JP5197852B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、立体画像表示装置に関する。
複数の視線方向からの画像を画像表示面に合成表示し、観測者の視点位置に応じて対応する画像を選択的に視認させる、2次元平面表示装置を用いた立体画像表示方法がある。
立体像の表示方法として、表示画像を左右の眼の視点位置において観察されるべき2枚の画像とすることで2眼式、同様に複数の視点位置に対して多数枚とすることで多眼式がある。また、視点位置を意識せずに、多数の視線方向に対して画像を画像表示面に合成表示するインテグラルフォトグラフィ法(IP法)がある。さらに、インテグラルフォトグラフィ法を応用し、FPDを用いたインテグラルイメージング法(II法)がある。
画像を選択する手段として、ピンホールあるいはスリット状に光学的遮蔽部と開口部との組をアレイ状に設ける方法と、レンズアレイ、あるいはレンチキュラーレンズアレイを画像表示面上に設け、レンズの結像位置を画素位置とする方法が知られている。表示輝度の観点からは、画像選択手段は、遮蔽部の存在により表示輝度が低下するため、レンズを使用する方が望ましい。
一方で、2次元画像と立体画像とを選択的に同一の表示装置を用いて表示したいという要求に応えるため、2次元画像と立体画像とを選択的に表示する手法がある。レンズアレイを画像選択手段に用いた構成においては、レンズを屈折率可変層とすることで、レンズ作用の有無を切換える。屈折率制御実現手段に液晶の配向を電圧制御する液晶レンズを利用する。レンズ作用の有無を切換えることで、2次元画像を表示する際に、2次元平面表示装置が有する本来の解像度で画像を表示することが可能となる(特許文献1)。
また、パーソナルコンピュータやデジタル端末などのディスプレイ上において、2次元画像と立体画像とを選択的に表示したいという要求が高まっている。しかしながら、このような機器においては、ディスプレイと観測者との間の視距離が、40cm〜70cm程度と極めて短い。そのような短い視距離で立体画像を得るには、極めて広い視域角が要求される。しかしながら、現状においては、このような広い視域角を実現できるようなレンズ、特に液晶レンズは未だに実現がなされていない。
特開2000−102038公報
本発明は、高解像度で広い視域角を有する液晶レンズを具え、2次元画像と立体画像とを選択的に切り替えることが可能な立体画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、複数の画素を有し、偏光を有する画像光を出射する画像表示素子と、前記画像表示素子の、前記画像光の出射側に設けられた液晶レンズアレイとを具え、前記液晶レンズアレイは、液晶層を挟んで互いに対向するようにして設けられた一対の透明基板と、前記一対の透明基板の一方に設けられた平板電極と、前記液晶レンズアレイの各々に対応する位置の、前記一対の透明基板の他方に設けられたストリップ状電極を具え、前記ストリップ状電極は、前記液晶レンズアレイのピッチ方向において、各液晶レンズの両端に端部電極が位置するとともに、前記液晶レンズの中央部において中心電極が位置するような周期で配置され、前記平板電極と前記中心電極との電位差が前記液晶層の立ち上がり電圧Vth未満に設定され、前記端部電極には、絶対値において、前記平板電極に印加された第1の電圧V1及び前記中心電極に印加された第2の電圧V2よりも大きく、かつ前記立ち上がり電圧よりも大きな第3の電圧V3が印加され、各液晶レンズの、前記液晶レンズアレイのピッチ方向における長さを1とし、前記端部電極の幅をws、前記中心電極の幅をwgとした場合において、0.075<ws<0.15、0.15<wg<0.29なる関係を満足することを特徴とする、立体画像表示装置に関する。
本発明によれば、高解像度で広い視域角を有する液晶レンズを具え、2次元画像と立体画像とを選択的に切り替えることが可能な立体画像表示装置を提供することができる。
