多重構造液晶光学素子及びその製造方法
【課題】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。
【解決手段】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。
【解決手段】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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３７０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】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３】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４】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。
【図５】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。
【図６】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７】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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２の液晶素子群用基板が得られる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３７０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】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３】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４】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。
【図５】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。
【図６】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７】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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２の液晶素子群用基板が得られる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
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
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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又は２に記載の多重構造液晶光学素子。
【請求項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から３のいずれか１項に記載の多重構造液晶光学素子。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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又は６に記載の多重構造液晶光学素子の製造方法。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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又は２に記載の多重構造液晶光学素子。
【請求項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から３のいずれか１項に記載の多重構造液晶光学素子。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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又は６に記載の多重構造液晶光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３７５３６（Ｐ２０１２−１３７５３６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８２３７（Ｐ２０１０−２８８２３７）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０３３７６５９６）株式会社びにっと (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０３３７６５９６）株式会社びにっと (13)
【Ｆターム（参考）】
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