JP2010204447A - Liquid crystal optical element - Google Patents

Liquid crystal optical element Download PDF

Info

Publication number
JP2010204447A
JP2010204447A JP2009050667A JP2009050667A JP2010204447A JP 2010204447 A JP2010204447 A JP 2010204447A JP 2009050667 A JP2009050667 A JP 2009050667A JP 2009050667 A JP2009050667 A JP 2009050667A JP 2010204447 A JP2010204447 A JP 2010204447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
optical element
refractive index
crystal optical
light
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.)
Pending
Application number
JP2009050667A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideji Naka
秀治 仲
Shinya Sato
慎也 佐藤
Nobuhiro Sato
信宏 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
Priority to JP2009050667A priority Critical patent/JP2010204447A/en
Publication of JP2010204447A publication Critical patent/JP2010204447A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal optical element which is capable of obtaining stable optical characteristics regardless of an external environmental temperature and capable of performing quick response control. <P>SOLUTION: On a rugged surface of resin formed in a concave-convex shape, a polarizing optical element which includes a polymer liquid crystal having either the ordinary refractive index or the extraordinary refractive index made equal to a refractive index of the resin and a liquid crystal rotator element which is disposed on the light incidence side of the polarizing optical element and controls rotation of impinging linearly polarized light are provided. Furthermore, the polarizing optical element is so configured that a refracting power is given only to one linearly polarized light component of linearly polarized light controlled by the liquid crystal rotator element and a refracting power is not given to the other linearly polarized light component. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、凹凸形状を有する樹脂基板に高分子液晶を配した偏光性光学素子と、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子を備えた液晶光学素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal optical element including a polarizing optical element in which a polymer liquid crystal is arranged on a resin substrate having an uneven shape, and a liquid crystal optical rotating element that controls optical rotation of incident linearly polarized light.

従来から、凹凸形状を有する樹脂基板と液晶によって構成された液晶光学素子が提案されている。この液晶光学素子は、樹脂と液晶の屈折率の差を電圧制御により任意に変調することで入射した直線偏光に与える屈折力が制御可能となっており、例えば、液晶プリズムや液晶フレネルレンズや液晶マイクロレンズアレイなどに適用される。これらの液晶光学素子の利用分野は多岐に渡るが、特に液晶マイクロレンズアレイは、立体画像表示やプロジェクターなどの投影光学系において、また、撮像素子などの結像光学系において、焦点可変、開口率可変、視野角可変、輝度可変、画素シフトなど、それぞれの用途に合わせて任意に光学特性を変調できるために注目されている（例えば、特許文献１参照のこと）。   Conventionally, a liquid crystal optical element composed of a resin substrate having an uneven shape and a liquid crystal has been proposed. This liquid crystal optical element can control the refractive power given to incident linearly polarized light by arbitrarily modulating the difference in refractive index between resin and liquid crystal by voltage control. For example, the liquid crystal prism, liquid crystal Fresnel lens, liquid crystal Applied to microlens array and so on. The fields of application of these liquid crystal optical elements are diverse. In particular, liquid crystal microlens arrays are used in projection optical systems such as stereoscopic image displays and projectors, and in imaging optical systems such as image pickup elements. Attention is focused on the ability to arbitrarily modulate the optical characteristics in accordance with each application, such as variable, variable viewing angle, variable luminance, and pixel shift (see, for example, Patent Document 1).

以下に、従来の液晶マイクロレンズアレイの構成および作用を図面に基づいて説明する。
図８は、特許文献１に記載されている液晶マイクロレンズアレイ１００の構成を示した断面図である。図９は、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００における、液晶分子の異常光屈折率と常光屈折率、および凹凸表面形状を有する樹脂層の樹脂屈折率の温度特性を示した図である。図１０は、この液晶マイクロレンズアレイ１００において、電圧制御により変化する光学特性を示した断面図であり、（ａ）図で電圧無印加状態での光の作用を示し、（ｂ）図で電圧印加状態の光の作用を示している。 Hereinafter, the configuration and operation of a conventional liquid crystal microlens array will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal microlens array 100 described in Patent Document 1. As shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing temperature characteristics of an extraordinary refractive index and an ordinary refractive index of liquid crystal molecules and a resin refractive index of a resin layer having an uneven surface shape in a conventional liquid crystal microlens array 100. FIG. 10 is a cross-sectional view showing optical characteristics that change due to voltage control in the liquid crystal microlens array 100. FIG. 10 (a) shows the action of light when no voltage is applied, and FIG. 10 (b) shows the voltage. The action of light in the applied state is shown.

まず、従来の液晶マイクロレンズの構成について説明する。
図８に示す様に、液晶マイクロレンズアレイ１００は、マイクロレンズ形状の複数の凹部を持つ（エンボス形状の）樹脂層１０６を有する透明基板１０１と、透明基板１０１に対向する平板状の透明基板１０２のそれぞれに、透明電極１０３および配向膜１０４が形成され、両透明基板１０１、１０２の透明電極１０３を内側に向けて、所定の間隙を持って枠状のシール材（図示せず）によって接合した構成となっている。また、この間隙には、ホモジニアス配向の液晶１０５が、枠状のシール材に設けた注入口から注入され、この注入口を封孔材（図示せず）によりこの液晶を封止した構造となっている。 First, the configuration of a conventional liquid crystal microlens will be described.
As shown in FIG. 8, the liquid crystal microlens array 100 includes a transparent substrate 101 having a resin layer 106 having a plurality of concave portions in the form of microlenses (embossed shape), and a flat transparent substrate 102 facing the transparent substrate 101. A transparent electrode 103 and an alignment film 104 are formed on each of them, and the transparent electrodes 103 of both transparent substrates 101 and 102 are inwardly bonded to each other with a frame-shaped sealing material (not shown) with a predetermined gap. It has a configuration. In addition, homogeneously aligned liquid crystal 105 is injected into this gap from an injection port provided in a frame-shaped sealing material, and this liquid crystal is sealed with a sealing material (not shown). ing.

次に、この従来の液晶マイクロレンズ１００の作用について説明する。
液晶マイクロレンズアレイ１００は、図９に示す様に、液晶層１０５が電圧無印加状態において異常光屈折率特性３００を有する場合、常温（２０℃）で、樹脂屈折率特性３０２との屈折率差Δｎ１を得ることができる。また、液晶１０５が電圧印加状態において常光屈折率特性３０１を有する場合、樹脂屈折率特性３０２との屈折率差Δｎ２は、ほぼ０となる。このように、液晶マイクロレンズアレイ１００は、液晶分子の異常光屈折率特性３００と常光屈折率特性３０１が電圧印加の有無によって、樹脂層１０６の樹脂屈折率特性３０２と得られる屈折率差の可変によってレンズ効果を２値で切り替えることが可能となる。 Next, the operation of this conventional liquid crystal microlens 100 will be described.
As shown in FIG. 9, the liquid crystal microlens array 100 has a refractive index difference from the resin refractive index characteristic 302 at room temperature (20 ° C.) when the liquid crystal layer 105 has an extraordinary light refractive index characteristic 300 when no voltage is applied. Δn1 can be obtained. Further, when the liquid crystal 105 has the ordinary light refractive index characteristic 301 in a voltage applied state, the refractive index difference Δn2 with respect to the resin refractive index characteristic 302 is almost zero. As described above, in the liquid crystal microlens array 100, the extraordinary refractive index characteristic 300 and the ordinary refractive index characteristic 301 of the liquid crystal molecules are variable in the refractive index difference obtained from the resin refractive index characteristic 302 of the resin layer 106 depending on whether voltage is applied. Thus, the lens effect can be switched between two values.

