WO2012102318A1 - 液晶レンズの製造方法及び液晶レンズ - Google Patents

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和田　正紀
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日本電気硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal lens manufacturing method and a liquid crystal lens in which an external electric field is applied to a liquid crystal layer to change the alignment state of liquid crystal molecules to variably control optical characteristics.
  • the liquid crystal element can easily control the alignment state of liquid crystal molecules, and thereby the optical characteristics can be variably controlled, it has been studied to be used as a liquid crystal lens.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a method in which a thin glass plate is interposed to divide the liquid crystal layer into two layers, thereby reducing the effective thickness of the liquid crystal layer by half.
  • Patent Literature 3 when a thin glass plate having a thickness of about 100 ⁇ m or less, for example, 70 ⁇ m, is used as in the methods of Patent Literature 1 and Patent Literature 2, such a thin glass plate is extremely easy to break. It is described that the manufacturing process of the liquid crystal lens becomes difficult. However, even in the method described in Patent Document 3, when a thin glass plate is used, the problem of being easily broken in the manufacturing process has not been solved.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal lens and a liquid crystal lens that can reduce the risk of the thin glass being broken in the manufacturing process even if a thin glass is used as a glass plate for dividing the liquid crystal layer.
  • the production method of the present invention is a liquid crystal lens that changes the alignment state of liquid crystal molecules by applying an electric field to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent substrates, and the thin glass plate in which the liquid crystal layer is disposed substantially parallel to the transparent substrate.
  • a manufacturing method for taking out the unit and manufacturing the liquid crystal lens is characterized by the following.
  • an electric field is applied to the step of preparing a pair of mother transparent substrates to be the transparent substrate of the liquid crystal lens after the cutting, and the region corresponding to the liquid crystal lens unit of the mother transparent substrate.
  • Forming an electrode layer for forming an alignment film for aligning liquid crystal molecules on a region in contact with the liquid crystal layer, and a glass ribbon that becomes a thin glass of the liquid crystal lens after the cutting, in the longitudinal direction A step of preparing a glass ribbon having a pair of opposing main surfaces extending along the side and a pair of opposing side surfaces, and an alignment film for aligning liquid crystal molecules on a region in contact with the liquid crystal layer of the main surface of the glass ribbon And forming a seal portion for forming a cell wall portion of the liquid crystal layer around a region corresponding to the liquid crystal layer on the main surface of the mother transparent substrate and / or the glass ribbon.
  • the liquid crystal is injected into the cells of the liquid crystal layer. Then, sealing the cell of the liquid crystal layer to produce a mother liquid crystal lens, and cutting the mother liquid crystal lens for each liquid crystal lens unit, taking out the liquid crystal lens unit to produce a liquid crystal lens
  • a side surface extending along the longitudinal direction of the glass ribbon has a curved shape that bulges outward as a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • a glass ribbon having a side surface extending in the longitudinal direction having a curved shape that bulges outward as a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction is used when a mother liquid crystal lens is manufactured.
  • a glass ribbon having a curved shape whose side surface swells outward is used as the glass ribbon that becomes the thin glass of the liquid crystal lens unit. Therefore, in the manufacturing process when manufacturing the mother liquid crystal lens, the glass ribbon, that is, the thin plate The possibility of breaking the glass can be reduced. For this reason, according to the manufacturing method of this invention, even if it uses thin glass as a glass plate which divides
  • the thickness of the glass ribbon is preferably 100 ⁇ m or less. Accordingly, the thickness of the thin glass used for the liquid crystal lens is preferably 100 ⁇ m or less.
  • the cross-sectional shape of the side surface of the glass ribbon in the present invention is preferably a shape formed by softening of glass.
  • the aspect ratio (main surface length / thickness) of the length of the main surface in the direction perpendicular to the longitudinal direction with respect to the thickness of the glass ribbon is preferably in the range of 25-2000.
  • the aspect ratio (main surface length / thickness) of the length of the main surface in the direction perpendicular to the longitudinal direction with respect to the thickness of the thin glass is also preferably in the range of 25 to 2,000.
  • the glass ribbon is preferably formed from crystallized glass.
  • the liquid crystal lens of the present invention is a liquid crystal lens that changes the alignment state of liquid crystal molecules by applying an electric field to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent substrates, and is a thin plate in which the liquid crystal layer is disposed substantially parallel to the transparent substrate
  • the glass is divided into a plurality of cells, and the thin glass is a glass plate obtained by cutting the glass ribbon in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction, and the cross-sectional shape of the side surface other than the cut surface is directed outward. It has a curved shape that swells.
  • the liquid crystal lens of the present invention is a glass plate obtained by cutting a glass ribbon in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of a thin glass plate that divides a liquid crystal layer into a plurality of cells, and a cross-sectional shape of a side surface other than the cut surface Is characterized by having a curved shape that bulges outward. Therefore, it is a liquid crystal lens that can be manufactured by the manufacturing method of the present invention, can reduce the risk of breaking the thin glass in the manufacturing process, and can be manufactured with good production efficiency.
  • the present invention even if thin glass is used as a glass plate that divides the liquid crystal layer, it is possible to reduce the risk of the thin glass breaking during the manufacturing process. For this reason, according to this invention, the thin glass of thickness thinner than before can be used as a thin glass. Accordingly, it is possible to manufacture a liquid crystal lens having a high response speed while increasing the lens power.
  • the liquid crystal lens of the present invention can use a thin glass sheet, it can be a liquid crystal lens with a high response speed while increasing the lens power. Moreover, since the breakage
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal lens of a first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the planar shapes of the circular electrode and the peripheral electrode in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the first mother transparent substrate in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a second mother transparent substrate in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the glass ribbon in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the mother liquid crystal lens in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a liquid crystal lens of a second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a glass ribbon used in the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a glass ribbon used in the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state where the glass ribbon used in the embodiment according to the present invention is wound around the bobbin.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a glass ribbon used in the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view for explaining the manufacturing process of the glass ribbon used in the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a conventional glass ribbon.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal lens of a first embodiment according to the present invention.
  • a first thin glass plate 13 and a second thin glass plate 14 are disposed substantially parallel to the transparent substrates 11 and 12 between a pair of transparent substrates 11 and 12. It is constituted by.
  • a liquid crystal layer 19 a is provided between the first transparent substrate 11 and the first thin glass plate 13.
  • a liquid crystal layer 19 b is provided between the first thin glass plate 13 and the second thin glass plate 14.
  • a liquid crystal layer 19 c is provided between the second thin glass plate 14 and the second transparent substrate 12. Therefore, by providing the first thin glass plate 13 and the second thin glass plate 14 between the first transparent substrate 11 and the second transparent substrate 12, the liquid crystal layer includes three liquid crystal layers 19a, 19b and 19c. It is divided into cells.
  • the cell including the liquid crystal layer 19 a is formed by providing a seal portion 18 a between the first transparent substrate 11 and the first thin glass plate 13.
  • the cell including the liquid crystal layer 19 b is formed by providing a seal portion 18 b between the first thin glass plate 13 and the second thin glass plate 14.
  • the cell including the liquid crystal layer 19 c is formed by providing a seal portion 18 c between the second thin glass plate 14 and the second transparent substrate 12.
  • a circular electrode 15 and a peripheral electrode 16 disposed around the circular electrode 15 are provided.
  • FIG. 2 is a plan view showing the planar shapes of the circular electrode 15 and the surrounding electrode 16.
  • the circular electrode 15 is formed of a circular portion 15a formed at the center and a lead portion 15b extending from the circular portion 15a to the end surface.
  • a peripheral electrode 16 is provided around the circular electrode 15 via a gap 15c.
  • a counter electrode 17 is provided on the second transparent substrate 12 so as to face the circular electrode 15 and the surrounding electrode 16.
  • An alignment film 11a for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 19a is provided on the surface of the first transparent substrate 11 on which the liquid crystal layer 19a is provided.
  • An alignment film 13a is provided on the surface of the first thin glass 13 facing the alignment film 11a.
  • the liquid crystal layer 19a is provided between the alignment film 11a and the alignment film 13a.
  • An alignment film 13b for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 19b is provided on the surface of the first thin glass sheet 13 in contact with the liquid crystal layer 19b.
  • An alignment film 14a for aligning the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 19b is provided on the surface of the second thin glass plate 14 facing the alignment film 13b.
