的例子中，共同电极CE位于第一绝缘膜110与第二绝缘膜120之间，像素电极PE1～PE3位于第二绝缘膜120与第一取向膜AL1之间。此外，也可以像素电极PE1～PE3位于第一绝缘膜110与第二绝缘膜120之间，共同电极CE位于第二绝缘膜120与第一取向膜AL1之间。在该情况下，狭缝SLA形成于共同电极CE。
第二基板SUB2具备第二绝缘基板200、遮光层BM、彩色滤光片CFR、CFG、CFB、涂层OC、第二取向膜AL2等。彩色滤光片CFR、CFG、CFB分别夹着液晶层LC与像素电极PE1～PE3对峙。彩色滤光片CFR是红色的彩色滤光片，彩色滤光片CFG是绿色的彩色滤光片，彩色滤光片CFB是蓝色的彩色滤光片。此外，在图示的例子中，彩色滤光片CFR、CFG、CFB形成于第二基板SUB2，但也可以形成于第一基板SUB1。
液晶层LC封装于第一取向膜AL1与第二取向膜AL2之间。
光源装置LS与第一基板SUB1对峙。作为光源装置LS，能够应用各种方式，但关于详细的构造，省略说明。
具备第一偏振片PL1的第一光学元件OD1配置于第一绝缘基板100的外表面。具备第二偏振片PL2的第二光学元件OD2配置于第二绝缘基板200的外表面。例如，第一偏振片PL1的第一吸收轴以及第二偏振片PL2的第二吸收轴正交。此外，在图示的例子中，第二光学元件OD2的表面相当于显示面板PNL的显示面DP。
通过红像素PXR、绿像素PXG、以及蓝像素PXB构成的主像素以间距P1排列。
图5是表示图1所示的光学元件20的一个构成例的俯视图。在此，图示了通过相互正交的第一方向D1以及第三方向D3规定的平面下的光学元件20的俯视图。此外，如图1所示，光学元件20呈S字状弯曲设置，但在此，图示了光学元件20在第一方向D1上延伸的平板状的状态。
光学元件20通过多个逆反射体23构成。在图示的俯视图中，逆反射体23具备正三角形形状的边缘EG。边缘EG具备与第三方向D3平行的边EA、在与第一方向D1以及第三方向D3分别交叉的方向上延伸的边EB、EC。在一个例子中，逆反射体23具备相互正交的三个反射面23A、23B、23C。边EA、EB、EC分别包含于反射面23A、23B、23C。三个反射面23A、23B、23C的交点相当于逆反射体23的中心O。在一个例子中，逆反射体23的中心O朝向纸面的里侧凹陷。在逆反射体23具备被三个反射面23A、23B、23C包围的凹部的情况下，边缘EG相当于逆反射体23的顶部，中心O相当于逆反射体23的底部。但是，也可以逆反射体23具备被三个反射面23A、23B、23C包围的凸部，在该情况下，边缘EG相当于逆反射体23的底部，中心O相当于逆反射体23的顶部。
这样的逆反射体23在第三方向D3上排列。另外，逆反射体23在第一方向D1上以间距P2排列。但是，在第一方向D1以及第三方向D3上分别相邻的逆反射体23具有相互翻转180度的形状。图中的逆反射体231以及逆反射体232在第一方向D1上排列。逆反射体231以及逆反射体232处于相对边缘E12线对称的位置关系。
空中像I1的分辨率依赖于逆反射体23的间距P2。为了抑制分辨率变差，优选的是间距P2小于图4所示的显示面板PNL中的像素的间距P1。
图6是表示图5所示的逆反射体23的一个构成例的立体图。在此，应用相互正交的xyz坐标系，说明逆反射体23的形状。
在xyz坐标系中，逆反射体23具有三个反射面23A、23B、23C。这些反射面23A～23C都是同一形状，是直角等边三角形。另外，这些反射面23A～23C相互正交。具有这样形状的反射面23A～23C的逆反射体23称为角隅棱镜、角反射器等。
在设为x轴上的点A(α，0，0)、y轴上的点B(0，α，0)、z轴上的点C(0，0，α)时，反射面23A形成于x-y平面，通过原点O、点A、以及点B规定。反射面23B形成于y-z平面，通过原点O、点B、以及点C规定。反射面23C形成于x-z平面，通过原点O、点A、以及点C规定。连结点A与点B的线段、连结点B与点C的线段、以及连结点A与点C的线段分别相当于图5所示的边缘EG的边EA、EB、EC。此外，此处的原点O相当于图5所示的中心O。
在原点O相当于逆反射体23的底部的情况下，不存在通过三个点A、点B、以及点C规定的面，通过三个反射面23A～23C包围的内侧是空气层。在原点O相当于逆反射体23的顶部的情况下，存在通过三个点A、点B、以及点C规定的面，逆反射体23成为正四面体。
