JP2022035591A - Liquid crystal optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高抵抗膜を使用しない構造で、滑らかな屈折率分布特性を有し低電圧により光学特性を可変調整できる薄型の液晶光学デバイスに関する。 The present invention relates to a thin liquid crystal optical device having a structure that does not use a high resistance film, has a smooth refractive index distribution characteristic, and can variably adjust the optical characteristic by a low voltage.
液晶は誘電異方性及び光学異方性を示し、比較的低い電圧印加により実効的な屈折率を概異常光に対する値から常光に対する値まで連続的に可変調整できるという特徴を持っており、例えば、第1の透明電極及び第2の透明電極の間に液晶層を設け、電極間の電圧によって液晶層の実効的な屈折率分布を制御することで動作する電圧可変型の液晶レンズ等の光学デバイスが報告されている。 Liquid crystals show dielectric anisotropy and optical anisotropy, and have the characteristic that the effective refraction coefficient can be continuously variably adjusted from the value for general abnormal light to the value for normal light by applying a relatively low voltage, for example. , Optics such as a voltage-variable liquid crystal lens that operates by providing a liquid crystal layer between the first transparent electrode and the second transparent electrode and controlling the effective refractive index distribution of the liquid crystal layer by the voltage between the electrodes. The device has been reported.
液晶を使用した可変焦点レンズとして、平板状の第1の電極と円形の開口部を有するパターン電極と前記円形の開口部内に設けられた円形状の中心電極によって構成された第2の透明電極との間に液晶層を挿入し、第2の透明電極と液晶層との間に透明絶縁層を挿入して第2の透明電極を液晶層からある一定の距離を置くように配置することで、電極の開口部分の直径をある程度大きくしても、軸対称の不均一電界が開口部の中心付近すなわち円形状の中心電極の中心付近まで広がるようになって入射光に対する液晶の実効的な屈折率を可変することで良好なレンズ効果を発揮する方法が特許文献1に提案されており、直径が数mm程度の液晶レンズが報告されている。 As a variable focus lens using a liquid crystal, a flat plate-shaped first electrode, a pattern electrode having a circular opening, and a second transparent electrode composed of a circular center electrode provided in the circular opening. By inserting a liquid crystal layer between the lenses, inserting a transparent insulating layer between the second transparent electrode and the liquid crystal layer, and arranging the second transparent electrode at a certain distance from the liquid crystal layer. Even if the diameter of the opening of the electrode is increased to some extent, the non-uniform electric field of axial symmetry spreads to the vicinity of the center of the opening, that is, the vicinity of the center of the circular center electrode, and the effective refraction coefficient of the liquid crystal with respect to the incident light. Patent Document 1 proposes a method of exhibiting a good lens effect by varying the amount of light, and reports a liquid crystal lens having a diameter of about several mm.
しかし、前記特許文献1で報告されている液晶レンズでは、良好な光学特性を得るためにレンズの口径すなわち円形の開口部の径と透明絶縁層の厚みとの間に特別な関係があり、透明絶縁層を薄くすることができないため口径が2mmのレンズとした場合に駆動電圧が100V以上と高くなり、さらに口径が大きくなると数100V以上の高電圧を必要とするという難点があった。 However, in the liquid crystal lens reported in Patent Document 1, there is a special relationship between the diameter of the lens, that is, the diameter of the circular opening and the thickness of the transparent insulating layer in order to obtain good optical characteristics, and the lens is transparent. Since the insulating layer cannot be thinned, the drive voltage becomes as high as 100 V or more when a lens having a diameter of 2 mm is used, and when the diameter is further increased, a high voltage of several hundred V or more is required.
前記特許文献1で開示されている液晶レンズにおける難点を解消するものとして、円形の開口部を有するパターン電極と開口部内に設けられた円形状の中心電極によって構成された前記第2の透明電極と液晶層の間に透明な絶縁層と透明な高抵抗層からなる二重層を設けることで、透明絶縁層の厚みを薄くしても軸対称の不均一電界が高抵抗膜面の電位分布によって円形状の中心電極の中心部まで生じるようにすることが可能となり、透明絶縁層を薄くできることから低電圧で駆動できる液晶レンズとして特許文献2に報告されている。
To solve the difficulty of the liquid crystal lens disclosed in Patent Document 1, the second transparent electrode composed of a pattern electrode having a circular opening and a circular center electrode provided in the opening. By providing a double layer consisting of a transparent insulating layer and a transparent high resistance layer between the liquid crystal layers, an axially symmetric non-uniform electric field is circular due to the potential distribution on the high resistance film surface even if the thickness of the transparent insulating layer is reduced. It is reported in
一方、円形状の中心電極と、中心電極の周囲に設けられた同心円状に間隔を空けて配置された複数の輪帯(円帯と称しても良い)状(以下は 輪帯状と称する)の電極パターンとによって上記の第2の透明電極(同心円状のパターン電極群)を構成し、平板状の第1の電極との間に液晶層を挿入し、前記複数の輪帯状電極に電圧を加えて中心電極から半径方向に電圧分布を形成することで、液晶層においても半径方向に屈折率分布を生じさせることができ、低電圧で動作する液晶光学デバイスが特許文献3及び特許文献4に開示されている。
On the other hand, a circular center electrode and a plurality of ring bands (which may be referred to as circle bands) arranged concentrically at intervals around the center electrode (hereinafter referred to as ring band shape). The second transparent electrode (concentric pattern electrode group) is formed by the electrode pattern, a liquid crystal layer is inserted between the second transparent electrode and the flat plate-shaped first electrode, and a voltage is applied to the plurality of annular electrodes. By forming a voltage distribution in the radial direction from the center electrode, a refractive index distribution can be generated in the radial direction also in the liquid crystal layer, and a liquid crystal optical device operating at a low voltage is disclosed in
しかし、これらの複数の輪帯状のパターン電極を用いる液晶光学デバイスでは、液晶層に加わる電圧が階段状もしくは傾斜を含む階段状となるなど、連続的で滑らかな電位分布にならないため、屈折率分布が同様に階段状もしくは傾斜を含む階段状のように不連続な特性となることから、良好な光学特性を有する液晶光学デバイスを構成することが困難であり、理想的なレンズ特性とならないという問題点があった。このような問題を解決すべく、第2の透明電極と液晶層との間に絶縁層及びインピーダンス層または高抵抗層からなる二重層を配置することで、液晶層の屈折率分布を連続的で滑らかなものとし、良好な光学的特性を有し低電圧で動作できる液晶光学デバイスが特許文献5及び特許文献6に開示されている。
However, in a liquid crystal optical device using these a plurality of ring-shaped patterned electrodes, the voltage applied to the liquid crystal layer does not have a continuous and smooth potential distribution such as a stepped shape or a stepped shape including an inclination, so that the refractive index distribution is not obtained. Similarly, since the characteristics are discontinuous like a stepped shape or a stepped shape including an inclination, it is difficult to construct a liquid crystal optical device having good optical characteristics, and the problem is that the ideal lens characteristics are not obtained. There was a point. In order to solve such a problem, by arranging a double layer composed of an insulating layer and an impedance layer or a high resistance layer between the second transparent electrode and the liquid crystal layer, the refractive index distribution of the liquid crystal layer can be made continuous. Liquid crystal optical devices that are smooth, have good optical characteristics, and can operate at a low voltage are disclosed in
前記特許文献2及び前記特許文献5及び特許文献6で開示されている液晶光学デバイス(液晶レンズ)では、透明なインピーダンス層または透明な高抵抗層を使用しているため良好な光学特性を得るために駆動電圧の周波数依存性が大きいことが難点であり、さらにインピーダンス層または高抵抗層としてデバイスの寸法にもよるが100MΩ程度の高い抵抗値が必要であることから再現性や長期間安定な抵抗値を保つことが困難であるという問題点があった。
The liquid crystal optical device (liquid crystal lens) disclosed in
そこでこの発明の目的は、上記問題を解決するために高抵抗層を使用しない構造で、低電圧で動作し、連続的で滑らかな屈折率分布及び良好な光学的特性を有し、また駆動電圧の周波数に依存しない液晶光学デバイスを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a structure that does not use a high resistance layer in order to solve the above problems, operates at a low voltage, has a continuous and smooth refractive index distribution and good optical characteristics, and has a drive voltage. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal optical device that does not depend on the frequency of the above.
本願は、上記課題を解決するために、透明な電極を有する第1の基板、透明な電極を有する第2の基板の間に収容された液晶分子を配向させた液晶層を備え、少なくとも前記第2の基板の面における透明な電極は、それぞれが階段状となる電圧に保持された中心電極と複数の同心円状の電極群から形成され、
前記中心電極と複数の同心円状の電極群と前記液晶層の間に透明な絶縁層を配置し、前記中心電極と同心円状の電極群と前記第1の基板の前記透明な電極とが対向している各々の領域で前記液晶層の実効的な屈折率の分布を調整することで動作する液晶光学デバイスであって、
透明な絶縁層の厚み及び液晶層の厚みの和が同心円状の電極の幅の平均値及びその電極に隣接する他の電極との間隔の平均値の和よりも大きいことが好ましい。
In order to solve the above problems, the present application comprises a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules accommodated between a first substrate having a transparent electrode and a second substrate having a transparent electrode are oriented, and at least the above-mentioned first. The transparent electrodes on the surface of the substrate of 2 are formed from a center electrode held at a voltage in which each is stepped and a plurality of concentric electrodes.
