CN109844614B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制杂散光的产生且识别性优异的显示装置。显示装置(1)从导光板(14)的端面射入图像光,将由该导光板具备的多个出射构造部(棱镜141)反射或折射的上述图像光从该导光板的光出射面(14c)输出,其中,在上述出射构造部(棱镜141)具有的光学面中的、使上述图像光反射或折射的光学面以外的至少一个光学面形成有光反射层或光吸收层。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及可显示在空中成像的图像的显示装置。特别是,涉及可使用递归反射向空中投影图像进行显示的显示装置。
背景技术
作为现有技术,已知有可显示在不存在显示器的空中成像的图像的空中显示器。例如在专利文献1中公开有将从显示元件向光导射出的图像显示光从该光导的出射面输出的显示装置。
专利文献1:日本公开特许公报“特开2011-186332号公报(2011年9月22日公开)”
但是,上述的现有技术是眼镜型显示器,为在夹着光导的用户的眼睛相反侧的远方将图像成像的构成。因此,与例如在放置式的一般的显示装置中进行立体图像显示的构成不同。
另外,也考虑通过同样的构成实现放置式的显示装置,但由于未考虑杂散光的问题,故而认为因该杂散光而成像的图像的视角缩小的问题。
发明内容
本发明一方面的目的在于解决上述技术问题,其目的在于提供抑制杂散光的产生且识别性优异的显示装置。
为了解决上述技术问题,本发明一方面的显示装置,从导光板的端面射入图像光,将由该导光板具备的多个出射构造部反射或折射的所述图像光从该导光板的光出射面输出,其中,在所述出射构造部具有的光学面中的使所述图像光反射或折射的光学面以外的至少一个光学面上,形成有光反射层或光吸收层。
根据本发明的一方面,能够提供抑制杂散光的产生且识别性优异的显示装置。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的显示装置的概要的示意图;
图2是表示本发明实施方式1的显示装置的概要的侧视图;
图3是本发明实施方式1的显示装置的导光板的底面的主视图;
图4是表示本发明实施方式1的显示装置中的从导光板的光出射面射出的光的概要的示意图;
图5是表示能够在本发明实施方式1的显示装置中使用的导光板的变形例的概要图。
标记说明
1:显示装置
11:图像显示装置
12:成像透镜
13:准直透镜
14:导光板
14a:入射面
14b:底面
14c:光出射面
141:棱镜(出射构造部)
141a:反射面
141b:预备面
15:掩模
151:狭缝
16:导光板
16b:底面
16c:光出射面
17:中间层
20:反射镜
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下,参照图1~4详细说明本发明的实施方式1。
(显示装置的构成)
参照图1~图3说明本实施方式的显示装置1的主要部分构成的一例。图1是表示本实施方式的显示装置1A的概要的示意图。图2是表示本实施方式的显示装置的概要的侧视图。图3是表示本实施方式的显示装置1的导光板14的底面14b的主视图。
显示装置1具备图像显示装置11、成像透镜12、准直透镜13、导光板14、棱镜141、掩模15及狭缝151。此外,相对于Y轴方向依次配置有图像显示装置11、成像透镜12、准直透镜13及导光板14,相对于Z轴方向依次配置有导光板14及掩模15。
此外,在图示例中,图像显示装置11的显示区域、及与该显示区域相对的导光板14的入射面14a均以与XZ平面平行的方式配置。另外,导光板14的、配置有棱镜141的底面14b、及与该底面14b相对的、相对于掩模15射出光的光出射面14c均以与XY平面平行的方式配置。进而,掩模15的、设有狭缝151的面也以与XY平面平行的方式配置。此外,图像显示装置11的显示区域和导光板14的入射面14a可以相对地配置,显示区域也可以相对于入射面14a倾斜地配置。
