台湾专利TW201305696A 液晶光學元件及影像顯示裝置

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液晶光學元件，係包含：被相對向配置之一對第1及第2基板，被設在前述第1及第2基板間之液晶層，被設在前述液晶層側之前述第1基板上、且沿著第1方向被配列之複數個第1電極，與被設在前述液晶層側之前述第2基板上之第2電極。前述複數個第1電極，係在沿著相異於前述第1方向之第2方向被配列之複數個電極領域被分割。各個前述複數個電極領域所包含之第1電極，係被電性地接續在引出線。
公开号:TW201305696A
申请号:TW100145042
申请日:2011-12-07
公开日:2013-02-01
发明作者:Shinichi Uehara；Ayako Takagi；Masako Kashiwagi
申请人:Toshiba Kk；
IPC主号:G02B30-00

专利说明:
液晶光學元件及影像顯示裝置
本發明之實施型態，係有關液晶光學元件及影像顯示裝置。
自從前，就提出可以顯示立體(3次元)影像之顯示裝置。該等之立體影像顯示裝置，為了在空間中提示不同之映像資訊，而使用雙凸透鏡(lenticular lens)或視差光柵(parallax barrier)等之光學元件。雙凸透鏡，係在有半圓柱狀(半圓形狀)的柱面透鏡(cylindrical lens)之方向一次元配列之透鏡，具有一次元的光學作用。在採用該雙凸透鏡之光學作用對觀測者提示視差資訊上，柱面透鏡之配列方向，最好是以對觀測者而言成水平方向(左右眼並列之方向)之方式配置。然而，實際上，在使用通常的顯示面板時會跟配線等發生波紋(moire)現象，因而有將柱面透鏡之配列方向偏離水平方向，以傾斜之狀態予以配置。這情況，在視差光柵也是同樣的。
此外，要求欲將2次元(2D)影像與3次元(3D)影像以同一顯示裝置切換顯示，而提出用以因應該要求之技術。例如，在專利文獻2，記載著採用液晶等之雙折射性透鏡與偏光切換胞(cell)之技術。藉由將從偏光切換胞被射出之光的偏光狀態予以電性地切換，切換2D顯示或3D顯示。再者，藉由將偏光切換胞之偏光狀態於顯示畫面內部分地切換，實現將2D顯示之一部份作成3D顯示之類的部分2D/3D顯示。
此外，專利文獻2中，透鏡之配列方向，係能夠在不特別考慮對部分2D/3D顯示之影像而予以設定。部分2D/3D顯示之2D顯示領域與3D顯示領域之邊界，係由偏光切換胞之電極構造所決定。另一方面，透鏡之配列方向，則是由雙折射性透鏡之構造所決定。雙方在構造上並不相關，因而，能夠將雙方獨立、自由地設計。
再者，在專利文獻2，記載著採用液晶透鏡陣列元件作為雙折射性透鏡以切換2D顯示或3D顯示之技術。該液晶透鏡陣列元件，係具有被週期性配置在一方之基板上之棒狀電極。接著，在與被形成在相對向之另一方的基板上之電極之間製造出電場分布。利用該電場分布使液晶層之配向改變，發揮透鏡之作用產生折射率分布。藉由控制對電極施加之電壓，能夠ON/OFF透鏡作用，因而，能夠切換2D顯示或3D顯示。這種利用電場以控制液晶分子配向方向之方式，就被稱作液晶折射率分布型(GRIN；gradient index)透鏡方式。〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本專利特表2001-501073號公報
〔專利文獻2〕日本專利特開2010-224191號公報
然而，專利文獻2所記載之採用雙折射性透鏡與偏光切換胞之部分2D/3D顯示切換技術方面，由於除了透鏡之外也必須要有偏光切換胞，造成構造變得複雜、成本提高之課題。因而，最好是不用偏光切換胞便能實現部分地2D/3D顯示切換。
此外，根據本發明人等之檢討，欲採用液晶GRIN透鏡實現部分地2D/3D顯示切換之場合，2D顯示領域與3D顯示領域之邊界的形狀，會受到透鏡配列方向(或者延伸方向)之制約。特別是，如專利文獻1所記載，在將透鏡朝斜方向傾斜配置之場合，2D顯示領域與3D顯示領域之邊界，即沿著透鏡延伸方向變得斜斜的，以致有不適於作為部分2D/3D顯示之課題。
本實施型態之目的，係提供可以實現在部分地切換2D顯示或3D顯示時，並不依存於透鏡或者切口(slit)之延伸方向或配列方向之顯示領域之液晶光學元件及影像顯示裝置。
關於實施型態之液晶光學元件，係具備：被相對向配置之一對第1及第2基板，被設在前述第1及第2基板間之液晶層，被設在前述液晶層側之前述第1基板上、且沿著第1方向被配列之複數個第1電極，與被設在前述液晶層側之前述第2基板上之第2電極。前述複數個第1電極，係在沿著相異於前述第1方向之第2方向被配列之複數個電極領域被分割。各個前述複數個電極領域所包含之第1電極，係被電性地接續在引出線。
