JP2024081518A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示領域の形状を維持しながら、対象物の形状を検出する機能を有する表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１０は、映像が表示される表示領域１０５を含むパネル第１面１０１と、パネル第１面の反対側に位置するパネル第２面１０２と、を含むディスプレイパネル１００と、パネル第２面からパネル第１面の表示領域へ透過する複数の光線を生成するプロジェクタ２０と、を備え、ディスプレイパネルは、パネル第１面に向かう基板第１面及びパネル第２面に向かう基板第２面を含む基板と、基板第１面に位置し、映像を生成する複数の表示素子と、を含む。【選択図】図１
Description
本開示の実施形態は、表示装置に関する。
スマートフォンなどの表示装置において、光を利用して対象物の形状を検出する技術が用いられている。例えば、表示装置から放出され、表示装置に対面している人の顔によって反射された複数の光線に基づいて、顔の形状を検出する技術が知られている。表示装置は、検出された顔の形状に基づいて、使用者の認証を行うことができる。顔の形状を検出する手段は、映像が表示される表示領域の一部が切り欠かれたノッチ領域に配置されている。
ノッチ領域などによって表示領域の一部が失われると、表示領域に表示される映像の一部が欠落する。
本開示の一実施形態による、表示装置は、映像が表示される表示領域を含むパネル第１面と、前記パネル第１面の反対側に位置するパネル第２面と、を含むディスプレイパネルと、前記パネル第２面から前記パネル第１面の前記表示領域へ透過する複数の光線を生成するプロジェクタと、を備えてもよい。前記ディスプレイパネルは、前記パネル第１面に向かう基板第１面及び前記パネル第２面に向かう基板第２面を含む基板と、前記基板第１面に位置し、前記映像を生成する複数の表示素子と、を含んでもよい。
本開示の一実施形態によれば、表示領域の形状を維持しながら、対象物の形状を検出する機能を表示装置に搭載できる。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、「基板」、「シート」、「フィルム」などの、ある構成の基礎となる物質を意味する用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待してもよい程度の範囲を含めて解釈する。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、ある部材又はある領域等のある構成が、他の部材又は他の領域等の他の構成の「上に」や「下に」、「上側に」や「下側に」、又は「上方に」や「下方に」とする場合、ある構成が他の構成に直接的に接している場合を含む。さらに、ある構成と他の構成との間に別の構成が含まれている場合、つまり間接的に接している場合も含む。また、特別な説明が無い限りは、「上」や「上側」や「上方」、又は、「下」や「下側」や「下方」という語句は、上下方向が逆転してもよい。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、本明細書の一実施形態は、矛盾の生じない範囲で、その他の実施形態と組み合わせられ得る。また、その他の実施形態同士も、矛盾の生じない範囲で組み合わせられ得る。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、製造方法などの方法に関して２つ以上のステップ又はプロセスを開示する場合に、開示されているステップ又はプロセスの間に、開示されていないその他のステップ又はプロセスが実施されてもよい。また、開示されているステップ又はプロセスの順序は、矛盾の生じない範囲で任意である。
本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、「～」という記号によって表現される数値範囲は、「～」という符号の前後に置かれた数値を含んでいる。例えば、「０．２～０．８」という表現によって画定される数値範囲は、「０．２以上且つ０．８以下」という表現によって画定される数値範囲と同一である。
本明細書の一実施形態においては、表示領域が、有機材料を含む発光層を備える有機ＥＬ表示装置である例について説明する。ただし、表示領域が後述するプロジェクタを備える限り、表示領域の種類は特には限定されない。例えば、表示領域は、液晶層を備える液晶表示装置であってもよい。
本開示の第１の態様は、表示装置であって、
映像が表示される表示領域を含むパネル第１面と、前記パネル第１面の反対側に位置するパネル第２面と、を含むディスプレイパネルと、
前記パネル第２面から前記パネル第１面の前記表示領域へ透過する複数の光線を生成するプロジェクタと、を備え、
前記ディスプレイパネルは、前記パネル第１面に向かう基板第１面及び前記パネル第２面に向かう基板第２面を含む基板と、前記基板第１面に位置し、前記映像を生成する複数の表示素子と、を含む、表示装置である。
映像が表示される表示領域を含むパネル第１面と、前記パネル第１面の反対側に位置するパネル第２面と、を含むディスプレイパネルと、
前記パネル第２面から前記パネル第１面の前記表示領域へ透過する複数の光線を生成するプロジェクタと、を備え、
前記ディスプレイパネルは、前記パネル第１面に向かう基板第１面及び前記パネル第２面に向かう基板第２面を含む基板と、前記基板第１面に位置し、前記映像を生成する複数の表示素子と、を含む、表示装置である。
本開示の第２の態様は、上述した第１の態様による表示装置において、表示装置は、前記パネル第１面に対向する円偏光板を備えてもよい。
本開示の第３の態様は、上述した第２の態様による表示装置において、前記円偏光板は、前記パネル第１面に対向する１／４波長板と、直線偏光板と、を含んでもよい。
本開示の第４の態様は、上述した第１の態様～第３の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記複数の表示素子の各々は、第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する発光層と、を含んでもよく、前記表示領域は、第１占有率を有する前記第２電極を含む第１表示領域と、前記第１占有率よりも小さい第２占有率を有する前記第２電極を含む第２表示領域と、を含んでもよく、前記複数の光線は、前記パネル第２面から前記パネル第１面の前記第２表示領域へ透過してもよい。
本開示の第５の態様は、上述した第４の態様による表示装置において、前記第１占有率に対する前記第２占有率の比は、０．２以上０．８以下であってもよい。
本開示の第６の態様は、上述した第１の態様～第５の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記プロジェクタは、前記パネル第２面に向かう発光面であって、少なくとも１つの前記光線が出射される発光面を含む面発光レーザと、前記光線を分岐させる回折光学素子と、を備えてもよい。前記面発光レーザは、第１ＤＢＲ及び第２ＤＢＲと、前記第１ＤＢＲと前記第２ＤＢＲとの間に位置する活性層と、を少なくとも含んでもよい。
本開示の第７の態様は、上述した第６の態様による表示装置において、前記回折光学素子は、凹凸構造が形成された回折第１面と、回折第１面の反対側に位置する回折第２面と、を含んでもよい。
本開示の第８の態様は、上述した第６の態様又は第７の態様による表示装置において、前記面発光レーザは、イントラキャビティパターン構造部を含んでもよい。
本開示の第９の態様は、上述した第６の態様～第８の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記面発光レーザの前記第２ＤＢＲは、グレーティングが形成された面を含んでもよい。
本開示の第１０の態様は、上述した第１の態様～第５の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記プロジェクタは、前記パネル第２面に向かう発光面であって、少なくとも１つの前記光線が出射される発光面を含む面発光レーザと、前記光線を分岐させる回折光学素子と、を備えてもよい。前記面発光レーザは、第１ＤＢＲ及び第２ＤＢＲと、前記第１ＤＢＲと前記第２ＤＢＲとの間に位置する活性層と、を少なくとも含んでもよい。
本開示の第１１の態様は、上述した第１０の態様による表示装置において、前記回折光学素子は、前記面発光レーザから出射された前記光線を分岐させる第１回折光学素子と、第２回折光学素子と、を含んでもよく、前記プロジェクタは、前記第１回折光学素子と前記第２回折光学素子との間に位置し、少なくともコリメータを含む光学系を含んでもよく、前記第２回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させてもよい。
本開示の第１２の態様は、上述した第１０の態様による表示装置において、前記プロジェクタは、前記面発光レーザと前記回折光学素子との間に位置し、少なくともコリメータを含む光学系を含んでもよく、前記回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させてもよい。
