(57)【要約】【課題】液晶層の厚さに比較してパターン電極間の距離が長い場合であっても、有効な屈折率分布が得られる液晶レンズを得る。【解決手段】液晶レンズ１１は、絶縁性の第１基板１１１と、前記第１基板１１１に、第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第１パターン電極１１３と、前記第１基板１１１に対向して配置された絶縁性の第２基板１１６と、前記第２基板１１６に、前記第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第２パターン電極１１７と、前記第１基板１１１および前記第２基板１１６に挟持された液晶層１１５と、前記第１パターン電極１１３および前記第２パターン電極１１７の電位を制御して、２以上のモードを切り替える制御部１１９とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の第１基板と、
前記第１基板に、第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第１パターン電極と、
前記第１基板に対向して配置された絶縁性の第２基板と、
前記第２基板に、前記第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第２パターン電極と、
前記第１基板および前記第２基板に挟持された液晶層と、
前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の電位を制御して、２以上のモードを切り替える制御部とを備える、液晶レンズ。
【請求項２】
前記第１パターン電極の非導電部と前記第２パターン電極の非導電部とが対向していない、請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項３】
前記第１パターン電極の導電部の幅は、前記モードの一つにおいて前記第１パターン電極と前記第２パターン電極との間の電位差が小さい部分に比べて、前記第１パターン電極と前記第２パターン電極との間の電位差が大きい部分において狭く形成されている、請求項１または２に記載の液晶レンズ。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１パターン電極の電位と前記第２パターン電極の電位とを、合計で４水準以上に制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項５】
前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板と概略平行に配向する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項６】
前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板と概略垂直に配向する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項７】
前記液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板側における配向方向と、前記第２基板側における配向方向とが概略直交する、請求項５に記載の液晶レンズ。
【請求項８】
前記液晶分子の前記第１基板側のおける配向方向と、前記第２方向とのなす角が約４５°である、請求項７に記載の液晶レンズ。
【請求項９】
前記第１基板側に配置され、前記液晶分子の前記第１基板側のおける配向方向と概略平行な偏光軸を有する偏光板をさらに備える、請求項７または８に記載の液晶レンズ。
【請求項１０】
前記第２基板側に配置され、前記液晶分子の前記第２基板側における配向方向と概略平行な偏光軸を有する偏光板をさらに備える、請求項７または８に記載の液晶レンズ。
【請求項１１】
画像を表示可能な表示装置と、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液晶レンズとを備える、立体表示装置。
【請求項１２】
前記液晶レンズは、前記第１基板が前記表示装置側に配置されている、請求項１１に記載の立体表示装置。
【請求項１３】
前記液晶レンズは、前記第２基板が前記表示装置側に配置されている、請求項１１に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズおよび立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多眼方式による立体表示装置は、多方向から撮影した画像を規則的に並べて表示する。そのため、視点の数が増えるほど解像度が低下する。したがって、２次元表示モードと３次元表示モードとが切替え可能に構成され、２次元表示モードにおいては解像度を維持できる構成が好ましい。
【０００３】
このような立体表示装置として、液晶レンズを用いた立体表示装置が知られている。液晶レンズは、パターン電極と共通電極との間の電位差によって液晶の配向を制御し、屈折率分布を形成する。
【０００４】
特開２０１０−２８２０９０号公報（特許文献１）には、可変レンズアレイ素子による立体表示装置が開示されている。この立体表示装置は、表示パネルと、可変レンズアレイ素子とを備える。可変レンズアレイ素子は、第１の電極と、これに対向する第２の電極とを備える。第２の電極は、表示パネルのサブピクセルの幅よりも小さく形成され、少なくともサブピクセルの水平方向の配列位置ごとに設けられる。この可変レンズアレイ素子は、複数の第２の電極のそれぞれに印加する電圧を独立して制御することによって、シリンドリカルレンズの水平方向の位置および形状を少なくともサブピクセル単位で変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８２０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液晶レンズにおいて、パターン電極と共通電極との間の距離（液晶層の厚さと概略一致する）に比較してパターン電極間の距離が長い場合、パターン電極間の中央部分に電界がかからないという問題がある。この場合、中央部分に電位勾配が形成されない。したがって、有効な屈折率分布が得られず、レンズとしての機能が得られない。
【０００７】
特許文献１に開示された可変レンズアレイ素子は、サブピクセル単位でパターン電極を形成し、それぞれに印加する電圧を独立に制御する。これによって、シリンドリカルレンズの水平方向の位置および形状をサブピクセル単位で変化させる。しかしながら、サブピクセル単位でパターン電極を形成し、それぞれに印加する電圧を独立に制御するためには、複雑な製造工程が必要である。また、多種類の電圧を生成するための信号生成回路が必要である。
【０００８】
