專利名稱：液晶菲涅耳透鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶菲涅耳透鏡，特別涉及在由環(huán)帶電極群與公共電極夾持的液晶層 中形成菲涅耳透鏡狀的延遲(retardation)分布的液晶菲涅耳透鏡。
背景技術：
提出有通過環(huán)帶電極，在液晶層中形成菲涅耳透鏡狀的延遲分布的液晶菲涅耳透 鏡(例如參照專利文獻1)。圖11是以往的液晶菲涅耳透鏡30的剖面圖。在液晶菲涅耳透鏡30中，液晶12夾持在上下透明基板11中，配置密封件13使其 覆蓋液晶12的周圍。在上下透明基板11的與液晶12面對的一側(cè)，分別配置有公共電極9 以及環(huán)帶電極群8。液晶菲涅耳透鏡30通過在配置于同心圓上的環(huán)帶電極群8與公共電極9之間施 加電壓并且針對每個環(huán)帶電極使該施加電壓不同，使內(nèi)包的液晶12的延遲分布變化。由 此，液晶菲涅耳透鏡30發(fā)揮透鏡效果。圖12是示出以往的液晶菲涅耳透鏡30的環(huán)帶電極群的概略的俯視圖。如圖12所示，環(huán)帶電極群8在透明基板上，具有在中心4的周圍配置成同心圓狀 的多個環(huán)帶電極2。各環(huán)帶電極2分別具有未必均勻的寬度，相互離開規(guī)定的環(huán)帶間隙3而 形成。在該環(huán)帶間隙3中，不能對液晶層提供電位，因而不具有作為透鏡的功能。因此，優(yōu) 選將環(huán)帶間隙3形成得盡可能地窄。但是，為了防止環(huán)帶電極間的泄露，具有規(guī)定的寬度地 形成環(huán)帶間隙3。用于對各環(huán)帶電極2施加電壓的引出布線5經(jīng)由未圖示的絕緣層形成在各環(huán)帶電 極2上。各環(huán)帶電極2與各引出布線5通過通孔6連接。各引出布線5與驅(qū)動電路IC7連 接。驅(qū)動電路IC7與未圖示的電源電路等進一步連接，通過各引出布線5對各環(huán)帶電極2 施加規(guī)定的電壓。圖13是示出以往的液晶菲涅耳透鏡30的環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延遲的關 系的圖。在圖12以及13所示的液晶菲涅耳透鏡30中，與1個部分透鏡1對應地配置了 8 個環(huán)帶電極2。對各部分透鏡1中的從中心部的順序相等的環(huán)帶電極2，分別通過同一引出 布線5經(jīng)由通孔6施加同一電壓。如圖12以及圖13所示，由環(huán)帶電極2(1-1) 2(1_8)形成部分透鏡1 (1)的延遲 分布，由環(huán)帶電極2 (2-1) 2 (2-8)形成部分透鏡1(2)的延遲分布，由環(huán)帶電極2 (3_1) 2(3-8)形成部分透鏡1(3)的延遲分布。另外，通過引出布線5(1) 5(8)，對環(huán)帶電極 2(1-1) 2(1-8)、環(huán)帶電極2(2-1) 2 (2_8)以及環(huán)帶電極2(3-1) 2 (3_8)分別施加電 壓。另外，在圖12中，在附圖的關系上，僅顯示部分透鏡1(1)以及1(2)。另外，形成各部分透鏡1的延遲分布的環(huán)帶電極2隨著遠離中心而寬度變窄。艮口， 與環(huán)帶電極2(1-2)的寬度相比，遠離中心的環(huán)帶電極2(1-3)的寬度更窄，與環(huán)帶電極2(1-3)的寬度相比，遠離中心的環(huán)帶電極2(1-4)的寬度更窄。進而，形成了各部分透鏡1的延遲分布的寬度隨著遠離中心而變窄。即，由部分透 鏡1(1)形成的延遲分布的寬度比由位于遠離中心的部分透鏡1(2)形成的延遲分布的寬度窄。專利文獻1 美國專利申請公開第2005/0231677在以往的液晶菲涅耳透鏡中，通過相同數(shù)量的環(huán)帶電極形成各部分透鏡的延遲分 布。形成各部分透鏡的延遲分布的寬度隨著遠離中心而變窄。但是，離開規(guī)定的環(huán)帶間隙 地形成了各環(huán)帶電極。因此，隨著從中心到外側(cè)，形成了部分透鏡的延遲分布的區(qū)域中的環(huán) 帶間隙的面積比變大。如上所述，在環(huán)帶間隙中不對液晶層提供電位，不作為透鏡而發(fā)揮功能。