JP2018091915A - 液晶レンズ及び液晶レンズの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に凹レンズとして駆動する場合に、レンズ周縁部における位相差のばらつきを解消して、安定した屈折率分布を得ることのできる液晶レンズ及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る液晶レンズ１０は、液晶組成物を有する液晶層１１と、開口部１９を有する周辺電極部２０、及び周辺電極部２０との間に所定の隙間２２を介した状態で開口部１９に配設される中心電極部２１を有する第一の電極１２と、液晶層１１を介して第一の電極１２と対向する第二の電極１３とを備える。周辺電極部２０と第二の電極１３との間に印加される電圧を第一の電圧Ｖ１、中心電極部２１と第二の電極１３との間に印加される電圧を第二の電圧Ｖ２とした場合に、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差が最大値に設定されると共に、第一の電圧Ｖ１が液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１以上に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶レンズ及び液晶レンズの駆動方法に関する。

従来、屈折率が可変なレンズとして、液晶レンズの研究、開発が進められている。液晶レンズは、所定の空間に液晶組成物を封入して液晶層を形成し、この液晶層に所定の電圧を印加することで、液晶組成物に含まれる液晶分子の配向状態を制御してレンズの屈折率、すなわち焦点距離を可変可能とするものである。

ここで、例えば特許文献１には、開口部が形成された周辺電極部、及び周辺電極部との間に所定の隙間を介した状態で開口部に配設される中心電極部を有する第一の電極と、液晶層を介して第一の電極と対向する第二の電極とを備えた液晶レンズが開示されている。この場合、周辺電極部と第二の電極との間に印加される電圧（以降、第一の電圧と称する。）と、中心電極部と第二の電極との間に印加される電圧（以降、第二の電圧と称する。）を適宜設定することによって、液晶レンズのレンズパワーを調整可能としている。

特開２０１３−１９５６７５号公報

ところで、この種のレンズにおいて、レンズパワーを極力大きく得ようとする場合には、上記第一の電圧と、第二の電圧との差がなるべく大きくなるように各電圧を設定する必要がある。例えば液晶レンズを凹レンズとして駆動する場合には、第二の電圧を第一の電圧より大きくして、その電圧差をなるべく大きくすることが肝要となる。しかしながら、第二の電圧は中心電極部と第二の電極との間に印加される電圧であり、実質的にその最大値はある程度制約を受けることになる。この点から考えると、第二の電圧と第一の電圧との電圧差をできるだけ大きく設定しようとした場合には、第一の電圧を０Ｖに設定することが望ましいように思われる。ところが、最近の研究及び調査（具体的には、新たな位相差の計測方法）によれば、実際の液晶レンズにおいて、上述のように第一の電圧を０Ｖに設定した場合、周辺電極部と中心電極部との間、特に開口部の内周縁近傍において位相差が円周方向位置によって異なり、言い換えると、レンズ周縁部における位相差が円周方向でばらつき、所期の位相差分布ひいては屈折率分布を得られないことがわかった。

以上の事情に鑑み、本明細書では、特に凹レンズとして使用する場合に、レンズ周縁部における位相差のばらつきを解消して、安定した屈折率分布を得ることのできる液晶レンズ及びその駆動方法を提供することを、解決すべき技術的課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る液晶レンズにより達成される。すなわち、本発明に係る液晶レンズは、液晶組成物を有する液晶層と、開口部を有する周辺電極部、及び周辺電極部との間に所定の隙間を介した状態で開口部に配設される中心電極部を有する第一の電極と、液晶層を介して第一の電極と対向する第二の電極とを備え、周辺電極部と第二の電極との間に印加される電圧を第一の電圧Ｖ１、中心電極部と第二の電極との間に印加される電圧を第二の電圧Ｖ２とした場合に、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差が最大値に設定されると共に、第一の電圧Ｖ１が液晶組成物の閾値電圧以上に設定されている点をもって特徴付けられる。なお、ここでいう第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差の最大値とは、液晶層を構成する液晶組成物のチルト角が、液晶レンズのレンズ中心すなわち光軸の位置で所期の凹レンズパワーを得るための最大電圧を意味する。

