液晶柱狀透鏡元件及其驅動方法、立體顯示裝置、終端機的制作方法

液晶柱狀透鏡元件及其驅動方法、立體顯示裝置、終端機的制作方法
【專利摘要】提供通過簡單結構根據觀看者的位置變動流暢地顯示適當立體圖像的輕量液晶柱狀透鏡元件，具有液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置和終端機、及其驅動方法。一種液晶柱狀透鏡元件(61)，包括：第一基板(10)、與第一基板(10)平行的第二基板(20)、設置在兩個基板之間的液晶層(30)、形成在第一基板(10)的液晶層(30)側的第一電極、形成在第二基板(20)的液晶層(30)側的包括多個條狀電極的第二電極，其特征在于，具有如下結構，在該結構中，在液晶柱狀透鏡元件中形成由沿第二電極的配置方向的重復單元形成的條狀的重復結構，通過從外部對各電極施加電信號，引發相對于針對與配置方向垂直的其他方向將各重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
【專利說明】
液晶柱狀透鏡元件及其驅動方法、立體顯示裝置、終端機
技術領域
[0001]本發明涉及液晶柱狀透鏡元件、具有該液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置、裝載該立體顯示裝置的終端機、以及該液晶柱狀透鏡元件的驅動方法。
【背景技術】
[0002]現在，能夠進行立體顯示的顯示裝置具有顯著的發展。這種立體顯示裝置大致分為需要使用眼鏡的類型和裸眼使用的類型。特別地，能夠裸眼使用的類型不需要佩戴眼鏡的繁瑣，預期未來被廣泛地使用。
[0003]作為采用能夠使用裸眼實現立體顯示的系統的立體顯示裝置，具有在顯示面板的正面或背面上配置柱狀透鏡或視差屏障等的光線分配單元的類型。
[0004]在這種系統的兩眼式的情況下，采用如下結構:分別在顯示面板內準備右眼像素和左眼像素，因此，顯示在右眼像素上的視頻經由柱狀透鏡或視差屏障到達觀看者的右眼，并且顯示在左眼像素上的視頻到達左眼。
[0005]在作為上述的兩眼式的擴展的多眼式(η視點)的情況下，在顯示面板中準備η視點的像素，η視點內的兩視點的視頻分別到達觀看者的左眼和右眼。
[0006]這些裸眼式立體視覺系統中的、柱狀透鏡或視差屏障等光線分配單元通常在它們的相互位置關系相對于顯示面板相互固定的狀態下粘接。因此，要顯示的圖像被觀看者立體感知的區域(以下，稱作立體視覺區域)被固定在特定范圍中。
[0007]當在這種狀況下觀看者移動位置的情況下，其觀察位置也發生變化。因此，觀看者的眼睛的位置可能超出立體視覺區域并且將觀察到平面視圖，或者可以產生左眼圖像入射到右眼并且右眼圖像入射到左眼的逆視的現象。在這種逆視的狀態下，觀看者不能獲得正確的立體視覺，例如觀看者將原本彈出的視頻感知為縮回，由此使觀看者感到不適和疲勞感。
[0008]因此，采用檢測觀看者的頭部的位置并按照該位置顯示立體再生圖像的技術的視點追蹤系統被開發出。例如，已知下述的專利文獻I至專利文獻3中所示的技術內容。
[0009]專利文獻I公開了如下的技術內容:分別檢測觀看者的雙眼的位置，按照根據檢測結果生成的信號，切換用于顯示右眼圖像和左眼圖像的顯示像素，并由此擴展立體視覺區域。
[0010]專利文獻2公開了如下的光指向控制方法，檢測觀看者的視點，并按照檢測結果以物理方式驅動柱狀透鏡，從而使顯示視頻追蹤觀看者的視點。
[0011]另外，專利文獻3中公開的三維顯示裝置采用如下的系統:將由液晶透鏡構成的液晶柱狀透鏡配置在顯示面板的整個面上，根據觀看者的位置改變液晶柱狀透鏡的折射率分布，從而在對于觀看者而言有意義的位置上再現立體圖像。
[0012]現在，參照圖23和圖24更具體地說明專利文獻3的三維顯示裝置的結構內容。
[0013]如圖23所示，該三維顯示裝置100包括:液晶面板101、光學特性可變透鏡102、頭部檢測單元103、以及光學特性可變透鏡控制單元104。當觀看者的頭部移動時，這種結構實現了以下處理:在檢測到移動時，頭部檢測單元103將頭部的位置信息發送到光學特性可變透鏡控制單元104，光學特性可變透鏡控制單元104基于該位置信息改變驅動從而改變光學特性可變透鏡102的特性。
[0014]如作為表示光學特性可變透鏡102的結構的細節的剖視圖的圖24所示，該光學特性可變透鏡102包括:液晶105;玻璃基板108，在該玻璃基板108上形成其上排列有條狀電極106a、106b、106c、."、106h的電極陣列106;以及玻璃基板109，在玻璃基板109的表面上形成有電極107。另外，如圖24所示，電極陣列106和電極107彼此相對地配置，并且在形成于電極陣列106和電極107之間的間隙中填充液晶105。
[0015]采用這種結構，通過改變施加于電極陣列106的電壓的模式，能夠控制液晶分子的集合體的折射率的分布形狀、折射率的整體水平、以及周期性地重復的折射率分布的間距，因此能夠電氣性地控制透鏡的光學特性。
[0016]現有技術文獻
[0017]專利文獻
[0018]專利文獻1:日本專利N0.2662252
[0019]專利文獻2:日本未審查專利特開平2-44995
[0020]專利文獻3:日本專利N0.2920051

【發明內容】

[0021]發明要解決的問題
[0022]然而，如專利文獻I的技術，在根據觀看者的雙眼的位置的檢測結果切換右眼圖像和左眼圖像的系統中，具有在觀看者的雙眼的位置被切換的位置上觀察到的視圖可能變得不連續或者不能實現立體視覺這樣的不良情況。
[0023]另外，在專利文獻2中公開的以物理方式驅動柱狀透鏡的系統中，需要非常準確地控制顯示面板和柱狀透鏡的相對位置。因此，需要使用精密的機械系統，由此產生裝置的尺寸及其重量增大的問題。另外，在該情況下需要移動相對較大的柱狀透鏡，因此顯示空間中的位置控制的響應性變差。另外，由于采用僅在與顯示面板平行的面內移動柱狀透鏡的結構，因此追蹤頭部的范圍也限于與顯示器平行的面內。
[0024]另外，在專利文獻3的三維顯示裝置中采用的系統中，為了對各電極106a、106b、106c、."aoeh分別設定電壓，需要與電極106a、106b、106c、相對應的配線數，因此需要連接多個信號供給配線，因此光學特性可變透鏡的制作變得復雜。另外，在本文采用的技術中，根據觀看者的移動進行調整時的最小單元取決于配線間距，因此調整變得不連續。
[0025](發明目的)
[0026]本發明是鑒于上述的問題而做出的。具體地，本發明的目的是提供通過簡單的結構根據觀看者的位置變動流暢地顯示適當的立體圖像的輕量的液晶柱狀透鏡元件，具有該液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置、具有裝載在其上的立體顯示裝置的終端機、及其驅動方法。
[0027]解決問題的手段
[0028]為了實現上述目的，根據本發明的液晶柱狀透鏡元件采用如下結構，包括:第一基板;第二基板，所述第二基板與所述第一基板平行;液晶層，所述液晶層設置在兩個基板之間；第一電極，所述第一電極形成在所述第一基板的液晶層側；以及包括多個條狀電極的第二電極，所述第二電極形成在所述第二基板的液晶層側，其中，形成有包括沿所述第二電極的配置方向設置的重復單元的條狀重復結構；以及通過從外部對各所述電極施加電信號，引發相對于針對與所述配置方向垂直的另一方向將各所述重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
[0029]另外，根據本發明的立體顯示裝置采用如下結構，該結構包括:視頻顯示單元，所述視頻顯示單元射出與視差圖像有關的光;指向性/方向性控制元件，所述指向性/方向性控制元件能夠通過從外部施加的電信號控制從所述視頻顯示單元射出的光的方向；檢測單元，所述檢測單元檢測觀看者的頭部的空間位置；以及控制單元，所述控制單元基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息控制所述指向性/方向性控制元件的動作，其中，作為所述指向性/方向性控制元件，安裝所述液晶柱狀透鏡元件；以及所述控制單元產生與所述空間位置的所述信息相對應的所述電信號，并將所述信號施加于設置于所述液晶柱狀透鏡元件的各電極。
[0030]另外，根據本發明的終端機采用如下結構，該結構包括:本發明的立體顯示裝置；以及操作單元，所述操作單元接收來自使用者的指令并將基于該指令的指令信號輸出到所述立體顯示裝置。
