JP2014085458A - 液晶光学素子及び画像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実施形態は、良好な光学特性を有する液晶光学素子及び画像装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る液晶光学素子は、第１、第２基板部と、液晶層と、を含む。第１基板部は、第１主面を有する第１基板と、第１主面上に設けられ第１方向に沿って延びる複数の第１電極と、第２電極と、を含む。第２電極は、第１主面上において最近接の２つの第１電極の間において第１方向に延びる。第２電極は、第１電極どうしの中心の中心軸に対して非対称である。第２基板部は、第２基板と対向電極とを含む。液晶層は、第１基板部と第２基板部との間に設けられる。液晶層は、液晶層のうちの第１基板部側の第１部分における液晶は垂直配向であり、液晶層のうちの第２基板部側の第２部分における液晶は、第２方向に沿う水平配向である。
【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がある。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ある。

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、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、高精細な二次元画素表示動作と、複数の視差画像による裸眼での立体視の三次元画像表示動作と、を実現する。立体画像表示装置に用いられる液晶光学素子において、良好な光学特性を実現することが望まれる。

特開２０１０−２２４１９１号公報

実施形態は、良好な光学特性を有する液晶光学素子及び画像装置を提供する。

実施形態に係る液晶光学素子は、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主面を有する第１基板と、前記第１主面上に設けられ第１方向に沿って延びる複数の第１電極と、第２電極と、を含む。前記第２電極は、前記第１主面上において前記複数の第１電極のうちで最近接の２つの前記第１電極の間において前記第１方向に沿って延びる。前記第２電極は、前記最近接の２つの前記第１電極のうちの一方の電極の前記第１主面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第２方向の中心と、前記最近接の前記第１電極のうちの他方の電極の前記第２方向の中心と、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に対して非対称である。前記第２基板部は、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、前記第２主面上に設けられ、前記第１電極および前記第２電極と対向する対向電極と、を含む。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。前記液晶層は、前記液晶層のうちの前記第１基板部側の第１部分における液晶は垂直配向であり、前記液晶層のうちの前記第２基板部側の第２部分における前記液晶は、前記第２方向に沿う水平配向である。

第１の実施形態に係る液晶光学素子を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る画像装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る画像装置を示す模式的斜視図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像装置の動作を示す模式的断面図である。 参考例の液晶光学素子を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る液晶光学素子の一部を示す模式的断面図である。 液晶光学素子の特性を示すグラフ図である。 第２の実施形態に係る液晶光学素子を示す模式的断面図である。 参考例の液晶光学素子を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る液晶光学素子の一部を示す模式的断面図である。 液晶光学素子の特性を示すグラフである。 第３の実施形態に係る画像装置を示す模式的斜視図である。 第４の実施形態に係る画像装置を示す模式的断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
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光学素子の構成を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、液晶光学素子１１０は、第１基板部１１ｓと、第２基板部１２ｓと、液晶層３０と、を含む。

第１基板部１１ｓは、第１基板１１と、複数の第１電極２１と、第２電極２２と、を含む。
第１基板１１は、第１主面１１ａを有する。複数の第１電極２１は、第１主面１１ａ上に設けられる。第１電極２１は、第１方向に沿って延びる。第１方向は、第１主面１１ａに対して平行な任意の方向である。

第１主面１１ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。例えば、Ｙ軸方向を第１方向とする。Ｘ軸方向を第２方向とする。以下の説明では、＋Ｘ軸方向はＸ軸の正方向を表し、−Ｘ軸方向はＸ軸の負方向を表す。Ｙ軸方向、Ｚ軸方向についても同様である。

第２電極２２は、第１主面上に設けられる。第２電極２２は、複数の第１電極２１のうちで最近接の２つの第１電極２１の間において、第１方向（Ｙ軸方向）に延びる。例えば、最近接の２つの第１電極２１のうちの一方の電極２１ｐと、その最近接の第１電極２１のうちの他方の電極２１ｑと、の間に、第２電極２２が設けられる。最近接の２つの第１電極２１の間のそれぞれにおいて、第２電極２２が設けられる。

複数の第１電極２１どうし、または、第２電極２２どうしの間隔は、例えば、一定である。第１電極２１のパターン形状及び第２電極２２のパターン形状は、例えば、帯状である。第１電極２１及び第２電極２２の配置の例については、後述する。

第２基板部１２ｓは、第２基板１２と、対向電極２３と、を含む。第２基板１２は、第２主面１２ａを有する。第２主面１２ａは、第１主面１１ａと対向する。第２主面１２ａは、第１主面１１ａと実質的に平行である。対向電極２３は、第２主面１２ａ上に設けられる。対向電極２３は、複数の第１電極２１及び複数の第２電極２２のそれぞれと対向する。対向電極２３は、第１電極２１に対向する部分２３ｃと、第２電極２２に対向する部分２３ｂと、を有する。

図１において、対向電極２３は第２主面１２ａの上に設けられた連続体として表されているが、これに限られる訳ではない。例えば、スリットを有する形状に設けても良い。

液晶層３０は、第１基板部１１ｓと第２基板部１２ｓとの間に設けられる。液晶層３０は、複数の液晶分子３５を含む液晶３６を有する。液晶３６は、液晶性の媒質である。液晶層３０には、例えば、ネマティック液晶が用いられる。液晶層３０の誘電異方性は、正または負である。以下では、液晶層３０として、正の誘電異方性を有するネマティック液晶を用いる場合について説明する。

第１電極２１と液晶層３０との間、及び、第２電極２２と液晶層３０との間に、第１配向膜３１が設けられる。第１配向膜３１は、第１基板部１１ｓに含められる。第１配向膜３１は、液晶分子３５を垂直配向させる。なお、後述するように、第１基板部１１ｓ側の液晶３６のダイレクタは、厳密な垂直配向でなくても良い。

対向電極２３と液晶層３０との間には、第２配向膜３２が設けられる。第２配向膜３２は、第２基板部１２ｓに含められる。第２配向膜３２は、液晶分子３５を水平配向させる。第２配向膜３２は、液晶３６のダイレクタ（長軸）をＸ軸方向に沿わせる。実施形態において、液晶３６ダイレクタは、Ｘ軸方向に厳密に平行でなくても良い。ダイレクタと、ダイレクタを第１主面１１ａに投影した成分との間の角度の絶対値は、１５度以下である。ダイレクタと第１主面１１ａに投影した成分との間の角度の絶対値が１５度以下の状態を、液晶３６のダイレクタが水平配向した状態とする。

