CN103323985B - 液晶光学设备和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶光学设备和图像显示装置。根据一个实施例，一种液晶光学设备包括第一基底单元、第二基底单元和液晶层。第一基底单元包括第一基底、第一电极和第二电极。第一电极在第一方向上延伸。第二电极布置在第一电极之间。第二基底单元包括第二基底、第一相对电极和第二相对电极。第二相对电极与第一相对电极分开。液晶层布置在第一基底单元和第二基底单元之间。中心轴和第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域之间沿着第二方向的距离比中心轴和第二电极之间的距离长。

Description

液晶光学设备和图像显示装置
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2012年3月22日提交的在先日本专利申请No.2012-066404的优先权的利益；该专利申请的全部内容包含于此以资参考。
技术领域
本文描述的实施例一般地涉及一种液晶光学设备和图像显示装置。
背景技术
已知一种使用液晶分子的双折射根据电压的施加改变折射率的分布的液晶光学设备。存在一种组合这种液晶光学设备与图像显示单元的立体图像显示装置。
这种立体图像显示装置在如下的状态之间切换：使图像显示单元上显示的图像入射在观察者的眼睛上就如在图像显示单元上所显示的那样的状态；和，通过改变液晶光学设备的折射率的分布使图像显示单元上显示的图像入射在观察者的眼睛上作为多个视差图像的状态。由此，实现了二维显示操作和三维图像显示操作。此外，已知通过使用菲涅尔带片(Fresnelzoneplate)的光学原理改变光路的技术。对于这种显示装置，希望实现高显示质量。
发明内容
因此，需要能够提供高质量显示的液晶光学设备和图像显示装置。
根据本发明的一个实施例，提供了一种液晶光学设备，包括：第一基底单元、第二基底单元和液晶层。第一基底单元包括：第一基底，具有第一主表面；多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极；和多个第二电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，第二电极布置在中心轴和两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中，该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点。第二基底单元包括：第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面；第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对；和第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极覆盖中心轴。液晶层布置在第一基底单元和第二基底单元之间。中心轴和第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域的中心之间沿着第二方向的距离比中心轴和第二电极的中心之间沿着第二方向的距离长。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种液晶光学设备，包括：第一基底单元、第二基底单元和液晶层。第一基底单元包括：第一基底，具有第一主表面；多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极；和第一电极对，所述第一电极对布置在中心轴和两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中的第一主表面上，该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点。第一电极对包括：第二电极，在第一方向上延伸；第三电极，在第一方向上延伸；和绝缘层，布置在第二电极和第三电极之间。第二电极具有覆盖第三电极的第一叠加部分和不覆盖第三电极的第一非叠加部分，第三电极具有覆盖第二电极的第二叠加部分和不覆盖第二电极的第二非叠加部分。第二基底单元包括：第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面；第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对；和第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极覆盖中心轴。液晶层布置在第一基底单元和第二基底单元之间。第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域覆盖第一区域中的第一电极对的至少一部分。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种图像显示装置，包括：液晶光学设备和图像显示单元。液晶光学设备包括第一基底单元、第二基底单元和液晶层。第一基底单元包括：第一基底，具有第一主表面；多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极；和多个第二电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，第二电极布置在中心轴和两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中，该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点。第二基底单元包括：第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面；第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对；和第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极覆盖中心轴。液晶层布置在第一基底单元和第二基底单元之间。中心轴和第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域的中心之间沿着第二方向的距离比中心轴和第二电极的中心之间沿着第二方向的距离长。图像显示单元与液晶光学设备堆叠在一起，该图像显示单元包括显示单元，该显示单元构造为使包括图像信息的光入射在液晶层上。
根据本发明的多种不同实施例，可以提供能够提供高质量显示的液晶光学设备和图像显示装置。
附图说明
图1是表示根据第一实施例的液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图2是表示根据第一实施例的液晶光学设备的结构的示意图；
图3A和图3B是表示根据第一实施例的液晶光学设备的特性的示意图；
图4是表示根据第一实施例的液晶光学设备的特性的示意图；
图5是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图6是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图7是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图8是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图9是表示根据第二实施例的液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图10是表示根据第二实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图；
图11是表示根据第二实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图；和
