JP2016191744A - 屈折率分布型液晶光学装置および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】屈折率分布型液晶光学装置は、光学素子101と制御部とを備える。光学素子は、主面を有する第1基板10と、第2基板20と、第1基板の主面と第2基板の間に設けられた液晶層30と、第1基板の主面と液晶層との間に設けられた複数の第1電極11および第1電極の間に設けられた複数の第2電極12と、第2基板と液晶層との間に設けられた複数対の第3電極13と複数対の第4電極14と、を備える。一対の第3電極は一対の第4電極の間に設けられ、第4電極を主面に投影したときに第4電極は第1方向における第1電極の幅の第1中点と重なる。複数の第2電極と複数対の第3電極とを主面に投影したときに一対の第3電極それぞれは一の第2電極が有する一対の端部それぞれと重なる。制御部は、各電極に電圧を印加する。
【選択図】図1
Description
装置が知られている。また、この液晶光学装置と表示素子とを組み合わせた、立体画像を
表示可能な画像表示装置がある。
示された画像をそのまま観察者の眼に入射させたり、複数の視差画像にして観察者の眼に
入射させたりすることができる。すなわち、この画像表示装置は、二次元表示と三次元画
像表示とを切り替えることができる。また、フレネルゾーンプレートの光学原理を利用し
て光の経路を変更する技術も知られている。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。
像表示装置を提供することにある。
前記第1基板の前記主面と前記第2基板の間に設けられた液晶層と、前記第1基板の前記
主面と前記液晶層との間に設けられ、前記主面に平行な第1方向に並べられた複数の第1
電極と、前記1基板の前記主面と前記液晶層との間に設けられ、前記複数の第1電極の間
に配置され、それぞれが一対の端部と前記一対の端部の間に設けられた中央部とを有する
、複数の第2電極と、前記第2基板と前記液晶層との間に設けられた複数対の第3電極と
、前記第2基板と前記液晶層との間に設けられ、前記第1方向において前記複数対の第3
電極と並ぶ複数対の第4電極と、を備える光学素子と、前記複数の第1電極に第1電圧を
印加し、前記複数の第2電極に第2電圧を印加し、前記複数対の第3電極に第3電圧を印
加し、前記複数対の第4電極に第4電圧を印加する制御部と、を備え、一対の前記第3電
極は一対の前記第4電極の間に設けられ、前記第4電極を前記主面に投影したときに前記
第4電極は前記第1方向における前記第1電極の幅の第1中点と重なり、前記複数の第2
電極と前記複数対の第3電極とを前記主面に投影したときに一対の前記第3電極それぞれ
は一の前記第2電極が有する前記一対の端部それぞれと重なり、前記第1電圧V1と前記
第2電圧V2と前記第3電圧V3と前記第4電圧V4は、
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。
図1(a)は、第1の実施形態に係る屈折率分布型液晶光学装置(液晶光学装置)11
1の構成を例示する模式的断面図である。 図1(b)は、図1(a)の部分拡大図であ
る。図2は第1の実施形態に係る画像表示装置を示す模式的断面図である。本実施形態に
係る画像表示装置211は、液晶光学装置111と、表示素子80と、表示駆動部87と
、を含む。
晶光学素子101と、制御部77と、を備える。
変更しない第2状態と、を有する。すなわち、第1状態は、液晶層30に屈折率分布31
が形成される状態であり、第2状態は液晶層30の屈折率が均一な状態である。第1状態
の液晶光学素子101に光が入射することで、画像表示装置211は、例えば、三次元表
示を提供する。また、第2状態の液晶光学素子101に光が入射することで、画像表示装
置211は、例えば、二次元画像表示を提供する。第1状態と第2状態は、制御部77に
よって液晶層30の状態が変化することによって切り替えられる。
、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と複数の第2
電極12は、第1基板10の第1主面10aと液晶層30との間に設けられる。複数の第
1電極11は、第1主面10aに平行な第1方向に並べられる。複数の第2電極12は、
