JP2008083366A

JP2008083366A - 液晶レンズ及びその製造方法と液晶レンズを用いた電子機器

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Publication number: JP2008083366A
Application number: JP2006263032A
Authority: JP
Inventors: Kanetaka Sekiguchi; 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Miyota Co Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】液晶レンズの置かれる温度環境が変化しても、液晶レンズのギャップが変化せず、焦点距離の変化しない液晶レンズを提供する。
【解決手段】２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、前記透明性基板の一方の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる複数個の輪帯状パターン電極群を形成し、前記複数個の輪帯状パターン電極群の間に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該固定スペーサの先端に紫外線硬化型樹脂を塗布して２枚の透明性基板を張り合わせて接着固定した液晶レンズとする。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶レンズ及びその製造方法と液晶レンズを用いた電子機器に関するものである。

従来技術による液晶レンズとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献に記載された液晶レンズは光ディスクに用いられる光ピックアップ用の液晶レンズであり、その液晶レンズ構造を図１３、図１４に示す。

特許文献１によると、図１３は、液晶レンズのレーザー入射角の逆方向からの見た透明電極パターンの平面図である。まず、第１の基板１上には、円形の透明電極３を備え、その周辺にはスペース４を備え、さらにその周辺にリング状透明電極５を備え、さらに端子との第１の引き出し電極６を備え、さらに第２の円形電極８を備え、さらに第３の引き出し電極１１を備え、さらにその上に第２の基板２と導通するための導電接着材９を備え、さらにその上に導電接着材の部分だけを外した配向膜（不図示）を備え、その上にギャップ材１３を備え、その上に第１のシール１２を備え、さらに第２の基板２上には、第３の円形透明電極１０を備え、さらにそれと接続する第２の引き出し電極７を備え、さらにその上に配向膜（不図示）を備え、ツイストネマティック液晶を備える。

図１４は、液晶レンズのレーザー入射角の逆方向からの見た透明電極パターンの平面図である。まず、第１の基板１上には、円形の透明電極３を備え、その周辺にはスペース４を備え、さらにその周辺にリング状透明電極５を備え、さらに端子との第１の引き出し電極６を備え、さらに第２の円形透明電極８を備え、さらに第３の引き出し電極１１を備え、さらにその上に第２の基板２と導通するための導電接着材９を備え、さらにその上に導電接着材の部分だけを外した配向膜（不図示）を備え、その上にフォトリソ法で形成した固定位置のギャップ材１４を備え、その上に第１のシール１２を備え、さらに第２の基板２上には、第３の円形透明電極１０を備え、さらにそれと接続する第２の引き出し電極７を備え、さらにその上に配向膜（不図示）を備え、ツイストネマティック液晶を備える。

液晶レンズは、第１の基板の中央に円形の透明電極を設け、さらにその外側にリング状透明電極を設け、リング状透明電極から外部端子への引き出し電極を設け、ギャップ材を散布し、さらに第２の基板上に、リング状透明電極より一回り大きな円形透明電極を設け、配向膜処理を対になる基板に施した後、ツイストネマティック液晶を注入し駆動することにより、あらかじめ設置されてレンズを通過するレーザー光のビームスポット径を可変することが可能になる。

さらに、ギャップ材１３をフォトリソ法ギャップ材１４にすることにより、液晶駆動部のギャップ材の個数が制御が可能となり低減できる事から、入射したレーザー光がギャップ材に照射した時に生じるギャップ材輪郭部の光の回折や散乱が無くなる。このことから、レーザー光の透過光量が増えて、検知される光強度は、強くなるため、効率の良い液晶レンズが可能となる。

また、反射防止膜を入射側と出光側に塗布することから、レーザー光の反射率が低下し強度が上がるため、検知される光強度は、強くなるため、効率の良い液晶レンズが可能となる。

