液晶光学器件的制作方法

专利名称：液晶光学器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶光学器件。
背景技术：
作为能够改变透镜的折射率的光学器件，如JP-A-2001-133928 (专利文献I)的图2中所示，提出了例如一种液晶光学器件，该液晶光学器件具有在具有透明电极的一对透明基板之间配置液晶层的结构。在具有该结构的液晶光学器件中，通过改变这对基板之间的电压来控制液晶层内的延迟分布，可改变透镜的折射率。在通过平稳地改变液晶层内的延迟分布形成透镜的液晶光学器件中，由于形成了光学透镜，所以液晶层的厚度必须被设置成比普通的液晶显示面板中的液晶层明显厚。因此，液晶层的反应速度降低。 在普通的光学透镜中，通过应用具有锯齿状截面的所谓的菲涅耳透镜，可减小厚度。同样，在该液晶光学器件中，通过在各个给定区域中将液晶层内的延迟分布变为锯齿状分布形成菲涅耳透镜，由此允许将液晶层的厚度设置得更薄并提高反应速度。

发明内容
然而，在该结构中，在各个给定区域内将液晶层内的延迟分布变为锯齿状分布，在区域的边界处，液晶层的配向状态发生紊乱，这就使光学特性变差。据此，期望提供一种能够减轻由于液晶层内配向状态的紊流而引起的光学特性变差的液晶光学器件。本发明的实施方式涉及液晶光学器件，包括第一基板，具有在各个给定的区域内成组形成的多个透明带状电极；第二基板，具有透明的共用电极；以及液晶层，被配置在第一基板和第二基板之间，其中，根据共用电极和带状电极之间施加的电压，在各个给定区域内控制延迟分布，其中，在与第一基板和第二基板之间的给定区域的边界相对应的部分处，具有壁间隔片，以及在每个间隔片的两个壁表面的至少一个表面上，设置施加固定值电压的遮蔽电极。在根据本发明实施方式的液晶光学器件中，在与第一基板和第二基板之间的给定区域的边界相对应的部分处，具有壁间隔片，以及在每个间隔片的两个壁表面的至少一个表面上，设置施加固定值电压的遮蔽电极。因此，由于遮蔽电极可抑制电场漏电，所以可减轻液晶层配向状态在区域边界处的紊乱。结果，能够降低光学特性。


图I为根据第一实施方式的液晶光学器件的示意性透视图；图2为应用液晶光学器件的显示设备的示意性透视图；图3是示出了液晶光学器件的前表面的示意性平面图；图4是示出了液晶光学器件的后表面的示意性平面图5为沿着图3的A-A线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件形成菲涅耳透镜的状态；图6A至图6C为用于解释液晶光学器件的制造方法的第一基板等的部分示意性截面图；图7A和图7B为第二基板等等的部分示意性截面图，延续图6C解释了液晶光学器件的制造方法；图8A和图8B为用于解释从图7B延续的液晶光学器件的制造方法的部分不意性截面图；图9为沿着图3的A-A线截取的截面图，其示意性地示出了未对液晶层施加电压 的状态；图10为用于解释由于形成在间隔片的侧面上的遮蔽电极的存在所造成的特性变化的视图；图11为根据第一修改例的液晶光学器件的示意性部分截面图；图12为根据第二修改例的液晶光学器件的示意性部分截面图；图13是示出了根据第二实施方式的液晶光学器件的前表面的示意性平面图；图14为沿着图13的B-B线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件形成菲涅耳透镜的状态；图15为根据第三实施方式的液晶光学器件的示意性透视图；图16是示出了液晶光学器件的前表面的示意性平面图；图17是示出了液晶光学器件的后表面的示意性平面图；图18为沿着图16的C-C线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件形成菲涅耳棱镜的状态；图19为沿着图16的C-C线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件未形成菲涅耳棱镜的状态；以及图20为沿着图16的C-C线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件形成具有与图18的菲涅耳棱镜相反的极性的菲涅耳棱镜的状态。
具体实施例方式下文中，将参考附图基于实施方式解释本发明。本发明不限于实施方式，这些实施方式中的不同数字和材料作为实例引用。在下面的解释中，原则上，相同的数字和标号被赋予相同的元件或包括相同功能的元件，并且不重复进行解释。将按照以下顺序进行解释。I.关于根据本发明实施方式的整个液晶光学器件的解释2.第一实施方式3.第二实施方式4.第三实施方式(等)[关于根据本发明实施方式的整个液晶光学器件的解释]在根据本发明实施方式的液晶光学器件中，可根据设计适当地选择施加至遮蔽电极的电压值。从减少要施加的电压的类型的观点来看，固定值相同的电压被施加至共用电极和遮蔽电极是优选的。
