画像表示装置及び可変レンズアレイ
【課題】表示される画像の画質の悪化を軽減することができる画像表示装置及び可変レンズアレイを提供する。
【解決手段】画像表示装置は、二次元画像を表示する画像表示部、及び、第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、を備えており、可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、可変レンズアレイの第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている。
【解決手段】画像表示装置は、二次元画像を表示する画像表示部、及び、第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、を備えており、可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、可変レンズアレイの第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は画像表示装置に関する。また、本開示は可変レンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
視差のある２つの画像を画像観察者が観察することで立体視を実現する画像表示装置が、種々、知られている。立体視が可能な画像表示装置の方式は、眼鏡によって視差画像を左右の眼に分離して入力する眼鏡方式と、眼鏡を使用することなく視差画像を左右の眼に入力する裸眼方式とに大別される。裸眼方式の画像表示装置として、レンチキュラーレンズ等のレンズアレイと二次元画像を表示する画像表示部とを組み合わせた画像表示装置の実用化が進められている。
【０００３】
レンズ列を備えたレンズアレイが画像表示部と画像観察者との間に配置される画像表示装置の動作の概念図を、図３０の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
【０００４】
図３０の（Ａ）に示すように、符号Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９を付した画素群から出射された光線群は視点２に達する。また、図３０の（Ｂ）に示すように、符号Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８，Ｌ１０を付した画素群から出射された光線群は視点１に達する。このように、画像表示部からから所定距離をおいた位置にあっては、視点１の画像と視点２の画像が独立して観察される。
【０００５】
画像観察者の左眼と右眼とが視点１と視点２とに位置し、符号Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８，Ｌ１０を付した画素群によって左眼用の画像を表示し、符号Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９を付した画素群によって右眼用の画像を表示すれば、画像観察者は、画像を立体画像として認識する。
【０００６】
一方、立体視を実現する画像表示装置においては、通常画像（二次元画像）の表示も支障なく行うことができることが好ましい。換言すれば、立体画像の表示と通常画像の表示とが切り替え可能といった構成であることが望ましい。レンズアレイのレンズ列の屈折力を可変することができれば、立体画像の表示と通常画像の表示とを切り替えることができる。
【０００７】
例えば特開２００１−１３３９１８号公報（特許文献１）の図２に示すように、レンズ列の屈折力を可変することができる可変レンズアレイとして、透明な電極を有する一対の透明な基板の間に液晶層が配置された構造の可変レンズアレイが提案されている。この構造の可変レンズアレイにあっては、レンズ列は液晶材料を用いた屈折率分布レンズ（Gradient Indexレンズ）から成り、一対の基板間の電圧を変えることによってレンズ列の屈折力を可変することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３３９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液晶材料を用いた屈折率分布レンズ（以下、単に、液晶ＧＲＩＮレンズと呼ぶ場合がある）を用いた可変レンズアレイにあっては、一対の基板の間を所定の間隔に保持する必要がある。光学的なレンズ列を構成するといった関係から、可変レンズアレイの液晶層は、通常の液晶表示パネルの液晶層に比べてかなり厚い。例えば、基板間に散布された球状のスペーサによって間隔を保持するといった構成とすると、スペーサの径は画像表示装置の画素の幅に比べて無視できない大きさとなり、また、スペーサ周辺の液晶分子の配向の乱れによってレンズ性能は低下する。これによって、表示される画像の画質は悪化する。
【００１０】
従って、本開示の目的は、表示される画像の画質の悪化を軽減することができる画像表示装置及び可変レンズアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
可変レンズアレイの第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置である。
【００１２】
上記の目的を達成するための本開示の可変レンズアレイは、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイである。
【００１３】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置である。
【００１４】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の可変レンズアレイは、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイである。
【００１５】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置である。
【００１６】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の可変レンズアレイは、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイである。
【発明の効果】
【００１７】
本開示の可変レンズアレイ、あるいは又、本開示の画像表示装置を構成する可変レンズアレイにあっては、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている。従って、スペーサとスペーサ付近の液晶層の光学的な関係は、レンズ列の屈折力の値を変化させても基本的には一定となる。これによって、スペーサによるレンズ性能の低下が軽減され、表示される画像の画質の悪化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態に用いられる画像表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【図２】図２は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図３】図３は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図４】図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図６】図６は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図７】図７は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図８】図８は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図９】図９は、第１の変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図１１】図１１は、第２の変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図１２】図１２は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に用いられる可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図１４】図１４は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図１５】図１５は、図１３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】図１６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図１７】図１７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図１８】図１８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図１９】図１９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。
【図２１】図２１は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２２】図２２は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２３】図２３は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２４】図２４は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２５】図２５は、第４の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。
【図２６】図２６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２７】図２７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２８】図２８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２９】図２９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図３０】図３０の（Ａ）及び（Ｂ）は、レンズアレイが画像表示部と画像観察者との間に配置される画像表示装置の動作の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイ、全般に関する説明
２．第１の実施形態
３．第２の実施形態
４．第３の実施形態
５．第４の実施形態（その他）
【００２０】
［本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイ、全般に関する説明］
本開示の可変レンズアレイ、あるいは又、本開示の画像表示装置に用いられる可変レンズアレイ（以下、これらを単に、本開示の可変レンズアレイと呼ぶ場合がある）にあっては、上述したように、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている。ここで、「液晶分子の配向方向が変わらない」とは、厳密に液晶分子の配向方向が変わらない場合の他、実質的に液晶分子の配向方向が変わらない場合をも含む。換言すれば、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００２１】
可変レンズアレイの表面を画像観察者が押すといった使用状態が想定される場合には、いわゆる面押し強度を確保するために、壁状のスペーサを用いた構成とすることが好ましい。あるいは又、充分な面押し強度を確保するに足る数の柱状のスペーサを配置するといった構成とすることが好ましい。尚、柱状のスペーサの形状は特に限定するものではなく、例えば角柱状であってもよいし円柱状であってもよい。
【００２２】
第１基板における第１電極の平面形状と第２基板における第２電極の平面形状は、可変レンズアレイの設計に応じて、適宜好適な形状とすればよい。基本的には、第１電極および第２電極の一方を平面状の共通電極とし、他方をストライプ状の電極とするといった構成とすればよい。尚、継続して直流電圧を液晶層に印加すると液晶材料の劣化を招くので、通常の液晶表示パネルと同様に、第１電極と第２電極との間の電圧の極性が順次反転するように可変レンズアレイを駆動すればよい。
【００２３】
第１電極と第２電極の設計やこれらに印加する電圧の設定にもよるが、上述した好ましい構成を含む本開示の可変レンズアレイにあっては、壁状または柱状のスペーサが、レンズ列の中央部に配置されている構成とすることができるし、あるいは又、それぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されている構成とすることもできる。
【００２４】
上述した好ましい構成を含む本開示の可変レンズアレイにあっては、液晶材料の流動性を確保する観点から、第１基板の外周部と第２基板の外周部は封止部によって封止されており、壁状または柱状のスペーサの端部と封止部との間には間隔が空けられている構成とすることが好ましい。
【００２５】
可変レンズアレイを構成する第１基板や第２基板は、光に対して透明な材料、即ち、光を余り吸収することの無い材料から構成することができる。第１基板や第２基板を構成する材料として、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。第１基板と第２基板を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２６】
