JP2011215420A

JP2011215420A - 表示装置

Info

Publication number: JP2011215420A
Application number: JP2010084324A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hioki; 毅日置; Rieko Fukushima; 理恵子福島; Tsuyoshi Morino; 剛志森野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP5134647B2; US8717516B2; US20110242456A1

Abstract

【課題】主たる映像を表示する領域に加えて、主たる映像と連動した環境映像を付加して、観察者が高い臨場感や没入感を得ることができる表示装置を提供する。
【解決手段】第１の支持基板、前記第１支持基板に対向して配置された第２の支持基板、および前記第１の支持基板と前記第２の支持基板に狭持された液晶層を備える表示部と、前記表示部を駆動する駆動回路と、を備え、前記表示部は、第１の映像を表示する第１の表示領域と第２の映像を表示する第２の表示領域とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。

現在のテレビ放送やストレージデバイスに蓄積された映像情報の観察においては、LCD（Liquid Crystal Display）やPDP（Plasma Display Panel）などのいわゆるFPD（Flat Panel Display）を用いた表示装置を用いるのが主流となっている。この表示装置は、居住空間などの設置環境の形状に合わせて設置される。そして、表示装置は、例えば壁面やカーテンなど設置環境を構成する要素（周辺環境）に囲まれている。また、観察時の明るさについては、外光の取り込みや設置環境に設置された照明等を調整することより行う。

しかし、前述した表示装置の設置環境においては、表示装置の映像を観察する際には、外光や照明の光等が壁面やカーテンなどの周辺環境も観察者の視界に入る。この周辺環境は、色の変化も輝度の変化も表示装置の映像に合わせて変化するものではなく、周辺環境と表示装置の映像には連続性がない。このように、表示装置の映像と周辺環境が非連続であるため、観察者が映像に対して臨場感を高めにくいという課題がある。

これに対して、照明を使って、周辺環境に表示装置の映像の変化に関連した色や輝度の変化を与えたり、投射装置を使って、周辺環境に表示装置の映像に関連する映像を投射したりすることにより、表示装置の映像と周辺環境の非連続性を低減して臨場感を高めるための検討が進められている。例えば特許文献１においては、観察者が主として観察する映像（以下、これを主映像とする）を表示装置で表示し、主映像を取り巻く映像（以下、これを環境映像とする）を周辺環境に投影装置で表示し、これらの映像を重畳させることにより、観察者に高い臨場感を与えることを試みている。

特開２００７−２９５５５９号公報

しかしながら、特許文献１のように、主映像を表示する表示装置と環境映像を表示する投影装置を用いる場合、それぞれの装置は独立に設置される。そのため、表示装置を移動させるたびに投影装置の設置をし直す必要がある。また、表示装置と投影装置を駆動する回路系が別々に設けられる。そのため、主映像用の映像情報と環境映像用の映像情報を分離処理して表示装置と投影装置それぞれに入力する場合には、処理回路の負荷が増大する。さらに、それぞれの回路系に映像情報を入力するための配線が、表示装置用と投影装置用に別々に設けられる。従って、特に複数の投影装置を用いて環境映像を作る場合には、配線数が多くなる。

本発明の目的は、主映像と環境映像を表示する表示装置の設置を容易にするとともに、処理回路を簡素化することである。

本発明の表示装置は、第１の支持基板、前記第１支持基板に対向して配置された第２の支持基板、および前記第１の支持基板と前記第２の支持基板に狭持された液晶層を備える表示部と、前記表示部を駆動する駆動回路と、を備え、前記表示部は、第１の映像を表示する第１の表示領域と第２の映像を表示する第２の表示領域とを有することを特徴とする。

また、本発明の表示装置は、第１の表示領域および第２の表示領域を有する表示部と、前記表示部の一主面上において前記第１の表示領域と対向して設けられ、前記第１の表示領域に光を照射する第１の光源と、前記第１の光源と指向性が異なり、出射した光が前記第２の表示領域に照射される第２の光源と、前記第２の表示領域に照射された光の進行方向を変化させ拡大する第１の光学系と、前記第１の光学系から放射される光の進行方向と変化させ拡大する第２の光学系と、を備えることを特徴とする。

以上のように、本発明の表示装置によれば、主映像と環境映像が得られ、かつ、設置を容易にすることができ処理回路を簡素化することができる。

第１の実施形態における本発明の表示装置の断面構成例。図１における矢印Ａから観察した平面構成例。図１における矢印Ｂから観察した平面構成例。本発明におけるＴＦＴ−ＬＣＤセルの表面構成例。図４のＸ１−Ｘ１’における断面構成例。図４のＸ２−Ｘ２’における断面構成例。駆動回路とＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の接続を示す平面模式図。本発明における表示装置の動作を示すブロック図。本発明における表示装置の動作の別形態を示すブロック図。本発明における表示装置の室内空間配置例。図１０における地点Ｚから表示装置の方向を観察した場合の模式例。本発明における表示装置の映像表示を模式的に示した図。本発明の表示装置による映像と観察者の角度関係を模式的に示した図。第２の実施形態における表示装置の断面構成例。図１４の表示装置を表す斜視図。第２の実施形態の変形例における投射経路を模式的に示す図。図１８における投影系と表示領域区分を模式的に示した図。第２の実施形態におけるレンズ配置の模式例。表示装置の全周囲を投射可能にする第２の実施形態の表示装置構成例。第３の実施形態における表示装置の断面構成図。図２０の矢印Ａの方向から観察した表示装置を表す平面図。

