JPH05297339A - 液晶光屈折素子 - Google Patents
液晶光屈折素子Info
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- JPH05297339A JPH05297339A JP10100392A JP10100392A JPH05297339A JP H05297339 A JPH05297339 A JP H05297339A JP 10100392 A JP10100392 A JP 10100392A JP 10100392 A JP10100392 A JP 10100392A JP H05297339 A JPH05297339 A JP H05297339A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】誘電異方性が負の液晶が封入された液晶光屈折
素子において、透明基板の形状による電圧無印加状態に
おける液晶分子の配向乱れを無くして、該液晶分子の配
向乱れに起因する収差の問題を解消する。 【構成】平板状基板（平板ガラス）１１及び該平板状基
板１１と対向配設された非平板状基板（平凹レンズ）１
４よりなり相対向する内周面にそれぞれ透明導電膜１
２、１５が形成された一対の透明基板で画定された空間
に、誘電異方性が負の液晶１７を封入してなる液晶光屈
折素子１において、平板状基板１１のみに垂直配向処理
膜１３が形成されている。液晶光屈折素子１内に封入さ
れた誘電異方性が負の液晶１７の液晶分子は、電圧無印
加状態において、平板状基板１１に形成された垂直配向
処理膜１３の配向力のみにより、平板状基板１１及び非
平板状基板１４よりなる一対の透明基板間で、極めて良
好に垂直配向する。
素子において、透明基板の形状による電圧無印加状態に
おける液晶分子の配向乱れを無くして、該液晶分子の配
向乱れに起因する収差の問題を解消する。 【構成】平板状基板（平板ガラス）１１及び該平板状基
板１１と対向配設された非平板状基板（平凹レンズ）１
４よりなり相対向する内周面にそれぞれ透明導電膜１
２、１５が形成された一対の透明基板で画定された空間
に、誘電異方性が負の液晶１７を封入してなる液晶光屈
折素子１において、平板状基板１１のみに垂直配向処理
膜１３が形成されている。液晶光屈折素子１内に封入さ
れた誘電異方性が負の液晶１７の液晶分子は、電圧無印
加状態において、平板状基板１１に形成された垂直配向
処理膜１３の配向力のみにより、平板状基板１１及び非
平板状基板１４よりなる一対の透明基板間で、極めて良
好に垂直配向する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶セルを利用した液
晶光屈折素子に関する。
晶光屈折素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶光屈折素子として、液晶
の電気光学効果を利用して焦点距離を可変とした焦点距
離可変液晶レンズが知られている。例えば、特開昭６０
−５０５１０号公報には、凹レンズ形状の透明基板と平
板状の透明基板よりなり相対向する内周面にそれぞれ透
明導電膜が形成された一対の透明基板で画定された空間
に、誘電異方性が正の電界効果形液晶を封入してなり、
液晶分子を基板に平行となるように一方向に配向させた
焦点距離可変液晶レンズが開示されている。
の電気光学効果を利用して焦点距離を可変とした焦点距
離可変液晶レンズが知られている。例えば、特開昭６０
−５０５１０号公報には、凹レンズ形状の透明基板と平
板状の透明基板よりなり相対向する内周面にそれぞれ透
明導電膜が形成された一対の透明基板で画定された空間
に、誘電異方性が正の電界効果形液晶を封入してなり、
液晶分子を基板に平行となるように一方向に配向させた
焦点距離可変液晶レンズが開示されている。
【０００３】この液晶レンズにしきい値以上の交流電圧
を印加すると、電子分極により分極している誘電異方性
が正の各液晶分子は長軸の向きを電圧印加方向に変え
る。このため、印加電圧の大きさを制御することによ
り、基板に平行に配向していた液晶分子の長軸の向きを
基板に対して垂直方向に連続的に変えることができる。
したがって、液晶分子の配向の方位に偏光した入射光に
対して、液晶レンズのみかけの屈折率は異常光に対する
値から常光に対する値まで連続的に変化する。このよう
に、印加電圧により液晶分子の配向方向を制御して液晶
レンズのみかけの屈折率を変化させることにより、レン
ズの焦点距離を異常光に対する値から常光に対する値ま
で連続的に変化させることができる。
を印加すると、電子分極により分極している誘電異方性
が正の各液晶分子は長軸の向きを電圧印加方向に変え
る。このため、印加電圧の大きさを制御することによ
り、基板に平行に配向していた液晶分子の長軸の向きを
基板に対して垂直方向に連続的に変えることができる。
したがって、液晶分子の配向の方位に偏光した入射光に
対して、液晶レンズのみかけの屈折率は異常光に対する
値から常光に対する値まで連続的に変化する。このよう
に、印加電圧により液晶分子の配向方向を制御して液晶
レンズのみかけの屈折率を変化させることにより、レン
ズの焦点距離を異常光に対する値から常光に対する値ま
で連続的に変化させることができる。
【０００４】なお、誘電異方性が負の液晶を封入すると
ともに液晶分子を基板に対して垂直配向させた液晶レン
