(57)【要約】【課題】レンズとして機能する領域とレンズとして機能しない領域とを形成することができる液晶レンズを提供する。【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方向と交差する第２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１１８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とを備える。【選択図】図２
2013218133.tif 000002
【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方向と交差する第２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を備える、液晶レンズ。
【請求項２】
前記第１パターン電極をＶｓ＿ｏｆｆとＶｓ＿ｏｎとを含む電位に制御し、前記第２パターン電極をＶｇ＿ｏｆｆとＶｇ＿ｏｎとを含む電位に制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の液晶レンズ。
ここで、Ｖｓ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、およびＶｇ＿ｏｎは、
Ｖｓ＿ｏｎ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｎ
および、
Ｖｇ＿ｏｎ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｎ
の一方を満たす。
【請求項３】
Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｆｆ、およびＶｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｎの値が等しい、請求項２に記載の液晶レンズ。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の一方の電位を、３水準以上に制御する、請求項２または３に記載の液晶レンズ。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の他方を線順次駆動する、請求項４に記載の液晶レンズ。
【請求項６】
前記第１基板と前記第１パターン電極との間に形成され、コンタクトホールを含む層間絶縁膜と、
前記第１基板と前記層間絶縁膜との間に形成され、前記コンタクトホールを介して前記第１パターン電極と電気的に接続された下部配線とをさらに備え、
前記第１パターン電極の導電部は、前記第１方向と交差する方向に不連続部を有し、前記不連続部では、前記下部配線を介して電気的に接続されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項７】
前記第１パターン電極の導電部が延びる方向と、前記第２パターン電極の導電部が延びる方向とが直交している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項８】
前記液晶層の液晶分子は、前記第１パターン電極と前記第２パターン電極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１〜７のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項９】
前記液晶層の液晶分子は、前記第１パターン電極と前記第２パターン電極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１〜７のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項１０】
前記液晶分子は、前記第１パターン電極と前記第２パターン電極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。
【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】
特開２０１０−７８６５３号公報（特許文献１）には、平面表示装置と、偏光可変セルと、光線制御素子とを備えた立体表示装置が開示されている。
【０００３】
同文献によれば、偏光可変セルは、対向する一対の電極基板と、この一対の電極基板に挟持されたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶とを備えている。立体表示装置は、偏光可変セルの電極基板間に印加する電圧を制御して、光の偏光方向を制御する。光線制御素子は、レンズ型枠と、レンズ型枠に格納された複屈折性物質とを備えている。光線制御素子は、複屈折性物質の長軸方向に偏光方向が一致した場合に、レンズ効果が現れるように構成されている。これによって、この立体表示装置は、部分的に３次元画像と２次元画像とを切り替えて表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の立体表示装置は、平面表示装置の他に、偏光可変セルと光線制御素子との２つの部材を備える。偏光可変セルを用いずに、レンズとして機能する領域とレンズとして機能しない領域とを切り替えることができる液晶レンズが得られれば、立体表示装置の部材を削減できる。これによって、製造コストを削減できる。また、光透過度の点でも有利である。さらに、立体表示装置を薄くすることできる。
【０００６】
本発明の目的は、レンズとして機能する領域とレンズとして機能しない領域とを形成することができ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】
【０００７】
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方向と交差する第２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を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レンズとして機能する領域とレンズとして機能しない領域とを形成することができる液晶レンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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、本発明の第１の実施形態にかかる液晶レンズの構成の一部を抜き出して模式的に示す斜視図である。
