JP2014081534A - 液晶光学装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品位の表示を提供する液晶光学装置及び表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、液晶光学素子と駆動部とを備えた液晶光学装置が提供される。液晶光学素子は、第1及び第2基板部と液晶層とを含む。第1基板部は、第1基板と第1〜第3電極とを含む。第2基板部は、第2基板と第1〜第3対向電極とを含む。液晶層は、第1基板部と第2基板部との間に設けられる。駆動部は、第1電極に第1電位を設定し、第2電極に第1電位以下の第2電位を設定し、第3電極に第2電位よりも低い第3電位を設定し、第1対向電極に第1電位よりも低い第1対向電位を設定し、第2対向電極に第2電位よりも低い第2対向電位を設定し、第3対向電極に第2対向電位よりも高い第3対向電位を設定する。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば、液晶光学素子と駆動部とを備えた液晶光学装置が提供される。液晶光学素子は、第1及び第2基板部と液晶層とを含む。第1基板部は、第1基板と第1〜第3電極とを含む。第2基板部は、第2基板と第1〜第3対向電極とを含む。液晶層は、第1基板部と第2基板部との間に設けられる。駆動部は、第1電極に第1電位を設定し、第2電極に第1電位以下の第2電位を設定し、第3電極に第2電位よりも低い第3電位を設定し、第1対向電極に第1電位よりも低い第1対向電位を設定し、第2対向電極に第2電位よりも低い第2対向電位を設定し、第3対向電極に第2対向電位よりも高い第3対向電位を設定する。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、液晶光学装置及び表示装置に関する。
液晶分子の複屈折性を利用し、電圧の印加に応じて屈折率の分布を変化させる液晶光学素子を含む液晶光学装置がある。液晶光学装置と画像表示部とを組み合わせた表示装置がある。この表示装置では、液晶光学素子の屈折率の分布を変化させることで、画像表示部に表示された画像をそのまま観察者の眼に入射させる状態と、画像表示部に表示された画像を複数の視差画像として観察者の眼に入射させる状態と、を切り替える。これにより、二次元画像表示動作と三次元画像表示動作とを実現する。このような表示装置において高い表示品位が求められている。
本発明の実施形態は、高品位の表示を提供する液晶光学装置及び表示装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、液晶光学素子と、駆動部と、を備えた液晶光学装置が提供される。前記液晶光学素子は、第1基板部と、第2基板部と、液晶層と、を含む。前記第1基板部は、第1基板と、複数の第1電極と、第2電極と、第3電極と、を含む。前記第1基板は、第1主面を有する。前記複数の第1電極は、前記第1主面上に設けられ第1方向に延在し前記第1方向と非平行な方向に並べられる。前記第2電極は、前記第1主面上において前記複数の第1電極の間に設けられ前記第1方向に延在する。前記第3電極は、前記第1主面上において前記複数の第1電極と前記第2電極との間に設けられ前記第1方向に延在する。前記第2基板部は、第2基板と、複数の第1対向電極と、第2対向電極と、第3対向電極と、を含む。前記第2基板は、前記第1主面と向かい合う第2主面を有する。前記複数の第1対向電極は、前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在する。前記複数の第1対向電極のそれぞれの少なくとも一部は、前記第1主面に対して平行な平面に投影したときに、前記複数の第1電極のそれぞれの少なくとも一部と重なる。前記第2対向電極は、前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極と離間する。前記第2対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記第2電極の少なくとも一部と重なる。前記第3対向電極は、前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極及び前記第2対向電極と離間する。前記第3対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記第3電極の少なくとも一部と重なる。前記液晶層は、前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられた液晶層と、前記駆動部は、前記第1電極に第1電位を設定し、前記第2電極に前記第1電位以下の第2電位を設定し、前記第3電極に前記第2電位よりも低い第3電位を設定し、前記第1対向電極に前記第1電位よりも低い第1対向電位を設定し、前記第2対向電極に前記第2電位よりも低い第2対向電位を設定し、前記第3対向電極に前記第2対向電位よりも高い第3対向電位を設定する動作を実施する。前記第2電位と前記第2対向電位との差の絶対値は、前記第1電位と前記第1対向電位との差の絶対値以下である。前記第3電位と前記第3対向電位との差の絶対値は、前記第2電位と前記第2対向電位との差の絶対値よりも小さい。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式的断面図である。 図1に表したように、本実施形態に係る表示装置311は、液晶光学装置211と、画像表示部80と、を含む。画像表示部80には、任意の表示装置を用いることができる。例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置またはプラズマディスプレイなどを用いることができる。
図1は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式的断面図である。 図1に表したように、本実施形態に係る表示装置311は、液晶光学装置211と、画像表示部80と、を含む。画像表示部80には、任意の表示装置を用いることができる。例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置またはプラズマディスプレイなどを用いることができる。
液晶光学装置211は、液晶光学素子111と、駆動部77と、を含む。
液晶光学素子111は、第1基板部10uと、第2基板部20uと、液晶層30と、を含む。
第1基板部10uは、第1基板10と、複数の第1電極11と、複数の第2電極12と、複数の第3電極13と、を含む。
第1基板10は、第1主面10aを有する。複数の第1電極11は、第1主面10a上に設けられる。複数の第1電極11のそれぞれは、第1方向に延びる。複数の第1電極11は、第1方向に対して非平行な方向に並ぶ。図1においては、複数の第1電極11のうちの2つが図示されている。複数の第1電極11の数は任意である。
液晶光学素子111は、第1基板部10uと、第2基板部20uと、液晶層30と、を含む。
第1基板部10uは、第1基板10と、複数の第1電極11と、複数の第2電極12と、複数の第3電極13と、を含む。
第1基板10は、第1主面10aを有する。複数の第1電極11は、第1主面10a上に設けられる。複数の第1電極11のそれぞれは、第1方向に延びる。複数の第1電極11は、第1方向に対して非平行な方向に並ぶ。図1においては、複数の第1電極11のうちの2つが図示されている。複数の第1電極11の数は任意である。
第1方向をY軸方向とする。主面10aに対して平行でY軸方向に対して垂直な方向をX軸方向とする。X軸方向とY軸方向とに対して垂直な方向をZ軸方向とする。
複数の第1電極11は、例えば、X軸方向に沿って並ぶ。
複数の第1電極11は、例えば、X軸方向に沿って並ぶ。
複数の第1電極11のうちの最近接の2つの第1電極11に着目する。最近接の2つの第1電極11のうちの一方の電極を第1主電極11aとする。最近接の2つの第1電極11のうちの他方の電極を第2主電極11bとする。
最近接の2つの第1電極11(例えば、第1主電極11a及び第2主電極11b)の間には、中心軸59がある。中心軸59は、X−Y平面(第1主面10aに対して平行な平面)に投影したときに、第1主電極11aのX軸方向における中心11aCと、第2主電極11bのX軸方向における中心11bCと、を結ぶ線分の中点を通り、Y軸方向に対して平行である。
第1主面10aのうちで、中心軸59と、最近接の2つの第1電極11のうちの一方の電極である第1主電極11aと、の間の領域を第1領域R1とする。第1主面10aのうちで、中心軸59と、最近接の2つの第1電極11のうちの他方の電極である第2主電極11bと、の間の領域を第2領域R2とする。第1主電極11aから第2主電極11bに向かう方向を+X方向とする。第2主電極11bから第1主電極11aに向かう方向は、−X方向に相当する。
複数の第2電極12は、第1主面10a上において複数の第1電極11の間に設けられる。複数の第2電極12は、Y軸方向に延在する。複数の第2電極12の1つを第1サブ電極12aとする。複数の第2電極12の別の1つを第2サブ電極12bとする。第1サブ電極12aは、第1主面10a上において、第1領域R1に設けられる。第1サブ電極12aは、中心軸59と第1主電極11aとの間に配置される。第2サブ電極12bは、第1主面10a上において、第2領域R2に設けられる。第2サブ電極12bは、中心軸59と第2主電極11bとの間に配置される。
複数の第3電極13は、第1主面10a上において複数の第1電極11と複数の第2電極12とのそれぞれの間に設けられる。複数の第3電極13の1つを第3サブ電極13aとする。複数の第3電極13の別の1つを第4サブ電極13bとする。第3サブ電極13aは、第1主面10a上において、第1領域R1に設けられる。第3サブ電極13aは、第1主電極11aと第1サブ電極12aとの間に配置される。第4サブ電極14bは、第1主面10a上において、第2領域R2に設けられる。第4サブ電極14bは、第2主電極11bと第2サブ電極12bとの間に配置される。
第2基板部20uは、第2基板20と、複数の第1対向電極21と、複数の第2対向電極22と、複数の第3対向電極23と、を含む。第2基板20は、第1主面10aと対向する第2主面20aを有する。
複数の第1対向電極21は、第2主面20a上に設けられる。複数の第1対向電極21は、Y軸方向に延在する。複数の第1対向電極21のそれぞれの少なくとも一部は、第1主面10aに対して平行な平面(X−Y平面)に投影したときに、複数の第1電極11のそれぞれの少なくとも一部と重なる。複数の第1対向電極21において、X−Y平面に投影したときに、第1主電極11aと重なる1つの第1対向電極21を第1対向主電極21aとする。X−Y平面に投影したときに、第2主電極11bと重なる別の1つの第1対向電極21を第2対向主電極21bとする。
