KR20140140537A - 액정 렌즈 - Google Patents

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Abstract

액정 렌즈 (1) 는, 파면 수차를 작게 하는 것을 목적으로 하고, 액정층 (11) 과 제 1 전극 (21) 과 제 2 전극 (22) 과 고저항층 (41) 을 구비하고 있다. 제 1 전극 (21) 은, 원형의 개구 (21a1) 및 이 개구 (21a1) 를 외부에 연통시키는 연통구 (21a2) 가 형성된 제 1 전극부 (21a) 와, 개구 (21a1) 내에 배치된 원형의 주전극부 (21b1), 및 주전극부 (21b1) 에 접속되고, 연통구 내 (21a2) 에 배치된 인출 전극부 (21b2) 를 포함하는 제 2 전극부 (21b) 를 갖는다. 제 2 전극 (22) 은 제 1 전극 (21) 과 액정층 (11) 을 개재하여 대향하고 있다. 고저항층 (41) 은 제 1 전극 (21) 의 적어도 제 2 전극부 (21b) 와 액정층 (11) 사이에 배치되어 있다. 고저항층 (41) 은 주전극부 (21b1) 의 중심축에 대해 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있다.

Description

액정 렌즈{LIQUID-CRYSTAL LENS}
본 발명은 액정 렌즈에 관한 것이다.
종래, 굴절률이 가변인 액정 렌즈가 제안되어 있다. 액정 렌즈에는 구동 전압을 낮게 하고자 하는 요망이 있다. 이것을 감안하여, 예를 들어 특허문헌 1 에서는, 전극과 액정층 사이에 투명 절연층이 배치되어 있고, 또한 투명 절연층의 액정층에 면하는 측의 표면 위에 고저항층이 배치된 액정 렌즈가 제안되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이, 고저항층을 형성함으로써 액정 렌즈의 구동 전압을 저하시킬 수 있다.
일본 공개특허공보 2011-17742호
최근, 액정 렌즈의 파면 수차를 작게 하고자 하는 요망이 높아지고 있다.
본 발명은 파면 수차가 작은 액정 렌즈를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 액정 렌즈는, 액정층과 제 1 전극과 제 2 전극과 고저항층을 구비하고 있다. 제 1 전극은 제 1 전극부와 제 2 전극부를 갖는다. 제 1 전극부에는 원형의 개구 및 개구를 외부에 연통시키는 연통구가 형성되어 있다. 제 2 전극부는 개구 내에 배치된 원형의 주전극부 및 인출 전극부를 포함한다. 인출 전극부는 주전극부에 접속되어 있다. 인출 전극부는 연통구 내에 배치되어 있다. 제 2 전극은 제 1 전극과 액정층을 개재하여 대향하고 있다. 고저항층은 제 1 전극의 적어도 제 2 전극부와 액정층 사이에 배치되어 있다. 고저항층은 주전극부의 중심축에 대해 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 「고저항층」이란, 전기 저항값이 표면 저항으로 1 × 104 Ω/□ ∼ 1 × 1014 Ω/□ 의 범위 내에 있는 층을 말한다.
고저항층은 원형인 것이 바람직하다.
고저항층은 제 1 전극부가 형성된 영역에까지 도달되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 파면 수차가 작은 액정 렌즈를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 액정 렌즈의 약도적 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 제 1 전극의 약도적 평면도이다.
이하, 본 발명을 실시한 바람직한 형태의 일례에 대하여 설명한다. 단, 하기의 실시형태는 단순한 예시이다. 본 발명은 하기의 실시형태에 전혀 한정되지 않는다.
또, 실시형태 등에 있어서 참조하는 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 부재는 동일한 부호로 참조하는 것으로 한다. 또, 실시형태 등에 있어서 참조하는 도면은, 모식적으로 기재된 것으로, 도면에 묘화된 물체의 치수의 비율 등은, 현실의 물체의 치수의 비율 등과는 상이한 경우가 있다. 도면 상호 간에 있어서도, 물체의 치수 비율 등이 상이한 경우가 있다. 구체적인 물체의 치수 비율 등은, 이하의 설명을 참작하여 판단되어야 한다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 액정 렌즈 (1) 의 약도적 단면도이다.
액정 렌즈 (1) 는, 액정 분자를 포함하는 액정층 (11) 을 구비하고 있다. 액정층 (11) 은 제 1 및 제 2 전극 (21, 22) 에 의해 협지되어 있다. 제 1 및 제 2 전극 (21, 22) 에 의해 액정층 (11) 에 전압이 인가되고, 이로써 액정 렌즈 (1) 의 광학적 파워가 변화한다.
