CN102959464A - 光偏转器、光偏转装置以及使用这些的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

使射入的光偏转的光偏转器(10)具备光偏转元件(101)，该光偏转元件使内部的折射率分布被调制，从而使射入的光偏转，射入到光偏转元件(101)的光，多次通过光偏转元件(101)之后，从光偏转元件(101)射出。

Description

光偏转器、光偏转装置以及使用这些的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及使光偏转的光偏转器、光偏转装置以及使用这些的液晶显示装置。

背景技术

关于使射入的光偏转的光偏转器，一直在进行各种研究。例如，对于在激光打印机等使用的激光扫描器而言，光偏转器是必不可缺的器件。以往作为光偏转器使用了例如多面镜扫描仪、检流计式扫描仪以及MEMS镜等。但是，在多面镜扫描仪、检流计式扫描仪以及MEMS镜等中，由于设有用于使部件进行动作的可动部(机械性机构)，而容易发生故障。因此，无需设置可动部也能偏转光的光偏转器的开发被寄予期望。

对于这一需求，现已开发出如下述专利文献1中公开的光偏转器。在该光偏转器中，无需设置可动部，而是通过施加电压来调制液晶的折射率，从而使光偏转。由此，能够减少故障的发生，实现高信用度。

参照图14A以及图14B，对现有的光偏转器进行说明。图14A是现有的光偏转器的截面图。图14B是表示沿着图14A中的A-A线切断光偏转器时的截面图。图中表示的光偏转器50具备光偏转元件501以及被配置在光偏转元件501的周围的3组成对的电极502a、502b、502c。光偏转元件501包括截面为三角形的液晶503和具有与液晶503的形状互补的形状的电介质504。电介质504被配置在液晶503的斜面侧，因此，光偏转元件501在整体上其截面被构成为矩形。电介质504例如由塑料等的高分子树脂或者玻璃等构成。3组成对的电极502a、502b、502c配置成分别夹着光偏转元件501相对。

如图14A中的箭头505所示，光射入到光偏转元件501。通过在3组成对的电极502a、502b、502c之间分别施加电压(包括0电压)，从而液晶503的折射率被调制，使射入到光偏转元件501的光偏转。液晶503的折射率NL变得比电介质504的折射率ND高的情况下，光向图14A中的箭头505h示出的方向折射。另外，液晶503的折射率NL变得比电介质504的折射率ND低的情况下，光向图14A中的箭头505m示出的方向折射。这样，在光偏转元件501的内部被偏转的光，从光偏转元件501射出。另外，液晶503的折射率NL和电介质504的折射率ND是相同值的情况下，光不折射，从图14A中的箭头505s示出的方向直线行进。

使光偏转时的光偏转元件501的响应速度，依赖于液晶503的高度。根据专利文献1，液晶503的高度为20μｍ以下的情况下，能够达到100μsec以下的响应速度，加之液晶503的高度为15μｍ以下的情况下，能够达到30μsec以下的响应速度。那时，通过使液晶503的折射率NL和电介质504的折射率ND的差变化0.2左右，从而能够以30°左右的偏转角度使光偏转。

此外，在下列专利文献2中公开了利用上述的光偏转器，能够观看三维(three dimensions)图像的液晶显示装置。图14C是示出以往的液晶显示装置的截面图。图示的液晶显示装置60具备：光偏转器601、导光片602、光源603、液晶面板604、一对立体摄影机605a、605b以及控制部606。通过在横方向上排列多个上述的光偏转元件501来构成光偏转器601。液晶面板604、光偏转器601、光源603以及一对立体摄影机605a、605b分别被控制部606控制。从光源603发出的光，射入到导光片602的侧面，在导光片602的内部传播，根据设置在导光片602的底面的棱镜形状变更为大致垂直之后，从导光片602的上面射出。大致垂直射入到光偏转器601的光，在规定的定时，按每个光偏转元件501分别以不同的偏转角度来偏转，从而聚光到观看者607的右眼607a。与该定时同步，控制部606使液晶面板604显示右眼用的图像。在所述规定的定时之后，根据光偏转器601光被偏转，以使光聚光到观看者607的左眼607b。与该定时同步，控制部606使液晶面板604显示左眼用的图像。通过以规定的周期(例如8.3msec∶120Hz)交替地切换在液晶面板604显示的图像，观看者607将液晶面板604显示的图像识别为三维图像。

此外，在观看者607的位置偏离的情况下，根据由一对立体摄影机605a、605b检测出的观看者607的双眼607a、607b的位置，由控制部606调整在光偏转器601的光的偏转角度，从而能够持续地将右眼用的图像聚光到右眼607a，将左眼用的图像聚光到左眼607b。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1∶日本特表2002－523802号公报

专利文献2：日本特开平7－98439号公报

专利文献3：日本专利第4367775号公报

然而，上述的以往的液晶显示装置60，因为在光偏转器601的折射率的调制量小，所以光的偏转角度最大为30°左右。因此，观看者607的位置被限制在从液晶面板604远的位置，此外，观看者607的位置很大地偏离的情况下，来自液晶面板604的光不能追随观看者607的移动。这样，以往的液晶显示装置60，存在能够观看三维图像的范围(可视区域)窄的问题。

发明内容

本发明是解决所述以往的课题的发明，其目的在于，提供能够使光的偏转角度增大的光偏转器以及光偏转装置，加之，能够提供如下的液晶显示装置，不仅能够扩大观看三维图像等的可视区域，而且减少串扰(crosstalk)显示高画质的三维图像等的液晶显示装置。

为了达成所述目标，本发明的一个实施例涉及的光偏转器，使射入的光偏转，该光偏转器具备光偏转元件，该光偏转元件通过其内部的折射率分布被调制，从而使射入的光偏转，射入到所述光偏转元件的光，多次通过所述光偏转元件之后，从所述光偏转元件射出。

本发明的光偏转器以及光偏转装置能够使光的偏转角度增大。另外，本发明的液晶显示装置，不仅能够使观看三维图像等的可视区域扩大，而且减少串扰使液晶面板显示高画质的三维图像等。

附图说明

图1A是表示本发明的实施例1涉及的光偏转器的截面图。

图1B是表示本发明的实施例1涉及的液晶显示装置的截面图。

图2是表示本发明的实施例2涉及的液晶显示装置的截面图。

图3是表示本发明的实施例3涉及的光偏转装置的截面图。

图4A是表示本发明的实施例4涉及的光偏转装置的截面图。

图4B是表示本发明的实施例4涉及的液晶显示装置的截面图。

图5是表示本发明的实施例5涉及的液晶显示装置的截面图。

图6A是表示本发明的实施例6涉及的液晶显示装置的截面图。

图6B是表示本发明的实施例6涉及的液晶显示装置的截面图。

图7是表示本发明的实施例7涉及的液晶显示装置的截面图。

图8是表示本发明的实施例8涉及的液晶显示装置的截面图。

图9是表示本发明的实施例9涉及的液晶显示装置的截面图。

图10A是表示本发明的实施例10涉及的光偏转装置的截面图。

图10B是表示本发明的实施例10涉及的液晶显示装置的截面图。

图11是表示本发明的实施例11涉及的液晶显示装置的截面图。

图12是表示本发明的实施例12涉及的液晶显示装置的截面图。

图13是表示本发明的实施例13涉及的液晶显示装置的截面图。

图14A是表示现有的光偏转器的截面图。

图14B是表示沿着图14A中的A-A线切断光偏转器的截面图。

图14C是表示现有的液晶显示装置的截面图。

图15A是表示使用透镜阵列的作为比较例子的液晶显示装置的截面图。

图15B是将图15A的透镜阵列放大示出的截面图。

具体实施方式

(获得本发明的一实施例的经过)

