CN104081260A - 液晶透镜和液晶透镜用晶胞 - Google Patents
液晶透镜和液晶透镜用晶胞 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104081260A CN104081260A CN201380007313.3A CN201380007313A CN104081260A CN 104081260 A CN104081260 A CN 104081260A CN 201380007313 A CN201380007313 A CN 201380007313A CN 104081260 A CN104081260 A CN 104081260A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal layer
- optical axis
- orientation
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
- G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
- G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/294—Variable focal length devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有优秀的成像性能的液晶透镜。本发明的液晶透镜(1)具备在光轴(C)上依次配置的第一液晶层(11)、第二液晶层(12)、第三液晶层(13)和第四液晶层(14)。第一液晶层(11)的取向方向与第二液晶层(12)的取向方向在与光轴(C)垂直的面内相差90°。第一液晶层(11)的取向方向与第四液晶层(14)的取向方向在与光轴(C)垂直的面内相差180°。第二液晶层(12)的取向方向与第三液晶层(13)的取向方向在与光轴(C)垂直的面内相差180°。
Description
技术领域
本发明涉及液晶透镜和液晶透镜用晶胞。
背景技术
以往，提出了折射率可变的液晶透镜。例如在具有一层液晶层的液晶透镜中，通常，仅有特定的偏振光折射，其他偏振光不折射。因此，需要在液晶透镜的前方配置偏振板，仅使通过液晶层折射的特定的偏振光向液晶层入射。从而，存在光量损失大的问题。
鉴于这样的问题，例如在专利文献1中，提出了使第一液晶透镜和第二液晶透镜以取向方向在与光轴垂直的面内相互正交的方式配置，由此能够得到不需要偏振板的液晶透镜。
此外，专利文献1中，提出了在第一液晶透镜和第二液晶透镜中，使图像面一侧的液晶透镜的焦距比物体一侧的液晶透镜的焦距短。专利文献1中记载了由此例如可以抑制P偏振光与S偏振光的成像位置的偏差，得到优秀的成像性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-107686号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，要求进一步改善液晶透镜的成像性能。
本发明的主要目的在于提供一种具有优秀的成像性能的液晶透镜。
本发明的液晶透镜具备在光轴上依次配置的第一液晶层、第二液晶层、第三液晶层和第四液晶层。第一液晶层的取向方向与第二液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差90°。第一液晶层的取向 方向与第四液晶层的取向方向在垂直于光轴的面内相差180°。第二液晶层的取向方向与第三液晶层的取向方向在垂直于光轴的面内相差180°。
优选第一液晶层和第四液晶层的相对于第一偏振方向的入射光的合成焦距，与第二液晶层和第三液晶层的相对于第二偏振方向的入射光的合成焦距相等。
本发明的液晶透镜也可以进一步具备夹持第一液晶层至第四液晶层，并对第一液晶层至第四液晶层施加电场的第一电极和第二电极。
本发明的液晶透镜也可以进一步具备：夹持第一液晶层和第二液晶层，并对第一液晶层和第二液晶层施加电场的第一电极和第二电极；和夹持第三液晶层和第四液晶层，并对第三液晶层和第四液晶层施加电场的第三电极和第四电极。
也可以使第一液晶层和第四液晶层中位于光轴的一侧的液晶层比位于另一侧的液晶层薄，并且，第二液晶层和第三液晶层中位于光轴的一侧的液晶层比位于另一侧的液晶层薄。
此外，也可以使第一液晶层和第四液晶层中位于光轴的一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角比位于另一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角小，并且，第二液晶层和第三液晶层中位于光轴的一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角比位于另一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角小。
