显示装置的制作方法
本发明涉及显示装置，具体涉及用于头戴式显示器(hmd,headmounteddisplay)的显示装置。
背景技术：
近年来，以电子信息的方式来合成和呈现作为现实环境(或现实环境的一部分)附加信息的虚拟物体或各种信息的增强现实技术(ar：augmentedreality)已经吸引了许多关注。为了实现这种增强现实技术，举例来说，已经研发了头戴式显示器作为呈现视觉信息的装置。此外，作为应用领域，还希望提供现实环境中的工作支持。例如，可提供道路导航信息，或可给执行维护等的技术人员提供技术信息，等等。特别是，由于不需要限制双手，因此头戴式显示器非常方便。此外，即使在户外移动的同时想要享受视频或图像的情况下，由于可以在视野范围内同时识别视频或图像以及外部环境，因此可以实现流畅的移动。
举例来说，日本专利申请待公开no.2006-162767中已公开了一种虚拟图像显示装置(显示装置)，允许观看者通过虚拟图像光学系统观看通过图像形成装置形成的二维图像的放大虚拟图像。
如图26的概念图中所示，该图像显示装置100’构造为包括图像形成装置111，具有排列为二维矩阵形状的多个像素；准直光学系统112，用于将从图像形成装置111的像素射出的光转换为平行光；以及光学装置120，准直光学系统112中转换为平行光的光入射至该光学装置120，通过该光学装置120引导，然后射出光。光学装置120构造为包括导光板121，用于在其内部利用全反射传播入射光，然后射出光；第一偏转单元130(举例来说，构造为单层光反射膜)，用于对导光板121上的入射光进行反射，以使得导光板121上的入射光在导光板121的内部被全反射；以及第二偏转单元140(举例来说，构造为具有多层层叠结构的光反射多层膜)，用于将在导光板121内部利用全反射传播的光从导光板121射出。此外，举例来说，如果通过上述图像显示装置100’来构成hmd，则可以实现重量轻、小型化的设备。此外，图26中表示其他部件的附图标记可参考参照图5描述的实施例1的图像显示装置。
替代地，日本专利申请待公开no.2007-094175已公开了一种虚拟图像显示装置(显示装置)，使用全息衍射光栅，以允许观看者通过虚拟图像光学系统观看通过图像形成装置形成的二维图像的放大虚拟图像。
如图27的概念图中所示，该图像显示装置300’基本上构造为包括显示图像的图像形成装置111、准直光学系统112和光学装置320，在图像形成装置111中显示的光入射到所述光学装置320并被引导至观看者的瞳孔21。在此，光学装置320构造为包括导光板321以及第一衍射光栅部件330和第二衍射光栅部件340，所述第一衍射光栅部件330和第二衍射光栅部件340构造为在导光板321处设置的反射型体积全息衍射光栅。此外，从图像形成装置111的每个像素射出的光入射到准直光学系统112，通过准直光学系统112产生朝向导光板321入射的不同入射角的多条平行光，并入射到导光板321。平行光从导光板321的第一面322入射和射出。另一方面，第一衍射光栅部件330和第二衍射光栅部件340贴附至导光板321的与导光板321的第一面322平行的第二面323。此外，图27中的表示其他部件的附图表示可参考参照图16描述的实施例5的图像显示装置。
此外，通过在这些图像显示装置100’、300’中形成基于图像的虚拟图像，观看者能以重叠的方式观看到外部世界的图像以及所形成的虚拟图像。
但是，在图像显示装置100’、300’所在的周围环境非常明亮的情况下或根据所形成的虚拟图像的内容，会发生观看者观看到的虚拟图像所呈现的对比度不足的问题。此外，为了解决该问题，举例来说，日本专利申请待公开no.2012-252091公开了具有调光装置的虚拟图像显示装置(显示装置)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请待公开no.2006-162767
专利文献2：日本专利申请待公开no.2007-094175
专利文献3：日本专利申请待公开no.2012-252091
技术实现要素：
要解决的问题
现在，经常需要显示装置允许使用显示装置的观看者在确保识别外部环境的同时，能够在现实环境中安全地行动。
因此，本发明的目的是提供一种显示装置，该显示装置的构成和结构能够呈现观看者所观看的高对比度的虚拟图像，并允许使用显示装置的观看者在确保识别外部环境的同时，能够在现实环境中安全地行动。
解决问题的手段
为了实现上述目标，根据本发明的第一方面的显示装置包括：
(a)框架，所述框架佩戴在观看者的头部；
(b)图像显示装置，所述图像显示装置附装至所述框架；和
(c)调光装置，所述调光装置调节从外部入射的外部光的光量，
其中，所述图像显示装置包括：
(a)图像形成装置；和
(b)光学装置，所述光学装置具有基于从所述图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域，
其中，所述光学装置与所述调光装置的至少一部分重叠，
观看者的鼻侧被称为内侧，
观看者的耳侧被称为外侧，
所述调光装置的与所述光学装置的虚拟图像形成区域相面对的区域被称为虚拟图像形成区域相对区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域上侧的区域被称为上侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域下侧的区域被称为下侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域内侧的区域被称为内侧区域，
所述调光装置位于所述虚拟图像形成区域相对区域外侧的区域被称为外侧区域，
在上述情况下，在所述调光装置操作时，
(i)所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率，
(ii)所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于外侧区域的遮光率，或者
(iii)所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，并且所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域和外侧区域的遮光率。
为了实现上述目标，根据本发明的第二方面的显示装置包括：
(a)框架，所述框架佩戴在观看者的头部；
(b)图像显示装置，所述图像显示装置附装至所述框架；和
(c)调光装置，所述调光装置调节从外部入射的外部光的光量，
其中，所述图像显示装置包括：
(a)图像形成装置；和
(b)光学装置，所述光学装置具有基于从所述图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域，
所述调光装置包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；
第一透明电极，所述第一透明电极位于所述第一基板的与所述第二基板相面对的相对表面上；
第二透明电极，所述第二透明电极位于所述第二基板的与所述第一基板相面对的相对表面上；
第一电极，所述第一电极形成为与所述第一透明电极的一部分接触；
第二电极，所述第二电极形成为与所述第二透明电极的一部分接触；和
调光层，所述调光层插在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间，
其中，
所述光学装置与所述调光装置的至少一部分重叠，且
所述第一电极在所述第一基板上的投影图像和所述第二电极在所述第一基板上的投影图像不互相重叠。
发明效果
由于根据本发明的第一方面和第二方面的显示装置设有调光装置，因此观看者看到的虚拟图像能够呈现高对比度，此外，使用显示装置的观看者能确切地识别外部环境。此外，调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，或者调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，或者调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化并且从内侧区域到外侧区域的范围内变化，此外下侧区域的遮光率或外侧区域的遮光率的值较低。可替换的是，由于第一电极在第一基板上的投影图像和第二电极在第一基板上的投影图像不互相重叠，因此遮光率发生变化。因此，使用显示装置的观看者能确切地视觉识别脚部和身体侧部，从而观看者能在现实环境中安全地操作。此外，本说明书中所公开的效果仅仅是举例而非限制，可以有其他效果。
附图说明
[图1]图1a为实施例1的显示装置中的光学装置和调光装置的示意性正视图，图1b为沿图1a中的直线b-b的光学装置和调光装置的示意性横截面图。
[图2]图2a为实施例1的显示装置的变形例中的光学装置和调光装置的示意性正视图，图2b为沿图2a的直线b-b的光学装置和调光装置的示意性横截面图。
[图3]图3a为沿图1a的直线b-b的同样的实施例1的显示装置中的调光装置的示意性横截面图，图3b为实施例1的显示装置的示意性侧视图。
[图4]图4a为实施例1的显示装置中的调光装置在操作前的示意性正视图，图4b是调光装置在操作期间的示意性正视图。
[图5]图5为实施例1的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图6]图6为从上方看到的实施例1的显示装置的示意图。
[图7]图7a和7b为实施例1的显示装置中的调光装置的变形例的示意性正视图。
[图8]图8a和8b为实施例1的显示装置中的调光装置的另一变形例的示意性正视图。
[图9]图9为实施例1的显示装置中的调光装置的又一变形例的示意性正视图。
[图10]图10a为实施例2的显示装置中的调光装置在操作前的示意性正视图，图10b为调光装置在操作期间的示意性正视图。
[图11]图11a和11b为实施例2的显示装置中的调光装置的变形例的示意性正视图。
[图12]图12a和12b为实施例2的显示装置中的调光装置的另一变形例的示意性正视图。
[图13]图13a和13b为实施例3的显示装置中的调光装置以及变形例的示意性正视图。
[图14]图14a和14b为实施例3的显示装置中的调光装置的另一变形例的示意性正视图。
[图15]图15为实施例4的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图16]图16为实施例5的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图17]图17为实施例5的显示装置中的反射型体积全息衍射光栅的示意性局部放大横截面图。
[图18]图18为实施例6的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图19]图19为从上方看到的实施例7的显示装置的示意图。
[图20]图20a和20b分别为从上方看到的实施例8的显示装置的示意图以及照度传感器控制电路的示意图。
[图21]图21a和21b分别为从上方看到的实施例9的显示装置的示意图以及照度传感器控制电路的示意图。
[图22]图22为从上方看到的实施例1的显示装置的变形例的示意图。
[图23]图23为图22中所示的实施例1的显示装置的变形例中的光学装置和调光装置的示意性正视图。
[图24]图24a和24b为从上方看到的实施例7的显示装置的变形例中的光学装置的示意图。
[图25]图25a和25b分别为实施例7的显示装置的另一变形例中的光学装置从上方看到的示意图以及从横向看到的示意图。
[图26]图26为现有技术中的显示装置的图像显示装置的概念图。
[图27]图27为现有技术中的显示装置的变形例中的图像显示装置的概念图。
具体实施方式
下文将参照附图，基于实施例来描述本发明。但是，本发明不限于这些实施例，实施例中的各个数值和材料仅仅是举例。此外，按以下顺序进行说明。
1.关于根据本发明的第一方面和第二方面的显示装置的整体说明
2.实施例1(根据本发明的第一方面和第二方面的显示装置，第一实施方式的显示装置，第1-a结构的光学装置，第一构成的图像形成装置)
3.实施例2(实施例1的变型，第二实施方式的显示装置，第1-a结构的光学装置，第一构成的图像形成装置)
4.实施例3(实施例1的另一变型，第三实施方式的显示装置，第1-a结构的光学装置，第一构成的图像形成装置)
5.实施例4(实施例1-实施例3的变型，第1-a结构的光学装置，第二构成的图像形成装置)
6.实施例5(实施例1-实施例3的另一变型，第1-b结构的光学装置，第一构成的图像形成装置)
7.实施例6(实施例1-实施例3的又一变型，第1-b结构的光学装置，第二构成的图像形成装置)
8.实施例7(实施例1-实施例3的再一变型，第二结构的光学装置，第二构成的图像形成装置)
9.实施例8(实施例1-实施例7的变型)
10.实施例9(实施例1-实施例7的另一变型)
11.实施例10(实施例1-实施例9的变型)
12.实施例11(实施例10的变型)
13.其他
<关于根据本发明的第一方面和第二方面的显示装置的整体说明>
在根据本发明的第二方面的显示装置中，虚拟图像形成区域在第一基板上的投影图像可实现为位于第一电极在第一基板上的投影图像和第二电极在第一基板上的投影图像之间。
在根据本发明的第一方面的显示装置中，调光装置可构造为包括：
第一基板，
第二基板，所述第二基板与第一基板相对；
第一透明电极，所述第一透明电极位于第一基板的与第二基板相对的相对表面上；
第二透明电极，所述第二透明电极位于第二基板的与第一基板相对的相对表面上；
第一电极，所述第一电极形成为与第一透明电极的一部分接触；
第二电极，所述第二电极形成为与第二透明电极的一部分接触；和
调光层，所述调光层插在第一透明电极和第二透明电极之间。
此外，在该方案中，第一电极在第一基板上的投影图像和第二电极在第一基板上的投影图像可实现为不互相重叠。此外，在该方案中，可替换的是，在根据本发明的第二方面的包括上述优选实施方式在内的显示装置中，调光装置可构造为光阀，所述光阀利用由有机或无机电致变色材料的氧化还原反应产生的物质的颜色变化。具体而言，调光层可实现为包括无机或有机电致变色材料，此外，调光层可实现为具有从第一透明电极侧开始依次为wo3层/ta2o5层/irxsn1-xo层的无机电致变色材料层的层叠结构，或依次为wo3层/ta2o5层/irox层的无机电致变色材料层的层叠结构。可以用moo3层或v2o5层代替wo3层。此外，可以用zro2层或磷酸锆层代替irox层，也可以使用普蓝混合物/镍代普蓝混合物等代替irox层。作为有机电致变色材料，例如，可以使用日本专利申请待公开no.2014-111710和日本专利申请待公开no.2014-159385中公开的电致变色材料。
根据本发明的第一和第二方面的包含上述各种优选实施方式的显示装置可构造为
在调光装置操作时，给第二电极施加高于第一电极的电压，
调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率，
将第一电极布置在上侧区域，以及
将第二电极布置在下侧区域。
为了方便起见，具有这种构成的显示装置被称为“第一实施方式的显示装置”。因此，在所述第一实施方式的显示装置中，第一电极可构造为延伸至内侧区域。
为了简化下文的说明，光学装置中的虚拟图像形成区域的平面形状以及调光装置中的虚拟图像形成区域相对区域的平面形状被设置为矩形。此外，为了简化下文的说明，调光装置的轮廓形状被设置为四角形。该四角形的四条边可分别构造为线段或构造为曲线的一部分，且该四角形的顶点可为圆形。但是，光学装置中的虚拟图像形成区域的平面形状以及调光装置的轮廓形状不限于此。在虚拟图像形成区域的平面形状不为矩形的情况下，假设虚拟图像形成区域的轮廓线的外接矩形，则连接所述矩形的中心和所述矩形的顶点的假想线与虚拟图像形成区域的轮廓线交叉的四个点被定义为假想顶点，而虚拟图像形成区域的轮廓线中连接各个假想顶点的部分被定义为各边。在调光装置的轮廓形状不为四角形的情况下，假设调光装置的轮廓线的外接矩形，则连接所述矩形的中心和所述矩形的顶点的假想线与调光装置的轮廓线交叉的四个点被定义为假想顶点，而调光装置的轮廓线中连接各个假想顶点的部分被定义为各边。为了方便起见，四角形中的构成调光装置的轮廓形状并与虚拟图像形成区域相对区域的上边相对的一条边被称为“调光装置的上边”。为了方便起见，四角形中的构成调光装置的轮廓形状并与虚拟图像形成区域相对区域的下边相对的一条边被称为“调光装置的下边”。为了方便起见，四角形中的构成调光装置的轮廓形状并与虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边相对的一条边被称为“调光装置的内侧侧边”。为了方便起见，四角形中的构成调光装置的轮廓形状并与虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边相对的一条边被称为“调光装置的外侧侧边”。
在第一实施方式的显示装置中，第一电极被布置在上侧区域中。具体而言，优选沿调光装置的上边布置第一电极。在该方案中，第一电极的长度最小值可设为与虚拟图像形成区域相对区域的上边长度相对应的长度，且第一电极的长度最大值可设为调光装置的上边的长度。此外，第一电极可构造为延伸至内侧区域。具体而言，优选沿调光装置的内侧侧边布置第一电极，并且第一电极的末端部优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的上边的延长线上。可替换的是，第一节点的末端部更优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域的上边平行的假想线上。可替换的是，第一电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的下边的延长线上。