本発明の目的は、液晶層の厚さに比較してパターン電極間の距離が長い場合であっても、有効な屈折率分布が得られる液晶レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示する液晶レンズは、絶縁性の第１基板と、前記第１基板に、第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第１パターン電極と、前記第１基板に対向して配置された絶縁性の第２基板と、前記第２基板に、前記第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第２パターン電極と、前記第１基板および前記第２基板に挟持された液晶層と、前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の電位を制御して、２以上のモードを切り替える制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる液晶レンズによれば、液晶層の厚さに比較してパターン電極間の距離が長い場合であっても、有効な屈折率分布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる立体表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、本発明の第１の実施形態にかかる液晶レンズの構成を模式的に示したものである。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかる液晶レンズの構成から第１基板および第２基板の一部を抜き出して示した斜視図である。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかる液晶レンズの一つのモードにおける模式的断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態にかかる液晶レンズの別のモードにおける模式的断面図である。
【図６】図６は、仮想的な比較例にかかる液晶レンズの模式的断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶レンズの概略構成を示す模式的断面図である。
【図８】図８は、第２の実施形態にかかる液晶レンズの効果を説明するための模式的断面図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態にかかる液晶レンズの概略構成を示す模式的断面図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態にかかる液晶レンズの動作を説明するための模式的断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる液晶レンズの概略構成を示す模式的断面図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態にかかる液晶レンズの動作を説明するための模式的断面図である。
【図１３】図１３は、実施形態の効果を説明するために実施したシミュレーションにおける、各構成要素の配置および電位を示す図および表である。
【図１４】図１４は、図１３の配置および電位におけるシミュレーション結果と理論曲線とを示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施形態の効果を説明するために実施したシミュレーションにおける、各構成要素の配置および電位を示す図および表である。
【図１６】図１６は、図１５の配置および電位におけるシミュレーション結果と理論曲線とを示すグラフである。
【図１７】図１６は、実施形態の効果を説明するために実施したシミュレーションにおける、各構成要素の配置および電位を示す図および表である。
【図１８】図１８は、図１７の配置および電位におけるシミュレーション結果と理論曲線とを示すグラフである。
【図１９】図１９は、実施形態の効果を説明するために実施したシミュレーションにおける、各構成要素の配置および電位を示す図および表である。
【図２０】図２０は、図１９の配置および電位におけるシミュレーション結果と理論曲線とを示すグラフである。
【図２１】図２１は、横軸に電位の数を、縦軸に理論曲線との差の２乗平均を示して、その関係を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態にかかる液晶レンズは、絶縁性の第１基板と、前記第１基板に、第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第１パターン電極と、前記第１基板に対向して配置された絶縁性の第２基板と、前記第２基板に、前記第１方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第２パターン電極と、前記第１基板および前記第２基板に挟持された液晶層と、前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の電位を制御して、２以上のモードを切り替える制御部とを備える（第１の構成）。
【００１３】
上記の構成によれば、第１基板と第２基板との両方に、導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成された第１パターン電極および第２パターン電極が形成される。これによって、第１基板および第２基板のいずれか一方にパターン電極を形成し、他方に一様な共通電極を形成した場合と比較して、面内方向へ電界をかけ易くすることができる。液晶層の液晶分子は、電界にしたがって配向し、屈折率分布を形成する。面内方向へ電界がかかることによって、連続的な屈折率分布が得られる。これによって良好なレンズ特性が得られる。
【００１４】
上記第１の構成において、前記第１パターン電極の非導電部と前記第２パターン電極の非導電部とが対向していないことが好ましい（第２の構成）。
【００１５】
上記の構成によれば、第１パターン電極および第２パターン電極が形成された概略全ての領域において、第１パターン電極および第２パターン電極の少なくとも一方に導電部が形成されている。これによって、第１パターン電極の非導電部、および第２パターン電極の非導電部においても、電位勾配が形成され易くなる。これによって、さらに効果的に、面内方向へ電界をかけることができる。
【００１６】
上記第１または第２の構成において、前記第１パターン電極の導電部の幅は、前記モードの一つにおいて前記第１パターン電極と前記第２パターン電極との間の電位差が小さい部分に比べて、前記第１パターン電極と前記第２パターン電極との間の電位差が大きい部分において狭く形成されていることが好ましい（第３の構成）。
【００１７】
理想的な屈折率分布型レンズ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ  Ｌｅｎｓ、ＧＲＩＮレンズ）では、屈折率分布は二次曲線となる。そのため、レンズ端部における屈折率の変化は、レンズ中心における屈折率の変化よりも急峻である。したがって、理想的なＧＲＩＮレンズに近いレンズ特性を得るためには、レンズ端部における電位勾配を、レンズ中心における電位勾配よりも急峻にすることが好ましい。第１パターン電極の導電部の幅を、第１パターン電極と第２パターン電極との間の電位差が小さい部分に比べて、第１パターン電極と第２パターン電極との間の電位差が大きい部分において狭く形成することによって、レンズ端部での電位勾配を急峻にすることができる。
