(57)【要約】【課題】  電極構造及び位置の組み合わせが従来の技術とは異なり、且つより好ましい応答時間を実現し、液晶レンズのパフォーマンスを改善することが可能な液晶レンズ構造を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明に係る液晶レンズ構造は、互いに対向する第１側及び第２側を有する、第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に介在されており、第１の基板の第１側及び第２の基板の第１側に隣接する液晶層と、第１の基板と液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、第２の基板の第２側に位置しており、円形開口を有すると共に、円形開口に位置する円形電極を含む第２の透明導電層と、を含む。【選択図】  図３Ｃ
2016071329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１側及び第２側を有する第１の基板と、
互いに対向する第１側及び第２側を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在されており、前記第１の基板の前記第１側及び前記第２の基板の前記第１側に隣接する液晶層と、
前記第１の基板と前記液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、
前記第２の基板の前記第２側に位置しており、円形開口を有すると共に、前記円形開口に位置する円形電極を含む第２の透明導電層と、
を含むことを特徴とする液晶レンズ構造。
【請求項２】
前記第１の透明導電層を第１の電極とし、前記第２の透明導電層における前記円形開口を包囲する部分を第２の電極とし、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記円形電極が互いに離間されることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ構造。
【請求項３】
前記第２の透明導電層は、前記円形電極を囲繞する第１の環状電極を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶レンズ構造。
【請求項４】
前記第１の電極、前記第２の電極、前記円形電極及び前記第１の環状電極は、互いに離間されることを特徴とする請求項３に記載の液晶レンズ構造。
【請求項５】
前記第２の透明導電層は、
前記第１の環状電極を囲繞する第２の環状電極と、
前記第２の環状電極を囲繞する第３の環状電極と、
前記第３の環状電極を囲繞する第４の環状電極と、
前記第４の環状電極を囲繞する第５の環状電極と、
前記第５の環状電極を囲繞する第６の環状電極と、
前記第６の環状電極を囲繞する第７の環状電極と、
前記第７の環状電極を囲繞する第８の環状電極と、
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶レンズ構造。
【請求項６】
前記第１の電極、前記第２の電極、前記円形電極、前記第１の環状電極、前記第２の環状電極、前記第３の環状電極、前記第４の環状電極、前記第５の環状電極、前記第６の環状電極、前記第７の環状電極及び前記第８の環状電極は、互いに離間されることを特徴とする請求項５に記載の液晶レンズ構造。
【請求項７】
前記円形電極、前記第１の環状電極、前記第２の環状電極、前記第３の環状電極、前記第４の環状電極、前記第５の環状電極、前記第６の環状電極、前記第７の環状電極及び前記第８の環状電極は、互いに所定距離で離間して配置されており、前記所定距離は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の液晶レンズ構造。
【請求項８】
前記第１の透明導電層と前記液晶層との間に位置する第１の配向層と、
前記第２の基板と前記液晶層との間に位置する第２の配向層と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ構造。
【請求項９】
互いに対向する第１側及び第２側を有する第１の基板と、
互いに対向する第１側及び第２側を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在されており、前記第１の基板の前記第１側及び前記第２の基板の前記第１側に隣接する液晶層と、
前記第１の基板と前記液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、
前記第２の基板の前記第２側に位置しており、円形開口を有すると共に、前記円形開口に位置する円形電極と、前記円形電極を囲繞する少なくとも１つの環状電極とを含む第２の透明導電層と、
を含み、
前記第１の透明導電層を第１の電極とし、前記第２の透明導電層における前記円形開口を包囲する部分を第２の電極とし、
前記円形電極に第１の電圧が印加され、前記少なくとも１つの環状電極に第２の電圧が印加され、前記第２の電極に第３の電圧が印加され、前記第１の電極に第４の電圧が印加され、
