(57)【要約】【課題】高い表示品位を可能にする液晶レンズ装置およびその駆動方法を提供する。【解決手段】本実施形態の液晶レンズ装置は、第１基板と、第１基板上に設けられ第１方向に延在し第１方向と直交する第２方向に配列された一対の第１電極と、第１面上の一対の第１電極間に設けられ第１方向に延在し第２方向に配列された一対の第２電極と、第１面上の第１電極と第２電極間に設けられ第１方向に延在し第２方向に配列された第３電極と、第１基板の第１面に対向する第２面を有する第２基板と、第２基板の第２面上に設けられた対向電極と、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層と、第１電極と対向電極との間に第１電圧を印加し、第２電極と対向電極との間に第１電圧と極性が同じ第２電圧を印加し、第３電極と対向電極との間に第１電圧と極性が同じ第３電圧を印加する駆動部であって、第２電圧の絶対値は第１電圧の絶対値よりも小さく、第３電圧の絶対値は第２電圧の絶対値よりも小さい、駆動部と、を備えている。【選択図】図１
2014089294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と直交する第２方向に配列された一対の第１電極と、
前記第１面上の前記一対の第１電極間に設けられ前記第１方向に延在し前記第２方向に配列された一対の第２電極と、
前記第１面上の前記第１電極と前記第２電極間に設けられ前記第１方向に延在し前記第２方向に配列された第３電極と、
前記第１基板の前記第１面に対向する第２面を有する第２基板と、
前記第２基板の前記第２面上に設けられた対向電極と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
前記第１電極と前記対向電極との間に第１電圧を印加し、前記第２電極と前記対向電極との間に前記第１電圧と極性が同じ第２電圧を印加し、前記第３電極と前記対向電極との間に前記第１電圧と極性が同じ第３電圧を印加する駆動部であって、前記第２電圧の絶対値は前記第１電圧の絶対値よりも小さく、前記第３電圧の絶対値は前記第２電圧の絶対値よりも小さい、駆動部と、
を備えた液晶レンズ装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記前記第２電圧が前記第２電極に印加された後に、前記第３電極に印加する電圧を前記第３電圧の絶対値よりも小さな値を有し前記第３電圧と同じ極性の第４電圧に変化させる請求項１記載の液晶レンズ装置。
【請求項３】
前記駆動部は、第１電極および第３電極に印加した後に前記第２電極に前記第２電圧を印加する請求項１または２のいずれかに記載の液晶レンズ装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記第３電極に印加する前記第３電圧は、前記第１電圧を前記第１電極に印加するよりも先に印加するか、または前記第１電圧を前記第１電極に印加すると同時に印加する請求項１または３のいずれかに記載の液晶レンズ装置。
【請求項５】
前記第２電極と前記第３電極との間の領域に対応する前記対向電極の領域に、前記第２方向に延在する溝が設けられた請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶レンズ装置。
【請求項６】
前記第２電極間に複数の第４電極が設けられ、前記駆動部は前記第４電極に電圧を印加する請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶レンズ装置。
【請求項７】
前記第２電極間の中心に第５電極が設けられ、前記駆動部は前記第５電極に前記対向電極と同じ電圧を印加する請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶レンズ装置。
【請求項８】
第１基板と、前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と直交する第２方向に配列された一対の第１電極と、前記第１面上の前記一対の第１電極間に設けられ前記第１方向に延在し前記第２方向に配列された一対の第２電極と、前記第１面上の前記第１電極と前記第２電極間に設けられ前記第１方向に延在し前記第２方向に配列された第３電極と、前記第１基板の前記第１面に対向する第２面を有する第２基板と、前記第２基板の前記第２面上に設けられた対向電極と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、を備えた液晶レンズ装置の駆動方法であって、
