KR20230160408A - 광학 소자 - Google Patents
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Abstract
광학 소자는, 차례로 적층된 제1 내지 제4 액정 셀을 포함하고, 제1 내지 제4 액정 셀의 각각은, 제1 한 쌍의 빗살 형상의 투명 전극이 배치된 제1 기판 및 제2 한 쌍의 빗살 형상의 투명 전극이 배치된 제2 기판을 포함하고, 제1 한 쌍의 빗살 형상의 투명 전극의 연장 방향과 제2 한 쌍의 빗살 형상의 투명 전극의 연장 방향은 교차하고, 제1 내지 제4 액정 셀의 다른 2개의 액정 셀 사이에 있어서, 한쪽의 액정 셀의 제1 한 쌍의 빗살 형상의 투명 전극의 1개와 다른 쪽의 액정 셀의 제2 한 쌍의 빗살 형상의 투명 전극의 1개가 전기적으로 접속되어 있다.
Description
본 발명의 일 실시 형태는, 광원으로부터 출사된 광의 배광을 제어하는 광학 소자에 관한 것이다.
종래부터 액정에 인가하는 전압을 조정하여, 액정의 굴절률이 변화되는 것을 이용한 광학 소자, 소위 액정 렌즈가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2, 또는 특허문헌 3 참조). 예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 조명 장치는, 액정 렌즈를 이용하여, 광원으로부터의 광을 원 형상으로 배광한다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 빔 성형 디바이스에서는, 액정에 인가하는 전극의 패턴을 바꾸어 광의 배광의 형상을 변화시키고 있다.
광의 배광의 형상에 있어서는, 등방적인 형상뿐만 아니라, 이방적인 형상을 제어할 수 있는 것이 바람직하고, 특히, 타원 형상을 갖는 배광의 제어가 요망되고 있었다.
본 발명의 일 실시 형태는, 상기 문제를 감안하여, 이방적인 형상을 갖는 배광의 제어가 가능한 광학 소자를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자는, 제1 액정 셀과, 제1 액정 셀 상의 제2 액정 셀과, 제2 액정 셀 상의 제3 액정 셀과, 제3 액정 셀 상의 제4 액정 셀을 포함하고, 제1 액정 셀은, 제1 방향에 있어서, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제1 기판과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 있어서, 제3 투명 전극과 제4 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제2 기판을 포함하고, 제2 액정 셀은, 제2 기판과 인접하여, 제1 방향에 있어서, 제5 투명 전극과 제6 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제3 기판과, 제2 방향에 있어서, 제7 투명 전극과 제8 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제4 기판을 포함하고, 제3 액정 셀은, 제4 기판과 인접하여, 제2 방향에 있어서, 제9 투명 전극과 제10 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제5 기판과, 제1 방향에 있어서, 제11 투명 전극과 제12 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제6 기판을 포함하고, 제4 액정 셀은, 제6 기판과 인접하여, 제2 방향에 있어서, 제13 투명 전극과 제14 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제7 기판과, 제1 방향에 있어서, 제15 투명 전극과 제16 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제8 기판을 포함하고, 제1 투명 전극과 제15 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제2 투명 전극과 제16 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제3 투명 전극과 제13 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제4 투명 전극과 제14 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제5 투명 전극과 제11 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제6 투명 전극과 제12 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제7 투명 전극과 제9 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고, 제8 투명 전극과 제10 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 모식적인 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 모식적인 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 모식적인 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 의한 광의 배광의 제어를 설명하는 모식적인 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 의한 광의 배광의 제어를 설명하는 모식적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극의 접속을 설명하는 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 있어서, 투명 전극에 도 9a 또는 도 9b에 나타내는 타이밍 차트의 전위가 공급되었을 때의 배광의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 있어서, 투명 전극에 도 10a 또는 도 10b에 나타내는 타이밍 차트의 전위가 공급되었을 때의 배광의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 모식적인 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 모식적인 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 의한 광의 배광의 제어를 설명하는 모식적인 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 의한 광의 배광의 제어를 설명하는 모식적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극의 접속을 설명하는 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 있어서, 투명 전극에 도 9a 또는 도 9b에 나타내는 타이밍 차트의 전위가 공급되었을 때의 배광의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자의 투명 전극에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자에 있어서, 투명 전극에 도 10a 또는 도 10b에 나타내는 타이밍 차트의 전위가 공급되었을 때의 배광의 형상을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 있어서, 도면 등을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은, 그 기술적 사상의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 양태로 실시할 수 있고, 이하에 예시하는 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
도면은, 설명을 더 명확하게 하기 위해, 실제의 양태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 표현되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 도시의 형상 그 자체가 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면에 있어서, 명세서 중에서 기출된 도면에 관하여 설명한 것과 마찬가지의 기능을 구비한 요소에는, 별도의 도면이라도 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.
어느 하나의 막을 가공하여 복수의 구조체를 형성한 경우, 각각의 구조체는 다른 기능, 역할을 갖는 경우가 있고, 또한 각각의 구조체는 그것이 형성되는 하지가 다른 경우가 있다. 그러나 이들 복수의 구조체는, 동일한 공정에서 동일 층으로 하여 형성된 막에서 유래하는 것이고, 동일한 재료를 갖는다. 따라서, 이들 복수의 막은 동일 층에 존재하고 있는 것이라고 정의한다.
어느 구조체 상에 다른 구조체를 배치하는 양태를 표현하는 데 있어서, 단순히 「상」이라고 표기하는 경우, 특별히 언급이 없는 한은, 어느 구조체에 접하고, 바로 위에 다른 구조체를 배치하는 경우와, 어느 구조체의 상방에, 또 다른 구조체를 통해 다른 구조체를 배치하는 경우의 양쪽을 포함하는 것으로 한다.
도 1 내지 도 8b를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)에 대하여 설명한다.
[1. 광학 소자의 구성]
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 모식적인 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 광학 소자(10)는, 제1 액정 셀(110-1), 제2 액정 셀(110-2), 제3 액정 셀(110-3) 및 제4 액정 셀(110-4)을 포함한다. 제1 액정 셀(110-1), 제2 액정 셀(110-2), 제3 액정 셀(110-3) 및 제4 액정 셀(110-4)은, z축 방향으로 적층되어 있다. 제2 액정 셀(110-2)은, 제1 액정 셀(110-1) 상에 마련되어 있다. 제3 액정 셀(110-3)은, 제2 액정 셀(110-2) 상에 마련되어 있다. 제4 액정 셀(110-4)은, 제3 액정 셀(110-3) 상에 마련되어 있다. 도시하지 않지만, 광원은, 제1 액정 셀(110-1)의 하방에 배치되어 있다. 따라서, 광원으로부터 출사된 광은, 제1 액정 셀(110-1), 제2 액정 셀(110-2), 제3 액정 셀(110-3) 및 제4 액정 셀(110-4)을 차례로 투과한다.
