特許 5789553 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5789553

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13 20060101AFI20150917BHJP

   G02B 27/22 20060101ALI20150917BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALI20150917BHJP

   H04N 13/04 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/13 505

   G02B27/22

   G02F1/1347

   H04N13/04

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-76947(P2012-76947)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-205754(P2013-205754A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年7月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100159651

【弁理士】

【氏名又は名称】高倉 成男

(74)【代理人】

【識別番号】100091351

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 哲

(74)【代理人】

【識別番号】100088683

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100095441

【弁理士】

【氏名又は名称】白根 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】100084618

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 貞男

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100119976

【弁理士】

【氏名又は名称】幸長 保次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100172580

【弁理士】

【氏名又は名称】赤穂 隆雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(74)【代理人】

【識別番号】100134290

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 将訓

(72)【発明者】

【氏名】東 寛

(72)【発明者】

【氏名】笹林 貴

【審査官】 福村 拓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５４１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１５９５６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１９９２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３６８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０３６７３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２次元表示もしくは３次元表示に選択的に切換える表示を行う第１の表示領域（１０１）と、及び前記第１の表示領域（１０１）とは異なり、固定的に２次元表示及び３次元表示の一方の表示を行う第２の表示領域（１０２）と、を有するパネル表示領域（１００）を備えた表示パネルと、
前記表示パネルの表面に配置され、前記第１の表示領域（１０１）或いは前記第１及び第２の表示領域に表示される前記３次元表示に対応して液晶レンズを形成する液晶レンズユニット（３００）と、
から構成される表示装置であって、
前記液晶レンズユニット（３００）は、
対向する第１の基板（３０１）と第２の基板（３０２）との間に配置され、駆動電圧の印加によって屈折率分布を変化させる液晶層（３０３）とを含み、
前記第１の基板（３０１）は、前記パネル表示領域（１００）に対応して形成され、前記液晶層（３０３）の配向を制御する複数の第１の電極（４０２）を有し、
前記第２の基板（３０２）は、前記液晶層（３０３）を介して前記第１の電極（４０２）と対向するように形成された第２の電極（４０４）を有し、
前記第１の表示領域（１０１）と前記第２の表示領域（１０２）との境界部分を挟んで隣接する少なくとも前記第２の電極（４０４）間の距離ｐ（μｍ）と電位差ΔＶ（Ｖ）との関係は、前記３次元表示を行わせるために形成される液晶レンズとは異なるレンズ効果を有するレンズの発生を抑えるように設定され、しかも、前記距離ｐ（μｍ）を増加させる場合には、当該第２の電極（４０４）間の電位差ΔＶ（Ｖ）を増加させることができ、当該第２の電極（４０４）間の電位差ΔＶ（Ｖ）を減少させる場合には、当該第２の電極（４０４）間の距離を減少させることができる相関関係を有し、当該第２の電極（４０４）間の距離ｐ（μｍ）と電位差ΔＶ（Ｖ）とは、以下の式に従って設定されることを特徴とする表示装置。
ΔＶ≦０．０１２５×ｐ＋１．２５

【請求項2】

前記境界部分を挟んで隣接する第２の電極間の許容最大屈折率変化値が−０．０１に設定されている請求項１に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、少なくとも表示領域の一部に２次元表示と３次元表示とを切り替え自在な領域を有する表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、液晶表示装置等の表示装置において、視差画像を用いた立体視表示が可能なものが知られている。このような立体視表示が可能な表示装置の１つとして、液晶レンズ等の屈折率分布型レンズを、表示パネル上に形成したものが知られている。液晶レンズは、電圧の印加によって液晶の配向を制御することにより、液晶層中に屈折率分布を与えてレンズとして機能させるものである。このような液晶レンズにより、表示装置に表示された右目画像を観察者の右目に入射させ、左目画像を観察者の左目に入射させることで立体視が実現される。また、液晶レンズへの電圧の印加のオン/オフを切り替えることによって、２次元表示と３次元表示とを切り替えることが可能である。

【0003】

さらに、液晶レンズの場合、表示装置の一部領域に対応した部分をレンズとして機能させることも可能であり、このような構成によって、表示装置の一部領域で３次元表示をしつつ、他の領域で２次元表示をするといった、部分的な３次元表示が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１５４１９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

