JP2010066768A - 二重層液晶レンズ及び二重層液晶レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的薄い二重層液晶レンズとその製造方法とを提供する。
【解決手段】二重層液晶レンズは、第１の透明基板と、第２の透明基板と、第３の透明基板と、第１の透明基板と第２の透明基板との間に介在された第１の液晶層と、第２の透明基板と第３の透明基板との間に介在された第２の液晶層とを具備する。第１の透明基板の上側には、透明ＩＴＯ電極と、この透明電極の上に配置された配向膜とが設けられている。第２の透明基板の上側及び下側の各々には、配向膜が設けられている。第３の透明基板の上側には、開口電極が設けられており、また、下側には、配向膜が設けられている。第１及び第３の透明基板は、ガラスでできており、また、第２の透明基板は、プラスチック材料でできている。二重層液晶レンズの全体の厚さは、比較的薄いプラスチック透明基板を有する第１の透明基板を形成することにより、さらに減少される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶レンズ、特に、二重層液晶レンズ及び二重層液晶レンズの製造方法に関する。

近頃、光学材料として液晶を使用した液晶レンズが、軽量さ、薄さ、及び機械的な可動部品なく光学特性に変化を与えるという特徴により、内蔵カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びウェブカメラ等を備えた携帯電話のような、さまざまな電子デバイスに広く利用されている。通常の二重層液晶レンズは、３つの透明基板の層を有し、２つの液晶層が、これら透明基板の層の間にそれぞれ介在されている。現在の技術により処理されることができるガラス基板は、少なくとも０．４ｍｍの厚さを有する。これは、３つの透明ガラス基板を有する二重層液晶レンズが、少なくとも１．２ｍｍの厚さを有することを意味する。このような二重層液晶レンズは、特許文献１の図１に示されている。

特開２００６−３１３２４３号公報

本発明の主たる目的は、比較的薄い二重層液晶レンズ及びその製造方法を提供することである。本発明に係る二重層液晶レンズは、第１の透明基板と、第２の透明基板と、第３の透明基板と、第１の透明基板と第２の透明基板との間に介在された第１の液晶層と、第２の透明基板と第３の透明基板との間に介在された第２の液晶層とを具備する。前記第１及び第３の透明基板は、ガラスでできており、また、前記第２の透明基板は、プラスチック材料でできている。第２の透明基板がプラスチック材料でできているので、第２の透明基板は、０．１ｍｍ以下の厚さを有する比較的薄く形成されることができる。それ故、二重層液晶レンズの全体の厚さは、１．０ｍｍ以下にさらに減少されることができる。

さらに、本発明の一態様によれば、第１及び第３の透明基板は、機械的又は化学的にさらに薄くされることができる。

本発明の上述及び他の目的及び効果が、本発明の例を示す添付図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明に係る第１の実施の形態の二重層液晶レンズを示す図である。 図２は、本発明に係る第２の実施の形態の二重層液晶レンズを示す図である。 図３は、本発明に係る第３の実施の形態の二重層液晶レンズを示す図である。 図４は、本発明に係る第４の実施の形態の二重層液晶レンズを示す図である。 図５は、本発明に係る第１の実施の形態の二重層液晶レンズの製造方法を示す図である。

図１には、本発明に係る二重層液晶レンズが、参照符号１０によって示されている。図１は、本発明に係る第１の実施の形態の二重層液晶レンズ１０を示しており、この二重層液晶レンズ１０は、下部から上部へと順番に、第１の透明基板１２と、第１の液晶層１８と、第２の透明基板１４と、第２の液晶層２０と、第３の透明基板１６とを有する。第１の透明基板１２及び第３の透明基板１６は、ガラスでできており、また、第２の透明基板１４は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＩ及びＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ社により製造された、登録商標である）の１つであることができるプラスチック材料、又はこれら材料と同様の特性を有する他の材料、例えば、高い光透過性、良い耐熱性、低い熱膨張性、低い熱収縮性、低い吸水性、低い複屈折性、高い気体遮蔽性及び良い化学的耐性を有する材料でできている。第２の透明基板１４がプラスチック材料でできているので、第２の透明基板は、０．１ｍｍ以下の薄さであることが可能である。

