CN102466827A - 光学器件和立体显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了光学器件和立体显示设备，该光学器件包括：第一基板和第二基板，彼此相对设置；分隔壁，设置在第一基板的面向第二基板的内表面上，并且沿不同于第一方向的第二方向延伸，以将第一基板上的区域划分为沿第一方向配置的多个单元区域；第一电极和第二电极，设置在分隔壁的壁面上，以在多个单元区域中的每一个中彼此相向；第三电极，设置在第二基板的面向第一基板的内表面上；突起部，直立形成在第一基板的内表面上，并且将多个单元区域中的每一个划分为沿第二方向配置的多个子单元区域；以及极性液体和非极性液体，密封在第一基板和第三电极之间，并且具有不同的折射率。

Description

光学器件和立体显示设备
技术领域
本发明涉及利用电润湿现象的光学器件以及包括该光学器件的显示设备。
背景技术
在现有技术中，已经开发出利用电润湿现象(电毛细管现象)来实现光学操作的液体光学器件。电润湿现象指这样一种现象，即如果在电极和导电液体之间施加电压，则电极表面和液体之间的界面能就变化，从而改变液体的表面形状。
作为利用电润湿现象的液体光学器件，例如，已经提出了如在JP-A-2002-162507和JP-A-2009-251339中所公开的液体圆柱透镜。进一步，在JP-T-2007-534013和JP-A-2009-217259中公开了液体双凸透镜。
发明内容
在上述JP-A-2002-162507、JP-A-2009-251339、JP-T-2007-534013和JP-A-2009-217259中公开的液体透镜中，总体上，通过控制施加到电极的电压，改变彼此分离且具有不同折射率的两种液体的界面形状，以获取期望的焦距。进一步，两种液体的比重基本相同，因此即使液体透镜的姿态发生各种变化，不会轻易发生由于重力所导致的偏转。
然而，在具有不同成分的液体之间，根据环境温度会产生比重差异。即，即使两种液体的比重在初始环境温度(例如，20℃)下相同，但是如果环境温度变化，则液体的比重可能会根据环境温度而变化。因此，例如，在JP-A-2002-162507和JP-A-2009-251339中公开的圆柱透镜中，在一对相向基板之间的预定单元区域中填充的两种液体可能显著偏离初始位置。即，当圆柱透镜的轴方向在使用时变为垂直方向时，根据其长度，具有相对较小比重的液体可在单元区域中向上移动，而具有相对较大比重的液体可在单元区域中向下移动。然后，尽管在未施加电压的状态下，两种液体的界面初始平行于该对相向基板的表面，但是如图15所示，界面130可能相对于该对相向基板的表面倾斜。此处，图15所示的光学器件包括彼此相向设置的一对平面基板121和122，以及沿着外边缘直立设置并支撑平面基板121和122的侧壁123。在由平面基板121和122以及侧壁123闭合的空间中密封了极性液体128和非极性液体129，从而形成界面130。在该情况下，即使施加到电极的电压变化，也不会发生电润湿现象，或者可能难以准确地控制界面的形状。因此，期望在长时间内稳定地维持具有不同折射率的两种液体的界面。
因此，期望提供能够在长时间内稳定地实现电润湿现象并且稳定地实现优异的光学操作的光学器件，以及包括该光学器件的立体显示设备。
根据本发明实施方式的光学器件包括以下要素(A1)至(A7)：
(A1)第一基板和第二基板，彼此相向设置；
(A2)分隔壁，设置在第一基板的面向第二基板的内表面上，并且沿不同于第一方向的第二方向延伸，以将第一基板上的区域划分为沿第一方向配置的多个单元区域；
(A3)第一电极和第二电极，设置在分隔壁的壁面上，以在多个单元区域中的每一个中彼此相向；
(A4)绝缘膜，覆盖第一和第二电极；
(A5)第三电极，设置在面向第一基板的第二基板的内表面上；
(A6)突起部，直立形成在第一基板的内表面上并且将多个单元区域中的每一个划分为沿第二方向配置的多个子单元区域；以及
(A7)极性液体和非极性液体，密封在第一基板和第三电极之间，并且具有不同的折射率。
此处，第一和第二电极从分隔壁的第一端连续延伸到其第二端。
根据本发明另一实施方式的立体显示设备包括显示装置和根据上述实施方式的光学器件。例如，显示装置是包括多个像素并产生对应于视频信号的二维显示图像的显示器。