本開示の第１３の態様は、上述した第１の態様～第５の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記プロジェクタは、前記パネル第２面に交差する方向に広がる発光面であって、少なくとも１つの前記光線が出射される発光面を含む端面発光レーザと、前記面発光レーザから出射された前記光線が前記パネル第２面に向かうように前記光線を屈折させる光学系と、前記光線を分岐させる回折光学素子と、を備えてもよい。
本開示の第１４の態様は、上述した第１３の態様による表示装置において、前記回折光学素子は、前記端面発光レーザから出射された前記光線を分岐させる第１回折光学素子と、第２回折光学素子と、を含んでもよく、前記第１回折光学素子によって分岐された前記光線は、前記光学系に入射してもよく、前記第２回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させてもよい。
本開示の第１５の態様は、上述した第１３の態様による表示装置において、前記光学系は、前記端面発光レーザと前記回折光学素子との間に位置してもよく、前記回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させてもよい。
本開示の第１６の態様は、上述した第１３の態様～第１５の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記光学系は、前記光線を屈折させるプリズムを含んでもよい。
本開示の第１７の態様は、上述した第１６の態様による表示装置において、前記光学系は、前記端面発光レーザと前記プリズムとの間に並ぶ複数のレンズを含んでもよい。
本開示の第１８の態様は、上述した第１の態様～第１７の態様のいずれか１つによる表示装置において、前記複数の光線は、複数の赤外線であってもよい。
本開示の第１９の態様は、上述した第１の態様～第１８の態様のいずれか１つによる表示装置において、表示装置は、対象物によって反射された前記複数の光線を検出するレシーバを備えてもよい。
本開示の第２０の態様は、上述した第１９の態様による表示装置において、前記レシーバは、前記対象物によって反射され、前記パネル第１面の前記表示領域から前記パネル第２面へ透過した前記複数の光線を検出してもよい。
本開示の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態のみに限定して解釈されるものではない。
まず、表示装置１０について説明する。図１に示すように、表示装置１０は、ディスプレイパネル１００、プロジェクタ２０及びレシーバ９０を備えてもよい。表示装置１０は、円偏光板８０を備えてもよい。図示はしないが、表示装置１０は、円偏光板８０を覆うカバーを備えてもよい。カバーは、例えばガラスを含む。
ディスプレイパネル１００は、パネル第１面１０１と、パネル第１面１０１の反対側に位置するパネル第２面１０２と、を含む。パネル第１面１０１は、表示装置１０の使用者に向かう面である。パネル第１面１０１は、映像が表示される表示領域１０５を含む。
プロジェクタ２０は、図１に示すように、複数の光線Ｌを生成し、パネル第２面１０２に向けて複数の光線Ｌを放出する。複数の光線Ｌは、パネル第２面１０２からパネル第１面１０１の表示領域１０５へ透過する。ディスプレイパネル１００を透過した複数の光線Ｌは、円偏光板８０を透過した後、表示装置１０に対面している対象物２００に照射される。対象物２００は、例えば、表示装置１０の使用者の顔である。以下の説明において、表示装置１０から放出される複数の光線Ｌのことを、最終光線群とも称し、符号Ｌ２で表す。
符号Ｒは、対象物２００によって反射された光線を表す。複数の光線Ｒは、円偏光板８０を透過した後、パネル第１面１０１からパネル第２面１０２へ透過する。その後、複数の光線Ｒは、レシーバ９０によって検出される。レシーバ９０は、複数のフォトダイオードを含んでもよい。
図示はしないが、表示装置１０は、プロジェクタ２０及びレシーバ９０を制御するコントローラを備えてもよい。コントローラは、レシーバ９０からの情報に基づいて、複数の光線の飛行期間を算出してもよい。飛行期間とは、各光線の放出時間から検出時間までの期間である。放出時間とは、各光線がプロジェクタ２０から放出された時間である。検出時間とは、対象物２００によって反射された光線がレシーバ９０によって検出された時間である。コントローラは、複数の光線の飛行期間に基づいて、対象物２００の形状を算出してもよい。コントローラは、算出された対象物２００の形状と、予め登録されている使用者の顔の形状とを比較することにより、使用者を認証してもよい。
円偏光板８０は、１／４波長板８１及び直線偏光板８２を含んでもよい。１／４波長板８１は、ディスプレイパネル１００のパネル第１面１０１に対面している。直線偏光板８２は、１／４波長板８１の下流に位置し、１／４波長板８１に積層されている。言い換えると、１／４波長板８１は、直線偏光板８２とディスプレイパネル１００との間に位置している。「下流」及び後述する「上流」は、プロジェクタ２０から対象物２００に向かう光線の進行方向に沿って、表示装置１０の構成要素の相対的な位置を表す用語である。
１／４波長板８１は、１／４波長板８１を透過する光線の偏光面にπ／２の位相差を与える。π／２は、λ／４に相当する。λは、光線の波長である。円偏光の状態の光線で１／４波長板８１に入射する光線は、直線偏光の状態で１／４波長板８１から出射する。直線偏光の状態の光線で１／４波長板８１に入射する光線は、円偏光の状態で１／４波長板８１から出射する。
直線偏光板８２は、偏光軸及び吸収軸を含む。吸収軸は、偏光軸に直交する。偏光軸に平行な直線偏光を有する光線は、直線偏光板８２を透過できる。吸収軸に平行な直線偏光を有する光線は、直線偏光板８２を透過できない。
１／４波長板８１は、直線偏光板８２の偏光軸に対してπ／４傾斜した複屈折の主軸を含む。
円偏光板８０は、以下に説明するように、表示装置１０に入射した外光が反射されることを抑制できる。
円偏光板８０に入射する外光は、直線偏光板８２によって偏光軸の方向に偏光される。その後、外光は、１／４波長板８１を透過することによって、例えば左回り円偏光の状態になる。その後、外光は、ディスプレイパネル１００の構成要素によって反射されることによって、例えば右回り円偏光の状態になる。右回り円偏光の状態の光が１／４波長板８１を透過すると、直線偏光板８２の吸収軸の方向の直線偏光の状態になる。このため、ディスプレイパネル１００の構成要素によって反射された外光は、直線偏光板８２を透過できない。
プロジェクタ２０から放出される光線は、右回り円偏光の状態又は左回り円偏光の状態にある。右回り円偏光と左回り円偏光の分布がランダムである場合、プロジェクタ２０から放出される光線の約半分は、円偏光板８０を透過できる。
次に、ディスプレイパネル１００について説明する。図２は、ディスプレイパネル１００の基板の法線方向に沿って見た場合のディスプレイパネル１００の一例を示す平面図である。以下の説明において、基板などの基礎となる物質の面の法線方向に沿って見ることを、平面視とも称する。
ディスプレイパネル１００は、基板と、基板の面内方向に沿って並ぶ複数の表示素子１１５と、を含む。ディスプレイパネル１００は、映像が表示される表示領域１０５を含む。表示領域１０５の輪郭は、第１辺１０５Ａ、第２辺１０５Ｂ、第３辺１０５Ｃ及び第４辺１０５Ｄを含んでもよい。第１辺１０５Ａ及び第２辺１０５Ｂは、第１方向Ｇ１において対向していてもよい。第３辺１０５Ｃ及び第４辺１０５Ｄは、第２方向Ｇ２において対向していてもよい。第２方向Ｇ２は、第１方向Ｇ１に交差する方向である。第２方向Ｇ２は、第１方向Ｇ１に直交していてもよい。
図３は、表示領域１０５の一例を示す平面図である。複数の表示素子１１５は、異なる２方向に沿って並んでいてもよい。例えば、複数の表示素子１１５は、第１方向Ｇ１及び第２方向Ｇ２に沿って並んでいてもよい。複数の表示素子１１５は、第１方向Ｇ１及び第２方向Ｇ２に交差する２つの方向に沿って並んでいてもよい。
図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。ディスプレイパネル１００は、基板１１０、複数の第１電極１２０、複数の有機層１３０、及び第２電極１４０を備えてもよい。基板１１０は、基板第１面１１１及び基板第２面１１２を含む。基板第２面１１２は、基板第１面１１１の反対側に位置する。基板第１面１１１は、ディスプレイパネル１００のパネル第１面１０１に向かっている。基板第２面１１２は、ディスプレイパネル１００のパネル第２面１０２に向かっている。
複数の第１電極１２０は、基板第１面１１１上に位置してもよい。複数の有機層１３０は、第１電極１２０上に位置してもよい。第２電極１４０は、有機層１３０上に位置してもよい。第２電極１４０は、平面視において複数の第１電極１２０に重なるように広がっていてもよい。表示素子１１５は、第１電極１２０、有機層１３０及び第２電極１４０を含む積層構造体によって構成されている。表示素子１１５は、第１電極１２０と第２電極１４０との間に電圧が印加されることにより、又は、第１電極１２０と第２電極１４０との間に電流が流れることにより、映像を構成する光を放出できる。