關於實施型態之影像顯示裝置，係具備：前述液晶光學元件、與在前述液晶光學元件將光線射出之影像顯示部。
以下，針對實施型態參照圖面加以說明。但是，應該留意，圖面是模式的或概念的圖面，並不一定受限於各圖面之尺寸及比率等要與現實者相同。此外，即使在圖面相互間表示相同部分之場合下，也可能因圖面之不同而顯示出尺寸關係或比率互異之場合。又，以下之說明，針對具有同一功能及構成之要素，附上同一圖號，而重複說明只在必要之場合下進行。
習知有顯示多數視差影像之積分攝影法(以下，簡稱IP法)，或者用某些方法記錄立體像且將此當作立體像予以再生之光線再生法。在由左右眼來看物體時，在將看見近距離的點時左右眼所形成之角度設為α、將看見遠距離的點時左右眼所形成之角度設為β時，α跟β係因應該物體與觀測者不同之位置關係而異。該角度差(α-β)稱作兩眼視差，人類便是利用該兩眼視差而能夠形成立體影像。
將在立體影像顯示裝置適用IP法之3次元影像顯示方法稱為II(整合影像；integral imaging)方式。II方式，從1個透鏡被射出之光線係相當於要素影像數。通常，稱為視差數，而在各個透鏡，視差光線係被平行地射出。該II方式，係依觀測者的位置、或觀測者觀看的角度之不同，而見到所謂的1視差影像、2視差影像、3視差影像等不同的影像。因此，觀測者係利用進入右眼與左眼之視差，覺知立體。
以下實施型態所說明之液晶光學元件，係能夠適用在用II方式之沒有眼鏡之立體影像顯示裝置，例如，能夠供作顯示複數個視差影像而使用。當然，能夠也使用在II方式以外之立體影像顯示裝置、或在不同的角度方向顯示不同的影像之影像顯示裝置。〔第1實施型態〕
圖1係關於第1實施型態之影像顯示裝置10之模式圖。影像顯示裝置10係具備：可以顯示2次元影像之影像顯示部11、偏光板12、作為折射率分布型液晶光學元件之液晶GRIN透鏡20、第1電壓控制部50、以及第2電壓控制部51。影像顯示部11，最好是畫素被配列成矩陣狀之，所謂平板面板顯示裝置(FPD)，作為此類之影像顯示部，可以採用非發光型之液晶顯示裝置(LCD)、發光型之電漿顯示裝置(PDP：Plasma Display Panel)、發光型之有機EL(electroluminescence)顯示裝置等。非發光型之顯示裝置，係具有背光(backlight)，用來自該背光之光線以顯示影像。
在圖1之偏光板12所記載之箭頭(第1方向D1)，係表示偏光方向。偏光板12，係將來自影像顯示部11之光線予以偏光，射出第1方向D1之直線偏光。圖1中，為了說明偏光方向，而從影像顯示部11抽出偏光板12加以顯示；一般上，是將影像顯示部11與偏光板12合起來構成影像顯示部。液晶GRIN透鏡20，係被配置在從影像顯示部11讓影像被射出之側。
圖2，係液晶GRIN透鏡20之剖面圖。液晶GRIN透鏡20，係利用被配置在液晶層兩側之2個電極而作出折射率分布之透鏡。液晶GRIN透鏡20，係具備：一對透明基板(例如玻璃基板)21及22、被挾持在透明基板21及22之液晶層23、複數個第1電極30、及第2電極40。
複數個第1電極30，係被設在液晶層23側之透明基板21上。圖2之剖面圖，係僅抽出並顯示2個第1電極30。針對第1電極30之具體的構成敘述於後。第2電極40，係被平面狀地設在液晶層23側之透明基板22上。第2電極40之面積，例如，被設定成跟包含複數個第1電極30之面積大致相同。第1電極30及第2電極40，係由透明電極所構成。
液晶層23包含複數之液晶分子24。本實施型態中，液晶分子24係採用顯示一軸性雙折射之物質。在對液晶層23不施加電場之狀態下的液晶分子24之初期配向，其長軸方向被設定成第1方向D1。該型態之初期配向，係由例如已被摩擦(rubbing)處理之配向膜(未圖示)所控制。
圖3係複數個第1電極30之平面圖。複數個第1電極30，係沿著第1方向D1等間隔地被配列著。各第1電極30之幅寬，被形成比第1電極30的配列間距之一半還要小。第1電極30之配列間距，在第1方向D1，係第1電極30的幅寬與第1電極30間的距離相加之長度。複數個第1電極30，係在沿著相異於第1方向之第2方向D2所配列之複數第1電極領域31被分割。例如，將影像顯示裝置10作成直立之場合，第2方向D2，係對應於畫面之水平方向；將影像顯示裝置10作成平置之場合，則第2方向D2，係對應於畫面之橫方向。