在根据本发明实施方式的光学器件和立体显示设备中，在第一基板上直立形成突起部，从而将由分隔壁形成的单元区域划分为多个子单元区域。通过该构造，即使单元区域处于沿垂直方向延伸的姿态，根据毛细管现象，具有不同折射率和不同比重的两种液体也能稳定地保持在包括突起部、分隔壁等的外围构件中。进一步，由于彼此相向设置的第一和第二电极在分隔壁上从分隔壁的第一端连续延伸到其第二端，因此在工作期间实现了以下操作。即，如果在某个单元区域中，在第一和第二电极之间施加电压，则在形成同一单元区域的多个子单元区域中的极性液体和非极性液体之间的界面总体上显示更加准确的行为。特别地，在突起部和分隔壁彼此分离的情况下，或者在突起部和分隔壁彼此接触并且突起部的高度低于分隔壁的高度的情况下，可以有利地避免由于结构或制造问题所导致的第一和第二电极的电阻增加。
根据本发明实施方式的光学器件，可以长时间地稳定其中包含的两种液体的界面，并且稳定和准确地实现期望的光学操作，而不受因其姿态所致的重力影响。因此，根据实施方式的包括该光学器件的立体显示设备，可以在长时间内实现对应于预定视频信号的正确的图像显示。
附图说明
图1是示意性地示出了根据本发明实施方式的立体显示设备的构造的示图；
图2是示出了图1所示的波前转换偏转部的主要构造的截面图；
图3A和图3B是沿着图2所示的波前转换偏转部的线III(A)-III(A)和线III(B)-III(B)截取的截面图；
图4是沿着图2所示的波前转换偏转部的IV-IV线截取的截面图；
图5A至图5C是说明图3A和3B所示的液体光学器件的操作的概念图；
图6A和图6B是示出了图3A和图3B所示的液体光学器件的操作的不同的概念图；
图7A和图7B是示意性地示出了图1所示的波前转换部的制造方法中的处理的截面图；
图8A和图8B是示意性地示出了图7A和图7B中的处理之后的处理的截面图；
图9A和图9B是示意性地示出了图8A和图8B中的处理之后的处理的截面图；
图10是示意性地示出了根据第一修改实施方式的波前转换偏转部的构造的截面图；
图11是示意性地示出了根据第二修改实施方式的波前转换偏转部的配置的透视图；
图12是示意性地示出了根据第二修改实施方式的波前转换偏转部的构造的截面图；
图13是示意性地示出了根据第三修改实施方式的波前转换偏转部的构造的截面图；
图14是示出了图1所示波前转换偏转部的不同应用例的截面图；并且
图15是示出了现有技术中的液体光学器件的构造实例的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图具体描述根据本发明的实施方式。
<立体显示设备的构造>
首先，将参照图1描述根据实施方式的使用光学器件的立体显示设备。图1是以水平面示意性地示出了根据本实施方式的立体显示设备的构造实例的示图。
如图1所示，立体显示设备包括：具有多个像素11的显示部1，以及作为光学器件的波前转换偏转部2；当从光源(未示出)侧观看时，它们按顺序设置。此处，来自光源的光的前进方向是Z轴方向；水平方向是X轴方向，而垂直方向是Y轴方向。
显示部1根据视频信号生成二维显示图像，并且例如是通过发射背光BL来发射显示图像光的彩色液晶显示器。显示部1具有这样一种结构，当从光源侧观看时，玻璃基板11、分别包括像素电极和液晶层的多个像素12(12L和12R)以及玻璃基板13顺序层叠。玻璃基板11和玻璃基板13是透明的，并且具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的着色层的滤色片设置在玻璃基板11或玻璃基板13上。因此，像素12被分类为显示红色的像素R-12、显示绿色的像素G-12和显示蓝色的像素B-12。在显示部1中，像素R-12、像素G-12和像素B-12沿X轴方向顺序重复设置，而具有相同颜色的像素12沿Y轴方向设置。进一步，像素12被分类为发射形成左眼图像的显示图像光的像素以及发射形成右眼图像的显示图像光的像素，它们沿X轴方向交替设置。在图1中，发射左眼显示图像光的像素12表示为像素12L，而发射右眼显示图像光的像素12表示为像素12R。
波前转换偏转部2被设置为阵列形状，其中，对应于在X轴方向上彼此邻近的一组像素12L和12R所形成的液体光学器件20，例如，沿着X轴方向多次设置。波前转换偏转部2对从显示部1发出的显示图像光执行波前转换处理和偏转处理。具体地，在波前转换偏转部2中，对应于每个像素12的每个液体光学器件20用作圆柱透镜。即，波前转换偏转部2整体上用作双凸透镜。因此，来自各个像素12L和12R的显示图像光的波前在以垂直方向(Y轴方向)对准的一单位组的像素12上，全部转换为具有预定曲率的波前。在波前转换偏转部2中，可以根据需要在水平面(XZ面)上集中偏转显示图像光。
