(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの上に液晶レンズが配置された表示装置であって、
前記液晶レンズは第１の透明基板と第２の透明基板の間に液晶が挟持され、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間隔はビーズによって規定され、
前記第１の透明基板は平面電極を備え、前記第２の基板は、第１の方向に延在して、前記第１の方向と直角の第２の方向に配列する短冊状電極を備え、
前記短冊状電極を覆って、前記第１の方向に延在する突起部を有しており、
前記ビーズは、前記液晶が存在している領域に存在し、
前記突起部の前記第２の方向の断面の縦径/横径比は、０．２６以上１．０以下であり、前記縦径は、前記断面の最も高い径であり、前記横径は、前記断面の最も広い径であり、
前記平面電極と前記短冊状電極との間に電圧を印加することによって３次元表示を行い、
前記平面電極と前記短冊状電極との間に電圧を印加しないことによって２次元表示を行うことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記突起部の前記縦径/横径比は、０．３５以上１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記突起部の前記断面形状における前記第１の基板に対向する複数の辺のなす角は、前記第１の基板に対して凸であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記突起部の前記断面形状における前記第１の基板に対向する辺は、前記第１の基板に平行であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記突起部の前記断面形状は矩形であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記短冊状電極の前記第２の方向の幅は液晶層の厚みの０．１５倍から０．５倍であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記突起部の前記第２の方向の高さは、液晶層の厚みの０．６倍から１．０倍であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
表示パネルの上に液晶レンズが配置された表示装置であって、
前記液晶レンズは第１の透明基板と第２の透明基板の間に液晶が挟持され、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間隔はビーズによって規定され、
前記第１の透明基板は平面電極を備え、前記第２の基板は、第１の方向に延在して、前記第１の方向と直角の第２の方向に配列する短冊状電極を備え、
前記短冊状電極を覆って、前記第１の方向に延在する突起部を有し、
前記ビーズは、前記液晶が存在している領域に存在し、
前記突起部の前記第２の方向の断面の縦径/横径比は、０．２６以上１．０以下であり、前記縦径は、前記断面の最も高い径であり、前記横径は、前記断面の最も広い径であり、
前記突起部は、前記ビーズと前記短冊状電極の間が液晶層の厚みよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記液晶層に用いられる液晶材料の誘電率異方性が正であることを特徴とする請求項１または８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記突起部は樹脂によって形成されることを特徴とする請求項１または８に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に係わり、特に、液晶表示パネルの表示面側にレンズ機能を有する液晶レンズを配置した方式の３次元表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡等を使用することなく裸眼による２次元（２Ｄ）表示と３次元（３Ｄ）表示とが切り替え可能な表示装置は、例えば、画像表示を行う第１の液晶表示パネルと、該第１の液晶表示パネルの表示面側（観察者側）に配置され、３Ｄ表示時には観察者の左右眼に別々の光線を入射させる視差障壁を形成する第２の液晶表示パネルとを備える構成となっている。このような２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替え可能な液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルの液晶分子の配向を制御することにより、第２の液晶表示パネル内の屈折率を変化させ、表示面の上下方向に延在し左右方向に並設されるレンズ（レンチキュラレンズ、シリンドリカルレンズアレイ）領域を形成し、左右眼に対応する画素の光を観察者の視点へと振り向ける構成となっている。
