CN104105998B - 液晶透镜和液晶透镜用晶胞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波像差小的液晶透镜。液晶透镜1具备液晶层11、第一电极21、第二电极22和第三电极23。在第一电极21形成有开口21a和使开口21a与外部连通的连通口21b。第二电极22具有主电极部22a和线状的引出电极部22b。主电极部22a配置于开口21a内。主电极部22a与第一电极21电绝缘。引出电极部22b与主电极部22a电连接。引出电极部22b设置于连通口21b内。第三电极23与第一电极和第二电极21、22的至少一部分相对。引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度为70μm以下。

Description

液晶透镜和液晶透镜用晶胞

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

近年来，提高了对如专利文献1等所记载的液晶透镜的关注。液晶透镜中，通过使对液晶层施加的电压变化，改变液晶层的折射率，由此，能够改变光功率。因此，通过使用液晶透镜，可以使光学系统紧凑化，或者高机能化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2011－17742号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了扩大液晶透镜的应用用途，改善液晶透镜的波像差是重要的。

本发明提供一种波像差小的液晶透镜。

用于解决课题的方法

本发明所涉及的液晶透镜包括：液晶层、第一电极、第二电极和第三电极。第一电极设置于液晶层的一侧。在第一电极形成有开口和使开口与外部连通的连通口。第二电极具有主电极部和线状的引出电极部。主电极部在液晶层的一侧配置于开口内。主电极部与第一电极电绝缘。引出电极部与主电极部电连接。引出电极部设置于连通口内。第三电极设置于液晶层的另一侧。第三电极与第一电极和第二电极的至少一部分相对。引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为70μm以下。

引出电极部的与主电极部的连接部的宽度优选为50μm以下。

优选开口为圆形，主电极部为直径小于开口的直径的圆形。

连通口的与开口的连接部的宽度优选为150μm以下。

连通口的与开口的连接部的宽度优选比引出电极部的与主电极部的连接部的宽度大20μm以上。

本发明所涉及的液晶透镜用晶胞具备晶胞主体、第一电极、第二电极和第三电极。晶胞主体具有要被注入液晶的内部空间。第一电极设置于内部空间的一侧。在第一电极形成有开口和使开口与外部连通的连通口。第二电极在所述内部空间的一侧，配置在开口内。第二电极具有主电极部和线状的引出电极部。主电极部与第一电极电绝缘。引出电极部与主电极部电连接。引出电极部设置于连通口内。第三电极设置于所述内部空间的另一侧。第三电极与第一电极和第二电极的至少一部分相对。引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为70μm以下。

发明的效果

根据本发明，能够提供波像差小的液晶透镜。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的液晶透镜的概略图的剖面图。

图2是本发明的一个实施方式的第一电极和第二电极的概略图的俯视图。

图3是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为50μm时的相位差的图表。

图4是表示引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为50μm时的波像差的照片。

图5是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为60μm时的相位差的图表。

图6是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为70μm时的相位差的图表。

图7是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为80μm时的相位差的图表。

图8是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为90μm时的相位差的图表。

图9是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为100μm时的相位差的图表。

图10是表示与引出电极部的主电极部的连接部的宽度为100μm时的波像差的照片。

具体实施方式

以下，说明实施了本发明的优选实施方式的一个例子。但是，下述的实施方式仅用于例示。本发明不受下述实施例任何限定。

并且，实施方式等中所参照的各附图中，实质具有同一功能的部件参照相同的符号。并且，实施方式等中所参照的各附图是示意性记载的图，附图中描绘的物体的尺寸比例等，有时与实际物体的尺寸比例等不同。附图相互之间，有时物体的尺寸比例等也不同。具体的物体的尺寸比例等，应该参照以下的说明进行判断。

图1中表示本实施方式的液晶透镜1的概略图的剖面图。

如图1所示，液晶透镜1具备元件主体(晶胞主体)10。该元件主体10与后述的第一电极～第三电极21～23构成液晶透镜用晶胞。元件主体10具有第一主壁部10a、第二主壁部10b和侧壁部10c。由这些第一主壁部和第二主壁部10a、10b和侧壁部10c构成圆柱状的内部空间10d。在该内部空间10d中，注入液晶，形成液晶透镜1。用于向内部空间10d注入液晶的液晶注入孔，可以设置于主壁部10a、10b，也可以设置于侧壁部10c。