另一方面，在第一实施方式的显示装置中，第二电极被布置在下侧区域中。具体而言，优选沿调光装置的下边布置第二电极。第二电极的长度最小值可设为与虚拟图像形成区域相对区域的下边长度相对应的长度，且第二电极的长度最大值可设为调光装置的下边的长度。此外，第二电极可构造为延伸至外侧区域。具体而言，优选沿调光装置的外侧侧边布置第二电极。而且，第二电极的末端部优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的下边的延长线上。可替换的是，第二电极的末端部更优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域的下边平行的假想线上。可替换的是，第二电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的上边的延长线上。
可替换的是，根据本发明的第一方面和第二方面的包含上述各种优选实施方式的显示装置可构造为
在调光装置操作时，向第二电极提供高于第一电极的电压，
调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于外侧区域的遮光率，
将第一电极布置在内侧区域，以及
将第二电极布置在外侧区域。
为了方便起见，具有这种构成的显示装置被称为“第二实施方式的显示装置”。此外，在所述第二实施方式的显示装置中，第一电极可构造为延伸至上侧区域。可替换的是，第一电极可构造为延伸至下侧区域。可替换的是，第一电极可构造为延伸至上侧区域和下侧区域。
在第二实施方式的显示装置中，第一电极被布置在内侧区域中。具体而言，优选沿调光装置的内侧侧边布置第一电极。在该方案中，第一电极的长度最小值可设为与虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的长度相对应的长度，且第一电极的长度最大值可设为调光装置的内侧侧边的长度。此外，第一电极可构造为延伸至上侧区域。具体而言，优选沿调光装置的上边布置第一电极。此外，第一电极的末端部优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的延长线上。可替换的是，第一电极的末端部更优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的上边的二等分点、且与虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边平行的假想线上。可替换的是，第一电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的延长线上。类似的是，第一电极可构造为延伸至下侧区域。具体而言，优选沿调光装置的下边布置第一电极。此外，第一电极的末端部优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的延长线上。可替换的是，第一电极的末端部更优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的下边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边平行的假想线上。可替换的是，第一电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的延长线上。
另一方面，在第二实施方式的显示装置中，第二电极被布置在外侧区域中。具体而言，优选沿调光装置的外侧侧边布置第二电极。在该方案中，第二电极的长度最小值可设为与虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的长度相对应的长度，且第二电极的长度最大值可设为调光装置的外侧侧边的长度。此外，第二电极可构造为延伸至下侧区域。具体而言，优选沿调光装置的下边布置第二电极。此外，第二电极的末端部优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的延长线上。可替换的是，第二电极的末端部更优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的下边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边平行的假想线上。可替换的是，第二电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的延长线上。
可替换的是，根据本发明的第一方面和第二方面的包含上述各种优选实施方式的显示装置可构造为
在调光装置操作时，给第二电极施加高于第一电极的电压，
调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域和外侧区域的遮光率，
将第一电极布置在上侧区域，以及
将第二电极布置在外侧区域。
为了方便起见，具有这种构成的显示装置被称为“第三实施方式的显示装置”。此外，在所述第三实施方式的显示装置中，第一电极可构造为延伸至内侧区域。可替换的是，第二电极可构造为延伸至下侧区域。可替换的是，第一电极可构造为延伸至内侧区域，且第二电极可构造为延伸至下侧区域。
在第三实施方式的显示装置中，第一电极被布置在上侧区域中。具体而言，优选沿调光装置的上边布置第一电极。在该方案中，第一电极的长度最小值可设为与虚拟图像形成区域相对区域的上边的长度相对应的长度，且第一电极的长度最大值可设为调光装置的上边的长度。此外，第一电极可构造为延伸至内侧区域。具体而言，优选沿调光装置的内侧侧边布置第一电极。此外，第一电极的末端部更优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的上边的延长线上。可替换的是，第一电极的末端部优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域的上边平行的假想线上。可替换的是，第一电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的下边的延长线上。另一方面，第二电极被布置在外侧区域中。具体而言，优选沿调光装置的外侧侧边布置第二电极。在该方案中，第二电极的长度最小值可设为与虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的长度相对应的长度，且第二电极的长度最大值可设为调光装置的外侧侧边的长度。此外，第二电极可构造为延伸至下侧区域。具体而言，优选沿调光装置的下边布置第二电极。此外，第二电极的末端部更优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边的延长线上。可替换的是，第二电极的末端部优选为延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域的下边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域的外侧的侧边平行的假想线上。可替换的是，第二电极的末端部进一步优选为延伸至虚拟图像形成区域相对区域的内侧的侧边的延长线上。
在根据本发明的第一方面和第二方面的包括上述各种优选实施方式和构成的显示装置中，框架可实现为包括布置在观看者正前方的前部、经由铰链而可转动地附装至前部的两端的两个鬓角部、以及鼻垫；调光装置可实现为设置在所述前部处。此外，在该方案中，光学装置可实现为附装至所述调光装置。此外，光学装置可以紧密接触的状态附装至所述调光装置或以间隙分开的状态附装至所述调光装置。此外，在该方案中，所述前部可实现为具有边沿(rim)；所述调光装置可实现为嵌入所述边沿内。此外，第一电极和第二电极的投影图像可实现为包含在所述边沿的投影图像中。此外，在根据本发明的第一方面和第二方案的包括上述各种优选实施方式和构成的显示装置中，从观看者侧开始，可以按光学装置、调光装置的顺序布置各个装置，或者按调光装置、光学装置的顺序布置各个装置。
此外，在根据本发明的第一方面和第二方面的包括上述各种优选实施方式和构成的显示装置中，光学装置可构造为包括：
(b-1)导光板，所述导光板允许从图像形成装置入射的光利用全反射在导光板内部传播，然后向观看者射出；
(b-2)第一偏转单元，所述第一偏转单元使导光板上的入射光偏转，从而使导光板上的入射光被导光板内部全反射；且
(b-3)第二偏转单元，所述第二偏转单元多次偏转利用全反射在导光板内部传播的光，从而使利用全反射在导光板内部传播的光从导光板中射出，以及
可以由第二偏转单元构成光学装置的虚拟图像形成区域。
在此，为了方便起见，这种光学装置被称为“第一结构的光学装置”。此外，术语“全反射”表示内部全反射，或在导光板内部的全反射。第二偏转单元(虚拟图像形成区域)位于调光装置的投影图像内。此外，第二偏转单元或第一和第二偏转单元可实现为覆盖构成调光装置的基板之一。
在根据本发明的第一方面和第二方面的显示装置中，调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，或者调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化。可替换的是，调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，并且调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，而且遮光率既可以设置为逐渐变化(也就是连续变化)，也可设置为根据电极或透明电极的布置状态或形状而呈阶梯式变化，还可设置为从某个值开始连续或阶梯式变化。也就是说，调光装置可构造为调光装置处于颜色渐变状态，或者可构造为颜色阶梯式变化的状态，或者可构造为从调光装置变色为某个颜色的状态开始连续或阶梯式地改变颜色的状态。可以通过施加到第一电极和第二电极的电压来控制遮光率。可控制第一电极和第二电极之间的电位差，或者可以独立控制施加到第一电极的电压和施加到第二电极的电压。在调节遮光率时，可在光学装置上显示测试图案。
根据本发明第一方面和第二方面的包括上述各种优选实施方式和构成的显示装置(下文统称为“本发明的显示装置等”)可实现为进一步包括测量显示装置所在环境的照度(illuminance)的照度传感器(环境照度测量传感器)，其中可基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制调光装置的遮光率。可替换的是，显示装置可实现为进一步包括测量显示装置所在环境的照度的照度传感器(环境照度传感器)，其中可基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制由图像形成装置形成的图像的辉度。这些实施方式也可以进行组合。
可替换的是，显示装置可实现为进一步包括基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度的第二照度传感器(在某些情况下，为了方便起见，称为“透射光照度测量传感器”)，其中可基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制调光装置的遮光率。可替换的是，显示装置可实现为进一步包括基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，其中可基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制由图像形成装置形成的图像的辉度。此外，优选的是，第二照度传感器(透射光照度测量传感器)可实现为布置为比光学装置更靠近观看者侧。布置至少两个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，以基于通过高遮光率部分的光执行照度测量，并基于通过低遮光率部分的光执行照度测量。这些实施方式可以进行组合。此外，这些实施方式以及基于上述照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果执行控制的实施方式可进行组合。
照度传感器(环境照度测量传感器、透射光照度测量传感器)可由已知的照度传感器构造，也可以基于已知的控制电路控制照度传感器。
调光装置的最高光透射率被设置为等于或大于50％，调光装置的最低光透射率被设置为等于或小于30％。此外，99％可以作为调光装置的最高光透射率的上限值的示例，1％可以作为调光装置的最低光透射率的下限值的示例。在此，满足以下关系：
(光透射率)＝1-(遮光率)
可以将连接器附装至调光装置，调光装置可经由该连接器和布线，电性连接至用于控制调光装置的遮光率的控制电路(例如，包括在用于控制图像形成装置的控制装置内)。
在有些情况下，通过调光装置的光可以被调光装置着色为期望的颜色。此外，在该情况下，由调光装置着色的颜色是可变的，或者由调光装置着色的颜色是固定不变的。此外，在前一种情况下，举例来说，可将着色为红色的调光装置、着色为绿色的调光装置和着色为蓝色的调光装置层叠起来。此外，在后一种情况下，可由调光装置着色的颜色不受限制，但举例来说可以是茶色。
在本发明的显示装置等中包括的调光装置中的调光层不仅可实现为包含电致变色材料，也可实现为包含电泳分散液。调光装置可配备依照电镀法(电镀，电场沉积)的光阀，所述电镀法利用通过金属(例如银颗粒)的可逆氧化还原反应而产生的电镀/分解现象，也就是说，调光装置可实现为包括含金属离子的电解质。
在此，电泳分散液构造为大量带电的电泳颗粒以及颜色不同于电泳颗粒的分散介质。例如，对于在第一透明电极上形成图案而在第二透明电极上不形成图案的方案(所谓的固体电极构造)，在电泳颗粒带负电的情况下，如果给第一透明电极施加相对负的电压，而给第二透明电极施加相对正的电压，则带负电的电泳颗粒会泳动并覆盖第二透明电极。因此，调光装置的遮光率变高。另一方面，相反，如果给第一透明电极施加相对正的电压，而给第二透明电极施加相对负的电压，则电泳颗粒会泳动并覆盖第一透明电极。因此调光装置的遮光率变低。通过如此给透明电极适当地施加电压，可以控制调光装置的遮光率。电压可以是直流电压，也可以是交流电压。当电泳颗粒泳动并覆盖第一透明电极以使调光装置的遮光率变低时，图案化的第一透明电极的形状可以是有助于使调光装置的遮光率值最佳化的形状，并且可以通过执行各种试验来确定所述形状。在必要时，可在透明电极上形成绝缘层。作为构成绝缘层的材料，例如可以使用无色透明的绝缘树脂，具体举例可包括丙烯酸树脂，环氧树脂，氟树脂，硅树脂，聚酰亚胺树脂和聚苯乙烯树脂等。
电泳分散液中的电泳颗粒相对于分散液(分散介质)的数量比例为相对于100质量份的分散液(分散介质)，电泳颗粒在0.1质量份至15质量份的范围内，例如优选可以为1质量份至10质量份的电泳颗粒。用于分散电泳颗粒的分散液(分散介质)可以是具有高绝缘性的无色透明液体，具体而言是无极性分散介质，更具体而言例如可以是脂肪族烃，芳香族烃，卤代烃，硅油等。在此，脂肪族烃的示例可包括戊烷，己烷，环己胺，庚烷，辛烷，壬烷，癸烷，十二烷，轻石油，溶剂石脑油，煤油，正链烷烃和异链烷烃。此外，芳香族烃的示例可包括苯，甲苯，二甲苯和烷基苯。硅油的示例可以是包含改性硅油在内的各种二甲基聚硅氧烷。更具体而言，例如是exxonmobile有限公司生产的isoparg，isoparh，isoparl，isoparm，exxsold30，exxsold40，exxsold80，exxsold110和exxsold130，出光石油化学株式会社生产的ipsolvent1620，ipsolvent2028和ipsolvent2835，壳牌化学日本株式会社生产的shellsol70，shellsol71，shellsol72，shellsola和shellsolab，以及日本石油株式会社生产的naphthesoll，naphthesolm和naphthesolh等。顺便一提的是，这些示例可以单独使用，也可以两种或多种混合使用。
也可以采用将电泳分散液密封在微胶囊中的结构。可以用已知的方法获得微胶囊，例如界面聚合法、原位(in-situ)聚合法或凝聚法等。构成微胶囊的材料需要非常好的光透射特性，具体例如尿素甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，聚酯树脂，聚氨酯树脂，聚酰胺树脂，聚乙烯树脂，聚苯乙烯树脂，聚乙烯醇树脂，明胶，或它们的共聚物等。在基板上布置微胶囊的方法不受特别限制，例如可以是喷墨法。此外，为了防止微胶囊在基板上的布置位置不整齐，可以利用透光性粘合树脂在基板上固定微胶囊。透光性粘合树脂可以是水溶性聚合物，具体例如是聚乙烯醇，聚胺脂，聚酯，丙烯酸树脂和硅酮树脂等。
