JPWO2016117604A1 - 液晶素子、偏向素子、液晶モジュール、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1(a)は、本発明の実施形態1に係る液晶素子100を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)のIB−IB線に沿った断面図である。液晶素子100は、光を屈折させて出射する。従って、例えば、液晶素子100は、光を偏向させて出射する偏向素子、又は光を収束若しくは発散させるレンズとして使用できる。
図5を参照して、本発明の実施形態2に係る液晶素子100について説明する。実施形態2に係る液晶素子100は、2つの単位電極10を備えることによって液晶層23に鋸歯状の電位勾配を形成する点で、実施形態1に係る液晶素子100と異なる。以下、実施形態2が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図8を参照して、本発明の実施形態3に係る液晶素子100について説明する。実施形態3に係る液晶素子100は、実施形態2に係る第1境界層51に代えて境界電極61を備えるとともに、実施形態2に係る第2境界層52を備えない点で、実施形態2に係る液晶素子100と異なる。以下、実施形態3が実施形態2と異なる点を主に説明する。
図10〜図12を参照して、本発明の実施形態4に係る液晶素子100について説明する。実施形態4では、実施形態2に係る液晶素子100を応用して、液晶素子100をフレネルレンズとして機能させる。以下、実施形態4が実施形態2と異なる点を主に説明する。
図14〜図16を参照して、本発明の実施形態5に係る液晶素子100について説明する。実施形態5に係る液晶素子100は、図14に示すように、第1リード線71及び第2リード線72を有し、図15に示すように、第3境界層73及び対向層74を有する点で、実施形態4に係る液晶素子100と異なる。また、実施形態5では、第1電極1及び第2電極2が一部途切れた円環状形状を有する点で、第1電極1及び第2電極2が途切れていない円環状形状を有する実施形態4と異なる。以下、実施形態5が実施形態4と異なる点を主に説明する。
図17を参照して、本発明の実施形態5の変形例に係る液晶素子100について説明する。変形例に係る液晶素子100は、図17に示すように、コア電極75を有する点で、図15に示す実施形態5に係る液晶素子100と異なる。以下、変形例が実施形態5と異なる点を主に説明する。
図2及び図18を参照して、本発明の実施形態6に係る偏向素子250について説明する。実施形態6に係る偏向素子250は、図2を参照して説明した実施形態1に係る液晶素子100を2つ使用して、光を偏向させる。以下、実施形態6が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図19を参照して、本発明の実施形態7に係る液晶モジュール300について説明する。実施形態7に係る液晶モジュール300は、実施形態6に係る偏向素子250を備えている。以下、実施形態7が実施形態6と異なる点を主に説明する。
図20を参照して、本発明の実施形態8に係る電子機器400について説明する。実施形態8に係る電子機器400は、偏向素子250が、カバー部材310ではなく、筐体401に取り付けられる点で、実施形態7に係る電子機器400と異なる。以下、実施形態8が実施形態7と異なる点を主に説明する。
図21を参照して、本発明の実施例1に係る液晶素子100について説明する。実施例1では、次の条件の下、シミュレーションによって、実施形態1に係る液晶素子100に形成される電位勾配G1、屈折率勾配g1、及び屈折角γ1を計算した。第1電極1と第2電極2との間隔W1は2mmであった。高抵抗層22の面抵抗率は1×1010Ω/□であった。第1電極1、第2電極2、及び第3電極3の材料はITOであった。絶縁層21の材料は二酸化ケイ素(SiO2)であった。高抵抗層22の材料は酸化亜鉛(ZnO)を主成分とする化合物であった。液晶層23を構成する液晶はネマティック液晶であった。液晶層23の厚みtは30μmであった。第1電圧V1の最大振幅V1mは1Vであり、第2電圧V2の最大振幅V2mは2Vであった。第1電圧V1の周波数f1及び第2電圧V2の周波数f2は100Hzであった。
図22を参照して、本発明の実施例2に係る液晶素子100について説明する。実施例2では、次の条件の下、シミュレーションによって、実施形態2に係る液晶素子100に形成される電位勾配G3、屈折率勾配g3、及び屈折角γ2を計算した。互いに最も離れた第1電極1と第2電極2との間隔W1は2mmであった。高抵抗層22の面抵抗率は1×1010Ω/□であった。第1電圧V1の最大振幅V1mは1Vであり、第2電圧V2の最大振幅V2mは2Vであった。第1電圧V1の周波数f1及び第2電圧V2の周波数f2は100Hzであった。なお、第1電極1、第2電極2、第3電極3、絶縁層21、及び高抵抗層22の材料、並びに液晶層23は、実施例1と同じであった。また、第1境界層51及び第2境界層52の材料は絶縁層21の材料と同じであった。