显示装置1使显示于图像显示装置11的图像成像并投影于该显示装置1的外部的虚拟的平面102上。具体而言,首先,从图像显示装置11的显示区域输出的图像光通过了成像透镜12及准直透镜13后,向导光板14的端面即入射面14a射入。接着,射入导光板14的图像光在该导光板14的内部传播,向设于导光板14的底面14b的棱镜141射入。射入棱镜141的图像光通过该棱镜141向Z轴的正方向反射或折射,从与XY平面平行配置的的导光板14的光出射面14c射出。而且,从光出射面14c射出的图像光中、通过了掩模15的狭缝151的图像光在平面102上的成像点101成像。由此,用户在从视点100观察虚拟的平面102时,能够识别投影到空中的图像。此外,平面102是投影的图像成像的虚拟的平面,但为了提高识别性,也可以配置屏幕等。
图像显示装置11是通过在显示区域显示图像而能够输出图像光的、例如一般的液晶显示器。
成像透镜12配置在图像显示装置11与入射面14a之间,能够将图像显示装置11从显示区域输出的图像光在与入射面14a的长边方向平行的XY平面上聚光化后,向准直透镜13射出。成像透镜12只要能够将图像光聚光化,也可以是任意的透镜。例如,也可以是体透镜、菲涅耳透镜、或衍射镜头等,还可以是沿着Y轴方向配置的多个透镜的组合。
准直透镜13配置在图像显示装置11与入射面14a之间,能够将由成像透镜12聚光化的图像光在与入射面14a的长边方向正交的YZ平面上平行光化。准直透镜13能够将平行光化的图像光相对于导光板14的入射面14a射出。准直透镜13与成像透镜12相同,也可以是体透镜及菲涅耳透镜。此外,成像透镜12和准直透镜13的配置顺序可以颠倒。另外,成像透镜12和准直透镜12的功能可以通过一个透镜实现,也可以通过多个透镜的组合实现。即,只要图像显示装置11能够将从显示区域输出的图像光在XY平面上聚光化,且在YZ平面平行光化,则成像透镜12和准直透镜13的组合也可以为任意的组合。
导光板14由透明的部件构成,将通过准直透镜13平行光化的图像光由入射面14a接收,且从光出射面14c射出。在图示例中,导光板14具备形成为平板状的长方体的外形,将与准直透镜13相对的与XZ平面平行的面作为入射面14a。另外,将与XY平面平行且存在于Z轴的负方向侧的面设为底面14b,将与XY平面平行且与底面14b相对的面设为光出射面14c。另外,导光板14具备多个棱镜141。
多个棱镜141作为能够将从导光板14的入射面14a射入的图像光反射或折射的出射构造部起作用。在图示例中,多个棱镜141与X轴平行地设于底面14b上。由此,沿Y轴方向传播的从入射面14a射入的图像光通过与Y轴正交、与X轴平行地设置的多个棱镜141而反射或折射。多个棱镜141也可以分别使在图像显示装置11的显示区域从与入射面14a的长边方向正交的Z轴方向上互不相同的位置发出的图像光朝向规定的视点100而从导光板14的一面即光出射面14c射出。多个棱镜141例如是在图像光的传播方向为Y轴方向时,在该Y轴方向以规定间隔(例如1mm)配置的在Y轴方向上具有规定宽度(例如10μm)的三角形状的槽。此外,在图示例中,将多个棱镜141具有的光学面中、相对于图像光的导光方向距入射面14a近的一侧的面设为反射面141a,将距入射面14a远的一侧的面设为预备面141b。在本实施方式中,预备面141b以由该预备面141b反射或折射的光未到达平面102上的成像点101的方式设有光反射层或光吸收层。后文中对光反射层或光吸收层进行详细说明。
掩模15由相对于可见光不透明的材料构成,具备多个狭缝151。掩模15能够使用多个狭缝151仅使从导光板14的光出射面14c射出的光中朝向平面102上的成像点101的光透过。
多个狭缝151仅使从导光板14的光出射面14c射出的光中、朝向平面102上的成像点101的光透过。在图示例中,多个狭缝151以与X轴平行的方式设置。另外,各狭缝151与多个棱镜141中的任一棱镜141对应。
通过上述构成,本实施方式的显示装置1能够将从图像显示装置11的显示区域的各个点发出的图像光在XY平面聚光化,在YZ平面平行光化后,投影于平面102上的成像点101。通过相对于显示区域的所有点进行上述处理,显示装置1能够将向图像显示装置11的显示区域输出的图像投影于平面102上。
