偏振光透射屏及使用該偏振光透射屏的立體圖像顯示裝置的製作方法

2023-09-10 08:13:35 3

專利名稱：偏振光透射屏及使用該偏振光透射屏的立體圖像顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於顯示立體圖像的偏振光透射屏及使用該偏振光透射屏的立體圖像顯示裝置。
背景技術：
現有技術中，作為使用平面顯示器來表現立體圖像的顯示裝置，在左右眼中分離地提示具有視差的兩幅圖像的方式得到了廣泛應用。例如，眾所周知的眼鏡方式和無眼鏡方式等，所說的眼鏡方式是使用由偏振板構成的特殊眼鏡來分離由相互正交的偏振光形成的左眼圖像和右眼圖像(例如，參照專利文獻1)，所說的無眼鏡方式是在左眼圖像和右眼圖像上分離後照燈的光源，使穿透了左眼圖像的光投影到觀察者的左眼，使穿透了右眼圖像的光投影到觀察者的右眼(例如，參照專利文獻2)。
(專利文獻1)日本特開平3-134648號公報(專利文獻2)WO01/59508號公報在眼鏡方式中，在分離左眼光和右眼光時，使穿透顯示器件、且在同一方向上具有偏振光軸的左眼圖像及右眼圖像的直線偏振光中的一方，在1/2波長板上透射，並偏轉90°，由此，使左眼圖像和右眼圖像的直線偏振光正交。並且，在觀察者的偏振光眼鏡中，分別使左眼偏振板及右眼偏振板的方向與左右各自的直線偏振光的方向平行一致。由此，在觀察者的左眼中只有左眼圖像的直線偏振光到達，在右眼中只有右眼圖像的直線偏振光到達。
另外，在無眼鏡方式中，在作為後照燈的右眼光源和左眼光源中，使用相互正交的直線偏振光。並且，使朝向顯示器件的左眼圖像顯示行的左眼直線偏振光、及朝向右眼圖像顯示行的右眼直線偏振光的其中一方的偏振光軸的方向，在1/2波長板上偏轉90°，由此，使兩者的偏振光軸的方向與設置在顯示器件的入射側的偏振板的偏振光軸平行一致。其結果，只有朝向左眼圖像顯示行的左眼直線偏振光、及朝向右眼圖像顯示行的右眼直線偏振光入射到顯示器件。這樣，在觀看者的左眼中只有左眼圖像的直線偏振光到達，在右眼中只有右眼圖像的直線偏振光到達。
但是，不管是眼鏡方式和無眼鏡方式中的哪一種，在使直線偏振光在1/2波長板上透射並偏轉90°時，直線偏振光的方向因為波長色散特性的影響而分散。因此，在整個寬廣的波長範圍內，使用偏振板不能使左右的圖像充分地分離，從而帶來立體圖像交調失真的問題。

發明內容
為解決上述問題，在本發明的第一實施形態中，提供一種使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括90°偏轉區域，其重疊地包括光學主軸的方向互不相同的多個相位差板，通過使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光透射，使所述偏振光軸有步驟地在所述的多個相位差板上分別偏轉小於90°的角度，並且總共偏轉90°；以及0°偏轉區域，其重疊地包括光學主軸的方向互不相同的多個相位差板，通過使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光透射，並且通過使偏振光軸在多個相位差板上沿著正負兩個方向分別偏轉相同的角度，使直線偏振光以與入射時的方向相同的方向射出。
在所述的偏振光透射屏中，90°偏轉區域能利用比使用一塊相位差板使直線偏振光的偏振光軸一次偏轉90°時低的波長色散特性，使偏振光軸的方向偏轉90°。同時，0°偏轉區域使偏振光軸分別沿著相反的方向偏轉同樣的角度，所以，能消除波長色散特性。也就是說，能完全地抑制波長色散特性，非常精確地使穿透90°偏轉區域及0°偏轉區域的直線偏振光的偏振光軸相互正交。
90°偏轉區域及0°偏轉區域的多個相位差板中的至少一個可以是相同的相位差板(在90°偏轉區域和0°偏轉區域的多個相位差板中至少有一個與另一個是相同的相位差板)。象這樣，相同的相位差板沒有必要對其他相位差板進行就位調整，所以，能降低由於多個相位差板的組合誤差引起的偏振光透射屏的光學特性的散亂。
在本發明的第二實施形態中，提供一種使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉+45°，所述第二偏轉區域使所述直線偏振光偏轉-45°；以及相同偏振光偏轉板，其在所述垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在第一偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光及在第二偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光分別偏轉-45°。
在所述偏振光透射屏中，穿透第一偏轉區域及相同偏振光偏轉板的偏振光分別沿著相反的方向偏轉相同的角度，所以，能消除波長色散特性。另外，穿透第二偏轉區域及相同偏振光偏轉板的偏振光，通過多次沿著同一方向分別偏轉45°、也就是小於90°的偏轉角度，最終實現偏轉90°。由此，與一次偏轉90°的情況相比，能降低波長色散特性。另外，相同偏振光偏轉板的偏振光偏轉特性在垂直方向上是相同的，所以，沒有必要相對柵形偏振光偏轉板的各個區域調整相同偏振光偏轉板的位置。
因此，所述的偏振光透射屏不受柵形偏振光偏轉板和相同偏振光偏轉板的組合誤差的影響，在整個寬廣的波長範圍內，使穿透第一偏轉區域的直線偏振光和第二偏轉區域的直線偏振光非常精確地正交。具有這樣的偏振光透射屏的立體圖像顯示裝置，能很精確地在偏振板上分離左眼圖像和右眼圖像，所以，能顯示出交調失真較少的清晰的立體圖像。
在本發明的第三實施形態中，提供一種使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉-45°，所述第二偏轉區域使所述直線偏振光偏轉+45°；相同偏振光偏轉板，其在所述垂直方向上的偏振光偏轉特性(光學主軸及相位差)是相同的，並使在第一偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光及在第二偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光分別偏轉+45°。由此，能得到與第二實施形態相同的效果。
在本發明的第四實施形態中，提供一種使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括相同偏振光偏轉板，其在垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉+45°；柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光偏轉-45°，所述第二偏轉區域使在相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光再偏轉+45°。由此，能得到與第二實施形態相同的效果。
