表示装置
【課題】装置の薄型化を容易に実現できるとともに充分な明るさの表示を容易に得ることができ、しかも動的な画像表示を実現できる表示装置を提供する。
【解決手段】導光板１３と、導光板１３の端面２３に沿って設置した複数の光源１１と、パララックスバリアとなるマスクとを備えた表示装置１０。導光板１３には、光源１１からの光を導光板１３の表面側へ反射させる複数の反射散乱部１４からなる表示部２４、２５が形成されている。表示部２４、２５は、複数の光源１１によって互いに異なるタイミングで発光可能とされている。
【解決手段】導光板１３と、導光板１３の端面２３に沿って設置した複数の光源１１と、パララックスバリアとなるマスクとを備えた表示装置１０。導光板１３には、光源１１からの光を導光板１３の表面側へ反射させる複数の反射散乱部１４からなる表示部２４、２５が形成されている。表示部２４、２５は、複数の光源１１によって互いに異なるタイミングで発光可能とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ等に用いられる表示装置に関し、詳しくは立体視が可能な表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を裸眼で立体視可能に表示する立体視表示方式として、パララックスバリア方式やレンズアレイ方式といった視差を利用した方式が知られている。パララックスバリア方式では、遮光部と開口部が交互かつ一定の繰り返しピッチで並んだマスクを用い（パララックスバリア）、その背後に複数の視点ごとの画像を上記繰り返しピッチで並べる。このような構成により、視差を利用して視点ごとに異なる画像が見えるようにしている。レンズアレイ方式では、マスクに代えて、微小なレンズが一定の繰り返しピッチで並んだレンズアレイ（レンティキュラレンズ）を利用するが、視差を利用して視点ごとに異なる画像が見えるようにする点では同じである。
【０００３】
パララックスバリア方式にあっては、例えば、マスクの繰り返しピッチで左目画像と右目画像を交互に並べることで、左目には左目画像を右目には右目画像を見せて、画像が立体的に認識されるようにすることが可能である。このような原理の立体視表示装置はステレオグラムとも呼ばれる。
【０００４】
また、視点を移すことで全く異なる画像に切り替わるものはチェンジング、ある画像から別の画像に徐々に変化していくものはモーフィング、徐々に形態が変わって動きがあるように見えるものはアニメーションと呼ばれる。
【０００５】
図８および図９に示すように、パララックスバリア方式では、画像面から一定の距離をおいて、開口部（スリット１９）と遮光部が交互かつ一定の繰り返しピッチで設置されているマスク１７が使用される。
ここではＥ１、Ｅ２、Ｅ３の３つの視点が設定されており、画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３が、互いに重なることなくかつ隙間もないように設定される。この際、マスク１７と画像面との距離に比べて視点と画像面との距離が充分大きいとすると、「各領域の幅」≒「スリット幅」となり、３視点の場合には、「遮光部幅」/「スリット幅」＝（視点数−１）＝２となる。
【０００６】
ここで、視点毎に表示させたい画像Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を使用して表示される。具体的には、ある領域の画像を表示している場合、他の領域の画像は遮光部により遮られるため、その領域の画像のみが連続でない断続的画像として表示される。もっとも、開口部と遮光部の繰り返しピッチが充分小さければ連続した一体の画像として認識される。
【０００７】
さらに視点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と順番に視点を移動させると、画像Ａ、Ｂ、Ｃと順番に画像が変化したように認識される。このため、画像の種類により、先に説明したようにチェンジング、モーフィング、アニメーションといった視覚効果を得ることができる。
【０００８】
図１０に示すように、適切なピッチと焦点距離のレンズアレイ７１を使用しても同様の効果が得られる。
この場合も画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３が、互いに重なることなくかつ隙間もないように設定されるので、やはり同様にステレオグラムなどを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２９５１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
パララックスバリア方式では、視点数が多くなるとマスク開口部の面積が相対的に小さくなって外光が入りづらくなり、画像面が暗くなってしまう。このため、通常、バックライトを使用した内照方式が採用されるが、この場合でも充分な明るさを得るのは難しかった。また、バックライトを使用すると、表示装置全体の厚みが増すというデメリットもあった。
【００１１】
レンズアレイ方式においては通常内部照明を必要としないが、夜間等表示が見づらい場合にはバックライトや外部照明の採用が必要となる。その場合には表示装置の前または後に、照明用スペースが必要となり、表示装置全体の厚みが増していた。
また、近年、立体視表示装置には、多様な表現が求められており、特に動的な表現を実現可能な立体視表示装置が要望されている。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、薄型化を容易に実現でき、しかも動的な画像表示を可能とする立体視表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る表示装置は、導光板と、この導光板の第１側端面に沿って設置した複数の第１光源と、前記導光板の一方の面側に設けたマスク又はレンズアレイとを備え、前記導光板の他方の面上における前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域に、前記第１光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、前記複数の第１光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各第１光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示する表示装置である。
前記導光板には、前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝を形成することができる。
前記溝は、導光板の前記一方の面側から前記他方の面側に向かって切り込むように形成することができる。
本発明に係る表示装置は、前記導光板の第２側端面に沿って設置した複数の第２光源をさらに備え、前記導光板の他方の面上における前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域に、光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、前記複数の第１光源および前記複数の第２光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示する構成としてもよい。
前記導光板には、前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝を形成することができる。
前記導光板には、前記複数の第１光源からの光が照射される領域と、前記複数の第２光源からの光が照射される領域とを区切る溝を形成することができる。
前記溝の深さは、前記導光板の板厚の４０〜６０％とすることが好ましい。
前記溝はＶ溝であり、そのＶ溝の断面底部の角度は、３０〜１５０°であることが好ましい。
本発明に係る表示装置は、前記複数の第１光源または前記複数の第２光源の発光制御を行うコントローラを具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各表示部の光源から光が順次発光されることにより、各表示部のパターンが、立体的な画像として段階的に観察されることになる。このため、動的な表現を容易に実現することができる。
また、ドット状凹部での反射光自体でパターンを形成するため、別途バックライトを設ける必要が無く、薄型化が容易である。
さらに、各表示部の光源からの光の出射効率が高いため、充分な表示の明るさを確保でき、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の表示装置の平面図である。
【図２】図１の表示装置の斜め上方から視た一部破断外観斜視図である。
【図３】図１の表示装置における光の進行経路を説明する垂直断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の表示装置の平面図である。