特別，在 液晶菲涅耳透鏡中，通過多個部分透鏡來形成菲涅耳透鏡狀的延遲分布并且通過多個環(huán)帶 電極來形成各部分透鏡的延遲分布。因此，存在隨著向透鏡的外側(cè)延伸而不作為透鏡發(fā)揮 功能的區(qū)域變寬、作為透鏡的成像性能降低這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以解決上述課題的液晶菲涅耳透鏡。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種成像性能高的液晶菲涅耳透鏡。本發(fā)明提供一種液晶菲涅耳透鏡，其特征在于包括環(huán)帶電極群，被分割成同心圓狀；公共電極，與上述環(huán)帶電極群對向地配置；液晶層，由上述環(huán)帶電極群與上述公共電極夾持；第1部分透鏡區(qū)域，包括上述環(huán)帶電極群內(nèi)的第1多個環(huán)帶電極，通過上述第1多 個環(huán)帶電極形成第1延遲分布；以及第2部分透鏡區(qū)域，包括配置在上述第1多個環(huán)帶電極的外側(cè)的上述環(huán)帶電極群 內(nèi)的第2多個環(huán)帶電極，通過上述第2多個環(huán)帶電極形成第2延遲分布，在上述第1以及第2部分透鏡區(qū)域中，形成菲涅耳透鏡狀的延遲分布，將上述第2多個環(huán)帶電極的個數(shù)設定成少于上述第1多個環(huán)帶電極的個數(shù)。另外，在本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡中，其特征在于包括驅(qū)動電壓施加部件，對在第1多個環(huán)帶電極中產(chǎn)生規(guī)定的延遲的環(huán)帶電極和產(chǎn)生 相同的延遲的第2多個環(huán)帶電極中的環(huán)帶電極施加相等的驅(qū)動電壓。進而，在本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡中，其特征在于在第1部分透鏡區(qū)域中，設定成第1多個環(huán)帶電極分別產(chǎn)生的延遲的環(huán)帶電極間 的級差相等。本發(fā)明提供一種液晶菲涅耳透鏡，通過由在同心圓上被分割的多個環(huán)帶電極構成 的環(huán)帶電極群和與環(huán)帶電極群對向地配置的公共電極夾持液晶層，通過環(huán)帶電極群和公共 電極在液晶層中形成由在同心圓上分割的多個部分透鏡構成的菲涅耳透鏡狀的折射率分 布，其特征在于各部分透鏡的折射率分布是通過多個環(huán)帶電極形成的，形成各部分透鏡的環(huán)帶電 極的數(shù)量隨著從中心到外側(cè)而變少。
另外，本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的特征在于對形成上述各部分透鏡的環(huán)帶電極，施加與形成位于各部分透鏡的內(nèi)側(cè)的部分透 鏡的同一折射率分布的環(huán)帶電極相等的驅(qū)動電壓。根據(jù)本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡，可以得到如下液晶菲涅耳透鏡即使在位于外側(cè)的寬度窄的部分透鏡中，通過抑制不作為透鏡而發(fā)揮功能的區(qū)域 即環(huán)帶間隙所占的面積的比例的增加，即使是大口徑，成像性能也高，視覺辨認性良好，并 且可以通過施加電壓的切換容易地變更焦距。根據(jù)本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡，即使在位于外側(cè)的寬度窄的部分透鏡中，通過抑 制不作為透鏡而發(fā)揮功能的區(qū)域即環(huán)帶間隙所占的面積的比例的增加，可以增加對成像貢 獻的面積，由此可以增加液晶菲涅耳透鏡可以成像的光量。


