(57)【要約】【課題】高品位の表示を提供する画像表示装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、液晶光学装置と画像表示部とを含む画像表示装置が提供される。液晶光学装置は、第１基板部と第２基板部と液晶層と第１駆動部とを含む。第１基板部は、第１方向に延在した複数の第１電極を含む。第２基板部は、第２方向に延在した複数の第２電極を含む。第１駆動部は、液晶層に第１屈折率分布を形成する第１動作と、第２屈折率分布を形成する第２動作と、を実施可能である。画像表示部は、複数のサブ画素を含む表示面を含む。サブ画素のそれぞれは、第３方向に沿った第１長さと、第３方向に対して垂直な第４方向に沿った第２長さと、を有する。第１長さは、第２長さよりも短い。最近接の複数の第１電極のうち一方の電極と他方の電極との間の第３方向に沿った第１距離は、最近接の複数の第２電極のうち一方の電極と他方の電極との間の第４方向に沿った第２距離よりも短い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面を有する第１基板と、
前記第１面に設けられ前記第１面に対して平行な第１方向に延在し前記第１方向と交差する方向において互いに離間した複数の第１電極と、
を含む第１基板部と、
前記第１面と対向する第２面を有する第２基板と、
前記第２面に設けられ前記第１面に対して平行で前記第１方向とは異なる第２方向に延在し前記第２方向と交差する方向において互いに離間した複数の第２電極と、
を含む第２基板部と、
前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられた液晶層と、
前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接続された第１駆動部であって、
前記複数の第１電極の電位を第１電位に設定して前記第１面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第１垂直方向に沿った第１屈折率分布を前記液晶層に形成する第１動作と、
前記複数の第２電極の電位を第２電位に設定して前記第１面に対して平行で前記第２方向に対して垂直な第２垂直方向に沿った第２屈折率分布を前記液晶層に形成する第２動作と、
を実施可能な第１駆動部と、
を含む液晶光学装置と、
複数のサブ画素を含む表示面を有し、前記複数のサブ画素から画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる画像表示部と、
を備えた画像表示装置であって、
前記複数のサブ画素のそれぞれは、
前記第１面に投影したときに前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向に沿った第１長さと、前記第３方向に対して垂直な第４方向に沿った第２長さと、を有し、
前記第１長さは、前記第２長さよりも短く、
最近接の前記複数の第１電極は、第１最近接電極と第２最近接電極とを有し、
最近接の前記複数の第２電極は、第３最近接電極と第４最近接電極とを有し、
前記第１最近接電極の前記第１垂直方向における第１中心と、前記第２最近接電極の前記第１垂直方向における第２中心と、の間の前記第３方向に沿った第１距離は、前記第３最近接電極の前記第２垂直方向における第３中心と、前記第４最近接電極の前記第２垂直方向における第４中心と、の間の前記第４方向に沿った第２距離よりも短い画像表示装置。
【請求項２】
前記表示面は、前記第４方向と平行な第１辺を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１動作の状態において、前記液晶層は、前記第１面に投影したときに、前記第１最近接電極と、前記第２最近接電極と、の間の第１領域を有し、
前記第１動作の状態において、前記画像表示部は、第１視差数の第１視差画像の情報を含む光を前記第１領域に入射させ、
前記第２動作の状態において、前記液晶層は、前記第１面に投影したときに、前記第３最近接電極と、前記第４最近接電極と、の間の第２領域を有し、
前記第２動作の状態において、前記画像表示部は、前記第１視差数よりも大きい第２視差数の第２視差画像の情報を含む光を前記第２領域に入射させる請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１距離を前記第１視差数で除した値は、前記第２距離を前記第２視差数で除した値よりも小さい請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第４方向を前記第１面に投影した方向から前記第１方向までの、第１回転方向の角度を第１角度θ１とし、前記第３方向を前記第１面に投影した方向から前記第２方向までの、前記第１回転方向の角度を第２角度θ２とし、前記第１距離をＰ１とし、前記第２距離をＰ２とし、前記第１長さをｗａｐ１とし、前記第２長さをｗａｐ２とし、前記第１視差数をＮ１とし、前記第２視差数をＮ２としたとき、
前記θ１、前記θ２、前記Ｐ１、前記Ｐ２、前記ｗａｐ１、前記ｗａｐ２、前記Ｎ１及び前記Ｎ２は、
【数１】
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の関係を満たす請求項３または４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１角度は、前記第２角度よりも大きい請求項５記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１屈折率分布における焦点と、前記画像表示部と、の間の距離は、前記第２屈折率分布における焦点と、前記画像表示部と、の間の距離よりも長い請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記複数の第１電極の少なくとも一部は、可視光に対して遮光性であり、
前記複数の第２電極の少なくとも一部は、可視光に対して遮光性である請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像表示装置。
前記第１動作の状態において、前記液晶層は、前記第１方向に沿い可視光に対する遮光性を有する部分を含み、
前記第２動作の状態において、前記液晶層は、前記第２方向に沿い可視光に対する遮光性を有する部分を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記液晶層は、複数の液晶分子を含み、
前記液晶分子の長軸方向を前記第１面に投影した第５方向は、前記第１方向と、前記第２方向と、の間の鈍角の間に位置する請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板部は、前記第１面において前記第１最近接電極と前記第２最近接電極との間に設けられた第１基板側サブ電極をさらに含み、
前記第１駆動部は、前記第１動作において、前記第１基板側サブ電極の電位を前記第１電位とは異なる電位に設定し、
前記第２基板部は、前記第２面において前記第３最近接電極と前記第４最近接電極との間に設けられた第２基板側サブ電極をさらに含み、
前記第１駆動部は、前記第２動作において、前記第２基板側サブ電極の電位を前記第２電位とは異なる電位に設定する請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
第１面を有する第１基板と、
前記第１面に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と交差する方向において互いに離間した複数の第１電極と、
を含む第１基板部と、
前記第１面と対向する第２面を有する第２基板と、
前記第２面に設けられた対向電極と、
を含む第２基板部と、
前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられた液晶層と、
前記複数の第１電極、前記複数の第２電極及び前記対向電極と電気的に接続された第１駆動部であって、
前記複数の第１電極から第１の周期で選択された第１グループの電極を第１電位に設定して前記第１面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第１垂直方向に沿った第１屈折率分布を前記液晶層に形成する第１動作と、
前記複数の第１電極から前記第１の周期とは異なる第２の周期で選択された第２のグループの電極を第２電位に設定して前記第１垂直方向に沿った第２屈折率分布を形成する第２動作と、
が実施可能な第１駆動部と、
を含む液晶光学装置と、
複数のサブ画素を含む表示面を含み、前記複数のサブ画素から画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる画像表示部と、
を備えた画像表示装置であって、
前記複数のサブ画素のそれぞれは、
前記第１面に投影したときに前記第１方向とは異なる第３方向に沿った第１長さと、前記第３方向に対して垂直な第４方向に沿った第２長さと、を有し、
前記第１長さは、前記第２長さよりも短く、
前記第１の周期は、前期第２の周期よりも長い画像表示装置。
【請求項１２】
前記第４方向を前記第１面に投影した方向から前記第１方向までの、第１回転方向の第１角度は、３５度以上５５度以下である請求項１１記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記複数のサブ画素は、
第１隣接画素と、
前記第１隣接画素と前記第３方向において隣接する第２隣接画素と、
前記第１隣接画素と前記第４方向において隣接する第３隣接画素と、
を含み、
前記第１面に投影した前記第１隣接画素の第１重心と、前記第１面に投影した前記第２隣接画素の第２重心と、の間の距離は、前記第１重心と、前記１面に投影した前記第３隣接画素の第３重心と、の間の距離よりも短い請求項１〜１２のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１４】
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１面に対して垂直な方向を中心とした前記第１基板部の回転に関する情報を入手し、前記入手した情報に基づいて前記第１駆動部の前記第１動作の実施と前記第２動作の実施とを切り替える請求項１〜１３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１５】
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記画像情報を含む光が入射される観視者が前記画像表示部を観視すると推定される観視方向に関する情報を入手し、前記入手した情報に基づいて前記第１駆動部の前記第１動作の実施と前記第２動作の実施とを切り替える請求項１〜１４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像表示装置に関する。
