JPH05323261A - 液晶光屈折素子 - Google Patents
液晶光屈折素子Info
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- JPH05323261A JPH05323261A JP13086792A JP13086792A JPH05323261A JP H05323261 A JPH05323261 A JP H05323261A JP 13086792 A JP13086792 A JP 13086792A JP 13086792 A JP13086792 A JP 13086792A JP H05323261 A JPH05323261 A JP H05323261A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】フレネル状基板を用いた液晶光屈折素子におい
て、電圧駆動時における液晶分子の配向乱れを無くし
て、収差の問題を解消する。 【構成】フレネル状基板１４の傾斜壁面１４ａのみに第
２透明導電膜１５が形成され、縦壁面１４ｂには透明導
電膜が形成されていない。これにより、縦壁面１４ｂに
沿う面の電気抵抗値が傾斜壁面１４ｂに沿う面の電気抵
抗値よりも格段と大きくされている。このため、電圧駆
動時、縦壁面１４ｂの影響により液晶１８の液晶分子の
配向乱れが生じ難く、液晶分子が一対の透明基板１１、
１４間で良好に配向する。
て、電圧駆動時における液晶分子の配向乱れを無くし
て、収差の問題を解消する。 【構成】フレネル状基板１４の傾斜壁面１４ａのみに第
２透明導電膜１５が形成され、縦壁面１４ｂには透明導
電膜が形成されていない。これにより、縦壁面１４ｂに
沿う面の電気抵抗値が傾斜壁面１４ｂに沿う面の電気抵
抗値よりも格段と大きくされている。このため、電圧駆
動時、縦壁面１４ｂの影響により液晶１８の液晶分子の
配向乱れが生じ難く、液晶分子が一対の透明基板１１、
１４間で良好に配向する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶光屈折素子に関す
る。
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
明導電膜及び配向処理膜が順に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
明導電膜及び配向処理膜が順に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】ところで、液晶レンズ
に電圧を印加した場合の液晶分子配向の応答・回復時間
は、液晶層の厚さのほぼ２乗に比例して長くなる。この
ため、一対の透明基板のうち上記したような凹レンズ基
板の代わりにフレネルレンズ基板を用いれば、同じ焦点
距離を確保しつつ液晶層を薄くでき、液晶分子配列の応
答性向上に有利となる。
に電圧を印加した場合の液晶分子配向の応答・回復時間
は、液晶層の厚さのほぼ２乗に比例して長くなる。この
ため、一対の透明基板のうち上記したような凹レンズ基
板の代わりにフレネルレンズ基板を用いれば、同じ焦点
距離を確保しつつ液晶層を薄くでき、液晶分子配列の応
答性向上に有利となる。
【０００６】しかし、このフレネルレンズ基板を用いた
液晶レンズでは、一対の透明基板間で液晶分子が垂直配
向する電圧駆動時に、液晶分子の配向が乱れやすいとい
う問題がある。これは、フレネルレンズ基板の壁面が傾
斜壁面と縦壁面とにより構成されていることに起因す
る。すなわち、電圧駆動時には、透明導電膜が形成され
た透明基板の壁面と垂直方向に電界が発生し、この電界
方向に液晶分子が配向する。ここで、フレネルレンズ基
板の壁面は上記したように傾斜壁面と縦壁面とにより構
成されるので、電圧駆動時に液晶分子は傾斜壁面及び縦
壁面のそれぞれに垂直配向する。この結果、該縦壁面に
垂直配向する該縦壁面近傍の液晶分子は、一対の透明基
板に平行に配向することになり、部分的な配向乱れとな
る。このような液晶分子の配向乱れは、レンズ収差の原
因となるので問題である。
液晶レンズでは、一対の透明基板間で液晶分子が垂直配
向する電圧駆動時に、液晶分子の配向が乱れやすいとい
う問題がある。これは、フレネルレンズ基板の壁面が傾
斜壁面と縦壁面とにより構成されていることに起因す
る。すなわち、電圧駆動時には、透明導電膜が形成され
た透明基板の壁面と垂直方向に電界が発生し、この電界
方向に液晶分子が配向する。ここで、フレネルレンズ基
板の壁面は上記したように傾斜壁面と縦壁面とにより構
成されるので、電圧駆動時に液晶分子は傾斜壁面及び縦
壁面のそれぞれに垂直配向する。この結果、該縦壁面に
垂直配向する該縦壁面近傍の液晶分子は、一対の透明基
板に平行に配向することになり、部分的な配向乱れとな
る。このような液晶分子の配向乱れは、レンズ収差の原
因となるので問題である。
【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、フレネル状基板を用いた液晶光屈折素子におい
て、電圧駆動時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、フレネル状基板を用いた液晶光屈折素子におい
