CN102004318A - 显示装置、电子设备及投影型图像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示装置、电子设备及投影型图像装置，在预定的视角范围内难以受到外光反射的影响、且可以对图像以最佳的对比度进行识别。显示装置(100)具备显示面板(120)和设置于显示面板(120)的显示面(120a)侧、具有相对于显示面(120a)倾斜的倾斜面(110b)的棱镜(110)；棱镜(110)的倾斜面(110b)相对于显示面(120a)的倾斜角度(θw)设定为，使得从显示面(120a)所射出的、透射了棱镜(110)的显示光(L)的射出角度(θd)，大于等于以显示面(120a)的法线(120v)为基准的、外光在倾斜面(110b)的入射角度(θ1)与反射角度(θ2)之中较小一方的角度。

Description

显示装置、电子设备及投影型图像装置

技术领域

本发明涉及显示装置、具备有显示装置的电子设备及投影型图像装置。

背景技术

作为上述显示装置，例如开发了设置于车内而将显示于显示部的图像投影于前面玻璃的平视显示器(HUD)。

在如此的平视显示器中，已知相对于显示部越过前面玻璃入射进来的外光产生各种影响。

例如，由专利文献1示出下述内容：在采用了液晶显示器作为显示部的情况下，偏振构件有可能由于上述外光而发生损伤，在最坏的情况下有可能无法进行显示。

针对于此，在专利文献1中，在液晶单元前侧，将透射显示光而反射红外线的透射反射构件与偏振构件配置为与液晶单元不平行的状态。

由此，因为入射于液晶单元的外光以透射反射构件所反射，所以防止了由于外光的热引起的偏振构件以及液晶单元的损伤。并且，也防止从液晶单元射出的显示光通过设置于前侧的透射反射构件进行反射而再次入射于液晶单元所成的杂散光。

并且，例如，由专利文献2公开了下述内容：因为外光以各种角度入射于显示部，所以由显示部反射的外光因入射角度有可能与显示光重叠而导致无法对图像进行识别。

针对于此，在专利文献2中，使配置于显示单元前侧而放大并透射从显示单元所照射的图像的光学构件可以转动，以使得放大图像所投影的投影面与光学构件相对于该投影面的透射面所成的角度发生变动。而且，以具有角度的方式配置显示单元，使得透射了光学构件的外光相对于显示单元并非垂直入射。

由此使光学构件转动以免外光与投影光(显示光)相重叠，以便可观看稳定的图像。

【专利文献1】特开2007-65011号公报

【专利文献2】特开2007-148092号公报

可是，在专利文献1中，存在下述问题：虽然一部分外光通过透射反射构件反射去除，但是大部分光透射其而以液晶单元表面进行反射，并与显示光相重叠而导致对比度下降。

在专利文献2中，需要使光学构件转动的机构，结构变得复杂。

并且，例如，在采用了液晶显示装置作为显示单元的情况下，若相对于透射了光学构件的外光，附加角度地对显示单元进行配置，则存在液晶显示装置的实际视角范围有可能从能得到最佳对比度的范围偏离的问题。

发明内容

本发明用于解决上述问题的至少一部分所作出，可以作为以下的方式或应用例而实现。

(应用例1)本应用例的显示装置特征为：具备显示面板和棱镜，所述棱镜设置于前述显示面板的显示面侧而具有相对于前述显示面倾斜的倾斜面；前述棱镜的前述倾斜面相对于前述显示面的倾斜角度设定为，使得从前述显示面所射出而透射了前述棱镜的显示光的射出角度，大于等于以前述显示面的法线为基准的、外光在前述倾斜面上的入射角度与反射角度之中较小一方的角度。

依照于该构成，则以棱镜的倾斜面反射的外光或者透射棱镜而以显示面板的显示面反射的外光难以与显示光的出射方向相重叠。也就是说，可抑制显示面板中的显示因外光反射的影响变得难以被识别的问题。并且，通过在显示面侧配置棱镜，即使显示光的射出方向从显示面的法线方向偏离，只要从显示光的射出方向看显示面板，就能够对图像以对比度等光学特性最佳的状态进行确认。换句换说，则相比于从相对于法线方向偏离的方向观看无棱镜状态的显示面板的情况，能够看到光学特性稳定的图像。

(应用例2)在上述应用例的显示装置中，优选：前述倾斜面的倾斜角度为30度以下。

依照于该构成，可抑制从显示面入射于棱镜的显示光由于棱镜的波长分散特性而显著地色分离的现象。即，可得到稳定的光学特性。

(应用例3)在上述应用例的显示装置中，优选：当使以前述显示面的法线为基准的、前述外光在前述倾斜面上的入射角度与反射角度之和为20度以上且50度以下时，前述倾斜面相对于前述显示面的倾斜角度为6度以上且18.5度以下。

依照于该构成，则当以显示面的法线为基准的视角范围为20度以上且50度以下时，可抑制外光反射的影响，可得到美观的显示。

(应用例4)在上述应用例的显示装置中，优选：前述棱镜设置为，紧贴前述显示面板的前述显示面。

依照于该构成，则入射于棱镜的外光难以在显示面进行反射，能够进一步对显示面板的显示中的外光反射的影响进行抑制。

(应用例5)在上述应用例的显示装置中，前述棱镜也可以为具有倾斜地排列于同一方向的多个前述倾斜面的棱镜片。

依照于该构成，则相比于配置有相对于显示面具有单个倾斜面的棱镜的情况，能够使包括棱镜的显示装置厚度变薄。所以，能够提供更小型的显示装置。

(应用例6)在上述应用例的显示装置中，优选：前述显示面板具有排列于第1方向和交叉于前述第1方向的第2方向的多个像素；前述棱镜相对于前述显示面板配置为，使多个前述倾斜面的延伸方向与前述第1方向及前述第2方向相交叉。