【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パターン電極および第２パターン電極の一部を抜き出して模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、Ｖｇ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、およびＶｓ＿ｏｆｆの関係を示す模式図である。
【図５】図５は、レンズとして機能させる領域の断面図である。
【図６】図６は、レンズとして機能させない領域の断面図である。
【図７】図７は、第２パターン電極を線順次駆動する場合の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶レンズの構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、シミュレーションに使用した各構成要素の配置図である。
【図１０】図１０は、シミュレーションにより得られた液晶層の屈折率分布である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態にかかる液晶レンズの構成から、第１パターン電極および第２パターン電極の一部を抜き出して模式的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、垂直なレンチキュラーレンズを形成した場合を示す模式図である。
【図１３】図１３は、斜めにレンチキュラーレンズを形成した場合を示す模式図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態にかかる液晶レンズの構成から、第１パターン電極および第２パターン電極の一部を抜き出して模式的に示す平面図である。
【図１５】図１５は、第４の実施形態にかかる液晶レンズの構成から、第１パターン電極の一部を抜き出して模式的に示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１７】図１７は、下部配線の構成例である。
【図１８】図１８は、下部配線の他の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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方向と交差する第２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を備える（第１の構成）。
【００１１】
上記の構成によれば、対向して配置された第１基板および第２基板に、互いに交差する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パターン電極および第２パターン電極が形成されている。第１パターン電極および第２パターン電極の導電部の電位をそれぞれ制御することによって、これらの交点における電位差を制御することができる。そのため、液晶層の液晶分子の配向方向を、所定の場所だけ変化させることができる。これによって、レンズとして機能する領域とレンズとして機能しない領域とを形成することができる。
【００１２】
上記第１の構成において、前記第１パターン電極をＶｓ＿ｏｆｆとＶｓ＿ｏｎとを含む電位に制御し、前記第２パターン電極をＶｇ＿ｏｆｆとＶｇ＿ｏｎとを含む電位に制御する制御部をさらに備えていても良い。ここで、Ｖｓ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、およびＶｇ＿ｏｎは、
Ｖｓ＿ｏｎ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｎ
および、
Ｖｇ＿ｏｎ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｎ
の一方を満たす（第２の構成）。
【００１３】
上記第２の構成において、Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｆｆ、およびＶｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｎの値が等しいことが好ましい（第３の構成）。
【００１４】
上記の構成によれば、レンズとして機能させない領域の電位差を等しくすることができる。これによって、レンズとして機能させない領域の光学特性を均一にすることができる。
【００１５】
上記第２または第３の構成において、前記制御部は、前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の一方の電位を、３水準以上に制御することが好ましい（第４の構成）。
【００１６】
上記の構成によれば、レンズを複数の電位によって形成することができる。これによって、液晶層の屈折率分布をより細かく制御することができる。したがって、より良好なレンズ特性が得られる。また、液晶層の屈性率分布をより細かく制御することによって、液晶層の厚さを薄くすることができる。液晶の応答速度は、液晶層の厚さの二乗に概略反比例する。そのため、液晶層の厚さを薄くすることで、液晶の応答速度を向上させることができる。
【００１７】
上記第４の構成において、前記制御部は、前記第１パターン電極および前記第２パターン電極の他方を線順次駆動することが好ましい（第５の構成）。
【００１８】
３水準以上の電位に制御されるパターン電極は、液晶層の屈性率分布をより細かく制御するために、細かく形成されることが好ましい。そのため、３水準以上の電位に制御されるパターン電極を線順次駆動するよりも、他方のパターン電極を線順次駆動する方が、走査にかかる時間が短くなる。これによって、フレームレートを高くすることができる。
【００１９】
上記第１〜第５のいずれかの構成において、前記第１基板と前記第１パターン電極との間に形成され、コンタクトホールを含む層間絶縁膜と、前記第１基板と前記層間絶縁膜との間に形成され、前記コンタクトホールを介して前記第１パターン電極と電気的に接続された下部配線とをさらに備え、前記第１パターン電極の導電部は、前記第１方向と交差する方向に不連続部を有し、前記不連続部では、前記下部配線を介して電気的に接続されていても良い（第６の構成）。
【００２０】
上記の構成によれば、第１パターン電極の導電部を不連続に形成することができる。これによって、レンズとして機能させる領域の形状をより自由に設計することができる。
【００２１】
上記第１〜第６のいずれかの構成において、前記第１パターン電極の導電部が延びる方向と、前記第２パターン電極の導電部が延びる方向とが直交していても良い（第７の構成）。
【００２２】