本发明的液晶透镜用晶胞中，要注入液晶的第一内部空间、要注入液晶的第二内部空间、要注入液晶的第三内部空间和要注入液晶的第四内部空间沿着一个方向被依次设置。本发明的液晶透镜用晶胞包括第一取向膜、第二取向膜、第三取向膜和第四取向膜。第一取向膜以面向第一内部空间的方式设置。第二取向膜以面向第二内部空间的方式设置。第三取向膜以面向第三内部空间的方式设置。第四取向膜以面向第四内部空间的方式设置。第一取向膜至第四取向膜设置成：在对第一内部空间至第四内部空间分别注入液晶后，第一液晶层的取向方向与第二液晶层的取向方向在垂直于光轴的面内相差90°，第一液晶层的取向方向与第四液晶层的取向方向在垂直于光轴的面内相差180°，第二液晶层的取向方向与第三液晶层的取向方向在垂直于光轴 的面内相差180°。
发明效果
根据本发明，能够提供一种具有优秀的成像性能的液晶透镜。
附图说明
图1是第一实施方式的液晶透镜的概要的截面图。
图2是第一实施方式中第一电极的概要的平面图。
图3是第一参考例的液晶透镜的概要的截面图。
图4是第二实施方式的液晶透镜的概要的截面图。
图5是第三实施方式的液晶透镜的概要的截面图。
图6是第一变形例的液晶透镜的概要的截面图。
图7是第二变形例的液晶透镜的概要的截面图。
具体实施方式
以下，对于实施了本发明的优选的方式的一例进行说明。但是，下述实施方式只是例示。本发明不限于下述实施方式。
此外，在实施方式等中参考的各附图中，实质上具有相同功能的部件用相同的符号标注。此外，在实施方式等中参考的附图是示意性地记载的图，附图中描绘的物体的尺寸的比例等有时与现实的物体的尺寸的比例等不同。附图相互之间也存在物体的尺寸比例等不同的情况。具体的物体的尺寸比例应参考以下说明判断。
(第一实施方式)
图1是第一实施方式的液晶透镜1的概要的截面图。液晶透镜1具备晶胞20、和设置在晶胞20内的包含液晶分子的第一液晶层～第四液晶层11～14。第一液晶层～第四液晶层11～14在光轴C上依次配置。该第一液晶层～第四液晶层11～14被第一电极和第二电极21、22夹持。通过第一电极和第二电极21、22对第一液晶层～第四液晶层11～14施加电场，由此液晶透镜1的折射率改变。其中，光轴C是作为液晶透镜1整体的光轴，第一液晶层～第四液晶层11～14各自的光轴不一定与光轴C一致。
更具体而言，液晶透镜1具有彼此相对地配置的第一基板31和第 二基板32。在第一基板31与第二基板32之间，配置有3个中间基板33～35。在通过这3个中间基板33～35、第一基板和第二基板31、32以及分隔壁部件36～39划分形成的4个空间中设置有第一液晶层～第四液晶层11～14。由3个中间基板33～35、第一基板和第二基板31、32以及分隔壁部件36～39构成液晶透镜用晶胞20。在第一基板31与中间基板33之间形成有第一内部空间51。在中间基板33与中间基板34之间形成有第二内部空间52。在中间基板34与中间基板35之间形成有第三内部空间53。在中间基板35与第二基板32之间形成有第四内部空间54。用于对内部空间51～54注入液晶的液晶注入孔可以设置在基板31～35上，也可以设置在分隔壁部件36～39上。还可以在中间基板33～35设置贯通孔，由此使第一液晶层～第四内部空间51～54连通。即，也可以使第一液晶层～第四液晶层11～14连通。该情况下，能够抑制在第一液晶层～第四液晶层11～14的压强不均的产生。
更具体而言，在由第一基板31、与第一基板31相对地配置的中间基板33、分隔壁部件36划分形成的大致圆柱状的空间内(第一内部空间51)，设置有第一液晶层11。
第一基板31、中间基板33和分隔壁部件36例如能够由玻璃构成。第二基板32、中间基板34、35以及分隔壁部件37～39同样能够由玻璃构成。
第一基板31和第二基板32的厚度例如能够设为0.1mm～1mm程度。中间基板33～35的厚度例如能够设为3μm～80μm程度。分隔壁部件36～39的厚度能够根据由要得到的屈光力(Optical power，光强度)决定的第一液晶层～第四液晶层11～14的厚度、和对第一液晶层～第四液晶层11～14要求的响应速度等适当设定。分隔壁部件36～39的厚度例如能够设为1μm～80μm程度。
在第一基板31的第一液晶层11一侧的表面31a上，配置有第一电极21。第一电极21的形状不特别限定。本实施方式中，如图2所示，第一电极21具有圆形的第一部分21a、和包围第一部分21a的第二部分21b。第一电极21例如能够由铟锡氧化物(ITO)等透明导电性氧化物构成。
此外，图示中有所省略，但本实施方式中，在第一基板31的表面 31a上，以覆盖第一电极21的方式配置有绝缘膜。绝缘膜被高电阻膜覆盖。高电阻膜被面向第一内部空间51的第一取向膜51a覆盖。此外，在中间基板33的第一液晶层11一侧的表面上，也配置有面向第一内部空间51的第一取向膜51b。通过这些取向膜51a、51b，进行第一液晶层11中的液晶分子的取向。但是，绝缘膜和高电阻膜等在本发明中不是必需的。
