液晶レンズの製造方法
【課題】液晶を注入する経路を液晶レンズに残存しないように構成するとともに、基板間のギャップを十分に維持することが可能な液晶レンズの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第1透明基板(110)及び第2透明基板(120)の間にシール材(140)を配置するステップと、シール材の内側に液晶(214)を滴下するステップと、液晶が滴下された一方の透明基板上に他方の透明基板を張り合わせるステップと、シール材の外側に樹脂(216)を充填するステップと、更に、第1透明基板及び第2透明基板を研磨してレンズ加工を行うステップを有する、液晶レンズの製造方法。
【解決手段】第1透明基板(110)及び第2透明基板(120)の間にシール材(140)を配置するステップと、シール材の内側に液晶(214)を滴下するステップと、液晶が滴下された一方の透明基板上に他方の透明基板を張り合わせるステップと、シール材の外側に樹脂(216)を充填するステップと、更に、第1透明基板及び第2透明基板を研磨してレンズ加工を行うステップを有する、液晶レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶レンズの製造方法に関し、特に、眼鏡フレームに装着して眼鏡用レンズ等として利用することが可能な液晶レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
所定の電圧を印加することによって着色された色が消える着消色機構を有するレンズを、眼鏡フレームに組み込み、眼鏡フレーム内に別途配置された電源と接続させる構造を有する眼鏡が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
基板間に配置されたスペーサに設けられた注入用細部から液晶を注入し、液晶の注入後に注入用細部を封止した後に、スペーサの外側の隙間に接着剤を注入して硬化させることによって、液晶表示パネルを製造する製造方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
しかしながら、液晶表示パネル内に、液晶を注入するための経路が残存していると、他の部分と光学的特性が異なる部分が存在することになり、眼鏡用のレンズとして使用する場合に、レンズ装着者に違和感を与える等の不具合があった。
【0005】
基板間のギャップを維持するために、2重にシール材配置し、内側のシール材の内側に液晶を滴下した後に基板を張り合わせて液晶パネルを構成し、その後に、外側のシール材部分を除去して大型液晶パネルを製造する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
液晶を滴下することによって、液晶を注入するための経路が液晶パネル上に残存しないこととなるが、眼鏡用のレンズ等として使用する場合には、様々な眼鏡フレームに合わせて、液晶パネルの形状をエッジングする必要があり、予め2重のシール材の位置を固定して決めてしまうことが困難であるという不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】実開平3−35523号公報(図1、図3)
【特許文献2】特開昭52−28296号公報(図1、図2)
【特許文献3】特開2000−305060公報(図6、図9)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とした液晶レンズの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明は、液晶を注入する経路を液晶レンズに残存しないように構成するとともに、基板間のギャップを十分に維持することが可能な液晶レンズ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】
【0010】
本発明に係る液晶レンズの製造方法では、第1透明基板及び第2透明基板の間にシール材を配置するステップと、シール材の内側に液晶を滴下するステップと、液晶が滴下された一方の透明基板上に他方の透明基板を張り合わせるステップと、シール材の外側に樹脂を充填するステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る液晶レンズの製造方法では、液晶滴下工法を用いて、液晶の注入経路を液晶レンズに残存させないように構成すると供に、シール材の外側に樹脂を充填するようにしたので、液晶レンズの光学特性を悪化させることなく、液晶レンズの基板間を所定間隔に維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】電子眼鏡1の部分概略図である。
【図2】フィニッシュドレンズ100´及びエッジングレンズ100を説明するための図である。
【図3】ブランクレンズ100´´を構成する2枚の透明基板を示す図である。
【図4】ブランクレンズ100´´の断面図である。
【図5】液晶レンズ構造によるフレネルレンズ面の構造を説明するための図である。
【図6】エッジングレンズ100とスプリングコネクタとの接続状態を示す図である。
【図7】液晶レンズの製造工程を示すフロー図である。
【図8】液晶レンズの製造工程を説明するための図(1)である。
【図9】液晶レンズの製造工程を説明するための図(2)である。
【図10】液晶レンズの製造工程を説明するための図(3)である。
【図11】他のブランクレンズ101´´の断面図である。
【図12】更に他のブランクレンズの断面図である。
【図13】更に他のブランクレンズの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下図面を参照して、本発明に係る液晶レンズの製造方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【0014】
また、以下において、研磨加工する前の「ブランクレンズ」、「フィニッシュドレンズ」及び「セミフィニッシュドレンズ」を「エッジング前レンズ」と言い、「エッジング前レンズ」をエッジングしたものを「エッジングレンズ」と言うものとする。ここで、両面を所望のレンズ形状に研磨加工したものを「フィニッシュドレンズ」と言い、片面のみ研磨加工したものを「セミフィニッシュドレンズ」と言う。さらに、液晶レンズ構造を含む「ブランクレンズ」、「フィニッシュドレンズ」、「セミフィニッシュドレンズ」及びエッジングレンズを、総称して「液晶レンズ」と言うものとする。
【0015】
図1は、エッジングレンズを利用する例としての電子眼鏡1の部分概略図である。
【0016】
図1(a)に示す様に、電子眼鏡1は、眼鏡フレーム2、ヨロイ部3、蝶番4、テンプル5、ブリッジ6、パッド7を含み、眼鏡フレーム2には、エッジングレンズ100が組み込まれている。ヨロイ部3には、エッジングレンズ100の液晶レンズ構造50と導通するためのスプリングコネクタ10及び20、スプリングコネクタ10及び20と接続された電源部としての電池を含む電圧供給部30、デッィプスイッチ31等が内蔵されている。
【0017】
図1(b)は、眼鏡フレーム2の内側からスプリングコネクタ10及び20の方向を示す図である。図1(b)に示す様に、スプリングコネクタ10及び20が、後述するエッジングレンズ100の第1凹部113及び第2凹部123に挿入可能に配置されている。また、眼鏡フレーム2の内側には、エッジングレンズ100のヤゲンが嵌り込む溝部を設けるようにしても良い。なお、「ヤゲン」とは、眼鏡フレーム2に装着する際に、眼鏡フレーム2の内側の溝部に嵌り込むように形成された凸部であって、通常0.5〜1mm程度の高さを有している。
【0018】
エッジングレンズ100の中心部分には、後述する様に、フレネルレンズ面上に配置された第1透明電極111及び第1透明電極111に対向する第2透明電極121を含む液晶レンズ構造50が形成されている。第1透明電極111及び第2透明電極121間に電圧が印加されない場合には、液晶レンズ構造50は動作せず、電子眼鏡1はエッジングレンズ100が本来有するレンズパワーを得ることができる。第1透明電極111及び第2透明電極121間に電圧供給部20から所定の電圧が印加されると、液晶レンズ構造50は所定のパワーを有するレンズとして動作するので、エッジングレンズ100の液晶レンズ構造50がある部分では、エッジングレンズ100が本来有するレンズの焦点距離を液晶レンズ構造50が可変するように動作する。
【0019】
例えば、エッジングレンズ100自体を遠点に焦点が合うようなパワーを得られるレンズ形状とし、液晶レンズ構造50が動作しない場合には、電子眼鏡は遠点用の眼鏡として作用させ、液晶レンズ構造50が動作すると、電子眼鏡は近点用の眼鏡として作用するように設計することが考えられる。液晶レンズ構造50への電圧の印加のON/OFFを電子眼鏡1のディップスイッチ31によって行うようにすれば、ディップスイッチ31によって任意に切り替え可能な遠近両用の電子眼鏡1を提供することが可能となる。なお、エッジングレンズによって提供できる種類の眼鏡は上記のものに限定されず、様々な種類、例えば、遠視用のパワーを複数段で切り替え可能な遠視用電子眼鏡、近視用のパワーを複数段で切り替え可能な近視電子眼鏡等、乱視用又は老眼用等、視力回復トレーニング用等に適用することが可能である。
【0020】
図2及び図3は、エッジングレンズ100を説明するための図である。
【0021】
図2(a)は、図1に示す電子眼鏡1に装着されたエッジングレンズ100の外形を電子眼鏡1の眼鏡フレーム2に合わせ、点線Bにてエッジングする前のフィニッシュドレンズ100´の平面図であり、図2(b)は、エッジングレンズ100の側面図である。
【0022】