将参考图2至图4来描述波前转换偏转部2的具体构造。
图2是示出了平行于XY面的波前转换偏转部2的主要部分的放大截面图，XY面垂直于显示图像光的前进方向。进一步，图3A和图3B是沿着图2的III(A)-III(A)和III(B)-III(B)线截取、以箭头方向观看的截面图。进一步，图4是沿着图2的IV-IV截取、以箭头方向观看的截面图。图2对应于沿着图3A和图3B的II-II线截取、以箭头方向观看的截面。
如图2、图3A、图3B和图4所示，波前转换偏转部2包括：彼此相向设置的一对平面基板21和22；以及侧壁23和分隔壁24，分隔壁24直立设置在平面基板21的与平面基板22相向的内表面21S上，并且隔着粘合层31支撑平面基板22。在波前转换偏转部2中，通过在Y轴方向上延伸的多个分隔壁24分隔的多个液体光学器件20在X轴方向上对齐，并且整体上形成一个光学器件。液体光学器件20包括两种具有不同折射率的液体(极性液体28和非极性液体29)，并且对入射光执行诸如偏转或折射的光学功能。
平面基板21和22由透射可见光的透明绝缘材料形成，诸如玻璃或透明塑料。在平面基板21的内表面21S上，设置了将在平面基板21上的空间区域划分为多个单元区域20Z的多个分隔壁24。如上所述，多个分隔壁24分别在Y轴方向上延伸，并且连同多个侧壁23形成对应于在Y轴方向上延伸的像素12的组的具有矩形平面形状的多个单元区域20Z。即，侧壁23连接多个分隔壁24的一端并连接其另一端，以连同侧壁24包围多个单元区域20Z。当将平面基板21的内表面21S用作为基准位置时，优选侧壁23的高度23H低于侧壁24的高度24H(见图4)。非极性液体29保持在由侧壁24分隔的每个单元区域20Z中。即，由于分隔壁24的存在，因此非极性液体29不会移动(流动)到另一邻近的单元区域20Z。分隔壁24优选由不溶于极性液体28和非极性液体29的材料形成，诸如环氧树脂、丙烯酸树脂等。平面基板21和分隔壁24可以由相同的透明塑料材料形成，或者可以一体形成。
彼此相向的第一和第二电极26A和26B在每个分隔壁24的壁面上形成。作为形成第一和第二电极26A和26B的材料，可以使用诸如铟锡氧化物(ITO)或氧化锌(ZnO)的透明导电材料、诸如铜(Cu)的金属材料或者诸如碳(C)或导电高分子的其他导电材料。第一和第二电极26A和26B从分隔壁24的一端不停顿地连续延伸到其另一端，并且对于一个单元区域20Z中的多个子单元区域SZ(以下将要描述)公共地形成。第一和第二电极26A和26B中的每个通过在平面基板21和控制部上形成的信号线而连接到外部电源(未示出)。可以通过控制部将第一和第二电极26A和26B中的每个设置为具有预定大小的电位。第一和第二电极26A和26B中的每个的两端均连接到形成在侧壁23的上表面上的一对衬垫(pads)P26A和一对衬垫P26B。此处，如图4所示，如果侧壁23的高度低于分隔壁24的高度，则由于在第一和第二电极26A和26B与衬垫P26A和P26B之间的连接部中没有产生台阶，因此可以轻易地防止由于制造条件等的变化造成的在连接部中的连接断开或者连接电阻的增加。为了防止在连接部中的连接断开或者连接电阻的增加，在侧壁23内的边缘面23S(面向单元区域20Z的边缘面23S)优选是倾斜的。进一步，优选是第一和第二电极26A和26B由疏水绝缘膜27紧密地覆盖。疏水绝缘膜27表现出对于极性液体28的疏水特性(防水性)(严格说来，表现出在非电场下对于非极性液体29的亲水性)，并且由具有优异电绝缘特性的材料所形成。具体地，例如可以使用作为含氟聚合物的聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)、硅等。此处，为了进一步增加在第一电极26A和第二电极26B之间的电绝缘特性，可以在第一和第二电极26A、26B与疏水绝缘膜27之间形成例如由旋涂玻璃(SOG)等形成的不同的绝缘膜。分隔壁24的上端或者覆盖该上端的疏水绝缘膜27优选与平面基板22和第三电极26C分离。在图4中，省略了对疏水绝缘膜27的图示。