ズにおいては、印加電圧に対する焦点距離の変化が逆に
なる。また、液晶分子は磁化率異方性をも有するので、
磁界を加えても液晶分子の配向状態を変えることがで
き、磁界による焦点距離可変のレンズとすることもでき
る。
ともに液晶分子を基板に対して垂直配向させた液晶レン
ズにおいては、印加電圧に対する焦点距離の変化が逆に
なる。また、液晶分子は磁化率異方性をも有するので、
磁界を加えても液晶分子の配向状態を変えることがで
き、磁界による焦点距離可変のレンズとすることもでき
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、誘電異方性が
負の液晶を液晶レンズに封入する場合、液晶分子を基板
に垂直配向させるために、一対の透明基板の表面に垂直
配向処理膜がそれぞれ形成される。この場合電圧無印加
状態では、液晶分子は一対の透明基板の表面に形成され
た垂直配向処理膜の配向力により、一対の透明基板間で
垂直配向する。
負の液晶を液晶レンズに封入する場合、液晶分子を基板
に垂直配向させるために、一対の透明基板の表面に垂直
配向処理膜がそれぞれ形成される。この場合電圧無印加
状態では、液晶分子は一対の透明基板の表面に形成され
た垂直配向処理膜の配向力により、一対の透明基板間で
垂直配向する。
【０００６】このとき、一対の透明基板のうち凹レンズ
形状の透明基板の近傍では、該凹レンズ形状の透明基板
に形成された垂直配向処理膜の配向力により、液晶分子
が凹状曲面に忠実に垂直配向して、該凹状曲面の求心方
向に配向する。このため、凹レンズ形状の中心部では良
好な液晶分子の配向状態を得ることができるが、凹レン
ズ形状の周縁部に近づくほど、液晶分子の向きは垂直か
らズレていく。
形状の透明基板の近傍では、該凹レンズ形状の透明基板
に形成された垂直配向処理膜の配向力により、液晶分子
が凹状曲面に忠実に垂直配向して、該凹状曲面の求心方
向に配向する。このため、凹レンズ形状の中心部では良
好な液晶分子の配向状態を得ることができるが、凹レン
ズ形状の周縁部に近づくほど、液晶分子の向きは垂直か
らズレていく。
【０００７】この液晶分子の垂直方向からのズレは、液
晶レンズの屈折率分布に影響する。すなわち、液晶レン
ズの光軸に平行な光線が液晶レンズ内を通過する場合を
考えると、液晶分子が一対の透明基板に垂直に配向して
いるレンズの中心部付近を通過する光線に対してはレン
ズ内の屈折率がｎ0 となるが、液晶分子が上記凹状曲面
の求心方向に配向しているレンズの周縁部に近い部分を
通過する光線ほどその屈折率はｎ0 より大きくなる。そ
して、この液晶レンズの場所による屈折率分布は、レン
ズ収差の原因となるので問題である。
晶レンズの屈折率分布に影響する。すなわち、液晶レン
ズの光軸に平行な光線が液晶レンズ内を通過する場合を
考えると、液晶分子が一対の透明基板に垂直に配向して
いるレンズの中心部付近を通過する光線に対してはレン
ズ内の屈折率がｎ0 となるが、液晶分子が上記凹状曲面
の求心方向に配向しているレンズの周縁部に近い部分を
通過する光線ほどその屈折率はｎ0 より大きくなる。そ
して、この液晶レンズの場所による屈折率分布は、レン
ズ収差の原因となるので問題である。
【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、誘電異方性が負の液晶が封入された液晶光屈折素
子において、透明基板の形状による電圧無印加状態にお
ける液晶分子の配向乱れを無くして、該液晶分子の配向
乱れに起因する収差の問題を解消することを目的とす
る。
あり、誘電異方性が負の液晶が封入された液晶光屈折素
子において、透明基板の形状による電圧無印加状態にお
ける液晶分子の配向乱れを無くして、該液晶分子の配向
乱れに起因する収差の問題を解消することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶光屈折素子
は、平板状基板及び該平板状基板と対向配設された非平
板状基板よりなり相対向する内周面にそれぞれ透明導電
膜が形成された一対の透明基板で画定された空間に、誘
電異方性が負の液晶を封入してなる液晶光屈折素子にお
いて、一対の前記透明基板のうち前記平板状基板のみに
垂直配向処理膜が形成されていることを特徴とする。
は、平板状基板及び該平板状基板と対向配設された非平
板状基板よりなり相対向する内周面にそれぞれ透明導電
膜が形成された一対の透明基板で画定された空間に、誘
電異方性が負の液晶を封入してなる液晶光屈折素子にお
いて、一対の前記透明基板のうち前記平板状基板のみに
垂直配向処理膜が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の液晶光屈折素子は、平板状基板及び非
平板状基板よりなる一対の透明基板のうち、平板状基板
のみに垂直配向処理膜が形成され、非平板状基板には垂
直配向処理膜が形成されていない。この構成により、液
晶光屈折素子内に封入された誘電異方性が負の液晶の液
晶分子は、電圧無印加状態で、平板状基板に形成された
垂直配向処理膜の配向力のみにより、該平板状基板に極
めて良好に垂直配向する。このとき、液晶分子の配向
は、非平板状基板に垂直配向処理膜が形成されていない
ので、該非平板状基板の形状による影響を受けて部分的
に乱れを生ずることがない。なお、上記垂直配向処理膜
の配向力は、一般に数１００μｍ以上に及ぶ。このた