第1の実施形態の立体画像表示装置。 液晶レンズアレイの1つの液晶レンズを抜き出して示す、レンズピッチ方向の断面構成図。 液晶レンズアレイの1つの液晶レンズを抜き出して示す、レンズピッチ方向の断面構成図。 液晶レンズのレンズピッチ方向における屈折率分布。 液晶レンズのレンズピッチ方向における屈折率分布。 液晶レンズのレンズピッチ方向における屈折率分布。 液晶レンズのレンズピッチ方向における屈折率分布。 液晶レンズの中心電極の幅wgに対するクロストーク依存性。 液晶レンズの中心電極の幅wsに対するクロストーク依存性。 第2の実施形態の立体画像表示装置。 第3の実施形態の立体画像表示装置。 第3の実施形態の立体画像表示装置。 図11に示す立体画像表示装置の、液晶レンズ内の光線の通過及び屈折に係る様子を示す概念図。 図12に示す立体画像表示装置の、液晶レンズ内の光線の通過及び屈折に係る様子を示す概念図。
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態の立体画像表示装置の概略構成を示す図である。図2及び図3は、図1に示す立体画像表示装置における液晶レンズアレイの1つの液晶レンズを抜き出して示す、レンズピッチ方向の断面構成図である。図2は、液晶レンズの液晶層に対して電圧が印加されておらず、液晶のダイレクタが液晶を封止している透明基板(ガラス基板)と平行になっている状態を示すものである。図3は、液晶レンズの液晶層に対して電圧が印加され、液晶のダイレクタが液晶層の厚さ方向に変化して、液晶レンズとして機能している状態を示すものである。なお、図1においては、簡略化のため、液晶を封止する透明基板については省略している。
図1に示すように、本実施形態の立体画像表示装置10は、画像表示素子としてのLCD11と、このLCD11から発せられる画像光の出射側に配置された、3つの液晶レンズを持つ液晶レンズアレイ12とを有している。LCD11の両面には図示しない偏光板が設けられており、偏光を有する画像光が出射されるように構成されている。なお、LCD11は複数の画素を有しており、これら画素は3つの画素群111,112,113に分割されている。液晶レンズアレイを構成する各液晶レンズは、これら画素群111,112,113のそれぞれに対応するようにして設けられている。
なお、本実施形態では、液晶レンズアレイを3つの液晶レンズから構成しているが、その数については限定されない。また、LCD11を構成する複数の画素は画素群を構成するようにしているが、これに限定されるものではなく、必要に応じて任意の形態とすることができる。
また、液晶レンズアレイ12のLCD11と反対側の面には平板電極13が形成されている。さらに、液晶レンズアレイ12のLCD11側の面には、レンズピッチ方向と直交するように延在したストリップ状電極141及び142を有している。ストリップ状電極141及び142は、レンズピッチ方向において所定の周期で配置されている。
液晶レンズアレイ12は、これを構成する各液晶レンズの中央部の屈折率と端部の屈折率とが大きく異なる。液晶レンズアレイ12は、理想的なリターデーションを生ぜしめることが可能なレンズとして機能するような大きな屈折力を有する。したがって、液晶レンズアレイ12から出射される画像光は、前記屈折力を受けて大きく偏向され、広範囲に広がることによって大きな視域角を得ることができる。
次に、図2及び図3に示す液晶レンズの断面構成図を参照して、上述した作用効果について詳述する。なお、LCD11から出射された画像光の偏光方向は、液晶レンズ121(122,123)の液晶層18におけるダイレクタ18Aと一致するようにする。
図2及び図3に示すように、各液晶レンズ121(122,123)においては、一対の透明基板15及び16(例えばガラス基板)によって液晶層18を狭持(封止)している。透明基板15上には液晶層18と対向するようにして上述した平板電極13が設けられている。透明基板16上には液晶層18と対向するようにして上述したストリップ状電極141及び142が設けられている。
なお、ストリップ状電極141は、液晶レンズ121(122,123)の中央部に配置されて中心電極を構成する。ストリップ状電極142は、液晶レンズ121(122,123)の両端に配置されて端部電極を構成する。
透明電極15及び16の主面と平行にラビング処理を施し、平板電極13、中心電極141及び端部電極142間に電圧を印加しない状態では、図2に示すように、液晶層18の液晶のダイレクタ18Aは透明電極15及び16の主面と平行となる。この場合は、液晶レンズ121(122,123)において、レンズピッチ方向における液晶のダイレクタ18A(ダイレクタ18Aの軸と直交する方向に生じる)に起因した複屈折は一定となる。よって、液晶レンズ121(122,123)のレンズピッチ方向においてほとんど屈折率分布は生じない。図2に示すような状態では、液晶レンズ121(122,123)は実際にはレンズとしての機能を奏しない。
