CN103597401A - 液晶光学元件以及图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶光学元件，包括：对置配置了的一对第1基板及第2基板；液晶层，设置于所述第1基板及第2基板之间；多个第1电极，设置于所述液晶层侧的所述第1基板上，且沿着第1方向排列；以及第2电极，设置于所述液晶层侧的所述第2基板上。所述多个第1电极被分割为沿着与所述第1方向不同的第2方向排列的多个电极区域。所述多个电极区域的各个电极区域所包含的第1电极与引出线电连接。

Description

液晶光学元件以及图像显示装置

技术领域

本发明的实施方式涉及液晶光学元件以及图像显示装置。

背景技术

以往，提出了能够显示立体（三维）图像的显示装置。在这些立体图像显示装置中，为了在空间中提示不同的影像信息，使用双凸透镜、视差屏障等光学元件。双凸透镜是在某方向上一维排列了半圆锥体状（半圆形状）的柱面透镜的透镜，具有一维的光学作用。为了使用该双凸透镜的光学作用对观测者提示视差信息，优选配置为柱面透镜的排列方向为对于观测者的水平方向（左右的眼睛并排的方向）。但是，实际上，如果使用通常的显示面板，则发生与布线等的波纹干扰（moire），所以还有时以偏离水平方向而倾斜了的状态配置柱面透镜的排列方向。这在视差屏障中也是同样的。

另外，有希望在同一显示装置中切换显示二维（2D）图像和三维（3D）图像这样的要求，提出了用于响应该要求的技术。例如，在专利文献2中，记载了使用了利用液晶等的双折射性透镜和偏振光切换单元（cell）的技术。通过对从偏振光切换单元射出的光的偏振状态进行电切换，来切换2D显示和3D显示。进而，通过在显示画面内部分地切换偏振光切换单元的偏振状态，实现了使2D显示的一部分成为3D显示那样的部分2D/3D显示。

另外，在专利文献2中，能够不特别考虑对部分2D/3D显示的影响而设定透镜的排列方向。部分2D/3D显示中的2D显示区域与3D显示区域的边界由偏振光切换单元的电极构造决定。另一方面，透镜的排列方向由双折射性透镜的构造决定。由于两者的构造无相关，所以能够独立且自由地设计两者。

进而，在专利文献2中，记载了作为双折射性透镜使用液晶透镜阵列元件来切换2D显示和3D显示的技术。该液晶透镜阵列元件具有在一个基板上周期性地配置的棒状的电极。另外，在与对置的另一个基板上形成的电极之间创建电场分布。通过该电场分布，液晶层的取向变化，生成作为透镜发挥作用的折射率分布。通过控制对电极施加的电压，能够使透镜作用开启（on）/关闭（off），所以能够切换2D显示和3D显示。这样通过电场控制液晶分子的取向方向的方式被称为液晶折射率分布型（GRIN：gradient index）透镜方式。

【专利文献1】日本特表2001-501073号公报

【专利文献2】日本特开2010-224191号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在专利文献2记载的使用了双折射性透镜和偏振光切换单元的部分2D/3D显示切换技术中，除了透镜以外还需要偏振光切换单元，所以构造变得复杂，成本增加成为问题。因此，期望能够不使用偏振光切换单元而部分地实现2D/3D显示切换。

另外，根据本发明者的研究，在希望使用液晶GRIN透镜部分地实现2D/3D显示切换的情况下，2D显示区域与3D显示区域的边界的形状受到透镜的排列方向（或者延伸方向）的制约。特别地，在如专利文献1记载那样，在倾斜方向上倾斜地配置了透镜的情况下，存在2D显示区域与3D显示区域的边界沿着透镜延伸方向倾斜，不适合于部分2D/3D显示这样的问题。

实施方式的目的在于提供一种在部分地切换2D显示和3D显示时，能够实现不依赖于透镜或者狭缝的延伸方向、排列方向的显示区域的液晶光学元件以及图像显示装置。

解决问题的技术手段

实施方式的液晶光学元件包括：对置配置了的一对第1基板及第2基板；液晶层，设置于所述第1基板及第2基板之间；多个第1电极，设置于所述液晶层侧的所述第1基板上，且沿着第1方向排列；以及第2电极，设置于所述液晶层侧的所述第2基板上。所述多个第1电极被分割为沿着与所述第1方向不同的第2方向排列的多个电极区域。所述多个电极区域的各个电极区域所包含的第1电极与引出线电连接。

