JP2014038254A - 液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高品位の表示を提供する液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置を提供する。
【解決手段】液晶光学素子は、第１基板部１０ｕと、第２基板部２０ｕと、これらの間の液晶層３０と、を含む。第１基板部は、第１基板１０と複数の第１電極１１ａと複数の第２電極１１ｂとを含む。複数の第１電極は、第１基板上に設けられ第１方向に延在し第１方向と非平行な方向に並ぶ。複数の第２電極は、複数の第１電極の間に設けられる。第２基板部は、第２基板２０と対向電極とを含む。駆動部７７は、第１電極と対向電極との間の電圧を第１電圧から第１電圧よりも高い第２電圧に変化させ、第２電極と対向電極との間の電圧を第３電圧から第３電圧よりも高い第４電圧に変化させる。駆動部は、第２電圧を印加した後に、第４電圧を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置に関する。

液晶分子の複屈折性を利用し、電圧の印加に応じて屈折率の分布を変化させる液晶光学素子を含む液晶レンズ装置がある。液晶光学素子を駆動するための駆動装置がある。また、液晶レンズ装置と画像表示部とを組み合わせた画像表示装置がある。

この画像表示装置では、液晶光学素子の屈折率の分布を変化させることで、画像表示部に表示された画像をそのまま観察者の眼に入射させる状態と、画像表示部に表示された画像を複数の視差画像として観察者の眼に入射させる状態と、を切り替える。これにより、二次元画像表示動作と三次元画像表示動作とを実現する。このような画像表示装置において高い表示品位が求められている。

特許第３９４０７２５号

本発明の実施形態は、高品位の表示を提供する液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、液晶光学素子と、駆動部と、を備えた液晶レンズ装置が提供される。前記液晶光学素子は、第１基板部と、第２基板部と、液晶層と、を含む。前記第１基板部は、第１基板と、複数の第１電極と、複数の第２電極と、を含む。前記複数の第１電極のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と非平行な方向に並べられる。前記複数の第２電極のそれぞれは、前記第１基板上において前記複数の第１電極の間に設けられ前記第１方向に延在し前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記複数の第１電極と離間する。前記第２基板部は、第２基板と、対向電極と、を含む。前記第２基板は、前記第１基板と対向する。前記対向電極は、前記第２基板上に設けられる。前記液晶層は、前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられる。前記駆動部は、前記第１電極と前記対向電極との間の電圧を第１電圧から前記第１電圧よりも絶対値の高い第２電圧に変化させ、前記第２電極と前記対向電極との間の電圧を第３電圧から前記第３電圧よりも絶対値の高い第４電圧に変化させる。前記駆動部は、前記第２電圧の印加を開始した後に、前記第４電圧の印加を開始する。

第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置を示す模式的断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を示すグラフ図である。 第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を示す写真である。 参考例の液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を示す写真である。 第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を示す写真である。 図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の別の特性を示すグラフ図である。 第１の実施形態に係る別の液晶レンズ装置及び画像表示装置を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置を示す模式的断面図である。 図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を示すグラフ図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、第２の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の別の特性を示すグラフ図である。 第３の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置を示す模式的断面図である。 第３の実施形態に係る別の液晶レンズ装置及び画像表示装置を示す模式的断面図である。 第４の実施形態に係る駆動装置を示す模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１に表したように、本実施形態に係る画像表示装置３１１は、液晶レンズ装置２１１と、画像表示部８０と、を含む。画像表示部８０には、任意の表示装置を用いることができる。例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置またはプラズマディスプレイなどを用いることができる。

液晶レンズ装置２１１は、液晶光学素子１１１と、駆動部７７と、を含む。
液晶光学素子１１１は、第１基板部１０ｕと、第２基板部２０ｕと、液晶層３０と、を含む。
第１基板部１０ｕは、第１基板１０と、複数の第１電極１１と、複数の第２電極１２と、を含む。
第１基板１０は、第１主面１０ａを有する。複数の第１電極１１は、第１主面１０ａ上に設けられる。複数の第１電極１１のそれぞれは、第１方向に延びる。複数の第１電極１１は、第１方向に対して交差する方向に並ぶ。図１においては、複数の第１電極１１のうちの３つが図示されている。複数の第１電極１１の数は任意である。

第１方向をＹ軸方向とする。主面１０ａに対して平行でＹ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
複数の第１電極１１は、例えば、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。

複数の第１電極１１のうちの最近接の２つの第１電極１１に着目する。最近接の２つの第１電極１１のうちの一方の電極を第１主電極１１ａとする。最近接の２つの第１電極１１のうちの他方の電極を第２主電極１１ｂとする。

最近接の第１電極１１（例えば、第１主電極１１ａ及び第２主電極１１ｂ）の間には、中心軸５９がある。中心軸５９は、Ｘ−Ｙ平面（第１主面１０ａに対して平行な平面）に投影したときに、第１主電極１１ａのＸ軸方向における中心１１ａＣと、第２主電極１１ｂのＸ軸方向における中心１１ｂＣと、を結ぶ線分の中点を通り、Ｙ軸方向に対して平行である。

第１主面１０ａのうちで、中心軸５９と、最近接の２つの第１電極１１のうちの一方の電極である第１主電極１１ａと、の間の領域を第１領域Ｒ１とする。第１主面１０ａのうちで、中心軸５９と、最近接の２つの第１電極１１のうちの他方の電極である第２主電極１１ｂと、の間の領域を第２領域Ｒ２とする。第１主電極１１ａから第２主電極１１ｂに向かう方向を＋Ｘ方向とする。第２主電極１１ｂから第１主電極１１ａに向かう方向は、−Ｘ方向に相当する。

複数の第２電極１２のそれぞれは、第１基板１０上において複数の第１電極１１の間に設けられ、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向において複数の第１電極１１と離間する。この例では、第２電極１２として、少なくとも、第１サブ電極１２ａと、第２サブ電極１２ｂと、が設けられる。

複数の第２電極１２のうちの第１サブ電極１２ａは、第１主面１０ａ上において、第１領域Ｒ１に設けられ、Ｙ軸方向に延在する。複数の第２電極１２のうちの第２サブ電極１２ｂは、第１主面１０ａ上において、第２領域Ｒ２に設けられ、Ｙ軸方向に延在する。

第２基板部２０ｕは、第２基板２０と、対向電極（第１対向電極）２１と、を含む。第２基板２０は、第１主面１０ａと対向する第２主面２０ａを有する。対向電極２１は、第２主面２０ａ上に設けられる。