圖1是本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的概略剖面圖。圖2是示出本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的環(huán)帶電極群的結(jié)構的概略的俯視圖。圖3是示出本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延遲的 關系的圖。圖4是示出本發(fā)明的另一液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延 遲的關系的圖。圖5是示出本發(fā)明的又一液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延 遲的關系的圖。圖6是示出本發(fā)明的又一液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延 遲的關系的圖。圖7是示出延遲與施加電壓的關系的圖。圖8是示出本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的第1實施例(1)的圖。圖9是示出本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的第1實施例(2)的圖。圖10是示出液晶菲涅耳透鏡的比較設計例的圖。圖11是以往的液晶菲涅耳透鏡的剖面圖。圖12是示出以往的液晶菲涅耳透鏡的環(huán)帶電極群的結(jié)構的俯視圖。圖13是示出以往的液晶菲涅耳透鏡的每個環(huán)帶電極的延遲的說明圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖，對本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡進行詳細說明。但是應當注意本發(fā)明 的技術性范圍不限于這些實施方式，而涉及到權利要求書記載的發(fā)明及其均等物。圖1是本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的概略剖面圖。在本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡100中，與圖11所示的液晶菲涅耳透鏡30同樣地，液 晶12夾持于上下透明基板11，密封件13配置成覆蓋液晶12的周圍。在上下透明基板11 的與液晶12面對的一側(cè)，分別配置了公共電極9以及環(huán)帶電極群108。在本發(fā)明的液晶菲 涅耳透鏡100中，在液晶12中使用了平行排列(Homogeneous)液晶，但還可以使用其他種 類的液晶(例如，垂直排列(Homeotropic)液晶等)。另外，雖然未圖示，但菲涅耳透鏡100具備取向膜以及間隔件等。圖1所示的液晶菲涅耳透鏡100與圖11所示的液晶菲涅耳透 鏡30的主要差異是環(huán)帶電極群的結(jié)構不同的點。本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡100進行控制，以便對配置在同心圓上的環(huán)帶電極群 108與公共電極9之間施加電壓并且針對每個環(huán)帶電極使該施加電壓不同。但是，延遲值 (R)、液晶的長軸方向與短軸方向的折射率之差(復折射率)An以及液晶層的單元間隙d 處于R= AnXd的關系。在液晶菲涅耳透鏡100中，液晶12的單元間隙總是恒定，所以通 過向環(huán)帶電極群108的施加電壓，在液晶12中形成規(guī)定的復折射率分布，從而形成延遲分 布。由此，液晶菲涅耳透鏡100發(fā)揮透鏡效果。圖2是示出本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的環(huán)帶電極群的結(jié)構的概略的俯視圖。如圖2所示，環(huán)帶電極群108在透明基板上，具有在中心104的周圍配置成同心圓 狀的多個環(huán)帶電極102。各環(huán)帶電極102分別具有規(guī)定的寬度，相互離開規(guī)定的環(huán)帶間隙 103地形成。用于對各環(huán)帶電極102施加電壓的引出布線105經(jīng)由未圖示的絕緣層形成在 各環(huán)帶電極102上。