液晶光学元件及具备其的图像显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种使液晶分子的初始取向最佳化了的液晶光学元件。本公开中的液晶光学元件具备：将具有在第1方向上延伸的棱线的棱镜在与第1方向正交的第2方向上排列多个而构成的棱镜阵列、设置于棱镜阵列上的液晶层、以及向液晶层施加电压的电极。在施加于液晶层的电压为0伏特时，液晶层的液晶分子的长轴被取向为：在与第2方向正交的平面内相对于第1方向倾斜规定角度。
【专利说明】液晶光学元件及具备其的图像显示装置
【技术领域】
[0001]本公开涉及使已入射的光偏转的液晶光学元件以及使用其的图像显示装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中，公开了通过对多个观察者各自的眼睛交替地提示右眼用图像的光和左眼用图像的光，来使影像被立体视的自动立体视显示器。在专利文献I的装置中，使基于偏转单元的光折射举动进行变化以追踪观察者的眼球位置移动。该偏转单元由内含两个种类的不混合的液体的液滴控制单位构成，通过对液滴控制单位施加电压来使液体的界面变化，从而使液滴控制单位发挥了棱镜功能。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特表2010-529485号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]本公开提供能追踪观察者的位置而使已入射的光偏转、且不管观察者的位置如何均能抑制到达观察者的眼睛的光的强度的下降的液晶光学元件以及具备其的图像显示装置。
[0008]用于解决课题的手段
[0009]本公开中的液晶光学元件具备:将具有在第I方向上延伸的棱线的棱镜在与第I方向正交的第2方向上排列多个而构成的棱镜阵列、设置于棱镜阵列上的液晶层、以及向液晶层施加电压的电极。在施加于液晶层的电压为O伏特时，液晶层的液晶分子的长轴被取向为:在与第2方向正交的平面内相对于第I方向倾斜规定角度。
[0010]发明效果
[0011]本公开有效地实现能追踪观察者的位置而使已入射的光偏转、且不管观察者的位置如何均能抑制到达观察者的眼睛的光的强度的下降的液晶光学元件以及具备其的图像
显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是实施方式所涉及的图像显示装置的简要构成图。
[0013]图2是图像显示装置的一部分的分解立体图。
[0014]图3(a)是表示液晶分子的取向为O度时的构成的简要图，图3(b)是表示液晶分子的取向为45度时的构成的简要图，图3(c)是表示液晶分子的取向为90度时的构成的简要图，图3(d)是表示液晶分子的取向为O度时的构成的简要图，图3(e)是表示液晶分子的取向为45度时的构成的简要图，图3(f)是表示液晶分子的取向为90度时的构成的简要图。[0015]图4(a)是表示液晶分子的取向为O度时的光的强度的图表，图4(b)是表示液晶分子的取向为45度时的光的强度的图表，图4(c)是表示液晶分子的取向为90度时的光的强度的图表。
[0016]图5(a)是表示液晶分子的取向为O度时的构成的简要图，图5(b)是表示液晶分子的取向为45度时的构成的简要图，图5 (c)是表示液晶分子的取向为90度时的构成的简要图，图5(d)是表示液晶分子的取向为O度时的构成的简要图，图5(e)是表示液晶分子的取向为45度时的构成的简要图，图5 (f)是表示液晶分子的取向为90度时的构成的简要图。
[0017]图6(a)是表示液晶分子的取向为45度时的光的强度的图表，图6 (b)是表示液晶分子的取向为90度时的光的强度的图表。