在每个单元区域20Z中，在平面基板21上直立形成一个或两个以上突起部25。突起部25将每个单元区域20Z划分为在Y轴方向上配置的多个子单元区域SZ。在多个地设置突起部25的情况下，可以沿着Y轴方向以均匀的间隔配置该多个突起部25。突起部25由与分隔壁24相同的材料形成，并且被配置为与分隔壁24以及第一和第二电极26A和26B分离。进一步，当将平面基板21的内表面21S用作为基准位置时，优选突起部25的高度25H近似等于侧壁23的高度23H(见图4)。进一步，优选突起部25与平面基板22和第三电极26C分离。图2和图4示出了多个突起部25沿着Y轴方向配置的情况，但是其数量是任意选择的。
第三电极26C形成在平面基板22的与平面基板21相向的内表面22S上。第三电极26C由诸如ITO或ZnO的透明导电材料所形成，并且用作接地电极。
极性液体28和非极性液体29被密封在由该对平面基板21和22以及侧壁23和分隔壁24所完全闭合的空间中。极性液体28和非极性液体29彼此分离，不会在闭合的空间中溶解，从而形成了界面IF。
非极性液体29基本没有极性，并且具有表现出电绝缘特性的液体材料。例如，硅油等以及诸如癸烷、十二烷、十六烷或十一烷的烃类材料优选地用作为非极性液体29。在第一电极26A和第二电极26B之间没有施加电压的情况下，非极性液体29优选具有足以覆盖平面基板21的整个表面的容量。
另一方面，极性液体28是具有极性的液体材料。例如，将水或者通过溶解诸如氯化钾或氯化钠的电解质获取的水溶液优选用作为极性液体28。如果将电压施加到极性液体28，则相比于非极性液体29，内表面27A和27B的润湿特性(在极性液体28与内表面27A和27B之间的接触角)将显著变化。极性液体28与作为接地电极的第三电极26C相接触。
将极性液体28和非极性液体29调整为在室温(例如20℃)下具有近乎相同的比重，并且以密封顺序确定极性液体28和非极性液体29之间的位置关系。由于极性液体28和非极性液体29是透明的，因此透过界面IF的光根据该光的入射角与极性液体28和非极性液体29的折射率而被折射。
通过突起部25的存在，将极性液体28和非极性液体29稳定保持在初始位置(图3A和图3B所示)。这是因为极性液体28和非极性液体29与突起部25接触，从而在接触界面上施加了界面张力。特别地，在同一单元区域20Z中设置的突起部25的间隔L1(参见图2)可以等于或小于由以下条件表达式(1)表示的毛细管长度K-1。毛细管长度K-1指对于在极性液体28和非极性液体29之间的界面中产生的界面张力，可以忽略重力影响的最大长度。因此，当间隔L1满足条件表达式(1)时，极性液体28和非极性液体29充分地稳定保持于初始位置(图3A和图3B所示)，而不会受波前转换部2(和偏转部3)的姿态的影响。
K-1＝{Δγ/(Δρ×g)}0.5        (1)
其中，K-1是毛细管长度(mm)；
Δγ是在极性液体和非极性液体之间的界面张力(mN/m)；
Δρ是在极性液体和非极性液体之间的密度差异(g/cm3)；以及
G是重力加速度(m/s2)。
进一步，在该实施方式中，出于与上述相同的原因，在多个突起部25中在Y轴方向上位于两端的突起部25被优选地设置为使得在Y轴方向上与侧壁23的最短距离L2(见图2)等于或小于由以上条件表达式(1)所表达的毛细管长度K-1。
如上所述，毛细管长度K-1根据形成界面的两种介质的类型而变化。例如，如果极性液体28是水而非极性液体29是油，则由于条件表达式(1)的界面张力Δγ是29.5mN/m并且密度差异Δρ是0.129g/cm3，因此毛细管长度K-1是15.2mm。因此，通过将密度差异Δρ设置为0.129g/cm3以下，可以将间隔L1和距离L2设置为最大15.2mm。
在液体光学器件20中，在未在第一和第二电极26A和26B之间施加电压的状态下(在电极26A和26B的电位均为0的状态下)，如图3A所示，界面IF从极性液体28一侧起向非极性液体29形成凸曲线。此处，界面IF的曲率在Y轴方向上是一致的，并且每个液体光学器件20用作一个圆柱透镜。进一步，在该状态下(在未将电压施加到第一和第二电极26A和26B之间的状态下)，界面IF的曲率变得最大。例如，可以通过选择疏水绝缘膜27的材料类型，来调整非极性液体29对于内表面27A的接触角θ1和非极性液体29对于内表面27B的接触角θ2。此处，如果非极性液体29的折射率大于极性液体28，则液体光学器件20提供负折射力。另一方面，如果非极性液体29的折射率小于极性液体28，则液体光学器件20提供正折射力。例如，如果非极性液体29是烃类材料或者硅油，极性液体28是水或者电解质水溶液，则液体光学器件20提供负折射力。
