(57)【要約】【課題】クロストークを低減し、応答速度を速くし、スペーサを設けても見えにくくすることを目的とする。【解決手段】液晶材料３３は、ストライプ電極４２と第２電極５４との間に印加される電圧によって、ストライプ電極４２上では液晶分子が電界に沿った方向を向いて旋光能を失い、隣同士のストライプ電極４２の間の領域上では第１方向に円柱軸を配置した円柱レンズを有してなるレンチキュラーレンズの屈折率分布を形成するように、ツイステッドネマティック方式で駆動される。円柱レンズは、少なくとも２列の画素２４と対向し、少なくとも２列の画素２４からの光を、第２偏光板３６から出射後に相互に離れる方向に進行させる実効的屈折率を有する。セルギャップの距離ｄと、隣同士のストライプ電極４２間の間隔ｓとは、３．５≦ｓ／ｄ≦７の関係を有する。【選択図】図４
2014174449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素から構成される画像を表示する表示パネルと、
裸眼立体視のための液晶レンズパネルと、
複数のスペーサと、
を有し、
前記液晶レンズパネルは、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間のセルギャップに配置された液晶材料と、前記第１基板の前記液晶材料を向く第１内面に形成された第１電極と、前記第２基板の前記液晶材料を向く第２内面に形成された第２電極と、前記第１基板の前記液晶材料とは反対側に配置された第１偏光板と、前記第２基板の前記液晶材料とは反対側に配置された第２偏光板と、を有し、
前記第１偏光板と前記第２偏光板は、クロスニコルで配置され、
前記液晶材料は、前記第１偏光板を通過して入射した偏光が旋光して前記第２偏光板を通過するように、液晶分子の配向がねじれた状態で配置され、
前記第１電極及び前記第２電極の一方は、第１方向にそれぞれ延びて前記第１方向に交差する第２方向に間隔をあけて隣同士が並ぶように配列された複数のストライプ電極を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の他方は、前記複数のストライプ電極に対向するように配置され、
前記液晶材料は、前記複数のストライプ電極と前記第２電極との間に印加される電圧によって、それぞれの前記ストライプ電極上では前記液晶分子が電界に沿った方向を向いて旋光能を失い、ツイステッドネマティック方式で駆動され、
前記複数の画素は、前記第１方向に沿ってそれぞれの列が延びるように複数列で並び、
前記複数のスペーサは、前記複数のストライプ電極上に配置されて前記セルギャップを保持することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
前記複数のスペーサは、前記複数のストライプ電極上に、はみ出さないように配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載された表示装置において、
前記セルギャップの距離ｄと、隣同士の前記ストライプ電極間の前記間隔ｓとは、
３．５≦ｓ／ｄ≦７
の関係を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載された表示装置において、
前記第２方向に隣同士の前記スペーサのピッチＰ２と、隣同士の前記ストライプ電極のピッチＱとは、
Ｐ２＝ｎＱ（ｎは自然数）
の関係を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載された表示装置において、
前記第１方向に隣同士の前記スペーサのピッチＰ１と、隣同士の前記ストライプ電極の前記ピッチＱとは、
Ｐ１＝ｍＱ（ｍは自然数）
の関係を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記液晶レンズパネルは、前記第１基板の前記第１内面に前記第１電極を覆うように形成された第１配向膜と、前記第２基板の前記第２内面に前記第２電極を覆うように形成された第２配向膜と、をさらに有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載された表示装置において、
前記第１配向膜のラビング方向と前記第２配向膜のラビング方向とのなす角度は９０°であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載された表示装置において、
前記第１偏光板の透過軸の許容値は８０〜９０度であり、
前記第１配向膜のラビング方向は、前記第１方向に対して８０°〜９０°であることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載された表示装置において、
それぞれの前記ストライプ電極の幅は、前記液晶材料の厚みよりも広いことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記複数のストライプ電極は、前記第１電極に含まれる複数の第１ストライプ電極であり、
前記第２電極は、複数の第２ストライプ電極を含み、
