JP2014041381A - 液晶光学素子及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶分子の制御性を高めることが可能な液晶光学素子及び画像表示装置。
【解決手段】第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持し、前記液晶層への電圧印加により当該液晶層にレンズとして作用する屈折率分布を発生させる液晶光学素子であって、前記第１基板上の前記液晶層側で、且つ前記レンズの端部に対応する位置に設けられる複数の第１電極と、前記第１基板上の前記液晶層側で、且つ前記レンズの不連続点に対応する位置に設けられる複数の第２電極と、前記第１基板上の前記液晶層側で、且つ前記レンズのレンズ面に対応する位置に設けられる複数の第３電極と、前記第２基板上の前記液晶層側に設けられ、前記第３電極との対向部分に電極を取り除いた第１切欠部を有する第４電極と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液晶光学素子及び画像表示装置に関するものである。

従来、液晶分子の複屈折性を利用し、所定の電圧を印加することで屈折率の分布を変化させる液晶光学素子が知られている。また、この液晶光学素子と、画像表示部と、を組み合わせた立体画像表示装置が提案されている。

上記の立体画像表示装置では、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、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、二次元表示動作と、三次元画像表示動作とを実現している。また、フレネルゾーンプレートの光学原理を利用して光の経路を変更する技術も知られている。

特開２０１１−１９７６４０号公報

しかしながら、上記従来技術では、液晶分子の制御性について特段考慮されていないため、目標とするレンズの屈折率分布特性を実現することが困難となる場合がある。また、この場合、所望の集光性能を得ることができないため、立体画像表示時の画質が劣化するという問題が発生する。

実施の形態の液晶光学素子は、第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持し、前記液晶層への電圧印加により当該液晶層にフレネルレンズとして作用する屈折率分布を発生させる液晶光学素子であって、複数の第１電極と、複数の第２電極と、複数の第３電極と、第４電極とを備える。第１電極は、前記第１基板上の前記液晶層側で且つ前記フレネルレンズの端部に対応する位置に設けられる。第２電極は、前記第１基板上の前記液晶層側で且つ前記フレネルレンズの段差部に対応する位置に設けられる。第３電極は、前記第１基板上の前記液晶層側で且つ前記フレネルレンズの端部及び段差部以外の位置に設けられる。第４電極は、前記第２基板上の前記液晶層側全面に設けられ、前記第３電極との対向部分に電極を取り除いた第１スリットを有する。また、前記第１スリットの幅は、前記第３電極と等しい以上の幅で形成され、前記第１スリットが設けられた領域は、前記第１基板及び前記第２基板の対向方向から見て、当該第１スリットに対向する前記第３電極の全域を包含する。

図１は、第１の実施形態に係る液晶光学素子の構成を例示する模式的断面図である。 図２は、第１の実施形態に係る液晶光学素子の上面図である。 図３は、第１の実施形態に係る画像表示装置の構成を例示する模式図である。 図４は、第１の実施形態に係る液晶光学素子の電圧印加時に液晶層に発生する電位分布及び屈折率分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る液晶光学素子の屈折率分布をモデル的に示す図である。 図６は、第３電極及び第１切欠部を形成しない液晶光学素子において、電圧印加時に液晶層に発生する電位分布及び屈折率分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る他の液晶光学素子の構成を例示する模式断面図である。 図８は、第１の実施形態に係る他の液晶光学素子の構成を例示する模式断面図である。 図９は、第１の実施形態に係る他の液晶光学素子の構成を例示する模式断面図である。 図１０は、第２の実施形態に係る液晶光学素子の構成を例示する模式的断面図である。

以下、図面を参照して、この発明に係る液晶光学素子及び画像表示装置の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作を行うものとして、重複する説明を適宜省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る液晶光学素子の構成を例示する模式的断面図である。また、図２は、第１の実施形態に係る液晶光学素子の上面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る液晶光学素子１００は、第１基板１１と、当該第１基板１１に対向配置された第２基板１２と、第１基板１１と第２基板１２との間に狭持された液晶層１３とを有している。

第１基板１１の液晶層１３側の面には、第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６が設けられている。これらの第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６はそれぞれ、図２に示すように、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に延在するように設けられる。なお、図２では、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と直交するように配置された例を示しているが、これに限らず、直交していなくてもよい。