各環(huán)帶電極102與各引出布線105通過通孔106連接。各引出布線 105與驅(qū)動電路IC107連接。驅(qū)動電路IC107與未圖示的電源電路等進一步連接，通過各引 出布線105對各環(huán)帶電極102施加規(guī)定的電壓。圖3是示出本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延遲的 關系的圖。另外，圖3對應于圖2的AA’剖面的一部分。如圖3所示，在液晶菲涅耳透鏡100中，與液晶菲涅耳透鏡30同樣地，在液晶層12 中形成由多個部分透鏡101構成的菲涅耳透鏡狀的延遲分布。形成各部分透鏡101的延遲 分布的寬度隨著遠離中心而變窄。即，由位于遠離中心的部分透鏡101 (區(qū)域)(2)形成的 延遲分布的寬度窄于由部分透鏡(區(qū)域)101(1)形成的延遲分布的寬度。但是，在液晶菲涅耳透鏡100中，形成各部分透鏡101的延遲分布的環(huán)帶電極102 的數(shù)量隨著從中心到外側(cè)而變少。在該點，液晶菲涅耳透鏡100的結(jié)構與液晶菲涅耳透鏡 30不同。如圖2以及3所示，在液晶菲涅耳透鏡100中，由8個環(huán)帶電極102(1-1) 102(1-8)形成了部分透鏡101(1)的延遲分布111，由5個環(huán)帶電極102(2-1) 102(2-5) 形成了部分透鏡101 (2)的延遲分布112，由4個環(huán)帶電極102(3-1) 102(3-4)形成了部 分透鏡101 (3)的延遲分布113。另外，在附圖的關系上，在圖2中，僅示出部分透鏡101(1) 以及 101(2)。另外，在液晶菲涅耳透鏡100中，對部分透鏡101⑵的環(huán)帶電極102，施加與對位 于其內(nèi)側(cè)的部分透鏡101(1)中的形成同一延遲的環(huán)帶電極102施加的電壓相等的驅(qū)動電 壓。例如，對環(huán)帶電極102(2-1)，施加與環(huán)帶電極102(1-1)相等的驅(qū)動電壓。另外，對部分 透鏡101(3)的環(huán)帶電極102，施加與對位于其內(nèi)側(cè)的部分透鏡101(1)以及101(2)中的形 成同一延遲的環(huán)帶電極102施加的電壓相等的驅(qū)動電壓。例如，對環(huán)帶電極102(3-4)，施加 與環(huán)帶電極102(1-8)以及環(huán)帶電極102(2-5)相等的驅(qū)動電壓。在液晶菲涅耳透鏡100中，對位于外側(cè)的部分透鏡101的環(huán)帶電極102，施加與位 于內(nèi)側(cè)的部分透鏡101的環(huán)帶電極102相等的電壓，形成各部分透鏡101的延遲分布。因 此，在液晶菲涅耳透鏡100中，不會增加引出布線105的數(shù)量，而可以施加各環(huán)帶電極102 中所需的電壓。
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如上所述，在液晶菲涅耳透鏡100中，位于外側(cè)的部分透鏡101通過比在位于內(nèi)側(cè) 的任意一個部分透鏡101中形成延遲分布的環(huán)帶電極的數(shù)量少的數(shù)量的環(huán)帶電極102而形 成延遲部分。因此，在位于外側(cè)的部分透鏡101中，可以抑制不作為透鏡而發(fā)揮功能的區(qū)域 即環(huán)帶間隙103所占的面積的比例的增加。由此，可以得到即使是大口徑，成像性能也高的 液晶菲涅耳透鏡。在液晶菲涅耳透鏡100中，由不同數(shù)量的環(huán)帶電極102形成了所有部分透鏡101 的延遲分布。但是，本發(fā)明不限于此，也可以構成為通過相同數(shù)量的環(huán)帶電極102來形成幾 個相鄰的部分透鏡101的延遲分布。圖4是示出本發(fā)明的另一液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延 遲的關系的圖。圖4所示的例子是將圖1所示的液晶菲涅耳透鏡中的環(huán)帶電極群108變更成其他 環(huán)帶電極群200而得到的。其他結(jié)構與液晶菲涅耳透鏡100相同，所以省略說明。