实施方式的图像显示装置包括所述液晶光学元件、和对所述液晶光学元件射出光线的图像显示部。

附图说明

图1是第1实施方式的图像显示装置的示意图。

图2是液晶GRIN透镜的剖面图。

图3是多个第1电极的俯视图。

图4是示出对液晶层施加了电场的情况下的液晶指向矢分布的图。

图5是第2实施方式的多个第1电极的俯视图。

图6是第3实施方式的多个第1电极的俯视图。

图7是第4实施方式的图像显示装置的示意图。

图8是构成液晶GRIN透镜的第1电极以及第2电极的俯视图。

图9是示出用于部分地进行3D显示的电压关系的一个例子的图。

图10是第5实施方式的图像显示装置的示意图。

图11是液晶视差屏障的剖面图。

图12是多个第1电极的俯视图。

图13是第6实施方式的图像显示装置的示意图。

图14是液晶GRIN透镜的剖面图。

图15是第1电极、第2电极以及第3电极的俯视图。

（符号说明）

10：图像显示装置；11：图像显示部；12、13：偏振片；20：液晶光学元件（液晶GRIN透镜、液晶视差屏障）；21、22：透明基板；23：液晶层；24：液晶分子；25：电介质层；30：第1电极；31：第1电极区域；32、33：引出线；40：第2电极；50～52：电压控制部；60：第3电极；61：第3电极区域；62：引出线。

具体实施方式

以下，参照附图，说明实施方式。但是，应当留意，附图是示意性或者概念性的图，各附图的尺寸以及比例等未必与实际相同。另外，即使在附图的相互之间表示相同的部分的情况下，也有时不同地表示相互的尺寸的关系、比例。另外，在以下的说明中，对具有相同功能以及结构的要素，附加相同符号，仅在必要的情况下进行重复说明。

已知显示多个视差图像的积分照相术（以下IP法）或者以某种方法记录立体像并将其再生为立体像的光线再生法。在从左右的眼睛观察了物体时，如果将观察到处于近距离的点时的与左右的眼睛形成的角度设为α、将观察到处于远距离的点时的与左右的眼睛形成的角度设为β，则α和β根据该物体与观测者的位置关系而不同。如果将该角度差（α－β）称为两眼视差，则人能够利用该两眼视差来进行立体视图。

将在立体图像显示装置中应用了IP法的三维图像显示方法称为II（整体成像）方式。在II方式中，从1个透镜射出的光线相当于要素图像的数量。通常，称为视差数，在各个透镜中，视差光线平行地射出。该II方式根据观测者的位置、或者观测者观察的角度而观察到1视差的图像、2视差的图像、3视差的图像这样的不同的图像。因此，观测者通过进入到右眼和左眼的视差，来感知立体。

在以下的实施方式中说明的液晶光学元件能够应用于使用了II方式的无眼镜的立体图像显示装置，例如，能够用于显示多个视差图像。当然，还能够使用于II方式以外的立体图像显示装置、在不同的角度方向上显示不同的图像的图像显示装置。

[第1实施方式]

图1是第1实施方式的图像显示装置10的示意图。图像显示装置10包括能够显示二维图像的图像显示部11、偏振片12、作为折射率分布型液晶光学元件的液晶GRIN透镜20、第1电压控制部50、以及第2电压控制部51。图像显示部11优选为矩阵状地排列了像素的所谓平板显示器（FPD），作为这样的图像显示部，使用非发光型的液晶显示器（LCD）、发光型的等离子体显示器（PDP：PlasmaDisplay Panel）、发光型的有机EL（electroluminescence：电致发光）显示器等。非发光型的显示器具有背光源，使用来自该背光源的光线来显示图像。

图1的偏振片12中记载的箭头（第1方向D1）表示偏振方向。偏振片12使来自图像显示部11的光线偏振，射出第1方向D1的直线偏振光。在图1中，为了说明偏振方向，从图像显示部11抽出而表示了偏振片12，但一般，将图像显示部11和偏振片12合起来构成图像显示部。液晶GRIN透镜20配置于从图像显示部11射出图像的一侧。

图2是液晶GRIN透镜20的剖面图。液晶GRIN透镜20是通过在液晶层的两侧配置的2个电极来创建折射率分布的透镜。液晶GRIN透镜20包括一对透明基板（例如玻璃基板）21以及22、被透明基板21以及22夹持的液晶层23、多个第1电极30、以及第2电极40。