【００１８】
上記第１〜第３のいずれかの構成において、前記制御部は、前記第１パターン電極の電位と前記第２パターン電極の電位とを、合計で４水準以上に制御することが好ましい（第４の構成）。
【００１９】
上記第１〜第４のいずれかの構成において、前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板と概略平行に配向しても良い（第５の構成）。
【００２０】
上記第１〜第４のいずれかの構成において、前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板と概略垂直に配向しても良い（第６の構成）。
【００２１】
上記第５の構成において、前記液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板側における配向方向と、前記第２基板側における配向方向とが概略直交しても良い（第７の構成）。
【００２２】
上記第７の構成において、前記液晶分子の前記第１基板側における配向方向と、前記第２方向とのなす角が約４５°であっても良い（第８の構成）。
【００２３】
上記第７または第８の構成において、前記第１基板側に配置され、前記液晶分子の前記第１基板側における配向方向と概略平行な偏光軸を有する偏光板をさらに備えることが好ましい（第９の構成）。
【００２４】
上記第７または第８の構成において、前記第２基板側に配置され、前記液晶分子の前記第２基板側における配向方向と概略平行な偏光軸を有する偏光板をさらに備えることが好ましい（第１０の構成）。
【００２５】
上記第９または第１０の構成によれば、第１基板と第２基板との間に電位差が生じていない場合、液晶分子の配向方向は、第１基板と概略平行な面内で約９０°回転する。液晶層に入射した光の偏光軸は、これにしたがって回転し、偏光板を通過する。一方、第１基板と第２基板との電位差によって液晶分子が第１基板と概略垂直に配向した場合、液晶層に入射した光の偏光軸は回転しない。そのため、この光は偏光板を通過できない。これによって、一定間隔で光を遮断する仮想的な視差バリア（ｐａｒａｌｌａｘ  ｂａｒｒｉｅｒ）を形成することができる。視差バリアによって、クロストークを低減させることができる。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかる立体表示装置は、画像を表示可能な表示装置と、上記第１〜第１０のいずれかの構成の液晶レンズとを備える（立体表示装置の第１の構成）。
【００２７】
上記立体表示装置の第１の構成において、前記液晶レンズは、前記第１基板が前記表示装置側に配置されても良い（立体表示装置の第２の構成）。
【００２８】
上記立体表示装置の第１の構成において、前記液晶レンズは、前記第２基板が前記表示装置側に配置されても良い（立体表示装置の第３の構成）。
【００２９】
［実施の形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化されて示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００３０】
[全体の構成]
図１は、本発明の一実施形態にかかる立体表示装置１の概略構成を示す分解斜視図である。立体表示装置１は、液晶レンズ１１、位相差板１２、スペーサ１３、液晶ディスプレイ１４、およびバックライト１５を備えている。
【００３１】
液晶レンズ１１および液晶ディスプレイ１４は、ともに平面視において概略矩形の板状形状であり、主面（最も面積の大きい面）の大きさが、互いに略等しく形成されている。
【００３２】
液晶ディスプレイ１４は、画像を表示する表示領域Ｄ１と、配線などが配置される非表示領域Ｐ１とを有している。図１では、非表示領域Ｐ１は、表示領域Ｄ１を囲って額縁状に形成されているが、非表示領域Ｐ１の配置はこれに限定されない。液晶レンズ１１は、表示領域Ｄ１に概略対応する表示領域Ｄと、非表示領域Ｐ１に概略対応する非表示領域Ｐとを有している。
【００３３】
液晶レンズ１１は、詳しい構成は後述するが、一対の基板と、これに挟持された液晶層とを備えている。液晶レンズ１１は、液晶層内の液晶分子の配向を変化させることで、液晶層を通る光の挙動を変化させる。
【００３４】
液晶レンズ１１の背面には、位相差板１２が配置されている。位相差板１２は、液晶ディスプレイ１４から出射される光の偏光方向を調整する。なお、液晶ディスプレイ１４から出射される光の偏光方向によっては、位相差板１２はなくても良い。
【００３５】
位相差板１２の背面には、スペーサ１３を介して、液晶ディスプレイ１４が配置されている。液晶ディスプレイ１４は、アクティブマトリクス基板と、これに対向して配置されたカラーフィルタ基板と、両基板に挟持された液晶層とを備えている。アクティブマトリクス基板には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と画素電極とがマトリクス状に形成されている。液晶ディスプレイ１４は、ＴＦＴを制御することによって、任意の画素電極上の、液晶層内の液晶分子の配向を変化させる。これによって、液晶ディスプレイ１４は、任意の画像を表示することができる。
【００３６】
液晶ディスプレイ１４の背面には、バックライト１５が配置されている。バックライト１５は、液晶ディスプレイ１４に光を照射する。
【００３７】
立体表示装置１は、液晶レンズ１１と、液晶ディスプレイ１４とを連動して制御することによって、２次元表示モードと３次元表示モードとを切り替える。
【００３８】
２次元表示モードでは、液晶ディスプレイ１４は、通常の２次元画像を表示する。このとき、液晶レンズ１１の液晶層内の液晶分子は一様に配向しており、液晶レンズ１１を通る光は、殆どそのまま進行する。これによって、立体表示装置１には、通常の２次元画像が表示される。
【００３９】
３次元表示モードでは、液晶ディスプレイ１４は、多方向から撮影した画像を規則的に並べて表示する。これと対応して、液晶レンズ１１は、液晶層内の液晶分子の配向を規則的に変化させる。これによって、最適な位置で立体表示装置１を観察すると、左右の眼に異なる画像が届く。すなわち、立体表示装置１は、３次元表示モードでは、いわゆる視差方式による立体表示をする。
【００４０】
以上、立体表示装置１の概略構成を説明した。なお、立体表示装置１は、液晶ディスプレイ１４以外の任意の表示装置を備えていても良い。
【００４１】
［第１の実施形態］
以下、液晶レンズ１１の構成について詳しく述べる。以下では、図１に示すように、液晶レンズ１１の長辺方向をｘ方向、短辺方向をｙ方向、厚さ方向をｚ方向と呼んで参照する。
【００４２】