【具体实施方式】
[0018]以下，酌情参照附图来详细说明实施方式。但有时省略超过必要的详细的说明。例如，有时省略熟知的事项的详细说明或针对实质上相同的构成的重复说明。这是为了避免以下的说明成为不必要的冗余，为了使本领域技术人员容易理解。另外，在附图中，为了易于理解，示意性示出了主要的构成要素。
[0019]此外，
【发明者】为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供附图和以下的说明，但并不是打算用它们来限定权利要求书所记载的主题。
[0020]< 1.图像显示装置的构成>
[0021]图1是实施方式所涉及的图像显示装置10的简要剖视图，图2是图1所示的图像显示装置10的一部分的分解立体图。此外，在图1中，省略了图2所记载的电极48a、48b、49a、49b的描述。
[0022]在本实施方式中，对图像显示装置10设定三维正交座标系，使用座标轴来确定方向。如图1以及图2所示，X轴方向，与观察者正对图像显示面板50的显示面时的左右方向(水平方向)一致。Y轴方向，与观察者正对图像显示面板50的显示面时的上下方向一致。Z轴方向，与相对于图像显示面板50的显示面而垂直的方向一致。在此，“正对”是指，例如在显示面显示了 “A”这样的文字的情况下，观察者位于面向显示面的正前方的位置以从正确的方向观察该“A”这样的文字。另外，图1以及图2相当于从图像显示装置10的上侧观察到的图。因此，图1以及图2的左侧成为从观察者观察到的显示画面的右侧。
[0023]图像显示装置10由以下部件构成:光源切换型的背光灯20 ;液晶棱镜元件40 ;图像显示面板50，交替地切换右眼用图像以及左眼用图像来进行显示；位置检测部70，进行正在使用图像显示装置10的观察者的位置检测；以及控制部60，基于所检测的观察者的位置信息来控制向液晶棱镜元件40输出的液晶驱动电压。
[0024]图像显示装置10与右眼用图像和左眼用图像的切换同步地进行光源21a以及21b的切换。另外，通过以120Hz以上的频率来进行右眼用图像与左眼用图像的切换，从而观察者能基于右眼用图像和左眼用图像来识别立体图像。
[0025]以下，说明各构成的细节。
[0026]<2.背光灯的构成>
[0027]背光灯20具备:彼此对置的光源21a以及21b、反射薄膜22、导光板23、以及光控制薄膜30。反射薄膜22设置于导光板23的下表面侧(背面侧)，光控制薄膜30设置于导光板23的上表面侧(前面侧)。
[0028]光源21a以及21b沿导光板23的一对侧面的各侧面进行配置，在X轴方向上相互对置。光源21a配置于导光板23的左侧面,光源21b配置于导光板23的右侧面。光源21a以及21b各自具有排列在Y轴方向上的多个LED元件。光源21a以及21b与图像显示面板50中所显示的左眼用图像以及右眼用图像的切换同步地，交替地反复点亮以及熄灭。即，在图像显示面板50显示右眼用图像的情况下，光源21a点亮而光源21b熄灭，在图像显示面板50显示左眼用图像的情况下，光源21a熄灭而光源21b点亮。
[0029]从光源21a以及21b出射了的光在导光板23的上表面和下表面反复全反射的同时在导光板23内扩散。在导光板23内具有超过全反射角度的角度的光从导光板23的上表面出射。导光板23的下表面如图1以及2所示，由多个倾斜面24构成。基于这些倾斜面24,在导光板23内传播的光朝向各种方向反射，因此从导光板23出射的光的强度在整个上表面是均匀的。
[0030]反射薄膜22设置于导光板23的下表面侧。打破了设置于导光板23的下表面的倾斜面24的全反射角度的光被反射薄膜22反射，再次入射至导光板23内，最终从上表面出射。从导光板23出射了的光入射至光控制薄膜30。
