JP2010014881A - 光学部材、電気光学装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】視認性が高い高品質な光学部材を提供する。
【解決手段】一対の基板間に挟持された液晶層30Aと、一対の基板のうち一方の基板10Aの液晶層30A側の面に形成された、複数のレンズ50aを有するレンズアレイ50Aと、一対の基板間に液晶層30Aの周囲を囲んで設けられたシール材40と、を備え、液晶層30Aは、液晶層30Aに入射する直線偏光の偏光軸と、該直線偏光が入射する側の基板の法線と、を含む平面内で液晶分子LC1の配向状態を制御して、液晶層30Aに入射する直線偏光に対する屈折率を、レンズアレイ50Aの屈折率と同一の屈折率又は異なる屈折率の間で切り替え可能であり、一対の基板におけるシール材40と接する面は、それぞれ平坦面を呈しており、一対の基板における平坦面の間に、一対の基板の間を所定の間隔に保持する複数のギャップ材60が配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】一対の基板間に挟持された液晶層30Aと、一対の基板のうち一方の基板10Aの液晶層30A側の面に形成された、複数のレンズ50aを有するレンズアレイ50Aと、一対の基板間に液晶層30Aの周囲を囲んで設けられたシール材40と、を備え、液晶層30Aは、液晶層30Aに入射する直線偏光の偏光軸と、該直線偏光が入射する側の基板の法線と、を含む平面内で液晶分子LC1の配向状態を制御して、液晶層30Aに入射する直線偏光に対する屈折率を、レンズアレイ50Aの屈折率と同一の屈折率又は異なる屈折率の間で切り替え可能であり、一対の基板におけるシール材40と接する面は、それぞれ平坦面を呈しており、一対の基板における平坦面の間に、一対の基板の間を所定の間隔に保持する複数のギャップ材60が配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光学部材、電気光学装置および電子機器に関するものである。
従来、特殊な眼鏡を必要とせずに立体視表示や多視点表示を実現する電気光学装置として、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式等の画像分離手段を用いた電気光学装置が知られている。これらの方式のうち、パララックスバリア方式は、遮光バリアによって一部の光が遮られることによって、表示画像が暗くなってしまうという課題があるのに対し、遮光バリアを用いないレンチキュラ方式は、明るい画像を表示できるという利点がある。
レンチキュラ方式を用いた立体視表示では、まず両眼視差に対応した右眼用画像と左眼用画像を用意し、例えば縦ストライプ状に交互に並べて同時に表示する。次に、同時に表示された2種の表示画像を、画像と同一周期に配列したレンズアレイで空間的に分離して観察者の右眼と左眼に各々導く。このようにして両眼視差に対応した異なる画像を右眼と左眼に選択的に写すことで、観察者に表示画像を立体視させることを実現している。また、多視点表示の場合は、同様の原理により、レンズアレイによって各視点の観察者に異なる画像を選択的に導くことで、多視点表示を実現している。
このようなレンズアレイを備えた電気光学装置では、一般に、立体視表示や多視点表示といった特殊表示に特化しており、通常の画像表示ができない構成となっている。そこで、同一の電気光学装置で通常表示と特殊表示とを良好に表示するために、必要に応じて光を屈折させるまたは屈折させない状態を切り替え可能とするレンズアレイが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特許文献1,2で提案されている構成では、液晶材料を挟持する一対の基板の内面にはレンズ部が形成されており、基板間に電圧を印加または非印加とすることで、液晶材料を駆動させ、屈折/非屈折を切り替えることとしている。即ち、液晶材料が有する屈折率異方性を利用し、液晶材料の常光屈折率または異常光屈折率のいずれか一方と、レンズ部の形成材料の屈折率と、が一致する場合には透過光を屈折させず、常光屈折率または異常光屈折率のうち他方の屈折率と、レンズ部の形成材料の屈折率と、が一致しない場合に、生じる屈折率差によりレンズが透過光を屈折させる構成としている。
上記特許文献で提案されたレンズアレイは、一対の基板間に液晶材料を挟持し、電圧印加によって液晶材料を駆動しているので、基本構造は通常の液晶パネルと類似の構成であると予想される。
通常の構成の液晶表示装置では、基板や液晶材料等のほかに、液晶層の周囲には透湿性が低く防水性に富んだシール材が配置されている。一般には、シール材には、液晶層を挟持する基板間に所望の液晶層の厚み(セルギャップ)に等しい直径を有する球状のギャップ材が混合されている。このようなシール材によって基板を貼り合わせることで、シール材による基板同士の貼り合わせと、ギャップ材によるセルギャップ管理を同時に行っている。ギャップ材によって液晶層の厚みを管理することで、液晶層における光の光路長を等しくし、また、液晶層に印加する電圧を一定とすることができ、良好な駆動を実現することができる。
しかし、上記特許文献では、ギャップ材の配置位置について記載が無く、レンズアレイ領域にギャップ材が配置されることを妨げない構成となっている。その場合、図8に示すような不具合が生じることが容易に予想される。図8には、電極512とレンズアレイ550を有する基板510と、基板510に対向し電極522を有する基板520と、基板510、520間に挟持された液晶層530と、基板510,520の端部に配置されたシール材540およびギャップ材560と、を備える光学部材500が記載されている。レンズアレイ550は、シール剤の540の配置領域である基板510の周縁部にまで配置されており、該基板周縁部においてシール材540およびギャップ材560が、レンズアレイ550と重なって配置されている。
このような構成を想定した場合、レンズアレイ550は機能に応じたレンズ状の凸形状を有するため、シール材540中のギャップ材560の位置により、下地形状であるレンズ形状を反映して基板510,520間の離間距離が変わってしまうことが考えられる。図8では、ギャップ材560aがレンズアレイ550の凸形状の谷間に配置されており、ギャップ材560bがレンズアレイ550の凸形状の頂部に配置されているため、符号d1、d2で表す離間距離に差を生じてしまう。すると、電極512,522間に電圧を印加した場合、離間距離の差によって液晶層530に発生する電界の強度が変化するため、液晶層530内の液晶分子が均一な駆動を行わず、光学部材500の性能が低下してしまう。