[0031]另外，根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的驅動方法是用于驅動立體顯示裝置的液晶柱狀透鏡元件的方法，所述立體顯示裝置包括:所述液晶柱狀透鏡元件，所述液晶柱狀透鏡元件包括第一基板、與所述第一基板平行的第二基板、設置在兩個基板之間的液晶層、形成在所述第一基板的液晶層側的第一電極、形成在所述第二基板的液晶層側的包括多個條狀電極的第二電極、以及由沿著所述第二電極的配置方向設置的重復單元形成的條狀的重復結構;檢測單元，所述檢測單元檢測觀看者的頭部的空間位置；以及控制單元，所述控制單元基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息，生成并輸出電信號，其中，所述檢測單元獲取所述觀看者的所述頭部的位置信息;所述檢測單元生成基于所述位置信息的信號并將所述信號輸出到所述控制單元；以及當從所述檢測單元輸入的所述信號表示所述觀看者位于所述立體顯示裝置的斜方向時，所述控制單元對所述多個條狀電極施加預先設定的電壓信號，從而引發相對于針對與所述配置方向垂直的另一方向將各所述重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
[0032]發明效果
[0033]根據本發明，具體地，能夠提供通過簡單的結構根據觀看者的位置變動流暢地顯示適當的立體圖像的輕量的液晶柱狀透鏡元件，具有該液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置、具有裝載在其上的立體顯示裝置的終端機、及其驅動方法。
【附圖說明】
[0034]圖1是表示根據本發明的第一實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0035]圖2是表示包括圖1中公開的液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置的結構的框圖；
[0036]圖3表示關于圖1及圖2中公開的液晶柱狀透鏡元件將來自視頻顯示單元的光線相對于各基板的法線方向對稱地折射時的作用的說明圖，其中圖3(a)表示沿圖1的A—A線剖開的剖視圖，圖3(b)表示關于電位分布的曲線圖，圖3(c)表示關于折射率分布的曲線圖；
[0037]圖4表示關于圖1及圖2中公開的液晶柱狀透鏡元件將來自視頻顯示單元的光線相對于各基板的法線方向朝向右方向傾斜而射出時的作用的說明圖，其中圖4(a)表示沿圖1的A—A線剖開的剖視圖，圖4(b)表示關于電位分布的曲線圖，圖4(c)表示關于折射率分布的曲線圖；
[0038]圖5表示關于圖1及圖2中公開的液晶柱狀透鏡元件將來自視頻顯示單元的光線相對于各基板的法線方向朝向左方向傾斜而射出時的作用的說明圖，其中圖5(a)表示沿圖1的A—A線剖開的剖視圖，圖5(b)表示關于電位分布的曲線圖，圖5(c)表示關于折射率分布的曲線圖；
[0039]圖6是表示圖1中公開的液晶柱狀透鏡元件中的液晶的配向狀態的剖視圖；
[0040]圖7表示在圖1中公開的液晶柱狀透鏡元件中將等于或大于液晶的閾值的等效電壓施加于各條狀電極的情況下的說明圖，其中圖7(a)是表示液晶配向狀態(液晶配向動作)的剖視圖，圖7 (b)是表示折射率分布的曲線圖；
[0041 ]圖8表示在圖1中公開的液晶柱狀透鏡元件中重復單元內的X軸負側的條狀電極的施加電壓的振幅被調整為大于該X軸正側的條狀電極的施加電壓的振幅的情況下的說明圖，其中圖8(a)是表示液晶配向狀態(液晶配向動作)的剖視圖，圖8(b)是表示折射率分布的曲線圖；
[0042 ]圖9表示在圖1中公開的液晶柱狀透鏡元件中重復單元內的X軸負側的條狀電極的施加電壓的振幅被調整為小于該X軸正側的條狀電極的施加電壓的振幅的情況下的說明圖，其中圖9(a)是表示液晶配向狀態(液晶配向動作)的剖視圖，圖9(b)是表示折射率分布的曲線圖；
[0043]圖10是表示根據本發明的第二實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0044]圖11是表示根據本發明的第三實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0045]圖12是表示根據本發明的第四實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0046]圖13是表示根據本發明的第五實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0047]圖14表示關于由圖13中公開的液晶柱狀透鏡元件所引發的折射率分布的說明圖，其中圖14(a)是沿圖13的B—B線剖開的剖視圖(XZ平面的剖視圖)，圖14(b)是表示將等于或大于液晶的閾值的等效電壓施加于作為第二電極的各條狀電極的情況下的折射率分布的曲線圖，圖14(c)是表示將作為第二電極的各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側小的情況下的折射率分布的曲線圖，圖14 (d)是表示將作為第二電極的各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側大的情況下的折射率分布的曲線圖；
[0048]圖15是表示根據本發明的第六實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0049]圖16表示關于由圖15中公開的液晶柱狀透鏡元件所引發的折射率分布的說明圖，其中圖16(a)是沿圖15的C一C線剖開的剖視圖(XZ平面的剖視圖)，圖16(b)是表示將等于或大于液晶的閾值的等效電壓施加于作為第一電極的各條狀電極的情況下的折射率分布的曲線圖，圖16(c)是表示將作為第一電極的各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側小的情況下的折射率分布的曲線圖，圖16 (d)是表示將作為第一電極的各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側大的情況下的折射率分布的曲線圖；
[0050]圖17是表示根據本發明的第七實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0051]圖18表示關于由圖17中公開的液晶柱狀透鏡元件所引發的折射率分布的說明圖，其中圖18(a)是沿圖17的D — D線剖開的剖視圖(XZ平面的剖視圖)，圖18(b)是表示將等于或大于液晶的閾值的等效電壓施加于各條狀電極的情況下的折射率分布的曲線圖，圖18 (c)是表示將各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側小的情況下的折射率分布的曲線圖，圖18(d)是表示將各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側大的情況下的折射率分布的曲線圖；
[0052]圖19是表示根據本發明的第八實施方式的液晶柱狀透鏡元件的結構的透視圖；
[0053]圖20表示關于由圖19中公開的液晶柱狀透鏡元件所引發的折射率分布的說明圖，其中圖20(a)是沿圖19的E — E線剖開的剖視圖(XZ平面的剖視圖)，圖20(b)是表示將等于或大于液晶的閾值的等效電壓施加于作為第二電極的各條狀電極的情況下的折射率分布的曲線圖，圖20(c)是表示將作為第二電極的各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側小的情況下的折射率分布的曲線圖，圖20 (d)是表示將作為第二電極的各條狀電極的施加電壓調整為在重復單元內的X軸正側比在重復單元內的X軸負側大的情況下的折射率分布的曲線圖；
[0054]圖21是表示裝載有包括圖1等中公開的根據各上述實施方式的液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置的、根據本發明的第九實施方式的終端機的示例的示意圖；
[0055]圖22是表示關于圖2中公開的立體顯示裝置及圖21中公開的終端機上裝載的、圖1等中公開的液晶柱狀透鏡元件的驅動方法的動作的流程圖；
[0056]圖23是表示根據相關技術的頭部追蹤型三維顯示器的結構的說明圖；以及
[0057]圖24是表示根據相關技術的頭部追蹤型三維顯示器中使用的光學特性可變透鏡的結構的說明圖。
【具體實施方式】
[0058](第一實施方式)
[0059]參照圖1至圖9說明根據本發明的液晶柱狀透鏡以及具有該液晶柱狀透鏡的立體顯示裝置的第一實施方式。
[0060](整體結構)
[0061 ]如圖1所示，液晶柱狀透鏡元件61包括:作為玻璃基板的第一基板10 ；作為與第一基板10平行的玻璃基板的第二基板20;設置在兩個基板之間的液晶層30;形成在第一基板10的液晶層30側的作為第一電極的面狀電極41;以及形成在第二基板20的液晶層30側的作為第二電極的條狀電極51和條狀電極52。
[0062]在本文中假設圖1所示的X方向為第二電極的配置方向，圖1的Y方向為與配置方向垂直的另一方向，液晶柱狀透鏡元件61為形成有由沿著第二電極的配置方向(X方向)的重復單元構成的條狀的重復結構的結構，并還采用這樣的特征結構:通過從外部對第一電極和第二電極中的任一者或兩者施加電信號，引發相對于針對與配置方向成直角的另一方向(Y方向)將各重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