ここで、図１０（ａ）に示す様に、透明基板１０１、１０２間の透明電極１０３に電圧が印加されているとき、液晶マイクロレンズアレイ１００は、凹部を持つ樹脂層１０６と液晶１０５が、図９で示した屈折率差Δｎ１を持つ。そのため、凹部を持つ樹脂層１０６の樹脂屈折率特性３０２と、液晶分子の異常光屈折率特性３００とが異なることになり、
入射偏光方向と同一の直線偏光に対してのみレンズ効果を発生させて、同じ方向（出射偏光方向）の光を出射する。また、図１０（ｂ）に示す様に、液晶層１０５に電圧を印加することで液晶分子を立った状態とすれば、凹部を持つ樹脂層１０６の樹脂屈折率特性３０２と、液晶分子の常光屈折率特性３０１とによって得られる屈折率差Δｎ２を、ほぼ０とすることができる。この現象を利用することによって、入射偏光方向と同一の直線偏光に対して、この液晶マイクロレンズアレイ１００に屈折力を与えない平板状態とすることができる。 Here, as shown in FIG. 10A, when a voltage is applied to the transparent electrode 103 between the transparent substrates 101 and 102, the liquid crystal microlens array 100 includes a resin layer 106 having a recess and a liquid crystal 105. It has the refractive index difference Δn1 shown in FIG. Therefore, the resin refractive index characteristic 302 of the resin layer 106 having the recesses is different from the extraordinary light refractive index characteristic 300 of the liquid crystal molecules.
A lens effect is generated only for linearly polarized light that is the same as the incident polarization direction, and light in the same direction (outgoing polarization direction) is emitted. Further, as shown in FIG. 10B, if the liquid crystal molecules are made to stand by applying a voltage to the liquid crystal layer 105, the resin refractive index characteristic 302 of the resin layer 106 having a recess and the ordinary light of the liquid crystal molecules. The refractive index difference Δn2 obtained by the refractive index characteristic 301 can be made substantially zero. By utilizing this phenomenon, the liquid crystal microlens array 100 can be in a flat plate state that does not give refractive power to linearly polarized light that is the same as the incident polarization direction.

特開２００７−２５２６３号公報（第３頁、第２−３図）JP 2007-25263 A (page 3, Fig. 2-3)

しかしながら、図８から図１０に示した特許文献１に開示されている従来の液晶マイクロレンズアレイ１００は、外部環境温度の変化によって所望の特性が得られない場合がある。その現象について図９および図１１を用いて説明する。   However, the conventional liquid crystal microlens array 100 disclosed in Patent Document 1 shown in FIGS. 8 to 10 may not obtain desired characteristics due to changes in the external environment temperature. This phenomenon will be described with reference to FIGS.

図１１は、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００の外部環境温度が変化した場合の、光学特性の変化を示した図である。なお、本図中の実線２００は、常温でのレンズ効果を示し、破線２０１は６０℃でのレンズ効果を示している。   FIG. 11 is a diagram showing changes in optical characteristics when the external environmental temperature of the conventional liquid crystal microlens array 100 changes. In this figure, a solid line 200 indicates the lens effect at room temperature, and a broken line 201 indicates the lens effect at 60 ° C.

図９に示す様に、先に説明した常温（２０℃）から６０℃まで温度を上昇させたとしても、常光屈折率特性３０１および樹脂屈折率特性３０２は殆ど変化しないのに対して、異常光屈折率特性３００が、大きく減少していることが判る。これにより、この液晶１０５の温度特性によって、２０℃のときに得られる屈折率差Δｎ１と６０℃で得られる屈折率差Δｎ３とに差が出てしまうこととなる。   As shown in FIG. 9, even if the temperature is raised from the normal temperature (20 ° C.) described above to 60 ° C., the ordinary light refractive index characteristic 301 and the resin refractive index characteristic 302 hardly change, whereas the abnormal light It can be seen that the refractive index characteristic 300 is greatly reduced. As a result, the temperature characteristics of the liquid crystal 105 cause a difference between the refractive index difference Δn1 obtained at 20 ° C. and the refractive index difference Δn3 obtained at 60 ° C.

つまり、図１１に示す、常温（２０℃）のレンズ効果である実線２００では、樹脂１０６と液晶１０５の屈折率差が、図９で示した大きな屈折率差Δｎ１により、狙い通り短焦点とすることができるが、６０℃でのレンズ効果である破線２０１では、樹脂１０６と液晶１０５の屈折率差が図９で示した小さな屈折率差Δｎ３となってしまい、狙い値からずれた長焦点となる。この様に、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００は、図９と図１１に示したように、外部環境温度の変化によって焦点位置が変わってしまうという問題を有している。   That is, in the solid line 200, which is the lens effect at room temperature (20 ° C.) shown in FIG. 11, the refractive index difference between the resin 106 and the liquid crystal 105 is set to a short focus as intended by the large refractive index difference Δn1 shown in FIG. However, in the broken line 201 which is the lens effect at 60 ° C., the refractive index difference between the resin 106 and the liquid crystal 105 becomes the small refractive index difference Δn3 shown in FIG. Become. Thus, as shown in FIGS. 9 and 11, the conventional liquid crystal microlens array 100 has a problem that the focal position changes due to a change in the external environment temperature.

また、図１０（ａ）で示した液晶マイクロレンズアレイ１００が、電圧無印加の状態でレンズ効果を有する構成となっているので、両透明電極１０３間に電圧を印加することにより、液晶１０５の屈折率は、図９に示した異常光屈折率特性３００から常光屈折率特性３０１へと小さくなる方向に変化する。このときに、所定の屈折率差が２０〜６０℃間のいずれの温度でも所望のレンズ効果が得られる様に、外部環境温度に対応させて両透明電極１０３間に印加する電圧値を変化させる必要がある。つまりこの場合は、図９で示した異常光屈折率特性３００が、動作温度範囲内において最も小さいΔｎ３での制御に限られてしまうこととなるため、高温側でのレンズ効果を基準とした電圧制御となる。したがって、この従来の液晶マイクロレンズアレイ１００では、本来発揮できるはずのレンズ効果を有効に使うことが出来ず、レンズ効果の範囲が狭まってしまうという問題もある。   In addition, since the liquid crystal microlens array 100 shown in FIG. 10A has a lens effect when no voltage is applied, the voltage of the liquid crystal 105 can be increased by applying a voltage between the transparent electrodes 103. The refractive index changes in a direction of decreasing from the extraordinary refractive index characteristic 300 shown in FIG. At this time, the voltage value applied between the transparent electrodes 103 is changed in accordance with the external environment temperature so that a desired lens effect can be obtained at any temperature between 20 to 60 ° C. There is a need. In other words, in this case, the extraordinary refractive index characteristic 300 shown in FIG. 9 is limited to the control with the smallest Δn3 within the operating temperature range, so the voltage based on the lens effect on the high temperature side is used as a reference. It becomes control. Therefore, the conventional liquid crystal microlens array 100 has a problem that the lens effect that should originally be able to be used cannot be used effectively, and the range of the lens effect is narrowed.