め、平板状基板及び非平板状基板間の最大ギャップを上
記垂直配向処理膜の配向力が及ぶ範囲内とすれば、平板
状基板及び該平板状基板と対向配設された非平板状基板
よりなる一対の透明基板間で、液晶分子は極めて良好に
非平板状基板の形状によらず垂直配向する。
平板状基板よりなる一対の透明基板のうち、平板状基板
のみに垂直配向処理膜が形成され、非平板状基板には垂
直配向処理膜が形成されていない。この構成により、液
晶光屈折素子内に封入された誘電異方性が負の液晶の液
晶分子は、電圧無印加状態で、平板状基板に形成された
垂直配向処理膜の配向力のみにより、該平板状基板に極
めて良好に垂直配向する。このとき、液晶分子の配向
は、非平板状基板に垂直配向処理膜が形成されていない
ので、該非平板状基板の形状による影響を受けて部分的
に乱れを生ずることがない。なお、上記垂直配向処理膜
の配向力は、一般に数１００μｍ以上に及ぶ。このた
め、平板状基板及び非平板状基板間の最大ギャップを上
記垂直配向処理膜の配向力が及ぶ範囲内とすれば、平板
状基板及び該平板状基板と対向配設された非平板状基板
よりなる一対の透明基板間で、液晶分子は極めて良好に
非平板状基板の形状によらず垂直配向する。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により本発明の液晶光屈折素子
を具体的に説明する。 （実施例１）本実施例１は本発明の液晶光屈折素子を焦
点距離可変液晶レンズに適用したものである。
を具体的に説明する。 （実施例１）本実施例１は本発明の液晶光屈折素子を焦
点距離可変液晶レンズに適用したものである。
【００１２】図１及び図２に示す本実施例１の液晶光屈
折素子１は、平板ガラス（本発明の平板状の透明基板を
なす、ソーダライムガラス）１１と、平板ガラス１１の
内周面に形成されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜１
２と、第１透明導電膜１２の表面に形成された垂直配向
処理膜１３と、平板ガラス１１と対向配設された平凹レ
ンズ（本発明の非平板状の透明基板をなす、ガラスＢＫ
７）１４と、平凹レンズ１４の内周面に形成されたＩＴ
Ｏ膜よりなる第２透明導電膜１５と、平板ガラス１１及
び平凹レンズ１４の周囲を封止して密閉空間を形成する
エポキシ系接着剤よりなるシール剤１６と、上記密閉空
間内に封入された液晶１７とから構成されている。な
お、第１透明導電膜１２及び第２透明導電膜１５は、ス
イッチ１８を介して交流電源１９に接続されている。ま
た、平板ガラス１１と平凹レンズ１４との間のギャップ
（ｄ）は、最大で５０μｍ、最小で５μｍである。さら
に、液晶光屈折素子１の光出射側には、観測者３との間
に同心円状偏光板２が配設されている。
折素子１は、平板ガラス（本発明の平板状の透明基板を
なす、ソーダライムガラス）１１と、平板ガラス１１の
内周面に形成されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜１
２と、第１透明導電膜１２の表面に形成された垂直配向
処理膜１３と、平板ガラス１１と対向配設された平凹レ
ンズ（本発明の非平板状の透明基板をなす、ガラスＢＫ
７）１４と、平凹レンズ１４の内周面に形成されたＩＴ
Ｏ膜よりなる第２透明導電膜１５と、平板ガラス１１及
び平凹レンズ１４の周囲を封止して密閉空間を形成する
エポキシ系接着剤よりなるシール剤１６と、上記密閉空
間内に封入された液晶１７とから構成されている。な
お、第１透明導電膜１２及び第２透明導電膜１５は、ス
イッチ１８を介して交流電源１９に接続されている。ま
た、平板ガラス１１と平凹レンズ１４との間のギャップ
（ｄ）は、最大で５０μｍ、最小で５μｍである。さら
に、液晶光屈折素子１の光出射側には、観測者３との間
に同心円状偏光板２が配設されている。
【００１３】垂直配向処理膜１３は、ポリイミドＲＮ７
２２（日産化学（株）製）を塗布することにより約７０
０Åの膜厚で形成されている。液晶１７は、ＥＮ２４
（チッソ（株）製）よりなる誘電異方性が負の液晶であ
る。同心円状偏光板２は、同心円状にラビング処理され
たガラス基板上にメチレンブルーのアルコール溶液をス
ピンナー塗布することにより形成された同心円状の偏光
分布をもつものである。
２２（日産化学（株）製）を塗布することにより約７０
０Åの膜厚で形成されている。液晶１７は、ＥＮ２４
（チッソ（株）製）よりなる誘電異方性が負の液晶であ
る。同心円状偏光板２は、同心円状にラビング処理され
たガラス基板上にメチレンブルーのアルコール溶液をス
ピンナー塗布することにより形成された同心円状の偏光
分布をもつものである。
【００１４】本実施例の液晶光屈折素子１は、平板ガラ
ス１１のみに垂直配向処理膜１３が形成され、平凹レン
ズ１４には垂直配向処理膜が形成されていない。この構
成により、液晶１７の液晶分子は、電圧無印加状態で、
平板ガラス１１に形成された垂直配向処理膜１３の配向
力のみにより、該平板ガラス１１に極めて良好に垂直配
向し、平凹レンズ１４の近傍の周縁部分で該凹レンズ形
状による影響を受けて液晶分子の垂直方向からのズレを
生ずることがない。ここで、平凹レンズ１４と平板ガラ
ス１１との間の最大ギャップは５０μｍであり、上記垂
直配向処理膜１３の配向力が充分に及ぶ範囲内である。
このため、平板ガラス１１に形成された垂直配向処理膜
１３の配向力により、平板ガラス１１及び平凹レンズ１