それぞれの前記スペーサは、重なって配置される第１スペーサ及び第２スペーサから構成され、
前記第１スペーサは、前記第１ストライプ電極上に配置され、
前記第２スペーサは、前記第２ストライプ電極上に配置され、
前記第１スペーサの横断面は長方形であり、短辺が第１ストライプ電極と平行であり、
前記第２スペーサの横断面は長方形であり、前記第１スペーサを９０°回転した形状であり、
前記第１スペーサと第２スペーサは、十字状に重なることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載された表示装置において、
隣同士の前記第１ストライプ電極の間に設けられた第１補助電極と、
隣同士の前記第２ストライプ電極の間に設けられた第２補助電極と、
をさらに有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元表示と３次元表示を切替えられる裸眼立体ディスプレイとして、液晶レンズ方式が知られている（特許文献１）。液晶の配向分布によって生じる屈折率分布を用いる液晶レンズ方式は、液晶バリア方式に比較して三次元表示時の透過率が高いという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
立体映像は左目用の映像を左目のみに、右目用の映像を右目のみに見せることで立体的に見せているが、これらの映像が本来届いてはいけないほうの目に届いてしまうと、クロストーク（二重像）が発生し立体的に見えなくなってしまう。液晶レンズ方式は、液晶バリア方式よりもクロストークが発生しやすい。また、液晶セルをレンズとして機能させるためにセルギャップが格段に広く（３０μｍ程度）、応答時間が長い。さらに、レンズの性能に影響しないようにレンズの中央に柱状スペーサを設けたところ、特に立体表示時に柱状スペーサが見えやすいという問題が生じた。
【０００５】
本発明は、クロストークを低減し、応答速度を速くし、スペーサを設けても見えにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る表示装置は、複数の画素から構成される画像を表示する表示パネルと、裸眼立体視のための液晶レンズパネルと、複数のスペーサと、を有し、前記液晶レンズパネルは、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間のセルギャップに配置された液晶材料と、前記第１基板の前記液晶材料を向く第１内面に形成された第１電極と、前記第２基板の前記液晶材料を向く第２内面に形成された第２電極と、前記第１基板の前記液晶材料とは反対側に配置された第１偏光板と、前記第２基板の前記液晶材料とは反対側に配置された第２偏光板と、を有し、前記第１偏光板と前記第２偏光板は、クロスニコルで配置され、前記液晶材料は、前記第１偏光板を通過して入射した偏光が旋光して前記第２偏光板を通過するように、液晶分子の配向がねじれた状態で配置され、前記第１電極及び前記第２電極の一方は、第１方向にそれぞれ延びて前記第１方向に交差する第２方向に間隔をあけて隣同士が並ぶように配列された複数のストライプ電極を含み、前記第１電極及び前記第２電極の他方は、前記複数のストライプ電極に対向するように配置され、前記液晶材料は、前記複数のストライプ電極と前記第２電極との間に印加される電圧によって、それぞれの前記ストライプ電極上では前記液晶分子が電界に沿った方向を向いて旋光能を失い、ツイステッドネマティック方式で駆動され、前記複数の画素は、前記第１方向に沿ってそれぞれの列が延びるように複数列で並び、前記複数のスペーサは、前記複数のストライプ電極上に配置されて前記セルギャップを保持することを特徴とする。本発明によれば、液晶レンズパネルを駆動しなければ、第１偏光板を通して液晶材料に入射した偏光が、液晶材料で旋光して第２偏光板を通過するので、二次元表示が可能である。三次元表示時には、ストライプ電極上では液晶分子が旋光能を失うので、ストライプ電極上では光が通らずに暗くなる。そのため、ストライプ電極の幅を広くしてもクロストーク成分を小さくすることができる。ストライプ電極の幅を広くすることができるので、隣同士のストライプ電極の間隔を小さくすることができる。これにより、セルギャップを小さくすることができる。セルギャップが小さくなると、液晶レンズパネルの応答を速くすることができる。
【０００７】
（２）（１）に記載された表示装置において、前記複数のスペーサは、前記複数のストライプ電極上に、はみ出さないように配置されていることを特徴としてもよい。
【０００８】
（３）（２）に記載された表示装置において、前記セルギャップの距離ｄと、隣同士の前記ストライプ電極間の前記間隔ｓとは、３．５≦ｓ／ｄ≦７の関係を有することを特徴としてもよい。本発明の発明者は、セルギャップの距離ｄと隣同士のストライプ電極の間隔ｓとが、３．５≦ｓ／ｄ≦７の関係を有すると、クロストークを小さくすることができることを見出した。
【０００９】