在逆反射体23中，实现通过入射光在三个反射面23A～23C中分别反射而向与入射光大致相同的光路反射的逆反射。但是，三个点A、点B、以及点C附近可能成为不产生逆反射(在三个反射面中不反射)的非逆反射部。此外，逆反射体23的形状不限于图示的例子，也可以是对非逆反射部进行截取而得到的形状。
图7是表示用图5所示的A-B线所切割的光学元件20的构造的剖面图。在此，表示逆反射体231、232各自的中心O1、O2相当于底部的光学元件20的剖面图。光学元件20具有使入射光逆反射的逆反射面20A。逆反射面20A是图示那样的凹凸面，在图1所示的显示装置1中，具有位于面向相位差板RA以及显示部DSP一侧的凹部以及凸部。在图示的例子中，光学元件20具备基体21、以及金属薄膜22。基体21通过例如树脂材料形成。基体21的表面21A是与逆反射面20A相匹配的凹凸面，光学元件20的背面20B(在图示的例子中基体21的背面)是平坦面。金属薄膜22覆盖基体21的表面21A。金属薄膜22具有大致均等的膜厚。金属薄膜22通过例如银(Ag)、铝(Al)、铝合金等呈现光反射性的材料形成。这样的金属薄膜22形成逆反射面20A。此外，金属薄膜22既可以实施用于防止其腐蚀的表面处理，也可以通过硅氮化物(SiN)等无机材料涂覆。另外，在基体21通过呈现光反射性的材料形成的情况下，也可以省略金属薄膜22，基体21的表面21A形成逆反射面20A。逆反射面20A中的透射率是大致零，入射到逆反射面20A的大部分的入射光不到达光学元件20的背面20B。即，入射到光学元件20的大部分的入射光不透射基体21，而在逆反射面20A上被逆反射。
图中的用虚线表示的水平面H是与边缘E12交叉，与通过第一方向D1以及第三方向D3规定的平面平行的面。逆反射体231、232各自的中心O1、O2位于比水平面H接近背面20B一侧处。由水平面H和逆反射面20A形成的剖面是直角三角形，水平面H相当于斜边。水平面H和反射面A1所成的角度θα等于水平面H和反射面A2所成的角度θα，在一个例子中，角度θα是约54.7°。
在一个例子中，在显示面板PNL中的像素的间距P1是200μm的情况下，光学元件20中的逆反射体的间距P2是180μm，间距P2小于间距P1。另外，逆反射面20A沿着相当于水平面H的法线方向的第二方向D2具有深度d。在一个例子中，深度d是73.5μm。此外，金属薄膜22的膜厚t是150nm，与深度d相比充分小。因此，在形成有金属薄膜22时，与逆反射面20A相匹配的基体21的表面21A不会被金属薄膜22掩埋或者使逆反射面20A变形。
图8至图10是表示可应用于本实施方式的光学元件20的构成例的剖面图。
图8的(a)相当于基体21的表面形成逆反射面20A的构成例。逆反射面20A相当于基体21和空气层的交界面。如在图中用箭头所示，入射到光学元件20的入射光不透射基体21而被逆反射面20A反射。相比于图8的(a)所示的构成例，图8的(b)所示的构成例在覆盖基体21的表面21A的金属薄膜22形成逆反射面20A的方面不同。
图9的(a)相当于基体21的背面形成逆反射面20A的构成例。基体21的表面21A是平坦面。逆反射面20A相当于基体21和空气层的交界面。如在图中用箭头所示，入射到光学元件20的入射光在透射基体21之后被逆反射面20A反射。相比于图9的(a)所示的构成例，图9的(b)所示的构成例在覆盖基体21的背面21B的金属薄膜22形成逆反射面20A的方面不同。
图10的(a)相当于基体21与罩部件24之间的交界面形成逆反射面20A的构成例。基体21以及罩部件24通过折射率不同的材料形成，至少罩部件24具有光透射性。如在图中用箭头所示，入射到光学元件20的入射光在透射罩部件24之后被逆反射面20A反射。相比于图10的(a)所示的构成例，图10的(b)所示的构成例在位于基体21与罩部件24之间的金属薄膜22形成逆反射面20A的方面不同。
接下来，说明在本实施方式中应用的光学元件20的第一部分CC以及第二部分CV、与显示部DSP以及偏光元件10的相对位置关系。
图11是用于说明光学元件20、与显示部DSP、偏光元件10的相对位置关系的剖面图。此外，在图中，省略相位差板等的图示。