（第１の実施形態）
以下に本発明における一実施形態である表示装置について説明する。

本実施例の表示装置は、第１の支持基板、前記第１支持基板に対向して配置された第２の支持基板、および前記第１の支持基板と前記第２の支持基板に狭持された液晶層とを有する表示部と、フレーム信号が入力され、前記表示部に駆動電圧を供給する回路部と、を備え、前記表示部は、第１の映像（主映像）を表示する第１の表示領域（主映像表示領域）と第２の映像（環境映像）を表示する第２の表示領域（環境映像表示領域）とを有する。

主映像については、観察者からみて表示部の裏面側に第１の光源（バックライト）を設けることにより、バックライトの光が主映像表示領域を通過して観察者に観察される。環境映像については、第２の光源（投射用光源）の光を環境映像表示領域に通過させ、表示装置の周辺環境に設けられた投影面に投影させることにより観察者に観察される。観察者が主映像を観察する際には環境映像も視野に入るため、環境映像として、主映像に連動した色や輝度の変化をもつ映像を投影すれば、観察者は主映像に対して臨場感を持つことができる。また、この表示装置によると、１つの回路部で、主映像表示領域のための処理と環境映像表示領域のための処理を行うことができ、回路が簡素化される。

図１は本実施例における表示装置の断面構成例を示している。

本実施例における表示装置１００は、光バルブとして液晶を用いた液晶表示装置（ＬＣＤ）であり、その駆動回路には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いている。すなわち、この表示装置１００は、ＴＦＴ−ＬＣＤセル（表示部）１７を用いている。この表示装置１００は、他にも、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７に光を照射するバックライト１８及び投射用光源１４と、投射用光源１４の光を表示部１７に導く投射用導光体１５と、投射用レンズ１１と、これらを覆う筐体であるベゼル１３を備える。ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７は、ＴＦＴアレイ基板（第１の支持基板）５９と、ＴＦＴアレイ基板５９に対向して配置された対向基板（第２の支持基板）５１を備える。なお、ここで液晶層は、第１の支持基板５９と第２の支持基板５１の間に挟持されている。本構造の詳細については、以下の図５に示す。

ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７は、中央に設けられた主映像表示領域１１０と、それを囲むようにして設けられた環境映像表示領域１２０とを有する。本実施例においては、環境映像領域１２０は主映像表示領域１１０の周辺に複数箇所（本実施例においては６箇所）に分割して配置されている。バックライト１８は表示部１８の一主面と対向しており、投射用光源１４及び投射用導光体１５は表示部の他主面と対向している。バックライト１８は主映像表示領域１１０に合わせて対向に配置されており、バックライト１８の光は、主映像表示領域１１に照射される。

また、投射用光源１４の光は、投射用導光体１５の一端に照射されるように配置されている。投射用導光体１５と投射用レンズ１１は、環境映像表示領域１２０を介して対向している。投射用光源１４の光は、投射用導光体１５を通って環境映像表示領域１２０に照射される。環境映像表示領域１２０に照射された光は、投射用レンズ１１によって屈折する。すなわち環境映像表示領域１２０に表示された映像は、レンズ１１によって拡大される。

図２は、ベゼル１３を図１の矢印Ａの方向から見た図である。図３は、ベゼル１３を図１の矢印Ｂの方向から見た図である。ベゼル１３は、主映像表示領域１１に対応する開口部である主映像開口部２２と、環境映像表示領域１２０に対応する開口部である環境映像開口部２３とを有する。主映像表示領域１１０を通った光は主映像開口部２２から、ベゼル１３の外に出る。投射用レンズ１１で屈折した光は、環境映像開口部２３からベゼル１３の外へ出る。上述した投射用光源１４、投射用導光体１５、および投射用レンズ１１は環境映像開口部２３に対応する位置に設けられている。なお、図２、図３においては、環境映像開口部２３は６つ設けられていることとしたが、環境映像開口部２３の数は６つに限定されない。

観察者は、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７を介してバックライト１８と対向する位置で矢印Ａの方向から表示装置１００を観察し、主映像光１６を得る。言い換えると、主映像の表示は直視型である。