図３及び図４に示すように、複数の有機層１３０は、複数の第１有機層１３０Ａと、複数の第２有機層１３０Ｂと、複数の第３有機層１３０Ｃと、を含んでもよい。第１有機層１３０Ａ、第２有機層１３０Ｂ及び第３有機層１３０Ｃは、例えば、赤色発光層、青色発光層及び緑色発光層である。第１有機層１３０Ａ、第２有機層１３０Ｂ及び第３有機層１３０Ｃに共通する構成を説明する場合には、「有機層１３０」という用語及び符号を用いる。
１つの表示素子１１５は、少なくとも１つの第１サブ素子１１５Ａと、少なくとも１つの第２サブ素子１１５Ｂと、少なくとも１つの第３サブ素子１１５Ｃと、を含んでもよい。第１サブ素子１１５Ａは、第１電極１２０、第１有機層１３０Ａ及び第２電極１４０を含む。第２サブ素子１１５Ｂは、第１電極１２０、第２有機層１３０Ｂ及び第２電極１４０を含む。第３サブ素子１１５Ｃは、第１電極１２０、第３有機層１３０Ｃ及び第２電極１４０を含む。図３に示す例において、１つの表示素子１１５は、１つの第１サブ素子１１５Ａと、１つの第２サブ素子１１５Ｂと、１つの第３サブ素子１１５Ｃと、を含む。
基板１１０は、絶縁性を有する部材であってもよい。基板１１０は、好ましくは、光を透過させる透明性を有する。基板１１０は、ガラス板、樹脂フィルムなどを含んでもよい。
基板１１０の透明性は、有機層１３０から放出された光を透過させて表示を行うことができる程度の透明性であることが好ましい。例えば、可視光領域における基板１１０の透過率が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。基板１１０の透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１－１に規定されている「プラスチック－透明材料の全光透過率の試験方法 第１部：シングルビーム法」に基づいて測定される。
第１電極１２０は、導電性を有する材料を含む。例えば、第１電極１２０は、金属、導電性を有する金属酸化物や、その他の導電性を有する無機材料などを含む。第１電極１２０は、インジウム・スズ酸化物などの、透明性及び導電性を有する金属酸化物を含んでいてもよい。
有機層１３０は、有機材料を含む。有機層１３０に通電されると、有機層１３０は、何らかの機能を発揮することができる。通電とは、有機層１３０に電圧が印加されること、又は有機層１３０に電流が流れることを意味する。
第２電極１４０は、金属などの、導電性を有する材料を含む。第２電極１４０は、後述するマスクを用いる蒸着法によって有機層１３０の上に形成される。第２電極１４０を構成する材料としては、白金、金、銀、銅、鉄、錫、クロム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、炭素等を用いることができる。これらの材料は、単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。２種類以上を用いる場合には、各材料からなる層を積層してもよい。また、２種類以上の材料を含む合金を用いてもよい。例えば、ＭｇＡｇ等のマグネシウム合金、ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のアルミニウム合金、アルカリ金属類およびアルカリ土類金属類の合金等を用いることができる。
第２電極１４０の厚みは、例えば、５ｎｍ以上でもよく、１０ｎｍ以上でもよく、５０ｎｍ以上でもよく、１００ｎｍ以上でもよい。第２電極１４０の厚みは、例えば、２００ｎｍ以下でもよく、５００ｎｍ以下でもよく、１μｍ以下でもよく、１００μｍ以下でもよい。第２電極１４０の厚みの範囲は、５ｎｍ、１０ｎｍ、５０ｎｍ及び１００ｎｍからなる第１グループ、及び／又は、２００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍ及び１００μｍからなる第２グループによって定められてもよい。第２電極１４０の厚みの範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。第２電極１４０の厚みの範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。第２電極１４０の厚みの範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。第２電極１４０の厚みは、例えば、５ｎｍ以上１００μｍ以下でもよく、５ｎｍ以上１μｍ以下でもよく、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下でもよく、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下でもよく、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下でもよく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下でもよく、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下でもよく、１０ｎｍ以上１００μｍ以下でもよく、１０ｎｍ以上１μｍ以下でもよく、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下でもよく、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下でもよく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下でもよく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下でもよく、５０ｎｍ以上１００μｍ以下でもよく、５０ｎｍ以上１μｍ以下でもよく、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下でもよく、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下でもよく、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下でもよく、１００ｎｍ以上１００μｍ以下でもよく、１００ｎｍ以上１μｍ以下でもよく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下でもよく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下でもよく、２００ｎｍ以上１００μｍ以下でもよく、２００ｎｍ以上１μｍ以下でもよく、２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下でもよく、５００ｎｍ以上１００μｍ以下でもよく、５００ｎｍ以上１μｍ以下でもよく、１μｍ以上１００μｍ以下でもよい。
第２電極１４０の厚みが小さいほど、第２電極１４０の透過率が高くなる。
第２電極１４０の厚みが小さいほど、第２電極１４０の透過率が高くなる。
ディスプレイパネル１００は、平面視において隣り合う２つの第１電極１２０の間に位置する絶縁層１６０を備えてもよい。絶縁層１６０は、例えばポリイミドを含んでいる。絶縁層１６０は、平面視において第１電極１２０の端に重なっていてもよい。
次に、プロジェクタ２０について説明する。図５は、プロジェクタ２０の一例を示す断面図である。プロジェクタ２０は、面発光レーザ３０及び回折光学素子５０を含んでもよい。プロジェクタ２０は、面発光レーザ３０と回折光学素子５０との間に位置する光学系６０を含んでもよい。
面発光レーザ３０は、少なくとも１つの光線Ｌが出射される発光面３０１を含む。図５に示す例においては、複数の光線Ｌが発光面３０１から出射される。発光面３０１は、ディスプレイパネル１００のパネル第２面１０２に向かっていてもよい。面発光レーザ３０は、垂直共振器型面発光レーザ、いわゆるＶＣＳＥＬであってもよい。
発光面３０１から出射された複数の光線Ｌは、光学系６０を通過した後に回折光学素子５０に入射する。回折光学素子５０は、光線Ｌを回折させる。例えば、回折光学素子５０は、複数の光線Ｌをそれぞれ分岐させてもよい。この結果、回折光学素子５０から出射される光線Ｌの数が、回折光学素子５０に入射する光線Ｌの数よりも多くてもよい。以下の説明において、回折光学素子５０に入射する複数の光線Ｌのことを、基本光線群とも称し、符号Ｌ１で表す。面発光レーザ３０は、基本光線群Ｌ１を生成して放出してもよい。
図６は、面発光レーザ３０の発光面３０１の一例を示す平面図である。面発光レーザ３０は、複数の開口３１を含んでもよい。１つの開口３１から１つの光線Ｌが出射されてもよい。複数の開口３１は、発光面３０１における２つの面内方向に沿って並んでいてもよい。
図５に示すように、回折光学素子５０は、回折第１面５０１及び回折第１面５０１の反対側に位置する回折第２面５０２を含む。回折第１面５０１は、光線を回折させる凹凸構造を含んでもよい。例えば、回折光学素子５０は、回折第１面５０１及び回折第２面５０２を含む基板５１と、基板５１の回折第１面５０１に形成された複数の溝５２と、を含んでもよい。回折第２面５０２は、光線Ｌが入射する入射面であってもよい。回折第１面５０１は、回折光学素子５０によって回折された光線Ｌが出射する出射面であってもよい。
