液晶元件和液晶元件用晶胞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)電壓低且響應(yīng)速度快的液晶元件。液晶元件1包括：液晶層11、第一和第二電極21、22、高電阻層41和無機(jī)電介質(zhì)層42。第一和第二電極21、22對(duì)液晶層11施加電壓。高電阻層41配置于第一和第二電極21、22中的任一方電極21與液晶層11之間。無機(jī)電介質(zhì)層42配置于高電阻層41與液晶層11之間。
【專利說明】液晶元件和液晶元件用晶胞
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及液晶元件和液晶元件用晶胞。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中提案有折射率可變的液晶透鏡等的液晶元件。要求液晶元件降低驅(qū)動(dòng)電壓。鑒于此，例如在專利文獻(xiàn)I中提出了一種液晶透鏡，在電極與液晶層之間配置透明絕緣層，并且在透明絕緣層的面向液晶層一側(cè)的表面上配置高電阻層。如專利文獻(xiàn)I所述，通過設(shè)置高電阻層，能夠降低液晶透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-17742號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的課題
[0007]但是，專利文獻(xiàn)I所述的液晶透鏡中存在響應(yīng)速度慢這樣的問題。
[0008]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種驅(qū)動(dòng)電壓低且響應(yīng)速度快的液晶元件。
[0009]用于解決課題的方法
[0010]本發(fā)明的液晶元件包括:液晶層、第一電極和第二電極、高電阻層以及無機(jī)電介質(zhì)層。第一電極和第二電極對(duì)液晶層施加電壓。高電阻層配置于第一電極和第二電極中的任一方電極與液晶層之間。無機(jī)電介質(zhì)層配置于高電阻層與液晶層之間。
[0011]在本發(fā)明中，“高電阻層”是指，其電阻值為表面電阻是1Χ104Ω/ □?I X IO14 Ω / 口、并且具有比第一電極和第二電極高且比無機(jī)電介質(zhì)層低的電阻的膜。
[0012]本發(fā)明的液晶元件優(yōu)選還包括配置于液晶層內(nèi)，并且在厚度方向上分割液晶層的至少一個(gè)中間板。
[0013]無機(jī)電介質(zhì)層優(yōu)選由無機(jī)氧化物電介質(zhì)層和無機(jī)氟化物電介質(zhì)層中的至少一種構(gòu)成。
[0014]無機(jī)氧化物電介質(zhì)層包含氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮和氧化鋯中的至少一種。
[0015]無機(jī)氟化物電介質(zhì)層包含氟化鎂。
[0016]高電阻層優(yōu)選包含氧化鋅、鋁鋅氧化物、銦錫氧化物、銻錫氧化物、鎵鋅氧化物、硅鋅氧化物、錫鋅氧化物、硼鋅氧化物以及鍺鋅氧化物中的至少一種。
[0017]優(yōu)選第一電極和第二電極中的任一方的電極包括:具有開口部的第一電極部；和配置于第一電極部?jī)?nèi)的第二電極部。
[0018]本發(fā)明的液晶元件用晶胞是通過被注入液晶而成為液晶元件的晶胞。本發(fā)明的液晶元件用晶胞包括:用于形成液晶層的空間部、第一電極和第二電極、高電阻層和無機(jī)電介質(zhì)層。高電阻層配置于第一電極和第二電極中的任一方電極與空間部之間。無機(jī)電介質(zhì)層配置于高電阻層與空間部之間。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種驅(qū)動(dòng)電壓低且響應(yīng)速度快的液晶元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是第一實(shí)施方式的液晶透鏡的概略截面圖。
[0022]圖2是第一實(shí)施方式的第一電極的概略平面圖。
[0023]圖3是第二實(shí)施方式的液晶透鏡的概略截面圖。
[0024]圖4是緊接在實(shí)施例中制造的液晶元件制造后的波面像差。
