指向性显示器的制作方法

专利名称：指向性显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种指向性显示器，在从多个方向观察2画面显示器或3D 显示器(立体显示器)等情况下，可以在各个观察方向上同时显示不同图像。
背景技术：
在以往，3D显示器等指向性显示器，在液晶面板等的用于显示图像 的显示面板的前面，配置视差屏障或双凸状透镜、光学滤光器等图像分离 器，分别限制表示各图像的图像光的射出方向，由此实现在各个观察方向 上显示不同的图像(以下称为"指向性显示")。例如，下面的专利文献1 中记载着关于使用了视差屏障的指向性显示器的例子，专利文献2中记载 着关于使用了光学滤光器的指向性显示器的例子。
作为以往的3D显示器的指向性显示器中，存在如下问题，只有在以 预先确定的方向(以下，称为"基准方向"或"纵向")配置显示面板的 图像显示面的纵和横的方向情况下，才能显示3D图像(三维图像、立体 图像)，在相对于纵向配置以相反方向(90度旋转的方向，以下，称为"横 向")配置图像显示面的纵和横的方向的情况下不能显示3D图像。另外， 作为以往的2画面显示器的指向性显示器中，无论纵向还是横向2画面的 分离都是可能的，但存在纵向时分离方向变成水平方向(横方向)，而在 横向时变成垂直方向(纵方向)这一问题。
因此，希望提供一种指向性显示器，解决上述问题，不仅在纵向配置 即使在横向配置中也和纵向情况相同，从多个方向观察时，可以在各个观 察方向上同时显示不同图像。
此外，例如下述的专利文献3以及专利文献4中公开了利用第一偏光 控制单元和配置在第一偏光控制单元前面的第二偏光控制单元的组合解决了上述问题点的指向性显示器的发明。可是，在专利文献3和专利文献 4的指向性显示器中，相对于第一偏光控制单元的偏光控制区域的图案高 精度设置第二偏光控制单元的偏光控制区域的图案很困难，所以横向配置 时多个图像的分离性能不充分。
专利文献1特开2005-181668号公报专利文献2特开平8-331605号公报专利文献3特开2006-337496号公报专利文献4特开2006-337844号公报

发明内容
本发明为解决上述问题而完成的，目的在于提供一种指向性显示器， 其不仅在纵向配置中即使在横向配置中也和纵向配置时一样，从多个方向 观察时可以在各个观察方向上分别高精度分离显示不同图像。
本发明是为达成上述目的至少一部分而完成的，可以作为下面的方式 或适用例实现。 一种指向性显示器，可以在相互不同的多个观察方向上分
别分离显示在显示面板的图像显示面上显示的多个图像，具备 配置在所述显示面板的前面的偏光控制部； 配置在所述偏光控制部的前面的液晶透镜；以及 配置在所述液晶透镜的前面的偏光板，
所述偏光控制部具有使入射的光分别变化为具有相互不同偏光轴的 光的第一偏光区域和第二偏光区域，
所述液晶透镜包括透镜层和液晶层，该透镜层包括具有规定折射率的 多个透镜，通过使所述液晶层的取向状态发生变化，能够使所述液晶层的 折射率发生变化，使所述液晶透镜的折射能力发生变化，并且使入射到所 述液晶透镜的光的偏光轴发生变化，
(i)在以所述图像显示面的纵和横的方向被预先确定的第一方向配置 了所述显示面板的状态下，在所述液晶透镜中，将所述折射能力无效，并 且使从所述偏光控制部入射的光的偏光轴发生变化，使得从所述偏光控制 部入射的光中，从所述第一偏光区域射出的光被所述偏光板遮挡，且从所述第二偏光区域射出的光透过所述偏光板，由此相对于所述多个观察方向 分别分离所述多个图像，
(ii)在以相对于所述第一方向使所述图像显示面的纵和横的方向颠 倒的第二方向配置了所述显示面板的状态下，在所述液晶透镜中，将所述 折射能力设定为规定大小，并且使从所述偏光控制部入射的光的偏光轴发 生变化，使得从所述偏光控制部入射到所述液晶透镜的光，不管是从所述 第一偏光区域和所述第二偏光区域的哪个区域射出的光，都透过所述偏光 板，由此基于所述折射能力相对于所述多个观察方向分别分离所述多个图 像。
在适用例1的指向性显示器中，在将显示面板配置为第一方向(纵向) 的状态下，从偏光控制部入射的光中、从第一偏光区域射出的光被偏光板 遮挡，从第二偏光区域射出的光透过偏光板，由此可以分别限制多个图像 的观察方向，可以在多个观察方向分别分离多个图像。并且，在将显示面 板配置为第二方向(横向)的状态下，根据液晶透镜的折射能力，得以分 别限制多个图像的观察方向，可以在多个观察方向分别分离多个图像。由 此，无论是第一方向和第二方向中的哪个配置，从多个方向观察时，都可 以在各个观察方向分别高精度的分离显示不同的图像。根据适用例1记载的指向性显示器，其特征在于所述第 一偏光区域和所述第二偏光区域，在所述显示面板按所述第一方向配置的 状态下，沿着相对于所述图像显示面的纵方向和横方向倾斜的方向配置。
