專利名稱：液晶光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶光學(xué)器件。
背景技術(shù)：
作為能夠改變透鏡的折射率的光學(xué)器件，如JP-A-2001-133928 (專利文獻I)的圖2中所示，提出了例如一種液晶光學(xué)器件，該液晶光學(xué)器件具有在具有透明電極的一對透明基板之間配置液晶層的結(jié)構(gòu)。在具有該結(jié)構(gòu)的液晶光學(xué)器件中，通過改變這對基板之間的電壓來控制液晶層內(nèi)的延遲分布，可改變透鏡的折射率。在通過平穩(wěn)地改變液晶層內(nèi)的延遲分布形成透鏡的液晶光學(xué)器件中，由于形成了光學(xué)透鏡，所以液晶層的厚度必須被設(shè)置成比普通的液晶顯示面板中的液晶層明顯厚。因此，液晶層的反應(yīng)速度降低。 在普通的光學(xué)透鏡中，通過應(yīng)用具有鋸齒狀截面的所謂的菲涅耳透鏡，可減小厚度。同樣，在該液晶光學(xué)器件中，通過在各個給定區(qū)域中將液晶層內(nèi)的延遲分布變?yōu)殇忼X狀分布形成菲涅耳透鏡，由此允許將液晶層的厚度設(shè)置得更薄并提高反應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在該結(jié)構(gòu)中，在各個給定區(qū)域內(nèi)將液晶層內(nèi)的延遲分布變?yōu)殇忼X狀分布，在區(qū)域的邊界處，液晶層的配向狀態(tài)發(fā)生紊亂，這就使光學(xué)特性變差。據(jù)此，期望提供一種能夠減輕由于液晶層內(nèi)配向狀態(tài)的紊流而引起的光學(xué)特性變差的液晶光學(xué)器件。本發(fā)明的實施方式涉及液晶光學(xué)器件，包括第一基板，具有在各個給定的區(qū)域內(nèi)成組形成的多個透明帶狀電極；第二基板，具有透明的共用電極；以及液晶層，被配置在第一基板和第二基板之間，其中，根據(jù)共用電極和帶狀電極之間施加的電壓，在各個給定區(qū)域內(nèi)控制延遲分布，其中，在與第一基板和第二基板之間的給定區(qū)域的邊界相對應(yīng)的部分處，具有壁間隔片，以及在每個間隔片的兩個壁表面的至少一個表面上，設(shè)置施加固定值電壓的遮蔽電極。在根據(jù)本發(fā)明實施方式的液晶光學(xué)器件中，在與第一基板和第二基板之間的給定區(qū)域的邊界相對應(yīng)的部分處，具有壁間隔片，以及在每個間隔片的兩個壁表面的至少一個表面上，設(shè)置施加固定值電壓的遮蔽電極。因此，由于遮蔽電極可抑制電場漏電，所以可減輕液晶層配向狀態(tài)在區(qū)域邊界處的紊亂。結(jié)果，能夠降低光學(xué)特性。


圖I為根據(jù)第一實施方式的液晶光學(xué)器件的示意性透視圖；圖2為應(yīng)用液晶光學(xué)器件的顯示設(shè)備的示意性透視圖；圖3是示出了液晶光學(xué)器件的前表面的示意性平面圖；圖4是示出了液晶光學(xué)器件的后表面的示意性平面圖5為沿著圖3的A-A線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件形成菲涅耳透鏡的狀態(tài)；圖6A至圖6C為用于解釋液晶光學(xué)器件的制造方法的第一基板等的部分示意性截面圖；圖7A和圖7B為第二基板等等的部分示意性截面圖，延續(xù)圖6C解釋了液晶光學(xué)器件的制造方法；圖8A和圖8B為用于解釋從圖7B延續(xù)的液晶光學(xué)器件的制造方法的部分不意性截面圖；圖9為沿著圖3的A-A線截取的截面圖，其示意性地示出了未對液晶層施加電壓 的狀態(tài)；圖10為用于解釋由于形成在間隔片的側(cè)面上的遮蔽電極的存在所造成的特性變化的視圖；圖11為根據(jù)第一修改例的液晶光學(xué)器件的示意性部分截面圖；圖12為根據(jù)第二修改例的液晶光學(xué)器件的示意性部分截面圖；圖13是示出了根據(jù)第二實施方式的液晶光學(xué)器件的前表面的示意性平面圖；圖14為沿著圖13的B-B線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件形成菲涅耳透鏡的狀態(tài)；圖15為根據(jù)第三實施方式的液晶光學(xué)器件的示意性透視圖；圖16是示出了液晶光學(xué)器件的前表面的示意性平面圖；圖17是示出了液晶光學(xué)器件的后表面的示意性平面圖；圖18為沿著圖16的C-C線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件形成菲涅耳棱鏡的狀態(tài)；圖19為沿著圖16的C-C線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件未形成菲涅耳棱鏡的狀態(tài)；以及圖20為沿著圖16的C-C線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件形成具有與圖18的菲涅耳棱鏡相反的極性的菲涅耳棱鏡的狀態(tài)。
