(57)【要約】  本実施形態に係る屈折率分布型液晶光学素子は、第１基板と、第２基板と、液晶層と、複数の第１電極と、複数の第２電極と、複数の第３電極と、複数の第４電極と、を具備する。第２基板は前記第１基板と対向して配される。液晶層は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持される。複数の第１電極は、前記第１基板上の液晶層側に設けられ、前記第１方向に延伸する。複数の第２電極は、複数の前記第１電極の間に配置され、前記第１方向に延伸する。第３電極は、前記第２基板上の液晶層側に設けられ、前記第１方向とは異なる第３方向に延伸する。第４電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１方向に延伸する。前記第１方向とは異なる第２方向に隣接する複数の前記第２電極は電気的に接続され、前記第２方向に隣接する複数の前記第４電極は電気的に接続されていることを特徴とする。
2013038557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板と対向して配される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に挟持される液晶層と、
前記第１基板上の前記液晶層側に設けられ、第１方向に延伸する複数の第１電極と、
複数の前記第１電極の間に配置され、前記第１方向に延伸する複数の第２電極と、
前記第２基板上の前記液晶層側に設けられ、前記第１方向とは異なる第３方向に延伸する第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１方向に延伸する第４電極と、を具備し、
前記第１方向とは異なる第２方向に隣接する複数の前記第２電極は電気的に接続され、前記第２方向に隣接する複数の前記第４電極は電気的に接続されていることを特徴とする屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項２】
前記第２方向に隣接する複数の前記第２電極を電気的に接続する第２引出線と、前記第２方向に隣接する複数の前記第４電極を電気的に接続する第４引出線と、をさらに具備する請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項３】
前記第２引出線に第２電圧を供給する第２電圧供給部と、
前記第４引出線に前記第２電圧とは異なる第４電圧を供給する第４電圧供給部と、をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項４】
前記第１電極が複数本まとまって電気的に接続されグループを形成することを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項５】
前記第３電極は前記第１方向に直交する第３方向に延伸し、レンズ一単位ごとに同等の位置に対応する第３電極どうしは、電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項６】
前記液晶層は、一軸性液晶からなり、前記第３方向に平行な方向が液晶ダイレクタの配向方向であることを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項７】
前記第１電極と前記第ｎ電極との間に配置され、第１方向に延伸する複数の第ｎ＋１電極をさらに具備し、ｎは４以上の数であり、ｎが５以上の場合には第５電極から第ｎ＋１電極までを具備することを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項８】
前記第１電極と該第１電極に最も近い第ｎ＋１電極との間の距離は、該第ｎ＋１電極と該第ｎ＋１電極から第２電極側にある最も近い第ｎ電極との間の距離よりも長いことを特徴とする請求項７に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項９】
前記第１電極と該第１電極に最も近い第４電極との間の距離は、該第４電極と該第４電極から第２電極側にある最も近い第５電極との間の距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１０】
前記第４電極と、該第４電極に対向する第３電極との間に印加される電圧は、液晶が立ち上がりはじめるしきい値電圧よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１１】
前記第１電極に印加される電圧の１／３の電圧値は、液晶が立ち上がりはじめるしきい値電圧値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１２】
前記第１電極に印加される電圧の１／３の電圧値が、液晶が立ち上がりはじめるしきい値電圧値以上の場合に、該第１電極に対向する第３電極の電圧値をＶＣ、レンズ中心に最も近い電極の電圧をＶ０、レンズ中心に２番目に近い電極の電圧をＶ１、レンズ端にかける電圧をＶｎとすると、
ＶＣ≦（Ｖ１−Ｖ０）×０．５かつＶＣ≧Ｖｎ／３−Ｖｔｈ
となる電圧値ＶＣの電圧を該第３電極に印加することを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子
【請求項１３】
前記第２方向は、前記第１方向とは直交していないことを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１４】
前記第１電極は、矩形に近い形状が同位置電位になるように隣接する第１電極どうしを接続する接続部をさらに具備することを特徴とする請求項１３に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１５】
前記第３方向は、前記第１方向と直交することを特徴とする請求項１３に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１６】
レンズ一単位ごとに同等の位置に対応する第３電極どうしは、電気的に接続していることを特徴とする請求項１５に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１７】
前記第１電極と前記第２電極と前記第４電極が前記第２方向に沿ってこの順で繰り返して配置されることを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子。
【請求項１８】
請求項１に記載の屈折率分布型液晶光学素子と、
画像表示部とを具備することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は屈折率分布型液晶光学素子および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、立体（３次元）画像を表示可能な表示装置が提案されている。また、２次元（２Ｄ）画像の表示と３次元（３Ｄ）画像の表示とを選択的に同一の表示装置を用いて実現したいという要求があり、その要求に応えるための技術が提案されている。【０００３】