図3(a)はブランクレンズを構成する第1透明基板110を示し、図3(b)はブランクレンズを構成する第2透明基板120を示す図である。第1透明基板110及び第2透明基板120は、円柱状の基板である。第1透明基板110及び第2透明基板120は、図4に示したシール材140及び液晶層130等を封止するようにして張り合わせた後に、外形がレンズ形状(例えば、凹レンズ)を有するように研磨加工されて、図2(a)に示すようにエッジング前のフィニッシュドレンズ100´となる。なお、製造方法の詳細については、後述する。
【0023】
図3(a)に示す様に、第1透明基板110には、第2透明基板120と接続される側には、第1凹部113が形成されている。また、第1透明基板110上に配置されたフレネルレンズ構造上には、スパッタリング法によってITO(酸化インジウムスズ)を材料として形成された第1透明電極111、及び第1透明電極111と接続された第1接続ライン112が配置されている。
【0024】
図3(b)に示す様に、第2透明基板120には、第1透明基板110と接続される側には、第2凹部123が形成されている。なお、第1凹部113は第2接続ライン122に対向する位置に配置され、第2凹部123は第1接続ライン112に対向する位置に配置されている。また、第2透明基板120上には、スパッタリング法によってITOを材料として形成された第2透明電極121、及び第2透明電極121と接続された第2接続ライン122が配置されている。
【0025】
なお、透明電極等を形成する前の段階の、凹部を形成した第1透明基板110及び第2透明基板120の形状は同一であるので、各々の基板上に膜付けをする工程も同一な工程を用いることができ、後述するブランクレンズ100´´の形成は、容易且つ比較的安価に行うことが可能である。
【0026】
図2(b)に示す様に、眼鏡フレーム2に設けられた第1スプリングコネクタ10は、エッジングレンズ100の端部側から第2凹部123に挿入され、第2凹部123の内側に配置される第1接続ライン112と接触する。第1スプリングコネクタ10が内蔵するスプリングバネによって、第1スプリングコネクタ10の先端部11側面が第2凹部123の内側に配置された第1接続ライン112に押し付けられるので、第1スプリングコネクタ10と第1接続ライン112との導通が確保される(図6参照)。
【0027】
図2(b)に示す様に、眼鏡フレーム2に設けられた第2スプリングコネクタ20は、エッジングレンズ100の端部側から第1凹部113に挿入され、第1凹部113の内側に配置される第2接続ライン122と接触する。第2スプリングコネクタ20が内蔵するスプリングバネによって、第2スプリングコネクタ20の先端部21側面が第1凹部113の内側に配置された第2接続ライン122に押し付けられるので、第2スプリングコネクタ20と第2接続ライン122との導通が確保される(図6参照)。
【0028】
なお、第1凹部113及び第2凹部123をそれぞれ長さw1の長方形に形成したが、第1凹部113及び第2凹部123の長さ及び形状は、これらに限定されるものではなく、例えば形状は円形、楕円形、三角形等の他の多角形状であっても良い。また、凹部の幅は、挿入されるスプリングコネクタの直径等に応じて適宜選択することが可能である。さらに、凹部は、開口部、即ち、第1透明基板110及び第2透明基板120の片面側から他方の面側まで貫通するように形成されていても良い。また、開口部の長さ及び形状も、凹部と同様に長さw1の長方形としても良いが、それらに限定されるものではなく、例えば形状は円形、楕円形、三角形等の他の多角形状であっても良い。
【0029】
図4は、ブランクレンズ100´´の断面図である。図4において、点線はフィニッシュド100´の外形を示し、図2(a)のAA´断面に対応している。
【0030】
図4に示すように、ブランクレンズ100´´は、第1透明基板110、第2透明基板120、第1及び第2透明基板110及び120の間に配置されるシール材140、充填層150及び液晶レンズ構造50等から構成される。
【0031】
液晶レンズ構造50は、第1透明基板110、第2透明基板120、フレネルレンズ構造116、及びシール材140の間に封止された液晶層130等から構成される。液晶層130としては、ホモジニアス配向型の液晶が用いられるが、垂直配向型の液晶やツイステッドネマティック配向の液晶、ハイブリッド配向の液晶、ポリマー含有型液晶、コレステリック液晶を用いても良い。
【0032】
第1透明基板110上には、フレネルレンズ構造116、透明基板から発生するガスが液晶層130へ侵入しないようにするための第1ガスバリア層114(SiO2、膜厚200nm)、第1透明電極111(ITO、膜厚50nm)、第1透明電極111上に配置された第1配向膜115(膜厚50nm)等が配置されている。なお、フレネルレンズ構造116の下に第1ガスバリア層114を配置するように構成しても良い。
【0033】
第2透明基板120上には、透明基板から発生するガスが液晶層130へ侵入しないようにするための第2ガスバリア層124(SiO2、膜厚200nm)、第1透明電極111と対向した透明平面電極である第2透明電極121(ITO、膜厚50nm)、第2透明電極121上に配置された第2配向膜125(膜厚50nm)等が配置されている。なお、不用意な上下の透明電極間のショートを防ぐために、第1透明電極111、第2透明電極121の少なくとも一方の上に絶縁膜層を設けても良い。
【0034】
第1透明電極111と第2透明電極121との間隔を一定に保つために、シール材140中には、樹脂やシリカで構成されたスペーサ材141(直径10.5μm)が複数混入されている。また、第1透明電極111と第2透明電極121との間隔を一定に保つために、更に、透明性樹脂による充填層150が、シール材140の外側であって、第1透明電極111と第2透明電極121との間に形成されている。
【0035】
第1及び第2透明基板110及び120は、厚さ5mmの円柱状のポリカーボネイトを材料として用いているが、その厚さに限定されないし、異なる厚みでも良いし、その他のプラスチック材であるアクリルやウレタンでも良いし、ガラスを材料として用いても良い。また、図面上は平板基板であるが、張り合わせのギャップが重要であり、平板に限定されず曲面基板同士の張り合わせとしても良い。フレネルレンズ構造116は、アクリルを材料として用いているが、環状オレフィン系の透明樹脂、ラジカル重合型のアクリル系US硬化樹脂、カオチン重合型のエポキシ系US硬化樹脂、熱硬化性樹脂、無機−有機ハイブリッド材料等の光学材料を用いても良い。フレネルレンズ構造116を光硬化性樹脂を用いて形成する場合には、少なくとも紫外線が照射される側の基板は、紫外線を透過する特性を有する必要がある。
【0036】
図4において、w2は液晶レンズ構造50の液晶層部分の幅を示し、図4の例では、w2=20mmであり、w3はブランクレンズ100´´及びフィニッシュドレンズ100´の外形寸法を示し、図4の例ではw3=75mmである。しかしながら、上記の値は一例であって、他の値を採用することも可能である。
【0037】
図4においては、説明の便宜上、各基板や層の厚さの縮尺を変更して記載している場合がある点に留意されたい。また、図4において、眼鏡フレーム2に装着するための、エッジングレンズ100の外形を一点鎖線で示している。
【0038】
図5は、液晶レンズ構造によるフレネルレンズ面の構造を説明するための図である。
【0039】
図5は、フレネルレンズ面の頂点(すなわち、光軸上のレンズ面の点)を原点に半径方向のフレネルレンズ面の断面を表している。図の横軸は半径方向の位置を示し、縦軸は、光軸方向の位置を示している。
【0040】
図5の点線Cは、液晶レンズ構造50が有するレンズ特性の元となるレンズ面を表している。レンズ面は、一般のレンズと同様に、光軸に対して中心対象の連続局面として設計される。そこで、レンズ面の光軸に沿った位置が頂点と同じ位置となるように、レンズ面に段差を設けることにより、図5に示すフレネル構造の断面形状Bを得る(図面上は、便宜のためフレネル構造116の斜面は直線であるが、実際は点線Cのように曲線である)。これによって、段差で区切られた輪帯を複数有するフレネルレンズ面が形成される。図5では、4つの輪帯を有するフレネルレンズ構造について示しているが、輪帯の数は一例であって、これに限定されるものではない。
【0041】
図6は、エッジングレンズ100とスプリングコネクタとの接続状態を示す図である。
【0042】
図6では、エッジングレンズ100の点線Dで囲われた部分の拡大図を示している。前述したように、第1スプリングコネクタ10が内蔵するスプリングバネによって、第1スプリングコネクタ10の側面が第2凹部123の内側に配置された第1接続ライン112に押し付けられて、第1スプリングコネクタ10と第1接続ライン112との導通が確保される。同様に、第2スプリングコネクタ20が内蔵するスプリングバネによって、第2スプリングコネクタ20の側面が第1凹部113の内側に配置された第2接続ライン122に押し付けられるので、第2スプリングコネクタ20と第2接続ライン122との導通が確保される。なお、エッジングレンズ100とスプリングコネクタとの接続方法は、上記の方法に限定されるものではなく、他の方法を採用しても良い。
【0043】
上述したフィニッシュドレンズ100´では、図2(a)に示す第1凹部113及び第2凹部123の幅w1の間のどこで加工してエッジングレンズ100としても、エッジングレンズ100の端部側から、スプリングコネクタとの接続を得ることが可能となる(図6参照)。したがって、エッジングレンズ100の外形を予め定めることなく、様々な形状の眼鏡フレームに対応することが可能となった。
【0044】
以下、図7〜図10を用いて、液晶レンズの製造工程を説明する。
【0045】
最初に、円柱状(厚さ5mm)の第1透明基板110に第1凹部113を切削加工により形成し、円柱状(厚さ5mm)の第2透明基板120に第2凹部123を切削加工により形成する(S10)。
【0046】