通过上述那样构成第一偏光区域和第二偏光区域，在以第一方向配置 了显示面板的状态下，可以分别限制多个图像的观察方向，在多个观察方 向分别分离多个图像。根据适用例1或适用例2记载的指向性显示器，其特征在
于所述液晶透镜的所述透镜层，在所述显示面板按所述第二方向配置的 状态下，半圆柱状的所述多个透镜沿着横方向具有曲面地排列多个。
通过上述那样构成液晶透镜的透镜层，在以第二方向配置了显示面板 的状态下，可以分别限制多个图像的观察方向，在多个观察方向分别分离 多个图像。根据适用例1至适用例3中任一个所述的指向性显示器，其特征在于
所述偏光控制部由具有所述第一偏光区域和所述第二偏光区域的相 位差板构成。根据适用例1至适用例3中任一个所述的指向性显示器，
其特征在于
所述偏光控制部由具有所述第一偏光区域和所述第二偏光区域的液 晶面板构成。
通过上述适用例4或适用例5那样构成偏光控制部，在将显示面板配 置为第一方向的状态下，能够用偏光板遮挡从第一偏光区域射出的光，在 偏光板中透过从第二偏光区域射出的光，在将显示面板配置为第二方向的 状态下，无论是从第一偏光区域和第二偏光区域的哪一个射出的光，都能 够透过偏光板。根据适用例1至适用例5中任一个所述的指向性显示器， 其特征在于
在以所述第一方向和所述第二方向配置了所述显示面板的情况下，通 过将所述液晶透镜的折射能力设为小于所述规定大小的中间状态，在所述 多个观察方向上显示相同的图像。
通过将液晶透镜的折射能力设为小于规定大小的中间状态，可以在多 个观察方向上显示相同的图像。


图1是示意地表示构成本发明的一实施例的指向性显示器的显示部和
驱动部的说明图。
图2是示意地表示纵向配置时的显示部10的内部构成的说明图。
图3是示意地表示从观察者30侧观察纵向配置时的液晶面板14的状
态的说明图。
图4是示意地表示从观察者侧观察纵向配置时的相位差板16的相位 差层162的状态的说明图。
图5是示意地表示纵向配置时的液晶透镜17的说明图。
图6是示意地表示在纵向配置时透过显示部10的图像光的说明图。图7是示意地表示在纵向配置时观察者30以左眼30L视觉识别的图 像和以右眼30R视觉识别的图像的说明图。
图8是表示在纵向配置时透过了相位差板16的第一偏光控制区域 162a的光被遮挡，只有透过第二偏光控制区域162b的光到达观察者30的 理由的说明图。
图9是示意地表示在横向配置时透过显示部10的图像光的状态的说明图。
图10是示意地表示从观察者30侧观察横向配置时的液晶面板14的 状态的说明图。
图11是示意地表示在横向配置时观察者30以左眼30L视觉识别的图 像和以右眼30R视觉识别的图像的说明图。
图12是表示在横向配置时从各像素射出的光无论是透过相位差板16 的第一偏光控制区域162a和第二偏光控制区域162b中的哪一个都透过偏 光板18的理由的说明图。符号说明
10…显示部
10D…面
11…背光灯
12…显示面板
13…入射侧偏光板
14…液晶面板
15…射出侧偏光板
16…相位差板
17…液晶透镜
18…偏光板
20…驱动部
30…观察者
30L…左眼
30R…右眼
141…入射侧玻璃基板142…液晶层
143…射出侧玻璃基板
161…玻璃板材
162…相位差层
162a、 162b…偏光控制区域
171…入射侧玻璃板材
172…透镜构件
172a…圆柱形透镜
173…液晶层
174…射出侧玻璃板材
1000…指向性显示器
具体实施例方式
下面，基于实施例按照下面顺序说明用于实施本发明的优选方式。
A. 指向性显示器的概要
B. 纵向配置时的构成和动作
C. 横向配置时的构成和动作
D. 效果
E. 变形例
A.指向性显示器的概要
图1是示意地表示构成本发明的一实施例的指向性显示器的显示部和 驱动部的说明图。本实施例中的指向性显示器1000，由显示部10和驱动