【図５】（ａ）は図４の表示装置における溝周りの垂直断面図、（ｂ）は図４の表示装置の第１変形例の溝周りの垂直断面図、（ｃ）は図４の表示装置の第２変形例の溝周りの垂直断面図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態の表示装置の平面図である。
【図７】本発明に係る第４実施形態の表示装置の要部を示す断面図である。
【図８】マスクを用いたパララックスバリア方式において１視点の場合の説明図である。
【図９】マスクを用いたパララックスバリア方式において２視点の場合の説明図である。
【図１０】レンズアレイを用いたパララックスバリア方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１〜図３に示すように、本発明の第１実施形態である表示装置１０は、複数の光源１１（第１光源）と、コントローラ１２と、複数のドット状凹部１４（反射散乱部）からなる表示部１６が複数形成された単一の導光板１３と、導光板１３の表面１５（一方の面）側に設けたパララックスバリアとしてのマスク１７と、を備える。
【００１７】
まず、光源１１について説明する。図１に示すように、３つの光源１１、すなわち第１発光素子群（第１光源ユニット）２０、第２発光素子群（第２光源ユニット）２１、および第３発光素子群（第３光源ユニット）２２が、導光板１３の端面２３（第１側端面）に沿って、位置を違えて３箇所に設けられている。
各光源１１は、１または複数の発光素子１１ａからなり、図示例では、各発光素子群２０、２１、２２は、それぞれが複数の発光素子１１ａを導光板１３の端面２３に沿って配列したものである。各発光素子群２０、２１、２２を構成する複数の発光素子１１ａは、回路基板３１上に端面２３に沿って配列されている。
発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）が好ましいが、これに限らず、ＬＤ（レーザダイオード）等であってもよい。光源としては、蛍光灯、電球等を用いることもできる。
【００１８】
各発光素子群２０、２１、２２は、３つの表示部１６の個々に対応して１つずつ設けられている。
すなわち、第１発光素子群２０は、導光板１３の第１表示部２４（表示部１６）に対応して配置されており、第２発光素子群２１は、導光板１３の第２表示部２５（表示部１６）に対応して配置されており、第３発光素子群２２は、導光板１３の第３表示部２６（表示部１６）に対応して配置されている。
そのため、発光素子群２０、２１、２２は、各表示部２４、２５、２６に独立して光を供給することができる。
【００１９】
各発光素子群２０、２１、２２は、配線２７を通じてコントローラ１２に電気的に接続されている。
コントローラ１２には、商用電力を直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ等の不図示の電力変換回路と、変換された直流電力を各発光素子群２０、２１、２２に順次供給するための不図示の通電切換回路とが内蔵されている。
これにより、コントローラ１２は、各発光素子群２０、２１、２２により、表示部２４、２５、２６を互いに独立のタイミングで発光および消光させることができる。例えば、表示部２４、２５、２６を互いに異なるタイミングで発光および消光させることができる。
なお、各コントローラ１２の通電切換回路は変換された直流電源を発光素子群２０、２１、２２に同時に供給することもできる。
【００２０】
コントローラ１２からの給電により第１発光素子群２０が発した光は導光板１３の内部を通って第１表示部２４に向けて進行する。コントローラ１２からの給電により第２発光素子群２１が発した光は導光板１３の内部を通って第２表示部２５に向けて進行する。コントローラ１２からの給電により第３発光素子群２２が発した光は導光板１３の内部を通って第３表示部２６に向けて進行する。
各発光素子群２０、２１、２２の各発光素子１１ａからの光は各表示部２４、２５、２６に向けた並行光である。
【００２１】
次に、導光板１３について説明する。導光板１３は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂等の合成樹脂材料を用いて透明な長方形の板形状に形成されている。
導光板１３は、背景を透かして見ることができる程度の光透過性を有することが好ましい。そのため、導光板１３には、光透過性や加工性等を考慮してアクリル樹脂を適用するのが好ましい。
【００２２】
なお、本発明において、透明であるとは、ドット状凹部１４からの反射光が視認できる程度の光透過性をもつことをいう。この定義は本発明において共通に用いられる。
【００２３】
図２に示すように、導光板１３は、表面１５（一方の面）と、裏面２８（他方の面）（図３参照）と、入光面である端面２３と、端面２３を除く残りの３つの側面２９と、を有し、表面１５が出光面とされている。
各表示部２４、２５、２６（表示部１６）は、所定のパターンをなす複数のドット状凹部１４からなる。
表示部２４、２５、２６は、前記複数のドット状凹部１４からの反射光が前記所定のパターンをなすことが表面１５側から視認可能とされている。
【００２４】
ここでは、図１に示すように、第１表示部２４に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、例えば「Ａ」が配列描画されており、第２表示部２５に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、例えば「Ｂ」が配列描画されており、第３表示部２６に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、例えば「Ｃ」が配列描画されている。
表示部２４、２５、２６は、それぞれ３つの光源１１（発光素子群２０、２１、２２）からの光が照射される領域に形成されている。図示例では、表示部２４、２５、２６は、それぞれ発光素子群２０、２１、２２の前方位置（図１における上方位置）に形成されている。
表示部２４、２５、２６は、図１において左右方向に配列されている。この方向は端面２３に沿う方向である。
なお、図示例では、光源１１が３つ設けられているが、光源の数は２または４以上であってもよい。表示部の数も２または４以上としてもよい。
【００２５】
ドット状凹部１４は、マスク１７の開口部１９のピッチに合わせて分割された互いに異なる複数の画像として並べられており、所定のパターンをなす。なお、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとしては、文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせが好ましい。
【００２６】
表示部２４、２５、２６が構成する画像はそれぞれ独立であっても良いが、連続的な動的表示を考慮したパターンとしても良い。
例えば、各表示部２４、２５、２６が、連続的な動作の各段階を示す画像を構成する場合には、コントローラ１２によって各表示部２４、２５、２６を逐次発光させることによって、前記連続的な動作を動的に表現することができる。
【００２７】
次に、ドット状凹部１４の詳細構造について説明する。ドット状凹部１４は、平面視形状が略矩形とされ、反射散乱面３０を斜辺とする三角形となる垂直断面形状を有し、所望の画像を形成するためのパターンを有するように反射散乱面３０を端面２３に向けて形成されている。
【００２８】
図３に示すように、ドット状凹部１４は、導光板１３の端面２３から入射された各発光素子群２０、２１、２２の光を反射散乱面３０により全反射させて導光板１３の表面１５から出射させる。このとき、反射散乱面３０に反射した反射光は互いに平行な光となる。図示例では、反射光は、表面１５に対しほぼ垂直となっている。
ドット状凹部１４は、導光板１３の裏面２８から表面１５に向けて高さ寸法γで形成されている。ドット状凹部１４は、反射散乱面３０が裏面２８に対して傾斜角度αを有し、高さ寸法γの位置を頂部として頂角角度βを有する。
図中Ｔは導光板１３の板厚寸法である。
【００２９】
ドット状凹部１４における反射散乱面３０の裏面２８に対する傾斜角度αは、小さ過ぎると出射光の傾斜角度が大きくなり、表示装置１０を正面から見たときのドット状凹部１４の視認性が低下する。反射散乱面３０の裏面２８に対する傾斜角度αが大き過ぎると、光の反射効率が低下し、光の利用効率が低くなる。
このため、反射散乱面３０の傾斜角度αは、４０度以上６０度以下が好ましい。傾斜角度αを上記範囲とすることによって、光の反射効率を高くするとともに、反射光を表面１５に対し垂直に近い角度で出射させ、ドット状凹部１４の視認性を高めることができる。
【００３０】
ドット状凹部１４の反射散乱面３０は、少なくとも一部が曲面をなしていてもよいが、平坦であることが好ましい。
ドット状凹部１４の反射散乱面３０は、光の反射効率を高めるため、平滑な平面であることが望ましい。
【００３１】
マスク１７は、透光性を有さない遮光部１８と開口部１９とが交互かつ規則的なピッチで並べられており、導光板１３の表面１５から予め定められた距離だけ離れて配置されている。
【００３２】
以下、表示装置１０の動作の一例について説明する。
