CN105992969A - 液晶柱状透镜元件及其驱动方法、立体显示装置、终端机 - Google Patents

Abstract

提供通过简单结构根据观看者的位置变动流畅地显示适当立体图像的轻量液晶柱状透镜元件，具有液晶柱状透镜元件的立体显示装置和终端机、及其驱动方法。一种液晶柱状透镜元件(61)，包括：第一基板(10)、与第一基板(10)平行的第二基板(20)、设置在两个基板之间的液晶层(30)、形成在第一基板(10)的液晶层(30)侧的第一电极、形成在第二基板(20)的液晶层(30)侧的包括多个条状电极的第二电极，其特征在于，具有如下结构，在该结构中，在液晶柱状透镜元件中形成由沿第二电极的配置方向的重复单元形成的条状的重复结构，通过从外部对各电极施加电信号，引发相对于针对与配置方向垂直的其他方向将各重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

Description

液晶柱状透镜元件及其驱动方法、立体显示装置、终端机

技术领域

本发明涉及液晶柱状透镜元件、具有该液晶柱状透镜元件的立体显示装置、装载该立体显示装置的终端机、以及该液晶柱状透镜元件的驱动方法。

背景技术

现在，能够进行立体显示的显示装置具有显著的发展。这种立体显示装置大致分为需要使用眼镜的类型和裸眼使用的类型。特别地，能够裸眼使用的类型不需要佩戴眼镜的繁琐，预期未来被广泛地使用。

作为采用能够使用裸眼实现立体显示的系统的立体显示装置，具有在显示面板的正面或背面上配置柱状透镜或视差屏障等的光线分配单元的类型。

在这种系统的两眼式的情况下，采用如下结构：分别在显示面板内准备右眼像素和左眼像素，因此，显示在右眼像素上的视频经由柱状透镜或视差屏障到达观看者的右眼，并且显示在左眼像素上的视频到达左眼。

在作为上述的两眼式的扩展的多眼式(n视点)的情况下，在显示面板中准备n视点的像素，n视点内的两视点的视频分别到达观看者的左眼和右眼。

这些裸眼式立体视觉系统中的、柱状透镜或视差屏障等光线分配单元通常在它们的相互位置关系相对于显示面板相互固定的状态下粘接。因此，要显示的图像被观看者立体感知的区域(以下，称作立体视觉区域)被固定在特定范围中。

当在这种状况下观看者移动位置的情况下，其观察位置也发生变化。因此，观看者的眼睛的位置可能超出立体视觉区域并且将观察到平面视图，或者可以产生左眼图像入射到右眼并且右眼图像入射到左眼的逆视的现象。在这种逆视的状态下，观看者不能获得正确的立体视觉，例如观看者将原本弹出的视频感知为缩回，由此使观看者感到不适和疲劳感。

因此，采用检测观看者的头部的位置并按照该位置显示立体再生图像的技术的视点追踪系统被开发出。例如，已知下述的专利文献1至专利文献3中所示的技术内容。

专利文献1公开了如下的技术内容：分别检测观看者的双眼的位置，按照根据检测结果生成的信号，切换用于显示右眼图像和左眼图像的显示像素，并由此扩展立体视觉区域。

专利文献2公开了如下的光指向控制方法，检测观看者的视点，并按照检测结果以物理方式驱动柱状透镜，从而使显示视频追踪观看者的视点。

另外，专利文献3中公开的三维显示装置采用如下的系统：将由液晶透镜构成的液晶柱状透镜配置在显示面板的整个面上，根据观看者的位置改变液晶柱状透镜的折射率分布，从而在对于观看者而言有意义的位置上再现立体图像。

现在，参照图23和图24更具体地说明专利文献3的三维显示装置的结构内容。

如图23所示，该三维显示装置100包括：液晶面板101、光学特性可变透镜102、头部检测单元103、以及光学特性可变透镜控制单元104。当观看者的头部移动时，这种结构实现了以下处理：在检测到移动时，头部检测单元103将头部的位置信息发送到光学特性可变透镜控制单元104，光学特性可变透镜控制单元104基于该位置信息改变驱动从而改变光学特性可变透镜102的特性。

如作为表示光学特性可变透镜102的结构的细节的剖视图的图24所示，该光学特性可变透镜102包括：液晶105；玻璃基板108，在该玻璃基板108上形成其上排列有条状电极106a、106b、106c、…、106h的电极阵列106；以及玻璃基板109，在玻璃基板109的表面上形成有电极107。另外，如图24所示，电极阵列106和电极107彼此相对地配置，并且在形成于电极阵列106和电极107之间的间隙中填充液晶105。

采用这种结构，通过改变施加于电极阵列106的电压的模式，能够控制液晶分子的集合体的折射率的分布形状、折射率的整体水平、以及周期性地重复的折射率分布的间距，因此能够电气性地控制透镜的光学特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利No.2662252

专利文献2：日本未审查专利特开平2-44995

专利文献3：日本专利No.2920051

发明内容

发明要解决的问题

然而，如专利文献1的技术，在根据观看者的双眼的位置的检测结果切换右眼图像和左眼图像的系统中，具有在观看者的双眼的位置被切换的位置上观察到的视图可能变得不连续或者不能实现立体视觉这样的不良情况。

另外，在专利文献2中公开的以物理方式驱动柱状透镜的系统中，需要非常准确地控制显示面板和柱状透镜的相对位置。因此，需要使用精密的机械系统，由此产生装置的尺寸及其重量增大的问题。另外，在该情况下需要移动相对较大的柱状透镜，因此显示空间中的位置控制的响应性变差。另外，由于采用仅在与显示面板平行的面内移动柱状透镜的结构，因此追踪头部的范围也限于与显示器平行的面内。

另外，在专利文献3的三维显示装置中采用的系统中，为了对各电极106a、106b、106c、…、106h分别设定电压，需要与电极106a、106b、106c、…、106h相对应的配线数，因此需要连接多个信号供给配线，因此光学特性可变透镜的制作变得复杂。另外，在本文采用的技术中，根据观看者的移动进行调整时的最小单元取决于配线间距，因此调整变得不连续。

(发明目的)

本发明是鉴于上述的问题而做出的。具体地，本发明的目的是提供通过简单的结构根据观看者的位置变动流畅地显示适当的立体图像的轻量的液晶柱状透镜元件，具有该液晶柱状透镜元件的立体显示装置、具有装载在其上的立体显示装置的终端机、及其驱动方法。

解决问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明的液晶柱状透镜元件采用如下结构，包括：第一基板；第二基板，所述第二基板与所述第一基板平行；液晶层，所述液晶层设置在两个基板之间；第一电极，所述第一电极形成在所述第一基板的液晶层侧；以及包括多个条状电极的第二电极，所述第二电极形成在所述第二基板的液晶层侧，其中，形成有包括沿所述第二电极的配置方向设置的重复单元的条状重复结构；以及通过从外部对各所述电极施加电信号，引发相对于针对与所述配置方向垂直的另一方向将各所述重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

另外，根据本发明的立体显示装置采用如下结构，该结构包括：视频显示单元，所述视频显示单元射出与视差图像有关的光；指向性/方向性控制元件，所述指向性/方向性控制元件能够通过从外部施加的电信号控制从所述视频显示单元射出的光的方向；检测单元，所述检测单元检测观看者的头部的空间位置；以及控制单元，所述控制单元基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息控制所述指向性/方向性控制元件的动作，其中，作为所述指向性/方向性控制元件，安装所述液晶柱状透镜元件；以及所述控制单元产生与所述空间位置的所述信息相对应的所述电信号，并将所述信号施加于设置于所述液晶柱状透镜元件的各电极。

另外，根据本发明的终端机采用如下结构，该结构包括：本发明的立体显示装置；以及操作单元，所述操作单元接收来自使用者的指令并将基于该指令的指令信号输出到所述立体显示装置。