４間で液晶１７の液晶分子は極めて良好に垂直配向す
る。したがって、本実施例の液晶光屈折素子１は、電圧
無印加状態において、液晶分子の配向の乱れに起因する
収差の問題が良好に解消される。
ス１１のみに垂直配向処理膜１３が形成され、平凹レン
ズ１４には垂直配向処理膜が形成されていない。この構
成により、液晶１７の液晶分子は、電圧無印加状態で、
平板ガラス１１に形成された垂直配向処理膜１３の配向
力のみにより、該平板ガラス１１に極めて良好に垂直配
向し、平凹レンズ１４の近傍の周縁部分で該凹レンズ形
状による影響を受けて液晶分子の垂直方向からのズレを
生ずることがない。ここで、平凹レンズ１４と平板ガラ
ス１１との間の最大ギャップは５０μｍであり、上記垂
直配向処理膜１３の配向力が充分に及ぶ範囲内である。
このため、平板ガラス１１に形成された垂直配向処理膜
１３の配向力により、平板ガラス１１及び平凹レンズ１
４間で液晶１７の液晶分子は極めて良好に垂直配向す
る。したがって、本実施例の液晶光屈折素子１は、電圧
無印加状態において、液晶分子の配向の乱れに起因する
収差の問題が良好に解消される。
【００１５】そして、この電圧無印加状態（図１参照）
で、本実施例の液晶光屈折素子１は、上記したように液
晶１７の液晶分子が平板ガラス１１及び平凹レンズ１４
間で垂直配向している。この液晶光屈折素子１に入射す
る入射光は、液晶１７の液晶分子の長軸方向に沿って入
射するので常光線に相当する屈折特性を示し、液晶分子
による複屈折の効果を受けずにそのまま出射する。そし
て、この液晶光屈折素子１を出射した常光線は同心円状
偏光板２を通過し、同心円状偏光成分のみが観測者３に
到達する。
で、本実施例の液晶光屈折素子１は、上記したように液
晶１７の液晶分子が平板ガラス１１及び平凹レンズ１４
間で垂直配向している。この液晶光屈折素子１に入射す
る入射光は、液晶１７の液晶分子の長軸方向に沿って入
射するので常光線に相当する屈折特性を示し、液晶分子
による複屈折の効果を受けずにそのまま出射する。そし
て、この液晶光屈折素子１を出射した常光線は同心円状
偏光板２を通過し、同心円状偏光成分のみが観測者３に
到達する。
【００１６】一方、本実施例の液晶光屈折素子１に、ス
イッチ１８の操作により交流電源１９から電圧が印加さ
れると、誘電異方性が負の液晶１７の液晶分子は、電圧
に応じて徐々に平板ガラス１１及び平凹レンズ１４に平
行な方向に向きを変える。このとき、平板ガラス１１及
び平凹レンズ１４間においては、ギャップ（ｄ）が同心
円状に同じ大きさとなり、このギャップ（ｄ）に応じて
生じる電界強度（Ｅ、Ｅ＝Ｖ／ｄ）も同心円状に同じ大
きさとなる。このため、液晶分子は平板ガラス１１及び
平凹レンズ１４に平行な方向に向きを変えるとともに、
同心円状に分布する。この電圧印加状態（図２参照）
で、液晶光屈折素子１に入射する入射光は、液晶分子の
長軸方向に平行な方向、つまり同心円状の偏光成分イ
と、液晶分子の長軸方向に垂直な方向、つまり放射状の
偏光成分ロとに分解することができる。この液晶分子の
長軸方向に平行な方向、つまり同心円状の偏光成分イは
異常光線として液晶光屈折素子１を出射し、また液晶分
子の長軸方向に垂直な方向、つまり放射状の偏光成分ロ
は常光線として液晶光屈折素子１を出射する。そして、
上記出射光のうち同心円状の異常光線のみが同心円状偏
光板２を通過して、観測者３に到達する。
イッチ１８の操作により交流電源１９から電圧が印加さ
れると、誘電異方性が負の液晶１７の液晶分子は、電圧
に応じて徐々に平板ガラス１１及び平凹レンズ１４に平
行な方向に向きを変える。このとき、平板ガラス１１及
び平凹レンズ１４間においては、ギャップ（ｄ）が同心
円状に同じ大きさとなり、このギャップ（ｄ）に応じて
生じる電界強度（Ｅ、Ｅ＝Ｖ／ｄ）も同心円状に同じ大
きさとなる。このため、液晶分子は平板ガラス１１及び
平凹レンズ１４に平行な方向に向きを変えるとともに、
同心円状に分布する。この電圧印加状態（図２参照）
で、液晶光屈折素子１に入射する入射光は、液晶分子の
長軸方向に平行な方向、つまり同心円状の偏光成分イ
と、液晶分子の長軸方向に垂直な方向、つまり放射状の
偏光成分ロとに分解することができる。この液晶分子の
長軸方向に平行な方向、つまり同心円状の偏光成分イは
異常光線として液晶光屈折素子１を出射し、また液晶分
子の長軸方向に垂直な方向、つまり放射状の偏光成分ロ
は常光線として液晶光屈折素子１を出射する。そして、
上記出射光のうち同心円状の異常光線のみが同心円状偏
光板２を通過して、観測者３に到達する。
【００１７】したがって、本実施例の液晶光屈折素子１
及び同心円状偏光板２は、電圧無印加状態から電圧印加
状態に変化させることにより、液晶分子のみかけの屈折
率が常光線に対する屈折率ｎ0 から異常光線に対する屈
折率ｎe に変化するので、焦点距離可変液晶レンズとす
ることができる。 （実施例２）本実施例２も本発明の液晶光屈折素子を焦
点距離可変液晶レンズに適用したもので、上記実施例１
の液晶光屈折素子１における平凹レンズ１４の代わりに
フレネルレンズ４４を用いたものである。
及び同心円状偏光板２は、電圧無印加状態から電圧印加
状態に変化させることにより、液晶分子のみかけの屈折
率が常光線に対する屈折率ｎ0 から異常光線に対する屈
折率ｎe に変化するので、焦点距離可変液晶レンズとす
ることができる。 （実施例２）本実施例２も本発明の液晶光屈折素子を焦