显示部10的驱动部20构成。该指向性显示器IOOO，无论在如图1 (A) 所示那样将显示部10设为基准配置(称为"纵向配置")和如图1 (B) 所示那样将显示部10设为横向配置中的哪一种情况，都将在显示部10显 示的不同的2个图像(第一图像和第二图像)分离为观察者30的左眼30L 的方向和右眼30R的方向，能使观察者30视觉识别，是3D显示器。此 外，下面将用观察者30左眼30L视觉识别的第一图像也称为"左眼用图 像"，用观察者30右眼30R视觉识别的第二图像也称为"右眼用图像"。 在这里，所谓"横向配置"意思是，在作为基准配置的纵向配置中，在从观察者30侧观察显示部10的面10D (下面，称为"图像显示面") 内，将沿着水平方向的方向作为A (横方向)，将沿着垂直方向的方向规 定为B (纵方向)的情况下，为了将方向A作为垂直方向将方向B作为水 平方向而使显示部10旋转90度配置。下面，关于本实施例中的指向性显示器1000的构成和动作，分纵向 配置时和横向配置时进行说明。 B.纵向配置时的构成和动作图2是示意地表示纵向配置时的显示部10的内部构成的说明图。显 示部10，如图2所示那样，具备背光灯11、配置在背光灯11前面的显示 面板12、配置在显示面板12前面的相位差板16、配置在相位差板16前 面的液晶透镜17、配置在液晶透镜17前面的偏光板18。此外，相位差板 16在本实施例中相当于本发明的偏光控制部。显示面板12由液晶面板14和夹住液晶面板14而配置的2个偏光板 (入射侧偏光板和射出侧偏光板)13、 15构成。入射侧偏光板13和射出侧偏光板15，分别只透过入射的光中具有等 于设定的偏光轴的偏光轴的光。例如，在本实施例中，入射侧偏光板13 具有从观察者30侧看以水平方向为基准逆时针旋转约135°的偏光轴。此 外，下面，只要没有特别的记载，偏光轴的角度表示从观察者30侧看以 水平方向为基准逆时针旋转的角度。另外，射出侧偏光板15具有约45。 的偏光轴。液晶面板14，具备液晶层142和夹住液晶层142而设置的2个玻璃基 板141、 143 (入射侧玻璃基板、射出侧玻璃基板)。入射侧玻璃基板141 上设置着像素电极(图示省略)，射出侧玻璃基板143上设置着对置电极 (图示省略)。并且，在被这2个玻璃基板141、 143夹着的液晶层142中， 按照驱动部20 (参照图1)输出的驱动信号的变化(像素电极和对置电极 之间的电压变化)液晶分子的取向变化，使入射的光的偏光轴变化。此外， 驱动部20输出的驱动信号基于表示显示的图像的图像信号生成。例如， 在本实施例中，作为构成液晶层142的液晶，使用TN (TwistedNematic) 液晶。这时候，根据各像素(图中，用虚线表示的区域或用单点划线表示 的区域)的电极间的施加电压各个液晶分子的取向方向变化，对应施加电压低的液晶部分即OFF状态的像素，使入射的光的偏光轴变化约卯°射出，对应施加电压高的液晶部分即ON状态的像素，几乎不使入射的光的 偏光轴变化直接射出。图3是示意地表示从观察者30侧观察纵向配置时的液晶面板14的状 态的说明图。液晶面板14如图3所示，沿着A方向(水平方向)和B方 向(垂直方向)，矩阵状配置多个像素。各像素如上述，根据由驱动部20(参照图1)分别给出的驱动信号，使来自入射侧偏光板13的入射光的偏 光轴变化并射出。这时，射出侧偏光板15，只透过来自液晶面板14的入 射光中具有等于射出侧偏光板15的偏光轴的偏光轴的光。该结果，从显 示面板12射出的光，具有等于射出侧偏光板15的偏光轴的偏光轴，并且， 是按照基于图像信号生成的驱动信号亮度变化的光，成为表示图像信号表 现的图像的图像光。此外，纵向配置时的液晶面板14的各像素中，左眼用图像Lp (第一 图像)的像素和右眼用图像Rp (第二图像)的像素分别被分配成方格状(阶梯状)配置。另外，液晶面板14的各像素中，设置着沿B方向排成 条状的R (红)、G (绿)、B (蓝)的颜色滤光器(图2中图示省略)。图2的相位差板16具备玻璃板材161和玻璃板材161的板面上设置 的相位差层162。相位差层162由具有2种不同偏光轴的偏光控制区域 162a、 162b构成。第一偏光控制区域162a,配置在连接对应液晶面板14的左眼用图像 Lp的各像素(用单点划线框表示)和观察者30的右眼30R的线(虚线) 上，同时配置在连接对应右眼用图像Rp的各像素(用虚线框表示)和观 察者30的左眼30L的线(虚线)上。另外，第二偏光控制区域162b，配 置在连接对应液晶面板14的左眼用图像Lp的各像素和观察者30的左眼 30L的线(单点划线)上，同时配置在连接对应右眼用图像Rp的各像素 和观察者30的右眼30R的线(单点划线)上。图4是示意地表示从观察者30侧观察纵向配置时的相位差板16中包 括的相位差层162的状态的说明图。