[0063]各條狀電極51和各條狀電極52相互平行，各條狀電極51和各條狀電極52能夠被獨立地施加電壓。
[0064]另外，條狀電極51和條狀電極52通過在它們之間設置兩種預定距離而交替地配置。在第一實施方式中，這種條狀電極51和條狀電極52的規則配置如上所述形成沿著與兩個基板(10和20)平行的第二電極的配置方向(X方向)的條狀的重復結構。
[0065]在這種重復結構中，通過包括單個條狀電極51以及與條狀電極51在X軸正方向上分隔一定距離而相鄰的單個條狀電極52而劃分的單個單元(重復單元)沿X方向重復且連續地設置。
[0066]另外，考慮重復單元，圖1中所示的X軸方向也稱作短邊方向，圖1中所示的Y軸方向稱作長邊方向，其在下述的各實施方式中也是同樣的。
[0067]如圖1所示，第二基板20上的條狀電極51和條狀電極52與重復單元的長邊方向(Y方向)平行。一個條狀電極(51或52)位于重復單元的短邊方向(X方向)的一端側，另一個條狀電極(51或52)位于短邊方向(X方向)的另一端側。
[0068]現在，對圖1所示的液晶柱狀透鏡元件61的制作方法的示例進行說明。
[0069]例如，使用玻璃基板作為第一基板10和第二基板20，對在其上通過濺射沉積所形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成面狀電極41和條狀電極51、52。
[0070]然后，在第一基板10和第二基板20上涂覆聚酰亞胺，進行摩擦處理，通過通常的液晶元件組裝步驟將兩個基板隔著液晶層30貼合。
[0071]第一基板10和第二基板20的摩擦方向設為與條狀電極51、52平行的Y方向，并且兩個基板的摩擦方向也設為相互反向平行(例如，當第一基板1的摩擦方向設為Y軸的正方向時，第二基板20的摩擦方向設為Y軸的負方向)。
[0072]如上所述，通過將摩擦方向設為Y方向，能夠抑制將電壓施加于電極時對于液晶的立起的預傾斜角的影響，由此能夠獲得高精度的目標相位差分布。
[0073]另外，第一實施方式采用具有正的折射率各向異性的向列型液晶，作為構成液晶層30的液晶。
[0074]接下來，參照圖2說明根據第一實施方式的立體顯示裝置的各結構要素的內容。
[0075]向觀看者顯示立體圖像的立體顯示裝置90包括:液晶柱狀透鏡元件61，該液晶柱狀透鏡元件61作為能夠通過來自外部的電信號控制光的射出方向的指向性/方向性控制元件;視頻顯示單元70，該視頻顯示單元70向液晶柱狀透鏡元件61射出關于視差圖像的光;檢測單元80，該檢測單元80檢測觀看者的頭部的空間位置；以及控制單元81，該控制單元81以在觀看者的最佳位置再現立體圖像的方式控制液晶柱狀透鏡元件61。
[0076]控制單元81被構成為基于與從檢測單元80輸出的空間位置有關的信息控制液晶柱狀透鏡元件61的動作。即，控制單元81采用生成與空間位置的信息相對應的電信號并將信號施加于對液晶柱狀透鏡元件61設置的各電極的結構。
[0077]在此所示的液晶柱狀透鏡元件61相當于沿圖1的A— A線剖開的剖視圖。在夾著液晶層30彼此相對設置的第一基板10和第二基板20上，分別形成有面狀電極41和條狀電極
51、52。
[0078]接下來，參照圖3至圖5說明第一實施方式的液晶柱狀透鏡元件61的操作效果。在所述各圖中，所示的是沿圖2的A—A線剖開的剖視圖(XZ平面的剖視圖)、以及與由施加到各電極的電壓形成的電位分布以及由此產生的折射率分布有關的曲線圖。
[0079]另外，圖3至圖5中所示的是立體顯示裝置90的結構部件中的液晶柱狀透鏡元件61和視頻顯示單元70。
[0080]在液晶柱狀透鏡元件61中，分別形成在第一基板10和第二基板20上的面狀電極41和條狀電極51、52配置為在它們之間夾著液晶層30彼此相對，如上所述，形成重復單元在X方向上連續設置的條狀的重復結構。
[0081 ]液晶柱狀透鏡元件61通過使用控制單元81控制施加于對其自身設置的條狀電極51及條狀電極52的電壓信號，形成圖3至圖5的(b)所示的各圖中的電位分布。
[0082]通過沿著這些電位分布排列液晶，生成如圖3至圖5的(C)中所示的各圖的折射率分布。由此，液晶柱狀透鏡元件61實現作為與重復單元相對應的柱面透鏡的功能。
[0083]另外，上述各圖中所示的“將重復單元的短邊方向二等分的面”相當于上述的“關于與配置方向垂直的另一方向(Y方向)將重復單元二等分的面”。
[0084]S卩，如圖3至圖5所示，在包括條狀的重復單元的液晶柱狀透鏡元件61中，將重復單元的短邊方向定義為X方向，將重復單元的與X方向正交的長邊方向定義為Y方向，將與X方向和Y方向正交的方向定義為Z方向的情況下，“將重復單元的短邊方向二等分的面”是將重復單元的短邊方向二等分并且位于與重復單元的長邊方向平行的YZ面內的假想面。
[0085]以下，將“將重復單元的短邊方向二等分的面”簡稱作“單元二等分面”。
[0086]此外，該假想面如上所述位于YZ面內，因此其在圖3至圖5所示的剖面圖(XZ面)中表示為直線。
[0087]圖3(a)是表示液晶柱狀透鏡元件61產生關于單元二等分面對稱的折射率分布時從視頻顯示單元70射出的光線的路徑的示意圖。
[0088]在該情況下，由液晶柱狀透鏡元件61所產生的折射率分布形成的柱面透鏡的光軸如圖3(c)所示，被構成為與單元二等分面平行。
[0089]因此，在這種狀況下，如果液晶柱狀透鏡元件61的焦距被調整，則從視頻顯示單元70上的點A及點B射出的光線相對于第一基板10和第二基板20的法線方向對稱地折射。因此，可將右眼圖像和左眼圖像分別分配到觀看者(O)的右眼(R)和左眼(L)。
[0090]另一方面，圖4(a)和圖5(a)是表示液晶柱狀透鏡元件61產生關于單元二等分面非對稱的折射率分布時從視頻顯示單元70射出的光線的路徑的示意圖。
[0091]如圖4(c)所示，在液晶柱狀透鏡元件61的折射率分布表示比單元二等分面靠右方向(X軸的正方向)偏斜的形狀的情況下，由折射率分布形成的柱面透鏡的光軸比第一基板10和第二基板20的法線方向靠右側傾斜，因此，從視頻顯示單元70的點A及點B射出的光線比第一基板10和第二基板20的法線方向靠右側傾斜地射出。
[0092]因此，如上述的情況，能夠將右眼圖像和左眼圖像分別適當地分配到觀看者(O)的右眼(R)和左眼(L)。
[0093]另外，如圖5(C)所示，在液晶柱狀透鏡元件61的折射率分布表示比單元二等分面靠左方向(X軸的負方向)偏斜的形狀的情況下，由折射率分布形成的柱面透鏡的光軸比第一基板10和第二基板20的法線方向靠左側傾斜。因此，從視頻顯示單元70的點A和點B射出的光線比第一基板10和第二基板20的法線方向靠左側傾斜地射出。
[0094]因此，與上述的情況相同，可將右眼圖像和左眼圖像分別適當地分配到觀看者(O)的右眼(R)和左眼(L)。
[0095]如上所述，通過控制液晶柱狀透鏡元件61以制作相對于單元二等分面對稱的折射率分布，可產生朝向正面方向射出的平行光。另一方面，通過控制液晶柱狀透鏡元件61以制作相對于單元二等分面非對稱的折射率分布，可產生相對于單元二等分面向右方向或左方向傾斜而射出的平行光。
[0096]基于這種操作效果，可通過由控制單元81根據由檢測單元80檢測到的觀看者(O)的位置有效地控制液晶柱狀透鏡元件61，來根據觀看者(O)的位置調節顯示立體視頻的位置。因此，可將適當的立體視頻提供給觀看者(O)。
[0097]在此，圖3至圖5中所示的各折射率分布對應于各重復單元，并且具有沿著第二電極的配置方向的周期結構。
[0098]因此，參照圖3至圖5說明基于第一實施方式的條狀電極51及條狀電極52的配置的重復結構的最小長度(Pe:電極的重復結構的最小長度)、與對所述各電極施加有意義的電壓所產生的折射率分布涉及的周期結構的每一周期的長度(Pn:折射率分布的重復周期的長度)之間的關系。
[0099]如圖3至圖5所示，具有這種配置的第二基板20上的各電極(51，52)形成在X方向上重復結構的最小長度為Pe的重復結構。
[0100]如圖3(b)所示形成關于將重復結構的短邊方向二等分的面對稱的電位分布時產生的折射率分布如圖3(c)所示，具有使X方向上的重復周期的長度為Pn的重復結構。
[0101]如圖4(b)和圖5(b)所示形成關于將重復結構的短邊方向二等分的面非對稱的電位分布時產生的折射率分布也如圖3(c)所示，具有使X方向上的重復周期的長度為Pn的重復結構。
[0102]另外，第一實施方式被設計成，在上述圖3至圖5中所示的任一情況下，作為電極的重復結構的最小長度的重復單元(Pe)、與折射率分布的重復周期的長度(Pn)變得相等(Pe= Pn) ο
[0103]通過將這種結構應用于液晶柱狀透鏡元件61，能夠將形成于第二基板20上的條狀電極51、52的數量抑制到必要的最小數量。由此，能夠簡化電極的配線結構。
[0104](動作說明)