光学元件20沿着第一方向D1具备第一端部201以及第二端部202。第一端部201比第二端部202接近显示部DSP。在光学元件20中，第一部分CC和第二部分CV的连接部CN位于第一端部201与第二端部202之间。或者，第一部分CC位于第一端部201与连接部CN之间，第二部分CV位于连接部CN与第二端部202之间。在将从第一端部201至第二端部202的沿着第一方向D1的长度设为L时，从第一端部201至连接部CN的沿着第一方向D1的长度L1比L/2长。另外，从连接部CN至第二端部202的沿着第一方向D1的长度L2比L/2短。此外，在光学元件20在第一方向D1上延伸的平板状的状态下，光学元件20的沿着第一方向D1的全长比长度L长。
另外，在光学元件20中，从第一端部201至偏光元件10的沿着第二方向D2的距离DT1比从第二端部202至偏光元件10的沿着第二方向D2的距离DT2长。从连接部CN至偏光元件10的沿着第二方向D2的距离DT3比距离DT1短且比距离DT2长。第一部分CC与偏光元件10之间的沿着第二方向D2的距离随着沿着第一方向D1从第一端部201朝向连接部CN去变短。在距离的变化第一端部201附近小，随着离开第一端部201，逐渐比距离DT1更短。另一方面，距离的变化在连接部CN附近大，随着接近连接部CN，急剧接近距离DT3。第二部分CV与偏光元件10之间的沿着第二方向D2的距离随着沿着第一方向D1从连接部CN朝向第二端部202去变短。距离的变化在连接部CN附近大，随着离开连接部CN，急剧比距离DT3更短。另一方面，距离的变化在第二端部202附近小，随着接近第二端部202，逐渐接近距离DT2。
在本实施方式中的一个观点中，凹状的第一部分CC意味着，相比于连接第一端部201和连接部CN的虚拟面V1，向离开显示部DSP以及偏光元件10的一侧凹陷的形状。另外，凸状的第二部分CV意味着，相比于连接第二端部202和连接部CN的虚拟面V2，向接近显示部DSP以及偏光元件10的一侧凸出的形状。
图12是用于说明光学元件20与显示部DSP、偏光元件10的相对位置关系的立体图。此外，在图中，省略相位差板等的图示，用虚线表示显示部DSP以及偏光元件10。
在光学元件20中，第一端部201、第二端部202、以及连接部CN分别沿着第三方向D3延伸。连接部CN在与参照图5说明的逆反射体23的边缘EG中的一边EA平行的方向上(即第三方向D3)延伸。
第一部分CC以及第二部分CV是例如椭圆面、抛物面、球面、非球面等曲面。在本实施方式中的另一观点中，凹状的第一部分CC意味着，经由连接部CN，相比于与第一方向D1、第三方向D3平行的虚拟面V3，向离开偏光元件10的一侧凹陷的形状(凹面)。另外，凸状的第二部分CV意味着，相比于面V3，向接近偏光元件10的一侧凸出的形状(凸面)。
在此，说明应用了平板状的光学元件20的显示装置中的幻像的机理。
图13是用于说明作为幻像的一种的二次像的产生机理的图。在此，以在相对显示部DSP的显示面DP以及偏光元件10的主面这双方交叉的方向上配置有平板状的光学元件20的情况为例子，进行说明。
首先，简单说明本来应显示的空中像(一次像)I1。如在图中用粗线的箭头所示，显示部DSP的显示光在偏光元件10中反射之后，入射到光学元件20。为了使入射光逆反射，光学元件20通过与入射光大致相同的光路的反射光透射偏光元件10。通过经由这样的光路的偏光元件10的透射光在空中成像，从而能够观察空中像I1。
接着，以下说明二次像I2。在显示部DSP的显示光中，如用图中的细线的箭头所示，一部分的光不朝向偏光元件10，而直接入射到光学元件20。关于这样的入射光的一部分，由于针对光学元件20的法线的入射角比较大，因而包含于光学元件20中的平坦面(例如图9所示的基体21的表面21A、图10所示的罩部件24的表面等)等中被正反射。被光学元件20正反射的反射光在偏光元件10中反射之后，再次入射到光学元件20。光学元件20使这样的入射光逆反射，通过与入射光大致相同的光路的反射光透射偏光元件10。经由这样的光路的偏光元件10的透射光在空中成像，从而产生二次像I2。因此，在观察空中像I1时，根据其观察位置，有时除了空中像I1以外还同时观察到二次像I2，可能会导致显示质量降低。
图14是用于说明作为幻像的一种的镜影像的产生机理的图。在此，以与显示部DSP的显示面DP大致平行地配置平板状的光学元件20，代替偏光元件10而设置有半透半反射镜HM的情况为例子进行说明。在此，省略关于空中像I1的说明。