在第一基板面向液晶层的表面上或者在第二基板面向液晶层的表面上可形成间隔片。从容易形成带状电极的角度来看，间隔片形成在面向液晶层的第二基板上是优选的。在该结构中，通过在包括间隔片的整个表面上形成例如导电材料层，遮蔽电极可形成为与共用电极整合的电极。如上所述，第一基板包括在各个给定区域内成组形成的多个透明带状电极。由于适当地设置这几组带状电极的配置以及要施加至各个带状电极的电压值，所以液晶光学器件可作为由共用电极和带状电极之间要施加的电压控制的菲涅耳透镜操作，或者液晶光学器件可作为由共用电极和带状电极之间要施加的电压控制该棱镜的菲涅耳棱镜操作。带状电极可形成为在一个方向上延伸的直线状。在这种情况下，根据成组的带状电极的配置或要施加至各个带状电极的电压值的设置，液晶光学器件可作为直线状菲涅耳透镜(线性菲涅耳透镜)或者直线状菲涅耳棱镜操作。也能够应用带状电极形成为环状(例如，同心状)的结构。当液晶器件作为透镜操作时，液晶器件作为普通的菲涅耳透镜操作。 当DC电压连续地施加至液晶层时，造成液晶材料劣化。因此，液晶光学器件被驱动为使得共用电极和带状电极之间的电压的极性以与普通的液晶显示面板相同的方式顺次地反转是优选的。第一基板和第二基板可由关于光透明的材料制成。作为形成第一基板和第二基板的材料，可以示出丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂(PC)、ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚芳酯树脂(PAR)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及玻璃作为实例。第一基板和第二基板可由相同的材料制成或者可由不同的材料制成。共用电极和带状电极可由具有透光性的金属薄膜或者透明的导电材料制成，例如铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(ΙΖ0)。可通过众所周知的方法沉积这些电极，例如，由真空沉积法、溅射法等示例的物理气相沉积法(PVD方法)以及各种化学气相沉积法(CVD方法)。带状电极可通过例如光刻法、蚀刻法以及剥离法相组合的众所周知的方法被图案化。作为形成液晶层的材料，可使用广为人知的材料，例如向列液晶材料。形成液晶层的材料没有特别限制。能够使用正型液晶材料，也能够使用负型液晶材料。注意，可使用所谓的蓝相液晶材料层。还优选的是，在第一基板和第二基板内面向液晶层的至少一个表面上进行配向处理，用于设置液晶分子的配向方向或预倾角。通过众所周知的方法可进行这种配向处理，使得形成对其进行摩擦处理的配向膜。可通过使用诸如聚酰亚胺材料的众所周知的材料形成配向膜。形成壁间隔片的方法没有特别限制。例如，丝网印刷法和光敏法可用作形成间隔片的方法。通过丝网印刷法，在纱网部分形成开口，纱网部分与形成间隔片的部分对应，刮板允许在纱网部分上形成间隔片的材料穿过开口，在基板上形成用于形成间隔片的材料层，然后，根据需要进行固化处理。使用光敏法，在基板上形成用于形成具有光敏性的间隔片的材料层，并且通过曝光或显影，将形成间隔片的材料层图案化。间隔片可由众所周知的材料制成，例如透明的聚合物材料。通过使用例如众所周知的密封剂，例如热固性环氧树脂材料，可形成在第一基板的外围部分和第二基板的外围部分之间密封的密封部分。显示二维图像的显示单元与根据本发明实施方式的液晶光学器件相结合，从而形成例如能够显示立体图像的显示设备。作为显示单元，可使用众所周知的显示部件，例如液晶显示面板、电致发光显示面板以及等离子显示面板。显示单元可进行单色显示或者可进行彩色显示。显示单元内的像素数MXN由(M，N)表示时，作为(M，N)值，可具体例证用于进行图像显示的一些分辨率，诸如 VAG (640，480)、S-VGA (800，600)、XGA (1024，768)、APRC(1152，900)、S-XGA (1280，1024)、U-XGA (1600,1200),HD-TV (1920，1080)、Q-XGA (2048，1536)以及(3840，2160)、(1920，1035)、(720，480)、(1280，960)等，然而，分辨率不限于这些值。驱动液晶光学器件的驱动电路可由各种电路构成。使用众所周知的电路器件可形成这些电路。允许严格满足该说明书中所描述的各种条件时以及大致满足这些条件。在设计或 制造的过程中，允许存在不同类型的变化。[第一实施方式]第一实施方式涉及应用本发明的液晶光学器件。图I是根据第一实施方式的液晶光学器件的示意性透视图。在液晶光学器件I中，在第一方向上延伸的P条透镜线11被并排配置在与第一方向不同的第二方向上。