依照于该构成，则可避免光在多个倾斜面与多个像素之间的干涉，可得到美观的显示。

(应用例7)在上述应用例的显示装置中，优选：前述显示面板至少在外光入射侧具有偏振元件；前述偏振元件配置于前述棱镜的前述倾斜面。

依照于该构成，则把容易吸收外光而发热的偏振元件配置于离开显示面的位置。从而，相比于夹着偏振元件将棱镜配置于显示面侧的情况，显示面板难以受到由外光引起的热的影响。

(应用例8)在上述应用例的显示装置中，优选：前述显示面板为液晶面板；前述液晶面板中的液晶分子的初始取向相对于前述显示面基本平行；前述棱镜以下述方式配置于前述显示面：以前述显示面的法线为基准，使得前述倾斜面的倾斜方向变成与前述液晶分子的初始取向方向相交叉的方向；前述偏振元件以使得吸收轴变得与前述初始取向方向基本相同的方式配置于前述倾斜面。

依照于该构成，则即使将偏振元件配置于棱镜的倾斜面，也因为吸收轴与液晶分子的初始取向方向变得基本相同，所以不受倾斜面倾斜方向的影响，在显示面板的显示中可得到稳定的光学特性。

(应用例9)本应用例的电子设备特征为：具备上述应用例的显示装置。

依照于该构成，则能够提供在预定的视角范围内难以受到外光反射的影响、可得到美观的显示状态的电子设备。

(应用例10)本应用例的投影型图像装置特征为：具备上述应用例的显示装置。

依照于该构成，则能够提供在从观看者看到的预定视角范围内难以受到外光反射的影响、可得到美观的投影图像的投影型图像装置。

附图说明

图1(a)是表示第1实施方式的显示装置的构成的概略立体图，图1(b)为第1实施方式的显示装置的概略剖面图。

图2(a)是表示显示面板的构成的概略俯视图，图2(b)为显示面板的概略剖面图。

图3是表示像素的构成的概略俯视图。

图4是表示像素的结构的要部剖面图。

图5(a)～(c)是表示显示面板中的光学设计条件的概略图。

图6是对外光在第1实施方式中的显示装置中的影响进行说明的概略剖面图。

图7是表示比较例的显示面板与照明装置的光学配置的概略剖面图。

图8是表示显示面板中的对比度特性的曲线图。

图9是表示第1实施方式的显示装置中的对比度特性的曲线图。

图10是表示第2实施方式的显示装置的构成的概略剖面图。

图11(a)是表示第3实施方式的显示装置的构成的概略立体图，图11(b)为第3实施方式的显示装置的正视图。

图12是表示第3实施方式的显示装置的构成的概略剖面图。

图13是表示作为投影型图像装置的平视显示器的构成的概略图。

符号说明

24…作为偏振元件的偏振板，24a…偏振板的吸收轴，100、200、300…显示装置，110…棱镜，110b…倾斜面，110v…倾斜面的法线，115…棱镜片，115b…倾斜面，120…显示面板，120a…显示面，120v…显示面的法线，500…作为投影型图像装置的平视显示器，θ1…外光的入射角度，θ2…外光的反射角度，θd…显示光的射出角度，θt…外光的入射角度与反射角度之和，θw…棱镜的倾斜面的倾斜角度，LC…液晶分子。

具体实施方式

以下，关于使本发明具体化的实施方式按照附图进行说明。还有，所使用的附图适当放大或缩小地表示，以使得所说明的部分成为可以辨别的状态。

(第1实施方式)

关于本实施方式的显示装置，参照图1～图6进行说明。图1(a)是表示显示装置的构成的概略立体图，同图(b)为显示装置的概略剖面图，图2(a)是表示显示面板的构成的概略俯视图，同图(b)为显示面板的概略剖面图，图3是表示像素的构成的概略俯视图，图4是表示像素的结构的要部剖面图，图5(a)～(c)是表示显示面板中的光学设计条件的概略图，图6是对外光在显示装置中的影响进行说明的概略剖面图。

如示于图1(a)地，本实施方式的显示装置100具有显示面板120、和设置于显示面板120的显示面120a侧的棱镜110。该情况下，显示面板120为受光型、通过相对于显示面120a设置于相反侧(背面侧)的照明装置150所照明而进行显示。从而，显示装置100也可以为包括照明装置150的构成。

照明装置150具备：以可从发光面150a得到均匀亮度的光的方式配置的作为光源的例如冷阴极管(CCFL)和/或发光二极管(LED)、和将来自光源的光导至发光面150a的例如导光板、反射板、漫射板等的构成。作为照明方式，可考虑将光源配置于发光面150a正下的正下型和/或配置于导光板端部的侧光型。

在显示面板120前方所具备的棱镜110具有相对于显示面120a以预定的角度倾斜的单个倾斜面110b。如此的棱镜110一般被称为楔形棱镜。

如示于图1(b)地，棱镜110相对于显示面板120配置为，使得对向于倾斜面110b的第1面110a与显示面120a紧贴。

作为使第1面110a与显示面120a无间隙地紧贴的方法，可举出在第1面110a与显示面120a之间夹置透明的粘接剂和/或粘附剂或者凝胶状构件等中间物质进行压粘的方法。例如均匀地夹进粘接剂的方法由特开2009-3067号公报所公开。

从照明装置150所照射的、相对于显示面120a垂直地入射进来的照明光通过透射显示面板120而成为基于显示信息的显示光L，入射于棱镜110。棱镜110具有通过倾斜面110b的倾斜角度(或者楔角)θw与折射率n所限定的偏角θd。透射了棱镜110的显示光L从倾斜面110b按以显示面120a的法线120v为基准仅倾斜偏角θd的方向射出。即，偏角θd能够称为显示光L在倾斜面110b上的射出角度θd。