在本發明的第五實施形態中，提供一種使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括相同偏振光偏轉板，其在垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉-45°；柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光偏轉+45°，所述第二偏轉區域使在相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光再偏轉-45°。由此，能得到與第二實施形態相同的效果。
在本發明的第六實施形態中，提供一種偏振光透射屏，是一種使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括全都由1/2波長板構成的第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域的光學主軸的方向，相對於向該偏振光透射屏入射、在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光的偏振光軸，設置成±22.5°的角度，所述第二偏轉區域的光學主軸的方向，相對於第一偏轉區域的光學主軸，設置成±45°的角度；相同偏振光偏轉板，其是光學主軸的方向在垂直方向上相同的1/2波長板，該光學主軸的方向相對於第一偏轉區域的光學主軸正交。
在所述的第二至第六實施形態中，第一偏轉區域的波長色散特性與相同偏振光偏轉板的波長色散特性最好是相同的。由此，通過第一偏轉區域的偏振光的波長色散特性能在相同偏振光偏轉板非常精確地被消除。
在本發明的第七實施形態中，提供一種立體圖像顯示裝置，其包括所述第二至第六實施形態中任一個所述的偏振光透射屏；光源；液晶面板，其設置在所述光源及所述的偏振光透射屏之間，並與所述的偏振光透射屏相對，在垂直方向上交替重複地包括左眼顯示行和右眼顯示行，所述左眼顯示行與所述第一及第二偏轉區域的任一方相對，並顯示左眼圖像，所述右眼顯示行與所述第一及第二偏轉區域的另一方相對，並顯示右眼圖像，所述液晶面板只射出應該入射到所述偏振光透射屏的特定方向的直線偏振光；以及偏振光眼鏡，其包括右眼偏振板和左眼偏振板，所述右眼偏振板將穿透了左眼顯示行及偏振光透射屏的直線偏振光屏蔽，同時使穿透了右眼顯示行及偏振光透射屏的直線偏振光透射，所述左眼偏振板將穿透了右眼顯示行及偏振光透射屏的直線偏振光屏蔽，同時使穿透了左眼顯示行及偏振光透射屏的直線偏振光透射。
在上面所述的立體圖像顯示裝置中，在右眼顯示行與第一偏轉區域相對設置的情況下，右眼偏振板可以包括與從液晶面板所射出的直線偏振光的偏振光軸正交的偏振光吸收軸，左眼偏振板可以包括與從液晶面板所射出的直線偏振光的偏振光軸平行的偏振光吸收軸。
在上面所述的立體圖像顯示裝置中，在左眼顯示行與第一偏轉區域相對設置的情況下，左眼偏振板可以包括與從液晶面板所射出的直線偏振光的偏振光軸正交的偏振光吸收軸，右眼偏振板可以包括與從液晶面板所射出的直線偏振光的偏振光軸平行的偏振光吸收軸。
在本發明的第八實施形態中，提供一種立體圖像顯示裝置，其包括所述第二至第六實施形態中任一個所述的偏振光透射屏；分割偏振光源，其沿著左右方向分割該光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出右眼的直線偏振光，所述左眼光源射出與右眼的直線偏振光正交的左眼直線偏振光；投影透鏡，其將右眼的直線偏振光投影到觀看者的右眼的方向，同時，將左眼的直線偏振光投影到觀看者的左眼的方向；液晶面板，其只允許與從右眼光源所射出的直線偏振光平行的直線偏振光透射，並在垂直方向上交替重複地包括右眼顯示行和左眼顯示行，所述右眼顯示行在與第一偏轉區域相對的位置上顯示右眼圖像，所述左眼顯示行在與第二偏轉區域相對的位置上顯示左眼圖像。由此，可得到與第二實施形態同樣的效果。
在本發明的第九實施形態中，提供一種立體圖像顯示裝置，其包括所述第二至第六實施形態中任一個所述的偏振光透射屏；分割偏振光源，其沿著左右方向分割該光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出右眼的直線偏振光，所述左眼光源射出與右眼的直線偏振光正交的左眼直線偏振光；投影透鏡，其將右眼的直線偏振光投影到觀看者的右眼的方向，同時，將左眼的直線偏振光投影到觀看者的左眼的方向；液晶面板，其只允許與從左眼光源所射出的直線偏振光平行的直線偏振光透射，並在垂直方向上交替重複地包括左眼顯示行和右眼顯示行，所述左眼顯示行在與第一偏轉區域相對的位置上顯示左眼圖像，所述右眼顯示行在與第二偏轉區域相對的位置上顯示右眼圖像。由此，可得到與第二實施形態同樣的效果。
在上面所述的立體圖像顯示裝置中，所述投影透鏡也可以在所述直線偏振光的行進方向上重疊地包括第一線性菲涅耳透鏡，其包括沿著與右眼的直線偏振光的偏振光軸正交的方向延伸的稜線；第二線性菲涅耳透鏡，其包括沿著與右眼的直線偏振光的偏振光軸平行的方向延伸的稜線。這時，投影透鏡不會對一條光線同時使其P波及S波的成分發生折射。因此，不會使入射的直線偏振光的偏振光軸偏轉或者發生橢圓偏振化。因此，能通過偏振板非常精確地分離左眼的直線偏振光和右眼的直線偏振光。
在上面所述的立體圖像顯示裝置中，所述投影透鏡也可以在所述直線偏振光的行進方向上重疊地包括第一柱狀透鏡，其包括沿著與右眼的直線偏振光的偏振光軸正交的方向延伸的稜線；第二柱狀透鏡，其包括沿著與偏振光軸平行的方向延伸的稜線。這時，投影透鏡也不會對一條光線同時使其P波及S波的成分發生折射。因此，不會使入射的直線偏振光的偏振光軸偏轉或者發生橢圓偏振化。因此，能通過偏振板非常精確地分離左眼的直線偏振光和右眼的直線偏振光。
另外，上面所述的發明的概括說明並沒有列舉本發明的全部必要特徵，另外，這些技術特徵的其他組合也能構成本發明。


圖1是本實施例的利用無眼鏡方式的立體圖像顯示裝置100a的構成的立體分解圖；圖2是在顯示部46上顯示的圖像數據的圖；圖3是在立體圖像顯示裝置100a中、來自分割偏振光源10的光分別在左右眼上分離投影的原理的示意圖；圖4是在立體圖像顯示裝置100a中、左眼圖像及右眼圖像分離地投影到觀看者的左右眼的原理的圖；
圖5是散射板50的構成的一個例子的剖面圖；圖6是本實施方式的利用眼鏡方式的立體圖像顯示裝置100b的第一實施例的立體分解圖；圖7是本實施方式的利用眼鏡方式的立體圖像顯示裝置100b的第二實施例的立體分解圖；圖8是圖7所示的立體圖像顯示裝置100b的應用例的示意圖；圖9是偏振光透射屏30使投影到右眼的直線偏振光分階段地發生偏轉的各步驟的圖；圖10是偏振光透射屏30使投影到左眼的直線偏振光分階段地發生偏轉的各步驟的圖。
具體實施例方式
下面，通過本發明的實施例來說明本發明，但是，以下實施例並不用於限制權利要求的範圍，另外，在實施例中說明的技術特徵的所有組合對於發明的技術方案來說未必是必需的。
圖1是本實施例的無眼鏡方式的立體圖像顯示裝置100a的構成的立體分解圖。立體圖像顯示裝置100a包括分割偏振光源10、投影透鏡20、偏振光透射屏30、液晶面板40、以及散射板50。立體圖像顯示裝置100a利用從分割偏振光源10射出的左眼的偏振光來照射液晶面板40所顯示的左眼圖像，將其透射光投影到觀看者的左眼中。同時，利用從分割偏振光源10射出的右眼的偏振光來照射液晶面板40所顯示的右眼圖像，將其透射光投影到觀看者的右眼中。這時，投影到左眼中的偏振光不穿透右眼圖像，並且，投影到右眼中的偏振光不穿透左眼圖像，通過實現這樣的高精度的光學特性，可以對觀看者顯示出交調失真少的清晰的立體圖像。