さらにまた、図８で示した液晶マイクロレンズアレイ１００で、大きな屈折力を得るためには、樹脂層１０６で形成された凹凸形状の高さや深さを大きくする必要がるが、その様な構成とすると、液晶１０５の厚みが増大し、液晶１０５の応答速度が遅くなるという
課題もある。 Furthermore, in order to obtain a large refractive power in the liquid crystal microlens array 100 shown in FIG. 8, it is necessary to increase the height and depth of the concavo-convex shape formed by the resin layer 106. Then, there is a problem that the thickness of the liquid crystal 105 increases and the response speed of the liquid crystal 105 becomes slow.

この様に、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００は、外部環境温度の変化による特性劣化や小さな光学変調量でしか使用できないという光学特性における課題、更には応答速度の課題があった。これらの課題は、液晶マイクロレンズアレイ１００に限らず、先述した液晶プリズムや液晶フレネルレンズなどの樹脂層１０６と液晶１０５との屈折率差を用いた液晶光学素子全てにおいて、同様である。   As described above, the conventional liquid crystal microlens array 100 has a problem in optical characteristics that it can be used only with a characteristic deterioration due to a change in external environment temperature, a small optical modulation amount, and a problem in response speed. These problems are not limited to the liquid crystal microlens array 100 but are the same in all liquid crystal optical elements using the difference in refractive index between the liquid crystal 105 and the resin layer 106 such as the liquid crystal prism and the liquid crystal Fresnel lens described above.

そこで、本発明は上記課題を解決し、外部環境温度に関わらず安定した光学特性を得ることと、高速応答制御が可能な液晶光学素子を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a liquid crystal optical element capable of obtaining stable optical characteristics regardless of the external environmental temperature and capable of high-speed response control.

上記課題を解決するために、本発明の液晶光学素子は、基本的に下記の構成を有するものである。   In order to solve the above problems, the liquid crystal optical element of the present invention basically has the following configuration.

本発明の液晶光学素子は、基板の表面に形成された凹凸面上に、当該凹凸表面の材料屈折率と、常光屈折率または異常光屈折率のいずれかを一致させた高分子液晶を配した偏光性光学素子と、この偏光性光学素子の光入射側に配し、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子とを備える構成とした。
なお、この偏光性光学素子は、液晶旋光素子によって制御された直線偏光の内の、一方の直線偏光成分にのみ屈折力を与え、他方の直線偏光成分には屈折力を与えない様に液晶旋光素子に対して配置される。 In the liquid crystal optical element of the present invention, a polymer liquid crystal in which the material refractive index of the concavo-convex surface is matched with either the ordinary light refractive index or the extraordinary light refractive index is disposed on the concavo-convex surface formed on the surface of the substrate. A polarizing optical element and a liquid crystal optical rotator arranged on the light incident side of the polarizing optical element and controlling the optical rotation of incident linearly polarized light are provided.
This polarizing optical element gives a refractive power only to one linearly polarized light component of the linearly polarized light controlled by the liquid crystal optical rotatory element, and does not give a refractive power to the other linearly polarized light component. Arranged relative to the element.

また、本発明の液晶光学素子は、液晶旋光素子に電圧を印加するための電圧印加手段を更に備え高分子液晶における光入射側の偏光軸と液晶旋光素子の光出射側の偏光軸とを電圧印加手段に電圧を無印加状態、または印加した状態で一致させている。   In addition, the liquid crystal optical element of the present invention further includes voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal optical rotator, and a voltage is applied between the polarization axis on the light incident side of the polymer liquid crystal and the polarization axis on the light output side of the liquid crystal optical rotator. The voltage is applied to the applying means in the non-applied state or in the applied state.

そして本発明では、凹凸形状の複数個をアレイ状に配置することで、偏光性光学素子をマイクロレンズアレイやマイクロプリズムアレイとして機能させるのが、望ましい。   In the present invention, it is desirable that the polarizing optical elements function as a microlens array or a microprism array by arranging a plurality of concave and convex shapes in an array.

本発明の構成により、外部環境温度に関わらず、安定した光学変調量を得ることが可能で、しかも高速での応答性がが可能となる。   With the configuration of the present invention, it is possible to obtain a stable optical modulation amount regardless of the external environment temperature, and it is possible to achieve high-speed response.

本発明の液晶光学素子の構成例を示す断面図である。（実施例１）It is sectional drawing which shows the structural example of the liquid crystal optical element of this invention. (Example 1) 本発明の液晶光学素子の光学特性を示す断面図である。（実施例１）It is sectional drawing which shows the optical characteristic of the liquid crystal optical element of this invention. (Example 1) 本発明の液晶光学素子の外部環境温度を変化させたときの光学特性を示す断面図である。（実施例１）It is sectional drawing which shows the optical characteristic when the external environmental temperature of the liquid crystal optical element of this invention is changed. (Example 1) 本発明の液晶光学素子における、偏光性光学素子の高分子液晶の温度依存性と、液晶旋光性素子の温度依存性を示す図である。（実施例１）It is a figure which shows the temperature dependence of the polymer liquid crystal of a polarizing optical element, and the temperature dependence of a liquid crystal optically-rotating element in the liquid crystal optical element of this invention. (Example 1) 本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である。（実施例２）It is sectional drawing which shows the other structural example of the liquid crystal optical element of this invention. (Example 2) 本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である（実施例２）。It is sectional drawing which shows the other structural example of the liquid crystal optical element of this invention (Example 2). 本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である（実施例２）。It is sectional drawing which shows the other structural example of the liquid crystal optical element of this invention (Example 2). 従来の液晶光学素子の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the conventional liquid crystal optical element. 従来の液晶光学素子における液晶分子の異常光屈折率と常光屈折率、および凹凸表面形状を有する樹脂層の樹脂屈折率の温度特性における部材の温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of the member in the temperature characteristic of the extraordinary-light refractive index and ordinary-light refractive index of a liquid crystal molecule in the conventional liquid crystal optical element, and the resin refractive index of the resin layer which has an uneven | corrugated surface shape. 従来の液晶光学素子における電圧制御により変化する光学特性を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic which changes with voltage control in the conventional liquid crystal optical element. 従来の液晶光学素子の外部環境温度が変化した場合の、光学特性の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the optical characteristic when the external environmental temperature of the conventional liquid crystal optical element changes.