第P条透镜线11 (p=l，2··· ,P)由透镜线Ilp表示。如后文所述，各条透镜线11均包含在菲涅耳透镜(线性菲涅耳透镜)中，通过改变各个区域中的液晶层的延迟分布，设置该菲涅耳透镜。标号IlOA表示第一基板、标号IlOB表示第二基板、标号117表示密封部分，它们在后文中得到详细的解释。为了便于解释，由液晶器件I的透镜线组所形成的表面与X-Z平面平行，透镜线11被配置为在垂直方向(图中的Z方向)上延伸并且在水平方向(图中的X方向)上对齐。从液晶光学器件I发射光的方向为“+Y”方向。例如，如图2所示，能够显示立体图像的显示装置可通过结合显示二维图像的显示单元90和根据本发明实施方式的液晶光学器件I来形成。在图2中所示的实例中，一条透镜线11对应于四条像素91线。显示单元90和透镜线11之间的位置关系等被适当地设置，从而在观察区域WA。处观察视角A1至A4的图像。如后文所述，根据施加至液晶光学器件I的电极的电压，可控制透镜线11的折射率。因此，由于能够允许液晶光学器件I作为简单的透明板操作，所以可毫无问题地形成能够显示正常图像以及显示立体图像的显示装置。图3是示出了液晶光学器件的前表面的示意性平面图。图4是示出了液晶光学器件的后表面的示意性平面图。图5是沿着图3的A-A线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件形成菲涅耳透镜的状态。为了便于描述，第二基板IlOB以在图3中切除其一部分的状态示出。在以切除第二基板IlOB的一部分的状态所示出的部分中，未示出液晶层等。相似地，第一基板IlOA以在图4中切除其一部分的状态示出，并且在以切除第一基板IlOA的一部分的状态所示出的部分中，未示出液晶层等。如图5和其他图所不,液晶光学器件I包括第一基板110A、第二基板IlOB以及液晶层114，第一基板具有在各个给定的区域AL (ALL3> ALl2, ALli, ALc, ALei, ALe2, ALe3)中成组形成的多个透明带状电极112 (112A、112B、112C和112D)，第二基板IlOB具有透明的共用电极115，液晶层114被设置在第一基板IlOA和第二基板IlOB之间，其中，根据共用电极115和带状电极112之间施加的电压，在各个给定的区域AL中控制延迟分布。当不需要将带状电极112A、112B、112C和112D彼此区分开时，这些电极仅仅可被表示为带状电极112。这同样适用于其他元件，例如区域AL。带状电极112和共用电极115分别在第一基板IIOA和第二基板IlOB中形成在面向液晶层114的表面(内部表面)上。带状电极112和共用电极115由诸如ITO的透明导电材料制成，通过众所周知的沉积技术形成。带状电极112通过使用众所周知的图形化技术而被形成为具有如图3所示的给定带状。液晶光学器件I还包括例如由聚酰胺制成的配向膜113。配向膜113形成在整个表面上以覆盖包括带状电极112的第一基板IlOA的内部表面。在配向膜113的表面上沿Z方向进行摩擦处理。当共用电极115和带状电极112之间不存在电位差时，配向膜113规定液晶分子的分子轴(长轴)的方向。 被配置在第一基板IlOA和第二基板IlOB之间的液晶层114由正型向列液晶材料制成。标号114A示意性地表示液晶层114中的液晶分子。壁间隔片116被设置在与第一基板IlOA和第二基板IlOB之间的给定区域AL的边界相对应的部分处。间隔片116由透明聚合物材料制成，并通过曝光或显影用于形成间隔片的具有光敏性的材料层形成。施加有固定值电压的遮蔽电极115S被设置在每个间隔片116的两个壁表面(图5中所不的实例中的两个表面)的至少一个表面上。间隔片116被形成在第二基板IlOB的内部表面上，遮蔽电极115S被形成为与共用电极115结合在一起的电极，这将参考图6A至图9进行解释。如图3所示，在水平方向上延伸的带状馈送线111 (111A、111B、111C以及111D)进一步设置于第一基板IlOA上。原则上，馈送线111以与带状电极112相同的制造工艺形成。从将电压提供给多个带状电极112的角度来说，使用具有良好导电性的金属材料形成馈送线111是优选的。带状电极112A连接至馈送线111A,带状电极112B连接至馈送线111B。同样,带状电极112C连接至馈送线111C，带状电极112D连接至馈送线111D。在图3中未示出馈送线111和带状电极112之间的接触。从上面的连接关系中显而易见的是，带状电极112A、112B、112C以及112D的各个电压由要施加至馈送线111A、111B、111C以及IllD的电压控制。当操作液晶光学器件I时，基于未示出的驱动电路的操作，将固定值相同的电压(例如，0V)施加至共用电极115和遮蔽电极115S。