次に、第1透明基板110上に、フレネルレンズ構造116を形成する(S11)。フレネルレンズ構造116は、供給器200から第1透明基板110上に光硬化樹脂210を所定量滴下して(図8(a)参照)、モールド201によって光硬化樹脂210の形状を整えた後(図8(b)及び(c)参照)、第1透明基板110の裏側から紫外線(UV)を照射して(図8(c)参照)、光硬化樹脂210を硬化させることによって形成する(図8(d)参照)。図8(d)では、第1透明基板110の大きさに対して、フレネルレンズ構造116を含めた硬化した光硬化樹脂210の領域が小さい構成での説明となっているが、第1透明基板110全面に形成する構成としても良い。
【0047】
なお、光硬化樹脂210としては、UV硬化性のアクリル樹脂を利用することができる。また、別途フレネルレンズ構造を形成し、完成したフレネルレンズ構造を第1透明基板110上に接着するようにしても良い。さらに、第1凹部113と同様に、第1透明基板を切削加工等することにより形成したり、キャスティングや射出成型で透明基板そのものと一体成型しても良い。
【0048】
次に、フレネルレンズ構造116が形成された第1透明基板110及び第2透明基板120上に、それぞれ、膜厚200nmのSiO2皮膜による第1ガスバリア層114及び第2ガスバリア層124を成膜する(S12)。
【0049】
次に、第1透明基板110の第1ガスバリア層114の上から、ITO膜の形成及びパターンニングを行い、第1透明電極111及び第1接続ライン112を形成する。同様に、第2透明基板120の第2ガスバリア層124の上から、ITO膜の形成及びパターンニングを行い、第2透明電極121及び第2接続ライン122を形成する(S13)。
【0050】
次に、第1透明基板110の第1透明電極111の上から、第1配向膜115を成膜し、ラビングを行う。同様に、第2透明基板120の第2透明電極121の上から、第2配向膜125を成膜し、ラビングを行う(S14)。
【0051】
配向膜の形成は、例えば、供給器202から、膜構成材料211を所定量滴下し(図9(a)参照)、所定雰囲気で乾燥(焼成)後、ローラー203を用いてラビングを行う(図8(b)参照)。配向膜は、このようなラビング処理を行わず、無機物を蒸着して形成する蒸着膜や、光照射によって配向する光配向膜などを用いることができる。
【0052】
次に、シール材140を形成するために、第1透明基板110上に、供給器204からスペーサ材141が混入された光硬化樹脂212を配置する(図9(c)参照)(S15)。なお、シール材140は、硬化した際に、第1透明基板110及び第2透明基板120とほぼ同じ屈折率を有するものを使用するのが好ましい。なお、図9(c)、図9(d)及び図10(a)〜図10(c)では、便宜上、第1ガスバリア層114、第1透明電極111及び第1配向層115と、第2ガスバリア層124、第2透明電極121及び第2配向層125は省略して記載している。
【0053】
次に、光硬化樹脂212の内側に、供給器206から液晶214を所定量滴下する(S16、図9(d)参照)。即ち、ここでは、シール材に注入口を設けて、注入口から液晶を注入後に、注入口を封止する工法を用いずに、液晶滴下工法(ODF)を用いている。このため、エッジングレンズ100として利用する場合に、液晶を注入する経路が無く、自由にエッジングレンズ100の外形を選ぶことができ、レンズの光学的特性を良好に維持することができる。
【0054】
次に、第1透明基板110の上から第2透明基板120をチャンバ208内の真空雰囲気下で重ね合わせて張り合わせる(図10(a)参照)(S17)。
【0055】
次に、所定のチャンバ209中に配置して、真空雰囲気下で、シール材140の外側であって、第1透明基板110及び第2透明基板120の隙間に、毛細管現象を利用して、透明性接着剤216を充填させる(図10(b)参照)(S18)。なお、充填層150に用いられる透明性接着剤は、低粘度及び光硬化性であり、透明で、第1透明基板110及び第2透明基板120とほぼ同じ屈折率を有するものを使用する。これによって、界面での反射ロスを減少させている。液晶層130領域での透過率に充填層150領域での透過率を下げることで同じにし相対的に液晶層130領域を目立たないようにし全体としての見映えを向上させるために、フレネルレンズ構造116の光硬化性樹脂210と同じ材料や同じ屈折率を透明屈折性接着剤216として利用する場合もある。
【0056】
次に、液晶層130の部分をマスク207を用いてマスクしてUV照射を行い、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を硬化させ、シール材140及び充填層150を形成する(S19)。液晶層130の部分をマスクするのは、液晶材料によってはUVによって特性が変化してしまうため、それを防止するためである。また、充填層150は、レンズの透過率の向上と、研磨加工時に耐えられる接着力の確保と、研磨剤及び研磨液等が内部に侵入するのを防止する作用をも有している。
【0057】
これによって、滴下された液晶214は、第1透明基板110、第2透明基板120及びシール材140によって封止されて液晶層130となる。なお、樹脂を硬化させてシール材140及び充填層150を形成する際には、UVの照射後に、高温雰囲気下で焼成するようにしても良い。これによって、例えば、図4に示すブランクレンズ100´´(レンズ外形形状が形成されていない状態)が完成する。
【0058】
次に、ブランクレンズ100´´の外形を切削加工又は研磨加工して、レンズ形状とし、例えば、図4に点線で示すフィニッシュドレンズ100´を完成させる(S20)。なお、レンズ形状の形成は、片面ずつ行うが、片面のみ形成されているものをセミフィニッシュドレンズと言う。
【0059】
次に、眼鏡フレーム2の形状に合わせて、フィニッシュドレンズ100´をエッジングし、例えば、図6に示す様に、エッジングレンズ100を完成させ(S21)、液晶レンズ構造50とスプリングコネクタ10及び20との導通を図るように、眼鏡フレーム2へ装着することによって、電子眼鏡1を完成させる(S22)。
【0060】
ブランクレンズ100´´の状態(図4参照)では、液晶レンズ構造50の周囲にはスペーサ材141が混入されたシール材140が形成され、シール材140の外側であって第1及び第2透明基板110及び120間の隙間には充填層150が形成されている。したがって、液晶レンズ構造50のセルギャップは所定の厚さに維持される。また、その後の研磨加工が施されて、フィニッシュドレンズ100´(図4の点線部分参照)となる際にも、同様に、液晶レンズ構造50のセルギャップは、所定の厚さに維持される。
【0061】
液晶レンズの製造過程において、最も液晶レンズ構造50に圧力が加わるのは、フィニッシュドレンズとするための研磨加工時であるので、その状態において、スペーサ材141が混入したシール材140及び充填層150が健在であれば、液晶レンズ構造50のセルギャップは所定の厚さに維持される。その後、エッジングレンズ100にエッジングされてしまうと、眼鏡フレーム2の形状に応じて、充填層150の外周部は切除されてしまうが、残存する充填層150とシール材140によって、充分に、液晶レンズ構造50のセルギャップは所定の厚さに維持される。
【0062】
図7〜図10に示した液晶レンズの製造工程では、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を第1及び第2透明基板110及び120間に配置した後に、UV照射等を行い、シール材140及び充填層150を形成した。しかしながら、先に光硬化樹脂212のみにUV照射を行ってシール材140を形成し、その後、透明性接着剤216を第1及び第2透明基板110間に毛細管現象を利用して充填し且つそれにUV照射を行って充填層150を形成するような工程としても良い。UV照射を2回に分けて行うこととなるが、シール材140が既に形成された後に、透明性接着剤216を充填させる方が、張り合わせ後のアライメントズレに対して神経を使う必要がなく、透明性接着剤216の充填作業性が上がる。
【0063】
図7〜図10に示した液晶レンズの製造工程では、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を第1及び第2透明基板110及び120間に配置した後に、UV照射等を行い、シール材140及び充填層150を形成した。しかしながら、第1透明基板110と第2透明基板120を張り合わせる前に、第1透明基板110上に、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を配置し、その後に、第1透明基板110と第2透明基板120を張り合わせるような工程としても良い。この場合、透明性接着剤216も、供給器(不図示)から第1透明基板110上に適量だけ滴下することとなる。なお、その後、第1及び第2透明基板110及び120間に配置された光硬化樹脂212及び透明性接着剤216に対して、同時にUV照射等を行い、シール材140及び充填層150が形成される点は、図10(c)と同様である。
【0064】
充填層150のための透明性接着剤216を充填する前に、第1透明基板110及び第2透明基板120の透明性接着剤216が充填される領域を予めプラズマ処理を施して置いたり、液晶の滴下後(S16参照)に、第1透明基板110及び第2透明基板120の透明性接着剤216が充填される領域の表面を洗浄したり、することによって、透明性接着剤216の塗れ性を向上させることが可能となる。また、第1透明基板110及び第2透明基板120の透明性接着剤216が充填される領域の下地に凹凸形状を形成して、接着面積を増加させることによって、接着性を強化することが可能となる。さらに、上記の例では、透明性接着剤216は、配向膜115及び125と接着するように構成されているが、ITO等との接着力が強ければ、充填層150の部分には配向膜115及び125を形成しなくても良い。
