JP2011053605A - Liquid crystal optical element, method of manufacturing the same and pickup apparatus provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、垂直配向型の液晶光学素子とその製造方法及びこの液晶光学素子を備えたピックアップ装置に関する。 The present invention relates to a vertical alignment type liquid crystal optical element, a method for manufacturing the same, and a pickup device including the liquid crystal optical element.
光ディスクの読み書きに使用するピックアップ装置は、レーザー光源やプリズムやレンズなどからなる光学系を備えている。レーザー光源から出射したレーザービームはプリズムやレンズを経て光ディスク上でスポットを結び、この反射光が再びピックアップ装置に戻り受光素子に達する。このピックアップ装置のレーザー光路中に液晶光学素子を挿入し、この液晶光学素子で偏光や波面を制御し対物レンズの開口数調整、収差補正、ピント調整などを行なうことがある。 A pickup device used for reading and writing an optical disk includes an optical system including a laser light source, a prism, a lens, and the like. The laser beam emitted from the laser light source forms a spot on the optical disk through a prism and a lens, and this reflected light returns to the pickup device again and reaches the light receiving element. In some cases, a liquid crystal optical element is inserted into the laser beam path of the pickup device, and the liquid crystal optical element controls polarization and wavefront to adjust the numerical aperture of the objective lens, aberration correction, focus adjustment, and the like.
例えば特許文献1に記載されている記録・再生装置は、TN(ツイストネマチック)液晶セル(液晶光学素子)を対物レンズの直前に配置し、対物レンズの実質的な開口数を変更して光ディスク面上の光スポット径を調節している。これで記録密度が異なる2種類以上の光ディスクに対して情報の記録・再生が行えるようになる。また特許文献1の段落(0009)おいて「対物レンズの開口径の可変を電気的に制御することができる。」と記載されているように、ふつう液晶光学素子は液晶層を電気的に駆動することが多い。
For example, in the recording / reproducing apparatus described in
TN液晶の代わりに温度特性が良好であることが知られている垂直配向型液晶を使い、前述の対物レンズの開口径を可変にする液晶光学素子を製作したところ、レーザー光が透過する有効領域において駆動電極のない領域で液晶分子の垂直配向が乱れてしまった。すなわちこの配向乱れにより、駆動電極のない領域と駆動電極のある領域との間で屈折率の差が生じ、駆動電極のない領域で干渉縞(モアレパターン)が発生した。 Using a vertical alignment type liquid crystal that is known to have good temperature characteristics instead of the TN liquid crystal, a liquid crystal optical element that makes the aperture diameter of the objective lens variable is manufactured. In FIG. 2, the vertical alignment of the liquid crystal molecules was disturbed in the region where there was no drive electrode. That is, due to this disordered alignment, a difference in refractive index occurs between the region without the drive electrode and the region with the drive electrode, and interference fringes (moire patterns) occur in the region without the drive electrode.
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、有効領域内の駆動電極のない領域において液晶分子の垂直配向が乱れない液晶光学素子及びこれを備えたピックアップ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal optical element in which the vertical alignment of liquid crystal molecules is not disturbed in a region where there is no drive electrode in an effective region, and a pickup device including the same. It is said.
駆動電極のない領域で液晶分子の垂直配向が乱れることについて究明したところ、垂直配向の液晶の場合、配向規制力が弱いため、配向膜が形成されている下地の影響を強く受けることが判明した。本発明はこの観点に基づいてなされたものである。
本発明は、2枚の透明基板間に液晶層を挟持し、光線束が通過する有効領域を備える液晶光学素子において、少なくとも一方の透明基板の有効領域に、垂直配向膜と、液晶層を駆動する駆動電極とが設けられていると共に、当該有効領域の駆動電極のない部位に、駆動電極と電気的に絶縁され駆動電極と同じ材料からなるダミー電極が設けられていることを特徴とする。
As a result of investigating that the vertical alignment of the liquid crystal molecules is disturbed in the region where there is no drive electrode, it was found that the vertical alignment liquid crystal is strongly influenced by the substrate on which the alignment film is formed because the alignment control force is weak. . The present invention has been made based on this viewpoint.