另外，根据本发明的液晶柱状透镜元件的驱动方法是用于驱动立体显示装置的液晶柱状透镜元件的方法，所述立体显示装置包括：所述液晶柱状透镜元件，所述液晶柱状透镜元件包括第一基板、与所述第一基板平行的第二基板、设置在两个基板之间的液晶层、形成在所述第一基板的液晶层侧的第一电极、形成在所述第二基板的液晶层侧的包括多个条状电极的第二电极、以及由沿着所述第二电极的配置方向设置的重复单元形成的条状的重复结构；检测单元，所述检测单元检测观看者的头部的空间位置；以及控制单元，所述控制单元基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息，生成并输出电信号，其中，所述检测单元获取所述观看者的所述头部的位置信息；所述检测单元生成基于所述位置信息的信号并将所述信号输出到所述控制单元；以及当从所述检测单元输入的所述信号表示所述观看者位于所述立体显示装置的斜方向时，所述控制单元对所述多个条状电极施加预先设定的电压信号，从而引发相对于针对与所述配置方向垂直的另一方向将各所述重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

发明效果

根据本发明，具体地，能够提供通过简单的结构根据观看者的位置变动流畅地显示适当的立体图像的轻量的液晶柱状透镜元件，具有该液晶柱状透镜元件的立体显示装置、具有装载在其上的立体显示装置的终端机、及其驱动方法。

附图说明

图1是表示根据本发明的第一实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图2是表示包括图1中公开的液晶柱状透镜元件的立体显示装置的结构的框图；

图3表示关于图1及图2中公开的液晶柱状透镜元件将来自视频显示单元的光线相对于各基板的法线方向对称地折射时的作用的说明图，其中图3(a)表示沿图1的A－A线剖开的剖视图，图3(b)表示关于电位分布的曲线图，图3(c)表示关于折射率分布的曲线图；

图4表示关于图1及图2中公开的液晶柱状透镜元件将来自视频显示单元的光线相对于各基板的法线方向朝向右方向倾斜而射出时的作用的说明图，其中图4(a)表示沿图1的A－A线剖开的剖视图，图4(b)表示关于电位分布的曲线图，图4(c)表示关于折射率分布的曲线图；

图5表示关于图1及图2中公开的液晶柱状透镜元件将来自视频显示单元的光线相对于各基板的法线方向朝向左方向倾斜而射出时的作用的说明图，其中图5(a)表示沿图1的A－A线剖开的剖视图，图5(b)表示关于电位分布的曲线图，图5(c)表示关于折射率分布的曲线图；

图6是表示图1中公开的液晶柱状透镜元件中的液晶的配向状态的剖视图；

图7表示在图1中公开的液晶柱状透镜元件中将等于或大于液晶的阈值的等效电压施加于各条状电极的情况下的说明图，其中图7(a)是表示液晶配向状态(液晶配向动作)的剖视图，图7(b)是表示折射率分布的曲线图；

图8表示在图1中公开的液晶柱状透镜元件中重复单元内的X轴负侧的条状电极的施加电压的振幅被调整为大于该X轴正侧的条状电极的施加电压的振幅的情况下的说明图，其中图8(a)是表示液晶配向状态(液晶配向动作)的剖视图，图8(b)是表示折射率分布的曲线图；

图9表示在图1中公开的液晶柱状透镜元件中重复单元内的X轴负侧的条状电极的施加电压的振幅被调整为小于该X轴正侧的条状电极的施加电压的振幅的情况下的说明图，其中图9(a)是表示液晶配向状态(液晶配向动作)的剖视图，图9(b)是表示折射率分布的曲线图；

图10是表示根据本发明的第二实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图11是表示根据本发明的第三实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图12是表示根据本发明的第四实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图13是表示根据本发明的第五实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图14表示关于由图13中公开的液晶柱状透镜元件所引发的折射率分布的说明图，其中图14(a)是沿图13的B－B线剖开的剖视图(XZ平面的剖视图)，图14(b)是表示将等于或大于液晶的阈值的等效电压施加于作为第二电极的各条状电极的情况下的折射率分布的曲线图，图14(c)是表示将作为第二电极的各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧小的情况下的折射率分布的曲线图，图14(d)是表示将作为第二电极的各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧大的情况下的折射率分布的曲线图；

图15是表示根据本发明的第六实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图16表示关于由图15中公开的液晶柱状透镜元件所引发的折射率分布的说明图，其中图16(a)是沿图15的C－C线剖开的剖视图(XZ平面的剖视图)，图16(b)是表示将等于或大于液晶的阈值的等效电压施加于作为第一电极的各条状电极的情况下的折射率分布的曲线图，图16(c)是表示将作为第一电极的各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧小的情况下的折射率分布的曲线图，图16(d)是表示将作为第一电极的各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧大的情况下的折射率分布的曲线图；

图17是表示根据本发明的第七实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图18表示关于由图17中公开的液晶柱状透镜元件所引发的折射率分布的说明图，其中图18(a)是沿图17的D－D线剖开的剖视图(XZ平面的剖视图)，图18(b)是表示将等于或大于液晶的阈值的等效电压施加于各条状电极的情况下的折射率分布的曲线图，图18(c)是表示将各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧小的情况下的折射率分布的曲线图，图18(d)是表示将各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧大的情况下的折射率分布的曲线图；

图19是表示根据本发明的第八实施方式的液晶柱状透镜元件的结构的透视图；

图20表示关于由图19中公开的液晶柱状透镜元件所引发的折射率分布的说明图，其中图20(a)是沿图19的E－E线剖开的剖视图(XZ平面的剖视图)，图20(b)是表示将等于或大于液晶的阈值的等效电压施加于作为第二电极的各条状电极的情况下的折射率分布的曲线图，图20(c)是表示将作为第二电极的各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧小的情况下的折射率分布的曲线图，图20(d)是表示将作为第二电极的各条状电极的施加电压调整为在重复单元内的X轴正侧比在重复单元内的X轴负侧大的情况下的折射率分布的曲线图；

图21是表示装载有包括图1等中公开的根据各上述实施方式的液晶柱状透镜元件的立体显示装置的、根据本发明的第九实施方式的终端机的示例的示意图；

图22是表示关于图2中公开的立体显示装置及图21中公开的终端机上装载的、图1等中公开的液晶柱状透镜元件的驱动方法的动作的流程图；

图23是表示根据相关技术的头部追踪型三维显示器的结构的说明图；以及

图24是表示根据相关技术的头部追踪型三维显示器中使用的光学特性可变透镜的结构的说明图。

具体实施方式

(第一实施方式)

参照图1至图9说明根据本发明的液晶柱状透镜以及具有该液晶柱状透镜的立体显示装置的第一实施方式。

(整体结构)

如图1所示，液晶柱状透镜元件61包括：作为玻璃基板的第一基板10；作为与第一基板10平行的玻璃基板的第二基板20；设置在两个基板之间的液晶层30；形成在第一基板10的液晶层30侧的作为第一电极的面状电极41；以及形成在第二基板20的液晶层30侧的作为第二电极的条状电极51和条状电极52。

在本文中假设图1所示的X方向为第二电极的配置方向，图1的Y方向为与配置方向垂直的另一方向，液晶柱状透镜元件61为形成有由沿着第二电极的配置方向(X方向)的重复单元构成的条状的重复结构的结构，并还采用这样的特征结构：通过从外部对第一电极和第二电极中的任一者或两者施加电信号，引发相对于针对与配置方向成直角的另一方向(Y方向)将各重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

各条状电极51和各条状电极52相互平行，各条状电极51和各条状电极52能够被独立地施加电压。

另外，条状电极51和条状电极52通过在它们之间设置两种预定距离而交替地配置。在第一实施方式中，这种条状电极51和条状电极52的规则配置如上所述形成沿着与两个基板(10和20)平行的第二电极的配置方向(X方向)的条状的重复结构。

