JP2010266551A - 液晶レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フレネルレンズ(3)と透明基材(4)とを貼り合わせて形成された空間に液晶(2)を封止し、液晶(2)の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、フレネルレンズ(3)に外周部を取り囲む環状壁(13)が形成されており、透明基材(4)に当接する環状壁(13)の端面に液晶封止剤(11)を収容する凹部(14)が形成されている。
【選択図】図8
Description
液晶封止剤は、透明基材を張り合わせ、その間に充填された液晶を外界から守る重要な役割を担っており、紫外線硬化、熱硬化または、これらのハイブリッド系樹脂(液晶との親和性がない)を使用する技術が既に開示されている。
本発明の請求項6記載の液晶レンズは、請求項2または請求項3において、前記凹部は、その底面より開口部の方が広いことを特徴とする。
h = (2・T・cosθ)/ (ρ・g・r)
h = (4・T・cosθ)/ (ρ・g・d)
に設定したことを特徴とする。
(実施の形態1)
図1(a),図1(b),図1(c)は、本発明の実施の形態1における液晶レンズの平面図と断面図および接続部の拡大断面を示している。
フレネルレンズ3の前記液晶2と接する凹凸100の表面には第1の透明導電膜5が形成されている。この第1の透明導電膜5の表面には、第1の絶縁膜6が形成され、更に第1の絶縁膜6の表面には第1の配向膜7が形成されている。
図3(a)に示すように、回転板23の上に金型材料となる金属ベースプレート21を固定する。
また、成形金型の要求寸法精度がより高精度な加工による微細パターンを必要とする場合には、レジストなどによるナノインプリント等の技術を採用する。
次に図4(b)において、真空脱泡を行いながら第1のフレネルレンズ成形金型25を第2のフレネルレンズ成形金型26の表面に押し付け、冷却硬化させた後に図4(c)において離型することでフレネルレンズ3は成形される。
第1の透明導電膜5と第1の絶縁膜6が表面に形成されたフレネルレンズ3に対して、図6(a),図6(b),図6(c)では、第1の絶縁膜6の表面に第1の配向膜7を形成する。
次に、第1の透明導電膜5と第1の絶縁膜6および第1の配向膜7が表面に形成されたフレネルレンズ3に対して、環状壁13の各凹部14に図7(a),図7(b)に示すようにして液晶封止剤11を充填する。
h = (2・T・cosθ)/ (ρ・g・r)
h = (4・T・cosθ)/ (ρ・g・d)
T:表面張力〔N/m〕
θ:接触角
ρ:液体の密度〔kg/m3〕
g:重力加速度=9.80665〔m/s2〕
r:凹部14の内径(半径)〔m〕
を満たすように規定されている。
撥液部44a,44bは、表面エネルギーが液晶封止剤11に対して大きいもので、膜の最外層が酸化物あるいはフッ化物であるものが好適に利用される。例えば、5nm以下の薄いSiO2膜を形成し、さらに撥水層(パーフルオロアルキル基を含有した材料)を積層するといった構成である。
図10において、撥液部44a,44bは真空蒸着法を用いてフッ化物蒸着物を液晶配向膜上にパターニングすることで形成できる。フッ化物蒸発源45は、真空槽46の下部にあるヒーター47によって加熱され、フッ化物蒸発物48を生成する。気体状のフッ化物蒸発物48は昇華し、マスキングプレート49によってマスクされない環状壁13の上面に撥液部44a,44bが形成される。図11(a),図11(b)は、図10における撥液部44a,44bの形成プロセスで使用されるマスキングプレート49の平面図と、マスキングプレート49の開口49b,49bとフレネルレンズ3の環状壁13との位置関係を示す断面図である。
液晶封止剤11としては、プラスチック基材(有機合成樹脂)に対して親和性が高いものも存在する。このような液晶封止剤11を使用した場合には、液晶封止剤11を環状壁13の上面に供給した際に、フレネルレンズ3に透明基材4を貼り合わせることによって、その貼り合わせ面上の液晶封止剤11が、凹部14の浸透圧および環状壁13の内周側と外周側の段差の効果を超えて、液晶封止剤11の一部が環状壁13よりも内側のレンズ有効領域20に移動してしまう虞がある。凹部14の周辺に撥液部44a,44bを形成し、インクジェットノズル43などによる液晶封止剤11の供給位置を撥液部44aよりも外側にすることによって、凹部14に液晶封止剤11を引き寄せる効果を得ることができ、液晶封止剤11の一部がレンズ有効領域20に移動するような事態を回避することができ、透過率が高い液晶レンズをつくるのに更に有効である。
図14(a)〜図14(c)は本発明の実施の形態2の液晶レンズを示す。
実施の形態1の液晶レンズ1は図1(a)〜図1(c)に示したように、フレネルレンズ3に、外周部を取り囲む環状壁13が形成されており、透明基材4に当接する環状壁13の端面に液晶封止剤11を収容する凹部14が形成したが、この実施の形態2の液晶レンズ1Aでは、フレネルレンズ3と透明基材4とを貼り合わせて形成された空間に液晶2を封止し、液晶2の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズである点は同じであるが、透明基材4に外周部を取り囲む環状壁13が形成されており、フレネルレンズ3に当接する環状壁13の端面に液晶封止剤11を収容する凹部14が形成されている点だけが異なっている。実施の形態1に記載のその他の実施の形態についても、この実施の形態2において実施することができ、同様の効果を期待できる。
2 液晶
3 フレネルレンズ
4 透明基材
5 第1の透明導電膜
6 第1の絶縁膜
7 第1の配向膜
8 第2の透明導電膜
9 第2の絶縁膜
10 第2の配向膜
11 液晶封止剤
12 接着剤
13 環状壁
14 凹部
15 環状壁13の内周側の上面
16 環状壁13の外周側の上面
17 フレネルレンズのレンズ頭頂部
18 フレネルレンズのレンズ面
19 フレネルレンズのライズ面
20 フレネルレンズの環状壁
43 インクジェットノズル
44a,44b 撥液部
Claims (7)
- フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に液晶を封止し、前記液晶の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、
前記フレネルレンズまたは前記透明基材の一方に、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、
前記フレネルレンズまたは前記透明基材の他方に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されている
液晶レンズ。 - フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に液晶を封止し、前記液晶の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、
前記フレネルレンズに、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、
前記透明基材に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されている
液晶レンズ。 - フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に液晶を封止し、前記液晶の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、
前記透明基材に外周部を取り囲む環状壁が形成されており、
前記フレネルレンズに当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されている
液晶レンズ。 - 前記環状壁の前記凹部の底部からの高さは、液晶が封入される前記空間に近い内周側が、外周側よりも高い
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 - 前記環状壁の前記端面は、撥液処理がなされている
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 - 前記凹部は、その底面より開口部の方が広い
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 - 液晶封止剤の表面張力:T,接触角:θ,液体の密度:ρ,重力加速度:g,前記凹部の内径(半径):r,前記凹部の幅:d,前記凹部の高さ:hとした場合、毛細管現象を利用して前記凹部に液晶封止剤が充填されるように、
h = (2・T・cosθ)/ (ρ・g・r)
h = (4・T・cosθ)/ (ρ・g・d)
に設定した
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。
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