  • An alignment film 14b for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 19c is provided on the surface of the second thin glass plate 14 in contact with the liquid crystal layer 19c.
  • the alignment film 12a On the counter electrode 17 of the second transparent substrate 12 facing the alignment film 14b, the alignment film 12a is provided.
  • the liquid crystal layer 19c is disposed between the alignment film 14b and the alignment film 12a.
  • the side surfaces 13c and 13d of the first thin glass plate 13 and the side surfaces 14c and 14d of the second thin glass plate 14 have a curved shape that bulges outward. Since the side surfaces 13c, 13d, 14c, and 14d have a curved shape that bulges outward, the risk of the first thin glass plate 13 and the second thin glass plate 14 being broken can be reduced, as will be described later. For this reason, a thin glass sheet having a small thickness can be used as the first thin glass sheet 13 and the second thin glass sheet 14, and the lens power of the liquid crystal lens 10 can be increased and the response speed can be increased.
  • a power source 31 is provided between the peripheral electrode 16 and the counter electrode 17.
  • a power source 32 is provided between the circular electrode 15 and the counter electrode 17.
  • the power source 32 can be connected to the circular electrode 15 by connecting to the lead portion 15b shown in FIG.
  • the lens function of the liquid crystal lens 10 can be controlled. For example, by setting the voltage V2 higher than the voltage V1, the liquid crystal lens 10 can function as a convex lens. Further, by making the voltage V1 higher than the voltage V2, the liquid crystal lens 10 can function as a concave lens. Further, the lens function such as the focal length can be controlled by variably controlling the voltage V1 and the voltage V2.
  • the material of the first transparent substrate 11 and the second transparent substrate 12 is not particularly limited as long as the liquid crystal lens 10 can transmit the target light.
  • a glass plate A plastic plate or the like can be used. Among these, it is preferable to use alkali-free glass.
  • the thickness is not particularly limited, but is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably in the range of 100 ⁇ m to 300 ⁇ m, and still more preferably in the range of 100 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the first thin glass plate 13 and the second thin glass plate 14 are particularly limited as long as the side surfaces 13c, 13d, 14c, and 14d have curved shapes that bulge outward as described above. It is not something.
  • a thin glass can be obtained by cutting a glass ribbon having a curved surface as described below.
  • the thickness of the glass ribbon is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably in the range of 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, and still more preferably in the range of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m. Therefore, it is preferable that the first thin glass plate 13 and the second thin glass plate 14 also have such a thickness.
  • a glass ribbon can be manufactured by the extending
  • any glass that can be stretch-molded may be used.
  • silicate glass such as soda glass, borosilicate glass, aluminum silicate glass, and silica glass can be used.
  • alkali-free glass it is preferable to use alkali-free glass.
  • the circular electrode 15, the surrounding electrode 16, and the counter electrode 17 are generally formed from transparent electrodes.
  • a transparent electrode include an electrode formed from a conductive oxide such as indium tin oxide (ITO).
  • the alignment films 11a, 13a, 13b, 14a, 14b, and 12a are not particularly limited as long as the alignment films can align the liquid crystal layer.
  • An example of such an alignment film is a polyimide film.
  • An alignment film can be obtained by forming a polyimide film and rubbing the surface.
  • the alignment films 11a, 13a, 13b, 14a, 14b, and 12a are formed so that the alignment directions are the same in this embodiment.
  • the thickness of the alignment film is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm, and more preferably in the range of 10 nm to 100 nm.
  • the seal portions 18a, 18b, and 18c are not particularly limited as long as they can form a cell for holding the liquid crystal layer by bonding between the transparent substrate and the thin glass or between the thin glasses.
  • it can be formed from a mixture of an acrylic, silicon or epoxy UV curable resin adhesive whose refractive index is matched with that of glass, and a spacer ball or rod made of resin or glass.
  • These seal portions also have a function as a spacer for maintaining a space between cells formed between the transparent substrate and the thin glass or between the thin glasses.
  • the central portion of the transparent substrate and / or thin glass is hollowed out, the liquid crystal is held in the hollowed portion, and bonded in the same manner by an ultraviolet curable mold, so that the sealing partition wall and spacer are attached to the transparent substrate and / or thin glass. You can also have work.
  • the thickness of the cell held by such a seal portion is preferably in the range of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • a mother liquid crystal lens in which a plurality of liquid crystal lenses 10 as shown in FIG. 1 are arranged in the longitudinal direction is manufactured, and the mother liquid crystal lens is cut in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction.
  • This is a manufacturing method for taking out individual liquid crystal lens units.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the first mother transparent substrate 1 used in the manufacturing method.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 3 is a cross-sectional view along the longitudinal direction B.
  • the first mother transparent substrate 1 finally becomes the first transparent substrate 11 of the liquid crystal lens 10 shown in FIG. 1 by cutting the mother liquid crystal lens in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction B. .
  • a circular electrode 15 and a peripheral electrode 16 are formed on one surface, and an alignment film 11a is formed on the other surface.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the second mother transparent substrate 2 used in the manufacturing method, and is a cross-sectional view along the longitudinal direction B.
  • the second mother transparent substrate 2 finally becomes the second transparent substrate 12 of the liquid crystal lens 10 shown in FIG. 1 by cutting the mother liquid crystal lens in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction B. .
  • the counter electrode 17 and the alignment film 12a are formed in each of the regions A corresponding to the liquid crystal lens unit.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the glass ribbon 3 used in the manufacturing method, and is a cross-sectional view along the longitudinal direction B.
  • the glass ribbon 3 finally becomes the first thin glass 13 or the second thin glass 14 of the liquid crystal lens 10 shown in FIG. 1 by cutting the mother liquid crystal lens in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction B. It is a mother's thin glass.
  • the glass ribbon 3 used as the 1st thin plate glass 13 is shown.
  • an alignment film 13a is formed on one surface, and an alignment film 13b is formed on the other surface.
  • the second mother transparent substrate 2 and the glass ribbon 3 on which the seal portions 18a, 18b and 18c are formed are bonded together. Thereafter, by injecting liquid crystal into each cell and sealing each cell, the liquid crystal layers 19a, 19b, and 19c can be formed to produce a mother liquid crystal lens.
  • the individual liquid crystal lens units can be taken out by cutting the mother liquid crystal lens in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the mother liquid crystal lens 5 described above. As described above, the mother liquid crystal lens 5 is manufactured, and the mother liquid crystal lens 5 is cut in a direction C substantially perpendicular to the longitudinal direction B, thereby cutting each region A corresponding to the liquid crystal lens unit, Individual liquid crystal lens units can be taken out.
  • the side surface extending along the longitudinal direction B of the glass ribbon 3 has a curved shape that bulges outward as a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction B. Since it has, it can reduce a possibility that the glass ribbon 3 used as thin glass may crack in said manufacturing process.
  • the glass ribbon 3 used in the present invention will be described in more detail.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing the glass ribbon 3, and FIG. 9 is a perspective view.
  • FIG. 8A shows a cross section in a direction C perpendicular to the longitudinal direction B shown in FIG.
  • the side surface 3 a extending along the longitudinal direction B of the glass ribbon 3 in the present invention bulges outward as a cross-sectional shape in the direction C perpendicular to the longitudinal direction B. It has a curved shape.
  • Examples of the cross-sectional shape having such a curved surface include an arc shape as shown in FIGS. 8A and 9 and a shape as shown in FIG. 8B.
  • the side surface 3a shown in FIG. 8B is composed of a substantially planar portion 3a ′ and a corner edge portion 3a ′′ formed by the substantially planar portion 3a and the main surface 3b. It is formed to have a rounded curved surface shape. Therefore, the side surface 3a shown in FIG. 8B also has a curved surface shape by the corner edge portion 3a ′′.
  • the curved surface shape of the side surface 3a as shown in FIGS. 8A and 8B is preferably a shape formed by softening of glass. That is, when the glass is softened, surface tension acts on the surface of the glass, and the curved surface formed by this surface tension is preferable.
  • the thickness T of the glass ribbon 3 is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, further preferably 25 ⁇ m or less, further preferably 20 ⁇ m or less, and preferably 10 ⁇ m or less. Most preferred. By setting it as such thickness, flexibility can be provided to the glass ribbon 3. In addition, the thickness T of the glass ribbon 3 is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and further preferably 5 ⁇ m or more. By having such a thickness, the strength of the glass ribbon 3 can be maintained.