一方、例えば、平板電極13をグランド電位(電圧V1)とする。中心電極141をグランド電位(電圧V2)とする。端部電極142に対して、液晶層18中の液晶の立ち上がり電圧Vthよりも大きな電圧V3を印加する。図3に示すように、端部電極142の近傍では液晶が立ち上がってダイレクタ18Aが上方を向く。また、平板電極13の、中心電極141の上方の領域に近づくにつれて、ダイレクタ18Aは透明基板15及び16の主面と略平行になる。
液晶レンズ121(122,123)の端部では、LCD11から出射された画像光は、その偏光方向が液晶層18におけるダイレクタ18Aと一致した状態において、液晶のダイレクタ18Aと垂直に交わる割合が少ないため複屈折の影響をさほど受けず、画像光に対する屈折率は比較的低くなる。一方、液晶レンズ121(122,123)の中心に向かうにつれて、LCD11から出射された画像光は、液晶のダイレクタ18Aと垂直に交わる割合が多くなるため複屈折の影響を大きく受け、画像光に対する屈折率は比較的高くなる。
この結果、液晶レンズ121(122,123)内には、破線Aで示すような大きな屈折率分布が生じる。なお、上側程屈折率が高く、下側程屈折率が低い。したがって、液晶レンズ121(122,123)内に上述のように大きな屈折率分布Aが生じる。屈折率分布Aに起因して液晶レンズ121(122,123)は大きな屈折力を有する。このため、LCD11から出射された画像光の、液晶レンズ121(122,123)の入射位置の相違に基づいて、画像光の偏向が大きく変化する。結果、液晶レンズアレイ12の視域角が増大する。
このように、液晶レンズ121(122,123)は、その内部に上述した屈折率分布Aを有することによって上述のような偏向作用を奏するようになるので、図3に示すような構成の場合において、実際にレンズとしての機能を奏するようになる。
なお、上述した説明から明らかなように、本実施形態では、図2及び図3に示すように、端部電極142に電圧印加を行うことによって液晶レンズ121(122,123)の液晶層18に屈折率分布を生ぜしめ、液晶レンズ本来の機能を発現させて立体画像(3次元画像)を表示するようにしている。一方、平面画像(2次元画像)を表示するには、端部電極142に電圧印加を行わず、図2に示すような液晶ダイレクタ分布とすることによって実現することができる。
次に、本実施形態における実施例を示す。図4〜図7は、液晶レンズ121(122,123)のレンズピッチ方向における屈折率分布を示すグラフである。なお、本実施例においては、液晶レンズ121(122,123)を厚さ方向において3分割(下段、中断、上段)する。各分割領域におけるレンズピッチ方向における屈折率分布と、これら屈折率分布を合成した液晶レンズ121(122,123)の厚さ方向全体に亘る屈折率分布とを示す。なお、各図には、(1)式より得られる理想的な屈折率分布を合わせて示している。
なお、液晶レンズ121(122,123)のピッチL(例えば0.35)mmと厚さT(例えば0.1)mmとの比L/T=3とし、上述した分割は厚さ方向において1/3Lづつ均等に実施した。また、液晶には下記の特性を有するものを使用した。
−液晶の物性の例−
弾性定数:K11広がり変形に関する、K22ねじれ変形に関する、K33曲がり変形に関する
ε2(液晶のダイレクタ方向の誘電率)
ε1(液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率)
Ne 液晶のダイレクタ方向の屈折率、No 液晶のダイレクタ方向と垂直な屈折率
回転粘性率 Γ
を定義すると一般的な液晶により、本構造で所望の屈折率分布が電圧を適当に変えることにより得られる。液晶にかける電圧は低く保つ方が望ましい。液晶の厚みが厚くなっても液晶GRINレンズにおける電源上部で、すべてのダイレクタが立ち上がるために、Δε=ε1−ε2≧6が望ましい。また、回転粘性率Γ>0.1[mPa/s]が望ましい。液晶GRINレンズはダイレクタ分布が徐々に電界分布に従い、傾きが変わっていく方が望ましい。粘性が低いとダイレクタの傾きに関して、局所的に急激な変化が起きる恐れがあるからである。K11は13から15、K22は6から8、K33は14から18の一般的な液晶の値を用いる。