제1 광학 탄성 수지층(170-1)은, 제1 액정 셀(110-1)과 제2 액정 셀(110-2)을 접착하여, 고정한다. 제2 광학 탄성 수지층(170-2)은, 제2 액정 셀(110-2)과 제3 액정 셀(110-3)을 접착하여, 고정한다. 제3 광학 탄성 수지층(170-3)은, 제3 액정 셀(110-3)과 제4 액정 셀(110-4)을 접착하여, 고정한다. 제1 광학 탄성 수지층(170-1), 제2 광학 탄성 수지층(170-2) 및 제3 광학 탄성 수지층(170-3)의 각각으로서, 투광성을 갖는 아크릴 수지 또는 에폭시 수지 등을 포함하는 접착제를 사용할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 모식적인 단면도이다. 구체적으로는, 도 2a는, 도 1에 나타내는 A1-A2선을 따라 절단된 zx면 내의 모식적인 단면도이고, 도 2b는, 도 1에 나타내는 B1-B2선을 따라 절단된 yz면 내의 모식적인 단면도이다. 또한, 이하에는, x축 방향 및 y축 방향을, 각각, 제1 방향 및 제2 방향으로 하여 기재하는 경우가 있다.
제1 액정 셀(110-1)은, 제1 투명 전극(130-1) 및 제2 투명 전극(130-2)이 형성된 제1 기판(120-1)과, 제3 투명 전극(130-3) 및 제4 투명 전극(130-4)이 형성된 제2 기판(120-2)을 포함한다. 제1 기판(120-1) 상에는, 제1 투명 전극(130-1) 및 제2 투명 전극(130-2)을 덮는 제1 배향막(140-1)이 형성되어 있다. 또한, 제2 기판(120-2) 상에는, 제3 투명 전극(130-3) 및 제4 투명 전극(130-4)을 덮는 제2 배향막(140-2)이 형성되어 있다. 제1 기판(120-1)과 제2 기판(120-2)은, 제1 기판(120-1) 상의 제1 투명 전극(130-1) 및 제2 투명 전극(130-2)과, 제2 기판(120-2) 상의 제3 투명 전극(130-3) 및 제4 투명 전극(130-4)이 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 제1 기판(120-1) 및 제2 기판(120-2)의 각각의 주변부에는, 제1 시일재(150-1)가 형성되어 있다. 즉, 제1 기판(120-1)과 제2 기판(120-2)은, 제1 시일재(150-1)를 통해 접착되어 있다. 또한, 제1 기판(120-1)(더 구체적으로는, 제1 배향막(140-1)), 제2 기판(120-2)(더 구체적으로는, 제2 배향막(140-2)) 및 제1 시일재(150-1)로 둘러싸인 공간에는 액정이 봉입되어, 제1 액정층(160-1)이 형성되어 있다.
제2 액정 셀(110-2)은, 제5 투명 전극(130-5) 및 제6 투명 전극(130-6)이 형성된 제3 기판(120-3)과, 제7 투명 전극(130-7) 및 제8 투명 전극(130-8)이 형성된 제4 기판(120-4)을 포함한다. 제3 기판(120-3) 상에는, 제5 투명 전극(130-5) 및 제6 투명 전극(130-6)을 덮는 제3 배향막(140-3)이 형성되어 있다. 또한, 제4 기판(120-4) 상에는, 제7 투명 전극(130-7) 및 제8 투명 전극(130-8)을 덮는 제4 배향막(140-4)이 형성되어 있다. 제3 기판(120-3)과 제4 기판(120-4)은, 제3 기판(120-3) 상의 제5 투명 전극(130-5) 및 제6 투명 전극(130-6)과, 제4 기판(120-4) 상의 제7 투명 전극(130-7) 및 제8 투명 전극(130-8)이 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 제3 기판(120-3) 및 제4 기판(120-4)의 각각의 주변부에는, 제2 시일재(150-2)가 형성되어 있다. 즉, 제3 기판(120-3)과 제4 기판(120-4)은, 제2 시일재(150-2)를 통해 접착되어 있다. 또한, 제3 기판(120-3)(더 구체적으로는, 제3 배향막(140-3)), 제4 기판(120-4)(더 구체적으로는, 제4 배향막(140-4)) 및 제2 시일재(150-2)로 둘러싸인 공간에는 액정이 봉입되어, 제2 액정층(160-2)이 형성되어 있다.
제3 액정 셀(110-3)은, 제9 투명 전극(130-9) 및 제10 투명 전극(130-10)이 형성된 제5 기판(120-5)과, 제11 투명 전극(130-11) 및 제12 투명 전극(130-12)이 형성된 제6 기판(120-6)을 포함한다. 제5 기판(120-5) 상에는, 제9 투명 전극(130-9) 및 제10 투명 전극(130-10)을 덮는 제5 배향막(140-5)이 형성되어 있다. 또한, 제6 기판(120-6) 상에는, 제11 투명 전극(130-11) 및 제12 투명 전극(130-12)을 덮는 제6 배향막(140-6)이 형성되어 있다. 제5 기판(120-5)과 제6 기판(120-6)은, 제5 기판(120-5) 상의 제9 투명 전극(130-9) 및 제10 투명 전극(130-10)과, 제6 기판(120-6) 상의 제11 투명 전극(130-11) 및 제12 투명 전극(130-12)이 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 제5 기판(120-5) 및 제6 기판(120-6)의 각각의 주변부에는, 제3 시일재(150-3)가 형성되어 있다. 즉, 제5 기판(120-5)과 제6 기판(120-6)은, 제3 시일재(150-3)를 통해 접착되어 있다. 또한, 제5 기판(120-5)(더 구체적으로는, 제5 배향막(140-5)), 제6 기판(120-6)(더 구체적으로는, 제6 배향막(140-6)) 및 제3 시일재(150-3)로 둘러싸인 공간에는 액정이 봉입되어, 제3 액정층(160-3)이 형성되어 있다.
제4 액정 셀(110-4)은, 제13 투명 전극(130-13) 및 제14 투명 전극(130-14)이 형성된 제7 기판(120-7)과, 제15 투명 전극(130-15) 및 제16 투명 전극(130-16)이 형성된 제8 기판(120-8)을 포함한다. 제7 기판(120-7) 상에는, 제13 투명 전극(130-13) 및 제14 투명 전극(130-14)을 덮는 제7 배향막(140-7)이 형성되어 있다. 또한, 제8 기판(120-8) 상에는, 제15 투명 전극(130-15) 및 제16 투명 전극(130-16)을 덮는 제8 배향막(140-8)이 형성되어 있다. 제7 기판(120-7)과 제8 기판(120-8)은, 제7 기판(120-7) 상의 제13 투명 전극(130-13) 및 제14 투명 전극(130-14)과, 제8 기판(120-8) 상의 제15 투명 전극(130-15) 및 제16 투명 전극(130-16)이 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 제7 기판(120-7) 및 제8 기판(120-8)의 각각의 주변부에는, 제4 시일재(150-4)가 형성되어 있다. 즉, 제7 기판(120-7)과 제8 기판(120-8)은, 제4 시일재(150-4)를 통해 접착되어 있다. 또한, 제7 기판(120-7)(더 구체적으로는, 제7 배향막(140-7)), 제8 기판(120-8)(더 구체적으로는, 제8 배향막(140-8)) 및 제4 시일재(150-4)로 둘러싸인 공간에는 액정이 봉입되어, 제4 액정층(160-4)이 형성되어 있다.