第1主面10aに平行な第1方向に並べられる。複数の第2電極12それぞれは、複数の
第1電極の間に配置される。
Z方向とに対して垂直な方向をY方向とする。X−Y平面は、第1主面10aに対して平
行である。
Y方向に延在する。複数の第2電極12のそれぞれは、例えば、Y方向に延在する。
2基板20は、第1主面10aと対向する第2主面20aを有する。本明細書において、
対向している状態は、直接向かい合う状態の他に、間に他の要素が挿入されて向かい合う
状態も含む。複数対の第3電極13は、第2基板20の第2主面20aと液晶層30との
間に設けられる。複数対の第3電極13は、第1方向に並べられる。複数対の第3電極1
3は、例えばY方向に延在する。
れる。複数対の第3電極13は、X方向に並べられる。複数対の第3電極13は、例えば
Y方向に延在する。第4電極14は、X方向において複数対の第3電極13と並ぶ。一対
の第3電極13は一対の第4電極14の間に設けられる。複数対の第4電極14は、例え
ばY方向に延在する。
4電極14は、光透過性であり、例えば、透明である。
られる。第1基板10及び第2基板20は、例えば、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、200
0μm以下である。ただし、厚さは任意である。
Sn)、亜鉛(Zn)及びチタン(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、例えばインジウムチタン酸化物(IT
O)が用いられる。例えば、インジウム酸化物(In2O3)及び錫酸化物(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100ナノメート
ル(nm)以上350nm以下である。これらの電極の厚さは、例えば約150nm以上
250nm以下である。これらの電極の厚さは、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。
えば、10μm以上1000μm以下である。このピッチは、任意に設定される。第1電
極11と、これと隣り合う第2電極12との間隔は、5μm以上20μm以下である。
。第2電極12の幅W2は、例えば、5μm以上300μm以下である。第3電極13の
幅W3は、例えば5μm以上30μm以下である。第2電極12の幅W2は、例えば、第
3電極13の幅W3より大きい。
装置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、実質的に水平配向で
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、実質的に垂直配向
である。
−Y平面との角度(プレチルト角)は、0°以上30°以下である。垂直配向においては
、例えば、プレチルト角は、60°以上90°以下である。初期配列、及び、電圧印加時
の配列の少なくともいずれかにおいて、ダイレクタは、X方向に対して平行な成分を有す
る。
平配向である場合について説明する。
行である。例えば、ダイレクタをX−Y平面に投影したとき、ダイレクタとX方向とのな
す角は、15度以下である。例えば、液晶の第2基板部20uの近傍での配向方向は、液
晶の第1基板部10uの近傍での配向方向に対して反平行である。すなわち、初期配向は
、スプレイ配列ではない。
は、配向膜(図示しない)をさらに含んでも良い。これらの配向膜には例えばポリイミド
が用いられる。
を制御する。制御部77は、液晶層30の第1状態と第2状態を切り替えることができる
。制御部77は、複数の第1電極11と、複数の第2電極12と、複数対の第3電極13
と複数対の第4電極14に電気的に接続されている。制御部77は、第1電極11、第2
電極12、第3電極13及び第4電極14それぞれと基準グラウンドとの間で電圧を印加
する。制御部77は、複数の第1電極11に第1電圧V1を印加し、複数の第2電極12
に第2電圧V2を印加し、複数対の第3電極13に第3電圧V3を印加し、複数対の第4
電極14に第4電圧V4を印加する。
折率分布31を形成する。図1では、屈折率分布31を模式的に例示している。以下に第
1状態の液晶層30について説明する。