如果在第一和第二电极26A和26B之间施加电压，则界面IF的曲率变小，并且如果例如施加特定电平以上的电压，则界面IF变为如图5A至5C所示的平面。图5A示出了第一电极26A的电位(V1)和第二电极26B的电位(V2)相同(V1＝V2)的情况。在该情况下，接触角θ1和θ2均变为直角(90°)。此时，进入液体光学器件20并且穿过界面IF的入射光从液体光学器件20原样输出，而没有在界面IF中的诸如会聚、发散或偏转的光学作用。
在电位V1和电位V2彼此不同(V1≠V2)的情况下，例如，如图5B和图5C所示，界面IF变为相对X轴和Z轴倾斜的平面(平行于Y轴)(θ1≠θ2)。具体地，如果电位V1大于电位V2(V1＞V2)，则如图5B所示，接触角θ1大于接触角θ2(θ1＞θ2)。另一方面，如果电位V2大于电位V1(V1＜V2)，则如图5C所示，接触角θ2大于接触角θ1(θ1＜θ2)。在这些情况下(V1≠V2)，例如，平行于第一和第二电极26A和26B前进以进入液体光学器件20的入射光在界面IF中在XZ平面上折射，接着偏转。因此，通过调整电位V1和电位V2的大小，可以在XZ平面中在预定方向上偏转入射光。
推断产生如下这一现象(根据施加的电压，接触角θ1和θ2变化)。即通过施加电压，在内表面27A和27B中积累电荷，通过电荷的库伦力将具有极性的极性液体28拉向疏水绝缘膜27。随后，极性液体28与内表面27A和27B接触的面积扩大，并且非极性液体29移动(变形)以从与内表面27A和27B接触的部分通过极性液体28而退出(retreat)。结果，界面IF靠近该平面。
进一步，通过调整电位V1和电位V2的大小，改变界面IF的曲率。例如，如果电位V1和V2(V1＝V2)在界面IF变为水平面时是低于电位Vmax的值，则例如，如图6A所示，获得在电位V1和V2是0的情况下曲率小于界面IF0(由虚线表示)的曲率的界面IF1(由实线表示)。因此，可以通过改变电位V1和电位V2的大小，调整施加至通过界面IF的光的折射力。即，液体光学器件20用作变焦透镜。进一步，如果电位V1和电位V2在该状态下具有不同的大小(V1≠V2)，则界面IF处于倾斜状态，同时具有适当的曲率。例如，如果电位V1大于电位V2(V1＞V2)，则如图6B的实线所示形成界面IFa。另一方面，如果电位V2大于电位V1(V1＜V2)，则如图6B的虚线所示形成界面IFb。因此，通过调整电位V1和电位V2的大小，液体光学器件20可以为入射光提供适当的折射力，并且可以在预定方向上偏转入射光。在图6A和图6B中，示出了在非极性液体29具有大于极性液体28的折射率、并且液体光学器件20提供负折射力的情况下，当形成界面IF1和IFa时入射光的变化。
接着，将参照图7A和图7B至图9A和图9B所示的示意性截面图，描述波前转换偏转部2的制造方法。
首先，制备平面基板21，接着如图7A和图7B所示，在其一个表面(内表面21S)上的预定位置处分别形成侧壁23、分隔壁24和突起部25。具体地，例如，用旋转涂覆方法将预定的树脂以尽可能均匀的厚度涂覆在内表面21S上，接着用光刻方法使树脂涂层选择性曝光，从而执行图案化。可选地，可以通过使用预定形状的模具批量成型来形成用同一类型材料一体形成的平面基板21、侧壁23、分隔壁24和突起部25。进一步，这些可以通过注射成型、热压成型、使用膜材料的转印成型、2P(光复制处理)等来形成。
接着，如图8A和图8B所示，在分隔壁24的端面上，形成由预定导电材料形成的第一和第二电极26A和26B。此时，例如可以使用诸如光刻、掩膜转印或喷墨绘图的技术。进一步，根据需要，形成由对二甲苯树脂、氟树脂、无机绝缘材料等形成的疏水绝缘膜27以至少覆盖第一和第二电极26A和26B。当使用对二甲苯树脂时，可以通过沉积法形成疏水绝缘膜27；当使用氟化树脂时，可以通过溅射法或浸涂法形成疏水绝缘膜27；而当使用无机绝缘材料时，可以通过溅射法或CVD法形成疏水绝缘膜27。疏水绝缘膜27可以覆盖内表面21S或突起部25。