表示装置１０は、例えば建築物の側壁等の見易い場所に設置され、コントローラ１２により制御回路が駆動されることにより、第１発光素子群２０が発光し、この光は端面２３から導光板１３内に入射され、第１表示部２４におけるドット状凹部１４の反射散乱面３０により反射される。反射光は導光板１３の表面１５から出射される。
図８および図９で示すように、３つの視点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を設定すると、画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３が設定される。例えば、視点Ｅ１が右目、視点Ｅ２が左目に対応するように視点を設定することにより、右目からは開口部１９を通して領域Ｓ１が見え、左目からは開口部１９を通して領域Ｓ２が見えるため、前記反射光を立体的な画像として認識させることができる。
【００３３】
第１発光素子群２０の発光から時間をおいて、第２発光素子群２１が発光し、この光は、端面２３から導光板１３内に入射され、第２表示部２５におけるドット状凹部１４の反射散乱面３０により反射される。反射光は導光板１３の表面１５から出射される。第１表示部２４と同様に、第２表示部２５の反射光も立体的な画像として認識される。
【００３４】
続いて、第２発光素子群２１の発光から時間をおいて、第３発光素子群２２が発光し、この光は、端面２３から導光板１３内に入射さて、第３表示部２６におけるドット状凹部１４の反射散乱面３０により反射される。反射光は導光板１３の表面１５から出射される。第１表示部２４と同様に、第３表示部２６の反射光も立体的な画像として認識される。
【００３５】
このように、表示装置１０は、各発光素子群２０、２１、２２から光が順次発光されることにより、導光板１３の表面１５において導光板１３を観察する観察者からは、マスク１７の開口部１９を介して、第１表示部２４のパターン、第２表示部２５のパターン、および第３表示部２６のパターンが、立体的な画像として段階的に観察されることになる。
このため、動的な表現を容易に実現することができる。
【００３６】
上述したように、パララックス表示を行うに際し、バックライトを使用する内照方式は、図８の画像Ａ、Ｂ、Ｃを透光性の樹脂フィルム等に形成し、その樹脂フィルム裏面側に配置した光源で照光することを想定している。
また、明るさの均等化のために、透光性樹脂フィルムと光源との間に距離を確保したり、透光性樹脂フィルムと光源との間に光拡散シートを介在したりさせることもある。このため、この方式では装置の薄型化が難しい。
【００３７】
これに対して、表示装置１０では、導光板１３のドット状凹部１４で反射させた光自体でパララックスパターンを形成する方式となっている。したがって、別途バックライトを設ける必要が無く、薄型化が容易である。また、導光板１３への光入射用の光源１１が導光板１３の端面２３に配置されているため、より薄型化を図ることができる。
【００３８】
表示装置１０では、各発光素子群２０、２１、２２からの光は、反射散乱面３０において反射して並行光となるため、反射光の単位面積あたりの輝度は十分に大きくなる。このため、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。
また、導光板１３のドット状凹部１４で反射させた光自体で立体画像を形成する方式である。この方式は出射効率が非常に高く、ドット状凹部１４は装置表面側から非常に明るい輝点として観察されることから、画像が非常に明るく見える。
明るい画像表示は、従来のバックライト方式の表示装置では容易には実現できない。また、光拡散シートを介在させる方式などでも実現できない。
【００３９】
さらに、パララックス（視差）画像の動的表示は、例えばマスク背面側にバックライト付き液晶ディスプレイを配置すれば可能であるが、画像が非常に暗くなってしまう。
これに対して、表示装置１０では、ドット状凹部１４を形成した導光板１３を利用して画像を明るく表示でき、しかも動的表示を実現するものである。
【００４０】
本発明の表示装置は、例えばアミューズメント施設の壁、自動ドア、エレベータ室内、システムキッチン、浴室、トイレ、輸送機（自動車や航空機等）内などに設置することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の表示装置について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付するとともに説明を簡略化あるいは省略する。
【００４２】
図４に示すように、本発明の第２実施形態の表示装置４０は、第１表示部２４と第２表示部２５と第３表示部２６とを区分けするために、第１表示部２４と第２表示部２５との境目部分と、第２表示部２５と第３表示部２６との境目部分と、にスリット溝４２がそれぞれ形成された導光板４１が適用されている。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、スリット溝４２は、予め定められた一定の幅寸法Ｌ１を有して、導光板１３の表面１５側から裏面２８側に向かって深さ寸法Ｌ２で切り込むように形成されている。スリット溝４２の深さ寸法Ｌ２は導光板４１の板厚寸法Ｔの４０〜６０％に設定することができる。
【００４４】
表示装置４０では、スリット溝４２が形成されているため、各発光素子群２０、２１、２２から光が順次発光されるに際し、第１発光素子群２０からの出射光の進行が遮られ、隣り合う第２表示部２５に殆ど入射されることがない。
同様に、第２発光素子群２１からの出射光もスリット溝４２に遮られ、隣り合う第１表示部２０および第３表示部２６に殆ど入射されることがない。また、第３発光素子群２２からの出射光も隣り合う第２表示部２５に殆ど入射されることがない。
【００４５】
従って、表示装置４０では、スリット溝４２により、隣り合う各表示部２４、２５、２６への光の進行が抑制されるため、光量の無駄をなくして各表示部２４、２５、２６において充分な明るさの表示を確実に行うことができる。
【００４６】
図５（ｂ）に示すように、表示装置４０の第１変形例では、第１表示部２４と第２表示部２５と第３表示部２６とを区分けするために、第１表示部２４と第２表示部２５との境目部分と、第２表示部２５と第３表示部２６との境目部分と、にＶ溝４３がそれぞれ形成されている。
Ｖ溝４３は、導光板４１の表面１５側から裏面２８側に向かって深さ寸法Ｌ２で切り込むように形成された断面Ｖ字状の溝である。Ｖ溝４３の深さ寸法Ｌ２は、導光板４１の板厚寸法Ｔの４０〜６０％に設定すると、高い遮光効果を得ることができるため好ましい。
Ｖ溝４３の断面底部の角度Ａ１は、３０〜１５０°とすると、高い遮光効果を得ることができるため好ましい。
この例においても、Ｖ溝４３により隣り合う表示部２４、２５、２６への光の進行が抑制されるため、光量の無駄をなくして各表示部２４、２５、２６において充分な明るさの表示を確実に行うことができる。
【００４７】
図５（ｃ）に示すように、表示装置４０の第２変形例では、スリット溝４２に光吸収性材料４４が充填されている。
光吸収性材料４４としては、ブラッククロム等の酸化物の物性を利用した材料が挙げられる。
この例においては、光吸収性材料４４が用いられているため、隣り合う表示部２４、２５、２６に向かう光の一部が光吸収性材料４４に吸収される。隣り合う表示部２４、２５、２６への光の進行が抑制されるために、光量の無駄をなくして各表示部２４、２５、２６において充分な明るさの表示を確実に行うことができる。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の表示装置について説明する。
図６に示すように、本発明の第３実施形態の表示装置５０は、一方側領域（図６における導光板５４の上半分の領域）に第１表示部２４、第２表示部２５、第３表示部２６が配列され、他方側領域（図６における導光板５４の下半分の領域）に第４表示部５１、第５表示部５２、第６表示部５３が配列された導光板５４が使用されている。
表示部２４、２５、２６は、図６において左右方向（一方の側端面５５（第１側端面）に沿う方向）に配列されている。表示部５１、５２、５３は、図６において左右方向（他方の側端面５６（第２側端面）に沿う方向）に配列されている。表示部５１、５２、５３は、それぞれ表示部２４、２５、２６に対し側方（図６における上下方向）に隣接して形成されている。
【００４９】
第１発光素子群２０、第２発光素子群２１、第３発光素子群２２は、導光板５４の一方の側端面５５に、側端面５５に沿って間隔をおいて設けられ、それぞれ側端面５５を入光面としている。第１発光素子群２０、第２発光素子群２１、第３発光素子群２２は、それぞれ第１表示部２４、第２表示部２５、第３表示部２６に対応して配置されている。
第４発光素子群５７、第５発光素子群５８、第６発光素子群５９は、導光板５４の他方の側端面５６に、側端面５６に沿って間隔をおいて設けられ、それぞれ側端面５６を入光面としている。第４発光素子群５７、第５発光素子群５８、第６発光素子群５９は、それぞれ第４表示部５１、第５表示部５２、第６表示部５３に対応して配置されている。
【００５０】