また、中心電極wgの幅及び端部電極wsの幅は、80μm及び30μm(ピッチLを1とした場合、それぞれ0.229及び0.086:実施例)、30μm及び30μm(ピッチLを1とした場合、それぞれ0.086及び0.086:比較例)とした。
図4に示すように、液晶レンズ121(122,123)の下段において得られる屈折率分布は、実施例及び比較例において、それぞれ理想とする屈折率分布よりも相対的に高くなっていることが分かる。また、特に液晶レンズ121(122,123)のレンズピッチ方向における中心部近傍において、高い屈折率を示すことが分かる。
また、図5及び図6に示すように、液晶レンズ121(122,123)の中断及び上段において得られる屈折率分布は、実施例及び比較例において、それぞれ理想とする屈折率分布よりも相対的に低くなっていることが分かる。また、特に液晶レンズ121(122,123)のレンズピッチ方向における中心部近傍における屈折率が、理想とする屈折率分布よりも顕著に小さくなっていることが分かる。
以上より、液晶レンズ121(122,123)の厚さ方向全体に亘る屈折率分布は、図7に示すように、特に図4に示す下段の屈折率分布における中心部近傍の高い屈折率と、図5及び図6に示す中断及び上段の屈折率分布における中心部近傍の低い屈折率とが相殺される。特に実施例の場合において、理想とする屈折率分布と略同等の屈折率分布を呈することが分かる。したがって、上述したように視域角が増大するような所望の屈折率分布を得ることができ、理想とする液晶レンズとして機能することが分かる。
一方、比較例の場合においては、特に液晶レンズ121(122,123)のレンズピッチ方向の中心から約±0.25ピッチ離隔した位置において変曲点を有し、理想とする屈折率分布との差が大きく、理想とする液晶レンズが得られないことが分かる。
なお、本例においては、中心電極141をグランド電位としたが、グランド電位より低く、絶対値において液晶層18の液晶の立ち上がり電圧Vthと等しく、極性が異なる負の電圧に相当する電位よりも高く、具体的には中心電極141の電位をVcpとした場合、0>Vcp>−Vthとすることができる。これは、中心電極141と端部電極142との距離が増大した場合に有効である。すなわち、中心電極141と端部電極142との距離が増大すると、その間に印加される電圧に起因して生じる電界が小さくなってしまう。液晶のダイレクタが水平とならずに、上方に向くようになってしまう。このような場合は、上述のように、視域角を増大するような液晶レンズとして機能する理想的な屈折率分布を得ることができなくなる。
しかしながら、中心電極141の電位を上述のように設定すると、中心電極141と端部電極142との距離が増大しても、その間に印加される電圧に起因して生じる電界が大きくなる。液晶のダイレクタが水平となるため、上述のように、視域角を増大するような液晶レンズとして機能する屈折率分布を得ることができるようになる。
なお、Vcp>−Vthとしているのは、もし、中心電極141の電位Vcp≦−Vthとなると、平板電極13と中心電極141との間に、液晶の立ち上がり電圧以上の大きさの電圧が実質的に印加されることになる。液晶のダイレクタが上向きに配向してしまうため、上述のように、視域角を増大するような液晶レンズとして機能する屈折率分布を得ることができなくなってしまう
なお、図4〜図7に示す実施例及び比較例に関する屈折率分布は、市販の液晶シミュレータを用いて実施した。シミュレーションに用いた条件は、液晶レンズ121(122,123)のピッチLを0.17mm〜0.7mmの範囲に設定し、高さLを0.025mm〜0.2mmの範囲に設定した。また、液晶層18の広がり変形に関係する弾性係数K11を14、ねじれ変形に関する弾性係数K22を7及び曲り変形に関する弾性係数K33を17とした。さらに、液晶層18のダイレクタ18A方向の誘電率ε2を3とし、ダイレクタ18A方向と垂直な方向の誘電率ε1を9とした。また、端部電極142に印加する電圧は5V〜12Vの範囲に設定した。
シミュレーションにおいては、液晶のダイレクタ分布が得られるのみであるので、実際の屈折率分布は、下記の(1)式を用いて実施した。
Figure 0005197852
ここで、Neは液晶のダイレクタ18A方向の屈折率、Nは液晶のダイレクタ18A方向と垂直な方向における屈折率を示す。また、θは、LCD11から出射された光線(画像光)と液晶のダイレクタ18Aとの成す角度である。