上記第１〜第７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パターン電極と前記第２パターン電極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８の構成）。
【００２３】
上記第１〜第７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パターン電極と前記第２パターン電極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９の構成）。
【００２４】
上記第８の構成において、前記液晶分子は、前記第１パターン電極と前記第２パターン電極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１０の構成）。
【００２５】
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）。
【００２６】
［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。
【００２７】
[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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
立体表示装置１は、さらに、表示領域Ｄ１の一部分だけを３次元表示にすることができる。液晶ディスプレイ１４は、３次元表示をする領域では多方向から撮影した画像を規則的に並べて表示し、２次元表示をする領域では通常の２次元画像を表示する。そして、液晶レンズ１１は、３次元表示をする領域では液晶層内の液晶分子の配向を規則的に変化させ、２次元表示をする領域では液晶層内の液晶分子の配向を一様にする。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
図２は、液晶レンズ１１の構成の一部を抜き出して模式的に示す斜視図である。液晶レンズ１１は、第１基板１１１と、第２基板１１６と、液晶層１１５と、制御部１６とを備えている。
【００４１】
本実施形態では、液晶層１１５を構成する液晶分子として、誘電率異方性が正の液晶分子を用いる。液晶分子は、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。液晶分子は、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏの値の大きい液晶分子が好ましい。
【００４２】
制御部１６は、第１基板１１１および第２基板１１６の電位を制御して、液晶層１１５に電場を印加し、液晶分子の配向を変化させる。制御部１６は、例えば第１基板１１１または第２基板１１６の非表示領域Ｐに配置される。制御部１６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１６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１６は、第１基板１１１および第２基板１１６以外に配置されても良い。この場合、制御部１６は例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介して、これらの基板に接続される。
【００４３】
第１基板１１１および第２基板１１６は、透光性および絶縁性を有している。第１基板１１１および第２基板１１６は、例えばガラス基板である。第１基板１１１および第２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。
【００４４】
第１基板１１１には、層間絶縁膜１１２、第１パターン電極１１３、および配向膜１１４が形成されている。
【００４５】
図２には図示していないが、第１基板１１１と層間絶縁膜１１２との間には、金属配線を含む配線層が形成されている。金属配線は、例えば基板１１１の非表示領域Ｐに、低電気抵抗の金属によって形成されている。金属配線は、例えばアルミニウムの膜である。金属配線は、例えば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。
【００４６】
配線層を覆って、層間絶縁膜１１２が形成されている。層間絶縁膜１１２は、透光性の絶縁材料で形成されている。層間絶縁膜１１２は、例えばＳｉＯ２の膜であり、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成膜される。図２には図示していないが、層間絶縁膜１１２には、コンタクトホールが形成されている。コンタクトホールは、例えばフォトリソグラフィによって形成される。
【００４７】
層間絶縁膜１１２の上に、第１パターン電極１１３が形成されている。すなわち、第１パターン電極１１３と配線層とは、層間絶縁膜１１２を間に挟んで、異なる層に形成されている。第１パターン電極１１３と金属配線とは、層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホールを通じて、電気的に接続されている。第１パターン電極１１３と金属配線とは、コンタクトホールが形成されている場所以外の場所においては、層間絶縁膜１１２によって絶縁されている。この構成によって、第１パターン電極１１３と金属配線とは、ｘｙ面内で交差することができる。
【００４８】
第１パターン電極１１３は、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、１１３Ｂ、１１３Ｃ・・・を含んでいる。
【００４９】
電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、・・・のそれぞれは、ｙ方向に延びて細長に形成されている。以下では、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、・・・が延びる方向（ｙ方向）を、第１パターン電極１１３の導電部の延在方向と呼ぶ。
【００５０】
電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ・・・は、透光性の導電材料で形成されている。電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ・・・は例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）である。電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ・・・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、１１３Ｃ、・・・のそれぞれは、金属配線を介して、制御部１６に電気的に接続されている。制御部１６は、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、・・・のそれぞれの電位を、独立して制御することができる。
