JP2013190726A - Polarization switching device and image display device - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の電極間の離間部で発生するクロストークを低減する偏光切り替え装置を提供する。
【解決手段】離間して配列された複数の電極24と、電極24に電圧を印加しない状態で電極24に対向する液晶分子で入射された直線偏光の入射光L1の偏光方向を90度回転して透過するとともに離間部42に対向する液晶分子で偏光方向を無回転で透過し、電極24に所定の電圧を印加した状態で偏光方向を無回転で透過する液晶層21とを有する偏光切り替え素子2と、電極24と互い違いに配列された複数の電極34と、電極34に電圧を印加しない状態で電極34に対向する液晶分子で入射された直線偏光L2の偏光方向を90度回転して透過するとともに離間部52に対向する液晶分子で偏光方向を無回転で透過し、電極34に所定の電圧を印加した状態で偏光方向を無回転で透過する液晶層31とを有する偏光切り替え素子3とを備える。
【選択図】図1The present invention provides a polarization switching device that reduces crosstalk generated at a separation portion between a plurality of electrodes.
The polarization direction of linearly polarized incident light L1 incident on a plurality of spaced apart electrodes 24 and liquid crystal molecules facing the electrodes 24 without applying a voltage to the electrodes 24 is rotated by 90 degrees. And a liquid crystal layer 21 that transmits the polarization direction without rotation by the liquid crystal molecules facing the separation portion 42 and transmits the electrode 24 without rotation while the predetermined voltage is applied. 2 and a plurality of electrodes 34 arranged alternately with the electrode 24, and the polarization direction of the linearly polarized light L2 incident on the liquid crystal molecules facing the electrode 34 without applying a voltage to the electrode 34 is rotated by 90 degrees and transmitted. And a liquid crystal layer 31 that transmits the polarization direction without rotation by the liquid crystal molecules facing the separation portion 52 and transmits the polarization direction without rotation when a predetermined voltage is applied to the electrode 34. Provided with a door.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、偏光状態を交互に切り替えて利用する際に用いて好適な偏光切り替え装置及び画像表示装置に関する。 The present invention relates to a polarization switching device and an image display device suitable for use when alternately switching polarization states.
立体視画像を表示するシステムには、1台のプロジェクターを用いて、そのプロジェクターの出射光の偏光方向を左目用と右目用とで交互に切り替えることで、鑑賞者の左目と右目とで別々に画像を見ることができるようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。そのようなシステムでは、例えば、1台のプロジェクターから左目用画像と右目用画像とが時分割で交互に切り換えて出射される。そして、プロジェクターから出力された例えば1方向の偏光方向の直線偏光が、偏光切り替え装置に入射される。偏光切り替え装置は、プロジェクター側での左目用画像と右目用画像との切り替え時刻に同期して、入射光の偏光方向を交互に切り替える。そして、この偏光切り替え装置の出射光が所定のスクリーンに投写される。鑑賞者は、偏光方向が左右で異なる検光子を備えた眼鏡を掛け、スクリーンで反射された光を見ることで、左右の目で、左目用画像と右目用画像とを別々に見ることができる。 A system that displays stereoscopic images uses a single projector and switches the polarization direction of light emitted from the projector alternately for the left eye and for the right eye, so that the viewer's left eye and right eye can be separated. There is an image that can be seen (see, for example, Patent Document 1). In such a system, for example, a left-eye image and a right-eye image are alternately switched in a time division manner and emitted from one projector. Then, for example, linearly polarized light having one polarization direction output from the projector is incident on the polarization switching device. The polarization switching device alternately switches the polarization direction of the incident light in synchronization with the switching time between the left-eye image and the right-eye image on the projector side. And the emitted light of this polarization switching device is projected on a predetermined screen. The viewer can see the left-eye image and the right-eye image separately with the left and right eyes by wearing glasses with analyzers with different polarization directions on the left and right sides and observing the light reflected on the screen. .
図15は、上述したような立体視画像の表示システムの構成例を示した図である。図15に示した立体視画像の表示システムは、1台のプロジェクター100と、プロジェクター100から出射された直線偏光の偏光方向を切り替える偏光切り替え装置200とから構成されている。プロジェクター100は、左目用画像と右目用画像とを時分割で交互に切り換えて出射する。その際、プロジェクター100は、偏光方向を垂直方向(すなわち図15の水平方向を0°又は180°とした場合の90°の方向)とする一偏光方向の直線偏光で左目用画像光と右目用画像光とを出射する。そして、偏光切り替え装置200は、プロジェクター100から出射された直線偏光を入射し、入射した直線偏光の偏光方向を90°回転するか又は回転せずにそのまま出射する。偏光切り替え装置200による偏光方向の切り替えは、プロジェクター100における左目用画像と右目用画像との時分割の切り替え時刻に同期して行われる。偏光切り替え装置200によって偏光方向が回転されなかった出射光は偏光方向が垂直方向(すなわち偏光方向が90°)の直線偏光のままである、偏光方向が90°回転された出射光は偏光方向が水平方向(すなわち偏光方向が180°)の直線偏光となる。また、偏光切り替え装置200は、直線偏光の偏光方向を切り替えた後、さらに直線偏光を円偏光に変換して出射することもできる。この場合、出射光は、右円偏光又は左円偏光に変換される。このような偏光切り替え装置200としては、例えば特許文献1に記載されているような液晶を利用したものを用いることができる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a stereoscopic image display system as described above. The stereoscopic image display system shown in FIG. 15 includes one
ところで、図15に示したプロジェクター100が出射する画像の走査方式には、フレーム単位で画像の書き換えを行う面走査方式と、水平ライン毎に画像を順次に書き換える線走査方式とがある。図16は、走査方式の違いによる左目用画像と右目用画像の表示状態の違いを示すタイムチャートである。図16では、左目用画像をL画像として網掛けした矩形で示し、右目用画像をR画像として白抜きの矩形で示している。面走査方式では、時刻t1、t2及びt3で左目用画像と右目用画像とが交互に切り替わっている。したがって、偏光切り替え装置200は、左目用画像と右目用画像とが交互に切り替わる時刻t1、t2及びt3に同期して偏光方向の切り換えを行う。
By the way, the scanning method of the image emitted from the
一方、線走査方式では、例えば時刻t1で新たな左目用画像の走査が開始され、その後、右目用画像が左目用画像で順次に書き換えられていく。また、時刻t2から次の右目用画像の走査が開始され、左目用画像が右目用画像に順次に書き換えられていく。このように線走査方式では、例えば時刻t1から時刻t2までの期間の前半部分や、時刻t2から時刻t3までの期間の前半部分では、1画面中に左目用画像と右目用画像とが混在することになる。そのため、仮に面走査方式の場合と同様に、偏光切り替え装置200による偏光方向の切り替えを時刻t1、t2及びt3で画面単位で行うとすると、左目用画像の一部や右目用画像の一部が誤った偏光方向に変換されてしまい、左目用画像と右目用画像のクロストークが発生することになる。
On the other hand, in the line scanning method, for example, scanning of a new left eye image is started at time t1, and then the right eye image is sequentially rewritten with the left eye image. Further, scanning of the next right-eye image is started from time t2, and the left-eye image is sequentially rewritten to the right-eye image. As described above, in the line scanning method, for example, in the first half of the period from time t1 to time t2 and the first half of the period from time t2 to time t3, the left-eye image and the right-eye image are mixed in one screen. It will be. Therefore, if the polarization direction switching by the
図16を参照して説明した線走査方式において発生するクロストークに対しては、対策として、例えば、偏光切り替え装置200における偏光方向の切り替えを、画像走査に同期して1水平走査線単位(あるいは一定の複数本の水平走査線単位)で部分的に実行する方式が提案されている。例えば、偏光切り替え装置200において液晶層に電圧を印加する電極を、図17に示すように複数の矩形状の電極211〜215から構成し、線走査に同期して順次に、偏光方向を切り替えるようにする。この構成によれば、誤った方向に偏光方向が設定される領域を少なくすることができるので、左目画像と右目画像とのクロストークの発生を低減することができる。ここで、図17は、偏光切り替え装置200における複数の電極の配置を模式的に示した図であって、入射光の入射方向から見た正面図である。偏光切り替え装置200では、電極211〜215が所定の離間部(すなわち電極間の電極が無い領域)221〜224をはさんで配置されている。このような偏光切り替え装置200では、電極211〜215に順次所定の電圧を印加あるいは無印加とすることで、偏光方向が切り換えられる。
As a countermeasure against crosstalk that occurs in the line scanning method described with reference to FIG. 16, for example, switching of the polarization direction in the
しかしながら、偏光切り替え装置200を、図17に示したような複数の電極を用いて構成する場合、電極間の離間部221〜224には電圧が印加されない。そのため、電極211〜215に印加する電圧を変化させたとしても、離間部221〜224には印加電圧の変化が発生しない。したがって、離間部221〜224で偏光方向の切り替えを行うことができず、これに起因してクロストークが発生する。すなわち、電圧を印加しない場合の出射光の偏光方向は例えば図18に矢印で示したように、電極211〜215と、離間部221〜224とですべて同一方向となる。一方、電圧を印加した場合の出射光の偏光方向は、例えば図19に矢印で示したようになる。つまり、網掛けして示した電極211〜215に対応する領域では、偏光方向は図18に示した電圧無印加の場合と異なる方向に変化する。他方、離間部221〜224に対応する領域では、偏光方向は図18に示した場合と同一である。したがって、図19に示したように、電圧印加時には、離間部221〜224に対応する領域で偏光方向が誤った方向となり、クロストークが発生することになる。
However, when the
なお、上記の説明で参照した図15〜図19は、本出願人において本発明の背景技術を説明するために作成したものである。 Note that FIGS. 15 to 19 referred to in the above description are created for the purpose of explaining the background art of the present invention by the present applicant.