点距離可変液晶レンズに適用したもので、上記実施例１
の液晶光屈折素子１における平凹レンズ１４の代わりに
フレネルレンズ４４を用いたものである。
【００１８】図３及び図４に示す本実施例２の液晶光屈
折素子４は、平板ガラス（本発明の平板状の透明基板を
なす、ソーダライムガラス）４１と、平板ガラス４１の
内周面に形成されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜４
２と、第１透明導電膜４２の表面に形成された上記実施
例１と同様の垂直配向処理膜４３と、平板ガラス４１と
対向配設されたフレネルレンズ（本発明の非平板状の透
明基板をなす）４４と、フレネルレンズ４４の内周面に
形成されたＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜４５と、平
板ガラス１１及びフレネルレンズ４４の周囲を封止して
密閉空間を形成するエポキシ系接着剤よりなるシール剤
４６と、上記密閉空間内に封入された上記実施例１と同
様の液晶４７とから構成されている。なお、第１透明導
電膜４２及び第２透明導電膜４５は、スイッチ４８を介
して交流電源４９に接続されている。また、平板ガラス
４１とフレネルレンズ４４との間のギャップ（ｄ）は、
最大で５０μｍ、最小で５μｍである。さらに、液晶光
屈折素子４の光出射側には、観測者３との間に上記実施
例１と同様の同心円状偏光板２が配設されている。
折素子４は、平板ガラス（本発明の平板状の透明基板を
なす、ソーダライムガラス）４１と、平板ガラス４１の
内周面に形成されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜４
２と、第１透明導電膜４２の表面に形成された上記実施
例１と同様の垂直配向処理膜４３と、平板ガラス４１と
対向配設されたフレネルレンズ（本発明の非平板状の透
明基板をなす）４４と、フレネルレンズ４４の内周面に
形成されたＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜４５と、平
板ガラス１１及びフレネルレンズ４４の周囲を封止して
密閉空間を形成するエポキシ系接着剤よりなるシール剤
４６と、上記密閉空間内に封入された上記実施例１と同
様の液晶４７とから構成されている。なお、第１透明導
電膜４２及び第２透明導電膜４５は、スイッチ４８を介
して交流電源４９に接続されている。また、平板ガラス
４１とフレネルレンズ４４との間のギャップ（ｄ）は、
最大で５０μｍ、最小で５μｍである。さらに、液晶光
屈折素子４の光出射側には、観測者３との間に上記実施
例１と同様の同心円状偏光板２が配設されている。
【００１９】本実施例の液晶光屈折素子４においても、
平板ガラス４１のみに垂直配向処理膜４３が形成され、
フレネルレンズ４４には垂直配向処理膜が形成されてお
らず、上記実施例１と同様、電圧無印加状態において、
液晶分子の配向の乱れに起因する収差の問題を良好に解
消することができる。また、本実施例の液晶光屈折素子
４及び同心円状偏光板２は上記実施例１と同様に焦点距
離可変液晶レンズとして作動する。
平板ガラス４１のみに垂直配向処理膜４３が形成され、
フレネルレンズ４４には垂直配向処理膜が形成されてお
らず、上記実施例１と同様、電圧無印加状態において、
液晶分子の配向の乱れに起因する収差の問題を良好に解
消することができる。また、本実施例の液晶光屈折素子
４及び同心円状偏光板２は上記実施例１と同様に焦点距
離可変液晶レンズとして作動する。
【００２０】（実施例３）本実施例３は本発明の液晶光
屈折素子を偏向角可変液晶プリズムに適用したもので、
上記実施例２の液晶光屈折素子４におけるフレネルレン
ズ４４の代わりにフレネルプリズム５４を用いたもので
ある。図５及び図６に示す本実施例３の液晶光屈折素子
５は、平板ガラス（本発明の平板状の透明基板をなす、
ソーダライムガラス）５１と、平板ガラス５１の内周面
に形成されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜５２と、
第１透明導電膜５２の表面に形成された上記実施例１と
同様の垂直配向処理膜５３と、平板ガラス５１と対向配
設されたフレネルプリズム（本発明の非平板状の透明基
板をなす）５４と、フレネルプリズム５４の内周面に形
成されたＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜５５と、平板
ガラス５１及びフレネルプリズム５４の周囲を封止して
密閉空間を形成するエポキシ系接着剤よりなるシール剤
５６と、上記密閉空間内に封入された上記実施例１と同
様の液晶５７とから構成されている。なお、第１透明導
電膜５２及び第２透明導電膜５５は、スイッチ５８を介
して交流電源５９に接続されている。また、平板ガラス
５１とフレネルプリズム５４との間のギャップ（ｄ）
は、最大で５０μｍ、最小で５μｍである。さらに、液
晶光屈折素子５の光出射側には、観測者３との間に、紙
面と垂直方向で直線状の偏光方向をもつ偏光板２’が配
設されている。
屈折素子を偏向角可変液晶プリズムに適用したもので、
上記実施例２の液晶光屈折素子４におけるフレネルレン
ズ４４の代わりにフレネルプリズム５４を用いたもので
ある。図５及び図６に示す本実施例３の液晶光屈折素子
５は、平板ガラス（本発明の平板状の透明基板をなす、