また、第１の基板と第２の基板に光学的に等方なプラスチックス材料を使用することで、部品自体の軽量化が可能となり、組み込む製品の小型軽量化が可能となる。

上記製造方法により、液晶レンズのセルギャップｄ×（液晶のΔｎ）／（使用するレーザー光の波長）にすることにより、効率の良いビームスポット径の可変が可能となる。

また、上記製造方法において、第２のシールパターンを設けることにより注入工程の簡略化が可能となり、低コストかが可能になるというものである。

特開２０００−２１４４２４号公報（図１、図２）

図１５は従来技術の問題を説明するためのグラフで、２５℃を中心として温度により液晶、シール材、ガラス基板が変化する状態を示すグラフである。液晶レンズを構成する部材の熱膨張係数が異なるため、温度環境が変化することで液晶レンズに不具合が発生する。
２枚の基板のギャップはスペーサ（例えば、球形プラスチックかシリカビーズ）またはフォトリソ法スペーサを用いている。液晶の厚さは液晶レンズのセルギャップで決まるが、液晶は温度により体積が変化するため、温度が上昇すると液晶の体積が増えセルギャップが広がり、液晶レンズの焦点距離が変化してしまう。図１６は液晶が膨張し、液晶レンズの中央部が膨らんだ状態を示す断面図である。スペーサは不図示であるが、スペーサはギャップを決めるだけで両基板に固定されていないので膨らみは防止できない。ギャップが狭くなる方は、スペーサにより止めることができるが、広くなる方は止めることができなかった。

本発明の目的は、液晶レンズの置かれる温度環境が変化しても、液晶レンズのギャップが変化せず、焦点距離の変化しない液晶レンズを提供することにある。

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定した液晶レンズとする。

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、前記透明性基板の一方の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる位相変調電極群を形成し、前記位相変調電極群の間に前記複数個の柱状の固定スペーサを形成した液晶レンズとする。

前記位相変調電極群は、複数個の輪帯状パターンにより形成されている液晶レンズとする。

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズで、第１透明性基板の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる複数個の輪帯状パターンを形成し、前記複数個の輪帯状パターン間に複数個の柱状の固定スペーサを形成した液晶レンズにおいて、前記第１透明性基板の表面に複数個の配線電極が形成され、該配線電極を覆うように前記第１透明性基板表面に層間絶縁膜を形成し、その上に前記複数個の配線電極に対応する複数個の輪帯状パターンを形成し、それぞれ対応する前記配線電極と前記輪帯状パターンを層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して電気的に接続し、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定した液晶レンズとする。

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズで、第１透明性基板の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる複数個の輪帯状パターンを形成した液晶レンズにおいて、前記第１透明性基板の表面に複数個の配線電極が形成され、該配線電極を覆うように前記第１透明性基板表面に第１の層間絶縁膜を形成し、その上に前記複数個の配線電極に対応する複数個の輪帯状パターンを１個おきに形成し、輪帯状パターンを形成しない部分に第２の層間絶縁膜を前記輪帯状パターンより厚く形成し、該第２の層間絶縁膜上に輪状帯パターンを形成し、それぞれ対応する前記配線電極と前記輪帯状パターンを前記各層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して電気的に接続し、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定した液晶レンズとする。

複数個の柱状の固定スペーサは前記輪帯状パターン及び第２の層間絶縁膜上に形成した液晶レンズとする。

前記複数個の柱状の固定スペーサは液晶レンズの中心から放射状に形成されている液晶レンズとする。

接着剤が硬化後もゴム状である液晶レンズとする。

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズで、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定した液晶レンズの製造方法は、
少なくとも、
第１透明性基板に輪帯状パターンを形成する工程と、
前記輪帯状パターンを覆うように第１透明性基板表面に感光性樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を現像処理により複数個の柱状の固定スペーサ形成パターンを形成する工程と、
複数個の柱状の固定スペーサを形成する工程と、
複数個の柱状の固定スペーサに紫外線硬化型樹脂を塗布する工程と、
第１透明性基板または第２透明性基板の外周にシール材を形成する工程と、
第２透明性基板に対向電極を形成する工程と、
第１透明性基板と第２透明性基板を貼付する工程と、
紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化する工程
を具備する液晶レンズの製造方法とする。

複数個の柱状の固定スペーサを第１透明性基板と第２透明性基板に形成する工程を具備する液晶レンズの製造方法とする。

前記複数個の柱状の固定スペーサを印刷で形成する工程を具備する液晶レンズの製造方法とする。

前記固体スペーサに紫外線硬化型樹脂を塗布する工程が、基板上に紫外線硬化型樹脂の薄膜を形成する工程と、凸部を有する印刷版を前記薄膜に押し当てて前記凸部に紫外線硬化型樹脂を転写する工程と、凸部に転写した紫外線硬化型樹脂を複数個の柱状の固定スペーサの先端に転写する工程を具備する液晶レンズの製造方法とする。