此外,关于Z轴方向,在以入射面14a的中心和准直透镜13的光轴一致的方式配置有准直透镜13的情况下,投影于平面102上的图像可能产生以下的问题。即,从在与准直透镜13的光轴正交的XZ平面内相对于Z轴方向夹着光轴的等距离即2点分别发出且经由入射面14a射入导光板14内的光相对于底面14b形成同一角度。因此,来自这2点的光通过同一棱镜141反射而朝向平面102。因此,存在从视点100观察,这2点重叠的问题。
因此,图像显示装置11优选在Z轴方向上以显示区域整体位于比导光板14靠正方向侧、或负方向侧的方式配置。在本实施方式中,图像显示装置11的整个显示区域配置在比导光板14靠负方向侧。该情况下,为了增大从图像显示装置11经由准直透镜13向导光板14内射入的光的光量,也可以在图2中虚线所示的位置配置反射镜20。反射镜20优选在Z轴方向上夹着准直透镜13的光轴配置于图像显示装置11的相反侧,且具有与光出射面14c平行且朝向图像显示装置11的反射面。
另外,由图2例可知,图像显示装置11的显示区域中,与从处于Z轴的正方向侧的点发出的图像光相比,从处于负方向侧的点发出的图像光向处于更接近图像显示装置11的位置的棱镜141射入。然后,由棱镜141反射,透过与该棱镜141对应的狭缝151。
(预备面的加工带来的重影的抑制)
在本实施方式中,显示装置1为使用多个狭缝151仅使从导光板14的光出射面14c射出的光中、朝向平面102上的成像点101的光透过的构成。反而言之,在没有多个狭缝151的情况下,可能朝向成像点101以外的点的其它光作为杂散光而射出,在成像点101以外的其它点成像,作为重影被识别。
但是,即使在使用多个狭缝151的情况下,也可能因狭缝151的宽度等而朝向不同于成像点101的其它点的杂散光透过该狭缝151,形成重影。
使用图4说明成为重影的原因的杂散光产生的原理。图4是表示本实施方式的显示装置1的、从导光板14的光出射面14c射出的光的概要的示意图。图4(a)表示由反射面141a反射的光及由预备面141b折射的光的概要,图4(b)表示由反射面141a反射的光及由预备面141b反射的光的概要。
图4(a)表示两个平行的光沿着Y轴方向在导光板14内传播,由棱镜141的反射面141a进行反射及透射的任一种的情况。在图示例中,由反射面141a反射的光在光出射面14c折射后,向外部射出。而且,透过了掩模15具备的狭缝151的光在平面102上的成像点101成像。另一方面,透过了反射面141a的光暂时在导光板14的外侧传播后,向预备面141b射入。而且,由预备面141b折射的光通过光出射面14c进一步折射后,向外部射出,成为杂散光。即,在图示例中,抑制透过了反射面141a的光从预备面141b向导光板14内再次射入的情况,抑制杂散光的产生。
图4(b)表示对于在预备面141b的表面设有反射光的光反射层的导光板14,与图4(a)同样地,两个平行的光由棱镜141的反射面141a反射及透射的任一种的情况。在图示例中,由反射面141a反射的光与图4(a)同样地在平面102上的成像点101成像。另一方面,透过了反射面141a的光暂时在导光板14的外侧传播后,向预备面141b射入。此时,入射的光由设于预备面141b的表面的光反射层反射,向Z轴的负方向射出。由此,能够抑制在与图像的投影目的地相同的方向形成杂散光导致的重影。
设于预备面141b的表面的光反射层只要是能够反射光的构成,则可以是任何构成。例如,光反射层也可以通过在预备面141b的表面蒸镀金属粒子或非金属粒子而形成。此外,光反射层优选由反射率高的金属薄膜形成。另外,光反射层可以形成在预备面141b的整个表面,也可以不形成于该整个表面。例如,在棱镜141彼此的间隔为规定的间隔(例如1mm)的情况下,光反射层也可以以与该规定的间隔相同的间隔设置。
因此,本实施方式的显示装置1对于图像显示装置11的图像,能够使用设于导光板14的底面14b的多个棱镜141的反射面141a在平面102上的成像点101将光成像,并在平面102上投影该图像。进而,显示装置1能够使用设于导光板14的底面14b的多个棱镜141的底面141b上形成的光反射层来抑制在与图像的投影目的地相同的方向形成杂散光导致的重影。由此,能够抑制经由形成有光反射层或光吸收层的光学面的光带来的杂散光的产生,抑制该杂散光导致的重影的形成。进而,能够抑制投影的图像和重影的重叠,且能够以更大的视角识别所投影的图像。因此,能够实现抑制杂散光的产生,提供识别性优异的显示装置的效果。