The present invention provides a liquid crystal optical element having an effective region through which a light beam passes by sandwiching a liquid crystal layer between two transparent substrates, and driving a vertical alignment film and a liquid crystal layer in the effective region of at least one transparent substrate. And a dummy electrode made of the same material as the drive electrode, which is electrically insulated from the drive electrode, is provided at a portion of the effective region where the drive electrode is not provided.
本発明によれば、有効領域において駆動電極がない領域にも駆動電極と同じ材料からな
るダミー電極が存在する。これにより、垂直配向膜の下地として基板から受ける影響が少なくなり、駆動電極領域もダミー電極領域も同じ条件となるため、駆動電極領域同様ダミー電極領域も垂直配向が安定する。
According to the present invention, there is a dummy electrode made of the same material as the drive electrode even in a region where there is no drive electrode in the effective region. As a result, the influence of the substrate as the base of the vertical alignment film is reduced, and the drive electrode region and the dummy electrode region have the same conditions, so that the dummy electrode region as well as the drive electrode region has a stable vertical alignment.
前述の光線束はレーザービームであることが好ましい。レーザービームは単一波長で偏光方向と位相が揃い直進性に優れた平面波なので、透過光線束の位相や偏光方向を制御する本発明の液晶光学素子においては性能を充分に発揮される。 The aforementioned light bundle is preferably a laser beam. Since the laser beam is a plane wave having a single wavelength and the same polarization direction and phase and excellent in straightness, the liquid crystal optical element of the present invention that controls the phase and the polarization direction of the transmitted light beam exhibits sufficient performance.
ダミー電極が液晶層を挟んで対向する対向電極と電気的に接続することが好ましい。これにより、ダミー電極領域の液晶層を確実に電圧無印状態にすることができる。 It is preferable that the dummy electrode is electrically connected to a counter electrode opposed to the liquid crystal layer. Thereby, the liquid crystal layer in the dummy electrode region can be surely brought into a voltage-free state.
また、本発明は、2枚の基板間に液晶層を挟持し、光線束が通過する有効領域を備える液晶光学素子の製造方法において、複数の有効領域が画成された2枚のマザー基板を用意する工程と、少なくとも一方のマザー基板における有効領域の各々に、垂直配向膜と、液晶を駆動する駆動電極とを形成すると共に、当該有効領域の駆動電極のない部位には、駆動電極と同じ材料からなり駆動電極に接続されたダミー電極を形成する工程と、マザー基板を有効領域毎に切断して個片化すると同時に、駆動電極とダミー電極とを分離する工程と、を有することを特徴としている。これにより製造工程で発生する静電気に対し耐性を強化することができる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal optical element having an effective region in which a liquid crystal layer is sandwiched between two substrates and through which a light beam passes, and the two mother substrates each having a plurality of effective regions are defined. A vertical alignment film and a drive electrode for driving the liquid crystal are formed in each of the preparing step and at least one effective area of the mother substrate, and the same area as the drive electrode is provided in the effective area without the drive electrode. A step of forming a dummy electrode made of a material and connected to the driving electrode; and a step of cutting the mother substrate into individual pieces for each effective area and simultaneously separating the driving electrode and the dummy electrode. It is said. Thereby, tolerance to static electricity generated in the manufacturing process can be enhanced.
さらに、本発明のピックアップ装置は、上記の液晶光学素子を備えることを特徴とするものである。 Furthermore, the pickup device of the present invention is characterized by including the above-described liquid crystal optical element.
本発明によれば、駆動電極領域もダミー電極領域も垂直配向膜の下に同じ電極材料が存在し好ましい下地条件となるので、液晶分子の配向乱れを低減することができる。
本発明の製造方法によれば、製造工程中において、駆動電極とダミー電極との間に電位差が発生しないので、電極の静電破壊を防止することができる。
According to the present invention, since the same electrode material is present under the vertical alignment film in both the drive electrode region and the dummy electrode region, which is a preferable base condition, the alignment disorder of the liquid crystal molecules can be reduced.
