專利名稱：指向性顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種指向性顯示器，在從多個方向觀察2畫面顯示器或3D 顯示器(立體顯示器)等情況下，可以在各個觀察方向上同時顯示不同圖像。
背景技術：
在以往，3D顯示器等指向性顯示器，在液晶面板等的用于顯示圖像 的顯示面板的前面，配置視差屏障或雙凸狀透鏡、光學濾光器等圖像分離 器，分別限制表示各圖像的圖像光的射出方向，由此實現在各個觀察方向 上顯示不同的圖像(以下稱為"指向性顯示")。例如，下面的專利文獻1 中記載著關于使用了視差屏障的指向性顯示器的例子，專利文獻2中記載 著關于使用了光學濾光器的指向性顯示器的例子。
作為以往的3D顯示器的指向性顯示器中，存在如下問題，只有在以 預先確定的方向(以下，稱為"基準方向"或"縱向")配置顯示面板的 圖像顯示面的縱和橫的方向情況下，才能顯示3D圖像(三維圖像、立體 圖像)，在相對于縱向配置以相反方向(90度旋轉的方向，以下，稱為"橫 向")配置圖像顯示面的縱和橫的方向的情況下不能顯示3D圖像。另外， 作為以往的2畫面顯示器的指向性顯示器中，無論縱向還是橫向2畫面的 分離都是可能的，但存在縱向時分離方向變成水平方向(橫方向)，而在 橫向時變成垂直方向(縱方向)這一問題。
因此，希望提供一種指向性顯示器，解決上述問題，不僅在縱向配置 即使在橫向配置中也和縱向情況相同，從多個方向觀察時，可以在各個觀 察方向上同時顯示不同圖像。
此外，例如下述的專利文獻3以及專利文獻4中公開了利用第一偏光 控制單元和配置在第一偏光控制單元前面的第二偏光控制單元的組合解決了上述問題點的指向性顯示器的發明。可是，在專利文獻3和專利文獻 4的指向性顯示器中，相對于第一偏光控制單元的偏光控制區域的圖案高 精度設置第二偏光控制單元的偏光控制區域的圖案很困難，所以橫向配置 時多個圖像的分離性能不充分。
專利文獻1特開2005-181668號公報專利文獻2特開平8-331605號公報專利文獻3特開2006-337496號公報專利文獻4特開2006-337844號公報

發明內容
本發明為解決上述問題而完成的，目的在于提供一種指向性顯示器， 其不僅在縱向配置中即使在橫向配置中也和縱向配置時一樣，從多個方向 觀察時可以在各個觀察方向上分別高精度分離顯示不同圖像。
本發明是為達成上述目的至少一部分而完成的，可以作為下面的方式 或適用例實現。 一種指向性顯示器，可以在相互不同的多個觀察方向上分
別分離顯示在顯示面板的圖像顯示面上顯示的多個圖像，具備 配置在所述顯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鏡；以及 配置在所述液晶透鏡的前面的偏光板，
所述偏光控制部具有使入射的光分別變化為具有相互不同偏光軸的 光的第一偏光區域和第二偏光區域，
所述液晶透鏡包括透鏡層和液晶層，該透鏡層包括具有規定折射率的 多個透鏡，通過使所述液晶層的取向狀態發生變化，能夠使所述液晶層的 折射率發生變化，使所述液晶透鏡的折射能力發生變化，并且使入射到所 述液晶透鏡的光的偏光軸發生變化，
(i)在以所述圖像顯示面的縱和橫的方向被預先確定的第一方向配置 了所述顯示面板的狀態下，在所述液晶透鏡中，將所述折射能力無效，并 且使從所述偏光控制部入射的光的偏光軸發生變化，使得從所述偏光控制 部入射的光中，從所述第一偏光區域射出的光被所述偏光板遮擋，且從所述第二偏光區域射出的光透過所述偏光板，由此相對于所述多個觀察方向 分別分離所述多個圖像，
(ii)在以相對于所述第一方向使所述圖像顯示面的縱和橫的方向顛 倒的第二方向配置了所述顯示面板的狀態下，在所述液晶透鏡中，將所述 折射能力設定為規定大小，并且使從所述偏光控制部入射的光的偏光軸發 生變化，使得從所述偏光控制部入射到所述液晶透鏡的光，不管是從所述 第一偏光區域和所述第二偏光區域的哪個區域射出的光，都透過所述偏光 板，由此基于所述折射能力相對于所述多個觀察方向分別分離所述多個圖 像。
在適用例1的指向性顯示器中，在將顯示面板配置為第一方向(縱向) 的狀態下，從偏光控制部入射的光中、從第一偏光區域射出的光被偏光板 遮擋，從第二偏光區域射出的光透過偏光板，由此可以分別限制多個圖像 的觀察方向，可以在多個觀察方向分別分離多個圖像。并且，在將顯示面 板配置為第二方向(橫向)的狀態下，根據液晶透鏡的折射能力，得以分 別限制多個圖像的觀察方向，可以在多個觀察方向分別分離多個圖像。由 此，無論是第一方向和第二方向中的哪個配置，從多個方向觀察時，都可 以在各個觀察方向分別高精度的分離顯示不同的圖像。根據適用例1記載的指向性顯示器，其特征在于所述第 一偏光區域和所述第二偏光區域，在所述顯示面板按所述第一方向配置的 狀態下，沿著相對于所述圖像顯示面的縱方向和橫方向傾斜的方向配置。