前記複数個の柱状の固定スペーサに紫外線硬化型樹脂を塗布する工程の塗布が、インクジェット法による液晶レンズの製造方法とする。

請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶レンズが搭載された電子機器とする。

請求項１の発明によると、液晶層を挟持する２枚の透明性基板を複数個の柱状の固定スペーサを介して接着固定したので、液晶層が膨張しても２枚の透明性基板間のギャップは変化せず、液晶レンズの焦点距離が変化することはない。

請求項２の発明によると、位相変調電極群の間に複数個の柱状の固定スペーサを形成したので複数個の柱状の固定スペーサにより液晶レンズの特性が阻害されることがない。電極上に固定スペーサを形成すると、固定スペーサがラビング処理、あるいは無機蒸着膜による配向膜形成の場合には、影になり、固定スペーサ周辺に配向が他の部分と異なる領域ができてしまう。以上の部分に電圧を印加すると液晶の光学特性は、固定スペーサの大きさ以上に影響するため宜しくない。そのため、位相変調電極と位相変調電極の間の電圧が印加されない部分に固定スペーサを設けると固定スペーサの影響が少なくて良い。

請求項３の発明によると、点対称な、屈折率変化が可能な液晶レンズが作れる。位相変調電極が四角の場合には、角が発生して、形状が歪む。固体レンズと組み合わせる際には、点対称構造が良い。配線が細い場合には、角があるとエッチング速度が変わり、辺の部分と角の部分で横エッチング量が変わりレンズに歪みが発生する。四角あるいは多角形の場合には、角部と辺部で違うため、固体スペーサを辺の部分に配置するため、角と固定スペーサと固定スペーサなし辺部で微妙に変化が発生するため、輪帯とすることで、角の部分の影響がなくなり、歪みが少なくできる。

請求項４の発明によると、配線電極と輪帯状パターンを絶縁膜を介した別層に形成し、コンタクトホールで接続するので配線の自由度が増し、設計が容易になる。固定スペーサを液晶層の厚さの小さい部に形成し、さらに、段差のあるエッジ部分ではない部分に形成する。固定スペーサの高さ低くかつ小さくできる。

請求項５の発明によると、隣り合う輪帯状パターンの段差を持たせたので、隣り合う輪帯状パターン間にギャップを設ける必要がなく、輪帯状パターンの数を増やすことができる。よって、液晶レンズの光学特性を高めることができる。

請求項６の発明によると、第２の透明性基板に近い輪帯パターン上あるいは、第２の層間絶縁膜上に固定スペーサを設けるので、固定スペーサの高さを低く且つ小さくできる。

請求項７の発明によると、中心から外周に広がるように固定スペーサを設け、中心から外周に向け一直線に固定スペーサが並ばないようにすることで、線状の歪みを発生するのを防止できる。レンズの場合に、歪みが長距離続くと視認しやすくなるが、これを防止できる。

請求項８の発明によると、液晶の膨張により多少ギャップが変化できるようになり、透明性基板に発生する応力を緩和することが可能になり、信頼性の高い液晶レンズにすることができる。

請求項９の発明によると、液晶層が膨張しても２枚の透明性基板間のギャップは変化せず、液晶レンズの焦点距離が変化することのない液晶レンズを製造できる。

請求項１０の発明によると、固定スペーサの高さが２０μｍと高く、柱の面積が小さいと倒れるあるいは、先端がサイドエッチング（あるいは、現像）処理で面積が非常に小さくなってしまうが、第１透明性基板と第２透明性基板の同位置に固定スペーサを作成して、相互が接触する位置に固着材を設けることで、液晶層が厚い場合にも固定スペーサが形成できる。

請求項１１の発明は、比較的位置精度を要せず、面積が大きくギャップが小さい液晶レンズを安価に製造するのに有効である。

請求項１２の発明によると、紫外線硬化型樹脂を精確に塗布できるのでばらつきのない接着固定が可能であり、品質の安定した液晶レンズを製造できる。

請求項１３の発明は、固定スペーサの先端面積が大きい液晶レンズの製造に有効である。

本発明の液晶レンズを搭載した電子機器は、温度環境が変化しても液晶レンズの光学特性が変化しない。

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、前記透明性基板の一方の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる複数個の輪帯状パターン電極群を形成し、前記複数個の輪帯状パターン電極群の間に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該固定スペーサの先端に紫外線硬化型樹脂を塗布して２枚の透明性基板を張り合わせて接着固定した液晶レンズとする。