複数の第2対向電極22は、第2主面20a上に設けられる。複数の第2対向電極22は、Y軸方向に延在する。複数の第2対向電極22は、X軸方向において複数の第1対向電極と離間する。複数の第2対向電極22のそれぞれは、X−Y平面に投影したときに、複数の第2電極12のそれぞれの少なくとも一部と重なる。複数の第2対向電極22において、X−Y平面に投影したときに、第1サブ電極12aと重なる1つの第2対向電極22を第1対向サブ電極22aとする。X−Y平面に投影したときに、第2サブ電極12bと重なる別の1つの第2対向電極22を第2対向サブ電極22bとする。
複数の第3対向電極23は、第2主面20a上に設けられる。複数の第3対向電極23は、Y軸方向に延在する。複数の第3対向電極23は、X軸方向において複数の第1対向電極21及び複数の第2対向電極22と離間する。複数の第3対向電極23のそれぞれは、X−Y平面に投影したときに、複数の第3電極13のそれぞれの少なくとも一部と重なる。複数の第3対向電極23において、X−Y平面に投影したときに、第3サブ電極13aと重なる1つの第3対向電極23を第3対向サブ電極23aとする。X−Y平面に投影したときに、第4サブ電極13bと重なる別の1つの第3対向電極23を第4対向サブ電極23bとする。
第1基板10、第1電極11、第2電極12、第3電極13、第2基板20、第1対向電極21、第2対向電極22及び第3対向電極23は、光に対して透過性である。具体的には透明である。
第1基板10及び第2基板20には、例えば、ガラスまたは樹脂などの透明材料が用いられる。第1基板10及び第2基板20は、板状またはシート状である。第1基板10及び第2基板20の厚さは、例えば、50マイクロメートル(μm)以上、2000μm以下である。ただし、厚さは任意である。
第1電極11、第2電極12、第3電極13、第1対向電極21、第2対向電極22及び第3対向電極23は、例えば、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選ばれた少なくとも1つ(1種)の元素を含む酸化物を含む。これらの電極には、例えばITOが用いられる。例えば、In2O3及びSnO3の少なくともいずれかを用いても良い。これらの電極の厚さは、例えば約200ナノメートル(nm)(例えば100nm以上350nm以下)である。電極の厚さは、例えば、可視光に対して高い透過率が得られる厚さに設定される。
第1電極11の配設ピッチ(最近接の2つの第1電極11どうしのそれぞれのX軸方向の中心の間の距離)は、例えば、10μm以上1000μm以下である。配設ピッチは、所望な仕様(後述する屈折率分布型レンズの特性)に適合するように設定される。第1電極11、第2電極12、第3電極13、第1対向電極21、第2対向電極22及び第3対向電極23のX軸方向に沿う長さ(幅)は、例えば、5μm以上30μm以下である。第1対向電極21の幅は、第1電極11の幅と実質的に同じでもよいし、異なっていてもよい。第2対向電極22の幅は、第2電極12の幅と実質的に同じでもよいし、異なっていてもよい。第3対向電極23の幅は、第3電極13の幅と実質的に同じでもよいし、異なっていてもよい。
第1主電極11aと第3サブ電極13aとの間のスペースのX軸方向に沿う長さは、例えば、5μm以上30μm以下である。第1サブ電極12aと第3サブ電極13aとの間のスペースのX軸方向に沿う長さは、例えば、5μm以上30μm以下である。第1対向主電極21aと第3対向サブ電極23aとの間のスペースのX軸方向に沿う長さは、例えば、5μm以上30μm以下である。第1対向サブ電極22aと第3対向サブ電極23aとの間のスペースのX軸方向に沿う長さは、例えば、5μm以上30μm以下である。
液晶層30は、第1基板部10uと第2基板部20uとの間に設けられる。液晶層30は、液晶材料を含む。液晶材料には、ネマティック液晶(液晶光学素子111の使用温度においてネマティック相)が用いられる。液晶材料は、正の誘電異方性または負の誘電異方性を有する。正の誘電異方性の場合、液晶層30における液晶の初期配列(液晶層30に電圧を印加しないときの配列)は、例えば、水平配向である。負の誘電異方性の場合、液晶層30における液晶の初期配列は、垂直配向である。
Z軸方向に沿う液晶層30の長さ(厚さ)は、例えば、20μm以上50μm以下である。この例において、液晶層30の厚さは、30μmである。液晶層30の厚さは、すなわち、第1基板部10uと第2基板部20uとの間のZ軸方向に沿う距離である。
液晶層30における液晶の配向は、プレチルトを有してもよい。プレチルトにおいては、例えば、第1主電極11aから第2主電極11bに向かう+X方向に進むに従って、液晶のダイレクタ30dが第1基板部10uから第2基板部20uに向かう。
プレチルト角は、液晶のダイレクタ30d(液晶分子の長軸方向の軸)とX−Y平面との角度である。水平配向である場合、プレチルト角は、例えば、0°よりも大きく45°未満である。垂直配向においては、プレチルト角は、例えば、45°よりも大きく90°未満である。
本明細書においては、プレチルト角が45°未満の場合を、便宜的に水平配向と言い、プレチルト角が45を超える場合を、便宜的に垂直配向と言う。
プレチルトの方向は、例えば、クリスタルローテーション法などにより判定できる。また、液晶層30に電圧を印加して、液晶の配向を変化させ、このときの液晶層30の光学特性を観測することでも、プレチルトの方向を判定できる。
第1基板部10uにおいて、例えばラビングなどの配向処理が行われる場合、配向処理の方向は、+X方向に沿う。この例において、第1基板部10uにおける配向処理の方向は、例えば、+X方向である。
液晶のダイレクタ30dをX−Y平面に投影したときに、ダイレクタ30dの軸は、+X方向に対して平行でも良く、非平行でも良い。プレチルトの方向をX軸に投影したときに、プレチルトの方向は、+X方向成分を有している。
液晶層30の第2基板部20uの近傍での配向方向は、液晶層30の第1基板部10uの近傍での配向方向に対して反平行である。この例において、第2基板部20uにおける配向処理の方向は、−X方向である。すなわち、初期配向は、スプレイ配列ではない。
第1基板部10uは、配向膜(図示しない)をさらに含んでも良い。第1基板部10uの配向膜と第1基板10との間に、複数の第1電極11、複数の第2電極12及び複数の第3電極13が配置される。第2基板部20uは、配向膜(図示しない)をさらに含んでも良い。第2基板部20uの配向膜と第2基板20との間に、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22及び複数の第3対向電極23が配置される。これらの配向膜には、例えばポリイミドが用いられる。配向膜に例えばラビング処理を行うことで、液晶層30の初期配列が得られる。第1基板部10uのラビング処理の方向は、第2基板部20uのラビング方向に対して反平行である。配向膜に光照射処理を行うことで、初期配向を得ても良い。
以下では、液晶層30に含まれる液晶の誘電異方性が正であり、初期配列が水平配向である場合について説明する。
第1電極11と第1対向電極21との間、第2電極12と第2対向電極22との間、及び、第3電極13と第3対向電極23との間に電圧を印加することで、液晶層30における液晶配向が変化する。この変化にともなって液晶層30に屈折率分布が形成され、この屈折率分布により、液晶光学素子111に入射する光の進行方向を変化させる。この光の進行方向の変化は、主に屈折効果に基づく。
画像表示部80は、表示部86を含む。表示部86は、液晶光学素子111と積層される。表示部86は、画像情報を含む光を液晶層30に入射させる。画像表示部80は、表示部86を制御する表示制御部87をさらに含むことができる。表示制御部87から表示部86に供給される信号に基づいて、表示部86は、その信号に基づいて変調された光を生成する。表示部86は、例えば、複数の視差画像を含む光を出射する。液晶光学素子111は後述するように、光路を変更する動作状態と、光路を実質的に変更しない動作状態と、を有する。光路を変更する動作状態の液晶光学素子111に光が入射することで、表示装置311は、例えば、三次元画像表示を提供する。また、例えば、光路を実質的に変更しない動作状態において、表示装置311は、例えば、二次元画像表示を提供する。
駆動部77は、表示制御部87と有線または無線の方法(電気的方法または光学的方法など)により、接続されても良い。また、表示装置311は、駆動部77と表示制御部87とを制御する制御部(図示しない)をさらに含んでも良い。
駆動部77は、複数の第1電極11、複数の第2電極12、複数の第3電極13、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22及び複数の第3対向電極23のそれぞれと電気的に接続される。図1では、図を見やすくするために、駆動部77と各電極との間の一部の配線の図示を省略している。
図2は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置の特性を示すグラフ図である。
図2は、駆動部77の動作特性を表すグラフ図である。図2の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。図2において、電位Eの0Vの部分は、表示装置311の回路における接地電位(基準電位)である。表示装置311の回路の接地電位は、大地の電位と実質的に同じでもよいし、大地の電位と異なってもよい。
図2は、駆動部77の動作特性を表すグラフ図である。図2の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。図2において、電位Eの0Vの部分は、表示装置311の回路における接地電位(基準電位)である。表示装置311の回路の接地電位は、大地の電位と実質的に同じでもよいし、大地の電位と異なってもよい。
図2に表したように、駆動部77は、第1電極11に第1電位Ef1を設定し、第2電極12に第1電位Ef1以下の第2電位Ef2を設定し、第3電極13に第2電位Ef2よりも低い第3電位Ef3を設定し、第1対向電極21に第1電位Ef1よりも低い第1対向電位Es1を設定し、第2対向電極22に第2電位Ef2よりも低い第2対向電位Es2を設定し、第3対向電極23に第2対向電位Es2よりも高い第3対向電位Es3を設定する動作を実施する。本願明細書において、電位の高低は、電流の流れる方向を基準とする。例えば、第1電位Ef1と第1対向電位Es1とでは、第1電位Ef1から第1対向電位Es1に向かって電流が流れる。