虽然在电泳颗粒中并非必须使用电荷控制剂，但是当使用正电荷控制剂给电泳颗粒带上正电荷时，举例来说，正电荷控制剂可以是诸如尼格色基ex(由orient化工有限公司生产)之类的苯胺黑染料，诸如p-51(由orient化工有限公司生产)、copychargepxvp435之类的季铵盐，烷氧基胺(alkoxylatedamines)，烷基酰胺，钼酸螯合颜料，诸如plz1001(由shikoku化学公司生产)之类的咪唑化合物，以及透明或白色鎓类化合物等。此外，作为鎓类化合物，伯至季化合物可以从铵化合物、锍化合物和磷化合物中自由选择，且举例来说，与氮、硫或磷原子结合的取代基为烷基或芳基；并且作为盐类，优选由氯代表的卤元素、羟基和羧基等作为抗衡离子；但是，盐类不限于此。其中，特别优选伯胺至叔胺盐和季铵盐。当使用负电荷控制剂以使电泳颗粒带上负电荷时，举例来说，负电荷控制剂可以是诸如bontrons-22，bontrons-34，bontrone-81和bontrone-84(全部由orient化工有限公司生产)和spironblacktrh(由hodogaya化学有限公司生产)等金属络合物，硫靛颜料，诸如copychargenxvp434(由hoechst日本有限公司生产)等季铵，诸如bontrone-89(由orient化工有限公司生产)等杯芳烃(calixarene)化合物，诸如lr147(由日本carlit有限公司生产)等硼化合物，诸如氟化镁和氟化碳等氟化合物，诸如硬脂酸铝、硬脂酸钙、月桂酸铝、月桂酸钡、油酸钠、辛二醇锆(zirconiumoctylate)、环烷酸钴等已知金属皂，具有吖嗪化合物的水杨酸基金属络合物，苯酚基冷凝物。相对于100质量份的电泳颗粒，电荷控制剂的添加量例如可以为100质量份至300质量份。
构成电泳分散液的分散液(分散介质)可以使用非离子表面活性剂，例如山梨糖醇酐脂肪酸酯(例如单油酸山梨醇酐酯，单月桂酸山梨醇酐酯，山梨糖倍半油酸盐(sorbitansesqueoleate)，去水山梨糖醇三油酸酯)；聚氧乙烯山梨糖醇酐酸酯(例如聚氧乙烯单硬脂酸山梨糖醇酐酯，聚氧乙烯单油酸山梨醇酐酯)；聚乙二醇脂肪酸酯(例如单硬脂酸聚氧乙烯，聚乙烯二醇二异硬脂酸酯(polyethyleneglycoldiisostearate))；聚氧乙烯烷基苯基醚(polyoxyethylenealkylphenylethers)(例如壬基酚聚氧乙烯醚(polyoxyethylenenonylphenylether)，聚氧乙烯辛基苯基醚(polyoxyethyleneoctylphenylether))；以及脂族二羟乙酰胺(aliphaticdiethanolamides)。此外，举例来说，高分子分散剂可以是苯乙烯马来酸树脂，苯乙烯丙烯酸树脂，松香，聚氨脂基聚合物byk-160，byk-162，byk-164和byk-182(由bykchemie有限公司制造)，尿烷基分散剂efka-47和lp-4050(由efka有限公司制造)，聚酯基聚合物solsperse24000(由zeneca公司制造)和脂族二乙醇酰胺基聚合物(aliphaticdiethanolamide-basedpolymercompound)solsperse17000(由zeneca公司制造)。此外，其他高分子分散剂例如可以是具有如下单体的无规共聚物，所述单体是能够形成可使分散介质成为溶剂合物的部分的诸如甲基丙烯酸月桂酯、十八烷基异丁烯酸(stearylmethacrylate)、2-乙基己基异丁烯酸和十六烷基异丁烯酸(cetylmethacrylate)等的单体，能够形成难以使分散介质成为溶剂合物的部分的诸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、异丙基异丁烯酸、苯乙烯和乙烯基甲苯等的单体，以及具有极性官能团的单体；以及，日本专利申请待公开no.3-188469中公开的接枝共聚物。具有极性官能团的单体可以是具有诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、延胡索酸、马来酸和聚苯乙烯磺酸(styrenesulfonicacid)等酸性官能团的单体；具有诸如甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、乙烯吡啶、乙烯吡咯烷啶(vinylpyrrolidine)、乙烯哌啶(vinylpiperidine)和乙烯内酰胺等盐基性官能团的单体；它们的盐；苯乙烯－丁二烯共聚物，日本专利申请带公开no.60-10263中公开的苯乙烯和长链烷基异丁烯酸酯的嵌段共聚物等。此外，也可以添加日本专利申请带公开no.3-188469中公开的接枝共聚物的分散剂。相对于100质量份的电泳颗粒，分散剂的添加量例如可以为0.01质量份至5质量份。为了更有效地引起电泳颗粒的电泳运动，可以添加离子性表面活性剂。阴离子表面活性剂的具体示例可为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基磺酸钠，烷基萘磺酸钠(sodiumalkylnaphthalenesulfonate)和钠磺基琥珀酸二烷基酯(sodiumdialkylsulfosuccinate)等。此外，阳离子表面活性剂的具体示例可为烷基苯二甲氯化铵(alkylbeneznedimethylammoniumchloride)，烷基三甲氯化铵(alkyltrimethylammoniumchloride)，双十八烷基氯化铵(distearylammoniumchloride)等。此外，可以添加可溶于诸如三氟磺酰亚胺盐(trifluorosulfonylimidesalts)、三氟醋酸盐(trifluoroacetatesalts)和三氟硫酸盐(trifluorosulfatesalts)等无极性分散介质中的离子性添加剂。相对于100质量份的电泳颗粒，离子性添加剂的添加量例如可以为1质量份至10质量份。
电泳颗粒例如可以是炭黑(黑色)，各种金属氧化物，酞菁染料(青色)，直接蓝199(投影青色，projectcyan)，品红377(品红色)，活性红29(品红色)，活性红180(品红色)，以及偶氮染料(黄色，例如黄色104，ilfordag，ruedel'industrie，ch-1700，fribourg，瑞士fribourg)。
当调光层由含有金属离子的电解质层构成时，金属离子优选由银离子构成，且电解质优选含有从下组中选出的至少一种盐(称为“支持电解质盐”)：lix，nax，和kx(假定x为氟原子，氯原子，溴原子或碘原子)。
通过电化学氧化/还原反应和与之伴随的析出及溶解，在电解质中含有金属离子，作为着色的着色材料。此外，通过金属离子的电化学析出/溶解反应，实现着色和消色，从而改变调光装置的遮光率。也就是说，这种显示装置中的调光装置的操作可以是使得通过电镀使金属析出的析出反应以及将析出的金属洗出(elution)的洗出反应可逆地发生的所谓操作。由此，通过电化学析出/溶解实现显色和消色的金属离子不受特别限制，但除了上文所述的银(ag)外，例如也可以是以下离子及其组合：铋(bi)，铜(cu)，钠(na)，锂(li)，铁(fe)，铬(cr)，镍(ni)，以及镉(cd)。其中，特别优选的金属离子为银(ag)和铋(bi)。银和铋容易进行可逆反应，并且析出时的变色度很高。
此外，在电解质中含有金属离子，具体而言，含有金属离子的物质溶解在电解质中。更具体而言，含有金属离子的物质例如可以是银卤化物中的至少一种，所述银卤化物例如是agf，agcl，agbr和agi等。优选为agbr或agi。含有所述金属离子的物质溶解在电解质中。举例来说，银卤化物的浓度可以是0.03-2.0mol/l。
虽然含有金属离子的电解质被密封在第一基板和第二基板之间，但在本文中，电解质也可以由电解液或高分子电解质构成。在此，电解液可以是含有金属盐或烷基季铵盐的溶液。具体而言，电解质可以使用水，乙醇，异丙醇，乙二醇单乙醚，2-甲氧基乙醇(methoxyethanol)，碳酸丙烯酯，二甲基碳酸酯，碳酸乙烯，γ-丁内酯，乙腈，环丁砜，二甲氧基乙烷，二甲基甲酰胺(dmf)，二乙基甲酰胺(def)，二甲亚砜(dmso)，n,n-二甲基乙酰胺(dmaa)，n-甲基丙酸氨(mpa)，n-甲基吡咯酮(mp)，二氧戊环(dol)，乙酸乙酯(ea)，四氢呋喃(thf)，甲基四氢呋喃(methf)或其混合物。此外，用于高分子电解质的母体(母材)聚合物可以是在主框架单元中、在侧链单元中、或者在主框架单元和侧链单元中具有环氧烷、烯化亚胺或烯化硫的重复单元的聚合物材料，含有多个互不相同的单元的共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯衍化物，聚偏二氟乙烯，聚偏二氯乙烯，聚丙烯腈，聚碳酸酯衍化物、或它们的混合物。当电解质由高分子电解质构成时，电解质可以为单层，也可以具有由多层高分子电解质层叠而成的层叠结构。
也可以使用通过添加水或有机溶剂而膨胀的母体聚合物。尤其是在要求响应速度等的情况下，通过向母体聚合物中添加水或有机溶剂，电解质中包含的金属离子可以很容易地移动。
此外，根据母体聚合物的特点以及期望的电化学反应，当要求亲水性时，优选添加水、乙醇、异丙醇、或它们的混合物；而当要求疏水性时，优选添加碳酸丙烯酯，碳酸二甲酯，碳酸乙烯，γ-丁内酯，乙腈，环丁砜，二甲氧基乙烷，酒精，异丙醇，二甲基甲酰胺，二甲亚砜，二甲基乙酰胺，n-甲基吡咯烷酮，或者它们的混合物。
如上所述，通过根据施加到第一电极和第二电极的电压，在第二电极上析出金属以及将金属溶解到电解质中，可实现调光装置(具体为电沉积型调光装置)的着色和消色。在此，一般而言，由在第二电极上析出的金属形成的层(金属层)的与电解质接触的表面是不平坦的并呈现黑色，而金属层的与第二电极接触的表面为镜面形状。因此，在使用调光装置时，金属层的与电解质接触的表面朝向观看者侧。换言之，第一基板优选布置为比第二基板更靠近观看者侧。
如上所述，通过在电解质中添加含有与待析出或溶解的金属离子种类不同的离子种类的盐(支持电解质盐)，可以更有效和稳定地进行电化学析出/溶解反应。支持电解质盐可以是如上所述的锂盐、钾盐、钠盐和四烷基季铵盐(tetraalkylquaternaryammoniumsalts)。在此，锂盐具体是licl，libr，lii，libf4，liclo4，lipf6，licf3so3等。此外，钾盐具体是kcl，ki，kbr等。此外，钠盐具体是nacl，nai，nabr等。此外，四烷基季铵盐具体是四乙铵氟硼酸盐(tetraethylammoniumfluoroborate)，四乙铵高氯酸盐(tetraethylammoniumperchlorate)，四丁铵氟硼酸盐(tetrabutylammoniumfluoroborate)，四丁铵高氯酸盐(tetrabutylammoniumperchlorate)，四丁铵卤化盐(tetrabutylammoniumhalidesalts)等。此外，上述季铵盐的烷基链的长度可以不对齐。举例来说，可以以包含金属离子的物质的约1/2至5倍浓度添加支持支持电解质盐。此外，可以将无机颗粒作为着色剂，与由高分子电解质构成的电解质混合。
此外，为了可逆地、并且有效地进行电化学反应，特别是金属的析出/溶解，可以向电解质中添加至少一种添加剂，包括生长抑制剂，应力抑制剂，光亮剂，络合剂和还原剂。这些添加剂优选为包括具有氧原子或硫原子的基团的有机化合物，例如，优选添加从下组中选出至少一种物质：硫脲，1-芳基-2-硫脲，巯基苯并咪唑，香豆灵，邻苯二甲酸，琥珀酸，水杨酸，乙醇酸，二甲胺硼烷(dmab)，三甲胺硼烷(tmab)，酒石酸，草酸，d-葡萄糖-1,5-内酯(d-glucono-1,5-lactone)。尤其是当添加基于巯基烷基咪唑(mercaptoalkylimidazole)的巯基苯并咪唑时，可逆性得到提高，并可以获得长期储存稳定性和高温储存稳定性的优异效果，这是有益的。
构成调光装置的透明的第一电极和第二电极的构成材料具体可以是诸如钠钙玻璃、白板玻璃等透明玻璃基板，塑料基板，塑料片或塑料膜。在此，塑料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，诸如醋酸纤维素之类的纤维素酯，诸如聚偏二氟乙烯或者聚四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物之类的氟化高聚物，诸如聚甲醛之类的聚醚，诸如聚缩醛、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或者甲基戊烯聚合物之类的聚烯烃，诸如聚酰胺酰亚胺或者聚醚酰亚胺之类的聚酰亚胺，聚酰胺，聚醚砜，聚亚苯基硫化物，聚偏二氟乙烯，四乙酰纤维素，溴化苯氧基，多芳基化合物，聚砜等。塑料片或塑料膜可具有使薄片或薄膜不易弯折的刚性，或者可具有柔性。当第一基板和第二基板由透明塑料基板构成时，可以在基板内表面上形成由无机材料或有机材料形成的屏障层。
第一基板和第二基板在外边缘处利用密封部件被密封和粘贴在一起。密封部件也称为密封剂，可以使用热固化型、光固化型、湿固化型、厌氧固化型的各种树脂，例如环氧树脂，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，醋酸乙烯树脂(vinylacetateresin)，烯硫基树脂(ene-thiol-basedresin)，硅基树脂或者改性聚合物树脂。
在构成调光装置的基板中的一个基板也兼做光学装置的构成部件的构造中，能够减少显示装置的总重量，因此，显示装置的使用者感觉不到不适感。此外，另一个基板可构造为比所述一个基板薄。
可以对第一透明电极进行构图或不构图。同样，可以对第二透明电极进行构图或不构图。构成第一透明电极和第二透明电极的材料具体可以是铟锡复合氧化物(ito，铟锡氧化物，包括锡掺杂in2o3，晶态ito和无定形态ito)，氟掺杂sno2(fto)，ifo(f掺杂in2o3)，锑掺杂sno2(ato)，sno2，zno(包括铝掺杂zno和b掺杂zno)，铟锌复合氧化物(izo，铟锌氧化物)，尖晶石型氧化物(spinel-typeoxide)，结构为ybfe2o4的氧化物，或者诸如聚苯胺、聚吡咯或者聚噻吩等导电聚合物，等等；但是，材料不限于此，而且也可以使用这些材料的两种或多种的组合。例如，平面形状为细线状的第一电极和第二电极可以由诸如金、银、铜、铝、镍、钛等金属或其合金构成。第一电极和第二电极的电阻应低于第一透明电极和第二透明电极的电阻。可以基于诸如真空沉积法或溅射法等物理气相沉积法(pvd法)、各种化学气相沉积法或各种涂覆法形成第一透明电极、第二透明电极、第一电极和第二电极。可以利用任意方法对电极和透明电极进行构图，例如蚀刻法、剥离法或使用各种掩模的方法等。
光学装置为透反射型(透视型)。具体而言，光学装置的至少朝向观看者眼球(瞳孔)的部分被构造为透反射型(透视型)，从而观看者能通过光学装置的所述部分以及调光装置看到外部场景。观看者观看到已通过调光装置和光学装置的光的明亮度，观看者可以通过操作开关、按钮、拨盘、滑块、旋钮等，手动控制和调节遮光率。可替换的是，可以基于上文所述的基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果，控制和调节遮光率。此外，在控制和调节遮光率时，具体而言，可控制施加至第一电极和第二电极的电压。布置至少两个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)来执行基于通过高遮光率部分的光的照度测量和基于通过低遮光率部分的光的照度测量。显示装置可具有一个图像显示装置，或具有两个图像显示装置。在具有两个图像显示装置的情况下，通过分别在一个图像显示装置的调光装置和另一个图像显示装置的调光装置中调节施加至第一电极和第二电极的电压，使一个图像显示装置的调光装置的遮光率等于另一个图像显示装置的调光装置的遮光率。举例来说，可以基于上文所述的基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果，控制一个图像显示装置的调光装置的遮光率和另一个图像显示装置的调光装置的遮光率，或者也可以由观看者观看已通过一个图像显示装置的调光装置和光学装置的光的明亮度和通过另一个图像显示装置的调光装置和光学装置的光的明亮度，并且观看者通过操作开关、按钮、拨盘、滑块、旋钮等，手动控制和调节。在调节遮光率时，可以在光学装置上显示测试图案。
在本说明书中，使用术语“透反射”并不表示1/2(50％)的入射光被透射或反射，而是表示入射光的一部分被透射而剩余部分被反射。
在此，在第一结构的光学装置中，如上所述，第一偏转单元可构造为反射导光板上的入射光，且第二偏转单元构造为多次透射并反射利用全反射在导光板内部传播的光。此外，在该方案中，第一偏转单元可构造为起反射镜的作用，第二偏转单元可构造为起透反射镜的作用。此外，为了方便起见，这种第一结构的光学装置可称为“第1-a结构的光学装置”。
在该第1-a结构的光学装置中，举例来说，第一偏转单元可以利用包含合金的金属构成，或者利用对导光板上的入射光进行反射的光反射膜(一种反射镜)、或对导光板上的入射光进行衍射的衍射光栅(例如全息衍射光栅膜)构成。可替换的是，举例来说，第一偏转单元可构造为层叠多层电介质层叠膜的多层层叠结构，半反射镜，或偏振分束器。此外，第二偏转单元可构造为层叠多层电介质层叠膜的多层层叠结构，半反射镜，偏振分束器，或全息衍射光栅膜。此外，第一偏转单元和第二偏转单元被布置在导光板内部(被组装到导光板的内部)。在第一偏转单元中，导光板上的入射平行光被反射或衍射，从而使导光板上的入射平行光在导光板内部被全反射。另一方面，在第二偏转单元中，利用全反射在导光板内部传播的平行光被多次反射或衍射，从而以平行光的状态从导光板中射出。