在圖4所示的例子中，環(huán)帶電極群200具有多個環(huán)帶電極202，通過3個部分透 鏡(區(qū)域)201(1) 201(3)來形成延遲分布。如圖4所示，由8個環(huán)帶電極202(1-1) 202(1-8)形成了部分透鏡201(1)的延遲分布211，由4個環(huán)帶電極202 (2-1) 202 (2_4) 形成了部分透鏡201 (2)的延遲分布212，由2個環(huán)帶電極202(3-1) 202 (3_2)形成了部 分透鏡201 (3)的延遲分布213。在圖4的例子中，形成各部分透鏡201的延遲分布的環(huán)帶電極202的數(shù)量也隨著 從中心到外側(cè)而變少。因此，在位于外側(cè)的部分透鏡201中，可以抑制不作為透鏡而發(fā)揮功 能的區(qū)域即環(huán)帶間隙所占的面積的比例的增加。由此，可以得到即使是大口徑，成像性能也 高的液晶菲涅耳透鏡。圖5是示出本發(fā)明的又一液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延 遲的關系的圖。圖5所示的例子是將圖1所示的液晶菲涅耳透鏡中的環(huán)帶電極群108變更成其他 環(huán)帶電極群220而得到的。其他結(jié)構與液晶菲涅耳透鏡100相同，所以省略說明。 在圖5所示的例中，環(huán)帶電極群220具有多個環(huán)帶電極222，通過3個部分透鏡(區(qū) 域)221(1) 221 (3)來形成延遲分布。如圖5所示，由8個環(huán)帶電極222 (1-1) 222 (1-8) 形成了部分透鏡221(1)的延遲分布231，由7個環(huán)帶電極222(2-1) 222 (2_7)形成了部 分透鏡221 (2)的延遲分布232，由6個環(huán)帶電極222 (3-1) 222 (3_6)形成了部分透鏡 221(3)的延遲分布233。在圖5的例子中，形成各部分透鏡201的延遲分布的環(huán)帶電極222的數(shù)量也隨著 從中心到外側(cè)而變少。因此，在位于外側(cè)的部分透鏡221中，可以抑制不作為透鏡而發(fā)揮功 能的區(qū)域即環(huán)帶間隙所占的面積的比例的增加。由此，可以得到即使是大口徑，成像性能也 高的液晶菲涅耳透鏡。另外，在圖5所示的例子中，對位于外側(cè)的部分透鏡221的環(huán)帶電極222，也施加 與位于內(nèi)側(cè)的部分透鏡221的環(huán)帶電極222相等的電壓，形成各部分透鏡221的延遲分布。 因此，在圖5所示的例子中，也無需增加引出布線的數(shù)量，而可以對各環(huán)帶電極222施加所 需的電壓。進而，在圖5的例子中，在規(guī)定的部分透鏡區(qū)域中，通過將幾個環(huán)帶電極集中設為1個環(huán)帶電極，而減小環(huán)帶間隙所占的面積的比例。例如，部分透鏡221(3)中的最外部的 環(huán)帶電極222(3-6)相當于將圖13的部分透鏡1(3)的環(huán)帶電極3(1-6) 3(1-8)集中成 1個而得到的電極。這樣，通過將多個環(huán)帶電極集中成1個，可以減小環(huán)帶間隙所占的面積 的比例。圖6是示出本發(fā)明的又一液晶菲涅耳透鏡的各環(huán)帶電極與形成在液晶層中的延 遲的關系的圖。圖6所示的例子是將圖1所示的液晶菲涅耳透鏡中的環(huán)帶電極群108變更成其他 環(huán)帶電極群240而得到的。其他結(jié)構與液晶菲涅耳透鏡100相同，所以省略說明。在圖6所示的例中，環(huán)帶電極群240具有多個環(huán)帶電極242，通過3個部分透鏡(區(qū) 域)241(1) 241 (3)形成延遲分布。如圖6所示，由8個環(huán)帶電極242(1-1) 242(1-8) 形成了部分透鏡241(1)的延遲分布251，由7個環(huán)帶電極242(2-1) 242 (2_7)形成了部 分透鏡241 (2)的延遲分布252，由6個環(huán)帶電極242(3-1) 242 (3_6)形成了部分透鏡 241(3)的延遲分布253。