第１基板の第１電極や第２基板の第２電極は、光透過性を有する金属薄膜や、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料から構成することができる。第１電極や第２電極は、真空蒸着法やスパッタリング法に例示される物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などの周知の方法によって成膜することができ、また、フォトリソグラフ法とエッチング法との組合せ、リフトオフ法などの周知の方法によりパターニングすることができる。
【００２７】
第１基板と第２基板との間に配置される液晶層を構成する材料として、ネマチック液晶材料などの広く周知の材料を用いることができる。液晶層を構成する材料は特に限定するものではない。ポジ型の液晶材料を用いた構成とすることができるし、ネガ型の液晶材料を用いた構成とすることもできる。
【００２８】
第１基板と第２基板の液晶層側の面の少なくとも一方に、液晶分子の配向方向やプレチルト角を設定するための配向処理が施されていてもよい。配向処理は、例えばラビング処理を施した配向膜を形成するなどといった周知の方法によって行うことができる。配向膜は、ポリイミド材料などといった周知の材料を用いて構成することができる。
【００２９】
壁状または柱状のスペーサの形成方法は特に限定するものではない。スペーサの形成方法として、例えば、スクリーン印刷法、感光法を挙げることができる。スクリーン印刷法とは、スペーサを形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口が形成されており、スクリーン上のスペーサ形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上にスペーサ形成用材料層を形成した後、必要に応じて硬化処理を行う方法である。感光法とは、基板上に感光性を有するスペーサ形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこのスペーサ形成用材料層をパターニングするといった方法である。スペーサは、透明な高分子材料といった周知の材料から構成することができる。
【００３０】
第１基板の外周部と第２基板の外周部との間を封止する封止部は、たとえば熱硬化性のエポキシ系樹脂材料といった周知のシール材料を用いて構成することができる。
【００３１】
本開示の画像表示装置に用いられる画像表示部として、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネルなどといった、広く周知の表示装置を用いることができる。画像表示部は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。
【００３２】
後述する各実施形態においては、透過型のモノクロ液晶表示パネルを画像表示部として用いる。また、実施形態にあっては、可変レンズアレイは画像表示部と画像観察者との間に配置されているとして説明する。尚、本開示の構造はこれに限るものではなく、透過型表示パネルと照明部との間に可変レンズアレイが配置されているといった構成とすることもできる。
【００３３】
液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えたフロントパネル、透明画素電極を備えたリアパネル、及び、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料から成る。液晶表示パネルの動作モードは特に限定するものではない。所謂ＴＮモードで駆動される構成であってもよいし、ＶＡモードあるいはＩＰＳモードで駆動される構成であってもよい。
【００３４】
画像表示部の画素（ピクセル）の数Ｍ×Ｎを（Ｍ，Ｎ）で表記したとき、（Ｍ，Ｎ）の値として、具体的には、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
【００３５】
透過型表示パネルを背面から照射する照明部として、広く周知の照明部を用いることができる。照明部の構成は、特に限定するものではない。照明部は、光源、プリズムシート、拡散シート、導光板などといった周知の部材から構成することができる。
【００３６】
画像表示部を駆動する駆動回路や、可変レンズアレイを駆動する駆動回路は、種々の回路から構成することができる。これらは周知の回路素子などを用いて構成することができる。
【００３７】
本明細書に示す各種の条件は、厳密に成立する場合の他、実質的に成立する場合にも満たされる。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００３８】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【００３９】
図１は、第１の実施形態に用いられる画像表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【００４０】
図１に示すように、画像表示装置１は、
二次元画像を表示する画像表示部１０、及び、
第１電極を有する第１基板１３０Ａと、第２電極を有する第２基板１３０Ｂと、第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列３１の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ３０、
を備えている。尚、参照番号１３８は第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの封止部を示す。
【００４１】
可変レンズアレイ３０は、画像表示部１０の正面（画像観察者側）に対向して配置されており、画像表示部１０とは設計上定めた所定の間隔を空けて対向するように図示せぬ保持部材によって保持されている。後述するように、可変レンズアレイ３０の第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの間には、レンズ列３１の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状のスペーサが設けられている。第１の実施形態にあっては、柱状のスペーサはレンズ列３１の中央部に配置されている。
。
【００４２】
画像表示部１０の背面側には光を照射する照明部２０が配置されている。照明部２０は、光源、プリズムシート、拡散シート、導光板などといった部材（これらは図示せず）から構成されている。
【００４３】
画像表示部１０の背面側には、偏光方向がＸ方向となるように図示せぬ第１の偏光フィルムが貼られており、画像表示部１０の正面側には、偏光方向がＹ方向となるように第２の偏光フィルムが貼られている。図示せぬ駆動回路によって画像表示部１０は駆動され、画素内の液晶分子の配向方向を制御することによって、外部からの映像信号に応じた二次元画像を表示する。また、別の図示せぬ駆動回路によって可変レンズアレイ３０は駆動され、立体画像を表示する場合と通常画像を表示する場合とで、レンズ列３１の屈折力の値がそれぞれ所定の値に設定される。
【００４４】
画像表示部１０の表示領域１１には、水平方向（図においてＸ方向）にＭ個、垂直方向（図においてＹ方向）にＮ個の画素１２が配列されている。第ｍ列目（但し、ｍ＝１，２・・・，Ｍ）の画素１２を、画素１２mと表す。
【００４５】
可変レンズアレイ３０には、垂直方向に延びるレンズ列（可変レンズ列）３１が、水平方向にＰ個並んで配列されている。第ｐ列目（但し、ｐ＝１，２・・・，Ｐ）のレンズ列３１をレンズ列３１pと表す。「Ｐ」と上述した「Ｍ」の関係については後述する。
【００４６】
説明の都合上、立体画像を表示する際の画像の視点数は中央の観察領域ＷＡCにおいて視点Ａ1，Ａ2・・・，Ａ4の４つであるとして説明するが、これは例示にすぎない。観察領域の個数や視点の数は、画像表示装置１の設計に応じて適宜設定することができる。画像表示部１０とレンズ列３１との位置関係などを好適に設定することによって、中央の観察領域ＷＡCの左側の領域ＷＡLと右側の領域ＷＡRにおいても、各視点用の画像が観察可能となる。
【００４７】
次いで、図２ないし図４を参照して、可変レンズアレイ３０の構成について説明する。
【００４８】
図２は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。図２においては第２基板１３０Ｂの一部を切り欠いて示した。図３は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。図３においては第１基板１３０Ａの一部を切り欠いて示した。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００４９】
図４に示すように、可変レンズアレイ３０は、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8を有する第１基板１３０Ａと、第２電極１３４を有する第２基板１３０Ｂと、第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの間に配置された液晶層１３７とを含んでいる。尚、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8を纏めて、第１電極１３１と表記する場合がある。他の構成要素においても同様である。
【００５０】
第１電極１３１と第２電極１３４は、それぞれ、第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂの液晶層１３７側の面（内面）に形成されている。液晶層１３７は、ポジ型のネマチック液晶材料から成る。
【００５１】
第１電極１３１と第２電極１３４は、ＩＴＯといった透明導電材料から構成されており、周知の成膜技術により形成されている。第１電極１３１は、周知のパターニング技術によって、図２に示す所定のストライプ形状に形成されている。第２電極１３４は、いわゆる共通電極を構成し、第２基板１３０Ｂの全面に形成されている。尚、図示の都合上、図３にあっては第２電極１３４と後述する第２配向膜１３５の表示を省略した。また、図２においても、後述する第１配向膜１３３の表示を省略した。
【００５２】
図４に示すように、第１基板１３０Ａ上には、第１電極１３１を含む全面を覆う第１配向膜１３３が形成されており、第２基板１３０Ｂ上には、第２電極１３４を含む全面を覆う第２配向膜１３５が形成されている。これらは例えばポリイミド材料から構成されており、その表面にラビング処理が施されている。第１配向膜１３３と第２配向膜１３５によって、電界が印加されていない状態における液晶分子１３７Ａの分子軸の方向が規定される。第１配向膜１３３と第２配向膜１３５は、電界が印加されていない状態では液晶分子１３７Ａの長軸をＹ方向に向かせ、電界が印加されると長軸をＺ方向に傾けるような配向処理が施されている。尚、図４は、電界が印加されていないときの液晶分子１３７Ａの配向を示している。第２電極１３４には、図示せぬ駆動回路から所定の電圧が印加される。
【００５３】
１つのレンズ列３１は、基本的には４列の画素１２に対応する。レンズ列３１と画素１２の水平方向のピッチを、それぞれ符号ＬＤと符号ＮＤで表せば、ＬＤ≒４×ＮＤである。例えば、画素ピッチＮＤが０．３［ｍｍ］であるとすると、レンズ列３１ピッチＬＤは約１．２［ｍｍ］である。また、上述した「Ｐ」と「Ｍ」は、Ｐ≒Ｍ／４といった関係にある。
【００５４】
図２と図４に示すように、１つのレンズ列３１を構成する領域には、垂直方向に延びるストライプ状の第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8が配置されている。図４に示すように、第１電極１３１は、所定の間隔ＮＷを空けて水平方向に並ぶように配置されている。符号ＥＷは第１電極１３１の水平方向の幅を表す。レンズ列ピッチＬＤと間隔ＮＷと幅ＥＷは、ＬＤ＝８×（ＮＷ＋ＥＷ）といった関係にある。尚、１つのレンズ列３１に対応する第１電極１３１の本数も８本に限定するものではなく、可変レンズアレイ３０の設計に応じて適宜設定することができる。間隔ＮＷと幅ＥＷの値は特に限定するものではなく、例えば成膜およびパターニング技術を考慮して適宜好適な値に設定すればよい。
【００５５】
図２に示すように、第１基板１３０Ａ上には、水平方向にストライプ状に延びる給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4が更に設けられている。給電線１３２1乃至１３２4も、基本的には第１電極１３１と同様の製造プロセスによって形成されている。第１電極１３１1，１３１8は給電線１３２1に接続され、第１電極１３１2，１３１7は給電線１３２2に接続されている。また、第１電極１３１3，１３１6は給電線１３２3に接続され、第１電極１３１4，１３１5は給電線１３２4に接続されている。尚、図２においては、給電線１３２と電極１３１のコンタクトの図示を省略した。
【００５６】
上述の接続関係から明らかなように、第１電極１３１1，１３１8の電圧は給電線１３２1に印加される電圧によって制御され、第１電極１３１2，１３１7の電圧は給電線１３２2に印加される電圧によって制御される。また、第１電極１３１3，１３１6の電圧は給電線１３２3に印加される電圧によって制御され、第１電極１３１4，１３１5の電圧は給電線１３２4に印加される電圧によって制御される。給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4にはそれぞれ独立した電圧が図示せぬ駆動回路から印加される。
【００５７】