分割偏振光源10沿著左右方向分割光源，使其包括左眼分割偏振光源10b和右眼分割偏振光源10a，該左眼分割偏振光源10b射出左眼直線偏振光，該右眼分割偏振光源10a射出與左眼直線偏振光正交的右眼直線偏振光。從觀看者的角度來看，左眼分割偏振光源10b配置在右側，右眼分割偏振光源10a配置在左側。左眼分割偏振光源10b包括左眼分割光源12b和左眼分割偏振板14b，右眼分割偏振光源10a包括右眼分割光源12a和右眼分割偏振板14a。分割光源12是點光源，發出非偏振光。分割光源12除點光源外，也可以是例如有機EL等的表面發光的光源。左眼分割偏振板14b和右眼分割偏振板14a的透射軸正交。例如，在本實施例中，左眼分割偏振板14b具有水平方向的透射軸，右眼分割偏振板14a具有垂直方向的透射軸。因此，左眼分割偏振板14b射出在水平方向具有偏振光軸的直線偏振光，右眼分割偏振板14a射出在垂直方向具有偏振光軸的直線偏振光。
投影透鏡20在直線偏振光的行進方向上依次包括第一線性菲涅耳透鏡22a和第二線性菲涅耳透鏡22b，該第一線性菲涅耳透鏡22a具有沿著與右眼直線偏振光的偏振光軸正交的方向、即水平方向延伸的稜線，該第二線性菲涅耳透鏡22b具有沿著與右眼直線偏振光的偏振光軸平行的方向、即垂直方向延伸的稜線。這時，第一線性菲涅耳透鏡22a使右眼及左眼直線偏振光沿著垂直方向發生折射，第二線性菲涅耳透鏡22b使右眼及左眼直線偏振光沿著水平方向發生折射。所述的第一及第二線性菲涅耳透鏡22a、22b也可以交換前後順序。另外，第一及第二線性菲涅耳透鏡22a、22b既可以挨著設置，也可以分開設置。通過以上構成，投影透鏡20將從分割偏振板14a射出的右眼直線偏振光投影到觀看者的右眼的方向，同時，將從分割偏振板14b所射出的左眼直線偏振光投影到觀看者的左眼的方向。
液晶面板40包括顯示部46和入射側偏振板42，該顯示部46在垂直方向上交替、重複地設有顯示左眼圖像的左眼顯示行48b及顯示右眼圖像的右眼顯示行48a，該入射側偏振板42設置在顯示部46的光源所在一側，具有與右眼分割偏振板14a的透射軸平行的透射軸。入射側偏振板42隻將與右眼分割偏振光源10a所射出的直線偏振光平行的直線偏振光入射到顯示部46上。液晶面板40還包括設置在顯示部46的觀看者所在一側的射出側偏振板44，其只允許從顯示部46所射出的光中在特定方向具有變更軸的直線偏振光透射。
射出側偏振板44的透射軸的方向根據液晶面板40的顯示樣式是正常黑色、正常白色中的哪一種而變化。例如，在正常黑色的情況下，射出側偏振板44的透射軸與入射側偏振板42的透射軸平行設置；在正常白色的情況下，射出側偏振板44的透射軸與入射側偏振板42的透射軸正交設置。本實施例作為其中一個例子，對射出側偏振板44的透射軸與入射側偏振板42的透射軸正交設置的情況進行說明。液晶面板40設置在投影透鏡20的觀看者所在的一側。因此，立體圖像顯示裝置100a能不擴大液晶面板40的像素間距、讓觀看者觀看到高精確度的圖像。
偏振光透射屏30在液晶面板40的光源所在的一側，沿著垂直方向交替、重複地設有與右眼顯示行48a相對設置的0°偏轉區域32a、及與左眼顯示行48b相對設置的90°偏轉區域32b。0°偏轉區域32a使從左右的分割偏振光源10射出的直線偏振光分別繼續沿同一方向射出，90°偏轉區域32b使從左右的分割偏振光源10射出的直線偏振光分別偏轉±90°再射出。
90°偏轉區域32b重疊地設有在光學主軸的方向上互不相同的多個相位差板，在使特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光透射時，在多個相位差板的每個相位差板上分階段地使偏振光軸偏轉小於90°的角度，且總共偏轉90°。另一方面，0°偏轉區域32a重疊地設有在光學主軸的方向上互不相同的多個相位差板，在使特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光透射時，偏振光軸的方向在入射時和射出時相同。這時，多個相位差板通過使偏振光軸在正負兩個方向上偏轉同樣的角度，使直線偏振光沿著與入射時相同的方向射出。
90°偏轉區域32b利用比在一塊相位差板上使直線偏振光的偏振光軸一次偏轉90°時低的波長色散特性，使偏振光軸的方向偏轉90°。同時，0°偏轉區域32a使偏振光軸在兩個方向上偏轉同樣的偏轉角度，所以，能消除波長色散特性。也就是說，偏振光透射屏30能抑制全部波長色散特性，非常精確地使穿透0°偏轉區域32a及90°偏轉區域32b的直線偏振光的偏振光軸正交。
90°偏轉區域32b及0°偏轉區域32a的多個相位差板中至少一個是相同的相位差板。如果是相同的相位差板，就不必相對光學特性不同的相位差板來對準位置，所以，能降低由於組合多個相位差板的誤差而導致的偏振光透射屏30的光學特性的散亂。關於偏振光透射屏30的詳細構成，後面將參照圖8及圖9進行說明。
散射板50使圖像光只沿著垂直方向散射。由此，右眼中不入射左眼的圖像，左眼中不入射右眼的圖像，可以只擴大垂直方向的視角。散射板50可以通過粗糙散射面或者凸透鏡使圖像光沿著垂直方向散射。當使用粗糙散射面時，散射板50可以通過諸如致以微小傷痕的噴砂法(sand blast)、用透明油墨使表面的局部凸起的著色法(painting)或者印刷法(print)等方法，在表面上形成沿著水平方向延伸的細微的凹凸。在使用凸透鏡時，散射板50在垂直方向上重複地包括沿著水平方向延伸的半圓柱狀的透鏡個體。
圖2示出了本實施例的顯示部46所顯示的圖像數據。掃描線L1～L10構成左眼圖像，掃描線R1～R10構成右眼圖像，合成該左眼圖像和該右眼圖像，生成在顯示部46上顯示的立體圖像的圖像數據。這些左眼圖像數據及右眼圖像數據是使用能同時攝影兩個影象的立體型照相機等進行攝影的。分別抽出左眼圖像數據的奇數數目的掃描線數據和右眼圖像數據的偶數數目的掃描線數據進行交替合成的圖像在顯示部46上被顯示。左眼圖像數據的偶數數目的掃描線數據和右眼圖像數據的奇數數目的掃描線數據不在顯示部46上顯示而被廢棄。顯示部46上的右眼顯示行48a及左眼顯示行48b分別對應於各自的右眼圖像的掃描線(R2、R4、R6……)和左眼圖像的掃描線(L1、L3、L5……)。
圖3是在立體圖像顯示裝置100a中、來自分割偏振光源10的光分別在左右眼上分離地投影的原理圖。分割偏振光源10a及分割偏振光源10b以線性菲涅耳透鏡22b的光軸為中心向左右分割，該線性菲涅耳透鏡22b使光沿水平方向發生折射。因此，從觀看者角度來看配置在光軸靠右側的分割偏振光源10b所發射的光，通過線性菲涅耳透鏡22b投影到光軸的左側，即觀看者的左眼的方向。另一方面，從觀看者角度來看配置在光軸靠左側的分割偏振光源10a所發射的光，通過線性菲涅耳透鏡22b投影到光軸的右側，即觀看者的右眼的方向。這樣一來，左眼的分割偏振光源10b所射出的光及右眼的分割偏振光源10a所射出的光，分別投影到觀看者的左眼方向和觀看者的右眼方向。