[0105]接下來，參照圖6至圖9說明根據本發明的液晶柱狀透鏡元件61的動作。在圖6、圖7(a)至圖9(a)中，示出了沿圖1的A—A線剖開的剖視圖(XZ平面的剖視圖)。同時，在圖7(b)至圖9(b)中示出了由對各電極施加的電壓產生的折射率分布的曲線圖。
[0106]圖6表示不施加電壓時的初始的液晶配向狀態。液晶(液晶分子)具有預傾斜角(未圖示)，同時處于與各基板(10及20)大致平行的配向狀態。
[0107]另一方面，圖7(a)至圖9(a)示出了將等于或大于液晶的閾值電壓的電壓施加于各條狀電極時的液晶配向狀態。當將電壓施加于面狀電極41和兩個條狀電極51、52時，液晶排列為與基板垂直，由此在X方向上產生電位梯度。在此，以示例的方式示出了將施加于面狀電極41的電極設為OV的情況。
[0108]在將等于或大于液晶的閾值電壓的等效電壓施加于兩個條狀電極51和52的情況下，獲得如圖7 (b)所示的折射率分布。
[0109]當施加于條狀電極51的電壓的振幅被調整為大于施加于條狀電極52的電壓的振幅時，獲得如圖8 (b)所示的折射率分布。
[0110]當施加于條狀電極51的電壓的振幅被調整為小于施加于條狀電極52的電壓的振幅時，獲得如圖9 (b)所示的折射率分布。
[0111]S卩，按照對面狀電極41和兩個條狀電極51、52施加電壓時形成的電位分布排列液晶(液晶分子)，對于Y方向的偏光，產生如圖7(b)至圖9(b)所示的折射率分布。由此，液晶柱狀透鏡元件61顯示出作為與重復單元相對應的柱面透鏡的功能。
[0112]因此，當如圖7所示形成關于基于構成液晶柱狀透鏡元件61的電極的單元二等分面對稱的折射率分布時，如圖3(a)所示，從視頻顯示單元射出的光線關于第一基板10和第二基板20的法線方向左右對稱地射出。
[0113]另一方面，當如圖8或圖9形成關于單元二等分面非對稱的折射率分布時，如圖4(a)或圖5(a)所示，從視頻顯示單元射出的光線相對于第一基板10和第二基板20的法線方向沿右方向或左方向傾斜地射出。
[0114](第一實施方式的效果等)
[0115]如上所述，根據第一實施方式的立體顯示裝置61特別地能夠通過從外部調整并施加至由第二基板20上的由多個條狀電極構成的第二電極的電信號，向任意的方向控制光的射出方向。由此，能夠以使觀看者能夠識別適于觀察位置的立體圖像的方式顯示有意義的圖像。
[0116]S卩，通過采用控制單元81控制圖1等所示的液晶柱狀透鏡元件61的光射出方向以將其調整到由檢測單元80檢測到的觀看者的雙眼的位置的結構，即使當觀看者移動位置時，也能夠以最佳的狀態識別顯示在視頻顯示單元70上的立體圖像。
[0117]另外，第一實施方式采用如下結構:在各重復單元內設置能夠單獨設定電位的兩個條狀電極51和52;條狀電極52和條狀電極51設置為在各重復單元的邊界部附近(跨越各重復單元的邊界線)彼此相鄰；以及控制單元81通過調整施加于這些電極的電壓信號來控制折射率分布。因此，能夠使用較少數量的電極追隨觀看者的位置進行立體視覺顯示的優化，并且還能夠避免配線的復雜化。
[0118]S卩，如上所述，通過使用結構簡單并且輕量的第一實施方式的液晶柱狀透鏡元件61及立體顯示裝置90，即使觀看者改變觀看位置時，也能夠根據觀看者的位置流暢地顯示適當的立體視頻。
[0119]本文描述了采用條狀電極作為第二電極的情況的示例，但是電極的結構不僅僅限于該情況。
[0120](第二實施方式)
[0121]參照圖10說明根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第二實施方式。
[0122]如圖10所示，對第二實施方式的液晶柱狀透鏡元件62采用與上述的第一實施方式的液晶柱狀透鏡元件61相同的電極結構等。但是，初始液晶配向方向不同，因此在此對不同點進行說明。
[0123]另外，對與上述的第一實施方式等效的構成部件使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0124]可通過與上述的第一實施方式的液晶柱狀透鏡元件61的制造步驟相同的步驟制造液晶柱狀透鏡元件62。
[0125]但是，有關初始的液晶配向方向的第一基板10及第二基板20的摩擦方向被定義為相對于與條狀電極51和52平行的Y方向以45度傾斜的方向，并且兩個基板的摩擦方向被設定為相互反向平行(參照圖10所示的箭頭)。
[0126]第二實施方式采用TN型液晶元件作為與通過包括摩擦處理的各步驟制作的液晶柱狀透鏡元件62組合的視頻顯示單元。
[0127]在TN型液晶元件的情況下，為了在畫面的左右方向上獲得寬廣的視角性能，需要使摩擦方向相對于畫面的左右方向以45度傾斜。從摩擦處理后的視頻顯示單元射出的偏光射出到相對于畫面的左右方向以45度傾斜的方向。
[0128]因此，需要使液晶柱狀透鏡元件的初始配向方向與其一致。因此，如圖10所示，液晶柱狀透鏡元件62的摩擦方向設計為相對于Y方向以45度傾斜的方向。
[0129]在此需要注意的是，也可以取代液晶柱狀透鏡元件61，采用第二實施方式的液晶柱狀透鏡元件62作為圖2所示的立體顯示裝置90的構成部件。
[0130](第二實施方式的效果等)
[0131]第二實施方式為了適合由TN型液晶元件構成的視頻顯示單元，采用如上所述有關初始液晶配向方向的調整的摩擦處理。因此，能夠防止從顯示器射出的光量的損失，因此能夠防止亮度的下降。
[0132]其他的結構和動作與上述的第一實施方式中所示的相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0133](第三實施方式)
[0134]參照圖11說明根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第三實施方式。
[0135]如圖11所示，根據第三實施方式的液晶柱狀透鏡元件63與上述的第一實施方式和第二實施方式中采用的液晶柱狀透鏡元件的不同之處在于，在第一基板10上設置用于遮光的黑色矩陣45。因此，在此特別說明關于黑色矩陣45的結構。另外，對與上述的各實施方式相同的構成部件，使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0136]如圖11所示，第一基板10上的黑色矩陣45以使其X方向上的中心與重復單元的邊界線一致的方式設置。即，各黑色矩陣45隔著液晶層30設置在與配置于重復單元的邊界部附近的兩個條狀電極(52及51)相對的位置上。
[0137]在此，對圖11所示的液晶柱狀透鏡元件63的制造方法的示例進行說明。
[0138]例如，使用玻璃基板作為第一基板10，對在其上通過濺射沉積形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成面狀電極41。之后，第三實施方式采用通過濺射沉積形成鉻等的薄膜并進行圖案處理以形成黑色矩陣45的結構。
[0139]液晶柱狀透鏡元件63中的電極的結構與在第一實施方式及第二實施方式中使用的液晶柱狀透鏡元件的電極的結構相同，其他的制造步驟也與上述的第一實施方式的情況相同。
[0140]另外，作為圖2所示的立體顯示裝置90的構成部件，也可以取代使用液晶柱狀透鏡元件61，采用第三實施方式的液晶柱狀透鏡元件63。
[0141](第三實施方式的效果等)
[0142]第三實施方式的液晶柱狀透鏡元件63采用如下結構:在第一基板10上的、作為各重復單元的邊界部的位置并且在與位于邊界部附近的兩個條狀電極(52及51)相對的位置上設置用于遮光的黑色矩陣45。即，在第一基板10上設置對從遮擋液晶的光的功能不充分的區域泄露的光進行遮擋的黑色矩陣45，因此能夠防止由于重復單元的端部中的、液晶配向的混亂引起的光泄露。
[0143]特別地，在圖11所示的結構中，條狀電極51和條狀電極52之間的電場變得非常強。因此，可能產生透鏡端部的像差增加以及由于配向引起的光泄露的產生等的不良情況。
[0144]鑒于上述問題點，在液晶柱狀透鏡元件63中采用具有遮光性的黑色矩陣45。因此，能夠有效地抑制透鏡端部的像差的增大以及由于配向引起的光泄露的產生。
[0145]其他的結構和動作與上述的第一實施方式中所示的結構和動作相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0146](第四實施方式)
[0147]參照圖12說明根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第四實施方式。
[0148]如圖12所示，根據第四實施方式的液晶柱狀透鏡元件64與上述的第一實施方式的不同之處在于，在第二基板20上設有間隔物55。因此，在此特別地對與間隔物55有關的結構進行說明。另外，對與上述的各實施方式相同的構成部件，使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0149]如圖12所示，間隔物55在厚度方向(X方向)上的中心與重復單元的邊界線一致。SP，間隔物55配置在設于第二基板20上的重復單元的邊界部附近的兩個條狀電極(52及51)之間。