また、図３と図４に示すように、１つのレンズ列３１を構成する領域には、垂直方向に延びる壁状のスペーサ１３６が配置されている。
【００５８】
スペーサ１３６は第２基板１３０Ｂの第２配向膜１３５上の所定の場所に設けられている。スペーサ１３６は、透明な高分子材料から成り、第２配向膜１３５上に設けられた感光性を有するスペーサ形成用材料層の露光及び現像によって形成されている。
【００５９】
第１の実施形態において、スペーサ１３６は、レンズ列３１の中央部に位置する第２配向膜１３５上に設けられている。スペーサ１３６の中心を通る線に対し、第１電極１３１1と第１電極１３１8は対称に配置されており、第１電極１３１2と第１電極１３１7は対称に配置されている。他の第１電極においても同様である。
【００６０】
図４において、符号ＳＷはスペーサ１３６の水平方向の幅を表す。また、符号ＳＨはスペーサ１３６のＺ方向の高さを表す。幅ＳＷは例えば２５［μｍ］であり、高さＳＨは例えば５０［μｍ］である。図１ないし図３に示すように、第１基板１３０Ａの外周部と第２基板１３０Ｂの外周部は例えばエポキシ系樹脂材料から成る封止部１３８によって封止されており、図３に示すスペーサ１３６の長さＳＬは、スペーサ１３６の端部と封止部１３８との間に間隔Ｄ１，Ｄ２が空くような値に設定されている。間隔Ｄ１，Ｄ２の値は、可変レンズアレイ３０の製造の際に支障なく液晶材料が基板間に流れるような値に設定されている。
【００６１】
可変レンズアレイ３０の製造方法を説明する。第１基板１３０Ａ上に、第１電極１３１、第１ないし第４給電線および第１配向膜１３３等を、周知の方法により適宜形成する。また、第２基板１３０Ｂ上に、第２電極１３４、第２配向膜１３５及びスペーサ１３６等を周知の方法により適宜形成する。そして、上記工程を経た第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂを液晶材料を挟んだ状態で対向させ、周囲を封止することによって、可変レンズアレイ３０を得ることができる。
【００６２】
次いで、図５ないし図８を参照して、可変レンズアレイ３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【００６３】
図５は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図６は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００６４】
画像表示装置１の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には３０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には０［ボルト］が印加される。
【００６５】
この状態においては、給電線１３２1に接続されている第１電極１３１1，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は３０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１1，１３１8との間に電界が形成され、液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向く。また、給電線１３２2に接続されている第１電極１３１2，１３１7と、第２電極１３４との間の電圧は２０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１2，１３１7との間には、先ほどよりも弱い電界が形成される。液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向くが、その程度は若干弱い。給電線１３２3に接続されている第１電極１３１3，１３１6と、第２電極１３４との間の電圧は１０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１3，１３１6との間にも電界が形成され、液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向くが、その程度は更に弱くなる。
【００６６】
一方、給電線１３２4に接続されている第１電極１３１4，１３１5と、第２電極１３４との間の電圧は０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１4，１３１5との間には電界が形成されず、液晶分子１３７Ａの長軸はＹ方向のままとなる。
【００６７】
液晶層１３７はポジ型のネマチック液晶材料から成る。液晶分子１３７Ａの長軸方向の屈折率は、短軸方向の屈折率よりも大きい。このため、図５のグラフに示すように、液晶層１３７における屈折率は、レンズ列３１の周辺部は小さく、中央部に向かうほど大きくなる。尚、図５に示す符号「ｎＳ」と符号「ｎＬ」は、それぞれ、液晶分子１３７Ａの短軸方向の屈折率と長軸方向の屈折率を示す。尚、図５に示すグラフは模式的なものであって、屈折率の最大値と最小値とが常に「ｎＳ」や「ｎＬ」になるといったことを意味するものではない。後述する他の図面におけるグラフにおいても同様である。
【００６８】
この状態にあっては、レンズ列３１を透過する光の波面は、レンズ列３１の中央部から周辺部に向かうほど早く進む。従って、ある一点に波面が集中するように光は進むので、レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図６に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。尚、図５等に示す屈折率のグラフは、スペーサ１３６を構成する高分子材料として、液晶分子１３７Ａの長軸方向の屈折率と略同様の屈折率を示す材料が選択されている場合の例を示した。また、図６や後述する図８等においては、図示の都合上スペーサ１３６を省略した。
【００６９】
視点Ａ1，Ａ2・・・，Ａ4用の画像を形成するための画素１２から出射した光は、レンズ列３１を透過する際に進行方向が変えられ、所定の方向に向かう。これによって、図１に示す観察領域ＷＡにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。
【００７０】
図７は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図８は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００７１】
通常画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には０［ボルト］が印加される。この状態においては、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成されず、液晶分子１３７Ａの長軸はＹ方向のままとなる。
【００７２】
この状態では、液晶層１３７は、屈折率が「ｎＬ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、図８に示すストライプ状のレンズ列３１はは屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置１はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【００７３】
図５および図７を対比して明らかなように、立体画像を表示する場合と通常画像を表示する場合とで、スペーサ１３６付近の液晶分子１３７Ａはその配向方向は一定に保たれる。このように、スペーサ１３６はレンズ列３１の屈折力の値を変化させたときに液晶層１３７の液晶分子１３７Ａが動かない場所に設けられている。従って、スペーサ１３６付近の液晶分子１３７Ａが、スペーサ１３６の影響によって初期配向状態に影響を受けたとしても、第１電極１３１と第２電極１３４との間に電圧を加えて液晶分子１３７Ａを配向させるといった動作の妨げになるといったことがない。
【００７４】
また、スペーサ１３６を構成する高分子材料として液晶分子１３７Ａの長軸方向の屈折率と略同様の屈折率を示す材料が選択されていれば、可変レンズアレイ３０の屈折力をどのように設定したとしても、スペーサ１３６は液晶層１３７と光学的に同一視できる。従って、スペーサ１３６の存在によってレンズ性能が損なわれるといったことがない。
【００７５】
以上、第１の実施形態について説明した。上述した説明では、スペーサ１３６は各レンズ列３１の中央部に設けられているとしたが、これに限るものではない。例えば、スペーサ１３６が設けられているレンズ列３１と、スペーサ１３６が設けられていないレンズ列３１とが交互に配置されるといった構成であってもよい。後述する他の実施形態においても同様である。このような変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図と背面の模式的な平面図を、図９と図１０に示す。
【００７６】
あるいは又、スペーサ１３６は壁状であるとして説明したが、柱状のスペーサが設けられている構成とすることもできる。後述する他の実施形態においても同様である。このような変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図と背面の模式的な平面図を、図１１と図１２に示す。
【００７７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態も、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【００７８】
第２の実施形態は、第１の実施形態に対して、可変レンズアレイを構成するスペーサの位置が異なり、また、通常画像を表示する際に第１電極に印加する電圧の値が異なる。以上の点が相違する他、第２の実施形態は第１の実施形態と同様の構成である。
【００７９】
第２の実施形態に用いられる画像表示装置２を仮想的に分離したときの模式的な斜視図は、図１に示す画像表示装置１を画像表示装置２と読み替え、可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ２３０と読み替えたと同様である。
【００８０】
図１３ないし図１５を参照して、可変レンズアレイ２３０の構成について説明する。
【００８１】
図１３は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。図１３においては第２基板１３０Ｂの一部を切り欠いて示した。図１４は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。図１４においては第１基板１３０Ａの一部を切り欠いて示した。図１５は、図１３のＢ−Ｂ線断面図である。
【００８２】
図１３ないし図１５に示すように、可変レンズアレイ２３０において、壁状のスペーサ２３６は、レンズ列３１と隣接するレンズ列３１との境界部に配置されている。即ち、スペーサ２３６はそれぞれ隣接するレンズ列３１の境界部に配置されている。
【００８３】
第２の実施形態においても、電界が印加されていないときの液晶分子１３７Ａの長軸はＹ方向を向くとして説明する。尚、図１５は、電界が印加されていないときの液晶分子１３７Ａの配向を示している。
【００８４】
次いで、図１６ないし図１９を参照して、可変レンズアレイ２３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【００８５】
図１６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図１７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００８６】
画像表示装置２の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には３０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には０［ボルト］が印加される。
【００８７】
この状態における第２電極１３４と第１電極１３１の間に形成され電界の様子は、第１の実施形態において図５を参照して説明したと同様である。レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図１７に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。
【００８８】
図１８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図１９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００８９】
通常画像を表示するときには、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には３０［ボルト］が印加される。第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成され、液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向く。
【００９０】
この状態では、液晶層１３７は、屈折率が「ｎＳ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、図１９に示すレンズ列３１は屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置２はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【００９１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態も、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【００９２】