多个第1电极30设置于液晶层23侧的透明基板21上。在图2的剖面图中，仅抽出2个第1电极30而示出。关于第1电极30的具体的结构将在后面叙述。在液晶层23侧的透明基板22上，平面状地设置了第2电极40。例如，与包含多个第1电极30的面积大致相同地设定第2电极40的面积。第1电极30以及第2电极40由透明电极构成。

液晶层23包含多个液晶分子24。在本实施方式中，液晶分子24使用呈现单轴性双折射的物质。在不对液晶层23施加电场的状态下的液晶分子24的初始取向被设定为其长轴方向为第1方向D1。通过例如摩擦处理了的取向膜（未图示），控制这样的初始取向。

图3是多个第1电极30的俯视图。沿着第1方向D1，等间隔地排列了多个第1电极30。各第1电极30的宽度形成为小于第1电极30的排列间距的一半。第1电极30的排列间距是指：在第1方向D1上，对第1电极30的宽度和第1电极30之间的距离进行相加而得到的长度。多个第1电极30被分割为沿着与第1方向不同的第2方向D2排列的多个第1电极区域31。例如，在使图像显示装置10为纵向配置的情况下，第2方向D2与画面的水平方向对应，在使图像显示装置10为水平配置的情况下，第2方向D2与画面的横向对应。

各第1电极区域31中包含的规定数量的第1电极30通过引出线32以及33电连接。引出线32以及33由与第1电极30相同的材料构成。引出线32在与第2方向D2正交的方向延伸，配置于第2方向D2上的第1电极区域31的端部。引出线33与引出线32电连接，配置于第1电极区域31的上端，在第2方向D2上延伸。引出线33在第1电极区域31内，对未通过引出线32电连接的第1电极30进行电连接。具有这样的结构的多个第1电极30能够以第1电极区域31为单位而进行电压控制。

液晶GRIN透镜20通过邻接的2个第1电极30形成柱状的1个透镜。邻接的2个第1电极30之间的距离（具体而言，邻接的2个第1电极30各自的中心之间的距离）为透镜间距。因此，液晶GRIN透镜20构成了在第1方向D1排列了多个相对与第2方向D2正交的方向而倾斜的倾斜透镜的透镜阵列。液晶GRIN透镜20的倾斜度、即第2方向D2和第1方向D1所呈的角度θ满足“θ≠0、-45°<θ<45°”的条件。

（动作）

接下来，说明液晶GRIN透镜20的动作。通过图1所示的第1电压控制部50以及第2电压控制部51，进行液晶GRIN透镜20的电压控制。第1电压控制部50构成为与多个引出线32（或者引出线33）分别电连接，并能够对多个引出线32分别独立地进行电压控制。第2电压控制部51与第2电极40电连接，对第2电极40进行电压控制。

首先，说明进行3D显示的情况下的液晶GRIN透镜20的动作。第2电压控制部51对第2电极40施加基准电压（例如接地电压）。第1电压控制部50对与进行3D显示的区域对应的第1电极区域31的引出线32，施加比基准电压高的规定的电压V1。电压V1被设定为阈值电压Vth以上。Vth是用于表现透镜效果的阈值电压，通过对液晶层23提供阈值电压Vth以上的电位差，长轴为水平方向的液晶分子24在垂直方向上立起。通过将第2电极40固定为接地电压并依次增大第1电极30的电压，能够实验性地求出阈值电压Vth。

如上所述，多个引出线32分别设置于多个第1电极区域31，各引出线32和与其对应的第1电极区域31中包含的规定数量的第1电极30电连接。因此，如果对某个引出线32施加了电压V1，则对相应的第1电极区域31中包含的规定数量的第1电极30，也施加相同的电压V1。

图4是示出对液晶层23施加了电场的情况下的液晶指向矢分布的图。图4所示的符号24A是表示液晶分子24的长轴方向（长边方向）的指向矢。在施加了电压V1的第1电极30附近（透镜端部），通过所施加的电压的影响，液晶分子24立起。在液晶分子24立起了的液晶区域中，从图像显示部11射出的光线与液晶指向矢垂直地交叉的比例小，所以几乎不会受到双折射的影响。因此，透镜端部的折射率变小，作为结果，光程长度也变小。

另一方面，随着远离第1电极30、即朝向透镜中心，从图像显示部11射出的光线与液晶指向矢垂直地交叉的比例变多，所以较大地受到双折射的影响。因此，随着朝向透镜中心，折射率逐渐变大。这样，在邻接的2个第1电极30之间，电场分布逐渐变化，由此折射率分布以及光程长度也逐渐变化。其结果，如图2的虚线所示，实现作为透镜的折射率分布。在这样施加了电压V1的第1电极区域31中，表现出透镜的效果。