According to the manufacturing method of the present invention, since no potential difference is generated between the drive electrode and the dummy electrode during the manufacturing process, electrostatic breakdown of the electrode can be prevented.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態1〜5について詳細に説明する。なお、同一または相当要素には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
(実施形態1)
Hereinafter, preferred
(Embodiment 1)
実施形態1の液晶光学素子10は、対物レンズの開口径を変える開口制限素子である。実施形態1を図1〜5で説明する。図1は実施形態1の液晶光学素子の外観図、図2は図1の液晶光学素子の断面図、図3は図1の液晶光学素子の電極パターンを示す平面図、図4と図5は図1の液晶光学素子を取り付けたピックアップ装置の使用例を示す説明図である。
The liquid crystal
図1において実施形態1の液晶光学素子10の構造を説明する。ここで(a)は液晶光学素子10の斜視図、(b)は液晶光学素子10を上面から見た平面図である。上ガラス基板11の下に配置された下ガラス基板12は上ガラス基板11より延出している。この延出部には外部回路(図示せず)と液晶層を駆動するための電極(図示せず)とを接続するための接続電極13,13aが形成されている。上ガラス基板11の周辺部にはシール14(一点鎖線)があり、シール14の内側にはレーザービームが通過する有効領域15(一点鎖線)がある。
The structure of the liquid crystal
図2において実施形態1の液晶光学素子10の構造をさらに詳しく説明する。図2は図1(b)のA−A線に沿った液晶光学素子10の断面図である。上ガラス基板11の下面には共通電極16が形成され、共通電極16は略全面が垂直配向膜17に覆われている。共通電極16の一部はシール14と重なっている。シール14と上下のガラス基板11,12からなる空間には液晶層20が挟持されている。下ガラス基板12の上面には接続電極13と駆動電極18、ダミー電極18a,18bが形成され、駆動電極18及びダミー電極18a,18bも垂直配向膜19で覆われている。
なお、各図において縮尺は適宜変更しており、例えば下ガラス基板12の厚さが0.4mm程度であるのに対し液晶層20の厚さは4μmである。
In FIG. 2, the structure of the liquid crystal
In each figure, the scale is appropriately changed. For example, the thickness of the
図3において実施形態1の液晶光学素子10が備える電極を説明する。
共通電極16は、シール14中に混練された導電粒子(図示せず)によって接続電極13と電気的に接続されている。駆動電極18はもう一方の接続電極13a(図1参照。)を経由して外部回路と電気的に接続されている。共通電極16、駆動電極18、ダミー電極18a,18b及び接続電極13,13aは厚さが12nmのITO膜である。垂直配向膜17,19は、厚さが約10nmのポリイミド膜であり、配向処理されている。液晶層20の液晶は、屈折率異方性が負のネマチック液晶である。
図3(a)は上ガラス基板11に形成された共通電極16(対向電極)を示している。共通電極16は、円形の領域と突出部16aとからなり、円形の領域はレーザービームが透過する有効領域15を含んでいる。突出部16aは先端部がシール14まで達し、そこで接続電極13と接続する。図3(b)は下ガラス基板12上に形成された輪帯状の駆動電極18と、円形をした有効領域15内のダミー電極18a、輪帯状をした有効領域15外のダミー電極18b、接続電極13,13aを示している。駆動電極18、ダミー電極18a,18bは同心円状に配列し、駆動電極18とダミー電極18a,18bの間には5μm程度の隙間(図示せず)がある。駆動電極18と接続電極13aとが接続し、接続電極13aの左側には、孤立した接続電極13がある。
The electrodes provided in the liquid crystal
The
FIG. 3A shows the common electrode 16 (counter electrode) formed on the
次に、図4を参照して、液晶光学素子10をピックアップ装置に適用し、開口制限されない場合の例を説明する。光源101を出射したレーザービーム102(光線束、破線)は、液晶光学素子10に入射する。このとき液晶光学素子10の駆動電極18と共通電極16とは同じ電位にしておく。すなわち駆動電極18が占める領域の液晶層20は電圧が印加されずオフとなる。この結果、レーザービーム102は液晶光学素子10からなんの変調も受けずに出射する。その後、発散光であったレーザービーム102は、コリメータレンズ103で円筒状になり、偏光ビームスプリッター106を通過し、λ/4位相差板107で円偏光となる。この円偏光となったレーザービーム102は対物レンズ108により光ディスク109上にスポットを結ぶ。光ディスク109から反射する際に円偏光