A transparent insulating layer is arranged between the center electrode, a plurality of concentric electrodes, and the liquid crystal layer, and the center electrode, the concentric electrodes, and the transparent electrode of the first substrate face each other. A liquid crystal optical device that operates by adjusting the distribution of the effective refractive electrode of the liquid crystal layer in each region.
It is preferable that the sum of the thickness of the transparent insulating layer and the thickness of the liquid crystal layer is larger than the sum of the average value of the widths of the concentric electrodes and the average value of the intervals between the electrodes and other electrodes adjacent to the electrodes.
前記液晶光学デバイスにおいて、中心の電極及び最外側の電極各々と第1の基板の電極との間に独立した電圧を加え、前記中心の電極から隣接する電極を介して最外部の電極間が透明な抵抗膜で接続されており、前記透明な抵抗膜の抵抗値が中心から外側になるにしたがって内側に隣接する電極との間の抵抗値が等しいか、より大きな抵抗値を有してもよく、また前記液晶光学デバイスにおいて、透明な抵抗膜の抵抗値が中心からの距離を変数とする概略4次以上の関数に依存する値またはその階段近似の値を有することが好ましい。 In the liquid crystal optical device, an independent voltage is applied between each of the center electrode and the outermost electrode and the electrode of the first substrate, and the outermost electrode is transparent from the center electrode via the adjacent electrode. It is connected by a resistance film, and as the resistance value of the transparent resistance film moves from the center to the outside, the resistance values between the electrodes adjacent to the inside are equal to each other or may have a larger resistance value. Further, in the liquid crystal optical device, it is preferable that the resistance value of the transparent resistance film has a value depending on a function of approximately 4th order or higher with the distance from the center as a variable or a value close to the step thereof.
また、前記液晶光学デバイスにおいて、中心の電極及び最外側の同心円状の電極またはそのいずれかの電極が透明な絶縁層の中または透明な絶縁層の液晶層側に配置されており、前記透明な絶縁層の中または透明な絶縁層の液晶層側に配置されている電極及び前記電極に隣接する同心円状の電極各々と第1の基板の電極との間に電圧を加えて動作することができる。 Further, in the liquid crystal optical device, the central electrode and the outermost concentric electrode or any of the electrodes are arranged in the transparent insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer, and the transparent electrode is arranged. It is possible to operate by applying a voltage between each of the electrodes arranged in the insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer and the concentric electrodes adjacent to the electrodes and the electrode of the first substrate. ..
また、複数の同心円状の電極群を一組として最外側の同心円状の電極の外部に少なくとも一組以上の複数の同心円状の電極群を配置し、隣接する各組における光学位相差の分布特性が概略前記液晶光学デバイスの光学位相差分布特性を外挿した特性となるような電圧を加えて動作させることもできる。さらに、同心円状の電極群の代わりに一方向に延伸した帯状の電極群を使用することで、入射光の方向を偏向する機能を有する液晶光学デバイスとして動作させることもできる。 Further, a plurality of concentric electrode groups are set as a set, and at least one set of concentric electrode groups is arranged outside the outermost concentric electrodes, and the distribution characteristics of the optical phase difference in each adjacent set are arranged. However, it is also possible to operate by applying a voltage such that the optical phase difference distribution characteristic of the liquid crystal optical device is extrapolated. Further, by using a band-shaped electrode group extended in one direction instead of the concentric electrode group, it can be operated as a liquid crystal optical device having a function of deflecting the direction of incident light.
本発明は、円形状の中心電極層と複数の同心円状の透明な電極群と前記液晶層の間に透明な絶縁層を配置し、透明な絶縁層の厚み及び液晶層の厚みの和が同心円状の透明な電極の幅の平均値及びその電極に隣接する他の電極との間隔の平均値の和よりも大きくすることで、再現性に難があり経年変化等が大きい透明なインピーダンス層または透明な高抵抗層を使用することなく、前記複数の同心円状の透明な電極群による不連続な電位分布に基づく不連続な、または階段状の屈折率分布特性を滑らかで連続的な分布とすることができ、周波数依存性が無く簡単な構造であって前後移動等の機械的な可動部を持たず、電気的制御により光学特性を大幅に効率よく可変することができる液晶光学デバイスを提供する。 In the present invention, a transparent insulating layer is arranged between a circular center electrode layer, a plurality of concentric transparent electrode groups, and the liquid crystal layer, and the sum of the thickness of the transparent insulating layer and the thickness of the liquid crystal layer is concentric. By making it larger than the sum of the average value of the width of the transparent electrode and the average value of the distance between the electrode and other electrodes adjacent to the electrode, the transparent impedance layer has difficulty in reproducibility and has a large secular change. Discontinuous or stepped refractive index distribution characteristics based on the discontinuous potential distribution by the plurality of concentric transparent electrode groups are made smooth and continuous without using a transparent high resistance layer. Provided is a liquid crystal optical device that can change the optical characteristics significantly and efficiently by electrical control without having a mechanical moving part such as back-and-forth movement, having a simple structure without frequency dependence. ..
本発明は、従来の技術における種々の課題について解決することを目的として案出されたものである。すなわち、特許文献1の技術では、駆動電圧を低下することが課題であり、特許文献2では、駆動電圧の周波数依存性を緩和することが課題である。また特許文献3,4では、階段状の光学位相差分布を連続で滑らかな特性にすることが課題である。
The present invention has been devised for the purpose of solving various problems in the prior art. That is, in the technique of Patent Document 1, it is a problem to reduce the drive voltage, and in
同心円状の透明な輪帯状電極群と液晶層の間に透明な絶縁層及びいずれの電極とも非接続である透明なインピーダンス層または高抵抗層による二重層を配置することで上記の課題を解決した特許文献5,特許文献6の技術では、前記透明なインピーダンス層、または高抵抗層のインピーダンスまたは抵抗値を高い値に設定することが必要とされるためデバイスの製造時における再現性や長期間の安定性が課題とされ、さらに駆動電源の周波数特性があることも課題である。
The above problem was solved by arranging a transparent insulating layer and a double layer made of a transparent impedance layer or a high resistance layer which is not connected to any of the electrodes between the concentric transparent ring-shaped electrodes and the liquid crystal layer. In the techniques of
上記の課題を踏まえて、本発明では再現性や長期間の安定性に難がある透明なインピーダンス層や高抵抗層を使用することなく、低電圧で動作し、連続的で滑らかな屈折率分布及び良好な光学的特性を有し、また駆動電圧の周波数依存性が無い液晶光学デバイスを開示する。 Based on the above problems, the present invention operates at a low voltage without using a transparent impedance layer or a high resistance layer, which has difficulty in reproducibility and long-term stability, and has a continuous and smooth refractive index distribution. Also disclosed are liquid crystal optical devices having good optical properties and no frequency dependence of drive voltage.
次に、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1において、その基本構成を述べる。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 describes the basic configuration thereof.
図1(A)は、この発明の一実施の形態として、液晶レンズとして動作する液晶光学デバイスの基本構成を断面から見た構成を示している。透明な電極21は第1の基板11の上に形成され、第2の基板12を所定の厚みを保つための図示されていないスペーサを介して重ね合わせることで液晶セルを構成する。第1の基板11と前記第2の基板12の間には、電極21と対向するように収容された、液晶分子を配向させた液晶層31を備える。
FIG. 1A shows a configuration in which a basic configuration of a liquid crystal optical device operating as a liquid crystal lens is viewed from a cross section as an embodiment of the present invention. The
前記第1の基板11の上に形成された電極21の前記液晶層31に接する面には液晶分子を配向させる効果を有する図示されていない配向膜が配置されている。
An alignment film (not shown) having an effect of orienting liquid crystal molecules is arranged on the surface of the
また、第2の基板12の液晶層に面する側には電極群220~229が形成されており、さらに透明な絶縁層41、及び図示されていない配向膜がそれぞれ積層されている。
Further,
前記透明な電極21及び透明な絶縁層41の液晶層に接する面に形成された配向膜にはアンチパラレルと呼ばれる互いに逆の方向にラビング処理を行うことで、液晶分子の長軸方向に対応するダイレクタが基板面から1度程度傾いたプレティルト角と呼ばれる角度をなして配向するような状態となっている。
The alignment film formed on the surface of the
図1(B)は、図1(A)の液晶レンズを平面的に見た図であり、前記第1の基板に形成されている電極21と前記第2の基板12に形成されている電極群の中で中心の円形電極220との間に第1の電源81から第1の電圧V1を加える。また、前記電極21と第2の電極群の中で同心円状の最外部の電極229との間には第2の電源82から第2の電圧V2を印加することができるように配置されている。
1 (B) is a plan view of the liquid crystal lens of FIG. 1 (A), and is an
中心の円形電極220と同心円状の電極群221、~229各々の間には前記第1の電圧による電位と第2の電圧による電位の差により流れる電流により生じる電圧降下を利用して各々の電極が所定の電位となるように、それぞれ図示されていない所定の抵抗値を有する抵抗が接続されている。なお、中心の円形電極220に電圧を加えるためには、他の電極群と絶縁された引き出し線を使用する方法や、第2の基板12に微細な穴をあけて基板外に引き出し線を通して電圧を印加する方法などを適用することができる。
Between each of the central
なお、中心の円形電極220と同心円状の電極群221、~229と前記第1の基板に形成されている電極21との間にそれぞれ他の電極群と絶縁された引き出し線を使用して外部から所定の電圧を加えることで、電極群220、221、~229各々の間に抵抗を設けることなく液晶光学デバイスを動作させることもできる。
It should be noted that an external lead wire is used between the central
液晶層31には半径方向に変化する前記電位の分布による電界が加わり、液晶分子は各々の電界強度に依存して配向する。
An electric field due to the distribution of the potential changing in the radial direction is applied to the
電圧が加えられていない初期状態として、液晶分子の長軸方向に対応するダイレクタが電極面上の配向膜面に対してプレティルト角である1度程度傾いてラビングの方向に配向しているホモジニアス配向になっている場合を考える。V1及びV2が0の場合は、ダイレクタの方向に偏光している入射光に対して液晶層における実効的な屈折率は基板面内方向で一様になっている。 In the initial state where no voltage is applied, the director corresponding to the long axis direction of the liquid crystal molecule is tilted about 1 degree, which is the pretilt angle, with respect to the alignment film surface on the electrode surface, and is oriented in the rubbing direction. Consider the case where it is. When V1 and V2 are 0, the effective refractive index of the liquid crystal layer is uniform in the in-plane direction of the substrate with respect to the incident light polarized in the direction of the director.