보다 구체적으로는, 액정 렌즈 (1) 는 서로 간격을 두고 대향하도록 배치된 제 1 기판 (31) 과 제 2 기판 (32) 을 갖는다. 제 1 기판 (31) 과 제 2 기판 (32) 사이에는 격벽 부재 (34) 가 배치되어 있다. 이 격벽 부재 (34) 와 제 1 및 제 2 기판 (31, 32) 에 의해 구획 형성된 공간에 액정층 (11) 이 형성되어 있다. 또한, 액정층 (11) 은 유리판 등에 의해 복수의 액정층으로 구획되어 있어도 된다.
제 1 기판 (31), 제 2 기판 (32) 및 격벽 부재 (34) 는, 각각 예를 들어, 유리 등에 의해 구성할 수 있다. 제 1 기판 (31) 및 제 2 기판 (32) 의 두께는, 예를 들어, 0.1 ㎜ ∼ 1.0 ㎜ 정도로 할 수 있다. 격벽 부재 (34) 의 두께는, 얻고자 하는 광학적 파워에 따라 결정되는 액정층 (11) 의 두께나, 액정층 (11) 에 요구되는 응답 속도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 격벽 부재 (34) 의 두께는, 예를 들어, 10 ㎛ ∼ 80 ㎛ 정도로 할 수 있다.
제 1 기판 (31) 의 액정층 (11) 측의 표면 (31a) 위에는 제 1 전극 (21) 이 배치되어 있다. 한편, 제 2 기판 (32) 의 액정층 (11) 측의 표면 (32a) 위에는 제 2 전극 (22) 이 배치되어 있다. 제 2 전극 (22) 은 액정층 (11) 을 개재하여 제 1 전극 (21) 과 대향하고 있다.
제 1 및 제 2 전극 (21, 22) 은, 예를 들어, 인듐주석 산화물 (ITO) 등의 투명 도전성 산화물에 의해 구성할 수 있다.
제 1 전극 (21) 은, 원형의 개구 (21a1) 와, 원형의 개구 (21a1) 를 외부에 연통시키는 연통구 (21a2) (도 2 를 참조) 를 갖는 제 1 전극부 (21a) 와, 제 1 전극부 (21a) 의 개구 (21a1) 의 내부에 배치된 원형의 주전극부 (21b1) 와, 주전극부 (21b1) 에 접속되어 있고, 상기 연통구 (21a2) 내에 배치된 인출 전극부 (21b2) 를 포함하는 제 2 전극부 (21b) 를 갖는다. 액정 렌즈 (1) 에서는, 액정층 (11) 의 주전극부 (21b1) 가 형성된 영역에 위치하는 부분이 렌즈로서 기능한다. 제 1 전극부 (21a) 와 제 2 전극부 (21b) 는 서로 절연되어 있다. 제 1 전극부 (21a) 와 제 2 전극부 (21b) 사이의 간극은, 중공으로 되어 있어도 되고, 절연체 또는 후술하는 고저항층 (41) 이 배치되어 중실로 되어 있어도 된다.
또한, 제 1 전극 (21) 은 액정층 (11) 이 형성된 영역 전체에 배치되어 있어도 되고, 액정층 (11) 이 형성된 영역의 일부에 배치되어 있어도 된다. 마찬가지로, 제 2 전극 (22) 은, 액정층 (11) 이 형성된 영역 전체에 배치되고 있어도 되고, 액정층 (11) 이 형성된 영역의 일부에 배치되고 있어도 된다.
액정 렌즈 (1) 에서는, 제 1 전극부 (21a) 와 제 2 전극 (22) 사이에 전압 (V1) 이 인가되고, 제 2 전극부 (21b) 와 제 2 전극 (22) 사이에 전압 (V2) 이 인가된다. 전압 (V1) 과 전압 (V2) 의 크기를 변화시킴으로써, 액정 렌즈 (1) 의 광학적 파워를 변화시킬 수 있다. 통상적으로, 제 2 전극 (22) 은 전위가 0 V 인 그라운드 전극으로 되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 전극 (21, 22) 중, 인가되는 전압의 절대값의 최대값이 큰 쪽의 전극은, 제 1 전극 (21) 이 된다.
제 1 전극 (21) 의 적어도 제 2 전극부 (21b) 와 액정층 (11) 사이에는, 전기 저항값이 표면 저항으로 1 × 104 Ω/□ ∼ 1 × 1014 Ω/□ 이고, 전극보다 높은 고저항층 (41) 이 배치되어 있다. 고저항층 (41) 은, 예를 들어, 액정층 (11) 이 형성된 영역 전체에 배치되고 있어도 되고, 액정층 (11) 이 형성된 영역의 일부에 배치되어 있어도 된다. 고저항층 (41) 은, 예를 들어, 제 1 전극 (21) 중 제 2 전극부 (21b) 의 적어도 일부 위에만 배치되어 있어도 되고, 제 2 전극부 (21b) 에 추가하여, 제 1 전극부 (21a) 의 적어도 일부 위에도 배치되어 있어도 된다.
고저항층 (41) 은, 산화아연, 알루미늄아연 산화물, 인듐주석 산화물, 안티몬주석 산화물, 갈륨아연 산화물, 실리콘아연 산화물, 주석아연 산화물, 붕소아연 산화물, 및 게르마늄아연 산화물 중 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 고저항층 (41) 은, 단일의 고저항층에 의해 구성되어 있어도 되고, 복수의 고저항층의 적층체에 의해 구성되어 있어도 된다. 고저항층 (41) 이 복수의 고저항층의 적층체에 의해 구성되어 있는 경우에는, 복수의 고저항층은, 서로 동일한 재료로 이루어지는 것이어도 되고, 서로 상이한 재료로 이루어지는 것이어도 된다.