の回転方向が逆になるので、レーザービーム102がλ/4位相差板107で直線偏光にもどるときに、レーザービーム102の偏光方向は、光源101を出射した時のレーザービーム102の偏光方向と直交している。この結果、レーザービーム102は偏光ビームスプリッター106で反射し、レンズ104で集光され検光子105に入射する。
Next, an example in which the liquid crystal
次に、図5を参照して、液晶光学素子10をピックアップ装置に適用し、開口制限される場合の例を説明する。光源101を出射したレーザービーム102a(点線)、102(破線)は、液晶光学素子10に入射する。このとき液晶表示素子10の駆動電極18と共通電極16との間に電圧を印加し、駆動電極18が占める領域の液晶層20をλ/2位相差板として機能させる。この結果、駆動電極18の領域を通過したレーザービーム102aは偏光方向が90°回転し、偏光ビームスプリッター106で図の右方向に反射する。ダミー電極18aの領域を通過したレーザービーム102は何の変調も受けないので、図4のレーザービーム102同様に光ディスク109上にスポットを結び、反射して検光子105に入射する。
Next, an example in which the liquid crystal
図4の開口制限されていない場合と、図5の開口制限されている場合とでは光ディスク109上のスポット径が異なるので、異なった規格の光ディスクに対応することができる。
(実施形態2)
Since the spot diameter on the
(Embodiment 2)
実施形態1の液晶光学素子10は、製造工程において静電気で駆動電極18やダミー電極18a,18bが破壊することがある。そこで静電気対策を施した実施形態2を図6と図7で説明する。図6は実施形態2の電極を示す平面図である。図7は図6の電極パターンが配列したマザー基板の平面図である。なお、本実施形態の外観、断面、及び部材は図1,2と略等しい。また本実施形態の液晶光学素子10をピックアップ装置に適用した場合も実施形態1(図4,5)と等しくなる。
In the liquid crystal
図6において本実施形態の液晶光学素子10の電極を説明する。図6(a)は上ガラス基板11の下面に形成された共通電極16(対向電極)を示し、図3(a)と同じものである。図6(b)は下ガラス基板12の上面に形成された駆動電極18、ダミー電極18a,18b、接続電極13,13a、短絡用電極62を示している。駆動電極18は、輪帯状の領域が連続するのを妨げる細い間隙18hを備えている。この間隙18hに配置した隘路により、円形で有効領域15内のダミー電極18aと、輪帯状で有効領域15の周囲を囲うダミー電極18bとが接続している。駆動電極18、ダミー電極18a,18bは同心円状に配列し、駆動電極18と、ダミー電極18a,18b及び隘路との間には5μm程度の隙間(図示せず)がある。隘路の幅は10μm程度である。駆動電極18と接続電極13a、ダミー電極18bと接続電極13とが接続している。さらに接続電極13,13aは短絡用電極62と隘路で接続している。
The electrodes of the liquid crystal
図6(b)には、液晶光学素子10の下側の基板上に形成された電極だけでなく、多数個取りによる製造工程で使用するマザー基板に形成される電極の一部も示されている。つまり液晶光学素子10を個片にするときには切断線61により短絡用電極62が取り除かれ、駆動電極18とダミー電極18a,18bとが分離し電気的に絶縁する。
FIG. 6B shows not only the electrodes formed on the lower substrate of the liquid crystal
図7によりマザー基板を説明する。図7は本実施形態の液晶光学素子10の電極がマザー基板上に配列された状況を示している。図7(a)は上側のマザー基板71を示している。マザー基板71の下面には共通電極16が12個分形成されている。液晶光学素子10を個片にするときには、切断線72(破線)により上側のマザー基板71を切断する。図7(b)は下側のマザー基板73である。マザー基板73の上面には駆動電極18とダミー電極18a,18bが12個分形成され、短絡用電極62で駆動電極18とダミー
電極18a,18bが接続している。液晶光学素子10を個片にするときには、切断線61(破線)により下マザー基板73を切断する。なお実際のピックアップ装置で使用する液晶光学素子は外形が数mm角程度であるので、マザー基板上には数千個分の電極が配列することになる。
The mother substrate will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a state where the electrodes of the liquid crystal