液晶レンズ構造の応答時間が目標値の範囲内となるように、前記第２の電圧、前記第３の電圧及び前記第４の電圧が所定のタイミングに従って印加されることを特徴とする液晶レンズ構造。
【請求項１０】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在される液晶層と、前記第１の基板と前記液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、前記第２の基板の一側に位置しており、円形開口を有すると共に、前記円形開口に位置する円形電極及び前記円形電極を囲繞する少なくとも１つの環状電極を含む第２の透明導電層と、を含み、前記第１の透明導電層を第１の電極とし、前記第２の透明導電層における前記円形開口を包囲する部分を第２の電極とする液晶レンズ構造を提供する工程と、
前記円形電極、前記少なくとも１つの環状電極及び前記第２の電極にオーバードライブ電圧を印加し、前記オーバードライブ電圧の値を前記円形電極、前記少なくとも１つの環状電極及び前記第２の電極の順に順次増加又は順次減少させる工程と、
前記円形電極、前記少なくとも１つの環状電極及び前記第２の電極に安定状態電圧を印加し、前記安定状態電圧の値を前記円形電極、前記少なくとも１つの環状電極及び前記第２の電極の順に順次増加又は順次減少させる工程と、
を含むことを特徴とする液晶レンズの駆動方法。
【請求項１１】
前記円形電極、前記少なくとも１つの環状電極及び前記第２の電極に、所定のタイミングに従ってオーバードライブ電圧を所定時間印加すると共に、前記円形電極にオーバードライブ電圧を印加する時点が前記少なくとも１つの環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時点よりも遅くなるように、且つ前記少なくとも１つの環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時点が前記第２の電極にオーバードライブ電圧を印加する時点よりも遅くなるようにすることを特徴とする請求項１０に記載の液晶レンズの駆動方法。
【請求項１２】
前記円形電極にオーバードライブ電圧を印加する時間は、前記少なくとも１つの環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時間よりも長く、
前記少なくとも１つの環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時間は、前記第２の電極にオーバードライブ電圧を印加する時間よりも長いことを特徴とする請求項１０に記載の液晶レンズの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学構造に関し、特に液晶レンズ構造及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶レンズは、焦点距離を変化させることができるレンズである。液晶レンズ構造が使用された場合、外部接続回路によって電極層に電圧信号が印加されることで、液晶層両側に位置する電極層の間に電界が生じる。この電界によって、配列後の液晶分子が光学レンズのような効果を奏することができるように液晶層中の液晶分子の配向を制御することができる。光は、液晶レンズ構造を通過すると、液晶分子の配列方式の影響を受けて、焦点合わせ又は発散の光学効果を奏する。
【０００３】
通常、液晶レンズ構造では、液晶分子の配列によって光学レンズの効果を奏することができるようにするため、その電極構造の改良に重点が置かれる。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、図１Ａの従来の液晶レンズ構造には、互いに対向する第１の基板１０２及び第２の基板１０４と、第１の基板１０２と第２の基板１０４との間に介在される液晶層１１０と、液晶層１１０と第１の基板１０２との間に位置する第１の透明導電層１０６と、液晶層１１０と第２の基板１０４との間に位置する第２の透明導電層１０８とが含まれる。図１Ｂの第１の透明導電層の平面図及び図１Ｃの第２の透明導電層の平面図に示すように、従来の技術において、第１の透明導電層１０６は全面にわたって穴の無い構造層であるのに対し、第２の透明導電層１０８は円形開口１１２を有する。
【０００４】
第２の透明導電層１０８に円形開口１１２が含まれる理由としては、液晶層１１０に生じる電界が段階的に変化することで、液晶分子の回転角度及び屈折率分布が二次曲線分布を呈し、光学的焦点合わせの特性を有するようにするためである。しかしながら、円形開口１１２における各部分の液晶が受ける電圧が不揃いとなるため、液晶分子が目標回転角度へと回転し始める時間が一致せず、特に、円形開口１１２の中心に位置する液晶分子の回転が最も遅く、全体的な応答時間に影響を及ぼす問題があった。本願発明者は、実験及びシミュレーション分析により、図１Ａに示すような、液晶層１１０両側の電極位置に位置する透明導電層１０６、１０８に、円形開口１１２を有する第２の透明導電層１０８を組み合わせる電極の構成では、十分に短い応答時間を提供することができないことを発見した。
【０００５】
