CN103257485A - 液晶光学装置及图像显示设备 - Google Patents

Abstract

一种液晶光学装置及图像显示设备。根据一个实施例，液晶光学装置包括第一和第二基板单元以及液晶层。第一基板单元包括第一基板、第一电极以及电极对。第一电极在第一方向上延伸。电极对被提供在第一主表面上的第一电极之间。每个电极对包括第二和第三电极，以及被提供在第二和第三电极之间的绝缘层。第二基板单元包括第二基板和相对的电极。液晶层被提供在第一和第二基板单元之间。从电极对中的第一对的位置到最接近于第一对的第二对的位置的距离短于从第一电极之间的中心轴线到第一对的位置的距离。

Description

液晶光学装置及图像显示设备

相关申请的交叉引用

本申请基于以下申请并且要求其优先权益：2012年2月16日提交的日本在先专利申请No.2012-031697；该申请的全部内容通过引用而合并于此。

技术领域

在此描述的实施例总体上涉及液晶光学装置以及图像显示设备。

背景技术

液晶光学装置被已知利用液晶分子的双折射以根据电压的施加来改变折射率的分布。存在一种把这样的液晶光学装置和图像显示单元结合的立体图像显示设备。

这样的立体图像显示设备通过改变液晶光学装置的折射率的分布，来在其中使显示在图像显示单元上的图像原样入射到人类观看者的眼睛上的状态、和其中使显示在图像显示单元上的图像入射到人类观看者的眼睛上作为多视差图像的状态之间切换。因此，实现了二维显示操作和三维图像显示操作。此外，通过利用菲涅耳波带板的光学原理来调整光的路径的技术是已知的。针对这种显示设备需要高显示质量。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种液晶光学装置，包括：第一基板单元、第二基板单元以及液晶层。第一基板单元包括：第一基板、多个第一电极以及多个电极对。第一基板有第一主表面。多个第一电极被提供到第一主表面上。多个第一电极在第一方向上延伸并且被布置在与第一方向正交的第二方向上。电极对被提供在第一主表面上的多个第一电极之间。电极对被布置在第二方向上。每个电极对包括：在第一方向上延伸的第二电极、在第一方向上延伸的第三电极以及被提供在第二电极和第三电极之间的绝缘层。第二电极和第三电极当被投影到与第一基板平行的平面上时彼此部分交叠。第二基板单元包括：具有与第一主表面相对的第二主表面的第二基板以及被提供到第二主表面上的相对的电极。液晶层被提供到第一基板单元和第二基板单元之间。沿着第二方向的从电极对中的第一对的位置到第二对（最接近于第一对并且被设置在第一对和两个最接近的第一电极中的一个电极之间）的位置的第一距离，短于沿着第二方向的从第一电极之间的中心轴线到第一对的位置的距离。中心轴线平行于第一方向以穿过在第二方向上连接两个最接近的第一电极的中心的线段的中点。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像显示设备，包括液晶光学装置和图像显示单元。图像显示单元包括显示单元。显示单元与液晶光学装置堆叠，并被配置为使包括图像信息的光入射到液晶层上。液晶光学装置包括第一基板单元、第二基板单元以及液晶层。第一基板单元包括第一基板、多个第一电极以及多个电极对。第一基板具有第一主表面。第一电极被提供在第一主表面上。第一电极在第一方向上延伸并且被布置在与第一方向正交的第二方向上。电极对被提供在第一主表面上的第一电极之间。电极对被布置在第二方向上。每个电极对包括：在第一方向上延伸的第二电极、在第一方向上延伸的第三电极以及被提供在第二电极和第三电极之间的绝缘层。第二电极和第三电极当被投影到与第一基板平行的平面上时彼此部分交叠。第二基板单元包括具有与第一主表面相对的第二主表面的第二基板、以及被提供到第二主表面上的相对的电极。液晶层被提供在第一基板单元和第二基板单元之间。沿着第二方向的从电极对中的第一对的位置到第二对的位置的第一距离、短于沿着第二方向的从第一电极之间的中心轴线到第一对的位置的距离，第二对最接近于第一对并且被设置在第一对和两个最接近的第一电极中的一个电极之间，中心轴线与第一方向平行以穿过在第二方向上连接两个最接近的第一电极的中心的线段的中点。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的液晶光学装置的配置的示意截面图;

图2是示出根据第一实施例的液晶光学装置的配置的示意图;

图3A和图3B是示出根据第一实施例的液晶光学装置的特征的示意图;

图4是示出根据第一实施例的另一液晶光学装置的配置的示意截面图;

图5是示出根据第一实施例的另一液晶光学装置的配置的示意截面图;

图6是示出根据第一实施例的另一液晶光学装置的配置的示意截面图;

图7是示出根据第一实施例的另一液晶光学装置的配置的示意截面图;

图8是示出根据第一实施例的另一液晶光学装置的配置的示意截面图;

图9是示出根据第一实施例的另一液晶光学装置的特征的示意图;

图10是示出液晶光学装置的特征的图;

图11是示出根据第二实施例的液晶光学装置的配置的示意截面图;以及

图12是示出根据第二实施例的另一液晶光学装置的配置的示意截面图。

具体实施方式

根据一个实施例，液晶光学装置包括：第一基板单元、第二基板单元以及液晶层。第一基板单元包括：第一基板、多个第一电极以及多个电极对。第一基板有第一主表面。第一电极被提供到第一主表面上。第一电极在第一方向上延伸并且被布置在与第一方向正交的第二方向上。电极对被布置在第一主表面上的第一电极之间。电极对被布置在第二方向上。每个电极对包括：在第一方向上延伸的第二电极、在第一方向上延伸的第三电极以及被提供在第二电极和第三电极之间的绝缘层。第二电极和第三电极当被投影到与第一基板平行的平面上时彼此部分交叠。第二基板单元包括：具有与第一主表面相对的第二主表面的第二基板以及被提供到第二主表面上的相对的电极。液晶层被提供到第一基板单元和第二基板单元之间。沿着第二方向的从电极对中的第一对的位置到第二对（最接近于第一对并且被设置在第一对和两个最接近的第一电极的一个电极之间）的位置的第一距离，比沿着第二方向的从第一电极之间的中心轴线到第一对的位置的距离短。中心轴线平行于第一方向以通过在第二方向上连接两个最接近的第一电极的中心的线段的中点。

根据一个实施例，图像显示设备包括液晶光学装置和图像显示单元。图像显示单元包括显示单元。显示单元与液晶光学装置堆叠，并被配置为使包括图像信息的光入射到液晶层上。液晶光学装置包括第一基板单元、第二基板单元以及液晶层。第一基板单元包括第一基板、多个第一电极以及多个电极对。第一基板有第一主表面。第一电极被提供在第一主表面上。第一电极在第一方向上延伸并且被布置在与第一方向正交的第二方向上。电极对被提供在第一主表面上的第一电极之间。电极对被布置在第二方向上。每个电极对包括：在第一方向上延伸的第二电极、在第一方向上延伸的第三电极以及被提供在第二电极和第三电极之间的绝缘层。第二电极和第三电极当被投影到与第一基板平行的平面上时彼此部分交叠。第二基板单元包括有与第一主表面相对的第二主表面的第二基板、以及被提供到第二主表面上的相对的电极。液晶层被提供在第一基板单元和第二基板单元之间。沿着第二方向的从电极对的第一对到第二对（最接近于第一对）的第一距离比从沿着第二方向的从第一电极之间的中心轴线到第一对的距离短。中心轴线平行于第一方向以通过在第二方向上连接两个最接近的第一电极的中心的线段的中点。

