特開 2024-92317 偏光変調素子、スマートガラス、マジックミラー、表示装置及び立体画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092317

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】偏光変調素子、スマートガラス、マジックミラー、表示装置及び立体画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13 20060101AFI20240701BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALI20240701BHJP

   G02B 30/54 20200101ALN20240701BHJP

   G02B 30/52 20200101ALN20240701BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13 505

G02F1/1347

G02B30/54

G02B30/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208153

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】518078142

【氏名又は名称】上海天馬微電子有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100183955

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 悟郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100180334

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 洋美

(74)【代理人】

【識別番号】100177149

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 浩義

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136342

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 成美

(72)【発明者】

【氏名】田代 哲朗

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲史

【テーマコード（参考）】

2H088

2H189

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H088EA10

2H088EA33

2H088EA34

2H088EA47

2H088GA02

2H088GA11

2H088HA02

2H088HA03

2H088HA24

2H088JA05

2H088KA26

2H088MA10

2H189AA30

2H189AA32

2H189LA03

2H189LA05

2H199BA26

2H199BA28

2H199BB09

2H199BB52

(57)【要約】

【課題】応答時間を短くでき、入射する直線偏光光の散乱を抑制できる、偏光変調素子、スマートガラス、マジックミラー、表示装置及び立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１が入射する光入射側基板１０２と、光入射側基板１０２に対向する光出射側基板１０４と、光入射側基板１０２と光出射側基板１０４に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層１０６と、ネマティック液晶層１０６の内に分散し、ネマティック液晶層１０６のねじれ配向に倣って配向している重合体１０８と、を備える。光入射側基板１０２の配向軸方向と直線偏光光Ｌ１の偏光方向が直交している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線偏光光が入射する光入射側基板と、
前記光入射側基板に対向する光出射側基板と、
前記光入射側基板と前記光出射側基板に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層と、
前記ネマティック液晶層の内に分散し、前記ネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体と、を備え、
前記光入射側基板の配向軸方向と前記直線偏光光の偏光方向が直交している、
偏光変調素子。

【請求項2】

前記ネマティック液晶層のねじれ角が９０°である、
請求項１に記載の偏光変調素子。

【請求項3】

前記重合体の含有量が、前記ネマティック液晶層を形成するネマティック液晶組成物に対して１重量％以上１０重量％以下である、
請求項１に記載の偏光変調素子。

【請求項4】

光入射側基板と、前記光入射側基板に対向する光出射側基板と、前記光入射側基板と前記光出射側基板に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層と、前記ネマティック液晶層の内に分散し、前記ネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体とを有する、複数のねじれネマティック液晶セルを備え、
前記複数のねじれネマティック液晶セルの前記ネマティック液晶層のねじれ方向は、同じであり、
前記複数のねじれネマティック液晶セルは、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板と他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板とを対向させて、順次積層され、
前記ねじれネマティック液晶セルの間において、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板の配向軸方向と、他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向は一致し、
前記複数のねじれネマティック液晶セルのうちの、直線偏光光が入射する１番目の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向と、前記直線偏光光の偏光方向は直交している、
偏光変調素子。

【請求項5】

前記ねじれネマティック液晶セルの前記ネマティック液晶層のそれぞれのねじれ角の和が、９０°である、
請求項４に記載の偏光変調素子。

【請求項6】

前記重合体の含有量が、前記ネマティック液晶層を形成するネマティック液晶組成物に対して１重量％以上１０重量％以下である、
請求項４に記載の偏光変調素子。

【請求項7】

光入射側基板と、前記光入射側基板に対向する光出射側基板と、前記光入射側基板と前記光出射側基板に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層と、前記ネマティック液晶層の内に分散し、前記ネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体とを有する、３つ以上のねじれネマティック液晶セルを備え、
前記ねじれネマティック液晶セルの前記ネマティック液晶層のねじれ方向は、同じであり、
前記ねじれネマティック液晶セルは、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板と他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板とを対向させて、順次積層され、
少なくとも１つの前記ねじれネマティック液晶セルの間において、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板の配向軸方向と、他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向が直交し、
前記少なくとも１つの前記ねじれネマティック液晶セルの間を除く、前記ねじれネマティック液晶セルの間において、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板の配向軸方向と、他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向は一致し、
前記ねじれネマティック液晶セルのうちの、直線偏光光が入射する１番目の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向と、前記直線偏光光の偏光方向は直交している、
偏光変調素子。

【請求項8】

前記ねじれネマティック液晶セルの前記ネマティック液晶層のそれぞれのねじれ角の和が、９０°である、
請求項７に記載の偏光変調素子。

【請求項9】

前記重合体の含有量が、前記ネマティック液晶層を形成するネマティック液晶組成物に対して１重量％以上１０重量％以下である、
請求項７に記載の偏光変調素子。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１項に記載の偏光変調素子と、
前記偏光変調素子の前記直線偏光光が入射する側に配置され、外光が入射する透光性基板と、
前記透光性基板と前記偏光変調素子との間に配置され、前記透光性基板を透過した前記外光を前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として、前記偏光変調素子に出射する第１偏光板と、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、透過軸が前記第１偏光板の透過軸と直交している第２偏光板と、を備える、
スマートガラス。

【請求項11】

請求項１から９のいずれか１項に記載の偏光変調素子と、
前記偏光変調素子の前記直線偏光光が入射する側に配置され、外光が入射するハーフミラーと、
前記ハーフミラーと前記偏光変調素子との間に配置され、前記ハーフミラーを透過した前記外光を前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として、前記偏光変調素子に出射する第１偏光板と、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、透過軸が前記第１偏光板の透過軸と直交している第２偏光板と、を備える、
マジックミラー。

【請求項12】

請求項１から９のいずれか１項に記載の偏光変調素子と、
前記偏光変調素子の前記直線偏光光が入射する側に配置され、前記偏光変調素子に向かって表示光を出射する表示パネルと、
前記偏光変調素子と前記表示パネルとの間に配置され、前記表示パネルの前記表示光を前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として出射する第１偏光板と、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、透過軸が前記第１偏光板の透過軸と直交している第２偏光板と、
前記第２偏光板を透過した前記偏光変調素子の前記出射光が入射するハーフミラーと、を備える、
表示装置。

【請求項13】

請求項１から９のいずれか１項に記載の偏光変調素子と、
第１画像と第２画像とを順次に表示し、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光とを、偏光方向が所定の第１方向である、前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として出射する表示ユニットと、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、前記偏光変調素子から出射された前記出射光に対する焦点距離が、前記出射光の偏光方向によって異なる偏光二焦点レンズと、を備え、
前記第１画像と前記第２画像は、表示対象を、観察者から見て奥行き方向の異なる位置に位置する第１表示面と第２表示面のそれぞれに、前記観察者の側から投影した二次元画像であり、
前記偏光変調素子は、前記直線偏光光が前記第１画像の表示光である場合に、前記直線偏光光の偏光方向を前記所定の第１方向に維持して出射し、前記直線偏光光が前記第２画像の表示光である場合に、前記直線偏光光の偏光方向を前記所定の第１方向に直交する第２方向に変えて出射して、前記出射光の偏光方向を前記所定の第１方向と前記第２方向とに切り替えて出射し、
前記偏光二焦点レンズは、前記第１画像と前記第２画像のそれぞれを、前記第１表示面と前記第２表示面のそれぞれに、虚像として結像させる、
立体画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、偏光変調素子、スマートガラス、マジックミラー、表示装置及び立体画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ねじれネマティック液晶を利用した偏光変調素子を備える、表示装置、光スイッチ、光路偏向素子等が知られている。例えば、特許文献１は、２つの二次元画像を交互に表示する表示装置と、表示装置からの出射光を偏光光として出射する偏光板と、偏光板から出射された出射光の偏光方向を切り替える偏光切替装置（偏光変調素子）と、偏光型二焦点レンズとを備える三次元表示装置を開示している。また、特許文献２は、第１～第４の基板を有し、第１と第２基板間および第３と第４基板間に光路偏向用液晶層が設けられ、第２と第３基板間に直線偏光の偏光面を回転させる偏光面回転用液晶層が設けられた、光路偏向素子を開示している。特許文献２の偏光面回転用液晶層は、ツイストネマティック液晶層である。特許文献２では、液晶層の配向を安定化するために、高分子材料が液晶層に含有されている。高分子材料は、鎖状または３次元網目状の形状を有しており、液晶層に均一に分散されている。