具體實施例方式下文中，將參考附圖基于實施方式解釋本發(fā)明。本發(fā)明不限于實施方式，這些實施方式中的不同數(shù)字和材料作為實例引用。在下面的解釋中，原則上，相同的數(shù)字和標(biāo)號被賦予相同的元件或包括相同功能的元件，并且不重復(fù)進行解釋。將按照以下順序進行解釋。I.關(guān)于根據(jù)本發(fā)明實施方式的整個液晶光學(xué)器件的解釋2.第一實施方式3.第二實施方式4.第三實施方式(等)[關(guān)于根據(jù)本發(fā)明實施方式的整個液晶光學(xué)器件的解釋]在根據(jù)本發(fā)明實施方式的液晶光學(xué)器件中，可根據(jù)設(shè)計適當(dāng)?shù)剡x擇施加至遮蔽電極的電壓值。從減少要施加的電壓的類型的觀點來看，固定值相同的電壓被施加至共用電極和遮蔽電極是優(yōu)選的。
在第一基板面向液晶層的表面上或者在第二基板面向液晶層的表面上可形成間隔片。從容易形成帶狀電極的角度來看，間隔片形成在面向液晶層的第二基板上是優(yōu)選的。在該結(jié)構(gòu)中，通過在包括間隔片的整個表面上形成例如導(dǎo)電材料層，遮蔽電極可形成為與共用電極整合的電極。如上所述，第一基板包括在各個給定區(qū)域內(nèi)成組形成的多個透明帶狀電極。由于適當(dāng)?shù)卦O(shè)置這幾組帶狀電極的配置以及要施加至各個帶狀電極的電壓值，所以液晶光學(xué)器件可作為由共用電極和帶狀電極之間要施加的電壓控制的菲涅耳透鏡操作，或者液晶光學(xué)器件可作為由共用電極和帶狀電極之間要施加的電壓控制該棱鏡的菲涅耳棱鏡操作。帶狀電極可形成為在一個方向上延伸的直線狀。在這種情況下，根據(jù)成組的帶狀電極的配置或要施加至各個帶狀電極的電壓值的設(shè)置，液晶光學(xué)器件可作為直線狀菲涅耳透鏡(線性菲涅耳透鏡)或者直線狀菲涅耳棱鏡操作。也能夠應(yīng)用帶狀電極形成為環(huán)狀(例如，同心狀)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)液晶器件作為透鏡操作時，液晶器件作為普通的菲涅耳透鏡操作。 當(dāng)DC電壓連續(xù)地施加至液晶層時，造成液晶材料劣化。因此，液晶光學(xué)器件被驅(qū)動為使得共用電極和帶狀電極之間的電壓的極性以與普通的液晶顯示面板相同的方式順次地反轉(zhuǎn)是優(yōu)選的。第一基板和第二基板可由關(guān)于光透明的材料制成。作為形成第一基板和第二基板的材料，可以示出丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂(PC)、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚芳酯樹脂(PAR)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及玻璃作為實例。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。共用電極和帶狀電極可由具有透光性的金屬薄膜或者透明的導(dǎo)電材料制成，例如銦錫氧化物(ITO)和銦鋅氧化物(ΙΖ0)?？赏ㄟ^眾所周知的方法沉積這些電極，例如，由真空沉積法、濺射法等示例的物理氣相沉積法(PVD方法)以及各種化學(xué)氣相沉積法(CVD方法)。帶狀電極可通過例如光刻法、蝕刻法以及剝離法相組合的眾所周知的方法被圖案化。作為形成液晶層的材料，可使用廣為人知的材料，例如向列液晶材料。形成液晶層的材料沒有特別限制。能夠使用正型液晶材料，也能夠使用負型液晶材料。注意，可使用所謂的藍相液晶材料層。還優(yōu)選的是，在第一基板和第二基板內(nèi)面向液晶層的至少一個表面上進行配向處理，用于設(shè)置液晶分子的配向方向或預(yù)傾角。通過眾所周知的方法可進行這種配向處理，使得形成對其進行摩擦處理的配向膜?？赏ㄟ^使用諸如聚酰亞胺材料的眾所周知的材料形成配向膜。形成壁間隔片的方法沒有特別限制。例如，絲網(wǎng)印刷法和光敏法可用作形成間隔片的方法。通過絲網(wǎng)印刷法，在紗網(wǎng)部分形成開口，紗網(wǎng)部分與形成間隔片的部分對應(yīng)，刮板允許在紗網(wǎng)部分上形成間隔片的材料穿過開口，在基板上形成用于形成間隔片的材料層，然后，根據(jù)需要進行固化處理。使用光敏法，在基板上形成用于形成具有光敏性的間隔片的材料層，并且通過曝光或顯影，將形成間隔片的材料層圖案化。間隔片可由眾所周知的材料制成，例如透明的聚合物材料。通過使用例如眾所周知的密封劑，例如熱固性環(huán)氧樹脂材料，可形成在第一基板的外圍部分和第二基板的外圍部分之間密封的密封部分。顯示二維圖像的顯示單元與根據(jù)本發(fā)明實施方式的液晶光學(xué)器件相結(jié)合，從而形成例如能夠顯示立體圖像的顯示設(shè)備。作為顯示單元，可使用眾所周知的顯示部件，例如液晶顯示面板、電致發(fā)光顯示面板以及等離子顯示面板。顯示單元可進行單色顯示或者可進行彩色顯示。顯示單元內(nèi)的像素數(shù)MXN由(M，N)表示時，作為(M，N)值，可具體例證用于進行圖像顯示的一些分辨率，諸如 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，分辨率不限于這些值。驅(qū)動液晶光學(xué)器件的驅(qū)動電路可由各種電路構(gòu)成。使用眾所周知的電路器件可形成這些電路。允許嚴(yán)格滿足該說明書中所描述的各種條件時以及大致滿足這些條件。在設(shè)計或 制造的過程中，允許存在不同類型的變化。[第一實施方式]第一實施方式涉及應(yīng)用本發(fā)明的液晶光學(xué)器件。圖I是根據(jù)第一實施方式的液晶光學(xué)器件的示意性透視圖。