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、複数の電極を用いて偏光方向を切り替える際に、電極間の離間部で発生するクロストークを低減することができる偏光切り替え装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a polarization switching device capable of reducing crosstalk generated in a separation portion between electrodes when switching the polarization direction using a plurality of electrodes, and An object is to provide an image display device.
上記課題を解決するため本発明の偏光切り替え装置は、互いに離間部を介して配列された複数の第1の電極と、複屈折を生じる液晶分子からなり、前記複数の第1の電極を用いて電圧が印加される領域では、前記第1の電極が所定の第1の電圧印加状態となった場合に該第1の電極に対向する液晶分子を介して入射された直線偏光の偏光方向を90度回転して透過するとともに、前記第1の電極が所定の第2の電圧印加状態となった場合に該第1の電極に対向する液晶分子を介して前記入射された直線偏光の偏光方向を無回転で透過し、前記複数の第1の電極間の離間部に対向し電圧が印加されない領域では、前記複数の第1の電極間の離間部に対向する液晶分子を介して前記入射された直線偏光の偏光方向を無回転で透過する第1の液晶層とを有する第1の偏光切り替え手段と、互いに離間して配列された複数の電極であって、前記複数の第1の電極の離間部に対向する位置に配置され、かつ前記第1の電極に対向する位置を離間部とする複数の第2の電極と、複屈折を生じる液晶分子からなり、前記複数の第2の電極を用いて電圧が印加される領域では、前記第2の電極が所定の第3の電圧印加状態となった場合に該第2の電極に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を90度回転して透過するとともに、前記第2の電極が所定の第4の電圧印加状態となった場合に該第2の電極に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を無回転で透過し、前記複数の第2の電極間の離間部に対向し電圧が印加されない領域では、前記複数の第2の電極間の離間部に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を無回転で透過する第2の液晶層と
を有する第2の偏光切り替え手段と
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a polarization switching device of the present invention includes a plurality of first electrodes arranged with a space therebetween and liquid crystal molecules that generate birefringence, and uses the plurality of first electrodes. In the region where the voltage is applied, when the first electrode is in a predetermined first voltage application state, the polarization direction of the linearly polarized light incident through the liquid crystal molecules facing the first electrode is changed to 90. And when the first electrode enters a predetermined second voltage application state, the polarization direction of the incident linearly polarized light is changed through the liquid crystal molecules facing the first electrode. In the region where the light is transmitted without rotation and is opposed to the separation between the plurality of first electrodes and no voltage is applied, the light is incident through the liquid crystal molecules facing the separation between the plurality of first electrodes. First liquid crystal layer that transmits the polarization direction of linearly polarized light without rotation A first polarization switching unit having a plurality of electrodes arranged at a distance from each other, the electrodes being arranged at a position facing a separation portion of the plurality of first electrodes, and facing the first electrode A plurality of second electrodes whose positions are separated from each other and liquid crystal molecules that generate birefringence, and in a region where a voltage is applied using the plurality of second electrodes, the second electrode When the third voltage is applied, the polarization direction of the linearly polarized light incident from the first polarization switching element is transmitted through the liquid crystal molecules facing the second electrode by rotating by 90 degrees, and When the second electrode is in a predetermined fourth voltage application state, the polarization direction of the linearly polarized light incident from the first polarization switching element via the liquid crystal molecules facing the second electrode is not rotated. Transmissive and spaced apart between the plurality of second electrodes In a region where no directing voltage is applied, the polarization direction of the linearly polarized light incident from the first polarization switching element is transmitted without rotation through the liquid crystal molecules facing the separated portions between the plurality of second electrodes. And a second polarization switching means having two liquid crystal layers.
本発明によれば、第1の偏光切り替え手段と第2の偏光切り替え手段とにおける各電極と各離間部とを互い違いに組み合わせているので、一方の偏光切り替え手段の離間部を透過する直線偏光の偏光方向を、他方の偏光切り替え手段の電極部で90度回転することが可能となる。よって、電極部を透過する直線偏光の偏光方向を切り替えることで、離間部を透過する直線偏光の偏光方向も切り替えることができ、偏光方向の食い違いを無くして電極間の離間部で発生するクロストークを低減することができる。 According to the present invention, since the electrodes and the separation portions in the first polarization switching means and the second polarization switching means are alternately combined, the linearly polarized light transmitted through the separation portion of one polarization switching means is changed. It becomes possible to rotate the polarization direction by 90 degrees at the electrode portion of the other polarization switching means. Therefore, by switching the polarization direction of the linearly polarized light that passes through the electrode part, the polarization direction of the linearly polarized light that passes through the separated part can also be switched, and the crosstalk generated at the separated part between the electrodes without any discrepancy in the polarization direction. Can be reduced.
また、本発明の偏光切り替え装置の他の態様は、前記第1の偏光切り替え素子に入射される直線偏光の偏光方向が、前記第1の電極間の前記離間部に対向する液晶分子の配向軸方向及び前記第2の電極間の前記離間部に対向する液晶分子の配向軸方向に平行又は直交であることを特徴とする。 In another aspect of the polarization switching device of the present invention, the polarization direction of the linearly polarized light incident on the first polarization switching element is an alignment axis of liquid crystal molecules facing the separation portion between the first electrodes. It is characterized by being parallel or orthogonal to the direction of the alignment axis of the liquid crystal molecules facing the direction and the spacing between the second electrodes.