首先，在说明本发明的实施例之前，说明本发明者发现的现有液晶显示装置中存在的问题。另外，以下的说明是为了帮助理解本发明的说明，以下的各种条件等并非限定本发明。

图15A是表示使用了透镜阵列的作为比较例子的液晶显示装置的截面图。图示的液晶显示装置70中，在光偏转器601和液晶面板604之间设置了双层的透镜阵列608。例如，通过利用如专利文献3所述的双层透镜阵列608，能够扩大光的偏转角度。

然而，如图15A示出的液晶显示装置70存在如下问题。图15B是将图15A的透镜阵列放大示出的截面图。如图15B所示，透镜阵列608由组合了2张透镜608a、608b的缩束器(beam reducer)构成。通常，扩大了偏转角度的束(光)的束直径，按照偏转角度的扩大倍数变细。例如，透镜阵列608是将束的入射角度θ1扩大θ2/θ1倍而成为角度θ2的光学系统的情况下，扩大偏转角度之后的束直径W2，比扩大偏转角度之前的束直径W1缩小(θ2/θ1)分之1。因此，偏转角度的扩大倍数过大的情况下，如图15B所示，液晶面板604的照明区域成为散在的区域，出现产生不被照明的液晶像素这样的问题。此外，在束直径W2变得过细的情况下，根据衍射的效果束扩展，发生串扰，出现画质下降这样的问题。

为了解决上述的问题，本发明的一个实施例涉及的光偏转器，是使射入的光偏转的光偏转器，该光偏转器具备：光偏转元件，该光偏转元件通过其内部的折射率分布被调制，从而使射入的光偏转，射入到所述光偏转元件的光，多次通过所述光偏转元件之后，从所述光偏转元件射出。

根据本构成，光多次通过相同的光偏转元件时的光的偏转角度大于光只通过1次光偏转元件时的光的偏转角度，例如成为数倍左右的大小。这样，以较简单的构成就能增大光的偏转角度。

本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，具备：权利要求1所述的光偏转器；以及液晶面板，被设置在所述光偏转器的一侧，从所述光偏转器射出的光射入到所述液晶面板，从所述液晶面板射出的光，交替地聚光到观看所述液晶面板的观看者的右眼以及左眼。

根据本方案，能够使从光偏转器射出的光的偏转方向增大，所以能够使观看三维图像等的可视区域扩大。加之，能够减少串扰，在液晶面板显示高画质的三维图像等。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，还具备：反射片，被设置在所述光偏转器的另一侧，对光进行镜面反射；以及光照射部，被设置在所述液晶面板与所述光偏转器之间，照射光，从所述光照射部发出的光，通过所述光偏转器，在所述反射片被反射之后，再次通过所述光偏转器，射入到所述液晶面板。

根据本方案，光多次通过相同的光偏转器后，从该光偏转器射出光，所以能够增大偏转角度。

例如本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，还可以具备光学元件，该光学元件被设置在所述光照射部与所述反射片之间，改变光的行进方向。

根据本方案，通过由光学元件使光偏转，以光偏转元件的内部的折射率分布控制地很小的状态，能够朝着观看者的右眼以及左眼偏转光。这样，能够实现例如电力消耗低的液晶显示装置。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光学元件可以是棱镜膜或者菲涅耳膜。

根据本方案，可以用棱镜膜或者菲涅耳膜来构成光学元件。

本发明的一个实施例涉及的光偏转装置，具备：权利要求1所述的光偏转器；偏振反射膜，被设置在所述光偏转器的一侧，反射第一偏振方向的光，且使第二偏振方向的光透过，该第二偏振方向是与所述第一偏振方向正交的方向；反射片，被设置在所述光偏转器的另一侧，对光进行镜面反射；1/4波片，被设置在所述光偏转器与所述反射片之间；以及光照射部，被设置在所述偏振反射膜与所述1/4波片之间，朝着所述偏振反射膜照射所述第一偏振方向的光。

根据本方案，光多次通过相同的光偏转器时的光的偏转角度大于光只通过一次光偏转器时的光的偏转角度，例如成为数倍左右的大小。这样，以比较简单的构成，就能使光的偏转角度增大。

本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，具备；权利要求6所述的光偏转装置；以及液晶面板，从所述光偏转装置射出的光射入到所述液晶面板，从所述光偏转装置的光照射部发出的光，多次通过所述光偏转装置的光偏转器之后，从所述光偏转装置的偏振反射膜射出，射入到所述液晶面板，从所述液晶面板射出的光，交替地聚光到观看所述液晶面板的观看者的右眼以及左眼。

根据本方案，能够使从光偏转装置射出的光的偏转方向增大，所以能够扩大能够观看三维图像等的可视区域。加之，能够减少串扰，使液晶面板显示高画质的三维图像等。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光照射部能够将从所述光照射部射出的光的偏振方向切换为第一偏振方向和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向。

根据本方案，在多个观看者之间能够适宜地切换能够观看液晶面板显示的三维图像等的观看者。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，从所述光照射部射出的光的偏振方向包含：第一偏振方向的偏振成分和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向的偏振成分。

根据本方案，多个观看者能够同时观看液晶面板显示的三维图像等。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光偏转器，具有：第一光偏转器，被设置在所述光照射部与所述偏振反射膜之间；以及第二光偏转器，被设置在所述光照射部与所述光偏转装置的1/4波片之间。

根据本方案，即使多个观看者分别位于任意的位置的情况下，能够分别朝着每一个观看者独立地偏转光。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，还可以具备光学元件，该光学元件被设置在所述光偏转装置的反射片与所述光照射部之间，改变光的行进方向。

根据本方案，通过由光学元件使光偏转，以光偏转元件的内部的折射率分布控制地很小的状态，能够朝着观看者的右眼以及左眼偏转光。这样，能够实现例如电力消耗低的液晶显示装置。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光学元件可以是棱镜膜或者菲涅耳膜。

根据本方案，可以用棱镜膜或者菲涅耳膜来构成光学元件。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光学元件可以是追随观看者的右眼以及左眼的移动，能够调制从所述液晶面板射出的光的聚光点的有源光学元件。

根据本方案，光偏转器进行朝着观看者的右眼以及左眼的光的偏转，由有源光学元件进行对观看者的右眼以及左眼的移动的聚光点的追随。这样，即使在观看者的位置偏离的情况下，也能够简单地进行聚光点的追随，能够实现可视区域广的液晶显示装置。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，还具备扩散片，该扩散片被设置在所述光偏转装置与所述液晶面板之间，所述扩散片能够切换为使光扩散的扩散状态和不使光扩散而是透过的非扩散状态。

根据本方案，能够实现能够切换为二维显示器的状态和三维显示器或者保密性显示器的状态的液晶显示装置。

本发明的一个实施例涉及的光偏转装置具备，权利要求1所述的光偏转器；反射片，被设置在所述光偏转器的一侧，对光进行镜面反射；1/4波片，被设置在所述光偏转器与所述反射片之间；偏振反射膜，被设置在所述光偏转器的另一侧，反射第一偏振方向的光，且使第二偏振方向的光透过，该第二偏振方向是与所述第一偏振方向正交的方向；以及光照射部，被设置在所述光偏转器与所述偏振反射膜之间，朝着所述光偏转器照射所述第二偏振方向的光。

根据本方案，光多次通过相同的光偏转器时的光的偏转角度，比光只通过一次光偏转器时的光的偏转角度大，例如成为数倍左右的大小。这样，以比较简单的构成，就能使光的偏转角度进一步增大。

本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置具备，权利要求15所述的光偏转装置；以及液晶面板，从所述光偏转装置射出的光射入到所述液晶面板，从所述光偏转装置的光照射部发出的光，多次通过所述光偏转装置的光偏转器之后，从所述光偏转装置的偏振反射膜射出，射入到所述液晶面板，从所述液晶面板射出的光，交替地聚光到观看所述液晶面板的观看者的右眼以及左眼。

根据本方案，能够使从光偏转装置射出的光的偏转方向增大，所以能够扩大能够观看三维图像等的可视区域。加之，减少串扰，使液晶面板显示高画质的三维图像等。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光照射部能够将从所述光照射部射出的光的偏振方向切换为第一偏振方向和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向。