例えば特許文献１には、液晶レンズアレイ素子を用いて２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替える技術が記載されている。この液晶レンズアレイ素子は、一方の基板上に周期的に配置された棒状の電極を有する。そして、対向するもう一方の基板上に形成された電極との間で電界分布を作り出す。この電界分布により液晶層の配向が変化し、レンズとして作用する屈折率分布を生成する。電極に印加する電圧を制御することにより、レンズ作用をオンオフすることができるため、２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えることができる。このように電界により液晶分子の配向方向を制御する方式は、液晶屈折率分布型（ＧＲＩＮ：gradient index）レンズ方式と呼称される。また、本構成では、各棒状の電極に夫々、３Ｄ表示となる電圧、又は２Ｄ表示となる電圧を印加することにより、棒状の電極が配列した方向には、部分的に２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替えることができる。【０００４】
さらには、例えば特許文献２には、液晶レンズアレイ素子とは別に偏光可変セルを設けた構成が記載されている。本構成によれば、液晶レンズアレイ素子に入射する光の偏光状態を表示面内で切り替えることにより、部分的に２Ｄ表示と３Ｄ表示が切り替え可能である。【０００５】
また、例えば特許文献３には、液晶ＧＲＩＮレンズにおいて、上側電極と下側電極の配線の延伸方向を縦方向と横方向で略直交する方向にすることにより、縦横切替表示を行う技術が示されている。液晶GRIＮレンズの上側基板電極、下側基板電極それぞれにおいて、電源とグラウンドの両者の役割を電気的に切り替えることにより、縦横切り替えが実現可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０２０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８６３１号公報
【特許文献３】特開２００７−２２６２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の２Ｄ／３Ｄ表示切替ディスプレイにおいては、各棒状の電極はそれぞれ、水平方向にのみ配列されている。この結果、全画面で２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替えることはできる。また、水平方向で部分的に２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替えることはできる。しかし、垂直方向には分割できない。【０００８】
また、特許文献２に記載のディスプレイにおいては、水平方向だけでなく垂直方向にも分割することはできる。しかし、液晶ＧＲＩＮレンズ素子の他に偏光可変セルが必要となるため、厚みと重量が増大し、コストも高くなる。【０００９】
さらに、特許文献３に記載のディスプレイにおいては、上下それぞれの電極がグラウンド面としての役割をもつために、すきまを狭くするように電極がしきつめられている。部分３Ｄ表示に必要な電極構造については述べていない。【００１０】
発明が解決しようとする課題は、レンズ単体で縦横切替表示が可能、かつ、部分３Ｄ表示ができる屈折率分布型液晶光学素子および画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態に係る屈折率分布型液晶光学素子は、第１基板と、第２基板と、液晶層と、複数の第１電極と、複数の第２電極と、第３電極と、第４電極と、を具備する。第２基板は前記第１基板と対向して配される。液晶層は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持される。複数の第１電極は、前記第１基板上の液晶層側に設けられ、前記第１方向に延伸する。複数の第２電極は、複数の前記第１電極の間に配置され、前記第１方向に延伸する。第３電極は、前記第２基板上の液晶層側に設けられ、前記第１方向とは異なる第３方向に延伸する。第４電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、第１方向に延伸する。前記第１方向とは異なる第２方向に隣接する複数の前記第２電極は電気的に接続され、前記第２方向に隣接する複数の前記第４電極は電気的に接続されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態において第５電極まで電極がある場合を示す立体画像表示装置を示す斜視分解図である。
【図２】図１の第１基板の上面透視図である。
【図３】第４電極まで電極がある場合の第１基板の上面透視図である。
【図４】図１の第２基板の上面透視図である。
【図５】図２におけるＢ−Ｂ’線での３Ｄ表示時断面図である。
【図６】図５のレンズにおいて、レンズ機能が有効となる電極構造、電圧をかけた時の液晶ダイレクタ分布を示す図である。
【図７】図６の液晶ダイレクタ分布から計算した厚み方向の平均屈折率分布と理想屈折率分布とを示すグラフである。
【図８】図２におけるＢ−Ｂ’線での電極に電圧をかけない時の断面図である。
【図９Ａ】図４におけるＣ−Ｃ’線および図２におけるＣ’’−Ｃ’’’線での３Ｄ表示時断面図である。
【図９Ｂ】図４におけるＣ−Ｃ’線および図２におけるＣ’’−Ｃ’’’線での電極に電圧をかけない時の断面図である。
【図９Ｃ】図９Ａのレンズにおいて、レンズ機能が有効となる電極構造、電圧をかけた時の液晶ダイレクタ分布を示す図である。
【図１０】第６電極まで電極がある場合の第１基板の上面透視図である。
【図１１】図１０におけるＤ−Ｄ’での断面図である。
【図１２】実施形態において第５電極まで電極がある場合の電極の位置とその電圧値を示すグラフである。
【図１３】実施形態において第５電極まで電極がある場合で第５電極の中心位置が図１２の場合よりレンズ中心に近い電極の位置とその電圧値を示すグラフである。
【図１４】図１の立体画像表示装置において部分３Ｄ表示をするためにかける電圧波形とその電圧に相当するフラグビットとを示す図である。
【図１５】図１４に示す電圧をかけた時のアドレスおよびコラムのフラグビットと、３Ｄ表示の実現の有無とを示す一例のテーブル図である。
【図１６】図１４に示す電圧をかけた時のアドレスおよびコラムのフラグビットと、３Ｄ表示の実現の有無とを示す別例のテーブル図である。
【図１７】図１６のテーブル図において、第２基板の複数の第３電極にかける対向電圧をＶＣとした時、（ＶＣ−Ｖ０）／（Ｖ１−Ｖ０）と２Ｄ表示時のクロストークとの関係を示すグラフである。