図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、液晶レンズ１１の構成を模式的に示したものである。液晶レンズ１１は、第１基板Ｓ１と、第２基板Ｃ１と、液晶層１１５と、制御部１１９とを備えている。
【００４３】
本実施形態では、液晶層１１５を構成する液晶分子１１５ａとして、誘電率異方性が正のものを用いる。液晶分子１１５ａは、複屈折性を有している。すなわち、光学軸に平行に振動する光に対する屈折率ｎｅと、光学軸に垂直に振動する光に対する屈折率ｎｏとが異なっている。液晶分子１１５ａは、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏの値の大きいものが好ましい。
【００４４】
液晶分子１１５ａとして、強誘電性液晶を用いても良い。強誘電性液晶は、メモリ性を有するため、一度電界をかけて配向させておけば、その配向を維持するために電界をかけ続ける必要がない。そのため、消費電力を削減できる。
【００４５】
制御部１１９は、第１基板Ｓ１および第２基板Ｃ１を制御して、液晶層１１５に電場を印加し、液晶分子１１５ａの配向を変化させる。制御部１１９は、例えば第１基板Ｓ１または第２基板Ｃ１の非表示領域Ｐに配置される。制御部１１９は、半導体プロセスによって、これらの基板にモノリシックに形成することができる。制御部１１９はまた、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）技術によって、これらの基板に実装することもできる。制御部１１９は、第１基板Ｓ１および第２基板Ｃ１以外に配置されても良い。この場合、制御部１１９は例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介して、これらの基板に接続される。
【００４６】
図３は、液晶レンズ１１の構成から第１基板Ｓ１および第２基板Ｃ１の一部を抜き出して示した斜視図である。図２および図３に示すように、第１基板Ｓ１は、基板１１１と、第１パターン電極１１３と、配向膜１１４とを備えている。第２基板Ｃ１は、基板１１６と、第２パターン電極１１７と、配向膜１１８とを備えている。
【００４７】
基板１１１および基板１１６は、透光性および絶縁性を有している。基板１１１および基板１１６は、例えばガラス基板である。基板１１１および基板１１６の表面は、パシベーション膜などでコーティングされていても良い。
【００４８】
第１パターン電極１１３は、基板１１１に、ｘ方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成されている。より具体的には、第１パターン電極１１３は、ｘ方向に沿って所定の間隔で形成された電極１１３Ａと、電極１１３Ｂとを含んでいる。
【００４９】
第２パターン電極１１７は、基板１１６に、ｘ方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成されている。より具体的には、第１パターン電極１１７は、ｘ方向に沿って所定の間隔で形成された電極１１７Ａと、電極１１７Ｂとを含んでいる。
【００５０】
電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂのそれぞれは、図３に示すように、ｙ方向に延びて細長に形成されている。電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂは、透光性の導電材料で形成されている。電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂは例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）である。電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂは例えば、ＣＶＤまたはスパッタリングによって成膜され、フォトリソグラフィによってパターニングされる。
【００５１】
電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂは、図示しない配線を介して制御部１１９に接続されている。制御部１１９は、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの電位を、それぞれ独立に制御する。図３では、印加電圧の一例として、電極１１３Ａを電位Ｖ１に、電極１１３Ｂを電位Ｖ２に、電極１１７Ａを電位Ｖ３に、電極１１７Ｂを電位Ｖ４に、それぞれ制御している。
【００５２】
配向膜１１４は、基板１１１ならびに電極１１３Ａおよび１１３Ｂを覆って形成されている。配向膜１１８は、基板１１６ならびに電極１１７Ａおよび１１７Ｂを覆って形成されている。配向膜１１４および１１８は、例えばポリイミドであり、印刷法によって形成される。
【００５３】
本実施形態では、配向膜１１４および１１８は、ｘ方向と概略平行にラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）処理されている。これによって、第１基板Ｓ１と第２基板Ｃ１との間に電位差が生じていない場合、液晶分子１１５ａはｘ方向に配向している。
【００５４】
液晶レンズ１１は、第１基板Ｓ１と第２基板Ｃ１とを重ね合わせ、周縁部を封止し、間隙に液晶を注入して製造される。
【００５５】
本実施形態では、電極１１３Ａと電極１１７Ａとは、ｘ方向の中心位置を揃えて配置されている。一方、電極１１３Ｂと電極１１７Ｂとは、ｘ方向の中心位置をずらして配置されている。
【００５６】
次に、図４および図５を用いて、液晶レンズ１１の動作について説明する。
【００５７】
図４は、液晶レンズ１１の一つのモードにおける模式的断面図である。図４では、制御部１１９によって、電極１１３Ａの電位が電位Ｖ１に、電極１１３Ｂの電位がＶ２に、電極１１７Ａの電位がＶ３に、電極１１７Ｂの電位がＶ４に、それぞれ制御されている。
【００５８】
本実施形態では、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ４＞Ｖ３となるように、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの電位を制御する。
【００５９】
液晶分子１１５ａは、第１基板Ｓ１と第２基板Ｃ１との間の電位差によって生じる電界と、分子長軸とが平行になるように配向する。電極１１３Ａと電極１１７Ａとの間には、電位差（Ｖ１−Ｖ３）が生じている。これによって、第１電極１１３Ａの近傍の液晶分子１１５ａの分子長軸は、ｚ方向と平行に配向している。
【００６０】
本実施形態では、隣接する電極１１３Ａの中間の位置において第１基板Ｓ１と第２基板Ｃ１との間の電位差が最も小さくなるように、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａおよび１１７Ｂの位置および幅、ならびに電位Ｖ１〜Ｖ４が調整されている。
【００６１】