在这种重复结构中，通过包括单个条状电极51以及与条状电极51在X轴正方向上分隔一定距离而相邻的单个条状电极52而划分的单个单元(重复单元)沿X方向重复且连续地设置。

另外，考虑重复单元，图1中所示的X轴方向也称作短边方向，图1中所示的Y轴方向称作长边方向，其在下述的各实施方式中也是同样的。

如图1所示，第二基板20上的条状电极51和条状电极52与重复单元的长边方向(Y方向)平行。一个条状电极(51或52)位于重复单元的短边方向(X方向)的一端侧，另一个条状电极(51或52)位于短边方向(X方向)的另一端侧。

现在，对图1所示的液晶柱状透镜元件61的制作方法的示例进行说明。

例如，使用玻璃基板作为第一基板10和第二基板20，对在其上通过溅射沉积所形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成面状电极41和条状电极51、52。

然后，在第一基板10和第二基板20上涂覆聚酰亚胺，进行摩擦处理，通过通常的液晶元件组装步骤将两个基板隔着液晶层30贴合。

第一基板10和第二基板20的摩擦方向设为与条状电极51、52平行的Y方向，并且两个基板的摩擦方向也设为相互反向平行(例如，当第一基板10的摩擦方向设为Y轴的正方向时，第二基板20的摩擦方向设为Y轴的负方向)。

如上所述，通过将摩擦方向设为Y方向，能够抑制将电压施加于电极时对于液晶的立起的预倾斜角的影响，由此能够获得高精度的目标相位差分布。

另外，第一实施方式采用具有正的折射率各向异性的向列型液晶，作为构成液晶层30的液晶。

接下来，参照图2说明根据第一实施方式的立体显示装置的各结构要素的内容。

向观看者显示立体图像的立体显示装置90包括：液晶柱状透镜元件61，该液晶柱状透镜元件61作为能够通过来自外部的电信号控制光的射出方向的指向性/方向性控制元件；视频显示单元70，该视频显示单元70向液晶柱状透镜元件61射出关于视差图像的光；检测单元80，该检测单元80检测观看者的头部的空间位置；以及控制单元81，该控制单元81以在观看者的最佳位置再现立体图像的方式控制液晶柱状透镜元件61。

控制单元81被构成为基于与从检测单元80输出的空间位置有关的信息控制液晶柱状透镜元件61的动作。即，控制单元81采用生成与空间位置的信息相对应的电信号并将信号施加于对液晶柱状透镜元件61设置的各电极的结构。

在此所示的液晶柱状透镜元件61相当于沿图1的A－A线剖开的剖视图。在夹着液晶层30彼此相对设置的第一基板10和第二基板20上，分别形成有面状电极41和条状电极51、52。

接下来，参照图3至图5说明第一实施方式的液晶柱状透镜元件61的操作效果。在所述各图中，所示的是沿图2的A－A线剖开的剖视图(XZ平面的剖视图)、以及与由施加到各电极的电压形成的电位分布以及由此产生的折射率分布有关的曲线图。

另外，图3至图5中所示的是立体显示装置90的结构部件中的液晶柱状透镜元件61和视频显示单元70。

在液晶柱状透镜元件61中，分别形成在第一基板10和第二基板20上的面状电极41和条状电极51、52配置为在它们之间夹着液晶层30彼此相对，如上所述，形成重复单元在X方向上连续设置的条状的重复结构。

液晶柱状透镜元件61通过使用控制单元81控制施加于对其自身设置的条状电极51及条状电极52的电压信号，形成图3至图5的(b)所示的各图中的电位分布。

通过沿着这些电位分布排列液晶，生成如图3至图5的(c)中所示的各图的折射率分布。由此，液晶柱状透镜元件61实现作为与重复单元相对应的柱面透镜的功能。

另外，上述各图中所示的“将重复单元的短边方向二等分的面”相当于上述的“关于与配置方向垂直的另一方向(Y方向)将重复单元二等分的面”。

即，如图3至图5所示，在包括条状的重复单元的液晶柱状透镜元件61中，将重复单元的短边方向定义为X方向，将重复单元的与X方向正交的长边方向定义为Y方向，将与X方向和Y方向正交的方向定义为Z方向的情况下，“将重复单元的短边方向二等分的面”是将重复单元的短边方向二等分并且位于与重复单元的长边方向平行的YZ面内的假想面。

以下，将“将重复单元的短边方向二等分的面”简称作“单元二等分面”。

此外，该假想面如上所述位于YZ面内，因此其在图3至图5所示的剖面图(XZ面)中表示为直线。

图3(a)是表示液晶柱状透镜元件61产生关于单元二等分面对称的折射率分布时从视频显示单元70射出的光线的路径的示意图。

在该情况下，由液晶柱状透镜元件61所产生的折射率分布形成的柱面透镜的光轴如图3(c)所示，被构成为与单元二等分面平行。

因此，在这种状况下，如果液晶柱状透镜元件61的焦距被调整，则从视频显示单元70上的点A及点B射出的光线相对于第一基板10和第二基板20的法线方向对称地折射。因此，可将右眼图像和左眼图像分别分配到观看者(O)的右眼(R)和左眼(L)。

另一方面，图4(a)和图5(a)是表示液晶柱状透镜元件61产生关于单元二等分面非对称的折射率分布时从视频显示单元70射出的光线的路径的示意图。

如图4(c)所示，在液晶柱状透镜元件61的折射率分布表示比单元二等分面靠右方向(X轴的正方向)偏斜的形状的情况下，由折射率分布形成的柱面透镜的光轴比第一基板10和第二基板20的法线方向靠右侧倾斜，因此，从视频显示单元70的点A及点B射出的光线比第一基板10和第二基板20的法线方向靠右侧倾斜地射出。

因此，如上述的情况，能够将右眼图像和左眼图像分别适当地分配到观看者(O)的右眼(R)和左眼(L)。

另外，如图5(c)所示，在液晶柱状透镜元件61的折射率分布表示比单元二等分面靠左方向(X轴的负方向)偏斜的形状的情况下，由折射率分布形成的柱面透镜的光轴比第一基板10和第二基板20的法线方向靠左侧倾斜。因此，从视频显示单元70的点A和点B射出的光线比第一基板10和第二基板20的法线方向靠左侧倾斜地射出。

因此，与上述的情况相同，可将右眼图像和左眼图像分别适当地分配到观看者(O)的右眼(R)和左眼(L)。

如上所述，通过控制液晶柱状透镜元件61以制作相对于单元二等分面对称的折射率分布，可产生朝向正面方向射出的平行光。另一方面，通过控制液晶柱状透镜元件61以制作相对于单元二等分面非对称的折射率分布，可产生相对于单元二等分面向右方向或左方向倾斜而射出的平行光。

基于这种操作效果，可通过由控制单元81根据由检测单元80检测到的观看者(O)的位置有效地控制液晶柱状透镜元件61，来根据观看者(O)的位置调节显示立体视频的位置。因此，可将适当的立体视频提供给观看者(O)。

在此，图3至图5中所示的各折射率分布对应于各重复单元，并且具有沿着第二电极的配置方向的周期结构。

因此，参照图3至图5说明基于第一实施方式的条状电极51及条状电极52的配置的重复结构的最小长度(Pe：电极的重复结构的最小长度)、与对所述各电极施加有意义的电压所产生的折射率分布涉及的周期结构的每一周期的长度(Pn：折射率分布的重复周期的长度)之间的关系。

如图3至图5所示，具有这种配置的第二基板20上的各电极(51，52)形成在X方向上重复结构的最小长度为Pe的重复结构。

如图3(b)所示形成关于将重复结构的短边方向二等分的面对称的电位分布时产生的折射率分布如图3(c)所示，具有使X方向上的重复周期的长度为Pn的重复结构。

如图4(b)和图5(b)所示形成关于将重复结构的短边方向二等分的面非对称的电位分布时产生的折射率分布也如图3(c)所示，具有使X方向上的重复周期的长度为Pn的重复结构。