第３の実施形態にあっては、可変レンズアレイの液晶層は、ネガ型のネマチック液晶材料から成る。第３の実施形態は、第１の実施形態に対して、配向膜と液晶材料が相違する。以上の点が相違する他、第３の実施形態は第１の実施形態と同様の構成である。
【００９３】
第３の実施形態に用いられる画像表示装置３を仮想的に分離したときの模式的な斜視図は、図１に示す画像表示装置１を画像表示装置３と読み替え、可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ３３０と読み替えたと同様である。
【００９４】
図２０は、第３の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。具体的には、第１の実施形態で参照した図２において可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ３３０と読み替えたときのＡ−Ａ線断面図である。
【００９５】
上述したように、可変レンズアレイ３３０において、液晶層３３７はネガ型のネマチック液晶材料から成る。そして、第１の実施形態とは異なり、第１配向膜３３３と第２配向膜３３５は、電界が印加されていない状態では液晶分子３３７Ａの長軸をＺ方向に向かせ、電界が印加されると長軸をＹ方向に傾けるような配向処理が施されている。尚、図２０は、電界が印加されていないときの液晶分子３３７Ａの配向を示している。
【００９６】
次いで、図２１ないし図２４を参照して、可変レンズアレイ３３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【００９７】
図２１は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２２は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００９８】
画像表示装置３の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には３０［ボルト］が印加される。
【００９９】
この状態においては、給電線１３２4に接続されている第１電極１３１4，１３１5と、第２電極１３４との間の電圧は３０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１4，１３１5との間に電界が形成され、液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向を向く。また、給電線１３２3に接続されている第１電極１３１3，１３１6と、第２電極１３４との間の電圧は２０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１3，１３１6との間には、先ほどよりも弱い電界が形成される。液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向を向くが、その程度は若干弱い。給電線１３２2に接続されている第１電極１３１2，１３１7と、第２電極１３４との間の電圧は１０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１2，１３１7との間にも電界が形成され、液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向を向くが、その程度は更に弱くなる。
【０１００】
一方、給電線１３２1に接続されている第１電極１３１1，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１1，１３１8との間には電界が形成されず、液晶分子３３７Ａの長軸はＺ方向のままとなる。
【０１０１】
液晶分子３３７Ａの長軸方向の屈折率は、短軸方向の屈折率よりも大きい。このため、図２１のグラフに示すように、液晶層３３７における屈折率は、レンズ列３１の周辺部は小さく、中央部に向かうほど大きくなる。尚、図２１に示す符号「ｎＳ」と符号「ｎＬ」は、それぞれ、液晶分子３３７Ａの短軸方向の屈折率と長軸方向の屈折率を示す。
【０１０２】
この状態にあっては、レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図２２に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。尚、図２１等に示す屈折率のグラフは、スペーサ１３６を構成する高分子材料として、液晶分子３３７Ａの長軸方向の屈折率と略同様の屈折率を示す材料が選択されている場合の例を示した。
【０１０３】
視点Ａ1，Ａ2・・・，Ａ4用の画像を形成するための画素１２から出射した光は、レンズ列３１を透過する際に進行方向が変えられ、所定の方向に向かう。これによって、図１に示す観察領域ＷＡにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。
【０１０４】
図２３は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２４は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【０１０５】
通常画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には３０［ボルト］が印加される。この状態においては、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は３０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成され、液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向となる。
【０１０６】
この状態では、液晶層３３７は、屈折率が「ｎＬ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、レンズ列３１は屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置３はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【０１０７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態も、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【０１０８】
第４の実施形態は、第３の実施形態に対して、可変レンズアレイを構成するスペーサの位置が異なり、また、通常画像を表示する際に第１電極に印加する電圧の値が異なる。以上の点が相違する他、第４の実施形態は第３の実施形態と同様の構成である。
【０１０９】
第４の実施形態に用いられる画像表示装置４を仮想的に分離したときの模式的な斜視図は、図１に示す画像表示装置１を画像表示装置４と読み替え、可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ４３０と読み替えたと同様である。
【０１１０】
図２５は、第４の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。具体的には、第２の実施形態で参照した図１３において可変レンズアレイ２３０を可変レンズアレイ４３０と読み替えたときのＢ−Ｂ線断面図である。
【０１１１】
図２６ないし図２９を参照して、可変レンズアレイ２３０の構成について説明する。
【０１１２】
図２５に示すように、可変レンズアレイ４３０において、壁状のスペーサ２３６は、レンズ列３１と隣接するレンズ列３１との境界部に配置されている。即ち、スペーサ２３６はそれぞれ隣接するレンズ列３１の境界部に配置されている。
【０１１３】
第４の実施形態においても、電界が印加されていないときの液晶分子３３７Ａの長軸はＺ方向を向くとして説明する。尚、図２５は、電界が印加されていないときの液晶分子３３７Ａの配向を示している。
【０１１４】
次いで、図２６ないし図２９を参照して、可変レンズアレイ４３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【０１１５】
図２６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【０１１６】
画像表示装置４の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には３０［ボルト］が印加される。
【０１１７】
この状態における第２電極１３４と第１電極１３１の間に形成される電界の様子は、第３の実施形態において図２１を参照して説明したと同様である。レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図２７に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。
【０１１８】
図２８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【０１１９】
通常画像を表示するときには、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には０［ボルト］が印加される。第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成されず、液晶分子３３７Ａの長軸はＺ方向を向く。
【０１２０】
この状態では、液晶層３３７は、屈折率が「ｎＳ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、図２９に示すレンズ列３１は屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置４はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【０１２１】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１２２】
例えば、各実施形態においてスペーサは第２基板１３０Ｂ上に形成されるとしたが、第１基板１３０Ａ上に形成される構成とすることもできる。また、各実施形態においては第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂの液晶層側の面のいずれにも配向膜を設ける構成としたが、いずれか一方に配向膜が設けられている構成や、場合によっては配向膜を含まないといった構成とすることもできる。
【符号の説明】
【０１２３】
１，２，３，４・・・画像表示装置、１０・・・画像表示部、１１・・・表示領域、１２・・・画素、２０・・・照明部、３０，２３０，３３０，４３０・・・可変レンズアレイ、３１・・・レンズ列、１３０Ａ・・・第１基板、１３０Ｂ・・・第２基板、１３１，１３１1，１３１2，１３１3，１３１4，１３１5，１３１6，１３１7，１３１8・・・第１電極、１３２，１３２1，１３２2，１３２3，１３２4・・・給電線、１３３，３３３・・・第１配向膜、１３４・・・第２電極、１３５，３３５・・・第２配向膜、１３６，２３６・・・スペーサ、１３７，３３７・・・液晶層、１３８・・・封止部、１３７Ａ，３３７Ａ・・・液晶分子、ＷＡL，ＷＡC，ＷＡR・・・観察領域、Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4・・・視点
【技術分野】
【０００１】
本開示は画像表示装置に関する。また、本開示は可変レンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
視差のある２つの画像を画像観察者が観察することで立体視を実現する画像表示装置が、種々、知られている。立体視が可能な画像表示装置の方式は、眼鏡によって視差画像を左右の眼に分離して入力する眼鏡方式と、眼鏡を使用することなく視差画像を左右の眼に入力する裸眼方式とに大別される。裸眼方式の画像表示装置として、レンチキュラーレンズ等のレンズアレイと二次元画像を表示する画像表示部とを組み合わせた画像表示装置の実用化が進められている。
【０００３】
レンズ列を備えたレンズアレイが画像表示部と画像観察者との間に配置される画像表示装置の動作の概念図を、図３０の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
【０００４】
図３０の（Ａ）に示すように、符号Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９を付した画素群から出射された光線群は視点２に達する。また、図３０の（Ｂ）に示すように、符号Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８，Ｌ１０を付した画素群から出射された光線群は視点１に達する。このように、画像表示部からから所定距離をおいた位置にあっては、視点１の画像と視点２の画像が独立して観察される。
【０００５】
画像観察者の左眼と右眼とが視点１と視点２とに位置し、符号Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８，Ｌ１０を付した画素群によって左眼用の画像を表示し、符号Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９を付した画素群によって右眼用の画像を表示すれば、画像観察者は、画像を立体画像として認識する。
【０００６】