て、電圧駆動時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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶光屈折素子
は、相対向する内面にそれぞれ透明導電膜及び配向処理
膜が順に形成され、少なくとも一方が傾斜壁面及び縦壁
面で構成された内面をもつフレネル状基板よりなる一対
の透明基板で画定された空間に液晶を封入してなる液晶
光屈折素子において、前記フレネル状基板の縦壁面に沿
う面の電気抵抗値が前記傾斜壁面に沿う面の電気抵抗値
よりも大きくされていることを特徴とする。
は、相対向する内面にそれぞれ透明導電膜及び配向処理
膜が順に形成され、少なくとも一方が傾斜壁面及び縦壁
面で構成された内面をもつフレネル状基板よりなる一対
の透明基板で画定された空間に液晶を封入してなる液晶
光屈折素子において、前記フレネル状基板の縦壁面に沿
う面の電気抵抗値が前記傾斜壁面に沿う面の電気抵抗値
よりも大きくされていることを特徴とする。
【０００９】なお、縦壁面に形成する透明導電膜の膜厚
を薄くしたり、傾斜壁面のみに透明導電膜を形成した
り、縦壁面に形成された透明導電膜の上に傾斜壁面より
厚く配向処理膜を形成したりすることにより、縦壁面に
沿う面の電気抵抗値を傾斜壁面に沿う面の電気抵抗値よ
りも大きすることができる。
を薄くしたり、傾斜壁面のみに透明導電膜を形成した
り、縦壁面に形成された透明導電膜の上に傾斜壁面より
厚く配向処理膜を形成したりすることにより、縦壁面に
沿う面の電気抵抗値を傾斜壁面に沿う面の電気抵抗値よ
りも大きすることができる。
【００１０】
【作用】本発明の液晶光屈折素子は、フレネル状基板の
縦壁面に沿う面の電気抵抗値が傾斜壁面に沿う面の電気
抵抗値よりも大きい。このため、電圧駆動時に、該縦壁
面の影響により液晶分子の配向乱れが生じ難く、液晶分
子が一対の透明基板間で良好に配向する。
縦壁面に沿う面の電気抵抗値が傾斜壁面に沿う面の電気
抵抗値よりも大きい。このため、電圧駆動時に、該縦壁
面の影響により液晶分子の配向乱れが生じ難く、液晶分
子が一対の透明基板間で良好に配向する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する。 （実施例１）図１の断面図に示す本実施例１の液晶光屈
折素子１は、本発明の透明基板をなす平板ガラス（ソー
ダライムガラス）１１と、平板ガラス１１の内面に形成
されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜１２と、第１透
明導電膜１２の表面に形成された第１平行配向処理膜１
３と、平板ガラス１１と対向配設され本発明の透明基板
をなすフレネルプリズム１４と、フレネルプリズム１４
の傾斜壁面１４ａのみに形成されたＩＴＯ膜よりなる第
２透明導電膜１５と、第２透明導電膜１５の表面及びフ
レネルプリズム１４の縦壁面１４ｂに形成された第２平
行配向処理膜１６と、平板ガラス１１及びフレネルプリ
ズム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１７と、上記密閉空間内に封
入された液晶１８とから構成されている。なお、フレネ
ルプリズム１４の各傾斜壁面１４ａのみに形成された第
２透明導電膜１５は、一端側でそれぞれ連接されてい
る。また第１透明導電膜１２及び第２透明導電膜１５
は、スイッチを介して交流電源（図示せず）に接続され
ている。さらに、平板ガラス１１とフレネルプリズム１
４との間のギャップ（ｄ）は、最大で５０μｍ、最小で
１０μｍである。
折素子１は、本発明の透明基板をなす平板ガラス（ソー
ダライムガラス）１１と、平板ガラス１１の内面に形成
されたＩＴＯ膜よりなる第１透明導電膜１２と、第１透
明導電膜１２の表面に形成された第１平行配向処理膜１
３と、平板ガラス１１と対向配設され本発明の透明基板
をなすフレネルプリズム１４と、フレネルプリズム１４
の傾斜壁面１４ａのみに形成されたＩＴＯ膜よりなる第
２透明導電膜１５と、第２透明導電膜１５の表面及びフ
レネルプリズム１４の縦壁面１４ｂに形成された第２平
行配向処理膜１６と、平板ガラス１１及びフレネルプリ
ズム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１７と、上記密閉空間内に封
入された液晶１８とから構成されている。なお、フレネ
ルプリズム１４の各傾斜壁面１４ａのみに形成された第
２透明導電膜１５は、一端側でそれぞれ連接されてい
る。また第１透明導電膜１２及び第２透明導電膜１５
は、スイッチを介して交流電源（図示せず）に接続され
ている。さらに、平板ガラス１１とフレネルプリズム１
４との間のギャップ（ｄ）は、最大で５０μｍ、最小で
１０μｍである。
【００１２】第１平行配向処理膜１３及び第２平行配向
処理膜１６は、ポリビニルアルコールを塗布した後、図
１の紙面と垂直方向にラビング処理することにより約１
０００Åの膜厚で形成されている。液晶１８は、ビフェ
ニル系よりなる誘電異方性が正の液晶である。なお、以
下の方法により、フレネルプリズム１４の傾斜壁面１４
ａのみに第２透明導電膜１５を形成した。まず、フレネ
ルプリズム１４の内面全面に、真空蒸着、イオンプレー
