レンズモジュールおよび表示装置
【課題】汎用性および量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能なレンズモジュールを提供する。
【解決手段】レンズモジュールは、第１の面に曲面形状を有する基材（レンズ基材）と、基材の第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを備える。これらの第１および第２の導電膜の少なくとも一方へ選択的に所定の電荷が供給されると、液体中を荷電粒子が移動し（いわゆる電気泳動現象が生じ）、基材側または基材と反対側に荷電粒子が局在した状態となる。これにより、機能層内の液体および荷電粒子の層状態が変化し、基材のレンズ機能（屈折力）が制御される。
【解決手段】レンズモジュールは、第１の面に曲面形状を有する基材（レンズ基材）と、基材の第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを備える。これらの第１および第２の導電膜の少なくとも一方へ選択的に所定の電荷が供給されると、液体中を荷電粒子が移動し（いわゆる電気泳動現象が生じ）、基材側または基材と反対側に荷電粒子が局在した状態となる。これにより、機能層内の液体および荷電粒子の層状態が変化し、基材のレンズ機能（屈折力）が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レンズモジュールおよびそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、裸眼での立体視を実現する３Ｄ（3Dimensions；３次元）画像表示方式として、レンチキュラーレンズを用いたもの（例えば、特許文献１，２参照）、およびパララックスバリアを用いたものが提案されている。これらのうち、レンチキュラーレンズ方式は、パララックスバリア方式に比して光吸収が少ないため明るく、表示装置として望ましい特性を備えている。これらの３Ｄ表示方式の共通点として、多視点の画像を多方向に出力するために一方向からみた場合の解像度が低下するという点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１１９４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、３Ｄ画像だけでなく、２Ｄ（2Dimensions；２次元）画像を切り替え可能に表示することが望まれている。即ち、２Ｄ表示の際にはレンチキュラーもしくはバリアの機能を消失させる機能が求められる。この点に置いて、パララックスバリアは、液晶パネルにより形成可能であることから、電圧印加によるスイッチングにより２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えることができる。このため、容易に製造可能であり、既に量産化もなされている。
【０００５】
一方、レンチキュラーレンズ方式は、その明るいという特性上、立体表示装置として期待されてはいるが、上記のようなパララックスバリアと異なり、３Ｄ表示および２Ｄ表示の切り替えが可能なものについては、大規模な量産化には至っていない。上記特許文献１，２では、その試みがなされているが、以下に説明するように改善の余地がある。
【０００６】
例えば、上記特許文献１では、液晶分子を電気的に配向させレンズ状の位相差を光に与える方式が開示されている。しかしこの技術では、レンズの高さ（厚み）が液晶層の厚みにより規制されるため、レンズの厚みを大きくすることが困難である。例えばＴＶ（Television）などの大画面の表示装置では、１画素のサイズが大きいため、液晶層の厚みは１７０μｍ程度となる。このように、レンチキュラーレンズに液晶分子を用いた場合、製造困難であるだけでなく、２Ｄ表示と３Ｄ表示との切り替え動作に数秒程度の時間を要する。このため、現実的に使用困難である。また、このようなレンチキュラーレンズは、偏光を用いてスイッチング動作を行うため、本来無偏光の光を放出するプラズマディスプレイや有機ＥＬ（Electro luminescence：以下ＥＬと称す）ディスプレイに対しては相性が悪く、モジュールとしての汎用性に欠しい。
【０００７】
また、特許文献２では、屈折率の異なる２種類の媒質を用いて、この各媒質の位置を入れ替えることによりレンズとしての機能の有無を制御する手法が提案されている。しかしこの方式では各媒質を分離するための分離用ＩＴＯを設ける必要がある。この分離用ＩＴＯは、レンチキュラーレンズから離間させて設置しなければならず、製造プロセスが容易ではなく、量産にも不向きである。
【０００８】
従って、レンチキュラーレンズ方式の画像表示の際に使用されるレンズモジュールにおいて、汎用性、量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能な構造の実現が望まれている。
【０００９】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、汎用性および量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能なレンズモジュールおよびこれを用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のレンズモジュールは、対向する第１および第２の面を有し、第１の面に曲面形状を有する基材と、基材の第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを備えたものである。
【００１１】
本開示のレンズモジュールでは、曲面形状を有する基材の第１の面側に、液体および荷電粒子を含む機能層が設けられ、この機能層を間にして第１および第２の導電膜が設けられている。これらの第１および第２の導電膜の少なくとも一方へ選択的に所定の電荷が供給されると、液体中を荷電粒子が移動し（いわゆる電気泳動現象が生じ）、基材側または基材と反対側に荷電粒子が局在した状態となる。これにより、機能層内の液体および荷電粒子の層状態が変化する。
【００１２】
本開示の表示装置は、表示部と、この表示部の光出射側に設けられた上記本開示のレンズモジュールとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本開示のレンズモジュールによれば、基材の第１の面（曲面形状を有する面）側に、液体および荷電粒子を含む機能層を設け、この機能層を間にして第１および第２の導電膜を設けるようにしたので、電気的にレンズ機能を切り替えることができる。また、電気泳動現象を利用することで、偏光制御が不要であり、また、層分離のために他の部材を設置する必要もない。よって、汎用性および量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能なモジュールを実現できる。また、本開示の表示装置によれば、上記本開示のレンズモジュールを介して画像を表示することで、例えば３Ｄ画像と２Ｄ画像とを切り替えて表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の一実施形態のレンズモジュールを用いた表示装置の構成を表す模式図である。
【図２】表示装置の全体構成を表す機能ブロック図である。
【図３】図１に示したレンズモジュールの断面模式図である。
【図４】３Ｄモード時の表示部による画像表示動作を説明するための模式図である。
【図５】図１に示したレンズモジュールのスイッチング動作を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は３Ｄ表示動作時、（Ｂ）は２Ｄ表示動作時をそれぞれ表す。
【図６】３Ｄ表示の原理を説明するための模式図である。
【図７】変形例１に係るレンズモジュールを説明するための模式図である。
【図８】変形例２に係るレンズモジュールの断面模式図である。
【図９】図８に示したレンズモジュールのスイッチング動作を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は３Ｄ表示動作時、（Ｂ）は２Ｄ表示動作時をそれぞれ表す。
【図１０】変形例３に係るレンズモジュールのスイッチング動作を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は３Ｄ表示動作時、（Ｂ）は２Ｄ表示動作時をそれぞれ表す。
【図１１】変形例４に係るレンズモジュールの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（電気泳動現象を利用してレンズ機能制御を行うレンズモジュールを備えた表示装置の例（液体およびレンズ基材の各屈折率が略一致する場合））
２．変形例１（導電膜を分割し、荷電粒子の攪拌機能を付加した例）
３．変形例２（荷電粒子およびレンズ基材の各屈折率が略一致する場合の例）
４．変形例３（荷電粒子、液体およびレンズ基材の各屈折率が互いに異なる場合の例）
５．変形例４（導電膜をレンズ基材裏面に設けた場合の例）
【００１６】
＜実施の形態＞
［表示装置の構成］
図１および図２は、本開示の一実施形態のレンズモジュール（レンズモジュール１Ａ）を備えた表示装置１の構成を表したものである。表示装置１は、いわゆるレンチキュラーレンズ方式により３Ｄ画像を表示可能なディスプレイである。この表示装置１は、例えば、表示部２の光出射側（画像表示側）に、これと適切な間隔をあけてレンズモジュール１Ａが配設されたものである。詳細は後述するが、表示部２によって形成された画像を、レンズモジュール１Ａを介して観察者が見ることにより、観察者は、３Ｄ画像（または２Ｄ画像）として視認できるようになっている。
【００１７】
表示部２は、観察者によって視認される３Ｄ画像またはそのような２Ｄ画像に対応する画像を２次元平面上に形成するものであり、その種類を問わず、自発光型であってもよいし、バックライトなど他に光源を要するものであってもよい。このような表示部２としては、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイまたはプラズマディスプレイが挙げられる。
【００１８】
この表示部２には、例えば図２に示したように、複数の画素Ｐが例えばマトリクス状に設けられた画素部２ａと、この画素部２ａの駆動回路として、映像信号処理部３０、タイミング制御部３１、画像メモリ３２、Ｘドライバ（データドライバ）３３、Ｙドライバ（ゲートドライバ）３４とを備えている。Ｘドライバ３３は、画素部２ａ内の各画素Ｐへ映像信号に基づく駆動電圧を供給するものであり、Ｙドライバ３４は、画素部２ａ内の各画素Ｐを図示しない走査線に沿って線順次駆動するものである。タイミング制御部３１は、それらＸドライバ３３およびＹドライバ３４を制御するものであり、映像信号処理部３０は、外部からの映像信号を処理して３Ｄ表示用または２Ｄ表示用の映像信号を生成するものである。画像メモリ３２は、その映像信号処理部３０により生成された映像信号を記憶するフレームメモリである。これらの駆動回路は、例えば表示部２において画素部２ａの周辺領域（表示部２を構成するパネルの額縁領域）に形成されている。表示装置１はまた、例えば映像信号処理部３０の制御に基づいて、レンズモジュール１Ａのスイッチング動作（レンズ機能のオン／オフ切り替え動作）を制御するレンズ駆動部３５を備えている。
【００１９】
尚、レンズモジュール１Ａは後述のように電気泳動現象を利用しているため応答速度が遅く、画素部２ａの表示駆動速度に追従させることが難しい。そのため、２Ｄ画像表示および３Ｄ画像表示の切り替えと、レンズモジュール１Ａにおけるスイッチング動作とを厳密に同期したタイミングで駆動する必要はない（タイミング制御部３１によってレンズ駆動部３５を制御する必要はない）。映像信号処理部３０から別途送られる切り替え指示に応じて、レンズモジュール１Ａにおけるスイッチング動作の切り替えがなされればよい。但し、レンズ駆動部３５がタイミング制御部３１によって制御されるようにしてもよい。このレンズ駆動部３５は、表示部２の額縁領域に上記駆動回路と共に配設されていてもよいし、レンズモジュール１Ａに設けられていてもよい。尚、これらの駆動回路（レンズ駆動部３５を含む）は、上記周辺領域に別途配設された部品上に形成されていてもよい。また、この場合、上記駆動回路のうち、例えばＸドライバ３３およびＹドライバ３４は、上記部品の表面側（表示側）に設けられ、画像メモリ３２や映像信号処理部３０は、裏面側に設置される場合が多い。
【００２０】
レンズモジュール１Ａは、表示部２の少なくとも画素部２ａに対向して設けられている。このレンズモジュール１Ａは、例えば一方向（ここではＹ方向）に延在する軸を有するシリンドリカルレンズ（半円筒状レンズ、蒲鉾状レンズ）を、その軸方向と直交する方向（Ｘ方向）に沿って複数配列してなる、いわゆるレンチキュラーレンズである。本実施の形態では、詳細は後述するが、このレンズモジュール１Ａのレンズとしての機能（屈折力）を電気的に制御することが可能であり、詳細にはレンズ機能のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能するようになっている。
【００２１】
図３は、レンズモジュール１Ａの断面構造を模式的に表したものである。レンズモジュール１Ａは、レンズ基材１０の表面（第１の面）側に、透明導電膜１１（第１の導電膜）、機能層１２、透明導電膜１３（第２の導電膜）および対向基板１４を備えたものである。
【００２２】
レンズ基材１０は、その表面に曲面形状を有している。詳細には、レンズ基材１０の表面形状は、その上に形成される材料（機能層１２）との屈折率差に応じてレンズ機能を発揮し得る曲面形状を有している。ここでは、複数の凹曲面（１つの凹曲面がシリンドリカルレンズ１０ａに相当）がＸ方向に沿って配列されており、これにより、レンズモジュール１Ａは、全体としてレンチキュラーレンズを構成している。尚、レンズ基材１０の表面形状は、レンズ基材１０，液体１２ａおよび荷電粒子１２ｂの各屈折率の大小関係や、必要とされる屈折力等を考慮して適当な形状に決定され、凹曲面であっても凸曲面であってもよい。また、湾曲面に限らず、一部に平面を有するような屈曲面であってもよく、即ちシリンドリカルレンズ１０ａではなく、多角柱（プリズム）状のレンズが配列したような構成であってもよい。
【００２３】