【0003】

一方、応答時間を短縮するために、液晶組成物に重合体を含有させた液晶表示素子が知られている。例えば、特許文献３は、透明基板間に挟持した液晶組成物中に重合性化合物の重合体又は共重合体を含有する、液晶表示素子（光散乱型のものは除く）を開示している。特許文献３では、重合体又は共重合体はポリマーネットワークを形成し、ポリマーネットワークの光軸方向又は配向容易軸方向と低分子液晶の配向容易軸方向が、同一方向である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－１２９９８３号公報

【特許文献2】特開２００９－１４８４３号公報

【特許文献3】特許第６０９０４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２と特許文献３の素子は入射光を散乱させる素子ではなく、特許文献２と特許文献３の素子では、入射光の散乱について何ら考慮されていない。また、特許文献２と特許文献３は、入射光の散乱について何ら開示していない。

【0006】

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、応答時間を短くでき、入射する直線偏光光の散乱を抑制できる、偏光変調素子、スマートガラス、マジックミラー、表示装置及び立体画像表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、第１の観点に係る偏光変調素子は、
直線偏光光が入射する光入射側基板と、
前記光入射側基板に対向する光出射側基板と、
前記光入射側基板と前記光出射側基板に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層と、
前記ネマティック液晶層の内に分散し、前記ネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体と、を備え、
前記光入射側基板の配向軸方向と前記直線偏光光の偏光方向が直交している。

【0008】

第２の観点に係る偏光変調素子は、
光入射側基板と、前記光入射側基板に対向する光出射側基板と、前記光入射側基板と前記光出射側基板に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層と、前記ネマティック液晶層の内に分散し、前記ネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体とを有する、複数のねじれネマティック液晶セルを備え、
前記複数のねじれネマティック液晶セルの前記ネマティック液晶層のねじれ方向は、同じであり、
前記複数のねじれネマティック液晶セルは、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板と他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板とを対向させて、順次積層され、
前記ねじれネマティック液晶セルの間において、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板の配向軸方向と、他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向は一致し、
前記複数のねじれネマティック液晶セルのうちの、直線偏光光が入射する１番目の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向と、前記直線偏光光の偏光方向は直交している。

【0009】

第３の観点に係る偏光変調素子は、
光入射側基板と、前記光入射側基板に対向する光出射側基板と、前記光入射側基板と前記光出射側基板に挟持され、ねじれ配向されたネマティック液晶層と、前記ネマティック液晶層の内に分散し、前記ネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体とを有する、３つ以上のねじれネマティック液晶セルを備え、
前記ねじれネマティック液晶セルの前記ネマティック液晶層のねじれ方向は、同じであり、
前記ねじれネマティック液晶セルは、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板と他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板とを対向させて、順次積層され、
少なくとも１つの前記ねじれネマティック液晶セルの間において、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板の配向軸方向と、他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向が直交し、
前記少なくとも１つの前記ねじれネマティック液晶セルの間を除く、前記ねじれネマティック液晶セルの間において、一方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光出射側基板の配向軸方向と、他方の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向は一致し、
前記ねじれネマティック液晶セルのうちの、直線偏光光が入射する１番目の前記ねじれネマティック液晶セルの前記光入射側基板の配向軸方向と、前記直線偏光光の偏光方向は直交している。

【0010】

第４の観点に係るスマートガラスは、
上記の偏光変調素子と、
前記偏光変調素子の前記直線偏光光が入射する側に配置され、外光が入射する透光性基板と、
前記透光性基板と前記偏光変調素子との間に配置され、前記透光性基板を透過した前記外光を前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として、前記偏光変調素子に出射する第１偏光板と、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、透過軸が前記第１偏光板の透過軸と直交している第２偏光板と、を備える。

【0011】

第５の観点に係るマジックミラーは、
上記の偏光変調素子と、
前記偏光変調素子の前記直線偏光光が入射する側に配置され、外光が入射するハーフミラーと、
前記ハーフミラーと前記偏光変調素子との間に配置され、前記ハーフミラーを透過した前記外光を前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として、前記偏光変調素子に出射する第１偏光板と、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、透過軸が前記第１偏光板の透過軸と直交している第２偏光板と、を備える。

【0012】

第６の観点に係る表示装置は、
上記の偏光変調素子と、
前記偏光変調素子の前記直線偏光光が入射する側に配置され、前記偏光変調素子に向かって表示光を出射する表示パネルと、
前記偏光変調素子と前記表示パネルとの間に配置され、前記表示パネルの前記表示光を前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として出射する第１偏光板と、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、透過軸が前記第１偏光板の透過軸と直交している第２偏光板と、
前記第２偏光板を透過した前記偏光変調素子の前記出射光が入射するハーフミラーと、を備える。

【0013】

第７の観点に係る立体画像表示装置は、
上記の偏光変調素子と、
第１画像と第２画像とを順次に表示し、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光とを、偏光方向が所定の第１方向である、前記偏光変調素子に入射する前記直線偏光光として出射する表示ユニットと、
前記偏光変調素子から出射された出射光が入射し、前記偏光変調素子から出射された前記出射光に対する焦点距離が、前記出射光の偏光方向によって異なる偏光二焦点レンズと、を備え、
前記第１画像と前記第２画像は、表示対象を、観察者から見て奥行き方向の異なる位置に位置する第１表示面と第２表示面のそれぞれに、前記観察者の側から投影した二次元画像であり、
前記偏光変調素子は、前記直線偏光光が前記第１画像の表示光である場合に、前記直線偏光光の偏光方向を前記所定の第１方向に維持して出射し、前記直線偏光光が前記第２画像の表示光である場合に、前記直線偏光光の偏光方向を前記所定の第１方向に直交する第２方向に変えて出射して、前記出射光の偏光方向を前記所定の第１方向と前記第２方向とに切り替えて出射し、
前記偏光二焦点レンズは、前記第１画像と前記第２画像のそれぞれを、前記第１表示面と前記第２表示面のそれぞれに、虚像として結像させる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、ネマティック液晶層の内に分散しネマティック液晶層のねじれ配向に倣って配向している重合体を備え、直線偏光光の偏光方向と直線偏光光が入射する光入射側基板の配向軸方向が直交しているので、応答時間を短くでき、入射する直線偏光光の散乱を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態１に係る偏光変調素子の断面を示す模式図である。

【図2】実施形態１に係る配向軸方向を示す模式図である。

【図3】実施形態１に係るネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図4】実施形態１に係る、初期配向状態における偏光変調素子のヘイズ値を示す図である。

【図5】実施形態１に係る、ＯＮ状態における偏光変調素子のヘイズ値を示す図である。

【図6】実施形態２に係る偏光変調素子の断面を示す模式図である。

【図7】実施形態２に係るＴＮセルの断面を示す模式図である。

【図8】実施形態２に係る、１番目のＴＮセルのネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図9】実施形態２に係る、２番目のＴＮセルのネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図10】実施形態２に係る、３番目のＴＮセルのネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図11】実施形態２に係る、４番目のＴＮセルのネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図12】実施形態２に係る、初期状態における偏光変調素子のネマティック液晶層の配向状態を示す模式図である。

【図13】実施形態２に係る、初期配向状態における偏光変調素子のヘイズ値を示す図である。

【図14】実施形態２に係る、ＯＮ状態における偏光変調素子のヘイズ値を示す図である。

【図15】実施形態３に係る、３番目のＴＮセルのネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図16】実施形態３に係る、４番目のＴＮセルのネマティック液晶層の配向と配向軸方向とを示す図である。

【図17】実施形態３に係る、初期状態における偏光変調素子のネマティック液晶層の配向状態を示す模式図である。

【図18】実施形態３に係る、初期配向状態における偏光変調素子のヘイズ値を示す図である。

【図19】実施形態３に係る、ＯＮ状態における偏光変調素子のヘイズ値を示す図である。

【図20】実施形態３に係る、ＯＮ状態における偏光変調素子のネマティック液晶層の配向状態を示す模式図である。

【図21】実施形態４に係る、偏光変調素子が初期配向状態のスマートガラスを示す模式図である。

【図22】実施形態４に係る、偏光変調素子がＯＮ状態のスマートガラスを示す模式図である。

【図23】実施形態５に係る、偏光変調素子が初期配向状態のマジックミラーを示す模式図である。

【図24】実施形態５に係る、偏光変調素子がＯＮ状態のマジックミラーを示す模式図である。

【図25】実施形態６に係る、偏光変調素子が初期配向状態の表示装置を示す模式図である。

【図26】実施形態６に係る、偏光変調素子がＯＮ状態の表示装置を示す模式図である。

【図27】実施形態７に係る立体画像表示装置を示す模式図である。

【図28】実施形態７に係る液晶表示パネルを示す平面図である。

【図29】実施形態７に係る偏光二焦点レンズを示す断面図である。

【図30】実施形態７に係る制御部を示すブロック図である。

【図31】実施形態７に係る制御部のハードウェアの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、実施形態に係る偏光変調素子、スマートガラス、マジックミラー、表示装置及び立体画像表示装置について、図面を参照して説明する。