主映像光１６はＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の一主面から放出されるのに対し、環境映像光１２はＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の他主面から放出される。環境映像光１２は、矢印Ａの方向を向く観察者にとって、表示装置１００の裏面側に放出されるため、観察者に直接は観察されない。表示装置１００の裏面には壁面などの投影面Ｘが設けられており、投影面Ｘに環境映像が投影される。矢印Ａの方向を向く観察者は、投影面Ｘに投影された環境映像を観察する。すなわち、環境映像の表示は投影型である。レンズ１１の角度によって、投影面Ｘに投影される環境映像の位置を調整することができる。

図４は、ＴＦＴアレイ基板５９のＴＦＴが設けられた主面を示す平面図である。図５、及び、図６はそれぞれ図４のＸ１−Ｘ１’、及び、Ｘ２−Ｘ２’における断面構成例を示す。一主面上にＴＦＴが形成されたＴＦＴアレイ基板５９と、この一主面と対向する対向基板５１との間には、液晶層５５が設けられている。ＴＦＴアレイ基板５９と対向基板５１の間には、液晶層５５を内包する封止層５６と、液晶層５５の厚さを一定に保持するスペーサ５１０が設けられている。ＴＦＴアレイ基板５９と対向基板５１の外面には偏光板５４が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板５９には、主映像を表示するための駆動電圧が供給される主映像電極群４２と、環境映像を表示するための駆動電圧が供給される環境映像電極群４１と、主映像電極群４２へ駆動電圧を供給するための主映像配線４４と、環境映像電極群４１へ駆動電圧を供給するための環境映像配線４３とが設けられている。駆動電圧は、回路部８０（図８に示す）から供給される。

対向基板５９の液晶層５５を保持する一主面には、これらの電極群４１、４２と対向する対向電極５２が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板５９外縁には引出電極４５が配置されている。電極群４１、４２は、それぞれ主映像配線４４と環境映像配線４３により引出電極４５と接続されている。主映像電極群４２が設けられている領域は、表示部１７の主映像表示領域１１０に対応する。環境映像電極群４１が設けられている領域は、表示部１７の環境映像表示領域１２０に対応する。

主映像電極群４２はマトリクス状に配置されている。主映像電極群４２を構成する電極が複数集まって、主映像表示領域１１０の１画素を構成する。

人間の視覚は、視線を中心とした約２０度程度の中心視野が精細度や輝度やコントラストの判別に優れているという特性がある。また、人間の視覚は、中心視野より外側の周辺視野においては、光量の時間変化や動きに対する感度は中心視野よりも高い。そのため、例えば、表示部のうち観察者の視線を中心とした約２０度程度の中心視野に相当する領域を主映像表示領域として高精細で輝度やコントラストに優れた主映像を表示し、これより外側の周辺視野に相当する領域を環境映像表示領域として低精細な環境映像を表示する場合には、観察者は主映像にさらに高い臨場感を持つことができる。また、環境映像は光量の調節をしやすくすることにより、観察者は主映像にさらに高い臨場感を持つことができる。

この表示装置では、主映像表示領域の解像度を高く、環境映像表示領域の解像度を低く形成することが可能である。すなわち、主映像としては、例えばフルスペックハイビジョン映像など、高精細で輝度やコントラストに優れた映像を映し出し、環境映像としては主映像に関連した環境映像に適した映像を表示することが可能である。

そこで、本実施形態においては、主映像電極群４２は、観察者の中心視野の特性に適合するように高精細な画素配列とし、例えばフルスペックハイビジョン映像を表示可能な画素配列とする。これに対して、環境映像電極群４１は、観察者の周辺視野の特性に適合するような画素配列を取っている。

図７は、駆動回路とＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の接続関係を示す平面模式図である。図８は、表示装置１００の信号の流れの一例を示すブロック図である。

本実施形態の表示装置１００には映像処理回路８１が接続されている。表示装置１００の回路部８０は、表示駆動回路８２とドライバ回路８３（駆動回路；走査線ドライバ回路８３Ａ、信号線ドライバ回路８３Ｂ）を有している。映像処理回路８１は表示駆動回路８２に接続されている。表示駆動回路８２は、表示駆動回路用配線８２１、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７上に実装されたＦＰＣ８４（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ；配線部）によってドライバ回路８３（走査線ドライバ回路８３Ａ、信号線ドライバ回路８３Ｂ）に接続されている。ドライバ回路８３（走査線ドライバ回路８３Ａ、信号線ドライバ回路８３Ｂ）は、ＦＰＣ８４上に設けられている。

走査線ドライバ回路８３Ａは、引出電極４５および配線（主映像配線４４、環境映像配線４３）を介して電極（主映像電極群４２、環境映像電極群４１、対向電極５２）に接続されている。信号線ドライバ回路８３Ｂは、引出電極４５および配線（主映像配線４４、環境映像配線４３）を介して電極（主映像電極群４２、環境映像電極群４１、対向電極５２）に接続されている。