本発明によれば、例えば液晶分子の配向軸方向を入射光の偏光方向と平行又は垂直にすることで、第1の電極間の離間部と第2の電極間の離間部とに対向する液晶分子への入射光の偏光方向を変化させずに無回転で透過させることができる。 According to the present invention, for example, the liquid crystal molecules are opposed to the separation portion between the first electrodes and the separation portion between the second electrodes by making the alignment axis direction of the liquid crystal molecules parallel or perpendicular to the polarization direction of the incident light. It can be transmitted without rotation without changing the polarization direction of the incident light to the molecule.
また、本発明の偏光切り替え装置の他の態様は、前記第1の偏光切り替え素子に入射される直線偏光の偏光方向が、前記第1の電圧印加状態にて前記第1の電極に対向する液晶分子の配向軸方向及び前記第3の電圧印加状態にて前記第2の電極に対向する液晶分子の配向軸方向に対して45度傾斜していることを特徴とする。 According to another aspect of the polarization switching device of the present invention, the polarization direction of the linearly polarized light incident on the first polarization switching element is a liquid crystal that faces the first electrode in the first voltage application state. The liquid crystal display device is characterized in that it is inclined 45 degrees with respect to the alignment axis direction of the liquid crystal molecules facing the second electrode in the molecular alignment axis direction and the third voltage application state.
本発明によれば、第1の電極に対向する液晶分子に入射する直線偏光の偏光方向と、第2の電極に対向する液晶分子に入射する直線偏光の偏光方向とを、ともに液晶分子の配向軸方向に対して45度傾斜した状態とすることができる。 According to the present invention, the polarization direction of the linearly polarized light incident on the liquid crystal molecules facing the first electrode and the polarization direction of the linearly polarized light incident on the liquid crystal molecules facing the second electrode are both aligned with the liquid crystal molecules. It can be in the state inclined 45 degrees with respect to the axial direction.
また、本発明の偏光切り替え装置の他の態様は、前記第1の電圧印加状態が前記第1の電極に電圧が印加されていない状態であり、前記第2の電圧印加状態が前記第1の電極に所定の電圧が印加されている状態であり、前記第3の電圧印加状態が前記第2の電極に電圧が印加されていない状態であり、前記第4の電圧印加状態が前記第2の電極に所定の電圧が印加されている状態であることを特徴とする。 In another aspect of the polarization switching device of the present invention, the first voltage application state is a state in which no voltage is applied to the first electrode, and the second voltage application state is the first voltage application state. A predetermined voltage is applied to the electrode, the third voltage application state is a state in which no voltage is applied to the second electrode, and the fourth voltage application state is the second voltage application state. The electrode is in a state where a predetermined voltage is applied to the electrode.
本発明によれば、第1の偏光切り替え手段と第2の偏光切り替え手段との両者に所定の電圧を印加した状態と、第1の偏光切り替え手段と第2の偏光切り替え手段との両者に電圧を印加していない状態とを切り替えることで、偏光方向を切り替えることできる。 According to the present invention, a state in which a predetermined voltage is applied to both the first polarization switching unit and the second polarization switching unit, and a voltage to both the first polarization switching unit and the second polarization switching unit. The polarization direction can be switched by switching between the state in which no is applied.
また、本発明の偏光切り替え装置の他の態様は、前記第2の偏光切り替え素子から出射された直線偏光を円偏光に変換する偏光素子をさらに備えることを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the polarization switching device further includes a polarization element that converts linearly polarized light emitted from the second polarization switching element into circularly polarized light.
本発明によれば、入射した直線偏光を、右手偏光又は左手偏光の円偏光に変換することができる。 According to the present invention, incident linearly polarized light can be converted into right-handed or left-handed circularly polarized light.
また、本発明の画像表示装置は、第1の画像を表す第1の出射光と前記第1の画像と異なる第2の画像を表す第2の出射光とを時分割で所定周期で出射する出射装置と、前記出射装置の出射光が直線偏光で入射される上記いずれかに記載の偏光切り替え装置とを備え、前記出射装置が前記第1の出射光を出射しているとき、前記第1の偏光切り換え装置が前記第1の電圧印加状態であり、前記第2の偏光切り換え装置が前記第2の電圧印加状態であり、前記出射装置が前記第2の出射光を出射しているとき、前記第1の偏光切り換え装置が前記第3の電圧印加状態であり、前記第2の偏光切り換え装置が前記第4の電圧印加状態であることを特徴とする。 The image display device of the present invention emits the first emitted light representing the first image and the second emitted light representing the second image different from the first image at a predetermined cycle in a time-sharing manner. An output device, and the polarization switching device according to any one of the above, wherein the output light of the output device is incident as linearly polarized light, and the first output light is emitted when the output device emits the first output light. When the polarization switching device is in the first voltage application state, the second polarization switching device is in the second voltage application state, and the emission device emits the second emission light, The first polarization switching device is in the third voltage application state, and the second polarization switching device is in the fourth voltage application state.
本発明によれば、異なる画像間のクロストークを低減して、2種類の異なる画像を別々に鑑賞することができる。 According to the present invention, crosstalk between different images can be reduced, and two different images can be viewed separately.
また、本発明の画像表示装置の他の態様は、前記第1の画像が、立体視のための左目用画像であり、前記第2の画像が、立体視のための右目用画像であることを特徴とする。 In another aspect of the image display device of the present invention, the first image is a left-eye image for stereoscopic viewing, and the second image is a right-eye image for stereoscopic viewing. It is characterized by.
本発明によれば、左目用画像と右目用画像との間のクロストークを低減して、立体視画像を鑑賞することができる。 According to the present invention, it is possible to view a stereoscopic image by reducing crosstalk between the left-eye image and the right-eye image.