【０００３】
このような構成からなる液晶レンズ方式の３次元表示装置は、例えば、「特許文献１」に記載される自動立体視表示装置がある。この「特許文献１」に記載の表示装置では、液晶層を介して対向配置される一方の透明基板上に面状の電極が形成されると共に、他方の透明基板にはレンズの形成方向に延在する短冊状電極（線状電極）が形成され、レンズの配列方向に線状電極が並設される構成となっている。この構成により、短冊状電極に印加する電圧と面状電極に印加する電圧とを制御して液晶分子の屈折率を制御し、２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替え制御可能な構成となっている。また、「特許文献１」に明確な記載はないが、液晶層の厚みを保つスペーサにはビーズなどが用いられると考えられる。
【０００４】
上記のような構成の電極構造において、両透明基板が貼り合わせされる時に短冊状電極上部にビーズＳＢが固定されることが考えられる。このような状態の時、ビーズによって短冊状電極近傍の液晶配向が乱され、不要光が発生することが問題として挙げられる。このような不要光の発生は３Ｄ表示の画質を表わすクロストークを悪化させると考えられる。
【０００５】
「特許文献２」には、液晶表示パネルにおける配向膜の表面の凹凸を平均傾斜角度を８．５度以下の段差、または、アスペクト比（縦/横比）を０．１５以下の順テーパの段差となるように制御することによって、配向膜表面の配向制御能力の均一化を図り、初期配向方向の変動による表示不良の発生を低減する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５２０２３１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「特許文献２」では液晶表示パネル内の配向膜の段差の形状を制御することにより、配向膜面内におけるラビング処理の均一性を改善している。ただし、「特許文献２」の記載は、一般の液晶表示パネルについての構成であり、液晶レンズにおける課題については一切記載が無い。本発明の課題は、液晶レンズにおいて、第１の透明基板と第２の透明基板の間隔をビーズＳＢによって規定する場合に、ビーズＳＢが液晶レンズを形成するための電極の上に存在し、液晶レンズを歪めることによる３次元画像の表示特性の劣化を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような課題を解決するために、本発明は次のような手段をとる。
【０００９】
（１）表示パネルの上に液晶レンズが配置された表示装置であって、前記液晶レンズは第１の透明基板と第２の透明基板の間に液晶が挟持され、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間隔はビーズによって規定され、前記第１の透明基板は平面電極を備え、前記第２の基板は、第１の方向に延在して、前記第１の方向と直角の第２の方向に配列する短冊状電極を備え、前記短冊状電極を覆って、前記第１の方向に延在する突起部を有しており、記平面電極と前記短冊状電極との間に電圧を印加することによって３次元表示を行い、前記平面電極と前記短冊状電極との間に電圧を印加しないことによって２次元表示を行うことを特徴とする表示装置。
【００１０】
（２）前記突起部の前記第２の方向の断面の縦径/横径比は、０．２６以上１．０以下であり、前記縦径は、前記断面の最も高い径であり、前記横径は、前記断面の最も広い径であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１１】
（３）前記突起部の前記縦径/横径比は、０．３５以上１．０以下であることを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００１２】
