JP2012234135A

JP2012234135A - 液晶レンズ

Info

Publication number: JP2012234135A
Application number: JP2011106161A
Authority: JP
Inventors: Shaoqiang Bi; 少強畢
Original assignee: Silicon Touch Tech Inc
Current assignee: Silicon Touch Tech Inc
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-11-29
Also published as: CN102759837A; US20120274891A1; US8421990B2; TW201243440A

Abstract

【課題】本発明は、液晶レンズに関する。
【解決手段】本発明にかかる液晶レンズは、第一の光透過性プレート；第二の光透過性プレート；第一の電極層であって、前記第一の光透過性プレート上に設けられ、前記第一の電極層が、複数の同心電極を含み、外側の２つの隣接する同心電極間のギャップが、内側の２つの隣接する同心電極間のギャップと異なり；第二の電極層であって、前記第二の光透過性プレート上に設けられ；及び液晶層が、前記第一の光透過性プレートと前記第二の光透過性プレートとの間に挟まれる液晶レンズである。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶レンズに関する。さらには本発明は、複数の同心電極を持つ液晶レンズであり、２つの隣接する外側の同心電極間のギャップが、２つの隣接する内側の同心電極間のギャップと異なる液晶レンズに関する。

液晶レンズは、液晶材料のユニークな物理的及び化学的性質を開発するもっとも将来性のある技術のひとつである。従来のガラスレンズとは異なり、ＬＣレンズは、それに供する電場に依存して入射光線を収束させたり発散させたりできる。特に、ＬＣレンズの焦点距離を、適用する電圧を変動させることにより調節することができる。かかる焦点距離を調節するために機械的動きが必要ないことから、ＬＣレンズはガラスレンズに比べて多くの利点を有しすべてのタイプのイメージキャプチャ技術に使用することができる。

図１（Ａ）は、従来技術のＬＣレンズ構造１００を説明するダイヤグラムを示す。ＬＣレンズ構造１００は、２つのガラス層１１０及び１２０、２つのＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極層１１２及び１２２がそれぞれ、ガラス層１１０及び１２０さらにＬＣ層１３０上に形成される。図１（Ｂ）は、かかるＩＴＯ電極層１１２の上面図であり、ＩＴＯ電極層１１２は円形ホールを持つようにパターン化されている。レンズ効果を達成するために、ＬＣ層１３０内の電場をガラスレンズの曲率と同様に形状化される必要がある。図１（Ｃ）で示される電場を参照して説明されるように、しかしながらＬＣレンズ構造１００はＬＣ層１３０内の電場の要求される形状を提供しない。

ＬＣレンズ構造１００のレンズ効果を改良するために、図２で示される同心リングデザインが設けられる。図２（Ａ）は、他の従来技術のＬＣレンズ構造２００を説明するダイヤグラムである。ＬＣレンズ構造２００は、２つのガラス層２１０及び２２０、２つのＩＴＯ電極層２１２及び２２２を含み、それぞれがガラス層２１０及び２２０、さらにＬＣ層２３０上に形成される。図２（Ｂ）は、ＩＴＯ電極層２１２の上面図であり、ＩＴＯ電極層１１２は同心リングを有し、かかる同心リングは異なる電圧Ｖ１−Ｖ３が供給されている。図２（Ｃ）で示されるＬＣレンズ層２３０内の電場の形状は図１（Ｃ）で示されるＬＣレンズ層１３０よりも良好であるけれど、ＬＣレンズ構造２００のデザインは、より制御電圧Ｖ１−Ｖ３が要求されることから、より複雑なものとなる。

従って、本発明の課題は、ＬＣレンズを提供することであり、かかるＬＣレンズは簡単なデザインでかつＬＣ層内の前記電場の形状が前記ガラスレンズの曲率と非常に類似した形状を持ち、上記問題を解決するものである。

本発明のひとつの実施態様によれば、液晶レンズは、第一の光透過性プレート、第二の光透過性プレート、前記第一の光透過性プレートに設けた第一の電極層及び前記第二の光透過性プレートに設けた第二の電極層を含み、前記第一の電極層が複数の同心電極を含み、２つの隣接する外側の同心電極間のギャップが、２つの隣接する内側の同心電極間のギャップと異なる。