通過上述那樣構成第一偏光區域和第二偏光區域，在以第一方向配置 了顯示面板的狀態下，可以分別限制多個圖像的觀察方向，在多個觀察方 向分別分離多個圖像。根據適用例1或適用例2記載的指向性顯示器，其特征在
于所述液晶透鏡的所述透鏡層，在所述顯示面板按所述第二方向配置的 狀態下，半圓柱狀的所述多個透鏡沿著橫方向具有曲面地排列多個。
通過上述那樣構成液晶透鏡的透鏡層，在以第二方向配置了顯示面板 的狀態下，可以分別限制多個圖像的觀察方向，在多個觀察方向分別分離 多個圖像。根據適用例1至適用例3中任一個所述的指向性顯示器，其特征在于
所述偏光控制部由具有所述第一偏光區域和所述第二偏光區域的相 位差板構成。根據適用例1至適用例3中任一個所述的指向性顯示器，
其特征在于
所述偏光控制部由具有所述第一偏光區域和所述第二偏光區域的液 晶面板構成。
通過上述適用例4或適用例5那樣構成偏光控制部，在將顯示面板配 置為第一方向的狀態下，能夠用偏光板遮擋從第一偏光區域射出的光，在 偏光板中透過從第二偏光區域射出的光，在將顯示面板配置為第二方向的 狀態下，無論是從第一偏光區域和第二偏光區域的哪一個射出的光，都能 夠透過偏光板。根據適用例1至適用例5中任一個所述的指向性顯示器， 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顯示面板的情況下，通 過將所述液晶透鏡的折射能力設為小于所述規定大小的中間狀態，在所述 多個觀察方向上顯示相同的圖像。
通過將液晶透鏡的折射能力設為小于規定大小的中間狀態，可以在多 個觀察方向上顯示相同的圖像。


圖1是示意地表示構成本發明的一實施例的指向性顯示器的顯示部和
驅動部的說明圖。
圖2是示意地表示縱向配置時的顯示部10的內部構成的說明圖。
圖3是示意地表示從觀察者30側觀察縱向配置時的液晶面板14的狀
態的說明圖。
圖4是示意地表示從觀察者側觀察縱向配置時的相位差板16的相位 差層162的狀態的說明圖。
圖5是示意地表示縱向配置時的液晶透鏡17的說明圖。
圖6是示意地表示在縱向配置時透過顯示部10的圖像光的說明圖。圖7是示意地表示在縱向配置時觀察者30以左眼30L視覺識別的圖 像和以右眼30R視覺識別的圖像的說明圖。
圖8是表示在縱向配置時透過了相位差板16的第一偏光控制區域 162a的光被遮擋，只有透過第二偏光控制區域162b的光到達觀察者30的 理由的說明圖。
圖9是示意地表示在橫向配置時透過顯示部10的圖像光的狀態的說明圖。
圖10是示意地表示從觀察者30側觀察橫向配置時的液晶面板14的 狀態的說明圖。
圖11是示意地表示在橫向配置時觀察者30以左眼30L視覺識別的圖 像和以右眼30R視覺識別的圖像的說明圖。
圖12是表示在橫向配置時從各像素射出的光無論是透過相位差板16 的第一偏光控制區域162a和第二偏光控制區域162b中的哪一個都透過偏 光板18的理由的說明圖。符號說明
10…顯示部
10D…面
11…背光燈
12…顯示面板
13…入射側偏光板
14…液晶面板
15…射出側偏光板
16…相位差板
17…液晶透鏡
18…偏光板
20…驅動部
30…觀察者
30L…左眼
30R…右眼
141…入射側玻璃基板142…液晶層
143…射出側玻璃基板
161…玻璃板材
162…相位差層
162a、 162b…偏光控制區域
171…入射側玻璃板材
172…透鏡構件
172a…圓柱形透鏡
173…液晶層
174…射出側玻璃板材
1000…指向性顯示器
具體實施例方式
下面，基于實施例按照下面順序說明用于實施本發明的優選方式。
A. 指向性顯示器的概要
B. 縱向配置時的構成和動作
C. 橫向配置時的構成和動作
D. 效果
E. 變形例
A.指向性顯示器的概要
圖1是示意地表示構成本發明的一實施例的指向性顯示器的顯示部和 驅動部的說明圖。本實施例中的指向性顯示器1000，由顯示部10和驅動