如此的显示装置100适合用于作为后述电子设备的平视显示器(HUD)。

该情况下，以显示面板120为四边形、以显示面120a的长度方向为X方向、以宽度方向为Y方向、以显示面120a的法线方向为Z方向，进行以下的说明。

还有，虽然使得棱镜110的倾斜面110b在显示面板120的宽度方向(Y方向)上倾斜地、相对于显示面板120配置棱镜110，但是并非限定于此。关于棱镜110的光学配置的方法后述。

接下来，关于显示面板120进行说明。如示于图2(a)及(b)地，显示面板120具备：互相对向地配置的元件基板10和尺寸比元件基板10俯视小一圈的对向基板20。

在通过密封材料40所接合的元件基板10与对向基板20的间隙(空隙)，填充具有正介电各向异性的液晶而构成液晶层50。即，通过元件基板10与对向基板20夹持液晶层50。

密封材料40外侧为周边电路区域，沿元件基板10的长度方向(X方向)一边设置数据线驱动电路70及用于与外部电路相连接的多个安装端子80。并且，沿元件基板10的宽度方向(Y方向)其他二边，分别设置扫描线驱动电路90。沿元件基板10剩余一边，设置对2个扫描线驱动电路90进行连接的多条布线13。

在密封材料40内侧，具有在作为第1方向的X方向及作为正交于X方向的第2方向的Y方向排列成矩阵状的多个像素。1个像素由对应于3色滤色器22R(红)、22G(绿)、22B(蓝)的3个子像素所构成。3色滤色器22R、22G、22B以使得同色的滤色器22在Y方向连续的方式形成于对向基板20侧。并且，在元件基板10侧，按每个子像素设置作为对其进行驱动控制的开关元件的多个TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)30。即，显示面板120具备条带状方式的滤色器22，为可以进行彩色显示的有源型液晶面板。

在本实施方式中，以实际参与显示的多个像素的区域为显示区域AR，设置对各子像素进行划分并对显示区域AR框缘状地进行遮光的遮光膜61。设置有遮光膜61的遮光区域60当使显示面板120与前述的棱镜110相贴合时，成为对显示区域AR的位置进行限定的基准。

并且，在元件基板10与对向基板20的外侧表面(相对于液晶层50为相反侧的表面)分别贴附作为偏振元件的偏振板14、24。有时也将除了偏振板14、24以外的显示面板120称为液晶单元101而进行说明。

如示于图3地，显示面板120的1个像素通过对应于3色(R、G、B)滤色器22R、22G、22B的3个子像素SG所构成。在各子像素SG，设置基本梯子状地形成有多个缝隙(间隙)29的矩形像素电极9。即，子像素SG成为矩形状。

多个像素，以使得子像素SG的长度方向成为像素的列方向的方式配置成矩阵状。

包围像素电极9外周地，配置扫描线3a、共用线3b与多条数据线6a。

在扫描线3a与数据线6a的交叉部附近形成TFT30，TFT30与数据线6a及像素电极9电连接。

并且，在俯视与像素电极9基本重叠的位置形成矩形状的共用电极19。还有，共用电极19也可以跨沿共用线3b的相邻子像素SG整面状地设置。

像素电极9为由ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)等导电材料形成的透明导电膜。在1个子像素SG的像素电极9形成多条(在图示中为24条)缝隙29。各缝隙29形成为，沿与扫描线3a及数据线6a双方相交叉的方向(图中斜向方向)延伸，在沿数据线6a的Y方向上等间隔地进行排列。各缝隙29形成为基本同一宽度，互相平行。由此，像素电极9具有多条(在图示中为23条)带状电极部9a。因为缝隙29具有一定宽度且以等间隔进行排列，所以带状电极部9a也具有一定宽度且以等间隔进行排列。缝隙29的宽度与带状电极部9a的宽度都大概为4μm。面对液晶层50的像素电极9只要具有带状电极部9a即可，带状电极部9a间并非限定于闭塞了两端的缝隙29，也可以为单侧开放的缝隙。

缝隙29与沿扫描线3a的X方向所成的倾斜角度在该情况下为5°。以下，指如此的缝隙29而称为左低右高(5°)的缝隙29。

共用电极19为由ITO等导电材料形成的透明导电膜，相对于与扫描线3a平行地延伸的共用线3b形成为一体。从而，共用电极19与共用线3b电连接。

扫描线3a、数据线6a、共用线3b从对电信号进行传输的观点优选：分别采用低电阻的导电材料而形成，例如，可举出铝和/或铝合金等。

TFT30具备：包括部分形成于扫描线3a上的岛状非晶硅膜的半导体层35、使数据线6a分岔而延伸到半导体层35上的源电极31、和从半导体层35上延伸到像素电极9的形成区域的矩形状的漏电极32。

扫描线3a以与半导体层35相对向的位置作为TFT30的栅电极而起作用。漏电极32与像素电极9通过形成于二者俯视重叠的位置的接触孔47电连接。

还有，在图示的子像素SG中，因为像素电极9与共用电极19俯视重叠的区域作为该子像素SG的电容而起作用，所以不必为了对图像信号进行保持而另行将保持电容设置于子像素SG的形成区域内，能够得到高的开口率。

