JP2019174503A - 集光機能を有する表示装置およびその製造方法、発電装置、並びに電子機器 - Google Patents

集光機能を有する表示装置およびその製造方法、発電装置、並びに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】集光技術および光発電技術の利便性の向上させること。電子機器に表示される画像の視認性を向上させること。【解決手段】表示装置１Ａは、画像を表示するディスプレイ１２ａと、光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材１１と、カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層１３と、を備える。反射層１３は、ディスプレイ１２ａの表示領域と重なって位置する。反射層１３は、境界角度θｔｈよりも小さい入射角φで入射した入射光を透過させる。反射層１３は、境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ１で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させる。【選択図】図６

Description

本開示は、表示機能を有する表示装置に関し、特に、集光機能を有する表示装置に関する。また、本開示は、表示機能を有する発電装置および電子機器に関し、特に、集光機能および光発電機能を有する発電装置および電子機器に関する。
従来、集光した光を利用して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する技術が知られている。例えば特許文献１には、第１閾値角度以上の入射角の光を反射し、第１閾値角度より小さい入射角の光の少なくとも一部を透過する角度選択反射手段と、入射した光をその入射角よりも大きい角度で反射する角度増加反射手段とを間隙をあけて配置することが開示されている。さらに、特許文献１には、角度増加反射手段が、角度選択反射手段を透過した光の少なくとも一部を、第１閾値角度以上の角度で反射し、角度選択反射手段が、角度増加反射手段によって反射された第１閾値角度以上の角度の光を反射し、角度選択反射手段と角度増加反射手段との間隙で光を伝搬させて集光することが開示されている。さらに、特許文献１には、集光した光を太陽電池セルにて受光することで発電を行うことが開示されている。
特開２０１４−５５７５２８号公報
従来、集光技術および光発電技術の利便性の向上が望まれている。また従来、電子機器に表示される画像の視認性の向上が望まれている。
本開示の一実施形態に係る表示装置は、画像を表示するディスプレイと、光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と、カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、を備える。反射層は、ディスプレイの表示領域と重なって位置する。反射層は、境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させる。反射層は、境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させる。カバー部材は、第１面において、反射層で反射した光を反射させる。
本開示の一実施形態に係る発電装置は、画像を表示するディスプレイと、光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と、カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、光を電力に変換する光発電部と、を備える。反射層は、境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させる。反射層は、ディスプレイの表示領域と重なって位置する。反射層は、境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させる。カバー部材は、第１面において、反射層で反射した光を反射させる。光発電部は、反射層およびカバー部材の少なくとも一方で反射してカバー部材内部を伝搬した光を受光して発電する。
本開示の一実施形態に係る電子機器は、画像を表示するディスプレイと、光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と、カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、光を電力に変換する光発電部と、を備える。反射層は、境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させる。反射層は、ディスプレイの表示領域と重なって位置する。反射層は、境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させる。カバー部材は、第１面において、反射層で反射した光を反射させる。光発電部は、反射層およびカバー部材の少なくとも一方で反射してカバー部材内部を伝搬した光を受光して発電する。
本開示の一実施形態に係る方法は、表示装置の製造方法であって、光を透過させるカバー部材の背面と、画像を表示するディスプレイの正面との間に、境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、かつ、当該境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を入射角よりも大きい反射角で反射させる反射層を重ね合わせる。
本開示の一実施形態に係る表示装置によれば、集光技術の利便性が向上するとともに、当該表示装置に表示される画像の視認性が向上する。また、本開示の一実施形態に係る発電装置および電子機器によれば、集光技術および光発電技術の利便性が向上するとともに、当該発電装置および電子機器に表示される画像の視認性が向上する。
一実施形態に係る電子機器の平面図である。 一実施形態に係る電子機器の分解斜視図である。 一実施形態に係る電子機器のブロック図である。 一実施形態に係る電子機器のディスプレイに表示される画像の一例を示す図である。 一実施形態に係る発電装置の断面図である。 光が入射する様子の一例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。 光が入射する様子の他の例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。 光が射出する様子の一例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。 ユーザが一実施形態に係る電子機器に表示される画像を視認する様子を示す図である。 特定の位置における反射層の透過範囲の一例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。 特定の位置における反射層の透過範囲の一例を示す一実施形態に係る電子機器の斜視図である。 反射層全体の透過範囲の一例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。 特定の位置における反射層の透過範囲の他の例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。 反射層全体の透過範囲の他の例を示す一実施形態に係る電子機器の断面図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明において、同様の構成要素について同一の符号を付すことがある。さらに、重複する説明は省略することがある。