以下，说明镜像I3。在显示部DSP的显示光中，如用图中的箭头所示，一部分的光不朝向半透半反射镜HM，而直接入射到光学元件20。这样的入射光的一部分在光学元件20中被正反射。被光学元件20正反射的反射光透射半透半反射镜HM。因此，在从观察者观察的情况下，从显示部DSP所射出的光看起来从相对光学元件20成为面对称的位置I3射出。如果在位置I3处看到的像和空中像(aerial image)从观察者角度来说重叠，则可能会使显示质量降低。
图15是用于说明通过本实施方式的光学元件20改善幻像的机理的图。此外，在此，省略相位差板等的图示。
图中的(A)表示光学元件20中位于接近显示部DSP的一侧的第一部分CC。在显示部DSP的显示光中，如用图中的箭头所示，一部分的光不朝向偏光元件10，而直接入射到第一部分CC。这样的入射光的一部分在第一部分CC中被正反射。在第一部分CC中，在接近显示部DSP的区域中被正反射的反射光再次入射到远离显示部DSP的区域。这样，在显示光直接入射到第一部分CC的情况下，由于第一部分CC形成为凹状，因而入射光在第一部分CC中被正反射多次。在光学元件20中，正反射的反射光的反射率小于10％。因此，在光学元件20中被正反射两次的情况下的反射光的反射率小于1％，反射光几乎不对显示作出贡献。此外，即使假设第二次的反射光到达偏光元件10，也在偏光元件10中被反射，反射光被关入到由显示部DSP、偏光元件10、以及光学元件20所包围的内部，不透射偏光元件10。因此，在观察空中像I1时，能够抑制由于在光学元件20中正反射的反射光而产生幻像，能够抑制显示质量变差。
图中的(B)表示位于光学元件20中远离显示部DSP的一侧的第二部分CV。在显示部DSP的显示光中，如用图中的箭头所示，一部分的光不朝向偏光元件10，而直接入射到第二部分CV。被第二部分CV正反射的反射光在偏光元件10中反射之后，再次入射到第二部分CV。在第二部分CV使这样的入射光再次正反射的情况下，与参照(A)说明的情形同样地，成为光学元件20中的第二次反射，其反射率极其低，几乎不对显示作出贡献。另外，第二部分CV还可能有如在图中用虚线所示，使在偏光元件10中反射的反射光逆反射的情况。在该情况下，逆反射的反射光透射偏光元件10而成像，但第二部分CV呈凸状形成，因而像失真而降低该像的视觉辨认性。因此，在观察空中像I1时，能够抑制发生幻像，能够抑制显示质量变差。
如上所述，根据本实施方式，光学元件20能够使显示部DSP的显示光中的、被偏光元件10反射的反射光逆反射，在关于偏光元件10与显示部DSP面对称的位置处成像。另外，在光学元件20中，设置位于与显示部DSP接近的一侧的凹状的第一部分CC、以及位于远离显示部DSP的一侧的凸状的第二部分CV，从而能够抑制起因于光学元件20中的不期望的反射而产生幻像。因此，能够抑制通过逆反射的光成像而观察的空中像I1的显示质量变差。
另外，经由偏光元件10朝向光学元件20的外光在被转换为第一直线偏振光之后，在逆反射面20A中反射前后，分别透射作为λ/4板的相位差板RA。因此，外光被转换为第二直线偏振光，无法透射偏光元件10。即，能够抑制由于外光而产生幻像。
另外，光学元件20中的第一部分CC和第二部分CV的连接部CN在与逆反射体23的边缘EG中的一边平行的方向上延伸。因此，在使单一片状的光学元件20弯曲时，曲面的母线与边缘EG的一边平行，能够抑制位于连接部CN附近的逆反射体23的不期望的变形，能够抑制光的利用效率降低，抑制起因于不期望的反射而产生幻像。
另外，偏光元件10是使第一直线偏振光透射，使第二直线偏振光反射的反射型，在显示部DSP与偏光元件10之间以及偏光元件10与光学元件20之间，配置有相位差板RA。因此，相比于将偏光元件10以及相位差板RA置换为半透半反射镜的情况，能够将从显示部DSP射出的显示光更高效地朝向光学元件20反射。因此，能够提高对显示作出贡献的显示光的利用效率。另外，能够降低显示部DSP的亮度，能够降低功耗。
此外，作为λ/4板的相位差板RA也可以粘接到光学元件20，但期望以不受到所弯曲的光学元件20的影响的方式，沿着偏光元件10的内表面10A配置。
光学元件20的表面中的不期望的反射如上所述可能成为幻像的原因。因此，优选的是在光学元件20的表面上，配置蛾眼末、电介体多层膜等抗反射膜。
本实施方式的偏光元件10以及相位差板RA能够置换为分束器。分束器具有使入射光的一部分反射，并且使入射光的另一部分透射的功能。在一个例子中，分束器既可以是针对入射光的反射率以及透射率大致同等的半透半反射镜，也可以是偏振光分束器等。分束器中的反射率以及透射率可任意地设定。