このレンズ基材１０は、例えば屈折率（ｎ１）が例えば１．３５〜１．７５程度の透明材料（可視光線を透過させる材料）よりなる。このような透明材料としては、例えばソーダライムガラス（屈折率１．５１）等のガラス材料、あるいはポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９）、ポリカーボネート（屈折率１．５８５）、ポリエチレンテレフタレート（屈折率１．５７〜１．５８）等の、例えば屈折率１．５〜１．６程度のプラスチック材料が挙げられる。このレンズ基材１０の表面側には、レンズ基材１０と適切な間隔をあけて対向基板１４が配置されている。
【００２４】
対向基板１４は、透明材料より構成されている。透明材料としては、上記レンズ基材１０と同様のものが挙げられる。これらのレンズ基材１０と対向基板１４の各対向面には、透明導電膜１１，１３が設けられている。
【００２５】
透明導電膜１１，１３は、例えば可視光線に対して透明性を有する導電膜、具体的にはＩＴＯ（酸化インジウム錫），ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛），ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）等が挙げられる。これらのうち、透明導電膜１１は、レンズ基材１０の表面形状（シリンドリカルレンズ１０ａに対応する曲面形状）に倣った表面形状で形成されている。一方、透明導電膜１３の機能層１２側の面は平坦面となっている。これらの透明導電膜１１，１３の厚みは特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度となっている。透明導電膜１１，１３には、電極寿命延長を目的として、例えばフッ素系表面改質剤を用いたコーティングを行ってもよい。これらの透明導電膜１１，１３間に機能層１２が封入されており、透明導電膜１１，１３を通じて機能層１２に電位差が与えられるようになっている（透明導電膜１１，１３のいずれかに正または負の電荷を供給することができるようになっている）。
【００２６】
機能層１２は、例えば液体１２ａ中に荷電粒子１２ｂを含むものであり、レンズ基材１０のレンズの厚みｔ１以上の厚みを有している。液体１２ａは、荷電粒子１２ｂの分散媒であり、絶縁性を有する有機溶媒よりなる。荷電粒子１２ｂは、そのような液体１２ａ中において、正または負の極性に帯電する性質を有する粒子であり、例えば金属材料、金属酸化物または樹脂材料よりなる。荷電粒子１２ｂには帯電性および分散性の向上のために、各種コーティングを行ってもよい。これらの液体１２ａおよび荷電粒子１２ｂはいずれも、可視光線に対して透明性を有することが望ましく、本実施の形態では、それらのうちのどちらか一方がレンズ基材１０と略同一の屈折率を有している。尚、本明細書における「屈折率」は、材料固有の「絶対屈折率」を示すものとする。
【００２７】
液体１２ａ中の荷電粒子１２ｂの含有量は、特に限定されないが、望ましくは、次の条件を満たしているとよい。即ち、荷電粒子１２ｂがレンズ基材１０側へ局在した状態において、レンズ基材１０の曲面形状における凹部分の厚みｔ１（深さ）以上の厚みとなる（荷電粒子１２ｂが凹曲面に充填される）量を含有しているとよい。詳細は後述するが、荷電粒子１２ｂをレンズ基材１０側へ移動させた際に、レンズ基材１０のレンズ機能を効果的に発揮させるためである。
【００２８】
本実施の形態では、液体１２ａの屈折率（ｎａ）がレンズ基材１０の屈折率ｎ１と略一致しており、荷電粒子の屈折率（ｎｂ）がレンズ基材１０の屈折率ｎ１と異なっている（ここではｎｂ＞ｎ１）。例えば、レンズ基材１０が上述のような屈折率１．５前後の材料により構成されている場合には、液体１２ａとしてはテトラクロロエチレン（屈折率１．５０４）、荷電粒子１２ｂとしては二酸化チタン（ＴｉＯ2，屈折率２．７２）が用いられる。尚、二酸化チタンは、テトラクロロエチレン中において、表面の水酸基が水素イオンを放出することで負に帯電する性質を有している。また、本明細書において、各材料の屈折率が「略一致する」とは、それぞれの屈折率の値が完全に一致（同一）している場合に限られず、両者の間に例えば０．１程度以下の屈折率差がある場合をも含む概念とする。また、各材料の屈折率が「異なる」とは、レンズ基材において所望の屈折力を得られる程度の屈折率差を有することを意味するものとする。
【００２９】
このような機能層１２は、コロイド溶液からなることが望ましく、荷電粒子１２ｂの粒径が微小であるとよい。機能層１２では、液体１２ａと荷電粒子１２ｂとの比重差に応じて、荷電粒子１２ｂの沈降あるいは浮上が生じる。ここでは、例えばテトラクロロエチレンの比重が１．６２、二酸化チタンの比重が４．５であるから、二酸化チタンの粒子径が大きいと二酸化チタン粒子が、例えばＹ方向に沿って沈降する。特に、ＴＶ等の大型の電子機器では、シリンドリカルレンズ１０ａの延在方向（Ｙ方向）が垂直方向となるように設置されるため、長時間放置すると二酸化チタンが画面下部に堆積してしまう。このため、液体１２ａの比重よりも荷電粒子１２ｂの比重が大きい場合には、上記のように荷電粒子１２ｂの粒径を微小とすることが望ましい。これによりブラウン運動が活発となり（重力の影響を受けにくくなり）、沈降速度を遅くすることができる。二酸化チタンの場合には、粒子径が例えば１００ｎｍ以下であるとよい。逆に、液体１２ａの比重よりも荷電粒子１２ｂの比重が小さい場合においても、上記場合と同様、ブラウン運動が重力に勝るように荷電粒子の粒径を設計すればよい。
【００３０】
上記のようなレンズモジュール１Ａは、例えば次のようにして作製することができる。即ち、まず、例えばロールアウト製法や溶融押し出し法を用いて、上述した材料よりなる基材に、上述のような表面形状を形成することにより、レンズ基材１０を形成する。この後、レンズ基材１０の表面に、例えばスパッタ法により上述した材料よりなる透明導電膜１１を成膜する。一方、対向基板１４の一面にも同様にして透明導電膜１３を成膜しておく。次いで、例えば透明導電膜１１上に、上述した材料よりなる液体１２ａに荷電粒子１２ｂを混ぜたものを塗布した後、その上に対向基板１４の透明導電膜１３側を、例えばスペーサを用いて所定の間隔に保持しつつ重ね合わせ、周辺部をシールする。これにより、レンズ基材１０と対向基板１４とを接着する。このようにしてレンズモジュール１Ａを作製可能である。
【００３１】
［作用・効果］
本実施の形態では、表示部２において、外部から入力された映像信号に基づいて、各画素Ｐが駆動されると、映像信号に基づく画像が２次元平面（例えば表示部２のレンズモジュール１Ａ側の表面）上に映し出される。このとき、３Ｄ画像を表示する場合（３Ｄモード）には、タイミング制御部３１の制御に応じて、３Ｄ用の映像信号に対応した駆動電圧が各画素Ｐへ供給される。一方、２Ｄ画像を表示する場合（２Ｄモード）には、タイミング制御部３１の制御に応じて、２Ｄ用の映像信号に対応した駆動電圧が各画素Ｐへ供給される。尚、３Ｄモードおよび２Ｄモードの切り替えは、例えば外部から映像信号と共に供給される選択信号に基づいて行われる。このようにして、表示部２では、３Ｄ画像または２Ｄ画像に対応する画像が２次元平面上に形成される。
【００３２】
尚、３Ｄモードにおいて、表示部２が生成する画像は、多視点の画像を空間分割的に、かつ周期的に配列したものである。例えば図４（Ａ）に示したように、Ｘ方向に沿って隣接する複数の画素（ここでは１０個の赤色画素Ｒ１〜Ｒ１０）にそれぞれが多視点方向の各視点に対応する視点画像が表示される。これらの視点画像Ｒ１〜Ｒ１０は、図４（Ｂ）に示したように、１の点（撮像対象点）Ａに対し、１０個の視点Ｄ１〜Ｄ１０からそれぞれ撮影した画像（あるいは擬似的に撮影した画像）に対応するものである。このような１０個の画素を１ユニット（Ｕ１）として、このユニットＵ１が色毎に所定の周期で配列している。一方、２Ｄ画像を表示する場合（２Ｄモード）では、画素Ｐ毎に画像を表示する。
【００３３】
図５（Ａ），（Ｂ）に、３Ｄモードと２Ｄモードの各モードでのレンズモジュール１Ａの動作（スイッチング動作）の一例を模式的に示す。本実施の形態では、上述のように、レンズ基材１０の屈折率ｎ１と液体１２ａの屈折率ｎａが略等しく、荷電粒子１２ｂの屈折率ｎｂが屈折率ｎ１と異なるが、この場合、透明導電膜１１，１３のいずれかに荷電粒子１２ｂ極性と反対の極性を有する電荷を供給することにより、以下に説明するようにレンズモジュール１Ａのレンズ機能を制御する。
【００３４】
（３Ｄモード）
３Ｄモードでは、レンズ駆動部３５が、映像信号処理部３０の制御に応じて、例えばレンズ基材１０側の透明導電膜１１に、荷電粒子１２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する。具体的には、図５（Ａ）に示したように、透明導電膜１１に正の電位を与える。これにより、透明導電膜１１側（レンズ基材１０側）に、例えば負に帯電した荷電粒子１２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。尚、印加する電圧としては直流であってもよいが、交流であってもよい。交流とした場合には、荷電粒子１２ｂの移動速度を向上させることができる。この結果、機能層１２では、液体１２ａ中において荷電粒子１２ｂがレンズ基材１０側にのみ局在した層状態となる。
【００３５】
例えば、液体１２ａとしてテトラクロロエチレン、荷電粒子１２ｂとして二酸化チタンを用いた場合に、例えば透明導電膜１１，１３間の距離を１００μｍ、印加電圧を１５Ｖとすることにより、荷電粒子１２ｂ（二酸化チタン粒子）を、図示したような位置に移動させることができる。
【００３６】
この際、レンズ基材１０と荷電粒子１２ｂとの間には所定の屈折率差（ｎ１＜ｎｂ）があるため、この屈折率差と、レンズ基材１０の曲面形状とに応じたレンズ（レンチキュラーレンズまたはシリンドリカルレンズ１０ａ）の機能が発揮される（そのようなレンズの機能を発現する）。即ち、レンズ基材１０の側から入射した光Ｌが、レンズ基材１０（詳細には透明導電膜１１）と機能層１２との界面付近において屈折される。尚、荷電粒子１２ｂは、レンズ基材１０側に局在した状態において、レンズ基材１０の曲面形状における厚みｔ１以上の厚みを有していることが望ましい。これにより、レンズ基材１０の凹曲面を平坦化するように荷電粒子１２ｂが充填され、レンズ基材１０のレンズ機能が効果的に発揮されると共に、荷電粒子１２ｂと液体１２ａとの界面が平面状となり、この荷電粒子１２ｂと液体１２ａとの界面による光損失を低減することができる。
【００３７】
従って、３Ｄモードでは、例えば図６に示したように、表示部２の２次元平面（面Ｓ）に表示された視点画像Ｒ１〜Ｒ１０（図４（Ａ）に示した視点画像Ｒ１〜Ｒ１０）に対応する光は、レンズモジュール１Ａによって互いに異なる方向へ向けて屈折されて出射する。これにより、レンズモジュール１Ａ越しに表示部２の面Ｓを見た観察者に対し、視差（両眼視差）を生じる１０視点分の画像Ｒ１’〜Ｒ１０’が表示される。即ち、観察者は、これらの画像Ｒ１’〜Ｒ１０’のうちの互いに異なる画像を左眼と右眼とのそれぞれにおいて知覚することで、それらの画像間の視差に応じた立体感を得ることができる。
【００３８】
（２Ｄモード）
２Ｄモードでは、レンズ駆動部３５が、映像信号処理部３０の制御に応じて、例えば対向基板１４側の透明導電膜１３に、荷電粒子１２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する。具体的には、図５（Ｂ）に示したように、透明導電膜１３に正の電位を与えることで、透明導電膜１３側（対向基板１４側）に、例えば負に帯電した荷電粒子１２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。これにより、機能層１２では、液体１２ａ中において荷電粒子１２ｂが対向基板１４側にのみ局在し、レンズ基材１０側は液体１２ａで充たされた層状態となる。
【００３９】
この際、レンズ基材１０と液体１２ａとの各屈折率は略一致しているため、レンズ基材１０のレンズ機能が発揮されない（レンズ機能を発現しない）。即ち、例えばレンズ基材１０の側から入射した光Ｌは、レンズ基材１０と機能層１２との界面付近において屈折されることなくレンズ基材１０および機能層１２を通過し、対向基板１４上へ出射される。
【００４０】
従って、２Ｄモードでは、レンズモジュール１Ａが、表示部２の画像表示を妨げることがない。このため、観察者は、表示部２の２次元平面上に表示された画像を、通常の２Ｄ画像として視認することができる。
【００４１】
上記のように、レンズモジュール１Ａでは、透明導電膜１１，１３間に、所定の屈折率を有する液体１２ａと荷電粒子１２ｂとを含む機能層１２を設けることにより、電気泳動現象を利用して、レンズ機能を制御することができる。具体的には、本実施の形態では、レンズ基材１０および液体１２ａの各屈折率を略一致させ、透明導電膜１１に荷電粒子１２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を発揮させ（通過光を屈折させ）、３Ｄ画像表示を実現できる。一方、透明導電膜１３に荷電粒子１２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を消失させ（光を屈折させずに通過させ）、２Ｄ画像表示を実現できる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、レンズモジュール１Ａが、レンズ基材１０の表面側（曲面形状側）に、液体１２ａおよび荷電粒子１２ｂを含む機能層１２を設け、この機能層１２を間にして透明導電膜１１，１３を設けるようにしたので、電気的にレンズ機能を制御することができる。即ち、荷電粒子１２ｂの電気泳動現象を利用することで、レンズモジュール１Ａを、レンズ機能のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能させることができる。ここで、液晶の配向を利用して上記のようなスイッチングを行う場合には偏光制御が必要となるため、本来偏光を用いないディスプレイ（有機ＥＬディスプレイなど）とは組み合わせの相性が悪い。これに対し、本実施の形態のように電気泳動現象を利用することで、偏光制御が不要となるため、そのようなディスプレイにもモジュールとして好適に組み合わせることができる。更には、機能層１２内において、例えば液体１２ａと荷電粒子１２ｂとを層分離するための部材を別途設置する必要がないために、製造プロセスが煩雑になることもない。よって、汎用性および量産性に優れ、電気的に光のレンズ機能の制御を行うことが可能なモジュールを実現できる。また、表示装置１では、そのようなレンズモジュール１Ａを用いて画像を表示することで、例えば３Ｄ画像と２Ｄ画像とを切り替えて表示することが可能となる。