可替换的是，第一偏转单元可构造为衍射和反射导光板上的入射光，第二偏转单元可构造为对利用全反射在导光板内部传播的光进行多次衍射和反射。此外，在该情况下，第一偏转单元和第二偏转单元可构造为衍射光栅元件。此外，衍射光栅元件可构造为反射型衍射光栅元件或透射型衍射光栅元件。可替换的是，可以将第一偏转单元和第二偏转单元之一的衍射光栅元件构造为反射型衍射光栅元件，而将另一个的衍射光栅元件构造为透射型衍射光栅元件。此外，反射型衍射光栅元件的示例可以是反射型体积全息衍射光栅。在一些情况下，为了方便起见，由反射型体积全息衍射光栅构成的第一偏转单元被称为“第一衍射光栅部件”，而由反射型体积全息衍射光栅构成的第二偏转单元被称为“第二衍射光栅部件”。此外，为了方便起见，这种第一结构的光学元件被称为“第1-b结构的光学元件”。
利用本发明的显示装置等中的图像显示装置，可以显示单色(例如绿色)图像。此外，在该情况下，举例来说，视角可划分为两部分(具体为例如二等分)，且第一偏转单元可构造为由与划分为两部分的视角组的每一个分别对应的两个衍射光栅部件层叠形成。可替换的是，在显示彩色图像时，可通过层叠p层由反射型体积全息衍射光栅构成的衍射光栅层来层叠形成第一衍射光栅部件或第二衍射光栅部件，从而对应于具有p种(例如p＝3，且红、绿、蓝三种)不同波长带宽(或波长)的p种光的衍射和反射。在每层衍射光栅层中形成对应于一种波长带宽(或波长)的干涉条纹。可替换的是，也可在由一层衍射光栅层构成的第一衍射光栅部件或第二衍射光栅部件中形成p种干涉条纹，从而对应于具有p种不同波长带宽(或波长)的p种光的衍射和反射。可替换的是，举例来说，在一种结构中，衍射和反射具有红色波长带宽(波长)的光的衍射光栅部件被布置在第一导光板中，所述衍射光栅部件构造为由反射型体积全息衍射光栅构成的衍射光栅层；衍射和反射具有绿色波长带宽(波长)的光的衍射光栅部件被布置在第二导光板中，所述衍射光栅部件构造为由反射型体积全息衍射光栅构成的衍射光栅层；衍射和反射具有蓝色波长带宽(波长)的光的衍射光栅部件被布置在第三导光板中，所述衍射光栅部件构造为由反射型体积全息衍射光栅构成的衍射光栅层；且所述第一导光板、第二导光板和第三导光板是以间隙分开的方式层叠形成。可替换的是，例如，可以将视角三等分，并通过层叠与各个视角对应的衍射光栅层来形成第一衍射光栅部件或第二衍射光栅部件。此外，通过采用上述构造，可以增加当在第一衍射光栅部件或第二衍射光栅部件中衍射和反射具有各个波长带宽(或波长)的光时的衍射效率、衍射接收角，并使得衍射角最适当。优选设置保护部件，以便使反射型体积全息衍射光栅不直接暴露在空气中。
举例来说，构成第一衍射光栅部件和第二衍射光栅部件的材料可以是光敏聚合物材料。由反射型体积全息衍射光栅构成的第一衍射光栅部件和第二衍射光栅部件的构成材料或基本结构，可设置为与现有技术中的反射型体积全息衍射光栅的构成材料或结构相同。反射型体积全息衍射光栅表示只衍射和反射+1阶衍射光的全息衍射光栅。在衍射光栅部件中，从其内部到表面的范围内形成干涉条纹，且形成所述干涉条纹的方法可以与现有技术中的形成方法相同。具体而言，例如，构成衍射光栅部件的部件(例如光敏聚合物材料)被来自一侧的第一预定方向的物光照射，同时，构成衍射光栅部件的部件被来自另一侧的第二预定方向的参考光照射，从而在构成衍射光栅部件的部件内记录由物光和参考光形成的干涉条纹。通过选择适当的第一预定方向、第二预定方向、物光波长和参考光波长，可以在衍射光栅部件的表面上获得干涉条纹的期望间距和干涉条纹的期望倾斜角(倾角)。干涉条纹的倾斜角表示衍射光栅部件(或衍射光栅层)的表面与干涉条纹之间的夹角。在第一衍射光栅部件和第二衍射光栅部件构造为由反射型体积全息衍射光栅构成的p层衍射光栅层的层叠结构的方案中，在层叠所述衍射光栅层时，p层的衍射光栅层被分别制作，然后利用uv固化型粘合剂层叠(粘合)p层的衍射光栅层。此外，通过利用粘性光敏聚合材料制作一层衍射光栅层、然后在该层上依次贴附粘性的光敏聚合材料来制作衍射光栅层，并由此制作p层的衍射光栅层。
可替换的是，在本发明的显示装置等中的图像显示装置中，光学装置可构造为透反射镜，从图像形成装置射出的光入射到所述透反射镜上，且朝向观看者的瞳孔射出；或者光学装置可构造为偏振分束器(pbs)。利用透反射镜或偏振分束器构成光学装置的虚拟图像形成区域。在一种结构中，从图像形成装置射出的光可以在空气中传播，并入射到透反射镜或偏振分束器。在一种结构中，从图像形成装置射出的光可以在例如玻璃板或塑料板等透明部件(具体而言，由与构成下述导光板的材料相同的材料构成的部件)的内部传播，并入射到透反射镜或偏振分束器。经由所述透明部件，将透反射镜或偏振分束器附装到图像形成装置；或者经由不同于所述透明部件的部件，将透反射镜或偏振分束器附装到图像形成装置。在此，为了方便起见，所述光学装置被称为“第二结构的光学装置”。透反射镜可构造为第1-a结构的光学装置中的第一偏转单元，例如，由包含合金的金属制成并反射光的光反射膜(一种反射镜)，或衍射光栅(例如全息衍射光栅膜)。可替换的是，光学装置可构造为棱镜，从图像形成装置射出的光入射到所述棱镜，并朝向观看者的瞳孔射出。
在包括上述各种优选实施方式和构成的本发明的显示装置等中的图像显示装置中，图像形成装置可构造为具有排列成二维矩阵形状的多个像素。此外，为了方便起见，这种图像形成装置的构造被称为“第一构成的图像形成装置”。
举例来说，第一构成的图像形成装置可构造为包括反射型空间光制备器和光源的图像形成装置，包括透射型空间光制备器和光源的图像形成装置，或者包括发光元件的图像形成装置，所述发光元件例如是有机电致发光(el)、无机el、发光二极管(led)或半导体激光元件等。在这些图像形成装置中，构造为包括反射型空间光制备器和光源的图像形成装置是优选的。空间光制备器的示例可以是光阀，例如硅上液晶(lcos)等透射型或反射型液晶显示装置、数字微镜装置dmd。光源的示例可以是发光元件。此外，反射型空间光制备器可构造为偏振分束器，所述偏振分束器反射来自液晶显示装置和光源的光的一部分并将其引导至液晶显示装置，使得由液晶显示装置反射的光的一部分通过并将其引导至光学系统。构成光源的发光元件可以是红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。可替换的是，利用光导管对红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发出的红光、绿光和蓝光进行颜色混合，并执行辉度均一化，由此可以获得白光。举例来说，发光元件可以是半导体激光元件、固体激光器或led。像素数量可基于图像显示装置所要求的规格来确定。举例来说，像素数量的具体值可以为320×240，432×240，640×480，1024×768，1920×1080等。
可替换的是，在包括上述各种优选实施方式和构成的本发明的显示装置等中的图像显示装置中，图像形成装置可构造为包括光源、以及对从光源射出的平行光进行扫描的扫描单元。此外，为了方便起见，这种构成的图像形成装置被称为“第二构成的图像形成装置”。
举例来说，第二构成的图像形成装置的光源可以是发光元件。具体而言，例如为红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。可替换的是，利用光导管对红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发出的红光、绿光和蓝光进行颜色混合，并执行辉度均一化，由此可以获得白光。举例来说，发光元件可以是半导体激光元件、固体激光器或led。第二构成的图像形成装置中的像素(假想像素)的数量可以基于图像显示装置所要求的规格来确定。举例来说，像素(假想像素)的数量的具体值可以为320×240，432×240，640×480，1024×768，1920×1080等。此外，在执行彩色图像显示的情况中，假设光源构造为包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件，则优选利用交叉棱镜进行颜色合成。扫描单元可以是对从光源射出的光执行水平或垂直扫描的、例如具有可以在二维方向上旋转的微镜的微电机系统(mems)或振镜(galvanomirror)。
在具有第一结构的光学装置的图像显示装置中的第一构成的图像形成装置或第二构成的图像形成装置中，光学系统(将射出光转换为平行光的光学系统，有时称为“平行光射出光学系统”，具体而言，例如为准直光学系统或中继光学系统)将成为多条平行光的光入射到导光板上。要求这样的平行光是基于这样事实：即使在所述光经由第一偏转单元和第二偏转单元从导光板射出之后，仍需要保留所述光入射到导光板上时的光波面信息。此外，为了产生多条平行光，具体而言，图像形成装置的光射出部分例如可位于平行光射出光学系统中的焦距的位置处。平行光射出光学系统具有将像素的位置信息转换为光学装置的光学系统中的角度信息的功能。平行光射出光学系统可以是凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜和全息透镜单独或组合后的总光学功率为正的光学系统。在平行光射出光学系统和导光板之间，可布置具有开口部的遮光部，以使得从平行光射出光学系统射出的非期望光不会入射到导光板上。
导光板具有平行于导光板的轴线(长度方向、水平方向，且对应于x轴)延伸的两个平行面(第一面和第二面)。此外，导光板的宽度方向(高度方向和垂直方向)对应于y轴。当光入射的导光板表面表示为导光板光入射面，而光的导光板表面表示为导光板光射出面时，导光板光入射面和导光板光射出面可由第一面构成，或者导光板光入射面可由第一面构成，而导光板光射出面可由第二面构成。衍射光栅部件的干涉条纹基本上平行于y轴延伸。举例来说，构成导光板的材料可以是包含石英玻璃或bk7等光学玻璃的玻璃，以及塑料材料(例如pmma，聚碳酸酯树脂，丙烯酸树脂，非晶态聚丙烯基树脂或包含as树脂的苯乙烯树脂)。导光板的形状不限于平板，也可以呈弯曲形状。
在本发明的显示装置等中，在从图像形成装置射出的光所入射的光学装置的区域中，布置遮挡外部光入射到光学装置的遮光部件。通过在从图像形成装置射出的光所入射的光学装置的区域中布置遮挡外部光入射到光学装置的遮光部件，即使外部光的入射光量因调光装置的操作而发生变化，但由于外部光无法入射到从图像形成装置射出的光所入射的光学装置的区域上，因此不会产生非期望的杂散光等，也不会发生显示装置的图像显示质量的恶化。此外，从图像形成装置射出的光所入射的光学装置的区域优选为被包括在遮光部件在光学装置上的投影图像内。
遮光部件被布置在与布置光学装置图像形成装置的一侧相对的相对侧，从而与光学装置分离开。在如此构成的显示装置中，举例来说，遮光部件利用不透明的塑料材料制作。这样的遮光部件可构造为从图像显示装置的外壳整体延伸，或者附装至图像显示装置的外壳，或者从框架整体延伸，或者附装至框架。可替换的是，遮光部件可被布置在与布置图像形成装置的一侧相对的相对侧的光学装置的一部分中。遮光部件也可布置在调光装置中。此外，可以基于物理气相沉积法(pvd法)或化学气相沉积法(cvd法)、或者采用印刷法等，在光学装置的表面上形成由非透明材料形成的遮光部件；或者可以贴附由不透明材料(塑料材料，金属材料，合金材料等)形成的薄膜或薄片，或贴附金属箔。调光装置的端部在光学装置上的投影图像优选为被包括在遮光部件在光学装置上的投影图像中。
在本发明的显示装置等中，如上所述，框架可构造为包括布置在观看者正前方的前部、和经由铰链而可转动地附装至前部的两端的两个鬓角部。此外，可在各个鬓角部的端部处附装端脚部(modernportion)。此外，虽然图像显示装置被附装至框架，但具体而言，例如，图像形成装置可被附装至鬓角部。此外，前部和两个鬓角部也可一体形成。也就是说，当观看本发明的显示装置等的整体时，框架大致与普通的眼镜的构造相同。构成包含鼻垫的框架的材料可由与构成普通眼镜的材料相同的材料构成，例如金属、合金、塑料或其组合。此外，在一种构造中，可在前部处附装鼻垫。也就是说，当观看本发明的显示装置等的整体时，框架(包括边沿)和鼻垫的组合体具有与普通眼镜基本相同的结构。鼻垫也具有已知的构成和结构。
此外，在本发明的显示装置等中，从设计和佩戴容易性的角度来讲，从一个或两个图像形成装置伸出的布线(信号线，电源线等)可构造为经过鬓角部和端脚部的内部，从端脚部的末端部向外部伸出，从而连接至控制装置(控制电路或控制单元)。此外，每个图像形成装置可构造为具有耳机部，且从每个图像形成装置伸出的用于耳机部的布线可构造为经过鬓角部和端脚部内部，从端脚部的末端部向耳机部伸出。举例来说，耳机部可以是耳套型耳机部或入耳式耳机部。更具体而言，在一个实施方式中，用于耳机部的布线优选为从端脚部的末端部向耳机部伸出，以环绕在耳廓的后侧。此外，在一个实施方式中，可在前部的中央部分处附装成像装置。具体而言，成像装置例如包括由ccd或cmos传感器和透镜构成的固态成像元件和透镜。举例来说，从成像装置伸出的布线可经由前部而连接至一个图像显示装置(或图像形成装置)，并进一步包含在从图像显示装置(或图像形成装置)伸出的布线中。
举例来说，利用本发明的显示装置等，可以构造头戴式显示器(hmd)。此外，由此可以实现重量轻、小型化的显示装置，且可以大幅减轻在佩戴显示装置时的不适感。此外，还能降低生产成本。可替换的是，本发明的显示装置等可适用于车辆或飞机的座舱等中的平视显示器(hud)。具体而言，在基于从图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域被设置于车辆或飞机的座舱等的挡风玻璃上的hud中，或者在具有基于从图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域的组合器被设置于车辆或飞机的座舱等的挡风玻璃上的hud中，所述虚拟图像形成区域或组合器可构造为与调光装置的一部分重叠。
实施例1
实施例1涉及根据本发明的第一方面和第二方面的显示装置(具体而言，头戴式显示器，hmd)，具体涉及包括第一结构的光学装置(具体而言，第1-a结构的光学装置)和第一构成的图像形成装置的第一实施方式的显示装置。图1a显示了实施例1的显示装置中的光学装置和调光装置(用于右眼)的示意性正视图；图1b显示了沿图1a中的直线b-b的示意性横截面图；图3a显示了同样的调光装置沿图1a的直线b-b的示意性横截面图；图3b显示了从左眼侧看显示装置时显示装置(主要用于右眼)的示意性侧视图。此外，图4a显示了实施例1的显示装置中的调光装置在操作前的示意性正视图；图4b显示了调光装置在操作期间的示意性正视图。此外，图4显示了实施例1的显示装置中的图像显示装置的概念图，图6显示了从上侧看实施例1的显示装置时的示意图。此外，在图4b或下文描述的图10b中，较细的斜线示意性地示出了调光装置的遮光率较高的区域。此外，在实际情况中，遮光率并非像图4b和10b所示意性示出的呈阶梯式改变，而是逐渐变化的。也就是说，调光装置处于颜色渐变状态。但是，遮光率也可构造为根据电极或透明电极的布置状态或形状而呈阶梯式变化。也就是说，调光装置处于颜色呈阶梯式变化的状态。
实施例1或下文所述的实施例2-11的显示装置构造为包括
(a)佩戴在观看者头部的框架10
(b)附装至框架10的图像显示装置100，200，300，400，500；和
(c)调节从外部入射的外部光的光量的调光装置700。
此外，虽然所述实施例的显示装置具体而言构造为具有两个图形显示装置的双目镜型，但也可构造为具有一个图形显示装置的单目镜型。此外，图像形成装置111、211显示单色图形。
此外，实施例1或下文所述的实施例2-11中的图像显示装置100，200，300，400，500包括
(a)图像形成装置111、211；和
(b)光学装置120、320、520，具有基于从图像形成装置111、211射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域。
此外，实施例1和下文所述的实施例2-6和实施例8-11的图像显示装置100，200，300，400构造为包括
(c)将图像形成装置111、211射出的光转换为平行光的光学系统(平行光射出光学系统)112、254，
其中由光学系统112、254形成为平行光的光束被入射到光学装置120、320，从而被光学装置120、320引导，并从光学装置120、320射出。
实施例1或下文所述的实施例2-6和实施例8-11中的光学装置120、320具有第一结构，且构造为包括
(b-1)导光板121、321，允许从图像形成装置111、211入射的光利用全反射在导光板121、321的内部传播，然后向观看者射出；
(b-2)第一偏转单元130、330，使导光板121、321上的入射光偏转，从而使导光板121、321上的入射光被导光板121、321的内部全反射；且
(b-3)第二偏转单元140、340，多次偏转利用全反射在导光板121、321的内部传播的光，从而使利用全反射在导光板121，321的内部传播的光从导光板121、321射出。
此外，光学装置的虚拟图像形成区域由第二偏转单元140、340构成。此外，第二偏转单元(虚拟图像形成区域)140、340位于调光装置700的投影图像内。此外，第二偏转单元140、340被构成调光装置700的基板之一覆盖。光学装置120、320为透视型(透反射型(transflectivetype))。
可替换的是，如果根据本发明的第二方面的显示装置进行描述，则实施例1的显示装置构造为包括
(a)佩戴在观看者头部的框架10；
(b)附装至框架10的图像显示装置100，200，300，400，500；和