前記第１電極と前記対向電極との間に第１電圧を印加し、前記第２電極と前記対向電極との間に前記第１電圧と極性が同じ第２電圧を印加し、前記第３電極と前記対向電極との間に前記第１電圧と極性が同じ第３電圧を印加するステップあって、前記第２電圧の絶対値は前記第１電圧の絶対値よりも小さく、前記第３電圧の絶対値は前記第２電圧の絶対値よりも小さい、ステップ、
を備えた液晶レンズ装置の駆動方法。
【請求項９】
前記駆動方法は、
前記前記第２電圧が前記第２電極に印加されるステップと、
前記第３電極に印加する電圧を前記第３電圧の絶対値よりも小さな値を有し前記第３電圧と同じ極性の第４電圧に変化させるステップと、
を備えた請求項８記載の液晶レンズ装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液晶レンズ装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が知られている。また、この液晶光学素子と、画像表示部と、を組み合わせた立体画像表示装置がある。
【０００３】
この立体画像表示装置では、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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９７６４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−９８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態は、高い表示品位を可能にする液晶レンズ装置およびその駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態による液晶レンズ装置は、第１基板と、前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と直交する第２方向に配列された一対の第１電極と、前記第１面上の前記一対の第１電極間に設けられ前記第１方向に延在し前記第２方向に配列された一対の第２電極と、前記第１面上の前記第１電極と前記第２電極間に設けられ前記第１方向に延在し前記第２方向に配列された第３電極と、前記第１基板の前記第１面に対向する第２面を有する第２基板と、前記第２基板の前記第２面上に設けられた対向電極と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第１電極と前記対向電極との間に第１電圧を印加し、前記第２電極と前記対向電極との間に前記第１電圧と極性が同じ第２電圧を印加し、前記第３電極と前記対向電極との間に前記第１電圧と極性が同じ第３電圧を印加する駆動部であって、前記第２電圧の絶対値は前記第１電圧の絶対値よりも小さく、前記第３電圧の絶対値は前記第２電圧の絶対値よりも小さい、駆動部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による液晶レンズ装置の液晶光学素子を示す断面図。
【図２】一実施形態の液晶光学素子を備えた画像表示装置を示すブロック図。
【図３】一実施形態の液晶光学素子の光路を変更する場合における駆動波形図。
【図４】一実施形態の液晶光学素子の光路を変更する場合における電界分布を示す図。
【図５】図１に示す液晶光学素子の一部分を拡大した図。
【図６】比較例の液晶光学素子の光路を変更する場合における電界分布を示す図。
【図７】一実施形態および比較例による液晶光学素子の定常状態における屈折率を示すグラフ。
【図８】一実施形態および比較例による液晶光学素子の２次元映像表示から３次元映像表示に切り替えた時のクロストークの時系列変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を参照して実施形態について説明する。
【０００９】
一実施形態による液晶レンズ装置について説明する。この液晶レンズ装置は、液晶光学素子を備え、この液晶光学素子の断面を図１に示す。この液晶光学素子１は、第１基板１０と、第１基板１０と対向するように配置された第２基板２０と、第１基板１０と第２基板２０との間に挟持された液晶層３０と、を備えており、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。
【００１０】
第２基板２０に対向する第１基板１０の面上に絶縁層１１が設けられている。この絶縁層１１上には、複数の第１電極１２と、複数の第２電極１４と、複数の第３電極１６と、複数の第４電極１８と、複数の第５電極１９とが設けられている。第１乃至第５電極１２、１４、１６、１８、１９は、図１に示すＹ方向に延在するように配置されている。