【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装置が知られている。また、この液晶光学装置と、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、液晶光学装置における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、二次元表示動作と三次元画像表示動作とを行う。このような画像表示装置においては、異なる視差画像の間にクロストークが生じる場合がある。表示品位の向上が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４９９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、高品位の表示を提供する画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、液晶光学装置と、画像表示部と、を含む画像表示装置が提供される。前記液晶光学装置は、第１基板部と、第２基板部と、液晶層と、第１駆動部と、を含む。前記第１基板部は、第１面を有する第１基板と、前記第１面に設けられ前記第１面に対して平行な第１方向に延在し前記第１方向と交差する方向において互いに離間した複数の第１電極と、を含む。前記第２基板部は、前記第１面と対向する第２面を有する第２基板と、前記第２面に設けられ前記第１面に対して平行で前記第１方向とは異なる第２方向に延在し前記第２方向と交差する方向において互いに離間した複数の第２電極と、を含む。前記液晶層は、前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられる。前記第１駆動部は、第１動作と、第２動作と、を実施可能である。前記第１動作は、前記複数の第１電極の電位を第１電位に設定して前記第１面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第１垂直方向に沿った第１屈折率分布を前記液晶層に形成する。前記第２動作は、前記複数の第２電極の電位を第２電位に設定して前記第１面に対して平行で前記第２方向に対して垂直な第２垂直方向に沿った第２屈折率分布を前記液晶層に形成する。前記画像表示部は、複数のサブ画素を含む表示面を有し、前記複数のサブ画素から画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる。前記複数のサブ画素のそれぞれは、前記第１面に投影したときに前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向に沿った第１長さと、前記第３方向に対して垂直な第４方向に沿った第２長さと、を有する。前記第１長さは、前記第２長さよりも短い。最近接の前記複数の第１電極は、第１最近接電極と第２最近接電極とを有する。最近接の前記複数の第２電極は、第３最近接電極と第４最近接電極とを有する。前記第１最近接電極の前記第１垂直方向における第１中心と、前記第２最近接電極の前記第１垂直方向における第２中心と、の間の前記第３方向に沿った第１距離は、前記第３最近接電極の前記第２垂直方向における第３中心と、前記第４最近接電極の前記第２垂直方向における第４中心と、の間の前記第４方向に沿った第２距離よりも短い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を示す模式図である。
【図７】第１の実施形態に係る画像表示装置の特性を示すグラフ図である。
【図８】第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を示す模式図である。
【図１０】第１の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図１１】画像表示装置の特性を示すグラフ図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、画像表示装置の特性を示すグラフ図である。
【図１３】画像表示装置の特性を示すグラフ図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第２の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第４の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図１７】第５の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。
【図１８】第６の実施形態に係る画像表示装置の動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図１に表したように、画像表示装置５００は、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００と、含む。
【００１０】
液晶光学装置１１０は、第１基板部１０ｕと、第２基板部２０ｕと、液晶層３０と、駆動部１５０（第１駆動部）と、を含む。この例では、画像表示装置５００は、制御部２００と、第２駆動部４５０と、検出部３００と、をさらに含む。
【００１１】
第１基板部１０ｕは、第１基板１０ｓと、複数の第１電極１０ｅと、を含む。第１基板１０ｓは、光透過性である。第１基板１０ｓは、第１面１０ａを有する。例えば、第１面１０ａは、第１基板１０ｓの主面である。
【００１２】
第１面１０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。第１面１０ａは、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。
【００１３】
複数の第１電極１０ｅは、第１面１０ａに設けられる。複数の第１電極１０ｅのそれぞれは、第１方向Ｄ１に延在する。複数の第１電極１０ｅは、第１方向Ｄ１と交差する方向（例えば直交する方向）に、互いに離間する。第１電極１０ｅは、第１方向Ｄ１に延在する帯状である。例えば第１方向Ｄ１は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。
【００１４】
第２基板部２０ｕは、第２基板２０ｓと、複数の第２電極２０ｅと、を含む。第２基板２０ｓは、光透過性である。第２基板２０ｓは、第２面２０ａを有する。第２面２０ａは、第１面１０ａと対向する。
【００１５】
本明細書において、対向する状態は、直接向かい合う状態と、間に別の要素が挿入されて向かい合う状態と、を含む。
【００１６】
第２面２０ａは、第１面１０ａに対して実質的に平行である。複数の第２電極２０ｅは、第２面２０ａに設けられる。複数の第２電極２０ｅのそれぞれは、第２方向Ｄ２に延在する。複数の第２電極２０ｅは、第２方向Ｄ２と交差する方向（例えば直交する方向）に、互いに離間する。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。すなわち、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して非平行である。この例では、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して傾斜している。第２方向Ｄ２は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。
【００１７】
液晶層３０は、第１基板部１０ｕと第２基板部２０ｕとの間に設けられる。液晶層３０は、液晶分子３１を含む。液晶層３０は、例えば、ネマティック液晶を含む。液晶層３０は、カイラル剤を含んでも良い。液晶分子３１は、長軸方向３１ａを有する。
【００１８】
第１基板１０ｓ及び第２基板２０ｓには、例えば、透明なガラス、または、透明な樹脂などが用いられる。第１電極１０ｅ及び第２電極２０ｅは、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。第１電極１０ｅ及び第２電極２０ｅには、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などが用いられる。第１電極１０ｅ及び第２電極２０ｅには、例えば、光透過性の薄い金属層を用いても良い。
【００１９】
画像表示装置５００においては、このような液晶光学装置１１０が、画像表示部４００と積層される。換言すれば、画像表示部４００は、液晶光学装置１１０と積層される。例えば、画像表示部４００は、表示面４００ａを有する。表示面４００ａは、複数のサブ画素４０１を含む。液晶光学装置１１０は、画像表示部４００のサブ画素４０１に積層される。
【００２０】
この例では、表示面４００ａの平面形状は、実質的に長方形（正方形も含む）である。第１基板１０ｓは、第１辺１１〜第４辺１４を有する。第１辺１１は、たとえば、Ｙ軸方向に平行である。  
第１辺１１は、第１面１０ａに対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、Ｙ軸方向に延在する。第１辺１１は、一端１１ａと他端１１ｂとを有する。他端１１ｂは、一端１１ｂとＹ軸方向において離間する。  
第２辺１２は、Ｘ軸方向において、第１辺１１と離間し、Ｙ軸方向に延在する。第２辺１２は、一端１２ａと他端１２ｂとを有する。他端１２ｂは、一端１２ａとＹ軸方向において離間する。  
第３辺１３は、第１辺１１の一端１１ａと、第２辺１２の一端１２ａと、を接続する。第３辺１３は、Ｘ軸方向に延在する。  
第４辺１４は、第１辺１１の他端１１ｂと、第２辺１２の他端１２ｂと、を接続する。第４辺１４は、Ｘ軸方向に延在する。第４辺１４は、第３辺１３とＹ軸方向において離間する。
【００２１】
実施形態において、各辺が接続されるコーナー部は、各辺に対して傾斜していても良い。コーナー部が曲線状でも良い。実施形態において、第１基板１０ｓの形状は、長方形（正方向を含む）でなくても良く、任意の多角形でも良い。第１基板１０ｓは、Ｙ軸方向に延在する第１辺１１を少なくとも有する。
【００２２】
本願明細書において、積層される状態は、直接重ねられる状態と、間に別の要素が挿入されて重ねられる状態と、を含む。
【００２３】
図２は、第１の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図２は、サブ画素４０１を例示している。図２に表したように、サブ画素４０１は、例えば、矩形である。サブ画素４０１は、例えば、第１面１０ａに投影したときに第３方向Ｄ３に沿った第１長さ４２Ｗ１（第１開口幅）を有する。サブ画素４０１は、第１面１０ａに投影したときに第３方向に対して垂直な第４方向Ｄ４に沿った第２長さ４２Ｗ２（第２開口幅）を有する。第１長さ４２Ｗ１は、第２長さ４２Ｗ２よりも短い。例えば、サブ画素４０１は、第３方向Ｄ３に沿って延在する第１辺Ｓ１と、第４方向Ｄ４に沿って延在する第２辺Ｓ２と、を有する。第３方向Ｄ３及び第４方向Ｄ４は、Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に平行である。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２とは、異なる方向である。例えば、第３方向Ｄ３は、Ｘ軸方向に対して平行である。例えば、第４方向Ｄ４は、Ｙ軸方向に対して平行である。例えば、第１辺１１及び第２辺１２は、第４方向Ｄ４に対して平行である。第３辺１３及び第４辺１４は、第３方向Ｄ３に対して平行である。第２辺１２は、第３方向Ｄ３において第１辺１１と離間する。第４辺１４は、第４方向Ｄ４において第３辺１３と離間する。
【００２４】
例えば、画像表示部４００は、遮光部４０３（ブラックマトリクス）を含む。遮光部４０３は、Ｘ−Ｙ平面内において、サブ画素４０１と隣接する。例えば、遮光部４０３は、Ｘ−Ｙ平面内において、サブ画素４０１を囲う。遮光部４０３には、例えば、信号線やＴＦＴ（Thin Film Transistor）が設けられる。サブ画素４０１の形状は、矩形でなくてもよい。例えば、平行四辺形であってもよい。
【００２５】
例えば、Ｘ−Ｙ平面内において、複数のサブ画素４０１は、アレイ状に配置される。複数のサブ画素４０１は、例えば、第１隣接画素４０１ａと、第２隣接画素４０１ｂと、第３隣接画素４０１ｃとを含む。第２隣接画素４０１ｂは、第３方向Ｄ３において第１隣接画素４０１ａと隣接する。第３隣接画素４０１ｃは、第４方向Ｄ４において第１隣接画素４０１ａと隣接する。第１面１０ａに投影した第１隣接画素４０１ａは、第１重心４１ａを有する。第１面１０ａに投影した第２隣接画素４０１ｂは、第２重心４１ｂを有する。第１面１０ａに投影した第３隣接画素４０１ｃは、第３重心４１ｃを有する。
【００２６】
第１重心４１ａと第２重心４１ｂとの間の距離は、第１重心４１ａと第３重心４１ｃとの間の距離よりも短い。複数のサブ画素４０１の配置において、第３方向Ｄ３におけるアレイピッチは、第４方向Ｄ４におけるアレイピッチよりも小さい。
【００２７】
