(57)【要約】  入射した光を偏向させる光偏向器（１０）であって、内部の屈折率分布を変調させることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子（１０１）を備え、光偏向素子（１０１）に入射した光は、光偏向素子（１０１）を複数回通過した後に、光偏向素子（１０１）から出射する。
2012140843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を偏向させる光偏向器であって、
内部の屈折率分布が変調されることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子を備え、
前記光偏向素子に入射した光は、前記光偏向素子を複数回通過した後に、前記光偏向素子から出射する
光偏向器。
【請求項２】
請求項１に記載の光偏向器と、
前記光偏向器の一方側に設けられ、前記光偏向器から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、
前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される
液晶表示装置。
【請求項３】
さらに、
前記光偏向器の他方側に設けられ、光を正反射する反射板と、
前記液晶パネルと前記光偏向器との間に設けられ、光を照射する光照射部と、を備え、
前記光照射部から発した光は、前記光偏向器を通過して前記反射板で反射された後に、前記光偏向器を再度通過して前記液晶パネルに入射する
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
さらに、前記光照射部と前記反射板との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備える
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートである
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光偏向器と、
前記光偏向器の一方側に設けられ、第１の偏光方向の光を反射し、且つ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する偏光反射シートと、
前記光偏向器の他方側に設けられ、光を正反射する反射板と、
前記光偏向器と前記反射板との間に設けられたλ／４板と、
前記偏光反射シートと前記λ／４板との間に設けられ、前記偏光反射シート側に向けて前記第１の偏光方向の光を照射する光照射部と、を備える
光偏向装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光偏向装置と、
前記光偏向装置から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、
前記光偏向装置の光照射部から発した光は、前記光偏向装置の光偏向器を複数回通過した後に、前記光偏向装置の偏光反射シートから出射して前記液晶パネルに入射し、
前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される
液晶表示装置。
【請求項８】
前記光照射部は、前記光照射部から出射される光の偏光方向を、第１の偏光方向と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向とに切り替え可能である
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光照射部から出射される光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の偏光成分とを含む
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記光偏向器は、
前記光照射部と前記偏光反射シートとの間に設けられた第１の光偏向器と、
前記光照射部と前記光偏向装置のλ／４板との間に設けられた第２の光偏向器と、を有する
請求項８又は９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
さらに、前記光偏向装置の反射板と前記光照射部との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備える
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートである
請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記光学素子は、視認者の右目及び左目の移動に追従して、前記液晶パネルから出射される光の集光点を変調可能なアクティブ光学素子である
請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
さらに、前記光偏向装置と前記液晶パネルとの間に設けられた拡散板を備え、
前記拡散板は、光を拡散させる拡散状態と、光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能である
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光偏向器と、
前記光偏向器の一方側に設けられ、光を正反射する反射板と、
前記光偏向器と前記反射板との間に設けられたλ／４板と、
前記光偏向器の他方側に設けられ、第１の偏光方向の光を反射し、且つ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する偏光反射シートと、
前記光偏向器と前記偏光反射シートとの間に設けられ、前記光偏向器側に向けて前記第２の偏光方向の光を照射する光照射部と、を備える
光偏向装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光偏向装置と、
前記光偏向装置から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、
前記光偏向装置の光照射部から発した光は、前記光偏向装置の光偏向器を複数回通過した後に、前記光偏向装置の偏光反射シートから出射して前記液晶パネルに入射し、
前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される
液晶表示装置。
【請求項１７】
前記光照射部は、前記光照射部から出射される光の偏光方向を、第１の偏光方向と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向とに切り替え可能である
請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記光照射部から出射される光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の偏光成分とを含む
請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
さらに、前記光偏向装置と前記液晶パネルとの間に設けられた拡散板を備え、
前記拡散板は、光を拡散させる拡散状態と、光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能である
請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
さらに、前記光偏向装置の反射板と前記光照射部との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備える
請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートである
請求項２０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を偏向させる光偏向器、光偏向装置及びそれらを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射した光を偏向させる光偏向器は、従来から種々研究されている。光偏向器は、例えばレーザプリンタ等に用いられるレーザスキャナにおいては、欠かすことのできないデバイスである。従来は、光偏向器として、例えばポリゴンスキャナ、ガルバノスキャナ及びＭＥＭＳミラー等が使用されていた。しかしながら、ポリゴンスキャナ、ガルバノスキャナ及びＭＥＭＳミラー等では、部品を可動させるための可動部（機械的機構）を有するために、故障が発生しやすいという問題がある。そのため、可動部を設けることなく、光を偏向することができる光偏向器の開発が望まれている。【０００３】
その要望に対して、下記特許文献１に開示されているような光偏向器が提案されている。この光偏向器では、可動部を設けることなく、電圧の印加により液晶の屈折率が変調することを利用して光を偏向する。これにより、故障の発生が低減され、高い信頼性を得ることができる。【０００４】
図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて、従来の光偏向器について説明する。図１４Ａは、従来の光偏向器を示す断面図である。図１４Ｂは、図１４Ａ中のＡ−Ａ線により切断した光偏向器を示す断面図である。図示の光偏向器５０は、光偏向素子５０１と、光偏向素子５０１の周囲に配置された３組の一対の電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃと、を備えている。光偏向素子５０１は、断面三角形状の液晶５０３と、液晶５０３の形状に対して相補的な形状を有する誘電体５０４と、を有している。誘電体５０４は液晶５０３の斜面側に配置されており、これにより光偏向素子５０１は全体として断面矩形状に構成されている。誘電体５０４は、例えば、プラスチック等の高分子樹脂又はガラス等で構成される。３組の一対の電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃはそれぞれ、光偏向素子５０１を挟んで相互に対向するように配置されている。【０００５】
光は、図１４Ａ中の矢印５０５で示すように、光偏向素子５０１に入射する。３組の一対の電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ間にそれぞれ電圧（ゼロ電圧を含む）が印加されることにより、液晶５０３の屈折率が変調され、光偏向素子５０１に入射した光が偏向される。液晶５０３の屈折率ＮＬが誘電体５０４の屈折率ＮＤよりも高くなった場合には、光は、図１４Ａ中の矢印５０５ｈで示す方向に屈折する。また、液晶５０３の屈折率ＮＬが誘電体５０４の屈折率ＮＤよりも低くなった場合には、光は、図１４Ａ中の矢印５０５ｍで示す方向に屈折する。このように、光偏向素子５０１の内部で偏向された光は、光偏向素子５０１から出射する。なお、液晶５０３の屈折率ＮＬと誘電体５０４の屈折率ＮＤとが同じ値である場合には、光は、屈折することなく図１４Ａ中の矢印５０５ｓで示す方向に直進する。【０００６】