（４）前記突起部の前記断面形状における前記第１の基板に対向する複数の辺のなす角は、前記第１の基板に対して凸であることを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００１３】
（５）前記突起部の前記断面形状における前記第１の基板に対向する辺は、前記第１の基板に平行であることを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００１４】
（６）前記突起部の前記断面形状は矩形であることを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００１５】
（７）前記突起部の前記断面形状は楕円であることを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００１６】
（８）前記短冊状電極の前記第２の方向の幅は液晶層の厚みの０．１５倍から０．５倍であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１７】
（９）前記突起部の前記第２の方向の高さは、液晶層の厚みの０．６倍から１．０倍であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１８】
（１０）表示パネルの上に液晶レンズが配置された表示装置であって、前記液晶レンズは第１の透明基板と第２の透明基板の間に液晶が挟持され、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間隔はビーズによって規定され、前記第１の透明基板は平面電極を備え、前記第２の基板は、第１の方向に延在して、前記第１の方向と直角の第２の方向に配列する短冊状電極を備え、前記短冊状電極を覆って、前記第１の方向に延在する突起部を有し、
前記突起部は、前記ビーズと前記短冊状電極の間が液晶層の厚みよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする表示装置。
【００１９】
（１１）前記液晶層に用いられる液晶材料の誘電率異方性が正であることを特徴とする請求項１または１０に記載の表示装置。
【００２０】
（１２）前記突起部は樹脂によって形成されることを特徴とする（１）または（１０）に記載の表示装置。
【００２１】
（１３）前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする（１）乃至１０のいずれかに記載の表示装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ビーズＳＢを短冊状電極上部から移動させるような構造を液晶レンズ内に設け、液晶レンズの劣化を抑制することで、クロストークの悪化を抑制することが可能である。したがって、液晶レンズ方式における高品質な３次元画像の表示を可能にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の表示装置の全体構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施例１の表示装置により３Ｄ画像が観察できる原理を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の表示装置を構成する液晶レンズの概略構成を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例１の表示装置を構成する液晶レンズの中にある短冊状電極を説明する平面図である。
【図５】本発明の表示装置における液晶レンズが駆動した時の電界分布と液晶配向を説明する断面図である。
【図６】本発明の表示装置における液晶レンズが駆動した時に発生する屈折率分布を説明するための図である。
【図７】クロストークと短冊状電極とビーズの間の距離の関係を説明する図である。
【図８】ビーズに与えられた荷重とひずみの間の関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施例１の表示装置を説明するための断面図である。
【図１０】屈折率分布と二次曲線の間の相関値とセルギャップで規格化した短冊状電極の間の関係を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例２の表示装置を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の実施例３の表示装置を説明するための断面図である。