[0150]現在，對圖12所示的液晶柱狀透鏡元件64的制造方法的示例進行說明。
[0151]例如，使用玻璃基板作為第一基板10及第二基板20，對在其上通過濺射沉積所形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成面狀電極41和條狀電極51、52。之后，第四實施方式采用利用通常的液晶元件的組裝步驟中的光間隔物的制造方法等在第二基板20上形成間隔物55的結構。
[0152]另外，通過利用通常的液晶元件的組裝步驟，將兩個基板隔著液晶層30貼合來制造液晶柱狀透鏡元件64。
[0153]另外，作為圖2所示的立體顯示裝置90的構成部件，也可以取代液晶柱狀透鏡元件61，采用第四實施方式的液晶柱狀透鏡元件64。
[0154](第四實施方式的效果等)
[0155]第四實施方式的液晶柱狀透鏡元件64采用在第二基板20上的各重復單元的邊界部處以與另一方向(Y方向)平行的方式設置液晶配向調整用的間隔物55的結構。即，液晶柱狀透鏡元件64采用在各重復單元的邊界部附近設置間隔物55的結構，因此能夠減少重復單元的端部處的液晶配向的混亂。由此，能夠提高液晶柱狀透鏡元件的透鏡性能。
[0156]其他的結構和動作與上述的第一實施方式中所示的結構和動作相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0157](第五實施方式)
[0158]參照圖13和圖14對根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第五實施方式進行說明。
[0159]如圖13以及作為沿圖13所示的線B— B剖開的剖視圖的圖14(a)所示，根據第五實施方式的液晶柱狀透鏡元件65與上述的第一實施方式的不同之處在于，在第一基板10上形成的第一電極的結構。因此，在此特別地對有關不同點的結構和動作進行說明。另外，對于與上述的各實施方式相同的構成部件，使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0160](整體結構)
[0161]如圖13及圖14(a)所示，液晶柱狀透鏡元件65具有在X方向上重復的條狀的重復單元。作為第一基板10上的第一電極，采用由與重復單元的長邊方向(Y方向)平行的多個條狀電極構成的條狀電極42。
[0162]第一基板10上的各條狀電極設置在重復單元的邊界部且與作為第二電極位于邊界部附近的兩個條狀電極(52及51)相對的位置，相鄰的電極相互連接。
[0163]S卩，第一基板10上的各條狀電極設置為在重復單元的短邊方向上的兩端的端部跨越相鄰的重復單元的邊界線。通過將各條狀電極相互連接，形成一體的條狀電極42。
[0164]以下，為了方便，使用相同的附圖標記說明構成條狀電極42的各條狀電極。
[0165]另外，如圖13所示，各條狀電極42在X方向上的中心與重復單元的邊界線一致，條狀電極42與配置在重復單元的邊界線附近的兩個條狀電極(52及51)設置為隔著液晶層30彼此相對。
[0166]另外，第一基板10上的條狀電極42和第二基板20上的條狀電極51、52配置為相互平行，對它們分別施加電壓。
[0167]液晶柱狀透鏡元件65的制造方法與上述的第一實施方式相同。
[0168](動作說明)
[0169 ]接下來，參照圖14說明施加電壓時的液晶柱狀透鏡元件65的動作。
[0170]例如，在將條狀電極42設為OV并且對兩個條狀電極51、52施加等于或大于液晶的閾值電壓的等效電壓的情況下，形成如圖14(b)所示的折射率分布。
[0171]此外，在以使條狀電極51的施加電壓的振幅大于條狀電極52的施加電壓的振幅的方式施加電壓的情況下，形成圖14(c)所示的折射率分布。此外，在以使條狀電極51的施加電壓的振幅小于條狀電極52的施加電壓的振幅的方式施加電壓的情況下，形成如圖14(d)所示的折射率分布。
[0172]如上所述，通過調節施加于作為第一電極或第二電極的各電極的電壓，S卩，通過形成與觀看者的位置相對應的折射率分布，與圖3至圖5所示的情況同樣地，能夠有效地控制光的射出方向。此外，圖14(b)、14(c)以及14(d)分別對應于圖3、圖4以及圖5。
[0173](第五實施方式的效果等)
[0174]第五實施方式采用如下結構:在第二基板20上采用與上述的第一實施方式相同形狀的條狀電極;在第一基板10上重復單元的在短邊方向上的兩端的端部上設置條狀電極42;以及將相鄰的條狀電極42相互連接。因此，通過根據觀看者的位置改變條狀電極51及條狀電極52的電壓，能夠射出對于觀看者的雙眼的方向明顯的光線。
[0175]另外，作為圖2所示的立體顯示裝置90的構成部件，也可以取代采用液晶柱狀透鏡元件61，采用第五實施方式的液晶柱狀透鏡元件65。
[0176]其他的結構和動作與上述的第一實施方式中所示的結構和動作相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0177](第六實施方式)
[0178]參照圖15及圖16說明根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第六實施方式。在此具體地說明液晶柱狀透鏡66與上述的液晶柱狀透鏡61(第一實施方式)在結構上的不同之處。
[0179]另外，對與上述的各實施方式相同的構成部件，使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0180](整體結構)
[0181]如圖15以及作為沿圖15所示的C一C線剖開的剖視圖的圖16(a)所示，本實施方式的液晶柱狀透鏡元件66具有在X方向上重復的條狀的重復單元。同時，在形成有面狀電極41的第一基板10上進一步層疊絕緣層46，并在絕緣層46上形成與重復單元的長邊方向平行的條狀電極43、44。
[0182]S卩，第六實施方式采用由從第一基板10側依次形成的面狀電極41、絕緣層46、以及與重復單元的長度方向平行的條狀電極43、44構成的第一電極。
[0183]另外，還采用如下結構:在第二基板20上在各重復單元的邊界線上，設置由與該單元的長邊方向平行的多個條狀電極構成的條狀電極53作為第二電極。
[0184]在此著眼于重復單元，在第一基板10上，一個條狀電極(43或44)位于重復單元的短邊方向上的一端側，而另一個條狀電極(44或43)位于重復單元的短邊方向上的另一端側。
[0185]另外，第二基板20上的各條狀電極位于重復單元的短邊方向上的兩端，相鄰的條狀電極相互連接，由此形成一體的條狀電極53。
[0186]以下，為了方便，對構成條狀電極53的各條狀電極使用相同的附圖標記進行說明。
[0187]如圖15所示，在液晶柱狀透鏡元件66中，絕緣層46及形成于其上的條狀電極43、44設置為與第二基板20及形成于其上的條狀電極53隔著液晶層30相對地設置，條狀電極43、44和條狀電極53形成為相互平行，可對它們分別施加電壓。
[0188]現在，對圖15所示的液晶柱狀透鏡元件66的制造方法的示例進行說明。
[0189]第一基板10上的第一電極例如如下制造:對第一基板10使用玻璃基板;對在該基板上通過濺射沉積所形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成面狀電極41;通過濺射沉積形成由氧化硅等構成的絕緣膜46;以及之后再形成ITO等透明導電膜并進行圖案處理，以形成條狀電極43、44。
[0190]另外，例如，使用玻璃基板作為第二基板20，對在其上通過濺射沉積所形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成作為第二電極的條狀電極53。
[0191]之后，與上述的第一實施方式的情況相同，在第一基板10和第二基板20上涂覆聚酰亞胺，進行摩擦處理，并利用通常的液晶元件的組裝步驟，將兩個基板隔著液晶層30貼合。由此，能夠制造如圖15所示的液晶柱狀透鏡元件66。
[0192](動作說明)
[0193]接下來，參照圖16說明當施加電壓時的液晶柱狀透鏡元件66的動作。
[0194]例如，在將面狀電極41及條狀電極43、44設為OV并將等于或大于液晶的閾值電壓的電壓施加于條狀電極53的情況下，如圖16(b)所示，獲得相對于光軸對稱的折射率分布。
[0195]此外，在將面狀電極41和條狀電極53的電壓設為OV并且將條狀電極43的施加電壓的振幅調整為大于條狀電極44的施加電壓的振幅的情況下，獲得如圖16(c)所示的折射率分布。此外，在將條狀電極43的施加電壓的振幅調整為小于條狀電極44的施加電壓的振幅的情況下，獲得如圖16(d)所示的折射率分布。
[0196]如上所述，通過調整施加于作為第一電極或第二電極的各電極的電壓，S卩，通過形成與觀看者的位置相對應的折射率分布，與圖3至圖5所示的情況同樣地，能夠有效地控制光的射出方向。
[0197](第六實施方式的效果等)