第１電極２１と対向電極２３との間、及び、第２電極２２と対向電極２３との間に電圧が印加されていない状態（不活性状態）において、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）配向が形成される。ＨＡＮ配向においては、第１基板側で垂直配向であり、第２基板側で水平配向である。液晶層３０のうちの第１基板部１１ｓの側の第１部分３０ｐは、垂直配向である。液晶層３０のうちの第２基板部１２ｓの側の第２部分３０ｈは、水平配向である。水平配向において、液晶分子３５の長軸はＸ軸方向に沿う。

水平配向においては、プレチルト角は、０°以上３０°以下である。プレチルト角は、液晶３６のダイレクタと第１主面１１ａとの間の角度である。垂直配向においては、プレチルト角は、６０°以上９０°以下である。また、その配向軸は、水平側と平行である。

プレチルトの方向は、液晶３６のダイレクタがＸ−Ｙ平面を基準としてチルトする方向である。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、プレチルトの方向が判定できる。

第１基板１１、第２基板１２、第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３には、透明な材料が用いられる。第１基板１１及び第２基板１２には、例えば、ガラス、または、樹脂などが用いられる。第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられる。第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３には、薄い金属層を用いても良い。

第１配向膜３１、第２配向膜３２には、例えば、ポリイミドなどが用いられる。第１配向膜３１の材料は、第２配向膜３２の材料とは異なる。例えば、第２配向膜３２の表面エネルギーは、第１配向膜３１の表面エネルギーよりも大きい。

第１基板部１１ｓにおいて、最近接の２つの第１電極２１のうちの一方の電極２１ｐと、その最近接の第１電極２１のうちの他方の電極２１ｑと、に着目する。上記の一方の電極２１ｐと、上記の他方の電極２１ｑと、の間に中心軸２１ｃｘが存在する。中心軸２１ｃｘは、上記の一方の電極２１ｐの第２方向の中心２１ｐｃと、上記の他方の電極２１ｑの第２方向の中心２１ｑｃと、を結ぶ線分の中点２１ｃを通り、Ｙ軸方向（第１方向）に対して平行である。

第１主面１１ａに直交し、上記の一方の電極２１ｐの中心２１ｐｃを通る直線と、中心軸２１ｃｘと、の間を第１領域Ｒ１とする。第１主面１１ａに直交し、上記の他方の電極２１ｑの中心２１ｑｃを通る直線と、中心軸２１ｃｘと、の間を第２領域Ｒ２とする。

第２電極２２は、中心軸２１ｃｘに対して非対称である。この例では、最近接の２つの第１電極２１の間（一方の電極２１ｐと、他方の電極２１ｑと、の間）に１つの第２電極２２が設けられている。第２電極２２は、第２領域Ｒ２に設けられており、第２電極２２は、第１領域Ｒ１には設けられていない。第２電極２２が中心軸２１ｃｘに対して非対称である状態は、このように、２つの第１電極２１の間において、中心軸２１ｃｘで分断された一方の領域に第２電極２２が設けられ、他方の領域に第２電極２２が設けられていない状態を含む。

第２電極２２が中心軸２１ｃｘに対して非対称である状態は、２つの第１電極２１の間に１つの第２電極２２が設けられる場合において、第２電極２２の第２方向の中心が、中心軸２１ｃｘに重ならない状態を含む。

２つの第１電極２１の間に２つ以上の第２電極２２が設けられてもよい。この場合は、複数の第２電極２２が、中心軸２１ｃｘに対して非対称である。

上記の一方の電極２１ｐと、上記の他方の電極２１ｑと、の間に１つの第２電極２２が設けられる場合において、一方の電極２１ｐと第２電極２２との距離（Ｘ軸方向の距離）を第１距離ｄ１２とする。他方の電極２１ｑと第２電極２２との間の距離（Ｘ軸方向の距離）を第２距離ｄ２１とする。この例では、第１距離ｄ１２は、第２距離ｄ２１よりも長い。

また、第１電極２１と、第２電極２２と、の位置関係は、次式で表される。

Ｌｐ＝Ｗ１＋ｄ１２＋Ｗ２＋ｄ２１ ・・・（１）

ＨＬｐ＝Ｌｐ／２ ・・・（２）

ｄ１２＞ｄ２１ ・・・（３）

ここで、Ｌｐは、隣り合う第１電極２１の中心間の距離である。ＨＬｐは、第１電極２１の中心と、隣り合う第１電極２１の中心と、の距離の二分の一である。

さらに、第１電極２１のＸ軸方向の幅を第１幅Ｗ１とする。第２電極２２のＸ軸方向の幅を第２幅Ｗ２とする。例えば、第１距離ｄ１２と第２距離ｄ２１との差の絶対値（Δｄ＝｜ｄ１２−ｄ２１｜）は、第１幅Ｗ１および第２幅Ｗ２の少なくともいずれかよりも長くすることも可能である。この例では、差の絶対値（Δｄ＝｜ｄ１２−ｄ２１｜）は、第１幅Ｗ１よりも長く、第２幅Ｗ２よりも長い。第２電極２２のＸ軸方向の位置は、中心軸２１ｃｘと一致しない。

｜ｄ１２−ｄ２１｜ ＞ Ｗ１ ・・・（４）

｜ｄ１２−ｄ２１｜ ＞ Ｗ２ ・・・（５）

液晶層３０の厚さ（Ｚ軸方向）をＺｄとする。例えば、Ｚｄは、２マイクロメートル（μｍ）以上２００μｍ以下である。例えば、Ｌｐは、１０μｍ以上、６００μｍ以下である。Ｗ１は、例えば、１μｍ以上５０μｍ以下である。Ｗ２は、例えば、１μｍ以上５００μｍ以下である。例えば、Δｄは、Ｗ１の０．５倍以上５０倍以下である。例えば、Δｄは、Ｗ２の０．５倍以上５０倍以下である。例えば、Δｄは、Ｌｐの２％以上９５％以下である。

図２は、第１の実施形態に係る画像装置の構成を例示する模式図である。
図３は、第１の実施形態に係る画像装置の構成を例示する模式的斜視図である。
この例では、画像装置は、画像表示装置２１０である。

図２及び図３に表したように、画像表示装置２１０（画像装置）は、液晶光学素子１１０と、画像表示部１２０（画像部）と、表示用制御回路１３０と、制御回路１４０を含む。画像表示部１２０は、画素を含む。

画像表示部１２０は、画像を表示するための画像表示面１２０ａを有している。画像表示面１２０ａは、例えば、矩形状である。画像表示部１２０は、液晶光学素子１１０と積層される。積層される状態は、直接重ねられる状態の他に、互いに離間して重ねられる状態を含み、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。