駆動部77は、上記のように各電極の電位を設定することにより、第1電極11と第1対向電極21との間に第1電圧V1を印加し、第2電極12と第2対向電極22との間に第1電圧V1以下の第2電圧V2を印加し、第3電極13と第3対向電極23との間に第2電圧V2よりも小さい第3電圧V3を印加する。
第2電位Ef2は、第1電位Ef1と実質的に同じでもよい。第2対向電位Es2は、第1対向電位Es1と実質的に同じでもよい。第2電圧V2は、例えば、第1電圧V1と実質的に同じでもよい。第3対向電位Es3は、例えば、第3電位Ef3と実質的に同じでもよい。すなわち、第3電圧V3は、零ボルトでもよい。第3電圧V3は、例えば、0.5V以下である。本明細書においては、2つの電極の間の電位を同じにする(零ボルトにする)状態も、便宜的に、電圧を印加する状態に含まれるものとする。
第1電圧V1は、より詳しくは、第1主電極11aと第1対向主電極21aとの間の電圧、及び、第2主電極11bと第2対向主電極21bとの間の電圧である。第2電圧V2は、より詳しくは、第1サブ電極12aと第1対向サブ電極22aとの間の電圧、及び、第2サブ電極12bと第2対向サブ電極22bとの間の電圧である。第3電圧V3は、より詳しくは、第3サブ電極13aと第3対向サブ電極23aとの間の電圧、及び、第4サブ電極13bと第4対向サブ電極23bとの間の電圧である。また、第1電圧V1は、第1電位Ef1と第1対向電位Es1との差の絶対値である。第2電圧V2は、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との差の絶対値である。第3電圧V3は、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との差の絶対値である。
第1電圧V1〜第3電圧V3は、直流電圧でも交流電圧でも良い。第1電圧V1〜第3電圧V3の極性は、例えば周期的に変化しても良い。例えば、第1対向電極21〜第3対向電極23の電位を固定し、第1電極11〜第3電極13の電位を交流で変化させても良い。また、第1対向電極21〜第3対向電極23の電位を周期的に変化させ、この極性の変化に連動して、第1電極11〜第3電極13の電位を逆極性で変化させても良い。すなわち、コモン反転駆動を行っても良い。これにより、駆動回路の電源電圧を小さくでき、駆動ICの耐圧仕様が緩和される。以下、この例では、第1電圧V1〜第3電圧V3を直流電圧として説明を行う。
この例において、第3対向電位Es3の極性は、第1電位Ef1の極性と同じである。一方、第2対向電位Es2の極性は、第1電位Ef1の極性及び第3対向電位Es3の極性に対して逆極性である。例えば、第1電位Ef1及び第3対向電位Es3がプラスの電位である場合、第2対向電位Es2はマイナスの電位である。
駆動部77は、例えば、
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<2|Ef3−Es3|
で表される条件を満足するように、各電位を設定する。
|Ef3−Es3|は、段差頂点を形成する電位差にするため、液晶が立ち上がらない電位差であることが望ましい。
駆動部77は、
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<|Ef2−Es2|
で表される条件をさらに満足するように、各電位を設定することが好ましい。
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<2|Ef3−Es3|
で表される条件を満足するように、各電位を設定する。
|Ef3−Es3|は、段差頂点を形成する電位差にするため、液晶が立ち上がらない電位差であることが望ましい。
駆動部77は、
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<|Ef2−Es2|
で表される条件をさらに満足するように、各電位を設定することが好ましい。
駆動部77は、例えば、
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<|Ef3−Es3|
で表される条件を満足するように、各電位を設定することが好ましい。
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<|Ef3−Es3|
で表される条件を満足するように、各電位を設定することが好ましい。
駆動部77は、例えば、
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<0.5V
で表される条件を満足するように、各電位を設定する。
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<0.5V
で表される条件を満足するように、各電位を設定する。
このように、駆動部77は、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との平均の電位E2aveと、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との平均の電位E3aveと、の差Edfの絶対値を、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との電位差(第3電圧V3)の2倍よりも小さくする。駆動部77は、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との平均の電位E2aveと、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との平均の電位E3aveと、の差Edfの絶対値を、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との電位差(第2電圧V2)よりも小さくする。
第2電位Ef2と第2対向電位Es2との平均の電位E2aveと、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との平均の電位E3aveと、の差Edfの絶対値が大きくなると、例えば、段差の頂点部の液晶の水平方向に電位差が生じ、液晶ダイレクタに傾きが生じる。このため、段差頂点部の屈折率値が下がり、液晶層30のうちの第2電極12と第3電極13との間の部分に生じる急峻な屈折率の段差傾きが生じにくくなる。これにより、迷光範囲が広がり、集光性能が劣化する。
平均の電位E2aveは、例えば、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との間のZ軸方向の中心の位置における電位である。平均の電位E3aveは、例えば、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との間のZ軸方向の中心の位置における電位である。駆動部77は、例えば、液晶層30のZ軸方向の中心の位置における第2電極12と第3電極13との間の電位差を、第2電圧V2及び第3電圧V3よりも小さくする。すなわち、液晶層30のZ軸方向の中心の位置における横方向(X−Y平面に対して平行な方向)の電界を、縦方向(Z軸方向)の電界よりも小さくする。
駆動部77は、例えば、第1電位Ef1を7Vとし、第2電位Ef2を3Vとし、第3電位Ef3を1Vとし、第1対向電位Es1を0Vとし、第2対向電位Es2を−1Vとし、第3対向電位Es3を1.5Vとする。これにより、上記の条件を満足する電位が、各電極に設定される。この例では、第3対向電位Es3が、第3電位Ef3よりも高い。第3対向電位Es3は、第3電位Ef3より低くてもよいし、第3電位Ef3と実質的に同じでもよい。第1電位Ef1は、例えば、4V以上12V以下である。第2電位Ef2は、例えば、2.5V以上4V以下である。第3電位Ef3は、例えば、0.5V以上1.5V以下である。第1対向電位Es1は、例えば、0V以上0.5V以下である。第2対向電位Es2は、例えば、−1V以上0V以下である。第3対向電位Es3は、例えば、1V以上2V以下である。
液晶層30のプレチルト角が比較的小さい(例えば10度以下)場合は、液晶層30の液晶配向の変化に関する閾値電圧Vthが比較的明確である。この場合、例えば、第1電圧V1〜第3電圧V3は、閾値電圧Vthよりも大きく設定される。第1電圧V1〜第3電圧V3の印加により、液晶層30の液晶配向が変化する。
第1電圧V1が印加される第1電極11と第1対向電極21との間の領域、及び、第2電圧V2が印加される第2電極12と第2対向電極22との間の領域の液晶層30では、液晶のチルト角が大きい配向(例えば垂直配向)が形成される。この領域の実効的な屈折率は、例えば、常光に対する屈折率(n0)に近づく。
一方、第3電圧V3が印加される第3電極13と第3対向電極23との間の領域の液晶層30では、初期配列(例えば水平配向)または、それに近い配向が形成される。X軸方向に振動する光に対するこの領域の屈折率は、異常光に対する屈折率(ne)に近づく。また、第1サブ電極12aと第2サブ電極12bとの間の領域では、Z軸方向に沿った電圧が印加されない。このため、この領域の液晶層30も、初期配列またはそれに近い配向が形成される。これにより、液晶層30において屈折率分布31が形成される。
屈折率分布31においては、例えば、屈折率の変化は、異常光に対する屈折率と、常光に対する屈折率と、の差の20%以上80%以下程度である。この例において、屈折率分布31は、例えば、フレネルレンズにおけるレンズの厚さの分布に対応する形状を有する。液晶光学素子111は、屈折率が面内で変化する液晶GRINレンズ(Gradient Index lens)として機能する。液晶光学素子111において、レンチキュラー状の光学特性を有するレンズアレイが形成される。この例においては、Y軸方向に沿って延びるフレネルレンズをX軸方向に複数並べたレンズアレイ状の屈折率分布31が液晶層30に形成される。屈折率分布31は、フレネルレンズ状に限ることなく、例えば、凸レンズ状やプリズム状などでもよい。
屈折率分布31において、中心軸59の位置は、レンズ中心の位置に対応し、第1主電極11a及び第2主電極11bの位置は、レンズ端の位置に対応する。
液晶光学素子111において、例えば、第1電圧V1〜第3電圧V3を印加したときに、光路を変更する動作状態が形成され、第1電圧V1〜第3電圧V3を印加しないときに、光路を実質的に変更しない動作状態が得られる。
図3(a)及び図3(b)は、参考例の液晶光学素子を示す模式図である。
図3(a)は、参考例の液晶光学素子119を示す模式的断面図である。図3(b)は、参考例の液晶光学素子119の特性を示すグラフ図である。図3の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図3(a)に表したように、液晶光学素子119では、第2基板部20uが、複数の第1電極11、複数の第2電極12及び複数の第3電極13のそれぞれと対向する1つの対向電極29を含む。