【００５２】
第１パターン電極１１３を覆って、配向膜１１４が形成されている。配向膜１１４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】
第２基板１１６には、層間絶縁膜１１７、第２パターン電極１１８、および配向膜１１９が形成されている。また、第２基板１１６と層間絶縁膜１１７との間にも、図示しない配線層が形成されている。これらの構成は、第１基板１１１の配線層、層間絶縁膜１１２、第１パターン電極１１３、および配向膜１１４と概略同じである。ただし、第２パターン電極１１８の導電部の延在方向は、第１パターン電極１１３延在方向と異なっている。
【００５４】
第２パターン電極１１８は、ｙ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２パターン電極１１８は、ｙ方向に沿って所定の間隔で形成された電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ・・・を含んでいる。
【００５５】
電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、・・・のそれぞれは、ｘ方向に延びて細長に形成されている。すなわち、第２パターン電極１１８の導電部の延在方向は、第１パターン電極１１３の導電部の延在方向と直交している。
【００５６】
第１パターン電極１１３と同様に、電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、・・・のそれぞれは、金属配線を介して、制御部１６に電気的に接続されている。制御部１６は、電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、・・・のそれぞれの電位を、独立して制御することができる。
【００５７】
液晶レンズ１１は、第１基板１１１と第２基板１１６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。
【００５８】
本実施形態では、配向膜１１４および１１９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パターン電極１１３と第２パターン電極１１８との間に電位差が生じていない場合、液晶分子はｘ方向に配向している。
【００５９】
次に、図３〜図６を用いて、液晶レンズ１１の動作について説明する。
【００６０】
図３は、液晶レンズ１１の構成から、第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１８の一部を抜き出して模式的に示すｘｙ平面図である。
【００６１】
図３では、制御部１６によって、電極１１３Ａおよび１１３Ｂの電位がＶｓ＿ｏｆｆに、電極１１３Ｃ〜１１３Ｆの電位がＶｓ＿ｏｎに、それぞれ制御されている。また、電極１１８Ａおよび１１８Ｂの電位がＶｇ＿ｏｆｆに、電極１１８Ｃ〜１１８Ｆの電位がＶｇ＿ｏｎに、それぞれ制御されている。
【００６２】
これによって、電極１１３Ｃ〜１１３Ｆと電極１１８Ｃ〜１１８Ｆとが交差する領域ＡＲ１では、第１パターン電極１１３と第２パターン電極１１８との間の電位差は、（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｎ）になっている。同様に、電極１１３Ａおよび１１３Ｂと電極１１８Ｃ〜１１８Ｆとが交差する領域ＡＲ２における電位差は、（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ）になっている。電極１１３Ａおよび１１３Ｂと電極１１８Ａおよび１１８Ｂとが交差する領域ＡＲ３における電位差は、（Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｆｆ）になっている。電極１１３Ｃ〜１１３Ｆと電極１１８Ａおよび電極１１８Ｂとが交差する領域ＡＲ４における電位差は、（Ｖｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｎ）になっている。
【００６３】
図４は、Ｖｇ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、およびＶｓ＿ｏｆｆの関係を示す模式図である。図４に示すように、これらの値は、Ｖｓ＿ｏｎ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｎの関係を満たしている。
【００６４】
Ｖｇ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、およびＶｓ＿ｏｆｆはさらに、（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ）、（Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｆｆ）、および（Ｖｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｎ）の値が等しくなるように選択されることが好ましい。すなわち、領域ＡＲ２〜ＡＲ４における第１パターン電極１１３と第２パターン電極１１８との間の電位差が等しくなるように選択されることが好ましい。この場合、領域ＡＲ１における電位差は、領域ＡＲ２〜ＡＲ４における電位差の３倍になる。
【００６５】
図５は、領域ＡＲ１における液晶レンズ１１のｘｚ断面図である。
【００６６】
液晶層１１５の液晶分子１１５ａは、第１パターン電極１１３と第２パターン電極１１８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１１３Ｄと電極１１８Ｅとの間、および電極１１３Ｅと電極１１８Ｅとの間には、電位差（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｎ）が生じている。これによって、電極１１３Ｄおよび電極１１３Ｅ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。そして、電極１１３Ｄと電極１１３Ｅとの中間では、液晶分子１１５ａの分子長軸は、ｚ方向からｘ方向に向かって傾きが変化している。
【００６７】