此外，绝缘膜例如能够由氧化硅等构成。高电阻膜例如能够由氧化锌等构成。取向膜例如能够由进行摩擦处理后的聚酰亚胺膜等构成。本实施方式中出现的其他绝缘膜、高电阻膜、取向膜也能够由同样的材料构成。
在由中间基板33、与中间基板33相对地配置的中间基板34、分隔壁部件37划分形成的大致圆柱状的空间内(第二内部空间52)，设置有第二液晶层12。
此外，在中间基板33、34各自的第二液晶层12一侧的表面上，配置有面向第二内部空间52的第二取向膜52a、52b。通过该第二取向膜52a、52b，进行第二液晶层12中的液晶分子的取向。
在由中间基板34、与中间基板34相对地配置的中间基板35、分隔壁部件38划分形成的大致圆柱状的空间内(第三内部空间53)，设置有第三液晶层13。
此外，在中间基板34、35各自的第三液晶层13一侧的表面上，设置有面向第三内部空间53的第三取向膜53a、53b。通过该第三取向膜53a、53b，进行第三液晶层13中的液晶分子的取向。
在由中间基板35、与中间基板35相对地配置的第二基板32、分隔壁部件39划分形成的大致圆柱状的空间内(第四内部空间54)，设置有第四液晶层14。
在第二基板32的第四液晶层14一侧的表面32a上，设置有第二电极22。第二电极22以与第一电极21的第一部分和第二部分21a、21b相对的方式设置成面状。第二电极22配置在表面32a的设置有液晶层11～14的区域的实质上的整体上。在表面32a上，以覆盖第二电极22、面向第四内部空间54的方式设置有第四取向膜54b。此外，在中间基板35的第四液晶层14一侧的表面上，也设置有面向第四内部 空间54的第四取向膜54a。通过该第四取向膜54a、54b，进行第四液晶层14中的液晶分子的取向。
在液晶透镜1中，第一液晶层11的取向方向和第二液晶层12的取向方向在与光轴C垂直的面内相差90°。第一液晶层11的取向方向与第四液晶层14的取向方向在与光轴C垂直的面内相差180°。第二液晶层12的取向方向与第三液晶层13的取向方向在与光轴C垂直的面内相差180°。
例如，第一液晶层和第四液晶层11、14分别对于P偏振的入射光具有光线偏振作用的情况下，第二液晶层和第三液晶层12、13分别对于S偏振的入射光具有光线偏振作用。相反，例如，第一液晶层和第四液晶层11、14分别对于S偏振的入射光具有光线偏振作用的情况下，第二液晶层和第三液晶层12、13分别对于P偏振的入射光具有光线偏振作用。这样，在液晶透镜1中，例如，对于P偏振和S偏振中的一方的偏振的入射光具有光线偏振作用的两个液晶层11、14配置在光轴C方向上的两侧，在这两个液晶层11、14之间，配置对于P偏振和S偏振中的另一方的偏振的入射光具有光线偏振作用的两个液晶层12、13。于是，4个液晶层11～14中，在对于同一种偏振具有光线偏振作用的两个液晶层中，取向方向在与光轴C垂直的面内相差180°。
例如，在仅有一个液晶层的液晶透镜中，为了使该液晶层具有光线偏振作用的偏振光以外的光不入射到液晶层，需要在液晶透镜的前方配置偏振板。因此，光量损失增大。
对此如图3所示，例如，具备对于P偏振的入射光具有光线偏振作用的第一液晶层111和对于S偏振的入射光具有光线偏振作用的第二液晶层112的液晶透镜100不需要偏振板。因此，能够抑制光量损失。
但是，第一液晶层111的屈光力与第二液晶层112的屈光力相等时，第一液晶层111对于P偏振的入射光的焦点位置与第二液晶层112对于S偏振的入射光的焦点位置在光轴方向上不同。因此，P偏振光和S偏振光在光轴方向上聚光在不同的位置，所以不能得到充分的成像性能。
例如，可以考虑使第二液晶层112比第一液晶层111厚，使第二 液晶层112对于S偏振的入射光的屈光力比第一液晶层111对于P偏振的入射光的屈光力强，从而使第一液晶层111对于P偏振的入射光的焦点位置与第二液晶层112对于S偏振的入射光的焦点位置匹配(一致)。用该方法例如在第一液晶层和第二液晶层111、112的折射率为规定的折射率的情况下能够使P偏振光的焦点位置与S偏振光的焦点位置匹配(一致)。但是，难以与第一液晶层111和第二液晶层112的折射率无关地使P偏振光的焦点位置与S偏振光的焦点位置匹配(一致)。因此，液晶透镜100在特定的折射率时可以获得优秀的成像性能，但是在此以外的折射率时难以获得优秀的成像性能。
此外，液晶透镜100中，在第一液晶层111的两侧配置的取向膜的摩擦方向与在第二液晶层112的两侧配置的取向膜的摩擦方向正交。此处，设在第一液晶层111的两侧配置的取向膜的摩擦方向为x方向，在第二液晶层112的两侧配置的取向膜的摩擦方向为y方向。这样，第一液晶层111的焦点在x方向上偏离第一液晶层和第二液晶层111、112的从z方向观察时的几何中心。与此相对，第二液晶层112的焦点在y方向上偏离第一液晶层和第二液晶层111、112的从z方向观察时的几何中心。因此，P偏振光的焦点位置与S偏振光的焦点位置在相对于光轴垂直的面内相互不同。从而，即使能够使P偏振光的焦点位置与S偏振光的焦点位置一致，也不能够使P偏振光的焦点位置与S偏振光的焦点位置完全吻合。从而，用液晶透镜100不能得到充分优秀的成像性能。