此外,光反射层只要能够抑制在与图像的投影目的地相同的方向上形成杂散光带来的重影,则可以是任意的层。例如,形成于预备面141b的表面的光反射层也可以作为吸收向该预备面141b射入的光的光吸收层而形成。此时,形成于预备面141b的表面的光吸收层能够吸收透过反射面141a且射入预备面141b的光。由此,能够抑制经由预备面141b的光从光出射面14c射出的情况。光吸收层例如也可以通过吸收光的喷墨等黑色涂料的涂布等而形成。
进而,在上述说明中,导光板14形成为具备长方体外形的构成,但导光板14只要为可将射入到入射面14a的光从光出射面14c射出且在平面102上的成像点101成像的构成,则可以是任意构成。例如,导光板14也可以是曲面状弯曲的形状。此时,导光板14也可以以能够在成像点101使光成像的方式适当设定多个棱镜141的形状或配置等。
另外,在导光板14的内部传播的图像光只要可以向多个棱镜141射入且由棱镜141的反射面反射或折射而从光出射面14c射出,则也可以以任意方式传播。例如,图像光也可以以在光出射面14c和底面14b的至少任一面反射了2次以上后从光出射面14c射出的方式进行传播。
在本实施方式中,多个棱镜141的数量及大小没有特别限定,但例如形成于各棱镜141的预备面141b的光反射层或光吸收层的合计面积优选为光出射面14c的面积的30%以下。
(导光板的变形例)
如图1及图2所示,主要说明了导光板14由一张部件构成,多个棱镜141在底面14b上以朝向该导光板14的内部成为凸形状的方式形成的构成。但是,只要是将图像光由多个棱镜141反射或折射且可从光出射面14c射出的构成,则可以是任意的构成。以下,使用图5的各图说明可在本实施方式的显示装置1中使用的导光板14的变形例。图5是表示可在本实施方式的显示装置1中使用的导光板14的变形例的概要图。
图5(a)表示导光板14为两张导光板的组合的情况。在图示例中,作为第一张导光板14,表示了具有平坦的光出射面14c且底面14b由多个棱镜141的反射面141a和预备面141b的组合构成的导光板14。进而,作为与第一张导光板14不同的导光板,表示了底面16b平坦且光出射面16c具有与第一片导光板14的底面14b嵌合的形状的第二张导光板16。而且,第一张导光板14和第二张导光板16以在第一张导光板14的底面14b嵌合的方式接合。此时,在所接合的导光板的内部传播的图像光在两张导光板的边界面发生反射或折射。图示例表示了两张导光板的折射率相等的情况,透过了边界面的图像光能够不折射而透过。
此外,通过调整两张导光板的折射率,能够预先设定光在边界面上的反射及折射的比例。由此,例如能够控制在平面上成像的图像的光量。例如,在将第二张导光板16的折射率设为比第一张导光板14的折射率小时,从第二张导光板向第一张导光板射入的光能够在边界面进行反射。由此,能够抑制从第一张导光板14的底面14b侧向导光板14射入的光导致的杂散光的产生。
图5(b)是第一张导光板14和第二张导光板16的折射率均为n1相等且在两张导光板之间还具备中间层17的构成。中间层17只要是能够透过光的构成,则可以是任意构成。例如,中间层17既可以是使入射光的一部分透过的半透射层,也可以是具有使与导光板14不同的折射率n2的光透过的光透射层。在图示例中,从第一张导光板14向中间层17的入射角和第二张导光板16的折射角相等。另外,从第二张导光板16向中间层17的入射角和第一张导光板14的折射角也相等。即,在两张导光板之间反复透过和反射期间,射入导光板的光的导光角未改变。因此,从第一张导光板14的光出射面14c射出的光不会成为杂散光。
图5(c)与图1及图2相同,表示了多个棱镜141在导光板14的底面上以朝向该导光板14的内部成为凸形状的方式形成的图。在图示的构成中,如上所述,图像光中在导光板14内部传播且由棱镜141的反射面141a反射的图像光从光出射面14c射出。另外,能够将向形成于预备面141b的表面的光反射层或光吸收层射入的图像光向底面14b侧反射或吸收。