제1 액정 셀(110-1), 제2 액정 셀(110-2), 제3 액정 셀(110-3) 및 제4 액정 셀(110-4)은, 기본적인 구성은 동일하다. 단, 투명 전극(130)의 배치가 다르다.
제1 액정 셀(110-1)에서는, 제1 투명 전극(130-1) 및 제2 투명 전극(130-2)은 y축 방향으로 연장되고, 제3 투명 전극(130-3) 및 제4 투명 전극(130-4)은 x축 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)은, x축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되고, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)은, y축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되어 있다. 평면에서 보아, 제1 투명 전극(130-1) 및 제2 투명 전극(130-2)의 연장 방향(y축 방향)은, 제3 투명 전극(130-3) 및 제4 투명 전극(130-4)의 연장 방향(x축 방향)과 직교되어 있지만, 약간 어긋나서 교차되어 있어도 된다.
제2 액정 셀(110-2)에서는, 제5 투명 전극(130-5) 및 제6 투명 전극(130-6)은 y축 방향으로 연장되고, 제7 투명 전극(130-7) 및 제8 투명 전극(130-8)은 x축 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)은, x축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되고, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)은, y축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되어 있다. 평면에서 보아, 제5 투명 전극(130-5) 및 제6 투명 전극(130-6)의 연장 방향(y축 방향)은, 제7 투명 전극(130-7) 및 제8 투명 전극(130-8)의 연장 방향(x축 방향)과 직교되어 있지만, 약간 어긋나서 교차되어 있어도 된다.
제3 액정 셀(110-3)에서는, 제9 투명 전극(130-9) 및 제10 투명 전극(130-10)은 x축 방향으로 연장되고, 제11 투명 전극(130-11) 및 제12 투명 전극(130-12)은 y축 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)은, y축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되고, 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)은, x축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되어 있다. 평면에서 보아, 제9 투명 전극(130-9) 및 제10 투명 전극(130-10)의 연장 방향(x축 방향)은, 제11 투명 전극(130-11) 및 제12 투명 전극(130-12)의 연장 방향(y축 방향)과 직교되어 있지만, 약간 어긋나서 교차되어 있어도 된다.
제4 액정 셀(110-4)에서는, 제13 투명 전극(130-13) 및 제14 투명 전극(130-14)은 x축 방향으로 연장되고, 제15 투명 전극(130-15) 및 제16 투명 전극(130-16)은 y축 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)은, y축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되고, 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)은, x축 방향에 있어서 교대로 빗살 형상으로 배치되어 있다. 평면에서 보아, 제13 투명 전극(130-13) 및 제14 투명 전극(130-14)의 연장 방향(x축 방향)은, 제15 투명 전극(130-15) 및 제16 투명 전극(130-16)의 연장 방향(y축 방향)과 직교되어 있지만, 약간 어긋나서 교차되어 있어도 된다.
평면에서 보아, 제1 액정 셀(110-1)의 제1 투명 전극(130-1), 제2 액정 셀(110-2)의 제5 투명 전극(130-5), 제3 액정 셀(110-3)의 제11 투명 전극(130-11) 및 제4 액정 셀(110-4)의 제15 투명 전극(130-15)은, 서로 연장 방향(y축 방향)이 대략 일치하도록 중첩되어 있다. 단, 제1 투명 전극(130-1), 제5 투명 전극(130-5), 제11 투명 전극(130-11) 및 제15 투명 전극(130-15)이 약간 어긋나서 중첩되도록, 제1 액정 셀(110-1) 내지 제4 액정 셀(110-4)이 배치되어 있어도 된다.
제1 기판(120-1) 내지 제8 기판(120-8)의 각각으로서, 예를 들어 유리 기판, 석영 기판, 또는 사파이어 기판 등의 투광성을 갖는 강성 기판이 사용된다. 또한, 제1 기판(120-1) 내지 제8 기판(120-8)의 각각으로서, 예를 들어 폴리이미드 수지 기판, 아크릴 수지 기판, 실록산 수지 기판, 또는 불소 수지 기판 등의 투광성을 갖는 가요성 기판을 사용할 수도 있다.
제1 투명 전극(130-1) 내지 제16 투명 전극(130-16)의 각각은, 액정층(160)에 전계를 형성하기 위한 전극으로서 기능한다. 제1 투명 전극(130-1) 내지 제16 투명 전극(130-16)의 각각으로서, 예를 들어 인듐·주석 산화물(ITO) 또는 인듐·아연 산화물(IZO) 등의 투명 도전 재료가 사용된다.
제1 액정층(160-1) 내지 제4 액정층(160-4)의 각각은, 액정 분자의 배향 상태에 따라, 투과하는 광을 굴절시키거나 또는 투과하는 광의 편광 상태를 변화시킬 수 있다. 제1 액정층(160-1) 내지 제4 액정층(160-4)의 각각의 액정으로서, 네마틱 액정 등이 사용된다. 본 실시 형태에서 설명하는 액정은 포지티브형이지만, 액정 분자의 초기의 배향 방향 등을 변경함으로써 네거티브형을 적용하는 구성도 가능하다. 또한, 액정에는, 액정 분자에 비틀림을 부여하는 키랄제가 포함되어 있는 것이 바람직하다.
제1 배향막(140-1) 내지 제8 배향막(140-8)의 각각은, 액정층(160) 내의 액정 분자를 소정의 방향으로 배열한다. 제1 배향막(140-1) 내지 제8 배향막(140-8)의 각각으로서, 폴리이미드 수지 등이 사용된다. 또한, 제1 배향막(140-1) 내지 제8 배향막(140-8)의 각각은, 러빙법 또는 광 배향법 등의 배향 처리에 의해 배향 특성이 부여되어도 된다. 러빙법은, 배향막의 표면을 일방향으로 문지르는 방법이다. 또한, 광 배향법은, 배향막에 직선 편광의 자외선을 조사하는 방법이다.
제1 시일재(150-1) 내지 제4 시일재(150-4)의 각각으로서, 에폭시 수지 또는 아크릴 수지를 포함하는 접착재 등이 사용된다. 또한, 접착재는, 자외선 경화형이어도 되고, 열경화형이어도 된다.
광학 소자(10)는, 적어도 2개의 액정 셀(예를 들어, 제1 액정 셀(110-1) 및 제2 액정 셀(110-2))을 포함함으로써, 무편광의 광의 배광을 제어할 수 있다. 그 때문에, 제1 액정 셀(110-1)의 제1 기판(120-1) 및 제4 액정 셀(110-4)의 제8 기판(120-8)의 각 표면에는, 예를 들어 액정 표시 소자의 표리면에 마련된 것과 같은 한 쌍의 편광판을 마련할 필요는 없다.
[2. 광학 소자(10)에 의한 광의 배광의 제어]
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)에 의한 광의 배광의 제어를 설명하는 모식적인 단면도이다. 도 3a 및 도 3b에는, 도 2a에 나타내는 제1 액정 셀(110-1) 및 제2 액정 셀(110-2)의 단면도의 일부가 나타나 있다. 도 3a에는, 투명 전극(130)에 전위가 공급되어 있지 않은 상태의 광학 소자(10)가 나타나고, 도 3b에는, 투명 전극(130)에 전위가 공급되어 있는 상태의 광학 소자(10)가 나타나 있다.