第１電極１４は、第１基板１１の液晶層１３側の面上において、後述するフレネルレンズのレンズ端に対応する第１方向Ｄ１の各位置に配置されている。これらの第１電極１４のうち、隣接する二つの第１電極１４の第１方向Ｄ１における略中心位置には、後述するフレネルレンズでのレンズ中心に相当する中心軸（以下、レンズ中心ＬＣという）が存在する。なお、レンズ中心ＬＣは、第２方向Ｄ２に対して平行である。

また、隣接する二つの第１電極１４の間には、第２電極１５が第１方向Ｄ１に複数個並列に配置されている。第２電極１５は、後述するフレネルレンズの不連続点に対応する各位置に配置され、各配置位置はレンズ中心ＬＣに対し線対称となっている。

さらに、隣接する二つの第１電極１４の間には、第３電極１６が第１方向Ｄ１に複数個並列に配置されている。ここで、第３電極１６は、後述するフレネルレンズのレンズ面に対応する位置に配置され、当該配置位置はレンズ中心ＬＣに対し線対称となっている。なお、図２では、第３電極１６を、レンズ中心ＬＣ（レンズ中心）と当該レンズ中心ＬＣに隣接する第２電極１５（不連続点）との間に設けた例を示しているが、これに限らないものとする。

第２基板１２の液晶層１３側の面には、第４電極１７が設けられている。第４電極１７は、上記第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６に対向するように設けられ、第２基板１２の液晶層１３側の面の全面に設けられる。また、第４電極１７における第３電極１６との対向部分には、電極基板を取り除いた第１切欠部１７ａが設けられている。

ここで、第１方向Ｄ１における第１切欠部１７ａの幅（以下、切欠幅という）は、この第１切欠部１７ａに対向する第３電極１６の幅（以下、電極幅）に対し、相対的に広く形成されている。また、前記第１基板１１及び前記第２基板１２の対向方向（第３方向Ｄ３）から見て、第１切欠部１７ａが設けられた領域が、当該第１切欠部１７ａに対向する第３電極１６の全域を包含するよう形成されている。

上記の構成において、第１基板１１、第２基板１２、第１電極１４、第２電極１５、第３電極１６及び第４電極１７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１１及び第２基板１２には、例えば、ガラス又は樹脂等の透明材料が用いられる。第１基板１１及び第２基板１２は、板状又はシート状である。第１基板１１及び第２基板１２の厚さは、特に問わず、例えば、５０マイクロメートル（μｍ）以上、２０００μｍ以下等、任意の厚さを採用することが可能である。

第１電極１４、第２電極１５、第３電極１６及び第４電極１７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一つ（一種）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、ＩＮ₂Ｏ₃及びＳｎＯ₃の少なくとも何れかを用いてもよい。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。また、第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６の第１方向Ｄ１方向に沿う長さ（電極幅）は、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下である。

液晶層１３は、ネマティック液晶等の液晶材料を含んでいる。液晶材料は、正の誘電異方性又は負の誘電異方性を有する。液晶層１３は、液晶の初期配列（液晶層１３に電圧を印加しないときの配列）及び電圧印加時の配列の何れかにおいて、液晶のダイレクタ（液晶分子の長軸）は、第１方向Ｄ１に対して平行な成分（水平配向）を有する。なお、本実施形態では、液晶の初期配列において、液晶のダイレクタは水平配向を有するものとする。

第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６と、第４電極１７との間に電圧を印加することで、液晶層１３における液晶配列が変化する。この変化に伴って液晶層１３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１００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。

図３は、本実施形態に係る画像表示装置の構成を例示する模式図である。同図に示すように、画像表示装置２００は、上述した液晶光学素子１００に加え、表示部２１と、表示駆動部２２と、駆動部２３とを備える。

表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示ユニットであって、液晶光学素子１００に積層される。表示部２１は、画像情報を含む光を液晶層１３に入射する。

表示駆動部２２は、表示部２１を駆動する。表示部２１は、表示駆動部２２から供給される信号に基づいて変調された光を生成する。表示部２１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１００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体状態とを有する。光路を変更する動作状態の画像表示装置２００に光が入射することで、表示部２１は、例えば三次元画像表示を提供する。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２００は、例えば二次元画像表示を提供する。