更に、上記特許文献では、高分子材料を用いてレンズ形状を形成することが可能となっている。しかし図8のような構造の場合、レンズ形状を形成する高分子材料が端部に露出することとなる。そのため、樹脂材料を介して液晶層530に水分が浸入し液晶層530の屈折率を変化させてしまう。その結果、レンズ機能の切り替えが良好に行えなくなり、表示画質を悪化させることが予想される。上述の特許文献1,2では、端部の構成は明らかになっておらず、端部の構成によって起こることが予想される上記課題に対して何の対策も挙げられていない。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、視認性が高い高品質な光学部材を提供することを目的とする。また、このような光学部材を備え通常表示と特殊表示との切り替えが可能な電気光学装置を提供すること、および該電気光学装置を備えた電子機器を提供することを、合わせて目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の光学部材は、一対の基板間に挟持された液晶層と、前記一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側の面に形成された、複数のレンズを有するレンズアレイと、前記一対の基板間に前記液晶層の周囲を囲んで設けられたシール材と、を備え、前記液晶層は、前記光学部材に入射または前記光学部材から射出する直線偏光の偏光軸と、該直線偏光が入射する側の基板の法線と、を含む平面内で液晶分子の配向状態を制御して、前記直線偏光に対する前記液晶層の屈折率を、前記レンズアレイの屈折率と同一の屈折率と異なる屈折率との間で切り替え可能であり、前記一対の基板における前記シール材と接する面は、それぞれ平坦面を呈しており、前記一対の基板における前記平坦面の間に、前記一対の基板の間を所定の間隔に保持する複数のギャップ材が配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、ギャップ材が配置される箇所は平坦面となっているため、基板間の離間距離を一定に保ち、液晶層が含む液晶分子に均一な駆動をさせることが可能となる。そのため、視認性が高く高品質な光学部材を提供することができる。
本発明においては、前記複数のレンズの境界部に、スペーサが設けられていることが望ましい。
光学部材が広面積である場合には、基板の周縁に配置するギャップ材のみで離間距離を制御しようと試みても、基板周縁部と比べて基板中央部は外力や環境変化によって変形しやすく、基板中央部で離間距離を一定に保つことが困難である。しかしながら、レンズアレイと重なる領域に適宜スペーサを配置することで、基板中央部でも基板間の離間距離を一定に保つことができる。また、スペーサは、レンズアレイが備えるレンズの周縁側に配置しているため、レンズアレイを透過する光に影響を及ぼしにくく、スペーサが表示画像を遮るなどの品質への悪影響を小さく抑えることができる。そのため、視認性に優れ高品質な光学部材とすることができる。
光学部材が広面積である場合には、基板の周縁に配置するギャップ材のみで離間距離を制御しようと試みても、基板周縁部と比べて基板中央部は外力や環境変化によって変形しやすく、基板中央部で離間距離を一定に保つことが困難である。しかしながら、レンズアレイと重なる領域に適宜スペーサを配置することで、基板中央部でも基板間の離間距離を一定に保つことができる。また、スペーサは、レンズアレイが備えるレンズの周縁側に配置しているため、レンズアレイを透過する光に影響を及ぼしにくく、スペーサが表示画像を遮るなどの品質への悪影響を小さく抑えることができる。そのため、視認性に優れ高品質な光学部材とすることができる。
本発明においては、前記スペーサは、前記レンズアレイと一体に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、好適な位置に予めスペーサを形成することで、良好に液晶層厚管理をすることが可能となる。
この構成によれば、好適な位置に予めスペーサを形成することで、良好に液晶層厚管理をすることが可能となる。
本発明においては、前記レンズアレイは、同方向に延在する複数のシリンドリカルレンズを有し、前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記液晶層と接する垂直配向膜が設けられ、前記シリンドリカルレンズの延在方向と、前記直線偏光の偏光軸の方向と、が略直交することが望ましい。
この構成によれば、レンズアレイ近傍の液晶分子は、初期配向状態では下地のレンズ形状に対して垂直配向となることから、下地形状を反映して、基板法線方向からレンズ延在方向と直交する方向にプレチルト角を備えた配向状態となる。そのため、電圧印加時には、液晶分子はプレチルト角の傾斜方向、すなわちレンズ直交方向に倒れることとなる。したがって本構成によれば、シリンドリカルレンズの形状を利用して液晶分子に確実な動作をさせることができ、高品質な光学部材を提供することができる。
この構成によれば、レンズアレイ近傍の液晶分子は、初期配向状態では下地のレンズ形状に対して垂直配向となることから、下地形状を反映して、基板法線方向からレンズ延在方向と直交する方向にプレチルト角を備えた配向状態となる。そのため、電圧印加時には、液晶分子はプレチルト角の傾斜方向、すなわちレンズ直交方向に倒れることとなる。したがって本構成によれば、シリンドリカルレンズの形状を利用して液晶分子に確実な動作をさせることができ、高品質な光学部材を提供することができる。
本発明においては、前記レンズアレイは、同方向に延在する複数のシリンドリカルレンズを有し、前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記液晶層と接する水平配向膜が設けられ、前記シリンドリカルレンズの延在方向と、前記直線偏光の偏光軸の方向と、が略同一であることが望ましい。
この構成によれば、水平配向膜による配向規制方向とシリンドリカルレンズの形状に由来する物理的な規制力とが同方向となるため、初期配向状態で液晶層に確実な配向をさせることができ、高品質な光学部材を提供することができる。
この構成によれば、水平配向膜による配向規制方向とシリンドリカルレンズの形状に由来する物理的な規制力とが同方向となるため、初期配向状態で液晶層に確実な配向をさせることができ、高品質な光学部材を提供することができる。
本発明においては、前記レンズアレイの形成材料が高分子材料であり、前記シール材は、前記レンズアレイの周囲を囲んで設けられていることが望ましい。
一般に、レンズアレイの形成材料として高分子材料を選択した場合、成形加工が容易であり低コストで量産性に優れると言った利点がある一方で、高分子材料を介して外部環境の水分が液晶層に浸入するおそれがある。この構成によれば、レンズアレイの周囲にシール材が配置されているため、レンズアレイを介した外部環境からの水分浸入を防ぐことができる。したがって、液晶層と屈折率の異なる水分が混入することによって生じる屈折率のむらを防ぐことができ、良好な光学部材とすることができる。また、レンズアレイの形成材料選択の自由度が増し、好適な材料を用いて光学部材を製造することができる。