제1 배향막(140-1)은 x축 방향으로 배향 처리가 행해져 있다. 그 때문에, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 제1 액정층(160-1)의 제1 기판(120-1)측의 액정 분자는, 장축이 x축 방향을 따라 배향된다. 즉, 제1 기판(120-1)측의 액정 분자의 배향 방향은, 제1 투명 전극(130-1) 및 제2 투명 전극(130-2)의 연장 방향(y축 방향)에 대하여 직교되어 있다. 또한, 제2 배향막(140-2)은 y축 방향으로 배향 처리가 행해지고 있다. 그 때문에, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 제1 액정층(160-1)의 제2 기판(120-2)측의 액정 분자는, 장축이 y축 방향을 따라 배향된다. 즉, 제2 기판(120-2)측의 액정 분자의 배향 방향은, 제3 투명 전극(130-3) 및 제4 투명 전극(130-4)의 연장 방향(x축 방향)에 대하여 직교되어 있다. 따라서, 제1 액정층(160-1)의 액정 분자는, 제1 기판(120-1)으로부터 제2 기판(120-2)을 향함에 따라 서서히 장축의 방향을 x축 방향으로부터 y축 방향으로 변화시키고, 90도 비틀어진 상태에서 배향되어 있다.
제2 액정층(160-2)의 액정 분자도, 제1 액정층(160-1)의 액정 분자와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
투명 전극(130)에 전위가 공급되면, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 액정 분자의 배향이 변화된다. 여기서는, 제1 투명 전극(130-1), 제3 투명 전극(130-3), 제5 투명 전극(130-5) 및 제7 투명 전극(130-7)에 Low 전위가 공급되고, 제2 투명 전극(130-2), 제4 투명 전극(130-4), 제6 투명 전극(130-6) 및 제8 투명 전극(130-8)에 High 전위가 공급되어 있는 것으로 하여 설명한다. 또한, 도 3b에서는, 편의상, Low 전위 및 High 전위를, 각각, 「-」 및 「+」의 기호를 사용하여 도시하고 있다. 또한, 이하에는, 인접하는 투명 전극 사이에 발생하는 전계를 횡전계라고 하는 경우가 있다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2) 사이의 횡전계의 영향에 의해, 제1 기판(120-1)측의 액정 분자는, 전체적으로, 제1 기판(120-1)에 대하여 x축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향된다. 마찬가지로, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4) 사이의 횡전계의 영향에 의해, 제2 기판(120-2)측의 액정 분자는, 전체적으로, 제2 기판(120-2)에 대하여 y축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향된다. 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2) 사이의 대략 중앙에 위치하는 액정 분자는, 어느 횡전계에 의해서도 배향이 거의 변화되지 않는다. 따라서, 제1 액정층(160-1)에 입사한 광은, 제1 기판(120-1)측의 x축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향된 액정 분자의 굴절률 분포에 따라 x축 방향으로 확산되고, 제2 기판(120-2)측의 y축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향된 액정 분자의 굴절률 분포에 따라 y축 방향으로 확산된다.
또한, 제1 기판(120-1)과 제2 기판(120-2)은, 충분히 이격된 기판간 거리를 갖고 있기 때문에, 제1 기판(120-1)의 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2) 사이의 횡전계는, 제2 기판(120-2)측의 액정 분자의 배향에 대하여 영향을 미치지 않거나, 또는 무시할 수 있을 만큼 작다. 마찬가지로, 제2 기판(120-2)의 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4) 사이의 횡전계는, 제1 기판(120-1)측의 액정 분자의 배향에 대하여 영향을 미치지 않거나, 또는 무시할 수 있을 만큼 작다.
제5 투명 전극(130-5) 내지 제8 투명 전극(130-8)에 전위가 공급된 경우에 있어서의 제2 액정층(160-2)의 액정 분자도, 제1 액정층(160-1)의 액정 분자와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
계속해서, 광학 소자(10)를 투과하는 광의 배광에 대하여 설명한다. 광원으로부터 출사된 광은, x축 방향의 편광 성분(P 편광 성분) 및 y축 방향의 편광 성분(S 편광 성분)을 갖지만, 이하에는, 편의상, 광을 서로 직교하는 P 편광 성분과 S 편광 성분으로 나누어 설명한다. 즉, 광원으로부터 출사된 광(도 3a 및 도 3b 중 (1) 참조)은, P 편광 성분을 갖는 제1 편광(310) 및 S 편광 성분을 갖는 제2 편광(320)을 포함한다. 또한, 도 3a 및 도 3b 중 화살표의 기호 및 동그라미 표시에 X를 붙인 기호는, 각각, P 편광 성분 및 S 편광 성분을 나타내고 있다.
제1 편광(310)은, 제1 기판(120-1)에 입사한 후, 제2 기판(120-2)을 향함에 따라, 액정 분자의 배향의 비틀림에 따라 P 편광 성분으로부터 S 편광 성분으로 변화된다(도 3a 및 도 3b 중 (2) 내지 (4) 참조). 더 구체적으로는, 제1 편광(310)은, 제1 기판(120-1)측에서는 x축 방향에 편광축을 갖고 있지만, 제1 액정층(160-1)의 두께 방향으로 통과하는 과정에서 그 편광축을 서서히 변화시키고, 제2 기판(120-2)측에서는 y축 방향에 편광축을 갖고, 그 후, 제2 기판(120-2)측으로부터 출사된다(도 3a 및 도 3b 중 (5) 참조).
여기서, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2) 사이에 횡전계가 발생하면, 당해 횡전계의 영향으로 제1 기판(120-1)측의 액정 분자가 x축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향되어, 굴절률 분포가 변화된다. 그 때문에, 제1 편광(310)은, 당해 액정 분자의 굴절률 분포에 따라, x축 방향으로 확산된다. 또한, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4) 사이에 횡전계가 발생하면, 당해 횡전계의 영향으로 제2 기판(120-2)측의 액정 분자가 y축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향되어, 굴절률 분포가 변화된다. 그 때문에, 제1 편광(310)은, 당해 액정 분자의 굴절률 분포의 변화에 따라, y축 방향으로 확산된다.
따라서, 횡전계가 발생하고 있지 않은 경우(도 3a 참조), 제1 액정 셀(110-1)을 투과하는 제1 편광(310)은, 편광 성분이 P 편광 성분으로부터 S 편광 성분으로 변화된다. 한편, 횡전계가 발생하고 있는 경우(도 3b 참조), 제1 액정 셀을 투과하는 제1 편광(310)은, 편광 성분이 P 편광 성분으로부터 S 편광 성분으로 변화됨과 함께, x축 방향 및 y축 방향으로 확산된다.