另外，关于图像显示部11的图像，通过液晶GRIN透镜20中包含的多个透镜来控制光线方向，所以图像显示装置10能够显示多个视差图像。由此，观测者能够对立体图像进行视觉辨认。这样，部分地实现3D显示。

接下来，说明进行2D显示的情况下的液晶GRIN透镜20的动作。第2电压控制部51对第2电极40施加基准电压（例如接地电压）。第1电压控制部50对与进行2D显示的区域对应的第1电极区域31的引出线32，施加与第2电极40相同的电压、即接地电压。在该情况下，不对液晶层23施加电场，液晶分子24维持初始取向，所以不实现作为透镜的折射率分布。其结果，在施加了接地电压的第1电极区域31中，不表现透镜效果，部分地实现2D显示。另外，在进行2D显示的情况下，对第1电极30施加的电压不限于接地电压，小于阈值电压Vth即可。

（效果）

如以上详述，在第1实施方式中，液晶GRIN透镜20包括对置配置的一对透明基板21以及22、在透明基板21以及22之间设置的液晶层23、设置于液晶层23侧的透明基板21上且沿着第1方向D1排列的多个第1电极30、以及在液晶层23侧的透明基板22上设置的第2电极40。另外，多个第1电极30被分割为沿着与第1方向D1不同的第2方向D2排列的多个第1电极区域31。另外，各第1电极区域31中包含的规定数量的第1电极30通过引出线32电连接。

因此，第1实施方式具有以下的效果。

第1电极区域31的边界（即，引出线32的线）是与透镜的边界（即，第1电极30的线（line））独立地设定的。另外，在本实施方式中，能够以第1电极区域31为单位，切换透镜功能的开启/关闭。由此，在构成相对与第2方向D2正交的方向而倾斜了的倾斜透镜阵列的液晶GRIN透镜20中，不受到透镜的边界的限制，能够以矩形区域为单位，部分地实现2D显示和3D显示的切换。

另外，在本实施方式中，仅通过在图像显示部11的光线射出的一侧设置液晶GRIN透镜20，就能够部分地实现2D显示和3D显示的切换。即，不需要偏振光切换单元，所以能够实现可进行2D/3D显示切换的图像显示装置10的低成本化、薄型化。

另外，将引出线32设置于第2方向D2上的第1电极区域31的端部，所以能够抑制配置了引出线32所引起的画像质量降低。在第1电极区域31的边界中，由于截断了第1电极30而带来的影响，有时在电场分布中发生少量的紊乱。另外，在引出线32的附近中，有时仍在电场分布中发生少量的紊乱。通过使第1电极区域31之间的距离、即引出线32与第1电极30的被截断的部分的距离接近，能够减小电场分布的紊乱影响的区域。由此，能够抑制图像显示装置10的画像质量降低。

在本实施方式中，采用在透镜的边界配置了第1电极30的最低限度的结构，说明了液晶GRIN透镜20的中心概念，但本实施方式不限于此。能够使用更多的电极来形成作为透镜的折射率分布。

另外，将本实施方式中的液晶层的初始取向设为水平方向的水平取向而进行了说明，但液晶取向不限于此。其他液晶模式也能够应用。

另外，在本实施方式中，以将折射率分布型液晶光学元件作为液晶透镜阵列元件进行动作而进行了说明，但本实施方式不限于此。液晶光学元件具备用于实现3D显示的性能即可，例如，也可以不实现作为完整的透镜的折射率分布，也可以作为棱镜阵列元件发挥功能。

进而，在本实施方式中，说明了折射率分布型液晶光学元件，但所使用的材料不限于液晶。同样地，只要是具有电光效应的材料，就能够应用。

[第2实施方式]

第2实施方式示出了对多个第1电极30进行电连接的引出线32的另一结构例。在作为本实施方式的液晶光学元件的液晶GRIN透镜20中，相比于第1实施方式，引出线32的配置不同。图5是第2实施方式的多个第1电极30的俯视图。

如图5所示，在各第1电极区域31中，在邻接的2个第1电极30之间，以使长度为最短的方式配置引出线32，该引出线32对邻接的2个第1电极30进行电连接。换言之，引出线32在邻接的2个第1电极30之间，在作为第1电极30的排列方向的第1方向D1上延伸。各第1电极区域31中包含的多个引出线32与第1实施方式同样地，配置于第2方向D2上的第1电极区域31的端部。由此，各第1电极区域31中包含的规定数量的第1电极30通过多个引出线32以及引出线33电连接。