次に、液晶のしきい値以上の電圧が加わるようにV1及びV2を適宜調整すると、電圧が高い電極下では液晶のダイレクタが電極基板面から垂直方向にある角度をなして立ち上がり、電圧が低い電極下ではダイレクタが電極基板面から立ち上がる角度が小さくなる。電極基板面に対してダイレクタが傾く角度が大きくなると液晶の実効的な屈折率が小さくなり、逆に傾く角度が小さくなると共に液晶の実効的な屈折率が大きくなるので、電圧の高低に依存してダイレクタが電極基板面になす角度が異なり、その結果として液晶層内において実効的な屈折率が分布しているという状態が得られる。 Next, when V1 and V2 are appropriately adjusted so that a voltage equal to or higher than the liquid crystal threshold is applied, the liquid crystal director rises at an angle perpendicular to the electrode substrate surface under the electrode where the voltage is high, and the voltage is low. Under the electrode, the angle at which the director rises from the electrode substrate surface becomes small. When the angle at which the director tilts with respect to the electrode substrate surface increases, the effective refractive index of the liquid crystal decreases, and conversely, as the tilt angle decreases, the effective refractive index of the liquid crystal increases, so it depends on the voltage level. Therefore, the angle formed by the director on the electrode substrate surface is different, and as a result, an effective refractive index is distributed in the liquid crystal layer.
同心円状のパターン電極群の中心の円形状の電極220の電圧が最も低く、半径方向で最外部の電極229に向かって電圧が次第に高くなるような分布を有する電圧を印加すると、実効的な屈折率が中心から周辺部に向かって次第に小さくなるような屈折率分布特性となり、液晶層は液晶のダイレクタの方向に偏光した入射光に対して収束する凸レンズ機能が得られる。
Effective refraction is achieved by applying a voltage having a distribution such that the voltage of the
逆に、最外部の電極220の電圧が最も低く半径方向で中心の円形状の電極220に向かって電圧が次第に高くなるような電圧分布となるような電圧を印加すると、実効的な屈折率が中心から周辺部に向かって次第に大きくなるような屈折率分布特性となり、液晶層は液晶のダイレクタの方向に偏光した入射光に対して発散する凹レンズ機能が得られる。
On the contrary, when a voltage is applied so that the voltage of the
なお、同心円状の電極群の構造により、半径方向での実効的な屈折率分布が2次関数を軸の周りで回転した放物面状となるように調整すると、収差が小さいレンズ特性を得ることができる。これらの液晶レンズの動作原理の詳細については特許文献1,特許文献2,特許文献3及び特許文献4において説明されている。
By adjusting the structure of the concentric electrodes so that the effective refractive index distribution in the radial direction is a paraboloid with the quadratic function rotated around the axis, lens characteristics with small aberrations are obtained. be able to. Details of the operating principle of these liquid crystal lenses are described in Patent Document 1,
さらに、図1に示した構成おいて透明な絶縁層41と液晶層31との間に透明なインピーダンス層または高抵抗層を設けた場合の液晶分子の配向効果や電界の平滑効果及び光学位相差の平滑効果などの動作原理の詳細は特許文献5,6に説明されている。
Further, in the configuration shown in FIG. 1, when a transparent impedance layer or a high resistance layer is provided between the transparent insulating
次に、具体的な実施例について説明する。図1において、第1の基板11は300μm厚の透明ガラス板であり、液晶層31に接する内面側に、インジウム・スズ系の酸化物(ITO)からなる透明な電極21が形成されている。第2の基板12は300μm厚のガラス基板であり、第2の基板12の液晶層31に接する側には複数の透明な電極群となる中心の円形状ITO電極220及びITO電極群221~229が同心円状に形成されている。これらの電極群220~229の間には、各々の電極の電圧がそれぞれ図2に示したような値となるように調整された抵抗が接続されている。また、抵抗を設ける代わりに、引き出し線を利用して各電極に図2に示したような電圧を加えてもよい。
Next, a specific embodiment will be described. In FIG. 1, the
最外部の同心円状の電極の幅は内側の他の電極の幅よりも広くすることもでき、さらに前記電極の内側が円形状であることが必要とされるが、全体としての形状は必ずしも同心円状ではなくてもよく、外側の形状は円形ではなく基板1の形状に合わせた任意の形状とすることもできる。 The width of the outermost concentric electrodes can be wider than the width of the other inner electrodes, and the inside of the electrodes is required to be circular, but the overall shape is not necessarily concentric. The outer shape does not have to be circular, and may be any shape that matches the shape of the substrate 1 instead of being circular.
本発明における液晶レンズでは、中心の円形電極220及び同心円状の電極群を有する第2の基板12と液晶層31の間に透明絶縁層41を配置している。また、液晶層31の液晶材料としてはRDP85475(DIC社製)を使用し、液晶層を挟む電極21及び電極群220~229の面には図示しない配向膜としてポリイミド膜を100nm程度の厚みに塗布し、熱処理を行い安定化させた後にラビング処理が施されている。
In the liquid crystal lens of the present invention, the transparent insulating
ラビングによる配向処理を行った場合には、一般にラビング方向に対して液晶分子の長軸方向が配向膜面から一方向に1度程度のプレティルト角と呼ばれる小さな角度傾いた配向状態となることが知られており、また対向する基板上の配向膜に対するラビングの方向をそれぞれアンチパラレルと呼ばれる逆向きとなるようにラビング処理を行った場合は、電圧を加えていない場合に液晶分子は基板面に一様にプレティルト角度傾いたホモジニアス配向状態となっている。 It is known that when the alignment process is performed by rubbing, the major axis direction of the liquid crystal molecules is generally tilted at a small angle called the pretilt angle of about 1 degree in one direction from the alignment film surface with respect to the rubbing direction. When the rubbing process is performed so that the rubbing directions with respect to the alignment film on the opposite substrate are opposite to each other, which is called anti-parallel, the liquid crystal molecules are one on the substrate surface when no voltage is applied. In this way, the pretilt angle is tilted and the homogenius is oriented.
なお、液晶層31を所定の厚みに保つために図示していないが直径が30μmの球状スペーサを接着剤に分散したものを用い、また図示していないが各基板の周辺部等は接着剤を用いて液晶が封止されている。
In order to keep the
透明絶縁膜41としては、高分子膜やガラスリボンなどを使用することができる。実施例1では所定の厚みになるようにフォトレジスト(SU8)を使用したが、他の有機系・無機系を問わず透明な絶縁材料や、または誘電率が大きな材料であっても使用することができる。
As the transparent insulating
直径が約2mmの円形領域内に各電極の幅を90μmとし、各電極間隔を30μmとした9個の同心円状の電極群及び中心に直径が150μmの円形電極を設け、液晶層には図2のような電圧が加わるように、中心の電極220及び外側の電極229と電極21との間にそれぞれV1として0.87V、V2として2.8Vの電圧を印加した。ここで、V1及びV2はいずれも1kHzの正弦波で同位相であり、液晶材料であるRDP85475のしきい電圧は0.864Vである。また、光源としては半導体レーザ光(波長0.589nm)を用いている。ここで、同心円状の電極の幅と電極間の間隔の和は120μmとなる。
Nine concentric electrode groups with a width of 90 μm and a spacing of 30 μm between each electrode are provided in a circular region having a diameter of about 2 mm, and a circular electrode having a diameter of 150 μm is provided in the center. A voltage of 0.87 V as V1 and a voltage of 2.8 V as V2 were applied between the
なお、本願における液晶光学デバイスでは電極と液晶層の間に高抵抗膜等の抵抗成分が無いので、周波数特性を持たないという特徴があるが、駆動周波数が数100kHz以上など非常に高くなると液晶における誘電特性が変化する場合があり、周波数特性が生じることがあるが、数10kHz以下の周波数で駆動する場合には周波数特性を示さない。 The liquid crystal optical device of the present application has a feature that it does not have a frequency characteristic because there is no resistance component such as a high resistance film between the electrode and the liquid crystal layer. The dielectric characteristics may change and frequency characteristics may occur, but when driven at a frequency of several tens of kHz or less, the frequency characteristics are not shown.