光を偏向させる際の光偏向素子５０１の応答速度は、液晶５０３の高さに依存する。特許文献１によると、液晶５０３の高さが２０μｍ以下である場合には、１００μｓｅｃ以下の応答速度が達成され、さらに液晶５０３の高さが１５μｍ以下である場合には、３０μｓｅｃ以下の応答速度が達成される。その際、液晶５０３の屈折率ＮＬと誘電体５０４の屈折率ＮＤとの差を０．２程度変化させることにより、３０°程度の偏向角度で光を偏向させることできる。【０００７】
また、下記特許文献２には、上述した光偏向器を用いて、３Ｄ（ｔｈｒｅｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）画像を視認することができる液晶表示装置が開示されている。図１４Ｃは、従来の液晶表示装置を示す断面図である。図示の液晶表示装置６０は、光偏向器６０１、導光板６０２、光源６０３、液晶パネル６０４、一対のステレオカメラ６０５ａ，６０５ｂ及び制御部６０６を備えている。光偏向器６０１は、上述した光偏向素子５０１を横方向に複数個並べることにより構成されている。液晶パネル６０４、光偏向器６０１、光源６０３及び一対のステレオカメラ６０５ａ，６０５ｂはそれぞれ、制御部６０６によって制御される。光源６０３から発した光は、導光板６０２の側面に入射して導光板６０２の内部を伝搬し、導光板６０２の底面に設けられたプリズム形状により略垂直に立ち上げられた後に、導光板６０２の上面から出射する。光偏向器６０１に略垂直に入射した光は、所定のタイミングにおいて、光偏向素子５０１毎に異なる偏向角度で偏向されることにより、視認者６０７の右目６０７ａに集光される。このタイミングに同期して、制御部６０６は、液晶パネル６０４に右目用の画像を表示させる。上記所定のタイミングの後に、視認者６０７の左目６０７ｂに光が集光されるように、光偏向器６０１により光が偏向される。このタイミングに同期して、制御部６０６は、液晶パネル６０４に左目用の画像を表示させる。液晶パネル６０４に表示させる画像を所定の周期（例えば８．３ｍｓｅｃ：１２０Ｈｚ）で交互に切り替えることにより、視認者６０７は、液晶パネル６０４に表示される画像を３Ｄ画像として認識することができる。【０００８】
また、視認者６０７の位置がずれた場合には、一対のステレオカメラ６０５ａ，６０５ｂにより検出された視認者６０７の両目６０７ａ，６０７ｂの位置に基づいて、制御部６０６により光偏向器６０１における光の偏向角度を調整することにより、右目用の画像を右目６０７ａに、左目用の画像を左目６０７ｂに集光し続けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００２−５２３８０２号公報
【特許文献２】特開平７−９８４３９号公報
【特許文献３】特許第４３６７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の液晶表示装置６０では、光偏向器６０１における屈折率の変調量が小さいため、光の偏向角度は最大で３０°程度である。そのため、視認者６０７の位置が液晶パネル６０４から遠い位置に制限されてしまい、また、視認者６０７の位置が大きくずれた場合に液晶パネル６０４からの光が視認者６０７の移動に追従できなくなる。このように、従来の液晶表示装置６０では、３Ｄ画像を視認することができる範囲（視域）が狭いという問題があった。【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、その目的は、光の偏向角度を大きくすることができる光偏向器及び光偏向装置を提供することであり、さらに、３Ｄ画像等を視認可能な視域を拡大することができるとともに、クロストークを低減して高画質な３Ｄ画像等を表示することができる液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る光偏向器は、入射した光を偏向させる光偏向器であって、内部の屈折率分布が変調されることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子を備え、前記光偏向素子に入射した光は、前記光偏向素子を複数回通過した後に、前記光偏向素子から出射する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光偏向器及び光偏向装置では、光の偏向角度を大きくすることができる。また、本発明の液晶表示装置では、３Ｄ画像等を視認可能な視域を拡大することができるとともに、クロストークを低減して高画質な３Ｄ画像等を液晶パネルに表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る光偏向器を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３に係る光偏向装置を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態４に係る光偏向装置を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態４に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態５に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態７に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態８に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態１０に係る光偏向装置を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態１０に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１１に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１２に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１３に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、従来の光偏向器を示す断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａ中のＡ−Ａ線により切断した光偏向器を示す断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、従来の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、レンズアレイを用いた、比較例の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａのレンズアレイを拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本発明の一態様を得るに至った経緯）
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明者が見出した、従来の液晶表示装置において生じる不具合について説明する。なお、以下の説明は、本発明を理解する上で一助となるものであるが、以下の種々の条件等は本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１５Ａは、レンズアレイを用いた、比較例の液晶表示装置を示す断面図である。図示の液晶表示装置７０では、光偏向器６０１と液晶パネル６０４との間に２層のレンズアレイ６０８が設けられている。例えば特許文献３に記載のような２層のレンズアレイ６０８を用いることにより、光の偏向角度を拡大することができる。
【００１７】
しかしながら、図１５Ａに示す液晶表示装置７０では、次のような問題がある。図１５Ｂは、図１５Ａのレンズアレイを拡大して示す断面図である。図１５Ｂに示すように、レンズアレイ６０８は、２枚のレンズ６０８ａ，６０８ｂを組み合わせたビームリデューサーで構成されている。一般に、偏向角度を拡大されたビーム（光）のビーム径は、偏向角度の拡大倍率分だけ細くなる。例えば、レンズアレイ６０８がビームの入射角度θ１を角度θ２にθ２／θ１倍だけ拡大する光学系である場合には、偏向角度を拡大した後のビーム径Ｗ２は、偏向角度を拡大する前のビーム径Ｗ１の（θ２／θ１）分の１に縮小される。そのため、偏向角度の拡大倍率を大きくし過ぎた場合には、図１５Ｂに示すように、液晶パネル６０４の照明領域が飛び飛びの領域となり、照明されない液晶画素が発生するという問題が生じる。また、ビーム径Ｗ２が細くなり過ぎた場合には、回折の効果によりビームが広がってしまい、クロストークが発生して画質が低下するという問題が生じる。
【００１８】
上述のような問題を解決するために、本発明の一態様に係る光偏向器は、入射した光を偏向させる光偏向器であって、内部の屈折率分布が変調されることにより、入射した光を偏向させる光偏向素子を備え、前記光偏向素子に入射した光は、前記光偏向素子を複数回通過した後に、前記光偏向素子から出射する。
【００１９】
本態様によれば、光が同一の光偏向素子を複数回通過する場合における光の偏向角度は、光が光偏向素子を１回だけ通過する場合における光の偏向角度よりも大きく、例えば数倍程度の大きさになる。これにより、比較的簡単な構成で、光の偏向角度を大きくすることができる。
【００２０】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、請求項１に記載の光偏向器と、前記光偏向器の一方側に設けられ、前記光偏向器から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される。
【００２１】
本態様によれば、光偏向器から出射する光の偏向方向を大きくすることができるので、３Ｄ画像等を視認可能な視域を拡大することができる。さらに、クロストークを低減して、高画質な３Ｄ画像等を液晶パネルに表示させることができる。
【００２２】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、さらに、前記光偏向器の他方側に設けられ、光を正反射する反射板と、前記液晶パネルと前記光偏向器との間に設けられ、光を照射する光照射部と、を備え、前記光照射部から発した光は、前記光偏向器を通過して前記反射板で反射された後に、前記光偏向器を再度通過して前記液晶パネルに入射するように構成してもよい。
【００２３】
本態様によれば、光が同一の光偏向器を複数回通過した後に、当該光偏向器から光が出射されるので、偏向角度を大きくすることができる。
【００２４】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、さらに、前記光照射部と前記反射板との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備えるように構成してもよい。