図１は本発明による液晶レンズの第１実施例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は上面図に示すＡ−Ａ断面図である。液晶レンズ２０は第１透明性基板２１、第２透明性基板２２、両基板を接着固定するシール材２９、両基板間に注入され挟持されている液晶３０、液晶３０を封止している封口材３２で構成されている。

第１透明性基板（以下第１ガラス基板という）２１には、レンズ領域に複数個の輪帯状パターン（以下リング電極という）２３Ａ〜２３Ｅが、隣接するリング電極と所定のギャップ３１を設けて形成されている。リング電極２３Ａ〜２３Ｅと、レンズ領域外に外部との接続パッドを有しリング電極２３Ａ〜２３Ｅと接続される配線電極（以下単に外部取り出し電極という）２４Ａ〜２４Ｅも形成されている。さらに、第２透明性基板（以下第２ガラス基板という）２２の全面に形成された対向電極２５と接続される配線電極（以下単に外部取り出し電極という）２６が形成されている。また、第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２を貼付する際のギャプを決める複数の柱状の固定スペーサ２７が形成されている。本実施例では前記リング電極間の各ギャップ３１と最外周リング電極２３Ｅの外側に中心から放射状に形成されている。柱状の固定スペーサ２７の先端には固着材２８が塗布され、第２ガラス基板２２の外周に沿って塗布されたシール材２９で第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２を貼付する際、固着材２８は固定スペーサ２７の先端と第２ガラス基板を接着固定する。シール材２９の一部に液晶３０の注入口が形成され、液晶３０を注入した後封口材３２により封止されている。一般にリング電極の数が多いほど液晶レンズの光学特性は向上する。液晶レンズの駆動方法や各電極の形成手段は公知技術であるので、説明は省略する。

次に、前記液晶レンズの製造方法について説明する。図２から図１０は液晶レンズの製造工程を説明するための断面図である。
図２は、リング電極を覆うように第１ガラス基板表面に感光性樹脂を塗布し、フォトマスクを使用して露光する工程。
図３は、前記感光性樹脂を現像処理により複数個の柱状の固定スペーサを形成する工程。
図４は、基板上に紫外線硬化型樹脂の薄膜を形成する工程と、凸部を有する印刷版を前記薄膜に押し当てて前記凸部に紫外線硬化型樹脂を転写する工程。
図５は、基板凸部に転写した紫外線硬化型樹脂を示す。
図６は、基板凸部に転写した紫外線硬化型樹脂を複数個の柱状の固定スペーサの先端に押し当てて転写する工程。
図７は、転写後の状態を示す。
図８は、第１ガラス基板（または第２ガラス基板）の外周にシール材を形成する工程と、
図９は、第１ガラス基板と第２ガラスを貼付し、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化する工程。
図１０は、液晶レンズ完成図である。

図２において、リング電極群２３が形成された第１ガラス基板２１の表面に、リング電極群２３を覆うように、固定スペーサ２７となる感光性樹脂（例えばアクリル樹脂）２７Ｂをスピンコートする。感光性樹脂２７Ｂの厚さは柱状の固定スペーサ２７の高さになるので第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２の必要なギャップ量（Δｎｄ）に応じて（例えば１５〜２０μｍ）膜厚が形成できるようにスピンコートの条件を出す。スピンコートの完了した第１ガラス基板２１の上方に、ガラス基板５０上に遮光膜５１をパターン形成したフォトマスクを配置し、紫外線を照射して感光性樹脂２７Ｂを露光する。

図３において、露光した感光性樹脂２７Ｂを現像する。例えば浸漬法で現像処理することにより、図のように柱状の固定スペーサ２７が形成できる。柱状の固定スペーサ２７の径は必要に応じて決められるが（例えば５μｍ）、円錐形状には限らず多角錐であっても良い。本実施例では、固定スペーサ２７はリング電極のギャップ３１に形成しているのでギャップ３１に合わせた径とする。固定スペーサ２７は放射状に分散して配置するが、シール材２９が第２ガラス基板２２の外周部にあり強固に接着固定されるので、液晶３０が膨張した際第２ガラス基板２２の中心部（レンズ部の中心部）が変形しないように配置することが肝要である。