【００４３】
尚、上記実施の形態では、荷電粒子１２ｂの屈折率がレンズ基材１０の屈折率よりも大きい場合を例示したが、荷電粒子１２ｂの屈折率がレンズ基材１０の屈折率よりも小さくなるように各材料を選定してもよい。このような場合にも、レンズ基材１０の曲面形状を適切な形状に設定することにより、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、上記実施の形態のレンズモジュールの変形例（変形例１〜４）について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４５】
＜変形例１＞
図７は、変形例１に係るレンズモジュールを説明するための模式図である。上記実施の形態では、レンズモジュール１Ａにおいて、機能層１２を間にして透明導電膜１１，１３が設けられていることを説明したが、これらの透明導電膜１１，１３の一方または両方が複数の電極（サブ電極）に分割されていてもよい。この例では、対向基板１４側の透明導電膜１３が複数のサブ電極１３ａに分割されている。これらの複数のサブ電極１３ａはそれぞれ、Ｘ方向に沿って長辺を有する短冊形状を有していることが望ましい。尚、この例では、レンズ基材１０側の透明導電膜１１は、上記実施の形態と同様、レンズ基材１０の表面形状に倣った形状を有している。
【００４６】
本変形例では、例えば図２に示したレンズ駆動部３５が、所定のタイミングで、これらの複数のサブ電極１３ａにそれぞれ、正または負の電位を空間分割的に印加するようになっている。この際、例えばＹ方向正または負の向きに（上部から下部、下部から上部へ向かって）、例えば電位を正負反転させながらスキャンする。上述したように、特にレンズモジュールがＹ方向を垂直方向として設置される場合、重力の影響によりレンズモジュールの下部に、荷電粒子が沈降し易い。本変形例のように、透明導電膜１３を分割して、それぞれに正または負の電位を順次供給することにより、沈殿した荷電粒子を攪拌することができる。これにより、荷電粒子が重力により沈降したとしても、再度、荷電粒子を液体中に分散させることができる。但し、攪拌動作時は、上記実施の形態で説明したような画像表示動作に伴うレンズモジュールのスイッチング動作が阻害されるため、この電圧印加による攪拌動作は、画像表示がなされていない期間に行う（例えば、電子機器のスイッチオフ後（画像表示動作終了後）、数秒間程度行う）ことが望ましい。
【００４７】
尚、電位の印加手法は、上記のような正負を反転しながらスキャンする手法に限られず、荷電粒子を攪拌可能であれば、他の印加手法であってもよい。また、この例では、対向基板１４側の透明導電膜１３を複数に分割したが、レンズ基材１０側の透明導電膜１１を分割してもよく、またそれらの両方を分割してもよい。また、サブ電極の形状、個数（分割数）も例示したものに限定されない。
【００４８】
上記のように、透明導電膜１１，１３の少なくとも一方を複数に分割し、荷電粒子の攪拌を行うようにしてもよい。この場合にも、２Ｄ画像を表示する際には、複数のサブ電極１３ａの全てに荷電粒子と反対の極性を有する電荷を供給すれば、上記実施の形態と同様の２Ｄ画像表示を行うことができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、荷電粒子の沈降が生じた場合には、レンズモジュールの上部と下部との間でレンズ機能が変化し、これによって画面の上下で見え方に違いが生じ、表示品質が低下する虞があるが、上記のような攪拌動作を行うことで、荷電粒子を再び分散させることができる。よって、電気泳動現象を利用した高精度なスイッチング動作を実現可能となる。
【００４９】
＜変形例２＞
図８は、変形例２に係るレンズモジュール１Ｂの断面構成を表したものである。上記実施の形態では、レンズ基材１０および液体１２ａの各屈折率が略一致し、レンズ基材１０および荷電粒子１２ｂの各屈折率が異なる場合を例示したが、屈折率の大小関係はこれに限定されない。例えば、本変形例のように、レンズ基材（レンズ基材２０）および荷電粒子（荷電粒子２２ｂ）の各屈折率が略一致し、レンズ基材２０および液体２２ａの各屈折率が異なっていてもよい。
【００５０】
（構成）
レンズモジュール１Ｂは、上記実施の形態のレンズモジュール１Ａと同様、例えば上述のような表示装置において、モジュールとして表示部２と好適に組み合わされて使用されるものである。このレンズモジュール１Ｂは、少なくとも画素部２ａに対向して設けられ、例えばＹ方向に軸を有するシリンドリカルレンズ（半円筒状レンズ、蒲鉾状レンズ）２０ａを、Ｘ方向に沿って複数配列してなる、レンチキュラーレンズとして機能するものである。また、このレンズモジュール１Ｂも、レンズ基材２０の表面（第１の面）側に、透明導電膜２１（第１の導電膜）、機能層２２、透明導電膜１３および対向基板１４を備えたものである。
【００５１】
但し、本変形例では、レンズ基材２０の曲面形状は、複数の凸曲面（１つの凸曲面がシリンドリカルレンズ２０ａに相当）がＸ方向に沿って配列されたものとなっている。このレンズ基材２０の対向基板１４との対向面には、レンズ基材２０の表面形状に倣った表面形状で、透明導電膜２１が形成されている。レンズ基材２０としては、例えば屈折率（ｎ１）が上記実施の形態と同様の範囲にある透明材料が用いられる。透明導電膜２１は、上記実施の形態の透明導電膜１１，１３と同様の材料および厚みにより構成されている。また、透明導電膜２１，１３を通じて機能層２２に所定の電位差が与えられるようになっている（透明導電膜２１，１３のいずれかに正または負の電荷を供給することができるようになっている）。
【００５２】
機能層２２は、上記実施の形態の機能層１２と同様、分散媒としての液体２２ａ中に荷電粒子２２ｂを含むものであり、液体２２ａは、絶縁性を有する有機溶媒よりなる。荷電粒子２２ｂは、そのような液体２２ａ中において、正または負の極性に帯電する性質を有する粒子であり、例えば金属材料または金属酸化物よりなる。荷電粒子２２ｂには帯電性および分散性の向上のために、各種コーティングを行ってもよい。また、この機能層２２は、上記実施の形態の機能層１２と同様の理由から、荷電粒子２２ｂの比重が液体２２ａの比重よりも大きい場合には、コロイド溶液であることが望ましく、荷電粒子２２ｂの粒径が微小であるとよい。
【００５３】
液体２２ａ中の荷電粒子２２ｂの含有量は、特に限定されないが、望ましくは、次のような条件を満たしているとよい。即ち、荷電粒子２２ｂがレンズ基材２０側へ局在した状態において、レンズ基材２０の曲面形状における凸部分の厚みｔ２以上の厚みとなる（荷電粒子２２ｂが隣接する凸曲面同士の間の凹部２０ｂに充填される）量を含有しているとよい。荷電粒子２２ｂをレンズ基材２０側へ移動させた際に、レンズ基材２０のレンズ機能をむらなく消失させるためである。
【００５４】
本変形例では、上記のように、荷電粒子２２ｂの屈折率ｎｂがレンズ基材２０の屈折率ｎ１と略一致し、液体２２ａの屈折率ｎａがレンズ基材２０の屈折率ｎ１と異なっている。（ここではｎａ＜ｎ１）。例えば、レンズ基材２０が上述のような屈折率１．５前後の材料により構成されている場合には、液体２２ａとしては例えばシリコーンオイル（屈折率１．４）、荷電粒子２２ｂとしては屈折率が１．５前後の樹脂材料が用いられる。このような荷電粒子２２ｂとしては、例えばアクリル樹脂等が挙げられる。尚、ここでは、荷電粒子２２ｂは、液体２２ａ中において、負に帯電する場合を例に挙げて説明する。
【００５５】
（作用・効果）
図９（Ａ），（Ｂ）に、３Ｄモードと２Ｄモードの各モードでのレンズモジュール１Ｂの動作（スイッチング動作）の一例を模式的に示す。本変形例のレンズモジュール１Ｂでは、上述のように、レンズ基材２０の屈折率ｎ１と荷電粒子２２ｂの屈折率ｎｂが略一致し、液体２２ａの屈折率ｎａが屈折率ｎ１と異なるが、この場合も、上記実施の形態と同様、透明導電膜２１，１３のいずれかに荷電粒子２２ｂの極性と反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を制御することができる。但し、本変形例では、以下に説明するように、３Ｄモードおよび２Ｄモードの各モードにおける液体２２ａおよび荷電粒子２２ｂの相対的な位置関係が、上記実施の形態と異なっている。
【００５６】
具体的には、３Ｄモードでは、図９（Ａ）に示したように、例えば対向基板１４側の透明導電膜１３に、荷電粒子２２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する（ここでは、透明導電膜１３に正の電位を与える）。これにより、透明導電膜１３側（対向基板１４側）に、例えば負に帯電した荷電粒子２２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。この結果、液体２２ａ中において荷電粒子２２ｂが対向基板１４側にのみ局在し、レンズ基材２０側は液体２２ａで充たされた層状態となる。
【００５７】
この際、本変形例では、レンズ基材２０と液体２２ａとの間に所定の屈折率差（ｎ１＞ｎａ）があるため、この屈折率差と、レンズ基材２０の曲面形状とに応じたレンズ（レンチキュラーレンズまたはシリンドリカルレンズ２０ａ）の機能が発揮される。即ち、レンズ基材２０の側から入射した光Ｌが、レンズ基材２０（詳細には透明導電膜２１）と機能層２２との界面付近において屈折される。従って、３Ｄモードでは、上記実施の形態と同様、表示部２によって２次元形成された多視点画像のそれぞれに対応する各光が、レンズモジュール１Ｂによって互いに異なる方向へ向けて屈折されて出射される。
【００５８】
一方、２Ｄモードでは、図９（Ｂ）に示したように、例えばレンズ基材２０側の透明導電膜２１に、荷電粒子２２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する（ここでは、透明導電膜２１に正の電位を与える）。これにより、透明導電膜２１側（レンズ基材２０側）に、例えば負に帯電した荷電粒子２２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。この結果、機能層２２では、液体２２ａ中において荷電粒子２２ｂがレンズ基材１０側にのみ局在した層状態となる。
【００５９】
この際、本変形例では、レンズ基材２０と荷電粒子２２ｂとの各屈折率は略一致しているため、レンズ基材２０のレンズ機能は発揮されない。即ち、例えばレンズ基材２０の側から入射した光Ｌは、レンズ基材２０と機能層２２との界面付近において屈折されることなくレンズ基材２０および機能層２２を通過し、対向基板１４上へ出射される。従って、２Ｄモードでは、上記実施の形態と同様、レンズモジュール１Ｂが、表示部２による画像表示を妨げることがない。
【００６０】
上記のように、本変形例においても、上記実施の形態と同様、レンズモジュール１Ｂでは、透明導電膜２１，１３間に、所定の屈折率を有する液体２２ａと荷電粒子２２ｂとを含む機能層２２を設けることにより、電気泳動現象を利用して、レンズ機能を制御することができる。具体的には、本変形例では、レンズ基材２０および荷電粒子２２ｂの各屈折率を略一致させ、透明導電膜１３に荷電粒子２２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を発揮させ（通過光を屈折させ）、３Ｄ画像表示を実現できる。一方、透明導電膜２１に荷電粒子２２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を消失させ（光を屈折させずに通過させ）、２Ｄ画像表示を実現できる。よって、本変形例では、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６１】
尚、上記変形例２では、液体２２ａの屈折率がレンズ基材２０の屈折率よりも小さい場合を例示したが、液体２２ａの屈折率がレンズ基材２０の屈折率よりも大きくなるように各材料を選定してもよい。このような場合にも、レンズ基材２０の曲面形状を適切な形状に設定することにより、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６２】
＜変形例３＞
上記実施の形態および変形例２では、液体および荷電粒子のうちのどちらか一方の屈折率がレンズ基材の屈折率と略一致する場合を例示したが、本変形例では、レンズ基材２０、液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂの各屈折率が互いに異なっている。尚、レンズ基材２０、液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂとしては、上述した材料の中から互いの屈折率が異なるように適切なものを選択すればよい。また、ここでは、上記変形例１において説明した凸曲面を有するレンズ基材２０を用いた構成を例示している。
【００６３】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本変形例のレンズモジュール（レンズモジュール１Ｃ）の３Ｄモードおよび２Ｄモードにおける動作（スイッチング動作）の一例を模式的に示したものである。本変形例においても、上記実施の形態と同様、透明導電膜２１，１３間に液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂを含む機能層２３が設けられていることにより、レンズ機能の制御が可能である。但し、本変形例では、以下に説明するように、２Ｄモードにおける動作が上記実施の形態等と異なっている。
【００６４】
具体的には、３Ｄモードでは、図１０（Ａ）に示したように、上記変形例２と同様、例えば対向基板１４側の透明導電膜１３に、荷電粒子２３ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する（ここでは、透明導電膜１３に正の電位を与える）。これにより、透明導電膜１３側（対向基板１４側）に、例えば負に帯電した荷電粒子２３ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。この結果、液体２３ａ中において荷電粒子２３ｂが対向基板１４側にのみ局在し、レンズ基材２０側は液体２３ａで充たされた層状態となる。
【００６５】