[0031 ] 在光控制薄膜30的下表面，具有三角形形状的剖图以及Y轴方向上延伸的棱线的多个棱镜31并列配置于X轴方向。即，在光控制薄膜30的下表面，具有三角形形状的剖图的棱镜31被进行一维阵列配置。另外，在光控制薄膜30的上表面，Y轴方向上延伸的多个柱面透镜32并列配置于X轴方向。即，在光控制薄膜30的上表面，形成有双凸透镜。
[0032]入射至光控制薄膜30的下表面的光通过棱镜31而竖立于Z轴方向，由上表面的双凸透镜聚光，并入射至液晶棱镜元件40。
[0033]< 3.液晶棱镜元件的构成>
[0034]如图1以及图2所示，液晶棱镜元件40具备:基板41、基板42、由多个棱镜43构成的棱镜阵列44、液晶层45、电极48a以及48b、和电极49a以及49b。
[0035]基板41与基板42被配置为相互对置。
[0036]在基板41的内面(与基板42对置一侧的面)，形成有棱镜阵列44。棱镜阵列44由多个棱镜43构成。棱镜43被配置为在X轴方向(第2方向的一例)上排列多个。
[0037]棱镜43具有XZ平面上的剖图为大致三角形的形状。在本实施方式中，棱镜43的剖图是直角三角形。如图1所示，构成为:当从Y轴方向观察时，棱镜43的斜边(直角三角形的直角的对边)与液晶层45相接。
[0038]另外，如图2所示，棱镜43形成为在Y轴方向(第I方向的一例)上伸长的形状。即，棱镜43构成为三角柱状。
[0039]在基板41与液晶棱镜元件40之间，形成有电极48a以及电极48b。另外，在基板42与液晶棱镜兀件40之间，形成有电极49a以及电极49b。液晶层45形成于基板41与基板42之间。具体而言，液晶层45在基板41侧与电极48a、电极48b、棱镜阵列44相接。
[0040]此外，尽管在本实施方式中，将棱镜43设为了在Y轴方向上伸长的形状，但棱镜43也可以是在相对于Y轴倾斜了规定角度的方向上伸长的形状。通过设为这样的构成，从而能减少莫尔条纹(干涉条纹)的产生。莫尔条纹是在将周期性的构造多片合在一起时因这些周期的偏差而在视觉上产生的条纹模样。在本实施方式中，图像显示面板50的像素的配置、光控制薄膜30 (棱镜31、柱面透镜32)、液晶棱镜元件40 (棱镜阵列44)等成为了将周期性的构造多片叠合在一起的状态，因此容易产生莫尔条纹。为此，通过将棱镜设为在相对于Y轴倾斜了规定角度的方向上伸长的形状，从而能使得莫尔条纹难以产生。
[0041]另外，尽管在本实施方式中，各自的电极形成于基板与棱镜阵列之间，但电极也可以形成于与棱镜阵列为相反侧的面。另外，尽管在本实施方式中，棱镜阵列与基板是分体构成，但也可以将棱镜阵列与基板一体成形。
[0042]液晶棱镜元件40对偏光方向进行控制，使得从左侧的光源21a出射、通过导光板23以及光控制薄膜30而入射的光聚光于观察者的右眼的位置。
[0043]另外，对偏光方向进行控制，使得从右侧的光源21b出射、通过导光板23以及光控制薄膜30而入射的光聚光于观察者的左眼的位置。
[0044]从图1以及图2可以理解，多个棱镜43在X轴方向并排设置于电极49a以及49b上。多个棱镜43的剖图形状构成为以液晶棱镜元件40的整体而左右对称。为了容易说明，将棱镜43的形成区域二分为图1以及2中的左半部分以及右半部分，将左侧的区域设为R1，将在X轴方向上与区域Rl相邻的右侧的区域设为R2。另外，将通过区域Rl以及R2的边界线(中央线)且与图像显示面板50的显示面正交的平面设为P1。在与XZ平面平行的平面上进行观察时，配置于区域Rl的棱镜43的剖图形状、与配置于区域R2的棱镜43的剖图形状如图1以及图2所示，被设计为相对于平面Pl呈对称。