以下将参照附图来描述多个实施例。

附图为示意图或概念图；并且部分的厚度和宽度之间的关系、以及部分之间的大小的比例等不一定与实际值相同。即使是相同的部分，尺寸和/或比例也可以在附图之间被不同地图示。

在本申请的说明书和附图中，与参照以上附图中描述的相似的元件被用相似的附图标记表示，并且详细的描述被适当地省略。

第一实施例

图1是示出根据第一实施例的液晶光学装置的配置的示意截面图。

如图1所示，根据本实施例的液晶光学装置111包括第一基板单元10u、第二基板单元20u以及液晶层30。

第一基板单元10u包括第一基板10、多个第一电极11以及多个电极对15。第一基板10具有第一主表面10a。多个第一电极11被提供在第一主表面10a上。多个第一电极中的每一个在第一方向上延伸。多个第一电极11被沿着第二方向布置。第二方向与第一方向正交。

此处，第一方向为Y轴方向。第二方向为X轴方向。垂直于X轴和Y轴的方向为Z轴方向。

多个电极对15被提供在第一主表面10a上的多个第一电极11之间的每个区域内。多个电极对15被布置在第二方向（X轴方向）上。

多个电极对15中的每一个包括：在第一方向（Y轴方向）上延伸的第二电极12、在第一方向上延伸的第三电极13以及绝缘层18。绝缘层18被提供在第二电极12和第三电极13之间。绝缘层18可以在多个电极对15之间连续。在本示例中，绝缘层18在第一基板10和第一电极11之间延伸。

图1示出了多个第一电极11中的两个。多个第一电极11的数量是任意的。

现将集中于多个第一电极11的两个最接近的第一电极11。中心轴线59位于最接近的第一电极11之间。中心轴线59通过连接两个最接近的第一电极11的X轴方向上的中心的线段的中点。中心轴线59平行于Y轴方向。

现将集中于两个最接近的第一电极11中的一个电极11p。电极11p的位置19为电极11的X轴方向的中心的位置。

第一主表面10a的位于中心轴线59和两个最接近的第一电极11中的一个电极11p之间的区域为第一区域R1。第一主表面10a的位于中心轴线59和两个最接近的第一电极11中的另一个电极11q之间的区域为第二区域R2。从中心轴线59向电极11p的方向为正X方向。从中心轴线59向电极11q的方向对应于为负X方向。

在本示例中三个电极对15被提供在第一区域R1内。三个电极对15包括第一电极对15a、第二电极对15b以及第三电极对15c。第一电极对15a、第二电极对15b以及第三电极对15c被以此顺序沿着正X方向上布置。第一电极对15a包括第二电极12a和第三电极13a。第二电极对15b包括第二电极12b和第三电极13b。第三电极对15c包括第二电极12c和第三电极13c。

多个电极对15当投影到X-Y平面时被彼此隔离。电极对15之间存在一个其中电极不被提供的区域。在本实施例中，其他电极可以被进一步提供在电极对15之间。

在电极对15的一个中，第二电极12有：当投影到平行于第一方向和第二方向的平面（X-Y平面）上时与第三电极13交叠的第一重叠部分12p以及不与第三电极13交叠的第一非重叠部分12q。在电极对15的一个中，第三电极13有：当投影到X-Y平面上时与第二电极12交叠的第二重叠部分13p以及不与第二电极12交叠的第二非重叠部分13q。

虽然第一重叠部分12p、第一非重叠部分12q、第二重叠部分13p以及第二非重叠部分13q被针对附图1中的第一电极对15a用附图标记表示，但是第一重叠部分12p、第一非重叠部分12q、第二重叠部分13p以及第二非重叠部分13q也被提供在诸如第二电极对15b和第三电极对15c等的另外的电极对15内。

在液晶光学装置111中，针对第一区域R1中包括的多个电极对15中的每一个，第一重叠部分12p被设置在第二重叠部分13p和液晶层30之间。第二电极12的位置相对于第三电极13的位置在X轴方向上被移动。具体地说，在电极对15的其中一个中，第二非重叠部分13q与中心轴线59之间的距离比第一非重叠部分12q与中心轴线59之间的距离长。换言之，在电极对15的其中一个中，第二电极12比第三电极13更接近于中心轴线59。

第二区域R2中的电极对15的设置具有关于作为对称轴线的中心轴线59的基本线性对称。然而，这可以不是严格的线性对称。例如，基于液晶层30的布置的分布（如预倾角等），微小的非对称性可以被引入。虽然下文描述第一区域R1的配置和特征，但是第二区域R2的配置和特征也是相似的。

第二基板单元20u包括第二基板20和相对的电极20c。第二基板20具有与第一主表面10a相对的第二主表面20a。相对的电极20c被提供在第二主表面20a上。当投影到X-Y平面上时，相对的电极20c具有与第一电极11和电极对15交叠的部分。例如，相对的电极20c在X-Y平面上延伸。

第一基板10、第一电极11、第二电极12、第三电极13、绝缘层18、第二基板20以及相对的电极20c对于光是能透射的，并且更具体地，是透明的。

第一基板10和第二基板20可以包括：例如，诸如玻璃、树脂等的透明材料。第一基板10和第二基板20有板配置或片配置。例如，第一基板10和第二基板20的厚度不少于50微米（μm）并且不多于2000μm。然而，厚度是任意的。

例如，第一电极11、第二电极12、第三电极13以及相对的电极20c包括含有从由In、Sn、Zn、和Ti构成的组中选择的至少一类（一种）元素的氧化物。这些电极可以包括，例如，ITO。例如，可以使用从In₂O₃和SnO₃中选择的至少一个。例如，这些电极的厚度可以约为200纳米（nm）（如，不少于100nm并且不多于350nm）。例如，电极的厚度被设定为：对于此厚度，获得针对可见光的高透射率。

例如，第一电极11的设置间距（最接近的第一电极11的X轴方向上的中心之间的距离）不少于10μm并且不多于1000μm。设置间距被设定为匹配期望的规范（下面描述的梯度折射率透镜（gradientindex lens）的特征）。

例如，第一电极11、第二电极12以及第三电极13的沿着X轴方向上的长度（宽度）不少于5μm并且不多于300μm。

绝缘层18可以包括，例如，SiO₂等。例如，绝缘层18的厚度不少于100nm并且不多于1000nm。因此，获得适当的绝缘属性和高透射率。

液晶层30被提供在第一基板单元10u和第二基板单元20u之间。液晶层30包括液晶材料。液晶材料可以包括向列的液晶（在液晶光学装置111被使用的温度处有向列相）。液晶材料有正介电各向异性或负介电各向异性。例如，在正介电各向异性的情况下，液晶层30的液晶的初始布置（当电压不施加于液晶层30时）基本上是水平配向（平行配向）。在负介电各向异性的情况下，液晶层30的液晶的初始布置基本上是垂直配向。针对本申请的说明书中的水平配向，液晶的指向矢（液晶分子的长轴）与X-Y平面的角度（预倾角）不少于0°并且不多于30°。例如，针对垂直配向，预倾角不少于60°并且不多于90°。在初始布置以及电压施加期间的布置中选择的至少一个的液晶的指向矢具有与X轴方向平行的分量。