【0017】

＜実施形態１＞
図１～図５を参照して、本実施形態に係る偏光変調素子１０を説明する。偏光変調素子１０は、図１に示すように、光入射側基板１０２と光出射側基板１０４とネマティック液晶層１０６と重合体１０８とを備える。ネマティック液晶層１０６に電圧を印加されていない状態（以下、初期配向状態と記載）では、偏光変調素子１０は、入射する直線偏光光（入射光）Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、出射光Ｌ２として出射する。また、ネマティック液晶層１０６に所定の電圧を印加された状態（以下、ＯＮ状態と記載）では、偏光変調素子１０は、入射する直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、出射光Ｌ２として出射する。偏光変調素子１０は、偏光変調素子１０の応答時間を短くするために、ネマティック液晶層１０６内に重合体１０８を分散させた偏光変調素子（所謂、高分子安定化液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）素子）であり、入射光を透過又は散乱させる光散乱型液晶素子（所謂、高分子分散液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）素子又はポリマーネットワーク液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）素子）ではない。

【0018】

本明細書では、理解を容易にするため、図１における偏光変調素子１０の右方向（紙面の右方向）を＋Ｘ方向、上方向（紙面の上方向）を＋Ｚ方向、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向に垂直な方向（紙面の奥方向）を＋Ｙ方向として説明する。また、偏光変調素子１０に入射する直線偏光光Ｌ１の偏光方向をＹ方向とする。

【0019】

偏光変調素子１０の光入射側基板１０２は、直線偏光光Ｌ１が入射する基板である。光入射側基板１０２は、光出射側基板１０４に対向する。光入射側基板１０２と光出射側基板１０４はネマティック液晶層１０６を挟持する。光入射側基板１０２は、例えば、ガラス基板である。光入射側基板１０２は、光出射側基板１０４に対向する主面１０２ａに透光性電極１０２ｂと配向膜１０２ｃとを有する。

【0020】

光入射側基板１０２の透光性電極１０２ｂは、主面１０２ａの全面に渡って、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）から形成されている。光入射側基板１０２の配向膜１０２ｃは、ネマティック液晶層１０６を所定の方向に配向させる。光入射側基板１０２の配向膜１０２ｃは、例えば、配向処理されたポリイミド配向膜である。ネマティック液晶層１０６の配向については後述する。

【0021】

偏光変調素子１０の光出射側基板１０４は、図１に示すように、出射光Ｌ２を出射する基板である。光入射側基板１０２と光出射側基板１０４は、シール材１０９により貼り合わされている。光出射側基板１０４は、例えば、ガラス基板である。光出射側基板１０４は、光入射側基板１０２に対向する主面１０４ａに、透光性電極１０４ｂと配向膜１０４ｃとを有する。

【0022】

光出射側基板１０４の透光性電極１０４ｂは、主面１０４ａの全面に渡って、ＩＴＯから形成されている。光出射側基板１０４の配向膜１０４ｃは、ネマティック液晶層１０６を所定の方向に配向させる。光出射側基板１０４の配向膜１０４ｃは、例えば、配向処理されたポリイミド配向膜である。

【0023】

偏光変調素子１０のネマティック液晶層１０６は、正の誘電率異方性Δεを有するネマティック液晶組成物から形成され、光入射側基板１０２と光出射側基板１０４に挟持される。ネマティック液晶組成物の屈折率異方性Δｎは、例えば、波長５８９．２ｎｍで０．１４０３（異常光屈折率：１．６３４７、常光屈折率：１．４９４４）である。また、ネマティック液晶層１０６の厚さは、例えば、６．０μｍである。

【0024】

ネマティック液晶層１０６は、一般的なＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶素子の液晶層と同様に、初期配向状態において、光入射側基板１０２の配向膜１０２ｃと光出射側基板１０４の配向膜１０４ｃによって、ねじれ配向（ツイスト配向）されている。本明細書では、図２に示すように、ネマティック液晶組成物と配向膜１０２ｃ又は配向膜１０４ｃとの界面における液晶分子１０６Ｍの初期配向方向を、光入射側基板１０２又は光出射側基板１０４の配向軸方向とする。

【0025】

本実施形態では、図３に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向１１２は＋Ｘ方向であり、直線偏光光Ｌ１の偏光方向に直交している。光出射側基板１０４の配向軸方向１１４は－Ｙ方向である。初期配向状態のネマティック液晶層１０６は、＋Ｚ側から平面視した場合に、時計回りにねじれ角α＝９０°で、ねじれ配向している。

【0026】

偏光変調素子１０の重合体１０８は、ネマティック液晶層１０６内に分散している。また、重合体１０８は、初期配向状態のネマティック液晶層１０６のねじれ配向に倣って、配向している。なお、本明細書では、重合体１０８は、重合性化合物の重合体又は共重合体を指す。

【0027】

重合体１０８は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）硬化又は熱硬化する重合性化合物（反応性メソゲンとも称される）から形成される。重合体１０８は、例えば、ネマティック液晶組成物に重合性化合物を添加した組成物を、光入射側基板１０２と光出射側基板１０４に挟持させた後、重合性化合物を硬化させることにより、形成される。重合体１０８は、ネマティック液晶層１０６を形成するネマティック液晶組成物に対して１重量％以上１０重量％以下含有されることが、好ましい。また、例えば、重合体１０８の常光屈折率と異常光屈折率は、それぞれ、ネマティック液晶組成物の常光屈折率と異常光屈折率と同程度である。重合性化合物としては、特許文献３、特開２００９－１３２７１８号公報等に記載の重合性化合物が挙げられる。

【0028】

偏光変調素子１０の作用と効果について説明する。本実施形態では、重合体１０８がネマティック液晶層１０６内に分散し、重合体１０８は初期配向状態のネマティック液晶層１０６のねじれ配向に倣って配向している。また、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１が、配向軸方向１１２が＋Ｘ方向である光入射側基板１０２に入射する。直線偏光光Ｌ１の偏光方向と光入射側基板１０２の配向軸方向１１２は、直交している。初期配向状態のネマティック液晶層１０６は９０°ねじれて配向しているので、初期配向状態の偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１が入射すると、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２を出射する。一方、ＯＮ状態（例えば、５０Ｖを印加した状態）の偏光変調素子１０では、ネマティック液晶層１０６の液晶分子１０６Ｍが光入射側基板１０２又は光出射側基板１０４に対して垂直に配向するので、偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１が入射すると、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、出射光Ｌ２として出射する。

【0029】

まず、偏光変調素子１０の応答時間について説明する。下記の表１は、偏光変調素子１０と比較例１の偏光変調素子の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを示す。比較例１の偏光変調素子は、ネマティック液晶層１０６内に重合体１０８を含まないことを除き、偏光変調素子１０と同様の偏光変調素子である。応答時間は、出射偏光板を透過した出射光Ｌ２の輝度の変化に基づいて、求めた。出射偏光板の透過軸の方向はＹ方向である。具体的には、入射偏光板を介して、直線偏光光Ｌ１を偏光変調素子１０又は比較例１の偏光変調素子に入射させた。電圧（±２０Ｖ、５０Ｈｚの矩形波）を偏光変調素子１０又は比較例１の偏光変調素子を印加して、出射偏光板を介して、出射光Ｌ２の輝度の変化を測定した。応答時間Ｔｏｎは、電圧ＯＮ時に、出射偏光板を透過した出射光Ｌ２の輝度が最小輝度から最大輝度の９０％に達するまでの時間である。また、応答時間Ｔｏｆｆは、電圧ＯＦＦ時に、出射偏光板を透過した出射光Ｌ２の輝度が最大輝度から最大輝度の１０％に達するまでの時間である。

【0030】

【表1】

【0031】

表１に示すように、偏光変調素子１０の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆは、比較例１の偏光変調素子の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆよりも短い。したがって、偏光変調素子１０は、重合体１０８を有するので、応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを短くできる。