[0025]圖5是從在實(shí)施例中所制造的液晶元件的制造開始經(jīng)過180天后的波面像差。
[0026]圖6是緊接在比較例中所制造的液晶元件制造后的波面像差。
[0027]圖7是從在比較例中所制造的液晶元件的制造開始經(jīng)過180天后的波面像差。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面，對(duì)實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式的一例進(jìn)行說明。但是，下述的實(shí)施方式僅是舉例。本發(fā)明并不限于下述的實(shí)施方式。
[0029]另外，在實(shí)施方式等中作為參照的各附圖中，實(shí)質(zhì)上具有相同功能的部件用相同的符號(hào)表示。另外，在實(shí)施方式等中作為參照的附圖是示意性地記載的附圖，附圖中所描繪的物體的尺寸比例等有時(shí)與實(shí)物的尺寸比例等不同。在附圖相互之間，物體的尺寸比例等有時(shí)也不同。具體的物體的尺寸比例應(yīng)參照以下的說明來判斷。
[0030]圖1是第一實(shí)施方式的液晶元件I的概略截面圖。液晶元件I是液晶透鏡。液晶元件I具備包含液晶分子的液晶層11。液晶層11被第一和第二電極21、22夾持。利用第一和第二電極21、22對(duì)液晶層11施加電壓，由此，液晶元件I的折射率改變。
[0031]更具體地來講，液晶元件I包括以相互隔開間隔地相對(duì)的方式配置的第一基板31和第二基板32。在第一基板31與第二基板32之間配置有間隔壁部件34。在由該間隔壁部件34與第一基板和第二基板31、32劃分形成的空間中設(shè)置有液晶層11。
[0032]在第一基板31與第二基板32之間至少配置有一個(gè)中間板33。具體而言，在本實(shí)施方式中設(shè)有一個(gè)中間板33。通過該中間板33將液晶層11沿著厚度方向z分割成第一液晶層Ila和第二液晶層lib。第一基板31、第二基板32、中間板33和間隔壁部件34例如能夠由玻璃構(gòu)成。
[0033]也可以在中間板33設(shè)置有使第一液晶層Ila與第二液晶層Ilb連通的連通口。由此，能夠縮小第一液晶層Ila與第二液晶層Ilb之間的壓力不均。
[0034]此外，用于注入液晶的注入口既可以設(shè)置于第一基板和第二基板31、32的至少一個(gè)基板，也可以設(shè)置于間隔壁部件34。
[0035]第一基板31和第二基板32的厚度例如能夠形成為0.1mm?1.0mm左右。中間板33的厚度例如能夠形成為5 μ m?80 μ m左右。間隔壁部件34的厚度能夠根據(jù)由要獲得的光學(xué)功率決定的液晶層IlaUlb的厚度和/或液晶層I la、I Ib所要求的響應(yīng)速度等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。間隔壁部件34的厚度例如能夠形成為ΙΟμπι?80μπι左右。
[0036]在第一基板31的液晶層11側(cè)的表面31a上配置有第一電極21。另一方面，在第二基板32的液晶層11側(cè)的表面32a上，以隔著液晶層11與第一電極21相對(duì)的方式配置有第二電極22。第一電極和第二電極21、22例如能夠采用銦錫氧化物(ITO)等透明導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成。
[0037]第一電極21包括:具有圓形的開口部21al的第一電極部21a ;和配置于第一電極部21a的開口部21al內(nèi)部的圓形的第二電極部21b。另一方面，第二電極22以與第一電極部和第二電極部21a、21b相對(duì)的方式呈面狀地設(shè)置。
[0038]在第一電極21的第一電極部21a與第二電極22之間施加電壓VI。另一方面，在第一電極21的第二電極部21b與第二電極22之間施加電壓V2。通常將第二電極22設(shè)為電位為OV的接地電極。因此，在本實(shí)施方式中，第一電極和第二電極21、22中的在施加電壓時(shí)所產(chǎn)生的電位的絕對(duì)值大的一方電極是第一電極21。
[0039]在第一電極和第二電極21、22中的當(dāng)施加電壓時(shí)所產(chǎn)生的電位的絕對(duì)值大的電極即第一電極21與液晶層11之間配置有高電阻層41，該高電阻層41的電阻值為:表面電阻是I X IO4 Ω / □?I X IO14 Ω / □，并且比第一電極高、比后述的無機(jī)電介質(zhì)層42低的電阻值。此外，優(yōu)選在高電阻層41與第一電極21之間設(shè)置有將高電阻層41與第一電極21絕緣的絕緣層。絕緣層例如能夠采用氧化硅、氮化硅等構(gòu)成。