これによって、液晶分子１１５ａの配向方向は、ｘ方向に沿って、ｚ方向からｘ方向に連続的に変化している。
【００６２】
液晶分子１１５ａの配向方向の変化にしたがって、液晶層１１５の屈折率が変化する。そのため、液晶層１１５は、ｘ方向に屈折率分布を有する。液晶層１１５は、この屈折率分布によって、図４に破線の矢印で示すように、液晶層１１５に入射した光を集光することができる。すなわち、液晶レンズ１１は、このモードでは、ＧＲＩＮレンズとして機能している。
【００６３】
図５は、液晶レンズ１１の別のモードにおける模式的断面図である。図５では、制御部１１９によって、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの電位がＶ０に制御されている。そのため、第１基板Ｓ１と第２基板Ｃ１との間には、電位差が生じていない。液晶分子１１５ａは、配向膜１１４および１１８によって、分子長軸がｘ方向と平行になるように配向している。
【００６４】
液晶分子１１５ａが一様に配向しているため、液晶層１１５の屈折率も一様になっている。図５に破線の矢印で示すように、液晶層１１５に入射した光は、殆どそのまま通過する。すなわち、液晶レンズ１１は、この動作モードでは、ＧＲＩＮレンズとして機能していない。
【００６５】
このように、液晶レンズ１１は、制御部１１９によって電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの電位を制御して、ＧＲＩＮレンズとしての機能を切り替えることができる。
【００６６】
［比較例］
図６は、本実施形態の効果を説明するための、仮想的な比較例にかかる液晶レンズ９１の模式的断面図である。液晶レンズ９１は、第１基板Ｓ１に代えて第１基板Ｓ９を、第２基板Ｃ１に代えて第２基板Ｃ９を、それぞれ備えている。
【００６７】
第１基板Ｓ９は、第１基板Ｓ１の第１パターン電極１１３に代えて、パターン電極９１３を備えている。パターン電極９１３は、第１パターン電極１１３の構成から、電極１１３Ｂを除いたものである。
【００６８】
第２基板Ｃ９は、第２基板Ｃ１の第２パターン電極１１７に代えて、共通電極９１７を備えている。共通電極９１７は、基板１１６に、一様な膜として形成されている。
【００６９】
図６では、制御部１１９によって、電極１１３Ａの電位が電位Ｖ１に、共通電極９１７の電位が接地電位（ＧＮＤ）に、それぞれ制御されている。電極１１３Ａと共通電極９１７との間には、電位差Ｖ１が生じている。これによって、電極１１３Ａの近傍の液晶分子１１５ａの分子長軸は、ｚ方向と平行に配向している。
【００７０】
しかし、液晶レンズ９１では、隣接する電極１１３Ａの中間の領域には、電位勾配が形成されていない。この領域では、液晶分子１１５ａの配向方向は殆ど変化していない。そのため、有効な屈折率分布が得られず、良好なレンズ特性が得られない。
【００７１】
このような問題は、電極１１３Ａと共通電極１１７との間の距離ｄに対して、隣接する電極１１３Ａの間隔ａの値が大きい場合に生じる。比率ａ／ｄが概ね７以上の場合、液晶レンズ９１はＧＲＩＮレンズとして機能しない。
【００７２】
再び図４を参照して、本実施形態の効果を説明する。本実施形態では、第１基板Ｓ１だけではなく、第２基板Ｃ１にも、パターン電極を形成する。これによって、ｘｙ面内にも電界がかかり易くなる。
【００７３】
以上、第１の実施形態にかかる液晶レンズ１１の構成および効果について説明した。本実施形態によれば、比率ａ／ｄが大きい場合であっても、良好なレンズ特性が得られる。
【００７４】
本実施形態では、第１パターン電極１１３は電極１１３Ａと電極１１３Ｂとを含んでおり、第２パターン電極１１７は電極１１７Ａと電極１１７Ｂとを含んでいる。そして、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂは、制御部１１９によって、それぞれ独立に制御される。しかしながら、第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１７が、それぞれ独立した電極を何種類含んでいるかは任意である。例えば第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１７のいずれかまたは両方が、１種類の電極から構成されていても良い。また、第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１７は、３種類以上の独立した電極を備えていても良い。
【００７５】
ただし後述するように、制御部１１９は、第１基板Ｓ１側の電極の電位と、第２基板Ｃ１側の電極の電位とを、合計で４水準以上に制御することが好ましい。
【００７６】
本実施形態では、電極１１３Ａと電極１１７Ａとは、ｘ方向の中心位置を揃えて配置されている。一方、電極１１３Ｂと電極１１７Ｂとは、ｘ方向の中心位置をずらして配置されている。しかし、この構成は例示である。電極１１３Ａと電極１１７Ａとは、ｘ方向の中心位置をずらして配置されても良いし、電極１１３Ｂと電極１１７Ｂとは、ｘ方向の中心位置を揃えて配置されても良い。
【００７７】
ただし、少なくとも一組以上の電極の中心位置をずらして配置することによって、面内方向に電界を形成するために必要な電極の数を少なくすることができる。
【００７８】
本実施形態では、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ４＞Ｖ３となるように、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの電位を制御する。しかし、これは例示である。電位Ｖ１〜Ｖ４の値、ならびに電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの位置および幅は、レンズ特性に応じて調整される。これに関しては、具体例と併せて後述する。
【００７９】
液晶レンズ１１は、立体表示装置１（図１）において、第１基板Ｓ１が液晶ディスプレイ１４側に配置されるように構成されても良く、第２基板Ｃ１が液晶ディスプレイ１４側に配置されるように構成されても良い。
【００８０】
液晶レンズ１１の配向膜１１４および１１８は、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１７Ａ、および１１７Ｂの延びる方向（ｙ方向）と概略垂直な方向（ｘ方向）にラビング処理されている。しかし、配向膜のラビング処理の方向は任意である。例えば、配向膜１１４および１１８は、ｙ方向と平行にラビング処理されていても良い。
【００８１】
［第２の実施形態］
立体表示装置１は、液晶レンズ１１に代えて、以下に説明する液晶レンズ２１、３１および４１のいずれかを備えていても良い。
【００８２】
図７は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶レンズ２１の概略構成を示す模式的断面図である。液晶レンズ２１は、第１基板Ｓ１に代えて第１基板Ｓ２を、第２基板Ｃ１に代えて第２基板Ｃ２を、それぞれ備えている。