【0032】

次に、偏光変調素子１０に入射する直線偏光光Ｌ１の散乱について、説明する。図４は、初期配向状態における、偏光変調素子１０のヘイズ値と比較例２の偏光変調素子のヘイズ値を示す。また、図５は、ＯＮ状態における、偏光変調素子１０のヘイズ値と比較例２の偏光変調素子のヘイズ値を示す。比較例２偏光変調素子は、光入射側基板に入射する直線偏光光の偏光方向（例えばＸ方向）と光入射側基板の配向軸方向（例えば＋Ｘ方向）が平行であることを除き、偏光変調素子１０と同様の偏光変調素子である。ヘイズ値は、入射偏光板を介して、直線偏光光を偏光変調素子１０又は比較例２の偏光変調素子に入射させて、測定した。

【0033】

図４と図５に示すように、偏光変調素子１０のヘイズ値は、比較例２の偏光変調素子のヘイズ値よりも、小さい。したがって、偏光変調素子１０は、入射する直線偏光光Ｌ１の散乱を抑えて、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を変換できる。偏光変調素子１０では、光入射側基板１０２の配向軸方向１１２と直線偏光光Ｌ１の偏光方向が直交しているので、直線偏光光Ｌ１は常光としてネマティック液晶層１０６を進行する。重合体１０８はネマティック液晶層１０６のねじれ配向に倣って配向し、ネマティック液晶層１０６と重合体１０８の常光屈折率はそれぞれの異常光屈折率よりも小さい。したがって、ネマティック液晶層１０６が重合体１０８を含有ことによって生じる、直線偏光光Ｌ１に対するネマティック液晶層１０６内の屈折率差は小さく、直線偏光光Ｌ１の散乱が抑制されると推定される。

【0034】

以上のように、偏光変調素子１０は応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを短くできる。さらに、偏光変調素子１０は、光入射側基板１０２の配向軸方向１１２と光入射側基板１０２に入射する直線偏光光Ｌ１の偏光方向が直交しているので、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑えて、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を変換できる。

【0035】

＜実施形態２＞
実施形態１では、直線偏光光Ｌ１は、１つのネマティック液晶層１０６により、偏光方向を変換されている。直線偏光光Ｌ１は、複数のネマティック液晶層１０６により、偏光方向を変換されてもよい。

【0036】

本実施形態の偏光変調素子２０は、図６に示すように、ねじれ方向が同じ、４つのねじれネマティック液晶セル２１０～２４０を備える。偏光変調素子２０は、図示しない接着層を介して、ねじれネマティック液晶セル２１０～２４０を順次積層することにより形成されている。初期配向状態では、偏光変調素子２０は、ねじれネマティック液晶セル２１０に入射する直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、出射光Ｌ２として出射する。また、ＯＮ状態では、偏光変調素子２０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、出射光Ｌ２として出射する。

【0037】

本明細書では、理解を容易にするため、ねじれネマティック液晶セルをＴＮセルとも記載し、直線偏光光Ｌ１が入射するＴＮセルから順にｍ（ｍは１以上の整数）番目のＴＮセルとも記載する。さらに、ねじれネマティック液晶セル（ＴＮセル）を総称して、ねじれネマティック液晶セル２００又はＴＮセル２００とも記載する。

【0038】

まず、ＴＮセル２００を説明する。ＴＮセル２００は、図７に示すように、光入射側基板１０２と光出射側基板１０４とネマティック液晶層１０６と重合体１０８とを備える。ＴＮセル２１０～２４０の構成は、後述する、配向軸方向２１２～２４４とネマティック液晶層１０６のねじれ配向とを除き、実施形態１の偏光変調素子１０と同様である。なお、ＴＮセル２００の光入射側基板１０２は光（直線偏光光Ｌ１又は変調された直線偏光光Ｌ１）が入射する基板であり、ＴＮセル２００の光出射側基板１０４は光を出射する基板である。また、ＴＮセル２１０～２４０の配向軸方向２１２～２４４を総称して、配向軸方向２５０とも記載する。

【0039】

ＴＮセル２００は、図６に示すように、一方のＴＮセル２００の光入射側基板１０２と他方のＴＮセル２００の光出射側基板１０４とを対向させて、順次積層されている。

【0040】

ＴＮセル２１０～２４０の配向軸方向２１２～２４４とネマティック液晶層１０６のねじれ配向とを説明する。ＴＮセル２１０～２４０の初期配向状態では、図８～図１１に示すように、ネマティック液晶層１０６は＋Ｚ側から平面視した場合に時計回りにねじれて配向している。また、ネマティック液晶層１０６のねじれ角（すなわちＴＮセル２１０～２４０のねじれ角）αは２２．５°であり、ＴＮセル２１０～２４０のそれぞれのネマティック液晶層１０６のねじれ角αの和は９０°となっている。

【0041】

ＴＮセル２００の間において、一方のＴＮセル２００の光出射側基板１０４の配向軸方向２５０と、他方のＴＮセル２００の光入射側基板１０２の配向軸方向２５０は、一致している。また、直線偏光光Ｌ１が入射する１番目のＴＮセル２１０の光入射側基板１０２の配向軸方向２１２は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向（Ｙ方向）に直交している。

【0042】

具体的には、直線偏光光Ｌ１が入射する１番目のＴＮセル２１０では、図８に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向２１２は、＋Ｘ方向である。ＴＮセル２１０の光出射側基板１０４の配向軸方向２１４は、＋Ｘ方向に対して時計回りに２２．５°傾いている。

【0043】

２番目のＴＮセル２２０では、図９に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向２２２は、＋Ｘ方向に対して時計回りに２２．５°傾き、ＴＮセル２１０の光出射側基板１０４の配向軸方向２１４に一致している。ＴＮセル２２０の光出射側基板１０４の配向軸方向２２４は、＋Ｘ方向に対して時計回りに４５°傾いている。

【0044】

３番目のＴＮセル２３０では、図１０に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向２３２は、＋Ｘ方向に対して時計回りに４５°傾き、ＴＮセル２２０の光出射側基板１０４の配向軸方向２２４に一致している。ＴＮセル２３０の光出射側基板１０４の配向軸方向２３４は、＋Ｘ方向に対して時計回りに６７．５°傾いている。

【0045】

４番目のＴＮセル２４０では、図１１に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向２４２は、＋Ｘ方向に対して時計回りに６７．５°傾き、ＴＮセル２３０の光出射側基板１０４の配向軸方向２３４に一致している。ＴＮセル２４０の光出射側基板１０４の配向軸方向２４４は、＋Ｘ方向に対して時計回りに９０°傾いている（－Ｙ方向）。

【0046】

次に、偏光変調素子２０の作用と効果について説明する。本実施形態では、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１が、１番目のＴＮセル２１０の光入射側基板１０２に入射する。直線偏光光Ｌ１の偏光方向と１番目のＴＮセル２１０の光入射側基板１０２の配向軸方向１１２は、直交している。

【0047】

初期配向状態では、図１２に示すように、ＴＮセル２１０～２４０のそれぞれのネマティック液晶層１０６は、ねじれ配向している。ＴＮセル２１０～２４０のネマティック液晶層１０６は同じ方向にねじれ、ねじれ角αの和が９０°である。したがって、直線偏光光Ｌ１が偏光変調素子２０に入射すると、偏光変調素子２０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２を出射する。なお、図１２では、光入射側基板１０２、光出射側基板１０４等を省略している。以下の図においても、光入射側基板１０２、光出射側基板１０４等を省略する場合がある。

【0048】

ＯＮ状態では、ＴＮセル２１０～２４０の液晶分子１０６Ｍは、光入射側基板１０２又は光出射側基板１０４に対して垂直に配向する。したがって、直線偏光光Ｌ１が偏光変調素子２０に入射すると、偏光変調素子２０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、出射光Ｌ２として出射する。

【0049】

図１３は、初期配向状態における、偏光変調素子２０のヘイズ値と比較例３の偏光変調素子のヘイズ値を示す。また、図１４は、ＯＮ状態（ＴＮセル２００のそれぞれに５０Ｖを印加）における、偏光変調素子２０のヘイズ値と比較例３の偏光変調素子のヘイズ値を示す。比較例３の偏光変調素子は、光入射側基板に入射する直線偏光光の偏光方向（例えばＸ方向）と、直線偏光光が入射する光入射側基板の配向軸方向（例えば＋Ｘ方向）が平行であることを除き、偏光変調素子２０と同様の偏光変調素子である。ヘイズ値の測定方法は、実施形態１のヘイズ値の測定方法と同様である。