另外，在本实施方式中，将摩擦方向设为第1方向D1，所以摩擦方向和引出线32的延伸方向一致。本实施方式中的其他结构、以及动作与第1实施方式相同。

如以上详述，根据本实施方式，能够使引出线32的长度比第1实施方式更短。其结果，能够抑制在电压施加时，由于来自引出线32的电场而作为液晶GRIN透镜20的液晶取向分布紊乱。由此，能够抑制图像显示装置10的画像质量降低。特别地，在本实施方式中，以使长度为最短的方式配置了引出线32，所以能够进一步提高抑制画像质量降低这样的效果。

另外，使引出线32的延伸方向和摩擦方向一致，所以能够抑制由于来自引出线32的电场而液晶分子24扭曲变形。由此，能够提高图像显示装置10的画像质量。

另外，在本实施方式中，以按照使长度为最短的方式在第1电极30之间配置引出线32来进行了说明，但不限于此。即使在引出线32的长度并非最短的情况、即引出线32的延伸方向相对第1方向D1倾斜了的情况下，也能够得到画像质量的改善效果。

本实施方式中的其他效果与第1实施方式相同。

[第3实施方式]

第3实施方式示出了对多个第1电极30进行电连接的引出线32的又另一个结构例。在作为本实施方式的液晶光学元件的液晶GRIN透镜20中，相比于第2实施方式，引出线32的配置不同。图6是第3实施方式的多个第1电极30的俯视图。

如上所述，在第2实施方式中，在各第1电极区域31中，在与第2方向D2正交的方向上单排地配置了多个引出线32。相对于此，在本实施方式中，如图6所示，在各第1电极区域31中，交错状地配置了多个引出线32。其结果，多个引出线32不集中配置于特定的部位，而分散地配置。本实施方式中的其他结构、以及动作与第1实施方式相同。

如以上详述，根据本实施方式，能够使由引出线32引起的液晶取向分布紊乱的部分分散。由此，在本实施方式中，相比于如第2实施方式那样直线状地排列并周期性地配置的情况，能够使液晶取向的紊乱变得不显眼。由此，能够提高图像显示装置10的画像质量。

本实施方式中的其他效果与第2实施方式相同。

[第4实施方式]

在第4实施方式中，将在透明基板22上设置的第2电极40分割形成为多个，能够比第1实施方式更小地控制切换2D/3D显示的区域的单位。图7是第4实施方式的图像显示装置10的示意图。图8是构成液晶GRIN透镜20的第1电极30以及第2电极40的俯视图。

本实施方式的液晶GRIN透镜20相比于第1实施方式，第2电极40的形状不同。在第1实施方式中，在第2基板22上平面状地形成了第2电极40。相对于此，在本实施方式中，分割形成了多个第2电极40，该分割了的多个第2电极40沿着与第2方向D2正交的第3方向D3排列。本实施方式中的其他结构与第1实施方式相同。

在本实施方式中，通过选择对第1电极30以及第2电极40分别施加的电压，不仅是第2方向D2，而且在第3方向D3上，也能够部分地实现2D/3D显示切换。

接下来，说明液晶GRIN透镜20的动作。第2电压控制部51构成为与多个第2电极40分别电连接，并能够分别独立地对多个第2电极40进行电压控制。第1电压控制部50的结构与第1实施方式相同。在图8的结构例中，液晶GRIN透镜20具备4个第1电极区域31、以及4个第2电极40，所以能够在16（4×4）分割了的显示区域中进行不同的电压控制。

将第1电极30的施加电压设为V1on、V1off，将第2电极40的施加电压设为V2on、V2off。对与表现液晶GRIN透镜20的透镜效果的显示区域对应的第1电极30施加V1on且对第2电极40施加V2on。对与不表现透镜效果的显示区域对应的第1电极30施加V1off且对第2电极40施加V2off。Vth是用于表现透镜效果的阈值电压。以使下式成立的方式，选定这些施加电压。

|V1on-V2on|≧Vth

|V1on-V2off|<Vth

|V1off-V2on|<Vth

|V1off-V2off|<Vth

图9是示出用于部分地3D显示的电压关系的一个例子的图。作为一个例子，说明仅使图9的虚线所示的区域、即中央的4个分割区域进行3D显示的情况。在该例子的情况下，第1电压控制部50对第1电极30-2以及30-3分别施加电压V1on，对其以外的第1电极30-1以及30-4分别施加电压V1off。另外，第2电压控制部51对第2电极40-2以及40-3分别施加电压V2on，对其以外的第2电极40-1以及40-4分别施加电压V2off。通过这样的电压控制，仅对图9的虚线所示的区域提供阈值电压Vth以上的电位差，在该区域中表现透镜效果。由此，图9的虚线所示的区域被3D显示。

