JPH06130351A - 液晶レンズ - Google Patents
液晶レンズInfo
- Publication number
- JPH06130351A JPH06130351A JP28006292A JP28006292A JPH06130351A JP H06130351 A JPH06130351 A JP H06130351A JP 28006292 A JP28006292 A JP 28006292A JP 28006292 A JP28006292 A JP 28006292A JP H06130351 A JPH06130351 A JP H06130351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- substrates
- lens
- transparent conductive
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】平板状基板同士を対向配設してなる液晶セルを
利用し、これにレンズ機能をもたせた液晶レンズを創出
する。 【構成】対向配設された一対の平板ガラス基板１、２の
それぞれの内面に透明導電膜１１、２１及び配向膜１
２、２２が形成され、両基板１、２の間に画定された空
間に液晶３を封入してなる液晶セルと、この液晶セルの
両外側にそれぞれ配設された一対の偏光板５、６とから
構成されている。そして、一方の基板２の透明導電膜２
１は、複数条の同心円の帯状に配置され、電圧の印加に
より偶数番目のフレネル帯部分が暗部となるように構成
されている。電圧印加時、フレネルの帯板としてのレン
ズ機能をもつ。
利用し、これにレンズ機能をもたせた液晶レンズを創出
する。 【構成】対向配設された一対の平板ガラス基板１、２の
それぞれの内面に透明導電膜１１、２１及び配向膜１
２、２２が形成され、両基板１、２の間に画定された空
間に液晶３を封入してなる液晶セルと、この液晶セルの
両外側にそれぞれ配設された一対の偏光板５、６とから
構成されている。そして、一方の基板２の透明導電膜２
１は、複数条の同心円の帯状に配置され、電圧の印加に
より偶数番目のフレネル帯部分が暗部となるように構成
されている。電圧印加時、フレネルの帯板としてのレン
ズ機能をもつ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶セルを利用した液
晶レンズに関する。
晶レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、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、これに対向配設された
平板状の透明基板と、両基板の周縁部に配設されるとと
もに両基板で挟持されたスペーサとで確定された空間
に、液晶を封入してなる焦点距離可変液晶レンズが開示
されている。この液晶レンズでは、両基板の相対向する
内面にそれぞれ透明導電膜及び水平配向処理膜が形成さ
れ、誘電異方性が正の電界効果形液晶が封入されてい
る。
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、これに対向配設された
平板状の透明基板と、両基板の周縁部に配設されるとと
もに両基板で挟持されたスペーサとで確定された空間
に、液晶を封入してなる焦点距離可変液晶レンズが開示
されている。この液晶レンズでは、両基板の相対向する
内面にそれぞれ透明導電膜及び水平配向処理膜が形成さ
れ、誘電異方性が正の電界効果形液晶が封入されてい
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】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
液晶レンズにおいて、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、凹レンズ基板を用いた液晶レ
ンズは、構造上、液晶層の厚い部分が必然的に生じるの
で、液晶分子配列の応答特性が低下し、表示像が崩れる
等の欠点がある。
液晶レンズにおいて、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、凹レンズ基板を用いた液晶レ
ンズは、構造上、液晶層の厚い部分が必然的に生じるの
で、液晶分子配列の応答特性が低下し、表示像が崩れる
等の欠点がある。
【０００５】これに対し、平板状基板同士を対向配設
し、その間に液晶を封入してなる液晶セルは、上記液晶
層の厚さが均一となるので、液晶分子の挙動を安定に制
御することができ、表示品質に優れる。しかし、このよ
うな平板状基板同士を対向配設させた液晶素子では、レ
ンズ機能をもたせることが従来できなかった。本発明
は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液晶分子の