【００１１】
隣接する一対の第１電極１２のそれぞれは、フレネルレンズのレンズ端に対応する位置に配置され、隣接するフレネルレンズに対して共通の電極となっている。すなわち、第１電極１２のそれぞれは、レンズ端中心軸４２によって２分され、２分されたうちの半分１２１は対象となるフレネルレンズのレンズ端電極となり、他の半分１２２は上記対象となるフレネルレンズに隣接するフレネルレンズのレンズ端電極となる。隣接する一対の第１電極１２のＸ方向における中心位置には、フレネルレンズのレンズ中心に相当する中心軸（以下、レンズ中心ともいう）４０が存在する。そして、このレンズ中心４０上に第５電極１９が配置されている。すなわち、第５電極１９は中心電極となっている。なお、この中心電極１９は一般に、基準電圧（ＧＮＤ）に設定されるため、設けなくともよい。
【００１２】
複数の第２電極１４は、隣接する一対の第１電極１２間に設けられる。これらの第２電極１４は、フレネルレンズの不連続点に対応する位置に配置され、レンズ中心４０に対して線対称配置となっている。これらの第２電極１４はフレネル電極とも呼ばれる。
【００１３】
複数の第３電極１６のそれぞれは、フレネル電極１４と、レンズ端電極１２との間に設けられる。これらの第３電極１６はレンズ端補助電極とも呼ばれる。
【００１４】
複数の第４電極１８は、フレネルレンズのレンズ面に対応する位置に配置され、レンズ中心４０に対して線対称に配置される。すなわち、これらの補助電極１８は、フレネル電極１４と中心電極１９との間に設けられる。これらの第４電極１８は補助電極とも呼ばれる。
【００１５】
レンズ端はレンズの屈折率が一番小さく、電圧を高くすることが多い。レンズ層が薄くなるとレンズ性能を得るためにフレネルレンズのように不連続点を作り、屈折率差の勾配を用いてレンズ機能を得ることができる。レンズ機能を得るためには、レンズ端電極１２に印加される電圧と、不連続点制御のためのフレネル電極１４に印加される電圧は異なることが多い。不連続点からレンズ中心４０までの屈折率分布が所望のレンズ曲線と沿わない場合に、補助電極１８によって屈折率分布を制御することができる。
【００１６】
第１基板１０に対向する、第２基板２０の面上に、第６電極２２が設けられている。この第６電極２２は、第１基板１０に対向する、第２基板２０の面の全面に設けられる。この第６電極２２は対向電極とも呼ばれる。また、本実施形態においては、対向電極２２には、各フレネル電極１４の外側の領域に対向する部分、すなわちレンズ端補助電極１６とフレネル電極との間の領域に対向する領域に切り欠き部（溝）２４が設けられている。これらの切り欠き部２４と対応するフレネル電極１４とのペアがフレネルレンズ１４の屈折率の極大点と極小点を形成するとともに、上記極小点から極大点への変化を急峻にする。切り欠き部２６もフレネル電極１４と同様にＹ方向に延在している。なお、切り欠き部２４は設けなくてもよいが設けたほうが好ましい。
【００１７】
第１基板１０、第１乃至第５電極１２、１４、１６、１８、１９、第２基板２０、および対向電極２２は、光に対して透過性を有している。すなわち透明である。
【００１８】
第１基板１０および第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および第２基板２０は、板状またはシート状である。第１基板１０および第２基板２０の厚さは、例えば、５０μｍ以上、２０００μｍ以下である。ただし、厚さは任意である。
【００１９】
第１乃至第５電極１２、１４、１６、１８、１９および対向電極２２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(Indium Tin Oxide)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、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。
【００２０】
第１電極１２の配設ピッチは、所望な仕様（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。
【００２１】
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１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。
【００２２】
本明細書においては、水平配向においては、液晶のダイレクタ（液晶分子３２の長軸）とＸ−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、液晶のダイレクタは、Ｘ軸方向に対して平行な成分を有する。