一般に、レンズアレイの形成材料として高分子材料を選択した場合、成形加工が容易であり低コストで量産性に優れると言った利点がある一方で、高分子材料を介して外部環境の水分が液晶層に浸入するおそれがある。この構成によれば、レンズアレイの周囲にシール材が配置されているため、レンズアレイを介した外部環境からの水分浸入を防ぐことができる。したがって、液晶層と屈折率の異なる水分が混入することによって生じる屈折率のむらを防ぐことができ、良好な光学部材とすることができる。また、レンズアレイの形成材料選択の自由度が増し、好適な材料を用いて光学部材を製造することができる。
本発明においては、前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記液晶層と接し有機材料を形成材料とする配向膜が設けられており、前記配向膜は、前記シール材の外周よりも内側に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、有機材料で形成された配向膜が光学部材の外部に露出せず、配向膜を介して外部から液晶層に水分が浸入することを防ぐことができる。そのため、光学部材を高品質に保つことができる。
この構成によれば、有機材料で形成された配向膜が光学部材の外部に露出せず、配向膜を介して外部から液晶層に水分が浸入することを防ぐことができる。そのため、光学部材を高品質に保つことができる。
また、本発明の電気光学装置は、複数のサブ画素がマトリクス状に設けられてなる電気光学パネルと、前記複数のサブ画素の配列状態に合わせて複数のレンズが配列されてなる上述の光学部材と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、立体表示や多視点表示といった特殊表示と通常の画像表示とを行うことが可能な電気光学装置を提供することができる。
この構成によれば、立体表示や多視点表示といった特殊表示と通常の画像表示とを行うことが可能な電気光学装置を提供することができる。
また、本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、立体表示や多視点表示といった特殊表示と、通常の画像表示と、を切り替えて表示可能な電子機器を提供することができる。
この構成によれば、立体表示や多視点表示といった特殊表示と、通常の画像表示と、を切り替えて表示可能な電子機器を提供することができる。
[第1実施形態]
以下、図1、2を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る光学部材について説明する。本実施形態の光学部材1は、凸状のレンズ形状を備えたレンズアレイを有する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
以下、図1、2を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る光学部材について説明する。本実施形態の光学部材1は、凸状のレンズ形状を備えたレンズアレイを有する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
図1は、本実施形態に係る光学部材1の説明図であり、図1(a)は概略断面図、図1(b)は光学部材1の一部を示す概略斜視図である。
図1(a)に示すように、本実施形態の光学部材1は、第1基板10Aと第2基板20Aとが液晶層30Aを挟持しており、第1基板10Aと第2基板20Aとは、シール材40を介して貼り合わされている。第1基板10Aの液晶層30A側には凸状のレンズ形状を備えたレンズアレイ50Aが配置されており、シール材40はレンズアレイ50Aの周囲に配置されている。第1基板10Aの液晶層30Aと反対側には、偏光板19が配置されている。液晶層30Aは、第1基板10Aと第2基板20Aとシール材40とで囲まれた領域に封止されている。シール材40内には、複数のギャップ材60が混入されており、第1基板10Aと第2基板20Aとの離間距離は、ギャップ材60により一定に保たれている。以下、各構成部材について詳細に説明する。
第1基板10Aは、透明基板である基板本体11、第1電極12、レンズアレイ50A、第1配向膜14、偏光板19を備えている。基板本体11の表面11aは平坦面となっている。基板本体11の形成材料としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子(樹脂)を用いることができるが、液晶層30Aへの外部からの水分浸入防止という観点から、有機物よりも無機物のほうが好ましく、中でも、透明性の高さと透湿性の低さからガラスが好適に用いられる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。
基板本体11の液晶層30A側の表面には、第1電極12が全面に形成されている。第1電極12はITO等の透明導電性材料を好適に用いることができる。また、第1電極12の表面は基板本体11の平坦面をそのまま反映するように形成されており、第1電極12の表面も平坦面となっている。
第1電極12の表面には、液晶層30A側にレンズ形状を備えるレンズアレイ50Aが形成されている。レンズアレイ50Aは、断面視略円形または略楕円形の凸状のレンズ形状を備え延在する複数(図では7つ)のシリンドリカルレンズ(レンズ)50aが、延在方向と直交する方向に配列したものである。図では、シリンドリカルレンズ50aの延在方向(レンズ延在方向)と直交する断面を示しており、本実施形態のレンズアレイ50Aが備えるシリンドリカルレンズ50aは、断面視が略楕円形となっている。レンズアレイ50Aは、透光性を備えたガラスを成形加工して形成することができる。本実施形態では、屈折率が1.65のガラスをエッチングして成形したものを用いる。レンズアレイ50Aは、基板本体11に第1電極12を介して不図示の接着剤で固定されている。
レンズアレイ50Aの上には、配列するシリンドリカルレンズ50aの境界部に重なって、複数のスペーサ52が設けられている。スペーサ52は、ギャップ材60と協働して第1基板10Aと第2基板20Aとの離間距離を一定に保つ機能を備える。第1、第2基板が広面積である場合には、基板の周縁に配置するギャップ材60のみで離間距離を制御しようと試みても、基板周縁部と比べて基板中央部は外力や環境変化によって変形しやすく、基板中央部で離間距離を一定に保つことが困難である。しかしながら、レンズアレイ50Aと重なる領域に適宜スペーサ52を配置することで、基板中央部ではスペーサ52が、また、基板周縁部ではギャップ材60が、第1基板10Aと第2基板20Aとの離間距離を制御する。そのため、良好な離間距離の制御が可能となっている。スペーサ52は、シリンドリカルレンズ50aの境界部に重なって配置しているため、シリンドリカルレンズ50aを透過する光に影響を及ぼしにくく、スペーサ52が表示画像を遮るなどの表示画像への悪影響を小さく抑えることができる。