[0045]电极48a形成于基板41的内面的区域R1，电极48b形成于基板41的内面的区域R2。同样地，电极49a形成于基板42的内面的区域R1，电极49b形成于基板42的内面的区域R2。
[0046]此外，作为基板41以及42、棱镜43的形成材料，能使用玻璃或树脂。在使用树脂作为棱镜43的材料的情况下，作为一例，通过在玻璃基板上压印UV固化树脂，从而能形成棱镜43。液晶棱镜元件40能通过以下步骤来制作:在使电极49a以及49b成膜后的基板42上形成了棱镜43的一维排列后，将基板42、与使电极48a以及48b成膜后的基板41相贴合，并在基板41、42之间封入液晶，由此制作。
[0047]液晶棱镜元件40是能按照来自外部的施加电压的大小来控制透过的光的偏转角度的大小的元件。简单讲述其原理。通常，液晶分子呈楕圆体形状，介电常数在长边方向与短边方向上不同。故而，液晶层45具有折射率按入射光的每个偏光方向而不同的双折射的性质。另外，若液晶分子的长轴取向(指向器；director)的朝向相对于光的偏光方向相对地发生变化，则液晶层45的折射率也发生变化。故而，若通过给予某施加电压所产生的电场来使液晶的取向发生变化，则针对透过的光的折射率改变，故作为光的折射角的偏转角发生变化。
[0048]在本实施方式中，在未向液晶棱镜元件40施加电压的状态下，液晶分子的取向以规定角度倾斜而形成。关于液晶分子的取向将在后面叙述。
[0049]在本实施方式中，作为构成液晶层45的材料，考虑使用了单轴性的正型液晶的情况。而且，在未向对置电极间施加电压的情况下，液晶分子长轴取向于Y轴方向，在施加了电压的情况下，考虑液晶分子长轴取向于Z轴方向的情况。此外，液晶分子可以是负型液晶。[0050]一般而言，在以液晶棱镜元件40等的有源元件来使光偏转的情况下，为了增大偏转角，期望使用△!!(=针对异常光的折射率ne-针对通常光的折射率no)大的液晶材料。然而，市面产品中Λ η大的液晶材料少，一般而言，Λ η约为0.2左右。
[0051 ] 另外，即便使用相同的液晶材料来构成液晶棱镜，取向方向的设计、电场的施加方法也是较大地左右液晶棱镜元件的能力即偏转角、电力、开关速度等元件性能的重要项目。
[0052]此外，在液晶棱镜元件40中，棱镜43的斜面的倾斜方向以画面的中心线(平面PD为边界而左右不同。在液晶棱镜元件40中，具有如下性质:较之于使出射光朝着从棱镜43的倾斜面远离的方向(相当于图2中的左上方向)的偏转，使出射光朝着接近棱镜43的倾斜面的方向(图2中的右上方向)的偏转的效率低。于是，通过将棱镜43的倾斜面设为相对于平面Pl对称，且使棱镜43的倾斜面朝向画面的中央部的前方，从而液晶棱镜元件40能使入射至画面的左端附近的光朝着画面的右前方高效地偏转，能使入射至画面的右端附近的光朝着画面的左前方高效地偏转。在此情况下，在液晶棱镜元件40的左右的区域施加不同的电压。故而，电极49a以及49b在画面中央处分离。另外，将位于同一基板内的两个电极均作为接地端子使用的情况下，可以在中央处不分离。
[0053]<4.图像显示面板的构成>
[0054]透过了液晶棱镜元件40的光入射至图像显示面板50。图像显示面板50对图像或影像进行显示。图像显示面板50例如由液晶面板构成。作为像素显示面板4的一例，可列举In-Plane-Switching方式的面板。但作为图像显示面板50,还能采用其他方式的图像显示面板。透过了图像显示面板50的光具有指向性，并被聚光于观察者的眼的位置。
[0055]< 5.控制部的构 成>