本発明の液晶光学素子において、液晶プリズムや液晶フレネルレンズなどの様々な形態が考えられるが、以下の説明では、主に液晶マイクロレンズアレイの構成に基づいて示す。   In the liquid crystal optical element of the present invention, various forms such as a liquid crystal prism and a liquid crystal Fresnel lens can be considered. In the following description, the liquid crystal optical element is mainly shown based on the configuration of a liquid crystal microlens array.

まず、本実施例の液晶マイクロレンズアレイ１の構造について説明する。図１は、液晶マイクロレンズアレイの構造例を示す断面図である。   First, the structure of the liquid crystal microlens array 1 of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structural example of a liquid crystal microlens array.

図１に示す様に、液晶マイクロレンズアレイ１は、偏光性光学素子１０と液晶旋光素子２０によって構成されている。   As shown in FIG. 1, the liquid crystal microlens array 1 includes a polarizing optical element 10 and a liquid crystal optical rotation element 20.

この液晶マイクロレンズアレイ１における偏光性光学素子１０は、配向膜１４ａが形成された透明基板１２と、透明基板１１の表面に複数のエンボス形状の凹面を有する樹脂層１６ａと、その凹凸面に配向膜１４ｂがそれぞれ形成されたエンボス形状の基板とを貼り合せ、樹脂層１６ａにおける凹部によって形成された中空領域に配した、複屈折性を有する硬化された液晶ポリマーである高分子液晶１５によって、複数個の液晶レンズをアレイ状に配置した構造となっている。上記構成とした偏光性光学素子１０は、素子に入射する一方の偏向成分の光に対してのみレンズ効果を与え、他方の偏向成分の光に対しては作用させない様に機能する。   The polarizing optical element 10 in the liquid crystal microlens array 1 includes a transparent substrate 12 on which an alignment film 14a is formed, a resin layer 16a having a plurality of embossed concave surfaces on the surface of the transparent substrate 11, and an alignment on the uneven surface. A plurality of polymer liquid crystals 15, which are hardened liquid crystal polymers having birefringence, are bonded to the embossed substrate on which the films 14 b are respectively formed and disposed in the hollow region formed by the recesses in the resin layer 16 a. The liquid crystal lenses are arranged in an array. The polarizing optical element 10 configured as described above functions so as to give a lens effect only to one deflection component light incident on the element and not to act on the other deflection component light.

また、液晶旋光素子２０は、偏光板２８を裏面に貼り合わせた透明基板２２と凹凸形状を有する透明基板１１の裏面に透明電極２３および配向膜２４、２６をそれぞれ形成し、枠上に配置したシール材２７によって接合し、ツイストネマティック液晶２５を注入した後に封孔材（図示せず）により、この液晶を封止した構造となっている。なお、この偏光板２８は、入射する光の一方の偏光方向成分のみを、液晶マイクロレンズアレイ１に入射させるための部材である。   Further, the liquid crystal optical rotator 20 is formed on the frame by forming the transparent electrode 22 and the alignment films 24 and 26 on the back surface of the transparent substrate 22 having the polarizing plate 28 bonded to the back surface and the transparent substrate 11 having an uneven shape, respectively. The liquid crystal is sealed by a sealing material (not shown) after being joined by a sealing material 27 and injecting twisted nematic liquid crystal 25. The polarizing plate 28 is a member for causing only one polarization direction component of incident light to enter the liquid crystal microlens array 1.

このとき、偏光板２８の偏光方向と、透明基板２２における配向膜２６の配向方向とを一致させ、この配向膜２６と透明基板１１における配向膜２４の配向方向とを直交させ、さらに、透明基板１１の両面に形成されている配向膜２４の配向方向と配向膜１４ｂの配向方向を一致させている。このように液晶マイクロレンズアレイ１は、偏光性光学素子１０と液晶旋光素子２０が透明基板１１を介して一体化される。   At this time, the polarization direction of the polarizing plate 28 and the alignment direction of the alignment film 26 in the transparent substrate 22 are matched, the alignment film 26 and the alignment direction of the alignment film 24 in the transparent substrate 11 are made orthogonal, and the transparent substrate 11 is aligned with the alignment direction of the alignment film 24 formed on both surfaces of the alignment film 11b. As described above, in the liquid crystal microlens array 1, the polarizing optical element 10 and the liquid crystal optical rotation element 20 are integrated via the transparent substrate 11.

上記構成とした液晶旋光素子２０は、素子から出射する光の偏光方向を、偏光板２８から透過した一方向の偏向成分の光のまま出射させたり、９０°回転させたりして出射する。   The liquid crystal optical rotator 20 having the above-described configuration emits the polarization direction of the light emitted from the element as it is, with the unidirectional deflection component light transmitted from the polarizing plate 28, or rotated by 90 °.

次に、上述した液晶マイクロレンズアレイ１の光学特性（作用）について説明する。
図２（ａ）は、液晶マイクロレンズアレイ１がレンズ効果を発現した状態を示す図であり、図２（ｂ）は、液晶マイクロレンズアレイ１がレンズ効果を発現せずに平板状態となった図を示している。
この、図２（ａ）（ｂ）の液晶マイクロレンズアレイ１の液晶旋光素子２０の入射側には、ここでは図示しない偏光板（図１の偏光板２８）が貼り合わせてあるとし、透明基板２２に形成された配向膜２６の配向方向と一致した入射偏光（方向Ａ）のみを、ツイストネマティック液晶２５に入射させることができるとする。 Next, the optical characteristic (action) of the liquid crystal microlens array 1 described above will be described.
FIG. 2A is a diagram showing a state in which the liquid crystal microlens array 1 has developed a lens effect, and FIG. 2B is a plan view in which the liquid crystal microlens array 1 has not developed a lens effect. The figure is shown.
It is assumed that a polarizing plate (not shown) (polarizing plate 28 in FIG. 1) is bonded to the incident side of the liquid crystal optical rotation element 20 of the liquid crystal microlens array 1 in FIGS. It is assumed that only incident polarized light (direction A) that coincides with the alignment direction of the alignment film 26 formed on 22 can be incident on the twisted nematic liquid crystal 25.

図２（ａ）における液晶マイクロレンズアレイ１の液晶旋光素子２０は、ツイストネマティック液晶２５を挟持する透明電極２３への電圧を無印加としてあるため、ツイストネマティック液晶２５へ入射する光は、方向Ａを方向Ｂに捩った後に、偏光性光学素子１０へ入射させる。この方向Ｂの光は、先述の通り、偏光性光学素子１０に形成した配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向とも一致する。   In the liquid crystal optical rotation element 20 of the liquid crystal microlens array 1 in FIG. 2A, no voltage is applied to the transparent electrode 23 sandwiching the twisted nematic liquid crystal 25, so that the light incident on the twisted nematic liquid crystal 25 is in the direction A Is twisted in the direction B and then incident on the polarizing optical element 10. The light in this direction B matches the alignment direction of the alignment films 14a and 14b formed on the polarizing optical element 10 as described above.

