(57)【要約】【課題】横電界によるレンズの歪を軽減した液晶レンズによって縦型表示と横型表示の３次元表示を可能にする。【解決手段】縦型画面に３次元画像を形成するときは、第１の基板の幅の狭い電極Ｂと、第２の基板の幅の広い電極Ｃの間に第１の電圧を印加し、第１の基板の幅の広い電極Ｄと第２の基板の幅の広い電極Ｃの間に第２の電圧を印加し、第１の電圧は第２の電圧よりも大きく、横型画面に３次元が画像を形成するときは、第１の基板の幅の広い電極Ｄと第２の基板の幅の狭い電極の間Ａに第１の電圧を印加し、第１の基板の幅の広い電極Ｄと第２の基板の幅の広い電極Ｃに第２の電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。これによって横電界によるドメインの発生を軽減することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置され、縦型画面と横型画面を形成することが出来る液晶表示装置であって、
前記液晶レンズは、第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記第１の基板には幅の狭い第１の電極と幅の広い第２の電極が第１の方向に延在し、
前記第２の基板には、幅の狭い第３の電極と幅の広い第４の電極が第２の方向に延在し、
前記縦型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記幅の狭い電極と、前記第２の基板の前記幅の広い電極の間に第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記幅の広い電極と前記第２の基板の前記幅の広い電極の間に第２の電圧を印加し、前記第１の電圧は前記第２の電圧よりも大きく、
前記横型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記幅の広い電極と前記第２の基板の前記幅の狭い電極の間に前記第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記幅の広い電極と前記第２の基板の前記幅の広い電極の間に前記第２の電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶レンズの前記第１の基板は、前記第１の方向にラビング方向を有し、前記液晶表示パネルは上偏光板を有し、前記液晶表示パネルの前記上偏光板の偏光方向と前記第１の方向とは所定の角度を有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２の基板は、前記第２の方向にラビング方向を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の基板は、前記第１の方向にラビング方向を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置され、縦型画面と横型画面を形成することが出来る液晶表示装置であって、
前記液晶レンズは、第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記第１の基板には幅の狭い第１の電極と、前記第１の電極に並列する第２の電極と、前記第２の電極に並列する幅の広い第３の電極が第１の方向に延在し、
前記第２の基板には、幅の狭い第４の電極と、前記第１の電極に並列する第５の電極と、前記第５の電極に並列する幅の広い第６の電極が第２の方向に延在し、
前記縦型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記第１の電極と、前記第２の基板の前記第６の電極の間に第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第２の電極と前記第２の基板の前記第６の電極の間に第２の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第６の電極の間に第３の電圧を印加し、
前記横型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第４の電極の間に前記第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第５の電極の間に前記第２の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第６の電極の間に前記第３の電圧を印加し、