圖4示意地示出了在圖1的立體圖像顯示裝置100a中、左眼圖像及右眼圖像分離地投影到觀看者的左右眼的原理。首先，從右眼的分割偏振光源10a射出的直線偏振光具有垂直方向的偏振光軸，通過投影透鏡20投影到觀看者的右眼的方向。其中，入射到0°偏轉區域32a的直線偏振光在偏振光軸的方向相同的狀態下、即朝向垂直方向的狀態下從偏振光透射屏30射出，入射到90°偏轉區域32b的直線偏振光在偏振光軸偏轉±90°狀態下、即朝向水平方向的狀態下從偏振光透射屏30射出。入射側偏振板42使穿透偏振光透射屏30的光中、偏振光軸的方向是垂直的直線偏振光透射，同時，將偏振光軸的方向為水平的直線偏振光遮擋。因此，使穿透0°偏轉區域32a的直線偏振光透射，另一方面，將穿透90°偏轉區域32b的直線偏振光吸收。因此，在與0°偏轉區域32a相對設置的右眼顯示行48a上，右眼的直線偏振光將入射，在與90°偏轉區域32b相對設置的左眼顯示行48b上沒有右眼的直線偏振光入射。這樣，從右眼的分割偏振光源10a射出的直線偏振光只入射到右眼顯示行48a上，從而只右眼的圖像光投影到觀看者的右眼。
另一方面，從左眼的分割偏振光源10b射出的直線偏振光具有水平方向的偏振光軸，通過投影透鏡20投影到觀看者的左眼方向。其中，入射到0°偏轉區域32a的直線偏振光在偏振光軸的方向相同的狀態下、即朝向水平方向的狀態下從偏振光透射屏30射出，入射到90°偏轉區域32b的直線偏振光在偏振光軸偏轉±90°狀態下、即朝向垂直方向的狀態下射出。因此，穿透了0°偏轉區域32a的直線偏振光又穿透入射側偏振板42，另一方面，穿透了90°偏轉區域32b的左眼的直線偏振光被入射側偏振板42吸收。即，在與90°偏轉區域32b相對設置的左眼顯示行48b上，左眼的直線偏振光入射，而在與0°偏轉區域32a相對設置的右眼顯示行48a上，左眼的直線偏振光不入射。這樣，從左眼的分割偏振光源10b射出的直線偏振光只向左眼顯示行48b入射，從而只將左眼的圖像光投影到觀看者的左眼。立體圖像顯示裝置100a可以利用以上所述的組合，將在顯示部46上顯示的左眼圖像及右眼圖像分離地投影到觀看者的左右眼。由此，能對觀看者顯示出立體圖像。
在這裡，在投影透鏡20中，第一線性菲涅耳透鏡22a及第二線性菲涅耳透鏡22b如圖1所示，分別包括沿著與左眼及右眼的直線偏振光的偏振光軸正交或者平行的方向延伸的稜線。這時，對於從左右的分割偏振光源10a或者10b射出的一束直線偏振光，投影透鏡20不會使P波及S波的成分同時折射。其結果，投影透鏡20能使入射的直線偏振光的偏振光軸不偏轉，或者，也不使橢圓偏振化，就將該直線偏振光投影到前方。因此，入射側偏振板42能非常精確地過濾投影透鏡20所投影的光。也就是說，本實施例的立體圖像顯示裝置100a能以高遮光率遮蔽應該遮光的直線偏振光，並能以高透射率透射應該透射的直線偏振光。在此，投影透鏡20使用的材料的延遲值越小越好。延遲值最好小於或等於20nm。由此，穿透投影透鏡20的直線偏振光通過在投影透鏡20上的多次折射，能防止橢圓偏振化。
另外，入射側偏振板42包括與左眼的分割偏振板14b的透射軸平行的透射軸，只將與左眼的分割偏振光源10b所射出的直線偏振光平行的直線偏振光入射到顯示部46。這時，90°偏轉區域32b設置在液晶面板40的光源所在一側，且與右眼顯示行48a相對，0°偏轉區域32a與左眼顯示行48b相對。
另外，作為其他的實施例，左眼的分割偏振板14b也可以具有垂直方向的透射軸，右眼的分割偏振板14a也可以具有水平方向的透射軸。這時，0°偏轉區域32a與左眼顯示行48b相對設置，90°偏轉區域32b與右眼顯示行48a相對設置。或者，0°偏轉區域32a及90°偏轉區域32b與上述的實施例相同，也可以分別與右眼顯示行48a及左眼顯示行48b相對，將入射側偏振板42及射出側偏振板44的透射軸的方向從前面所述的實施例開始再偏轉90°。即，入射側偏振板42也可以將透射軸朝向水平方向，射出側偏振板44也可以將透射軸朝向垂直方向。
圖5是散射板50的構成的一個例子的垂直剖面圖。散射板50在光源一側包括透鏡52。透鏡52在垂直方向反覆地設有沿著水平方向延伸的半圓柱狀的凸透鏡。透鏡52沿著垂直方向散射圖像光。由此，圖像的垂直方向的視角被放大。另外，在散射板50的觀看者的一側，在圖像光的光路的外側形成有遮光層54。遮光層54包含例如碳黑等的蔽光性物質，降低了從光源側入射的圖像光以外的光的透射率，同時，防止了從觀看者側入射的光的反射。由此，能提高圖像的對比度。另外，遮光性物質既可以是具有一定的遮光性的物質，也可以是塗料及遮光性薄膜等。
圖6是本實施方式的利用眼鏡方式的立體圖像顯示裝置100b的第一實施例的立體分解圖。在立體圖像顯示裝置100b中，代替前面所述的立體圖像顯示裝置100a中的分割偏振光源10而設置光源16，並且，將在立體圖像顯示裝置100a中配置在液晶面板40的光源一側的偏振光透射屏30，設置在液晶面板40的觀看者的一側。另外，與立體圖像顯示裝置100a不同，還包括觀看者使用的偏振光眼鏡60。下面，與立體圖像顯示裝置100a中相同的部件使用同樣的附圖標記，省略其說明。
光源16將非偏振光向前方射出。光源16除點光源外，也可以是例如有機EL等的表面發光的光源。投影透鏡20使光源16射出的光準直(collimate)成平行光，再入射到液晶面板40上，將液晶面板40上所顯示的圖像等倍地朝該立體圖像顯示裝置100b的前方投影。液晶面板40設置在投影透鏡20的觀看者的一側。偏振光眼鏡60包括右眼偏振板62a和左眼偏振板62b，該右眼偏振板62a只允許投影右眼圖像的直線偏振光穿透，該左眼偏振板62b只允許投影左眼圖像的直線偏振光穿透。
在投影透鏡20上，第一線性菲涅耳透鏡22a的稜線朝向水平方向，使光沿著垂直方向折射。另外，第二線性菲涅耳透鏡22b的稜線朝向垂直方向，使光沿著水平方向折射。在液晶面板40上，入射側偏振板42的透射軸沿著垂直方向設置，只允許偏振光軸垂直的直線偏振光透射。
在偏振光透射屏30上，0°偏轉區域32a使穿透右眼顯示行48a的直線偏振光以同一方向射出，90°偏轉區域32b使穿透左眼顯示行48b的直線偏振光偏轉±90°。
在偏振光眼鏡60中，右眼偏振板62a的透射軸與射出側偏振板44的透射軸平行設置，因此，在穿透右眼顯示行48a及射出側偏振板44之後，使以同一方向通過0°偏轉區域32a的直線偏振光到達右眼。並且，在穿透左眼顯示行48b及射出側偏振板44之後，將在90°偏轉區域32b上偏轉±90°之後的直線偏振光吸收。另一方面，左眼偏振板62b的透射軸與射出側偏振板44的透射軸正交設置。因此，在穿透左眼顯示行48b及射出側偏振板44之後，使在90°偏轉區域32b上偏轉±90°之後的直線偏振光到達左眼。並且，在穿透右眼顯示行48a及射出側偏振板44之後，將以同一的方向通過0°偏轉區域32a的直線偏振光吸收。