図1に示した構成から透明な絶縁層41を除いた単純な構成の液晶セルを作製し、図2に示した電圧分布となる電圧を印加した場合に液晶層に生じる光学位相差分布特性について、直径方向の断面での位相差分布特性を図3に示した。図3から分るように、階段状の電圧分布及び各電極間を隔てる間隙での実効電圧の低下に対応した極大値を伴った階段状の複雑な光学位相差分布特性となっており、良好な光学特性を有する液晶光学デバイスを構成することが困難であった。なお、この場合は透明絶縁層の厚みと液晶層の厚みの和は液晶層の厚みだけになり30μmとなる。
Regarding the optical phase difference distribution characteristics that occur in the liquid crystal layer when a liquid crystal cell having a simple configuration in which the transparent insulating
次に、図1に示したように透明な絶縁層41を付与した構成の液晶レンズにおいて、透明絶縁層の厚みを20μmとして透明絶縁層を挿入した分だけ図2に示した電圧分布の値を少し高くしてV1を1.4V,V2を6.8Vとした場合の液晶層に生じる光学位相差分布特性は図4に示したようになり、透明絶縁層の厚みと液晶層の厚みの和は50μmと同心円状の電極の幅と電極間の間隔の和の値である120μmよりは小さいので、図4では図3に比べて凹凸の度合いはやや小さくなるが、良好な光学特性を有する液晶光学デバイスを構成することが困難であった。
Next, in the liquid crystal lens having the structure in which the transparent insulating
透明な絶縁層41の厚みを50μmとさらに厚くすると必要なV1とV2の値がそれぞれ2.3V,12.7Vとなり、透明絶縁層の厚みと液晶層の厚みの和が80μmと大きくなることから電位分布に対する平滑効果が次第に効果的となり、階段状の光学位相差分布の乱れが緩和されて来るが、光学位相差分布は図5に示したように階段状の乱れが残っている特性となった。
If the thickness of the transparent insulating
透明な絶縁層41の厚みをさらに120μmと厚くすると必要なV1とV2の値がそれぞれ4.2V,V2が25Vとより高くなるが、透明絶縁層の厚みと液晶層の厚みの和は150μmと同心円状電極の幅と電極間の間隔の和の値である120μmより大きくなることから、液晶層に生じる光学位相差分布特性は図6に示したように階段状の光学位相差分布特性が平滑化され、滑らかで連続的な放物線状の位相差分布特性が得られており、極めて良好なレンズ特性を得ることができた。
If the thickness of the transparent insulating
図1における電極群220~229の間には、各々の電極の電圧がそれぞれ図2に示したような値となるように調整された抵抗が接続されているが、中心の円形電極220から最外部の電極229に向かって隣接する各電極間に設けた透明な抵抗膜の抵抗値は、それぞれ10オーム,10オーム,15オーム,30オーム,30オーム,45オーム,60オーム,120オーム,240オームとなっており、中心から外側になるにしたがって内側に隣接する電極との間の抵抗値が等しいかより大きな抵抗値となっている。
A resistor adjusted so that the voltage of each electrode has a value as shown in FIG. 2 is connected between the
中心の円形電極220から最外部の電極229に向かって隣接する各電極間に設けた前記透明な抵抗膜の抵抗値は、図2に示したように、各電極群には図2に示した電極群の各々の電極に加わる電圧と同じように変化することから、透明な抵抗膜の抵抗値が中心から半径方向の距離を変数とする高次の関数に依存する値の階段近似の値となっている。ここで、高次関数の次数は4次以上であることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the resistance value of the transparent resistance film provided between the electrodes adjacent to each of the electrodes adjacent to the central
なお、電位分布すなわち前記透明な抵抗膜の抵抗値の分布を中心から半径方向の距離を変数とする関数で表した場合の次数を4次よりさらに高次とすると、レンズとしての光学特性をより精密な分布形状とすることが可能となる。図2では1例として6次関数を用いた場合の電位分布を破線で示し、その各次数の係数も含めて関数の一例を欄外に示した。ここで電位分布曲線は中心対称であるので、関数の奇数次の係数は極めて小さな値となるため省略している。 When the potential distribution, that is, the distribution of the resistance value of the transparent resistance film is expressed by a function whose variable is the distance in the radial direction from the center, the order is higher than the fourth order, and the optical characteristics of the lens are improved. It is possible to make a precise distribution shape. In FIG. 2, the potential distribution when a sixth-order function is used as an example is shown by a broken line, and an example of the function including the coefficient of each order is shown in the margin. Since the potential distribution curve is centrally symmetric, the odd-order coefficients of the function are omitted because they are extremely small values.
前記透明な抵抗膜の厚みが一定であり、各同心円状の電極間の間隔がそれぞれ等しい場合には、透明抵抗膜の抵抗値はその幅に逆比例するので、中心から半径方向に外側に向かって所定の抵抗値の逆数となるように抵抗膜の幅を調整することで図2に示したような電圧分布を得ることができる。また、抵抗膜の幅の逆数が4次関数や6次関数などの高次の関数に依存する値の階段近似の値となるようにすることもできる。 When the thickness of the transparent resistance film is constant and the distances between the concentric electrodes are equal, the resistance value of the transparent resistance film is inversely proportional to the width, so that the resistance value is directed outward in the radial direction from the center. By adjusting the width of the resistance film so that it is the reciprocal of the predetermined resistance value, the voltage distribution as shown in FIG. 2 can be obtained. Further, the reciprocal of the width of the resistance film can be set to be a step approximation value of a value depending on a higher-order function such as a quartic function or a sixth-order function.
本実施例では、第2の基板の電極群と液晶層の間に透明絶縁層により一定の距離を設けることにより、階段状の電圧の分布が平滑化されて液晶層には滑らかに分布した電圧が加わるため、光学位相差分布も平滑化されて滑らかになり、良好なレンズ特性が得られる。さらに、電極群と液晶層の間には透明絶縁層のみが存在し他のインピーダンス層や抵抗層などが無いことから、基本的に駆動電圧の周波数に依存しないので、広範な周波数域で動作させることが可能である。 In this embodiment, by providing a certain distance between the electrode group of the second substrate and the liquid crystal layer by the transparent insulating layer, the stepped voltage distribution is smoothed and the voltage smoothly distributed in the liquid crystal layer. Therefore, the optical phase difference distribution is also smoothed and smoothed, and good lens characteristics can be obtained. Furthermore, since there is only a transparent insulating layer between the electrode group and the liquid crystal layer and there is no other impedance layer or resistance layer, it basically does not depend on the frequency of the drive voltage, so it operates in a wide frequency range. It is possible.
絶縁層が厚いほど電圧分布の平滑化の効果が大きくなるが、一方では絶縁膜の厚みが厚いほど駆動電圧が高くなるので、低電圧駆動を行うためには同心円状電極の幅及び隣接する電極間の間隔を狭くすること、すなわち同心円状電極の本数を増やすことによって必要な絶縁層の厚みを薄くすることが望ましい。 The thicker the insulating layer, the greater the effect of smoothing the voltage distribution. On the other hand, the thicker the insulating film, the higher the driving voltage. Therefore, in order to perform low voltage driving, the width of the concentric electrodes and the adjacent electrodes It is desirable to reduce the thickness of the required insulating layer by narrowing the space between them, that is, by increasing the number of concentric electrodes.
次に、他の実施例について説明する。たとえば図1の電極構成において、中心の円形電極220と最外部の電極229の間に位置する一つの同心円状の224にV1及びV2と独立の第3の電圧V3を加えて動作させることも可能であり、その場合にはV1及びV2電圧だけで駆動を行う場合に比べてより精密な電圧分布を形成することが可能となり、良好な光学特性を示すレンズを構成することができる。また、V1電圧とV2電圧の値を入れ替えることで凸レンズから凹レンズへの切り替えを行う場合においても、電圧分布の調整を行う際に有用である。
Next, another embodiment will be described. For example, in the electrode configuration of FIG. 1, it is also possible to operate by applying V1 and a third voltage V3 independent of V2 to one concentric 224 located between the central
さらに。中心から外側になるにしたがって内側に隣接する電極との間の抵抗値(以上の値であることを特徴とする)が等しいかより大きな抵抗値となるという条件、たとえば10オーム,10オーム,15オーム,30オーム,30オーム,45オーム,60オーム,120オーム,240オームという抵抗の分布がV3電圧を加える電極で一度リセットされ、隣接する電極との間の抵抗値が等しいかより大きな抵抗値となるような条件が再度10オームから設定できるので、同心円状の電極の本数が多くなり両端の抵抗値の比が非常に大きくなるような場合においても設定が可能な範囲で所要の抵抗値の分布を構成することが容易になるという利点がある。 moreover. The condition that the resistance values (characterized by the above values) equal to or larger than the resistance values between the adjacent electrodes on the inner side become equal or larger from the center to the outer side, for example, 10 ohms, 10 ohms, and 15 ohms. The resistance distribution of ohms, 30 ohms, 30 ohms, 45 ohms, 60 ohms, 120 ohms, 240 ohms is reset once at the electrode that applies the V3 voltage, and the resistance values between the adjacent electrodes are equal or larger. Since the condition such that becomes can be set again from 10 ohms, the required resistance value can be set within the range that can be set even when the number of concentric electrodes increases and the ratio of the resistance values at both ends becomes very large. It has the advantage of facilitating the construction of the distribution.