[0040]高電阻層41優(yōu)選包含氧化鋅、招鋅氧化物、銦錫氧化物、鋪錫氧化物、鎵鋅氧化物、硅鋅氧化物、錫鋅氧化物、硼鋅氧化物以及鍺鋅氧化物中的至少一種。
[0041]此外，高電阻層41既可以由單一的高電阻層構(gòu)成，也可以由多個(gè)高電阻層的層疊體構(gòu)成。在高電阻層41由多個(gè)高電阻層的層疊體構(gòu)成的情況下，多個(gè)高電阻層既可以采用相互相同的材料構(gòu)成，也可以采用相互不同的材料構(gòu)成。
[0042]高電阻層41的厚度例如優(yōu)選是IOnm?300nm。
[0043]在高電阻層41與液晶層11之間配置有無機(jī)電介質(zhì)層42。由該無機(jī)電介質(zhì)層42覆蓋高電阻層41的實(shí)質(zhì)上整體。雖然省略圖示，但在無機(jī)電介質(zhì)層42與液晶層Ila之間配置有取向膜。無機(jī)電介質(zhì)層42被該取向膜覆蓋。同樣，在第二電極22與液晶層Ilb之間，以覆蓋第二電極22的方式配置有取向膜。另外，在中間板33的兩面上也配置有取向膜。利用這些取向膜進(jìn)行液晶層11中的液晶分子的取向。此外，取向膜能夠采用例如被摩擦處理后的聚酰亞胺膜構(gòu)成。
[0044]無機(jī)電介質(zhì)層42優(yōu)選由無機(jī)氧化物電介質(zhì)層和無機(jī)氟化物電介質(zhì)層的至少一方構(gòu)成。無機(jī)氧化物電介質(zhì)層優(yōu)選包含氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮和氧化鋯中的至少一種。無機(jī)氟化物電介質(zhì)層優(yōu)選包含氟化鎂。
[0045]無機(jī)電介質(zhì)層42既可以由單一的電介質(zhì)層構(gòu)成，也可以由多個(gè)電介質(zhì)層的層疊體構(gòu)成。在無機(jī)電介質(zhì)層42由多個(gè)電介質(zhì)層的層疊體構(gòu)成的情況下，多個(gè)電介質(zhì)層既可以采用相互相同的材料構(gòu)成，也可以采用相互不同的材料構(gòu)成。
[0046]無機(jī)電介質(zhì)層42的厚度優(yōu)選是Inm?2 μ m左右，更優(yōu)選是IOOnm?1.5 μ m左右。
[0047]如以上說明的那樣，在液晶元件I中，在第一電極21與液晶層11之間配置有高電阻層41。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)低的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0048]另外，在液晶元件I中，在高電阻層41與液晶層11之間配置有無機(jī)電介質(zhì)層42，高電阻層41與液晶層11被隔絕(隔離)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)性。例如，在除了未設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42以外實(shí)際上具有相同結(jié)構(gòu)的液晶元件中，在將第一電極和第二電極間的施加電壓僅改變規(guī)定的電壓時(shí)，液晶元件的折射率的變化所需的時(shí)間是4秒?5秒左右。而在液晶元件I中，是0.1秒?0.5秒左右。由該結(jié)果可知，通過設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42，例如能夠?qū)㈨憫?yīng)速度提高至數(shù)十倍左右。
[0049]S卩，如本實(shí)施方式所述，在第一電極21與液晶層11之間設(shè)置高電阻層41，并且在高電阻層41與液晶層11之間設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓低，響應(yīng)速度快的液晶元件I。
[0050]通過在高電阻層41與液晶層11之間設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42，能夠加快響應(yīng)速度的理由雖然并不明確，但有以下所述的理由。