【図１３】突起部の高さと破損確率の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００２５】
〈全体構成〉
図１〜８を用いて実施例１の全体構成を説明する。図１に実施例１の表示装置の断面図を示した。図１に示すように、実施例１の表示装置には、最も下の層にバックライトユニットＢＬＵ、順に液晶表示パネルＤＩＳ、接着層ＡＤＨ、最も上の層に液晶レンズＬＣＬＥが備えられている。
【００２６】
液晶表示パネルＤＩＳは、例えばＩＰＳ（In-Plane Switching）方式による液晶表示装置である。但し、他の非発光型の表示パネル、有機ＥＬ表示パネル等の自発光型の表示パネル等を用いてもよい。このような液晶表示パネル以外の表示パネルを用いる場合は、表示パネルと液晶レンズＬＣＬＥの間に偏光板を配置する。液晶レンズは偏光光のみ制御することができるからである。自発光型の表示パネルを用いた場合、バックライトユニットＢＬＵは必ずしも必要ではない。以下の説明では、表示パネルは液晶表示パネルであるとして説明する。また。この液晶表示パネルはＩＰＳ方式による液晶表示装置であった場合を仮定して説明する。
【００２７】
接着層ＡＤＨは液晶表示パネルＤＩＳと液晶レンズＬＣＬＥを固定している。接着層ＡＤＨは周知の樹脂部材等からなる。液晶レンズＬＣＬＥは、駆動電圧が印加されている時、接着層ＡＤＨを通過してきた偏光された光を集光させる。液晶レンズＬＣＬＥは、ルーペなどのように形状の分布で光を集光させるのではなく、屈折率の分布によって光を集光させるＧＲＩＮ（Gradient Index）レンズである。液晶レンズＬＣＬＥに駆動電圧が印加されていない時、液晶レンズＬＣＬＥは接着層ＡＤＨを通過してきた偏光された光に対して影響を与えずに通過させる。この時、観察者に見える映像は２Ｄ表示である。一方、液晶レンズＬＣＬＥに駆動電圧が印加されている時、液晶レンズＬＣＬＥは接着層ＡＤＨを通過してきた偏光された光を焦点の位置に集光させる。この時、観察者に見える映像は３Ｄ表示である。
【００２８】
図２に、液晶レンズＬＣＬＥに駆動電圧が印加されている時、偏光された光が通過する光路を示した。図２の中には図１で示した液晶表示パネルＤＩＳ、接着層ＡＤＨ、液晶レンズＬＣＬＥがＺ軸方向に積層されている。それらの上には実施例１の表示装置を観察する観察面ＯＢがある。観察面ＯＢには観察者の左目ＬＥと右目ＲＥがある。３Ｄ画像はこれらの左目ＬＥと右目ＲＥがそれぞれ左目用の画像と右目用の画像を視認することで観測することができる。
【００２９】
左目用の画像と右目用の画像は異なり、互いに視差がついた画像になっている。液晶表示パネルＤＩＳには左目用の画像を表示する画素ＬＰと右目用の画像を表示する画素ＲＰが備えられている。図２に示したように、左目用の画像を表示する画素ＬＰと右目用の画像を表示する画素ＲＰは一組になってＸ軸方向に並設されている。左目用の画像を表示する画素ＬＰと右目用の画像を表示する画素ＲＰから出た光は接着層ＡＤＨを通り抜けた後、液晶レンズＬＣＬＥに到達する。
【００３０】
液晶レンズＬＣＬＥは屈折率分布を備えている。屈折率分布はＸ軸方向に周期性を持っており、このうち１ピッチ分の屈折率分布をＧＩＵとする。１ピッチ分の屈折率分布ＧＩＵは左目用の画像を表示する画素ＬＰと右目用の画像を表示する画素ＲＰから来る光を集光させる。１ピッチ分の屈折率分布ＧＩＵによって、左目用の画像の光が通過する光路ＬＬＰ、右目用の画像の光が通過する光路ＲＬＰがそれぞれ左目ＬＥ、右目ＲＥに到達する時、観測者は３Ｄ表示を視認することができる。
〈液晶レンズの構成〉
図３に液晶レンズＬＣＬＥの断面構造を示した。図３（ａ）はスペーサであるビーズＳＢを省略した液晶レンズＬＣＬＥの断面構造である。上側透明基板ＳＵＢ１の上には平面電極ＰＥが設けられている。下側透明基板ＳＵＢ２の上側には短冊状電極ＩＥ、その上に突起部ＢＵが設けられている。短冊状電極ＩＥは複数あり、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に周期的に並設している。上側透明基板ＳＵＢ１と下側透明基板ＳＵＢ２の間には液晶層ＬＣＬがある。
【００３１】