并且，像素电极9与共用电极19俯视重叠的区域在该情况下成为透射显示区域T。

如示于图4地，显示面板120通过具有像素电极9及共用电极19的元件基板10与对向基板20，夹持液晶层50。

在由透明玻璃等构成的对向基板20上，面向液晶层50侧而形成遮光膜61、滤色器22(22R、22G、22B)、和覆盖滤色器22的取向膜23。

遮光膜61被称为黑矩阵(BM)，设置为：当从对向基板20侧看时，对滤色器22实质上按每个子像素SG(每色)地进行划分。其形成方法例如可举出如下方法：作为遮光性材料而使金属或金属化合物薄膜成膜于对向基板20表面(液晶层50侧)，并通过光刻法而图形化为，具有对应于子像素SG的开口部。作为代表性金属或金属化合物，可举出铬(Cr)或氧化铬。并且，可举出：作为遮光性材料使包括黑色颜料等的树脂以胶版印刷等印刷法图形化的方法。

滤色器22例如通过将包括各色着色材料的感光性树脂材料涂敷于形成有遮光膜61的对向基板20，通过光刻法使其曝光、显影，由此能够填埋上述遮光膜61的开口部地形成。作为涂敷方法，可采用旋涂法、狭缝(slit)涂敷等的方法。并且，也可以在遮光膜61上设置分隔壁部，采用在通过分隔壁部所划分的区域作为液滴涂敷包括各色着色材料的液状体的液滴喷出法而形成滤色器22。滤色器22的厚度大概为1μm～2μm。

同样，在由透明玻璃等构成的元件基板10上，形成扫描线3a、共用电极19及共用线3b。覆盖这些扫描线3a、共用电极19及共用线3b，形成由氧化硅膜等构成的栅绝缘膜11。

在栅绝缘膜11上，形成岛状的半导体层35、和一部分与半导体层35重叠的源电极31与漏电极32。

覆盖这些半导体层35、源电极31及漏电极32，形成由氧化硅膜和/或树脂膜构成的层间绝缘膜12。

在层间绝缘膜12上，形成像素电极9，通过贯通层间绝缘膜12而抵达漏电极32的接触孔47，像素电极9与漏电极32电连接。

即，在共用电极19与像素电极9之间，夹着作为绝缘层的栅绝缘膜11与层间绝缘膜12。

覆盖元件基板10的像素电极9，形成包含聚酰亚胺等的取向膜18。面向液晶层50的元件基板10侧的取向膜18及对向基板20侧的取向膜23被实施摩擦处理等取向处理而使液晶分子按预定方向取向。关于取向处理的详情，在后述的光学设计条件中进行说明。

在对向基板20的表面(相对于液晶层50侧为相反侧表面)贴附偏振板24，在元件基板10的表面(相对于液晶层50侧为相反侧表面)贴附偏振板14。

如此结构的显示面板120通过产生于具有带状电极部9a的像素电极9与共用电极19之间的电场而对液晶层50的液晶分子取向方向进行控制，由此进行显示，被称为FFS(Fringe Field Switching，边缘场开关)方式。

接下来，关于显示面板120的光学设计条件参照图5进行说明。

如示于图5地，液晶单元101在显示面板120中的初始取向成为沿像素行方向也就是X方向的均匀取向。更具体地，元件基板10的取向膜18中的摩擦方向、与对向基板20的取向膜23中的摩擦方向虽然互相沿X方向，但是按180度反向。

一对偏振板14、24的光学配置为夹着液晶单元101而成为十字尼科尔(彼此的透射轴或吸收轴相正交的状态)。具体地，在来自照明装置150的光进行入射侧所配置的偏振板14的吸收轴14a与液晶单元101的初始取向方向相正交。也就是说透射轴14t与上述初始取向方向成为同一方向。相对于此，配置于光所射出侧的偏振板24的吸收轴24a与液晶单元101的初始取向方向成为同一方向。透射轴24t与上述初始取向方向相正交。

即，因为照明光透射偏振板14而被变换为直线偏振光，虽然透射液晶单元101但是却被偏振板24吸收，所以在非驱动状态下也就是初始取向状态下成为黑色显示。

如示于图5(b)地，像素电极9的缝隙29相对于取向处理方向而向右上倾斜5°。从而，如示于图5(c)地，若在具有带状电极部9a的像素电极9与对向于其所配置的共用电极19之间施加驱动电压，则在俯视与带状电极部9a(或者缝隙29)的延伸方向相正交的方向产生电场。

具有正介电各向异性的液晶分子LC因为长轴朝向电场方向地进行取向，所以在带状电极部9a附近，绕顺时针地扭转。由此在液晶层50产生旋光性。通过偏振板14变换为直线偏振光的照明光在透射液晶单元101期间发生旋光而透射偏振板24。也就是说，能观察到在驱动时通过滤色器22所着色的颜色，当构成1个像素的子像素SG都处于驱动状态时，成为白色显示。如此的显示模式被称为常黑模式。

还有，取向处理方向与带状电极部9a(或者缝隙29)所成的角度并非限定为5°。可设定为如下角度：当产生电场时使液晶分子LC稳定地按一定方向扭转。

接下来，关于显示装置100中的棱镜110的光学配置参照图6进行说明。

如示于图6地，若驱动显示面板120，则从照明装置150的发光面150a所射出的照明光如前述地透射显示面板120而入射于棱镜110。棱镜110具有通过倾斜面110b的倾斜角度θw与折射率n所限定的偏角θd，入射于棱镜110的显示光L向以显示面120a的法线120v为基准仅倾斜射出角度θd的方向射出。

在将如此的显示装置100用于后述的平视显示器等的情况下设定为，外光SL相对于显示光L的射出方向从相反方向进行入射。入射于棱镜110的外光SL其一部分在倾斜面110b处以法线110v为轴按对称的方向进行反射。

