JP2007133302A - 電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２画面表示モード時、左右画面のいずれかの画像を、電気光学装置の正面からであっても視認可能にした電気光学装置を提供する。
【解決手段】本発明の電気光学装置１は、光源１０と、第１画像及び第２画像のそれぞれを表示する画素を有する画像表示用液晶パネル５０と、光源１０から出射された光を、第１の偏光軸を有する第１偏光光に偏光して出射する第１偏光制御領域７ａと、第２の偏光軸を有する第２偏光光に偏光して出射する第２偏光制御領域７ｂとを有する偏光制御用液晶パネル２０と、第１偏光制御領域７ａから出射される第１偏光光を第１の方向に出射させると共に、第２偏光制御領域７ｂから出射される第２偏光光を第２の方向に出射させる曲面を有したレンズ３４とを備え、レンズの曲面を有した方向における第１偏光制御領域７ａの幅と第２偏光制御領域７ｂの幅とが異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置に関する。

一般的に、液晶表示装置は、観察者が液晶表示装置に対して異なる角度から同じ画質の画像を視認することができるように、広視野角となるように設計されている。これは、複数の観察者が液晶表示装置から同じ画像を視認する場合を仮定して設計されるためである。
これに対し、複数の観察者が同じ液晶表示装置から異なる画像を視認することができることが望ましい用途が数多くある。例えば、自動車において、運転者は衛星ナビゲーション画像を視認することを望み、同乗者は娯楽画像等を見ることを望む場合である。これらの相反する要求は、２つの異なる液晶表示装置を提供することによって解決することが可能であるが、これは、余分なスペースを占め、コストを増大させるという問題がある。

上記問題を解決するため、異なる観察位置に位置する観察者に異なる画像を同時に表示する２画面表示装置が提案されている。この表示装置によれば、例えば車載用途で使用した場合、１台の液晶表示装置で、運転手はナビゲーション画像を視認することができ、同業者は娯楽画像等の画像を同時に視認することができる。

ここで、観察者の観察角度によって２つの異なる画像を同時に表示する液晶表示装置の概略構成について説明する。
２画面表示装置は、画像を表示するための表示パネルと、表示パネルの観察者側に配置された偏光板と、偏光板の観察者側に設けられたバリアとを備えている。
さらに、特許文献１に開示の２画面表示装置は、第１画像と第２画像を表示する複数の画素が設けられた液晶パネルと、不透明領域とスリット領域とを有する視差バリアとを備えている。各画像に対応する画素にはＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）が設けられている。そして、各スリット領域には液晶パネルの各画素に対応してカラーフィルタが配置されている。
このような液晶表示装置によれば、異なる観察位置に位置する観察者に異なる画像を同時に表示させることが可能となる。
特開２００２−１７０９１９号公報

しかしながら、上記特許文献１等の液晶表示装置では、液晶表示装置の正面から画像を視認すると、正面方向は左右画像の境界部となるため両方の画像が混在した状態で視認されるという問題があった。さらには、液晶表示装置の正面は黒く視認されるため、いずれの画像も視認することができないという問題があった。このような液晶表示装置を例えば車載用途で使用（車内の前部中央に配置）した場合、運転手及び助手席の同乗者での視認は問題ないが、後部座席越しからは液晶表示装置をほぼ正面から視認することになり、上述したとおり、左右画像の混在した画像等が視認観察されてしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２画面表示モード時、左右画面のいずれかの画像を、電気光学装置の正面からであっても視認可能にした電気光学装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、光を出射する光源と、第１画像を表示する画素と第２画像を表示する画素とを有する画像表示用液晶パネルと、前記光源と前記画像表示用液晶パネルとの間に配置され、前記光源から出射された光を、第１の偏光軸を有する第１偏光光に偏光して出射する第１偏光制御領域と、第２の偏光軸を有する第２偏光光に偏光して出射する第２偏光制御領域とを有する偏光制御用液晶パネルと、前記画像表示用液晶パネルと前記偏光制御用液晶パネルとの間に配置され、前記第１偏光制御領域から出射される前記第１偏光光を第１の方向に出射させると共に、前記第２偏光制御領域から出射される前記第２偏光光を第２の方向に出射させる曲面を有したレンズと、前記レンズと前記画像表示用液晶パネルとの間に配置され、前記第１偏光光を前記第１画像に対応した偏光軸に制御すると共に、前記第２偏光光を前記第２画像に対応した偏光軸に制御する位相差板と、を備え、前記レンズの曲面を有した方向における前記第１偏光制御領域の幅と前記第２偏光制御領域の幅とが異なることを特徴とする