在圖6的例子中，形成各部分透鏡241的延遲分布的環(huán)帶電極242的數(shù)量也隨著 從中心到外側(cè)而變少。因此，在位于外側(cè)的部分透鏡241中，可以抑制不作為透鏡而發(fā)揮功 能的區(qū)域即環(huán)帶間隙所占的面積的比例的增加。由此，可以得到即使是大口徑，成像性能也 高的液晶菲涅耳透鏡。另外，在圖6所示的例中，形成各部分透鏡241的延遲分布的環(huán)帶電極242的延遲 的值被設定成，具有正好用該部分透鏡241包括的環(huán)帶電極數(shù)除各部分透鏡241中的最大 延遲值的值。即，在各部分透鏡中，設定成各環(huán)帶電極間的延遲級差相等。因此，需要對各 個環(huán)帶電極242施加產(chǎn)生各個延遲的電壓。圖7是示出延遲與施加電壓的關系的圖。圖7是示出通過復折射率An = 0. 25的平行排列液晶制作了厚度20i!m的液晶 透鏡的情況下的施加電壓與產(chǎn)生的延遲值的關系的圖。實際上，依照用作液晶12的液晶， 控制驅(qū)動IC107等，以施加與希望產(chǎn)生的延遲對應的電壓。為了提高液晶菲涅耳透鏡的成像性能，在液晶層中形成平滑的菲涅耳透鏡狀的延 遲分布的方法是有效的，為此優(yōu)選形成延遲分布的環(huán)帶電極的個數(shù)多。例如，在用作眼鏡用 透鏡的情況下，依賴于屈光度的值，但在距中心半徑1mm左右的透鏡區(qū)域中使用20個以上、 優(yōu)選使用30個以上的環(huán)帶電極，從而可以在液晶層中形成平滑的菲涅耳透鏡狀的延遲分 布。實施例1圖8以及9示出在將直徑設為15mm、將內(nèi)包的平行排列液晶的復折射率An設為 0. 25、將液晶層的厚度設為20 y m的條件下，實現(xiàn)屈光度2. 5的本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的 設計例。另外，本案利用的液晶中的施加電壓與產(chǎn)生的延遲的關系如圖7所示。為了實現(xiàn)屈光度2. 5，需要約140000nm的延遲。另外，由于可以通過液晶層的厚度 20um實現(xiàn)的延遲是約3000nm，所以設計成將透鏡的分割數(shù)設為47，通過47個部分透鏡來 得到約140000nm的延遲。在通過47個部分透鏡，形成了該液晶菲涅耳透鏡的情況下，位于中心的最大的部 分透鏡的半徑成為約1. 1mm，位于最外側(cè)的部分透鏡的寬度成為SOym左右。將形成該位于中心的部分透鏡的延遲分布的環(huán)帶電極的個數(shù)設為25個。另外，將各環(huán)帶電極的間隙即環(huán) 帶間隙設為1 P m。在圖8中，對于一部分的部分透鏡，示出了配置在各部分透鏡內(nèi)的環(huán)帶電極的驅(qū) 動電壓施加時的延遲、各環(huán)帶電極的內(nèi)側(cè)的半徑(距中心的距離)、各部分透鏡內(nèi)的環(huán)帶電 極的個數(shù)、以及各部分透鏡中所占的環(huán)帶間隙的面積比(環(huán)帶間隙的合計的面積/部分透 鏡的面積X 100)。對各個環(huán)帶電極，施加了驅(qū)動電壓，以形成平滑的透鏡形狀，并且得到所需的延 遲。在位于中心的最大的部分透鏡的區(qū)域中，從規(guī)定的驅(qū)動IC等對25個環(huán)帶電極施加分 別不同的驅(qū)動電壓。形成各部分透鏡1的延遲分布的寬度隨著遠離中心而變窄。即，相對位于中心 的部分透鏡1(1)的寬度是約1100 ym，一個外側(cè)的部分透鏡1(2)的寬度是一半以下的約 450 u m。另外，本實施例中，相對于形成位于中心的部分透鏡1(1)的延遲分布的環(huán)帶電極 的個數(shù)是25個，形成從中心起第2個部分透鏡1(2) 第5個部分透鏡1(5)的環(huán)帶電極的 個數(shù)是13個。另外，形成從中心起位于第6個的部分透鏡1(6) 位于第11個的部分透鏡 1(11) 位于第12個的部分透鏡1(12)的環(huán)帶電極的個數(shù)是9個，同樣地形成位于第13個 的部分透鏡1(13) 位于第21個的部分透鏡1(21)的環(huán)帶電極的個數(shù)是7個。