第１基板１０、第１電極１１、第２電極１２、第２基板２０、及び、対向電極２１は、光に対して透過性である。具体的には透明である。

第１基板１０及び第２基板２０には、例えば、ガラスまたは樹脂などの透明材料が用いられる。第１基板１０及び第２基板２０は、板状またはシート状である。第１基板１０及び第２基板２０の厚さは、例えば、５０マイクロメートル（μｍ）以上、２０００μｍ以下である。ただし、厚さは任意である。

第１電極１１、第２電極１２及び対向電極２１は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選ばれた少なくとも１つ（１種）の元素を含む酸化物を含む。これらの電極には、例えばＩＴＯが用いられる。例えば、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＳｎＯ_３の少なくともいずれかを用いても良い。これらの電極の厚さは、例えば約２００ナノメートル（ｎｍ）（例えば１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下）である。電極の厚さは、例えば、可視光に対して高い透過率が得られる厚さに設定される。

第１電極１１の配設ピッチ（最近接の第１電極１１どうしのそれぞれのＸ軸方向の中心の間の距離）は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。配設ピッチは、所望な仕様（後述する屈折率分布型レンズの特性）に適合するように設定される。第１電極１１及び第２電極１２のＸ軸方向に沿う長さ（幅）は、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下である。

この例においては、第２電極１２が、第１電極１１に隣接している。より具体的には、第１サブ電極１２ａが、第１主電極１１ａに隣接し、第２サブ電極１２ｂが、第２主電極１１ｂに隣接する。第１主電極１１ａと第１サブ電極１２ａとの間のＸ軸方向に沿う距離、及び、第２主電極１１ｂと第２サブ電極１２ｂとの間のＸ軸方向に沿う距離は、５μｍ以上１５０μｍ以下である。

液晶層３０は、第１基板部１０ｕと第２基板部２０ｕとの間に設けられる。液晶層３０は、液晶材料を含む。液晶材料には、ネマティック液晶（液晶光学素子１１１の使用温度においてネマティック相）が用いられる。液晶材料は、正の誘電異方性または負の誘電異方性を有する。正の誘電異方性の場合、液晶層３０における液晶の初期配列（液晶層３０に電圧を印加しないときの配列）は、例えば、水平配向である。負の誘電異方性の場合、液晶層３０における液晶の初期配列は、垂直配向である。

Ｚ軸方向に沿う液晶層３０の長さ（厚さ）は、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下である。この例において、液晶層３０の厚さは、３０μｍである。液晶層３０の厚さは、すなわち、第１基板部１０ｕと第２基板部２０ｕとの間のＺ軸方向に沿う距離である。

液晶層３０における液晶の配向は、プレチルトを有してもよい。プレチルトにおいては、例えば、第１主電極１１ａから第２主電極１１ｂに向かう＋Ｘ方向に進むに従って、液晶のダイレクタ３０ｄが第１基板部１０ｕから第２基板部２０ｕに向かう。

プレチルト角は、液晶のダイレクタ３０ｄ（液晶分子の長軸方向の軸）とＸ−Ｙ平面との角度である。水平配向である場合、プレチルト角は、例えば、０°よりも大きく４５°未満である。垂直配向においては、プレチルト角は、例えば、４５°よりも大きく９０°未満である。

本明細書においては、プレチルト角が４５°未満の場合を、便宜的に水平配向と言い、プレチルト角が４５を超える場合を、便宜的に垂直配向と言う。

プレチルトの方向は、例えば、クリスタルローテーション法などにより判定できる。また、液晶層３０に電圧を印加して、液晶の配向を変化させ、このときの液晶層３０の光学特性を観測することでも、プレチルトの方向を判定できる。

第１基板部１０ｕにおいて、例えばラビングなどの配向処理が行われる場合、配向処理の方向は、＋Ｘ方向に沿う。この例において、第１基板部１０ｕにおける配向処理の方向は、例えば、＋Ｘ方向である。

液晶のダイレクタ３０ｄをＸ−Ｙ平面に投影したときに、ダイレクタ３０ｄの軸は、＋Ｘ方向に対して平行でも良く、非平行でも良い。プレチルトの方向をＸ軸に投影したときに、プレチルトの方向は、＋Ｘ方向成分を有している。

液晶層３０の第２基板部２０ｕの近傍での配向方向は、液晶層３０の第１基板部１０ｕの近傍での配向方向に対して反平行である。この例において、第２基板部２０ｕにおける配向処理の方向は、−Ｘ方向である。すなわち、初期配向は、スプレイ配列ではない。

第１基板部１０ｕは、配向膜（図示しない）をさらに含んでも良い。第１基板部１０ｕの配向膜と第１基板１０との間に、複数の第１電極１１及び複数の第２電極１２が配置される。第２基板部２０ｕは、配向膜（図示しない）をさらに含んでも良い。第２基板部２０ｕの配向膜と第２基板２０との間に、対向電極２１が配置される。これらの配向膜には、例えばポリイミドが用いられる。配向膜に例えばラビング処理を行うことで、液晶層３０の初期配列が得られる。第１基板部１０ｕのラビング処理の方向は、第２基板部２０ｕのラビング方向に対して反平行である。配向膜に光照射処理を行うことで、初期配向を得ても良い。

以下では、液晶層３０に含まれる液晶の誘電異方性が正であり、初期配列が水平配向である場合について説明する。

第１電極１１と対向電極２１との間、及び、第２電極１２と対向電極２１との間に電圧を印加することで、液晶層３０における液晶配向が変化する。この変化に伴って液晶層３０に屈折率分布が形成され、この屈折率分布により、液晶光学素子１１１に入射する光の進行方向を変化させる。この光の進行方向の変化は、主に屈折効果に基づく。

画像表示部８０は、表示部８６を含む。表示部８６は、液晶光学素子１１１と積層される。表示部８６は、画像情報を含む光を液晶層３０に入射させる。画像表示部８０は、表示部８６を制御する表示制御部８７をさらに含むことができる。表示制御部８７から表示部８６に供給される信号に基づいて、表示部８６は、その信号に基づいて変調された光を生成する。表示部８６は、例えば、複数の視差画像を含む光を出射する。液晶光学素子１１１は後述するように、光路を変更する動作状態と、光路を実質的に変更しない動作状態と、を有する。光路を変更する動作状態の液晶光学素子１１１に光が入射することで、画像表示装置３１１は、例えば、三次元表示を提供する。また、例えば、光路を実質的に変更しない動作状態において、画像表示装置３１１は、例えば、二次元画像表示を提供する。