并且，透射了棱镜110的外光SL虽然有可能以例如偏振板24与对向基板20的界面等显示面板120的某个界面进行反射，但是因为该界面处的折射率差小，加之通过偏振板24和/或滤色器22所吸收，所以外光SL的反射光强度变弱。而且因为在偏振板14与发光面150a之间设置间隙，所以透射偏振板14到达照明装置150的外光SL散射地再次混进照明光，对显示不产生影响。

另一方面，入射于棱镜110的倾斜面110b的外光SL的入射角度θ1未必一定。在此基础上以倾斜面110b反射的外光SL必须避开以使得不会到达观看者眼中。换言之，则使得显示光L到达外光SL的反射光所到达的范围外地，对棱镜110的倾斜面110b的倾斜角度θw进行设定。

倾斜面110b的法线110v与显示面120a的法线120v所成的角度与倾斜面110b的倾斜角度θw相同。若外光SL的以法线120v为基准的入射角度θ1例如与显示光L的射出角度θd相同，则外光SL的反射角度θ2成为从倾斜角度θw与射出角度θd之和的2倍减去射出角度θd的值。

如此的外光SL的入射角度θ1与反射角度θ2及棱镜110的倾斜角度θw与射出角度(偏角)θd的关系能够通过基于斯内尔定律的如下数式(1)及数式(2)求出。

n×sinθw＝sin(θw+θd)         …………………(1)

θ1+θ2＝θt＝arcsin(n×sinθw)×2  ……………(2)

n为棱镜110的折射率。

外光SL的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt虽然未必一定，但是在将显示装置100用于后述的平视显示器等的情况下，设定为20度～50度。

例如，棱镜110由以SiO₂为主成分的玻璃等构成，设其折射率n为1.45。设外光SL的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt为20度，若求倾斜角度θw，则大概为7度。此外，射出角度θd大概为3度。因而，以倾斜面110b的法线110v为基准如果为±10度(将倾斜角度θw与射出角度θd相加后的值)的视角范围内，则外光SL不会对由显示面板120所显示的图像造成影响。换言之，则相对于外光SL入射于倾斜面110b的入射角度θ1与反射角度θ2之中较小一方的角度，如果显示光L的射出角度θd为其同等以上的大小，则外光SL的反射光不会到达观看者眼中。即，在和θt为20度的情况下，使倾斜角度θw为7度以上。

同样地若以θt为50度而求倾斜角度θw，则大概为17度。此时的射出角度θd大概为8度。换言之，则以倾斜面110b的法线110v为基准如果为±25度(将倾斜角度θw与射出角度θd相加后的值)的视角范围内，则外光SL不会对显示于显示面板120的图像产生影响。

若棱镜110中的倾斜面110b的倾斜角度θw变大，则因为受到波长分散的影响而使得透射棱镜110的显示光L发生色分离，所以优选：倾斜角度θw为难以受到波长分散影响的30度以下。

棱镜110不用说优选为：使可见光透射的无色透明材料。

例如，棱镜110由聚碳酸酯等树脂材料形成，设其折射率n为1.59。设和θt为20度，若求倾斜角度θw，则大概为6.5度。此外，射出角度θd大概为3.5度。

同样地若以和θt为50度而求倾斜角度θw，则大概为15.5度。此时的射出角度θd大概为9.5度。

并且，作为上述树脂材料，在上述聚碳酸酯以外还存在环硫醚(episulfide)类树脂，其折射率n大概为1.70。设和θt为20度，若求倾斜角度θw，则大概为6度。此外射出角度θd大概为4度。

同样地若以和θt为50度而求倾斜角度θw，则大概为14.5度。此时的射出角度θd大概为10度。

而且，棱镜110也可以为充满水等液体的构成，设其折射率n为1.33。设和θt为20度，若求倾斜角度θw，则大概为7.5度。此外，射出角度θd大概为2.5度。

同样地若以和θt为50度而求倾斜角度θw，则大概为18.5度。此时的射出角度θd大概为6.5度。

若如上述地假定适于棱镜110的材料的折射率n，则倾斜面110b相对于显示面120a的倾斜角度θw大概为6度以上且18.5度以下。

如果以外光SL的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt为20度～50度的中间值的30度，并对棱镜110的波长分散的影响和可以容易得到的棱镜材料(例如BK7)的折射率n(大概1.5)进行考虑，则优选：棱镜110的倾斜角度(楔角)θw大概为10度。

还有，因为外光SL有可能相对于倾斜面110b从各种角度进行入射，所以只要使实际的外光SL的入射方向投影于将如图6的棱镜110沿Y方向剖切的剖面来对入射角度θ1进行规定而即可。

(比较例)

接下来，关于比较例参照图7进行说明。图7是表示比较例的显示面板与照明装置的光学配置的概略剖面图。

如示于图7地，比较例的显示面板120与照明装置150配置为，照明装置150相对于显示面板120使发光面150a倾斜，以使得照明光从斜向方向入射于与显示面120a相反侧的表面120b。

若以发光面150a相对于上述表面120b的倾斜角度为θ3，则显示光L以显示面120a的法线120v为基准的射出角度θ4与倾斜角度θ3基本相同。

以显示面120a的法线120v为基准，以入射角度θ1从显示光L的射出方向入射于显示面120a的外光SL以反射角度θ2进行反射。该情况下，入射角度θ1与反射角度θ2等同。

例如，若设照明装置150的倾斜角度θ3为15度，则因为显示光L的射出角度θ4与外光SL的入射角度θ1都是15度，所以在以法线120v为基准的±15度的视角范围内，难以受到外光SL的反射的影响。也就是说，起到与具备有棱镜110的显示装置100相同的作用、效果。