在液晶透镜1的内部空间10d，可以设置液晶层11。此外，液晶层11例如可以被由玻璃等所形成的中间板沿厚度方向z分割为多个。此时，可以在中间板设置使多个液晶层连通的连通口。通过这样操作，能够减小多个液晶层之间的压力不均。

液晶层11由设置于厚度方向z的一侧的第一电极和第二电极21、22与设置于厚度方向z的另一侧的第三电极23夹持。

第一电极和第二电极21、22配置于第一主壁部10a的液晶层11侧的主面之上。在第一主壁部10a的液晶层11侧的主面之上，以覆盖第一电极和第二电极21、22的方式设置有取向膜(无图示)。

第三电极23配置于第二主壁部10b的液晶层11侧的主面之上。第三电极23以与第一电极和第二电极21、22的至少一部分在厚度方向z上相对的方式设置。本实施方式中，具体而言，第三电极23以与第一电极和第二电极21、22的整体在厚度方向z上相对的方式设置。此外，在第二主壁部10b的液晶层11侧的主面之上，以覆盖第三电极23的方式设置有取向膜(无图示)。

在液晶透镜1中，在第一电极21和第三电极23之间施加电压V1，在第二电极22和第三电极23之间施加电压V2。通过使这些电压V1、V2变化，液晶层11中所含的液晶分子的取向发生变化。其结果，液晶透镜1的光功率发生变化。

图2中表示本实施方式中的第一电极和第二电极的概略图的俯视图。接着，主要参照图2详细说明第一电极和第二电极21、22的结构。

在第一电极21形成有开口21a和连通口21b。开口21a为圆形。

连通口21b使开口21a与第一电极21的外部连通。即，连通口21b连接开口21a和第一电极21的外周。本实施方式中，连通口21b设为直线状。但是，本发明不限于该结构。连通口21b例如也可以设为曲线状。

第二电极22具有主电极部22a和引出电极部22b。主电极部22a设置于开口21a内。主电极部22a与第一电极21电绝缘。主电极部22a为圆形。详细而言，主电极部22a为直径比开口21a的直径小的圆形。主电极部22a的直径，例如，能够为0.1mm～30mm左右。

引出电极部22b与主电极部22a电连接。引出电极部22b与第一电极21电绝缘。引出电极部22b设置于连通口21b内。引出电极部22b从主电极部22a向外侧线状延伸。引出电极部22b延伸至第一电极21的外周。本实施方式中，引出电极部22b设为直线状。但是，本发明不限于该结构。引出电极部22b，例如，也可以设为曲线状。

引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1为70μm以下，更优选为50μm以下。引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1相对于主电极部22a的直径的比((引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1)/(主电极部22a的直径))优选为0.023以下，更优选0.017以下。连通口21b的与开口21a的连接部的宽度W2优选为150μm以下，更优选为110μm以下，更加优选为100μm以下。但从不使耐电性劣化的观点出发，优选连通口21b的与开口21a的连接部的宽度W2比引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1大20μm以上。

如以上所说明的，液晶透镜1中，引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1为70μm以下。因此，液晶透镜1中，波像差小。

作为通过使引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1为70μm以下能够减小波像差的原因，并不确定，可以考虑以下的原因。

为了在主电极部连接电源，考虑将引出至第一电极的外侧的引出电极与主电极部电连接。但是，如果设置引出电极，则第二电极的形状并非点对称。因此，产生的电力线的点对称性变低。因此，可以认为波像差变大。

即使使引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1小到70μm以下时，第二电极22的形状也不能为点对称。但是，由于引出电极部22b非常细，可以抑制产生的电力线的点对称性的劣化，其结果，可以认为实现了小的波像差。

从进一步减小波像差的观点出发，更优选使引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度W1为50μm以下。另外，连通口21b的与开口21a的连接部的宽度W2优选为150μm以下，更优选为110μm以下，更加优选为100μm以下。