駆動部７７は、表示制御部８７と有線または無線の方法（電気的方法または光学的方法など）により、接続されても良い。また、画像表示装置３１１は、駆動部７７と表示制御部８７とを制御する制御部（図示しない）をさらに含んでも良い。

駆動部７７は、第１電極１１、第２電極１２及び対向電極２１と電気的に接続される。図１では、図を見やすくするために、駆動部７７と第１電極１１との間の一部の配線の図示、及び、駆動部７７と第２電極１２との間の配線の図示を省略している。

駆動部７７は、第１電極１１と対向電極２１との間に第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２を印加する。第２電圧Ｖ２の絶対値は、第１電圧Ｖ１の絶対値よりも高い。駆動部７７は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間で、第１電極１１と対向電極２１との間の電圧を変化させる。

駆動部７７は、第２電極１２と対向電極２１との間に第３電圧Ｖ３及び第４電圧Ｖ４を印加する。第４電圧Ｖ４の絶対値は、第３電圧Ｖ３の絶対値よりも高い。駆動部７７は、第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４との間で、第２電極１２と対向電極２１との間の電圧を変化させる。また、駆動部７７は、第２電圧Ｖ２の絶対値を第４電圧Ｖ４の絶対値よりも高くする。第２電圧Ｖ２は、例えば、６Ｖであり、第４電圧Ｖ４は、例えば、３Ｖである。

本明細書においては、２つの電極の間の電位を同じにする（零ボルトにする）状態も、便宜的に、電圧を印加する状態に含まれるものとする。例えば、第１電圧Ｖ１及び第３電圧Ｖ３は、零ボルトでもよい。第１電圧Ｖ１は、第１電極１１と対向電極２１との間に電圧を印加していない状態でもよい。第３電圧Ｖ３は、第２電極１２と対向電極２１との間に電圧を印加していない状態でもよい。

第１電圧Ｖ１〜第４電圧Ｖ４は、直流電圧でも交流電圧でも良い。交流電圧を用いる場合、第２電圧Ｖ２の実効値は、第１電圧Ｖ１の実効値よりも高い。第４電圧Ｖ４の実効値は、第３電圧Ｖ３の実効値よりも高い。第２電圧Ｖ２の実効値は、第４電圧Ｖ４の実効値よりも高い。

第１電圧Ｖ１〜第４電圧Ｖ４の極性は、例えば周期的に変化しても良い。例えば、対向電極２１の電位を固定し、第１電極１１の電位または第２電極１２の電位を交流で変化させても良い。また、対向電極２１の電位の極性を周期的に変化させ、この極性の変化に連動して、第１電極１１の電位または第２電極１２の電位を逆極性で変化させても良い。すなわち、コモン反転駆動を行っても良い。これにより、駆動回路の電源電圧を小さくでき、駆動ＩＣの耐圧仕様が緩和される。

液晶層３０のプレチルト角が比較的小さい（例えば１０度以下）場合は、液晶層３０の液晶配向の変化に関する閾値電圧Ｖｔｈが比較的明確である。この場合、例えば、第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４は、閾値電圧Ｖｔｈよりも大きく設定される。第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４の印加により、液晶層３０の液晶配向が変化する。

第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４が印加される領域の液晶層３０では、液晶のチルト角が大きい配向（例えば垂直配向）が形成される。この領域の実効的な屈折率は、常光に対する屈折率（ｎ_０）に近づく。

一方、第１主電極１１ａと第１サブ電極１２ａとの間の領域、第１サブ電極１２ａと第２サブ電極１２ｂとの間の領域、及び、第２サブ電極１２ｂと第２主電極１１ｂとの間の領域においては、Ｚ軸方向に沿った電圧が印加されない。これらの領域では、初期配列（例えば水平配向）または、それに近い配向が形成される。Ｘ軸方向に振動する光に対するこの領域の屈折率は、異常光に対する屈折率（ｎ_ｅ）に近づく。これにより、液晶層３０において屈折率分布３１が形成される。

屈折率分布３１においては、例えば、屈折率の変化は、異常光に対する屈折率と、常光に対する屈折率と、の差の２０％以上８０％以下程度である。この例において、屈折率分布３１は、例えば、フレネルレンズにおけるレンズの厚さの分布に対応する形状を有する。液晶光学素子１１１は、屈折率が面内で変化する液晶ＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens）として機能する。液晶光学素子１１１において、レンチキュラー状の光学特性を有するレンズアレイが形成される。

形成される屈折率分布３１において、中心軸５９の位置は、レンズ中心の位置に対応し、第１主電極１１ａ及び第２主電極１１ｂの位置は、レンズ端の位置に対応する。

液晶光学素子１１１において、例えば、第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４を印加したときに、光路を変更する動作状態が形成され、第１電圧Ｖ１及び第３電圧Ｖ３を印加しないときに、光路を実質的に変更しない動作状態が得られる。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を例示するグラフ図である。
図２（ａ）の縦軸は、第１電極１１と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１１であり、横軸は、時間ｔである。
図２（ｂ）の縦軸は、第２電極１２と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１２であり、横軸は、時間ｔである。
図２（ｃ）の縦軸は、第２電圧Ｖ２の印加による液晶層３０の液晶の配向の変化率ＲＣ１（％）であり、横軸は、時間ｔである。
図２（ｄ）の縦軸は、第４電圧Ｖ４の印加による液晶層３０の液晶の配向の変化率ＲＣ２（％）であり、横軸は、時間ｔである。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に表したように、駆動部７７は、第１電極１１と対向電極２１との間の電圧Ｖ_１１を第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化させるとともに、第２電極１２と対向電極２１との間の電圧Ｖ_１２を第３電圧Ｖ３から第４電圧Ｖ４に変化させて、液晶層３０に屈折率分布３１を形成する場合に、第２電圧Ｖ２の印加を開始した後に、第４電圧Ｖ４の印加を開始する。

第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間の変化の期間が、第１変化期間領域ＣＡ１に対応する。第１変化期間ＣＡ１においては、電圧Ｖ_１１が、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に向かって連続的に変化する。第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４との間の変化の期間が、第２変化期間ＣＡ２に対応する。第２変化期間ＣＡ２においては、電圧Ｖ_１２が、第３電圧Ｖ３から第４電圧Ｖ４に向かって連続的に変化する。