挙動を安定に制御することが可能な平板状基板同士を対
向配設してなる液晶セルを利用し、これにレンズ機能を
もたせた液晶レンズを創出することを目的とするもので
ある。
し、その間に液晶を封入してなる液晶セルは、上記液晶
層の厚さが均一となるので、液晶分子の挙動を安定に制
御することができ、表示品質に優れる。しかし、このよ
うな平板状基板同士を対向配設させた液晶素子では、レ
ンズ機能をもたせることが従来できなかった。本発明
は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液晶分子の
挙動を安定に制御することが可能な平板状基板同士を対
向配設してなる液晶セルを利用し、これにレンズ機能を
もたせた液晶レンズを創出することを目的とするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意研究の結果、レンズ機能を有するフレネル
の帯板を液晶レンズに利用することを想起し、本発明を
完成した。すなわち、本発明の液晶レンズは、対向配設
された一対の平板状基板のそれぞれの内面に透明導電膜
及び配向膜が形成され、両基板の間に画定された空間に
液晶を封入してなる液晶セルと、該液晶セルの両外側に
配設された一対の偏光板とからなり、少なくとも一方の
前記透明導電膜は複数条の同心円の帯状に配置され、電
圧の印加により偶数番目のフレネル帯部分が暗部となる
ように構成されていることを特徴とするものである。
決すべく鋭意研究の結果、レンズ機能を有するフレネル
の帯板を液晶レンズに利用することを想起し、本発明を
完成した。すなわち、本発明の液晶レンズは、対向配設
された一対の平板状基板のそれぞれの内面に透明導電膜
及び配向膜が形成され、両基板の間に画定された空間に
液晶を封入してなる液晶セルと、該液晶セルの両外側に
配設された一対の偏光板とからなり、少なくとも一方の
前記透明導電膜は複数条の同心円の帯状に配置され、電
圧の印加により偶数番目のフレネル帯部分が暗部となる
ように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】一般に、図５に示すように、点光源をＯとし、
その光の伝波面である球面Ｓを、同心状に分けたものが
フレネル帯と呼ばれている。ここで、点光源ＯからＲだ
け離れた点Ｐにおける光学的変位ｕp を考えた場合、Ｎ
個（ただしＮは奇数とする）の帯に分かれているとし
て、各々の帯からの寄与を中心部のフレネル帯から順に
Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，……とする。各帯から出た光は互い
に干渉し合うため、点Ｐでの光学的変位ｕp には、中心
部のフレネル帯からのＦ1 だけが寄与することとなり、
その外側の２番目以降のフレネル帯からのＦ2 ，Ｆ3 ，
……は相殺し合って寄与しない。しかし、偶数番目のフ
レネル帯の部分を黒く塗ると、各帯から出た光が互いに
干渉し合うことがなくなる。このため上記点Ｐでの光の
強度は高くなる。
その光の伝波面である球面Ｓを、同心状に分けたものが
フレネル帯と呼ばれている。ここで、点光源ＯからＲだ
け離れた点Ｐにおける光学的変位ｕp を考えた場合、Ｎ
個（ただしＮは奇数とする）の帯に分かれているとし
て、各々の帯からの寄与を中心部のフレネル帯から順に
Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，……とする。各帯から出た光は互い
に干渉し合うため、点Ｐでの光学的変位ｕp には、中心
部のフレネル帯からのＦ1 だけが寄与することとなり、
その外側の２番目以降のフレネル帯からのＦ2 ，Ｆ3 ，
……は相殺し合って寄与しない。しかし、偶数番目のフ
レネル帯の部分を黒く塗ると、各帯から出た光が互いに
干渉し合うことがなくなる。このため上記点Ｐでの光の
強度は高くなる。
【０００８】このフレネル帯の原理を利用したものがフ
レネルの帯板であり、これは透明な板に上記偶数番目の
フレネル帯の部分を黒く塗ったものである。上記原理に
より、フレネルの帯板は光を一点に集める働きがあり、
レンズとして機能する。この時の焦点特性は以下のよう
になる。図６に示すように、点光源をＯ、観測点をＰと
し、ｍ番目のフレネル帯の外側の端の点をＱとすると、 ＯＱ＋ＱＰ−ＯＰ＝ｍλ／２， （λ：波長） …（１）式 ここでフレネル帯の中心点Ｃから各点Ｏ，Ｐ，Ｑまでの
距離をそれぞれａ，ｂ，ｘとすれば、（１）式の条件よ
り、ｘがａ，ｂに比べて十分に小さいとして、 １／ａ＋１／ｂ＝ｍλ／２ｘ2 …（２）式 を得る。フレネルの帯板では、（２）式を満足するｍが
偶数のフレネル帯は黒く塗られており、帯板上からの２
次波は点Ｐで強め合うように干渉するので、点Ｐには光
が集まるようになる。ところが一つの帯板に対しては、
ｍλ／２ｘ2 は一定であり、これを１／ｆ（ｆ：焦点距