各第1電極領域31所包含之指定數之第1電極30，係利用引出線32及33而被電性地接續著。引出線32及33，係由與第1電極30相同材料所構成。引出線32，係延伸在直交於第2方向D2之方向，且被配置在第2方向D2之第1電極領域31的端部。引出線33，係被電性地接續在引出線32，被配置在第1電極領域31的上端，在第2方向D2延伸著。引出線33，在第1電極領域31內，電性地接續著並未利用引出線32被電性地接續之第1電極30。具有此類構成之複數個第1電極30，係以第1電極領域31為單位可以控制電壓。
液晶GRIN透鏡20，係利用相鄰接之2個第1電極30而形成柱狀之1個透鏡。相鄰接之2個第1電極30間之距離(具體而言，是相鄰接之2個第1電極30各自的中心間之距離)就成為透鏡間距。從而，液晶GRIN透鏡20，係構成對著直交於第2方向D2之方向傾斜的透鏡在第1方向D1被複數個配列之透鏡陣列。液晶GRIN透鏡20之傾斜，亦即第2方向D2跟第1方向D1所形成之角度θ，係滿足〝θ≠0，-45°<θ<45°〞之條件。 (動作)
其次，針對液晶GRIN透鏡20之動作加以說明。液晶GRIN20透鏡20之電壓控制，係由圖1所示之第1電壓控制部50及第2電壓控制部51所執行。第1電壓控制部50，係以被電性地接續在各個複數之引出線32(或引出線33)，讓複數之引出線32分別獨立並能電壓控制之方式構成。第2電壓控制部51，則是被電性地接續在第2電極40，電壓控制第2電極40。
首先，針對進行3D顯示之場合下液晶GRIN透鏡20之動作加以說明。第2電壓控制部51，係對第2電極40施加基準電壓(例如接地電壓)。第1電壓控制部50，則是對對應於進行3D顯示的領域之第1電極領域31之引出線32，施加比基準電壓高的指定電壓V1。電壓V1，係被設定在閾值電壓Vth以上。Vth，係用以發現透鏡效果之閾值電壓，藉由對液晶層23給予閾值電壓Vth以上之電位差，讓長軸為水平方向之液晶分子24朝垂直方向立起。閾值電壓Vth，能夠藉由將第2電極40固定在接地電壓並將第1電極30之電壓逐漸增加，實驗的求出。
以前述方式，複數之引出線32係分別被設在複數之第1電極領域31，各引出線32，則被電性地接續在對應於此之第1電極領域31所包含之指定數之第1電極30。從而，當對某一引出線32施加電壓V1時，也會對該相當之第1電極領域31所包含之指定數之第1電極30，施加相同電壓V1。
圖4係顯示對液晶層23施加電場之場合之液晶指向分布圖。圖4所示之圖號24A，係顯示液晶分子24長軸方向(長邊方向)之指向(director)。在被施加電壓V1之第1電極30附近(透鏡端部)，利用被施加之電壓之影響，使液晶分子24立起。液晶分子24立起之液晶領域中，從影像顯示部11被射出之光線，因為與液晶指向垂直地交叉之比例小，所以幾乎不受雙折射之影響。因此，透鏡端部之折射率變小，結果光路長度也縮小。
一方面，隨著從第1電極30離開，亦即朝透鏡中心接近，從影像顯示部11被射出之光線，因為與液晶指向垂直地交叉之比例變多，所以大大受到雙折射之影響。因此，隨著朝透鏡中心接近，折射率逐漸變大。以該方式，在相鄰接之2個第1電極30間，電場分布逐漸改變，藉此，折射率分布及光路長度也會逐漸改變。結果，如圖2虛線所示，實現透鏡之折射率分布。在以該方式被施加電壓V1之第1電極領域31，發現透鏡之效果。
接著，影像顯示部11之影像，因為利用液晶GRIN透鏡20所包含之複數個透鏡以控制光線方向，所以，影像顯示裝置10就能夠顯示複數之視差影像。藉此，觀測者便可以視覺確認立體影像。以該作法，可實現部分地3D顯示。
其次，針對進行2D顯示之場合下液晶GRIN透鏡20之動作加以說明。第2電壓控制部51，係對第2電極40施加基準電壓(例如接地電壓)。第1電壓控制部50，則是對對應於進行2D顯示的領域之第1電極領域31之引出線32，施加與第2電極40相同電壓、亦即接地電壓。該場合，因為不對液晶層23施加電場，液晶分子24仍維持初期配向，所以，並未實現透鏡之折射率分布。結果，在被施加接地電壓之第1電極領域31，並未發現透鏡效果，而可實現部分地2D顯示。又，在進行2D顯示之場合，對第1電極30施加之電壓，並不限於接地電壓，只要是低於閾值電壓Vth即可。 (效果)
如以上詳述之第1實施型態，液晶GRIN透鏡20，係具備：被相對向配置之一對透明基板21及22，被設在透明基板21及22間之液晶層23，被設在液晶層23側之透明基板21上、且沿著第1方向D1被配列之複數個第1電極30，與被設在液晶層23側之透明基板22上之第2電極40。接著，複數個第1電極30，係在沿著相異於第1方向D1之第2方向D2被配列之複數之第1電極領域31被分割。此外，各第1電極領域31所包含之指定數之第1電極30，係作成利用引出線32而被電性地接續之型態。
