JP6130727B2 - 液晶光学装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び画像表示装置を例示する模式図である。
図1に表したように、画像表示装置500は、液晶光学装置110と、画像表示部400と、を含む。この例では、液晶光学装置110用の第1駆動部150と、画像表示部400用の第2駆動部450と、検出部300と、が設けられている。
第2辺12は、X軸方向において、第1辺11と離間し、Y軸方向に延在する。第2辺12は、一端12aと他端12bとを有する。他端12bは、一端12aとY軸方向において離間する。
第3辺13は、第1辺11の一端11aと、第2辺12の一端12aと、を接続する。第3辺13は、X軸方向に延在する。
第4辺14は、第1辺11の他端11bと、第2辺12の他端12bと、を接続する。第4辺14は、X軸方向に延在し、第3辺13とY軸方向において離間する。
画像表示部400は、表示層423を含む。この例では、画像表示部400には、例えば液晶表示装置が用いられる。このとき、表示層423には、液晶層が用いられる。例えば、画像表示部400は、第1偏光層421と、第2偏光層422と、をさらに含む。表示層423は、第1偏光層421と第2偏光層422との間に設けられる。第1偏光層421及び第2偏光層422には、例えば、偏光板、偏光膜、または、偏光フィルタなどが用いられる。第1偏光層421は、第1透過軸421pを有する。第1透過軸421pは、第1偏光層421の吸収軸(第1偏光層421の延伸方向)に対して垂直な軸である。第2偏光層422は、第2透過軸422pを有する。第2透過軸422pは、第2偏光層422の吸収軸(第2偏光層422の延伸方向)に対して垂直な軸である。
図2は、液晶層30における液晶分子31の状態を例示している。
図2に例示したように、液晶層30が、第1基板部10uと第2基板部20uとの間に設けられている。例えば、液晶層30において、液晶分子31は、所定の方向に配向している。例えば、第1基板部10uの液晶層30に対向する面(例えば第1電極10eの表面)上に図示しない配向膜が設けられる。一方、第2基板部20uの液晶層30に対向する面(例えば第2電極20eの表面)上に図示しない配向膜が設けられる。これらの配向膜に配向処理(例えばラビング処理など)が行われる。これにより、液晶層30の液晶分子31の配向が定まる。
例えば、液晶層30は、第1基板部10uに接する第1基板側部分32aと、第2基板部20uに接する第2基板側部分32bと、を含む。第1基板側部分32aは、第1配向方向OD1を有する。第2基板側部分32bは、第2配向方向OD2を有する。
図3(a)は、模式的斜視図であり、図3(b)は、模式的平面図である。
図3(a)に例示したように、第1基板10sの第1面10aに対して平行な平面(X−Y平面)に投影したときに、第1辺11は、第1辺方向S1に延在している。第1辺方向S1は、例えばY軸方向に対して平行である。
図4(a)は、第1動作状態ST1における液晶光学装置110及び画像表示装置500を例示している。図4(a)は、第1方向D1に対して垂直でZ軸方向に対して垂直な方向D1aと、Z軸方向と、を含む平面で、液晶光学装置110及び画像表示装置500を切断したときの模式的断面図である。図4(b)は、第1動作状態ST1において、第1電極10eに供給される電圧Va1を例示している。
図5(a)は、第2動作状態ST2における液晶光学装置110及び画像表示装置500を例示している。図5(a)は、第2方向D2に対して垂直でZ軸方向に対して垂直な方向D2aと、Z軸方向と、を含む平面で、液晶光学装置110及び画像表示装置500を切断したときの模式的断面図である。図5(b)は、第2動作状態ST2において、第2電極20eに供給される電圧Va2を例示している。
図6(a)及び図6(b)は、それぞれ、第1動作状態ST1及び第2動作状態ST2を例示している。
図6(a)に例示したように、液晶光学装置110の主面(例えば第1面10a)は、実質的に長方形である。第1動作状態ST1においては、液晶光学装置110の辺のうちで長い辺が、横方向に配置される。液晶光学装置110の配置に対応して、画像表示部400が配置される。すなわち、画像表示装置500の画面の長い辺が、横方向に配置される。この表示状態は、例えば、風景を表示する場合に用いられる。他の表示に用いられても良い。
図7(a)及び図7(b)は、それぞれ、本実施形態に係る別の液晶光学装置111における、第1動作状態ST1及び第2動作状態ST2を例示している。
図7(a)及び図7(b)に例示したように、液晶光学装置111においては、第1回転方向が反時計回りである。そして、第2角度θ2は、第1角度θ1よりも小さい。そして、第3角度θ3は、第1角度θ1よりも大きく、第2角度θ2よりも大きい。