液晶光学素子１１０は、画像表示面１２０ａの上に設けられる。液晶光学素子１１０は、例えば、画像表示面１２０ａの全体を覆う。

表示用制御回路１３０は、画像表示部１２０に電気的に接続される。制御回路１４０は、液晶光学素子１１０に電気的に接続される。表示用制御回路１３０は、画像表示部１２０の動作を制御する。例えば、表示用制御回路１３０には、記録媒体や外部入力などから、映像信号が入力される。表示用制御回路１３０は、入力された映像信号に基づいて画像表示部１２０の動作を制御する。入力された映像信号に応じた画像が、画像表示面１２０ａに表示される。表示用制御回路１３０は、画像表示部１２０に含めても良い。表示用制御回路１３０は、制御回路１４０を含んでも良い。

制御回路１４０は、第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３と電気的に接続される。例えば、制御回路１４０は、表示用制御回路１３０に接続される。例えば、制御回路１４０は、表示用制御回路１３０から供給される信号に基づいて、動作する。制御回路１４０は、液晶光学素子１１０の液晶層３０に屈折率分布Ｒｘを形成するような電圧を液晶層３０に供給する。

液晶光学素子１１０は、電圧印加状態においてＸ軸方向に屈折率分布Ｒｘを有し、例えば、液晶ＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens）として機能する。液晶光学素子１１０の屈折率分布Ｒｘの状態は、変化可能である。屈折率分布Ｒｘの１つの状態は、画像表示面１２０ａに表示された画像をそのまま観察者の眼に入射させる第１状態に対応する。屈折率分布Ｒｘの別の状態は、画像表示部１２０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第２状態に対応する。

画像表示装置２１０においては、液晶光学素子１１０の屈折率分布Ｒｘを変化させることにより、二次元の画像の表示（以下、２Ｄ表示と称す）と、三次元の画像の表示（以下、３Ｄ表示と称す）と、の選択的な切り替えが可能である。三次元の画像の表示においては、裸眼の立体視を提供する。

制御回路１４０は、例えば、液晶光学素子１１０の第１状態と第２状態との切り替えを行う。

画像表示装置２１０において、２Ｄ表示を行う場合、制御回路１４０は、液晶光学素子１１０を第１状態にし、表示用制御回路１３０は、２Ｄ表示用の画像を画像表示部１２０に表示させる。一方、画像表示装置２１０において３Ｄ表示を行う場合、制御回路１４０は、液晶光学素子１１０を第２状態にし、表示用制御回路１３０は、３Ｄ表示用の画像を画像表示部１２０に表示させる。

図３に例示するように、画像表示部１２０は、矩形状の画像表示面１２０ａを有する。画像表示面１２０ａは、互いに垂直な２辺を有する。互いに垂直な２辺のうちの一方の辺がＸ軸方向と平行である。他方の辺が、Ｙ軸方向と平行である。画像表示面１２０ａの辺の向きは、Ｚ軸方向に対して垂直な任意の方向でよい。

画像表示部１２０は、二次元マトリクス状に配列された複数の画素群５０を有する。画像表示面１２０ａは、これら複数の画素群５０によって形成される。画素群５０は、第１画素ＰＸ１と、第２画素ＰＸ２と、第３画素ＰＸ３と、を含む。以下では、第１画素ＰＸ１〜第３画素ＰＸ３をまとめる場合に、画素ＰＸと称す。画素群５０は、隣り合う２つの第１電極２１の間の領域ＡＲ１と対向して配置される。画素群５０に含まれる第１画素ＰＸ１〜第３画素ＰＸ３は、Ｘ軸方向に並べられる。画素群５０に含まれる複数の画素ＰＸの数は、任意である。

画像表示部１２０は、例えば、画像表示面１２０ａに表示する画像を含む光を出射する。この光は、例えば、実質的にＺ軸方向に進行する直線偏光状態にある。この直線偏光の偏光軸（電場の振動面のＸ−Ｙ平面における方位軸）は、Ｘ軸方向である。この直線偏光の偏光軸は、第２基板部１２ｓ側の液晶分子３５のダイレクタ（長軸）と平行な方向である。この直線偏光は、例えば、Ｘ軸方向を偏光軸とする光学フィルタ（偏光子）を光路上に配置することで形成される。

液晶光学素子１１０の第１電極２１及び第２電極２２のＹ軸方向の長さは、画像表示面１２０ａのＹ軸方向の長さよりも長い。第１電極２１及び第２電極２２は、Ｙ軸方向において画像表示面１２０ａを横断する。

この例では、第１電極２１の端は、第１配線部４１に接続される。第１電極２１と、第１配線部４１と、を含む形状は、櫛刃状である。第１配線部４１に電圧を印加することで、第１電極２１に電圧が印加される。第２電極２２の端は、第２配線部４２に接続される。第２配線部４２の位置は、第１配線部４１の位置とは反対側である。第２配線部４２に電圧を印加することで、第２電極２２に電圧が印加される。

制御回路１４０は、第１電極２１の電位、第２電極２２の電位及び対向電極２３の電位を制御する。制御回路１４０は、第１電極２１と対向電極２３との間の電圧を制御する。制御回路１４０は、第２電極２２と対向電極２３との間の電圧を制御する。

液晶光学素子１１０における第１状態と第２状態との切り替えは、第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３への電圧の印加（電位の設定）によって行われる。

図１に表したように、液晶層３０に含まれる複数の液晶分子３５は、液晶層３０に電圧が印加されていない状態（不活性状態）において、第１基板部１１ｓ側で垂直配向であり、第２基板部１２ｓ側で水平配向である。この状態において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、ほぼ均一な屈折率分布を示す。電圧が印加されていない状態においては、画像表示部１２０に表示された画像を含む光の進行方向は、実質的に変化しない。液晶光学素子１１０は、電圧が印加されていない場合に、第１状態となる。

液晶光学素子１１０の第２状態においては、例えば、第１電極２１に電圧を印加し、第２電極２２及び対向電極２３を接地する。すなわち、第１電極２１と対向電極２３との間の電圧の絶対値を、第２電極２２と対向電極２３との間の電圧の絶対値よりも大きくする。例えば、第１電極２１と対向電極２３との間の電圧の実効値を、第２電極２２と対向電極２３との間の電圧の実効値よりも大きくする。