【００８３】
第１基板Ｓ２は、第１基板Ｓ１の第１パターン電極１１３に代えて、第１パターン電極２１３を備えている。第２基板Ｃ２は、第２基板Ｃ１の第２パターン電極１１７に代えて、第２パターン電極２１７を備えている。
【００８４】
第１パターン電極２１３および第２パターン電極２１７は、第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１７と同様に、ｘ方向に沿って導電部と非導電部とが縞状に繰り返されて形成されている。第１パターン電極２１３は電極２１３Ａと電極２１３Ｂとを含んでおり、第２パターン電極２１７は電極２１７Ａと電極２１７Ｂとを含んでいる。
【００８５】
液晶レンズ２１では、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂは、ｘ方向の幅が互いに異なるように形成されている。
【００８６】
液晶レンズ２１では、図７に一点鎖線を付して示すように、第１パターン電極２１３の非導電部と、第２パターン電極２１７の非導電部とが対向していない。すなわち、液晶レンズ２１の表示領域Ｄ（図１）の概略全体にわたって、第１基板Ｓ２および第２基板Ｃ２の少なくとも一方に、導電部（電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの少なく１つ）が形成されている。
【００８７】
次に、図８を用いて、本実施形態の効果を説明する。図８は、液晶レンズ２１の効果を説明するための模式的断面図である。図８では、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの電位を、それぞれ電位Ｖ１〜Ｖ４に制御した場合を示している。図８には、ｘ方向に沿った液晶層１１５の模式的な屈折率を併せて示している。
【００８８】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、制御部１１９によって、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの電位を制御することによって、ＧＲＩＮレンズとしての機能を切り替えることができる。また、第１基板Ｓ２だけではなく、第２基板Ｃ２にも、パターン電極を形成する。これによって、ｘｙ面内にも電界がかかり易くなる。したがって、比率ａ／ｄが大きい場合であっても、良好なレンズ特性が得られる。
【００８９】
本実施形態では、第１パターン電極２１３の非導電部と、第２パターン電極２１７の非導電部とが対向していない。これにより、ｘｙ面内にさらに電界がかかり易くなる。そのため、有効な屈折率分布を得るために必要な電位の数をさらに少なくすることができる。
【００９０】
理想的なＧＲＩＮレンズでは、屈折率分布は図８に示すように二次曲線となる。そのため、レンズ端部における屈折率の変化は、レンズ中心における屈折率の変化よりも急峻である。したがって、理想的なＧＲＩＮレンズに近いレンズ特性を得るためには、レンズ端部における電位勾配を、レンズ中心における電位勾配よりも急峻にすることが好ましい。
【００９１】
そのため、第１パターン電極２１３または第２パターン電極２１７のｘ方向の幅は、第１基板Ｓ２と第２基板Ｃ２との間の電位差が相対的に小さい部分に比べて、第１基板Ｓ２と第２基板Ｃ２との間の電位差が相対的に大きい部分において、狭く形成されていることが好ましい。例えば本実施形態では、電極２１３Ａのｘ方向の幅が、電極２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂのｘ方向の幅と比較して、狭く形成されている。
【００９２】
本実施形態においても、第１パターン電極２１３および第２パターン電極２１７が、それぞれ独立した電極を何種類含んでいるかは任意である。また、電極２１３Ａと電極２１７Ａとは、ｘ方向の中心位置をずらして配置されても良いし、電極２１３Ｂと電極２１７Ｂとは、ｘ方向の中心位置を揃えて配置されても良い。
【００９３】
［第３の実施形態］
図９は、本発明の第３の実施形態にかかる液晶レンズ３１の概略構成を示す模式的断面図である。液晶レンズ３１は、第１基板Ｓ３と、第２基板Ｃ３と、液晶層３１５と、制御部１１９とを備えている。
【００９４】
本実施形態では、液晶層３１５を構成する液晶分子３１５ａとして、誘電率異方性が負のものを用いる。
【００９５】
第１基板Ｓ３は、第１基板Ｓ２の配向膜１１４を、垂直配向用の配向膜３１４に置き換えたものである。第２基板Ｃ３は、第２基板Ｃ２の配向膜１１８を、垂直配向用の配向膜３１８に置き換えたものである。
【００９６】
配向膜３１４および３１８によって、液晶分子３１５ａは、第１基板Ｓ３と第２基板Ｃ３との間に電位差が生じていない場合、分子長軸がｚ軸方向と平行になるように配向している。液晶分子３１５ａが一様に配向しているため、液晶層３１５の屈折率も一様になる。したがって、この場合、液晶レンズ３１は、ＧＲＩＮレンズとして機能していない。
【００９７】
図１０は、液晶レンズ３１の動作を説明するための模式的断面図である。図１０では、制御部１１９によって、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの電位が、電位Ｖ１〜Ｖ４にそれぞれ制御されている。
【００９８】
誘電率異方性が負の液晶分子３１５ａは、第１基板Ｓ３と第２基板Ｃ３との間の電位差によって生じる電界と、分子長軸とが垂直になるように配向する。電極２１３Ａと電極２１７Ａとの間には、電位差（Ｖ１−Ｖ３）が生じている。これによって、電極２１３Ａの近傍の液晶分子３１５ａの分子長軸は、ｚ方向と垂直に配向している。
【００９９】
本実施形態においても、隣接する電極２１３Ａの中間の位置において第１基板Ｓ３と第２基板Ｃ３との間の電位差が最も小さくなるように、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａおよび２１７Ｂの位置および幅、ならびに電位Ｖ１〜Ｖ４が調整されている。これによって、液晶分子３１５ａの配向方向は、ｘ方向に沿って、ｘ方向からｚ方向に連続的に変化している。
【０１００】
そのため、液晶層３１５は、ｘ方向に屈折率分布を有している。液晶層３１５は、この屈折率分布によって、図１０に破線の矢印で示すように、液晶層３１５に入射した光を集光することができる。すなわち、液晶レンズ３１は、ＧＲＩＮレンズとして機能している。
【０１０１】
このように、液晶レンズ３１も液晶レンズ１１と同様に、制御部１１９によって電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの電位を制御して、ＧＲＩＮレンズとしての機能を切り替えることができる。
【０１０２】
また、液晶レンズ１１と同様に、第１基板Ｓ３だけではなく、第２基板Ｃ３にもパターン電極を形成する。これによって、ｘｙ面内にも電界がかかり易くなる。したがって、比率ａ／ｄが大きい場合であっても、良好なレンズ特性が得られる。
【０１０３】
