WO2012086311A1 - 多重構造液晶光学素子及びその製造方法 - Google Patents

多重構造液晶光学素子及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012086311A1
WO2012086311A1 PCT/JP2011/074915 JP2011074915W WO2012086311A1 WO 2012086311 A1 WO2012086311 A1 WO 2012086311A1 JP 2011074915 W JP2011074915 W JP 2011074915W WO 2012086311 A1 WO2012086311 A1 WO 2012086311A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
optical element
electrode
crystal optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/074915
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信義 中川
裕行 前山
孝之 本間
吉田　直子
Original Assignee
株式会社びにっと
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社びにっと filed Critical 株式会社びにっと
Priority to CN201180055801.2A priority Critical patent/CN103270447B/zh
Publication of WO2012086311A1 publication Critical patent/WO2012086311A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/291—Two-dimensional analogue deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/294—Variable focal length devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/28—Function characteristic focussing or defocussing

Definitions

  • the present invention relates to a multi-structure liquid crystal optical element formed by laminating two or more liquid crystal elements each having a liquid crystal sandwiched between substrates on which electrodes are formed and whose focal length can be controlled by an applied voltage, and a method for manufacturing the same. It is about.
  • liquid crystal optical element As an optical element using liquid crystal, a pair of transparent substrates, a pair of transparent electrodes formed on the transparent substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the transparent substrates are provided, and the magnitude of the voltage applied between the electrodes
  • a liquid crystal optical element capable of changing the focal length according to the above.
  • a liquid crystal optical element for example, a liquid crystal optical element incorporated in a micro camera in a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a digital device, etc., and having an autofocus function or a macro-micro switching function, or
  • PDA personal digital assistant
  • a liquid crystal aberration correction element used to correct aberrations that occur during recording / reproduction in an optical pickup (for example, Patent Document 1).
  • the molecular alignment state of the liquid crystal is electrically controlled, thereby changing properties such as the refractive index with respect to light.
  • the change in refractive index distribution two-dimensionally or three-dimensionally the amount of phase lag in each optical path and the refractive state of the optical path can be controlled. It is a functional element useful as an optical element.
  • the response speed of the liquid crystal optical element is inversely proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer (between both alignment films).
  • the response time is several hundred ms to several minutes. That is, the conventional liquid crystal optical element has a problem that the response speed is slow.
  • the slow response speed when controlling the equipment is a major limitation for the variable focus lens function and the aberration correction function using the liquid crystal optical element, and is a problem for practical application.
  • the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and the object of the present invention is to be excellent in mass productivity, ensure a sufficient optical distance, and improve the response speed. It is an object of the present invention to provide a multi-structure liquid crystal optical element that can be manufactured and a manufacturing method thereof.
  • a plurality of liquid crystal elements each having a liquid crystal sealed between a substrate having a segment electrode formed on an inner surface and a substrate having a common electrode formed on the inner surface are stacked.
  • a multiple structure liquid crystal optical element is provided in which the substrate on which the segment electrode is formed and the substrate on which the common electrode is formed are thinly processed to a predetermined thickness in a state where liquid crystal is sealed.
  • a substrate on which a segment electrode of a plurality of liquid crystal elements is formed and a substrate on which a common electrode is formed are thinly processed to a predetermined thickness in a state where liquid crystal is sealed. Can be prevented, and uniform optical characteristics can be obtained.
  • the substrate when the substrate is processed thinly, the substrate can be processed into a flat surface without being bent, and thus mass production can be easily performed.
  • a plurality of liquid crystal elements are laminated after being processed thinly, a sufficient optical distance can be secured and the response speed can be improved.
  • the “inner side surface of the substrate” refers to the surface of the substrate where liquid crystal exists.
  • a plurality of electrode terminals are provided on the side surface of the multi-structure liquid crystal optical element, and the plurality of electrode terminals are provided near the corners on the upper surface of the multi-structure liquid crystal optical element and the conductive layer printed on the side surface of the multi-structure liquid crystal optical element. It is preferable to provide a printed conductive pattern having a predetermined area. In this way, it is not necessary to lengthen one glass substrate and form a portion for drawing out the electrode, so that the connection reliability can be ensured and the size can be reduced.
  • the “upper surface and lower surface of the liquid crystal optical element” refers to the outer surface of the liquid crystal optical element, which is the side on which no liquid crystal exists, such as the upper side surface in FIG. Point to the bottom side.
  • side surface of the liquid crystal optical element refers to four surfaces perpendicular to the upper surface and the lower surface of the liquid crystal optical element that is a rectangular parallelepiped.
  • liquid crystal alignment directions of the liquid crystal elements stacked on each other are arranged so as to be orthogonal to each other. Thereby, the passed light can be made unpolarized.
  • the liquid crystal is preferably divided into a plurality of layers by a transparent insulating plate. Thus, the filling amount of liquid crystal and a sufficient optical distance can be ensured.
  • An element group substrate having a plurality of liquid crystal elements in which liquid crystal is sealed between a second electrode forming step, a first glass substrate on which segment electrodes are formed, and a second glass substrate on which common electrodes are formed An element group assembling step to be formed, and a thin processing step for thinly processing the first glass substrate on which the segment electrode is formed and the second glass substrate on which the common electrode is formed into a predetermined thickness after the assembling step;
  • a multi-structure liquid crystal comprising a laminating step of laminating a plurality of thinly processed element group substrates and a cutting step of cutting and separating the laminated plural element group substrates into strips or single liquid crystal elements Optical element Manufacturing method is provided.
  • the substrate on which the segment electrode is formed and the substrate on which the common electrode is formed are thinly processed to a predetermined thickness, so that deformation (deflection) of the substrate can be prevented when sealing the liquid crystal, and uniform Optical characteristics can be obtained. Further, when the substrate is processed thinly, the substrate can be processed into a flat surface without being bent. In addition, since a plurality of liquid crystal elements are laminated after being processed thinly, a sufficient optical distance can be secured and the response speed can be improved.
  • the method further includes a surface terminal portion forming step of forming a plurality of surface terminal portions that are electrically connected to the respective portions and each have a predetermined area. In this way, it is not necessary to lengthen one glass substrate and form an electrode lead-out portion as in the prior art, and it is possible to ensure connection reliability, miniaturization and easy mass production. it can.
  • the liquid crystal elements stacked in the liquid crystal elements are preferably arranged so that the alignment directions of the liquid crystals are orthogonal to each other. Thereby, the passed light can be made unpolarized.
  • the multi-structure liquid crystal optical element is formed by laminating a plurality of liquid crystal elements after being thinly processed, so that it is excellent in mass productivity and can secure a sufficient optical distance, And the response speed can be improved
  • the connection reliability of the liquid crystal optical element can be ensured, and the liquid crystal optical element Can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a multi-structure liquid crystal optical element in a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA schematically showing the configuration of the multi-structure liquid crystal optical element shown in FIG.
  • FIG. 2 is an exploded view schematically showing a configuration of the multi-structure liquid crystal optical element shown in FIG. 1.
  • 2 is a flowchart showing a method of manufacturing the multi-structure liquid crystal optical element shown in FIG. It is sectional drawing which shows the state before and behind grinding