图12是表示根据第二实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
具体实施方式
根据一个实施例，一种液晶光学设备包括第一基底单元、第二基底单元和液晶层。第一基底单元包括具有第一主表面的第一基底、多个第一电极和多个第二电极。第一电极布置在第一主表面上以在第一方向上延伸。第一电极在与第一方向正交的第二方向上布置。第二电极布置在第一主表面上以在第一方向上延伸。第二电极布置在中心轴和两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中。该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点。第二基底单元包括具有与第一主表面相对的第二主表面的第二基底、第一相对电极和第二相对电极。第一相对电极布置在第二主表面上以在第一方向上延伸从而与第一电极相对。第二相对电极布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸。第二相对电极覆盖中心轴。液晶层布置在第一基底单元和第二基底单元之间。中心轴和第一区域中的第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域的中心之间沿着第二方向的距离比中心轴和第二电极的中心之间沿着第二方向的距离长。
现在将参照附图描述本发明的实施例。
附图是示意性的或者概念性的；并且各部分的厚度和宽度之间的关系、各部分之间的尺寸的比例等不必与其实际值相同。另外，在附图之间，甚至对于相同的部分，可不同地表示尺寸和/或比例。
在本申请的附图和说明书中，与在上文参照附图描述的部件相似的部件利用相似的标号标记，并且适当地省略其详细描述。
第一实施例
图1是表示根据第一实施例的液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
如图1中所示，根据这个实施例的液晶光学设备111包括第一基底单元10u、第二基底单元20u和液晶层30。液晶层30布置在第一基底单元10u和第二基底单元20u之间。
第一基底单元10u包括第一基底10、多个第一电极11和多个第二电极12。第一基底10具有第一主表面10a。所述多个第一电极11布置在第一主表面10a上。所述多个第一电极11中的每一个在第一方向上延伸。所述多个第一电极11沿着第二方向布置。第二方向与第一方向正交。
第一方向用作Y轴方向。第二方向用作X轴方向。垂直于X轴方向和Y轴方向的方向用作Z轴方向。
所述多个第一电极11中的两个表示在图1中。所述多个第一电极11的数量是任意的。
现在将关注所述多个第一电极11中的两个最接近的第一电极11。中心轴59位于最接近的第一电极11之间。中心轴59穿过连接所述两个最接近的第一电极11的X轴方向中心的线段的中点。中心轴59平行于Y轴方向。
所述两个最接近的第一电极11之一用作电极11p。电极11p的位置19p是电极11p的X轴方向中心的位置。所述两个最接近的第一电极11中的另一个用作电极11q。电极11q的位置19q是电极11q的X轴方向中心的位置。
中心轴59和作为所述两个最接近的第一电极11之一的电极11p的位置19p之间的第一主表面10a的区域用作第一区域R1。中心轴59和作为所述两个最接近的第一电极11中的另一个的电极11q的位置19q之间的第一主表面10a的区域用作第二区域R2。从中心轴59朝着电极11p的方向用作+X方向。从中心轴59朝着电极11q的方向对应于-X方向。
电极11p的位置19p和电极11q的位置19q之间沿着X轴方向的距离p11是电极11p的位置19p和中心轴59之间沿着X轴方向的距离d11的两倍。
所述多个第二电极12中的每一个在第一主表面10a上在第一方向(Y轴方向)上延伸。当投影在X-Y平面(包括Y轴方向和X轴方向的平面)上时，第二电极12位于第一区域R1中。
第一基底单元10u还包括在第二区域R2中布置在第一主表面10a上的电极12R。利用中心轴59作为对称轴，第二区域R2中的第一基底单元10u的结构与第一区域R1的第一基底单元10u的结构具有基本上线对称性。然而，这可以不是严格的线对称。例如，基于液晶层30的排列(例如，预倾斜角度等)的分布可引入微小的不对称。虽然在下文描述第一区域R1的结构和特性，但第二区域R2的结构和特性也是类似的。
第二基底单元20u包括第二基底20、第一相对电极21和第二相对电极22。第二基底20具有与第一主表面10a相对的第二主表面20a。第一相对电极21布置在第二主表面20a上。第一相对电极21在Y轴方向上延伸以与第一电极11相对。第二相对电极22布置在第二主表面20a上。第二相对电极22在Y轴方向上延伸，同时与第一相对电极21分隔开。第一相对电极21和第二相对电极22之间的区域(空隙)用作第一分隔区域22s。当投影在X-Y平面上时，第二相对电极22覆盖中心轴59。第一分隔区域22s(空隙)沿着Y轴方向延伸。
在说明书中，相对的状态不仅包括直接彼此面对的状态，还包括在其间插入另一部件的情况下彼此面对的状态。
当投影在X-Y平面上时的上述中心轴59和第一区域R1的第一分隔区域22s的X轴方向中心22sC之间沿着X轴方向的距离用作距离d22。当投影在X-Y平面上时的上述中心轴59和第一区域R1的第二电极12的X轴方向中心12C之间沿着X轴方向的距离用作距离d12。在这个实施例中，距离d22比距离d12长。
布置在第二基底单元20u中的电极的第一分隔区域22s与布置在第一基底单元10u中的第二电极12形成一对。对于一对，沿着X轴方向的第一分隔区域22s的位置相对于沿着X轴方向的第二电极12的位置偏移。换句话说，不对称被引入到在X轴方向上的电极的布置。由此，如下所述，在形成在液晶层30里面的电场分布中能够形成不对称；并且液晶光学设备111的折射率分布特性改善。由此，能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
第一基底10、第一电极11、第二电极12、第二基底20、第一相对电极21和第二相对电极22是透光的。具体地讲，这些部件是透明的。
第一基底10和第二基底20可包括例如透明材料，诸如玻璃、树脂等。第一基底10和第二基底20具有板状结构或片状结构。第一基底10和第二基底20的厚度为例如不小于50微米(μm)并且不大于2000μm。然而，厚度是任意的。
例如，第一电极11、第二电极12、第一相对电极21和第二相对电极22包括氧化物，该氧化物包括从包括In、Sn、Zn和Ti的组选择的至少一种(一种类型)的元素。这些电极可包括例如ITO。例如，可使用从In2O3和SnO3选择的至少一种。例如，这些电极的厚度为大约200纳米(nm)(例如，不小于100nm并且不大于350nm)。例如，电极的厚度设置为用于针对可见光获得高透射率的厚度。
第一电极11的布置间距(最接近的第一电极11的X轴方向中心之间的距离p11)为例如不小于10μm并且不大于1000μm。该布置间距设置为满足所希望的规范(以下描述的梯度折射率透镜的特性)。
例如，沿着X轴方向的第一电极11的长度(宽度)为不小于5μm并且不大于300μm。
例如，沿着X轴方向的第二电极12的长度(宽度w12)为不小于5μm并且不大于300μm。
例如，沿着X轴方向的第一相对电极21和第二相对电极22之间的第一分隔区域22s的长度(宽度w22)为不小于5μm并且不大于300μm。
液晶层30包括液晶材料。液晶材料可包括向列型液晶(在液晶光学设备111的使用温度下具有向列相)。液晶材料具有正介电各向异性或负介电各向异性。在正介电各向异性的情况下，液晶层30的液晶的初始排列(当电压未施加于液晶层30时的排列)为例如基本上水平的排列。在负介电各向异性的情况下，液晶层30的液晶的初始排列为基本上垂直的排列。
在说明书中，在水平排列的情况下，X-Y平面和液晶的指向矢(液晶分子的长轴)之间的角度(预倾斜角度)为不小于0°并且不大于30°。在垂直排列的情况下，例如，预倾斜角度为不小于60°并且不大于90°。从初始排列和当施加电压时的排列中选择的至少一种排列的液晶的指向矢具有平行于X轴方向的分量。
这里，描述液晶层30中所包括的液晶的介电各向异性为正并且初始排列为基本上水平的排列的情况。