[0056]控制部60基于由视听位置计算部72求出的视听位置信息，来控制向液晶棱镜元件40施加的电压值。更详细而言，观察者的视听位置如图1所示，在从画面中央移动至左端侧的情况下，通过在区域Rl使液晶层44的折射率比棱镜43的折射率更小，在区域R2使液晶层44的折射率比棱镜43的折射率更大，从而从观察者来看，使来自棱镜43的出射光偏转于右方向。此时，相对于使光不偏转时的施加电压，使向区域Rl施加的施加电压更大，使向区域R2施加的施加电压更小，从而能使区域Rl的偏转角与区域R2的偏转角一致。反之，在观察者的视听位置从画面中央移动至右端侧的情况下，通过在区域Rl使液晶层44的折射率比棱镜43的折射率更大，在区域R2使液晶层44的折射率比棱镜43的折射率更小，从而从观察者来看，使来自棱镜43的出射光偏转于左方向。此时，相对于使光不偏转时的施加电压，使向区域Rl施加的施加电压更小，使向区域R2施加的施加电压更大，从而能使区域Rl的偏转角与区域R2的偏转角一致。
[0057]此外，由于与施加电压相应的液晶棱镜元件40的偏转角以及光的聚光点的位置信息能在设计阶段设想，因此预先准备将施加电压与位置信息建立了关联的数据，并保存至图像显示装置10所具备的存储装置即可。另外，在产品完成后，可以进行校准，进行聚光点的位置的校正。
[0058]< 6.位置检测部的构成>
[0059]位置检测部70包含照相机71和视听位置计算部72。照相机71以规定周期来拍摄观察者的图像。视听位置计算部72对由照相机71拍摄出的图像进行解析，来计算表征观察者的视听位置的视听位置信息。在由照相机71进行的图像解析中，能利用对脸或脸的一部分(眼或鼻等)的位置进行识别的公知算法。另外，由视听位置计算部72求取的视听位置信息优选表征观察者的眼睛的位置，但也可以取代眼的位置来表征脸或鼻等的位置。
[0060]< 7.液晶棱镜元件的细节>
[0061]接下来，说明本实施方式的液晶棱镜元件40的液晶分子的取向。在本实施方式中，在未向液晶棱镜元件40施加电压的状态下，液晶分子倾斜了规定角度。即，液晶分子以倾斜了规定角度的状态被初始取向。
[0062]在此，为了使说明容易，首先使用图3以及图4来说明初始取向为O度的情况。其后，说明初始取向倾斜了规定角度的情况。
[0063]图3示出了初始取向为O度的情况下的液晶分子与棱镜之间的关系。
[0064]图3(a)?(C)是表示液晶分子与棱镜之间的关系的简要立体图。图3 (d)?(f)是从X轴方向观察图3(a)?(C)的构成时的简要图。图3(d)?(f)所示的基准线M是与Y轴平行的线。即，基准线M是与棱镜的长边方向平行的线。
[0065]图3(a)以及(d)示出了未向液晶层施加电压的状态。即，图3(a)以及(d)示出了液晶分子的初始取向。如图3(d)所示，液晶分子取向为:长轴与基准线M平行。将此时的液晶分子的初始取向角度设为O度。
[0066]图3(b)以及(e)示出了向液晶层施加了规定电压的状态。如图3(e)所示，液晶分子取向为:长轴相对于基准线M倾斜45度。
[0067]图3(c)以及(f)示出了向液晶层施加了更大的电压的状态。如图3(f)所示，液晶分子取向为:长轴相对于基准线M倾斜90度。
[0068]图4是表示光的取向角度和光的强度的分布的图表。图表的横轴示出了从图像显示装置出射的光的出射角度。将出射角度在与图像显示装置的显示面正交的情况下设为O度。另外，关于出射角度的符号，将朝着图像显示装置的右前方而偏转后的光相对于显示面的法线所形成的角度设为正。
