JP5896909B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明者が見出した、従来の液晶表示装置において生じる不具合について説明する。なお、以下の説明は、本発明を理解する上で一助となるものであるが、以下の種々の条件等は本発明を限定するものではない。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(光偏向器の構成)
図1Aは、本発明の実施の形態1に係る光偏向器を示す断面図である。図1Aに示すように、本実施の形態の光偏向器10は、光偏向素子101を備えている。光偏向素子101の一方側には、反射板102が設けられている。以下、光偏向素子101及び反射板102の構成について説明する。
図1Bは、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置を示す断面図である。図1Bに示すように、本実施の形態の液晶表示装置20は、光偏向器10A、液晶パネル106、光照射部107、反射板102、一対のステレオカメラ108a,108b及び制御部109を備えている。本実施の形態の液晶表示装置20は、例えば、専用のメガネを装着することなく、裸眼で3D画像を視認することができるタブレット型の3Dディスプレイである。
図2は、本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置を示す断面図である。図2に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Bでは、光偏向器10Aと反射板102との間にプリズムシート114(光学素子を構成する)が設けられている。液晶表示装置20Bの他の構成は、実施の形態1の液晶表示装置20と同様である。
図3は、本発明の実施の形態3に係る光偏向装置を示す断面図である。図3に示すように、本実施の形態の光偏向装置30は、光偏向器10、偏光反射シート121、λ/4板122、光照射部107及び反射板102を備えている。
(光偏向装置の構造)
図4Aは、本発明の実施の形態4に係る光偏向装置を示す断面図である。図4Aに示すように、本実施の形態の光偏向装置30Cでは、光照射部123Cは、光偏向器10とλ/4板122との間に設けられている。光源(図示せず)から発した光は、第1の偏光方向に偏光されており、反射板123で正反射された後に、光偏向器10に向けて照射される。光偏向装置30Cの他の構成は、上記実施の形態3の光偏向装置30と同様である。
図4Bは、本発明の実施の形態4に係る液晶表示装置を示す断面図である。図4Bに示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Cでは、光偏向装置30Cと、光偏向装置30Cから出射した光が入射される液晶パネル106と、を備えている。液晶パネル106は、光偏向装置30Cの偏光反射シート121側に設けられている。光偏向装置30Cの光偏向器10Aは、複数の光偏向素子101をアレイ状に配置することにより構成されている。光偏向装置30Cの光照射部107は、上記実施の形態1の光照射部107と同様に、導光板110及び光源111で構成されている。光源111から発する光は、第1の偏光方向に偏光されている。液晶表示装置20Cの他の構成は、上記実施の形態1の液晶表示装置20と同様である。
図5は、本発明の実施の形態5に係る液晶表示装置を示す断面図である。図5に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Dでは、液晶パネル106と光偏向装置30Cとの間に高分子液晶拡散板124(拡散板を構成する)が設けられている。制御部109は、高分子液晶拡散板124に印加される電圧を制御する。制御部109によって高分子液晶拡散板124に電圧が印加されていない状態では、高分子液晶拡散板124は、乳白色となって光を拡散させる拡散状態に保持される。制御部109によって高分子液晶拡散板124に電圧が印加された状態では、高分子液晶拡散板124は、透明となって光を拡散させずに透過させる非拡散状態に保持される。従って、高分子液晶拡散板124は、制御部109によって拡散状態と非拡散状態とに切り替え可能に構成されている。
図6A及び図6Bは、本発明の実施の形態6に係る液晶表示装置を示す断面図である。図6Aに示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Eでは、光源111と導光板110との間にλ/2板125が設けられている。液晶表示装置20Eの他の構成は、上記実施の形態5の液晶表示装置20Dと同様である。
図7は、本発明の実施の形態7に係る液晶表示装置を示す断面図である。図7に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Fでは、光偏向装置30Fは、光偏向器として、第1の光偏向器10Aa及び第2の光偏向器10Abを有している。第1の光偏向器10Aaは、光照射部107の導光板110と偏光反射シート121との間に設けられている。第2の光偏向器10Abは、光照射部107の導光板110とλ/4板122との間に設けられている。第1の光偏向器10Aa及び第2の光偏向器10Abはそれぞれ、上記第6の実施の形態の光偏向器10Aと同様に構成されている。液晶表示装置20Fの他の構成は、上記第6の実施の形態の液晶表示装置20Eと同様である。
図8は、本発明の実施の形態8に係る液晶表示装置を示す断面図である。図8に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Gでは、光照射部107の導光板110とλ/4板122との間にプリズムシート114(光学素子を構成する)が設けられている。このプリズムシート114は、上記実施の形態2におけるプリズムシート114と同様に構成されている。液晶表示装置20Gの他の構成は、実施の形態6の液晶表示装置20Eと同様である。