第１発光素子群２０、第２発光素子群２１、第３発光素子群２２は、一方の側端面５５に設けられた一方側光源（第１光源）である。第４発光素子群５７、第５発光素子群５８、第６発光素子群５９は、他方の側端面５６に設けられた他方側光源（第２光源）である。
なお、図示例では、一方側光源および他方側光源がそれぞれ３つ設けられているが、一方側光源および他方側光源の数は、それぞれ１、２または４以上であってもよい。一方側光源および他方側光源に対応する一方側および他方側の表示部の数は、図示例ではそれぞれ３つであるが、１、２または４以上としてもよい。
【００５１】
表示部２４、２５、２６は、発光素子群２０、２１、２２によって光が照射される一方側領域（図６における導光板５４の上半分の領域）に形成されている。表示部５１、５２、５３は、発光素子群５７、５８、５９によって光が照射される他方側領域（図６における導光板５４の下半分の領域）に形成されている。
【００５２】
各表示部２４〜２６、５１〜５３を構成するドット状凹部１４は、マスク１７の開口部１９のピッチに合わせて分割された互いに異なる複数の画像として並べられており、所定のパターンをなす。
図示例では、第１表示部２４に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ａ」が配列描画されており、第２表示部２５に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｂ」が配列描画されており、第３表示部２６に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｃ」が配列描画されている。
第４表示部５１には、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｄ」が配列描画されており、第５表示部５２には、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｅ」が配列描画されており、第６表示部５３に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｆ」が配列描画されている。
【００５３】
表示装置５０では、第１表示部２４と、第２表示部２５と、第３表示部２６と、第４表示部５１と、第５表示部５２と、第６表示部５３と、を区分けするために、溝６０がそれぞれ形成されている。
溝６０は、表示部２４、２５、２６、５１、５２、５３のうち隣り合うものの間に形成されている。
すなわち、溝６０は、図６における左右方向に沿う第１方向溝６０Ａと、図６における上下方向に沿う第２方向溝６０Ｂとを有する。
第１方向溝６０Ａは、発光素子群２０〜２２の照射領域である一方側領域（図６における導光板５４の上半分の領域）と、発光素子群５７〜５９の照射領域である他方側領域（図６における導光板５４の下半分の領域）とを区切るものである。
第２方向溝６０Ｂは、一方側および他方側領域内においてそれぞれ照射領域どうしを区切るものである。
すなわち、第２方向溝６０Ｂは、一方側領域内において、発光素子群２０〜２２の照射領域どうしを区切るとともに、他方側領域内において、発光素子群５７〜５９の照射領域どうしを区切るものである。具体的には、第２方向溝６０Ｂは、表示部２４と表示部２５との間、表示部２５と表示部２６との間、表示部５１と表示部５２との間、表示部５２と表示部５３との間に形成されている。
溝６０は、第２実施形態で説明したスリット溝、Ｖ溝としてよい。スリット溝には光吸収材料を充填してもよい（図５参照）。
【００５４】
コントローラ１２は、発光素子群２０〜２２および／または発光素子群５７〜５９の発光を制御することによって、表示部２４〜２６、５１〜５３を互いに独立のタイミングで発光および消光させることができる。例えば、表示部２４〜２６、５１〜５３を互いに異なるタイミングで発光および消光させることができる。
なお、コントローラ１２は、発光素子群２０〜２２、５７〜５９に同時に給電することもできる。
【００５５】
表示装置５０では、各発光素子群２０、２１、２２、５７、５８、５９が順次発光されることにより、導光板５４の表面１５において導光板５４を観察する観察者からは、マスク１７の開口部１９を介して（図３参照）、第１〜第６表示部２４〜２６、５１〜５３のパターンが立体画像として動的に観察される。
【００５６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の表示装置について説明する。
図７に示すように、本発明の第４実施形態の表示装置７０では、マスク１７に代えて、導光板１３の表面から出射される光に視差を形成するためのレンズアレイ７１が設けられている。それ以外の構成は第１実施形態の表示装置１０と同じである。
レンズアレイ７１は、パララックスバリアと同様の機能を有する。例えば、図１０に示すように、画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３を設定できる。視点Ｅ１が右目、視点Ｅ２が左目に対応するように視点を設定することにより、右目からは領域Ｓ１が見え、左目からは領域Ｓ２が見えるため、前記光を立体的な画像として認識させることができる。
【００５７】
表示装置７０では、各発光素子群２０、２１、２２から光が順次発光されることにより、第１表示部２４のパターン、第２表示部２５のパターン、および第３表示部２６のパターンが、立体的な画像として段階的に観察されることになる。
このため、動的な表現を容易に実現することができる。
また、ドット状凹部１４での反射光自体でパターンを形成するため、別途バックライトを設ける必要が無く、薄型化が容易である。
さらに、各発光素子群２０、２１、２２からの光の出射効率が高いため、充分な表示の明るさを確保でき、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。
【符号の説明】
【００５８】
１０、４０、５０、７０・・・表示装置、１１・・・光源、１１ａ・・・発光素子、１２・・・コントローラ、１３、４１、５４・・・導光板、１４・・・ドット状凹部（反射散乱部）、１６・・・表示部、１７・・・マスク、２０・・・第１発光素子群、２１・・・第２発光素子群、２２・・・第３発光素子群、２４・・・第１表示部（表示部）、２５・・・第２表示部（表示部）、２６・・・第３表示部（表示部）、３０・・・反射散乱面、４２・・・スリット溝（溝）、４３・・・Ｖ溝、４４・・・光吸収性材料、５１・・・第４表示部（表示部）、５２・・・第５表示部（表示部）、５３・・・第６表示部（表示部）、５７・・・第４発光素子群、５８・・・第５発光素子群、５９・・・第６発光素子群、６０・・・溝、７１・・・レンズアレイ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ等に用いられる表示装置に関し、詳しくは立体視が可能な表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を裸眼で立体視可能に表示する立体視表示方式として、パララックスバリア方式やレンズアレイ方式といった視差を利用した方式が知られている。パララックスバリア方式では、遮光部と開口部が交互かつ一定の繰り返しピッチで並んだマスクを用い（パララックスバリア）、その背後に複数の視点ごとの画像を上記繰り返しピッチで並べる。このような構成により、視差を利用して視点ごとに異なる画像が見えるようにしている。レンズアレイ方式では、マスクに代えて、微小なレンズが一定の繰り返しピッチで並んだレンズアレイ（レンティキュラレンズ）を利用するが、視差を利用して視点ごとに異なる画像が見えるようにする点では同じである。
【０００３】
パララックスバリア方式にあっては、例えば、マスクの繰り返しピッチで左目画像と右目画像を交互に並べることで、左目には左目画像を右目には右目画像を見せて、画像が立体的に認識されるようにすることが可能である。このような原理の立体視表示装置はステレオグラムとも呼ばれる。
【０００４】
また、視点を移すことで全く異なる画像に切り替わるものはチェンジング、ある画像から別の画像に徐々に変化していくものはモーフィング、徐々に形態が変わって動きがあるように見えるものはアニメーションと呼ばれる。
【０００５】
図８および図９に示すように、パララックスバリア方式では、画像面から一定の距離をおいて、開口部（スリット１９）と遮光部が交互かつ一定の繰り返しピッチで設置されているマスク１７が使用される。
ここではＥ１、Ｅ２、Ｅ３の３つの視点が設定されており、画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３が、互いに重なることなくかつ隙間もないように設定される。この際、マスク１７と画像面との距離に比べて視点と画像面との距離が充分大きいとすると、「各領域の幅」≒「スリット幅」となり、３視点の場合には、「遮光部幅」/「スリット幅」＝（視点数−１）＝２となる。
【０００６】
ここで、視点毎に表示させたい画像Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を使用して表示される。具体的には、ある領域の画像を表示している場合、他の領域の画像は遮光部により遮られるため、その領域の画像のみが連続でない断続的画像として表示される。もっとも、開口部と遮光部の繰り返しピッチが充分小さければ連続した一体の画像として認識される。