[0069]在观察者于图像显示装置的中央处进行视听的情况下，光的出射角度在O度附近产生峰值。在观察者于图像显示装置的左侧(即，对观察者而言为右侧)进行视听的情况下，光朝着图像显示装置的左侧进行偏转。因此，在横轴的角度的负侧产生峰值。在观察者于图像显示装置的右侧(即，对观察者而言为左侧)进行视听的情况下，光朝着图像显示装置的右侧进行偏转。因此，在横轴的角度的正侧产生峰值。另外，图表的纵轴示出了光的相对强度。即，纵轴示出了从液晶棱镜元件出射的光的强度相对于入射至液晶棱镜元件的光的强度的比例。将入射至液晶棱镜元件的光全部从液晶棱镜元件出射时的相对强度设为了“I”。
[0070]图4(a)示出了图3(a)以及(d)的状态下的光的强度分布。在观察者于图像显示装置的左侧进行视听的情况下，如图4 (a)所示，所出射的光的相对强度呈0.8左右，成为对进行视听而言充分的强度。
[0071]图4(b)示出了图3(b)以及(e)的状态下的光的强度分布。在观察者于图像显示装置的中央处进行视听的情况下，如图4(b)所示，所出射的光的相对强度为0.5至0.6左右。
[0072]图4(C)示出了图3(c)以及(f)的状态下的光的强度分布。在观察者于图像显示装置的右侧进行视听的情况下，如图4 (C)所示，所出射的光的相对强度为0.8左右，成为对视听而言充分的强度。
[0073]如此，在液晶分子的初始取向为O度的情况下，观察者位于画面中央的情况下的光的相对强度会下降。通常，认为观察者在画面中央处进行视听的频度高，因此画面中央处的光的强度低对观察者而言是不便的。进而，为了使液晶分子取向而施加了规定电压，因此功耗也变闻。
[0074]关于引起这样的现象的原因，考虑以下那样的理由。
[0075]与棱镜的界面近的液晶分子具有维持初始取向的状态的性质。故而，即便使液晶分子相对于基准线M取向45度，棱镜界面附近的液晶分子也会受到初始取向的影响，因此不取向于45度。其结果，在棱镜的附近与远离棱镜的区域，液晶分子的取向不同。由此，在液晶层的内部会产生折射率的分布。该折射率的分布取决于棱镜的形状。即，在由棱镜的斜面和相邻的棱镜的壁面所形成的凹部的区域，沿凹部的形状而缓慢弯曲地，产生折射率分布。该弯曲的部分具有凹透镜那样的透镜作用。通过该弯曲的部分的光会因凹透镜的作用而扩散。其结果，从液晶棱镜元件出射的光以失去了指向性的状态向着观察者侧前进。失去了指向性的(经扩散的)光不会聚光于观察者的眼睛，因此光的强度会下降。
[0076]于是，在本实施方式中，如以下所说明的那样，在初始取向中，使液晶分子以规定角度倾斜。
[0077]使用图5以及图6来说明本实施方式的液晶分子的取向。
[0078]图5(a)?(C)是表示液晶分子与棱镜之间的关系的简要立体图。图5 (d)?(f)是从X轴方向观察图5(a)?(C)的构成时的简要图。图5(d)?(f)所示的基准线M是与Y轴平行的线。即，基准线M是与棱镜的长边方向平行的线。
[0079]图5 (a)以及(d)示出了向液晶层施加了规定电压(第I电压)的状态。如图5(d)所示，液晶分子取向为:长轴与基准线M平行。
[0080]图5(b)以及(e)示出了未向液晶层施加电压的状态。即，图5(b)示出了液晶分子的初始取向。如图5(e)所示，液晶分子取向为:长轴相对于基准线M倾斜45度。
[0081]图5 (C)以及(f)示出了向液晶层施加了规定电压(与第I电压不同的第2电压)的状态。如图5(f)所示，液晶分子取向为:长轴相对于基准线M倾斜90度。
[0082]图6是表示光的取向角度和光的强度的分布的图表。图6(b)示出了图5(c)以及(f)的状态下的光的强度分布。在观察者于图像显示装置的右侧进行视听的情况下，如图6(b)所示，所出射的光的相对强度呈0.60左右。该相对强度是比图4(c)所示的相对强度更低的值，但成为对视听而言充分的强度。另外，尽管在此省略详细的说明，但即使在图像显示装置的左侧进行视听的情况下，同样地也是比图4(a)所示的强度低若干的值，但仍得到对视听而言充分的相对强度。