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line BB schematically showing the configuration of the multi-structure liquid crystal optical element shown in FIG. 6.
  • FIG. 1 shows a configuration of a multi-structure liquid crystal optical element 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section taken along line AA of the multi-structure liquid crystal optical element 100.
  • positioning state of the electrode and electrode terminal of the structure liquid crystal optical element 100 is shown.
  • the multi-structure liquid crystal optical element 100 includes a first liquid crystal element 100a in which the liquid crystal 40 is sealed and a second liquid crystal element 100b in which the liquid crystal 40 is sealed. It is configured to have a rectangular parallelepiped shape by bonding and integration. A plurality of electrode terminals 91, 92, 93 and 94 are formed in the multi-structure liquid crystal optical element 100. In addition, the liquid crystal alignment direction of the first liquid crystal element 100a and the liquid crystal alignment direction of the second liquid crystal element 100b are arranged to be orthogonal to each other.
  • Each of the first liquid crystal element 100 a and the second liquid crystal element 100 b includes a first substrate 10, a second substrate 20, and a first transparent electrode 50 formed on the inner surface of the first substrate 10. And the second transparent electrode 60 and the third transparent electrode 70 formed on the inner surface of the second substrate 20, and the sealing material 30 between the first substrate 10 and the second substrate 20. And liquid crystal 40 enclosed.
  • An antireflective film 21 is attached to the central portion on the outer surface of the second substrate 20 of the first liquid crystal element 100a.
  • the antireflective film 11 is affixed to the central portion on the outer surface of the first substrate 10 of the second liquid crystal element 100b.
  • the antireflective films 11 and 21 have, for example, a certain thickness and have irregularities on the surface.
  • the first transparent electrode 50, the second transparent electrode 60, the alignment film generally provided between the third transparent electrode 70 and the liquid crystal 40, or the first substrate A transparent insulating layer and the like provided on 10 and the second substrate 20 are not shown.
  • Each of the first substrate 10 and the second substrate 20 is composed of a transparent glass substrate.
  • a liquid crystal filling region is formed between the first substrate 10 and the second substrate 20 by the sealing material 30, and the liquid crystal 40 is sealed in the liquid crystal filling region.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are thinly processed to a predetermined thickness (for example, 50 to 100 ⁇ m) in a state where the liquid crystal 40 is sealed.
  • the liquid crystal 40 is, for example, a nematic liquid crystal (Np liquid crystal) having a positive dielectric anisotropy in which a major axis of a molecule is directed in an electric field direction when a voltage is applied.
  • the thickness of the liquid crystal layer is 10 to 30 ⁇ m.
  • the liquid crystal 40 may be made of another liquid crystal material having the same function.
  • the first transparent electrode 50 is a common electrode, and is formed on the inner surface of the first substrate 10 using an ITO (indium tin oxide) material.
  • the first transparent electrode 50 is formed in a circular shape, for example, and is electrically connected to the electrode terminal 91.
  • An alignment film is formed on the surface of the first transparent electrode 50.
  • the second transparent electrode 60 is a segment electrode, and is formed at the center on the inner side surface of the second substrate 20 using an ITO material.
  • the second transparent electrode 60 is formed in a circular shape, for example, and is electrically connected to the electrode terminal 94.
  • An independent control voltage can be applied via the electrode terminal 94.
  • the third transparent electrode 70 is a segment electrode, and is formed around the second transparent electrode 60 on the inner surface of the second substrate 20 using an ITO material.
  • the third transparent electrode 70 is formed in a shape having a circular notch at the center, and is electrically connected to the electrode terminal 92. An independent control voltage can be applied via the electrode terminal 92.
  • the heater 80 is formed on the inner surface of the first substrate 10 so as to surround the first transparent electrode 50.
  • the heater 80 is electrically connected to the electrode terminals 93 and 91.
  • the electrode terminals 91, 92, 93 and 94 are composed of side surface terminal portions 91a, 92a, 93a and 94a and surface terminal portions 91b, 92b, 93b and 94b formed on the upper surface.
  • the side terminal portions 91a, 92a, 93a, and 94a are formed by printing a conductive layer on the side surface of the multi-structure liquid crystal optical element 100.
  • the surface terminal portions 91b, 92b, 93b and 94b are formed by printing a conductive pattern on the upper surface of the multi-structure liquid crystal optical element 100 at positions corresponding to the side surface terminal portions 91a, 92a, 93a and 94a.
  • Electrode terminals 91, 92, 93 and 94 are electrically connected to the first transparent electrode 50, the second transparent electrode 60, the third transparent electrode 70 and the heater 80. Therefore, the control voltage applied from the outside via these electrode terminals 91, 92, 93 and 94 is applied to the first transparent electrode 50, the second transparent electrode 60, the third transparent electrode 70 and the heater 80, respectively. Is done.
  • conductive patterns 91c, 92c, 93c, and 94c are printed at corresponding corners of the surfaces on which the electrodes of the first substrate 10 and the second substrate 20 are formed.
  • the first transparent electrode 50 is connected to the conductive pattern 91c.
  • the second transparent electrode 60 is connected to the conductive pattern 94c.
  • the third transparent electrode 70 is connected to the conductive pattern 92c.
  • the heater 80 is connected to the conductive pattern 93c.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the multi-structure liquid crystal optical element 100.
  • FIG. 5 shows a state before and after polishing for thinning the substrate of the liquid crystal element.
  • the multi-structure liquid crystal optical element 100 when the multi-structure liquid crystal optical element 100 is manufactured, first, the first liquid crystal element 100a and the second liquid crystal element 100b are respectively manufactured, and then the manufactured first liquid crystal element is manufactured. 100a and the second liquid crystal element 100b are stacked.
  • the upper substrate (first glass substrate) corresponding to the second substrate 20 portion when individually cut is processed into a predetermined dimension (S10).
  • a sheet-like glass substrate having a thickness of 150 ⁇ m is processed to have a size of 200 mm ⁇ 200 mm.
  • a plurality of elements can be formed on the sheet-like glass substrate.
  • an ITO film is stacked on the inner side surface (the surface on the side filled with liquid crystal) of the upper substrate to form electrodes.
  • a patterning process such as etching is performed to form the second transparent electrode 60, the third transparent electrode 70, and the conductive patterns 92c and 94c at the corners for each element (S11).
  • a high resistance film is laminated on the ITO film of the upper substrate (S12).
  • an alignment film is laminated thereon, and an alignment process is performed (S13).
  • the alignment film is a liquid crystal alignment film such as polyimide (PI).
  • the lower substrate (second glass substrate) corresponding to the first substrate 10 portion is processed into a predetermined dimension (S14).
  • a sheet-like glass substrate having a thickness of 150 ⁇ m is processed to have a size of 200 mm ⁇ 200 mm.
  • an ITO film is laminated on the inner side surface (the surface on the side filled with liquid crystal) of the lower substrate to form electrodes (S15).
  • a patterning process such as etching is performed to form a common electrode for each element.
  • a heater 80 is formed around the common electrode.
  • conductive patterns 91c and 93c are formed.
  • an alignment film is stacked on the ITO film of the lower substrate, and an alignment process is performed (S16).
  • the alignment direction of the alignment film is the same as the alignment direction of the alignment film on the second substrate 20 side.
  • the sealing material 30 mixed with the gap material is printed in a ring shape (S17).
  • the liquid crystal 40 is dropped inside the ring-shaped sealing material 30 using a liquid crystal dropping device (S18).
  • the upper substrate and the lower substrate are overlapped to assemble a first liquid crystal element group substrate in which a plurality of liquid crystal optical elements are arranged in a matrix (S19). .
  • the surfaces of the upper and lower substrates are polished so that the thickness of the first liquid crystal element group substrate becomes, for example, about 50 ⁇ m (S20). That is, the upper and lower substrates are thinned to the line C in FIG.
  • a polishing method a mechanical method or an etching method is used.
  • a first liquid crystal element group substrate in which a plurality of first liquid crystal elements 100a as shown in FIG. 5B are arranged in a matrix is obtained.
  • the upper substrate (first glass substrate) corresponding to the second substrate 20 portion when individually cut is processed into a predetermined dimension (S21).