1電極11Bとし、複数の第1電極11の別の1つを第1電極11Cとする。第1電極1
1Aと第1電極11Cとの間に第1電極11Bが配置される。以下では、第1電極11A
〜11Cを総称して、第1電極11という場合がある。
のX方向における中心と第1電極11BのX方向における中心との間のX方向に沿った距
離は、第1電極11BのX方向における中心と第1電極11CのX方向における中心との
間のX方向に沿った距離と実質的に等しい。
第1レンズ部分71と第2レンズ部分72とを有する。第1レンズ部分71は、液晶層3
0を第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、第1電極11
AのY方向に平行な中心線と第1電極11BのY方向に平行な中心線との間にある部分で
ある。第2レンズ部分72は、液晶層30を第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、第1電極11Bの中心線と第1電極11Cの中心線との間にあ
る部分である。第1電極11A〜11CのY方向に平行な中心線は、第1電極11A〜1
1Cの第1方向における幅の中心を通る線である。第2レンズ部分72における屈折率分
布31は、第1レンズ部分71における屈折率分布31と実質的に同じである。以下では
、第1レンズ部分71における屈折率分布31に関して説明する。
X方向における中心と、を結ぶ線分の中点を通り、Y−Z平面に平行な平面を中心面59
とする。中心面59は、例えば、第2電極のX方向における中心を通りY−Z平面に平行
な平面である。第1レンズ部分71の屈折率分布31は、中心面59に面対称である。所
望の光学特性を得るために、または、製造条件のばらつきなどに起因して、第1レンズ部
分71の屈折率分布31は、中心面59に非対称でも良い。以下では、第1レンズ部分7
1の屈折率分布31は、中心面59に面対称であることとする。
との間の部分について説明する。
向に沿って並ぶ第1部分30aと第2部分30bと第3部分30cとを有する。第1部分
30aは、+X方向に屈折率nが減少する部分である。第2部分30bは、+X方向に屈
折率nが増加する部分である。第3部分30cは、+X方向に屈折率nが減少する部分で
ある。
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101は、屈折率nが面内で変化する液晶GRINレンズ(Gradient Index len
s)として機能する。液晶光学素子101は、フレネルレンズの光学特性を有するので、
薄くて液晶層30の応答速度が速い。
ンドリカルレンズとして機能する。各フレネルレンズは図1のX方向には曲率を持ってお
り、入射した光の方向を制御することが出来る。一方、Y方向には曲率がないために入射
した光は、平行平面ガラスを通過する様に方向が少し変化する。液晶光学素子101は、
例えば、フレネルレンズの一例であるフライアレイレンズ等として機能してもよい。
レイなどを用いることができる。実施形態はこれに限らず、表示素子80には、任意の表
示装置を用いることができる。表示素子80は、液晶光学素子101と積層される。本明
細書において、積層される状態は、直接接して重ねられる状態の他に、間の他の要素が挿
入されて重ねられる状態も含む。
域81と、第2要素画像領域82と、を含む。1つの要素画像領域は、1つのレンズ部分
と対応する。例えば、第1要素画像領域81は、第2レンズ部分72と対向する。
いに一致するような構成について示すが、一致しない構成であっても良い。例えば、表示
素子80の中央から外縁に向かうに従って、要素画像領域の中心と及びレンズ部分の中心
のずれが大きくなってもよい。
、その信号に基づいて変調された光を生成する。表示素子80は、例えば、複数の視差画
像を含む光を出射することができる。
)の複数の主領域視差画像表示部P1〜Pn(nはNと同じ整数)を有する。第2要素画
像領域82は、X方向に順番に並ぶ第1〜第Nの複数の隣接領域視差画像表示部Q1〜Q
n(nはNと同じ整数)を有する。
Nは任意である。
領域視差画像表示部Q1〜Qnのそれぞれは、例えば、立体視のための複数の視差情報を
含む画像を生成する。観察者は、複数の視差画像を液晶光学装置111により形成される