第２電圧Ｖ２の印加の開始とは、例えば、第１変化期間ＣＡ１が終了して電圧Ｖ_１１が第２電圧Ｖ２に達した時点ｔ１１である。第４電圧Ｖ４の印加の開始とは、例えば、第２変化期間ＣＡ２が終了して電圧Ｖ_１２が第４電圧Ｖ４に達した時点ｔ１２である。駆動部７７は、時点ｔ１１の後に時点ｔ１２を設ける。駆動部７７は、第１変化期間ＣＡ１の後に第２変化期間ＣＡ２を設ける。

配向の変化率ＲＣ１においては、第１電圧Ｖ１を印加しているときの液晶層３０の液晶の配向（初期配向）が０％であり、第２電圧Ｖ２を印加しているときの液晶層３０の液晶の配向が１００％である。配向の程度は、例えば、液晶層３０の長軸方向の方向（ダイレクタ）の厚さ方向の積分値などで表現できる。
図２（ｃ）は、電圧Ｖ_１１を第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化させたときの液晶の配向の変化を表す。

配向の変化率ＲＣ２においては、第３電圧Ｖ３を印加しているときの液晶層３０の液晶の配向（初期配向）が０％であり、第４電圧Ｖ４を印加しているときの液晶層３０の液晶の配向が１００％である。
図２（ｄ）は、電圧Ｖ_１２を第３電圧Ｖ３から第４電圧Ｖ４に変化させたときの液晶の配向の変化を表す。

図２（ｃ）及び図２（ｄ）に表したように、駆動部７７は、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させる。例えば、配向の変化率ＲＣ１が９０％に達した時点ｔ１３と、配向の変化率ＲＣ２が９０％に達した時点ｔ１４と、が比較される。このとき、駆動部７７は、時点ｔ１４を時点ｔ１３の後にする。

第２電圧Ｖ２（ボルト）の印加にともなう液晶層３０の液晶の配向の変化の応答時間τ（Ｖ２）（秒）は、（１）式で表される。
（１）式において、液晶層３０の厚さｄ（メートル）、液晶層３０に含まれる液晶の回転粘性係数γ（パスカル・秒）、真空の誘電率ε_０（ファラド／メートル）、液晶層３０の誘電率異方性の絶対値Δε、及び、スプレイの弾性定数Ｋ（ニュートン）が用いられている。

第４電圧Ｖ４（ボルト）の印加にともなう液晶層３０の液晶の配向の変化の応答時間τ（Ｖ４）（秒）は、（２）式で表される。
（１）式及び（２）式に表されるように、応答時間τ（Ｖ２）及び応答時間τ（Ｖ４）は、印加する第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４に依存する。具体的には、印加する電圧が高いほど、応答時間が短くなる。従って、この例においては、応答時間τ（Ｖ２）が、応答時間τ（Ｖ４）よりも短い。

このように、第２電圧Ｖ２の絶対値を第４電圧Ｖ４の絶対値よりも高くし、第２電圧Ｖ２の印加を開始した後に、第４電圧Ｖ４の印加を開始することによって、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させることができる。

第２電圧Ｖ２の印加の開始と第４電圧Ｖ４の印加の開始との時間差をΔｔ（ｔ１２−ｔ１１）とするとき、時間差Δｔが、Δｔ≧τ（Ｖ４）−τ（Ｖ２）の関係を満たすようにする。これにより、より確実に、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させることができる。

図３は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を例示する写真である。
図４は、参考例の液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を例示する写真である。
図３及び図４は、第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４を印加した状態における液晶光学素子１１１のリタデーション分布を観察した状態を例示する写真である。
図３の観察においては、本実施形態に係る駆動部７７の駆動方法によって、第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４の印加を行う。本実施形態に係る駆動部７７の駆動方法においては、上記のように、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させる。

図４の観察においては、参考例の駆動部の駆動方法によって、第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４の印加を行う。参考例の駆動部の駆動方法においては、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化と、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向の変化と、が実質的に同時、または、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向を変化させる。

図４に表したように、参考例の駆動方法では、例えば、液晶層３０のうちの第２電極１２と対向電極２１との間の部分などにおいて、液晶の配向乱れＡＤが観察される。図４においては、例えば、配向乱れＡＤとしてディスクリネーションが観察される。

これに対して、図３に表したように、本実施形態に係る駆動方法では、参考例の駆動方法に比べて、液晶の配向乱れＡＤが抑えられている。図３では、配向乱れＡＤが、実質的に観察されていない。

このように、本実施形態に係る液晶レンズ装置２１１及び画像表示装置３１１によれば、ディスクリネーションなどの配向乱れＡＤの発生を抑制し、高い表示品位を得ることができる。

図５は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を例示する写真である。
図５は、第２電圧Ｖ２及び第３電圧Ｖ３を印加した状態における液晶光学素子１１１のリタデーション分布を観察した状態を例示する写真である。すなわち、第１電極１１と対向電極２１との間のみに高い電圧を印加した状態（第１電極１１と対向電極２１との間の電位差を大きくした状態）を観察した写真である。
図５に表したように、第１電極１１と対向電極２１との間に高い電圧を印加すると、第１電極１１によって生成される電界が、第２電極１２と対向電極２１との間の液晶の配向にも影響する。

第１電圧Ｖ１及び第３電圧Ｖ３が印加されている状態では、液晶の配向のばらつきが大きい。すなわち、第１電極１１と対向電極２１との間の電位差が小さい状態、及び、第２電極１２と対向電極２１との間の電位差が小さい状態では、液晶の配向のばらつきが大きい。第１電極１１と対向電極２１との間の電位差を大きくすると、第１電極１１と対向電極２１との間の液晶層３０における液晶の配向が揃えられ、第２電極１２と対向電極２１との間の液晶層３０における液晶の配向も揃えられる。すなわち、第２電極１２と対向電極２１との間の液晶層３０における液晶の配向のばらつきが抑えられる。

本実施形態の駆動方法による液晶の配向乱れＡＤの抑制は、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向の変化の前に、第２電極１２と対向電極２１との間の液晶の配向のばらつきが抑制されたことに起因していると考えられる。

本願発明者は、液晶レンズ装置の特性を評価するなかで、配向乱れＡＤの程度が大きい場合と小さい場合とがあることを見出した。そして、実験を進めるうちに、配向乱れＡＤと、電圧を印加するタイミングに関係がありそうであることを見出した。そして、駆動部７７の駆動条件について検討を行い、その結果、配向乱れＡＤが小さくできる条件を発見した。すなわち、第２電圧Ｖ２の印加を開始した後に、第４電圧Ｖ４の印加を開始することで、配向乱れＡＤを抑制できることを見出した。これは、本願発明者の実験及び検討によって初めて見出された効果である。この条件のときに、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向が変化する。このときに、配向乱れＡＤの発生を抑制できると考えられる。これは、本願発明者の実験及び検討によって初めて見出された効果である。