本開示において、例えば構成Ａ、構成Ｂについて「ＡまたはＢ」という表現が使用される場合、当該表現は、「ＡおよびＢの少なくとも一方」の意味を有し得ることに注意されたい。また、本開示において使用される「〜得る」「〜できる」「〜てもよい」「〜でもよい」「〜てよい」「〜でよい」という表現は、強制的な意味（「有していなくてはならない」など）ではなく、許容的な意味（「有している可能性がある」など）を有することに注意されたい。また、本開示において使用される「〜を含む」という表現は、「〜を含むが、これ（またはこれら）に限定されない」という意味を有することに注意されたい。また、本開示において使用される「〜を含んでもよい」「〜を含んでよい」という表現は、「〜を含んでもよいが、含まなくてもよい」という意味を有することに注意されたい。また、本開示において、物理的な構成について、「構成する」「構成される」といった表現が使用される場合、当該表現は、「〜を含む」に近似する意味を有することに注意されたい。また、本開示において、機能部、回路または電子機器自体などに関し、特定の機能の実行について「構成する」「構成される」といった表現が使用される場合、当該表現は、「特定の機能を実行できるが、当該特定の機能が実行されるかどうかは条件に左右され、当該特定の機能を実行しない場合もあり得る」といった広範な意味を有することに注意されたい。
図１を参照して、一実施形態に係る電子機器１の外観について説明する。図１は、一実施形態に係る電子機器１の平面図である。
電子機器１は、いわゆるスマートフォンのような機器を含む。しかしながら、本開示の実施形態に係る電子機器１はスマートフォンに限定されない。電子機器１は、少なくとも表示機能を備える各種機器を含む。電子機器１は、例えばタブレット、ノートパソコン、およびデジタルカメラなどを含む。電子機器１は、その他の携帯可能な各種端末を含む。電子機器１は、デジタルサイネージ（電子看板）など、屋外に設置される各種表示機器を含む。
電子機器１は、カバー部材１１と、タッチパネル１２とを含む。タッチパネル１２は、ディスプレイ１２ａと、タッチセンサ１２ｂと、を含む。
カバー部材１１は、ディスプレイ１２ａ、またはタッチセンサ１２ｂなどを保護または固定する。カバー部材１１は、電子機器１の正面に位置する。電子機器１の正面は、図１に示す電子機器１の表面である。カバー部材１１は、例えば、アルミノシリケートガラスなどの強化ガラス、ソーダライムガラス、アクリルガラス、またはサファイアガラスなどの材料で構成される。カバー部材１１は、入射した光の少なくとも一部を透過させる。
ディスプレイ１２ａは、文字、写真、記号、図形等の画像を表示する。ディスプレイ１２ａは、液晶ディスプレイ１２ａ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬディスプレイ１２ａ（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）、および無機ＥＬディスプレイ１２ａ（ＩＥＬＤ：Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを含む。
タッチセンサ１２ｂは、ユーザの指、またはスタイラスなどの接触または近接を検出する。タッチセンサ１２ｂは、電子機器１への入力を受け付ける入力手段のうちの１つとして利用される。接触または近接を検出する方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、または荷重検出方式などの任意の方式でよい。タッチセンサ１２ｂは、入射した光の少なくとも一部を透過させる。
タッチセンサ１２ｂは、平面視において少なくとも一部がディスプレイ１２ａと重なるように位置する。他の実施形態において、タッチセンサ１２ｂは、ディスプレイ１２ａと並んで位置してもよいし、離れて位置してもよい。
図２を参照して、一実施形態に係る電子機器１の構造について説明する。図２は、一実施形態に係る電子機器１の分解斜視図である。
電子機器１は、カバー部材１１と、反射層１３と、タッチパネル１２と、筐体１４と、を含む。本実施形態において、電子機器１は、カバー部材１１と、反射層１３と、タッチパネル１２と、によって表示装置１Ａを構成する。本開示において、表示装置１Ａは、少なくとも、カバー部材１１と、反射層１３と、ディスプレイ１２ａと、を含む。
上述したように、カバー部材１１は、電子機器１の正面に位置する。言い換えると、電子機器１は、厚み方向においてカバー部材１１が位置する側の表面を正面とし、反対側の表面を背面とする。なお、カバー部材１１の表面は、電子機器１の正面側に位置する表面を正面とし、電子機器１の背面側に位置する表面を背面とする。同様に、反射層１３の表面は、電子機器１の正面側に位置する表面を正面とし、電子機器１の背面側に位置する表面を背面とする。カバー部材１１、反射層１３、およびタッチパネル１２は、電子機器１の正面から向かってカバー部材１１、反射層１３、タッチパネル１２の順で位置する。
反射層１３は、入射した光の少なくとも一部を透過させる。また、反射層１３は、入射した光の少なくとも一部を反射させる。反射層１３が入射した光を透過または反射させる仕組みについては後述する。
反射層１３は、平面視において、少なくとも一部がカバー部材１１と重なるように位置する。反射層１３は、平面視において、全体がカバー部材１１と重なるように位置してもよい。
タッチパネル１２は、少なくとも一部が反射層１３と重なるように位置する。タッチパネル１２は、平面視において、全体が反射層１３と重なるように位置してもよい。
筐体１４は、カバー部材１１、反射層１３、ディスプレイ１２ａ、タッチセンサ１２ｂ、または後述する各機能部などを保護、収納、または支持する。
タッチパネル１２は、タッチセンサ１２ｂとディスプレイ１２ａとが一体であるが、タッチセンサ１２ｂはディスプレイ１２ａと別体であってもよい。タッチセンサ１２ｂとディスプレイ１２ａとが一体となっているディスプレイ１２ａは、例えば、インセル型のディスプレイ１２ａ、およびオンセル型のディスプレイ１２ａを含む。
図３を参照して、一実施形態に係る電子機器１の機能について説明する。図３は、一実施形態に係る電子機器１のブロック図である。
電子機器１は、ディスプレイ１２ａと、タッチセンサ１２ｂと、音声入力部１１１と、音声出力部１１２と、通信インタフェース１１３と、ストレージ１１８と、光発電部１１４と、バッテリー１１６と、受電インタフェースと、電源制御部１１７と、プロセッサ１１９と、を含む。
ディスプレイ１２ａは、プロセッサ１１９から入力された信号に基づいて、文字、写真、記号、図形等の画像を表示する。
タッチセンサ１２ｂは、指などの接触または近接を検出する。タッチセンサ１２ｂは、検出した接触または近接に対応する信号をプロセッサ１１９に入力する。
音声入力部１１１は、周囲の音声を集音する。音声入力部１１１は、電気信号をＡ／Ｄ変換し、変換後のデジタルの音声信号をプロセッサ１１９へ出力してもよい。音声入力部１１１は、マイクを含む。マイクは、入力を受け付けた音声に対応する電気信号をプロセッサ１１９に入力する。マイクは、電子機器１１の表面に露出してもよい。音声入力部１１１は、外部のマイクと有線または無線で通信可能な音声入力インタフェースを含む。外部のマイクは、例えばイヤホン、およびスマートスピーカーなどに備えられていてもよい。
音声出力部１１２は、プロセッサ１１９から入力された信号に基づいて、音声を出力する。音声出力部１１２は、プロセッサ１１９からのデジタルの音声信号をデコード処理およびＤ／Ａ変換し、変換後の電気信号に基づいて音声を出力してもよい。音声出力部１１２は、スピーカを含む。スピーカは、各種プログラムの情報等を音声で出力できる。スピーカは電子機器１に複数設けられてもよい。スピーカには、電話の音声を出力するレシーバが含まれてもよい。スピーカは、電子機器１１の表面に露出してもよい。音声出力部１１２は、外部のマイクと有線または無線で通信可能な音声出力インタフェースを含む。外部のスピーカは、例えばイヤホン、およびスマートスピーカーなどに備えられていてもよい。