【００２５】
本態様によれば、光学素子によって光を偏向させることにより、光偏向素子の内部の屈折率分布を小さく抑えた状態で、視認者の右目及び左目に向けて光を偏向することができる。これにより、例えば消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。
【００２６】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートであるように構成してもよい。
【００２７】
本態様によれば、光学素子をプリズムシート又はフレネルシートで構成することができる。
【００２８】
本発明の一態様に係る光偏向装置は、請求項１に記載の光偏向器と、前記光偏向器の一方側に設けられ、第１の偏光方向の光を反射し、且つ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する偏光反射シートと、前記光偏向器の他方側に設けられ、光を正反射する反射板と、前記光偏向器と前記反射板との間に設けられたλ／４板と、前記偏光反射シートと前記λ／４板との間に設けられ、前記偏光反射シート側に向けて前記第１の偏光方向の光を照射する光照射部と、を備える。
【００２９】
本態様によれば、光が同一の光偏向器を複数回通過する場合における光の偏向角度は、光が光偏向器を１回だけ通過する場合における光の偏向角度よりも大きく、例えば数倍程度の大きさになる。これにより、比較的簡単な構成で、光の偏向角度を大きくすることができる。
【００３０】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、請求項６に記載の光偏向装置と、前記光偏向装置から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、前記光偏向装置の光照射部から発した光は、前記光偏向装置の光偏向器を複数回通過した後に、前記光偏向装置の偏光反射シートから出射して前記液晶パネルに入射し、前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される。
【００３１】
本態様によれば、光偏向装置から出射する光の偏向方向を大きくすることができるので、３Ｄ画像等を視認可能な視域を拡大することができる。さらに、クロストークを低減して、高画質な３Ｄ画像等を液晶パネルに表示させることができる。
【００３２】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光照射部は、前記光照射部から出射される光の偏光方向を、第１の偏光方向と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向とに切り替え可能であるように構成してもよい。
【００３３】
本態様によれば、液晶パネルに表示された３Ｄ画像等を視認可能な視認者を、複数の視認者の間で適宜切り替えることができる。
【００３４】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光照射部から出射される光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の偏光成分とを含むように構成してもよい。
【００３５】
本態様によれば、複数の視認者が液晶パネルに表示される３Ｄ画像等を同時に視認することができる。
【００３６】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光偏向器は、前記光照射部と前記偏光反射シートとの間に設けられた第１の光偏向器と、前記光照射部と前記光偏向装置のλ／４板との間に設けられた第２の光偏向器と、を有するように構成してもよい。
【００３７】
本態様によれば、複数の視認者がそれぞれ任意の位置に位置する場合であっても、複数の視認者の各々に向けてそれぞれ独立に光を偏向することができる。
【００３８】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、さらに、前記光偏向装置の反射板と前記光照射部との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備えるように構成してもよい。
【００３９】
本態様によれば、光学素子によって光を偏向させることにより、光偏向素子の内部の屈折率分布を小さく抑えた状態で、視認者の右目及び左目に向けて光を偏向することができる。これにより、例えば消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。
【００４０】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートであるように構成してもよい。
【００４１】
本態様によれば、光学素子をプリズムシート又はフレネルシートで構成することができる。
【００４２】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光学素子は、視認者の右目及び左目の移動に追従して、前記液晶パネルから出射される光の集光点を変調可能なアクティブ光学素子であるように構成してもよい。
【００４３】
本態様によれば、視認者の右目及び左目への光の偏向を光偏向器で行い、視認者の右目及び左目の移動に対する集光点の追従をアクティブ光学素子で行うことができる。これにより、視認者の位置がずれた場合であっても、集光点の追従を容易に行うことが可能な、視域の広い液晶表示装置を実現することができる。
【００４４】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、さらに、前記光偏向装置と前記液晶パネルとの間に設けられた拡散板を備え、前記拡散板は、光を拡散させる拡散状態と、光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能であるように構成してもよい。
【００４５】
本態様によれば、２Ｄディスプレイの状態と、３Ｄディスプレイ又はプライバシーディスプレイの状態とに切り替え可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００４６】
本発明の一態様に係る光偏向装置は、請求項１に記載の光偏向器と、前記光偏向器の一方側に設けられ、光を正反射する反射板と、前記光偏向器と前記反射板との間に設けられたλ／４板と、前記光偏向器の他方側に設けられ、第１の偏光方向の光を反射し、且つ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する偏光反射シートと、前記光偏向器と前記偏光反射シートとの間に設けられ、前記光偏向器側に向けて前記第２の偏光方向の光を照射する光照射部と、を備える。
【００４７】
本態様によれば、光が同一の光偏向器を複数回通過する場合における光の偏向角度は、光が光偏向器を１回だけ通過する場合における光の偏向角度よりも大きく、例えば数倍程度の大きさになる。これにより、比較的簡単な構成で、光の偏向角度を大きくすることができる。
【００４８】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、請求項１５に記載の光偏向装置と、前記光偏向装置から出射した光が入射される液晶パネルと、を備え、前記光偏向装置の光照射部から発した光は、前記光偏向装置の光偏向器を複数回通過した後に、前記光偏向装置の偏光反射シートから出射して前記液晶パネルに入射し、前記液晶パネルから出射した光は、前記液晶パネルを視認する視認者の右目及び左目に交互に集光される。
【００４９】
本態様によれば、光偏向装置から出射する光の偏向方向を大きくすることができるので、３Ｄ画像等を視認可能な視域を拡大することができる。さらに、クロストークを低減して、高画質な３Ｄ画像等を液晶パネルに表示させることができる。
【００５０】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光照射部は、前記光照射部から出射される光の偏光方向を、第１の偏光方向と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向とに切り替え可能であるように構成してもよい。
【００５１】
本態様によれば、液晶パネルに表示された３Ｄ画像等を視認可能な視認者を、複数の視認者の間で適宜切り替えることができる。
【００５２】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光照射部から出射される光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の偏光成分とを含むように構成してもよい。
【００５３】
本態様によれば、複数の視認者が液晶パネルに表示される３Ｄ画像等を同時に視認することができる。
【００５４】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、さらに、前記光偏向装置と前記液晶パネルとの間に設けられた拡散板を備え、前記拡散板は、光を拡散させる拡散状態と、光を拡散させずに透過させる非拡散状態とに切り替え可能であるように構成してもよい。
【００５５】
本態様によれば、２Ｄディスプレイの状態と、３Ｄディスプレイ又はプライバシーディスプレイの状態とに切り替え可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００５６】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、さらに、前記光偏向装置の反射板と前記光照射部との間に設けられ、光の進行方向を変える光学素子を備えるように構成してもよい。
【００５７】
本態様によれば、光学素子によって光を偏向させることにより、光偏向素子の内部の屈折率分布を小さく抑えた状態で、視認者の右目及び左目に向けて光を偏向することができる。これにより、例えば消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。
【００５８】
例えば、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、前記光学素子は、プリズムシート又はフレネルシートであるように構成してもよい。
【００５９】
本態様によれば、光学素子をプリズムシート又はフレネルシートで構成することができる。
【００６０】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００６１】
（実施の形態１）
（光偏向器の構成）
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る光偏向器を示す断面図である。図１Ａに示すように、本実施の形態の光偏向器１０は、光偏向素子１０１を備えている。光偏向素子１０１の一方側には、反射板１０２が設けられている。以下、光偏向素子１０１及び反射板１０２の構成について説明する。