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５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、領域ＡＲ１では、屈折率分布型レンズ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ  Ｌｅｎｓ、ＧＲＩＮレンズ）として機能している。
【００６８】
図６は、領域ＡＲ２における液晶レンズ１１のｘｚ断面図である。
【００６９】
電極１１３Ａと電極１１８Ｅとの間、および電極１１３Ｂと電極１１８Ｅとの間には、電位差（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ）が生じている。しかし、図４に示すように、電位差（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ）は、領域ＡＲ１の電位差（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｎ）に比べて小さい。そのため、液晶分子１１５ａの配向を変化させることができない。あるいは、液晶分子１１５ａの配向を変化させるために、領域ＡＲ１の場合と比較して非常に長い時間を必要とする。そのため、液晶分子１１５ａは、配向膜１１４および１１８によって、ｘ方向と平行に配向している。
【００７０】
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６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、領域ＡＲ２では、ＧＲＩＮレンズとして機能していない。領域ＡＲ３およびＡＲ４においても同様である。
【００７１】
このように液晶レンズ１１は、制御部１６によって第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１８の電位を制御して、ＧＲＩＮレンズとして機能する領域（領域ＡＲ１）と、ＧＲＩＮレンズとして機能しない領域（領域ＡＲ３〜ＡＲ４）とを形成することができる。
【００７２】
既述のように立体表示装置１（図１）では、液晶レンズ１１と液晶ディスプレイ１４とが連動して動作する。すなわち液晶ディスプレイ１４は、液晶レンズ１１の領域ＡＲ１と重なる部分に、多方向から撮影した画像を規則的に並べて表示する。そして、液晶視すプレイ１４は、領域ＡＲ２〜ＡＲ４と重なる部分に、通常の２次元画像を表示する。これによって、立体表示装置１は、表示領域Ｄ１の一部分だけを３次元表示にすることができる。
【００７３】
既述のように、Ｖｇ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、およびＶｓ＿ｏｆｆは、（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｆｆ）、（Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｆｆ）、および（Ｖｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｎ）の値が等しくなるように選択されることが好ましい。これによって、領域ＡＲ２〜ＡＲ４における電位差を等しくすることができる。これによって、ＧＲＩＮレンズとして機能させない領域の光学特性を均一にすることができる。
【００７４】
液晶レンズ１１は、制御部１６が、第１パターン電極１１３および第２パターン電極１１８の一方を、線順次駆動する構成としても良い。線順次駆動によって、空間的に離れた複数の部分において、ＧＲＩＮレンズとして機能する領域を形成することができる。
【００７５】
図７は、第２パターン電極１１８を線順次駆動する場合の一例を示すタイミングチャートである。図７で、ＶｇＡ、ＶｇＢ、ＶｇＣ、・・・はそれぞれ、電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、・・・の電位を示す。同様に、ＶｓＡ、ＶｓＢ、ＶｓＣ、・・・はそれぞれ、電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、・・・の電位を示す。図７は、図３の領域ＡＲ１における電位差を（Ｖｇ＿ｏｎ−ＶＳ＿ｏｎ）にするための駆動パターンである。
【００７６】
図７に示すように、制御部１６はまず、電極１１８Ａの電位をＶｇ＿ｏｎに制御し、第２パターン電極１１８の他の電極の電位をＶｇ＿ｏｆｆに制御する。同時に、制御部１６は第１パターン電極１１３の電極の電位をすべてＶｓ＿ｏｆｆに制御する。
【００７７】
制御部１６は次に、電極１１８Ｂの電位をＶｇ＿ｏｎに制御し、第２パターン電極１１８の他の電極の電位をＶｇ＿ｏｆｆに制御する。この時、第１パターン電極１１３の電極の電位はＶｓ＿ｏｆｆに制御されたままである。
【００７８】
制御部１６は次に、電極１１８Ｃの電位をＶｇ＿ｏｎに制御し、第２パターン電極１１８の他の電極の電位をＶｇ＿ｏｆｆに制御する。同時に、制御部１６は、電極１１３Ｃ〜１１３Ｆの電位をＶｓ＿ｏｎに制御する。これによって、電極１１８Ｃと電極１１３Ｃ〜１１３Ｆとの間に、電位差（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｎ）が生じる。
【００７９】
以下同様にして、制御部１６は電極１１８Ｄ〜１１８Ｆを順次選択して電位をＶｇ＿ｏｎに制御し、第２パターン電極１１８の他の電極の電位をＶｇ＿ｏｆｆに制御する。これに同期して、電極１１３Ａ〜１１３Ｆの電位を制御する。
【００８０】
以上の動作によって、所定の場所にだけ電位差（Ｖｇ＿ｏｎ−Ｖｓ＿ｏｎ）を生じさせることができる。なお、ここでは第２パターン電極１１８を線順次駆動する場合を説明したが、第１パターン電極１１３を線順次駆動しても良い。
【００８１】
以上、第１の実施形態にかかる液晶レンズ１１の構成および動作について説明した。
【００８２】
液晶レンズ１１では、図４に示すように、Ｖｓ＿ｏｎ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｎとなるように、Ｖｇ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、およびＶｓ＿ｏｆｆを選択した。しかし、Ｖｇ＿ｏｎ＜Ｖｓ＿ｏｆｆ＜Ｖｇ＿ｏｆｆ＜Ｖｓ＿ｏｎとなるように、Ｖｇ＿ｏｎ、Ｖｇ＿ｏｆｆ、Ｖｓ＿ｏｎ、およびＶｓ＿ｏｆｆを選択しても良い。この場合も、（Ｖｓ＿ｏｎ−Ｖｇ＿ｏｆｆ）、（Ｖｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｆｆ）、および（Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｎ）の値が等しいことが好ましい。