并且，还产生了第一液晶层和第二液晶层111、112的从z方向观察时的几何中心、和与z方向垂直的面内的P偏振光和S偏振光的焦点位置之间的距离，随着第一液晶层或第二液晶层111、112的折射率变化的问题。
与此相对，在液晶透镜1中，对于第一偏振方向的入射光具有光线偏振作用的第一液晶层和第四液晶层11、14配置在光轴C方向的两侧，对于第二偏振方向的入射光具有光线偏振作用的第二液晶层和第三液晶层12、13在光轴C方向上配置在第一液晶层11与第四液晶层14之间。因此，能够减小第一偏振方向的入射光与第二偏振方向的入射光的焦点位置的差。从而，能够实现优秀的成像性能。
出于实现更优秀的成像性能的观点，优选第一液晶层11和第四液晶层14对于第一偏振方向的入射光的合成焦距，与第二液晶层12和第三液晶层13对于第二偏振方向的入射光的合成焦距相等。
此处，第一液晶层和第四液晶层的合成焦距与第二液晶层和第三液晶层的合成焦距相等指的是，第一液晶层和第四液晶层的合成焦距与第二液晶层和第三液晶层的合成焦距的差，在第一液晶层和第四液晶层的合成焦距与第二液晶层和第三液晶层的合成焦距的平均值的85％～115％的范围内。
进而，在液晶透镜1中，设置有取向方向相对于第一液晶层11相差180°的第四液晶层14。作为第一液晶层11单体的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置的偏离方向，与作为第四液晶层14单体的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置的偏离方向相差180°。因此，基于第一液晶层11产生的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置的偏差与基于第四液晶层14产生的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置的偏差相互抵消，能够减小对于第一偏振方向的入射光的在与光轴C垂直的面内的作为液晶透镜1整体的焦点位置相对于光轴C的偏离量。同样，在液晶透镜1中，设置有取向方向相对于第二液晶层12相差180°的第三液晶层13。因此，基于第二液晶层12产生的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置的偏差与基于第三液晶层13产生的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置的偏差相互抵消，能够减小对于第二偏振方向的入射光的在与光轴C垂直的面内的作为液晶透镜1整体的焦点位置相对于光轴C的偏离量。从而，能够得到更优秀的成像性能。
即便将物体(被拍摄体)放置于与基板31相对的一侧(Z1一侧)，在与基板32相对的一侧(Z2一侧)形成像面的情况下，第一液晶层11比第四液晶层14更位于物体一侧z1，远离像面。由此，第一液晶层11与像面之间的光路长度比第四液晶层14与像面之间的光路长度长。因此，如果第一液晶层11与第四液晶层14厚度相同，则因第一液晶层11的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量大于因位于像面一侧z2的第四液晶层14的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量。
根据该观点，优选如图6和图7表示的液晶透镜所示，使位于物体一侧z1的第一液晶层11的厚度比位于像面一侧z2的第四液晶层14 的厚度薄。该情况下，因第一液晶层11的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量与因位于像面一侧z2的第四液晶层14的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量的差进一步减小。同样，优选使位于物体一侧z1的第二液晶层12的厚度比位于像面一侧z2的第三液晶层13的厚度薄。该情况下，因第二液晶层12的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量与因位于像面一侧z2的第三液晶层13的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量的差进一步减小。从而，能够进一步减小第一液晶层和第四液晶层11、14具有光线偏振作用的偏振光的焦点位置与第二液晶层和第三液晶层12、13具有光线偏振作用的偏振光的焦点位置的偏离量。结果，能够得到更高的成像性能。