  • a sheet-like glass substrate having a thickness of 150 ⁇ m is processed into a size of 200 mm ⁇ 200 mm.
  • a plurality of elements can be formed on the sheet-like glass substrate.
  • an ITO film is laminated on the inner side surface (the surface on the side filled with liquid crystal) of the upper substrate to form an electrode (S22).
  • the patterning process by etching etc. is performed and the 2nd transparent electrode 60, the 3rd transparent electrode 70, and the conductive patterns 92c and 94c are formed for every element.
  • a high resistance film is laminated on the ITO film of the upper substrate (S23).
  • an alignment film is stacked thereon, and an alignment process is performed (S24).
  • the alignment film is a liquid crystal alignment film such as polyimide (PI).
  • the lower substrate (second glass substrate) corresponding to the first substrate 10 portion is processed into a predetermined dimension (S25).
  • a sheet-like glass substrate having a thickness of 150 ⁇ m is processed to have a size of 200 mm ⁇ 200 mm.
  • an ITO film is laminated on the inner side surface (the surface on the side filled with liquid crystal) of the lower substrate to form an electrode (S26).
  • a patterning process by etching or the like is performed to form a common electrode for each element.
  • a heater 80 is formed around the common electrode.
  • conductive patterns 91c and 93c are formed.
  • an alignment film is laminated on the ITO film of the lower substrate, and an alignment process is performed (S27).
  • the alignment direction of the alignment film is the same as the alignment direction of the alignment film on the second substrate 20 side.
  • the sealing material 30 mixed with the gap material is printed in a ring shape (S28).
  • the liquid crystal 40 is dropped inside the ring-shaped sealing material 30 using a liquid crystal dropping device (S29).
  • the upper substrate and the lower substrate are overlapped to assemble a first liquid crystal element group substrate in which a plurality of liquid crystal optical elements are arranged in a matrix (S30). .
  • the surfaces of the upper and lower substrates are polished so that the thickness of the first liquid crystal element group substrate is, for example, about 50 ⁇ m (S31). That is, the upper and lower substrates are thinned to the line C in FIG.
  • a polishing method a mechanical method or an etching method is used. Thereby, a first liquid crystal element group substrate in which a plurality of second liquid crystal elements 100b as shown in FIG. 5B are arranged in a matrix is obtained.
  • first liquid crystal element group substrate in which a plurality of first liquid crystal elements 100a are arranged in a matrix
  • second liquid crystal element group substrate in which a plurality of second liquid crystal elements 100b are arranged in a matrix.
  • the liquid crystal element group substrate is manufactured by stacking and bonding (S32). Adhesion is performed with an optical adhesive.
  • the liquid crystal alignment directions of the first liquid crystal element 100a and the second liquid crystal element 100b are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • a conductive pattern is printed at the corner of each element on the surface of the substrate for the liquid crystal element group (centering on the position where the cutting lines intersect) to form the surface terminal portions 91b, 92b, 93b, and 94b (S33).
  • the substrate for the liquid crystal element group in which the plurality of liquid crystal elements formed in this manner are arranged in a matrix is cut into a strip shape, and a strip-shaped substrate in which the plurality of liquid crystal elements are arranged in a row is produced (S34).
  • a conductive layer is printed on the side surface of the strip-shaped substrate to form side surface terminal portions 91a, 92a, 93a, and 94a (S35).
  • the side terminal portions 91a, 92a, 93a and 94a are printed at positions corresponding to the surface terminal portions 91b, 92b, 93b and 94b printed on the surface of the substrate.
  • the strip-shaped substrate thus formed is cut using a slicer or the like and separated into individual liquid crystal elements, that is, product sizes (S36). Finally, for each separated liquid crystal element, an anti-reflective film 21 is attached to the central portion on the outer surface of the second substrate 20 of the first liquid crystal element 100a, and the second liquid crystal element 100b has a second thickness.
  • the antireflective film 11 is affixed to the central portion on the outer surface of the first substrate 10 (S37).
  • the multi-structure liquid crystal optical element 100 has a rectangular parallelepiped shape by superimposing, bonding, and integrating the first liquid crystal element 100a and the second liquid crystal element 100b. It is configured.
  • the first liquid crystal element 100a and the second liquid crystal element 100b are thinly processed to a predetermined thickness in a state where liquid crystal is sealed.
  • the substrate on which the segment electrode is formed and the substrate on which the common electrode is formed are processed thinly to a predetermined thickness with liquid crystal sealed, that is, relatively until the assembly stage of each liquid crystal element. Since a thick glass substrate is used, deformation (bending) of the substrate can be prevented when encapsulating the liquid crystal, and uniform optical characteristics can be obtained. In addition, when the substrate is processed thinly, the substrate can be processed into a flat surface without being bent, and thus mass production can be easily performed. In addition, since a plurality of liquid crystal elements are laminated after being processed thinly, a sufficient optical distance can be secured and the response speed can be improved.
  • the alignment directions of the liquid crystal elements of the liquid crystal elements stacked on each other are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • FIG. 6 shows a configuration of the multi-structure liquid crystal optical element 200 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows a cross section taken along the line BB of the multi-structure liquid crystal optical element 200.
  • the reference numerals of the respective parts of the second liquid crystal element 200b, the third liquid crystal element 200c, and the fourth liquid crystal element 200d are omitted.
  • the multi-structure liquid crystal optical element 200 is formed by stacking a first liquid crystal element 200a, a second liquid crystal element 200b, a third liquid crystal element 200c, and a fourth liquid crystal element 200d. By forming, it is configured to have a rectangular parallelepiped shape.
  • An antireflective film 21 is attached to the central portion on the outer surface of the second substrate 20 of the first liquid crystal element 200a.
  • the antireflective film 11 is attached to the central portion on the outer surface of the first substrate 10 of the fourth liquid crystal element 200d.
  • Each liquid crystal element has a configuration similar to that of the first liquid crystal element 100a and the second liquid crystal element 100b of the first embodiment described above. Here, detailed description thereof is omitted.
  • the method for manufacturing the multi-structure liquid crystal optical element 200 is the same as the method for manufacturing the multi-structure liquid crystal optical element 100 described above except that four liquid crystal elements are stacked. Here, detailed description thereof is omitted.
  • the multi-structure liquid crystal optical element 200 can obtain the same effect as the multi-structure liquid crystal optical element 100 described above, and is formed by laminating and integrating the four liquid crystal elements, so that the response speed
  • the lens power in the case of a liquid crystal lens can be increased by increasing the optical distance.
  • the multi-structure liquid crystal optical element formed by laminating two and four liquid crystal elements has been described, but the present invention is not limited to this.
  • each liquid crystal element of the multi-structure liquid crystal optical elements 100 and 200 is provided with the heater 80, but the present invention is not limited to this. Depending on the necessity of temperature control, the heater 80 may not be provided.
  • the liquid crystal alignment directions of the liquid crystal elements stacked on each other are arranged so as to be orthogonal to each other, but the present invention is not limited to this. .
  • the liquid crystal elements 100a, 100b, 200a, 200b, 200c, and 200d each have a single liquid crystal layer, but the present invention is not limited to this. is not.
  • These liquid crystal layers may be divided into a plurality of layers by a transparent insulating plate or the like. Thereby, the filling amount of liquid crystal and a sufficient optical distance can be ensured.
  • the present invention relates to an optical pickup as a liquid crystal optical element having a micro camera built in a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a digital device or the like, and having an autofocus function and a macro-micro switching function, and in an optical disc apparatus. It can be used as a liquid crystal aberration correction element used to correct aberrations that occur during recording / reproduction.
  • PDA personal digital assistant
  • a liquid crystal aberration correction element used to correct aberrations that occur during recording / reproduction.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)