図9は、本発明の実施の形態9に係る液晶表示装置を示す断面図である。図9に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Hでは、プリズムシート114Hを光の偏向方向(図9において左右方向)に移動させるためのアクチュエータ127が設けられている。アクチュエータ127によってプリズムシート114Hを光の偏向方向に移動させることにより、液晶パネル106から出射した光の集光点を左右方向に調整することができる。本実施形態のプリズムシート114Hは、視認者112の右目112a及び左目112bの移動に追従して、液晶パネル106から出射される光の集光点を変調可能なアクティブ光学素子である。
(光偏向装置の構成)
図10Aは、本発明の実施の形態10に係る光偏向装置を示す断面図である。図10Aに示すように、本実施の形態の光偏向装置30Jでは、反射板102は、光偏向器10の一方側に設けられている。λ/4板122は、光偏向器10と反射板102との間に設けられている。偏光反射シート121は、光偏向器10の他方側に設けられている。また、光照射部107は、光偏向器10と偏光反射シート121との間に設けられている。光源(図示せず)から発した光は、第2の偏光方向に偏光されており、反射板123で正反射された後に、光偏向器10に向けて照射される。
図10Bは、本発明の実施の形態10に係る液晶表示装置を示す断面図である。図10Bに示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Jでは、光偏向装置30Jと、光偏向装置30Jから出射した光が入射される液晶パネル106と、を備えている。液晶パネル106は、光偏向装置30Jの偏光反射シート121側に設けられている。光偏向装置30Jの光偏向器10Aは、複数の光偏向素子101をアレイ状に配置することにより構成されている。光偏向装置30Jの光照射部107は、上記実施の形態1の光照射部107と同様に、導光板110及び光源111で構成されている。光源111から発する光は、第2の偏光方向に偏光されている。液晶表示装置20Jの他の構成は、上記実施の形態1の液晶表示装置20と同様である。
図11は、本発明の実施の形態11に係る液晶表示装置を示す断面図である。図11に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Kでは、液晶パネル106と光偏向装置30Jとの間に高分子液晶拡散板124(拡散板を構成する)が設けられている。この高分子液晶拡散板124は、上記実施の形態5の高分子液晶拡散板124と同様に構成されている。液晶表示装置20Kの他の構成は、上記実施の形態10の液晶表示装置20Jと同様である。
図12は、本発明の実施の形態12に係る液晶表示装置を示す断面図である。図12に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Lでは、光源111と導光板110との間にλ/2板125が設けられている。このλ/2板125は、上記実施の形態6のλ/2板125と同様に構成されている。液晶表示装置20Lの他の構成は、上記実施の形態11の液晶表示装置20Kと同様である。
図13は、本発明の実施の形態13に係る液晶表示装置を示す断面図である。図13に示すように、本実施の形態の液晶表示装置20Mでは、光偏向器10Aとλ/4板122との間にプリズムシート114(光学素子を構成する)が設けられている。このプリズムシート114は、上記実施の形態2におけるプリズムシート114と同様に構成されている。液晶表示装置20Mの他の構成は、実施の形態13の液晶表示装置20Lと同様である。
10Aa 第1の光偏向器
10Ab 第2の光偏向器
20,20B,20C,20D,20E,20F,20G,20H,20J,20K,20L,20M,60,70 液晶表示装置
30,30C,30J 光偏光装置
101,501 光偏向素子
102 反射板
102a反射面
103,503 液晶
104,504 誘電体
106,604 液晶パネル
107 光照射部
108a,108b,605a,605b ステレオカメラ
109,606 制御部
110,602 導光板
111,603 光源
112,126,607 視認者
112a,126a,607a 右目
112b,126b,607b 左目
114,114H プリズムシート
114a プリズム部
121 偏光反射シート
122 λ/4板
123 反射板
124 高分子液晶拡散板
125 λ/2板
127 アクチュエータ
608 レンズアレイ
608a,608b レンズ
Claims (17)
- 光偏向器と、
前記光偏向器の一方側に設けられ、前記光偏向器から出射した光が入射される液晶パネルと、
前記光偏向器の他方側に設けられ、光を正反射する反射板と、
前記液晶パネルと前記光偏向器との間に設けられ、光を照射する光照射部と、を備え、
前記光偏向器は、内部の屈折率分布が変調されることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子を備え、前記光偏向素子は、断面三角形状の液晶と、前記液晶の形状に対して相補的な形状を有する誘電体と、を有し、
前記光偏向素子に入射した光は、前記光偏向素子を複数回通過した後に、前記光偏向素子から出射し、
前記光照射部から発した光は、前記光偏向器を通過して前記反射板で反射された後に、前記光偏向器を再度通過して前記液晶パネルに入射し、
前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される
液晶表示装置。 - さらに、前記光照射部と前記反射板との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備える