【００６２】
光偏向素子１０１は、断面三角形状の液晶１０３と、液晶１０３の形状に対して相補的な形状を有する誘電体１０４と、を有している。誘電体１０４は、液晶１０３の斜面側に配置されている。これにより、光偏向素子１０１は、全体として断面矩形状に構成されている。誘電体１０４は、例えば、プラスチック等の高分子樹脂又はガラス等で構成される。
【００６３】
また、光偏向素子１０１の液晶１０３に対して電圧を印加するための一対の電極（図示せず）が設けられている。一対の電極は、光偏向素子１０１を挟んで相互に対向するように配置されている。一対の電極間に印加する電圧を制御することにより、液晶１０３の屈折率ＮＬを所定の変調幅で変調することができる。例えば、一対の電極間に第１の電圧を印加した際には、液晶１０３の屈折率ＮＬは、誘電体１０４の屈折率ＮＤよりも高くなる。一対の電極間に上記第１の電圧とは異なる第２の電圧を印加した際には、液晶１０３の屈折率ＮＬは、誘電体１０４の屈折率ＮＤよりも低くなる。一対の電極間に上記第１の電圧及び第２の電圧とは異なる第３の電圧を印加した状態では、液晶１０３の屈折率ＮＬは、誘電体１０４の屈折率ＮＤと同じ値になる。このように、光偏向素子１０１の内部の屈折率分布が変調される。なお、第１の電圧、第２の電圧及び第３の電圧はそれぞれ、ある大きさの電圧であるが、ゼロ電圧も含まれる。
【００６４】
反射板１０２は、誘電体１０４に対向して設けられ、反射板１０２と誘電体１０４との間には間隔が設けられている。反射板１０２の誘電体１０４に対向する面には、例えば鏡面状の反射面１０２ａが形成されている。この反射面１０２ａは、光を正反射する機能を有している。後述するように、光偏向器１０１に入射した光は、光偏向器１０１を通過して光偏向器１０１から出射した後に、反射板１０２で反射されることにより、光偏向器１０１に再度入射する。なお、反射板１０２は、光偏向素子１０１とともに光偏向器１０を構成してもよい。
【００６５】
次に、本実施の形態の光偏向器１０による光の偏向方法について説明する。光偏向器１０の光の入射側には、光源（図示せず）が配置されている。図１Ａ中の矢印１０５で示すように、光源からの光は、液晶１０３の入射端面（図１Ａにおいて下側の面）に対して略垂直に入射する。
【００６６】
一対の電極間に例えば上記第３の電圧が印加された場合には、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとが同じ値になる。これにより、液晶１０３の入射端面より入射した光は、液晶１０３と誘電体１０４との界面で屈折することなく、図１Ａ中の矢印１０５ｓで示すように直進する。一対の電極間に例えば上記第１の電圧が印加された場合には、液晶１０３の屈折率ＮＬが誘電体１０４の屈折率ＮＤよりも高くなるので、光は、図１Ａ中の矢印１０５ｈで示すように、液晶１０３と誘電体１０４との界面で屈折される。また、一対の電極間に例えば上記第２の電圧が印加された場合には、液晶１０３の屈折率ＮＬが誘電体１０４の屈折率ＮＤよりも低くなるので、光は、図１Ａ中の矢印１０５ｍで示すように、液晶１０３と誘電体１０４との界面で屈折される。
【００６７】
ここで、液晶１０３の屈折率ＮＬが誘電体１０４の屈折率ＮＤよりも高い場合について考える。例えば、液晶１０３の屈折率ＮＬが１．５、誘電体１０４の屈折率ＮＤが１．４、液晶１０３の高さＨが１５μｍ、液晶１０３の幅Ｗ１が５０μｍである場合には、液晶１０３の入射端面に略垂直に入射した光１１は、液晶１０３と誘電体１０４との界面において角度θ１＝１．２°で屈折される。その後、光は、誘電体１０４の内部を進行し、空気中に角度θ２＝１．７°で出射する。空気中に出射した光は、反射板１０２の反射面１０２ａで正反射された後に、再度、誘電体１０４に角度θ２＝１．７°で入射し、誘電体１０４の内部を進行する。その後、光は、誘電体１０４と液晶１０３との界面において角度θ３＝２．３°で屈折され、空気中に角度θ４＝３．４°、即ち、角度θ２の２倍の角度で出射する。
【００６８】
従って、本実施の形態の光偏向器１０における光の偏向角度は、角度θ４＝３．４°である。なお、光の偏向角度とは、光偏向器１０から最終的に出射した光が鉛直方向（図１Ａにおいて上下方向）に対して偏向される角度である。また、上記角度θ１〜θ４はそれぞれ、鉛直方向に対する角度である。
【００６９】
上述したように、本実施の形態の光偏向器１０では、光偏向素子１０１に入射した光は、当該光偏向素子１０１を２回通過した後に、当該光偏向素子１０１から出射する。これにより、光が光偏向素子１０１を２回通過する場合における光の偏向角度θ４は、光が光偏向素子１０１を１回通過する場合における光の偏向角度θ２の２倍である。従って、本実施の形態の光偏向器１０では、比較的簡単な構成で、光の偏向角度を倍化させることができる。
【００７０】
なお、液晶１０３の屈折率ＮＬが誘電体１０４の屈折率ＮＤよりも低い場合についても、上述と同様に、光の偏向角度θ４を大きくすることができる。また、反射板１０２を液晶１０３に対向して設けた場合についても、上述と同様に、光の偏向角度θ４を大きくすることができる。
【００７１】
本実施の形態の光偏向器１０では、光が光偏向素子１０１を２回通過するように構成したが、光を光偏向素子１０１に３回以上通過させることにより、さらに光の偏向角度を拡大することができることは、容易に理解されるであろう。
【００７２】
本実施の形態の光偏向器１０では、反射板１０２を用いることにより、光を光偏向素子１０１に２回通過させたが、反射板１０２以外の構成を用いることも可能である。
【００７３】
なお、本明細書において、「通過」とは、光偏向素子１０１に入射した光が光偏向素子１０１の内部を進行した後に、光偏向素子１０１から出射することをいう。
【００７４】
（液晶表示装置の構成）
図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を示す断面図である。図１Ｂに示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０は、光偏向器１０Ａ、液晶パネル１０６、光照射部１０７、反射板１０２、一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂ及び制御部１０９を備えている。本実施の形態の液晶表示装置２０は、例えば、専用のメガネを装着することなく、裸眼で３Ｄ画像を視認することができるタブレット型の３Ｄディスプレイである。
【００７５】
光偏向器１０Ａは、複数の光偏向素子１０１をアレイ状に配置することにより構成されている。複数の光偏向素子１０１の各々は、図１Ａの光偏向素子１０１と同様に構成されている。これにより、光偏向器１０Ａは、全体としてパネル状に構成されている。この光偏向器１０Ａでは、入射した光が光偏向器１０Ａの面内の各部位において二次元的に偏向されるので、入射した光を三次元空間内の所定の集光点に集光させることができる。
【００７６】
液晶パネル１０６は、光偏向器１０Ａの一方側に設けられている。液晶パネル１０６の表示領域には、複数の液晶画素がマトリクス状に配置されている。
【００７７】
光照射部１０７は、光偏向器１０Ａと液晶パネル１０６との間に設けられている。光照射部１０７は、導光板１１０と、導光板１１０の一側面１１０ａに対向して設けられた光源１１１と、を有している。導光板１１０の上面には、凹凸を有するプリズム形状１１０ｂが形成されている。光源１１１は、導光板１１０の一側面１１０ａに向けて光を照射する。
【００７８】
反射板１０２は、光偏向器１０Ａの他方側に設けられている。この反射板１０２は、図１Ａの反射板１０２と同様に構成されている。
【００７９】
一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂはそれぞれ、液晶表示装置２０を視認する視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂを撮影する。
【００８０】
制御部１０９は、一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂの各々から送られた画像信号に基づいて、複数の光偏向素子１０１の各々の液晶１０３に印加される電圧を制御する。また、制御部１０９は、液晶パネル１０６に表示される画像を制御するとともに、光源１１１の点灯状態を制御する。
【００８１】
次に、本実施の形態の液晶表示装置２０の動作の仕組みについて説明する。一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂはそれぞれ、液晶パネル１０６を視認する視認者１１２の両目１１２ａ，１１２ｂを撮影する。制御部１０９は、一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂの各々により撮影された画像の差に基づいて、視認者１１２の両目１１２ａ，１１２ｂの位置を検出する。制御部１０９は、この検出結果に基づいて、複数の光偏向素子１０１の各々の液晶１０３に印加される電圧を制御することにより、液晶１０３の屈折率ＮＬを変調する。
【００８２】
光源１１１から発した光は、導光板１１０の一側面１１０ａに入射して導光板１１０の内部を伝搬し、導光板１１０の上面に形成されたプリズム形状１１０ｂにより略垂直に曲げられた後に、導光板１１０の下面から出射する。その後、光は、光偏向器１０Ａを通過して反射板１０２で正反射された後に、再度、光偏向器１０Ａを通過する。光偏向器１０Ａから出射した光は、導光板１１０及び液晶パネル１０６を通過して液晶表示装置２０の外部に出射する。このとき、光偏向器１０Ａから出射した光により液晶パネル１０６が照明されることにより、液晶パネル１０６に画像が形成される。
【００８３】
光源１１１が点灯を開始してから所定の時間が経過するまでの間、制御部１０９は、複数の光偏向素子１０１の各々の液晶１０３の屈折率ＮＬを変調する。これにより、導光板１１０の下面から出射した光は、光偏向器１０Ａによって図１Ｂ中の実線の矢印１１３ａで示すように視認者１１２の右目１１２ａに向けて偏向される。光偏向器１０Ａから出射した光は、視認者１１２の右目１１２ａに集光される。制御部１０９は、視認者１１２の右目１１２ａに向けて光が偏向されるタイミングで、液晶パネル１０６に右目用の画像を表示させる。
【００８４】
上記所定の時間が経過した後に、制御部１０９は、複数の光偏向素子１０１の各々の液晶１０３の屈折率ＮＬを変調する。これにより、導光板１１０の下面から出射した光は、光偏向器１０Ａによって図１Ｂ中の破線の矢印１１３ｂで示すように視認者１１２の左目１１２ｂに向けて偏向される。光偏向器１０Ａから出射した光は、視認者１１２の左目１１２ｂに集光される。制御部１０９は、視認者１１２の左目１１２ｂに向けて光が偏向されるタイミングで、液晶パネル１０６に左目用の画像を表示させる。
【００８５】