部分３次元表示を可能とするためには、一部領域に液晶レンズ中の液晶の配向制御をするための配向制御電極を形成し、この一部領域に形成した配向制御電極を他の電極と独立して駆動可能としておく必要がある。このための構成として、配向制御電極と液晶層を介して対向する対向電極を、配向制御電極毎に形成する構成が考えられる。ただし、このような構成の場合、部分３次元表示領域と他の表示領域との境界部分において、隣接する配向制御電極間又は隣接する対向電極間で発生する電界によって、液晶の配向に不要な影響を与えてしまうおそれがある。液晶の配向の変化が生じてしまうと、屈折率分布が所望の分布から変化してしまい、境界部分に不要な画像が視認されるおそれがある。

【0006】

実施形態の解決しようとする課題は、一部領域で２次元表示と３次元表示とが切り替え自在な表示装置において、境界部分における配向制御電極間又は対向電極間で発生する不要な電界による液晶レンズの配向への悪影響を抑制した表示装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の表示装置は、表示パネルとは別体に形成された液晶層と、第１の基板と、第２の基板から構成される液晶レンズユニットを有している。液晶層は、電圧の印加によって屈折率分布を変化させる。第１の基板は、少なくとも表示パネルの表示領域の中に設定された２次元/３次元切替可能表示領域に対応して形成され、液晶層の配向を制御する複数の第１の電極を有する。第２の基板には、液晶層を介して第１の電極と対向するように第２の電極がそれぞれ形成されている。第１の電極間の距離と電位差との関係及び第２の電極間の距離と電位差との関係が、第１の電極間又は第２の電極間に発生する電界による液晶層の屈折率変化値を、許容される最大の屈折率の変化の値を示す許容最大屈折率変化値よりも抑えるように設定されている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の表示装置の正面図である。

【図2】図１の１−１線に沿った２次元/３次元切替可能表示領域の断面図である。

【図3】液晶レンズユニット３００のアレイ基板３０１と対向基板３０２の電極配置を示す図である。

【図4】境界部分における隣接した対向電極４０４間の電位差が大きい場合の横電界について示す図である。

【図5】屈折率変化の影響を許容できるような配向制御電極４０２間の距離及び対向電極４０４間の距離と配向制御電極４０２間の電位差及び対向電極４０４間の電位差との条件の検討のためのシミュレーションに使用したモデルを示す図である。

【図6】隣接する対向電極４０４の間の距離ｐを変化させた場合の対向電極４０４間の屈折率変化値の分布を示す図である。

【図7】対向電極４０４の間の電位差ΔＶを変化させた場合の対向電極４０４間の屈折率変化値の分布を示す図である。

【図8】対向電極４０４の間の距離と電位差を変化させた場合の最大屈折率変化値を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態に係る表示装置を説明する。
図１は、実施形態の表示装置の正面図である。図１に示す表示装置１０は、表示領域１００が設定されている。表示領域１００は、画像が表示される領域である。また、実施形態の表示装置１０は、部分３次元表示が可能な表示装置であって、図１に示すように表示領域１００に、２次元/３次元切替可能表示領域（以下、選択表示領域という）１０１と、２次元/３次元切替不能表示領域（以下、固定表示領域という）１０２と、がそれぞれ設定されている。

【0010】

選択表示領域１０１は、表示領域１００の外周部よりも内部側の中間位置に設定される領域であって、２次元表示と３次元表示とが切り替え可能な領域である。本実施形態においては、選択表示領域１０１を、表示領域１００の端部から離して設定することが可能である。勿論、選択表示領域１０１が表示領域１００の端部に接していても良い。また、図１では、選択表示領域１０１が表示領域１００内に１つ設定されているが、２つ以上設定されても良い。さらに、１つの選択表示領域１０１が複数の領域に分割されていても良い。

【0011】

固定表示領域１０２は、表示領域１００の選択表示領域１０１を囲むように設定される領域であって、２次元表示と３次元表示とが切り替え不能な領域である。図１では、固定表示領域１０２を、２次元表示が可能な領域としている。固定表示領域１０２を、３次元表示が可能な領域としても良い。

【0012】

図２は、図１の１−１線に沿った選択表示領域１０１の構成を示す断面図であって、実施形態の表示装置１０の概略の構成を示す断面図である。ここで、図２（ａ）は、液晶レンズユニット３００中の液晶層３０３に電圧が印加されていない状態を示し、図２（ｂ）は、液晶レンズユニット３００中の液晶層３０３に電圧が印加された状態を示している。