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートである
請求項2に記載の液晶表示装置。 - 光偏向装置と、
前記光偏向装置から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、
前記光偏向装置は、
光偏向器と、
前記光偏向器の一方側に設けられ、第1の偏光方向の光を反射し、且つ、前記第1の偏光方向に直交する第2の偏光方向の光を透過する偏光反射シートと、
前記光偏向器の他方側に設けられ、光を正反射する反射板と、
前記光偏向器と前記反射板との間に設けられたλ/4板と、
前記偏光反射シートと前記λ/4板との間に設けられ、前記偏光反射シート側に向けて前記第1の偏光方向の光を照射する光照射部と、を備え、
前記光偏向器は、内部の屈折率分布が変調されることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子を備え、前記光偏向素子は、断面三角形状の液晶と、前記液晶の形状に対して相補的な形状を有する誘電体と、を有し、
前記光偏向素子に入射した光は、前記光偏向素子を複数回通過した後に、前記光偏向素子から出射し、
前記光偏向装置の前記光照射部から発した光は、前記光偏向装置の前記光偏向器を複数回通過した後に、前記光偏向装置の前記偏光反射シートから出射して前記液晶パネルに入射し、
前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される
液晶表示装置。 - 前記光照射部は、前記光照射部から出射される光の偏光方向を、前記第1の偏光方向と前記第1の偏光方向に直交する前記第2の偏光方向とに切り替え可能である
請求項4に記載の液晶表示装置。 - 前記光照射部から出射される光の偏光方向は、前記第1の偏光方向の偏光成分と前記第1の偏光方向に直交する前記第2の偏光方向の偏光成分とを含む
請求項4に記載の液晶表示装置。 - 前記光偏向器は、
前記光照射部と前記偏光反射シートとの間に設けられた第1の光偏向器と、
前記光照射部と前記光偏向装置の前記λ/4板との間に設けられた第2の光偏向器と、を有する
請求項5又は6に記載の液晶表示装置。 - さらに、前記光偏向装置の前記反射板と前記光照射部との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備える
請求項4に記載の液晶表示装置。 - 前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートである
請求項8に記載の液晶表示装置。 - 前記光学素子は、前記視認者の右目及び左目の移動に追従して、前記液晶パネルから出射される光の集光点を変調可能なアクティブ光学素子である
請求項8に記載の液晶表示装置。 - さらに、前記光偏向装置と前記液晶パネルとの間に設けられた拡散板を備え、
前記拡散板は、光を拡散させる拡散状態と、光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能である
請求項4に記載の液晶表示装置。 - 光偏向装置と、
前記光偏向装置から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、
前記光偏向装置は、
光偏向器と、
前記光偏向器の一方側に設けられ、光を正反射する反射板と、
前記光偏向器と前記反射板との間に設けられたλ/4板と、
前記光偏向器の他方側に設けられ、第1の偏光方向の光を反射し、且つ、前記第1の偏光方向に直交する第2の偏光方向の光を透過する偏光反射シートと、
前記光偏向器と前記偏光反射シートとの間に設けられ、前記光偏向器側に向けて前記第2の偏光方向の光を照射する光照射部と、を備え、
前記光偏向器は、内部の屈折率分布が変調されることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子を備え、前記光偏向素子は、断面三角形状の液晶と、前記液晶の形状に対して相補的な形状を有する誘電体と、を有し、
前記光偏向素子に入射した光は、前記光偏向素子を複数回通過した後に、前記光偏向素子から出射し、
前記光偏向装置の前記光照射部から発した光は、前記光偏向装置の前記光偏向器を複数回通過した後に、前記光偏向装置の前記偏光反射シートから出射して前記液晶パネルに入射し、
前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される
液晶表示装置。 - 前記光照射部は、前記光照射部から出射される光の偏光方向を、前記第1の偏光方向と前記第1の偏光方向に直交する前記第2の偏光方向とに切り替え可能である
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記光照射部から出射される光の偏光方向は、前記第1の偏光方向の偏光成分と前記第1の偏光方向に直交する前記第2の偏光方向の偏光成分とを含む
請求項12に記載の液晶表示装置。 - さらに、前記光偏向装置と前記液晶パネルとの間に設けられた拡散板を備え、
前記拡散板は、光を拡散させる拡散状態と、光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能である
請求項12に記載の液晶表示装置。 - さらに、前記光偏向装置の前記反射板と前記光照射部との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備える
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートである
請求項16に記載の液晶表示装置。
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