ＦＰＣ８４は第１の配線８４１と第２の配線８４２とを有し、第１の配線８４１はドライバ回路８３Ａ、８３Ｂ、引出電極４５を介して主映像配線４４と接続されている。第２の配線８４２はドライバ回路８３Ａ、８３Ｂ、引出電極４５を介して環境映像配線４３と接続されている。

映像処理回路８１には、例えば、Ｈ２６４等で規格化されている圧縮形式の映像信号７１が入力される。映像処理回路８１は、これに映像信号７１に復号処理や画像加工処理等を行って、表示動作に適した例えばＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｉｉｎｇ）などのフレーム信号７２に変換する。このフレーム信号７２は表示駆動回路８２に入力され、表示駆動回路８２において、走査線ドライバ回路８３Ａや信号線ドライバ回路８３Ｂに適した駆動信号７３に変換される。駆動信号７３はドライバ回路８３に入力され、駆動信号７３に対応した駆動電圧７４が電極（主映像電極群４２、環境映像電極群４１、対向電極５２）に供給される。駆動電圧７４が電極４１、４２、４３に供給さると、液晶層５５が駆動されて、主映像表示領域１１０には主映像が表示され、環境映像表示領域１２０には環境映像が表示される。

なお、図８においては、表示駆動回路８２に入力されるフレーム信号７２は、１つの映像信号に主映像用の映像信号と環境映像用の映像信号が含まれていることとしたが、主映像用の映像信号と環境映像用の映像信号それぞれを分けて表示駆動回路８２に入力しても本実施の形態は実施可能である。

図８に示すように、本実施例によれば、１つの表示部で主映像と環境映像を表示することができ、１つの回路部８０によって主映像用の信号処理と環境映像用の信号処理を行うことができるので、処理回路が簡素化されている。

一方、図９に示す比較例のブロック図のように、主映像用の表示装置２００と別に、環境映像用の表示装置２０１、・・・２０Ｎを設ける場合には、環境映像用の表示装置２０１、・・・２０Ｎそれぞれに環境映像を表示する表示部１７´や回路部８０´（映像処理回路８１´、表示駆動回路８２´）が設けられる。そのため、回路部８０´も、映像処理回路８１と回路部８１´を接続する配線も表示装置の数だけ必要とされる。

図１０、図１１は、本実施例における表示装置１００の室内空間への設置例である。図１０は、表示装置１００が設置された室内空間の一部上面図であり、図１１は、図１０の地点Ｑからみた表示装置１００とその後方にある投影面Ｘ及び壁面Ｙを表す図である。室内空間は壁面Ｙで囲まれており、この室内空間には床Ｐが形成されている。本実施形態における表示装置１００は、このような室内空間に設置されており、壁面Ｙのうちの１つを投影面Ｘとして用いている。表示装置１００の一主面は投影面Ｘと平行に設けられている。なお、図１０においては、分かりやすさのために表示装置１００のベゼル１３を省略して示している。図１１に示すように、ベゼル１３は支持部９１及び支持台９２によって床Ｐ上に支持されている。観察者は地点Ｑに位置し、表示装置１００の主映像表示領域１１０と対向する。

環境映像光１２は、上述したように表示装置１００の裏面から放出される。この環境映像光１２は投影面Ｘに投影され（Ｚ）、観察者は投影面Ｘに投影された環境映像を観察する。環境映像は、観察者からみて表示装置１００の外側に、表示装置１００を囲むように投影される。観察は、主映像表示領域１１０の主映像を観察すると同時に、投影面Ｘにおいて表示装置を囲むように投影された環境映像も観察する。環境映像表示領域１２０に主映像表示領域１１０の色や輝度の変化に対応した映像を表示することにより、主映像の変化に対応した環境映像の色や輝度の変化が観察者の視界に入る。従って、観察者は主映像に対して臨場感を高めやすい。

図１２は、表示装置１００にコンテンツの表示を行った場合の、表示装置と投影面に投影された環境映像を模式的に示したものである。ベゼル１３で囲まれた主映像表示領域１１０にコンテンツが表示されており、ベゼル１３の外側の投影面Ｘに環境映像が表示されている。ここで例えば、主映像表示領域１１のうちの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをそれぞれ雲、空、火山、川、森の表示内容とする。この主映像表示領域１１０の表示内容に応じて環境映像の表示を行う。例えば主映像表示領域１１０の表示内容と、各表示内容の外側の環境映像を連続させるなどする。具体的には、主映像表示領域１１０の火山（領域Ｃ）の外側の環境映像表示領域１２０は領域Ｃと同じ色を、主映像表示領域１１０の森（領域Ｅ）の外側には領域Ｅと同じ色を表示するなどする。このように、主映像表示領域１１０の主映像と環境映像の色や輝度が連続していることにより、観察者はより映像に臨場感や没入感を感じることが可能となる。