在基本上水平的排列的情况下，当投影在X-Y平面上时，指向矢在初始排列中基本上平行于X轴方向。例如，当投影在X-Y平面上时，指向矢和X轴方向之间的角度(角度的绝对值)不大于15度。接近第一基底单元10u的液晶层30的取向方向与接近第二基底单元20u的液晶层30的取向方向是逆平行的。换句话说，初始排列不是扩散排列。
第一基底单元10u可还包括配向膜(未示出)。第一电极11和第二电极12布置在第一基底10和第一基底单元10u的配向膜之间。第二基底单元20u可还包括配向膜(未示出)。第一相对电极21和第二相对电极22布置在第二基底20和第二基底单元20u的配向膜之间。这些配向膜可包括例如聚酰亚胺。通过例如执行配向膜的摩擦，获得液晶层30的初始排列。第一基底单元10u的摩擦的方向与第二基底单元20u的摩擦方向是逆平行的。通过执行配向膜的光辐射，可获得初始排列。
通过在第一相对电极21和第一电极11之间以及在第二相对电极22和第二电极12之间施加电压，改变液晶层30的液晶排列。根据这种改变而在液晶层30中形成折射率分布；并且通过折射率分布改变入射在液晶光学设备111上的光的行进方向。光的行进方向的改变主要基于折射效应。
图2是表示根据第一实施例的液晶光学设备的结构的示意图。
图2还表示液晶光学设备111的使用的状态的例子。液晶光学设备111与图像显示单元80一起使用。根据实施例的图像显示装置211包括图像显示单元80和根据实施例的任何液晶光学设备(在这个例子中，液晶光学设备111)。任何显示装置可用作图像显示单元80。例如，可使用液晶显示装置、有机EL显示装置、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与液晶光学设备111堆叠在一起。显示单元81使包括图像信息的光入射在液晶层30上。图像显示单元80可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向显示单元81提供的信号调制的光。例如，显示单元81发射包括多个视差图像的光。如下所述，液晶光学设备111具有光路被修改的工作状态和光路基本上未被修改的工作状态。例如，图像显示装置211在光路被修改的工作状态下通过入射在液晶光学设备111上的光提供三维显示。例如，图像显示装置211在光路基本上未被修改的工作状态下提供二维图像显示。
如图2中所示，液晶光学设备111可还包括驱动单元72。驱动单元72可通过有线或无线方法(电学方法、光学方法等)连接到显示驱动单元82。图像显示装置211可还包括控制驱动单元72和显示驱动单元82的控制单元(未示出)。
驱动单元72电连接到第一电极11、第二电极12、第一相对电极21和第二相对电极22。
驱动单元72把第一电压施加于第一相对电极21和第一电极11之间并且把第二电压施加于第二相对电极22和第二电极12之间。
为了说明书中方便，两个电极之间电势相同(为零伏特)的状态也被包括在施加电压的状态中。
第一电压和第二电压可以是直流电压或交流电压。例如，第一电压和第二电压的极性可周期性地改变。例如，第一相对电极21的电势可以是固定的；并且第一电极11的电势可作为交流而改变。第一相对电极21的电势的极性可周期性地改变；并且第一电极11的电势可结合第一相对电极21的电势的极性的改变而改变，但具有相反的极性。换句话说，可执行共同反转驱动。由此，驱动电路的电源电压能够降低；并且驱动IC的击穿电压规范放宽。
在液晶层30的预倾斜角度相对较小(例如，不大于10度)的情况下，与液晶层30的液晶排列的改变相关的阈值电压Vth相对比较清楚。在这种情况下，例如，第一电压和第二电压设置为大于阈值电压Vth。通过电压的施加改变液晶层30的液晶排列；并且基于这种改变形成折射率分布。通过电极的布置和施加于电极的电压，确定折射率分布。
现在将提供液晶层30的折射率分布的模型状描述。
图3A和图3B是表示根据第一实施例的液晶光学设备的特性的示意图。
图3A是液晶光学设备111的折射率分布31和结构的模型状说明。图3B表示液晶光学设备111的折射率分布31的例子。
例如，第一电极11的电势设置为VE电势；并且第一相对电极21的电势设置为GND电势(地电势)。GND-VE电势差的第一电压施加于第一相对电极21和第一电极11之间。包括Z轴方向分量的电场施加在这个区域中。
例如，第二电极12的电势设置为VF电势；并且第二相对电极22的电势设置为GND电势。GND-VF电势差的第二电压施加于第二相对电极22和第二电极12之间。包括Z轴方向分量的电场施加在这个区域中。第一电极11的电势(VE电势)可不同于第二电极12的电势(VF电势)，或者与第二电极12的电势(VF电势)相同。第一相对电极21的电势可与第二相对电极22的电势相同，或者不同于第二相对电极22的电势。
液晶的倾斜角度大的排列(例如，垂直排列)在施加第一电压和第二电压的区域中形成在液晶层30中。这些区域的有效折射率是针对寻常光的折射率(n0)。
另一方面，例如，初始排列(例如，水平排列)形成在第一电极11和第二电极12之间的区域以及第二电极12和电极12R之间的区域中。针对在X轴方向上振动的光的这些区域的折射率是针对非寻常光的折射率(ne)。由此，折射率分布31形成在液晶层30中。
在折射率分布31中，例如，折射率的改变(折射率差31d)不小于针对非寻常光的折射率和针对寻常光的折射率之差的大约20％并且不大于针对非寻常光的折射率和针对寻常光的折射率之差的大约80％。
例如，液晶层30的折射率在与第一电极11的中心部分相对的部分附近以及在与第二电极12的中心部分相对的部分附近具有最小值。液晶层30的折射率在中心轴59附近以及在第一分隔区域22s附近具有最大值。
如图3A中所示，例如，折射率分布31具有与Fresnel透镜的厚度的分布对应的结构。液晶光学设备111用作折射率在平面中改变的液晶GRIN透镜(梯度折射率透镜)。
在形成的折射率分布31中，中心轴59的位置对应于透镜中心的位置；并且电极11p和电极11q的位置对应于透镜末端的位置。
图3B是当施加上述电压时的液晶光学设备111的折射率分布31的模型状说明。在图3B中，水平轴是X轴；并且垂直轴是折射率n(有效折射率)。
如图3B中所示，实际折射率分布31具有平滑曲线结构的特性，其中通过液晶排列的连续性减小图3A中表示的特性的折射率的变化率。
如图3B中所示，液晶光学设备111的第二电极12和第一分隔区域22s的对形成折射率的最小值点32和最大值点33。换句话说，第一区域R1中的液晶层30的折射率分布31的折射率在中心轴59处高，沿着+X方向减小，并在第二电极12附近具有最小值。在第二电极12和第一分隔区域22s的对的位置附近的折射率增加，并在第一分隔区域22s附近具有最大值。折射率从第一分隔区域22s朝着第一电极11减小。
液晶光学设备111具有组合多个曲线表面的Fresnel透镜的特性。由此，这对应于在获得相同的光学特性的同时减小透镜的厚度。在液晶光学设备111中，液晶层30的厚度能够较薄；并且使用的液晶材料的量能够减少。另外，液晶层30的响应速度提高。
在液晶光学设备111中，第二电极12和第一分隔区域22s的对形成折射率的最小值点32和最大值点33。由此，从折射率的最小值点32到最大值点33的改变能够比较急剧。折射率的改变(折射率的减小)在中心轴59和第二电极12之间的区域以及第一分隔区域22s和第一电极11之间的区域中比较缓慢。换句话说，在实施例中，沿着+X方向的折射率增加速度高于沿着+X方向的折射率减小速度。例如，这种折射率分布对应于具有Fresnel透镜状结构的透镜的厚度分布；并且能够获得良好的光学特性。
例如，在在第二基底单元20u的电极之间未制造第一分隔区域22s的参考例子中，在第二电极12附近沿着X轴方向的电力线具有沿着X轴方向基本上水平对称的结构。因此，在第二电极12附近沿着+X方向的折射率增加速度基本上与沿着+X方向的折射率减小速度相同。因此，在折射率增加的部分，光被朝着所不希望的方向引导，对于倾斜光而言特别如此。换句话说，出现杂散光。因此，例如，发生串扰；并且显示质量低。