また、本実施形態に係る液晶光学素子１１１においては、第１電極１１と第２電極１２との間のＸ軸方向に沿う距離を５μｍ以上１５０μｍ以下とする。５μｍ以上とすることにより、例えば、第１電極１１及び第２電極１２を適切に製造することができる。１５０μｍ以下とすることにより、例えば、第１電極１１によって生成される電界を、第２電極１２と対向電極２１との間の液晶に適切に印加することができる。

図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の別の特性を例示するグラフ図である。
図６（ａ）〜図６（ｄ）の縦軸及び横軸は、図２（ａ）〜図２（ｄ）の縦軸及び横軸と同じである。
図６（ａ）〜図６（ｄ）に表したように、この例においては、第２電圧Ｖ２の印加の開始と第４電圧Ｖ４の印加の開始とが、実質的に同時である。

前述のように、応答時間τ（Ｖ２）及び応答時間τ（Ｖ４）は、印加する第２電圧Ｖ２及び第４電圧Ｖ４に依存し、応答時間τ（Ｖ２）は、応答時間τ（Ｖ４）よりも短い。
従って、応答時間τ（Ｖ４）と応答時間τ（Ｖ２）との差が十分に大きい場合（例えば、２００ミリ秒以上）には、第２電圧Ｖ２の印加の開始と第４電圧Ｖ４の印加の開始とが、実質的に同時でもよい。なお、第２電圧Ｖ２の印加と第４電圧Ｖ４の印加とを実質的に同時に開始する場合に必要となる応答時間τ（Ｖ４）と応答時間τ（Ｖ２）との差は、例えば、液晶の材料、液晶層３０の厚さ、及び、印加する電圧の値などによって変化する。

さらには、第４電圧Ｖ４の印加を開始した後に、第２電圧Ｖ２の印加を開始してもよい。この場合、時間差Δｔは、Δｔ＜τ（Ｖ４）−τ（Ｖ２）の関係を満たすようにする。これにより、第４電圧Ｖ４の印加を先に開始した場合でも、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させることができる。液晶レンズ装置２１１及び画像表示装置３１１において、高い表示品位を得ることができる。

図７は、第１の実施形態に係る別の液晶レンズ装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図７に表したように、この例の画像表示装置３１２では、液晶レンズ装置２１２の液晶光学素子１１２において、第１主電極１１ａと第２主電極１１ｂとの間に、１つの第２電極１２が設けられる。第２電極１２は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、中心軸５９と重なる位置に配置される。例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２電極１２のＸ軸方向の中心が、中心軸５９と重なる。

液晶レンズ装置２１２及び画像表示装置３１２においても、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させることによって、高い表示品位を得ることができる。第２電極１２を配置する位置は、第１主電極１１ａと第２主電極１１ｂとの間において、第２電圧Ｖ２の印加による電界の影響の及ぶ任意の位置でよい。

また、この例においては、第４電圧Ｖ４の絶対値が、第３電圧Ｖ３の絶対値と実質的に同じでもよい。例えば、第２電圧Ｖ２を６Ｖとし、第４電圧Ｖ４を０Ｖとする。この場合、第２電圧Ｖ２が印加される領域の液晶層３０では、液晶のチルト角が大きい配向が形成され、第１主電極１１ａと第２主電極１１ｂとの間の領域の液晶層３０では、初期配列または初期配向に近い配向が形成される。これにより、凸レンズ状の屈折率分布３１が、液晶層３０に形成される。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図８に表したように、本実施形態に係る画像表示装置３２１においては、液晶レンズ装置２２１の液晶光学素子１２１が、第３電極１３と、第４電極１４と、第５電極１５と、をさらに含む。第３電極１３、第４電極１４及び第５電極１５は、それぞれＹ軸方向に沿って延びる。

第３電極１３は、第３サブ電極１３ａと、第４サブ電極１３ｂと、を含む。第３サブ電極１３ａは、第１サブ電極１２ａと中心軸５９との間に設けられる。第４サブ電極１３ｂは、第２サブ電極１２ｂと中心軸５９との間に設けられる。

第４電極１４は、第５サブ電極１４ａと、第６サブ電極１４ｂと、を含む。第５サブ電極１４ａは、第３サブ電極１３ａと中心軸５９との間に設けられる。第６サブ電極１４ｂは、第４サブ電極１３ｂと中心軸５９との間に設けられる。

第５電極１５は、第５サブ電極１４ａと第６サブ電極１４ｂとの間に設けられる。この例において、第５電極１５は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、中心軸５９と重なる。例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第５電極１５のＸ軸方向の中心が、中心軸５９と重なる。

駆動部７７は、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３、第４電極１４、第５電極１５及び対向電極２１と電気的に接続される。図８では、図を見やすくするために、駆動部７７と第１電極１１との間の一部の配線の図示、駆動部７７と第２電極１２との間の配線の図示、駆動部７７と第３電極１３との間の配線の図示、駆動部７７と第４電極１４との間の配線の図示、及び、駆動部７７と第５電極１５との間の配線の図示を省略している。

駆動部７７は、第３電極１３と対向電極２１との間に第５電圧Ｖ５及び第６電圧Ｖ６を印加する。第６電圧Ｖ６の絶対値は、第５電圧Ｖ５の絶対値よりも高い。駆動部７７は、第５電圧Ｖ５と第６電圧Ｖ６との間で、第３電極１３と対向電極２１との間の電圧Ｖ_１３を変化させる。

駆動部７７は、第４電極１４と対向電極２１との間に第７電圧Ｖ７及び第８電圧Ｖ８を印加する。第８電圧Ｖ８の絶対値は、第７電圧Ｖ７の絶対値よりも高い。駆動部７７は、第７電圧Ｖ７と第８電圧Ｖ８との間で、第４電極１４と対向電極２１との間の電圧Ｖ_１４を変化させる。

駆動部７７は、第５電極１５と対向電極２１との間に第９電圧Ｖ９を印加する。駆動部７７は、第５電極１５と対向電極２１との間の電圧Ｖ１５を第９電圧Ｖ９に保つ。この例において、第９電圧は、例えば、０Ｖである。