図１３は、地点Ｑと表示装置と投影面を示す上面図である。この図において、地点Ｑと主映像表示領域１１０の一端（一辺）を結ぶ直線と、地点Ｑと主映像表示領域１１０の他端（他辺）を結ぶ直線のなす角はαである。すなわち、地点Ｑにいる観察者が主映像表示領域１１０の主映像を観察するときの視野角はαである。なお、この主映像表示領域１１０の一辺と多辺は、図１２において床Ｐと垂直な辺である。また、表示装置１００の両側の投影面Ｘに環境映像が表示されているが（Ｚ）、地点Ｑと投影面Ｘに投影された環境映像の一端（一辺）を結ぶ直線と、地点Ｑと環境映像の他端（他辺）のなす角はβである。すなわち、地点Ｑにいる観察者が、主映像だけでなく投影面Ｘに投影された環境映像も観察するときの視野角はβである。

角度βを地点Ｑにいる観察者の視野と一致させ、角度αを観察者の中心視野と一致させることにより、観察者の視野特性に合わせた映像を提供することができる。

このように、表示装置１００を一度設置すると、この１台の表示装置１００で主映像も環境映像も表示することができ、設置が容易である。また、１つの回路部８０で主映像用の処理と環境映像用の処理を行うことができ、処理回路が簡素化される。

さらに、本実施の形態の表示装置１００においては、主映像電極群４２の周囲に、環境映像電極群１２０を配置するため、主映像の画面サイズに応じた環境映像が配置可能である。すなわち、主映像表示領域１１０が大きいときは環境映像表示領域１２０も大きくすることができ、主映像表示領域１１０が小さいときは環境映像表示領域１２０も小さくすることができる。主映像表示領域に対して、環境映像が小さいと、環境映像から観察者の視界に入る色や輝度の変化が小さくなるため臨場感を高めにくくなる虞があるが、本実施形態によると、そのため、主映像と環境映像の大きさのバランスをとりやすい。なお、設置環境は図１０に示す形態に限られない。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態においては、環境映像表示領域（第２の表示領域）については、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７に設けられた反射板を介して映像を投影する反射型である。第２の実施形態においては、表示装置１０１は、第１の実施形態における表示装置１００の構成に加えて、更に、ハーフミラー６１、光学プリズム６３、反射板６２を有し、環境映像を表示するための構成が第１の実施形態と異なる。主映像を表示するための構成は第１の実施形態と同じであるので、同じ部分の詳しい説明は省略する。

図１４は本実施例における表示装置１０１の断面構成例を示す。図１５は、図１４の表示装置１０１の主映像光が放出される側を表す斜視図である。本実施例における表示装置１０１は、第１の実施形態と同様に、光バルブとしてＴＦＴ−ＬＣＤセル１７を用いる。

反射板６２は、図１４の矢印Ａの方向から見て、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０の表面側に設けられている。ハーフミラー６１と光学プリズム６３は、環境映像表示領域１２０の裏面側に設けられている。ハーフミラー６１と反射板６２の間には、環境映像表示領域１２０が介在している。光学プリズム６３はハーフミラー６１の裏面側に設けられている。投射用光源１４および投射用導光体１５は、ＴＦＴ−ＬＣＤパネル１７の側面に設けられている。

投射用光源１４からの出射光は、投射用導光体１５によってＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の裏面側に導かれ、ハーフミラー６１によって屈折して、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０に照射される。この光は、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７を通過し、反射板６２で反射して再びＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０を通過する。そして、ハーフミラー６１を通過し、光学プリズム６３で屈折して投射用レンズ１１を通過する。光学プリズム６３の配置の仕方によっては、投射用レンズ１１を通過する光を、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主面に垂直な方向に対して放射状に広げることができる。

ベゼル１３には、投射用レンズ１１に対応する部分に開口が設けられており、環境映像光はこの開口からベゼル１３の外へ放出される。

バックライト１８の光から主映像光を得る過程は、第１の実施形態と同じである。

このように、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また本実施の形態構成を採用することにより、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主映像光が放出される一主面側に付加されるのは、ベゼル１３の他に反射層６３である。そのため、ベゼルの厚さは反射層１３の厚さが薄いほど薄くなる。第１の実施形態の構成に比べて矢印Ａの方向から見たときに確認されるベゼル１３とＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主表示面との段差を小さくすることができる。矢印Ａの方向から主映像を観察する観察者にとって、ベゼル１３の厚さが薄いほど、主映像表示領域１１０の輪郭が強調されなくなり、環境映像が視界に入りやすくなるので、主映像に対する臨場感がさらに高まる。

（第３の実施形態）
本実施形態においては、環境映像を表示するための構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、表示装置１０２は、投射用レンズとして用いる光学レンズＡ６３Ａと光学レンズＢ６３Ｂに加えて、それぞれの光学レンズ６３Ａ、６３Ｂと組み合わせて用いる反射板Ａ６２Ａ、反射板Ｂ６２Ｂとを有している。主映像を表示するための構成は第１の実施例と同じであるので、同じ部分の詳細な説明は省略する。