【００８３】
図５および図６は、第１基板１１１側から光を入射する場合を図示している。すなわち図５および図６は、第１基板１１１が液晶ディスプレイ１４側に配置される構成を示している。この場合、液晶ディスプレイ１４に近い側のパターン電極（第１パターン電極１１３）の導電部の延在方向はｙ方向になる。しかし、液晶レンズ１１は、第２基板１１６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いても良い。この場合、液晶ディスプレイ１４に近い側のパターン電極（第２パターン電極１１８）の導電部の延在方向はｘ方向になる。このように本実施形態では、２つの基板に形成されたパターン電極の導電部の延在方向が互いに直交していれば良く、それぞれのパターン電極の導電部の延在方向は限定されない。
【００８４】
［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のいずれかを備えていても良い。
【００８５】
図８は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶レンズ２１の構成を模式的に示すｘｚ断面図である。液晶レンズ２１は、液晶レンズ１１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１パターン電極２１３は、第１パターン電極１１３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の導電部は、第１パターン電極１１３の導電部よりも細かい間隔で形成されている。
【００８６】
第１パターン電極２１３も、第１パターン電極１１３と同様に、電極２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃ・・・を含み、これらの電位は制御部１６によって独立に制御される。
【００８７】
液晶レンズ１１では、図５に示すように、１つのレンズを１組の電極（図５では電極１１３Ｄおよび１１３Ｅ）によって形成している。液晶レンズ２１では、１つのレンズを複数の電極によって形成する。
【００８８】
具体的には、制御部１６によって、電極２１３Ａおよび２１３Ｇの電位をＶｓ＿ｏｎに制御する。さらに、制御部１６によって、電極２１３Ｂ〜２１３Ｆの電位をそれぞれＶｓ＿ｏｎ１〜Ｖｓ＿ｏｎ５に制御する。これによって、ｘｙ面内に電位分布を形成し、液晶層１１５の屈性率分布をより細かく制御することができる。したがって、より良好なレンズ特性が得られる。
【００８９】
また、液晶層１１５の屈性率分布をより細かく制御することによって、液晶層１１５の厚さｄを薄くすることができる。液晶の応答速度は、厚さｄの二乗に概略反比例する。そのため、厚さｄを薄くすることで、液晶の応答速度を向上させることができる。
【００９０】
以上のように、液晶レンズ２１では、制御部１６が、第１パターン電極２１３の電位を、Ｖｓ＿ｏｎおよびＶｓ＿ｏｆｆの他に、Ｖｓ＿ｏｎ１〜Ｖｓ＿ｏｎ５に制御する。すなわち、液晶レンズ２１では、制御部１６が、第１パターン電極２１３の電位を３水準以上に制御する。
【００９１】
Ｖｓ＿ｏｎ１〜Ｖｓ＿ｏｎ５は、Ｖｓ＿ｏｎ以上であってＶｓ＿ｏｆｆ以下の値から選ばれることが好ましい。これによって、Ｖｇ＿ｏｆｆとの電位差を（Ｖｓ＿ｏｆｆ−Ｖｇ＿ｏｆｆ）以下、または（Ｖｇ＿ｏｆｆ−Ｖｓ＿ｏｎ）以下にすることができる。
【００９２】
図８では、１つのレンズを電極２１３Ａ〜２１３Ｇの７つの電極によって形成している。しかしこれは例示であり、１つのレンズを幾つの電極で形成するかは任意である。
【００９３】
液晶レンズ２１では、第１パターン電極２１３の電位を３水準以上に制御して、液晶層１１５に屈折率分布を形成している。しかし、第２パターン電極１１８の導電部を細かく形成し、電位を３水準以上に制御して、液晶層１１５に屈折率分布を形成しても良い。
【００９４】
液晶レンズ２１においても、制御部１６が、第１パターン電極２１３および第２パターン電極１１８の一方を線順次駆動する構成としても良い。この場合、電位を３水準以上に制御する電極（液晶レンズ２１では第１パターン電極２１３）ではない方の電極（液晶レンズ２１では第２パターン電極１１８）を線順次駆動することが好ましい。第１パターン電極２１３の導電部は、レンズピッチφよりも細かく形成されている。そのため、第１パターン電極２１３はより多くの電極を有している。したがって、第１パターン電極２１３を線順次駆動するよりも、第２パターン電極１１８を線順次駆動する方が、走査にかかる時間が短くなる。これによって、フレームレートを高くすることができる。
【００９５】
［計算例］
以下、シミュレーションに基づいて本実施形態の効果をより具体的に説明する。図９は、シミュレーションに使用した各構成要素の配置図である。図９に示すように、１５個の電極によって一つのレンズを形成する構成とし、各電極の幅Ｅｗは５０μｍ、電極間の間隔Ｓｗは２５μｍ、レンズピッチφは７００μｍ、液晶層の厚さｄは５０μｍとした。それぞれの電極の電位を、図９の表に示す＃１〜＃８としてｘ方向に対称に制御して、液晶層１１５の屈折率分布を計算した。
【００９６】
結果を図１０に示す。図１０は、シミュレーションにより得られた液晶層１１５の屈折率分布である。図１０の横軸はｘ方向の距離（μｍ）を示している。図１０の縦軸は液晶層１１５の実効屈折率を示す。曲線Ｃ０は所定の焦点距離を持つＧＲＩＮレンズを得るための屈折率分布の理論曲線を示している。曲線Ｃ１は図９の配置における計算値を示し、曲線Ｃ２はレンズを１組の電極で形成した場合の計算値を示している。
【００９７】
曲線Ｃ２に示すように、レンズを１組の電極で形成した場合、レンズ中央付近の屈折率が一定になっている。この場合、ＧＲＩＮレンズとしての特性が得られない。これは、液晶層の厚さｄに対してレンズピッチφの値が大きいため、レンズ中央まで電界がかかっていないためと考えられる。
【００９８】
曲線Ｃ１に示すように、図９の配置によって電極の電位を制御することで、理論曲線Ｃ０に近い屈折率分布が得られている。すなわち、液晶層の厚さｄに対してレンズピッチφの値が大きい場合であっても、レンズ中央まで電界がかかり、良好なレンズ特性が得られている。したがって、液晶層の厚さｄを相対的に薄くすることができる。既述のように、液晶層の厚さｄを薄くすることによって、液晶の応答速度を向上させることができる。