また、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５は、配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向に配向しているため、入射した方向Ｂの光に対して、高分子液晶１５の異常光屈折率成分のみが作用することとなる。このとき、偏光性光学素子１０は、複数のエンボス状の凹部を持つ樹脂層１６ａの屈折率と、高分子液晶１５の異常光屈折率とが異なることで得られる屈折率差によって、この方向Ｂの光に対してレンズ効果が発生する。   Further, since the polymer liquid crystal 15 in the polarizing optical element 10 is aligned in the alignment direction of the alignment films 14a and 14b, only the extraordinary refractive index component of the polymer liquid crystal 15 with respect to the incident direction B light. Will act. At this time, the polarizing optical element 10 has the direction B due to the difference in refractive index obtained by the difference between the refractive index of the resin layer 16a having a plurality of embossed concave portions and the extraordinary light refractive index of the polymer liquid crystal 15. The lens effect is generated with respect to the light.

それに対し、図２（ｂ）における液晶マイクロレンズアレイ１の液晶旋光素子２０は、ツイストネマティック液晶２５を挟持する透明電極２３に電圧を印加することで、ツイストネマティック液晶２５の旋光性が失われる。そのため、ツイストネマティック液晶２５に入射する光の方向Ａの偏光方向を変えることなく、偏光性光学素子１０へ方向Ａの偏光を入射させる。この方向Ａの光は、先述の通り、偏光性光学素子１０に形成した配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向と直交する。   On the other hand, in the liquid crystal optical rotation element 20 of the liquid crystal microlens array 1 in FIG. 2B, the optical rotation of the twist nematic liquid crystal 25 is lost by applying a voltage to the transparent electrode 23 that sandwiches the twist nematic liquid crystal 25. Therefore, the polarized light in the direction A is incident on the polarizing optical element 10 without changing the polarization direction in the direction A of the light incident on the twisted nematic liquid crystal 25. The light in this direction A is orthogonal to the alignment direction of the alignment films 14a and 14b formed on the polarizing optical element 10 as described above.

また、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５は、配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向に配向しているため、入射した方向Ａの光に高分子液晶１５の常光屈折率成分のみが作用することとなる。このとき、偏光性光学素子１０は、複数の凹部を持つ樹脂層１６ａの屈折率と、高分子液晶１５の常光屈折率とが一致するため、ここでは屈折率差は得られずに（レンズ効果が発生せずに）平板状態となる。   Further, since the polymer liquid crystal 15 in the polarizing optical element 10 is aligned in the alignment direction of the alignment films 14a and 14b, only the ordinary refractive index component of the polymer liquid crystal 15 acts on the incident light in the direction A. It becomes. At this time, since the refractive index of the resin layer 16a having a plurality of concave portions matches the ordinary refractive index of the polymer liquid crystal 15, the polarizing optical element 10 does not obtain a refractive index difference (lens effect). Without generating a flat plate state).

このように、図２（ａ）（ｂ）に示す液晶マイクロレンズアレイ１は、液晶旋光素子２０により偏光性光学素子１０に入射する光の入射偏光方向を制御することで、レンズ状態と平板状態を切り替えることが可能となる。なお、液晶旋光素子２０は、波長分散を低減させるために、液晶とセル厚の積であるΔｎｄの値をセカンドミニマム（Δｎｄ≒１．１）や、サードミニマム（Δｎｄ≧１．４）に設定する方が好ましい。また、本実施例ではツイストネマティック液晶での構成を示したが、２７０度のスーパーツイストネマティック液晶でも構わない。   As described above, the liquid crystal microlens array 1 shown in FIGS. 2A and 2B has the lens state and the flat plate state by controlling the incident polarization direction of the light incident on the polarizing optical element 10 by the liquid crystal optical rotator 20. Can be switched. The liquid crystal optical rotator 20 sets the value of Δnd, which is the product of the liquid crystal and the cell thickness, to a second minimum (Δnd≈1.1) or a third minimum (Δnd ≧ 1.4) in order to reduce wavelength dispersion. Is preferred. In this embodiment, a configuration using twisted nematic liquid crystal is shown. However, a super twisted nematic liquid crystal of 270 degrees may be used.

次に、液晶マイクロレンズアレイ１における、外部環境温度が変化した場合の特性変動について説明する。
図３は、液晶マイクロレンズアレイ１において、外部環境温度が変化した場合の光学特性を示した図である。 Next, characteristic variation in the liquid crystal microlens array 1 when the external environmental temperature changes will be described.
FIG. 3 is a diagram showing optical characteristics when the external environmental temperature changes in the liquid crystal microlens array 1.

図３に示す実線３０は、２０℃および６０℃でのレンズ効果を示したものであり、樹脂層１６ａと高分子液晶１５の屈折率差が外部環境温度によって変化することがないため、２０℃でも６０℃でも同様の焦点距離を保つことができていることが判る。これは、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５がＵＶ硬化されているために、液晶分子が外部環境温度の変化での揺らぎによる屈折率変化を起こさないためである。また、液晶旋光性素子２０においても、外部環境温度の変化によって旋光性が変化することはない。   The solid line 30 shown in FIG. 3 shows the lens effect at 20 ° C. and 60 ° C., and the refractive index difference between the resin layer 16a and the polymer liquid crystal 15 does not change depending on the external environment temperature. However, it can be seen that the same focal length can be maintained even at 60 ° C. This is because the polymer liquid crystal 15 in the polarizing optical element 10 is UV-cured, so that the liquid crystal molecules do not change the refractive index due to fluctuations caused by changes in the external environment temperature. Further, also in the liquid crystal optical rotatory element 20, the optical rotatory power does not change due to a change in the external environment temperature.

次に、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５の温度依存性と、液晶旋光性素子２０の温度依存性についてそれぞれ図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
図４（ａ）は、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５の液晶分子の異常光屈折率特性３１と、常光屈折率特性３２およびマイクロレンズアレイ形状を形成した樹脂層１６ａの樹脂屈折率特性３３とのそれぞれの温度依存性を示した図である。また、図４（ｂ）
は、液晶旋光素子２０の２０℃（実線）および６０℃（破線）で規格化した透過率と印加電圧との関係を示した図である。 Next, the temperature dependence of the polymer liquid crystal 15 in the polarizing optical element 10 and the temperature dependence of the liquid crystal optical rotatory element 20 will be described with reference to FIGS.
FIG. 4A shows an extraordinary refractive index characteristic 31 of liquid crystal molecules of the polymer liquid crystal 15 in the polarizing optical element 10, an ordinary refractive index characteristic 32, and a resin refractive index characteristic of the resin layer 16 a having a microlens array shape. FIG. In addition, FIG.
These are the figures which showed the relationship of the transmittance | permeability normalized at 20 degreeC (solid line) and 60 degreeC (dashed line) of the liquid crystal optical rotator 20, and the applied voltage.