離）とすると、光源と集光点との関係を与える（２）式
はレンズの公式と一致し、 ｆ＝２ｘ2 ／ｍλ …（３）式 を得る。
レネルの帯板であり、これは透明な板に上記偶数番目の
フレネル帯の部分を黒く塗ったものである。上記原理に
より、フレネルの帯板は光を一点に集める働きがあり、
レンズとして機能する。この時の焦点特性は以下のよう
になる。図６に示すように、点光源をＯ、観測点をＰと
し、ｍ番目のフレネル帯の外側の端の点をＱとすると、 ＯＱ＋ＱＰ−ＯＰ＝ｍλ／２， （λ：波長） …（１）式 ここでフレネル帯の中心点Ｃから各点Ｏ，Ｐ，Ｑまでの
距離をそれぞれａ，ｂ，ｘとすれば、（１）式の条件よ
り、ｘがａ，ｂに比べて十分に小さいとして、 １／ａ＋１／ｂ＝ｍλ／２ｘ2 …（２）式 を得る。フレネルの帯板では、（２）式を満足するｍが
偶数のフレネル帯は黒く塗られており、帯板上からの２
次波は点Ｐで強め合うように干渉するので、点Ｐには光
が集まるようになる。ところが一つの帯板に対しては、
ｍλ／２ｘ2 は一定であり、これを１／ｆ（ｆ：焦点距
離）とすると、光源と集光点との関係を与える（２）式
はレンズの公式と一致し、 ｆ＝２ｘ2 ／ｍλ …（３）式 を得る。
【０００９】本発明の液晶レンズは、少なくとも一方の
前記透明導電膜は複数条の同心円の帯状に配置され、電
圧印加時に偶数番目のフレネル帯部分が暗部となって、
上記したフレネルの帯板としてのレンズ機能を発揮す
る。つまり、本発明の液晶レンズを構成する液晶セルに
おいては、電圧のＯＮ／ＯＦＦの切り換えにより、複数
条の同心円の帯状に配置された透明導電膜による電界の
影響を受ける部分の液晶分子だけが、その配列を変化さ
せる。例えば本発明の液晶セルをＴＮ配列セルとした場
合、つまり一対の平板状基板に形成されたそれぞれの配
向膜を水平配向膜とし、かつ、その配向処理方向を直交
させ、そして誘電異方性が正のネマティック液晶を封入
した場合を考える。
前記透明導電膜は複数条の同心円の帯状に配置され、電
圧印加時に偶数番目のフレネル帯部分が暗部となって、
上記したフレネルの帯板としてのレンズ機能を発揮す
る。つまり、本発明の液晶レンズを構成する液晶セルに
おいては、電圧のＯＮ／ＯＦＦの切り換えにより、複数
条の同心円の帯状に配置された透明導電膜による電界の
影響を受ける部分の液晶分子だけが、その配列を変化さ
せる。例えば本発明の液晶セルをＴＮ配列セルとした場
合、つまり一対の平板状基板に形成されたそれぞれの配
向膜を水平配向膜とし、かつ、その配向処理方向を直交
させ、そして誘電異方性が正のネマティック液晶を封入
した場合を考える。
【００１０】電圧ＯＦＦ時では、液晶分子は全て平板状
基板と平行で、かつ、両基板間で９０度連続的に捩じれ
て配列している。この捩じれのピッチは可視光の波長に
比べて十分大きいので、入射側の基板面の液晶分子の長
軸方向に一致する直線偏光がこの液晶セルに入射する
と、液晶セル通過中に偏向方向が液晶分子の捩じれに沿
って９０度旋光する。
基板と平行で、かつ、両基板間で９０度連続的に捩じれ
て配列している。この捩じれのピッチは可視光の波長に
比べて十分大きいので、入射側の基板面の液晶分子の長
軸方向に一致する直線偏光がこの液晶セルに入射する
と、液晶セル通過中に偏向方向が液晶分子の捩じれに沿
って９０度旋光する。
【００１１】そして電圧ＯＮ時では、上記したように同
心円の帯状の透明導電膜により電界の影響を受ける部分
の液晶分子だけが、長軸方向を電界の方向に変えて基板
と垂直方向に配列し、捩じれが解消され、また同心円の
帯状の透明導電膜により電界の影響を受けない部分では
液晶分子がそのまま９０度捩じれて配列している。この
ため、液晶セルに入射した直線偏光は、液晶分子の捩じ
れが解消された同心円の帯状の部分ではそのまま通り抜
け、液晶分子が９０度捩じれた他の部分では電圧ＯＦＦ
時と同様に９０度旋光する。
心円の帯状の透明導電膜により電界の影響を受ける部分
の液晶分子だけが、長軸方向を電界の方向に変えて基板
と垂直方向に配列し、捩じれが解消され、また同心円の
帯状の透明導電膜により電界の影響を受けない部分では
液晶分子がそのまま９０度捩じれて配列している。この
ため、液晶セルに入射した直線偏光は、液晶分子の捩じ
れが解消された同心円の帯状の部分ではそのまま通り抜
け、液晶分子が９０度捩じれた他の部分では電圧ＯＦＦ
時と同様に９０度旋光する。
【００１２】このため、本発明の液晶レンズを構成する
一対の偏光板を、偏光方向が互いに直交し、かつそれぞ
れの偏光板の偏光方向が同偏光板が配設された側の基板
の配向膜の配向方向と同方向となるように配設すれば、
本発明の液晶レンズは電圧ＯＦＦで液晶レンズ全体が光
を透過する。また、電圧ＯＮ時で上記複数の同心円の帯
状に形成された透明導電膜の部分だけが光を遮断し、か
つ、他の部分では光を透過する。すなわち、本発明の液
晶レンズは、電圧ＯＦＦ時には焦点距離が無限大となり
