[发明专利]液晶透镜阵列设备及其驱动方法和图像显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及产生透镜效果的液晶透镜阵列设备及其驱动方法，以及通过使用液晶透镜阵列设备执行图像显示的图像显示设备。

背景技术

作为通过使用液晶产生透镜效果的液晶透镜的一种主要方法，存在通过使用图案化电极产生电场分布从而获得透镜效果的方法。在这种方法中，通过在面向基板之间填充液晶并对在各个基板中配线的电极给出不同电位差来产生电场分布。由于沿着电场分布设置具有各向异性的液晶分子，所以产生折射率分布，并获得透镜效果。即，当精确地控制要被产生的电场分布时，能够实现期望的折射率分布，并且能得获得期望的透镜性能。

图18示出了现有技术中的液晶透镜阵列设备的结构实例。在液晶透镜阵列设备中，设置有第一电极111的第一基板110和设置有第二电极121的第二基板120彼此面向设置，液晶层130被夹在其间。最普通的电极结构为多个第二电极121作为线电极并列设置并且第一电极111被设置为作为平面电极设置的结构。在这种结构中，例如，在多个第二电极121中的两个线电极A、B被组合驱动。在这种情况下，如图19A和图19B所示，具有一定幅值和频率的相同的波形被施加至电极A和电极B(施加没有相位差的驱动电压)。如图19C所示，在这种情况下作为第一电极111的平面电极C具有地电位。在这种情况下，在垂直方向的电极A和电极C之间产生电位差，并且产生电场。在电极B与电极C之间也产生电场，从而在电极A与电极B之间产生透镜效果，因此，形成等效于透镜的设备。

发明内容

当如图20所示，如上所述所产生的电场分布为理想分布时，能够获得平整的折射率分布，并且能够实现具有高透镜性能的液晶透镜。然而，在如图18所示的简单电极结构的情况下，很容易发生图21所示的状态，其中，电场在电极A、B的正下方或它们附近急剧改变，并且电场在电极A和电极B之间的中间位置几乎不改变。在这种情况下，折射率在电极A、B附近急剧改变，并能够获得较强的透镜效果，然而，折射率在电极A与电极B之间的中间位置几乎不改变，并且几乎不能获得作为透镜的效果。当使液晶层较薄(纵横比很高)时，这种状态很容易发生。当使液晶层较厚时，电场分布可以被平滑，然而，存在液晶量增大(成本增加)时，响应速度降低并需要增大施加电压的问题。

可以列举上述问题的解决对策。例如，存在电极A与电极B之间多个线电极被进一步配线并且不同电压被施加至各个线电极，从而获得平滑的电场分布的方法。也存在电极层被进一步设置为三层结构(参照JP-A-2008-9370(专利文献1))的另一方法。通过在电极A、B上设置一枚玻璃片并在其表面上形成多个电极，或通过在一个基板的两个表面上形成多个线电极来实现该方法。通过该方法增大了电压施加的自由度，从而使电场分布平滑，并改进了透镜性能。然而，这些方法会引起使得配线和驱动电路复杂化或处理复杂化的问题。

鉴于上面的情况，期望提供能够改进透镜效果而不会使结构复杂化的液晶透镜阵列设备及其驱动方法和图像显示设备。

本发明实施方式旨在提供一种液晶透镜阵列设备，包括：第一电极；多个第二电极，被设置面向为第一电极，具有彼此之间存在相位差的波形的驱动电压被施加至第二电极；以及液晶层，被设置在第一电极与多个第二电极之间，根据被施加至第一电极的驱动电压与被施加至多个第二电极的驱动电压之间的电位差来产生透镜效果。

本发明另一实施方式旨在提供一种液晶透镜阵列设备的驱动方法，该液晶透镜阵列设备具有：第一电极；多个第二电极，被设置为面向第一电极；以及液晶层，被设置在第一电极与多个第二电极之间，根据被施加至第一电极的驱动电压与被施加至多个第二电极的驱动电压之间的电位差来产生透镜效果，其将具有彼此之间存在相位差的波形的驱动电压施加至多个第二电极中的每个。

本发明再一实施方式旨在提供一种图像显示设备，包括显示单元以及被设置为面向显示单元的液晶透镜阵列设备。通过使用根据本发明实施方式的液晶透镜阵列设备来构成该液晶透镜阵列设备。

在根据本发明实施方式的液晶透镜阵列设备及其驱动方法和图像显示设备中，根据被施加至第一电极的驱动电压与被施加至多个第二电极的驱动电压之间的电位差产生透镜效果。彼此之间具有不同相位差的波形的驱动电压被施加至多个第二电极。因此，不仅在第一电极与第二电极之间产生电位差，而且在多个第二电极之间也产生电位差。