前記第１の透明基板１２の上側には、透明ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極２２と、透明ＩＴＯ電極２２の上に配置された第１の配向膜２４とが設けられている。前記第２の透明基板１４の上側及び下側には、第２の配向膜２６及び第３の配向膜２８がそれぞれ設けられている。前記第３の透明基板１６の上側及び下側には、開口電極３２及び第４の配向膜３０がそれぞれ設けられている。

前記第１の配向膜２４の配向方向は、第２の配向膜２６の配向方向と同じ又は平行であり、また、前記第３の配向膜２８の配向方向は、第４の配向膜３０の配向方向と同じ又は平行であり、かつ第１及び第２の配向膜２４、２６の配向方向と垂直である。

前記第１の液晶層１８は、第１及び第２の透明基板１２、１４の間に介在され、フレーム３４で囲まれている。前記第２の液晶層２０は、第２及び第３の透明基板１４、１６の間に介在され、フレーム３６で囲まれている。隣接している透明基板の間の間隔を規定するために、複数のスペーサが、フレーム３４、３６に加えられている。

本発明の第２の実施の形態の二重層液晶レンズ１０ａが、図２に示される。第２の実施の形態は、第１の配向膜２４が、第１の透明基板１２の上側に直接配置されており、第１の透明基板１２の下側には、開口電極３８が設けられている点で、第１の実施の形態と異なる。

本発明に係る第３の実施の形態の二重層液晶レンズ１０ｂが、図３に示される。第１の実施の形態を基礎として、二重層液晶レンズ１０ｂには、さらに、開口電極３２の上に第１の透明絶縁層４０と、この透明絶縁層４０に配置された透明ＩＴＯ電極４２とが設けられている。

本発明に係る第４の実施の形態の二重層液晶レンズ１０ｃが、図４に示される。第２の実施の形態を基礎として、二重層液晶レンズ１０ｃには、さらに、開口電極３２の上に、第１の透明絶縁層４０と、この透明絶縁層４０に配置された透明ＩＴＯ電極４２とが設けられ、さらに、開口電極３８の下側に、第２の透明絶縁層４４と、この第２の透明絶縁層４４の下側に配置された透明ＩＴＯ電極４６とが設けられている。

前記第１及び第２の透明絶縁層４０、４４は、ガラス又はプラスチック材料でできているか、コーティングによって形成されることができる。

上記の二重層液晶レンズでは、虚焦点（発散）から液晶レンズの中心への距離と、実焦点（収束）から液晶レンズの中心への距離とを含む、液晶レンズの焦点距離が、透明基板に形成された電極と、透明絶縁層に形成された電極とに印加される電圧を制御することによって、変化されることができる。

本発明に係る方法が、以下に、図５を参照して、第１の実施の形態の二重層液晶レンズの製造に関して説明される。

本発明に係る方法は、
透明基板１２を与える工程と、
透明基板１２の一方の側の上に、透明ＩＴＯ電極２２を形成する工程と、
透明ＩＴＯ電極２２の上に、第１の配向膜２４を形成する工程と、
第１の配向膜２４を、第１の方向にラビングする工程と、
第１の配向膜２４が形成された第１の透明基板１２の側に、フレーム３４を加える工程と、
第２の透明基板１４を与える工程と、
第２の透明基板１４の一方の側の上に、第２の配向膜２６を形成する工程と、
第２の配向膜２６を、長いフィラメント状の織物を用いて、前記第１の方向にラビングする工程と、
第１の配向膜２４が、第２の配向膜２６に面するようにして、第１の透明基板１２及び第２の透明基板１４を、第１及び第２の透明基板を含む一次成層に熱ラミネートする工程と、
第２の透明基板１４の他方の側の上に、第３の配向膜２８を形成する工程と、
第３の配向膜２８を、長いフィラメント状の織物を用いて、前記第１の方向に垂直な第２の方向にラビングする工程と、
第３の透明基板１６を与える工程と、
第３の透明基板１６の一方の側の上に、開口電極３２を形成する工程と、
第３の透明基板１６の他方の側の上に、第４の配向膜３０を形成する工程と、
第４の配向膜３０を、長いフィラメント状の織物を用いて、前記第２の方向にラビングする工程と、
第４の配向膜３０が形成された第３の透明基板１６の側に、フレーム３６を加える工程と、
第４の配向膜３０が、第３の配向膜２８に面するようにして、第３の透明基板１６と、第１の透明基板及び第２の透明基板を含む一次成層とを、二次成層に熱ラミネートする工程と、
第１、第２及び第３の透明基板を含む二次成層を、複数のレンズユニットに切断する工程と、
第１の透明基板１２と第２の透明基板１４との間のギャップと、第２の透明基板１４と第３の透明基板１６との間のギャップとに、液晶を注入する工程と、
各レンズユニットをシーリングする工程と、を具備する。