一方、立体視を実現する画像表示装置においては、通常画像（二次元画像）の表示も支障なく行うことができることが好ましい。換言すれば、立体画像の表示と通常画像の表示とが切り替え可能といった構成であることが望ましい。レンズアレイのレンズ列の屈折力を可変することができれば、立体画像の表示と通常画像の表示とを切り替えることができる。
【０００７】
例えば特開２００１−１３３９１８号公報（特許文献１）の図２に示すように、レンズ列の屈折力を可変することができる可変レンズアレイとして、透明な電極を有する一対の透明な基板の間に液晶層が配置された構造の可変レンズアレイが提案されている。この構造の可変レンズアレイにあっては、レンズ列は液晶材料を用いた屈折率分布レンズ（Gradient Indexレンズ）から成り、一対の基板間の電圧を変えることによってレンズ列の屈折力を可変することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３３９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液晶材料を用いた屈折率分布レンズ（以下、単に、液晶ＧＲＩＮレンズと呼ぶ場合がある）を用いた可変レンズアレイにあっては、一対の基板の間を所定の間隔に保持する必要がある。光学的なレンズ列を構成するといった関係から、可変レンズアレイの液晶層は、通常の液晶表示パネルの液晶層に比べてかなり厚い。例えば、基板間に散布された球状のスペーサによって間隔を保持するといった構成とすると、スペーサの径は画像表示装置の画素の幅に比べて無視できない大きさとなり、また、スペーサ周辺の液晶分子の配向の乱れによってレンズ性能は低下する。これによって、表示される画像の画質は悪化する。
【００１０】
従って、本開示の目的は、表示される画像の画質の悪化を軽減することができる画像表示装置及び可変レンズアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
可変レンズアレイの第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置である。
【００１２】
上記の目的を達成するための本開示の可変レンズアレイは、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイである。
【００１３】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置である。
【００１４】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の可変レンズアレイは、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイである。
【００１５】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置である。
【００１６】
あるいは又、上記の目的を達成するための本開示の可変レンズアレイは、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイである。
【発明の効果】
【００１７】
本開示の可変レンズアレイ、あるいは又、本開示の画像表示装置を構成する可変レンズアレイにあっては、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている。従って、スペーサとスペーサ付近の液晶層の光学的な関係は、レンズ列の屈折力の値を変化させても基本的には一定となる。これによって、スペーサによるレンズ性能の低下が軽減され、表示される画像の画質の悪化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態に用いられる画像表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【図２】図２は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図３】図３は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図４】図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図６】図６は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図７】図７は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図８】図８は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図９】図９は、第１の変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図１１】図１１は、第２の変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図１２】図１２は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に用いられる可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。
【図１４】図１４は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。
【図１５】図１５は、図１３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】図１６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図１７】図１７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図１８】図１８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図１９】図１９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。
【図２１】図２１は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２２】図２２は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２３】図２３は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２４】図２４は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２５】図２５は、第４の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。
【図２６】図２６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２７】図２７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図２８】図２８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。
【図２９】図２９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【図３０】図３０の（Ａ）及び（Ｂ）は、レンズアレイが画像表示部と画像観察者との間に配置される画像表示装置の動作の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイ、全般に関する説明
２．第１の実施形態
３．第２の実施形態
４．第３の実施形態
５．第４の実施形態（その他）
【００２０】
［本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイ、全般に関する説明］
本開示の可変レンズアレイ、あるいは又、本開示の画像表示装置に用いられる可変レンズアレイ（以下、これらを単に、本開示の可変レンズアレイと呼ぶ場合がある）にあっては、上述したように、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている。ここで、「液晶分子の配向方向が変わらない」とは、厳密に液晶分子の配向方向が変わらない場合の他、実質的に液晶分子の配向方向が変わらない場合をも含む。換言すれば、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００２１】
可変レンズアレイの表面を画像観察者が押すといった使用状態が想定される場合には、いわゆる面押し強度を確保するために、壁状のスペーサを用いた構成とすることが好ましい。あるいは又、充分な面押し強度を確保するに足る数の柱状のスペーサを配置するといった構成とすることが好ましい。尚、柱状のスペーサの形状は特に限定するものではなく、例えば角柱状であってもよいし円柱状であってもよい。
【００２２】
第１基板における第１電極の平面形状と第２基板における第２電極の平面形状は、可変レンズアレイの設計に応じて、適宜好適な形状とすればよい。基本的には、第１電極および第２電極の一方を平面状の共通電極とし、他方をストライプ状の電極とするといった構成とすればよい。尚、継続して直流電圧を液晶層に印加すると液晶材料の劣化を招くので、通常の液晶表示パネルと同様に、第１電極と第２電極との間の電圧の極性が順次反転するように可変レンズアレイを駆動すればよい。
【００２３】
第１電極と第２電極の設計やこれらに印加する電圧の設定にもよるが、上述した好ましい構成を含む本開示の可変レンズアレイにあっては、壁状または柱状のスペーサが、レンズ列の中央部に配置されている構成とすることができるし、あるいは又、それぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されている構成とすることもできる。
【００２４】
上述した好ましい構成を含む本開示の可変レンズアレイにあっては、液晶材料の流動性を確保する観点から、第１基板の外周部と第２基板の外周部は封止部によって封止されており、壁状または柱状のスペーサの端部と封止部との間には間隔が空けられている構成とすることが好ましい。
【００２５】
可変レンズアレイを構成する第１基板や第２基板は、光に対して透明な材料、即ち、光を余り吸収することの無い材料から構成することができる。第１基板や第２基板を構成する材料として、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。第１基板と第２基板を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２６】
第１基板の第１電極や第２基板の第２電極は、光透過性を有する金属薄膜や、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料から構成することができる。第１電極や第２電極は、真空蒸着法やスパッタリング法に例示される物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などの周知の方法によって成膜することができ、また、フォトリソグラフ法とエッチング法との組合せ、リフトオフ法などの周知の方法によりパターニングすることができる。
【００２７】
第１基板と第２基板との間に配置される液晶層を構成する材料として、ネマチック液晶材料などの広く周知の材料を用いることができる。液晶層を構成する材料は特に限定するものではない。ポジ型の液晶材料を用いた構成とすることができるし、ネガ型の液晶材料を用いた構成とすることもできる。
【００２８】
第１基板と第２基板の液晶層側の面の少なくとも一方に、液晶分子の配向方向やプレチルト角を設定するための配向処理が施されていてもよい。配向処理は、例えばラビング処理を施した配向膜を形成するなどといった周知の方法によって行うことができる。配向膜は、ポリイミド材料などといった周知の材料を用いて構成することができる。
【００２９】
壁状または柱状のスペーサの形成方法は特に限定するものではない。スペーサの形成方法として、例えば、スクリーン印刷法、感光法を挙げることができる。スクリーン印刷法とは、スペーサを形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口が形成されており、スクリーン上のスペーサ形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上にスペーサ形成用材料層を形成した後、必要に応じて硬化処理を行う方法である。感光法とは、基板上に感光性を有するスペーサ形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこのスペーサ形成用材料層をパターニングするといった方法である。スペーサは、透明な高分子材料といった周知の材料から構成することができる。
【００３０】
第１基板の外周部と第２基板の外周部との間を封止する封止部は、たとえば熱硬化性のエポキシ系樹脂材料といった周知のシール材料を用いて構成することができる。
【００３１】
本開示の画像表示装置に用いられる画像表示部として、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネルなどといった、広く周知の表示装置を用いることができる。画像表示部は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。
【００３２】
後述する各実施形態においては、透過型のモノクロ液晶表示パネルを画像表示部として用いる。また、実施形態にあっては、可変レンズアレイは画像表示部と画像観察者との間に配置されているとして説明する。尚、本開示の構造はこれに限るものではなく、透過型表示パネルと照明部との間に可変レンズアレイが配置されているといった構成とすることもできる。