제2 편광(320)은, 제1 기판(120-1)에 입사한 후, 제2 기판(120-2)을 향함에 따라, 액정 분자의 배향의 비틀림에 따라 S 편광 성분으로부터 P 편광 성분으로 변화된다(도 3a 및 도 3b 중 (2) 내지 (4) 참조). 더 구체적으로는, 제2 편광(320)은, 제1 기판(120-1)측에서는 y축 방향에 편광축을 갖고 있지만, 제1 액정층(160-1)의 두께 방향으로 통과하는 과정에서 그 편광축을 서서히 변화시키고, 제2 기판(120-2)측에서는 x축 방향에 편광축을 갖고, 그 후, 제2 기판(120-2)측으로부터 출사된다(도 3a 및 도 3b 중 (5) 참조).
여기서, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2) 사이에 횡전계가 발생하면, 당해 횡전계의 영향으로 제1 기판(120-1)측의 액정 분자가 x축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향되어, 굴절률 분포가 변화된다. 그러나, 제2 편광(320)의 편광축은, 제1 기판(120-1)측의 액정 분자의 배향과 직교되어 있기 때문에, 당해 액정 분자의 굴절률 분포 영향을 받지 않아, 확산되지 않고 그대로 통과한다. 또한, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4) 사이에 횡전계가 발생하면, 당해 횡전계의 영향으로 제2 기판(120-2)측의 액정 분자가 y축 방향을 따라 볼록 원호 형상으로 배향되어, 굴절률 분포가 변화된다. 그러나, 제2 편광(320)의 편광축은, 제2 기판(120-2)측의 액정 분자의 배향과 직교되어 있기 때문에, 당해 액정 분자의 굴절률 분포 영향을 받지 않아, 확산되지 않고 그대로 통과한다.
따라서, 횡전계가 발생하고 있지 않은 경우(도 3a 참조)뿐만 아니라, 횡전계가 발생하고 있는 경우(도 3b 참조)도, 제1 액정 셀(110-1)을 투과하는 제2 편광(320)은, 편광 성분이 S 편광 성분으로부터 P 편광 성분으로 변화되지만, 확산되지 않는다.
제2 액정 셀(110-2)의 제2 액정층(160-2)의 액정 분자도, 제1 액정 셀(110-1)의 제1 액정층(160-1)의 액정 분자와 마찬가지의 굴절률 분포를 갖는다. 단, 제1 편광(310) 및 제2 편광(320)은, 제1 액정 셀(110-1)을 투과함으로써, 편광축이 변화되고 있기 때문에, 제2 액정층(160-2)의 액정 분자의 굴절률 분포 영향을 받는 편광은 역이 된다. 즉, 횡전계가 발생하고 있지 않은 경우(도 3a 참조)뿐만 아니라, 횡전계가 발생하고 있는 경우(도 3b 참조)도, 제2 액정 셀(110-2)을 투과하는 제1 편광(310)은, 편광 성분이 S 편광 성분으로부터 P 편광 성분으로 변화되지만, 확산되지 않는다(도 3a 및 도 3b 중 (6) 내지 (8) 참조). 한편, 횡전계가 발생하고 있지 않은 경우(도 3a 참조), 제2 액정 셀(110-2)를 투과하는 제2 편광(320)은, 편광 성분이 P 편광 성분으로부터 S 편광 성분으로 변화될뿐이지만, 횡전계가 발생하고 있는 경우(도 3b 참조), 제2 액정 셀(110-2)을 투과하는 제2 편광(320)은, 편광 성분이 P 편광 성분으로부터 S 편광 성분으로 변화됨과 함께, x축 방향 및 y축 방향으로 확산된다.
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 광학 소자(10)에서는, 동일한 구조를 갖는 2개의 액정 셀(110)을 적층시킴으로써, 광학 소자(10)에 입사하는 광의 편광 성분을 두번에 걸쳐 변화시키고, 그 결과, 입사 전과 입사 후의 편광 성분을 변하지 않게 할 수 있다(도 3a 및 도 3b 중 (1) 및 (9) 참조). 한편, 광학 소자(10)는, 투명 전극(130)에 전위를 공급하여, 액정 셀(110)의 액정층(160)의 액정 분자가 갖는 굴절률 분포를 변화시켜, 액정 셀(110)을 투과하는 광을 굴절시킬 수 있다. 더 구체적으로는, 제1 액정 셀(110-1)이 제1 편광(310)(P 편광 성분)의 광을 x축 방향, y축 방향, 또는 x축 및 y축의 양 축방향으로 확산시키고, 제2 액정 셀(110-2)이 제2 편광(320)(S 편광 성분)의 광을 x축 방향, y축 방향, 또는 x축 및 y축의 양 축방향으로 확산시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는 제1 액정 셀(110-1) 및 제2 액정 셀(110-2)만을 도시하고, 제1 액정 셀(110-1) 및 제2 액정 셀(110-2)을 투과하는 광의 배광에 대하여 설명했지만, 제3 액정 셀(110-3) 및 제4 액정 셀(110-4)을 투과하는 광의 배광도 마찬가지이다. 단, 제3 액정 셀(110-3) 및 제4 액정 셀(110-4)은, 제1 액정 셀(110-1) 및 제2 액정 셀(110-2)에 대하여 90도 회전시킨 상태에서 적층하고 있는 결과, 작용하는 편광 성분이 교체된다. 즉, 제3 액정 셀(110-3)이 제2 편광(320)(S 편광 성분)의 광을 x축 방향, y축 방향, 또는 x축 및 y축의 양 축방향으로 확산시키고, 제4 액정 셀(110-4)이 제1 편광(310)(P 편광 성분)의 광을 x축 방향, y축 방향, 또는 x축 및 y축의 양 축방향으로 확산시킬 수 있다.
[3. 광학 소자(10)의 투명 전극으로의 전위의 공급]
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)의 접속을 설명하는 모식도이다.
제1 투명 전극(130-1) 및 제15 투명 전극(130-15)은, 제1 전위 V1을 공급하는 제1 전위 공급선(200-1)에 접속되어 있다. 즉, 제1 투명 전극(130-1)과 제15 투명 전극(130-15)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제2 투명 전극(130-2) 및 제16 투명 전극(130-16)은, 제2 전위 V2를 공급하는 제2 전위 공급선(200-2)에 접속되어 있다. 즉, 제2 투명 전극(130-2)과 제16 투명 전극(130-16)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제3 투명 전극(130-3) 및 제13 투명 전극(130-13)은, 제3 전위 V3을 공급하는 제3 전위 공급선(200-3)에 접속되어 있다. 즉, 제3 투명 전극(130-3)과 제13 투명 전극(130-13)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제4 투명 전극(130-4) 및 제14 투명 전극(130-14)은, 제4 전위 V4를 공급하는 제4 전위 공급선(200-4)에 접속되어 있다. 즉, 제4 투명 전극(130-4)과 제14 투명 전극(130-14)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제5 투명 전극(130-5) 및 제11 투명 전극(130-11)은, 제5 전위 V5를 공급하는 제5 전위 공급선(200-5)에 접속되어 있다. 즉, 제5 투명 전극(130-5)과 제11 투명 전극(130-11)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제6 투명 전극(130-6) 및 제12 투명 전극(130-12)은, 제6 전위 V6을 공급하는 제6 전위 공급선(200-6)에 접속되어 있다. 즉, 제6 투명 전극(130-6)과 제12 투명 전극(130-12)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제7 투명 전극(130-7) 및 제9 투명 전극(130-9)은, 제7 전위 V7을 공급하는 제7 전위 공급선(200-7)에 접속되어 있다. 즉, 제7 투명 전극(130-7)과 제9 투명 전극(130-9)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제8 투명 전극(130-8) 및 제10 투명 전극(130-10)은, 제8 전위 V8을 공급하는 제8 전위 공급선(200-8)에 접속되어 있다. 즉, 제8 투명 전극(130-8)과 제10 투명 전극(130-10)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제1 전위 V1 내지 제8 전위 V8은, 고정 전위여도 되고, 변동 전위여도 된다. 제1 전위 공급선(200-1) 내지 제8 전위 공급선(200-8)에는, Low 전위 및 High 전위뿐만 아니라, Low 전위와 High 전위 사이의 중간 전위도 공급된다. 즉, 제1 전위 V1 내지 제8 전위에는, 절댓값이 다른 3개의 전위가 포함된다. 이에 의해, 광학 소자(10)는, 광원으로부터의 출사된 광을, 단축 및 장축이 조정된 타원 형상으로 하여 확산시킬 수 있다. 이하에는, 타원 형상의 예에 대하여 설명한다.