スペーサ52は、例えばレンズアレイ50Aと同じ材料を用いてレンズアレイ50Aと一体に形成してもよく、レンズアレイ50Aとは別体の部材を適宜配置して接着剤等の固定剤で固定することとしてもよい。スペーサ52の形成材料は、レンズアレイ50Aの形成材料の屈折率と等しいものを選択すると、シリンドリカルレンズ50aを透過する光の光路にスペーサ52が重なっても悪影響を与えにくく好ましい。
レンズアレイ50Aの上には、レンズ状の凸面を覆って第1配向膜14が形成されている。本実施形態の第1配向膜14は垂直配向膜であり、例えば無機配向膜などの通常知られたものを用いることができる。
基板本体11の液晶層30Aとは反対側の表面には、偏光板19が全面に形成されている。偏光板19は通常知られたものを好適に用いることができる。偏光板19は、偏光板19が備える透過軸が、レンズ延在方向と直交する方向(レンズ直交方向)と同方向なるように配置されている。
第2基板20Aは、透明基板である基板本体21、第2電極22、第2配向膜24を備えており、基板本体21の液晶層30A側の表面21aは平坦面となっており、第2電極22が全面に形成されている。基板本体21および第2電極22は、基板本体11および第1電極12と同様の形成材料を用いて形成することができる。また、第2電極22の表面は基板本体21の平坦面をそのまま反映するように形成されており、第2電極22の表面も平坦面となっている。
第2電極22の表面には、第2配向膜24が形成されている。第2配向膜24は少なくともレンズアレイ50Aと平面的に重なる領域に形成されている。本実施形態では、シール材40で囲まれた領域の内側(液晶層30Aと重なる領域)に形成されている。配向膜は、フレキソ印刷などの印刷技術やマスク蒸着等を用いて必要な箇所にのみ形成することができる。第2配向膜24は、第1配向膜14と同じく通常知られた材料を用いて垂直配向膜が形成されている。
シール材40は、レンズアレイ50Aの周囲を囲んで、第1基板10Aおよび第2基板20Aの周縁部に配置している。本実施形態では、シール材40は第1基板10Aの第1電極12と第2基板20Aの第2電極22に接するように配置されている。つまり、シール材40と接する面は、それぞれ平坦面を呈していることになる。シール材40は、透湿性が低い(防水性が高い)熱硬化型や光硬化型の硬化性樹脂を用いることができる。このうち、光硬化性樹脂は硬化収縮が少なく寸法安定性が高いため好ましい。本実施形態のシール材40は、光硬化性のエポキシ樹脂を用いる。シール材40は、硬化反応を促進する硬化剤を含むものを用いることとしてもよい。
本実施形態のギャップ材60は、通常知られた球形のものを用いる。ギャップ材60は、直径が所望の離間距離と等しいものを用いる。ギャップ材60は、第1基板10Aおよび第2基板20Aの各々の平坦面に配置されているため、ギャップ材60により基板間の離間距離を制御することができる。
図1(b)に示すように、光学部材1が備えるレンズアレイ50Aは、複数のシリンドリカルレンズ50aが、シリンドリカルレンズ50aの延在方向と直交する方向に複数配列しており、シリンドリカルレンズ50aの境界部に重なってスペーサ52が設けられている。
液晶層30Aには、誘電率異方性が負の液晶分子LC1を用いており、第1配向膜14、第2配向膜24に挟持されることにより、液晶層30Aの初期状態は垂直配向となる。本明細書では、液晶分子LC1を1軸性の棒状分子として考え楕円形で表している。液晶分子LC1を表す楕円形の長軸方向は、液晶分子LC1のダイレクタ方向と一致しており、図中矢印で示すダイレクタ方向と同方向の屈折率が異常光屈折率ne、ダイレクタ方向と直交する方向の屈折率が常光屈折率noとなっている。液晶層30Aが備える液晶分子LC1には、常光屈折率noが1.50、異常光屈折率neが1.65のものを用いる。
その他、光学部材1は第1電極12および第2電極22に不図示の電源が接続されている。本実施形態の光学部材1は、以上のような構成となっている。
図2は、光学部材1の動作を示す説明図であり、図2(a)は対向する第1電極12および第2電極22の間に電圧無印加時、図2(b)は電極間に電圧印加時の状態を示す。
図2(a)に示すように、電圧無印加時には、液晶分子LC1は第1配向膜14および第2配向膜24からの配向規制力を受け垂直配向状態となる。すると、レンズアレイ50Aのレンズ光軸と直交する面方向(基板面方向)には液晶層30Aの屈折率が等方的となり、液晶分子LC1の常光屈折率である1.50を示す。レンズアレイ50Aの屈折率は1.65であるため、レンズアレイ50Aと液晶層30Aとの間に屈折率差が生じ、透過する直線偏光Lに対して屈折作用を及ぼすこととなる。そのため、例えば、第1基板10Aから第2基板20Aへ透過する直線偏光Lは、レンズアレイ50Aで屈折し、レンズアレイ50Aのレンズ形状(曲率半径)と屈折率差とから規定される焦点位置へ収束する。
一方、図2(b)に示すように、電圧印加時には、第1電極12および第2電極22の間に発生する電界Eの方向と液晶分子LC1のダイレクタが直交する様に配向する。本実施形態では、発生する電界Eの方向は、第1基板10Aおよび第2基板20Aの基板法線方向と等しい方向となる。
ここで、レンズアレイ50A近傍の液晶分子LC1は、初期配向状態では下地のレンズ形状に対して垂直配向となることから、下地形状を反映して基板法線方向からレンズ直交方向に幾分傾斜した傾斜角を備えた配向状態となっている。したがって、電圧印加時には、液晶分子LC1は初期配向状態で傾斜した方向、つまりレンズ直交方向に倒れることとなる。
液晶分子LC1が傾斜すると、基板面方向には液晶層30Aの屈折率に異方性が存在することとなる。すなわち、レンズ延在方向には常光屈折率を示し、レンズ直交方向には異常光屈折率を示す。ここで、偏光板19の透過軸はレンズ直交方向と同方向であるため、レンズ直交方向の屈折率である異常光屈折率1.65に影響を受ける直線偏光Lのみが光学部材1へ入射されている。レンズアレイ50Aの屈折率は1.65であるため、レンズアレイ50Aの屈折率は1.65であるため、レンズアレイ50Aと液晶層30Aとの間に屈折率差が生じず、レンズアレイ50Aと液晶層30Aと液晶層との界面で、偏光板19を介して入射する直線偏光Lに対して屈折作用を及ぼさない。したがって、例えば第1基板10Aから入射した直線偏光Lは、レンズアレイ50Aで屈折することなく、第2基板20A側へ射出される。
このように液晶分子LC1を駆動させる際に、基板間の離間距離が均一でないと第1電極12と第2電極22との間の距離が変わるため、場所により液晶層30Aに作用する電界の大きさが異なってしまう。すると、液晶分子LC1の駆動が均一でなくなるために、液晶層30Aの屈折率にむらが生じ、上記のような屈折率差を利用した屈折/非屈折の切り替えが良好に行えなくなるおそれがある。しかし、本実施形態の光学部材1は、図1で示すギャップ材60が第1基板10Aと第2基板20Aの平坦面に配置されており、更にスペーサ52が設けられていることにより、良好に離間距離が制御されている。したがって、本実施形態の光学部材1では、液晶層30Aの屈折率切り替えを良好に行うことが可能となり、透過する光を屈折させるまたは屈折させない状態にむらが無い良好な動作を行うことができる。