図１７は本実施例の表示装置１０２およびその裏面に設けられた投影面Ｘを示す図である。表示装置１０２は、略矩形であり、その４辺に沿って投影面Ｘに環境映像Ｚが投影される。投影面Ｘに投影された環境映像Ｚは、表示装置１０２の辺に沿った４つの領域（領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、領域Ｈ）から構成される。

表示装置１０２の全体的な立体構成については後述するが、まず、表示装置１０２のＹ方向に平行な辺に沿った領域Ｆに環境映像を表示するための構成を説明する。図１６を使って２種類の光学レンズ６３Ａ、６３Ｂについて説明する。

図１６（a）は、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主面と垂直な一平面であるＸＹ断面について、投射用光源１４から放出された光が環境映像光として表示装置１００の外へ出るまでの光路を表している。図１６（b）は、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主面と垂直な他平面であるＸＺ断面について、投射用光源１４から放出された光が環境映像光として表示装置１００の外へ出るまでの光路を表している。なお、図１６（a）、（b）においては表示装置１０２の構成を簡略化して示しており、投射用光源１４から放出された光が通過する順に、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０、光学レンズＢ６３Ｂ、光学レンズＡ６３Ａを並べて表している。また、光学レンズＡ６３Ａは光学レンズＢ６３ＢとＸ方向に並んで配置されているが、図１６（a）においては分かりやすさのためにＹ方向に並べて示している。

光学レンズＡ６３Ａは、透過する光をＹ方向に屈折させ、映像をＹ方向に拡大する。光学レンズＢ６３Ｂは、透過する光をＸ方向に屈折させ、映像をＸ方向に拡大する。

図１６（a）に示すように、投射用光源１４から放出されＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０を通過した光は、光学レンズＡ６３ＡにおいてＹ方向に屈折する。すなわち、環境映像表示領域１２０の映像はＹ方向に拡大される。この屈折した光は、図１６（b）に示すように、光学レンズＢ６３Ｂにおいては、Ｘ方向に屈折する。すなわち、光学レンズＡ６３ＡでＹ方向に拡大された映像はＸ方向に大きく拡大される。すなわち、環境映像表示領域１２０の映像は、光学レンズＡ６３Ａおよび光学レンズＢ６３Ｂを通過するとＸＹ方向に拡大される。本実施形態において、投射用光源１４から光学レンズＡ６３Ａまでの光路を領域１、光学レンズＡ６３Ａから光学レンズＢ６３Ｂまでの光路を領域２、光学レンズＢ６３Ｂより先の光路を領域３とする。

図１８は、本実施例の表示装置１０２の構成を示す模式例であり、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主面に垂直なXZ方向断面（a）と、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の主面に平行なXY方向断面（b）を表している。なお、ベゼル１３および導光体１５は省略して示している。

ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７ＸＺ断面において、主映像表示領域１１０の両側に環境映像表示領域１２０が設けられている。表示装置１０２の投射用光源１４は、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０の表面側に配置されている。反射板Ａ６２Ａ及び光学レンズＡ６３Ａは、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７裏面側に配置されている。投射用光源１４と反射板Ａ６２Ａとの間には、環境映像表示領域１２０が介在している。また、反射板Ｂ６２Ｂも、環境映像表示領域１２０の裏面側に配置されている。反射板６２Ｂは、ＸＹ平面において反射板Ａ６２Ａと対向している。光学レンズＢ６３Ｂは、反射板Ｂ６２Ｂの裏面側に配置されている。

なお、図１８では、略矩形のＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の一角に反射板Ａ６２Ａ及び光学レンズＡ６３Ａを設け、これらと対向するようにＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の一辺に沿って反射板Ｂ６２Ｂ及び光学レンズＢ６３Ｂを設けている。

投射用光源１４から放出された光は、−Ｙ方向に進行し、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の環境映像表示領域１２０を通過して、反射板Ａ６２ＡによってＸ方向に屈折し、光学レンズＡ６３Ａを通過する（領域１）。このとき光はＹ方向に拡大される。続いてこの光はバックライト１８の裏面を通り、反射板Ｂ６２ＢでＺ方向に屈折し、光学レンズＢ６３Ｂを通過する（領域２）。このとき光はＸ方向に拡大される。そして、この光は、例えば、ベゼル１３に設けられた開口部２３を通過して表示装置１０２の外側に放出することができるため、表示装置１０２の裏面に設けられた投影面Ｘに投影される（領域３）。

１組の光学レンズ６３Ａ，６３Ｂ及び１組の反射板６２Ａ、６２Ｂを、図１８に示すように配置して得られる環境映像は、光学レンズＢ６３Ｂ及反射板Ｂ６２Ｂが設けられたＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の一辺の外側の投影面Ｘに投影される。

