TWI544262B - A liquid crystal element and a unit for a liquid crystal cell - Google Patents

A liquid crystal element and a unit for a liquid crystal cell Download PDF

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TWI544262B TW101134550A TW101134550A TWI544262B TW I544262 B TWI544262 B TW I544262B TW 101134550 A TW101134550 A TW 101134550A TW 101134550 A TW101134550 A TW 101134550A TW I544262 B TWI544262 B TW I544262B
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Takasi Akimoto
Kiichi Ohkubo
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Description

液晶元件及液晶元件用單元
本發明係關於液晶元件及液晶元件用單元。
先前，已知可藉由變化液晶分子之定向狀態而變化光學特性之液晶透鏡等之液晶元件。例如為在液晶透鏡中獲得高透鏡率，有必要增厚液晶層之厚度。然而，若增厚液晶層之厚度，則有對於電壓施加之液晶透鏡之應答速度變慢之問題。
鑒於此，例如在專利文獻1中，提出有藉由設置沿光軸方向配置之複數個薄液晶層，而提高對於電壓施加之液晶透鏡之應答速度。專利文獻1中記載有，將用於保持液晶層之厚度為特定之厚度之間隔件由分散有直徑為20 μm之球狀間隔件之接著劑形成。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-114721號公報
液晶元件之光學特性係多由液晶層之厚度左右，但專利文獻1記載之液晶元件中，具有易產生液晶層之厚度不均之問題。
本發明在於提供一種液晶層之厚度不均較小之液晶元件。
本發明之液晶元件包含：第1玻璃板、第2玻璃板、間隔件、及液晶層。第2玻璃板係與第1玻璃板對向配置。間隔件係配置於第1玻璃板與第2玻璃板之間。間隔件與第1及第2玻璃板劃分形成有具有注入口之內部空間。液晶層係設於內部空間。間隔件具有第1間隔件、樹脂製第2間隔件、及樹脂製第3間隔件。第1間隔件係由形成有構成內部空間之開口之環狀玻璃板或金屬板而構成。第2間隔件係配置於玻璃板與第1間隔件之間。第2間隔件薄於第1間隔件。第3間隔件係配置於玻璃板與第1間隔件之間。第3間隔件薄於第1間隔件。於第2及第3間隔件中至少一者，形成有連接於第1間隔件之開口、且構成注入口之開口。
第2及第3間隔件之各者之厚度較佳為第1間隔件之厚度的1.0倍以下。
第1間隔件之厚度較佳為400 μm以下。
第1及第2玻璃板之各者之厚度較佳為500 μm以下。
第1間隔件之熱膨脹係數較佳為50×10-7/℃以下。
本發明之液晶元件用單元包含：第1玻璃板、第2玻璃板、及間隔件。第2玻璃板係與第1玻璃板對向配置。間隔件係配置於第1玻璃板與第2玻璃板之間。間隔件與第1及第2玻璃板劃分形成內部空間。內部空間具有注入口。於內部空間注入液晶。間隔件具有第1間隔件、樹脂製第2間隔件、及樹脂製第3間隔件。第1間隔件係由形成有構成內部空間之開口之環狀玻璃板或金屬板而構成。第2間隔件 係配置於玻璃板與第1間隔件之間。第2間隔件薄於第1間隔件。第3間隔件薄於第1間隔件。於第2及第3間隔件中至少一者，形成有連接於第1間隔件之開口、且構成注入口之開口。
根據本發明，可提供液晶層之厚度不均較小之液晶元件。
以下，就實施本發明之較佳形態之一例進行說明。但，下述之實施形態僅係例示。本發明絲毫非限於下述之實施形態。