駆動部２３は、第１電極１４、第２電極１５、第３電極１６及び第４電極１７と電気的に接続され、当該電極の各々に所定の電位を設定する。具体的に、駆動部２３は、第１電極１４と第４電極１７との間に第１電圧を印加し、第２電極１５及び第３電極１６と第４電極１７との間に第２電圧を印加する。駆動部２３は、例えば、第４電極１７の電位をＧＮＤとし、第１電極１４の電位をＶ１、第２電極１５及び第３電極１６の電位を同一のＶ２とすることで、第１電極１４と第４電極１７との間に第１電圧（ＧＮＤ−Ｖ１）を印加し、第２電極１５及び第３電極１６と第４電極１７との間に第２電圧（ＧＮＤ−Ｖ２）を印加する。なお、本実施形態では、二つの電極間の電位を同じにする（零ボルトにする）状態も、便宜的に、電圧をオンする状態に含まれるものとする。

第１電極１４、第２電極１５、第３電極１６及び第４電極１７への電圧印加により、液晶層１３の液晶配列が変化し、それに基づいて、屈折率分布が形成される。屈折率分布は、電極の配置と、電極に印加する電圧とによって定まる。なお、駆動部２３は、表示駆動部２２と有線又は無線（電気的又は光学的）により接続されてもよい。また、画像表示装置２００は、駆動部２３と表示駆動部２２とを制御する制御部（図示しない）を更に含んでもよい。

以下、図４〜図６を用いて、本実施形態の液晶光学素子１００により実現される屈折率分布について説明する。

液晶光学素子１００に所定の電圧を印加した場合、液晶層１３内での電位分布及び屈折率分布は、図４のように表される。ここで、図４は、液晶光学素子１００の電圧印加時に液晶層１３に発生する電位分布及び屈折率分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。同図において、破線は、等電位曲線１３ａであり、実線は、屈折率分布１３ｂの曲線である。

例えば、第４電極１７の電位をＧＮＤに設定し、第１電極１４の電位をＶ１に設定することで、第１電極１４と第４電極１７との間に、ＧＮＤ−Ｖ１の電位差の第１電圧が印加される。また、第２電極１５及び第３電極１６の電位をＶ２に設定することで、第２電極１５及び第３電極１６と第４電極１７との間に、ＧＮＤ−Ｖ２の電位差の第２電圧が印加される。なお、図４では、Ｖ１＞Ｖ２とした例を示しているが、これに限らず、Ｖ１＝Ｖ２としてもよいし、Ｖ１＜Ｖ２としてもよい。

第１電圧及び第２電圧の印加により、第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６と、第４電極１７との間の電位は、第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６の電極位置で高電位（山）となり、電極間で低電位（谷）となる。これにより、液晶層１３の屈折率分布１３ｂは、図４に示すように、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。

このように、液晶光学素子１００は、屈折率が面内で変化する液晶ＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens）であり、液晶光学素子１００全体としてシリンドリカルレンズアレイとしての機能を有する。なお、屈折率分布１３ｂにおいて、レンズ中心ＬＣは、フレネルレンズでのレンズの中心位置に対応する。また、第１電極１４は、フレネルレンズのレンズ端の位置に対応し、第２電極１５は、フレネルレンズの不連続点に対応している。さらに、第３電極１６（第１切欠部１７ａ）は、フレネルレンズのレンズ面部分に対応している。

ここで、第３電極１６及び第１切欠部１７ａの組が存在する部位に着目すると、第１切欠部１７ａの部位にかかる電位は、当該第１切欠部１７ａ周辺の第４電極１７の電位（ＧＮＤ）より高まり、第３電極１６と第１切欠部１７ａとの組に対応する液晶層１３部分の電位差は、第２電圧以下となる。そのため、液晶光学素子１００の屈折率分布は、図４に示すように、第２電極１５からレンズ中心ＬＣにかけて、なだらかな上昇傾向を示すことになる。

図５は、図４と同様の電圧を印加したときの、液晶光学素子１００の屈折率分布１３ｂをモデル的に示す図である。ここで、図５の横軸は、第１方向Ｄ１方向であり、各符号位置は第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６の配置位置に対応している。縦軸は屈折率ｎ（実効的な屈折率）である。また、図５中のＬ１、Ｌ２は、目標とするレンズの屈折率分布である。