サブ画素４０１は、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向において延在する。画像表示部４００は、表示層４２３を含む。この例では、画像表示部４００には、例えば液晶表示装置が用いられる。このとき、表示層４２３には、液晶層が用いられる。例えば、画像表示部４００は、第１偏光層４２１と、第２偏光層４２２と、をさらに含む。表示層４２３は、第１偏光層４２１と第２偏光層４２２との間に設けられる。第１偏光層４２１及び第２偏光層４２２には、例えば、偏光板、偏光膜、または、偏光フィルタなどが用いられる。第１偏光層４２１は、第１透過軸４２１ｐを有する。第１透過軸４２１ｐは、第１偏光層４２１の吸収軸（第１偏光層４２１の延伸方向）に対して垂直な軸である。第２偏光層４２２は、第２透過軸４２２ｐを有する。第２透過軸４２２ｐは、第２偏光層４２２の吸収軸（第２偏光層４２２の延伸方向）に対して垂直な軸である。
【００２８】
この例では、第２偏光層４２２と液晶光学装置１１０との間に表示層４２３が配置され、表示層４２３と液晶光学装置１１０との間に第１偏光層４２１が配置されている。画像表示部４００から出射する光（画像光４００Ｌ）が、第１偏光層４２１から液晶光学装置１１０に入射する。画像表示部４００は、複数のサブ画素４０１から画像情報を含む光を液晶層３０に入射させる。画像表示部４００から出射する画像光４００Ｌの偏光軸は、第１偏光層４２１の第１透過軸４２１ｐに対して実質的に平行である。
【００２９】
例えば、画像光４００Ｌは、実質的に、直線偏光である。画像光４００Ｌのうちの偏光軸に沿う振動面（電界の振動面）の成分は、画像光４００Ｌのうちの偏光軸に対して直交する軸に沿う振動面（電界の振動面）の成分よりも大きい。
【００３０】
画像表示部４００の構成は、任意である。表示層４２３には、例えばＶＡモード、ＴＮモード、または、ＩＰＳモードなどの任意の構成を適用できる。第１偏光層４２１と表示層４２３との間、第２偏光層４２２と表示層４２３との間の少なくともいずれかに位相差層（位相差板）を設けても良い。
【００３１】
この例では、画像表示部４００用の第２駆動部４５０により、表示層４２３の動作が制御される。第２駆動部４５０は、画像情報を含む光を形成する表示層４２３に接続されている。第２駆動部４５０には、例えば、記録媒体や外部入力などにより、映像信号が入力される。第２駆動部４５０は、入力された映像信号に基づいて画像表示部４００の動作を制御する。表示層４２３に複数の画素（図示しない）が設けられる。複数の画素における液晶の配列が制御されて複数の画素から出射する光の強度が変調され、画像が形成される。画像を含む光（画像光４００Ｌ）が、液晶光学装置１１０に入射する。
【００３２】
駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅ及び複数の第２電極２０ｅと電気的に接続される。第１電極１０ｅと第２電極２０ｅとの間に設定される電位差に応じて液晶層３０における液晶の配向が変化する。後述するように、液晶層３０において、Ｘ−Ｙ平面内に延在する複数のレンズが形成される。
【００３３】
実施形態においては、第１基板１０ｓと第２基板２０ｓとの間に光学的開口部が形成される。この例では、光学的開口部は、液晶層３０に形成される複数のレンズである。
【００３４】
例えば、第１駆動部１５０から供給される電圧に応じて、第１電極１０ｅの延在方向である第１方向Ｄ１に対して直交する方向に屈折率分布（屈折率の変化）が形成される。すなわち、例えば、第１状態のときに、第１方向Ｄ１に沿う複数の帯状のレンズ（例えばシリンドリカル状のレンズ）が形成される。または、第２電極２０ｅの延在方向である第２方向Ｄ２に対して直交する方向に屈折率分布が形成される。すなわち、第２状態のときに、第２方向Ｄ２に沿う複数の帯状のレンズ（例えばシリンドリカル状のレンズ）が形成される。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差している。電圧状態を変えることで、互いに異なる複数の方向に延在する、複数の屈折率分布が形成できる。
【００３５】
駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅと複数の第２電極２０ｅとの間の電圧を第１状態とする。駆動部１５０は、複数の第１電極の電位を第１電位に設定して、第１面１０ａに対して平行で第１方向Ｄ１に対して垂直な方向（第１垂直方向Ｄ１ａ）に沿った屈折率分布（第１屈折率分布）を液晶層３０に形成する第１動作を実施可能である。  
駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅと複数の第２電極２０ｅとの間の電圧を第２状態とする。駆動部１５０は、複数の第２電極の電位を第２電位に設定して、第１面１０ａに対して平行で第２方向Ｄ２に対して垂直な方向（第２垂直方向Ｄ２ａ）に沿った屈折率分布（第２屈折率分布）を液晶層３０に形成する第２動作を実施可能である。
【００３６】
第１動作の状態（第１状態）において、駆動部１５０は、第１電極１０ｅのそれぞれを、例えば、第１電位Ｖ１に設定する。すなわち、第１動作の状態において、電位が第１電位Ｖ１に設定された電極が第１電極１０ｅである。
【００３７】
第２動作の状態（第２状態）において、駆動部１５０は、第２電極２０ｅのそれぞれを、例えば、第２電位Ｖ２に設定する。すなわち、第２動作の状態において、電位が第２電位Ｖ２に設定された電極が第２電極２０ｅである。
【００３８】
この例では、第１屈折率分布は、第１光学的開口部に相当する。第２屈折率分布は、第２光学的開口部に相当する。
【００３９】
図１に例示したように、第２駆動部４５０と、駆動部１５０と、は、制御部２００に含まれて、一体化されても良い。
【００４０】
画像表示部４００から出射した画像を含む光（画像光４００Ｌ）が、液晶光学装置１１０に入射し、液晶光学装置１１０における上記の屈折率分布により、例えば、立体視の３次元画像表示動作が行われる。この動作については、後述する。検出部３００についても、後述する。
【００４１】
液晶層３０が、第１基板部１０ｕと第２基板部２０ｕとの間に設けられている。例えば、液晶層３０において、液晶分子３１は、所定の方向に配向している。例えば、第１基板部１０ｕの液晶層３０に対向する面（例えば第１電極１０ｅの表面）上に図示しない配向膜が設けられる。一方、第２基板部２０ｕの液晶層３０に対向する面（例えば第２電極２０ｅの表面）上に図示しない配向膜が設けられる。これらの配向膜に配向処理（例えばラビング処理など）が行われる。これにより、液晶層３０の液晶分子３１の配向が定まる。
【００４２】
液晶層３０の液晶分子３１の長軸方向３１ａ（ダイレクタの方向）をＸ−Ｙ平面に投影した方向を第５方向Ｄ５とする。
【００４３】
液晶層３０には、例えばネマティック液晶が用いられる。液晶層３０に含まれる液晶の誘電異方性は、例えば、正である。液晶層３０に電圧が印加されない状態（または、液晶層３０がしきい値電圧を有する場合においてしきい値電圧以下の電圧が印加された状態）を、非活性化状態とする。液晶層３０に電圧（しきい値電圧よりも大きい電圧）が印加された状態を、活性化状態とする。例えば、非活性化状態において、液晶層３０は、実質的に水平配向を有する。この状態における液晶分子３１の長軸方向３１ａをＸ−Ｙ平面に投影した方向が第５方向Ｄ５に対応する。液晶層３０に含まれる液晶の誘電異方性が正の場合の、非活性化状態における液晶のプレチルト角（ダイレクタと基板の主面との間の角度）は、例えば、０度以上３０度以下である。この場合における液晶の配向は、例えば、実質的に水平配向、または、ＨＡＮ配向である。
【００４４】
液晶層３０に含まれる液晶の誘電異方性は、負でも良い。例えば、液晶層３０に電圧（しきい値電圧よりも大きい電圧）が印加された活性化状態において、液晶層３０の液晶分子３１の長軸方向３１ａは、Ｘ−Ｙ平面に対して平行な成分を有する。この状態における液晶分子３１の長軸方向３１ａをＸ−Ｙ平面に投影した方向が第５方向Ｄ５に対応する。液晶の誘電異方性が負の場合、非活性化状態における液晶のプレチルト角は、例えば、６０度以上９０度以下である。この場合における液晶の配向は、例えば、実質的に垂直配向、または、ＨＡＮ配向である。
【００４５】
例えば、第５方向Ｄ５は、液晶層３０の、偏光を含む光学的特性を評価することで、判断できる。第５方向Ｄ５を、液晶層３０の液晶分子３１の配向制御方向（例えばラビング処理方向）により、判断しても良い。ラビング処理方向は、液晶層３０に電圧（特に直流電圧）を印加したときに発生する、液晶層３０の配向の不均一さ（例えばラビング傷など）の異方性を観察することで判断できる。液晶層３０の液晶配向は、光配向方法などで形成されても良く、任意の方法で形成できる。
【００４６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図３（ａ）は、模式的斜視図であり、図３（ｂ）は、模式的平面図である。  
図３（ａ）に例示したように、第１基板１０ｓの第１面１０ａに対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、サブ画素４０１は、第４方向Ｄ４に延在している。第４方向Ｄ４は、例えばＹ軸方向に対して平行である。
【００４７】
第１方向Ｄ１は、上記の平面（Ｘ−Ｙ平面）内の方向である。第２方向Ｄ２及び第５方向Ｄ５は、上記の平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影することができる。
【００４８】
図３（ｂ）は、Ｘ−Ｙ平面内に投影した第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第４方向Ｄ４及び第５方向Ｄ５を例示している。
【００４９】
図３（ｂ）に表したように、第４方向Ｄ４をＸ−Ｙ平面（第１面１０ａ）に投影した方向から、第１方向Ｄ１までの、第１回転方向の角度を第１角度θ１とする。例えば、第１角度θ１は、０度よりも大きく９０度よりも小さい。この例では、第１回転方向は、反時計回りである。第１回転方向は、時計回りでも良い。以下では、第１回転方向が反時計回りである場合について説明する。
【００５０】
一方、第３方向Ｄ３をＸ−Ｙ平面に投影した方向から、第２方向Ｄ２までの、第１回転方向（この例では反時計回り）の角度を第２角度θ２とする。第２角度θ２は、第１角度θ１とは異なる。例えば、第２角度θ２は、０度よりも大きく９０度よりも小さい。例えば、第１角度θ１は、第２角度θ２よりも大きい。
【００５１】
一方、第３方向Ｄ３をＸ−Ｙ平面に投影した方向から、第５方向Ｄ５（すなわち、液晶分子３１の長軸方向３１ａをＸ−Ｙ平面に投影した方向）までの、第１回転方向（この例では反時計回り）の角度を第３角度θ３とする。
【００５２】
例えば、第５方向Ｄ５は、第１方向Ｄ１と交差し、かつ、第２方向Ｄ２と交差する。そして、第５方向Ｄ５は、例えば、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との間の鈍角の間に位置する。
【００５３】
このような第１〜第５方向Ｄ１〜Ｄ５により、例えば、以下に説明するように、第１方向Ｄ１に対して直交する方向の屈折率分布と、第２方向Ｄ２に対して直交する方向の屈折率分布と、を切り替えて得ることが可能になる。これにより、高品位の表示を提供する画像表示装置が得られる。
【００５４】
例えば、動作状態の例として、第１方向Ｄ１に対して直交する方向に屈折率分布を形成する第１動作と、第２方向Ｄ２に対して直交する方向に屈折率分布を形成する第２動作と、について説明する。以下では、液晶層３０の液晶が正の誘電異方性を有する場合として、説明する。
【００５５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を例示する模式図である。  
図４（ａ）は、第１状態ＳＴ１における液晶光学装置１１０及び画像表示装置５００を例示している。図４（ａ）は、第１方向Ｄ１に対して垂直でＺ軸方向に対して垂直な方向Ｄ１ａと、Ｚ軸方向と、を含む平面で、液晶光学装置１１０及び画像表示装置５００を切断したときの模式的断面図である。図４（ｂ）は、第１状態ＳＴ１において、第１基板１０ｓに設けられた電極が設定される電圧電圧Ｖａ１を例示している。