ソーダライムガラス）５１と、平板ガラス５１の内周面
に形成されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜５２と、
第１透明導電膜５２の表面に形成された上記実施例１と
同様の垂直配向処理膜５３と、平板ガラス５１と対向配
設されたフレネルプリズム（本発明の非平板状の透明基
板をなす）５４と、フレネルプリズム５４の内周面に形
成されたＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜５５と、平板
ガラス５１及びフレネルプリズム５４の周囲を封止して
密閉空間を形成するエポキシ系接着剤よりなるシール剤
５６と、上記密閉空間内に封入された上記実施例１と同
様の液晶５７とから構成されている。なお、第１透明導
電膜５２及び第２透明導電膜５５は、スイッチ５８を介
して交流電源５９に接続されている。また、平板ガラス
５１とフレネルプリズム５４との間のギャップ（ｄ）
は、最大で５０μｍ、最小で５μｍである。さらに、液
晶光屈折素子５の光出射側には、観測者３との間に、紙
面と垂直方向で直線状の偏光方向をもつ偏光板２’が配
設されている。
【００２１】本実施例の液晶光屈折素子５においても、
平板ガラス５１のみに垂直配向処理膜５３が形成され、
フレネルプリズム５４には垂直配向処理膜が形成されて
おらず、上記実施例１と同様、電圧無印加状態におい
て、液晶分子の配向の乱れに起因する収差の問題を良好
に解消することができる。また、電圧無印加状態（図５
参照）で、本実施例の液晶光屈折素子５は、液晶５７の
液晶分子が平板ガラス１１及びフレネルプリズム５４間
で垂直配向している。この液晶光屈折素子５に入射する
入射光は、液晶５７の液晶分子の長軸方向に沿って入射
するので常光線に相当する屈折特性を示し、液晶分子に
よる複屈折の効果を受けずにそのまま出射する。そし
て、この液晶光屈折素子５を出射した常光線は図５の紙
面と垂直方向に偏光した直線状の偏光板２’を通過し、
同方向の偏光成分のみが観測者３に到達する。
平板ガラス５１のみに垂直配向処理膜５３が形成され、
フレネルプリズム５４には垂直配向処理膜が形成されて
おらず、上記実施例１と同様、電圧無印加状態におい
て、液晶分子の配向の乱れに起因する収差の問題を良好
に解消することができる。また、電圧無印加状態（図５
参照）で、本実施例の液晶光屈折素子５は、液晶５７の
液晶分子が平板ガラス１１及びフレネルプリズム５４間
で垂直配向している。この液晶光屈折素子５に入射する
入射光は、液晶５７の液晶分子の長軸方向に沿って入射
するので常光線に相当する屈折特性を示し、液晶分子に
よる複屈折の効果を受けずにそのまま出射する。そし
て、この液晶光屈折素子５を出射した常光線は図５の紙
面と垂直方向に偏光した直線状の偏光板２’を通過し、
同方向の偏光成分のみが観測者３に到達する。
【００２２】そして、本実施例の液晶光屈折素子５に、
スイッチ５８の操作により交流電源５９から電圧が印加
されると、誘電異方性が負の液晶５７の液晶分子は、電
圧に応じて徐々に平板ガラス５１及びフレネルプリズム
５４に平行な方向に向きを変える。このとき、平板ガラ
ス５１及びフレネルプリズム５４間においては、ギャッ
プ（ｄ）が図６の紙面と垂直方向においては同じ大きさ
となり、このギャップ（ｄ）に応じて生じる電界強度
（Ｅ、Ｅ＝Ｖ／ｄ）も図６の紙面と垂直方向に同じ大き
さとなる。このため、液晶分子は平板ガラス１１及びフ
レネルプリズム５４に平行な方向でかつ図６の紙面と垂
直方向に配向する。この電圧印加状態で、液晶光屈折素
子５に入射する入射光は、液晶分子の長軸方向に平行な
方向、つまり図６の紙面と垂直な方向の偏光成分イと、
液晶分子の長軸方向に垂直な方向、つまり図６の上下方
向の偏光成分ロとに分解することができる。この液晶分
子の長軸方向に平行な方向、つまり図６の紙面と垂直な
方向の偏光成分イは異常光線として液晶光屈折素子５を
出射し、また液晶分子の長軸方向に垂直な方向、つまり
図６の上下方向の偏光成分ロは常光線として液晶光屈折
素子５を出射する。そして、上記出射光のうち図６の紙
面と垂直な方向の異常光線のみが同方向に偏光した偏光
板２’を通過して、観測者３に到達する。
スイッチ５８の操作により交流電源５９から電圧が印加
されると、誘電異方性が負の液晶５７の液晶分子は、電
圧に応じて徐々に平板ガラス５１及びフレネルプリズム
５４に平行な方向に向きを変える。このとき、平板ガラ
ス５１及びフレネルプリズム５４間においては、ギャッ
プ（ｄ）が図６の紙面と垂直方向においては同じ大きさ
となり、このギャップ（ｄ）に応じて生じる電界強度
（Ｅ、Ｅ＝Ｖ／ｄ）も図６の紙面と垂直方向に同じ大き
さとなる。このため、液晶分子は平板ガラス１１及びフ
レネルプリズム５４に平行な方向でかつ図６の紙面と垂
直方向に配向する。この電圧印加状態で、液晶光屈折素
子５に入射する入射光は、液晶分子の長軸方向に平行な
方向、つまり図６の紙面と垂直な方向の偏光成分イと、
液晶分子の長軸方向に垂直な方向、つまり図６の上下方
向の偏光成分ロとに分解することができる。この液晶分
子の長軸方向に平行な方向、つまり図６の紙面と垂直な
方向の偏光成分イは異常光線として液晶光屈折素子５を
出射し、また液晶分子の長軸方向に垂直な方向、つまり
図６の上下方向の偏光成分ロは常光線として液晶光屈折
素子５を出射する。そして、上記出射光のうち図６の紙