在液晶光學(xué)器件I中，在第一方向上延伸的P條透鏡線11被并排配置在與第一方向不同的第二方向上。第P條透鏡線11 (p=l，2··· ,P)由透鏡線Ilp表示。如后文所述，各條透鏡線11均包含在菲涅耳透鏡(線性菲涅耳透鏡)中，通過改變各個區(qū)域中的液晶層的延遲分布，設(shè)置該菲涅耳透鏡。標(biāo)號IlOA表示第一基板、標(biāo)號IlOB表示第二基板、標(biāo)號117表示密封部分，它們在后文中得到詳細的解釋。為了便于解釋，由液晶器件I的透鏡線組所形成的表面與X-Z平面平行，透鏡線11被配置為在垂直方向(圖中的Z方向)上延伸并且在水平方向(圖中的X方向)上對齊。從液晶光學(xué)器件I發(fā)射光的方向為“+Y”方向。例如，如圖2所示，能夠顯示立體圖像的顯示裝置可通過結(jié)合顯示二維圖像的顯示單元90和根據(jù)本發(fā)明實施方式的液晶光學(xué)器件I來形成。在圖2中所示的實例中，一條透鏡線11對應(yīng)于四條像素91線。顯示單元90和透鏡線11之間的位置關(guān)系等被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，從而在觀察區(qū)域WA。處觀察視角A1至A4的圖像。如后文所述，根據(jù)施加至液晶光學(xué)器件I的電極的電壓，可控制透鏡線11的折射率。因此，由于能夠允許液晶光學(xué)器件I作為簡單的透明板操作，所以可毫無問題地形成能夠顯示正常圖像以及顯示立體圖像的顯示裝置。圖3是示出了液晶光學(xué)器件的前表面的示意性平面圖。圖4是示出了液晶光學(xué)器件的后表面的示意性平面圖。圖5是沿著圖3的A-A線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件形成菲涅耳透鏡的狀態(tài)。為了便于描述，第二基板IlOB以在圖3中切除其一部分的狀態(tài)示出。在以切除第二基板IlOB的一部分的狀態(tài)所示出的部分中，未示出液晶層等。相似地，第一基板IlOA以在圖4中切除其一部分的狀態(tài)示出，并且在以切除第一基板IlOA的一部分的狀態(tài)所示出的部分中，未示出液晶層等。如圖5和其他圖所不,液晶光學(xué)器件I包括第一基板110A、第二基板IlOB以及液晶層114，第一基板具有在各個給定的區(qū)域AL (ALL3> ALl2, ALli, ALc, ALei, ALe2, ALe3)中成組形成的多個透明帶狀電極112 (112A、112B、112C和112D)，第二基板IlOB具有透明的共用電極115，液晶層114被設(shè)置在第一基板IlOA和第二基板IlOB之間，其中，根據(jù)共用電極115和帶狀電極112之間施加的電壓，在各個給定的區(qū)域AL中控制延遲分布。當(dāng)不需要將帶狀電極112A、112B、112C和112D彼此區(qū)分開時，這些電極僅僅可被表示為帶狀電極112。這同樣適用于其他元件，例如區(qū)域AL。帶狀電極112和共用電極115分別在第一基板IIOA和第二基板IlOB中形成在面向液晶層114的表面(內(nèi)部表面)上。帶狀電極112和共用電極115由諸如ITO的透明導(dǎo)電材料制成，通過眾所周知的沉積技術(shù)形成。帶狀電極112通過使用眾所周知的圖形化技術(shù)而被形成為具有如圖3所示的給定帶狀。液晶光學(xué)器件I還包括例如由聚酰胺制成的配向膜113。配向膜113形成在整個表面上以覆蓋包括帶狀電極112的第一基板IlOA的內(nèi)部表面。在配向膜113的表面上沿Z方向進行摩擦處理。當(dāng)共用電極115和帶狀電極112之間不存在電位差時，配向膜113規(guī)定液晶分子的分子軸(長軸)的方向。 被配置在第一基板IlOA和第二基板IlOB之間的液晶層114由正型向列液晶材料制成。標(biāo)號114A示意性地表示液晶層114中的液晶分子。壁間隔片116被設(shè)置在與第一基板IlOA和第二基板IlOB之間的給定區(qū)域AL的邊界相對應(yīng)的部分處。間隔片116由透明聚合物材料制成，并通過曝光或顯影用于形成間隔片的具有光敏性的材料層形成。施加有固定值電壓的遮蔽電極115S被設(shè)置在每個間隔片116的兩個壁表面(圖5中所不的實例中的兩個表面)的至少一個表面上。間隔片116被形成在第二基板IlOB的內(nèi)部表面上，遮蔽電極115S被形成為與共用電極115結(jié)合在一起的電極，這將參考圖6A至圖9進行解釋。如圖3所示，在水平方向上延伸的帶狀饋送線111 (111A、111B、111C以及111D)進一步設(shè)置于第一基板IlOA上。原則上，饋送線111以與帶狀電極112相同的制造工藝形成。從將電壓提供給多個帶狀電極112的角度來說，使用具有良好導(dǎo)電性的金屬材料形成饋送線111是優(yōu)選的。帶狀電極112A連接至饋送線111A,帶狀電極112B連接至饋送線111B。同樣,帶狀電極112C連接至饋送線111C，帶狀電極112D連接至饋送線111D。在圖3中未示出饋送線111和帶狀電極112之間的接觸。從上面的連接關(guān)系中顯而易見的是，帶狀電極112A、112B、112C以及112D的各個電壓由要施加至饋送線111A、111B、111C以及IllD的電壓控制。當(dāng)操作液晶光學(xué)器件I時，基于未示出的驅(qū)動電路的操作，將固定值相同的電壓(例如，0V)施加至共用電極115和遮蔽電極115S。