ティング、スパッタリング法等によりＩＴＯ膜を形成す
る。さらにこのＩＴＯ膜全面に、光の当たらない部分が
現像後溶ける性質を有するポジ型フォトレジスト膜をス
ピンコートにより形成する。そして、このＩＴＯ膜及び
ポジ型フォトレジスト膜が形成されたフレネルプリズム
１４の内面に垂直に平行光を照射する。フレネルプリズ
ム１４の縦壁面１４ｂには光が当たらないので、縦壁面
１４ｂに形成されたポジ型フォトレジスト膜は現像後溶
け、傾斜壁面１４ａのみに形成されたポジ型フォトレジ
スト膜が残る。この状態で、酸性のエッチング液を用い
て縦壁面１４ｂに形成されたＩＴＯ膜をエッチング除去
した後、傾斜壁面１４ａに残ったポジ型フォトレジスト
膜をアルカリ性の剥離剤により除去することにより、傾
斜壁面１４ａのみにＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜１
５を形成することができる。なお、傾斜壁面１４ａのみ
に第２透明導電膜１５が形成され、縦壁面１４ｂには透
明導電膜が形成されないことにより、縦壁面１４ｂに沿
う面の電気抵抗値が無限大となり、傾斜壁面１４ａに沿
う面の電気抵抗値よりも格段と大きくされる。
処理膜１６は、ポリビニルアルコールを塗布した後、図
１の紙面と垂直方向にラビング処理することにより約１
０００Åの膜厚で形成されている。液晶１８は、ビフェ
ニル系よりなる誘電異方性が正の液晶である。なお、以
下の方法により、フレネルプリズム１４の傾斜壁面１４
ａのみに第２透明導電膜１５を形成した。まず、フレネ
ルプリズム１４の内面全面に、真空蒸着、イオンプレー
ティング、スパッタリング法等によりＩＴＯ膜を形成す
る。さらにこのＩＴＯ膜全面に、光の当たらない部分が
現像後溶ける性質を有するポジ型フォトレジスト膜をス
ピンコートにより形成する。そして、このＩＴＯ膜及び
ポジ型フォトレジスト膜が形成されたフレネルプリズム
１４の内面に垂直に平行光を照射する。フレネルプリズ
ム１４の縦壁面１４ｂには光が当たらないので、縦壁面
１４ｂに形成されたポジ型フォトレジスト膜は現像後溶
け、傾斜壁面１４ａのみに形成されたポジ型フォトレジ
スト膜が残る。この状態で、酸性のエッチング液を用い
て縦壁面１４ｂに形成されたＩＴＯ膜をエッチング除去
した後、傾斜壁面１４ａに残ったポジ型フォトレジスト
膜をアルカリ性の剥離剤により除去することにより、傾
斜壁面１４ａのみにＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜１
５を形成することができる。なお、傾斜壁面１４ａのみ
に第２透明導電膜１５が形成され、縦壁面１４ｂには透
明導電膜が形成されないことにより、縦壁面１４ｂに沿
う面の電気抵抗値が無限大となり、傾斜壁面１４ａに沿
う面の電気抵抗値よりも格段と大きくされる。
【００１３】また、上記ＩＴＯ膜をスパッタリング法等
により形成する際に、イオンビームをフレネルプリズム
１４に対して斜め方向から照射し、傾斜壁面１４ａのみ
に入射イオンを照射させることによっても、同傾斜壁面
１４ａのみに第２透明導電膜１５を形成することができ
る。この場合、イオンビームを照射する角度によっては
縦壁面１４ｂにも薄いＩＴＯ膜が形成されるが、電圧駆
動時に液晶分子を駆動させない程度に、縦壁面１４ｂに
形成されるＩＴＯ膜の電気抵抗値が大きくなるように、
つまり同縦壁面１４ｂに沿う面の電気抵抗値が大きくな
るように形成されていれば問題ない。
により形成する際に、イオンビームをフレネルプリズム
１４に対して斜め方向から照射し、傾斜壁面１４ａのみ
に入射イオンを照射させることによっても、同傾斜壁面
１４ａのみに第２透明導電膜１５を形成することができ
る。この場合、イオンビームを照射する角度によっては
縦壁面１４ｂにも薄いＩＴＯ膜が形成されるが、電圧駆
動時に液晶分子を駆動させない程度に、縦壁面１４ｂに
形成されるＩＴＯ膜の電気抵抗値が大きくなるように、
つまり同縦壁面１４ｂに沿う面の電気抵抗値が大きくな
るように形成されていれば問題ない。
【００１４】上記構成を有する本実施例の液晶光屈折素
子１は、電圧無印加状態（図１及び図２の状態）で、第
１平行配向処理膜１３及び第２平行配向処理膜１６の働
きにより、液晶１８の液晶分子が平板ガラス１１及びフ
レネルプリズム１４間で平行な方向（図１及び図２の紙
面と垂直方向）に配向している。そして、交流電圧を印
加することにより液晶１８の液晶分子は、電圧に応じて
徐々に平板ガラス１１及びフレネルプリズム１４に垂直
な方向に向きを変える。このとき、フレネルプリズム１
４の傾斜壁面１４ａのみに第２透明導電膜１５が形成さ
れ縦壁面１４ｂには透明導電膜が形成されておらず、つ
まり縦壁面１４ｂに沿う面の電気抵抗値が傾斜壁面１４
ａに沿う面の電気抵抗値よりも格段と大きくされている
ので、従来の液晶光屈折素子のように、縦壁面１４ｂ近
傍で該縦壁面１４ｂに形成された透明導電膜の影響によ
り、液晶１８の液晶分子の配向に乱れを生じることがな
い。このため、本実施例１の液晶光屈折素子１は、電圧
駆動時に、液晶１８の液晶分子が平板ガラス１１及びフ
レネルプリズム１４間で良好に垂直配向する（図３参
照）。したがって、電圧駆動時において、液晶分子の部