以下、図面を参照して本発明による偏光切り替え装置の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態としての偏光切り替え装置1を側面からみた断面構成を模式的に示した図である。図1に示した偏光切り替え装置1は、偏光切り替え素子2と、偏光切り替え素子3とを備えている。偏光切り替え素子2及び偏光切り替え素子3は、液晶の複屈折性を利用して入射光の偏光状態を変化させる液晶光学素子である。本実施形態では、偏光切り替え素子2は、所定の偏光方向の直線偏光である入射光L1を入射し、液晶層21などを透過させて、光L2を出射する。偏光切り替え素子3は、偏光切り替え素子2から出射された光L2を入射し、液晶層31などを透過させて、光L3を出射する。
Hereinafter, embodiments of a polarization switching device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of a
偏光切り替え素子2は、液晶分子が封入された液晶層21と、液晶層21を挟むガラス基板22及びガラス基板23とを備えている。ガラス基板22とガラス基板23とは互いに平行である。ガラス基板22の液晶層21側には、複数の透明電極(以下、単に電極とする)24が、離間部42を介して複数設けられている。ガラス基板23の液晶層21側には、複数の電極26が、離間部42を介して複数設けられている。これらの複数の電極24と複数の電極26とは、同一長さの離間部42を介して、図2に示すように互いに対向するように設けられている。図2は、偏光切り替え素子2を正面方向(すなわち入射光L1の入射方向)からみて、複数の電極24と複数の電極26との対向関係を示す図である。また、複数の電極24と複数の電極26とは、偏光切り替え素子2の長手方向全体にわたって形成された矩形状の形状を有し、互いに平行に離間部42を介して配列されている。なお、複数の電極24及び複数の電極26の各電極はそれぞれ独立して電圧印加状態を制御することができ、例えば、図16を参照して説明したような線走査方式による各水平線の走査時刻に同期して、偏光切り替え素子3が有する複数の電極34及び電極36と組み合わせて、電圧印加状態又は電圧無印加状態に順次に切り替えて制御することができる。
The
複数の電極24の液晶層21側には配向膜25が形成されている。複数の電極26の液晶層21側には配向膜27が形成されている。ガラス基板22の離間部42の液晶層21側には配向膜28が形成されている。ガラス基板23の離間部42の液晶層21側には配向膜29が形成されている。電極24と電極26とに対向する領域41内の液晶分子の配向軸の方向は、配向膜25と配向膜27とによって設定される。ガラス基板22上の離間部42とガラス基板23上の離間部42とに対向する領域43内の液晶分子の配向軸の方向は、配向膜28と配向膜29とによって設定される。本実施形態では、配向膜25及び配向膜27とによって設定される配向軸の方向と、配向膜28及び配向膜29とによって設定される配向軸の方向とは、互いに異なって設定される。配向膜25、配向膜27、配向膜28及び配向膜29は、例えば、偏光露光機によるマスク露光などの製法で形成することができる。
An
偏光切り替え素子3は、液晶分子が封入された液晶層31と、液晶層31を挟むガラス基板32及びガラス基板33とを備えている。ガラス基板32とガラス基板33とは互いに平行である。ガラス基板32の液晶層31側には、複数の電極34が、離間部52を介して複数設けられている。ガラス基板33の液晶層31側には、複数の電極36が、離間部52を介して複数設けられている。複数の電極34と複数の電極36とは、同一長さの離間部52を介して、図3に示すように互いに対向するように設けられている。図3は、偏光切り替え素子3を正面方向(すなわち入射光L1及び光L2の入射方向)からみて、複数の電極34と複数の電極36との対向関係を示す図である。また、複数の電極34と複数の電極36とは、偏光切り替え素子3の長手方向全体にわたって形成された矩形状の形状を有し、互いに平行に離間部52を介して配列されている。なお、複数の電極34及び複数の電極36の各電極はそれぞれ独立して電圧印加状態を制御することができ、上述したように、例えば、図16を参照して説明したような線走査方式による各水平線の走査時刻に同期して、偏光切り替え素子2が有する複数の電極24及び電極26と組み合わせて、電圧印加状態又は電圧無印加状態に順次に切り替えて制御することができる。
The
また、偏光切り替え装置1において、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3とは、複数の電極24及び複数の電極26と、複数の電極34及び複数の電極36とが、正面方向(すなわち入射光L1及び光L2の入射方向)からみて、互い違いとなるように配置されている。すなわち、偏光切り替え素子2の電極24及び電極26と、偏光切り替え素子3の離間部52とは同一形状を有し、対向している。また、偏光切り替え素子3の電極34及び電極36と、偏光切り替え素子2の離間部42とは同一形状を有し、対向している。なお、電極24及び電極26と、電極34及び電極36とは同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。
In the
複数の電極34の液晶層31側には配向膜35が形成されている。複数の電極36の液晶層31側には配向膜37が形成されている。ガラス基板32の離間部52の液晶層31側には配向膜38が形成されている。ガラス基板33の離間部52の液晶層31側には配向膜39が形成されている。電極34と電極36とに対向する領域51内の液晶分子の配向軸の方向は、配向膜35と配向膜37とによって設定される。ガラス基板32上の離間部52とガラス基板33上の離間部52とに対向する領域53内の液晶分子の配向軸の方向は、配向膜38と配向膜39とによって設定される。本実施形態では、配向膜35及び配向膜37とによって設定される配向軸の方向と、配向膜38及び配向膜39とによって設定される配向軸の方向とは、互いに異なって設定される。配向膜35、配向膜37、配向膜38及び配向膜39は、例えば、偏光露光機によるマスク露光などの製法で形成することができる。
An
なお、図1の偏光切り替え装置1では、電極24上の配向膜25と離間部42上の配向膜28との面位置(すなわちガラス基板22などからの高さ)が異なっているが、同一であってもよい。また、電極26上の配向膜27と離間部42上の配向膜29との面位置も異なっているが同一であってもよい。偏光切り換え素子3の配向膜35、37、38及び39についても同様である。q
In the
次に、図4を参照して、図1の偏光切り替え装置1における配向膜25及び配向膜27〜29と、配向膜35及び配向膜37〜39とによって設定される液晶分子の配向軸の方向の一例について説明する。図4は、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3とを入射光L1の方向からみた正面図であって、液晶層21と液晶層31とにおける配向軸の方向を示す模式図である。図4及び他の図では、入射光L1が、偏光切り替え装置1に対して垂直方向の直線偏光であり、この場合の入射光L1の偏光方向は90°であるとしている。また、配向軸の方向や入出射される直線偏光の偏光方向は、入射光L1の偏光方向である90°を基準として、図4に矢印で0°、45°、90°、135°及び180°として示したものを用いて説明する。
Next, referring to FIG. 4, the direction of the alignment axis of the liquid crystal molecules set by the
なお、本願では、スメクティック液晶やネマティック液晶などの液晶分子の長軸方向を配向軸方向と呼んでいる。このスメクティック液晶やネマティック液晶などは、配向軸方向に平行な方向の屈折率が垂直な方向の屈折率と異なるという複屈折性を示す。複屈折性を示す物質に偏光な光を入射した場合、その入射角度によって進相軸と遅相軸の屈折率が異なり各偏光成分に位相差が生じる。ただし、配向軸方向(光学軸方向)に沿って入射した直線偏光などや、配向軸方向に偏光方向が直交又は平行な直線偏光は、各偏光成分に位相差を生じない。したがって、例えば、例えば液晶層に電圧を印加することで入射光の入射方向と液晶分子の配向軸方向とを一致させた場合には、入射光の各偏光成分に位相差は生じず、無回転で出射される。また、例えば、配向軸方向がガラス基板22やガラス基板32と平行な方向となるように液晶層21や液晶層31内の液晶分子を配向した場合、その配向軸方向に平行な又は直交する偏光方向を有する直線偏光は、その各偏光成分に位相差は生じず、無回転で出射される。これに対し、直線偏光の偏光方向を、配向軸方向から傾斜させて入射した場合、各偏光成分には位相差が発生する。各偏光成分に生じる位相差の大きさは、液晶層の屈折率、液晶層の厚さ、入射光の入射角によって異なる。
In the present application, the major axis direction of liquid crystal molecules such as smectic liquid crystal and nematic liquid crystal is called the alignment axis direction. This smectic liquid crystal, nematic liquid crystal, or the like exhibits birefringence that the refractive index in the direction parallel to the alignment axis direction is different from the refractive index in the direction perpendicular to the alignment axis direction. When polarized light is incident on a substance exhibiting birefringence, the refractive index of the fast axis and the slow axis differs depending on the incident angle, and a phase difference occurs between the respective polarized components. However, linearly polarized light incident along the alignment axis direction (optical axis direction) or linearly polarized light whose polarization direction is orthogonal or parallel to the alignment axis direction does not cause a phase difference in each polarization component. Therefore, for example, when a voltage is applied to the liquid crystal layer so that the incident direction of the incident light coincides with the alignment axis direction of the liquid crystal molecules, no phase difference occurs in each polarization component of the incident light, and no rotation occurs. It is emitted at. Further, for example, when the liquid crystal molecules in the