另一方面，在图9的虚线所示的区域以外，不提供阈值电压Vth以上的电位差，所以在该区域中不表现透镜效果。由此，图9的虚线所示的区域以外被2D显示。

这样，根据本实施方式，在对第1电极30施加了V1on且对第2电极40施加了V2on的区域中透镜为有效，在其以外的区域中不表现透镜效果。由此，不论在画面的纵横方向的哪一个方向上，都能够部分地实现2D显示和3D显示的切换。

本实施方式中的其他效果与第1实施方式相同。另外，在第4实施方式中，当然还能够应用第2以及第3实施方式。

[第5实施方式]

在第5实施方式中，代替液晶透镜阵列，作为视差发生部件使用液晶视差屏障（视差屏障）来构成了能够进行2D/3D显示切换的图像显示装置10。液晶视差屏障具有在一个方向上排列的狭缝阵列。来自图像显示部11的光线越过液晶视差屏障的狭缝（开口部）而被观测到，所以图像显示部11的像素的可观测的方向限定于极其窄的范围。通过适当地设定狭缝的间距以及狭缝与图像显示部11的距离，图像显示装置10能够显示多个视差图像。由此，观测者能够对立体图像进行视觉辨认。

图10是第5实施方式的图像显示装置10的示意图。图像显示装置10包括图像显示部11、偏振片12、作为液晶光学元件的液晶视差屏障20、以及偏振片13。

图10的偏振片13中记载的箭头表示偏振方向。偏振片13射出第4方向D4（与第2方向D2正交的方向）的直线偏振光。即，偏振片13的偏振方向相对偏振片12的偏振方向成90°的角度。

图11是液晶视差屏障20的剖面图。液晶层23是将其中包含的液晶分子24水平地排列在透明基板21中并且在透明基板21与透明基板22之间90°扭曲的所谓TN（Twisted Nematic，扭曲向列）型液晶层。由此，在未施加电场的状态下，关于通过偏振片12进行了直线偏振的光线，其偏振方向（偏振光面）沿着液晶分子24在TN型液晶层23内旋转90°，透过相对偏振片12具有90°的偏振方向的偏振片13而成为白状态的显示。即，液晶视差屏障20是TN模式、并且常白方式（在未施加电场的状态下成为白显示）。通过用在相互正交的方向上摩擦处理了的2个取向膜（未图示）夹着液晶分子24，实现TN型液晶层23的初始取向。根据液晶材料，将液晶层23的厚度设定为能够实现TN模式的最佳的值。

图12是多个第1电极30的俯视图。沿着第1方向D1，等间隔地排列了多个第1电极30。各第1电极30的宽度形成为大于第1电极30的排列间距的一半。其结果，作为视差屏障的狭缝发挥功能的、第1电极30之间的开口部小于第1电极30的排列间距的一半。多个第1电极30被分割为沿着第2方向D2排列的多个第1电极区域31。引出线32以及33的结构与第1实施方式相同。

接下来，说明液晶视差屏障20的动作。首先，说明进行3D显示的情况下的液晶视差屏障20的动作。

第2电压控制部51对第2电极40施加基准电压（例如接地电压）。第1电压控制部50对与进行3D显示的区域对应的第1电极区域31的引出线32，施加比基准电压高的规定的电压V1。电压V1被设定为阈值电压Vth以上。由此，对被第1电极30和第2电极40夹着的液晶区域施加电场，液晶分子24立起。在液晶分子24立起的区域中，关于从偏振片12射出的光线，其偏振方向不旋转90°，被偏振片13切断而成为黑显示。即，被第1电极30和第2电极40夹着的液晶区域作为切断光线的屏障发挥功能。

另一方面，在未被第1电极30和第2电极40夹着的液晶区域、即未形成第1电极30的区域（狭缝）中，不对液晶分子24施加电场，该液晶分子24维持初始取向。由此，在狭缝中，关于从偏振片12射出的光线，其偏振方向旋转90°，透过偏振片13。其结果，通过狭缝，部分地实现3D显示。