將單獨的電壓施加給各個饋送線111A、111BU11C 以及 IllD0將詳細地解釋帶狀電極112在相應(yīng)的區(qū)域AL中的配置以及間隔片116的配置。如圖3所示，帶狀電極112形成為在一個方向(圖中為Z方向)上延伸的直線狀。如圖5所示，在位于透鏡線11的中心的區(qū)域ALc*，按照標(biāo)號112D、112C、112B、112A、112B、112C以及112D的順序順次地從左端(靠近區(qū)域ALu的端部)至右端(靠近區(qū)域ALki的端部)配置帶狀電極112。在位于透鏡線11左側(cè)的區(qū)域ALU、AL。、ALu中，在每個區(qū)域中按照標(biāo)號112D、112CU12B以及112A的順序從左端朝右端配置帶狀電極112。另一方面，在位于透鏡線11的右側(cè)的區(qū)域ALki、ALk2、ALk3中，在每個區(qū)域內(nèi)按照標(biāo)號112D、112C、112B以及112A的順序從右端朝左端配置帶狀電極112。為了便于闡述，在圖5中的區(qū)域AL。以外的區(qū)域中未示出標(biāo)號112B和112C。間隔片116形成在與區(qū)域ALu和AK2之間的邊界相對應(yīng)的部分處、與區(qū)域AK2和ALu之間的邊界相對應(yīng)的部分處、與區(qū)域AUjP AL。之間的邊界相對應(yīng)的部分處、與區(qū)域ALc和ALki之間的邊界相對應(yīng)的部分處、與區(qū)域ALKjP ALk2之間的邊界相對應(yīng)的部分處、以及與區(qū)域ALk2和ALk3之間的邊界相對應(yīng)的部分處。如圖4所示，間隔片116也形成為在一個方向(該圖中為Z方向)上延伸的直線狀。上面已解釋了在各個區(qū)域AL內(nèi)配置帶狀電極112以及配置間隔片116。如圖5所示，帶狀電極112和間隔片116被配置為關(guān)于在Y方向上穿過透鏡線11的中心延伸的虛擬直線具有對稱關(guān)系。 間隔片116在Y方向上的高度(換言之，液晶層114的厚度)例如為9[μπι]，在X方向上的寬度例如為3[μπι]。圖4中所示的間隔片116的長度SL被設(shè)置為一個值，其中，在間隔片116的端部和密封部分117之間生成間隙Dl和D2。設(shè)置間隙Dl和D2的值，從而在制造液晶光學(xué)器件I時，液晶材料在基板之間毫無問題地流動。下文中，參見圖6Α至圖6C、圖7Α和圖7Β以及圖8Α和圖8Β，來解釋制造液晶光學(xué)器件I的方法。這些圖為截面圖，原則上與圖3中的A-A截面圖相似。為了便于進行闡述，在使Y軸方向反向的狀態(tài)下示出了圖7Α、圖7Β和圖8Α。[工序-100](參見圖6Α和圖6Β)首先，基于眾所周知的方法，在第一基板IlOA上形成未示出的饋送線111。接下來，基于已知方法，形成未示出的絕緣膜，該絕緣膜覆蓋饋送線111并且在與饋送線111和帶狀電極112接觸的部分處具有開口。隨后，基于眾所周知的方法，在包括饋送線111等的整個表面上，形成由例如ITO制成的導(dǎo)電材料層112’(圖6Α)。接下來，利用眾所周知的方法，將導(dǎo)電材料層112’圖案化，從而形成與饋送線111連接的帶狀電極112 (圖6Β)。[工序-110](見圖6C)隨后，基于眾所周知的方法，在包括帶狀電極112的整個表面上，形成由例如聚酰亞胺材料制成的配向膜113，并且通過眾所周知的方法，在其表面上進行摩擦處理。摩擦處理的方向為Z方向。[工序-120](參見圖7Α和圖7Β)接下來，在第二基板IlOB上形成具有光敏性的透明聚合物材料層116’(圖7Α)。此后，將透明聚合物材料層116’圖案化，使得利用眾所周知的方法，仍保持與區(qū)域AL的邊界相對應(yīng)的部分，從而形成間隔片116 (圖7Β)。[工序-130](參見圖8Α)接下來，基于眾所周知的方法，在包括間隔片116的第二基板IlOB的整個表面上，形成由例如ITO制成的導(dǎo)電材料層。因此，間隔片116的壁表面上的共用電極115和遮蔽電極115S可被形成為集成電極。[工序-140](參見圖8Β)
然后，執(zhí)行上述工序的第一基板IlOA和第二基板IlOB被使得彼此相對，以夾住液晶材料，并且密封這些基板的外圍，從而獲得液晶光學(xué)器件I。當(dāng)未對液晶層114施加電壓時，液晶分子114A的長軸在Z方向上配向。隨后,參見圖5和圖9解釋液晶光學(xué)器件I的操作。假設(shè)偏振方向由于未不出偏振膜而為Z方向的光被入射在液晶光學(xué)器件I上。如上所述，圖5是示意性地示出了液晶光學(xué)器件I形成菲涅耳透鏡的狀態(tài)的圖3的A-A截面圖。在以上狀態(tài)中，向共用電極115和遮蔽電極115S施加OV的電壓。分別向圖3中所示的饋送線111A、111B、111C以及IllD施加O (零)V、1V、2V以及3V的電壓。因此，連接 至各個饋送線111A、111B、111C以及IllD的帶狀電極112A、112B、112C以及112D的電壓分別為0V、1V、2V以及3V的電壓。實際上，例如以規(guī)定的周期切換饋送線111的電壓的極性，用于通過AC電流驅(qū)動液晶層114。為了便于解釋，不考慮電壓極性的反轉(zhuǎn)。這同樣適用于解釋其他的實施方式。帶狀電極112D和共用電極115之間的電壓為3V。因此，在帶狀電極112D和共用電極115之間形成電場，液晶分子114A的長軸在Y方向上配向。帶狀電極112C和共用電極115之間的電壓為2V。因此，在帶狀電極112C和共用電極115之間形成的電場低于上述電場。液晶分子114A的長軸在Y方向上配向，然而，配向程度較弱。