分的な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。
子１は、電圧無印加状態（図１及び図２の状態）で、第
１平行配向処理膜１３及び第２平行配向処理膜１６の働
きにより、液晶１８の液晶分子が平板ガラス１１及びフ
レネルプリズム１４間で平行な方向（図１及び図２の紙
面と垂直方向）に配向している。そして、交流電圧を印
加することにより液晶１８の液晶分子は、電圧に応じて
徐々に平板ガラス１１及びフレネルプリズム１４に垂直
な方向に向きを変える。このとき、フレネルプリズム１
４の傾斜壁面１４ａのみに第２透明導電膜１５が形成さ
れ縦壁面１４ｂには透明導電膜が形成されておらず、つ
まり縦壁面１４ｂに沿う面の電気抵抗値が傾斜壁面１４
ａに沿う面の電気抵抗値よりも格段と大きくされている
ので、従来の液晶光屈折素子のように、縦壁面１４ｂ近
傍で該縦壁面１４ｂに形成された透明導電膜の影響によ
り、液晶１８の液晶分子の配向に乱れを生じることがな
い。このため、本実施例１の液晶光屈折素子１は、電圧
駆動時に、液晶１８の液晶分子が平板ガラス１１及びフ
レネルプリズム１４間で良好に垂直配向する（図３参
照）。したがって、電圧駆動時において、液晶分子の部
分的な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。
【００１５】なお、本実施例の液晶光屈折素子１は、電
圧無印加状態から徐々に電圧を印加することにより、電
圧無印加状態における液晶分子の配向方向（図１の紙面
と垂直方向）に偏光した入射光に対して、みけけの屈折
率が異常光線に対する値から常光線に対する値まで連続
的に変化するので、偏向角可変の液晶プリズムとして作
動させることができる。またこのとき、電圧駆動時にお
いて、液晶分子の部分的な配向乱れを生ずることがない
ので、従来の液晶光屈折素子を用いた偏向角可変液晶プ
リズムと比較して、常光線の発生を減少させて、その分
異常光線の光量を確保することができ、透過率を向上さ
せることが可能となる。実際には、５Ｖ印加時で、フレ
ネルプリズム１４の内面全面に第２透明導電膜を形成し
た従来のものと比較して、光量が約２０％増加した。
圧無印加状態から徐々に電圧を印加することにより、電
圧無印加状態における液晶分子の配向方向（図１の紙面
と垂直方向）に偏光した入射光に対して、みけけの屈折
率が異常光線に対する値から常光線に対する値まで連続
的に変化するので、偏向角可変の液晶プリズムとして作
動させることができる。またこのとき、電圧駆動時にお
いて、液晶分子の部分的な配向乱れを生ずることがない
ので、従来の液晶光屈折素子を用いた偏向角可変液晶プ
リズムと比較して、常光線の発生を減少させて、その分
異常光線の光量を確保することができ、透過率を向上さ
せることが可能となる。実際には、５Ｖ印加時で、フレ
ネルプリズム１４の内面全面に第２透明導電膜を形成し
た従来のものと比較して、光量が約２０％増加した。
【００１６】（実施例２）図４の断面図に示す本実施例
２の液晶光屈折素子２は、フレネルプリズム１４の内面
全面、つまり傾斜壁面１４ａ及び縦壁面１４ｂにＩＴＯ
膜よりなる第２透明導電膜１５を形成するとともに、こ
の第２透明導電膜１５の上に形成される第２平行配向処
理膜１６の膜厚を傾斜壁面１４ａの部分と縦壁面１４ｂ
の部分とで異ならせたこと以外は上記実施例１の液晶光
屈折素子１と同様の構成を有する。
２の液晶光屈折素子２は、フレネルプリズム１４の内面
全面、つまり傾斜壁面１４ａ及び縦壁面１４ｂにＩＴＯ
膜よりなる第２透明導電膜１５を形成するとともに、こ
の第２透明導電膜１５の上に形成される第２平行配向処
理膜１６の膜厚を傾斜壁面１４ａの部分と縦壁面１４ｂ
の部分とで異ならせたこと以外は上記実施例１の液晶光
屈折素子１と同様の構成を有する。
【００１７】すなわち、本実施例２の液晶光屈折素子２
においては、フレネルプリズム１４の傾斜壁面１４ａに
形成された第２透明導電膜１５の上に第２平行配向処理
膜１６ａが１０００Åの膜厚で、縦壁面１４に形成され
た第２透明導電膜１５の上に第２平行配向処理膜１６ｂ
が５０００Åの膜厚でそれぞれ形成されている。この縦
壁面１４ｂ部分に形成される第２平行配向処理膜１６ｂ
の膜厚は、縦壁面１４ａに形成された第２透明導電膜１
５から液晶１８の液晶分子に印加される電圧を、該液晶
分子を駆動させない程度に減少させるべく設定されてい
る。これにより、縦壁面１４ｂに沿う面の電気抵抗値が
液晶分子を駆動させない程度に大きくされている。この
ため本実施例２の液晶光屈折素子２も、電圧駆動時に、
縦壁面１４ｂの近傍で該縦壁面１４ｂに形成された第２
透明導電膜１５の影響により、液晶１８の液晶分子の配
向に乱れを生じることがなく、液晶分子が一対の基板間
で良好に垂直配向する。したがって、本実施例２の液晶
光屈折素子２も上記実施例１の液晶光屈折素子１と同様
の作用、効果を奏する。
においては、フレネルプリズム１４の傾斜壁面１４ａに
形成された第２透明導電膜１５の上に第２平行配向処理
膜１６ａが１０００Åの膜厚で、縦壁面１４に形成され
た第２透明導電膜１５の上に第２平行配向処理膜１６ｂ
が５０００Åの膜厚でそれぞれ形成されている。この縦
壁面１４ｂ部分に形成される第２平行配向処理膜１６ｂ