【0065】
図11は、他のブランクレンズ101´´の断面図である。
【0066】
図4に示すブランクレンズ100´´と図11に示す他のブランクレンズ101´´との差異は、ブランクレンズ101´´では、液晶レンズ構造50が、レンズ中心Oから、図中左側に距離w4だけずれている点のみである。図11において、図4と同じ構成には、同じ番号を付して説明を省略する。
【0067】
図11に示すブランクレンズ101´´は、エッジングレンズ101の中心部分ではなく、中心からずれた位置に液晶レンズ構造50を配置したい場合等に有効である。例えば、遠近両用レンズの近距離用の領域を、眼鏡レンズの中心から下にずれた部分に配置したい場合に該当する。なお、図11に示す例は一例であって、距離w4は任意に決めることが可能である。さらに、液晶レンズ構造50の液晶層領域w2の幅をブランクレンズの直径に対して小さくすれば、それだけ、エッジングできる許容範囲が広くなって有利である。
【0068】
したがって、液晶レンズ構造を、ブランクレンズの中心部に配置して、エッジング時に液晶レンズ構造をエッジングレンズの所定の位置にくるように、ブランクレンズの中心部とエッジングレンズの中心部をずらして加工することも可能である。また、予め液晶レンズ構造をブランクレンズの所定の位置に配置して、エッジングを行うとエッジングレンズの中心からずれた位置に液晶レンズ構造が自動的に配置されるようにしても良い。
【0069】
図12は、更に他のブランクレンズの断面図である。
【0070】
図12(a)は、ブランクレンズ102´´の側面に、眼鏡フレーム2に装填される際に、スプリングコネクタ10及び20と接続するための開口部300を設けた例である。このような場合でも、充填層150を開口部300が設けられている部分を避けて設けることが可能である。毛細管現象では、材料間の表面張力による塗れ性と隙間が大きく関わっており、一般に隙間が大きいと充填され難いからである。なお、図12(a)において、ブランクレンズ102´´からエッジングされるエッジングレンズ102を一点鎖線で示している。また、図12(a)に示すブランクレンズ102´´では、液晶レンズ構造50におけるフレネルレンズ構造は、第1透明基板110の全面に一層として形成されている。
【0071】
図4に示すブランクレンズ100´´では、充填層150が形成される第1透明基板110及び第2透明基板120との隙間は、ほぼ平行であった。これに対して、図12(b)に示すブランクレンズ103´´では、充填層150が形成される第1透明基板110及び第2透明基板120との隙間301は、ブランクレンズ103´´の外縁側の幅が広く、シール材140に近づくにつれて、その幅が狭くなるように構成されている。毛細管現象では、材料間の表面張力による塗れ性と隙間が大きく関わっており、一般に隙間は狭い方が充填されやすい。従って、このように充填層150が形成される第1透明基板110及び第2透明基板120との隙間301が構成されることによって、毛細管現象を利用して、透明性接着剤216を充填する際の充填が容易に行われ易く、特にエッジングレンズ103の領域での気泡等の混入を防止し易い。なお、図12(b)において、ブランクレンズ103´´からエッジングされるエッジングレンズ103を一点鎖線で示している。また、図12(b)に示すブランクレンズ103´´では、液晶レンズ構造50におけるフレネルレンズ構造は、第1透明基板110の全面に一層として形成されている。
【0072】
図13は、更に他のブランクレンズの断面図である。
【0073】
図13では、ブランクレンズを形成する際の2枚の透明基板が、平板ではなく、その断面が予め曲面形状を有している場合を示している。このような場合であっても、当初の透明基板の形状が異なるだけで、前述した図7〜図10に示した液晶レンズの製造工程を適用して、液晶レンズを製造することが可能である。
【0074】
図13(a)では、第1透明基板310及び第2透明基板320が共に、断面が図中の下に凸の曲面形状を有している。また、図13(b)では、第1透明基板311及び第2透明基板321が共に、断面が図中の上に凸の曲面形状を有している。なお、図13(a)において、ブランクレンズ104´´からエッジングされるエッジングレンズ104を一点鎖線で示し、図13(b)において、ブランクレンズ105´´からエッジングされるエッジングレンズ105を一点鎖線で示している。
【0075】
図13(a)及び(b)に示した形状は一例であって、2枚の透明基板の断面が他の曲面形状を有するものであっても良い。さらに、2枚の透明基板の内、一方の透明基板は図4に第1透明基板110及び第2透明基板120のような平板であるが、他方の透明基板のみ断面が曲面の形状を有するものであっても良い。
【0076】
上記の説明では、第1透明基板にフレネルレンズ構造があり、第2透明基板にはフレネルレンズ構造のない構成を用いて説明したが、特にこれに限定されず、第1透明基板と第2透明基板の両方にフレネルレンズ構造を設ける構成であっても良い。さらに、透明基板へのフレネルレンズ構造の形成方法としては、基板内に樹脂を配置したインプリントだけに限定されず、透明基板への直接加工で形成しても良い。
【0077】
また、第1透明基板及び第2透明基板の2枚の透明基板の厚みに関して、図面上は同じ厚みの基板となっているが、特にこれに限定されず、例えばフィルム状の薄い基板と厚い基板の組み合わせでも良いし、2枚の透明基板の材質が異なっていても良い。
【0078】
本実施形態では、電子眼鏡用レンズを例に説明したが、本発明のエッジング前レンズ及びエッジングレンズは、液晶を注入後、レンズの一部(中央部)に液晶を封入し、最後に所望の形に外形カットする液晶レンズであれば、電子顕微鏡や電子カメラ、ピックアップレンズ等、光学レンズとしていかなる用途のものでも採用することが可能である。また、光学構造としてフレネルレンズを用いれば液晶レンズになるが、本発明は光学構造に特長を持っているわけではないので特にこれに限定されず、シリンドリカルレンズやプリズム、マイクロレンズアレイ等の光学構造を用いた液晶光学素子でも適用することができる。また、両方の基板内にフレネルレンズ構造などの光学構造を設けなくてもよい。例えば、基板間に形成された電極に電圧を印加し、光を制御する機能を有するものであっても、本発明を採用することができる。
【符号の説明】
【0079】
1 電子眼鏡
2 眼鏡フレーム
10 第1スプリングコネクタ
20 第2スプリングコネクタ
50 液晶レンズ構造
100´´、101´´、102´´、103´´、104´´ ブランクレンズ
100´、101´、102´、103´ フィニッシュドレンズ
100、101、102、103、104、105 エッジングレンズ
110 第1透明基板
120 第2透明基板
130 液晶層
140 シール材
141 スペーサ
150 充填層
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶レンズの製造方法に関し、特に、眼鏡フレームに装着して眼鏡用レンズ等として利用することが可能な液晶レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
所定の電圧を印加することによって着色された色が消える着消色機構を有するレンズを、眼鏡フレームに組み込み、眼鏡フレーム内に別途配置された電源と接続させる構造を有する眼鏡が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
基板間に配置されたスペーサに設けられた注入用細部から液晶を注入し、液晶の注入後に注入用細部を封止した後に、スペーサの外側の隙間に接着剤を注入して硬化させることによって、液晶表示パネルを製造する製造方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
しかしながら、液晶表示パネル内に、液晶を注入するための経路が残存していると、他の部分と光学的特性が異なる部分が存在することになり、眼鏡用のレンズとして使用する場合に、レンズ装着者に違和感を与える等の不具合があった。
【0005】
基板間のギャップを維持するために、2重にシール材配置し、内側のシール材の内側に液晶を滴下した後に基板を張り合わせて液晶パネルを構成し、その後に、外側のシール材部分を除去して大型液晶パネルを製造する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
液晶を滴下することによって、液晶を注入するための経路が液晶パネル上に残存しないこととなるが、眼鏡用のレンズ等として使用する場合には、様々な眼鏡フレームに合わせて、液晶パネルの形状をエッジングする必要があり、予め2重のシール材の位置を固定して決めてしまうことが困難であるという不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】実開平3−35523号公報(図1、図3)
【特許文献2】特開昭52−28296号公報(図1、図2)
【特許文献3】特開2000−305060公報(図6、図9)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とした液晶レンズの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明は、液晶を注入する経路を液晶レンズに残存しないように構成するとともに、基板間のギャップを十分に維持することが可能な液晶レンズ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】
【0010】