レンズ機能をもたないが、電圧ＯＮ時に偶数番目のフレ
ネル帯部分だけが暗部となり、焦点距離が上記（３）式
で表されるフレネルの帯板としてのレンズ機能を発揮す
る。
一対の偏光板を、偏光方向が互いに直交し、かつそれぞ
れの偏光板の偏光方向が同偏光板が配設された側の基板
の配向膜の配向方向と同方向となるように配設すれば、
本発明の液晶レンズは電圧ＯＦＦで液晶レンズ全体が光
を透過する。また、電圧ＯＮ時で上記複数の同心円の帯
状に形成された透明導電膜の部分だけが光を遮断し、か
つ、他の部分では光を透過する。すなわち、本発明の液
晶レンズは、電圧ＯＦＦ時には焦点距離が無限大となり
レンズ機能をもたないが、電圧ＯＮ時に偶数番目のフレ
ネル帯部分だけが暗部となり、焦点距離が上記（３）式
で表されるフレネルの帯板としてのレンズ機能を発揮す
る。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）図１〜図３に示す本実施例の液晶レンズＡ
は、液晶セルをＴＮ配列セルとし、かつ、一対の偏光板
を直交偏光子として作用させたものである。この液晶レ
ンズは、第１平板ガラス基板１と、第１平板ガラス基板
１に対向配設された第２平板ガラス基板２と、両基板
１、２の間に確定された空間に封入された液晶３と、第
１平板ガラス基板１側に配設された第１偏光板４と、第
２平板ガラス基板２側に配設された第２偏光板５とから
主に構成されている。
は、液晶セルをＴＮ配列セルとし、かつ、一対の偏光板
を直交偏光子として作用させたものである。この液晶レ
ンズは、第１平板ガラス基板１と、第１平板ガラス基板
１に対向配設された第２平板ガラス基板２と、両基板
１、２の間に確定された空間に封入された液晶３と、第
１平板ガラス基板１側に配設された第１偏光板４と、第
２平板ガラス基板２側に配設された第２偏光板５とから
主に構成されている。
【００１４】第１平板ガラス基板１はソーダライムガラ
スから円板形状に形成され、その内表面にはＩＴＯ膜
（１００Ω／□、膜厚３００Å）よりなる第１透明導電
膜１１及びポリイミドよりなる第１配向膜１２が順に形
成されている。なお、第１配向膜１２は、約１０００Å
の膜厚を有する水平配向処理膜で、図１の左右方向にラ
ビング処理して形成したものである。
スから円板形状に形成され、その内表面にはＩＴＯ膜
（１００Ω／□、膜厚３００Å）よりなる第１透明導電
膜１１及びポリイミドよりなる第１配向膜１２が順に形
成されている。なお、第１配向膜１２は、約１０００Å
の膜厚を有する水平配向処理膜で、図１の左右方向にラ
ビング処理して形成したものである。
【００１５】第２平板ガラス基板２は同じくソーダライ
ムガラスから円板形状に形成され、その内表面にはＩＴ
Ｏ膜（１００Ω／□、膜厚３００Å）よりなる第２透明
導電膜２１及びポリイミドよりなる第２配向膜２２が順
に形成されている。なお、第２透明導電膜２１は、フォ
トリソグラフィーにより３条の同心円の帯状（幅はレー
ザ光の波長と同じ）にパターニングされて形成されてい
る。そして、第２透明導電膜２１の各帯状部は橋渡部２
１ａにより接続されている（図２参照）。また第２配向
膜２２は、約１０００Åの膜厚を有する水平配向処理膜
で、図１の紙面と垂直方向にラビング処理して形成した
ものである。
ムガラスから円板形状に形成され、その内表面にはＩＴ
Ｏ膜（１００Ω／□、膜厚３００Å）よりなる第２透明
導電膜２１及びポリイミドよりなる第２配向膜２２が順
に形成されている。なお、第２透明導電膜２１は、フォ
トリソグラフィーにより３条の同心円の帯状（幅はレー
ザ光の波長と同じ）にパターニングされて形成されてい
る。そして、第２透明導電膜２１の各帯状部は橋渡部２
１ａにより接続されている（図２参照）。また第２配向
膜２２は、約１０００Åの膜厚を有する水平配向処理膜
で、図１の紙面と垂直方向にラビング処理して形成した
ものである。
【００１６】両基板１、２の周縁部は熱硬化型エポキシ
系のシール剤４で封止され、両基板１、２の間には密閉
空間が形成さている。そして、密閉空間内には、誘電異
方性が正のネマティック液晶３が封入されている。な
お、両基板１、２と、液晶３と、シール剤４とで本発明
の液晶セルを構成する。第１平板ガラス基板１の外側に
は、偏光方向が第１平板ガラス１の第１配向膜１２の配
向方向と同方向となるように第１偏光板５が配設されて
いる。
系のシール剤４で封止され、両基板１、２の間には密閉
空間が形成さている。そして、密閉空間内には、誘電異
方性が正のネマティック液晶３が封入されている。な
お、両基板１、２と、液晶３と、シール剤４とで本発明
の液晶セルを構成する。第１平板ガラス基板１の外側に
は、偏光方向が第１平板ガラス１の第１配向膜１２の配
向方向と同方向となるように第１偏光板５が配設されて
いる。
【００１７】また、第２平板ガラス基板２の外側には、
偏光方向が第２平板ガラス２の第２配向膜２２の配向方
向と同方向となるように第２偏光板６が配設されてい