根据本方案，在多个观看者之间能够适宜地切换能够观看液晶面板显示的三维图像等的观看者。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，从所述光照射部射出的光的偏振方向包含：第一偏振方向的偏振成分和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向的偏振成分。

根据本方案，多个观看者能够同时观看液晶面板显示的三维图像等。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，还具备扩散片，该扩散片被设置在所述光偏转装置与所述液晶面板之间，所述扩散片能够切换为使光扩散的扩散状态和不使光扩散而是透过的非扩散状态。

根据本方案，能够实现能够切换为二维显示器的状态和三维显示器或者保密性显示器的状态的液晶显示装置。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，还可以具备光学元件，该光学元件被设置在所述光偏转装置的反射片与所述光照射部之间，改变光的行进方向。

根据本方案，通过由光学元件使光偏转，以光偏转元件的内部的折射率分布控制地很小的状态，能够朝着观看者的右眼以及左眼偏转光。这样，能够实现例如电力消耗低的液晶显示装置。

例如，本发明的一个实施例涉及的液晶显示装置，所述光学元件可以是棱镜膜或者菲涅耳膜。

根据本实施例，光学元件可由棱镜膜(prism sheet)或者菲涅耳膜(Fresnel sheet)所构成。

(实施方式)

下面，参考附图来说明本发明的实施方式。另外，下面说明的实施例都是示出本发明的一个具体例子。以下的实施例中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及步骤、步骤的顺序等，都是本发明的一个例子，主旨不是限制本发明。本发明由权利要求书所确定。并且，以下的实施例的构成要素中，关于在示出本发明的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，可以解释成是任意的构成要素。

(实施例1)

(光偏转器的构成)

图1A是表示本发明的实施例1涉及的光偏转器的截面图。如图1A所示，本实施例的光偏转器10具备光偏转元件101。光偏转元件101的一侧，设置了反射片102。下面，对光偏转元件101以及反射片102的构成进行说明。

光偏转元件101具有截面为三角形的液晶103、相对于液晶103的形状具有互补的形状的电介质104。电介质104被配置在液晶103的斜面侧。这样，光偏转元件101在整体上被构成为截面是矩形。电介质104，例如可由塑料等的高分子树脂或者玻璃等构成。

此外，设置有针对光偏转元件101的液晶103施加电压的一对电极(未图示)。一对电极夹着光偏转元件101相对地配置。通过控制在一对电极之间施加的电压，从而能够以规定的调制宽度来调制液晶103的折射率NL。例如，在一对电极之间施加第一电压时，液晶103的折射率NL变得比电介质104的折射率ND高。在一对电极之间施加与所述第一电压不同的第二电压时，液晶103的折射率NL变得比电介质104的折射率ND低。在一对电极之间施加与所述第一电压及第二电压不同的第三电压的状态下，液晶103的折射率NL成为与电介质104的折射率ND相同的值。这样，光偏转元件101的内部的折射率分布被调制。另外，第一电压，第二电压及第三电压分别是某个大小的电压，不过也包含零电压。

反射片102被设置在与电介质104相对的位置，反射片102和电介质104之间设有间隔。反射片102相对着电介质104的面，例如形成有镜面状的反射面102a。该反射面102a具有对光进行镜面反射的功能。如后述，射入到光偏转器101的光，通过光偏转器101从光偏转器101射出之后，在反射片102被反射，从而再次射入到光偏转器101。另外，反射片102可以与光偏转元件101一起构成光偏转器10。

接着说明本实施例的光偏转器10的光的偏转方法。光偏转器10的光的射入侧配置有光源(未图示)。如图1A中的箭头105所示，来自光源的光，大致垂直地射入到液晶103的射入端面(在图1A的下侧的面)。

在一对电极之间施加了例如所述第三电压的情况下，液晶103的折射率NL和电介质104的折射率ND成为相同的值。从而，从液晶103的射入端面射入的光，在液晶103和电介质104的交界面不折射，如图1A中的箭头105s所示直线行进。在一对电极之间施加了例如所述第一电压的情况下，液晶103的折射率NL变得比电介质104的折射率ND高，所以光如图1A中的箭头105h所示，在液晶103和电介质104的交界面被折射。此外，在一对电极之间施加了例如所述第二电压的情况下，液晶103的折射率NL变得比电介质104的折射率ND低，所以光如图1A中的箭头105m所示，在液晶103和电介质104的交界面被折射。

在此，考虑液晶103的折射率NL比电介质104的折射率ND高的情况。例如，液晶103的折射率NL为1.5、电介质104的折射率ND为1.4、液晶103的高度H为15μｍ、液晶103的宽度W1为50μｍ的情况下，针对液晶103的射入端面大致垂直地射入的光11，在液晶103和电介质104的交界面以角度θ1=1.2°被折射。之后，光在电介质104的内部行进，以角度θ2=1.7°射出到空气中。射出到空气中的光，在反射片102的反射面102a被镜面反射之后，以角度θ2=1.7°再次射入到电介质104，在电介质104的内部行进。之后，光在电介质104和液晶103的交界面以角度θ3＝2.3°被折射，在空气中以角度θ4＝3.4°、即以角度θ2的两倍的角度射出。

从而，在本实施例的光偏转器10的光的偏转角度是角度θ4＝3.4°。另外，光的偏转角度是从光偏转器10最终射出的光相对于铅垂方向(在图1A中是上下方向)被偏转的角度。此外，所述角度θ1～θ4是分别相对于铅垂方向的角度。

如上所述，本实施例的光偏转器10中，射入到光偏转元件101的光，两次通过该光偏转元件101之后，从该光偏转元件101射出。这样，光两次通过光偏转元件101时的光的偏转角度θ4是光一次通过光偏转元件101时的光的偏转角度θ2的两倍。从而，本实施例的光偏转器10，以比较简单的构成，就能使光的偏转角度加倍。

另外，液晶103的折射率NL比电介质104的折射率ND低的情况下，也与上述同样，能够使光的偏转角度θ4增大。此外，反射片102设置在相对于液晶103的位置的情况下，也与上述同样，能够使光的偏转角度θ4增大。

本实施例的光偏转器10中是使光两次通过光偏转元件101，不过，通过使光三次以上通过光偏转元件101，从而扩大光的偏转角度，也是容易理解的。

本实施例的光偏转器10，通过使用反射片102，使光两次通过光偏转元件101，不过，也可以使用反射片102以外的构成。

另外，本说明书中的“通过”是指，射入到光偏转元件101的光在光偏转元件101的内部行进之后，从光偏转元件101射出。

(液晶显示装置的构成)

图1B是表示本发明的实施例1涉及的液晶显示装置的截面图。如图1B所示，本实施例的液晶显示装置20具备：光偏转器10A、液晶面板106、光照射部107、反射片102、一对立体摄影机108a、108b以及控制部109。本实施例的液晶显示装置20，例如是不配戴专用眼镜，用裸眼就能观看三维图像的平板型的三维显示器。

光偏转器10A的构成为将多个光偏转元件101配置成阵列状。多个光偏转元件101中每一个与图1A的光偏转元件101相同。这样，光偏转器10A在整体上被构成为面板状。该光偏转器10A中，因为射入的光在光偏转器10A的表面内的各部位被进行二维的偏转，所以能够使射入的光聚光到三维空间内的规定的聚光点。

液晶面板106被设置在光偏转器10A的另一侧。液晶面板106的显示区域中，多个液晶像素被配置成矩阵状。

光照射部107被设置在光偏转器10A和液晶面板106之间。光照射部107具有导光片110、与导光片110的一侧面110a相对地设置的光源111。在导光片110的上面形成有凹凸的棱镜形状110b。光源111朝着导光片110的一侧面110a照射光。