[0198]第六實施方式采用如下結構:由面狀電極41和形成在其上的絕緣層46上的條狀電極43、44構成的第一電極與作為第二電極的條狀電極53隔著液晶層30彼此相對并且相互平行地設置。因此，通過根據觀看者的位置改變施加于各電極(41，43，44和53)的電壓，能夠射出對于觀看者的雙眼的方向明顯的光線。
[0199]另外，作為圖2所示的立體顯示裝置90的構成部件，也可以取代液晶柱狀透鏡元件61，采用第二實施方式的液晶柱狀透鏡元件66。
[0200]其他的結構和動作與上述第一實施方式中所示的結構和動作相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0201](第七實施方式)
[0202]參照圖17和圖18說明根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第七實施方式。具體地，在此對液晶柱狀透鏡67與上述的液晶柱狀透鏡61(第一實施方式)在結構上的不同之處進行說明。
[0203]另外，對與上述的各實施方式相同的構成部件使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0204](整體結構)
[0205]如圖17以及作為沿圖17所示的D— D線剖開的剖視圖的圖18(a)所示，第七實施方式的液晶柱狀透鏡元件67具有由在X方向上連續的重復單元構成的條狀的重復結構。另外，第二基板20包括:條狀電極51、52;形成為覆蓋條狀電極51、52的絕緣層56;以及形成在絕緣層56上的高電阻層57。
[0206]在第二基板20上的形成為相互平行的條狀電極51和條狀電極52在重復單元中的長邊方向上平行，其中一個條狀電極(51或52)位于重復單元的短邊方向上的一端側，另一個條狀電極(52或51)位于短邊方向上的另一端側。
[0207]另外，能夠分別對第一基板10上的面狀基板41及第二基板20上的各條狀電極51、52施加電壓。
[0208]在此，對圖17所示的液晶柱狀透鏡元件67的制造方法的示例進行說明。
[0209]例如，使用玻璃基板作為第一基板10，并對在其上通過濺射沉積所形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成作為第一電極的面狀電極41。
[0210]另外，例如，對在作為玻璃基板的第二基板20上通過濺射沉積所形成的ITO等透明導電膜進行圖案處理，以形成條狀電極51和條狀電極52。然后，通過濺射沉積等，使用氧化硅等形成絕緣層56。之后，通過濺射沉積等形成作為氧化鋅等的薄膜的高電阻層57。
[0211]接下來，與第一實施方式的情況相同，在第一基板10和第二基板20上涂覆聚酰亞胺，進行摩擦處理，并利用通常的液晶元件的組裝步驟，將兩個基板隔著液晶層30貼合，由此形成液晶柱狀透鏡元件67。
[0212](動作說明)
[0213]接下來，參照圖18說明當施加電壓時的液晶柱狀透鏡元件67的動作。
[0214]例如，在將面狀電極41設為OV并將等于或大于液晶的閾值電壓的電壓施加于兩個條狀電極51、52的情況下，如圖18(b)所示，獲得相對于光軸對稱的折射率分布。
[0215]此外，在以使條狀電極51的施加電壓的振幅大于條狀電極52的施加電壓的振幅的方式施加電壓的情況下，獲得如圖18(c)所示的折射率分布。此外，在以使條狀電極51的施加電壓的振幅小于條狀電極52的施加電壓的振幅的方式施加電壓的情況下，獲得如圖18(d)所示的折射率分布。
[0216](第七實施方式的效果等)
[0217]第七實施方式采用在第二基板20上從第二基板20側依次設置條狀電極51、52、絕緣層56、以及高電阻層57的結構。由此，能夠利用由高電阻層57的電阻產生的電位分布。因此，與上述的第一實施方式的情況相比，能夠形成條狀電極51和條狀電極52之間的更廣范圍的電位分布。
[0218]S卩，通過與絕緣層56—起設置高電阻層57，通過根據電位分布排列液晶所形成的折射率分布的控制變得容易。因此，能夠進一步提高液晶柱狀透鏡元件的透鏡性能。
[0219]通過根據觀看者的位置改變施加于條狀電極51和條狀電極52的電壓信號所形成的折射率分布，獲得作為柱面透鏡的功能，并且可以使來自視頻顯示單元的光線有效地偏光。因此，可射出對于觀看者的雙眼的方向明顯的光線。
[0220]另外，作為圖2中所示的立體顯示裝置90的構成部件，也可以取代液晶柱狀透鏡元件61，采用第二實施方式的液晶柱狀透鏡元件67。
[0221]其他的結構和動作與上述的第一實施方式中所示的結構和動作相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0222](第八實施方式)
[0223]參照圖19和圖20對根據本發明的液晶柱狀透鏡元件的第八實施方式進行說明。對與上述的各實施方式相同的構成部件，使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0224](整體結構)
[0225]如圖19以及作為沿圖19所示的E— E線剖開的剖視圖的圖20(a)所示，第八實施方式的液晶柱狀透鏡元件68的特征在于，包括在第五實施方式中采用的第一基板10上的第一電極的結構、以及在第七實施方式中采用的第二基板20上的第二電極等有關的結構。
[0226]S卩，在第一基板10上形成條狀電極42，并且從第二基板20側依次設置條狀電極51、
52、絕緣層56、以及高電阻層57。另外，液晶柱狀透鏡元件68包括夾在兩個基板之間的液晶層30 ο
[0227]第二基板20的條狀電極51和條狀電極52相互平行，并且可對它們分別施加電壓。另外，條狀電極42及條狀電極51、52在重復單元的長邊方向上平行。液晶柱狀透鏡元件68也與上述情況同樣地，具有由在X方向上連續的重復單元構成的條狀的重復結構。
[0228]第八實施方式的液晶柱狀透鏡元件68能夠以與上述的第七實施方式的液晶柱狀透鏡元件67相同的方式制造。
[0229](動作說明)
[0230 ]接下來，參照圖20說明當施加電壓時的液晶柱狀透鏡元件68的動作。
[0231]例如，在將條狀電極42設為OV并將等于或大于液晶的閾值電壓的等效電壓分別施加于兩個條狀電極51、52的情況下，形成如圖20(b)所示的相對于光軸對稱的折射率分布。[0232 ]此外，在以使條狀電極51的施加電壓的振幅大于條狀電極52的施加電壓的振幅的方式施加電壓的情況下，形成如圖20(c)所示的折射率分布。此外，在以使條狀電極51的施加電壓的振幅小于條狀電極52的施加電壓的振幅的方式施加電壓的情況下，形成如圖20(d)所示的折射率分布。
[0233]如上所述，通過形成與觀看者的位置相對應的折射率分布，與圖3至圖5所示的情況同樣地，能夠有效地控制光的射出方向。
[0234](第八實施方式的效果等)
[0235]在第八實施方式中，設置高電阻層57，由此，可利用由高電阻層57的電阻產生的電位分布，形成條狀電極51和條狀電極52之間的更廣范圍的電位分布。因此，對通過根據電位分布配向液晶所形成的折射率分布的控制變得比上述的第五實施方式的情況更容易。因此，能夠提高液晶柱狀透鏡元件的透鏡性能。
[0236]因此，根據液晶柱狀透鏡元件68，通過根據觀看者的位置改變施加于條狀電極42和條狀電極51、52的電壓，能夠更柔和地射出適于觀看者的雙眼的方向的光線。
[0237]另外，作為圖2所示的立體顯示裝置90的構成部件，也可以取代液晶柱狀透鏡元件61，采用第二實施方式的液晶柱狀透鏡元件68。
[0238]其他的結構和動作與上述第一實施方式中所示的結構和動作相同，所產生的其他的操作效果也相同。
[0239](第九實施方式)
[0240]在此，作為根據本發明的第九實施方式，參照圖2和圖21說明包括根據上述的各實施方式的液晶柱狀透鏡元件的顯示裝置(立體顯示裝置)以及裝載該顯示裝置的終端機。對與上述的各實施方式相同的構成部件使用相同的附圖標記，并省略其說明。
[0241](動作說明)
[0242]終端機99包括:由液晶顯示面板和液晶柱狀透鏡元件61的層疊單元構成的顯示裝置90;以及接收來自使用者(觀看者)的指令并基于該指令將指令信號輸出到顯示裝置90的操作單元91。
[0243]終端機99被構成為利用裝于終端機本身的攝像機(未圖示)檢測觀看者的頭部的空間位置，進一步檢測觀看者的眼球的位置和運動。即，在此采用攝像機作為圖2的檢測單元80，在檢測時，與攝像機一起使用圖像分析方法。
[0244]控制單元81(圖2)控制液晶柱狀透鏡元件，使得識別立體圖像所需的光能夠入射到與檢測到的觀看者的眼球的位置和運動相對應的最佳位置。
[0245]S卩，設計為:控制單元81基于從作為檢測單元80的攝像機獲取的位置信息生成電信號并將電信號施加于各電極，由此調整有助于來自視頻顯示單元70(圖2)的射出光的分配的折射率分布。
[0246]通過采用這種結構，即使觀看者在終端機99前移動時、觀看者在握住終端機99的同時移動視線時，也能夠為觀看者提供良好的立體顯示。
[0247](動作說明)
[0248]接下來，基于圖22所示的流程圖說明圖2所示的立體顯示裝置90及圖21所示的終端機99的動作。