面と垂直な方向の異常光線のみが同方向に偏光した偏光
板２’を通過して、観測者３に到達する。
【００２３】したがって、本実施例の液晶光屈折素子５
及び偏光板２’は、電圧無印加状態から電圧印加状態に
変化させることにより、液晶分子のみかけの屈折率が常
光線に対する屈折率ｎ0 から異常光線に対する屈折率ｎ
e に変化するので、偏向角可変液晶プリズムとすること
ができる。なお上記実施例では、電界を印加することに
より液晶分子の配向状態を制御する例を示したが、磁界
を印加する場合にも本発明を適用することができる。
及び偏光板２’は、電圧無印加状態から電圧印加状態に
変化させることにより、液晶分子のみかけの屈折率が常
光線に対する屈折率ｎ0 から異常光線に対する屈折率ｎ
e に変化するので、偏向角可変液晶プリズムとすること
ができる。なお上記実施例では、電界を印加することに
より液晶分子の配向状態を制御する例を示したが、磁界
を印加する場合にも本発明を適用することができる。
【００２４】また上記実施例では、本発明の平板状基板
として平板ガラスを用いたが、その内面に形成される垂
直配向処理膜の配向力により基板に垂直配向する液晶分
子の配向性に影響を与えない程度の平坦性を有するもの
であれば、他の平板状基板を用いることが可能である。
として平板ガラスを用いたが、その内面に形成される垂
直配向処理膜の配向力により基板に垂直配向する液晶分
子の配向性に影響を与えない程度の平坦性を有するもの
であれば、他の平板状基板を用いることが可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の液晶光屈
折素子は、電圧無印加状態において、平板状基板及び非
平板状基板よりなる一対の透明基板間で液晶分子が極め
て良好に垂直配向するので、液晶分子の配向乱れに起因
する収差の問題を良好に解消することができる。
折素子は、電圧無印加状態において、平板状基板及び非
平板状基板よりなる一対の透明基板間で液晶分子が極め
て良好に垂直配向するので、液晶分子の配向乱れに起因
する収差の問題を良好に解消することができる。
【図１】実施例１の液晶光屈折素子に係り、電圧無印加
状態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
状態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
【図２】実施例１の液晶光屈折素子に係り、電圧印加状
態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
【図３】実施例２の液晶光屈折素子に係り、電圧無印加
状態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
状態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
【図４】実施例２の液晶光屈折素子に係り、電圧印加状
態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
態における焦点距離可変液晶レンズの断面図である。
【図５】実施例３の液晶光屈折素子に係り、電圧無印加
状態における偏向角可変液晶プリズムの断面図である。
状態における偏向角可変液晶プリズムの断面図である。
【図６】実施例３の液晶光屈折素子に係り、電圧印加状
態における偏向角可変液晶プリズムの断面図である。
態における偏向角可変液晶プリズムの断面図である。
１、４、５は液晶光屈折素子、１１、４１、５１は平板
ガラス（本発明の平板状基板をなす）、１２、４２、５
２は第１透明導電膜、１３、４３、５３は垂直配向処理
膜、１４は平凹レンズ（本発明の非平板状基板をな
す）、４４はフレネルレンズ（本発明の非平板状基板を
なす）、５４はフレネルプリズム（本発明の非平板状基
板をなす）、１５、４５、５５は第２透明導電膜、１
７、４７、５７は液晶である。
ガラス（本発明の平板状基板をなす）、１２、４２、５
２は第１透明導電膜、１３、４３、５３は垂直配向処理
膜、１４は平凹レンズ（本発明の非平板状基板をな
す）、４４はフレネルレンズ（本発明の非平板状基板を
なす）、５４はフレネルプリズム（本発明の非平板状基
板をなす）、１５、４５、５５は第２透明導電膜、１
７、４７、５７は液晶である。
Claims (1)
- 【請求項１】 平板状基板及び該平板状基板と対向配設
された非平板状基板よりなり相対向する内周面にそれぞ
れ透明導電膜が形成された一対の透明基板で画定された
空間に、誘電異方性が負の液晶を封入してなる液晶光屈
折素子において、 一対の前記透明基板のうち前記平板状基板のみに垂直配
向処理膜が形成されていることを特徴とする液晶光屈折