図4に示した矢印A〜Dで示した配向軸方向は、液晶層21及び液晶層31に電圧が印加されていない場合の液晶層21及び液晶層31における各領域41、43、51及び53内の液晶分子の配向軸方向(液晶分子の光学軸の配列方向)である。電極24、26、34及び36へ電圧が印加されていない場合、電極24と電極26との間の領域41及び電極34と電極36との間の領域51では、入射光L1の偏光方向と液晶分子の配向軸方向とのなす角度が45°であり、液晶層21及び液晶層31における領域41及び領域51を透過した各偏光成分の位相差がλ/2(すなわち180°)となるように液晶層21及び液晶層31が設定されていることとする。ここでλは1波長を表す。他方、電極24、26、34及び36へ電圧が印加されている場合、液晶層21及び液晶層31における各領域41及び51内の液晶分子の配向軸方向は、各電極面に垂直な方向に配列され、入射光L1の入射方向と一致する。そのため、電圧印加状態では、液晶層21及び液晶層31における領域41及び領域51を透過した各偏光成分の位相差は0(すなわち0°)となる。すなわち、液晶層21及び液晶層31に所定の電圧が印加され入射光L1の入射方向と液晶の配向軸方向が一致した場合、入射光L1の偏光方向と配向軸方向とがなす角度とは無関係に、液晶層21及び液晶層31における領域41及び51を透過した各偏光成分に位相差は発生しない(すなわち偏光方向は回転しない)。
液晶層21及び液晶層31における対向する離間部42の間の領域43及び対向する離間部52の間の領域53では、電極24、26、34及び36への電圧の印加有り無しに関わらず、入射光L1の偏光方向と液晶分子の配向軸方向とのなす角度が0°である。
そのため、液晶層21及び液晶層31における領域43及び領域53を透過した入射光L1の各偏光成分の位相差は0(すなわち0°)となる。すなわち、液晶層21及び液晶層31の電極24、26、34及び36に所定の電圧が印加される又は印加されないに関わらず、入射光L1の偏光方向と液晶分子の配向軸方向が一致した場合、液晶層21及び液晶層31における領域43及び53を透過した各偏光成分に位相差は発生しない(すなわち偏光方向は回転しない)。
The alignment axis directions indicated by arrows A to D shown in FIG. 4 are the
In the
Therefore, the phase difference of each polarization component of the incident light L1 transmitted through the
図4において、符号Aを付けた矢印が、電圧無印加時の偏光切り換え素子2の電極24と電極26とに対向する領域41内の液晶分子の配向軸方向を示している。ここで、領域41の配向軸方向Aは配向膜25及び配向膜27の配向方向である135°に設定されている。
In FIG. 4, an arrow with a symbol A indicates the alignment axis direction of the liquid crystal molecules in the
また、図4において、符号Bを付けた矢印が、偏光切り換え素子2の離間部42に対向する領域43内の液晶分子の配向軸方向を示している。ここで、領域43の配向軸方向Bは配向膜28及び配向膜29の配向方向である90°に設定されている。
Further, in FIG. 4, an arrow with a symbol B indicates the direction of the alignment axis of the liquid crystal molecules in the
また、図4において、符号Cを付けた矢印が、電圧無印加時の偏光切り換え素子3の電極34と電極36とに対向する領域51内の液晶分子の配向軸方向を示している。ここで、領域51の配向軸方向Cは配向膜35及び配向膜37の配向方向である45°に設定されている。
In FIG. 4, an arrow with a symbol C indicates the alignment axis direction of the liquid crystal molecules in the
また、図4において、符号Dを付けた矢印が、偏光切り換え素子3の離間部52に対向する領域53内の液晶分子の配向軸方向を示している。ここで、領域53の配向軸方向Dは配向膜38及び配向膜39の配向方向である90°に設定されている。
In FIG. 4, an arrow with a symbol D indicates the alignment axis direction of the liquid crystal molecules in the
次に、図5〜図8を参照して、図1の偏光切り替え装置1の動作例について説明する。なお、複数の電極24及び複数の電極26間の電圧印加状態と、複数の電極34及び複数の電極36間の電圧印加状態とは、線走査方式では順次に電極毎に独立して制御される。ただし、ここでは説明を簡単にするため、各電極の電圧印加状態を同時に印加状態又は無印加状態に切り替える場合(すなわち面走査方式の場合)を例に説明を行う。図5は、偏光切り替え素子2の入射光L1と偏光切り換え素子2から出射する光L2との状態を示した模式図であり、領域41に対向する電極24と電極26との間に電圧を印加しない場合を示している。図6は、偏光切り替え素子2の入射光L1と偏光切り換え素子2から出射する光L2との状態を示した模式図であり、領域41に対向する電極24と電極26との間に所定の電圧を印加した場合を示している。図7は、偏光切り替え素子3へ入射する光L2と出射光L3との状態を示した模式図であり、領域51に対向する電極34と電極36との間に電圧を印加しない場合を示している。そして、図8は、偏光切り替え素子3へ入射する光L2と出射光L3との状態を示した模式図であり、領域51に対向する電極34と電極36との間に所定の電圧を印加した場合を示している。
Next, an operation example of the
なお、本実施形態の偏光切り替え装置1では、入射光L1の偏光方向を90°回転させて偏光方向が180°の直線偏光の出射光L3を出射する場合と、偏光方向を回転せずにそのまま偏光方向が90°の直線偏光の出射光L3として出射する場合とを切り替える制御を行う。そして、偏光方向を90°回転させる場合は、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3とをともに電圧を印加しない状態(すなわち電圧無印加状態)に制御する。他方、偏光方向を回転させない場合は、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3とをともに電圧を印加した状態(すなわち電圧印加状態)に制御する。
In the
したがって、入射光L1の偏光方向を90°回転させる場合には、電圧無印加状態の図5と図7とを組み合わせた動作状態となる。他方、入射光L1の偏光方向を回転させない場合には、電圧印加状態の図6と図8とを組み合わせた動作状態となる。そこで、偏光切り替え素子3の動作状態を示す図7又は図8では、図5又は図6に示した対応する動作状態で偏光切り替え素子2から出射された出射光を入射する場合の動作例を示している。
Therefore, when the polarization direction of the incident light L1 is rotated by 90 °, the operation state is a combination of FIG. 5 and FIG. On the other hand, when the polarization direction of the incident light L1 is not rotated, the operation state is a combination of FIGS. 6 and 8 in the voltage application state. 7 or 8 showing the operation state of the
図5に示した例は、電極24と電極26との間に電圧を印加しない場合、すなわち電圧無印加状態である。この場合、偏光方向が90°の直線偏光の入射光L1は、電極24と電極26とに対向する領域41の液晶分子の配向軸方向Aが135°なので、配向軸方向Aに対して45°の傾斜角の偏光方向で領域41に入射する。また、領域41は、電極24と電極26との間に電圧が印加されていない場合、配向軸方向Aに対して傾斜角45°の偏光方向で入射された直線偏光の偏光方向を90°回転して出射する。したがって、領域41の通過し偏光切り換え素子2から出射する光L2Aoffは、偏光方向が0°(又は180°)の直線偏光となる。すなわち、領域41では、垂直方向の直線偏光の入射光L1が水平方向の直線偏光の光L2Aoffに変換される。
In the example shown in FIG. 5, no voltage is applied between the
また、離間部42に対向する領域43では、90°の配向軸方向Bが、直線偏光の入射光L1の偏光方向90°と平行関係となる。したがって、直線偏光の入射光L1の各偏光成分には位相差が発生せず、領域43からは、そのまま偏光方向が90°の直線偏光の光L2Boffが出射する。
In the
これに対し、図6に示した例は、電極24と電極26との間に所定の電圧を印加した場合である。すなわち電圧印加状態である。この場合、電極24と電極26とに対向する領域41の配向軸方向Aは例えば入射光L1の入射方向に一致する。したがって、直線偏光の入射光L1の各偏光成分には位相差が発生せず、領域41からは、そのまま偏光方向が90°の直線偏光の光L2Aonが出射する。