前記第１の電圧＞前記第２の電圧＞前記第３の電圧であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶レンズの前記第１の基板は、前記第１の方向にラビング方向を有し、前記液晶表示パネルは上偏光板を有し、前記液晶表示パネルの前記上偏光板の偏光方向と前記第１の方向とは所定の角度を有していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の基板は、前記第２の方向にラビング方向を有していることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２の基板は、前記第１の方向にラビング方向を有していることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、液晶レンズを用いることによって３次元表示を可能とする液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルでは画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されて表示領域を形成している。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。液晶は偏光光のみ制御することができるので、バックライトからの光はＴＦＴ基板に入射する前に下偏光板によって偏光され、液晶層によって制御を受けた後、上偏光板において再び偏光を受け外部に出射する。したがって、液晶表示パネルからの出射光は偏光光である。
【０００３】
液晶表示パネルにおいて形成される画像を３次元化する方法は種々提案されている。なかでも、液晶表示パネルの上に液晶レンズを配置する方法は、３次元画像を視認するために、特殊な眼鏡を必要としない、２次元画像と３次元画像を切り換えることが出来る、等から、特に、小型の表示装置において注目されている。
【０００４】
「特許文献１」には、液晶レンズは、上基板と下基板との間に液晶分子を挟持し、上基板に短冊状に上基板電極パターンを形成し、下基板に平面べたの下基板電極パターンを形成し、上基板電極パターンと下電極パターンに電圧を印加することによって形成される電界に沿って液晶分子が配向することによってレンズを形成する構成が記載されている。
【０００５】
「特許文献２」には、上基板電極パターンと下基板電極パターン間の縦電界によって形成される電界を利用した液晶レンズにおいて、上基板電極パターンと下基板電極パターンとを同様なパターンであるが、上基板と下基板において９０℃回転して配置する構成が記載されている。これによって、上基板電極パターンと下基板電極パターンに対する電圧の印加方法によって、レンズの向きを９０℃回転することを可能とし、画面が横向きの場合と縦向きの場合のいずれの場合にも３次元表示を可能とすることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８６２４６２号
【特許文献２】特表２００９−５２０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５乃至図１７は、液晶レンズ１０及び、液晶レンズ１０を用いた３Ｄ表示の概要である。なお、本明細書では、２Ｄ表示とは２次元表示を言い、３Ｄ表示とは３次元表示を言う。液晶レンズ１０は電極を形成した２枚の基板で液晶を挟み込んだ構成で、液晶表示素子と同じ構成である。但し、いわゆる表示用液晶ディスプレイのように偏光方向を制御する用途ではないので、偏光板は用いない。
【０００８】
図１５は液晶を挟み込む２枚の基板に形成される電極の概要を示した図である。実線で横方向に長い矩形で描かれたパターンが下基板３０の電極３１である。点線で描かれた長方形が上基板２０の電極２１である。Ａ、Ｂの文字が描かれた長方形は外部から電圧を与える電極端子を示し、電極端子と上述の基板の電極とを結ぶ線は配線を示す。なお、本明細書では電極端子Ａと接続した電極を電極Ａ、電極端子Ｂと接続して電極を電極Ｂと呼ぶこともある。ここで、上下基板のパターンは本質的な制限はないので逆であっても良い。光を透過させる必要があるため、少なくとも表示部全体を覆う点線の電極はＩＴＯなどの透明電極で形成する。
【０００９】
図１５中４１、４２で示された矢印は上下基板３０のラビング方向であり、ラビング方向は上下基板で同じ方向となっている。挟み込まれる液晶は電圧が無印加の状態でこの矢印方向に長軸側が向くよう配向する。図１６は図１５中のＹ−Ｙ断面図である。下基板３０側の電極は、液晶レンズ１０の下に配置される液晶表示パネルの２画素が２つの電極の間に配置されるように設定される。実際には２画素のピッチと電極ピッチは同じではなく想定する視点位置によって適切に設計される。
【００１０】
図１６は上下の電極を同じ電圧にした場合、すなわち液晶に電圧を印加していない状態であり、液晶レンズ１０がOFFの状態を示す。この時液晶はすべてラビングで規制された配向方向を向いているので、液晶レンズ１０は透過光に関して光学的に均一媒体であり、何の作用もしない。すなわち表示用液晶表示パネルの２次元画像がそのまま出力される。