接下来，说明本实施方式的光学元件20的一个实施例。
图16是表示光学元件20的一个实施例的图。在此，对如下进行说明：关于光学元件20的第一部分CC以及第二部分CV分别是椭圆面EL1、EL2的情况，应用相互正交的XY坐标系，通过椭圆曲线对光学元件20的形状进行模型化的例子。
将光学元件20的第一端部201设为原点。即，第一端部201的位置表示为(X，Y)＝(0，0)。连接部CN的位置表示为(X，Y)＝(a1，b1)。第二端部202的位置表示为(X，Y)＝((a1+a2)，(b1+b2))。在第一部分CC中，椭圆面EL1能够用图中的式(1)表示。在第二部分CV中，椭圆面EL2能够用图中的式(2)表示。
在一个例子中，相当于(a1+a2)的光学元件20的沿着X轴的长度L是200mm，相当于a1的长度是150mm，相当于a2的长度是50mm。
相当于(b1+b2)的光学元件20的沿着Y轴的高度H是100mm，相当于b1的长度是60mm，相当于b2的长度是40mm。
接下来，说明本实施方式的另一构成例。此外，关于与上述的构成例相同的构成，标注同一参照标记而省略详细的说明。
图17是表示本实施方式的显示装置1的另一构成例的立体图。相比于上述的构成例，图示的构成例并非仅在显示部DSP的正面具备光学元件，而在显示部DSP的侧面侧也具备具备逆反射体的光学元件31、32的方面不同。即，如在上述的构成例中说明，光学元件20配置于与显示部DSP面对的位置。光学元件31沿着连接光学元件20的第一端部201和第二端部202的S字状的第三端部203配置。光学元件32沿着连接光学元件20的第一端部201和第二端部202的S字状的第4端部204配置。
根据这样的构成例，即使从显示部DSP射出的显示光中的、被偏光元件10反射的反射光到达远离光学元件20的侧方，由于被光学元件31、32逆反射，因而在透射偏光元件10之后对显示作出贡献。因此，能够提高对显示作出贡献的显示光的利用效率，能够使空中像I1高亮度化。
如以上说明，根据本实施方式，能够提供能够抑制显示质量变差的显示装置。
此外，本发明不限于上述实施方式本身，能够在其实施阶段中在不脱离其主旨的范围内使构成要素变化来具体化。另外，能够通过在上述实施方式中所公开的多个构成要素的适宜组合来形成各种发明。例如，也可以从在实施方式中所叙述的全部构成要素删除几个构成要素。进而，也可以适宜组合不同的实施方式所涉及的构成要素。
本申请要求2016年3月31日向日本专利厅提出的申请号2016-071749的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (19)

1.一种显示装置，具备：
显示部，射出显示光；
偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及
光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，
其特征在于，
所述光学元件是弯曲形状，具备凹状的第一部分和与所述第一部分连接的凸状的第二部分。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述第一部分比所述第二部分接近所述显示部。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，
所述光学元件具备第一端部以及第二端部，
所述第一端部比所述第二端部接近所述显示部，
在将从所述第一端部至所述第二端部的沿着第一方向的长度设为L时，从所述第一端部至所述第一部分与所述第二部分之间的连接部的沿着第一方向的长度比L/2长。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，
从所述第一端部至所述偏光元件的沿着第二方向的第一距离比从所述第二端部至所述偏光元件的沿着第二方向的第二距离长，
从所述连接部至所述偏光元件的沿着第二方向的第三距离比所述第一距离短且比所述第二距离长。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述逆反射体在俯视下具备三角形形状的边缘，