本発明者らは、一般的にはグラウンド電圧（０Ｖ）に設定すべきと考えられていた第一の電圧Ｖ１の大きさに着目し、鋭意検討を重ねた結果、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差が最大値に設定される場合に第一の電圧Ｖ１の大きさとして最適な範囲がグラウンド電圧以外に存在することを見出した。本発明はこの知見に基づきなされたもので、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差が最大値に設定される場合に、第一の電圧Ｖ１が液晶組成物の閾値電圧以上に設定されていることを特徴とする。この構成によれば、レンズ周縁部に位置する液晶組成物、すなわち第一の電圧の影響を受ける開口部の内周縁近傍に位置する液晶組成物の配向が安定するので、円周方向で位相差がばらつく事態を可及的に防止又は抑制して、所期の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。また、液晶レンズの構造的な理由で液晶層に実質的に印加される電圧が第一の電圧Ｖ１より小さくなる場合も考えられ得るが、そのような場合であっても、第一の電圧Ｖ１を液晶組成物の閾値電圧以上の大きさに設定することによって、配向の安定化に必要な分の電圧を液晶組成物に付与することができる。よって、液晶レンズの構造によらず、所期の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。

また、前記課題の解決は、本発明に係る液晶レンズの駆動方法によっても達成される。すなわち、本発明に係る液晶レンズの駆動方法は、液晶組成物を有する液晶層と、開口部を有する周辺電極部、及び周辺電極部との間に所定の隙間を介した状態で開口部に配設される中心電極部を有する第一の電極と、液晶層を介して第一の電極と対向する第二の電極とを備えた液晶レンズの駆動方法であって、周辺電極部と第二の電極との間に印加される電圧を第一の電圧Ｖ１、中心電極部と第二の電極との間に印加される電圧を第二の電圧Ｖ２とした場合に、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差を最大値に設定すると共に、第一の電圧Ｖ１を液晶組成物の閾値電圧以上に設定する点をもって特徴付けられる。

本発明に係る液晶レンズの駆動方法においては、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差を最大値に設定する場合に、第一の電圧Ｖ１を液晶組成物の閾値電圧以上に設定するようにしている。この構成によれば、本発明に係る液晶レンズと同様、レンズ周縁部に位置する液晶組成物、すなわち第一の電圧の影響を受ける開口部の内周縁近傍に位置する液晶組成物の配向が安定するので、円周方向で位相差がばらつく事態を可及的に防止又は抑制して、所期の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。また、液晶レンズの構造的な理由で液晶層に実質的に印加される電圧が第一の電圧Ｖ１より小さくなる場合も考えられ得るが、そのような場合であっても、第一の電圧Ｖ１を液晶組成物の閾値電圧以上に設定することによって、配向の安定化に必要な分の電圧を液晶組成物に付与することができる。よって、液晶レンズの構造によらず、所期の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。

以上に述べたように、本発明によれば、液晶レンズのレンズ周縁部における位相差のばらつきを解消して、安定した屈折率分布を得ることが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る液晶レンズの概略断面図である。 図１に示す液晶レンズの平面図である。 本発明の第二実施形態に係る液晶レンズの概略断面図である。 図３に示す液晶レンズのＡ−Ａ断面図である。

≪本発明の第一実施形態≫
以下、本発明の第一実施形態を図１及び図２を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶レンズ１０の全体構成を示す概略断面図である。この液晶レンズ１０は、液晶層１１と、第一の電極１２と、第二の電極１３と、高抵抗層１４とを備えている。本実施形態では、液晶レンズ１０は、第一の基板１５と、第二の基板１６と、隔壁部材１７とをさらに備える。以下、各要素の詳細を説明する。