[0051]當(dāng)改變第一電極21與第二電極22之間的電壓，則電場(chǎng)分布改變，液晶層11中的液晶分子的取向隨之變化。液晶層11中的液晶分子的取向改變時(shí)，液晶層11的介電常數(shù)變化。此處，在未設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42的情況下，作為導(dǎo)體的高電阻層與液晶層接觸，因此，電場(chǎng)分布的變化慢。其結(jié)果是，液晶層中的液晶分子的取向逐漸變化。像這樣，在未設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層的情況下，在液晶層中，由于隨著電場(chǎng)分布的變化而逐漸引起液晶分子的取向的變化，因此，改變第一電極與第二電極之間的電壓時(shí)的液晶元件的響應(yīng)速度變慢。
[0052]而在液晶元件I中，通過無機(jī)電介質(zhì)層42將高電阻層41與液晶層11隔絕。在液晶層11，非導(dǎo)體的無機(jī)電介質(zhì)層42與該液晶層11接觸。因此，即使在液晶層11中的液晶分子的取向發(fā)生變化，液晶層11的介電常數(shù)發(fā)生變化的情況下，電場(chǎng)分布的變化也快。其結(jié)果是，液晶層中的液晶分子的取向立即變化。像這樣，在設(shè)置有無機(jī)電介質(zhì)層的情況下，在液晶層中，隨著電場(chǎng)分布的變化引起液晶分子的取向立即變化，因此，改變第一電極與第二電極之間的電壓時(shí)的液晶元件的響應(yīng)速度加快。
[0053]另外，以覆蓋高電阻層41的方式配置無機(jī)電介質(zhì)層42，由此，能夠抑制高電阻層41的電阻的隨時(shí)間改變(經(jīng)時(shí)變化)。因此，能夠抑制液晶元件I的驅(qū)動(dòng)電壓等特性的隨時(shí)間改變(經(jīng)時(shí)變化)。
[0054]圖4是緊接著在實(shí)施例中制造的液晶元件的制造后的波面像差。圖5是從在實(shí)施例中所制造的液晶元件的制造開始經(jīng)過180天后的波面像差。圖6是緊接著在比較例中所制造的液晶元件的制造后的波面像差。圖7是從在比較例中所制造的液晶元件的制造開始經(jīng)過180天后的波面像差。
[0055]在圖4和圖5所示的實(shí)施例中，作為高電阻層41設(shè)置有含有Al的氧化鋅膜(厚度125nm),作為無機(jī)電介質(zhì)層42設(shè)置有氧化娃層(厚度125nm)。另一方面,在圖6和圖7所示的比較例中，雖然設(shè)置有與實(shí)施例同樣的高電阻層41，但未設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42。
[0056]由圖4和圖5所示的結(jié)果可知，在設(shè)置有無機(jī)電介質(zhì)層42的實(shí)施例中，波面像差難以隨著時(shí)間發(fā)生劣化。另一方面，根據(jù)圖6和圖7所示的結(jié)果可知，在未設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42的比較例中，波面像差隨著時(shí)間發(fā)生了劣化。由此可知，通過設(shè)置無機(jī)電介質(zhì)層42，能夠抑制波面像差的隨著時(shí)間發(fā)生劣化(經(jīng)時(shí)劣化)。
[0057]此外，在比較例中波面像差隨著時(shí)間發(fā)生劣化的原因并不明確，被認(rèn)為是由于高電阻層41發(fā)生劣化，在高電阻層41的電阻值產(chǎn)生面內(nèi)不均。
[0058]另外，如液晶元件I那樣，在液晶層11被中間板33沿著厚度方向分割成多個(gè)的情況下，能夠保持增大液晶層11整體的厚度的狀態(tài)，而縮小各液晶層IlaUlb的厚度。因此，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)性。[0059]此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)僅設(shè)置一個(gè)將液晶層在厚度方向上分割的中間板的情況進(jìn)行了說明，但是，也可以設(shè)置多個(gè)中間板。即，液晶層例如也可以分割成三個(gè)以上的液晶層。液晶層例如也可以分割成四個(gè)液晶層。