【００５６】
図４（ａ）に表したように、この例では、最近接の複数の第１電極１０ｅのうち一方の電極（第１最近接電極１０ｅａ）と、最近接の複数の第１電極１０ｅのうち他方の電極（第２最近接電極１０ｅｂ）と、の間に複数の電極１０ｆ（第１基板側サブ電極）が設けられている。複数の電極１０ｆは、第１面１０ａに設けられる。電極１０ｆは、例えば、第１方向Ｄ１に延在する。複数の電極１０ｆは、方向Ｄ１ａにおいて、互いに離間する。複数の電極１０ｆは、方向Ｄ１ａにおいて第１電極１０ｅと離間する。
【００５７】
第１基板部１０ｕは、第１配向膜１０ｏをさらに含む。第１配向膜１０ｏは、第１電極１０ｅと液晶層３０との間、及び、電極１０ｆと液晶層３０との間、に設けられる。この例では、第１配向膜１０ｏは、第１基板１０ｓと液晶層３０との間にも設けられている。一方、第２基板部２０ｕは、第２配向膜２０ｏを、さらに含む。第２配向膜２０ｏは、第２電極２０ｅと液晶層３０との間に設けられる。これらの配向膜に所定の処理が行われて液晶層３０の初期配向が形成される。これにより、第５方向Ｄ５が定まる。第１配向膜１０ｏ及び第２配向膜２０ｏには、例えば、ポリイミドなどの樹脂が用いられる。第１配向膜１０ｏ及び第２配向膜２０ｏの厚さは、例えば、約２００ｎｍ（例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下）である。
【００５８】
第１電極１０ｅと第２電極２０ｅとの間の電圧を制御することで、液晶層３０の配向を制御し、液晶層３０中に屈折率分布を形成することができる。この例では、さらに、電極１０ｆと第２電極２０ｅとの間の電圧を制御する。これにより、液晶層３０中に屈折率分布を形成する。以下では、説明を簡単にするために、第１状態ＳＴ１において、複数の第２電極２０ｅの電位が固定されるものとする。例えば、複数の第２電極２０ｅの電位（及び、後述する電極２０ｆの電位）が、接地電位に設定される。
【００５９】
一方、複数の第１電極１０ｅ及び複数の電極１０ｆは、互いに異なる電位に設定される。例えば、複数の第１電極１０ｅは、電極Ｅ１１（第１最近接電極１０ｅａ）と、電極Ｅ１２（第２最近接電極１０ｅｂ）と、を含む。複数の電極１０ｆは、電極Ｅ１２〜Ｅ１８（第１基板側サブ電極）を含む。電極Ｅ１１〜Ｅ１９は、この順で、方向Ｄ１ａに並ぶ。例えば、電極Ｅ１１〜Ｅ１９のそれぞれは、互いに異なる電位に設定される。
【００６０】
図４（ｂ）の横軸は、方向Ｄ１ａにおける位置である。図４（ｂ）の縦軸は、電極Ｅ１１〜Ｅ１９が設定される電位Ｖａ１である。図４（ｂ）に表したように、例えば、電極Ｅ１１及び電極Ｅ１９は高い電位に設定される。一方、電極Ｅ１５は低い電位に設定される。例えば、電極Ｅ１５の電位を、第２電極２０ｅの電位と同じにする。そして、電極Ｅ１２、Ｅ１３及びＥ１４のそれぞれの電位をこの順で低くする。一方、電極Ｅ１６、Ｅ１７及びＥ１８のそれぞれの電位をこの順で高くする。
【００６１】
液晶層３０に印加された電圧による誘電エネルギーと、弾性エネルギーと、により液晶層３０の配向が決まる。
【００６２】
このような電圧を印加する（電位に設定する）ことで、電極Ｅ１１及びＥ１９と、第２電極２０ｅと、の間において、液晶層３０に高い電圧が印加される。このため、図４（ａ）に例示したように、これらの部分においては、液晶分子３１の長軸と、Ｚ軸方向と、の間の角度は小さい。すなわち、チルト角は大きい。一方、電極Ｅ１５と、第２電極２０ｅと、の間において、液晶層３０に印加される電圧は低い（例えば０である）。この部分においては、液晶分子３１の長軸と、Ｚ軸方向と、の間の角度は大きい。すなわち、チルト角は小さい。そして、電極Ｅ１１と電極Ｅ１５との間の領域、及び、電極Ｅ１９と電極Ｅ１５との間の領域、においては、これらの中間の状態が形成される。このように、第１状態が駆動部１５０により形成され、この第１状態により、液晶の第１配向状態が形成される。
【００６３】
液晶は、複屈折性を有している。液晶分子３１の長軸方向３１ａの偏光に対する屈折率は、液晶分子３１の短軸方向の屈折率よりも高い。印加される電圧に応じて、液晶層３０における液晶の配向方向が変化し、これに応じて、実効的な屈折率が変化する。これにより、液晶層３０において、屈折率分布（第１屈折率分布３５）が形成される。すなわち、第１レンズが形成される。この第１屈折率分布３５（第１レンズ）においては、屈折率は、方向Ｄ１ａに沿って変化する。そして、第１方向Ｄ１に関しては、屈折率は、実質的に一定である。例えば、レンチキュラー状の第１レンズが形成される。
【００６４】
このような最近接の複数の第１電極１０ｅ（第１最近接電極１０ｅａ及び１０ｅｂ）が１セットとなる。この例では、電極Ｅ１１〜Ｅ１９が１セットとなる。このセットが、複数設けられ、複数のセットが、方向Ｄ１ａに沿って並べられる。これにより、第１レンズが複数設けられる。例えば、第１方向Ｄ１に沿って延びる複数のシリンドリカルレンズが、第１方向Ｄ１に直交する方向Ｄ１ａに沿って並ぶ。
【００６５】
例えば、電極Ｅ１１に対応する位置、及び、電極Ｅ１９に対応する位置が、レンズ端に対応する。電極Ｅ１５に対応する位置がレンズ中心に対応する。
【００６６】
このように、第１状態ＳＴ１においては、第１方向Ｄ１に対して垂直でＺ軸方向に対して垂直な方向Ｄ１ａに沿った、第１屈折率分布３５（第１レンズ）が形成される。液晶光学装置１１０は、例えば、液晶ＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens）として機能する。図４（ａ）では、液晶ＧＲＩＮレンズの１つのレンズが例示されている。このようなレンズが、方向Ｄ１ａに沿って複数形成される。
【００６７】
このとき、画像表示部４００は、例えば、複数のサブ画素群４１０（例えば、第１画素〜第５画素ＰＸ１〜ＰＸ５など）を有する。複数のサブ画素群４１０は、例えば、サブ画素４０１に対して平行な平面（例えばＸ−Ｙ平面）内にマトリクス状に配列される。複数のサブ画素群４１０により、複数の視差画像が表示される。複数の視差画像は、例えば、観視者の視差に対応する画像である。複数の視差画像を含む光（画像光４００Ｌ）が、液晶光学装置１１０に入射する。
【００６８】
既に説明したように、第１基板１０ｓ及び第２基板２０ｓ、は、光透過性である。例えば、第１電極１０ｅ及び第２電極２０ｅは、光透過性である。画像表示部４００から出射した画像光４００Ｌは、これらを透過する。複数の視差画像を含む画像光４００Ｌを、液晶光学装置１１０に形成される第１屈折率分布３５（第１レンズ）を介して観視することで、３次元画像が知覚される。
【００６９】
すなわち、液晶光学装置１１０により形成されるレンチキュラー状のレンズにより、画像表示部４００の画素群４１０により形成された複数の視差像は、観視者の右眼または左眼に選択的に入射する。これにより、３次元画像が知覚される。
【００７０】
このようにして、第１状態ＳＴ１において、第１方向Ｄ１に対して垂直な方向Ｄ１ａに沿った第１屈折率分布３５（第１レンズ）を利用した、第１の３次元画像が表示できる。
【００７１】
一方、液晶層３０に電圧を印加しない場合は、液晶層３０における屈折率は、一定である。このとき、画像表示部４００における表示画像が、視差を含まない画像にされる。これにより、高精細な２次元画像が提供される。
【００７２】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の別の動作を例示する模式図である。
【００７３】
図５（ａ）は、第２状態ＳＴ２における液晶光学装置１１０及び画像表示装置５００を例示している。図５（ａ）は、第２方向Ｄ２に対して垂直でＺ軸方向に対して垂直な方向Ｄ２ａと、Ｚ軸方向と、を含む平面で、液晶光学装置１１０及び画像表示装置５００を切断したときの模式的断面図である。図５（ｂ）は、第２状態ＳＴ２において、第２基板２０ｓに設けられた電極０ｅが設定される電位Ｖａ２を例示している。
【００７４】
図５（ａ）に表したように、この例では、最近接の複数の第２電極２０ｅのうち一方の電極（第３最近接電極２０ｅａ）と、他方の電極（第４最近接電極２０ｅｂ）と、の間に複数の電極２０ｆ（第２基板側サブ電極）が設けられている。複数の電極２０ｆは、第１面２０ａに設けられる。電極２０ｆは、例えば、第２方向Ｄ２に延在する。複数の電極２０ｆは、方向Ｄ２ａにおいて、互いに離間する。複数の電極２０ｆは、方向Ｄ２ａにおいて第２電極２０ｅと離間する。
【００７５】
第２状態ＳＴ２において、例えば、複数の第１電極１０ｅの電位が固定される。例えば、複数の第１電極１０ｅの電位（及び複数の電極１０ｆ）が、接地電位に設定される。
【００７６】
そして、複数の第２電極２０ｅ及び複数の電極２０ｆは、互いに異なる電位に設定される。例えば、第２電極２０ｅは、電極Ｅ２１（第３最近接電極２０ｅａ）及び電極Ｅ２９（第４最近接電極２０ｅｂ）を含む。例えば、電極１０ｆは、電極Ｅ２２〜Ｅ２８を含む。電極Ｅ２１〜Ｅ２９は、この順で、方向Ｄ２ａに並ぶ。例えば、電極Ｅ２１〜Ｅ２９のそれぞれは、互いに異なる電位に設定される。
【００７７】
図５（ｂ）の横軸は、方向Ｄ２ａにおける位置である。図５（ｂ）の縦軸は、電極Ｅ２１〜Ｅ２９が設定される電位Ｖａ２である。図５（ｂ）に表したように、例えば、電極Ｅ２１及び電極Ｅ２９を、高い電位に設定する。一方、電極Ｅ２５を低い電位に設定する。例えば、電極Ｅ２５の電位を、第１電極１０ｅの電位と同じにする。そして、電極Ｅ２２、Ｅ２３及びＥ２４のそれぞれの電位をこの順で低くする。一方、電極Ｅ２６、Ｅ２７及びＥ２８のそれぞれの電位をこの順で高くする。
【００７８】
このような電位に設定することで、電極Ｅ２１及びＥ２９と、第２電極２０ｅと、の間において、液晶層３０に高い電圧が印加され、チルト角は大きくなる。一方、電極Ｅ２５と、第１電極１０ｅと、の間において、液晶層３０に印加される電圧は低く（例えば０である）、チルト角は小さい。このように、第２状態が駆動部１５０により形成され、この第２状態により、液晶の第２配向状態が形成される。
【００７９】
この第２配向状態により、液晶層３０において、屈折率分布（第２屈折率分布３６）が形成される。すなわち、第２レンズが形成される。この第２屈折率分布３６（第２レンズ）においては、屈折率は、方向Ｄ２ａに沿って変化する。そして、第２方向Ｄ２に関しては、屈折率は、実質的に一定である。
【００８０】
このように、第２状態ＳＴ２においては、第２方向Ｄ２に対して垂直でＺ軸方向に対して垂直な方向Ｄ２ａに沿った、第２屈折率分布３６（第２レンズ）が形成される。
【００８１】
このような最近接の複数の第２電極２０ｅ（第３最近接電極２０ｅａ及び２０ｅｂ）が１セットとなる。この例では、電極Ｅ２１〜Ｅ２９が１セットとなる。このセットが、複数設けられ、複数のセットが、方向Ｄ２ａに沿って並べられる。これにより、第２レンズが複数設けられる。例えば、第２方向Ｄ２に沿って延びる複数のシリンドリカルレンズが、第２方向Ｄ２に直交する方向Ｄ２ａに沿って並ぶ。
【００８２】
例えば、電極Ｅ２１に対応する位置、及び、電極Ｅ２９に対応する位置が、レンズ端に対応する。電極Ｅ２５に対応する位置がレンズ中心に対応する。
【００８３】
一方、第２状態ＳＴ２においては、画像表示部４００に、例えば、複数の画素群４１０（例えば、第１画素〜第５画素ＰＹ１〜ＰＹ５など）が形成される。第１画素〜第５画素ＰＹ１〜ＰＹ５などの配列方向は、第１画素〜第５画素ＰＸ１〜ＰＸ５の配列方向とは異なる。この場合も、複数の画素群４１０（例えば、第１画素〜第５画素ＰＹ１〜ＰＹ５など）により、複数の視差画像が表示される。
【００８４】
複数の視差画像を含む画像光４００Ｌを、液晶光学装置１１０に形成される第２屈折率分布３６を有する第２レンズを介して観視することで、３次元画像が知覚される。このようにして、第２状態ＳＴ２において、第２方向Ｄ２に対して垂直な方向Ｄ２ａに沿った第２屈折率分布３６（第２レンズ）を利用した、第２の３次元画像が表示できる。
【００８５】