On the other hand, the example shown in FIG. 6 is a case where a predetermined voltage is applied between the
また、離間部42に対向する領域43では、90°の配向軸方向Bが、直線偏光の入射光L1の偏光方向90°と平行関係となる。したがって、直線偏光の入射光L1の各偏光成分には位相差が発生せず、領域43からは、そのまま偏光方向が90°の直線偏光の光L2Bonが出射する。
In the
一方、図7に示した例は、電極34と電極36との間に電圧を印加しない場合、すなわち電圧無印加状態である。この場合、偏光切り替え素子3に対しては、図5に示した電圧無印加状態の偏光切り替え素子2から出射された光L2が入射される。すなわち、図5に示した偏光方向が0°(又は180°)の直線偏光の光L2Aoffが、離間部52に対向する領域53に入射する。また、偏光方向が90°の直線偏光の光L2Boffが、電極34と電極36とに対向する領域51に入射する。
On the other hand, the example shown in FIG. 7 is a case where no voltage is applied between the
この場合、離間部52に対向する領域53では、90°の配向軸方向Dが、直線偏光の光L2Aoffの偏光方向0°(又は180°)と直交関係となる。したがって、直線偏光の光L2Aoffの各偏光成分には位相差が発生せず、領域53からは、そのまま偏光方向が0°(又は180°)の直線偏光の出射光L3Doffが出射する。
In this case, in the
また、偏光方向が90°の直線偏光の光L2Boffは、電極34と電極36とに対向する領域51の配向軸方向Cが45°なので、配向軸方向Cに対して45°の傾斜角の偏光方向で領域51に入射する。また、領域41は、電極34と電極36との間に電圧が印加されていない場合、配向軸方向Cに対して傾斜角45°の偏光方向で入射された直線偏光の偏光方向を90°回転して出射する。したがって、領域51の出射光L3Coffは、偏光方向が0°(又は180°)の直線偏光となる。すなわち、領域51では、垂直方向の直線偏光の光L2Boffが水平方向の直線偏光の出射光L3Coffに変換される。
The linearly polarized light L2Boff having a polarization direction of 90 ° is polarized light having an inclination angle of 45 ° with respect to the alignment axis direction C because the alignment axis direction C of the
これに対し、図8に示した例は、電極34と電極36との間に所定の電圧を印加する場合、すなわち電圧印加状態である。この場合、偏光切り替え素子3に対しては、図6に示した電圧印加状態の偏光切り替え素子2から出射した光L2が入射される。すなわち、図6に示した偏光方向が90°の直線偏光の光L2Aonが、離間部52に対向する領域53に入射する。また、偏光方向が90°の直線偏光の光L2Bonが、電極34と電極36とに対向する領域51に入射する。この場合、電極34と電極36とに対向する領域51の配向軸方向Cは例えば領域51に入射する光L2Bonの入射方向に一致する。したがって、直線偏光の光L2Bonの各偏光成分には位相差が発生せず、領域51からは、そのまま偏光方向が90°の直線偏光の出射光L3Conが出射する。
On the other hand, the example shown in FIG. 8 is a case where a predetermined voltage is applied between the
また、離間部52に対向する領域53では、90°の配向軸方向Dが、直線偏光の光L2Aonの偏光方向90°と平行関係となる。したがって、直線偏光の光L2Aonの各偏光成分には位相差が発生せず、領域53からは、そのまま偏光方向が90°の直線偏光の出射光L3Donが出射する。
Further, in the
以上から、図5及び図7に示したように、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3とをともに電圧を印加しない状態(すなわち電圧無印加状態)に制御することで、偏光方向が90°の直線偏光の入射光L1を、偏光方向が0°(又は180°)の直線偏光の出射光L3Doff及びL3Coffに変換することができる。
From the above, as shown in FIGS. 5 and 7, by controlling both the
また、図6及び図8に示したように、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3とをともに所定の電圧を印加した状態(すなわち電圧印加状態)に制御することで、偏光方向が90°の直線偏光の入射光L1を、偏光方向が90°の直線偏光の出射光L3Don及びL3Conとしてそのまま出射することができる。
Further, as shown in FIGS. 6 and 8, by controlling both the
以上のように、本実施形態によれば、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3との各電極と各離間部とを光の通過する方向から見て互い違いに組み合わせているので、一方の偏光切り替え素子2(又は偏光切り替え素子3)の離間部を透過する直線偏光の偏光方向を、他方の偏光切り替え素子3(又は偏光切り替え素子2)の電極部で90度回転することができる。よって、電極部を透過する直線偏光の偏光方向を切り替えることで、離間部を透過する直線偏光の偏光方向も切り替えることになり、偏光方向の食い違いを無くして電極間の離間部を通過する光で発生するクロストークを低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, since each electrode and each separation portion of the
また、本実施形態によれば、例えば液晶分子の配向軸方向を入射光の偏光方向と平行又は直交、又は入射光の入射方向と一致させることで、離間部に対向する液晶分子への入射光の偏光方向を変化させずに無回転で透過させることができる。 In addition, according to the present embodiment, for example, the incident light to the liquid crystal molecules facing the separation portion is made by aligning the alignment axis direction of the liquid crystal molecules parallel or orthogonal to the polarization direction of the incident light or matching the incident direction of the incident light. Can be transmitted without rotation without changing the polarization direction.
また、本実施形態によれば、領域41の配向軸方向を135°、領域51の配向軸方向を45°とすることで、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3両者において、偏光方向が90°の直線偏光に対して液晶分子の配向軸方向が45°回転した方向である液晶層でλ/2の位相差を発生することができる。
Further, according to the present embodiment, by setting the orientation axis direction of the
また、本実施形態によれば、偏光切り替え素子2と偏光切り替え素子3との両者の各電極で、所定の電圧を印加した状態と、電圧を印加していない状態とを切り替えることで、偏光方向を切り替えることできる。
Further, according to the present embodiment, the polarization direction can be switched by switching between a state in which a predetermined voltage is applied and a state in which no voltage is applied at each electrode of the
次に、図9及び図10を参照して、図1に示した偏光切り替え装置1の変形例について説明する。なお、図9において、図1に示したものと同一の構成には同一の符号を用いている。図9に示した偏光切り替え装置1の変形例である偏光切り替え装置1aは、偏光切り替え素子2aと、偏光切り替え素子3aとを備えている。偏光切り替え素子2aは、図1の偏光切り替え素子2のガラス基板23側の電極26を、図10で網掛けして示したようにガラス基板23の全面にわたって設けられている電極40に変更したものである。偏光切り替え素子3aは、図1の偏光切り替え素子3のガラス基板33側の電極36を、図10で網掛けして示したようにガラス基板33の全面にわたって設けられている電極50に変更したものである。また、電極40には配向膜47と配向膜49とが交互に形成されている。また、電極50には配向膜57と配向膜59とが交互に形成されている。なお、領域44、45、54及び55が、図1の領域41、43、51及び53にそれぞれ対応している。また、領域44、45、54及び55の配向軸方向は、それぞれ、図4に示した領域41、43、51及び53の配向軸方向と同一となるように、配向膜47、49、57及び59の配向方向が設定されている。
Next, a modification of the
また、図9に示した偏光切り替え装置1aでは、液晶層21又は液晶層31に電圧を印加する場合、電極24と電極40との間又は電極34と電極50との間に所定の電圧を印加する。また、入射光L1と、光L2及び出射光L3とに係る偏光方向の切り替え動作については、図1の偏光切り替え装置1の場合と同様である。
In the
次に、図11〜図13を参照して、本発明による偏光切り替え装置の他の実施形態について説明する。本実施形態の偏光切り替え装置1bは、図1を参照して説明した偏光切り替え素子2及び偏光切り替え素子3と、新たに設けた偏光素子4とを備えている。偏光切り替え素子2及び偏光切り替え素子3については図1に示したものと同一である。偏光素子4は、複屈折性を用いて直線偏光と円偏光とを相互に変換するλ/4板である。この場合、偏光素子4は、偏光切り替え素子3のガラス基板33の出射光側の表面に接して設けられている。偏光切り替え装置1bは、直線偏光の入射光L1を入射し、偏光方向を切り替えて直線偏光の出射光L3を生成し、さらにこれを円偏光に変換して円偏光L4を出射する。