此处，描述以下情况：其中，包含于液晶层30中的液晶的介电各向异性为正并且初始配置基本上为水平配向的情况。

在基本上为水平配向的情况下，在初始配置中，当投影到X-Y平面上时，定位器基本上平行于X轴方向。例如，当投影到X-Y平面上时，定位器与X轴方向的角度（角度的绝对值）不多于10度。接近于第一基板单元10u的液晶层30的定向方向反平行于接近于第二基板单元20u的液晶层30的定向方向。换言之，初始配向不是扩散配向(splay alignment)。

第一基板单元10u还可包括配向膜（不图示）。第一电极11和电极对15被设置在第一基板10和第一基板单元10u的配向膜之间。第二基板单元20u还可包括配向膜（不图示）。相对的电极20c被设置在第二基板20和第二基板单元20u的配向膜之间。这些配向膜可以包括，例如，聚酰亚胺。例如，通过执行配向膜的摩擦来获得液晶层30的初始布置。第一基板单元10u的摩擦的方向反平行于第二基板单元20u的摩擦方向。初始配向可以通过执行配向膜的光照而获得。

通过在相对的电极20c和第一电极11之间、相对的电极20c和第二电极12之间以及相对的电极20c和第三电极13之间施加电压，液晶层30的液晶配向改变。根据这个变化，折射率分布在液晶层30中形成；并且入射在液晶光学装置111上的光的行进方向通过折射率分布而改变。光的行进方向的改变主要基于折射效果。

图2是示出根据第一实施例的液晶光学装置的配置的示意图。

图2还示出液晶光学装置111的使用状态的示例。液晶光学装置111与图像显示单元80一起被使用。根据本实施例的图像显示设备211包括根据本实施例的任何液晶光学装置（在本示例中，液晶光学装置111）以及图像显示单元80。任何显示设备都可被用作图像显示单元80。例如，可使用液晶显示设备、有机EL显示设备、等离子体显示器等。

图像显示单元80包括显示单元81。显示单元81与液晶光学装置111堆叠。显示单元81使包含图像信息的光入射在液晶层30上。在本示例中，光通过第一基板单元10u进入液晶层30并通过第二基板单元20u发射到外部。图像显示单元80可以还包括驱动显示单元81的显示驱动单元82。显示单元81产生基于从显示驱动单元82提供给显示单元81的信号而被调制的光。如后面所述，液晶光学装置111具有修改光学路径的操作状态以及基本上不修改光学路径的操作状态。例如，在修改光学路径的操作状态中，图像显示设备211通过入射在液晶光学装置111上的光来提供三维显示。例如，在基本上不修改光学路径的操作状态中，图像显示设备211提供二维图像显示。

如图2所示，液晶光学装置111可以还包括驱动单元72。驱动单元72可通过有线或无线的方法（电学方法、光学方法等）被连接到显示驱动单元82。图像显示设备211可以还包括控制驱动单元72和显示驱动单元82的控制单元（不图示）。

驱动单元72被电气地连接到第一电极11、第二电极12、第三电极13以及相对的电极20c。

现将与例如液晶光学装置111的配置（其中在第一区域R1内，第一重叠部分12p被设置在第二重叠部分13p和液晶层30之间并且第二非重叠部分13q比第一非重叠部分12q离中心轴线更远）那样的配置有关地描述驱动单元72的操作的例子。

在该配置中，驱动单元72把第一电压V1施加在相对的电极20c和第一电极11之间，把第二电压V2施加在相对的电极20c和第二电极12之间，以及把第三电压V3施加在相对的电极20c和第三电极13之间。此处为了方便，其中在两个电极之间电势相同（为零伏特）的状态也被包括在施加了电压的状态中。

第一电压V1的绝对值大于第三电压V3的绝对值。第二电压V2的绝对值小于第三电压V3的绝对值。即，第一电压V1的绝对值大于第二电压V2的绝对值并且大于第三电压V3的绝对值。

第一电压V1、第二电压V2以及第三电压V3可以为直流电压或交流电压。在交流电压的情况下，第一电压V1的有效值大于第三电压V3的有效值；并且第二电压的有效值小于第三电压V3的有效值。

相对的电极20的电势可以是固定的；并且从第一电极11、第二电极12和第三电极13中选出的至少一个的电势可以随着交变电流而改变。通过随着交变电流改变相对的电极20的电势并且提供与第三电极13的改变的极性具有相同极性的电压，第三电压V3的绝对值（有效电压）可以相对较小。通过把具有与相对的电极20c的电势的改变的极性相反极性的电压提供到第一电极11，第一电压V1的绝对值（有效值）可以相对较大。通过把具有与相对的电极20c的电势的改变的极性不同极性的电压提供到第二电极12，第二电压V2的绝对值（有效值）可以相对较大。通过这样的驱动方法，驱动电路的电源电压可以较小；并且驱动IC的击穿电压规范能够被缓和。

在液晶层30的预倾角相对较小（如，不多于10度）的情况下，与液晶层30的液晶配向的改变有关的阈值电压Vth相对明确。在这种情况下，例如，第三电压V3被设置为不多于阈值电压Vth。第一电压V1和第二电压V2被设置为大于阈值电压Vth。

例如，第三电压V3是把液晶层30的液晶配向保持在初始布置上或与初始布置相近的配向状态上的电压。第一电压V1和第二电压V2是把液晶层30的液晶配向从初始布置改变的电压。

液晶层30的液晶配向根据施加到每个电极的电压而改变；并且折射率分布基于这个改变而形成。折射率分布由电极的设置以及施加到电极的电压来决定。

现将根据本实施例描述液晶光学装置111的电极的设置的示例。

在如图1中示出的液晶光学装置111中，第三电极13被提供在第一基板10的主表面10a上；绝缘层18被提供在第三电极13上；以及第二电极12被提供在绝缘层18上。换句话说，第三电极13的第二重叠部分13p被设置在第二电极12的第一重叠部分12p与第一基板10之间。换言之，第二电极12的第一重叠部分12p被设置在液晶层30与第三电极13的第二重叠部分13p之间。

在这种情况下，设置于第一区域R1内的多个电极对15中的每个的沿着X轴方向的位置，为第二电极的两个X轴方向上的端部中的与第三电极13交叠的一个端部沿着X轴方向上的位置。

例如，第一电极对15a的沿着X轴方向上的位置55a与包含于第一电极对15a内的第二电极12a的在电极11一侧的端部沿着X轴方向上的位置相对应。第二电极对15b的沿着X轴方向上的位置55b与包含于第二电极对15b内的第二电极12b的在电极11一侧的端部沿着X轴方向上的位置相对应。第三电极对15c的沿着X轴方向上的位置55c与包含于第三电极对15c内的第二电极12c的在电极11一侧的端部沿着X轴方向上的位置相对应。在四个或更多电极对15被提供的情况下也是相似的。

在液晶光学装置111中，在第一区域R1内设置的最接近的电极对15的位置之间的距离不是恒定的。沿着正X方向（从中心轴线59朝着电极11p的方向）越远，最接近的电极对15的位置之间的距离越短。