レンズを介して見ることで、例えば立体的な画像を知覚する。
想的である。すなわち、第1部分30aと第3部分30cの間で、屈折率nは第1主面1
0aに垂直に増加するのが理想的である。しかしながら、設計の都合により、第2部分3
0bをなくすのは困難である。
るのに理想的でない方向に光が導かれる。例えば、すなわち、迷光を生じさせる。この場
合、例えば、クロストークが発生し、画像表示装置211の表示品位は低い。この現象は
、第2部分30bの幅が広いほど生じやすい。
従来の第1部分30aと第2部分30bについて、図3を使って説明する。なお、第3
部分30cについては説明を省略する。図3(a)はシミュレーションによって得た参考
例1に係る屈折率分布型液晶光学装置の電位分布を示す模式図であり、図3(b)は参考
例1に係る屈折率分布型液晶光学装置の電極を示す一部断面拡大図である。図3(a)は
図3(b)の断面に対応する。
の間には一対の第8電極18と、一対の第8電極の間に設けられた一対の第7電極17が
ある。第6電極16は一対の第7電極17および一対の第8電極18と対向する。このよ
うな構成において、第6電極16と第7電極17との間の電位差を大きくし、第6電極1
6と第8電極18との間の電位差を小さくすることによって、屈折率分布32が生じるの
が理想的である。液晶分子のダイレクタを楕円32で示している。
くするために、第7電極17と第6電極6との間に印加する電圧を高くすることが考えら
れる。しかしながら、本願発明者らの検討によると、この場合に第7電極17の周囲にリ
バースチルト領域が形成されることが分かった。
第8電極18の付近に第6電極16と第7電極17とによって生じた電界が広がる。さら
に、第6電極26と第8電極18によって生じた電界がその外側に広がる。従って、第2
部分30bにおける屈折率nの変化を急峻にすることが困難である。また、領域301に
示すように、ディスクリネーションが生じる場合がある。なお、図3(a)では、第6電
極16に0ボルト(V)、第7電極17に6V、第8電極18に0Vを印加した場合を示
している。
なお、第3部分30cについては説明を省略する。
の電位分布を示す模式図であり、図4(b)は参考例2に係る屈折率分布型液晶光学装置
の電極を示す一部断面拡大図である。図4(a)は図4(b)の断面に対応する。図4は
、図1に示した液晶光学装置の第4電極14を省略した場合を示す。図5は、参考例1お
よび参考例2に係る屈折率分布型液晶光学装置との屈折率分布を示す模式図である。図5
は図3(b)および図4(b)の断面に対応し、横軸がX方向、縦軸がY方向を表す。
の電位差を小さくすることによって、屈折率分布33を生じることができる。第1電極1
1と第2電極12の電圧を制御することにより、第1部分30aに生じる電界と第2部分
30bに生じる電界を調整することができるので、第2部分30bにおける屈折率nの変
化を急峻にすることができる。また、第2電極12と第3電極13との間の電位差を大き
くしすぎる必要がないので、ディスクリネーションの発生を抑制することができる。なお
、図4(a)では、第1電極11に0ボルト(V)、第2電極12に−4V、第3電極に
+2Vを印加した場合を示している。
、理想的な形状のフレネルレンズとして機能する液晶光学素子101を得ることができる
。従って、本実施形態によると、高い表示品位の液晶光学装置111および画像表示装置
211を提供することができる。
部12bとを有する。一対の第3電極13は、一の第2電極12と対向する。複数の第2
電極12と複数対の第3電極13とを第1主面10aに投影すると、一の第2電極12が
有する一対の端部12aそれぞれに一対の第3電極13それぞれが重なる。
30aと第2部分30bとの間に生じる屈折率分布の谷を深くすることができる。すなわ
ち、第1部分30aと第2部分30bとの境界付近において、理想に近い屈折率分布を得
ることができる。第2電極12の端部12aの第1方向に沿った幅は、例えば10μm以
上30μm以下である。
W2が広いほど、第2部分30bの幅が狭くなる。第2電極12の幅W2が液晶層の厚さ
L1よりも小さい場合には、第2部分30bの幅を小さくすることができる。
極13の間の電界によって生じる屈折率分布の谷が浅い。第2電極12と第3電極13に
