CN107850807B - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
显示装置(1)具有:能够从正面侧目视识别配置在背面侧的物体的透明液晶面板(2);第1偏振器(6),其配置在透明液晶面板(2)的正面侧和背面侧中的任意一方;光源(4);导光元件(3、31、32),它们配置在透明液晶面板(2)的正面侧和背面侧中的另一方,使来自光源(4)的光朝向透明液晶面板(2);第2偏振器(7),其以与经由物体而透射过导光元件的光的至少一部分不重叠的方式,配置在导光元件与透明液晶面板(2)之间、或者在导光元件与光源(4)之间;以及控制部(9),其控制透明液晶面板(2),使得对于透明液晶面板(2)上的显示影像的区域,从光源(4)发出的经由第2偏振器(7)入射的光的至少一部分能够透射过第1偏振器(6)。
Description
技术领域
本发明涉及能够将影像重叠在显示物体上进行显示的显示装置。
背景技术
近年来,提出了一种使用了可使位于其背面的显示物体透射过而进行观察的透明液晶面板的显示装置(例如,参照专利文献1)。
例如,专利文献1所公开的展示装置在观察侧具备透明液晶面板,在背面侧具备调光面板,通过以单元(cell)为单位将调光面板的任意区域设为透射或不透射,在同时观察展示物和透明液晶面板的像信息时能够实现多种多样的显示方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-198563号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在专利文献1所公开的展示装置中,当希望使展示物和透明液晶面板的像信息同时可看见时,要用来自对展示物进行照明的光源的光对透明液晶面板的像信息也进行照明。因此,该展示装置中,对像信息进行照明的光的明亮度不足,有时无法同时清晰地显示展示物和透明液晶面板的像信息。
因此,本发明的目的在于提供一种能够同时且清晰地显示位于透明液晶面板的背面的显示物体和显示在透明液晶面板上的影像双方的显示装置。
用于解决课题的手段
作为本发明的一个方式,提供显示装置。
该显示装置具有:能够从正面侧目视识别配置在背面侧的物体并且能够显示影像的透明液晶面板;
第1偏振器,其配置在透明液晶面板的正面侧和背面侧中的任意一方;
第1光源;
导光元件,其配置在透明液晶面板的正面侧和背面侧中的另一方,并且由透明的部件形成,使来自第1光源的光朝向透明液晶面板;
第2偏振器,其以与经由物体而透射过导光元件的光的至少一部分不重叠的方式,配置在导光元件与透明液晶面板之间、或者导光元件与第1光源之间;以及
控制部,其控制透明液晶面板,使得对于透明液晶面板上的显示影像的区域,从第1光源发出的经由第2偏振器入射的光的至少一部分能够透射过第1偏振器。
在该显示装置中,优选的是,导光元件具有多个棱镜,所述多个棱镜配置在透明液晶面板的背面与物体之间,并且将来自第1光源的光朝向透明液晶面板反射,第2偏振器在导光元件与透明液晶面板之间被配置成,使得从第1光源发出而被多个棱镜中的任意棱镜反射的光透射过去,并且该第2偏振器与经由物体而透射过导光元件的光的至少一部分不重叠。
该情况下,优选的是,多个棱镜分别具有相对于第1光源形成为凹面状的反射面。
或者,优选的是,第1光源具有多个发光元件,多个棱镜分别将从多个发光元件分别发出的光朝向第2偏振器的不同的位置反射。
或者,此外,优选的是,该显示装置还具有扩散部件,该扩散部件在第2偏振器与导光元件之间被配置,使得从第1光源发出而被多个棱镜中的任意棱镜反射的光扩散,并且该扩散部件与经由物体而透射过导光元件的光的至少一部分不重叠。
该情况下,优选的是,控制部对第1光所透射的透明液晶面板的第1像素组施加使该第1光的偏振面旋转的电压,以显示从第1方向观察规定的被摄物体时的像,另一方面,对第2光所透射的透明液晶面板的第2像素组施加使该第2光的偏振面旋转的电压,以显示从第2方向观察规定的被摄物体时的像,所述第1光是从第1光源发出的通过导光元件之后被扩散部件扩散的光中的、透射过第2偏振器的朝向第1方向的光,所述第2光是从第1光源发出的通过导光元件之后被扩散部件扩散的光中的、透射过第2偏振器的朝向第2方向的光。
或者,此外,优选的是,在该显示装置中,第1光源具有多个发光元件,并且,导光元件具有多个棱镜,所述多个棱镜将来自第1光源的光朝向透明液晶面板反射,控制部对第1光所透射的透明液晶面板的第1像素组施加使该第1光的偏振面旋转的电压,以显示从第1方向观察规定的被摄物体时的像,另一方面,对第2光所透射的透明液晶面板的第2像素组施加使该第2光的偏振面旋转的电压,以显示从第2方向观察所述规定的被摄物体时的像,所述第1光是从多个发光元件分别发出的由多个棱镜朝向第1方向反射并且透射过第2偏振器的光,所述第2光是从多个发光元件分别发出的由多个棱镜朝向第2方向反射并且透射过第2偏振器的光。