(c)调节从外部入射的外部光的光量的调光装置700。
此外，图像显示装置100，200，300，400，500构造为包括：
(a)图像形成装置111、211；和
(b)光学装置120、320、520，具有基于从图像形成装置111、211射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域。
此外，调光装置700构造为包括：
第一基板711a；
与第一基板711a相对的第二基板711b；
位于第一基板711a的与第二基板711b相面对的相对表面上的第一透明电极712a；
位于第二基板711b的与第一基板711a相面对的相对表面上的第二透明电极712b；
形成为与第一透明电极712a的一部分接触的第一电极716a、717a、718a；
形成为与第二透明电极712b的一部分接触的第二电极716b、717b、718b；和
插在第一透明电极712a和第二透明电极712b之间的调光层。
在此，光学装置120、320、520与调光装置700的至少一部分重叠，且第一电极在第一基板711a上的投影图像716a、717a、718a和第二电极在第一基板711a上的投影图像716b、717b、718b不互相重叠。此外，虚拟图像形成区域(第二偏转单元140，340)在第一基板711a上的投影图像位于第一电极在第一基板711a上的投影图像716a、717a、718a和第二电极在第一基板711a上的投影图像716b、717b、718b之间。
在此，在实施例1中，第一偏转单元130和第二偏转单元140布置在导光板121的内部。因此，第一偏转单元130对导光板121上的入射光进行反射，第二偏转单元140对利用全反射在导光板121内部传播的光进行多次透射和反射。也就是说，第一偏转单元130起反射镜的作用，第二偏转单元140起透反射镜的作用。更具体而言，位于导光板121内部的第一偏转单元130构造为光反射膜(一种反射镜)，所述反射膜由铝制成、并对导光板121上的入射光进行反射。另一方面，位于导光板121内部的第二偏转单元140构造为由多层电介质层叠膜层叠而成的多层层叠结构。举例来说，电介质层叠膜构造为作为高电介质材料的tio2膜、和作为低电介质材料的sio2膜。日本专利申请国际公布(待公开)no.2005-521099中公开了层叠多层电介质层叠膜的多层层叠结构。图中显示了六层电介质层叠膜，但本发明不限于此。在电介质层叠膜之间插入薄片，所述薄片的材料与构成导光板121的材料相同。此外，在第一偏转单元130中，导光板121上的入射平行光被反射(或衍射)，从而使导光板121上的入射平行光在导光板121内部被全反射。另一方面，在第二偏转单元140中，利用全反射在导光板121内部传播的平行光被多次反射(或衍射)，从而以来自导光板121的平行光的状态向观看者的瞳孔21射出。
关于第一偏转单元130，通过对用于设置导光板121的第一偏转单元130的部分124进行切割，可在导光板121中提供可用于形成第一偏转单元130的斜面，在将光反射膜真空沉积在所述斜面上之后，将导光板121的切割部分124粘合至第一偏转单元130。此外，第二偏转单元140的制造过程为，制造通过将与构成导光板121的材料相同的材料(例如玻璃)和电介质层叠膜(例如可以通过真空沉积法形成膜)的多个层进行层叠而形成的多层层叠结构，对用于设置导光板121的第二偏转单元140的部分125进行切割以形成斜面，将多层层叠结构粘合至所述斜面，并执行抛光等处理，以使外形平滑。由此，可以获得在导光板121的内部具有第一偏转单元130和第二偏转单元140的光学装置120。
在此，在实施例1或下文所述的实施例2-6或实施例8-11中，由光学玻璃或塑料材料制成的导光板121、321构造为包括与利用导光板121、321的内部全反射传播的光方向(x轴)平行延伸的两个平行面(第一面122、322和第二面123、323)。第一面122、322和第二面123、323彼此相对。此外，平行光从相当于光入射面的第一面入射，利用全反射在内部传播，然后，平行光从相当于光射出面的第一面122、322射出。但是，本发明不限于此，光入射面可由第二面123、23构成，光射出面可由第一面122、322构成。
在实施例1或下文所述的实施例5中，图像形成装置111是第一构成的图像形成装置，并具有排列为二维矩阵形状的多个像素。具体而言，图像形成装置111构造为包括反射型空间光制备器150和由发射白光的发光二极管构成的光源153。各个图像形成装置111被全部容纳在外壳113(图5中用单点虚线表示)内，且在所述外壳113上设有开口部(未显示)，从而使得来自光学系统(平行光射出光学系统，准直光学系统)112的光经由所述开口部射出。反射型空间光制备器150构造为包括由作为光阀的lcos构成的液晶显示装置(lcd)151以及偏振分束器152，所述偏振分束器152对来自光源153的光的一部分进行反射并将其引导至液晶显示装置151，并使得液晶显示装置151所反射的光的一部分通过并将其引导至光学系统112。液晶显示装置151具有排列为二维矩阵形状的多个(例如640x480个)像素(液晶单元)。偏振分束器152具有已知的构成和结构。从光源153射出的非偏振光遇到偏振分束器152。p偏振光成分通过偏振分束器152，从而向系统外射出。另一方面，s偏振光成分在偏振分束器152上被反射，从而入射到液晶显示装置151，然后在液晶显示装置151的内部被反射，从而从液晶显示装置151射出。在此，在从液晶显示装置151射出的光束中，在从显示“白色”的像素射出的光中包含较多的p偏振光成分，在从显示“黑色”的像素射出的光中包含较多的s偏振光成分。因此，在从液晶显示装置151中射出并遇到偏振分束器152的光中，p偏振光成分通过偏振分束器152，从而被引导至光学系统112。另一方面，s偏振光成分在偏振分束器152上被反射，从而返回光源153。光学系统112例如可由凸透镜构成，并产生平行光，因此图像形成装置111(更具体为液晶显示装置151)被布置在光学系统112的焦距位置处。
框架10构造为包括布置在观看者正前方的前部11、经由铰链12而可转动地附装至前部11的两端的两个鬓角部13、以及附装至各个鬓角部13的末端处的端脚部(也称为末端单元、耳架或耳垫)14。此外，还附装有鼻垫(未显示)。也就是说，框架10和鼻垫的组合体基本上具有与普通眼镜大致相同的结构。此外，每个外壳113利用附装部件19以可分离的方式附装至鬓角部13。框架10可以利用金属或塑料制作。此外，每个外壳113也可利用附装部件19以不可分离的方式附装至鬓角部13。此外，虽然示出的是每个外壳113附装至鬓角部13的内侧，但每个外壳113也可附装至鬓角部13的外侧。
此外，从一个图像形成装置111a伸出的布线(信号线，电源线等)15经过鬓角部13和端脚部14的内部，从端脚部14的末端部向外部伸出，从而连接至控制装置(控制电路，控制单元)18。此外，每个图像形成装置111a、111b具有耳机部16，且从每个图像形成装置111a、111b伸出的用于耳机部的布线17经过鬓角部13和端脚部14的内部，从端脚部14的末端部向耳机部16伸出。更具体而言，用于耳机部的布线17从端脚部14的末端部延伸至耳机部16，从而环绕在耳廓的后侧。根据上述构成，可以获得一个整洁的显示装置，而不会给人一种耳机部16和用于耳机部的布线17被杂乱布置的印象。
在实施例1或下文所述的实施例2-11中，光学装置120、320、520与作为一种光阀的调光装置700的至少一部分重叠。具体而言，在图1a和1b所示的示例中，光学装置120、320、520与调光装置700的一部分重叠。但是，不限于此，光学装置120、320、520也可以与调光装置700重叠。也就是说，光学装置120、320、520(更具体为构成光学装置的导光板121、321)或导光部件602、612、622的轮廓形状可构造为与调光装置700的轮廓形状相同。图2a显示了这种实施方式(即实施例1的显示装置的变形例)中的光学装置和调光装置的示意性正视图，图2b显示了沿图2a中的直线b-b的光学装置和调光装置的示意性横截面图。在所述变形例中，在调光装置700和导光板121、321之间设置空隙，利用粘合剂719c将调光装置700和导光板121，321在外周部分处粘合起来。在下文所述的实施例中，可提供类似的构造。此外，由此，导光板121、321的外边缘被下文所述的边沿11’所隐藏，从而使导光板121、321的外边缘不能从视觉上被看到。
在此，观看者的鼻侧被称为内侧；观看者的耳侧被称为外侧；调光装置700的与光学装置的虚拟图像形成区域(第二偏转单元140，340)相面对的区域被称为虚拟图像形成区域相对区域701；调光装置700的位于虚拟图像形成区域相对区域701上侧的区域被称为上侧区域701u；调光装置700的位于虚拟图像形成区域相对区域701下侧的区域被称为下侧区域701d；调光装置700的位于虚拟图像形成区域相对区域701内侧的区域被称为内侧区域701c；调光装置700的位于虚拟图像形成区域相对区域701外侧的区域被称为外侧区域701s。连接器(未显示)被附装至调光装置700，且调光装置700经由该连接器和布线，电性连接至用于控制调光装置700的遮光率的控制电路(具体为控制装置18)。
此外，在实施例1的显示设备中，在调光装置700操作时，调光装置的遮光率在从上侧区域701u至下侧区域701d的范围内变化，且虚拟图像形成区域相对区域701的遮光率高于下侧区域701d的遮光率，
在此，在实施例1或下文所述的实施例2-11的显示装置中，调光装置设有前部11。此外，光学装置120、320附装至调光装置700。前部11具有边沿11’，调光装置700嵌入边沿11’内。下文所述的第一电极和第二电极的投影图像被包含在边沿11’的投影图像中。虽然上述装置是从观看者侧按照光学装置120、320和调光装置700的顺序来布置的，但上述装置也可以按照调光装置700和光学装置120、320的顺序来布置。
在实施例1或下文所述的实施例2-11的显示装置中，如上文所述，调光装置700构造为包括
第一基板711a；
与第一基板711a相对的第二基板711b；
位于第一基板711a的与第二基板711b相面对的相对表面上的第一透明电极712a；
位于第二基板711b的与第一基板711a相面对的相对表面上的第二透明电极712b；
形成为与第一透明电极712a的一部分接触的第一电极716a，717a，718a；
形成为与第二透明电极712b的一部分接触的第二电极716b，717b，718b；和
插在第一透明电极712a和第二透明电极712b之间的调光层。
此外，第一电极716a、717a、718a在第一基板711a上的投影图像和第二电极716b、717b、718b在第一基板711a上的投影图像不互相重叠。调光装置700构造为光阀，所述光阀基于电致变色材料的氧化还原反应所产生的物质的颜色变化。具体而言，调光层含有电致变色材料。更具体而言，调光层具有层叠结构，从第一透明电极侧开始，依次为wo3层713/ta2o5层714/irxsn1-xo层715。wo3层713通过还原反应产生颜色。此外，ta2o5层714构成了固体电解质，且irxsn1-xo层715通过氧化反应产生颜色。在第一透明电极712a、第一电极716a、717a、718a、以及第一基板711a之间，利用sin层、sio2层、al2o3层、tio2层或者它们的层叠膜形成保护层719a。通过形成保护层719a，可以给调光装置提供阻止离子移动的离子阻断性、防水性、防湿性和耐伤性。此外，第一基板711a和第二基板711b在其外边缘处被密封部件719b密封，所述密封部件719b由紫外固化型环氧树脂、可以用紫外线或加热固化的紫外固化型树脂(例如环氧树脂)、或热固化型树脂构成。第一基板711a和第二基板711b由聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)树脂、聚醚砜(pes)树脂、环烯聚合物(cop)、无色和透明的聚酰亚胺树脂、tac膜或高透明自粘性丙烯酸膜形成，但材料不限于此。由ito形成的第一透明电极712a和第二透明电极712b可以不形成图案，而是成为所谓的固态电极。此外，形成细线状图案的第一电极716a和第二电极716b是由金属材料形成的，例如镍、铜、钛、和al/ni层叠结构等。调光装置700本身可以用已知的方法制造。
在irxsn1-xo层715中，ir和h2o反应，从而产生铱氢氧化物ir(oh)n。当对第一电极716a施加负电位而对第二电极716b施加正电位时，质子h+从irxsn1-xo层715移动到ta2o5层714，从而向第二透明电极712b放出电子，然后进行后续的氧化反应，从而对ta2o5层715着色。
ir(oh)n→irox(oh)n-x(着色)+x·h++x·e-
另一方面，ta2o5层714中的质子h+移动到wo3层713中，从第一透明电极712a向wo3层713注入电子，在wo3层713中进行后续的氧化反应，从而对wo3层713着色。
wo3+x·h++x·e-→hxwo3(着色)
与之相反，当对第一电极716a施加正电位而对第二电极716b施加负电位时，在irxsn1-xo层715中，根据与上述反应方向相反的方向进行还原反应，irxsn1-xo层715消色。在wo3层713中，根据与上述反应方向相反的方向进行氧化反应，wo3层713消色。此外，在ta2o5层714中包含h2o，当对第一电极和第二电极施加电压时，发生离解。包含质子h+和离子oh-状态，从而进行着色反应和消色反应。
在实施例1和下文所述的实施例2-11的显示装置中，光学装置中的虚拟图像形成区域140、340和调光装置700中的虚拟图像形成区域相对区域701的平面形状为矩形。此外，调光装置700的轮廓形状是四个边由线段构成的四角形，且四角形的顶点为圆形。但是，光学装置中的虚拟图像形成区域140、340的平面形状和调光装置的轮廓形状不限于此。为了方便起见，四角形中构成调光装置700的轮廓形状且与虚拟图像形成区域相对区域701的上边相对的一条边被称为调光装置的上边；为了方便起见，四角形中构成调光装置700的轮廓形状且与虚拟图像形成区域相对区域701的下边相对的一条边被称为调光装置的下边；为了方便起见，四角形中构成调光装置700的轮廓形状且与虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边相对的一条边被称为调光装置的内侧侧边；为了方便起见，四角形中构成调光装置700的轮廓形状且与虚拟图像形成区域相对区域701的外侧的侧边相对的一条边被称为调光装置的外侧侧边。此外，虚拟图像形成区域相对区域701的上边和下边在水平方向(x轴方向)上延伸，虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边和外侧的侧边在垂直方向(y轴方向)上延伸。
在实施例1的显示装置中，在调光装置操作时，向第二电极716b施加高于第一电极716a的电压。此外，调光装置的遮光率在从上侧区域701u至下侧区域701d的范围内变化，且虚拟图像形成区域相对区域701的遮光率高于下侧区域701d的遮光率。第一电极716a被布置在上侧区域701u中，第二电极716b被布置在下侧区域701d中。具体而言，沿调光装置700的上边布置第一电极716a。第一电极716a的长度最小值可被设置为与虚拟图像形成区域相对区域701的上边的长度相对应的长度，如图1a所示，第一电极716a的长度最大值可被设置为调光装置700的上边长度。另一方面，第二电极716b被布置在下侧区域701d中，具体而言，沿调光装置700的下边布置第二电极716b。第二电极716b的长度最小值可被设置为与虚拟图像形成区域相对区域701的下边的长度相对应的长度，如图1a所示，第二电极716b的最大长度值可被设置为调光装置700的下边长度。
由于实施例1的显示装置具有调光装置，因此观看者所看到的虚拟图像可以呈现高对比度，此外，使用显示装置的观看者能够确切地识别外部环境。此外，调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化(在下文所述的实施例中，遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，或在从上侧区域到下侧区域的范围内变化并且在从内侧区域到外侧区域的范围内变化)，此外，下侧区域的遮光率(在下文所述的实施例中，外侧区域或下侧区域与外侧区域的遮光率)为低值。因此，使用显示装置的观看者能确切地视觉识别足部(在下文所述的实施例中，身体侧部或足部与身体侧部)，从而观看者能在现实环境下安全地行动。
此外，如果在第一电极和第二电极之间施加电压，则在第一透明电极和第二透明电极之间产生电位差。在此，由于在透明电极中出现了电位梯度，因此，在第一透明电极和第二透明电极之间产生的电位差离第一电极越远，就越小。此外，在第一透明电极和第二透明电极之间出现少量的泄漏电流(漏电流)。产生泄漏电流(漏电流)的现象在调光层含有电致变色材料的情形中十分显著。此外，从这些结果来看，只需要优化设置第一电极的位置和部位以及设置第二电极的位置和部位，具体而言，通过布置第一电极和第二电极以使得第一电极在第一基板上的投影图像与第二电极在第一基板上的投影图像互不重叠，就可以实现调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化、且虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率的状态。也就是说，尽管构成和结构十分简单，但是能确保实现调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化、且虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率的状态。换言之，调光装置处于颜色渐变状态。