図２に例示したように、第２状態においては、液晶層３０における屈折率分布Ｒｘは、Ｘ軸方向に沿って変動する。第１電極２１と対向電極２３との間の領域における屈折率は、相対的に低い。第２電極２２と対向電極２３との間の領域またはその近傍の領域では、屈折率は、相対的に高い。このように、Ｘ軸方向に沿って、液晶層３０における屈折率が変化する。２つの第１電極２１の間において凸レンズ状またはそれに近い形状の屈折率分布が形成される。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る画像装置の動作を例示する模式的断面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、異なる２つの動作状態を例示している。
図４（ａ）に表したように、画像表示部１２０の画素群５０は、隣り合う２つの第１電極２１の間の領域ＡＲ１と対向している。液晶層３０に形成された凸レンズ状の屈折率分布は、画素群５０と対向する。この例では、液晶層３０の屈折率分布のうちの屈折率が高い部分は、画素群５０の中央に配置された第２画素ＰＸ２と対向する。

図４（ａ）に表したように、電圧印加時の液晶層３０の屈折率分布は、画素群５０から出射された光（画像）を、観察者の眼ＯＥに向けて集光する。これにより、画像表示面１２０ａ内に含まれる複数の第１画素ＰＸ１によって形成される画像が、第１の視差画像となる。複数の第２画素ＰＸ２によって形成される画像が、第２の視差画像となる。そして、複数の第３画素ＰＸによって形成される画像が、第３の視差画像となる。右眼用の視差画像は、観察者の右眼に選択的に入射し、左眼用の視差画像は、観察者の左眼に選択的に入射する。これにより、３Ｄ表示が可能となる。すなわち、液晶光学素子１１０は、電圧が印加されている場合に、第２状態となる。

図４（ｂ）に表したように、液晶光学素子１１０が第１状態である場合、画素群５０から出射された光は直進し、観察者の眼ＯＥに入射する。これにより、２Ｄ表示が可能となる。２Ｄ表示では、３Ｄ表示に対して視差数倍（この例では３倍）の解像度で、通常の２Ｄの画像を表示できる。

複数の画素ＰＸには、各々ＲＧＢ三原色を含むカラーフィルタを設けることができる。これにより、カラー表示が可能となる。カラーフィルタには、ＲＧＢ三原色の他に、白（無色）や他の色要素をさらに含めてもよい。

図５は、参考例の液晶光学素子を例示する模式的断面図である。
図５では、第１配向膜３１及び第２配向膜３２の図示を省略している。
図５に表したように、参考例の液晶光学素子１１９においては、第１電極２１、第２電極２２及び対向電極２３のそれぞれに上記のように電圧を印加すると、第１電極２１の周りに電気力線ＥＬが発生する。液晶層３０の誘電率異方性が正の場合、電気力線ＥＬの密集域（すなわち強電場域）における液晶分子３５の配向は、電気力線ＥＬの経路に沿って変形する。

第１電極２１と対向電極２３とが対向している部分では、第２基板１２側で水平配向となっていた液晶分子３５が、垂直配向に近くなる。一方、第２電極２２と対向電極２３とが対向している部分では、液晶分子３５は、水平配向のままである。そして、第１電極２１と第２電極２２との間の部分では、第２電極２２から第１電極２１に向かって徐々に垂直配向に近づくように、液晶分子３５の角度が変化する。すなわち、液晶分子３５は、電気力線ＥＬに沿い、Ｚ−Ｘ平面において、液晶分子３５の長軸の角度を変化させる。液晶分子３５の長軸の角度は、Ｙ軸方向を回転軸として変化する。

液晶分子３５は複屈折性を有している。液晶分子３５の長軸方向の偏光に対する屈折率は、液晶分子３５の短軸方向の屈折率よりも高い。上記のように液晶分子３５の角度を変化させると、Ｘ軸方向の直線偏光に対する液晶層３０の屈折率は、液晶層３０のうちの第２電極２２と対向する部分において高い。屈折率は、第２電極２２と対向する部分から第１電極２１と対向する部分に向かって徐々に低くなる。これにより、凸レンズ状の屈折率分布が形成される。

第１電極２１及び第２電極２２は、Ｙ軸方向に沿って延びている。これにより、電圧印加時の液晶層３０の屈折率分布は、Ｙ軸方向に沿って延びるシリンドリカルレンズ状である。また、第１電極２１及び第２電極２２は、Ｘ軸方向に交互に複数並べられている。これにより、電圧印加時の液晶層３０の屈折率分布は、レンチキュラーレンズ状である。レンチキュラーレンズ状の屈折率分布においては、Ｙ軸方向に沿って延びる複数のシリンドリカルレンズが、Ｘ軸方向に配置される。

参考例においては、電気力線ＥＬは、例えば、第１電極２１のＸ軸方向の中心を対称軸として、実質的に対称に分布する。しかしながら、屈折率分布Ｒｘは、第１電極２１のＸ軸方向の中心を軸として、対称にはならない。

電気力線ＥＬの密集度すなわち電場強度は、第１電極２１の近傍で強く、第２電極２２または対向電極２３に向かって離れると弱くなる。したがって、液晶分子３５を回転させる力は、第１電極２１の近傍で強い。電気力線ＥＬは、第１電極２１の近傍では放射状に広がる。したがって、第１電極２１の両端において、電気力線ＥＬの傾斜方向が、中心軸２１ｃｘを境界として互いに逆になる。第１電極２１の２つの端の一方の近傍領域（順方向領域ＦＲ）における電気力線ＥＬの方向は、液晶分子３５のプレチルトの方向に沿う。第１電極２１の２つの端の他方の近傍領域（逆方向領域ＲＲ）における電気力線ＥＬの方向は、プレチルトの方向に対して逆方向である。

順方向領域ＦＲ（図５の模式断面図において中心軸２１ｃｘより左側の領域）および逆方向領域ＲＲ（同じく右側の領域）における第１電極２１の近傍で垂直方向（Ｚ軸方向）に並ぶ液晶分子の配向状態を抜き出して模式断面図の下部に示す。すなわち、順方向領域ＦＲに設けられた第１電極２１近傍の液晶配向状態は液晶分子３５ａ乃至３５ｃを垂直方向に並べて、逆方向領域ＲＲ設けられた第１電極２１近傍の液晶配向状態は液晶分子３５ｄ乃至３５ｆを垂直方向に並べて、各々表す。各々に関し、対応する第１電極２１の直下に、第１電極２１最近傍の電気力線ＥＬが作用する前後における液晶配向状態（液晶分子を縦方向に並べた）表示を並べて示す。左側には電圧印加前の液晶配向状態に電気力線ＥＬの方向を重ねて示す。右側には電気力線ＥＬの作用で変化した液晶配向状態を示す。