  • Alignment films 13a and 13b are formed on the main surface 3b of the glass ribbon 3 as described above.
  • the length L of the main surface 3b is appropriately selected depending on the size of the liquid crystal lens to be produced, but generally it is preferably in the range of 2 mm to 10 mm, more preferably in the range of 5 mm to 10 mm. .
  • the aspect ratio (L / T) of the length L of the main surface 3b to the thickness T in the glass ribbon 3 is preferably in the range of 25 to 2000.
  • the glass ribbon 3 preferably has flexibility, and preferably has flexibility so that it can be wound around a bobbin, for example.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state in which the glass ribbon 3 is wound around the bobbin 41.
  • the glass ribbon 3 used in the present invention can be manufactured by, for example, stretch molding.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining an apparatus for manufacturing the glass ribbon 3 by stretch molding.
  • a raw glass plate (original plate glass) 4 made of borosilicate glass is prepared.
  • the thickness of the raw glass plate 4 is preferably 10 mm or less, more preferably in the range of 5 mm to 0.1 mm, and still more preferably in the range of 3 mm to 0.1 mm.
  • the raw glass plate 4 can be obtained by a forming method such as a roll forming method, a float forming method, an overflow down draw forming method, an up / draw forming method, or a slot down draw forming method. In particular, those obtained by an overflow downdraw molding method are preferably used. According to this forming method, there is no scratch on the surface of the raw glass plate 4, and the raw glass plate 4 having a high surface quality can be obtained. By increasing the surface quality of the raw glass plate 4, the surface quality of the glass ribbon 3 obtained by the stretch molding method described later can also be increased, and the glass ribbon 3 can be wound with a larger curvature.
  • one end of the raw glass plate 4 is set in the stretch molding apparatus 42, a heater 43 is disposed around the other end of the raw glass plate 4, and the other end of the raw glass plate 4 is heated. Stretch while. By extending
  • the temperature of the other end portion of the raw glass plate 4 is heated by the heater 43 to a temperature higher than the softening point of the glass. Generally, it is heated to a temperature about 50 to 200 ° C. higher than the softening point.
  • the glass ribbon 3 obtained by stretching the other end of the raw glass plate 4 can be thinned as shown in FIG. As described above, it is generally formed to have a thickness of 100 ⁇ m or less.
  • FIG. 12 is a plan view showing a state in which the glass ribbon 3 is formed by stretching the other end of the raw glass plate 4. As shown in FIG. 12, by stretching, the thickness is reduced and the width of the glass plate, that is, the length of the main surface is reduced. As described above, the aspect ratio (main surface length / thickness) of the glass ribbon 3 is preferably in the range of 25 to 2000.
  • Stretching is preferably performed at a temperature at which the viscosity at the other end of the raw glass plate 4 is 6.0 to 9.0 dPa ⁇ s. Thereby, there is no curvature and bending in the width direction (direction C perpendicular to the longitudinal direction B) of the glass ribbon 3, and the glass ribbon 3 which has uniform thickness can be obtained.
  • the stretch molding When the stretch molding is performed at a temperature where the viscosity of the glass is lower than 6.0 dPa ⁇ s (higher temperature), the aspect ratio of the glass ribbon 3 to be obtained may change significantly, which is not preferable. Moreover, since the viscosity of glass exceeds 9.0 dPa * s (lower temperature), since it becomes difficult to perform stretch molding because a viscosity is too high, it is not preferable. It is more preferable to perform stretch molding at a temperature at which the glass has a viscosity of 6.0 to 7.5 dPa ⁇ s.
  • the glass is stretched so that the viscosity is 6.0 to 7.0 dPa ⁇ s.
  • molds since the shape of the side surface 3a of the glass ribbon 3 approaches arc shape more, it is preferable.
  • the change in the aspect ratio of the raw glass plate 4 and the aspect ratio of the glass ribbon 3 is reduced, it is preferable to perform stretch molding at a temperature at which the glass has a viscosity of 7.5 to 9.0 dPa ⁇ s.
  • the change in the aspect ratio can be further reduced.
  • the glass ribbon 3 after stretch molding can be wound around a bobbin 41 as shown in FIG. It may replace with the bobbin 41 and may wind up with a winding drum.
  • a tensile force during stretch molding can be applied.
  • the winding speed it is possible to adjust the pulling force, that is, the stretching speed.
  • the glass ribbon 3 As described above, by manufacturing the glass ribbon by the manufacturing method described above, it is possible to obtain the glass ribbon 3 having a curved shape in which the side surface 3a swells outward.
  • the liquid crystal lens is manufactured using the glass ribbon 3 having a curved shape in which the shape of the side surface 3a swells outward, the glass ribbon in the manufacturing process can be used even if a thin glass ribbon is used. That is, it is possible to reduce the risk of breaking the thin glass. For this reason, since a liquid crystal lens can be manufactured using a thin glass ribbon, that is, a thin glass plate, it is possible to manufacture a liquid crystal lens with a high response speed while increasing the lens power of the liquid crystal lens.
  • the yield is high and the production efficiency can be increased.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a conventional glass ribbon.
  • the conventional glass ribbon 53 has a rectangular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and the side surface 53a is formed flat. For this reason, the edge part formed from the main surface 53b and the side surface 53a becomes a sharp edge part, and when the stress such as bending or twisting is applied to the glass ribbon 53 in the manufacturing process, the glass ribbon 53 is easily broken. Will be.
  • the glass ribbon 3 of the present invention in which the cross-sectional shape of the side surface 3a has a curved shape that bulges outward, stress such as bending or twisting is applied to the glass ribbon 3 in the manufacturing process of the liquid crystal lens.
  • stress such as bending or twisting is applied to the glass ribbon 3 in the manufacturing process of the liquid crystal lens.
  • the liquid crystal lens can be manufactured without breaking the glass ribbon 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a liquid crystal lens of a second embodiment according to the present invention.
  • the liquid crystal lens 10 shown in FIG. the liquid crystal lens 10 shown in FIG.
  • the S-polarized liquid crystal lens 20 a liquid crystal lens having a structure substantially similar to that of the liquid crystal lens 10 shown in FIG. 1 is disposed by rotating it 90 degrees so that the orientation (rubbing) direction is perpendicular, and the P-polarized liquid crystal lens. It is stacked on the lens 10.
  • the circular electrode 15 and the peripheral electrode 16 in the S-polarized liquid crystal lens 20 are the same as the circular electrode 15 and the peripheral electrode 16 of the P-polarized liquid crystal lens 10, and thus the circular electrode 15 and the peripheral electrode 16 are not formed.
  • the liquid crystal lenses are stacked as an S-polarized liquid crystal lens 20.
  • the P-polarized liquid crystal lens 10 and the S-polarized liquid crystal lens 20 are bonded together with an ultraviolet curable resin adhesive having a refractive index matching that of glass.
  • the third transparent substrate 21 is provided in contact with the circular electrode 15 and the surrounding electrode 16.
  • a third thin glass plate 23 and a fourth thin glass plate 24 are disposed between the third transparent substrate 21 and the fourth transparent substrate 22.
  • a liquid crystal layer 29 a is formed between the third transparent substrate 21 and the third thin glass plate 23.
  • a liquid crystal layer 29 b is formed between the third thin glass plate 23 and the fourth thin glass plate 24.
  • a liquid crystal layer 29 c is formed between the fourth thin glass plate 24 and the fourth transparent substrate 22.
  • An alignment film 21a is formed on the surface of the third transparent substrate 21 in contact with the liquid crystal layer 29a.
  • An alignment film 23a is formed on the surface of the third thin glass 23 in contact with the liquid crystal layer 29a.
  • An alignment film 23b is formed on the surface of the third thin glass 23 in contact with the liquid crystal layer 29b.
  • An alignment film 24a is formed on the surface of the fourth thin glass sheet 24 in contact with the liquid crystal layer 29b.
  • An alignment film 24b is formed on the surface of the fourth thin glass sheet 24 in contact with the liquid crystal layer 29c.
  • a counter electrode 27 is formed on the surface of the fourth transparent substrate 22 in contact with the liquid crystal layer 29 c, and an alignment film 22 a is formed on the counter electrode 27.