接下来，说明进行2D显示的情况下的液晶视差屏障20的动作。第2电压控制部51对第2电极40施加基准电压（例如接地电压）。第1电压控制部50对与进行2D显示的区域对应的第1电极区域31的引出线32，施加与第2电极40相同的电压、即接地电压。在该情况下，未对液晶层23施加电场，所以液晶分子24维持初始取向。由此，在施加了接地电压的第1电极区域31中，关于从偏振片12射出的光线，其偏振方向旋转90°，透过偏振片13。其结果，在未施加电场的液晶区域中，不形成狭缝，实现2D显示。另外，在进行2D显示的情况下，对第1电极30施加的电压不限于接地电压，小于阈值电压Vth即可。

如以上详述，根据本实施方式，与狭缝的边界（即，第1电极30的线）独立地设定第1电极区域31的边界（即，引出线32的线）。另外，在本实施方式中，能够以第1电极区域31为单位，切换狭缝功能的开启/关闭。由此，在具有相对与第2方向D2正交的方向而倾斜的狭缝的液晶视差屏障20中，不会受到狭缝的边界的影响，能够以矩形区域为单位，部分地实现2D显示和3D显示的切换。

另外，通过使第1电极30的宽度形成为大于第1电极30的排列间距的一半，能够使视差屏障的遮光效果有效地发挥。本实施方式中的其他效果与第1实施方式相同。

[第6实施方式]

在上述第4实施方式中，在透明基板21侧形成的电极仅为第1电极30。但是，在实际上形成液晶GRIN透镜的情况下，根据要实现的透镜的焦距等条件，有时为了提高透镜性能而优选追加电极。因此，在第6实施方式中，通过在透镜端部中配置第1电极30，在透镜中央部中配置能够进行与第1电极30不同的电压控制的第3电极60，来使透镜性能进一步提高。

图13是第6实施方式的图像显示装置10的示意图。图14是液晶GRIN透镜20的剖面图。液晶GRIN透镜20包括一对透明基板21以及22、在透明基板21以及22之间设置的电介质层25、被透明基板21以及电介质层25夹持的液晶层23、多个第1电极30、多个第2电极40、多个第3电极60、第1电压控制部50、第2电压控制部51、以及第3电压控制部52。

多个第3电极60设置于液晶层23侧的透明基板21上。多个第1电极30设置于液晶层23侧的电介质层25上。多个第2电极40设置于液晶层23侧的透明基板22上。第1电极30、第2电极40、以及第3电极60由透明电极构成。电介质层25由用于使第1电极30和第3电极60不导通的绝缘层构成。

图15是第1电极30、第2电极40以及第3电极60的俯视图。第1电极30以及第2电极40的平面形状与第4实施方式相同。

与第1电极30同样地，沿着第1方向D1，等间隔地排列了多个第3电极60。第3电极60的排列间距与第1电极30相同，各第3电极60配置于第1电极30之间。第3电极60的宽度形成为小于第1电极30之间的距离。关于液晶GRIN透镜20，通过邻接的2个第1电极30形成柱状的1个透镜。因此，邻接的2个第1电极30配置于透镜的两端而构成端部电极，邻接的2个第1电极30之间的第3电极60配置于透镜的中心而构成中心电极。

多个第3电极60被分割为沿着第3方向D3排列的多个第3电极区域61。各第3电极区域61中包含的规定数量的第3电极60通过引出线62电连接。引出线62由与第3电极相同的材料构成。引出线62在第3方向D3延伸，配置于第3方向D3中的第3电极区域61的端部。第3电极区域61是与第2电极40对应地配置的，第3电极区域61的尺寸与第2电极40的尺寸大致相同。本实施方式中的其他结构与第4实施方式相同。

接下来，说明液晶GRIN透镜20的动作。第3电压控制部52构成为与多个引出线62分别电连接，能够分别独立地对多个引出线62进行电压控制。

第3电压控制部52驱动与进行3D显示的区域对应的引出线62。此时，第3电压控制部52经由引出线62对第3电极60，施加与第2电极40相同的电压。第1电压控制部50以及第2电压控制部51的动作与第4实施方式相同。

在本实施方式中，第1电极30位于透镜端部，第3电极60位于透镜中央部。对第1电极30以及第2电极40之间的液晶区域提供阈值电压Vth以上的电位差，另一方面，不对第3电极60以及第2电极40之间的液晶区域提供阈值电压Vth以上的电位差。由此，在透镜端部中，液晶分子相对基板立起，所以能够减小折射率。另外，在第3电极60所位于的透镜中央部中，电位差被设定为大致0V，所以不对透镜中央部的液晶区域施加不需要的电场。因此，在邻接的2个第1电极30之间，得到电场逐渐变化的理想的电场分布，能够实现作为透镜更优选的折射率分布。