このように２つの光学レンズ６３Ａ、６３Ｂを用いると、光のＸ方向の拡大とＹ方向の拡大を分けて行われる。環境映像光のＹ方向の拡大については、バックライト１８の裏面を光路とすることができる。

１つのレンズでＸ方向とＹ方向両方へ映像を拡大しようとすると、Ｘ方向とＹ方向両方の拡大のバランスを考慮してレンズ及び投影面Ｘを配置する必要があるため、レンズ及び投影面Ｘの位置が制限される。従って、表示装置がＺ方向の厚さが厚くなったり、表示装置と投影面Ｘの距離が長くなったりする場合がある。表示装置と投影面Ｘの距離が長くなると、主映像に対して環境映像が遠くなるので、観察者は環境映像と主映像の一体感を得にくくなり、臨場感が低下することになる。

しかしながら、表示装置１０２のように、Ｙ方向について拡大する光学レンズＡ６３ＡとＸ方向について拡大する光学レンズＢ６３Ｂの２種類を設ける場合には、１方向の拡大について考慮すれば良いため、光学レンズ６３Ａ、６３Ｂの位置関係に自由度を与えることができる。特に、Ｙ方向の拡大については、バックライト１８の裏面を使って光路を十分にとることができる。

従って、それぞれの光学レンズ６３Ａ、６３Ｂを設ける位置の選択性が広がるので、表示装置１０２のＺ軸方向の厚さを薄く形成することが可能である。また、表示装置１０２と投影面Ｘの距離を短く設計することも可能である。従って、本実施形態の表示装置１０２によると、観察者はさらに臨場感を高めることができる。

これを用いて、図１９は、図１７に示すような環境映像Ｚの領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、領域Ｈそれぞれに環境映像を投影するための光学系の配置を示す模式図である。環境映像を表示するための光学系については、図１８における反射板６２と光学レンズ６３の機能を統合した光学系部品（第１の光学系、第２の光学系）６４Ａ、６４Ｂを用いている。すなわち、第１の光学系６４Ａは環境映像表示領域を通過した光の進行方向を変化させつつ拡大し、第２の光学系６４Ｂは、第１の光学系６４Ａから放射される光の進行方向を変化させつつ拡大する。

ここで例えば、領域Ｅに表示される環境映像については、図１９におけるＹ方向に光を拡大する光学系部品６４ＢＥについては、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の領域Ｅ側の辺に沿って配置され、Ｘ方向に光を拡大する光学系部品６４ＡＥについては、これと対向する辺に沿って配置される。これにより、光学系部品６４ＡＥ裏側からの投影光は、光学系部品６４ＡＥによりＸ方向に拡大された後、光学系部品６４ＢＥにてＹ方向に拡大されることになる。領域Ｅと同様に、領域Ｆ、領域Ｇ、領域Ｈについても、それぞれ、光学系部品６４ＡＦ、６４ＡＧ、６４ＡＨと光学系部品６４ＢＦ、６４ＢＧ、６４ＢＨを図１９に示す配置することにより、Ｘ、Ｙ方向に拡大して各領域に投影することができる。ここで、図１９の破線矢印については、各光学部品６４Ａ及び６４Ｂから放射される投影光の光路を模式的に示したものである。各光路は、表示装置のＸＹ平面内にて互いに交差するが、投影光は指向性が高いため、互いの影響を大きく受けることなく、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの各領域に映像を投射することが可能である。

なお、本実施の形態は、第１の実施形態と同様に、同一の第1の支持基板上に形成された主映像領域と環境映像領域を持つ表示装置を用いたが、光学系部品６３Ａと光学系部品６４Ｂによる拡大投影の方法については、これに限定されるものではなく、主映像を表示する表示装置と環境映像を表示する表示装置が分離されている場合においても適応可能である。

（第４の実施形態）
本実施形態においては、主映像用バックライトと環境映像用の光源を兼用するバックライトを設けた表示装置１０３について示す。

図２０は、表示装置１０３の断面構成例を示す。この表示装置１０３と第１の実施形態の表示装置の違うところは、バックライト１８が、観察者の観察方向（矢印Ａの方向）から見て主映像表示領域１１０及び環境映像表示領域１２０の裏面側に設けられており、主映像表示領域１１０と環境映像表示領域１２０両方に光を照射する点である。光学プリズム６５及び投射用レンズ１１が、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の表面側に配置されている。

図２１は図２０を矢印Ａの方向から見た表示装置１００の平面図である。バックライト１８の光から主映像を得るまでの過程は第１の実施例と同じである。

これに対して、環境映像表示領域１２０においては、バックライト１８の光がＴＦＴ−ＬＣＤセル１７を通り、ＴＦＴ−ＬＣＤセル１７の表面側に配置された光学プリズム６５により屈折した後、投射用レンズ１１で拡大されて、表示装置１００外に投射される。ここで、この光（環境映像光１６）は、表示装置１０３よりも観察者側に設置された投影面Ｘに映される。