[구체예 1. y축 상에 초점을 갖는 타원 형상 1]
도 5a 내지 도 5c를 참조하여, y축 상에 초점을 갖는, 즉 x축 방향에 단축을 갖고, y축 방향에 장축을 갖는 타원 형상의 배광에 대하여 설명한다. 또한, 이하에는, 편의상, Low 전위 및 High 전위가, 각각, -5V 및 5V라고 하여 설명하지만, 이것에 한정되지 않는다.
도 5a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 4V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은 중간 고정 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은 0V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 10V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, P 편광 성분)은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(4V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(4V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(10V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, S 편광 성분)은, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(10V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 x축 방향으로 확산되고, 나머지의 광은 y축 방향으로 확산된다. 그 때문에, 광학 소자(10)를 투과한 광은, x축 방향에 단축을 갖고, y축 방향에 장축을 갖는 타원 형상의 배광이 된다.
도 5a에 나타내는 타이밍 차트에서는, x축 방향의 편광을 갖는 광을 x축 방향으로 확산시켰지만, y축 방향의 편광을 갖는 광을 x축 방향으로 확산시키는 것도 가능하다. 이하, 이것에 대하여 설명한다.
도 5b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는 중간 고정 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는 0V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 4V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 10V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광은, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(4V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(4V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광은, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(10V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(10V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 x축 방향으로 확산되고, 나머지의 광은 y축 방향으로 확산된다. 그 때문에, 광학 소자(10)를 투과한 광은, x축 방향에 단축을 갖고, y축 방향에 장축을 갖는 타원 형상의 배광이 된다.
도 5c는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다. 제작된 광학 소자(10)에 도 5a에 나타내는 타이밍 차트의 전위를 공급한바, 도 5c에 나타내는 타원 형상의 배광이 측정되었다.
[구체예 2. y축 상에 초점을 갖는 타원 형상 2]
도 6a 및 도 6b를 참조하여, y축에 초점을 갖는, 즉 x축 방향에 단축을 갖고, y축 방향에 장축을 갖는 타원 형상의 배광에 대하여 설명한다. 또한, 타원 형상 2는, 타원 형상 1보다도 원형에 가까운 타원형이다.
도 6a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -1V와 +1V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 2V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -1V와 +1V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 2V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 10V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, P 편광 성분)은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(2V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(2V)에 의해 x축 방향으로 약간 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(10V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, S 편광 성분)은, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(2V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(2V)에 의해 x축 방향으로 약간 확산된다. 또한, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(10V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부 및 y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 x축 방향으로 확산되고, 나머지의 광은 y축 방향으로 확산된다. 이에 의해, 구체예 2에 있어서는, 구체예 1의 타원 형상(1)보다도 x축 방향으로 확산되는 광의 휘도가 증가한다. 또한, x축 방향과 y축 방향으로 광의 휘도를 비교한 경우, x축 방향 및 y축 방향의 상대적인 휘도차는 작아진다. 그 때문에, 광학 소자(10)를 투과한 광은, x축 방향에 단축을 갖고, y축 방향에 장축을 갖는 원형에 가까운 타원 형상의 배광이 된다.
도 6b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다. 제작된 광학 소자(10)에 도 6a에 나타내는 타이밍 차트의 전위를 공급한바, 도 6b에 나타내는 타원 형상의 배광이 측정되었다. 상술한 바와 같이, 본 구체예 2에서는 구체예 1보다도 x축 방향으로의 확산의 정도가 높여져 있다. 더 구체적으로는, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부뿐만 아니라, y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부도 x축 방향으로 확산된다. 그 때문에, 도 6b에 나타나는 본 구체예 2의 배광 상태는, 도 5c에 나타나는 구체예 1의 배광 상태보다도 원형에 가까운 타원 형상의 배광이 되었다.
[구체예 3. x축 상에 초점을 갖는 타원 형상 3]
도 7a 내지 도 7c를 참조하여, x축 상에 초점을 갖는, 즉 x축 방향에 장축을 갖고, y축 방향에 단축을 갖는 타원 형상의 배광에 대하여 설명한다.
도 7a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 4V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은 중간 고정 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은 0V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, P 편광 성분)은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(4V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(4V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(10V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, S 편광 성분)은, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(10V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 y축 방향으로 확산되고, 나머지의 광은 x축 방향으로 확산된다. 그 때문에, 광학 소자(10)를 투과한 광은, x축 방향에 장축을 갖고, y축 방향에 단축을 갖는 타원 형상의 배광이 된다.
도 7a에 나타내는 타이밍 차트에서는, x축 방향의 편광을 갖는 광을 y축 방향으로 확산시켰지만, y축 방향의 편광을 갖는 광을 y축 방향으로 확산시키는 것도 가능하다. 이하, 이것에 대하여 설명한다.
도 7b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는 중간 고정 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는 0V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 4V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광은, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(4V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(4V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광은, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(10V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(10V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 y축 방향으로 확산되고, 나머지의 광은 x축 방향으로 확산된다. 그 때문에, 광학 소자(10)를 투과한 광은, x축 방향에 장축을 갖고, y축 방향에 단축을 갖는 타원 형상의 배광이 된다.
도 7c는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다. 제작된 광학 소자(10)에 도 7a에 나타내는 타이밍 차트의 전위를 공급한바, 도 7c에 나타내는 타원 형상의 배광이 측정되었다.
[구체예 4. x축에 초점을 갖는 타원 형상 4]
도 8a 및 도 8b를 참조하여, x축에 초점을 갖는, 즉 x축 방향에 장축을 갖고, y축 방향에 단축을 갖는 타원 형상의 배광에 대하여 설명한다. 또한, 타원 형상(4)은, 타원 형상(3)보다도 원형에 가까운 타원형이다.