液晶層１１は、第一の電極１２と第二の電極１３との間に配設されるもので、本実施形態では、厚み方向に所定の間隔を介して対向配置された第一の基板１５と第二の基板１６、及び第一の基板１５と第二の基板１６との間に配設された隔壁部材１７とで区画された空間１８に液晶組成物を封入することにより形成されている。本実施形態では、液晶組成物の封入空間１８は、図２に示すように円形をなしている。故に、液晶層１１は、平面視した状態で円形をなす。なお、液晶層１１は、図示は省略するが、第一の基板１５及び第二の基板１６と平行なガラス板などによって複数の液晶層に区画されていてもよい。

液晶層１１を構成する液晶組成物には、液晶レンズ１０に使用される汎用の液晶材料（例えばネマティック液晶）を使用することができる。また、液晶組成物が正の誘電異方性を示す場合、液晶層１１における液晶組成物の初期配列は水平配向となる。一方、液晶組成物が負の誘電異方性を示す場合、液晶層１１における液晶組成物の初期配列は垂直配向となる。

第一の基板１５、第二の基板１６、及び隔壁部材１７は例えばガラスで形成することができる。また、第一の基板１５と第二の基板１６の厚み寸法は、例えばともに０．１ｍｍ以上でかつ１．０ｍｍ以下の範囲で設定される。隔壁部材１７の厚み寸法は、例えば得ようとするレンズパワーに応じて設定すべき液晶層１１の厚み寸法や、液晶層１１に要求される応答速度などに応じて適宜設定することができる。具体的には、隔壁部材１７の厚み寸法は、１０μｍ以上でかつ８０μｍ以下に設定される。なお、図１では、相互の位置関係を明確にするために、第一の基板１５又は第二の基板１６と、隔壁部材１７の厚み寸法を同程度に描いているが、もちろん図示された寸法関係には限定されない。

第一の電極１２は、図１に示すように、第一の基板１５と液晶層１１との間に配設されている。第二の電極１３は、第二の基板１６と液晶層１１との間に配設されている。これにより、第一の電極１２と第二の電極１３とは、液晶層１１を介して厚み方向に対向している。

このうち、第一の電極１２は、図２に示すように、円形の開口部１９を有する周辺電極部２０と、開口部１９に配設される中心電極部２１とを有する。中心電極部２１は例えば円形をなす。開口部１９と中心電極部２１との間には所定の隙間２２が介在しており、周辺電極部２０と中心電極部２１とが絶縁された状態にある。また、周辺電極部２０には、開口部１９から周辺電極部２０の外周縁２０ａに向けて伸びる連通口部２３が形成されている。この連通口部２３に引出し電極部２４を配設し、引出し電極部２４の一端を中心電極部２１と接続することによって、中心電極部２１に電力を供給可能としている。なお、周辺電極部２０と中心電極部２１との隙間２２は中空となっていてもよいし、絶縁体で満たされることで中実となっていてもよい（図１を参照）。

また、図２に示すように、周辺電極部２０の開口部１９の内径寸法は中心電極部２１の外径寸法よりも大きく、液晶層１１の外径寸法は、開口部１９の内径寸法及び中心電極部２１の外径寸法の何れよりも大きい。これにより、液晶レンズ１０を平面視した状態では、図２に示すように、中心電極部２１がその全域で液晶層１１と重なり合い、周辺電極部２０の少なくとも開口部１９近傍が液晶層１１と重なり合った状態となる。一方、第一の電極１２、すなわち周辺電極部２０と中心電極部２１はその全域で第二の電極１３と重なり合っている。

上記構成の第一の電極１２及び第二の電極１３は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物で形成することができる。この場合、第一の電極１２（本実施形態では周辺電極部２０、中心電極部２１、及び引出し電極部２４）は、例えば第一の基板１５の液晶層１１側の表面１５ａに成膜されることで第一の基板１５と一体的に形成することが可能である。また、第二の電極１３は、例えば第二の基板１６の液晶層１１側の表面１６ａに成膜されることで第二の基板１６と一体的に形成することが可能である。