図５に示すように、液晶光学素子１００においては、第１電極１４、第２電極１５及び第４電極１７による液晶層１３への電界効果により、外側のレンズを実現する屈折率分布Ｒ１が形成される。また、第２電極１５、第３電極１６及び第４電極１７（第１切欠部１７ａ）による液晶層１３への電界効果により、内側のレンズを実現する屈折率分布Ｒ２が形成される。ここで、屈折率分布Ｒ１及びＲ２と、目標とするレンズの屈折率分布Ｌ１、Ｌ２とを比較すると、両形状は略同等となるため、液晶光学素子１００によるフレネルレンズの集光性能を目標値に近付けることができる。

一方、例えば、液晶光学素子１００において、第３電極１６及び第１切欠部１７ａの組を形成しない参考例においては、第３電極１６及び第１切欠部１７ａの組による電界効果が液晶層１３に作用しないため、第２電極１５からレンズ中心ＬＣにかけて、屈折率が急峻に上昇することになる。

ここで、図６は、第３電極１６及び第１切欠部１７ａを形成しない液晶光学素子において、電圧印加時に液晶層１３に発生する電位分布及び屈折率分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。図６において、破線は、等電位曲線１３ｃであり、実線は、屈折率分布１３ｄの曲線である。

図６において、図４での条件と同様に、第４電極１７の電位をＧＮＤ、第１電極１４の電位をＶ１、第２電極１５の電位をＶ２に設定したとすると、その屈折率分布１３ｄは、図４と同様に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。しかしながら、第２電極１５からレンズ中心ＬＣにかけて、屈折率が急峻に変化するため、図４の屈折率分布１３ｂと比較し、レンズの中央部分が扁平した形状となる。この場合、図６の屈折率分布の形状は、目標とするレンズの屈折率分布の形状に沿わないため、目標とする集光性能が得られず、立体画像表示時の画質が劣化するという問題が発生する。

これに対して、本実施形態に係る液晶光学素子１００では、第３電極１６及び第１切欠部１７ａの組の作用により、フレネルレンズのレンズ面（屈折率）をより滑らかに形成することができるため、上記の問題点を解消することができる。

以上のように、本実施形態の液晶光学素子１００（画像表示装置２００）によれば、第３電極１６と第１切欠部１７ａとの組をレンズ面部分に設けることで、電界分布の制御性を高めることができる。また、第３電極１６と第１切欠部１７ａとの組をレンズ面部分に設けることで、限られた電源系統数（電圧種）であっても、多様な電圧を液晶層１３に印加することができる。これにより、目標とする屈折率分布特性を容易に実現することが可能となるため、良好なレンズ効果を得ることができる。また、屈折率分布の特性が向上し、高品位の表示を実現可能な画像表示装置２００を提供することができる。

なお、上記実施形態では、レンズ中心ＬＣと第１電極１４（又は第２電極１５）との間に一つの第３電極１６を設ける形態としたが、これに限らず、複数の第３電極１６を設ける形態としてもよい。以下、この形態の液晶光学素子について、図７を用いて説明する。

図７は、第１の実施形態に係る他の液晶光学素子１００ａの構成を例示する模式断面図である。本実施形態にかかる液晶光学素子１００ａでは、レンズ中心ＬＣと第１電極１４（第２電極１５）との間に、二つの第３電極１６を設けた例を示している。また、各第３電極１６に対応する第１切欠部１７ａが、第２基板１２上に設けられており、第３電極１６とレンズ中心ＬＣとの離間距離が近いほど、当該第３電極１６に対向する第１切欠部１７ａの幅が広く形成されている。

図７に示すように、第１基板１１及び第２基板１２の対向方向（第３方向Ｄ３）から見て、第１切欠部１７ａが設けられた領域位置とレンズ中心ＬＣとの離間距離が近いほど、第１切欠部１７ａの幅が広く形成されている。より具体的には、第３電極１６が設けられるレンズ面のレンズ（図５の内側のレンズ）において、当該第３電極１６の電極幅に対する第１切欠部１７ａの切欠幅の比率が、レンズの端側より中心側の方が大きくなるよう形成されている。これにより、第３電極１６の対により形成されるレンズ面を、より滑らかに形成することができる。

なお、第３電極１６の設置位置は、内側のレンズのレンズ面（レンズ中心と第２電極１５との間）に限らず、外側のレンズのレンズ面（第１電極１４と第２電極１５との間）に設ける形態としてもよい。また、この形態においても、図７と同様に、第１切欠部１７ａの第１方向Ｄ１における切欠幅は、対応する第３電極１６とレンズ中心ＬＣとの離間距離に応じた大きで形成されるものとする。