例如，第一电极对15a的位置55a与第二电极对15b的位置55b之间的距离50a（第一距离）比第二电极对15b的位置55b与第三电极对15c的位置55c之间的距离长。

在本实施例中，不必对于全部的相邻的第一电极对15使相邻的第一电极对15的位置之间的距离顺次沿着正X轴方向上减少。例如，可以有一些部分，在其中邻近的第一电极对15的位置之间的距离是相同的。例如，第一电极对15a的位置55a与第二电极对15b的位置55b之间的距离50a可以和第二电极对15b的位置55b与第三电极对15c的位置55c之间的距离50b相同；并且第二电极对15b的位置55b与第三电极对15c的位置55c之间的距离50b可以长于第三电极对15c的位置55c与第四电极对（不图示）的位置之间的距离。

换言之，在液晶光学装置111中，从设置在第一区域R1内的多个电极对15的第一电极对的X轴方向上的位置、到设置在第一电极对和电极11p之间的最接近于第一电极对的第二电极对的X轴方向的位置的沿着X轴方向的距离，长于从设置在第一区域R1内的第一电极对和电极11p之间的第三电极对的X轴方向上的位置、到最接近第三电极对并且被设置在第三电极对和电极11p之间的第四电极对的X轴方向上的位置的沿着X轴方向上的距离。这里，第三电极对可以与第二电极对相同或不同。

中心轴线59与第一电极对15a的位置55a之间的距离50i长于距离50a并且长于距离50b。换言之，设置在第一区域R1内的最接近的电极对15的位置之间的距离，短于从中心轴线59的位置到第一区域R1内的多个电极对15中的最接近于中心轴线59的电极对15的位置的距离。

现将描述当前述电压施加在包含这样的电极设置的液晶光学装置111时液晶层30的折射分布。在下文中为简化描述，绝缘层18、配向膜等对于施加到液晶层30的电压（电压的分布）的影响被忽略。在下文中为简化描述，针对液晶层30相对于具有X轴方向上的偏光面的光的折射率提供一种模型式描述。

图3A和图3B是示出根据第一实施例的液晶光学装置的特征的示意图。

图3A是液晶光学装置111的折射率分布31的模型式图示。

具有比相对的电极20c和第一电极11之间的第一电压V1的绝对值（有效值）大的绝对值（有效值）的第二电压V2被施加在相对的电极20c和第二电极12之间。具有比第二电压V2的绝对值（有效值）小的绝对值（有效值）的第三电压V3被施加在相对的电极20c和第三电极13之间。

初始配向（在这种情况下，为水平配向）被保持在液晶层30中的施加了第一电压V1（低电压）的区域内。这个区域的有效折射率为对于非常光的折射率（n_e）。液晶层30的施加了第三电压V3（低电压）的区域的有效折射率也为对于非常光的折射率（n_e）。在液晶层30的施加了第二电压V2（高电压）的区域内，形成具有大倾斜角的配向（如垂直配向）。这个区域的有效折射率为对于寻常光的折射率（n_o）。与电极对15之间的区域相对的液晶层30的有效折射率是在对于非常光的折射率和对于寻常光的折射率之间的折射率。

实际的折射率分布31中的折射率的改变不少于在对于非常光的折射率与对于寻常光的折射率之间的差的约20%并且不多于该差的约80%。

例如，液晶层30的与第二电极12的中心部分相对的部分的折射率具有极小值。液晶层30的在与第三电极13相对并且不与第二电极12相对的部分附近的折射率具有极大值。例如，折射率在第一电极对15a的沿着X轴方向的位置55a附近、第二电极对15b的沿着X轴方向的位置55b附近以及第三电极对15c的沿着X轴方向的位置55c附近具有极大值。与第一电极11相对的部分的折射率具有极小值。

在第一电极对15的区域内折射率的从极小值到极大值的改变是相对陡峭的。另一方面，与电极对15之间的区域相对的液晶层30的部分的折射率的改变是相对缓和的。

如图3A所示，例如，折射率分布31具有与菲涅耳透镜的厚度的分布对应的配置。液晶光学装置111充当折射率在平面内变化的液晶GRIN透镜（Gradient Index lens）。

图3B示出液晶光学装置111的实际折射率分布31的示例。图3B是当前述电压被提供时液晶光学装置111的折射率分布31的模型式说明。在图3A中，水平轴线为X轴；并且垂直轴线为折射率n（有效折射率）。

如图3B所示，由于液晶配向的连续性，实际折射率分布31具有平滑弯曲配置（其中图3A示出的特性具有折射率的低改变率）的特性。

如图3B所示的液晶光学装置111中，电极对15形成折射率的极小点32和极大点33。换言之，第一区域R1内的液晶层30的折射率分布31包括沿着X轴方向被交替布置的多个极小点32和多个极大点33。多个极小点32包括第一极小点32a、第二极小点32b、第三极小点32c等。多个极大点33包括第一极大点33a、第二极大点33b、第三极大点33c等。因此，入射在液晶层30上的光的光学路径通过所形成的多个极小点32和多个极大点33而被修改。

相邻第一电极11之间的区域（第一区域R1和第二区域R2的总体区域）起着一个透镜的功能。通过使用多个极小点32和多个极大点33而形成的透镜，对于折射率的改变宽度能够获得高透镜效果。这对应于，例如，具有多个弯曲表面和在获得同样光学特征的情况下比拥有一个弯曲表面的光学透镜的厚度薄的透镜厚度的组合的菲涅耳透镜。

在液晶光学装置111中，液晶层30的厚度可以较薄；并且所使用的液晶材料的量能够减少。此外，液晶层30的响应速率增加。

在液晶光学装置111中，由于第二电极12和第三电极13在绝缘层18插入其中的情况下堆叠，所以当投影到X-Y平面时液晶层30中的与第二电极12相对的部分邻近于与第三电极13相对的部分。因此，在电极对15中的一对处折射率从极小点32到极大点33的变化可以是陡峭的。另一方面，在电极对15之间折射率从极小点32到极大点33的变化可以是缓和的。换言之，在本实施例中，沿着正X方向的折射率增加率高于沿着正X方向的折射率减少率。例如，折射率分布与菲涅耳透镜式配置的透镜厚度的分布对应;并且能够获得良好的光学特性。

例如，可以考虑以下配置：其中，绝缘层18被提供在第三电极13上，第二电极12被提供在绝缘层18上，当投影到X-Y平面上时第二电极12和第三电极13彼此不重叠，并且不形成当投影到X-Y平面上时不存在第二电极12和第二电极13的区域。在本参考示例的配置中，沿着正X方向的折射率上升率的绝对值基本上与沿着正X方向的折射率减少率的绝对值相同。因此，例如，衍射效果增加；并且透镜效果不能充分增加。因此，不能获得充分的把入射光朝着所需方向引导的效果。因此，例如，当液晶光学装置111与显示多视差图像的图像显示单元80组合时出现串扰。因此，显示很难观看；并且显示质量较低。

并且，在一参考示例（该参考示例具有以下配置：其中，绝缘层18被提供在第三电极13上，第二电极12被提供在绝缘层18上，当投影到X-Y平面上时形成其中不存在第二电极12或第三电极13的区域，并且当投影到X-Y平面上时第二电极12和第三电极13彼此不重叠）折射率上升率不能充分增加。在其中折射率沿着正X方向增加的区域内，尤其针对倾斜光，光被朝着非意图方向引导。换言之，杂散光出现。因此，例如，串扰出现；并且显示质量较低。