通信インタフェース１１３は、外部装置と通信する。通信インタフェース１１３は、例えば物理コネクタ、無線通信インタフェース１１３を含む。物理コネクタは、電気信号による伝送に対応した電気コネクタ、光信号による伝送に対応した光コネクタ、および電磁波による伝送に対応した電磁コネクタを含む。電気コネクタは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｈｉｇｈ−ｄｉｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｌｉｎｋ）、ライトピーク（Ｌｉｇｈｔ Ｐｅａｋ）、サンダーボルト（登録商標）（Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ）、およびＬＡＮコネクタ（ＬｏｃａｌＡｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）などの汎用的な端子を含む。無線通信インタフェース１１３は、種々の規格に準拠する無線通信インタフェース１１３を含む。無線通信インタフェース１１３によってサポートされる無線通信規格は、例えば、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ等のセルラーフォンの通信規格、および近距離無線の通信規格などを含む。セルラーフォンの通信規格は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、およびＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）などを含む。近距離無線の通信規格は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、およびＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含む。ＷＰＡＮの通信規格は、例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を含む。
光発電部１１４は、光起電力効果によって光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。光発電部１１４は、受光することによって発電した電力を、電源制御部１１７に供給する。光発電部１１４は、太陽電池を含む。太陽電池は、太陽光に限らず、照明などの屋内の光を利用して発電してもよい。太陽電池は、少なくとも１つ以上のソーラーセル（太陽電池セル）、ソーラーモジュール（太陽電池モジュール）、およびソーラーアレイ（太陽電池アレイ）を含んでもよい。太陽電池は、シリコン、無機化合物半導体、または有機化合物半導体など、任意の材料で構成される。シリコン系の太陽電池は、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどを用いた結晶シリコン系、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどを用いた薄膜シリコン系などを含む。無機化合物半導体系の太陽電池は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）系、ＣｄＴｅ系（カドミウムテルル系）、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）などを含む。また、太陽電池には、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合、ショットキー接合など、任意の発光原理が用いられてもよい。その他、太陽電池は、例えば色素増感太陽電池、量子ドット太陽電池などで構成されてもよい。
光発電部１１４は、変換回路を含んでもよい。変換回路は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータを含む。変換回路は、光発電部１１４から受け取った電力を、バッテリー１１６が蓄電可能な電圧に変換してもよい。また、変換回路は、光発電部１１４から受け取った電力を、プロセッサ１１９やその他の各構成部が利用可能な電圧に変換してもよい。
受電部１１５は、受け取った電力を、電源制御部１１７に供給する。一実施形態において、受電部１１５は、外部のコネクタを介して、外部の電源から有線で電力を受け取ってもよい。他の実施形態において、受電部１１５は、電磁誘導方式や磁界共鳴（共振）方式などの任意の方式によって、外部の電源からワイヤレス（非接触）で電力を受け取ってもよい。
バッテリー１１６は、電源制御部１１７を介して、光発電部１１４または受電部１１５から電力を受け取り、受け取った電力を充電する。バッテリー１１６は、電源制御部１１７の制御に基づいて、充電した電力を電源制御部１１７へ供給する。バッテリー１１６は、２次電池であってもよい。２次電池は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などであってもよい。
電源制御部１１７は、光発電部１１４、受電部１１５、バッテリー１１６と電気的に接続される。電源制御部１１７は、光発電部１１４、受電部１１５から得られた電力をバッテリー１１６に供給してもよい。電源制御部１１７は、バッテリー１１６から受け取った電力を、プロセッサ１１９やその他の各構成部が必要とする大きさの電圧に変換してもよい。電源制御部１１７は、光発電部１１４、受電部１１５、バッテリー１１６から受け取った電力を、プロセッサ１１９やその他の各構成部に供給してもよい。
ストレージ１１８は、プログラムおよびデータを記憶する。ストレージ１１８は、半導体記憶媒体、磁気記憶媒体などの任意の非一過的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）な記憶媒体を含む。ストレージ１１８は、複数の種類の記憶媒体を含んでもよい。ストレージ１１８は、メモリカード、光ディスク、または光磁気ディスク等の可搬の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組み合わせであってもよい。ストレージ１１８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの、プロセッサ１１９の処理結果を一時的に記憶する作業領域としても利用される記憶媒体を含んでもよい。ストレージ１１８に記憶されるプログラムは、フォアグランドまたはバックグランドで実行されるアプリケーション、およびアプリケーションの動作を支援する制御プログラムなどを含む。ストレージ１１８に記憶されるデータは、タッチセンサ１２ｂの検出結果、および音声入力部１１１が受け付けた入力結果などを含む。
プロセッサ１１９は、ディスプレイ１２ａ、タッチセンサ１２ｂ、音声入力部１１１、音声出力部１１２、通信インタフェース１１３、ストレージ１１８、光発電部１１４、バッテリー１１６、受電インタフェース、および電源制御部１１７と電気的に接続される。プロセッサ１１９は、電子機器１全体の動作を制御する。プロセッサ１１９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、およびＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。プロセッサ１１９は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。プロセッサ１１９は、特定の処理に特化した専用のプロセッサ１１９、および特定のプログラムを読み込むことによって特定の機能を実行する汎用のプロセッサ１１９であってもよい。専用のプロセッサ１１９は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）および特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含む。プロセッサ１１９は、１つまたは複数のプロセッサ１１９が協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）、およびＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ ａ Ｐａｃｋａｇｅ）のいずれかであってもよい。