図8(a)及び図8(b)は、それぞれ、本実施形態に係る別の液晶光学装置112における、第1動作状態ST1及び第2動作状態ST2を例示している。
図8(a)及び図8(b)に例示したように、液晶光学装置112においては、第1回転方向が時計回りである。そして、第2角度θ2は、第1角度θ1よりも大きい。そして、第3角度θ3は、第1角度θ1よりも大きく、第2角度θ2よりも大きい。
図9(a)及び図9(b)は、それぞれ、本実施形態に係る別の液晶光学装置113における、第1動作状態ST1及び第2動作状態ST2を例示している。
図9(a)及び図9(b)に例示したように、液晶光学装置113においては、第1回転方向が時計回りである。そして、第2角度θ2は、第1角度θ1よりも小さい。そして、第3角度θ3は、第1角度θ1よりも大きく、第2角度θ2よりも大きい。
図10は、第1動作状態ST1における液晶層30における屈折率分布のシミュレーション結果を例示している。図10の横軸は、第1方向D1に対して直交する方向D1aにおける位置である。図10中の左端は、電極E11の位置に対応し、右端は、電極E19の位置に対応し、中央は、電極E15の位置に対応する。縦軸は、液晶層30の屈折率n30を規格化して表している。
これらの図は、第1動作状態ST1における液晶分子31の方向をモデル的に示している。これらの図においては、第1電極10eのうちの電極E11の位置〜電極E19の位置の液晶分子31の向きが示されている。
図12(a)及び図12(b)は、液晶光学装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、上記の第1構成SP1及び第3構成SP3に関して、方向D1a(X−Y平面に対して平行で第1方向D1に対して垂直な方向)を軸として、視点または液晶光学装置が回転する場合の特性についてモデル的に示している。
これらの図は、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第1角度θ1、第2角度θ2及び第3角度θ3を例示している。
(θ1+θ2)/2+70度≦θ3≦(θ1+θ2)/2+110度
の関係が満たされる。
図13(a)〜図13(f)に示した例においては、第3角度θ3は、第1角度θ1よりも大きく、第2角度θ2よりも大きい。
図14は、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第1角度θ1、第2角度θ2及び第3角度θ3を例示している。
図14に例にしたように、この例では、第3角度θ3は、第1角度θ1よりも大きく、第2角度θ2よりも小さい。第3角度θ3が、第2角度θ2よりも大きく、第1角度θ1よりも小さくても良い。すなわち、この例では、第3角度θ3は、第1角度θ1と第2角度θ2との間の角度である。
例えば、角度が反時計回りであるときにおいて、第1角度θ1は、45度以上85度以下であり、第2角度θ2は、5度以上40度以下である。第1角度θ1と第2角度θ2との差Δθは、例えば5度以上80度以下でも良い。そして、第3角度θ3は、第1角度θ1と第2角度θ2との間の角度である。
例えば、角度が時計回りであるときにおいて、第1角度θ1は、5度以上40度以下であり、第2角度θ2は、45度以上85度以下である。第1角度θ1と第2角度θ2との差Δθは、例えば5度以上80度以下でも良い。そして、第3角度θ3は、第1角度θ1と第2角度θ2との間の角度である。
例えば、角度が時計回りであるときにおいて、第1角度θ1は、45度以上85度以下であり、第2角度θ2は、5度以上40度以下である。第1角度θ1と第2角度θ2との差Δθは、例えば5度以上80度以下でも良い。そして、第3角度θ3は、第1角度θ1と第2角度θ2との間の角度である。
図15(a)は、液晶層30における液晶分子31の状態を例示している。図15(b)は、各種の方向及び角度を例示している。
本実施形態においては、液晶光学装置及び画像表示部400の少なくともいずれかの回転または傾きを検出して、上記の第1動作状態ST1及び第2動作状態ST2を切り替える。この動作は、例えば、制御部200(図1参照)により行われる。
これらの図は、画像表示装置500の画像表示部400を例示する模式図である。これらの図は、画像表示装置500の縦横の配置が互いに異なる状態を、それぞれ例示している。これらの状態は、画像表示装置500の縦横の配置が、Z軸方向を軸として回転させられている。この例では、回転の角度は90度である。図16(a)は、例えば、第1動作状態ST1に対応する。図16(b)は、第2動作状態ST2に対応する。
例えば、X−Y平面内(第1面10aに対して平行な平面内)の1つの方向を第1画素方向DP1とする。第1画素方向DP1は、第1方向D1と交差し、第2方向D2と交差する。例えば、第1画素方向DP1は、第1辺方向S1に対して平行である。第1画素方向DP1に対して垂直で、X−Y平面内(第1面10aに対して平行な平面内)の方向を第2画素方向DP2とする。第2画素方向DP2は、第1方向D1と交差し、第2方向D2と交差する。