本実施形態においては、垂直配向用の配向膜３１４および３１８用いる。そのため、ラビング処理をする必要がない。これによって、ラビング処理に伴う非対称性の影響を排除することができる。
【０１０４】
［第４の実施形態］
図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる液晶レンズ４１の概略構成を示す模式的断面図である。液晶レンズ４１は、第１基板Ｓ４と、第２基板Ｃ４と、液晶層１１５と、制御部１１９と、偏光板４６とを備えている。
【０１０５】
第１基板Ｓ４は、第１基板Ｓ２の配向膜１１４を、配向膜４１４に置き換えたものである。配向膜１１４と配向膜４１４とは、ラビング処理の方向が異なっている。同様に、第２基板Ｃ４は、第２基板Ｃ２の配向膜１１８を、配向膜４１８に置き換えたものである。配向膜１１８と配向膜４１８とは、ラビング処理の方向が異なっている。
【０１０６】
配向膜４１４は、電極１１３Ａが延びる方向（ｙ方向）と約４５°の角度をなす方向にラビング処理されている。配向膜４１８は、配向膜４１４のラビング処理の方向と、概略直交する方向にラビング処理されている。
【０１０７】
これによって、液晶層１１５の液晶分子１１５ａは、第１基板Ｓ４と第２基板Ｃ４との間に電位差が生じていない場合、次のように配向する。すなわち、液晶分子１１５ａは、第１基板Ｓ４側においては配向膜４１４のラビング処理の方向に沿って配向し、第２基板Ｃ４側においては配向膜４１８のラビング処理の方向に沿って配向する。これによって、第１基板Ｓ４側と第２基板Ｃ４側とにおいて、液晶分子１１５ａの配向方向は９０°回転している。すなわち、液晶層１１５は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶である。
【０１０８】
液晶レンズ４１はさらに、偏光板４６を備える。偏光板４６は、第１基板Ｓ４の、液晶層１１５と反対側の主面に配置されている。偏光板４６の偏光軸は、配向膜４１４のラビング処理の方向と概略一致している。
【０１０９】
次に、液晶レンズ４１の動作について説明する。まず、位相差板１２（図１）によって、液晶ディスプレイ１４から出射される光の偏光方向と、配向膜４１８のラビング処理の方向とを一致させる。なお、液晶ディスプレイ１４から出射される光の偏光方向によっては、位相差板１２はなくても良い。
【０１１０】
第１基板Ｓ４と第２基板Ｃ４との間に電位差が生じていない場合、上述のように、液晶分子１１５ａの配向方向はｚ方向を進むにつれて回転する。一方、液晶分子１１５ａの配向方向はｘｙ面内では一様である。
【０１１１】
液晶分子１１５ａの配向方向はｘｙ面内では一様であるから、屈折率分布もｘｙ面内では一様である。したがって、基板Ｓ８と基板Ｃ３との間に電位差が生じていない場合、液晶レンズ４１は、ＧＲＩＮレンズとして機能していない。
【０１１２】
図１１に示すように、液晶層１１５に入射した光の偏光軸は、液晶分子１１５ａの配向方向の変化にしたがって、９０°変化する。偏光板４６の偏光軸は、配向膜４１４のラビング処理の方向と概略一致している。そのため、液晶層１１５を通過した光は、偏光板４６を通過することができる。
【０１１３】
図１２は、液晶レンズ４１の動作を説明するための模式的断面図である。図１２では、制御部１１９によって、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの電位が、電位Ｖ１〜Ｖ４にそれぞれ制御されている。
【０１１４】
電極２１３Ａと電極２１７Ａとの間には、電位差（Ｖ１−Ｖ３）が生じている。これによって、電極２１３Ａの近傍の液晶分子１１５ａの分子長軸は、ｚ方向と平行に配向している。
【０１１５】
本実施形態においても、隣接する電極２１３Ａの中間の位置において第１電極Ｓ４と第２基板Ｃ４との間の電位差が最も小さくなるように、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａおよび２１７Ｂの位置および幅、ならびに電位Ｖ１〜Ｖ４が調整されている。これによって、液晶分子１１５ａの配向方向は、ｘ方向に沿って、ｚ方向からｘ方向に連続的に変化している。
【０１１６】
そのため、液晶層１１５は、ｘ方向に屈折率分布を有している。液晶層１１５は、この屈折率分布によって、図１２に破線の矢印で示すように、液晶層１１５に入射した光を集光することができる。すなわち、液晶レンズ４１は、ＧＲＩＮレンズとして機能している。
【０１１７】
このとき、電極２１３Ａの近傍を通過した光は、偏光軸が回転することなく、液晶層１１５を通過する。そのため、図１２に実線の矢印で示すように、この光は偏光版４６を通過することができない。これによって、液晶レンズ４１は、仮想的なレンズの境界の領域に、仮想的な視差バリアを形成する。
【０１１８】
本実施形態によれば、液晶レンズ４１は、ＧＲＩＮレンズとしての機能に加えて、視差バリアとしての機能を有する。これによって、立体表示におけるクロストークを低減させることができる。
【０１１９】
このように、液晶レンズ４１は、制御部１１９によって電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂの電位を制御して、ＧＲＩＮレンズおよび視差バリアとしての機能を切り替えることができる。
【０１２０】
また、液晶レンズ１１と同様に、第１基板Ｓ４だけではなく、第２基板Ｃ４にも、パターン電極を形成する。これによって、ｘｙ面内にも電界がかかり易くなる。したがって、比率ａ／ｄが大きい場合であっても、良好なレンズ特性が得られる。
【０１２１】
本実施形態では、偏光板４６は、第１基板Ｓ４側に配置されている。この場合、立体表示装置１（図１）において、第２基板Ｃ４が液晶ディスプレイ１４側に配置される。なお、偏光板４６は、第２基板Ｃ４側に配置されていても良い。この場合、立体表示装置１において、第１基板Ｓ４が液晶ディスプレイ１４側に配置される。
【０１２２】
液晶レンズ４１の配向膜４１４は、電極１１３Ａの延びる方向（ｙ方向）と４５°の角度をなす方向にラビング処理されている。そして、配向膜４１８は、配向膜４１４のラビング処理の方向と直交する方向にラビング処理されている。しかし、配向膜４１４および４１８のラビング処理の方向は、交差していれば良く、他は任意である。
【０１２３】
［レンズ特性の計算例］
以下、図１３〜図２０を用いて、レンズ特性の計算例について説明する。電位の数を変えて、レンズ特性のシミュレーションを実施した。図１３、図１５、図１７、および図１９は、このシミュレーションにおける、各構成要素の配置および電位を示す図および表である。図１４、図１６、図１８、および図２０は、このシミュレーションの結果を示すグラフであって、横軸はレンズ中心からの距離（μｍ）を、縦軸は位相差（波数）を、それぞれ示している。
【０１２４】
図１３、図１５、図１７、および図１９には、関係する構成のみを抜き出して示している。液晶層の液晶分子は、第１基板１１１と第２基板１１６との間に電位差がない場合、ＴＮ型に配向する構成として計算した。いずれの場合も、電極間の間隔ａ（ピッチ）は７００μｍとして計算した。また、第１基板１１１と第２基板１１６との間隔ｄ（第１基板１１１の電極と第２基板１１６との電極との間隔に概略等しい）は、６０μｍとして計算した。比率ａ／ｄは１１．６６であり、７．０を上回っていた。