【００１１】
図１７は液晶レンズ１０の上下の電極に電圧を印加し、液晶の配向方向を変化させた状態であり、液晶レンズ１０がONの状態である。この時は通常の液晶表示パネル と同様に液晶の劣化を防ぐため交流電圧を印加する。上基板２０の電極はベタ電極であり、下電極は局在する電極であるため、液晶にかかる電界は図中縦横方向に均一ではなく、下部の局在した電極から上部のベタ電極に向けての放射状(放物線状)の電界に沿って、液晶異分子も図に示すような放射状の配向になる。
【００１２】
液晶分子５０は複屈折性を持っており、通過光の偏光のうち分子の長手方向(長軸方向)の成分は異常光となり屈折率が高く、それに直交する成分は常光となり屈折率が異常光よりも低くなる。間の角度はベクトル分解の要領で異常光成分と常光成分に分解して考えればよい。この複屈折性により、図１７のようなレンズが形成される。
【００１３】
入射光つまり液晶表示パネル１００からの出射光の偏光方向４０が、液晶レンズ１０のラビング方向とほぼ平行な場合、入射光が液晶レンズ１０を通過する際の高屈折率部分（異常光部分）と低屈折率部分の比率が場所によって異なってくる。
【００１４】
図１７中の凸レンズ１１の界面を示す点線は、この高屈折率部分と低屈折率部分の界面を模式的に示したものである。このように液晶内に凸型レンズと同じ効果が生ずる。この凸型レンズ効果の下に図１７に示すように液晶表示パネル１００の２画素を配置すると、第１画素２００の光は主に図上右側に、第２画素３００の光は主に図上左側に進路を変える。図１７において、第１画素２００および第２画素３００におけるｒ、ｇ、ｂは、各々、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を示す。以後同様である。この液晶レンズ１０及び液晶表示パネル１００を適当に設計し、第１画素２００、第２画素３００にはそれぞれ右眼用、左眼用の信号を表示することで、第１画素２００の光を観測者の右眼に、第２画素３００の光を観測者の左眼に導くことによって、観測者に３Ｄ画像として認識させることができる。
【００１５】
一方、昨今の液晶表示装置の用途の中には、例えば携帯電話のように、ポートレート(縦型表示)とランドスケープ(横型表示)を切り替えて表示できる機能が付加されてきた。この用途に対応するため、３Ｄ用パネルも縦横切替機能が必要になってきた。しかし、従来の方法では、例えば、縦型表示では正常な３次元表示が得られても、横型表示の場合は、十分な３次元表示がえられていなかった。あるいは、その逆に横型表示では正常な３次元表示が得られた場合、縦型表示の場合は、十分な３次元表示がえられていなかった。本願発明の課題は、液晶レンズを用いて、縦型表示も横型表示も正常な画像が得られる構成を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上述べた本発明の課題を解決する手段の主なものは次のとおりである。
（１）液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置され、縦型画面と横型画面を形成することが出来る液晶表示装置であって、前記液晶レンズは、第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第１の基板には幅の狭い第１の電極と幅の広い第２の電極が第１の方向に延在し、
前記第２の基板には、幅の狭い第３の電極と幅の広い第４の電極が第２の方向に延在し、前記縦型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記幅の狭い電極と、前記第２の基板の前記幅の広い電極の間に第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記幅の広い電極と前記第２の基板の前記幅の広い電極の間に第２の電圧を印加し、前記第１の電圧は前記第２の電圧よりも大きく、前記横型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記幅の広い電極と前記第２の基板の前記幅の狭い電極の間に前記第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記幅の広い電極と前記第２の基板の前記幅の広い電極の間に前記第２の電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【００１７】