以上のような構成の光学部材1によれば、第1電極12と第2電極22との間に均一に電圧をかけることができ、液晶層30Aが含む液晶分子LC1に均一な駆動をさせることができる。そのため、液晶層30Aの屈折率を好適に制御し、視認性が高く高品質な光学部材1を提供することができる。
また、本実施形態では、レンズアレイ50Aのシリンドリカルレンズ50a間には複数のスペーサ52が配置している。スペーサ52とギャップ材60とが協働して基板間の離間距離を一定に保つため、光学部材1の基板中央部でも良好に離間距離を一定に保つことができる。
また、本実施形態では、スペーサ52はレンズアレイ50Aと一体に形成されていることとしている。そのため、予め好適な位置にスペーサ52を形成しておくことができ、良好に液晶層厚管理をすることが可能となる。
なお、本実施形態においては、レンズアレイ50Aはシリンドリカルレンズ50aが複数配列したレンズアレイであることとしたが、複数の同心レンズが稠密してなるフライアイレンズを用いることとしても構わない。
また、本実施形態においては、液晶分子LC1は電圧印加時にレンズ直交方向へ倒れるよう動作することとしたが、第1配向膜14および第2配向膜24の配向規制方向に所定のプレチルト角を与え、液晶分子LC1をレンズ直交方向と異なる方向に倒れるよう制御することとしても良い。
また、本実施形態においては、第1基板10Aに偏光板19を備える構成としたが、第2基板20Aに備えることとしても良い。また、第1、第2両基板に透過軸の方向を略同方向(平行ニコル)とする2枚の偏光板を設けることとしても良い。更に、偏光板19の透過軸と同方向の偏光軸を備える直線偏光を入射する場合には、偏光板19は不要となる。
また、本実施形態においては、レンズアレイ50Aと重なる複数のスペーサ52を設けることとしたが、スペーサ52を設けないこととすることもできる。例えば、第1基板10Aと第2基板20Aとの離間距離が、レンズアレイ50Aと第2基板20Aとが当接する距離(第1配向膜14と第2配向膜24とが接する距離)である場合には、スペーサ52は不要となる。また、光学部材1の面積が小さく、外力や環境変化による基板の変形が液晶層厚みに及ぼす影響を無視できる程度であるならば、スペーサ52を設けなくても構わない。
また、本実施形態においては、レンズアレイ50Aはシール材40で周囲を囲まれた領域に配置される事としたが、ガラスなど透湿性が低い材料をレンズアレイの形成材料とする場合には、レンズアレイの端部が光学部材の外部に露出する構成とすることが可能である。その場合、レンズアレイの端部ではギャップ材が重なって配置されるため、レンズアレイの端部のギャップ材と重なる部分は平坦面とすると、ギャップ材により離間距離が制御できる。
また、本実施形態においては、レンズアレイ50Aの形成材料がガラスを用いることとしたが、設計要求を満たす屈折率であれば高分子材料を用いることもできる。ここで、レンズアレイ50Aは周囲をシール材40で囲まれており、光学部材1の外部に露出していない構造となっている。仮に高分子材料で形成された構成部材が外部に露出すると共に液晶層と接するならば、高分子材料で形成された構成部材を介して外部の(例えば空気中の)水分が液晶層に浸入するおそれがある。液晶層に水分が浸入すると、水分が混入した液晶層の屈折率が変化しレンズ機能の低下をまねく。しかし、本発明の光学部材では、レンズアレイ50Aは透湿性の高いシール材40で周囲を囲まれているため、水分が浸入するおそれがなく、レンズアレイ50Aの形成材料として高分子を用いることが可能となる。高分子材料を形成材料に用いると、成形加工が容易であり、低コストで量産性に優れたレンズアレイ50Aとすることができる。
また、本実施形態においては、シール材40と接する面を各々第1電極12と第2電極22としたがこれに限らない。例えば第1電極12および第2電極22において、各電極が他の配線等と接続(電極取出し)する箇所以外では、シール材40が基板本体11,21と接するように配置することも可能である。この場合であっても、基板本体11,21の表面は平坦面となっているため、ギャップ材60は平坦面に挟まれた領域に配置される事となり、基板間の離間距離を好適に制御することができる。
[第2実施形態]
図3,4は、本発明の第2実施形態に係る光学部材の説明図である。本実施形態の光学部材は、第1実施形態の光学部材と一部共通している。異なるのは、光学部材2が、凹状のレンズ形状を備えたレンズアレイを有することと、液晶層に誘電異方性が正の液晶分子を用いることである。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図3,4は、本発明の第2実施形態に係る光学部材の説明図である。本実施形態の光学部材は、第1実施形態の光学部材と一部共通している。異なるのは、光学部材2が、凹状のレンズ形状を備えたレンズアレイを有することと、液晶層に誘電異方性が正の液晶分子を用いることである。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図3は、本実施形態に係る光学部材2の説明図であり、図3(a)は概略断面図、図3(b)は光学部材2の一部を示す概略斜視図である。
図3(a)に示すように、本実施形態の光学部材2は、第1基板10Bと第2基板20Bとが液晶層30Bを挟持しており、第1基板10Bと第2基板20Bとは、シール材40を介して貼り合わされている。第1基板10Bの液晶層30B側には凹状のレンズ形状を備えるレンズアレイ50Bが配置されており、シール材40はレンズアレイ50Bの周囲に配置されている。液晶層30Bは、第1基板10Bと第2基板20Bとシール材40とで囲まれた領域に封止されている。シール材40内には、複数のギャップ材60が混入されており、第1基板10Bと第2基板20Bとの離間距離は、ギャップ材60により一定に保たれている。
第1基板10Bが備える第1電極12の表面には、液晶層30B側にレンズ形状を備えるレンズアレイ50Bが形成されている。レンズアレイ50Bは、断面視略円形または略楕円形の凹状のレンズ形状を備え、紙面奥方向に延在する複数(図では7つ)のシリンドリカルレンズ(レンズ)50bが、延在方向と直交する方向に配列したものである。本実施形態のレンズアレイ50Bが備えるシリンドリカルレンズ50bは、断面視が略楕円形となっている。レンズアレイ50Bは、透光性を備えた高分子材料またはガラスなどを成形加工して形成することができる。本実施形態では、屈折率が1.50の高分子材料を用い通常知られたフォトリソグラフィ技術を用いて成形することができる。
レンズアレイ50Bの上には、配列するシリンドリカルレンズ50bの境界部に重なって、複数のスペーサ52が設けられている。