如图3所示，液晶面板14的各像素 中，因为左眼用图像Lp的像素和右眼用图像Rp的像素以方格状分配着， 据此，2个偏光控制区域162a、 162b，如图4所示，配置成方格状(阶梯状)。另外，相位差层162的偏光控制区域162a、 162b，具有使透过的光的 偏光轴变化为相对各自偏光轴线对称的偏光轴的功能。具体的，相位差层 162的偏光控制区域162a、 162b，具有对入射的光赋予入/2的相位差的功 能，相对各自的偏光轴例如具有角度a的偏光轴的光，变化为相对各自的 偏光轴具有角度-a的偏光轴的光射出。例如，在本实施例中，第一偏光 控制区域162a有着约75°的偏光轴，第二偏光控制区域162b有着约15 °的偏光轴。液晶透镜17，具有按照由驱动部20施加的驱动信号，以有折射能力 的状态和没有折射能力的状态2种状态工作的功能。图5是示意地表示纵向配置时的液晶透镜17的说明图。图5 (A)示 意地表示从观察者30侧看液晶面板17的状态，图5 (B)示意地表示沿 着图5 (A)的a-a线从侧方看液晶透镜17的状态。如图5所示，液晶透 镜17具备入射侧玻璃板材171、射出侧玻璃板材174、透镜构件172和液 晶层173。 2个玻璃板材171、 174，表面具有透明电极(图示省略)，作为 基板整体具有透光性。透镜构件172由具有透光性的物质组成。作为透光性物质，可以采用 作为紫外线硬化树脂的聚氨酯丙烯酸酯等合成树脂或玻璃等折射率基本 恒定的物质。透镜构件172如图5 (B)所示，是多个圆柱形透镜172a沿 着B方向排列的双凸状透镜。液晶层173由透镜构件172和射出侧玻璃板材174之间填充的液晶构 成。该液晶按照2个玻璃板材171、 174所设有的透明电极(图示省略) 之间的施加电压取向方向发生变化，由此折射率变化。具体的，例如，具 有以下特性，施加电压是OV时将液晶层173置为OFF状态，同时折射率 变为N2，施加电压是规定的电压VI时，将液晶层173置为ON状态，同 时折射率变为N1 (〈N2)。这里，施加电压是0V时的折射率N2和构成透 镜构件172的透光性物质的折射率(N2)相同。此外，作为构成液晶层 173的液晶，可以采用例如三联苯类液晶或二苯乙炔类液晶等。并且，从 这些多种液晶中选择折射率的变化范围内包括折射率N1、 N2的光学特性 的液晶。折射率成为N1时的电压V1可以通过实验求出并设定。此外，在纵向配置时，该液晶透镜17，利用驱动部20将施加在透明电极间的电压设置为0V，由此将液晶层173置为OFF状态，同时折射率 成为N2，透镜构件172的折射能力(液晶透镜17的折射能力)被无效。 另一方面，在后述的横向配置时，利用驱动部20将施加在透明电极间的 电压置为V1，由此将液晶层173置为ON状态，同时折射率成为N1，透 镜构件172的折射能力(液晶透镜17的折射能力)被置为有效。图2的偏光板18和显示面板12的入射侧偏光板13以及射出侧偏光 板15 —样，只透过入射的光中具有等于设定的偏光轴的偏光轴的直线偏 振光。此外，在本实施例中，偏光板18设为具有和显示面板12的射出侧 偏光板15相同约45。的偏光轴。图6是示意地表示在纵向配置时透过显示部10的图像光的说明图。 从左眼用图像Lp的像素射出的图像光中，透过相位差板16的第二偏光控 制区域162b向观察者30的左眼30L的方向行进的光SLb，透过偏光板18 入射到左眼30L。另外同样，从右眼用图像Rp的像素射出的图像光中， 透过相位差板16的第二偏光控制区域162b向观察者30的右眼30R的方 向行进的光SRb，也透过偏光板18入射到右眼30R。另一方面，如后面 所述，从左眼用图像Lp的像素射出的图像光中，透过第一偏光控制区域 162a向观察者30的右眼30R的方向行进的光SLa，被偏光板18遮挡，不 到达观察者30的右眼30R。同样的，从右眼用图像Rp的像素射出的图像 光中，透过第一偏光控制区域162a向观察者30的左眼30L的方向行进的 光SRa，也被偏光板18遮挡，不到达观察者30的左眼30L。即，在纵向 配置时，透过相位差板16的第一偏光控制区域162a的光被遮挡，只有透 过第二偏光控制区域162b的光到达观察者30。据此，如图7所示，观察 者30的左眼30L只能视觉识别左眼用图像Lp，观察者30的右眼30R只 能视觉识别右眼用图像Rp。另外，图7是示意地表示在纵向配置时观察 者30以左眼30L视觉识别的图像和以右眼30R视觉识别的图像的说明图。图8是表示在纵向配置时透过了相位差板16的第一偏光控制区域 162a的光被遮挡，只有透过第二偏光控制区域162b的光到达观察者30的 理由的说明图。