将单独的电压施加给各个馈送线111A、111BU11C 以及 IllD0将详细地解释带状电极112在相应的区域AL中的配置以及间隔片116的配置。如图3所示，带状电极112形成为在一个方向(图中为Z方向)上延伸的直线状。如图5所示，在位于透镜线11的中心的区域ALc*，按照标号112D、112C、112B、112A、112B、112C以及112D的顺序顺次地从左端(靠近区域ALu的端部)至右端(靠近区域ALki的端部)配置带状电极112。在位于透镜线11左侧的区域ALU、AL。、ALu中，在每个区域中按照标号112D、112CU12B以及112A的顺序从左端朝右端配置带状电极112。另一方面，在位于透镜线11的右侧的区域ALki、ALk2、ALk3中，在每个区域内按照标号112D、112C、112B以及112A的顺序从右端朝左端配置带状电极112。为了便于阐述，在图5中的区域AL。以外的区域中未示出标号112B和112C。间隔片116形成在与区域ALu和AK2之间的边界相对应的部分处、与区域AK2和ALu之间的边界相对应的部分处、与区域AUjP AL。之间的边界相对应的部分处、与区域ALc和ALki之间的边界相对应的部分处、与区域ALKjP ALk2之间的边界相对应的部分处、以及与区域ALk2和ALk3之间的边界相对应的部分处。如图4所示，间隔片116也形成为在一个方向(该图中为Z方向)上延伸的直线状。上面已解释了在各个区域AL内配置带状电极112以及配置间隔片116。如图5所示，带状电极112和间隔片116被配置为关于在Y方向上穿过透镜线11的中心延伸的虚拟直线具有对称关系。 间隔片116在Y方向上的高度(换言之，液晶层114的厚度)例如为9[μπι]，在X方向上的宽度例如为3[μπι]。图4中所示的间隔片116的长度SL被设置为一个值，其中，在间隔片116的端部和密封部分117之间生成间隙Dl和D2。设置间隙Dl和D2的值，从而在制造液晶光学器件I时，液晶材料在基板之间毫无问题地流动。下文中，参见图6Α至图6C、图7Α和图7Β以及图8Α和图8Β，来解释制造液晶光学器件I的方法。这些图为截面图，原则上与图3中的A-A截面图相似。为了便于进行阐述，在使Y轴方向反向的状态下示出了图7Α、图7Β和图8Α。[工序-100](参见图6Α和图6Β)首先，基于众所周知的方法，在第一基板IlOA上形成未示出的馈送线111。接下来，基于已知方法，形成未示出的绝缘膜，该绝缘膜覆盖馈送线111并且在与馈送线111和带状电极112接触的部分处具有开口。随后，基于众所周知的方法，在包括馈送线111等的整个表面上，形成由例如ITO制成的导电材料层112’(图6Α)。接下来，利用众所周知的方法，将导电材料层112’图案化，从而形成与馈送线111连接的带状电极112 (图6Β)。[工序-110](见图6C)随后，基于众所周知的方法，在包括带状电极112的整个表面上，形成由例如聚酰亚胺材料制成的配向膜113，并且通过众所周知的方法，在其表面上进行摩擦处理。摩擦处理的方向为Z方向。[工序-120](参见图7Α和图7Β)接下来，在第二基板IlOB上形成具有光敏性的透明聚合物材料层116’(图7Α)。此后，将透明聚合物材料层116’图案化，使得利用众所周知的方法，仍保持与区域AL的边界相对应的部分，从而形成间隔片116 (图7Β)。[工序-130](参见图8Α)接下来，基于众所周知的方法，在包括间隔片116的第二基板IlOB的整个表面上，形成由例如ITO制成的导电材料层。因此，间隔片116的壁表面上的共用电极115和遮蔽电极115S可被形成为集成电极。[工序-140](参见图8Β)
然后，执行上述工序的第一基板IlOA和第二基板IlOB被使得彼此相对，以夹住液晶材料，并且密封这些基板的外围，从而获得液晶光学器件I。当未对液晶层114施加电压时，液晶分子114A的长轴在Z方向上配向。随后,参见图5和图9解释液晶光学器件I的操作。假设偏振方向由于未不出偏振膜而为Z方向的光被入射在液晶光学器件I上。如上所述，图5是示意性地示出了液晶光学器件I形成菲涅耳透镜的状态的图3的A-A截面图。在以上状态中，向共用电极115和遮蔽电极115S施加OV的电压。分别向图3中所示的馈送线111A、111B、111C以及IllD施加O (零)V、1V、2V以及3V的电压。因此，连接 至各个馈送线111A、111B、111C以及IllD的带状电极112A、112B、112C以及112D的电压分别为0V、1V、2V以及3V的电压。实际上，例如以规定的周期切换馈送线111的电压的极性，用于通过AC电流驱动液晶层114。为了便于解释，不考虑电压极性的反转。这同样适用于解释其他的实施方式。带状电极112D和共用电极115之间的电压为3V。