所述第一部分与所述第二部分之间的连接部在与所述边缘的一边平行的方向上延伸。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述第一部分以及所述第二部分是曲面。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述显示装置还具备对透射光赋予相位差的相位差板，
所述相位差板沿着所述偏光元件的内表面配置。
8.一种显示装置，具备：
显示部，射出显示光；
偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及
光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，
其特征在于，
所述光学元件具备第一部分以及第二部分，
所述第一部分是向远离所述偏光元件的一侧凹陷的凹面，
所述第二部分是向接近所述偏光元件的一侧凸出的凸面，
所述第一部分比所述第二部分接近所述显示部。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，
所述光学元件具备第一端部以及第二端部，
所述第一端部比所述第二端部接近所述显示部，
在将从所述第一端部至所述第二端部的沿着第一方向的长度设为L时，从所述第一端部至所述第一部分与所述第二部分之间的连接部的沿着第一方向的长度比L/2长。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，
从所述第一端部至所述偏光元件的沿着第二方向的第一距离比从所述第二端部至所述偏光元件的沿着第二方向的第二距离长，
从所述连接部至所述偏光元件的沿着第二方向的第三距离比所述第一距离短且比所述第二距离长。
11.根据权利要求8所述的显示装置，其中，
所述逆反射体在俯视下具备三角形形状的边缘，
所述第一部分与所述第二部分之间的连接部在与所述边缘的一边平行的方向上延伸。
12.根据权利要求8所述的显示装置，其中，
所述显示装置还具备对透射光赋予相位差的相位差板，
所述相位差板沿着所述偏光元件的内表面配置。
13.一种显示装置，具备：
显示部，射出显示光；
偏光元件，具有使第一直线偏振光透射的透射轴，使与所述透射轴交叉的第二直线偏振光反射；以及
光学元件，具备逆反射体，该逆反射体对通过所述偏光元件反射的反射光进行逆反射，
其特征在于，
所述光学元件具备第一端部、第二端部、第一部分、第二部分、以及连接所述第一部分与所述第二部分的连接部，
所述第一部分是位于所述第一端部与所述连接部之间、并且比连接所述第一端部与所述连接部的面更向远离所述显示部以及所述偏光元件的一侧凹陷的凹状，
所述第二部分是位于所述连接部与所述第二端部之间、并且比连接所述连接部与所述第二端部的面更向接近所述显示部以及所述偏光元件的一侧凸出的凸状。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
所述第一部分比所述第二部分接近所述显示部。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
在将从所述第一端部至所述第二端部的沿着第一方向的长度设为L时，从所述第一端部至所述连接部的沿着第一方向的长度比L/2长。
16.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
从所述第一端部至所述偏光元件的沿着第二方向的第一距离比从所述第二端部至所述偏光元件的沿着第二方向的第二距离长，
从所述连接部至所述偏光元件的沿着第二方向的第三距离比所述第一距离短且比所述第二距离长。
17.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
所述逆反射体在俯视下具备三角形形状的边缘，
所述连接部在与所述边缘的一边平行的方向上延伸。
18.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
所述第一部分以及所述第二部分是曲面。
19.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
所述显示装置还具备对透射光赋予相位差的相位差板，
所述相位差板沿着所述偏光元件的内表面配置。
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