前述のようにマザー基板73上で駆動電極18とダミー電極18a,18bを短絡させておくと、マザー基板71,73に電極を形成してから一個の液晶光学素子10に分離するまでの製造工程において、静電気が駆動電極18やダミー電極18a,18bに溜まることがなくなるので静電破壊が防止される。なお本実施形態では、マザー基板71,73を重ね合わせたときに共通電極16とダミー電極18a,18bが接続するようにしている。
(実施形態3)
As described above, if the
(Embodiment 3)
実施形態3の液晶光学素子30は、ピックアップ装置が持つ球面収差を補正する収差補正素子である。本発明の実施形態3を図8と図9で説明する。図8は実施形態3の電極を示す平面図である。図9は図8の液晶光学素子30を取り付けたピックアップ装置の使用例を示す説明図である。なお、本実施形態の外観は図1と略等しく、断面及び部材も駆動電極18、ダミー電極18a,18bのパターンが異なるだけで図2と略等しい。製造方法も駆動電極18、ダミー電極18a,18bのパターンが異なることを除き実施形態2と同じである。
The liquid crystal
図8において本実施形態の液晶光学素子30の電極を説明する。図8(a)は上ガラス基板11の下面に形成された共通電極16(対向電極)を示し、図3(a)と同じものである。図8(b)は下ガラス基板12の上面に形成された駆動電極18、ダミー電極18a,18b、接続電極13,13a、短絡用電極62を示している。駆動電極18は、円形をした中心側の領域18cと、輪帯状でこの輪帯が連続するのを妨げる細い間隙18hを備えた領域とからなり、それぞれの領域は隘路で接続している。有効領域15の内側にあるダミー電極18aは、輪帯状で、駆動電極18の隘路を挟むように間隙を備えている。有効領域15の外側にあるダミー電極18bも輪帯状であり、ダミー電極18aとダミー電極18bとが駆動電極18の間隙に設けられた隘路で接続している。駆動電極18とダミー電極18a,18bは同心円状に配列している。駆動電極18とダミー電極18a,18bとの間、及び駆動電極18とダミー電極18a,18bの隘路との間、駆動電極18の隘路とダミー電極18a,18bの間には5μm程度の隙間(図示せず)がある。なお隘路は10μm程度である。駆動電極18と接続電極13a、ダミー電極18bと接続電極13とが接続している。さらに接続電極13,13aは短絡用電極62と隘路で接続している。
The electrodes of the liquid crystal
図8(b)には、液晶光学素子30の下側の基板上に形成された電極だけでなく、多数個取りによる製造工程で使用するマザー基板に形成される電極の一部も示されている。つまり液晶光学素子30を個片にするときには切断線61により短絡用電極62が取り除かれ、駆動電極18とダミー電極18a,18bとが分離し電気的に絶縁する。
FIG. 8B shows not only the electrodes formed on the lower substrate of the liquid crystal
図9においてこの液晶光学素子30をピックアップ装置に適用する例を説明する。光源101を出射したレーザービーム102(光線束、破線)は、コリメータレンズ103で円筒状になり、偏光ビームスプリッター106を通過し、液晶光学素子30に入射する。このとき液晶表示素子30の駆動電極18と共通電極16との間に電圧を印加しておき、駆動電極18領域を通過するレーザービーム102の位相が遅れるようにする。液晶光学素子30から出射しλ/4位相差板107で円偏光となったレーザービーム102は、波面91が凹凸を持ち、このまま対物レンズ108に入射する。このレーザービーム102は対物レンズ108の球面収差と相殺し、集光する波面92となって光ディスク109
上にスポットを結ぶ。光ディスク109から反射する際に円偏光の回転方向が逆になったレーザービーム102は、λ/4位相差板107で直線偏光にもどる。この時のレーザービーム102の偏光方向は、光源101を出射した時のレーザービーム102の偏光方向と直交しているので、液晶光学素子30を素通りし、偏光ビームスプリッター106で反射され、レンズ104により集光して検光子105に入射する。なお検光子105上のスポットは光ディスク109上のスポットより大きいので、復路側のレーザービーム102に対物レンズ108の球面収差が含まれていても問題にならない。
(実施形態4)
In FIG. 9, an example in which the liquid crystal
Tie a spot on top. The
(Embodiment 4)