此外,在该显示装置中,优选的是,第2偏振器配置在导光元件与第1光源之间。
此外,优选的是,该显示装置还具有配置在物体与导光元件之间的第3偏振器。该情况下,优选的是,第2偏振器的透射轴的方向和第3偏振器的透射轴的方向被设定为,使得从第1光源发出并透射过第2偏振器而入射到透明液晶面板中的光的偏振面与经由物体透射过第3偏振器和导光元件而入射到透明液晶面板的光的偏振面彼此垂直。
发明效果
本发明的显示装置起到了这样的效果:能够同时且清晰地显示位于透明液晶面板的背面的显示物体和显示在透明液晶面板上的影像双方。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的显示装置的概要结构图。
图2的(A)是从正面侧观察的扩散面的局部放大图。图2的(B)是在扩散面上形成的一个棱镜的概要立体图。
图3的(A)是在使显示物体和透明液晶面板上的影像同时可看见时从正面观察显示装置的图。图3的(B)是示出所对应的光的透射状态的图。
图4是根据变形例的显示装置的概要侧视图。
图5的(A)是基于变形例的、示出棱镜的配置的一例的、导光板的扩散面的概要主视图。图5的(B)是一个棱镜的概要立体图,图5的(C)是一个棱镜的概要主视图。
图6是示出基于变形例的、从入射面侧观察的来自第1光源的光的路径的示意图。
图7是基于另一变形例的显示装置的概要侧视图。
图8是基于又一变形例的显示装置的侧视剖视图。
图9是基于又一变形例的显示装置的概要侧视图。
图10的(A)~(C)分别是基于离散地形成有偏振器(偏光子)的变形例的显示装置的概要侧视图。
图11的(A)和图11的(B)分别是使用前光型(front light type)导光板的显示装置的概要侧视图。
图12是从玩家侧观察具有基于上述实施方式或变形例的显示装置的弹球游戏机时的、该弹球游戏机的概要立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对根据本发明的实施方式的显示装置进行说明。该显示装置使用使位于背面的显示物体透射过而能够目视识别的透明液晶面板。并且,该显示装置利用按照与经由显示物体而透射过导光板的光不重叠的方式配置的偏振器,通过使用来显示透明液晶面板上所显示的影像的背光(backlight)的偏振光方向与来自对显示物体进行照明的光源的光的偏振光方向彼此垂直,由此在透明液晶面板上按照每个像素来控制使来自背光的光和来自光源的光中的哪一个透射,从而能够同时且清晰地显示影像和显示物体。
另外,在以下内容中,为了便于说明,将与观察者对置的一侧作为正面,将其相反一侧作为背面。
图1是本发明的一个实施方式的显示装置的概要结构图。显示装置1具有透明液晶面板2、导光板3、第1光源4、第2光源5、第1偏振器6、第2偏振器7、第3偏振器8和控制部9。
在透明液晶面板2的正面侧配置有第1偏振器6,另一方面,在透明液晶面板2的背面侧配置有导光板3。此外,按照与导光板3的入射面3a对置的方式配置有第1光源4。在导光板3的背面侧配置有供观察者目视识别的显示物体10。并且配置有第2光源5,使其对显示物体10进行照明,使被显示物体10反射或散射的光透射过导光板3和透明液晶面板2。此外,在第1光源4与导光板3之间配置有第2偏振器7,另一方面,在显示物体10与导光板3之间配置有第3偏振器8。
透明液晶面板2具有能够显示影像的显示区域,根据来自控制部9的影像信号以像素为单位对从第1光源4发出后通过第1偏振器6和导光板3而入射的光的偏振面进行控制,在显示区域显示与该影像信号对应的影像。透明液晶面板2例如具有:封入有液晶分子的液晶层;以隔着液晶层而对置的方式配置的、由ITO等形成的两个透明电极;以及以隔着液晶层和透明电极而对置的方式配置的、玻璃或透明树脂等透明的两个透明基板。此外,在液晶层与透明电极之间还可以形成用于规定液晶分子的取向方向的取向膜。此外,透明电极中的一方形成为矩阵状,以能够根据影像信号来调整以像素为单位施加的电压。此外,在一方的透明电极与透明基板之间还可以设有以像素为单位的以规定图案(pattern)配置的滤色器,以使透明液晶面板2能够显示彩色影像。
两个取向膜使例如液晶层内的液晶分子沿规定方向取向。例如,在液晶层所含有的液晶分子以扭曲向列型(twist nematic)排列的情况下,两个取向膜被配置成取向方向彼此垂直。
导光板3是导光元件的一例。并且,导光板3是具有比透明液晶面板2的显示区域大的面积的片(sheet)状部件,与透明液晶面板2的背面对置。
在导光板3的侧面的一面形成有与第1光源4对置的入射面3a,来自第1光源4的光通过第2偏振器7之后从入射面3a入射到导光板3的内部。然后,在导光板3的内部传播的光被位于背面侧的扩散面3b全反射后,从与透明液晶面板2的背面对置的出射面3c射出而入射到透明液晶面板2中。另外,入射面3a也可以朝向第1光源4形成为凸面状,以作为准直透镜进行工作,以提高从第1光源4入射的光的指向性。