同樣，帶狀電極112B和共用電極115之間的電壓為IV。因此，在帶狀電極112B和共用電極115之間也形成電場。液晶分子114A的長軸在Y方向上配向，然而，配向程度進一步更弱。另一方面，帶狀電極112A和共用電極115之間的電壓為0V。因此，在帶狀電極112A和共用電極115之間未形成電場，液晶分子114A的長軸在Z方向上保持。液晶分子114A在長軸方向上的折射率高于在短軸方向上的折射率。因此，液晶層114中相對于偏振軸為Z方向的光的延遲的分布(相位差)中，延遲在與帶狀電極112A相對應(yīng)的部分處較高并且其朝著帶狀電極112D降低。圖5中所示的曲線圖示意性地表示延遲分布。其他圖中的曲線也表示延遲分布。如上所述，帶狀電極112被配置為關(guān)于穿過透鏡線11的中心在Y方向上延伸的虛擬直線具有對稱關(guān)系。結(jié)果，區(qū)域ALu至ALk3內(nèi)的延遲分布為鋸齒狀分布，該分布關(guān)于穿過透鏡線11的中心在Y方向上延伸的虛擬直線對稱。在光學(xué)上，液晶層114可與具有鋸齒狀截面的菲涅耳透鏡相等。如上所述，液晶光學(xué)器件I作為菲涅耳透鏡操作，根據(jù)共用電極115和帶狀電極112之間施加的電壓來控制該菲涅耳透鏡。更具體地，透鏡線11用作在Z方向上延伸的線性菲涅耳透鏡。接下來，將解釋在帶狀電極112和共用電極115之間未形成電場時所進行的操作。圖9是示意性地示出了未向液晶層施加電壓的狀態(tài)的沿著圖3的A-A線截取的截面圖。在以上狀態(tài)中，OV的電壓被施加至共用電極115和遮蔽電極115S。OV的電壓被施加至所有的饋送線111A、111B、111C以及111D。因此，在共用電極115和帶狀電極112A、112BU12C以及112D之間未形成電場，并且液晶分子的長軸在Z方向上保持。因此，區(qū)域ALu至ALk3內(nèi)的延遲分布是均勻的。在光學(xué)上，液晶層114作為簡單的透明層操作。已經(jīng)解釋了液晶光學(xué)器件I的操作。這里，會解釋在液晶光學(xué)器件I形成菲涅耳透鏡的情況下，電場分布在區(qū)域AL的邊界附近中的紊亂。例如，關(guān)注圖5中的區(qū)域AL。和區(qū)域ALki，帶狀電極112D (OV)和帶狀電極112A(3V)并排配置，以夾置區(qū)域之間的邊界。當(dāng)在間隔片116的壁表面上未形成遮蔽電極115S時，在帶狀電極112D和帶狀電極112A之間形成在X方向具有分量的電場，這造成液晶層114的配向狀態(tài)在邊界處發(fā)生紊亂。同樣的現(xiàn)象也出現(xiàn)在其他相鄰的區(qū)域處，結(jié)果，液晶層114中的延遲分布發(fā)生紊亂。通過在間隔片116的壁面上提供遮蔽電極115S，緩解了液晶層114的配向狀態(tài)在邊界處發(fā)生的紊亂。下面參見圖10進行解釋。圖10為用于解釋由于形成在間隔片的側(cè)面上的遮蔽電極的存在所造成的特性變化的曲線圖。 圖10中所示的曲線示出了將參考圖5解釋的電壓施加至帶狀電極112時所獲得的延遲的模擬結(jié)果，其中，透鏡線11的橫向?qū)挾葹?.5Χ102[μπι]，液晶層114的寬度為9 [ μ m]。鑒于透鏡線11的對稱性，已經(jīng)關(guān)于包括區(qū)域ALki至ALk3的透鏡線11的右半部分進行了模擬。細實線所表示的曲線示出了理想的延遲分布。粗實線所表示的曲線示出了形成圖5中所示的遮蔽電極115S時的延遲分布。虛線所表示的曲線示出了未形成圖5中所示的遮蔽電極115S時的延遲分布。通過比較細實線的曲線和粗實線的曲線顯而易見的是，在未形成遮蔽電極115S時，延遲分布明顯偏離所有區(qū)域ALki至六1^中的理想曲線。另一方面，粗實線的曲線所示出的形態(tài)與細實線的曲線相似。因此，通過提供遮蔽電極115S，可減輕延遲分布的紊亂程度。已經(jīng)如上解釋了第一實施方式。盡管已經(jīng)如上解釋了光從第一基板IlOA的側(cè)邊入射的結(jié)構(gòu)，但可也應(yīng)用光從第二基板IlOB的側(cè)邊入射的結(jié)構(gòu)。在入射光的表面上設(shè)置用于規(guī)定入射光的偏振方向的諸如偏光膜的光學(xué)部件也是優(yōu)選的。盡管已經(jīng)如上解釋了在間隔片116的兩個壁表面的兩側(cè)形成遮蔽電極115S的結(jié)構(gòu)，但也可在兩個壁表面的任一側(cè)上形成遮蔽電極115S。圖11不出了根據(jù)一個修改例的液晶光學(xué)器件IA的部分截面圖。例如，在形成圖8A中所示的導(dǎo)電材料層時，可以通過例如傾斜沉積ITO來獲得圖11中所示的結(jié)構(gòu)。盡管已經(jīng)如上解釋了在第一基板IlOA上形成間隔片116的結(jié)構(gòu)，但也可在第二基板IlOB上形成間隔片116。圖12示出了根據(jù)一個修改例的液晶光學(xué)器件IB的示意性部分截面圖。標(biāo)號116A表不間隔片，標(biāo)號113’表不配向膜。標(biāo)號115’表不共用電極,標(biāo)號115S’表示遮蔽電極。盡管已經(jīng)解釋了在間隔片116A的兩個壁表面上形成遮蔽電極115S’的結(jié)構(gòu)，但也可在任何一側(cè)上形成遮蔽電極115S’。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，可減小相對于第二基板IlOB進行重疊移位的公差。盡管已經(jīng)如上解釋了提供多個透鏡線的結(jié)構(gòu)，但提供一條透鏡線也是優(yōu)選的。而且，帶狀電極被形成為環(huán)狀是進一步優(yōu)選的。例如，能夠形成菲涅耳透鏡，其中，帶狀電極圍繞作為中心軸的虛擬直線旋轉(zhuǎn)，該中心軸穿過圖5中的透鏡線11的中心在Y方向上延伸。