反射片102被设置在光偏转器10A的另一侧。该反射片102的构成与图1A的反射片102相同。

一对立体摄影机108a、108b分别拍摄观看液晶显示装置20的观看者112的右眼112a和左眼112b。

控制部109根据从一对立体摄影机108a、108b的每一个发送来的图像信号，控制对多个光偏转元件101的每一个的液晶103施加的电压。此外，控制部109不仅控制液晶面板106显示的图像，还控制光源111的点亮状态。

接着说明本实施例的液晶显示装置20的工作的结构。一对立体摄影机108a、108b分别拍摄观看液晶面板106的观看者112的双眼112a、112b。控制部109根据一对立体摄影机108a、108b的每一个被拍摄的图像的差来检测观看者112的双眼112a、112b的位置。控制部109，根据该检测结果，控制对多个光偏转元件101的每一个的液晶103施加的电压，从而调制液晶103的折射率NL。

从光源111发出的光，射入到导光片110的一侧面110a，在导光片110的内部传播，根据形成在导光片110的上面的棱镜形状110b弯曲成大致垂直之后，从导光片110的下侧射出。之后，光通过光偏转器10A，在反射片102被镜面反射之后，再次通过光偏转器10A。从光偏转器10A射出的光，通过导光片110以及液晶面板106射出到液晶显示装置20的外部。此时，液晶面板106被从光偏转器10A射出的光照明，从而在液晶面板106上形成图像。

光源111从开始点亮到经过规定的时间为止的期间，控制部109调制多个光偏转元件101的每一个的液晶103的折射率NL。这样，从导光片110的下面射出的光，由光偏转器10A如图1B中的实线箭头113a所示朝着观看者112的右眼112a被偏转。从光偏转器10A射出的光聚光到观看者112的右眼112a。控制部109，在光朝着观看者112的右眼112a被偏转的定时，使液晶面板106显示右眼用的图像。

在所述规定的时间经过之后，控制部109，调制多个光偏转元件101的每一个的液晶103的折射率NL。这样，从导光片110的下面射出的光，由光偏转器10A如图1B中的虚线箭头113b所示朝着观看者112的左眼112b被偏转。从光偏转器10A射出的光聚光到观看者112的左眼112b。控制部109，在光朝着观看者112的左眼112b被偏转的定时，使液晶面板106显示左眼用的图像。

如上所述，控制部109以时序列切换光偏转器10A的光的偏转角度。这样，从光偏转器10A射出的光，以时序列交替地聚光到观看者112的右眼112a以及左眼112b。光朝着观看者112的右眼112a被偏转的定时，在液晶面板106上显示右眼用的图像，光朝着观看者112的左眼112b被偏转的定时，在液晶面板106上显示左眼用的图像，从而观看者112能够识别三维图像。

本实施例的液晶显示装置20，与上述相同，射入到光偏转器10A的光，通过光偏转器10A，在反射片102被镜面反射之后，再次通过光偏转器10A从光偏转器10A射出，所以能够使光的偏转角度增大。从而，以比较简单的构成，就能实现可视区域广的液晶显示装置20。

此外，使液晶面板106显示的右眼用的图像和左眼用的图像是相同的图像的情况下，观看者112作为二维图像来识别图像，不过，观看者112以外的人不能观看显示在液晶面板106的图像。因此，这个情况下液晶显示装置20作为保密性显示器而有用。

另外，本实施例中，导光片110的上面形成了棱镜形状110b，不过，可以不限定为这样的结构。或者也可以使用导光片110以外的构成来构成光照射部107。

(实施例2)

图2是表示本发明的实施例2涉及的液晶显示装置的截面图。如图2所示，本实施例的液晶显示装置20B，在光偏转器10A与反射片102之间设置了棱镜膜114(构成光学元件)。液晶显示装置20B的其他构成，与实施例1的液晶显示装置20相同。

从导光片110的下面射出的光，通过光偏转器10A以及棱镜膜114在反射片102被镜面反射之后，再次通过棱镜膜114以及光偏转器10A。从光偏转器10A射出的光，通过导光片110以及液晶面板106射出到液晶显示装置20B的外部。

棱镜膜114形成有多个棱镜部114a。多个棱镜部114a的每一个的角度，在例如液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND相同的状态下，观看者112位于观看三维图像最恰当的位置(例如从液晶面板106的中心部沿着垂直方向相距L的位置)时，被设定为光聚光到观看者112的右眼112a与左眼112b的中间部。

例如，距离L＝300mm，液晶面板106的宽度W2＝200mm，观看者112的右眼112a与左眼112b的间隔D＝60mm的情况下，可以考虑朝着观看者112的右眼112a和左眼112b交替地偏转光。假设，没有设置棱镜膜114的情况下，例如使光从液晶面板106一端(图2的左端)偏转到观看者112的右眼112a，则光的偏转角度需要设定为大约13°。加之，使光从液晶面板106一端偏转到观看者112的左眼112b，则光的偏转角度需要设定为大约23°。例如，使用液晶103的高度H=15μｍ，液晶103的宽度W1＝50μｍ的光偏转器10A的情况下，液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND的差为0.1时，光以大约5.2°的偏转角度被偏转，使光以大约23°的偏转角度偏转，则需要将液晶103的折射率NL和电介质104的折射率ND的差设定为0.45。或者需要将构成光偏转器10A的光偏转元件101的高度设定地更高。

另一方面，如本实施例的液晶显示装置20B一样地设置了棱镜膜114的情况下，液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND的差为0的状态下，根据棱镜膜114，光朝着观看者112的右眼112a和左眼112b的中间部被偏转。因此，例如从液晶面板106的一端射出的光，在液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND的差为0的状态下，朝着观看者112的右眼112a和左眼112b的中间部以大约18°的偏转角度被偏转。在这个状态下，将液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND的差设定为±0.1，使基于光偏转器10A的光的偏转角度调制为大约±5°，从而能够使光偏转到观看者112的右眼112a和左眼112b。

从而，本实施例的液晶显示装置20B，在液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND的差控制为很小的状态下，或者将构成光偏转器10A的光偏转元件101的高度控制为很低的状态下，能够使光偏转到观看者112的右眼112a以及左眼112b。此外，液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND的差，依赖于施加到液晶103的电压的大小，所以通过将折射率的差控制为很小，从而能够将施加到液晶103的电压的大小控制地很低。这样，能够实现电力消耗低的液晶显示装置20B。此外，将构成光偏转器10A的光偏转元件101的高度控制地很低，从而能够实现加工特性良好的液晶显示装置20B。

另外，本实施例作为光学元件使用了棱镜膜114，不过，不限于此，作为光学元件也可以使用例如菲涅耳膜(Fresnel sheet)。

(实施例3)

图3是表示本发明的实施例3涉及的光偏转装置的截面图。如图3所示，本实施例的光偏转装置30具备：光偏转器10、偏振反射膜121、1/4波片122、光照射部107以及反射片102。

与所述实施例1相同，光偏转器10具备由液晶103及电介质104构成的光偏转元件101。

偏振反射膜121，设置在光偏转器10的一侧，即电介质104侧。偏振反射膜121是，具有反射第一偏振方向(例如，相对于图3的纸面是垂直方向)的光，且透过与第一偏振方向正交的第二偏振方向(例如，图3的纸面内方向)的光的特性的膜。

反射片102，设置在光偏转器10的另一侧，即液晶103侧。该反射片102，具有与所述实施例1的反射片102相同的功能。

1/4波片122设置在光偏转器10与反射片102之间。1/4波片122具有将特定波长的直线偏振变换为旋转偏振(或将旋转偏振变换为直线偏振)的功能的相位差片，该1/4波片122还具有在互相垂直的方向上振动的直线偏振之间产生波长λ的1/4相位差(即，90°的相位差)的功能。

光照射部107设置在光偏转器10与偏振反射膜121之间。光照射部107具有光源(未图示)以及反射片123。从光源发出的光，在反射片123被镜面反射之后，朝着偏振反射膜121照射。朝着偏振反射膜121照射的光，在第一偏振方向上偏振。