図２の中のＡＡ‘で示された破線は、図３（ａ）が周期的に並設された短冊状電極ＩＥの１周期分の断面であることを示している。上側透明基板ＳＵＢ１、下側透明基板ＳＵＢ２には例えばガラスなどの材料が用いられる。平面電極ＰＥ、短冊状電極ＩＥは周知の透明電極であり、材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＺｎＯ（酸化亜鉛）が用いられる。突起部ＢＵを構成する材料は例えばアクリル系、エポキシ系などの樹脂である。
【００３２】
また、突起部ＢＵを構成する材料が、例えばカーボン系樹脂のように遮光性を持っていた場合、不要な散乱光を遮光する機能を持つ。液晶層ＬＣＬは配向膜、液晶材料とスペーサであるビーズＳＢで構成される。ここで用いられる配向膜は、液晶配向を上側透明基板ＳＵＢ１、下側透明基板ＳＵＢ２に対して水平方向に配向させるものである。また、液晶材料もポジ型液晶である。
【００３３】
ビーズＳＢの材料はガラスまたはプラスチックである。液晶レンズＬＣＬＥの作製方法はおおよそ以下の通りである。まず、上側透明基板ＳＵＢ１と下側透明基板ＳＵＢ２を洗浄し、それぞれの基板上に平面電極ＰＥ、短冊状電極ＩＥの材料をスパッタする。次にパターニングのために、短冊状電極ＩＥの材料をエッチングする。このようにして平面電極ＰＥ、短冊状電極ＩＥを形成した後、短冊状電極ＩＥの上部に突起部ＢＵの材料を塗布・硬化させて突起部ＢＵを形成する。上側透明基板ＳＵＢ１と下側透明基板ＳＵＢ２それぞれに配向膜を形成する。次に、どちらかの透明基板上にビーズＳＢを散布する。次に、シール材料を用いて二つの透明基板を貼り合わせする。最後に、二つの透明基板の間に液晶材料を封入・封止する。図３（ｂ）にビーズＳＢと液晶レンズＬＣＬＥの断面構造を示した。ビーズＳＢは透明基板上に散布されるために、液晶層ＬＣＬの中でビーズＳＢが配置される位置は定まらない。
【００３４】
図４に液晶レンズＬＣＬＥの中にある短冊状電極ＩＥの平面構造を示した。図４に示されているとおり、図３（ａ）の中のＡＡ‘の破線で示した短冊状電極ＩＥ一周期分がＸ軸方向に並設されている。短冊状電極ＩＥは、外部から駆動電圧を印加する配線を接続するための端子を備えている。一般的には下側透明基板ＳＵＢ２の端部などに設けられるが、図４の中では省略されている。
【００３５】
図５は液晶レンズＬＣＬＥを駆動させた時の電界分布と液晶配向分布の説明をするものである。図５（ａ）に液晶レンズＬＣＬＥを駆動させた時の電界分布を示した。液晶レンズＬＣＬＥを駆動させた時、短冊状電極ＩＥと平面電極ＰＥの間に電界ＥＦが発生する。図５（ａ）に示したように電界ＥＦは短冊状電極ＩＥから放射状に分布する。この電界ＥＦにより液晶配向がどのように変化するかを次に示す。図５（ｂ）に液晶レンズＬＣＬＥを駆動させない時の液晶配向を示した。この時、液晶配向ＬＣはＸ軸方向に対して一様に略平行になっている。図５（ｃ）に液晶レンズＬＣＬＥを駆動させた時の液晶配向を示した。図５（ａ）に示した電界ＥＦの影響を受けて、液晶配向ＬＣは図５（ｃ）に示すように配向する。
【００３６】
図６に液晶レンズＬＣＬＥを駆動させた時に発生する屈折率分布ＧＩを示した。屈折率分布ＧＩは、図５におけるＸ軸方向に振動する偏光された光が液晶配向ＬＣによって影響を受ける屈折率を各Ｘ座標においてＺ軸方向に平均化したものである。液晶レンズＬＣＬＥはＧＲＩＮ（Gradient Index）レンズであり、屈折率分布を持つ。
【００３７】
Ｘ軸方向に振動する偏光された光が図５（ｃ）に示した液晶配向に対して照射された時、その偏光された光は図６に示される屈折率分布ＧＩの影響を受ける。屈折率分布ＧＩの詳細は液晶配向ＬＣによって決定する。短冊状電極ＩＥ上部の液晶配向は下側透明基板ＳＵＢ２に対してほぼ垂直方向に配向している。液晶配向がこのような状態の時、Ｘ軸方向に振動する偏光された光は、液晶材料の常光に対する屈折率の影響を受ける。
【００３８】
また、短冊状電極ＩＥ間の液晶配向は下側透明基板ＳＵＢ２に対してほぼ平行方向に配向している。液晶配向がこのような状態の時、Ｘ軸方向に振動する偏光された光は、液晶材料の異常光に対する屈折率の影響を受ける。液晶配向の分布によって、Ｘ軸方向に振動する偏光された光が影響を受ける屈折率は常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率の間の値になる。このような理由のために、図６に示した屈折率分布ＧＩは図５（ｃ）に示された液晶配向ＬＣの分布と強く関係している。