作為其他的實施例，也可以是0°偏轉區域32a與左眼顯示行48b相對地設置，90°偏轉區域32b與右眼顯示行48a相對地設置。也就是說，也可以是0°偏轉區域32a將從左眼顯示行48b射出的直線偏振光以同一方向射出，90°偏轉區域32b將從右眼顯示行48a射出的直線偏振光偏轉±90°之後射出。這時，在偏振光眼鏡60上，右眼偏振板62a的透射軸與射出側偏振板44的透射軸正交設置。由此，右眼偏振板62a使在穿透右眼顯示行48a及射出側偏振板44之後、在90°偏轉區域32b上偏轉±90°的直線偏振光到達右眼。並且，使在穿透左眼顯示行48b及射出側偏振板44之後、以同一方向通過0°偏轉區域32a的直線偏振光吸收。另一方面，左眼偏振板62b的透射軸與射出側偏振板44的透射軸平行地設置。由此，左眼偏振板62b使在穿透左眼顯示行48b及射出側偏振板44之後、以同一方向通過0°偏轉區域32a的直線偏振光到達左眼。並且，使在穿透右眼顯示行48a及射出側偏振板44之後、在90°偏轉區域32b上偏轉±90°的直線偏振光吸收。
根據以上結構，立體圖像顯示裝置100b能使左右完全獨立的圖像到達觀看者的眼睛，從而提供更加清晰的立體圖像。
另外，在立體圖像顯示裝置100b的其他的實施例中，入射側偏振板42的透射軸也可以沿水平方向設置。這時，相對上面的實施例，將射出側偏振板44及偏振光眼鏡60的透射軸偏轉90°。即，射出側偏振板44的透射軸、右眼偏振板62a的透射軸及左眼偏振板62b的透射軸分別朝向垂直方向、垂直方向和水平方向。或者，也可以交換0°偏轉區域32a和90°偏轉區域32b的位置，而偏振光眼鏡60的透射軸的方向設成與上面的實施例相同。也就是說，與右眼顯示行48a相對，配置90°偏轉區域32b，而與左眼顯示行48b相對，配置0°偏轉區域32a。這時，右眼偏振板62a及左眼偏振板62b的透射軸與前面的實施例相同，分別朝向水平方向和垂直方向。
圖7是本實施方式的利用眼鏡方式的立體圖像顯示裝置100b的第二實施例的立體分解圖。本實施例的立體圖像顯示裝置100b使用從光源16射出的光，將在液晶面板40上所顯示的圖像向前方放大投影，並使用投影透鏡20使放大成預定尺寸的圖像光準直(collimate)。在本實施例的立體圖像顯示裝置100b的結構中，在偏振光透射屏30的觀看者一側設置投影透鏡20這點上，與圖6所示的第一實施例不同。另外，與第一實施例同樣的結構使用同一標記，省略其說明。
射出側偏振板44沿水平方向設置透射軸，在經過顯示部46的光中，只使水平方向的直線偏振光透射。在偏振光透射屏30中，90°偏轉區域32b設置在與左眼顯示行48b相對的位置上，即穿透左眼顯示行48b的圖像光入射的位置。因此，穿透了左眼顯示行48b及射出側偏振板44的直線偏振光在90°偏轉區域32b上偏轉±90°後再射出。另一方面，0°偏轉區域32a設置在與右眼顯示行48a相對的位置上，也就是穿透了右眼顯示行48a的圖像光入射的位置。因此，穿透了右眼顯示行48a及射出側偏振板44的直線偏振光，穿透0°偏轉區域32a後以同一方向射出。
在偏振光的行進方向上的偏振光透射屏30的觀看者的一側，為將液晶面板40所顯示的圖像放大到需要的尺寸，需要間隔必要的距離設置投影透鏡20。投影透鏡20使穿透液晶面板40及偏振光透射屏30而放大的圖像光準直，朝向立體顯示裝置100b的前方投影。在投影透鏡20中，第一及第二線性菲涅耳透鏡22a、22b各自包括與從0°偏轉區域32a及90°偏轉區域32b射出的直線偏振光的偏振光軸平行或者垂直的稜線。因此，投影透鏡20能使分別從0°偏轉區域32a及90°偏轉區域32b射出的圖像光的直線偏振光不發生分散，朝向觀看者準直。在該狀態下，使左眼偏振板62b的透射軸相對射出側偏振板44的透射軸正交設置，並使右眼偏振板62a的透射軸相對射出側偏振板44的透射軸平行設置，由此，能相對觀看者的左右眼非常精確地分離顯示左眼及右眼圖像。根據以上結構，能將液晶面板40所顯示的圖像放大到需要的尺寸，同時，能向觀看者提供交調失真較少的清晰的立體圖像。
在其他的實施例中，90°偏轉區域32b也可以設置在與右眼顯示行48a相對的位置上，0°偏轉區域32a也可以設置在與左眼顯示行48b相對的位置上。由此，穿透了右眼顯示行48a及射出側偏振板44的圖像光的直線偏振光在90°偏轉區域32b上偏轉±90°後射出。另一方面，穿透了左眼顯示行48b及射出側偏振板44的圖像光的直線偏振光以同一方向穿透0°偏轉區域32a。這時，左眼偏振板62b的透射軸與射出側偏振板44的透射軸平行設置。另外，右眼偏振板62a的透射軸與射出側偏振板44的透射軸正交設置。在偏振光眼鏡60上，右眼偏振板62a的透射軸與射出側偏振板44的透射軸正交設置，左眼偏振板62b的透射軸與射出側偏振板44的透射軸平行設置。
由此，右眼偏振板62a使穿透右眼顯示行48a及射出側偏振板44、在90°偏轉區域32b上偏轉±90°後的直線偏振光到達右眼。並且，將穿透左眼顯示行48b及射出側偏振板44、以同一方向通過0°偏轉區域32a的直線偏振光吸收。另一方面，左眼偏振板62b使穿透左眼顯示行48b及射出側偏振板44、以同一方向通過0°偏轉區域32a的直線偏振光到達左眼。並且，將穿透右眼顯示行48a及射出側偏振板44、在90°偏轉區域32b上偏轉±90°的直線偏振光吸收。
另外，本實施例的散射板50也可以具有朝向水平方向的散射性。另外，光源16是具有與液晶面板40大致相等面積的面光源時，立體圖像顯示裝置100b也可以包括用於放大從液晶面板40射出的圖像光的放大透鏡。這時，該放大透鏡最好是線性菲涅耳透鏡22a及22b，並且該線性菲涅耳透鏡22a及22b的稜線與從偏振光透射屏30射出的偏振光的偏振光軸正交及平行。由此，能使從偏振光透射屏30射出的直線偏振光的偏振光軸不發生偏轉，且不發生橢圓偏振化，就能將圖像光放大到所希望的尺寸。
圖8示出了圖7所示的立體圖像顯示裝置100b的應用例。本實施例的後投影顯示器102對戴著偏振光眼鏡60的觀看者顯示放大後的立體圖像。後投影顯示器102在圖7的結構基礎上，還包括反射鏡80和前面板90，該反射鏡80反射穿透液晶面板40及偏振光透射屏30並被放大投影的光學圖像，再入射到投影透鏡20上，該前面板90設置在散射板50的觀看者一側。偏振光透射屏30置於液晶面板40的前面，平行且靠近液晶板40設置。反射鏡80相對於穿透偏振光透射屏30的直線偏振光的偏振光軸，平行地或者傾斜於垂直方向進行設置。前面板90保護投影透鏡20及散射板50，同時，通過設置在表面上的AR塗層等的處理來降低外界光的反射。
為了將液晶面板40上所顯示的圖像以需要的大小在投影透鏡20上投影放大，則需要在偏振光透射屏30與投影透鏡20之間確保某一光路長度。後投影顯示器102由於包括反射鏡80，因而不用增大後投影顯示器102的深度，就確保了必要的光路長度在這裡，相對從偏振光透射屏30所射出的左眼圖像及右眼圖像的直線偏振光的偏振光軸平行或者傾斜於垂直方向設置反射鏡80，所以，不管是左眼圖像和右眼圖像的哪一個，都不會混合P波或者S波入射。因此，反射鏡80在不使偏振光軸發生偏轉或者橢圓偏振化的狀態下，反射左眼圖像及右眼圖像的直線偏振光，並使其入射到投影透鏡20上。因此，本實施例的後投影顯示器102能向戴偏振眼鏡60的觀看者提供交調失真較少、放大到需要尺寸的立體圖像。