図23を参照して、本発明の実施例3に係る液晶素子100について説明する。実施例3では、次の条件の下、シミュレーションによって、実施形態3に係る液晶素子100に形成される電位勾配G3、屈折率勾配g3、及び屈折角γ2を計算した。互いに最も離れた第1電極1と第2電極2との間隔W1は2mmであった。高抵抗層22の面抵抗率は5×109Ω/□であった。境界電極61の材料はITOだった。第1電圧V1の最大振幅V1mは1Vであり、第2電圧V2の最大振幅V2mは2Vであり、境界電圧Vbの最大振幅Vbmは1Vであった。第1電圧V1の周波数f1及び第2電圧V2の周波数f2は100Hzであり、境界電圧Vbの周波数fbは10kHzであった。なお、第1電極1、第2電極2、第3電極3、絶縁層21、及び高抵抗層22の材料、並びに液晶層23は、実施例1と同じであった。
図24を参照して、本発明の実施例4に係る液晶素子100について説明する。実施例4に係る液晶素子100では、図17を参照して説明した実施形態5の変形例に係る液晶素子100において、対向層74に代えて、高抵抗層22を配置した。そして、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡によって、液晶素子100に形成された電位勾配に対応する干渉縞を観測した。
図25を参照して、本発明の実施例5に係る液晶素子100について説明する。実施例5に係る液晶素子100として、図17を参照して説明した実施形態5の変形例に係る液晶素子100を使用した。そして、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡によって、液晶素子100に形成された電位勾配に対応する干渉縞を観測した。
2 第2電極
3 第3電極
10 単位電極
21 絶縁層
22 高抵抗層(抵抗層)
23 液晶層
40 コントローラー
50 振動センサー
51 第1境界層
52 第2境界層
61 境界電極
71 第1リード線
72 第2リード線
73 第3境界層
74 対向層
100 液晶素子
100A 液晶素子
100B 液晶素子
250 偏向素子
300 液晶モジュール
310 カバー部材
320 撮像素子
400 電子機器
401 筐体
rc 中心電極
r1〜r5(rn) 単位電極
Claims (15)
- 光を屈折させて出射する液晶素子であって、
第1電圧が印加される第1電極と、
前記第1電圧と異なる第2電圧が印加される第2電極と、
電気絶縁体である絶縁層と、
抵抗層と、
液晶を含む液晶層と、
第3電圧が印加される第3電極と
を備え、
前記絶縁層は、前記第1電極と前記第2電極と前記抵抗層との間に配置され、前記第1電極と前記第2電極と前記抵抗層とを互いに絶縁し、
前記抵抗層の電気抵抗率は、前記第1電極の電気抵抗率及び前記第2電極の電気抵抗率の各々より大きく、前記絶縁層の電気抵抗率より小さく、
前記抵抗層と前記液晶層とは、前記絶縁層と前記第3電極との間に配置され、
前記抵抗層は、前記絶縁層と前記液晶層との間に配置される、液晶素子。 - 電気絶縁体である第1境界層と、
前記抵抗層の前記電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する抵抗体又は電気絶縁体であり、前記絶縁層を介して前記第1境界層と対向する第2境界層と
をさらに備え、
前記第1電極と前記第2電極とは単位電極を構成し、
前記単位電極は、複数設けられ、
互いに隣り合う前記単位電極のうちの一方の単位電極の前記第2電極と他方の単位電極の前記第1電極とは、隣り合っており、
前記第1境界層は、前記隣り合う第2電極と第1電極との間に配置され、
前記抵抗層は、前記複数の単位電極に対応して、複数設けられ、
前記第2境界層は、互いに隣り合う前記抵抗層の間に配置される、請求項1に記載の液晶素子。 - 前記第1電圧及び前記第2電圧と異なる第4電圧が印加される境界電極をさらに備え、
前記第4電圧の大きさは、前記第1電圧と前記第2電圧とのうち大きい電圧よりも小さく、
前記第1電極と前記第2電極とは単位電極を構成し、
前記単位電極は、複数設けられ、
互いに隣り合う前記単位電極のうちの一方の単位電極の前記第2電極と他方の単位電極の前記第1電極とは、隣り合っており、
前記境界電極は、前記隣り合う第2電極と第1電極との間に配置される、請求項1に記載の液晶素子。 - 前記第1電圧、前記第2電圧、及び前記第4電圧の各々は、交流電圧であり、
前記第4電圧の周波数は、前記第1電圧の周波数及び前記第2電圧の周波数の各々よりも高い、請求項3に記載の液晶素子。 - 前記第1電極と前記第2電極とは、並んで延びる直線状である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液晶素子。