可是，若如比较例地使照明装置150相对于显示面板120倾斜而进行配置，则产生不能在预定的视角范围内得到预期的光学特性的问题。

图8是表示显示面板中的对比度特性的曲线图。具体地，是下述曲线：使漫射光入射于显示面板120的表面120b，以法线120v为基准改变角度而对显示光L的辉度进行测定所得到的等对比度曲线。图8的中心表示法线方向，经过中心的轴表示方位角，同心圆表示相对于法线120v的极角，从内侧按顺序表示20°、40°、60°、80°。

如示于图8地，显示面板120当从法线方向看时得到最高的对比度(CR)。并且，在左右方向(X方向)与上下方向(Y方向)变成可得到高对比度的均衡性好的状态。可是，若如比较例地使照明装置150相对于显示面板120倾斜大概15度而进行配置，则因为显示光L的射出方向按15°地相对于Y方向倾斜，所以对比度在实际显示中的分布偏离到以虚线包围的四边形范围内。即，对比度在图像上侧角部下降。

图9是表示本实施方式的显示装置中的对比度特性的曲线图。具体地，为使棱镜110的倾斜面110b的倾斜角度θw为10度时的等对比度曲线。如示于图9地，在本实施方式的显示装置100的情况下，从照明装置150所射出的照明光从相对于显示面板120的显示面120a垂直的方向入射。然后，从显示面120a所射出的显示光L在入射于棱镜110之后，从倾斜面110b向以法线120v为基准仅倾斜射出角度θd的方向射出。

若设棱镜110的折射率n为1.5，则该情况下的射出角度θd大概为5°。即，因为等对比度曲线自身成为按上下方向(Y方向)偏离5°的状态，所以最佳的视角范围也按上下方向(Y方向)偏离5°。从而，对比度在实际显示中的分布成为以虚线包围的四边形范围，相比于示于图8的比较例，在图像角部的对比度不下降那么多，可得到整体高的对比度。

并且，虽然在比较例中，由于照明光在厚度方向(Z方向)倾斜地透射显示面板120而产生图像面内的色移，但是在显示装置100中，也可得到如此的色移变小的效果。

依照于以上叙述的第1实施方式，则可得到以下的效果。

(1)显示装置100具有配置于显示面板120的显示面120a侧的棱镜110，且棱镜110的倾斜面110b相对于显示面120a的倾斜角度θw为6度以上且18.5度以下。从而，在按20度～50度的范围设定外光SL相对于倾斜面110b的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt的情况下，能够使得外光SL的反射光从显示光L到达观看者的方向避开。所以，能够抑制外光SL对显示的影响。

(2)因为棱镜110紧贴显示面板120的显示面120a所配置，所以能够对外光SL透射棱镜110而以显示面板120的偏振板24的表面进行反射这一情况进行抑制。

(3)显示装置100因为在显示面板120的显示面120a侧具备棱镜110，该棱镜110具有以预定的角度倾斜的倾斜面110b，所以相比于比较例，能够避免可得到显示面板120的最佳对比度的视角方向从显示光L的射出方向偏离。

(4)在专利文献1(特开2007-65011号公报)中，如果使相对于液晶单元的显示面例如以入射角度θ1进行入射的外光SL从显示光L的射出方向以相当于入射角度θ1与反射角度θ2之和θt的角度避开，则必须使透射反射构件相对于显示面以和θt的一半角度倾斜。相对于此，在显示装置100中，因为只要将具有倾斜角度θw比和θt的一半小的倾斜面110b的棱镜110配置于显示面120a即可，所以能够提供更小型的显示装置100。

(第2实施方式)

接下来，关于第2实施方式的显示装置参照图10进行说明。图10是表示第2实施方式的显示装置的构成的概略剖面图。还有，在与第1实施方式的显示装置100相同的构成处附加相同的符号，对详细的说明进行省略。

如示于图10地，第2实施方式的显示装置200虽然具有与第1实施方式的显示装置100基本相同的构成，但是以下之点不同。

其一，以对向基板20的与液晶层50相反侧的表面为显示面120a，紧贴该处而配置棱镜110。作为外光SL进行入射侧的偏振元件的偏振板24贴附于棱镜110的倾斜面110b。

偏振板24，以使得吸收轴24a的方向与液晶层50中的液晶分子的初始取向方向变得相同的方式贴附于倾斜面110b。换言之，棱镜110的倾斜面110b的倾斜方向(Y方向)与偏振板24的吸收轴24a的方向相交叉(正交)。

依照于本实施方式的显示装置200，则与第1实施方式的显示装置100同样地维持基于斯内尔定律的外光SL相对于倾斜面110b的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt、和棱镜110的倾斜角度θw及偏角θd的关系，起到与第1实施方式相同的作用、效果。

另外，因为容易由于外光SL而发热的偏振板24贴附于离开液晶单元101的棱镜110的倾斜面110b，所以能够对显示面板120的光学特性因外光SL的热影响而发生变化的情况进行抑制。

并且，因为偏振板24的吸收轴24a与液晶分子的初始取向方向变成同一方向，所以即使偏振板24贴附于倾斜面110b也能够抑制视角特性上的变化。

(第3实施方式)

接下来，关于第3实施方式的显示装置参照图11及图12进行说明。图11(a)是表示第3实施方式的显示装置的构成的概略立体图，同图(b)是第3实施方式的显示装置的正视图，图12是表示第3实施方式的显示装置的构成的概略剖面图。还有，在与第1实施方式的显示装置100相同的构成处附加相同的符号，将详细的说明进行省略。

如示于图11(a)地，显示装置300具有显示面板120和设置于显示面板120的显示面120a侧的棱镜115。显示面板120为受光型，通过相对于显示面120a设置于相反侧(背面侧)的照明装置150所照明而进行显示。从而，显示装置300也可以为包括照明装置150的构成。