よって生じる電界が第1電極11と第3電極13の間にまで広がる。第2部分30bはそ
の電界の第4電極14側に生じ、第2部分30bの幅は広くなる。一方、第2電極12の
幅W2が液晶層30の厚さL1よりも長い場合には屈折率分布の谷を深くすることができ
、第2部分30bの幅を広がりにくくすることができる。
のとする。また、1つの第3電極12の第1方向に沿った幅W3は一定であるものとする
。1つの第2電極12の第1方向に沿った幅が一定でない場合には、例えば幅の平均値を
幅W2とする。1つの第3電極12の第1方向に沿った幅が一定でない場合には、例えば
幅の平均値を幅W3とする。
であるものとする。また、複数対の第3電極13それぞれの第1方向に沿った幅W3は同
じであるものとする。複数の第2電極12それぞれの第1方向に沿った幅が異なる場合に
は、例えば複数の第2電極12の平均値を幅W2とする。複数の第3電極13それぞれの
第1方向に沿った幅が異なる場合には、例えば複数の第3電極13の平均値を幅W3とす
る。
記第1電極11の幅の中点(第1中点)M1と重なる。すなわち、第1中点M1を通り第
1主面10aに垂直な直線は、第4電極14を通る。
下の関係を満たすように制御部77は各電極に電圧を印加する。
イレクタを立ち上げることができ、第1部分30aと第2部分30bとの間の屈折率分布
の谷が形成される。第1電極11と第3電極13との電位差を小さくすることにより、液
晶ダイレクタを立ち上がりにくくし第2部分30bと第3部分30cとの間の屈折率の山
が形成される。
あり、かつ式3を満たすように、第1電圧V1〜第3電圧V3を設定することができる。
第1電圧V1と第3電圧V3の差は、0に近いのが好ましい。
に第1電極11と第4電極14との電位差を第1電極11と第3電極13との電位差より
も大きくすることにより、第3部分30cを理想に近い屈折率分布とすることができる。
すなわち、式4を満たす場合、第3部分30cは第2部分30bから遠いほど屈折率が低
い。
さG1は、Z方向における液晶層30の厚さL1以下であることが好ましい。このように
第1電極11と第電極12を配置すると、第2部分30bの幅を狭くすることができる。
電極12間に異なる電圧が与えられると、第1電極11と第2電極12の間隙からZ方向
に複数の等電位線がのび、X方向に電位の勾配をもつ電界が生じる。第1電極11と第2
電極12の間隙が小さいほど、複数の等電位線の密度が高くなる。この複数の等電位線は
間隔を保ちながら第1基板10側から第2基板20側に延びる。この等電位線の範囲にお
いて、液晶ダイレクタがY方向沿って立ち上がる。第1電極11と第2電極12の間隙を
狭くすることにより、これらの電位差によって生じる電界の幅を狭くすることができるの
で、液晶ダイレクタの立ち上がりを急峻にし、第2部分30bの幅を狭くすることができ
る。第1電極11と第2電極との間隙の長さG1は、できるだけ狭いことが好ましい。例
えば、この間隙G1は、液晶層30の厚さL1よりも小さくする。例えば、この間隙G1
は、20μm以下が望ましい。
の第2電極12との間隙のX方向に沿った長さG1は一定であるものとする。この長さが
一定でない場合には、例えば長さの平均値をG1とする。また、複数の第1電極11と第
2電極12との間隔のX方向に沿った長さがそれぞれ異なる場合には、例えばその平均値
を長さG1とする。
1基板部10uと第2基板部20uそれぞれが配向膜を有している場合には、それぞれの
配向膜の距離を液晶層30の厚さとする。
第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。図6は、第2
の実施形態に係る画像表示装置を示す模式的断面図とその部分拡大図である。本実施形態
においては、画像表示装置212の液晶光学装置112は、液晶光学素子102を有する
。この液晶光学素子102は、第2基板部20uが第5電極15をさらに備える。
3電極13と第4電極14の間に設けられる。一対の第4電極14の間に一対の第5電極
が設けられる。
第2電極とを結ぶX方向に沿った線分の第2中点M2は位置する。
、第1部分30aを形成するために強いカップリング作用を生じることが好ましい。その
ためには、第3電極13は第1電極11とカップリング作用を生じにくいことが好ましい