顯示部10的驅動部20構成。該指向性顯示器IOOO，無論在如圖1 (A) 所示那樣將顯示部10設為基準配置(稱為"縱向配置")和如圖1 (B) 所示那樣將顯示部10設為橫向配置中的哪一種情況，都將在顯示部10顯 示的不同的2個圖像(第一圖像和第二圖像)分離為觀察者30的左眼30L 的方向和右眼30R的方向，能使觀察者30視覺識別，是3D顯示器。此 外，下面將用觀察者30左眼30L視覺識別的第一圖像也稱為"左眼用圖 像"，用觀察者30右眼30R視覺識別的第二圖像也稱為"右眼用圖像"。 在這里，所謂"橫向配置"意思是，在作為基準配置的縱向配置中，在從觀察者30側觀察顯示部10的面10D (下面，稱為"圖像顯示面") 內，將沿著水平方向的方向作為A (橫方向)，將沿著垂直方向的方向規 定為B (縱方向)的情況下，為了將方向A作為垂直方向將方向B作為水 平方向而使顯示部10旋轉90度配置。下面，關于本實施例中的指向性顯示器1000的構成和動作，分縱向 配置時和橫向配置時進行說明。 B.縱向配置時的構成和動作圖2是示意地表示縱向配置時的顯示部10的內部構成的說明圖。顯 示部10，如圖2所示那樣，具備背光燈11、配置在背光燈11前面的顯示 面板12、配置在顯示面板12前面的相位差板16、配置在相位差板16前 面的液晶透鏡17、配置在液晶透鏡17前面的偏光板18。此外，相位差板 16在本實施例中相當于本發明的偏光控制部。顯示面板12由液晶面板14和夾住液晶面板14而配置的2個偏光板 (入射側偏光板和射出側偏光板)13、 15構成。入射側偏光板13和射出側偏光板15，分別只透過入射的光中具有等 于設定的偏光軸的偏光軸的光。例如，在本實施例中，入射側偏光板13 具有從觀察者30側看以水平方向為基準逆時針旋轉約135°的偏光軸。此 外，下面，只要沒有特別的記載，偏光軸的角度表示從觀察者30側看以 水平方向為基準逆時針旋轉的角度。另外，射出側偏光板15具有約45。 的偏光軸。液晶面板14，具備液晶層142和夾住液晶層142而設置的2個玻璃基 板141、 143 (入射側玻璃基板、射出側玻璃基板)。入射側玻璃基板141 上設置著像素電極(圖示省略)，射出側玻璃基板143上設置著對置電極 (圖示省略)。并且，在被這2個玻璃基板141、 143夾著的液晶層142中， 按照驅動部20 (參照圖1)輸出的驅動信號的變化(像素電極和對置電極 之間的電壓變化)液晶分子的取向變化，使入射的光的偏光軸變化。此外， 驅動部20輸出的驅動信號基于表示顯示的圖像的圖像信號生成。例如， 在本實施例中，作為構成液晶層142的液晶，使用TN (TwistedNematic) 液晶。這時候，根據各像素(圖中，用虛線表示的區域或用單點劃線表示 的區域)的電極間的施加電壓各個液晶分子的取向方向變化，對應施加電壓低的液晶部分即OFF狀態的像素，使入射的光的偏光軸變化約卯°射出，對應施加電壓高的液晶部分即ON狀態的像素，幾乎不使入射的光的 偏光軸變化直接射出。圖3是示意地表示從觀察者30側觀察縱向配置時的液晶面板14的狀 態的說明圖。液晶面板14如圖3所示，沿著A方向(水平方向)和B方 向(垂直方向)，矩陣狀配置多個像素。各像素如上述，根據由驅動部20(參照圖1)分別給出的驅動信號，使來自入射側偏光板13的入射光的偏 光軸變化并射出。這時，射出側偏光板15，只透過來自液晶面板14的入 射光中具有等于射出側偏光板15的偏光軸的偏光軸的光。該結果，從顯 示面板12射出的光，具有等于射出側偏光板15的偏光軸的偏光軸，并且， 是按照基于圖像信號生成的驅動信號亮度變化的光，成為表示圖像信號表 現的圖像的圖像光。此外，縱向配置時的液晶面板14的各像素中，左眼用圖像Lp (第一 圖像)的像素和右眼用圖像Rp (第二圖像)的像素分別被分配成方格狀(階梯狀)配置。另外，液晶面板14的各像素中，設置著沿B方向排成 條狀的R (紅)、G (綠)、B (藍)的顏色濾光器(圖2中圖示省略)。圖2的相位差板16具備玻璃板材161和玻璃板材161的板面上設置 的相位差層162。相位差層162由具有2種不同偏光軸的偏光控制區域 162a、 162b構成。第一偏光控制區域162a,配置在連接對應液晶面板14的左眼用圖像 Lp的各像素(用單點劃線框表示)和觀察者30的右眼30R的線(虛線) 上，同時配置在連接對應右眼用圖像Rp的各像素(用虛線框表示)和觀 察者30的左眼30L的線(虛線)上。另外，第二偏光控制區域162b，配 置在連接對應液晶面板14的左眼用圖像Lp的各像素和觀察者30的左眼 30L的線(單點劃線)上，同時配置在連接對應右眼用圖像Rp的各像素 和觀察者30的右眼30R的線(單點劃線)上。圖4是示意地表示從觀察者30側觀察縱向配置時的相位差板16中包 括的相位差層162的狀態的說明圖。