因此，在带状电极112D和共用电极115之间形成电场，液晶分子114A的长轴在Y方向上配向。带状电极112C和共用电极115之间的电压为2V。因此，在带状电极112C和共用电极115之间形成的电场低于上述电场。液晶分子114A的长轴在Y方向上配向，然而，配向程度较弱。同样，带状电极112B和共用电极115之间的电压为IV。因此，在带状电极112B和共用电极115之间也形成电场。液晶分子114A的长轴在Y方向上配向，然而，配向程度进一步更弱。另一方面，带状电极112A和共用电极115之间的电压为0V。因此，在带状电极112A和共用电极115之间未形成电场，液晶分子114A的长轴在Z方向上保持。液晶分子114A在长轴方向上的折射率高于在短轴方向上的折射率。因此，液晶层114中相对于偏振轴为Z方向的光的延迟的分布(相位差)中，延迟在与带状电极112A相对应的部分处较高并且其朝着带状电极112D降低。图5中所示的曲线图示意性地表示延迟分布。其他图中的曲线也表示延迟分布。如上所述，带状电极112被配置为关于穿过透镜线11的中心在Y方向上延伸的虚拟直线具有对称关系。结果，区域ALu至ALk3内的延迟分布为锯齿状分布，该分布关于穿过透镜线11的中心在Y方向上延伸的虚拟直线对称。在光学上，液晶层114可与具有锯齿状截面的菲涅耳透镜相等。如上所述，液晶光学器件I作为菲涅耳透镜操作，根据共用电极115和带状电极112之间施加的电压来控制该菲涅耳透镜。更具体地，透镜线11用作在Z方向上延伸的线性菲涅耳透镜。接下来，将解释在带状电极112和共用电极115之间未形成电场时所进行的操作。图9是示意性地示出了未向液晶层施加电压的状态的沿着图3的A-A线截取的截面图。在以上状态中，OV的电压被施加至共用电极115和遮蔽电极115S。OV的电压被施加至所有的馈送线111A、111B、111C以及111D。因此，在共用电极115和带状电极112A、112BU12C以及112D之间未形成电场，并且液晶分子的长轴在Z方向上保持。因此，区域ALu至ALk3内的延迟分布是均匀的。在光学上，液晶层114作为简单的透明层操作。已经解释了液晶光学器件I的操作。这里，会解释在液晶光学器件I形成菲涅耳透镜的情况下，电场分布在区域AL的边界附近中的紊乱。例如，关注图5中的区域AL。和区域ALki，带状电极112D (OV)和带状电极112A(3V)并排配置，以夹置区域之间的边界。当在间隔片116的壁表面上未形成遮蔽电极115S时，在带状电极112D和带状电极112A之间形成在X方向具有分量的电场，这造成液晶层114的配向状态在边界处发生紊乱。同样的现象也出现在其他相邻的区域处，结果，液晶层114中的延迟分布发生紊乱。通过在间隔片116的壁面上提供遮蔽电极115S，缓解了液晶层114的配向状态在边界处发生的紊乱。下面参见图10进行解释。图10为用于解释由于形成在间隔片的侧面上的遮蔽电极的存在所造成的特性变化的曲线图。 图10中所示的曲线示出了将参考图5解释的电压施加至带状电极112时所获得的延迟的模拟结果，其中，透镜线11的横向宽度为1.5Χ102[μπι]，液晶层114的宽度为9 [ μ m]。鉴于透镜线11的对称性，已经关于包括区域ALki至ALk3的透镜线11的右半部分进行了模拟。细实线所表示的曲线示出了理想的延迟分布。粗实线所表示的曲线示出了形成图5中所示的遮蔽电极115S时的延迟分布。虚线所表示的曲线示出了未形成图5中所示的遮蔽电极115S时的延迟分布。通过比较细实线的曲线和粗实线的曲线显而易见的是，在未形成遮蔽电极115S时，延迟分布明显偏离所有区域ALki至六1^中的理想曲线。另一方面，粗实线的曲线所示出的形态与细实线的曲线相似。因此，通过提供遮蔽电极115S，可减轻延迟分布的紊乱程度。已经如上解释了第一实施方式。尽管已经如上解释了光从第一基板IlOA的侧边入射的结构，但可也应用光从第二基板IlOB的侧边入射的结构。在入射光的表面上设置用于规定入射光的偏振方向的诸如偏光膜的光学部件也是优选的。尽管已经如上解释了在间隔片116的两个壁表面的两侧形成遮蔽电极115S的结构，但也可在两个壁表面的任一侧上形成遮蔽电极115S。图11不出了根据一个修改例的液晶光学器件IA的部分截面图。例如，在形成图8A中所示的导电材料层时，可以通过例如倾斜沉积ITO来获得图11中所示的结构。尽管已经如上解释了在第一基板IlOA上形成间隔片116的结构，但也可在第二基板IlOB上形成间隔片116。图12示出了根据一个修改例的液晶光学器件IB的示意性部分截面图。标号116A表不间隔片，标号113’表不配向膜。标号115’表不共用电极,标号115S’表示遮蔽电极。尽管已经解释了在间隔片116A的两个壁表面上形成遮蔽电极115S’的结构，但也可在任何一侧上形成遮蔽电极115S’。该结构的优点在于，可减小相对于第二基板IlOB进行重叠移位的公差。尽管已经如上解释了提供多个透镜线的结构，但提供一条透镜线也是优选的。而且，带状电极被形成为环状是进一步优选的。例如，能够形成菲涅耳透镜，其中，带状电极围绕作为中心轴的虚拟直线旋转，该中心轴穿过图5中的透镜线11的中心在Y方向上延伸。