光学系６０は、面発光レーザ３０の発光面３０１から出射された光線Ｌを回折光学素子５０の回折第２面５０２に導く。光学系６０は、上流から下流に並ぶ凹レンズ６３、第１コリメータ６１、第２コリメータ６２及び凸レンズ６４を含んでもよい。
凹レンズ６３は、面発光レーザ３０の発光面３０１に面していてもよい。凹レンズ６３は、複数の光線Ｌの間の間隔を広げるよう機能してもよい。凹レンズ６３を通過した光線Ｌは、第１コリメータ６１に入射する。
凹レンズ６３及び第１コリメータ６１は、互いに対向する平行な面を含んでもよい。図５に示すように、凹レンズ６３と第１コリメータ６１とは、結合されていてもよい。図示はしないが、第１コリメータ６１は、凹レンズ６３から分離されていてもよい。
第１コリメータ６１は、下流へ凸となる凸レンズであってもよい。第２コリメータ６２は、上流へ凸となる凸レンズであってもよい。複数の光線Ｌは、第１コリメータ６１から第２コリメータ６２まで互いに平行に進行してもよい。第２コリメータ６２を通過した光線Ｌは、第１コリメータ６１に入射する。
凸レンズ６４は、回折光学素子５０の回折第２面５０２に面していてもよい。凸レンズ６４は、下流へ凸となる凸レンズを部分的に含んでもよい。凸レンズ６４は、複数の光線Ｌの収差を調整するよう機能してもよい。
次に、面発光レーザ３０の構成について詳細に説明する。図７は、面発光レーザ３０の一部の一例を示す断面図である。図７に示す面発光レーザ３０の一部は、複数の光線Ｌのうちの１つの光線Ｌを放出する。
面発光レーザ３０は、上流から下流に並ぶ第１ＤＢＲ３２、活性層３４及び第２ＤＢＲ３３を含んでもよい。第１ＤＢＲ３２、活性層３４及び第２ＤＢＲ３３は、図示しない半導体基板の面上に積層されていてもよい。面発光レーザ３０は、第１電極３５及び第２電極３６を含んでもよい。第２電極３６は、発光面３０１に位置してもよい。
第１ＤＢＲ３２及び第２ＤＢＲ３３はそれぞれ、多層膜反射鏡を含んでもよい。例えば、第１ＤＢＲ３２及び第２ＤＢＲ３３はそれぞれ、交互に積層された複数の高屈折率層及び複数の低屈折率層を含んでもよい。高屈折率層は、低屈折率層の屈折率よりも高い屈折率を有する。光は、活性層３４において、第１ＤＢＲ３２と第２ＤＢＲ３３との間で、半導体基板の面の法線方向に沿って発振する。発振している光の一部が、光線Ｌとして発光面３０１から放出される。
光線Ｌは、赤外線であってもよい。光線Ｌの波長λは、例えば、０．７μｍ以上でもよく、０．８μｍ以上でもよく、０．９μｍ以上でもよい。波長λは、例えば、１．１μｍ以下でもよく、１．３μｍ以下でもよく、１．５μｍ以下でもよい。波長λの範囲は、０．７μｍ、０．８μｍ及び０．９μｍからなる第１グループ、及び／又は、１．１μｍ、１．３μｍ及び１．５μｍからなる第２グループによって定められてもよい。波長λの範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。波長λの範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。波長λの範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。波長λは、例えば、０．７μｍ以上１．５μｍ以下でもよく、０．７μｍ以上１．３μｍ以下でもよく、０．７μｍ以上１．１μｍ以下でもよく、０．７μｍ以上０．９μｍ以下でもよく、０．７μｍ以上０．８μｍ以下でもよく、０．８μｍ以上１．５μｍ以下でもよく、０．８μｍ以上１．３μｍ以下でもよく、０．８μｍ以上１．１μｍ以下でもよく、０．８μｍ以上０．９μｍ以下でもよく、０．９μｍ以上１．５μｍ以下でもよく、０．９μｍ以上１．３μｍ以下でもよく、０．９μｍ以上１．１μｍ以下でもよく、１．１μｍ以上１．５μｍ以下でもよく、１．１μｍ以上１．３μｍ以下でもよく、１．３μｍ以上１．５μｍ以下でもよい。
次に、表示装置１０の動作の一例を説明する。
図５に示すように、基本光線群Ｌ１を構成する複数の光線Ｌが面発光レーザ３０から放出される。複数の光線Ｌは、光学系６０によって導かれて回折光学素子５０に入射する。複数の光線Ｌは、回折光学素子５０によって回折される。これにより、最終光線群Ｌ２を構成する複数の光線Ｌが回折光学素子５０から放出される。最終光線群Ｌ２を構成する複数の光線Ｌは、ディスプレイパネル１００及び円偏光板８０を透過した後、表示装置１０から放出される。
図８は、対象物２００に照射される最終光線群Ｌ２のパターンの一例を示す図である。最終光線群Ｌ２は、互いに重ならないように並べられた複数の基本光線群Ｌ１を含んでもよい。すなわち、回折光学素子５０は、複数の基本光線群Ｌ１をタイリングするよう機能してもよい。図８に示す例において、最終光線群Ｌ２は、３行及び３列に並べられた９つの基本光線群Ｌ１を含む。
対象物２００によって反射された複数の光線Ｒは、円偏光板８０及びディスプレイパネル１００を透過した後、レシーバ９０によって検出される。コントローラは、レシーバ９０からの情報に基づいて、複数の光線の飛行期間を算出してもよい。コントローラは、複数の光線の飛行期間に基づいて、対象物２００の形状を算出してもよい。コントローラは、算出された対象物２００の形状と、予め登録されている使用者の顔の形状とを比較することにより、使用者を認証してもよい。
本実施の形態においては、ディスプレイパネル１００の表示領域１０５を透過する複数の光線Ｌを利用して、対象物２００の形状が算出される。このため、ノッチ領域などによって表示領域１０５の一部が失われることを抑制できる。すなわち、表示領域１０５の形状を維持しながら、対象物２００の形状を検出する機能を表示装置１０に搭載できる。
上述した一実施形態を様々に変更できる。以下、必要に応じて図面を参照しながら、その他の実施形態について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した一実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の一実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いる。重複する説明は省略する。また、上述した一実施形態において得られる作用効果がその他の実施形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略する場合もある。
上述の実施形態において生じ得る課題の一例を説明する。図９は、プロジェクタ２０から放出される光線Ｌの円偏光を説明するための図である。
面発光レーザ３０が垂直共振器型面発光レーザである場合、プロジェクタ２０から放出される光線は、右回り円偏光の状態又は左回り円偏光の状態にある。図９において、符号Ｌａは、左回り円偏光の光を表し、符号Ｌｂは、右回り円偏光の光を表す。
左回り円偏光の光Ｌａ又は右回り円偏光の光Ｌｂのいずれか一方は、円偏光板８０を透過できる。例えば、左回り円偏光の光Ｌａが、円偏光板８０を透過できると仮定する。具体的には、左回り円偏光の光Ｌａが１／４波長板８１を透過すると、光Ｌａは、直線偏光板８２の偏光軸の方向の直線偏光の状態になる。このため、光Ｌａは直線偏光板８２を透過できる。右回り円偏光の光Ｌｂが１／４波長板８１を透過すると、光Ｌｂは、直線偏光板８２の吸収軸の方向の直線偏光の状態になる。このため、光Ｌｂは直線偏光板８２を透過できない。
対象物２００によって反射された光Ｌａである光Ｒａは、直線偏光板８２の偏光軸の方向の直線偏光の状態にあるので、直線偏光板８２を透過できる。光Ｒａが１／４波長板８１を透過すると、左回り円偏光の状態になる。その後、光Ｒａは、ディスプレイパネル１００を透過した後、レシーバ９０によって検出される。
面発光レーザ３０から放出される光線における右回り円偏光と左回り円偏光の分布が一定である場合、円偏光板８０における光線の透過率も一定である。面発光レーザ３０から放出される光線における右回り円偏光と左回り円偏光の分布が、時間の経過又は個体差に応じて変化する場合、円偏光板８０における光線の透過率も変化する。この場合、ディスプレイパネル１００から放出される光線の強度が変化する。従って、レシーバ９０によって検出される光線の強度も変化する。
垂直共振器型面発光レーザにおいては、時間の経過又は個体差に応じて、光線の右回り円偏光と左回り円偏光の分布が変化することがある。例えば、垂直共振器型面発光レーザに入力される電流の値に応じて、分布が変化することがある。例えば、時間の経過に応じて、分布が変化することがある。例えば、垂直共振器型面発光レーザの個体差に応じて、分布が変化することがある。
このような課題を考慮し、右回り円偏光と左回り円偏光の分布の安定性が改善された面発光レーザ３０を用いることを提案する。
図１０は、面発光レーザ３０の一例を示す断面図である。面発光レーザ３０は、キャビティ層３７を含む。キャビティ層３７は、第２ＤＢＲ３３と活性層３４の間に位置してもよい。第２電極３６は、キャビティ層３７と活性層３４の間に位置してもよい。