【００９９】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態にかかる液晶レンズは、液晶レンズ１１の第１パターン電極１１３に代えて、第１パターン電極３１３を備えている。図１１は、本実施形態にかかる液晶レンズの構成から、第１パターン電極３１３および第２パターン電極１１８の一部を抜き出して模式的に示すｘｙ平面図である。図１１に示すように、第１パターン電極３１３の導電部の延在方向はｙ方向から傾いており、ｘ方向と角度θ（θ≠９０°）をなしている。本実施形態では、第１パターン電極３１３の導電部の延在方向と、第２パターン電極１１８の導電部の延在方向とは、直交していない。
【０１００】
第１パターン電極３１３も、第１パターン電極１１３と同様に、電極３１３Ａ、３１３Ｂ、３１３Ｃ・・・を含み、これらの電位は制御部１６によって独立に制御される。
【０１０１】
本実施形態においても、制御部１６によって第１パターン電極３１３および第２パターン電極１１８の電位を制御して、ＧＲＩＮレンズとして機能する領域（領域ＡＲ１）と、ＧＲＩＮレンズとして機能しない領域（領域ＡＲ３〜ＡＲ４）とを形成することができる。
【０１０２】
本実施形態にかかる液晶レンズによれば、ｘ方向と角度θをなすレンチキュラーレンズを形成することができる。図１２および図１３を用いて、この効果を説明する。
【０１０３】
図１２および図１３は、液晶ディスプレイ１４の表示領域Ｄ１におけるサブピクセルの配置例を示す模式図である。液晶ディスプレイ１４の表示領域Ｄ１には、例えば赤、緑、および青を表示するサブピクセルが規則的に配置されている。既述のように、液晶ディスプレイ１４は、３次元表示モードにおいて、多方向から撮影した画像を規則的に並べて表示する。図１２および図１３において、例えば「Ｒ１」は、赤を表示するサブピクセルに１番目の視点の画像を表示していることを表している。同様に、「Ｇ」は緑を表示するサブピクセルを表し、「Ｂ」は青表示するサブピクセルを表し、後の数字は表示している視点の番号を表している。
【０１０４】
図１２および図１３に示す例では、赤、緑、および青を表示するサブピクセルがｘ方向に沿って順番に配置され、同じ色を表示するサブピクセルがｙ方向に並んでいる。
【０１０５】
図１２は、ｘ方向と垂直なレンチキュラーレンズＬ１を形成した場合を示す模式図である。この例では、２７個のサブピクセルによって、３視点の画像を表示している。
【０１０６】
図１３は、ｘ方向と角度θをなすレンチキュラーレンズＬ２を形成した場合を示す模式図である。より具体的には、レンチキュラーレンズＬ２は、サブピクセルの対角線方向と平行に形成されている。この例では、２７個のサブピクセルによって、９視点の画像を表示している。
【０１０７】
このように、図１３の配置によれば、ｙ方向のサブピクセルに異なる視点の画像を表示させることができるため、図１２の配置よりも高解像度にすることができる。
【０１０８】
なお、サブピクセルのアスペクト比が１：３の場合、レンチキュラーレンズＬ２がｘ方向となす角度θは約７２°になる。しかし、レンチキュラーレンズＬ２がｘ方向となす角度θはこれに限定されない。すなわち、第１パターン電極３１３の導電部の延在方向がｘ方向となす角度θは任意である。
【０１０９】
本実施形態では、第１パターン電極３１３の導電部の延在方向がｙ方向から傾いている。しかし、第２パターン電極１１８の導電部の延在方向がｘ方向から傾いていても良い。また、第１パターン電極３１３および第２パターン電極１１８の両方の導電部が、ｙ方向およびｘ方向から傾いて配置されていても良い。第１パターン電極３１３の導電部の延在方向と、第２パターン電極１１８の導電部の延在方向とのなす角度は、好ましくは４５〜１３５°である。
【０１１０】
本実施形態においても、制御部１６が、第１パターン電極３１３および第２パターン電極１１８の一方を線順次駆動する構成としても良い。また、第２の実施形態のように、第１パターン電極３１３および第２パターン電極１１８の一方を、３水準以上の電位に制御する構成としても良い。
【０１１１】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態にかかる液晶レンズは、液晶レンズ１１の第１パターン電極１１３に代えて、第１パターン電極４１３を備えている。図１４は、本実施形態にかかる液晶レンズの構成から、第１パターン電極４１３および第２パターン電極１１８の一部を抜き出して模式的に示すｘｙ平面図である。図１４に示すように、第３の実施形態と同様に、第１パターン電極４１３の導電部の延在方向は、ｘ方向と角度θ（θ≠９０°）をなしている。第１パターン電極４１３の導電部はさらに、延在方向に沿って所定の間隔で不連続部を有している。
【０１１２】
図１５は、本実施形態にかかる液晶レンズの構成から、第１パターン電極４１３の一部を抜き出して模式的に示すｘｙ平面図である。図１６は、図１５のＡ−Ａ線に沿ったｘｚ断面図である。図１６に示すように、本実施形態にかかる液晶レンズは、基板１１１と層間絶縁膜１１２との間に形成された、下部配線１７を備えている。第１パターン電極４１３と下部配線１７とは、層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホール１１２ａを介して、電気的に接続されている。第１パターン電極４１３の導電部は、不連続部ｇでは、下側配線１７を介して接続されている。
【０１１３】
図１５に一点鎖線で模式的に示すように、第１パターン電極４１３の導電部は、不連続部ｇを挟んで、ｘ方向の隣の導電部と電気的に接続されている。すなわち、電気的に接続された導電部は、一直線上に並んでいない。
【０１１４】
本実施形態では、電気的に接続された導電部の組のそれぞれを、電極４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃ・・・と参照する。本実施形態においても、電極４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃ・・・の電位は、制御部１６によって独立に制御される。
【０１１５】
電極４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃ・・・のそれぞれは、図１５に示すようにジグザグに形成されている。しかし、図１５に二点鎖線の矢印で示すように、電極４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃ・・・のそれぞれは、巨視的にはｙ方向と平行に延びて形成されている。
【０１１６】
再び図１４を参照して、本実施形態の効果を説明する。本実施形態においても、制御部１６によって第１パターン電極４１３および第２パターン電極１１８の電位を制御して、ＧＲＩＮレンズとして機能する領域（領域ＡＲ１）と、ＧＲＩＮレンズとして機能しない領域（領域ＡＲ３〜ＡＲ４）とを形成することができる。
【０１１７】