前記第１の透明基板１２と第３の透明基板１６とは、ガラスでできており、また、前記第２の透明基板１４は、プラスチックでできている。

このようにして、複数の二重層液晶レンズ１０が製造されることができる。

配向膜は、ポリマ溶液をコーティングして、乾燥させて、ポリマ溶液のコーティングの焼成と硬化との少なくとも一方を行うことによって形成されることができる。代わって、配向膜は、プリント、転写又は吸着により形成されても良い。

配向膜の上をラビングすることは、長いフィラメント状の織物、綿織物又は綿ネル織物のローラにより果たされることができる。配向膜は、この配向膜が特定の方向にラビングされるように、回転するローラに対して移動される。

上述の方法によれば、第１の配向膜２４は、透明ＩＴＯ電極２２を形成することなく、第１の透明基板１２の一方の側（上側）の上に直接配置されることができ、開口電極３８は、第１の透明基板１２の他方の側（下側）に形成される。このようにして、開口電極３２、３８は、連続して形成されることができる。

本発明に係る方法は、さらに、第３の透明基板１６と、第１及び第２の透明基板を含む一次成層とを熱ラミネートする工程の後、かつ、開口電極３２、３８を形成する工程の前に、第１及び第３の透明基板をさらに薄くするために、第１及び第３の透明基板の外側から研磨する（機械的手法）、又はフッ化水素酸を用いて第１及び第３の透明基板の外側をエッチングする（化学的手法）ことによって、第１及び第３の透明基板を薄くする工程を具備する。

開口電極３２、３８は、例えば、ＩＴＯでできているように透明であるか、導電性の銀ペーストをプリントすることにより形成されているように不透明であることができる。

本発明が、いくつかの実施の形態を参照して説明されてきたが、さまざまな変形例並びに修正が、説明された本発明の意図並びに発明性の概念の範囲内で果されることが理解されるであろう。従って、本発明は、ここに開示されているいくつかの実施の形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲により与えられる全範囲を含むことを意図している。

１０…二重層液晶レンズ、１２…透明基板、１４…透明基板、１６…透明基板、１８…液晶層、２０…液晶層、２２…透明ＩＴＯ電極、２４…配向膜、２６…配向膜、２８…配向膜、３０…配向膜、３２…開口電極、３４…フレーム、３６…フレーム、３８…開口電極、４０…透明絶縁層、４２…透明ＩＴＯ電極、４４…透明絶縁層、４６…透明ＩＴＯ電極。

Claims (15)