【０００７】
さらに視点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と順番に視点を移動させると、画像Ａ、Ｂ、Ｃと順番に画像が変化したように認識される。このため、画像の種類により、先に説明したようにチェンジング、モーフィング、アニメーションといった視覚効果を得ることができる。
【０００８】
図１０に示すように、適切なピッチと焦点距離のレンズアレイ７１を使用しても同様の効果が得られる。
この場合も画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３が、互いに重なることなくかつ隙間もないように設定されるので、やはり同様にステレオグラムなどを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２９５１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
パララックスバリア方式では、視点数が多くなるとマスク開口部の面積が相対的に小さくなって外光が入りづらくなり、画像面が暗くなってしまう。このため、通常、バックライトを使用した内照方式が採用されるが、この場合でも充分な明るさを得るのは難しかった。また、バックライトを使用すると、表示装置全体の厚みが増すというデメリットもあった。
【００１１】
レンズアレイ方式においては通常内部照明を必要としないが、夜間等表示が見づらい場合にはバックライトや外部照明の採用が必要となる。その場合には表示装置の前または後に、照明用スペースが必要となり、表示装置全体の厚みが増していた。
また、近年、立体視表示装置には、多様な表現が求められており、特に動的な表現を実現可能な立体視表示装置が要望されている。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、薄型化を容易に実現でき、しかも動的な画像表示を可能とする立体視表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る表示装置は、導光板と、この導光板の第１側端面に沿って設置した複数の第１光源と、前記導光板の一方の面側に設けたマスク又はレンズアレイとを備え、前記導光板の他方の面上における前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域に、前記第１光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、前記複数の第１光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各第１光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示する表示装置である。
前記導光板には、前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝を形成することができる。
前記溝は、導光板の前記一方の面側から前記他方の面側に向かって切り込むように形成することができる。
本発明に係る表示装置は、前記導光板の第２側端面に沿って設置した複数の第２光源をさらに備え、前記導光板の他方の面上における前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域に、光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、前記複数の第１光源および前記複数の第２光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示する構成としてもよい。
前記導光板には、前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝を形成することができる。
前記導光板には、前記複数の第１光源からの光が照射される領域と、前記複数の第２光源からの光が照射される領域とを区切る溝を形成することができる。
前記溝の深さは、前記導光板の板厚の４０〜６０％とすることが好ましい。
前記溝はＶ溝であり、そのＶ溝の断面底部の角度は、３０〜１５０°であることが好ましい。
本発明に係る表示装置は、前記複数の第１光源または前記複数の第２光源の発光制御を行うコントローラを具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各表示部の光源から光が順次発光されることにより、各表示部のパターンが、立体的な画像として段階的に観察されることになる。このため、動的な表現を容易に実現することができる。
また、ドット状凹部での反射光自体でパターンを形成するため、別途バックライトを設ける必要が無く、薄型化が容易である。
さらに、各表示部の光源からの光の出射効率が高いため、充分な表示の明るさを確保でき、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の表示装置の平面図である。
【図２】図１の表示装置の斜め上方から視た一部破断外観斜視図である。
【図３】図１の表示装置における光の進行経路を説明する垂直断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の表示装置の平面図である。
【図５】（ａ）は図４の表示装置における溝周りの垂直断面図、（ｂ）は図４の表示装置の第１変形例の溝周りの垂直断面図、（ｃ）は図４の表示装置の第２変形例の溝周りの垂直断面図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態の表示装置の平面図である。
【図７】本発明に係る第４実施形態の表示装置の要部を示す断面図である。
【図８】マスクを用いたパララックスバリア方式において１視点の場合の説明図である。
【図９】マスクを用いたパララックスバリア方式において２視点の場合の説明図である。
【図１０】レンズアレイを用いたパララックスバリア方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１〜図３に示すように、本発明の第１実施形態である表示装置１０は、複数の光源１１（第１光源）と、コントローラ１２と、複数のドット状凹部１４（反射散乱部）からなる表示部１６が複数形成された単一の導光板１３と、導光板１３の表面１５（一方の面）側に設けたパララックスバリアとしてのマスク１７と、を備える。
【００１７】
まず、光源１１について説明する。図１に示すように、３つの光源１１、すなわち第１発光素子群（第１光源ユニット）２０、第２発光素子群（第２光源ユニット）２１、および第３発光素子群（第３光源ユニット）２２が、導光板１３の端面２３（第１側端面）に沿って、位置を違えて３箇所に設けられている。
各光源１１は、１または複数の発光素子１１ａからなり、図示例では、各発光素子群２０、２１、２２は、それぞれが複数の発光素子１１ａを導光板１３の端面２３に沿って配列したものである。各発光素子群２０、２１、２２を構成する複数の発光素子１１ａは、回路基板３１上に端面２３に沿って配列されている。
発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）が好ましいが、これに限らず、ＬＤ（レーザダイオード）等であってもよい。光源としては、蛍光灯、電球等を用いることもできる。
【００１８】
各発光素子群２０、２１、２２は、３つの表示部１６の個々に対応して１つずつ設けられている。
すなわち、第１発光素子群２０は、導光板１３の第１表示部２４（表示部１６）に対応して配置されており、第２発光素子群２１は、導光板１３の第２表示部２５（表示部１６）に対応して配置されており、第３発光素子群２２は、導光板１３の第３表示部２６（表示部１６）に対応して配置されている。
そのため、発光素子群２０、２１、２２は、各表示部２４、２５、２６に独立して光を供給することができる。
【００１９】
各発光素子群２０、２１、２２は、配線２７を通じてコントローラ１２に電気的に接続されている。
コントローラ１２には、商用電力を直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ等の不図示の電力変換回路と、変換された直流電力を各発光素子群２０、２１、２２に順次供給するための不図示の通電切換回路とが内蔵されている。
これにより、コントローラ１２は、各発光素子群２０、２１、２２により、表示部２４、２５、２６を互いに独立のタイミングで発光および消光させることができる。例えば、表示部２４、２５、２６を互いに異なるタイミングで発光および消光させることができる。
なお、各コントローラ１２の通電切換回路は変換された直流電源を発光素子群２０、２１、２２に同時に供給することもできる。
【００２０】