本発明の実施形態4を図10と図11で説明する。図10は実施形態4の電極を示す平面図である。図11は実施形態4の液晶光学素子の使用法を示す説明図である。なお、本実施形態の外観は図1と略等しく、断面及び部材も駆動電極18、ダミー電極18a,18bのパターンが異なるだけで図2と略等しい。製造方法も駆動電極18、ダミー電極18a,18bのパターンが異なることを除き実施形態2と同じである。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a plan view showing an electrode of the fourth embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram showing how to use the liquid crystal optical element of the fourth embodiment. The external appearance of this embodiment is substantially the same as FIG. 1, and the cross-section and members are substantially the same as FIG. 2 except that the patterns of the
図10において実施形態4の液晶光学素子40の電極を説明する。この液晶光学素子40は光線束の方向を変える回折格子である。図10(a)は上ガラス基板11に形成された共通電極16(対向電極)を示している。共通電極16は、方形の領域と突出部16aとからなり、方形の領域はレーザービームが透過する有効領域15を含んでいる。突出部16aは先端の領域がシール部14に達し、そこで接続電極13と接続する。図10(b)は下ガラス基板12上に形成された駆動電極18、ダミー電極18a,18b、接続電極13,13a、短絡用電極62を示す。駆動電極18は共通部分から複数の突起が伸びた櫛歯形状を為している。ダミー電極は、櫛歯状に配列し有効領域15を含むダミー電極18aと駆動電極18の外周を取り囲むダミー電極18bとからなっている。駆動電極18と、ダミー電極18a,18bとの間には5μm程度の隙間(図示せず)がある。駆動電極18と接続電極13a、ダミー電極18bと接続電極13とが接続している。さらに接続電極13,13aは短絡用電極62と隘路で接続している。
The electrodes of the liquid crystal
図10(b)には、液晶光学素子40の下側の基板上に形成された電極だけでなく、多数個取りによる製造工程で使用するマザー基板に形成される電極の一部も示されている。つまり液晶光学素子40を個片にするときには切断線61により短絡用電極62が取り除かれ、駆動電極18とダミー電極18a,18bとが分離し電気的に絶縁する。
FIG. 10B shows not only the electrodes formed on the lower substrate of the liquid crystal
図11においてこの液晶光学素子40の使用方法を説明する。図11(a)は駆動電極18と共通電極16を同じ電位にしておく場合である。すなわち駆動電極18の領域の液晶層20は電圧が印加されずオフとなる。光線束23は液晶光学素子40からなんの変調も受けないので直進する。(b)は駆動電極18と共通電極16の間に電圧を印加した場合である。すなわち駆動電極18の領域の液晶層20はオンとなる。この結果、光線束23は液晶光学素子40により回折され進行方向が変わる。
In FIG. 11, a method of using the liquid crystal
この液晶光学素子40は、ピックアップ装置(図4、5、9)の集光レンズ104の前に配置し、レーザービーム102の方向を変え、複数の検光子にレーザービーム102を分配するのに使うことができる。
(実施形態5)
The liquid crystal
(Embodiment 5)
本発明の実施形態5を図12〜14で説明する。図12は実施形態5の液晶光学素子50の外観図、図13は図12の液晶光学素子50の電極パターンを示す平面図、図14は図12の液晶光学素子50を取り付けたピックアップ装置の使用例を示す説明図である。
Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is an external view of the liquid crystal
図12において実施形態5の液晶光学素子50が備える構造を説明する。ここで図12(a)は液晶光学素子50の斜視図、図12(b)は液晶光学素子50を上面から見た平面図、図12(c)は液晶光学素子50の側面図である。下ガラス基板11a上に中ガラス基板12aと上ガラス基板11が積層しており、中ガラス基板12aは上ガラス基板11および下ガラス基板11aより延出している。この延出部の上面には外部回路(図示せず)と液晶層を駆動するための電極(図示せず)とを接続するための接続電極13,13aが形成されており、同様に延出部の下面にも2本の接続電極(図示せず)が形成されている。上ガラス基板11の周辺部にはシール14があり、シール14の内側にはレーザービームが通過する有効領域15(一点鎖線)がある。同様に下ガラス基板11aの周辺部にもシール14と同じ形状のシール(図示せず)がある。
A structure provided in the liquid crystal