相反地，在根据实施例的液晶光学设备111中，为第二基底单元20u的电极提供第一分隔区域22s。第一基底单元10u的第二电极12和第二基底单元20u的第一分隔区域22s形成一对；并且能够形成不对称的电场分布(电力线的分布)。由此，沿着+X方向的折射率增加速度能够高于沿着+X方向的折射率减小速度。从折射率的最小值点32到最大值点33的改变能够比较急剧。因此，能够抑制杂散光。然后，沿着+X方向的折射率的改变(减小)能够比较缓慢；并且获得良好的透镜效果。
根据根据实施例的液晶光学设备111，能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
在图3A中，在第一电极11的电势设置为不同于第二电极12的电势的情况下，发生在第二电极12周围水平地不对称的电场(关于平行于Y轴方向并穿过第二电极12的X轴方向中心的线不对称)。液晶分子的倾斜角度在第二电极12的一端(例如，透镜端侧)的区域中急剧增加。在这个区域中的倾斜方向是与初始排列的倾斜方向相同的倾斜方向。在这个区域中，液晶层30的折射率急剧减小；并且发生折射率的Fresnel型跳跃。另一方面，在第二电极12的另一端(在透镜中心侧的末端)的区域中，液晶分子的倾斜角度的改变是缓慢的。虽然在这个区域中倾斜方向不同于初始排列的倾斜方向，但这个区域中的排列无序(例如，反转倾斜和/或扭转)的发生被抑制，因为液晶分子的倾斜角度的改变是缓慢的。
图4是表示根据第一实施例的液晶光学设备的特性的示意图。
图4是当在液晶光学设备111中施加电压时出现在液晶层30中的电场的特性和当施加电压时液晶层30的折射率的特性的仿真结果的例子。在图4中，虚线是等电势线30e。实线是折射率分布31的曲线。
例如，如图4中所示，第一相对电极21和第一电极11之间的电场沿着X轴方向朝着透镜中心减小。因此，形成的排列接近从第一电极11朝着第二电极12的初始排列(例如，水平排列)。在这个区域中的针对在X轴方向上振动的光的折射率是针对非寻常光的折射率(ne)。另一方面，折射率在第二相对电极22和第二电极12之间由于第二电极12上的电场而减小。由此，形成Fresnel型折射率分布。在第一相对电极21和第二相对电极22之间存在不提供电极的区域(第一分隔区域22s)。由此，在第一分隔区域22s的部分能够形成具有不对称透镜结构的折射率分布。
另一方面，第二电极12的电势(VF电势)可设置为与第一电极11的电势(VE电势)相同；并且第二相对电极22的电势可设置为与第一相对电极21的电势相同(例如，GND电势)。GND-VE电势差的第一电压施加于第二相对电极22和第二电极12之间。在这个区域中，施加包括Z轴方向分量的电场。在这种情况下，液晶的倾斜角度大的排列(例如，垂直排列)也在施加第一电压和第二电压的区域中形成在液晶层30中。初始排列(例如，水平排列)形成在第一电极11和第二电极12之间的区域以及第二电极12和电极12R之间的区域中。由此，折射率分布31形成在液晶层30中。
例如，折射率在液晶层30的与第一电极11的中心部分相对的部分附近以及在液晶层30的与第二电极12的中心部分相对的部分附近具有最小值。液晶层30的折射率在中心轴59附近以及在第一分隔区域22s附近具有最大值。
在如图1中所示的这个例子中，当投影在X-Y平面上时，第一分隔区域22s未覆盖第二电极12。换句话说，第二电极12并不沿着Z轴方向与第一分隔区域22s相对。由此，折射率的增加速度能够进一步提高。然而，实施例不限于此。如下所述，第一分隔区域22s的一部分可与第二电极12相对。
例如，在液晶光学设备111中，沿着X轴方向的第二电极12的宽度w12比沿着X轴方向的第一分隔区域22s的宽度w22窄。由此，能够容易地获得良好的折射率分布。
在图3A中，第一电极11的电势可设置为VE电势；第一相对电极21的电势可设置为GND电势；第二电极12的电势可设置为GND电势；并且第二相对电极22的电势可设置为VF电势。在这种情况下，VF电势可与VE电势相同，或者不同于VE电势。
在本说明书中，GND电势是例如地电势。GND电势可以不是地电势并且可以是任何电势；并且在执行共同反转驱动的情况下，例如，GND电势可周期性地在0伏特和规定电压(例如，5伏特等)之间改变。VE电势和VF电势是与GND电势不同的电势；并且VE电势和VF电势相对于GND电势的极性是任意的。
第一电极11的电势可设置为GND电势；第一相对电极21的电势可设置为VE电势；第二电极12的电势可设置为GND电势；并且第二相对电极22的电势可设置为VF电势。在这种情况下，VF电势可与VE电势相同，或者不同于VE电势。
因此，在该实施例中，第一电势差形成在第一相对电极21和第一电极11之间；并且第二电势差形成在第二相对电极22和第二电极12之间。第一电势差的极性和绝对值可不同于第二电势差的极性和绝对值。
在上述电势的设置(驱动)中可执行相对极性在时间上改变的共同反转驱动。
例如，在实施例中，从中心轴59到上述两个最接近的第一电极11中的一个电极11p的沿着X轴方向的距离d11和从中心轴59到第一分隔区域22s的X轴方向中心22sC的沿着X轴方向的距离d22之差(图1中表示的距离d11e)的绝对值小于距离d11的1/2。换句话说，当投影在X-Y平面上时，第一分隔区域22s的中心22sC的位置距离中心轴59较远并接近电极11p。由此，按照在接近透镜末端的位置形成的折射率分布形成Fresnel透镜的辅透镜。由此，能够容易地获得良好的透镜效果。
例如，上述距离d11e不大于液晶层30的厚度(沿着Z轴方向的液晶层30的厚度)。由此，能够容易地获得良好的折射率分布。
然而，上述描述是液晶光学设备111的结构的例子；并且实施例不限于此。电极的位置和/或尺寸可设置为与能够通过控制施加于电极的电压调整的折射率分布31的各种特性匹配。
如下所述，当在第一区域R1中以各种方式提供第二电极12和第一分隔区域22s的组合时，存在上述关系不适用的许多情况。
在如上所述的图像显示装置211中，第一相对电极21的电势可与第二相对电极22的电势相同，或者不同于第二相对电极22的电势。第一电极11的电势可与第二电极12的电势相同，或者不同于第二电极12的电势。在设置为相同电势的情况下，例如，设置于第一电极11的引线互连与第二电极12的引线互连交叉的部分中的绝缘层能够省略。因此，例如，电极和驱动单元72之间的电连接更容易。例如，结构能够简化；并且产量能够提高。例如，液晶光学设备的成本能够降低。
图5是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
在根据如图5中所示的这个实施例的液晶光学设备111a中，第一分隔区域22s的一部分与第二电极12相对。在其它方面，液晶光学设备111a可类似于液晶光学设备111，并且省略描述。
在根据该实施例的液晶光学设备111a中，类似于液晶光学设备111，能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
图6是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
在根据如图6中所示的这个实施例的液晶光学设备111b中，第一基底单元10u还包括中心部分电极11c。中心部分电极11c在第一主表面10a上在Y轴方向上延伸。当投影在X-Y平面上时，中心部分电极11c与第二电极12分开并覆盖中心轴59。中心部分电极11c可包括例如与第一电极11等的材料相同的材料。在其它方面，液晶光学设备111b可类似于液晶光学设备111，并且省略描述。
在液晶光学设备111b中，例如，第一电极11的电势设置为GND电势；并且第一相对电极21的电势设置为VE电势。第二电极12的电势设置为VE电势；并且第二相对电极22的电势设置为GND电势。中心部分电极11c的电势设置为GND电势。由此，在与透镜中心对应的区域中，施加于液晶层30的电压是零0伏特；并且保持初始液晶排列(例如，水平排列)。由此，例如，施加于第一电极11、第二电极12、第一相对电极21和第二相对电极22的电压的设计范围增加；结果，更容易获得良好的折射率分布31。在这种情况下，共同反转驱动也适用。
施加于液晶光学设备111、111a和111b的各个电极的电压是任意的。例如，第一电极11的电势可不同于第二相对电极22的电势。第二电极12的电势可不同于第一相对电极21的电势。
图7是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