此外，在图8中，虚线表示显示面板12的2个偏光板13、 15，相位差板16，液晶透镜17以及偏光板18的偏光轴的角度。另外，带箭头的虚线表示入射光的偏光轴的角度，带箭头的实线表示透过光的偏光 轴的角度。从背光灯11射出的具有随机的偏光轴的光中，只有具有等于入射侧偏光板13的约135°的偏光轴的偏光轴的光，透过入射侧偏光板13。射 出了入射侧偏光板13的光，入射液晶面板14，以偏光轴旋转90。的状态 被射出。SP，透过了液晶面板14的光，有约45°的偏光轴。并且，射出 了液晶面板14的光，透过具有约45°的偏光轴的射出侧偏光板15。并且， 透过了射出侧偏光板15的光入射到相位差板16的第一偏光控制区域162a 或第二偏光控制区域162b。入射到第一偏光控制区域162a和第二偏光控制区域162b的光，变为 相对各自偏光轴线对称的偏光轴并透过。具体的，如上所述，第一偏光控 制区域162a的偏光轴是约75° ，入射到第一偏光控制区域162a的光的偏 光轴是约45。，因此从第一偏光控制区域162a射出的光的偏光轴变为约 105° 。另一方面，第二偏光控制区域162b的偏光轴是约15° ，入射到第 二偏光控制区域162b的光的偏光轴是约45。，因此从第二偏光控制区域 162b射出的光的偏光轴变为约165° 。并且，射出了相位差板16的光，透过液晶透镜17。此时，液晶透镜 17，因为将透明电极间施加的电压置为OV，液晶层173被置为0FF状态， 所以液晶透镜17的液晶层173作为使入射光的偏光轴变化为具有相对规 定的偏光轴线对称的偏光轴的光的功能部动作。此外，在本实施例中，液 晶层173有约120。的偏光轴。因此，入射到液晶透镜17的光，变化为相 对约120°的偏光轴线对称的偏光轴，透过液晶透镜17。具体的，从第一 偏光控制区域162a射出的光，成为约135°的偏光轴，从液晶透镜17被 射出，从第二偏光控制区域162b射出的光，成为约75°偏光轴被射出。从液晶透镜17射出的光中，透过第一偏光控制区域162a的具有约135 °的偏光轴的光，具有相对偏光板18的约45°的偏光轴垂直的偏光轴， 因此得以被偏光板18遮挡。如图2所示，相位差板16的第一偏光控制区 域162a，配置在连接显示面板12的左眼用图像Lp的像素和观察者30的 右眼30R的线上，所以可以抑制从左眼用图像Lp的各像素射出的图像光 入射到右眼30R。并且，相位差板16的第一偏光控制区域162a，配置在连接显示面板12的右眼用图像Rp的像素和观察者30的左眼30L的线上， 所以可以抑制从右眼用图像Rp的各像素射出的图像光入射到左眼30L。另一方面，从液晶透镜17射出的光中，透过第二偏光控制区域162b 的具有约75。的偏光轴的光，相对偏光板18的约45。的偏光轴不垂直， 因此通过偏光板18变化为具有约45。的偏光轴的光，从偏光板18射出。 如图2所示，相位差板16的第二偏光控制区域162b，配置在连接显示面 板12的左眼用图像Lp的像素和观察者30的左眼30L的线上，所以可以 使从左眼用图像Lp的各像素射出的图像光入射到左眼30L。并且，相位差 板16的第二偏光控制区域162b，配置在连接显示面板12的右眼用图像 Rp的像素和观察者30的右眼30R的线上，所以可以使从右眼用图像Rp 的各像素射出的图像光入射到右眼30R。如上，在纵向配置时，只有表示左眼用图像Lp的图像光入射观察者 30的左眼30L，只有表示右眼用图像Rp的图像光入射观察者30的右眼 30R，由此观察者30得以用左眼30L只视觉识别左眼用图像Lp，用右眼 30R只视觉识别右眼用图像Rp。其结果观察者30得以视觉识别3D图像。 C.横向配置时的构成和动作图9是示意地表示在横向配置时透过显示部10的图像光的状态的说 明图。这里，横向配置时，液晶面板14的各像素中，如图10所示，左眼用 图像Lp (第一图像)的像素和右眼用图像Rp (第二图像)的像素，以和 图2所示的纵向配置时不同的状态分配。图10是示意地表示从观察者30侧观察横向配置时的液晶面板14的 状态的说明图。如图10所示，横向配置时的液晶面板14的各像素中，左 眼用图像Lp (第一图像)的像素和右眼用图像Rp (第二图像)的像素， 按照沿着A方向(垂直方向)排列的像素列交替排列，分配成条状配置。另外，液晶透镜17在横向配置时如纵向配置时的说明中使用图5说 明的那样，通过驱动部20 (图l)驱动，相对透镜构件172的透光性物质 的折射率N2将液晶层173的折射率设为N1 (〈N2)，以使折射能力有效。 