Abstract

　量産性に優れると共に、十分な光学的距離を確保することができ、かつ応答速度を向上することができる多重構造液晶光学素子及びその製造方法を提供する。多重構造液晶光学素子は、内側面上にセグメント電極が形成された基板と内側面上にコモン電極が形成された基板との間に液晶が封入された液晶素子が複数個互いに積層されて構成されており、セグメント電極が形成された基板とコモン電極が形成された基板とは、液晶が封入された状態で所定厚さに薄く加工されている。

Description

多重構造液晶光学素子及びその製造方法
　本発明は、電極を形成した基板の間に液晶を挟んで構成され、印加する電圧により焦点距離を制御することができる２以上の液晶素子を積層してなる多重構造液晶光学素子及びその製造方法に関するものである。
　従来、液晶を用いた光学素子として、一対の透明基板と透明基板上に形成される一対の透明電極と透明基板間に挟持された液晶層とを備え、電極間に印加される電圧の大きさに応じて焦点距離を可変し得る液晶光学素子が知られている。この種の液晶光学素子としては、例えば、携帯電話機、携帯情報端末機（ＰＤＡ）もしくはデジタル機器等における超小型カメラに内蔵され、オートフォーカス機能やマクロ－ミクロ切替機能を持つ液晶光学素子、または、光ディスク装置において、光ピックアップにおける記録・再生時に生ずる収差を補正するために用いる液晶収差補正素子などがある（例えば、特許文献１）。
　従来の液晶光学素子では、液晶の分子配列状態を電気的に制御し、それによって、光に対する屈折率などの性質を変化させている。二次元的又は三次元的に屈折率の分布を変化制御することによって、各光路における位相遅れ量や光路の屈折状態を制御できるので、電子的に焦点を可変できる液晶レンズや液晶収差補正素子などの光学素子として有益な機能素子である。
特開２００２－２３７０７７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のものを含む従来の液晶光学素子によると、実応用に有用な光の屈折効果を最大限に引き出すためには、液晶光学素子の一対の透明電極の間に、光路に沿って十分な量の液晶を保持する必要があり、このために液晶層の厚さ（両配向膜の間）は、通常の液晶表示素子が数μｍ程度であるのに対して、３０～１００μｍ程度と極めて厚くする必要がある。
　また、液晶光学素子の応答速度は、液晶層の厚さ（両配向膜の間）の２乗に逆比例することが知られており、このように液晶層の厚い液晶光学素子の場合には、応答時間は数１００ｍｓ～数分になる。即ち、従来の液晶光学素子は、応答速度が遅いという問題があった。
　機器を制御する際に応答速度が遅いことは、液晶光学素子を利用する焦点可変レンズ機能や収差補正機能にとって大きな制約であり、実用化への課題であった。
　そこで、本発明は従来技術の上述した問題点を解消するものであり、本発明の目的は、量産性に優れると共に、十分な光学的距離を確保することができ、かつ応答速度を向上することができる多重構造液晶光学素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明によれば、内側面上にセグメント電極が形成された基板と内側面上にコモン電極が形成された基板との間に液晶が封入された液晶素子が複数個互いに積層されて構成されており、セグメント電極が形成された基板とコモン電極が形成された基板とは、液晶が封入された状態で所定厚さに薄く加工されている多重構造液晶光学素子が提供される。
　複数の液晶素子のセグメント電極が形成された基板とコモン電極が形成された基板とは、液晶が封入された状態で所定厚さに薄く加工されるため、液晶を封入する際に基板の変形（撓み）を防ぐことができ、均一な光学特性が得られる。また、基板を薄く加工するとき、基板は撓みを生じることがなく、平坦な面に加工することができるため、大量生産が容易にできる。また、複数の液晶素子が薄く加工された後、積層するため、十分な光学的距離を確保し、かつ応答速度を向上することができる。本明細書において、「基板の内側面」とは、その基板において液晶の存在する側の面を指している。
　多重構造液晶光学素子の側面上に複数の電極端子が設けられ、これら複数の電極端子は多重構造液晶光学素子の側面に印刷された導電層と、多重構造液晶光学素子の上面における角部近傍に印刷された所定面積の導電パターンとを備えていることが好ましい。このように、片方のガラス基板を長くし電極を引き出す部を形成することが必要なく、接続の信頼性を確保することができると共に、小型化を図ることができる。本明細書において、「液晶光学素子の上面及び下面」とは、その液晶光学素子において最も外側の液晶素子における液晶の存在しない側である外側の面を指しており、例えば図２における上側面及び下側面をそれぞれ指している。また、本明細書において、「液晶光学素子の側面」とは、直方体である液晶光学素子の上面及び下面に対して垂直の４つの面を指している。
　互いに積層されている液晶素子の液晶の配向方向は、互いに直交するように配置されていることが好ましい。これにより、通過した光を無偏向にすることができる。
　液晶は、透明な絶縁板により複数層に分割されていることが好ましい。このように、液晶の充填量及び十分な光学的距離を確保することができる。
　本発明によれば、複数の液晶素子を切り出せる第１のガラス基板にセグメント電極を形成する第１の電極形成工程と、複数の液晶素子を切り出せる第２のガラス基板にコモン電極を形成する第２の電極形成工程と、セグメント電極が形成された第１のガラス基板とコモン電極が形成された第２のガラス基板との間に液晶を封入し複数の液晶素子を有する素子群用基板を形成する素子群組立工程と、組立工程の後に、セグメント電極が形成された第１のガラス基板とコモン電極が形成された第２のガラス基板とを所定厚さに薄く加工する薄型加工工程と、薄く加工された複数の素子群用基板を互いに積層する積層工程と、積層された複数の素子群用基板を短冊又は単一の液晶素子に切断分離する切断工程とを備えている多重構造液晶光学素子の製造方法が提供される。
　組立工程の後に、セグメント電極が形成された基板とコモン電極が形成された基板とを所定厚さに薄く加工するため、液晶を封入する際に基板の変形（撓み）を防ぐことができ、均一な光学特性が得られる。また、基板を薄く加工するとき、基板は撓みを生じることがなく、平坦な面に加工することができる。また、複数の液晶素子が薄く加工された後、積層するため、十分な光学的距離を確保し、かつ応答速度を向上することができる。