【0013】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、表示装置１０は、表示パネル２００と、液晶レンズユニット３００と、を有している。表示パネル２００と液晶レンズユニット３００とは、スペーサ２１０を介して所定の間隔を有するように貼り合わせされている。表示パネル２００と液晶レンズユニット３００との間は、例えば空気層である。

【0014】

ただし、この図２では、説明を分かり易くするために、選択表示領域１０１のみが恰も独立した表示パネル２００と液晶レンズユニット３００から構成されているように示しているが、実際には、表示パネル２００と液晶レンズユニット３００は、固定表示領域１０２を含む全表示領域１００に跨って形成されているものであって、その一部を例示的に示しているに過ぎず、また、以下の説明も同様である。

【0015】

表示パネル２００は、画像を表示する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、表示パネル２００を液晶表示パネルとした例を示している。しかしながら、表示パネル２００は、必ずしも液晶表示パネルとする必要はなく、有機ＥＬ表示パネルやプラズマ表示パネルとしても良い。

【0016】

表示パネル２００は、アレイ基板２０１と対向基板２０２との間に液晶層２０３が介在されて構成されている。アレイ基板２０１と対向基板２０２とは、周囲を封止材２０４によって封止され、球状や柱状のスペーサ（図示せず）を介して所定の間隔を有するように貼り合わされている。また、アレイ基板２０１の裏面にはバックライト２０５が配置されている。

【0017】

アレイ基板２０１は、画素を構成する画素電極がマトリクス状に形成されている。各画素電極には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が接続されており、対応するＴＦＴがオン状態となったときに画素電極を介して液晶層２０３に電圧を印加するように構成されている。また、アレイ基板２０１の光入射側には、偏光板２０６が設けられている。

【0018】

対向基板２０２は、各画素電極と対応するように、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ２０７が設けられ、カラーフィルタ２０７上に対向電極が形成されて構成されている。また、対向基板２０２の光出射側には、偏光板２０８が設けられている。カラーフィルタ２０７は、アレイ基板２０１側に形成することも可能である。

【0019】

このような液晶表示パネル２００は、画素電極に印加する電圧の大きさを制御することにより、画素電極と対向電極との間に介在する液晶層２０３に発生する電界を制御して表示を行う表示パネル２００である。液晶は、電界を与えることによって内部の液晶分子の配向が変化する特性を有しており、液晶分子の配向によって液晶を通過する光の透過率が変化する。この光の透過を画素単位（画素電極単位）で制御することにより、画素単位での表示を行う。

【0020】

液晶レンズユニット３００は、アレイ基板３０１と対向基板３０２との間に液晶層３０３が介在されて構成されている。アレイ基板３０１と対向基板３０２とは、周囲を封止材３０４にて封止されるとともに、球状もしくは柱状のスペーサ（図示せず）を介して所定の間隔を有するように貼り合わされている。本実施形態の場合には、作業性を考慮してビーズ状のスペーサを散布することで対応している。

【0021】

以下、図２と図３を参照して液晶レンズユニット３００について説明する。図３は、液晶レンズユニット３００のアレイ基板３０１と対向基板３０２の電極配置を示す図である。図３（ａ）は、アレイ基板３０１の正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の対向基板３０２を含む３１−３１線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）の対向基板３０２を含む３２−３２線断面図である。

【0022】

アレイ基板３０１は、その表面には配向膜（図示せず）が形成されている。ここで、配向膜のラビング処理の方向は、図３（ａ）に示すように、配向制御電極４０２と直交する方向である。

【0023】

アレイ基板３０１を構成するガラス基板４０１には、第１の電極としての配向制御電極４０２が形成されている。配向制御電極４０２は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極であり、図示しない液晶レンズユニット３００の駆動電源に接続されている。１つの選択表示領域１０１には少なくとも一対（２つ）の配向制御電極４０２が形成されている。ここで、図３（ａ）に示す液晶レンズユニット３００は、１つの選択表示領域１０１が、図示一点鎖線Ａを挟んで図中上側に、固定表示領域１０２が図中下側に配置された２つの領域に分割されている境界部分の夫々の配向制御電極４０２´、４０２´´の形成例を示している。２つの各表示領域１０１，１０２を夫々独立して駆動するためには、配向制御電極４０２は、夫々少なくとも２対（４つ）必要である。