上ガラス基板11と中ガラス基板12aとの間の構造及び部材は、駆動電極18,ダミー電極18a,18bの配列が若干異るだけで図2と略等しい。下ガラス基板11aと中ガラス基板12aとの間の構造及び部材は、上ガラス基板11と中ガラス基板12aとの間の構造及び部材と、中ガラス基板12aを軸として対称である。
The structure and members between the
図13において本実施形態の液晶光学素子50の電極を説明する。図13(a)は上ガラス基板11の下面に形成された共通電極16(対向電極)を示し、図3(a)と同じものである。図13(b)は中ガラス基板12aの上面に形成された複数の同心円状の駆動電極18、ダミー電極18a,18b、接続電極13,13a、短絡用電極62を示す。駆動電極18は、3本の輪帯電極領域と、それぞれの輪帯電極領域を接続する隘路とからなっている。駆動電極18の各輪帯電極領域は、連続することを妨げるような隙間がある。有効領域15内のダミー電極18aは、中心の円形の領域と輪帯状の領域からなる。ダミー電極18aの各領域及び駆動電極18の外周を取り囲むダミー電極18bは、駆動電極18の輪帯領域の隙間に配置された隘路で互いに接続している。またダミー電極18aの各輪帯領域は駆動電極18の隘路を挟むような隙間がある。駆動電極18とダミー電極18a,18bは同心円状に配列している。駆動電極18とダミー電極18a,18bとの間、及び駆動電極18とダミー電極18a,18bの隘路との間、駆動電極18の隘路とダミー電極18a,18bの間には5μm程度の隙間(図示せず)がある。なお隘路は10μm程度である。駆動電極18と接続電極13a、ダミー電極18bと接続電極13とが接続している。さらに接続電極13,13aは短絡用電極62と隘路で接続している。
In FIG. 13, the electrodes of the liquid crystal
中ガラス基板12aの下面にも図13(b)で示した電極が形成され、同様に下ガラス基板11aの上面にも図13(a)で示した電極が形成されている。駆動電極18の輪帯領域は外側になるほど幅が細くなり、同様に隣接する輪帯領域の間隔も外側に行くほど狭くなる。なお、上ガラス基板11と中ガラス基板12aの間の配向膜(図示せず)に施した配向処理方向と、下ガラス基板11aと中ガラス基板12aの間の配向膜(図示せず)に施した配向処理方向とは直交している。
The electrode shown in FIG. 13B is also formed on the lower surface of the middle glass substrate 12a, and the electrode shown in FIG. 13A is also formed on the upper surface of the
図14を参照して、液晶光学素子50をピックアップ装置に適用した例を説明する。光源101を出射するレーザービーム102(光線束、破線)は、コリメータレンズ103で円筒状になり、偏光ビームスプリッター106を通過し、液晶光学素子50に入射する。このとき液晶表示素子50の駆動電極18と共通電極16の間には電圧を印加しておく。これで液晶光学素子50は凹レンズ(バイナリー形回折レンズ)として振る舞い、レーザービーム102を広げる。このレーザービーム102は、λ/4位相差板107で円偏光となる。この円偏光となったレーザービーム102は対物レンズ108により光ディスク109上にスポットを結ぶ。光ディスク109で反射したレーザービーム102は逆の経路をたどり偏光ビームスプリッター106に戻ってくる。このときのレーザービーム102の偏光方向は、光源101を出射した時のレーザービーム102と直交しているの
で、偏光ビームスプリッター106で反射し、レンズ104で集光され検光子105に入射する。なお液晶光学素子50のそれぞれの液晶層は、往路と復路のレーザービーム102に個別に凹レンズとして作用する。
An example in which the liquid crystal
液晶光学素子50の駆動電極18と共通電極16との間に電圧を印加しない場合は、液晶光学素子50がレーザービーム102になんの作用も及ぼさないため、液晶光学素子50を凹レンズとして機能させた場合に比べ焦点位置が近くになる。このようにして液晶光学素子50を制御することによりスポット位置(像面)を変えられるので、異なった規格の光ディスクに対応することができる。
In the case where no voltage is applied between the
なお、実施形態1〜5は有効領域15外にもダミー電極18bを備えていた。このダミー電極18bよって、有効領域15外の配向乱れが抑えられ、この結果、有効領域15内の配向がさらに安定する。実施形態1〜5の共通電極16は一個であったが、複数に分割してもよい。この場合、分割した電極の微細な隙間を除いた領域で基板が露出するようなら、ダミー電極を設けなければならない。同様に実施形態1〜5は駆動電極18が実質的に一本であったが、複数の駆動電極を備えても良い。また本発明は前述の実施形態に限られず、領域によって偏光方向を切り換える偏光切替素子、コマ収差や非点収差を補正する収差補正素子、位相差板などにも適用できる。
In the first to fifth embodiments, the