此外,当第2光源5点亮时,来自第2光源5的光被显示物体10反射或散射而通过第3偏振器8,然后从导光板3的扩散面3b入射到导光板3中,原样透射过导光板3,从出射面3c朝着透明液晶面板2射出。
在本实施方式中,例如,通过在平板状玻璃的背面侧粘贴具有扩散面3b的扩散片来制作成导光板3。并且,该扩散片例如由相对于可见光透明的紫外线固化树脂形成,且被转印了具有用于如后所述那样反射在导光板3内传播的光的多个棱镜的图案。或者,通过对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、环烯烃聚合物等、相对于可见光透明的树脂进行成型来形成导光板3。此时,在树脂上,利用热转印而在扩散面3b上形成具有用于反射在导光板3内传播的光的多个棱镜的图案,通过缓慢地使该树脂冷却,使其不会产生内部应力,由此形成导光板3。
通过这样形成导光板3,能够防止导光板3本身具有多折射性。由此能够抑制入射到导光板3中的光的偏振面在导光板3内传播或透射时旋转、或从直线偏振光变为椭圆偏振光。
图2的(A)是从正面侧观察的扩散面3b的局部放大图。多个棱镜11以规定的间距(pitch)错列地(千鳥足状)配置在扩散面3b上,以反射从入射面3a入射的光,使其从整个出射面3c均匀地射出,并大致垂直于透明液晶面板2地进行入射。另外,多个棱镜11也可以规定的间距格子状地配置。另外,规定的间距被设定为例如100μm左右。
图2的(B)是棱镜11的概要立体图。多个棱镜11分别例如在扩散面3b上形成为具有规定的长度的大致三角形状的槽。并且,多个棱镜11分别具有反射面11a,所述反射面11a相对于扩散面3b成规定的角度α,并且朝向为与第1光源4对置。另外,规定的角度α被设定为:使入射到导光板3的来自第1光源4的光全反射后朝向出射面3c的角度、例如相对于扩散面3b成为37~45°。此外,规定的长度例如为55μm左右,槽的宽度例如为27.5μm左右。
另外,形成有棱镜11的区域的面积占扩散面3b的面积之比即配置密度优选为,在观察者正在经由透明的部件或什么都没有的空间目视识别位于导光板3背后的显示物体10时感觉到的配置密度的上限以下。在此,优选的是,将各棱镜11配置成例如配置密度在30.0%以下。
或者,关于导光板3,表示扩散光相对于全透射光的比例的噪声值优选为,在观察者正在经由透明的部件或什么都没有的空间目视识别位于导光板3背后的显示物体10时感觉到的噪声值的上限以下。优选的是,将各棱镜11配置成例如噪声值在28%以下。
第1光源4例如具有白色发光二极管或荧光灯等发光元件,其发光面被配置成与导光板3的入射面3a对置。第1光源4例如被配置成其发光强度最强的方向与入射面3a垂直。另外,第1光源4也可以具有多个发光元件。该情况下,多个发光元件例如被配置成:沿着入射面3a的长度方向,在遍及与透明液晶面板2的显示区域的宽度大致相等的范围中排列成一列。并且,第1光源4根据来自控制部9的控制信号被点亮或熄灭。例如在透明液晶面板2上显示影像时,将第1光源4点亮。另一方面,不在透明液晶面板2上显示影像时,也可以将第1光源4熄灭。此外,在第1光源4具有多个发光元件并且在透明液晶面板2的一部分显示影像时,也可以仅将该多个发光元件中的用于该一部分照明的发光元件点亮。或者,多个发光元件也可以具有互不相同的发光颜色,根据在透明液晶面板2上显示的影像的颜色来控制要点亮的发光元件。
第2光源5例如具有白色发光二极管或荧光灯等发光元件,被配置成对配置在导光板3的背面侧的显示物体10进行照明。另外,在想利用特定颜色的光源对显示物体10进行照明的情况下,也可以将以该特定的颜色发光的二极管等发光元件用作第2光源5。另外,当显示物体10是不透明的物体时,优选的是,将第2光源5配置在比显示物体10更接近导光板3的位置上,以使被显示物体10反射或散射的光入射到导光板3中。此外,第2光源5也可以具有多个发光元件。例如,第2光源5也可以具有被配置成围绕显示物体10周围的多个发光元件。此外,第2光源5本身也可以是经由透明液晶面板2的显示区域进行观察的显示物体10。此外,优选的是,将第2光源5配置成,使得来自第2光源5的光不直接入射到导光板3的入射面3a上。并且,第2光源5与第1光源4同样,根据来自控制部9的控制信号点亮或熄灭。例如在不想让观察者目视识别显示物体10时,将第2光源5熄灭。另一方面,让观察者目视识别显示物体10时,则点亮第2光源5。
此外,根据变形例,也可以省略第2光源5。该情况下,也可以利用太阳光等、来自显示装置1外部的环境光对显示物体10进行照明。