另外，第一实施方式被设计成，在上述图3至图5中所示的任一情况下，作为电极的重复结构的最小长度的重复单元(Pe)、与折射率分布的重复周期的长度(Pn)变得相等(Pe＝Pn)。

通过将这种结构应用于液晶柱状透镜元件61，能够将形成于第二基板20上的条状电极51、52的数量抑制到必要的最小数量。由此，能够简化电极的配线结构。

(动作说明)

接下来，参照图6至图9说明根据本发明的液晶柱状透镜元件61的动作。在图6、图7(a)至图9(a)中，示出了沿图1的A－A线剖开的剖视图(XZ平面的剖视图)。同时，在图7(b)至图9(b)中示出了由对各电极施加的电压产生的折射率分布的曲线图。

图6表示不施加电压时的初始的液晶配向状态。液晶(液晶分子)具有预倾斜角(未图示)，同时处于与各基板(10及20)大致平行的配向状态。

另一方面，图7(a)至图9(a)示出了将等于或大于液晶的阈值电压的电压施加于各条状电极时的液晶配向状态。当将电压施加于面状电极41和两个条状电极51、52时，液晶排列为与基板垂直，由此在X方向上产生电位梯度。在此，以示例的方式示出了将施加于面状电极41的电极设为0V的情况。

在将等于或大于液晶的阈值电压的等效电压施加于两个条状电极51和52的情况下，获得如图7(b)所示的折射率分布。

当施加于条状电极51的电压的振幅被调整为大于施加于条状电极52的电压的振幅时，获得如图8(b)所示的折射率分布。

当施加于条状电极51的电压的振幅被调整为小于施加于条状电极52的电压的振幅时，获得如图9(b)所示的折射率分布。

即，按照对面状电极41和两个条状电极51、52施加电压时形成的电位分布排列液晶(液晶分子)，对于Y方向的偏光，产生如图7(b)至图9(b)所示的折射率分布。由此，液晶柱状透镜元件61显示出作为与重复单元相对应的柱面透镜的功能。

因此，当如图7所示形成关于基于构成液晶柱状透镜元件61的电极的单元二等分面对称的折射率分布时，如图3(a)所示，从视频显示单元射出的光线关于第一基板10和第二基板20的法线方向左右对称地射出。

另一方面，当如图8或图9形成关于单元二等分面非对称的折射率分布时，如图4(a)或图5(a)所示，从视频显示单元射出的光线相对于第一基板10和第二基板20的法线方向沿右方向或左方向倾斜地射出。

(第一实施方式的效果等)

如上所述，根据第一实施方式的立体显示装置61特别地能够通过从外部调整并施加至由第二基板20上的由多个条状电极构成的第二电极的电信号，向任意的方向控制光的射出方向。由此，能够以使观看者能够识别适于观察位置的立体图像的方式显示有意义的图像。

即，通过采用控制单元81控制图1等所示的液晶柱状透镜元件61的光射出方向以将其调整到由检测单元80检测到的观看者的双眼的位置的结构，即使当观看者移动位置时，也能够以最佳的状态识别显示在视频显示单元70上的立体图像。

另外，第一实施方式采用如下结构：在各重复单元内设置能够单独设定电位的两个条状电极51和52；条状电极52和条状电极51设置为在各重复单元的边界部附近(跨越各重复单元的边界线)彼此相邻；以及控制单元81通过调整施加于这些电极的电压信号来控制折射率分布。因此，能够使用较少数量的电极追随观看者的位置进行立体视觉显示的优化，并且还能够避免配线的复杂化。

即，如上所述，通过使用结构简单并且轻量的第一实施方式的液晶柱状透镜元件61及立体显示装置90，即使观看者改变观看位置时，也能够根据观看者的位置流畅地显示适当的立体视频。

本文描述了采用条状电极作为第二电极的情况的示例，但是电极的结构不仅仅限于该情况。

(第二实施方式)

参照图10说明根据本发明的液晶柱状透镜元件的第二实施方式。

如图10所示，对第二实施方式的液晶柱状透镜元件62采用与上述的第一实施方式的液晶柱状透镜元件61相同的电极结构等。但是，初始液晶配向方向不同，因此在此对不同点进行说明。

另外，对与上述的第一实施方式等效的构成部件使用相同的附图标记，并省略其说明。

可通过与上述的第一实施方式的液晶柱状透镜元件61的制造步骤相同的步骤制造液晶柱状透镜元件62。

但是，有关初始的液晶配向方向的第一基板10及第二基板20的摩擦方向被定义为相对于与条状电极51和52平行的Y方向以45度倾斜的方向，并且两个基板的摩擦方向被设定为相互反向平行(参照图10所示的箭头)。

第二实施方式采用TN型液晶元件作为与通过包括摩擦处理的各步骤制作的液晶柱状透镜元件62组合的视频显示单元。

在TN型液晶元件的情况下，为了在画面的左右方向上获得宽广的视角性能，需要使摩擦方向相对于画面的左右方向以45度倾斜。从摩擦处理后的视频显示单元射出的偏光射出到相对于画面的左右方向以45度倾斜的方向。

因此，需要使液晶柱状透镜元件的初始配向方向与其一致。因此，如图10所示，液晶柱状透镜元件62的摩擦方向设计为相对于Y方向以45度倾斜的方向。

在此需要注意的是，也可以取代液晶柱状透镜元件61，采用第二实施方式的液晶柱状透镜元件62作为图2所示的立体显示装置90的构成部件。

(第二实施方式的效果等)

第二实施方式为了适合由TN型液晶元件构成的视频显示单元，采用如上所述有关初始液晶配向方向的调整的摩擦处理。因此，能够防止从显示器射出的光量的损失，因此能够防止亮度的下降。

其他的结构和动作与上述的第一实施方式中所示的相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第三实施方式)

参照图11说明根据本发明的液晶柱状透镜元件的第三实施方式。

如图11所示，根据第三实施方式的液晶柱状透镜元件63与上述的第一实施方式和第二实施方式中采用的液晶柱状透镜元件的不同之处在于，在第一基板10上设置用于遮光的黑色矩阵45。因此，在此特别说明关于黑色矩阵45的结构。另外，对与上述的各实施方式相同的构成部件，使用相同的附图标记，并省略其说明。

如图11所示，第一基板10上的黑色矩阵45以使其X方向上的中心与重复单元的边界线一致的方式设置。即，各黑色矩阵45隔着液晶层30设置在与配置于重复单元的边界部附近的两个条状电极(52及51)相对的位置上。

在此，对图11所示的液晶柱状透镜元件63的制造方法的示例进行说明。

例如，使用玻璃基板作为第一基板10，对在其上通过溅射沉积形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成面状电极41。之后，第三实施方式采用通过溅射沉积形成铬等的薄膜并进行图案处理以形成黑色矩阵45的结构。

液晶柱状透镜元件63中的电极的结构与在第一实施方式及第二实施方式中使用的液晶柱状透镜元件的电极的结构相同，其他的制造步骤也与上述的第一实施方式的情况相同。

另外，作为图2所示的立体显示装置90的构成部件，也可以取代使用液晶柱状透镜元件61，采用第三实施方式的液晶柱状透镜元件63。

(第三实施方式的效果等)

第三实施方式的液晶柱状透镜元件63采用如下结构：在第一基板10上的、作为各重复单元的边界部的位置并且在与位于边界部附近的两个条状电极(52及51)相对的位置上设置用于遮光的黑色矩阵45。即，在第一基板10上设置对从遮挡液晶的光的功能不充分的区域泄露的光进行遮挡的黑色矩阵45，因此能够防止由于重复单元的端部中的、液晶配向的混乱引起的光泄露。