【図１８】図１６のテーブル図において、第２基板の複数の第３電極にかける対向電圧をＶＣとした時、（ＶＣ−Ｖ０）／（Ｖ１−Ｖ０）と２Ｄ表示時の最大輝度と最小輝度との比との関係を示すグラフである。
【図１９】第２の実施形態において、第１方向と第２方向とが直交しない場合の液晶レンズアレイ素子において、長方形に近い形状の部分３Ｄ表示を実現するための第１基板の液晶層側からみた上面透視図である。
【図２０】図１９の場合に、長方形に近い形状の部分３Ｄ表示を実現するための第２基板の上面透視図である。
【図２１】実施形態の立体画像表示装置の仕様形態を示す一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る屈折率分布型液晶光学素子および画像表示装置に関し、特に液晶レンズアレイ素子および立体画像表示装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）  
実施形態の液晶レンズアレイ素子および立体画像表示装置について図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図１は第５電極まで電極がある場合を示す立体画像表示装置を示す斜視分解図である。なお、図１の両端に矢がある矢印で示した部分は、レンズピッチ（レンズ一単位）を示す。以下の図でも両端に矢がある矢印で示した部分は、図１と同様にレンズピッチ（レンズ一単位）を示す。図１の太線で囲った部分は部分３Ｄ表示領域の一単位である。図２は第１基板に垂直な方向から見た上面透視図であり、図４は第２基板に垂直な方向から見た上面図である。また図３は第４電極まで電極がある場合の第１基板の上面図である。図２の２０１、図４の４０１はスルーホールである。
【００１５】
本実施形態の立体画像表示装置は、第１基板１０１、第２基板１０２、第１電極１０３、第２電極１０４、第２電極引出線１０５、第３電極１０６、第１電極引出線１１１、第４電極１１４、第５電極１１５、第４電極引出線１１６、第５電極引出線１１７、液晶ダイレクタ１０７、誘電体１０８、偏光板１０９、２次元画像表示装置１１０、第１アドレス電極電圧供給部１３１、第２アドレス電極電圧供給部１３２、第３アドレス電極電圧供給部１３３、コラム電極電圧供給部１３４、および対向電極電圧供給部１３５を備えている。
【００１６】
また、第２電極１０４と第２電極引出線１０５はそれぞれ誘電体１０８からなる絶縁層より上部、下部に設置してあるため、それらを電気的に接続するコンタクトホール（図１では点線で示している）を設ける。液晶レンズアレイ素子は、立体画像表示装置から偏光板１０９、２次元画像表示装置１１０を除いた部分に対応し、第１基板１０１、第２基板１０２、第１電極１０３、第２電極１０４、第２電極引出線１０５、第３電極１０６、第１電極引出線１１１、第４電極１１４、第５電極１１５、第４電極引出線１１６、第５電極引出線１１７、液晶ダイレクタ１０７、誘電体１０８、第１アドレス電極電圧供給部１３１、第２アドレス電極電圧供給部１３２、第３アドレス電極電圧供給部１３３、コラム電極電圧供給部１３４、および対向電極電圧供給部１３５を備える。
【００１７】
第１基板１０１および第２基板１０２は、透明な材質からなり、平坦な形状をしている。すなわち、第１基板１０１および第２基板１０２は光を透過することができる。
【００１８】
第２電極１０４は、導体からなり、第１基板１０１の上に第１方向にある長さだけ延伸している。第２電極１０４は第２数のグループに分かれて設置され、それぞれのグループは複数の第２電極１０４を含み、グループ内の複数の第２電極１０４は端部で第１方向とは異なる第２方向で第２電極引出線１０５により電気的に接続されている。１つの第２電極引出線１０５により接続される第２電極１０４が同一のグループに属している。この結果、第２方向に配列する第２電極が同一のグループを形成することになる。なお、本実施形態においては、第１方向と第２方向とは直交している。なお、図１では、第２電極１０４と第２電極引出線１０５はそれぞれ絶縁層より上部、下部に設置してあるため、それらを電気的に接続するコンタクトホールにより電気的に接続する。
【００１９】
第１基板１０１および第２電極引出線１０５の上に誘電体１０８が積層される。誘電体１０８の上に第１電極１０３が第１方向に延伸して配置される。誘電体１０８は、第１電極と第２電極が導通しないようにするための絶縁層である。第１電極１０３は第１数のグループに分かれて設置され、それぞれのグループは複数の第１電極１０３を含み、グループ内の複数の第１電極１０３は端部で第２方向に第１電極引出線１１１で引き出され電気的に接続されている。逆に、異なるグループ間は電気的に接続されていない。
【００２０】
第１電極１０３と第２電極１０４との間に１つの第４電極１１４、１つの第５電極１１５が配置される。１つの第２電極１０４を挟んで１対の第４電極１１４と１対の第５電極１１５が配置される。ここで、第１電極１０３と第２電極１０４との間に配置される電極数は２つとは限らず、１つ（第４電極のみ；図３参照）でも、３つ（第４から第６電極；図１０、図１１参照；１００２が第６電極、１００１が第６電極引出線）以上でもよい。図１の例では、第４電極、第５電極の２つを配置し、第２電極と同様に縦方向に分割され、第４電極引出線１１６および第５電極引出線１１７は隣接する第２電極の第２電極引出線１０５の第２方向と同じ方向に引き出され、それぞれ隣接する第４電極１１４および第５電極１１５に接続され、同一電位となるグループを形成する。
【００２１】
第１電極１０３の延伸方向と第２電極１０４の延伸方向とは同一方向である。基板の水平方向での位置は、隣接する２つの第１電極１０３の間の位置（例えば中央位置）に１つの第２電極１０４が配置している。すなわち、第１電極１０３と第２電極１０４とが水平方向に交互に配列している。図１の例では、５つの第１電極１０３の間に４つの第２電極１０４が配置している。隣接する２つの第１電極１０３と、これら第１電極１０３の間に位置する第２電極１０４、第４電極１１４、第５電極１１５、この第２電極１０４の上方に位置するいくつかの第３電極１０６とは組となり、３つの第１電極１０３で枠取られた領域といくつかの第３電極１０６とが重なった領域が３Ｄ部分表示する一単位の領域１２７になる。図１の例では、４個（上下２分割、左右２分割）の３Ｄ部分表示する一単位の領域がある。
【００２２】
液晶ダイレクタ１０７は、一軸性複屈折を示す液晶であり、誘電体１０８および第１電極１０３と第２基板１０２との間に充填されている。第２基板１０２の液晶ダイレクタ１０７層側には第３電極１０６が積層されている。
【００２３】
第３電極１０６は、導体からなり、第２基板１０２の上に第３方向（図１では第２方向と同一方向）にある長さだけ延伸している。第３電極１０６は例えば第２方向に第２基板１０２の一端から他端まで延伸している。第３電極１０６は、第２電極１０２のグループ数である第２数に対応する数だけある。例えば、第２基板１０２のグループ数１つに対して第３電極１０６は７つある。第３電極１０６はそれぞれ第２電極１０２のあるグループに対応して設置されている。