順方向領域ＦＲでは、第１電極２１の中心より右寄りの最近傍で電気力線ＥＬの作用を受ける液晶分子３５ａの傾斜方向と、その上方における液晶分子３５ｂの傾斜方向とが同じ方向である。この場合、第１電極２１の中心より右寄りの近傍において、ダイレクタが傾斜し、その水平成分が増加し易い。第１基板部１１ｓの中心より右寄りの近傍において屈折率は上昇する。

順方向領域ＦＲでは、第１電極２１の直上領域のうちの第２基板部１２ｓの近傍においては、垂直方向（Ｚ軸方向）に伸びる電気力線ＥＬに沿って液晶分子３５ｃが立ち上がる。

この結果、ダイレクタの水平成分が減少し、第２基板部１２ｓの近傍において屈折率は低下する。双方の効果が、互いに補償される。このため、第１電極２１の中心より右寄りの上方近傍領域における屈折率の低下傾向は抑制される。

逆方向領域ＲＲ（図５において中心軸２１ｃｘより右側の領域）では、第１電極２１の中心より左寄りの最近傍で電気力線ＥＬの作用を受ける液晶分子３５ｄの傾斜方向と、その上方における液晶分子３５ｅの傾斜方向とが逆方向である。この場合、双方の回転トルクが、互いに補償される。このため、第１電極２１の中心より左寄りの最近傍における液晶分子３５ｄは、傾き難い。電場ＥＬが非常に強い場合は、第１電極２１の最近傍における液晶分子３５ｄは、液晶分子３５ｅとは逆向きに傾き、ベンド配向歪みが形成される。ベンド配向歪みの中間部は垂直配向である。第１電極２１の中心より左寄りの領域においては、液晶層３０全体として、ダイレクタの垂直成分の多くが維持される。

逆方向領域ＲＲにおいて、第１電極２１の直上領域のうちの第２基板部１２ｓの近傍においては、垂直方向（Ｚ軸方向）に伸びる電気力線ＥＬに沿って液晶分子３５ｆが立ち上がる。この結果、ダイレクタの水平成分が減少し、第２基板部１２ｓの近傍において屈折率は低減する。このため、第１電極２１の中心より左寄りの領域においては、順方向領域ＦＲにおける補償効果は発現せず、屈折率の低下量は大きくなる。

このように、２つの第１電極２１の間の中心に第２電極２２を配置する参考例の構成においては、屈折率の変化量（例えば低下量）が、順方向領域ＦＲと逆方向領域ＲＲとで異なる。この結果、屈折率のピーク位置が、第１電極２１どうしの中心軸２１ｃｘの位置とは重ならない。この例では、屈折率のピーク位置は、中心軸２１ｃｘから図中の左方向へ移動する。このため、屈折率分布Ｒｘは、左右非対称（中心軸２１ｃｘを軸とした場合に非対称）となる。

図６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６では、第１配向膜３１及び第２配向膜３２の図示を省略している。

図６に示すように、本実施形態に係る液晶光学素子１１０では、第２電極２２は、２つの第１電極２１の間の中心軸２１ｃｘに対して、非対称である。この例では、第２電極２２は、中心軸２１ｃｘから右にシフトした位置に設けられている。これにより、順方向領域ＦＲ（図６中の左側領域）において、第１電極２１の近傍では、横電場成分が弱まり、屈折率の低下が促進される。一方、逆方向領域ＲＲ（図６中の右側領域）において、第１電極２１の近傍では、横電場成分が強まり、屈折率低下が抑制される。この結果、順方向領域ＦＲおよび逆方向領域ＲＲにおける屈折率の低下量の差が小さくなる。屈折率分布Ｒｘが、例えば左右対称になるか、または左右対称に近づく。

図７は、液晶光学素子の特性を示すグラフ図である。
図７は、参考例および本実施形態に係る液晶光学素子における屈折率分布を例示している。横軸は、Ｘ軸方向の位置である。位置Ｘ２１は、１つの第１電極２１のＸ軸方向の中心の位置である。位置「Ｘ２１−ＨＬｐ」、または、位置「Ｘ２１＋ＨＬｐ」は、中心軸２１ｃｘの位置に相当する。中心軸２１ｃｘは、液晶層３０に形成される屈折率分布Ｒｘによるレンズ中央（左側のレンズ中央Ｌｃ１、及び、右側のレンズ中央Ｌｃ２）の位置に、実質的に対応する。図７の縦軸は、液晶層３０の屈折率ｎ_ｅｆｆである。屈折率ｎ_ｅｆｆは、電圧無印加時の値で規格化している。

図７において、実線は、本実施形態に係る液晶光学素子１１０における屈折率分布ＥＢを示している。破線は、参考例の液晶光学素子１１９における屈折率分布ＣＥを示している。

参考例における屈折率分布ＣＥにおいては、屈折率ｎ_ｅｆｆは、左側のレンズ中央Ｌｃ１から、中心軸２１ｃｘ（位置Ｘ２１）にかけて、なだらかに低下している。一方、中心軸２１ｃｘと、右側のレンズ中央Ｌｃ２と、の間の領域のうちの中心軸２１ｃｘ側では、屈折率ｎ_ｅｆｆの率低下が抑制されている。中心軸２１ｃｘと右側のレンズ中央Ｌｃ２との間の領域のうちの、中心軸２１ｃｘ側では、屈折率ｎ_ｅｆｆの変化が急峻である。

一方、実施形態に係る液晶光学素子１１０の屈折率分布ＥＢにおいては、左側のレンズ中央Ｌｃ１と、中心軸２１ｃｘと、の間において、屈折率ｎ_ｅｆｆの低下の勾配が、参考例よりも急峻である。そして、中心軸２１ｃｘと右側のレンズ中央Ｌｃ２との間において、屈折率ｎ_ｅｆｆの変化は、なだらかである。すなわち、実施形態の屈折率分布ＥＢの対称性は、参考例の屈折率分布ＣＥの対称性よりも高い。

実施形態では、第２電極２２を、隣り合う第１電極２１の間の中心軸２１ｃｘに対して非対称にすることで、屈折率分布Ｒｘの対称性を向上させる。

実施形態においては、複数の第１電極２１のうちで最近接の２つの第１電極２１のうちの一方の電極２１ｐと、第２電極２２と、の間のＸ軸方向の第１距離ｄ１２は、他方の電極２１ｑと、第２電極２２と、の間のＸ軸方向の第２距離ｄ２１とは異なる。