限られた電圧下において応答時間を短縮するためには、液晶レンズのパフォーマンス（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が向上するように、液晶レンズ構造の電極構造及び位置について改良を加える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電極構造及び位置の組み合わせが従来の技術とは異なり、且つより好ましい応答時間を実現し、液晶レンズのパフォーマンスを改善することが可能な液晶レンズ構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの実施例に係る液晶レンズ構造は、互いに対向する第１側及び第２側を有する第１の基板と、互いに対向する第１側及び第２側を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に介在されており、第１の基板の第１側及び第２の基板の第１側に隣接する液晶層と、第１の基板と液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、第２の基板の第２側に位置しており、円形開口を有すると共に、円形開口に位置する円形電極を更に含む第２の透明導電層と、を含む。
【０００８】
本発明の他の実施例に係る液晶レンズ構造は、互いに対向する第１側及び第２側を有する第１の基板と、互いに対向する第１側及び第２側を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に介在されており、第１の基板の第１側及び第２の基板の第１側に隣接する液晶層と、第１の基板と液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、第２の基板の第２側に位置しており、円形開口を有すると共に、円形開口に位置する円形電極と、円形電極を囲繞する少なくとも１つの環状電極と、を含む第２の透明導電層と、を含み、第１の透明導電層を第１の電極とし、第２の透明導電層における円形開口を包囲する部分を第２の電極とし、円形電極に第１の電圧が印加され、少なくとも１つの環状電極に第２の電圧が印加され、第１の電極に第３の電圧が印加され、第２の電極に第４の電圧が印加され、液晶レンズ構造の応答時間が目標値の範囲内となるように、第１の電圧、第２の電圧、第３の電圧及び第４の電圧が所定のタイミングに従って印加される。
【０００９】
本発明はまた、液晶レンズの駆動方法を提供する。本発明の１つの実施例に係る液晶レンズの駆動方法は、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に介在される液晶層と、第１の基板と液晶層との間に位置する第１の透明導電層と、第２の基板の一側に位置しており、円形開口を有すると共に、円形開口に位置する円形電極及び円形電極を囲繞する少なくとも１つの環状電極を含む第２の透明導電層と、を含み、第１の透明導電層を第１の電極とし、第２の透明導電層における円形開口を包囲する部分を第２の電極とする液晶レンズ構造を提供する工程と、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極にオーバードライブ（ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ）電圧を印加し、オーバードライブ電圧の値を円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極の順に順次増加又は順次減少させる工程と、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極に安定状態電圧を印加し、安定状態電圧の値を円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極の順に順次増加又は順次減少させる工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、第１の透明導電層を第１の基板における液晶層に隣接する一側に設けると共に、第２の透明導電層を第２の基板における液晶層から離れた一側に設けており、第２の基板の液晶層から離れた一側の透明導電層における円形開口に、円形電極及び１つ又は複数の環状電極を更に設けている。これら各円形電極及び環状電極には、それぞれ独立して異なる電圧が印加される。従って、円形開口における液晶分子が、精確な印可電圧を受けることが可能となり、最短の時間内に完全に所定の角度に配向されることができることから、本発明に係る液晶レンズ構造は、好ましい応答時間、ひいては最良の応答時間を得ることが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】従来の液晶レンズ構造を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの第１の透明導電層を示す平面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの第２の透明導電層を示す平面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例に係る液晶レンズ構造を示した断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの第１の透明導電層を示した平面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの第２の透明導電層を示した平面図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施例に係る液晶レンズ構造を示した断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの第１の透明導電層を示した平面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの第２の透明導電層を示した平面図である。