キャビティ層３７は、下流の面に位置する溝３７１を含んでもよい。例えば、キャビティ層３７は、２つの溝３７１を含んでもよい。２つの溝３７１は、平面視におけるキャビティ層３７の中心を挟んで対向していてもよい。溝３７１は、イントラキャビティパターンとも称される。面発光レーザ３０の構成要素に関して「下流」及び「上流」という用語を用いる場合、「下流」は、光の出射面に相対的に近いことを意味し、「上流」は、光の出射面に相対的に遠いことを意味する。例えば、上述の「下流の面」は、キャビティ層３７の複数の面のうち、光の出射面に相対的に近い面を意味する。
図１０に示すように、面発光レーザ３０は、活性層３４の内部に位置する埋め込みトンネル接合部３４１を含んでもよい。埋め込みトンネル接合部３４１は、平面視において２つの溝３７１の間に位置してもよい。
図１０に示す面発光レーザ３０によれば、右回り円偏光と左回り円偏光の分布の安定性を高めることができる。ディスプレイパネル１００から放出される光線の強度の安定性が高くなるので、レシーバ９０によって検出される光線の強度の安定性も高くなる。このため、対象物２００の認証の安定性を高めることができる。
図１１は、面発光レーザ３０の一例を示す断面図である。面発光レーザ３０の第２ＤＢＲ３３の下流の面にはグレーティング３３１が形成されていてもよい。グレーティング３３１は、例えば、第２ＤＢＲ３３の下流の面に形成されている複数の溝を含む。グレーティング３３１は、平面視において第２電極３６の開口３１に重なっていてもよい。
図１１に示すように、面発光レーザ３０は、発光面３０１から第１ＤＢＲ３２に至る孔３０ｈを含んでもよい。孔３０ｈは、グレーティング３３１の外側に位置してもよい。「外側」とは、平面視における第２ＤＢＲ３３の中心から遠ざかる側を意味する。
図１１に示す面発光レーザ３０によれば、右回り円偏光と左回り円偏光の分布の安定性を高めることができる。ディスプレイパネル１００から放出される光線の強度の安定性が高くなるので、レシーバ９０によって検出される光線の強度の安定性も高くなる。このため、対象物２００の認証の安定性を高めることができる。
図１２は、面発光レーザ３０の一例を示す断面図である。面発光レーザ３０は、２つのクラッド層と、２つのクラッド層の間に位置する活性層３４及びフォトニック結晶３９と、を含んでもよい。フォトニック結晶３９を含む面発光レーザ３０は、フォトニック結晶面発光レーザ、いわゆるＰＣＳＥＬであってもよい。
２つのクラッド層は、例えば、第１クラッド層３８１及び第２クラッド層３８２からなる。面発光レーザ３０は、第１電極３５及び第２電極３６を含んでもよい。第１電極３５とフォトニック結晶３９の間に第１クラッド層３８１が位置してもよい。フォトニック結晶３９と第２クラッド層３８２の間に活性層３４が位置してもよい。活性層３４と第２電極３６の間に第２クラッド層３８２が位置してもよい。第２電極３６は、発光面３０１に位置してもよい。
フォトニック結晶３９は、屈折率が周期的に変化する構造を含む。例えば、フォトニック結晶３９は、図１２に示すように、面発光レーザ３０の面方向に並ぶ複数の点欠陥３９１を含んでもよい。点欠陥３９１は、フォトニック結晶３９の面に形成された溝、フォトニック結晶３９を貫通する孔などである。符号Ｐ１は、面方向に並ぶ複数の点欠陥３９１の周期を表す。
屈折率の変化の周期は、光の波長に近い。このため、フォトニック結晶３９と光との間の相互作用が高められている。相互作用を制御することにより、右回り円偏光と左回り円偏光の分布の安定性を高めることができる。
周期Ｐは、光の波長λに応じて定められる。波長λに対する周期Ｐの比であるＰ／λは、例えば、０．２以上でもよく、０．５以上でもよく、０．８以上でもよい。Ｐ／λは、例えば、１．２以下でもよく、２．０以下でもよく、５．０以下でもよい。Ｐ／λの範囲は、０．２、０．５及び０．８からなる第１グループ、及び／又は、１．２、２．０及び５．０からなる第２グループによって定められてもよい。Ｐ／λの範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。Ｐ／λの範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｐ／λの範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｐ／λは、例えば、０．２以上５．０以下でもよく、０．２以上２．０以下でもよく、０．２以上１．２以下でもよく、０．２以上０．８以下でもよく、０．２以上０．５以下でもよく、０．５以上５．０以下でもよく、０．５以上２．０以下でもよく、０．５以上１．２以下でもよく、０．５以上０．８以下でもよく、０．８以上５．０以下でもよく、０．８以上２．０以下でもよく、０．８以上１．２以下でもよく、１．２以上５．０以下でもよく、１．２以上２．０以下でもよく、２．０以上５．０以下でもよい。
図１２に示す面発光レーザ３０によれば、右回り円偏光と左回り円偏光の分布の安定性を高めることができる。ディスプレイパネル１００から放出される光線の強度の安定性が高くなるので、レシーバ９０によって検出される光線の強度の安定性も高くなる。このため、対象物２００の認証の安定性を高めることができる。
面発光レーザ３０は、１つの光線Ｌのみを放出してもよい。例えば、フォトニック結晶３９を含む面発光レーザ３０は、１つの光線Ｌのみを放出してもよい。
図１３は、プロジェクタ２０の一例を示す断面図である。図１３のプロジェクタ２０の面発光レーザ３０は、１つの光線Ｌのみを放出する。この場合、プロジェクタ２０は、２つの回折光学素子５０を含んでもよい。図１３において、第１の回折光学素子が符号５０Ａで表され、第２の回折光学素子が符号５０Ｂで表されている。第２の回折光学素子５０Ｂは、図５に示す上述の回折光学素子５０と同様に、基本光線群Ｌ１を構成する複数の光線Ｌを回折する。
第１の回折光学素子５０Ａは、面発光レーザ３０と光学系６０との間に位置する。面発光レーザ３０から放出された１つの光線Ｌは、第１の回折光学素子５０Ａに入射する。光線Ｌは、第１の回折光学素子５０Ａによって回折される。これにより、基本光線群Ｌ１を構成する複数の光線Ｌが第１の回折光学素子５０Ａから放出される。基本光線群Ｌ１を構成する複数の光線Ｌは、図５に示す上述の実施の形態の場合と同様に、光学系６０によって導かれて第２の回折光学素子５０Ｂに入射する。
図１４は、プロジェクタ２０の一例を示す断面図である。図１４のプロジェクタ２０の面発光レーザ３０も、図１３の例の場合と同様に、１つの光線Ｌのみを放出する。プロジェクタ２０は、面発光レーザ３０と、面発光レーザ３０とディスプレイパネル１００との間に位置する回折光学素子５０と、を含む。
面発光レーザ３０から放出された１つの光線Ｌは、回折光学素子５０に入射する。光線Ｌは、回折光学素子５０によって回折される。これにより、最終光線群Ｌ２を構成する複数の光線Ｌが回折光学素子５０から放出される。
図１３及び図１４に示すプロジェクタ２０のいずれによっても、最終光線群Ｌ２を構成する複数の光線Ｌが得られる。図１３に示す例においては、第１の回折光学素子５０Ａが基本光線群Ｌ１を生成し、第２の回折光学素子５０Ｂが最終光線群Ｌ２を生成する。このため、１つの回折光学素子５０によって最終光線群Ｌ２を生成する場合に比べて、回折光学素子５０の設計の難易度を低減できる。図１４に示す例においては、構成要素の数を低減できるので、プロジェクタ２０の厚みを低減できる。
図１５は、プロジェクタ２０の一例を示す断面図である。プロジェクタ２０は、端面発光レーザ４０を含んでもよい。端面発光レーザ４０は、パネル第２面１０２に交差する方向に広がる発光面４０１を含む。発光面４０１は、パネル第２面１０２に直交する方向に広がってもよい。
図１６は、端面発光レーザ４０の一例を示す断面図である。端面発光レーザ４０は、ｎ型クラッド層４１と、ｐ型クラッド層４２と、ｎ型クラッド層４１とｐ型クラッド層４２との間に位置する活性層４３と、を含んでもよい。ｎ型クラッド層４１、ｐ型クラッド層４２及び活性層４３は、図示しない半導体基板の面上に積層されていてもよい。端面発光レーザ４０は、第１電極４５及び第２電極４６を含んでもよい。
光は、活性層３４において、半導体基板の面方向に沿って発振する。発振している光の一部が、光線Ｌとして発光面４０１から放出される。光線Ｌは、パネル第２面１０２の面方向に平行な方向において発光面４０１から放出されてもよい。
プロジェクタ２０は、面発光レーザから出射された光線Ｌがパネル第２面１０２に向かうように光線Ｌを屈折させる光学系６０を含んでもよい。例えば、光学系６０は、プリズム６５を含んでもよい。プリズム６５は、パネル第２面１０２の面方向に平行な方向に進行する光Ｌが、パネル第２面１０２に向かって進行するよう、光Ｌを屈折させる。プリズム６５は、１つの反射面６５１を含む直角プリズムであってもよい。
光学系６０は、端面発光レーザ４０とプリズム６５との間に並ぶ複数のレンズを含んでもよい。複数のレンズは、光線Ｌをプリズム６５へ導く。複数のレンズは、図５に示す上述の実施の形態の場合と同様に、上流から下流に並ぶ凹レンズ６３、第１コリメータ６１、第２コリメータ６２及び凸レンズ６４を含んでもよい。
プロジェクタ２０は、２つの回折光学素子５０を含んでもよい。図１５において、第１の回折光学素子が符号５０Ａで表され、第２の回折光学素子が符号５０Ｂで表されている。第１の回折光学素子が符号５０Ａは、端面発光レーザ４０と光学系６０との間に位置する。