の膜厚は、縦壁面１４ａに形成された第２透明導電膜１
５から液晶１８の液晶分子に印加される電圧を、該液晶
分子を駆動させない程度に減少させるべく設定されてい
る。これにより、縦壁面１４ｂに沿う面の電気抵抗値が
液晶分子を駆動させない程度に大きくされている。この
ため本実施例２の液晶光屈折素子２も、電圧駆動時に、
縦壁面１４ｂの近傍で該縦壁面１４ｂに形成された第２
透明導電膜１５の影響により、液晶１８の液晶分子の配
向に乱れを生じることがなく、液晶分子が一対の基板間
で良好に垂直配向する。したがって、本実施例２の液晶
光屈折素子２も上記実施例１の液晶光屈折素子１と同様
の作用、効果を奏する。
【００１８】（実施例３）本実施例３の液晶光屈折素子
３は、実施例１の液晶光屈折素子１におけるフレネルプ
リズム１４の代わりにフレネルレンズ３４を用いたもの
である。図５に示す本実施例３の液晶光屈折素子３は、
本発明の透明基板をなす平板ガラス（ソーダライムガラ
ス）３１と、平板ガラス３１の内面に形成されたＩＴＯ
膜よりなる第１透明導電膜３２と、第１透明導電膜３２
の表面に形成された第１平行配向処理膜３３と、平板ガ
ラス３１と対向配設され本発明の透明基板をなすフレネ
ルレンズ３４と、フレネルレンズ３４の傾斜壁面３４ａ
のみに形成されたＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜３５
と、第２透明導電膜３５の表面及びフレネルレンズ３４
の縦壁面３４ｂに形成された第２平行配向処理膜３６
と、平板ガラス３１及びフレネルレンズ３４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３７と、上記密閉空間内に封入され実施例１と同
様の液晶３８とから構成されている。なお、フレネルレ
ンズ３４の各傾斜壁面３４ａのみに形成された第２透明
導電膜３５は、フレネルレンズ３４の中心部から遠心方
向にのびる連絡導電膜（図示せず）により連接されてい
る。また第１透明導電膜３２及び第２透明導電膜３５
は、スイッチを介して交流電源（図示せず）に接続され
ている。さらに、平板ガラス３１とフレネルレンズ３４
との間のギャップ（ｄ）は、最大で５０μｍ、最小で１
０μｍである。
３は、実施例１の液晶光屈折素子１におけるフレネルプ
リズム１４の代わりにフレネルレンズ３４を用いたもの
である。図５に示す本実施例３の液晶光屈折素子３は、
本発明の透明基板をなす平板ガラス（ソーダライムガラ
ス）３１と、平板ガラス３１の内面に形成されたＩＴＯ
膜よりなる第１透明導電膜３２と、第１透明導電膜３２
の表面に形成された第１平行配向処理膜３３と、平板ガ
ラス３１と対向配設され本発明の透明基板をなすフレネ
ルレンズ３４と、フレネルレンズ３４の傾斜壁面３４ａ
のみに形成されたＩＴＯ膜よりなる第２透明導電膜３５
と、第２透明導電膜３５の表面及びフレネルレンズ３４
の縦壁面３４ｂに形成された第２平行配向処理膜３６
と、平板ガラス３１及びフレネルレンズ３４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３７と、上記密閉空間内に封入され実施例１と同
様の液晶３８とから構成されている。なお、フレネルレ
ンズ３４の各傾斜壁面３４ａのみに形成された第２透明
導電膜３５は、フレネルレンズ３４の中心部から遠心方
向にのびる連絡導電膜（図示せず）により連接されてい
る。また第１透明導電膜３２及び第２透明導電膜３５
は、スイッチを介して交流電源（図示せず）に接続され
ている。さらに、平板ガラス３１とフレネルレンズ３４
との間のギャップ（ｄ）は、最大で５０μｍ、最小で１
０μｍである。
【００１９】第１平行配向処理膜３３及び第２平行配向
処理膜３６は、ポリビニルアルコールを塗布した後、フ
レネルレンズ３４の溝に沿って同心円状にラビング処理
することにより約１０００Åの膜厚で形成されている。
なお、以下の方法により、フレネルレンズ３４の傾斜壁
面３４ａのみに第２透明導電膜３５を形成した。まず実
施例１と同様に、フレネルレンズ３４の内面全面にＩＴ
Ｏ膜を形成する。さらにこのＩＴＯ膜全面に、光の当た
らない部分が現像後溶ける性質を有するポジ型フォトレ
ジスト膜をスピンコートにより形成する。そして、この
ＩＴＯ膜及びポジ型フォトレジスト膜が形成されたフレ
ネルレンズ３４の内面に垂直に平行光を照射して、フレ
ネルレンズ３４の傾斜壁面３４ａ部分のみのポジ型フォ
トレジスト膜を露光する。さらに、図６に示すように、
中心部から周縁部に向けて細線状に開口する１個の開口
部８１を有するフォトマスク８を介して、フレネルレン
ズ３４に傾斜壁面３４ａと平行な平行光を照射する。こ
れにより、縦壁面３４ｂはフォトマスク８の開口部８１
に相当する部分のみが露光される。そして、縦壁面３４
ｂの露光されていない部分のポジ型フォトレジスト膜は
現像後溶け、傾斜壁面１４ａに形成されたポジ型フォト
レジスト膜と縦壁面３４ｂの上記開口部８１に相当する
部分のポジ型フォトレジスト膜が残る。この状態で、酸
性エッチング液を用いてＩＴＯ膜をエッチング除去した
後、残ったポジ型フォトレジスト膜をアルカリ性の剥離
剤により除去することにより、傾斜壁面１４ａに第２透
明導電膜３５を、また縦壁面３４ｂの上記開口部８１に
相当する部分のみに上記連絡導電膜を形成することがで