駆動部７７は、第２電圧Ｖ２の絶対値を第４電圧Ｖ４の絶対値よりも高くし、第４電圧Ｖ４の絶対値を第６電圧Ｖ６の絶対値よりも高くし、第６電圧Ｖ６の絶対値を第８電圧Ｖ８の絶対値よりも高くする。すなわち、第２電圧Ｖ２の絶対値、第４電圧Ｖ４の絶対値、第６電圧Ｖ６の絶対値及び第８電圧Ｖ８の絶対値は、Ｖ２＞Ｖ４＞Ｖ６＞Ｖ８である。

図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の特性を例示するグラフ図である。
図９（ａ）の縦軸は、第１電極１１と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１１であり、横軸は、時間ｔである。
図９（ｂ）の縦軸は、第２電極１２と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１２であり、横軸は、時間ｔである。
図９（ｃ）の縦軸は、第３電極１３と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１３であり、横軸は、時間ｔである。
図９（ｄ）の縦軸は、第４電極１４と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１４であり、横軸は、時間ｔである。
図９（ｅ）の縦軸は、第５電極１５と対向電極２１との間に印加される電圧Ｖ_１５であり、横軸は、時間ｔである。

図９（ａ）〜図９（ｅ）に表したように、駆動部７７は、液晶層３０に屈折率分布３１を形成する場合に、第２電圧Ｖ２の印加を開始した後に、第４電圧Ｖ４の印加を開始し、第４電圧Ｖ４の印加を開始した後に、第６電圧Ｖ６の印加を開始し、第６電圧Ｖ６の印加を開始した後に、第８電圧Ｖ８の印加を開始する。

第５電圧Ｖ５と第６電圧Ｖ６との間の変化が、第３変化期間ＣＡ３に対応する。第３変化期間ＣＡ３においては、電圧Ｖ_１３が、第５電圧Ｖ５から第６電圧Ｖ６に向かって連続的に変化する。第７電圧Ｖ７と第８電圧Ｖ８との間の変化が、第４変化期間ＣＡ４に対応する。第４変化期間ＣＡ４においては、電圧Ｖ_１４が、第７電圧Ｖ７から第８電圧Ｖ８に向かって連続的に変化する。

第２電圧Ｖ２の印加の開始とは、例えば、第１変化期間ＣＡ１が終了して電圧Ｖ_１１が第２電圧Ｖ２に達した時点ｔ２１である。第４電圧Ｖ４の印加の開始とは、例えば、第２変化期間ＣＡ２が終了して電圧Ｖ_１２が第４電圧Ｖ４に達した時点ｔ２２である。第６電圧Ｖ６の印加の開始とは、例えば、第３変化期間ＣＡ３が終了して電圧Ｖ_１３が第６電圧Ｖ６に達した時点ｔ２３である。第８電圧Ｖ８の印加の開始とは、例えば、第４変化期間ＣＡ４が終了して電圧Ｖ_１４が第８電圧Ｖ８に達した時点ｔ２４である。

駆動部７７は、時点ｔ２１の後に時点ｔ２２を設け、時点ｔ２２の後に時点ｔ２３を設け、時点ｔ２３の後に時点ｔ２４を設ける。駆動部７７は、第１変化期間ＣＡ１の後に第２変化期間ＣＡ２を設け、第２変化期間ＣＡ２の後に第３変化期間ＣＡ３を設け、第３変化期間ＣＡ３の後に第４変化期間ＣＡ４を設ける。

駆動部７７は、上記のように、第１電圧Ｖ１〜第９電圧Ｖ９を印加することによって、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させ、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第６電圧Ｖ６の印加にともなう液晶の配向を変化させ、第６電圧Ｖ６の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第８電圧Ｖ８の印加にともなう液晶の配向を変化させる。

これにより、本実施形態に係る液晶レンズ装置２２１及び画像表示装置３２１においても、高い表示品位を得ることができる。また、上記のように、高い電圧から順番に印加していくことにより、配向乱れＡＤの発生をより適切に抑えることができる。

図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、第２の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の別の特性を例示するグラフ図である。
図１０（ａ）〜図１０（ｅ）のそれぞれの縦軸及び横軸は、図９（ａ）〜図９（ｅ）と同じである。
図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に表したように、この例において、駆動部７７は、液晶層３０に屈折率分布３１を形成する場合に、第２電圧Ｖ２の印加を開始した後に、第４電圧Ｖ４の印加、第６電圧Ｖ６の印加、及び、第８電圧Ｖ８の印加を、それぞれ実質的に同時に開始する。

このように第１電圧Ｖ１〜第９電圧Ｖ９を印加する場合でも、高い表示品位を得ることができる。すなわち、第３電極１３をさらに設ける場合、第６電圧Ｖ６の印加の開始は、第２電圧Ｖ２の印加の開始よりも後であればよい。第４電極１４をさらに設ける場合、第８電圧Ｖ８の印加の開始は、第２電圧Ｖ２の印加の開始よりも後であればよい。

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係る液晶レンズ装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る画像表示装置３３１の液晶レンズ装置２３１においては、液晶光学素子１３１の第２基板部２０ｕの構成が、上記各実施形態の第２基板部２０ｕの構成と異なる。この例においては、第２基板部２０ｕが、複数の第１対向電極２１と、複数の第２対向電極２２と、複数の第３対向電極２３と、を含む。

複数の第１対向電極２１は、第２主面２０ａ上に設けられ、Ｙ軸方向に延在し、Ｙ軸方向に対して非平行な方向に並ぶ。複数の第１対向電極２１は、例えば、Ｘ軸方向に並ぶ。複数の第１対向電極２１は、複数の第１電極１１と対向する。

複数の第２対向電極２２は、第２主面２０ａ上において複数の第１対向電極２１のそれぞれの間に設けられる。複数の第２対向電極２２は、複数の第３電極１３、複数の第４電極１４及び複数の第５電極１５と対向する。

複数の第３対向電極２３は、第２主面２０ａ上において複数の第１対向電極２１と複数の第２対向電極２２とのそれぞれの間に設けられる。複数の第３対向電極２３は、複数の第２電極１２と対向する。

第１対向電極２１と第３対向電極２３との間には、第１離間領域２１ｓが設けられている。第１離間領域２１ｓは、Ｙ軸方向に延在する。第１離間領域２１ｓは、例えば、Ｙ軸方向に沿って延びるスリットである。第１離間領域２１ｓは、例えば、第１電極１１と第２電極１２との間の領域の少なくとも一部と対向する。

第２対向電極２２と第３対向電極２３との間には、第２離間領域２２ｓが設けられている。第２離間領域２２ｓは、Ｙ軸方向に延在する。第２離間領域２２ｓは、例えば、Ｙ軸方向に沿って延びるスリットである。第２離間領域２２ｓは、例えば、第２電極１２と第３電極１３との間の領域の少なくとも一部と対向する。