プロセッサ１１９は、ストレージ１１８に記憶されているデータを必要に応じて参照し、ストレージ１１８に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行できる。そして、プロセッサ１１９は、データおよび命令に応じて機能部を制御し、それによって各種機能を実現できる。また、プロセッサ１１９は、検出部の検出結果に応じて制御を変更できる。機能部は、例えばディスプレイ１２ａ、音声出力部１１２、および通信インタフェース１１３などを含む。検出部は、例えばタッチセンサ１２ｂ、および音声入力部１１１などを含む。
図４を参照して、ディスプレイ１２ａの方向について説明する。図４は、一実施形態に係る電子機器１のディスプレイ１２ａに表示される画像の一例を示す図である。
ディスプレイ１２ａに表示される顔画像２１は、人間の顔を示す。一般的に顔は、当該顔の中心から頭部に向かう方向が上方向とされ、顎部に向かう方向が下方向とされる。ここで、ディスプレイ１２ａに表示される画像の方向はディスプレイ１２ａの方向と一致する。すなわち、画像の上下左右方向は、ディスプレイ１２ａの上下左右方向と一致する。
本開示においては、ディスプレイ１２ａの位置を、ディスプレイ座標系で示す。ディスプレイ座標系は、ディスプレイ１２ａに対して定められた座標系である。本開示において電子機器１は、ディスプレイ１２ａの上方向をＹｄ軸正方向とし、ディスプレイ１２ａの下方向をＹｄ軸負方向とする。また電子機器１は、ディスプレイ１２ａの右方向をＸｄ軸正方向とし、ディスプレイ１２ａの左方向をＸｄ軸負方向とする。また電子機器１は、ディスプレイ１２ａの正面方向をＺｄ軸正方向とし、ディスプレイ１２ａの背面方向をＺｄ軸負方向とする。
電子機器１の長手方向はディスプレイ１２ａ（ディスプレイ１２ａに表示される画像）の上下方向に対応してもよい。また、電子機器１の短手方向はディスプレイ１２ａ（ディスプレイ１２ａに表示される画像）の左右方向に対応してもよい。ディスプレイ１２ａに表示される画像の向きは変更できてもよい。この場合、例えば、電子機器１の長手方向がディスプレイ１２ａ（ディスプレイ１２ａに表示される画像）の左右方向に、また電子機器１の短手方向がディスプレイ１２ａ（ディスプレイ１２ａに表示される画像）の上下方向に対応してもよい。言い換えると、ディスプレイ１２ａは電子機器１の長手方向を上下方向として画像を表示し、縦向きでユーザに利用されてもよい。また、ディスプレイ１２ａは電子機器１の短手方向を上下方向として画像を表示し、横向きでユーザに利用されてもよい。
図５から図８を参照して、一実施形態に係る電子機器１の集光機能について説明する。図５は、図１のＬ１−Ｌ１線を基準とした、一実施形態に係る発電装置１Ｂの断面図である。なお、以下で説明する断面図は全てＬ１−Ｌ１線を基準とした図とする。
表示装置１Ａは、上述したように、カバー部材１１と、反射層１３と、タッチパネル１２と、を含み、さらに透過層を含む。表示装置１Ａの周辺には、光発電部１１４が位置する。本実施形態において、表示装置１Ａは、画像を表示する他に光発電を行うために用いられる。電子機器１は、表示装置１Ａと光発電部１１４とで、発電装置１Ｂを構成する。なお、表示装置１Ａの上下左右方向は、ディスプレイ１２ａの上下左右方向に対応する。
カバー部材１１の正面（第１面）は、例えば空気と接する。カバー部材１１は、上述した強化ガラスなど、空気よりも屈折率が高い材料で構成されてもよい。
反射層１３は、カバー部材１１の正面（第１面）の反対側の背面（第２面）側に設けられる。反射層１３は、カバー部材１１の背面（第２面）に接していてもよい。反射層１３は、カバー部材１１の背面に張り付いていてもよい。
反射層１３は、例えばホログラムを含む。ホログラムは、角度選択性を有してもよい。ホログラムには、第１の光（いわゆる参照光）と第２の光（いわゆる物体光）との干渉パターンが記録される。ホログラムは、第１の光をホログラムに照射することによって第２の光を回折によって再生することができる。このような性質を有するホログラムは、記録媒体に干渉パターンが記録される際の第１の光および第２の光の向きによって、反射型と透過型に分けられる。反射型のホログラムは、第１の光と第２の光とが、記録媒体の正面および背面の２つの面に対向入射することにより形成される。透過型のホログラムは、第１の光と第２の光との双方が、記録媒体の片方の面から入射することにより形成される。よって、記録媒体に干渉パターンが記憶される際に、第１の光として所定の角度範囲の光が選択され、かつ第２の光として所定の方向の光が選択されて構成されたホログラムは、所定の角度範囲の光が照射された際に、所定の方向の反射光を再生することもできるし、所定の方向の透過光を再生することもできる。
透過層は、反射層１３と同様に、例えばホログラムを含む。図５において、表示装置１Ａは透過層を有するが、透過層は、表示装置１Ａに設けられなくてもよい。透過層は、表示装置１ＡのＹｄ軸負方向側の端部（すなわち、表示装置１Ａの下部）に位置してもよい。透過層は、カバー部材１１の背面に接していてもよい。透過層は、カバー部材１１の端面（図５においてＺｄ軸と略平行な面）に接していてもよい。透過層は、カバー部材１１の背面に張り付いていてもよい。透過層は、反射層１３と隣り合って位置してもよい。透過層は、反射層１３と同様に、例えばホログラムを含む。
光発電部１１４は、表示装置１ＡのＹｄ軸負方向側の端部の周辺に位置してもよい。光発電部１１４は、透過層の周辺に位置していてもよい。光発電部１１４は、カバー部材１１の背面側に位置してもよい。光発電部１１４は、カバー部材１１の端面側に位置してもよい。光発電部１１４は、透過層に接していてもよい。
図６は、光が入射する様子の一例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
カバー部材１１は、当該カバー部材１１の正面においてＺｄ軸負方向に向かう光源からの光を受光し、入射した入射光の少なくとも一部を透過させるように構成される。
なお、Ｚｄ軸負方向に向かう光は、Ｚｄ軸と平行である必要はなく、Ｚｄ軸方向のベクトル成分が存在し、かつ当該ベクトル成分が負の値を有していれば足りる。同様に、Ｚｄ軸正方向に向かう光は、Ｚｄ軸と平行である必要はなく、Ｚｄ軸方向のベクトル成分が存在し、かつ当該ベクトル成分が正の値を有していれば足りる。Ｘｄ軸正（または負）方向に向かう光は、Ｘｄ軸と平行である必要はなく、Ｘｄ軸方向のベクトル成分が存在し、かつ当該ベクトル成分が正（または負）の値を有していれば足りる。Ｙｄ軸正（または負）方向に向かう光は、Ｙｄ軸と平行である必要はなく、Ｙｄ軸方向のベクトル成分が存在し、かつ当該ベクトル成分が正（または負）の値を有していれば足りる。
反射層１３は、電子機器１の正面の法線Ｎに対して境界角度θｔｈを有する。反射層１３には、境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ１で、カバー部材１１を透過した光が入射する。反射層１３は、Ｚｄ軸負方向に向かって境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ１で入射した入射光を、入射角θ１よりも大きい反射角θ２で反射させる。
カバー部材１１は、電子機器１が空気中に存在する場合、カバー部材１１内からカバー部材１１外に向かう射出光について、電子機器１の正面の法線Ｎに対する臨界角θｃｒを有する。カバー部材１１には、反射層１３で反射した光が、Ｚｄ軸正方向に向かってカバー部材１１の正面に入射角θ２で入射する。カバー部材１１は、当該カバー部材１１の正面において、反射層１３で反射した光で、かつ臨界角θｃｒ以上の入射角θ２で入射した入射光を反射させる。