このように、本実施形態に係る液晶光学装置及び画像表示装置においては、上記の第１屈折率分布３５（第１レンズ）を利用した第１の３次元画像表示と、第２屈折率分布３６（第２レンズ）を利用した第２の３次元画像表示と、レンズを用いない２次元画像表示と、が提供される。
【００８６】
このようにして、駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅと複数の第２電極２０ｅとの間の電圧を第１状態にして、液晶層３０に第１方向Ｄ１に対して垂直な方向Ｄ１ａに沿った第１屈折率分布３５を形成する第１動作を実施する。
【００８７】
そして、第１駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅと複数の第２電極２０ｅとの間の電圧を第２状態にして、液晶層３０に第２方向Ｄ２に対して垂直な方向Ｄ２ａに沿った第２屈折率分布３６を形成する第２動作を実施する。
【００８８】
駆動部１５０は、上記の第１動作において、第１電極の電位と、第２電極の電位と、の差を、例えば、第１電位差に設定する。例えば、最近接の複数の第１電極の一方と他方との間に設けられた電極の電位と、第２電極の電位と、の差の絶対値を、第１電位差の絶対値よりも低く設定する。例えば、図４（ｂ）に例示した電位に複数の電極を設定する。
【００８９】
駆動部１５０は、上記の第２動作において、第１電極の電位と、第２電極の電位と、の差を、例えば、第２電位差に設定する。例えば、最近接の複数の第２電極の一方と他方との間に設けられた電極の電位と、第１電極の電位と、の差の絶対値を、第２電位差の絶対値よりも低く設定する。例えば、図５（ｂ）に例示した電位に複数の電極を設定する。
【００９０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を例示する模式図である。  
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２を例示している。  
図６（ａ）に表したように、例えば、液晶光学装置１１０の主面（例えば第１面１０ａ）は、実質的に長方形である。例えば、第１状態ＳＴ１においては、液晶光学装置１１０の辺のうちで長い辺が、横方向（この例ではＸ軸方向）に配置される。液晶光学装置１１０の配置に対応して、画像表示部４００が配置される。すなわち、画像表示装置５００の画面の長い辺が、横方向に配置される。例えば、第３辺１３のＸ軸方向に沿った長さは、第１辺１１のＹ軸方向に沿った長さよりも、長い。この表示状態は、例えば、風景を表示する場合に用いられる。他の表示に用いられても良い。
【００９１】
一方、図６（ｂ）に例示したように、第２状態ＳＴ２においては、液晶光学装置１１０の辺のうちで長い辺が、縦方向に配置される。すなわち、画像表示装置５００の画面の長い辺が、縦方向に配置される。この表示状態は、例えば、ポートレイトを表示する場合に用いられる。他の表示に用いられても良い。
【００９２】
このように、画像表示装置５００を横長の配置で使用したり、縦長の配置で使用したりすることが望まれる。すなわち、表示画面を、横長の状態と、縦長の状態と、に切り替えることが望まれる。
【００９３】
例えば、液晶ＧＲＩＮレンズを用いない場合は、画像表示部４００で表示する表示データを変更することで、横長の配置と、縦長の配置と、が容易に切り替えることが可能である。すなわち、２次元画像を表示する場合において、横長の配置と、縦長の配置と、の切り替えは、容易である。
【００９４】
しかしながら、液晶ＧＲＩＮレンズを用いた３次元画像の表示においては、横長の配置と、縦長の配置と、の両方において、適正な屈折率分布が形成されることが必要となる。もし、横長の配置の表示状態において、左右方向（観視者の視差方向）に沿った屈折率分布が形成されても、縦長の配置に切り替えたときに左右方向に沿った屈折率分布ではなく、上下方向に沿った屈折率分布が形成されると、適正な３次元表示が行われない。
【００９５】
これに対して、本実施形態に係る液晶光学装置及び画像表示装置においては、第１屈折率分布３５（第１レンズ）を利用した第１の３次元画像表示と、第２屈折率分布３６（第２レンズ）を利用した第２の３次元画像表示と、の切り替えが可能である。これにより、画像表示装置５００を横長の配置で使用したり、縦長の配置で使用したりした場合においても、良好な３次元画像が提供できる。
【００９６】
例えば、駆動部１５０（制御部２００でも良い）は、液晶光学装置１１０を、第１状態ＳＴ１（例えば、横長の配置に対応する動作状態）にし、第２駆動部４５０は、画像表示部４００を横長の配置に対応する３次元画像表示状態にする。そして、駆動部１５０（制御部２００でも良い）は、液晶光学装置１１０を、第２状態ＳＴ２（例えば、縦長の配置に対応する動作状態）にし、第２駆動部４５０は、画像表示部４００を縦長の配置に対応する３次元画像表示状態にする。さらに、駆動部１５０（制御部２００でも良い）は、液晶光学装置１１０を、屈折率が一定の第３状態（例えば、液晶層３０が非活性化状態）にし、第２駆動部４５０は、画像表示部４００を２次元画像表示状態にする。
【００９７】
画像表示装置５００においては、液晶光学装置１１０の屈折率の分布を変化させることにより、２次元画像表示（第３状態）と、裸眼で立体視を行うことができる３次元画像表示（第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２）と、が可能である。そして、画像表示部４００及び液晶光学装置１１０の画面を９０度回転させたときにも、３次元画像表示が可能である。実施形態においては、このような３種類の表示動作を、選択的に切り替えることが可能である。
【００９８】
例えば、観察者が、画像表示装置５００を手に持って、Ｘ−Ｙ面内において回転させる。例えば、図６（ａ）に表したように、サブ画素４０１が縦長に見える状態（ランドスケープ配置）において、第１動作が実施され、第１状態となる。例えば、図６（ｂ）に表したように、サブ画素４０１が横長に見える状態（ポートレイト配置）において、第２動作が実施され、第２状態となる。例えば、図６（ｂ）のポートレイト配置は、図６（ａ）のランドスケープ配置における画像表示装置５００を、Ｘ−Ｙ面内において９０度回転させた配置に相当する。
【００９９】
第１状態ＳＴ１において、例えば、第１最近接電極１０ｅａに対応する位置及び第２最近接電極１０ｅｂに対応する位置が、液晶層３０のレンズ端に対応する。第１最近接電極１０ｅａの第１垂直方向Ｄ１ａにおける第１中心Ｃ１と、第２最近接電極１０ｅｂの第１垂直方向Ｄ１ａにおける第２中心Ｃ２と、の間の第３方向に沿った第１距離Ｐ１は、第１状態ＳＴ１における液晶層３０のレンズのピッチに対応する。
【０１００】
画像表示部４００は、第１最近接電極１０ｅａと、第２最近接電極１０ｅｂと、の間に設けられた液晶層３０に、第１視差数Ｎ１の視差画像の情報を含む光を入射させる。
【０１０１】
第１動作の状態において、液晶層３０は、第１面１０ａに投影したときに、第１最近接電極１０ｅａと、第２最近接電極１０ｅｂと、の間の第１領域を有する。
【０１０２】
第１動作の状態において、画像表示部４００は、第１視差数Ｎ１の第１視差画像の情報を含む光を第１領域に入射させる。
【０１０３】
第２状態ＳＴ２において、例えば、第３最近接電極２０ｅａに対応する位置及び第４最近接電極２０ｅｂに対応する位置が、液晶層３０のレンズ端に対応する。第３最近接電極２０ｅａの第２垂直方向Ｄ２ａにおける第３中心Ｃ３と、第４最近接電極２０ｅｂの第２垂直方向Ｄ２ａにおける第４中心Ｃ４と、の間の第４方向に沿った第２距離Ｐ２は、第２状態ＳＴ２における液晶層３０のレンズのピッチに対応する。
【０１０４】
画像表示部４００は、第３最近接電極２０ｅａと第４最近接電極２０ｅｂとの間に設けられた液晶層３０に、第２視差数Ｎ２の視差画像の情報を含む光を入射させる。
【０１０５】
第２動作の状態において、液晶層３０は、第１面１０ａに投影したときに、第３最近接電極２０ｅａと、第４最近接電極２０ａｂと、の間の第２領域を有する。
【０１０６】
第２動作の状態において、画像表示部４００は、第２視差数Ｎ２の第１視差画像の情報を含む光を第１領域に入射させる。
【０１０７】
この例では、複数のサブ画素４０１は、複数の第１サブ画素４０２ｒと、複数の第２サブ画素４０２ｇと、複数の第３サブ画素４０２ｂと、を含む。
【０１０８】
第１サブ画素４０２ｒは、第１ピーク波長を有する第１光を出射可能である。第２サブ画素４０２ｇは、第２ピーク波長を有する第２光を出射可能である。第２ピーク波長は、第１ピーク波長とは異なる。第３サブ画素４０２ｂは、第３ピーク波長を有する第３光を出射可能である。第３ピーク波長は、第１ピーク波長とは異なり、第２ピーク波長とは異なる。第１光は、例えば、赤光であり、第２光は、例えば、緑光であり、第３光は、例えば、青光である。第１光〜第３光のそれぞれの色は、相互に入れ替えが可能である。
【０１０９】
例えば、１つの第１サブ画素４０２ｒと、１つの第２サブ画素４０２ｇと、１つの第３サブ画素４０２ｂと、が１つの表示要素となる。
【０１１０】
例えば、複数の第１サブ画素４０２ｒは、第４方向Ｄ４に沿う方向において並ぶ。複数の第２サブ画素４０２ｇは、第４方向Ｄ４に沿う方向において並ぶ。複数の第３サブ画素４０２ｂは、第４方向Ｄ４に沿う方向において並ぶ。
【０１１１】
図７は、第１の実施形態に係る画像表示装置の特性を例示するグラフ図である。  
図７は、第１状態ＳＴ１における画像表示装置５００の輝度を例示している。  
図７の横軸は、画像表示装置５００を観測する角度Ｔ１である。図７の縦軸は、規格化輝度ＮＬである。  
視差数は、画像表示部４００において表示される画像の方向の数、すなわち、視点の数を表す。例えば、画像表示部４００が、視差数が６である画像を表示する場合には、第１最近接電極１０ｅａと第２最近接電極１０ｅｂとの間において６つのピークを持つ輝度プロファイルが得られる。
【０１１２】
図８は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を例示する模式図である。  
図８は、第１状態ＳＴ１における画像表示装置５００の動作を例示している。この例では、画像表示部４００は、複数の視差数を含む画像の情報のうち、１つの視差に対応した光のみを出射している。すなわち、複数のサブ画素４０１のうち、１つの視差に対応したサブ画素４１２のみが点灯している。第１距離Ｐ１（第１レンズピッチ）の幅を有する領域を、第３方向Ｄ３に沿って、第１視差数Ｎ１で分割した領域の中に、重心４１Ｇを有するサブ画素４０１のみを点灯させた画像を表示する。この画像の輝度の角度分布を測定する。これにより、１視差に対応する輝度プロファイルを得ることができる。第１状態ＳＴ１において、１視差に対応する画像を表示する領域Ｒ１１の幅（第３方向Ｄ３に沿った長さ）は、Ｐ１／Ｎ１である。
【０１１３】
例えば、第２状態ＳＴ２においては、第２距離Ｐ２（第２レンズピッチ）の幅を有する領域を、第４方向Ｄ４に沿って、第２視差数Ｎ２で分割した領域が、１視差に対応する領域である。第２状態ＳＴ２において、１視差に対応する画像を表示する領域Ｒ１２の幅（第４方向Ｄ４に沿った長さ）は、Ｐ２／Ｎ２である。
【０１１４】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像表示装置の動作を例示する模式図である。  
図９（ａ）は、第１状態ＳＴ１（ランドスケープ配置）における画像表示装置５００の動作を例示している。  
図９（ｂ）は、第２状態ＳＴ２（ポートレイト配置）における画像表示装置５００の動作を例示している。
【０１１５】
図９（ａ）に表したように、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１方向Ｄ１と、第４方向Ｄ４と、の間の角度は、第１角度θ１である。すなわち、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、液晶層３０の屈折率分布によって形成されるレンズの延在する方向と、第４方向Ｄ４と、の間の角度は、第１角度θ１である。第１状態におけるレンズのピッチは、第１距離Ｐ１である。
【０１１６】