本発明に係る液晶レンズの製造方法では、第1透明基板及び第2透明基板の間にシール材を配置するステップと、シール材の内側に液晶を滴下するステップと、液晶が滴下された一方の透明基板上に他方の透明基板を張り合わせるステップと、シール材の外側に樹脂を充填するステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る液晶レンズの製造方法では、液晶滴下工法を用いて、液晶の注入経路を液晶レンズに残存させないように構成すると供に、シール材の外側に樹脂を充填するようにしたので、液晶レンズの光学特性を悪化させることなく、液晶レンズの基板間を所定間隔に維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】電子眼鏡1の部分概略図である。
【図2】フィニッシュドレンズ100´及びエッジングレンズ100を説明するための図である。
【図3】ブランクレンズ100´´を構成する2枚の透明基板を示す図である。
【図4】ブランクレンズ100´´の断面図である。
【図5】液晶レンズ構造によるフレネルレンズ面の構造を説明するための図である。
【図6】エッジングレンズ100とスプリングコネクタとの接続状態を示す図である。
【図7】液晶レンズの製造工程を示すフロー図である。
【図8】液晶レンズの製造工程を説明するための図(1)である。
【図9】液晶レンズの製造工程を説明するための図(2)である。
【図10】液晶レンズの製造工程を説明するための図(3)である。
【図11】他のブランクレンズ101´´の断面図である。
【図12】更に他のブランクレンズの断面図である。
【図13】更に他のブランクレンズの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下図面を参照して、本発明に係る液晶レンズの製造方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【0014】
また、以下において、研磨加工する前の「ブランクレンズ」、「フィニッシュドレンズ」及び「セミフィニッシュドレンズ」を「エッジング前レンズ」と言い、「エッジング前レンズ」をエッジングしたものを「エッジングレンズ」と言うものとする。ここで、両面を所望のレンズ形状に研磨加工したものを「フィニッシュドレンズ」と言い、片面のみ研磨加工したものを「セミフィニッシュドレンズ」と言う。さらに、液晶レンズ構造を含む「ブランクレンズ」、「フィニッシュドレンズ」、「セミフィニッシュドレンズ」及びエッジングレンズを、総称して「液晶レンズ」と言うものとする。
【0015】
図1は、エッジングレンズを利用する例としての電子眼鏡1の部分概略図である。
【0016】
図1(a)に示す様に、電子眼鏡1は、眼鏡フレーム2、ヨロイ部3、蝶番4、テンプル5、ブリッジ6、パッド7を含み、眼鏡フレーム2には、エッジングレンズ100が組み込まれている。ヨロイ部3には、エッジングレンズ100の液晶レンズ構造50と導通するためのスプリングコネクタ10及び20、スプリングコネクタ10及び20と接続された電源部としての電池を含む電圧供給部30、デッィプスイッチ31等が内蔵されている。
【0017】
図1(b)は、眼鏡フレーム2の内側からスプリングコネクタ10及び20の方向を示す図である。図1(b)に示す様に、スプリングコネクタ10及び20が、後述するエッジングレンズ100の第1凹部113及び第2凹部123に挿入可能に配置されている。また、眼鏡フレーム2の内側には、エッジングレンズ100のヤゲンが嵌り込む溝部を設けるようにしても良い。なお、「ヤゲン」とは、眼鏡フレーム2に装着する際に、眼鏡フレーム2の内側の溝部に嵌り込むように形成された凸部であって、通常0.5〜1mm程度の高さを有している。
【0018】
エッジングレンズ100の中心部分には、後述する様に、フレネルレンズ面上に配置された第1透明電極111及び第1透明電極111に対向する第2透明電極121を含む液晶レンズ構造50が形成されている。第1透明電極111及び第2透明電極121間に電圧が印加されない場合には、液晶レンズ構造50は動作せず、電子眼鏡1はエッジングレンズ100が本来有するレンズパワーを得ることができる。第1透明電極111及び第2透明電極121間に電圧供給部20から所定の電圧が印加されると、液晶レンズ構造50は所定のパワーを有するレンズとして動作するので、エッジングレンズ100の液晶レンズ構造50がある部分では、エッジングレンズ100が本来有するレンズの焦点距離を液晶レンズ構造50が可変するように動作する。
【0019】
例えば、エッジングレンズ100自体を遠点に焦点が合うようなパワーを得られるレンズ形状とし、液晶レンズ構造50が動作しない場合には、電子眼鏡は遠点用の眼鏡として作用させ、液晶レンズ構造50が動作すると、電子眼鏡は近点用の眼鏡として作用するように設計することが考えられる。液晶レンズ構造50への電圧の印加のON/OFFを電子眼鏡1のディップスイッチ31によって行うようにすれば、ディップスイッチ31によって任意に切り替え可能な遠近両用の電子眼鏡1を提供することが可能となる。なお、エッジングレンズによって提供できる種類の眼鏡は上記のものに限定されず、様々な種類、例えば、遠視用のパワーを複数段で切り替え可能な遠視用電子眼鏡、近視用のパワーを複数段で切り替え可能な近視電子眼鏡等、乱視用又は老眼用等、視力回復トレーニング用等に適用することが可能である。
【0020】
図2及び図3は、エッジングレンズ100を説明するための図である。
【0021】
図2(a)は、図1に示す電子眼鏡1に装着されたエッジングレンズ100の外形を電子眼鏡1の眼鏡フレーム2に合わせ、点線Bにてエッジングする前のフィニッシュドレンズ100´の平面図であり、図2(b)は、エッジングレンズ100の側面図である。
【0022】
図3(a)はブランクレンズを構成する第1透明基板110を示し、図3(b)はブランクレンズを構成する第2透明基板120を示す図である。第1透明基板110及び第2透明基板120は、円柱状の基板である。第1透明基板110及び第2透明基板120は、図4に示したシール材140及び液晶層130等を封止するようにして張り合わせた後に、外形がレンズ形状(例えば、凹レンズ)を有するように研磨加工されて、図2(a)に示すようにエッジング前のフィニッシュドレンズ100´となる。なお、製造方法の詳細については、後述する。
【0023】
図3(a)に示す様に、第1透明基板110には、第2透明基板120と接続される側には、第1凹部113が形成されている。また、第1透明基板110上に配置されたフレネルレンズ構造上には、スパッタリング法によってITO(酸化インジウムスズ)を材料として形成された第1透明電極111、及び第1透明電極111と接続された第1接続ライン112が配置されている。
【0024】
図3(b)に示す様に、第2透明基板120には、第1透明基板110と接続される側には、第2凹部123が形成されている。なお、第1凹部113は第2接続ライン122に対向する位置に配置され、第2凹部123は第1接続ライン112に対向する位置に配置されている。また、第2透明基板120上には、スパッタリング法によってITOを材料として形成された第2透明電極121、及び第2透明電極121と接続された第2接続ライン122が配置されている。
【0025】
なお、透明電極等を形成する前の段階の、凹部を形成した第1透明基板110及び第2透明基板120の形状は同一であるので、各々の基板上に膜付けをする工程も同一な工程を用いることができ、後述するブランクレンズ100´´の形成は、容易且つ比較的安価に行うことが可能である。
【0026】
図2(b)に示す様に、眼鏡フレーム2に設けられた第1スプリングコネクタ10は、エッジングレンズ100の端部側から第2凹部123に挿入され、第2凹部123の内側に配置される第1接続ライン112と接触する。第1スプリングコネクタ10が内蔵するスプリングバネによって、第1スプリングコネクタ10の先端部11側面が第2凹部123の内側に配置された第1接続ライン112に押し付けられるので、第1スプリングコネクタ10と第1接続ライン112との導通が確保される(図6参照)。
【0027】
図2(b)に示す様に、眼鏡フレーム2に設けられた第2スプリングコネクタ20は、エッジングレンズ100の端部側から第1凹部113に挿入され、第1凹部113の内側に配置される第2接続ライン122と接触する。第2スプリングコネクタ20が内蔵するスプリングバネによって、第2スプリングコネクタ20の先端部21側面が第1凹部113の内側に配置された第2接続ライン122に押し付けられるので、第2スプリングコネクタ20と第2接続ライン122との導通が確保される(図6参照)。
【0028】
なお、第1凹部113及び第2凹部123をそれぞれ長さw1の長方形に形成したが、第1凹部113及び第2凹部123の長さ及び形状は、これらに限定されるものではなく、例えば形状は円形、楕円形、三角形等の他の多角形状であっても良い。また、凹部の幅は、挿入されるスプリングコネクタの直径等に応じて適宜選択することが可能である。さらに、凹部は、開口部、即ち、第1透明基板110及び第2透明基板120の片面側から他方の面側まで貫通するように形成されていても良い。また、開口部の長さ及び形状も、凹部と同様に長さw1の長方形としても良いが、それらに限定されるものではなく、例えば形状は円形、楕円形、三角形等の他の多角形状であっても良い。
【0029】
図4は、ブランクレンズ100´´の断面図である。図4において、点線はフィニッシュド100´の外形を示し、図2(a)のAA´断面に対応している。
【0030】
図4に示すように、ブランクレンズ100´´は、第1透明基板110、第2透明基板120、第1及び第2透明基板110及び120の間に配置されるシール材140、充填層150及び液晶レンズ構造50等から構成される。
【0031】
液晶レンズ構造50は、第1透明基板110、第2透明基板120、フレネルレンズ構造116、及びシール材140の間に封止された液晶層130等から構成される。液晶層130としては、ホモジニアス配向型の液晶が用いられるが、垂直配向型の液晶やツイステッドネマティック配向の液晶、ハイブリッド配向の液晶、ポリマー含有型液晶、コレステリック液晶を用いても良い。