進而，形成 從中心起位于第22個的部分透鏡1 (22) 位于第41個的部分透鏡1 (41) 第47個(最 后)的部分透鏡1 (47)的環(huán)帶電極的個數(shù)是4個。另外，圖8示出部分透鏡1 (1) 部分透 鏡1 (11)，圖9示出部分透鏡1 (12) 部分透鏡1 (47)。在本實施例中，形成各部分透鏡1的延遲分布(折射率分布)的環(huán)帶電極的數(shù)量 隨著從中心到外側(cè)而變少。由此，相對于環(huán)帶間隙的面積的比例在位于中心的部分透鏡 1(1)中是3. 00%，在部分透鏡1(2)中是2. 70%，在部分透鏡1(6)中是3. 44%，在部分透 鏡1(13)中是3. 88%，在部分透鏡1(47)中是3. 76%。因此，在位于外側(cè)的寬度窄的部分 透鏡1(例如，部分透鏡1(47))中也成為5%以下，可以抑制不作為透鏡而發(fā)揮功能的區(qū)域 即環(huán)帶間隙所占的面積的比例的增加。由此，在本設計例中，與以往技術相比，可以得到即 使是大口徑，成像性能也高的液晶菲涅耳透鏡。另外，在本實施例中，將形成位于中心的部分透鏡1(1)的延遲分布的環(huán)帶電極的 數(shù)量設為25個。由此，部分透鏡1(1)的延遲分布通過各環(huán)帶電極被24分割。此處，將位于外側(cè)的部分透鏡1(位于中心的部分透鏡1以外的部分透鏡1)的延 遲分布的基于環(huán)帶電極的分割數(shù)設為位于中心的部分透鏡1的分割數(shù)的約數(shù)。因此，具有 可以對位于外側(cè)的各部分透鏡1的環(huán)帶電極施加與對位于中心的部分透鏡1的環(huán)帶電極施 加的電壓相等的電壓，而無需供給多種電壓這樣的效果。在本實施例中，將位于中心的部分透鏡1(1)的延遲分布的基于環(huán)帶電極的分割 數(shù)設為約數(shù)多的24。由此，可以將位于外側(cè)的部分透鏡1的延遲分布的基于環(huán)帶電極的分 割數(shù)設為12分割、8分割、6分割...3分割這樣的24的多個約數(shù)中的某一個。由此，即使 部分透鏡1的數(shù)量較多，也無需增加引出布線，而可以通過恰當?shù)姆指顢?shù)來平滑地形成各 部分透鏡1的延遲分布。也可以如本實施例所示，通過相同數(shù)量的環(huán)帶電極來形成相鄰的幾個部分透鏡1的延遲分布。在本實施例中，各環(huán)帶電極的距中心的距離是用恰當?shù)奈簧崛氲臄?shù)值。另外，在本 實施例中，部分透鏡的數(shù)量、形成各部分透鏡的延遲分布的環(huán)帶電極的數(shù)量、以及各環(huán)帶電 極距中心的距離等僅為一個例子，而不限于此。另外，在本實施例中，考慮了即使使用環(huán)境的溫度變動了每種程度，也可以通過液 晶來實現(xiàn)的延遲。但是，通過限定使用環(huán)境的溫度，增大各部分透鏡中的延遲量，其結(jié)果，還 可以進行減少部分透鏡的數(shù)量的設計。進而，在本實施例中，通過對所有環(huán)帶電極施加同一驅(qū)動電壓，可以將液晶菲涅耳 透鏡設為沒有透鏡效果的狀態(tài)。另外，通過對各環(huán)帶電極施加恰當?shù)尿?qū)動電壓，使液晶層的 延遲分布變化而形成規(guī)定的折射率分布，從而還可以形成具有各種屈光度的透鏡。另外，在液晶層中形成沒有分割的透鏡狀的延遲分布的結(jié)構的液晶透鏡中，為了 實現(xiàn)屈光度2. 5中所需的約140000nm的延遲，需要分別增大液晶的復折射率之差An、液晶 層的厚度、以及液晶的驅(qū)動電壓。因此，在這樣的液晶面板中，存在液晶的響應時間成為秒 單位的、驅(qū)動液晶的電源變大等的缺點而難以實現(xiàn)。因此，為了實現(xiàn)在屈光度2. 5中所需的 約140000nm這樣的大延遲，需要上述那樣的在液晶層中形成被分割成多個部分透鏡的菲 涅耳透鏡狀的延遲分布的液晶菲涅耳透鏡的結(jié)構。比較例圖10示出在將直徑設為15mm、將內(nèi)包的液晶的復折射率之差An設為0. 25、將液 晶層的厚度設為20 y m的條件下，實現(xiàn)屈光度2. 5的液晶菲涅耳透鏡的比較設計例。