此外，作为双凸状透镜作用的透镜构件172的各圆柱形透镜172a，和作为 图像分离器使用了圆柱形透镜的3D显示器的情况相同，将左眼用图像Lp的像素列和从观察者30侧看其左边横排的右眼用图像Rp的像素的1列作 为一组，对应各组排列。例如，图9所示中心的圆柱形透镜172a (2)对 应中心的2个像素PL2、 PR2，左边横排的圆柱形透镜172a (1)对应左边 横排的2个像素PL1、 PR1，右边横排的圆柱形透镜172a (3)对应右边横 排的2个像素PL3、 PR3。此外，关于上述构成以外的其它构成，除了配置的方向不同这点，基 本和纵向配置时构成相同，所以说明省略。横向配置时，从左眼用图像Lp的各像素射出的图像光和从右眼用图 像Rp的各像素射出的的图像光，如后面所述，无论是入射到相位差板16 的第一偏光控制区域162a和第二偏光控制区域162b的哪一个，都透过偏 光板18。并且，例如图9所示，从左眼用图像Lp的像素PL2射出的图像 光中，透过对应配置的圆柱形透镜172a (2)的光SL1，通过圆柱形透镜 172a (2)的折射能力被导入以在观察者30的左眼30L的位置成像。另外 同样，从右眼用图像Rp的像素PR2射出的图像光中，透过对应配置的圆 柱形透镜172a (2)的光SR1，通过圆柱形透镜172a (2)的折射能力被 导入以在观察者30的右眼30R的位置成像。g卩，各圆柱形透镜172a，将 从对应像素射出的图像光在观察者的眼睛的位置成像这样构成。另一方 面，从左眼用图像Lp的像素PL2射出的图像光中，透过没有对应配置的 圆柱形透镜172a(1)的光SL2，不导入观察者30眼睛的位置。同样，从 右眼用图像Rp的像素PR2射出的图像光中，透过没有对应配置的圆柱形 透镜172aG)的光SR2，也不导入观察者30眼睛的位置。此外，从其它 像素射出的光也相同。据此，如图ll所示，观察者30的左眼30L只视觉 识别左眼用图像Lp，观察者30的右眼30R只视觉识别右眼用图像Rp。 此外，图11是示意地表示在横向配置时观察者30以左眼30L视觉识别的 图像和以右眼3 0 R视觉识别的图像的说明图。图12是表示在横向配置时从各像素射出的光无论是透过相位差板16 的第一偏光控制区域162a和第二偏光控制区域162b中的哪一个都透过偏 光板18的理由的说明图。此外，在图12中，虚线表示显示面板12的2 个偏光板13， 15、相位差板16、液晶透镜17和偏光板18的偏光轴的角 度。另外，带箭头的虚线表示入射光的偏光轴的角度，带箭头的实线表示透过光的偏光轴的角度。和纵向配置时相同，透过了显示面板12和相位差板16的光中，透过 了相位差板16的第一偏光控制区域162a的光成为具有约105°偏光轴的 光，透过了第二偏光控制区域162b的光成为具有约165°的偏光轴的光。并且，射出了相位差板16的光，透过液晶透镜17。此时，液晶透镜 17，因为将透明电极间施加的电压置为VI，液晶层173被置为0N状态， 所以液晶透镜17的液晶层173不具有在OFF状态下具有的使入射光的偏 光轴变化的功能，入射的光的偏光轴直接透过。具体的，从第一偏光控制 区域162a射出的光，保持约105°的偏光轴从液晶透镜17被射出，从第 二偏光控制区域162b射出的光，保持约165°的偏光轴从液晶透镜17被 射出。从液晶透镜17射出的光中，透过第一偏光控制区域162a的具有约105 °的偏光轴的光，具有相对偏光板18的约45。的偏光轴不垂直的偏光轴， 所以不被偏光板18遮挡，变化为具有约45°的偏光轴的光被射出。另外， 透过第二偏光控制区域162b的具有约165°的偏光轴的光，也具有相对偏 光板18的约45°的偏光轴不垂直的偏光轴，所以不被偏光板18遮挡，变 化为具有约45。的偏光轴的光被射出。因此，从左眼用图像Lp的像素射出的图像光和从右眼用图像Rp的像 素射出的图像光，无论是透过相位差板16的第一偏光控制区域162a和第 二偏光控制区域162b中的哪一个，都能够透过偏光板18。据此，从左眼 用图像Lp的各像素射出的图像光中，透过了各自对应的圆柱形透镜172a 的光被导入，在观察者30左眼30L位置成像，观察者30的左眼30L只能 视觉识别左眼用图像Lp。另外，从右眼用图像Rp的各像素射出的图像光 中，透过了各自对应的圆柱形透镜172a的光被导入，在观察者30右眼30R 位置成像，观察者30的右眼30R只能视觉识别右眼用图像Rp。