【0024】

対向基板３０２は、ガラス基板４０３上に第２の電極としての対向電極４０４が形成されている。対向電極４０４は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極であり、図示しない液晶レンズユニット３００の駆動電源に接続されている。ここで、図３に示す液晶レンズユニット３００は、分割された選択表示領域１０１と、固定表示領域１０２の夫々につき、１つの対向電極４０４´、４０４´´を形成した例を示している。また、対向基板３０２は、各対向電極４０４´、４０４´´の表面上に配向膜（図示せず）が形成されている。ここで、配向膜のラビング処理の方向は、アレイ基板３０１側のラビング方向と逆方向である。

【0025】

このような液晶レンズユニット３００は、選択表示領域１０１と固定表示領域１０２との配向制御電極４０２と対向電極４０４とが、各領域１０１，１０２毎に独立して形成されているために、夫々の領域１０１，１０２を別個に駆動することが可能となる。従って、選択表示領域１０１の配向制御電極４０２´及び対向電極４０４´に印加する駆動電圧の大きさとタイミングを表示パネル２００に供給される画像信号と同期をとって制御することにより、２次元表示と３次元表示とを切り替え表示することができる。

【0026】

例えば、配向制御電極４０２´と対向電極４０４´とを等電位とするように駆動電圧を印加した状態では、液晶層３０３には電界が発生しない。したがって、液晶層３０３中の液晶分子は、図２（ａ）に示すように、選択表示領域１０１中においては、ラビング方向に規制されるように配向する。この場合、液晶層３０３の屈折率は均一となり、表示パネル２００からの画像光は液晶層３０３中を直進する。この場合には、２次元表示が行われる。この結果、固定表示領域１０２に２次元表示を行っている場合には、通常の表示装置の２次元表示と同様に、表示領域１００全面に亘って２次元の画像表示が行われる。

【0027】

一方、選択表示領域１０１の配向制御電極４０２´と対向電極４０４´との間にのみ電位差を与えるように駆動電圧を印加すると、配向制御電極４０２´と対向電極４０４´との間に電界が発生する。例えば、配向制御電極４０２´の電位を対向電極４０４´よりも高電位とすると、配向制御電極４０２´と対向電極４０４´との間に発生する電界によって、図２（ｂ）に示すように、選択表示領域１０１中においては、液晶層３０３の液晶分子が配向し、配向制御電極４０２´と対向電極４０４´との液晶層３０３の屈折率が小さくなる。このため、配向制御電極４０２´の間の液晶層３０３の屈折率分布が変化して液晶層３０３がレンズとして機能する。従って、視差を有する画像を表示パネル２００の選択表示領域１０１に対応する領域に表示させ、視差を有する画像のそれぞれを、液晶レンズユニット３００を通して観察者の異なる目に入射させることにより、選択表示領域１０１に部分３次元表示が行われる。その際、固定表示領域１０２にも３次元表示を行わせるように構成すれば、全面３次元表示とさせることもでき、また、この場合に、選択表示領域１０１に２次元表示を行わせるようにすれば、部分２次元表示とさせることも可能である。

【0028】

図３（ａ）で示す液晶レンズユニット３００は、一点鎖線Ａを挟んで配向制御電極４０２と対向電極４０４とが形成され、このような構成により、一点鎖線Ａよりも上側の領域と一点鎖線Ａよりも下側の領域とで独立して２次元表示/３次元表示の切り替えが可能である。

【0029】

ここで、一点鎖線Ａよりも上側の領域で２次元表示を行い、一点鎖線Ａよりも下側の領域で３次元表示を行う場合等、各領域の駆動の仕方によっては、選択表示領域１０１と固定表示領域１０２間の境界部分に形成された配向制御電極４０２間や対向電極４０４間にも不要な電位差が生じる場合がある。この各表示領域１０１，１０２間で不要な電位差が発生すると考えられるケースは、選択表示領域１０１と固定表示領域１０１に夫々異なる表示形態の２次元及び３次元表示を行う場合に不要な電位差が発生する。表示領域１００の全面に同一表示形態の画像表示を行う場合には、特に考慮する必要はない。例えば、一点鎖線Ａよりも上側の領域に形成された対向電極４０４´と一点鎖線Ａよりも下側の領域に形成された対向電極４０４´´との間に電位差が生じると、対向電極４０４´、４０４´´間にも電界（横電界）が発生する。このような横電界が発生すると、図４に示すようなレンズ状の液晶分子の配向が生じ、この配向によって液晶層３０３の屈折率分布に変化を与えてしまう。この結果、表示領域１０１と１０２との境界部分においてレンズ効果により、配向制御電極４０２´、４０２´´間の隙間を通して液晶レンズユニット３００の下側に配置されている表示パネル２００に表示されている画像の一部が拡大表示されてしまい、表示品位の低下をきたす虞がある。