在圖10所示的例中，為了實現(xiàn)與上述實施例1以及2記載的設計例1以及2同樣 的屈光度2. 5，設計成將透鏡的分割數(shù)設為47，在47的部分透鏡中，具有全部25個環(huán)帶電 極。另外，將環(huán)帶間隙設為lPm。如圖10所示，環(huán)帶間隙的面積比在位于中心的部分透鏡1(1)中是3. 00%，但在從 內(nèi)側(cè)起第21個部分透鏡1 (21)中占據(jù)19. 84%，在第41個部分透鏡1 (41)中占據(jù)27. 91 %。 這樣，隨著到外側(cè)的部分透鏡，環(huán)帶間隙的面積比變大，實質(zhì)上有助于成像的區(qū)域變少。如上述比較例所示，如果環(huán)帶間隙的面積比超過5%，則一般產(chǎn)生成像性能的降 低、光量的減少這樣的問題。相對于此，在實施例所示的例中，設計成在47個所有部分透鏡 中，環(huán)帶間隙的面積比成為5%以下，可以理解作為良好的液晶菲涅耳透鏡而發(fā)揮功能。
權利要求
一種液晶菲涅耳透鏡，其特征在于包括環(huán)帶電極群，被分割成同心圓狀；公共電極，與上述環(huán)帶電極群對向地配置；液晶層，由上述環(huán)帶電極群與上述公共電極夾持；第1部分透鏡區(qū)域，包括上述環(huán)帶電極群內(nèi)的第1多個環(huán)帶電極，通過上述第1多個環(huán)帶電極形成第1延遲分布；以及第2部分透鏡區(qū)域，包括配置在上述第1多個環(huán)帶電極的外側(cè)的上述環(huán)帶電極群內(nèi)的第2多個環(huán)帶電極，通過上述第2多個環(huán)帶電極形成第2延遲分布，在上述第1以及第2部分透鏡區(qū)域中，形成菲涅耳透鏡狀的延遲分布，將上述第2多個環(huán)帶電極的個數(shù)設定成少于上述第1多個環(huán)帶電極的個數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶菲涅耳透鏡，其特征在于還包括驅(qū)動電壓施加部件，對在上述第1多個環(huán)帶電極中產(chǎn)生規(guī)定的延遲的環(huán)帶電極和產(chǎn)生 相同的延遲的上述第2多個環(huán)帶電極中的環(huán)帶電極施加相等的驅(qū)動電壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的液晶菲涅耳透鏡，其特征在于在上述第1部分透鏡區(qū)域中，設定成使上述第1多個環(huán)帶電極分別產(chǎn)生的延遲的環(huán)帶 電極間的級差相等。
4.根據(jù)權利要求1所述的液晶菲涅耳透鏡，其特征在于通過將規(guī)定數(shù)量的環(huán)帶電極集中成1個環(huán)帶電極，設定成使上述第2多個環(huán)帶電極的 個數(shù)少于上述第1多個環(huán)帶電極的個數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種成像性能高的液晶菲涅耳透鏡。本發(fā)明的液晶菲涅耳透鏡的特征在于，具有被同心圓狀地分割的環(huán)帶電極群；與環(huán)帶電極群對向地配置的公共電極；由環(huán)帶電極群與公共電極夾持的液晶層；包括環(huán)帶電極群內(nèi)的第1多個環(huán)帶電極并且通過第1多個環(huán)帶電極來形成第1延遲分布的第1部分透鏡區(qū)域；以及包括配置在第1多個環(huán)帶電極的外側(cè)的環(huán)帶電極群內(nèi)的第2多個環(huán)帶電極并且通過第2多個環(huán)帶電極形成第2延遲分布的第2部分透鏡區(qū)域，在第1以及第2部分透鏡區(qū)域中形成菲涅耳透鏡狀的延遲分布，將第2多個環(huán)帶電極的個數(shù)設定成少于第1多個環(huán)帶電極的個數(shù)。
文檔編號G02B1/08GK101889240SQ20088011924
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權日2007年12月6日
發(fā)明者橫山正史 申請人:西鐵城控股株式會社