随后，如图9A和9B所示，将非极性液体29注入或滴入由分隔壁24所分隔的各个单元区域20Z。此后，在平面基板22上设置第三电极26C，并且平面基板21和平面基板22以预定间隔彼此相向地设置。此时，沿着平面基板21和平面基板22相重叠的区域的外边缘，形成粘合层31来包围多个单元区域20Z，因此平面基板22通过粘合层31固定到侧壁23和分隔壁24。在粘合层31的一部分中形成注入口(未示出)。最后，将极性液体28填充在由平面基板21、侧壁23、分隔壁24和平面基板22包围的空间内，随后密封注入口。根据上述过程，可以容易地制造包括具有优异的响应特性的液体光学器件20的波前转换偏转部2。
<立体显示设备的操作>
在立体显示设备中，如果将视频信号输入到显示部1，则从像素12L发出左眼显示图像光IL，从像素12R发出右眼显示图像光IR。显示图像光IL和IR均进入液体光学器件20。在液体光学器件20中，将适当值的电压施加到第一和第二电极26A和26B，从而其焦距变为例如通过将像素12L和12R以及界面IF之间的折射率进行空气换算所获得的距离。根据观察者的位置，液体光学器件20的焦距可以前后变化。根据在液体光学器件20中极性液体28和非极性液体29之间的界面IF所形成的圆柱透镜的操作，选择从显示部1的各个像素12L和12R发出的显示图像光IL和IR的发射角度。因此，如图1所示，显示图像光IL进入观察者的左眼10L，而显示图像光IR进入观察者的右眼10R。因此，观察者可以观察到立体视频。
进一步，由于在液体光学器件20中的界面IF被调整为平面(见图5A)并且没有执行对于显示图像光IL和IR的波前转换，因此可以以高分辨率来显示二维图像。
<本实施方式的效果>
以此方式，在根据本实施方式的波前转换偏转部2中，在平面基板21上形成突起部25以将分隔壁24分隔的每个单元区域20Z划分为多个子单元区域SZ。因此，即使当波前转换偏转部2(液体光学器件20)被设置为使得单元区域20Z在垂直方向上延伸时，两种具有不同折射率和比重的液体(极性液体28和非极性液体29)也通过毛细管现象稳定地保持在诸如突起部25和分隔壁24的外围构件中。即，可以长时间地稳定维持界面IF并且稳定地提供期望的光学操作，而不会受液体光学器件20的姿态的重力的影响。因此，根据包括液体光学器件20的立体显示设备，可以长时间地实现对应于预定视频信号的正确图像显示。
进一步，在本实施方式中，在平面基板21上形成的突起部25与由疏水绝缘膜27覆盖的分隔壁24、平面基板22和第三电极26C均彼此分离。因此，可以防止在同一单元区域20Z中的界面IF的位置变化，并且从在Y轴方向上配置的多个像素12L(或12R)向显示图像光IL(或IR)赋予稳定的光学操作。此处，在将突起部25设置为与邻近的两个分隔壁24均接触的情况下，通过突起部25和分隔壁24形成多个闭合区域。在该情况下，在制造处理中，需要在多个闭合区域中独立地填充极性液体28和非极性液体29，这从效率来看是不利的，并且可能造成填充量的变化。另一方面，在本实施方式中，由于突起部25与分隔壁24分离，因此可以避免这样的问题。
进一步，在本实施方式中，被设置为在分隔壁24的壁面上彼此相向的第一和第二电极26A和26B从分隔壁24的一端不停顿地连续延伸到其另一端，在工作期间获得以下操作。即，如果在特定单元区域20Z中，在第一和第二电极26A和26B之间施加电压，则在形成同一单元区域20Z的多个子单元区域SZ中的极性液体28和非极性液体29的液体表面集中表现出更加正确的行为。特别地，如果侧壁23的高度23H低于分隔壁24的高度24H，由于在第一和第二电极26A和26B与衬垫P26A和P26B之间的连接部中不会产生台阶，因此可以在连接部中确保恒定的截面面积，从而容易地防止一对衬垫P26A和一对衬垫P26B中的电阻的增加。
<第一修改例>
图10示出了作为根据本实施方式的第一修改例的波前转换偏转部2A，其示出了波前转换偏转部2A的截面构造，并且对应于上述实施方式中的图3B。在上述实施方式中，分隔壁24的壁面和突起部25的端面均形成为垂直于内表面21S。另一方面，在本修改例中，分隔壁24的壁面24T和在突起部25的X轴方向上的端面25T倾斜，以随着它们远离平面基板21而变得彼此分离。通过该构造，与壁面24T与内表面21S垂直的情况相比，当第一和第二电极26A和26B在壁面24T上形成时，可以更容易控制厚度。结果，可以防止第一和第二电极26A和26B的电阻增加。特别地，这在使用沉积方法的情况下是有效的。
<第二修改例>