【図４Ａ】本発明の第３の実施例に係る液晶レンズ構造を示した断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの第１の透明導電層を示した平面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの第２の透明導電層を示した平面図である。
【図５】第１の電圧駆動方式における電圧−時間曲線図である。
【図６】第２の電圧駆動方式における電圧−時間曲線図である。
【図７】第３の電圧駆動方式における電圧−時間曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施例＞
図２Ａ乃至図２Ｃを用いて説明する。図２Ａは断面図である。図２Ｂは、第１の透明導電層の平面図である。図２Ｃは、第２の透明導電層の平面図である。図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、本発明の第１の実施例における液晶レンズ２００は、向かい合うように設けられた第１の基板２０２及び第２の基板２０４を含む。第１の基板２０２は、互いに対向する第１側及び第２側を有する。第２の基板２０４も、互いに対向する第１側及び第２側を有する。液晶層２１１は、第１の基板２０２と第２の基板２０４との間に介在される。第１の基板２０２の第１側及び第２の基板２０４の第１側は、液晶層２１１に隣接する。
【００１３】
第１の透明導電層２１０は、第１の基板２０２と液晶層２１１との間に位置する。第２の透明導電層２１６は、第２の基板２０４の第２側に位置する。第２の透明導電層２１６は、直径ｄ１を有する円形開口２１８を有する。第２の透明導電層２１６は、円形開口２１８に位置すると共に直径ｄ２を有する円形電極２１４を更に含む。円形電極２１４の直径ｄ２は、円形開口２１８の直径ｄ１よりも小さい。
【００１４】
１つの例として、円形電極２１４の直径ｄ２は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、円形開口２１８の直径ｄ１は１．５ｍｍ〜３．５ｍｍである。但し、円形電極２１４及び円形開口２１８の直径は、製品の仕様に応じて変更することが可能であり、本発明は円形電極及び円形開口の直径を特に限定しない。１つの実施例において、円形電極２１４と円形開口２１８とは、所定距離で離間しており、当該所定距離は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００１５】
第１の透明導電層２１０を第１の電極とし、第２の透明導電層２１６における円形開口２１８を包囲する部分を第２の電極２１２とする。第１の電極２１０、第２の電極２１２及び円形電極２１４は互いに離間される。
【００１６】
１つの実施例において、第１の電極に第１の電圧が印加され、第２の電極に第２の電圧が印加され、円形電極に第３の電圧が印加される。第２の電圧は、第３の電圧とは異なる。本実施例において、液晶レンズ構造２００の応答時間が目標値の範囲内となるように、第１の電圧、第２の電圧及び第３の電圧を選択することができる。例を挙げると、円形電極２１４には、最初から所定時間内の間、高電圧が印加され、この電圧をこの所定時間内印加することによって、液晶レンズ構造の応答時間が目標値の範囲内となるように液晶分子を所定の配向角度にすることを達成することができる。例えば、この高電圧は、４０Ｖ〜５０Ｖであってもよい。但し、高電圧の値は製品の仕様に応じて変更することができ、本発明は特定の電圧値に限定するものではない。
【００１７】
本実施例に係る液晶レンズ構造は、第１の透明導電層２１０と液晶層２１１との間に位置する第１の配向層２０６と、第２の基板２０４と液晶層２１１との間に位置する第２の配向層２０８とを更に含む。
【００１８】
液晶レンズは、液晶の配向を変えることによって、光が液晶レンズ構造を通過すると光学レンズのような効果を奏することができるものである。従って、本実施例において、液晶レンズ構造の各層の構造としては透明な材料が用いられ、これによって光が通過するようにしている。例えば、第１の基板２０２及び第２の基板２０４の材料は、ガラスであってもよい。また、第１の基板２０２及び第２の基板２０４の材質は、窒化ケイ素化合物（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素化合物（ＳｉＯｘ）、樹脂、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、又はその他有機及び無機絶縁材料であってもよい。