第１の回折光学素子が符号５０Ａは、図１３に示す上述の第１の回折光学素子５０Ａと同様に、端面発光レーザ４０から放出された１つの光線Ｌを回折する。基本光線群Ｌ１を構成する複数の光線Ｌが第１の回折光学素子５０Ａから放出される。
第２の回折光学素子５０Ｂは、図５に示す上述の回折光学素子５０と同様に、基本光線群Ｌ１を構成する複数の光線Ｌを回折する。
図１５に示すように、プロジェクタ２０は、端面発光レーザ４０と第１の回折光学素子５０Ａとの間に位置する補正レンズ７１を含んでもよい。補正レンズ７１は、光線Ｌの形状を補正する。例えば、端面発光レーザ４０から放出された光線Ｌの断面が楕円形である場合、補正レンズ７１は、光線Ｌの断面が円形に近づくよう光線Ｌの形状を補正してもよい。
図１５に示すように、プロジェクタ２０は、補正レンズ７１と第１の回折光学素子５０Ａとの間に位置するコリメータ７２を含んでもよい。コリメータ７２は、下流へ凸となる凸レンズであってもよい。
補正レンズ７１及びコリメータ７２は、互いに対向する平行な面を含んでもよい。図１５に示すように、補正レンズ７１とコリメータ７２とは、結合されていてもよい。図示はしないが、補正レンズ７１は、コリメータ７２から分離されていてもよい。
図１５に示すように、プロジェクタ２０は、１／４波長板７３を含んでもよい。１／４波長板７３は、図１５に示すように、補正レンズ７１又はコリメータ７２と第１の回折光学素子５０Ａとの間に位置してもよい。１／４波長板７３は、その他の位置に配置されてもよい。例えば、１／４波長板７３は、第１の回折光学素子５０Ａと光学系６０との間に位置してもよい。例えば、１／４波長板７３は、凸レンズ６４とプリズム６５との間に位置してもよい。例えば、１／４波長板７３は、プリズム６５と第２の回折光学素子５０Ｂとの間に位置してもよい。
図示はしないが、プロジェクタ２０は、第１の回折光学素子５０Ａと第２の回折光学素子５０Ｂとの間に位置するプリズムを含んでもよい。プリズムは、例えば、光線Ｌの光路長を増加させることができる。
図１６は、端面発光レーザ４０を含むプロジェクタ２０の一例を示す断面図である。プロジェクタ２０は、面発光レーザ３０と、回折光学素子５０と、回折光学素子５０と端面発光レーザ４０との間に位置するプリズム６５と、を含む。
端面発光レーザ４０から放出された１つの光線Ｌは、プリズム６５によって屈折された後、回折光学素子５０に入射する。光線Ｌは、回折光学素子５０によって回折される。これにより、最終光線群Ｌ２を構成する複数の光線Ｌが回折光学素子５０から放出される。
図１６に示すように、プロジェクタ２０は、端面発光レーザ４０とプリズム６５との間に位置する補正レンズ７１、コリメータ７２、１／４波長板７３などを含んでもよい。
図１５～図１７に示す例によれば、端面発光レーザ４０を用いることにより、円偏光板８０に入射される光線Ｌの右回り円偏光と左回り円偏光の分布の安定性を高めることができる。ディスプレイパネル１００から放出される光線の強度の安定性が高くなるので、レシーバ９０によって検出される光線の強度の安定性も高くなる。このため、対象物２００の認証の安定性を高めることができる。
図１５及び図１７に示すプロジェクタ２０のいずれによっても、最終光線群Ｌ２を構成する複数の光線Ｌが得られる。図１５に示す例においては、第１の回折光学素子５０Ａが基本光線群Ｌ１を生成し、第２の回折光学素子５０Ｂが最終光線群Ｌ２を生成する。このため、１つの回折光学素子５０によって最終光線群Ｌ２を生成する場合に比べて、回折光学素子５０の設計の難易度を低減できる。図１７に示す例においては、構成要素の数を低減できるので、プロジェクタ２０の寸法を低減できる。
光線Ｌを回折光学素子５０に適切に導くことができる限り、上述の光学系６０に含まれるレンズの形状は特には限られない。補正レンズ７１、コリメータ７２などのレンズの形状も、特には限られない。例えば、第１コリメータ６１、第２コリメータ６２、凹レンズ６３、凸レンズ６４、補正レンズ７１、コリメータ７２などのレンズの形状は、自由曲面であってもよい。例えば、第１コリメータ６１、第２コリメータ６２、凹レンズ６３、凸レンズ６４、補正レンズ７１、コリメータ７２などのレンズは、フレネルレンズなどの屈折光学平面レンズであってもよい。、第１コリメータ６１、第２コリメータ６２、凹レンズ６３、凸レンズ６４、補正レンズ７１、コリメータ７２などのレンズは、回折光学素子５０のような、回折を利用する回折光学レンズであってもよい。
最終光線群Ｌ２を生成できる限り、回折光学素子５０の構成は得には限られない。例えば、プロジェクタ２０は、３つ以上の回折光学素子５０を含んでもよい。例えば、プロジェクタ２０は、基本光線群Ｌ１を生成する第１の回折光学素子５０、基本光線群Ｌ１を第１方向においてタイリングする第２の回折光学素子５０、基本光線群Ｌ１を第２方向においてタイリングする第３の回折光学素子５０などを含んでもよい。
次に、ディスプレイパネル１００とプロジェクタ２０及びレシーバ９０の組合せの一例を説明する。図１８は、ディスプレイパネル１００の一例を示す平面図である。
表示領域１０５は、平面視において第１表示領域１０６及び第２表示領域１０７を含んでいてもよい。図１８に示すように、第１表示領域１０６は、第１辺１０５Ａ、第２辺１０５Ｂ及び第３辺１０５Ｃに沿って広がっていてもよい。例えば、第１表示領域１０６は、第１辺１０５Ａの全域、第２辺１０５Ｂの全域及び第３辺１０５Ｃの全域に接していてもよい。第１表示領域１０６は、第４辺１０５Ｄに部分的に接していてもよい。第２表示領域１０７は、第１表示領域１０６よりも小さい面積を有していてもよい。第２表示領域１０７は、第４辺１０５Ｄに接していてもよい。
図１９は、第１表示領域１０６及び第２表示領域１０７の一例を示す平面図である。第１表示領域１０６及び第２表示領域１０７はいずれも、複数の表示素子１１５を含む。第１表示領域１０６に位置する表示素子１１５の第２電極１４０を、第２電極１４０Ｘとも表す。第２表示領域１０７に位置する表示素子１１５の第２電極１４０を、第２電極１４０Ｙとも表す。
図１９に示すように、第２電極１４０Ｙは、第１方向Ｇ１に並ぶ２つ以上の電極ライン１４０Ｌを含んでもよい。電極ライン１４０Ｌは、第２方向Ｇ２に延びていてもよい。例えば、電極ライン１４０Ｌは、平面視において第１表示領域１０６の第２電極１４０Ｘに接続されている第１端１４０Ｌ１を含んでもよい。電極ライン１４０Ｌは、第２方向Ｇ２において第１端１４０Ｌ１とは反対の側に位置する第２端１４０Ｌ２を含んでもよい。第２端１４０Ｌ２は、第４辺１０５Ｄに位置してもよい。
第２表示領域１０７は、透過領域１０８を含んでもよい。透過領域１０８は、平面視において第２電極１４０Ｙと重なっていない。このため、透過領域１０８は、平面視において第２電極１４０Ｙと重なる領域に比べて、高い透過率を有する。透過領域１０８は、第１方向Ｇ１において隣接する２つの電極ライン１４０Ｌの間に位置してもよい。
第１表示領域１０６は、第２電極１４０Ｘと重ならない透過領域を含んでいなくてもよい。
第２電極１４０Ｘは第１占有率を有する。第１占有率は、第１表示領域１０６に位置する第２電極１４０の面積の合計を、第１表示領域１０６の面積で割ることによって算出される。第１占有率は、例えば０．９５以上であり、０．９８以上であってもよく、０．９９以上であってもよく、１．００であってもよい。
第２電極１４０Ｙは第２占有率を有する。第２占有率は、第２表示領域１０７に位置する第２電極１４０の面積の合計を、第２表示領域１０７の面積で割ることによって算出される。第２表示領域１０７が透過領域１０８を含むので、第２占有率は第１占有率よりも小さい。
第１占有率に対する第２占有率の比は、例えば、０．２以上でもよく、０．３以上でもよく、０．４以上でもよい。第１占有率に対する第２占有率の比は、例えば、０．６以下でもよく、０．７以下でもよく、０．８以下でもよい。第１占有率に対する第２占有率の比の範囲は、０．２、０．３及び０．４からなる第１グループ、及び／又は、０．６、０．７及び０．８からなる第２グループによって定められてもよい。第１占有率に対する第２占有率の比の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。第１占有率に対する第２占有率の比の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。第１占有率に対する第２占有率の比の範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。例えば、０．２以上０．８以下でもよく、０．２以上０．７以下でもよく、０．２以上０．６以下でもよく、０．２以上０．４以下でもよく、０．２以上０．３以下でもよく、０．３以上０．８以下でもよく、０．３以上０．７以下でもよく、０．３以上０．６以下でもよく、０．３以上０．４以下でもよく、０．４以上０．８以下でもよく、０．４以上０．７以下でもよく、０．４以上０．６以下でもよく、０．６以上０．８以下でもよく、０．６以上０．７以下でもよく、０．７以上０．８以下でもよい。