レンズアレイ50Bの上には、レンズ形状を備えた面を覆って第1配向膜16が形成されている。本実施形態の第1配向膜16は水平配向膜であり、通常知られたものを用いることができる。本実施形態では、ポリイミド膜に所定のラビング処理を施したものを用いる。第1配向膜16の配向規制方向は、レンズアレイ50Bの備えるシリンドリカルレンズ50bの延在方向と略同じ方向となっている。
基板本体11の液晶層30Bとは反対側の表面には、偏光板19が全面に形成されている。偏光板19は、偏光板19が備える透過軸が、配向膜の配向規制方向と同方向なるように配置されている。
第2基板20Bは、透明基板である基板本体21を備えており、基板本体21の液晶層30B側の表面には、第2電極22が全面に形成されている。更に、第2電極22の表面には、第2配向膜26が形成されている。第2配向膜26は、第1配向膜16と同じく通常知られた材料を用いて水平配向膜が形成されている。本実施形態では、ポリイミド膜に所定のラビング処理を施したものを用いる。第2配向膜26の配向規制方向は、第1配向膜16の配向規制方向と同じ方向となっている。
図3(b)に示すように、光学部材2が備えるレンズアレイ50Bは、複数のシリンドリカルレンズ50bが、シリンドリカルレンズ50bの延在方向と直交する方向に複数配列して形成しており、レンズの境界部に重なってスペーサ52が設けられている。
液晶層30Bには、誘電率異方性が正の液晶分子LC2を用いている。液晶分子LC2は、第1配向膜16および第2配向膜26による配向規制力を受けると共に、シリンドリカルレンズ50bの凹形状に沿って物理的な規制力を受ける。そのことにより、液晶層30Aの初期状態はシリンドリカルレンズ50bの延在方向と略同方向に配向した水平配向となる。液晶層30Bが備える液晶分子LC2には、常光屈折率noが1.50、異常光屈折率neが1.65のものを用いる。
図4は、光学部材2の動作を示す説明図であり、図4(a)は対向する第1電極12および第2電極22の間に電圧無印加時、図4(b)は電極間に電圧印加時の状態を示す。
図4(a)に示すように、電圧無印加時には、液晶分子LC2は配向膜からの配向規制力を受け水平配向状態となる。基板面方向には液晶層30Bの屈折率に異方性が存在することとなり、配向膜の配向規制方向には異常光屈折率、配向規制方向と直交する方向には常光屈折率を示す。
偏光板19の透過軸は配向規制方向と同方向であるため、異常光屈折率に影響を受ける光のみが光学部材2から射出される。液晶分子LC2の異常光屈折率は1.65であり、レンズアレイ50Bの屈折率は1.50であるため、レンズアレイ50Aと液晶分子LC1との間に屈折率差が生じ、透過する直線偏光Lに対して屈折作用を及ぼすこととなる。そのため、例えば、第1基板10Aから第2基板20Aへ透過する直線偏光Lは、レンズアレイ50Bで屈折し、レンズアレイ50Bのレンズ形状(曲率半径)と屈折率差とから規定される焦点位置へ収束する。
レンズアレイ50Bの屈折率は1.50であり、また、液晶分子LC2の常光屈折率も1.50である。そのため、レンズアレイ50Bと液晶分子LC2との間に屈折率差が生じないため、レンズアレイ50Bは透過する直線偏光Lに対して屈折作用を及ぼさない。したがって、例えば第1基板10Aから入射した直線偏光Lは、レンズアレイ50Bで屈折することなく、第2基板20B側へ射出される。
一方、図4(b)に示すように、電圧印加時には、第1電極12および第2電極22の間に発生する電界Eの方向と、液晶分子LC2のダイレクタと、同方向となる様に配向する。すると、レンズアレイ50Bのレンズ光軸と直交する面方向(基板面方向)には液晶層30Bの屈折率が等方的となり、液晶分子LC2の常光屈折率である1.50を示す。レンズアレイ50Bの屈折率は1.50であるため、レンズアレイ50Bと液晶分子LC2との間に屈折率差が生じず、レンズアレイ50Bは透過する直線偏光Lに対して屈折作用を及ぼさない。したがって、例えば第1基板10Bから入射した直線偏光Lは、レンズアレイ50Bで屈折することなく、第2基板20B側へ射出される。
本実施形態の光学部材2においても、第1基板10Aと第2基板20Aの平坦面に配置されたギャップ材60と、スペーサ52とが協働して、第1基板10Aと第2基板20Aとの離間距離を制御している。したがって、液晶層30Bの屈折率切り替えを良好に行うことが可能となり、透過する光を屈折させるまたは屈折させない状態にむらが無い良好な動作を行うことができる。
以上のような構成の光学部材2によれば、高分子材料で形成されたレンズアレイ50Bの周囲にはシール材40が配置されているため、外部環境からレンズアレイ50Bを介して液晶層30Bへ水分が混入することによる品質低下を防ぐことができる。したがって、液晶層30Bの屈折率を好適に制御し、高品質な光学部材2とすることができる。
また、本実施形態では、第1配向膜16および第2配向膜26の配向規制方向と、シリンドリカルレンズ50bの延在方向が略同一であるため、初期配向状態で液晶分子LC2に確実な配向をさせることができ、高品質な光学部材2とすることができる。
また、本実施形態では、ポリイミド配向膜である第1配向膜16および第2配向膜26が、シール材40の外周よりも内側に形成されている。そのため、有機材料で形成された配向膜が光学部材2の外部環境に露出せず、第1配向膜16および第2配向膜26を介して外部環境から液晶層30Bに水分が浸入することを防ぐことができ、光学部材2を高品質に保つことができる。
なお、本実施形態においては、第1配向膜16および第2配向膜26は周囲をシール材40で囲まれており、外部環境に露出していないが、基板本体11,21の端部にまで配向膜を形成することもできる。その場合、有機材料であるポリイミド配向膜を介して外部環境から液晶層30Bへ水分が浸入するおそれが生じるため、外部に露出する各々の配向膜の端部を、例えば透湿性の低いエポキシ樹脂等を用いて封止することが望ましい。
[第3実施形態]
図5は、本発明に係る電気光学装置の一例を示す説明図である。本実施形態の電気光学装置は、第1実施形態で示した光学部材1を備えた表示装置であり、図5(a)は、光学部材1に電圧無印加の状態、図5(b)は光学部材1に電圧を印加した状態を示す。ここでは、図を見やすくするために、光学部材1が備えるスペーサ52を不図示とし、レンズアレイ50Aはシリンドリカルレンズを4つ備えるものとして図示している。
図5は、本発明に係る電気光学装置の一例を示す説明図である。本実施形態の電気光学装置は、第1実施形態で示した光学部材1を備えた表示装置であり、図5(a)は、光学部材1に電圧無印加の状態、図5(b)は光学部材1に電圧を印加した状態を示す。ここでは、図を見やすくするために、光学部材1が備えるスペーサ52を不図示とし、レンズアレイ50Aはシリンドリカルレンズを4つ備えるものとして図示している。
図5(a)に示すように、本実施形態の電気光学装置100Aは、液晶表示装置(電気光学パネル)100と、液晶表示装置100の一方の面に設けられた光学部材1と、液晶表示装置100および光学部材1を制御する制御装置180と、を備えている。