  • a power source 33 is provided between the peripheral electrode 16 and the counter electrode 27, and a power source 34 is provided between the circular electrode 15 and the counter electrode 27.
  • the alignment films 21a, 23a, 23b, 24a, 24b, and 22a are formed so as to be aligned in the same direction.
  • the alignment directions of the alignment films 21a, 23a, 23b, 24a, 24b, and 22a in the S-polarization liquid crystal lens 20 are the same as those of the alignment films 11a, 13a, 13b, 14a, 14b, and 12a in the P-polarization liquid crystal lens 10. It is oriented so as to be orthogonal to the orientation direction.
  • the S-polarized liquid crystal lens 20 transmits the P-polarized light and the S-polarized light is condensed by the lens action. be able to. Therefore, by combining the P-polarized liquid crystal lens 10 and the S-polarized liquid crystal lens 20, all the light passing through the liquid crystal lens 30 can be condensed by the lens action. Therefore, the lens action can be exerted on natural light without using a polarizing plate, and a high light transmittance can be obtained.
  • a seal portion 28 a is provided between the third transparent substrate 21 and the third thin glass 23, and the third thin glass 23 and the third thin glass 23.
  • a seal portion 28 b is provided between the four thin glass plates 24, and a seal portion 28 c is provided between the fourth thin glass plate 24 and the fourth transparent substrate 22.
  • the side surfaces 23c and 23d of the third thin glass plate 23 and the side surfaces 24c and 24d of the fourth thin glass plate 24 have curved cross-sectional shapes that bulge outward.
  • the S-polarized liquid crystal lens 20 is a third mother transparent substrate corresponding to the third transparent substrate 21 as described with reference to FIGS.
  • the mother liquid crystal lens can be manufactured by injecting liquid crystal into the formed cell and sealing the liquid crystal layers 29a, 29b, and 29c and then sealing them.
  • the mother liquid crystal lens obtained is cut in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction, whereby the S-polarized liquid crystal lens 20 can be manufactured.
  • the P-polarized liquid crystal lens 10 and the S-polarized liquid crystal lens 20 are bonded together with an adhesive such as an ultraviolet curable resin adhesive as described above, whereby the liquid crystal lens 30 shown in FIG. 7 can be manufactured. .
  • the alignment direction of the alignment film in the P-polarization liquid crystal lens 10 and the alignment direction of the alignment film in the S-polarization liquid crystal lens 20 are orthogonal to each other. Accordingly, when the mother of the P-polarizing liquid crystal lens 10 and the mother of the S-polarizing liquid crystal lens 20 are manufactured, the alignment films may be formed so that the alignment directions of the alignment films are orthogonal to each other. In the mother of the polarizing liquid crystal lens 10 and the mother of the S polarizing liquid crystal lens 20, the alignment directions of the alignment films are set to the same direction, and the P polarizing liquid crystal lens 10 obtained by cutting out each mother and the S polarizing liquid crystal lens are used. When the liquid crystal lens 20 is bonded with an adhesive, the liquid crystal lens 30 may be manufactured by bonding the liquid crystal lenses 20 so that their orientation directions are orthogonal to each other.
  • the manufacturing method of the present invention even if thin glass plate is used as a glass plate to divide the liquid crystal layer, the risk of breaking the thin glass plate in the manufacturing process can be reduced. Accordingly, a thin glass can be used as the thin glass for dividing the liquid crystal layer. Since the liquid crystal layer divided by the thin glass has a small thickness and is aligned by the alignment film, the response speed to the applied voltage can be increased. Moreover, since the thickness of the liquid crystal layer as a whole can be increased, high lens power can be obtained. Therefore, it is possible to manufacture a liquid crystal lens having a high response speed while maintaining a high lens power.
  • the yield can be increased and the production efficiency can be increased.
  • the liquid crystal lens of the present invention is obtained by dividing a liquid crystal layer into a plurality of cells by a thin glass plate disposed substantially parallel to a transparent substrate, and the thin glass plate is obtained by cutting a glass ribbon in a direction substantially perpendicular to its longitudinal direction. Glass plate. Therefore, the mother liquid crystal lens is cut in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction, and the cross-sectional shape of the side surface other than the cut surface when the liquid crystal lens unit is taken out has a curved shape that bulges outward.