この際、本変形例では、レンズ基材２０と液体２３ａとの間に所定の屈折率差があるため、この屈折率差と、レンズ基材２０の曲面形状とに応じたレンズ（レンチキュラーレンズまたはシリンドリカルレンズ２０ａ）の機能が発揮される。即ち、レンズ基材２０の側から入射した光Ｌが、レンズ基材２０（詳細には透明導電膜２１）と機能層２２との界面付近において屈折される。従って、３Ｄモードでは、上記実施の形態等と同様、表示部２によって２次元形成された多視点画像のそれぞれに対応する各光が、互いに異なる方向へ向けて屈折されて出射される。
【００６６】
一方、２Ｄモードでは、図１０（Ｂ）に示したように、荷電粒子２３ｂを液体２３ａ中に分散させた状態とする。即ち、本変形例では、透明導電膜２１，１３間に電位差を与えずにおくことで、荷電粒子２３ｂの散乱作用によってレンズ基材２０のレンズ機能が消失する。従って、２Ｄモードでは、表示部２による画像表示に大きな影響を与えることはない。但し、散乱作用によって、画像の先鋭感が失われることもあるため、荷電粒子２３ｂの含有量は可能な限り低下させることが望ましい。
【００６７】
上記のように、本変形例においても、上記実施の形態とほぼ同様、レンズモジュール１Ｃでは、透明導電膜２１，１３間に、所定の屈折率を有する液体２３ａと荷電粒子２３ｂとを含む機能層２３を設けることにより、電気泳動現象を利用して、レンズ機能を制御することができる。具体的には、本変形例では、レンズ基材２０、液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂの各屈折率を異なるようにし、透明導電膜１３に荷電粒子２２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を発揮させ（通過光を屈折させ）、３Ｄ画像表示を実現できる。一方、透明導電膜２１，１３に電位差を与えず、液体２３ａ中に分散した荷電粒子２３ｂの散乱作用を利用することで、レンズ機能を消失させ（光を屈折させずに通過させ）、２Ｄ画像表示を実現できる。よって、本変形例においても、上記実施の形態とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００６８】
また、本変形例では、上記３Ｄモードおよび２Ｄモードのいずれにおいても、凹凸のあるレンズ基材２０の曲面形状側に荷電粒子２３ｂを集める必要がない。ここで、透明導電膜２１に電位を与えると、レンズ基材２０側にはその凹凸形状によって、電界強度の疎密が生じることがあるが、このような電界強度の疎密が生じると、これに起因して荷電粒子２３ｂがレンズ基材２０側の偏った領域に集まってしまう（所望の領域に集まらない）。従って、本変形例のように、荷電粒子２３ｂをレンズ基材２０側に集めることなくレンズ機能の制御を行うことで、そのような荷電粒子２３ｂの偏りを防ぐことができる。
【００６９】
＜変形例４＞
図１１は、変形例４に係るレンズモジュール（レンズモジュール１Ｄ）の断面構成を表したものである。上記実施の形態および変形例１〜３では、機能層を挟む一対の透明導電膜のうちの一方をレンズ基材の表面（曲面形状を有する第１の面）に設けたが、本変形例のように、透明導電膜２４を、レンズ基材１０の裏面（平坦な第２の面）に設けるようにしてもよい。このような場合であっても、上記実施の形態等と同等の効果を得ることができる。尚、本変形例では、レンズ基材１０の厚み分、機能層１２と透明導電膜２４との距離が離れるため、上記実施の形態等に比べて、機能層１２への印加電圧を大きく設定する必要があるが、透明導電膜２４をレンズ基材１０の平坦な面に成膜できるため、膜厚むらが生じにくく、成膜プロセスは容易となる。また、対向基板１４側の透明導電膜１３とのショートを防ぐ効果もある。
【００７０】
以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施形態等で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、本開示の荷電粒子として、液体中において負に帯電するものを例に挙げて説明したが、使用材料に応じて荷電粒子は正に帯電したものであってもよい。但し、この場合には、３Ｄモードあるいは２Ｄモードを実現する際に、いずれかの透明導電膜に負の電荷を供給するようにする。
【００７１】
また、上記実施の形態等では、レンズ基材の裏面側から光を入射させる場合（レンズ基材の裏面側に表示部が設置される場合）を例示したが、本開示はこれに限定されず、対向基板１４側から光を入射させるようにしてもよい。また、対向基板１４（透明導電膜１３）の機能層側の面は平坦面としたが、シリンドリカルレンズ毎に曲面を有していてもよい。
【００７２】
更に、上記実施の形態等では、レンズモジュールを表示部と組み合わせた、３Ｄ表示および２Ｄ表示の切り替えが可能な表示装置について説明したが、本開示のレンズモジュールは、そのような映像表示装置以外の電子機器にも適用可能である。例えば、３Ｄ映像および２Ｄ映像を切り替えて撮影可能な撮像装置（カメラ）に適用することもできる。また、レンズモジュールは、レンズ機能のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能するものであるから、上述のような３Ｄ／２Ｄの切り替え以外にも、様々な用途で使用することができる。例えば、上述のようにレンズモジュールでは、通過する光を、透過（屈折させずに透過）、集光（屈折させて透過）、あるいは散乱させる、という３つの機能をスイッチング可能であるため、このようなスイッチングを利用した照明等にも適用することができる。
【００７３】
尚、本開示のレンズモジュールは、以下の（１）〜（１２）に記載したような構成を有してもいてもよい。
（１）対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを備えたレンズモジュール。
（２）前記機能層の前記液体および前記荷電粒子のうちのいずれか一方の屈折率は、前記基材の屈折率と略一致する上記(1)に記載のレンズモジュール。
（３）前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側に設けられている上記(1)または(2)に記載のレンズモジュール。
（４）前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない上記(1)〜(3)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（５） 前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない上記(1)〜(4)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（６）前記基材、前記液体および前記荷電粒子の屈折率が互いに異なる上記(1)〜(5)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（７）前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側の面に設けられ、前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、前記機能層中に前記荷電粒子が分散されることにより前記基材におけるレンズ機能を発揮しない上記(6)に記載のレンズモジュール。
（８）前記第１および第２の導電膜の少なくとも一方は、複数のサブ電極に分割されている上記(1)〜(7)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（９）前記複数のサブ電極にはそれぞれ、正または負の電位が印加されるようになっている上記(8)に記載のレンズモジュール。
（１０）前記基材の曲面形状が、一方向に延在する軸を有する半円筒形状の面を複数配列させたものであり、レンチキュラーレンズとしてのレンズ機能を有する上記(1)〜(9)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（１１）前記機能層は、前記曲面形状における凸部分または凹部分の厚みよりも大きな厚みを有する上記(1)〜(10)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（１２）前記第１の導電膜は、前記基材の曲面形状に倣った表面形状を有する上記(1)〜(11)のいずれかに記載のレンズモジュール。
【００７４】
また、本開示の表示装置は、以下の（１３）〜（１５）に記載したような構成を有してもいてもよく、更に、上記（２）〜（１２）に記載したレンズモジュールを有していてもよい。
（１３）表示部と、前記表示部の光出射側に設けられたレンズモジュールとを備え、前記レンズモジュールは、対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを有する表示装置。
（１４）前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、前記レンズ駆動部は、前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、他方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより、２次元画像表示を行う上記(13)に記載の表示装置。
（１５）前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、前記レンズ駆動部は、前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、前記機能層に電圧無印加の状態で、２次元画像表示を行う上記(13)または(14)に記載の表示装置。
【符号の説明】
【００７５】
１…表示装置、１Ａ〜１Ｄ…レンズモジュール、２…表示部、１０，２０…レンズ基材、１１，２１，１３…透明導電膜、１２，２２，２３…機能層、１２ａ，２２ａ，２３ａ…液体、１２ｂ，２２ｂ，２３ｂ…荷電粒子、１４…対向基板。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レンズモジュールおよびそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、裸眼での立体視を実現する３Ｄ（3Dimensions；３次元）画像表示方式として、レンチキュラーレンズを用いたもの（例えば、特許文献１，２参照）、およびパララックスバリアを用いたものが提案されている。これらのうち、レンチキュラーレンズ方式は、パララックスバリア方式に比して光吸収が少ないため明るく、表示装置として望ましい特性を備えている。これらの３Ｄ表示方式の共通点として、多視点の画像を多方向に出力するために一方向からみた場合の解像度が低下するという点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１１９４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、３Ｄ画像だけでなく、２Ｄ（2Dimensions；２次元）画像を切り替え可能に表示することが望まれている。即ち、２Ｄ表示の際にはレンチキュラーもしくはバリアの機能を消失させる機能が求められる。この点に置いて、パララックスバリアは、液晶パネルにより形成可能であることから、電圧印加によるスイッチングにより２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えることができる。このため、容易に製造可能であり、既に量産化もなされている。
【０００５】
一方、レンチキュラーレンズ方式は、その明るいという特性上、立体表示装置として期待されてはいるが、上記のようなパララックスバリアと異なり、３Ｄ表示および２Ｄ表示の切り替えが可能なものについては、大規模な量産化には至っていない。上記特許文献１，２では、その試みがなされているが、以下に説明するように改善の余地がある。
【０００６】
例えば、上記特許文献１では、液晶分子を電気的に配向させレンズ状の位相差を光に与える方式が開示されている。しかしこの技術では、レンズの高さ（厚み）が液晶層の厚みにより規制されるため、レンズの厚みを大きくすることが困難である。例えばＴＶ（Television）などの大画面の表示装置では、１画素のサイズが大きいため、液晶層の厚みは１７０μｍ程度となる。このように、レンチキュラーレンズに液晶分子を用いた場合、製造困難であるだけでなく、２Ｄ表示と３Ｄ表示との切り替え動作に数秒程度の時間を要する。このため、現実的に使用困難である。また、このようなレンチキュラーレンズは、偏光を用いてスイッチング動作を行うため、本来無偏光の光を放出するプラズマディスプレイや有機ＥＬ（Electro luminescence：以下ＥＬと称す）ディスプレイに対しては相性が悪く、モジュールとしての汎用性に欠しい。
【０００７】
また、特許文献２では、屈折率の異なる２種類の媒質を用いて、この各媒質の位置を入れ替えることによりレンズとしての機能の有無を制御する手法が提案されている。しかしこの方式では各媒質を分離するための分離用ＩＴＯを設ける必要がある。この分離用ＩＴＯは、レンチキュラーレンズから離間させて設置しなければならず、製造プロセスが容易ではなく、量産にも不向きである。
【０００８】
従って、レンチキュラーレンズ方式の画像表示の際に使用されるレンズモジュールにおいて、汎用性、量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能な構造の実現が望まれている。
【０００９】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、汎用性および量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能なレンズモジュールおよびこれを用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のレンズモジュールは、対向する第１および第２の面を有し、第１の面に曲面形状を有する基材と、基材の第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを備えたものである。
【００１１】