液晶表示装置100は、液晶層130を挟持する基板110,120を備えている。基板110は、基板本体111と、複数(図では8つ)の画素電極115を含む素子層112と、を有している。基板110、120の周縁部にはシール材140が配置されており、基板110,120とシール材140とで液晶層130を封止している。液晶表示装置100では画素電極115と平面的に重なる領域がサブ画素となっており、入力信号に応じて画素電極115と不図示の共通電極との間に印加することで液晶層130を駆動し画像表示を行っている。
液晶表示装置100の基板120側には、光学部材1が設けられている。光学部材1は、光学部材1が備える偏光板19の透過軸方向が、基板120が有する不図示の偏光板の透過軸方向と略一致するように設けられている。また、1つのシリンドリカルレンズ50aは、隣接する2つのサブ画素にまたがって平面的に重なって配置している。
このように配置することで、液晶層30Aの液晶分子が傾斜している場合に光学部材1に入射する偏光成分が、液晶層30Aの液晶分子が備える複屈折率の影響を受け位相差を生じることなく光学部材1を透過する。そのため、高品質な画像表示が可能となる。
次に、図5(a),(b)を用いて電気光学装置100Aの動作を説明する。電気光学装置100Aに立体表示をさせる場合には、制御装置180は、液晶表示装置100に基板110側の光源から入射する光を、観察者Hの両眼視差に対応した右眼用画像と左眼用画像に変調し、例えばシリンドリカルレンズ50aの延在方向と同方向のストライプ状の画像を交互に並べて同時に表示させるように指示を出す。また、光学部材1の第1電極12と第2電極22との間には電圧を印加しない。
すると、光学部材1は透過する光を屈折させ集光させる。すなわち、レンズアレイ50Aが備える複数のシリンドリカルレンズ50aは、それぞれ入射する2つのサブ画素からの別画像を分割して、異なる方向に射出する。このように制御することで、図5(a)に示すように、観察者Hの右目と左目にそれぞれ対応する右眼用画像と左眼用画像を各々導き、両眼視差に対応した異なる画像を右眼と左眼に選択的に写す。
一方、電気光学装置100Aに立体表示をさせず通常の平面表示をさせる場合には、制御装置180は液晶表示装置100に通常の画像表示を行わせる。また、光学部材1の第1電極12と第2電極22との間には電圧を印加する。すると、光学部材1の液晶層30Aとレンズアレイ50Aのレンズ形状とは透過光に対して屈折率差がなくなるため、一体の透明体としてふるまい、屈折作用を示さなくなる。このように制御することで、図5(b)に示すように、観察者Hは、液晶表示装置100に表示される通常の表示画像を観察することができる。
このように、光学部材1に無印加では立体表示を行い、光学部材1に印加すると通常表示を行うことから、光学部材1を備える電気光学装置100Aは、主として立体画像を表示する電気光学装置とすることができる。このような動作を行うことから、主として立体表示を行う電気光学装置として設計すると消費電力が少なくなり好適である。
以上のような構成の電気光学装置100Aによれば、視認性が高く高品質な光学部材1を用いて光路の向きを制御し、光学部材1の光学状態に応じた画像を表示することで、立体表示と通常の画像表示と切り替えて表示を行うことができる。
なお、本実施形態の電気光学装置100Aは、第1実施形態で示した光学部材1を有することとしたが、第2実施形態で示した光学部材2を用いることもできる。
また、光学部材1が備える偏光板19と、基板120が有する不図示の偏光板とのいずれか一方を省略した構成とし、光学部材1と電気光学装置100Aとの間で偏光板を共有する事としても良い。
また、本実施形態の電気光学装置100Aには、別途光源を必要とする液晶表示装置100を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス装置(有機EL装置)やプラズマ表示装置などの、自発光型の表示装置に光学部材1を備えるものとしてもよい。
図6は、本発明に係る電気光学装置の他の例を示す説明図であり、図5(a)に対応する図である。本実施形態の電気光学装置は、自発光型の電気光学装置である有機EL装置の光射出側に第1実施形態で示した光学部材1を備えている。
電気光学装置200Aは、有機EL装置(電気光学パネル)200と、有機EL装置200の一方の面に設けられた光学部材1と、有機EL装置200および光学部材1を制御する制御装置180と、を備えている。
有機EL装置200は、基板210,220を備え、基板210は、基板本体211と、画素電極235、有機発光層236、共通電極237を有する複数(図では8つ)の有機発光部230を含む素子層212と、を有している。有機発光部230は複数の隔壁部213で分割されている。基板210、220の周縁部にはシール材240が配置されており、基板210,220とシール材240とで有機発光部230を封止している。有機EL装置200では有機発光部230がサブ画素となっており、入力信号に応じて発光を行い、画像表示を行っている。また、1つのシリンドリカルレンズ50aは、隣接する2つの有機発光部230と平面的に重なって配置している。
このような電気光学装置200Aに立体表示をさせる場合には、制御装置180は、有機EL装置200に、観察者Hの両眼視差に対応した右眼用画像と左眼用画像を、例えばシリンドリカルレンズの延在方向と同方向のストライプ状の画像を交互に並べて同時に表示させるように発光指示を出す。また、光学部材1の第1電極12と第2電極22との間には電圧を印加しない。このように制御することで、図6に示すように、観察者Hの右目と左目にそれぞれ対応する右眼用画像と左眼用画像を各々導き、両眼視差に対応した異なる画像を右眼と左眼に選択的に写す。
[電子機器]
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図7は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図7に示す携帯電話1300は、本発明の電気光学装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。操作ボタン1302は、通常の電話番号入力のほか、必要に応じて表示部1301の2D−3D表示の切り替え指示を入力できるように構成されている。
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図7は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図7に示す携帯電話1300は、本発明の電気光学装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。操作ボタン1302は、通常の電話番号入力のほか、必要に応じて表示部1301の2D−3D表示の切り替え指示を入力できるように構成されている。