【００２３】
以下では、液晶層３０に含まれる液晶の誘電異方性は正であり、初期配列が実質的に水平配向である場合について説明する。
【００２４】
実質的な水平配向の場合、初期配列において、Ｘ−Ｙ平面に投影したとき、ダイレクタは、Ｘ軸方向に対して実質的に平行である。例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したとき、ダイレクタとＸ軸方向との角度（の絶対値）は、１５度以下である。液晶層３０の第１基板１０の近傍での配向方向は、液晶層３０の第２基板部２０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。
【００２５】
第１基板１０上に、配向膜（図示しない）がさらに設けられていても良い。この場合、配向膜と、第１基板１０と、の間に、第１乃至第５電極１２、１４、１６、１８、１９が配置される。
【００２６】
第２基板２０上に、配向膜（図示しない）がさらに設けられていても良い。この場合、配向膜と、第２基板２０との間に、対向電極２２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１０に設けられる配向膜のラビング処理の方向は、第２基板２０の配向膜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。
【００２７】
第１電極１２と対向電極２２との間、および、第２乃至第４電極１４、１６、１８と対向電極２２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。この変化に伴って液晶層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１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。
【００２８】
次に、本実施形態の液晶レンズ装置の特性について図２乃至図４を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態の液晶レンズ装置は、画像表示装置１００に用いられる。この画像表示装置１００は図２に示すように、本実施形態に係る液晶光学素子１と、画像表示部８０と、この画像表示部８０を駆動する表示駆動部８２と、液晶光学素子１を駆動する駆動部８４とを備えている。本実施形態の液晶レンズ装置は、液晶光学素子１と駆動部８４とを備えた構成となっている。
【００３０】
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。
【００３１】
画像表示部８０は、液晶光学素子１と積層される。なお、液晶光学素子１の第１基板１０が画像表示部８０側に位置し、第２基板２０は第１基板１０よりも画像表示部８０から遠い位置となるように配置される。画像表示部８０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、表示駆動部８２から供給される信号に基づいて変調された光を生成する。画像表示部８０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１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１に光が入射することで、画像表示装置１００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、画像表示装置１００は、例えば、二次元画像表示を提供する。
【００３２】
駆動部８４は、表示駆動部８２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、画像表示装置１００は、駆動部８４と表示駆動部８２とを制御する制御部（図示しない）をさらに含んでも良い。
【００３３】
駆動部８４は、第１乃至第５電極１２、１４、１６、１８、１９および対向電極２２と電気的に接続される。駆動部８４は、第１電極（レンズ端電極）１２と対向電極２２との間に第１電圧Ｖ１を印加し、第２電極（フレネル電極）１４および第４電極（補助電極）１８と対向電極２２との間に第２電圧Ｖ２を印加し、第３電極（レンズ端補助電極）１６と対向電極２２との間に第３電圧Ｖ３を印加する。第５電極（中心電極）１９および対向電極２２に基準電圧（ＧＮＤ）を印加する。なお、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。