相反，在根据实施例的液晶光学装置111中，由于第二电极12和第三电极13在其间插入绝缘层18的情况下堆叠，所以在电极对15中的一对处从极小点32到极大点33的折射率的改变可以是陡峭的。因此，杂散光能够被抑制。此外，由于电极对15彼此隔开，所以从极大点33到极小点32的折射率的改变可以是缓和的；并且获得良好的透镜效果。

根据按照实施例的液晶光学装置111，提供高质量显示的液晶光学装置是能够被提供的。

此外，在实施例中，随着最接近的电极对15沿着正X方向越远，最接近的电极对15的位置之间的距离越短。因此，还获得减小操作电压的效果。

杂散光在第一区域R1的接近中心轴线59的区域内比在第一区域R1的远离中心轴线59的区域内对图像的降级有着更大的影响。因此，有利地使第一区域R1的接近中心轴线59的区域的折射率上升率比第一区域R1的远离中心轴线59的区域的折射率上升率高。因此，图像的大幅度降级能够被进一步抑制。

例如，通过使用高电压能够在电极对15中的每一对处得到高折射率上升率。然而，在其中高电压被施加到液晶层30的情况下容易发生反转倾斜。反转倾斜导致发生折射率分布混乱并且导致杂散光。

在本实施例中，在通过减小接近于中心轴线59的区域内的电极对15的设置间距来抑制电压的上升以改变液晶配向的同时，折射率上升率增加。由此，即使在使用低操作电压的情况下，接近于中心轴线59的折射率上升率也增大；并且高质量显示能够被保持。

此效果是针对其中第二电极12和第三电极13在其间插入绝缘层18的情况下堆叠并且电极对15彼此隔开的配置获得的。

如图3B所示，折射率上升率是把多个极小点32中的一个极小点（如第一极小点32a）连接到在该一个极小点（第一极小点32a）与电极11p的位置19之间的区域内的与该一个极小点（第一极小点32a）相邻的一个极大点（第一极大点33a）的直线的斜率的绝对值。

多个极小点32中的第一极小点的折射率上升率高于多个极小点32中的比第一极小点更远离中心轴线59的第二极小点的折射率上升率。多个极小点32中的第一极小点可以是图3B中所示的第一极小点32a、第二极小点32b和第三极小点32c等中的任意一个。

因此，在液晶光学装置111中，通过使最接近中心轴线59的极小点32的折射率上升率高于远离中心轴线59的极小点32的折射率上升率，杂散光能被有效地抑制；并且能够提供更高质量的显示。

在液晶光学装置111中，第一电压V1的绝对值可以高于第二电压V2的绝对值并且高于第三电压V3的绝对值。在这种情况下，第二电压V2的绝对值可以大于第三电压V3的绝对值。或者，第三电压V3的绝对值可以大于第二电压2的绝对值。

图4是示出根据第一实施例的另一个液晶光学装置的配置的示意截面图。

在如图4所示的液晶光学装置111a中，第一基板单元10u的配置不同于液晶光学装置111的配置。液晶光学装置111a的第二基板单元20u和液晶层30的配置与液晶光学装置111的配置相似，并且因此省略其描述。

在液晶光学装置111a中，第一电极11被提供在第一基板10的第一主表面10a上；并且绝缘层18覆盖第一电极11。电极对15的配置与液晶光学装置111的配置相似，并且因此省略其描述。

同样在液晶光学装置111a中，通过把第一电压V1施加在相对的电极20c和第一电极11之间并且把第二电压V2施加在相对的电极20c和第二电极12之间，能够形成与图3A和图3B相关地描述的折射率分布31，其中第一电压V1具有大于在相对的电极20c和第三电极13之间的第三电压V3的绝对值（有效值）的绝对值（有效值），并且第二电压V2具有大于第三电压V3的绝对值（有效值）的绝对值（有效值）。因此，能够提供高质量显示。

图5是示出根据第一实施例的另一个液晶光学装置的配置的示意截面图。

在如图5所示的液晶光学装置112中，第一基板单元10u的配置不同于液晶光学装置111的配置。在液晶光学装置112中，第二基板单元20u和液晶层30的配置与液晶光学装置111的配置相似，并且因此省略其描述。

在液晶光学装置112中，第三电极13被提供在第一基板10上；绝缘层18被提供在第三电极13上；并且第二电极12被提供在绝缘层18上。在本示例中，第一电极11被提供在绝缘层18上。第一电极11可以被设置在绝缘层18和第一基板10之间。

在本示例中，第二电极12的第一重叠部分12p被设置在第三电极13的第二重叠部分13p和液晶层30之间。在这种情况下，被设置在第一区域R1中的多个电极对15中的每一对的沿着X轴方向的位置与第二电极12的X轴方向上的两个端部中的与第三电极13交叠的一个端部沿着X轴方向的位置相对应。

针对包含于第一区域R1内的多个电极对15中的每一对，第二非重叠部分13q与中心轴线59之间的距离比第一非重叠部分12q与中心轴线59的距离短。换言之，在第一区域R1的电极对15的其中一对中，第三电极13比第二电极12更接近于中心轴线59。

在这种情况下，驱动单元72（图5中未示出）把第五电压V5施加在相对的电极20c和第一电极11之间，其中第五电压V5具有比在相对的电极20c和第二电极12之间的第四电压V4的绝对值（有效值）大的绝对值（有效值）。驱动单元72把第六电压V6施加在相对的电极20c和第三电极13之间，其中第六电压V6具有比第四电压V4的绝对值（有效值）大的绝对值（有效值）。

因此，例如，液晶层30中的与第三电极13的中心部分相对的部分的折射率具有极小值。液晶层30中的与第二电极12相对而不与第三电极13相对的部分附近的折射率有极大值。例如，在第一电极对15a沿着X轴方向的位置55a附近、第二电极对15b沿着X轴方向的位置55b附近、以及第三电极对15c沿着X轴方向的位置55c附近，折射率有极大值。与第一电极11相对的部分的折射率具有极小值。

即，在液晶光学装置112中，驱动单元72把第一电压V1施加在相对的电极20c和第一电极11之间，把第二电压V2施加在相对的电极20c和第二电极12之间，并且把第三电压V3施加在相对的电极20c和第三电极13之间。第一电压V1的绝对值大于第二电压V2的绝对值并且大于第三电压V3的绝对值。第二电压V2的绝对值可以大于第三电压V3的绝对值。或者，第三电压V3的绝对值可以大于第二电压V2的绝对值。

图6是示出根据第一实施例的另一个液晶光学装置的配置的示意截面图。

在如图6所示的液晶光学装置113中，第一基板单元10u的配置不同于液晶光学装置111的相关配置。在液晶光学装置113中，第二基板电源20u和液晶层30的配置与液晶光学装置111的配置相似，并且因此省略其描述。

在液晶光学装置113中，第二电极12被提供在第一基板10上；绝缘层18被提供在第二电极12上；并且第三电极13被提供在绝缘层18上。在本示例中，第一电极11被提供在绝缘层18上。第一电极11可以被设置在绝缘层18和第一基板10之间。