如圖3所示，液晶面板14的各像素 中，因為左眼用圖像Lp的像素和右眼用圖像Rp的像素以方格狀分配著， 據此，2個偏光控制區域162a、 162b，如圖4所示，配置成方格狀(階梯狀)。另外，相位差層162的偏光控制區域162a、 162b，具有使透過的光的 偏光軸變化為相對各自偏光軸線對稱的偏光軸的功能。具體的，相位差層 162的偏光控制區域162a、 162b，具有對入射的光賦予入/2的相位差的功 能，相對各自的偏光軸例如具有角度a的偏光軸的光，變化為相對各自的 偏光軸具有角度-a的偏光軸的光射出。例如，在本實施例中，第一偏光 控制區域162a有著約75°的偏光軸，第二偏光控制區域162b有著約15 °的偏光軸。液晶透鏡17，具有按照由驅動部20施加的驅動信號，以有折射能力 的狀態和沒有折射能力的狀態2種狀態工作的功能。圖5是示意地表示縱向配置時的液晶透鏡17的說明圖。圖5 (A)示 意地表示從觀察者30側看液晶面板17的狀態，圖5 (B)示意地表示沿 著圖5 (A)的a-a線從側方看液晶透鏡17的狀態。如圖5所示，液晶透 鏡17具備入射側玻璃板材171、射出側玻璃板材174、透鏡構件172和液 晶層173。 2個玻璃板材171、 174，表面具有透明電極(圖示省略)，作為 基板整體具有透光性。透鏡構件172由具有透光性的物質組成。作為透光性物質，可以采用 作為紫外線硬化樹脂的聚氨酯丙烯酸酯等合成樹脂或玻璃等折射率基本 恒定的物質。透鏡構件172如圖5 (B)所示，是多個圓柱形透鏡172a沿 著B方向排列的雙凸狀透鏡。液晶層173由透鏡構件172和射出側玻璃板材174之間填充的液晶構 成。該液晶按照2個玻璃板材171、 174所設有的透明電極(圖示省略) 之間的施加電壓取向方向發生變化，由此折射率變化。具體的，例如，具 有以下特性，施加電壓是OV時將液晶層173置為OFF狀態，同時折射率 變為N2，施加電壓是規定的電壓VI時，將液晶層173置為ON狀態，同 時折射率變為N1 (〈N2)。這里，施加電壓是0V時的折射率N2和構成透 鏡構件172的透光性物質的折射率(N2)相同。此外，作為構成液晶層 173的液晶，可以采用例如三聯苯類液晶或二苯乙炔類液晶等。并且，從 這些多種液晶中選擇折射率的變化范圍內包括折射率N1、 N2的光學特性 的液晶。折射率成為N1時的電壓V1可以通過實驗求出并設定。此外，在縱向配置時，該液晶透鏡17，利用驅動部20將施加在透明電極間的電壓設置為0V，由此將液晶層173置為OFF狀態，同時折射率 成為N2，透鏡構件172的折射能力(液晶透鏡17的折射能力)被無效。 另一方面，在后述的橫向配置時，利用驅動部20將施加在透明電極間的 電壓置為V1，由此將液晶層173置為ON狀態，同時折射率成為N1，透 鏡構件172的折射能力(液晶透鏡17的折射能力)被置為有效。圖2的偏光板18和顯示面板12的入射側偏光板13以及射出側偏光 板15 —樣，只透過入射的光中具有等于設定的偏光軸的偏光軸的直線偏 振光。此外，在本實施例中，偏光板18設為具有和顯示面板12的射出側 偏光板15相同約45。的偏光軸。圖6是示意地表示在縱向配置時透過顯示部10的圖像光的說明圖。 從左眼用圖像Lp的像素射出的圖像光中，透過相位差板16的第二偏光控 制區域162b向觀察者30的左眼30L的方向行進的光SLb，透過偏光板18 入射到左眼30L。另外同樣，從右眼用圖像Rp的像素射出的圖像光中， 透過相位差板16的第二偏光控制區域162b向觀察者30的右眼30R的方 向行進的光SRb，也透過偏光板18入射到右眼30R。另一方面，如后面 所述，從左眼用圖像Lp的像素射出的圖像光中，透過第一偏光控制區域 162a向觀察者30的右眼30R的方向行進的光SLa，被偏光板18遮擋，不 到達觀察者30的右眼30R。同樣的，從右眼用圖像Rp的像素射出的圖像 光中，透過第一偏光控制區域162a向觀察者30的左眼30L的方向行進的 光SRa，也被偏光板18遮擋，不到達觀察者30的左眼30L。即，在縱向 配置時，透過相位差板16的第一偏光控制區域162a的光被遮擋，只有透 過第二偏光控制區域162b的光到達觀察者30。據此，如圖7所示，觀察 者30的左眼30L只能視覺識別左眼用圖像Lp，觀察者30的右眼30R只 能視覺識別右眼用圖像Rp。另外，圖7是示意地表示在縱向配置時觀察 者30以左眼30L視覺識別的圖像和以右眼30R視覺識別的圖像的說明圖。圖8是表示在縱向配置時透過了相位差板16的第一偏光控制區域 162a的光被遮擋，只有透過第二偏光控制區域162b的光到達觀察者30的 理由的說明圖。