第一の電極１２と第二の電極１３とは電源２５，２６を介して電気的に接続されている。具体的には、図１に示すように、第一の電極１２の周辺電極部２０と第二の電極１３とが第一の電源２５を介して電気的に接続されている。また、第一の電極１２の中心電極部２１と第二の電極１３とが第二の電源２６を介して電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極部２１から周辺電極部２０の外周縁２０ａに向けて引出し電極部２４が引き出されているので（図２を参照）、この引出し電極部２４が第二の電源２６と接続されることで、液晶レンズ１０の中央に位置する中心電極部２１と第二の電極１３との電気的接続を可能としている。

第一の電極１２の少なくとも中心電極部２１と液晶層１１との間には、図１に示すように、高抵抗層１４が配設されている。この高抵抗層１４は、各電極１２，１３よりも高い電気抵抗を示し、例えば表面抵抗で１×１０⁴Ω／ｓｑ以上でかつ１×１０¹⁴Ω／ｓｑ以下の値を示す。

高抵抗層１４は、上記範囲内の電気抵抗を示すものである限りにおいてその材質は任意であり、例えば酸化亜鉛、アルミニウム亜鉛酸化物、酸化スズ、インジウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、ガリウム亜鉛酸化物、シリコン亜鉛酸化物、スズ亜鉛酸化物、ホウ素亜鉛酸化物、及びゲルマニウム亜鉛酸化物のうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。

この高抵抗層１４は、単一の高抵抗層で構成されていてもよいし、複数の高抵抗層の積層体で構成されていてもよい。また、高抵抗層１４が、複数の高抵抗層の積層体で構成されている場合、複数の高抵抗層は何れも同じ材料で形成されたものであってもよいし、少なくとも一つの高抵抗層が残りの高抵抗層と異なる材料で形成されたものであってもよい。

高抵抗層１４の厚み寸法は任意であり、例えば１０ｎｍ以上でかつ３００ｎｍ以下の範囲内に設定される。

高抵抗層１４の形状は基本的に任意であるが、後述するように位相差分布を円周方向で安定化させる観点からは、中心電極部２１の中心軸に対して回転対象となる形状が好ましく、円形がより好ましい（図２を参照）。

例えば高抵抗層１４が円形をなす場合、図２に示すように、高抵抗層１４の外径寸法は周辺電極部２０の開口部１９の内径寸法よりも大きく設定される。

なお、本実施形態では図示を省略しているが、高抵抗層１４と液晶層１１との間に、無機誘電体層が配設されていてもよい。また、その場合、無機誘電体層と、第二の電極１３が設けられた部分を含め、第二の基板１６とに、それぞれ配向膜（図示は省略する）が配設されていてもよい。これらの配向膜により液晶層１１に含まれる液晶分子の配向が可能となる。

上記構成の液晶レンズ１０においては、第一の電源２５により第一の電極１２を構成する周辺電極部２０と第二の電極１３との間に所定の電圧Ｖ１が印加される。また、第二の電源２６により第一の電極１２を構成する中心電極部２１と第二の電極１３との間に所定の電圧Ｖ２が印加される。電圧Ｖ１の大きさと電圧Ｖ２の大きさをそれぞれ変化させることによって、液晶レンズ１０のレンズパワーを変化させることができる。

また、この際、液晶レンズ１０の凹レンズパワーを最大限に発揮させるべく、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差を最大値に設定した場合、第一の電圧Ｖ１が液晶層１１を構成する液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１以上に設定される。本実施形態では、第一の電圧Ｖ１のうち液晶層１１に印加される電圧が構造的な要因により減少することを見込んで、例えば第一の電圧Ｖ１は、上記液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１［Ｖ］＋０．５〜２．０［Ｖ］に設定される。

このような電圧印加形態によれば、液晶レンズ１０のレンズ周縁部に位置する液晶組成物、すなわち第一の電圧Ｖ１の影響を受ける開口部１９の内周縁近傍に位置する液晶組成物の配向が安定するので、円周方向で位相差がばらつく事態を可及的に防止又は抑制して、所期の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。