【0030】

ところで、一般に、電界は、電極間の電位差に比例し、電極間の距離に反比例することが知られている。したがって、図４に示すような横電界を抑えるためには、配向制御電極４０２´、４０２´´間の距離及び対向電極４０４´、４０４´´間の距離を長くするか、配向制御電極４０２´、４０２´´間の電位差及び対向電極４０４´、４０４´´間の電位差を小さくすれば良い。

【0031】

しかしながら、２次元表示と３次元表示とを混在させて表示する場合には、境界部分における２次元表示と３次元表示との間の電位差が大きくなり過ぎて、単純に電位差だけを小さくすることはできない。また、境界部分間の距離（間隔）を単に大きくした場合には、境界部分に占める非表示領域（空間部分）の面積が大きくなり、表示領域１００の全面に同一表示形態の画像を表示した場合に、この非表示領域が枠状に視認されてしまうために、表示品位を低下させてしまうことになる。

【0032】

出願人は、屈折率変化の影響を許容できるような配向制御電極４０２´、４０２´´間の距離及び対向電極４０４´、４０４´´間の距離と配向制御電極４０２´、４０２´´間の電位差及び対向電極４０４´、４０４´´間の電位差との条件の検討を行った。

【0033】

図５は、屈折率変化の影響を許容できるような配向制御電極４０２´、４０２´´間の距離及び対向電極４０４´、４０４´´間の距離と配向制御電極４０２´、４０２´´間の電位差及び対向電極４０４´、４０４´´間の電位差との条件の検討のためのシミュレーションに使用したモデルを示す図である。図５に示すモデルにおいては、特にレンズ状の液晶分子の配向を抑制するために、対向電極４０４´、４０４´´間の距離及び電位差の条件を変化させている。この場合、配向制御電極４０２´、４０２´´間の電位差は一定と考える。配向制御電極４０２´、４０２´´間の距離及び電位差の条件を変化させた場合も、以下の結果と同様の結果が得られると予想される。

【0034】

図６は、表示領域１０１，１０２との境界部分において互いに隣接する対向電極４０４´、４０４´´の間の距離（間隔）ｐを変化させた場合の対向電極４０４´、４０４´´間の屈折率変化値の分布を示す図である。ここで、図６は、対向電極４０４´、４０４´´間の距離ｐの２等分位置を基準位置０とし、この基準位置０に対して図示ｙ方向の±０．２ｍｍの範囲の屈折率変化値の分布を示している。即ち、図６の横軸ｙは、基準位置０からの位置変化量を示し、図６の縦軸は、屈折率変化値を示している。ここで、本シミュレーションにおける屈折率変化値とは、屈折率変化が最大となるｙ＝−０．２ｍｍ（又はｙ＝＋０．２ｍｍ）における屈折率との差である。また、隣接する対向電極４０４´、４０４´´の間の電位差ΔＶは３Ｖで一定としている。さらに、対向電極４０４´、４０４´´の間の距離ｐは、２０μｍ、１００μｍ、２００μｍに設定してシミュレーションを行った。

【0035】

図６に示すように、対向電極４０４´、４０４´´の間の距離ｐが２０μｍ、１００μｍ、２００μｍの何れの場合においても、基準位置０における屈折率変化値が最大となる。さらに、距離ｐが長くなるほど、屈折率変化値が小さくなり、距離ｐが２００μｍの場合には、屈折率変化値がほぼゼロとなる。この図６を考察すると、対向電極４０４´、４０４´´間の距離ｐを大きくすれば、それだけ屈折率変化を少なくすることができるので、液晶分布の不要な配向を制御し得ることが分かる。