此外，在圖8中，虛線表示顯示面板12的2個偏光板13、 15，相位差板16，液晶透鏡17以及偏光板18的偏光軸的角度。另外，帶箭頭的虛線表示入射光的偏光軸的角度，帶箭頭的實線表示透過光的偏光 軸的角度。從背光燈11射出的具有隨機的偏光軸的光中，只有具有等于入射側偏光板13的約135°的偏光軸的偏光軸的光，透過入射側偏光板13。射 出了入射側偏光板13的光，入射液晶面板14，以偏光軸旋轉90。的狀態 被射出。SP，透過了液晶面板14的光，有約45°的偏光軸。并且，射出 了液晶面板14的光，透過具有約45°的偏光軸的射出側偏光板15。并且， 透過了射出側偏光板15的光入射到相位差板16的第一偏光控制區域162a 或第二偏光控制區域162b。入射到第一偏光控制區域162a和第二偏光控制區域162b的光，變為 相對各自偏光軸線對稱的偏光軸并透過。具體的，如上所述，第一偏光控 制區域162a的偏光軸是約75° ，入射到第一偏光控制區域162a的光的偏 光軸是約45。，因此從第一偏光控制區域162a射出的光的偏光軸變為約 105° 。另一方面，第二偏光控制區域162b的偏光軸是約15° ，入射到第 二偏光控制區域162b的光的偏光軸是約45。，因此從第二偏光控制區域 162b射出的光的偏光軸變為約165° 。并且，射出了相位差板16的光，透過液晶透鏡17。此時，液晶透鏡 17，因為將透明電極間施加的電壓置為OV，液晶層173被置為0FF狀態， 所以液晶透鏡17的液晶層173作為使入射光的偏光軸變化為具有相對規 定的偏光軸線對稱的偏光軸的光的功能部動作。此外，在本實施例中，液 晶層173有約120。的偏光軸。因此，入射到液晶透鏡17的光，變化為相 對約120°的偏光軸線對稱的偏光軸，透過液晶透鏡17。具體的，從第一 偏光控制區域162a射出的光，成為約135°的偏光軸，從液晶透鏡17被 射出，從第二偏光控制區域162b射出的光，成為約75°偏光軸被射出。從液晶透鏡17射出的光中，透過第一偏光控制區域162a的具有約135 °的偏光軸的光，具有相對偏光板18的約45°的偏光軸垂直的偏光軸， 因此得以被偏光板18遮擋。如圖2所示，相位差板16的第一偏光控制區 域162a，配置在連接顯示面板12的左眼用圖像Lp的像素和觀察者30的 右眼30R的線上，所以可以抑制從左眼用圖像Lp的各像素射出的圖像光 入射到右眼30R。并且，相位差板16的第一偏光控制區域162a，配置在連接顯示面板12的右眼用圖像Rp的像素和觀察者30的左眼30L的線上， 所以可以抑制從右眼用圖像Rp的各像素射出的圖像光入射到左眼30L。另一方面，從液晶透鏡17射出的光中，透過第二偏光控制區域162b 的具有約75。的偏光軸的光，相對偏光板18的約45。的偏光軸不垂直， 因此通過偏光板18變化為具有約45。的偏光軸的光，從偏光板18射出。 如圖2所示，相位差板16的第二偏光控制區域162b，配置在連接顯示面 板12的左眼用圖像Lp的像素和觀察者30的左眼30L的線上，所以可以 使從左眼用圖像Lp的各像素射出的圖像光入射到左眼30L。并且，相位差 板16的第二偏光控制區域162b，配置在連接顯示面板12的右眼用圖像 Rp的像素和觀察者30的右眼30R的線上，所以可以使從右眼用圖像Rp 的各像素射出的圖像光入射到右眼30R。如上，在縱向配置時，只有表示左眼用圖像Lp的圖像光入射觀察者 30的左眼30L，只有表示右眼用圖像Rp的圖像光入射觀察者30的右眼 30R，由此觀察者30得以用左眼30L只視覺識別左眼用圖像Lp，用右眼 30R只視覺識別右眼用圖像Rp。其結果觀察者30得以視覺識別3D圖像。 C.橫向配置時的構成和動作圖9是示意地表示在橫向配置時透過顯示部10的圖像光的狀態的說 明圖。這里，橫向配置時，液晶面板14的各像素中，如圖10所示，左眼用 圖像Lp (第一圖像)的像素和右眼用圖像Rp (第二圖像)的像素，以和 圖2所示的縱向配置時不同的狀態分配。圖10是示意地表示從觀察者30側觀察橫向配置時的液晶面板14的 狀態的說明圖。如圖10所示，橫向配置時的液晶面板14的各像素中，左 眼用圖像Lp (第一圖像)的像素和右眼用圖像Rp (第二圖像)的像素， 按照沿著A方向(垂直方向)排列的像素列交替排列，分配成條狀配置。另外，液晶透鏡17在橫向配置時如縱向配置時的說明中使用圖5說 明的那樣，通過驅動部20 (圖l)驅動，相對透鏡構件172的透光性物質 的折射率N2將液晶層173的折射率設為N1 (〈N2)，以使折射能力有效。 