すなわち、図６に示すように、カバー部材１１に入射した光は、カバー部材１１の正面を透過し、カバー部材１１の正面を透過した光で、境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ１で反射層１３に入射した入射光は、反射層１３で入射角θ１よりも大きい反射角θ２で反射する。このとき、反射角θ２がカバー部材１１の臨界角θｃｒよりも大きければ、反射層１３において反射角θ２で反射した光は、入射角θ２でカバー部材１１の正面に向かい、カバー部材１１の正面で反射する。さらに、カバー部材１１の正面で反射した光は、境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ２で反射層１３に入射し、反射層１３で入射角θ２よりも大きい反射角θ３で反射する。反射層１３において反射角θ３で反射した光は、入射角θ３でカバー部材１１の正面に向かい、カバー部材１１の正面で反射する。このようにして、カバー部材１１の正面を透過し、反射層１３に境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ１で入射した入射光は、光源から光が入射する正面と、反射層１３が位置する背面との間を伝搬する。言い換えると、反射層１３に境界角度θｔｈよりも大きい入射角θ１で入射した入射光は、カバー部材１１内部を伝搬する。これにより、電子機器１は、入射光を集光することができる。
カバー部材１１内を伝搬した光は、透過層に入射する。透過層は、カバー部材１１内を伝搬し、透過層に入射した光を透過させるように構成される。
カバー部材１１内を伝搬し、透過層を透過した光は、光発電部１１４に入射し得る。図６においては、反射角θ３でカバー部材１１を反射した光が光発電部１１４に入射する。光発電部１１４は、入射した光を受光することにより発電する。一実施形態において、光源からカバー部材１１に入射した光は、反射層１３で反射した後、カバー部材１１で反射することなくそのまま光発電部１１４に入射してもよい。
なお、反射層１３が入射光を入射角よりも大きい反射角で反射させる際の、入射角に対する反射角の割合は、光発電部１１４の位置によって適宜決定されてもよい。
図７は、光が入射する様子の他の例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
上述したように、カバー部材１１は、当該カバー部材１１の正面においてＺｄ軸負方向に向かう光源からの光を受光し、入射した入射光の少なくとも一部を透過させるように構成される。
反射層１３には、境界角度θｔｈよりも小さい入射角φで、カバー部材１１を透過した光が入射する。反射層１３は、Ｚｄ軸負方向に向かって境界角度θｔｈよりも小さい入射角φで入射した入射光を透過させる。
以上、図７および図８に示すように、本実施形態に係る電子機器１において、反射層１３は、境界角度θｔｈより大きい入射角θ１で入射した入射光を入射角θ１よりも大きい反射角θ２で反射させ、かつ、境界角度θｔｈより小さい入射角φで入射した入射光を透過させることができる。
図８は、光が射出する様子の一例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
カバー部材１１を伝搬して光発電部１１４に入射した光の少なくとも一部は、図８に示すように、光発電部１１４で反射し得る。光発電部１１４は、例えば、その表面にモスアイ構造または誘電体を用いた反射防止膜などを設けることで、入射光が反射する割合を軽減できるが、この場合でも入射光の少なくとも一部は反射し得る。このとき、カバー部材１１内を伝播して光発電部１１４に入射した後に光発電部１１４の表面で反射した光は、伝搬時と略一致する経路を通り、カバー部材１１の表面から空気中に射出する可能性がある。
図９を参照して、ディスプレイ１２ａの発光がユーザの目に届くまでの経路について説明する。図９は、ユーザが一実施形態に係る電子機器１に表示される画像を視認する様子を示す図である。
図９では、ユーザの瞳３１、３２、３３の位置および電子機器１の位置を、ワールド座標系で示す。ワールド座標系は、ユーザおよび電子機器１が存在する３次元空間全体に対して定められた座標系である。言い換えると、ワールド座標系は、重力加速度方向にＺｗ軸が定められ、かつ重力加速度方向と垂直な方向にＸｗＹｗ平面が定められた座標系である。図９の左右方向にはＹｗ軸が設定され、図９の上下方向にはＺｗ軸が設定され、図９の奥行き方向にはＸｗ軸が設定される。
図９において、電子機器１のＹｄ軸正方向ベクトルのＹｗ軸成分は、ワールド座標系のＹｗ軸正方向と一致する。さらに、電子機器１の上部は、Ｙｗ軸に対してＺｗ軸方向側に傾いて位置する。また、ユーザの瞳３１、３２、３３は、電子機器１から見てＹｗ軸負方向側に位置する。
ユーザは、ディスプレイ１２ａが発光することにより、ディスプレイ１２ａに表示される画像を視認できる。図７および図８では、光源からの光（Ｚｄ軸負方向に向かう光）が反射層１３を選択的に透過することを説明したが、本開示において、ディスプレイ１２ａの発光（Ｚｄ軸正方向に向かう光）は角度を選択することなく反射層１３を透過するため、ユーザは、ディスプレイ１２ａが表示する画像を視認することができる。なお、簡単のため、図９ではディスプレイ１２ａの発光を電子機器１１の表面からの発光として示す。
一般的に、ユーザは、ディスプレイ１２ａに表示される画像を視認する際、ディスプレイ１２ａに対する自らの瞳の角度を所定の範囲内に維持する。言い換えると、ユーザは、自らが画像を視認しやすい角度でディスプレイ１２ａに表示される画像を視認する。例えば瞳３１は、電子機器１の正面の法線ＮからＹｄ軸正方向に角度γ１だけ傾いて位置する。瞳３２は、法線Ｎから傾くことなく位置する。瞳３３は、法線ＮからＹｄ軸負方向に角度γ２だけ傾いて位置する。画像を視認しやすい角度は、例えば、法線Ｎに対して０°から３０°の範囲に含まれる角度であってもよい。
図８で説明したように、表示装置１Ａによって集光された光は、光発電部１１４で反射した後に入射光と略一致する経路を通って空気中に射出し得る。ここで例えば、反射層１３に太陽などの光源の光が入射した際に、入射した光の入射角度が画像を視認しやすい角度の範囲内に含まれ、かつ入射した光が光発電部で反射して空気中に射出した場合、射出した光は電子機器１のユーザの目に届き得る。すなわち、ユーザが画像を視認する際に、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認する蓋然性が高まる。しかしながら、反射層１３が入射した光を選択的に透過する上述の実施形態に係る表示装置１Ａ、発電装置１Ｂ、および電子機器１によれば、カバー部材１１への入射光が光発電部１１４で反射してユーザの目に届く可能性を軽減でき、ひいては、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認する可能性を軽減できる。
図１０から図１３を参照して、電子機器１が集光を制限する例についてより具体的に説明する。図１０は、特定の位置における反射層１３の透過範囲の一例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
上述したように、反射層１３は、境界角度θｔｈより大きい入射角θ１で入射した入射光を入射角よりも大きい反射角で反射させ、かつ、境界角度θｔｈより小さい入射角φで入射した入射光を透過させる。図１０から図１３において、境界角度θｔｈは正の値をとるとする。境界角度θｔｈは、上述の画像を視認しやすい角度が考慮されて適宜決定されてもよい。例えば、境界角度θｔｈは、２５°、３０°、３５°、または４０°などであってもよい。反射層１３の境界角度θｔｈは、ディスプレイ１２ａの視野角に応じて適宜決定されてもよい。具体的には、境界角度θｔｈは、ディスプレイ１２ａの視野角が大きい場合はディスプレイ１２ａの視野角が小さい場合に比べて大きくてもよい。境界角度θｔｈは、ディスプレイ１２ａの視野角によって規定される範囲に含まれない角度であってもよい。言い換えると、反射層１３は、視野角によって規定される範囲の外から入射する入射光を入射角よりも大きい反射角で反射させ、かつ、視野角の範囲内において入射した入射光を透過させるように構成されてもよい。
図１０において、網掛け部分は、点Ａに位置する反射層１３における、反射層１３への入射光が透過する透過範囲を示す。図１０に示すように、一実施形態において反射層１３は、法線Ｎを基準としたＹｄ軸正方向およびＹｄ軸負方向における傾きが境界角度θｔｈ以内である入射光を透過させる。言い換えると、反射層１３は、Ｙｄ軸正方向およびＹｄ軸負方向に向かう入射光に対して、０°＜θｔｈの範囲を透過範囲として有する。かかる構成によれば、ユーザが透過範囲内でディスプレイ１２ａに表示される画像を視認しようとした場合に、光発電部１１４の像を映し出す光発電部１１４での反射光が画像を表示するディスプレイ１２ａの発光とともにユーザの瞳に届く蓋然性が低くなる。