（４）（３）に記載された表示装置において、前記第２方向に隣同士の前記スペーサのピッチＰ２と、隣同士の前記ストライプ電極のピッチＱとは、Ｐ２＝ｎＱ（ｎは自然数）の関係を有することを特徴としてもよい。
【００１０】
（５）（４）に記載された表示装置において、前記第１方向に隣同士の前記スペーサのピッチＰ１と、隣同士の前記ストライプ電極の前記ピッチＱとは、Ｐ１＝ｍＱ（ｍは自然数）の関係を有することを特徴としてもよい。
【００１１】
（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載された表示装置において、前記液晶レンズパネルは、前記第１基板の前記第１内面に前記第１電極を覆うように形成された第１配向膜と、前記第２基板の前記第２内面に前記第２電極を覆うように形成された第２配向膜と、をさらに有することを特徴としてもよい。
【００１２】
（７）（６）に記載された表示装置において、前記第１配向膜のラビング方向と前記第２配向膜のラビング方向とのなす角度は９０°であることを特徴としてもよい。
【００１３】
（８）（６）又は（７）に記載された表示装置において、前記第１偏光板の透過軸の許容値は８０〜９０度であり、前記第１配向膜のラビング方向は、前記第１方向に対して８０°〜９０°であることを特徴としてもよい。
【００１４】
（９）（１）から（８）のいずれか１項に記載された表示装置において、それぞれの前記ストライプ電極の幅は、前記液晶材料の厚みよりも広いことを特徴としてもよい。
【００１５】
（１０）（１）から（９）のいずれか１項に記載された表示装置において、前記複数のストライプ電極は、前記第１電極に含まれる複数の第１ストライプ電極であり、前記第２電極は、複数の第２ストライプ電極を含み、それぞれの前記スペーサは、重なって配置される第１スペーサ及び第２スペーサから構成され、前記第１スペーサは、前記第１ストライプ電極上に配置され、前記第２スペーサは、前記第２ストライプ電極上に配置され、前記第１スペーサの横断面は長方形であり、短辺が第１ストライプ電極と平行であり、前記第２スペーサの横断面は長方形であり、前記第１スペーサを９０°回転した形状であり、前記第１スペーサと第２スペーサは、十字状に重なることを特徴としてもよい。
【００１６】
（１１）（１０）に記載された表示装置において、隣同士の前記第１ストライプ電極の間に設けられた第１補助電極と、隣同士の前記第２ストライプ電極の間に設けられた第２補助電極と、をさらに有することを特徴としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。
【図２】表示パネルの画像を表示する面の一部を拡大した平面図である。
【図３】液晶レンズパネルの主要部を示す分解斜視図である。
【図４】液晶レンズパネルの断面図である。
【図５】ストライプ電極を示す平面図である。
【図６】二次元表示時（電圧無印加時）の動作を説明するための図である。
【図７】三次元表示時（電圧印加時）の動作を説明するための図である。
【図８】変形例に係る第１基板の平面図である。
【図９】変形例に係る第２基板の平面図である。
【図１０】第１ストライプ電極及び第２ストライプ電極並びに第１スペーサ及び第２スペーサの配置を説明するための平面図である。
【図１１】図１０に示す構造のXI−XI線断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る表示装置を備えた電子機器を示す図である。
【図１３】変形例に係る表示装置を備えた電子機器を示す図である。
【図１４】変形例に係る表示装置を備えた電子機器を示す図である。
【図１５】シミュレーションの結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。表示装置は、表示パネル１０を有する。表示パネル１０は画像を表示するようになっている。表示パネル１０が液晶表示パネルであれば、その表示モードはＩＰＳ（In Place Switching）モードであってもよいし、それ以外の表示モードであってもよい。表示パネル１０は、バックライト１２側からの積層順に、下側偏光板１４、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１６、液晶材料１８、カラーフィルタ基板２０及び第１偏光板２２を有する。
【００２０】
図２は、表示パネル１０の画像を表示する面の一部を拡大した平面図である。表示パネル１０が表示する画像は、複数の画素２４から構成される。複数の画素２４は、第１方向（図２のＹ方向）に沿ってそれぞれの列が延びるように複数列で並ぶ。ドレイン線２６とゲート線２８とで囲まれる矩形状の領域は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタに対応している。複数の画素２４は、それぞれ、ＲＧＢのいずれかの色のサブ画素である。ＲＧＢの３つの画素２４（サブ画素）からなるフルカラー画素２５が、表示領域内においてマトリックス状に配置される。複数の画素２４は、Ｙ方向に並設されているが、画素２４の配列は、これに限定されることはなく、Ｘ方向に並設されてもよい。
【００２１】