도 8a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -1V와 +1V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 2V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -1V와 +1V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 2V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, P 편광 성분)은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(2V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(2V)에 의해 y축 방향으로 약간 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(10V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, S 편광 성분)은, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(2V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(2V)에 의해 y축 방향으로 약간 확산된다. 또한, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(10V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부 및 y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 y축 방향으로 확산되고, 나머지의 광은 x축 방향으로 확산된다. 이에 의해, 구체예 4에 있어서는, 구체예 3의 타원 형상(3)보다도 y축 방향으로 확산되는 광의 휘도가 증가한다. 또한, x축 방향과 y축 방향에서 광의 휘도를 비교한 경우, x축 방향 및 y축 방향의 상대적인 휘도차는 작아진다. 그 때문에, 광학 소자(10)를 투과한 광은, x축 방향에 장축을 갖고, y축 방향에 단축을 갖는 타원 형상의 배광이 된다.
도 8b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)를 투과하는 광의 방위각을 측정한 측정 결과이다. 제작된 광학 소자(10)에 도 8a에 나타내는 타이밍 차트의 전위를 공급한바, 도 8b에 나타내는 타원 형상의 배광이 측정되었다. 상술한 바와 같이, 본 구체예 4에서는 구체예 3보다도 y축 방향으로의 확산의 정도가 높여져 있다. 더 구체적으로는, y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부뿐만 아니라, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부도 y축 방향으로 확산된다. 그 때문에, 도 8b에 나타나는 본 구체예 4의 배광 상태는, 도 7c에 나타나는 구체예 1의 배광 상태보다도 원형에 가까운 타원 형상의 배광이 되었다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)에 의하면, 이방적인 형상의 하나인 타원 형상을 갖는 배광에 있어서, 단축 및 장축의 길이를 제어할 수 있다.
<제2 실시 형태>
광학 소자(10)에서는, 타원 형상 이외의 배광도 가능하다. 그래서, 이하에는, 타원 형상 이외의 배광의 일례로서, x축 방향의 길이와 y축 방향의 길이가 다른 십자 형상의 배광에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 구성이 제1 실시 형태의 구성과 마찬가지일 때, 그 구성의 설명을 생략하는 경우가 있다.
[구체예 1. x축 방향의 길이보다도 y축 방향의 길이가 긴 십자 형상 1]
도 9a 내지 도 9c를 참조하여, x축 방향의 길이보다도 y축 방향의 길이가 긴 십자 형상의 배광에 대하여 설명한다.
도 9a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 4V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는 중간 고정 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는 0V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은 중간 고정 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은 0V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 10V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, P 편광 성분)은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(4V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(4V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, S 편광 성분)은, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(10V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 x축 방향으로 확산되고, y축 방향의 편광을 갖는 광은 y축 방향으로 확산된다. 이와 같이, 한쪽의 편광 성분을 x축 방향으로만 확산시키고, 다른 쪽의 편광 성분을 y축 방향으로만 확산시킴으로써, 십자 형상의 배광이 실현된다. 또한, 각 전극의 전위차를 조정함으로써, 십자 형상의 배광의 각 방향의 배광 길이가 조정된다.
도 9a에 나타내는 타이밍 차트에서는, x축 방향의 편광을 갖는 광을 x축 방향으로 확산시켰지만, y축 방향의 편광을 갖는 광을 x축 방향으로 확산시키는 것도 가능하다. 이하, 이것에 대하여 설명한다.
도 9b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는 중간 고정 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는 0V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 4V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은 중간 고정 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은 0V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광은, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(4V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(4V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(10V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(10V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광은 y축 방향으로 확산되고, y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 x축 방향으로 확산된다.
도 9c는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 도 9a 또는 도 9b에 나타내는 타이밍 차트의 전위가 공급되었을 때의 배광의 형상을 나타낸 모식도이다. 광학 소자(10)를 투과한 광은, 도 9c에 나타낸 바와 같은 x축 방향의 길이보다도 y축 방향의 길이가 긴 십자 형상의 배광이 된다.
[구체예 2. x축 방향의 길이보다도 y축 방향의 길이가 짧은 십자 형상 2]
도 10a 내지 도 10c를 참조하여, x축 방향의 길이보다도 y축 방향의 길이가 짧은 십자 형상의 배광에 대하여 설명한다.
도 10a는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는 중간 고정 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는 0V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제3 전위 V3과 제4 전위 V4의 전위차의 절댓값은 4V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제5 전위 V5와 제6 전위 V6의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은 중간 고정 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은 0V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, P 편광 성분)은, 제3 투명 전극(130-3)과 제4 투명 전극(130-4)의 전위차(4V) 및 제13 투명 전극(130-13)과 제14 투명 전극(130-14)의 전위차(4V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광(예를 들어, S 편광 성분)은, 제5 투명 전극(130-5)과 제6 투명 전극(130-6)의 전위차(10V) 및 제11 투명 전극(130-11)과 제12 투명 전극(130-12)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, x축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 y축 방향으로 확산되고, y축 방향의 편광을 갖는 광은 x축 방향으로 확산된다.
도 10a에 나타내는 타이밍 차트에서는, x축 방향의 편광을 갖는 광을 y축 방향으로 확산시켰지만, y축 방향의 편광을 갖는 광을 y축 방향으로 확산시키는 것도 가능하다. 이하, 이것에 대하여 설명한다.
도 10b는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)의 투명 전극(130)에 공급되는 전위를 나타내는 타이밍 차트이다.
제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, Low 전위와 High 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제1 전위 V1 및 제2 전위 V2는, -5V와 +5V가 반복되는 전위이다. 단, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2는 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제1 전위 V1과 제2 전위 V2의 전위차의 절댓값은 10V이다.
제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는 중간 고정 전위이다. 즉, 제3 전위 V3 및 제4 전위 V4는 0V이다.
제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은 중간 고정 전위이다. 즉, 제5 전위 V5 및 제6 전위 V6은 0V이다.
제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, 중간 전위가 반전 구동된 변동 전위이다. 즉, 제7 전위 V7 및 제8 전위 V8은, -2V와 +2V가 반복되는 전위이다. 단, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8은 위상이 반전되어 있다. 그 때문에, 제7 전위 V7과 제8 전위 V8의 전위차의 절댓값은 4V이다.
투명 전극(130)에 상술한 전위가 공급됨으로써, 전위차에 따라 액정층(160)의 액정 분자의 배향 상태가 변화된다. 광학 소자(10)에 입사한 y축 방향의 편광을 갖는 광은, 제7 투명 전극(130-7)과 제8 투명 전극(130-8)의 전위차(4V) 및 제9 투명 전극(130-9)과 제10 투명 전극(130-10)의 전위차(4V)에 의해 y축 방향으로 확산된다. 또한, 광학 소자(10)에 입사한 x축 방향의 편광을 갖는 광은, 제1 투명 전극(130-1)과 제2 투명 전극(130-2)의 전위차(10V) 및 제15 투명 전극(130-15)과 제16 투명 전극(130-16)의 전위차(10V)에 의해 x축 방향으로 확산된다. 따라서, 광학 소자(10)에 입사한 광 중, y축 방향의 편광을 갖는 광의 일부가 y축 방향으로 확산되고, x축 방향의 편광을 갖는 광은 x축 방향으로 확산된다.