第１離間領域２１ｓ及び第２離間領域２２ｓは、例えば、第２電極１２の直上付近に設けられる。第１離間領域２１ｓ及び第２離間領域２２ｓは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２電極１２の近傍に設けられる。

第１対向電極２１、第２対向電極２２及び第３対向電極２３のそれぞれは、例えば、電気的に接続される。第１対向電極２１の電位、第２対向電極２２の電位及び第３対向電極２３の電位は、実質的に同電位に設定される。

本実施形態に係る液晶レンズ装置２３１及び画像表示装置３３１においても、図９（ａ）〜図９（ｅ）、または、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に関して説明した手順で第１電圧Ｖ１〜第９電圧Ｖ９を印加することにより、高い表示品位を得ることができる。また、液晶レンズ装置２３１及び画像表示装置３３１においては、第１離間領域２１ｓ及び第２離間領域２２ｓを設けることによって、フレネルレンズ状の屈折率分布３１をより適切に液晶層３０に形成することができる。

図１２は、第３の実施形態に係る別の液晶レンズ装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１２に表したように、この例の画像表示装置３３２の液晶レンズ装置２３２においては、液晶光学素子１３２の第１基板部１０ｕが、第６電極１６をさらに含む。第６電極１６は、Ｙ軸方向に沿って延びる。

第６電極１６は、第７サブ電極１６ａと、第８サブ電極１６ｂと、を含む。第７サブ電極１６ａは、第１主電極１１ａと第１サブ電極１２ａとの間に設けられる。第８サブ電極１６ｂは、第２主電極１１ｂと第２サブ電極１２ｂとの間に設けられる。

駆動部７７は、第６電極１６とさらに電気的に接続される。図１２では、図を見やすくするために、駆動部７７と第６電極１６との間の配線の図示を省略している。

駆動部７７は、第６電極１６と第１対向電極２１との間に第１０電圧Ｖ１０及び第１１電圧Ｖ１１を印加する。第１対向電極２１は、第２対向電極２２及び第３対向電極２３と同電位である。従って、第６電極１６と第１対向電極２１との間の電圧は、第６電極１６と第２対向電極２２との間の電圧、及び、第６電極１６と第３対向電極２３との間の電圧と実質的に同じである。この電圧の関係は、第１電極１１〜第５電極１５についても同じである。以下では、説明を簡単にするため、電圧について説明する場合には、第２基板部２０ｕ側の電極を第１対向電極２１として説明する。

第１１電圧Ｖ１１の絶対値は、第１０電圧Ｖ１０の絶対値よりも高い。駆動部７７は、第１０電圧Ｖ１０と第１１電圧Ｖ１１との間で、第６電極１６と第１対向電極２１との間の電圧Ｖ_１６を変化させる。また、駆動部７７は、第４電圧Ｖ４の絶対値を第１１電圧Ｖ１１の絶対値よりも高くする。すなわち、第６電極１６に印加する電圧は、第２電極１２に印加する電圧よりも低い。

液晶レンズ装置２３２及び画像表示装置３３２においても、図９（ａ）〜図９（ｅ）に関して説明したように、高い電圧から順番に印加していくことにより、高い表示品位を得ることができる。また、第６電極１６を設け、第６電極１６に印加する電圧を第２電極１２に印加する電圧よりも低くすることによって、配向乱れＡＤの発生をより適切に抑えることができる。表示品位が、さらに高められる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る駆動装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３に表したように、駆動装置４１１は、駆動部７７と接続部７８とを備える。
駆動部７７には、上記各実施形態において説明した駆動部を用いることができる。接続部７８は、液晶光学素子１４１と電気的に接続される。液晶光学素子１４１には、上記各実施形態において説明した液晶光学素子を用いることができる。接続部７８は、例えば、第１電極１１、第２電極１２及び対向電極２１と電気的に接続される。接続部７８は、例えば、液晶光学素子１４１との電気的な接続を得るためのコネクタや配線である。また、接続部７８は、駆動部７７と電気的に接続される。駆動部７７は、接続部７８を介して液晶光学素子１４１と電気的に接続される。接続部７８と液晶光学素子１４１との電気的な接続は、コネクタなどによって接続状態と非接続状態とを切り替えられるようにしてもよい。

駆動装置４１１においては、駆動部７７が、第２電圧Ｖ２の印加を開始した後に、第４電圧Ｖ４の印加を開始し、第２電圧Ｖ２の印加にともなう液晶の配向の変化の後に、第４電圧Ｖ４の印加にともなう液晶の配向を変化させる。これにより、接続される液晶光学素子１４１の表示品位を高めることができる。

なお、上記各実施形態では、第１電圧Ｖ１〜第９電圧Ｖ９のそれぞれの絶対値（実効値）が一定の状態を示している。第１電圧Ｖ１〜第９電圧Ｖ９のそれぞれの絶対値は、時間変化してもよい。

実施形態によれば、高品位の表示を提供する液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置が提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。「積層される」状態は、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。「対向する」状態は、直接的に面する状態の他に、間に別の要素が挿入されて面する状態も含む。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置に含まれる液晶光学素子、駆動部、表示部、画像表示部、接続部、第１基板部、第２基板部、液晶層、第１基板、第２基板、第１電極、第２電極、第３電極及び対向電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての液晶レンズ装置及び画像表示装置及び駆動装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…第１基板、 １０ａ…第１主面、 １０ｕ…第１基板部、 １１…第１電極、 １１ａ…第１主電極、 １１ａＣ…中心、 １１ｂ…第２主電極、 １１ｂＣ…中心、 １２…第２電極、 １２ａ…第１サブ電極、 １２ｂ…第２サブ電極、 １３…第３電極、 １３ａ…第３サブ電極、 １３ｂ…第４サブ電極、 １４…第４電極、 １４ａ…第５サブ電極、 １４ｂ…第６サブ電極、 １５…第５電極、 １６…第６電極、 １６ａ…第７サブ電極、 １６ｂ…第８サブ電極、 ２０…第２基板、 ２０ａ…第２主面、 ２０ｕ…第２基板部、 ２１…第１対向電極（対向電極）、 ２１ｓ…第１離間領域、 ２２…第２対向電極、 ２２ｓ…第２離間領域、 ２３…第３対向電極、 ３０…液晶層、 ３０ｄ…ダイレクタ、 ３１…屈折率分布、 ５９…中心軸、 ７７…駆動部、 ７８…接続部、 ８０…画像表示部、 ８６…表示部、 ８７…表示制御部、 １１１、１１２、１２１、１３１、１３２、１４１…液晶光学素子、 ２１１、２１２、２２１、２３１、２３２…液晶レンズ装置、 ３１１、３１２、３２１、３３１、３３２…画像表示装置、 ４１１…駆動装置、 Ｒ１、Ｒ２…第１及び第２領域