從而，第1實施型態係具有以下之效果。
第1電極領域31之邊界(亦即，引出線32之線)，係被設定獨立於透鏡之邊界(亦即，第1電極30之線)。接著，本實施型態中，可以以第1電極領域31為單位，切換透鏡功能之ON/OFF。藉此，在構成對著直交於第2方向D2方向傾斜的透鏡陣列之液晶GRIN透鏡20，能夠並未受透鏡的邊境所束縛，而以矩形領域為單位，實現部分地2D顯示或3D顯示之切換。
此外，本實施型態中，僅在影像顯示部11之光線被射出之側設置液晶GRIN透鏡20就能夠實現部分地2D顯示或3D顯示之切換。亦即，因為不需要偏光切換胞(cell)，所以，能夠實現可以2D/3D顯示切換之影像顯示裝置10之低成本化、薄型化。
此外，將引出線32設在第2方向D2之第1電極領域31之端部，因而，能夠抑制起因於配置引出線32所造成之畫質降低。在第1電極領域31之邊界，由於斷開第1電極30之影響，對電場分布有發生若干混亂之場合。此外，在引出線32的附近，果然對電場分布有發生若干混亂之場合。藉由拉近第1電極領域31間之距離，亦即引出線32與第1電極30被斷開的部分之距離，能夠縮小電場分布混亂所影響之領域。藉此，能夠抑制影像顯示裝置10畫質之降低。
本實施型態中，採用在透鏡的邊界配置第1電極30之最低限的構成以說明液晶GRIN透鏡20之中心概念，但是，本實施型態並非侷限於此。能夠採用再多一些電極而形成透鏡之折射率分布。
此外，本實施型態之液晶層的初期配向係以水平方向之水平配向加以說明，但是，液晶配向並非受限定於此。其他的液晶模式也可以適用。
此外，本實施型態中，係以折射率分布型液晶光學元件動作成液晶透鏡陣列元件加以說明，但是，本實施型態並非受限定於此。液晶光學元件具備用以實現3D顯示之性能即可，例如，即使並未實現當作完全的透鏡之折射率分布亦可，作用成稜鏡陣列(prism array)元件亦可。
再者，本實施型態中，係針對折射率分布型液晶光學元件加以說明，但是，被使用之材料並非受限定於液晶。只要是同樣地具有電性光學效果之材料即可以適用。〔第2實施型態〕
第2實施型態，係顯示針對電性地接續複數個第1電極30之引出線32之其他構成例。本實施型態之液晶光學元件之液晶GRIN透鏡20，相較於第1實施型態，引出線32之配置是不同的。圖5，係關於第2實施型態之複數個第1電極30之平面圖。
如圖5所示，在各第1電極領域31，在相鄰接之2個第1電極30間，以長度成為最短之方式配置引出線32，該引出線32，係電性地接續著相鄰接之2個第1電極30。換言之，引出線32，係在相鄰接之2個第1電極30間，在第1電極30的配列方向之第1方向D1延伸著。各第1電極領域31所包含之複數之引出線32，與第1實施型態同樣地，被配置在第2方向D2之第1電極領域31之端部。藉此，各第1電極領域31所包含之指定數之第1電極30，係利用複數之引出線32及引出線33而被電性地接續。
此外，本實施型態中，為了將摩擦(rubbing)方向作為第1方向D1，而讓摩擦方向與引出線32之延伸方向作成一致。本實施型態之其他構成、以及動作，係與第1實施型態相同。
如以上詳述之方式根據本實施型態，能夠將引出線32之長度作成比第1實施型態還要短。結果，能夠在施加電壓時，抑制由來自引出線32之電場所造成液晶GRIN透鏡20之液晶配向分布混亂。藉此，能夠抑制影像顯示裝置10畫質之降低。特別是，本實施型態中，因為以長度成為最短之方式配置引出線32，所以，能夠更加提高所謂抑制畫質降低之效果。
此外，使引出線32之延伸方向與摩擦方向一致，因而，能夠抑制由來自引出線32之電場造成液晶分子24扭曲(twist)變形。藉此，能夠使影像顯示裝置10之畫質提升。
又，本實施型態，係以長度成為最短之方式在第1電極30間配置引出線32之型態加以說明，但是，並非限定於此。即使引出線32之長度不是最短之場合，亦即，引出線32之延伸方向對著第1方向D1傾斜之場合，也能夠得到畫質的改善效果。
本實施型態之其他效果，係與第1實施型態相同。〔第3實施型態〕
第3實施型態，係顯示針對電性地接續複數個第1電極30之引出線32之再其他構成例。本實施型態之液晶光學元件之液晶GRIN透鏡20，相較於第2實施型態，引出線32之配置是不同的。圖6，係關於第3實施型態之複數個第1電極30之平面圖。
如前述之方式第2實施型態中，在各第1電極領域31，複數之引出線32，係在第2方向D2所直交之方向被配置成一列。對此，本實施型態中，如圖6所示，在各第1電極領域31，複數之引出線32，係被交錯排列地配置。結果，複數之引出線32，並非在特定部位集中被配置，而是分散被配置。本實施型態之其他構成、以及動作，係與第1實施型態相同。