在本示例中，第三电极13的第二重叠部分13p被设置在第二电极12的第一重叠部分12p和液晶层30之间。在这种情况下，被设置在第一区域R1中的多个电极对15中的每一对的沿着X轴方向的位置与第三电极13的X轴方向上的两个端部中的与第二电极12交叠的一个端部沿着X轴方向的位置相对应。

针对包含于第一区域R1内的多个电极对15中的每一对，第二非重叠部分13q与中心轴线59之间的距离比第一非重叠部分12q与中心轴线59之间的距离短。换言之，在第一区域R1的电极对15的其中一对中，第三电极13比第二电极12更接近于中心轴线59。

在这种情况下，驱动单元72（图6中未示出）把第八电压V8施加在相对的电极20c和第一电极11之间，其中第八电压V8具有比在相对的电极20c和第二电极12之间的第七电压V7的绝对值（有效值）大的绝对值（有效值）。驱动单元72把第九电压V9施加在相对的电极20c和第三电极13之间，其中第九电压V9具有比第七电压V7的绝对值（有效值）大的绝对值（有效值）。

由此，例如，液晶层30中的与第三电极13的中心部分相对的部分的折射率具有极小值。液晶层30中的与第二电极12相对而不与第三电极13相对的部分附近的折射率具有极大值。例如，第一电极对15a沿着X轴方向的位置55a附近、第二电极对15b沿着X轴方向的位置55b附近、以及第三电极对15c沿着X轴方向的位置55c附近，折射率有极大值。与第一电极11相对的部分的折射率具有极小值。

在液晶光学装置113中，驱动单元72把第一电压V1施加在相对的电极20c和第一电极11之间，把第二电压V2施加在相对的电极20c和第二电极12之间，并且把第三电压V3施加在相对的电极20c和第三电极13之间。第一电压V1的绝对值可以大于第二电压V2的绝对值并且大于第三电压V3的绝对值。第二电压V2的绝对值可以大于第三电压V3的绝对值。或者，第三电压V3的绝对值可以大于第二电压V2的绝对值。

图7是示出根据第一实施例的另一个液晶光学装置的配置的示意截面图。

在如图7所示的液晶光学装置114中，第一基板单元10u的配置不同于液晶光学装置111的相关配置。在液晶光学装置114中，第二基板电源20u和液晶层30的配置与液晶光学装置111的配置相似，并且因此省略其描述。

在液晶光学装置114中，第二电极12被提供在第一基板10上；绝缘层18被提供在第二电极12上；并且第三电极13被提供在绝缘层18上。在本示例中，第一电极11被提供在绝缘层18上。第一电极11可以被设置在绝缘层18和第一基板10之间。

同样在本示例中，第三电极13的第二重叠部分13p被设置在第二电极12的第一重叠部分12p和液晶层30之间。在这种情况下，被设置在第一区域R1中的多个电极对15中的每一对的沿着X轴方向的位置与第三电极13的X轴方向上的两个端部中的与第二电极12交叠的一个端部沿着X轴方向的位置相对应。

针对包含于第一区域R1内的多个电极对15中的每一对，第二非重叠部分13q与中心轴线59之间的距离比第一非重叠部分12q与中心轴线59之间的距离长。换言之，在第一区域R1的电极对15的其中一对中，第三电极13比第二电极12更远离中心轴线59。

在这种情况下，驱动单元72（图7中未示出）把第十一电压V11施加在相对的电极20c和第一电极11之间，其中第十一电压V11具有比在相对的电极20c和第三电极13之间的第十电压V10的绝对值（有效值）大的绝对值（有效值）。驱动单元72把第十二电压V12施加在相对的电极20c和第二电极12之间，其中第十二电压V12具有比第十电压V10的绝对值（有效值）大的绝对值。

由此，例如，液晶层30中的与第二电极12的X轴方向上的中心部分相对的部分的折射率具有极小值。液晶层30中的与第三电极13相对而不与第二电极12相对的部分附近的折射率具有极大值。例如，在第一电极对15a的沿着X轴方向的位置55a附近、第二电极对15b的沿着X轴方向的位置55b附近、以及第三电极对15c的沿着X轴方向的位置55c附近，折射率具有极大值。与第一电极11相对的部分的折射率具有极小值。

即，在液晶光学装置114中，驱动单元72把第一电压V1施加在相对的电极20c和第一电极11之间，把第二电压V2施加在相对的电极20c和第二电极12之间，并且把第三电压V3施加在相对的电极20c和第三电极13之间。第一电压V1的绝对值大于第二电压V2的绝对值并且大于第三电压V3的绝对值。第二电压V2的绝对值可以大于第三电压V3的绝对值。或者，第三电压V3的绝对值可以大于第二电压V2的绝对值。

同样在液晶光学装置112、113和114中，在一个电极对15处的折射率的从极小点到极大点的改变可以是陡峭的；并且杂散光能够被抑制。此外，由于电极对15彼此分隔开，所以折射率的从极大点到极小点的改变可以是缓和的；并且获得良好的透镜效果。由此，能够提供高质量显示。

例如，在其中阈值电压Vth存在的情况下，第四电压V4、第七电压V7以及第十电压V10被设定为不多于阈值电压Vth。第五电压V5、第六电压V6、第八电压V8、第九电压V9、第十一电压V11以及第十二电压V12被设定为不大于阈值电压Vth。

与关于第一电压V1至第三电压V3的描述相似，直流或交流的电压能够被用作第四电压V4至第十二电压V12。其中极性反转的定时被时间偏移的电压波形可以被适当地应用于这些电压。

在根据本实施例的液晶光学装置111至114以及111a中，通过调整第一电压V1至第十二电压V12，多个极小点21中的第一极小点的折射率上升率可以高于多个极小点32中的比第一极小点更远离中心轴线59的第二极小点的折射率上升率。

图8是示出根据第一实施例的另一个液晶光学装置的配置的示意截面图。

如图8所示，根据本实施例的液晶光学装置115还包括第一基板单元10u、第二基板电源20u以及液晶层30。第一基板单元10u包括第一基板10、多个第一电极11以及多个电极对15。

在本示例中，两个电极对15（第一电极对15a和第二电极对15b）被提供在第一区域R1内。两个电极对15还被提供在第二区域R2内。除此之外，配置（例如，第二基板单元20u、液晶层30等）与液晶光学装置111a的配置相似，并且因此省略其描述。

中心轴线59与第一电极对15a的位置55a之间的距离50i长于距离50a并且长于距离50b。换言之，被设置在第一区域R1内的最接近的电极对15的位置之间的距离，短于从中心轴线59的位置、到第一区域R1内的多个电极对15中的最接近于中心轴线59的电极对15的位置的距离。

图9是示出根据第一实施例的另一个液晶光学装置的特性的示意图。

图9示意地示出了液晶光学装置115的液晶层30的液晶指向矢30d与等电位分布30e的模拟结果。在图9中，水平轴为X轴方向位置；并且垂直轴为Z轴方向位置。第二电极12沿着X轴方向的长度（宽度）以及第三电极13沿着X轴方向的长度（宽度）为20μm；并且第二电极12和第三电极13的交叠部分（第一重叠部分12p和第二重叠部分13p）的沿着X轴方向的长度（宽度）5μm。第二电极12之间的空间与第三电极13之间的空间为40μm。液晶层30的厚度为34μm。在本示例中，第一电压V1的绝对值和第二电压V2的绝对值为2.8V。第三电压V3的绝对值为0V。