[第二實施方式]第二實施方式也涉及應(yīng)用本發(fā)明的液晶光學(xué)器件。第二實施方式與第一實施方式的不同之處在于第一基板上的帶狀電極的結(jié)構(gòu)。具體而言，在一些區(qū)域內(nèi)忽略部分帶狀電極。除此以外，第二實施方式的結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同。在操作液晶光學(xué)器件2時，通過以與第一實施方式相同的方式基于操作未示出的驅(qū)動電路，將固定值相同的電壓(例如0V)施加至共用電極115和遮蔽電極115S。單獨的電壓被施加至各個饋送線111A、111B、11 IC以及111D。根據(jù)第二實施方式的液晶光學(xué)器件2的示意性透視圖為用液晶光學(xué)器件2代替圖I中所示的液晶光學(xué)器件I的示圖。 圖13是示出了根據(jù)第二實施方式的液晶光學(xué)器件的前表面的示意性平面圖。圖14是示意性示出了液晶光學(xué)器件形成菲涅耳透鏡的狀態(tài)的沿著圖13的B-B線截取的截面圖。示出了液晶光學(xué)器件的后表面的示意性平面圖與在第一實施方式中參考的圖4的平面圖相同。當(dāng)液晶光學(xué)器件形成菲涅耳透鏡時，在第一實施方式中參考的圖5中所示的區(qū)域AL在X方向上的寬度具有以下關(guān)系。ALc/2>ALu>ALL2>ALL3 (I)ALC/2>ALE1>ALE2>ALE3 (2)因此，區(qū)域AL的寬度隨著靠近透鏡線11的端部而變得更窄，這就難以形成多個帶狀電極112。因此，在第二實施方式中，在區(qū)域AL。以外的區(qū)域中省略帶狀電極112A、112B、112C。S卩，相對于共用電極115具有絕對值較高的電位差的帶狀電極112D主要影響在寬度較窄的區(qū)域內(nèi)的液晶層114中的電場分布。間隔片116的遮蔽電極115S的電壓為0V，與帶狀電極112A的電壓相同，遮蔽電極115S被定位為靠近在圖5中的第一電極IlOA附近的帶狀電極112A。因此，遮蔽電極115S與帶狀電極112A大致具有相同的功能。鑒于以上原因，當(dāng)甚至在區(qū)域AL。以外的區(qū)域省略帶狀電極112A、112B、112C時，可獲得延遲分布，該延遲分布與第一實施方式中的延遲分布大致相同。帶狀電極112的省略方式不限于以上方式。根據(jù)液晶光學(xué)器件的規(guī)格或設(shè)計，可適當(dāng)?shù)厥÷詭铍姌O112。例如，在以上實例中，僅標(biāo)號112D所表示的電極保持在區(qū)域AL。以外的各個區(qū)域中，然而，可保持具有多個電極。也能夠僅在最右邊和最左邊位置的區(qū)域ALl3和ALk3中省略部分電極。[第三實施方式]第三實施方式也涉及應(yīng)用本發(fā)明的液晶光學(xué)器件。根據(jù)第三實施方式的液晶光學(xué)器件為作為菲涅耳棱鏡操作的液晶光學(xué)器件。圖15是根據(jù)第三實施方式的液晶光學(xué)器件的示意性透視圖。在液晶光學(xué)器件3中，在第一方向上延伸的Q條棱鏡線31并排配置在與第一方向不同的第二方向上。第q條棱鏡線31 (q=l, 2···，P)由棱鏡線31q表不。如后文所述，各條棱鏡線31均包含在通過改變液晶層在各個區(qū)域內(nèi)的延遲分布所構(gòu)造的菲涅耳棱鏡中。標(biāo)號310A表不第一基板、標(biāo)號310B表不第二基板、標(biāo)號317表不密封部分，這在下文進行詳細的解釋。為了便于解釋，液晶器件3的棱鏡線組所形成的表面與X-Z平面平行，棱鏡線31被配置為使得在垂直方向(圖中的Z方向)上延伸并在水平方向(圖中的X方向)上配向。從液晶光學(xué)器件3中發(fā)射光的方向為“+Y”方向。圖16是示出了液晶光學(xué)器件的前表面的示意性平面圖。圖17是示出了液晶光學(xué)器件的后表面的示意性平面圖。圖18為沿著圖16的C-C線截取的截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件形成菲涅耳棱鏡的狀態(tài)。為了便于描述，第二基板310B以在圖16中示出切除其一部分的狀態(tài)示出。在切除一部分第二基板310B的狀態(tài)下所示的部分中，未示出液晶層等。同樣，第一基板310A以在圖17中切除其一部分的狀態(tài)示出，在切除了一部分第一基板310A的狀態(tài)下所示的部分中，未不出液晶層等。 如圖18和其他圖所示，液晶光學(xué)器件3包括第一基板310A、第二基板310B以及液晶層314，第一基板在與各個棱鏡線31相對應(yīng)的各個給定區(qū)域中具有成組形成的多個透明帶狀電極312 (312A、312B、312C和312D)，第二基板具有透明的共用電極315，液晶層被配置在第一基板310A和第二基板310B之間，其中，根據(jù)要施加在共用電極315和帶狀電極312之間的電壓，在各個給定的區(qū)域內(nèi)控制延遲分布。以與第一實施方式相同的方式，帶狀電極312和共用電極315分別形成在第一基板310A和第二基板310B中面向液晶層314的表面(內(nèi)部表面)上。液晶光學(xué)器件3由正型向列液晶材料制成。