図3(a)は、参考例の液晶光学素子119を示す模式的断面図である。図3(b)は、参考例の液晶光学素子119の特性を示すグラフ図である。図3の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図3(a)に表したように、液晶光学素子119では、第2基板部20uが、複数の第1電極11、複数の第2電極12及び複数の第3電極13のそれぞれと対向する1つの対向電極29を含む。
図3(b)に表したように、対向電極29には、電位Esrが設定される。電位Esrは、例えば、接地電位に設定される。すなわち、液晶光学素子119では、第2基板部20u側に設定される電位が、第1電極11と対向する部分、第2電極12と対向する部分、及び、第3電極13と対向する部分のそれぞれにおいて、実質的に一定である。
液晶光学素子119において、第1電極11に電位Ef1rを設定し、第2電極12に電位Ef2rを設定し、第3電極13に電位Ef3rを設定することにより、第1電極11と対向電極29との間に、第1電圧V1と実質的に同じ電圧V1rを印加し、第2電極12と対向電極29との間に、第2電圧V2と実質的に同じ電圧V2rを印加し、第3電極13と対向電極29との間に、第3電圧V3と実質的に同じ電圧V3rを印加する。例えば、この例では、電位Ef1rを7Vに設定し、電位Ef2rを4Vに設定し、電位Ef3rを0.5Vに設定する。
液晶光学素子119において、第1電極11と対向電極29との間の領域と、第3電極13と対向電極29との間の領域と、の間で、適切な屈折率差を得るためには、電圧V3rよりも電圧V1rを例えば5V以上大きくする必要がある。同様に、第2電極12と対向電極29との間の領域と、第3電極13と対向電極29との間の領域と、の間で、適切な屈折率差を得るためには、電圧V3rよりも電圧V2rを例えば2.5V以上大きくする必要がある。
しかしながら、液晶光学素子119では、電圧V1rを電圧V3rよりも大きくするほどに、電位Ef1rと電位Ef3rとの電位差が大きくなり、第1電極11と第3電極13との間の電界が強くなる。電圧V2rを電圧V3rよりも大きくするほどに、電位Ef2rと電位Ef3rとの電位差が大きくなり、第2電極12と第3電極13との間の電界が強くなる。そして、第1電極11と第3電極13との間の電界、及び、第2電極12と第3電極13との間の電界により、第3電極13と第3対向電極23との間の領域の液晶のチルト角が大きくなってしまう(垂直配向に近づいてしまう)。
このように、液晶光学素子119では、第1電極11と第3電極13との間の電界、及び、第2電極12と第3電極13との間の電界の影響により、電圧V1rを電圧V3rよりも大きくし、電圧V2rを電圧V3rよりも大きくしたとしも、液晶層30において適切な屈折率差を得ることが難しい。すなわち、液晶光学素子119では、適切な形状の屈折率分布31を得ることが難しい。こうした屈折率分布31の意図しない変形は、例えば、三次元画像表示の際に、クロストークの要因となり、三次元画像表示の表示品位を低下させてしまう。
これに対し、本実施形態に係る液晶光学装置211及び表示装置311では、液晶光学素子111の第2基板部20uに、複数の第1対向電極21と複数の第2対向電極22と複数の第3対向電極23とを設け、第3対向電極23に設定される第3対向電位Es3を第2対向電極22に設定される第2対向電位Es2よりも高くしている。これにより、第1電圧V1を第3電圧V3より大きくした場合にも、第1電位Ef1と第3電位Ef3との間の電位差を抑えることができる。第2電圧V2を第3電圧V3より大きくした場合にも、第2電位Ef2と第3電位Ef3との間の電位差を抑えることができる。
例えば、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との平均の電位E2aveと、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との平均の電位E3aveと、の差Edfを抑えることができる。第1電位Ef1と第1対向電位Es1との平均の電位と、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との平均の電位E3aveと、の差を抑えることができる。
すなわち、適切な大きさの第1電圧V1及び第3電圧V3を印加しつつ、第1電極11と第3電極13との間の電界を抑えることができる。適切な大きさの第2電圧V2及び第3電圧V3を印加しつつ、第2電極12と第3電極13との間の電界を抑えることができる。
このように、本実施形態に係る液晶光学装置211及び表示装置311では、第1電極11と第3電極13との間の電界、及び、第2電極12と第3電極13との間の電界の影響を抑え、液晶層30において適切な屈折率差を得ることができる。液晶光学装置211及び表示装置311では、適切な形状の屈折率分布31を得ることができる。すなわち、液晶光学装置211及び表示装置311では、三次元画像表示において高い表示品位を得ることができる。
駆動部77は、第2対向電位Es2の極性を、第1電位Ef1の極性及び第3対向電位Es3の極性に対して逆極性とする。これにより、例えば、第2電位Ef2と第3電位Ef3との間の電位差をより適切に抑えることができる。
駆動部77は、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との平均の電位E2aveと、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との平均の電位E3aveと、の差Edfの絶対値を、第2電位Ef2と第2対向電位Es2との電位差、及び、第3電位Ef3と第3対向電位Es3との電位差よりも小さくする。これにより、例えば、第2電位Ef2と第3電位Ef3との間の電位差をより適切に抑えることができる。
図4は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置の特性を示すグラフ図である。
図4は、液晶層30の屈折率異方性の光学シミュレーションの結果を表すグラフ図である。図4の横軸は、X軸方向の位置x(μm)であり、縦軸は、液晶層30の屈折率異方性nである。図4には、特性CT11と特性CT12とが示される。
図4は、液晶層30の屈折率異方性の光学シミュレーションの結果を表すグラフ図である。図4の横軸は、X軸方向の位置x(μm)であり、縦軸は、液晶層30の屈折率異方性nである。図4には、特性CT11と特性CT12とが示される。
特性CT11は、液晶光学素子111において、前述のように、第1電位Ef1を7Vに設定し、第2電位Ef2を3Vに設定し、第3電位Ef3を1Vに設定し、第1対向電位Es1に0Vを設定し、第2対向電位Es2に−1Vを設定し、第3対向電位Es3に1.5Vを設定した場合のシミュレーション結果である。
特性CT12は、液晶光学素子119において、前述のように、電位Ef1rを7Vに設定し、電位Ef2rを4Vに設定し、電位Ef3rを0.5Vに設定し、電位Esrを0Vに設定した場合のシミュレーション結果である。
また、図4には、第1主電極11aのX軸方向における中心11aCと、第2主電極11bのX軸方向における中心11bCと、第1サブ電極12aのX軸方向における中心12aCと、第2サブ電極12bのX軸方向における中心12bCと、第3サブ電極13aのX軸方向における中心13aCと、第4サブ電極13bのX軸方向における中心13bCと、が示される。
図4に表したように、第3サブ電極13aの中心13aCの位置における特性CT11の屈折率異方性は、特性CT12の屈折率異方性よりも高い。同様に、第4サブ電極13bの中心13bCの位置における特性CT11の屈折率異方性は、特性CT12の屈折率異方性よりも高い。このように、液晶光学素子111では、液晶光学素子119に比べて、中心11aCと中心13aCとの間、中心12aCと中心13aCとの間、中心11bCと中心13bCとの間、及び、中心12bCと中心13bCとの間において、良好な屈折率差を得ることができる。
第3対向電極23は、X−Y平面に投影したときに、第3電極13と重なる重畳部分23pと、第3電極13と重ならない非重畳部分23qと、を有している。非重畳部分23qは、X−Y平面に投影したときに、第1電極11と第3電極13との間に位置する。重畳部分23pの幅(X軸方向に沿う長さ)W23pは、例えば、0より大きく、第3電極13の幅W13の1/2以下である。
図5(a)及び図5(b)は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置の特性を示すグラフ図である。
図5(a)は、重畳部分23pの幅W23p(第3電極13と第3対向電極23との重なり量)を変化させたときの、液晶層30の屈折率異方性の光学シミュレーションの結果を表すグラフ図である。図5(a)の横軸は、X軸方向の位置x(μm)であり、縦軸は、液晶層30の屈折率異方性nである。
図5(a)は、重畳部分23pの幅W23p(第3電極13と第3対向電極23との重なり量)を変化させたときの、液晶層30の屈折率異方性の光学シミュレーションの結果を表すグラフ図である。図5(a)の横軸は、X軸方向の位置x(μm)であり、縦軸は、液晶層30の屈折率異方性nである。
シミュレーションでは、第3電極13の幅W13に対する重畳部分23pの幅W23pの比率W23p/W13を、0.06、0.25、0.56、0.81及び0.87に変化させた5つの計算結果が取得される。比率W23p/W13は、第3電極13のX軸方向の全体に第3対向電極23が対向している場合に、1.00となる。また、シミュレーションでは、5つの計算結果のそれぞれについて、屈折率分布の幅Wnを求める。屈折率分布の幅Wnは、第3電極13と第3対向電極23との間の屈折率分布(フレネル段差部)において、フレネル段差部のピークの90%の屈折率異方性の部分のX軸方向の幅である。
図5(b)の横軸は、比率W23p/W13である。図5(b)の縦軸は、屈折率分布の幅WnとレンズピッチLPとの比率Wn/LPである。レンズピッチLPは、第1主電極11aのX軸方向における中心11aCと、第2主電極11bのX軸方向における中心11bCと、の間のX軸方向に沿う距離である。
図5(b)に表したように、重畳部分23pの幅W23pを、0より大きく、第3電極13の幅W13の1/2以下とすることにより、幅Wnを狭くすることができる。第3電極13のX軸方向の全体に第3対向電極23が対向していると、第3電極13の幅の分だけ電位分布が一定となる。第3対向電極23が第3電極13の幅の半分程度ずれていると、電位分布の一定となる幅が狭くなる。これにより、重畳部分23pの幅W23pを、0より大きく、第3電極13の幅W13の1/2以下とすることで、幅Wnが狭くなると考えられる。