図４（ａ）から、本実施例の液晶マイクロレンズアレイ１における偏光性光学素子１０において、異常光屈折率特性３１、常光屈折率特性３２、樹脂屈折率特性３３は、温度が常温（２０℃）から高温（６０℃）まで変化したとしても、屈折率差（Δｎ１）が殆ど変化していないことが読み取れる。   4A, in the polarizing optical element 10 in the liquid crystal microlens array 1 of the present embodiment, the extraordinary light refractive index characteristic 31, the ordinary light refractive index characteristic 32, and the resin refractive index characteristic 33 are at room temperature (20 ° C. ) To a high temperature (60 ° C.), it can be seen that the refractive index difference (Δn1) hardly changes.

上記作用を受けて、本実施例の偏光性光学素子１０は、外部環境温度が変化したとしても、それぞれの屈折率差がΔｎ１から殆ど変わることはないので、常に安定したレンズ状態および平板状態を維持することが可能となる。また、図４（ｂ）に示す様に、液晶旋光素子２０においては、電圧無印加時（０Ｖｒｍｓ）と、印加電圧を５Ｖｒｍｓとして光学素子を透過する透過率を０％から１００％に変化させたとしても、２０℃（実線）と６０℃（破線）の特性は変動していない。したがって、この液晶旋光素子２０の透過率特性に、温度依存がないことが判る。   As a result of the above action, the polarizing optical element 10 of this embodiment has a stable lens state and flat plate state since the refractive index difference hardly changes from Δn1 even if the external environmental temperature changes. Can be maintained. Further, as shown in FIG. 4B, in the liquid crystal optical rotator 20, when no voltage is applied (0 Vrms), the applied voltage is set to 5 Vrms and the transmittance through the optical element is changed from 0% to 100%. However, the characteristics at 20 ° C. (solid line) and 60 ° C. (dashed line) are not changed. Therefore, it can be seen that the transmittance characteristic of the liquid crystal optical rotator 20 has no temperature dependence.

上述した様に、図３および図４（ａ）、（ｂ）でそれぞれ示した通り、液晶マイクロレンズアレイ１は、液晶旋光素子２０および偏光性光学素子１０においてそれぞれ外部環境温度の影響を受けることなく安定した光学変調量を得ることができる。そのため、この液晶マイクロレンズ１は、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００のように、電圧の制御による温度補正も必要なければ、温度センサーを設ける必要もない。   As described above, as shown in FIGS. 3 and 4A and 4B, the liquid crystal microlens array 1 is affected by the external environmental temperature in the liquid crystal optical rotator 20 and the polarizing optical element 10, respectively. And a stable optical modulation amount can be obtained. Therefore, unlike the conventional liquid crystal microlens array 100, the liquid crystal microlens 1 does not require temperature correction by voltage control and does not require a temperature sensor.

また、一般的に液晶マイクロレンズアレイ１で、大きな屈折力を得るためには、先述した従来例の課題と同様に、樹脂層１６ａで形成された凹凸形状の高さや深さを大きくする必要があるが、本実施例の構成によれば、高分子液晶１５をＵＶ硬化して形成しているため、電圧制御する液晶旋光素子２０の液晶層の厚みによってのみ、応答速度が決定される。そのため、液晶旋光素子２０の液晶層の厚みを薄くすることで、従来の構成に比べて高速応答が可能となる。   In general, in order to obtain a large refractive power in the liquid crystal microlens array 1, it is necessary to increase the height and depth of the concavo-convex shape formed by the resin layer 16a, as in the above-described problem of the conventional example. However, according to the configuration of this embodiment, since the polymer liquid crystal 15 is formed by UV curing, the response speed is determined only by the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal optical rotator 20 to be voltage controlled. For this reason, by reducing the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal optical rotator 20, it is possible to respond faster than the conventional configuration.

また、液晶マイクロレンズアレイ１は、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５がＵＶ硬化されており、液晶旋光性素子２０も偏光方向を直交と水平の２値で制御していることから、外部環境温度の変化による透明基板１１、１２の膨張や収縮などの影響を受けることはない。また、液晶マイクロレンズアレイ１は、集光状態から平板状態へと大きく焦点を変動する場合でも、液晶旋光素子２０による偏光制御のみでの駆動となるため、低消費電力化が可能である。   In the liquid crystal microlens array 1, the polymer liquid crystal 15 in the polarizing optical element 10 is UV-cured, and the liquid crystal rotatory element 20 also controls the polarization direction with two values of orthogonal and horizontal. There is no influence of expansion and contraction of the transparent substrates 11 and 12 due to changes in the environmental temperature. Further, the liquid crystal microlens array 1 can be driven by only the polarization control by the liquid crystal optical rotator 20 even when the focal point is greatly changed from the light collecting state to the flat plate state, so that the power consumption can be reduced.

このように、液晶マイクロレンズアレイは、外部環境温度の影響を受けず、安定した光学変調量を有し、高速応答を実現することができる。これらの効果は、実施例に上げた液晶マイクロレンズアレイ１に限らず、液晶プリズムや液晶フレネルレンズなどの樹脂層１６ａと高分子液晶１５の屈折率差を用いた偏光性光学素子とその偏光性光学素子に入射する偏光方向を制御する液晶旋光素子によって構成された液晶光学素子すべてに同様のことが言える。   Thus, the liquid crystal microlens array is not affected by the external environmental temperature, has a stable optical modulation amount, and can realize a high-speed response. These effects are not limited to the liquid crystal microlens array 1 described in the embodiment, but a polarizing optical element using a difference in refractive index between a resin layer 16a such as a liquid crystal prism or a liquid crystal Fresnel lens and a polymer liquid crystal 15 and its polarization property. The same can be said for all liquid crystal optical elements constituted by liquid crystal optical rotators that control the direction of polarization incident on the optical elements.

次に、本発明の液晶光学素子の他の構成例について説明する。
図５は、本発明を適用した液晶凸面レンズの構成例を示す図面である。図６は、液晶フレネルレンズの構成例を示す図である。図７は、液晶マイクロプリズムアレイを示す図面である。なお、各図面の（ａ）図で、液晶光学素子に入射する光に対してレンズとして作用するレンズ状態を示し、（ｂ）図で、レンズとして作用しない平板状態を示している。 Next, another configuration example of the liquid crystal optical element of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a liquid crystal convex lens to which the present invention is applied. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal Fresnel lens. FIG. 7 shows a liquid crystal microprism array. In addition, in (a) figure of each drawing, the lens state which acts as a lens with respect to the light which injects into a liquid crystal optical element is shown, and (b) figure has shown the flat plate state which does not act as a lens.