特别地，在图11所示的结构中，条状电极51和条状电极52之间的电场变得非常强。因此，可能产生透镜端部的像差增加以及由于配向引起的光泄露的产生等的不良情况。

鉴于上述问题点，在液晶柱状透镜元件63中采用具有遮光性的黑色矩阵45。因此，能够有效地抑制透镜端部的像差的增大以及由于配向引起的光泄露的产生。

其他的结构和动作与上述的第一实施方式中所示的结构和动作相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第四实施方式)

参照图12说明根据本发明的液晶柱状透镜元件的第四实施方式。

如图12所示，根据第四实施方式的液晶柱状透镜元件64与上述的第一实施方式的不同之处在于，在第二基板20上设有间隔物55。因此，在此特别地对与间隔物55有关的结构进行说明。另外，对与上述的各实施方式相同的构成部件，使用相同的附图标记，并省略其说明。

如图12所示，间隔物55在厚度方向(X方向)上的中心与重复单元的边界线一致。即，间隔物55配置在设于第二基板20上的重复单元的边界部附近的两个条状电极(52及51)之间。

现在，对图12所示的液晶柱状透镜元件64的制造方法的示例进行说明。

例如，使用玻璃基板作为第一基板10及第二基板20，对在其上通过溅射沉积所形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成面状电极41和条状电极51、52。之后，第四实施方式采用利用通常的液晶元件的组装步骤中的光间隔物的制造方法等在第二基板20上形成间隔物55的结构。

另外，通过利用通常的液晶元件的组装步骤，将两个基板隔着液晶层30贴合来制造液晶柱状透镜元件64。

另外，作为图2所示的立体显示装置90的构成部件，也可以取代液晶柱状透镜元件61，采用第四实施方式的液晶柱状透镜元件64。

(第四实施方式的效果等)

第四实施方式的液晶柱状透镜元件64采用在第二基板20上的各重复单元的边界部处以与另一方向(Y方向)平行的方式设置液晶配向调整用的间隔物55的结构。即，液晶柱状透镜元件64采用在各重复单元的边界部附近设置间隔物55的结构，因此能够减少重复单元的端部处的液晶配向的混乱。由此，能够提高液晶柱状透镜元件的透镜性能。

其他的结构和动作与上述的第一实施方式中所示的结构和动作相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第五实施方式)

参照图13和图14对根据本发明的液晶柱状透镜元件的第五实施方式进行说明。

如图13以及作为沿图13所示的线B－B剖开的剖视图的图14(a)所示，根据第五实施方式的液晶柱状透镜元件65与上述的第一实施方式的不同之处在于，在第一基板10上形成的第一电极的结构。因此，在此特别地对有关不同点的结构和动作进行说明。另外，对于与上述的各实施方式相同的构成部件，使用相同的附图标记，并省略其说明。

(整体结构)

如图13及图14(a)所示，液晶柱状透镜元件65具有在X方向上重复的条状的重复单元。作为第一基板10上的第一电极，采用由与重复单元的长边方向(Y方向)平行的多个条状电极构成的条状电极42。

第一基板10上的各条状电极设置在重复单元的边界部且与作为第二电极位于边界部附近的两个条状电极(52及51)相对的位置，相邻的电极相互连接。

即，第一基板10上的各条状电极设置为在重复单元的短边方向上的两端的端部跨越相邻的重复单元的边界线。通过将各条状电极相互连接，形成一体的条状电极42。

以下，为了方便，使用相同的附图标记说明构成条状电极42的各条状电极。

另外，如图13所示，各条状电极42在X方向上的中心与重复单元的边界线一致，条状电极42与配置在重复单元的边界线附近的两个条状电极(52及51)设置为隔着液晶层30彼此相对。

另外，第一基板10上的条状电极42和第二基板20上的条状电极51、52配置为相互平行，对它们分别施加电压。

液晶柱状透镜元件65的制造方法与上述的第一实施方式相同。

(动作说明)

接下来，参照图14说明施加电压时的液晶柱状透镜元件65的动作。

例如，在将条状电极42设为0V并且对两个条状电极51、52施加等于或大于液晶的阈值电压的等效电压的情况下，形成如图14(b)所示的折射率分布。

此外，在以使条状电极51的施加电压的振幅大于条状电极52的施加电压的振幅的方式施加电压的情况下，形成图14(c)所示的折射率分布。此外，在以使条状电极51的施加电压的振幅小于条状电极52的施加电压的振幅的方式施加电压的情况下，形成如图14(d)所示的折射率分布。

如上所述，通过调节施加于作为第一电极或第二电极的各电极的电压，即，通过形成与观看者的位置相对应的折射率分布，与图3至图5所示的情况同样地，能够有效地控制光的射出方向。此外，图14(b)、14(c)以及14(d)分别对应于图3、图4以及图5。

(第五实施方式的效果等)

第五实施方式采用如下结构：在第二基板20上采用与上述的第一实施方式相同形状的条状电极；在第一基板10上重复单元的在短边方向上的两端的端部上设置条状电极42；以及将相邻的条状电极42相互连接。因此，通过根据观看者的位置改变条状电极51及条状电极52的电压，能够射出对于观看者的双眼的方向明显的光线。

另外，作为图2所示的立体显示装置90的构成部件，也可以取代采用液晶柱状透镜元件61，采用第五实施方式的液晶柱状透镜元件65。

其他的结构和动作与上述的第一实施方式中所示的结构和动作相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第六实施方式)

参照图15及图16说明根据本发明的液晶柱状透镜元件的第六实施方式。在此具体地说明液晶柱状透镜66与上述的液晶柱状透镜61(第一实施方式)在结构上的不同之处。

另外，对与上述的各实施方式相同的构成部件，使用相同的附图标记，并省略其说明。

(整体结构)

如图15以及作为沿图15所示的C－C线剖开的剖视图的图16(a)所示，本实施方式的液晶柱状透镜元件66具有在X方向上重复的条状的重复单元。同时，在形成有面状电极41的第一基板10上进一步层叠绝缘层46，并在绝缘层46上形成与重复单元的长边方向平行的条状电极43、44。

即，第六实施方式采用由从第一基板10侧依次形成的面状电极41、绝缘层46、以及与重复单元的长度方向平行的条状电极43、44构成的第一电极。

另外，还采用如下结构：在第二基板20上在各重复单元的边界线上，设置由与该单元的长边方向平行的多个条状电极构成的条状电极53作为第二电极。

在此着眼于重复单元，在第一基板10上，一个条状电极(43或44)位于重复单元的短边方向上的一端侧，而另一个条状电极(44或43)位于重复单元的短边方向上的另一端侧。

另外，第二基板20上的各条状电极位于重复单元的短边方向上的两端，相邻的条状电极相互连接，由此形成一体的条状电极53。

以下，为了方便，对构成条状电极53的各条状电极使用相同的附图标记进行说明。

如图15所示，在液晶柱状透镜元件66中，绝缘层46及形成于其上的条状电极43、44设置为与第二基板20及形成于其上的条状电极53隔着液晶层30相对地设置，条状电极43、44和条状电极53形成为相互平行，可对它们分别施加电压。

现在，对图15所示的液晶柱状透镜元件66的制造方法的示例进行说明。

第一基板10上的第一电极例如如下制造：对第一基板10使用玻璃基板；对在该基板上通过溅射沉积所形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成面状电极41；通过溅射沉积形成由氧化硅等构成的绝缘膜46；以及之后再形成ITO等透明导电膜并进行图案处理，以形成条状电极43、44。

另外，例如，使用玻璃基板作为第二基板20，对在其上通过溅射沉积所形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成作为第二电极的条状电极53。

之后，与上述的第一实施方式的情况相同，在第一基板10和第二基板20上涂覆聚酰亚胺，进行摩擦处理，并利用通常的液晶元件的组装步骤，将两个基板隔着液晶层30贴合。由此，能够制造如图15所示的液晶柱状透镜元件66。

(动作说明)