【0050】

図１３と図１４に示すように、偏光変調素子２０のヘイズ値は、比較例３の偏光変調素子のヘイズ値よりも、小さい。したがって、偏光変調素子２０は、実施形態１の偏光変調素子１０と同様に、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑えて、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を変換できる。

【0051】

以上のように、偏光変調素子２０は、直線偏光光Ｌ１が入射する１番目のＴＮセル２１０の光入射側基板１０２の配向軸方向１１２と、直線偏光光Ｌ１の偏光方向が直交しているので、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑えて、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を変換できる。偏光変調素子２０のＴＮセル２００が重合体１０８を有するので、偏光変調素子２０は応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを短くできる。また、偏光変調素子２０では、ネマティック液晶層１０６のそれぞれのねじれ角αが小さいので、ＴＮセル２１０～２４０のそれぞれのセル厚（ネマティック液晶層１０６の厚さ）を薄くすることにより、偏光変調素子２０の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを更に短縮できる。

【0052】

＜実施形態３＞
実施形態２では、ＴＮセル２００の間において、一方のＴＮセル２００の光出射側基板１０４の配向軸方向２５０と、他方のＴＮセル２００の光入射側基板１０２の配向軸方向２５０は、一致している。少なくとも１つのＴＮセル２００の間において、一方のＴＮセル２００の光出射側基板１０４の配向軸方向２５０と、他方のＴＮセル２００の光入射側基板１０２の配向軸方向２５０が、直交してもよい。

【0053】

本実施形態の偏光変調素子３０は、実施形態２の偏光変調素子２０と同様に、ねじれ方向が同じ、４つのＴＮセル２１０、２２０、２３０、２４０を備える。本実施形態では、ＴＮセル２３０、２４０の配向軸方向２５０が、実施形態２のＴＮセル２３０、２４０の配向軸方向２５０と異なる。偏光変調素子３０のその他の構成は、偏光変調素子２０と同様である。ここでは、本実施形態のＴＮセル２３０、２４０の配向軸方向２５０と、偏光変調素子３０の作用と効果と、を説明する。

【0054】

本実施形態の３番目のＴＮセル２３０では、図１５に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向２３２は、＋Ｘ方向に対して時計回りに１３５°傾き、ＴＮセル２２０の光出射側基板１０４の配向軸方向２２４に直交している。ＴＮセル２３０の光出射側基板１０４の配向軸方向２３４は、＋Ｘ方向に対して時計回りに１５７．５°傾いている。

【0055】

本実施形態の４番目のＴＮセル２４０では、図１６に示すように、光入射側基板１０２の配向軸方向２４２は、＋Ｘ方向に対して時計回りに１５７．５°傾き、ＴＮセル２３０の光出射側基板１０４の配向軸方向２３４に一致している。ＴＮセル２４０の光出射側基板１０４の配向軸方向２４４は、＋Ｘ方向に対して時計回りに１８０°回転している（－Ｘ方向）。

【0056】

偏光変調素子３０の初期配向状態では、図１７に示すように、ＴＮセル２１０～２４０のそれぞれのネマティック液晶層１０６は同じ方向にねじれ配向し、ねじれ角αの和は９０°である。また、実施形態２の偏光変調素子２０と同様に、直線偏光光Ｌ１の偏光方向（Ｙ方向）と１番目のＴＮセル２１０の光入射側基板１０２の配向軸方向１１２（＋Ｘ方向）は、直交している。したがって、直線偏光光Ｌ１が偏光変調素子３０に入射すると、偏光変調素子３０は、実施形態２の偏光変調素子２０と同様に、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２を出射する。

【0057】

偏光変調素子３０のＯＮ状態では、ＴＮセル２１０～２４０の液晶分子１０６Ｍは、光入射側基板１０２又は光出射側基板１０４に対して垂直に配向する。したがって、直線偏光光Ｌ１が偏光変調素子２０に入射すると、偏光変調素子２０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、出射光Ｌ２として出射する。

【0058】

下記の表２は、偏光変調素子３０と比較例４の偏光変調素子の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを示す。比較例４の偏光変調素子は、ＴＮセル２００がネマティック液晶層１０６内に重合体１０８を含まないことを除き、偏光変調素子３０と同様の偏光変調素子である。また、応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆの測定方法は、実施形態１の測定方法と同様である。

【0059】

【表2】

【0060】

表２に示すように、偏光変調素子３０の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆは、比較例４の偏光変調素子の応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆよりも短い。したがって、偏光変調素子３０のＴＮセル２００が重合体１０８を有するので、偏光変調素子３０は応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを短くできる。

【0061】

図１８は、初期配向状態における、偏光変調素子３０のヘイズ値と比較例５の偏光変調素子のヘイズ値を示す。また、図１９は、ＯＮ状態（ＴＮセル２００のそれぞれに５０Ｖを印加）における、偏光変調素子３０のヘイズ値と比較例３の偏光変調素子のヘイズ値を示す。比較例５の偏光変調素子は、光入射側基板に入射する直線偏光光の偏光方向（例えばＸ方向）と、直線偏光光が入射する光入射側基板の配向軸方向（例えば＋Ｘ方向）が平行であることを除き、偏光変調素子３０と同様の偏光変調素子である。ヘイズ値の測定方法は、実施形態１の測定方法と同様である。

【0062】

図１８と図１９に示すように、偏光変調素子３０のヘイズ値は、比較例５の偏光変調素子のヘイズ値よりも、小さい。したがって、偏光変調素子３０は、実施形態２の偏光変調素子２０と同様に、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑えて、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を変換できる。

【0063】

以上のように、偏光変調素子３０は応答時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを短くできる。さらに、偏光変調素子３０は、直線偏光光Ｌ１が入射する１番目のＴＮセル２１０の光入射側基板１０２の配向軸方向１１２と、直線偏光光Ｌ１の偏光方向が直交しているので、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑えて、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を変換できる。

【0064】

実施形態２の偏光変調素子２０のＯＮ状態では、ネマティック液晶層１０６と配向膜１０２ｃ、１０４ｃとの界面付近の液晶分子１０６Ｍが電界に対して十分に応答せず、液晶分子１０６Ｍによる複屈折が界面付近に残留する虞がある。さらに、偏光変調素子２０は複数のＴＮセル２００を備えているので、偏光変調素子２０では、ネマティック液晶層１０６と配向膜１０２ｃ、１０４ｃとの界面の数が多い。したがって、実施形態２の偏光変調素子２０のＯＮ状態では、複屈折の残留によって、出射光Ｌ２が楕円偏光となる虞がある。

【0065】

一方、偏光変調素子３０のＯＮ状態では、図２０に示すように、２番目のＴＮセル２２０と３番目のＴＮセル２３０の間において、ＴＮセル２２０の光出射側基板１０４の配向軸方向２２４とＴＮセル２３０の光入射側基板１０２の配向軸方向２３２が直交しているので、界面付近に残留する複屈折が相殺される。したがって、偏光変調素子３０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を十分に維持して、出射光Ｌ２として出射できる。

【0066】

＜実施形態４＞
本実施形態では、実施形態１の偏光変調素子１０を用いたスマートガラス４００を説明する。スマートガラス４００は、家屋の窓ガラス、車両用ガラス等として使用される。スマートガラス４００は、図２１に示すように、偏光変調素子１０と透光性基板４１０と第１偏光板４２０と第２偏光板４３０とを備える。

【0067】

スマートガラス４００の透光性基板４１０は、偏光変調素子１０の直線偏光光Ｌ１が入射する側（偏光変調素子１０の－Ｚ側）に配置される。透光性基板４１０は、透光性を有する樹脂、ガラス等から形成される。本実施形態では、外光が－Ｚ方向から透光性基板４１０（スマートガラス４００）に入射する。また、例えば、スマートガラス４００が家屋の窓ガラスと使用された場合、外光は屋外からスマートガラス４００に入射する光を指す。

【0068】

スマートガラス４００の第１偏光板４２０は、偏光変調素子１０と透光性基板４１０との間に配置される。第１偏光板４２０の透過軸の方向はＹ方向であり、第１偏光板４２０の透過軸は偏光変調素子１０の光入射側基板１０２の配向軸方向１１２（＋Ｘ方向）に直交している。第１偏光板４２０は、－Ｚ方向からスマートガラス４００に入射した外光を、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１として、偏光変調素子１０に出射する。