第1偏振器6~第3偏振器8分别是使具有特定方向的偏振面的偏振成分透射的元件。并且,第1偏振器6按照通过第1偏振器6的光的偏振面与第1偏振器6的透射轴所成的角越小则以越高透射率使该光透射。在本实施方式中,第1偏振器6被配置成在透明液晶面板2的正面侧覆盖透明液晶面板2的显示区域。因此,透明液晶面板2能够根据来自控制部9的影像信号,以像素为单位对来自第1光源4的光或由第2光源5照明的来自显示物体10的光分别在第1偏振器6中的透射率进行调整。即,从第1光源4发出后经由第2偏振器7和导光板3入射到透明液晶面板2中的光的偏振面在透射过透明液晶面板2的液晶层时,根据施加给该液晶层的电压进行旋转,由此使得该光中、透射过第1偏振器6的光量发生变化。同样地,从第2光源5发出而被显示物体10反射或散射之后经由第3偏振器8和导光板3入射到透明液晶面板2中的光的偏振面在透射过透明液晶面板2的液晶层时,根据施加给该液晶层的电压进行旋转,由此使得该光中、透射过第1偏振器6的光量发生变化。
第2偏振器7在第1光源4与导光板3的入射面3a之间被配置成与入射面3a大致平行。此外,第2偏振器7具有来自第1光源4的光不经由第2偏振器7就不会到达入射面3a的程度的尺寸,由此使得从第1光源4发出后透射过第2偏振器7入射到导光板3中的光成为直线偏振光。此外,通过被配置在第1光源4与导光板3的入射面3a之间,还能够使第2偏振器7小型化。
第3偏振器8是具有与透明液晶面板2的显示区域相同程度的尺寸的片状的部件,在显示物体10与导光板3的背面(即,扩散面3b)之间被配置成与背面大致平行。由此使得从第2光源5发出后在被显示物体10反射或散射之后透射过第3偏振器8入射到导光板3中的光成为直线偏振光。
其中,第2偏振器7的透射轴和第3偏振器8的透射轴朝向从第1光源4发出经由第2偏振器7和导光板3而入射到透明液晶面板2中的直线偏振光的偏振面与从第2光源5发出后被显示物体10反射或散射之后再经由第3偏振器8和导光板3入射到透明液晶面板2中的直线偏振光的偏振面彼此垂直的方向。例如,第2偏振器7被配置成使得第2偏振器7的透射轴与扩散面3b和出射面3c大致平行(图1中的纸面的法线方向),另一方面,第3偏振器8被配置成使得第3偏振器8的透射轴位于与入射面3a垂直的方向(图1中的与纸面平行的方向)上。由此能够使得透明液晶面板2对来自第1光源4的光的透射率与对来自第2光源5的光的透射率不同。
控制部9例如具有处理器、存储器电路、透明液晶面板2的驱动电路以及各光源的驱动电路。并且,控制部9根据来自上位的控制装置(未图示)的控制信号来控制透明液晶面板2、第1光源4和第2光源5。当要使得从位于透明液晶面板2的正面侧的观察者看不到显示物体10时,控制部9熄灭第2光源5。另一方面,当要使得从观察者能看到显示物体10时,控制部9点亮第2光源5。此外,在透明液晶面板2上显示影像时,控制部9点亮第1光源4。另一方面,在不在透明液晶面板2上显示影像时,控制部9也可以熄灭第1光源4。
此外,在使观察者同时看到显示在透明液晶面板2上的影像和显示物体10时,控制部9将第1光源4和第2光源5一同点亮,并且以像素为单位对施加给透明液晶面板2的电压进行调整。而且,控制部9针对包含在显示影像的区域中的像素,对所施加的电压进行调整,使得从第1光源4发出后经由第2偏振器7和导光板3入射到透明液晶面板2中的光的至少一部分能够透射过透明液晶面板2从而透射过第1偏振器6。由此使得观察者能够观察显示在透明液晶面板2上的影像。另外,如上所述,当来自第1光源4的光的偏振面和来自第2光源5的光的偏振面利用第2偏振器7和第3偏振器8而入射到透明液晶面板2中时是彼此垂直的。因此,在显示影像的区域中,第1偏振器6对来自第1光源4的光的透射率越高,则第1偏振器6对来自第2光源5的光的透射率越低。
另一方面,控制部9针对显示影像的区域外的像素,对所施加的电压进行调整,使得从显示物体10经由第2偏振器和导光板3入射到透明液晶面板2中的光的偏振面透射过透明液晶面板2而与透明液晶面板2的第1偏振器6的透射轴平行,即,使得该光透射过第1偏振器6。由此使得从第1光源4发出后经由第2偏振器7和导光板3入射到透明液晶面板2中的光的偏振面透射过透明液晶面板2从而与透明液晶面板2的第1偏振器6的透射轴垂直,因此,该光不透射过第1偏振器6。因此,关于该像素,来自第1光源4的光不会对显示物体10的显示方式产生影响。因此,即使第1光源4点亮,在显示影像的区域外也不会难以看到显示物体10。
图3的(A)是在使显示物体10和透明液晶面板2上的影像同时可看见时从正面观察显示装置1的图,图3(B)是示出所对应的光的透射状态的图。如图3的(A)和图3(B)所示,在透明液晶面板2上的影像显示区域300中调节施加给各像素的电压,使来自第1光源4的光的至少一部分透射过第1偏振器6。另一方面,在影像显示区域300以外调节施加给各像素的电压,使从第2光源5发出后被显示物体10反射或散射的光透射过第1偏振器6,并且使来自第1光源4的光不透射过第1偏振器6。因此,观察者能够同时并且清楚地目视识别透明液晶面板2上的影像和显示物体10。
另外,当透明液晶面板2是能够进行彩色显示的面板时,在透明液晶面板2上的影像显示区域中调节影像显示区域内的各像素的电压,使得来自第1光源4的光透射过透明液晶面板2而成为该影像的颜色。该情况下,当在透明液晶面板2上显示有影像的状态下熄灭第1光源4时,在影像显示区域中,利用来自第2光源5的光,以与本来的影像的颜色互补的颜色来显示该影像。因此,在熄灭了第1光源4的状态下,当在透明液晶面板2上还显示影像时,控制部9只要调节施加给包含在影像显示区域中的各像素的电压,使得成为该影像的本来的颜色的互补色即可。