本開示のレンズモジュールでは、曲面形状を有する基材の第１の面側に、液体および荷電粒子を含む機能層が設けられ、この機能層を間にして第１および第２の導電膜が設けられている。これらの第１および第２の導電膜の少なくとも一方へ選択的に所定の電荷が供給されると、液体中を荷電粒子が移動し（いわゆる電気泳動現象が生じ）、基材側または基材と反対側に荷電粒子が局在した状態となる。これにより、機能層内の液体および荷電粒子の層状態が変化する。
【００１２】
本開示の表示装置は、表示部と、この表示部の光出射側に設けられた上記本開示のレンズモジュールとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本開示のレンズモジュールによれば、基材の第１の面（曲面形状を有する面）側に、液体および荷電粒子を含む機能層を設け、この機能層を間にして第１および第２の導電膜を設けるようにしたので、電気的にレンズ機能を切り替えることができる。また、電気泳動現象を利用することで、偏光制御が不要であり、また、層分離のために他の部材を設置する必要もない。よって、汎用性および量産性に優れ、電気的にレンズ機能の制御を行うことが可能なモジュールを実現できる。また、本開示の表示装置によれば、上記本開示のレンズモジュールを介して画像を表示することで、例えば３Ｄ画像と２Ｄ画像とを切り替えて表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の一実施形態のレンズモジュールを用いた表示装置の構成を表す模式図である。
【図２】表示装置の全体構成を表す機能ブロック図である。
【図３】図１に示したレンズモジュールの断面模式図である。
【図４】３Ｄモード時の表示部による画像表示動作を説明するための模式図である。
【図５】図１に示したレンズモジュールのスイッチング動作を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は３Ｄ表示動作時、（Ｂ）は２Ｄ表示動作時をそれぞれ表す。
【図６】３Ｄ表示の原理を説明するための模式図である。
【図７】変形例１に係るレンズモジュールを説明するための模式図である。
【図８】変形例２に係るレンズモジュールの断面模式図である。
【図９】図８に示したレンズモジュールのスイッチング動作を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は３Ｄ表示動作時、（Ｂ）は２Ｄ表示動作時をそれぞれ表す。
【図１０】変形例３に係るレンズモジュールのスイッチング動作を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は３Ｄ表示動作時、（Ｂ）は２Ｄ表示動作時をそれぞれ表す。
【図１１】変形例４に係るレンズモジュールの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（電気泳動現象を利用してレンズ機能制御を行うレンズモジュールを備えた表示装置の例（液体およびレンズ基材の各屈折率が略一致する場合））
２．変形例１（導電膜を分割し、荷電粒子の攪拌機能を付加した例）
３．変形例２（荷電粒子およびレンズ基材の各屈折率が略一致する場合の例）
４．変形例３（荷電粒子、液体およびレンズ基材の各屈折率が互いに異なる場合の例）
５．変形例４（導電膜をレンズ基材裏面に設けた場合の例）
【００１６】
＜実施の形態＞
［表示装置の構成］
図１および図２は、本開示の一実施形態のレンズモジュール（レンズモジュール１Ａ）を備えた表示装置１の構成を表したものである。表示装置１は、いわゆるレンチキュラーレンズ方式により３Ｄ画像を表示可能なディスプレイである。この表示装置１は、例えば、表示部２の光出射側（画像表示側）に、これと適切な間隔をあけてレンズモジュール１Ａが配設されたものである。詳細は後述するが、表示部２によって形成された画像を、レンズモジュール１Ａを介して観察者が見ることにより、観察者は、３Ｄ画像（または２Ｄ画像）として視認できるようになっている。
【００１７】
表示部２は、観察者によって視認される３Ｄ画像またはそのような２Ｄ画像に対応する画像を２次元平面上に形成するものであり、その種類を問わず、自発光型であってもよいし、バックライトなど他に光源を要するものであってもよい。このような表示部２としては、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイまたはプラズマディスプレイが挙げられる。
【００１８】
この表示部２には、例えば図２に示したように、複数の画素Ｐが例えばマトリクス状に設けられた画素部２ａと、この画素部２ａの駆動回路として、映像信号処理部３０、タイミング制御部３１、画像メモリ３２、Ｘドライバ（データドライバ）３３、Ｙドライバ（ゲートドライバ）３４とを備えている。Ｘドライバ３３は、画素部２ａ内の各画素Ｐへ映像信号に基づく駆動電圧を供給するものであり、Ｙドライバ３４は、画素部２ａ内の各画素Ｐを図示しない走査線に沿って線順次駆動するものである。タイミング制御部３１は、それらＸドライバ３３およびＹドライバ３４を制御するものであり、映像信号処理部３０は、外部からの映像信号を処理して３Ｄ表示用または２Ｄ表示用の映像信号を生成するものである。画像メモリ３２は、その映像信号処理部３０により生成された映像信号を記憶するフレームメモリである。これらの駆動回路は、例えば表示部２において画素部２ａの周辺領域（表示部２を構成するパネルの額縁領域）に形成されている。表示装置１はまた、例えば映像信号処理部３０の制御に基づいて、レンズモジュール１Ａのスイッチング動作（レンズ機能のオン／オフ切り替え動作）を制御するレンズ駆動部３５を備えている。
【００１９】
尚、レンズモジュール１Ａは後述のように電気泳動現象を利用しているため応答速度が遅く、画素部２ａの表示駆動速度に追従させることが難しい。そのため、２Ｄ画像表示および３Ｄ画像表示の切り替えと、レンズモジュール１Ａにおけるスイッチング動作とを厳密に同期したタイミングで駆動する必要はない（タイミング制御部３１によってレンズ駆動部３５を制御する必要はない）。映像信号処理部３０から別途送られる切り替え指示に応じて、レンズモジュール１Ａにおけるスイッチング動作の切り替えがなされればよい。但し、レンズ駆動部３５がタイミング制御部３１によって制御されるようにしてもよい。このレンズ駆動部３５は、表示部２の額縁領域に上記駆動回路と共に配設されていてもよいし、レンズモジュール１Ａに設けられていてもよい。尚、これらの駆動回路（レンズ駆動部３５を含む）は、上記周辺領域に別途配設された部品上に形成されていてもよい。また、この場合、上記駆動回路のうち、例えばＸドライバ３３およびＹドライバ３４は、上記部品の表面側（表示側）に設けられ、画像メモリ３２や映像信号処理部３０は、裏面側に設置される場合が多い。
【００２０】
レンズモジュール１Ａは、表示部２の少なくとも画素部２ａに対向して設けられている。このレンズモジュール１Ａは、例えば一方向（ここではＹ方向）に延在する軸を有するシリンドリカルレンズ（半円筒状レンズ、蒲鉾状レンズ）を、その軸方向と直交する方向（Ｘ方向）に沿って複数配列してなる、いわゆるレンチキュラーレンズである。本実施の形態では、詳細は後述するが、このレンズモジュール１Ａのレンズとしての機能（屈折力）を電気的に制御することが可能であり、詳細にはレンズ機能のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能するようになっている。
【００２１】
図３は、レンズモジュール１Ａの断面構造を模式的に表したものである。レンズモジュール１Ａは、レンズ基材１０の表面（第１の面）側に、透明導電膜１１（第１の導電膜）、機能層１２、透明導電膜１３（第２の導電膜）および対向基板１４を備えたものである。
【００２２】
レンズ基材１０は、その表面に曲面形状を有している。詳細には、レンズ基材１０の表面形状は、その上に形成される材料（機能層１２）との屈折率差に応じてレンズ機能を発揮し得る曲面形状を有している。ここでは、複数の凹曲面（１つの凹曲面がシリンドリカルレンズ１０ａに相当）がＸ方向に沿って配列されており、これにより、レンズモジュール１Ａは、全体としてレンチキュラーレンズを構成している。尚、レンズ基材１０の表面形状は、レンズ基材１０，液体１２ａおよび荷電粒子１２ｂの各屈折率の大小関係や、必要とされる屈折力等を考慮して適当な形状に決定され、凹曲面であっても凸曲面であってもよい。また、湾曲面に限らず、一部に平面を有するような屈曲面であってもよく、即ちシリンドリカルレンズ１０ａではなく、多角柱（プリズム）状のレンズが配列したような構成であってもよい。
【００２３】
このレンズ基材１０は、例えば屈折率（ｎ１）が例えば１．３５〜１．７５程度の透明材料（可視光線を透過させる材料）よりなる。このような透明材料としては、例えばソーダライムガラス（屈折率１．５１）等のガラス材料、あるいはポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９）、ポリカーボネート（屈折率１．５８５）、ポリエチレンテレフタレート（屈折率１．５７〜１．５８）等の、例えば屈折率１．５〜１．６程度のプラスチック材料が挙げられる。このレンズ基材１０の表面側には、レンズ基材１０と適切な間隔をあけて対向基板１４が配置されている。
【００２４】
対向基板１４は、透明材料より構成されている。透明材料としては、上記レンズ基材１０と同様のものが挙げられる。これらのレンズ基材１０と対向基板１４の各対向面には、透明導電膜１１，１３が設けられている。
【００２５】
透明導電膜１１，１３は、例えば可視光線に対して透明性を有する導電膜、具体的にはＩＴＯ（酸化インジウム錫），ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛），ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）等が挙げられる。これらのうち、透明導電膜１１は、レンズ基材１０の表面形状（シリンドリカルレンズ１０ａに対応する曲面形状）に倣った表面形状で形成されている。一方、透明導電膜１３の機能層１２側の面は平坦面となっている。これらの透明導電膜１１，１３の厚みは特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度となっている。透明導電膜１１，１３には、電極寿命延長を目的として、例えばフッ素系表面改質剤を用いたコーティングを行ってもよい。これらの透明導電膜１１，１３間に機能層１２が封入されており、透明導電膜１１，１３を通じて機能層１２に電位差が与えられるようになっている（透明導電膜１１，１３のいずれかに正または負の電荷を供給することができるようになっている）。
【００２６】
機能層１２は、例えば液体１２ａ中に荷電粒子１２ｂを含むものであり、レンズ基材１０のレンズの厚みｔ１以上の厚みを有している。液体１２ａは、荷電粒子１２ｂの分散媒であり、絶縁性を有する有機溶媒よりなる。荷電粒子１２ｂは、そのような液体１２ａ中において、正または負の極性に帯電する性質を有する粒子であり、例えば金属材料、金属酸化物または樹脂材料よりなる。荷電粒子１２ｂには帯電性および分散性の向上のために、各種コーティングを行ってもよい。これらの液体１２ａおよび荷電粒子１２ｂはいずれも、可視光線に対して透明性を有することが望ましく、本実施の形態では、それらのうちのどちらか一方がレンズ基材１０と略同一の屈折率を有している。尚、本明細書における「屈折率」は、材料固有の「絶対屈折率」を示すものとする。
【００２７】
液体１２ａ中の荷電粒子１２ｂの含有量は、特に限定されないが、望ましくは、次の条件を満たしているとよい。即ち、荷電粒子１２ｂがレンズ基材１０側へ局在した状態において、レンズ基材１０の曲面形状における凹部分の厚みｔ１（深さ）以上の厚みとなる（荷電粒子１２ｂが凹曲面に充填される）量を含有しているとよい。詳細は後述するが、荷電粒子１２ｂをレンズ基材１０側へ移動させた際に、レンズ基材１０のレンズ機能を効果的に発揮させるためである。
【００２８】
本実施の形態では、液体１２ａの屈折率（ｎａ）がレンズ基材１０の屈折率ｎ１と略一致しており、荷電粒子の屈折率（ｎｂ）がレンズ基材１０の屈折率ｎ１と異なっている（ここではｎｂ＞ｎ１）。例えば、レンズ基材１０が上述のような屈折率１．５前後の材料により構成されている場合には、液体１２ａとしてはテトラクロロエチレン（屈折率１．５０４）、荷電粒子１２ｂとしては二酸化チタン（ＴｉＯ2，屈折率２．７２）が用いられる。尚、二酸化チタンは、テトラクロロエチレン中において、表面の水酸基が水素イオンを放出することで負に帯電する性質を有している。また、本明細書において、各材料の屈折率が「略一致する」とは、それぞれの屈折率の値が完全に一致（同一）している場合に限られず、両者の間に例えば０．１程度以下の屈折率差がある場合をも含む概念とする。また、各材料の屈折率が「異なる」とは、レンズ基材において所望の屈折力を得られる程度の屈折率差を有することを意味するものとする。
【００２９】
このような機能層１２は、コロイド溶液からなることが望ましく、荷電粒子１２ｂの粒径が微小であるとよい。機能層１２では、液体１２ａと荷電粒子１２ｂとの比重差に応じて、荷電粒子１２ｂの沈降あるいは浮上が生じる。ここでは、例えばテトラクロロエチレンの比重が１．６２、二酸化チタンの比重が４．５であるから、二酸化チタンの粒子径が大きいと二酸化チタン粒子が、例えばＹ方向に沿って沈降する。特に、ＴＶ等の大型の電子機器では、シリンドリカルレンズ１０ａの延在方向（Ｙ方向）が垂直方向となるように設置されるため、長時間放置すると二酸化チタンが画面下部に堆積してしまう。このため、液体１２ａの比重よりも荷電粒子１２ｂの比重が大きい場合には、上記のように荷電粒子１２ｂの粒径を微小とすることが望ましい。これによりブラウン運動が活発となり（重力の影響を受けにくくなり）、沈降速度を遅くすることができる。二酸化チタンの場合には、粒子径が例えば１００ｎｍ以下であるとよい。逆に、液体１２ａの比重よりも荷電粒子１２ｂの比重が小さい場合においても、上記場合と同様、ブラウン運動が重力に勝るように荷電粒子の粒径を設計すればよい。
【００３０】
上記のようなレンズモジュール１Ａは、例えば次のようにして作製することができる。即ち、まず、例えばロールアウト製法や溶融押し出し法を用いて、上述した材料よりなる基材に、上述のような表面形状を形成することにより、レンズ基材１０を形成する。この後、レンズ基材１０の表面に、例えばスパッタ法により上述した材料よりなる透明導電膜１１を成膜する。一方、対向基板１４の一面にも同様にして透明導電膜１３を成膜しておく。次いで、例えば透明導電膜１１上に、上述した材料よりなる液体１２ａに荷電粒子１２ｂを混ぜたものを塗布した後、その上に対向基板１４の透明導電膜１３側を、例えばスペーサを用いて所定の間隔に保持しつつ重ね合わせ、周辺部をシールする。これにより、レンズ基材１０と対向基板１４とを接着する。このようにしてレンズモジュール１Ａを作製可能である。