又，實施形態等中參照之各圖示中，具有實質上相同之功能之構件以相同符號參照。又，實施形態等中參照之圖示係模式性地記載者，圖示中所繪之物體之尺寸之比例等具有與現實之物體之尺寸之比例等不同之情形。圖示相互間亦具有物體之尺寸不同之情形。具體物體之尺寸比例等須參照以下之說明而進行判斷。
圖1表示本實施形態之液晶元件1之示意剖面圖。圖2表示本實施形態中之元件本體之示意分解立體圖。
液晶元件1構成液晶透鏡。如圖1所示，液晶元件1具備元件本體(液晶元件用單元)10、及複數個液晶層16。元件本體10如圖1及圖2所示，具有積層於z方向(積層方向)之複數個玻璃板11a至11d。鄰接之玻璃板11a至11d係於z方向上對向。該等之玻璃板11a至11d中，位於最靠近z方向之一 側之玻璃板11a構成下玻璃板，位於最靠近z方向之另一側之玻璃板11d構成上玻璃板，位於玻璃板11a與玻璃板11d之間之玻璃板11b、11c構成中間玻璃板。
於構成下玻璃板之玻璃板11a，及構成上玻璃板之玻璃板11d之各自之內側主面之上，形成有未圖示之電極及設於電極上之定向膜。另一方面，於構成中間玻璃板之玻璃板11b、11c之兩主面之上，形成有定向膜。亦可於玻璃板11b、11c與定向膜之間形成有電極。
玻璃板11a至11d之厚度非特別限定。玻璃板11a至11d之厚度既可相互相等，亦可相互不同。通常，位於上下之玻璃板11a、11d相對較厚，玻璃板11b、11c相對較薄。玻璃板11a、11d之厚度較佳為50 μm至500 μm，更佳為100 μm至300 μm。玻璃板11b、11c之厚度較佳為10 μm至400 μm，更佳為20 μm至200 μm。
於鄰接於z方向之玻璃板11a至11d之間之各者配置有間隔件12。藉由該間隔件12及鄰接於z方向之玻璃板11a至11d，而劃分形成有具有注入口17、且注入有液晶之內部空間18。注入口17係開口於元件本體10之側面。即，內部空間18由注入口17而與側面連通。
本實施形態中，內部空間18之形狀係圓柱狀，但於本發明中非特別限定。內部空間18之形狀可根據欲形成之液晶層16之形狀而進行適宜設定。
間隔件12之厚度可根據欲形成之液晶層16之厚度而進行適宜設定。間隔件12之厚度可為例如10 μm至1000 μm左 右。自提高液晶元件1之高速響應性之觀點看，液晶層16較佳為薄者。因此，間隔件12之厚度較佳為900 μm以下，更佳為800 μm以下。
於複數個內部空間18之各者，設有液晶層16。液晶層16係由密封材15進行密封。
於液晶層16藉由設於玻璃板11a上之電極、及設於玻璃板11d上之電極而施加電壓。藉此，液晶層16之折射率產生變化。其結果，液晶元件1之透鏡率產生變化。
接著，就間隔件12之構成更詳細地進行說明。
複數個間隔件12之各者具有：第1間隔件12a、第2間隔件12b、第3間隔件12c。
第1間隔件12a係由環狀玻璃板或金屬板形成。於第1間隔件12a形成有構成內部空間18之開口12a1(參照圖2)。本實施形態中，詳細而言，開口12a1構成內部空間18之一部分。但，開口12a1亦可構成內部空間18之全體。
第1間隔件12a之熱膨脹係數較佳為50×10-7/℃以下，更佳為45×10-7/℃以下。
第2間隔件12b係配置於第1間隔件12a與玻璃板11a、11b、11c之間。第2間隔件12b係將第1間隔件12a與玻璃板11a、11b、11c接著。第2間隔件12b為樹脂製。第2間隔件12b亦可包含有紫外線固化樹脂接著劑之固化物等之樹脂接著劑之固化物，及分散於固化物中之球狀粒子。
第3間隔件12c係配置於第1間隔件12a與玻璃板11d、11c、11b之間。第3間隔件12c係將第1間隔件12a與玻璃板 11d、11c、11b接著。第1間隔件12a係由第2間隔件12b及第3間隔件12c而夾持。第3間隔件12c為樹脂製。第3間隔件12c亦可包含有例如紫外線固化樹脂接著劑之固化物等之樹脂接著劑之固化物，及分散於固化物中之球狀粒子。