第２表示領域１０７は、素子第１方向Ｇ１において寸法Ｎ１３を有し、素子第２方向Ｇ２において寸法Ｎ１４を有する。第１方向Ｇ１における第２表示領域１０７の外縁は、透過領域１０８によって定められてもよい。第２方向Ｇ２における第２表示領域１０７の外縁は、電極ライン１４０Ｌの第１端１４０Ｌ１及び第２端１４０Ｌ２によって定められてもよい。
寸法Ｎ１３は、例えば、１．０ｍｍ以上でもよく、３．０ｍｍ以上でもよく、５．０ｍｍ以上でもよい。寸法Ｎ１３は、例えば、１０．０ｍｍ以下でもよく、２０．０ｍｍ以下でもよく、３０．０ｍｍ以下でもよい。寸法Ｎ１３の範囲は、１．０ｍｍ、３．０ｍｍ及び５．０ｍｍからなる第１グループ、及び／又は、１０．０ｍｍ、２０．０ｍｍ及び３０．０ｍｍからなる第２グループによって定められてもよい。寸法Ｎ１３の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。寸法Ｎ１３の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。寸法Ｎ１３の範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。寸法Ｎ１３は、例えば、１．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下でもよく、１．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下でもよく、１．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下でもよく、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下でもよく、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下でもよく、３．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下でもよく、３．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下でもよく、３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下でもよく、３．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下でもよく、５．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下でもよく、５．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下でもよく、５．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下でもよく、１０．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下でもよく、１０．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下でもよく、２０．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下でもよい。
寸法Ｎ１４は、寸法Ｎ１３と略同一であってもよい。寸法Ｎ１４は、寸法Ｎ１３以下であってもよい。寸法Ｎ１３に対する寸法Ｎ１４の比であるＮ１４／Ｎ１３は、例えば、０．１０以上でもよく、０．２０以上でもよく、０．３０以上でもよく、０．４０以上でもよい。Ｎ１４／Ｎ１３は、例えば、０．５０以下でもよく、０．８０以下でもよく、０．９９以下でもよく、１．１０以下でもよい。Ｎ１４／Ｎ１３の範囲は、０．１０、０．２０、０．３０及び０．４０からなる第１グループ、及び／又は、０．５０、０．８０、０．９９及び１．１０からなる第２グループによって定められてもよい。Ｎ１４／Ｎ１３の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。Ｎ１４／Ｎ１３の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｎ１４／Ｎ１３の範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｎ１４／Ｎ１３は、例えば、０．１０以上１．１０以下でもよく、０．１０以上０．９９以下でもよく、０．１０以上０．８０以下でもよく、０．１０以上０．５０以下でもよく、０．１０以上０．４０以下でもよく、０．１０以上０．３０以下でもよく、０．１０以上０．２０以下でもよく、０．２０以上１．１０以下でもよく、０．２０以上０．９９以下でもよく、０．２０以上０．８０以下でもよく、０．２０以上０．５０以下でもよく、０．２０以上０．４０以下でもよく、０．２０以上０．３０以下でもよく、０．３０以上１．１０以下でもよく、０．３０以上０．９９以下でもよく、０．３０以上０．８０以下でもよく、０．３０以上０．５０以下でもよく、０．３０以上０．４０以下でもよく、０．４０以上１．１０以下でもよく、０．４０以上０．９９以下でもよく、０．４０以上０．８０以下でもよく、０．４０以上０．５０以下でもよく、０．５０以上１．１０以下でもよく、０．５０以上０．９９以下でもよく、０．５０以上０．８０以下でもよく、０．８０以上１．１０以下でもよく、０．８０以上０．９９以下でもよく、０．９９以上１．１０以下でもよい。
図１８に示すように、表示領域１０５は、素子第１方向Ｇ１において寸法Ｎ１１を有する。素子第１方向Ｇ１における表示領域１０５の外縁は、第２電極１４０によって定められてもよい。
寸法Ｎ１１に対する寸法Ｎ１３の比であるＮ１３／Ｎ１１は、例えば、０．０５以上でもよく、０．１０以上でもよく、０．２０以上でもよく、０．３０以上でもよい。Ｎ１３／Ｎ１１は、例えば、０．４０以下でもよく、０．５０以下でもよく、０．６０以下でもよく、０．８０以下でもよい。Ｎ１３／Ｎ１１の範囲は、０．０５、０．１０、０．２０及び０．３０からなる第１グループ、及び／又は、０．４０、０．５０、０．６０及び０．８０からなる第２グループによって定められてもよい。Ｎ１３／Ｎ１１の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。Ｎ１３／Ｎ１１の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｎ１３／Ｎ１１の範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｎ１３／Ｎ１１は、例えば、０．０５以上０．８０以下でもよく、０．０５以上０．６０以下でもよく、０．０５以上０．５０以下でもよく、０．０５以上０．４０以下でもよく、０．０５以上０．３０以下でもよく、０．０５以上０．２０以下でもよく、０．０５以上０．１０以下でもよく、０．１０以上０．８０以下でもよく、０．１０以上０．６０以下でもよく、０．１０以上０．５０以下でもよく、０．１０以上０．４０以下でもよく、０．１０以上０．３０以下でもよく、０．１０以上０．２０以下でもよく、０．２０以上０．８０以下でもよく、０．２０以上０．６０以下でもよく、０．２０以上０．５０以下でもよく、０．２０以上０．４０以下でもよく、０．２０以上０．３０以下でもよく、０．３０以上０．８０以下でもよく、０．３０以上０．６０以下でもよく、０．３０以上０．５０以下でもよく、０．３０以上０．４０以下でもよく、０．４０以上０．８０以下でもよく、０．４０以上０．６０以下でもよく、０．４０以上０．５０以下でもよく、０．５０以上０．８０以下でもよく、０．５０以上０．６０以下でもよく、０．６０以上０．８０以下でもよい。
図２０は、図１９の第１表示領域１０６及び第２表示領域１０７の一部を拡大して示す平面図である。第２電極１４０Ｘ及び第２電極１４０Ｙはいずれも、平面視において有機層１３０に重なっていてもよい。
図２０に示すように、電極ライン１４０Ｌは、画素セクション１４１及び接続セクション１４２を含んでいてもよい。画素セクション１４１は、平面視において有機層１３０に重なっていてもよい。接続セクション１４２は、画素セクション１４１に接続されていてもよい。接続セクション１４２は、平面視において有機層１３０に重なっていなくてもよい。画素セクション１４１及び接続セクション１４２は、第２方向Ｇ２に交互に並んでもよい。画素セクション１４１は、第１幅を有する。接続セクション１４２は、第１幅よりも小さい第２幅を有してもよい。
第１表示領域１０６において、有機層１３０は、異なる２方向に沿って並んでいてもよい。例えば、有機層１３０は、第１方向Ｇ１に沿って第１１周期Ｐ１１で並んでいてもよい。第２表示領域１０７において、有機層１３０は、第１方向Ｇ１に沿って第１２周期Ｐ１２で並んでいてもよい。第１２周期Ｐ１２は、第１１周期Ｐ１１よりも大きくてもよい。