きる。なお、開口部８１を複数個有するフォトマスク
８’（図７参照）を用いて、各縦壁面３４ｂを連接する
連絡導電膜を複数個形成することもできる。
処理膜３６は、ポリビニルアルコールを塗布した後、フ
レネルレンズ３４の溝に沿って同心円状にラビング処理
することにより約１０００Åの膜厚で形成されている。
なお、以下の方法により、フレネルレンズ３４の傾斜壁
面３４ａのみに第２透明導電膜３５を形成した。まず実
施例１と同様に、フレネルレンズ３４の内面全面にＩＴ
Ｏ膜を形成する。さらにこのＩＴＯ膜全面に、光の当た
らない部分が現像後溶ける性質を有するポジ型フォトレ
ジスト膜をスピンコートにより形成する。そして、この
ＩＴＯ膜及びポジ型フォトレジスト膜が形成されたフレ
ネルレンズ３４の内面に垂直に平行光を照射して、フレ
ネルレンズ３４の傾斜壁面３４ａ部分のみのポジ型フォ
トレジスト膜を露光する。さらに、図６に示すように、
中心部から周縁部に向けて細線状に開口する１個の開口
部８１を有するフォトマスク８を介して、フレネルレン
ズ３４に傾斜壁面３４ａと平行な平行光を照射する。こ
れにより、縦壁面３４ｂはフォトマスク８の開口部８１
に相当する部分のみが露光される。そして、縦壁面３４
ｂの露光されていない部分のポジ型フォトレジスト膜は
現像後溶け、傾斜壁面１４ａに形成されたポジ型フォト
レジスト膜と縦壁面３４ｂの上記開口部８１に相当する
部分のポジ型フォトレジスト膜が残る。この状態で、酸
性エッチング液を用いてＩＴＯ膜をエッチング除去した
後、残ったポジ型フォトレジスト膜をアルカリ性の剥離
剤により除去することにより、傾斜壁面１４ａに第２透
明導電膜３５を、また縦壁面３４ｂの上記開口部８１に
相当する部分のみに上記連絡導電膜を形成することがで
きる。なお、開口部８１を複数個有するフォトマスク
８’（図７参照）を用いて、各縦壁面３４ｂを連接する
連絡導電膜を複数個形成することもできる。
【００２０】本実施例３の液晶光屈折素子３において
も、フレネルレンズ３の縦壁面３４ｂには透明導電膜が
形成されておらず、傾斜壁面３４ａのみに第２透明導電
膜３５が形成されているので、実施例１の液晶光屈折素
子１と同様に、電圧駆動時に、液晶３８の液晶分子が平
板ガラス３１及びフレネルレンズ３４間で良好に垂直配
向し、液晶分子の部分的な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。
も、フレネルレンズ３の縦壁面３４ｂには透明導電膜が
形成されておらず、傾斜壁面３４ａのみに第２透明導電
膜３５が形成されているので、実施例１の液晶光屈折素
子１と同様に、電圧駆動時に、液晶３８の液晶分子が平
板ガラス３１及びフレネルレンズ３４間で良好に垂直配
向し、液晶分子の部分的な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。
【００２１】なお、本実施例３の液晶光屈折素子３は、
電圧無印加状態において、第１平行配向処理膜３３及び
第２平行配向処理膜３６の働きにより、液晶３８の液晶
分子が平板ガラス３１及びフレネルレンズ３４に平行な
方向で、かつ同心円状に配向している。そして、交流電
圧を印加することにより液晶３８の液晶分子は、電圧に
応じて徐々に平板ガラス１１及びフレネルレンズ３４に
垂直な方向に向きを変える。
電圧無印加状態において、第１平行配向処理膜３３及び
第２平行配向処理膜３６の働きにより、液晶３８の液晶
分子が平板ガラス３１及びフレネルレンズ３４に平行な
方向で、かつ同心円状に配向している。そして、交流電
圧を印加することにより液晶３８の液晶分子は、電圧に
応じて徐々に平板ガラス１１及びフレネルレンズ３４に
垂直な方向に向きを変える。
【００２２】したがって、本実施例３の液晶光屈折素子
３は、電圧無印加状態から徐々に電圧を印加することに
より、電圧無印加状態における液晶分子の配向方向、つ
まり同心円状に偏光した入射光に対して、みけけの屈折
率が異常光線に対する値から常光線に対する値まで連続
的に変化するので、焦点距離可変の液晶レンズとして作
動させることができる。またこのとき、上記実施例１及
び実施例２と同様に、電圧駆動時において、液晶分子の
部分的な配向乱れを生ずることがないので、フレネルレ
ンズ３４の内面全面に第２透明導電膜を形成した従来の
液晶光屈折素子を用いた焦点距離可変液晶レンズと比較
して、透過率を向上させることが可能となる。
３は、電圧無印加状態から徐々に電圧を印加することに
より、電圧無印加状態における液晶分子の配向方向、つ
まり同心円状に偏光した入射光に対して、みけけの屈折
率が異常光線に対する値から常光線に対する値まで連続
的に変化するので、焦点距離可変の液晶レンズとして作
動させることができる。またこのとき、上記実施例１及
び実施例２と同様に、電圧駆動時において、液晶分子の
部分的な配向乱れを生ずることがないので、フレネルレ
ンズ３４の内面全面に第２透明導電膜を形成した従来の
液晶光屈折素子を用いた焦点距離可変液晶レンズと比較
して、透過率を向上させることが可能となる。
【００２３】
【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、電圧駆動時に、液晶分子が一対の透明基板間