さらに、他の実施例について説明する。直径が150μの中心の円形電極と電極の幅が100μmで間隔が50μmの同心円状電極を用いて直径を10.8mmとした内側の液晶光学デバイスの外部に電極幅と各電極の間隔が同じ同心円状電極からなる電極群を設け、実施例1と同じ液晶材料であるRDP85475液晶を使用し、液晶層の厚みを80μm、透明絶縁層の厚みを80µmとして液晶光学デバイスを作製した。 Further, another embodiment will be described. Concentric circles with the same electrode width and distance between electrodes outside the inner liquid crystal optical device with a diameter of 10.8 mm using a central circular electrode with a diameter of 150 μm and concentric electrodes with a width of 100 μm and a spacing of 50 μm A liquid crystal optical device was produced by providing an electrode group consisting of shaped electrodes and using RDP85475 liquid crystal, which is the same liquid crystal material as in Example 1, with the thickness of the liquid crystal layer being 80 μm and the thickness of the transparent insulating layer being 80 µ m.
ここで、内側の液晶光学デバイスの外部に同心円状電極からなる電極群を設けた部分をフレネル部と呼ぶことにする。実施例3では、フレネル部を1個有するフレネル構造の液晶光学デバイスとなっている。中心の電極に印加する電圧をV1、内側の光学デバイスの最外側の電極に印加する電圧をV2、フレネル部の最内側に印加する電圧をV3、最外側の電極に印加する電圧をV4とし、作製した液晶光学デバイスに対して、以下の条件で電極に電圧を印加・保持し、光学位相差分布特性を測定し、光学位相差分布特性を図7(A)に、フレネル部の光学位相差の分布特性が概略前記液晶光学デバイスの光学位相差分布特性を外挿した特性となるように表した特性を図7(B)に示す。このフレネル構造の液晶光学デバイスは口径が15,4mmでレンズパワーが1.23ジオプトリの凸レンズの特性を示している。
(条件)
周波数=1kHz
V1=2.2V
V2=16.0V
V3=2.2V
V4=16.V
Here, a portion provided with an electrode group consisting of concentric electrodes on the outside of the inner liquid crystal optical device is referred to as a Fresnel portion. In the third embodiment, the liquid crystal optical device has a Fresnel structure and has one Fresnel portion. The voltage applied to the central electrode is V1, the voltage applied to the outermost electrode of the inner optical device is V2, the voltage applied to the innermost side of the Fresnel portion is V3, and the voltage applied to the outermost electrode is V4. For the manufactured liquid crystal optical device, a voltage is applied to and held on the electrodes under the following conditions, the optical phase difference distribution characteristics are measured, and the optical phase difference distribution characteristics are shown in FIG. 7 (A). FIG. 7B shows a characteristic in which the distribution characteristic of the above is roughly expressed as a characteristic obtained by extrapolating the optical phase difference distribution characteristic of the liquid crystal optical device. This Fresnel-structured liquid crystal optical device exhibits the characteristics of a convex lens having an aperture of 15.4 mm and a lens power of 1.23 diopters.
(conditions)
Frequency = 1kHz
V1 = 2.2V
V2 = 16.0V
V3 = 2.2V
V4 = 16. V
実施例1では、図1に示した電極構成による液晶レンズで透明な絶縁層41の厚みを120μmと厚くすることで図6に示したような滑らかな光学位相差分布特性が得られるが、V1が4.2V,V2が25V必要であった。実施例3では、同心円状の電極幅を80μm、電極間隔を40μmと狭くして透明な絶縁層の厚みを80μmと薄くすることでV1電圧が2.2V、V2電圧が16Vと低くなっているが、高電圧側の電圧V2をさらに低下させることが望ましい。
In Example 1, by increasing the thickness of the transparent insulating
前記高電圧側の電圧は透明な絶縁層41の厚みを薄くすること、すなわち同心円状電極の幅と隣接する電極間隔の和を小さくすること、具体的には同心円状電極の数を増すことにより低くすることができるが、高電圧側の電圧V2を加える最外側の電極220を液晶層側に近く配置することで高電圧側の電圧V2を低くすることが可能となる。
The voltage on the high voltage side is obtained by reducing the thickness of the transparent insulating
図8は、図1に示した電極構造において中心の電極及び最外側の電極を透明な絶縁層の液晶層側に配置し、前記液晶層側に配置されている電極及び前記液晶層側に配置されている電極に隣接する同心円状の電極と第1の基板の電極との間に電圧を加えて動作する液晶光学デバイスの一実施の形態を示す構成説明図である。 In FIG. 8, in the electrode structure shown in FIG. 1, the central electrode and the outermost electrode are arranged on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer, and arranged on the liquid crystal layer side and the liquid crystal layer side. It is a block diagram which shows one Embodiment of the liquid crystal optical device which operates by applying a voltage between the concentric electrode adjacent to the electrode and the electrode of the 1st substrate.
図8では、中心の電極及び最外側の電極が透明な絶縁層の液晶層側に配置されているが、液晶光学デバイスが凸レンズとして動作する場合は最外側の同心円状電極が最も高い電圧を印加することから液晶層側に配置することになるが、凹レンズとして動作する場合は最内側の中心の電極に最も高い電圧を印加することになるので、いずれの場合においても動作電圧を低くできるようにこれらの電極を液晶層側に配置した状態を示している。 In FIG. 8, the central electrode and the outermost electrode are arranged on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer, but when the liquid crystal optical device operates as a convex lens, the outermost concentric electrode applies the highest voltage. Therefore, it will be placed on the liquid crystal layer side, but when operating as a concave lens, the highest voltage will be applied to the innermost center electrode, so in any case the operating voltage can be lowered. The state where these electrodes are arranged on the liquid crystal layer side is shown.
実施例1と同じ構造で図8のような電極構造の液晶光学デバイスを作製した。すなわち、液晶層厚が30μm、透明絶縁層厚が120μm、同心円状電極の幅が90μm、電極間隔が30μmである。中心の電極及び最外側の電極を透明絶縁層の中間、すなわち液晶層側から60μmの位置に配置すると、同心円状電極の最外側に加える最も高い電圧が25Vから12Vとなり、さらに液晶層側に配置すると2.3Vまで低下することができた。
A liquid crystal optical device having the same structure as that of Example 1 and having an electrode structure as shown in FIG. 8 was produced. That is, the liquid crystal layer thickness is 30 μm, the transparent insulating layer thickness is 120 μm, the width of the concentric electrodes is 90 μm, and the electrode spacing is 30 μm. When the central electrode and the outermost electrode are placed in the middle of the transparent insulating layer, that is, at a
なお、液晶層側に配置されている電極と前記液晶層側に配置されている電極に隣接する同心円状の電極との間に間隔がある場合に、液晶層に加わる電界分布に乱れが生じることで光学位相差分布特性に悪影響を及ぼすことがあるので、前記液晶層側に配置されている電極に隣接する同心円状の電極を少し広げることでこれらの電極が互いに重なり合うようにすることが好ましい。 When there is a gap between the electrode arranged on the liquid crystal layer side and the concentric electrode adjacent to the electrode arranged on the liquid crystal layer side, the electric field distribution applied to the liquid crystal layer may be disturbed. Since this may adversely affect the optical phase difference distribution characteristics, it is preferable to slightly expand the concentric electrodes adjacent to the electrodes arranged on the liquid crystal layer side so that these electrodes overlap each other.
大口径且つ低電圧駆動が可能な液晶光学デバイスの実現を目指して、実施例3に示したフレネル構造の液晶光学デバイスにおけるフレネル部を3段構造とし、さらに実施例4に示したように中心の液晶光学デバイスにおける最外側の同心円状の電極とその外部に配置したフレネル部の電極群の最内側の同心円状の電極の対、及び前記最外側の同心円状の電極の外部に配置した各同心円状の電極群の最外側の電極とその外側に配置したフレネル部の電極群の最内側の電極の対、さらに隣接する各電極群の隣り合う最外部及び最内側の電極対及び全体の最外部の電極が前記透明な絶縁層の中で液晶層側から10µmの位置に配置した液晶光学デバイスを作製した。 Aiming at the realization of a liquid crystal optical device capable of large diameter and low voltage drive, the Frenel portion of the Frenel structure liquid crystal optical device shown in Example 3 has a three-stage structure, and is further centered as shown in Example 4. A pair of the outermost concentric electrodes in the liquid crystal optical device and the innermost concentric electrodes of the electrode group of the Frenel portion arranged outside the concentric electrodes, and each concentric electrode arranged outside the outermost concentric electrodes. The outermost electrode of the electrode group and the innermost electrode of the Frenel part electrode group arranged on the outer side of the electrode group, and the adjacent outermost and innermost electrode pairs of each adjacent electrode group and the outermost of the whole. A liquid crystal optical device in which the electrodes were arranged at a position of 10 µ m from the liquid crystal layer side in the transparent insulating layer was produced.