【００３４】
レンズ端はレンズの屈折率差が一番小さく、レンズ端電極１２に印加する第１電圧Ｖ１を高くすることが多い。レンズ層が薄くなるとレンズ性能を得るためにフレネルレンズのように不連続点を作りだし、屈折率差の勾配を用いてレンズ作用を得ることができる。このレンズ端電極１２と不連続点制御のフレネル電極１４の電圧は異なることが多い。不連続点からレンズ中心までの屈折率分布がレンズ曲線と沿わない場合に、補助電極１８によって屈折率分布を制御することができる。
【００３５】
第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２は、直流電圧でも交流電圧でも良い。第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２ならびに第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、対向電極２２の電位を固定し、レンズ端電極１２の電位を交流で変化させても良い。また、対向電極２２の電位の極性を周期的に変化させ、この極性の変化に連動して、レンズ端電極１２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。
【００３６】
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および第２電圧Ｖ２は、閾値電圧Ｖｔｈよりも大きく設定される。電圧の印加により、液晶層３０の液晶配向が変化し、それに基づいて、屈折率分布が形成される。屈折率分布は、電極の配置と、電極に印加する電圧と、によって定まる。
【００３７】
本実施形態の液晶光学素子１の光路を変更する場合、すなわち３次元映像表示を可能にする場合における第１乃至第３電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の動作波形を図３に示す。
【００３８】
まず、レンズ端電極１２に印加される第１電圧Ｖ１を電圧Ｖａに設定するとともに、レンズ端補助電極１６に印加される第３電圧Ｖ３を電圧Ｖｃに設定する。なお、第３電圧Ｖ３を電圧Ｖｃに設定した後に、第１電圧Ｖ１を電圧Ｖａに設定してもよい。その後フレネル電極１４に印加される第２電圧Ｖ２を電圧Ｖｂに設定する。第１電圧Ｖ１を電圧Ｖａに設定してから第２電圧Ｖ２を電圧Ｖｂに設定するまでの時間τ１は、０より大きい。第３電圧Ｖ３は、第１電圧Ｖ１が電圧Ｖａに設定されてから所定時間τ２経過した後に電圧Ｖｄに変化させる。なお、図３においては、第１乃至第３電圧Ｖ１〜Ｖ３の極性が正である場合について示している。電圧Ｖｂの絶対値は電圧Ｖａの絶対値よりも小さく、電圧Ｖｃの絶対値は電圧Ｖｂの絶対値よりも小さく、電圧Ｖｄの絶対値は電圧Ｖｃの絶対値よりも小さい。例えば、電圧Ｖａの絶対値は６Ｖであり、電圧Ｖｂの絶対値は３Ｖであり、電圧Ｖｃの絶対値は１．５Ｖである。また、図３の波形図においては、電圧は印加した直後に立ち上がっているように示しているが、実際は、液晶層３０は液晶分子３２の配向の変化には応答遅れ（応答時間）τがある。このため、図３に示すτ１およびτ２は、上記応答時間を考慮して決定することが好ましい。なお、液晶に電圧Ｖを印加してからの応答時間τは、下記の式で表される。
【数１】
2014089294.tif 000003
ここで、ｄは液晶層３０の厚さ、γは液晶層３０に含まれる液晶の回転粘性係数、ε０は真空の誘電率、Δεは液晶層３０の誘電率異方性、πは円周率、Ｋはスプレイの弾性定数を示す。
【００３９】
本実施形態の液晶光学素子に図３に示す駆動波形を印加し、第３電圧Ｖ３を電圧Ｖｄに変えた後の液晶光学素子１の定常状態における電界分布のシミュレーション結果を図４に示す。図４に示す電位分布は、図１に示す丸で囲んだ部分Ａの電位分布であり、部分Ａの拡大図を図５に示す。図４において、符号５０が屈折率分布を示す曲線であり、符号５４が等電位曲線である。ここで、屈折率分布５０は、Ｘ軸方向の位置を固定し屈折率を液晶層３０の厚み方向に積分した値を液晶の厚みで割った値、すなわち屈折率の厚み方向の平均値を示す分布である。レンズ端電極１２、フレネル電極１４、レンズ端補助電極１６は、それぞれ電位が異なる複数の等電位曲線５４に囲まれている。なお、符号３２ａは、図１で説明した液晶分子の長軸を示している。
【００４０】