图5(d)表示多个棱镜141在导光板14的光出射面14c上以朝向该导光板14的外部成为凸形状的方式形成的图。在图示构成中,在导光板14的内部传播且向棱镜141的反射面141a射入的图像光在折射后向外部射出。另一方面,在导光板14的内部传播且向棱镜141的预备面141b射入的图像光通过形成于该预备面141b的表面的光反射层或光吸收层向底面14b侧反射或吸收。
图5(e)表示了多个棱镜141在导光板14的底面14b上以朝向该导光板14的外部成为凸形状的方式形成的图。在图示的构成中,在导光板14的内部传播且向棱镜141的反射面141a射入的图像光在反射后从光出射面14c向外部射出。另一方面,在导光板14的内部传播且向棱镜141的预备面141b射入的图像光通过形成于该预备面141b的表面的光反射层或光吸收层而向底面14b侧折射或吸收。
图5(f)的基本构成与图5(c)相同,但在光反射层形成于反射面141a的表面这一点上不同。换言之,光反射层形成在多个棱镜141具有的光学面中、处于相对于图像光的导光方向接近入射面14a的一侧的反射面141a。在图示例中,导光板14能够将从入射面14a射入的图像光中向棱镜141的反射面141a射入的图像光反射并从光出射面14c向外部射出。由此,能够抑制图像光在反射面141a的透过并且能够抑制从反射面141a向外部射出的图像光从预备面141b再次射入且从光出射面14c射出而成为杂散光。
〔变形例〕
在上述各实施方式中,显示装置1为通过从光出射面14c射出的图像光中、透过了掩模15具备的狭缝151的图像光将图像成像的构成。但是,只要能够在虚拟的平面102上的成像点101将图像光成像,则也可以是不具备掩模15及狭缝151的构成。例如,导光板14在底面14b上具备多个棱镜141时,光出射面14c也可以在与各棱镜141对应的位置以外形成光吸收层。
在上述各实施方式中,在棱镜141如图5(c)所示地形成的情况下,从光出射面14c射出的图像光是在反射面141a上折射的光。构成显示装置1的各部件的光的折射率通常根据该部件的温度而变动,因此,在反射面141a折射的图像光成像的位置根据棱镜141的温度而变动。因此,显示装置1例如也可以为能够根据棱镜141的温度调整掩模15的狭缝151的位置的构成。
〔总结〕
本发明的方面1提供一种显示装置(1),从导光板(14)的端面(入射面14a)射入图像光,将通过该导光板具备的多个出射构造部(棱镜141)反射或折射的上述图像光从该导光板的光出射面(14c)输出,其中,在上述出射构造部具有的光学面中使上述图像光反射或折射的光学面以外的至少一个光学面上形成有光反射层或光吸收层。
根据上述构成,能够仅将向出射构造部具有的光学面中与形成有光反射层或光吸收层的光学面不同的光学面射入的光从导光板的光出射面输出。由此,能够抑制经由形成有光反射层或光吸收层的光学面的光带来的杂散光的产生,抑制该杂散光导致的重影的形成。进而,能够抑制所投影的图像和重影的重叠,且能够以更大的视角识别所投影的图像。因此,实现能够提供抑制杂散光的产生且识别性优异的显示装置的效果。
本发明的方面2的显示装置(1),在上述方面1的基础上,也可以为如下构成:在上述导光板(14)的内部传播的图像光在与上述光出射面(14c)及上述光出射面相对的底面(14b)的至少任一面反射了2次以上后,从上述光出射面射出。
根据上述构成,与在导光板的内部传播的图像光在光出射面及底面的反射为0次或1次的构成相比,能够进一步增大相对于出射构造部射入图像光时的相对于底面的角度。因此,能够在导光板的大范围从光出射面射出分辨率高的图像光。
本发明的方面3的显示装置(1),在上述方面2的基础上,也可以为如下构成:具备与上述导光板(14)接合的其它导光板(16),该其它导光板(16)具有与上述导光板(14)的上述底面(14b)嵌合的形状。
根据上述构成,通过调整导光板及其它导光板的折射率,能够预先设定光在边界面上的反射及折射的比例。由此,例如能够控制在平面上成像的图像的光量。