図17は、第3の実施形態に係る液晶光学装置を例示する模式図である。
図17は、本実施形態に係る液晶光学装置130における、第1方向D1、第2方向D2及び第3方向D3を例示している。これらの方向の相互の関係を除いて、液晶光学装置130の構成は、液晶光学装置110と同様とすることができるので説明を省略する。そして、液晶光学装置130も画像表示部400と組み合わせて、画像表示装置として使用できる。
第3の実施形態と、第2の実施形態と、を組み合わせて実施しても良い。
図18(a)及び図18(b)は、参考例に係る液晶光学装置を例示する模式図である。
図18(a)及び図18(b)は、参考例に係る液晶光学装置140及び141のそれぞれにおける、第1方向D1、第2方向D2及び第3方向D3を例示している。これらの方向の相互の関係を除いて、液晶光学装置140及び141の構成は、液晶光学装置110と同様とすることができるので説明を省略する。そして、液晶光学装置140及び141も画像表示部400と組み合わせて、画像表示装置として使用できる。
参考例と、第2の実施形態と、を組み合わせて実施しても良い。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (17)
- 第1面と、前記第1面に対して平行な平面に投影したときに第1辺方向に延在する第1辺と、を有する光透過性の第1基板と、
前記第1面の上に設けられ、第1方向に延在し前記第1方向と交差する方向に互いに離間する複数の第1電極と、
を含む第1基板部と、
前記第1面に対向する第2面を有する光透過性の第2基板と、
前記第2面の上に設けられ、第2方向に延在し前記第2方向と交差する方向に互いに離間する複数の第2電極と、
を含む第2基板部と、
前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられ液晶分子を含む液晶層と、
を備え、
前記第1辺方向から前記第1方向までの、第1回転方向の第1角度は、0度よりも大きく90度よりも小さく、
前記第1辺方向から、前記第2方向を前記平面に投影した方向までの、前記第1回転方向の第2角度は前記第1角度とは異なり、0度よりも大きく90度よりも小さく、
前記第1辺方向から、前記液晶分子の長軸方向を前記平面に投影した方向までの、前記第1回転方向の第3角度は、前記第1角度とは異なり前記第2角度とは異なる液晶光学装置。 - 前記第3角度は、前記第1角度よりも大きく、前記第2角度よりも大きい請求項1記載の液晶光学装置。
- 前記第1角度をθ1(度)とし、前記第2角度をθ2(度)とし、前記第3角度をθ3(度)としたとき、
前記θ1、前記θ2、前記θ3は、
(θ1+θ2)/2+70度≦θ3≦(θ1+θ2)/2+110度
を満たす請求項1または2に記載の液晶光学装置。 - 前記液晶層における前記液晶分子の前記長軸方向は、前記液晶層のうちの前記第1基板部に接する第1基板側部分の第1配向方向と、前記液晶層のうちの前記第2基板部に接する第2基板側部分の第2配向方向と、を含み、
前記第1配向方向と、前記第2配向方向と、の間の角度の絶対値は、3度未満である請求項1〜3のいずれか1つに記載の液晶光学装置。 - 前記液晶層における前記液晶分子の前記長軸方向は、前記液晶層のうちの前記第1基板部に接する第1基板側部分の第1配向方向と、前記液晶層のうちの前記第2基板部に接する第2基板側部分の第2配向方向と、を含み、
前記第1配向方向と、前記第2配向方向と、の間の角度の絶対値は、3度以上であり、
前記液晶層における前記液晶分子の前記長軸方向は、前記第1方向と前記第2方向とに対して垂直な方向に沿ってツイストしている請求項1〜3のいずれか1つに記載の液晶光学装置。 - 前記第1辺は、一端と、前記一端と前記第1辺方向に沿って離間する他端と、を有し、 前記第1基板は、第2辺、第3辺及び第4辺と、をさらに含み、
前記第2辺は、前記第1辺方向に対して垂直な方向において前記第1辺と離間し、前記第2辺は、一端と、他端と、を有し、前記第2辺の前記他端は、前記第2辺の前記一端と前記第1辺方向に沿って離間し、
前記第3辺は、前記第1辺の前記一端と、前記第2辺の前記一端と、を接続し、前記第3辺は、前記第1辺方向に対して垂直な前記方向に延在し、
前記第4辺は、前記第1辺の前記他端と、前記第2辺の前記他端と、を接続し、前記第4辺は、前記第1辺方向に対して垂直な前記方向に延在し、前記第3辺と前記第1辺方向において離間する請求項1〜5のいずれか1つに記載の液晶光学装置。 - 前記複数の第1電極と前記複数の第2電極とに電気的に接続された駆動部をさらに備え、