【0032】
第1透明基板110上には、フレネルレンズ構造116、透明基板から発生するガスが液晶層130へ侵入しないようにするための第1ガスバリア層114(SiO2、膜厚200nm)、第1透明電極111(ITO、膜厚50nm)、第1透明電極111上に配置された第1配向膜115(膜厚50nm)等が配置されている。なお、フレネルレンズ構造116の下に第1ガスバリア層114を配置するように構成しても良い。
【0033】
第2透明基板120上には、透明基板から発生するガスが液晶層130へ侵入しないようにするための第2ガスバリア層124(SiO2、膜厚200nm)、第1透明電極111と対向した透明平面電極である第2透明電極121(ITO、膜厚50nm)、第2透明電極121上に配置された第2配向膜125(膜厚50nm)等が配置されている。なお、不用意な上下の透明電極間のショートを防ぐために、第1透明電極111、第2透明電極121の少なくとも一方の上に絶縁膜層を設けても良い。
【0034】
第1透明電極111と第2透明電極121との間隔を一定に保つために、シール材140中には、樹脂やシリカで構成されたスペーサ材141(直径10.5μm)が複数混入されている。また、第1透明電極111と第2透明電極121との間隔を一定に保つために、更に、透明性樹脂による充填層150が、シール材140の外側であって、第1透明電極111と第2透明電極121との間に形成されている。
【0035】
第1及び第2透明基板110及び120は、厚さ5mmの円柱状のポリカーボネイトを材料として用いているが、その厚さに限定されないし、異なる厚みでも良いし、その他のプラスチック材であるアクリルやウレタンでも良いし、ガラスを材料として用いても良い。また、図面上は平板基板であるが、張り合わせのギャップが重要であり、平板に限定されず曲面基板同士の張り合わせとしても良い。フレネルレンズ構造116は、アクリルを材料として用いているが、環状オレフィン系の透明樹脂、ラジカル重合型のアクリル系US硬化樹脂、カオチン重合型のエポキシ系US硬化樹脂、熱硬化性樹脂、無機−有機ハイブリッド材料等の光学材料を用いても良い。フレネルレンズ構造116を光硬化性樹脂を用いて形成する場合には、少なくとも紫外線が照射される側の基板は、紫外線を透過する特性を有する必要がある。
【0036】
図4において、w2は液晶レンズ構造50の液晶層部分の幅を示し、図4の例では、w2=20mmであり、w3はブランクレンズ100´´及びフィニッシュドレンズ100´の外形寸法を示し、図4の例ではw3=75mmである。しかしながら、上記の値は一例であって、他の値を採用することも可能である。
【0037】
図4においては、説明の便宜上、各基板や層の厚さの縮尺を変更して記載している場合がある点に留意されたい。また、図4において、眼鏡フレーム2に装着するための、エッジングレンズ100の外形を一点鎖線で示している。
【0038】
図5は、液晶レンズ構造によるフレネルレンズ面の構造を説明するための図である。
【0039】
図5は、フレネルレンズ面の頂点(すなわち、光軸上のレンズ面の点)を原点に半径方向のフレネルレンズ面の断面を表している。図の横軸は半径方向の位置を示し、縦軸は、光軸方向の位置を示している。
【0040】
図5の点線Cは、液晶レンズ構造50が有するレンズ特性の元となるレンズ面を表している。レンズ面は、一般のレンズと同様に、光軸に対して中心対象の連続局面として設計される。そこで、レンズ面の光軸に沿った位置が頂点と同じ位置となるように、レンズ面に段差を設けることにより、図5に示すフレネル構造の断面形状Bを得る(図面上は、便宜のためフレネル構造116の斜面は直線であるが、実際は点線Cのように曲線である)。これによって、段差で区切られた輪帯を複数有するフレネルレンズ面が形成される。図5では、4つの輪帯を有するフレネルレンズ構造について示しているが、輪帯の数は一例であって、これに限定されるものではない。
【0041】
図6は、エッジングレンズ100とスプリングコネクタとの接続状態を示す図である。
【0042】
図6では、エッジングレンズ100の点線Dで囲われた部分の拡大図を示している。前述したように、第1スプリングコネクタ10が内蔵するスプリングバネによって、第1スプリングコネクタ10の側面が第2凹部123の内側に配置された第1接続ライン112に押し付けられて、第1スプリングコネクタ10と第1接続ライン112との導通が確保される。同様に、第2スプリングコネクタ20が内蔵するスプリングバネによって、第2スプリングコネクタ20の側面が第1凹部113の内側に配置された第2接続ライン122に押し付けられるので、第2スプリングコネクタ20と第2接続ライン122との導通が確保される。なお、エッジングレンズ100とスプリングコネクタとの接続方法は、上記の方法に限定されるものではなく、他の方法を採用しても良い。
【0043】
上述したフィニッシュドレンズ100´では、図2(a)に示す第1凹部113及び第2凹部123の幅w1の間のどこで加工してエッジングレンズ100としても、エッジングレンズ100の端部側から、スプリングコネクタとの接続を得ることが可能となる(図6参照)。したがって、エッジングレンズ100の外形を予め定めることなく、様々な形状の眼鏡フレームに対応することが可能となった。
【0044】
以下、図7〜図10を用いて、液晶レンズの製造工程を説明する。
【0045】
最初に、円柱状(厚さ5mm)の第1透明基板110に第1凹部113を切削加工により形成し、円柱状(厚さ5mm)の第2透明基板120に第2凹部123を切削加工により形成する(S10)。
【0046】
次に、第1透明基板110上に、フレネルレンズ構造116を形成する(S11)。フレネルレンズ構造116は、供給器200から第1透明基板110上に光硬化樹脂210を所定量滴下して(図8(a)参照)、モールド201によって光硬化樹脂210の形状を整えた後(図8(b)及び(c)参照)、第1透明基板110の裏側から紫外線(UV)を照射して(図8(c)参照)、光硬化樹脂210を硬化させることによって形成する(図8(d)参照)。図8(d)では、第1透明基板110の大きさに対して、フレネルレンズ構造116を含めた硬化した光硬化樹脂210の領域が小さい構成での説明となっているが、第1透明基板110全面に形成する構成としても良い。
【0047】
なお、光硬化樹脂210としては、UV硬化性のアクリル樹脂を利用することができる。また、別途フレネルレンズ構造を形成し、完成したフレネルレンズ構造を第1透明基板110上に接着するようにしても良い。さらに、第1凹部113と同様に、第1透明基板を切削加工等することにより形成したり、キャスティングや射出成型で透明基板そのものと一体成型しても良い。
【0048】
次に、フレネルレンズ構造116が形成された第1透明基板110及び第2透明基板120上に、それぞれ、膜厚200nmのSiO2皮膜による第1ガスバリア層114及び第2ガスバリア層124を成膜する(S12)。
【0049】
次に、第1透明基板110の第1ガスバリア層114の上から、ITO膜の形成及びパターンニングを行い、第1透明電極111及び第1接続ライン112を形成する。同様に、第2透明基板120の第2ガスバリア層124の上から、ITO膜の形成及びパターンニングを行い、第2透明電極121及び第2接続ライン122を形成する(S13)。
【0050】
次に、第1透明基板110の第1透明電極111の上から、第1配向膜115を成膜し、ラビングを行う。同様に、第2透明基板120の第2透明電極121の上から、第2配向膜125を成膜し、ラビングを行う(S14)。
【0051】
配向膜の形成は、例えば、供給器202から、膜構成材料211を所定量滴下し(図9(a)参照)、所定雰囲気で乾燥(焼成)後、ローラー203を用いてラビングを行う(図8(b)参照)。配向膜は、このようなラビング処理を行わず、無機物を蒸着して形成する蒸着膜や、光照射によって配向する光配向膜などを用いることができる。
【0052】
次に、シール材140を形成するために、第1透明基板110上に、供給器204からスペーサ材141が混入された光硬化樹脂212を配置する(図9(c)参照)(S15)。なお、シール材140は、硬化した際に、第1透明基板110及び第2透明基板120とほぼ同じ屈折率を有するものを使用するのが好ましい。なお、図9(c)、図9(d)及び図10(a)〜図10(c)では、便宜上、第1ガスバリア層114、第1透明電極111及び第1配向層115と、第2ガスバリア層124、第2透明電極121及び第2配向層125は省略して記載している。
【0053】
次に、光硬化樹脂212の内側に、供給器206から液晶214を所定量滴下する(S16、図9(d)参照)。即ち、ここでは、シール材に注入口を設けて、注入口から液晶を注入後に、注入口を封止する工法を用いずに、液晶滴下工法(ODF)を用いている。このため、エッジングレンズ100として利用する場合に、液晶を注入する経路が無く、自由にエッジングレンズ100の外形を選ぶことができ、レンズの光学的特性を良好に維持することができる。
【0054】
次に、第1透明基板110の上から第2透明基板120をチャンバ208内の真空雰囲気下で重ね合わせて張り合わせる(図10(a)参照)(S17)。
【0055】
次に、所定のチャンバ209中に配置して、真空雰囲気下で、シール材140の外側であって、第1透明基板110及び第2透明基板120の隙間に、毛細管現象を利用して、透明性接着剤216を充填させる(図10(b)参照)(S18)。なお、充填層150に用いられる透明性接着剤は、低粘度及び光硬化性であり、透明で、第1透明基板110及び第2透明基板120とほぼ同じ屈折率を有するものを使用する。これによって、界面での反射ロスを減少させている。液晶層130領域での透過率に充填層150領域での透過率を下げることで同じにし相対的に液晶層130領域を目立たないようにし全体としての見映えを向上させるために、フレネルレンズ構造116の光硬化性樹脂210と同じ材料や同じ屈折率を透明屈折性接着剤216として利用する場合もある。