圖9及圖10示出了偏振光透射屏30的構成。其中，圖9還示出了在圖1所示的立體圖像顯示裝置100a中、偏振光透射屏30分階段地將投影到觀看者的右眼的直線偏振光偏轉的步驟。偏振光透射屏30全都包括由1/2波長板構成的柵形偏振光偏轉板34和相同偏振光偏轉板36。柵形偏振光偏轉板34在垂直方向上反覆交替地設有第一偏轉區域35a和第二偏轉區域35b，該第一偏轉區域35a與液晶面板40的右眼顯示行48a相對設置，該第二偏轉區域35b與液晶面板40的左眼顯示行48b相對設置。柵形偏振光偏轉板34及相同偏振光偏轉板36可以分別是與1/2波長板具有同樣功能的相位差板。例如，可以組合兩塊1/4波長板，也可以組合四塊1/8波長板。
在本實施例中，從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸朝向垂直方向。並且，第一偏轉區域35a的光學主軸的方向相對直線偏振光的偏振光軸形成±22.5°的角度。第二偏轉區域35b的光學主軸的方向朝向與第一偏轉區域35a的光學主軸形成±45°的角度的方向。在此，所說的光學主軸表示1/2波長板的快相軸或者滯相軸。圖示中，在柵形偏振光偏轉板34及相同偏振光偏轉板36所描繪的粗線的箭頭表示1/2波長板的光學主軸的方向。另外，貫穿柵形偏振光偏轉板34和貫穿相同偏振光偏轉板36的箭頭都表示投影圖像的直線偏振光的光路。並且，在該光路上所描繪的細線的箭頭表示直線偏振光的偏振光軸的方向。
相同偏振光偏轉板36在垂直方向上光學主軸的方向是一樣的，該光學主軸相對第一偏轉區域35a的光學主軸正交設置。在此，相同偏振光偏轉板36的與第一偏轉區域35a相對的部分及第一偏轉區域35a構成所述的0°偏轉區域32a，相同偏振光偏轉板36的與第二偏轉區域35b對著的部分及第二偏轉區域35b構成90°偏轉區域32b。
第一偏轉區域35a使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉+45°。第二偏轉區域35b使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉-45°。相同偏振光偏轉板36使在第一偏轉區域35a上偏轉+45°的直線偏振光的偏振光軸和在第二偏轉區域35b上偏轉-45°的直線偏振光的偏振光軸全都偏轉-45°。另外，偏轉方向從光的行進方向來看將向右偏轉視為正，將向左偏轉視為負。
其結果，穿透第一偏轉區域35a及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸、與穿透第二偏轉區域35b及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸正交。例如，在本實施例中，穿透第一偏轉區域35a及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸朝向垂直方向，與向柵形偏振光偏轉板34入射時的方向相同。並且，穿透第二偏轉區域35b及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸朝向水平方向，與向柵形偏振光偏轉板34入射時的方向正交。
在穿透偏振光透射屏30的光中，入射側偏振板42使偏振光軸的方向為垂直的直線偏振光透射，同時，屏蔽偏振光軸的方向為水平的直線偏振光。因此，在與第一偏轉區域35a相對設置的右眼顯示行48a上有光入射，在與第二偏轉區域35b相對設置的左眼顯示行48b上沒有光入射。這樣一來，右眼的直線偏振光只入射到右眼顯示行48a上，並將右眼的圖像光投影到前方。
也就是說，90°偏轉區域32b利用滯相軸的方向不相同的多個相位差板，通過使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸發生多次偏轉，使其總共偏轉90°。這時，與入射的偏振光對應的滯相軸的角度在每個相位差板上都發生變化，偏振光的相位慢的矢量成分在各個相位差板上發生變化。這時，利用與滯相軸的方向相同的相位差板，與從入射時到射出時同一矢量成分的相位連續減慢的情況相比，能降低波長色散特性。因此，在整個較寬的波長範圍內，能非常精確地使直線偏振光的偏振光軸偏轉90°。
另外，90°偏轉區域32b也可以通過三決以上的相位差板使直線偏振光的偏振光軸偏轉90°。例如，在由4塊1/2波長板構成90°偏轉區域32b時，將第一塊的滯相軸相對水平方向傾斜11.25°、將第二至第四塊的滯相軸向相同的方向再分別傾斜22.5°來進行組合。在這樣構成的90°偏轉區域32b上，使水平方向具有偏振光軸的直線偏振光從第一塊一側開始入射，於是在第一塊至第四塊的各塊上，偏振光軸依次偏轉22.5°，總計偏轉90°後，直線偏振光射出。
本實施例的相同偏振光偏轉板36的光學主軸的方向是相同的，所以，只要將光學主軸的方向相對第一偏轉區域35a的光學主軸設置成正交即可，而不必相對柵形偏振光偏轉板34沿著上下左右方向進行位置一致的定位。因此，從偏振光透射屏30射出時的偏振光軸的方向，能根據第一偏轉區域35a及第二偏轉區域35b的位置來決定，而不受到柵形偏振光偏轉板34及相同偏振光偏轉板36的組合誤差的影響。
另外，在0°偏轉區域32a上，相同偏振光偏轉板36及第一偏轉區域35a使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸沿著相反的方向分別偏轉同樣的角度。在這裡，相同偏振光偏轉板36與第一偏轉區域35a的光學主軸也就是快相軸或滯相軸相互正交。因此，在入射的偏振光的矢量成分中，穿透第一偏轉區域35a、相位變慢的成分，通過穿透相同偏振光偏轉板36，相位又變快，相對於在第一偏轉區域35a上相位沒有變慢的成分，大小與其基本相同。這個在任一可見光的波長範圍內都是同樣的，所以，在相同偏振光偏轉板36及第一偏轉區域35a的其中一方產生的波長色散特性在另外一方中被消除。另外，利用兩塊1/2波長板來偏轉直線偏振光的偏振光軸時，如果偏轉的方向互相相反且偏轉角度的大小相等，則通過各個偏轉產生的波長色散特性，其絕對值大致相等，而正負相反。因此，相同偏振光偏轉板36及第一偏轉區域35a分別使直線偏振光的偏振光軸以反方向偏轉時產生的波長色散特性得到相互消除。在這裡，柵形偏振光偏轉板34及相同偏振光偏轉板36的波長色散特性是相同的。由此，在第一偏轉區域35a上發生偏轉的偏振光的波長色散特性，在相同偏振光偏轉板36上被更加精確地消除。
另外，0°偏轉區域32a也可以由三塊以上的相位差板構成。例如，由四塊1/2波長板來構成0°偏轉區域32a時，將第一塊的滯相軸相對水平方向傾斜11.25°、將第二塊的滯相軸沿著相同的方向再傾斜22.5°。並且，第三塊的滯相軸與第二塊的滯相軸正交，再使第四塊的滯相軸相對第一塊的滯相軸正交。在這樣構成的0°偏轉區域32a上，使水平方向具有偏振光軸的直線偏振光從第一塊一側開始入射，於是偏振光軸在第一塊及第二塊上依次偏轉22.5°，在第三塊及第四塊上沿著反方向依次偏轉同樣大小的角度也就是22.5°。其結果，直線偏振光的偏振光軸的方向與入射時的方向相同、也就是沿著水平方向被射出。