コントローラ１２からの給電により第１発光素子群２０が発した光は導光板１３の内部を通って第１表示部２４に向けて進行する。コントローラ１２からの給電により第２発光素子群２１が発した光は導光板１３の内部を通って第２表示部２５に向けて進行する。コントローラ１２からの給電により第３発光素子群２２が発した光は導光板１３の内部を通って第３表示部２６に向けて進行する。
各発光素子群２０、２１、２２の各発光素子１１ａからの光は各表示部２４、２５、２６に向けた並行光である。
【００２１】
次に、導光板１３について説明する。導光板１３は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂等の合成樹脂材料を用いて透明な長方形の板形状に形成されている。
導光板１３は、背景を透かして見ることができる程度の光透過性を有することが好ましい。そのため、導光板１３には、光透過性や加工性等を考慮してアクリル樹脂を適用するのが好ましい。
【００２２】
なお、本発明において、透明であるとは、ドット状凹部１４からの反射光が視認できる程度の光透過性をもつことをいう。この定義は本発明において共通に用いられる。
【００２３】
図２に示すように、導光板１３は、表面１５（一方の面）と、裏面２８（他方の面）（図３参照）と、入光面である端面２３と、端面２３を除く残りの３つの側面２９と、を有し、表面１５が出光面とされている。
各表示部２４、２５、２６（表示部１６）は、所定のパターンをなす複数のドット状凹部１４からなる。
表示部２４、２５、２６は、前記複数のドット状凹部１４からの反射光が前記所定のパターンをなすことが表面１５側から視認可能とされている。
【００２４】
ここでは、図１に示すように、第１表示部２４に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、例えば「Ａ」が配列描画されており、第２表示部２５に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、例えば「Ｂ」が配列描画されており、第３表示部２６に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、例えば「Ｃ」が配列描画されている。
表示部２４、２５、２６は、それぞれ３つの光源１１（発光素子群２０、２１、２２）からの光が照射される領域に形成されている。図示例では、表示部２４、２５、２６は、それぞれ発光素子群２０、２１、２２の前方位置（図１における上方位置）に形成されている。
表示部２４、２５、２６は、図１において左右方向に配列されている。この方向は端面２３に沿う方向である。
なお、図示例では、光源１１が３つ設けられているが、光源の数は２または４以上であってもよい。表示部の数も２または４以上としてもよい。
【００２５】
ドット状凹部１４は、マスク１７の開口部１９のピッチに合わせて分割された互いに異なる複数の画像として並べられており、所定のパターンをなす。なお、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとしては、文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせが好ましい。
【００２６】
表示部２４、２５、２６が構成する画像はそれぞれ独立であっても良いが、連続的な動的表示を考慮したパターンとしても良い。
例えば、各表示部２４、２５、２６が、連続的な動作の各段階を示す画像を構成する場合には、コントローラ１２によって各表示部２４、２５、２６を逐次発光させることによって、前記連続的な動作を動的に表現することができる。
【００２７】
次に、ドット状凹部１４の詳細構造について説明する。ドット状凹部１４は、平面視形状が略矩形とされ、反射散乱面３０を斜辺とする三角形となる垂直断面形状を有し、所望の画像を形成するためのパターンを有するように反射散乱面３０を端面２３に向けて形成されている。
【００２８】
図３に示すように、ドット状凹部１４は、導光板１３の端面２３から入射された各発光素子群２０、２１、２２の光を反射散乱面３０により全反射させて導光板１３の表面１５から出射させる。このとき、反射散乱面３０に反射した反射光は互いに平行な光となる。図示例では、反射光は、表面１５に対しほぼ垂直となっている。
ドット状凹部１４は、導光板１３の裏面２８から表面１５に向けて高さ寸法γで形成されている。ドット状凹部１４は、反射散乱面３０が裏面２８に対して傾斜角度αを有し、高さ寸法γの位置を頂部として頂角角度βを有する。
図中Ｔは導光板１３の板厚寸法である。
【００２９】
ドット状凹部１４における反射散乱面３０の裏面２８に対する傾斜角度αは、小さ過ぎると出射光の傾斜角度が大きくなり、表示装置１０を正面から見たときのドット状凹部１４の視認性が低下する。反射散乱面３０の裏面２８に対する傾斜角度αが大き過ぎると、光の反射効率が低下し、光の利用効率が低くなる。
このため、反射散乱面３０の傾斜角度αは、４０度以上６０度以下が好ましい。傾斜角度αを上記範囲とすることによって、光の反射効率を高くするとともに、反射光を表面１５に対し垂直に近い角度で出射させ、ドット状凹部１４の視認性を高めることができる。
【００３０】
ドット状凹部１４の反射散乱面３０は、少なくとも一部が曲面をなしていてもよいが、平坦であることが好ましい。
ドット状凹部１４の反射散乱面３０は、光の反射効率を高めるため、平滑な平面であることが望ましい。
【００３１】
マスク１７は、透光性を有さない遮光部１８と開口部１９とが交互かつ規則的なピッチで並べられており、導光板１３の表面１５から予め定められた距離だけ離れて配置されている。
【００３２】
以下、表示装置１０の動作の一例について説明する。
表示装置１０は、例えば建築物の側壁等の見易い場所に設置され、コントローラ１２により制御回路が駆動されることにより、第１発光素子群２０が発光し、この光は端面２３から導光板１３内に入射され、第１表示部２４におけるドット状凹部１４の反射散乱面３０により反射される。反射光は導光板１３の表面１５から出射される。
図８および図９で示すように、３つの視点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を設定すると、画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３が設定される。例えば、視点Ｅ１が右目、視点Ｅ２が左目に対応するように視点を設定することにより、右目からは開口部１９を通して領域Ｓ１が見え、左目からは開口部１９を通して領域Ｓ２が見えるため、前記反射光を立体的な画像として認識させることができる。
【００３３】
第１発光素子群２０の発光から時間をおいて、第２発光素子群２１が発光し、この光は、端面２３から導光板１３内に入射され、第２表示部２５におけるドット状凹部１４の反射散乱面３０により反射される。反射光は導光板１３の表面１５から出射される。第１表示部２４と同様に、第２表示部２５の反射光も立体的な画像として認識される。
【００３４】
続いて、第２発光素子群２１の発光から時間をおいて、第３発光素子群２２が発光し、この光は、端面２３から導光板１３内に入射さて、第３表示部２６におけるドット状凹部１４の反射散乱面３０により反射される。反射光は導光板１３の表面１５から出射される。第１表示部２４と同様に、第３表示部２６の反射光も立体的な画像として認識される。
【００３５】
このように、表示装置１０は、各発光素子群２０、２１、２２から光が順次発光されることにより、導光板１３の表面１５において導光板１３を観察する観察者からは、マスク１７の開口部１９を介して、第１表示部２４のパターン、第２表示部２５のパターン、および第３表示部２６のパターンが、立体的な画像として段階的に観察されることになる。
このため、動的な表現を容易に実現することができる。
【００３６】
上述したように、パララックス表示を行うに際し、バックライトを使用する内照方式は、図８の画像Ａ、Ｂ、Ｃを透光性の樹脂フィルム等に形成し、その樹脂フィルム裏面側に配置した光源で照光することを想定している。
また、明るさの均等化のために、透光性樹脂フィルムと光源との間に距離を確保したり、透光性樹脂フィルムと光源との間に光拡散シートを介在したりさせることもある。このため、この方式では装置の薄型化が難しい。
【００３７】
これに対して、表示装置１０では、導光板１３のドット状凹部１４で反射させた光自体でパララックスパターンを形成する方式となっている。したがって、別途バックライトを設ける必要が無く、薄型化が容易である。また、導光板１３への光入射用の光源１１が導光板１３の端面２３に配置されているため、より薄型化を図ることができる。
【００３８】
表示装置１０では、各発光素子群２０、２１、２２からの光は、反射散乱面３０において反射して並行光となるため、反射光の単位面積あたりの輝度は十分に大きくなる。このため、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。
また、導光板１３のドット状凹部１４で反射させた光自体で立体画像を形成する方式である。この方式は出射効率が非常に高く、ドット状凹部１４は装置表面側から非常に明るい輝点として観察されることから、画像が非常に明るく見える。