液晶層314的厚度例如為9[ μ m]。帶狀電極312和共用電極315由透明的導(dǎo)電材料制成，例如ΙΤ0，導(dǎo)電材料由眾所周知的沉積技術(shù)形成。使用眾所周知的圖形化技術(shù)，帶狀電極312被形成為具有如圖16所示的規(guī)定的帶狀形狀。液晶光學(xué)器件3還包括例如由聚酰胺制成的配向膜313。配向膜313的結(jié)構(gòu)與第一實施方式中所解釋的配向膜113的結(jié)構(gòu)相同。壁間隔片316被定位在與給定區(qū)域的邊界對應(yīng)的部分，該邊界與第一基板310A和第二基板310B之間的各條棱鏡線31相對應(yīng)。除了形成間隔片的位置以外，間隔片316的結(jié)構(gòu)與第一實施方式中所解釋的間隔片116的結(jié)構(gòu)相同。在每個間隔片316的兩個壁表面(圖18中所示的實例中的兩個表面)的至少一個表面上提供遮蔽電極315S，固定的值電壓施加至該遮蔽電極。間隔片316形成在第二基板IlOB的內(nèi)部表面上，遮蔽電極315S被形成為以與第一實施方式中參考的圖5的相同方式與共用電極315整合的電極。如圖16所示，在水平方向上延伸的帶狀饋送線311 (311A、311B、311C以及311D)進一步位于第一基板310A上。饋送線311的結(jié)構(gòu)與第一實施方式中所解釋的饋送線111的結(jié)構(gòu)相同。帶狀電極312A連接至饋送線311A,帶狀電極312B連接至饋送線311B。同樣,帶狀電極312C連接至饋送線311C，帶狀電極312D連接至饋送線311D。在圖16中未示出饋送線311和帶狀電極312之間的接觸。從上面的連接關(guān)系中顯而易見的是，帶狀電極312A、312B、312C以及312D的各個電壓由施加至饋送線311A、311B、311C以及311D的電壓來控制。詳細解釋帶狀電極312在與棱鏡線31相對應(yīng)的各個區(qū)域內(nèi)的配置并且間隔片316的配置。如圖16所示，帶狀電極312形成為在一個方向(該圖中為Z方向)上延伸的直線狀。如圖18所示，在與每條棱鏡線31相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，按照標(biāo)號312D、312C、312B和312A的順序順次地從左端朝右端配置帶狀電極312。間隔片316形成在與區(qū)域之間的邊界相對應(yīng)的部分處，該邊界與棱鏡線31對應(yīng)。如圖17所示，間隔片316也形成為在一個方向(該圖中為Z方向)上延伸的直線狀。上面已經(jīng)解釋了帶狀電極312在與棱鏡線31對應(yīng)的各個區(qū)域內(nèi)的配置以及間隔片316的配置。液晶光學(xué)器件3的制造方法可由參考圖6A至圖SB在第一實施方式中所解釋的制造方法來代替，因此，將省略對其的解釋。隨后，參見圖18和圖20來解釋液晶光學(xué)器件3的操作。假設(shè)在液晶光學(xué)器件3上入射偏振方向由于未不出的偏振膜而為Z方向的光。
如上所述，圖18為圖16的C-C截面圖，其示意性地示出了液晶光學(xué)器件3形成菲涅耳棱鏡的狀態(tài)。在以上狀態(tài)中，將OV的電壓施加至共用電極315和遮蔽電極315S。分別將0V、IV、2V以及3V的電壓施加至圖16中所示的饋送線311A、311B、311C以及311D。因此，連接至各個饋送線311A、311B、311C以及311D的帶狀電極312A、312B、312C以及312D的電壓分別為0V、1V、2V以及3V的電壓。帶狀電極312D和共用電極315之間的電壓為3V。因此，在帶狀電極312D和共用電極315之間形成電場，液晶分子314A的長軸在Y方向上配向。帶狀電極312C和共用電極315之間的電壓為2V。因此，在帶狀電極312C和共用電極315之間形成的電場低于上述電場。液晶分子314A的長軸在Y方向上配向，然而，配向程度更弱。同樣，帶狀電極312B和共用電極315之間的電壓為IV。因此，在帶狀電極312B和共用電極315之間也形成電場。在Y方向配向液晶分子314A的長軸，然而，配向程度進一步更弱。另一方面，帶狀電極312A和共用電極315之間的電壓為0V。因此，在帶狀電極312A和共用電極315之間未形成電場，在Z方向保持液晶分子314A的長軸。液晶分子314A在長軸方向上的折射率高于在短軸方向上的折射率。因此，在液晶層314的延遲分布(相位差)中，延遲在與帶狀電極312A相應(yīng)的部分處較高，并且朝帶狀電極312D減小。結(jié)果，與棱鏡線31相應(yīng)的區(qū)域中的延遲分布為鋸齒狀分布。光學(xué)上，液晶層314可與具有鋸齒狀截面的菲涅耳棱鏡相等。第三實施方式可被視為以下結(jié)構(gòu)，其中，反復(fù)形成第一實施方式中的區(qū)域AL之一(例如，圖5中所示的區(qū)域AL)。因此，通過在間隔片316中設(shè)置遮蔽電極，可以以與第一實施方式中的圖10所解釋的方式相同的方式減少延遲分布的紊亂。液晶光學(xué)器件3由共用電極315和帶狀電極312之間施加的電壓控制。當(dāng)共用電極315和帶狀電極312為相同的電壓時,液晶分子314A的長軸在圖19中所不的Z方向上配向。光學(xué)上，液晶層314作為簡單的透明層操作。如圖20所示，當(dāng)分別向饋送線311A、311B、311C以及311D施加3V、2V、IV以及OV的電壓時，液晶光學(xué)器件作為具有與圖18相反極性的菲涅耳棱鏡操作。