この例では、第２基板部１２ｓ上のプレチルトは、一方の電極２１ｐから他方の電極２１ｑに向かうＸ軸方向において、＋Ｘ軸方向に進むにつれて第１基板部１１ｓから第２基板部１２ｓに向かう。また、液晶層３０の中央における液晶のダイレクタのチルトも同方向である。全体として、液晶層３０は、液晶のダイレクタが一方の電極２１ｐから他方の電極２１ｑに向かう＋Ｘ軸方向（第２方向）に進むにつれて第１基板部１１ｓから第２基板部１２ｓに向かう液晶配列を有する。このとき、第１距離ｄ１２は、第２距離ｄ２１よりも長い。これにより、屈折率分布Ｒｘの対称性を向上させることができる。これにより、液晶光学素子１１０の光学特性を改善することができる。

また、液晶層３０の非対称性は、屈折率分布Ｒｘのピーク位置のずれだけでなくボトムの位置のずれも含み、そのずれ量は、必ずしも同じでは無い。このため、上記のように第２電極２２の位置をシフトして屈折率分布Ｒｘの対称性を向上させたとしても、屈折率分布の周期と、電極配置の周期と、の間にずれが生じることがある。そこで、画像表示部１２０の画素群５０と、液晶光学素子１１０と、を重ねて配置する際には、このずれを予め見込んだ位置関係に調整することが望ましい。

（第２の実施形態）
図８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８に表したように、本実施形態に係る液晶光学素子１１１においては、第２電極２２が、第１電極２１の間の中心軸２１ｃｘから左方向にシフトしている。

液晶光学素子１１１においても、第２電極２２は、隣り合う第１電極２１の間の中心軸２１ｃｘに対して非対称である。この例では、複数の第１電極２１のうちで最近接の２つの第１電極２１のうちの一方の電極２１ｐと、第２電極２２と、の間のＸ軸方向の第１距離ｄ１２は、他方の電極２１ｑと、第２電極２２と、の間のＸ軸方向の第２距離ｄ２１とは異なる。

この例では、液晶層３０は、液晶のダイレクタが一方の電極２１ｐから他方の電極２１ｑに向かう＋Ｘ軸方向に進むにつれて第１基板部１１ｓから第２基板部１２ｓに向かう液晶配列を有している。そして、第１距離ｄ１２は、第２距離ｄ２１よりも短い。

例えば、距離の差の絶対値Δｄ（＝｜ｄ２１−ｄ１２｜）は、第１幅Ｗ１および第２幅Ｗ２の少なくともいずれかよりも長い。この例では、Δｄは、第１幅Ｗ１よりも長く、第２幅Ｗ２よりも長い。第２電極２２は、２つの第１電極２１のうちの一方の電極２１ｐと中心軸２１ｃｘとの間の第１領域Ｒ１に設けられている。第２電極２２は、２つの第１電極２１のうちの他方の電極２１ｑと中心軸２１ｃｘとの間の第２領域Ｒ２には設けられていない。

液晶光学素子１１１の他の構成は、液晶光学素子１１０の構成と同じである。液晶光学素子１１１においては、液晶光学素子１１０よりも光変調量を大きくすることができる。すなわち、光変調量が大きく、良好な光学特性を有する液晶光学素子が提供できる。

図９は、参考例の液晶光学素子を示す模式的断面図である。
図９は、図５に例示した液晶光学素子１１９において、動作条件を図５の場合から変更した状態を例示している。図９に例示した状態においては、第１電極２１への印加電圧を図５における電圧よりも高くした状態を示している。

図９の第２領域Ｒ２において、第１電極２１の近傍にはベンド配向歪みが発生している。第１電極２１の近傍における液晶配向状態の模式図を、第２領域Ｒ２に設けられた第１電極２１の下方に示す。第２領域Ｒ２の一方の電極２１ｑと中心軸２１ｃｘとの間の領域において、屈折率分布Ｒｘに段差ＲＤ（極小値）が形成されている。

ネマティック液晶の配向歪みは、スプレイ・ツイスト・ベンドの３種類に分類される。液晶の多くは、ベンド配向歪みに対応する弾性係数が最大であり最も変型し難い。ベンド配向歪みの発生領域では、注入された電気エネルギーの大半が歪み変型のために消費されるため、発生領域の範囲は限定される。ベンド配向歪み領域の外側（図９において左側に広がる領域）には、液晶ダイレクタの傾きの揃った液晶配向が形成されている（液晶配向状態の模式図を、第２電極２２の下方に示す）。両者の境界領域では、逆に傾いた液晶ダイレクタは、垂直に立ち上がった状態を経て、周囲と同じ傾きの状態になる。すなわち、図９において、両者の境界領域を右から左に（−Ｘ軸方向に）辿ると、液晶ダイレクタの水平成分は、若干多い状態から、一旦減少し、再び増大する。その結果、屈折率分布Ｒｘに段差ＲＤ（極小値）が形成される。

このとき、第２領域Ｒ２の段差ＲＤを伴う屈折率分布は、フレネルレンズのように屈折率がかさ上げされたように振る舞う（屈折率分布ＲＦ）。この結果、第２電極２２が第１電極２１の間の中心に配置される構成では、屈折率の低下量が、中心軸２１ｃｘの左右で異なる。参考例の液晶光学素子１１９では、高い電圧を印加した場合に、ピーク位置が右へ移動し、屈折率分布（屈折率分布Ｒｘと屈折率分布ＲＦとの合計）は、左右非対称となる。

図１０は、第２の実施形態に係る液晶光学素子の一部を示す模式的断面図である。
図１０は、第２の実施形態に係る液晶光学素子１１１において、比較的高い電圧を印加した状態における屈折率分布を例示している。
図１０に示したように、液晶光学素子１１１においては、第２電極２２が第１電極２１の間の中心軸２１ｃｘから−Ｘ軸方向にシフトしている。

図１０に示したように、第２領域Ｒ２において、第１電極２１の近傍では、横電場成分が弱まり、屈折率のかさ上げ効果は抑制される（屈折率分布ＲＦ）。これに対して、第１領域Ｒ１において、第１電極２１の近傍では、横電場成分が強まり、屈折率低下が抑制される。この結果、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、の間の屈折率の変動量の差が小さくなる。この結果、屈折率分布（屈折率分布Ｒｘと屈折率分布ＲＦとの合計）の対称性が向上する。さらに、本実施形態では、高電圧の印加により屈折率の変動量が大きくなり、屈折率分布Ｒｘの最大値と最小値との差が大きくなる。