【００２４】
第１アドレス電極電圧供給部１３１は、各グループの第２電極引出線１０５と、この第２電極引出線１０５の上方に位置する第２電極１０４とに電気的に接続している。第２アドレス電極電圧供給部１３２は、各グループの第４電極引出線１１６と、第４電極１１４とに電気的に接続している。第３アドレス電極電圧供給部１３３は、各グループの第５電極引出線１１７と、第５電極１１５とに電気的に接続している。
【００２５】
コラム電極電圧供給部１３４は各グループの第１電極１０３に電気的に接続している。コラム電極電圧供給部１３４は接続先を所定の同一電位に設定する。
【００２６】
第１基板１０１の下に偏光板１０９が設置され、偏光板１０９の下に２次元画像表示装置１１０が設置される。２次元画像表示装置１１０は、マトリクス状に配列された画素を含んでおり、表示装置として現在通常使用されているものを適用することができる。なお、図１の偏光板１０９に記載された矢印は偏光方向を示す。２次元画像表示装置１１０が偏光板１０９を含んでいてもよい。また、図１に示した２次元画像表示装置１１０上に並んでいる矩形状のものは画素を示す。図１では画素は、横に１８個、縦に６個並んで示されている。
【００２７】
なお、図１に示した例では、第１電極１０３のグループ数である第１数が２で、第２電極１０４のグループ数である第２数が２であるが、これは一例に過ぎず、表示画面の大きさ、部分表示する領域の大きさ等によって適宜変更可能である。
【００２８】
また、上方または上とは基板に垂直な向きを表現していることにする。例えば、第２基板１０２は第１基板１０１よりも上方にある。また、下方（または下）と上方（または上）とは逆の向きに対応する。また、水平方向とは、基板面内のうち左右の方向に対応し、例えば図１におけるＡ−Ａ’線またはＡ’’−Ａ’’’線と平行な方向とする。垂直方向とは、基板面内のうち水平方向に直交する方向であり、例えば図１ではＣ−Ｃ’線と平行な方向とする。
【００２９】
次に、図１の電極構造について、図２のＢ−Ｂ’線での断面図である図５を参照して説明する。  
第４電極１１４および第５電極１１５は第１基板１０１と誘電体１０８の絶縁層との間に設置し、第１電極１０３と第２電極１０４は誘電体１０８と液晶ダイレクタ１０７を含む液晶層との間に設置する。このことにより、第２方向に引き出す際に、交差しても電気的に接続しないようにすることができる。また、液晶層と接する電極は、レンズ端に位置する高い電圧をかける第１電極１０３、レンズ中心に位置するグラウンドあるいは低い電圧を供給する第２電極１０４であり、液晶のダイレクタ１０７の傾き分布への影響を強くする。第４電極１１４、第５電極１１５はそれらの中間の電圧をとる。通常、第４電極１１４、第５電極１１５の幅が広い場合、その直上では一定の電圧となるため、電位分布のなめらかな変化が阻害される。しかし、液晶層と直接接しないことにより、第４電極、第５電極上でもなめらかな電位分布を形成することができる。
【００３０】
グループ内での、複数の第２電極１０４、複数の第４電極１１４、複数の第５電極１１５はそれぞれ同じ引出線である第２電極引出線１０５、第４電極引出線１１６、第５電極引出線１１７により電圧が供給されるため、水平方向は引出線の長さの範囲、垂直方向はコンタクトホールによる配線の垂直の長さ分、同一の電圧がかかることになる。
【００３１】
一方、図５に従来のように、すべての電極を同一面内に置くと、それぞれの電極を引き出す際にコンタクトホールが必要となり、生産性としての歩留まりが悪くなる。
【００３２】
次に、レンズの理想的な屈折率分布について図６、図７を参照して説明する。  
理想的な屈折率分布は以下の式（１）で表される。レンズピッチ方向における座標Ｙ、液晶分子の長軸方向の屈折率Ｎｅ、液晶分子の短軸方向の屈折率Ｎｏ、液晶の屈折率の複屈折性Ｎｅ−Ｎｏ、座標−Ｙ０から＋Ｙ０までレンズが形成されるものとし、そのピッチを２Ｙ０とおくと次の数式で表される。
【数１】
2013038557.tif 000003
【００３３】
Ｎｅ＞Ｎｏであるため、一軸性液晶の場合、レンズ端により高い電圧をかけレンズ中心に向かって電圧を徐々に下げることにより、数式（１）に近い屈折率分布が得られる。
【００３４】
また、入射偏光方向と液晶のダイレクタ方向、すなわち配向方向を平行、あるいは、直交位置に置くことにより、Ｎｅ、Ｎｏの合成ベクトルの面内回転が起こらないため、液晶の傾き分布のみで屈折率を制御できる。したがって、理想屈折率分布に近づけることができる。
【００３５】
図６は、第４電極１１４および第５電極１１５を補助電極としてレンズ中心側とレンズ端側に配置した場合の電界分布と液晶ダイレクタ分布を示している。第４電極１１４および第５電極１１５により液晶下部での電位分布が変化していることがわかる。
【００３６】
図７は、図６の液晶ダイレクタ分布から計算した厚み方向の平均屈折率分布と理想屈折率分布とを示すグラフ図である。第４電極１１４、第５電極１１５を２種類のみ追加しても理想屈折率分布に近い分布を保持できることがわかる。  
ここまでは立体画像表示装置を横置きで使用する場合での実施形態である。
【００３７】
ところで、横置き裸眼３Ｄディスプレイとして水平方向に視差光線を振り分ける場合と、縦置きディスプレイとして垂直方向に視差光線を振り分ける場合とがある。そのため、上側電極方向は下側電極の第１方向と略直交する方向に延伸する。また、上側電極の電源に所望の電圧をかけるとレンズを形成する場合は、下側電極の対応する領域のすべての電極にグラウンド電位、あるいは低い基準電圧をかけるようにする。基準電圧をかけるとしたのは、必ずしも回路のグラウンド電位と同一でなくてもよく、上側電源との差分により、電界分布を発生させるためである。
【００３８】
次に、立体画像表示装置を縦置きで使用する場合での３Ｄ表示時、２Ｄ表示時での液晶ダイレクタ１０７の様子およびその分布について図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃを参照して説明する。  
図９Ａは図４におけるＣ−Ｃ’線および図２におけるＣ’’−Ｃ’’’線での断面図である。図９Ａは３Ｄ表示の断面図である。図１において、第１基板をＣ’’−Ｃ’’’線を含む垂直な平面で切り出した場合、その平面の第２基板上での切り出し位置はＣ−Ｃ’線に相当する。
【００３９】
２Ｄ表示時では、図９Ｂに示すように液晶ダイレクタ１０７は配向する。この場合の電界分布と液晶ダイレクタ分布は図９Ｃに示されている通りである。
【００４０】
次に、部分３Ｄ表示を行う方法を図１、図２、図３、図４、図１２を用いて説明する。  
図１に示すように第１基板１０１の第１電極１０３、第２電極１０４、第４電極１１４、第５電極１１５の第１方向に延伸した領域に同一電圧がかかる領域をＡ−Ａ’線で垂直方向に分割してグルーピングする。図１の場合では２つのグループに分かれる。同様にレンズを形成するために第１基板で同一電圧がかかる領域の上方に位置する第２基板１０２の第３電極１０６の複数種類の電圧においても、グルーピングを行う。