第１１周期Ｐ１１に対する第１２周期Ｐ１２の比は、例えば、１．１以上でもよく、１．３以上でもよく、１．５以上でもよい。第１１周期Ｐ１１に対する第１２周期Ｐ１２の比であるＰ１２／Ｐ１１は、例えば、２．０以下でもよく、３．０以下でもよく、４．０以下でもよい。Ｐ１２／Ｐ１１の範囲は、１．１、１．３及び１．５からなる第１グループ、及び／又は、２．０、３．０及び４．０からなる第２グループによって定められてもよい。Ｐ１２／Ｐ１１の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の１つと、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の１つとの組み合わせによって定められてもよい。Ｐ１２／Ｐ１１の範囲は、上述の第１グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｐ１２／Ｐ１１の範囲は、上述の第２グループに含まれる値のうちの任意の２つの組み合わせによって定められてもよい。Ｐ１２／Ｐ１１は、例えば、１．１以上４．０以下でもよく、１．１以上３．０以下でもよく、１．１以上２．０以下でもよく、１．１以上１．５以下でもよく、１．１以上１．３以下でもよく、１．３以上４．０以下でもよく、１．３以上３．０以下でもよく、１．３以上２．０以下でもよく、１．３以上１．５以下でもよく、１．５以上４．０以下でもよく、１．５以上３．０以下でもよく、１．５以上２．０以下でもよく、２．０以上４．０以下でもよく、２．０以上３．０以下でもよく、３．０以上４．０以下でもよい。Ｐ１２／Ｐ１１が小さい場合、第１密度ＰＤ１と第２密度ＰＤ２の差が小さくなる。これにより、第１表示領域１０６と第２表示領域１０７の間に視覚的な差が生じることを抑制できる。
第１表示領域１０６において、有機層１３０は、第２方向Ｇ２に沿って第２１周期Ｐ２１で並んでいてもよい。第２表示領域１０７において、有機層１３０は、第２方向Ｇ２に沿って第２２周期Ｐ２２で並んでいてもよい。第２２周期Ｐ２２は、第２１周期Ｐ２１よりも大きくてもよい。第２１周期Ｐ２１に対する第２２周期Ｐ２２の比であるＰ２２／Ｐ２１の範囲は、上述の「Ｐ１２／Ｐ１１の範囲」と同一であってもよい。
図２１は、図２０の第２表示領域１０７のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。透過領域１０８は、平面視において第２電極１４０Ｙと重なっていない。透過領域１０８は、有機層１３０に重なっていなくてもよい。
図２２は、表示装置１０の一例を示す断面図である。プロジェクタ２０から放出された複数の光線Ｌは、パネル第２面１０２からパネル第１面１０１の第２表示領域１０７へ透過してもよい。上述のとおり、第２表示領域１０７に位置する第２電極１４０Ｙの第２占有率は、第１表示領域１０６に位置する第２電極１４０Ｘの第１占有率よりも低い。このため、第２表示領域１０７における光の透過率は、第１表示領域１０６における光の透過率よりも高い。光線Ｌが第２表示領域１０７を透過するようにプロジェクタ２０を配置することにより、ディスプレイパネル１００から放出される複数の光線Ｌの強度を高めることができる。
図２２に示すように、対象物２００によって反射された複数の光線Ｒは、円偏光板８０及びディスプレイパネル１００の第２表示領域１０７を透過した後、レシーバ９０によって検出される。第２表示領域１０７を透過した光線Ｒを受けるようにレシーバ９０を配置することにより、レシーバ９０に到達する光線Ｒの強度を高めることができる。これにより、対象物２００の認証の安定性を高めることができる。
図２３は、第１表示領域１０６及び第２表示領域１０７の一例を示す平面図である。第１方向Ｇ１における第２表示領域１０７の有機層１３０の第１２周期Ｐ１２は、第１方向Ｇ１における第１表示領域１０６の有機層１３０の第１１周期Ｐ１１と同一であってもよい。第２方向Ｇ２における第２表示領域１０７の有機層１３０の第２２周期Ｐ２２は、第１方向Ｇ１における第１表示領域１０６の有機層１３０の第２１周期Ｐ２１と同一であってもよい。これにより、第１表示領域１０６と第２表示領域１０７の間に視覚的な差が生じることを抑制できる。
図２３に示すように、第２表示領域１０７の有機層１３０の寸法は、第１表示領域１０６の有機層１３０の寸法よりも小さくてもよい。
Claims (20)
- 表示装置であって、
映像が表示される表示領域を含むパネル第１面と、前記パネル第１面の反対側に位置するパネル第２面と、を含むディスプレイパネルと、
前記パネル第２面から前記パネル第１面の前記表示領域へ透過する複数の光線を生成するプロジェクタと、を備え、
前記ディスプレイパネルは、前記パネル第１面に向かう基板第１面及び前記パネル第２面に向かう基板第２面を含む基板と、前記基板第１面に位置し、前記映像を生成する複数の表示素子と、を含む、表示装置。 - 前記パネル第１面に対向する円偏光板を備える、請求項１に記載の表示装置。
- 前記円偏光板は、前記パネル第１面に対向する１／４波長板と、直線偏光板と、を含む、請求項２に記載の表示装置。
- 前記複数の表示素子の各々は、第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する発光層と、を含み、
前記表示領域は、第１占有率を有する前記第２電極を含む第１表示領域と、前記第１占有率よりも小さい第２占有率を有する前記第２電極を含む第２表示領域と、を含み、
前記複数の光線は、前記パネル第２面から前記パネル第１面の前記第２表示領域へ透過する、請求項１に記載の表示装置。 - 前記第１占有率に対する前記第２占有率の比は、０．２以上０．８以下である、請求項４に記載の表示装置。
- 前記プロジェクタは、
前記パネル第２面に向かう発光面であって、少なくとも１つの前記光線が出射される発光面を含む面発光レーザと、
前記光線を分岐させる回折光学素子と、を備え、
前記面発光レーザは、第１ＤＢＲ及び第２ＤＢＲと、前記第１ＤＢＲと前記第２ＤＢＲとの間に位置する活性層と、を少なくとも含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記回折光学素子は、凹凸構造が形成された回折第１面と、回折第１面の反対側に位置する回折第２面と、を含む、請求項６に記載の表示装置。
- 前記面発光レーザは、イントラキャビティパターンを含む、請求項６に記載の表示装置。
- 前記面発光レーザの前記第２ＤＢＲは、グレーティングが形成された面を含む、請求項６に記載の表示装置。
- 前記プロジェクタは、
前記パネル第２面に向かう発光面であって、少なくとも１つの前記光線が出射される発光面を含む面発光レーザと、
前記光線を分岐させる回折光学素子と、を備え、
前記面発光レーザは、２つのクラッド層と、前記２つのクラッド層の間に位置する活性層及びフォトニック結晶と、を少なくとも含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記回折光学素子は、前記面発光レーザから出射された前記光線を分岐させる第１回折光学素子と、第２回折光学素子と、を含み、
前記プロジェクタは、前記第１回折光学素子と前記第２回折光学素子との間に位置し、少なくともコリメータを含む光学系を含み、
前記第２回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させる、請求項１０に記載の表示装置。 - 前記プロジェクタは、前記面発光レーザと前記回折光学素子との間に位置し、少なくともコリメータを含む光学系を含み、
前記回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させる、請求項１０に記載の表示装置。 - 前記プロジェクタは、
前記パネル第２面に交差する方向に広がる発光面であって、少なくとも１つの前記光線が出射される発光面を含む端面発光レーザと、
前記端面発光レーザから出射された前記光線が前記パネル第２面に向かうように前記光線を屈折させる光学系と、
前記光線を分岐させる回折光学素子と、を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記回折光学素子は、前記端面発光レーザから出射された前記光線を分岐させる第１回折光学素子と、第２回折光学素子と、を含み、
前記第１回折光学素子によって分岐された前記光線は、前記光学系に入射し、
前記第２回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させる、請求項１３に記載の表示装置。 - 前記光学系は、前記端面発光レーザと前記回折光学素子との間に位置し、
前記回折光学素子は、前記光学系から出射された光線を分岐させる、請求項１３に記載の表示装置。 - 前記光学系は、前記光線を屈折させるプリズムを含む、請求項１３に記載の表示装置。
- 前記光学系は、前記端面発光レーザと前記プリズムとの間に並ぶ複数のレンズを含む、請求項１６に記載の表示装置。
- 前記複数の光線は、複数の赤外線である、請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。
- 対象物によって反射された前記複数の光線を検出するレシーバを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記レシーバは、前記対象物によって反射され、前記パネル第１面の前記表示領域から前記パネル第２面へ透過した前記複数の光線を検出する、請求項１９に記載の表示装置。
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