[第二实施方式]第二实施方式也涉及应用本发明的液晶光学器件。第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于第一基板上的带状电极的结构。具体而言，在一些区域内忽略部分带状电极。除此以外，第二实施方式的结构与第一实施方式相同。在操作液晶光学器件2时，通过以与第一实施方式相同的方式基于操作未示出的驱动电路，将固定值相同的电压(例如0V)施加至共用电极115和遮蔽电极115S。单独的电压被施加至各个馈送线111A、111B、11 IC以及111D。根据第二实施方式的液晶光学器件2的示意性透视图为用液晶光学器件2代替图I中所示的液晶光学器件I的示图。 图13是示出了根据第二实施方式的液晶光学器件的前表面的示意性平面图。图14是示意性示出了液晶光学器件形成菲涅耳透镜的状态的沿着图13的B-B线截取的截面图。示出了液晶光学器件的后表面的示意性平面图与在第一实施方式中参考的图4的平面图相同。当液晶光学器件形成菲涅耳透镜时，在第一实施方式中参考的图5中所示的区域AL在X方向上的宽度具有以下关系。ALc/2>ALu>ALL2>ALL3 (I)ALC/2>ALE1>ALE2>ALE3 (2)因此，区域AL的宽度随着靠近透镜线11的端部而变得更窄，这就难以形成多个带状电极112。因此，在第二实施方式中，在区域AL。以外的区域中省略带状电极112A、112B、112C。S卩，相对于共用电极115具有绝对值较高的电位差的带状电极112D主要影响在宽度较窄的区域内的液晶层114中的电场分布。间隔片116的遮蔽电极115S的电压为0V，与带状电极112A的电压相同，遮蔽电极115S被定位为靠近在图5中的第一电极IlOA附近的带状电极112A。因此，遮蔽电极115S与带状电极112A大致具有相同的功能。鉴于以上原因，当甚至在区域AL。以外的区域省略带状电极112A、112B、112C时，可获得延迟分布，该延迟分布与第一实施方式中的延迟分布大致相同。带状电极112的省略方式不限于以上方式。根据液晶光学器件的规格或设计，可适当地省略带状电极112。例如，在以上实例中，仅标号112D所表示的电极保持在区域AL。以外的各个区域中，然而，可保持具有多个电极。也能够仅在最右边和最左边位置的区域ALl3和ALk3中省略部分电极。[第三实施方式]第三实施方式也涉及应用本发明的液晶光学器件。根据第三实施方式的液晶光学器件为作为菲涅耳棱镜操作的液晶光学器件。图15是根据第三实施方式的液晶光学器件的示意性透视图。在液晶光学器件3中，在第一方向上延伸的Q条棱镜线31并排配置在与第一方向不同的第二方向上。第q条棱镜线31 (q=l, 2···，P)由棱镜线31q表不。如后文所述，各条棱镜线31均包含在通过改变液晶层在各个区域内的延迟分布所构造的菲涅耳棱镜中。标号310A表不第一基板、标号310B表不第二基板、标号317表不密封部分，这在下文进行详细的解释。为了便于解释，液晶器件3的棱镜线组所形成的表面与X-Z平面平行，棱镜线31被配置为使得在垂直方向(图中的Z方向)上延伸并在水平方向(图中的X方向)上配向。从液晶光学器件3中发射光的方向为“+Y”方向。图16是示出了液晶光学器件的前表面的示意性平面图。图17是示出了液晶光学器件的后表面的示意性平面图。图18为沿着图16的C-C线截取的截面图，其示意性地示出了液晶光学器件形成菲涅耳棱镜的状态。为了便于描述，第二基板310B以在图16中示出切除其一部分的状态示出。在切除一部分第二基板310B的状态下所示的部分中，未示出液晶层等。同样，第一基板310A以在图17中切除其一部分的状态示出，在切除了一部分第一基板310A的状态下所示的部分中，未不出液晶层等。 如图18和其他图所示，液晶光学器件3包括第一基板310A、第二基板310B以及液晶层314，第一基板在与各个棱镜线31相对应的各个给定区域中具有成组形成的多个透明带状电极312 (312A、312B、312C和312D)，第二基板具有透明的共用电极315，液晶层被配置在第一基板310A和第二基板310B之间，其中，根据要施加在共用电极315和带状电极312之间的电压，在各个给定的区域内控制延迟分布。以与第一实施方式相同的方式，带状电极312和共用电极315分别形成在第一基板310A和第二基板310B中面向液晶层314的表面(内部表面)上。液晶光学器件3由正型向列液晶材料制成。液晶层314的厚度例如为9[ μ m]。