上面已經(jīng)具體解釋了本發(fā)明的實施方式，本發(fā)明不限于以上實施方式，在本發(fā)明的技術(shù)理念的范圍內(nèi)，可進行各種修改。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)可具有以下配置。( I)—種液晶光學(xué)器件包括第一基板，具有在各個給定的區(qū)域中成組形成的多個透明帶狀電極；第二基板，具有透明的共用電極；以及液晶層，被配置在第一基板和第二基板之間，其中，根據(jù)要施加在共用電極和帶狀電極之間的電壓，在各個給定的區(qū)域中控制延遲分布，其中，在與第一基板和第二基板之間的給定區(qū)域的邊界相對應(yīng)的部分處設(shè)置壁間隔片，以及施加有固定值電壓的遮蔽電極被設(shè)置在在每個間隔片的兩個壁表面的至少一個 表面上。(2)根據(jù)上述(I)中所描述的液晶光學(xué)器件，其中，固定值相同的電壓被施加至共用電極和遮蔽電極。(3)根據(jù)上述(I)或(2)中所描述的液晶光學(xué)器件，其中，間隔片被形成在第二基板面向液晶層的表面上，以及遮蔽電極被形成為與共用電極整合在一起的電極。(4)根據(jù)上述(I)至(3)中的任一個所描述的液晶光學(xué)器件，其中，液晶光學(xué)器件作為由施加在共用電極和帶狀電極之間的電壓所控制的菲涅耳透鏡操作。(5)根據(jù)上述(I)至(3)中的任一個所描述的液晶光學(xué)器件，其中，液晶光學(xué)器件作為由施加在共用電極和帶狀電極之間的電壓所控制的菲涅耳棱鏡操作。(6)根據(jù)上述(I)至(5)中的任一個所描述的液晶光學(xué)器件，其中，多個帶狀電極形成為在一個方向上延伸的直線狀。(7)根據(jù)上述(I)至(5)中的任一個所描述的液晶光學(xué)器件，其中，多個帶狀電極形成為環(huán)狀。本發(fā)明包含于2011年8月30日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請JP2011-186983所涉及的主題，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可進行各種修改、組合、子組合以及變形，只要它們在所附權(quán)利要求書或其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液晶光學(xué)器件,包括 第一基板，具有在各個給定區(qū)域中成組形成的多個透明帶狀電極； 第二基板，具有透明的共用電極；以及 液晶層，被配置在所述第一基板和所述第二基板之間，其中，根據(jù)要施加在所述共用電極和所述多個帶狀電極之間的電壓，在所述各個給定區(qū)域中控制延遲分布， 其中，壁間隔片被設(shè)置在與所述第一基板和所述第二基板之間的給定區(qū)域的邊界相對應(yīng)的部分處，以及 施加有固定值電壓的遮蔽電極被設(shè)置在每個間隔片的兩個壁表面的至少一個表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，固定值相同的電壓被施加至所述共用電極和所述遮蔽電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，所述間隔片形成在所述第二基板的面向所述液晶層的表面上，以及 所述遮蔽電極被形成為與所述共用電極整合在一起的電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，所述液晶光學(xué)器件作為由施加在所述共用電極和所述多個帶狀電極之間的電壓所控制的菲涅耳透鏡進行操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，所述液晶光學(xué)器件作為由施加在所述共用電極和所述多個帶狀電極之間的電壓所控制的菲涅耳棱鏡進行操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，所述多個帶狀電極被形成為在一個方向上延伸的直線狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，所述多個帶狀電極被形成為環(huán)狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶光學(xué)器件， 其中，在所述第一基板上還具有多條饋送線，所述多個帶狀電極中的每一個分別連接至所述多條饋送線中的相應(yīng)的一條，以向所述多個帶狀電極中的每一個提供電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶光學(xué)器件，包括第一基板，具有在各個給定的區(qū)域內(nèi)成組形成的多個透明帶狀電極；第二基板，具有透明的共用電極；以及液晶層，被配置在第一基板和第二基板之間，其中，根據(jù)共用電極和帶狀電極之間施加的電壓，在各個給定的區(qū)域內(nèi)控制延遲分布，其中，在與第一基板和第二基板之間的給定區(qū)域的邊界相對應(yīng)的部分，具有壁間隔片，并且在每個間隔片的兩個壁表面的至少一個表面上設(shè)置施加固定值電壓的遮蔽電極。
文檔編號G02F1/1343GK102967969SQ20121030418
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者高間大輔, 小糸健夫, 大山毅 申請人:株式會社日本顯示器西