例えば図１に示す液晶レンズ１０を用いて第一の電圧Ｖ１を変動させた場合における、位相差分布の結果を以下に示す。まず第一の電圧Ｖ１以外の条件として、比較例と実施例ともに、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差は２５Ｖとした。また、その際の周波数ｆは２５Ｈｚとした。次に比較例では、第一の電圧Ｖ１を０Ｖに設定して液晶レンズ１０を駆動させると共に、その際の位相差を計測して位相差分布を得た。その結果、例えばレンズ周縁部に相当し共に原点（光軸Ｃの位置）からの距離が等しい第一の位置Ｐ１と第二の位置Ｐ２（図２を参照）とでは計測した位相差にずれがみられた。具体的に、第一の位置Ｐ１における位相差λ１は５．０π（２．５位相差）であったのに対し、第二の位置Ｐ２における位相差λ２は４．８π（２．４位相差）であった。

これに対して、実施例では、第一の電圧Ｖ１を液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１以上とした。具体的には、第一の電圧Ｖ１を３Ｖ、第二の電圧Ｖ２を２８Ｖに設定して液晶レンズ１０を駆動させると共に、その際の位相差を計測して位相差分布を得た。その結果、第一の位置Ｐ１における位相差λ１’は５．０π（２．５位相差）、第二の位置Ｐ２における位相差λ２’は５．０π（２．５位相差）と、両者の間に明確な差異は見られなかった。以上より、本発明によれば、所期の凹レンズパワーを得るための第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差が最大となる電圧印加形態においても、液晶レンズ１０のレンズ周縁部に位置する液晶組成物の配向が安定するので、円周方向で位相差がばらつく事態を可及的に防止又は抑制して、所期の位相差分布ひいては屈折率分布を安定的に得ることが可能となることがわかった。

以上、本発明の第一実施形態を説明したが、もちろん本発明に係る液晶レンズはこの形態には限定されることなく、本発明の範囲内で種々の形態をとることが可能である。

≪本発明の第二実施形態≫
図３は、本発明の第二実施形態に係る液晶レンズ３０の全体構成を示す概略断面図である。この液晶レンズ３０は、第一実施形態に係る液晶レンズ１０と同様、液晶層１１（以下、第一の液晶層１１と称する。）と、第一の電極１２と、第二の電極１３と、高抵抗層１４（以下、第一の高抵抗層１４と称する。）と、第一の基板１５と、第二の基板１６と、隔壁部材１７（以下、第一の隔壁部材１７と称する。）とを備える。加えて、本実施形態に係る液晶レンズ３０は、第二の液晶層３１と、第三の電極３２と、第四の電極３３と、第二の高抵抗層３４と、第三の基板３５と、第二の隔壁部材３６とを備える。この場合、第一の液晶層１１と、第一の電極１２と、第二の電極１３と、第一の高抵抗層１４とが第一のレンズ部３７を構成し、第二の液晶層３１と、第三の電極３２と、第三の電極３３と、第二の高抵抗層３４とが第二のレンズ部３８を構成する。以下、第二のレンズ部３８を中心にその詳細を説明する。

本実施形態に係る液晶レンズ３０において、第一の液晶層１１は、厚み方向に所定の間隔を介して対向配置された第一の基板１５と第二の基板１６、及び第一の基板１５と第二の基板１６との間に配設された第一の隔壁部材１７とで区画された空間１８（以下、第一の空間１８と称する。）に液晶組成物を封入することにより形成されている。また、第二の液晶層３１は、厚み方向に所定の間隔を介して対向配置された第二の基板１６と第三の基板３５、及び第二の基板１６と第三の基板３５との間に配設された第二の隔壁部材３６とで区画された第二の空間３９に液晶組成物を封入することにより形成されている。