图11和图12示出了作为根据本实施方式的第二修改例的波前转换偏转部2B。图11是示意性地示出了波前转换偏转部2B的一部分的构造的透视图。图12对应于上述实施方式中的图3B，并且示出了波前转换偏转部2B的截面构造。在图11中，在图示中省略了平面基板22、第三电极26C、疏水绝缘膜27、极性液体28、非极性液体29等；而在图12中，在图示中省略了极性液体28和非极性液体29。在上述实施方式中，突起部25与分隔壁24分离，但是在本修改例中，突起部25与分隔壁24接触。通过该构造，可以实现结构稳定性的增强。此处，突起部25的上端位置低于分隔壁24的上端位置。即，当将平面基板21的内表面21S用作基准位置时，突起部25的高度25H被构造为低于侧壁23的高度23H。通过该构造，可以减少形成在分隔壁24的侧壁上的第一和第二电极26A和26B的设置在突起部25以上的部分中的电阻增加。在该情况下，分隔壁24的壁面可以类似于图12所示那样倾斜。
<第三修改例>
图13示出了作为根据本实施方式的第三修改例的波前转换偏转部2C，其示出波前转换偏转部2C的截面构造，并且对应于上述实施方式中的图3B。在上述实施方式中，突起部25与分隔壁24一起在平面基板21上形成，但是在本修改例中，突起部25在平面基板22上形成。利用该构造，通过将在平面基板21上形成的分隔壁21与在平面基板22上形成的突起部25耦接在一起，当组装波前转换偏转部2C时，可以容易地定位平面基板21和平面基板22。进一步，在该修改例中，由于突起部25在平面基板22上形成，而不是在平面基板21上形成，所以可以不受突起部25的影响而形成第一和第二电极26A和26B。因此，可以控制在第一和第二电极26A和26B的截面面积的变化，并且防止其电阻增加。
在上文中，已经描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，而可以有多种不同的修改。例如，在上述实施方式中，光聚焦或发散作用和偏转作用均是由波前转换偏转部2中的液体光学器件20所提供的。然而，通过独立地形成波前转换部和偏转部，可以通过单独的器件将光聚焦或发散作用以及偏转作用赋予显示图像光。
进一步，如图14所示，通过将一组像素12L和12R与多个液体光学器件20进行匹配，并且通过将多个液体光学器件20组合，可以获得一个圆柱透镜的功能。图14示出通过液体光学器件20A、20B和20C形成一个圆柱透镜的实例。
进一步，在上述实施方式中，第三电极26C在平面基板22的内表面22S上延伸，以对应于多个单元区域20Z中的几乎全部。然而，只要第三电极26C与极性液体28的任何接触的状态恒定地保持，则可以任意选择其大小(形成面积)。
进一步，在上述实施方式中，每个单元区域的平面形状是矩形，但是本发明不限于此。例如，可以使用平行四边形。进一步，在上述实施方式中，突起部在垂直于分隔壁的延伸方向(Y轴方向)的方向(X轴方向)上延伸，但是本发明不限于此。即，突起部可以在不同的方向上延伸。进一步，突起部的形状不限于附图所示的形状，并且可以是不同的形状。
进一步，在上述实施方式中，将采用背光的彩色液晶显示器用作二维图像生成装置，但是本发明并不限于此。例如，可以使用采用有机EL的显示器或等离子体显示器。
本发明包含于2010年11月2日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-246508中公开的相关主题，将其全部内容结合于此作为参考。
本领域的普通技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及变形，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (21)

1.一种光学器件，包括：
第一基板和第二基板，彼此相对设置；
分隔壁，设置在所述第一基板的面向所述第二基板的内表面上，并且沿不同于第一方向的第二方向延伸，以将所述第一基板上的区域划分为沿所述第一方向配置的多个单元区域；
第一电极和第二电极，设置在所述分隔壁的壁面上，以在所述多个单元区域中的每一个中彼此相向；
第三电极，设置在所述第二基板的面向所述第一基板的内表面上；
突起部，直立形成在所述第一基板的所述内表面上，并且将所述多个单元区域中的每一个划分为沿所述第二方向配置的多个子单元区域；以及
极性液体和非极性液体，密封在所述第一基板和所述第三电极之间，并且具有不同的折射率，
其中，所述第一电极和所述第二电极从所述分隔壁的第一端连续延伸到所述分隔壁的第二端。