【００３３】
液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えたフロントパネル、透明画素電極を備えたリアパネル、及び、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料から成る。液晶表示パネルの動作モードは特に限定するものではない。所謂ＴＮモードで駆動される構成であってもよいし、ＶＡモードあるいはＩＰＳモードで駆動される構成であってもよい。
【００３４】
画像表示部の画素（ピクセル）の数Ｍ×Ｎを（Ｍ，Ｎ）で表記したとき、（Ｍ，Ｎ）の値として、具体的には、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
【００３５】
透過型表示パネルを背面から照射する照明部として、広く周知の照明部を用いることができる。照明部の構成は、特に限定するものではない。照明部は、光源、プリズムシート、拡散シート、導光板などといった周知の部材から構成することができる。
【００３６】
画像表示部を駆動する駆動回路や、可変レンズアレイを駆動する駆動回路は、種々の回路から構成することができる。これらは周知の回路素子などを用いて構成することができる。
【００３７】
本明細書に示す各種の条件は、厳密に成立する場合の他、実質的に成立する場合にも満たされる。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００３８】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【００３９】
図１は、第１の実施形態に用いられる画像表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【００４０】
図１に示すように、画像表示装置１は、
二次元画像を表示する画像表示部１０、及び、
第１電極を有する第１基板１３０Ａと、第２電極を有する第２基板１３０Ｂと、第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列３１の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ３０、
を備えている。尚、参照番号１３８は第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの封止部を示す。
【００４１】
可変レンズアレイ３０は、画像表示部１０の正面（画像観察者側）に対向して配置されており、画像表示部１０とは設計上定めた所定の間隔を空けて対向するように図示せぬ保持部材によって保持されている。後述するように、可変レンズアレイ３０の第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの間には、レンズ列３１の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状のスペーサが設けられている。第１の実施形態にあっては、柱状のスペーサはレンズ列３１の中央部に配置されている。
。
【００４２】
画像表示部１０の背面側には光を照射する照明部２０が配置されている。照明部２０は、光源、プリズムシート、拡散シート、導光板などといった部材（これらは図示せず）から構成されている。
【００４３】
画像表示部１０の背面側には、偏光方向がＸ方向となるように図示せぬ第１の偏光フィルムが貼られており、画像表示部１０の正面側には、偏光方向がＹ方向となるように第２の偏光フィルムが貼られている。図示せぬ駆動回路によって画像表示部１０は駆動され、画素内の液晶分子の配向方向を制御することによって、外部からの映像信号に応じた二次元画像を表示する。また、別の図示せぬ駆動回路によって可変レンズアレイ３０は駆動され、立体画像を表示する場合と通常画像を表示する場合とで、レンズ列３１の屈折力の値がそれぞれ所定の値に設定される。
【００４４】
画像表示部１０の表示領域１１には、水平方向（図においてＸ方向）にＭ個、垂直方向（図においてＹ方向）にＮ個の画素１２が配列されている。第ｍ列目（但し、ｍ＝１，２・・・，Ｍ）の画素１２を、画素１２mと表す。
【００４５】
可変レンズアレイ３０には、垂直方向に延びるレンズ列（可変レンズ列）３１が、水平方向にＰ個並んで配列されている。第ｐ列目（但し、ｐ＝１，２・・・，Ｐ）のレンズ列３１をレンズ列３１pと表す。「Ｐ」と上述した「Ｍ」の関係については後述する。
【００４６】
説明の都合上、立体画像を表示する際の画像の視点数は中央の観察領域ＷＡCにおいて視点Ａ1，Ａ2・・・，Ａ4の４つであるとして説明するが、これは例示にすぎない。観察領域の個数や視点の数は、画像表示装置１の設計に応じて適宜設定することができる。画像表示部１０とレンズ列３１との位置関係などを好適に設定することによって、中央の観察領域ＷＡCの左側の領域ＷＡLと右側の領域ＷＡRにおいても、各視点用の画像が観察可能となる。
【００４７】
次いで、図２ないし図４を参照して、可変レンズアレイ３０の構成について説明する。
【００４８】
図２は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。図２においては第２基板１３０Ｂの一部を切り欠いて示した。図３は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。図３においては第１基板１３０Ａの一部を切り欠いて示した。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００４９】
図４に示すように、可変レンズアレイ３０は、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8を有する第１基板１３０Ａと、第２電極１３４を有する第２基板１３０Ｂと、第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂとの間に配置された液晶層１３７とを含んでいる。尚、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8を纏めて、第１電極１３１と表記する場合がある。他の構成要素においても同様である。
【００５０】
第１電極１３１と第２電極１３４は、それぞれ、第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂの液晶層１３７側の面（内面）に形成されている。液晶層１３７は、ポジ型のネマチック液晶材料から成る。
【００５１】
第１電極１３１と第２電極１３４は、ＩＴＯといった透明導電材料から構成されており、周知の成膜技術により形成されている。第１電極１３１は、周知のパターニング技術によって、図２に示す所定のストライプ形状に形成されている。第２電極１３４は、いわゆる共通電極を構成し、第２基板１３０Ｂの全面に形成されている。尚、図示の都合上、図３にあっては第２電極１３４と後述する第２配向膜１３５の表示を省略した。また、図２においても、後述する第１配向膜１３３の表示を省略した。
【００５２】
図４に示すように、第１基板１３０Ａ上には、第１電極１３１を含む全面を覆う第１配向膜１３３が形成されており、第２基板１３０Ｂ上には、第２電極１３４を含む全面を覆う第２配向膜１３５が形成されている。これらは例えばポリイミド材料から構成されており、その表面にラビング処理が施されている。第１配向膜１３３と第２配向膜１３５によって、電界が印加されていない状態における液晶分子１３７Ａの分子軸の方向が規定される。第１配向膜１３３と第２配向膜１３５は、電界が印加されていない状態では液晶分子１３７Ａの長軸をＹ方向に向かせ、電界が印加されると長軸をＺ方向に傾けるような配向処理が施されている。尚、図４は、電界が印加されていないときの液晶分子１３７Ａの配向を示している。第２電極１３４には、図示せぬ駆動回路から所定の電圧が印加される。
【００５３】
１つのレンズ列３１は、基本的には４列の画素１２に対応する。レンズ列３１と画素１２の水平方向のピッチを、それぞれ符号ＬＤと符号ＮＤで表せば、ＬＤ≒４×ＮＤである。例えば、画素ピッチＮＤが０．３［ｍｍ］であるとすると、レンズ列３１ピッチＬＤは約１．２［ｍｍ］である。また、上述した「Ｐ」と「Ｍ」は、Ｐ≒Ｍ／４といった関係にある。
【００５４】
図２と図４に示すように、１つのレンズ列３１を構成する領域には、垂直方向に延びるストライプ状の第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8が配置されている。図４に示すように、第１電極１３１は、所定の間隔ＮＷを空けて水平方向に並ぶように配置されている。符号ＥＷは第１電極１３１の水平方向の幅を表す。レンズ列ピッチＬＤと間隔ＮＷと幅ＥＷは、ＬＤ＝８×（ＮＷ＋ＥＷ）といった関係にある。尚、１つのレンズ列３１に対応する第１電極１３１の本数も８本に限定するものではなく、可変レンズアレイ３０の設計に応じて適宜設定することができる。間隔ＮＷと幅ＥＷの値は特に限定するものではなく、例えば成膜およびパターニング技術を考慮して適宜好適な値に設定すればよい。
【００５５】
図２に示すように、第１基板１３０Ａ上には、水平方向にストライプ状に延びる給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4が更に設けられている。給電線１３２1乃至１３２4も、基本的には第１電極１３１と同様の製造プロセスによって形成されている。第１電極１３１1，１３１8は給電線１３２1に接続され、第１電極１３１2，１３１7は給電線１３２2に接続されている。また、第１電極１３１3，１３１6は給電線１３２3に接続され、第１電極１３１4，１３１5は給電線１３２4に接続されている。尚、図２においては、給電線１３２と電極１３１のコンタクトの図示を省略した。
【００５６】
上述の接続関係から明らかなように、第１電極１３１1，１３１8の電圧は給電線１３２1に印加される電圧によって制御され、第１電極１３１2，１３１7の電圧は給電線１３２2に印加される電圧によって制御される。また、第１電極１３１3，１３１6の電圧は給電線１３２3に印加される電圧によって制御され、第１電極１３１4，１３１5の電圧は給電線１３２4に印加される電圧によって制御される。給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4にはそれぞれ独立した電圧が図示せぬ駆動回路から印加される。
【００５７】
また、図３と図４に示すように、１つのレンズ列３１を構成する領域には、垂直方向に延びる壁状のスペーサ１３６が配置されている。
【００５８】
スペーサ１３６は第２基板１３０Ｂの第２配向膜１３５上の所定の場所に設けられている。スペーサ１３６は、透明な高分子材料から成り、第２配向膜１３５上に設けられた感光性を有するスペーサ形成用材料層の露光及び現像によって形成されている。
【００５９】
第１の実施形態において、スペーサ１３６は、レンズ列３１の中央部に位置する第２配向膜１３５上に設けられている。スペーサ１３６の中心を通る線に対し、第１電極１３１1と第１電極１３１8は対称に配置されており、第１電極１３１2と第１電極１３１7は対称に配置されている。他の第１電極においても同様である。
【００６０】
図４において、符号ＳＷはスペーサ１３６の水平方向の幅を表す。また、符号ＳＨはスペーサ１３６のＺ方向の高さを表す。幅ＳＷは例えば２５［μｍ］であり、高さＳＨは例えば５０［μｍ］である。図１ないし図３に示すように、第１基板１３０Ａの外周部と第２基板１３０Ｂの外周部は例えばエポキシ系樹脂材料から成る封止部１３８によって封止されており、図３に示すスペーサ１３６の長さＳＬは、スペーサ１３６の端部と封止部１３８との間に間隔Ｄ１，Ｄ２が空くような値に設定されている。間隔Ｄ１，Ｄ２の値は、可変レンズアレイ３０の製造の際に支障なく液晶材料が基板間に流れるような値に設定されている。
【００６１】
可変レンズアレイ３０の製造方法を説明する。第１基板１３０Ａ上に、第１電極１３１、第１ないし第４給電線および第１配向膜１３３等を、周知の方法により適宜形成する。また、第２基板１３０Ｂ上に、第２電極１３４、第２配向膜１３５及びスペーサ１３６等を周知の方法により適宜形成する。そして、上記工程を経た第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂを液晶材料を挟んだ状態で対向させ、周囲を封止することによって、可変レンズアレイ３０を得ることができる。
【００６２】
次いで、図５ないし図８を参照して、可変レンズアレイ３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【００６３】
図５は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図６は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００６４】
画像表示装置１の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には３０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には０［ボルト］が印加される。
【００６５】