ここでは他の実施例と同様にRDP85475液晶を使用し、液晶層厚が100μm、透明絶縁層厚が80μm、同心円状電極の幅が100μm、電極間隔が50μmであり、中心の液晶光学デバイスの直径が9.9mm、液晶光学デバイス全体の口径が19.6mmである。ここで、実施例4で説明したように、液晶層側に配置されている電極に隣接する同心円状の電極の幅を少し広げることでこれらの電極が互いに重なり合うように設定されている。 Here, the RDP85475 liquid crystal is used as in the other examples, the liquid crystal layer thickness is 100 μm, the transparent insulating layer thickness is 80 μm, the width of the concentric electrodes is 100 μm, the electrode spacing is 50 μm, and the diameter of the central liquid crystal optical device. Is 9.9 mm, and the diameter of the entire liquid crystal optical device is 19.6 mm. Here, as described in Example 4, the widths of the concentric electrodes adjacent to the electrodes arranged on the liquid crystal layer side are slightly widened so that these electrodes overlap each other.
図8に示した電極構造において各電極への印加電圧V1,V2.V3,V4及び各フレネル部の最内側の電極及び隣接する電極への印加電圧をV5,V6とし、各フレネル部の最外側の電極及び隣接する電極への印加電圧はV4,V3となる。作製した液晶光学デバイスに対して、以下の条件で電極に電圧を印加・保持し、光学位相差分布特性を測定した。(条件)
V1=1.02V
V2=2.00V
V3=14.00V
V4=3.40V
V5=1.02V
V6=1.40V
とした。ここで周波数はいずれも1kHzである。
In the electrode structure shown in FIG. 8, the voltages V1 and V2 applied to each electrode. The voltage applied to V3, V4 and the innermost electrode of each frennel portion and the adjacent electrode is V5, V6, and the voltage applied to the outermost electrode and the adjacent electrode of each frennel portion is V4, V3. A voltage was applied to and held on the electrodes of the manufactured liquid crystal optical device under the following conditions, and the optical phase difference distribution characteristics were measured. (conditions)
V1 = 1.02V
V2 = 2.00V
V3 = 14.00V
V4 = 3.40V
V5 = 1.02V
V6 = 1.40V
And said. Here, the frequencies are all 1 kHz.
光学位相差分布特性を図9(A)に、隣接する各フレネル部における光学位相差の分布特性が概略中心の液晶光学デバイスの光学位相差分布特性を外挿した特性となるよう表示した特性を図9(B)に示す。全体のレンズパワーが約2ジオプトリの液晶光学デバイスを実現することができた。 The optical phase difference distribution characteristics are shown in FIG. 9A so that the distribution characteristics of the optical phase difference in each adjacent Fresnel portion are the characteristics obtained by extrapolating the optical phase difference distribution characteristics of the liquid crystal optical device at the approximate center. It is shown in FIG. 9 (B). We were able to realize a liquid crystal optical device with an overall lens power of about 2 diopters.
液晶層側に配置する電極と液晶層の間の透明絶縁層を無くして電極が配向膜のみを介して液晶層に接するようにすると駆動電圧を最も低下できるが、フレネル構造の場合に各フレネル部間での電位分布が急変することから、ディスクリネーションと呼ばれる分子配向が反転する領域が出現して光学特性が劣化する場合があり、特にラビング処理を行った配向膜表面に生じるプレティルト角と呼ばれる液晶分子が基板面に対して立ち上がる方向と電界による液晶分子の配向効果の及ぼす力が逆になる領域でこの効果が顕著になる。 The drive voltage can be reduced most if the transparent insulating layer between the electrode arranged on the liquid crystal layer side and the liquid crystal layer is eliminated so that the electrode is in contact with the liquid crystal layer only through the alignment film. Due to the sudden change in the potential distribution between them, a region called dispersion, in which the molecular orientation is reversed, may appear and the optical characteristics may deteriorate. This effect becomes remarkable in the region where the direction in which the liquid crystal molecules rise with respect to the substrate surface and the force exerted by the orientation effect of the liquid crystal molecules due to the electric field are opposite to each other.
実施例5と同じ構造寸法の液晶光学デバイスにおいて、中心の液晶光学デバイスにおける最外側の同心円状の電極及び各フレネル部の最内側及び最外側の同心円状電極と隣り合うフレネル部の同心円状電極の間に液晶分子が電極基板面に対して垂直に配向する領域を設けた液晶光学デバイスを作製した。このデバイスではディスクリネーションと呼ばれる分子配向が反転する領域の発生を抑えることができるため、良好な光学特性を有する液晶光学デバイスを構成することができた。同様に垂直配向領域の代わりに隔壁を設けることでも、このようなディスクリネーションと呼ばれる分子配向が反転する領域の発生を抑えることができる。 In the liquid crystal optical device having the same structural dimensions as in the fifth embodiment, the outermost concentric electrodes in the central liquid crystal optical device and the concentric electrodes in the frennel portion adjacent to the innermost and outermost concentric electrodes in each frennel portion. A liquid crystal optical device having a region in which liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the electrode substrate surface was produced. In this device, it is possible to suppress the generation of a region where the molecular orientation is reversed, which is called dispersion, so that a liquid crystal optical device having good optical characteristics can be configured. Similarly, by providing a partition wall instead of the vertically oriented region, it is possible to suppress the occurrence of such a region where the molecular orientation is reversed, which is called dispersion.
実施例1と同じ構造寸法を有する液晶光学デバイスにおいて、液晶分子の配向方向が軸対称状すなわち同心円状に配向させた液晶光学デバイスを作製した。このデバイスの光学特性は実施例1のデバイスとほぼ同じになるが、このような配向とすることで、1層の液晶層で特定の偏向方向に依存しない素通し状態と凸レンズ側及び凹レンズ側が可変焦点特性を有しており、固定焦点のレンズと組み合わせることで焦点距離が固定の状態と2組の可変焦点特性を有する切り替え可能な3焦点レンズを構成することができる。 In the liquid crystal optical device having the same structural dimensions as in Example 1, a liquid crystal optical device in which the orientation direction of the liquid crystal molecules is axially symmetric, that is, concentric circles is produced. The optical characteristics of this device are almost the same as those of the device of Example 1, but by making such an orientation, a transparent state that does not depend on a specific deflection direction in one liquid crystal layer and a variable focal length on the convex lens side and the concave lens side. It has characteristics, and when combined with a fixed focal length lens, it is possible to construct a switchable trifocal lens having a fixed focal length and two sets of variable focal length characteristics.
液晶分子の配向状態は同心円状のみならず、放射状の配向状態であってもよく、配向方向が互いに直交する領域を交互に配置した市松模様のような配向状態でもよく、さらには様々な方向に配向している領域を組み合わせたものでもよい。 The alignment state of the liquid crystal molecules may be not only concentric circles but also radial orientation states, or may be an orientation state such as a checkered pattern in which regions whose orientation directions are orthogonal to each other are alternately arranged, and further, in various directions. It may be a combination of oriented regions.
同心円状の配向状態は基板を回転させて同心円状にラビングすることで容易に得ることができる。また、他の配向状態は光配向技術を用いることで作製することができる。なお、液晶分子を同心円状に配向させたデバイスでは、プレティルトの方向と電界による液晶分子の立ち上がる方向が常に直交するようなっているので、ディスクリネーションの発生を抑制することができる。 The concentric orientation state can be easily obtained by rotating the substrate and rubbing it concentrically. In addition, other alignment states can be produced by using a photo-alignment technique. In a device in which the liquid crystal molecules are oriented concentrically, the direction of the pretilt and the rising direction of the liquid crystal molecules due to the electric field are always orthogonal to each other, so that the occurrence of dispersion can be suppressed.
さらに、第2の基板面に透明な中心対称の電極群の代わりに複数の一方向に延伸した透明な帯状の電極群を配置し、第1の基板に配置した共通となる第1の電極とそれぞれの帯状の電極との間に光学位相差分布特性が直線状に変化するように階段状となる電圧を印加することで、入射光の方向を偏向するような機能を有する光学デバイスを実現することができる。 Further, instead of the transparent centrally symmetric electrode group, a plurality of transparent strip-shaped electrodes extending in one direction are arranged on the second substrate surface, and the common first electrode arranged on the first substrate is used. By applying a stepped voltage between each band-shaped electrode so that the optical phase difference distribution characteristic changes linearly, an optical device having a function of deflecting the direction of incident light is realized. be able to.
他の実施例と同様にRDP85475液晶を使用し、液晶層厚を30μm、透明絶縁層厚を60μm、帯状の電極の幅を45μm、電極間隔を15μm、開口幅を0.57mmとした。さらに、両端の帯状電極から隣接する帯状電極を介して他の端の帯状電極間に透明な抵抗膜を接続し、前記両端の帯状電極と共通電極となる第1の電極との間にそれぞれ1.5V、15Vの電圧を印加すると、約1度の偏向角を有する光偏向デバイスを得ることができた。 As in the other examples, the RDP85475 liquid crystal display was used, the liquid crystal layer thickness was 30 μm, the transparent insulating layer thickness was 60 μm, the band-shaped electrode width was 45 μm, the electrode spacing was 15 μm, and the opening width was 0.57 mm. Further, a transparent resistance film is connected from the band-shaped electrodes at both ends to the band-shaped electrodes at the other ends via the adjacent band-shaped electrodes, and 1 is provided between the band-shaped electrodes at both ends and the first electrode serving as a common electrode. When a voltage of .5V or 15V was applied, an optical deflection device having a deflection angle of about 1 degree could be obtained.