【0056】
次に、液晶層130の部分をマスク207を用いてマスクしてUV照射を行い、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を硬化させ、シール材140及び充填層150を形成する(S19)。液晶層130の部分をマスクするのは、液晶材料によってはUVによって特性が変化してしまうため、それを防止するためである。また、充填層150は、レンズの透過率の向上と、研磨加工時に耐えられる接着力の確保と、研磨剤及び研磨液等が内部に侵入するのを防止する作用をも有している。
【0057】
これによって、滴下された液晶214は、第1透明基板110、第2透明基板120及びシール材140によって封止されて液晶層130となる。なお、樹脂を硬化させてシール材140及び充填層150を形成する際には、UVの照射後に、高温雰囲気下で焼成するようにしても良い。これによって、例えば、図4に示すブランクレンズ100´´(レンズ外形形状が形成されていない状態)が完成する。
【0058】
次に、ブランクレンズ100´´の外形を切削加工又は研磨加工して、レンズ形状とし、例えば、図4に点線で示すフィニッシュドレンズ100´を完成させる(S20)。なお、レンズ形状の形成は、片面ずつ行うが、片面のみ形成されているものをセミフィニッシュドレンズと言う。
【0059】
次に、眼鏡フレーム2の形状に合わせて、フィニッシュドレンズ100´をエッジングし、例えば、図6に示す様に、エッジングレンズ100を完成させ(S21)、液晶レンズ構造50とスプリングコネクタ10及び20との導通を図るように、眼鏡フレーム2へ装着することによって、電子眼鏡1を完成させる(S22)。
【0060】
ブランクレンズ100´´の状態(図4参照)では、液晶レンズ構造50の周囲にはスペーサ材141が混入されたシール材140が形成され、シール材140の外側であって第1及び第2透明基板110及び120間の隙間には充填層150が形成されている。したがって、液晶レンズ構造50のセルギャップは所定の厚さに維持される。また、その後の研磨加工が施されて、フィニッシュドレンズ100´(図4の点線部分参照)となる際にも、同様に、液晶レンズ構造50のセルギャップは、所定の厚さに維持される。
【0061】
液晶レンズの製造過程において、最も液晶レンズ構造50に圧力が加わるのは、フィニッシュドレンズとするための研磨加工時であるので、その状態において、スペーサ材141が混入したシール材140及び充填層150が健在であれば、液晶レンズ構造50のセルギャップは所定の厚さに維持される。その後、エッジングレンズ100にエッジングされてしまうと、眼鏡フレーム2の形状に応じて、充填層150の外周部は切除されてしまうが、残存する充填層150とシール材140によって、充分に、液晶レンズ構造50のセルギャップは所定の厚さに維持される。
【0062】
図7〜図10に示した液晶レンズの製造工程では、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を第1及び第2透明基板110及び120間に配置した後に、UV照射等を行い、シール材140及び充填層150を形成した。しかしながら、先に光硬化樹脂212のみにUV照射を行ってシール材140を形成し、その後、透明性接着剤216を第1及び第2透明基板110間に毛細管現象を利用して充填し且つそれにUV照射を行って充填層150を形成するような工程としても良い。UV照射を2回に分けて行うこととなるが、シール材140が既に形成された後に、透明性接着剤216を充填させる方が、張り合わせ後のアライメントズレに対して神経を使う必要がなく、透明性接着剤216の充填作業性が上がる。
【0063】
図7〜図10に示した液晶レンズの製造工程では、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を第1及び第2透明基板110及び120間に配置した後に、UV照射等を行い、シール材140及び充填層150を形成した。しかしながら、第1透明基板110と第2透明基板120を張り合わせる前に、第1透明基板110上に、光硬化樹脂212及び透明性接着剤216を配置し、その後に、第1透明基板110と第2透明基板120を張り合わせるような工程としても良い。この場合、透明性接着剤216も、供給器(不図示)から第1透明基板110上に適量だけ滴下することとなる。なお、その後、第1及び第2透明基板110及び120間に配置された光硬化樹脂212及び透明性接着剤216に対して、同時にUV照射等を行い、シール材140及び充填層150が形成される点は、図10(c)と同様である。
【0064】
充填層150のための透明性接着剤216を充填する前に、第1透明基板110及び第2透明基板120の透明性接着剤216が充填される領域を予めプラズマ処理を施して置いたり、液晶の滴下後(S16参照)に、第1透明基板110及び第2透明基板120の透明性接着剤216が充填される領域の表面を洗浄したり、することによって、透明性接着剤216の塗れ性を向上させることが可能となる。また、第1透明基板110及び第2透明基板120の透明性接着剤216が充填される領域の下地に凹凸形状を形成して、接着面積を増加させることによって、接着性を強化することが可能となる。さらに、上記の例では、透明性接着剤216は、配向膜115及び125と接着するように構成されているが、ITO等との接着力が強ければ、充填層150の部分には配向膜115及び125を形成しなくても良い。
【0065】
図11は、他のブランクレンズ101´´の断面図である。
【0066】
図4に示すブランクレンズ100´´と図11に示す他のブランクレンズ101´´との差異は、ブランクレンズ101´´では、液晶レンズ構造50が、レンズ中心Oから、図中左側に距離w4だけずれている点のみである。図11において、図4と同じ構成には、同じ番号を付して説明を省略する。
【0067】
図11に示すブランクレンズ101´´は、エッジングレンズ101の中心部分ではなく、中心からずれた位置に液晶レンズ構造50を配置したい場合等に有効である。例えば、遠近両用レンズの近距離用の領域を、眼鏡レンズの中心から下にずれた部分に配置したい場合に該当する。なお、図11に示す例は一例であって、距離w4は任意に決めることが可能である。さらに、液晶レンズ構造50の液晶層領域w2の幅をブランクレンズの直径に対して小さくすれば、それだけ、エッジングできる許容範囲が広くなって有利である。
【0068】
したがって、液晶レンズ構造を、ブランクレンズの中心部に配置して、エッジング時に液晶レンズ構造をエッジングレンズの所定の位置にくるように、ブランクレンズの中心部とエッジングレンズの中心部をずらして加工することも可能である。また、予め液晶レンズ構造をブランクレンズの所定の位置に配置して、エッジングを行うとエッジングレンズの中心からずれた位置に液晶レンズ構造が自動的に配置されるようにしても良い。
【0069】
図12は、更に他のブランクレンズの断面図である。
【0070】
図12(a)は、ブランクレンズ102´´の側面に、眼鏡フレーム2に装填される際に、スプリングコネクタ10及び20と接続するための開口部300を設けた例である。このような場合でも、充填層150を開口部300が設けられている部分を避けて設けることが可能である。毛細管現象では、材料間の表面張力による塗れ性と隙間が大きく関わっており、一般に隙間が大きいと充填され難いからである。なお、図12(a)において、ブランクレンズ102´´からエッジングされるエッジングレンズ102を一点鎖線で示している。また、図12(a)に示すブランクレンズ102´´では、液晶レンズ構造50におけるフレネルレンズ構造は、第1透明基板110の全面に一層として形成されている。
【0071】
図4に示すブランクレンズ100´´では、充填層150が形成される第1透明基板110及び第2透明基板120との隙間は、ほぼ平行であった。これに対して、図12(b)に示すブランクレンズ103´´では、充填層150が形成される第1透明基板110及び第2透明基板120との隙間301は、ブランクレンズ103´´の外縁側の幅が広く、シール材140に近づくにつれて、その幅が狭くなるように構成されている。毛細管現象では、材料間の表面張力による塗れ性と隙間が大きく関わっており、一般に隙間は狭い方が充填されやすい。従って、このように充填層150が形成される第1透明基板110及び第2透明基板120との隙間301が構成されることによって、毛細管現象を利用して、透明性接着剤216を充填する際の充填が容易に行われ易く、特にエッジングレンズ103の領域での気泡等の混入を防止し易い。なお、図12(b)において、ブランクレンズ103´´からエッジングされるエッジングレンズ103を一点鎖線で示している。また、図12(b)に示すブランクレンズ103´´では、液晶レンズ構造50におけるフレネルレンズ構造は、第1透明基板110の全面に一層として形成されている。
【0072】
図13は、更に他のブランクレンズの断面図である。
【0073】
図13では、ブランクレンズを形成する際の2枚の透明基板が、平板ではなく、その断面が予め曲面形状を有している場合を示している。このような場合であっても、当初の透明基板の形状が異なるだけで、前述した図7〜図10に示した液晶レンズの製造工程を適用して、液晶レンズを製造することが可能である。
【0074】
図13(a)では、第1透明基板310及び第2透明基板320が共に、断面が図中の下に凸の曲面形状を有している。また、図13(b)では、第1透明基板311及び第2透明基板321が共に、断面が図中の上に凸の曲面形状を有している。なお、図13(a)において、ブランクレンズ104´´からエッジングされるエッジングレンズ104を一点鎖線で示し、図13(b)において、ブランクレンズ105´´からエッジングされるエッジングレンズ105を一点鎖線で示している。
