液晶光学素子とその製造方法、および電子眼鏡
【課題】液晶層ならびに配向膜への紫外線照射を防ぐことを可能とする液晶光学素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】液晶光学素子１０は、インプリント樹脂層３０に紫外線吸収剤９０を混入し紫外線の透過を減少させることで、液晶材料２０と配向膜４０、４１の紫外線劣化を防ぐことができる。特に、紫外線硬化シールを用いる真空貼り合わせの液晶滴下工程（ＯＤＦ）では、インプリント樹脂層３０によって液晶が保護されていることによって、遮光マスクとアライメントが不要となり、直接紫外線を照射でき、工程の簡略化とともに、シールと液晶が触れている時間の短縮によりシールからの液晶層への汚染を抑えることができる。
【解決手段】液晶光学素子１０は、インプリント樹脂層３０に紫外線吸収剤９０を混入し紫外線の透過を減少させることで、液晶材料２０と配向膜４０、４１の紫外線劣化を防ぐことができる。特に、紫外線硬化シールを用いる真空貼り合わせの液晶滴下工程（ＯＤＦ）では、インプリント樹脂層３０によって液晶が保護されていることによって、遮光マスクとアライメントが不要となり、直接紫外線を照射でき、工程の簡略化とともに、シールと液晶が触れている時間の短縮によりシールからの液晶層への汚染を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いて光学特性を可変とした液晶光学素子とその製造方法、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電極が形成された透明基板同士をシールで接着し、液晶層を封入した構成による液晶光学素子が知られている。液晶光学素子は、印加する電圧を変更することで液晶の配向を変化させて屈折率を制御することにより、光学特性を可変としたものである。この液晶光学素子として、印加する電圧により焦点距離を制御することができる液晶レンズが知られている。液晶レンズには、輪帯状にパターニングされた透明電極を備える方式やフレネルレンズなどの光学形状の構造をセル内に備える方式などがある。
【０００３】
液晶光学素子の液晶セルの作製に伴う液晶の封入方法としては、大きく分けて２種類存在する。一つは、貼り合せ後に液晶を封入する方式で、液晶の注入口として開口部を設けたシールの塗布後に透明基板同士での貼り合せを行い、紫外線照射または焼成によってシールを硬化させた後に、液晶セルを個別サイズに分割し、注入口を真空状態で液晶に浸して毛細管現象により液晶を注入する真空注入方式である。
もう一つは、貼り合せ時に同時に液晶を封入する方式で、透明基板にシール塗布した後に液晶を滴下し、真空状態で透明基板同士を貼り合せ、その後に紫外線照射を行ってシールを硬化させる液晶滴下（ＯＤＦ：One Drop Fill，One Drop Filling）方式である。
【０００４】
製造プロセスの簡略化、製造時間の短縮化、原材料使用量の削減等の効果により、ＯＤＦ方式が現在注目を集めており主流となってきている。しかしながら、ＯＤＦ方式の場合、硬化前のシールと液晶とが直接触れてしまうため、シールと液晶の相溶性によっては、シールと液晶とが混ざり合う、シールから液晶への不純性イオンが流入するといったことにより、液晶材料の特性が劣化し液晶の配向が乱れるという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、このようなシールによる液晶への汚染を防ぐための方法の一つとして、液晶滴下後の貼り合せ工程のタクトタイムを短縮し、できるだけ早く紫外線照射を行い、シールを硬化させることが上げられる。ここで、液晶材料は有機物であり、紫外線によって劣化しやすいので、シールへの紫外線照射時に液晶へは照射させない方が望ましく、液晶部に遮光マスクをセットしてから紫外線照射を行うという工程となっている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、遮光マスクとして、２〜５ｍｍ厚のガラス基板に黒色インキをスクリーン印刷したものやクロムをスパッタしてシールパターン部分にのみ透光部を持つようにパターン化されたものを用いている。その際、３１０nm以下の波長をカットするガラス基板を遮光マスクの基板として用いることで、紫外線照射による液晶や配向膜への影響を軽減する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６５６４３号公報（第５−８、１３−１４頁、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来技術による紫外線照射方法では以下のような問題がある。シールと遮光マスクのアライメントが必要であり、シールの線幅塗布精度、液晶パネルと遮光マ
スクのアライメント公差を考慮して、遮光マスクの透光部をシール幅よりも大きくする必要があり、シール内側の液晶封入領域の照射したくない領域まで照射しており、その領域を不使用としていたため小型化への支障があった。また、そもそも遮光マスクをセットするために一工程必要であり、遮光マスク代も含めてコスト増である上に、精度良くアライメントする時間も必要なため、そもそものできるだけ早く紫外線照射するということに反してしまっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決し、シールへの紫外線照射時において、有効領域内の液晶層や配向膜への紫外線照射を低減し、アライメントする必要がなく、紫外線照射までの時間を短縮できることを可能とする液晶光学素子およびその製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の液晶光学素子および製造方法は、下記記載の構成を採用するものである。
【００１０】
枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、シールの内側の領域に液晶層が配され、第１の基板または第２の基板の片側または両側の液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子であって、光学構造体が紫外線低減機能を備えたことを特徴とする。また、光学構造体が、少なくとも液晶層の有効エリア領域を覆うことを特徴とする。また、紫外線低減機能を備えた光学構造体とは、樹脂に紫外線吸収剤が混入されていることを特徴とする。また、光学構造体の厚みは、少なくとも液晶層の領域における最も厚みが薄くなる箇所において、樹脂に混入されている紫外線吸収剤の平均粒径よりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
さらに、第１の基板と第２の基板において、シールが配置される領域には、光学構造体を設けないことを特徴とする。あるいは、第１の基板と第２の基板において、シールが配置される領域は、他の領域より光学構造体の厚みを薄くしたことを特徴とする。
【００１２】
また、シールの内側には、光学構造体で形成された隔壁を備えていることを特徴とする。さらに、光学構造体は、紫外線低減機能を持つ層と紫外線低減機能を持たない層との２層を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板に、光学構造体を形成し、形成されてない他方の基板の外側に紫外線低減機能膜を配置するか、または前記他方の基板自体が紫外線低減機能を有することを特徴とする。さらに、本発明はこれら液晶光学素子を用いた電子眼鏡である。
【００１４】
本発明の液晶光学素子の製造方法は、枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、シールの内側の領域に液晶層が配置され、第１の基板または第２の基板の液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子の製造方法であって、第１の基板または第２の基板上に、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂を配置したのち、樹脂を硬化して、光学構造体を形成する光学構造体形成工程と、第１の基板または第２の基板に未硬化の前記シールを配置するシール配置工程と、光学構造体が形成された前記第1の基板または前記第２の基板の外側から、未硬化のシールを硬化するための紫外線照射を行うシール硬化工程を有することを特徴とする。
【００１５】
また、シール硬化工程前に、第１の基板または第２の基板の上に、液晶層を配置する液晶層配置工程を備えることを特徴とする。さらに、光学構造体は、シールと接する位置に隔壁を備えていることを特徴とする。
【００１６】
光学構造体形成工程では、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂に紫外線または可視光の光照射を行うことで、樹脂の硬化が行われ、シールを配置する領域には、樹脂に対して光照射が行われないように、マスクを配置することを特徴とする。あるいは、光学構造体形成工程では、シールを配置する領域において、他の領域より、光学構造体の厚さが薄くなるように光学構造体を形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、光学構造体形成工程では、未硬化の前記紫外線低減機能を持たない樹脂も配置し、紫外線低減機能を持たない樹脂も硬化する工程を有することを特徴とする。また、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂とは、紫外線吸収剤が混入されている樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、シール領域を除いた光学構造が型の転写により精度良く形成される。光学構造には紫外線吸収機能を付与しているので、光学構造側から紫外線を照射することで、特に遮光マスクのアライメントも必要なく、貼り合わせ後に迅速に紫外線照射することができ、液晶とシールが接触している時間を短縮することができるので、シールによる液晶の汚染を抑えることができる。
【００１９】
さらに本発明によれば、シール硬化後においても、光学構造による紫外線吸収機能があるため、特に液晶保護用として、紫外線吸収機能がある部材を追加で設ける必要がなく、そのまま使用することが可能となり、特に電子眼鏡等の使用環境として紫外線が照射されるアプリケーションに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１の液晶光学素子のセル化工程の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の液晶光学素子を用いたアプリケーション例１の説明図である。
【図５】本発明の実施例１の液晶光学素子を用いたアプリケーション例２の説明図である。
【図６】本発明の実施例２の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例２の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例３の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例３の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例４の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例４の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、液晶光学素子の光学構造体としてフレネルレンズを用い、液晶層に印加する電圧により焦点距離を可変とした液晶レンズを例にして、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
［実施例１］
＜実施例１の構成：図１＞
まず、本発明の実施例１の液晶光学素子の構成について説明する。図１は実施例１の液晶光学素子１０の構成を示す説明図である。図１（ａ）は実施例１の液晶光学素子１０の断面図であり、図１（ｂ）は後述するフレネルレンズおよびシールの形状と位置関係を示す平面図である。図面表示上の問題から、図１では実際とは異なるアスペクト比で模式的