在根据如图7中所示的这个实施例的液晶光学设备112中，第一基底单元10u还包括第三电极13；并且第二基底单元20u还包括第三相对电极23。在其它方面，液晶光学设备112类似于液晶光学设备111，并且因此省略描述。
第三电极13在第二电极12和上述两个最接近的第一电极11中的一个电极11p之间布置在第一主表面10a上。第三电极13与第一电极11和第二电极12分开。第三电极13在Y轴方向上延伸。电极13R也布置在第一基底单元10u的第二区域R2中。
第三相对电极23在第一相对电极21和第二相对电极22之间布置在第二主表面20a上。第三相对电极23与第一相对电极21和第二相对电极22分开。第三相对电极23在Y轴方向上延伸。电极13R也布置在第二基底单元20u的第二区域R2中。
第三电极13可包括例如与第一电极11等的材料相同的材料。第三相对电极23可包括例如与第一电极11等的材料相同的材料。
当投影在X-Y平面上时，从中心轴59到第一区域R1中的第一相对电极21和第三相对电极23之间的第二分隔区域23s的X轴方向中心23sC的沿着X轴方向的距离d23比从中心轴59到第一区域R1的第三电极13的X轴方向中心13C的沿着X轴方向的距离d13长。
在这个例子中，布置在第二基底单元20u中的电极的第二分隔区域23s与布置在第一基底单元10u中的第三电极13形成一对。对于一对，沿着X轴方向的第二分隔区域23s的位置相对于沿着X轴方向的第三电极13的位置偏移。换句话说，不对称被引入到在X轴方向上的电极的布置。由此，折射率分布特性改善。
在这个例子中，布置在第二基底单元20u中的电极的第一分隔区域22s是第一相对电极21和第二相对电极22之间的区域。在这种情况下，当投影在X-Y平面上时，从中心轴59到第一区域R1中的第一相对电极21和第二相对电极22之间的第一分隔区域22s的X轴方向中心22sC的沿着X轴方向的距离d22比从中心轴59到第一区域R1的第二电极12的X轴方向中心12C的沿着X轴方向的距离d12长。
这对应于第三相对电极23和第二分隔区域23s布置在第一分隔区域22s里面。
在这个例子中，布置在第二基底单元20u中的第二相对电极22和第三相对电极23之间的区域与布置在第一基底单元10u中的第二电极12形成一对。
例如，第一电极11的电势设置为VE电势；并且第一相对电极21的电势设置为GND电势(地电势)。作为GND-VE电势差的第一电压施加于第一相对电极21和第一电极11之间。包括Z轴方向分量的电场施加在这个区域中。
例如，第三电极13的电势设置为VF电势；并且第三相对电极23的电势设置为GND电势。GND-VF电势差的第二电压施加于第三电极13和第三相对电极23之间。包括Z轴方向分量的电场施加在这个区域中。在图7中，在第一电极11的电势设置为与第三电极13的电势不同的电势的情况下，出现在第三电极13周围水平地不对称的电场(关于平行于Y轴方向并穿过第三电极13的X轴方向中心的线不对称)。液晶分子的倾斜角度在第三电极13的一端(例如，透镜端侧)的区域中急剧增加。在这个区域中，倾斜方向是与初始排列的倾斜方向相同的倾斜方向。在这个区域中，液晶层30的折射率急剧减小；并且发生折射率的Fresnel型跳跃。另一方面，在第三电极13的另一端(在透镜中心侧的末端)的区域中，液晶分子的倾斜角度的改变是缓慢的。虽然在这个区域中倾斜方向不同于初始排列，但这个部分的排列无序(例如，反转倾斜和/或扭转)的发生被抑制，因为液晶分子的倾斜角度的改变是缓慢的。
在第一相对电极21和第三相对电极23之间存在不提供电极的区域(第二分隔区域23s)。由此，在第二分隔区域23s的部分能够形成具有不对称透镜结构的折射率分布。例如，能够使折射率的Fresnel型跳跃在第二分隔区域23s的部分比较急剧。
在图7中，例如，第二电极12的电势设置为VF电势；并且第二相对电极22的电势设置为GND电势。GND-VF电势差的第二电压施加于第二相对电极22和第二电极12之间。在这个区域中，施加包括Z轴方向分量的电场。施加于第二电极12和第三电极13的VF电势低于施加于第一电极11的VE电势。由此，在第二电极12和中心轴59之间的区域中，液晶分子的倾斜角度的改变是缓慢的。由此，抑制这个部分的排列无序的发生。在这个例子中，第二电极12的电极宽度可以比第三电极13的电极宽度窄。
液晶的倾斜角度大的排列(例如，垂直排列)在施加第一电压和第二电压的区域中形成在液晶层30中。这些区域的有效折射率是针对寻常光的折射率(n0)。
另一方面，例如，第一相对电极21和第一电极11之间的电场在水平方向上朝着透镜中心减小。因此，朝着第二电极12形成初始排列(例如，水平排列)。针对在X轴方向上振动的光的这个区域中的折射率是针对非寻常光的折射率(ne)。
在折射率分布31中，例如，折射率的改变(折射率差31d)不小于针对非寻常光的折射率和针对寻常光的折射率之差的大约20％并且不大于针对非寻常光的折射率和针对寻常光的折射率之差的大约80％。
例如，折射率在液晶层30的与第一电极11的中心部分相对的部分附近、在液晶层30的与第二电极12的中心部分相对的部分附近以及在液晶层30的与第三电极13的中心部分相对的部分附近具有最小值。液晶层30的折射率在中心轴59附近、在第一分隔区域22s附近以及在第二分隔区域23s附近具有最大值。
液晶光学设备112的电极可设置为各种电势。
例如，第一电极11设置为VE电势；第一相对电极21设置为GND电势；第三电极13设置为GND电势；第三相对电极23设置为VF电势；第二电极12设置为VF电势；并且第二相对电极22设置为GND电势。在这种情况下，VF电势可与VE电势相同，或者不同于VE电势。在这种情况下，共同反转驱动也适用。
例如，第一电极11设置为VE电势；第一相对电极21设置为VF电势；第三电极13设置为VF电势；第三相对电极23设置为GND电势；第二电极12设置为GND电势；并且第二相对电极22设置为GND电势。在这种情况下，VF电势可与VE电势相同，或者不同于VE电势。在这种情况下，共同反转驱动也适用。
Fresnel透镜的跳跃以各种方式形成在液晶光学设备112中。由此，用于获得所希望的透镜效果的透镜的光学厚度(例如，液晶层30的厚度、双折射等)能够减小。在液晶光学设备112中，通过布置在第一基底单元10u中的电极和布置在第二基底单元20u中的分隔区域的组合，不对称也能够被引入到电场分布；并且折射率分布的特性改善。由此，能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
图8是表示根据第一实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
在根据如图8中所示的这个实施例的液晶光学设备112a中，第一基底单元10u还包括中心部分电极11c。在其它方面，液晶光学设备112a类似于液晶光学设备112。根据液晶光学设备112a，能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
在液晶光学设备112和112a中，第一基底单元10u可还包括位于第三电极13和第一电极11之间的另一电极(诸如，第四电极等)。在这种情况下，第二基底单元20u可还包括位于第三相对电极23和第一相对电极21之间的另一电极(诸如，第四相对电极等)。在这种情况下，从中心轴59到第三相对电极23和第四相对电极之间的分隔区域的中心的的距离比从中心轴59到第四电极的中心的距离长。换句话说，引入不对称。因此，在该实施例中，具有形成的Fresnel透镜状结构的折射率分布可包括任何数量的辅透镜。
第二实施例
图9是表示根据第二实施例的液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
如图9中所示，根据这个实施例的液晶光学设备121包括第一基底单元10u、第二基底单元20u和液晶层30。液晶层30布置在第一基底单元10u和第二基底单元20u之间。
第一基底单元10u包括第一基底10、第一电极11和电极对15(例如，第一电极对15a等)。第一基底10具有第一主表面10a。第一电极11布置在第一主表面10a上以在Y轴方向(第一方向)上延伸。多个第一电极11在与Y轴方向正交的X轴方向(第二方向)上布置。