他の本発明の実施態様によれば、液晶レンズは、第一の光透過性プレート、第二の光透過性プレート、前記第一の光透過性プレート上に設けた第一の電極層、前記第二の光透過性プレート上に設けた第二の電極層及び前記第一の光透過性プレートと前記第二の光透過性プレートとの間に挟まれる液晶を含み、前記第一の電極層がスパイラル電極を含む。

本発明のこれらの及び他の課題は、以下の種々の図面及び表を参照して説明される好ましい実施態様を読むことで当該技術分野の熟練者においては疑うことなく明らかなものとなろう。

（Ａ）は、従来技術のＬＣレンズ構造を示すダイヤグラムであり、（Ｂ）は、（Ａ）で示されるＬＣレンズ構造のＩＴＯ層の上面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）で示されるＬＣレンズ構造のＬＣ層内の電場の形状を示す。（Ａ）は、従来技術のＬＣレンズ構造を示すダイヤグラムであり、（Ｂ）は、（Ａ）で示されるＬＣレンズ構造のＩＴＯ層の上面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）で示されるＬＣレンズ構造のＬＣ層内の電場の形状を示す。（Ａ）は、本発明のひとつの実施態様によるＬＣレンズを説明するダイヤグラムであり、（Ｂ）は、（Ａ）で示されるＬＣレンズ構造のＩＴＯ層の上面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）で示されるＬＣレンズ構造のＬＣ層内の電場の形状を示す。図４は、本発明のひとつの実施態様による、複数の同心楕円電極を含むＩＴＯ層の上面図を説明するダイヤグラムである。図５は、本発明のひとつの実施態様による、同心楕円電極間に均一に分布されたストリップを含むＩＴＯ層の上面図を説明するダイヤグラムである。図６は、本発明のひとつの実施態様による、スパイラル電極を含むＩＴＯ層の上面図を説明するダイヤグラムである。

図３（Ａ）には、本発明のひとつの実施態様によるＬＣレンズ３００を説明するダイヤグラムが示される。図３（Ａ）に示されるように、前記ＬＣレンズ３００は２つのガラス層３１０及び３２０、それぞれ前記ガラス層３１０および３２０上に形成される２つのＩＴＯ電極層３１２及び３２２及びＬＣ層３３０を含む。図３（Ｂ）はＩＴＯ電極層３１２の上面図であり、前記ＩＴＯ電極層が複数の同心リング電極を含み（この実施態様においては、３つの同心リング電極３１２＿１から３１２＿３が存在する）、それぞれ２つの隣接する同心リング電極間のギャップが、前記同心リング電極の外側半径方向に沿って徐々に減少する。ここで用語「ギャップ」とは最小の距離を意味する。加えて、ストリップ３５０が前記同心リング電極３１２＿１から３１２＿３を結合するために使用され、前記同心リング電極３１２＿１から３１２＿３は単一の電圧Ｖが供給される。

本実施態様において、前記ガラス層３１０及び３２０は他のいかなる光透過性プレートと交換可能であること、前記ＩＴＯ電極層３１２及び３２２もいかなる他の透明電極と交換可能であることは留意すべきである。

加えて、本実施態様においては、前記同心リング電極３１２＿１から３１２＿２は同じ環状幅を持つようにデザインすることが可能であり、それぞれの同心リング電極の前記環状幅を、２つの同心リング電極間のギャップよりもずっと小さくして前記ＬＣレンズのアパーチャを増加させることが可能である。

図３（Ｃ）は、前記ＬＣ層３３０内の電場を説明するダイヤグラムを示す。図３（Ｃ）を参照すると、前記ＬＣ層３３０内の前記電場の前記形状は従来のガラスレンズの曲率と非常に類似する。従って、前記ＬＣ層３３０は、より好ましいレンズ効果を示す。さらに、前記ＩＴＯ層３１０は、単一の電圧供給であるから、前記ＬＣレンズ３００のデザイン及び回りの電子回路のデザインが簡単となる。

加えて、図３（Ａ）に示される前記ＩＴＯ層３１０は複数の同心リング電極を持つようにパターン化されているけれど、このことは本発明を限定するものではない。他の実施態様においては、前記ＩＴＯ層は他のいかなる同心電極としてもパターン化され得る。例えば、図４で示されるように同心楕円電極４１２＿１から４１２＿３である。これらの変更デザインは本発明の範囲に含まれる。