Next, another embodiment of the polarization switching device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The
図12は、図11の偏光切り替え装置1bで電極24と電極26との間及び電極34と電極36との間に電圧を印加しない場合の偏光素子4に入射する出射光L3と偏光素子4から出射する円編光L4との関係を示している。図12の偏光素子4に入射する出射光L3は、図5及び図7を参照して説明した出射光L3Coff及びL3Doffに対応するものである。また、偏光素子4は、光学軸E(例えば遅相軸)の方向を45°として、光学軸Eに対して入射する直線偏光の出射光L3の偏光方向が光学軸Eに対して45°の傾斜角を有している場合に、λ/4(すなわち90°)の位相差を発生する。この場合、偏光素子4に入射する出射光L3Coff及びL3Doffは偏光方向を0°(又は180°)とする直線偏光なので、光学軸Eに対して45°の傾斜を有する偏光方向の光である。したがって、偏光素子4で直線偏光の出射光L3が円偏光に変換され、偏光素子4から円偏光L4offが出射される。
FIG. 12 shows the output light L3 and the
一方、図13は、図11の偏光切り替え装置1bで電極24と電極26との間及び電極34と電極36との間に所定の電圧を印加した場合の偏光素子4に入射する出射光L3と偏光素子4から出射する円偏光L4との関係を示している。図13の偏光素子4(偏光素子)に入射に入射する出射光L3は、図6及び図8を参照して説明した出射光L3Con及びL3Donに対応するものである。また、図12を参照して説明したように、偏光素子4は、光学軸E(例えば遅相軸)の方向を45°として、光学軸Eに対して入射する直線偏光の出射光L3の偏光方向が光学軸Eに対して45°の傾斜角を有している場合に、λ/4(すなわち90°)の位相差を発生する。この場合、偏光素子4に入射する出射光L3Con及びL3Donは偏光方向を90°とする直線偏光なので、光学軸Eに対して45°の傾斜を有することとなる。したがって、偏光素子4で直線偏光の出射光L3が円偏光に変換され、偏光素子4から円偏光L4onが出射される。この円偏光L4onと、図12の円偏光L4offとは偏光成分の回転方向が異なっている。
On the other hand, FIG. 13 shows the outgoing light L3 incident on the
本実施形態によれば、入射した直線偏光の入射光L1を、右回り又は左回りの円偏光L4に変換することができる。 According to this embodiment, the incident linearly polarized incident light L1 can be converted into clockwise or counterclockwise circularly polarized light L4.
次に、図14を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。なお、図1、図9や図11に示したものと同一の構成には同一の符号を用いている。図14に示した表示システムは、上述した偏光切り替え装置1、偏光切り換え装置1a又は偏光切り替え装置1bを用いて、立体視画像を表示(あるいは2種類の異なる画像を同時に表示)するシステムを構成したものである。図14に示した立体視画像の表示システム(画像表示装置)は、1台のプロジェクター100(出射装置)と、プロジェクター100から出射された直線偏光の偏光方向を切り替える偏光切り替え装置1又は1a(図14(a)の場合)又は偏光切り替え装置1b(図14(b)の場合)と、偏光切り替え装置1、1a又は1bを制御する制御装置5とから構成されている。プロジェクター100は、例えば左目用画像(第1の画像)と右目用画像(第2の画像)とを(あるいは2種類の画像を)時分割で交互に切り換えて出射する。その際、プロジェクター100は、偏光方向を90°とする直線偏光の入射光L1で左目用画像光(第1の出射光)と右目用画像光(第2の出射光)とを(あるいは2種類の画像を)所定周期で出射する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is used for the structure same as what was shown in FIG.1, FIG9 and FIG.11. The display system shown in FIG. 14 constitutes a system for displaying a stereoscopic image (or simultaneously displaying two different images) using the
そして、偏光切り替え装置1、1a又は1bは、プロジェクター100から出射された直線偏光の入射光L1を入射し、入射した直線偏光の偏光方向を90°回転した出射光L3offを出射するか若しくは回転せずにそのまま出射光L3onとして出射するか、又はさらに円偏光に変換して円偏光L4off若しくはL4onを出射する。偏光切り替え装置1、1a又は1bによる偏光方向の切り替えは、制御装置5によって、プロジェクター100における左目用画像と右目用画像との時分割の切り替え時刻に同期して行われる。制御装置5は、プロジェクター100から出力された所定の制御信号(またはプロジェクター100に入力されるものと同じ左目用画像と右目用画像とを含む画像信号)を入力し、それに基づいて偏光切り替え装置1、1a又は1bを制御する。制御装置5は、プロジェクター100から左目用画像又は右目用画像が出射された場合に、走査方式に従って、偏光切り替え素子2及び3において走査線毎に(あるいは複数の走査線または全走査線を単位として)対応する1又は複数の電極24及び34に印加する電圧を、所定の電圧又は0(すなわち印加しない状態)に切り替えて制御する。なお、プロジェクター100による画像の走査方式は、面走査方式であっても、線走査方式であってもよい。
Then, the
このように、本発明の偏光切り替え装置1(偏光切替え装置)は、偏光切り替え素子2(第1の偏光切り替え手段)と偏光切り替え素子3(第2の偏光切り替え手段)とを備えている。
偏光切り替え素子2は、互いに離間部42(離間部)を介して配列された複数の電極24、電極26(第1の電極)を有する。また、偏光切り替え素子2は、複屈折を生じる液晶分子からなる液晶層21(第1の液晶層)を有する。液晶層21のうち、領域41(前記複数の第1の電極を用いて電圧が印加される領域)では、電極24、電極26に電圧が印加されていない状態(前記第1の電極が所定の第1の電圧印加状態)となった場合に該第1の電極に対向する液晶分子を介して入射された直線偏光の偏光方向を90度回転して透過する。また、液晶層21のうち、領域41では、電極24、電極26に電圧が印加されている状態(前記第1の電極が所定の第2の電圧印加状態)となった場合に該第1の電極に対向する液晶分子を介して前記入射された直線偏光の偏光方向を無回転で透過する。また、液晶層21のうち、領域43(前記複数の第1の電極間の離間部に対向し電圧が印加されない領域)では、前記複数の第1の電極間の離間部に対向する液晶分子を介して前記入射された直線偏光の偏光方向を無回転で透過する。
As described above, the polarization switching device 1 (polarization switching device) of the present invention includes the polarization switching element 2 (first polarization switching means) and the polarization switching element 3 (second polarization switching means).
The
また、偏光切り替え素子3は、互いに離間して配列された複数の電極であって、前記複数の第1の電極の離間部に対向する位置に配置され、かつ前記第1の電極に対向する位置を離間部52(離間部)とする複数の電極34、電極36(第2の電極)を有する。また、偏光切り替え素子3は、複屈折を生じる液晶分子からなる液晶層31(第2の液晶層)を有する。液晶層31のうち、領域51(前記複数の第2の電極を用いて電圧が印加される領域)では、電極34、電極36に電圧が印加されていない状態(前記第2の電極が所定の第3の電圧印加状態)となった場合に該第2の電極に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を90度回転して透過する。また、液晶層31のうち、領域51では、電極34、電極36に電圧が印加されている状態(前記第2の電極が所定の第4の電圧印加状態)となった場合に該第2の電極に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を無回転で透過。また、液晶層31のうち、領域53(前記複数の第2の電極間の離間部に対向し電圧が印加されない領域)では、前記複数の第2の電極間の離間部に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を無回転で透過する。
In addition, the
本実施形態によれば、鑑賞者は、偏光方向が左右で異なる検光子を備えた眼鏡を掛け、スクリーンで反射された光を見ることで、異なる画像間のクロストークを低減して、2種類の異なる画像を別々に鑑賞することができる。また、本実施形態によれば、立体視画像を投写する場合には、左目用画像と右目用画像との間のクロストークを低減して、立体視画像を鑑賞することができる。 According to the present embodiment, the viewer wears glasses equipped with analyzers having different polarization directions on the left and right sides, and observes the light reflected by the screen, thereby reducing crosstalk between different images. Different images can be viewed separately. Further, according to the present embodiment, when projecting a stereoscopic image, it is possible to reduce the crosstalk between the left-eye image and the right-eye image and to appreciate the stereoscopic image.