（２）液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置され、縦型画面と横型画面を形成することが出来る液晶表示装置であって、前記液晶レンズは、第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第１の基板には幅の狭い第１の電極と、前記第１の電極に並列する第２の電極と、前記第２の電極に並列する幅の広い第３の電極が第１の方向に延在し、前記第２の基板には、幅の狭い第４の電極と、前記第１の電極に並列する第５の電極と、前記第５の電極に並列する幅の広い第６の電極が第２の方向に延在し、前記縦型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記第１の電極と、前記第２の基板の前記第６の電極の間に第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第２の電極と前記第２の基板の前記第６の電極の間に第２の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第６の電極の間に第３の電圧を印加し、前記横型画面に３次元画像を形成するときは、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第４の電極の間に前記第１の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第５の電極の間に前記第２の電圧を印加し、前記第１の基板の前記第３の電極と前記第２の基板の前記第６の電極の間に前記第３の電圧を印加し、前記第１の電圧＞前記第２の電圧＞前記第３の電圧であることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、液晶レンズを用いてポートレート(縦型表示)とランドスケープ(横型表示)を切り替えて表示できる３次元表示装置を実現することが出来る。このような表示装置において、横電界によるドメインに起因する液晶レンズの歪を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１による３次元画像表示装置の電極の平面図である。
【図２】縦型画面で２次元表示する場合の液晶レンズの液晶分子の配向図である。
【図３】縦型画面で３次元表示する場合の液晶レンズの液晶分子の配向図である。
【図４】縦型画面において３次元表示する場合の各電極に対する電圧印加の例である。
【図５】横型画面で２次元表示する場合の液晶レンズの液晶分子の配向図である。
【図６】横型画面で３次元表示する場合の液晶レンズの液晶分子の配向図である。
【図７】横型画面において３次元表示する場合の各電極に対する電圧印加の例である。
【図８】実施例２による３次元画像表示装置の電極の平面図である。
【図９】実施例２において、縦型画面で２次元表示する場合の液晶レンズの液晶分子の配向図である。
【図１０】実施例２において、横型画面で２次元表示する場合の液晶レンズの液晶分子の配向図である。
【図１１】実施例３における上基板電極パターンと下基板電極パターンの平面図である。
【図１２】実施例３において、縦型画面において３次元表示する場合の各電極に対する電圧印加の例である。
【図１３】実施例３において、横型画面において３次元表示する場合の各電極に対する電圧印加の例である。
【図１４】実施例４における上基板電極パターンと下基板電極パターンの平面図である。
【図１５】液晶レンズの基本構造を示す上基板電極パターンと下基板電極パターンの平面図である。
【図１６】図１５の電極パターンにおいて、液晶レンズを形成しない場合の液晶分子の配向図である。
【図１７】図１５の電極パターンにおいて、液晶レンズを形成する場合の液晶分子の配向図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明における液晶レンズ１０において画面の縦横切替を可能にする電極構成の平面図である。実線が、下基板電極パターン３１であり、点線が上基板電極パターン２１である。この場合は上基板２０、下基板３０ともに、局部電極となる幅の狭い電極と対向基板の幅の狭い電極に対してベタ電極相当にするための、幅の広い電極から構成される。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは各々の電極パターンに電圧を印加するための端子電極である。また、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは対応する電極をも指すものとする。
【００２２】
図１において、矢印４０は上基板２０のラビング方向であり、矢印４１は下基板３０のラビング方向である。上基板２０のラビング方向４１も下基板３０のラビング方向４１も同一方向であり、液晶分子は、いわゆるホモジニアス配向をしている。矢印４２は、液晶レンズ１０の背面に配置される液晶表示パネル１００の上偏光板の偏光方向である。上偏光板の偏光方向は、下基板のラビング方向４１に対してθだけ傾いている。
【００２３】