上述したように、制御部１０９は、光偏向器１０Ａによる光の偏向角度を時系列で切り替える。これにより、光偏向器１０Ａから出射した光は、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに時系列で交互に集光される。視認者１１２の右目１１２ａに向けて光が偏向されるタイミングで、液晶パネル１０６に右目用の画像が表示され、視認者１１２の左目１１２ｂに向けて光が偏向されるタイミングで、液晶パネル１０６に左目用の画像が表示されることにより、視認者１１２は３Ｄ画像を認識することができる。
【００８６】
本実施の形態の液晶表示装置２０では、上述と同様に、光偏向器１０Ａに入射した光は、光偏向器１０Ａを通過して反射板１０２で正反射された後に、再度光偏向器１０Ａを通過して光偏向器１０Ａから出射するので、光の偏向角度を大きくすることができる。これにより、比較的簡単な構成で、視域の広い液晶表示装置２０を実現することができる。
【００８７】
また、液晶パネル１０６に表示させる右目用の画像と左目用の画像とが同じ画像である場合には、視認者１１２は２Ｄ画像として画像を認識するが、視認者１１２以外の人は、液晶パネル１０６に表示される画像を視認することができない。そのため、この場合には、液晶表示装置２０は、プライバシーディスプレイとして機能する。
【００８８】
なお、本実施の形態では、導光板１１０の上面にプリズム形状１１０ｂを形成したが、このような構成に限定されない。或いは、導光板１１０以外の構成を用いて光照射部１０７を構成することも可能である。
【００８９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す断面図である。図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｂでは、光偏向器１０Ａと反射板１０２との間にプリズムシート１１４（光学素子を構成する）が設けられている。液晶表示装置２０Ｂの他の構成は、実施の形態１の液晶表示装置２０と同様である。
【００９０】
導光板１１０の下面から出射した光は、光偏向器１０Ａ及びプリズムシート１１４を通過して反射板１０２で正反射された後に、再度、プリズムシート１１４及び光偏向器１０Ａを通過する。光偏向器１０Ａから出射した光は、導光板１１０及び液晶パネル１０６を通過して液晶表示装置２０Ｂの外部に出射する。
【００９１】
プリズムシート１１４には、複数のプリズム部１１４ａが形成されている。複数のプリズム部１１４ａの各々の角度は、例えば液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとが同じである状態において、３Ｄ画像を視認するのに最も適切な位置（例えば、液晶パネル１０６の中央部から垂直方向に距離Ｌだけ離れた位置）に視認者１１２が位置する際に、視認者１１２の右目１１２ａと左目１１２ｂとの中間部に光が集光されるように設定されている。
【００９２】
例えば、距離Ｌ＝３００ｍｍ、液晶パネル１０６の幅Ｗ２＝２００ｍｍ、視認者１１２の右目１１２ａと左目１１２ｂとの間隔Ｄ＝６０ｍｍである場合に、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに向けて光を交互に偏向することを考える。仮に、プリズムシート１１４が設けられていない場合には、例えば液晶パネル１０６の一端（図２において左端）から視認者１１２の右目１１２ａに光を偏向させるためには、光の偏向角度を約１３°に設定する必要がある。さらに、液晶パネル１０６の一端から視認者１１２の左目１１２ｂに光を偏向させるためには、光の偏向角度を約２３°に設定する必要がある。例えば、液晶１０３の高さＨ＝１５μｍ、液晶１０３の幅Ｗ１＝５０μｍである光偏向器１０Ａを用いた場合には、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差が０．１であるときに、光が約５．２°の偏向角度で偏向されるので、光を約２３°の偏向角度で偏向させるためには、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差を０．４５に設定する必要がある。或いは、光偏向器１０Ａを構成する光偏向素子１０１の高さをさらに高く構成する必要がある。
【００９３】
一方、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｂのようにプリズムシート１１４を設けた場合には、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差が０である状態で、プリズムシート１１４によって光が視認者１１２の右目１１２ａと左目１１２ｂとの中間部に向けて偏向されている。そのため、例えば液晶パネル１０６の一端から出射した光は、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差が０である状態で、視認者１１２の右目１１２ａと左目１１２ｂとの中間部に向けて約１８°の偏向角度で偏向されている。この状態で、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差を±０．１に設定し、光偏向器１０Ａによる光の偏向角度を約±５°変調させることにより、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに光を偏向させることができる。
【００９４】
従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｂでは、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差を小さく抑えた状態で、或いは、光偏向器１０Ａを構成する光偏向素子１０１の高さを低く抑えた状態で、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに光を偏向することができる。また、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとの差は、液晶１０３に印加される電圧の大きさに依存するため、屈折率の差を小さく抑えることによって、液晶１０３に印加される電圧の大きさ低く抑えることができる。これにより、消費電力の低い液晶表示装置２０Ｂを実現することができる。また、光偏向器１０Ａを構成する光偏向素子１０１の高さを低く抑えることによって、加工特性に優れた液晶表示装置２０Ｂを実現することができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、光学素子としてプリズムシート１１４を用いたが、これに限られず、光学素子として例えばフレネルシートを用いることもできる。
【００９６】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る光偏向装置を示す断面図である。図３に示すように、本実施の形態の光偏向装置３０は、光偏向器１０、偏光反射シート１２１、λ／４板１２２、光照射部１０７及び反射板１０２を備えている。
【００９７】
光偏向器１０は、上記実施の形態１と同様に、液晶１０３及び誘電体１０４で構成された光偏向素子１０１を備えている。
【００９８】
偏光反射シート１２１は、光偏向器１０の一方側、即ち、誘電体１０４側に設けられている。偏光反射シート１２１は、第１の偏光方向（例えば、図３の紙面に対して垂直方向）の光を反射し、且つ、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向（例えば、図３の紙面内方向）の光を透過する特性を有するシートである。
【００９９】
反射板１０２は、光偏向器１０の他方側、即ち、液晶１０３側に設けられている。この反射板１０２は、上記実施の形態１における反射板１０２と同様の機能を有する。
【０１００】
λ／４板１２２は、光偏向器１０と反射板１０２との間に設けられている。λ／４板１２２とは、特定の波長の直線偏光を回転偏光に（又は回転偏光を直線偏光に）変換する機能を有する位相差板であり、互いに垂直な方向に振動する直線偏光間に波長λの１／４の位相差（即ち、９０°の位相差）を生じさせる機能を有するものをいう。
【０１０１】
光照射部１０７は、光偏向器１０と偏光反射シート１２１との間に設けられている。光照射部１０７は、光源（図示せず）及び反射板１２３を有している。光源から発した光は、反射板１２３で正反射された後に、偏光反射シート１２１に向けて照射される。偏光反射シート１２１に向けて照射される光は、第１の偏光方向に偏光されている。
【０１０２】
次に、本実施の形態の光偏向装置３０による光の偏向方法について説明する。例えば、液晶１０３の屈折率ＮＬが１．５、誘電体１０４の屈折率ＮＤが１．４、液晶１０３の高さＨが１５μｍ、液晶１０３の幅Ｗ１が５０μｍである場合について考える。反射板１２３から偏光反射シート１２１に例えば角度θ１＝１．７°で入射した光は、第１の偏光方向に偏光されているので、偏光反射シート１２１で反射される。偏光反射シート１２１で反射された光は、光偏向素子１０１の誘電体１０４に入射してその内部を進行し、誘電体１０４と液晶１０３との界面において例えば角度θ２＝２．３°で屈折される。その後、光は、液晶１０３の内部を進行し、空気中に例えば角度θ３＝３．４°で出射する。空気中に出射した光は、λ／４板１２２を透過することにより直線偏光から回転偏光に変換され、反射板１０２で正反射された後に再度λ／４板１２２を透過することにより、回転偏光から直線偏光に変換される。λ／４板１２２から出射した光は、第２の偏光方向に偏光された状態で、再度光偏向素子１０１の液晶１０３に例えばθ３＝３．４°で入射する。
【０１０３】
その後、光は、空気中と液晶１０３との界面において角度θ４＝２．３°で屈折された後に液晶１０３の内部を進行し、液晶１０３と誘電体１０４との界面において例えばθ５＝３．７°で屈折される。誘電体１０４の内部を進行した光は、誘電体１０４から例えばθ６＝５．２°で出射した後に、偏光反射シート１２１に入射する。偏光反射シート１２１に入射した光は、第２の偏光方向に偏光されているので、偏光反射シート１２１を透過し、光偏向装置３０の外部に取り出される。従って、本実施の形態の光偏向装置３０における光の偏向角度は、角度θ６＝５．２°、即ち、角度θ１の約３倍の角度である。なお、上記角度θ１〜θ６はそれぞれ、鉛直方向に対する角度である。
【０１０４】
上述したように、本実施の形態の光偏向装置３０では、光偏向器１０に入射した光は、当該光偏向器１０を２回通過した後に、当該光偏向器１０から出射する。このような構成によって、比較的簡単な構成で、光の偏向角度をさらに大きくすることができる。
【０１０５】
（実施の形態４）
（光偏向装置の構造）
図４Ａは、本発明の実施の形態４に係る光偏向装置を示す断面図である。図４Ａに示すように、本実施の形態の光偏向装置３０Ｃでは、光照射部１２３Ｃは、光偏向器１０とλ／４板１２２との間に設けられている。光源（図示せず）から発した光は、第１の偏光方向に偏光されており、反射板１２３で正反射された後に、光偏向器１０に向けて照射される。光偏向装置３０Ｃの他の構成は、上記実施の形態３の光偏向装置３０と同様である。