図４、図５は固着材２８である紫外線硬化型樹脂２８を固定スペーサ２７の先端２７Ａに転写塗布するための工程である。基板４０の表面に紫外線硬化型樹脂２８をスピンコートにより均一な厚さの膜に形成する。膜厚は必要な厚さを設定して形成する。印刷版４１には固定スペーサ２７の配置パターンに合わせた凸部４１Ａが形成されており、紫外線硬化型樹脂２８の膜に押し当てる。印刷版４１を基板４０から離すと凸部４１Ａには紫外線硬化型樹脂２８が転写される。

図６、図７は固定スペーサ２７の先端２７Ａと印刷版４１の凸部４１Ａの位置を合わせて押し付ける工程であり、凸部４１Ａに転写されている紫外線硬化型樹脂２８が先端２７Ａに転写される。本実施例では凸部４１Ａを形成した印刷版４１を使用して紫外線硬化型樹脂２８を転写しているが、固定スペーサ２７が高く（長い）、平板で転写が可能な場合は凸部４１Ａはなくともよい。

図８は第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２を接着固定するためのシール材２９を例えばディスペンス法で形成する工程である。シール材２９は液晶３０を封止するための枠でもあることは前述した通りである。本実施例ではシール材２９を第１ガラス基板２１に形成しているが、第２ガラス基板２２に形成しても良い。第２ガラス基板２２に形成する場合は表面が平坦なのでスクリーン印刷でシール材２９を形成することも可能である。

図９は第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２を位置合わせして重ね、第２ガラス基板２２側から紫外線を照射する工程である。シール材２９も紫外線硬化型樹脂にしておくと、同時に硬化することができる。固着材２８である紫外線硬化型樹脂２８は、固定スペーサ２７を介して第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２を接着固定する。

図１０は、第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２間に液晶３０を注入して注入口を封口材３２で封止して完成した液晶レンズ２０である。

本実施例では固定スペーサをフォトリソ法で作成したが、比較的位置精度を要せず、面積が大きくギャップが小さい（例えば１０μｍ以下）液晶レンズを安価に製造するには印刷法やインクジェト法が有効である。

図１１は、本発明による液晶レンズの第２実施例を示す上面図（ａ）と上面図（ａ）のＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。実施例１と異なるのはリング電極の形状と外部取り出し電極の接続構造であり、リング電極と外部取り出し電極の間に層間絶縁膜を形成してリング電極と外部取り出し電極を形成する階層をずらした点である。第１実施例と同じものには同じ符号を付し、説明は省略する。

第１ガラス基板２１に外部取り出し電極３４Ａ〜３４Ｅが形成されている。外部取り出し電極群を覆うように液晶レンズ部全面に層間絶縁膜３６Ａが形成されている。層間絶縁膜３６Ａには外部取り出し電極３４Ａ〜３４Ｅとリング電極３３Ａ〜３３Ｅを電気的に接続するためのそれぞれに対応するコンタクトホールが形成されている。図１１（ｂ）では外部取り出し電極３４Ｂとリング電極３３Ｂを接続しているコンタクトホール３５である。層間絶縁膜３６Ａの上にリング電極３３Ａ〜３３Ｅが形成されている。第１実施例と異なり、完全なリング状である。複数の固定スペーサ２７が放射状にリング電極間ギャップ３１に形成されていることは実施例１と同様であるが、層間絶縁膜３６Ａ上に形成することが異なる。好ましくは外部取り出し電極にかからない場所に形成する。本実施例によるとリング電極が完全なリング状なので液晶レンズの光学特性を向上することができる。

図１２は、本発明による液晶レンズの第３実施例を示す上面図（ａ）と上面図（ａ）のＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。実施例２と異なるのは隣り合うリング電極の階層が異なること、隣り合うリング電極間に平面的なギャップがない点であり、そのために第２の層間絶縁膜を設けている。第２実施例と同じものには同じ符号を付し、説明は省略する。