带状电极312和共用电极315由透明的导电材料制成，例如ΙΤ0，导电材料由众所周知的沉积技术形成。使用众所周知的图形化技术，带状电极312被形成为具有如图16所示的规定的带状形状。液晶光学器件3还包括例如由聚酰胺制成的配向膜313。配向膜313的结构与第一实施方式中所解释的配向膜113的结构相同。壁间隔片316被定位在与给定区域的边界对应的部分，该边界与第一基板310A和第二基板310B之间的各条棱镜线31相对应。除了形成间隔片的位置以外，间隔片316的结构与第一实施方式中所解释的间隔片116的结构相同。在每个间隔片316的两个壁表面(图18中所示的实例中的两个表面)的至少一个表面上提供遮蔽电极315S，固定的值电压施加至该遮蔽电极。间隔片316形成在第二基板IlOB的内部表面上，遮蔽电极315S被形成为以与第一实施方式中参考的图5的相同方式与共用电极315整合的电极。如图16所示，在水平方向上延伸的带状馈送线311 (311A、311B、311C以及311D)进一步位于第一基板310A上。馈送线311的结构与第一实施方式中所解释的馈送线111的结构相同。带状电极312A连接至馈送线311A,带状电极312B连接至馈送线311B。同样,带状电极312C连接至馈送线311C，带状电极312D连接至馈送线311D。在图16中未示出馈送线311和带状电极312之间的接触。从上面的连接关系中显而易见的是，带状电极312A、312B、312C以及312D的各个电压由施加至馈送线311A、311B、311C以及311D的电压来控制。详细解释带状电极312在与棱镜线31相对应的各个区域内的配置并且间隔片316的配置。如图16所示，带状电极312形成为在一个方向(该图中为Z方向)上延伸的直线状。如图18所示，在与每条棱镜线31相对应的区域内，按照标号312D、312C、312B和312A的顺序顺次地从左端朝右端配置带状电极312。间隔片316形成在与区域之间的边界相对应的部分处，该边界与棱镜线31对应。如图17所示，间隔片316也形成为在一个方向(该图中为Z方向)上延伸的直线状。上面已经解释了带状电极312在与棱镜线31对应的各个区域内的配置以及间隔片316的配置。液晶光学器件3的制造方法可由参考图6A至图SB在第一实施方式中所解释的制造方法来代替，因此，将省略对其的解释。随后，参见图18和图20来解释液晶光学器件3的操作。假设在液晶光学器件3上入射偏振方向由于未不出的偏振膜而为Z方向的光。
如上所述，图18为图16的C-C截面图，其示意性地示出了液晶光学器件3形成菲涅耳棱镜的状态。在以上状态中，将OV的电压施加至共用电极315和遮蔽电极315S。分别将0V、IV、2V以及3V的电压施加至图16中所示的馈送线311A、311B、311C以及311D。因此，连接至各个馈送线311A、311B、311C以及311D的带状电极312A、312B、312C以及312D的电压分别为0V、1V、2V以及3V的电压。带状电极312D和共用电极315之间的电压为3V。因此，在带状电极312D和共用电极315之间形成电场，液晶分子314A的长轴在Y方向上配向。带状电极312C和共用电极315之间的电压为2V。因此，在带状电极312C和共用电极315之间形成的电场低于上述电场。液晶分子314A的长轴在Y方向上配向，然而，配向程度更弱。同样，带状电极312B和共用电极315之间的电压为IV。因此，在带状电极312B和共用电极315之间也形成电场。在Y方向配向液晶分子314A的长轴，然而，配向程度进一步更弱。另一方面，带状电极312A和共用电极315之间的电压为0V。因此，在带状电极312A和共用电极315之间未形成电场，在Z方向保持液晶分子314A的长轴。液晶分子314A在长轴方向上的折射率高于在短轴方向上的折射率。因此，在液晶层314的延迟分布(相位差)中，延迟在与带状电极312A相应的部分处较高，并且朝带状电极312D减小。结果，与棱镜线31相应的区域中的延迟分布为锯齿状分布。光学上，液晶层314可与具有锯齿状截面的菲涅耳棱镜相等。第三实施方式可被视为以下结构，其中，反复形成第一实施方式中的区域AL之一(例如，图5中所示的区域AL)。因此，通过在间隔片316中设置遮蔽电极，可以以与第一实施方式中的图10所解释的方式相同的方式减少延迟分布的紊乱。液晶光学器件3由共用电极315和带状电极312之间施加的电压控制。当共用电极315和带状电极312为相同的电压时,液晶分子314A的长轴在图19中所不的Z方向上配向。光学上，液晶层314作为简单的透明层操作。如图20所示，当分别向馈送线311A、311B、311C以及311D施加3V、2V、IV以及OV的电压时，液晶光学器件作为具有与图18相反极性的菲涅耳棱镜操作。上面已经具体解释了本发明的实施方式，本发明不限于以上实施方式，在本发明的技术理念的范围内，可进行各种修改。