此外，如图7a的示意性正视图所示，第一电极716a和第二电极716b的长度小于调光装置700的上边和下边的长度。此外，如图7b、8a和8b的示意性正视图所示，第一电极716a可延伸至内侧区域701c，且第一电极716a可沿调光装置700的内侧侧边布置。在此，在图7b所示的示例中，第一电极716a的末端部延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的上边的延长线(在图7b中以单点虚线表示)上。在图8a所示的示例中，第一电极716a的末端部延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域701的上边平行的假想线(在图8a中以单点虚线表示)上。在图8b所示的示例中，第一电极716a的末端部延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的下边的延长线(在图8b中以单点虚线表示)上。如图9的示意性正视图所示，第二电极716b可构造为延伸至外侧区域701s，并沿调光装置700的外侧侧边布置。
实施例2
实施例2为实施例1的变型，且涉及包括第1-a结构的光学装置和第一构成的图像形成装置的第二实施方式的显示装置。图10a显示了实施例2的显示装置中的调光装置在操作前的示意性正视图。图10b显示了调光装置在操作期间的示意性正视图。在实施例2的显示装置中，光学装置120、320与调光装置700的至少一部分重叠。在调光装置700操作时，调光装置700的遮光率在从内侧区域701c到外侧区域701s的范围内变化，且虚拟图像形成区域相对区域701的遮光率高于外侧区域701s的遮光率。
具体而言，在实施例2的显示装置中，在调光装置700操作时，给第二电极717b施加高于第一电极717a的电压，调光装置700的遮光率在从内侧区域701c到外侧区域701s的范围内变化，且虚拟图像形成区域相对区域701的遮光率高于外侧区域701s的遮光率。此外，第一电极717a被布置在内侧区域701c中，第二电极717b被布置在外侧区域701s中。在图10a和10b所示的实施例中，沿调光装置700的内侧侧边布置第一电极717a，且第一电极717a的长度等于调光装置700的内侧侧边的长度。另一方面，沿调光装置700的外侧侧边布置第二电极717b，且第二电极717b的长度等于调光装置700的外侧侧边的长度。
除了上述区别之外，实施例2的显示装置的构成和结构与实施例1中所述的显示装置的构成和结构相似，因此其详细描述被省略。
第一电极717a可构造为延伸至上侧区域701u；或者，第一电极717a可构造为延伸至下侧区域701d；或者，第一电极717a可构造为延伸至上侧区域701u和下侧区域701d。
在图11a、11b、12a和12b的示意性正视图所示的示例中，第一电极717a延伸至上侧区域701u和下侧区域701d，且第一电极717a沿调光装置700的上边和下边布置。此外，在图11a所示的示例中，第一电极717a的末端部延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边的延长线(在图11a中以单点虚线表示)上。此外，在图11b所示的示例中，第一电极717a的末端部延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域701的上边的二等分点、并与虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边平行的假想线(在图11b中以单点虚线表示)上。此外，在图12a所示的实施例中，第一电极717a的末端部延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的外侧的侧边的延长线(在图12a中以单点虚线表示)上。此外，在图12b所示的实施例中，第一电极717a的末端部延伸为超出虚拟图像形成区域相对区域701的外侧的侧边的延长线。此外，尽管在图11a、11b、12a和12b所示的示例中示出了第一电极717a延伸至上侧区域701u和下侧区域701d的示例，但是第一电极717a也可延伸至上侧区域701u，第一电极717a也可延伸至下侧区域701d。尽管图中未示出，第二电极717b可构造为延伸至下侧区域701d。
实施例3
实施例3也是实施例1的变型，且涉及包括第1-a结构的光学装置和第一构成的图像形成装置的第三实施方式的显示装置。图13a显示了实施例3的显示装置中的调光装置的示意性正视图。光学装置120、320与调光装置700的至少一部分重叠，且在调光装置700操作时，调光装置700的遮光率在从上侧区域701u到下侧区域701d的范围内变化，且调光装置700的遮光率在从内侧区域701c到外侧区域701s的范围内变化。虚拟图像形成区域相对区域701的遮光率高于下侧区域701d和外侧区域701s的遮光率。
具体而言，在实施例3的显示装置中，在调光装置700操作时，对第二电极718b施加高于第一电极718a的电压，从而使调光装置700的遮光率在从上侧区域701u到下侧区域701d的范围内变化，且调光装置700的遮光率在从内侧区域701c到外侧区域701s的范围内变化，虚拟图像形成区域相对区域701的遮光率高于下侧区域701d和外侧区域701s的遮光率。此外，第一电极718a被布置在上侧区域701u中，第二电极718b被布置在外侧区域701s中。在图13a所示的示例中，沿调光装置700的内侧侧边布置第一电极718a，且第一电极718a的长度小于调光装置700的内侧侧边的长度。另一方面，沿调光装置700的外侧侧边布置第二电极718b，且第二电极718b的长度小于调光装置700的外侧侧边的长度。
除了上述区别以外，实施例3的显示装置的构成和结构与实施例1所述的显示装置的构成和结构类似，因此其详细描述被省略。
第一电极718a可构造为延伸至内侧区域701c；或者，第二电极718b可构造为延伸至下侧区域701d；或者，第一电极718a可构造为延伸至内侧区域701c且第二电极718b可构造为延伸至下侧区域701d。
在图13b所示的实施例中，第一电极718a延伸至内侧区域701c，且沿调光装置700的内侧侧边布置。此外，第一电极718a的末端部可延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的下边的延长线(图13b中以单点虚线表示)上。此外，第一电极718a的末端部可延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的上边的延长线上。可替换的是，第一电极718a的末端部可延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边的二等分点、且与虚拟图像形成区域相对区域701的上边平行的假想线上。此外，在图14a所示的示例中，第二电极718b延伸至下侧区域701d，且沿调光装置的下边布置。此外，第二电极718b的末端部可延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的外侧的侧边的延长线上，可延伸至穿过虚拟图像形成区域相对区域701的下边的二等分点、且与虚拟图像形成区域相对区域701的外侧的侧边平行的假想线上，或可延伸至虚拟图像形成区域相对区域701的内侧的侧边的延长线上。此外，在图14b所示的示例中，第一电极718a延伸至内侧区域701c并沿调光装置700的内侧侧边布置，且第二电极718b(图14b中未标示)延伸至下侧区域701d且沿调光装置700的下边布置。
实施例4
实施例4是实施例1-3的变型，且涉及第1-a结构的光学装置和第二构成的图像形成装置。图15显示了实施例4的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置200的概念图，在实施例4中，图像形成装置211由第二构成的图像形成装置构成。也就是说，图像形成装置包括光源251、和对从光源251射出的平行光进行扫描的扫描单元253。更具体而言，图像形成装置211构造为包括
光源251，
准直光学系统252，将从光源251射出的光转换为平行光，
扫描单元253，对从准直光学系统252射出的平行光进行扫描，以及
中继光学系统254，对由扫描单元253扫描的平行光进行中继并射出。
此外，图像形成装置211被全部容纳在外壳213(图15中以单点虚线表示)内，且所示外壳213具有开口部(未显示)，从而使得来自中继光学系统254的光经由所述开口部射出。此外，每个外壳213利用附装部件19以可分离的方式附装至鬓角部13。
光源251由发射白光的发光元件构成。此外，从光源251射出的光入射到总光学功率为正的准直光学系统252，然后以平行光射出。然后，所述平行光被全反射镜256反射，且被扫描单元253水平扫描和垂直扫描，由此获得一种二维图像，从而产生假想像素(像素数量例如可设置为与实施例1相同)，所述扫描单元253由mems构成，所述mems可通过以二维方向上可旋转的方式设置微镜，二维地扫描入射的平行光。此外，来自假想像素的光通过由已知的中继光学系统构成的中继光学系统(平行光射出光学系统)254，然后成为平行光的光束入射到光学装置120。
由中继光学系统254转换为平行光的光束入射、受到引导、并射出的光学装置120的构成和结构与实施例1中所描述的光学装置相同，因此其详细描述被省略。此外，如上文所述，除了图像形成装置211不同以外，实施例4的显示装置实质上具有与实施例1-3的显示装置相同的构成和结构，因此其详细描述被省略。
实施例5
实施例5也是实施例1-3的变型，且涉及第1-b结构的光学装置和第一构成的图像形成装置。图16显示了实施例5的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置300的概念图。此外，图17显示了对反射型体积全息衍射光栅的一部分进行放大显示的示意性横截面图。在实施例5中，与实施例1类似，图像形成装置111构造为第一构成的图像形成装置。此外，除了第一偏转单元和第二偏转单元的构成和结构不同以外，光学装置320的构成和结构基本上与实施例1的光学装置120相同。
在实施例5中，第一偏转单元和第二偏转单元被布置在导光板321的表面(具体为导光板321的第二面323)上。因此，第一偏转单元对导光板321上的入射光进行衍射和反射，第二偏转单元对利用全反射在导光板321内部传播的光进行多次衍射和反射。在此，第一偏转单元和第二偏转单元构造为衍射光栅元件，具体为反射型衍射光栅元件，更具体为反射型体积全息衍射光栅。在下文的描述中，为了方便起见，构造为反射型体积全息衍射光栅的第一偏转单元被称为“第一衍射光栅部件330”；构造为反射型体积全息衍射光栅的第二偏转单元被称为“第二衍射光栅部件340”。
此外，在实施例5或下文所述的实施例6中，第一衍射光栅部件330和第二衍射光栅部件340具有通过层叠一层衍射光栅层形成的构造。此外，在由光敏聚合物材料构成的每个衍射光栅层中，形成对应于一种波长带宽(或波长)的干涉条纹，且利用现有技术的方法制造衍射光栅层。衍射光栅层(衍射光学元件)中形成的干涉条纹的间距是恒定的，干涉条纹呈直线形，且平行于y轴。此外，第一衍射光栅部件330与第二衍射光栅部件340的轴线平行于x轴，且法线平行于z轴。
图17显示了反射型体积全息衍射光栅的示意性局部放大横截面图。在反射型体积全息衍射光栅中，形成具有倾斜角(倾角)φ的干涉条纹。在此，倾斜角φ表示反射型体积全息衍射光栅的表面与干涉条纹之间的夹角。在从反射型体积全息衍射光栅的内部到表面的范围内，形成干涉条纹。干涉条纹满足布拉格(bragg)条件。在此，布拉格条件表示满足以下式(a)的条件。在式(a)中，m表示正整数，λ表示波长，d表示光栅表面间距(包含干涉条纹的假想平面的法线方向上的间距)，θ表示干涉条纹的入射角的余角。此外，在光以入射角
m·λ＝2·d·sin(θ)(a)
如上所述，第一衍射光栅部件330位于(粘贴在)导光板321的第二面323上，对入射到导光板321上的所述平行光进行衍射和反射，以使得从第一面322入射到导光板321上的所述平行光在导光板321内部被全反射。此外，如上所述，第二衍射光栅部件340位于(粘贴在)导光板321的第二面323上，对利用全反射在导光板321的内部传播的所述平行光进行多次衍射和反射，从而将来自导光板321的平行光原样地从第一面322射出。
此外，在导光板321中，平行光利用全反射在其内部传播，然后射出。此时，由于导光板321很薄、且在导光板321内部行进的光路很长，因此到达第二衍射光栅部件340的全反射次数根据视角的不同而不同。更具体而言，在入射到导光板321上的平行光中，以靠近第二衍射光栅部件340的方向上的角度入射的平行光的反射次数，小于以远离第二衍射光栅部件340的方向的角度入射到导光板321上的平行光的反射次数。这是因为，在第一衍射光栅部件330中衍射和反射的平行光中，对于在导光板321内部传播的光遇到导光板321的内表面时与导光板321的法线之间的夹角而言，以靠近第二衍射光栅部件340的方向上的角度入射到导光板321上的平行光的所述夹角，小于以相反方向上的角度入射到导光板321上的平行光的所述夹角。此外，在第二衍射光栅部件340的内部形成的干涉条纹的形状与在第一衍射光栅部件330的内部形成的干涉条纹的形状，相对于与导光板321的轴线垂直的假想表面呈对称关系。在一种结构中，第一衍射光栅部件330和第二衍射光栅部件340的不与导光板321相对的表面也可以被透明树脂板或透明树脂膜覆盖，以防止第一衍射光栅部件330和第二衍射光栅部件340被损坏。此外，透明保护膜可粘贴在第一面322上，以保护导光板321。
下文所述的实施例6中的导光板321基本上具有与上文所述的导光板321相同的构成和结构。
如上所述，除了光学装置320不同以外，实施例5的显示装置实质上具有与实施例1-3的显示装置相同的构成和结构，因此其详细描述被省略。
实施例6
实施例6也是实施例1-3的变型，且涉及第1-b结构的光学装置和第二构成的图像形成装置。图18显示了实施例6的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置的概念图。实施例6的图像显示装置400中的光源251、准直光学系统252、扫描单元253、平行光射出光学系统(中继光学系统254)等的构成和结构与实施例4(第二构成的图像形成装置)相同。此外，实施例6中的光学装置320的构成和结构与实施例5中的光学装置320相同。除了上述区别以外，实施例6的显示装置实质上与实施例1-3的显示装置的构成和结构相同，因此其详细描述被省略。
实施例7
实施例7也是实施例1-3的变形，且涉及第二结构的光学装置和第二构成的图像形成装置。图19显示了从上方看到的实施例7的显示装置的示意图。
在实施例7中，构成图像显示装置500的光学装置520包括透反射镜530a和530b，从光源251a和251b射出的光入射到透反射镜530a和530b，并朝向观看者的瞳孔21射出。此外，在实施例7中，从布置在外壳213内的光源251射出的光在滤光器(未显示)的内部传播，进而入射到例如附装至鼻垫附近的边沿11’部分的扫描单元253，由扫描单元253扫描后的光入射到透反射镜530a和530b。可替换的是，从布置在外壳213内的光源251a和251b射出的光在滤光器(未显示)的内部传播，进而入射到例如附装至分别与两眼对应的边沿11’部分的上侧的扫描单元253，由扫描单元253扫描后的光入射到透反射镜530a和530b。可替换的是，从布置在外壳213内的光源251a和251b射出、入射到布置在外壳213内的扫描单元253的、并由扫描单元253扫描后的光直接入射到透反射镜530a和530b。然后，由透反射镜530a和530b反射的光入射到观看者的瞳孔。图像形成装置实质上可形成为实施例4中所描述的图像形成装置211。除了上述区别以外，实施例7的显示装置实质上与实施例1-3的显示装置的构成和结构相同，因此其详细描述被省略。
实施例8
实施例8是实施例1的变型。图20a显示了从上方看的实施例8的显示装置的示意图。此外，图20b显示了控制照度传感器的电路的示意图。
实施例8的显示装置构造为包括用于测量显示装置所在的环境照度的照度传感器(环境照度测量传感器)721，并基于照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果控制调光装置700的遮光率。并立地或独立地，基于照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果控制图像形成装置111、211所形成的图像的辉度。具有已知构成和结构的环境照度测量传感器721例如可布置在调光装置700的外侧端部。环境照度测量传感器721经由连接器和布线(未显示)，连接至控制装置18。控制装置18中包括控制环境照度测量传感器721的电路。所述控制环境照度测量传感器721的电路构造为包括接收环境照度测量传感器721的测量值并获得照度的照度计算电路，将照度计算电路获得的照度与标准值比较的比较计算电路，以及基于比较计算电路获得的值控制调光装置700和/或图像形成装置111、211的环境照度测量传感器控制电路。这些电路可由已知的电路构成。在控制调光装置700时，对调光装置700的遮光率进行控制，另一方面，在控制图像形成装置111、211时，对图像形成装置111、211所形成的图像的辉度进行控制。此外，调光装置700中的遮光率的控制和图像形成装置111、211中的图像辉度的控制可以分别独立地进行，也可以相关联地进行。