で良好に配向するので、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。また本発明
の液晶光屈折素子を偏向角可変液晶プリズムや焦点距離
可変液晶レンズに適用すれば、電圧駆動時における液晶
分子の配向乱れにより発生する常光線を減少させて、そ
の分異常光線の光量を確保できるので、透過率向上に有
利となる。
折素子は、電圧駆動時に、液晶分子が一対の透明基板間
で良好に配向するので、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。また本発明
の液晶光屈折素子を偏向角可変液晶プリズムや焦点距離
可変液晶レンズに適用すれば、電圧駆動時における液晶
分子の配向乱れにより発生する常光線を減少させて、そ
の分異常光線の光量を確保できるので、透過率向上に有
利となる。
【図１】実施例１の液晶光屈折素子の電圧無印加状態に
おける断面図である。
おける断面図である。
【図２】実施例１の液晶光屈折素子に係り、電圧無印加
状態における部分断面図である。
状態における部分断面図である。
【図３】実施例１の液晶光屈折素子に係り、電圧印加状
態における部分断面図である。
態における部分断面図である。
【図４】実施例２の液晶光屈折素子の電圧無印加状態に
おける断面図である。
おける断面図である。
【図５】実施例３の液晶光屈折素子の電圧無印加状態に
おける断面図である。
おける断面図である。
【図６】実施例３の液晶光屈折素子において、フレネル
レンズの各縦壁面を連接する連絡導電膜を形成するため
のフォトマスクの平面図である。
レンズの各縦壁面を連接する連絡導電膜を形成するため
のフォトマスクの平面図である。
【図７】実施例３の液晶光屈折素子において、フレネル
レンズの各縦壁面を連接する連絡導電膜を形成するため
の他のフォトマスクの平面図である。
レンズの各縦壁面を連接する連絡導電膜を形成するため
の他のフォトマスクの平面図である。
１、２、３は液晶光屈折素子、１１、３１は平板ガラス
（本発明の透明基板をなす）、１２、３２は第１透明導
電膜、１３、３３は第１平行配向処理膜、１４はフレネ
ルプリズム（本発明の透明基板をなす）、３４はフレネ
ルレンズ（本発明の透明基板をなす）、１５、３５は第
２透明導電膜、１６、３６は第２平行配向処理膜、１
８、３８は液晶である。
（本発明の透明基板をなす）、１２、３２は第１透明導
電膜、１３、３３は第１平行配向処理膜、１４はフレネ
ルプリズム（本発明の透明基板をなす）、３４はフレネ
ルレンズ（本発明の透明基板をなす）、１５、３５は第
２透明導電膜、１６、３６は第２平行配向処理膜、１
８、３８は液晶である。
Claims (1)
- 【請求項１】 相対向する内面にそれぞれ透明導電膜及
び配向処理膜が順に形成され、少なくとも一方が傾斜壁
面及び縦壁面で構成された内面をもつフレネル状基板よ
りなる一対の透明基板で画定された空間に液晶を封入し
てなる液晶光屈折素子において、 前記フレネル状基板の縦壁面に沿う面の電気抵抗値が前
記傾斜壁面に沿う面の電気抵抗値よりも大きくされてい
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 |
|---|---|---|---|
| JP13086792A JPH05323261A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 液晶光屈折素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13086792A JPH05323261A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 液晶光屈折素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323261A true JPH05323261A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15044557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13086792A Pending JPH05323261A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 液晶光屈折素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05323261A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648859A (en) * | 1993-07-28 | 1997-07-15 | Nippon Telephone & Telegraph Corp. | Liquid crystal microprism array, free-space optical interconnector, and optical switch |
| JP2001194635A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Minolta Co Ltd | 焦点位置可変空間変調デバイス |