【0069】

スマートガラス４００の第２偏光板４３０は、偏光変調素子１０の第１偏光板４２０と反対側（偏光変調素子１０の＋Ｚ側）に配置される。偏光変調素子１０から出射された出射光Ｌ２が、第２偏光板４３０に入射する。第２偏光板４３０の透過軸の方向は、Ｘ方向であり、第１偏光板４２０の透過軸と直交している。

【0070】

次に、スマートガラス４００の動作を説明する。－Ｚ方向からスマートガラス４００に入射した外光は、透光性基板４１０と第１偏光板４２０を介して、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１として、偏光変調素子１０に入射する。偏光変調素子１０が初期配向状態である場合、偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、直線偏光光Ｌ１を、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２として出射する。第２偏光板４３０の透過軸の方向はＸ方向であるので、図２１に示すように、出射光Ｌ２は第２偏光板４３０を透過する。したがって、－Ｚ方向からスマートガラス４００に入射した外光は、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者（例えば屋内に居る観察者）の眼に到達する。すなわち、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者は、スマートガラス４００の－Ｚ側に位置する景色、物体等を認識できる。偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者は、スマートガラス４００を介して、ぼやけが少ない景色、物体等を見ることができる。

【0071】

一方、＋Ｚ方向からスマートガラス４００に入射する光は、一般に、－Ｚ方向からスマートガラス４００に入射する外光よりも弱く、更に、第１偏光板４２０と第２偏光板４３０とに吸収される。したがって、偏光変調素子１０が初期配向状態である場合、スマートガラス４００の－Ｚ側に位置する観察者は、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する景色、物体等を認識し難くなる。

【0072】

偏光変調素子１０のネマティック液晶層１０６に所定の電圧よりも小さい電圧が印加されると、ネマティック液晶層１０６の液晶分子１０６Ｍが、光入射側基板１０２又は光出射側基板１０４に対して垂直方向に立ち上がるので、偏光変調素子１０から出射する出射光Ｌ２は楕円偏光となる。したがって、第２偏光板４３０を透過する出射光Ｌ２の光量は、ネマティック液晶層１０６に印加される電圧が大きくなるに伴って、少なくなる。すなわち、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者に見える景色、物体等は暗くなる。偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者は、ぼやけが少ない景色、物体等を見ることができる。スマートガラス４００の－Ｚ側に位置する観察者は、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する景色、物体等を、偏光変調素子１０が初期配向状態である場合よりも、更に認識し難くなる。

【0073】

偏光変調素子１０のネマティック液晶層１０６に所定の電圧が印加され、偏光変調素子１０がＯＮ状態である場合、偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、直線偏光光Ｌ１を、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２として出射する。第２偏光板４３０の透過軸の方向はＹ方向であるので、図２２に示すように、出射光Ｌ２は第２偏光板４３０を透過できない。したがって、－Ｚ方向からスマートガラス４００に入射した外光は、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者の眼に到達できず、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者は、スマートガラス４００の－Ｚ側に位置する景色、物体等を見ることはできない。また、スマートガラス４００の－Ｚ側に位置する観察者も、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する景色、物体等を見ることはできない。

【0074】

以上のように、偏光変調素子１０が直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、スマートガラス４００はぼやけの少ない視界を観察者に提供できる。

【0075】

＜実施形態５＞
本実施形態では、実施形態１の偏光変調素子１０を用いたマジックミラー５００を説明する。マジックミラー５００は、図２３に示すように、スマートガラス４００の透光性基板４１０の代わりに、ハーフミラー５１０を備える。本実施形態の第１偏光板４２０と第２偏光板４３０は、実施形態４と同様である。

【0076】

ハーフミラー５１０は、偏光変調素子１０の直線偏光光Ｌ１が入射する側（偏光変調素子１０の－Ｚ側）に配置される。本実施形態では、外光が－Ｚ方向からハーフミラー５１０（マジックミラー５００）に入射する。ハーフミラー５１０は、－Ｚ方向から入射する外光の一部を透過し、－Ｚ方向から入射する外光の他の一部を反射する。

【0077】

次に、マジックミラー５００の動作を説明する。マジックミラー５００では、ハーフミラー５１０が－Ｚ方向から入射する外光の一部を反射する。したがって、マジックミラー５００は、偏光変調素子１０の状態に依らず、マジックミラー５００の－Ｚ側に位置する観察者に対して、ミラーとして機能する。

【0078】

－Ｚ方向からマジックミラー５００に入射する外光の一部は、ハーフミラー５１０を透過する。したがって、－Ｚ方向からマジックミラー５００に入射する外光の一部は、ハーフミラー５１０と第１偏光板４２０を介して、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１として、偏光変調素子１０に入射する。偏光変調素子１０が初期配向状態である場合、実施形態４のスマートガラス４００に－Ｚ方向から入射する外光と同様に、－Ｚ方向からマジックミラー５００に入射した外光は、マジックミラー５００の＋Ｚ側に位置する観察者の眼に到達する。マジックミラー５００の＋Ｚ側に位置する観察者は、マジックミラー５００の－Ｚ側に位置する景色、物体等を認識できる。偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、マジックミラー５００の＋Ｚ側に位置する観察者は、マジックミラー５００を介して、ぼやけが少ない景色、物体等を見ることができる。

【0079】

偏光変調素子１０のネマティック液晶層１０６に所定の電圧よりも小さい電圧が印加された場合、実施形態４のスマートガラス４００と同様に、マジックミラー５００の＋Ｚ側に位置する観察者に見える景色、物体等は暗くなる。偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、スマートガラス４００の＋Ｚ側に位置する観察者は、ぼやけが少ない景色、物体等を見ることができる。

【0080】

偏光変調素子１０がＯＮ状態である場合、偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、直線偏光光Ｌ１を、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２として出射する。第２偏光板４３０の透過軸の方向はＹ方向であるので、図２４に示すように、出射光Ｌ２は第２偏光板４３０を透過できない。したがって、マジックミラー５００の＋Ｚ側に位置する観察者は、マジックミラー５００の－Ｚ側に位置する景色、物体等を見ることはできない。

【0081】

以上のように、偏光変調素子１０が直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、マジックミラー５００はぼやけの少ない視界を観察者に提供できる。

【0082】

＜実施形態６＞
本実施形態では、実施形態１の偏光変調素子１０を用いた表示装置６００を説明する。表示装置６００は、図２５に示すように、偏光変調素子１０と、表示パネル６１０と、第１偏光板４２０と、第２偏光板４３０と、ハーフミラー６２０とを備える。

【0083】

表示装置６００の表示パネル６１０は、偏光変調素子１０の直線偏光光Ｌ１が入射する側（偏光変調素子１０の－Ｚ側）に配置される。表示パネル６１０は、文字、画像等を表示し、文字、画像等を表す表示光を偏光変調素子１０に向かって＋Ｚ方向に出射する。表示パネル６１０は、液晶表示パネル、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）表示パネル等である。

【0084】

表示装置６００の第１偏光板４２０は、偏光変調素子１０と表示パネル６１０との間に配置される。本実施形態の第１偏光板４２０の透過軸の方向は、実施形態４の第１偏光板４２０と同様に、Ｙ方向であり、本実施形態の第１偏光板４２０の透過軸は偏光変調素子１０の光入射側基板１０２の配向軸方向１１２（＋Ｘ方向）に直交している。本実施形態の第１偏光板４２０は、表示パネル６１０から出射された表示光を、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１として、偏光変調素子１０に出射する。

【0085】

表示装置６００の第２偏光板４３０は、実施形態４の第２偏光板４３０と同様に、偏光変調素子１０の第１偏光板４２０と反対側（偏光変調素子１０の＋Ｚ側）に配置される。偏光変調素子１０から出射された出射光Ｌ２が、本実施形態の第２偏光板４３０に入射する。本実施形態第２偏光板４３０の透過軸の方向は、Ｘ方向であり、第１偏光板４２０の透過軸と直交している。

【0086】

ハーフミラー６２０は、第２偏光板４３０の偏光変調素子１０と反対側（第２偏光板４３０の＋Ｚ側）に配置される。第２偏光板４３０を透過した偏光変調素子１０の出射光Ｌ２が、ハーフミラー６２０に入射する。ハーフミラー６２０は、入射した出射光Ｌ２を透過する。また、ハーフミラー６２０は、＋Ｚ方向から入射する外光の一部を透過し、＋Ｚ方向から入射する外光の他の一部を反射する。ここでの外光は、太陽光、照明光等である。