多个电极对15布置在第一主表面上。所述多个电极对15布置在所述多个第一电极11之间。例如，一个电极对15布置在第一区域R1中；并且另一个电极对15布置在第二区域R2中。
电极对15包括第二电极12(第二电极12a等)、第三电极13(第三电极13a等)和绝缘层18。第二电极12和第三电极13在Y轴方向上延伸。绝缘层18布置在第二电极12和第三电极13之间。在这个例子中，绝缘层18布置在第二电极12和第一基底10之间；并且第三电极13布置在第一基底10和绝缘层18的一部分之间。
当投影在X-Y平面(平行于第一方向和第二方向的平面)上时，第二电极12具有覆盖第三电极13的第一叠加部分12p和未覆盖第三电极13的第一非叠加部分12q。当投影在X-Y平面上时，第三电极13具有覆盖第二电极12的第二叠加部分13p和未覆盖第二电极12的第二非叠加部分13q。换句话说，第二电极12沿着X轴方向相对于第三电极13偏移。换句话说，在一个电极对15中形成不对称。
第二基底单元20u包括第二基底20和相对电极(第一相对电极21)。第二基底20具有与第一主表面10a相对的第二主表面20a。第一相对电极21布置在第二主表面20a上。第一相对电极21包括狭缝20s。当投影在X-Y平面上时，狭缝20s覆盖所述多个电极对15中的每个电极对15的至少一部分。狭缝20s在Y轴方向上延伸。
第一基底10、第二基底20、第一电极11、第二电极12、第三电极13、第一相对电极21等可包括例如参照第一实施例描述的材料。
绝缘层18可包括例如SiO2等。例如，绝缘层18的厚度为不小于100nm并且不大于1000nm。由此，获得合适的绝缘性质和高透射率。
例如，第一相对电极21的电势设置为GND电势；第一电极11的电势设置为VE电势；第二电极12的电势设置为VF电势；并且第三电极13的电势设置为VF电势。由此，能够在电极对15形成不对称的电场分布(电力线的分布)。另外，通过提供狭缝20s，电场分布的可控性增加。由此，沿着+X方向的折射率增加速度能够容易地高于沿着+X方向的折射率减小速度。从折射率的最小值点32到最大值点33的改变能够容易地比较急剧。因此，能够抑制杂散光。此外，沿着+X方向的折射率的改变(减小)能够比较缓慢；并且容易获得良好的透镜效果。在第一相对电极21设置为GND电势的情况下，从第二电极12到中心轴59形成电场分布；并且通过接近初始排列的液晶指向矢形成具有透镜结构的折射率分布。
根据这个实施例，折射率分布的特性改善；并且能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
在上述的描述中，VF电势可与VE电势相同，或者不同于VE电势。换句话说，施加于第一相对电极21和第一电极11之间的电压可不同于施加于第一相对电极21和第二电极12之间的电压。有利地，施加于第一相对电极21和第一电极11之间的电压高于施加于第一相对电极21和第二电极12之间的电压。由此，在透镜末端的折射率分布的光学特性更好。
当投影在X-Y平面上时，狭缝20s覆盖第二电极12(第一非叠加部分12q未覆盖第一叠加部分12p)。狭缝20s可覆盖第三电极13的至少一部分。狭缝20s可覆盖第二非叠加部分13q的至少一部分。
图10是表示根据第二实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
在根据如图10中所示的这个实施例的液晶光学设备122中，第一基底单元10u包括位于第一区域R1中的多个电极对15(第一电极对15a、第二电极对15b等)。
第二电极对15b包括第二电极12b、第三电极13b和绝缘层18。第二电极12b、第三电极13b和绝缘层18的结构类似于第一电极对15a的第二电极12a、第三电极13a和绝缘层18，并且因此省略描述。
多个狭缝20s布置在第二基底单元20u中。狭缝20s分别与所述多个电极对15的至少一部分相对。根据液晶光学设备112，同样地，折射率分布的特性改善；并且能够提供提供高质量显示的液晶光学设备。
图11是表示根据第二实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
如图11中所示，根据这个实施例的液晶光学设备123包括第一基底单元10u、第二基底单元20u和液晶层30。液晶层30布置在第一基底单元10u和第二基底单元20u之间。在这个例子中，第二基底单元20u的结构不同于液晶光学设备121的第二基底单元20u的结构。
第一基底单元10u的结构类似于液晶光学设备121的第一基底单元10u的结构。换句话说，第一基底单元10u包括多个第一电极11、第一电极对15a和第一基底10，第一基底10包括第一主表面10a。当投影在X-Y平面上时，第一电极对15a在第一区域R1中布置在第一主表面10a上。第一电极对15a包括在Y轴方向上延伸的第二电极12、在Y轴方向上延伸的第三电极13以及布置在第二电极12和第三电极13之间的绝缘层18。
除第二基底20和第一相对电极21之外，第二基底单元20u还包括第二相对电极22。第二相对电极22布置在第二基底20的第二主表面20a上。第二相对电极22与第一相对电极21分开并在Y轴方向上延伸。当投影在X-Y平面上时，第二相对电极22覆盖中心轴59。
在第一区域R1中，当投影在X-Y平面上时，第一相对电极21和第二相对电极22之间的第一分隔区域22s覆盖第一电极对15a的至少一部分。
在这个例子中，第一相对电极21和第二相对电极22布置在第二基底单元20u中。因此，与对应于透镜末端的第一电极11相对的第一相对电极21的电势能够设置为与覆盖对应于透镜中心的中心轴59的第二相对电极22的电势不同的电势。由此，折射率分布的可控性增加。此外，通过布置与第一电极对15a的至少一部分相对的第一分隔区域22s，能够以更高的精度控制折射率分布。
图12是表示根据第二实施例的另一液晶光学设备的结构的示意性剖视图。
在根据如图12中所示的这个实施例的液晶光学设备124中，第一基底单元10u还包括第二电极对15b。第二电极对15b在第一电极对15a和上述两个最接近的第一电极11中的一个电极11p之间布置在第一主表面10a上。
第二电极对15b包括在Y轴方向上延伸的第二电极对15b的第二电极12b、在Y轴方向上延伸的第二电极对15b的第三电极13b以及布置在第二电极12b和第三电极13b之间的绝缘层18。
当投影在X-Y平面上时，第二电极对15b的第二电极12b具有覆盖第二电极对15b的第三电极13b的第一叠加部分12p和未覆盖第三电极13b的第一非叠加部分12q。当投影在X-Y平面上时，第二电极对15b的第三电极13b具有覆盖第二电极对15b的第二电极12b的第二叠加部分13p和未覆盖第二电极12b的第二非叠加部分13q。
第二基底单元20u还包括第三相对电极23。第三相对电极23在第一相对电极21和第二相对电极22之间布置在第二主表面20a上。第三相对电极23与第一相对电极21和第二相对电极22分开。第三相对电极23在Y轴方向上延伸。
在第一区域R1中，当投影在X-Y平面上时，第一相对电极21和第三相对电极23之间的第二分隔区域23s覆盖第二电极对15b的至少一部分。
因此，在以各种方式提供电极对15的情况下，通过提供能够被施加相互不同的电压的第一相对电极21、第二相对电极22和第三相对电极23，折射率分布的可控性进一步增加。通过提供与多个电极对15匹配的分隔区域(第一分隔区域22s、第二分隔区域23s等)，折射率分布的可控性进一步提高。此外，设计裕度增加。
在液晶光学设备121至124中，第二电极12和第三电极13可互换。在上述例子中，第二电极12和中心轴59之间沿着X轴方向的距离比第三电极13和中心轴59之间的距离短。实施例不限于此；并且第二电极12和中心轴59之间沿着X轴方向的距离可以比第三电极13和中心轴59之间的距离长。通过改变施加的电压以匹配电极的结构，能够形成所希望的折射率分布31。
在液晶光学设备121至124中，还可提供中心部分电极11c。
可形成包括图像显示单元80与液晶光学设备111、111a、111b、112、112a和121至124以及液晶光学设备111、111a、111b、112、112a和121至124的变型的液晶光学设备的图像显示装置。根据这种图像显示装置，能够提供提供高质量显示的图像显示装置。