本发明的方面4的显示装置(1),在上述方面3的基础上,也可以为如下构成:上述其它导光板(16)的折射率与上述导光板(14)的折射率不同。
根据上述构成,实现与本发明一方面的显示装置相同的作用效果。
本发明的方面5的显示装置(1),在上述方面4的基础上,也可以为如下构成:上述其它导光板(16)的折射率比上述导光板(14)的折射率小。
根据上述构成,从其它导光板向导光板射入的光由边界面反射。由此,能够抑制从底面侧向导光板射入的光导致的杂散光的产生。
本发明的方面6的显示装置(1),在上述方面1~5中任一项的基础上,也可以为如下构成:上述出射构造部(棱镜141)在上述导光板(14)的光出射面(14c)上以朝向该导光板的外部形成凸形状的方式形成。
根据上述构成,图像光在向形成于导光板的光出射面上的出射构造部射入时,能够从该光出射面输出由光学面折射的光。
本发明的方面7的显示装置(1),在上述方面1~6中任一项的基础上,也可以为如下构成:上述出射构造部(棱镜141)在上述导光板(14)的底面(14b)上以朝向该导光板的外部形成凸形状的方式形成。
根据上述构成,图像光在向形成于导光板的底面上的出射构造部射入时,能够从该光出射面输出由光学面反射的光。
本发明的方面8的显示装置(1),在上述方面1~7中任一项的基础上,也可以为如下构成:上述光反射层形成于上述出射构造部(棱镜141)具有的光学面中相对于导光方向距入射面近的一侧的面(反射面141a),且在该面上蒸镀有金属粒子或非金属粒子。
根据上述构成,在相对于导光方向距入射面近的一侧的光学面上,能够抑制含有图像光的光透过。由此,能够抑制因图像光透过并向外部射出后向导光板再次射入且从光出射面射出而成为杂散光。
本发明的方面9的显示装置(1),在上述方面1~7中任一项的基础上,也可以为如下构成:上述光反射层形成于上述出射构造部(棱镜141)具有的光学面中相对于导光方向距入射面远的一侧的面(反射面141a),且在该面上蒸镀有金属粒子或非金属粒子。
根据上述构成,在相对于导光方向距入射面远的一侧的光学面上,能够抑制包含图像光的光透过。由此,能够抑制由接近入射面的一侧的光学面反射或折射的图像光从光出射面射出,同时在距入射面远的一侧的光学面反射或折射的图像光而导致的杂散光的产生。
本发明的方面10的显示装置(1),在上述方面1~9中任一项的基础上,也可以为如下构成:上述光反射层由反射率高的金属薄膜形成。
根据上述构成,能够抑制向形成于光反射层的金属薄膜射入的光的透过,能够使其反射。由此,能够抑制透过了形成有光反射层的光学面的光引起的杂散光。
本发明的方面11的显示装置(1),在上述方面1~10中任一项的基础上,也可以为如下构成,上述光吸收层由吸收光的黑色的涂料形成。
根据上述构成,能够吸收向光吸收层射入的光。由此,能够抑制透过了形成有光吸收层的光学面的光引起的杂散光。
本发明的方面12的显示装置(1),在上述方面3的基础上,也可以为如下构成:上述其它导光板(16)具备与上述导光板(14)相同的折射率,在上述导光板与上述其它导光板之间还具备使入射的光的一部分透过的半透射层(中间层17)。
根据上述构成,就从导光板经由半透射层向其它导光板射入的光而言,自导光板的入射角和其它导光板的折射角相等。因此,由其它导光板与外部的边界面反射且再次透过半透射层并从光出射面射出的多个光相互平行,因此,不会成为杂散光,不会成像重影。另外,一部分光由半透射层反射,从光出射面射出,在成像点成像。因此,能够抑制杂散光的产生,能够提供识别性优异的显示装置。
本发明的方面13的显示装置(1),在上述方面3的基础上,也可以为如下构成:上述其它导光板(16)具备与上述导光板(14)相同的折射率,在上述导光板与上述导光板之间还具备具有与上述导光板不同的折射率的光透射层(中间层17)。
根据上述构成,就从导光板经由光透射层向其它导光板射入的光而言,来自导光板的入射角和其它导光板的折射角相等。因此,在其它导光板和外部的边界面反射且从其它导光板再次透过光透射层并向导光板射入且从光出射面射出的多个光相互平行,因此,不会成为杂散光,不能成像重影。另外,一部分光由光透射层反射,从光出射面射出,在成像点成像。因此,能够提供抑制杂散光的产生且识别性优异的显示装置。