  • the glass ribbon having a curved shape in which the cross-sectional shape of the side surface swells outward is used, even if a thin glass ribbon is used, the possibility that the glass ribbon breaks in the manufacturing process can be reduced. it can. For this reason, since the thickness of thin glass can be made thin, it can be set as a liquid crystal lens with a high response speed, maintaining high lens power.
  • the liquid crystal lens in which the circular electrode and the peripheral electrode are formed is illustrated.
  • the liquid crystal lens of the present invention is not limited to such a liquid crystal lens.
  • only the circular electrode is formed. In other words, only the surrounding electrodes may be formed.

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Abstract

　液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる液晶レンズの製造方法及び液晶レンズを得る。　複数の液晶レンズユニットが長手方向に配列されているマザーの液晶レンズを液晶レンズユニット毎に切断することによって、液晶レンズユニットを取り出して液晶レンズ１０を製造する。薄板ガラス１３，１４となるガラスリボンの長手方向に沿って延びる側面１３ｃ，１３ｄ，１４ｃ，１４ｄが、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有する。

Description

液晶レンズの製造方法及び液晶レンズ
　本発明は、液晶層に外部電界を加えて液晶分子の配向状態を変換させ、光学特性を可変制御する液晶レンズの製造方法及び液晶レンズに関するものである。
　液晶素子は、液晶分子の配向状態を容易に制御することができ、これによって、光学特性を可変制御することができるので、液晶レンズとして用いることが検討されている。
　このような液晶レンズにおいて、焦点距離の可変範囲などのレンズパワーを高めるためには、液晶層の厚みを厚くする必要がある。しかしながら、液晶層の厚みを厚くすると、印加電圧に対する液晶レンズにおける光学特性の応答速度が遅くなるという問題がある。
　特許文献１及び特許文献２においては、薄いガラス板を介在させることにより、液晶層を２層に分割して、液晶層の実効的な厚みを半分にする方法が提案されている。
　特許文献３においては、特許文献１及び特許文献２などの方法のように、１００μｍ程度以下の厚み、例えば７０μｍの厚みを有する薄いガラス板を使用すると、このような薄いガラス板は極めて割れやすいため、液晶レンズの製造工程が難しくなることが記載されている。しかしながら、特許文献３に記載された方法においても、薄いガラス板を用いた場合、製造工程において割れやすいという問題は解消されていない。
特開２００４－４６１６号公報 特開２００６－９１８２６号公報 特開２０１０－１０７６８６号公報
　本発明の目的は、液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる液晶レンズの製造方法及び液晶レンズを提供することにある。
　本発明の製造方法は、一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであり、液晶層が透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割された液晶レンズを製造する方法であって、複数の液晶レンズユニットが長手方向に配列されているマザーの液晶レンズを前記液晶レンズユニット毎に切断することによって、前記液晶レンズユニットを取り出して前記液晶レンズを製造する製造方法であり、以下のことを特徴としている。
　すなわち、本発明の製造方法は、前記切断後に前記液晶レンズの透明基板となる一対のマザー透明基板を準備する工程と、マザー透明基板の液晶レンズユニットに対応する領域の上に、電界を印加するための電極層を形成し、液晶層と接する領域の上に液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、前記切断後に前記液晶レンズの薄板ガラスとなるガラスリボンであり、長手方向に沿って延びる一対の対向する主面及び一対の対向する側面を有するガラスリボンを準備する工程と、ガラスリボンの主面の液晶層と接する領域の上に、液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、マザー透明基板及び／またはガラスリボンの主面の液晶層に対応する領域の周囲に、液晶層のセルの壁部を形成するためのシール部を形成する工程と、一対のマザー透明基板の間に、ガラスリボンを配置した状態となるように、一対のマザー透明基板とガラスリボンの主面とを貼り合わせた後、液晶層のセル内に液晶を注入し、その後液晶層のセルを封止して、マザーの液晶レンズを作製する工程と、マザーの液晶レンズを、液晶レンズユニット毎に切断することにより、液晶レンズユニットを取り出して、液晶レンズを製造する工程とを備え、ガラスリボンの長手方向に沿って延びる側面が、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。
　本発明においては、長手方向に延びる側面が、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを有するガラスリボンを、マザーの液晶レンズを作製する際に用いている。液晶レンズユニットの薄板ガラスとなるガラスリボンとして、側面が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボンを用いているので、マザーの液晶レンズを作製する際の製造工程において、ガラスリボン、すなわち薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。このため、本発明の製造方法によれば、液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。
　本発明においては、ガラスリボンの厚みが、１００μｍ以下であることが好ましい。従って、液晶レンズに用いる薄板ガラスの厚みは、１００μｍ以下であることが好ましい。
　本発明におけるガラスリボンの側面の断面形状は、ガラスの軟化によって形成される形状であることが好ましい。
　本発明において、ガラスリボンにおける厚みに対する長手方向に垂直な方向での主面の長さのアスペクト比（主面長さ／厚み）は、２５～２０００の範囲であることが好ましい。
　従って、薄板ガラスにおける厚みに対する長手方向に垂直な方向での主面の長さのアスペクト比（主面長さ／厚み）も、２５～２０００の範囲内であることが好ましい。
　本発明において、ガラスリボンは、結晶化ガラスから形成されていることが好ましい。
　本発明の液晶レンズは、一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであって、液晶層が透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割されており、薄板ガラスがガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板であり、切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。
　本発明の液晶レンズは、液晶層を複数のセルに分割する薄板ガラスが、ガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板であり、切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。従って、上記本発明の製造方法により製造することができる液晶レンズであり、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減することができ、良好な生産効率で製造することができる。
　本発明によれば、液晶層を分割するガラス板として薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。このため、本発明によれば、薄板ガラスとして、従来よりも薄い厚みの薄板ガラスを用いることができる。従って、レンズパワーを高めつつ、応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。
　また、製造工程における薄板ガラスの破損を低減することができるので、高い歩留りで、レンズパワーが高く、かつ応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。
　本発明の液晶レンズは、厚みの薄い薄板ガラスを用いることができるので、レンズパワーを高めつつ、かつ応答速度の速い液晶レンズにすることができる。また、製造工程における薄板ガラスの破損を低減することができるので、生産性の高い液晶レンズとすることができる。
図１は、本発明に従う第１の実施形態の液晶レンズを示す断面図である。 図２は、本発明に従う第１の実施形態における円形電極及び周囲電極の平面形状を示す平面図である。 図３は、本発明に従う第１の実施形態における第１のマザー透明基板を示す断面図である。 図４は、本発明に従う第１の実施形態における第２のマザー透明基板を示す断面図である。 図５は、本発明に従う第１の実施形態におけるガラスリボンを示す断面図である。 図６は、本発明に従う第１の実施形態におけるマザーの液晶レンズを示す斜視図である。 図７は、本発明に従う第２の実施形態の液晶レンズを示す断面図である。 図８は、本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンを示す断面図である。 図９は、本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンを示す斜視図である。 図１０は、本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンがボビンに巻き取られた状態を示す斜視図である。 図１１は、本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンを製造する方法を説明するための模式図である。 図１２は、本発明に従う実施形態において用いるガラスリボンの製造工程を説明するための平面図である。 図１３は、従来のガラスリボンを示す斜視図である。
　以下、本発明を具体的な実施形態により説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
　図１は、本発明に従う第１の実施形態の液晶レンズを示す断面図である。