る。なお、それぞれの透明導電膜１１、２１には、電極
取り出し部に接続されたリード線７を介して交流電源８
から電圧が印加されるようになっている。上記構成を有
する液晶レンズＡでは、電圧ＯＦＦの状態で、液晶３の
液晶分子が全て基板１、２と平行で、かつ、両基板１、
２間で９０度連続的に捩じれて配列している。この捩じ
れのピッチは可視光の波長に比べて十分大きいので、入
射側の基板面の液晶分子の長軸方向に一致する直線偏光
がこの液晶セルに入射すると、液晶セル通過中に偏向方
向が液晶分子の捩じれに沿って９０度旋光する。そし
て、各基板１、２面の液晶分子の長軸方向にそれぞれの
偏光方向が一致するように、偏光板５、６が配設されて
いるので、本実施例の液晶レンズＡは、全体で光を通過
させて全体が明部となる。したがって、電圧ＯＦＦに
は、本実施例の液晶レンズＡは焦点距離が無限大となっ
てレンズ機能をもたず、単なる透明なガラス基板となる
ので、図３に示すように、レーザ光の平行光９が入射し
た場合、そのまま光を直進させる（点線で示す）。
偏光方向が第２平板ガラス２の第２配向膜２２の配向方
向と同方向となるように第２偏光板６が配設されてい
る。なお、それぞれの透明導電膜１１、２１には、電極
取り出し部に接続されたリード線７を介して交流電源８
から電圧が印加されるようになっている。上記構成を有
する液晶レンズＡでは、電圧ＯＦＦの状態で、液晶３の
液晶分子が全て基板１、２と平行で、かつ、両基板１、
２間で９０度連続的に捩じれて配列している。この捩じ
れのピッチは可視光の波長に比べて十分大きいので、入
射側の基板面の液晶分子の長軸方向に一致する直線偏光
がこの液晶セルに入射すると、液晶セル通過中に偏向方
向が液晶分子の捩じれに沿って９０度旋光する。そし
て、各基板１、２面の液晶分子の長軸方向にそれぞれの
偏光方向が一致するように、偏光板５、６が配設されて
いるので、本実施例の液晶レンズＡは、全体で光を通過
させて全体が明部となる。したがって、電圧ＯＦＦに
は、本実施例の液晶レンズＡは焦点距離が無限大となっ
てレンズ機能をもたず、単なる透明なガラス基板となる
ので、図３に示すように、レーザ光の平行光９が入射し
た場合、そのまま光を直進させる（点線で示す）。
【００１８】そして電圧ＯＮ時（図１、図２の状態）で
は、第２平板ガラス基板２側に形成された第２透明導電
膜２１が同心円の帯状に配置されているため、両基板
１、２間にはこの第２透明導電膜２１が形成された同心
円の帯状の部分だけに電界が作用し、したがってこの部
分だけの液晶分子３ａがその長軸の向きを電界方向に変
えて捩じれが解消される。またその他の部分には電界が
作用しないので、他の部分の液晶分子３ｂはそのまま９
０度捩じれて配列している。このため、液晶セルに入射
した直線偏光は、液晶分子の捩じれが解消された同心円
の帯状の部分ではそのまま通り抜け、液晶分子が９０度
捩じれた他の部分では電圧ＯＦＦ時と同様に９０度旋光
する。したがって、電圧ＯＮ時で上記同心円の帯状に形
成された第２透明導電膜２１の部分だけが光を遮断し、
かつ、他の部分では光を透過することとなるので、本実
施例の液晶レンズＡは偶数番目のフレネルの帯部分が暗
部となり、かつ、奇数番目のフレネルの帯部分が明部と
なってフレネル帯板と同じ形態となる。つまり、電圧Ｏ
Ｎ時には、本実施例の液晶レンズＡは焦点距離が前記
（３）式で表されるフレネル帯板としてのレンズ機能を
発揮し、この液晶レンズＡにレーザ光の平行光９が入射
した場合は図３に示すように、光が一点に集まる（実線
で示す）。
は、第２平板ガラス基板２側に形成された第２透明導電
膜２１が同心円の帯状に配置されているため、両基板
１、２間にはこの第２透明導電膜２１が形成された同心
円の帯状の部分だけに電界が作用し、したがってこの部
分だけの液晶分子３ａがその長軸の向きを電界方向に変
えて捩じれが解消される。またその他の部分には電界が
作用しないので、他の部分の液晶分子３ｂはそのまま９
０度捩じれて配列している。このため、液晶セルに入射
した直線偏光は、液晶分子の捩じれが解消された同心円
の帯状の部分ではそのまま通り抜け、液晶分子が９０度
捩じれた他の部分では電圧ＯＦＦ時と同様に９０度旋光
する。したがって、電圧ＯＮ時で上記同心円の帯状に形
成された第２透明導電膜２１の部分だけが光を遮断し、
かつ、他の部分では光を透過することとなるので、本実
施例の液晶レンズＡは偶数番目のフレネルの帯部分が暗
部となり、かつ、奇数番目のフレネルの帯部分が明部と
なってフレネル帯板と同じ形態となる。つまり、電圧Ｏ
Ｎ時には、本実施例の液晶レンズＡは焦点距離が前記
（３）式で表されるフレネル帯板としてのレンズ機能を
発揮し、この液晶レンズＡにレーザ光の平行光９が入射
した場合は図３に示すように、光が一点に集まる（実線
で示す）。
【００１９】このように、本実施例の液晶レンズＡは、
電圧のＯＮ／ＯＦＦの切り換えにより、所定の焦点距離