これにより、例えば、表示部1301に立体画像を表示させたい場合には、表示部1301が備える不図示の光学部材を機能させ、立体表示を行わせることができ、また、電話番号や文字などを表示させたい場合には、2次元の平面表示を行わせることができる。したがって、本発明の電気光学装置により構成された、2D−3D表示の切り替えが可能な表示部を具備した携帯電話1300を提供することができる。
上記各実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、2D−3D表示の切り替えが可能な表示部を備えた電子機器を提供できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、第1実施形態の光学部材1では、液晶層30Aの液晶分子に誘電率異方性が負の液晶分子LC1を用い、液晶分子LC1を配向させる配向膜として垂直配向膜を用いることとしたが、第2実施形態の光学部材2で用いた誘電率異方性が正の液晶分子と水平配向膜とを適応することもできる。同様に、第2実施形態の光学部材2でも同様に、第1実施形態の光学部材1で用いた誘電率異方性が負の液晶分子と垂直配向膜とを適応することもできる。これらの液晶分子と配向膜との組み合わせを各光学部材に適応した場合、液晶層を挟持する電極に無印加では屈折作用を示さず、印加すると屈折作用を示す光学部材とすることができる。このような光学部材は、第3実施形態に示した電気光学装置に用いる事もでき、その場合、光学部材に無印加状態では通常表示を行い、印加すると立体表示を行う電気光学装置となる。このような動作を行うことから、主として通常の画像を表示する電気光学装置として設計すると消費電力が少なくなり好適である。
また、上述した光学部材は、レンズアレイが備えるレンズの曲率半径や、屈折率差等を任意に変更することで焦点距離を調整することができる。そのため、適宜変更することで、立体表示の代わりに2視点に向かって異なる画像を表示する2視点表示と、同じ画像を表示する通常表示とを切り替え可能な電気光学装置とすることができる。また、このような電気光学装置を備えた電子機器を提供することができる。更に、本発明は2視点表示には限らず、より多くの視点、例えば4視点に向かって異なる画像を表示する4視点表示の場合には、1つのシリンドリカルレンズが、視点の数に対応した4つのサブ画素または有機発光部と重なる様に配置し、対応する画像を表示することで実現可能である。
また、上述した光学部材では、対向する第1電極と第2電極との間に液晶層を挟持し、電極間に発生する電界を用いて液晶分子を駆動する(垂直電界方式)こととしたが、第1電極と第2電極とが同じ基板に配置された横電界方式を採用することもできる。横電界方式としては、通常知られたIPS方式やFFS方式等の駆動方式を採用することができる。横電界方式を採用する場合には、直線偏光に対して液晶分子を基板面方向に90°駆動させ、直線偏光の偏光軸と液晶分子のダイレクタ方向とを直交または平行とすることで屈折率制御を行い、表示画像の切り替えを行うことができる。
1,2,500…光学部材、10A,10B…第1基板(一方の基板)、12…第1電極、14,16…第1配向膜(配向膜)、19…偏光板、20A,20B…第2基板(他方の基板)、22…第2電極、24,26…第2配向膜(配向膜)、30A,30B,530…液晶層、40、540…シール材、50A,50B,550…レンズアレイ、50a、50b…シリンドリカルレンズ(レンズ)、52…スペーサ、60,560…ギャップ材、100…液晶表示装置(電気光学パネル)、200…有機EL装置(電気光学パネル)、100A,200A…電気光学装置、1300…携帯電話(電子機器)、LC1,LC2…液晶分子
Claims (9)
- 一対の基板間に挟持された液晶層と、
前記一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側の面に形成された、複数のレンズを有するレンズアレイと、
前記一対の基板間に前記液晶層の周囲を囲んで設けられたシール材と、を備える光学部材であって、
前記液晶層は、前記光学部材に入射または前記光学部材から射出する直線偏光の偏光軸と、該直線偏光が入射する側の基板の法線と、を含む平面内で液晶分子の配向状態を制御して、前記直線偏光に対する前記液晶層の屈折率を、前記レンズアレイの屈折率と同一の屈折率と異なる屈折率との間で切り替え可能であり、
前記一対の基板における前記シール材と接する面は、それぞれ平坦面を呈しており、
前記一対の基板における前記平坦面の間に、前記一対の基板の間を所定の間隔に保持する複数のギャップ材が配置されていることを特徴とする光学部材。 - 前記複数のレンズの境界部に、スペーサが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光学部材。
- 前記スペーサは、前記レンズアレイと一体に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光学部材。
- 前記レンズアレイは、同方向に延在する複数のシリンドリカルレンズを有し、
前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記液晶層と接する垂直配向膜が設けられ、
前記シリンドリカルレンズの延在方向と、前記直線偏光の偏光軸の方向と、が略直交することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光学部材。 - 前記レンズアレイは、同方向に延在する複数のシリンドリカルレンズを有し、
前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記液晶層と接する水平配向膜が設けられ、
前記シリンドリカルレンズの延在方向と、前記直線偏光の偏光軸の方向と、が略同一であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光学部材。 - 前記レンズアレイの形成材料が高分子材料であり、
前記シール材は、前記レンズアレイの周囲を囲んで設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光学部材。 - 前記一対の基板の少なくともいずれか一方には、前記液晶層と接し有機材料を形成材料とする配向膜が設けられており、
前記配向膜は、前記シール材の外周よりも内側に形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光学部材。 - 複数のサブ画素がマトリクス状に設けられてなる電気光学パネルと、
前記複数のサブ画素の配列状態に合わせて複数のレンズが配列されてなる請求項1から7のいずれか1項に記載の光学部材と、を備えていることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項8に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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