【００３９】
また、屈折率分布ＧＩの形状が二次曲線状である時、液晶レンズＬＣＬＥの集光性が最も良い。液晶レンズＬＣＬＥの集光性は本実施形態の３Ｄディスプレイとしての画質に影響するため、屈折率分布ＧＩの形状は二次曲線状であることが望ましい。つまり、本実施形態の３Ｄディスプレイとしての画質を良好にするためには、屈折率分布ＧＩの形状が二次曲線状になるように液晶配向ＬＣの分布を適切に調整しなければならない。
【００４０】
液晶レンズＬＣＬＥの屈折率分布ＧＩの形状が理想的な二次曲線状と異なると３Ｄディスプレイの性能は悪化する。この要因の一つとして、短冊状電極ＩＥ上部にビーズＳＢがあった場合に電界ＥＦの分布を乱すことが挙げられる。図７にビーズＳＢと短冊状電極の間の距離とクロストークの関係を示した。
【００４１】
図７（ａ）はビーズＳＢと短冊状電極の間の距離を説明している。図７（ａ）の中の矢印Ｓで示したように、ビーズＳＢと短冊状電極の間の距離は短冊状電極の端部からビーズＳＢの表面までの距離を計測して得た。更にこれをビーズＳＢの直径を用いて規格化した。クロストークとは３Ｄディスプレイ内に発生する不要光の多さを示すパラメータである。クロストークが増加すると３Ｄディスプレイの立体感が減少する。図７（ｂ）に示されているように、規格化されたビーズＳＢと短冊状電極の間の距離が短くなるほどクロストークが増加する。これはビーズＳＢが短冊状電極上部、あるいは近傍にあるために前述のように液晶配向が乱れ、クロストークが増加していることを示している。
【００４２】
これを防ぐために、図３（ｂ）に示したように突起部ＢＵを短冊状電極ＩＥ上部に配置する。製造プロセスの途中でビーズＳＢが短冊状電極ＩＥ上部に配置された場合であっても、上側ガラス基板ＳＵＢ１と下側ガラス基板ＳＵＢ２を貼り合わせる際に、突起部ＢＵがあることによってビーズＳＢが短冊状電極ＩＥ上部から押し出される。形状や大きさによらず突起部ＢＵを形成するだけでビーズＳＢを短冊状電極ＩＥ上部から押し出す効果が得られる。しかしながら、突起部ＢＵの高さが十分でない場合、ビーズＳＢが圧縮され、短冊状電極ＩＥ上部に留まる。本発明ではこの現象を防ぐために、突起部ＢＵのアスペクト比（縦／横）を０．２６以上にする。
【００４３】
本実施形態のような３ＤディスプレイにおいてビーズＳＢを短冊状電極ＩＥ上部から確実に押し出すためには突起部ＢＵの高さを十分に高くしなければならない。そのためにはビーズＳＢが破壊される変形量を与えるように突起部ＢＵを高くすればよい。一般的にスペーサとして用いるビーズＳＢの材料はポリマーである。このために、ポリマービーズＳＢが破壊される時の変形量を測定した。
【００４４】
図８に、ビーズＳＢに対して荷重を与えた時の変形量の測定結果を示した。図８に示される通り、ビーズＳＢに与える荷重が増加すると徐々に変形量の増加が小さくなっていく傾向を示した。また、４９０ｍＮの荷重を与えた時に、ビーズＳＢは破壊された。この時の変位を図８に示されたデータを基に外挿すると、ポリマービーズＳＢが破壊される変形量は６０％であると計算される。
【００４５】
上記の計算で得られたビーズＳＢが破壊される時の変形量を用いて、突起部ＢＵに必要なアスペクト比を求める。図９に突起部ＢＵ、短冊状電極ＩＥ、ビーズＳＢを示した。上記の計算結果から、突起部ＢＵの高さＢＵＨはビーズＳＢの直径ＳＢＤの約６０％以上が望ましいと考えられる。このために（数１）が成り立つ。
【００４６】
【数１】
0005865727.tif 000002
【００４７】
また、突起部ＢＵの高さＢＵＨの上限はＳＢＤである。突起部の幅ＢＵＷは次のように決められる。突起部ＢＵは短冊状電極ＩＥを覆わなければならないために、突起部の幅ＢＵＷは短冊状電極の幅ＩＥＷに依存する。更に、屈折率分布ＧＩの形状を二次曲線状にするために、短冊状電極の幅ＩＥＷはビーズＳＢの直径ＳＢＤに依存する。
【００４８】
図１０に、屈折率分布と二次曲線の間の相関値とセルギャップ（ＳＢＤ）で規格化した短冊状電極の幅ＩＥＷの関係を示した。屈折率分布と二次曲線の間の相関値が１００％に近いほど、屈折率分布の形状が二次曲線に近く、集光性が高いことを示す。図１０に示されるように、セルギャップで規格化した短冊状電極の幅ＩＥＷが３０％の時に最も屈折率分布と二次曲線の間の相関値が高い。また、セルギャップで規格化した短冊状電極の幅ＩＥＷが１５％から５０％の範囲にある時、屈折率分布と二次曲線の間の相関値が約９０％であるが、セルギャップで規格化した短冊状電極の幅ＩＥＷが５０％より大きい時、屈折率分布と二次曲線の間の相関値の減少が顕著になる。