図１に示すように、表示装置は、裸眼立体視のための液晶レンズパネル３０を有する。液晶レンズパネル３０は、バックライト１２側からの積層順に、第１偏光板２２、第１基板３２、液晶材料３３、第２基板３４及び第２偏光板３６を有する。第１偏光板２２は、表示パネル１０及び液晶レンズパネル３０が共有している。表示パネル１０の一部としての第１偏光板２２と、液晶レンズパネル３０の一部としての第１基板３２とが、接着樹脂３８で貼り合わされている。第１偏光板２２の透過軸の許容値は８０〜９０度である。
【００２２】
図３は、液晶レンズパネル３０の主要部を示す分解斜視図である。図４は、液晶レンズパネル３０の断面図である。液晶レンズパネル３０は、第１基板３２を有する。第１基板３２の液晶材料３３を向く内面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料から第１電極４０が形成されている。第１電極４０は、くし歯状にパターニングされており、複数のストライプ電極４２を含む。ストライプ電極４２は、第１方向（Ｙ方向）にそれぞれ延びている。ストライプ電極４２は、第１方向に交差する第２方向（Ｘ方向）に間隔をあけて隣同士が並ぶように配列されている。第１基板３２の液晶材料３３とは反対側には第１偏光板２２が配置されている。表示パネル１０から液晶レンズパネル３０への入射偏光方向（第１偏光板２２を透過した光の偏光方向）は、第１電極４０のストライプ電極４２に対して８０〜９０°の角度をなす。
【００２３】
第１基板３２の内面には、第１電極４０を覆うように第１配向膜４６が形成されている。第１配向膜４６は、入射偏光方向に対して、概ね平行に液晶分子が配向するようにラビングされている。ラビング角度は、第１電極４０のストライプ電極４２に対して８０〜９０°の角度をなす。すなわち、第１配向膜４６のラビング方向は、第１方向（Ｙ方向）に対して８０°〜９０°である。
【００２４】
液晶レンズパネル３０への入射偏光方向（第１偏光板２２の透過軸方向）は、液晶レンズパネル３０の長辺（Ｘ方向）に対して０〜１０°の角度である。液晶レンズパネル３０への入射偏光方向が所望の方向の直線偏光となるようにすれば、表示パネル１０の表示モードは限定されない。偏光方向が所望の方向の直線偏光と異なる場合には、第１偏光板２２と液晶材料３３との間に位相差部材を設け、偏光方向が所望の方向の直線偏光となるようにすればよい。
【００２５】
図３を参照して、第１偏光板２２及び第２偏光板３６の透過軸と第１配向膜４６及び第２配向膜４８の配向方向の角度の関係を説明する。液晶レンズの特性に関係する軸角度として、第１偏光板２２の透過軸角度α１、第１配向膜４６のラビング角度β１、第２配向膜４８のラビング角度β２、第２偏光板３６の透過軸角度α２がある。角度は、Ｘ軸方向（ストライプ電極４２の長さに垂直な方向）に対する角度である。
【００２６】
表示パネル１０がモノドメインのＩＰＳモードでは、透過軸角度α１は１〜１０°、さらには３〜８°であることが好ましい。
【００２７】
ラビング角度β１は、透過軸角度α１と等しくすると第１偏光板２２を透過した直線偏光が液晶材料３３に入射しても楕円偏光とならず、直線偏光のまま液晶材料３３に入射する。そのため、ラビング角度β１は透過軸角度α１と合わせることが望ましく、１°以上１０°以下、さらには３°〜８°が望ましい。但し、液晶レンズの集光性はラビング角度β１が小さい方がよいので、これを０°としてもよい。
【００２８】
ラビング角度β２は、
β２＝β１＋γ（γ≠０）
となっており、液晶材料３３にツイステッドネマティック配向が適用される。つまり、ラビング角度β１とラビング角度β２とが異なるため、液晶材料３３はツイストしている。入射光はツイスト角度に沿って旋光し、直線偏光の偏光面は回転しながら進行する。三次元表示時のクロストークを低減するためには、γ＝９０°が望ましい。
【００２９】
透過軸角度α２をラビング角度β２と同じにすると第２偏光板３６を透過する光量を最大にすることができるので望ましい。つまり、
α１＝β１
β２＝α２＝β１＋９０°
とすることが特に望ましい。
【００３０】
α２を７０〜９０°とすると、偏光サングラスをかけていても明るい三次元画像及び二次元画像を見ることができる。α２を３０°〜６０°程度、望ましくは４５°とすると、偏光サングラスをかけていても表示を見ることができるとともに、ディスプレイを９０°回転させて縦置きとしても偏光サングラスをかけたまま画像を見ることができる。
【００３１】
表示パネル１０がマルチドメインのＩＰＳモードの場合、透過軸角度α１を０°とする。ラビング角度β１は、透過軸角度α１と等しくすることが望ましく、β１＝０°が望ましい。但し、１°以上１０°以下、或いは３°以下としてもよい。β２＝α２とすることにより、第２偏光板３６を透過する光量を最大にすることができる。したがって、
α１＝β１＝０°
β２＝α２＝９０°
とすることが特に望ましい。但し、偏光サングラスを掛けても画像を見られるようにするために、
β２＝β１＋γ
３０°≦γ≦６０°
としてもよい。
【００３２】
以下の説明では、
α１＝β１＝０°