。従って、第3電極13は、第1主面10aに投影された場合に第1中点M1と重ならな
いように配置する。すなわち、XZ平面において、第3電極13は、第1中点M1を通り
Z方向に平行な線の第2電極12の中央部12aに近い側に設けられる。
じることが好ましい。そのために、第5電極15は、第1主面10aに投影された場合に
第1中点M1と重ならないように配置する。すなわち、XZ平面において、第5電極15
は、第1中点M1を通りZ方向に平行な線の第1電極11に近い側に設けられる。
層30の材料や各電極に印加する電圧値によって、液晶層30に理想的な屈折率分布を形
成し難い場合がある。液晶層30の材料に依っては、特に液晶層30の第2部分30bに
おいて屈折率分布に乱れが生じやすい場合がある。しかしながら、第5電極15が設けら
れる場合には、第3電極13と第4電極14の間に生じる電位分布を調節することができ
るため、より理想的な屈折率分布31を形成することができる。
212を提供することができる。
より大きくすることができる。例えば、X方向に沿った第3電極13の幅W3は、X方向
に沿った第5電極15の幅W5以下とすることができる。第5電極15は、第1電極11
〜第4電極14と同様の材料を用いることができる。第5電極15の幅は、例えば10μ
m以上30μm以下とする。第3電極13と第5電極15の間隙は、例えば10μm以上
20μm以下とする。第4電極14と第5電極15の間隙は、例えば20μm以上70μ
m以下とする。第4電極14と第5電極15の間隙は、第3部分30cにおける理想的な
屈折率分布(曲率)に合わせて設定する。例えば、第3電極13と第5電極との間隙は、
狭い方がよい。
とが好ましい。
3と第5電圧V5の平均電圧VAが印加されたものと見做すことができる。式5のように
、第2電圧V2と平均電圧VAとの電位差を大きくすることにより、液晶ダイレクタを立
ち上げることができ、第1部分30aと第2部分30bとの間の屈折率分布の谷が形成さ
れる。第1電極11と平均電圧VAとの電位差を小さくすることにより、液晶ダイレクタ
を立ち上がりにくくし第2部分30bと第3部分30cとの間の屈折率の山が形成される
。
く、かつ式5を満たすように、それぞれの電圧値を設定することができる。平均電圧VA
と第2電圧V2の電位差の絶対値は、液晶層30のしきい値電圧Vth以上が好ましい。
平均電圧VAと第1電圧V1の電位差の絶対値は、液晶層30のしきい値電圧Vth以下
が好ましい。
係を満たすことが好ましい。
圧V2と第3電圧V3とによる電界が生じる。また、第1電極11と、第5電極15の第
1電極11と近い部分と、の間においては、第1電圧V1と第5電圧V5とによる電界が
生じる。式6を満たす場合には、より理想に近い屈折率分布を得ることができる。第1電
圧V1と第5電圧V5の差は、0に近いのが好ましい。
たすことが好ましい。
沿った電位の高低関係が逆になる。例えば、液晶層30は、第1基板部10u付近では、
第1電極11側の方が第2電極12側よりも電位が高いのに対して、第2基板部20u付
近では第3電極13側の方が第5電極15側よりも電位が高い。これにより、液晶層30
の第2部分30bと第3部分30cとの間に、屈折率の極大値が形成されやすくなる。従
って、より理想に近い屈折率分布を得ることができる。
第2の実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。図7は、第3の実
施形態に係る屈折率分布型液晶光学装置を示す模式的断面図である。本実施形態において
は、画像表示装置213の液晶光学装置113は、液晶光学素子103を有する。この液
晶光学素子103は、第1基板部10uが第9電極19をさらに備える。
5電極15は設けられていなくても良い。
第1電極11と第2電極12の間に設けられる。一対の第9電極19の間に第2電極12
が設けられる。第5電極15を設ける場合には、第5電極15の少なくとも一部と第9電
極19の少なくとも一部は対向する。すなわち、第5電極15を第1主面10aに投影す
ると、第9電極19の少なくとも一部と重なる。
布を調節することができるため、より理想的な屈折率分布31を形成することができる。
213を提供することができる。
。また、第3部分30cの屈折率を第1部分30aから遠いほど低くすることができる。