如以上詳述之方式根據本實施型態，能夠使引出線32所引起液晶配向分布混亂之部分分散。藉此，本實施型態，相較於以第2實施型態之方式直線狀並排而週期性地配置之場合，能夠顯著地讓液晶配向混亂不易形成。藉此，能夠使影像顯示裝置10之畫質提升。
本實施型態之其他效果，係與第2實施型態相同。〔第4實施型態〕
第4實施型態，係將透明基板22上所設之第2電極40分割成複數個而形成，將切換2D/3D顯示之領域的單位，相較於第1實施型態，作成能夠縮小控制之方式。圖7係關於第4實施型態之影像顯示裝置10之模式圖。圖8係構成液晶GRIN透鏡20之第1電極30及第2電極40之平面圖。
本實施型態之液晶GRIN透鏡20，相較於第1實施型態，第2電極40之形狀是不同的。第1實施型態，第2電極40係平面狀地被形成在第2基板22上。對此，本實施型態中，將第2電極40分割成複數個而形成，該被分割之複數個第2電極40，係沿著直交於第2方向D2之第3方向D3被配列著。本實施型態之其他構成，係與第1實施型態相同。
本實施型態，藉由選擇分別對第1電極30及第2電極40施加之電壓，不僅在第2方向D2，而且在第3方向D3，也能夠實現部分地2D/3D顯示切換。
其次，針對液晶GRIN透鏡20之動作加以說明。第2電壓控制部51，係以被電性地接續在各個複數之第2電極40，讓複數個第2電極40分別獨立並能電壓控制之方式構成。第1電壓控制部50之構成，係與第1實施型態相同。圖8之構成例中，液晶GRIN透鏡20，因為具備4個第1電極領域31、以及4個第2電極40，所以，能夠在被16(4×4)分割之顯示領域下進行不同的電壓控制。
將第1電極30之施加電壓設為V1on、V1off、將第2電極40之施加電壓設為V2on、V2off。對對應於液晶GRIN透鏡20之發現透鏡效果之顯示領域之第1電極30施加V1on、對第2電極40施加V2on。對對應於未發現透鏡效果之顯示領域之第1電極30施加V1off、對第2電極40施加V2off。Vth，係用以發現透鏡效果之閾值電壓。以以下數式成立之方式選定該等之施加電壓。
| V1on-V2on |≧Vth
| V1on-V2off |<Vth
| V1off-V2on |<Vth
| V1off-V2off |<Vth
圖9係圖示用以使之部分地3D顯示之電壓關係之一例。作為一例，針對只讓圖9虛線所顯示之領域，亦即中央的4個分割領域作成3D顯示之場合加以說明。該例之場合，第1電壓控制部50，對第1電極30-2以及30-3分別施加電壓V1on，對此以外之第1電極30-1以及30-4則分別施加電壓V1off。此外，第2電壓控制部51，對第2電極40-2以及40-3分別施加電壓V2on，對此以外之第2電極40-1以及40-4則分別施加電壓V2off。利用這樣的電壓控制，僅僅對圖9虛線所示之領域給與閾值電壓Vth以上之電位差，且在該領域發現透鏡效果。藉此，圖9虛線所示之領域可以3D顯示。
一方面，在圖9虛線所示之領域以外，因為並未給與閾值電壓Vth以上之電位差，所以在該領域並未發現透鏡效果。藉此，圖9虛線所示之領域以外可以2D顯示。
以該方式，根據本實施型態，在對第1電極30施加V1on、對第2電極40施加V2on之領域，透鏡為有效，而在此以外之領域則並未發現透鏡效果。藉此，在畫面縱橫方向之任一方向，都能夠實現部分地2D顯示或3D顯示之切換。
本實施型態之其他效果，係與第1實施型態相同。此外，在第4實施型態，適用第2及第3實施型態當然也是可以的。〔第5實施型態〕
第5實施型態，取代液晶透鏡陣列，而採用液晶視差光柵(視差光柵；LC parallax barrier)作為視差發生手段以構成可以2D/3D顯示切換之影像顯示裝置10。液晶視差光柵，係具有被配列在一方向之切口陣列(slit array)。來自影像顯示部11之光線，因為是越過液晶視差光柵之切口(開口部)而被觀測，所以，影像顯示部11畫素之可以觀測的方向，便被限於非常狹窄的範圍。藉由適切地設定切口的間距以及切口跟影像顯示部11之距離，影像顯示裝置10係能夠顯示複數之視差影像。藉此，觀測者便可以視覺確認立體影像。
圖10係關於第5實施型態之影像顯示裝置10之模式圖。影像顯示裝置10，係具備：影像顯示部11、偏光板12、作為液晶光學元件之液晶視差光柵20、以及偏光板13。
圖10之偏光板13所記載之箭頭，係表示偏光方向。偏光板13，係將第4方向D4(與第2方向D2直交之方向)之直線偏光予以射出。亦即，偏光板13之偏光方向，相對於偏光板12之偏光方向形成90°之角度。