この場合も透明な絶縁層の厚み及び液晶層の厚みの和を90μm、電極幅と電極間隔の和を60μmと設定していることから、階段状ではなく滑らかな直線状の光学位相差分布特性が得られている。 In this case as well, the sum of the thickness of the transparent insulating layer and the thickness of the liquid crystal layer is set to 90 μm, and the sum of the electrode width and the electrode spacing is set to 60 μm. Has been obtained.
透明な帯状電極群の各電極間に配置した透明な抵抗膜の抵抗値が片側の帯状電極から他の端に向かって距離を変数とする概略3次以上の関数に依存する値またはその階段近似の値とすると直線状の光学位相差分布特性が得られる。 The resistance value of the transparent resistance film placed between each electrode of the transparent band-shaped electrode group is a value that depends on a function of approximately third order or higher with the distance from one band-shaped electrode toward the other end as a variable, or a step approximation thereof. When the value of is set to, a linear optical phase difference distribution characteristic can be obtained.
さらに、前記の液晶光偏向デバイスを複数個配置したフレネル構造とすることで、有効開口幅を広くすることができる。前記開口幅が0.57mmの液晶光偏向デバイスを5個配置したフレネル構造の液晶光偏向デバイスを作製した。この場合の開口幅は2.85mmで偏向角は約1度であった。 Further, the effective aperture width can be widened by forming the Fresnel structure in which a plurality of the above-mentioned liquid crystal light deflection devices are arranged. A liquid crystal light deflection device having a Fresnel structure was prepared by arranging five liquid crystal light deflection devices having an aperture width of 0.57 mm. In this case, the opening width was 2.85 mm and the deflection angle was about 1 degree.
またさらに、各フレネル部の境界における電極を透明な絶縁層の液晶側に配置することで駆動電圧を低くすることもできる。前記電極を透明な絶縁層の中で液晶層から15µmの位置に配置すると最も高い電圧値であった15Vが4Vとなり、駆動電圧の低電圧化を行うことができた。 Further, the driving voltage can be lowered by arranging the electrodes at the boundary of each Fresnel portion on the liquid crystal side of the transparent insulating layer. When the electrode was placed at a position of 15 µ m from the liquid crystal layer in the transparent insulating layer, the highest voltage value of 15V became 4V, and the drive voltage could be lowered.
本発明によると、駆動電極と液晶層の間に透明な高抵抗層やインピーダンス層が無いことから、駆動電圧の周波数に依存せず、長期間安定な動作が実現される。さらに、光学位相差分布特性が滑らかとなり、光学特性が優れた大口径の液晶レンズや光偏向デバイスのみならず、種々の光学デバイス等にも適用することが可能である。 According to the present invention, since there is no transparent high resistance layer or impedance layer between the drive electrode and the liquid crystal layer, stable operation for a long period of time is realized regardless of the frequency of the drive voltage. Further, the optical phase difference distribution characteristic becomes smooth, and it can be applied not only to a large-diameter liquid crystal lens and a light deflection device having excellent optical characteristics, but also to various optical devices and the like.
また、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して擬態化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよく、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and mimicked within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiment. For example, some components may be removed from the components shown in the embodiments, or components spanning different embodiments may be combined as appropriate.
本発明の液晶光学デバイスは、電極間に電圧を印加して液晶の実効的な屈折率を可変制御することで、光学レンズ特性や光学系の収差を調節できるデバイスが実現される。駆動電圧に周波数依存性が無いので、小型レンズから中型・大型レンズなど、さまざまなレンズなどに利用可能である。 The liquid crystal optical device of the present invention realizes a device capable of adjusting the optical lens characteristics and the aberration of the optical system by variably controlling the effective refractive index of the liquid crystal by applying a voltage between the electrodes. Since the drive voltage does not depend on frequency, it can be used for various lenses such as small lenses, medium-sized and large lenses.
11・・・第1の基板、12・・・第2の基板、21・・・共通電極、220・・・中心の円形状電極、221~229・・・同心円状の電極群、31・・・液晶層、41・・・透明絶縁層、81、82、83、84・・・駆動電源 11 ... 1st substrate, 12 ... 2nd substrate, 21 ... common electrode, 220 ... central circular electrode, 221 to 229 ... concentric electrode group, 31 ... -Liquid crystal layer, 41 ... Transparent insulating layer, 81, 82, 83, 84 ... Drive power supply
液晶を使用した可変焦点レンズとして、平板状の第1の電極と円形の開口部を有するパターン電極が構成された第2の透明電極との間に液晶層を挿入し、第2の透明電極と液晶層との間に透明絶縁層を挿入して第2の透明電極を液晶層からある一定の距離を置くように配置することで、電極の開口部分の直径をある程度大きくしても、軸対称の不均一電界が開口部の中心付近まで広がるようになって入射光に対する液晶の実効的な屈折率を可変することで良好なレンズ効果を発揮する方法が特許文献1に提案されており、直径が数mm程度の液晶レンズが報告されている。
As a varifocal lens using a liquid crystal, a liquid crystal layer is inserted between a flat plate-shaped first electrode and a second transparent electrode having a patterned electrode having a circular opening, and the second transparent electrode is used. By inserting a transparent insulating layer between the liquid crystal layer and arranging the second transparent electrode at a certain distance from the liquid crystal layer, axial symmetry is applied even if the diameter of the opening portion of the electrode is increased to some extent. Patent Document 1 proposes a method in which the non-uniform electric field of No. 1 spreads to the vicinity of the center of the opening and the effective refractive index of the liquid crystal with respect to the incident light is changed to exhibit a good lens effect. A liquid crystal lens of about several mm has been reported.
図1における電極群220~229の間には、各々の電極の電圧がそれぞれ図2に示したような値となるように調整された透明な抵抗膜が接続されているが、前記透明な抵抗膜の厚みが一定であり、各同心円状の電極間の間隔がそれぞれ等しい場合には、透明抵抗膜の抵抗値はその幅に逆比例するので、中心から半径方向に外側に向かって所定の抵抗値の逆数となるように抵抗膜の幅を調整した。すなわち、中心の円形電極220から最外部の電極229に向かって隣接する各電極間に設けた前記透明な抵抗膜の抵抗値は、それぞれ10オーム,10オーム,15オーム,30オーム,30オーム,45オーム,60オーム,120オーム,240オームとなっており、中心から外側になるにしたがって内側に隣接する電極との間の抵抗値が等しいかより大きな抵抗値となっている。
A transparent resistance film adjusted so that the voltage of each electrode has a value as shown in FIG. 2 is connected between the
中心の円形電極220から最外部の電極229に向かって隣接する各電極間に設けた前記透明な抵抗膜の抵抗値は、図2に示した各々の電極に加わる電圧と同じように変化することから、透明な抵抗膜の抵抗値が中心から半径方向の距離を変数とする高次の関数に依存する値の階段近似の値となっている。ここで、高次関数の次数は4次以上であることが好ましい。
The resistance value of the transparent resistance film provided between the adjacent electrodes from the central
前述したように、前記透明な抵抗膜の厚みが一定であり、各同心円状の電極間の間隔がそれぞれ等しい場合には、透明抵抗膜の抵抗値はその幅に逆比例するので、中心から半径方向に外側に向かって所定の抵抗値の逆数となるように抵抗膜の幅を調整することで図2に示したような電圧分布を得ることができる。また、抵抗膜の幅の逆数が4次関数や6次関数などの高次の関数に依存する値の階段近似の値となるようにすることもできる。
As described above, when the thickness of the transparent resistance film is constant and the distance between the concentric electrodes is equal, the resistance value of the transparent resistance film is inversely proportional to the width, so that the radius from the center. The voltage distribution as shown in FIG. 2 can be obtained by adjusting the width of the resistance film so as to be the reciprocal of a predetermined resistance value toward the outside in the direction. Further, the reciprocal of the width of the resistance film can be set to be a step approximation value of a value depending on a higher-order function such as a quartic function or a sixth-order function.
さらに、他の実施例について説明する。直径が150μの中心の円形電極と電極の幅が100μmで間隔が50μmの同心円状電極を用いて直径を10.8mmとした第1の電極群からなる内側の液晶光学デバイスの外部に電極幅と各電極の間隔が同じ同心円状電極からなる第2の電極群を設け、実施例1と同じ液晶材料であるRDP85475液晶を使用し、液晶層の厚みを80μm、透明絶縁層の厚みを80μmとして液晶光学デバイスを作製した。
Further, another embodiment will be described. An electrode width outside the inner liquid crystal optical device consisting of a first group of electrodes with a diameter of 10.8 mm using a central circular electrode with a diameter of 150 μm and concentric electrodes with a width of 100 μm and a spacing of 50 μm. A second electrode group consisting of concentric electrodes having the same spacing between the electrodes is provided, and the RDP85475 liquid crystal, which is the same liquid crystal material as in Example 1, is used, the thickness of the liquid crystal layer is 80 μm, and the thickness of the transparent insulating layer is 80 μm . As a liquid crystal optical device was manufactured.