電極11同士、隣り合う第2電極12同士、隣り合う第3電極13同士、隣り合う第4電
極14同士は、隣り合う第5電極15同士、隣り合う第9電極19同士は、接続部414
〜419によって接続されている。
12の群はY方向に並んでいる。接続された2つの第5電極15の群はY方向に並んでい
る。接続された2つの第9電極19の群はY方向に並んでいる。一方、接続された第3電
極13の群はX方向に並んでいる。接続された第4電極14の群はX方向に並んでいる。
、制御部77は、第1電極11に第1高電圧V1Hと第1低電圧V1Lを与えることがで
きる。例えば、制御部77は、第2電極12に第2高電圧V2Hと第2低電圧V2Lを与
えることができる。例えば、制御部77は、第3電極13に第3高電圧V3Hと第3低電
圧V3Lを与えることができる。例えば、制御部77は、第4電極14に第4高電圧V4
Hと第4低電圧V4Lを与えることができる。例えば、制御部77は、第5電極15に第
5高電圧V5Hと第5低電圧V5Lを与えることができる。例えば、制御部77は、第9
電極19に第9高電圧V9Hと第9低電圧V9Lを与えることができる。制御部が各電極
に与える電圧を切り替えることに依り、画像表示装置は部分的に3D表示を行ったり2D
表示を行ったりすることができる。すなわち、XY平面に平行な一主面に沿って配置され
た第1領域R1〜第4領域R4それぞれにおいて3D表示また2D表示を行うことができ
る。
極19を低電圧とし、第3電極と第4電極を高電圧とし、上記式8〜10の関係が満たさ
れる場合、この領域において3D表示を行うことができる。この場合、具体的には、式1
1、12の関係が成り立つ。
、第3電極と第4電極を高電圧とすると、2D表示(第1の2D表示)を行うことができ
る。例えば、各電極の電圧を以下の関係が成り立つようにする。
極と第4電極を低電圧とすると、2D表示(第2の2D表示)を行うことができる。例え
ば、各電極の電圧を以下の関係が成り立つようにする。
極と第4電極を低電圧とすると、2D表示(第3の2D表示)を行うことができる。例え
ば、各電極の電圧を以下の関係が成り立つようにする。
第3の実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。図9は、第4の実
施形態に係る屈折率分布型液晶光学装置を示す模式的断面図である。本実施形態において
は、画像表示装置214の液晶光学装置114は、液晶光学素子104を有する。この液
晶光学素子104は、第2基板部20uが第10電極310と第11電極311とをさら
に備える。
ている。第10電極310は、第4電極14と第5電極15の間に設けられる。第11電
極311は、第10電極310と第4電極14との間に設けられる。一対の第4電極14
の間に、一対の第10電極310および第11電極311が設けられる。
1部分32aと、第4電極14と対向する第5部分32eと、第1部分32aと第5部分
32eとの間に位置する第2部分32bと、第2部分32bと第5部分32eとの間に位
置する第3部分32cと、第3部分32cと第5部分32eとの間に位置する第4部分3
2dと、を有する。第2部分32bと第4部分32dとは、第1部分32aに近いほど屈
折率が減少する部分である。第3部分32cと第5部分32eとは、第1部分32aに近
いほど屈折率が増加する部分である。
、本実施形態においては3段のフレネルレンズを形成されている。
15の間に生じる電位分布を調節することによって、屈折率分布の山の数を増やすことが
できる。従って、屈折力の大きなフレネルレンズの機能を得ることができる。
実施形態によると、高い表示品位の液晶光学装置114および画像表示装置214を提供
することができる。
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
質的に平行であれば良い。
、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、画像表示装置に含まれる液晶光学
素子、第1基板部、第2基板部、液晶層、第1基板、第2基板、各電極、縁層、制御部、
表示部及び表示駆動部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。