前記同心リング電極３１２＿１から３１２＿３間のストリップ３５０は、前記ＬＣ層３３０において電気的に妨害となり、前記光線が曲げられてしまう可能性がある。従って、この問題を解決するために、前記ストリップの幅をナノメータサイズにデザインされる。前記光線の望ましくない曲がりが生じることを抑制する他の方法は、図５に示すように、ストリップ５５０＿１及び５５０＿２を均一に同心リング電極５１２＿１から５１２＿３に分配することである。

さらに、前記ＩＴＯ層は図６に示すようにスパイラル電極を持つようにデザインされてもよい。ここで前記スパイラル電極間のギャップ前記スパイラル電極の外側半径方向に沿って徐々に減少する。

さらに、図３（Ｂ）、図４、図５及び／又は図６に示すように、２又はそれ以上のＩＴＯパターンが、前記ガラス層上に並べて設けられ、前記ＬＣ層内に特定の形状の電場を形成させてもよい。これらの変更デザインはまた、本発明の範囲に含まれる。

まとめると、本発明において、前記ＬＣレンズの前記ＩＴＯ層は、複数の同心電極又はスパイラル電極を含み、前記電極の外側ギャップが前記電極の内側ギャップよりも小さい。さらに、前記ＬＣレンズの前記ＩＴＯ層は、単一の電圧が供給される。従って、前記ＬＣレンズ内の電場の形状は従来のガラスレンズの曲率と非常に類似するものであり、前記ＬＣレンズ３００のデザインが非常に簡単になる。

この技術分野の熟練者にとっては、本発明の教示を保持しつつ、本発明の装置及び方法の多くの変形例や変法が可能であるということは容易に理解されることである。

Claims

液晶レンズであり：
第一の光透過性プレート；
第二の光透過性プレート；
第一の電極層であって、前記第一の光透過性プレート上に設けられ、前記第一の電極層が、複数の同心電極を含み、外側の２つの隣接する同心電極間のギャップが、内側の２つの隣接する同心電極間のギャップと異なり；
第二の電極層であって、前記第二の光透過性プレート上に設けられ；及び
液晶層が、前記第一の光透過性プレートと前記第二の光透過性プレートとの間に挟まれる、液晶レンズ。
請求項１に記載の液晶レンズであり、前記外側の２つの隣接する同心電極間のギャップが、前記内側の２つの隣接する同心電極間のギャップよりも小さい、液晶レンズ。
請求項２に記載の液晶レンズであり、それぞれの２つの隣接する同心電極間のギャップが、前記同心電極の半径外側方向に沿って減少する、液晶レンズ。
請求項１に記載の液晶レンズであり、前記同心電極がお互いに少なくともひとつの少なくともひとつのストリップで結合され、前記同心電極が単一の電圧源により供給される、液晶レンズ。
請求項４に記載の液晶レンズであり、前記同心電極がお互いに複数のストリップで結合され、前記ストリップが前記電極に均一に分布される、液晶レンズ。
請求項１に記載の液晶レンズであり、前記同心電極が同心リングでんきょうである、液晶レンズ。
請求項１に記載の液晶レンズであり、前記同心電極が楕円電極である、液晶レンズ。
液晶レンズであり：
第一の光透過性プレート；
第二の光透過性プレート；
第一の電極層であって、前記第一の光透過性プレート上に設けられ、前記第一の電極層が、スパイラル電極を含み；
第二の電極層であって、前記第二の光透過性プレート上に設けられ；及び
液晶層が、前記第一の光透過性プレートと前記第二の光透過性プレートとの間に挟まれる、液晶レンズ。
請求項８に記載の液晶レンズであり、前記スパイラル電極の外側ギャップが、前記スパイラル電極の内側ギャップとは異なる、液晶レンズ。
請求項９に記載の液晶レンズであり、前記スパイラル電極の外側ギャップが、前記スパイラル電極の内側ギャップよりも小さい、液晶レンズ。
請求項１０に記載の液晶レンズであり、前記スパイラル電極のギャップが、前記スパイラル電極の半径外側方向に沿って徐々に減少する、液晶レンズ。