在显示面板120前方所具备的棱镜115具有相对于显示面120a以预定的角度相对于Y方向(对于液晶分子的初始取向方向相交叉的方向)倾斜的多个倾斜面115b。如此的棱镜115加工成片状，一般被称为棱镜片。从而，以下，称为棱镜片115。

如示于图11(b)地，如果从显示光L所射出侧看显示装置300，则长边与倾斜面115b的棱115c以预定的角度θ5相交叉。换言之，则以使得表示倾斜面115b的延伸方向的棱115c相对于X方向也就是像素的行方向倾斜的方式，将棱镜片115配置于显示面板120。

还有，棱115c的倾斜方式并非限定于此，只要与像素的行方向(X方向)或列方向(Y方向)相交叉即可。由此，能够避免与在X方向及Y方向进行排列的像素的光学干涉，防止干涉条纹的产生。

如示于图12地，棱镜片115设置为，对向于倾斜面115b的第1面115a紧贴作为FFS方式的透射型液晶面板的显示面板120的显示面120a。

相对于Y方向倾斜的倾斜面115b与显示面120a所成的倾斜角度θw与第1实施方式的显示装置100中的棱镜110同样地，当外光SL在倾斜面115b处的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt为20度以上且50度以下时，设定为6度以上且18.5度以下。

作为棱镜片115的材料，以加工性之点适合采用聚碳酸酯等树脂材料，其折射率n大概为1.59。而且，在图12中设外光SL的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt大概为32度，则倾斜角度θw大概为10度，射出角度θd大概为6度。

即，从照明装置150的发光面150a基本垂直地入射于显示面板120的表面120b的照明光由于透射显示面板120而被变换为反映了显示信息的显示光L，以显示面120a的法线120v为基准按从倾斜面115b大概仅倾斜6度的方向射出。

例如，从显示光L的射出方向入射的外光SL其一部分在倾斜面115b处以法线115v为轴按对称的方向反射而从观看者的辨认方向避开。

并且，透射了棱镜片115的外光SL虽然有可能以例如偏振板24与对向基板20的界面等的显示面板120的某个界面进行反射，但是因为折射率差在该界面处小，此外通过偏振板24和/或滤色器22所吸收，所以外光SL的反射光的强度变弱。而且因为透射偏振板14到达照明装置150的外光SL散射而再次混进照明光，所以不会对显示产生影响。

依照于如此的第3实施方式的显示装置300，则与第1实施方式的显示装置100同样地维持基于斯内尔定律的外光SL相对于倾斜面115b的入射角度θ1与反射角度θ2之和θt、和棱镜片115的倾斜角度θw及偏角θd的关系，起到与第1实施方式同样的作用、效果。

另外，因为只要将具有微细的多个倾斜面115b的棱镜片115贴附于显示面板120的显示面120a即可，所以相比于具备具有单个倾斜面110b的棱镜110的显示装置100，能够进一步减薄厚度而谋求小型化。

(第4实施方式)

接下来作为本实施方式的电子设备，举投影型图像装置为例进行说明。图13是表示作为投影型图像装置的平视显示器的构成的概略图。

如示于图13地，作为本实施方式的投影型图像装置的平视显示器500设置于例如作为汽车的车辆600内，具备：上述第1实施方式的显示装置100、照明装置150、将从显示装置100所射出的显示光L(图像光)投影于前窗603上的作为反射光学系统的凹面镜501、和使投影于前窗603上的显示光L朝向乘员605反射的前窗屏蔽物502。

凹面镜501、显示装置100及照明装置150收置为，在仪表板601内部，相对于凹面镜501的镜面使得棱镜110的倾斜面110b相对向。并且，将显示装置100与照明装置150以相当于棱镜110的偏角θd的角度倾斜配置为，使得从倾斜面110b所射出的显示光L在附图中以基本水平的方向入射于凹面镜501。

在仪表板601，设置用于使显示光L透射到前窗603下部的开口部602。

从显示装置100所射出的显示光L以凹面镜501所反射，透过开口部602而投影于前窗屏蔽物502上。所投影的显示光L即图像构成为，作为虚像606可被车辆600的乘员605所辨识。所投影的图像例如可考虑为速度表和/或燃料等的剩余量、各种告警等信息。乘员605能够在驾驶中不大幅移动视线地确认这些信息。

还有，前窗屏蔽物502虽然例如构成为半透半反镜等片状膜，但是也可以通过对前窗603内面进行表面处理而使显示光L的一部分反射。

依照于如此的平视显示器500，则显示装置100具备棱镜110，该棱镜110在外光SL的入射侧具有倾斜面110b。从而，越过前窗603入射并透射开口部602、并通过凹面镜501反射而入射于显示装置100的外光SL其一部分向与入射于棱镜110的倾斜面110b的方向不同的方向反射。也就是说，外光SL在倾斜面110b处的反射光向与显示光L的射出方向不同的方向避开。另一方面，透射了棱镜110的外光SL或在显示面板120内被吸收或在透射了显示面板120之后漫射而混进从照明装置150所射出的照明光。即，可实现所投影的图像难以受到外光SL的反射的影响、且在预定的视角范围可得到最佳对比度特性的小型平视显示器500。

当然，也可以采用第2实施方式的显示装置200或第3实施方式的显示装置300代替显示装置100。

虽然在本实施方式中，显示装置100以使得棱镜110的倾斜面110b反射的外光SL在附图中朝向下方避开地相对于凹面镜501配置，但是并不限定于此。只要外光SL在倾斜面110b处的反射光能够从显示光L的射出方向避开即可，所以，例如，也可以在附图中以显示光L的射出方向为轴而使显示装置100与照明装置150旋转90度。当然，图像在显示面板120中的显示也相应于旋转而改变显示方向。