第１ガラス基板２１に外部取り出し電極３７Ａ〜３７Ｅが形成されている。外部取り出し電極群を覆うように液晶レンズ部全面に第１の層間絶縁膜３６Ａが形成されている。本実施例では第１の層間絶縁膜３６Ａの上に第１層リング電極３８Ａ、３８Ｃ、３８Ｅが形成され、リング電極３８Ａ、３８Ｃ、３８Ｅ形成部以外の液晶レンズ部全面に第２の層間絶縁膜３６Ｂが電極３８Ａ、３８Ｃ、３８Ｅより厚く形成されている。第２の層間絶縁膜３６Ｂ上に図に示すように第２層リング電極３８Ｂ、３８Ｄが形成されている。第１の層間絶縁膜３６Ａには外部取り出し電極３７Ａ、３７Ｃ、３７Ｅとリング電極３８Ａ、３８Ｃ、３８Ｅを電気的に接続するためのそれぞれに対応するコンタクトホールが形成されており、第１の層間絶縁膜３６Ａと第２の層間絶縁膜３６Ｂには外部取り出し電極３７Ｂ、３７Ｄとリング電極３８Ｂ３８Ｄを電気的に接続するためのそれぞれに対応するコンタクトホールが形成されている。
図１２（ｂ）では外部取り出し電極３７Ｂとリング電極３８Ｂを接続しているコンタクトホール３９である。隣り合うリング電極を平面的なギャップを設けずに形成しているのでリング電極の数を増やすことができ、液晶レンズの光学特性を向上することができる。本実施例では固定スペーサ２７は各リング電極上およびリング電極外周に形成される。第１層リング電極と第２層リング電極の境界部等の段差がある部分には固定スペーサ２７を形成しないほうが良いことはいうまでもない。

以上の実施例は液晶レンズを１個製造する例であったが、大量に製造する場合は、第１ガラス基板、第２ガラス基板をそれぞれ大きなマザー基板とし、複数の液晶レンズ領域を形成してから貼り合わせ、最終的に個々の液晶レンズに分割すると良い。大きな面積に多くの固定スペーサを形成するので基板間ギャップが均一になりやすいと共に、固定スペーサ先端に固着材を塗布するので、固定スペーサの高さのばらつきを固着材が吸収するため、より安定した基板間ギャップが形成できる。また、固定スペーサは一方の基板に形成する実施例を説明したが、両方の基板に分けて形成しても良い。

また、本発明は液晶レンズに適用した例であるが、通常の両基板がガラス基板の液晶表示装置や、基板がプラスチックの場合も同様に適用できる。さらに、プロジェクターに使用する反射型液晶表示装置のように、高温にさらされる液晶表示装置には特に有効な発明である。

本発明による液晶レンズの第１実施例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は上面図に示すＡ−Ａ断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図液晶レンズの製造工程を説明するための断面図本発明による液晶レンズの第２実施例を示す上面図（ａ）と上面図（ａ）のＢ−Ｂ断面図（ｂ）本発明による液晶レンズの第３実施例を示す上面図（ａ）と上面図（ａ）のＣ−Ｃ断面図（ｂ）液晶レンズのレーザー入射角の逆方向からの見た透明電極パターンの平面図液晶レンズのレーザー入射角の逆方向からの見た透明電極パターンの平面図従来技術の問題を説明するためのグラフで、２５℃を中心として温度により液晶、シール材、ガラス基板が変化する状態を示すグラフ液晶が膨張し、液晶レンズの中央部が膨らんだ状態を示す断面図

符号の説明

１１第１の基板
１２第２の基板
１３円形の透明電極
１４スペース
１５リング状透明電極
１６第１の引き出し電極
１７第２の引き出し電極
１８第２の円形電極
１９導電接着剤
１０第３の透明電極
１１第３の引き出し電極
１２第１のシール
１３ギャップ材
１４フォトリソ法ギャップ材
２０液晶レンズ
２１第１透明性基板（第１ガラス基板）
２２第２透明性基板（第２ガラス基板）
２３Ａ〜２３Ｅリング電極
２４Ａ〜２４Ｅ外部取り出し電極
２５対向電極
２６配線電極（外部取り出し電極）
２７固定スペーサ
２７Ａ固定スペーサ先端
２７Ｂ感光性樹脂
２８固着材（紫外線硬化型接着剤）
２９シール材
３０液晶
３１リング電極間ギャップ
３２封口材
３３Ａ〜３３Ｅリング電極
３４Ａ〜３４Ｅ配線電極（外部取り出し電極）
３５コンタクトホール
３６Ａ層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜）
３６Ｂ第２の層間絶縁膜
３７Ａ〜３７Ｅ配線電極（外部取り出し電極）
３８Ａ〜３８Ｅリング電極
３９コンタクトホール
４０基板
４１印刷版
４１Ａ凸部
５０ガラス基板
５１遮光膜