【００４１】
図４に示すように、Ａ−Ａ’により分割し、分割されたレンズアレイ群それぞれに複数個の第３電極１０６の組に同一種類の電圧がかかるようにする。すなわち、同一グループ内でのレンズアレイすべてに電圧のＯＮまたはＯＦＦが同時に行えるようにする。図４では第３電極１０６で同一のハッチングをしてある電極は同一電位になるように接続されている。４０１はスルーホールを示し複数の第３電極１０６を接続し接続された複数の第３電極１０６が等電位になるようにする。
【００４２】
図１２にレンズ内の片側に相当する位置での電源電圧分布を液晶ダイレクタのシミュレーションにより得た電位分布を示す。なお、液晶ダイレクタ分布は厚み方向に必ずしも一様ではないため、液晶厚みによって理想的な電圧分布は変化する。
【００４３】
グラフの下部に配線幅、配線間距離に相当する位置を示す。図１２では最も左側に示したレンズ中心に第２電極１０４を配置し、最も右側に示したレンズ端に第１電極１０３を配置し、これらの電極間に第４電極１１４、第５電極１１５を配置する。
【００４４】
配線中心の位置に相当する電位をそれぞれの電極にあたえることにより、理想的な屈折率分布に近いものが得られる。図１２より、レンズ中央部では電位差はほとんどないように電圧をかけ、レンズ端にのみ高い電圧をかけるとよい。
【００４５】
図１では、ｎ＋１種類の電位分布をレンズ内に与える場合、その電位をＶｎ，Ｖｎ−１，からＶ０とする。レンズ端電極である第１電極１０３のみを図１に示すように第１方向のコラム方向に引き出し、その他の電極をアドレス方向に引き出す。
【００４６】
アドレス電源群はｎ種類の電源、コラム電源は１種類の電源となる。アドレス電源群に適当なＯＮ電圧、ＯＦＦ電圧を印加し、同様にコラム電源であるレンズ端電源もＯＮまたはＯＦＦ電圧をかける。図１の例では、アドレス電源群は、第１アドレス電極電圧供給部１３１、第２アドレス電極電圧供給部１３２、第３アドレス電極電圧供給部１３３、対向電極電圧供給部１３５を含み、コラム電源はコラム電極電圧供給部１３４を含む。
【００４７】
上記のようなスタティックなマトリックス駆動で部分３Ｄ表示を行う場合、必要な条件として、面内で電圧がかかった状態でも２Ｄ表示を行う必要がある。
【００４８】
次に、部分３Ｄ表示の駆動方法について図１４を参照して説明する。  
一般的に、単純マトリクス駆動方式の液晶パネルでは、電極ラインの本数が大きくなるほどコントラストは低くなる。図１４に示す液晶ＧＲＩＮレンズセルについて、フラグビットを用いる駆動方式を提案する。フラグビットは、３Ｄウィンドウの外側と３Ｄウィンドウの内側とを区別するために設定される。すべてのアドレス・ラインとコラム・ラインに、フラグビットの“０”または“１”が送られる。なお、アドレス・ラインは、各アドレス電極電圧供給部に接続された配線を意味する。同様にコラム・ラインは、各コラム電極電圧供給部に接続された配線を意味する。それぞれのアドレス・ラインとコラム・ラインでは、異なる波形がＯＮ、ＯＦＦの２種類必要とされるだけである。このようにして、アドレスとコラムのフラグビットの双方を“１”に設定することで、液晶ダイレクタが立ち上がるための電圧が得られ、３Ｄ表示エリアとなる。一方、それ以外の場合には、電圧がしきい値未満となり、２Ｄ表示エリアとなる。
【００４９】
フラグビット駆動を行う場合、第１基板上にＶｎからＶ０までｎ＋１種類の波形と第２基板上の対向電圧１種類の波形を良好な部分２Ｄ／３Ｄ切替ができるように決定する。また、第１基板上において、ｎ＋１種類の電圧をかけるが、それらの電極をアドレスに振り分けるか、コラムに振り分けるかも決定する。
【００５０】
すなわち、
ケース１  コラムＯＮ    アドレスＯＮ    対向電圧ＯＮ    ３Ｄ表示
ケース２  コラムＯＦＦ  アドレスＯＮ    対向電圧ＯＮ    ２Ｄ表示
ケース３  コラムＯＮ    アドレスＯＦＦ  対向電圧ＯＦＦ  ２Ｄ表示
ケース４  コラムＯＦＦ  アドレスＯＦＦ  対向電圧ＯＦＦ  ２Ｄ表示
とできるような電圧の組み合わせを得られるようにする。
【００５１】
具体的な例として、第４電極１１４および第５電極１１５の２種類の電極を第１電極１０３と第２電極１０４との間に設置する図５に示す場合のフラグビット駆動の波形、および、アドレス、コラムへの振り分けについて図１５、図１６を参照して説明する。
【００５２】
ケース１の場合には、図１２に示す電位をそれぞれの電極にかけるようにする。  
一例として図１のように５種類の電源電圧の場合について説明する。アドレスＯＦＦ電圧はケース３、ケース４で２Ｄ表示となるようにするために、ケース１、ケース２では下記の電圧とする。
【００５３】
ケース１  コラムＯＮ  ：電圧Ｖ３、    アドレスＯＮ：電圧Ｖ２，Ｖ１，Ｖ０、対向電圧０Ｖ
ケース２  コラムＯＦＦ：電圧Ｖ３／３、アドレスＯＮ：電圧Ｖ２，Ｖ１，Ｖ０、対向電圧０Ｖ
ケース２で２Ｄ表示を実現するためには、４種類の電極と対向基板との間において、液晶ダイレクタが立ち上がりはじめる電圧Ｖｔｈより小さい電圧がかかるようにすればよい。  
Ｖ３／３＜Ｖｔｈ
Ｖ２＜Ｖｔｈ
Ｖ１＜Ｖｔｈ
Ｖ０＜Ｖｔｈ
ここで、図１２よりＶ２＞Ｖ１＞Ｖ０となるので、
Ｖ３／３＜Ｖｔｈ          （３）
Ｖ２＜Ｖｔｈ              （４）
の条件を満たせば２Ｄ表示を実現できる。アドレス電源とコラム電源を合わせてｎ＋１種類の電源で一般化すれば、
Ｖｎ／３＜Ｖｔｈ      （５）
Ｖｎ−１＜Ｖｔｈ        （６）
とすればよい。なお、曲がり変形での液晶が立ち上がるしきい値電圧Ｖｔｈは、次式（７）になる。
【数２】
2013038557.tif 000004
【００５４】
また、ねじれのないフレデリクス転移で液晶が広がり変形で立ち上がるしきい値電圧は、次式（８）で表される。
【数３】
2013038557.tif 000005
【００５５】
液晶ＧＲＩＮレンズの場合、液晶の広がり変形、曲がり変形の両者が場所により関与しているため、これらの平均程度の電圧で考えてもよい。
【００５６】
ここで、Ｋ１１は液晶の広がり変形に対する弾性定数であり、Ｋ２２は液晶のねじれ変形に対する弾性定数であり、Ｋ３３は液晶の曲がり変形に対する弾性定数である。また、ε０は真空の誘電率を示し、εａは誘電異方性（ε（水平）−ε（垂直））を示す。
【００５７】
また、Ｖｏｆｆ（上の例ではＶｎ／３）がＶｔｈを若干超えて、若干レンズ効果が発現し集光がされていても、２Ｄ表示としては許容範囲である。
【００５８】
次に、ケース３、ケース４の電圧分布を示す。  
ケース３  コラムＯＮ  ：電圧Ｖ３、    アドレスＯＦＦ：電圧Ｖ２，Ｖ１，Ｖ０のそれぞれ＝Ｖ３×２／３、対向電圧Ｖ３×２／３
ケース４  コラムＯＦＦ：電圧Ｖ３／３、アドレスＯＦＦ：電圧Ｖ２，Ｖ１，Ｖ０のそれぞれ＝Ｖ３×２／３、対向電圧Ｖ３×２／３