をもつレンズとしての機能と、焦点距離が無限大の単な
るガラス基板としての機能の両方を持ち合わせたものと
なる。したがって、本実施例の液晶レンズＡを、上記両
機能を利用する光学系機器等に用いれば、機器の小型化
に貢献することができる。
電圧のＯＮ／ＯＦＦの切り換えにより、所定の焦点距離
をもつレンズとしての機能と、焦点距離が無限大の単な
るガラス基板としての機能の両方を持ち合わせたものと
なる。したがって、本実施例の液晶レンズＡを、上記両
機能を利用する光学系機器等に用いれば、機器の小型化
に貢献することができる。
【００２０】また、本実施例の液晶レンズＡは、一対の
平板ガラス基板１、２を用いているので、液晶セルの液
晶層の厚さ、つまり基板１、２間のギャップを均一に制
御することが可能である。このため本実施例の液晶レン
ズＡは、液晶分子の挙動を安定に制御して応答特性の優
れたものとすることができ、その表示品質も良好なもの
となる。
平板ガラス基板１、２を用いているので、液晶セルの液
晶層の厚さ、つまり基板１、２間のギャップを均一に制
御することが可能である。このため本実施例の液晶レン
ズＡは、液晶分子の挙動を安定に制御して応答特性の優
れたものとすることができ、その表示品質も良好なもの
となる。
【００２１】（実施例２）図４に示す本実施例の液晶レ
ンズは、液晶セルをＴＮ配列セルとし、かつ、一対の偏
光板を平行偏光子として作用させたものである。そし
て、この液晶レンズは、第２平板ガラス基板２に形成す
る第２透明導電膜２１のパターニングを変更し、かつ、
一対の偏光板５、６を偏光方向が平行となるように配設
すること以外は、上記実施例１の液晶レンズと同様の構
成を有する。
ンズは、液晶セルをＴＮ配列セルとし、かつ、一対の偏
光板を平行偏光子として作用させたものである。そし
て、この液晶レンズは、第２平板ガラス基板２に形成す
る第２透明導電膜２１のパターニングを変更し、かつ、
一対の偏光板５、６を偏光方向が平行となるように配設
すること以外は、上記実施例１の液晶レンズと同様の構
成を有する。
【００２２】この第２平板ガラス基板２には、フレネル
帯の奇数番目の帯に相当する部分に第２透明導電膜２１
が形成されている。つまり平板状ガラス基板２の中心に
円形状の第２透明導電膜２１が形成され、これを中心と
して２条の同心円の帯状に第２透明導電膜２１が形成さ
れている。また、一対の偏光板５、６の偏光方向は、と
もに図４の左右方向とされている。
帯の奇数番目の帯に相当する部分に第２透明導電膜２１
が形成されている。つまり平板状ガラス基板２の中心に
円形状の第２透明導電膜２１が形成され、これを中心と
して２条の同心円の帯状に第２透明導電膜２１が形成さ
れている。また、一対の偏光板５、６の偏光方向は、と
もに図４の左右方向とされている。
【００２３】本実施例２の液晶レンズでは、一対の偏光
板５、６が平行偏光子として作用するので、電圧ＯＦＦ
に光を遮断する。そして、電圧ＯＮ時（図４の状態）で
は、上記第２透明導電膜２１が形成された部分だけの液
晶分子がその長軸の向きを基板１、２と垂直方向に変え
るので、この部分だけが光を透過し、他の部分では光を
遮断する。つまり、上記実施例１と同様に偶数番目のフ
レネル帯に相当する部分が暗部となり、かつ、奇数番目
のフレネル帯に相当する部分が明部となり、フレネルの
帯板としてのレンズ機能を発揮する。
板５、６が平行偏光子として作用するので、電圧ＯＦＦ
に光を遮断する。そして、電圧ＯＮ時（図４の状態）で
は、上記第２透明導電膜２１が形成された部分だけの液
晶分子がその長軸の向きを基板１、２と垂直方向に変え
るので、この部分だけが光を透過し、他の部分では光を
遮断する。つまり、上記実施例１と同様に偶数番目のフ
レネル帯に相当する部分が暗部となり、かつ、奇数番目
のフレネル帯に相当する部分が明部となり、フレネルの
帯板としてのレンズ機能を発揮する。
【００２４】なお、前記実施例では、誘電異方性が正の
ネマティック液晶を用いてＴＮ配列セルとした例につい
て説明したが、電圧のＯＮ／ＯＦＦにより液晶分子配列
が変化して、暗／明の切り換えが可能な液晶、例えば強
誘電性液晶を用いて本発明を実施することも可能であ
る。
ネマティック液晶を用いてＴＮ配列セルとした例につい
て説明したが、電圧のＯＮ／ＯＦＦにより液晶分子配列
が変化して、暗／明の切り換えが可能な液晶、例えば強
誘電性液晶を用いて本発明を実施することも可能であ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、平板状
基板同士を対向配設してなる液晶セルにレンズ機能をも
たせることにより、液晶分子の挙動を安定に制御するこ
とができ、応答特性及び表示品質に優れた液晶レンズを
提供することが可能である。
基板同士を対向配設してなる液晶セルにレンズ機能をも
たせることにより、液晶分子の挙動を安定に制御するこ
とができ、応答特性及び表示品質に優れた液晶レンズを