【0075】
図13(a)及び(b)に示した形状は一例であって、2枚の透明基板の断面が他の曲面形状を有するものであっても良い。さらに、2枚の透明基板の内、一方の透明基板は図4に第1透明基板110及び第2透明基板120のような平板であるが、他方の透明基板のみ断面が曲面の形状を有するものであっても良い。
【0076】
上記の説明では、第1透明基板にフレネルレンズ構造があり、第2透明基板にはフレネルレンズ構造のない構成を用いて説明したが、特にこれに限定されず、第1透明基板と第2透明基板の両方にフレネルレンズ構造を設ける構成であっても良い。さらに、透明基板へのフレネルレンズ構造の形成方法としては、基板内に樹脂を配置したインプリントだけに限定されず、透明基板への直接加工で形成しても良い。
【0077】
また、第1透明基板及び第2透明基板の2枚の透明基板の厚みに関して、図面上は同じ厚みの基板となっているが、特にこれに限定されず、例えばフィルム状の薄い基板と厚い基板の組み合わせでも良いし、2枚の透明基板の材質が異なっていても良い。
【0078】
本実施形態では、電子眼鏡用レンズを例に説明したが、本発明のエッジング前レンズ及びエッジングレンズは、液晶を注入後、レンズの一部(中央部)に液晶を封入し、最後に所望の形に外形カットする液晶レンズであれば、電子顕微鏡や電子カメラ、ピックアップレンズ等、光学レンズとしていかなる用途のものでも採用することが可能である。また、光学構造としてフレネルレンズを用いれば液晶レンズになるが、本発明は光学構造に特長を持っているわけではないので特にこれに限定されず、シリンドリカルレンズやプリズム、マイクロレンズアレイ等の光学構造を用いた液晶光学素子でも適用することができる。また、両方の基板内にフレネルレンズ構造などの光学構造を設けなくてもよい。例えば、基板間に形成された電極に電圧を印加し、光を制御する機能を有するものであっても、本発明を採用することができる。
【符号の説明】
【0079】
1 電子眼鏡
2 眼鏡フレーム
10 第1スプリングコネクタ
20 第2スプリングコネクタ
50 液晶レンズ構造
100´´、101´´、102´´、103´´、104´´ ブランクレンズ
100´、101´、102´、103´ フィニッシュドレンズ
100、101、102、103、104、105 エッジングレンズ
110 第1透明基板
120 第2透明基板
130 液晶層
140 シール材
141 スペーサ
150 充填層
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1透明基板及び第2透明基板を有する液晶レンズの製造方法であって、
前記第1透明基板及び第2透明基板の間にシール材を配置するステップと、
前記シール材の内側に液晶を滴下するステップと、
液晶が滴下された一方の透明基板上に他方の透明基板を張り合わせるステップと、
前記シール材の外側に樹脂を充填するステップと、
を有することを特徴とする液晶レンズの製造方法。
【請求項2】
第1透明基板及び第2透明基板を張り合わせるステップの後に、前記シール材の外側に樹脂を充填するステップが実行される、請求項1に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項3】
前記シール材の外側に樹脂を充填するステップの前に、更に、前記シール材を硬化させるステップを有する、請求項2に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項4】
前記シール材の外側に樹脂を充填するステップの後に、前記第1透明基板及び第2透明基板を張り合わせるステップを実行する、請求項1に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項5】
前記第1透明基板及び第2透明基板を張り合わせるステップの後に、更に、前記シール材を硬化させるステップを有する、請求項4に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項6】
更に、前記充填された樹脂を硬化させて、充填層を形成するステップを有する、請求項1〜5の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項7】
更に、前記第1透明基板及び第2透明基板の少なくとも一方の上に光学構造体を形成するステップを有する、請求項1〜6の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項8】
更に、前記第1透明基板及び第2透明基板の少なくとも一方を研磨してレンズ加工を行うステップを有する、請求項1〜7の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項9】
更に、前記第1透明基板及び第2透明基板を切削加工してレンズ加工を行うステップを有する、請求項1〜8の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項10】
更に、前記光学構造体の中心を前記前記第1透明基板及び第2透明基板の中心に配置して、前記光学構造体の中心位置を最終的に得られる前記液晶レンズの中心位置からずらして、レンズ加工を行うステップを有する、請求項7〜9の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項11】
更に、前記光学構造体の中心を前記前記第1透明基板及び第2透明基板の中心からはずして配置して、最終的に得られる前記液晶レンズの中心位置が前記前記第1透明基板及び第2透明基板の中心位置になるように、レンズ加工を行うステップを有する、請求項7〜9の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項1】
第1透明基板及び第2透明基板を有する液晶レンズの製造方法であって、
前記第1透明基板及び第2透明基板の間にシール材を配置するステップと、
前記シール材の内側に液晶を滴下するステップと、
液晶が滴下された一方の透明基板上に他方の透明基板を張り合わせるステップと、
前記シール材の外側に樹脂を充填するステップと、
を有することを特徴とする液晶レンズの製造方法。
【請求項2】
第1透明基板及び第2透明基板を張り合わせるステップの後に、前記シール材の外側に樹脂を充填するステップが実行される、請求項1に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項3】
前記シール材の外側に樹脂を充填するステップの前に、更に、前記シール材を硬化させるステップを有する、請求項2に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項4】
前記シール材の外側に樹脂を充填するステップの後に、前記第1透明基板及び第2透明基板を張り合わせるステップを実行する、請求項1に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項5】
前記第1透明基板及び第2透明基板を張り合わせるステップの後に、更に、前記シール材を硬化させるステップを有する、請求項4に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項6】
更に、前記充填された樹脂を硬化させて、充填層を形成するステップを有する、請求項1〜5の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項7】
更に、前記第1透明基板及び第2透明基板の少なくとも一方の上に光学構造体を形成するステップを有する、請求項1〜6の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項8】
更に、前記第1透明基板及び第2透明基板の少なくとも一方を研磨してレンズ加工を行うステップを有する、請求項1〜7の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項9】
更に、前記第1透明基板及び第2透明基板を切削加工してレンズ加工を行うステップを有する、請求項1〜8の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項10】
更に、前記光学構造体の中心を前記前記第1透明基板及び第2透明基板の中心に配置して、前記光学構造体の中心位置を最終的に得られる前記液晶レンズの中心位置からずらして、レンズ加工を行うステップを有する、請求項7〜9の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【請求項11】
更に、前記光学構造体の中心を前記前記第1透明基板及び第2透明基板の中心からはずして配置して、最終的に得られる前記液晶レンズの中心位置が前記前記第1透明基板及び第2透明基板の中心位置になるように、レンズ加工を行うステップを有する、請求項7〜9の何れか一項に記載の液晶レンズの製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−257561(P2011−257561A)
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−131401(P2010−131401)
【出願日】平成22年6月8日(2010.6.8)
【出願人】(000001960)シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年6月8日(2010.6.8)
【出願人】(000001960)シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Fターム(参考)】
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