　図１に示すように、液晶レンズ１０は、一対の透明基板１１及び１２の間に、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４を、透明基板１１及び１２と略平行に配置することにより、構成されている。第１の透明基板１１と第１の薄板ガラス１３の間に、液晶層１９ａが設けられている。第１の薄板ガラス１３と第２の薄板ガラス１４の間に、液晶層１９ｂが設けられている。第２の薄板ガラス１４と第２の透明基板１２の間に、液晶層１９ｃが設けられている。従って、第１の透明基板１１と第２の透明基板１２の間に、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４も設けることにより、液晶層が液晶層１９ａ、１９ｂ及び１９ｃの３つのセルに分割されている。
　液晶層１９ａを含むセルは、第１の透明基板１１と第１の薄板ガラス１３の間に、シール部１８ａを設けることによって形成されている。液晶層１９ｂを含むセルは、第１の薄板ガラス１３と第２の薄板ガラス１４の間に、シール部１８ｂを設けることによって形成されている。液晶層１９ｃを含むセルは、第２の薄板ガラス１４と第２の透明基板１２の間にシール部１８ｃを設けることによって形成されている。
　第１の透明基板１１の液晶層１９ａが設けられる側と反対側の面の上には、円形電極１５及び円形電極１５の周囲に配置される周囲電極１６が設けられている。
　図２は、円形電極１５及び周囲電極１６の平面形状を示す平面図である。図２に示すように、円形電極１５は、中央に形成される円形部１５ａと、円形部１５ａから端面まで延びる引き出し部１５ｂから形成されている。円形電極１５の周囲には、すき間１５ｃを介して周囲電極１６が設けられている。
　図１に戻り、円形電極１５及び周囲電極１６と対向するように、第２の透明基板１２の上には、対向電極１７が設けられている。
　液晶層１９ａが設けられる第１の透明基板１１の面の上には、液晶層１９ａの液晶分子を配向させるための配向膜１１ａが設けられている。配向膜１１ａと対向する第１の薄板ガラス１３の面の上には、配向膜１３ａが設けられている。液晶層１９ａは、配向膜１１ａと配向膜１３ａの間に設けられている。
　液晶層１９ｂと接する第１の薄板ガラス１３の面の上には、液晶層１９ｂの液晶分子を配向するための配向膜１３ｂが設けられている。配向膜１３ｂと対向する第２の薄板ガラス１４の面の上には、液晶層１９ｂの液晶分子を配向するための配向膜１４ａが設けられている。
　液晶層１９ｃと接する第２の薄板ガラス１４の面の上には、液晶層１９ｃの液晶分子を配向するための配向膜１４ｂが設けられている。配向膜１４ｂと対向する第２の透明基板１２の対向電極１７の上には、配向膜１２ａが設けられている。液晶層１９ｃは、配向膜１４ｂと配向膜１２ａの間に配置されている。
　本発明においては、第１の薄板ガラス１３の側面１３ｃ及び１３ｄ並びに第２の薄板ガラス１４の側面１４ｃ及び１４ｄが、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴としている。側面１３ｃ、１３ｄ、１４ｃ及び１４ｄが、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することにより、後述するように、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４が割れるおそれを低減させることができる。このため、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４として、厚みの薄い薄板ガラスを用いることができ、液晶レンズ１０のレンズパワーを高め、かつ応答速度を速めることができる。
　図１に示すように、周囲電極１６と対向電極１７の間には、電源３１を設ける。また、円形電極１５と対向電極１７の間には、電源３２を設ける。電源３２は、図２に示す引き出し部１５ｂに接続することによって、円形電極１５と接続することができる。周囲電極１６に印加する電源３１からの電圧Ｖ１と、円形電極１５に印加する電源３２からの電圧Ｖ２を制御することによって、液晶レンズ１０のレンズ機能を制御することができる。例えば、電圧Ｖ２を電圧Ｖ１より高くすることにより、液晶レンズ１０を凸レンズとして機能させることができる。また、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２より高くすることにより、液晶レンズ１０を凹レンズとして機能させることができる。また、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を可変制御することにより、焦点距離等のレンズ機能を制御することができる。
　本発明において、第１の透明基板１１及び第２の透明基板１２の材質は、液晶レンズ１０が対象とする光を透過できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス板、プラスチック板などを用いることができる。中でも、無アルカリガラスを用いるのが好ましい。その厚みは、特に限定されるものではないが、５００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１００μｍ～３００μｍの範囲であり、さらに好ましくは１００μｍ～２００μｍの範囲である。
　本発明において、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４は、上述のように、側面１３ｃ、１３ｄ、１４ｃ及び１４ｄが外側に向かって膨らむ曲面形状を有するものであれば、特に限定されるものではない。このような薄板ガラスは、後述するように、側面が上記曲面形状を有するガラスリボンを切断することによって得ることができる。このようなガラスリボンの厚みとしては、１００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５μｍ～１００μｍの範囲であり、さらに好ましくは、５μｍ～５０μｍの範囲内であることが好ましい。従って、第１の薄板ガラス１３及び第２の薄板ガラス１４も、このような厚みを有することが好ましい。また、ガラスリボンは、後述する延伸成形によって製造することができる。ガラスリボンの材質としては、延伸成形可能なガラスであればよく、例えば、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミケイ酸ガラス、シリカガラス等のケイ酸塩ガラスを用いることができる。中でも、無アルカリガラスを用いることが好ましい。
　円形電極１５、周囲電極１６、及び対向電極１７は、一般に透明電極から形成される。このような透明電極としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物から形成される電極が挙げられる。
　配向膜１１ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１２ａは、液晶層を配向することができる配向膜であれば、特に限定されるものではない。このような配向膜としては、例えば、ポリイミド膜が挙げられる。ポリイミド膜を形成し、その表面をラビング処理することにより、配向膜とすることができる。配向膜１１ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ及び１２ａの配向方向は、本実施形態において、それぞれが同一の方向となるように各配向膜が作製されている。配向膜の厚みとしては、１０ｎｍ～１０００ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲である。
　シール部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃは、透明基板と薄板ガラスの間、または薄板ガラス同士の間を接着し、液晶層を保持するためのセルを形成できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ガラスと屈折率を整合させたアクリル系、シリコン系、エポキシ系の紫外線硬化型の樹脂接着剤と、樹脂又はガラス製のスペーサーボール、ロッドの混合物などから形成することができる。これらのシール部は、透明基板と薄板ガラスの間、または薄板ガラスの間に形成されるセルの間隔を保持するためのスペーサーとしての機能も有する。あるいは、透明基板及び／または薄板ガラスの中央部を円形にくりぬき、くりぬいた部分に液晶を保持させ、紫外線硬化型によって同様に接着することによって、透明基板及び／または薄板ガラスにシール隔壁とスペーサーの働きを持たせることもできる。このようなシール部によって保持されるセルの厚みとしては、１０μｍ～１００μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１０μｍ～５０μｍの範囲である。
　本発明の製造方法は、図１に示すような液晶レンズ１０を複数、長手方向に配列したマザーの液晶レンズを作製し、このマザーの液晶レンズを長手方向に略垂直な方向で切断することによって、個々の液晶レンズユニットを取り出す製造方法である。
　図３は、上記製造方法に用いる第１のマザー透明基板１を示す断面図である。図３に示す断面図は、長手方向Ｂに沿う断面図である。
　第１のマザー透明基板１は、最終的にマザーの液晶レンズを長手方向Ｂに略垂直な方向で切断することによって、図１に示す液晶レンズ１０の第１の透明基板１１となるものである。図３に示すように、液晶レンズユニットに対応する領域Ａにおいて、一方面に円形電極１５及び周囲電極１６が形成され、他方面に配向膜１１ａがそれぞれ形成されている。
　図４は、上記製造方法において用いる第２のマザー透明基板２を示す断面図であり、長手方向Ｂに沿う断面図である。第２のマザー透明基板２は、最終的にマザーの液晶レンズを長手方向Ｂに略垂直な方向に切断することによって、図１に示す液晶レンズ１０の第２の透明基板１２となるものである。
　図４に示すように、液晶レンズユニットに対応する領域Ａのそれぞれにおいて、対向電極１７及び配向膜１２ａがそれぞれ形成されている。
　図５は、上記製造方法において用いるガラスリボン３を示す断面図であり、長手方向Ｂに沿う断面図である。ガラスリボン３は、最終的にマザーの液晶レンズを長手方向Ｂに略垂直な方向で切断することによって、図１に示す液晶レンズ１０の第１の薄板ガラス１３または第２の薄板ガラス１４となるマザーの薄板ガラスである。図５においては、第１の薄板ガラス１３となるガラスリボン３を示している。
　図５に示すように、液晶レンズユニットに対応する領域Ａのそれぞれにおいて、一方面に配向膜１３ａが形成され、他方面に配向膜１３ｂが形成されている。
　図５に示す第１の薄板ガラス１３に対応するガラスリボン３、及び図５に示すのと同様の第２の薄板ガラス１４に対応するガラスリボン３を、図３に示す第１のマザー透明基板１と、図４に示す第２のマザー透明基板２の間に配置し、図１に示すシール部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃがこれらの間に形成されるように、第１のマザー透明基板１、第２のマザー透明基板２、及びガラスリボン３のいずれかの上にシール部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃを形成させたものを貼り合わせる。その後、各セルに液晶を注入し各セルを封止することによって、液晶層１９ａ、１９ｂ、及び１９ｃを形成して、マザーの液晶レンズを作製することができる。そして、このマザーの液晶レンズを、長手方向に略垂直な方向で切断することによって、個々の液晶レンズユニットを取り出すことができる。