10,30,40,50…液晶光学素子、11,11a,12,12a…ガラス基板(透明基板)、13,13a…接続電極、14…シール、15…有効領域、16…共通電極(対向電極)、18…駆動電極、18a,18b…ダミー電極、61,72…切断線、62…短絡用電極、71,73…マザー基板、102,102a…レーザービーム(光線束)。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも一方の前記透明基板の前記有効領域に、垂直配向膜と、液晶層を駆動する駆動電極とが設けられていると共に、当該有効領域の前記駆動電極のない部位に、前記駆動電極と電気的に絶縁され前記駆動電極と同じ材料からなるダミー電極が設けられていることを特徴とする液晶光学素子。 In a liquid crystal optical element having an effective region in which a light beam passes through a liquid crystal layer sandwiched between two transparent substrates,
A vertical alignment film and a drive electrode for driving the liquid crystal layer are provided in the effective region of at least one of the transparent substrates, and the drive electrode is electrically connected to a portion of the effective region where the drive electrode is not provided. A liquid crystal optical element, characterized in that a dummy electrode made of the same material as that of the drive electrode is provided.
複数の前記有効領域が画成された2枚のマザー基板を用意する工程と、
少なくとも一方の前記マザー基板における前記有効領域の各々に、垂直配向膜と、液晶を駆動する駆動電極とを形成すると共に、当該有効領域の前記駆動電極のない部位には、前記駆動電極と同じ材料からなり前記駆動電極に接続されたダミー電極を形成する工程と、
前記マザー基板を前記有効領域毎に切断して個片化すると同時に、前記駆動電極と前記ダミー電極とを分離する工程と、
を有することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。 In a method for manufacturing a liquid crystal optical element comprising an effective region in which a light beam passes through a liquid crystal layer sandwiched between two substrates,
Providing two mother substrates each having a plurality of the effective areas defined;
A vertical alignment film and a drive electrode for driving liquid crystal are formed in each of the effective regions in at least one of the mother substrates, and the same material as the drive electrode is formed in a portion of the effective region where the drive electrodes are not provided. Forming a dummy electrode connected to the drive electrode, and
Cutting the mother substrate into pieces for each effective area, and simultaneously separating the drive electrodes and the dummy electrodes;
A method for producing a liquid crystal optical element, comprising:
A pickup device comprising the liquid crystal optical element according to claim 1.
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2009
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