此外，优选在位于物体一侧z1的第一液晶层11中的液晶分子的预倾角小于在位于像面一侧z2的第四液晶层14中的液晶分子的预倾角。该情况下，因第一液晶层11的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量与因位于像面一侧z2的第四液晶层14的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量的差进一步减小。同样，优选在位于物体一侧z1的第二液晶层12中的液晶分子的预倾角小于在位于像面一侧z2的第三液晶层13中的液晶分子的预倾角。该情况下，因第二液晶层12的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量与因位于像面一侧z2的第三液晶层13的光线偏振作用产生的焦点位置的偏离量的差进一步减小。从而，能够进一步减小第一液晶层和第四液晶层11、14具有光线偏振作用的偏振光的焦点位置、与第二液晶层和第三液晶层12、13具有光线偏振作用的偏振光的焦点位置的偏离量。结果，能够得到更高的成像性能。
此外，因为通过第一电极21和第二电极22对第一液晶层～第四液晶层11～14施加电场，所以在液晶透镜1中，当第一电极21与第二电极22之间的电压发生了变化时，第一液晶层11的屈光力与第四液晶层14的屈光力联动地变化，第二液晶层12的屈光力与第三液晶层13的屈光力联动地变化。因此，即使第一液晶层～第四液晶层11～14的屈光力变化，液晶透镜1的在相对于光轴C垂直的面内的焦点位置也难以偏离光轴C。
然而，出于提高液晶透镜的屈光力的控制自由度的观点，可以考虑对于第一液晶层～第四液晶层分别单独地设置施加电场的电极对。 但是，该情况下，有时某一个电极对产生的电场在z方向的方向与其它电极对产生的电场在z方向的方向不同。该情况下，对于液晶层施加由夹持该液晶层的电极对产生的电场的影响，此外还施加由其它电极对产生的在z方向上的电场方向不同的电场的影响。从而，这样的情况下，电力线的形状易于偏离要求的形状，所以有时波像差(wave aberration)会增大。
对此，本实施方式中，用一对第一电极和第二电极21、22夹持第一液晶层～第四液晶层11～14，通过一对第一电极和第二电极21、22对第一液晶层～第四液晶层11～14施加电场。由此，对于第一液晶层～第四液晶层11～14分别仅施加单一的电场。从而，能够减少波像差。
此外，也可以考虑采用以下结构。
例如，图4所示的液晶透镜2具有：夹持第一液晶层和第二液晶层11、12并对第一液晶层和第二液晶层11、12施加电场的第一电极和第二电极23a、23b；以及夹持第三液晶层和第四液晶层13、14并对第三液晶层和第四液晶层13、14施加电场的第三电极和第四电极24a、24b。第一电极和第二电极23a、23b中位于z1一侧的第一电极23a具有第一部分和第二部分21a、21b，第三电极和第四电极24a、24b中位于z1一侧的第三电极24a具有第一部分和第二部分21a、21b。
此外，如图5所示，也可以构成为使液晶透镜3由具有第一液晶层和第二液晶层11、12的第一光学部件41、和具有第三液晶层和第四液晶层13、14的第二光学部件42构成。该情况下，第一光学部件41与第二光学部件42紧密贴合地配置，也可以隔着空气层配置。
如上所述，通过对第一液晶层和第二液晶层设置一对电极，对第三液晶层和第四液晶层设置一对电极，可以提高液晶透镜的响应速度。
符号说明
1～3……液晶透镜
11……第一液晶层
12……第二液晶层
13……第三液晶层
14……第四液晶层
20……液晶透镜用晶胞
21、23a……第一电极
21a……第一部分
21b……第二部分
22、23b……第二电极
31……第一基板
31a……第一基板的表面
32……第二基板
32a……第二基板的表面
33～35……中间基板
36～39……分隔壁部件
41……第一光学部件
42……第二光学部件
51a、51b……第一取向膜
52a、52b……第二取向膜
53a、53b……第三取向膜
54a、54b……第四取向膜 。
Claims (7)
1.一种液晶透镜，其特征在于：
具备在光轴上依次配置的第一液晶层、第二液晶层、第三液晶层和第四液晶层，
所述第一液晶层的取向方向与所述第二液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差90°，
所述第一液晶层的取向方向与所述第四液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差180°，
所述第二液晶层的取向方向与所述第三液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差180°。
2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于：
所述第一液晶层和所述第四液晶层的相对于所述第一偏振方向的入射光的合成焦距，与所述第二液晶层和所述第三液晶层的相对于所述第二偏振方向的入射光的合成焦距相等。
3.如权利要求1或2所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