於第2及第3間隔件12b、12c中之至少一者，形成有連接於由第1間隔件12a構成一部分之內部空間18，且構成注入口17之開口12b2、12c2。具體而言，於第2及第3間隔件12b、12c之兩者，形成有連接於由第1間隔件12a構成一部分之內部空間18，且構成注入口17之開口12b2、12c2。進而，於第2及第3間隔件12b、12c之至少一者，具體而言兩者，形成有構成內部空間之一部分之開口12b1、12c1。即，內部空間18係跨第1至第3間隔件12a至12c而設置。
第2及第3間隔件12b、12c之各者之厚度係與第1間隔件12a相同或比其薄。第2及第3間隔件12b、12c之各者之厚度較佳為第1間隔件12a之厚度的1.0倍以下，更佳為0.9倍以下。但，若第2及第3間隔件12b、12c之厚度過薄，則具有間隔件12與玻璃板11a至11d之間之接合強度變得過低之情形。因此，第2及第3間隔件12b、12c之各者之厚度較佳為第1間隔件12a之厚度的0.1倍以上，更佳為0.2倍以上。
具體而言，第1間隔件12a之厚度較佳為10 μm至400 μm，更佳為20 μm至200 μm。對於間隔件12之厚度之第1間隔件12a之厚度之比((第1間隔件12a之厚度)/(間隔件12之厚度))較佳為0.33至0.83，更佳為0.40至0.80。第2間隔件12b及第3間隔件12c之厚度分別較佳為10 μm至400 μm，更 佳為10 μm至200 μm。
再者，間隔件12可以例如以下之要領進行製作。即，於玻璃板11a上印刷用於形成第2間隔件12b之紫外線固化型樹脂接著劑。接著，載置第1間隔件12a。接著，於第1間隔件12a及玻璃板11b中之至少一者上印刷用於形成第3間隔件12c之紫外線固化型樹脂接著劑。其後，重合玻璃板11b及第1間隔件12a，在加壓之狀態下照射紫外線，藉由固化接著劑而固化第2及第3間隔件12b、12c，可完成間隔件12。
然而，如專利文獻1記載，可考慮由分散有直徑為20 μm之球狀間隔件之接著劑來形成用於將液晶層之厚度保持在特定厚度之間隔件。但，於該情形時，因間隔件之剛性降低，故易產生液晶層之厚度不均。又，難以將液晶層之厚度保持固定。
由此觀點看，可考慮由具有較高剛性之玻璃板構成間隔件。於該情形時，於構成間隔件之玻璃板上，有必要設置用於構成設置液晶層用之內部空間之開口，及用於構成注入口之開口。因此，構成間隔件之玻璃板非形成為環狀，而是形成馬蹄狀。因此，在設有用於構成注入口之開口之區域及其周邊區域中，因位於間隔件兩側之玻璃板間之距離變近，故內部空間變薄。因此，在設有用於構成注入口之開口之區域之周邊區域，及其以外之區域中，液晶層之厚度不同。即，液晶層產生厚度不均之情形。
對此，本實施形態中，間隔件12係由以相對較厚之玻璃 板或金屬板構成之第1間隔件12a，及以相對較薄之樹脂製之第2及第3間隔件12b、12c而構成。接著，用於構成注入口17之開口12b2、12c2係由相對較薄之樹脂製之第2及第3間隔件12b、12c中至少一者形成。因此，與於第1間隔件形成用以構成注入口之開口之情形相比，可抑制玻璃板11a至11c之變形。因此，可抑制液晶層16之注入口17附近之部分之厚度變小。其結果，可實現液晶層16之厚度不均較少之液晶元件1。
再者，當將主要構成間隔件12之第1間隔件12a採用玻璃製時，可降低間隔件12之厚度之溫度依賴性。因此，液晶元件1之溫度變化時可抑制液晶層16之厚度變化。由液晶元件1之溫度變化時更有效抑制液晶層16之厚度變化之觀點看，第1間隔件12a之熱膨脹係數較佳為50×10-7/℃以下，更佳為45×10-7/℃以下。
又，由一面更有效抑制液晶層16之厚度不均，一面更有效降低液晶層16之溫度依賴性之觀點看，較佳為提高第1間隔件12a占間隔件12之比例。具體而言，第2及第3間隔件12b、12c之各者之厚度較佳為第1間隔件12a之厚度的1.0倍以下，更佳為0.9倍以下。第1間隔件12a之厚度對間隔件12之厚度之比((第1間隔件12a之厚度)/(間隔件12之厚度))較佳為0.83以下，較佳為0.80以下。
液晶層16之厚度不均在玻璃板11a至11d較薄、易變形之情形時易產生。因此，可抑制本實施形態之液晶層16之厚度不均之技術係在玻璃板11a至11d之厚度為500 μm以下之 情形時，進而為300 μm之情形時尤其有效。