【０１０６】
次に、本実施の形態の光偏向装置３０Ｃによる光の偏向方法について説明する。例えば、液晶１０３の屈折率ＮＬが１．５、誘電体１０４の屈折率ＮＤが１．４、液晶１０３の高さＨが１５μｍ、液晶１０３の幅Ｗ１が５０μｍである場合について考える。反射板１２３から光偏向器１０の液晶１０３に入射した光は、液晶１０３と誘電体１０４との界面において例えば角度θ０＝１．２°で屈折される。その後、光は、誘電体１０４の内部を進行し、誘電体１０４から例えば角度θ１＝１．７°で出射する。その後、光は、上記実施の形態３と同様の経路で光偏向器１０を通過し、誘電体１０４から例えば角度θ６＝５．２°で出射する。従って、本実施の形態の光偏向装置３０Ｃにおける光の偏向角度は、角度θ６＝５．２°、即ち、角度θ１の約３倍の角度である。なお、上記角度θ０〜θ６はそれぞれ、鉛直方向に対する角度である。
【０１０７】
上述したように、本実施の形態の光偏向装置３０Ｃでは、光偏向器１０に入射した光は、当該光偏向器１０を３回通過した後に、当該光偏向器１０から出射する。このような構成によって、上記実施の形態３と同様に、比較的簡単な構成で、光の偏向角度をさらに大きくすることができる。
【０１０８】
（液晶表示装置の構成）
図４Ｂは、本発明の実施の形態４に係る液晶表示装置を示す断面図である。図４Ｂに示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｃでは、光偏向装置３０Ｃと、光偏向装置３０Ｃから出射した光が入射される液晶パネル１０６と、を備えている。液晶パネル１０６は、光偏向装置３０Ｃの偏光反射シート１２１側に設けられている。光偏向装置３０Ｃの光偏向器１０Ａは、複数の光偏向素子１０１をアレイ状に配置することにより構成されている。光偏向装置３０Ｃの光照射部１０７は、上記実施の形態１の光照射部１０７と同様に、導光板１１０及び光源１１１で構成されている。光源１１１から発する光は、第１の偏光方向に偏光されている。液晶表示装置２０Ｃの他の構成は、上記実施の形態１の液晶表示装置２０と同様である。
【０１０９】
光照射部１０７の導光板１１０から出射した光は、上述と同様にして、光偏向器１０Ａに入射して当該光偏向器１０Ａを３回通過した後に、当該光偏向器１０Ａから出射する。従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｃでは、光の偏向角度をさらに大きくすることができるので、比較的簡単な構成で、さらに視域の広い液晶表示装置２０Ｃを実現することができる。
【０１１０】
なお、上記実施の形態３の光偏向装置３０についても同様に、光偏向装置３０の一方側に液晶パネル１０６を設けることにより液晶表示装置を構成することができる。
【０１１１】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５に係る液晶表示装置を示す断面図である。図５に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｄでは、液晶パネル１０６と光偏向装置３０Ｃとの間に高分子液晶拡散板１２４（拡散板を構成する）が設けられている。制御部１０９は、高分子液晶拡散板１２４に印加される電圧を制御する。制御部１０９によって高分子液晶拡散板１２４に電圧が印加されていない状態では、高分子液晶拡散板１２４は、乳白色となって光を拡散させる拡散状態に保持される。制御部１０９によって高分子液晶拡散板１２４に電圧が印加された状態では、高分子液晶拡散板１２４は、透明となって光を拡散させずに透過させる非拡散状態に保持される。従って、高分子液晶拡散板１２４は、制御部１０９によって拡散状態と非拡散状態とに切り替え可能に構成されている。
【０１１２】
液晶表示装置２０Ｄを３Ｄディスプレイ又はプライバシーディスプレイとして用いる場合には、高分子液晶拡散板１２４に電圧を印加することにより、高分子液晶拡散板１２４を非拡散状態に保持させる。これにより、高分子液晶拡散板１２４により光を拡散させない状態で、光を視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに交互に偏向させることができる。
【０１１３】
一方、液晶表示装置２０Ｄを２Ｄディスプレイとして用いる場合には、高分子液晶拡散板１２４に印加する電圧を解除することにより、高分子液晶拡散板１２４を拡散状態に保持させ、さらに、液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとを同じ値に設定する。これにより、光偏向装置３０Ｃから出射する光は、拡散された状態で液晶パネル１０６に入射するので、液晶パネル１０６は広角度で照明される。
【０１１４】
従って、本実施の形態では、２Ｄディスプレイの状態と、３Ｄディスプレイ又はプライバシーディスプレイの状態とに切り替え可能な液晶表示装置２０Ｄを実現することができる。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、拡散状態と非拡散状態とに切り替えられる拡散板として高分子液晶拡散板１２４を用いたが、これに限られず、同様の機能を有する他の手段で構成することもできる。
【０１１６】
（実施の形態６）
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置を示す断面図である。図６Ａに示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｅでは、光源１１１と導光板１１０との間にλ／２板１２５が設けられている。液晶表示装置２０Ｅの他の構成は、上記実施の形態５の液晶表示装置２０Ｄと同様である。
【０１１７】
λ／２板１２５とは、特定の振動方向を有する直線偏光を当該直線偏光の振動方向に対して直交する振動方向を有する直線偏光に変換する機能を有する位相差板であり、互いに垂直な方向に振動する直線偏光間に波長λの１／２の位相差（即ち、１８０°の位相差）を生じさせる機能を有するものをいう。光軸を中心としてλ／２板１２５の配置を回転させることにより、λ／２板１２５を通過した光の偏光方向が切り替えられる。従って、光源１１１から発する光が単一偏光である場合であっても、光軸を中心としてλ／２板１２５の配置を回転させることにより、導光板１１０に入射する光の偏光方向を変調することができる。例えば、λ／２板１２５の配置が第１の回転位置に位置された際には、光は第１の偏光方向に偏光され、λ／２板１２５の配置が第２の回転位置に位置された際には、光は第２の偏光方向に偏光される。
【０１１８】
λ／２板１２５の配置を第２の回転位置に位置させることにより、第２の偏光方向に偏向された光が導光板１１０に入射した場合には、偏光反射シート１２１に到達した光は、そのまま偏光反射シート１２１を透過する。例えば、液晶表示装置２０Ｅを２Ｄディスプレイとして用いる場合には、導光板１１０に入射する光を第２の偏光方向に偏光させ、且つ、光偏向器１０Ａにおいて液晶１０３の屈折率ＮＬと誘電体１０４の屈折率ＮＤとを同じ値に設定することにより、光は光偏向器１０Ａを複数回通過することなく、高分子液晶拡散板１２４に到達する。これにより、光が余分なパスを経由することによる光ロスを抑制することができ、液晶表示装置２０Ｅを２Ｄディスプレイとして用いた場合の光利用効率を高めることができる。
【０１１９】
また、λ／２板１２５の配置を第１の回転位置に位置させることにより、第１の偏光方向に偏向された光が導光板１１０に入射した場合には、偏光反射シート１２１に到達した光は、偏光反射シート１２１で反射される。その後、光は、光偏向器１０Ａを２回通過した後に、偏光反射シート１２１を透過する。これにより、液晶表示装置２０Ｅを３Ｄディスプレイ又はプライバシーディスプレイとして用いることができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、光の偏光方向を切り替える手段としてλ／２板１２５を用いたが、これに限られず、他の手段で構成することもできる。
【０１２１】
さらに、λ／２板１２５の配置を第１の回転位置と第２の回転位置との間で調節することにより、λ／２板１２５を通過した光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と第２の偏光方向の偏光成分とを両方含むように構成される。図６Ｂに示すように、第２の偏光方向の偏向成分を有する光は、光偏向器１０Ａを１回通過した後に偏光反射シート１２１を透過し、視認者１１２の両目１１２ａ，１１２ｂの方向に偏向される。第１の偏光方向の偏向成分を有する光は、光偏向器１０Ａを３回通過した後に偏光反射シート１２１を透過し、視認者１２６の両目１２６ａ，１２６ｂの方向に偏向される。このように、導光板１１０に入射する光の偏向方向が、第１の偏光方向の偏光成分と第２の偏光方向の偏光成分とを含むことにより、視認者１１２及び視認者１２６の２方向に光を同時に偏向することができる。これにより、二人の視認者１１２及び視認者１２６が液晶パネル１０６に表示される３Ｄ画像を同時に視認することができる。
【０１２２】
（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７に係る液晶表示装置を示す断面図である。図７に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｆでは、光偏向装置３０Ｆは、光偏向器として、第１の光偏向器１０Ａａ及び第２の光偏向器１０Ａｂを有している。第１の光偏向器１０Ａａは、光照射部１０７の導光板１１０と偏光反射シート１２１との間に設けられている。第２の光偏向器１０Ａｂは、光照射部１０７の導光板１１０とλ／４板１２２との間に設けられている。第１の光偏向器１０Ａａ及び第２の光偏向器１０Ａｂはそれぞれ、上記第６の実施の形態の光偏向器１０Ａと同様に構成されている。液晶表示装置２０Ｆの他の構成は、上記第６の実施の形態の液晶表示装置２０Ｅと同様である。
【０１２３】
次に、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｆの動作の仕組みについて説明する。高分子液晶拡散板１２４は、制御部１０９によって非拡散状態に保持されている。上記第６の実施の形態と同様に、λ／２板１２５を通過した光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と第２の偏光方向の偏光成分とを両方含んでいる。第２の偏光方向の偏向成分を有する光は、導光板１１０から出射して光偏向器１０Ａａを１回だけ通過した後に、偏光反射シート１２１を透過する。その後、この光は、液晶パネル１０６に入射した後に、液晶パネル１０６から出射して視認者１１２の両目１１２ａ，１１２ｂに向けて偏向される。
【０１２４】