なお、一実施形態において、反射層１３に入射した光は、入射の方向に従って反射してもよい。他の実施形態において、反射層１３に入射した光は、偏向して反射してもよい。すなわち、反射層１３に入射した光は、入射光の向きにかかわらず、光発電部１１４が位置する方向に向かって反射してもよい。この場合の入射光の入射角に対する反射光の反射角の割合は、入射光の方向に応じて異なってもよい。
一実施形態において、カバー部材１１の端面には反射板が位置してもよい。反射版は、金属またはガラスなどの材料で構成される。カバー部材１１の端面に反射板が位置する場合、入射した光は、反射板に到達した後に反射して適宜の方向へ向かうことで、再びカバー部材１１内を伝搬し、最終的には光発電部１１４に到達し得る。かかる構成によれば、集光した光をカバー部材１１内に閉じ込めることができる。また、一実施形態において、光発電部１１４が周辺に位置するカバー部材１１の端部には、法線Ｎに対して所定の傾きを有する導光板が位置してもよい。例えば、図１０などに示すように光発電部１１４がカバー部材１１の背面側に位置する場合、導光板はＹｄ軸負方向に向かって下って傾斜してもよい。かかる構成によれば、カバー部材１１の端面に入射した光を光発電部１１４に向かって反射させることができる。導光板は、カバー部材１１の内部に位置してもよいし、外部に位置してもよい。
一実施形態において、透過範囲は、光が空気中からカバー部材１１に入射する際の屈折率を考慮して決定されてもよい。また、一実施形態において、透過範囲は、ディスプレイ１２ａの正面を基準として決定されてもよい。
図１１は、特定の位置における反射層１３の透過範囲の一例を示す一実施形態に係る電子機器１の斜視図である。
図１１において、網掛け部分は、点Ｂに位置する反射層１３における、反射層１３への入射光が透過する透過範囲を示す。図１１に示すように、一実施形態において、反射層１３は、ＸｄＹｄ平面に対していずれの方向に向かう入射光に対しても、０°＜θｔｈの範囲を透過範囲として有する。ユーザはディスプレイ１２ａの全方向からディスプレイ１２ａに表示される画像を視認する可能性があるため、かかる構成によれば、いくつかの実施形態に比べ、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認する可能性をさらに軽減することができる。
図１２は、反射層１３全体の透過範囲の一例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
図１２において、網掛け部分が、反射層１３への入射光が透過する透過範囲を示す。図１２に示すように、一実施形態において、反射層１３は、断面全体において、ディスプレイ１２ａの両端でＹｄ軸に対してθｔｈの傾きを有する台形状の範囲を透過範囲として有してもよい。
反射層１３は、一実施形態において、複数のユニットで構成される。このような場合、例えば、全てのユニットがＹｄ軸正方向およびＹｄ軸負方向に向かう入射光に対して０°＜θｔｈの範囲を透過範囲として有してもよい。
図１３は、特定の位置における反射層１３の透過範囲の他の例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
図１３において、網掛け部分は、反射層１３への入射光が透過する透過範囲を示す。一実施形態において、反射層１３は、Ｙｄ軸正方向に向かう入射光とＹｄ軸負方向に向かう入射光とで、異なる透過範囲を有してもよい。具体的には、図１３に示すように、Ｙｄ軸正方向に向かう入射光は、境界角度θｔｈ１を基準とし、０°＜θｔｈ１の範囲を透過範囲として有してもよい。また、Ｙｄ軸正方向に向かう入射光は、境界角度θｔｈ２を基準とし、０°＜θｔｈ２の範囲を透過範囲として有してもよい。言い換えると、一実施形態において、反射層１３は、Ｙｄ軸正方向（ディスプレイ１２ａの上方向である第１方向）を向き、かつ、境界角度θｔｈ１（第１角度）よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させてもよい。このとき、反射層１３はさらに、Ｙｄ軸負方向（第１方向とは異なる第２方向）を向き、境界角度θｔｈ２（第２角度）よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させてもよい。Ｙｄ軸負方向に向かう入射光に対する境界角度θｔｈ１（第１角度）は、Ｙｄ軸正方向に向かう入射光に対する境界角度θｔｈ２（第２角度）よりも大きくてもよい。第２方向は、図１３に示すようにＹｄ軸負方向（ディスプレイ１２ａの下方向）であってもよいが、Ｘｄ軸正方向（ディスプレイ１２ａの右方向）またはＸｄ軸負方向（ディスプレイ１２ａの左方向）であってもよい。
ここで図９に戻り、ユーザがディスプレイ１２ａに表示される画像を視認する際の角度について説明する。ユーザは、電子機器１を使用する際、電子機器１を手に持つか、ドックまたはスタンドなどの斜面に静置させるか、または机などの平面に静置させる蓋然性が高い。いずれの場合も、ユーザは目線をＹｗ軸正方向に向けてディスプレイ１２ａに表示される画像を視認するとするとして、ユーザの瞳が図９の瞳３１、３２、３３のうちのどの位置しやすいかを考える。ユーザが電子機器１を手に持って使用する場合、図９に示すように、電子機器１のＹｄ軸正方向ベクトルのＹｗ軸成分はワールド座標系のＹｗ軸正方向と一致し、かつ電子機器１の上部はＹｗ軸に対してＺｗ軸方向に傾いて位置する蓋然性が高い。また、ユーザが電子機器１を斜面に静置させて使用する場合も、図９に示すように、電子機器１のＹｄ軸正方向ベクトルのＹｗ軸成分はワールド座標系のＹｗ軸正方向と一致し、かつ電子機器１の上部はＹｗ軸に対してＺｗ軸方向に傾いて位置する蓋然性が高い。さらに、ユーザが電子機器１を平面に静置させて使用する場合は、電子機器１のＹｄ軸正方向自体がワールド座標系のＹｗ軸正方向と略一致する蓋然性が高い。いずれの場合も、ユーザからみて電子機器１はＹｗ軸正方向側かつＹｄ軸正方向側に位置する蓋然性が高いが、特にユーザは、一定角度以上首を曲げることなくディスプレイ１２ａに表示される画像を視認するほうが姿勢に負担がかからないなどの理由により、電子機器１と一定の距離をとる蓋然性が高い。すなわち、ユーザは電子機器１に対して、自身の瞳を瞳３１よりも瞳３３に近い位置に維持する蓋然性が高い。このようにユーザが維持しやすい位置にある瞳３３は、上述したように、法線ＮからＹｄ軸負方向に傾いて位置する。言い換えると、法線ＮからＹｄ軸負方向に傾いた位置にはユーザの瞳が位置しやすく、逆に、法線ＮからＹｄ軸正方向に傾いた位置には、ユーザの瞳が位置しにくい。よって例えば、図９に示すように、Ｙｄ軸正方向に向かう入射光に対する境界角度θｔｈ２がＹｄ軸負方向に向かう入射光に対する境界角度θｔｈ１より小さくても、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認しない蓋然性が高い。そして、かかる構成では、Ｙｄ軸正方向に向かう入射光に対する境界角度θｔｈ２がＹｄ軸負方向に向かう入射光に対する境界角度θｔｈ１と同じ角度を有する場合に比べ、電子機器１への入射光の集光率および発電率が高い。このように、ユーザがディスプレイ１２ａに表示される画像を視認する蓋然性の高い方向を向く入射光が、他の方向を向く入射光よりも大きな境界角度を有すると、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認する可能性を軽減しつつ、電子機器１への入射光の集光率および発電率をさらに高めることができる。
他の実施形態において、反射層１３は、Ｙｄ軸正方向（ディスプレイ１２ａの上方向である第１方向）を向き、かつ、境界角度θｔｈ１（第１角度）よりも小さい入射角で入射した入射光のみを透過させてもよい。かかる構成によっても、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認する可能性に軽減しつつ、いくつかの実施形態に比べ、電子機器１への入射光の集光率および発電率をさらに高めることができる。