如上，即使在横向配置时，只有表示左眼用图像Lp的图像光入射观 察者30的左眼30L，只有表示右眼用图像Rp的图像光入射观察者30的右 眼30R，所以观察者30得以用左眼30L只视觉识别左眼用图像Lp，用右 眼30R只视觉识别右眼用图像Rp。其结果是观察者30视觉识别3D图像成 为可能。D. 效果本实施例的指向性显示器1000，纵向配置时，由驱动部20驱动液晶 透镜17，使液晶透镜17的折射能力无效，用偏光板18遮挡从左眼用图像 Lp射出的图像光中，透过相位差板16的第一偏光控制区域162a，向观察 者30的右眼30R入射的光，同时用偏光板18遮挡从右眼用图像Rp射出 的图像光中，透过相位差板16的第一偏光控制区域162a，向观察者30的 左眼30L入射的光，由此使左眼用图像Lp只入射左眼30L，同时使右眼 用图像Rp只入射右眼30R，可以使观察者30视觉识别3D图像。另外， 在横向配置时，由驱动部20驱动液晶透镜17，使液晶透镜17的折射能力 有效，使从左眼用图像Lp射出的图像光在观察者30的左眼30L位置成像， 同时使从右眼用图像Rp射出的图像光在观察者30的右眼30R位置成像， 由此可以使观察者30视觉识别3D图像。因此，本实施例的指向性显示器 1000，无论在纵向配置了显示部IO和横向配置了显示部10的哪一种情况 下，使观察者30视觉识别3D图像都是可能的。另外，在本实施例的指向性显示器1000中，纵向配置时，为了遮挡 从对应液晶面板14的左眼用图像Lp的各像素被射出、朝向观察者30右 眼30R的图像光，同时遮挡从对应右眼用图像Rp的各像素被射出、朝向 观察者30左眼30L的图像光，只要高精度设定相位差板16的第一偏光控 制区域162a和第二偏光控制区域162b的配置就可以了，横向配置时，为 了使从对应液晶面板14的左眼用图像Lp的各像素射出的图像光在观察者 30的左眼30L的位置成像，同时使从对应液晶面板14的右眼用图像Rp 的各像素射出的图像光在观察者30的右眼30R的位置成像，只要高精度 设定液晶透镜17的透镜构件172中包括的各圆柱形透镜172a的配置就可 以了，所以无论纵向配置和横向配置的哪一个，实现画质恶化低的3D图 像显示都是可能的。E. 变形例此外，上述实施例的构成要素中、以独立权利要求要求权利的要素以 外的要素是附加的要素，可以适当省略。另外，该发明不限于上述的实施 例和实施方式，在不脱离其主旨的范围内，在各种方式下实施都是可能的， 例如如下的变形也是可能的。El.变形例1:上述实施例的指向性显示器1000，以通过使观察者左眼和右眼分别视觉识别不同图像，具有使观察者视觉识别3D图像的3D显示器功能的指向性显示器为例进行了说明，但并不限定于此，具有向多个观察者分别提供不同的2维图像的多画面显示器功能的指向性显示器也可以适用。 E2.变形例2:在上述实施例中，使用了具有2种不同的偏光控制区域162a、 162b 的相位差板16，但并不限定于此，例如，也可以使用液晶面板。即，可以 使用能实现作为偏光控制部的功能的各种光学构件，该偏光控制部具有可 以将入射的光的偏光轴分别变化为2种不同偏光轴的2种偏光控制区域。 E3.变形例3:在上述实施方式中，表示了将相位差板16的偏光控制区域162a、 162b 以方格状(阶梯状)配置的例子，本发明不限于此，将相位差板16的偏 光控制区域162a、 162b沿规定的方向(图4的B方向)延伸配置也可以， 沿着相对方格状以外的水平方向(横方向)以及垂直方向(纵方向)倾斜 的方向延伸配置也可以。 E4.变形例4:另外，在上述实施例中，显示面板12的液晶面板14，使用利用具有 90°旋光性的TN液晶的TN方式，夹着液晶面板14而相对配置的入射侧 偏光板13和射出侧偏光板15,具有相互正交的偏光轴，以上述情况为例 说明的，但本发明并不限定于此，例如，也可以使用VA (Ve r t i c al Alignment)方式和ECB(Electrically Controlled Birefringence)方式等其他方式 的液晶面板。这种情况，例如，如果使用VA方式，则由具有相同偏光轴 的偏光板构成夹着液晶面板14而配置的入射侧偏光板13和射出侧偏光板 15，同时为了对应液晶面板14、入射侧偏光板13以及射出侧偏光板15 的偏光轴，设定相位差板16、液晶透镜17和偏光板18的偏光轴就可以了。 E5.变形例5:另外，在上述实施例中，表示了将入射侧偏光板13、射出侧偏光板 15、相位差板16的第一偏光控制区域162a、第二偏光控制区域162b、液晶透镜17和偏光板18的偏光轴分别设定为约135。