【００１９】
また、第１の透明導電層２１０及び第２の透明導電層２１６の材質は、光を透過する透明導電材料、例えばインジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ，ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ，ＩＺＯ）又はインジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ，ＩＧＺＯ）であってもよい。但し、本発明はそれらに限定されない。
【００２０】
また、液晶レンズの各層の構造の厚さも、光が通過する液晶レンズ構造の効果及び液晶層の駆動において液晶分子を配向させる電界の大きさに影響を及ぼす。図２Ａを用いて説明すると、本実施例において、液晶層２１１の厚さは２０μｍ〜５０μｍであり、第１の基板２０２の厚さ及び第２の基板２０４の厚さは０．１〜０．４ｍｍである。また、第１の透明導電層２１０及び第２の透明導電層２１６の厚さは１０〜３００ｎｍである。但し、本発明はそれらに限定されない。
【００２１】
実験によれば、第２の透明導電層２１６を第２の基板２０４に設け、第１の透明導電層２１０を第１の基板２０２と液晶層２１１との間に設けることで、より好ましい画像品質を得ることができた。その原因は、円形電極２１４、円形開口２１８及び第２の透明導電層２１６を第２の基板２０４における液晶層２１１から離れた面に設けた場合、液晶の反応による屈折率勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｉｎｄｅｘ）の変化が、二次曲線に近似するものとなることにある。一方、円形電極２１４、円形開口２１８及び第２の透明導電層２１６を第２の基板２０４における液晶層２１１に隣接する面に設けた場合、液晶レンズは同じく動作することができるものの、光学効果は悪くなる。また、本願では更に、特殊な電極配置によって、第２の透明導電層２１６が円形開口２１８及び円形開口２１８に位置する円形電極２１４を含むようにしている。従って、こうした構造条件により、本実施例に係る液晶レンズ構造は、効果的に応答時間を減少させ、製品のパフォーマンスを改善することが可能である。
【００２２】
＜第２の実施例＞
図３Ａは、本発明の第２の実施例に係る液晶レンズ構造の断面図である。図３Ｂは、第１の透明導電層の平面図である。図３Ｃは、第２の透明導電層の平面図である。図３Ａに示すように、本実施例において、液晶レンズ構造は、第１の基板２０２、第２の基板２０４、液晶層２１１、第１の透明導電層２１０、第２の透明導電層２１６ａ、第１の配向層２０６、第２の配向層２０８を含む。配列方式は第１の実施例と同じであるため、その詳細は省略する。
【００２３】
第１の実施例との相違点は、本実施例においては、第２の透明導電層２１６ａが、円形開口２１８に位置すると共に円形電極２１４を囲繞する環状電極３０２を更に含むことにある。上述したように、第１の透明導電層２１０を第１の電極とし、第２の透明導電層２１６ａにおける円形開口２１８を包囲する部分を第２の電極とする。第１の電極、第２の電極、円形電極２１４及び環状電極３０２は、互いに離間される。本実施例において、第２の透明導電層２１６ａにおける円形電極２１４と第１の環状電極３０２とは、所定距離で離間しており、当該所定距離は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであってもよい。
【００２４】
上述したように、第１の電極、第２の電極、円形電極２１４及び第１の環状電極３０２には、それぞれ単独で電圧を印加することができる。従って、環状電極３０２に独立して電圧が印加されることによって、より精確に液晶分子に電界を生じさせることができる。また、第２の透明導電層２１６ａを第２の基板２０４における液晶層とは反対側の第２側に設けたことによって、より好ましい画像品質を得ることができる（その原因は、円形電極２１４、円形開口２１８及び第２の透明導電層２１６ａを第２の基板２０４における液晶層２１１から離れた面に設けた場合、液晶の反応による屈折率勾配の変化が、二次曲線に近似するものとなることにある。一方、円形電極２１４、円形開口２１８及び第２の透明導電層２１６ａを第２の基板２０４における液晶層２１１に隣接する面に設けた場合、液晶レンズは同じく動作するものの、光学効果は悪くなる）。従って、本実施例に係る液晶レンズ構造によれば、応答時間がより短くなる。即ち、第１の電極に第１の電圧が印加され、第２の電極に第２の電圧が印加され、円形電極２１４に第３の電圧が印加され、環状電極３０２に第４の電圧が印加され、液晶レンズ構造３００の応答時間が目標値の範囲内となるように、第２の電圧、第３の電圧及び第４の電圧が所定のタイミングに従って印加される。
【００２５】
＜第３の実施例＞
図４Ａは、本発明の第３の実施例に係る液晶レンズ構造の断面図である。図４Ｂは、第１の透明導電層の平面図である。図４Ｃは、第２の透明導電層の平面図である。図４Ａに示すように、本実施例において、液晶レンズ構造は、第１の基板２０２、第２の基板２０４、液晶層２１１、第１の透明導電層４０１、第２の透明導電層４１５、第１の配向層２０６、第２の配向層２０８を含む。配列方式は第１の実施例と同じであるため、その詳細は省略する。