実施例１で示した液晶マイクロレンズアレイの技術は、以下に示す液晶凸面レンズ、液晶凹面レンズ、液晶プリズム、液晶フレネルレンズの構成にも適用することが可能である。
図５から図７に示す液晶光学素子は、先に実施例１で示した液晶マイクロレンズアレイ１と同様に、偏光性光学素子１０と液晶旋光素子２０とで構成される。この液晶旋光素子２０の構成および作用は、実施例１と同じである。それに対し、偏光性光学素子１０は、透明基板２２の表面に形成される樹脂層の表面形状のみが異なっている。以下の説明では、その相違点と、光学素子の作用について説明する。 The technique of the liquid crystal microlens array shown in the first embodiment can be applied to the configurations of a liquid crystal convex lens, a liquid crystal concave lens, a liquid crystal prism, and a liquid crystal Fresnel lens described below.
The liquid crystal optical elements shown in FIGS. 5 to 7 are composed of a polarizing optical element 10 and a liquid crystal optical rotator 20 as in the liquid crystal microlens array 1 shown in the first embodiment. The configuration and operation of the liquid crystal optical rotator 20 are the same as those in the first embodiment. On the other hand, the polarizing optical element 10 differs only in the surface shape of the resin layer formed on the surface of the transparent substrate 22. In the following description, the difference and the operation of the optical element will be described.

図５（ａ）（ｂ）に示す液晶凸面レンズ２は、偏光性光学素子１０の樹脂層１６ｂを、表面を凸形状としている。他の構成は、実施例１と同じである。この図５（ａ）（ｂ）に示す構成とすることで、樹脂層１６ｂの屈折率と、高分子液晶１５の屈折率との差によって、１つの焦点位置に液晶凸面レンズ２に入射する光を、所定の焦点距離の１点に結像させたり、（ｂ）図に示す様に、平板状態として入射する光を素通しさせることができる。なお、上記樹脂層１６ｂの表面に形成された凸部を凹部に代えて、液晶凹面レンズとした場合は、入射する光が集光せずに発散するだけで、他の作用は同じである。   In the liquid crystal convex lens 2 shown in FIGS. 5A and 5B, the resin layer 16b of the polarizing optical element 10 has a convex surface. Other configurations are the same as those of the first embodiment. 5A and 5B, the light incident on the liquid crystal convex lens 2 at one focal position due to the difference between the refractive index of the resin layer 16b and the refractive index of the polymer liquid crystal 15. Can be imaged at one point of a predetermined focal length, or light incident as a flat plate can be allowed to pass through as shown in FIG. In the case where the convex portion formed on the surface of the resin layer 16b is replaced with a concave portion to form a liquid crystal concave lens, the incident light diverges without condensing, and other functions are the same.

また、図５で示した液晶凸面レンズ２の１つのエンボス状の凸部からなる樹脂層１６ｂを、図６に示す様に、表面をフレネルレンズ形状とした樹脂層１６ｃを有する液晶フレネルレンズ３としても構わない。図６（ａ）（ｂ）に示したレンズ状態と平板状態の切り替えの作用については、図５（ａ）（ｂ）と同様である。なお、図面上では１つのフレネルレンズ形状が形成された樹脂層１６ｂを有する形態を示したが、必要に応じて、このフレネルレンズ形状を、実施例１と同様にアレイ状に複数個設ける構成としても良い。   Further, as shown in FIG. 6, a resin layer 16b formed of one embossed convex portion of the liquid crystal convex lens 2 shown in FIG. 5 is used as a liquid crystal Fresnel lens 3 having a resin layer 16c having a Fresnel lens shape on the surface. It doesn't matter. The action of switching between the lens state and the flat plate state shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) is the same as in FIGS. 5 (a) and 5 (b). In addition, although the form which has the resin layer 16b in which one Fresnel lens shape was formed was shown on drawing, it is set as the structure which provides this Fresnel lens shape in the shape of an array similarly to Example 1 as needed. Also good.

また、図７に示す様に、樹脂層１６ｄの表面に形状を、マイクロプリズム形状とする液晶マイクロプリズムアレイ４としても構わない。図７（ａ）に示す様に、樹脂層１６ｄの屈折率と、高分子液晶１５の屈折率との差によって、液晶マイクロプリズムアレイ４に入射する光の出射方向を変えたり、図７（ｂ）に示す様に、そのまま入射する光を素通しさせたりすることが出来る。なお、本図では、プリズムを複数個列設した例を示したが、これを１つのプリズムで構成する液晶プリズムとすることも出来る。   Further, as shown in FIG. 7, a liquid crystal microprism array 4 having a microprism shape on the surface of the resin layer 16d may be used. As shown in FIG. 7A, the emission direction of light incident on the liquid crystal microprism array 4 may be changed depending on the difference between the refractive index of the resin layer 16d and the refractive index of the polymer liquid crystal 15. As shown in (), the incident light can be passed through as it is. In this figure, an example in which a plurality of prisms are arranged is shown, but this may be a liquid crystal prism constituted by one prism.

１ 液晶マイクロレンズアレイ
２ 液晶凸面レンズ
３ 液晶フレネルレンズ
４ 液晶マイクロプリズムアレイ
１０ 偏光性光学素子
１１、１２、２２ 透明基板
２０ 液晶旋光素子
２３ 透明電極
１４ａ、１４ｂ、２４、２６ 配向膜
１５ 高分子液晶
１６ 樹脂層
２５ ツイストネマティック液晶
２７ シール材
２８ 偏光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal micro lens array 2 Liquid crystal convex lens 3 Liquid crystal Fresnel lens 4 Liquid crystal micro prism array 10 Polarizing optical element 11, 12, 22 Transparent substrate 20 Liquid crystal optical rotation element 23 Transparent electrode 14a, 14b, 24, 26 Alignment film 15 Polymer liquid crystal 16 Resin layer 25 Twisted nematic liquid crystal 27 Sealing material 28 Polarizing plate

Claims (7)

基板の表面に形成された凹凸面上に、凹凸表面の材料屈折率と、常光屈折率または異常光屈折率のいずれかを一致させた高分子液晶を配した偏光性光学素子と、
前記偏光性光学素子の光入射側に配し、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子と、を備え、
前記偏光性光学素子は、前記液晶旋光素子によって制御された直線偏光の内の、一方の直線偏光成分にのみ屈折力を与え、他方の直線偏光成分には屈折力を与えない様に、前記液晶旋光素子に対して配置される
ことを特徴とする液晶光学素子。 A polarizing optical element in which a polymer liquid crystal in which the material refractive index of the concavo-convex surface is matched with either the ordinary light refractive index or the extraordinary light refractive index on the concavo-convex surface formed on the surface of the substrate,
A liquid crystal optical rotator arranged on the light incident side of the polarizing optical element and controlling the optical rotatory power of the incident linearly polarized light, and
The polarizing optical element gives the refractive power only to one linearly polarized light component of the linearly polarized light controlled by the liquid crystal optical rotatory element, and does not give the refractive power to the other linearly polarized light component. A liquid crystal optical element, wherein the liquid crystal optical element is arranged with respect to an optical rotatory element. 前記液晶旋光素子に電圧を印加するための電圧印加手段を、更に備え、
前記高分子液晶における光入射側の偏光軸と、前記液晶旋光素子の光出射側の偏光軸とを、前記電圧印加手段に電圧を無印加状態、または印加した状態で一致させた
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。 A voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal optical rotator;
The polarization axis on the light incident side of the polymer liquid crystal and the polarization axis on the light exit side of the liquid crystal optical rotator are made to coincide with each other in a state where no voltage is applied to the voltage applying means or in a state where the voltage is applied. The liquid crystal optical element according to claim 1. 前記凹凸形状は、凹面または凸面レンズ形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。 The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the concavo-convex shape is a concave surface or a convex lens shape. 前記凹凸形状は、フレネルレンズ形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。 The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the uneven shape is a Fresnel lens shape. 前記凹凸形状は、プリズム形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。 The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the uneven shape is a prism shape. 前記凹凸形状の複数個を、アレイ状に配置した
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の液晶光学素子。 The liquid crystal optical element according to any one of claims 3 to 5, wherein a plurality of the uneven shapes are arranged in an array. 前記液晶旋光素子の入射光側に、偏光板を備える
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶光学素子。 The liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 6, further comprising a polarizing plate on an incident light side of the liquid crystal optical rotation element.
JP2009050667A 2009-03-04 2009-03-04 Liquid crystal optical element Pending JP2010204447A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009050667A JP2010204447A (en) 2009-03-04 2009-03-04 Liquid crystal optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009050667A JP2010204447A (en) 2009-03-04 2009-03-04 Liquid crystal optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010204447A true JP2010204447A (en) 2010-09-16