提供することが可能である。
【図１】実施例１に係る液晶レンズの概略断面図であ
る。
る。
【図２】実施例１に係る液晶レンズの平面図である。
【図３】実施例１に係る液晶レンズに平行光を入射した
状態を説明する図である。
状態を説明する図である。
【図４】実施例２に係る液晶レンズの概略断面図であ
る。
る。
【図５】フレネル帯を説明する図である。
【図６】フレネル帯板の焦点特性を説明する図である。
１，２は第１、第２平板ガラス基板、３は液晶、５、６
は第１、第２偏光板、１１、２１は第１、第２透明導電
膜、１２、２２は第１、第２配向膜である。
は第１、第２偏光板、１１、２１は第１、第２透明導電
膜、１２、２２は第１、第２配向膜である。
Claims (1)
- 【請求項１】 対向配設された一対の平板状基板のそれ
ぞれの内面に透明導電膜及び配向膜が形成され、両基板
の間に画定された空間に液晶を封入してなる液晶セル
と、 該液晶セルの両外側にそれぞれ配設された一対の偏光板
とからなり、 少なくとも一方の前記透明導電膜は複数条の同心円の帯
状に配置され、電圧の印加により偶数番目のフレネル帯
部分が暗部となるように構成されていることを特徴とす
る液晶レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28006292A JPH06130351A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 液晶レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28006292A JPH06130351A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 液晶レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130351A true JPH06130351A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17619778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28006292A Pending JPH06130351A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 液晶レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06130351A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100048819A (ko) * | 2008-11-01 | 2010-05-11 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정렌즈 및 이의 구동방법 |
| CN102608814A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-07-25 | 信利半导体有限公司 | 一种连续变焦菲涅尔透镜 |
| CN107219573A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-09-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 菲涅尔透镜及眼镜 |
| CN110824592A (zh) * | 2018-08-07 | 2020-02-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 透镜组件、太赫兹波层析成像系统、方法及过滤器 |
| CN112034658A (zh) * | 2020-11-03 | 2020-12-04 | 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 | 变焦液晶透镜 |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP28006292A patent/JPH06130351A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100048819A (ko) * | 2008-11-01 | 2010-05-11 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정렌즈 및 이의 구동방법 |
| CN102608814A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-07-25 | 信利半导体有限公司 | 一种连续变焦菲涅尔透镜 |