β２＝α２＝９０°
の場合を用いて説明する。
【００３３】
図５は、ストライプ電極４２を示す平面図である。複数のストライプ電極４２上には、はみ出さないように、セルギャップを保持するための複数のスペーサ５０が配置されている。スペーサ５０は、ストライプ電極４２からはみ出さないように、最大幅がストライプ電極４２の幅よりも小さくなっている。こうすることで、三次元表示時にスペーサ５０が見えにくくなる。スペーサ５０は、幅に対する高さの比（アスペクト比）が大きいほうが、三次元表示時に見えにくくなって望ましいが、アスペクト比が大きいと作成が難しくなるとともに強度が低下するので、スペーサ５０の配置密度を高くする必要がある。そのため、スペーサ５０の幅と高さの比は、１対１になっている。ストライプ電極４２の幅は、セルギャップよりも大きいことが望ましい。
【００３４】
スペーサ５０は柱状になっており、第１基板３２と第２基板３４の間に配置されている。スペーサ５０の横断面（高さ方向に直交する断面）は、円形でも四角形でもよい。スペーサ５０は、底部から上部に向かって断面形状の変化が小さく、壁面が垂直に近くなるように立ち上がっていた方が、光散乱が小さくなり望ましい。
【００３５】
第１方向（Ｙ方向）に隣同士のスペーサ５０のピッチＰ１と、隣同士のストライプ電極４２のピッチＱとは、
Ｐ１＝ｍＱ（ｍは自然数）
の関係を有する。
【００３６】
第２方向（Ｘ方向）に隣同士のスペーサ５０のピッチＰ２と、隣同士のストライプ電極４２のピッチＱとは、
Ｐ２＝ｎＱ（ｎは自然数）
の関係を有する。
【００３７】
スペーサ５０は、紫外線硬化性の樹脂を用いて、ホトリソグラフィによって形成することができ、スクリーン印刷やインクジェット等の印刷によって形成してもよい。スペーサ５０には、透明な材料を用いることが望ましいが、黒色でも着色していてもよい。スペーサ５０は、セルギャップを保持できる強度が得られる範囲でなるべく少ない密度で配置する。
【００３８】
スペーサ５０は、形成時にストライプ電極４２と位置合わせができるため、ストライプ電極４２が形成された第１基板３２上に形成することが望ましいが、第２基板３４上に形成してもよい。第２基板３４上に形成する場合には、第２配向膜４８のラビング方向が第１基板３２のストライプ電極４２が延びる方向と略平行な方向となり、スペーサ５０によるラビング不良がストライプ電極４２の長さ方向に生じるため、三次元表示時にラビング不良部がストライプ電極４２に隠れて見えにくくなるという効果がある。
【００３９】
変形例として、複数のスペーサを不規則なピッチで配列してもよい。また、スペーサ５０して、ビーズスペーサを用いてもよい。ビーズスペーサも、ストライプ電極４２上に規則的に配置してもよいし、不規則に配置してもよい。
【００４０】
図４に示すように、液晶レンズパネル３０は、第２基板３４を有する。第２基板３４の液晶材料３３を向く内面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料から第２電極５４が形成されている。第２電極５４は、複数のストライプ電極４２に対向するように配置される。第２基板３４の内面には、第２電極５４を覆うように第２配向膜４８が形成されている。第１配向膜４６のラビング方向と第２配向膜４８のラビング方向とのなす角度は９０°である。第２基板３４の液晶材料３３とは反対側には第２偏光板３６が配置されている。図１に示すように、第１偏光板２２と第２偏光板３６は、クロスニコルで配置される。
【００４１】
液晶レンズパネル３０は、液晶材料３３を有する。液晶材料３３は、第１基板３２と第２基板３４の間のセルギャップに配置されている。液晶材料３３は、液晶分子の配向がねじれた状態で配置されており、第１偏光板２２を通過して入射した偏光が旋光して第２偏光板３６を通過する。
【００４２】
図６は、二次元表示時（電圧無印加時）の動作を説明するための図である。なお、接着樹脂３８、第１配向膜４６及び第２配向膜４８は、図示を省略してある。
【００４３】
図６には、液晶レンズパネル３０と表示パネル１０の断面が示されている。二次元表示を行う場合には、第１電極４０と第２電極５４との間に電圧を印加しない。電圧を印加していないときは、ツイステッドネマティック配向の液晶材料３３に入射した直線偏光の光線は、偏光方向が９０°回転する。第１偏光板２２の透過軸と第２偏光板３６の透過軸とは、角度が９０°ずれており、光線が第２偏光板３６を効率よく透過する。光線は、液晶材料３３のねじれに沿って、偏光方向が回転しながら進むため、第２偏光板３６を透過した光線は、液晶材料３３の異常光屈折率を感じながら進んだことになる。液晶材料３３は光線の進行に作用しないので、二次元表示がなされる。液晶レンズパネル３０の透過率は一定となっている。但し、スペーサ５０中を進んだ光線は、液晶材料３３を通らないので偏光方向が変化せず、第２偏光板３６を通過しない。
【００４４】
図７は、三次元表示時（電圧印加時）の動作を説明するための図である。
【００４５】