幅Wnが広い場合には、フレネル段差部の頂点FPが、ゆるい曲率を持っていることになる。このため、フレネル段差部の頂点FPを通った光線がレンズ効果によって十分曲がらず、迷光となる可能性が高まる。比率W23p/W13を調節し、幅Wnを狭くすることで、迷光の発生を抑えることができる。すなわち、三次元画像表示の表示品位をより高めることができる。
図5(b)に表したように、比率W23p/W13は、0.2以上であることがより好ましい。すなわち、0.2≦W23p/W13≦0.5とする。これにより、幅Wnをより適切に狭くすることができる。
第2対向電極22は、X−Y平面に投影したときに、第2電極12と重なる重畳部分22pと、第2電極12と重ならない非重畳部分22qと、を有している。非重畳部分22qは、X−Y平面に投影したときに、第2電極12と第3電極13との間に位置する。重畳部分22pの幅(X軸方向に沿う長さ)W22pは、例えば、0より大きく、第2電極12の幅W12の1/2以下である。これにより、フレネルレンズ状の屈折率分布31をより適切に形成することができる。三次元画像表示の表示品位をより高めることができる。
図6(a)〜図6(c)は、第1の実施形態に係る別の液晶光学素子を示す模式的断面図である。
図6(a)に表したように、液晶光学素子112では、X−Y平面に投影したときに、第2対向電極22が、第2電極12のX軸方向の全体と重なる。X−Y平面に投影したときに、第3対向電極23が、第3電極13のX軸方向の全体と重なる。
図6(a)に表したように、液晶光学素子112では、X−Y平面に投影したときに、第2対向電極22が、第2電極12のX軸方向の全体と重なる。X−Y平面に投影したときに、第3対向電極23が、第3電極13のX軸方向の全体と重なる。
図6(b)に表したように、液晶光学素子113では、比率W23p/W13が、実質的に0である。すなわち、第3対向電極23は、X−Y平面に投影したときに、必ずしも第3電極13と重ならなくてもよい。この場合、第3電極13と第3対向電極23との間のX軸方向に沿う距離は、例えば、0以上幅W13の1/2以下である。
また、液晶光学素子113では、第2対向電極22が、X−Y平面に投影したときに、第2電極12と重ならない。第2電極12と第2対向電極22との間のX軸方向に沿う距離は、例えば、0以上幅W12の1/2以下である。
図6(c)に表したように、液晶光学素子114では、第2電極12に対して第2対向電極22のずれる方向、及び、第3電極13に対して第3対向電極23のずれる方向が、液晶光学素子111と反対である。すなわち、液晶光学素子114では、非重畳部分23qが、X−Y平面に投影したときに、第2電極12と第3電極13との間に位置する。非重畳部分22qが、X−Y平面に投影したときに、第1サブ電極12aと第2サブ電極12bとの間に位置する。
液晶光学素子112、113、114においても、上記のように、第1電位Ef1、第2電位Ef2、第3電位Ef3、第1対向電位Es1、第2対向電位Es2及び第3対向電位Es3を設定することで、三次元画像表示の表示品位を高めることができる。
図7(a)〜図7(f)は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置の別の特性を示すグラフ図である。
図7(a)の縦軸は、第1電位Ef1である。図7(b)の横軸は、第1対向電位Es1である。図7(c)の縦軸は、第2電位Ef2である。図7(d)の横軸は、第2対向電位Es2である。図7(e)の縦軸は、第3電位Ef3である。図7(f)の横軸は、第3対向電位Es3である。図7(a)〜図7(f)の横軸は、時間tである。
図7(a)の縦軸は、第1電位Ef1である。図7(b)の横軸は、第1対向電位Es1である。図7(c)の縦軸は、第2電位Ef2である。図7(d)の横軸は、第2対向電位Es2である。図7(e)の縦軸は、第3電位Ef3である。図7(f)の横軸は、第3対向電位Es3である。図7(a)〜図7(f)の横軸は、時間tである。
図7(a)〜図7(f)に表したように、この例では、駆動部77が、第1区間PD1において第1動作を実施し、第2区間PD2において第2動作を実施する。駆動部77は、第1動作と第2動作とを繰り返し実施する。
第1動作では、駆動部77が、第1電極11に第1電位Ef1を設定し、第2電極12に第1電位Ef1以下の第2電位Ef2を設定し、第3電極13に第2電位Ef2よりも低い第3電位Ef3を設定し、第1対向電極21に第1電位Ef1よりも低い第1対向電位Es1を設定し、第2対向電極22に第2電位Ef2よりも低い第2対向電位Es2を設定し、第3対向電極23に第2対向電位Es2よりも高い第3対向電位Es3を設定する。これにより、第1電圧V1を印加し、第1電圧V1以下の第2電圧V2を印加し、第2電圧V2よりも低い第3電圧V3を印加する。
例えば、第1動作では、駆動部77が、第1電極11に3.5Vを設定し、第2電極12に0.1Vを設定し、第3電極13に−2.2Vを設定し、第1対向電極21に−3.5Vを設定し、第2対向電極22に−3.9Vを設定し、第3対向電極23に−1.5Vを設定する。
第2動作では、駆動部77が、第1対向電極21に第1対向電位Es1を設定し、第2対向電極22に第1対向電位Es1以下の第2対向電位Es2を設定し、第3対向電極23に第2対向電位Es2よりも低い第3対向電位Es3を設定し、第1電極11に第1対向電位Es1よりも低い第1電位Ef1を設定し、第2電極12に第2対向電位Es2よりも低い第2電位Ef2を設定し、第3電極13に第2電位Ef2よりも高い第3電位Ef3を設定する。これにより、第1電圧V1を印加し、第1電圧V1以下の第2電圧V2を印加し、第2電圧V2よりも低い第3電圧V3を印加する。
例えば、第2動作では、駆動部77が、第1電極11に−3.5Vを設定し、第2電極12に−0.1Vを設定し、第3電極13に2.2Vを設定し、第1対向電極21に3.5Vを設定し、第2対向電極22に3.9Vを設定し、第3対向電極23に1.5Vを設定する。
すなわち、この例では、第1電極11〜第3電極13に設定される電位と、第1対向電極21〜第3対向電極23に設定される電位とを、第1区間PD1と第2区間PD2とで反転させている。
このように第1電圧V1〜第3電圧V3を印加する場合、第1区間PD1では、第1電極11と第3電極13との間の電界、及び、第2電極12と第3電極13との間の電界の影響を抑え、液晶層30において適切な屈折率差を得ることができる。一方、第2区間PD2では、第1対向電極21と第3対向電極23との間の電界、及び、第2対向電極22と第3対向電極23との間の電界の影響を抑え、液晶層30において適切な屈折率差を得ることができる。
このように、駆動部77は、少なくとも1つの動作において、第1電極11に第1電位Ef1を設定し、第2電極12に第1電位Ef1以下の第2電位Ef2を設定し、第3電極13に第2電位Ef2よりも低い第3電位Ef3を設定し、第1対向電極21に第1電位Ef1よりも低い第1対向電位Es1を設定し、第2対向電極22に第2電位Ef2よりも低い第2対向電位Es2を設定し、第3対向電極23に第2対向電位Es2よりも高い第3対向電位Es3を設定する状態を有していればよい。第1電位Ef1、第2電位Ef2、第3電位Ef3、第1対向電位Es1、第2対向電位Es2及び第3対向電位Es3は、例えば、交流的に変化させてもよい。
実施形態において、レベルシフト駆動を行ってもよい。例えば、正の電位を各電極に供給しても良い。例えば、駆動部77は、例えば、第1電位Ef1を8Vとし、第2電位Ef2を4Vとし、第3電位Ef3を2Vとし、第1対向電位Es1を1Vとし、第2対向電位Es2を0Vとし、第3対向電位Es3を2.5Vとする。この場合も、上記の電位の関係(及び電圧の関係)が満たされる。このような電位を第1動作(例えば第1区間PD1)において供給する。
この場合に、第2動作(第2区間PD2)において、駆動部77は、例えば、第1電位Ef1を0Vとし、第2電位Ef2を4Vとし、第3電位Ef3を6Vとし、第1対向電位Es1を7Vとし、第2対向電位Es2を8Vとし、第3対向電位Es3を5.5Vとする。これにより、液晶層30に交流の電圧を印加しつつ、上記の電位の関係(及び電圧の関係)が満たされる。駆動部77が供給する電位は、全て、正の電位、または、0の電位である。
(第2の実施形態)
図8(a)及び図8(b)は、第2の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式図である。
図8(a)は、第2の実施形態に係る液晶光学装置221及び表示装置321を示す模式的断面図である。
図8(b)は、第2の実施形態に係る液晶光学装置221及び表示装置321の特性を示すグラフ図である。図8(b)の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図8(a)及び図8(b)は、第2の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式図である。
図8(a)は、第2の実施形態に係る液晶光学装置221及び表示装置321を示す模式的断面図である。
図8(b)は、第2の実施形態に係る液晶光学装置221及び表示装置321の特性を示すグラフ図である。図8(b)の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図8(a)に表したように、この例では、液晶光学装置221の液晶光学素子121において、第1基板部10uが、複数の第4電極14と、複数の第5電極15と、をさらに含み、第2基板部20uが、複数の第4対向電極24と、複数の第5対向電極25と、をさらに含む。
複数の第4電極14は、第1主面10a上において、複数の第1電極11と複数の第3電極13との間に設けられる。複数の第4電極14は、Y軸方向に延在する。複数の第4電極14の1つを第5サブ電極14aとする。複数の第4電極14の別の1つを第6サブ電極14bとする。第5サブ電極14aは、第1主電極11aと第3サブ電極13aとの間に配置される。第6サブ電極14bは、第2主電極11bと第4サブ電極13bとの間に配置される。
複数の第5電極15は、第1主面10a上において、複数の第1電極11と複数の第4電極14との間に設けられる。複数の第5電極15は、Y軸方向に延在する。複数の第5電極15の1つを第7サブ電極15aとする。複数の第5電極15の別の1つを第8サブ電極15bとする。第7サブ電極15aは、第1主電極11aと第5サブ電極14aとの間に配置される。第8サブ電極15bは、第2主電極11bと第6サブ電極14bとの間に配置される。