ケース３、ケース４とも対向電圧と、レンズ内電圧であるコラム電圧およびアドレス電圧との間の電位差はＶ３／３以下になるので、ケース２の条件と同様に
Ｖ３／３＜Ｖｔｈ
となればよい。これを一般化すれば、ケース３およびケース４の場合の条件は、
Ｖｎ／３＜Ｖｔｈ
となる。レンズ端電源電圧は液晶の種類や液晶の厚み、電源幅で決まってくるため、それらを最適化し、（３）式を満たすようにする。
【００５９】
このような、アドレス方向、コラム方向にＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３をどう振り分けるかで、画面内での部分３Ｄ表示以外の周囲の２Ｄ表示の品質が決まる。良好な屈折率分布レンズを形成するために、レンズ内に電極の幅分、電極間のスペースを等間隔に分割し、設置した場合、複数の電極にかけるべき電圧のそれぞれ隣接にかかる電圧の差分が最も大きな境界でアドレス、コラムに振り分けるとよい。図１２に示したように、液晶ＧＲＩＮレンズにおいては、レンズ端に液晶ダイレクタを立ち上がらせるためにレンズ端では高い電圧が必要であるが、レンズ中央部の屈折率分布の変動はレンズ端に比較し緩やかなので、レンズ中央部ではレンズ端に比較して小さい電圧でよい。そのため、アドレスとコラムの振り分けの境界はレンズ端とレンズ端に隣接する電極との間にある。
【００６０】
仮に、Ｖ２とＶ１との間にアドレスとコラムの振り分けの境界を置いたとすると次のようになる。  
ケース１Ｂ  コラムＯＮ  ：電圧Ｖ３，Ｖ２、        アドレスＯＮ：電圧Ｖ１，Ｖ０、対向電圧０Ｖ
ケース２Ｂ  コラムＯＦＦ：電圧Ｖ３／３，Ｖ２／３、アドレスＯＮ：電圧Ｖ１，Ｖ０、対向電圧０Ｖ
ケース３Ｂ  コラムＯＮ  ：電圧Ｖ３，Ｖ２、アドレスＯＦＦ：電圧Ｖ１，Ｖ０のそれぞれ＝Ｖ３×２／３、対向電圧Ｖ３×２／３
ケース４Ｂ  コラムＯＦＦ：電圧Ｖ３／３，Ｖ２／３、アドレスＯＦＦ：Ｖ１，Ｖ０のそれぞれ＝Ｖ３×２／３、対向電圧Ｖ３×２／３
ケース２Ｂ、ケース３Ｂ、ケース４Ｂで良好な２Ｄ表示ができるためには、コラム電圧およびアドレス電圧と、対向電圧との間の電位差をしきい値電圧より小さくし、液晶が立ち上がらないようにすることが必要である。
【００６１】
ケース２Ｂの場合、
Ｖ３／３＜Ｖｔｈ
を満たせば、Ｖ２はＶ３より電圧が低いため、Ｖ２／３＜Ｖｔｈを満たすことができる。
【００６２】
ケース３Ｂの場合、対向基板電圧との差分がＶｔｈ以下であればよい。  
Ｖ３において、Ｖ３−Ｖ３×２／３＝Ｖ３／３＜Ｖｔｈ
Ｖ２において、Ｖ２−Ｖ３×２／３＜Ｖｔｈ
を満たせばよい。最初の式を満たせば、図１２よりＶ２はほぼＶｔｈ電圧であるため、第２式も満たされる。すなわち、Ｖ２において、Ｖ２−Ｖ３×２／３≒｜Ｖｔｈ−Ｖ３×２／３｜。Ｖ３／３＜Ｖｔｈであれば、｜Ｖｔｈ−Ｖ３×２／３｜＜Ｖｔｈとなるからである。
【００６３】
ケース４Ｂの場合、
Ｖ３において、Ｖ３／３−Ｖ３×２／３＝Ｖ３／３＜Ｖｔｈ
Ｖ２において、Ｖ２／３−Ｖ３×２／３＜Ｖｔｈ
を満たせばよい。図１２よりＶ２はほぼＶｔｈ電圧であるため、Ｖ２において、Ｖ２／３−Ｖ３×２／３≒｜Ｖｔｈ／３−Ｖ３×２／３｜。Ｖ３／３＜Ｖｔｈとしても、｜Ｖｔｈ／３−Ｖ３×２／３｜＜Ｖｔｈ×５／３となる。したがって、Ｖ２／３−Ｖ３×２／３＜Ｖｔｈを満たさない場合があり、ケース４Ｂの場合２Ｄ表示が困難となる。
【００６４】
また、本実施形態の液晶レンズアレイ素子では、第１方向に延伸する第１電極１０３と第１方向に延伸する第１電極１０３と隣接する第ｎ−１電極との間の距離が、互いに隣接する第１方向に延伸する他の電極間の距離よりも長いことを特徴とする。  
これは上述した式（４）のＶ２＜Ｖｔｈを満たすためには図１３に示すように、Ｖ３電極と隣接するＶ２電極がよりレンズ中央に位置する方が電圧値を低くしても理想的な屈折率分布を得ることができるためである。この場合、Ｖ３電極とＶ２電極との間の距離を広くしすぎると、第１基板１０１上の電極がグラウンド面としての役割を果たす場合、Ｖ３電極とＶ２電極との電圧がその両者の電位分布の影響が少なくなり、グラウンド面の延長として満たされなくなり、レンズとしての性能が劣化する。電極間の距離は少なくともレンズの厚みよりも小さくするとよい。
【００６５】
第１電極１０３にかけられる最適電圧Ｖｎの１／３の電圧値が、液晶が立ち上がりはじめるしきい値電圧よりも電圧が高い場合、対向電圧をＶＣ、レンズ中心に最も近い電極の電圧をＶ０，次に近い電圧をＶ１，レンズ端にかける電圧をＶｎとすると、ＶＣ≦（Ｖ１−Ｖ０）×０．５かつＶＣ≧Ｖｎ／３−Ｖｔｈとなる電圧を対向する第２基板の複数の第３電極に同様にかける。以下に理由を説明する。
【００６６】
（５），（６）式より、Ｖｎ／３，Ｖｎ−１がＶｔｈより低いことが要求される。しかし、液晶の種類、レンズピッチ、レンズ厚みなどにより、両者がＶｔｈより高くなることもある。Ｖｎ−１が高い場合、図１３で説明したように、若干基板の内側（つまりレンズ中央側）にＶｎ−１に対応する電極を位置させることにより、Ｖｎ−１の低電圧化が可能である。特に、レンズ端電源電圧が高い場合について、Ｖｎ／３がしきい値電圧より高くなると、２Ｄ表示時にレンズ残りが生じる。
【００６７】
そのため、対向電圧ＶＣを高くすることにより、Ｖｎ／３−ＶＣ≦Ｖｔｈになるようにする。Ｖｎ／３−ＶＣ≦Ｖｔｈにより、
ＶＣ≧Ｖｎ／３−Ｖｔｈ
となることが望ましい。
【００６８】
対向電圧ＶＣを高くすることにより、Ｖ２，Ｖ１，Ｖ０と対向電圧の間の電圧差もＶ２−ＶＣ、Ｖ１−ＶＣ、Ｖ０−ＶＣ、となる。Ｖ０＝０Ｖとする場合が多いため、レンズ中心がＶ０−ＶＣ＝−ＶＣとなるが、ＶＣは正の値であるため、−ＶＣは負の電位となる。ＶＣがＶ１の値と同等になると、Ｖ１の位置で対向電圧との差は０Ｖ、レンズ中央部で負の電圧差、レンズ端で正の電圧差となり、２Ｄ表示が劣化する。そのため、ＶＣがＶ１とＶ０の中間値よりも小さい変化に抑えることにより、レンズ中央での負の電位差の影響を小さくし、レンズ中央部での液晶の逆向きの立ち上がりを最小限に抑えることができる。具体的な値としては、
ＶＣ≦（Ｖ１−Ｖ０）×０．５
例えば、Ｖ１＝０．６Ｖ，Ｖ０＝０ＶとするとＶ１−Ｖ０＝０．６Ｖとなる。すなわち、図１６のアドレスＯＮ、コラムＯＮの場合を考えると対向電圧ＶＣ≦０．３Ｖとなる。
【００６９】
図１６に示す電圧テーブル図において、第２基板の複数の第３電極にかける対向電圧ＶＣとした時、ＶＣ＝Ｖ０＋ｘ（Ｖ１−Ｖ０）（０≦ｘ≦１）とし、１つの視差画像を表示した時の輝度プロファイルにより得られた３Ｄ表示時のクロストークの実測値を図１７に示す。
【００７０】
クロストークの定義は以下とする。  
クロストーク＝妨害輝度／全視差点灯輝度
＝（全視差点灯での輝度−正面での視差画像のピーク輝度）／全視差点灯輝度
図１７によれば、対向電圧がＶ０からＶ１に近づくに従い、レンズの集光性能が劣化し、クロストークが増大していくことがわかる。
【００７１】