図７（Ａ）には、液晶レンズパネル３０と表示パネル１０の断面が示されている。三次元表示を行う場合には、第１電極４０と第２電極５４との間に交流の駆動電圧を印加する。第１電極４０と第２電極５４との間で生じる電場によって、液晶材料３３に配向分布が生じる。第１電極４０上の液晶材料３３は、立ち上がるので、実効屈折率が小さくなる。円柱レンズの中心では、液晶配向はほとんど変化しないので実効屈折率が高い。円柱レンズの中心から第１電極４０までの間では、第１電極４０と第２電極５４との間の斜めの電場に応じて、液晶材料３３のねじれがほどけ、実効屈折率が小さくなっている。
【００４６】
本実施形態は、多視点の場合にも適用できるが、以下、２視点の場合について説明する。２視点の場合には、右目用の画素２４と左目用の画素２４とが隣り合うように配列される。液晶材料３３の屈折率分布に起因するレンズ作用により、右目用の画素２４と左目用の画素２４が分離して結像され、三次元表示が得られる。図７（Ａ）で左側に配置された右目用の画素２４からでた光線は、液晶材料３３で光路が曲がるとともに偏光方向が回転し、第２偏光板３６を透過して視点位置に集光される。同様に、図７（Ａ）で右側に配置された左目用の画素２４から出た光線は、液晶材料３３及び第２偏光板３６を透過して視点位置に集光される。第１電極４０を透過した光線は、液晶材料３３での偏光の回転角が小さくなるので、第２偏光板３６で吸収される。
【００４７】
図７（Ｂ）には、液晶レンズパネル３０の屈折率分布を示してある。屈折率分布は、２次関数となることが望ましい。円柱レンズの中央の屈折率は、液晶材料３３の異常光屈折率ｎｅに近い値となり、第１電極４０上の屈折率は常光屈折率ｎｏに近い値となる。隣同士のストライプ電極４２の間では、屈折率が変化し、レンズ作用が得られる。ストライプ電極４２上及びその近傍では屈折率変化が小さく或いはほぼ一定となる。
【００４８】
図７（Ｃ）には、液晶レンズパネル３０の透過率分布を示してある。ストライプ電極４２上及びその近傍を透過した光は、第２偏光板３６で吸収されるため、ストライプ電極４２上及びその近傍の上方は暗くなる。したがって、ストライプ電極４２近傍で生じるクロストーク成分を第２偏光板３６で吸収し低減することができる。ストライプ電極４２の幅を広くしてもクロストークを小さくすることができる。さらに遮光部が生じることから、バリア方式三次元と同様に遮光による三次元効果が得られることによるクロストーク低減効果もある。黒く見えるスペーサ５０は、ストライプ電極４２上に設けることで三次元表示時に見えにくくなる。
【００４９】
液晶材料３３は、複数のストライプ電極４２と第２電極５４との間に印加される電圧（交流の駆動電圧）によって、ツイステッドネマティック方式で駆動される。電圧が印加されると、液晶分子は、それぞれのストライプ電極４２上では電界に沿った方向を向いて旋光能を失うが、隣同士のストライプ電極４２の間の領域上ではレンチキュラーレンズの屈折率分布を形成する。レンチキュラーレンズは、第１方向に円柱軸を配置した円柱レンズを有するように形成される。円柱レンズは、表示パネル１０の少なくとも２列の画素２４と対向する。円柱レンズは、対向する少なくとも２列の画素２４からの光を、第２偏光板３６から出射後に相互に離れる方向に進行させる実効的屈折率を有する。
【００５０】
本実施形態によれば、液晶レンズパネル３０を駆動しなければ、第１偏光板２２を通して液晶材料３３に入射した偏光が、液晶材料３３で旋光して第２偏光板３６を通過するので、二次元表示が可能である。三次元表示時には、ストライプ電極４２上では液晶分子が旋光能を失うので、ストライプ電極４２上では光が通らずに暗くなる。そのため、ストライプ電極４２の幅を広くしてもクロストーク成分を小さくすることができる。ストライプ電極４２の幅を広くすることができるので、隣同士のストライプ電極４２の間隔ｓを小さくすることができる。これにより、円柱レンズの幅が小さくなるので高さも小さくなって、セルギャップを小さくすることができる。セルギャップが小さくなると、液晶レンズパネル３０の応答を速くすることができる。
【００５１】
図８は、変形例に係る第１基板の平面図である。図９は、変形例に係る第２基板の平面図である。
【００５２】
図８に示す第１基板１３２の第１電極１４０は、複数の第１ストライプ電極１４２ａを有する。隣同士の第１ストライプ電極１４２ａの間に、第１補助電極１５６ａが設けられている。第１ストライプ電極１４２ａ上には第１スペーサ１５０ａを形成する。第１スペーサ１５０ａの横断面は長方形であり、短辺が第１ストライプ電極１４２ａと略平行になっている。このような形状であるため、幅の狭い短辺に交差（例えば直交）してラビングを行うと、第１スペーサ１５０ａによるラビング不良の発生領域の幅が狭くなる。
【００５３】
図９に示す第２基板１３４の第２電極１５４は、複数の第２ストライプ電極１４２ｂを有する。隣同士の第２ストライプ電極１４２ｂの間に、第２補助電極１５６ｂが設けられている。第２ストライプ電極１４２ｂ上には第２スペーサ１５０ｂを形成する。第２スペーサ１５０ｂの横断面は長方形であり、第１スペーサ１５０ａを９０°回転した形状とした。このような形状であるため、幅の狭い短辺に交差（例えば直交）してラビングを行うと、第２スペーサ１５０ｂによるラビング不良の発生領域の幅が狭くなる。