夹持所述第一液晶层至第四液晶层，并对所述第一液晶层至第四液晶层施加电场的第一电极和第二电极。
4.如权利要求1或2所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
夹持所述第一液晶层和第二液晶层，并对所述第一液晶层和第二液晶层施加电场的第一电极和第二电极；和
夹持所述第三液晶层和第四液晶层，并对所述第三液晶层和第四液晶层施加电场的第三电极和第四电极。
5.如权利要求1～4中任一项所述的液晶透镜，其特征在于：
所述第一液晶层和第四液晶层中位于光轴的一侧的液晶层比位于另一侧的液晶层薄，并且，第二液晶层和第三液晶层中位于光轴的一侧的液晶层比位于另一侧的液晶层薄。
6.如权利要求1～5中任一项所述的液晶透镜，其特征在于：
所述第一液晶层和第四液晶层中位于光轴的一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角比位于另一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角小，并且，所述第二液晶层和第三液晶层中位于光轴的一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角比位于另一侧的液晶层中的液晶分子的预倾角小。
7.一种液晶透镜用晶胞，其特征在于：
要注入液晶的第一内部空间、要注入液晶的第二内部空间、要注入液晶的第三内部空间和要注入液晶的第四内部空间沿着一个方向被依次设置，
所述液晶透镜用晶胞包括：
面向所述第一内部空间地设置的第一取向膜；
面向所述第二内部空间地设置的第二取向膜；
面向所述第三内部空间地设置的第三取向膜；和
面向所述第四内部空间地设置的第四取向膜，
所述第一取向膜至第四取向膜设置成：在对所述第一内部空间至第四内部空间分别注入液晶后，所述第一液晶层的取向方向与所述第二液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差90°，所述第一液晶层的取向方向与所述第四液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差180°，所述第二液晶层的取向方向与所述第三液晶层的取向方向在垂直于所述光轴的面内相差180°。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012-016630 | 2012-01-30 | ||
| JP2012016630A JP5876734B2 (ja) | 2012-01-30 | 2012-01-30 | 液晶レンズ |
| JP2012-034685 | 2012-02-21 | ||
| JP2012034829A JP2013171160A (ja) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | 液晶レンズ |
| JP2012-034829 | 2012-02-21 | ||
| JP2012034685A JP5921251B2 (ja) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | 液晶レンズ |
| PCT/JP2013/050443 WO2013114933A1 (ja) | 2012-01-30 | 2013-01-11 | 液晶レンズ及び液晶レンズ用セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104081260A true CN104081260A (zh) | 2014-10-01 |
| CN104081260B CN104081260B (zh) | 2016-11-09 |
Family
ID=48904977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380007313.3A Expired - Fee Related CN104081260B (zh) | 2012-01-30 | 2013-01-11 | 液晶透镜和液晶透镜用晶胞 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9405167B2 (zh) |
| KR (1) | KR20140125768A (zh) |
| CN (1) | CN104081260B (zh) |
| TW (1) | TWI550330B (zh) |