如以上进行了说明的那样,该显示装置使来自用于对透明液晶面板上显示的影像进行照明的第1光源的光的偏振面与来自配置在透明液晶面板的背面侧的显示物体的光的偏振面垂直。由此,在透明液晶面板中,在显示影像的区域中,该显示装置主要使影像照明用的光透射,另一方面,在显示影像的区域以外,则可以主要使来自显示物体的光透射。因此,该显示装置能够针对位于透明液晶面板的正面侧的观察者同时并且清晰地展示在透明液晶面板上显示的影像和配置在透明液晶面板的背面侧的显示物体。
根据变形例,设置在导光板3的扩散面3b上的各棱镜也可以形成为,使得从第1光源4发出而入射到导光板3内的光反射而通过导光板3与透明液晶面板2之间的特定的小区域。该情况下,规定了来自第1光源4的光的偏振光方向的第2偏振器7也可以被配置成,在导光板3与透明液晶面板2之间使来自第1光源4的光透射,并且使得从第2光源5发出后被显示物体10反射或散射的光的至少一部分不重叠。
图4是基于该变形例的显示装置41的概要侧视图。在该变形例中,多个第2偏振器7离散地配置在导光板3的出射面3c与透明液晶面板2的背面之间。即,在导光板3的出射面3c与透明液晶面板2的背面之间,设有第2偏振器7的小区域和未设有第2偏振器7的其它区域交错地设置。此外,第2偏振器7和第3偏振器8被配置成,使得第2偏振器7各自的透射轴与第3偏振器8的透射轴彼此垂直。此外,来自第1光源4的光经由准直透镜12入射到导光板3中。下面,对与上述实施方式不同的点进行说明。
优选的是,设有第2偏振器7的小区域的面积的总计为透明液晶面板2的显示区域的面积的一半以下。由此能够防止从第2光源5发出而被显示物体10反射或散射后透射过第3偏振器8和导光板3的光被第2偏振器7过度遮挡的情况,从而能够抑制从正面侧观察时显示物体10的明亮度不充分的情况。
图5的(A)是基于该变形例的、示出棱镜的配置的一例的、导光板3的扩散面3b的概要主视图,图5的(B)是一个棱镜的概要立体图,图5的(C)是一个棱镜的概要主视图。
在该示例中,第1光源4具有多个发光元件,利用设置于入射面3a与发光元件之间的准直透镜12使来自各发光元件的光成为大致平行光而入射到导光板3内。另外,例如通过对相对于可见光透明的树脂进行射出成型而形成准直透镜12。此外,准直透镜12也可以形成为随着远离准直透镜12的光轴而曲率变得比球面更弱的非球面透镜,以进行像差校正。
形成在扩散面3b上的各棱镜13形成为具有相对于第1光源4侧为凹状的反射面13a的、圆弧状的棱镜。并且,例如,各棱镜13被配置成在与扩散面3b平行的面内具有60°~90°的中心角,并且相对于来自第1光源4的光的入射方向线对称。此外,与来自第1光源4的光的入射方向垂直的方向上的宽度例如是600μm,距扩散面3b的高度例如是20μm。并且,反射面13a的倾斜角α例如是35°。
通过如上所述形成各棱镜13,使得从第1光源4发出而入射到导光板3内的光被某个棱镜13反射而针对每个棱镜在导光板3与透明液晶面板2之间大致会聚于一点。因此,将第2偏振器7配置成,针对各个棱镜13而覆盖其会聚点。
在该变形例中,也利用来自第1光源4的光和从第2光源5发出后被显示物体10反射或散射的光对透明液晶面板2进行照明。因此,与上述实施方式同样地,在透明液晶面板2上的影像显示区域内,控制部9可以调节施加给各像素的电压,使得从第1光源4发出而透射过第2偏振器7的光的至少一部分透射第1偏振器6,另一方面,在透明液晶面板2上的影像显示区域外,可以调节施加给各像素的电压,使得从第2光源5发出而透射过第3偏振器8的光的偏振面与第1偏振器6的透射轴大致平行。由此,根据该变形例的显示装置也能够同时并且清晰地显示透明液晶面板上的影像和显示物体。此外,在该变形例中,由于来自第1光源4的光通过导光板3之后入射到第2偏振器7,因此放宽了与导光板3的多折射性有关的条件,因此使得导光板3的制造变得容易。
此外,在上述变形例中,也可以是,来自第1光源4所具有的多个发光元件的光入射到各棱镜13中。该情况下,也可以省略准直透镜12,使得从各发光元件入射到导光板3中的光扩展。此外,也可以是,在扩散面3b上形成图2(B)所示那样的三棱柱状的棱镜11来代替棱镜13。
图6是示出基于该变形例的、从入射面3a侧观察的来自第1光源4的光的路径的示意图。在该变形例中,利用棱镜11将来自与各棱镜11正对的发光元件的光线601朝向扩散面3b的法线方向反射。另一方面,由于来自位于比各棱镜11更靠左侧的位置的发光元件的光线602相对于棱镜11从左侧斜着入射,因此被棱镜11朝着相对于法线方向右斜的方向反射。此外,由于来自位于比各棱镜11更靠右侧的位置的发光元件的光线603相对于棱镜11从右侧斜着入射,因此被棱镜11朝着相对于法线方向左斜的方向反射。其结果是,针对一个第2偏振器7,来自多个棱镜11的、朝向互不相同的方向的光透射过。即,能够扩大通过第2偏振器7并且对透明液晶面板2进行照明的光的扩展角。因此能够扩大能够目视识别在透明液晶面板2上显示的影像的角度。