| CN107219573A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-09-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 菲涅尔透镜及眼镜 |
| CN110824592A (zh) * | 2018-08-07 | 2020-02-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 透镜组件、太赫兹波层析成像系统、方法及过滤器 |
| US11067503B2 (en) | 2018-08-07 | 2021-07-20 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Lens assembly, terahertz wave tomography system and method, and terahertz wave filter |
| CN110824592B (zh) * | 2018-08-07 | 2021-12-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 透镜组件、太赫兹波层析成像系统、方法及过滤器 |
| CN112034658A (zh) * | 2020-11-03 | 2020-12-04 | 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 | 变焦液晶透镜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6466290B2 (en) | Fringe field switching mode LCD | |
| KR100325065B1 (ko) | 고휘도및광시야각을갖는반사형액정표시장치 | |
| KR100311211B1 (ko) | 반사형 액정 표시 장치 | |
| JP2001330844A5 (ja) | ||
| JPH07333617A (ja) | 液晶表示素子 | |
| WO2007026535A1 (ja) | ネマチック液晶を用いた液晶表示装置 | |
| US5654783A (en) | LCD device having a plurality of switching elements divided into plural groups, wherein each pair of groups are arranged in a stepped configuration | |
| JPH06130351A (ja) | 液晶レンズ | |
| JP3184693B2 (ja) | 液晶表示器および液晶表示装置 | |
| EP1164411A1 (en) | Liquid crystal display | |
| US8384866B2 (en) | Liquid crystal display device comprising first and second organic alignment films having slow axes arranged to cross each other by aligning polymer chains | |
| JPS6291919A (ja) | 液晶表示装置及び液晶セル照明方法 | |
| KR100752143B1 (ko) | 콜레스테릭 액정 컬러필터를 갖는 반사형 액정표시장치 | |
| JP2001183644A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP3684277B2 (ja) | 回折型液晶表示パネル | |
| JPH0876077A (ja) | 電界制御回折格子および液晶素子 | |
| JP4729923B2 (ja) | 液晶装置及び投射型表示装置 | |
| JPH1031435A (ja) | 液晶表示パネル | |
| WO1996025689A1 (en) | Active matrix liquid crystal display device having homogeneously aligned non-twisted liquid crystal configuration and retardation compensation | |
| JPH06208142A (ja) | 液晶光偏向素子 | |
| JP3231910B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JPH06281927A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH06308453A (ja) | 液晶光学素子 | |
| JP2012003178A (ja) | 双安定液晶表示素子 | |
| JP2913823B2 (ja) | 液晶表示素子及びその駆動方法 |