【００３１】
［作用・効果］
本実施の形態では、表示部２において、外部から入力された映像信号に基づいて、各画素Ｐが駆動されると、映像信号に基づく画像が２次元平面（例えば表示部２のレンズモジュール１Ａ側の表面）上に映し出される。このとき、３Ｄ画像を表示する場合（３Ｄモード）には、タイミング制御部３１の制御に応じて、３Ｄ用の映像信号に対応した駆動電圧が各画素Ｐへ供給される。一方、２Ｄ画像を表示する場合（２Ｄモード）には、タイミング制御部３１の制御に応じて、２Ｄ用の映像信号に対応した駆動電圧が各画素Ｐへ供給される。尚、３Ｄモードおよび２Ｄモードの切り替えは、例えば外部から映像信号と共に供給される選択信号に基づいて行われる。このようにして、表示部２では、３Ｄ画像または２Ｄ画像に対応する画像が２次元平面上に形成される。
【００３２】
尚、３Ｄモードにおいて、表示部２が生成する画像は、多視点の画像を空間分割的に、かつ周期的に配列したものである。例えば図４（Ａ）に示したように、Ｘ方向に沿って隣接する複数の画素（ここでは１０個の赤色画素Ｒ１〜Ｒ１０）にそれぞれが多視点方向の各視点に対応する視点画像が表示される。これらの視点画像Ｒ１〜Ｒ１０は、図４（Ｂ）に示したように、１の点（撮像対象点）Ａに対し、１０個の視点Ｄ１〜Ｄ１０からそれぞれ撮影した画像（あるいは擬似的に撮影した画像）に対応するものである。このような１０個の画素を１ユニット（Ｕ１）として、このユニットＵ１が色毎に所定の周期で配列している。一方、２Ｄ画像を表示する場合（２Ｄモード）では、画素Ｐ毎に画像を表示する。
【００３３】
図５（Ａ），（Ｂ）に、３Ｄモードと２Ｄモードの各モードでのレンズモジュール１Ａの動作（スイッチング動作）の一例を模式的に示す。本実施の形態では、上述のように、レンズ基材１０の屈折率ｎ１と液体１２ａの屈折率ｎａが略等しく、荷電粒子１２ｂの屈折率ｎｂが屈折率ｎ１と異なるが、この場合、透明導電膜１１，１３のいずれかに荷電粒子１２ｂ極性と反対の極性を有する電荷を供給することにより、以下に説明するようにレンズモジュール１Ａのレンズ機能を制御する。
【００３４】
（３Ｄモード）
３Ｄモードでは、レンズ駆動部３５が、映像信号処理部３０の制御に応じて、例えばレンズ基材１０側の透明導電膜１１に、荷電粒子１２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する。具体的には、図５（Ａ）に示したように、透明導電膜１１に正の電位を与える。これにより、透明導電膜１１側（レンズ基材１０側）に、例えば負に帯電した荷電粒子１２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。尚、印加する電圧としては直流であってもよいが、交流であってもよい。交流とした場合には、荷電粒子１２ｂの移動速度を向上させることができる。この結果、機能層１２では、液体１２ａ中において荷電粒子１２ｂがレンズ基材１０側にのみ局在した層状態となる。
【００３５】
例えば、液体１２ａとしてテトラクロロエチレン、荷電粒子１２ｂとして二酸化チタンを用いた場合に、例えば透明導電膜１１，１３間の距離を１００μｍ、印加電圧を１５Ｖとすることにより、荷電粒子１２ｂ（二酸化チタン粒子）を、図示したような位置に移動させることができる。
【００３６】
この際、レンズ基材１０と荷電粒子１２ｂとの間には所定の屈折率差（ｎ１＜ｎｂ）があるため、この屈折率差と、レンズ基材１０の曲面形状とに応じたレンズ（レンチキュラーレンズまたはシリンドリカルレンズ１０ａ）の機能が発揮される（そのようなレンズの機能を発現する）。即ち、レンズ基材１０の側から入射した光Ｌが、レンズ基材１０（詳細には透明導電膜１１）と機能層１２との界面付近において屈折される。尚、荷電粒子１２ｂは、レンズ基材１０側に局在した状態において、レンズ基材１０の曲面形状における厚みｔ１以上の厚みを有していることが望ましい。これにより、レンズ基材１０の凹曲面を平坦化するように荷電粒子１２ｂが充填され、レンズ基材１０のレンズ機能が効果的に発揮されると共に、荷電粒子１２ｂと液体１２ａとの界面が平面状となり、この荷電粒子１２ｂと液体１２ａとの界面による光損失を低減することができる。
【００３７】
従って、３Ｄモードでは、例えば図６に示したように、表示部２の２次元平面（面Ｓ）に表示された視点画像Ｒ１〜Ｒ１０（図４（Ａ）に示した視点画像Ｒ１〜Ｒ１０）に対応する光は、レンズモジュール１Ａによって互いに異なる方向へ向けて屈折されて出射する。これにより、レンズモジュール１Ａ越しに表示部２の面Ｓを見た観察者に対し、視差（両眼視差）を生じる１０視点分の画像Ｒ１’〜Ｒ１０’が表示される。即ち、観察者は、これらの画像Ｒ１’〜Ｒ１０’のうちの互いに異なる画像を左眼と右眼とのそれぞれにおいて知覚することで、それらの画像間の視差に応じた立体感を得ることができる。
【００３８】
（２Ｄモード）
２Ｄモードでは、レンズ駆動部３５が、映像信号処理部３０の制御に応じて、例えば対向基板１４側の透明導電膜１３に、荷電粒子１２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する。具体的には、図５（Ｂ）に示したように、透明導電膜１３に正の電位を与えることで、透明導電膜１３側（対向基板１４側）に、例えば負に帯電した荷電粒子１２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。これにより、機能層１２では、液体１２ａ中において荷電粒子１２ｂが対向基板１４側にのみ局在し、レンズ基材１０側は液体１２ａで充たされた層状態となる。
【００３９】
この際、レンズ基材１０と液体１２ａとの各屈折率は略一致しているため、レンズ基材１０のレンズ機能が発揮されない（レンズ機能を発現しない）。即ち、例えばレンズ基材１０の側から入射した光Ｌは、レンズ基材１０と機能層１２との界面付近において屈折されることなくレンズ基材１０および機能層１２を通過し、対向基板１４上へ出射される。
【００４０】
従って、２Ｄモードでは、レンズモジュール１Ａが、表示部２の画像表示を妨げることがない。このため、観察者は、表示部２の２次元平面上に表示された画像を、通常の２Ｄ画像として視認することができる。
【００４１】
上記のように、レンズモジュール１Ａでは、透明導電膜１１，１３間に、所定の屈折率を有する液体１２ａと荷電粒子１２ｂとを含む機能層１２を設けることにより、電気泳動現象を利用して、レンズ機能を制御することができる。具体的には、本実施の形態では、レンズ基材１０および液体１２ａの各屈折率を略一致させ、透明導電膜１１に荷電粒子１２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を発揮させ（通過光を屈折させ）、３Ｄ画像表示を実現できる。一方、透明導電膜１３に荷電粒子１２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を消失させ（光を屈折させずに通過させ）、２Ｄ画像表示を実現できる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、レンズモジュール１Ａが、レンズ基材１０の表面側（曲面形状側）に、液体１２ａおよび荷電粒子１２ｂを含む機能層１２を設け、この機能層１２を間にして透明導電膜１１，１３を設けるようにしたので、電気的にレンズ機能を制御することができる。即ち、荷電粒子１２ｂの電気泳動現象を利用することで、レンズモジュール１Ａを、レンズ機能のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能させることができる。ここで、液晶の配向を利用して上記のようなスイッチングを行う場合には偏光制御が必要となるため、本来偏光を用いないディスプレイ（有機ＥＬディスプレイなど）とは組み合わせの相性が悪い。これに対し、本実施の形態のように電気泳動現象を利用することで、偏光制御が不要となるため、そのようなディスプレイにもモジュールとして好適に組み合わせることができる。更には、機能層１２内において、例えば液体１２ａと荷電粒子１２ｂとを層分離するための部材を別途設置する必要がないために、製造プロセスが煩雑になることもない。よって、汎用性および量産性に優れ、電気的に光のレンズ機能の制御を行うことが可能なモジュールを実現できる。また、表示装置１では、そのようなレンズモジュール１Ａを用いて画像を表示することで、例えば３Ｄ画像と２Ｄ画像とを切り替えて表示することが可能となる。
【００４３】
尚、上記実施の形態では、荷電粒子１２ｂの屈折率がレンズ基材１０の屈折率よりも大きい場合を例示したが、荷電粒子１２ｂの屈折率がレンズ基材１０の屈折率よりも小さくなるように各材料を選定してもよい。このような場合にも、レンズ基材１０の曲面形状を適切な形状に設定することにより、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、上記実施の形態のレンズモジュールの変形例（変形例１〜４）について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４５】
＜変形例１＞
図７は、変形例１に係るレンズモジュールを説明するための模式図である。上記実施の形態では、レンズモジュール１Ａにおいて、機能層１２を間にして透明導電膜１１，１３が設けられていることを説明したが、これらの透明導電膜１１，１３の一方または両方が複数の電極（サブ電極）に分割されていてもよい。この例では、対向基板１４側の透明導電膜１３が複数のサブ電極１３ａに分割されている。これらの複数のサブ電極１３ａはそれぞれ、Ｘ方向に沿って長辺を有する短冊形状を有していることが望ましい。尚、この例では、レンズ基材１０側の透明導電膜１１は、上記実施の形態と同様、レンズ基材１０の表面形状に倣った形状を有している。
【００４６】
本変形例では、例えば図２に示したレンズ駆動部３５が、所定のタイミングで、これらの複数のサブ電極１３ａにそれぞれ、正または負の電位を空間分割的に印加するようになっている。この際、例えばＹ方向正または負の向きに（上部から下部、下部から上部へ向かって）、例えば電位を正負反転させながらスキャンする。上述したように、特にレンズモジュールがＹ方向を垂直方向として設置される場合、重力の影響によりレンズモジュールの下部に、荷電粒子が沈降し易い。本変形例のように、透明導電膜１３を分割して、それぞれに正または負の電位を順次供給することにより、沈殿した荷電粒子を攪拌することができる。これにより、荷電粒子が重力により沈降したとしても、再度、荷電粒子を液体中に分散させることができる。但し、攪拌動作時は、上記実施の形態で説明したような画像表示動作に伴うレンズモジュールのスイッチング動作が阻害されるため、この電圧印加による攪拌動作は、画像表示がなされていない期間に行う（例えば、電子機器のスイッチオフ後（画像表示動作終了後）、数秒間程度行う）ことが望ましい。
【００４７】
尚、電位の印加手法は、上記のような正負を反転しながらスキャンする手法に限られず、荷電粒子を攪拌可能であれば、他の印加手法であってもよい。また、この例では、対向基板１４側の透明導電膜１３を複数に分割したが、レンズ基材１０側の透明導電膜１１を分割してもよく、またそれらの両方を分割してもよい。また、サブ電極の形状、個数（分割数）も例示したものに限定されない。
【００４８】
上記のように、透明導電膜１１，１３の少なくとも一方を複数に分割し、荷電粒子の攪拌を行うようにしてもよい。この場合にも、２Ｄ画像を表示する際には、複数のサブ電極１３ａの全てに荷電粒子と反対の極性を有する電荷を供給すれば、上記実施の形態と同様の２Ｄ画像表示を行うことができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、荷電粒子の沈降が生じた場合には、レンズモジュールの上部と下部との間でレンズ機能が変化し、これによって画面の上下で見え方に違いが生じ、表示品質が低下する虞があるが、上記のような攪拌動作を行うことで、荷電粒子を再び分散させることができる。よって、電気泳動現象を利用した高精度なスイッチング動作を実現可能となる。
【００４９】
＜変形例２＞
図８は、変形例２に係るレンズモジュール１Ｂの断面構成を表したものである。上記実施の形態では、レンズ基材１０および液体１２ａの各屈折率が略一致し、レンズ基材１０および荷電粒子１２ｂの各屈折率が異なる場合を例示したが、屈折率の大小関係はこれに限定されない。例えば、本変形例のように、レンズ基材（レンズ基材２０）および荷電粒子（荷電粒子２２ｂ）の各屈折率が略一致し、レンズ基材２０および液体２２ａの各屈折率が異なっていてもよい。
【００５０】
（構成）
レンズモジュール１Ｂは、上記実施の形態のレンズモジュール１Ａと同様、例えば上述のような表示装置において、モジュールとして表示部２と好適に組み合わされて使用されるものである。このレンズモジュール１Ｂは、少なくとも画素部２ａに対向して設けられ、例えばＹ方向に軸を有するシリンドリカルレンズ（半円筒状レンズ、蒲鉾状レンズ）２０ａを、Ｘ方向に沿って複数配列してなる、レンチキュラーレンズとして機能するものである。また、このレンズモジュール１Ｂも、レンズ基材２０の表面（第１の面）側に、透明導電膜２１（第１の導電膜）、機能層２２、透明導電膜１３および対向基板１４を備えたものである。
【００５１】
但し、本変形例では、レンズ基材２０の曲面形状は、複数の凸曲面（１つの凸曲面がシリンドリカルレンズ２０ａに相当）がＸ方向に沿って配列されたものとなっている。このレンズ基材２０の対向基板１４との対向面には、レンズ基材２０の表面形状に倣った表面形状で、透明導電膜２１が形成されている。レンズ基材２０としては、例えば屈折率（ｎ１）が上記実施の形態と同様の範囲にある透明材料が用いられる。透明導電膜２１は、上記実施の形態の透明導電膜１１，１３と同様の材料および厚みにより構成されている。また、透明導電膜２１，１３を通じて機能層２２に所定の電位差が与えられるようになっている（透明導電膜２１，１３のいずれかに正または負の電荷を供給することができるようになっている）。
【００５２】