圖11係液晶視差光柵20之剖面圖。液晶層23，其所包含之液晶分子24是水平地並排在透明基板21，且在透明基板21與透明基板22之間90°扭曲著，即所謂之TN(扭曲向列；Twisted Nematic)型液晶層。藉此，在並未施加電場之狀態下，利用偏光板12被直線偏光之光線，其偏光方向(偏光面)會沿著液晶分子24將TN型液晶層23內90°旋轉，透過相對於偏光板12具90°偏光方向之偏光板13成為白狀態顯示。亦即，液晶視差光柵20係TN模式，並且，是常白(normally white)方式(在電場未被施加之狀態下成為白顯示)。TN型液晶層23之初期配向，係藉由在相互直交之方向被摩擦處理之2配向膜(未圖示)挾著液晶分子24而實現。液晶層23之厚度，係因應液晶材料，而被設定成能夠實現TN模式之最適值。
圖12係複數個第1電極30之平面圖。複數個第1電極30，係沿著第1方向D1等間隔地被配列著。各第1電極30之幅寬，被形成比第1電極30的配列間距之一半還要大。結果，作用為視差光柵的切口之、第1電極30間的開口部，並不及第1電極30配列間距之一半。複數個第1電極30，係在沿著第2方向D2所配列之複數第1電極領域31被分割。引出線32及33之構成，係與第1實施型態相同。
其次，針對液晶視差光柵20之動作加以說明。首先，針對進行3D顯示之場合下液晶視差光柵20之動作加以說明。
第2電壓控制部51，係對第2電極40施加基準電壓(例如接地電壓)。第1電壓控制部50，則是對對應於進行3D顯示之第1電極領域31之引出線32，施加比基準電壓高的指定電壓V1。電壓V1，係被設定在閾值電壓Vth以上。藉此，對在第1電極30與第2電極40所挾之液晶領域施加電場，且讓液晶分子24立起。液晶分子24立起之領域中，從偏光板12被射出之光線，並不使其偏光方向90°旋轉，而是利用偏光板13遮斷成為黑顯示。亦即，在第1電極30與第2電極40所挾之液晶領域，係作用為遮斷光線之光柵。
一方面，並未被挾在第1電極30與第2電極40之液晶領域，亦即，並不形成第1電極30之領域(切口)方面，對液晶分子24不施加電場，該液晶分子24係維持初期配向。藉此，在切口方面，從偏光板12被射出之光線，其偏光方向會90°旋轉，透過偏光板13。結果，利用切口，可實現部分地3D顯示。
其次，針對進行2D顯示之場合下液晶視差光柵20之動作加以說明。第2電壓控制部51，係對第2電極40施加基準電壓(例如接地電壓)。第1電壓控制部50，則是對對應於進行2D顯示的領域之第1電極領域31之引出線32，施加與第2電極40相同電壓、亦即接地電壓。該場合，因為不對液晶層23施加電場，所以，液晶分子24係維持初期配向。藉此，被施加接地電壓之第1電極領域31方面，從偏光板12被射出之光線，其偏光方向會90°旋轉，透過偏光板13。結果，未被施加電場之液晶領域方面，則不形成切口，而可實現2D顯示。又，在進行2D顯示之場合，對第1電極30施加之電壓，並不限於接地電壓，只要是低於閾值電壓Vth即可。
如以上詳述之方式根據本實施型態，第1電極領域31之邊界(亦即，引出線32之線)，係被設定獨立於切口之邊界(亦即，第1電極30之線)。接著，本實施型態中，可以以第1電極領域31為單位，切換切口功能之ON/OFF。藉此，在具有對著直交於第2方向D2的方向傾斜之切口之液晶視差光柵20，能夠不受切口的邊境所束縛，而以矩形領域為單位，實現部分地2D顯示或3D顯示之切換。
此外，藉由將第1電極30之幅寬形成比第1電極30之配列間距的一半還要大，能夠使視差光柵之遮光效果有效地發揮。本實施型態之其他效果，係與第1實施型態相同。〔第6實施型態〕
前述之第4實施型態，被形成在透明基板21側之電極僅係第1電極30。但是，實際上，在形成液晶GRIN透鏡之場合下，根據所實現之透鏡焦點距離等的條件，有為了使透鏡性能提升而追加電極這樣最好的場合。於是，第6實施型態中，藉由在透鏡端部配置第1電極30、在透鏡中央部配置不同於第1電極30之可以電壓控制之第3電極60，而作成使透鏡性能更加提升。
圖13係關於第6實施型態之影像顯示裝置10之模式圖。圖14係液晶GRIN透鏡20之剖面圖。液晶GRIN透鏡20，係具備：被設在一對透明基板21及22、透明基板21及22間之介電體(dielectric)層25，被挾持在透明基板21及介電體層25之液晶層23，複數個第1電極30，複數個第2電極40，複數個第3電極60，第1電壓控制部50，第2電壓控制部51，以及第3電壓控制部52。
複數個第3電極60，係被設在液晶層23側之透明基板21上。複數個第1電極30，係被設在液晶層23側之介電體層25上。複數個第2電極40，係被設在液晶層23側之透明基板22上。第1電極30、第2電極40、以及第3電極60係由透明電極所構成。介電體層25，係由用以作成第1電極30與第3電極60不會導通之絕緣層。