この構成によれば、偏光制御用電気光学パネルの第１偏光制御領域の幅と第２偏光制御領域の幅が異なるため、これらの領域を通過する第１偏光光と第２偏光光との出射領域の範囲も上記偏光制御領域の大きさに依存して異なる。この第１偏光光及び第２偏光光はレンズを通過することにより、第１の方向及び第２の方向のそれぞれに出射される。第１の方向及び第２の方向に出射された偏光光は、位相差板と画像表示用パネルを透過し、第１画像は第１の方向の観察者に表示され、第２画像は第２の方向の観察者に表示される。このとき、第１画像と第２画像とは上記偏光制御用電気光学パネルの各偏光制御領域に依存し、電気光学装置の上面から見た視認可能範囲は一方の画像の視認範囲が広がり、他方の画像の視認範囲が狭くなる。つまり、第１画像及び第２画像の表示範囲は非対称となる。よって、例えば、電気光学装置の正面に位置する観察者にも、第１画像及び第２画像のいずれかの画像が視認可能となる。
また、本発明によれば、第１偏光制御領域と第２偏光制御領域との偏光軸を切り替えることにより、第１画像を第２の方向の観察者に、第２画像を第１の方向の観察者に表示させることができる。

本発明の電気光学装置は、前記レンズが、複数の凸レンズ部を有するレンチキュラーレンズからなり、前記凸レンズ部のそれぞれには、前記偏光制御用液晶パネルの前記第１偏光制御領域と前記第２偏光制御領域とが組となって配置されていることも好ましい。

この構成によれば、第１偏光制御領域を透過する第１偏光光と第２偏光制御領域を透過する第２偏光光とが組となるレンズ部を介することにより、常に一定方向（第１の方向及び第２の方向）にレンズ部に入射された偏光光を出射させることができる。これにより、第１の方向には第１画像を、第２の方向には第２の画像を表示させることができる。

本発明の電気光学装置は、前記画像表示用液晶パネルが、液晶を挟持してなる一対の対向配置された基板と、第１基板の液晶側に設けられた第１電極と、第２基板の液晶側に設けられた前記第２電極と、を備え、前記第２電極が、前記第１偏光制御領域に設けられた第１の電極幅を有する電極と、前記第２偏光制御領域に設けられた第２の電極幅を有する電極とから構成され、前記第１の電極幅を有する電極と第２の電極幅を有する電極とが異なる電極幅で設けられていることも好ましい。

この構成によれば、第２電極のうち、第１の電極幅を有する電極と第２の電極幅を有する電極との電極幅が異なるため、これらの各第２電極と第１電極との間の液晶層を透過する偏光光の出射領域の範囲も第２電極の電極幅に依存して異なる。従って、第２電極のうち電極幅の異なる一方の電極に電圧を印加することにより、第１偏光制御領域から出射される第１偏光光と、第２偏光制御領域から出射される第２偏光光との出射領域の範囲を異ならせることができる。

本発明の電気光学装置は、前記第１の電極幅を有する電極と第２の電極幅を有する電極とが間隙をあけて離間して設けられ、前記第２の電極幅を有する電極の電極幅Ｄｃと前記第２の電極幅を有する電極の両端の間隙の幅Ｄｄ及び幅Ｄｅとを合わせた幅Ｄｂと、前記第１電極の電極幅Ｄａとが、Ｄａ＞Ｄｂ又はＤａ＜Ｄｂのいずれかの条件を満たすことも好ましい。

この構成によれば、常に電圧が印加される電圧印加部Ｄａと電圧が印加されない無電圧印加部Ｄｂとの大きさ（幅）が異なることになる。これにより、出射領域の範囲が異なる第１偏光光と第２偏光光とを得ることができる。

本発明の電気光学装置は、前記画像表示用液晶パネルが、液晶を挟持してなる一対の対向配置された基板と、第１基板の液晶側に設けられた第１電極と、第２基板の液晶側に設けられた前記第２電極と、を備え、前記第２電極が複数の電極から構成され、前記複数の第２電極が間隙をあけて離間されて配置され、前記第１偏光制御領域に前記第２電極が対応し、前記第２偏光制御領域に前記間隙が対応し、前記第２電極の電極幅Ｄａと、前記間隙Ｄｂとが、Ｄａ＞Ｄｂ又はＤａ＜Ｄｂのいずれかの条件を満たすことも好ましい。

この構成によれば、第２電極間の間隙は電圧が印加されない無電圧印加部となる。これにより、第２電極の電極幅と間隙と幅が異なるため、常に電圧が印加される電圧印加部Ｄａと電圧が印加されない無電圧印加部Ｄｂとの大きさ（幅）が異なることになる。従って、偏光制御用電気光学パネルから出射される第１偏光光と第２偏光光のそれぞれの出射領域の範囲を異ならせることができる。