【0036】

また、図７は、対向電極４０４´、４０４´´の間の電位差ΔＶを変化させた場合の対向電極４０４´、４０４´´間の屈折率変化値の分布を示す図である。図７も図６と同様、対向電極４０４´、４０４´´間の距離ｐの２等分位置を基準位置０とし、この基準位置０に対して±０．２ｍｍ上下方向（実際にはマイナス方向）の範囲の屈折率変化値の分布を示している。また、対向電極４０４´、４０４´´の間の距離ｐは２０μｍで一定としている。さらに、対向電極４０４´、４０４´´の間の電位差ΔＶは、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖとしてシミュレーションを行った。

【0037】

図７に示すように、対向電極４０４´、４０４´´の間の電位差ΔＶが１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖの何れの場合においても、基準位置０における屈折率変化値が最大となる。さらに、電位差ΔＶが大きくなるほど、屈折率変化値が大きくなり、電位差ΔＶが１Ｖの場合に屈折率変化値がほぼゼロとなる。この図７を考察すると、対向電極４０４´、４０４´´間の電位差ΔＶを小さくすれば、それだけ屈折率変化を少なくすることができるので、液晶分布の不要な配向を抑制し得ることが分かる。

【0038】

そこで、さらに詳細に検討するために、対向電極４０４´、４０４´´間の距離ｐ及び電位差ΔＶの範囲を拡大して測定した結果を表１に示す。

【表1】

【0039】

図８は、この表１の結果を最大屈折率変化値としてグラフにまとめたものである。ここで、最大屈折率変化値とは、ｙ＝０における屈折率変化値を示している。図８においても示すように、距離ｐが大きくなるか、又は電位差ΔＶを小さくすることにより、最大屈折率変化値が小さくなる。屈折率変化値を許容できると判断するための閾値である最大許容屈折率変化値を、例えば、目視によって表示品位の低下をきたさないと判断された−０．０１とした場合、屈折率変化値を−０．０１よりも大きくするように距離ｐ及び電位差ΔＶを設定すれば、対向電極４０４´、４０４´´間の屈折率変化が選択表示領域１０１に固定表示領域１０２とは異なる画像形態の表示を行っても、当該表示領域１０１，１０２間の境界部分における不要な画像の発生などの表示品位に影響を与えることが殆ど無いことが判明した。

【0040】

表１及び図８のグラフの結果から、最大許容屈折率変化値を−０．０１とした場合、以下の式１の関係をほぼ満足するように、対向電極４０４´、４０４´´間の距離ｐと電位差ΔＶとの関係を設定することにより、対向電極４０４´、４０４´´間の屈折率変化が選択表示領域１０１に固定表示領域１０２とは異なる表示形態の画像を表示させる場合においても表示品位に悪影響を与えることが殆ど無いことが導き出された。
ΔＶ≦０．０１２５×ｐ＋１．２５＋ｎ
（式１）
なお、式１中のΔＶは許容される電位差、ｐは対向電極間の距離（μｍ）、０．０１２５と１．２５は表１の測定結果に基づいて導き出された係数、ｎは仕様変更等に対応させるための補正値（０を含む）を表わす。

【0041】

（式１）は、最大許容屈折率変化値を目視評価で合格とされる−０．０１とした場合の例である。この場合の補正値ｎは０に設定されている。最大許容屈折率変化値を−０．０１と異ならせた場合においても、ΔＶとｐとの関係は式１で近似される。

【0042】

以上説明したように、本実施形態によれば、選択表示領域１０１と固定表示領域１０２との境界部分に位置する各配向制御電極４０２及び各対向電極４０４が隣接して複数形成される液晶レンズユニット３００において、各配向制御電極４０２の間の距離及び電位差と各対向電極４０４の間の距離及び電位差を適切な値に設定することにより、境界部分を挟んで隣接する各配向制御電極４０２の間や、同じく隣接する各対向電極４０４の間の電界の発生を抑制して選択表示領域１０１と固定表示領域１０２との境界部分における不要な屈折率変化を抑えることが可能である。これにより、良好な特性の液晶レンズを形成することが可能である。

【0043】

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

【符号の説明】

【0044】

１０…表示装置、２００…表示パネル、２０１…アレイ基板、２０２…対向基板、２０３…液晶層、２０４…スペーサ、２０５…バックライト、２１０…スペーサ、３００…液晶レンズユニット、３０１…アレイ基板、３０２…対向基板、３０３…液晶層、３０４…スペーサ、４０１…ガラス基板、４０２…配向制御電極、４０３…ガラス基板、４０４…対向電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】