[0249]首先，檢測單元(攝像機)80獲取使用者的頭部的位置信息(圖22:步驟S101)，并基于獲取的位置信息生成對控制單元81的輸入信號(圖22:步驟S102)。
[0250]接下來，控制單元81基于來自檢測單元80的輸入信號，驅動液晶柱狀透鏡元件61。
[0251]S卩，在使用者(觀看者)位于顯示裝置90的正面的情況下(圖3所示的情況)(圖22:步驟S103/是)，控制單元81驅動液晶柱狀透鏡元件61以形成左右對稱的折射率分布(圖22:步驟S104)。
[0252]另一方面，在使用者(觀看者)位于顯示裝置90的斜方向的情況下(圖4或圖5所示的情況)(圖22:步驟S103/否)，控制單元81驅動液晶柱狀透鏡元件61以形成非對稱的折射率分布(圖22:步驟S105)。
[0253](第九實施方式的效果等)
[0254]在上述內容中，作為一例，采用將第一實施方式中所示的顯示裝置(立體顯示裝置)90設置于終端機99的結構。然而，作為顯示裝置90中包括的液晶柱狀透鏡元件，不僅可以采用第一實施方式的液晶柱狀透鏡元件61，而且可以采用第二實施方式至第八實施方式的各液晶柱狀透鏡元件62至68。
[0255]另外，參照圖2對該例進行說明，因此顯示裝置90被描述為包括檢測單元80和控制單元81。然而，可將檢測單元80和控制單元81中的一者或兩者設于顯示裝置90的外部，例如，可將控制單元81設于操作單元91內。
[0256]其他的結構和動作與上述的各實施方式相同，產生的其他的操作效果也相同。
[0257]另外，為了使檢測觀看者的頭部的空間位置、進一步眼球的位置和運動的圖像分析變得容易，還可采用根據需要使用另一光源照射光的結構，并且可采用利用黑眼珠和白眼珠的反射率之間的差異的鞏膜反射法或者使用角膜的反射的角膜反射法。
[0258]如上所述，通過安裝上述各實施方式的液晶柱狀透鏡元件能夠形成為較輕的結構的終端機99，能夠通過簡單的結構流暢地顯示與觀看者的位置變動相對應的適當的立體圖像。
[0259](其他)
[0260]考慮到多眼式的情況下的說明變得復雜，為了方便，基于雙眼式對各實施方式進行說明，但是即使采用多眼式時，應用本發明的各實施方式的內容也沒有問題，并且能夠獲得同樣的效果。
[0261]此外，上述的各實施方式表示液晶柱狀透鏡元件、包括液晶柱狀透鏡元件的立體顯示裝置、裝載有立體顯示裝置的終端機、以及液晶柱狀透鏡元件的驅動方法的優選的具體例，但是有時候可以追加技術上優選的各種限定。但是，關于本發明的技術范圍，只要未特別說明限制本發明，則不僅僅限于這些模式。
[0262]以下是上述的實施方式的新的技術內容的要點，但是，本發明不一定限于此。
[0263](附錄I)
[0264]一種液晶柱狀透鏡元件，包括:第一基板10;第二基板20，所述第二基板20與所述第一基板10平行;液晶層30，所述液晶層30設置在兩個基板之間；第一電極，所述第一電極形成在所述第一基板10的液晶層30側；以及包括多個條狀電極的第二電極，所述第二電極形成在所述第二基板20的液晶層30側，其中，
[0265]形成有包括沿所述第二電極的配置方向(X方向)設置的重復單元的條狀重復結構；以及
[0266]通過從外部對各所述電極施加電信號，引發相對于針對與所述配置方向垂直的另一方向(Y方向)將各所述重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
[0267](附錄2)
[0268]根據附錄I所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，
[0269]所述重復結構是基于所述第一電極和所述第二電極中的至少一者的配置的結構。
[0270](附錄3)
[0271 ]根據附錄I或2所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，
[0272]所述折射率分布與各所述重復單元相對應并具有沿著所述配置方向的周期性結構；以及
[0273]作為所述重復結構的最短長度的所述重復單元(Pe)與所述周期性結構的每一周期的長度(Pn)相等。
[0274](附錄4)<第一實施方式及第二實施方式，圖1、圖6至圖9和圖10>
[0275]如附錄I至3中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，
[0276]所述第一電極是在所述重復單元的整個區域上形成的面狀電極41;
[0277]在各所述重復單元內形成有作為所述第二電極的各條狀電極內的兩個條狀電極(51,52)；
[0278]所述兩個條狀電極(51，52)在分別與所述另一方向平行的狀態下設置在形成有所述兩個條狀電極中的每一者的所述重復單元的一端側和另一端側；以及
[0279]通過對所述兩個條狀電極(51，52)中的每一者施加作為所述電信號的獨立的電壓信號，引發所述非對稱的折射率分布。
[0280](附錄5)<第三實施方式，圖11 >
[0281 ]如附錄4所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，
[0282]所述第一基板10包括設置在各所述重復單元的邊界部處并且與位于所述邊界部附近的作為所述第二電極的所述兩個條狀電極相對的位置處的用于遮光的黑色矩陣45。
[0283](附錄6)<第四實施方式，圖12>
[0284]如附錄4所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，
[0285]所述第二基板20包括在各所述重復單元的所述邊界部處的設置為與所述另一方向平行的用于調整液晶配向的間隔物55。
[0286](附錄7)<第五實施方式等，圖13和圖14>
[0287]如附錄4或6所述的液晶柱狀透鏡元件，其中:
[0288]取代所述面狀電極41，使用與所述另一方向平行的多個條狀電極42作為所述第一電極；
[0289]作為所述第一電極的各所述條狀電極42設置在各所述重復單元的邊界部處并且與位于所述邊界部附近的作為所述第二電極的所述兩個條狀電極相對的位置處，并且相互連接。
[0290](附錄8)<第七實施方式和第八實施方式等，圖17至圖20>
[0291 ]如附錄4或7所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，
[0292]所述第二電極還包括:形成為覆蓋所述兩個條狀電極(51，52)的絕緣層56;以及形成在所述絕緣層56上的高電阻層57。
[0293](附錄9)<第六實施方式，圖15，圖16>
[0294]如附錄I至3中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件，其中:
[0295]所述第一電極包括:形成在所述重復單元的整個區域上的面狀電極;形成在所述面狀電極上的絕緣層46;以及與所述另一方向平行地形成在所述絕緣層46上的多個條狀電極；
[0296]在各所述重復單元內形成有作為所述第一電極的各條狀電極內的兩個條狀電極(43,44)；
[0297]所述兩個條狀電極(43，44)分別設置在形成有所述兩個條狀電極中的每一者的所述重復單元的一端側和另一端側；
[0298]所述第二電極是與所述另一方向平行的多個條狀電極53，各所述條狀電極53相互連接；以及
[0299]通過對所述兩個條狀電極(43，44)中的每一者施加作為所述電信號的獨立的電壓信號，引發所述非對稱的折射率分布。
[0300](附錄10)<圖2等>
[0301 ] 一種立體顯示裝置90，包括:
[0302]視頻顯示單元70，所述視頻顯示單元70射出與視差圖像有關的光；
[0303]指向性/方向性控制元件，所述指向性/方向性控制元件能夠通過從外部施加的電信號控制從所述視頻顯示單元70射出的光的方向；
[0304]檢測單元80，所述檢測單元80檢測觀看者的頭部的空間位置；以及
[0305]控制單元81，所述控制單元81基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息控制所述指向性/方向性控制元件的動作，其中:
[0306]作為所述指向性/方向性控制元件，安裝如附錄I至9中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件(61至68);
[0307]所述控制單元81產生與所述空間位置的信息相對應的所述電信號，并將所述信號施加于設置于所述液晶柱狀透鏡元件(61至68)的各電極。
[0308](附錄11)<第九實施方式，圖21>
[0309]一種終端機99，包括:
[0310]如附錄10所述的立體顯示裝置90;以及操作單元91，所述操作單元91接收來自使用者的指令并將基于所述指令的指令信號輸出到所述立體顯示裝置90。
[0311](附錄12)