此外,根据另一变形例,对于多个第2偏振器7的各个第2偏振器7,也可以将扩散片配置在该第2偏振器7与导光板3的出射面3c之间。
图7是基于该变形例的显示装置51的概要侧视图。在该变形例中,与图4所示的显示装置41相比较,对于多个第2偏振器7的各个第2偏振器7,扩散片14配置在该第2偏振器7与导光板3的出射面3c之间,这一点有所不同。
在该变形例中,从第1光源4发出的经由导光板3的光被扩散片14扩散之后透射过第2偏振器7。因此,基于该变形例的显示装置51能够扩大通过第2偏振器7并且对透明液晶面板2进行照明的光的扩展角。因此,显示装置51能够扩大能够目视识别在透明液晶面板2上显示的影像的角度。另外,在该变形例中,由于入射到各个扩散片14中的光也可以是平行光,因此,形成在导光板3的扩散面3b上的棱镜也可以是图2的(B)所示那样的三棱柱状的棱镜11。另外,在未设有第2偏振器7的地方不设置扩散片14,以使得从第2光源5发出后被显示物体10反射或散射而透射过第3偏振器8和导光板3的光能够原样维持其偏振面而入射到透明液晶面板2中。
此外,根据另一变形例,也可以使用棱镜片代替导光板,使得来自第1光源4的光朝向透明液晶面板2。
图8是基于该变形例的显示装置61的概要侧视图。在该变形例中,与图1所示的显示装置1相比较,在透明液晶面板2与第3偏振器8之间,设有棱镜片31来代替导光板,这一点有所不同。因此,在以下内容中,对棱镜片31及其相关联部分进行说明。
棱镜片31是导光元件的另一例。棱镜片31是具有与透明液晶面板2的显示区域相同程度的尺寸的片状的部件,例如由相对于可见光透明的树脂形成。并且,在棱镜片31的背面侧形成有使来自第1光源4的光朝向透明液晶面板2的多个棱镜15。另外,与上述实施方式同样地,优选的是,将各棱镜15配置成,使得形成有棱镜15的区域的面积占棱镜片31的面积之比即配置密度在30.0%以下、或者噪声值在28%以下。
在该变形例中,来自第1光源4的光透射过第2偏振器7之后,从各棱镜15的与第1光源4对置侧的面入射到棱镜片31中。然后,该光在各棱镜15的与第1光源4相反侧的面上朝向透明液晶面板2进行全反射。此外,从第2光源5发出而被显示物体10反射或散射的光透射过棱镜片31的未形成有棱镜15的部分而到达透明液晶面板2。因此,根据该变形例的显示装置61与上述实施方式同样地,也能够使观察者同时并且清晰地看到显示物体10和在透明液晶面板2上显示的影像。
图9是根据又一变形例的显示装置71的概要侧视图。根据该变形例的显示装置71与图8所示的显示装置61相比较,在棱镜片31与透明液晶面板2的背面之间,第2偏振器7被离散地设置在由棱镜15反射的、来自第1光源4的光的路径上,这一点有差异。该情况下,也将第2偏振器7和第3偏振器8配置成,使得第2偏振器7的透射轴与第3偏振器8的透射轴彼此垂直。因此,在该变形例中,控制部9对包含在透明液晶面板2上的显示影像的区域中的各像素调节所施加的电压,使得来自第1光源4的光的至少一部分透射过第1偏振器6,另一方面,在该区域以外,调节所施加的电压,使得来自第2光源5的光的偏振面与第1偏振器6的透射轴大致平行。由此,根据该变形例的显示装置71也能够使观察者同时并且清晰地目视识别显示物体和透明液晶面板2上的影像。
此外,在上述实施方式或变形例中,也可以分别省略第3偏振器8。该情况下,从第2光源5发出而被显示物体10反射或散射的光的至少一部分仅通过第1偏振器6,即使调节施加给透明液晶面板2的电压,第1偏振器6对该光的透射率也不发生变化。因此,在第2光源5点亮期间,观察者能够始终目视识别显示物体10。另一方面,由于来自第1光源4的光透射过隔着透明液晶面板2配置的两个偏振器(第2偏振器7、第1偏振器6),因此,通过调节施加给透明液晶面板2的电压而使得第1偏振器6对该光的透射率发生变化。因此,与上述实施方式或变形例同样地,控制部9针对包含在透明液晶面板2上的显示影像的区域中的各像素,调节所施加的电压,使得从第1光源4发出而透射过第2偏振器7的光的至少一部分透射过第1偏振器6。另一方面,控制部9针对显示影像的区域外的各像素调节所施加的电压,使得从第1光源4发出而透射过第2偏振器7的光的偏振面与第1偏振器6的透射轴垂直。由此,该显示装置也能够使观察者同时并且清晰地目视识别显示物体10和透明液晶面板2上的影像。
此外,在省略第3偏振器8的变形例中,只有从第1光源4发出的光透射过第1偏振器6即可。因此,也可以离散地形成第1偏振器6,以代替覆盖透明液晶面板2整体。
图10的(A)~图10的(C)分别是基于离散地形成有第1偏振器6的变形例的显示装置的概要侧视图。另外,在图10的(A)~图10的(C)中,为了简单起见,省略了显示物体、控制部和第2光源的图示。