例如，当照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果等于或大于预定值(第一照度测量值)时，调光装置700的遮光率被限定为等于或大于预定的值(第一遮光率)。另一方面，当照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果等于或小于预定值(第二照度测量值)时，调光装置700的遮光率被限定为等于或小于预定的值(第二遮光率)。在此，例如，第一照度测量值可以为10lux；第一遮光率可以为99％-70％之间的任意值；第二照度测量值可以为0.01lux；第二遮光率可以为49％-1％之间的任意值。
此外，实施例8中的照度传感器(环境照度测量传感器)721可适用于实施例2-7中所述的显示装置。此外，在显示装置包括成像装置的情况下，照度传感器(环境照度测量传感器)721可构造为成像装置中用于曝光测量的光接收元件。
在实施例8或下文所述的实施例9的显示装置中，由于基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制调光装置的遮光率，基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制由图像形成装置形成的图像的辉度，或者基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制调光装置的遮光率，或基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制由图像形成装置形成的图像的辉度，因此观看者所看到的虚拟图像可呈现高对比度，并可以根据显示装置所在的周围环境的照度实现虚拟图像的观看状态的最优化。
实施例9
实施例9也是实施例1的变形。图21a显示了从上方观看实施例9的显示装置的示意图。此外，图21b显示了控制第二照度传感器的电路的示意图。
实施例9的显示装置构造为进一步包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722，用于基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度，也就是，测量入射并透过调光装置的环境光是否需要被上调至期望照度后入射；并基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722的测量结果控制调光装置700的遮光率。此外，并立地或独立地，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722的测量结果，控制由图像形成装置111，211形成的图像的辉度。具有已知构成和结构的透射光照度测量传感器722被布置为比光学装置120、320、520更靠近观看者侧。具体而言，例如，透射光照度测量传感器722可以被布置在外壳113、213的内侧面上。透射光照度测量传感器722经由连接器或布线(未显示)，连接至控制装置18。控制装置18包括控制透射光照度测量传感器722的电路。所述控制透射光照度测量传感器722的电路构造为包括接收来自透射光照度测量传感器722的测量值并获得照度的照度计算电路，将照度计算电路所获得的照度值与标准值比较的比较计算电路，以及基于比较计算电路所获得的值控制调光装置700和/图像形成装置111、211的透射光照度测量传感器控制电路。这些电路可由已知的电路构成。在控制调光装置700时，控制调光装置700的遮光率，另一方面，在控制图像形成装置111、211时，控制由图像形成装置111、211形成的图像的辉度。此外，调光装置700中的遮光率的控制和图像形成装置111、211中的图像辉度的控制可以分别独立地进行，也可以相关联地进行。此外，当考虑到环境照度测量传感器721的照度无法将透射光照度测量传感器722的测量结果控制为期望照度时，也就是说，当透射光照度测量传感器722的测量结果不是期望照度时，或者当期望更精细的照度调节时，可以在监测透射光照度测量传感器722的值的同时调节调光装置的遮光率。布置至少两个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，从而可基于通过高遮光率部分(调光装置700的上侧区域701u或内侧区域701c)的光执行照度测量，并基于通过低遮光率部分(调光装置700的下侧区域701d或外侧区域701s)的光执行照度测量。
此外，实施例9中的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722可适用于实施例2-7中所述的显示装置。可替换的是，实施例9中的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722和实施例8中的照度传感器(环境照度测量传感器)721可以组合。在该情况下，执行各种试验，调光装置700中的遮光率的控制和图像形成装置111、211中的图像辉度的控制可以分别独立地进行，也可以相关联地进行。在用于右眼的调光装置和用于左眼的调光装置中，可通过调节施加到第一电极和第二电极的电压，实现用于右眼的调光装置中的遮光率与用于左眼的调光装置中的遮光率之间的均一化。可以控制第一电极和第二电极之间的电位差，可以独立地控制施加至第一电极的电压和施加至第二电极的电压。举例来说，可以基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722的测量结果，控制用于右眼的调光装置中的遮光率与用于左眼的调光装置中的遮光率，或者可以由观看者观看通过用于右眼的调光装置和光学装置的光的明亮度和通过用于左眼的调光装置和光学装置的光的明亮度，并操作开关、按钮、拨盘、滑块、旋钮等，手动控制或调节。
实施例10
实施例10为实施例1-9的变型，在实施例10中，调光层由电泳分散液构成。下文将说明电泳分散液的制备方法。
首先，按以下方式制备溶液a：最初，将10克炭黑(由三菱化学公司制造的#40)作为电泳颗粒加入1l纯水中并搅拌，然后加入1cm3的37质量％盐酸和0.2克乙烯基苯胺。另一方面，按以下方式制备溶液b，将0.3克亚硝酸钠溶解于10cm3纯水中，然后加热至40℃。然后，将溶液b缓慢加入溶液a中，并搅拌10小时。然后，对通过反应获得的产物进行离心分离，以获得固体物。然后，利用纯水洗净固体物，并进一步分散在丙酮中，然后按离心分离法进行洗净。然后，利用温度设置为50℃的真空干燥机将固体物干燥一晚。
然后，在配备有氮净化装置、电磁搅拌棒和回流柱的反应瓶中，加入5克固体物、100cm3的甲苯、15cm3的2-乙基已基异丁烯酸、和0.2克偶氮二异丁腈(aibn)，并混合。然后，在搅拌的同时，利用氮气净化反应瓶30分钟。然后，将反应瓶放入油浴中，在连续搅拌的同时，缓慢加热至80℃，并将该状态维持10小时。然后，将反应瓶冷却至室温，对固体物进行离心分离。在将固体物与四氢呋喃(thf)和乙酸乙酯一起进行三次离心分离操作并洗净固体物之后，取出固体物，并用温度设置为50℃的真空干燥机干燥一晚。由此，获得4.7克的茶色电泳颗粒。
另一方面，准备含有0.5％的n,n-二甲基丙醛-1,3-二胺,1,2-羟基十八烷酸和甲氧基磺酰氢氧甲烷(由日本lubrizol公司生产的solsperse17000)并含有1.5％的去水山梨糖醇三油酸酯(span85)的isoparg溶液(由exxonmobile公司生产)，作为分散液(分散介质)，所述分散液是绝缘性液体。然后，将0.1克电泳颗粒加入9.9克分散介质中，并使用珠磨机搅拌5分钟。然后，利用离心分离机(旋转速度＝2000rpm)对混合溶液进行离心分离5分钟，然后去除珠子。由此，可获得电泳分散液。此外，电泳颗粒带正电。
在实施例10中的调光装置700中，由0.5mm厚度的玻璃制成的第一基板711a和第二基板711b之间的间隙被设置为50μm。第一透明电极712a和第二透明电极712b由铟锡复合氧化物(ito)构成，并基于包括溅射法的pvd法结合剥离(lift-off)法形成。第一透明电极712a被构图为梳状电极形状。另一方面，第二透明电极712b未被构图，是所谓的固态电极。第一透明电极712a和第二透明电极712b经由连接器或布线(未显示)，连接至控制装置18。
调光装置700的遮光率(光透射率)可以利用施加至第一透明电极712a和第二透明电极712b的电压来控制。具体而言，如果给第一透明电极712a施加相对为正的电压而给第二透明电极712b施加相对为负的电压，则带正电的电泳颗粒泳动并覆盖第二透明电极712b。因此，调光装置700中的遮光率变高。另一方面，如果给第一透明电极712a施加相对为负的电压而给第二透明电极712b施加相对为正的电压，则带正电的电泳颗粒泳动并覆盖第一透明电极712a。因此，调光装置700的遮光率变低。观看者可以通过操作设置于控制装置18上的控制旋钮，控制施加至第一透明电极712a和第二透明电极712b的电压。也就是说，观看者通过观察来自光学装置120、320的虚拟图像，调节调光装置700的遮光率，就可以提高虚拟图像的对比度。
实施例11
实施例11为实施例10的变型。在实施例10中，由调光装置700着色的颜色被设置为黑色的固定颜色。而另一方面，在实施例11中，通过调光装置的光被调光装置着色为期望的颜色，此外，由调光装置着色的颜色是可变的。具体而言，调光装置是由着色为红色的调光装置、着色为黄色的调光装置和着色为蓝色的调光装置层叠而成。在此，着色为红色的调光装置中的电泳分散液被构造为通过将如下颗粒作为电泳颗粒分散到如下溶液中而获得的分散液：所述颗粒是通过利用亨舍尔(henschel)混合机预先混合苯乙烯树脂和c.i.颜料红(pigmentred)122、然后利用双螺杆挤压机进行溶融和混炼、在冷却后利用锤式粉碎机进行粗研磨、接下来利用气流粉碎机进行细研磨而获得的；所述溶液是含有0.5％的n,n-dimethylpropan-1,3-diamine,1,2-hydroxyoctadecanoicacid(n,n-二甲基丙醛-1,3-二胺,1,2-羟基十八烷酸)和methoxysulfonyloxymethane(甲氧基磺酰氧基甲烷，由日本lubrizol公司生产的solsperse17000)并含有1.5％的sorbitantrioleate(去水山梨糖醇三油酸酯，span85)的isoparg(异构烷烃)溶液(由exxonmobile公司生产)。着色为黄色的调光装置中的电泳分散液被构造为通过将如下颗粒作为电泳颗粒分散到如下溶液中而获得的分散液：所述颗粒是通过利用亨舍尔(henschel)混合机预先混合苯乙烯树脂和c.i.颜料黄(pigmentyellow)12、然后利用双螺杆挤压机进行溶融和混炼、在冷却后利用锤式粉碎机进行粗研磨、接下来利用气流粉碎机进行细研磨而获得的；所述溶液是含有0.5％的n,n-dimethylpropan-1,3-diamine,1,2-hydroxyoctadecanoicacid(n,n-二甲基丙醛-1,3-二胺,1,2-羟基十八烷酸)和methoxysulfonyloxymethane(甲氧基磺酰氧基甲烷，由日本lubrizol公司生产的solsperse17000)并含有1.5％的sorbitantrioleate(去水山梨糖醇三油酸酯，span85)的isoparg(异构烷烃)溶液(由exxonmobile公司生产)。着色为蓝色的调光装置中的电泳分散液被构造为通过将如下颗粒作为电泳颗粒分散到如下溶液中而获得的分散液：所述颗粒是通过利用亨舍尔(henschel)混合机预先混合苯乙烯树脂和c.i.颜料蓝(pigmentblue)1、然后利用双螺杆挤压机进行溶融和混炼、在冷却后利用锤式粉碎机进行粗研磨、接下来利用气流粉碎机进行细研磨而获得的；所述溶液是含有0.5％的n,n-dimethylpropan-1,3-diamine,1,2-hydroxyoctadecanoicacid(n,n-二甲基丙醛-1,3-二胺,1,2-羟基十八烷酸)和methoxysulfonyloxymethane(甲氧基磺酰氧基甲烷，由日本lubrizol公司生产的solsperse17000)并含有1.5％的sorbitantrioleate(去水山梨糖醇三油酸酯，span85)的isoparg(异构烷烃)溶液(由exxonmobile公司生产)。然后，通过施加到每个调光装置中的电极的电压，可以将三层调光装置所射出的外部光着色为期望的颜色。
除了上述区别以外，实施例11的显示装置的构成和结构与实施例10中所描述的显示装置的构成和结构类似，因此其详细描述被省略。
至此，已基于优选实施例描述了本发明，但本发明不限于这些实施例。实施例中所描述的显示装置(头戴式显示器)和图像显示装置的构成和结构仅仅是举例，可以进行适当修改。例如，可以在导光板中布置表面浮雕型全息(参考美国专利no.20040062505a1)。在光学装置320中，衍射光栅单元可构造为透射型衍射光栅元件。可替换的是，在一个实施方式中，第一偏转单元和第二偏转单元中的一个可构造为反射型衍射光栅元件，另一个可构造为透射型衍射光栅元件。可替换的是，衍射光栅元件可以是反射型闪耀(blazed)衍射光栅元件。本发明的显示装置可用作立体显示装置。在该情况下，必要时，偏振板或偏振膜以可分离的方式附装至光学装置，或者偏振板或偏振膜可粘合至光学装置。
在实施例中，图像形成装置111、211被示为显示单色(例如绿色)图像，但图像形成装置111、211也可以显示彩色图像，在该情况下，光源例如可构造为分别发出红、绿和蓝光的光源。具体而言，例如，通过使用光导管混合从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发出的红光、绿光和蓝光，并执行辉度均一化，可以获得白光。在一些情况下，通过调光装置的光可以被调光装置着色为期望颜色，在该情况下，由调光装置着色的颜色可以是可变的。具体而言，例如，可以将着色为红色的调光装置、着色为绿色的调光装置和着色为蓝色的调光装置层叠起来。
此外，实施例1-11中描述的图像显示装置可以如下文所述方式进行变形。也就是，如图22中示出的从上方观看的示意图所示，以及如图23中示出的光学装置和调光装置的示意性正视图所示，在调光装置700的与第一衍射光栅部件330相对的外表面上形成用于防止光泄漏到导光板321的外部而导致光使用率恶化的遮光部件731。
图24a和24b显示了从上方观看实施例7中所描述的构成第二结构的光学装置的光学装置变形例的示意图。
在图24a所示的示例中，来自光源601的光进入导光部件602并遇到导光部件602内设置的偏振分束器603。在来自光源601并遇到偏振分束器603的光之中，p偏振光成分通过偏振波束分离器603，s偏振光成分被偏振波束分离器603反射并被引导朝向以lcos作为光阀的液晶显示装置(lcd)604。液晶显示装置(lcd)604形成图像。由于被液晶显示装置(lcd)604反射的光的偏振光成分被p偏振光成分占据，因此被液晶显示装置(lcd)604反射的光通过偏振分束器603、605，通过1/4波长板606，遇到反射板607并被反射，通过1/4波长板606，并引导朝向偏振分束器605。由于此时的光的偏振光成分被s偏振光成分占据，因此光被偏振分束器605反射，并被引导朝向观看者的瞳孔21。由此，图像形成装置被构造为包括光源601和液晶显示装置(lcd)604，光学装置被构造为包括导光部件602、偏振分束器603、605、1/4波长板606和反射板607，且偏振分束器605相对于光学装置的虚拟图像形成区域。
在图24b所示的示例中，来自图像形成装置611的光在导光部件612内行进并遇到透反射镜613。一部分光通过透反射镜613，遇到反射板614并被反射，然后再次遇到透反射镜613。一部分光被透反射镜613反射后，被引导朝向观看者的瞳孔21。由此，光学装置被构造为包括导光部件612、透反射镜613和反射板614，且透反射镜613相对于光学装置的虚拟图像形成区域。
可替换的是，图25a和25b显示了从上方观看实施例7的显示装置的另一变形例中的光学装置的示意图和从横向观看的示意图。所述光学装置构造为包括六面体棱镜622和凸透镜625。从图像形成装置621射出的光入射到棱镜622上，遇到棱镜表面623并被反射，在棱镜622中行进，遇到棱镜表面624并被反射，然后经由凸透镜625到达观看者的瞳孔21。棱镜表面623和棱镜表面624是朝着彼此会合的方向倾斜的，且棱镜622的平面形状为梯形，具体为等边梯形。在棱镜表面623、624上涂敷镜面涂层。如果棱镜622与瞳孔21相对的部分的厚度(高度)构造为小于4mm(人类瞳孔的平均直径)，则观看者可以以重叠的状态看到外部世界的图像以及来自棱镜622的虚拟图像。