図９（ｂ）に表したように、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３と、の間の角度は、第２角度θ２である。すなわち、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、液晶層３０の屈折率分布によって形成されるレンズの延在する方向と、第３方向Ｄ３と、の間の角度は、第２角度θ２である。第２状態におけるレンズのピッチは、第２距離Ｐ２である。
【０１１７】
例えば、液晶層３０に形成されるレンズは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、矩形のサブ画素の辺に対して斜めに設けられる。すなわち、第１角度θ１の絶対値は、ゼロよりも大きい。第２角度θ２の絶対値は、ゼロよりも大きい。これにより、表示される画像においてモアレを抑制することができる。
【０１１８】
例えば第１状態ＳＴ１において、サブ画素に対して斜めに配置された１つのレンズ（幅Ｐ１を有する領域）に、第１視差数Ｎ１の視差画像を含む光が入射する。１つの視差に対応した光が入射する領域は、例えば第１方向Ｄ１に沿った方向に延在する。  
例えば第２状態ＳＴ２において、サブ画素に対して斜めに配置された１つのレンズ（幅Ｐ２を有する領域）に、第２視差数Ｎ２の視差画像を含む光が入射する。１つの視差に対応した光が入射する領域は、例えば第２方向Ｄ２に沿った方向に延在する。  
１つの視差に対応した光が、別の視差に対応した領域へ混入するクロストークが生じる場合がある。クロストークによって、三次元画像の表示品位が低下する。
【０１１９】
これに対して、本実施形態においては、第１距離Ｐ１は、第２距離Ｐ２よりも短い。これにより、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを、第１状態ＳＴ１におけるクロストークよりも少なくすることができる。
【０１２０】
例えば、第１距離Ｐ１は、０．２５ｍｍ程度である。例えば、第１角度θ１は、２６度程度である。例えば、第２距離Ｐ２は、０．３ｍｍ程度である。例えば、第２角度θ２は、２６度程度である。これにより、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを、第１状態ＳＴ１におけるクロストークよりも少なくすることができる。
【０１２１】
図１０は、第１の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図１０（ａ）は、第１状態ＳＴ１における画像表示装置５００を例示している。図１０（ａ）は、第１状態ＳＴ１における１視差に対応する領域Ｒ１１と、最大はみ出し量ＷＣ１と、を示している。
【０１２２】
図１０（ａ）に表したように、例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、領域Ｒ１１の境界線Ｒ１１ｅは、複数のサブ画素４０１のうちの１つのサブ画素４０１ｇの重心４１Ｇと重なっている。最大はみ出し量ＷＣ１は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、サブ画素４０１ｇのうち領域Ｒ１１と重ならない部分と、境界線Ｒ１１ｅと、の間の第３方向Ｄ３に沿った距離である。最大はみ出し量ＷＣ１が大きいと、領域Ｒ１１から、領域Ｒ１１と隣接する別の視差に対応した領域へ、光が混入しやすくなる。最大はみ出し量ＷＣ１が大きいと、クロストークが多くなりやすい。
【０１２３】
最大はみ出し量ＷＣ１は、
ＷＣ１＝ｗａｐ１／２＋ｗａｐ２／２×ｔａｎθ１
で表される。ここで、ｗａｐ１は、第１長さ４２Ｗ１である。ｗａｐ２は、第２長さ４２Ｗ２である。
【０１２４】
１視差領域（１視差に対応する画像を表示する領域Ｒ１１）の幅（Ｐ１／Ｎ１）に対する最大はみ出し量ＷＣ１の割合（規格化クロストークｒａＬ）は、
ｒａＬ＝ＷＣ１／（Ｐ１／Ｎ１）
で表される。
【０１２５】
図１０（ｂ）は、第２状態ＳＴ２における画像表示装置５００を例示している。図１０（ｂ）は、第２状態ＳＴ２における１視差に対応する領域Ｒ１２と、最大はみ出し量ＷＣ２と、を示している。
【０１２６】
図１０（ｂ）に表したように、例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、領域Ｒ１２の境界線Ｒ１２ｅは、複数のサブ画素４０１のうちの１つのサブ画素４０１ｈの重心４１Ｇと重なっている。最大はみ出し量ＷＣ２は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、サブ画素４０１ｈのうち領域Ｒ１２と重ならない部分と、境界線Ｒ１２ｅと、の間の第４方向Ｄ４に沿った距離である。
【０１２７】
最大はみ出し量ＷＣ２は、
ＷＣ２＝ｗａｐ２／２＋ｗａｐ１／２×ｔａｎθ２
で表される。  
１視差領域（１視差に対応する画像を表示する領域Ｒ１２）の幅（Ｐ２／Ｎ２）に対する最大はみ出し量ＷＣ２の割合（規格化クロストークｒａＰ）は、
ｒａＰ＝ＷＣ２／（Ｐ２／Ｎ２）
で表される。  
１視差領域の幅に対する最大はみ出し量の割合を規格化クロストークとして定義する。
【０１２８】
第２状態ＳＴ２（例えばポートレイト配置）における規格化クロストークを、第１状態ＳＴ１（例えばランドスケープ配置）における規格化クロストーク以下の値とするには、例えば、次式を満たす構造にすればよい。  
ｒａＬ≧ｒａＰ 
【数１】
2015145920.tif 000003
図１１は、画像表示装置の特性を例示するグラフ図である。  
図１１は、シミュレーションによって得られる規格化クロストークを例示している。図１１は、画像表示装置５００ａ〜５００ｃにおける規格化クロストークを例示している。画像表示装置５００ａ〜５００ｃにおいても、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００などが設けられる。
【０１２９】
画像表示装置５００ａにおいては、第１距離Ｐ１は、０．２ｍｍである。すなわち第１状態ＳＴ１におけるレンズピッチは、０．２ｍｍである。図１１において画像表示装置５００ａは第１状態ＳＴ１で動作している。  
画像表示装置５００ｂにおいては、第２距離Ｐ２は、０．２ｍｍである。すなわち第２状態ＳＴ２におけるレンズピッチは、０．２ｍｍである。図１１において画像表示装置５００ｂは第２状態ＳＴ２で動作している。  
画像表示装置５００ｃにおいては、第２距離Ｐ２は、０．２８ｍｍである。すなわち第２状態ＳＴ２におけるレンズピッチは、０．２８ｍｍである。図１１において画像表示装置５００ｃは第２状態ＳＴ２で動作している。  
これ以外については、画像表示装置５００ａ〜５００ｃには、画像表示装置５００と同様の構成を適用することができる。
【０１３０】
この例では、第２開口幅（第２長さ４２Ｗ２）の開口率は、４０％に設定されている。第１開口幅（第１長さ４２Ｗ１）の開口率は、８５％に設定されている。第１視差数Ｎ１は６に設定されている。第２視差数Ｎ２は、６に設定されている。
【０１３１】
図１１の縦軸は、規格化クロストークｒａ（ｒａＬまたはｒａＰ）である。規格化クロストークｒａは、画像表示装置が第１状態ＳＴ１のときは、規格化クロストークｒａＬを表す。規格化クロストークｒａは、画像表示装置が第２状態ＳＴ２のときは、規格化クロストークｒａＰを表す。
【０１３２】
図１１の横軸は、角度θ（第１角度θ１または第２角度θ２）である。角度θは、画像表示装置が第１状態ＳＴ１のときは、第１角度θ１を表す。角度θは、画像表示装置が第２状態ＳＴ２のときは、第２角度θ２を表す。
【０１３３】
図１１に表したように、画像表示装置５００ａの第２状態ＳＴ２における規格化クロストークｒａは、画像表示装置５００ｂの第１状態ＳＴ１における規格化クロストークｒａよりも大きい。すなわち、第１距離Ｐ１と第２距離Ｐ２が同じ場合（この例では０．２ｍｍ）には、第１状態ＳＴ１におけるよりも、第２状態ＳＴ２においてクロストークが多くなりやすい。
【０１３４】
画像表示装置５００ｃの第２状態ＳＴ２における規格化クロストークｒａは、画像表示装置５００ｂの第１状態ＳＴ１における規格化クロストークｒａよりも小さい。すなわち、第１距離Ｐ１よりも第２距離Ｐ２を長くすることで、第１状態ＳＴ１におけるクロストークに比べて、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを少なくすることができる。
【０１３５】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、画像表示装置の特性を例示するグラフ図である。  
図１２（ａ）は、第２状態ＳＴ２における画像表示装置５００ａの輝度を例示している。図１２（ｂ）は、第２状態ＳＴ２における画像表示装置５００ｃの輝度を例示している。
【０１３６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）の横軸は、画像表示装置を観測する角度Ｔ１である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）の縦軸は、規格化輝度ＮＬである。
【０１３７】
図１２（ａ）においては、１つの輝度のピークと、隣接する輝度のピークと、の重なりが大きい。一方、図１２（ｂ）においては、１つの輝度のピークと、隣接する輝度のピークと、の重なりが小さい。すなわち、第２距離Ｐ２が長い画像表示装置５００ｃにおけるクロストークは、第２距離Ｐ２が短い画像表示装置５００ｂにおけるクロストークよりも少ない。第２距離Ｐ２を長くすることで、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを少なくすることができる。
【０１３８】
実施形態においては、最近接の複数の第１電極１０ｅのうち一方の電極１０ｅａの第１方向Ｄ１とに対して垂直な方向における中心と、最近接の複数の第１電極１０ｅのうち他方の電極１０ｅｂの第１方向Ｄ１に対して垂直な方向における中心と、の間の第３方向Ｄ３に沿った第１距離Ｐ１は、最近接の複数の第２電極２０ｅのうち一方の電極２０ｅａの第２方向Ｄ２に対して垂直な方向における中心と、最近接の複数の第２電極２０ｅのうち他方の電極２０ｅｂの第２方向Ｄ２に対して垂直な方向における中心と、の間の第４方向に沿った第２距離Ｐ２よりも短い。これにより、第１状態ＳＴ１におけるクロストークに比べて、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを抑制することができる。高品位の表示を提供することができる。
【０１３９】
画像表示装置５００においては、複数の第１電極１０ｅ及び複数の第２電極２０ｅは、光透過性である。第１電極１０ｅ及び第２電極２０ｅを所定の電位設定することで、液晶層３０に液晶ＧＲＩＮレンズを形成する。これにより、３次元画像が表示される。
【０１４０】
この例では、光学的開口部として液晶ＧＲＩＮレンズが用いられている。例えば、光学的開口部には、液晶ＧＲＩＮレンズを用いなくてもよい。例えば、第１動作の状態において、複数の第１画素電極１０ｅの電位を設定することにより、液晶層３０は、第１方向Ｄ１に沿い、可視光に対して遮光性を有する部分を含むことができる。例えば、第２動作の状態において、複数の第２電極の電位を設定することにより、液晶層３０は、第２方向Ｄ２に沿い、可視光に対して遮光性を有する部分を含むことができる。このようなアクティブバリアを光学的開口部として用いる。これにより、三次元画像を表示してもよい。
【０１４１】
（第２の実施形態）
図１３は、画像表示装置の特性を例示するグラフ図である。  
図１３は、シミュレーションによって得られる規格化クロストークを例示している。図１３は、画像表示装置５００ｄ〜５００ｆにおける規格化クロストークを例示している。画像表示装置５００ｄ〜５００ｆにおいても、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００などが設けられる。
【０１４２】