【００２６】
第１の実施例との相違点は、本実施例においては、第２の透明導電層４１５は、円形開口に位置すると共に円形電極４０２を囲繞する第１の環状電極４０４と、円形開口に位置すると共に第１の環状電極４０４を囲繞する第２の環状電極４０６と、円形開口に位置すると共に第２の環状電極４０６を囲繞する第３の環状電極４０８と、円形開口に位置すると共に第３の環状電極４０８を囲繞する第４の環状電極４１０と、円形開口に位置すると共に第４の環状電極４１０を囲繞する第５の環状電極４１２と、円形開口に位置すると共に第５の環状電極４１２を囲繞する第６の環状電極４１４と、円形開口に位置すると共に第６の環状電極４１４を囲繞する第７の環状電極４１６と、円形開口に位置すると共に第７の環状電極４１６を囲繞する第８の環状電極４１８と、を更に含むことにある。上述したように、第１の透明導電層４０１を第１の電極とし、第２の透明導電層４１５における円形開口２１８を包囲する部分４０３を第２の電極とする。第１の電極、第２の電極、円形電極４０２及び第１の環状電極４０４、第２の環状電極４０６、第３の環状電極４０８、第４の環状電極４１０、第５の環状電極４１２、第６の環状電極４１４、第７の環状電極４１６及び第８の環状電極４１８は、互いに離間される。本実施例において、第２の透明導電層４１５における円形電極及び第１乃至第８の環状電極は、互いに所定距離で離間して配置され、当該所定距離は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであってもよい。
【００２７】
本実施例において、第１の電極、第２の電極、円形電極及び第１乃至第８の環状電極には、それぞれ単独で電圧を印加することができる。従って、それらの印加電圧の大きさ、時間の長さ及び／又は時点が異なるようにすることができるため、好ましい応答時間及び好ましい液晶レンズパフォーマンスが得られるように、液晶層における円形開口内の各部分の液晶に最も適切な電圧を印加することで、各部分の液晶分子を目標となる応答時間内に所定角度に配向させることが可能となる。
【００２８】
本発明の１つの実施例において、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極にオーバードライブ（ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ）電圧を印加し、その後、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極に安定状態電圧を印加する。円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極に印加されるオーバードライブ電圧は、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極の順に順次増加又は順次減少させる。円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極に印加される安定状態電圧は、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極の順に順次増加又は順次減少させる。
【００２９】
例を挙げると、図５に示すように、円形電極に電圧Ｖ２ｍｓを印加し、第１の環状電極に電圧Ｖ３ｍｓを印加し、第２の環状電極に電圧Ｖ４ｍｓを印加し、第３の環状電極に電圧Ｖ５ｍｓを印加し、第４の環状電極に電圧Ｖ６ｍｓを印加し、第５の環状電極に電圧Ｖ７ｍｓを印加し、第６の環状電極に電圧Ｖ８ｍｓを印加し、第７の環状電極に電圧Ｖ９ｍｓを印加し、第８の環状電極に電圧Ｖ１０ｍｓを印加し、第２の電極（第２の透明導電層における円形開口を包囲する部分）に電圧Ｖ１１ｍｓを印加する。時点ｔ１の前において、Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓはいずれもオーバードライブ電圧であり、Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓの順に順次減少させている。時点ｔ１の後において、Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓはいずれも安定状態電圧であり、Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓの順に順次減少させている。オーバードライブ電圧は、安定状態電圧よりも大きい。
【００３０】