複数の第4対向電極24は、第2主面20a上に設けられる。複数の第4対向電極24は、Y軸方向に延在する。複数の第4対向電極24は、X軸方向において、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22、及び、複数の第3対向電極23と離間する。複数の第4対向電極24のそれぞれは、X−Y平面に投影したときに、複数の第4電極14のそれぞれの少なくとも一部と重なる。複数の第4対向電極24において、X−Y平面に投影したときに、第5サブ電極14aと重なる1つの第4対向電極24を第5対向サブ電極24aとする。X−Y平面に投影したときに、第6サブ電極14bと重なる別の1つの第4対向電極24を第6対向サブ電極24bとする。
複数の第5対向電極25は、第2主面20a上に設けられる。複数の第5対向電極25は、Y軸方向に延在する。複数の第5対向電極25は、X軸方向において、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22、複数の第3対向電極23、及び、複数の第4対向電極25と離間する。複数の第5対向電極25のそれぞれは、X−Y平面に投影したときに、複数の第5電極15のそれぞれの少なくとも一部と重なる。複数の第5対向電極25において、X−Y平面に投影したときに、第7サブ電極15aと重なる1つの第5対向電極25を第7対向サブ電極25aとする。X−Y平面に投影したときに、第8サブ電極15bと重なる別の1つの第5対向電極25を第8対向サブ電極25bとする。
図8(b)に表したように、駆動部77は、第1電圧V1〜第3電圧V3を印加する動作において、第4電極14に第1電位Ef1以下の第4電位Ef4を設定し、第5電極15に第4電位Ef4よりも低い第5電位Ef5を設定し、第4対向電極24に第4電位Ef4よりも低い第4対向電位Es4を設定し、第5対向電極25に第4対向電位Es4よりも高い第5対向電位Es5を設定することにより、第4電極14と第4対向電極24との間に第1電圧V1以下の第4電圧V4を印加し、第5電極15と第5対向電極25との間に第4電圧V4よりも小さい第5電圧V5を印加する。
第4電位Ef4は、例えば、第2電位Ef2と実質的に同じである。第5電位Ef5は、例えば、第3電位Ef3と実質的に同じである。第4対向電位Es4は、例えば、第2対向電位Es2と実質的に同じである。第5対向電位Es5は、例えば、第3対向電位Es3と実質的に同じである。これにより、液晶光学装置221では、液晶光学素子121の液晶層30に、多段フレネルレンズ状の屈折率分布31を形成することができる。
液晶光学装置221では、上記のように第4電圧V4及び第5電圧V5を印加することにより、例えば、第3電極13と第4電極14との間の電界、第4電極14と第5電極15との間の電界、及び、第5電極15と第1電極11との間の電界の影響を抑え、液晶層30において適切な屈折率差を得ることができる。液晶光学装置221及び表示装置321においても、三次元画像表示において高い表示品位を得ることができる。
なお、液晶光学素子には、より多くの電極を設けてもよい。例えば、第2電極12と第3電極13と第2対向電極22と第3対向電極23とを1つのセットとし、このセットをX軸方向に複数並べて設ける。これにより、より多段のフレネルレンズ状の屈折率分布31を形成することができる。
(第3の実施形態)
図9(a)及び図9(b)は、第3の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式図である。
図9(a)は、第3の実施形態に係る液晶光学装置231及び表示装置331を示す模式的断面図である。
図9(b)は、第3の実施形態に係る液晶光学装置231及び表示装置331の特性を示すグラフ図である。図9(b)の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図9(a)及び図9(b)は、第3の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式図である。
図9(a)は、第3の実施形態に係る液晶光学装置231及び表示装置331を示す模式的断面図である。
図9(b)は、第3の実施形態に係る液晶光学装置231及び表示装置331の特性を示すグラフ図である。図9(b)の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図9(a)に表したように、この例では、液晶光学装置231の液晶光学素子131において、第1基板部10uが、複数の中心部電極41をさらに含み、第2基板部20uが、複数の中心部対向電極42をさらに含む。
複数の中心部電極41は、第1主面10a上において複数の第1電極11の間に設けられる。複数の中心部電極41は、Y軸方向に延在する。複数の中心部電極41は、X−Y平面に投影したときに、中心軸59と重なる。
複数の中心部対向電極42は、第2主面20a上に設けられる。複数の中心部対向電極42は、Y軸方向に延在する。複数の中心部対向電極42は、X軸方向において、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22、及び、複数の第3対向電極23と離間する。複数の中心部対向電極42のそれぞれの少なくとも一部は、X−Y平面に投影したときに、複数の中心部電極41のそれぞれの少なくとも一部と重なる。
図9(b)に表したように、駆動部77は、第1電圧V1〜第3電圧V3を印加する動作において、中心部電極41に中心部電位Efcを設定し、中心部対向電極42に中心部対向電位Escを設定する。中心部電位Efcは、例えば、0Vに設定される。中心部対向電位Escは、例えば、0Vに設定される。中心部電位Efcと中心部対向電位Escとの差の絶対値は、接地電位GND(基準電位)に対して0.5V以下である。
これにより、液晶層30の第1サブ電極12aと第2サブ電極12bとの間の領域に、より適切に初期配向(水平配向)を形成することができる。フレネルレンズ状の屈折率分布31をより適切に形成することができる。すなわち、液晶光学装置231及び表示装置331では、三次元画像表示の表示品位をより高めることができる。
(第4の実施形態)
図10は、第4の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式的断面図である。
図10に表したように、本実施形態に係る表示装置341は、液晶光学装置241と、画像表示部80と、を含む。液晶光学装置241は、液晶光学素子141と、駆動部77と、を含む。この例の液晶光学素子141では、複数の第2電極12の1つが、最近接の2つの第1電極11の間に設けられる。複数の第3電極13の1つが、最近接の2つの第1電極11の一方と複数の第2電極12の前記1つとの間に設けられる。すなわち、この例では、複数の第1電極11と複数の第2電極12と複数の第3電極13とが、第1電極11、第2電極12及び第3電極13の順に、繰り返し並べられる。
図10は、第4の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式的断面図である。
図10に表したように、本実施形態に係る表示装置341は、液晶光学装置241と、画像表示部80と、を含む。液晶光学装置241は、液晶光学素子141と、駆動部77と、を含む。この例の液晶光学素子141では、複数の第2電極12の1つが、最近接の2つの第1電極11の間に設けられる。複数の第3電極13の1つが、最近接の2つの第1電極11の一方と複数の第2電極12の前記1つとの間に設けられる。すなわち、この例では、複数の第1電極11と複数の第2電極12と複数の第3電極13とが、第1電極11、第2電極12及び第3電極13の順に、繰り返し並べられる。
この例では、レンズ部がなく、段差部のみで屈折率分布31が形成される。すなわち、プリズム状の屈折率分布31が形成される。この例では、低屈折率部である第1電極11と高屈折率部である第3電極13との間に第2電極12を設け、第1対向電極21と第3対向電極23との間に第2対向電極22を設ける。これにより、左右のプリズムの屈折率差の傾きを変える。ここで、第2電極12と第2対向電極22との間の部分においては、屈折率がゆるやかに変化する。この部分を通過した光線の進行方向は、別の方向に変化する。第2電極12と第2対向電極22との間以外の部分を透過した光線は、迷光となる可能性がある。このため、本実施形態に表したように、一方の屈折率差を急峻にすることにより、迷光を少なくすることができる。
この例においても、駆動部77は、第1電極11に第1電位Ef1を設定し、第2電極12に第1電位Ef1以下の第2電位Ef2を設定し、第3電極13に第2電位Ef2よりも低い第3電位Ef3を設定し、第1対向電極21に第1電位Ef1よりも低い第1対向電位Es1を設定し、第2対向電極22に第2電位Ef2よりも低い第2対向電位Es2を設定し、第3対向電極23に第2対向電位Es2よりも高い第3対向電位Es3を設定する動作を実施する。
例えば、第1動作では、駆動部77が、第1電極11に3.2Vを設定し、第2電極12に2.2Vを設定し、第3電極13に1.1Vを設定し、第1対向電極21に−0.8Vを設定し、第2対向電極22に0Vを設定し、第3対向電極23に1.4Vを設定する。
例えば、第2動作では、駆動部77が、第1電極11に−3.2Vを設定し、第2電極12に−2.2Vを設定し、第3電極13に−1.1Vを設定し、第1対向電極21に0.8Vを設定し、第2対向電極22に0Vを設定し、第3対向電極23に−1.4Vを設定する。
これにより、液晶光学素子141では、プリズム状の屈折率分布31が、液晶層30に形成される。
これにより、液晶光学素子141では、プリズム状の屈折率分布31が、液晶層30に形成される。
図11は、参考例の液晶光学素子の特性を例示する模式図である。
図11は、液晶光学素子141の第2基板部20uにおいて、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22、及び、複数の第3対向電極23の代わりに、対向電極29を用いた参考例の液晶光学素子の特性を表す。図11は、参考例の液晶光学素子の液晶層30における、等電位分布30eと、屈折率分布31と、のシミュレーション結果を模式的に表している。図11の横軸は、X軸方向の位置であり、縦軸はZ軸方向の位置である。
図11は、液晶光学素子141の第2基板部20uにおいて、複数の第1対向電極21、複数の第2対向電極22、及び、複数の第3対向電極23の代わりに、対向電極29を用いた参考例の液晶光学素子の特性を表す。図11は、参考例の液晶光学素子の液晶層30における、等電位分布30eと、屈折率分布31と、のシミュレーション結果を模式的に表している。図11の横軸は、X軸方向の位置であり、縦軸はZ軸方向の位置である。
図12は、第4の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置の特性を例示する模式図である。