　短冊又は単一の液晶素子の側面に導電層を印刷し複数の側面端子部を形成する側面端子部形成工程と、短冊又は単一の液晶素子の表面に導電パターンを印刷し、複数の側面端子部にそれぞれ電気的に接続されておりそれぞれが所定面積を有する複数の表面端子部を形成する表面端子部形成工程とをさらに備えることが好ましい。このように、従来のように片方のガラス基板を長くし電極を引き出す部を形成することが必要なく、接続の信頼性を確保することができると共に、小型化ができ、かつ大量生産が容易にできる。
　積層工程において、互いに積層されている液晶素子の液晶の配向方向が互いに直交するように配置されることが好ましい。これにより、通過した光を無偏向にすることができる。
　本発明によれば、多重構造液晶光学素子は、複数の液晶素子が薄く加工された後、積層して構成されるため、量産性に優れると共に、十分な光学的距離を確保することができ、かつ応答速度を向上することができる
　また、多重構造液晶光学素子の側面上にセグメント電極及びコモン電極にそれぞれ接続される複数の電極端子が設けられることで、液晶光学素子の接続の信頼性を確保することができ、かつ液晶光学素子の小型化を図ることができる。
本発明の第１の実施形態における多重構造液晶光学素子の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示した多重構造液晶光学素子の構成を概略的に示すＡ－Ａ線断面図である。 図１に示した多重構造液晶光学素子の構成を概略的に示す分解図である。 図１に示した多重構造液晶光学素子の製造方法を示すフローチャートである。 液晶素子の基板を薄くする研磨前後の状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態における多重構造液晶光学素子の構成を概略的に示す斜視図である。 図６に示した多重構造液晶光学素子の構成を概略的に示すＢ－Ｂ線断面図である。
　以下、本発明に係る多重構造液晶光学素子の実施形態を、図を参照して説明する。
　図１は本発明の第１の実施形態における多重構造液晶光学素子１００の構成を示しており、図２はこの多重構造液晶光学素子１００のＡ－Ａ線断面を示しており、図３は多重構造液晶光学素子１００の電極と電極端子の配置状態を示している。
　図１～図３に示すように、多重構造液晶光学素子１００は、液晶４０が封入された第１の液晶素子１００ａと、液晶４０が封入された第２の液晶素子１００ｂとを互いに重畳し、接着して一体化することにより、直方体形状を有するように構成されている。この多重構造液晶光学素子１００には複数の電極端子９１，９２，９３及び９４が形成されている。また、第１の液晶素子１００ａの液晶の配向方向と、第２の液晶素子１００ｂの液晶の配向方向とは互いに直交するように配置される。
　第１の液晶素子１００ａ及び第２の液晶素子１００ｂの各々は、第１の基板１０と、第２の基板２０と、第１の基板１０の内側面上に形成された第１の透明電極５０と、第２の基板２０の内側面上に形成された第２の透明電極６０及び第３の透明電極７０と、第１の基板１０と第２の基板２０との間にシール材３０を介して封入された液晶４０とを備えている。第１の液晶素子１００ａの第２の基板２０の外側面上の中央部に無反射膜２１が貼り付けられている。第２の液晶素子１００ｂの第１の基板１０の外側面上の中央部に無反射膜１１が貼り付けられている。無反射膜１１及び２１は、例えば、一定の厚みを有し、かつ表面に凹凸を有するものである。
　なお、図２及び図３においては、第１の透明電極５０、第２の透明電極６０及び第３の透明電極７０と液晶４０との間に一般的に設けられる配向膜や、第１の基板１０と第２の基板２０とに設けられる透明絶縁層等は図示を省略している。
　第１の基板１０及び第２の基板２０の各々は、透明ガラス基板から構成されている。第１の基板１０と第２の基板２０との間にシール材３０により液晶充填領域が形成されており、この液晶充填領域内に液晶４０が封入されている。これら第１の基板１０及び第２の基板２０は、液晶４０が封入された状態で所定厚さ（例えば、５０～１００μｍ）に薄く加工されている。
　液晶４０は、例えば、電圧印加時に、分子の長軸が電界方向に向く誘電率異方性が正のネマチック液晶（Ｎｐ液晶）である。この例の場合、液晶層の厚さは、１０～３０μｍである。液晶４０を同様の機能を備えた他の液晶材料で構成しても良いことはもちろんである。
　第１の透明電極５０は、コモン電極であり、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）材料を用いて第１の基板１０の内側面上に形成されている。この第１の透明電極５０は、例えば円形に形成され、電極端子９１に電気的に接続されている。また、第１の透明電極５０の表面には配向膜が形成されている。
　第２の透明電極６０は、セグメント電極であり、ＩＴＯ材料を用いて第２の基板２０の内側面上の中央部に形成されている。この第２の透明電極６０は、例えば円形に形成され、かつ電極端子９４に電気的に接続されている。この電極端子９４を介して独立した制御電圧を印加できるように構成されている。
　第３の透明電極７０は、セグメント電極であり、ＩＴＯ材料を用いて第２の基板２０の内側面上の第２の透明電極６０の周辺に形成されている。この第３の透明電極７０は、中央部に円形の切欠部を有する形状に形成され、かつ電極端子９２に電気的に接続されている。この電極端子９２を介して独立した制御電圧を印加できるように構成されている。
　ヒータ８０は、図３に示すように、第１の基板１０の内側面上に第１の透明電極５０を囲むように形成されている。このヒータ８０は、電極端子９３及び９１に電気的に接続されている。
　電極端子９１，９２，９３及び９４は、側面端子部９１ａ，９２ａ，９３ａ及び９４ａと、上面上に形成された表面端子部９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ及び９４ｂとから構成されている。側面端子部９１ａ，９２ａ，９３ａ及び９４ａは、多重構造液晶光学素子１００の側面に導電層を印刷することによって形成される。一方、表面端子部９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ及び９４ｂは、多重構造液晶光学素子１００の上面に側面端子部９１ａ，９２ａ，９３ａ及び９４ａに対応する位置に導電パターンを印刷することによって形成される。これら電極端子９１，９２，９３及び９４は、第１の透明電極５０、第２の透明電極６０、第３の透明電極７０及びヒータ８０に電気的に接続されている。従って、これら電極端子９１，９２，９３及び９４を介して外部から印加される制御電圧は、第１の透明電極５０、第２の透明電極６０、第３の透明電極７０及びヒータ８０にそれぞれ印加される。