[0312]一種立體顯示裝置90的液晶柱狀透鏡元件的驅動方法，所述立體顯示裝置90包括:液晶柱狀透鏡元件，所述液晶柱狀透鏡元件包括第一基板10、與所述第一基板10平行的第二基板20、設置在兩個基板之間的液晶層30、形成在所述第一基板10的液晶層30側的第一電極、形成在所述第二基板20的液晶層30側的包括多個條狀電極的第二電極、以及由沿著所述第二電極的配置方向(X方向)設置的重復單元形成的條狀的重復結構;檢測單元80，所述檢測單元80檢測觀看者(O)的頭部的空間位置；以及控制單元81，所述控制單元81基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息，生成并輸出所述電信號，其中，
[0313]所述檢測單元80獲取所述觀看者的所述頭部的位置信息；
[0314]所述檢測單元80生成基于所述位置信息的信號并將所述信號輸出到所述控制單元；以及
[0315]當從所述檢測單元80輸入的所述信號表示所述觀看者(O)位于所述立體顯示裝置90的斜方向時，所述控制單元81對所述多個條狀電極施加預先設定的電壓信號，從而引發相對于針對與所述配置方向垂直的其他方向將各所述重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
[0316](附錄13)
[0317]—種立體顯示裝置90的液晶柱狀透鏡元件的驅動方法，所述立體顯示裝置90包括:如附錄4至9中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件(61至68);檢測單元80，所述檢測單元80檢測觀看者(O)的頭部的空間位置；以及控制單元81，所述控制單元81基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息生成并輸出所述電信號，其中:
[0318]所述檢測單元80獲取所述觀看者(O)的所述頭部的位置信息；
[0319]所述檢測單元80生成基于所述位置信息的信號并將所述信號輸出到所述控制單元；
[0320]當從所述檢測單元80輸入的所述信號表示觀看者(O)位于所述立體顯示裝置90的斜方向時，所述控制單元81對所述兩個條狀電極(51，52)施加作為所述電信號的預先設定的不同的電壓信號，從而引發所述非對稱的折射率分布。
[0321 ] 本申請要求基于2014年2月14日提交的日本專利申請N0.2014 — 026478的優先權，該日本專利申請的全文并入在此供參考。
[0322]工業適用性
[0323]本發明可用于包括液晶柱狀透鏡元件的顯示裝置以及裝載有該顯示裝置的終端機。
[0324]附圖標記的說明
[0325]10第一基板
[0326]20第二基板
[0327]30液晶層
[0328]41 面狀電極
[0329]42?44條狀電極
[0330]45黑色矩陣[0331 ] 46 絕緣層
[0332]51?53條狀電極
[0333]55間隔物
[0334]56絕緣層
[0335]57高電阻層
[0336]61?68液晶柱狀透鏡元件
[0337]70視頻顯示單元
[0338]80檢測單元
[0339]81控制單元
[0340]90 立體顯示裝置(顯示裝置)
[0341]91 操作單元
[0342]99終端機
【主權項】
1.一種液晶柱狀透鏡元件，包括:第一基板;第二基板，所述第二基板與所述第一基板平行;液晶層，所述液晶層設置在兩個基板之間；第一電極，所述第一電極形成在所述第一基板的液晶層側；以及包括多個條狀電極的第二電極，所述第二電極形成在所述第二基板的液晶層側，其中， 形成有包括沿所述第二電極的配置方向設置的重復單元的條狀重復結構；以及通過從外部對各所述電極施加電信號，引發相對于針對與所述配置方向垂直的另一方向將各所述重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。2.根據權利要求1所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述重復結構是基于所述第一電極和所述第二電極中的至少一者的配置的結構。3.根據權利要求1或2所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述折射率分布與各所述重復單元相對應并具有沿著所述配置方向的周期性結構；以及 作為所述重復結構的最短長度的所述重復單元與所述周期性結構的每一周期的長度相等。4.根據權利要求1至3中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述第一電極是在所述重復單元的整個區域上形成的面狀電極； 在各所述重復單元內形成有作為所述第二電極的各條狀電極內的兩個條狀電極；所述兩個條狀電極在分別與所述另一方向平行的狀態下設置在形成有所述兩個條狀電極中的每一者的所述重復單元的一端側和另一端側；以及 通過對所述兩個條狀電極中的每一者施加作為所述電信號的獨立的電壓信號，引發所述非對稱的折射率分布。5.根據權利要求4所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述第一基板包括設置在各所述重復單元的邊界部處并且與位于所述邊界部附近的作為所述第二電極的所述兩個條狀電極相對的位置處的用于遮光的黑色矩陣。6.根據權利要求4所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述第二基板包括在各所述重復單元的所述邊界部處的設置為與所述另一方向平行的用于調整液晶配向的間隔物。7.根據權利要求4或6所述的液晶柱狀透鏡元件，其中，取代所述面狀電極，使用與所述另一方向平行的多個條狀電極作為所述第一電極；作為所述第一電極的各所述條狀電極設置在各所述重復單元的邊界部處并且與位于所述邊界部附近的作為所述第二電極的所述兩個條狀電極相對的位置處，并且相互連接。8.根據權利要求4或7所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述第二電極還包括:形成為覆蓋所述兩個條狀電極的絕緣層；以及形成在所述絕緣層上的高電阻層。9.根據權利要求1至3中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件，其中， 所述第一電極包括:形成在所述重復單元的整個區域上的面狀電極;形成在所述面狀電極上的絕緣層；以及與所述另一方向平行地形成在所述絕緣層上的多個條狀電極；在各所述重復單元內形成有作為所述第一電極的各條狀電極內的兩個條狀電極；所述兩個條狀電極分別設置在形成有所述兩個條狀電極中的每一者的所述重復單元的一端側和另一端側； 所述第二電極是與所述另一方向平行的多個條狀電極，各所述條狀電極相互連接；以及 通過對所述兩個條狀電極中的每一者施加作為所述電信號的獨立的電壓信號引發所述非對稱的折射率分布。10.一種立體顯示裝置，包括: 視頻顯示單元，所述視頻顯示單元射出與視差圖像有關的光； 指向性/方向性控制元件，所述指向性/方向性控制元件能夠通過從外部施加的電信號控制從所述視頻顯示單元射出的光的方向； 檢測單元，所述檢測單元檢測觀看者的頭部的空間位置；以及 控制單元，所述控制單元基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息控制所述指向性/方向性控制元件的動作，其中: 作為所述指向性/方向性控制元件，安裝根據權利要求1至9中任一項所述的液晶柱狀透鏡元件； 所述控制單元產生與所述空間位置的所述信息相對應的所述電信號，并將所述信號施加于設置于所述液晶柱狀透鏡元件的各電極。11.一種終端機，包括: 根據權利要求10所述的立體顯示裝置；以及操作單元，所述操作單元接收來自使用者的指令并將基于所述指令的指令信號輸出到所述立體顯示裝置。12.一種立體顯示裝置的液晶柱狀透鏡元件的驅動方法，所述立體顯示裝包括:所述液晶柱狀透鏡元件，所述液晶柱狀透鏡元件包括第一基板、與所述第一基板平行的第二基板、設置在兩個基板之間的液晶層、形成在所述第一基板的液晶層側的第一電極、形成在所述第二基板的液晶層側的包括多個條狀電極的第二電極、以及由沿著所述第二電極的配置方向設置的重復單元形成的條狀的重復結構;檢測單元，所述檢測單元檢測觀看者的頭部的空間位置；以及控制單元，所述控制單元基于與從所述檢測單元輸出的所述空間位置有關的信息，生成并輸出電信號，其中， 所述檢測單元獲取所述觀看者的所述頭部的位置信息； 所述檢測單元生成基于所述位置信息的信號并將所述信號輸出到所述控制單元；以及 當從所述檢測單元輸入的所述信號表示所述觀看者位于所述立體顯示裝置的斜方向時，所述控制單元對所述多個條狀電極施加預先設定的電壓信號，從而引發相對于針對與所述配置方向垂直的另一方向將各所述重復單元二等分的面非對稱的折射率分布。
【文檔編號】H04N13/04GK105992969SQ201580008062
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發明人】今井阿由子, 住吉研, 池野英德
【申請人】Nlt科技股份有限公司