【００４９】
このような理由から、短冊状電極の幅ＩＥＷはセルギャップの３０％である必要がある。このために（数２）が成り立つ。
【００５０】
【数２】
0005865727.tif 000003
【００５１】
更に、図７（ｂ）に示されるように、ビーズＳＢが電界を擾乱させる影響を十分に避けるためには、ビーズＳＢを短冊状電極ＩＥの上部だけではなく近傍にいることも防がなければならない。このために突起部の幅ＢＵＷを短冊状電極の幅ＩＥＷに加えて、短冊状電極ＩＥの左右の端部からそれぞれビーズＳＢの直径ＳＢＤ分大きくする。これは（数３）によって表現することが出来る。
【００５２】
【数３】
0005865727.tif 000004
【００５３】
最後に、（数１）（数２）（数３）の関係を用いて、突起部ＢＵに必要なアスペクト比ＢＵＨ／ＢＵＷを（数４）のように表わすことができる。
【００５４】
【数４】
0005865727.tif 000005
【００５５】
このように突起部ＢＵに必要なアスペクト比は０．２６以上必要になる。また、プロセス上の制限により、アスペクト比の上限は１．０となる。このために、（数４）に示した条件を含めて、突起部ＢＵのアスペクト比ＢＵＨ／ＢＵＷは（数５）のように表わすことができる。
【００５６】
【数５】
0005865727.tif 000006
【００５７】
この時、短冊状電極ＩＥの高さはビーズＳＢの直径ＳＢＤに比べて十分に小さいために無視した。また、図３や図９において突起部ＢＵは下側透明基板ＳＵＢ２上に形成され、短冊状電極ＩＥを覆っているが、短冊状電極ＩＥ上部でありさえすれば上側透明基板ＳＵＢ１上に形成されても構わない。また、突起部ＢＵの断面形状は図３や図９においては矩形形状をしているが、四角形であれば良く、台形形状のように上底と下底の辺の長さが異なっても構わない。また、突起部ＢＵの形成過程によっては突起部ＢＵの端にわずかに丸みがつく場合がある。そのような場合も前述の断面形状に含まれる。
【実施例２】
【００５８】
実施例２の全体構成は、液晶レンズＬＣＬＥ内に形成される突起部を除いて実施例１のものと同様である。図１１に実施例２の液晶レンズＬＣＬＥの断面図を示した。実施例２は実施例１の突起部ＢＵの形状を変更した。図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように実施例２における突起部ＢＵ１の断面形状はテーパがついた形状になっている。
【００５９】
実施例１に示したような矩形形状の突起部ＢＵは、ビーズＳＢを短冊状電極ＩＥの上部や近傍から移動させることができるが、貼り合わせの時にビーズＳＢを破壊する可能性がある。このために、液晶層ＬＣＬのセルギャップを保つために有効なビーズＳＢの個数が減る。あるいは、破壊されたビーズＳＢの破片が不純物となって液晶層ＬＣＬに悪影響を及ぼす。
【００６０】
これに比べて、実施例２のような断面形状の突起部はビーズＳＢの移動をより促し、ビーズＳＢの破壊を防ぐ効果がある。本実施形態の効果が発揮されるためには、突起部の形状は図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示した三角形状、半円形状、五角形状に限定されず、テーパがついた形状であれば良い。別な言い方をすれば、突起部の断面形状における複数の辺のなす角度は、上側透明基板に対して凸の形状である。
【００６１】
これらの形状の突起部は以下のように形成される。下側透明基板ＳＵＢ２上に短冊状電極ＩＥを形成した後に、実施例１で述べた突起部ＢＵの材料を塗布・硬化する。図１１に示したような様々な形状は塗布の速度を調整することによって形成可能である。これらの突起部に必要なアスペクト比は実施例１の時と同様である。実施例２の突起部ＢＵのアスペクト比は突起部の高さと突起部の断面の中で最も広い幅の比である。図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した例では、図中に示されるＢＵＨ１〜３とＢＵＷ１〜３の比がそれぞれのアスペクト比である。本実施形態の効果が発揮されるためには、これらのアスペクト比が０．２６以上であることが望ましい。
【実施例３】
【００６２】