【００５４】
第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂは、第１ストライプ電極１４２ａ及び第２ストライプ電極１４２ｂの両方からはみ出さないように設ける。第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂを、それぞれ、第１基板１３２及び第２基板１３４に分けて設けるので、一体的に設けるよりも、アスペクト比を大きくすることができる。アスペクト比が同じであれば、第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂの設置面積を小さくすることができる。第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂのそれぞれは、両者の合計高さの１／２になるので、それぞれの設置面積は、最小で１／４まで小さく形成することができるようになる。設置面積および体積が小さくなるため、光散乱が小さくなり、第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂが見えにくくなる効果が得られる。高さが低くなることで第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂの作成が容易となる。
【００５５】
図１０は、第１ストライプ電極１４２ａ及び第２ストライプ電極１４２ｂ並びに第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂの配置を説明するための平面図である。図１１は、図１０に示す構造のXI−XI線断面図である。
【００５６】
第２基板１３４と第１基板１３２を貼りあわせたときに、第１スペーサ１５０ａと第２スペーサ１５０ｂが重なり、セルギャップを保持する。第１スペーサ１５０ａと第２スペーサ１５０ｂは、十字状に重なるので、ある程度の位置ずれが許容されており、第１基板１３２と第２基板１３４との合わせ精度を緩くすることができる。第１スペーサ１５０ａ及び第２スペーサ１５０ｂは、それぞれ、第１ストライプ電極１４２ａ及び第２ストライプ電極１４２ｂの長さに垂直に延びていることが望ましい。
【００５７】
第１ストライプ電極１４２ａを機能させて、Ｘ方向に並んだ円柱レンズを形成する場合には、第２ストライプ電極１４２ｂ、第２補助電極１５６ｂ及び第１補助電極１５６ａを共通電位とし、これらと第１ストライプ電極１４２ａとの間に交流電圧を印加する。
【００５８】
第２ストライプ電極１４２ｂを機能させて、Ｙ方向に並んだ円柱レンズを形成する場合には、第１ストライプ電極１４２ａ、第２補助電極１５６ｂ及び第１補助電極１５６ａを共通電位とし、これらと第２ストライプ電極１４２ｂとの間に交流電圧を印加する。
【００５９】
図１２は、本発明の実施形態に係る表示装置を備えた電子機器を示す図である。この例では、電子機器１０００は、携帯情報端末であり、横長に配置したときに三次元表示がなされる。
【００６０】
図１３及び図１４は、変形例に係る表示装置を備えた電子機器を示す図である。この例では、電子機器２０００は、携帯電話であり、縦横切替えできる液晶レンズパネルを用いることにより、図１３に示す縦長及び図１４に示す横長のいずれの配置であっても三次元表示が可能になっている。
【００６１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【実施例】
【００６２】
次に、図４を参照して、セルギャップの距離ｄと隣同士のストライプ電極４２の間隔ｓの関係について説明する。本実施例に示した液晶レンズパネル３０の構成において、理想的な屈折率分布を得るためには、ｓ／ｄに最適な範囲があることを本発明者らは見出した。その範囲は、
３．５≦ｓ／ｄ≦７
であり、望ましくは、
４．５＜ｓ／ｄ＜５．５
である。
【００６３】
この範囲は、シミュレーションにてクロストークに対するｓ／ｄを計算することで算出した。シミュレーションは、液晶配向を計算した結果を用いて、光線追跡ソフトにて計算した。計算において画素２４のピッチｐ（図２又は図６）は８０μｍとした。
【００６４】
図１５は、シミュレーションの結果を示すグラフである。人間はクロストークが１％以下になると認識しづらくなるため、
３．５≦ｓ／ｄ≦７
がクロストークを小さくするために望ましいことが分かる。さらに、
４．５＜ｓ／ｄ＜５．５
においては、クロストークはほぼゼロとなるため、さらに望ましい。
【００６５】
本実施例では、ストライプ電極４２の幅を大きくすることができるため、ｓを小さくすることができ、それに応じて三次元表示の品位を劣化させることなく、セルギャップｄを小さくすることができる。セルギャップｄを小さくすることで、液晶レンズパネル３０の応答時間を短くすることができるとともに、液晶レンズパネル３０の製造が容易となるとともに、信頼性が向上する。
【００６６】