1. 一方の側に、第１の透明ＩＴＯ電極と、この透明電極の上に配置された第１の配向膜とを有する第１の透明基板と、
   一方の側に、第２の配向膜を有し、他方の側に、第３の配向膜を有する第２の透明基板であって、前記第２の配向膜が設けられたこの第２の透明基板の側は、前記第１の配向膜が設けられたこの第１の透明基板の側に面しており、前記第１の配向膜の配向方向は、前記第２の配向膜の配向方向に平行である、第２の透明基板と、
   一方の側に、開口電極を有し、他方の側に、第４の配向膜を有する第３の透明基板であって、前記第４の配向膜が設けられたこの第３の透明基板の側は、前記第３の配向膜が設けられた前記第２の透明基板の側に面しており、前記第３の配向膜の配向方向は、前記第４の配向膜の配向方向に平行であり、かつ、前記第１及び第２の配向膜の配向方向に垂直である、第３の透明基板と、
   前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に介在され、第１のフレームで囲まれた第１の液晶層と、
   前記第２の透明基板と第３の透明基板の間に介在され、第２のフレームで囲まれた第２の液晶層と、を具備し、
   前記第１の透明基板及び第３の透明基板は、ガラスでできており、また、前記第２の透明基板は、プラスチック材料でできている二重層液晶レンズ。
2. 前記第２の透明基板を形成するためのプラスチック材料は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＩ又はＡＲＴＯＮである請求項１の二重層液晶レンズ。
3. 前記第３の透明基板の上に配置された前記開口電極は、ＩＴＯで形成されているか、導電性の銀ペーストをプリントすることによって形成されている請求項１又は２の二重層液晶レンズ。
4. 前記第３の透明基板の上に設けられた第１の透明絶縁層と、
   この第１の透明絶縁基板の外側に配置された第２の透明ＩＴＯ電極とを具備し、
   この液晶レンズの焦点距離は、前記第１の透明基板、第３の透明基板及び第１の透明絶縁層の電極に印加される電圧を制御することによって変化される請求項１ないし３のいずれか１の二重層液晶レンズ。
5. 一方の側に、第１の配向膜を有し、他方の側に、第１の開口電極を有する第１の透明基板と、
   一方の側に、第２の配向膜を有し、他方の側に、第３の配向膜を有する第２の透明基板であって、前記第２の配向膜が設けられたこの第２の透明基板の側は、前記第１の配向膜が設けられた前記第１の透明基板の側に面しており、前記第１の配向膜の配向方向は、前記第２の配向膜の配向方向に平行である、第２の透明基板と、
   一方の側に、第２の開口電極を有し、他方の側に、第４の配向膜を有する第３の透明基板であって、前記第４の配向膜が設けられたこの第３の透明基板の側は、前記第３の配向膜に設けられた前記第２の透明基板の側に面しており、前記第３の配向膜の配向方向は、前記第４の配向膜の配向方向に平行であり、かつ、前記第１及び第２の配向膜の配向方向に垂直である、第３の透明基板と、
   前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に介在され、第１のフレームで囲まれた第１の液晶層と、
   前記第２の透明基板と第３の透明基板との間に介在され、第２のフレームで囲まれた第２の液晶層と、を具備し、
   前記第１の透明基板及び第３の透明基板は、ガラスでできており、また、前記第２の透明基板は、プラスチック材料でできている二重層液晶レンズ。
6. 前記第２の透明基板を形成するためのプラスチック材料は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＩ又はＡＲＴＯＮである請求項１の二重層液晶レンズ。
7. 前記第１の透明基板の上に配置された前記第１の開口電極と、前記第３の透明基板の上に配置された前記第２の開口電極との少なくとも一方が、ＩＴＯで形成されているか、導電性の銀ペーストをプリントすることによって形成されている請求項５又は６の二重層液晶レンズ。
8. 前記第３の透明基板の上に設けられた第１の透明絶縁層と、
   前記第１の透明絶縁基板の外側に配置された第２の透明ＩＴＯ電極とを具備し、
   この液晶レンズの焦点距離は、前記第１の透明基板、第３の透明基板及び第１の透明絶縁層の電極に印加される電圧を制御することによって変化される請求項５ないし７のいずれか１の二重層液晶レンズ。
9. 第１の透明基板を与える工程と、
   前記第１の透明基板の一方の側の上に、電極パターンを形成する工程と、
   前記第１の透明基板の前記電極パターンの上に、第１の配向膜を形成する工程と、
   前記第１の配向膜を、第１の方向にラビングする工程と、
   前記第１の配向膜が形成された前記第１の透明基板の側に、第１のフレームを加える工程と、
   第２の透明基板を与える工程と、
   前記第２の透明基板の一方の側の上に、第２の配向膜を形成する工程と、
   前記第２の配向膜を、前記第１の方向にラビングする工程と、
   前記第１の配向膜が、前記第２の透明基板に面するようにして、前記第１の透明基板及び第２の透明基板を一次成層に熱ラミネートする工程と、
   前記第２の透明基板の他方の側の上に、第３の配向膜を形成する工程と、