從以上說明中可以清楚地看出，本實施例的偏振光透射屏30通過在0°偏轉區域32a及90°偏轉區域32b上使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光穿透，由此可在整個寬廣的波長範圍內使其偏振光軸非常準確地正交。因此，在入射側偏振板42上，能非常精確地濾除極其準確地正交的直線偏振光。也就是說，在整個寬廣的波長範圍內，能對右眼顯示行48a高效率地入射右眼的偏振光，同時，對左眼顯示線示行48b屏蔽右眼的偏振光。
另外，偏振光透射屏30將柵形偏振光偏轉板34及相同偏振光偏轉板36的配置位置前後交換，也可以具有與所述的實施例同樣的效果。也就是說，首先，相同偏振光偏轉板36使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉-45°。然後，第一偏轉區域35a使在相同偏振光偏轉板36上偏轉了-45°的偏振光軸再偏轉+45°。另一方面，第二偏轉區域35b使在相同偏振光偏轉板36上偏轉了-45°的偏振光軸再偏轉-45°。
另外，柵形偏振光偏轉板34及相同偏振光偏轉板36也可以使入射的直線偏振光的偏振光軸分別沿著與所述的實施例相反的方向偏轉。例如，第一偏轉區域35a使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉-45°。這時，第二偏轉區域35b使從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉+45°。並且，相同偏振光偏轉板36使在第一偏轉區域35a上偏轉了-45°的偏振光軸再偏轉+45°，同時，使在第二偏轉區域35b上偏轉了+45°的偏振光軸再偏轉+45°。這時也能得到與所述的實施例同樣的效果。
圖10示出了圖9所示的偏振光透射屏30分階段地使投影到觀看者的左眼的直線偏振光偏轉的步驟。在本實施例中，從左眼的分割偏振光源10b所射出的直線偏振光的偏振光軸，朝向與從右眼的分割偏振光源10a所射出的直線偏振光正交的方向、也就是水平方向。第一偏轉區域35a使從左眼的分割偏振光源10b所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉+45°。第二偏轉區域35b使從左眼的分割偏振光源10b所射出的直線偏振光的偏振光軸偏轉-45°。
相同偏振光偏轉板36使在第一偏轉區域35a上偏轉了+45°的直線偏振光及在第二偏轉區域35b上偏轉了-45°的直線偏振光的偏振光軸全都再偏轉-45°。其結果，穿透了第一偏轉區域35a及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸、與穿透了第二偏轉區域35b及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸正交。例如，在本實施例中，穿透了第一偏轉區域35a及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸，朝向與向柵形偏振光偏轉板34入射時的方向相同的水平方向。並且，穿透了第二偏轉區域35b及相同偏振光偏轉板36的直線偏振光的偏振光軸，朝向與向柵形偏振光偏轉板34入射時的方向正交的垂直方向。
通過以上步驟，本實施例的偏振光透射屏30通過使從左眼的分割偏振光源10b所射出的直線偏振光在0°偏轉區域32a及90°偏轉區域32b上穿透，由此可在整個寬廣的波長範圍內使其偏振光軸非常準確地正交。因此，在入射側偏振板42上，能非常精確地濾除極其準確地正交的直線偏振光。也就是說，在整個寬廣的波長範圍內，能對左眼顯示行48b高效率地入射左眼的偏振光，同時，對右眼顯示行48a屏蔽左眼的偏振光。
從圖9及圖10的說明中可以清楚地看出，根據本實施例的偏振光透射屏30，可以在每個偏轉區域35上非常準確地使在整個波長範圍內、具有垂直或者水平的偏振光軸的直線偏振光正交。因此，立體圖像顯示裝置100通過使準確地正交的直線偏振光在入射側偏振板42或者偏振光眼鏡60上穿透，由此，可對觀看者的左右眼非常準確地分離出左眼的直線偏振光及右眼的直線偏振光。因此，無論是有眼鏡方式和無眼鏡方式的哪一種情況，立體圖像顯示裝置100都能通過使用偏振光透射屏30，顯示交調失真少的形象逼真的立體圖像。
另外，第一偏轉區域35a的光學主軸也可以相對從左眼的分割偏振光源10b所射出的直線偏振光的偏振光軸，具有±22.5°的角度。這時也與上面所述的實施例相同，第二偏轉區域35b的光學主軸的方向相對第一偏轉區域35a的光學主軸形成±45°的角度，相同偏振光偏轉板36的光學主軸的方向相對第一偏轉區域35a的光學主軸正交地設置。並且，相同偏振光偏轉板36的與第一偏轉區域35a對著的部分及第一偏轉區域35a構成0°偏轉區域32a，相同偏振光偏轉板36的與第二偏轉區域35b對著的部分及第二偏轉區域35b構成90°偏轉區域32b。
從以上說明可知，本實施例的立體圖像顯示裝置100能在整個寬廣的波長範圍內顯示出交調失真少的形象逼真的立體圖像。
另外，分割偏振板14、線性菲涅耳透鏡22a、線性菲涅耳透鏡22b、入射側偏振板42、射出側偏振板44、柵形偏振光偏轉板34、相同偏振光偏轉板36、及偏振光眼鏡60中的任意兩個的相對角度，不必與本實施例所述的相對角度嚴格一致。在到達觀看者的立體圖像的交調失真對立體感沒有妨礙的範圍內，這些相對角度也可以不使用本實施例所述的相對角度。但是，那樣的結構顯然也在本發明的保護範圍內。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求範圍之內。
附圖標記說明10 分割偏振光源 12 分割光源14 分割偏振板 16 光源20 投影透鏡 22 線性菲涅耳透鏡30 偏振光透射屏 32a 0°偏轉區域32b 90°偏轉區域 34 柵形偏振光偏轉板35a 第一偏轉區域 35b 第二偏轉區域36 相同偏振光偏轉板 40 液晶面板42 射側偏振板 44 射出側偏振板46 顯示部 48a 右眼顯示行48b 左眼顯示行 50 散射板52 透鏡 54 遮光層60 偏振光眼鏡 62a 右眼偏振板62b 左眼偏振板 100 立體圖像顯示裝置102 後投影顯示器
權利要求
1.一種用於使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉+45°，所述第二偏轉區域使所述直線偏振光偏轉-45°；相同偏振光偏轉板，其在所述垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在所述第一偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光及在所述第二偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光分別偏轉-45°。
2.一種用於使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉-45°，所述第二偏轉區域使所述直線偏振光偏轉+45°；相同偏振光偏轉板，其在所述垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在所述第一偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光及在所述第二偏轉區域上發生偏轉的直線偏振光分別偏轉+45°。