根据本发明的技术可具有以下配置。( I)—种液晶光学器件包括第一基板，具有在各个给定的区域中成组形成的多个透明带状电极；第二基板，具有透明的共用电极；以及液晶层，被配置在第一基板和第二基板之间，其中，根据要施加在共用电极和带状电极之间的电压，在各个给定的区域中控制延迟分布，其中，在与第一基板和第二基板之间的给定区域的边界相对应的部分处设置壁间隔片，以及施加有固定值电压的遮蔽电极被设置在在每个间隔片的两个壁表面的至少一个 表面上。(2)根据上述(I)中所描述的液晶光学器件，其中，固定值相同的电压被施加至共用电极和遮蔽电极。(3)根据上述(I)或(2)中所描述的液晶光学器件，其中，间隔片被形成在第二基板面向液晶层的表面上，以及遮蔽电极被形成为与共用电极整合在一起的电极。(4)根据上述(I)至(3)中的任一个所描述的液晶光学器件，其中，液晶光学器件作为由施加在共用电极和带状电极之间的电压所控制的菲涅耳透镜操作。(5)根据上述(I)至(3)中的任一个所描述的液晶光学器件，其中，液晶光学器件作为由施加在共用电极和带状电极之间的电压所控制的菲涅耳棱镜操作。(6)根据上述(I)至(5)中的任一个所描述的液晶光学器件，其中，多个带状电极形成为在一个方向上延伸的直线状。(7)根据上述(I)至(5)中的任一个所描述的液晶光学器件，其中，多个带状电极形成为环状。本发明包含于2011年8月30日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP2011-186983所涉及的主题，其全部内容结合于此作为参考。本领域技术人员应理解的是，根据设计要求和其他因素，可进行各种修改、组合、子组合以及变形，只要它们在所附权利要求书或其等价物的范围内。
权利要求
1.一种液晶光学器件,包括 第一基板，具有在各个给定区域中成组形成的多个透明带状电极； 第二基板，具有透明的共用电极；以及 液晶层，被配置在所述第一基板和所述第二基板之间，其中，根据要施加在所述共用电极和所述多个带状电极之间的电压，在所述各个给定区域中控制延迟分布， 其中，壁间隔片被设置在与所述第一基板和所述第二基板之间的给定区域的边界相对应的部分处，以及 施加有固定值电压的遮蔽电极被设置在每个间隔片的两个壁表面的至少一个表面上。
2.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，固定值相同的电压被施加至所述共用电极和所述遮蔽电极。
3.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，所述间隔片形成在所述第二基板的面向所述液晶层的表面上，以及 所述遮蔽电极被形成为与所述共用电极整合在一起的电极。
4.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，所述液晶光学器件作为由施加在所述共用电极和所述多个带状电极之间的电压所控制的菲涅耳透镜进行操作。
5.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，所述液晶光学器件作为由施加在所述共用电极和所述多个带状电极之间的电压所控制的菲涅耳棱镜进行操作。
6.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，所述多个带状电极被形成为在一个方向上延伸的直线状。
7.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，所述多个带状电极被形成为环状。
8.根据权利要求I所述的液晶光学器件， 其中，在所述第一基板上还具有多条馈送线，所述多个带状电极中的每一个分别连接至所述多条馈送线中的相应的一条，以向所述多个带状电极中的每一个提供电压。
全文摘要
本发明公开了一种液晶光学器件，包括第一基板，具有在各个给定的区域内成组形成的多个透明带状电极；第二基板，具有透明的共用电极；以及液晶层，被配置在第一基板和第二基板之间，其中，根据共用电极和带状电极之间施加的电压，在各个给定的区域内控制延迟分布，其中，在与第一基板和第二基板之间的给定区域的边界相对应的部分，具有壁间隔片，并且在每个间隔片的两个壁表面的至少一个表面上设置施加固定值电压的遮蔽电极。
文档编号G02F1/1343GK102967969SQ20121030418
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月23日 优先权日2011年8月30日
发明者高间大辅, 小糸健夫, 大山毅 申请人:株式会社日本显示器西