Family

ID=42965988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009050667A Pending JP2010204447A (en) 2009-03-04 2009-03-04 Liquid crystal optical element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010204447A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102692781A (en) * 2012-06-18 2012-09-26 苏州大学 Harmonic diffractive type liquid crystal zoom lens and array thereof
CN103076705A (en) * 2013-01-05 2013-05-01 东南大学 Polarization control-based electrical control focusable liquid crystal lens and array
CN103348269A (en) * 2011-02-09 2013-10-09 Lg化学株式会社 Fresnel lens structure and 2D/3D switchable image display apparatus using same
CN103852936A (en) * 2012-12-04 2014-06-11 乐金显示有限公司 Stereoscopic image display device
JPWO2012099127A1 (en) * 2011-01-17 2014-06-30 株式会社 オルタステクノロジー Liquid crystal lens, liquid crystal lens driving method, lens unit, camera module, and capsule medical device
CN104834115A (en) * 2015-05-21 2015-08-12 中凯光电江苏有限公司 Displayer capable of being switched between 2D and 3D and preparation method thereof
US9329309B2 (en) 2012-02-27 2016-05-03 E-Vision Smart Optics, Inc. Electroactive lens with multiple depth diffractive structures
CN109411621A (en) * 2018-09-29 2019-03-01 云谷（固安）科技有限公司 Display panel and display device
WO2020087630A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 惠科股份有限公司 Optical composite film, display panel and display device
CN114764197A (en) * 2021-01-13 2022-07-19 京东方科技集团股份有限公司 Display device, display device and display method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2012099127A1 (en) * 2011-01-17 2014-06-30 株式会社 オルタステクノロジー Liquid crystal lens, liquid crystal lens driving method, lens unit, camera module, and capsule medical device
US9389454B2 (en) 2011-01-17 2016-07-12 Ortus Technology Co., Ltd. Liquid crystal lens, method of driving liquid crystal lens, lens unit, camera module, and capsule type medical device
CN103348269A (en) * 2011-02-09 2013-10-09 Lg化学株式会社 Fresnel lens structure and 2D/3D switchable image display apparatus using same
JP2014511497A (en) * 2011-02-09 2014-05-15 エルジー・ケム・リミテッド Fresnel lens structure and 2D / 3D conversion video display device using the same
US9329309B2 (en) 2012-02-27 2016-05-03 E-Vision Smart Optics, Inc. Electroactive lens with multiple depth diffractive structures
US10054725B2 (en) 2012-02-27 2018-08-21 E-Vision Smart Optics, Inc. Electroactive lens with multiple depth diffractive structures
CN102692781A (en) * 2012-06-18 2012-09-26 苏州大学 Harmonic diffractive type liquid crystal zoom lens and array thereof
CN103852936A (en) * 2012-12-04 2014-06-11 乐金显示有限公司 Stereoscopic image display device
CN103852936B (en) * 2012-12-04 2017-06-16 乐金显示有限公司 Stereoscopic display device
CN103076705A (en) * 2013-01-05 2013-05-01 东南大学 Polarization control-based electrical control focusable liquid crystal lens and array
CN104834115A (en) * 2015-05-21 2015-08-12 中凯光电江苏有限公司 Displayer capable of being switched between 2D and 3D and preparation method thereof
CN109411621A (en) * 2018-09-29 2019-03-01 云谷（固安）科技有限公司 Display panel and display device
CN109411621B (en) * 2018-09-29 2022-02-22 广州国显科技有限公司 Display panel and display device
WO2020087630A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 惠科股份有限公司 Optical composite film, display panel and display device
US11360354B2 (en) 2018-10-30 2022-06-14 HKC Corporation Limited Optical composite film, display panel and display device
CN114764197A (en) * 2021-01-13 2022-07-19 京东方科技集团股份有限公司 Display device, display device and display method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010204447A (en) Liquid crystal optical element
US10802302B2 (en) Waveplate lenses and methods for their fabrication
JP4537664B2 (en) Optical path deflecting element, optical path deflecting device, image display device, optical writing device, optical interconnection device, optical element and manufacturing method thereof
JP4057597B2 (en) Optical element
Ren et al. Switchable focus using a polymeric lenticular microlens array and a polarization rotator
US20210373382A1 (en) Liquid crystal display device and polarizing plate
US8771448B2 (en) Curvature reduction for switchable polymer lenticulars
US20210231978A1 (en) Liquid Crystal Lens and Liquid Crystal Glasses
CN108922903B (en) Organic light-emitting display panel and display device
JP2006313243A (en) Liquid crystal lens
KR101886793B1 (en) Active prism structure
TWI647523B (en) Electro-optical phase modulator
JP4669811B2 (en) Light control film device, light control device, illumination angle variable light source, display device including the same, and terminal device
CN106814419B (en) Optical element
JP5114853B2 (en) Display device
WO2013166807A1 (en) Blue-phase liquid crystal panel and display device
KR20080059832A (en) Display apparatus
KR101398556B1 (en) Transflective type liquid crystal display device
WO2013166808A1 (en) Blue-phase liquid crystal panel and display device
TWI647513B (en) Polarization-independent liquid crystal phase modulation device
TW201945805A (en) Liquid crystal display device
CN112068332B (en) Liquid crystal lens and liquid crystal glasses
JP3980390B2 (en) Optical deflection element, optical deflection device, optical deflection apparatus, and image display apparatus
Jones et al. 70‐3: Invited Paper: Polarisation Independent Liquid Crystal Lenses using Embossed Reactive Mesogens
Lin et al. An electrically tunable focusing pico projection system based on a liquid crystal lens adopting a liquid crystal and polymer composite film