　図６は、上記のマザーの液晶レンズ５を示す斜視図である。上述のように、マザーの液晶レンズ５を作製し、このマザーの液晶レンズ５を長手方向Ｂに略垂直な方向Ｃで切断することによって、液晶レンズユニットに対応する領域Ａ毎に切断して、個々の液晶レンズユニットを取り出すことができる。
　本発明においては、図１を参照して説明したように、ガラスリボン３の長手方向Ｂに沿って延びる側面が、長手方向Ｂに垂直な方向の断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有しているので、上記の製造工程において薄板ガラスとなるガラスリボン３が割れるおそれを低減させることができる。以下、本発明において用いるガラスリボン３についてさらに詳細に説明する。
　図８（ａ）は、ガラスリボン３を示す断面図であり、図９は斜視図である。図８（ａ）は、図９に示す長手方向Ｂに垂直な方向Ｃでの断面を示している。
　図８（ａ）及び図９に示すように、本発明におけるガラスリボン３の長手方向Ｂに沿って延びる側面３ａは、長手方向Ｂに垂直な方向Ｃでの断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有している。このような曲面形状を有する断面形状としては、図８（ａ）及び図９に示すような円弧形状や、図８（ｂ）に示すような形状が挙げられる。
　図８（ｂ）に示す側面３ａは、略平面部３ａ’と、略平面部３ａ及び主面３ｂで形成されるコーナーエッジ部３ａ”とから構成されている。このコーナーエッジ部３ａ”は、丸みを帯びた曲面形状となるように形成されている。従って、図８（ｂ）に示す側面３ａも、コーナーエッジ部３ａ”による曲面形状を有している。
　図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すような側面３ａの曲面形状は、ガラスの軟化によって形成される形状であることが好ましい。すなわち、ガラスが軟化することにより、ガラスの表面に表面張力が働き、この表面張力により形成された曲面形状であることが好ましい。
　ガラスリボン３の厚みＴとしては、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましく、２５μｍ以下であることがさらに好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましく、１０μｍ以下であることが最も好ましい。このような厚みとすることにより、ガラスリボン３に可撓性を付与することができる。また、ガラスリボン３の厚みＴとしては、０．５μｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることがさらに好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。このような厚みを有することにより、ガラスリボン３の強度を保つことができる。
　ガラスリボン３の主面３ｂの上には、上述のように、配向膜１３ａ及び１３ｂがそれぞれ形成される。主面３ｂの長さＬは、作製する液晶レンズの大きさにより適宜選択されるものであるが、一般には、２ｍｍ～１０ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ～１０ｍｍの範囲である。
　また、ガラスリボン３における厚みＴに対する主面３ｂの長さＬのアスペクト比（Ｌ／Ｔ）は、２５～２０００の範囲であることが好ましい。
　ガラスリボン３は、可撓性を有することが好ましく、例えば、ボビンに巻き取ることができるような可撓性を有することが好ましい。
　図１０は、ガラスリボン３が、ボビン４１に巻き取られている状態を示す斜視図である。
　本発明において用いるガラスリボン３は、例えば、延伸成形によって製造することができる。図１１は、ガラスリボン３を延伸成形によって製造する装置を説明するための模式的断面図である。
　図１１に示すように、ホウケイ酸ガラスからなる原料ガラス板（元板ガラス）４を準備する。原料ガラス板４の厚みは、１０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ～０．１ｍｍの範囲であり、さらに好ましくは３ｍｍ～０．１ｍｍの範囲である。原料ガラス板４は、ロール成形法、フロート成形法、オーバーフローダウンドロー成形法、アップ・ドロー成形法、スロットダウンドロー成形法等の成形法により得ることができる。特に、オーバーフローダウンドロー成形法によって得られるものが好ましく用いられる。この成形法によれば、原料ガラス板４の表面に傷の発生がなく、高い表面品位を有する原料ガラス板４を得ることができる。原料ガラス板４の表面品位を高めることにより、後述する延伸成形法で得られるガラスリボン３の表面品位も高くすることができ、より大きな曲率でガラスリボン３を巻き取ることが可能になる。
　図１１に示すように、原料ガラス板４の一方端を延伸成形装置４２にセットし、原料ガラス板４の他方端の周囲に、ヒーター４３を配置し、原料ガラス板４の他方端を加熱しながら延伸する。延伸することにより、原料ガラス板４の厚みを薄くし、ガラスリボン３を成形することができる。ヒーター４３により、原料ガラス板４の他方端部分の温度をガラスの軟化点より高い温度に加熱する。一般には、軟化点より５０～２００℃程度高い温度に加熱する。
　原料ガラス板４の他方端を延伸成形して得られるガラスリボン３は、図１１に示すように、その厚みを薄くすることができる。上述のように、一般には１００μｍ以下の厚みとなるように成形される。
　図１２は、原料ガラス板４の他方端を延伸して、ガラスリボン３を成形する状態を示す平面図である。図１２に示すように、延伸成形することにより、厚みが薄くなるとともに、ガラス板の幅、すなわち主面の長さが小さくなる。上述のように、ガラスリボン３のアスペクト比（主面長さ／厚み）は、２５～２０００の範囲であることが好ましい。
　延伸成形は、原料ガラス板４の他方端における粘度が、６．０～９．０ｄＰａ・ｓとなる温度で行うことが好ましい。これにより、ガラスリボン３の幅方向（長手方向Ｂに垂直な方向Ｃ）における反りや折れ曲がりがなく、均一な厚みを有するガラスリボン３を得ることができる。
　ガラスの粘度が６．０ｄＰａ・ｓを下回る温度（より高い温度）で延伸成形を行う場合、得られるガラスリボン３のアスペクト比が大きく変化するおそれがあるため好ましくない。また、ガラスの粘度が９．０ｄＰａ・ｓを上回る温度（より低い温度）では、粘度が高すぎることにより、延伸成形を行いにくくなるため、好ましくない。ガラスの粘度が６．０～７．５ｄＰａ・ｓとなる温度で延伸成形を行うことがさらに好ましい。特に原料ガラス板４の厚みが０．５ｍｍ以下であり、かつ延伸成形後のガラスリボン３の厚みが２５μｍ以下である場合、ガラスの粘度が６．０～７．０ｄＰａ・ｓとなるように延伸成形すると、ガラスリボン３の側面３ａの形状が、より円弧形状に近づくため好ましい。
　一方、原料ガラス板４のアスペクト比とガラスリボン３のアスペクト比の変化を小さくする場合、ガラスの粘度が７．５～９．０ｄＰａ・ｓとなる温度で延伸成形を行うことが好ましい。特に、ガラスの粘度が８．０～９．０ｄＰａ・ｓとなる温度で延伸成形すると上記アスペクト比の変化をより小さくすることができる。
　延伸成形後のガラスリボン３は、図１１に示すように、ボビン４１に巻き取ることができる。ボビン４１に代えて、巻き取りドラムにより巻き取ってもよい。このように延伸成形後のガラスリボン３を巻き取ることにより、延伸成形の際の引っ張り力を付与することができる。また、巻き取り速度を調整することにより、引っ張り力の調整、すなわち延伸速度の調整を行うことができる。
　以上、説明した製造方法でガラスリボンを製造することにより、側面３ａが、外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボン３を得ることができる。
　本発明においては、側面３ａの形状が外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボン３を用い、液晶レンズを製造しているので、厚みの薄いガラスリボンを用いても、製造工程におけるガラスリボン、すなわち薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。このため、厚みの薄いガラスリボンすなわち薄板ガラスを用いて液晶レンズを製造することができるので、液晶レンズのレンズパワーを高めつつ、かつ応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。
　また、製造工程におけるガラスリボンすなわち薄板ガラスが割れるおそれを低減することができるので、歩留りが高く、生産効率を高めることができる。
　図１３は、従来のガラスリボンを示す斜視図である。図１３に示すように、従来のガラスリボン５３は、長手方向に垂直な方向での断面形状が矩形状であり、側面５３ａが平坦に形成されている。このため、主面５３ｂと側面５３ａとから形成されるエッジ部が、シャープなエッジ部となり、製造工程において、ガラスリボン５３に曲げやねじりなどの応力が加わった際、ガラスリボン５３が容易に破壊されてしまう。
　これに対し、側面３ａの断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有する本発明のガラスリボン３を用いることにより、液晶レンズの製造工程において、曲げやねじりなどの応力がガラスリボン３に加わっても、ガラスリボン３が破壊されることなく、液晶レンズを製造することができる。
　図７は、本発明に従う第２の実施形態の液晶レンズを示す断面図である。図７に示す液晶レンズ３０においては、Ｐ偏光用液晶レンズ１０として、図１に示す液晶レンズ１０を用いている。また、Ｓ偏光用液晶レンズ２０として、図１に示す液晶レンズ１０とほぼ同様の構造の液晶レンズを、配向（ラビング）方向が直行するように９０度回転させて配置して、Ｐ偏光用液晶レンズ１０の上に積み重ねている。なお、Ｓ偏光用液晶レンズ２０における円形電極１５及び周囲電極１６は、Ｐ偏光用液晶レンズ１０の円形電極１５及び周囲電極１６と同じであるので、円形電極１５及び周囲電極１６を形成していない液晶レンズをＳ偏光用液晶レンズ２０として積み重ねている。
　Ｐ偏光用液晶レンズ１０と、Ｓ偏光用液晶レンズ２０は、ガラスと屈折率が整合した紫外線硬化型樹脂接着剤により貼り合わせている。
　第３の透明基板２１は、円形電極１５及び周囲電極１６と接するように設けられている。第３の透明基板２１と第４の透明基板２２の間に、第３の薄板ガラス２３及び第４の薄板ガラス２４が配置されている。第３の透明基板２１と第３の薄板ガラス２３の間に、液晶層２９ａが形成されている。第３の薄板ガラス２３と第４の薄板ガラス２４との間に、液晶層２９ｂが形成されている。第４の薄板ガラス２４と第４の透明基板２２との間に液晶層２９ｃが形成されている。