１つの実施例において、円形電極、少なくとも１つの環状電極及び第２の電極にオーバードライブ電圧を所定のタイミングに従って所定時間印加すると共に、この時、円形電極にオーバードライブ電圧を印加する時点は、環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時点よりも遅くなるようにし、環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時点は、第２の電極にオーバードライブ電圧を印加する時点よりも遅くなるようにする。例を挙げると、図６に示すように、円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極にオーバードライブ電圧（Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓ）を所定のタイミングに従って所定時間印加すると共に、この時、円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極にオーバードライブ電圧（Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓ）を印加する時点を順次遅らせる。その後、円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極に安定状態電圧を印加し、同様に、本実施例において、安定状態電圧をＶ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓの順に順次減少させている。
【００３１】
１つの実施例において、円形電極にオーバードライブ電圧を印加する時間は、少なくとも１つの環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時間よりも長く、少なくとも１つの環状電極にオーバードライブ電圧を印加する時間は、第２の電極にオーバードライブ電圧を印加する時間よりも長い。例を挙げると、図７に示すように、円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極にオーバードライブ電圧（Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓ）を所定のタイミングに従って所定時間印加すると共に、この時、円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極にオーバードライブ電圧（Ｖ２ｍｓ〜Ｖ１１ｍｓ）を印加する時間の長さを円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極の順に順次減少させている。その後、円形電極、第２乃至第８の環状電極及び第２の電極に安定状態電圧を印加する。
【００３２】
上述したように、本実施例によれば、好ましい応答時間及び好ましい液晶レンズパフォーマンスが得られるように、液晶層における円形開口内の各部分の液晶に最も適切な電圧を印加することで、各部分の液晶分子を目標となる応答時間内に所定角度に配向させることが可能となる。
【００３３】
本発明において、第２の実施例では円形開口内に位置する１つの環状電極について、第３の実施例では円形開口内に位置する８つの環状電極について、それぞれ説明したが、本発明は上述した環状電極の数に限定されない。具体的には、他の実施例において、液晶レンズ構造には、円形開口内に位置すると共に円形電極を包囲する環状電極が２つ設けられてもよい。また、更に他の実施例において、液晶レンズ構造には、円形開口内に位置すると共に円形電極を包囲する環状電極が３つ、４つ、５つ、６つ又は７つ設けられてもよい。環状電極の数は、製品の仕様に応じて増加又は減少させることができる。また、電極の数は、９個、１０個、…、９８個、９９個というように、製品の仕様に応じて変更することができる。従って、本発明は、環状電極の数を特に限定しない。
【００３４】
＜実施例の効果＞
このように、本発明の実施例では、特に透明導電層を第１の基板における液晶層に隣接する一側と第２の基板における液晶層から離れた一側とにそれぞれ設けており、第２の基板における液晶層から離れた一側の透明導電層における円形開口に、円形電極及び１つ又は複数の環状電極を更に設けている。これら各円形電極及び環状電極には、それぞれ独立して所定のタイミングに従って異なる電圧が印加される。従って、円形開口における液晶分子が精確な電圧を受けることが可能となり、最短の時間内に完全に所定の角度に配向されることができることから、本発明に係る液晶レンズ構造は、好ましい応答時間、ひいては最良の応答時間を得ることが可能となる効果を奏する。
【符号の説明】
【００３５】
１０２、２０２  第１の基板
１０４、２０４  第２の基板
１０６、２１０、４０１  第１の透明導電層
１０８、２１６、２１６ａ、４１５  第２の透明導電層
１１０、２１１  液晶層
１１２、２１８  円形開口
２００  液晶レンズ
２０６  第１の配向層
２０８  第２の配向層
２１２  第２の電極
２１４、４０２  円形電極
３００  液晶レンズ構造
３０２  環状電極
４０３  （第２の透明導電層における円形開口を包囲する）部分
４０４  第１の環状電極
４０６  第２の環状電極
４０８  第３の環状電極
４１０  第４の環状電極
４１２  第５の環状電極
４１４  第６の環状電極
４１６  第７の環状電極
４１８  第８の環状電極
ｔ１  時点
ｄ１  円形開口直径
ｄ２  円形電極直径
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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