本発明の電気光学装置は、前記位相差板に、第３の偏光軸を有する光を出射させる第３偏光制御領域と、前記第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させる第４偏光制御領域とが設けられると共に、前記画像表示用パネルには、第１画像を表示する第１画素列と第２画像を表示する第２画素列とが交互に設けられており、前記位相差板の前記第３偏光制御領域は前記画像表示用液晶パネルの前記第１画素列に対応し、前記位相差板の前記第４偏光制御領域は前記画像表示用液晶パネルの前記第２画素列に対応することも好ましい。

この構成によれば、第１の方向を有する第１偏光光を第３偏光制御領域に入射させ、第２の方向を有する第２偏光光を第４偏光制御領域に入射させることで、第１の方向に第１画像を表示させ、第２の方向に第２画像を表示させることが可能となる。これにより、観察位置の異なる観察者に異なる画像を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図２は、偏光制御用液晶パネルの対向電極とレンチキュラーレンズの関係を示す液晶表示装置の部分拡大図である。図３は、本実施形態に係る液晶表示装置の表示動作を示す分解斜視図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、パターニング位相差板の原理を説明するための平面図である。図５（ａ）及び（ｂ）は、液晶表示装置の表示範囲及び表示画像を説明するための図である。なお、図２においては、レンチキュラーレンズ３４から左側に出射された第１偏光光と右側に出射された第２偏光光とを分けて説明している。また、図１から図５において、紙面に対して垂直方向を９０°の軸とし、この軸に対して右側に進む角度をプラス（＋）とし、逆に左側に進む角度をマイナス（−）とする。

（液晶表示装置）
本発明の第１実施形態による液晶表示装置１（電気光学装置）は、図１に示すように、バックライト１０と、偏光制御用液晶パネル２０（偏光制御用電気光学パネル）と、レンチキュラーレンズ３４と、パターニング位相差板４０と、画像表示用液晶パネル５０（画像表示用電気光学パネル）とを備えている。

バックライト１０（光源）には、冷陰極管やＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、これらの冷陰極管に導光板や散乱板が設けられた構成となっている。なお、バックライト１０には、ＥＬ（Electroluminescence）素子によって全面発光する光源を用いても良い。

偏光制御用液晶パネル２０は、バックライト１０の観察者（光の出射側）側に配置されており、バックライト１０から出射された光を異なる向きの偏光軸を有する２つの偏光光に分離する機能を有している。この偏光制御用液晶パネル２０は、一対の対向配置された第１基板２６と第２基板２８と、一対の基板２６，２８に挟持された液晶層２４とを有している。そして、第１基板２６の外側（液晶層とは反対側）には下偏光板２２が配置されている。また、第１基板２６の液晶層２４側にはベタ（一面）状に共通電極３０が形成されると共に、第２基板２８の液晶層２４側には第２基板２８の短手方向に沿って複数の対向電極３２がストライプ状に形成されている。

液晶層２４には、液晶分子群の長軸方向が基板２６，２８面に対して平行に配向されるいわゆるホモジニアス配向の液晶が用いられている。この基板面に平行に配向された液晶は、共通電極３０と対向電極３２との間に電圧を印加した場合には基板面に対して垂直方向に配向され、共通電極３０と対向電極３２に電圧を印加しない場合には基板面に対して平行方向に配向される。

レンチキュラーレンズ３４は、偏光制御用液晶パネル２０に対してバックライト１０（光源）側とは反対側に配置され、偏光制御用液晶パネル２０の各領域から出射された偏光光のそれぞれを異なる方向に集光させる機能を有している。このレンチキュラーレンズ３４は、細長い半円柱状の複数のレンズ部３４ａから構成され、レンズ部３４ａ（凸レンズ部）の長手方向が互いに平行に、かつ、半円柱状の平面側が偏光制御用液晶パネル２０の対向電極３２と対向するように配置されている。

次に、図２を参照してレンチキュラーレンズ３４と偏光制御用液晶パネル２０の対向電極３２との関係について詳細に説明する。図２においては、レンチキュラーレンズ３４及び偏光制御用液晶パネル２０の対向電極３２の主要部のみを図示している。
本実施形態において偏光制御用液晶パネル２０の対向電極３２は、図１及び図２に示すように、電極幅Ｄａのストライプ状の対向電極３２ａと電極幅Ｄｃのストライプ状の対向電極３２ｂとから構成されており、柱状に延びた一つのレンズ部に対応して異なる電極幅を有した２つのストライプ状の電極がこれに沿って配置されている。ここで、対向電極３２ａの電極幅Ｄａと対向電極３２ｂの電極幅Ｄｃとは、図２に示すように、Ｄａ＜Ｄｃの関係を満たす。つまり、対向電極３２ｂの電極幅Ｄｃは、対向電極３２ａの電極幅Ｄａよりも広く形成されている。