また、液晶レンズにおける理想的な屈折率分布は、液晶層18における液晶の長軸方向の屈折率をneとし、短軸方向の屈折率をnとした場合に、下記式(2)によって表わされるものである(例えば、APPLIED OPTICS, Vol. 23, No. 2, 15 January 1984, “Focusing by electrical modulation of refraction in a liquid crystal cell”(参考文献)参照)。
Figure 0005197852
ここで、Xは、各液晶レンズ121(122,123)のレンズピッチ方向にとった座標軸であり、0≦X≦Lの範囲で変化する。
このように実施例及び比較例のいずれにおいても、各液晶レンズ121(122,123)の厚さ方向の全体に亘って屈折率分布を有するようになるので、大きな視域角を得ることができる。
一方、実施例の場合においては、各液晶レンズ121(122,123)の厚さ方向の全体に亘って(1)式で示されるほぼ理想的な屈折率分布に近い形を採るが、比較例の場合においては、各液晶レンズ121(122,123)の厚さ方向の全体に亘って(1)式で示される屈折率分布と若干異なる形状となる。特に、各液晶レンズ121(122,123)の中心部から約1/4ピッチ(1/4L)移動した箇所においては、屈折率分布に変曲点が生じており、上述した理想的な屈折率分布に比較していびつな形状を有していることが分かる。
したがって、比較例の場合においては、図1に示すLCD11の隣接する画素から出射される視差画像が互いに干渉し、クロストークが増大してしまうために、解像度が減少してしまうことになる。
次に、本実施形態における立体画像表示装置10のクロストークについて議論する。
クロストークは、(Iwhite-I main)/I whiteで表すことができる。I mainは1つの画素が点灯した際の、視差画像における輝度を示し、I whiteは全画素が点灯した際の輝度を示している。
立体表示画像装置において高解像度を実現するためには、少なくともクロストークが0.5以下であることが要求される。図8及び図9は、中心電極141の幅wgに対するクロストーク依存性及び端部電極142の幅wsに対するクロストーク依存性を示すグラフである。図8及び図9から明らかなように、クロストークが0.5以下となるためには、各液晶レンズ121(122,123)のピッチ(長さL)を1とした場合において、0.075<ws<0.15、0.15<wg<0.29なる関係を満足することが分かる。
以上より、本実施形態の立体画像表示装置10によれば、クロストークが低く、高い解像度で高い視域角を実現することが可能となる。
(第2の実施形態)
図10は、本実施形態における立体画像表示装置の概略構成図である。なお、第1の実施形態に示す立体画像表示装置と類似あるいは同一の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いている。また、本実施形態の特徴を明確にすべく、図10においては、液晶レンズ121(122,123)と本実施形態の特徴部分である偏光方向可変セルとのみを示している。
図10に示すように、本実施形態においては、第1の実施形態と同様に構成された液晶レンズ121(122,123)の下方(LCD11)側において、偏光方向可変セル19を設けている。したがって、LCD11からの光線(画像光)を偏光方向可変セル19を通過させる。偏光方向を例えば90度回転させることにより、液晶レンズ121(122,123)の液晶のダイレクタ18Aの方向と直交させるようにすることができる。この場合、液晶レンズ121(122,123)の中央部を通過する画像光は液晶のダイレクタ18Aと直交する度合が高く、液晶レンズ121(122,123)の端部に向かうにつれて、液晶のダイレクタ18Aと直交する度合が低くなる。
この結果、液晶レンズ121(122,123)の端部から中央部に向かうにつれて、屈折率の低下度合が増大する。結果として、液晶レンズ121(122,123)の全体の屈折率は総て端部における屈折率Nと等しくなる。したがって、図10に示すように、液晶レンズ121(122,123)の端部電極142に電圧が印加されてON状態となっており、立体画像(3次元画像)が表示されているような場合においても、偏光方向可変セル19によって画像光の偏光方向を変化させることにより、液晶レンズ121(122,123)の屈折率分布を消失させてOFF状態とし、平面画像(2次元画像)を表示するようにすることもできる。