明るい画像表示は、従来のバックライト方式の表示装置では容易には実現できない。また、光拡散シートを介在させる方式などでも実現できない。
【００３９】
さらに、パララックス（視差）画像の動的表示は、例えばマスク背面側にバックライト付き液晶ディスプレイを配置すれば可能であるが、画像が非常に暗くなってしまう。
これに対して、表示装置１０では、ドット状凹部１４を形成した導光板１３を利用して画像を明るく表示でき、しかも動的表示を実現するものである。
【００４０】
本発明の表示装置は、例えばアミューズメント施設の壁、自動ドア、エレベータ室内、システムキッチン、浴室、トイレ、輸送機（自動車や航空機等）内などに設置することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の表示装置について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付するとともに説明を簡略化あるいは省略する。
【００４２】
図４に示すように、本発明の第２実施形態の表示装置４０は、第１表示部２４と第２表示部２５と第３表示部２６とを区分けするために、第１表示部２４と第２表示部２５との境目部分と、第２表示部２５と第３表示部２６との境目部分と、にスリット溝４２がそれぞれ形成された導光板４１が適用されている。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、スリット溝４２は、予め定められた一定の幅寸法Ｌ１を有して、導光板１３の表面１５側から裏面２８側に向かって深さ寸法Ｌ２で切り込むように形成されている。スリット溝４２の深さ寸法Ｌ２は導光板４１の板厚寸法Ｔの４０〜６０％に設定することができる。
【００４４】
表示装置４０では、スリット溝４２が形成されているため、各発光素子群２０、２１、２２から光が順次発光されるに際し、第１発光素子群２０からの出射光の進行が遮られ、隣り合う第２表示部２５に殆ど入射されることがない。
同様に、第２発光素子群２１からの出射光もスリット溝４２に遮られ、隣り合う第１表示部２０および第３表示部２６に殆ど入射されることがない。また、第３発光素子群２２からの出射光も隣り合う第２表示部２５に殆ど入射されることがない。
【００４５】
従って、表示装置４０では、スリット溝４２により、隣り合う各表示部２４、２５、２６への光の進行が抑制されるため、光量の無駄をなくして各表示部２４、２５、２６において充分な明るさの表示を確実に行うことができる。
【００４６】
図５（ｂ）に示すように、表示装置４０の第１変形例では、第１表示部２４と第２表示部２５と第３表示部２６とを区分けするために、第１表示部２４と第２表示部２５との境目部分と、第２表示部２５と第３表示部２６との境目部分と、にＶ溝４３がそれぞれ形成されている。
Ｖ溝４３は、導光板４１の表面１５側から裏面２８側に向かって深さ寸法Ｌ２で切り込むように形成された断面Ｖ字状の溝である。Ｖ溝４３の深さ寸法Ｌ２は、導光板４１の板厚寸法Ｔの４０〜６０％に設定すると、高い遮光効果を得ることができるため好ましい。
Ｖ溝４３の断面底部の角度Ａ１は、３０〜１５０°とすると、高い遮光効果を得ることができるため好ましい。
この例においても、Ｖ溝４３により隣り合う表示部２４、２５、２６への光の進行が抑制されるため、光量の無駄をなくして各表示部２４、２５、２６において充分な明るさの表示を確実に行うことができる。
【００４７】
図５（ｃ）に示すように、表示装置４０の第２変形例では、スリット溝４２に光吸収性材料４４が充填されている。
光吸収性材料４４としては、ブラッククロム等の酸化物の物性を利用した材料が挙げられる。
この例においては、光吸収性材料４４が用いられているため、隣り合う表示部２４、２５、２６に向かう光の一部が光吸収性材料４４に吸収される。隣り合う表示部２４、２５、２６への光の進行が抑制されるために、光量の無駄をなくして各表示部２４、２５、２６において充分な明るさの表示を確実に行うことができる。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の表示装置について説明する。
図６に示すように、本発明の第３実施形態の表示装置５０は、一方側領域（図６における導光板５４の上半分の領域）に第１表示部２４、第２表示部２５、第３表示部２６が配列され、他方側領域（図６における導光板５４の下半分の領域）に第４表示部５１、第５表示部５２、第６表示部５３が配列された導光板５４が使用されている。
表示部２４、２５、２６は、図６において左右方向（一方の側端面５５（第１側端面）に沿う方向）に配列されている。表示部５１、５２、５３は、図６において左右方向（他方の側端面５６（第２側端面）に沿う方向）に配列されている。表示部５１、５２、５３は、それぞれ表示部２４、２５、２６に対し側方（図６における上下方向）に隣接して形成されている。
【００４９】
第１発光素子群２０、第２発光素子群２１、第３発光素子群２２は、導光板５４の一方の側端面５５に、側端面５５に沿って間隔をおいて設けられ、それぞれ側端面５５を入光面としている。第１発光素子群２０、第２発光素子群２１、第３発光素子群２２は、それぞれ第１表示部２４、第２表示部２５、第３表示部２６に対応して配置されている。
第４発光素子群５７、第５発光素子群５８、第６発光素子群５９は、導光板５４の他方の側端面５６に、側端面５６に沿って間隔をおいて設けられ、それぞれ側端面５６を入光面としている。第４発光素子群５７、第５発光素子群５８、第６発光素子群５９は、それぞれ第４表示部５１、第５表示部５２、第６表示部５３に対応して配置されている。
【００５０】
第１発光素子群２０、第２発光素子群２１、第３発光素子群２２は、一方の側端面５５に設けられた一方側光源（第１光源）である。第４発光素子群５７、第５発光素子群５８、第６発光素子群５９は、他方の側端面５６に設けられた他方側光源（第２光源）である。
なお、図示例では、一方側光源および他方側光源がそれぞれ３つ設けられているが、一方側光源および他方側光源の数は、それぞれ１、２または４以上であってもよい。一方側光源および他方側光源に対応する一方側および他方側の表示部の数は、図示例ではそれぞれ３つであるが、１、２または４以上としてもよい。
【００５１】
表示部２４、２５、２６は、発光素子群２０、２１、２２によって光が照射される一方側領域（図６における導光板５４の上半分の領域）に形成されている。表示部５１、５２、５３は、発光素子群５７、５８、５９によって光が照射される他方側領域（図６における導光板５４の下半分の領域）に形成されている。
【００５２】
各表示部２４〜２６、５１〜５３を構成するドット状凹部１４は、マスク１７の開口部１９のピッチに合わせて分割された互いに異なる複数の画像として並べられており、所定のパターンをなす。
図示例では、第１表示部２４に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ａ」が配列描画されており、第２表示部２５に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｂ」が配列描画されており、第３表示部２６に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｃ」が配列描画されている。
第４表示部５１には、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｄ」が配列描画されており、第５表示部５２には、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｅ」が配列描画されており、第６表示部５３に、複数のドット状凹部１４による所定のパターンとして、「Ｆ」が配列描画されている。
【００５３】
表示装置５０では、第１表示部２４と、第２表示部２５と、第３表示部２６と、第４表示部５１と、第５表示部５２と、第６表示部５３と、を区分けするために、溝６０がそれぞれ形成されている。
溝６０は、表示部２４、２５、２６、５１、５２、５３のうち隣り合うものの間に形成されている。
すなわち、溝６０は、図６における左右方向に沿う第１方向溝６０Ａと、図６における上下方向に沿う第２方向溝６０Ｂとを有する。
第１方向溝６０Ａは、発光素子群２０〜２２の照射領域である一方側領域（図６における導光板５４の上半分の領域）と、発光素子群５７〜５９の照射領域である他方側領域（図６における導光板５４の下半分の領域）とを区切るものである。
第２方向溝６０Ｂは、一方側および他方側領域内においてそれぞれ照射領域どうしを区切るものである。
すなわち、第２方向溝６０Ｂは、一方側領域内において、発光素子群２０〜２２の照射領域どうしを区切るとともに、他方側領域内において、発光素子群５７〜５９の照射領域どうしを区切るものである。具体的には、第２方向溝６０Ｂは、表示部２４と表示部２５との間、表示部２５と表示部２６との間、表示部５１と表示部５２との間、表示部５２と表示部５３との間に形成されている。
溝６０は、第２実施形態で説明したスリット溝、Ｖ溝としてよい。スリット溝には光吸収材料を充填してもよい（図５参照）。
【００５４】