Claims (10)

1. 第１基板部であって、
   第１基板と、
   それぞれが前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と非平行な方向に並べられた複数の第１電極と、
   それぞれが前記第１基板上において前記複数の第１電極の間に設けられ前記第１方向に延在し前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記複数の第１電極と離間する複数の第２電極と、
   を含む第１基板部と、
   第２基板部であって、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第２基板上に設けられた対向電極と、
   を含む第２基板部と、
   前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられた液晶層と、
   を含む液晶光学素子と、
   前記第１電極と前記対向電極との間の電圧を第１電圧から前記第１電圧よりも絶対値の高い第２電圧に変化させ、前記第２電極と前記対向電極との間の電圧を第３電圧から前記第３電圧よりも絶対値の高い第４電圧に変化させる駆動部であって、前記第２電圧の印加を開始した後に、前記第４電圧の印加を開始する駆動部と、
   を備えた液晶レンズ装置。
2. 前記第２電圧の絶対値は、前記第４電圧の絶対値よりも大きい請求項１記載の液晶レンズ装置。
3. 前記第２電極は、前記第１方向及び前記第２方向に対して平行な平面に投影したときに最近接の２つの前記第１電極のうちの一方の前記第２方向における中心と前記最近接の２つの前記第１電極のうちの他方の前記第２方向における中心とを結ぶ線分の中点を通り前記第１方向に対して平行な中心軸と、前記最近接の２つの前記第１電極のうちの前記一方と、の間に設けられ、
   前記第１基板部は、前記第２電極と前記中心軸との間に設けられた第３電極をさらに含み、
   前記駆動部は、前記第３電極と前記対向電極との間の電圧を第５電圧から前記第５電圧よりも絶対値の高い第６電圧に変化させ、前記第２電圧の印加を開始した後に、前記第６電圧の印加を開始する請求項１または２に記載の液晶レンズ装置。
4. 前記駆動部は、前記第４電圧の印加を開始した後に、前記第６電圧の印加を開始する請求項３記載の液晶レンズ装置。
5. 前記第４電圧の絶対値は、前記第６電圧の絶対値よりも大きい請求項３または４に記載の液晶レンズ装置。
6. 前記液晶層の厚さをｄ（メートル）とし、
   前記液晶層に含まれる液晶の回転粘性係数をγ（パスカル・秒）とし、
   真空の誘電率をε_０（ファラド／メートル）とし、
   前記液晶層の誘電率異方性の絶対値をΔεとし、
   スプレイの弾性定数をＫ（ニュートン）とし、
   前記第２電圧をＶ２（ボルト）とし、
   前記第４電圧をＶ４（ボルト）とし、
   前記第２電圧の印加にともなう前記液晶層の液晶の配向の変化の応答時間をτ（Ｖ２）（秒）とし、
   前記第４電圧の印加にともなう前記液晶の配向の変化の応答時間をτ（Ｖ４）（秒）とし、
   前記第２電圧の印加の開始と前記第４電圧の印加の開始との時間差をΔｔとするとき、
   前記応答時間τ（Ｖ２）は、
   で表され、
   前記応答時間τ（Ｖ４）は、
   で表され、
   前記時間差Δｔは、Δｔ≧τ（Ｖ４）−τ（Ｖ２）の関係を満たす請求項１〜５のいずれか１つに記載の液晶レンズ装置。
7. 前記第２電極は、前記第１方向及び前記第２方向に対して平行な平面に投影したときに最近接の２つの前記第１電極のうちの一方の前記第２方向における中心と前記最近接の２つの前記第１電極のうちの他方の前記第２方向における中心とを結ぶ線分の中点を通り前記第１方向に対して平行な中心軸と、前記最近接の２つの前記第１電極のうちの前記一方と、の間に設けられ、
   前記最近接の２つの前記第１電極のうちの前記一方と、前記第２電極と、の間の前記第２方向に沿う距離は、１５０μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の液晶レンズ装置。
8. 第１基板部であって、
   第１基板と、
   それぞれが前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と非平行な方向に並べられた複数の第１電極と、
   それぞれが前記第１基板上において前記複数の第１電極の間に設けられ前記第１方向に延在し前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記複数の第１電極と離間する複数の第２電極と、
   を含む第１基板部と、
   第２基板部であって、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第２基板上に設けられた対向電極と、
   を含む第２基板部と、
   前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられた液晶層と、
   を含む液晶光学素子と、
   前記第１電極と前記対向電極との間の電圧を第１電圧から前記第１電圧よりも絶対値の高い第２電圧に変化させ、前記第２電極と前記対向電極との間の電圧を第３電圧から前記第３電圧よりも絶対値の高い第４電圧に変化させる駆動部であって、前記第２電圧の印加にともなう前記液晶層の液晶の配向の変化の後に、前記第４電圧の印加にともなう前記液晶の配向を変化させる駆動部と、
   を備えた液晶レンズ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の液晶レンズ装置と、
   前記液晶光学素子と積層され画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる表示部を含む画像表示部と、
   を備えた画像表示装置。
10. 第１基板部であって、
    第１基板と、
    それぞれが前記第１基板上に設けられ第１方向に延在し前記第１方向と非平行な方向に並べられた複数の第１電極と、
    それぞれが前記第１基板上において前記複数の第１電極の間に設けられ前記第１方向に延在し前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記複数の第１電極と離間する複数の第２電極と、
    を含む第１基板部と、
    第２基板部であって、
    前記第１基板と対向する第２基板と、
    前記第２基板上に設けられた対向電極と、
    を含む第２基板部と、
    前記第１基板部と前記第２基板部との間に設けられた液晶層と、
    を含む液晶光学素子と電気的に接続される接続部と、
    前記第１電極と前記対向電極との間の電圧を第１電圧から前記第１電圧よりも絶対値の高い第２電圧に変化させ、前記第２電極と前記対向電極との間の電圧を第３電圧から前記第３電圧よりも絶対値の高い第４電圧に変化させる駆動部であって、前記第２電圧の印加を開始した後に、前記第４電圧の印加を開始する駆動部と、
    を備えた駆動装置。