液晶表示パネル１００の上偏光板の偏光方向と液晶レンズ１０の下基板３０のラビング方向４１は一致するのが、光の利用効率は最もよいが、液晶表示パネル１００では、ドメインの発生を防止するために、走査線あるいは映像信号線の方向とラビング方向４２に所定の角度を持たせている。一方、本発明における液晶レンズ１０では、上基板２０も下基板３０もラビング方向は横方向となっているので、下基板３０のラビング方向４１に対してθだけ傾いていることになる。したがって、図１の構成においては、上偏光板の偏光方向４２と液晶レンズ１０の下基板３９のラビング方向４１とで角度が異なることによる光の利用効率は低下するが、液晶レンズ１０の効率を優先させている。
【００２４】
図２および図３は、図１のＹ−Ｙ断面図である。図２、図３は各々図１において、横型画面として３次元画像を視認する場合のシリンドリカルな液晶レンズ１０を形成する場合の断面図で、図１６および図１７において説明したこととほぼ同じことが起こり、液晶レンズ１０として機能する。
【００２５】
図３において、液晶レンズ１０は、下基板３０に形成された電極Ａと上基板２０に形成された電極Ｄとの間に形成される。しかし、下基板３０において、電極Ａと電極Ａの間に、画面を縦型として視る場合のベタ電極として作用する幅の広い電極Ｃが形成されている。そうすると、電極Ａと電極Ｃとの間に横電界が発生し、この横電界によって、液晶層にドメインが形成され、液晶レンズ１０に対して悪影響と与える。従来例では、電極Ｄと電極Ｃとは同一の電圧が印加されていたので、横電界による影響が強く、これによって発生するドメインも大きくなるので、液晶レンズ１０に対する悪影響も大きかった。
【００２６】
これに対して本発明は、電極Ａと電極Ｃとの間に発生する電圧を、液晶レンズ１０を形成するための電極Ａと電極Ｄとの間に発生する電圧よりも小さくすることによって、横電界による液晶レンズ１０への影響を軽減し、正常な液晶レンズ１０の形成を可能としている。
【００２７】
図３において、液晶は、パルス波形によって交流駆動されている。電極Ａと電極Ｄとの間には、波高値が同じで、位相が１８０異なったパルスが印加され、これによって液晶レンズ１０が形成されている。一方、電極Ｃには、波高値は電極Ｄよりも低いが位相が電極Ｄと同じ電圧が印加されている。電極Ｃに印加されるパルスの波高値が電極ＡあるいはＤに印加されるパルスの波高値よりも小さいので、横電界の影響は小さく、液晶レンズ１０への影響も小さくすることが出来る。
【００２８】
図３における電極の形状は、例えば、Ａ電極の幅は６〜１０μｍ、Ｃ電極の幅は１３０μｍ、Ａ電極とＣ電極の間隔は４〜２０μｍである。図４は、図３における各電極に印加する電圧の例を示す模式回路図である。説明を単純化するために、図４では、電極Ａをアースにして、電極Ｄにパルス電圧を印加するとしている。
【００２９】
図４において、電極Ｄには、例えば、Ｖ０＝５Ｖが印加され、電極Ｃには、例えば、Ｖ１＝１．５Ｖが印加される。したがって、電極Ａと電極Ｃの間の電界は従来に比較して３．５/５＝７０％に軽減される。一方、電極Ｃと電極Ｄとの間に電界が発生することによって液晶レンズ１０が歪むので、横電界による液晶レンズ１０の歪みと、電極Ｃと電極Ｄとの間に電界が発生することによる液晶レンズの歪みとを勘案し電極Ｃの電圧を決めればよい。
【００３０】
図５、図６は各々図１において、縦型画面として３次元画像を観察する場合におけるシリンドリカルな液晶レンズ１０を形成する場合の断面図であり、図１におけるＸ−Ｘ断面に相当する。図５は各電極に電圧を印加しない場合の液晶分子の配向方向であり、紙面に垂直な方向に配向している。この場合は、液晶表示パネルからの出射光は、液晶レンズによって影響を受けないので、２次元画像が表示される。
【００３１】
図６は、上基板２０に形成された電極Ｂと下基板３０に形成された電極Ｃとの間に液晶レンズ１０を形成するように電圧を印加した場合である。図６に示すように、この場合は、下に凸の液晶レンズ１０が形成される。本発明の特徴は、上基板２０の電極Ｄに対して下基板３０の電極Ｃと同じ電圧を印加するのではなく、電極Ｂにより近い電圧を印加することである。図６において、電極ＡとＣに印加されるパルスの波高値は電極Ｂに印加されるパルスの波高値と同じであるが、位相は逆位相となっている。一方、電極Ｄに印加されるパルスの波高値は、電極Ｂに印加されるパルスの波高値よりも小さく、位相は逆位相である。
【００３２】
図６において、電極Ｂと電極Ｄとの間に発生する横電界によってドメインが発生する。しかし、電極Ｂと電極Ｄとの間の電位差が従来よりも小さいので、この横電界によって発生するドメインは従来よりも小さい。したがって、横電界による液晶レンズ１０への影響を小さくすることが出来る。
【００３３】
図７は、図６における各電極に印加する電圧の例を示す模式回路図である。説明を単純化するために、図７では、電極Ｃをアースにして、電極Ｂにパルス電圧を印加するとしている。