Claims

２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、前記２枚の透明性基板の一方または両方に柱状の固定スペーサを複数個形成し、該複数の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定したことを特徴とする液晶レンズ。
２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、前記透明性基板の一方の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる位相変調電極群を形成し、前記位相変調電極群の間に前記複数の柱状の固定スペーサを形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶レンズ。
前記位相変調電極群は、複数個の輪帯状パターンにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶レンズ。
２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズで、第１透明性基板の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる複数個の輪帯状パターンを形成し、前記複数個の輪帯状パターン間に複数個の柱状の固定スペーサを形成した液晶レンズにおいて、前記第１透明性基板の表面に複数個の配線電極が形成され、該配線電極を覆うように前記第１透明性基板表面に層間絶縁膜を形成し、その上に前記複数個の配線電極に対応する複数個の輪帯状パターンを形成し、それぞれ対応する前記配線電極と前記輪帯状パターンを層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して電気的に接続し、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定したことを特徴とする液晶レンズ。
２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズで、第１透明性基板の前記液晶層側となる表面に、駆動電源を接続して変調電圧を印加することにより前記液晶層の位相を変調させる複数個の輪帯状パターンを形成した液晶レンズにおいて、前記第１透明性基板の表面に複数個の配線電極が形成され、該配線電極を覆うように前記第１透明性基板表面に第１の層間絶縁膜を形成し、その上に前記複数個の配線電極に対応する複数個の輪帯状パターンを１個おきに形成し、輪帯状パターンを形成しない部分に第２の層間絶縁膜を前記輪帯状パターンより厚く形成し、該第２の層間絶縁膜上に輪状帯パターンを形成し、それぞれ対応する前記配線電極と前記輪帯状パターンを前記各層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して電気的に接続し、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定したことを特徴とする液晶レンズ。
複数個の柱状の固定スペーサは前記輪帯状パターン及び第２の層間絶縁膜上に形成したことを特徴とする請求項５記載の液晶レンズ。
前記複数個の柱状の固定スペーサは液晶レンズの中心から放射状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
接着剤が硬化後もゴム状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
２枚の透明性基板で液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズで、前記２枚の透明性基板の一方または両方に複数個の柱状の固定スペーサを形成し、該複数個の柱状の固定スペーサの先端と対向する対向基板を接着固定した液晶レンズの製造方法は、
少なくとも、
第１透明性基板に輪帯状パターンを形成する工程と、
前記輪帯状パターンを覆うように第１透明性基板表面に感光性樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を現像処理により複数個の柱状の固定スペーサ形成パターンを形成する工程と、
複数個の柱状の固定スペーサを形成する工程と、
複数個の柱状の固定スペーサに紫外線硬化型樹脂を塗布する工程と、
第１透明性基板または第２透明性基板の外周にシール材を形成する工程と、
第２透明性基板に対向電極を形成する工程と、
第１透明性基板と第２透明性基板を貼付する工程と、
紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化する工程
を具備することを特徴とする液晶レンズの製造方法。
複数個の柱状の固定スペーサを第１透明性基板と第２透明性基板に形成する工程を具備することを特徴とする請求項９記載の液晶レンズの製造方法。
前記複数個の柱状の固定スペーサを印刷で形成する工程を具備することを特徴とする請求項９記載の液晶レンズの製造方法。
前記固体スペーサに紫外線硬化型樹脂を塗布する工程が、基板上に紫外線硬化型樹脂の薄膜を形成する工程と、凸部を有する印刷版を前記薄膜に押し当てて前記凸部に紫外線硬化型樹脂を転写する工程と、凸部に転写した紫外線硬化型樹脂を複数個の柱状の固定スペーサの先端に転写する工程を具備することを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶レンズの製造方法。
前記複数個の柱状の固定スペーサに紫外線硬化型樹脂を塗布する工程の塗布が、インクジェット法によることを特徴とする請求項９または１０記載の液晶レンズの製造方法。
請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶レンズが搭載されたことを特徴とする電子機器。