また、これらの異なる電極幅を有する２つの対向電極３２ａ，３２ｂは、図２に示すように、間隙Ｄｄ，Ｄｅをあけて交互に配置されている。ここで、共通電極３０と対向電極３２ａとの間に電圧を印加し、共通電極３０と対向電極３２ｂとの間に電圧を印加しないとすると、異なる電極幅を有した対向電極３２ａと対向電極３２ｂとの間の間隙Ｄｄ，Ｄｅはに電極が配置されないため、電圧が印加されない部分となる。従って、この場合は、対向電極３２ｂ（電極幅Ｄｃの部分）と、間隙Ｄｄ及びＤｅの部分は電圧が印加されない無電圧印加部Ｄｂとなる。一方、電圧が印加される部分と対向電極３２ａの電極幅Ｄａとは同じとなるため、対向電極３２ａの電極幅Ｄａの部分が電圧印加部Ｄａとなる。

電極幅の異なる対向電極３２ａ，３２ｂと対向電極３２ａ，３２ｂ間の間隙Ｄｄ，Ｄｅとは、図２に示すように、１つの半円柱状のレンズ部３４ａと組（対）となるように配置されている。このとき、１つのレンズ部３４ａのパターン幅Ｄ１と、対向電極３２ａの電圧印加部Ｄａ及び対向電極３２ｂの無電圧印加部Ｄｂ（Ｄａ＋Ｄｂ（Ｄｂ＝Ｄｃ＋Ｄｄ＋Ｄｅ）とは、Ｄ１＝Ｄａ＋Ｄｂの関係を満たす。さらに、対向電極３２における電極印加部Ｄａと無電圧印加部Ｄｂとは、Ｄａ＜Ｄｂの関係を満たす。つまり、電極印加部Ｄａの幅と無電圧印加部Ｄｂの幅とは非対称となるように構成されている。

また、図１に示すように、バックライト１０と偏光制御用液晶パネル２０との間には下偏光板２２が配置されており、本実施例においてはこの下偏光板２２の透過軸が対向電極３２ａ，３２ｂのストライプ状の電極と交差（直交）する方向に対して右回り（時計回り）に４５°の角度（−４５°）となる位置に配置されている。このように構成された偏光制御用液晶パネルの電圧印加部Ｄａに下偏光板２２を透過した第１の偏光軸を有する偏光光が入射すると、偏光光はそのままの偏光状態を保ったまま直進して第１の偏光軸を有する第１偏光光としてレンチキュラーレンズ３４側に出射される。本実施形態において、この電圧印加部Ｄａを含む領域を図１に示すように第１偏光制御領域７ａと称する。即ち、異なる電極幅を有した２つのストライプ状の電極のうち一方（電極幅Ｄａを有した対向電極３２ａ）に対応した領域を第１偏光制御領域７ａと称する。一方、無電圧印加部Ｄｂに第１の偏光軸を有する偏光光が入射すると、偏光光はねじれて第１の偏光軸の向きとは異なる第２の偏光軸を有する第２偏光光に偏光されてレンチキュラーレンズ３４側に出射される。本実施形態において、無電圧印加部Ｄｂを含む領域（即ち、対向電極３２ｂの電極幅Ｄｃの部分と、間隙Ｄｄ、及びＤｅの部分を合わせた領域）を図１に示すように第２偏光制御領域７ｂと称する。

図１に戻り、画像表示用液晶パネル５０とレンチキュラーレンズ３４との間には、パターニング位相差板４０（位相差板）が配置されている。このパターニング位相差板４０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いに光学軸の向きを異ならせて個別にパターニング形成された領域を有して構成され、光学軸９０°（ストライプ状に延びた方向に対して９０°の向きに光軸を有する）に設定された第１領域４０ａ（第３偏光制御領域）と、光学軸４５°（ストライプ状に延びた方向に対して左回りに４５°の向きに光軸を有する）に設定された第２領域４０ｂ（第４偏光制御領域）とを有している。つまり、第１領域４０ａと第２領域４０ｂとは、位相差板の長手方向に沿ってストライプ状に交互に配列されている。また、パターニングされたストライプ状の長手方向は上述したレンチキュラーレンズ３４の各レンズ部がストライプ状に延在する方向と交差（直交）して配置されている。本実施形態においては、光学軸９０°の第１領域４０ａが奇数行（図１中紙面手前側）に配列され、光学軸４５°の第２領域４０ｂが偶数行に配列されている。また、第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂのぞれぞれの短手方向の幅は、図１に示すように、後述する画像表示用パネルに設けられる画素の幅に対応して略等しく設けられている。