ここで、内側の液晶光学デバイスの外部に同じ中心を有する同心円状電極からなる第2の電極群を設けた部分をフレネル部と呼ぶことにする。実施例3では、フレネル部を1個有するフレネル構造の液晶光学デバイスとなっている。中心の電極に印加する電圧をV1、内側の第1の電極群からなる光学デバイスの最外側の電極に印加する電圧をV2、第2の電極群からなるフレネル部の最内側の電極に印加する電圧をV3、前記フレネル部の最外側の電極に印加する電圧をV4とし、作製した液晶光学デバイスに対して、以下の条件で各電極に電圧を印加・保持し、光学位相差分布特性を測定し、光学位相差分布特性を図7(A)に、フレネル部の光学位相差の分布特性が概略前記液晶光学デバイスの光学位相差分布特性を外挿した特性となるように表した特性を図7(B)に示す。このフレネル構造の液晶光学デバイスは口径が15,4mmでレンズパワーが1.23ジオプトリの凸レンズの特性を示している。
(条件)
周波数=1kHz
V1=2.2V
V2=16.0V
V3=2.2V
V4=16.V
Here, a portion provided with a second electrode group composed of concentric electrodes having the same center on the outside of the inner liquid crystal optical device will be referred to as a Fresnel portion. In the third embodiment, the liquid crystal optical device has a Fresnel structure and has one Fresnel portion. The voltage applied to the central electrode is V1, and the voltage applied to the outermost electrode of the optical device consisting of the inner first electrode group is V2, and the voltage applied to the innermost electrode of the Frenel portion composed of the second electrode group is applied. The voltage is V3, the voltage applied to the outermost electrode of the Fresnel portion is V4, and the voltage is applied and held to each electrode under the following conditions for the manufactured liquid crystal optical device, and the optical phase difference distribution characteristic is measured. The optical phase difference distribution characteristic is shown in FIG. 7A, and the characteristic is shown so that the distribution characteristic of the optical phase difference of the Fresnel portion is a characteristic obtained by extrapolating the optical phase difference distribution characteristic of the liquid crystal optical device. 7 (B) is shown. This Fresnel-structured liquid crystal optical device exhibits the characteristics of a convex lens having an aperture of 15.4 mm and a lens power of 1.23 diopters.
(conditions)
Frequency = 1kHz
V1 = 2.2V
V2 = 16.0V
V3 = 2.2V
V4 = 16. V
大口径且つ低電圧駆動が可能な液晶光学デバイスの実現を目指して、実施例3に示したフレネル構造の液晶光学デバイスにおけるフレネル部を3段構造とし、さらに実施例4に示したように第1組の電極群からなる中心の液晶光学デバイスにおける中心の電極及び最外側の同心円状の電極と、その外部に配置した同じ中心を有する第2組の同心円状の電極群からなる第1のフレネル部の電極群の最内側の同心円状の電極及び最外側の同心円状の電極、その外部に配置した同じ中心を有する第3組の電極群からなる第2のフレネル部の最内側の同心円状の電極及び最外側の電極、さらにその外部に配置した同じ中心を有する第4組の電極群からなる第3のフレネル部の最内側の電極及び最外側の電極を前記透明な絶縁層の中で液晶層側から10μmの位置に配置した液晶光学デバイスを作製した。
Aiming at the realization of a liquid crystal optical device capable of large diameter and low voltage drive, the Frenel portion of the Frenel structure liquid crystal optical device shown in Example 3 has a three-stage structure, and further, as shown in Example 4, the first A first Frenel section consisting of a central electrode and an outermost concentric electrode in a central liquid crystal optical device consisting of a set of electrodes , and a second set of concentric electrodes having the same center arranged outside the center electrode and the outermost concentric electrodes. The innermost concentric electrode of the second Frenel portion consisting of the innermost concentric electrode , the outermost concentric electrode, and the third set of electrodes having the same center arranged outside the concentric electrode. The innermost electrode and the outermost electrode of the third Frenel portion consisting of the electrode, the outermost electrode, and the fourth set of electrodes having the same center arranged outside the electrode and the outermost electrode are placed in the transparent insulating layer. A liquid crystal optical device arranged at a position of 10 μm from the liquid crystal layer side was manufactured.
Claims (7)
前記中心電極と複数の同心円状の電極群と前記液晶層の間に透明な絶縁層を配置し、前記中心電極と同心円状の電極群と前記第1の基板の前記透明な電極とが対向している各々の領域で前記液晶層の実効的な屈折率の分布を調整することで動作する液晶光学デバイスであって、
透明な絶縁層の厚み及び液晶層の厚みの和が同心円状の電極の幅の平均値及びその電極に隣接する他の電極との間隔の平均値の和よりも大きいことを特徴とする液晶光学デバイス。 A liquid crystal layer in which liquid crystal molecules contained between a first substrate having a transparent electrode and a second substrate having a transparent electrode are oriented, and the transparent electrode on the surface of at least the second substrate is provided. Each is formed from a center electrode held at a stepped voltage and a group of concentric electrodes.
A transparent insulating layer is arranged between the center electrode, a plurality of concentric electrodes, and the liquid crystal layer, and the center electrode, the concentric electrodes, and the transparent electrode of the first substrate face each other. A liquid crystal optical device that operates by adjusting the distribution of the effective refractive electrode of the liquid crystal layer in each region.
Liquid crystal optics characterized in that the sum of the thickness of the transparent insulating layer and the thickness of the liquid crystal layer is larger than the sum of the average values of the widths of the concentric electrodes and the average value of the intervals between the electrodes and other electrodes adjacent to the electrodes. device.
前記透明な絶縁層の中または透明な絶縁層の液晶層側に配置されている電極及び前記電極以外の電極で前記透明な絶縁層の中または透明な絶縁層の液晶層側に配置されている電極に隣接する同心円状の電極と第1の基板の電極との間にさらに電圧を加えて動作することを特徴とする液晶光学デバイス。 In any of the liquid crystal optical devices according to claims 1 to 3, the central electrode and the outermost concentric electrode or any one of the electrodes are arranged between the electrode group and the liquid crystal layer. It is arranged in the insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer.
Electrodes arranged in the transparent insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer and electrodes other than the electrodes are arranged in the transparent insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer. A liquid crystal optical device characterized in that it operates by further applying a voltage between a concentric electrode adjacent to the electrode and an electrode of a first substrate.
前記最外側の同心円状の電極とその外部に配置した前記一組の電極群の最内側の同心円状の電極の対、及び前記最外側の同心円状の電極の外部に配置した各同心円状の電極群の最外側の電極とその外側に配置した電極群の最内側の電極の対、さらに隣接する各電極群の隣り合う最外部及び最内側の電極対及び全体の最外部の電極が前記透明な絶縁層の中または透明な絶縁層の液晶層側に配置されており、
前記透明な絶縁層の中または透明な絶縁層の液晶層側に配置されている電極及び、前記電極以外の電極で前記電極に隣接する同心円状の電極各々と第1の基板の電極との間に電圧を加えて動作することを特徴とする液晶光学デバイスであって、
隣接する各電極群の組における光学位相差の分布特性が概略中心の液晶光学デバイスの光学位相差分布特性を外挿した特性となるような電圧を加えて動作することを特徴とする液晶光学デバイス。 In the liquid crystal optical device according to claim 5, at least one set of electrode groups is arranged with a plurality of concentric transparent electrode groups as a set outside the outermost concentric electrodes.
A pair of the outermost concentric electrodes and the innermost concentric electrodes of the set of electrodes arranged outside the concentric electrodes, and each concentric electrode arranged outside the outermost concentric electrodes. The outermost electrode of the group, the innermost electrode pair of the electrode group arranged outside the group, the adjacent outermost and innermost electrode pairs of each adjacent electrode group, and the outermost electrode of the whole are transparent. It is arranged in the insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer.
Between the electrodes arranged in the transparent insulating layer or on the liquid crystal layer side of the transparent insulating layer, and the electrodes other than the electrodes and concentric electrodes adjacent to the electrodes, and the electrodes of the first substrate. A liquid crystal optical device characterized in that it operates by applying a voltage to the
A liquid crystal optical device characterized in that it operates by applying a voltage such that the distribution characteristic of the optical phase difference in each set of adjacent electrodes is a characteristic obtained by extrapolating the optical phase difference distribution characteristic of the liquid crystal optical device at the center. ..
前記透明な電極群と前記液晶層の間に透明な絶縁層を配置し、前記透明な電極群と前記第1の基板の前記透明な電極とが対向している各々の領域で前記液晶層の実効的な屈折率の分布を調整することで動作する液晶光学デバイスであって、
透明な絶縁層の厚み及び液晶層の厚みの和が透明な帯状電極群の電極の幅の平均値及びその電極に隣接する透明な帯状電極との間隔の平均値の和よりも大きいことを特徴とする液晶光学デバイス。 The transparent electrode is provided with a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules accommodated between the first substrate having a transparent electrode and the second substrate having a transparent electrode are oriented, and the transparent electrode is at least on the surface of the second substrate. Each is formed from a group of strip-shaped electrodes extending in one direction, each held at a stepped voltage.
A transparent insulating layer is arranged between the transparent electrode group and the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer is formed in each region where the transparent electrode group and the transparent electrode of the first substrate face each other. A liquid crystal optical device that operates by adjusting the effective refractive electrode distribution.
The feature is that the sum of the thickness of the transparent insulating layer and the thickness of the liquid crystal layer is larger than the sum of the average values of the widths of the electrodes of the transparent strip-shaped electrode group and the average value of the intervals between the transparent strip-shaped electrodes adjacent to the electrodes. Liquid crystal optical device.
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