| WO (1) | WO2013114933A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108267897A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 深圳超多维光电子有限公司 | 偏振成像装置和方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI494599B (zh) * | 2014-03-12 | 2015-08-01 | Silicon Touch Tech Inc | 光學變焦結構 |
| JP2016090759A (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-23 | 日本電気硝子株式会社 | 液晶レンズ |
| US10731976B2 (en) * | 2017-10-02 | 2020-08-04 | Liqxtal Technology Inc. | Optical sensing device and structured light projector |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919520A (en) * | 1984-08-31 | 1990-04-24 | Olympus Optical Company | Liquid crystal eyeglass |
| JP2006313243A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Konica Minolta Holdings Inc | 液晶レンズ |
| KR100832897B1 (ko) * | 2007-05-10 | 2008-05-28 | 삼성전기주식회사 | 액정렌즈 및 그 형성방법 |
| CN101672990A (zh) * | 2008-09-10 | 2010-03-17 | 一品光学工业股份有限公司 | 一种变焦液晶透镜 |
| CN102138102A (zh) * | 2008-09-01 | 2011-07-27 | 兰斯维克托公司 | 液晶光电装置的晶片级制造 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100489599C (zh) | 2004-08-26 | 2009-05-20 | 财团法人秋田企业活性化中心 | 液晶透镜 |
| JP4057597B2 (ja) | 2004-08-26 | 2008-03-05 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 光学素子 |
| JP2010107686A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Akita Prefecture | 液晶レンズの製造方法及び液晶レンズ |
| JP5491903B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2014-05-14 | 株式会社スマートセンシング | 多層構造液晶光学素子およびその製造方法 |
-
2013
- 2013-01-11 US US14/370,259 patent/US9405167B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-01-11 CN CN201380007313.3A patent/CN104081260B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-01-11 KR KR1020147020838A patent/KR20140125768A/ko not_active Application Discontinuation
- 2013-01-11 WO PCT/JP2013/050443 patent/WO2013114933A1/ja active Application Filing
- 2013-01-30 TW TW102103573A patent/TWI550330B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919520A (en) * | 1984-08-31 | 1990-04-24 | Olympus Optical Company | Liquid crystal eyeglass |
| JP2006313243A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Konica Minolta Holdings Inc | 液晶レンズ |
| KR100832897B1 (ko) * | 2007-05-10 | 2008-05-28 | 삼성전기주식회사 | 액정렌즈 및 그 형성방법 |
| CN102138102A (zh) * | 2008-09-01 | 2011-07-27 | 兰斯维克托公司 | 液晶光电装置的晶片级制造 |