画像表示用液晶パネル５０は、一対の対向配置された第１基板５８及び第２基板６０と、基板５８，６０間に挟持された液晶層６４と、複数の画素６２とを備えている。さらに、第１基板５８の外側（液晶層６４と反対側）には下偏光板５２が配置され、第２基板６０の外側には上偏光板５６が配置されている。本実施形態において、画像表示用液晶パネル５０は全透過型であり、液晶層６４はＴＮモード（Twisted Nematic）の液晶が用いられている。ここで、画像表示用液晶パネル５０に設けられた複数の画素６２のうち、奇数画素列２ａ（第１画素列）では画像Ｌ（第２画像）が表示され、偶数画素列２ｂ（第２画素列）では画像Ｒ（第１画像）が表示され、奇数画素列２ａと偶数画素列２ｂとでは異なる画像が表示されるようになっている。このとき、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａと画像表示用液晶パネル５０の画素の奇数画素列２ａとが平面的に重なるように配置され、パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂと画像表示用液晶パネル５０の画素の偶数画素列２ｂと平面的に重なるように配置されている。これにより、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａを透過した偏光光が奇数画素列２ａに入射され、第２領域４０ｂを透過した偏光光が偶数画素列２ｂに入射されるようになっている。

（２画面表示モード）
次に、本実施形態の液晶表示装置の２画面表示モードの表示動作について説明する。
バックライト１０から照射された光は、図４に示すように、偏光制御用液晶パネル２０の下偏光板２２に入射し、第１の偏光軸が−４５°の偏光光のみが下偏光板２２を透過する。偏光制御用液晶パネル２０に入射した−４５°の偏光軸を有する偏光光は、偏光制御用液晶パネル２０の第１偏光制御領域７ａ及び第２偏光制御領域７ｂのそれぞれを透過する。ここで、上述したように、第１偏光制御領域７ａは電圧印加部であり、基板２６，２８面に対して液晶分子が垂直に配向されている。一方、第２偏光制御領域７ｂは無電圧印加部であり、基板２６，２８の間で液晶分子が平行に例えば９０°ねじれて配向されている。そのため、液晶層２４に入射した偏光光のうち、第１偏光制御領域７ａを透過する偏光光は、液晶分子の配向に伴ってそのまま直進し、第１の偏光軸（−４５°）を有する第１偏光光として偏光制御用液晶パネル２０から出射される。一方、第２偏光制御領域７ｂを透過する偏光光は、液晶分子の配向に伴って偏光軸も例えば９０°（−４５°から＋４５°）ねじれ、第２の偏光軸（＋４５°）を有する第２偏光光として偏光制御用液晶パネル２０から出射される。

本実施形態では、上述したように、第１偏光制御領域７ａの電圧印加部Ｄａ（対向電極３２ａの電極幅）は、第２偏光制御領域７ｂの無電圧印加部Ｄｂ（対向電極３２ｂの電極幅＋間隙）よりも狭く設定されている。そのため、第１偏光制御領域７ａから出射される第１偏光光の出射領域の範囲は、第２偏光制御領域７ｂから出射される第２偏光光との出射領域の範囲よりも狭くなっている。つまり、レンチキュラーレンズ３４のレンズ部の曲面に沿った方向（各レンズ部が隣接して配列する方向）において出射される角度範囲において、第１偏光光が出射される角度範囲は第２偏光光が出射される角度範囲よりも狭くなっている。

偏光制御用液晶パネル２０の第１偏光制御領域７ａから出射された第１偏光光及び第２偏光制御領域７ｂから出射された第２偏光光は、レンチキュラーレンズ３４の組となるレンズ部３４ａに入射する。そして、第１偏光制御領域７ａ（レンズ部３４ａに対して左側）から入射した第１偏光光は、レンズ部３４ａの屈折率により、図２に示すように、右側方向に集光されてレンチキュラーレンズ３４から出射される。一方、第２偏光制領域（右側）から入射した第２偏光光は、レンズ部３４ａの屈折率により、図２に示すように、左側方向に集光されてレンチキュラーレンズ３４から出射される。本実施形態では、図２に示すように、レンチキュラーレンズ３４から出射される第１偏光光の出射領域の範囲は第２偏光光の出射領域の範囲よりも狭くなっている。

図４に戻り、レンチキュラーレンズ３４から出射された第１偏光光及び第２偏光光は、パターニング位相差板４０に入射する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａは光学軸が＋９０°に設定され、第２領域４０ｂは光学軸が＋４５°に設定されている。また、偏光制御用液晶パネル２０の第１偏光制御領域７ａから出射された第１偏光光の光学軸は−４５°であり、第２偏光制御領域７ｂから出射された第２偏光光の光学軸は＋４５°である。