[0083]图6(a)示出了图5(b)以及(e)的状态下的光的强度分布。在观察者于图像显示装置的中央处进行视听的情况下，如图6(a)所示，所出射的光的相对强度为0.85左右。可知得到了比图4(b)所示的强度更高的强度。
[0084]如此，在本实施方式中，在未向液晶层施加电压的状态下，使液晶分子的长轴相对于基准线M倾斜了规定角度。换言之，在本实施方式中，构成为:液晶分子的初始取向相对于基准线M倾斜规定角度。其结果，较之于初始取向为O度的情况，在初始取向倾斜了规定角度的情况下，在画面中央处进行视听时的光的强度变强。由于使液晶分子倾斜规定角度地进行初始取向，因此，当然在液晶层整体上液晶分子朝相同方向倾斜。其结果，不会产生在初始取向为O度时所产生的那样的折射率分布。因此，认为从液晶棱镜元件出射的光的强度变得充分强。另外，在视听频度最高的画面中央处的视听时，由于能不施加电压而直接以初始取向进行对应，因此还能抑制功耗。
[0085]此外，尽管在上述的实施方式中，为了简化说明而说明了初始取向角度为45度的例子，但液晶分子的初始取向角度也可以不是45度。具体而言，初始取向中的液晶分子的倾斜度优选为22.5度以上且67.5度以下。通过将液晶分子的倾斜度设为22.5度以上且67.5度以下，从而能在确保画面中央处的视听时的光的强度的同时，即使观察者在图像显示装置的左右端移动了的情况下，也能通过调整液晶分子的角度来确保充分的亮度。
[0086]另外，初始取向中的液晶分子的倾斜度进一步优选为40度以上且50度以下。通过设为这样的范围，从而能降低在聚光于画面中央前方时施加的电压，因此能降低功耗。
[0087]接下来，说明液晶分子的长轴相对于基准线倾斜规定角度地进行初始取向的方法。在此，设想液晶分子的初始取向为45度的情况来进行说明。
[0088]首先，准备反应性介晶(聚合性液晶。以下仅称为“RM”)。RM具有通过照射紫外线而固化的性质。另外，RM是至少具有反应性介晶基元的材料。将该RM混入液晶之中。然后，通过向混入了 RM的液晶施加电压，而使液晶分子以及RM的分子取向于45度。在此状态下，对混入了 RM的液晶照射紫外线。由此，RM分子以取向于45度的状态凝固。液晶分子具有受位于附近的构造物的影响而进行取向的性质。故而，液晶分子成为沿RM分子的取向而倾斜了 45度的状态。由此能实现初始取向45度。
[0089]尽管在上述的方法中，将RM混入了液晶之中，但也可以是将RM涂敷于棱镜表面的方法。在通过旋涂将RM涂敷于棱镜表面后，施加电压以使液晶分子以及RM分子的取向成为45度。在此状态下，通过对RM照射紫外线来使RM固化。如上所述，液晶分子由于受附近的构造物的影响进行取向，因此液晶分子沿着RM分子的取向以45度进行取向。
[0090]此外，可以使用将RM混于液晶中的方法和将RM涂敷于棱镜表面的方法这两者，来调整液晶分子的初始取向。
[0091]< 总结>
[0092]如上所述，本实施方式的液晶棱镜元件40 (液晶光学元件的一例)具有:棱镜阵列44、液晶层45、电极48以及49。
[0093]棱镜阵列44是将在Y轴方向(第I方向的一例)上延伸的棱镜43在X轴方向(第2方向的一例)上排列多个而构成的。
[0094]液晶层45设置于棱镜阵列44上。
[0095]电极48以及49用于向液晶层45施加电压。
[0096]而且，在施加于液晶层45的电压为O伏特时，液晶层45的液晶分子的长轴在YZ平面上内相对于Y轴倾斜了规定角度。
[0097]通过这样的构成，在视听频度最高的画面中央处的视听之际，能确保充分的亮度。进而，能将视听频度最高的画面中央处的视听之际施加于液晶层的电压抑制得比现有低，因此还能降低功耗。