図１１は、液晶光学素子の特性を示すグラフである。
図１１は、第２の実施形態に係る液晶光学素子１１１における屈折率分布ＥＢ（実線）と、参考例の液晶光学素子１１９の屈折率分布ＣＥ（破線）と、を例示している。図１１の横軸は、図７と同様に、Ｘ軸方向の位置である。縦軸は、屈折率ｎ_ｅｆｆである。

参考例の屈折率分布ＣＥ（破線）において、左側のレンズ中央Ｌｃ１と中心軸２１ｃｘ（Ｘ２１の位置）との間の領域に、段差ＲＤ（極小値）が存在する。前記屈折率のかさ上げ効果により実効的に、左側のレンズ中央Ｌｃ１と中心軸２１ｃｘとの間の領域における屈折率ｎ_ｅｆｆは、右側のレンズ中央Ｌｃ２と中心軸２１ｃｘとの間の領域における屈折率ｎ_ｅｆｆよりも、全体として高い。

これに対して、実施形態に係る屈折率分布ＥＢ（実線）においては、左側のレンズ中央Ｌｃ１と中心軸２１ｃｘとの間の領域における屈折率ｎ_ｅｆｆの変化の勾配は、参考例よりも低い。一方、右側のレンズ中央Ｌｃ２と中心軸２１ｃｘとの間の領域における屈折率ｎ_ｅｆｆの変化の勾配は、参考例よりも高い。実施形態においては、屈折率分布ＥＢの対称性が向上している。さらに、図７に例示した屈折率分布ＥＢに比べて、図１１に例示した屈折率分布ＥＢにおいては、屈折率分布Ｒｘの最大値と最小値との差が増大している。

実施形態においては、液晶層３０は、液晶のダイレクタが一方の電極２１ｐから他方の電極２１ｑに向かう＋Ｘ軸方向に進むにつれて第１基板部１１ｓから第２基板部１２ｓに向かう液晶配列を有している。このとき、第１距離ｄ１２は、第２距離ｄ２１よりも短い。これにより、液晶光学素子における屈折率分布Ｒｘの最大値と最小値との差を大きくした状態において、屈折率分布Ｒｘの対称性を向上できる。これにより、光変調量の大きく、良好な特性を有する液晶光学素子を実現することができる。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る画像装置を例示する模式的斜視図である。

図１２に表したように、液晶光学素子１１６においては、第１基板部１１ｓは、第１主面１１ａ上に設けられた、複数の第３電極２６と、複数の第４電極２７と、をさらに含む。第１電極２１及び第２電極２２は、たとえば、第１方向（Ｙ軸方向）に延びる。第３電極２６は、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第３電極２６は、Ｙ軸方向に互いに離間して配置される。第４電極２７は、複数の第３電極２６のそれぞれの間に配置される。２つの第３電極２６のピッチは、例えば、Ｙ軸方向に並ぶ２つの画素群５０の幅に対応している。２つの第３電極２６の間隔は、３つ以上の画素群５０のＹ軸方向の幅に対応してもよい。この例では、複数の第１電極２１と複数の第３電極２６とによって形成される矩形状の領域と、Ｙ軸方向に並ぶ２つの画素群５０と、が対向する。

第１基板部１１ｓにおいて、第３電極２６と第１電極２１との間、第３電極２６と第２電極２２との間、第４電極２７と第１電極２１との間、及び、第４電極２７と第２電極２２との間に、層間絶縁層２８が設けられる。

液晶光学素子１１６においては、複数の第１電極２１、複数の第２電極２２、複数の第３電極２６及び複数の第４電極２７のそれぞれを分離させておき、それぞれに対して個別に電圧を印加できるようにする。

例えば、第３電極２６に電圧を印加し、対向電極２３及び第４電極２７を接地する。これにより、液晶光学素子１１６では、Ｘ軸方向に沿うシリンドリカルレンズ状の屈折率分布を液晶層３０に形成することができる。

例えば、複数の第１電極２１及び複数の第３電極２６のそれぞれに電圧を印加し、複数の第２電極２２、対向電極２３及び複数の第４電極２７のそれぞれを接地する。これにより、液晶層３０のうちの、それぞれの第１電極２１と第３電極２６とに囲われた領域と対向する部分に、屈折率分布を形成することができる。例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにマトリクス状に並ぶマイクロレンズ状の屈折率分布を形成することができる。複数の第１電極２１、複数の第２電極２２、複数の第３電極２６及び複数の第４電極２７のそれぞれに対して個別に電圧を印加できるようにすれば、任意の屈折率分布が形成でき、応用範囲が拡大する。

この場合も、第２電極２２は、中心軸２１ｃｘに対して非対称である。これにより、良好な光学特性を有する液晶光学素子及び画像表示装置（画像装置）が提供できる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る画像装置を例示する模式的断面図である。
本実施形態に係る画像装置は、撮像装置２５０である。

撮像装置２５０は、液晶光学素子１１７と、撮像部１２５（画像部）と、撮像制御回路１３５と、制御回路１４５と、を含む。撮像部１２５は、画素を含む。液晶光学素子１１７の構成は、例えば、上記の液晶光学素子１１０または液晶光学素子１１１または液晶光学素子１１６の構成と同じである。

液晶光学素子１１７は、撮像部１２５の撮像面１２５ａの上に設けられる。液晶光学素子１１７は、撮像面１２５ａの全体を覆い、液晶ＧＲＩＮレンズとして機能する。

撮像制御回路１３５は、撮像部１２５に電気的に接続される。制御回路１４５は、液晶光学素子１１７に電気的に接続される。撮像制御回路１３５は、撮像部１２５の動作を制御する。

制御回路１４５は、例えば、撮像用制御回路１３５に接続される。制御回路１４５は、撮像用制御回路１３５から供給される信号に基づいて撮像面１２５ａの上に投影される像を制御する。撮像用制御回路１３５は、撮像部１２５に含めても良い。撮像用制御回路１３５は、制御回路１４５を含んでも良い。

撮像部１２５は、液晶光学素子１１７を介して撮像面１２５ａに投影される像を検出する。撮像用制御回路１３５は、検出された画像信号を処理する。撮像装置２５０は、液晶光学素子１１７を制御することにより、様々な像を撮影することができる。
この場合も、第２電極２２は、中心軸２１ｃｘに対して非対称である。これにより、良好な光学特性を有する液晶光学素子及び撮像装置を提供する。

また、図１３に示すように、レンズ周期と画素群６０との周期を一致させても良いし、レンズ周期と画素群６０との周期を一致させない場合もある。さらに、撮像装置２５０は、液晶光学素子１１７のさらに上方に、結像レンズ系を含む構成としてもよい。