| WO2002073289A1 (fr) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Ecran de visualisation tridimensionnel, et procede de creation d'images video pour l'ecran de visualisation tridimensionnel |
| JP2002277821A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 三次元映像表示装置 |
| JP2003322884A (ja) * | 2002-05-02 | 2003-11-14 | Ricoh Co Ltd | 光偏向素子及び画像表示装置 |
| WO2005106571A1 (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Asahi Glass Company, Limited | 液晶レンズ素子および光ヘッド装置 |
| JP2012194378A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Stanley Electric Co Ltd | 画像制御装置、画像表示システム |
| WO2014155984A1 (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | パナソニック株式会社 | 画像表示装置 |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP13086792A patent/JPH05323261A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648859A (en) * | 1993-07-28 | 1997-07-15 | Nippon Telephone & Telegraph Corp. | Liquid crystal microprism array, free-space optical interconnector, and optical switch |
| JP2001194635A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Minolta Co Ltd | 焦点位置可変空間変調デバイス |
| WO2002073289A1 (fr) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Ecran de visualisation tridimensionnel, et procede de creation d'images video pour l'ecran de visualisation tridimensionnel |
| JP2002277821A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 三次元映像表示装置 |
| JP2003322884A (ja) * | 2002-05-02 | 2003-11-14 | Ricoh Co Ltd | 光偏向素子及び画像表示装置 |
| WO2005106571A1 (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Asahi Glass Company, Limited | 液晶レンズ素子および光ヘッド装置 |
| CN100412619C (zh) * | 2004-04-30 | 2008-08-20 | 旭硝子株式会社 | 液晶透镜元件和激光头装置 |
| US7719657B2 (en) | 2004-04-30 | 2010-05-18 | Asahi Glass Company, Limited | Liquid crystal lens element and optical head device |
| JP2012194378A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Stanley Electric Co Ltd | 画像制御装置、画像表示システム |
| WO2014155984A1 (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | パナソニック株式会社 | 画像表示装置 |
| JPWO2014155984A1 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-02-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像表示装置 |
| US9651792B2 (en) | 2013-03-27 | 2017-05-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image display apparatus |
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