まず、パターニング位相差板４０に入射する第１偏光光について図３（ａ）を参照して説明する。
偏光制御用液晶パネル２０の電圧印加部である第１偏光制御領域７ａを透過した第１偏光光（左側）がパターニング位相差板４０に入射すると、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａにおいては位相差板の偏光軸（＋９０°）に対して第１偏光光が＋４５°ずれた状態で入射する。そのため、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａを透過した第１偏光光は位相が９０°進み、偏光軸が＋４５°（パターニング位相差板４０の奇数列の光学軸に対して）に変化する。この偏光軸＋４５°の偏光光を第３偏光光と称する。一方、パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂでは位相差板の偏光軸（−４５°）に対して第１偏光光が＋９０°ずれた状態で入射する。そのため、パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂを透過した第２偏光光は、入射したときの位相と同位相の偏光軸−４５°となる。この偏光軸−４５°の偏光光を第４偏光光と称する。このように、第１偏光光は、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂを透過することによって、さらに２つの異なる偏光軸を有する第３偏光光と第４偏光光とに分離される。

次に、パターニング位相差板４０に入射する第２偏光光について図３（ｂ）を参照して説明する。
偏光制御用液晶パネル２０の無電圧印加部である第２偏光制御領域７ｂを透過した第２偏光光（右側）がパターニング位相差板４０に入射すると、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａにおいては位相差板の偏光軸（＋９０°）に対して第２偏光光が−４５°ずれた状態で入射する。そのため、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａを透過した第１偏光光は位相が９０°進み、偏光軸が−４５°に変化する。この偏光軸−４５°の偏光光を第５偏光光と称する。一方、パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂでは位相差板の偏光軸（＋４５°）に対して第２偏光光が位相差０°の状態で入射する。そのため、パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂを透過した第２偏光光は入射したときの位相と同位相の偏光軸＋４５°となる。この偏光軸が＋４５°の偏光光を第６偏光光と称する。このように、第２偏光光は、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂを透過することによってさらに２つの異なる偏光軸を有する第５偏光光と第６偏光光とに分離される。なお、第１偏光光から分離された第４偏光光（パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂから出射）と第２偏光光から分離された第５偏光光（パターニング位相差板４０の第１領域４０ａから出射）とは互いの偏光軸が一致している。

パターニング位相差板４０を透過した第３偏光光から第６偏光光のそれぞれは、図４に示すように、画像表示用液晶パネル５０の下偏光板５２に入射する。ここで、下偏光板５２の偏光軸は＋４５°に設定されている。従って、偏光軸が＋４５°の第３偏光光及び第６偏光光は下偏光板を透過し、第４偏光光及び第５偏光光は下偏光板５２によって遮断される。具体的には、パターニング位相差板４０の第２領域４０ｂを透過した第６偏光光は、平面的に重なる位置に配置された画像表示用液晶パネル５０の偶数画素列２ｂに入射する。一方、パターニング位相差板４０の第１領域４０ａを透過した第３偏光光は、平面的に重なる位置に配置された画像表示用液晶パネル５０の奇数画素列２ａに入射する。ここで、奇数画素列２ａでは画像Ｒが表示され、偶数画素列２ｂでは画像Ｌが表示される。なお、図４の符号５２ａは、下偏光板５２（第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂ）通過後の各偏光光の偏光軸を示している。

そして、第３偏光光は画像表示用液晶パネル５０の液晶層６４及び上偏光板５６を透過し、画像表示用液晶パネル５０から出射される。このとき、画像表示用液晶パネル５０を透過した光は、図５（ａ）に示すように、レンチキュラーレンズ３４により所定角度で屈折されて画像表示用液晶パネル５０の右側に位置する観察者Ｃ方向（第１の方向）に出射される。これにより、観察者Ｃは画像Ｒを視認することが可能となる。この画像Ｒは、図５（ｂ）に示すように、画像表示用液晶パネル５０の奇数画素列２ａから構成されている。

また、第６偏光光は画像表示用液晶パネル５０の液晶層６４及び上偏光板５６を透過し、画像表示用液晶パネル５０から出射される。このとき、画像表示用液晶パネル５０を透過した光は、図５（ａ）に示すように、レンチキュラーレンズ３４により所定角度で屈折されて液晶表示装置１の中心に位置する観察者Ｂから左側に位置する観察者Ｃの範囲の方向（第２の方向）に出射される。これにより、観察者Ｂ，Ｃは画像Ｌを視認することが可能となる。この画像Ｌは、図５（ｂ）に示すように、画像表示用液晶パネル５０の偶数画素列２ｂから構成されている。