実施例３の全体構成は、液晶レンズＬＣＬＥ内に形成される突起部ＢＵを除いて実施例１のものと同様である。図１２に実施例２の液晶レンズＬＣＬＥの断面図を示した。実施例３における突起部ＢＵ４の高さＢＵＨ４は実施例１のものと比べて高くなっている。このことにより、ビーズＳＢを短冊状電極ＩＥの上部や近傍から移動させる効果だけではなく、実使用環境において液晶レンズＬＣＬＥに外圧がかかった時の耐圧性を高めることができる。
【００６３】
図１３に耐圧性試験を行った結果を示す。耐圧性試験は液晶レンズＬＣＬＥに対して衝撃を与えた時にスペーサであるビーズＳＢがどの程度の確率で破損するかどうかを調べるものである。突起部の高さはセルギャップ（ＳＢＤ）を用いて規格化した。破損確率は液晶レンズＬＣＬＥに対して１０回衝撃を与えた時にビーズＳＢが破損した回数から計算したものである。
【００６４】
図１３に示されるように、規格化した突起部の高さが８０％以上になると破損確率が減少する。この結果は、液晶レンズＬＣＬＥに対して与えた衝撃によって、セルギャップが瞬間的に２０％以上縮小し、その際にビーズＳＢが圧力によって破損することを示している。ゆえに、突起部の高さがセルギャップの８０％以上になった時に、突起部によってセルギャップの縮小が抑制され、破損確率が減少したと考えられる。このような理由のために、液晶レンズＬＣＬＥの耐圧性を向上させるためには突起部ＢＵ４の高さＢＵＨ４がビーズＳＢの８０％以上である必要がある。これを（数６）に示す。
【００６５】
【数６】
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【００６６】
突起部ＢＵ４の幅ＢＵＷ４は実施例１と同じであるために（数１）、（数２）に示した値となる。このため実施例３の突起部ＢＵ４のアスペクト比は（数７）で表わされる。
【００６７】
【数７】
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【００６８】
このように突起部ＢＵに必要なアスペクト比は約０．３５以上必要になる。この時、実施例１の時と同様に、プロセス上の制限によりアスペクト比が１．００以上の突起部ＢＵを構築できない。これにより実施例３の突起部ＢＵ４のアスペクト比ＢＵＨ４／ＢＵＷ４についても（数８）が成り立つ。
【００６９】
【数８】
0005865727.tif 000009
【００７０】
突起部ＢＵ４の形成方法、材料は実施例１や２と同様である。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００７２】
ＢＬＵ……バックライトユニット  ＤＩＳ……表示パネル  ＡＤＨ……接着層  ＬＣＬＥ……液晶レンズ  ＯＢ……液晶レンズを観察する観察面  ＬＥ……観察者の左目  ＲＥ……観察者の右目  ＬＰ……左目用の画像を表示する画素  ＲＰ……右目用の画像を表示する画素  ＧＩＵ……一ピッチ分の屈折率分布  ＬＬＰ……左目用の画像の光が通過する光路  ＲＬＰ……右目用の画像の光が通過する光路  ＳＵＢ１……上側透明基板  ＰＥ……平面電極  ＳＵＢ２……下側透明基板  ＩＥ……短冊状電極  ＢＵ……突起部  ＬＣＬ……液晶層  ＳＢ……ビーズＳＢ  ＥＦ……電界  ＬＣ……液晶配向  ＧＩ……屈折率分布  ＢＵＨ……実施例１の突起部の高さ  ＳＢＤ……ビーズＳＢの直径  ＢＵＷ……実施例１の突起部の幅  ＩＥＷ……短冊状電極の幅  ＢＵ１……実施例２における図１１（ａ）の突起部  ＢＵ２……実施例２における図１１（ｂ）の突起  ＢＵ３……実施例２における図１１（ｃ）の突起部  ＢＵＨ１……実施例２における図１１（ａ）の突起部の高さ  ＢＵＨ２……実施例２における図１１（ｂ）の突起部の高さ  ＢＵＨ３……実施例２における図１１（ｃ）の突起部の高さ  ＢＵＷ１……実施例２における図１１（ａ）の突起部の幅  ＢＵＷ２……実施例２における図１１（ｂ）の突起部の幅  ＢＵＷ３……実施例２における図１１（ｃ）の突起部の幅  ＢＵ４……実施例３における図１２の突起部  ＢＵＨ４……実施例３における図１２の突起部の高さ  ＢＵＷ４……実施例３における図１２の突起部の幅
【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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