実施形態によれば、良好な光学特性を有する液晶光学素子及び画像装置が提供できる。

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、液晶光学素子に含まれる第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電極及び対向電極、並びに、画像装置に含まれる制御回路等、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光学素子及び画像装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての液晶光学素子及び画像装置も、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。

１１・・・第１基板、 １１ａ・・・第１主面、 １１ｓ・・第１基板部、 １２・・・第２基板、 １２ａ・・・第２主面、 １２ｓ・・・第２基板部、 ２１・・・第１電極、 ２１ｃ・・中心、 ２１ｃｘ・・・中心軸、 ２１ｐ・・・一方の電極、 ２１ｐｃ・・・中心、 ２１ｑ・・・他方の電極、 ２１ｑｃ・・・中心、 ２２・・・第２電極、 ２３・・・対向電極、 ２３ｂ、２３ｃ・・・対向電極の一部分、 ２６・・・第３電極、 ２７・・・第４電極、 ２８・・・層間絶縁層、 ３０・・・液晶層、 ３０ｈ・・・液晶層の第１部分、 ３０ｐ・・・液晶層の第２部分、 ３１・・・第１配向膜、 ３２・・・第２配向膜、 ３５・・・液晶分子、 ３６・・・液晶、 ４１・・・第１配線部、 ４２・・・第２配線部、 ５０、６０・・・画素群、 １１０、１１１、１１６、１１９・・・液晶光学素子、 １２０・・・画像表示部、 １２０ａ・・・画像表示面、 １２５・・・撮像部、 １２５ａ・・・撮像面、 １３０・・・表示用制御回路、 １３５・・・撮像用制御回路、 １４０、１４５・・・制御回路、 ２１０・・・画像表示装置、 ２５０・・・撮像装置、 ＡＲ１・・・領域、 ＣＥ、ＥＢ・・・屈折率分布、 ＥＬ・・・電気力線、 ＦＲ・・・順方向領域、 ＲＲ・・・逆方向領域、 Ｌｃ１、Ｌｃ２・・・レンズ中央、 ＯＥ・・・眼、 ＰＸ、ＰＸ１〜ＰＸ３・・・画素、 Ｒ１・・・第１領域、 Ｒ２・・・第２領域、 ＲＤ・・・段差、 ＲＦ・・・屈折率分布、 Ｒｘ・・・屈折率分布、 Ｘ２１・・・位置、 ｄ１２・・・第１距離、 ｄ２１・・・第２距離、 ｎ_ｅｆｆ・・・屈折率

Claims (9)

1. 第１基板部であって、
   第１主面を有する第１基板と、
   前記第１主面上に設けられ第１方向に沿って延びる複数の第１電極と、
   前記第１主面上において前記複数の第１電極のうちで最近接の２つの前記第１電極の間において前記第１方向に沿って延びる第２電極であって、前記最近接の２つの前記第１電極のうちの一方の電極の前記第１主面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第２方向の中心と、前記最近接の前記第１電極のうちの他方の電極の前記第２方向の中心と、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に対して非対称な第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主面と対向する第２主面を有する第２基板と、
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極および前記第２電極と対向する対向電極と、
   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であって、前記液晶層のうちの前記第１基板部側の第１部分における液晶は垂直配向であり、前記液晶層のうちの前記第２基板部側の第２部分における前記液晶は、前記第２方向に沿う水平配向である液晶層と、
   を備えた液晶光学素子。
2. 前記一方の電極と、前記第２電極と、の間の前記第２方向の第１距離は、前記他方の電極と、前記第２電極と、の間の前記第２方向の第２距離とは異なる請求項１記載の液晶光学素子。
3. 前記液晶層は、前記液晶のダイレクタが前記一方の電極から前記他方の電極に向かう前記第２方向に進むにつれて前記第１基板部から前記第２基板部に向かう液晶配列を有し、
   前記第１距離は、前記第２距離よりも長い請求項２記載の液晶光学素子。
4. 前記液晶層は、前記液晶のダイレクタが前記一方の電極から前記他方の電極に向かう前記第２方向に進むにつれて前記第１基板部から前記第２基板部に向かう液晶配列を有し、
   前記第１距離は、前記第２距離よりも短い請求項１記載の液晶光学素子。
5. 第１基板部であって、
   第１主面を有する第１基板と、
   前記第１主面上に設けられ第１方向に沿って延びる複数の第１電極と、
   前記第１主面上において前記複数の第１電極のうちで最近接の２つの前記第１電極の間において前記第１方向に沿って延びる第２電極であって、前記最近接の２つの前記第１電極のうちの一方の電極の前記第１主面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第２方向の中心と、前記最近接の前記第１電極のうちの他方の電極の前記第２方向の中心と、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に対して非対称な第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主面と対向する第２主面を有する第２基板と、
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極および前記第２電極と対向する対向電極と、
   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であって、前記液晶層のうちの前記第１基板部側の第１部分における液晶は垂直配向であり、前記液晶層のうちの前記第２基板部側の第２部分における前記液晶は、前記第２方向に沿う水平配向である液晶層と、
   を含む液晶光学素子と、
   前記液晶光学素子と積層され画素を有する画像部と、
   を備えた画像装置。
6. 前記第１電極、前記第２電極及び前記対向電極と電気的に接続された制御回路をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記一方の電極から前記第２電極に向かう方向に沿って前記液晶層の屈折率分布を単調増加させ、
   前記他方の電極から前記第２電極に向かう方向に沿って前記液晶層の屈折率分布を単調増加させるように、前記第１電極の電位、前記第２電極の電位及び前記対向電極の電位を制御する請求項５記載の画像装置。
7. 前記第１電極、前記第２電極及び前記対向電極と電気的に接続された制御回路をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記一方の電極と前記第２電極との間の領域、及び、前記他方の電極と前記第２電極との間の領域の少なくともいずれかの領域において、前記液晶層の屈折率分布に極小値を形成するように、前記第１電極の電位、前記第２電極の電位及び前記対向電極の電位を制御する請求項５記載の画像装置。
8. 前記液晶層は、前記液晶のダイレクタが前記一方の電極から前記他方の電極に向かう前記第２方向に進むにつれて前記第１基板部から前記第２基板部に向かう液晶配列を有し、
   前記制御回路は、前記屈折率分布の極小値を、前記他方の電極と前記第２電極との間の領域に形成する請求項７記載の画像装置。
9. 前記一方の電極と、前記第２電極と、の間の前記第２方向の第１距離は、前記他方の電極と、前記第２電極と、の間の前記第２方向の第２距離とは異なる請求項５〜８のいずれか１つに記載の画像装置。

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