| CN101672990A (zh) * | 2008-09-10 | 2010-03-17 | 一品光学工业股份有限公司 | 一种变焦液晶透镜 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108267897A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 深圳超多维光电子有限公司 | 偏振成像装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140368776A1 (en) | 2014-12-18 |
| TW201337422A (zh) | 2013-09-16 |
| CN104081260B (zh) | 2016-11-09 |
| KR20140125768A (ko) | 2014-10-29 |
| TWI550330B (zh) | 2016-09-21 |
| WO2013114933A1 (ja) | 2013-08-08 |
| US9405167B2 (en) | 2016-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107632451B (zh) | 一种显示面板、显示装置及显示方法 | |
| TWI691754B (zh) | 液晶元件、偏向元件、液晶模組以及電子裝置 | |
| US20120120333A1 (en) | Liquid crystal lens, controlling method thereof and 3d display using the same | |
| US20220179222A1 (en) | Optical combiner and related device for augmented reality | |
| US20210231978A1 (en) | Liquid Crystal Lens and Liquid Crystal Glasses | |
| US8928854B2 (en) | Liquid crystal lens structure and electrical controlling liquid crystal glasses structure thereof | |
| JP2010156842A (ja) | 光変調器 | |
| US20130169704A1 (en) | Image display apparatus | |
| CN109031811A (zh) | 一种焦距和相位延迟量可变的液晶光学器件 | |
| CN104081260A (zh) | 液晶透镜和液晶透镜用晶胞 | |
| CN102866556A (zh) | 一种液晶变焦透镜及其变焦控制方法 | |
| WO2013140870A1 (ja) | 液晶レンズ | |
| KR20130106719A (ko) | 액정 프리즘 | |
| CN103698894A (zh) | 一种被动偏光式三维显示装置及其制作方法 | |
| US9784983B1 (en) | Three-dimensional display module and display device comprising first and second cylinder lens assemblies each having a refractive index different from each other | |
| CN102804048B (zh) | 多层结构液晶光学元件及其制造方法 | |
| CN108227319B (zh) | 一种显示面板及显示装置 | |
| JP2007065151A5 (zh) | ||
| JP5876734B2 (ja) | 液晶レンズ | |
| JP5412838B2 (ja) | レンズ構造体、表示装置、電子機器 | |
| US20150160464A1 (en) | Liquid crystal lens and display device including liquid crystal lens | |
| CN204129391U (zh) | 一种基于电控液晶平面微透镜的波前控制芯片 | |
| JP5921251B2 (ja) | 液晶レンズ | |
| KR20130060599A (ko) | 투명전극의 저항 구배에 의한 전자젖음 현상을 이용한 액체렌즈 | |
| KR20120124344A (ko) | 회전나선형 투명전극을 이용한 초점가변형 액정렌즈 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161109 Termination date: 20190111 |