   前記第３の配向膜を、前記第１の方向に垂直な第２の方向にラビングする工程と、
   第３の透明基板を与える工程と、
   前記第３の透明基板の一方の側の上に、開口電極パターンを形成する工程と、
   前記第３の透明基板の他方の側の上に、第４の配向膜を形成する工程と、
   前記第４の配向膜を、前記第２の方向にラビングする工程と、
   前記第４の配向膜が形成された前記第３の透明基板の側に、第２のフレームを加える工程と、
   前記第４の配向膜が形成された前記第３の透明基板の側が、前記第３の配向膜が形成された前記第２の透明基板に面するようにして、前記第３の透明基板と、前記第１の透明基板及び第２の透明基板を含む前記一次成層とを、二次成層に熱ラミネートする工程と、
   前記第１、第２及び第３の透明基板を含む二次成層を、複数のレンズユニットに切断する工程と、
   前記第１の透明基板と第２の透明基板との間のギャップと、前記第２の透明基板と第３の透明基板との間のギャップとに、液晶を注入する工程と、
   各レンズユニットをシーリングする工程とを具備する、二重層液晶レンズの製造方法であって、
   前記第１の透明基板及び第３の透明基板とは、ガラスでできており、また、前記第２の透明基板は、プラスチックでできている、二重層液晶レンズの製造方法。
10. 前記第３の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板を含む前記成層とを熱ラミネートする工程の後、前記第３の透明基板の一方の側の上に、開口電極パターンを形成する工程が果される請求項９の方法。
11. 前記第３の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板を含む前記成層とを熱ラミネートする工程の後、かつ、前記第３の透明基板の一方の側の上に開口電極パターンを形成する前に、前記第１及び第３の透明基板を、機械的又は化学的に薄くする工程をさらに具備する請求項９又は１０の方法。
12. 前記第２の透明基板を形成するためのプラスチック材料は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＩ又はＡＲＴＯＮである請求項９ないし１１のいずれか１の方法。
13. 第１の透明基板を与える工程と、
    前記第１の透明基板の一方の側の上に、第１の開口電極パターンを形成する工程と、
    前記第１の透明基板の他方の側の上に、第１の配向膜を形成する工程と、
    前記第１の配向膜を、第１の方向にラビングする工程と、
    前記第１の配向膜が形成された前記第１の透明基板の側に、第１のフレームを加える工程と、
    第２の透明基板を与える工程と、
    前記第２の透明基板の一方の側の上に、第２の配向膜を形成する工程と、
    前記第２の配向膜を、前記第１の方向にラビングする工程と、
    前記第１の配向膜が、前記第２の透明基板に面するようにして、前記第１の透明基板及び第２の透明基板を一次成層に熱ラミネートする工程と、
    前記第２の透明基板の他方の側の上に、第３の配向膜を形成する工程と、
    前記第３の配向膜を、前記第１の方向に垂直な第２の方向にラビングする工程と、
    第３の透明基板を与える工程と、
    前記第３の透明基板の一方の側の上に、第２の開口電極パターンを形成する工程と、
    前記第３の透明基板の他方の側の上に、第４の配向膜を形成する工程と、
    前記第４の配向膜を、前記第２の方向にラビングする工程と、
    前記第４の配向膜が形成された前記第３の透明基板の側に、第２のフレームを加える工程と、
    前記第４の配向膜が形成された前記第３の透明基板の側が、前記第３の配向膜で形成された前記第２の透明基板に面するようにして、前記第３の透明基板と、前記第１の透明基板及び第２の透明基板を含む前記一次成層とを、二次成層に熱ラミネートする工程と、
    前記第１、第２及び第３の透明基板を含む二次成層を、複数のレンズユニットに切断する工程と、
    前記第１の透明基板と第２の透明基板との間のギャップと、前記第２の透明基板と第３の透明基板との間のギャップとに、液晶を注入する工程と、
    各レンズユニットをシーリングする工程とを具備する、二重層液晶レンズの製造方法であって、
    前記第１の透明基板及び第３の透明基板とは、ガラスでできており、また、前記第２の透明基板は、プラスチックでできている、二重層液晶レンズの製造方法。
14. 前記第３の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板を含む前記成層とを熱ラミネートする工程の後、
    前記第１の透明基板の一方の側の上に、前記第１の開口電極パターンを形成する工程と、
    前記第３の透明基板の一方の側の上に、前記第２の開口電極パターンを形成する工程とが果される請求項１３の方法。
15. 前記第２の透明基板を形成するためのプラスチック材料は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＩ又はＡＲＴＯＮである請求項１３又は１４の二重層液晶レンズ。

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