[0060]對(duì)在液晶元件I中，高電阻層41由單一的膜構(gòu)成的例子進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此結(jié)構(gòu)。也可以設(shè)置多個(gè)高電阻層的層疊體。同樣，也可以設(shè)置多個(gè)無機(jī)電介質(zhì)層的層疊體。在此情況下，多個(gè)無機(jī)電介質(zhì)層的層疊體也可以構(gòu)成抑制界面反射的反射抑制層。例如，多個(gè)無機(jī)電介質(zhì)層的層疊體也可以包括:折射率相對(duì)低的低折射率層；和以與低折射率層相接觸的方式設(shè)置的、且折射率相對(duì)高的高折射率層。
[0061]另外，如圖3所不，液晶兀件也可以是沒有中間板，具有單一的液晶層11的液晶兀件。
[0062]另外，本發(fā)明的液晶元件也可以是液晶透鏡以外的液晶元件。
[0063]符號(hào)說明
[0064]I…液晶元件
[0065]11…液晶層
[0066]I Ia…第一液晶層
[0067]I Ib…第二液晶層
[0068]21...第一電極
[0069]21a…第一電極 部
[0070]21al …開口部
[0071]21b…第二電極部
[0072]22…第二電極
[0073]31...第一基板
[0074]31a…第一基板的表面
[0075]32…第二基板
[0076]32a…第二基板的表面
[0077]33…中間板
[0078]34…間隔壁部件
[0079]41…高電阻層
[0080]42…無機(jī)電介質(zhì)層
【權(quán)利要求】
1.一種液晶元件，其特征在于，包括: 液晶層； 對(duì)所述液晶層施加電壓的第一電極和第二電極； 在所述第一電極和所述第二電極中的任一方的電極與所述液晶層之間配置的高電阻層；和 配置于所述高電阻層與所述液晶層之間的無機(jī)電介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶元件，其特征在于: 還包括配置于所述液晶層內(nèi)，且在厚度方向上分割所述液晶層的至少一個(gè)中間板。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液晶元件，其特征在于: 所述無機(jī)電介質(zhì)層由無機(jī)氧化物電介質(zhì)層和無機(jī)氟化物電介質(zhì)層中的至少一種電介質(zhì)層構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶元件，其特征在于: 所述無機(jī)氧化物電介質(zhì)層包含氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮和氧化鋯中的至少一種。
5.如權(quán)利要求3或4所述的液晶元件，其特征在于: 所述無機(jī)氟化物電介質(zhì)層包含氟化鎂。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的液晶兀件,其特征在于: 所述高電阻層包含氧化鋅、招鋅氧化物、銦錫氧化物、鋪錫氧化物、鎵鋅氧化物、娃鋅氧化物、錫鋅氧化物、硼鋅氧化物以及鍺鋅氧化物中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的液晶兀件,其特征在于: 所述第一電極和所述第二電極中的任一方的電極包括:具有開口部的第一電極部；和配置于所述第一電極部?jī)?nèi)的第二電極部。
8.—種液晶元件用晶胞,其為通過被注入液晶成為液晶元件的液晶元件用晶胞,該液晶元件用晶胞的特征在于，包括: 用于形成液晶層的空間部； 第一電極和第二電極； 在所述第一電極和所述第二電極中的任一方的電極與所述空間部之間配置的高電阻層；和 在所述高電阻層與所述空間部之間配置的無機(jī)電介質(zhì)層。
【文檔編號(hào)】G02F1/1333GK103890646SQ201280052680
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年10月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月25日
【發(fā)明者】角見昌昭, 田中宏和, 和田正紀(jì), 山口義正 申請(qǐng)人:日本電氣硝子株式會(huì)社