在图10的(A)所示的示例中,第2偏振器7被配置成,在导光板3的出射面3c与透明液晶面板2的背面之间覆盖透明液晶面板2的显示区域整体。另一方面,第1偏振器6仅离散地形成在从第1光源4发出而被导光板3的扩散面3b反射的光所通过的区域。
在图10的(B)所示的示例中,与图10的(A)所示的示例相比较,第2偏振器7被设置在第1光源4与导光板3的入射面3a之间,这一点有所不同。此外,在图10的(C)所示的示例中,与图10的(A)所示的示例相比较,不仅第1偏振器6,第2偏振器7也仅离散地形成在从第1光源4发出而被导光板3的扩散面3b反射的光所通过的区域。
根据图10的(A)~图10的(C)中的任意一个图所示的显示装置也与根据上述实施方式或变形例的显示装置同样地,通过调节施加给包含在透明液晶面板2上的显示影像的区域中的各像素的电压和施加给该区域外的各像素的电压,能够使观察者同时并且清晰地目视识别显示物体和透明液晶面板2上的影像。
此外,在图10的(A)~图10的(C)的各个图所示的变形例中,也可以使用图8所示的棱镜片31来代替导光板3。
根据省略第3偏振器8的又一变形例,也可以使用前光型导光板来代替在上述实施方式或变形例中所使用的背光型导光板和棱镜片。
图11的(A)和图11的(B)分别是使用前光型导光板的显示装置的概要侧视图。另外,在图11的(A)和图11的(B)中,为了简单起见,省略了显示物体10、控制部9和第2光源5的图示。
在图11的(A)所示的显示装置81中,前光型导光板32配置在透明液晶面板2的正面侧。并且,在导光板32的侧面,以与第1光源4对置的方式形成有入射面32a。并且,从入射面32a入射到导光板32内的、来自第1光源4的光在导光板32内传播而被设置在导光板32的正面侧的扩散面32b朝向透明液晶面板2反射。因此,多个棱镜16例如与图2的(A)和图2的(B)所示的棱镜11同样地呈格子状地或错列地配置在扩散面32b上。
此外,在导光板32的背面侧,在被多个棱镜16中的任意一个棱镜反射的、来自第1光源4的光所通过的区域分别离散地配置有第2偏振器7。此外,在透明液晶面板2的背面侧,在从第1光源4发出的经由导光板32和第2偏振器7的光所到达的位置上离散地配置有第1偏振器6。在该示例中,例如可以将第1偏振器6设为线栅型(wire grid type)或多层膜型偏振器,使其作为反射型偏振器进行动作。
在该变形例中,控制部9针对包含在透明液晶面板2上的显示影像的区域中的各像素,调节所施加的电压,使得从第1光源4发出而透射过第2偏振器7的光的至少一部分被第1偏振器6反射。另一方面,控制部9针对显示影像的区域外的各像素调节所施加的电压,使得从第1光源4发出而透射过第2偏振器7的光的偏振面与第1偏振器6的透射轴平行。由此,在显示影像的区域中,从第1光源4发出的光的至少一部分经由第2偏振器7和透明液晶面板2而被第1偏振器6反射。因此,由于该光通过透明液晶面板2和导光板32而从导光板32的正面侧射出,因此,观察者能够目视识别到该影像。此外,在显示影像的区域外,来自第1光源4的光不被第1偏振器6反射,因此在目视识别显示物体10时不受影响。另一方面,从第2光源5发出被配置在透明液晶面板2的背面侧的显示物体10反射或散射的光与施加给透明液晶面板2的电压无关地,通过透明液晶面板2和导光板32而从导光板32的正面侧射出,因此,观察者能够目视识别到显示物体。因此,该显示装置81也能够使观察者同时并且清晰地目视识别显示物体和透明液晶面板2上的影像。
在图11的(B)所示的显示装置82中,与图11的(A)所示的显示装置81相比较,第2偏振器7配置在入射面32a与第1光源4之间,这一点有所不同。但是,对于该显示装置82,由于来自第1光源4的光也经由第2偏振器7和第1偏振器6,因此,通过与上述同样地调节施加给透明液晶面板2的电压,也能够使观察者同时并且清晰地目视识别显示物体和透明液晶面板2上的影像。
此外,如图4或图6所示,在使从第1光源4发出的光朝向多个互不相同的方向透射过透明液晶面板2的显示装置中,也可以针对透明液晶面板2的各个像素,根据通过该像素的、从第1光源4发出的光的方向,显示从不同的方向观察同一被摄物体时的影像。例如在假定观察者位于规定的位置的情况下,控制部对第1方向的光所通过的像素组施加使第1方向的光的偏振面旋转的电压,以显示从第1方向观察被摄物体时的影像,并且,对第2方向的光所通过的像素组施加使第2方向的光的偏振面旋转的电压,以显示从第2方向观察被摄物体时的影像。由此,显示装置能够使看起来立体的影像重叠在显示物体上。
此外,关于图1~图3的(B)所示的实施方式或图10的(A)和图10的(B)所示的变形例,也可以与图6所示的变形例同样地,为了使来自第1光源4所具有多个发光元件的光针对各棱镜11进行入射,各发光元件可以被配置成,使得来自各发光元件的光一边扩展一边入射到导光板3。该情况下,显示装置1也能够使从第1光源4发出的光朝向多个互不相同的方向透射过透明液晶面板2。因此,控制部9对第1方向的光所通过的像素组施加使第1方向的光的偏振面旋转的电压,以显示从第1方向观察被摄物体时的影像,并且,对第2方向的光所通过的像素组施加使第2方向的光的偏振面旋转的电压,以显示从第2方向观察被摄物体时的影像,由此,显示装置1能够使看起来立体的影像重叠在显示物体10上。