接着说明本实施例的光偏转装置30的光的偏转方法。考虑例如液晶103的折射率NL为1.5、电介质104的折射率ND为1.4、液晶103的高度H为15μｍ、液晶103的宽度W1为50μｍ的情况。从反射片123例如以角度θ1=1.7°射入到偏振反射膜121的光，在第一偏振方向上偏振，所以在偏振反射膜121被反射。在偏振反射膜121被反射的光，射入到光偏转元件101的电介质104，在其内部行进，在电介质104与液晶103的交界面例如以角度θ2＝2.3°被折射。之后，光在液晶103的内部行进，例如以角度θ3＝3.4°射出到空气中。射出到空气中的光，透过1/4波片122，从而从直线偏振变换为旋转偏振，在反射片102被镜面反射之后再次透过1/4波片122，从而从旋转偏振变换为直线偏振。从1/4波片122射出的光，以在第二偏振方向上偏振的状态，例如以θ3＝3.4°再次射入到光偏转元件101的液晶103。

之后，光在空气中与液晶103的交界面以角度θ4＝2.3°被折射之后，在液晶103的内部行进，在液晶103和电介质104的交界面，例如以θ5=3.7°被折射。在电介质104的内部行进的光，从电介质104例如以θ6=5.2°射出之后，射入到偏振反射膜121。射入到偏振反射膜121的光，因为在第二偏振方向上偏振，所以透过偏振反射膜121，被取出到光偏转装置30的外部。从而，本实施例的光偏转装置30的光的偏转角度是角度θ6=5.2°、即，角度θ1的大约3倍的角度。另外，所述角度θ1～θ6分别是相对于铅垂方向的角度。

如上所述，本实施例的光偏转装置30中，射入到光偏转器10的光，两次通过该光偏转器10之后，从该光偏转器10射出。根据这样的构成，以比较简单的构成，就能使光的偏转角度进一步增大。

(实施例4)

(光偏转装置的结构)

图4A是表示本发明的实施例4涉及的光偏转装置的截面图。如图4A所示，在本实施例的光偏转装置30C中，光照射部107设置在光偏转器10与1/4波片122之间。从光源(未图示)发出的光，在第一偏振方向上偏振，在反射片123被镜面反射之后，朝着光偏转器10被照射。光偏转装置30C的其他构成，与所述实施例3的光偏转装置30相同。

接着说明本实施例的光偏转装置30C的光的偏转方法。考虑例如液晶103的折射率NL为1.5、电介质104的折射率ND为1.4、液晶103的高度H为15μｍ、液晶103的宽度W1为50μｍ的情况。从反射片123射入到光偏转器10的液晶103的光，在液晶103与电介质104的交界面例如以角度θ0=1.2°被折射。之后，光在电介质104的内部行进，例如以角度θ1=1.7°从电介质104射出。之后，光与所述实施例3同样的路程，通过光偏转器10，从电介质104例如以角度θ6=5.2°射出。从而，本实施例的光偏转装置30C的光的偏转角度是角度θ6=5.2°、即，角度θ1的大约3倍的角度。另外，所述角度θ0～θ6分别是相对于铅垂方向的角度。

如上所述，本实施例的光偏转装置30C中，射入到光偏转器10的光，三次通过该光偏转器10之后，从该光偏转器10射出。与上述实施例3相同，根据这样的构成，以比较简单的构成，就能使光的偏转角度进一步增大。

(液晶显示装置的构成)

图4B是表示本发明的实施例4涉及的液晶显示装置的截面图。如图4B所示，本实施例的液晶显示装置20C具备光偏转装置30C、从光偏转装置30C射出的光被射入的液晶面板106。液晶面板106，设置在光偏转装置30C的偏振反射膜121侧。光偏转装置30C的光偏转器10A的构成是以阵列状配置多个光偏转元件101。与所述实施例1的光照射部107相同，光偏转装置30C的光照射部107由导光片110以及光源111构成。从光源111发出的光在第一偏振方向上偏振。液晶显示装置20C的其他构成与所述实施例1的液晶显示装置20相同。

从光照射部107的导光片110射出的光与上述相同，射入到光偏转器10A，三次通过该光偏转器10A之后，从该光偏转器10A射出。从而，本实施例的液晶显示装置20C能够进一步加大光的偏转角度，能够以比较简单的构成来实现可视区域更广的液晶显示装置20C。

另外，关于所述实施例3的光偏转装置30，也同样在光偏转装置30的一侧设置液晶面板106从而构成液晶显示装置。

(实施例5)

图5是表示本发明的实施例5涉及的液晶显示装置的截面图。如图5所示，本实施例的液晶显示装置20D，在液晶面板106与光偏转装置30C之间设置有高分子液晶扩散片124(构成扩散片)。控制部109控制施加到高分子液晶扩散片124的电压。根据控制部109，对高分子液晶扩散片124没有施加电压的状态下，高分子液晶扩散片124成为乳白色，保持扩散光的扩散状态。根据控制部109，对高分子液晶扩散片124施加了电压的状态下，高分子液晶扩散片124变为透明，保持使光不扩散而是透过的非扩散状态。从而，高分子液晶扩散片124，根据控制部109能够切换为扩散状态以及非扩散状态。

将液晶显示装置20D作为三维显示器或者保密性显示器来使用的情况下，通过对高分子液晶扩散片124施加电压，从而使高分子液晶扩散片124保持非扩散状态。这样，不使高分子液晶扩散片124扩散光的状态下，使光交替地偏转到观看者112的右眼112a以及左眼112b。

另一方面，将液晶显示装置20D作为二维显示器来使用的情况下，通过解除对高分子液晶扩散片124施加的电压，从而使高分子液晶扩散片124保持扩散状态，加之将液晶103的折射率NL和电介质104的折射率ND设定为相同的值。这样，从光偏转装置30C射出的光，以被扩散的状态射入到液晶面板106，所以液晶面板106以广角度被照明。

从而，本实施例能够实现在二维显示器的状态、与三维显示器或者保密性显示器的状态进行切换的液晶显示装置20D。

另外，本实施例中，作为能够切换扩散状态和非扩散状态的扩散片使用了高分子液晶扩散片124，不过，不限于此，也可以使用具有同样的功能的其他单元来构成。

(实施例6)

图6A以及图6B是表示本发明的实施例6涉及的液晶显示装置的截面图。如图6A所示，本实施例的液晶显示装置20E，在光源111与导光片110之间设置有1/2波片125。液晶显示装置20E的其他构成与所述实施例5的液晶显示装置20D相同。

1/2波片125是将具有特定的振动方向的直线偏振变换为具有与该直线偏振的振动方向正交的振动方向的直线偏振的功能的相位差片，该1/2波片125还具有在互相垂直的方向上振动的直线偏振之间产生波长λ的1/2相位差(即，180°的相位差)的功能。以光轴为中心使1/2波片125的配置旋转，从而通过了1/2波片125的光的偏振方向被切换。从而，即使是从光源111发出的光是单一偏振的情况下，以光轴为中心使1/2波片125的配置旋转，从而能够调制射入到导光片110的光的偏振方向。例如，1/2波片125的配置位于第一旋转位置时，光在第一偏振方向上偏振，1/2波片125的配置位于第二旋转位置时，光在第二偏振方向上偏振。

通过使1/2波片125的配置位于第二旋转位置，从而在第二偏振方向上偏振的光，射入到导光片110的情况下，到达偏振反射膜121的光，原样透过偏振反射膜121。例如将液晶显示装置20E作为二维显示器来使用的情况下，使射入到导光片110的光在第二偏振方向上偏振，且在光偏转器10A将液晶103的折射率NL与电介质104的折射率ND设定为相同的值，从而不需要光多次通过光偏转器10A，就能到达高分子液晶扩散片124。这样，能够抑制光经由多余的路径造成的光损失，能够提高将液晶显示装置20E作为二维显示器来使用的情况下的光的利用效率。