接下来，参照图16说明当施加电压时的液晶柱状透镜元件66的动作。

例如，在将面状电极41及条状电极43、44设为0V并将等于或大于液晶的阈值电压的电压施加于条状电极53的情况下，如图16(b)所示，获得相对于光轴对称的折射率分布。

此外，在将面状电极41和条状电极53的电压设为0V并且将条状电极43的施加电压的振幅调整为大于条状电极44的施加电压的振幅的情况下，获得如图16(c)所示的折射率分布。此外，在将条状电极43的施加电压的振幅调整为小于条状电极44的施加电压的振幅的情况下，获得如图16(d)所示的折射率分布。

如上所述，通过调整施加于作为第一电极或第二电极的各电极的电压，即，通过形成与观看者的位置相对应的折射率分布，与图3至图5所示的情况同样地，能够有效地控制光的射出方向。

(第六实施方式的效果等)

第六实施方式采用如下结构：由面状电极41和形成在其上的绝缘层46上的条状电极43、44构成的第一电极与作为第二电极的条状电极53隔着液晶层30彼此相对并且相互平行地设置。因此，通过根据观看者的位置改变施加于各电极(41，43，44和53)的电压，能够射出对于观看者的双眼的方向明显的光线。

另外，作为图2所示的立体显示装置90的构成部件，也可以取代液晶柱状透镜元件61，采用第二实施方式的液晶柱状透镜元件66。

其他的结构和动作与上述第一实施方式中所示的结构和动作相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第七实施方式)

参照图17和图18说明根据本发明的液晶柱状透镜元件的第七实施方式。具体地，在此对液晶柱状透镜67与上述的液晶柱状透镜61(第一实施方式)在结构上的不同之处进行说明。

另外，对与上述的各实施方式相同的构成部件使用相同的附图标记，并省略其说明。

(整体结构)

如图17以及作为沿图17所示的D－D线剖开的剖视图的图18(a)所示，第七实施方式的液晶柱状透镜元件67具有由在X方向上连续的重复单元构成的条状的重复结构。另外，第二基板20包括：条状电极51、52；形成为覆盖条状电极51、52的绝缘层56；以及形成在绝缘层56上的高电阻层57。

在第二基板20上的形成为相互平行的条状电极51和条状电极52在重复单元中的长边方向上平行，其中一个条状电极(51或52)位于重复单元的短边方向上的一端侧，另一个条状电极(52或51)位于短边方向上的另一端侧。

另外，能够分别对第一基板10上的面状基板41及第二基板20上的各条状电极51、52施加电压。

在此，对图17所示的液晶柱状透镜元件67的制造方法的示例进行说明。

例如，使用玻璃基板作为第一基板10，并对在其上通过溅射沉积所形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成作为第一电极的面状电极41。

另外，例如，对在作为玻璃基板的第二基板20上通过溅射沉积所形成的ITO等透明导电膜进行图案处理，以形成条状电极51和条状电极52。然后，通过溅射沉积等，使用氧化硅等形成绝缘层56。之后，通过溅射沉积等形成作为氧化锌等的薄膜的高电阻层57。

接下来，与第一实施方式的情况相同，在第一基板10和第二基板20上涂覆聚酰亚胺，进行摩擦处理，并利用通常的液晶元件的组装步骤，将两个基板隔着液晶层30贴合，由此形成液晶柱状透镜元件67。

(动作说明)

接下来，参照图18说明当施加电压时的液晶柱状透镜元件67的动作。

例如，在将面状电极41设为0V并将等于或大于液晶的阈值电压的电压施加于两个条状电极51、52的情况下，如图18(b)所示，获得相对于光轴对称的折射率分布。

此外，在以使条状电极51的施加电压的振幅大于条状电极52的施加电压的振幅的方式施加电压的情况下，获得如图18(c)所示的折射率分布。此外，在以使条状电极51的施加电压的振幅小于条状电极52的施加电压的振幅的方式施加电压的情况下，获得如图18(d)所示的折射率分布。

(第七实施方式的效果等)

第七实施方式采用在第二基板20上从第二基板20侧依次设置条状电极51、52、绝缘层56、以及高电阻层57的结构。由此，能够利用由高电阻层57的电阻产生的电位分布。因此，与上述的第一实施方式的情况相比，能够形成条状电极51和条状电极52之间的更广范围的电位分布。

即，通过与绝缘层56一起设置高电阻层57，通过根据电位分布排列液晶所形成的折射率分布的控制变得容易。因此，能够进一步提高液晶柱状透镜元件的透镜性能。

通过根据观看者的位置改变施加于条状电极51和条状电极52的电压信号所形成的折射率分布，获得作为柱面透镜的功能，并且可以使来自视频显示单元的光线有效地偏光。因此，可射出对于观看者的双眼的方向明显的光线。

另外，作为图2中所示的立体显示装置90的构成部件，也可以取代液晶柱状透镜元件61，采用第二实施方式的液晶柱状透镜元件67。

其他的结构和动作与上述的第一实施方式中所示的结构和动作相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第八实施方式)

参照图19和图20对根据本发明的液晶柱状透镜元件的第八实施方式进行说明。对与上述的各实施方式相同的构成部件，使用相同的附图标记，并省略其说明。

(整体结构)

如图19以及作为沿图19所示的E－E线剖开的剖视图的图20(a)所示，第八实施方式的液晶柱状透镜元件68的特征在于，包括在第五实施方式中采用的第一基板10上的第一电极的结构、以及在第七实施方式中采用的第二基板20上的第二电极等有关的结构。

即，在第一基板10上形成条状电极42，并且从第二基板20侧依次设置条状电极51、52、绝缘层56、以及高电阻层57。另外，液晶柱状透镜元件68包括夹在两个基板之间的液晶层30。

第二基板20的条状电极51和条状电极52相互平行，并且可对它们分别施加电压。另外，条状电极42及条状电极51、52在重复单元的长边方向上平行。液晶柱状透镜元件68也与上述情况同样地，具有由在X方向上连续的重复单元构成的条状的重复结构。

第八实施方式的液晶柱状透镜元件68能够以与上述的第七实施方式的液晶柱状透镜元件67相同的方式制造。

(动作说明)

接下来，参照图20说明当施加电压时的液晶柱状透镜元件68的动作。

例如，在将条状电极42设为0V并将等于或大于液晶的阈值电压的等效电压分别施加于两个条状电极51、52的情况下，形成如图20(b)所示的相对于光轴对称的折射率分布。

此外，在以使条状电极51的施加电压的振幅大于条状电极52的施加电压的振幅的方式施加电压的情况下，形成如图20(c)所示的折射率分布。此外，在以使条状电极51的施加电压的振幅小于条状电极52的施加电压的振幅的方式施加电压的情况下，形成如图20(d)所示的折射率分布。

如上所述，通过形成与观看者的位置相对应的折射率分布，与图3至图5所示的情况同样地，能够有效地控制光的射出方向。

(第八实施方式的效果等)

在第八实施方式中，设置高电阻层57，由此，可利用由高电阻层57的电阻产生的电位分布，形成条状电极51和条状电极52之间的更广范围的电位分布。因此，对通过根据电位分布配向液晶所形成的折射率分布的控制变得比上述的第五实施方式的情况更容易。因此，能够提高液晶柱状透镜元件的透镜性能。

因此，根据液晶柱状透镜元件68，通过根据观看者的位置改变施加于条状电极42和条状电极51、52的电压，能够更柔和地射出适于观看者的双眼的方向的光线。

另外，作为图2所示的立体显示装置90的构成部件，也可以取代液晶柱状透镜元件61，采用第二实施方式的液晶柱状透镜元件68。

其他的结构和动作与上述第一实施方式中所示的结构和动作相同，所产生的其他的操作效果也相同。

(第九实施方式)