第３の実施形態（図１１）では、ＧＲＩＮレンズとして機能する領域（領域ＡＲ１）が斜めになっている。具体的には、第２パターン電極１１８の導電部の延在方向（ｘ方向）と、第１パターン電極３１３の導電部の延在方向（ｘ方向と角度θをなす方向）とによって、平行四辺形の領域が形成されている。
【０１１８】
本実施形態では、電極４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃ・・・のそれぞれが、巨視的にはｙ方向と平行に延びて形成されている。これによって、ＧＲＩＮレンズとして機能する領域（領域ＡＲ１）を矩形にすることができる。
【０１１９】
なお、下部配線１７が液晶層１１５に及ぼす影響を小さくするため、不連続部ｇの幅は狭いほど好ましい。
【０１２０】
本実施形態においても、制御部１６が、第１パターン電極４１３および第２パターン電極１１８の一方を線順次駆動する構成としても良い。また、第２の実施形態のように、第１パターン電極４１３および第２パターン電極１１８の一方を、３水準以上の電位に制御する構成としても良い。
【０１２１】
図１７は、下部配線の構成例である。図１７では、１つのレンズを４組の電極によって形成している。図１７では、第１パターン電極４１３の導電部は、電位分布がｘ方向に対称になるように形成されている。より具体的には、レンズの最も外側にある導電部同士が、不連続部ｇを挟んでコンタクトホール１１２ａおよび下部配線１７を介して電気的に接続され、電極４１３Ａを形成している。同様に、レンズの外側から２番目にある導電部同士が電気的に接続され、電極４１３Ｂを形成している。レンズの外側から３番目にある導電部同士が電気的に接続され、電極４１３Ｃを形成している。レンズの最も内側にある導電部同士が電気的に接続され、電極４１３Ｄを形成している。図１７では、電極４１３Ａの電位をＶｓ＿ｏｎに、電極４１３Ｂの電位をＶｓ＿ｏｎ１に、電極４１３Ｃの電位をＶｓ＿ｏｎ２に、電極４１３Ｄの電位をＶｓ＿ｏｎ３に、それぞれ制御している。
【０１２２】
図１８は、下部配線の他の構成例である。図１８では、レンズの最も外側にある導電部の一方と、レンズの最も内側にある導電部の一方とが、不連続部ｇを挟んでコンタクトホール１１２ａおよび下部配線１７を介して電気的に接続され、電極４１３Ａを形成している。同様に、レンズの外側から２番目にある導電部の一方とレンズの内側から２番目にある導電部の一方とが電気的に接続され、電極４１３Ｂを形成している。レンズの外側から３番目にある導電部の一方とレンズの内側から３番目にある導電部の一方とが電気的に接続され、電極４１３Ｃを形成している。レンズの最も内側にある導電部の他方とレンズの最も外側にある導電部の他方とが電気的に接続され、電極４１３Ｄを形成している。
【０１２３】
図１７と図１８とを比較すれば分かるように、図１７のように下部配線１７を構成する方が、不連続部ｇの幅を狭くすることができる。したがって、図１７のように下部配線１７を構成することが好ましい。
【０１２４】
［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。
【０１２５】
上述の各実施形態では、配向膜１１４および１１９は、ｘ方向と平行にラビング処理されている。しかし、配向膜１１４および１１９のラビング方向は、液晶レンズに入射する光の偏光方向と一致していれば良い。液晶レンズに入射する光の偏光方向は例えば、位相差板１２（図１）によって調整することができる。したがって、配向膜１１４および１１９は、ｙ方向と平行にラビング処理されていても良い。
【０１２６】
配向膜１１４のラビング処理の方向と配向膜１１９のラビング処理の方向は、一致していなくても良い。この場合、光が入射する側の配向膜のラビング処理の方向と、入射する光の偏光方向とを一致させておけば良い。例えば、配向膜１１４のラビング処理の方向と、配向膜１１９のラビング処理の方向とが、直交していても良い。この場合、電位差のない部分において、液晶分子１１５ａはｚ方向に沿って分子長軸がｘｙ面内で９０°回転するＴＮ型の配置となる。
【０１２７】
上述の各実施形態では、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液晶分子を用いている。液晶レンズは、液晶層１１５を構成する液晶分子として、誘電率異方性が負の液晶分子を用いても良い。この場合、配向膜１１４および１１９として、垂直配向用の配向膜を用いる。垂直配向用の配向膜により、電位差がない部分では、液晶分子はｚ方向と平行に配向する。一方、第１パターン電極１１３と第２パターン電極１１８との間の電位差によって電界が生じている部分には、誘電率異方性が負の液晶分子は、電界と分子長軸とが垂直になるように配向する。これによって、液晶層に屈折率分布を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
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】
【０１２９】
１  立体表示装置
１１，２１  液晶レンズ
１１１  第１基板
１１２  層間絶縁膜
１１２ａ  コンタクトホール
１１３，２１３，３１３，４１３  第１パターン電極
１１４  配向膜
１１５  液晶層
１１５ａ  液晶分子
１１６  第２基板
１１７  層間絶縁膜
１１８  第２パターン電極
１１９  配向膜
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
１６  制御部
１７  下部配線
【図１】
2013218133.tif 000003
【図２】
2013218133.tif 000004
【図３】
2013218133.tif 000005
【図４】
2013218133.tif 000006
【図５】
2013218133.tif 000007
【図６】
2013218133.tif 000008
【図７】
2013218133.tif 000009
【図８】
2013218133.tif 000010
【図９】
2013218133.tif 000011
【図１０】
2013218133.tif 000012
【図１１】
2013218133.tif 000013
【図１２】
2013218133.tif 000014
【図１３】
2013218133.tif 000015
【図１４】
2013218133.tif 000016
【図１５】
2013218133.tif 000017
【図１６】
2013218133.tif 000018
【図１７】
2013218133.tif 000019
【図１８】
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