本发明的方面14提供一种显示装置(1),也可以为如下构成:还具备:通过在显示区域显示图像而输出图像光的图像显示装置(11)、配置于上述图像显示装置与上述导光板的入射面之间且将上述图像光在与上述入射面的长边方向正交的方向上平行光化的准直透镜(13)、配置于上述图像显示装置与上述入射面之间且将上述图像光在与上述入射面的长边方向平行的方向上在规定的位置成像的成像透镜(12),上述多个出射构造部分别使从上述显示区域中的、在与上述入射面的长边方向正交的方向上互不相同的位置发出的光朝向规定的视点从上述导光板的一面即光出射面射出。
根据上述构成,能够在规定的视点下识别从光出射面射出的图像光成像的图像。即,显示装置能够在该显示装置的外部立体地显示由图像显示装置显示的图像。
本发明不限于上述各实施方式,在权利要求的范围内可以进行各种变更,将不同的实施方式公开的技术适当组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围内。

Claims (13)

1.一种显示装置,从导光板的端面射入图像光,将由该导光板具备的多个出射构造部反射或折射的所述图像光从该导光板的光出射面输出,其特征在于,
具有与所述导光板接合的其它导光板,该其它导光板具有与所述导光板的相对于所述光出射面的底面嵌合的形状,
在所述出射构造部具有的光学面中的使所述图像光反射或折射的光学面以外的至少一个光学面,形成有光反射层或光吸收层。
2.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,
在所述导光板的内部传播的图像光在所述光出射面及与所述光出射面相对的底面的至少任一面反射了2次以上后,从所述光出射面射出。
3.如权利要求2所述的显示装置,其特征在于,
所述其它导光板的折射率与所述导光板的折射率不同。
4.如权利要求3所述的显示装置,其特征在于,
所述其它导光板的折射率比所述导光板的折射率小。
5.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述出射构造部在所述导光板的光出射面上以朝向该导光板的外部形成凸形状的方式形成。
6.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述出射构造部在所述导光板的底面上以朝向该导光板的外部形成凸形状的方式形成。
7.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述光反射层形成在所述出射构造部具有的光学面中、相对于导光方向距入射面近的一侧的面上,并且在该面上蒸镀有金属粒子或非金属粒子。
8.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述光反射层形成在所述出射构造部具有的光学面中、相对于导光方向距入射面远的一侧的面上,并且在该面上蒸镀有金属粒子或非金属粒子。
9.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述光反射层由反射率高的金属薄膜形成。
10.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述光吸收层由吸收光的黑色涂料形成。
11.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,
所述其它导光板具备与所述导光板相同的折射率,
在所述导光板与所述其它导光板之间还具备使入射的光的一部分透过的半透射层。
12.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,
所述其它导光板具备与所述导光板相同的折射率,
在所述导光板与所述导光板之间还具备具有与所述导光板不同的折射率的光透射层。
13.如权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,还具备:
图像显示装置,其通过在显示区域显示图像而输出图像光;
准直透镜,其配置于所述图像显示装置与所述导光板的入射面之间,将所述图像光在与所述入射面的长边方向正交的方向上平行光化;