この状態においては、給電線１３２1に接続されている第１電極１３１1，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は３０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１1，１３１8との間に電界が形成され、液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向く。また、給電線１３２2に接続されている第１電極１３１2，１３１7と、第２電極１３４との間の電圧は２０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１2，１３１7との間には、先ほどよりも弱い電界が形成される。液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向くが、その程度は若干弱い。給電線１３２3に接続されている第１電極１３１3，１３１6と、第２電極１３４との間の電圧は１０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１3，１３１6との間にも電界が形成され、液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向くが、その程度は更に弱くなる。
【００６６】
一方、給電線１３２4に接続されている第１電極１３１4，１３１5と、第２電極１３４との間の電圧は０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１4，１３１5との間には電界が形成されず、液晶分子１３７Ａの長軸はＹ方向のままとなる。
【００６７】
液晶層１３７はポジ型のネマチック液晶材料から成る。液晶分子１３７Ａの長軸方向の屈折率は、短軸方向の屈折率よりも大きい。このため、図５のグラフに示すように、液晶層１３７における屈折率は、レンズ列３１の周辺部は小さく、中央部に向かうほど大きくなる。尚、図５に示す符号「ｎＳ」と符号「ｎＬ」は、それぞれ、液晶分子１３７Ａの短軸方向の屈折率と長軸方向の屈折率を示す。尚、図５に示すグラフは模式的なものであって、屈折率の最大値と最小値とが常に「ｎＳ」や「ｎＬ」になるといったことを意味するものではない。後述する他の図面におけるグラフにおいても同様である。
【００６８】
この状態にあっては、レンズ列３１を透過する光の波面は、レンズ列３１の中央部から周辺部に向かうほど早く進む。従って、ある一点に波面が集中するように光は進むので、レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図６に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。尚、図５等に示す屈折率のグラフは、スペーサ１３６を構成する高分子材料として、液晶分子１３７Ａの長軸方向の屈折率と略同様の屈折率を示す材料が選択されている場合の例を示した。また、図６や後述する図８等においては、図示の都合上スペーサ１３６を省略した。
【００６９】
視点Ａ1，Ａ2・・・，Ａ4用の画像を形成するための画素１２から出射した光は、レンズ列３１を透過する際に進行方向が変えられ、所定の方向に向かう。これによって、図１に示す観察領域ＷＡにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。
【００７０】
図７は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図８は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００７１】
通常画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には０［ボルト］が印加される。この状態においては、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成されず、液晶分子１３７Ａの長軸はＹ方向のままとなる。
【００７２】
この状態では、液晶層１３７は、屈折率が「ｎＬ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、図８に示すストライプ状のレンズ列３１はは屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置１はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【００７３】
図５および図７を対比して明らかなように、立体画像を表示する場合と通常画像を表示する場合とで、スペーサ１３６付近の液晶分子１３７Ａはその配向方向は一定に保たれる。このように、スペーサ１３６はレンズ列３１の屈折力の値を変化させたときに液晶層１３７の液晶分子１３７Ａが動かない場所に設けられている。従って、スペーサ１３６付近の液晶分子１３７Ａが、スペーサ１３６の影響によって初期配向状態に影響を受けたとしても、第１電極１３１と第２電極１３４との間に電圧を加えて液晶分子１３７Ａを配向させるといった動作の妨げになるといったことがない。
【００７４】
また、スペーサ１３６を構成する高分子材料として液晶分子１３７Ａの長軸方向の屈折率と略同様の屈折率を示す材料が選択されていれば、可変レンズアレイ３０の屈折力をどのように設定したとしても、スペーサ１３６は液晶層１３７と光学的に同一視できる。従って、スペーサ１３６の存在によってレンズ性能が損なわれるといったことがない。
【００７５】
以上、第１の実施形態について説明した。上述した説明では、スペーサ１３６は各レンズ列３１の中央部に設けられているとしたが、これに限るものではない。例えば、スペーサ１３６が設けられているレンズ列３１と、スペーサ１３６が設けられていないレンズ列３１とが交互に配置されるといった構成であってもよい。後述する他の実施形態においても同様である。このような変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図と背面の模式的な平面図を、図９と図１０に示す。
【００７６】
あるいは又、スペーサ１３６は壁状であるとして説明したが、柱状のスペーサが設けられている構成とすることもできる。後述する他の実施形態においても同様である。このような変形例の可変レンズアレイの正面の模式的な平面図と背面の模式的な平面図を、図１１と図１２に示す。
【００７７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態も、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【００７８】
第２の実施形態は、第１の実施形態に対して、可変レンズアレイを構成するスペーサの位置が異なり、また、通常画像を表示する際に第１電極に印加する電圧の値が異なる。以上の点が相違する他、第２の実施形態は第１の実施形態と同様の構成である。
【００７９】
第２の実施形態に用いられる画像表示装置２を仮想的に分離したときの模式的な斜視図は、図１に示す画像表示装置１を画像表示装置２と読み替え、可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ２３０と読み替えたと同様である。
【００８０】
図１３ないし図１５を参照して、可変レンズアレイ２３０の構成について説明する。
【００８１】
図１３は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。図１３においては第２基板１３０Ｂの一部を切り欠いて示した。図１４は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。図１４においては第１基板１３０Ａの一部を切り欠いて示した。図１５は、図１３のＢ−Ｂ線断面図である。
【００８２】
図１３ないし図１５に示すように、可変レンズアレイ２３０において、壁状のスペーサ２３６は、レンズ列３１と隣接するレンズ列３１との境界部に配置されている。即ち、スペーサ２３６はそれぞれ隣接するレンズ列３１の境界部に配置されている。
【００８３】
第２の実施形態においても、電界が印加されていないときの液晶分子１３７Ａの長軸はＹ方向を向くとして説明する。尚、図１５は、電界が印加されていないときの液晶分子１３７Ａの配向を示している。
【００８４】
次いで、図１６ないし図１９を参照して、可変レンズアレイ２３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【００８５】
図１６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図１７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００８６】
画像表示装置２の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には３０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には０［ボルト］が印加される。
【００８７】
この状態における第２電極１３４と第１電極１３１の間に形成され電界の様子は、第１の実施形態において図５を参照して説明したと同様である。レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図１７に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。
【００８８】
図１８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図１９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００８９】
通常画像を表示するときには、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には３０［ボルト］が印加される。第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成され、液晶分子１３７Ａの長軸はＺ方向を向く。
【００９０】
この状態では、液晶層１３７は、屈折率が「ｎＳ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、図１９に示すレンズ列３１は屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置２はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【００９１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態も、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【００９２】
第３の実施形態にあっては、可変レンズアレイの液晶層は、ネガ型のネマチック液晶材料から成る。第３の実施形態は、第１の実施形態に対して、配向膜と液晶材料が相違する。以上の点が相違する他、第３の実施形態は第１の実施形態と同様の構成である。
【００９３】
第３の実施形態に用いられる画像表示装置３を仮想的に分離したときの模式的な斜視図は、図１に示す画像表示装置１を画像表示装置３と読み替え、可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ３３０と読み替えたと同様である。
【００９４】
図２０は、第３の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。具体的には、第１の実施形態で参照した図２において可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ３３０と読み替えたときのＡ−Ａ線断面図である。
【００９５】
上述したように、可変レンズアレイ３３０において、液晶層３３７はネガ型のネマチック液晶材料から成る。そして、第１の実施形態とは異なり、第１配向膜３３３と第２配向膜３３５は、電界が印加されていない状態では液晶分子３３７Ａの長軸をＺ方向に向かせ、電界が印加されると長軸をＹ方向に傾けるような配向処理が施されている。尚、図２０は、電界が印加されていないときの液晶分子３３７Ａの配向を示している。
【００９６】
次いで、図２１ないし図２４を参照して、可変レンズアレイ３３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【００９７】
図２１は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２２は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【００９８】
画像表示装置３の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には３０［ボルト］が印加される。
【００９９】
この状態においては、給電線１３２4に接続されている第１電極１３１4，１３１5と、第２電極１３４との間の電圧は３０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１4，１３１5との間に電界が形成され、液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向を向く。また、給電線１３２3に接続されている第１電極１３１3，１３１6と、第２電極１３４との間の電圧は２０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１3，１３１6との間には、先ほどよりも弱い電界が形成される。液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向を向くが、その程度は若干弱い。給電線１３２2に接続されている第１電極１３１2，１３１7と、第２電極１３４との間の電圧は１０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１2，１３１7との間にも電界が形成され、液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向を向くが、その程度は更に弱くなる。