除了上述实施方式以外，也可考虑各种变形例。以下，举变形例而进行说明。

(变形例1)上述显示面板120的像素构成及光学设计并不限定于此。例如，图3中的像素电极9的带状电极部9a(或者缝隙29)的倾斜角度也可以为向右上为0度、也就是说水平。在该情况下，使取向处理方向为向右下5度。即使如此，液晶分子LC仍向电场方向进行取向而绕顺时针扭转。而且偏振板24的吸收轴24a的方向也同样为向右下5度。

从而，在第2实施方式中将偏振板24贴附于棱镜110的倾斜面110b的情况下，若使得吸收轴24a与取向处理方向变得相同地对偏振板24进行配置，则吸收轴24a相对于倾斜面110b的倾斜方向(Y方向)变成不正交。可是，依照于光学模拟结果，则偏振板24的贴附角度相对于倾斜方向在±10度程度的变动中，对显示面板120的视角特性并不产生影响。

(变形例2)棱镜110和/或棱镜片115相对于显示面板120的配置并不限于相对于显示面120a直接紧贴。例如，也可以通过具有构成显示面120a的物质(偏振元件和/或对向基板20)的折射率与棱镜110和/或棱镜片115的折射率n的中间折射率的透明材料，使显示面板120与棱镜110和/或棱镜片115光学紧贴。

如此一来，即使在上述物质的折射率与棱镜110和/或棱镜片115的折射率n之间存在差异，也能够减小折射率在相互的界面处的差而对界面反射进行抑制。

(变形例3)显示面板120并不限定于FFS方式的透射型液晶面板。例如，即使是IPS(In Plane Switching，面内开关)方式和/或VA(Vertical Alignment，垂直对准)方式的透射型液晶面板，也可得到同样的作用、效果。

还有，在VA方式的情况下，偏振板24的吸收轴24a相对于棱镜110的倾斜面110b的方向与第2实施方式相同。而且，在夹着液晶层对向地配置的一对电极之中的至少一方侧设置例如缝隙和/或突起等取向控制部，使得液晶分子LC在驱动时倒向与偏振板24的吸收轴24a呈45度的方向。

(变形例4)显示面板120并不限定于受光型液晶面板。在具有发光元件的自发光型的例如有机电致发光面板、等离子体面板、FED(Field Emission Display，场致发射显示器)、SED(Surface conduction Electronemitter Display，表面传导电子发射显示器)等中也起到同样的作用、效果。从而，在显示面板120为自发光型的情况下，不需要照明装置150。

并且，因为在例如自发光型有机电致发光面板中也具有发光特性因观看方向而发生变化的所谓视角特性，所以紧贴于显示面120a地配置棱镜110在用于得到最佳的辉度与发光颜色方面也有效。

而且，即使是自发光型显示面板，有时也在外光SL的入射侧配置偏振元件，使外光SL被吸收和/或减弱外光SL的反射，如第2实施方式地将偏振元件配置于棱镜110的倾斜面110b有效。

(变形例5)应用显示装置100、200、300的电子设备并不限定于作为投影型图像装置的平视显示器500。例如，能够合适地用于：在强光照明下的电视演播室和/或讲演会场等的讲演者能够不改变视线地读原稿的讲词自动提示器和/或将宣传广告投影于有可能曝露于强烈外光的展示窗等的投影机等。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于：

具备显示面板和棱镜，所述棱镜设置于前述显示面板的显示面侧，具有相对于前述显示面倾斜的倾斜面；

前述棱镜的前述倾斜面相对于前述显示面的倾斜角度设定为，使得从前述显示面所射出并透射了前述棱镜的显示光的射出角度，大于等于以前述显示面的法线为基准的、外光在前述倾斜面上的入射角度与反射角度之中的较小一方的角度。

2.按照权利要求1所述的显示装置，其特征在于：

前述倾斜面的倾斜角度为30度以下。

3.按照权利要求1所述的显示装置，其特征在于：

当以前述显示面的法线为基准的、前述外光在前述倾斜面上的入射角度与反射角度之和为20度以上且50度以下时，前述倾斜面相对于前述显示面的倾斜角度为6度以上且18.5度以下。

4.按照权利要求1～3中的任何一项所述的显示装置，其特征在于：

前述棱镜设置为，紧密附着于前述显示面板的前述显示面。

5.按照权利要求1～4中的任何一项所述的显示装置，其特征在于：

前述棱镜为具有按同一方向倾斜排列的多个前述倾斜面的棱镜片。

6.按照权利要求5所述的显示装置，其特征在于：

前述显示面板具有排列于第1方向和与前述第1方向交叉的第2方向的多个像素；

前述棱镜相对于前述显示面板配置为，多个前述倾斜面的延伸方向与前述第1方向及前述第2方向相交叉。

7.按照权利要求1～4中的任何一项所述的显示装置，其特征在于：

前述显示面板至少在外光入射侧具有偏振元件；

前述偏振元件配置于前述棱镜的前述倾斜面。

8.按照权利要求7所述的显示装置，其特征在于：

前述显示面板为液晶面板；

前述液晶面板中的液晶分子的初始取向相对于前述显示面基本平行；

前述棱镜以下述方式配置于前述显示面，该方式为：以前述显示面的法线为基准，使得前述倾斜面的倾斜方向成为与前述液晶分子的初始取向方向相交叉的方向；

前述偏振元件以下述方式配置于前述倾斜面，该方式为：使得吸收轴与前述初始取向方向基本相同。

9.一种电子设备，其特征在于：

具备权利要求1～8中的任何一项所述的显示装置。

10.一种投影型图像装置，其特征在于：

具备权利要求1～8中的任何一项所述的显示装置。

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