(第3の実施形態)
図11及び図12は、本実施形態における立体画像表示装置の概略構成図である。なお、第1の実施形態に示す立体画像表示装置と類似あるいは同一の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いている。また、本実施形態の特徴を明確にすべく、図10及び図11においては、各液晶レンズ121(122,123)とそれに対応するLCD11の画素群111(112,113)の部分のみを示している。
第1の実施形態では、透明基板15及び16の厚さを互いに同一としたが、本実施形態では互いに相異なるようにしている。具体的には、平板電極13側の透明電極15の厚さをストリップ状電極16側の透明電極16の厚さよりも大きくしている。但し、透明電極16の厚さを透明電極15の厚さより大きくしてもよい。
この場合、図11の画像立体表示装置20に示すように、液晶レンズ121(122,123)の透明電極15をLCD11すなわち画素群111(112,113)側に向けて配置した場合の焦点距離f1と、図12の画像立体表示装置30に示すように、液晶レンズ121(122,123)の透明電極16をLCD11すなわち画素群111(112,113)側に向けて配置した場合の焦点距離f2とを比較した場合、f1>f2なる関係が成立する。したがって、図12に示す立体画像表示装置30の方が図11に示す立体画像表示装置20よりも大きな視域角を得ることができる。
なお、立体画像表示装置において、レンズと表示装置との焦点距離を短くすることによって視域角が増大することは、当業者にとって公知の技術的事項である。
次に、図12に示す立体画像表示装置30の焦点距離f2が図11に示す立体画像表示装置20の焦点距離f1に比較して小さくなる理由について説明する。
図3の領域Bで示すように、液晶のダイレクタ分布に関し、ストリップ状電極141,142側における液晶のダイレクタは水平方向を向いている場合が多い。平板電極13側においては液晶のダイレクタが傾いている場合が多い。このように、液晶レンズ121(122,123)、すなわち液晶層18の厚さ方向において液晶のダイレクタ分布が変わる場合、図12に示す立体画像表示装置30においては、液晶レンズ121(122,123)に垂直に入射した光線は、最初に、透明基板15側の傾いたダイレクタを通過することによって比較的高い屈折率の下に、大きく屈折するようになる。
したがって、最終的に透明基板16側の水平方向のダイレクタを通過する場合においても、その通過の際にはある程度傾いた入射角度で入射するようになる。比較的小さい屈折率分布においても比較的大きく屈折するようになる。この結果、上記光線が液晶レンズ121(122,123)を通過する際には比較的大きな角度θ2で傾斜するようにして出射される。
なお、上述した液晶レンズ121(122,123)内の光線の通過及び屈折に係る様子の概念を図13及び図14に示す。
一方、図11に示す立体画像表示装置20においては、液晶レンズ121(122,123)に垂直に入射した光線は、最初に、透明基板16側の水平なダイレクタを通過するのでほとんど屈折しない。光線は、後に、平板電極15側の傾いたダイレクタを通過する際に徐々に屈折されるようになる。この結果、上記光線が液晶レンズ121(122,123)を通過する際には、比較的小さい角度θ1(<θ2)で傾斜するようにして出射される。
なお、上述した液晶レンズ121(122,123)内の光線の通過及び屈折に係る様子の概念を図13及び図14に示す。
したがって、図13及び図14に示すような、入射した光線の液晶レンズ121(122,123)内の屈折度合いに起因した出射角度θ1及びθ2の大小関係(θ1<θ2)に基づき、焦点距離f1及びf2の大小関係が決定される。すなわち、図12に示す立体画像表示装置30においては、液晶レンズ121(122,123)から出射される光線の角度θ2が大きいので焦点距離f2が短くなる。図11に示す立体画像表示装置20においては、液晶レンズ121(122,123)から出射される光線の角度θ1が大きいので焦点距離f1が焦点距離f2に比較して長くなる。