この際、第二の液晶層３１を構成する液晶組成物には、第一の液晶層１１を構成する液晶組成物と同じものを使用してもよいし、異なるものを使用してもよい。

第一の電極１２は、第一の基板１５と第一の液晶層１１との間に配設されている。第二の電極１３は、第二の基板１６と第一の液晶層１１との間に配設されている。これにより、第一の電極１２と第二の電極１３とは、第一の液晶層１１を介して厚み方向に対向している。また、第三の電極３２は、第二の基板１６と第二の液晶層３１との間に配設されており、第四の電極３３は、第三の基板３５と第二の液晶層３１との間に配設されている。これにより、第三の電極３２と第四の電極３３とは、第二の液晶層３１を介して厚み方向に対向している。

図４は、液晶レンズ３０の第二の基板１６を仮想的に切断して得たＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、第三の電極３２は、第一の電極１２と同様、円形の開口部４０を有する周辺電極部４１と、開口部４０に配設される中心電極部４２とを有する。中心電極部４２は例えば円形をなす。開口部４０と中心電極部４２との間には所定の隙間４３が介在しており、周辺電極部４１と中心電極部４２とが絶縁された状態にある。また、周辺電極部４１には、開口部４０から周辺電極部４１の外周縁４１ａに向けて伸びる連通口部４４が形成されている。この連通口部４４に引出し電極部４５を配設し、引出し電極部４５の一端を中心電極部４２と接続することによって、中心電極部４２に電力を供給可能としている。なお、第一の電極１２と第二の電極１３の形態については第一実施形態と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

また、図４に示すように、周辺電極部４１の開口部４０の内径寸法は中心電極部４２の外径寸法よりも大きく、第二の液晶層３１の外径寸法は、開口部４０の内径寸法及び中心電極部４２の外径寸法の何れよりも大きい。これにより、液晶レンズ３０を光軸Ｃ（図３を参照）に沿った向きから見た状態では、図４に示すように、中心電極部４２がその全域で第二の液晶層３１と重なり合い、周辺電極部４１の少なくとも開口部４０近傍が第二の液晶層３１と重なり合った状態となる。一方、第三の電極３２、すなわち周辺電極部４１と中心電極部４２はその全域で第四の電極３３と重なり合っている。

上記構成の第一の電極１２と第二の電極１３、及び第三の電極３２と第四の電極３３は何れも、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物で形成することができる。この場合、第三の電極３２（本実施形態では周辺電極部４１、中心電極部４２、及び引出し電極部４５）は、例えば第二の基板１６の第二の液晶層３１側の表面１６ｂに成膜されることで第二の基板１６と一体的に形成することが可能である。この場合、第二の基板１６の第一の液晶層１１側の表面１６ａに第二の電極１２、第二の液晶層３１側の表面１６ｂに第三の電極３２がそれぞれ形成される。また、第四の電極３３は、例えば第三の基板３５の第二の液晶層３１側の表面３５ａに成膜されることで第三の基板３５と一体的に形成することが可能である。

第一の電極１２の周辺電極部２０と第二の電極１３とは、図３に示すように、第一の電源２５を介して電気的に接続されている。第一の電極１２の中心電極部２１と第二の電極１３とは、第二の電源２６を介して電気的に接続されている。また、第三の電極３２の周辺電極部４１と第四の電極３３とは、第三の電源４６を介して電気的に接続されている。第三の電極３２の中心電極部４２と第四の電極３３とは、第四の電源４７を介して電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極部４２から周辺電極部４１の外周縁４１ａに向けて引出し電極部４５が引き出されているので（図４を参照）、この引出し電極部４５が第四の電源４７と接続されることで、液晶レンズ３０の中央に位置する中心電極部４２と第四の電極３３との電気的接続を可能としている。

第三の電極３２の少なくとも中心電極部４２と第二の液晶層３１との間には、図３に示すように、第二の高抵抗層３４が配設されている。第二の高抵抗層３４は、各電極３２，３３よりも高い電気抵抗を示し、例えば第一の高抵抗層１４と同様、表面抵抗で１×１０⁴Ω／ｓｑ以上でかつ１×１０¹⁴Ω／ｓｑ以下の値を示す。