　また、第１の基板１０及び第２の基板２０の電極が形成される面の対応する各角部に導電パターン９１ｃ，９２ｃ，９３ｃ及び９４ｃが印刷されている。ここで、第１の透明電極５０は導電パターン９１ｃと接続されている。第２の透明電極６０は導電パターン９４ｃと接続されている。第３の透明電極７０は導電パターン９２ｃと接続されている。ヒータ８０は導電パターン９３ｃと接続されている。導電パターン９１ｃ，９２ｃ，９３ｃ及び９４ｃを印刷することで、電極と該電極に対応する側面端子部との接触面積が大きくなり、導通の信頼性を確保することができる。また、側面に側面端子部９１ａ，９２ａ，９３ａ及び９４ａを印刷する際に、印刷される導通材料が内部に進入することを防ぐことができる。
　以下、多重構造液晶光学素子１００の製造方法について説明する。図４は多重構造液晶光学素子１００の製造方法を示すフローチャートである。図５は液晶素子の基板を薄くする研磨前後の状態を示している。
　図４に示すように、多重構造液晶光学素子１００を製造する際には、まず、第１の液晶素子１００ａ及び第２の液晶素子１００ｂをそれぞれ作製し、そして、この作製した第１の液晶素子１００ａと第２の液晶素子１００ｂとを積層する。
　まず、第１の液晶素子形成工程について、図４のステップＳ１０～Ｓ２０を参照して説明する。
　まず、個々に切断した場合に第２の基板２０部分に対応する上側の基板（第１のガラス基板）を所定寸法に加工する（Ｓ１０）。例えば、厚さ１５０μｍのシート状ガラス基板を２００ｍｍ×２００ｍｍの寸法となるように加工する。このシート状ガラス基板には複数の素子を形成できる。次いで、上側の基板の内側面（液晶を充填する側の面）上にＩＴＯ膜を積層し、電極を形成する。ここでは、エッチング等によるパターニング処理を行って素子ごとに第２の透明電極６０と第３の透明電極７０と角部に導電パターン９２ｃ及び９４ｃとを形成する（Ｓ１１）。次いで、この上側の基板のＩＴＯ膜上に高抵抗膜を積層する（Ｓ１２）。さらにその上に配向膜を積層し、配向処理を行う（Ｓ１３）。配向膜は、ポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）等の液晶配向膜である。
　また、個々に切断した場合に第１の基板１０部分に対応する下側の基板（第２のガラス基板）を所定寸法に加工する（Ｓ１４）。例えば、厚さ１５０μｍのシート状ガラス基板を２００ｍｍ×２００ｍｍの寸法となるように加工する。次いで、下側の基板の内側面（液晶を充填する側の面）上にＩＴＯ膜を積層し、電極を形成する（Ｓ１５）。ここでは、エッチング等によるパターニング処理を行って素子ごとにコモン電極を形成する。また、コモン電極の周辺にヒータ８０を形成する。さらに、導電パターン９１ｃ及び９３ｃを形成する。次いで、この下側の基板のＩＴＯ膜上に配向膜を積層し、配向処理を行う（Ｓ１６）。ここで、配向膜の配向方向は、上記の第２の基板２０側の配向膜の配向方向と同じである。次いで、素子ごとに液晶を封入する液晶充填領域を形成するために、ギャップ材を混入したシール材３０をリング状に印刷する（Ｓ１７）。その後、液晶滴下装置を用いてリング状のシール材３０の内側に液晶４０を滴下する（Ｓ１８）。
　次いで、図５（ａ）に示すように、上側の基板と下側の基板とを重畳して、複数の液晶光学素子がマトリクス状に整列した第１の液晶素子群用基板を組み立てる（Ｓ１９）。次いで、上側及び下側の基板の表面を第１の液晶素子群用基板の厚さが例えば約５０μｍとなるように研磨する（Ｓ２０）。即ち、上側及び下側の基板を図５（ａ）中の線Ｃまでに薄くする。研磨方法としては、メカニカル法又はエッチング法を用いる。これにより、図５（ｂ）に示すような第１の液晶素子１００ａが複数、マトリクス状に整列した第１の液晶素子群用基板が得られる。
　次に、第２の液晶素子形成工程について、図４のステップＳ２１～Ｓ３１を参照して説明する。
　まず、個々に切断した場合に第２の基板２０部分に対応する上側の基板（第１のガラス基板）を所定寸法に加工する（Ｓ２１）。例えば、厚さ１５０μｍのシート状ガラス基板を２００ｍｍ×２００ｍｍの寸法に加工する。このシート状ガラス基板には複数の素子を形成できる。次いで、上側の基板の内側面（液晶を充填する側の面）上にＩＴＯ膜を積層し、電極を形成する（Ｓ２２）。ここでは、エッチング等によるパターンニング処理を行って素子ごとに第２の透明電極６０と第３の透明電極７０と導電パターン９２ｃ及び９４ｃとを形成する。次いで、この上側の基板のＩＴＯ膜上に高抵抗膜を積層する（Ｓ２３）。さらにその上に配向膜を積層し、配向処理を行う（Ｓ２４）。配向膜は、ポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）等の液晶配向膜である。
　また、個々に切断した場合に第１の基板１０部分に対応する下側の基板（第２のガラス基板）を所定寸法に加工する（Ｓ２５）。例えば、厚さ１５０μｍのシート状ガラス基板を２００ｍｍ×２００ｍｍの寸法となるように加工する。次いで、下側の基板の内側面（液晶を充填する側の面）上にＩＴＯ膜を積層し、電極を形成する（Ｓ２６）。ここでは、エッチング等によるパターンニング処理を行って素子ごとにコモン電極を形成する。また、コモン電極の周辺にヒータ８０を形成する。さらに、導電パターン９１ｃ及び９３ｃを形成する。次いで、この下側の基板のＩＴＯ膜上に配向膜を積層し、配向処理を行う（Ｓ２７）。ここで、配向膜の配向方向は、上記の第２の基板２０側の配向膜の配向方向と同じである。次いで、素子ごとに液晶を封入する液晶充填領域を形成するために、ギャップ材を混入したシール材３０をリング状に印刷する（Ｓ２８）。その後、液晶滴下装置を用いてリング状のシール材３０の内側に液晶４０を滴下する（Ｓ２９）。
　次いで、図５（ａ）に示すように、上側の基板と下側の基板とを重畳して、複数の液晶光学素子がマトリクス状に整列した第１の液晶素子群用基板を組み立てる（Ｓ３０）。次いで、上側及び下側の基板の表面を第１の液晶素子群用基板の厚さが例えば約５０μｍとなるように研磨する（Ｓ３１）。即ち、上側及び下側の基板を図５（ａ）中の線Ｃまでに薄くする。研磨方法としては、メカニカル法又はエッチング法を用いる。これにより、図５（ｂ）に示すような第２の液晶素子１００ｂが複数、マトリクス状に整列した第１の液晶素子群用基板が得られる。
　その後、複数の第１の液晶素子１００ａがマトリクス状に整列した第１の液晶素子群用基板と、複数の第２の液晶素子１００ｂがマトリクス状に整列した第２の液晶素子群用基板とを積層して接着し、液晶素子群用基板を作製する（Ｓ３２）。接着は光学接着剤によって行われる。ここで、積層する際に、第１の液晶素子１００ａと、第２の液晶素子１００ｂとの液晶の配向方向が互いに直交するように配置される。