なお、本実施形態において、平板電極13側の透明電極15の厚さをストリップ状電極16側の透明電極16の厚さよりも大きくしたのは、図11に示す立体画像表示装置20及び図12に示す立体画像表示装置30において、上述した焦点距離の差をより顕著にするためである。透明基板16の厚さを増大させると、図13及び図14に示すようにして光線が屈折を受けても、透明基板16の厚さに起因して焦点距離が増大してしまう。特に図12に示す立体画像表示装置30において顕著である。光線の屈折による焦点距離の短縮化を相殺してしまう。
したがって、本実施形態では、透明基板16の厚さを透明基板15の厚さよりも小さくして、液晶レンズ121(122,123)内の屈折度合いに起因した焦点距離の大小をより顕著に出現させるようにする。
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、画像表示素子としてLCDを用いた場合について説明したが、CRT、PDP、OLED、FEDなどの表示面に偏光板を設けたものを使用することもできる。
10 立体画像表示装置
11 LCD
12 液晶レンズアレイ
121,122,123 液晶レンズ
13 平板電極
141 ストリップ状電極の中心電極
142 ストリップ状電極の端部電極
15,16 透明電極
18 液晶層
18A 液晶のダイレクタ

Claims (4)

  1. 複数の画素を有し、偏光を有する画像光を出射する画像表示素子と、
    前記画像表示素子の、前記画像光の出射側に設けられた液晶レンズアレイと、
    前記液晶レンズアレイの液晶層を挟んで互いに対向するようにして設けられた一対の透明基板と、
    前記一対の透明基板の一方に設けられた平板電極と、
    前記液晶レンズアレイの各々に対応する位置の、前記一対の透明基板の他方に設けられたストリップ状電極とを具え、
    前記ストリップ状電極は、前記液晶レンズアレイのピッチ方向において、各液晶レンズの両端に端部電極が位置するとともに、前記液晶レンズの中央部において中心電極が位置するような周期で配置され、
    前記平板電極と前記中心電極との電位差が前記液晶層の立ち上がり電圧Vth未満に設定され、
    前記端部電極には、絶対値において、前記平板電極に印加された第1の電圧V1及び前記中心電極に印加された第2の電圧V2よりも大きく、かつ前記立ち上がり電圧よりも大きな第3の電圧V3が印加され、
    各液晶レンズの厚さ方向の全体に亘って屈折率分布が形成されるとともに、前記液晶レンズアレイのピッチ方向における長さを1とし、前記端部電極の幅をws、前記中央電極の幅をwgとした場合において、
    0.075<ws<0.15
    0.15<wg<0.29
    なる関係を満足することを特徴とする、立体画像表示装置。
  2. 前記平板電極及び前記中心電極はグランド電位であることを特徴とする、請求項1に記載の立体画像表示装置。
  3. 複数の画素を有し、偏光を有する画像光を出射する画像表示素子と、
    前記画像表示素子の、前記画像光の出射側に設けられた液晶レンズアレイと、
    前記液晶レンズアレイの液晶層を挟んで互いに対向するようにして設けられた一対の透明基板と、
    前記一対の透明基板の一方に設けられた平板電極と、
    前記液晶レンズアレイの各々に対応する位置の、前記一対の透明基板の他方に設けられたストリップ状電極とを具え、
    前記ストリップ状電極は、前記液晶レンズアレイのピッチ方向において、各液晶レンズの両端に端部電極が位置するとともに、前記液晶レンズの中央部において中心電極が位置するような周期で配置され、
    前記平板電極はグランド電位であり、
    前記中心電極の電位をVcp、前記液晶層の立ち上がり電圧をVthとした場合に、0>Vcp>−Vthなる関係を満足し、
    前記端部電極は、絶対値において、前記中心電極の電位Vcp及び前記立ち上がり電圧Vthよりも大きな電位に設定され、
    各液晶レンズの厚さ方向の全体に亘って屈折率分布が形成されるとともに、前記液晶レンズアレイのピッチ方向における長さを1とし、前記端部電極の幅をws、前記中央電極の幅をwgとした場合において、
    0.075<ws<0.15
    0.15<wg<0.29
    なる関係を満足することを特徴とする、立体画像表示装置。
  4. 前記一対の透明基板の厚さを相異なるようにしたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の立体画像表示装置。
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