第１の偏光方向の偏向成分を有する光は、導光板１１０から出射して光偏向器１０Ａａを通過した後に、偏光反射シート１２１で反射される。その後、この光は、再度光偏向器１０Ａａを通過し、さらに光偏向器１０Ａｂを通過した後にλ／４板１２２に入射する。反射板１０２で反射した光は、再度光偏向器１０Ａｂ及び光偏向器１０Ａａを通過した後に、偏光反射シート１２１を通過し、液晶パネル１０６に入射する。これにより、液晶パネル１０６から出射した光は、視認者１２６の両目１２６ａ，１２６ｂに向けて偏向される。従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｆでは、二人の視認者１１２及び視認者１２６が液晶パネル１０６に表示される３Ｄ画像を同時に視認することができる。
【０１２５】
上述したように、視認者１１２の両目１１２ａ，１１２ｂには、光偏向器１０Ａａを１回通過することにより偏向された光が集光され、視認者１２６の両目１２６ａ，１２６ｂには、光偏向器１０Ａａを３回、光偏向器１０Ａｂを２回通過することにより偏向された光が集光される。視認者１１２に向けて光を偏向させるために、光偏向器１０Ａａを構成する液晶１０３の屈折率ＮＬを決定した後に、視認者１２６に向けて光を偏向させるために、光偏向器１０Ａｂを構成する液晶１０３の屈折率ＮＬを決定することにより、視認者１１２及び視認者１２６がそれぞれ任意の位置に位置する場合であっても、視認者１１２及び視認者１２６に向けてそれぞれ独立に光を偏向することができる。
【０１２６】
なお、導光板１１０に入射する光のうち、第１の偏光方向の偏光成分を有する光の割合と第２の偏光方向の偏光成分を有する光の割合とをそれぞれ任意に設定することにより、視認者１１２及び視認者１２６に向けてそれぞれ偏向される光の光量の割合を任意に設定することができる。
【０１２７】
（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８に係る液晶表示装置を示す断面図である。図８に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｇでは、光照射部１０７の導光板１１０とλ／４板１２２との間にプリズムシート１１４（光学素子を構成する）が設けられている。このプリズムシート１１４は、上記実施の形態２におけるプリズムシート１１４と同様に構成されている。液晶表示装置２０Ｇの他の構成は、実施の形態６の液晶表示装置２０Ｅと同様である。
【０１２８】
上記実施の形態６と同様に、λ／２板１２５を通過した光の偏光方向は、第１の偏光方向と第２の偏光方向とに切り替えられる。第２の偏光方向に偏光された光が導光板１１０に入射した場合には、偏光反射シート１２１に到達した光は、そのまま偏光反射シート１２１を透過する。第１の偏光方向に偏光された光が導光板１１０に入射した場合には、偏光反射シート１２１に到達した光は、偏光反射シート１２１で反射された後に、光偏向器１０Ａを２回通過する。このとき、光は、偏光反射シート１２１と反射板１０２との間を往復する間に、プリズムシート１１４を２回通過する。
【０１２９】
従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｇでは、プリズムシート１１４を設けることによって、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、プリズムシート１１４を導光板１１０とλ／４板１２２との間に設けたが、プリズムシート１１４をλ／４板１２２と反射板１０２との間に設けることもできる。また、プリズムシート１１４を導光板１１０よりも下側に配置することにより、液晶表示装置２０Ｇを２Ｄディスプレイとして用いる場合に、第２の偏光方向に偏光された光は、プリズムシート１１４を通過しない。そのため、プリズムシート１１４は、２Ｄ画像の視野角には影響を与えない。
【０１３１】
また、本実施の形態では、光学素子としてプリズムシート１１４を用いたが、これに限られず、光学素子として例えばフレネルシートを用いることもできる。
【０１３２】
（実施の形態９）
図９は、本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置を示す断面図である。図９に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｈでは、プリズムシート１１４Ｈを光の偏向方向（図９において左右方向）に移動させるためのアクチュエータ１２７が設けられている。アクチュエータ１２７によってプリズムシート１１４Ｈを光の偏向方向に移動させることにより、液晶パネル１０６から出射した光の集光点を左右方向に調整することができる。本実施形態のプリズムシート１１４Ｈは、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂの移動に追従して、液晶パネル１０６から出射される光の集光点を変調可能なアクティブ光学素子である。
【０１３３】
視認者１１２の位置が図９における矢印１２８ａ，１２８ｂで示すように左右に移動した場合には、視認者１１２の位置は、一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂにより検出される。制御部１０９は、一対のステレオカメラ１０８ａ，１０８ｂからの検出信号に基づいて、アクチュエータ１２７を駆動する。これにより、プリズムシート１１４Ｈは、アクチュエータ１２７によって図９における矢印１２９ａ，１２９ｂで示すように左右に移動される。例えば、視認者１１２の位置が矢印１２８ａで示す方向に移動した場合には、制御部１０９からの指令に基づいてアクチュエータ１２７が駆動されることにより、プリズムシート１１４Ｈが矢印１２９ａで示す方向に所定量だけ移動する。即ち、検出された視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂの位置に応じて、アクチュエータ１２７を駆動してプリズムシート１１４Ｈの位置を調整することにより、視認者１１２の位置が移動した場合であっても、液晶パネル１０６からの光を視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに集光させ続けることができるので、視認者１１２は３Ｄ画像等を視認し続けることができる。
【０１３４】
本実施の形態の液晶表示装置２０Ｈでは、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂへの光の偏向が光偏向器１０Ａで行われ、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂの移動に対する集光点の追従がアクチュエータ１２７により駆動されるプリズムシート１１４Ｈで行われる。これにより、次のような効果を得ることができる。例えば、画像が液晶パネル１０６に６０Ｈｚの周波数で表示されている場合には、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂに光を偏向させる速度（偏向速度）としては、数ｍｓｅｃ（１２０Ｈｚ）程度の速度が要求される。光偏向器１０Ａの偏向速度を高速化するためには、光偏向器１０Ａの液晶１０３の高さＨをできる限り低く抑える必要があるが、その場合、光偏向器１０Ａにおける光の偏向角度を大きくすることは難しくなる。一方、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂの位置が移動した場合における集光点の追従は、視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂへ光を偏向させる場合のような数ｍｓｅｃ程度の高速な応答速度は必要ない。
【０１３５】
従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｈのように、高速な応答速度を必要とする視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂへの光の偏向と、高速な応答速度を必要としない視認者１１２の右目１１２ａ及び左目１１２ｂの移動に対する集光点の追従とを光偏向器１０Ａ及びプリズムシート１１４Ｈでそれぞれ分担させる。これにより、視認者１１２の位置が大きくずれた場合であっても、集光点の追従を容易に行うことが可能な、視域の広い液晶表示装置２０Ｈを実現することができる。
【０１３６】
なお、本実施の形態では、アクティブ光学素子としてアクチュエータ１２７により駆動されるプリズムシート１１４Ｈを用いたが、これに限られず、同様の機能を有する他の手段、例えば液晶レンズ等を用いることができる。
【０１３７】
また、上記実施の形態２の液晶表示装置２０Ｂにおいても、本実施の形態と同様に、プリズムシート１１４をアクチュエータ１２７により駆動されるアクティブ光学素子として構成することもできる。
【０１３８】
（実施の形態１０）
（光偏向装置の構成）
図１０Ａは、本発明の実施の形態１０に係る光偏向装置を示す断面図である。図１０Ａに示すように、本実施の形態の光偏向装置３０Ｊでは、反射板１０２は、光偏向器１０の一方側に設けられている。λ／４板１２２は、光偏向器１０と反射板１０２との間に設けられている。偏光反射シート１２１は、光偏向器１０の他方側に設けられている。また、光照射部１０７は、光偏向器１０と偏光反射シート１２１との間に設けられている。光源（図示せず）から発した光は、第２の偏光方向に偏光されており、反射板１２３で正反射された後に、光偏向器１０に向けて照射される。
【０１３９】
次に、本実施の形態の光偏向装置３０Ｊによる光の偏向方法について説明する。例えば、液晶１０３の屈折率ＮＬが１．５、誘電体１０４の屈折率ＮＤが１．４、液晶１０３の高さＨが１５μｍ、液晶１０３の幅Ｗ１が５０μｍである場合について考える。
【０１４０】
反射板１２３から光偏向器１０の液晶１０３に対して略垂直に入射した光は、液晶１０３と誘電体１０４との界面において例えば角度θ０＝１．２°で屈折される。その後、光は、誘電体１０４の内部を進行し、誘電体１０４から例えば角度θ１＝１．７°で空気中に出射する。誘電体１０４から出射した光は、λ／４板１２２を透過することにより直線偏光から回転偏光に変換され、反射板１０２で正反射された後に再度λ／４板１２２を透過することにより、回転偏光から直線偏光に変換される。λ／４板１２２から出射した光は、第１の偏光方向に偏光された状態で、再度光偏向素子１０１の誘電体１０４に入射する。その後、光は誘電体１０４の内部を進行し、誘電体１０４と液晶１０３との界面において例えば角度θ２＝２．３°で屈折される。液晶１０３の内部を進行した光は、液晶１０３から例えば角度θ３＝３．４°で出射した後に、偏光反射シート１２１に入射する。偏光反射シート１２１に入射した光は、第１の偏光方向に偏光されているので、偏光反射シート１２１で反射され、再度液晶１０３に例えば角度θ３＝３．４°で入射する。
【０１４１】