、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
計変更して実施し得る全ての画像表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範
囲に属する。
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。
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
。
10a…第1主面、
10u…第1基板部、
11…第1電極、
12…第2電極、
12a…第2電極の端部、
12b…第2電極の中央部
13…第3電極、
14…第4電極、
15…第5電極、
16…第6電極、
17…第7電極、
18…第8電極、
19…第9電極、
310…第10電極
311…第11電極
20…第2基板、
20a…第2主面、
20u…第2基板部、
30…液晶層、
31、32…屈折率分布、
77…制御部
80…表示素子
87…表示駆動部
101、102、103、104…液晶光学素子
111、112、113、114…液晶光学装置
211、212、213、214…画像表示装置
Claims (8)
- 主面を有する第1基板と、
第2基板と、
前記第1基板の前記主面と前記第2基板の間に設けられた液晶層と、
前記第1基板の前記主面と前記液晶層との間に設けられ、前記主面に平行な第1方向
に並べられた複数の第1電極と、
前記1基板の前記主面と前記液晶層との間に設けられ、前記複数の第1電極の間に配
置され、それぞれが一対の端部と前記一対の端部の間に設けられた中央部とを有する、複
数の第2電極と、
前記第2基板と前記液晶層との間に設けられた複数対の第3電極と、
前記第2基板と前記液晶層との間に設けられ、前記第1方向において前記複数対の第
3電極と並ぶ複数対の第4電極と、
を備える光学素子と、
前記複数の第1電極に第1電圧を印加し、前記複数の第2電極に第2電圧を印加し、前
記複数対の第3電極に第3電圧を印加し、前記複数対の第4電極に第4電圧を印加する制
御部と、
を備え、
一対の前記第3電極は一対の前記第4電極の間に設けられ、
前記第4電極を前記主面に投影したときに前記第4電極は前記第1方向における前記第
1電極の幅の第1中点と重なり、
前記複数の第2電極と前記複数対の第3電極とを前記主面に投影したときに一対の前記
第3電極それぞれは一の前記第2電極が有する前記一対の端部それぞれと重なり、
前記第1電圧V1と前記第2電圧V2と前記第3電圧V3と前記第4電圧V4は、
- 前記第1電極と該第1電極に最も近い前記第2電極との間隙の第1方向に沿った長さは
、前記主面に垂直な第2方向における前記液晶層の厚さ以下である、請求項1に記載の屈
折率分布型液晶光学装置。 - 前記第1方向に沿った前記第2電極の幅は、前記主面に垂直な第2方向における前記液
晶層の厚さ以上である、請求項1または2に記載の屈折率分布型液晶光学装置。 - 前記第1電圧は前記第2電圧よりも大きく、前記第3電圧は前記第1電圧以上である、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の屈折率分布型液晶光学装置。 - 前記第2基板と前記液晶層との間に設けられ、前記第3電極と前記第4電極の間に設け
られた第5電極をさらに有し、
前記主面に投影された前記第3電極と前記第5電極との間隙に、前記第1電極と前記第
2電極とを結ぶ前記第1方向に沿った線分の第2中点は位置する、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の屈折率分布型液晶光学装置。 - 前記制御部は前記第5電極に第5電圧を印加し、
前記第1電圧V1と前記第2電圧V2と前記第3電圧V3と前記第5電圧V5は、
- 前記制御部は前記第5電極に第5電圧を印加し、
前記第1電圧V1と前記第2電圧V2と前記第3電圧V3と前記第5電圧V5は、
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の屈折率分布型光学装置と、
表示素子と、
を備えた画像表示装置。
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