【0087】

次に、表示装置６００の動作を説明する。表示パネル６１０の表示が明るい場合、表示装置６００は、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者に対して、表示パネル６１０の表示をハーフミラー６２０越しに表示する表示装置として機能する。表示パネル６１０の表示が暗い場合、表示装置６００は、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者に対して、外光を反射するミラーとして機能する。

【0088】

偏光変調素子１０が初期配向状態である場合、表示パネル６１０の表示光は、第１偏光板４２０を介して、偏光方向がＹ方向である直線偏光光Ｌ１として、偏光変調素子１０に入射する。偏光変調素子１０が初期配向状態である場合、偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させて、直線偏光光Ｌ１を、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２として出射する。第２偏光板４３０の透過軸の方向はＸ方向であるので、図２５に示すように、出射光Ｌ２は第２偏光板４３０を透過する。第２偏光板４３０を透過した出射光Ｌ２は、ハーフミラー６２０を透過して、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者の眼に到達する。したがって、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者は、表示パネル６１０の表示を認識できる。偏光変調素子１０は直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者は、ぼやけが少ない表示パネル６１０の表示を見ることができる。

【0089】

偏光変調素子１０のネマティック液晶層１０６に所定の電圧よりも小さい電圧が印加された場合、実施形態４のスマートガラス４００と同様に、ネマティック液晶層１０６に印加される電圧が大きくなるに伴って、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者に見える表示パネル６１０の表示は暗くなる。したがって、表示装置６００は、表示パネル６１０の表示をハーフミラー６２０越しに表示する表示装置として機能すると共に、外光を反射するミラーとしても機能する。偏光変調素子１０は直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者は、ぼやけが少ない表示パネル６１０の表示を見ることができる。

【0090】

偏光変調素子１０がＯＮ状態である場合、偏光変調素子１０は、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を維持して、直線偏光光Ｌ１を、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２として出射する。第２偏光板４３０の透過軸の方向はＹ方向であるので、図２６に示すように、出射光Ｌ２は第２偏光板４３０を透過できない。したがって、表示装置６００の＋Ｚ側に位置する観察者は表示パネル６１０の表示が見えなくなり、表示装置６００は外光を反射するミラーとして機能する。

【0091】

以上のように、偏光変調素子１０が直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、表示装置６００はぼやけの少ない表示を観察者に提供できる。

【0092】

＜実施形態７＞
本実施形態では、実施形態１の偏光変調素子１０を用いた立体画像表示装置７００を説明する。偏光変調素子１０は、例えば、ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｆｕｓｅｄ ３Ｄ）方式で立体画像を表示する立体画像表示装置７００に用いられる。立体画像表示装置７００において、偏光変調素子１０は偏光切り替え素子として機能する。

【0093】

立体画像表示装置７００は、例えば、接眼レンズと組み合わされて、ヘッドマウントディスプレイとして用いられる。なお、本実施形態においては、モノクロ液晶パネルを用いた立体画像表示装置７００を例に説明する。

【0094】

立体画像表示装置７００は、図２７に示すように、表示ユニット７２０と、偏光変調素子１０と、偏光二焦点レンズ７６０と、制御部７８０とを備える。表示ユニット７２０は、第１画像と第２画像とを時分割で順次に表示する。また、表示ユニット７２０は、第１画像と第２画像を表す表示光を、偏光変調素子１０に入射する直線偏光光Ｌ１として、偏光変調素子１０に出射する。偏光変調素子１０は、表示ユニット７２０から出射された直線偏光光Ｌ１の偏光方向を、所定の第１方向と所定の第２方向とに切り替える。偏光二焦点レンズ７６０は、第１画像と第２画像のそれぞれを、第１表示面７１２と第２表示面７１４のそれぞれに、虚像として結像させる。制御部７８０は、表示ユニット７２０に第１画像を表す第１画像信号と第２画像を表す第２画像信号とを供給する。また、制御部７８０は、偏光変調素子１０の偏光方向の切り替えを制御する。

【0095】

本実施形態では、所定の第１方向はＹ方向であり、所定の第２方向はＸ方向である。また、第１画像を表す第１画像信号と第２画像を表す第２画像信号を総称して、画像信号とも記載する。

【0096】

立体画像表示装置７００の表示ユニット７２０は、液晶表示パネル７２２と光源部７３２とを備える。液晶表示パネル７２２は、制御部７８０から供給される第１画像を表す第１画像信号と第２画像を表す第２画像信号に基づいて、光源部７３２から発せられた光を変調して、第１画像と第２画像とを時分割で順次に表示する。液晶表示パネル７２２は、画像（例えば、第１画像と第２画像）を表す表示光を、偏光方向が所定の第１方向（Ｙ方向）である直線偏光光Ｌ１として出射する。液晶表示パネル７２２から出射された直線偏光光Ｌ１は、偏光変調素子１０に入射する。

【0097】

第１画像と第２画像は、表示対象を、観察者から見て奥行き方向（－Ｚ方向）の異なる位置に位置する第１表示面７１２と第２表示面７１４のそれぞれに、観察者の側から投影した二次元画像である。第１表示面７１２と第２表示面７１４については、後述する。

【0098】

液晶表示パネル７２２は、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によりアクティブマトリクス駆動される透過型ＴＮ液晶パネルである。液晶表示パネル７２２は、図２８に示すように、マトリクス状に配列された画素Ｐとゲートドライバ７２３Ｇとデータドライバ７２３Ｄとを有する。ゲートドライバ７２３Ｇは、画素Ｐを行ごとに順次選択して、－Ｙ方向に線順次走査を行う。データドライバ７２３Ｄは、選択された画素Ｐのそれぞれに画像信号に応じた電圧を供給して、画素Ｐのそれぞれに画像信号を書き込む。なお、図２８では、マトリクスに配列された画素Ｐのうちの一部のみを図示している。また、液晶表示パネル７２２は偏光板、液晶等（図示せず）を備えている。

【0099】

光源部７３２は、液晶表示パネル７２２に光を照射する光源である。図２７に示すように、光源部７３２は、液晶表示パネル７２２の背面側（－Ｚ側）に配置される。光源部７３２は、例えば、直下型バックライトである。光源部７３２は、白色ＬＥＤ素子、反射シート、拡散シート等を備えている（いずれも図示せず）。

【0100】

立体画像表示装置７００の偏光変調素子１０は、制御部７８０から供給され画像信号に同期する切り替え信号に基づいて、表示ユニット７２０から出射され光入射側基板１０２に入射する直線偏光光Ｌ１の偏光方向を、所定の第１方向（Ｙ方向）と所定の第２方向（Ｘ方向）とに切り替える。具体的には、第１画像が表示ユニット７２０の液晶表示パネル７２２に表示され、直線偏光光Ｌ１が第１画像の表示光である場合、偏光変調素子１０は、入射した直線偏光光Ｌ１の偏光方向をＹ方向に維持して出射する。一方、第２画像が表示ユニット７２０の液晶表示パネル７２２に表示され、直線偏光光Ｌ１が第２画像の表示光である場合、偏光変調素子１０は、入射した直線偏光光Ｌ１の偏光方向をＸ方向に切り替えて出射する。

【0101】

偏光変調素子１０は、ＯＮレベルの切り替え信号が偏光変調素子１０に供給されると、直線偏光光Ｌ１の偏光方向をＹ方向に維持して、出射光Ｌ２を出射する（ＯＮ状態）。一方、偏光変調素子１０は、ＯＦＦレベルの切り替え信号が供給されると、直線偏光光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させ、Ｘ方向の偏光方向を有する出射光Ｌ２を出射する（初期配向状態）。偏光変調素子１０から出射した出射光Ｌ２は、偏光二焦点レンズ７６０に入射する。切り替え信号については、後述する。

【0102】

立体画像表示装置７００の偏光二焦点レンズ７６０は、偏光変調素子１０から出射された出射光Ｌ２に対する焦点距離が出射光Ｌ２の偏光方向（Ｘ方向とＹ方向）によって異なるレンズである。偏光二焦点レンズ７６０は、第１画像と第２画像のそれぞれを、第１表示面７１２と第２表示面７１４のそれぞれに、観察者から見て虚像として結像させる。第１表示面７１２と第２表示面７１４は、観察者から見て奥行き方向（－Ｚ方向）の異なる位置に位置する仮想の表示面である。本実施形態では、図２７に示すように、第１表示面７１２と第２表示面７１４は、観察者から見て表示ユニット７２０よりも遠くに位置する。また、第２表示面７１４が、第１表示面７１２よりも観察者側（＋Ｚ側）に位置している。