また、上記実施形態では、第１基板１１上に第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６を設ける形態としたが、これに限らず、他の電極を設ける形態としてもよい。例えば、図８に示すように、第１基板１１のレンズ中心ＬＣ部分に、中心部電極１８を設ける形態としてもよい。

ここで、図８は、第１の実施形態に係る他の液晶光学素子１００ｂの構成を例示する模式断面図である。同図に示すように、本実施形態にかかる液晶光学素子１００ｂでは、第１基板１１のレンズ中心ＬＣ部分に中心部電極１８を設けた例を示している。この構成を採用する場合、中心部電極１８に、第４電極１７と同値の電圧（ＧＮＤ）を印加することで、レンズ中心ＬＣ部分の液晶のダイレクタを水平配向に保持することができる。これにより、レンズ中心ＬＣ周辺の第３電極１６による、レンズ中心ＬＣ部分への影響を抑えることができるため、より高品位の屈折率分布特性を有した液晶光学素子１００ｂを提供することができる。

また、上記実施形態では、第４電極１７での第３電極１６との対向部分に切欠部（第１切欠部１７ａ）を設ける形態としたが、これに限らず、他の部分に切欠部を設ける形態としてもよい。例えば、図９に示すように、第２電極１５に対応する位置に切欠部を設ける形態としてもよい。

ここで、図９は、第１の実施形態に係る他の液晶光学素子１００ｃの構成を例示する模式断面図である。同図に示すように、本実施形態にかかる液晶光学素子１００ｃにおいて、第４電極１７には、第１切欠部１７ａと同様に電極基板を取り除いた複数の第２切欠部１７ｂが設けられている。

ここで、第２切欠部１７ｂは、第４電極１７における、第２電極１５との対向部分に設けられる。なお、第２切欠部１７ｂの第１方向Ｄ１における切欠幅は特に問わず、例えば、対応する第２電極１５の電極幅と同等としてもよいし、当該電極幅以上としてもよい。また、第１基板１１及び第２基板１２の対向方向（第３方向Ｄ３）から見て、第２切欠部１７ｂが設けられる領域は、対応する第２電極１５の周辺であればよく、第２電極１５の全域又は一部を包含する形態としてもよいし、非包含とする形態としてもよい。

この構成を採用する場合、第２電極１５と第４電極１７との間の電界は、当該第２電極１５に対応する第２切欠部１７ｂの作用を受けることになる。これにより、第２切欠部１７ｂの部分に、電極に対して非対称な屈折率分布を容易に形成することができる。つまり、理想的なフレネルレンズの不連続な屈折率分布に近いレンズ形状の屈折率分布を形成することができる。

なお、図９では、第１電極１４とレンズ中心ＬＣとの間に一つの第２電極１５を設ける形態としたが、これに限らず、複数の第２電極１５を設ける形態としてもよい。この場合、各第２電極１５に対向する第２切欠部１７ｂの切欠幅を、当該第２電極１５とレンズ中心ＬＣとの離間距離が近いほど、広く形成する形態としてもよい。また、第１基板１１及び第２基板１２の対向方向（第３方向Ｄ３）から見て、第２切欠部１７ｂが設けられた領域位置とレンズ中心ＬＣとの離間距離が近いほど、第２切欠部１７ｂの幅を広く形成する形態としてもよい。

［第２の実施形態］
図１０は、第２の実施形態に係る液晶光学素子の構成を例示する模式的断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係る液晶光学素子１１０は、第１基板１１と、当該第１基板１１に対向配置された第２基板１２と、第１基板１１と第２基板１２との間に狭持された液晶層１３とを有している。

第１基板１１の液晶層１３側の面には、第１電極１４及び第２電極１５が設けられている。ここで、第１電極１４及び第２電極１５は、第１基板１１の液晶層１３側の面に設けられた絶縁層１９内に埋設されている。絶縁層１９には、例えば、ＳｉＯ₂等が用いられる。また、絶縁層１９の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。これにより、適正な絶縁性と高い透過率とが得られる。