ｑを液晶レンズピッチ、ｐを画素２４ピッチ（図２又は図６）、Ｅを図示しない眼間距離（平均的な大人では約６５ｍｍ）とすると、
ｑ＝２ｐ／（１＋ｐ／Ｅ）
であるため、例えば、画素２４ピッチｐ＝８０μｍの場合、液晶レンズピッチｑは約１６０μｍとなる。このとき、従来の液晶レンズパネルでは、ストライプ電極の幅を１０μｍ（ｓ＝１５０μｍ）、セルギャップを３０μｍとして良好な特性が得られた。本実施例では、ストライプ電極４２の幅を広くしてもクロストークが増加しないため、ｓ／ｄを従来と同じとなるようにすると、ストライプ電極４２の幅を３０μｍ（ｓ＝１３０μｍ）としたときにセルギャップを２６μｍにすることができ、ストライプ電極４２の幅を５０μｍ（ｓ＝１１０μｍ）とするとセルギャップを２２μｍとすることができる。応答時間は概ねセルギャップの２乗に比例するため、それぞれ従来の７５％、５４％に低減することができる。
【００６７】
理想的な２次関数状の屈折率分布が得られる場合、
【００６８】
【数１】
2014174449.tif 000003
となるように、セルギャップを決めるとクロストークが小さくなり、三次元表示領域を広くすることができる。なお、ｄは液晶レンズのセルギャップ、ｎ１は第１基板３２の屈折率（例えばガラス基板であれば１．５）、Δｎは液晶材料３３の屈折率異方性、Ｇは画素２４と液晶材料３３との間のギャップ（図１参照）、ｓ（＝ｑ−ｌ）は隣同士のストライプ電極４２の間隔である。
【００６９】
また、画素２４と液晶材料３３との間のギャップＧと、図示しない最適視認距離Ｄとの間には、
【００７０】
【数２】
2014174449.tif 000004
の関係がある。なお、ｐは画素２４のピッチ、Ｅは眼間距離（平均的な大人では約６５ｍｍ）である。
（１）  式より
【００７１】
【数３】
2014174449.tif 000005
となるので、ｓを小さくしつつｓ／ｄを一定にするためには、液晶材料３３の屈折率異方性ΔｎまたはＧを小さくする必要がある。（２）式より、Ｇを小さくするためには、最適視認距離Ｄまたは画素２４ピッチｐを小さくする必要があることが分かる。
【００７２】
以上から、ｓ／ｄを一定にしてｓを小さくすることで、屈折率異方性Δｎの小さな液晶材料３３を用いることができることが分かる。例えば、従来の液晶レンズパネル３０において、液晶レンズピッチが約１６０μｍ、ストライプ電極４２の幅が１０μｍ（ｓ＝１５０μｍ）、セルギャップが３０μｍであれば、液晶材料３３の屈折率異方性Δｎは０．２であった。これに対して、本実施例では、ストライプ電極４２の幅が３０μｍ（ｓ＝１３０μｍ）であればΔｎ＝０．１７の液晶材料３３を用いることができ、ストライプ電極４２の幅が５０μｍ（ｓ＝１１０μｍ）であればΔｎ＝０．１５の液晶材料３３を用いることができる。液晶材料３３は、屈折率異方性Δｎが小さいので信頼性が高い。
【００７３】
さらに、画素２４と液晶材料３３との間のギャップＧを小さくすることができるため、三次元表示の品位を劣化させずに最適視距離Ｄを短くすることができる。本実施形態は、画素２４のピッチが小さい高精細な表示パネル１０においても三次元表示の品位を劣化させることなく適用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  表示パネル、１２  バックライト、１４  下側偏光板、１６  ＴＦＴ基板、１８  液晶材料、２０  カラーフィルタ基板、２２  第１偏光板、２４  画素、２５  フルカラー画素、２６  ドレイン線、２８  ゲート線、３０  液晶レンズパネル、３２  第１基板、３３  液晶材料、３４  第２基板、３６  第２偏光板、３８  接着樹脂、４０  第１電極、４２  ストライプ電極、４６  第１配向膜、４８  第２配向膜、５０  スペーサ、５４  第２電極、１３２  第１基板、１３４  第２基板、１４０  第１電極、１４２ａ  第１ストライプ電極、１４２ｂ  第２ストライプ電極、１５０ａ  第１スペーサ、１５０ｂ  第２スペーサ、１５４  第２電極、１５６ａ  第１補助電極、１５６ｂ  第２補助電極、１０００  電子機器、２０００  電子機器。
【図１】
2014174449.tif 000006
【図２】
2014174449.tif 000007
【図３】
2014174449.tif 000008
【図４】
2014174449.tif 000009
【図５】
2014174449.tif 000010
【図６】
2014174449.tif 000011
【図７】
2014174449.tif 000012
【図８】
2014174449.tif 000013
【図９】
2014174449.tif 000014
【図１０】
2014174449.tif 000015
【図１１】
2014174449.tif 000016
【図１２】
2014174449.tif 000017
【図１３】
2014174449.tif 000018
【図１４】
2014174449.tif 000019
【図１５】
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