JP2014052423A - 液晶光学装置及び画像表示装置及び駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、液晶光学素子と駆動部とを備えた液晶光学装置が提供される。液晶光学素子は、第1基板部と第2基板部と液晶層とを含む。第1基板部は、第1基板と複数の第1電極と第2電極とを含む。第2基板部は、第2基板と対向電極とを含む。駆動部は、屈折率分布形成動作と第1予備動作とを実施する。屈折率分布形成動作では、第1電極と対向電極との間に第1電圧を印加し、第2電極と対向電極との間に第2電圧を印加する。第1予備動作では、屈折率分布形成動作の前に、第1電極と対向電極との間に絶対値が第1電圧の絶対値よりも小さい第3電圧を印加し、第2電極と対向電極との間に絶対値が第3電圧の絶対値よりも大きい第4電圧を印加する。
【選択図】図1
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る液晶光学装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図1に表したように、本実施形態に係る画像表示装置311は、液晶光学装置211と、画像表示部80と、を含む。画像表示部80には、任意の表示装置を用いることができる。例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置またはプラズマディスプレイなどを用いることができる。
液晶光学素子111は、第1基板部10uと、第2基板部20uと、液晶層30と、を含む。
第1基板部10uは、第1基板10と、複数の第1電極11と、第2電極12と、を含む。
第1基板10は、第1主面10aを有する。複数の第1電極11は、第1主面10a上に設けられる。複数の第1電極11のそれぞれは、第1方向に延びる。複数の第1電極11は、第1方向に対して交差する方向に並ぶ。図1においては、複数の第1電極11のうちの3つが図示されている。複数の第1電極11の数は任意である。
複数の第1電極11は、例えば、X軸方向に沿って並ぶ。
図2(a)及び図2(b)は、駆動部77の動作を表すグラフ図である。
図2(a)の縦軸は、第1電極11と対向電極21との間に印加される電圧V11であり、横軸は、時間tである。
図2(b)の縦軸は、第2電極12と対向電極21との間に印加される電圧V12であり、横軸は、時間tである。
屈折率分布形成動作において、駆動部77は、第1電極11と対向電極21との間に第1電圧V1を印加しつつ、第2電極12と対向電極21との間に第2電圧V2を印加することにより、液晶層30に屈折率分布31を形成する。
図4は、参考例の液晶光学装置及び画像表示装置の特性を例示する写真である。
図3及び図4は、屈折率分布形成動作中の液晶光学素子111を偏光顕微鏡で観察した状態を例示する写真である。
図3の観察においては、第1予備動作を実施した後に屈折率分布形成動作を実施する。一方、図4の観察においては、第1予備動作を実施することなく屈折率分布形成動作を実施する。
図5は、第1予備動作中の液晶光学素子111を偏光顕微鏡で観察した状態を例示する写真である。
図5に表したように、第1予備動作中においても、液晶の配向乱れADは、実質的に観察されていない。
図6(a)及び図6(b)の縦軸及び横軸は、図2(a)及び図2(b)の縦軸及び横軸と同じである。
図6(a)及び図6(b)に表したように、この例では、駆動部77は、第1予備動作において、第3電圧V3を印加した後で、第1電極11と対向電極21との間に、絶対値が第3電圧V3の絶対値よりも大きく第1電圧V1の絶対値よりも小さい電圧Vmをさらに印加する。例えば、駆動部77が、第1予備動作において、第1電極11と対向電極21との間の電圧V11を第3電圧V3から第1電圧V1に徐々に増加させる。このとき、電圧V11の増加率は、例えば、6V/秒以上60V/秒以下である。なお、第3電圧V3と第1電圧V1との間の電圧の増加は、連続的でもよいし、段階的でもよい。
図7(a)及び図7(b)の縦軸及び横軸は、図2(a)及び図2(b)の縦軸及び横軸と同じである。