機能層２２は、上記実施の形態の機能層１２と同様、分散媒としての液体２２ａ中に荷電粒子２２ｂを含むものであり、液体２２ａは、絶縁性を有する有機溶媒よりなる。荷電粒子２２ｂは、そのような液体２２ａ中において、正または負の極性に帯電する性質を有する粒子であり、例えば金属材料または金属酸化物よりなる。荷電粒子２２ｂには帯電性および分散性の向上のために、各種コーティングを行ってもよい。また、この機能層２２は、上記実施の形態の機能層１２と同様の理由から、荷電粒子２２ｂの比重が液体２２ａの比重よりも大きい場合には、コロイド溶液であることが望ましく、荷電粒子２２ｂの粒径が微小であるとよい。
【００５３】
液体２２ａ中の荷電粒子２２ｂの含有量は、特に限定されないが、望ましくは、次のような条件を満たしているとよい。即ち、荷電粒子２２ｂがレンズ基材２０側へ局在した状態において、レンズ基材２０の曲面形状における凸部分の厚みｔ２以上の厚みとなる（荷電粒子２２ｂが隣接する凸曲面同士の間の凹部２０ｂに充填される）量を含有しているとよい。荷電粒子２２ｂをレンズ基材２０側へ移動させた際に、レンズ基材２０のレンズ機能をむらなく消失させるためである。
【００５４】
本変形例では、上記のように、荷電粒子２２ｂの屈折率ｎｂがレンズ基材２０の屈折率ｎ１と略一致し、液体２２ａの屈折率ｎａがレンズ基材２０の屈折率ｎ１と異なっている。（ここではｎａ＜ｎ１）。例えば、レンズ基材２０が上述のような屈折率１．５前後の材料により構成されている場合には、液体２２ａとしては例えばシリコーンオイル（屈折率１．４）、荷電粒子２２ｂとしては屈折率が１．５前後の樹脂材料が用いられる。このような荷電粒子２２ｂとしては、例えばアクリル樹脂等が挙げられる。尚、ここでは、荷電粒子２２ｂは、液体２２ａ中において、負に帯電する場合を例に挙げて説明する。
【００５５】
（作用・効果）
図９（Ａ），（Ｂ）に、３Ｄモードと２Ｄモードの各モードでのレンズモジュール１Ｂの動作（スイッチング動作）の一例を模式的に示す。本変形例のレンズモジュール１Ｂでは、上述のように、レンズ基材２０の屈折率ｎ１と荷電粒子２２ｂの屈折率ｎｂが略一致し、液体２２ａの屈折率ｎａが屈折率ｎ１と異なるが、この場合も、上記実施の形態と同様、透明導電膜２１，１３のいずれかに荷電粒子２２ｂの極性と反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を制御することができる。但し、本変形例では、以下に説明するように、３Ｄモードおよび２Ｄモードの各モードにおける液体２２ａおよび荷電粒子２２ｂの相対的な位置関係が、上記実施の形態と異なっている。
【００５６】
具体的には、３Ｄモードでは、図９（Ａ）に示したように、例えば対向基板１４側の透明導電膜１３に、荷電粒子２２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する（ここでは、透明導電膜１３に正の電位を与える）。これにより、透明導電膜１３側（対向基板１４側）に、例えば負に帯電した荷電粒子２２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。この結果、液体２２ａ中において荷電粒子２２ｂが対向基板１４側にのみ局在し、レンズ基材２０側は液体２２ａで充たされた層状態となる。
【００５７】
この際、本変形例では、レンズ基材２０と液体２２ａとの間に所定の屈折率差（ｎ１＞ｎａ）があるため、この屈折率差と、レンズ基材２０の曲面形状とに応じたレンズ（レンチキュラーレンズまたはシリンドリカルレンズ２０ａ）の機能が発揮される。即ち、レンズ基材２０の側から入射した光Ｌが、レンズ基材２０（詳細には透明導電膜２１）と機能層２２との界面付近において屈折される。従って、３Ｄモードでは、上記実施の形態と同様、表示部２によって２次元形成された多視点画像のそれぞれに対応する各光が、レンズモジュール１Ｂによって互いに異なる方向へ向けて屈折されて出射される。
【００５８】
一方、２Ｄモードでは、図９（Ｂ）に示したように、例えばレンズ基材２０側の透明導電膜２１に、荷電粒子２２ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する（ここでは、透明導電膜２１に正の電位を与える）。これにより、透明導電膜２１側（レンズ基材２０側）に、例えば負に帯電した荷電粒子２２ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。この結果、機能層２２では、液体２２ａ中において荷電粒子２２ｂがレンズ基材１０側にのみ局在した層状態となる。
【００５９】
この際、本変形例では、レンズ基材２０と荷電粒子２２ｂとの各屈折率は略一致しているため、レンズ基材２０のレンズ機能は発揮されない。即ち、例えばレンズ基材２０の側から入射した光Ｌは、レンズ基材２０と機能層２２との界面付近において屈折されることなくレンズ基材２０および機能層２２を通過し、対向基板１４上へ出射される。従って、２Ｄモードでは、上記実施の形態と同様、レンズモジュール１Ｂが、表示部２による画像表示を妨げることがない。
【００６０】
上記のように、本変形例においても、上記実施の形態と同様、レンズモジュール１Ｂでは、透明導電膜２１，１３間に、所定の屈折率を有する液体２２ａと荷電粒子２２ｂとを含む機能層２２を設けることにより、電気泳動現象を利用して、レンズ機能を制御することができる。具体的には、本変形例では、レンズ基材２０および荷電粒子２２ｂの各屈折率を略一致させ、透明導電膜１３に荷電粒子２２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を発揮させ（通過光を屈折させ）、３Ｄ画像表示を実現できる。一方、透明導電膜２１に荷電粒子２２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を消失させ（光を屈折させずに通過させ）、２Ｄ画像表示を実現できる。よって、本変形例では、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６１】
尚、上記変形例２では、液体２２ａの屈折率がレンズ基材２０の屈折率よりも小さい場合を例示したが、液体２２ａの屈折率がレンズ基材２０の屈折率よりも大きくなるように各材料を選定してもよい。このような場合にも、レンズ基材２０の曲面形状を適切な形状に設定することにより、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６２】
＜変形例３＞
上記実施の形態および変形例２では、液体および荷電粒子のうちのどちらか一方の屈折率がレンズ基材の屈折率と略一致する場合を例示したが、本変形例では、レンズ基材２０、液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂの各屈折率が互いに異なっている。尚、レンズ基材２０、液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂとしては、上述した材料の中から互いの屈折率が異なるように適切なものを選択すればよい。また、ここでは、上記変形例１において説明した凸曲面を有するレンズ基材２０を用いた構成を例示している。
【００６３】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本変形例のレンズモジュール（レンズモジュール１Ｃ）の３Ｄモードおよび２Ｄモードにおける動作（スイッチング動作）の一例を模式的に示したものである。本変形例においても、上記実施の形態と同様、透明導電膜２１，１３間に液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂを含む機能層２３が設けられていることにより、レンズ機能の制御が可能である。但し、本変形例では、以下に説明するように、２Ｄモードにおける動作が上記実施の形態等と異なっている。
【００６４】
具体的には、３Ｄモードでは、図１０（Ａ）に示したように、上記変形例２と同様、例えば対向基板１４側の透明導電膜１３に、荷電粒子２３ｂの極性と反対の極性の電荷を供給する（ここでは、透明導電膜１３に正の電位を与える）。これにより、透明導電膜１３側（対向基板１４側）に、例えば負に帯電した荷電粒子２３ｂが移動する（電気泳動現象が生じる）。この結果、液体２３ａ中において荷電粒子２３ｂが対向基板１４側にのみ局在し、レンズ基材２０側は液体２３ａで充たされた層状態となる。
【００６５】
この際、本変形例では、レンズ基材２０と液体２３ａとの間に所定の屈折率差があるため、この屈折率差と、レンズ基材２０の曲面形状とに応じたレンズ（レンチキュラーレンズまたはシリンドリカルレンズ２０ａ）の機能が発揮される。即ち、レンズ基材２０の側から入射した光Ｌが、レンズ基材２０（詳細には透明導電膜２１）と機能層２２との界面付近において屈折される。従って、３Ｄモードでは、上記実施の形態等と同様、表示部２によって２次元形成された多視点画像のそれぞれに対応する各光が、互いに異なる方向へ向けて屈折されて出射される。
【００６６】
一方、２Ｄモードでは、図１０（Ｂ）に示したように、荷電粒子２３ｂを液体２３ａ中に分散させた状態とする。即ち、本変形例では、透明導電膜２１，１３間に電位差を与えずにおくことで、荷電粒子２３ｂの散乱作用によってレンズ基材２０のレンズ機能が消失する。従って、２Ｄモードでは、表示部２による画像表示に大きな影響を与えることはない。但し、散乱作用によって、画像の先鋭感が失われることもあるため、荷電粒子２３ｂの含有量は可能な限り低下させることが望ましい。
【００６７】
上記のように、本変形例においても、上記実施の形態とほぼ同様、レンズモジュール１Ｃでは、透明導電膜２１，１３間に、所定の屈折率を有する液体２３ａと荷電粒子２３ｂとを含む機能層２３を設けることにより、電気泳動現象を利用して、レンズ機能を制御することができる。具体的には、本変形例では、レンズ基材２０、液体２３ａおよび荷電粒子２３ｂの各屈折率を異なるようにし、透明導電膜１３に荷電粒子２２ｂと反対の極性を有する電荷を供給することにより、レンズ機能を発揮させ（通過光を屈折させ）、３Ｄ画像表示を実現できる。一方、透明導電膜２１，１３に電位差を与えず、液体２３ａ中に分散した荷電粒子２３ｂの散乱作用を利用することで、レンズ機能を消失させ（光を屈折させずに通過させ）、２Ｄ画像表示を実現できる。よって、本変形例においても、上記実施の形態とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００６８】
また、本変形例では、上記３Ｄモードおよび２Ｄモードのいずれにおいても、凹凸のあるレンズ基材２０の曲面形状側に荷電粒子２３ｂを集める必要がない。ここで、透明導電膜２１に電位を与えると、レンズ基材２０側にはその凹凸形状によって、電界強度の疎密が生じることがあるが、このような電界強度の疎密が生じると、これに起因して荷電粒子２３ｂがレンズ基材２０側の偏った領域に集まってしまう（所望の領域に集まらない）。従って、本変形例のように、荷電粒子２３ｂをレンズ基材２０側に集めることなくレンズ機能の制御を行うことで、そのような荷電粒子２３ｂの偏りを防ぐことができる。
【００６９】
＜変形例４＞
図１１は、変形例４に係るレンズモジュール（レンズモジュール１Ｄ）の断面構成を表したものである。上記実施の形態および変形例１〜３では、機能層を挟む一対の透明導電膜のうちの一方をレンズ基材の表面（曲面形状を有する第１の面）に設けたが、本変形例のように、透明導電膜２４を、レンズ基材１０の裏面（平坦な第２の面）に設けるようにしてもよい。このような場合であっても、上記実施の形態等と同等の効果を得ることができる。尚、本変形例では、レンズ基材１０の厚み分、機能層１２と透明導電膜２４との距離が離れるため、上記実施の形態等に比べて、機能層１２への印加電圧を大きく設定する必要があるが、透明導電膜２４をレンズ基材１０の平坦な面に成膜できるため、膜厚むらが生じにくく、成膜プロセスは容易となる。また、対向基板１４側の透明導電膜１３とのショートを防ぐ効果もある。
【００７０】
以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施形態等で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、本開示の荷電粒子として、液体中において負に帯電するものを例に挙げて説明したが、使用材料に応じて荷電粒子は正に帯電したものであってもよい。但し、この場合には、３Ｄモードあるいは２Ｄモードを実現する際に、いずれかの透明導電膜に負の電荷を供給するようにする。
【００７１】
また、上記実施の形態等では、レンズ基材の裏面側から光を入射させる場合（レンズ基材の裏面側に表示部が設置される場合）を例示したが、本開示はこれに限定されず、対向基板１４側から光を入射させるようにしてもよい。また、対向基板１４（透明導電膜１３）の機能層側の面は平坦面としたが、シリンドリカルレンズ毎に曲面を有していてもよい。
【００７２】
更に、上記実施の形態等では、レンズモジュールを表示部と組み合わせた、３Ｄ表示および２Ｄ表示の切り替えが可能な表示装置について説明したが、本開示のレンズモジュールは、そのような映像表示装置以外の電子機器にも適用可能である。例えば、３Ｄ映像および２Ｄ映像を切り替えて撮影可能な撮像装置（カメラ）に適用することもできる。また、レンズモジュールは、レンズ機能のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能するものであるから、上述のような３Ｄ／２Ｄの切り替え以外にも、様々な用途で使用することができる。例えば、上述のようにレンズモジュールでは、通過する光を、透過（屈折させずに透過）、集光（屈折させて透過）、あるいは散乱させる、という３つの機能をスイッチング可能であるため、このようなスイッチングを利用した照明等にも適用することができる。
【００７３】
尚、本開示のレンズモジュールは、以下の（１）〜（１２）に記載したような構成を有してもいてもよい。
（１）対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを備えたレンズモジュール。
（２）前記機能層の前記液体および前記荷電粒子のうちのいずれか一方の屈折率は、前記基材の屈折率と略一致する上記(1)に記載のレンズモジュール。
（３）前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側に設けられている上記(1)または(2)に記載のレンズモジュール。