在一些情况下，可以采用以下实施方式：可以通过将第一透明电极和/或第二透明电极分割为多个块并控制每个块的遮光率，控制调光装置的与调光装置的下侧部分或耳侧部分相对应的部分的遮光率。可替换的是，可以采用以下实施方式：可以通过将第一透明电极和/或第二透明电极构造为带状电极或网状电极、或通过在第一透明电极或第二透明电极的上形成带状辅助电极或网状辅助电极，独立地控制调光装置的多个区域中的遮光率，从而控制调光装置的与调光装置的下侧部分或耳侧部分相对应的部分的遮光率。可替换的是，例如，图8a的第一电极716a保持原样，而使得第二电极716b与第一电极716a重叠。由此，也可以采用以下实施方式：调光装置的上侧部分和鼻侧部分的遮光率增大，而调光装置的下侧部分和耳侧部分的遮光率减小。可替换的是，例如，图12b的第一电极717a保持原样，而使得第二电极717b与第一电极717a重叠。由此，也可以采用以下实施方式：调光装置的耳侧部分的遮光率低于其余部分的遮光率。此外，在某些情况下，举例来说，调光装置可构造为基于有源矩阵方式或单纯矩阵方式驱动的液晶显示装置，且可以控制液晶显示装置的与调光装置的下侧或耳侧部分相对应的部分的光透射率。
此外，本发明可具有以下构造。
[a01]《显示装置：第一方面》
一种显示装置，包括：
(a)框架，所述框架佩戴在观看者的头部；
(b)图像显示装置，所述图像显示装置附装至所述框架；和
(c)调光装置，所述调光装置调节从外部入射的外部光的光量，
其中，所述图像显示装置包括：
(a)图像形成装置；和
(b)光学装置，所述光学装置具有基于从所述图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域，
其中，所述光学装置与所述调光装置的至少一部分重叠，
观看者的鼻侧被称为内侧，
观看者的耳侧被称为外侧，
所述调光装置的与所述光学装置的虚拟图像形成区域相面对的区域被称为虚拟图像形成区域相对区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域上侧的区域被称为上侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域下侧的区域被称为下侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域内侧的区域被称为内侧区域，
所述调光装置位于所述虚拟图像形成区域相对区域外侧的区域被称为外侧区域，
在上述情况下，在所述调光装置操作时，
(i)所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率，
(ii)所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于外侧区域的遮光率，或者
(iii)所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，并且所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域和外侧区域的遮光率。
[a02]如[a01]所述的显示装置，其中，所述调光装置包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；
第一透明电极，所述第一透明电极位于所述第一基板的与所述第二基板相面对的相对表面上；
第二透明电极，所述第二透明电极位于所述第二基板的与所述第一基板相面对的相对表面上；
第一电极，所述第一电极形成为与所述第一透明电极的一部分接触；
第二电极，所述第二电极形成为与所述第二透明电极的一部分接触；和
调光层，所述调光层插在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间。
[a03]如[a02]所述的显示装置，其中，所述第一电极在所述第一基板上的投影图像和所述第二电极在所述第一基板上的投影图像不互相重叠。
[a04]如[a02]或[a03]所述的显示装置，其中，所述调光层包含电致变色材料。
[a05]如[a04]所述的显示装置，其中，所述调光层具有从所述第一透明电极侧开始，依次为wo3层、ta2o5层和irxsn1-xo层的层叠结构。
[a06]如[a02]至[a05]之中的任一项所述的显示装置，其中，在所述调光装置操作时，给所述第二电极施加高于所述第一电极的电压，
所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率，
所述第一电极布置在上侧区域中，且
所述第二电极布置在下侧区域中。
[a07]如[a06]所述的显示装置，其中，所述第一电极延伸至内侧区域。
[a08]如[a02]至[a05]之中的任一项所述的显示装置，其中，在所述调光装置操作时，给所述第二电极施加的电压高于给所述第一电极施加的电压，
所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于外侧区域的遮光率，
所述第一电极布置在内侧区域中，且
所述第二电极布置在外侧区域中。
[a09]如[a08]所述的显示装置，其中，所述第一电极延伸至上侧区域。
[a10]如[a08]或[a09]所述的显示装置，其中，所述第一电极延伸至下侧区域。
[a11]如[a02]至[a05]之中的任一项所述的显示装置，其中，在所述调光装置操作时，给所述第二电极施加的电压高于给所述第一电极施加的电压，
所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，并且所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域和外侧区域的遮光率，
所述第一电极布置在上侧区域中，且
所述第二电极布置在外侧区域中。
[a12]如[a11]所述的显示装置，其中，所述第一电极延伸至内侧区域。
[a13]如[a11]或[a12]所述的显示装置，其中，所述第二电极延伸至下侧区域。
[a14]如[a01]至[a13]之中的任一项所述的显示装置，其中，所述框架包括布置在观看者正前方的前部、经由铰链可转动地附装至所述前部的两个端部的两个鬓角部、以及鼻垫，且
所述调光装置设置于所述前部处。
[a15]如[a14]所述的显示装置，其中所述光学装置被附装至所述调光装置。
[a16]如[a14]或[a15]所述的显示装置，其中，所述前部具有边沿，且
所述调光装置嵌入所述边沿内。
[a17]如[a16]所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极的投影图像被包含在所述边沿的投影图像内。
[a18]如[a01]至[a17]之中的任一项所述的显示装置，其中，
所述光学装置包括
(b-1)导光板，所述导光板允许从所述图像形成装置入射的光利用全反射在所述导光板的内部传播，然后向观看者射出；
(b-2)第一偏转单元，所述第一偏转单元使所述导光板上的入射光偏转，从而使所述导光板上的入射光被所述导光板的内部全反射；且
(b-3)第二偏转单元，所述第二偏转单元对利用全反射在所述导光板的内部传播的光进行多次偏转，以使得利用全反射在所述导光板的内部传播的光从所述导光板中射出，以及
由所述第二偏转单元构成所述光学装置的虚拟图像形成区域。
[b01]《显示装置：第二方面》
(a)框架，所述框架佩戴在观看者的头部；
(b)图像显示装置，所述图像显示装置附装至所述框架；和
(c)调光装置，所述调光装置调节从外部入射的外部光的光量，
其中，所述图像显示装置包括：
(a)图像形成装置；和
(b)光学装置，所述光学装置具有基于从所述图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域，
所述调光装置包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；
第一透明电极，所述第一透明电极位于所述第一基板的与所述第二基板相面对的相对表面上；
第二透明电极，所述第二透明电极位于所述第二基板的与所述第一基板相面对的相对表面上；
第一电极，所述第一电极形成为与所述第一透明电极的一部分接触；
第二电极，所述第二电极形成为与所述第二透明电极的一部分接触；和
调光层，所述调光层插在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间，
其中，
所述光学装置与所述调光装置的至少一部分重叠，且
所述第一电极在所述第一基板上的投影图像和所述第二电极在所述第一基板上的投影图像不互相重叠。
[b02]如[b01]所述的显示装置，其中，所述虚拟图像形成区域在所述第一基板上的投影图像位于所述第一电极在所述第一基板上的投影图像和所述第二电极在所述第一基板上的投影图像之间。
[b03]如[b01]或[b02]所述的显示装置，其中，所述调光层包含电致变色材料。
[b04]如[b03]所述的显示装置，其中，所述调光层具有从所述第一透明电极侧开始，依次为wo3层、ta2o5层和irxsn1-xo层的层叠结构。
[b05]如[b01]至[b04]之中的任一项所述的显示装置，其中，在所述调光装置操作时，给所述第二电极施加高于所述第一电极的电压，
所述调光装置的与所述光学装置的虚拟图像形成区域相面对的区域被称为虚拟图像形成区域相对区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域上侧的区域被称为上侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域下侧的区域被称为下侧区域，
在上述情况下，
所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域的遮光率，
所述第一电极布置在上侧区域中，且
所述第二电极布置在下侧区域中。
[b06]如[b05]所述的显示装置，其中，当所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域内侧的区域被称为内侧区域时，所述第一电极延伸至内侧区域。
[b07]如[b01]至[b04]之中的任一项所述的显示装置，其中，在操作调光装置时，给第二电极施加的电压高于第一电极，
当调光装置与光学装置的虚拟图像形成区域相对的区域被称为虚拟图像形成区域相对区域时，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域内侧的区域被称为内侧区域，
所述调光装置位于所述虚拟图像形成区域相对区域外侧的区域被称为外侧区域，
所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于外侧区域的遮光率，
所述第一电极布置在内侧区域中，且
所述第二电极布置在外侧区域中。
[b08]如[b07]所述的显示装置，其中，当所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域上侧的区域被称为上侧区域时，所述第一电极延伸至上侧区域。
[b09]如[b07]或[b08]所述的显示装置，其中，当调光装置的位于虚拟图像形成区域相对区域下侧的区域被称为下侧区域时，所述第一电极延伸至下侧区域。
[b10]如[b01]至[b04]之中的任一项所述的显示装置，其中，在调光装置操作时，给第二电极施加的电压高于第一电极，
所述调光装置的与所述光学装置的虚拟图像形成区域相面对的区域被称为虚拟图像形成区域相对区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域上侧的区域被称为上侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域下侧的区域被称为下侧区域，
所述调光装置的位于所述虚拟图像形成区域相对区域内侧的区域被称为内侧区域，
所述调光装置位于所述虚拟图像形成区域相对区域外侧的区域被称为外侧区域，
在上述情况下，
所述调光装置的遮光率在从上侧区域到下侧区域的范围内变化，并且所述调光装置的遮光率在从内侧区域到外侧区域的范围内变化，所述虚拟图像形成区域相对区域的遮光率高于下侧区域和外侧区域的遮光率，
所述第一电极布置在上侧区域中，且
所述第二电极布置在外侧区域中。
[b11]如[b10]所述的显示装置，其中，所述第一电极延伸至内侧区域。
[b12]如[b10]或[b11]所述的显示装置，其中，所述第二电极延伸至下侧区域。
[b13]如[b01]至[b12]之中的任一项所述的显示装置，其中，所述框架包括布置在观看者正前方的前部、经由铰链可转动地附装至所述前部的两个端部的两个鬓角部、以及鼻垫，且
所述调光装置设置于所述前部处。
[b14]如[b13]所述的显示装置，其中所述光学装置被附装至所述调光装置。
[b15]如[b13]或[b14]所述的显示装置，其中，所述前部具有边沿，且
所述调光装置嵌入所述边沿内。
[b16]如[b15]所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极的投影图像被包含在所述边沿的投影图像内。
[b17]如[b01]至[b16]之中的任一项所述的显示装置，其中，
所述光学装置包括
(b-1)导光板，所述导光板允许从所述图像形成装置入射的光利用全反射在所述导光板的内部传播，然后向观看者射出；
(b-2)第一偏转单元，所述第一偏转单元使所述导光板上的入射光偏转，从而使所述导光板上的入射光被所述导光板的内部全反射；且
(b-3)第二偏转单元，所述第二偏转单元对利用全反射在所述导光板的内部传播的光进行多次偏转，以使得利用全反射在所述导光板的内部传播的光从所述导光板中射出，以及
由所述第二偏转单元构成所述光学装置的虚拟图像形成区域。
[c01]如[a01]至[b17]之中的任一项所述的显示装置，进一步包括照度传感器(环境照度测量传感器)，用于测量显示装置所在环境的照度，
其中基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果，控制调光装置的遮光率。
[c02]如[a01]至[c01]之中的任一项所述的显示装置，进一步包括照度传感器(环境照度测量传感器)，用于测量显示装置所在环境的照度，
其中基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果，控制图像形成装置所形成图像的辉度。
[c03]如[a01]至[c02]之中的任一项所述的显示装置，进一步包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，用于基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度，
其中基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果，控制调光装置的遮光率。
[c04]如[a01]至[c03]之中的任一项所述的显示装置，进一步包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，用于基于从外部环境入射并透过调光装置的光测量照度，
其中基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果，控制图像形成装置所形成图像的辉度。
[c05]如[c03]或[c04]所述的显示装置，其中，第二照度传感器(透射光照度测量传感器)被布置为比光学装置更靠近观看者侧。
[c06]如[a01]至[c05]之中的任一项所述的显示装置，其中，通过调光装置的光被调光装置着色为期望的颜色。
[c07]如[c06]所述的显示装置，其中，由调光装置着色的颜色是可变的。
[c08]如[c06]所述的显示装置，其中，由调光装置着色的颜色是固定不变的。
参考标记列表
10框架
11前部
11’边沿
12铰链
13鬓角部
13端脚部
15布线(信号线，电源线等)
16耳机部
17用于耳机部的布线
18控制装置(控制电路，控制单元)
19附装部件
21瞳孔
100，200，300，400，500图像显示装置
111，111a，111b，211图像形成装置
112光学系统(准直光学系统)
113，213外壳
120，320，520光学装置
121，321导光板
122，322导光板的第一面
123，323导光板的第二面
124，125导光板的一部分
130第一偏转单元
140第二偏转单元(虚拟图像形成区域)
330第一偏转单元(第一衍射光栅部件)
340第二偏转单元(第二衍射光栅部件，虚拟图像形成区域)
150反射型空间光调制器
151液晶显示装置(lcd)
152偏振分束器(pbs)
153光源
251，251a，251b光源
252准直光学系统
253扫描单元
254光学系统(中继光学系统)
256全反射镜
530a，530b透反射镜
601光源
602导光部件
603，605偏振分束器
604液晶显示装置
6061/4波长板
607反射板
611图像形成装置
612导光部件
613透反射镜
614反射板
621图像形成装置
622棱镜
623，624棱镜表面
625凸透镜
700调光装置
701虚拟图像形成区域相对区域
701u调光装置的上侧区域
701d调光装置的下侧区域
701c调光装置的内侧区域
701s调光装置的外侧区域
711a第一基板
711b第二基板
712a第一透明电极
712b第二透明电极
713wo3层
714ta2o5层
715irxsn1-xo层
716a，717a，718a第一电极
716b，717b，718b第二电极
719a保护层
719b密封部件
719c粘合剂
721照度传感器(环境照度测量传感器)
722第二照度传感器(透射光照度测量传感器)
731遮光部件
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