- 前記液晶層は、前記第1電極から前記第2電極に向かう方向に対して直線状の電位勾配を有する、請求項5に記載の液晶素子。
- 円環状の中心電極をさらに備え、
前記第1電極と前記第2電極とは、単位電極を構成し、
前記中心電極及び前記単位電極は、前記中心電極を中心とした同心円状に配置され、
前記単位電極の幅は、前記第1電極と前記第2電極との間の距離を示し、
前記第2電極の半径は、前記第1電極の半径よりも大きい、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液晶素子。 - 前記単位電極は、複数設けられ、
前記中心電極及び前記複数の単位電極は、前記中心電極を中心とした同心円状に配置され、
互いに隣り合う前記単位電極のうち半径の大きい単位電極の幅は、前記互いに隣り合う単位電極のうち前記半径の小さい単位電極の幅よりも小さく、
前記単位電極の各々において、前記単位電極の前記幅は、前記第1電極と前記第2電極との間の距離を示し、前記第2電極の半径は、前記第1電極の半径よりも大きく、前記単位電極の前記半径は、前記第2電極の前記半径によって示される、請求項7に記載の液晶素子。 - 前記単位電極の前記半径をRnとしたときに、Rnは次式により表され、
nは、前記複数の単位電極のうち前記半径の最も小さい単位電極から前記半径の最も大きい単位電極に向かって昇順に、前記単位電極の各々に割り当てられる1以上N以下の整数であり、
Nは、前記単位電極の個数であり、
Rcは、前記中心電極の半径である、請求項8に記載の液晶素子。
- 前記第1電圧が印加される第1リード線と、
前記第2電圧が印加される第2リード線と、
前記第1リード線と前記第2リード線との間に配置され、電気絶縁体である第3境界層と、
前記抵抗層の前記電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する抵抗体又は電気絶縁体である対向層と
をさらに備え、
前記第1電極及び前記第2電極の各々は、開曲線状であり、
前記第1電極の両端部のうちの一方端部は、前記第1リード線に接続され、
前記第1電極の前記両端部のうちの他方端部は、前記第2リード線に対向し、
前記第2電極の両端部のうちの一方端部は、前記第2リード線に接続され、
前記第2電極の前記両端部のうちの他方端部は、前記第1リード線に対向し、
前記対向層は、前記絶縁層を介して前記第1リード線と前記第3境界層と前記第2リード線とに対向する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の液晶素子。 - 前記第1電極と前記第2電極とは単位電極を構成し、
前記単位電極において、前記第1電極と前記第2電極との間隔は、前記第1電極の幅よりも大きく、前記第2電極の幅よりも大きい、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の液晶素子。 - 光を偏向させて出射する偏向素子であって、
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の液晶素子を2つ備え、
前記2つの液晶素子のうち一方の液晶素子において、前記第1電極と前記第2電極との各々は、第1方向に沿って延びており、
前記2つの液晶素子のうち他方の液晶素子において、前記第1電極と前記第2電極との各々は、第1方向に直交する第2方向に沿って延びており、
前記一方の液晶素子と前記他方の液晶素子とは、重なるように配置される、偏向素子。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の液晶素子と、
撮像素子を覆うカバー部材と
を備え、
前記液晶素子は、前記撮像素子の撮像面と対向するように、前記カバー部材の外面部に取り付けられる、液晶モジュール。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の液晶素子と、
撮像素子と、
前記撮像素子を覆うカバー部材と、
前記液晶素子と、前記撮像素子と、前記カバー部材とを収容する筐体と
を備え、
前記液晶素子は、前記撮像素子の撮像面と対向するように、前記筐体の内面部に取り付けられる、電子機器。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の液晶素子と、
前記液晶素子を介して被写体を撮像する撮像素子と、
手ぶれによる振動を検知する振動センサーと、
前記振動センサーが検知した振動に応じて、前記液晶素子を介して前記撮像素子に入射する光が屈折するように、前記第1電圧及び/又は前記第2電圧を制御するコントローラーと
を備える、電子機器。
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