另一方面，在进行2D显示的情况下，第1电压控制部50、第2电压控制部51以及第3电压控制部52分别对第1电极30、第2电极40以及第3电极60施加基准电压（例如接地电压）。在该情况下，未对液晶层23施加电场，所以液晶分子24维持初始取向。因此，作为透镜的折射率分布未实现，而实现2D显示。

如以上详述，根据本实施方式，与第4实施方式同样地，不论在画面的纵横方向的哪一个方向，都能够部分地实现2D显示和3D显示的切换。另外，在作为1个透镜发挥功能的第1电极30之间的液晶区域中，追加了用于控制电场分布的第3电极60，所以能够得到更理想的电场分布，进而能够实现作为透镜更优选的折射率分布。本实施方式中的其他效果与第1实施方式相同。

另外，在本实施方式中，说明了追加1种电极（第3电极60）的情况，但不限于此。通过使用更多的电极，还能够更细致地控制电场分布。

另外，也可以与第1实施方式同样地，在透明基板22上平面状地形成第2电极40。在该情况下，多个第3电极60无需分割为多个区域，统一多个第3电极60而通过1根引出线62来电连接即可。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅作为例子而提出，而未意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，实现各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨中，并且包含于权利要求书记载的发明和其均等范围中。

Claims (14)

1.一种液晶光学元件，其特征在于，包括：

对置配置了的一对第1基板及第2基板；

液晶层，设置于所述第1基板及第2基板之间；

多个第1电极，设置于所述液晶层侧的所述第1基板上，且沿着第1方向排列；以及

第2电极，设置于所述液晶层侧的所述第2基板上，

所述多个第1电极被分割为沿着与所述第1方向不同的第2方向排列的多个电极区域，

所述多个电极区域的各个电极区域所包含的第1电极与引出线电连接。

2.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述引出线包括对邻接的第1电极进行电连接的引出部分，

所述引出部分的长度小于在与所述第2方向正交的方向中的所述邻接的第1电极之间的距离。

3.根据权利要求2所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述引出部分在所述第1方向延伸。

4.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述引出线配置于所述第2方向中的所述电极区域的端部。

5.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述引出线包括对邻接的第1电极分别进行电连接的多个引出部分，

所述多个引出部分被交错状地配置。

6.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述第2电极包括沿着与所述第2方向不同的第3方向排列的多个第2电极部分。

7.根据权利要求6所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述第3方向与所述第2方向正交。

8.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述第1电极的宽度大于所述第1电极的排列间距的一半。

9.根据权利要求1所述的液晶光学元件，其特征在于，还包括：

第1电压控制部，对所述第1电极施加第1电压；以及

第2电压控制部，对所述第2电极施加第2电压，

所述第1电压是对所述第2电压加上所述液晶层的阈值电压而得到的电压以上。

10.一种液晶光学元件，其特征在于，包括：

对置配置了的一对第1基板及第2基板；

电介质层，设置于所述第1基板及第2基板之间；

液晶层，设置于所述电介质层以及所述第2基板之间；

多个第1电极，设置于所述液晶层侧的所述电介质层上，且沿着第1方向排列；

第2电极，设置于所述液晶层侧的所述第2基板上；以及

多个第3电极，设置于所述液晶层侧的所述第1基板上，且沿着所述第1方向排列，

所述多个第1电极被分割为沿着与所述第1方向不同的第2方向排列的多个第1电极区域，

所述多个第1电极区域的各个第1电极区域所包含的第1电极与第1引出线电连接，

所述多个第3电极的各个第3电极配置于邻接的第1电极之间。

11.根据权利要求10所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述第2电极包括沿着与所述第2方向不同的第3方向排列的多个第2电极部分。

12.根据权利要求11所述的液晶光学元件，其特征在于，

所述多个第3电极被分割为沿着所述第3方向排列的多个第2电极区域，

所述多个第2电极区域的各个第2电极区域所包含的第3电极与第2引出线电连接。

13.根据权利要求10所述的液晶光学元件，其特征在于，还包括：

第1电压控制部，对所述第1电极施加第1电压；以及

第2电压控制部，对所述第2电极以及所述第3电极施加第2电压，

所述第1电压是对所述第2电压加上所述液晶层的阈值电压而得到的电压以上。

14.一种图像显示装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的液晶光学元件；以及

图像显示部，对所述液晶光学元件射出光线。

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