比較例による液晶光学素子として、図１に示す液晶光学素子１において、レンズ端補助電極１６を削除した液晶光学素子に関する定常状態における電界分布のシミュレーション結果を図６に示す。図６において、符号５０ａが屈折率分布を示す曲線であり、符号５４ａが等電位曲線である。ここで、屈折率分布５０ａは、Ｘ軸方向の位置を固定し屈折率を液晶層３０の厚み方向に積分した値を液晶の厚みで割った値、すなわち屈折率の厚み方向の平均値を示す分布である。なお、図６においては、レンズ端電極１２に印加する電圧およびフレネル電極１４に印加する電圧はそれぞれ図３に示す第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２である。
【００４１】
図４に示す本実施形態の液晶光学素子１の屈折率分布５０と、図６に示す比較例の液晶光学素子の屈折率分布５０ａをそれぞれ取り出して、１図面に重ねて表示した図を図７に示す。この図７から分かるように、レンズ端からレンズ中央に向けて電位差が変化し、フレネル電極１４によって屈折率分布に不連続点が生じていることがわかる。本実施形態および比較例に示すように、フレネル電極１４の直上からレンズ端よりに、対向電極２２に電極の無い部分（切欠き部）２４を設けることにより不連続点の頂点部分の屈折率差を高めることができる。切欠き部分２４は対向電極２２の電圧よりもフレネル電極１４およびレンズ端電極１２の電圧に近い電位になり、フレネル電極１４およびレンズ端電極１２と切り欠き部２４の電位差が少なくなることによる。
【００４２】
このように、切り欠き部２４を対向電極２２に設けることにより、不連続点の頂点部分の屈折率差を高めることができる。しかし、図７に示すように、レンズ端補助電極を設けない比較例の場合、屈折率はレンズ端からフレネル頂点（屈折率が高い不連続点）の分布が滑らかに接続されず、くぼみ５６が生じてしまう。また、フレネル頂点も比較的低くなってしまう。屈折率の大きさが小さいと薄いセルギャップにおいても性能を上げることができない。なお、図７において、横軸はＸ軸方向の位置を示し、符号１４、１６、１２は、それぞれ、フレネル電極１４、レンズ端補助電極１６、レンズ端電極のＸ軸方向の中心位置を示している。
【００４３】
そこで、本実施形態では、レンズ端補助電極１６をフレネル電極１４とレンズ端電極１２の間に設置し、図３に示す第３電圧Ｖ３を印加することにより、電位分布を整えることができる。これにより、図７に示すように、屈折率分布のくぼみが生じるのを防止することが可能となり、屈折率をフレネル頂点で高めることができる。
【００４４】
図７に２次元映像表示（レンズ機能がｏｆｆ状態）から３次元映像表示（レンズ機能がｏｎ状態）に切り替えた場合のクロストークのシミュレーション結果を時系列で示す。ここで、クロストークとは、１視差の光線の中央角度に対する余分な成分の割合を示す値である。本実施形態の液晶光学素子において第１乃至第３電圧が一定であるとして駆動した比較例の場合のクロストークを図７のグラフｇ１に示す。本実施形態のように図３に示す駆動波形で駆動した場合のクロストークを図７のグラフｇ２に示す。なお、グラフｇ２を求めるシミュレーションにおいては、図３に示す第３電圧Ｖ３に印加する電圧Ｖｃは、定常状態でレンズ端電極１６を設けない場合に近い電位となるような電圧である。ここで、定常状態でレンズ端電極１６を設けない場合に近い電位とは、図６に示す電界分布において、本実施形態のレンズ端電極１６が設けられる位置付近の電位である。
【００４５】
図７からわかるように、比較例のグラフｇ１に示すクロストークが飽和する時間を時間を１とした場合に、本実施形態のグラフｇ２に示すクロストークは、１／４から１／３程度の時間で飽和状態になる。すなわち、図３に示す本実施形態のような駆動を行うことで早く効果の高い屈折率分布を与えることができる。
【００４６】
以上説明したように、早く効果の高い屈折率分布を得ることが可能となり、高い表示品位を得ることのできる液晶レンズ装置およびその駆動方法を提供することができる。
【００４７】
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。これらの実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００４８】
１…液晶光学素子、１０…第１基板、１１…絶縁層、１２…第１電極（レンズ端電極）、  １４…第２電極（フレネル電極）、１６…第３電極（レンズ端補助電極）、１８…題４電極（補助電極）１９…第５電極（中心電極）、２０…第２基板、２２…第６電極（対向電極）、２４…切り欠き部（溝）、３０…液晶層、３２…液晶分子、４０…レンズ中心、４２…レンズ端中心軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図６】
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