图3是表示引出电极部22b的宽度为50μm时的相位差的图表。图4是表示引出电极部22b的宽度为50μm时的波像差的照片。图5是表示引出电极部22b的宽度为60μm时的相位差的图表。图6是表示引出电极部22b的宽度为70μm时的相位差的图表。图7是表示引出电极部22b的宽度为80μm时的相位差的图表。图8是表示引出电极部22b的宽度为90μm时的相位差的图表。图9是表示引出电极部22b的宽度为100μm时的相位差的图表。图10是表示引出电极部22b的宽度为100μm时的波像差的照片。

此外，图3、图5～图9所示的图表中，横轴为距光轴C的距离，横轴为与光轴C的相位差。图3、图5～图9所示的图表中，方形所示的数据为表示沿图2所示的D1方向(从光轴C朝向引出电极部22b的径向的中心的方向)的相位差的数据，菱形所示的数据为表示沿与D1方向相差180°的D2方向的相位差的数据。主电极部的平面形状为半径为1.5mm的圆形。

如图7～图10所示，可知若引出电极部的与主电极部的连接部的宽度大于70μm，则不仅在离开光轴C的边缘部而且在光轴C附近的中央部，在设置有引出电极的方向与不设置引出电极的方向的相位差相互不同。相对于此，如图3、图5和图6所示，可知，在引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为70μm以下时，在中央部，设置有引出电极的方向与不设置引出电极的方向的相位差实质上相等。从该结果可知，通过使引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为70μm以下，能够改善波像差。

另外，如图3所示，可知在引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为50μm时，不仅在中央部而且在边缘部，设置有引出电极的方向与不设置引出电极的方向的相位差实质上相等。从该结果可知，通过使引出电极部的与主电极部的连接部的宽度为50μm以下，能够进一步有效地改善波像差。

此外，说明了液晶透镜1中，引出电极部22b的长度方向上宽度一定的例子。但是，本发明不限定于该结构。引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度，也可以与连接部以外的部分的宽度不同。例如，连接部以外的部分的宽度也可以大于引出电极部22b的与主电极部22a的连接部的宽度。同样的，连通口21b的宽度也不需要是一定的。连通口21b的与开口21a的连接部的宽度可以与连接部以外的部分的宽度不同。例如，连接部以外的部分的宽度可以大于连通口21b的与开口21a的连接部的宽度。

符号说明

1…液晶透镜

10…元件主体

10a…第一主壁部

10b…第二主壁部

10c…侧壁部

10d…内部空间

11…液晶层

21…第一电极

21a…开口

21b…连通口

22…第二电极

22a…主电极部

22b…引出电极部

23…第三电极

Claims (5)

1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：

液晶层；

第一电极，其设置于所述液晶层的一侧，形成有圆形的开口和使所述开口与外部连通的连通口；

第二电极，其在所述液晶层的一侧，具有主电极部和线状的引出电极部，所述主电极部为直径小于所述开口的直径的圆形，配置于所述开口内，并与所述第一电极电绝缘，所述引出电极部与所述主电极部电连接，并且设置于所述连通口内；和

第三电极，其设置于所述液晶层的另一侧，与所述第一电极和第二电极的至少一部分相对，

所述引出电极部的与所述主电极部的连接部的宽度为70μm以下，所述连接部的宽度与所述主电极部的直径的比为0.023以下。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于：

所述引出电极部的与所述主电极部的连接部的宽度为50μm以下。

3.如权利要求1或2所述的液晶透镜，其特征在于：

所述连通口的与所述开口的连接部的宽度为150μm以下。

4.如权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于：

所述连通口的与所述开口的连接部的宽度，比所述引出电极部的与所述主电极部的连接部的宽度大20μm以上。

5.一种液晶透镜用晶胞，其特征在于，包括：

晶胞主体，其具有要被注入液晶的内部空间；

第一电极，其设置于所述内部空间的一侧，形成有圆形的开口和使所述开口与外部连通的连通口；

第二电极，其在所述内部空间的一侧，具有主电极部和线状的引出电极部，所述主电极部为直径小于所述开口的直径的圆形，配置于所述开口内，并与所述第一电极电绝缘，所述引出电极部与所述主电极部电连接，并且设置于所述连通口内；和

第三电极，其设置于所述内部空间的另一侧，与所述第一电极和第二电极的至少一部分相对，

所述引出电极部的与所述主电极部的连接部的宽度为70μm以下，所述连接部的宽度与所述主电极部的直径的比为0.023以下。