此外，作為雙凸狀透鏡作用的透鏡構件172的各圓柱形透鏡172a，和作為 圖像分離器使用了圓柱形透鏡的3D顯示器的情況相同，將左眼用圖像Lp的像素列和從觀察者30側看其左邊橫排的右眼用圖像Rp的像素的1列作 為一組，對應各組排列。例如，圖9所示中心的圓柱形透鏡172a (2)對 應中心的2個像素PL2、 PR2，左邊橫排的圓柱形透鏡172a (1)對應左邊 橫排的2個像素PL1、 PR1，右邊橫排的圓柱形透鏡172a (3)對應右邊橫 排的2個像素PL3、 PR3。此外，關于上述構成以外的其它構成，除了配置的方向不同這點，基 本和縱向配置時構成相同，所以說明省略。橫向配置時，從左眼用圖像Lp的各像素射出的圖像光和從右眼用圖 像Rp的各像素射出的的圖像光，如后面所述，無論是入射到相位差板16 的第一偏光控制區域162a和第二偏光控制區域162b的哪一個，都透過偏 光板18。并且，例如圖9所示，從左眼用圖像Lp的像素PL2射出的圖像 光中，透過對應配置的圓柱形透鏡172a (2)的光SL1，通過圓柱形透鏡 172a (2)的折射能力被導入以在觀察者30的左眼30L的位置成像。另外 同樣，從右眼用圖像Rp的像素PR2射出的圖像光中，透過對應配置的圓 柱形透鏡172a (2)的光SR1，通過圓柱形透鏡172a (2)的折射能力被 導入以在觀察者30的右眼30R的位置成像。g卩，各圓柱形透鏡172a，將 從對應像素射出的圖像光在觀察者的眼睛的位置成像這樣構成。另一方 面，從左眼用圖像Lp的像素PL2射出的圖像光中，透過沒有對應配置的 圓柱形透鏡172a(1)的光SL2，不導入觀察者30眼睛的位置。同樣，從 右眼用圖像Rp的像素PR2射出的圖像光中，透過沒有對應配置的圓柱形 透鏡172aG)的光SR2，也不導入觀察者30眼睛的位置。此外，從其它 像素射出的光也相同。據此，如圖ll所示，觀察者30的左眼30L只視覺 識別左眼用圖像Lp，觀察者30的右眼30R只視覺識別右眼用圖像Rp。 此外，圖11是示意地表示在橫向配置時觀察者30以左眼30L視覺識別的 圖像和以右眼3 0 R視覺識別的圖像的說明圖。圖12是表示在橫向配置時從各像素射出的光無論是透過相位差板16 的第一偏光控制區域162a和第二偏光控制區域162b中的哪一個都透過偏 光板18的理由的說明圖。此外，在圖12中，虛線表示顯示面板12的2 個偏光板13， 15、相位差板16、液晶透鏡17和偏光板18的偏光軸的角 度。另外，帶箭頭的虛線表示入射光的偏光軸的角度，帶箭頭的實線表示透過光的偏光軸的角度。和縱向配置時相同，透過了顯示面板12和相位差板16的光中，透過 了相位差板16的第一偏光控制區域162a的光成為具有約105°偏光軸的 光，透過了第二偏光控制區域162b的光成為具有約165°的偏光軸的光。并且，射出了相位差板16的光，透過液晶透鏡17。此時，液晶透鏡 17，因為將透明電極間施加的電壓置為VI，液晶層173被置為0N狀態， 所以液晶透鏡17的液晶層173不具有在OFF狀態下具有的使入射光的偏 光軸變化的功能，入射的光的偏光軸直接透過。具體的，從第一偏光控制 區域162a射出的光，保持約105°的偏光軸從液晶透鏡17被射出，從第 二偏光控制區域162b射出的光，保持約165°的偏光軸從液晶透鏡17被 射出。從液晶透鏡17射出的光中，透過第一偏光控制區域162a的具有約105 °的偏光軸的光，具有相對偏光板18的約45。的偏光軸不垂直的偏光軸， 所以不被偏光板18遮擋，變化為具有約45°的偏光軸的光被射出。另外， 透過第二偏光控制區域162b的具有約165°的偏光軸的光，也具有相對偏 光板18的約45°的偏光軸不垂直的偏光軸，所以不被偏光板18遮擋，變 化為具有約45。的偏光軸的光被射出。因此，從左眼用圖像Lp的像素射出的圖像光和從右眼用圖像Rp的像 素射出的圖像光，無論是透過相位差板16的第一偏光控制區域162a和第 二偏光控制區域162b中的哪一個，都能夠透過偏光板18。據此，從左眼 用圖像Lp的各像素射出的圖像光中，透過了各自對應的圓柱形透鏡172a 的光被導入，在觀察者30左眼30L位置成像，觀察者30的左眼30L只能 視覺識別左眼用圖像Lp。另外，從右眼用圖像Rp的各像素射出的圖像光 中，透過了各自對應的圓柱形透鏡172a的光被導入，在觀察者30右眼30R 位置成像，觀察者30的右眼30R只能視覺識別右眼用圖像Rp。