図12は、液晶光学素子141の液晶層30における、等電位分布30eと、屈折率分布31と、のシミュレーション結果を模式的に表している。図12の横軸は、X軸方向の位置であり、縦軸はZ軸方向の位置である。
図12は、液晶光学素子141の液晶層30における、等電位分布30eと、屈折率分布31と、のシミュレーション結果を模式的に表している。図12の横軸は、X軸方向の位置であり、縦軸はZ軸方向の位置である。
図11及び図12に表したように、液晶光学素子141の屈折率分布31の屈折率差Di1は、参考例の液晶光学素子の屈折率分布31の屈折率差Di2よりも大きい。本実施形態に係る液晶光学装置241及び表示装置341では、第1電極11と第3電極13との間の電界、及び、第2電極12と第3電極13との間の電界の影響を抑え、液晶層30において適切な屈折率差を得ることができる。液晶光学装置241及び表示装置341では、良好なプリズム状の屈折率分布31を得ることができる。液晶光学装置241及び表示装置341では、三次元画像表示において高い表示品位を得ることができる。
(第5の実施形態)
図13(a)及び図13(b)は、第5の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式図である。
図13(a)は、第5の実施形態に係る液晶光学装置251及び表示装置351を示す模式的断面図である。
図13(b)は、第5の実施形態に係る液晶光学装置251及び表示装置351の特性を示すグラフ図である。図13(b)の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図13(a)及び図13(b)は、第5の実施形態に係る液晶光学装置及び表示装置を示す模式図である。
図13(a)は、第5の実施形態に係る液晶光学装置251及び表示装置351を示す模式的断面図である。
図13(b)は、第5の実施形態に係る液晶光学装置251及び表示装置351の特性を示すグラフ図である。図13(b)の横軸は、X軸方向の位置xであり、縦軸は、電位Eである。
図13(a)に表したように、本実施形態に係る表示装置351は、液晶光学装置251と、画像表示部80と、を含む。液晶光学装置251は、液晶光学素子151と、駆動部77と、を含む。液晶光学素子151の第1基板部10uは、液晶光学素子131の第1基板部10uと同様に、複数の第1電極11と、複数の第2電極12と、複数の第3電極13と、複数の中心部電極41と、を含む。液晶光学素子151の第2基板部20uは、液晶光学素子131の第2基板部20uと同様に、複数の第1対向電極21と、複数の第2対向電極22と、複数の第3対向電極23と、複数の中心部対向電極42と、を含む。この例では、液晶層30に含まれる液晶の誘電異方性が負であり、初期配列が垂直配向である。
図13(b)に表したように、この例では、駆動部77が、第1電極11に第1電位Ef1を設定し、第2電極12に第1電位Ef1以上の第2電位Ef2を設定し、第3電極13に第2電位Ef2よりも高い第3電位Ef3を設定し、第1対向電極21に第1電位Ef1よりも低い第1対向電位Es1を設定し、第2対向電極22に第2電位Ef2よりも低い第2対向電位Es2を設定し、第3対向電極23に第2対向電位Es2よりも低い第3対向電位Es3を設定する動作を実施する。
駆動部77は、上記のように各電極の電位を設定することにより、第1電極11と第1対向電極21との間に第1電圧V1を印加し、第2電極12と第2対向電極22との間に第1電圧V1以上の第2電圧V2を印加し、第3電極13と第3対向電極23との間に第2電圧V2よりも大きい第3電圧V3を印加する。
また、駆動部77は、中心部電極41に第3対向電位Es3以上の中心部電位Efcを設定し、中心部対向電極42に中心部電位Efcよりも低い中心部対向電位Escを設定する。これにより、駆動部77は、中心部電極41と中心部対向電極42との間に、第3電圧V3以上の中心部電圧Vcを印加する。これにより、負の誘電異方性の液晶を含む液晶層30に、フレネルレンズ状の屈折率分布31を形成することができる。
本実施形態に係る液晶光学装置251及び表示装置351では、第3対向電極23に設定される第3対向電位Es3を第2対向電極22に設定される第2対向電位Es2よりも低くしている。これにより、適切な大きさの第3電圧V3を印加しつつ、第1電位Ef1と第3電位Ef3との間の電位差を抑えることができる。第2電位Ef2と第3電位Ef3との間の電位差を抑えることができる。すなわち、第1電極11と第3電極13との間の電界を抑えることができる。第2電極12と第3電極13との間の電界を抑えることができる。
このように、本実施形態に係る液晶光学装置251及び表示装置351では、第1電極11と第3電極13との間の電界、及び、第2電極12と第3電極13との間の電界の影響を抑え、液晶層30において適切な屈折率差を得ることができる。液晶光学装置251及び表示装置351では、適切な形状の屈折率分布31を得ることができる。三次元画像表示において高い表示品位を得ることができる。
例えば、第3対向電位Es3の極性を、第1電位Ef1の極性及び第2対向電位Es2の極性に対して逆極性とする。これにより、例えば、第1電位Ef1と第3電位Ef3との間の電位差、及び、第2電位Ef2と第3電位Ef3との間の電位差を、より適切に抑えることができる。
実施形態によれば、高品位の表示を提供する液晶光学装置及び表示装置が提供できる。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。「積層される」状態は、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。「対向する」状態は、直接的に面する状態の他に、間に別の要素が挿入されて面する状態も含む。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、液晶光学装置及び表示装置に含まれる液晶光学素子、駆動部、表示部、画像表示部、第1基板部、第2基板部、液晶層、第1基板、第2基板、第1〜第5電極、第1〜第5対向電極、中心部電極及び中心部対向電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した液晶光学装置及び表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての液晶光学装置及び表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…第1基板、 10a…第1主面、 10u…第1基板部、 11…第1電極、 11a…第1主電極、 11aC…中心、 11b…第2主電極、 11bC…中心、 12…第2電極、 12a…第1サブ電極、 12b…第2サブ電極、 13…第3電極、 13a…第3サブ電極、 13b…第4サブ電極、 14…第4電極、 14a…第5サブ電極、 14b…第6サブ電極、 15…第5電極、 15a…第7サブ電極、 15b…第8サブ電極、 20…第2基板、 20a…第2主面、 20u…第2基板部、 21…第1対向電極、 21a…第1対向主電極、 21a…第1対向主電極、 21b…第2対向主電極、 22…第2対向電極、 22a…第1対向サブ電極、 22b…第2対向サブ電極、 23…第3対向電極、 23a…第3対向サブ電極、 23b…第4対向サブ電極、 24…第4対向電極、 24a…第5対向サブ電極、 24b…第6対向サブ電極、 25…第5対向電極、 25a…第7対向サブ電極、 25b…第8対向サブ電極、 29…対向電極、 30…液晶層、 30d…ダイレクタ、 31…屈折率分布、 41…中心部電極、 42…中心部対向電極、 59…中心軸、 77…駆動部、 78…接続部、 80…画像表示部、 86…表示部、 87…表示制御部、 111、112、113、114、119、121、131、141、151…液晶光学素子、 211、221、231、241、251…液晶光学装置、 311、321、331、341、351…表示装置、 R1、R2…第1及び第2領域
Claims (10)
- 第1基板部であって、
第1主面を有する第1基板と、
前記第1主面上に設けられ第1方向に延在し前記第1方向と非平行な方向に並べられた複数の第1電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極の間に設けられ前記第1方向に延在する第2電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極と前記第2電極との間に設けられ前記第1方向に延在する第3電極と、
を含む第1基板部と、
第2基板部であって、
前記第1主面と向かい合う第2主面を有する第2基板と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在する複数の第1対向電極であって、前記複数の第1対向電極のそれぞれの少なくとも一部は、前記第1主面に対して平行な平面に投影したときに、前記複数の第1電極のそれぞれの少なくとも一部と重なる複数の第1対向電極と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極と離間する第2対向電極であって、前記第2対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記第2電極の少なくとも一部と重なる第2対向電極と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極及び前記第2対向電極と離間する第3対向電極であって、前記第3対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記第3電極の少なくとも一部と重なる第3対向電極と、
を含む第2基板部と、
前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられた液晶層と、
を含む液晶光学素子と、
前記第1電極に第1電位を設定し、前記第2電極に前記第1電位以下の第2電位を設定し、前記第3電極に前記第2電位よりも低い第3電位を設定し、前記第1対向電極に前記第1電位よりも低い第1対向電位を設定し、前記第2対向電極に前記第2電位よりも低い第2対向電位を設定し、前記第3対向電極に前記第2対向電位よりも高い第3対向電位を設定する動作を実施する駆動部であって、前記第2電位と前記第2対向電位との差の絶対値は、前記第1電位と前記第1対向電位との差の絶対値以下であり、前記第3電位と前記第3対向電位との差の絶対値は、前記第2電位と前記第2対向電位との差の絶対値よりも小さい駆動部と、
を備えた液晶光学装置。 - 前記第1基板部は、複数の前記第2電極と、複数の前記第3電極と、を含み、