図7(a)及び図7(b)に表したように、この例では、駆動部77が、第2予備期間PP2において第2予備動作をさらに実施する。駆動部77は、第1予備動作と屈折率分布形成動作との間に第2予備動作を実施する。第2予備動作においては、駆動部77が、第2電極12と対向電極21との間に、第5電圧V5を印加する。第5電圧V5の絶対値は、第2電圧V2の絶対値よりも小さい。また、第2予備動作においては、駆動部77が、第1電極11と対向電極21との間に、第1電圧V1を印加する。第2予備動作における電圧V11は、第3電圧V3でもよい。
図8(a)及び図8(b)の縦軸及び横軸は、図2(a)及び図2(b)の縦軸及び横軸と同じである。
図8(a)及び図8(b)に表したように、この例では、駆動部77が、第2予備動作において、第5電圧V5の絶対値(実効値)を0.5V以下にする。駆動部77は、第5電圧V5の絶対値を実質的に0Vにする。これにより、第2電極12と対向電極21との間の液晶層30における液晶の配向のばらつきを、より適切に抑えることができる。液晶光学装置211及び画像表示装置311において、表示品位が、より高められる。
図9(a)及び図9(b)の縦軸及び横軸は、図2(a)及び図2(b)の縦軸及び横軸と同じである。
図9(a)及び図9(b)に表したように、この例では、駆動部77が、第1予備動作において、第4電圧V4の印加を開始した後に、第3電圧V3の印加を開始する。第4電圧V4の印加の開始とは、例えば、電圧V12が基準電圧から第4電圧V4に達した時点t1である。第3電圧V3の印加の開始とは、例えば、電圧V11が基準電圧から第3電圧V3に達した時点t2である。
図10(b)の横軸は、X軸方向の位置x(μm)であり、縦軸は、電極に印加する電圧V(V)である。
図10(a)及び図10(b)に表したように、この例の液晶光学装置212及び画像表示装置312では、駆動部77が、液晶層30にプリズム状の屈折率分布31を形成する。
図11は、第2の実施形態に係る液晶光学装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図11に表したように、本実施形態に係る画像表示装置321においては、液晶光学装置221の液晶光学素子121が、第3電極13と、第4電極14と、第5電極15と、をさらに含む。第3電極13、第4電極14及び第5電極15は、それぞれY軸方向に沿って延びる。
図12(a)〜図12(e)の縦軸は、それぞれ第1電極11と対向電極21との間に印加される電圧V11、第2電極12と対向電極21との間に印加される電圧V12、第3電極13と対向電極21との間に印加される電圧V13、第4電極14と対向電極21との間に印加される電圧V14、及び、第5電極15と対向電極21との間に印加される電圧V15である。図12(a)〜図12(e)の横軸は、時間tである。
図13は、第3の実施形態に係る液晶光学装置及び画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図13に表したように、本実施形態に係る画像表示装置331の液晶光学装置231においては、液晶光学素子131の第2基板部20uの構成が、上記各実施形態の第2基板部20uの構成と異なる。この例においては、第2基板部20uが、複数の第1対向電極21と、複数の第2対向電極22と、複数の第3対向電極23と、を含む。
図14は、第4の実施形態に係る駆動装置の構成を例示する模式的断面図である。
図14に表したように、駆動装置411は、駆動部77と接続部78とを備える。
駆動部77には、上記各実施形態において説明した駆動部を用いることができる。接続部78は、液晶光学素子141と電気的に接続される。液晶光学素子141には、上記各実施形態において説明した液晶光学素子を用いることができる。接続部78は、例えば、第1電極11、第2電極12及び対向電極21と電気的に接続される。接続部78は、例えば、液晶光学素子141との電気的な接続を得るためのコネクタや配線である。また、接続部78は、駆動部77と電気的に接続される。駆動部77は、接続部78を介して液晶光学素子141と電気的に接続される。接続部78と液晶光学素子141との電気的な接続は、コネクタなどによって接続状態と非接続状態とを切り替えられるようにしてもよい。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (10)
- 第1主面を有する第1基板と、
前記第1主面上に設けられ第1方向に延在する複数の第1電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極の間に設けられ前記第1方向に延在する第2電極と、