【０１２５】
図１３では、第１基板１１１に電極２１３Ａを、第２基板１１６に共通電極９１７を配置した。そして、電極２１３Ａおよび共通電極９１７をそれぞれ電位Ｖ１およびＶ２の２水準の電位に制御して電位勾配を形成した。なお、Ｗ１は電極２１３Ａの半幅であり、Ｇ１１は隣接する電極２１３Ａ間の間隔である。このように、第１基板１１１には導電部と非導電部とが縞状に繰り返されたパターン電極を配置し、第２基板１１６には一様な共通電極９１７を配置して計算した。
【０１２６】
図１４は、電位が２水準の場合のシミュレーション結果Ｐ２と、理論曲線Ｐ０とを示すグラフである。比率ａ／ｄが７．０を上回っているため、隣接する電極２１３Ａ間の中央付近では有効な屈折率分布が得られていないことが分かる。シミュレーション結果Ｐ２と理論曲線Ｐ０との差の２乗平均は、１．８８であった。
【０１２７】
図１５では、第１基板１１１に電極２１３Ａおよび２１３Ｂを、第２基板１１６に電極２１７Ａおよび２１７Ｂを配置した。そして、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１７Ａ、および２１７Ｂを、電位Ｖ１〜Ｖ４の４水準の電位に制御して電位勾配を形成した。なお、Ｗ１は電極２１３Ａの半幅であり、Ｗ２は電極２１３Ｂの幅であり、Ｗ３は電極２１７Ａの半幅であり、Ｗ４は電極２１７Ｂの幅である。Ｇ１２は電極２１３Ａと電極２１３Ｂとの間隔であり、Ｇ２２は隣接する電極２１３Ｂ間の間隔であり、Ｇ３４は電極２１７Ａと電極２１７Ｂとの間隔である。このように、第１基板１１１および第２基板１１６の両方に、導電部と非導電部とが縞状に繰り返されたパターン電極を配置して計算した。
【０１２８】
図１６は、電位が４水準の場合のシミュレーション結果Ｐ４と、理論曲線Ｐ０とを示すグラフである。シミュレーション結果Ｐ４と理論曲線Ｐ０との差の２乗平均は、０．４０であった。
【０１２９】
図１７では、第１基板１１１に電極２１３Ａ、２１３Ｂ、および２１３Ｃを、第２基板１１６に電極２１７Ａ、２１７Ｂ、および２１７Ｃを配置した。そして、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１７Ａ、２１７Ｂ、および２１７Ｃを、電位Ｖ１〜
Ｖ６の６水準の電位に制御して電位勾配を形成した。なお、Ｗ１は電極２１３Ａの半幅であり、Ｗ２は電極２１３Ｂの幅であり、Ｗ３は電極２１３Ｃの幅である。Ｗ４は電極２１７Ａの半幅であり、Ｗ５は電極２１７Ｂの幅であり、Ｗ６は電極２１７Ｃの幅である。Ｇ１２は電極２１３Ａと電極２１３Ｂとの間隔であり、Ｇ２３は電極２１３Ｂと電極２１３Ｃとの間隔であり、Ｇ３３は隣接する電極２１３Ｃ間の間隔である。Ｇ４５は電極２１７Ａと電極２１７Ｂとの間隔であり、Ｇ５６は電極２１７Ｂと電極２１７Ｃとの間隔である。このように、第１基板１１１および第２基板１１６の両方に、導電部と非導電部とが縞状に繰り返されたパターン電極を配置して計算した。
【０１３０】
図１８は、電位が６水準の場合のシミュレーション結果Ｐ６と、理論曲線Ｐ０とを示すグラフである。シミュレーション結果Ｐ６と理論曲線Ｐ０との差の２乗平均は、０．２１であった。
【０１３１】
図１９では、第１基板１１１に電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃ、および２１３Ｄを、第２基板１１６に電極２１７Ａ、２１７Ｂ、２１７Ｃ、および２１７Ｄを配置した。そして、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１７Ａ、２１７Ｂ、２１７Ｃ、および２１７Ｄを、電位Ｖ１〜Ｖ８の８水準の電位に制御して電位勾配を形成した。なお、Ｗ１は電極２１３Ａの半幅であり、Ｗ２は電極２１３Ｂの幅であり、Ｗ３は電極２１３Ｃの幅であり、Ｗ４は電極２１３Ｄの幅である。Ｗ５は電極２１７Ａの半幅であり、Ｗ６は電極２１７Ｂの幅であり、Ｗ７は電極２１７Ｃの幅であり、Ｗ８は電極２１７Ｄの幅である。Ｇ１２は電極２１３Ａと電極２１３Ｂとの間隔であり、Ｇ２３は電極２１３Ｂと電極２１３Ｃとの間隔であり、Ｇ３４は電極２１３Ｃと電極２１４Ｄとの間隔であり、Ｇ４４は隣接する電極２１３Ｄ間の間隔である。Ｇ５６は電極２１７Ａと電極２１７Ｂとの間隔であり、Ｇ６７は電極２１７Ｂと電極２１７Ｃとの間隔であり、Ｇ７８は電極２１７Ｃと電極２１７Ｄとの間隔である。このように、第１基板１１１および第２基板１１６の両方に、導電部と非導電部とが縞状に繰り返されたパターン電極を配置して計算した。
【０１３２】
図２０は、電位が８水準の場合のシミュレーション結果Ｐ８と、理論曲線Ｐ０とを示すグラフである。シミュレーション結果Ｐ８と理論曲線Ｐ０との差の２乗平均は、０．１３であった。
【０１３３】
図２１は、横軸に電位の数を、縦軸に理論曲線Ｃ０と差の２乗平均を示して、その関係を表したグラフである。図２１に示すように、理論曲線Ｃ０との差は、電位が４水準以上である場合に急激に小さくなっている。したがって、電位の数は、４水準以上であることが好ましい。
【０１３４】
［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されず、発明の範囲内で種々の変更または組み合わせが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、液晶レンズおよび立体表示装置として産業上の利用が可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  立体表示装置
１１，２１，３１，４１，９１  液晶レンズ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ９  第１基板
１１１  基板
１１３，２１３  第１パターン電極
９１３  パターン電極
１１４，３１４，４１４  配向膜
１１５，３１５  液晶層
１１５ａ，３１５ａ  液晶分子
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ９  第２基板
１１６  基板
１１７，２１７  第２パターン電極
９１７  共通電極
１１８，３１８，４１８  配向膜
１１９  制御部
１２  位相差板
１３  スペーサ
１４  液晶ディスプレイ
１５  バックライト
４６  偏光板
【図１】
2013218070.tif 000003
【図２】
2013218070.tif 000004
【図３】
2013218070.tif 000005
【図４】
2013218070.tif 000006
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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