絶縁層１９上には、第３電極１６が第１方向Ｄ１に複数個並列に配置されている。ここで、第３電極１６は、レンズ面に対応し、レンズ中心ＬＣに対し線対称となる位置に設けられる。なお、図１０では、第３電極１６を、レンズ中心ＬＣと第２電極１５との間に設けた例を示しているが、これに限らないものとする。

第２基板１２の液晶層１３側の面には、第４電極１７が設けられている。この第４電極１７は、上記第１電極１４、第２電極１５及び第３電極１６に対向するように設けられ、第２基板１２の液晶層１３側の面の全面に設けられる。また、第４電極１７における第３電極１６との対向部分には、第１切欠部１７ａが設けられている。なお、第３電極１６の電極幅と第１切欠部１７ａの切欠幅との関係は、上述した第１の実施形態と同様であるとする。

上記した図１０の構成において、例えば、第４電極１７をＧＮＤ電位に設定し、第１電極１４の電位をＶ１に設定し、第２電極１５及び第３電極１６の電位をＶ２に設定する。この場合においても、第１の実施形態と同様、第３電極１６及び第１切欠部１７ａの組の作用により、レンズ面（屈折率）をより滑らかに形成することができる。そのため、液晶光学素子１１０の屈折率分布特性を、目標とする屈折率分布特性に近付けることが可能となる。

以上のように、本実施形態の液晶光学素子１１０によれば、上述した第１の実施形態と同様に、目標とする屈折率分布特性を容易に実現することが可能となるため、良好なレンズ効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の各実施形態は、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。上記の各実施形態は、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、追加等を行うことができる。また、上記の各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。

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１１０ 液晶光学素子
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３ 液晶層
１４ 第１電極
１５ 第２電極
１６ 第３電極
１７ 第４電極
１７ａ 第１切欠部
１７ｂ 第２切欠部
１８ 中心部電極
１９ 絶縁層
２００ 画像表示装置
２１ 表示部
２２ 表示駆動部
２３ 駆動部

Claims (8)

1. 第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持し、前記液晶層への電圧印加により当該液晶層にフレネルレンズとして作用する屈折率分布を発生させる液晶光学素子であって、
   前記第１基板上の前記液晶層側で且つ前記フレネルレンズの端部に対応する位置に設けられる複数の第１電極と、
   前記第１基板上の前記液晶層側で且つ前記フレネルレンズの段差部に対応する位置に設けられる複数の第２電極と、
   前記第１基板上の前記液晶層側で且つ前記フレネルレンズの端部及び段差部以外の位置に設けられる複数の第３電極と、
   前記第２基板上の前記液晶層側全面に設けられ、前記第３電極との対向部分に電極を取り除いた第１スリットを有する第４電極と、
   を備え、
   前記第１スリットの幅は、前記第３電極と等しい以上の幅で形成され、前記第１スリットが設けられた領域は、前記第１基板及び前記第２基板の対向方向から見て、当該第１スリットに対向する前記第３電極の全域を包含する液晶光学素子。
2. 前記第１電極と前記フレネルレンズの中心軸との間に複数の前記第３電極を有し、
   前記第３電極と前記中心軸との離間距離が近いほど、当該第３電極に対向する前記第１スリットの幅が広く形成されている請求項１に記載の液晶光学素子。
3. 前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１基板の前記液晶層側に積層された絶縁層内に埋設され、
   前記第３電極は、前記絶縁層の前記液晶層側で、且つ前記フレネルレンズの端部及び段差部以外の位置に設けられる請求項１又は２に記載の液晶光学素子。
4. 前記第４電極上での前記第２電極と対応する位置に第２スリットが設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の液晶光学素子。
5. 前記第１電極と前記フレネルレンズの中心軸との間に複数の前記第２電極を有し、
   前記第２電極と前記中心軸との離間距離が近いほど、当該第２電極に対向する前記第２スリットの幅が広く形成されている請求項４に記載の液晶光学素子。
6. 前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極は、前記フレネルレンズの中心軸に対して線対称に設けられる請求項１〜５の何れか一項に記載の液晶光学素子。
7. 前記第１基板上の前記液晶層側で、且つ前記フレネルレンズの中心軸に対応する位置に設けられた第５電極を更に備える請求項１〜６の何れか一項に記載の液晶光学素子。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の液晶光学素子と、
   前記液晶光学素子に積層され、画像情報を含む光を前記液晶光学素子が備える液晶層に入射させる表示部を含む画像表示部と、
   を備える画像表示装置。

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