すなわち、本実施形態において、偏光制御用液晶パネル２０の第１偏光制御領域７ａの電圧印加部Ｄａは、第２偏光制御領域７ｂの無電圧印加部Ｄｂよりも小さく設定されている。これにより、画像表示用液晶パネルの正面中央から正面に対して垂直方向に延びる方向を、画像表示用液晶パネルの画像Ｒと画像Ｌとが対称に視認可能な中心線Ｏとすると、画像Ｌは中心線Ｏに対して右側にずれて（例えば約１０度）視認範囲が拡大されて表示される。

本実施形態によれば、偏光制御用液晶パネル２０の第１偏光制御領域７ａ（電圧印加部）の幅よりも第２偏光制御領域７ｂ（無電圧印加部）の幅が大きく設定されるため、液晶表示装置１の上面から見た視認可能範囲は、第２偏光制御領域７ｂに対応した画像Ｌの視認範囲が広がり、第１偏光制御領域７ａに対応した画像Ｒの視認範囲が狭くなる。つまり、画像Ｒと画像Ｌの表示範囲は非対称となる。これにより、液晶表示装置１の正面に位置する観察者は、画像Ｒと画像Ｌとが混在した画像ではなく、画像Ｌのみを視認することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本実施形態について図１及び図６を参照して説明する。
上記実施形態では、偏光制御用液晶パネルの第１偏光制御領域と第２偏光制御領域のそれぞれに対向電極を形成していた。これに対し、本実施形態では、第２偏光制御領域には対向電極を形成しない点において上記実施形態と異なる。なお、液晶表示装置の基本構成は、上記第１実施形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６は、偏光制御用液晶パネル２０の対向電極３２とレンチキュラーレンズ３４の関係を示す液晶表示装置の部分拡大図である。
偏光制御用液晶パネル２０の第２基板２８の液晶層２４側には第２基板２８の短手方向に沿って複数の対向電極３２がストライプ状に形成されている。複数の対向電極３２のそれぞれは間隙Ｄｂを空けて離間して配置されている。この対向電極３２と、対向電極３２，３２間の間隙Ｄｂは、レンチキュラーレンズ３４の１つのレンズ部３４ａに組となって配置されている。つまり、１つのレンズ部３４ａには１つ対向電極３２が対応して配置される。このとき、共通電極３０と対向電極３２との間に電圧を印加すると、対向電極３２は電圧印加部Ｄａとなり、対向電極３２，３２間の間隙は無電圧印加部Ｄｂとなる。

また、上記構成の偏光制御用液晶パネル２０の電圧印加部Ｄａに第１の偏光軸を有する偏光光が入射すると、偏光光はそのまま直進して第１の偏光軸を有する第１偏光光として出射される。本実施形態において、この電圧印加部Ｄａを含む領域を第１偏光制御領域７ａと称する。一方、無電圧印加部Ｄｂに第１の偏光軸を有する偏光光が入射すると、偏光光はねじれて第２の偏光軸を有する第２偏光光に偏光されて出射される。本実施形態において、無電圧印加部Ｄｂを含む領域を第２偏光制御領域７ｂと称する。

また、レンチキュラーレンズ３４を構成する１つのレンズ部３４ａのパターン幅Ｄ１と、対向電極３２，３２間の間隙Ｄｂとは、Ｄ１＝Ｄａ＋Ｄｂの関係を満たす。さらに、対向電極３２における電極印加部Ｄａと無電圧印加部Ｄｂとは、Ｄａ＜Ｄｂの関係を満たす。つまり、電極印加部Ｄａの幅と無電圧印加部Ｄｂの幅とは非対称となっている。

本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることをできる。つまり、偏光制御用液晶パネル２０の第１偏光制御領域７ａ（電圧印加部）よりも第２偏光制御領域７ｂ（無電圧印加部）が大きく設定されるため、液晶表示装置１の上面から見た視認可能範囲は、第２偏光制御領域７ｂに対応した画像Ｌの視認範囲が広がり、第１偏光制御領域７ａに対応した画像Ｒの視認範囲が狭くなる。これにより、液晶表示装置１の正面に位置する観察者は、画像Ｒと画像Ｌとが混在した画像ではなく、画像Ｌのみを視認することが可能となる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上記第１実施形態において、偏光制御用液晶パネルの対向電極３２ａ，３２ｂの電圧の印加状態を入れ替えることも可能である。つまり、対向電極３２ａ及び共通電極３０間をオフ状態とし、対向電極３２ｂ及び共通電極３０間をオン状態とする。これにより、画像Ｌと画像Ｒとを左右入れ替えて表示することが可能となる。
また、上記第１実施形態及び第２実施形態において、電圧印加部Ｄａと無電圧印加部Ｄｂの関係をＤａ＞Ｄｂとすることも可能である。