画像表示装置５００ｄにおいては、第２視差数Ｎ２は、６である。図１３において画像表示装置５００ｄは第２状態ＳＴ２で動作している。  
画像表示装置５００ｅにおいては、第１視差数Ｎ１は、６である。図１３において画像表示装置５００ｅは第１状態ＳＴ１で動作している。  
画像表示装置５００ｆにおいては、第２視差数Ｎ２は、５である。図１３において画像表示装置５００ｆは第２状態ＳＴ２で動作している。  
これ以外については、画像表示装置５００ｄ〜５００ｆには、画像表示装置５００と同様の構成を適用することができる。
【０１４３】
この例では、第２開口幅（第２長さ４２Ｗ２）の開口率は、４０％に設定されている。第１開口幅（第１長さ４２Ｗ１）の開口率は、８５％に設定されている。第１距離Ｐ１は０．２５ｍｍに設定されている。第２距離Ｐ２は、０．２５ｍｍに設定されている。
【０１４４】
図１３の縦軸は、規格化クロストークｒａ（ｒａＬまたはｒａＰ）である。図１３の横軸は、角度θ（第１角度θ１または第２角度θ２）である。
【０１４５】
図１３に表したように、画像表示装置５００ｄの第２状態ＳＴ２における規格化クロストークｒａは、画像表示装置５００ｅの第１状態ＳＴ１における規格化クロストークｒａよりも大きい。すなわち、第１視差数Ｎ１と第２視差数Ｎ２が同じ場合には、第１状態ＳＴ１におけるよりも、第２状態ＳＴ２においてクロストークが多くなりやすい。
【０１４６】
画像表示装置５００ｆの第２状態ＳＴ２における規格化クロストークｒａは、画像表示装置５００ｅの第１状態ＳＴ１における規格化クロストークｒａよりも（角度θが小さい領域において）小さい。すなわち、第１視差数Ｎ１よりも第２視差数Ｎ２を小さくすることで、第１状態ＳＴ１におけるクロストークに比べて、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを少なくすることができる。
【０１４７】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第２の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図１４（ａ）は、第１状態ＳＴ１における画像表示装置５０１を例示している。図１４（ｂ）は、第２状態ＳＴ２における画像表示装置５０１を例示している。
【０１４８】
本実施形態に係る画像表示装置５０１においても、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００などが設けられる。画像表示装置５０１においては、第１視差数Ｎ１は、第２視差数Ｎ２よりも大きい。これ以外は、画像表示装置５０１には、画像表示装置５００について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
【０１４９】
この例では、第１視差数Ｎ１は、６である。第２視差数Ｎ２は、５である。図１４（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１において、第１距離Ｐ１の幅を有するレンズに、第１視差数Ｎ１の視差画像の情報を有する光を入射させる。図１４（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２において、第２距離Ｐ２の幅を有するレンズに、第２視差数Ｎ２の視差画像の情報を有する光を入射させる。
【０１５０】
本実施形態における画像表示装置においては、第１視差数Ｎ１は、前記第２視差数Ｎ２よりも大きい。これにより、第２状態ＳＴ２におけるクロストークを少なくすることができる。高品位の表示を提供することができる。
【０１５１】
（第３の実施形態）  
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。
【０１５２】
図１５（ａ）は、本実施形態に係る画像表示装置５０２の第１状態ＳＴ１を例示している。図１５（ｂ）は、本実施形態に係る画像表示装置５０２の第２状態ＳＴ２を例示している。
【０１５３】
画像表示装置５０２においても、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００などが設けられる。画像表示装置５０２には、画像表示装置５００と同様の構成を適用することができる。
【０１５４】
図１５（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１における第１レンズ（第１屈折率分布３５）は、例えば、焦点ｆ１を有する。  
図１５（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２における第２レンズ（第２屈折率分布３６）は、例えば、焦点ｆ２を有する。
【０１５５】
本実施形態においては、第１屈折率分布３５における液晶層３０の焦点ｆ１と、画像表示部４００と、の間の距離は、第２屈折率分布３６における液晶層３０の焦点ｆ２と、画像表示部４００と、の間の距離よりも長い。
【０１５６】
例えば、焦点ｆ１は、画像表示部４００の位置から外れた位置に存在する。例えば、焦点ｆ２は、画像表示部４００の位置と、一致する。これにより、第１状態ＳＴ１における立体画像の解像感と、第２状態ＳＴ２における立体画像の解像感と、を近づける（例えば、同一にする）ことができる。
【０１５７】
（第４の実施形態）  
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第４の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図１６（ａ）は、本実施形態に係る画像表示装置５０３の第１状態ＳＴ１を例示している。図１６（ｂ）は、本実施形態に係る画像表示装置５０３の第２状態ＳＴ２を例示している。
【０１５８】
画像表示装置５０３においても、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００などが設けられる。画像表示装置５０３には、画像表示装置５００と同様の構成を適用することができる。
【０１５９】
本実施形態においては、第１視差数Ｎ１は、２である。第２視差数Ｎ２は、２である。第１距離Ｐ１は、第２距離Ｐ２よりも小さい。
図１６（ａ）に表したように、１視差に対応した画像を表示する領域の幅Ｐ１／Ｎ１は、レンズピッチ（第１距離Ｐ１）の半分である。図１６（ｂ）に表したように、１視差に対応した画像を表示する領域の幅Ｐ２／Ｎ２は、レンズピッチ（第２距離Ｐ２）の半分である。
【０１６０】
視差数を２とすることで、サブ画素と、そのサブ画素と隣接する別のサブ画素と、に異なる視差の画像が割り当てられる確率が下がる。これによりクロストークをさらに抑制することができる。
【０１６１】
（第５の実施形態）
図１７は、第５の実施形態に係る画像表示装置を例示する模式図である。  
図１７に表したように、画像表示装置５０４は、液晶光学装置１１０と、画像表示部４００と、含む。
【０１６２】
液晶光学装置１１０は、第１基板部１０ｕと、第２基板部２０ｕと、液晶層３０と、駆動部１５０（第１駆動部）と、を含む。
【０１６３】
第１基板部１０ｕは、第１基板１０ｓと、複数の第１電極１０ｅと、を含む。第１基板１０ｓは、第１面１０ａを有する。
【０１６４】
複数の第１電極１０ｅは、第１面１０ａに設けられる。複数の第１電極１０ｅのそれぞれは、第１方向Ｄ１に延在する。複数の第１電極１０ｅのそれぞれは、第１方向Ｄ１と交差する方向（例えば直交する方向）Ｄ１ａに、互いに離間する。
【０１６５】
第２基板部２０ｕは、第２基板２０ｓと、対向電極２２ｅと、を含む。第２基板２０ｓは、第２面２０ａを有する。第２面２０ａは、第１面１０ａと対向する。  
対向電極２２ｅは、第２面２０ａに設けられる。対向電極２２ｅは、例えば、例えばシート状である。
【０１６６】
画像表示装置５０４においては、このような液晶光学装置１１０が、画像表示部４００と積層される。換言すれば、画像表示部４００は、液晶光学装置１１０と積層される。
【０１６７】
駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅと対向電極２２ｅと、に電気的に接続される。第１電極１０ｅと対向電極２２ｅとの間の電圧に応じて液晶層３０における液晶の配向が変化する。液晶層３０において、Ｘ−Ｙ平面内に延在する複数のレンズが形成される。
【０１６８】
例えば、複数の第１電極１０ｅは、第１グループの電極１１ｅと、第２グループの電極１２ｅと、を含む。第１グループの電極１１ｅは、複数の第１電極１０ｅから第１の周期Ｐｅｒ１で選択される。第２グループの電極１２ｅは、複数の第１電極１０ｅから第２の周期Ｐｅｒ２で選択される。第１の周期Ｐｅｒ１は、第２の周期Ｐｅｒ２よりも長い。
【０１６９】
駆動部１５０は、複数の第１電極１０ｅと対向電極２２ｅとの間の電圧を第１状態とする。駆動部１５０は、第１グループの電極１１ｅを第１電位Ｖ１に設定して、第１垂直方向Ｄ１ａに沿った屈折率分布（第１屈折率分布）を液晶層３０に形成する第１動作を実施可能である。  
駆動部１５０は、複数の第２電極１２ｅと対向電極２２ｅとの間の電圧を第２状態とする。駆動部１５０は、第２グループの電極１２ｅを第２電位Ｖ２に設定して、第１垂直方向Ｄ１ａに沿った屈折率分布（第２屈折率分布）を形成する第２動作を実施可能である。
【０１７０】
例えば、画像表示装置５０４においては、第１角度θ１は、３５度以上５５度以下である。例えば、第１角度θ１は、４５度程度である。  
これ以外は、画像表示装置５０４には、画像表示装置５００について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
【０１７１】
例えば、第１動作の状態（第１状態）において、液晶層３０に形成されるレンズのピッチは、第１の周期Ｐｅｒ１である。第２動作の状態（第２状態）において、液晶層３０に形成されるレンズのピッチは、第２の周期Ｐｅｒ２である。このように、第１電極１０ｅ、第２電極１２ｅ及び対向電極２２ｅの電位を調整することで、液晶層３０に形成されるレンズのピッチを調整することができる。画像表示部４００に表示される画像に対応してレンズピッチを変化させる。これにより、クロストークを抑制することができる。
【０１７２】
（第６の実施形態）  
本実施形態においては、画像表示装置５００の回転または傾きを検出して、上記の第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２を切り替える。この動作は、例えば制御部２００により行われる。
【０１７３】
図１８は、第６の実施形態に係る画像表示装置の動作を例示する模式図である。  
図１８に表したように、本実施形態に係る画像表示装置の動作は、ステップＳ１〜ステップＳ５を含む。
【０１７４】
制御部２００は、例えば、観視者３５０が画像表示部４００を観視すると推定される監視方向に関する情報を入手する。観視方向は、例えば、Ｚ軸方向を軸とした回転方向を含む。観視者３５０には、画像情報を含む光（画像光４００Ｌ）が入射される。
【０１７５】
ステップＳ１において、観視方向を検出する。例えば、検出部３００として、観視者３５０の、画像表示部４００の観視方向を検出する第１検出部３１０が設けられる。第１検出部３１０は、例えば、観視者３５０の顔部を撮像し、撮像した顔部の像から、観視者３５０の顔の向きを推定する。そして、第１検出部３１０は、推定された観視者の顔の向きから、観視者３５０の、画像表示部４００の観視方向を推定する。そして、第１検出部３１０は、検出した観視方向に関する情報を制御部２００に供給する。
【０１７６】
ステップＳ２において、検出された情報に基づいて、画像表示部４００において表示される画像データが生成される。例えば、第１状態ＳＴ１に対応する視差画像のデータ、または、第２状態ＳＴ２に対応する視差画像のデータが生成される。
【０１７７】
ステップＳ３において、液晶光学装置１１０が制御される。例えば、制御部２００は、入手した情報に基づいて、第１駆動部１５０に第１動作及び第２動作の少なくともいずれかを実施させる。すなわち、制御部２００は、第１駆動部１５０に、第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２のいずれかを形成させる。制御部２００は、第１駆動部１５０の第１動作の実施と第２動作の実施とを切り替える。