【０１００】
一方、給電線１３２1に接続されている第１電極１３１1，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と第１電極１３１1，１３１8との間には電界が形成されず、液晶分子３３７Ａの長軸はＺ方向のままとなる。
【０１０１】
液晶分子３３７Ａの長軸方向の屈折率は、短軸方向の屈折率よりも大きい。このため、図２１のグラフに示すように、液晶層３３７における屈折率は、レンズ列３１の周辺部は小さく、中央部に向かうほど大きくなる。尚、図２１に示す符号「ｎＳ」と符号「ｎＬ」は、それぞれ、液晶分子３３７Ａの短軸方向の屈折率と長軸方向の屈折率を示す。
【０１０２】
この状態にあっては、レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図２２に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。尚、図２１等に示す屈折率のグラフは、スペーサ１３６を構成する高分子材料として、液晶分子３３７Ａの長軸方向の屈折率と略同様の屈折率を示す材料が選択されている場合の例を示した。
【０１０３】
視点Ａ1，Ａ2・・・，Ａ4用の画像を形成するための画素１２から出射した光は、レンズ列３１を透過する際に進行方向が変えられ、所定の方向に向かう。これによって、図１に示す観察領域ＷＡにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。
【０１０４】
図２３は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２４は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【０１０５】
通常画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には３０［ボルト］が印加される。この状態においては、第１電極１３１1，１３１2・・・，１３１8と、第２電極１３４との間の電圧は３０［ボルト］である。従って、第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成され、液晶分子３３７Ａの長軸はＹ方向となる。
【０１０６】
この状態では、液晶層３３７は、屈折率が「ｎＬ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、レンズ列３１は屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置３はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【０１０７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態も、本開示に係る画像表示装置及び可変レンズアレイに関する。
【０１０８】
第４の実施形態は、第３の実施形態に対して、可変レンズアレイを構成するスペーサの位置が異なり、また、通常画像を表示する際に第１電極に印加する電圧の値が異なる。以上の点が相違する他、第４の実施形態は第３の実施形態と同様の構成である。
【０１０９】
第４の実施形態に用いられる画像表示装置４を仮想的に分離したときの模式的な斜視図は、図１に示す画像表示装置１を画像表示装置４と読み替え、可変レンズアレイ３０を可変レンズアレイ４３０と読み替えたと同様である。
【０１１０】
図２５は、第４の実施形態に用いられる可変レンズアレイの一部の断面図である。具体的には、第２の実施形態で参照した図１３において可変レンズアレイ２３０を可変レンズアレイ４３０と読み替えたときのＢ−Ｂ線断面図である。
【０１１１】
図２６ないし図２９を参照して、可変レンズアレイ２３０の構成について説明する。
【０１１２】
図２５に示すように、可変レンズアレイ４３０において、壁状のスペーサ２３６は、レンズ列３１と隣接するレンズ列３１との境界部に配置されている。即ち、スペーサ２３６はそれぞれ隣接するレンズ列３１の境界部に配置されている。
【０１１３】
第４の実施形態においても、電界が印加されていないときの液晶分子３３７Ａの長軸はＺ方向を向くとして説明する。尚、図２５は、電界が印加されていないときの液晶分子３３７Ａの配向を示している。
【０１１４】
次いで、図２６ないし図２９を参照して、可変レンズアレイ４３０の動作について説明する。先ず、立体画像を表示するときの動作について説明し、次いで、通常画像を表示するときの動作について説明する。
【０１１５】
図２６は、立体画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２７は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【０１１６】
画像表示装置４の動作時において第２電極１３４には例えば０［ボルト］が印加される。そして、立体画像を表示するときには、例えば、給電線１３２1には０［ボルト］が印加され、給電線１３２2には１０［ボルト］が印加され、給電線１３２3には２０［ボルト］が印加され、給電線１３２4には３０［ボルト］が印加される。
【０１１７】
この状態における第２電極１３４と第１電極１３１の間に形成される電界の様子は、第３の実施形態において図２１を参照して説明したと同様である。レンズ列３１は凸レンズとして作用する液晶ＧＲＩＮレンズを構成する。図２７に示すストライプ状のレンズ列３１は、光学的には円筒状の凸レンズ列と同視できるので、レンチキュラーレンズとして動作する。
【０１１８】
図２８は、通常画像を表示するときの可変レンズアレイ及び画像表示部の一部の模式的な断面図である。図２９は、画像表示部と可変レンズアレイの一部の模式的な斜視図である。
【０１１９】
通常画像を表示するときには、給電線１３２1，１３２2・・・，１３２4には０［ボルト］が印加される。第２電極１３４と全ての第１電極１３１との間には電界が形成されず、液晶分子３３７Ａの長軸はＺ方向を向く。
【０１２０】
この状態では、液晶層３３７は、屈折率が「ｎＳ」である材料から成る単なる透明な基板として作用する。換言すれば、図２９に示すレンズ列３１は屈折力を失った状態である。従って、画像表示装置４はレンズアレイが設けられていないと同様の状態となり、通常画像を観察することができる。
【０１２１】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１２２】
例えば、各実施形態においてスペーサは第２基板１３０Ｂ上に形成されるとしたが、第１基板１３０Ａ上に形成される構成とすることもできる。また、各実施形態においては第１基板１３０Ａと第２基板１３０Ｂの液晶層側の面のいずれにも配向膜を設ける構成としたが、いずれか一方に配向膜が設けられている構成や、場合によっては配向膜を含まないといった構成とすることもできる。
【符号の説明】
【０１２３】
１，２，３，４・・・画像表示装置、１０・・・画像表示部、１１・・・表示領域、１２・・・画素、２０・・・照明部、３０，２３０，３３０，４３０・・・可変レンズアレイ、３１・・・レンズ列、１３０Ａ・・・第１基板、１３０Ｂ・・・第２基板、１３１，１３１1，１３１2，１３１3，１３１4，１３１5，１３１6，１３１7，１３１8・・・第１電極、１３２，１３２1，１３２2，１３２3，１３２4・・・給電線、１３３，３３３・・・第１配向膜、１３４・・・第２電極、１３５，３３５・・・第２配向膜、１３６，２３６・・・スペーサ、１３７，３３７・・・液晶層、１３８・・・封止部、１３７Ａ，３３７Ａ・・・液晶分子、ＷＡL，ＷＡC，ＷＡR・・・観察領域、Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4・・・視点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
可変レンズアレイの第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置。
【請求項２】
壁状または柱状のスペーサはレンズ列の中央部に配置されている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
壁状または柱状のスペーサはそれぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
第１基板の外周部と第２基板の外周部は封止部によって封止されており、
壁状または柱状のスペーサの端部と封止部との間には間隔が空けられている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置。
【請求項６】
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置。
【請求項７】
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイ。
【請求項８】
壁状または柱状のスペーサはレンズ列の中央部に配置されている請求項７に記載の可変レンズアレイ。
【請求項９】
壁状または柱状のスペーサはそれぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されている請求項７に記載の可変レンズアレイ。
【請求項１０】
第１基板の外周部と第２基板の外周部は封止部によって封止されており、
壁状または柱状のスペーサの端部と封止部との間には間隔が空けられている請求項７に記載の可変レンズアレイ。
【請求項１１】
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイ。
【請求項１２】
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイ。
【請求項１】
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
可変レンズアレイの第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置。
【請求項２】
壁状または柱状のスペーサはレンズ列の中央部に配置されている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
壁状または柱状のスペーサはそれぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
第１基板の外周部と第２基板の外周部は封止部によって封止されており、
壁状または柱状のスペーサの端部と封止部との間には間隔が空けられている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置。
【請求項６】
二次元画像を表示する画像表示部、及び、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイ、
を備えており、
可変レンズアレイは画像表示部に対向して配置されており、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている画像表示装置。
【請求項７】
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
第１基板と第２基板との間には、レンズ列の屈折力の値を変化させたときに液晶層の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイ。
【請求項８】
壁状または柱状のスペーサはレンズ列の中央部に配置されている請求項７に記載の可変レンズアレイ。
【請求項９】
壁状または柱状のスペーサはそれぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されている請求項７に記載の可変レンズアレイ。
【請求項１０】
第１基板の外周部と第２基板の外周部は封止部によって封止されており、
壁状または柱状のスペーサの端部と封止部との間には間隔が空けられている請求項７に記載の可変レンズアレイ。
【請求項１１】
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
レンズ列の中央部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイ。
【請求項１２】
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層とを含み、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によってレンズ列の屈折力の値が変化する可変レンズアレイであって、
それぞれ隣接するレンズ列の境界部に壁状または柱状のスペーサが設けられている可変レンズアレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−１７３７１５（Ｐ２０１２−１７３７１５Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８６７９（Ｐ２０１１−３８６７９）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５９８１７２３９８）株式会社ジャパンディスプレイウェスト (90)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５９８１７２３９８）株式会社ジャパンディスプレイウェスト (90)
【Ｆターム（参考）】
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