如上，即使在橫向配置時，只有表示左眼用圖像Lp的圖像光入射觀 察者30的左眼30L，只有表示右眼用圖像Rp的圖像光入射觀察者30的右 眼30R，所以觀察者30得以用左眼30L只視覺識別左眼用圖像Lp，用右 眼30R只視覺識別右眼用圖像Rp。其結果是觀察者30視覺識別3D圖像成 為可能。D. 效果本實施例的指向性顯示器1000，縱向配置時，由驅動部20驅動液晶 透鏡17，使液晶透鏡17的折射能力無效，用偏光板18遮擋從左眼用圖像 Lp射出的圖像光中，透過相位差板16的第一偏光控制區域162a，向觀察 者30的右眼30R入射的光，同時用偏光板18遮擋從右眼用圖像Rp射出 的圖像光中，透過相位差板16的第一偏光控制區域162a，向觀察者30的 左眼30L入射的光，由此使左眼用圖像Lp只入射左眼30L，同時使右眼 用圖像Rp只入射右眼30R，可以使觀察者30視覺識別3D圖像。另外， 在橫向配置時，由驅動部20驅動液晶透鏡17，使液晶透鏡17的折射能力 有效，使從左眼用圖像Lp射出的圖像光在觀察者30的左眼30L位置成像， 同時使從右眼用圖像Rp射出的圖像光在觀察者30的右眼30R位置成像， 由此可以使觀察者30視覺識別3D圖像。因此，本實施例的指向性顯示器 1000，無論在縱向配置了顯示部IO和橫向配置了顯示部10的哪一種情況 下，使觀察者30視覺識別3D圖像都是可能的。另外，在本實施例的指向性顯示器1000中，縱向配置時，為了遮擋 從對應液晶面板14的左眼用圖像Lp的各像素被射出、朝向觀察者30右 眼30R的圖像光，同時遮擋從對應右眼用圖像Rp的各像素被射出、朝向 觀察者30左眼30L的圖像光，只要高精度設定相位差板16的第一偏光控 制區域162a和第二偏光控制區域162b的配置就可以了，橫向配置時，為 了使從對應液晶面板14的左眼用圖像Lp的各像素射出的圖像光在觀察者 30的左眼30L的位置成像，同時使從對應液晶面板14的右眼用圖像Rp 的各像素射出的圖像光在觀察者30的右眼30R的位置成像，只要高精度 設定液晶透鏡17的透鏡構件172中包括的各圓柱形透鏡172a的配置就可 以了，所以無論縱向配置和橫向配置的哪一個，實現畫質惡化低的3D圖 像顯示都是可能的。E. 變形例此外，上述實施例的構成要素中、以獨立權利要求要求權利的要素以 外的要素是附加的要素，可以適當省略。另外，該發明不限于上述的實施 例和實施方式，在不脫離其主旨的范圍內，在各種方式下實施都是可能的， 例如如下的變形也是可能的。El.變形例1:上述實施例的指向性顯示器1000，以通過使觀察者左眼和右眼分別視覺識別不同圖像，具有使觀察者視覺識別3D圖像的3D顯示器功能的指向性顯示器為例進行了說明，但并不限定于此，具有向多個觀察者分別提供不同的2維圖像的多畫面顯示器功能的指向性顯示器也可以適用。 E2.變形例2:在上述實施例中，使用了具有2種不同的偏光控制區域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 使用能實現作為偏光控制部的功能的各種光學構件，該偏光控制部具有可 以將入射的光的偏光軸分別變化為2種不同偏光軸的2種偏光控制區域。 E3.變形例3:在上述實施方式中，表示了將相位差板16的偏光控制區域162a、 162b 以方格狀(階梯狀)配置的例子，本發明不限于此，將相位差板16的偏 光控制區域162a、 162b沿規定的方向(圖4的B方向)延伸配置也可以， 沿著相對方格狀以外的水平方向(橫方向)以及垂直方向(縱方向)傾斜 的方向延伸配置也可以。 E4.變形例4:另外，在上述實施例中，顯示面板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，夾著液晶面板14而相對配置的入射側 偏光板13和射出側偏光板15,具有相互正交的偏光軸，以上述情況為例 說明的，但本發明并不限定于此，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。這種情況，例如，如果使用VA方式，則由具有相同偏光軸 的偏光板構成夾著液晶面板14而配置的入射側偏光板13和射出側偏光板 15，同時為了對應液晶面板14、入射側偏光板13以及射出側偏光板15 的偏光軸，設定相位差板16、液晶透鏡17和偏光板18的偏光軸就可以了。 E5.變形例5:另外，在上述實施例中，表示了將入射側偏光板13、射出側偏光板 15、相位差板16的第一偏光控制區域162a、第二偏光控制區域162b、液晶透鏡17和偏光板18的偏光軸分別設定為約135。