、约45° 、约75° 、 约15° 、约120° 、约45°的例子，但本发明并不限定于此，也可以将入 射侧偏光板13、射出侧偏光板15、相位差板16的第一偏光控制区域162a、 第二偏光控制区域162b、液晶透镜17和偏光板18的偏光轴设定为上述值 以外的值。这时候，通过优化偏光轴，在横向配置显示部的情况下，希望 减少入射到偏光板18的光的偏光轴变化为偏光板18的偏光轴时产生的损 失。由此，使观察者视觉识别明亮的图像成为可能。 E6.变形例6:上述实施例的指向性显示器1000，基本上是使观察者视觉识别3D图 像或多画面图像的装置，但由驱动部20驱动液晶透镜17，以使液晶透镜 17的液晶层173的状态为ON状态和OFF状态的中间状态，将多个图像 的分离置为不完全状态，由此将2维图像提供给观察者也是可能的。
权利要求
1. 一种指向性显示器，可以将显示面板的图像显示面上显示的多个图像相对于相互不同的多个观察方向分别分离显示，该指向性显示器具备配置在所述显示面板的前面的偏光控制部；配置在所述偏光控制部的前面的液晶透镜；和配置在所述液晶透镜的前面的偏光板；所述偏光控制部具有使入射的光分别变化为具有相互不同偏光轴的光的第一偏光区域和第二偏光区域，所述液晶透镜包括透镜层和液晶层，该透镜层包括具有规定折射率的多个透镜，通过使所述液晶层的取向状态发生变化，能够使所述液晶层的折射率发生变化，使所述液晶透镜的折射能力发生变化，并且使入射到所述液晶透镜的光的偏光轴发生变化，(i)在以所述图像显示面的纵和横的方向被预先确定的第一方向配置了所述显示面板的状态下，在所述液晶透镜中，使所述折射能力无效，并且使从所述偏光控制部入射的光的偏光轴发生变化，以使从所述偏光控制部入射的光中，从所述第一偏光区域射出的光被所述偏光板遮挡，且从所述第二偏光区域射出的光透过所述偏光板，由此相对于所述多个观察方向分别分离所述多个图像，(ii)在以相对于所述第一方向使所述图像显示面的纵和横的方向颠倒后的第二方向配置了所述显示面板的状态下，在所述液晶透镜中，将所述折射能力设定为规定大小，并且使从所述偏光控制部入射的光的偏光轴发生变化，使得从所述偏光控制部入射到所述液晶透镜的光，不管是从所述第一偏光区域和所述第二偏光区域中的哪个区域射出的光都透过所述偏光板，由此基于所述折射能力相对于所述多个观察方向分别分离所述多个图像。
2、 根据权利要求1所述的指向性显示器，其特征在于 所述第一偏光区域和所述第二偏光区域，在所述显示面板按所述第一方向配置的状态下，沿着相对于所述图像显示面的纵方向和横方向倾斜的 方向配置。
3、 根据权利要求1或2所述的指向性显示器，其特征在于 所述液晶透镜的所述透镜层，在所述显示面板按所述第二方向配置的状态下，半圆柱状的所述多个透镜按照沿横方向具有曲面的方式排列多个。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的指向性显示器，其特征在于: 所述偏光控制部由具有所述第一偏光区域和所述第二偏光区域的相位差板构成。
5、 根据权利要求1至3中任一项所述的指向性显示器，其特征在于-所述偏光控制部由具有所述第一偏光区域和所述第二偏光区域的液晶面板构成。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的指向性显示器，其特征在于在以所述第一方向和所述第二方向配置了所述显示面板的情况下，通 过将所述液晶透镜的折射能力设为小于所述规定大小的中间状态，在所述 多个观察方向上显示相同的图像。
全文摘要
一种指向性显示器，在纵向和横向配置中，在各观察方向高精度分离显示图像。在以第一方向配置显示面板的状态下，在液晶透镜中折射能力被无效，并且使从偏光控制部入射的光的偏光轴发生变化，使得从偏光控制部入射的光中，从第一偏光区域射出的光被偏光板遮挡，从第二偏光区域射出的光透过偏光板，由此将多个图像相对于多个观察方向分别分离。在以第二方向配置显示面板的状态下，在液晶透镜中折射能力被设定为规定大小，并且使从偏光控制部入射的光的偏光轴发生变化，使得从偏光控制部入射到液晶透镜的光，不管是来自第一偏光区域和第二偏光区域的哪个区域的射出光都透过偏光板，由此基于折射能力将多个图像相对于多个观察方向分别分离。
文档编号G02B27/26GK101303456SQ200810095680
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月7日 优先权日2007年5月9日
发明者滨岸五郎 申请人:精工爱普生株式会社