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、例えば、電極の個数を変更したり、偏光切り替え素子2及び3を離間させるのに代えて接触させて設けるようにしたり、配向軸の方向を変更したりする変更を適宜行うことができる。
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and for example, the number of electrodes can be changed, the
1、1b 偏光切り替え装置
2、3 偏光切り替え素子
4 偏光素子
21、31 液晶層
22、23、32、33 ガラス基板
24、26、34、36 電極
25、27、28、29 配向膜
40、50 電極
41、51 電極に対向する領域
42、52 離間部
43、53 離間部に対向する領域
DESCRIPTION OF
Claims (7)
複屈折を生じる液晶分子からなり、前記複数の第1の電極を用いて電圧が印加される領域では、前記第1の電極が所定の第1の電圧印加状態となった場合に該第1の電極に対向する液晶分子を介して入射された直線偏光の偏光方向を90度回転して透過するとともに、前記第1の電極が所定の第2の電圧印加状態となった場合に該第1の電極に対向する液晶分子を介して前記入射された直線偏光の偏光方向を無回転で透過し、前記複数の第1の電極間の離間部に対向し電圧が印加されない領域では、前記複数の第1の電極間の離間部に対向する液晶分子を介して前記入射された直線偏光の偏光方向を無回転で透過する第1の液晶層と
を有する第1の偏光切り替え手段と、
互いに離間して配列された複数の電極であって、前記複数の第1の電極の離間部に対向する位置に配置され、かつ前記第1の電極に対向する位置を離間部とする複数の第2の電極と、
複屈折を生じる液晶分子からなり、前記複数の第2の電極を用いて電圧が印加される領域では、前記第2の電極が所定の第3の電圧印加状態となった場合に該第2の電極に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を90度回転して透過するとともに、前記第2の電極が所定の第4の電圧印加状態となった場合に該第2の電極に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を無回転で透過し、前記複数の第2の電極間の離間部に対向し電圧が印加されない領域では、前記複数の第2の電極間の離間部に対向する液晶分子を介して前記第1の偏光切り替え素子から入射した直線偏光の偏光方向を無回転で透過する第2の液晶層と
を有する第2の偏光切り替え手段と
を備えることを特徴とする偏光切り替え装置。 A plurality of first electrodes arranged with a space therebetween,
In a region composed of liquid crystal molecules that generate birefringence and to which a voltage is applied using the plurality of first electrodes, the first electrode is applied when the first electrode is in a predetermined first voltage application state. When the polarization direction of linearly polarized light incident through the liquid crystal molecules facing the electrode is rotated by 90 degrees and transmitted, and the first electrode is in a predetermined second voltage application state, the first polarization is applied. In the region where the polarization direction of the incident linearly polarized light is transmitted without rotation through the liquid crystal molecules facing the electrodes and is opposed to the separation portion between the plurality of first electrodes and no voltage is applied, First polarization switching means comprising: a first liquid crystal layer that non-rotatably transmits the polarization direction of the incident linearly polarized light via a liquid crystal molecule facing a separation portion between the one electrode;
A plurality of electrodes arranged at a distance from each other, the electrodes being arranged at positions facing the spacing portions of the plurality of first electrodes, and having positions facing the first electrodes as spacing portions. Two electrodes;
In a region composed of liquid crystal molecules that generate birefringence and to which a voltage is applied using the plurality of second electrodes, the second electrode is applied when the second electrode enters a predetermined third voltage application state. The polarization direction of the linearly polarized light incident from the first polarization switching element through the liquid crystal molecules facing the electrode is rotated by 90 degrees and transmitted, and the second electrode is in a predetermined fourth voltage application state. In this case, the polarization direction of the linearly polarized light incident from the first polarization switching element is transmitted through the liquid crystal molecules facing the second electrode without rotation, and is transmitted to the separation portion between the plurality of second electrodes. In a region where no voltage is applied, the polarization direction of the linearly polarized light incident from the first polarization switching element is transmitted without rotation through the liquid crystal molecules facing the spacing between the plurality of second electrodes. A second polarization switch having two liquid crystal layers And a polarization switching device.
ことを特徴とする請求項1に記載の偏光切り替え装置。 The polarization direction of linearly polarized light incident on the first polarization switching element is opposite to the alignment axis direction of the liquid crystal molecules facing the separation portion between the first electrodes and the separation portion between the second electrodes. The polarization switching device according to claim 1, wherein the polarization switching device is parallel or orthogonal to the alignment axis direction of the liquid crystal molecules.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光切り替え装置。 The polarization direction of the linearly polarized light incident on the first polarization switching element is the alignment axis direction of the liquid crystal molecules facing the first electrode and the third voltage application state in the first voltage application state. The polarization switching device according to claim 1, wherein the polarization switching device is inclined by 45 degrees with respect to the alignment axis direction of the liquid crystal molecules facing the second electrode.
前記第2の電圧印加状態が前記第1の電極に所定の電圧が印加されている状態であり、
前記第3の電圧印加状態が前記第2の電極に電圧が印加されていない状態であり、
前記第4の電圧印加状態が前記第2の電極に所定の電圧が印加されている状態である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の偏光切り替え装置。 The first voltage application state is a state in which no voltage is applied to the first electrode;
The second voltage application state is a state in which a predetermined voltage is applied to the first electrode;
The third voltage application state is a state in which no voltage is applied to the second electrode;
The polarization switching device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fourth voltage application state is a state in which a predetermined voltage is applied to the second electrode.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の偏光切り替え装置。 The polarization switching device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a polarization element that converts linearly polarized light emitted from the second polarization switching element into circularly polarized light.
前記出射装置の出射光が直線偏光で入射される請求項1から5のいずれか1項に記載の偏光切り替え装置とを備え、
前記出射装置が前記第1の出射光を出射しているとき、前記第1の偏光切り換え装置が前記第1の電圧印加状態であり、前記第2の偏光切り換え装置が前記第2の電圧印加状態であり、
前記出射装置が前記第2の出射光を出射しているとき、前記第1の偏光切り換え装置が前記第3の電圧印加状態であり、前記第2の偏光切り換え装置が前記第4の電圧印加状態であることを特徴とする画像表示装置。 An emission device that emits a first emission light representing a first image and a second emission light representing a second image different from the first image at a predetermined period in a time-sharing manner;
The polarization switching device according to any one of claims 1 to 5, wherein outgoing light of the outgoing device is incident as linearly polarized light,
When the emitting device emits the first outgoing light, the first polarization switching device is in the first voltage application state, and the second polarization switching device is in the second voltage application state. And
When the emitting device emits the second outgoing light, the first polarization switching device is in the third voltage application state, and the second polarization switching device is in the fourth voltage application state. An image display device characterized by that.
前記第2の画像が、立体視のための右目用画像である
ことを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。 The first image is a left-eye image for stereoscopic viewing;
The image display apparatus according to claim 6, wherein the second image is a right-eye image for stereoscopic viewing.
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JP2012058322A JP2013190726A (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Polarization switching device and image display device |
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Cited By (1)
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WO2018213001A1 (en) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | Facebook Technologies, Llc | Liquid crystal cells for polarization rotation |
-
2012
- 2012-03-15 JP JP2012058322A patent/JP2013190726A/en active Pending
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