如图9所示，与第二非重叠部分13q对应的部分的等电位曲线沿着X轴方向为非对称的。换言之，第二非重叠部分13q的在接近于第二重叠部分13p的一侧上的等电位曲线不同于第二非重叠部分13q的在远离第二重叠部分13p的一侧上的等电位曲线。

图10是示出液晶光学装置的特性的图。

图10示出了根据本实施例的液晶光学装置115的光学特性。在图10中，水平轴为沿着X轴方向的位置。垂直轴为折射率n（有效折射率）。折射率是根据前述液晶指向矢30d的分布来确定的。

图10还示出了参考示例的液晶光学装置119a（液晶光学装置119a的结构未示出）的光学特性。在液晶光学装置119a中，第二电极12没有与第三电极13交叠的部分。第二电极12的沿着X轴方向的长度以及第三电极13的沿着X轴方向的长度为30μm。第二电极12之间的空间与第三电极13之间的空间为30μm。在液晶光学装置119a中，从第二电极12和第三电极13中选出的一个被提供并且当沿着Z轴方向浏览时，不存在其中不在第一电极11之间提供电极的区域。另外，液晶光学装置119a与液晶光学装置115相似。

在如图10所示的液晶光学装置119a中，沿着正X方向的折射率的上升曲线基本上与沿着正X轴方向的折射率的下降曲线相同。沿着X轴方向的折射率的上升区间的长度基本上与沿着X轴方向的折射率的下降区间的长度相同。因此，容易出现杂散光。

相反地，在根据本实施例的液晶光学装置115中，沿着X轴方向的折射率的上升区间的长度比沿着X轴方向的折射率的下降区间的长度短。因此，杂散光能够被抑制；并且得到良好的透镜效果。

第二实施例

图11是示出根据第二实施例的液晶光学装置的配置的示意截面图。如图11所示，根据本实施例的液晶光学装置121也包括第一基板单元10u、第二基板单元20u以及液晶层30。在液晶光学装置121中，第二基板单元20u和液晶层30的配置与第一实施例（例如，液晶光学装置111）的配置相似，并且因此省略其描述。

同样在液晶光学装置121中，第一基板单元10u包括第一基板10、多个第一电极11以及多个电极对15。多个电极对15中的每一对包括第二电极12和第三电极13。在液晶光学装置121中，在多个电极对15之间第二电极12的宽度是不同的。此外，在多个电极对15之间第三电极13的宽度是不同的。另外，其配置与液晶光学装置111的配置相似，并且因此省略其描述。现将描述第二电极12的宽度和第三电极13的宽度。

在液晶光学装置121中，包含于设置在第一区域R1内的多个电极对15中的每一对中的第二电极12的宽度（沿着第二方向的长度）随着第二电极12沿着从中心轴线59朝着电极11p的方向（正X方向）越远而越大。

包含于设置在第一区域R1内的多个电极对15中的每一对中的第一非重叠部分12q沿着X轴方向的长度（宽度）随着第一非重叠部分12q沿着正X轴方向越远而越大。

在液晶光学装置121中，与液晶光学装置111相似地，第一电压V1被施加在相对的电极20c和第一电极11之间；第二电压V2被施加在相对的电极20c和第二电极12之间；并且第三电压V3被施加在相对的电极20c和第三电极13之间。第一电压V1的绝对值（有效值）大于第三电压V3的绝对值（有效值）；并且第二电压V2的绝对值（有效值）小于第三电压V3的绝对值（有效值）。

在液晶光学装置121中，通过沿着正X轴方向越远而使第一非重叠部分12q的宽度越宽，在远离中心轴线59的位置也能够形成良好的折射率分布。

在与图3B相关描述的接近于中心轴线59的区域中，折射率分布31的极大点33与极小点32之间的差（折射率差31d）相对较大。相反地，在远离中心轴线59的区域（例如，接近于电极11p的位置19）中，折射率差31d相对较小。

考虑到这是由于接近于电极11p（透镜的端部）的电场密度比接近中心轴线59（透镜的中心）的电场密度更集中而导致的。换言之，存在一种即使在施加相同电压的情况下接近于电极11p的折射率差31d也小于接近于中心轴线59的折射率差31d的倾向。

因此，在本实施例中，接近于电极11p的施加第二电压V2（高电压）的第一非重叠部分12q的宽度大于接近于中心轴线59的第一非重叠部分12q的宽度。因此，还是在电极11p附近，基于第二电压V2，液晶分子的指向矢能够在Z轴方向上被充分定向。由此，还是在透镜的端部（接近于11p），能够形成足够大的折射率差31d。

虽然在液晶光学装置121中第二电极12的宽度在多个电极对15之间不同并且第三电极13的宽度在多个电极对15之间不同，但是在多个电极对15之间第三电极13的宽度可以是恒定的并且第二电极12的宽度可以不同。

图12是示出根据第二实施例的另一个液晶光学装置的配置的示意截面图。

如图12所示，根据本实施例的液晶光学装置122是与第一实施例相关地描述的液晶光学装置112，在液晶光学装置122中在多个电极对15之间第二电极12的宽度不同并且在多个电极对15之间第三电极13的宽度不同。除此之外，配置与液晶光学装置112的配置相似，并且因此省略其说明。现将说明与液晶光学装置112的部分不同的部分。

在液晶光学装置122中，包含于设置在第一区域R1内的多个电极对15中的每一对中的第三电极13的宽度（沿着第二方向的长度）随着第三电极13沿着从中心轴线59朝着电极11p的方向（正X方向）越远而越大。

包含于设置在第一区域R1内的多个电极对15中的每一对中的第二非重叠部分13q的沿X轴方向的长度（宽度）随着第二非重叠部分13q沿着正X方向越远而越大。

在液晶光学装置122中，与液晶光学装置112相似地，第五电压V5被施加在相对的电极20c和第一电极11之间，其中第五电压V5具有大于在相对的电极20c和第二电极12之间的第四电压V4的绝对值（有效值）的绝对值（有效值）。第六电压V6被施加在相对的电极20c和第三电极13之间，其中第六电压V6具有大于第五电压V5的绝对值（有效值）的绝对值（有效值）。

在液晶光学装置112中，与针对接近于电极11p的第三电极13相比，对于接近于中心轴线59的第三电极13，施加高电压的第三电极13的第二非重叠部分13q的宽度更宽。因此，还是在电极11p附近，基于高电压，液晶分子的指向矢能够在Z轴方向充分定向。由此，还是在透镜端部（电极11p附近），能够形成足够大的折射率差31d。

虽然在液晶光学装置122中，在多个电极对15之间第二电极12的宽度不同，并且在多个电极对15之间第三电极13的宽度不同，但是在多个电极对15之间第二电极12的宽度可以是恒定的并且第三电极13的宽度可以不同。

此外，在与第一实施例有关地描述的液晶光学装置113和114中，即使在其中第二电极12的宽度被修改为在多个电极对15之间不同的情况下，第三电极13的宽度也可以被修改为在多个电极对15之间不同。

在第一和第二实施例中，另一个电极可以被提供在第一基板单元10u内在与中心轴线59交叠的位置。该电极与相对的电极20c之间的电势差被设定为具有较低值（例如，不超过阈值电压Vth）。