此外,关于图7所示的变形例,也可以按照各个扩散片14和第2偏振器7的组合,在液晶面板2上设置通过该组合而扩散的来自第1光源4的光中的第1方向的光所通过的像素和第2方向的光所通过的像素。该情况下,控制部9也对第1方向的光所通过的像素组施加使第1方向的光的偏振面旋转的电压,以显示从第1方向观察被摄物体时的影像,并且,对第2方向的光所通过的像素组施加使第2方向的光的偏振面旋转的电压,以显示从第2方向观察被摄物体时的影像,由此,显示装置51能够使看起来立体的影像重叠在显示物体10上。
根据上述实施方式或变形例的显示装置也可以搭载于弹球游戏机或柏青哥游戏机(回胴遊技機)等游戏机。
图12是从玩家侧观察具有基于上述实施方式或变形例的显示装置的弹球游戏机时的、该弹球游戏机的概要立体图,是所具备的弹球游戏机100的概要立体图。如图12所示,弹球游戏机100具有:设置在上部至中央部的大部分区域、作为游戏机主体的游戏盘101;配设在游戏盘101下方的球接受部102;具备手柄的操作部103;以及设置在游戏盘101的大致中央的显示装置104。
此外,弹球游戏机100具有:为了游戏的演示而配置在游戏盘101的前表面的游戏盘101的下方的固定机关部(固定役物部)105;和配置在游戏盘101与固定机关部105之间的可动机关部(可動役物部)106。此外,在游戏盘101的侧面还配设有轨道107。此外,在游戏盘101上设有许多障碍钉(障害釘,未图示)和至少一个获奖装置(入賞装置)108。
操作部103根据玩家操作的手柄的转动量,从未图示的发射装置以规定的力发射游戏球。被发射的游戏球沿轨道107向上方移动而在许多障碍钉之间落下。然后,当由未图示的传感器检测到游戏球已进入任意一个获奖装置108的情况时,设置于游戏盘101的背面的主控制电路(未图示)经由球支付装置(玉払い出し装置,未图示)向球接受部102支付与游戏球进入的获奖装置108对应的规定个数的游戏球。进而,主控制电路经由设置于游戏盘101的背面的演示用CPU(未图示)来驱动显示装置104。
显示装置104是根据上述实施方式或变形例的显示装置的一例,以透明液晶面板的正面侧朝向玩家的方式安装在游戏盘101上。并且,显示装置104的控制部根据与游戏的状态对应的、来自演示用CPU的控制信号,使玩家能够目视识别配置在显示装置104的背后的显示物体(未图示)、或者在显示物体和透明液晶面板上显示与游戏状态对应的影像。
这样,本领域技术人员能够在本发明的范围内与所实施的方式相对应地进行各种变更。
标号说明
1、41、51、61、71、81、82:显示装置;
2:液晶面板;
3、32:导光板;
31:棱镜片;
3a、32a:入射面;
3b、32b:扩散面;
3c:出射面;
4:第1光源;
5:第2光源;
6:第1偏振器;
7:第2偏振器;
8:第3偏振器;
9:控制部;
11、13、15、16:棱镜;
12:准直透镜;
14:扩散片;
10:显示物体;
100:弹球游戏机;
101:游戏盘;
102:球接受部;
103:操作部;
104:显示装置;
105:固定机关部;
106:可动机关部;
107:轨道;
108:获奖装置。
Claims (1)
1.一种显示装置,其中,所述显示装置具有:
能够从正面侧目视识别配置在背面侧的物体并且能够显示影像的透明液晶面板;
第1偏振器,其配置在所述透明液晶面板的正面侧;
第1光源;
棱镜片,其配置在所述透明液晶面板的背面侧且比所述第1光源靠正面侧,并且由透明材料形成,所述棱镜片具有多个棱镜;
第2偏振器,其以与经由所述物体而透射过所述棱镜片的光的至少一部分不重叠的方式,配置在所述棱镜片与所述第1光源之间;
第3偏振器,其在所述棱镜片的背面侧配置在所述棱镜片与所述物体之间;以及
控制部,其控制所述透明液晶面板,使得对于所述透明液晶面板上显示影像的区域,从所述第1光源发出并经由所述第2偏振器入射的光的至少一部分能够透射过所述第1偏振器,
所述多个棱镜形成在所述棱镜片的背面侧的一部分,
来自所述第1光源的光透射过所述第2偏振器之后,从各棱镜的与所述第1光源对置侧的面入射到所述棱镜片,然后在各棱镜的与所述第1光源相反侧的面处朝向所述透明液晶面板进行全反射,
所述第2偏振器的透射轴的方向与所述第3偏振器的透射轴的方向被设定成,使得从所述第1光源发出并透射过所述第2偏振器和所述棱镜片而入射到所述透明液晶面板的光的偏振面、与经由所述物体透射过所述第3偏振器和所述棱镜片而入射到所述透明液晶面板的光的偏振面彼此垂直。
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