　次いで、液晶素子群用基板の表面において各素子の角部に（切断線の交差する位置を中心とする）導電パターンを印刷し、表面端子部９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ及び９４ｂを形成する（Ｓ３３）。次いで、このように形成した複数の液晶素子がマトリクス状に整列した液晶素子群用基板を短冊状に切断し、複数の液晶素子が一列に整列した短冊状基板を作製する（Ｓ３４）。そして、短冊状基板の側面に導電層を印刷し、側面端子部９１ａ，９２ａ，９３ａ及び９４ａを形成する（Ｓ３５）。側面端子部９１ａ，９２ａ，９３ａ及び９４ａは、基板の表面に印刷された表面端子部９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ及び９４ｂに対応する位置に印刷される。
　このように形成した短冊状基板をスライサー等を用いて切断し、個々の液晶素子、即ち製品サイズに分離する（Ｓ３６）。最後に、分離された個々の液晶素子に対して、第１の液晶素子１００ａの第２の基板２０の外側面上の中央部に無反射膜２１を貼り付け、第２の液晶素子１００ｂの第１の基板１０の外側面上の中央部に無反射膜１１を貼り付ける（Ｓ３７）。以上の製造工程によって、図１に示す多重構造液晶光学素子１００が得られる。なお、無反射膜１１及び２１の貼り付けは、切断分離の前に行ってもよい。
　このように、本実施形態における多重構造液晶光学素子１００は、第１の液晶素子１００ａと、第２の液晶素子１００ｂとを互いに重畳し、接着して一体化することにより、直方体形状を有するように構成されている。第１の液晶素子１００ａと、第２の液晶素子１００ｂとは液晶が封入された状態で所定厚さに薄く加工される。
　これにより、セグメント電極が形成された基板とコモン電極が形成された基板とは、液晶が封入された状態で所定厚さに薄く加工されるため、即ち各液晶素子の組立段階までに比較的に厚いガラス基板を用いるため、液晶を封入する際に基板の変形（撓み）を防ぐことができ、均一な光学特性が得られる。また、基板を薄く加工するとき、基板は撓みを生じることがなく、平坦な面に加工することができるため、大量生産が容易にできる。また、複数の液晶素子が薄く加工された後、積層するため、十分な光学的距離を確保し、かつ応答速度を向上することができる。
　多重構造液晶光学素子１００の側面上に複数の電極端子が設けられるため、従来のように片方のガラス基板を長くし電極を引き出す部を形成することが必要なく、接続の信頼性を確保することができると共に、小型化を図ることができる。
　互いに積層されている液晶素子の液晶の配向方向は、互いに直交するように配置されているため、通過した光を無偏向にすることができる。
　また、各液晶素子の組立段階までに比較的に厚いガラス基板を用いるため、液晶を封入する際に基板の変形を防ぐことができ、均一な光学特性が得られる。
　図６は本発明の第２の実施形態における多重構造液晶光学素子２００の構成を示しており、図７はこの多重構造液晶光学素子２００のＢ－Ｂ線断面を示している。図７において、第２の液晶素子２００ｂ、第３の液晶素子２００ｃ及び第４の液晶素子２００ｄの各部の符号を省略している。
　図６及び図７に示すように、多重構造液晶光学素子２００は、第１の液晶素子２００ａ、第２の液晶素子２００ｂ、第３の液晶素子２００ｃ及び第４の液晶素子２００ｄを積層して一体化することにより、直方体形状を有するように構成されている。第１の液晶素子２００ａの第２の基板２０の外側面上の中央部に無反射膜２１が貼り付けられている。第４の液晶素子２００ｄの第１の基板１０の外側面上の中央部に無反射膜１１が貼り付けられている。各液晶素子は、上述した第１の実施形態の第１の液晶素子１００ａ及び第２の液晶素子１００ｂと同様な構成を有している。ここで、その詳細な説明を省略する。
　また、多重構造液晶光学素子２００の製造方法は、４つの液晶素子を積層する以外に上述した多重構造液晶光学素子１００の製造方法と同様である。ここで、その詳細な説明を省略する。
　このように多重構造液晶光学素子２００は、上述した多重構造液晶光学素子１００と同様な効果が得られると共に、４つの液晶素子を薄く加工した後に積層して一体化して構成されるため、応答速度を確保すると共に、光学的距離をより長くすることで、液晶レンズとする場合のレンズパワーをより大きくすることができる。
　なお、上述した実施の形態においては、２つ及び４つの液晶素子を積層してなる多重構造液晶光学素子について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
　また、上述した実施の形態において、多重構造液晶光学素子１００及び２００の各液晶素子は、ヒータ８０を設けたものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。温度制御の必要性によって、ヒータ８０を設けなくてもよい。
　また、上述した多重構造液晶光学素子１００及び２００において、互いに積層されている液晶素子の液晶の配向方向は、互いに直交するように配置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
　また、上述した多重構造液晶光学素子１００及び２００において、液晶素子１００ａ，１００ｂ，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ及び２００ｄは、それぞれ一層の液晶層を有するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。これらの液晶層は、透明な絶縁板等により複数層に分割されるようにしてもよい。これにより、液晶の充填量及び十分な光学的距離を確保することができる。
　本発明は、携帯電話機、携帯情報端末機（ＰＤＡ）またはデジタル機器等において超小型カメラが内蔵され、オートフォーカス機能やマクロ－ミクロ切替機能を持つ液晶光学素子として、および、光ディスク装置において、光ピックアップによる記録・再生時に生ずる収差を補正するために用いる液晶収差補正素子として利用できる。
　１０　第１の基板
　２０　第２の基板
　３０　シール材
　４０　液晶
　５０　第１の透明電極
　６０　第２の透明電極
　７０　第３の透明電極
　８０　ヒータ
　９１，９２，９３，９４　電極端子
　９１ａ，９２ａ，９３ａ，９４ａ　側面端子部
　９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ，９４ｂ　表面端子部
　９１ｃ，９２ｃ，９３ｃ，９４ｃ　導電パターン
　１００，２００　多重構造液晶光学素子
　１００ａ，２００ａ　第１の液晶素子
　１００ｂ，２００ｂ　第２の液晶素子
　２００ｃ　第３の液晶素子
　２００ｄ　第４の液晶素子
 