を含む第1基板部と、
前記第1主面に対向する第2主面を有する第2基板と、
前記第2主面上に設けられた対向電極と、
を含む第2基板部と、
前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられた液晶層と、
を含む液晶光学素子と、
前記第1電極、前記第2電極及び前記対向電極に電気的に接続された駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
前記第1電極と前記対向電極との間に第1電圧を印加し、前記第2電極と前記対向電極との間に第2電圧を印加する屈折率分布形成動作と、
前記屈折率分布形成動作の前に、前記第1電極と前記対向電極との間に絶対値が前記第1電圧の絶対値よりも小さい第3電圧を印加し、前記第2電極と前記対向電極との間に絶対値が前記第3電圧の絶対値よりも大きい第4電圧を印加する第1予備動作と、
を実施する液晶光学装置。 - 前記第4電圧の絶対値は、前記第2電圧の絶対値よりも大きい請求項1記載の液晶光学装置。
- 最近接の2つの前記第1電極の間において前記第2電極は複数設けられ、
前記複数の第2電極の1つは、前記第1主面に投影したときに前記最近接の2つの前記第1電極のうちの一方の前記第2方向における中心と前記最近接の2つの前記第1電極のうちの他方の前記第2方向における中心とを結ぶ線分の中点を通り前記第1方向に対して平行な中心軸と、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記一方と、の間に設けられ、
前記複数の第2電極の別の1つは、前記中心軸と、前記最近接の2つの前記第1電極のうちの前記他方と、の間に設けられる請求項1または2に記載の液晶光学装置。 - 前記駆動部は、前記第1予備動作において、前記第3電圧を印加した後に、前記第1電極と前記対向電極との間に、絶対値が前記第3電圧の絶対値よりも大きく前記第1電圧の前記絶対値よりも小さい電圧をさらに印加する請求項1〜3のいずれか1つに記載の液晶光学装置。
- 前記駆動部は、前記第1予備動作と前記屈折率分布形成動作との間に、前記第2電極と前記対向電極との間に絶対値が前記第2電圧の絶対値よりも小さい第5電圧を印加する第2予備動作を、さらに実施する請求項1〜4のいずれか1つに記載の液晶光学装置。
- 前記第5電圧の絶対値は、0.5V以下である請求項5記載の液晶光学装置。
- 前記駆動部は、前記第1予備動作において、前記第4電圧の印加を開始した後に、前記第3電圧の印加を開始する請求項1〜6のいずれか1つに記載の液晶光学装置。
- 前記第1電圧の絶対値は、前記第2電圧の絶対値よりも小さい請求項1〜7のいずれか1つに記載の液晶光学装置。
- 請求項1〜8のいずれか1つに記載の液晶光学装置と、
前記液晶光学素子と積層され画像情報を含む光を前記液晶層に入射させる表示部を含む画像表示部と、
を備えた画像表示装置。 - 第1主面を有する第1基板と、
前記第1主面上に設けられ第1方向に延在する複数の第1電極と、
前記第1主面上において前記複数の第1電極の間に設けられ前記第1方向に延在する第2電極と、
を含む第1基板部と、
前記第1主面に対向する第2主面を有する第2基板と、
前記第2主面上に設けられた対向電極と、
を含む第2基板部と、
前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられた液晶層と、
を含む液晶光学素子と電気的に接続される接続部と、
前記接続部を介して前記第1電極、前記第2電極及び前記対向電極に電気的に接続された駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
前記第1電極と前記対向電極との間に第1電圧を印加し、前記第2電極と前記対向電極との間に第2電圧を印加する屈折率分布形成動作と、
前記屈折率分布形成動作の前に、前記第1電極と前記対向電極との間に絶対値が前記第1電圧の絶対値よりも小さい第3電圧を印加し、前記第2電極と前記対向電極との間に絶対値が前記第3電圧の絶対値よりも大きい第4電圧を印加する第1予備動作と、
を実施する駆動装置。
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