【０１７８】
ステップＳ４において、画像が表示される。制御部２００は、ステップＳ２において生成された画像のデータに基づいて第２駆動部４５０を制御して、表示層４２３における光（画像光４００Ｌ）を変更する。例えば、第２駆動部４５０は、表示層４２３に、第１状態ＳＴ１に対応する画像を形成させる。または、第２駆動部４５０は、表示層４２３に、第２状態ＳＴ２に対応する画像を形成させる。
【０１７９】
これにより、観視者３５０が、画像表示装置５００の縦横を回転させた場合に、観視者３５０が画像表示部４００を観視する観視方向（回転）に応じて、適正な３次元画像を提供できる。ステップＳ２〜Ｓ４は、技術的に可能な範囲で順番が入れ替わっても良く、同時に実行されても良い。
【０１８０】
例えば、検出部３００は、画像表示装置５００の動作中において、随時、観視方向を検出する。画像表示装置５００の動作中に観視方向の変化が生じた場合、画像表示装置５００は、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。ステップＳ５において、画像表示装置５００に次に表示させる画像を検知する。次の画像を表示する場合には、画像表示装置５００は、例えば、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。これにより、観視方向に応じて、適切な３次元画像を提供することができる。
【０１８１】
ステップＳ１において、観視者３５０が画像表示部４００を観視すると推定される観視方向に関する情報は、任意の方法により得ることができる。
【０１８２】
例えば、図１に例示したように、検出部３００として、第２検出部３２０を設けても良い。第２検出部３２０は、例えば、画像表示部４００の辺、液晶光学装置に含まれる辺及びサブ画素４０１の辺の少なくともいずれかの延在方向の基準軸に対する方向を検出する。基準軸として、例えば、重力及び地軸の少なくともいずれかを用いることができる。
【０１８３】
そして、第２検出部３２０は、検出した方向（サブ画素４０１の辺の延在方向の基準軸に対する方向）に基づいて、観視者３５０が画像表示部４００を観視すると推定される観視方向に関する情報を生成する。例えば、多くの場合、観視者３５０の両眼が重力に対して交差する（例えば直交する）状態において、観視者３５０は、画像表示装置５００を観視する。このため、画像表示装置５００（すなわち、サブ画素４０１）が有する辺の、重力の方向を基準にしたときの方向を検出することで、観視者３５０が画像表示部４００を観視すると推定される観視方向に関する情報が生成できる。
【０１８４】
そして、第２検出部３２０は、生成したその情報を制御部２００に供給する。この場合も、制御部２００は、入手した情報に基づいて、第１駆動部１５０に第１動作及び第２動作の少なくともいずれかを実施させる。そして、制御部２００は、入手した情報に基づいて第２駆動部４５０を制御して、表示層４２３における光（画像光４００Ｌ）を変更する。
【０１８５】
第１検出部３１０として、例えば、カメラ及び距離センサの少なくともいずれかを用いることができる。第２検出部３２０として、例えば、重力加速度センサ及び距離センサの少なくともいずれかを用いることができる。
【０１８６】
第１駆動部１５０は、液晶光学装置に含めても良い。第２駆動部は、画像表示部に含めても良い。第１駆動部１５０及び第２駆動部４５０の少なくともいずれかは、制御部２００に組み込まれても良い。検出部３００（例えば第１検出部３１０及び第２検出部３２０など）は、制御部２００に含まれても良い。
【０１８７】
例えば、制御部２００は、液晶光学装置に含まれても良い。そして、検出部３００（例えば第１検出部３１０及び第２検出部３２０など）が液晶光学装置に含まれても良い。例えば、制御部２００は、Ｚ軸方向（Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向）を中心とした、第１基板部１０ｕの回転に関する情報を入手する。制御部２００は、入手した情報に基づいて第１駆動部１５０に第１動作及び第２動作の少なくともいずれかを実施させる。
【０１８８】
このように、制御部２００及び検出部３００を用いることで、画像表示部４００及び液晶光学装置がＺ軸に対して回転された場合に、または、観視者３５０が観視方向を回転させた場合に、その回転に合わせて、適正な画像を提供できる。
【０１８９】
例えば、液晶光学素子１１０を駆動することで、液晶光学素子１１０に入射した光の分散、屈折または反射などを制御することができる。すなわち、液晶光学素子１１０を、レンズとして用いるだけでなく、プリズム素子としても用いることができる。
【０１９０】
液晶光学素子１１０は、実施例において例示したように、例えば、画像表示部と共に、画像表示装置（例えば立体視ディスプレイ）に用いられる。液晶光学素子１１０は、複数画面ディスプレイや指向性ディスプレイにも用いられてもよい。複数画面ディスプレイは、例えば、観視者がディスプレイを見る方向によって、表示される画像が異なるディスプレイである。  
指向性ディスプレイは、例えば、任意の方向からのみディスプレイに表示された画像を視認できるディスプレイである。例えば、観視者の正面にディスプレイを配置した場合に、画像を視認することができる。このとき、例えば、観視者の隣の位置においては、表示された画像を見ることができない。  
例えば、液晶光学素子１１０をプリズム素子として用いる。液晶光学素子１１０に入射した光が任意の方向に向けて出射するように、液晶光学素子１１０を駆動する。これにより、指向性ディスプレイを得ることができる。
【０１９１】
液晶光学素子１１０は、画像表示部と共に用いられるだけでなく、例えば単体の光学素子として他の用途に用いることもできる。例えば、液晶光学素子１１０は、スイッチングレンズ素子、スイッチングプリズム素子または位相変調素子としても利用することができる。
【０１９２】
例えば、液晶光学素子１１０は、表示層４２３の前面に設けられている。すなわち、表示層４２３と観視者３５０との間に液晶光学素子１１０が配置されている。画像表示装置にバックライトが設けられた場合には、バックライトと、液晶光学素子１１０との間に表示層が配置される。
【０１９３】
実施形態に係る液晶光学素子１１０は、例えば、表示層４２３の背面に設けられてもよい。すなわち、液晶光学素子１１０と観視者３５０との間に表示層４２３が配置されてもよい。画像表示装置にバックライトが設けられた場合には、バックライトと、表示層４２３との間に液晶光学素子１１０が配置される。この場合、液晶光学素子１１０は、例えば、バックライトから出射される光の指向性を制御することができる。これにより、例えば、立体視ディスプレイ、指向性ディスプレイまたは複数画面ディスプレイなどを得ることができる。
【０１９４】
実施形態によれば、高品位の表示を提供する画像表示装置を提供できる。
【０１９５】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１９６】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、第１基板、第１電極、第１基板部、第２基板、第２電極、第２基板部、液晶層、第１駆動部、液晶光学装置、サブ画素及び画像表示部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１９７】
その他、本発明の実施の形態として上述した画像表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての画像表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１９８】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１９９】
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】
【０２００】
１０ａ…第１面、  １０ｅ…第１電極、  １０ｅａ…第１最近接電極、  １０ｅｂ…第２最近接電極、  １０ｆ…第１基板側サブ電極、  １０ｏ…第１配向膜、  １０ｓ…第１基板、  １０ｕ…第１基板部、  １１…第１辺、  １１ｅ…第１グループの電極、  １２…第２辺、  １２ｅ…第２グループの電極、  １３…第３辺、  １４…第４辺、  ２０ａ…第２面、  ２０ｅ、２０ｅａ、２０ｅｂ…第２電極、  ２０ｆ…第２基板側サブ電極、  ２０ｏ…第２配向膜、  ２０ｓ…第２基板、  ２０ｕ…第２基板部、  ２２ｅ…対向電極、  ３０…液晶層、  ３１…液晶分子、  ３１ａ…長軸方向、  ３５…第１屈折率分布、  ３６…第２屈折率分布、  ４１Ｇ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…重心、  ４２Ｗ１…第１長さ、  ４２Ｗ２…第２長さ、  θ…角度、  θ１…第１角度、  θ２…第２角度、  θ３…第３角度、  １１０…液晶光学装置、  １５０…第１駆動部、  ２００…制御部、  ３００…検出部、  ３１０…第１検出部、  ３２０…第２検出部、  ３５０…観視者、  ４００…画像表示部、  ４００ａ…表示面、  ４００Ｌ…画像光、  ４０１、４０１ｇ、４０１ｈ…サブ画素、  ４０１ａ…第１隣接画素、  ４０１ｂ…第２隣接画素、  ４０１ｃ…第３隣接画素、  ４０２ｂ…第３サブ画素、  ４０２ｇ…第２サブ画素、  ４０２ｒ…第１サブ画素、  ４０３…遮光部、  ４１０…サブ画素群、  ４１２…サブ画素、  ４２１…偏光層、  ４２１ｐ…第１透過軸、  ４２２…偏光層、  ４２２ｐ…第２透過軸、  ４２３…表示層、  ４５０…第２駆動部、  ５００〜５００４、５００ａ〜５００ｆ…画像表示装置、  Ｃ１〜Ｃ４…第１〜第４中心、  Ｄ１…第１方向、  Ｄ１ａ…第１垂直方向、  Ｄ２…第２方向、  Ｄ２ａ…第２垂直方向、  Ｄ３…第３方向、  Ｄ４…第４方向、  Ｄ５…第５方向、  Ｅ１１〜Ｅ１９…電極、  Ｅ２１〜Ｅ２９…電極、  Ｌ１…第１距離、  Ｌ２…第２距離、  Ｎ１…第１視差数、  Ｎ２…第２視差数、  ＮＬ…規格化輝度、  Ｐ１…第１距離、  Ｐ２…第２距離、  Ｐｅｒ１…第１の周期、  Ｐｅｒ２…第２の周期、  ＰＸ１〜ＰＸ５…第１〜第５画素、  ＰＹ１〜ＰＹ５…第１〜第５画素、  Ｒ１１…領域、  Ｒ１１ｅ…境界線、  Ｒ１２…領域、  Ｒ１２ｅ…境界線、  Ｓ１〜Ｓ５…ステップ、  ＳＴ１…第１状態、  ＳＴ２…第２状態、  Ｔ１…角度、  Ｖ１…第１電位、  Ｖ２…第２電位、  Ｖａ１、Ｖａ２…電位、  ＷＣ１、ＷＣ２…最大はみ出し量、  ｆ１、ｆ２…焦点、  ｒａ、ｒａＬ、ｒａＰ…規格化クロストーク、  ｗａｐ１…第１長さ、  ｗａｐ２…第２長さ
【図１】
2015145920.tif 000005
【図２】
2015145920.tif 000006
【図３】
2015145920.tif 000007
【図４】
2015145920.tif 000008
【図５】
2015145920.tif 000009
【図６】
2015145920.tif 000010
【図９】
2015145920.tif 000011
【図１０】
2015145920.tif 000012
【図１１】
2015145920.tif 000013
【図１２】
2015145920.tif 000014
【図１３】
2015145920.tif 000015
【図１４】
2015145920.tif 000016
【図１５】
2015145920.tif 000017
【図１６】
2015145920.tif 000018
【図１７】
2015145920.tif 000019
【図１８】
2015145920.tif 000020
【図７】
2015145920.tif 000021
【図８】
2015145920.tif 000022