成像透镜,其配置于所述图像显示装置与所述入射面之间,使所述图像光在与所述入射面的长边方向平行的方向上在规定的位置成像,
所述多个出射构造部分别使从所述显示区域中的、在与所述入射面的长边方向正交的方向上互不相同的位置发出的光朝向规定的视点从所述导光板的一面即光出射面射出。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6866738B2 (ja) * 2017-04-12 2021-04-28 オムロン株式会社 画像表示ユニット
WO2019003087A1 (en) 2017-06-27 2019-01-03 3M Innovative Properties Company GUIDE OF UNIT LIGHT
JPWO2019111926A1 (ja) * 2017-12-07 2020-12-10 キヤノン株式会社 表示装置及びヘッドマウントディスプレイ
CN113728267A (zh) * 2019-02-28 2021-11-30 奇跃公司 使用由光发射器阵列形成的多个瞳孔内视差视图来提供可变适应提示的显示系统和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416000A (zh) * 2001-08-27 2003-05-07 欧姆龙株式会社 图像显示装置和正面光学组件
JP2007011057A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sony Corp 光学装置及び虚像表示装置
JP2009216778A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Fujifilm Corp 光路規制シートの製造方法、及び光路規制シート
CN105324605A (zh) * 2013-02-22 2016-02-10 瑞尔D股份有限公司 定向背光源
JP2016180776A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 株式会社フジクラ 表示装置および表示方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101469825B (zh) * 2007-12-26 2011-08-24 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 发光面板
JP2011186332A (ja) 2010-03-10 2011-09-22 Shimadzu Corp 表示装置
US9703032B2 (en) * 2013-06-19 2017-07-11 Young Lighting Technology Inc. Planar light source

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416000A (zh) * 2001-08-27 2003-05-07 欧姆龙株式会社 图像显示装置和正面光学组件
JP2007011057A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sony Corp 光学装置及び虚像表示装置
JP2009216778A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Fujifilm Corp 光路規制シートの製造方法、及び光路規制シート
CN105324605A (zh) * 2013-02-22 2016-02-10 瑞尔D股份有限公司 定向背光源
JP2016180776A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 株式会社フジクラ 表示装置および表示方法

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