圖15係第1電極30、第2電極40以及第3電極60之平面圖。第1電極30以及第2電極40之平面形狀，係與第4實施型態相同。
複數個第3電極60，與第1電極30同樣地，係沿著第1方向D1等間隔地被配列著。第3電極60之配列間距係與第1電極30相同，各第3電極60係被配置於第1電極30間。第3電極60之幅寬，被形成小於第1電極30間的距離。液晶GRIN透鏡20，係利用相鄰接之2個第1電極30而形成柱狀之1個透鏡。因而，相鄰接之2個第1電極30被配置於透鏡之兩端並構成端部電極，相鄰接之2個第1電極30間之第3電極60被配置在透鏡之中心並構成中心電極。
複數個第3電極60，係在沿著第3方向D3所配列之複數第3電極領域61被分割。各第3電極領域61所包含之指定數之第3電極60，係利用引出線62而被電性地接續著。引出線62，係由與第3電極相同材料所構成。引出線62，係在第3方向D3延伸，且被配置在第3方向D3之第3電極領域61的端部。第3電極領域61，係被配置對應於第2電極40，而第3電極領域61之尺寸，大致與第2電極40之尺寸相同。本實施型態之其他構成，係與第4實施型態相同。
其次，針對液晶GRIN透鏡20之動作加以說明。第3電壓控制部52，係以被電性地接續在各個複數之引出線62，讓複數之引出線62分別獨立並能電壓控制之方式構成。
第3電壓控制部52，係驅動進行3D顯示之領域所對應之引出線62。此時，第3電壓控制部52，係介著引出線62而對第3電極60施加跟第2電極40相同電壓。第1電壓控制部50以及第2電壓控制部51之動作，係與第4實施型態相同。
本實施型態中，第1電極30是位於透鏡端部，第3電極60則位於透鏡中央部。對第1電極30及第2電極40間之液晶領域給與閾值電壓Vth以上之電位差，另一方面，對第3電極60及第2電極40間之液晶領域並不給與閾值電壓Vth以上之電位差。藉此，能讓透鏡端部方面，因液晶分子對著基板立起，而縮小折射率。此外，第3電極60所在之透鏡中央部方面，因為電位差被設定成幾乎為0V，所以，並不對透鏡中央部之液晶領域施加不必要的電場。因此，於相鄰接之2個第1電極30間，可得到電場逐漸改變之理想的電場分布，可以實現更好的透鏡之折射率分布。
另一方面，進行2D顯示之場合，第1電壓控制部50、第2電壓控制部51及第3電壓控制部52，係分別對第1電極30、第2電極40及第3電極60施加基準電壓(例如接地電壓)。該場合，因為不對液晶層23施加電場，所以，液晶分子24係維持初期配向。因此，使透鏡之折射率分布不實現，而實現2D顯示。
如以上詳述之方式根據本實施型態，與第4實施型態同樣地，在畫面縱橫方向的哪一方向，都能夠實現部分地2D顯示或3D顯示之切換。此外，在作用為1個透鏡之第1電極30間之液晶領域，因追加用以控制電場分布之第3電極60，而可以得到更加理想的電場分布，進而，可以實現作為透鏡更好的折射率分布。本實施型態之其他效果，係與第1實施型態相同。
又，本實施型態，係以追加1種類的電極(第3電極60)之場合加以說明，但是，並非限定於此。藉由採用再多一些的電極，也可以更加精細地控制電場分布。
此外，與第1實施型態同樣地，第2電極40也可以平面狀地被形成在透明基板22上。該場合下，複數個第3電極60，並沒有必要在複數之領域予以分割，而將複數個第3電極60予以匯集用1條引出線62電性地加以接續即可。
說明了本發明數個實施型態，而該等實施型態係提示作為例子，而不意圖限定發明之範圍。該等新實施型態，可以用其他種種型態而實施，在不逸脫發明主旨之範圍，能夠進行種種之省略、置換、變更。該等實施型態或其變形，係被包含在發明之範圍或主旨，而且，被包含在與申請專利範圍所記載之發明其均等之範圍。
10‧‧‧影像顯示裝置
11‧‧‧影像顯示部
12,13‧‧‧偏光板
20‧‧‧液晶光學元件(液晶GRIN透鏡、液晶視差光柵)
21,22‧‧‧透明基板
23‧‧‧液晶層
24‧‧‧液晶分子
25‧‧‧介電體層
30‧‧‧第1電極
31‧‧‧第1電極領域
32,33‧‧‧引出線
40‧‧‧第2電極
50~52‧‧‧電壓控制部
60‧‧‧第3電極
61‧‧‧第3電極領域
62‧‧‧引出線
圖1係顯示關於第1實施型態之影像顯示裝置之模式圖。
圖2係液晶GRIN透鏡之剖面圖。
圖3係複數個第1電極之平面圖。
圖4係顯示對液晶層施加電場之場合之液晶指向分布圖。
圖5係關於第2實施型態之複數個第1電極之平面圖。
圖6係關於第3實施型態之複數個第1電極之平面圖。