コントローラ１２は、発光素子群２０〜２２および／または発光素子群５７〜５９の発光を制御することによって、表示部２４〜２６、５１〜５３を互いに独立のタイミングで発光および消光させることができる。例えば、表示部２４〜２６、５１〜５３を互いに異なるタイミングで発光および消光させることができる。
なお、コントローラ１２は、発光素子群２０〜２２、５７〜５９に同時に給電することもできる。
【００５５】
表示装置５０では、各発光素子群２０、２１、２２、５７、５８、５９が順次発光されることにより、導光板５４の表面１５において導光板５４を観察する観察者からは、マスク１７の開口部１９を介して（図３参照）、第１〜第６表示部２４〜２６、５１〜５３のパターンが立体画像として動的に観察される。
【００５６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の表示装置について説明する。
図７に示すように、本発明の第４実施形態の表示装置７０では、マスク１７に代えて、導光板１３の表面から出射される光に視差を形成するためのレンズアレイ７１が設けられている。それ以外の構成は第１実施形態の表示装置１０と同じである。
レンズアレイ７１は、パララックスバリアと同様の機能を有する。例えば、図１０に示すように、画像面上に、視点Ｅ１から見える領域Ｓ１、視点Ｅ２から見える領域Ｓ２、視点Ｅ３から見える領域Ｓ３を設定できる。視点Ｅ１が右目、視点Ｅ２が左目に対応するように視点を設定することにより、右目からは領域Ｓ１が見え、左目からは領域Ｓ２が見えるため、前記光を立体的な画像として認識させることができる。
【００５７】
表示装置７０では、各発光素子群２０、２１、２２から光が順次発光されることにより、第１表示部２４のパターン、第２表示部２５のパターン、および第３表示部２６のパターンが、立体的な画像として段階的に観察されることになる。
このため、動的な表現を容易に実現することができる。
また、ドット状凹部１４での反射光自体でパターンを形成するため、別途バックライトを設ける必要が無く、薄型化が容易である。
さらに、各発光素子群２０、２１、２２からの光の出射効率が高いため、充分な表示の明るさを確保でき、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。
【符号の説明】
【００５８】
１０、４０、５０、７０・・・表示装置、１１・・・光源、１１ａ・・・発光素子、１２・・・コントローラ、１３、４１、５４・・・導光板、１４・・・ドット状凹部（反射散乱部）、１６・・・表示部、１７・・・マスク、２０・・・第１発光素子群、２１・・・第２発光素子群、２２・・・第３発光素子群、２４・・・第１表示部（表示部）、２５・・・第２表示部（表示部）、２６・・・第３表示部（表示部）、３０・・・反射散乱面、４２・・・スリット溝（溝）、４３・・・Ｖ溝、４４・・・光吸収性材料、５１・・・第４表示部（表示部）、５２・・・第５表示部（表示部）、５３・・・第６表示部（表示部）、５７・・・第４発光素子群、５８・・・第５発光素子群、５９・・・第６発光素子群、６０・・・溝、７１・・・レンズアレイ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、この導光板の第１側端面に沿って設置した複数の第１光源と、前記導光板の一方の面側に設けたマスク又はレンズアレイとを備え、
前記導光板の他方の面上における前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域に、前記複数の第１光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、
前記複数の第１光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各第１光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記導光板に、前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記溝は、導光板の前記一方の面側から前記他方の面側に向かって切り込むように形成されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記導光板の第２側端面に沿って設置した複数の第２光源をさらに備え、
前記導光板の他方の面上における前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域に、光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、
前記複数の第１光源および前記複数の第２光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記導光板に、前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記導光板に、前記複数の第１光源からの光が照射される領域と、前記複数の第２光源からの光が照射される領域とを区切る溝が形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記溝の深さが前記導光板の板厚の４０〜６０％であることを特徴とする請求項２〜６のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記溝はＶ溝であり、そのＶ溝の断面底部の角度は、３０〜１５０°であることを特徴とする請求項２〜７のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の第１光源または前記複数の第２光源の発光制御を行うコントローラを具備することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１】
導光板と、この導光板の第１側端面に沿って設置した複数の第１光源と、前記導光板の一方の面側に設けたマスク又はレンズアレイとを備え、
前記導光板の他方の面上における前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域に、前記複数の第１光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、
前記複数の第１光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各第１光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記導光板に、前記複数の第１光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記溝は、導光板の前記一方の面側から前記他方の面側に向かって切り込むように形成されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記導光板の第２側端面に沿って設置した複数の第２光源をさらに備え、
前記導光板の他方の面上における前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域に、光源からの入射光を前記一方の面側へ反射散乱させる反射散乱部をそれぞれ設け、
前記複数の第１光源および前記複数の第２光源のそれぞれを互いに独立のタイミングで発光させることで、各光源からの光に基づくそれぞれ所定のパターンをなす前記反射散乱部からの反射光を変化させて表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記導光板に、前記複数の第２光源のそれぞれからの光が照射される領域どうしを区切る溝が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記導光板に、前記複数の第１光源からの光が照射される領域と、前記複数の第２光源からの光が照射される領域とを区切る溝が形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記溝の深さが前記導光板の板厚の４０〜６０％であることを特徴とする請求項２〜６のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記溝はＶ溝であり、そのＶ溝の断面底部の角度は、３０〜１５０°であることを特徴とする請求項２〜７のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の第１光源または前記複数の第２光源の発光制御を行うコントローラを具備することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２１５３２０（Ｐ２０１１−２１５３２０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２５２５（Ｐ２０１０−８２５２５）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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