図７において、電極Ｂには、Ｖ０＝５Ｖが印加され、電極Ｄには、Ｖ１＝１．５Ｖが印加される。したがって、電極Ｂと電極Ｄの間の電界は従来に比較して３．５/５＝７０％に軽減される。一方、電極Ｄと電極Ｃとの間に電界が発生することによって液晶レンズが歪むので、横電界による液晶レンズの歪みと、電極Ｄと電極Ｃとの間に電界が発生することによる液晶レンズの歪みとを勘案し電極Ｄの電圧を決めればよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施例によれば、縦型画面においても、横型画面においても、同じ基板に形成された横電界の影響を軽減し、液晶レンズの歪を小さくすることができるので、良好な３次元画像を形成することが出来る。
【実施例２】
【００３５】
図８は、第２の実施例における液晶レンズ１０において画面の縦横切替を可能にする電極構成の平面図である。図８の電極構成は、図１の電極構成と同様である。図１と異なる点は、上基板２０のラビング方向４１が下基板３０のラビング方向４２と９０度異なっている点である。すなわち、本実施例における液晶レンズはＴＮ（ツイステッドネマチック）構成となっている。この点が実施例１と異なっている点である。図１において、下基板３０のラビング方向が液晶表示パネル１００の上偏光板の偏光方向に対してθだけずれている理由は実施例１で説明したのと同様である。
【００３６】
図９は、図８のＹ−Ｙ断面図において、各電極に電圧を印加しない場合の断面図である。液晶レンズ１０の下基板３０と上基板２０のラビング方向が９０度ずれているので、下基板３０と上基板２０の間で液晶分子５０が９０度回転している。この状態では、液晶表示パネル１００からの出射光は液晶レンズ１０によって影響を受けないので、２次元の画像が形成される。
【００３７】
図８に示す電極に、液晶レンズ１０を形成するように、電極Ａと電極Ｄの間に電圧を印加すると、図３と同様な液晶レンズが形成される。また、本発明の特徴である、電極Ｃに対して電極Ｄよりも電極Ａにより近い電圧を印加することも実施例１と同様である。つまり、各電極に印加する電圧も実施例１と同様である。また、各電極に印加する電圧の例を示す模式回路図も図４と同様である。
【００３８】
図１０は、図８のＸ−Ｘ断面図において、各電極に電圧を印加しない場合の断面図である。液晶レンズ１０の下基板３０と上基板２０のラビング方向が９０度ずれているので、下基板３０と上基板２０の間で液晶分子５０が９０度回転している。この状態では、液晶表示パネル１００からの出射光は液晶レンズ１０によって影響を受けないので、２次元の画像が形成される。
【００３９】
図８に示す電極に、液晶レンズ１０を形成するように、電極Ｂと電極Ｃの間に電圧を印加すると、図６と同様に下に凸の液晶レンズ１０が形成される。また、本発明の特徴である、電極Ｄに対して電極Ｂよりも電極Ｃにより近い電圧を印加することも実施例１と同様である。つまり、各電極に印加する電圧も実施例１と同様である。また、各電極に印加する電圧の例を示す模式回路図も図７と同様である。
【実施例３】
【００４０】
図１１は、３次元画像を形成するための液晶レンズの第３の実施例を示す上基板２０の電極２１と下基板３０の電極３１の平面図である。図１１（ａ）は上電極パターン２１であり、図１１（ｂ）は、下電極パターン３１である。図１、図８と異なり、上電極パターン２１と下電極パターン３１を分けて記載している。なお、上電極パターン２１の延在方向と下電極パターン３１の延在方向は実施例１および実施例２における向きと逆である。図１１はいわゆるホモジニアスタイプの液晶レンズであり、上基板２０のラビング方向４１と下基板３０のラビング方向４２とが一致している。また、液晶表示パネル１００の上偏光板の偏光方向と液晶レンズ１０の下基板３０のラビング方向４２とがθだけずれている。理由は実施例１で説明したのと同様である。
【００４１】
図１１において、縦型画面を形成する場合は、図１１（ｂ）の下電極パターン３１のＡ電極と図１１（ａ）の上電極パターン２１のＢ２電極との間の電圧によって液晶レンズ１０が形成される。本実施例では、下基板３０において、電極Ａと電極Ａの間に比較的幅の狭い電極Ａ１と比較的幅の広い電極Ａ２を配置している。また、電極Ａ１と電極Ａ２に電極Ａとは異なった電圧を印加している。
【００４２】
図１２は、本実施例において、縦型画面において３次元画像を形成する場合における電圧印加の方法を示す模式図であり、図１１のＸ−Ｘ断面に相当する模式図である。図１２において、説明を簡単にするために下基板３０の電極Ａをアースとし、上基板２０の電極Ｂ２にパルスを印加し、上向きに凸の液晶レンズを形成する。下基板３０において、電極Ａの両側の電極Ａ１には、電極Ａよりも高い電圧が印加され、電極Ａ１の隣りの電極Ａ２には、電極Ａ１よりもさらに高い電圧が印加される。図１２において、電極Ｂ２には、例えば、Ｖｏ＝５Ｖが印加され、電極Ａ１には、例えば、Ｖ２＝３．５Ｖ、電極Ａ２には、例えば、Ｖ１＝４．５Ｖが印加される。