　液晶層２９ａと接する第３の透明基板２１の面の上には、配向膜２１ａが形成されている。液晶層２９ａと接する第３の薄板ガラス２３の面の上には、配向膜２３ａが形成されている。液晶層２９ｂと接する第３の薄板ガラス２３の面の上には、配向膜２３ｂが形成されている。液晶層２９ｂと接する第４の薄板ガラス２４の面の上には、配向膜２４ａが形成されている。液晶層２９ｃと接する第４の薄板ガラス２４の面の上には、配向膜２４ｂが形成されている。液晶層２９ｃと接する第４の透明基板２２の面の上には、対向電極２７が形成され、この対向電極２７の上に配向膜２２ａが形成されている。周囲電極１６と対向電極２７の間には、電源３３が設けられており、円形電極１５と対向電極２７の間には、電源３４が設けられている。
　配向膜２１ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、及び２２ａは、それぞれ同一方向に配向するように形成されている。なお、Ｓ偏光用液晶レンズ２０における配向膜２１ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、及び２２ａの配向方向は、Ｐ偏光用液晶レンズ１０における配向膜１１ａ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、及び１２ａの配向方向と直交するように配向されている。これにより、Ｐ偏光用液晶レンズ１０によってＰ偏光がレンズ作用によって集光し、Ｓ偏光が透過した場合、Ｓ偏光用液晶レンズ２０では、Ｐ偏光は透過し、Ｓ偏光はレンズ作用によって集光することができる。従って、Ｐ偏光用液晶レンズ１０とＳ偏光用液晶レンズ２０を組み合わせることにより、液晶レンズ３０を通過する光を全てレンズ作用により集光することができる。従って、自然光に対して、偏光板を用いることなくレンズ作用を発揮することができ、高い光透過率を得ることができる。
　Ｓ偏光用液晶レンズ２０においても、Ｐ偏光用液晶レンズ１０と同様に、第３の透明基板２１と第３の薄板ガラス２３の間にシール部２８ａが設けられ、第３の薄板ガラス２３と第４の薄板ガラス２４の間にシール部２８ｂが設けられ、第４の薄板ガラス２４と第４の透明基板２２の間にシール部２８ｃが設けられている。
　また、図７に示すように、第３の薄板ガラス２３の側面２３ｃ及び２３ｄ、並びに第４の薄板ガラス２４の側面２４ｃ及び２４ｄは、外側に向かって膨らむ曲面の断面形状を有している。
　Ｓ偏光用液晶レンズ２０も、図１に示す液晶レンズ１０と同様に、図３～図５を参照して説明したのと同様に、第３の透明基板２１に対応する第３のマザー透明基板、第４の透明基板２２に対応する第４のマザー透明基板、第３の薄板ガラス及び第４の薄板ガラスに対応するガラスリボンを用い、これらの上に配向膜または対向電極２７を形成した後、シール部２８ａ、２８ｂ及び２８ｃによって貼り合わせ、形成されたセル中に液晶を注入して、液晶層２９ａ、２９ｂ及び２９ｃを形成した後封止し、マザーの液晶レンズを作製することができる。得られたマザーの液晶レンズを、図６に示す液晶レンズ１０の場合と同様に、長手方向に略垂直な方向で切断することによって、Ｓ偏光用液晶レンズ２０を製造することができる。
　Ｐ偏光用液晶レンズ１０と、Ｓ偏光用液晶レンズ２０を、上述のように、紫外線硬化型樹脂接着剤などの接着剤で貼り合わせることにより、図７に示す液晶レンズ３０を製造することができる。
　上述のように、Ｐ偏光用液晶レンズ１０における配向膜の配向方向と、Ｓ偏光用液晶レンズ２０における配向膜の配向方向とは直交している。従って、Ｐ偏光用液晶レンズ１０のマザー及びＳ偏光用液晶レンズ２０のマザーを作製する際に、それぞれにおける配向膜の配向方向が直交するように配向膜を形成しておいてもよいし、Ｐ偏光用液晶レンズ１０のマザー及びＳ偏光用液晶レンズ２０のマザーにおいて、それぞれにおける配向膜の配向方向を同一方向とてしおき、各マザーから切り出して得られるＰ偏光用液晶レンズ１０とＳ偏光用液晶レンズ２０を接着剤で貼り合わせる際に、それぞれの配向方向が互いに直交するように貼り合わせることによって、液晶レンズ３０を作製してもよい。
　本発明の製造方法によれば、液晶層を分割するガラス板として厚みの薄い薄板ガラスを用いても、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができる。従って、液晶層を分割するための薄板ガラスとして、厚みの薄いガラスを用いることができる。薄板ガラスで分割された液晶層は、それぞれの厚みが薄く、配向膜によって配向されているので、印加する電圧に対する応答速度を速めることができる。また、全体としての液晶層の厚みを厚くすることができるので、高いレンズパワーを得ることができる。従って、高いレンズパワーを維持しつつ、応答速度の速い液晶レンズを製造することができる。
　また、製造工程において薄板ガラスが割れるおそれを低減させることができるので、歩留りを高めることができ、生産効率を高めることができる。
　本発明の液晶レンズは、液晶層が透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割されており、薄板ガラスがガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板である。従って、マザーの液晶レンズを長手方向に略垂直な方向で切断して、液晶レンズユニットを取り出す際の切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有している。上述のように、側面の断面形状が外側に向かって膨らむ曲面形状を有するガラスリボンを用いているので、厚みの薄いガラスリボンを用いても、製造工程においてガラスリボンが割れるおそれを低減することができる。このため、薄板ガラスの厚みを薄くすることができるので、高いレンズパワーを保持しつつ、かつ応答速度の速い液晶レンズとすることができる。
　上記の実施形態においては、円形電極及び周囲電極が形成された液晶レンズを例示しているが、本発明の液晶レンズはこのようなものに限定されるものではなく、例えば、円形電極だけが形成されているものや、周囲電極のみが形成されているものであってもよい。
１…第１のマザー透明基板
２…第２のマザー透明基板
３…ガラスリボン
３ａ…ガラスリボンの側面
３ｂ…ガラスリボンの主面
４…原料ガラス板
５…マザーの液晶レンズ
１０…液晶レンズ（Ｐ偏光用液晶レンズ）
１１…第１の透明基板
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…配向膜
１２…第２の透明基板
１３…第１の薄板ガラス
１３ｃ，１３ｄ，１３ｃ，１４ｄ…側面
１４…第２の薄板ガラス
１５…円形電極
１５ａ…円形部
１５ｂ…引き出し部
１５ｃ…すき間
１６…周囲電極
１７…対向電極
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…シール部
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…液晶層
２０…Ｓ偏光用液晶レンズ
２１…第３の透明基板
２２…第４の透明基板
２３…第３の薄板ガラス
２４…第４の薄板ガラス
２７…対向電極
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…配向膜
２３ｃ，２３ｄ，２４ｃ，２４ｄ…側面
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…シール部
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…液晶層
３０…液晶レンズ
３１，３２，３３，３４…電源
４１…ボビン
４２…延伸成形装置
４３…ヒーター
Ａ…液晶レンズユニットに対応する領域
Ｂ…長手方向
Ｃ…長手方向に垂直（略垂直）な方向

Claims (7)

  1. 　一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであり、前記液晶層が前記透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割された液晶レンズを製造する方法であって、
    　複数の液晶レンズユニットが長手方向に配列されているマザーの液晶レンズを前記液晶レンズユニット毎に切断することによって、前記液晶レンズユニットを取り出して前記液晶レンズを製造する製造方法であり、
    　前記切断後に前記液晶レンズの前記透明基板となる一対のマザー透明基板を準備する工程と、
    　前記マザー透明基板の前記液晶レンズユニットに対応する領域の上に、前記電界を印加するための電極層を形成し、前記液晶層と接する領域の上に液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、
    　前記切断後に前記液晶レンズの前記薄板ガラスとなるガラスリボンであり、長手方向に沿って延びる一対の対向する主面及び一対の対向する側面を有するガラスリボンを準備する工程と、
    　前記ガラスリボンの前記主面の前記液晶層と接する領域の上に、液晶分子を配向させるための配向膜を形成する工程と、
    　前記マザー透明基板及び／または前記ガラスリボンの前記主面の前記液晶層に対応する領域の周囲に、前記液晶層のセルの壁部を形成するためのシール部を形成する工程と、
    　前記一対のマザー透明基板の間に、前記ガラスリボンを配置した状態となるように、前記一対のマザー透明基板と前記ガラスリボンの前記主面とを貼り合わせた後、前記液晶層のセル内に液晶を注入し、その後前記液晶層のセルを封止して、前記マザーの液晶レンズを作製する工程と、
    　前記マザーの液晶レンズを、前記液晶レンズユニット毎に切断することにより、前記液晶レンズユニットを取り出して、液晶レンズを製造する工程とを備え、
    　前記ガラスリボンの長手方向に沿って延びる前記側面が、長手方向に垂直な方向での断面形状として、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴とする液晶レンズの製造方法。
  2. 　前記ガラスリボンの厚みが、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズの製造方法。
  3. 　前記側面の断面形状が、ガラスの軟化によって形成される形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶レンズの製造方法。
  4. 　前記ガラスリボンにおける厚みに対する長手方向に垂直な方向での前記主面の長さのアスペクト比（主面長さ／厚み）が２５～２０００であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の液晶レンズの製造方法。
  5. 　前記ガラスリボンが、結晶化ガラスから形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の液晶レンズの製造方法。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の方法で製造されたことを特徴とする液晶レンズ。
  7. 　一対の透明基板に挟まれた液晶層に電界を印加して液晶分子の配向状態を変化させる液晶レンズであって、
    　前記液晶層が前記透明基板と略平行に配置される薄板ガラスで複数のセルに分割されており、
    　前記薄板ガラスがガラスリボンをその長手方向に略垂直な方向で切断して得られるガラス板であり、切断面以外の側面の断面形状が、外側に向かって膨らむ曲面形状を有することを特徴とする液晶レンズ。
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