此外，使1/2波片125的配置位于第一旋转位置，从而在第一偏振方向上偏振的光射入到导光片110的情况下，到达偏振反射膜121的光，在偏振反射膜121被反射。之后，光两次通过光偏转器10A之后，透过偏振反射膜121。这样，液晶显示装置20E能够作为三维显示器或者保密性显示器来使用。

另外，本实施例，作为切换光的偏振方向的单元使用了1/2波片125，不过，不限于此，也可以用其他的单元来构成。

加之，通过将1/2波片125的配置调整到第一旋转位置和第二旋转位置之间，从而使通过1/2波片125的光的偏振方向包含第一偏振方向的偏振成分和第二偏振方向的偏振成分的双方。如图6B所示，具有第二偏振方向的偏振成分的光，通过一次光偏转器10A之后，透过偏振反射膜121，被偏转到观看者112的双眼112a、112b的方向。具有第一偏振方向的偏振成分的光，三次通过光偏转器10A之后，透过偏振反射膜121，被偏转到观看者126的双眼126a、126b的方向。这样，射入到导光片110的光的偏振方向包含第一偏振方向的偏振成分和第二偏振方向的偏振成分，从而能够同时使光偏转到观看者112以及观看者126的两个方向。这样，观看者112以及观看者126两个人能够同时观看显示在液晶面板106的三维图像。

(实施例7)

图7是表示本发明的实施例7涉及的液晶显示装置的截面图。如图7所示，在本实施例的液晶显示装置20F中，光偏转装置30F作为光偏转器具有第一光偏转器10Aa和第二光偏转器10Ab。第一光偏转器10Aa，设置在光照射部107的导光片110与偏振反射膜121之间。第二光偏转器10Ab，设置在光照射部107的导光片110与1/4波片122之间。第一光偏转器10Aa以及第二光偏转器10Ab分别与所述实施例6的光偏转器10A相同。液晶显示装置20F的其他构成与所述实施例6的液晶显示装置20E相同。

接着说明本实施例的液晶显示装置20F的工作的结构。高分子液晶扩散片124由控制部109保持为非扩散状态。与所述实施例6同样，通过1/2波片125的光的偏振方向，包含第一偏振方向的偏振成分和第二偏振方向的偏振成分的双方。具有第二偏振方向的偏振成分的光，从导光片110射出，只通过一次光偏转器10Aa之后，透过偏振反射膜121。之后，这个光，射入到液晶面板106之后，从液晶面板106射出，朝着观看者112的双眼112a,112b被偏转。

具有第一偏振方向的偏振成分的光，从导光片110射出，通过光偏转器10Aa之后，在偏振反射膜121被反射。之后，这个光再次通过光偏转器10Aa，加之通过光偏转器10Ab之后，射入到1/4波片122。在反射片102反射的光，再次通过光偏转器10Ab以及光偏转器10Aa之后，通过偏振反射膜121，射入到液晶面板106。这样，从液晶面板106射出的光，朝着观看者126的双眼126a、126b被偏转。从而，在本实施例的液晶显示装置20F中，观看者112以及观看者126两个人能够同时观看显示在液晶面板106的三维图像。

如上所述，因通过一次光偏转器10Aa而被偏转的光聚光到观看者112的双眼112a、112b，三次通过光偏转器10Aa、并两次通过光偏转器10Ab被偏转的光聚光到观看者126的双眼126a、126b。为了使光朝着观看者112偏转，而决定构成光偏转器10Aa的液晶103的折射率NL之后，为了使光朝着观看者126偏转，而决定构成光偏转器10Ab的液晶103的折射率NL，从而即使观看者112以及观看者126分别位于任意的位置，也能够使光分别独立地偏转到观看者112以及观看者126。

另外，在射入到导光片110的光之中，分别任意地设定具有第一偏振方向的偏振成分的光的比例和具有第二偏振方向的偏振成分的光的比例，从而能够任意地设定分别偏转到观看者112以及观看者126的光的光量的比例。

(实施例8)

图8是表示本发明的实施例8涉及的液晶显示装置的截面图。如图8所示，本实施例的液晶显示装置20G，在光照射部107的导光片110与1/4波片122之间设置了棱镜膜114(构成光学元件)。该棱镜膜114构成与所述实施例2的棱镜膜114相同。液晶显示装置20G的其他构成与实施例6的液晶显示装置20E相同。

与所述实施例6同样，通过1/2波片125的光的偏振方向被切换为第一偏振方向和第二偏振方向。在第二偏振方向上偏振的光射入到导光片110的情况下，到达偏振反射膜121的光，原样透过偏振反射膜121。在第一偏振方向上偏振的光射入到导光片110的情况下，到达偏振反射膜121的光，在偏振反射膜121被反射之后，两次通过光偏转器10A。此时，光在偏振反射膜121与反射片102之间往返的期间，两次通过棱镜膜114。

从而，本实施例的液晶显示装置20G，根据设置棱镜膜114，从而能够得到与所述实施例2相同的效果。

另外，本实施例中，在导光片110与1/4波片122之间设置了棱镜膜114，不过，也可以在1/4波片122与反射片102之间设置棱镜膜114。此外，将棱镜膜114配置在比导光片110下侧的位置，从而在作为二维显示器使用液晶显示装置20G的情况下，在第二偏振方向上偏振的光不通过棱镜膜114。因此，棱镜膜114不影响二维图像的视角。

此外，本实施例中，作为光学元件采用了棱镜膜114，不过不限于此，作为光学元件例如也可以用菲涅耳膜。

(实施例9)

图9是表示本发明的实施例9涉及的液晶显示装置的截面图。如图9所示，本实施例的液晶显示装置20H中设置了执行机构127，其用于使棱镜膜114H移动到光的偏转方向(图9中的左右方向)。由执行机构127使棱镜膜114H移动到光的偏转方向，从而能够使从液晶面板106射出的光的聚光点调整到左右方向。本实施例的棱镜膜114H是可以追随观看者112的右眼112a以及左眼112b的移动，能够调制从液晶面板106射出的光的聚光点的有源光学元件。

观看者112的位置如图9的箭头128a、128b所示在左右移动的情况下，观看者112的位置由一对立体摄影机108a、108b被检测。控制部109，根据来自一对立体摄影机108a、108b的检测信号，驱动执行机构127。这样，棱镜膜114H，由执行机构127如图9的箭头129a、129b所示被左右移动。例如，观看者112的位置移动到箭头128a示出的方向的情况下，根据来自控制部109的指令，执行机构127被驱动，从而棱镜膜114H向着箭头129a示出的方向移动规定量。在棱镜膜114H以箭头129a示出的方向只规定大小移动。即，按照检测出的观看者112的右眼112a以及左眼112b的位置，驱动执行机构127来调整棱镜膜114H的位置，从而即使观看者112的位置移动的情况下，也使来自液晶面板106的光持续聚光到观看者112的右眼112a以及左眼112b，所以观看者112能够持续观看三维图像等。

本实施例的液晶显示装置20H，在光偏转器10A进行朝着观看者112的右眼112a以及左眼112b的光的偏转，在由执行机构127驱动的棱镜膜114H进行针对观看者112的右眼112a以及左眼112b的移动的聚光点的追随。这样，能够得到如下效果。例如，图像在液晶面板106以60Hz的频率显示的情况下，作为使光偏转到观看者112的右眼112a和左眼112b的速度(偏转速度)，要求数msec(120Hz)左右的速度。为了使光偏转器10A的偏转速度高速化，就需要将光偏转器10A的液晶103的高度H尽可能抑制到很低，不过，这个情况下，使光偏转器10A的光的偏转角度增大存在困难。另一方面，在观看者112的右眼112a以及左眼112b的位置移动的情况下的聚光点的追随，不需要像使光偏转到观看者112的右眼112a以及左眼112b的情况下的数msec左右的高速响应速度。