2.根据权利要求1所述的光学器件，还包括设置在所述第一基板的内表面上的侧壁，所述侧壁将所述分隔壁的第一端彼此连接并且将所述分隔壁的第二端彼此连接，以连同所述分隔壁包围所述多个单元区域，并且隔着粘合层支撑所述第二基板，
其中，以所述第一基板的内表面为基准，所述侧壁的高度低于所述分隔壁的高度。
3.根据权利要求1所述的光学器件，
其中，所述突起部连接到所述分隔壁，并且
其中，以所述第一基板的内表面为基准，所述突起部的高度低于所述分隔壁的高度。
4.根据权利要求1所述的光学器件，
其中，所述分隔壁包括倾斜成使得所述分隔壁沿所述第一方向的宽度随着远离所述第一基板而逐渐变窄的壁面。
5.根据权利要求1所述的光学器件，
其中，所述突起部被设置为与所述分隔壁以及所述第一电极和所述第二电极分离。
6.根据权利要求5所述的光学器件，
其中，所述突起部包括越远离所述第一基板而离所述分隔壁越远的倾斜的端面。
7.根据权利要求2所述的光学器件，
其中，所述侧壁在与所述第一基板的外缘相对的侧上包括倾斜的边缘面。
8.根据权利要求2所述的光学器件，
其中，所述突起部和所述分隔壁被设置为与所述第二基板和所述第三电极分离。
9.根据权利要求1所述的光学器件，
其中，所述第一电极和所述第二电极对于同一单元区域中的所述多个子单元区域公共地形成。
10.一种光学器件，包括：
第一基板和第二基板，彼此相对设置；
分隔壁，设置在所述第一基板的面向所述第二基板的内表面上，并且沿第一方向配置；
突起部，直立设置在所述第一基板的面向所述第二基板的内表面上，并且沿不同于所述第一方向的第二方向配置；
第一电极和第二电极，设置在所述分隔壁的表面上以彼此相对；以及
第一液体和第二液体，密封在所述第一基板和所述第二基板之间，并且具有不同的折射率。
11.根据权利要求10所述的光学器件，还包括侧壁，所述侧壁设置在所述第一基板的所述内表面上，并且隔着粘合层支撑所述第二基板，
其中，所述侧壁的高度低于所述分隔壁的高度。
12.根据权利要求10所述的光学器件，
其中，所述突起部连接至所述分隔壁，并且
其中，所述突起部的高度低于所述分隔壁的高度。
13.根据权利要求10所述的光学器件，
其中，所述分隔壁包括使得所述分隔壁沿所述第一方向的宽度随着远离所述第一基板而逐渐变窄的倾斜的壁面。
14.根据权利要求10所述的光学器件，
其中，所述突起部被设置为与所述分隔壁以及所述第一电极和所述第二电极分离。
15.根据权利要求14所述的光学器件，
其中，所述突起部包括越远离所述第一基板而离所述分隔壁越远的倾斜的端面。
16.根据权利要求11所述的光学器件，
其中，所述侧壁在与所述第一基板的外缘相对的侧上包括倾斜的边缘面。
17.根据权利要求11所述的光学器件，
其中，所述突起部和所述分隔壁被设置为与所述第二基板分离。
18.根据权利要求10所述的光学器件，
其中，所述第一电极和所述第二电极从所述分隔壁的第一端连续延伸到所述分隔壁的第二端。
19.一种立体显示设备，包括显示装置和光学器件，
所述光学器件包括：
第一基板和第二基板，彼此相对设置；
分隔壁，设置在所述第一基板的面向所述第二基板的内表面上，并且沿不同于第一方向的第二方向延伸，以将所述第一基板上的区域划分为沿所述第一方向配置的多个单元区域；
第一电极和第二电极，设置在所述分隔壁的壁面上，以在所述多个单元区域中的每一个中彼此相向；
绝缘膜，覆盖所述第一电极和所述第二电极；
第三电极，设置在所述第二基板的面向所述第一基板的内表面上；
突起部，直立形成在所述第一基板的所述内表面上，并且将所述多个单元区域中的每一个划分为沿所述第二方向配置的多个子单元区域；以及
极性液体和非极性液体，密封在所述第一基板和所述第三电极之间，并且具有不同的折射率，
其中，所述第一电极和所述第二电极从所述分隔壁的第一端连续延伸到所述分隔壁的第二端。
20.根据权利要求19所述的立体显示设备，
其中，所述光学器件具有在所述第一方向上偏转来自所述显示装置的显示图像光的功能。
21.根据权利要求20所述的立体显示设备，
其中，所述光学器件用作用于转换来自所述显示装置的显示图像光中的波前的曲率的波前转换装置。
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C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120523