本実施例に用いるバックライト１８は、主映像表示領域１１０に対向する部分と環境映像表示領域１２０と対向する部分で異なる指向性を持つことが望ましい。すなわち、環境映像表示領域１２０を通過した光は投射用レンズ１１を用いて周辺に拡大投影されるため、バックライト１８環境映像開口部２３に対応する部分は直進性に優れ高い輝度を持つことが望ましい。また、主映像は直視型で、主映像光１６は直接観察者に届くため、主映像表示領域１１０に対応する部分は面内で均一性に優れていることが望ましい。例えば、主映像開口部２２に対向する部分にはＬＥＤが配置され、環境映像開口部２３に対向する部分は、光の直進性に優れ輝度の高いＬＤが配置された、ハイブリッド構成のバックライトを用いる。

バックライト１８をこのような構成にすることで、観察者は臨場感をさらに高めることができる。

以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の表示装置１０３は、主映像用の光源と環境映像用の光源が一体になっているため組み立てが容易である。

１１投射用レンズ、１２環境映像光、１３ベゼル、１４投射用光源、１５投射用導光体、１６主映像光、１７ＴＦＴ−ＬＣＤセル、１８バックライト、
２２主映像開口部、２３環境映像開口部、
４１環境映像画素、４２主映像画素、４３環境映像配線、４４主映像配線、４５引出電極
５１対向基板、５２対向電極、５４偏光板、５５液晶層、５６封止層、５９支持基板、５１０スペーサ、
６１ハーフミラー、６２反射板、６２Ａ反射板Ａ、６２Ｂ反射板Ｂ、６３光学レンズ、６３Ａ光学レンズＡ、６３Ｂ光学レンズＢ、６４光学系部品、６４Ａ光学系部品Ａ、６５光学系部品Ｂ、６５光学プリズム、
７１映像信号、７２フレーム信号、７３駆動信号、７４駆動電圧
８０回路部、８１映像処理回路、８２表示駆動回路、８３ドライバ回路、８３Ａ走査線用ドライバ回路、８３Ｂ信号線用ドライバ回路、
９１支持部、９２支持台、
１００第１の実施形態の表示装置、１０１第２の実施形態の表示装置、１０２第３の実施形態の表示装置、
１１０主映像表示領域、１２０環境映像表示領域、
２００主映像用表示装置、２０１環境映像用表示装置、２０Ｎ環境映像用表示装置

Claims

第１の支持基板、前記第１支持基板に対向して配置された第２の支持基板、および前記第１の支持基板と前記第２の支持基板に狭持された液晶層を備える表示部と、
前記表示部を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記表示部は、第１の映像を表示する第１の表示領域と第２の映像を表示する第２の表示領域とを有することを特徴とする表示装置。
出射する光が前記第１の表示領域に照射される第１の光源と、
出射する光が前記第２の表示領域に照射される第２の光源と、
を更に備え、前記第１の光源と前記第２の光源は、光の指向性が異なることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第１の光源は、出射する光を前記第１の表示領域をして前記表示部の一主面側から放出させ、前記第２の光源は、出射する光を前記第２の表示領域を通して前記表示部の他主面側から放出させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記第１の光源は、出射する光を前記表示部の一主面に照射させ、前記第２の光源は、出射する光を前記表示部の他主面に照射することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記第２の表示領域が複数箇所に分割して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の表示装置。
前記表示部は、前記駆動回路に接続され前記駆動回路に駆動信号を供給する配線部を更に備え、
前記配線部は、前記第１の表示領域にフレーム信号を送る第１の配線と前記第２の表示領域にフレーム信号を送る第２の配線とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の表示装置。
第１の表示領域および第２の表示領域を有する表示部と、
前記表示部の一主面上において前記第１の表示領域と対向して設けられ、前記第１の表示領域に光を照射する第１の光源と、
前記第１の光源と指向性が異なり、出射する光が前記第２の表示領域に照射される第２の光源と、
前記第２の表示領域に照射される光の進行方向を変化させ拡大する第１の光学系と、
前記第１の光学系から放射される光の進行方向を変化させ拡大する第２の光学系と、
を備えることを特徴とする表示装置。
前記第１の光学系と前記第２の光学系、および前記第１の光源は、前記表示部の一主面と対向し、
前記第１の光学系と前記第２の光学系は、前記第１の光源よりも前記表示部の一主面からの距離が長いことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
前記第１の光学系は前記表示部の前記一主面に平行な一方向について前記第２の表示領域を通過した光を拡大し、前記第２の光学系は、前記第１の光学系によって拡大された光を前記一主面に平行で前記一方向に垂直な方向に拡大することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。