図１６に示す電圧テーブル図において、第２基板の複数の第３電極にかける対向電圧ＶＣとした時、ＶＣ＝Ｖ０＋ｘ（Ｖ１−Ｖ０）（０≦ｘ≦１）とし、２Ｄ表示時の視野角内での最大値と最小値を図１８に示す。これらの輝度比が大きい場合、ある要素画像が見られなくなる角度が存在することになり、２Ｄ表示が劣化する。対向グラウンドの電圧をＶ＝ＶＣ−Ｖ０とすると（Ｖ１−Ｖ０）との比（ｘ＝Ｖ／（Ｖ１−Ｖ０））が０．３５以上になると２Ｄ表示のピーク輝度比は２となり、対向電圧をあげてもあまり変化しない。ピーク輝度比２により、若干２Ｄ表示で輪郭がぎざぎざにみえるなどの劣化は若干感じるが、みえない画素はなくなる。一方、（ｘ＝Ｖ／（Ｖ１−Ｖ０））＝０．３５のとき図１７によりクロストークは７．５％増大するのみで抑えられる。
【００７２】
ｘ＝０．３５＜０．５となるため、対向電圧の上昇による部分２Ｄ／３Ｄ切替の２Ｄ表示の劣化防止のための条件が得られたことになる。また、対向電圧は部分２Ｄ／３Ｄ切替を行う時のみ上昇し、全面切替の場合は対向電圧は０Ｖのままで上昇しないとした方が、クロストーク低減の面から考えて良い。
【００７３】
これらの条件を合わせると以下のようになる。  
ケース２  コラムＯＦＦ：電圧Ｖ３／３、アドレスＯＮ：電圧Ｖ２，Ｖ１，Ｖ０、対向電圧ＶＣ≦（Ｖ１−Ｖ０）×０．５かつＶＣ≧Ｖｎ／３−Ｖｔｈ
次に、縦横切替裸眼ディスプレイの使用について説明する。  
液晶ＧＲＩＮレンズは電圧無印加ではレンズ形状を持たず、電界分布により、液晶ダイレクタの傾き分布を生成し、屈折率分布を形成するため、縦方向のレンズ、横方向のレンズを電極構造により形成することが可能である。低コストおよび軽量化のために、１つの液晶ＧＲＩＮレンズで両者を兼用することが望ましい。液晶ＧＲＩＮレンズを透明基板ディスプレイ縦横切替レンズにするにはいくつかの条件が必要である。
【００７４】
縦レンズと横レンズを兼用するため、上側電極に所望の電圧をかけた場合、下側電極すべてを基準電位（通常はグラウンド電位）に接続する。下側電極に所望の電圧をかけた場合、上側電極すべてを基準電位に接続する。なめらかなレンズ形状を形成するためには、なめらかな電界分布を形成する必要がある。一方、基板に電極をしきつめ、それらをすべて回路のグラウンドに接続することにより擬似グラウンド面を形成する。グラウンド面に金属面がない部分が存在する場合、電界がかからない部分が存在し、電界分布に不連続部が生じるため、すきまを狭くすることにより、近傍のグラウンド電極の影響により、グラウンド面としてみなすことができる。このように、上部電極、下部電極は電源面とそれぞれグラウンド面の役割もしなければならない。
【００７５】
以上、図１の縦横切替、および、部分３Ｄ表示可能な液晶ＧＲＩＮレンズの電極構成と駆動方法について述べた。
【００７６】
以上の第１の実施形態によれば、立体画像表示装置は横長方向と縦長方向の裸眼３Ｄ表示をすることができ、かつ、横長方向に関しては、部分的に３Ｄ表示を行い、残りの領域は２Ｄ表示のままとすることができる。
【００７７】
（第２の実施形態）  
垂直レンズの場合、通常の視差画像表示用ＬＣＤのブラックマトリックスとレンズの拡大方向が平行となるため、モアレと呼ばれる視差方向によって白黒の縞状の明暗が観測され、表示劣化となる。モアレ防止のために、視差画像表示用ＬＣＤのブラックマトリックスに何らかの対策を講じる必要がある。一方、通常のＬＣＤを用いた場合でも、斜め方向にレンズ稜線を傾ける斜めレンズにより、モアレを防止することができる。
【００７８】
斜めレンズの場合、第１電極の第１方向がディスプレイの垂直方向と異なる角度を向いているため、部分３Ｄ表示が長方形ではなく、平行四辺形、あるいは傾いた長方形の部分３Ｄ表示となり、使い勝手が悪くなる。
【００７９】
そのため、第１電極および、第２電極が延伸する第１方向を斜めにし、かつ、液晶の配向方向を第１方向の直交方向で斜めとする。
【００８０】
本実施形態の液晶レンズアレイ素子について図１９を参照して説明する。図１９は本実施形態の液晶レンズアレイ素子を基板に垂直な方向から見た上面透視図である。  
本実施形態の液晶レンズアレイ素子は、前述の第１の実施形態に記載の液晶レンズアレイ素子と比較して、上面から見た際に、第２方向に対する第１方向の角度が異なる前述の第１の実施形態においては、第２方向に対して第１方向が直交していた。これに対して、本実施形態においては、第２方向に対して第１方向が直交せず、傾斜して配置されている。
【００８１】
図１９に示すように、本実施形態においては、第２方向は前述の第１の実施形態における第２方向と同じである。即ち、本実施形態の第２電極引出線１０５の延伸する方向は、前述の第１の実施形態と同じであり、水平方向である。
【００８２】
第１基板において、第１電極、第２電極、第ｎ電極が複数本電気的に接続されグループを形成し、第１方向がディスプレイの縦方向から斜めに傾いている場合、棒状の第１電極をディスプレイの縦方向と平行に部分３Ｄ表示の解像度分左右に切断し、同一領域内の第１電極はレンズ端で隣接第１電極どうしを接続し、同一電圧のＯＮおよびＯＦＦを行う。
【００８３】
また、図２０に示すように、第３電極１０６の延伸する方向を第１方向と直角な第３方向とし、第３方向も斜めにする。そして、第１基板の上方において、第２基板内、第３電極の延伸方向は第１方向と略直交する方向に延伸される。
【００８４】
第２基板において、レンズを形成する複数の第３電極が複数本電気的に接続されグループを形成し、第３方向がディスプレイの横方向から斜めに傾いている場合、棒状の第１電極をディスプレイの横方向と平行に部分３Ｄ表示の解像度分上下に切断し、同一領域内の第１電極はレンズ端で隣接レンズの同一位置に属する第３電極どうしを接続し、同一電圧のＯＮおよびＯＦＦを行う。
【００８５】
本実施形態においては、レンズアレイを構成する各シリンドリカルレンズの長手方向を第２方向と直交せず配置することができる。この結果、２次元画像表示装置１１０における画素の配列方向に対し、シリンドリカルレンズの長手方向を傾斜して配置することができる。これは、通常の２次元画像表示装置１１０では、画素の配列方向が水平方向と、その直交方向である垂直方向であるからである。この傾斜配置により、シリンドリカルレンズと画素に起因する輝度モアレ、色モアレを低減することができ、表示品質を高めることができる。
【００８６】
さらには、本実施形態においては、２次元画像表示装置１１０における画素の配列方向、特に水平方向と、前述の第２方向とを一致して配置することができる。これはすなわち、部分３Ｄ表示を実現した際に、２Ｄ表示と３Ｄ表示の境界線に着目すると、図２０のそれぞれの第３電極１０６の切断部は水平方向に並んでいるので、垂直方向の境界は水平方向にすることができる。
【００８７】