从而，如本实施例的液晶显示装置20H一样，使光偏转器10A以及棱镜膜114H分别分担需要高速的响应速度的朝着观看者112的右眼112a以及左眼112b的光的偏转、和不需要高速的响应速度的针对观看者112的右眼112a以及左眼112b的移动的聚光点的追随。这样，即使观看者112的位置有很大地偏离，也能够容易进行聚光点的追随，能够实现可视区域广的液晶显示装置20H。

另外，本实施例中作为有源光学元件采用了由执行机构127驱动的棱镜膜114H，不过不受上述限制，可以采用具有同样的功能的其他单元，例如液晶透镜等。

此外，在所述实施例2的液晶显示装置20B，与本实施例相同，棱镜膜114可以作为由执行机构127驱动的有源光学元件来构成。

(实施例10)

(光偏转装置的构成)

图10A是表示本发明的实施例10涉及的光偏转装置的截面图。如图10A所示，在本实施例的光偏转装置30J中，反射片102设置在光偏转器10的一侧。1/4波片122，设置在光偏转器10和反射片102之间。偏振反射膜121，设置在光偏转器10的另一侧。此外，光照射部107设置在光偏转器10和偏振反射膜121之间。从光源(未图示)发出的光，在第二偏振方向上偏振，在反射片123被镜面反射之后，朝着光偏转器10被照射。

接着说明本实施例的光偏转装置30J的光的偏转方法。考虑例如液晶103的折射率NL为1.5、电介质104的折射率ND为1.4、液晶103的高度H为15μｍ、液晶103的宽度W1为50μｍ的情况。

从反射片123针对光偏转器10的液晶103大致垂直地射入的光，在液晶103与电介质104的交界面，例如以角度θ0=1.2°被折射。之后，光在电介质104的内部行进，从电介质104例如以角度θ1=1.7°射出到空气中。从电介质104射出的光，透过1/4波片122，从而从直线偏振变换为旋转偏振，在反射片102被镜面反射之后再次透过1/4波片122，从而从旋转偏振变换为直线偏振。从1/4波片122射出的光，以在第一偏振方向上偏振的状态，再次射入到光偏转元件101的电介质104。之后，光在电介质104的内部行进，在电介质104与液晶103的交界面例如以角度θ2＝2.3°被折射。在液晶103的内部行进的光，从液晶103例如以角度θ3=3.4°射出之后，射入到偏振反射膜121。射入到偏振反射膜121的光，在第一偏振方向上偏振，所以在偏振反射膜121被反射，例如以角度θ3=3.4°再次射入到液晶103。

之后，光在空气中与液晶103的交界面例如以角度θ4＝2.3°被折射之后，在液晶103的内部行进，在液晶103与电介质104的交界面例如以θ5=3.7°被折射。在电介质104的内部行进的光，从电介质104例如以θ6=5.2°射出到空气中之后，透过1/4波片122，在反射片102被镜面反射。在反射片102被镜面反射的光，再次透过1/4波片122，从而从1/4波片122射出的光，以在第二偏振方向上偏振的状态，再次射入到光偏转元件101的电介质104。

射入到电介质104的光，在空气中与电介质104的交界面例如以角度θ7=3.7°被折射之后，在电介质104的内部行进，在电介质104与液晶103的交界面例如以角度θ8=4.6°被折射。在液晶103的内部行进的光，从液晶103例如以角度θ9=6.9°射出之后，射入偏振反射膜121。射入到偏振反射膜121的光，在第二偏振方向上偏振，所以透过偏振反射膜121，取出到外部。从而，在本实施例的光偏转装置30J的光的偏转角度是角度θ9=6.9°、即角度θ1的大约4倍的角度。另外，所述角度θ1～θ9分别是相对于铅垂方向的角度。

如上所述，在本实施例的光偏转装置30J中，射入到光偏转器10的光，四次通过该光偏转器10之后，从该光偏转器10射出。根据这样的构成，以比较简单的构成，就能使光的偏转角度进一步增大。

如实施例1，3，4中的说明，光通过一次光偏转器10的情况下的光的偏转角度是1.7°、光两次通过光偏转器10的情况下的光的偏转角度是3.4°、光三次通过光偏转器10的情况下的光的偏转角度是5.2°。本实施例中，光四次通过光偏转器10的情况下的光的偏转角度是6.9°。即，可以知道光通过光偏转器10每偏转1次，则光的偏转角度就增加角度1.7°。

另外，使用图15B示出的透镜阵列608来扩大光的偏转角度的以往的方法中，例如入射角度针对设计值偏离了1°的情况下，如果以透镜阵列608来扩大角度的情况下，从透镜阵列608射出的光的偏转角度，就会扩大透镜阵列608的扩大倍率。即，通过透镜阵列608使光的偏转角度扩大4倍时，射入角度针对设计值偏离1°的情况下，出射角度针对设计值偏离4°。对于此，本实施例的光偏转装置30J，因为在光偏转器10，光的偏转被重复多次，出射角度的偏移量完全没有变动。即，在光偏转器10光的偏转被重复4次时，入射角度针对设计值偏离1°的情况下，则出射角度针对设计值也只偏离1°。从而，本实施例的光偏转装置30J中不容易产生误差，能够进行高精度的光的偏转。

(液晶显示装置的构成)

图10B是表示本发明的实施例10涉及的液晶显示装置的截面图。如图10B所示，本实施例的液晶显示装置20J具备：光偏转装置30J、从光偏转装置30J射出的光被射入的液晶面板106。液晶面板106设置在光偏转装置30J的偏振反射膜121侧。光偏转装置30J的光偏转器10A的构成是以阵列状配置了多个光偏转元件101。光偏转装置30J的光照射部107与所述实施例1的光照射部107相同，由导光片110以及光源111构成。从光源111发出的光在第二偏振方向上偏振。液晶显示装置20J的其他构成，与所述实施例1的液晶显示装置20相同。

从光照射部107的导光片110射出的光，与上述相同，射入到光偏转器10A四次通过该光偏转器10A之后，从该光偏转器10A射出。从而，本实施例的液晶显示装置20J，能够使光的偏转角度进一步增大，所以以比较简单的构成就能实现可视区域更广的液晶显示装置20J。

(实施例11)

图11是表示本发明的实施例11涉及的液晶显示装置的截面图。如图11所示，在本实施例的液晶显示装置20k中，在液晶面板106与光偏转装置30J之间设置有高分子液晶扩散片124(构成扩散片)。该高分子液晶扩散片124的构成与所述实施例5的高分子液晶扩散片124相同。液晶显示装置20k的其他构成与所述实施例10的液晶显示装置20J相同。

从而，本实施例与所述实施例5同样，能够实现在二维显示器的状态、以及三维显示器或者保密性显示器的状态之间能够进行切换的液晶显示装置20k。

另外，作为二维显示器使用液晶显示装置20k的情况下，使射入到导光片110的光的偏振方向设成第一偏振方向，从而来自导光片110的光，往返一次光偏转器10A之后从偏振反射膜121射出。这样，能够减少光透过光偏转器10A等的光学部件时的光损失，能够实现光利用效率高的液晶显示装置20k。

(实施例12)

图12是表示本发明的实施例12涉及的液晶显示装置的截面图。如图12所示，本实施例的液晶显示装置20L在光源111与导光片110之间设置了1/2波片125。该1/2波片125的构成与所述实施例6的1/2波片125相同。液晶显示装置20L的其他构成与所述实施例11的液晶显示装置20k相同。

与所述实施例6相同，通过了1/2波片125的光的偏振方向，包含第一偏振方向的偏振成分和第二偏振方向的偏振成分。在具有第一偏振方向的偏振成分的光射入到导光片110的情况下，两次通过光偏转器10A之后到达偏振反射膜121的光，原样透过偏振反射膜121。这样，从液晶面板106射出的光，朝着观看者112的双眼112a、112b被偏转。