第二の高抵抗層３４は、上記範囲内の電気抵抗を示すものである限りにおいてその材質は任意であり、例えば第一の高抵抗層１４と同様、酸化亜鉛、アルミニウム亜鉛酸化物、酸化スズ、インジウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、ガリウム亜鉛酸化物、シリコン亜鉛酸化物、スズ亜鉛酸化物、ホウ素亜鉛酸化物、及びゲルマニウム亜鉛酸化物のうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。

また、第二の高抵抗層３４の厚み寸法は任意であり、例えば１０ｎｍ以上でかつ３００ｎｍ以下の範囲内に設定される。

第二の高抵抗層３４の形状は基本的に任意であり、後述するように位相差分布を円周方向で安定化させる観点からは、中心電極部４２の中心軸に対して回転対象となる形状が好ましく、円形がより好ましい（図４を参照）。

例えば第二の高抵抗層３４が円形をなす場合、図４に示すように、第二の高抵抗層３４の外径寸法は周辺電極部４１の開口部４０の内径寸法よりも大きく設定される。第一のレンズ部３７における寸法関係は第一実施形態と同様であるので（図２を参照）、ここでは詳細な説明を省略する。

なお、本実施形態では図示を省略しているが、第一の実施形態と同様、第二の高抵抗層３４と第二の液晶層３１との間に、無機誘電体層が配設されていてもよい。また、その場合、無機誘電体層と、第三の電極３３が設けられた部分を含め、第三の基板３５とに、それぞれ配向膜（図示は省略する）が配設されていてもよい。これらの配向膜により第二の液晶層３１に含まれる液晶分子の配向が可能となる。

上記構成の液晶レンズ３０の第一のレンズ部３７においては、図３に示すように、第一の電源２５により第一の電極１２の周辺電極部２０と第二の電極１３との間に所定の電圧Ｖ１が印加され、第二の電源２６により第一の電極１２の中心電極部２１と第二の電極１３との間に所定の電圧Ｖ２が印加される。電圧Ｖ１の大きさと電圧Ｖ２の大きさをそれぞれ変化させることによって、液晶レンズ３０のうち第一のレンズ部３７のレンズパワーを変化させることができる。

この際、液晶レンズ３０の凹レンズパワーを最大限に発揮させるべく、第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２との電圧差を最大値に設定した場合、第一の電圧Ｖ１が第一の液晶層１１を構成する液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１以上に設定される。本実施形態では、第一の電圧Ｖ１のうち第一の液晶層１１に印加される電圧が構造的な要因により減少することを見込んで、例えば第一の電圧Ｖ１は、上記液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１［Ｖ］＋０．５〜２．０［Ｖ］に設定される。

また、液晶レンズ３０の第二のレンズ部３８においては、第三の電源４６により第三の電極３２の周辺電極部４１と第四の電極３３との間に所定の電圧Ｖ３が印加され、第四の電源４７により第三の電極３２の中心電極部４２と第四の電極３３との間に所定の電圧Ｖ４が印加される。電圧Ｖ３の大きさと電圧Ｖ４の大きさをそれぞれ変化させることによって、液晶レンズ３０のうち第二のレンズ部３８のレンズパワーを変化させることができる。

この際、液晶レンズ３０の凹レンズパワーを最大限に発揮させるべく、第三の電圧Ｖ３と第四の電圧Ｖ４との電圧差を最大値に設定した場合、第三の電圧Ｖ３が第二の液晶層３１を構成する液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ２以上に設定される。本実施形態では、第三の電圧Ｖ３のうち第二の液晶層３１に印加される電圧が構造的な要因により減少することを見込んで、例えば第三の電圧Ｖ３は、上記液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ２［Ｖ］＋０．５〜２．０［Ｖ］に設定される。