【００４３】
実施例１においては、図４に示すように、電極Ａと電極Ａの間には、幅の広い電極Ｃのみが存在しており、この幅の広い電極Ｃには、電極Ａよりも高い電圧が印加されていたので、横電界によるドメインを従来よりも小さくすることが出来た。本実施例では、幅の広い電極をさらに分割して、電極Ａ１と電極Ａ２を形成し、電極Ａと、電極Ａ１間の電圧、電極Ａ１と電極Ａ２間の電圧に分割することによって、横電界をさらに小さくしている。したがって、横電界によるドメインの発生は、実施例１あるいは２等に比較してさらに小さくすることが出来る。
【００４４】
図１１および図１２において、電極Ａの幅は例えば６〜１０μｍであり、電極Ａ２の幅は、例えば、１００μｍである。電極Ａ１の幅は、２画素分の幅と、電極Ａおよび電極Ａ２の幅を勘案して決めることになる。電極Ａと電極Ａ１との間隔は例えば、５〜２０μｍ、電極Ａ１と電極Ａ２の間隔は例えば、３〜１５μｍである。
【００４５】
図１３は、本実施例において、横型画面において３次元画像を形成する場合における電圧印加の方法を示す模式図であり、図１１のＹ−Ｙ断面に相当する模式図である。図１３において、説明を簡単にするために下基板３０の電極Ａ２をアースとし、上基板２０の電極Ｂ１にパルスを印加し、下向きに凸の液晶レンズ１０を形成するとしている。上基板２０において、電極Ｂには、例えば、Ｖ０＝５Ｖが印加され、電極Ｂの両側の電極Ｂ１には、例えば、Ｖ１＝１．５Ｖが印加され、電極Ｂ１の隣りの電極Ｂ２には、電極Ｂ１よりもさらに低い電圧、例えば、０．５Ｖが印加される。
【００４６】
図１２と同様、図１３においても、幅の広い電極をさらに分割して、電極Ｂ１と電極Ｂ２を形成し、電極Ｂと、電極Ｂ１間の電圧、電極Ｂ１と電極Ｂ２間の電圧に分割することによって、横電界をさらに小さくしている。したがって、横電界によるドメインの発生は、実施例１あるいは２等に比較してさらに小さくすることが出来る。
【００４７】
図１１および図１３において、電極Ｂの幅は例えば６〜１０μｍであり、電極Ｂ２の幅は、例えば、１００μｍである。電極Ｂ１の幅は、液晶表示パネルにおける２画素分の幅と、電極Ｂおよび電極Ｂ２の幅を勘案して決めることになる。電極Ｂと電極Ｂ１との間隔は例えば、５〜２０μｍ、電極Ｂ１と電極Ｂ２の間隔は例えば、３〜１５μｍである。
【００４８】
なお、図１２および図１３における電圧Ｖ１、Ｖ２等は、横電界によるドメインの発生と電極にＶ１、Ｖ２等を印加することによる液晶レンズの歪の度合いを考慮して決めればよい。以上のように、本実施例によれば、横電界の強度を実施例１および２に比較してさらに小さくすることが出来、横電界によるドメインの発生を低減することが出来る。
【実施例４】
【００４９】
図１４は、３次元画像を形成するための液晶レンズ１０の第４の実施例を示す上基板２０の電極パターン２１と下基板３０の電極パターン３１の平面図である。図１４の電極配置は、実施例３における図１１と同じである。図１４が図１１と異なる点は、上基板２０のラビング方向３１が下基板３０のラビング方向３２と９０度ずれていることである。すなわち、図１４においては、液晶レンズ１０は、ＴＮ構成の液晶を使用している。また、液晶表示パネル１００の上偏光板の偏光方向と液晶レンズ１０の下基板３０のラビング方向とがθだけずれている。理由は実施例１で説明したのと同様である。
【００５０】
図１４は、液晶レンズ１０の構造がＴＮタイプである点を除いては、実施例３の図１１と同じであり、各電極に対する電圧の印加方法、各電極の幅、各電極の間隔等は、実施例３と同様であるので、説明を省略する。したがって、本実施例においても、実施例４と同様、横電界によるドメインの発生を軽減し、ドメインによる液晶レンズの歪を軽減することが出来る。
【符号の説明】
【００５１】
１０…液晶レンズ、  １１…凸レンズ、  ２０…上基板、  ２１…上基板電極パターン、  ３０…下基板、  ３１…下基板電極パターン、  ４０…上基板ラビング方向、  ４１…下基板ラビング方向、  ４２…液晶表示パネルの上偏光板偏光方向、  ５０…液晶分子、  １００…液晶表示パネル、  ２００…第１画素、  ３００…第２画素、  Ａ…Ａ電極、Ａ端子、  Ｂ…Ｂ電極、Ｂ端子、  Ｃ…Ｃ電極、Ｃ端子、Ｄ…Ｄ電極、Ｄ端子、  Ａ１…Ａ１電極、Ａ１端子、  Ａ２…Ａ２電極、Ａ２端子、  Ｂ１…Ｂ１電極、Ｂ１端子、  Ｂ２…Ｂ２電極、Ｂ２端子、  ｒ…赤サブ画素、  ｇ…緑サブ画素、  ｂ…青サブ画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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