根据实施例，提供高质量显示的液晶光学装置以及图像显示设备能够被提供了。

在本申请的说明书中，“垂直”和“平行”不仅指严格的垂直和严格的平行，还包括例如，由于制造工艺等导致的波动。基本上垂直和基本上平行就足够了。

上文中，参照具体示例描述了本发明的示例实施例。然而，本发明并不限于这些具体示例。例如，本领域技术人员可以根据已知技术通过适当地选择包含于液晶光学装置中的元件的具体配置（诸如，第一基板单元、第二基板单元、液晶层、第一基板、第二基板、第一至第四电极、绝缘层以及驱动单元等）和包含于图像显示设备（诸如显示单元、显示驱动单元等）中的具体元件配置来类似地进行实践；并且这种实践就获得相似的效果而言被包含在本发明的范围之内。

此外，任何两个或更多具体示例的元素可以在技术可行性范围内组合并且就包括本发明的目的而言被包含于本发明的范围内。

此外，本领域技术人员基于作为本发明的实施例的以上描述的液晶光学装置和图像显示设备、通过适当的设计修改而实践的所有液晶光学装置和图像显示设备就包含本发明的精神而言也在本发明的范围之内。

本领域技术人员在本发明的精神之内能够构想各种其他变化和修改，并且应理解这样的变化和修改也包含在本发明的范围内。

虽然描述了某些实施例，但是这些实施例仅通过示例出现，并且不旨在限制本发明的范围。的确，此处描述的新的实施例可以实施为各种其他形式；此外，可以在不脱离本发明的精神的情况下进行此处描述的实施例的形式的各种省略、置换以及改变。所附权利要求及其等价物旨在涵盖将落在本发明的范围和精神中的这些形式或修改。

Claims (19)

1.一种液晶光学装置，包括：

第一基板单元，第一基板单元包括：

具有第一主表面的第一基板；

被提供在第一主表面上的多个第一电极，所述多个第一电极在第一方向上延伸并且被布置在与第一方向正交的第二方向上，以及

被提供在第一主表面上的所述多个第一电极之间的多个电极对，所述多个电极对被布置在第二方向上，每个电极对包括：

在第一方向上延伸的第二电极；

在第一方向上延伸的第三电极，以及

被提供在第二电极和第三电极之间的绝缘层；

第二电极和第三电极当被投影到与第一基板平行的平面上时彼此部分交叠；

第二基板单元，第二基板单元包括：

具有与第一主表面相对的第二主表面的第二基板，及

被提供在第二主表面上的相对的电极；以及

被提供在第一基板单元和第二基板单元之间的液晶层；

沿着第二方向的从所述电极对中的第一对的位置到第二对的位置的第一距离、短于沿着第二方向的从第一电极之间的中心轴线到第一对的位置的距离，所述第二对最接近于第一对并且被设置在第一对和两个最接近的第一电极中的一个电极之间，中心轴线与第一方向平行以穿过在第二方向上连接两个最接近的第一电极的中心的线段的中点。

2.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，第一距离长于沿着第二方向的从第二对的位置到所述电极对中的设置在该一个电极和第二对之间的第三对的第二距离。

3.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，所述电极对当被投影到所述平面上时彼此分隔。

4.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，第二电极上的不与第三电极交叠的区域的沿着第二方向的长度随着第二电极沿着从中心轴线朝着该一个电极的方向越远而越大。

5.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，第三电极上的不与第二电极交叠的区域的沿着第二方向的长度随着第三电极沿着从中心轴线朝着该一个电极的方向越远而越大。

6.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，第二电极上的与第三电极交叠的区域的沿着第二方向的长度随着第二电极沿着从中心轴线朝着该一个电极的方向越远而越大。

7.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第一重叠部分被设置在第二重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离长于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

8.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第一重叠部分被设置在第二重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离短于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

9.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第二重叠部分被设置在第一重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离短于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

10.根据权利要求1的液晶光学装置，其中，

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第二重叠部分被设置在第一重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离长于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

11.根据权利要求1的液晶光学装置，还包括与相对的电极和第一至第三电极电连接的驱动单元；

驱动单元被配置为：把第一电压施加在相对的电极和第一电极之间，把第二电压施加在相对的电极和第二电极之间，把第三电压施加在相对的电极和第三电极之间，第一电压的绝对值大于第二电压的绝对值并且大于第三电压的绝对值。

12.根据权利要求11的液晶光学装置，其中，

第一对被设置在第一区域中，第一区域在中心轴线和一个电极之间；

当驱动单元施加第一电压、第二电压和第三电压时，第一区域的液晶层的折射率分布具有沿着第二方向交替布置的多个极小点和多个极大点，并且

这些极小点中的第一极小点的折射率上升率高于这些极小点中的比第一极小点更远离中心轴线的第二极小点的折射率上升率，其中折射率上升率为连接这些极小点中的一个极小点至在该一个极小点和该一个电极的位置之间与该一个极小点邻近的极大点的直线的斜率的绝对值。

13.根据权利要求11的液晶光学装置，其中，第二电压的绝对值大于第三电压的绝对值。

14.根据权利要求11的液晶光学装置，其中，第三电压的绝对值大于第二电压的绝对值。

15.根据权利要求11的液晶光学装置，其中，

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第一重叠部分被设置在第二重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离长于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

16.根据权利要求11的液晶光学装置，其中，

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第一重叠部分被设置在第二重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离短于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

17.根据权利要求11的液晶光学装置，其中

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第二重叠部分被设置在第一重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离短于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

18.根据权利要求11的液晶光学装置，其中

第二电极当被投影到所述平面上时具有与第三电极交叠的第一重叠部分以及不与第三电极交叠的第一非重叠部分；

第三电极当被投影到所述平面上时具有与第二电极交叠的第二重叠部分以及不与第二电极交叠的第二非重叠部分；

第二重叠部分被设置在第一重叠部分和液晶层之间，并且

第二非重叠部分与中心轴线之间的距离长于第一非重叠部分与中心轴线之间的距离。

19.一种图像显示设备，包括：

液晶光学装置；以及

图像显示单元，包括与液晶光学装置堆叠的显示单元，显示单元被配置为使包括图像信息的光入射到液晶层上；

所述液晶光学装置包括：

第一基板单元，第一基板单元包括：

具有第一主表面的第一基板；

被提供在第一主表面上的多个第一电极，所述第一电极在第一方向上延伸并且被布置在与第一方向正交的第二方向上，

被提供在第一主表面上的第一电极之间的多个电极对，所述电极对被布置在第二方向上，每个电极对包括：

在第一方向上延伸的第二电极；

在第一方向上延伸的第三电极，以及

被提供在第二电极和第三电极之间的绝缘层；

第二电极和第三电极当被投影到与第一基板平行的平面上时彼此部分交叠；

第二基板单元，第二基板单元包括：

具有与第一主表面相对的第二主表面的第二基板，及

被提供在第二主表面上的相对的电极；以及

被提供在第一基板单元和第二基板单元之间的液晶层；

沿着第二方向的从所述电极对中的第一对的位置到第二对的位置的第一距离、短于沿着第二方向的从第一电极之间的中心轴线到第一对的位置的距离，所述第二对最接近于第一对并且被设置在第一对和两个最接近的第一电极中的一个电极之间，中心轴线与第一方向平行以穿过在第二方向上连接两个最接近的第一电极的中心的线段的中点。

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