このような電圧印加形態によれば、第一のレンズ部３７のレンズ周縁部に位置する液晶組成物、すなわち第一の電圧Ｖ１の影響を受ける開口部１９の内周縁近傍に位置する液晶組成物の配向が安定するので、円周方向で位相差がばらつく事態を可及的に防止又は抑制して、所期の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。また、上記電圧印加形態によれば、第二のレンズ部３８のレンズ周縁部に位置する液晶組成物、すなわち第三の電圧Ｖ３の影響を受ける開口部４０の内周縁近傍に位置する液晶組成物の配向が安定するので、円周方向で位相差がばらつく事態を可及的に防止又は抑制して、所定の位相差分布を安定的に得ることが可能となる。

なお、上記実施形態では、液晶層１１（３１）と、第一の電極１２（３２）及び第二の電極１３（３３）と、高抵抗層１４（３４）を有するレンズ部３７（３８）を一つ又は二つ備えた場合を例示したが、もちろん上記構成のレンズ部を三つ以上備えていてもよい。

また、以上の説明では、液晶レンズ１０（３０）として、高抵抗層１４（３４）と、図示しない無機誘電体層、及び配向膜とをさらに備えたものを例示したが、もちろんこれらの要素は必須ではない。液晶層１１（３１）と、周辺電極部２０（４１）及び中心電極部２１（４２）を有する第一の電極１２（３２）と、第二の電極１３（３３）とを備え、周辺電極部２０（４１）の電圧Ｖ１（Ｖ３）と中心電極部２１（４２）の電圧Ｖ２（Ｖ４）との電圧差が最大値をとる場合に、周辺電極部２０（４１）の電圧Ｖ１（Ｖ３）が液晶層１１（３１）を構成する液晶組成物の閾値電圧Ｖｔ１（Ｖｔ２）以上に設定され得る限りにおいて、本発明に係る液晶レンズ１０（３０）は任意の構成をとることが可能である。

１０，３０ 液晶レンズ
１１，３１ 液晶層
１２，３２ 第一の電極
１３，３３ 第二の電極
１４，３４ 高抵抗層
１５ 第一の基板
１６ 第二の基板
１７ 第一の隔壁部材
１８，３９ 液晶の封入空間
１９，４０ 開口部
２０，４１ 周辺電極部
２１，４２ 中心電極部
２２，４３ 隙間
２３，４４ 連通口部
２４，４５ 引出し電極部
２５，２６，４６，４７ 電源
３５ 第三の基板
３６ 第二の隔壁部材
３７ 第一のレンズ部
３８ 第二のレンズ部
Ｃ 光軸
Ｖｔ１，Ｖｔ２ 閾値電圧

Claims (2)

1. 液晶組成物を有する液晶層と、
   開口部を有する周辺電極部、及び前記周辺電極部との間に所定の隙間を介した状態で前記開口部に配設される中心電極部を有する第一の電極と、
   前記液晶層を介して前記第一の電極と対向する第二の電極と
   を備えた液晶レンズにおいて、
   前記周辺電極部と前記第二の電極との間に印加される電圧を第一の電圧Ｖ１、前記中心電極部と前記第二の電極との間に印加される電圧を第二の電圧Ｖ２とした場合に、
   前記第一の電圧Ｖ１と前記第二の電圧Ｖ２との電圧差が最大値に設定されると共に、前記第一の電圧Ｖ１が前記液晶組成物の閾値電圧以上に設定されていることを特徴とする液晶レンズ。
2. 液晶組成物を有する液晶層と、
   開口部を有する周辺電極部、及び前記周辺電極部との間に所定の隙間を介した状態で前記開口部に配設される中心電極部を有する第一の電極と、
   前記液晶層を介して前記第一の電極と対向する第二の電極と
   を備えた液晶レンズの駆動方法であって、
   前記周辺電極部と前記第二の電極との間に印加される電圧を第一の電圧Ｖ１、前記中心電極部と前記第二の電極との間に印加される電圧を第二の電圧Ｖ２とした場合に、
   前記第一の電圧Ｖ１と前記第二の電圧Ｖ２との電圧差を最大値に設定すると共に、前記第一の電圧Ｖ１を前記液晶組成物の閾値電圧以上に設定する、液晶レンズの駆動方法。

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