도 10c는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)에 있어서, 투명 전극(130)에 도 10a 또는 도 10b에 나타내는 타이밍 차트의 전위가 공급되었을 때의 배향의 형상을 나타낸 모식도이다. 광학 소자(10)를 투과한 광은, 도 10c에 나타낸 바와 같은 x축 방향의 길이보다도 y축 방향의 길이가 짧은 십자 형상의 배광이 된다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 소자(10)에 의하면, 이방적인 형상의 하나인 십자 형상을 갖는 배광에 있어서, 제1 방향 및 제2 방향의 길이를 제어할 수 있다.
이상, 몇 가지의 이방적인 형상을 갖는 배광을 예시했지만, 제1 방향의 길이와 제2 방향의 길이는, 투명 전극(130)에 공급하는 중간 전위의 크기에 따라 제어할 수 있다. 예를 들어, 투명 전극(130)에 공급하는 전위를 높게 하면, 광이 더 확산되어, 길이가 길어진다. 또한, 배광의 형상은, 예를 들어 기판(120) 사이의 거리 또는 투명 전극(130) 사이의 피치에 의해서도 제어할 수 있다.
본 발명의 사상 범주에 있어서, 당업자라면 각종 변경예 및 수정예에 상당할 수 있는 것이고, 그것들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 예를 들어, 상술한 각 실시 형태에 대하여, 당업자가 적절히, 구성 요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 행한 것, 또는 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 행한 것도, 본 발명의 요지를 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 양태에 의해 초래되는 다른 작용 효과에 대하여 본 명세서의 기재로부터 명확한 것, 또는 당업자에게 있어서 적절히 상도할 수 있는 것에 대해서는, 당연히 본 발명에 의해 초래되는 것이라고 이해된다.
10: 광학 소자
110: 액정 셀
120: 기판
130: 투명 전극
140: 배향막
150: 시일재
160: 액정층
170: 광학 탄성 수지층
200: 전위 공급선
310: 제1 편광
320: 제2 편광
110: 액정 셀
120: 기판
130: 투명 전극
140: 배향막
150: 시일재
160: 액정층
170: 광학 탄성 수지층
200: 전위 공급선
310: 제1 편광
320: 제2 편광
Claims (14)
- 제1 액정 셀과,
상기 제1 액정 셀 상의 제2 액정 셀과,
상기 제2 액정 셀 상의 제3 액정 셀과,
상기 제3 액정 셀 상의 제4 액정 셀을 포함하고,
상기 제1 액정 셀은,
제1 방향에 있어서, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제1 기판과,
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 있어서, 제3 투명 전극과 제4 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제2 기판을 포함하고,
상기 제2 액정 셀은,
상기 제2 기판과 인접하여, 상기 제1 방향에 있어서, 제5 투명 전극과 제6 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제3 기판과,
상기 제2 방향에 있어서, 제7 투명 전극과 제8 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제4 기판을 포함하고,
상기 제3 액정 셀은,
상기 제4 기판과 인접하여, 상기 제2 방향에 있어서, 제9 투명 전극과 제10 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제5 기판과,
상기 제1 방향에 있어서, 제11 투명 전극과 제12 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제6 기판을 포함하고,
상기 제4 액정 셀은,
상기 제6 기판과 인접하여, 제2 방향에 있어서, 제13 투명 전극과 제14 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제7 기판과,
상기 제1 방향에 있어서, 제15 투명 전극과 제16 투명 전극이 교대로 빗살 형상으로 배치된 제8 기판을 포함하고,
상기 제1 투명 전극과 상기 제15 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제2 투명 전극과 상기 제16 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제3 투명 전극과 상기 제13 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제4 투명 전극과 상기 제14 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제5 투명 전극과 상기 제11 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제6 투명 전극과 상기 제12 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제7 투명 전극과 상기 제9 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되고,
상기 제8 투명 전극과 상기 제10 투명 전극은 서로 전기적으로 접속되어 있는, 광학 소자. - 제1항에 있어서, 상기 제1 투명 전극 및 상기 제15 투명 전극에는 제1 전위가 공급되고,
상기 제2 투명 전극 및 상기 제16 투명 전극에는 제2 전위가 공급되고,
상기 제3 투명 전극 및 상기 제13 투명 전극에는 제3 전위가 공급되고,
상기 제4 투명 전극 및 상기 제14 투명 전극에는 제4 전위가 공급되고,
상기 제5 투명 전극 및 상기 제11 투명 전극에는 제5 전위가 공급되고,
상기 제6 투명 전극 및 상기 제12 투명 전극에는 제6 전위가 공급되고,
상기 제7 투명 전극 및 상기 제9 투명 전극에는 제7 전위가 공급되고,
상기 제8 투명 전극 및 상기 제10 투명 전극에는 제8 전위가 공급되고,
상기 제1 내지 제8 전위에는, 절댓값이 다른 3개의 전위가 포함되는, 광학 소자. - 제2항에 있어서, 상기 제1 전위와 상기 제2 전위의 전위차의 절댓값은, 상기 제3 전위와 상기 제4 전위의 전위차의 절댓값 및 상기 제7 전위와 상기 제8 전위의 전위차의 절댓값보다도 작은, 광학 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 제5 전위 및 상기 제6 전위는 0V인, 광학 소자.
- 제2항에 있어서, 상기 제5 전위와 상기 제6 전위의 전위차의 절댓값은, 상기 제3 전위와 상기 제4 전위의 전위차의 절댓값 및 상기 제7 전위와 상기 제8 전위의 전위차의 절댓값보다도 작은, 광학 소자.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 전위 및 상기 제2 전위는 0V인, 광학 소자.
- 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 제3 전위는 상기 제7 전위와 동등하고,
상기 제4 전위는 상기 제8 전위와 동등한, 광학 소자. - 제7항에 있어서, 상기 제1 전위는 상기 제5 전위와 동등하고,
상기 제2 전위는 상기 제6 전위와 동등한, 광학 소자. - 제2항에 있어서, 상기 제3 전위와 상기 제4 전위의 전위차의 절댓값은, 상기 제1 전위와 상기 제2 전위의 전위차의 절댓값 및 상기 제5 전위와 상기 제6 전위의 전위차의 절댓값보다도 작은, 광학 소자.
- 제9항에 있어서, 상기 제7 전위 및 상기 제8 전위는 0V인, 광학 소자.
- 제2항에 있어서, 상기 제7 전위와 상기 제8 전위의 전위차의 절댓값은, 상기 제1 전위와 상기 제2 전위의 전위차의 절댓값 및 상기 제5 전위와 상기 제6 전위의 전위차의 절댓값보다도 작은, 광학 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 제3 전위 및 상기 제4 전위는 0V인, 광학 소자.
- 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 전위는 상기 제5 전위와 동등하고,
상기 제2 전위는 상기 제6 전위와 동등한, 광학 소자. - 제13항에 있어서, 상기 제3 전위는 상기 제7 전위와 동등하고,
상기 제4 전위는 상기 제8 전위와 동등한, 광학 소자.
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