第１方向はモアレを低減するために垂直方向に対し斜めに配置するが、図１９に示すように垂直方向に引いた点線の配置に基づいて第１電極１０３を左右に分割する。正確には図１９の部分３Ｄ表示領域１９１０の境界線のうち水平方向にない左右２つの境界線によってそれぞれ左右に複数の第１電極１０３を分ける。分けられた領域内すなわち部分３Ｄ表示領域１９１０内では、同一のコラム電極電圧供給部１３４から電圧が供給される。図１９の例では部分３Ｄ表示領域１９１０内の第１電極１０３には第２コラム電源１９０２から電圧が供給され、この領域内の第１電極１０３は等電位になる。逆に言えば、分割された領域内の第１電極１０３が等電位になるように、第１配線端接続部１９１１によって領域の境界付近の第１電極１０３を接続する。１９０１〜１９０３はそれぞれコラム電極電圧供給部１３４に対応し、１９０４〜１９０７はそれぞれ、第１アドレス電極電圧供給部１３１、第２アドレス電極電圧供給部１３２、および第３アドレス電極電圧供給部１３３を含んでいる。
【００８８】
通常、第３電極１０６の面内配線の延伸方向は第３方向を向いている。第３方向は図１９の垂直方向から斜めの方向である第１方向とほぼ直交する方向となっている。第２基板１０２の液晶の初期配向方向は図２０に示すように、第２基板の第３電極の延伸方向と平行であることが望ましい。また、第３電極１０６は複数種類の電源が供給され、レンズピッチごとにその配置が繰り返されるため、図２０に示すように対向電極電圧供給部１３５から複数種類の電源の第３電極引出線２００１を図２０に示す第２基板１０２と例えば誘電体１０８の絶縁体（図１には示していない）の間の第３電極１０６を用いて配置する。同様に、第１基板１０１のグループで分割された領域と同一領域で切り取るように水平線をひき、その上下で配線を切り取る。同一電圧領域は垂直方向に複数分割され、水平方向にディスプレイ端まで引出線により複数種類の電源が同様に供給される。
【００８９】
以上の第２の実施形態によれば、垂直方向に電極が延伸する横長裸眼ディスプレイ用レンズアレイ群と水平方向に電極が延伸する縦長裸眼ディスプレイ用レンズアレイ群の構成により、部分３Ｄ表示を行う場合、ほぼ矩形のウィンドウ表示を形成することができる。一般的には、部分３Ｄ表示は矩形のウィンドウ表示が要求される場合が多いため、本実施形態でほぼ矩形のウィンドウ表示の要求を満たすことができる。
【００９０】
本実施形態におけるその他の構成、動作、効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００９１】
（第３の実施形態）  
上述した実施形態で挙げた液晶レンズアレイ素子を備えた立体画像表示装置２１００について図２１を参照して説明する。  
立体画像表示装置２１００は、方向検出部２１０１、表示方向切替部２１０２、および縦横切替裸眼表示部２１０３を備えている。
【００９２】
方向検出部２１０１は、立体画像表示装置２１００が横長の向きまたは縦長の向きのどちらでユーザが閲覧しているのかを検出する。方向検出部２１０１は例えば、加速度センサを使用してどちらの向きでユーザが閲覧しているかを検出する。図２１の左側は立体画像表示装置２１００が横長の向きであることを示し、図２１の右側は立体画像表示装置２１００が縦長の向きであることを示している。
【００９３】
表示方向切替部２１０２は、方向検出部２１０１が検出した方向に応じて、縦横切替裸眼表示部２１０３に表示する画像の方向を切り替える。
【００９４】
縦横切替裸眼表示部２１０３は、横長の向きの場合には部分的に３Ｄ画像を表示することができる。部分的な３Ｄ画像は、部分３Ｄ表示領域１９１０に表示され、視差光線２１５１が部分３Ｄ表示領域１９１０から放射される。
【００９５】
また、縦長の向きでユーザが閲覧している場合でも３Ｄ画像を表示している場合には視差光線２１５１が縦横切替裸眼表示部２１０３から放射される。
【００９６】
以上の第３の実施形態によれば、横長の向きまたは縦長の向きのどちらでユーザが閲覧しているのかを検出することにより、画像を適切な方向に切り替えることができる。
【００９７】
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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００９８】
１０１・・・第１基板、１０２・・・第２基板、１０３・・・第１電極、１０４・・・第２電極、１０５・・・第２電極引出線、１０６・・・第３電極、１０７・・・液晶ダイレクタ、１０８・・・誘電体、１０９・・・偏光板、１１０・・・２次元画像表示装置、１１１・・・第１電極引出線、１１４・・・第４電極、１１５・・・第５電極、１１６・・・第４電極引出線、１１７・・・第５電極引出線、１２７・・・３Ｄ部分表示する一単位の領域、１３１・・・第１アドレス電極電圧供給部、１３２・・・第２アドレス電極電圧供給部、１３３・・・第３アドレス電極電圧供給部、１３４・・・コラム電極電圧供給部、１３５・・・対向電極電圧供給部、１００１・・・第６電極引出線、１００２・・・第６電極、１９０１・・・第１コラム電源、１９０２・・・第２コラム電源、１９０３・・・第３コラム電源、１９０４・・・第１アドレス電源、１９０５・・・第２アドレス電源、１９０６・・・第３アドレス電源、１９０７・・・第４アドレス電源、１９１０・・・部分３Ｄ表示領域、１９１１・・・第１配線端接続部、２００１・・・第３電極引出線、２１００・・・立体画像表示装置、２１０１・・・方向検出部、２１０２・・・表示方向切替部、２１０３・・・縦横切替裸眼表示部、２１５１・・・視差光線。
【図１】
2013038557.tif 000006
【図２】
2013038557.tif 000007
【図３】
2013038557.tif 000008
【図４】
2013038557.tif 000009
【図５】
2013038557.tif 000010
【図６】
2013038557.tif 000011
【図７】
2013038557.tif 000012
【図８】
2013038557.tif 000013
【図９Ａ】
2013038557.tif 000014
【図９Ｂ】
2013038557.tif 000015
【図９Ｃ】
2013038557.tif 000016
【図１０】
2013038557.tif 000017
【図１１】
2013038557.tif 000018
【図１２】
2013038557.tif 000019
【図１３】
2013038557.tif 000020
【図１４】
2013038557.tif 000021
【図１５】
2013038557.tif 000022
【図１６】
2013038557.tif 000023
【図１７】
2013038557.tif 000024
【図１８】
2013038557.tif 000025
【図１９】
2013038557.tif 000026
【図２０】
2013038557.tif 000027
【図２１】
2013038557.tif 000028
【国際調査報告】
2013038557.tif 000029
2013038557.tif 000030
2013038557.tif 000031
2013038557.tif 000032