第１実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。 偏光制御用液晶パネルの対向電極とレンチキュラーレンズの関係を示す液晶表示装置の部分拡大図である。 （ａ）及び（ｂ）は、パターニング位相差板の原理を説明するための図である。 本実施形態に係る液晶表示装置の表示動作を示す分解斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、液晶表示装置の表示範囲及び表示画像を説明するための図である。 第２実施形態に係る偏光制御用液晶パネルの対向電極とレンチキュラーレンズの関係を示す液晶表示装置の部分拡大図である。

符号の説明

１…液晶表示装置（電気光学装置）、 ２ａ…奇数画素列（第１画素列）、 ２ｂ…偶数画素列（第２画素列）、 ７ａ…第１偏光制御領域、 ７ｂ…第２偏光制御領域、 １０…バックライト（光源）、 ２０…偏光制御用液晶パネル（偏光制御用電気光学パネル）、 ２６…第１基板、 ２８…第２基板、 ３０…共通電極、 ３２…対向電極、 ３４…レンチキュラーレンズ、 ３４ａ…レンズ部、 ４０…パターニング位相差板（位相差板）、 ４０ａ…第１領域（第３偏光制御領域）、 ４０ｂ…第２領域（第４偏光制御領域）、 ５０…画像表示用液晶パネル（画像表示用電気光学パネル）

Claims (6)

1. 光を出射する光源と、
   第１画像を表示する画素と第２画像を表示する画素とを有する画像表示用液晶パネルと、
   前記光源と前記画像表示用液晶パネルとの間に配置され、前記光源から出射された光を、第１の偏光軸を有する第１偏光光に偏光して出射する第１偏光制御領域と、第２の偏光軸を有する第２偏光光に偏光して出射する第２偏光制御領域とを有する偏光制御用液晶パネルと、
   前記画像表示用液晶パネルと前記偏光制御用液晶パネルとの間に配置され、前記第１偏光制御領域から出射される前記第１偏光光を第１の方向に出射させると共に、前記第２偏光制御領域から出射される前記第２偏光光を第２の方向に出射させる曲面を有したレンズと、
   前記レンズと前記画像表示用液晶パネルとの間に配置され、前記第１偏光光を前記第１画像に対応した偏光軸に制御すると共に、前記第２偏光光を前記第２画像に対応した偏光軸に制御する位相差板と、を備え、
   前記レンズの曲面を有した方向における前記第１偏光制御領域の幅と前記第２偏光制御領域の幅とが異なることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記レンズが、複数の凸レンズ部を有するレンチキュラーレンズからなり、
   前記凸レンズ部のそれぞれには、前記偏光制御用液晶パネルの前記第１偏光制御領域と前記第２偏光制御領域とが組となって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記画像表示用液晶パネルは、液晶を挟持してなる一対の対向配置された基板と、第１基板の液晶側に設けられた第１電極と、第２基板の液晶側に設けられた前記第２電極と、を備え、
   前記第２電極が、前記第１偏光制御領域に設けられた第１の電極幅を有する電極と、前記第２偏光制御領域に設けられた第２の電極幅を有する電極とから構成され、
   前記第１の電極幅を有する電極と第２の電極幅を有する電極とが異なる電極幅で設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記第１の電極幅を有する電極と第２の電極幅を有する電極とが間隙をあけて離間して設けられ、
   前記第２の電極幅を有する電極の電極幅Ｄｃと前記第２の電極幅を有する電極の両端の間隙の幅Ｄｄ及び幅Ｄｅとを合わせた幅Ｄｂと、前記第１電極の電極幅Ｄａとが、Ｄａ＞Ｄｂ又はＤａ＜Ｄｂのいずれかの条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
5. 前記画像表示用液晶パネルは、液晶を挟持してなる一対の対向配置された基板と、第１基板の液晶側に設けられた第１電極と、第２基板の液晶側に設けられた前記第２電極と、を備え、
   前記第２電極が複数の電極から構成され、前記複数の第２電極が間隙をあけて離間されて配置され、前記第１偏光制御領域に前記第２電極が対応し、前記第２偏光制御領域に前記間隙が対応し、
   前記第２電極の電極幅Ｄａと、前記間隙Ｄｂとが、Ｄａ＞Ｄｂ又はＤａ＜Ｄｂのいずれかの条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
6. 前記位相差板には、第３の偏光軸を有する光を出射させる第３偏光制御領域と、前記第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させる第４偏光制御領域とが設けられると共に、前記画像表示用パネルには、第１画像を表示する第１画素列と第２画像を表示する第２画素列とが交互に設けられており、
   前記位相差板の前記第３偏光制御領域は前記画像表示用液晶パネルの前記第１画素列に対応し、前記位相差板の前記第４偏光制御領域は前記画像表示用液晶パネルの前記第２画素列に対応することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電気光学装置。

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