고저항층 (41) 의 두께는, 예를 들어, 10 ㎚ ∼ 300 ㎚ 인 것이 바람직하다.
또한, 도시는 생략하지만, 고저항층 (41) 과 액정층 (11) 사이에는, 무기 유전체층이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또, 무기 유전체층과 제 2 전극 (22) 이 형성된 부분을 포함하고, 제 2 기판 (32) 의 표면 (32a) 위에는, 각각 배향막이 배치되어 있다. 이들 배향막에 의해 액정층 (11) 에 포함되는 액정 분자의 배향이 이루어져 있다.
고저항층 (41) 은, 제 1 전극 (21) 중 제 2 전극부 (21b) 의 적어도 일부 위에 배치되어 있다. 고저항층 (41) 은, 제 2 전극부 (21b) 의 주전극부 (21b1) 의 중심축에 대해 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 액정 렌즈 (1) 의 파면 수차를 작게 할 수 있다. 이 이유로는, 확실하지 않지만, 이하의 이유를 생각할 수 있다. 즉, 제 1 전극 (21) 중 제 2 전극부 (21b) 의 적어도 일부 위에 고저항층 (41) 을 배치함으로써, 액정층 (11) 의 고저항층 (41) 이 형성된 영역 내와, 그 영역의 외측의 영역에서 전하가 가해지는 방법에 차가 발생한다. 액정층 (11) 의 고저항층 (41) 이 위치하는 영역의 내측에 전기력선이 끌어당겨진다. 고저항층 (41) 의 형상을, 제 2 전극부 (21b) 의 주전극부 (21b1) 의 중심축에 대해 회전 대칭으로 함으로써, 액정층 (11) 의 고저항층 (41) 이 위치하는 영역의 내측에 균등하게 전기력선을 끌어당길 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한, 고저항층 (41) 의 중심축은, 제 2 전극부 (21b) 의 주전극부 (21b1) 의 중심축과 일치하고 있는 것이 바람직하지만, 액정 분자의 프레틸트각의 영향 등에 의해, 광축 어긋남이 발생하는 경우에는, 고저항층 (41) 의 중심축과 제 2 전극부 (21b) 주전극부 (21b1) 의 중심축은 어긋나 있어도 된다.
또, 고저항층 (41) 의 형상으로는, 제 2 전극부 (21b) 의 주전극부 (21b1) 의 중심축에 대해 회전 대칭이 되는 형상을 갖는 것이면 된다. 고저항층 (41) 은, 예를 들어, 다각형, 원형 등이어도 된다. 그 중에서도, 액정 렌즈 (1) 의 파면 수차를 보다 작게 하는 관점에서, 고저항층 (41) 은 원형인 것이 바람직하다.
또, 액정 렌즈 (1) 의 디옵트리를 높이는 관점에서는, 고저항층 (41) 은, 제 1 전극부 (21a) 까지 도달되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제 1 전극부 (21a) 및 제 2 전극부 (21b) 사이에 전력 구배가 발생하기 쉬워져, 액정층 (11) 의 고저항층 (41) 이 위치하는 부분의 중심을 향하여 전기력선이 보다 집중되기 쉽다. 따라서, 액정 렌즈 (1) 의 디옵트리를 높일 수 있다.
또, 액정층 (11) 은, 예를 들어 유리판 등에 의해 두께 방향을 따라 복수로 분할되어 있어도 된다.
본 발명에 관련된 액정 렌즈는, 액정층 그리고 제 1 및 제 2 전극 세트를 복수 갖고 있어도 된다.
1 : 액정 렌즈
11 : 액정층
21 : 제 1 전극
21a1 : 개구
21a2 : 연통구
21a : 제 1 전극부
21b1 : 주전극부
21b : 제 2 전극부
21b2 : 인출 전극부
22 : 제 2 전극
31 : 제 1 기판
31a : 표면
32 : 제 2 기판
32a : 표면
34 : 격벽 부재
41 : 고저항층

Claims (3)

  1. 액정층과,
    원형의 개구 및 상기 개구를 외부에 연통시키는 연통구가 형성된 제 1 전극부와, 상기 개구 내에 배치된 원형의 주전극부, 및 상기 주전극부에 접속되어 있고, 상기 연통구 내에 배치된 인출 전극부를 포함하는 제 2 전극부를 갖는 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극과 상기 액정층을 개재하여 대향하고 있는 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극의 적어도 상기 제 2 전극부와, 상기 액정층 사이에 배치된 고저항층을 구비하고,
    상기 고저항층은, 상기 주전극부의 중심축에 대해 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있는, 액정 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고저항층은 원형인, 액정 렌즈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고저항층은 상기 제 1 전극부가 형성된 영역에까지 도달되어 있는, 액정 렌즈.
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