前記複数の第2電極の1つは、最近接の2つの前記第1電極のうちの一方の前記第1方向に対して垂直な第2方向における中心と前記最近接の2つの前記第1電極のうちの他方の前記第2方向における中心とを結ぶ線分の中点を通り前記第1方向に対して平行な中心軸と、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記一方と、の間に配置され、
前記複数の第2電極の別の1つは、前記中心軸と、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記他方と、の間に配置され、
前記複数の第3電極の1つは、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記一方と、前記複数の第2電極の前記1つと、の間に配置され、
前記複数の第3電極の別の1つは、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記他方と、前記複数の第2電極の前記別の1つと、の間に配置される請求項1記載の液晶光学装置。 - 前記第1基板部は、
前記第1主面上において前記複数の第1電極と前記複数の第3電極との間に設けられ前記第1方向に延在する複数の第4電極であって、前記複数の第4電極の1つは、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記一方と、前記複数の第3電極の前記1つと、の間に配置され、前記複数の第4電極の別の1つは、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記他方と、前記複数の第3電極の前記別の1つと、の間に配置される複数の第4電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極と前記複数の第4電極との間に設けられ前記第1方向に延在する複数の第5電極であって、前記複数の第5電極の1つは、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記一方と、前記複数の第4電極の前記1つと、の間に配置され、前記複数の第5電極の別の1つは、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記他方と、前記複数の第4電極の前記別の1つと、の間に配置される複数の第5電極と、
をさらに含み、
前記第2基板部は、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極、前記第2対向電極及び前記第3対向電極と離間する複数の第4対向電極であって、前記複数の第4対向電極のそれぞれの少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記複数の第4電極のそれぞれの少なくとも一部と重なる複数の第4対向電極と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極、前記第2対向電極、前記第3対向電極及び前記複数の第4対向電極と離間する複数の第5対向電極であって、前記複数の第5対向電極のそれぞれの少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記複数の第5電極のそれぞれの少なくとも一部と重なる複数の第5対向電極と、
をさらに含み、
前記駆動部は、前記動作において、前記第4電極に前記第1電位以下の第4電位を設定し、前記第5電極に前記第4電位よりも低い第5電位を設定し、前記第4対向電極に前記第4電位よりも低い第4対向電位を設定し、前記第5対向電極に前記第4対向電位よりも高い第5対向電位を設定し、
前記第4電位と前記第4対向電位との差の絶対値は、前記第1電位と前記第1対向電位との差の絶対値以下であり、
前記第5電位と前記第5対向電位との差の絶対値は、前記第4電位と前記第4対向電位との差の絶対値よりも小さい請求項2記載の液晶光学装置。 - 前記第1基板部は、前記第1主面上において前記複数の第1電極の間に設けられ、前記第1方向に延在し、前記平面に投影したときに、前記中心軸と重なる中心部電極をさらに含み、
前記第2基板部は、前記第2主面上に設けられ、前記第1方向に延在し、
前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極、前記第2対向電極及び前記第3対向電極と離間する中心部対向電極であって、前記中心部対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記中心部電極の少なくとも一部と重なる中心部対向電極をさらに含み、
前記駆動部は、前記動作において、前記中心部電極に中心部電位を設定し、前記中心部対向電極に中心部対向電位を設定し、
前記中心部電位と前記中心部対向電位との差の絶対値は、0.5V以下である請求項2または3記載の液晶光学装置。 - 前記第1基板部は、複数の前記第2電極と、複数の前記第3電極と、を含み、
前記複数の第2電極の1つは、最近接の2つの前記第1電極の間に設けられ、
前記複数の第3電極の1つは、最近接の2つの前記第1電極の一方と前記複数の第2電極の前記1つとの間に設けられる請求項1記載の液晶光学装置。 - 前記第2対向電位の極性は、前記第3対向電位の極性とは逆である請求項1〜5のいずれか1つに記載の液晶光学装置。
- 前記第2電位をEf2とし、
前記第2対向電極をEs2とし、
前記第3電位をEf3とし、
前記第3対向電極をEs3とするとき、
前記駆動部は、前記動作において、
|(Ef2+Es2)/2−(Ef3+Es3)/2|<2|Ef3−Es3|
で表される条件と、を満足する請求項1〜6のいずれか1つに記載の液晶光学装置。 - 前記第3対向電極は、前記平面に投影したときに、前記第3電極と重なる重畳部分と、前記第3電極と重ならない非重畳部分と、を有し、
前記非重畳部分は、前記平面に投影したときに、前記第1電極と前記第3電極との間に位置し、
前記重畳部分の前記第1方向に対して垂直な第2方向に沿う長さは、0より大きく、前記第3電極の前記第2方向に沿う長さの1/2以下である請求項1〜7のいずれか1つに記載の液晶光学装置。 - 第1基板部であって、
第1主面を有する第1基板と、
前記第1主面上に設けられ第1方向に延在し前記第1方向と非平行な方向に並べられた複数の第1電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極の間に設けられ前記第1方向に延在する第2電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極と前記第2電極との間に設けられ前記第1方向に延在する第3電極と、
を含む第1基板部と、
第2基板部であって、
前記第1主面と向かい合う第2主面を有する第2基板と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在する複数の第1対向電極であって、前記複数の第1対向電極のそれぞれの少なくとも一部は、前記第1主面に対して平行な平面に投影したときに、前記複数の第1電極のそれぞれの少なくとも一部と重なる複数の第1対向電極と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極と離間する第2対向電極であって、前記第2対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記第2電極の少なくとも一部と重なる第2対向電極と、
前記第2主面上に設けられ前記第1方向に延在し前記非平行な方向において前記複数の第1対向電極及び前記第2対向電極と離間する第3対向電極であって、前記第3対向電極の少なくとも一部は、前記平面に投影したときに、前記第3電極の少なくとも一部と重なる第3対向電極と、
を含む第2基板部と、
前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられた液晶層と、
を含む液晶光学素子と、
前記第1電極に第1電位を設定し、前記第2電極に前記第1電位以上の第2電位を設定し、前記第3電極に前記第2電位よりも高い第3電位を設定し、前記第1対向電極に前記第1電位よりも低い第1対向電位を設定し、前記第2対向電極に前記第2電位よりも低い第2対向電位を設定し、前記第3対向電極に前記第2対向電位よりも低い第3対向電位を設定する動作を実施する駆動部であって、前記第2電位と前記第2対向電位との差の絶対値は、前記第1電位と前記第1対向電位との差の絶対値以上であり、前記第3電位と前記第3対向電位との差の絶対値は、前記第2電位と前記第2対向電位との差の絶対値よりも大きい駆動部と、
を備えた液晶光学装置。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の液晶光学装置と、
前記液晶光学素子と積層され画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる表示部を含む画像表示部と、
を備えた表示装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016191744A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 株式会社東芝 | 屈折率分布型液晶光学装置および画像表示装置 |
JP6284208B1 (ja) * | 2016-12-19 | 2018-02-28 | 国立大学法人秋田大学 | 液晶レンズアレイ |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103412448B (zh) * | 2013-07-29 | 2016-01-06 | 北京京东方光电科技有限公司 | 液晶面板、显示装置及其制造和驱动方法 |
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Family Cites Families (9)
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---|---|---|---|---|
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-
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016191744A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 株式会社東芝 | 屈折率分布型液晶光学装置および画像表示装置 |
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