図１４は、反射層１３全体の透過範囲の他の例を示す一実施形態に係る電子機器１の断面図である。
図１４において、網掛け部分は、反射層１３への入射光が透過する透過範囲を示す。図１２に示すように、一実施形態において、反射層１３は、断面全体において、ディスプレイ１２ａのＹｄ軸負方向側の端においてＹｄ軸に対してθｔｈ１の傾き、およびディスプレイ１２ａのＹｄ軸正方向側の端においてＹｄ軸に対してθｔｈ２の傾きを有する台形状の範囲を透過範囲として有してもよい。言い換えると、反射層１３は、Ｙｄ軸負方向側の端において、Ｙｄ軸正方向側に向かう入射光に対して０°＜θｔｈ１の範囲を透過として有していてもよい。また、反射層１３は、Ｙｄ軸正方向側の端において、Ｙｄ軸負方向側に向かう入射光に対して０°＜θｔｈ２の範囲を透過範囲として有してもよい。
反射層１３は、上述したように一実施形態において、複数のユニットで構成される。このような場合、例えば、全てのユニットが、Ｙｄ軸正方向に向かう光に対し０°＜θｔｈ１の範囲、およびＹｄ軸負方向に向かう入射光に対して０°＜θｔｈ２の範囲を透過範囲として有してもよい。また、例えば、ユニットは、各々が異なる透過範囲を有してもよい。具体的には、反射層１３は、ディスプレイ１２ａのＹｄ軸負方向側に位置するユニットのほうが、Ｙｄ軸負方向に向かう入射光に対して境界角度θｔｈ２よりも大きな境界角度を有してもよい。ディスプレイ１２ａの下部はディスプレイ１２ａの上部に比べて、Ｙｄ軸正方向に傾いた位置から視認される蓋然性が高くなるが、かかる構成によれば、そのような場合にも、ユーザが画像とともに光発電部１１４の像を視認する可能性に軽減することができる。なお、境界角度θｔｈ２よりも大きな境界角度は、境界角度θｔｈ１よりも小さな角度であってもよい。
一実施形態において、上述したように、反射層１３は、ディスプレイ１２ａの上方向である第１方向を向き、かつ、第１角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、第１方向とは異なる第２方向を向き、かつ第２角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させてもよい。このとき、上述したように第２方向はディスプレイ１２ａの左右方向であってもよい。ここで、他の実施形態において、さらに反射層１３は、ディスプレイ１２ａの下方向である第３方向を向き、かつ第３角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させてもよい。例えば、第１角度は、第２角度および第３角度よりも大きくてもよい。例えば、第１角度は第２角度および第３角度よりも大きく、第２角度は第３角度よりも大きくてもよい。例えば、第１角度および第２角度は、第３角度よりも大きくてもよい。かかる構成によれば、ディスプレイ１２ａの上下方向および左右方向で良好な視認性を確保しつつ、入射光の良好な集光率および発電率を確保することができる。
一実施形態において、上述したように、反射層１３は、全方向において境界角度θｔｈよりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させてもよい。例えば、反射層１３は、ディスプレイ１２ａの上方向と略平行な方向である第１方向を向き、かつ、第１角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させてもよい。また例えば、反射層１３は、第１方向と反対の第２方向、すなわちディスプレイ１２ａの下方向と略平行な方向を向き、かつ第２角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させてもよい。ここで、他の実施形態において、例えば、第１角度は、反射層１３を透過した他の全ての入射光の入射角度よりも大きくてもよい。かかる構成によれば、ユーザが最もディスプレイ１２ａに表示される画像を視認しやすいと考えられる方向において、良好な視認性を確保することができる。また、例えば、第２角度は、反射層１３を透過した他の全ての入射光の入射角度よりも小さくてもよい。かかる構成によれば、ユーザが最もディスプレイ１２ａに表示される画像を視認する蓋然性が低いと考えられる方向において、入射光の良好な集光率および発電率を確保することができる。
ここで、ユーザがディスプレイ１２ａに表示される画像を視認しやすい角度は、上述した実施形態に限定されず、電子機器１の用途によって異なることに注意されたい。例えば、ビルに設置されるデジタルサイネージ（電子看板）においては、ユーザは見上げるように画像を視認する蓋然性がより高くなる。言い換えると、画像を視認しやすい角度の上限は上で例示した３０°よりも大きな角度になり得ると同時に、ユーザの瞳が、瞳３１のように電子機器１の正面の法線ＮからＹｄ軸正方向に傾いて位置する蓋然性がより低くなる。この場合、スマートフォンのような機器に比べ、第１方向に向かう光の境界角度θｔｈ１はより大きく、第２方向に向かう境界角度θｔｈ２はより小さく設定されてもよい。さらに、ユーザが電子機器１を見上げて視認する蓋然性が高く、正面から視認する蓋然性が低いと認められる場合、第１方向に向かう光に対して、境界角度θｔｈ１よりも小さな角度である境界角度θｔｈ１２がさらに設定されてもよい。すなわち、反射層１３は、境界角度θｔｈ１よりも小さい入射角で入射した入射光を透過するだけでなく、境界角度θｔｈ１２よりも大きく、かつ境界角度θｔｈ１よりも小さい入射角で入射した入射光を透過してもよい。
以上述べてきた本開示の実施形態に係る表示装置１Ａ、発電装置１Ｂ、および電子機器１は、カバー部材１１の背面と、ディスプレイ１２ａの正面との間に、境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、かつ、当該境界角度よりも大きい入射角θ１で入射した入射光を入射角よりも大きい反射角で反射させる反射層１３を重ね合わせることで製造される。
一実施形態において、反射層１３は、カバー部材１１内に封入されてもよい。また、他の実施形態において、カバー部材１１は内部に空間を有してもよい。カバー部材１１が内部に空間を有する場合、カバー部材１１の背面が反射層１３で構成されてもよい。
上記の実施形態においては、集光機能を有する表示装置１Ａを光発電部１１４と組み合わせることで、発電装置１Ｂおよび発電装置１Ｂを備える電子機器１として記載してきたが、集光機能を有する表示装置１Ａの用途はこれに限定されない。例えば、表示装置１Ａによって伝搬および集光された光は、電子機器１のバックライトとして利用されてもよい。
カバー部材１１は、透過性を有する材料であれば、上述した材料に限定されない。カバー部材１１は、入射光を屈折させる性質の他、入射光の波長を選択する性質、入射光または反射光を偏向させる性質、または反射層１３と同様に反射光を入射光よりも大きい角度で反射させる性質などを有していてもよい。カバー部材１１は、ホログラムで構成されてもよい。
上記の実施形態においては、カバー部材１１、反射層１３、およびタッチパネル１２（ディスプレイ１２ａ）は、電子機器１の正面から向かってカバー部材１１、反射層１３、タッチパネル１２（ディスプレイ１２ａ）の順で位置するが、ディスプレイ１２ａが透過性を有する場合、反射層１３とディスプレイ１２ａの順序は入れ替わってもよい。また、ディスプレイ１２ａが透過性を有する場合、カバー部材１１とディスプレイ１２ａとは一体であってもよい。言い換えると、ディスプレイ１２ａ自体がカバー部材１１の機能を有してもよい。
反射層１３を構成する材料は、ホログラムに限定されない。反射層１３は、Ｘｄ軸負方向かつＺｄ軸負方向に向かって傾斜した傾斜部材で構成されてもよい。反射層１３は、並んで位置する複数の傾斜部材で構成されてもよい。