在此，作为根据本发明的第九实施方式，参照图2和图21说明包括根据上述的各实施方式的液晶柱状透镜元件的显示装置(立体显示装置)以及装载该显示装置的终端机。对与上述的各实施方式相同的构成部件使用相同的附图标记，并省略其说明。

(动作说明)

终端机99包括：由液晶显示面板和液晶柱状透镜元件61的层叠单元构成的显示装置90；以及接收来自使用者(观看者)的指令并基于该指令将指令信号输出到显示装置90的操作单元91。

终端机99被构成为利用装于终端机本身的摄像机(未图示)检测观看者的头部的空间位置，进一步检测观看者的眼球的位置和运动。即，在此采用摄像机作为图2的检测单元80，在检测时，与摄像机一起使用图像分析方法。

控制单元81(图2)控制液晶柱状透镜元件，使得识别立体图像所需的光能够入射到与检测到的观看者的眼球的位置和运动相对应的最佳位置。

即，设计为：控制单元81基于从作为检测单元80的摄像机获取的位置信息生成电信号并将电信号施加于各电极，由此调整有助于来自视频显示单元70(图2)的射出光的分配的折射率分布。

通过采用这种结构，即使观看者在终端机99前移动时、观看者在握住终端机99的同时移动视线时，也能够为观看者提供良好的立体显示。

(动作说明)

接下来，基于图22所示的流程图说明图2所示的立体显示装置90及图21所示的终端机99的动作。

首先，检测单元(摄像机)80获取使用者的头部的位置信息(图22：步骤S101)，并基于获取的位置信息生成对控制单元81的输入信号(图22：步骤S102)。

接下来，控制单元81基于来自检测单元80的输入信号，驱动液晶柱状透镜元件61。

即，在使用者(观看者)位于显示装置90的正面的情况下(图3所示的情况)(图22：步骤S103/是)，控制单元81驱动液晶柱状透镜元件61以形成左右对称的折射率分布(图22：步骤S104)。

另一方面，在使用者(观看者)位于显示装置90的斜方向的情况下(图4或图5所示的情况)(图22：步骤S103/否)，控制单元81驱动液晶柱状透镜元件61以形成非对称的折射率分布(图22：步骤S105)。

(第九实施方式的效果等)

在上述内容中，作为一例，采用将第一实施方式中所示的显示装置(立体显示装置)90设置于终端机99的结构。然而，作为显示装置90中包括的液晶柱状透镜元件，不仅可以采用第一实施方式的液晶柱状透镜元件61，而且可以采用第二实施方式至第八实施方式的各液晶柱状透镜元件62至68。

另外，参照图2对该例进行说明，因此显示装置90被描述为包括检测单元80和控制单元81。然而，可将检测单元80和控制单元81中的一者或两者设于显示装置90的外部，例如，可将控制单元81设于操作单元91内。

其他的结构和动作与上述的各实施方式相同，产生的其他的操作效果也相同。

另外，为了使检测观看者的头部的空间位置、进一步眼球的位置和运动的图像分析变得容易，还可采用根据需要使用另一光源照射光的结构，并且可采用利用黑眼珠和白眼珠的反射率之间的差异的巩膜反射法或者使用角膜的反射的角膜反射法。

如上所述，通过安装上述各实施方式的液晶柱状透镜元件能够形成为较轻的结构的终端机99，能够通过简单的结构流畅地显示与观看者的位置变动相对应的适当的立体图像。

(其他)

考虑到多眼式的情况下的说明变得复杂，为了方便，基于双眼式对各实施方式进行说明，但是即使采用多眼式时，应用本发明的各实施方式的内容也没有问题，并且能够获得同样的效果。

此外，上述的各实施方式表示液晶柱状透镜元件、包括液晶柱状透镜元件的立体显示装置、装载有立体显示装置的终端机、以及液晶柱状透镜元件的驱动方法的优选的具体例，但是有时候可以追加技术上优选的各种限定。但是，关于本发明的技术范围，只要未特别说明限制本发明，则不仅仅限于这些模式。

以下是上述的实施方式的新的技术内容的要点，但是，本发明不一定限于此。

(附录1)

一种液晶柱状透镜元件，包括：第一基板10；第二基板20，所述第二基板20与所述第一基板10平行；液晶层30，所述液晶层30设置在两个基板之间；第一电极，所述第一电极形成在所述第一基板10的液晶层30侧；以及包括多个条状电极的第二电极，所述第二电极形成在所述第二基板20的液晶层30侧，其中，

形成有包括沿所述第二电极的配置方向(X方向)设置的重复单元的条状重复结构；以及

通过从外部对各所述电极施加电信号，引发相对于针对与所述配置方向垂直的另一方向(Y方向)将各所述重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

(附录2)

根据附录1所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述重复结构是基于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的配置的结构。

(附录3)

根据附录1或2所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述折射率分布与各所述重复单元相对应并具有沿着所述配置方向的周期性结构；以及

作为所述重复结构的最短长度的所述重复单元(Pe)与所述周期性结构的每一周期的长度(Pn)相等。

(附录4)＜第一实施方式及第二实施方式，图1、图6至图9和图10＞

如附录1至3中任一项所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第一电极是在所述重复单元的整个区域上形成的面状电极41；

在各所述重复单元内形成有作为所述第二电极的各条状电极内的两个条状电极(51，52)；

所述两个条状电极(51，52)在分别与所述另一方向平行的状态下设置在形成有所述两个条状电极中的每一者的所述重复单元的一端侧和另一端侧；以及

通过对所述两个条状电极(51，52)中的每一者施加作为所述电信号的独立的电压信号，引发所述非对称的折射率分布。

(附录5)＜第三实施方式，图11＞

如附录4所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第一基板10包括设置在各所述重复单元的边界部处并且与位于所述边界部附近的作为所述第二电极的所述两个条状电极相对的位置处的用于遮光的黑色矩阵45。

(附录6)＜第四实施方式，图12＞

如附录4所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第二基板20包括在各所述重复单元的所述边界部处的设置为与所述另一方向平行的用于调整液晶配向的间隔物55。

(附录7)＜第五实施方式等，图13和图14＞

如附录4或6所述的液晶柱状透镜元件，其中：

取代所述面状电极41，使用与所述另一方向平行的多个条状电极42作为所述第一电极；

作为所述第一电极的各所述条状电极42设置在各所述重复单元的边界部处并且与位于所述边界部附近的作为所述第二电极的所述两个条状电极相对的位置处，并且相互连接。

(附录8)＜第七实施方式和第八实施方式等，图17至图20＞

如附录4或7所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第二电极还包括：形成为覆盖所述两个条状电极(51，52)的绝缘层56；以及形成在所述绝缘层56上的高电阻层57。

(附录9)＜第六实施方式，图15，图16＞

如附录1至3中任一项所述的液晶柱状透镜元件，其中：

所述第一电极包括：形成在所述重复单元的整个区域上的面状电极；形成在所述面状电极上的绝缘层46；以及与所述另一方向平行地形成在所述绝缘层46上的多个条状电极；

在各所述重复单元内形成有作为所述第一电极的各条状电极内的两个条状电极(43，44)；

所述两个条状电极(43，44)分别设置在形成有所述两个条状电极中的每一者的所述重复单元的一端侧和另一端侧；

所述第二电极是与所述另一方向平行的多个条状电极53，各所述条状电极53相互连接；以及

通过对所述两个条状电极(43，44)中的每一者施加作为所述电信号的独立的电压信号，引发所述非对称的折射率分布。

(附录10)＜图2等＞

一种立体显示装置90，包括：

视频显示单元70，所述视频显示单元70射出与视差图像有关的光；

指向性/方向性控制元件，所述指向性/方向性控制元件能够通过从外部施加的电信号控制从所述视频显示单元70射出的光的方向；

检测单元80，所述检测单元80检测观看者的头部的空间位置；以及

控制单元81，所述控制单元81基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息控制所述指向性/方向性控制元件的动作，其中：