[0098]<其他的实施方式>
[0099]此外，尽管在本实施方式中，在光源21a以及21b被共用，但也可以设置光源21a用的导光板和光源21b用的导光板，将两片导光板重叠起来进行配置。
[0100]另外，可以取代使棱镜与双凸透镜成为了一体的光控制薄膜30，而分别单独设置棱镜片以及双凸透镜片。
[0101]进而，背光灯20不限于图1以及2所记载的构成，只要能与左右的图像信号的切换同步地，以时间分割来交替地出射右眼用的光和左眼用的光，就可以采用其他的构成。
[0102]进而，尽管在本实施方式中，构成为使液晶棱镜元件40内的棱镜43的倾斜面的朝向在区域Rl以及R2不同，相对于平面Pl呈对称，但也可以将棱镜的倾斜面的朝向在液晶棱镜元件40整体上设为恒定。在此情况下，取代像本实施方式那样以液晶棱镜元件40的区域Rl以及R2来划分电极的方式，而在显示画面整个区域设置一个电极。然而，在相对于取向变化的光线的偏转角以及透过效率的方面，进一步优选划分为两个区域Rl以及R2来设置棱镜43以及电极。
[0103]进而，尽管在本实施方式中，以将具有视差的右眼用图像以及左眼用图像进行时间分割来显示的立体图像显示装置为例进行了说明，但也可以显示无视差的图像。在此情况下，取代使光源21a以及21b交替地熄灭的方式而始终点亮。不限于三维图像，即使在显示二维图像时，通过追踪观察者的移动而仅在观察者的眼附近使图像进行缩小投影，也能不仅节能，而且能防止周边的人对所显示的内容进行窥视，从而还能提高隐私保护。
[0104]工业实用性
[0105]本公开能应用于对立体图像进行显示的图像显示装置等。具体而言，本公开能应用于电视机、个人电脑、数字静态照相机的显示面、电影的显示面、带照相机功能的移动电话的显示面、智能手机的显示面等。
[0106]符号说明
[0107]10图像显示装置
[0108]20背光灯
[0109]22反射薄膜
[0110]23导光板
[0111]24多个倾斜面
[0112]30光控制薄膜
[0113]31 棱镜
[0114]32柱面透镜
[0115]40液晶棱镜元件
[0116]41 基板
[0117]42 基板
[0118]43 棱镜
[0119]44棱镜阵列
[0120]45液晶层
[0121]50图像显示面板
[0122]60控制部
[0123]70位置检测部
[0124]71照相机 [0125] 72视听位置计算部
【权利要求】
1.一种液晶光学兀件,具备: 棱镜阵列，其是将具有在第I方向上延伸的棱线的棱镜在与所述第I方向正交的第2方向上排列多个而构成的； 液晶层，其设置于所述棱镜阵列上；以及 电极，其向所述液晶层施加电压， 在施加于所述液晶层的电压为O伏特时，所述液晶层的液晶分子的长轴被取向为:在与所述第2向正交的平面内相对于所述第I方向倾斜规定角度。
2.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其中， 在施加于所述液晶层的电压为O伏特时，所述液晶分子的长轴在与所述第2方向正交的平面内相对于所述第I方向所形成的角度为22.5度以上且67.5度以下。
3.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其中， 所述液晶层至少包含具有反应性介晶基元的材料。
4.一种图像显示装置，具备权利要求1所述的液晶光学元件。
【文档编号】G02F1/13357GK103782228SQ201380002921
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2012年4月26日
【发明者】林克彦 申请人:松下电器产业株式会社