实施例可具有下面的结构。
结构1
一种液晶光学设备，包括：
第一基底单元，包括
第一基底，具有第一主表面，
多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，所述多个第一电极在与第一方向正交的第二方向上布置，
多个电极对，布置在第一主表面上的所述多个第一电极之间的区域中，所述多个电极对中的每一对包括
第二电极，在第一方向上延伸，
第三电极，在第一方向上延伸，和
绝缘层，布置在第二电极和第三电极之间，
第二电极具有当投影在平行于第一方向和第二方向的平面上时覆盖第三电极的第一叠加部分和未覆盖第三电极的第一非叠加部分，第三电极具有当投影在该平面上时覆盖第二电极的第二叠加部分和未覆盖第二电极的第二非叠加部分；
第二基底单元，包括：
第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面，和
相对电极，布置在第二主表面上，该相对电极具有在第一方向上延伸的狭缝以在投影在该平面上时覆盖所述多个电极对中的每一对的至少一部分；和
液晶层，布置在第一基底单元和第二基底单元之间。
结构2
一种液晶光学设备，包括：
第一基底单元，包括
第一基底，具有第一主表面，
多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极，和
第一电极对，当投影在包括第一方向和第二方向的平面上时，所述第一电极对布置在中心轴和两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中的第一主表面上，该中心轴平行于第一方向以穿过连接所述两个最接近的第一电极的第二方向中心的线段的中点，第一电极对包括
第二电极，在第一方向上延伸，
第三电极，在第一方向上延伸，和
绝缘层，布置在第二电极和第三电极之间，
第二电极具有当投影在所述平面上时覆盖第三电极的第一叠加部分和不覆盖第三电极的第一非叠加部分，第三电极具有当投影在所述平面上时覆盖第二电极的第二叠加部分和不覆盖第二电极的第二非叠加部分；
第二基底单元，包括：
第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面，和
第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对，和
第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极在投影在所述平面上时覆盖中心轴；和
液晶层，布置在第一基底单元和第二基底单元之间，
第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域，当投影在所述平面上时，该第一分隔区域覆盖第一区域中的第一电极对的至少一部分。
结构3
如结构2所述的液晶光学设备，其中：
第一基底单元还包括第二电极对，第二电极对在第一电极对和所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极之间布置在第一主表面上，第二电极对包括
第二电极对的第二电极，在第一方向上延伸，
第二电极对的第三电极，在第一方向上延伸，和
绝缘层，布置在第二电极对的第二电极和第二电极对的第三电极之间，
第二电极对的第二电极具有当投影在该平面上时覆盖第二电极对的第三电极的第一叠加部分和未覆盖第二电极对的第三电极的第一非叠加部分，第二电极对的第三电极具有当投影在该平面上时覆盖第二电极对的第二电极的第二叠加部分和未覆盖第二电极对的第二电极的第二非叠加部分；和
第二基底单元还包括第三相对电极，第三相对电极布置在第一相对电极和第二相对电极之间的第二主表面上并与第一相对电极和第二相对电极分隔开以在第一方向上延伸，
当投影在该平面上时，第一相对电极和第三相对电极之间的第二分隔区域覆盖第一区域中的第二电极对的至少一部分。
根据实施例，能够提供提供高质量显示的液晶光学设备和图像显示装置。
在本申请的说明书中，“垂直”和“平行”不仅表示严格垂直和严格平行，还包括例如由于制造过程导致的变动等。基本上垂直以及基本上平行就足够了。
以上参照例子描述了本发明的实施例。然而，本发明不限于这些特定例子。例如，通过从已知技术合适地选择液晶光学设备中所包括的部件(诸如，第一基底单元、第二基底单元、液晶层、第一基底、第二基底、第一至第三电极、第一至第三相对电极、中心部分电极、绝缘层和驱动单元)的特定结构和图像显示装置中所包括的部件(诸如，显示单元、显示驱动单元等)的特定结构，本领域技术人员可类似地实施本发明；并且只要获得类似效果，这种实施就被包括在本发明的范围中。
另外，特定例子的任何两种或更多种部件可以在技术可行性的范围内组合，并且在包括本发明的主旨的方面而言被包括在本发明的范围中。
此外，在包括本发明的精神的方面而言，基于以上作为本发明的实施例描述的液晶光学设备和图像显示装置由本领域技术人员通过合适的设计修改可实施的液晶光学设备和图像显示装置也被包括在本发明的范围内。
在本发明的精神内能够由本领域技术人员设想各种其它变化和修改，并且应该理解，这种变化和修改也被包括在本发明的范围内。
尽管已描述某些实施例，但仅作为示例提供这些实施例，而非意图限制本发明的范围。实际上，本文描述的新的实施例可以实现为各种其它形式；另外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以做出在本文描述的实施例的形式上的各种省略、替换和变化。所附权利要求及其等同物意在包括落在本发明的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (20)

1.一种液晶光学设备，包括：
第一基底单元，包括
第一基底，具有第一主表面；
多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极，和
多个第二电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，第二电极布置在两个最接近的第一电极的中心轴和所述两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中，该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点；
第二基底单元，包括
第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面，
第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对，和
第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极覆盖中心轴；和
液晶层，布置在第一基底单元和第二基底单元之间，
中心轴和第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域的中心之间沿着第二方向的距离比中心轴和第二电极的中心之间沿着第二方向的距离长。
2.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中沿着第二方向的第二电极的宽度比沿着第二方向的第一分隔区域的宽度窄。
3.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中第一分隔区域不覆盖第二电极。
4.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中第一分隔区域的一部分覆盖第二电极。
5.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中从中心轴到所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极的沿着第二方向的距离(d12)和从中心轴到第一分隔区域的中心的沿着第二方向的距离(d22)之差的绝对值小于从中心轴到所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极的距离(d12)的1/2。