（４）前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない上記(1)〜(3)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（５） 前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない上記(1)〜(4)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（６）前記基材、前記液体および前記荷電粒子の屈折率が互いに異なる上記(1)〜(5)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（７）前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側の面に設けられ、前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、前記機能層中に前記荷電粒子が分散されることにより前記基材におけるレンズ機能を発揮しない上記(6)に記載のレンズモジュール。
（８）前記第１および第２の導電膜の少なくとも一方は、複数のサブ電極に分割されている上記(1)〜(7)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（９）前記複数のサブ電極にはそれぞれ、正または負の電位が印加されるようになっている上記(8)に記載のレンズモジュール。
（１０）前記基材の曲面形状が、一方向に延在する軸を有する半円筒形状の面を複数配列させたものであり、レンチキュラーレンズとしてのレンズ機能を有する上記(1)〜(9)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（１１）前記機能層は、前記曲面形状における凸部分または凹部分の厚みよりも大きな厚みを有する上記(1)〜(10)のいずれかに記載のレンズモジュール。
（１２）前記第１の導電膜は、前記基材の曲面形状に倣った表面形状を有する上記(1)〜(11)のいずれかに記載のレンズモジュール。
【００７４】
また、本開示の表示装置は、以下の（１３）〜（１５）に記載したような構成を有してもいてもよく、更に、上記（２）〜（１２）に記載したレンズモジュールを有していてもよい。
（１３）表示部と、前記表示部の光出射側に設けられたレンズモジュールとを備え、前記レンズモジュールは、対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜とを有する表示装置。
（１４）前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、前記レンズ駆動部は、前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、他方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより、２次元画像表示を行う上記(13)に記載の表示装置。
（１５）前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、前記レンズ駆動部は、前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、前記機能層に電圧無印加の状態で、２次元画像表示を行う上記(13)または(14)に記載の表示装置。
【符号の説明】
【００７５】
１…表示装置、１Ａ〜１Ｄ…レンズモジュール、２…表示部、１０，２０…レンズ基材、１１，２１，１３…透明導電膜、１２，２２，２３…機能層、１２ａ，２２ａ，２３ａ…液体、１２ｂ，２２ｂ，２３ｂ…荷電粒子、１４…対向基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、
前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、
前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜と
を備えたレンズモジュール。
【請求項２】
前記機能層の前記液体および前記荷電粒子のうちのいずれか一方の屈折率は、前記基材の屈折率と略一致する
請求項１記載のレンズモジュール。
【請求項３】
前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、
前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側に設けられている
請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項４】
前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、
前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、
前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない
請求項３記載のレンズモジュール。
【請求項５】
前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、
前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、
前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない
請求項３記載のレンズモジュール。
【請求項６】
前記基材、前記液体および前記荷電粒子の屈折率が互いに異なる
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項７】
前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、
前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側の面に設けられ、
前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、
前記機能層中に前記荷電粒子が分散されることにより前記基材におけるレンズ機能を発揮しない
請求項６に記載のレンズモジュール。
【請求項８】
前記第１および第２の導電膜の少なくとも一方は、複数のサブ電極に分割されている
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項９】
前記複数のサブ電極にはそれぞれ、正または負の電位が印加されるようになっている
請求項８に記載のレンズモジュール。
【請求項１０】
前記基材の曲面形状が、一方向に延在する軸を有する半円筒形状の面を複数配列させたものであり、
レンチキュラーレンズとしてのレンズ機能を有する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１１】
前記機能層は、前記曲面形状における凸部分または凹部分の厚みよりも大きな厚みを有する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１２】
前記第１の導電膜は、前記基材の曲面形状に倣った表面形状を有する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１３】
表示部と、前記表示部の光出射側に設けられたレンズモジュールとを備え、
前記レンズモジュールは、
対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、
前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、
前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜と
を有する表示装置。
【請求項１４】
前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、
前記レンズ駆動部は、
前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、
他方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより、２次元画像表示を行う
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、
前記レンズ駆動部は、
前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、
前記機能層に電圧無印加の状態で、２次元画像表示を行う
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１】
対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、
前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、
前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜と
を備えたレンズモジュール。
【請求項２】
前記機能層の前記液体および前記荷電粒子のうちのいずれか一方の屈折率は、前記基材の屈折率と略一致する
請求項１記載のレンズモジュール。
【請求項３】
前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、
前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側に設けられている
請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項４】
前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、
前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、
前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない
請求項３記載のレンズモジュール。
【請求項５】
前記荷電粒子の屈折率と前記基材の屈折率とが略一致すると共に、前記液体の屈折率と前記基材の屈折率とが互いに異なり、
前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、
前記第１の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮しない
請求項３記載のレンズモジュール。
【請求項６】
前記基材、前記液体および前記荷電粒子の屈折率が互いに異なる
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項７】
前記第１の導電膜は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられ、
前記第２の導電膜は、前記機能層の前記基材と反対側の面に設けられ、
前記第２の導電膜に前記荷電粒子と異なる極性の電荷が供給されることにより、前記基材におけるレンズ機能を発揮し、
前記機能層中に前記荷電粒子が分散されることにより前記基材におけるレンズ機能を発揮しない
請求項６に記載のレンズモジュール。
【請求項８】
前記第１および第２の導電膜の少なくとも一方は、複数のサブ電極に分割されている
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項９】
前記複数のサブ電極にはそれぞれ、正または負の電位が印加されるようになっている
請求項８に記載のレンズモジュール。
【請求項１０】
前記基材の曲面形状が、一方向に延在する軸を有する半円筒形状の面を複数配列させたものであり、
レンチキュラーレンズとしてのレンズ機能を有する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１１】
前記機能層は、前記曲面形状における凸部分または凹部分の厚みよりも大きな厚みを有する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１２】
前記第１の導電膜は、前記基材の曲面形状に倣った表面形状を有する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１３】
表示部と、前記表示部の光出射側に設けられたレンズモジュールとを備え、
前記レンズモジュールは、
対向する第１および第２の面を有し、前記第１の面に曲面形状を有する基材と、
前記基材の前記第１の面側に設けられると共に、液体および荷電粒子を含む機能層と、
前記機能層を間にして対向配置された第１および第２の導電膜と
を有する表示装置。
【請求項１４】
前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、
前記レンズ駆動部は、
前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、
他方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより、２次元画像表示を行う
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記レンズモジュールを駆動するレンズ駆動部を備え、
前記レンズ駆動部は、
前記第１および第２の導電膜のうちの一方の導電膜に、前記荷電粒子の極性とは異なる電荷を供給することにより３次元画像表示を行い、
前記機能層に電圧無印加の状態で、２次元画像表示を行う
請求項１３に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１５６１３（Ｐ２０１３−１５６１３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７１７５（Ｐ２０１１−１４７１７５）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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