以上、本発明を図面や実施形態に基づき説明してきたが、本発明は図面や上位実施形態に限定されるべきではないことに注意されたい。当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であり、したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれる。例えば、各手段、各ステップ、またそれらに含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段、ステップ、または機能等を１つに組み合わせたり、分割したりすることができる。
１ 電子機器
１Ａ 表示装置
１Ｂ 発電装置
１１ カバー部材
１２ タッチパネル
１２ａ ディスプレイ
１２ｂ タッチセンサ
１３ 反射層
１４ 筐体
１１１ 音声入力部
１１２ 音声出力部
１１３ 通信インタフェース
１１４ 光発電部
１１５ 受電部
１１６ バッテリー
１１７ 電源制御部
１１８ ストレージ
１１９ プロセッサ
２１ 顔画像
３１、３２、３３ 瞳

Claims (22)

  1. 画像を表示するディスプレイと、
    光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と、
    前記カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、を備え、
    前記反射層は、
    前記ディスプレイの表示領域と重なって位置し、
    境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させる
    表示装置。
  2. 前記カバー部材は、前記第１面において、前記反射層で反射した光を反射させる
    請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記反射層は、前記ディスプレイの上方向である第１方向を向き、かつ、第１角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させる
    請求項１または２に記載の表示装置。
  4. 前記上方向は、前記画像によって決定される表示の上方向に対応する
    請求項３に記載の表示装置。
  5. 前記反射層は、前記第１方向とは異なる第２方向を向き、第２角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させる
    請求項４に記載の表示装置。
  6. 前記第２方向は、前記ディスプレイの下方向である
    請求項５に記載の表示装置。
  7. 前記第２方向は、前記ディスプレイの左右方向である
    請求項５に記載の表示装置。
  8. 前記第１角度は、前記第２角度よりも大きい
    請求項５から７のいずれか一項に記載の表示装置。
  9. 前記反射層は、
    前記ディスプレイの上方向である第１方向を向き、かつ第１角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記ディスプレイの左右方向である第２方向を向き、かつ第２角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記ディスプレイの下方向である第３方向を向き、かつ第３角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させる、
    請求項１または２に記載の表示装置。
  10. 前記第１角度は、前記第２角度および前記第３角度よりも大きい
    請求項９に記載の表示装置。
  11. 前記第１角度および前記第２角度は、前記第３角度よりも大きい
    請求項９に記載の表示装置。
  12. 前記第１角度は前記第２角度および前記第３角度よりも大きく、前記第２角度は前記第３角度よりも大きい
    請求項９に記載の表示装置。
  13. 前記反射層は、
    全方向において境界角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記ディスプレイの上方向である第１方向を向き、かつ、第１角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記第１角度は、前記反射層を透過した他の全ての入射光の入射角度よりも大きい
    請求項１または２に記載の表示装置。
  14. 前記反射層は、
    第１方向と反対の第２方向を向き、かつ第２角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記第２角度は、前記反射層を透過した他の全ての入射光の入射角度よりも小さい
    請求項１３に記載の表示装置。
  15. 前記反射層は、前記ディスプレイに表示される画像の上方向である第１方向を向き、かつ、第１角度よりも小さい前記入射角で入射した入射光を透過させる
    請求項１または２に記載の表示装置。
  16. 前記境界角度は、前記ディスプレイの表面を基準とする角度である
    請求項１または２に記載の電子機器
  17. 前記カバー部材に前記反射層が封入される
    請求項１から１６のいずれか一項に記載の表示装置。
  18. 前記カバー部材と前記ディスプレイとは一体である
    請求項１から１７のいずれか一項に記載の表示装置。
  19. 画像を表示するディスプレイと、
    光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と、
    前記カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、を備え、
    前記反射層は、
    前記ディスプレイの表示領域と重なって位置し、
    境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させ、
    前記カバー部材は、前記第１面において、前記反射層で反射した光を反射させる
    光発電に用いられる表示装置。
  20. 画像を表示するディスプレイと、
    光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と
    前記カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、
    光を電力に変換する光発電部と、を備え、
    前記反射層は、
    前記ディスプレイの表示領域と重なって位置し、
    境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させ、
    前記光発電部は、前記反射層および前記カバー部材の少なくとも一方で反射して前記カバー部材内部を伝搬した光を受光して発電する
    発電装置。
  21. 画像を表示するディスプレイと、
    光源からの光を受光する第１面において入射した光を透過させるカバー部材と
    前記カバー部材の第１面の反対側の第２面側に設けられる反射層と、
    光を電力に変換する光発電部と、を備え、
    前記反射層は、
    前記ディスプレイの表示領域と重なって位置し、
    境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、
    前記境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を当該入射角よりも大きい反射角で反射させ、
    前記カバー部材は、前記第１面において、前記反射層で反射した光を反射させ、
    前記光発電部は、前記反射層および前記カバー部材の少なくとも一方で反射して前記カバー部材内部を伝搬した光を受光して発電する
    電子機器。
  22. 光を透過させるカバー部材の背面と、画像を表示するディスプレイの正面との間に、境界角度よりも小さい入射角で入射した入射光を透過させ、かつ、当該境界角度よりも大きい入射角で入射した入射光を入射角よりも大きい反射角で反射させる反射層を重ね合わせる
    表示装置の製造方法。
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