Claims (7)

  1. 　内側面上にセグメント電極が形成された基板と内側面上にコモン電極が形成された基板との間に液晶が封入された液晶素子が複数個互いに積層されて構成されており、
    　前記セグメント電極が形成された基板と前記コモン電極が形成された基板とは、前記液晶が封入された状態で所定厚さに薄く加工されていることを特徴とする多重構造液晶光学素子。
  2. 　当該多重構造液晶光学素子の側面上に複数の電極端子が設けられ、該複数の電極端子は当該多重構造液晶光学素子の側面に印刷された導電層と、当該多重構造液晶光学素子の上面上における角部近傍に印刷された所定面積の導電パターンとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の多重構造液晶光学素子。
  3. 　互いに積層されている前記液晶素子の液晶の配向方向は、互いに直交するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多重構造液晶光学素子。
  4. 　前記液晶は、透明な絶縁板により複数層に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の多重構造液晶光学素子。
  5. 　複数の液晶素子を切り出せる第１のガラス基板にセグメント電極を形成する第１の電極形成工程と、
    　複数の液晶素子を切り出せる第２のガラス基板にコモン電極を形成する第２の電極形成工程と、
    　前記セグメント電極が形成された第１のガラス基板と前記コモン電極が形成された第２のガラス基板との間に液晶を封入し前記複数の液晶素子を有する素子群用基板を形成する素子群組立工程と、
    　組立工程の後に、前記セグメント電極が形成された第１のガラス基板と前記コモン電極が形成された第２のガラス基板とを所定厚さに薄く加工する薄型加工工程と、
    　薄く加工された複数の素子群用基板を互いに積層する積層工程と、
    　積層された複数の前記素子群用基板を短冊又は単一の液晶素子に切断分離する切断工程とを備えていることを特徴とする多重構造液晶光学素子の製造方法。
  6. 　前記短冊又は単一の液晶素子の側面に導電層を印刷し複数の側面端子部を形成する側面端子部形成工程と、前記短冊又は単一の液晶素子の表面に導電パターンを印刷し、前記複数の側面端子部にそれぞれ電気的に接続されておりそれぞれが所定面積を有する複数の表面端子部を形成する表面端子部形成工程とをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の多重構造液晶光学素子の製造方法。
  7. 　前記積層工程において、互いに積層されている前記液晶素子の液晶の配向方向が互いに直交するように配置されることを特徴とする請求項５に記載の多重構造液晶光学素子の製造方法。
     
PCT/JP2011/074915 2010-12-24 2011-10-28 多重構造液晶光学素子及びその製造方法 WO2012086311A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180055801.2A CN103270447B (zh) 2010-12-24 2011-10-28 多重结构液晶光学元件及其制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010288237A JP5647887B2 (ja) 2010-12-24 2010-12-24 多重構造液晶光学素子及びその製造方法
JP2010-288237 2010-12-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012086311A1 true WO2012086311A1 (ja) 2012-06-28

Family

ID=46313594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/074915 WO2012086311A1 (ja) 2010-12-24 2011-10-28 多重構造液晶光学素子及びその製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5647887B2 (ja)
CN (1) CN103270447B (ja)
WO (1) WO2012086311A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020076686A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 Corning Incorporated Liquid lens

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015001698A (ja) * 2013-06-18 2015-01-05 日本電気硝子株式会社 液晶レンズ
WO2020157338A1 (en) * 2019-02-01 2020-08-06 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Refractive wavefront correction device
WO2023139904A1 (ja) * 2022-01-20 2023-07-27 株式会社ジャパンディスプレイ 光学素子

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093887A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 表示装置
JP2005010690A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 平面表示装置
JP2006091826A (ja) * 2004-08-26 2006-04-06 Japan Science & Technology Agency 光学素子
JP2007065151A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Citizen Watch Co Ltd 撮像レンズ
JP2007115299A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Konica Minolta Holdings Inc 光ピックアップ用液晶デバイスおよび光ピックアップ
JP2007114721A (ja) * 2005-09-21 2007-05-10 Citizen Watch Co Ltd 複層液晶セルおよびその製造方法
JP2010066768A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 United Radiant Technology Corp 二重層液晶レンズ及び二重層液晶レンズの製造方法
JP2010230887A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Panasonic Electric Works Co Ltd 照明装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040046705A1 (en) * 2002-09-20 2004-03-11 Minolta Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus
JP4532482B2 (ja) * 2004-03-31 2010-08-25 株式会社びにっと 二重液晶収差補正素子、及びその製造方法
KR101120924B1 (ko) * 2007-03-20 2012-03-13 후지쯔 가부시끼가이샤 적층형 표시 소자 및 그 제조 방법
JP2011523722A (ja) * 2008-06-06 2011-08-18 レンズヴェクター インコーポレイテッド チューナブル液晶光学装置の接続部構造

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093887A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 表示装置
JP2005010690A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 平面表示装置
JP2006091826A (ja) * 2004-08-26 2006-04-06 Japan Science & Technology Agency 光学素子
JP2007065151A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Citizen Watch Co Ltd 撮像レンズ
JP2007114721A (ja) * 2005-09-21 2007-05-10 Citizen Watch Co Ltd 複層液晶セルおよびその製造方法
JP2007115299A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Konica Minolta Holdings Inc 光ピックアップ用液晶デバイスおよび光ピックアップ
JP2010066768A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 United Radiant Technology Corp 二重層液晶レンズ及び二重層液晶レンズの製造方法
JP2010230887A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Panasonic Electric Works Co Ltd 照明装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020076686A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 Corning Incorporated Liquid lens

Also Published As

Publication number Publication date
CN103270447B (zh) 2016-01-20
JP5647887B2 (ja) 2015-01-07
CN103270447A (zh) 2013-08-28
JP2012137536A (ja) 2012-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101961498B1 (ko) 결합된 전기장 제어를 이용하는 복수의 셀 액정 광학 장치
US7489381B2 (en) Liquid-crystal optical element, camera using the same, and optical pickup device using the same
WO2009123266A1 (ja) 撮像装置、および撮像装置の製造方法
JP2014160260A (ja) チューナブル液晶光学装置の接続部構造
JP5647887B2 (ja) 多重構造液晶光学素子及びその製造方法
JP5491903B2 (ja) 多層構造液晶光学素子およびその製造方法
JP2011175104A (ja) 多層構造液晶光学素子および液晶レンズの製造方法
JP4532500B2 (ja) 光学ズーム機能を有する液晶素子、及びその製造方法
JP5048117B2 (ja) 液晶光学素子及びその製造方法
JP2011164427A (ja) 多層構造液晶光学素子およびそれを用いた液晶レンズ
JP4930436B2 (ja) レンズアレイシート
KR100761951B1 (ko) 액정수차보정소자 및 그 제조방법
WO2014203595A1 (ja) 液晶レンズ
JP5528298B2 (ja) 液晶光学素子
JP7124611B2 (ja) 光スイッチング素子
JP2007093680A (ja) 液晶光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11851407

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11851407

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1