前記駆動部は、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との間の電圧を第1状態にして、前記液晶層に前記第1方向に対して垂直な方向に沿った第1屈折率分布を形成する第1動作と、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との間の電圧を第2状態にして、前記液晶層に前記第2方向に対して垂直な方向に沿った第2屈折率分布を形成する第2動作と、
を実施する請求項1〜6のいずれか1つに記載の液晶光学装置。 - 前記駆動部は、
前記第1動作において、前記複数の第1電極のうちの少なくとも2つのそれぞれの電位を互いに変え、
前記第2動作において、前記複数の第2電極のうちの少なくとも2つのそれぞれの電位を互いに変える請求項7に記載の液晶光学装置。 - 制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記平面に対して垂直な方向を中心とした前記第1基板部の回転に関する情報を入手し、前記入手した情報に基づいて前記駆動部に前記第1動作及び前記第2動作の少なくともいずれかを実施させる請求項7または8に記載の液晶光学装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の液晶光学装置と、
前記液晶光学装置と積層され画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる画像表示部と、
を備えた画像表示装置。 - 前記画像情報を含む前記光は、偏光を含み、前記偏光の偏光軸を前記平面に投影した方向は、前記第1方向と交差し、前記第2方向と交差する請求項10記載の画像表示装置。
- 制御部をさらに備え、
前記液晶光学装置は、前記複数の第1電極と前記複数の第2電極とに電気的に接続された第1駆動部をさらに含み、
前記第1駆動部は、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との間の電圧を第1状態にして、前記液晶層に前記第1方向に対して垂直な方向に沿った第1屈折率分布を形成する第1動作と、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との間の電圧を第2状態にして、前記液晶層に前記第2方向に対して垂直な方向に沿った第2屈折率分布を形成する第2動作と、
を実施し、
前記制御部は、前記画像情報を含む光が入射される観視者が前記画像表示部を観視すると推定される観視方向に関する情報を入手し、前記入手した情報に基づいて前記第1駆動部に前記第1動作及び前記第2動作の少なくともいずれかを実施させる請求項10または11に記載の画像表示装置。 - 前記観視者の前記画像表示部の前記観視方向を検出し、前記検出した前記観視方向に関する情報を前記制御部に供給する第1検出部をさらに備えた請求項12記載の画像表示装置。
- 前記画像表示部に含まれる辺及び前記液晶光学装置に含まれる辺の少なくともいずれかの延在方向の、重力及び地軸の少なくともいずれかの基準軸に対する方向を検出し、前記検出した方向に基づいて前記観視者が前記画像表示部を観視すると推定される前記観視方向に関する前記情報を生成し、前記生成した前記情報を前記制御部に供給する第2検出部をさらに備えた請求項12または13に記載の画像表示装置。
- 前記画像表示部は、前記画像情報を含む前記光を形成する表示層と、前記表示層に接続された第2駆動部と、を含み、
前記制御部は、前記入手した情報に基づいて前記第2駆動部を制御して、前記表示層における前記光を変更する請求項12〜14のいずれか1つに記載の画像表示装置。 - 前記画像表示部は、前記第1面に対して平行な平面内に配置された複数の画素を含み、
前記第1面に対して平行な平面内の第1画素方向に沿う、前記複数の画素のそれぞれの第1長さは、前記第1画素方向に対して垂直で前記第1面に対して平行な前記平面内の第2画素方向に沿う前記複数の画素のそれぞれの第2長さとは異なる請求項12〜15のいずれか1つに記載の画像表示装置。 - 前記複数の画素は、
第1ピーク波長を有する第1光を出射可能な複数の第1画素と、
前記第1ピーク波長とは異なる第2ピーク波長を有する第2光を出射可能な複数の第2画素と、
を含み、
前記複数の第1画素は、前記第1画素方向に沿う直線に沿って並び、
前記複数の第2画素は、前記第1画素方向に沿う前記直線に沿って並ぶ請求項16記載の画像表示装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013104456A JP6130727B2 (ja) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | 液晶光学装置及び画像表示装置 |
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