、約45° 、約75° 、 約15° 、約120° 、約45°的例子，但本發明并不限定于此，也可以將入 射側偏光板13、射出側偏光板15、相位差板16的第一偏光控制區域162a、 第二偏光控制區域162b、液晶透鏡17和偏光板18的偏光軸設定為上述值 以外的值。這時候，通過優化偏光軸，在橫向配置顯示部的情況下，希望 減少入射到偏光板18的光的偏光軸變化為偏光板18的偏光軸時產生的損 失。由此，使觀察者視覺識別明亮的圖像成為可能。 E6.變形例6:上述實施例的指向性顯示器1000，基本上是使觀察者視覺識別3D圖 像或多畫面圖像的裝置，但由驅動部20驅動液晶透鏡17，以使液晶透鏡 17的液晶層173的狀態為ON狀態和OFF狀態的中間狀態，將多個圖像 的分離置為不完全狀態，由此將2維圖像提供給觀察者也是可能的。
權利要求
1. 一種指向性顯示器，可以將顯示面板的圖像顯示面上顯示的多個圖像相對于相互不同的多個觀察方向分別分離顯示，該指向性顯示器具備配置在所述顯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鏡；和配置在所述液晶透鏡的前面的偏光板；所述偏光控制部具有使入射的光分別變化為具有相互不同偏光軸的光的第一偏光區域和第二偏光區域，所述液晶透鏡包括透鏡層和液晶層，該透鏡層包括具有規定折射率的多個透鏡，通過使所述液晶層的取向狀態發生變化，能夠使所述液晶層的折射率發生變化，使所述液晶透鏡的折射能力發生變化，并且使入射到所述液晶透鏡的光的偏光軸發生變化，(i)在以所述圖像顯示面的縱和橫的方向被預先確定的第一方向配置了所述顯示面板的狀態下，在所述液晶透鏡中，使所述折射能力無效，并且使從所述偏光控制部入射的光的偏光軸發生變化，以使從所述偏光控制部入射的光中，從所述第一偏光區域射出的光被所述偏光板遮擋，且從所述第二偏光區域射出的光透過所述偏光板，由此相對于所述多個觀察方向分別分離所述多個圖像，(ii)在以相對于所述第一方向使所述圖像顯示面的縱和橫的方向顛倒后的第二方向配置了所述顯示面板的狀態下，在所述液晶透鏡中，將所述折射能力設定為規定大小，并且使從所述偏光控制部入射的光的偏光軸發生變化，使得從所述偏光控制部入射到所述液晶透鏡的光，不管是從所述第一偏光區域和所述第二偏光區域中的哪個區域射出的光都透過所述偏光板，由此基于所述折射能力相對于所述多個觀察方向分別分離所述多個圖像。
2、 根據權利要求1所述的指向性顯示器，其特征在于 所述第一偏光區域和所述第二偏光區域，在所述顯示面板按所述第一方向配置的狀態下，沿著相對于所述圖像顯示面的縱方向和橫方向傾斜的 方向配置。
3、 根據權利要求1或2所述的指向性顯示器，其特征在于 所述液晶透鏡的所述透鏡層，在所述顯示面板按所述第二方向配置的狀態下，半圓柱狀的所述多個透鏡按照沿橫方向具有曲面的方式排列多個。
4、 根據權利要求1至3中任一項所述的指向性顯示器，其特征在于: 所述偏光控制部由具有所述第一偏光區域和所述第二偏光區域的相位差板構成。
5、 根據權利要求1至3中任一項所述的指向性顯示器，其特征在于-所述偏光控制部由具有所述第一偏光區域和所述第二偏光區域的液晶面板構成。
6、 根據權利要求1至5中任一項所述的指向性顯示器，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顯示面板的情況下，通 過將所述液晶透鏡的折射能力設為小于所述規定大小的中間狀態，在所述 多個觀察方向上顯示相同的圖像。
全文摘要
一種指向性顯示器，在縱向和橫向配置中，在各觀察方向高精度分離顯示圖像。在以第一方向配置顯示面板的狀態下，在液晶透鏡中折射能力被無效，并且使從偏光控制部入射的光的偏光軸發生變化，使得從偏光控制部入射的光中，從第一偏光區域射出的光被偏光板遮擋，從第二偏光區域射出的光透過偏光板，由此將多個圖像相對于多個觀察方向分別分離。在以第二方向配置顯示面板的狀態下，在液晶透鏡中折射能力被設定為規定大小，并且使從偏光控制部入射的光的偏光軸發生變化，使得從偏光控制部入射到液晶透鏡的光，不管是來自第一偏光區域和第二偏光區域的哪個區域的射出光都透過偏光板，由此基于折射能力將多個圖像相對于多個觀察方向分別分離。
文檔編號G02B27/26GK101303456SQ200810095680
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月7日 優先權日2007年5月9日
發明者濱岸五郎 申請人:精工愛普生株式會社