圖7係顯示關於第4實施型態之影像顯示裝置之模式圖。
圖8係構成液晶GRIN透鏡之第1電極及第2電極之平面圖。
圖9係圖示用以使之部分地3D顯示之電壓關係之一例。
圖10係顯示關於第5實施型態之影像顯示裝置之模式圖。
圖11係液晶視差光柵(LC parallax barrier)之剖面圖。
圖12係複數個第1電極之平面圖。
圖13係關於第6實施型態之影像顯示裝置之模式圖。
圖14係液晶GRIN透鏡之剖面圖。
圖15係第1電極、第2電極及第3電極之平面圖。
30‧‧‧第1電極
31‧‧‧第1電極領域
32,33‧‧‧引出線
D1‧‧‧第1方向

权利要求:
Claims (14)
[1] 一種液晶光學元件，其特徵係具備：被相對向配置之一對第1及第2基板，被設在前述第1及第2基板間之液晶層，被設在前述液晶層側之前述第1基板上、且沿著第1方向被配列之複數個第1電極，與被設在前述液晶層側之前述第2基板上之第2電極；前述複數個第1電極，係被分割在沿著相異於前述第1方向之第2方向被配列之複數個電極領域；各個前述複數個電極領域所包含之第1電極，係被電性地接續在引出線。
[2] 如申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件，其中，前述引出線係包含將相鄰接之第1電極電性地接續之引出部分；前述引出部分之長度，係在跟前述第2方向直交之方向比前述相鄰接之第1電極間之距離還要小。
[3] 如申請專利範圍第2項記載之液晶光學元件，其中，前述引出部分係延伸於前述第1方向。
[4] 如申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件，其中，前述引出線，係被配置於前述第2方向之前述電極領域之端部。
[5] 如申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件，其中，前述引出線，係包含將相鄰接之第1電極分別電性地接續之複數個引出部分；前述複數個引出部分，係被配置成交錯排列狀。
[6] 如申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件，其中，前述第2電極，係包含沿著相異於前述第2方向之第3方向被配列之複數個第2電極部份。
[7] 如申請專利範圍第6項記載之液晶光學元件，其中，前述第3方向，係與前述第2方向直交。
[8] 如申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件，其中，前述第1電極之寬幅，係大於前述第1電極之配列間距的一半。
[9] 如申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件，其中，進而具備：對前述第1電極施加第1電壓之第1電壓控制部、與對前述第2電極施加第2電壓之第2電壓控制部；前述第1電壓，係前述第2電壓加上前述液晶層之閾值電壓之電壓以上。
[10] 一種液晶光學元件，其特徵係具備：被相對向配置之一對第1及第2基板，被設在前述第1及第2基板間之介電體層，被設在前述介電體層及前述第2基板間之液晶層，被設在前述液晶層側之前述介電體層上、且沿著第1方向被配列之複數個第1電極，被設在前述液晶層側之前述第2基板上之第2電極，與被設在前述液晶層側之前述第1基板上、且沿著前述第1方向被配列之複數個第3電極；前述複數個第1電極，係被分割在沿著相異於前述第1方向之第2方向被配列之複數個第1電極領域；各個前述複數個第1電極領域所包含之第1電極，係被電性地接續在第1引出線；各個前述複數個第3電極，係被配置在相鄰接之第1電極間。
[11] 如申請專利範圍第10項記載之液晶光學元件，其中，前述第2電極，係包含沿著相異於前述第2方向之第3方向被配列之複數個第2電極部份。
[12] 如申請專利範圍第11項記載之液晶光學元件，其中，前述複數個第3電極係被分割在沿著前述第3方向被配列之複數個第2電極領域；各個前述複數個第2電極領域所包含之第3電極，係被電性地接續在第2引出線。
[13] 如申請專利範圍第10項記載之液晶光學元件，其中，進而具備：對前述第1電極施加第1電壓之第1電壓控制部、與對前述第2電極及前述第3電極施加第2電壓之第2電壓控制部；前述第1電壓，係前述第2電壓加上前述液晶層之閾值電壓之電壓以上。
[14] 一種影像顯示裝置，其特徵係具備：申請專利範圍第1項記載之液晶光學元件、與在前述液晶光學元件將光線射出之影像顯示部。

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