作为所述指向性/方向性控制元件，安装如附录1至9中任一项所述的液晶柱状透镜元件(61至68)；

所述控制单元81产生与所述空间位置的信息相对应的所述电信号，并将所述信号施加于设置于所述液晶柱状透镜元件(61至68)的各电极。

(附录11)＜第九实施方式，图21＞

一种终端机99，包括：

如附录10所述的立体显示装置90；以及操作单元91，所述操作单元91接收来自使用者的指令并将基于所述指令的指令信号输出到所述立体显示装置90。

(附录12)

一种立体显示装置90的液晶柱状透镜元件的驱动方法，所述立体显示装置90包括：液晶柱状透镜元件，所述液晶柱状透镜元件包括第一基板10、与所述第一基板10平行的第二基板20、设置在两个基板之间的液晶层30、形成在所述第一基板10的液晶层30侧的第一电极、形成在所述第二基板20的液晶层30侧的包括多个条状电极的第二电极、以及由沿着所述第二电极的配置方向(X方向)设置的重复单元形成的条状的重复结构；检测单元80，所述检测单元80检测观看者(O)的头部的空间位置；以及控制单元81，所述控制单元81基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息，生成并输出所述电信号，其中，

所述检测单元80获取所述观看者的所述头部的位置信息；

所述检测单元80生成基于所述位置信息的信号并将所述信号输出到所述控制单元；以及

当从所述检测单元80输入的所述信号表示所述观看者(O)位于所述立体显示装置90的斜方向时，所述控制单元81对所述多个条状电极施加预先设定的电压信号，从而引发相对于针对与所述配置方向垂直的其他方向将各所述重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

(附录13)

一种立体显示装置90的液晶柱状透镜元件的驱动方法，所述立体显示装置90包括：如附录4至9中任一项所述的液晶柱状透镜元件(61至68)；检测单元80，所述检测单元80检测观看者(O)的头部的空间位置；以及控制单元81，所述控制单元81基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息生成并输出所述电信号，其中：

所述检测单元80获取所述观看者(O)的所述头部的位置信息；

所述检测单元80生成基于所述位置信息的信号并将所述信号输出到所述控制单元；

当从所述检测单元80输入的所述信号表示观看者(O)位于所述立体显示装置90的斜方向时，所述控制单元81对所述两个条状电极(51，52)施加作为所述电信号的预先设定的不同的电压信号，从而引发所述非对称的折射率分布。

本申请要求基于2014年2月14日提交的日本专利申请No.2014－026478的优先权，该日本专利申请的全文并入在此供参考。

工业适用性

本发明可用于包括液晶柱状透镜元件的显示装置以及装载有该显示装置的终端机。

附图标记的说明

10 第一基板

20 第二基板

30 液晶层

41 面状电极

42～44 条状电极

45 黑色矩阵

46 绝缘层

51～53 条状电极

55 间隔物

56 绝缘层

57 高电阻层

61～68 液晶柱状透镜元件

70 视频显示单元

80 检测单元

81 控制单元

90 立体显示装置(显示装置)

91 操作单元

99 终端机

Claims (12)

1.一种液晶柱状透镜元件，包括：第一基板；第二基板，所述第二基板与所述第一基板平行；液晶层，所述液晶层设置在两个基板之间；第一电极，所述第一电极形成在所述第一基板的液晶层侧；以及包括多个条状电极的第二电极，所述第二电极形成在所述第二基板的液晶层侧，其中，

形成有包括沿所述第二电极的配置方向设置的重复单元的条状重复结构；以及

通过从外部对各所述电极施加电信号，引发相对于针对与所述配置方向垂直的另一方向将各所述重复单元二等分的面非对称的折射率分布。

2.根据权利要求1所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述重复结构是基于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的配置的结构。

3.根据权利要求1或2所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述折射率分布与各所述重复单元相对应并具有沿着所述配置方向的周期性结构；以及

作为所述重复结构的最短长度的所述重复单元与所述周期性结构的每一周期的长度相等。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第一电极是在所述重复单元的整个区域上形成的面状电极；

在各所述重复单元内形成有作为所述第二电极的各条状电极内的两个条状电极；

所述两个条状电极在分别与所述另一方向平行的状态下设置在形成有所述两个条状电极中的每一者的所述重复单元的一端侧和另一端侧；以及

通过对所述两个条状电极中的每一者施加作为所述电信号的独立的电压信号，引发所述非对称的折射率分布。

5.根据权利要求4所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第一基板包括设置在各所述重复单元的边界部处并且与位于所述边界部附近的作为所述第二电极的所述两个条状电极相对的位置处的用于遮光的黑色矩阵。

6.根据权利要求4所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第二基板包括在各所述重复单元的所述边界部处的设置为与所述另一方向平行的用于调整液晶配向的间隔物。

7.根据权利要求4或6所述的液晶柱状透镜元件，其中，

取代所述面状电极，使用与所述另一方向平行的多个条状电极作为所述第一电极；

作为所述第一电极的各所述条状电极设置在各所述重复单元的边界部处并且与位于所述边界部附近的作为所述第二电极的所述两个条状电极相对的位置处，并且相互连接。

8.根据权利要求4或7所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第二电极还包括：形成为覆盖所述两个条状电极的绝缘层；以及形成在所述绝缘层上的高电阻层。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶柱状透镜元件，其中，

所述第一电极包括：形成在所述重复单元的整个区域上的面状电极；形成在所述面状电极上的绝缘层；以及与所述另一方向平行地形成在所述绝缘层上的多个条状电极；

在各所述重复单元内形成有作为所述第一电极的各条状电极内的两个条状电极；

所述两个条状电极分别设置在形成有所述两个条状电极中的每一者的所述重复单元的一端侧和另一端侧；

所述第二电极是与所述另一方向平行的多个条状电极，各所述条状电极相互连接；以及

通过对所述两个条状电极中的每一者施加作为所述电信号的独立的电压信号引发所述非对称的折射率分布。

10.一种立体显示装置，包括：

视频显示单元，所述视频显示单元射出与视差图像有关的光；

指向性/方向性控制元件，所述指向性/方向性控制元件能够通过从外部施加的电信号控制从所述视频显示单元射出的光的方向；

检测单元，所述检测单元检测观看者的头部的空间位置；以及

控制单元，所述控制单元基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息控制所述指向性/方向性控制元件的动作，其中：

作为所述指向性/方向性控制元件，安装根据权利要求1至9中任一项所述的液晶柱状透镜元件；

所述控制单元产生与所述空间位置的所述信息相对应的所述电信号，并将所述信号施加于设置于所述液晶柱状透镜元件的各电极。

11.一种终端机，包括：

根据权利要求10所述的立体显示装置；以及操作单元，所述操作单元接收来自使用者的指令并将基于所述指令的指令信号输出到所述立体显示装置。

12.一种立体显示装置的液晶柱状透镜元件的驱动方法，所述立体显示装包括：所述液晶柱状透镜元件，所述液晶柱状透镜元件包括第一基板、与所述第一基板平行的第二基板、设置在两个基板之间的液晶层、形成在所述第一基板的液晶层侧的第一电极、形成在所述第二基板的液晶层侧的包括多个条状电极的第二电极、以及由沿着所述第二电极的配置方向设置的重复单元形成的条状的重复结构；检测单元，所述检测单元检测观看者的头部的空间位置；以及控制单元，所述控制单元基于与从所述检测单元输出的所述空间位置有关的信息，生成并输出电信号，其中，

所述检测单元获取所述观看者的所述头部的位置信息；

所述检测单元生成基于所述位置信息的信号并将所述信号输出到所述控制单元；以及

当从所述检测单元输入的所述信号表示所述观看者位于所述立体显示装置的斜方向时，所述控制单元对所述多个条状电极施加预先设定的电压信号，从而引发相对于针对与所述配置方向垂直的另一方向将各所述重复单元二等分的面非对称的折射率分布。