【0103】

観察者は、時分割で順次に表示される、第１表示面７１２の第１画像の虚像と第２表示面７１４の第２画像の虚像とを見て、表示対象が第１表示面７１２と第２表示面７１４との間に位置すると認識する。観察者が認識する表示対象の位置は、第１画像と第２画像の明るさ（例えば、輝度）の比を調整することにより、変えることができる。例えば、第１画像と第２画像の明るさの比が１：１である場合、観察者は、表示対象が第１表示面７１２と第２表示面７１４の中間に位置すると認識する。

【0104】

偏光二焦点レンズ７６０は、例えば、液晶レンズである。偏光二焦点レンズ（液晶レンズ）７６０は、図２９に示すように、第１透光性基板７６１と、第２透光性基板７６２と、液晶７６４とを備える。

【0105】

第１透光性基板７６１と第２透光性基板７６２は、例えば、ガラス基板である。第１透光性基板７６１は、樹脂製のフレネルレンズ７６６を、第２透光性基板７６２に対向する主面７６１ａに有する。第１透光性基板７６１と第２透光性基板７６２は、シール材７６７により貼り合わされ、液晶７６４を挟持する。液晶７６４は、例えば、正の屈折率異方性Δｎを有するネマティック液晶である。液晶７６４は、図示しない配向膜によりＹ方向に配向されている。

【0106】

Ｙ方向に偏光方向を有する出射光Ｌ２（第１画像の表示光）が、偏光二焦点レンズ７６０に入射すると、正の屈折率異方性Δｎを有する液晶（ネマティック液晶）７６４がＹ方向に配向されているので、偏光二焦点レンズ７６０の出射光Ｌ２に対する焦点距離は短く、第１画像が第１表示面７１２に結像される。一方、Ｘ方向に偏光方向を有する出射光Ｌ２（第２画像の表示光）が、偏光二焦点レンズ７６０に入射すると、偏光二焦点レンズ７６０の出射光Ｌ２に対する焦点距離は長く、第２画像が第２表示面７１４に結像される。

【0107】

立体画像表示装置７００の制御部７８０は、図示しない外部装置から入力される入力信号に基づいて、表示ユニット７２０の液晶表示パネル７２２と、偏光変調素子１０とを制御する。制御部７８０は、図３０に示すように、表示駆動部７８２と、偏光変調素子駆動部７８４とを有する。

【0108】

制御部７８０の表示駆動部７８２は、入力信号から、第１画像を表示するための第１画像信号と第２画像を表示するための第２画像信号とを生成する。また、表示駆動部７８２は、画像信号を液晶表示パネル７２２に供給する。さらに、表示駆動部７８２は、偏光変調素子駆動部７８４に、画像信号の供給開始に同期する同期信号を供給する。

【0109】

制御部７８０の偏光変調素子駆動部７８４は、表示駆動部７８２から供給された同期信号に基づいて、切り替え信号を生成する。また、偏光変調素子駆動部７８４は、生成した切り替え信号を偏光変調素子１０に供給する。本実施形態では、偏光変調素子駆動部７８４は、第１画像が液晶表示パネル７２２に表示される場合に、切り替え信号をＯＮレベル（所定の電圧）にして偏光変調素子１０に供給する。

【0110】

図３１は、制御部７８０のハードウェアの構成を示す。制御部７８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７９２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７９４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７９６と、入出力インタフェース７９８とを備える。ＣＰＵ７９２とＲＯＭ７９４とＲＡＭ７９６と入出力インタフェース７９８は、バス７９９によって接続される。ＣＰＵ７９２は、各種の処理を実行する。ＲＯＭ７９４は、プログラムとデータとを記憶している。ＲＡＭ７９６は、データを記憶する。入出力インタフェース７９８は、ＣＰＵ７９２と、液晶表示パネル７２２と偏光変調素子１０と外部装置との信号を入出力する。制御部７８０の機能は、ＣＰＵ７９２が、ＲＯＭ７９４に記憶されたプログラムを実行することによって、実現される。

【0111】

偏光変調素子１０が直線偏光光Ｌ１の散乱を抑制できるので、立体画像表示装置７００はぼやけの少ない表示を観察者に提供できる。

【0112】

＜変形例＞
以上、実施形態を説明したが、本開示は、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0113】

実施形態１の偏光変調素子１０では、ネマティック液晶層１０６のねじれ角αは９０°であるが、ネマティック液晶層１０６のねじれ角αは９０°に限定されない。

【0114】

実施形態２の偏光変調素子２０と実施形態３の偏光変調素子３０では、偏光変調素子２０、３０を形成しているＴＮセル２００のねじれ角αは等しい。偏光変調素子２０、３０を形成しているＴＮセル２００のねじれ角αは、互いに異なってもよい。また、ＴＮセル２００のネマティック液晶層１０６のそれぞれのねじれ角αの和は、９０°に限定されない。

【0115】

実施形態２の偏光変調素子２０は４つのＴＮセル２００を備える。偏光変調素子２０は、複数（２つ以上）のＴＮセル２００を備えればよい。例えば、偏光変調素子２０は、ネマティック液晶層１０６のねじれ角αが４５°である、２つのＴＮセル２００を備えてもよい。

【0116】

実施形態３の偏光変調素子３０は４つのＴＮセル２００を備える。偏光変調素子３０は、３つ以上のＴＮセル２００を備えればよい。例えば、偏光変調素子２０は、ネマティック液晶層１０６のねじれ角αが３０°である、３つのＴＮセル２００を備えてもよい。

【0117】

また、実施形態３の偏光変調素子３０では、２番目のＴＮセル２２０と３番目のＴＮセル２３０の間において、ＴＮセル２２０の光出射側基板１０４の配向軸方向２２４と、ＴＮセル２３０の光入射側基板１０２の配向軸方向２３２が、直交している。偏光変調素子３０では、少なくとも１つのＴＮセル２００の間において、一方のＴＮセル２００の光出射側基板１０４の配向軸方向２５０と、他方のＴＮセル２００の光入射側基板１０２の配向軸方向２５０が直交していればよい。例えば、４つのＴＮセル２００を有する偏光変調素子３０において、１番目のＴＮセル２００と２番目のＴＮセル２００の間と、３番目のＴＮセル２００と４番目のＴＮセル２００の間で、一方のＴＮセル２００の光出射側基板１０４の配向軸方向２５０と、他方のＴＮセル２００の光入射側基板１０２の配向軸方向２５０が、直交してもよい。

【0118】

スマートガラス４００とマジックミラー５００と表示装置６００と立体画像表示装置７００は、偏光変調素子１０の代わりに、偏光変調素子２０又は偏光変調素子３０を備えてもよい。

【0119】

以上、好ましい実施形態について説明したが、本開示に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。

【符号の説明】

【0120】

１０，２０，３０ 偏光変調素子、１０２ 光入射側基板、１０２ａ 主面、１０２ｂ 透光性電極、１０２ｃ 配向膜、１０４ 光出射側基板、１０４ａ 主面、１０４ｂ 透光性電極、１０４ｃ 配向膜、１０６ ネマティック液晶層、１０６Ｍ 液晶分子、１０８ 重合体、１０９ シール材、１１２，１１４ 配向軸方向、２００，２１０，２２０，２３０，２４０ ＴＮセル（ねじれネマティック液晶セル）、２１２，２１４，２２２，２２４，２３２，２３４、２４２，２４４，２５０ 配向軸方向、４００ スマートガラス、４１０ 透光性基板、４２０ 第１偏光板、４３０ 第２偏光板、５００ マジックミラー、５１０ ハーフミラー、６００ 表示装置、６１０ 表示パネル、６２０ ハーフミラー、７００ 立体画像表示装置、７１２ 第１表示面、７１４ 第２表示面、７２０ 表示ユニット、７２２ 液晶表示パネル、７２３Ｄ データドライバ、７２３Ｇ ゲートドライバ、７３２ 光源部、７６０ 偏光二焦点レンズ、７６１ 第１透光性基板、７６１ａ 主面、７６２ 第２透光性基板、７６４ 液晶、７６６ フレネルレンズ、７６７ シール材、７８０ 制御部、７８２ 表示駆動部、７８４ 偏光変調素子駆動部、７９２ ＣＰＵ、７９４ ＲＯＭ、７９６ ＲＡＭ、７９８ 入出力インタフェース、７９９ バス、Δｎ 屈折異方性、Δε 誘電率異方性、α ねじれ角、Ｌ１ 直線偏光光（入射光）、Ｌ２ 出射光、Ｐ 画素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】