具有第二偏振方向的偏振成分的光射入到导光片110的情况下，两次通过光偏转器10A之后到达偏振反射膜121的光，在偏振反射膜121被反射之后，还进行两次通过光偏转器10A。之后，光透过偏振反射膜121，从液晶面板106射出的光，朝着观看者126的双眼126a、126b被偏转。

从而，本实施例与所述实施例6相同，观看者112及观看者126两个人能够同时观看显示在液晶面板106的三维图像等。另外，射入到导光片110的光的偏振方向，在第一偏振方向与第二偏振方向中进行切换，从而将观看三维图像等的观看者在观看者112和观看者126中进行切换。

(实施例13)

图13是表示本发明的实施例13涉及的液晶显示装置的截面图。如图13所示，本实施例的液晶显示装置20M，在光偏转器10A与1/4波片122之间设置了棱镜膜114(构成光学元件)。该棱镜膜114的构成与所述实施例2的棱镜膜114相同。液晶显示装置20M的其他构成与实施例13的液晶显示装置20L相同。

从而，在本实施例的液晶显示装置20M，通过设置棱镜膜114，能够得到与所述实施例2相同的效果。

另外，本实施例中在光偏转器10A与1/4波片122之间设置了棱镜膜114，不过，也可以在1/4波片122与反射片102之间设置棱镜膜114。此外，本实施例中，作为光学元件采用了棱镜膜114，不过不限于此，作为光学元件例如也可以用菲涅耳膜。

此外，在本实施例中，与实施例9相同，棱镜膜114也可以作为由执行机构1被驱动的有源光学元件来构成。

以上，对本发明的实施例1～13进行了说明，不过，在所述实施例1～13示出的构成只是一例，当然可以增加不超出发明宗旨的范围内的各种变形。此外，当然可以采用组合所述实施例1～13，或者组合其变形的发明。

本发明能够适用于能够使光的偏转角度增大的光偏转器及光偏转装置。加之，本发明还适用于不仅能够扩大观看三维图像等的可视区域，而且减少串扰显示高画质的三维图像等的液晶显示装置。

符号说明

10，10A，50，601光偏转器

10Aa第一光偏转器

10Ab第二光偏转器

20，20B，20C，20D，20E，20F，20G，20H，20J，20k，20L，20M，60，70液晶显示装置

30，30C，30J光偏振装置

101，501光偏转元件

102反射片

102a反射面

103，503液晶

104，504电介质

106，604液晶面板

107光照射部

108a，108b，605a，605b立体摄影机

109，606控制部

110，602导光片

111，603光源

112，126，607观看者

112a，126a，607a右眼

112b，126b，607b左眼

114，114H棱镜膜

114a棱镜部

121偏振反射膜

1221/4波片

123反射片

124高分子液晶扩散片

1251/2波片

127执行机构

608透镜阵列

608a，608b透镜

Claims (21)

1.一种光偏转器，使射入的光偏转，

所述光偏转器具备光偏转元件，该光偏转元件通过其内部的折射率分布被调制，从而使射入的光偏转，

射入到所述光偏转元件的光，多次通过所述光偏转元件之后，从所述光偏转元件射出。

2.一种液晶显示装置，具备：

权利要求1所述的光偏转器；以及

液晶面板，被设置在所述光偏转器的一侧，从所述光偏转器射出的光射入到所述液晶面板，

从所述液晶面板射出的光，交替地聚光到观看所述液晶面板的观看者的右眼以及左眼。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，

所述液晶显示装置，还具备：

反射片，被设置在所述光偏转器的另一侧，对光进行镜面反射；以及

光照射部，被设置在所述液晶面板与所述光偏转器之间，照射光，

从所述光照射部发出的光，通过所述光偏转器，在所述反射片被反射之后，再次通过所述光偏转器，射入到所述液晶面板。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置，

还具备光学元件，该光学元件被设置在所述光照射部与所述反射片之间，改变光的行进方向。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，

所述光学元件是棱镜膜或者菲涅耳膜。

6.一种光偏转装置，具备：

权利要求1所述的光偏转器；

偏振反射膜，被设置在所述光偏转器的一侧，反射第一偏振方向的光，且使第二偏振方向的光透过，该第二偏振方向是与所述第一偏振方向正交的方向；

反射片，被设置在所述光偏转器的另一侧，对光进行镜面反射；

1/4波片，被设置在所述光偏转器与所述反射片之间；以及

光照射部，被设置在所述偏振反射膜与所述1/4波片之间，朝着所述偏振反射膜照射所述第一偏振方向的光。

7.一种液晶显示装置，具备；

权利要求6所述的光偏转装置；以及

液晶面板，从所述光偏转装置射出的光射入到所述液晶面板，

从所述光偏转装置的光照射部发出的光，多次通过所述光偏转装置的光偏转器之后，从所述光偏转装置的偏振反射膜射出，射入到所述液晶面板，

从所述液晶面板射出的光，交替地聚光到观看所述液晶面板的观看者的右眼以及左眼。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，

所述光照射部能够将从所述光照射部射出的光的偏振方向切换为第一偏振方向和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向。

9.如权利要求7所述的液晶显示装置，

从所述光照射部射出的光的偏振方向包含：第一偏振方向的偏振成分和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向的偏振成分。

10.如权利要求8或9所述的液晶显示装置，

所述光偏转器，具有：

第一光偏转器，被设置在所述光照射部与所述偏振反射膜之间；以及

第二光偏转器，被设置在所述光照射部与所述光偏转装置的1/4波片之间。

11.如权利要求7所述的液晶显示装置，

还具备光学元件，该光学元件被设置在所述光偏转装置的反射片与所述光照射部之间，改变光的行进方向。

12.如权利要求11所述的液晶显示装置，

所述光学元件是棱镜膜或者菲涅耳膜。

13.如权利要求11所述的液晶显示装置，

所述光学元件是追随观看者的右眼以及左眼的移动，能够调制从所述液晶面板射出的光的聚光点的有源光学元件。

14.如权利要求7所述的液晶显示装置，

还具备扩散片，该扩散片被设置在所述光偏转装置与所述液晶面板之间，

所述扩散片能够切换为使光扩散的扩散状态和不使光扩散而是透过的非扩散状态。

15.一种光偏转装置，具备：

权利要求1所述的光偏转器；

反射片，被设置在所述光偏转器的一侧，对光进行镜面反射；

1/4波片，被设置在所述光偏转器与所述反射片之间；

偏振反射膜，被设置在所述光偏转器的另一侧，反射第一偏振方向的光，且使第二偏振方向的光透过，该第二偏振方向是与所述第一偏振方向正交的方向；以及

光照射部，被设置在所述光偏转器与所述偏振反射膜之间，朝着所述光偏转器照射所述第二偏振方向的光。

16.一种液晶显示装置，具备：

权利要求15所述的光偏转装置；以及

液晶面板，从所述光偏转装置射出的光射入到所述液晶面板，

从所述光偏转装置的光照射部发出的光，多次通过所述光偏转装置的光偏转器之后，从所述光偏转装置的偏振反射膜射出，射入到所述液晶面板，

从所述液晶面板射出的光，交替地聚光到观看所述液晶面板的观看者的右眼以及左眼。

17.如权利要求16所述的液晶显示装置，

所述光照射部能够将从所述光照射部射出的光的偏振方向切换为第一偏振方向和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向。

18.如权利要求16所述的液晶显示装置，

从所述光照射部射出的光的偏振方向包含：第一偏振方向的偏振成分和与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向的偏振成分。

19.如权利要求16所述的液晶显示装置，

还具备扩散片，该扩散片被设置在所述光偏转装置与所述液晶面板之间，

所述扩散片能够切换为使光扩散的扩散状态和不使光扩散而是透过的非扩散状态。

20.如权利要求16所述的液晶显示装置，

还具备光学元件，该光学元件被设置在所述光偏转装置的反射片与所述光照射部之间，改变光的行进方向。

21.如权利要求20所述的液晶显示装置，

所述光学元件是棱镜膜或者菲涅耳膜。

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