その後、光は、空気中と液晶１０３との界面において例えば角度θ４＝２．３°で屈折された後に液晶１０３の内部を進行し、液晶１０３と誘電体１０４との界面において例えばθ５＝３．７°で屈折される。誘電体１０４の内部を進行した光は、誘電体１０４から例えばθ６＝５．２°で空気中に出射した後に、λ／４板１２２を透過して反射板１０２で正反射される。反射板１０２で正反射された光が再度λ／４板１２２を透過することにより、λ／４板１２２から出射した光は、第２の偏光方向に偏光された状態で、再度光偏向素子１０１の誘電体１０４に入射する。
【０１４２】
誘電体１０４に入射した光は、空気中と誘電体１０４との界面において例えば角度θ７＝３．７°で屈折された後に誘電体１０４の内部を進行し、誘電体１０４と液晶１０３との界面において例えば角度θ８＝４．６°で屈折される。液晶１０３の内部を進行した光は、液晶１０３から例えば角度θ９＝６．９°で出射した後に、偏光反射シート１２１に入射する。偏光反射シート１２１に入射した光は、第２の偏光方向に偏光されているので、偏光反射シート１２１を透過して外部に取り出される。従って、本実施の形態の光偏向装置３０Ｊにおける光の偏向角度は、角度θ９＝６．９°、即ち、角度θ１の約４倍の角度である。なお、上記角度θ０〜θ９はそれぞれ、鉛直方向に対する角度である。
【０１４３】
上述したように、本実施の形態の光偏向装置３０Ｊでは、光偏向器１０に入射した光は、当該光偏向器１０を４回通過した後に、当該光偏向器１０から出射する。このような構成によって、比較的簡単な構成で、光の偏向角度をさらに大きくすることができる。
【０１４４】
実施の形態１，３，４で説明したように、光が光偏向器１０を１回通過する場合の光の偏向角度は１．７°、光が光偏向器１０を２回通過する場合の光の偏向角度は３．４°、光が光偏向器１０を３回通過する場合の光の偏向角度は５．２°である。本実施の形態では、光が光偏向器１０を４回通過する場合の光の偏向角度は６．９°である。即ち、光が光偏向器１０により１回偏向される毎に、光の偏向角度が角度１．７°ずつ加算されることが理解される。
【０１４５】
なお、図１５Ｂに示すレンズアレイ６０８を用いて光の偏向角度を拡大する従来の方法では、例えば入射角度が設計値に対して１°だけずれていた場合、レンズアレイ６０８で角度を拡大した場合は、レンズアレイ６０８から出射した光の偏向角度は、レンズアレイ６０８の拡大倍率分だけ拡大される。即ち、レンズアレイ６０８で光の偏向角度を４倍拡大する際には、入射角度が設計値に対して１°だけずれている場合、出射角度は設計値に対して４°だけずれる。これに対して、本実施の形態の光偏向装置３０Ｊでは、光偏向器１０において光の偏向が複数回繰り返されるので、出射角度のずれ量は全く変動しない。即ち、光偏向器１０において光の偏向を４回繰り返す際には、入射角度が設計値に対して１°だけずれている場合、出射角度は設計値に対して１°しかずれない。従って、本実施の形態の光偏向装置３０Ｊでは、誤差の生じにくく、高精度な光の偏向が可能になる。
【０１４６】
（液晶表示装置の構成）
図１０Ｂは、本発明の実施の形態１０に係る液晶表示装置を示す断面図である。図１０Ｂに示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｊでは、光偏向装置３０Ｊと、光偏向装置３０Ｊから出射した光が入射される液晶パネル１０６と、を備えている。液晶パネル１０６は、光偏向装置３０Ｊの偏光反射シート１２１側に設けられている。光偏向装置３０Ｊの光偏向器１０Ａは、複数の光偏向素子１０１をアレイ状に配置することにより構成されている。光偏向装置３０Ｊの光照射部１０７は、上記実施の形態１の光照射部１０７と同様に、導光板１１０及び光源１１１で構成されている。光源１１１から発する光は、第２の偏光方向に偏光されている。液晶表示装置２０Ｊの他の構成は、上記実施の形態１の液晶表示装置２０と同様である。
【０１４７】
光照射部１０７の導光板１１０から出射した光は、上述と同様にして、光偏向器１０Ａに入射して当該光偏向器１０Ａを４回通過した後に、当該光偏向器１０Ａから出射する。従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｊでは、光の偏向角度をさらに大きくすることができるので、比較的簡単な構成で、さらに視域の広い液晶表示装置２０Ｊを実現することができる。
【０１４８】
（実施の形態１１）
図１１は、本発明の実施の形態１１に係る液晶表示装置を示す断面図である。図１１に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｋでは、液晶パネル１０６と光偏向装置３０Ｊとの間に高分子液晶拡散板１２４（拡散板を構成する）が設けられている。この高分子液晶拡散板１２４は、上記実施の形態５の高分子液晶拡散板１２４と同様に構成されている。液晶表示装置２０Ｋの他の構成は、上記実施の形態１０の液晶表示装置２０Ｊと同様である。
【０１４９】
従って、本実施の形態では、上記実施の形態５と同様に、２Ｄディスプレイの状態と、３Ｄディスプレイ又はプライバシーディスプレイの状態とに切り替え可能な液晶表示装置２０Ｋを実現することができる。
【０１５０】
なお、液晶表示装置２０Ｋを２Ｄディスプレイとして用いる場合には、導光板１１０に入射する光の偏光方向を第１の偏光方向にすることにより、導光板１１０からの光は、光偏向器１０Ａを１往復した後に偏光反射シート１２１から出射する。これにより、光が光偏向器１０Ａ等の光学部材を透過する際の光ロスを低減することができ、光利用効率の高い液晶表示装置２０Ｋを実現することができる。
【０１５１】
（実施の形態１２）
図１２は、本発明の実施の形態１２に係る液晶表示装置を示す断面図である。図１２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｌでは、光源１１１と導光板１１０との間にλ／２板１２５が設けられている。このλ／２板１２５は、上記実施の形態６のλ／２板１２５と同様に構成されている。液晶表示装置２０Ｌの他の構成は、上記実施の形態１１の液晶表示装置２０Ｋと同様である。
【０１５２】
上記実施の形態６と同様に、λ／２板１２５を通過した光の偏光方向は、第１の偏光方向の偏光成分と第２の偏光方向の偏光成分を含んでいる。第１の偏光方向の偏光成分を有する光が導光板１１０に入射した場合には、光偏向器１０Ａを２回通過した後に偏光反射シート１２１に到達した光は、そのまま偏光反射シート１２１を透過する。これにより、液晶パネル１０６から出射した光は、視認者１１２の両目１１２ａ，１１２ｂに向けて偏向される。
【０１５３】
第２の偏光方向の偏光成分を有する光が導光板１１０に入射した場合には、光偏向器１０Ａを２回通過した後に偏光反射シート１２１に到達した光は、偏光反射シート１２１で反射された後に、さらに光偏向器１０Ａを２回通過する。その後、光は偏光反射シート１２１を透過し、液晶パネル１０６から出射した光は、視認者１２６の両目１２６ａ，１２６ｂに向けて偏向される。
【０１５４】
従って、本実施の形態では、上記実施の形態６と同様に、二人の視認者１１２及び視認者１２６が液晶パネル１０６に表示される３Ｄ画像等を同時に視認することができる。なお、導光板１１０に入射する光の偏光方向を、第１の偏光方向と第２の偏光方向とで切り替えることにより、３Ｄ画像等を視認させる視認者を視認者１１２と視認者１２６とで切り替えることもできる。
【０１５５】
（実施の形態１３）
図１３は、本発明の実施の形態１３に係る液晶表示装置を示す断面図である。図１３に示すように、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｍでは、光偏向器１０Ａとλ／４板１２２との間にプリズムシート１１４（光学素子を構成する）が設けられている。このプリズムシート１１４は、上記実施の形態２におけるプリズムシート１１４と同様に構成されている。液晶表示装置２０Ｍの他の構成は、実施の形態１３の液晶表示装置２０Ｌと同様である。
【０１５６】
従って、本実施の形態の液晶表示装置２０Ｍでは、プリズムシート１１４を設けることによって、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１５７】
なお、本実施の形態では、プリズムシート１１４を光偏向器１０Ａとλ／４板１２２との間に設けたが、プリズムシート１１４をλ／４板１２２と反射板１０２との間に設けることもできる。また、本実施の形態では、光学素子としてプリズムシート１１４を用いたが、これに限られず、例えば光学素子としてフレネルシートを用いることもできる。
【０１５８】
また、本実施の形態においても、実施の形態９と同様に、プリズムシート１１４をアクチュエータにより駆動されるアクティブ光学素子として構成することもできる。
【０１５９】
以上、本発明の実施の形態１〜１３について説明したが、上記実施の形態１〜１３に示す構成は一例であって、発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形を加えることができるのは言うまでもない。また、上記実施の形態１〜１３を組み合わせて、或いは、それらを変形した発明を組み合わせて用いることも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は、光の偏向角度を大きくすることができる光偏向器及び光偏向装置として適用することができる。さらに、本発明は、３Ｄ画像等を視認可能な視域を拡大することができるとともに、クロストークを低減して高画質な３Ｄ画像等を表示することができる液晶表示装置として適用することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１０，１０Ａ，５０，６０１  光偏向器
１０Ａａ  第１の光偏向器
１０Ａｂ  第２の光偏向器
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｊ，２０Ｋ，２０Ｌ，２０Ｍ，６０，７０  液晶表示装置
３０，３０Ｃ，３０Ｊ  光偏光装置
１０１，５０１  光偏向素子
１０２  反射板
１０２ａ反射面
１０３，５０３  液晶
１０４，５０４  誘電体
１０６，６０４  液晶パネル
１０７  光照射部
１０８ａ，１０８ｂ，６０５ａ，６０５ｂ  ステレオカメラ
１０９，６０６  制御部
１１０，６０２  導光板
１１１，６０３  光源
１１２，１２６，６０７  視認者
１１２ａ，１２６ａ，６０７ａ  右目
１１２ｂ，１２６ｂ，６０７ｂ  左目
１１４，１１４Ｈ  プリズムシート
１１４ａ  プリズム部
１２１  偏光反射シート
１２２  λ／４板
１２３  反射板
１２４  高分子液晶拡散板
１２５  λ／２板
１２７  アクチュエータ
６０８  レンズアレイ
６０８ａ，６０８ｂ  レンズ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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