上述實施形態中，作為本發明之實施形態之一例，就液晶透鏡進行了說明。但，本發明中，液晶元件非限於液晶透鏡。液晶元件中，係包含液晶透鏡、液晶擋板、液晶顯示元件、液晶光闌等者。
上述實施形態中，就液晶元件具有複數個玻璃板，具有複數個液晶層之例進行了說明。但，本發明非限於該構成。液晶元件亦可為具有一對之玻璃板，及僅配置於一對之玻璃板間之一個液晶層。液晶元件具有複數個液晶層之情形時，亦可於液晶元件用單元，設置使複數個液晶層連通之連通口。於該情形時，可減小複數個液晶層中之壓力不均。
上述實施形態中，就於第2及第3間隔件之兩者形成用於構成注入口之開口之例進行了說明，但亦可僅於第2及第3間隔件之一者形成用於構成注入口之開口。又，亦可於第1間隔件形成構成注入口之一部分之槽。
1‧‧‧液晶元件
10‧‧‧元件本體
11a‧‧‧玻璃板
11b‧‧‧玻璃板
11c‧‧‧玻璃板
11d‧‧‧玻璃板
12‧‧‧間隔件
12a‧‧‧第1間隔件
12a1‧‧‧構成內部空間之開口
12b‧‧‧第2間隔件
12b1‧‧‧構成內部空間之開口
12b2‧‧‧構成注入口之開口
12c‧‧‧第3間隔件
12c1‧‧‧構成內部空間之開口
12c2‧‧‧構成注入口之開口
15‧‧‧密封材
16‧‧‧液晶層
17‧‧‧注入口
18‧‧‧內部空間
圖1係本發明之一實施形態之液晶元件之示意剖面圖。
圖2係本發明之一實施形態之元件本體之示意分解立體圖。
1‧‧‧液晶元件
10‧‧‧元件本體
11a‧‧‧玻璃板
11b‧‧‧玻璃板
11c‧‧‧玻璃板
11d‧‧‧玻璃板
12‧‧‧間隔件
12a‧‧‧第1間隔件
12b‧‧‧第2間隔件
12c‧‧‧第3間隔件
15‧‧‧密封材
16‧‧‧液晶層
17‧‧‧注入口
18‧‧‧內部空間

Claims (8)

  1. 一種液晶元件，其包含：第1玻璃板；第2玻璃板，其係與上述第1玻璃板對向配置；間隔件，其係配置於上述第1玻璃板與第2玻璃板之間，與上述第1及第2玻璃板劃分形成有具有注入口之內部空間；及液晶層，其係設於上述內部空間；且上述間隔件包含：第1間隔件，其係由形成有構成上述內部空間之開口之環狀玻璃板或金屬板而構成；樹脂製之第2間隔件，其係配置於上述第1玻璃板與上述第1間隔件之間，且薄於上述第1間隔件；及樹脂製之第3間隔件，其係配置於上述第2玻璃板與上述第1間隔件之間，且薄於上述第1間隔件；於上述第2及第3間隔件中之至少一者，形成有連接於上述第1間隔件之開口、且構成上述注入口之開口。
  2. 如請求項1之液晶元件，其中上述第2及第3間隔件之各者之厚度為上述第1間隔件之厚度的1.0倍以下。
  3. 如請求項1之液晶元件，其中上述第1間隔件之厚度為400μm以下。
  4. 如請求項2之液晶元件，其中上述第1間隔件之厚度為400μm以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之液晶元件，其中上述第1及第2 間隔件之各者之厚度為500μm以下。
  6. 如請求項1至4中任一項之液晶元件，其中上述第1間隔件之熱膨脹係數為50×10-7/℃以下。
  7. 如請求項5之液晶元件，其中上述第1間隔件之熱膨脹係數為50×10-7/℃以下。
  8. 一種液晶元件用單元，其包含：第1玻璃板；第2玻璃板，其係與上述第1玻璃板對向配置；及間隔件，其係配置於上述第1玻璃板與第2玻璃板之間，與上述第1及第2玻璃板劃分形成有具有注入口且供液晶注入之內部空間；且上述間隔件包含：第1間隔件，其係由形成有構成上述內部空間之開口之環狀玻璃板或金屬板而構成；樹脂製之第2間隔件，其係配置於上述第1玻璃板與上述第1間隔件之間，且薄於上述第1間隔件；及樹脂製之第3間隔件，其係配置於上述第2玻璃板與上述第1間隔件之間，且薄於上述第1間隔件；於上述第2及第3間隔件中之至少一者，形成有連接於上述第1間隔件之開口、且構成上述注入口之開口。
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