6.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中从中心轴到所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极的沿着第二方向的距离(d12)和从中心轴到第一分隔区域的中心的沿着第二方向的距离(d22)之差的绝对值不大于沿着垂直于第二方向的第三方向的液晶层的厚度。
7.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中：
第一基底单元还包括第三电极，第三电极布置在第二电极和所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极之间的第一主表面上并与第一电极和第二电极分隔开以在第一方向上延伸；
第二基底单元还包括第三相对电极，第三相对电极布置在第一相对电极和第二相对电极之间的第二主表面上并与第一相对电极和第二相对电极分隔开以在第一方向上延伸；以及
中心轴和第一相对电极和第三相对电极之间的第二分隔区域的中心之间沿着第二方向的距离比中心轴和第三电极的中心之间沿着第二方向的距离长。
8.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中所述第一基底单元还包括中心部分电极，中心部分电极布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，中心部分电极覆盖中心轴并与第二电极分隔开。
9.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中所述第一基底单元还包括布置在中心轴和所述两个最接近的第一电极中的另一个电极之间的第二区域中的电极，
第二区域中的第一基底单元的结构与第一区域的第一基底单元的结构具有线对称性。
10.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中所述第一电极、第二电极、第一相对电极和第二相对电极包括氧化物，该氧化物包括从包括In、Sn、Zn和Ti的组选择的至少一种元素，并且
第一电极的厚度、第二电极的厚度、第一相对电极的厚度和第二相对电极的厚度不小于100nm并且不大于350nm。
11.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中液晶层中包括的液晶具有正介电各向异性，并且
液晶的初始排列是水平排列。
12.如权利要求11所述的液晶光学设备，其中液晶的指向矢和第二方向之间的角度的绝对值不大于15度。
13.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中在第一基底单元附近的液晶层的取向方向与在第二基底单元附近的液晶层的取向方向是逆平行的。
14.如权利要求1所述的液晶光学设备，其中沿着第二方向的第一电极的长度不小于5μm并且不大于300μm，
沿着第二方向的第二电极的长度不小于5μm并且不大于300μm，以及
沿着第二方向的第一分隔区域的长度不小于5μm并且不大于300μm。
15.一种液晶光学设备，包括：
第一基底单元，包括
第一基底，具有第一主表面，
多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极，和
第一电极对，所述第一电极对布置在两个最接近的第一电极的中心轴和所述两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中的第一主表面上，该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点，第一电极对包括
第二电极，在第一方向上延伸，
第三电极，在第一方向上延伸，和
绝缘层，布置在第二电极和第三电极之间，
第二电极具有覆盖第三电极的第一叠加部分和不覆盖第三电极的第一非叠加部分，第三电极具有覆盖第二电极的第二叠加部分和不覆盖第二电极的第二非叠加部分；
第二基底单元，包括：
第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面，和
第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对，和
第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极覆盖中心轴；和
液晶层，布置在第一基底单元和第二基底单元之间，
第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域，该第一分隔区域覆盖第一区域中的第一电极对的至少一部分。
16.如权利要求15所述的液晶光学设备，其中所述第一基底单元还包括第二电极对，第二电极对布置在第一电极对和所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极之间的第一主表面上，第二电极对包括
第二电极对的第二电极，在第一方向上延伸，
第二电极对的第三电极，在第一方向上延伸，和
绝缘层，布置在第二电极对的第二电极和第二电极对的第三电极之间，
第二电极对的第二电极具有覆盖第二电极对的第三电极的第一叠加部分和不覆盖第二电极对的第三电极的第一非叠加部分，第二电极对的第三电极具有覆盖第二电极对的第二电极的第二叠加部分和不覆盖第二电极对的第二电极的第二非叠加部分；和
第二基底单元还包括第三相对电极，第三相对电极布置在第一相对电极和第二相对电极之间的第二主表面上并与第一相对电极和第二相对电极分隔开以在第一方向上延伸，
第一相对电极和第三相对电极之间的第二分隔区域覆盖第一区域中的第二电极对的至少一部分。
17.如权利要求15所述的液晶光学设备，其中所述绝缘层包括SiO2，并且
绝缘层的厚度不小于100nm并且不大于1000nm。
18.一种图像显示装置，包括：
液晶光学设备，包括：
第一基底单元，包括
第一基底，具有第一主表面；
多个第一电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，在与第一方向正交的第二方向上布置所述多个第一电极，和
多个第二电极，布置在第一主表面上以在第一方向上延伸，第二电极布置在两个最接近的第一电极中心轴和所述两个最接近的第一电极中的一个电极之间的第一区域中，该中心轴平行于第一方向且穿过所述两个最接近的第一电极的中点；
第二基底单元，包括
第二基底，具有与第一主表面相对的第二主表面，
第一相对电极，布置在第二主表面上以在第一方向上延伸，从而与第一电极相对，和
第二相对电极，布置在第二主表面上并与第一相对电极分隔开以在第一方向上延伸，第二相对电极覆盖中心轴；和
液晶层，布置在第一基底单元和第二基底单元之间，
中心轴和第一相对电极和第二相对电极之间的第一分隔区域的中心之间沿着第二方向的距离比中心轴和第二电极的中心之间沿着第二方向的距离长；和
图像显示单元，与液晶光学设备堆叠在一起，该图像显示单元包括显示单元，该显示单元构造为使包括图像信息的光入射在液晶层上。
19.如权利要求18所述的图像显示装置，还包括：
驱动单元，构造为把第一电压施加于第一相对电极和第一电极之间并且把第二电压施加于第二相对电极和第二电极之间。
20.如权利要求19所述的图像显示装置，还包括：
第一基底单元还包括第三电极，第三电极布置在第二电极和所述两个最接近的第一电极中的所述一个电极之间的第一主表面上并与第一电极和第二电极分隔开以在第一方向上延伸；
第二基底单元还包括第三相对电极，第三相对电极布置在在第一相对电极和第二相对电极之间的第二主表面上并与第一相对电极和第二相对电极分隔开以在第一方向上延伸；以及
中心轴与在第一区域中的第一相对电极和第三相对电极之间的第二分隔区域的第二方向中心之间沿着第二方向的距离，比中心轴与第一区域的第三电极的第二方向中心之间沿着第二方向的距离长，
所述驱动单元构造为把第二电压施加于第三电极和第三相对电极之间。
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