3.一種用於使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括相同偏振光偏轉板，其在垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉+45°；柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在所述相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光偏轉-45°，所述第二偏轉區域使在所述相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光再偏轉+45°。
4.一種用於使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括相同偏振光偏轉板，其在垂直方向上的偏振光偏轉特性是相同的，並使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光偏轉-45°；柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域使在所述相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光偏轉+45°，所述第二偏轉區域使在所述相同偏振光偏轉板上發生偏轉的直線偏振光再偏轉-45°。
5.一種用於使直線偏振光的偏振光軸發生偏轉的偏振光透射屏，其包括柵形偏振光偏轉板，其在垂直方向上交替重複地包括全都由1/2波長板構成的第一偏轉區域和第二偏轉區域，所述第一偏轉區域的光學主軸的方向，相對於向所述偏振光透射屏入射、並在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光的偏振光軸，設置成±22.5°的角度，所述第二偏轉區域的光學主軸的方向，相對於所述第一偏轉區域的光學主軸，設置成±45°的角度；相同偏振光偏轉板，其是在所述垂直方向上，光學主軸的方向相同的1/2波長板，所述光學主軸的方向與所述第一偏轉區域的光學主軸正交。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的偏振光透射屏，其中，所述第一偏轉區域的波長色散特性與所述相同偏振光偏轉板的波長色散特性相同。
7.一種立體圖像顯示裝置，其包括根據權利要求1至5中任一項所述的偏振光透射屏；光源；液晶面板，其設置在所述光源和所述的偏振光透射屏之間，並與所述偏振光透射屏相對，在垂直方向上交替重複地包括左眼顯示行和右眼顯示行，所述左眼顯示行與所述第一及第二偏轉區域的一方相對，並顯示左眼圖像，所述右眼顯示行與所述第一及第二偏轉區域的另一方相對，並顯示右眼圖像，所述液晶面板只使入射到所述偏振光透射屏的特定方向的直線偏振光射出；以及偏振光眼鏡，其包括右眼偏振板和左眼偏振板，所述右眼偏振板將穿透了所述左眼顯示行及所述偏振光透射屏的直線偏振光屏蔽，同時使穿透了所述右眼顯示行及所述偏振光透射屏的直線偏振光透射，所述左眼偏振板將穿透了所述右眼顯示行及所述偏振光透射屏的直線偏振光屏蔽，同時使穿透了所述左眼顯示行及所述偏振光透射屏的直線偏振光透射。
8.根據權利要求7所述的立體圖像顯示裝置，其中，在所述右眼顯示行與所述第一偏轉區域相對設置的情況下，所述右眼偏振板包括與從所述液晶面板射出的所述直線偏振光的偏振光軸正交的偏振光吸收軸，所述左眼偏振板包括與從所述液晶面板射出的所述直線偏振光的偏振光軸平行的偏振光吸收軸。
9.根據權利要求7所述的立體圖像顯示裝置，其中，在所述左眼顯示行與所述第一偏轉區域相對設置的情況下，所述左眼偏振板包括與從所述液晶面板射出的所述直線偏振光的偏振光軸正交的偏振光吸收軸，所述右眼偏振板包括與從所述液晶面板射出的所述直線偏振光的偏振光軸平行的偏振光吸收軸。
10.一種立體圖像顯示裝置，其包括根據權利要求1至5中任一項所述的偏振光透射屏；分割偏振光源，其在左右方向上分割所述光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出右眼直線偏振光，所述左眼光源射出與所述右眼直線偏振光正交的左眼直線偏振光；投影透鏡，其將所述右眼直線偏振光投影到觀看者的右眼方向，同時，將所述左眼直線偏振光投影到所述觀看者的左眼方向；以及液晶面板，其只允許與從所述右眼光源射出的所述直線偏振光平行的直線偏振光透射，並在垂直方向上交替重複地包括右眼顯示行和左眼顯示行，所述右眼顯示行在與所述第一偏轉區域相對的位置上顯示右眼圖像，所述左眼顯示行在與所述第二偏轉區域相對的位置上顯示左眼圖像。
11.一種立體圖像顯示裝置，其包括根據權利要求1至5中任一項所述的偏振光透射屏；分割偏振光源，其在左右方向上分割所述光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出右眼直線偏振光，所述左眼光源射出與所述右眼直線偏振光正交的左眼直線偏振光；投影透鏡，其將所述右眼直線偏振光投影到觀看者的右眼方向，同時，將所述左眼的直線偏振光投影到所述觀看者的左眼向；以及液晶面板，其只允許與從所述左眼光源射出的所述直線偏振光平行的直線偏振光透射，並在垂直方向上交替重複地包括左眼顯示行和右眼顯示行，所述左眼顯示行在與所述第一偏轉區域相對的位置上顯示左眼圖像，所述右眼顯示行在與所述第二偏轉區域相對的位置上顯示右眼圖像。
12.根據權利要求10或11所述的立體圖像顯示裝置，其中，所述投影透鏡在所述直線偏振光的行進方向上重疊地包括第一線性菲涅耳透鏡，其包括沿著與所述右眼直線偏振光的偏振光軸正交的方向延伸的稜線；以及第二線性菲涅耳透鏡，其包括沿著與所述偏振光軸平行的方向延伸的稜線。
13.根據權利要求10或11所述的立體圖像顯示裝置，其中，所述投影透鏡在所述直線偏振光的行進方向上重疊地包括第一柱狀透鏡，其包括沿著與所述右眼直線偏振光的偏振光軸正交的方向延伸的稜線；以及第二柱狀透鏡，其包括沿著與所述偏振光軸平行的方向延伸的稜線。
全文摘要
本發明公開了一種能在整個寬廣的波長範圍內顯示交調失真少的、形象細緻的立體圖像的偏振光透射屏及立體圖像顯示裝置。在該偏振光透射屏(30)中，90°偏轉區域(32b)重疊地包括其光學主軸的方向互不相同的多個相位差板，通過使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光透射，使偏振光軸有步驟地在多個相位差板上分別偏轉小於90°的角度，並且總共偏轉90°。0°偏轉區域(32a)重疊地包括其光學主軸的方向互不相同的多個相位差板，通過使在特定方向上具有偏振光軸的直線偏振光透射，並且使偏振光軸在多個相位差板上沿著正負兩個方向分別偏轉相同的角度，使直線偏振光沿著與入射時相同的方向射出。
文檔編號H04N13/00GK1982926SQ20071000091
公開日2007年6月20日 申請日期2005年1月31日 優先權日2004年1月29日
發明者深石圭, 丸山宏, 浦和宏, 角張祐一, 葭原義弘 申請人:株式會社有澤製作所