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10100392A JPH05297339A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 液晶光屈折素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10100392A JPH05297339A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 液晶光屈折素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297339A true JPH05297339A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14289090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10100392A Pending JPH05297339A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 液晶光屈折素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05297339A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194636A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Minolta Co Ltd | 焦点位置可変空間変調デバイス |
| US6577358B1 (en) * | 1997-06-25 | 2003-06-10 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Lens film with conductive lens layer or conductive layer |
| KR100506072B1 (ko) * | 1998-09-18 | 2005-09-26 | 삼성전자주식회사 | 액정표시소자의 제조방법 |
| JP2010145646A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Stanley Electric Co Ltd | 光照射装置 |
| US20100225834A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | The Curators Of The University Of Missouri | Adaptive lens for vision correction |
| JP2011034062A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-02-17 | Citizen Holdings Co Ltd | 液晶光学素子 |
| CN104252081A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-12-31 | 福州大学 | 一种液晶微透镜阵列及其制备方法 |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP10100392A patent/JPH05297339A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577358B1 (en) * | 1997-06-25 | 2003-06-10 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Lens film with conductive lens layer or conductive layer |
| KR100506072B1 (ko) * | 1998-09-18 | 2005-09-26 | 삼성전자주식회사 | 액정표시소자의 제조방법 |
| JP2001194636A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Minolta Co Ltd | 焦点位置可変空間変調デバイス |
| JP2010145646A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Stanley Electric Co Ltd | 光照射装置 |
| US20100225834A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | The Curators Of The University Of Missouri | Adaptive lens for vision correction |
| US8587734B2 (en) * | 2009-03-06 | 2013-11-19 | The Curators Of The University Of Missouri | Adaptive lens for vision correction |
| JP2011034062A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-02-17 | Citizen Holdings Co Ltd | 液晶光学素子 |
| JP2014038349A (ja) * | 2009-07-06 | 2014-02-27 | Citizen Holdings Co Ltd | 液晶レンズ |
| CN104252081A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-12-31 | 福州大学 | 一种液晶微透镜阵列及其制备方法 |
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