に示している。
【００２３】
図１に示すように、実施例１の液晶光学素子１０は、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが、それぞれの基板表面に形成された透明電極が対向するようにシール７０を介して貼り合わされた構成を有する。
【００２４】
第１の透明基板５０には透明電極６０と配向膜４０とが形成されている。第２の透明基板５１には、光学構造形状（フレネルレンズ１００）がインプリント（転写）工程で一体に形成されたインプリント樹脂層３０を備える。このフレネルレンズ１００を形成するインプリント工程については、後段で詳細に説明する。インプリント樹脂層３０は紫外線低減機能を備えており、少なくとも液晶層の有効エリア領域に設けられている。本実施例では、紫外線低減機能として、インプリント樹脂層３０中に紫外線吸収材９０を内在させており、紫外線吸収材９０の平均粒径よりも、液晶層領域１１０における最も厚みが薄くなる箇所の厚みが、厚くなっている。また、インプリント樹脂層３０の上には、透明電極６１と配向膜４１とが形成されている。
【００２５】
シール７０には、スペーサ８２が混入されており、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とのセルギャップが規制される。シール７０は同心円状のフレネルレンズ１００を取り囲むように円状で形成されており、シール７０の内側には液晶２０が充填されており、インプリント樹脂３０とシール７０は接しており、インプリント樹脂３０上に液晶２０の領域がある構成となっている。図面上では、インプリント樹脂３０と液晶層領域１１０の幅は一致しているが、実際ではばらつきもあり、ぴったり一致ということはなく、液晶層領域１１０よりもインプリント樹脂３０が大きい領域である関係が好適である。この際、シール材料自体は紫外線照射時に未照射領域への硬化反応の進行があるので、特に問題はない。図面上は図示していないが、透明基板がプラスチック基板の場合には、ガスバリア層としてＳｉＯ２等の無機膜を透明電極と透明基板の間に設ける構成の方が好適である。
【００２６】
図１に示す本発明の実施例１の構成においては、インプリント樹脂層３０の側から紫外線を照射することによって、シール７０へは紫外線が直接照射されるが、液晶２０へはインプリント樹脂層の紫外線吸収剤９０によって吸収されるため、液晶２０へは紫外線が照射されることがない。したがって、遮光マスクや遮光マスクとのアライメントが不要のため、貼り合せ後にすぐに紫外線照射することができ、シールからの液晶への汚染を低減させるとともに、工程の短縮ができる。
【００２７】
＜実施例１の製造方法：図２、図３＞
次に、実施例１の液晶光学素子の製造方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３では、図面表示上の問題から実際とは異なるアスペクト比で模式的に示している。図２は、実施 例１の液晶光学素子１０のフレネルレンズ１００のインプリント工程の説明図である。以下では、インプリント樹脂として紫外線（ＵＶ）や可視光、赤外光により硬化する光硬化樹脂を用いた例を説明する。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって光硬化性の樹脂２５を滴下する。樹脂２５には、紫外線吸収剤９０が混入されている。紫外線吸収剤ではなく、紫外線散乱剤でも紫外線を通さなくさせることができるが、可視光の波長も散乱されることがあり、見映えとして白濁することに注意が必要である。
図示していないが、第２の透明基板５１と樹脂２５の接着性が悪い場合には、プラズマ照射を行い、第２の透明基板５１の表面改質を行ったり、第２の透明基板５１にプライマー処理等を施すことにより接着層を設けて接着性を向上させる。
【００２９】
次に、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。金型モールド９５にはフレネルレンズ１００の形状が凹凸反転で形成されている。金型モールド９５の表面には、予めフッ素系の離型剤を塗布することにより離型処理が施されている。
【００３０】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図２（ｃ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５を硬化させる。照射の際に、透明基板５１の紫外線８０側にマスク８５を設けておくことで、マスク８５の開口部のみに紫外線８０が透過し、開口部の形状に樹脂２５が硬化する。なお、図面上では、透明基板５１側から紫外線８０を照射しているが、これに限定されることはなく、金型モールド９５が、紫外線を透過する石英モールドや樹脂モールドであれば、金型モールド９５側にマスク８５を設置し、金型モールド９５側から紫外線８０を照射しても構わない。
【００３１】
ここで、樹脂２５には、紫外線吸収剤９０が混入されているため、混入されていない場合と比べて、吸収によって単位体積あたりに樹脂成分に照射される紫外線照射量が少なくなり、樹脂が硬化しにくくなるので、紫外線照射量を大きくしたり、照射時間を長くしたりする必要がある。紫外線吸収剤９０の吸収波長と樹脂２５の吸収波長（反応波長）のピークをずらした組み合わせにすることで、樹脂２５を硬化しやすくしても良い。紫外線波長領域の中で波長をずらしても良いし、樹脂２５に可視光・赤外硬化成分のある光重合開始剤を付与し、紫外線に加えて４００ｎｍ以上の波長の光を照射することで硬化させても良い。例えば、チバ・ジャパン株式会社製の光重合開始剤ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９は、２９５ｎｍと３７０ｎｍに吸収のピークがあり、長波長側は可視光の４４０ｎｍの波長まで、短波長側は２００ｎｍ以下まで吸収特性を持っており、好適である。
本発明においては、紫外線を吸収するのであって、紫外線によって活性化された分子に対して抑制するわけではないので、光硬化での重合の種類としては特に限定されずに、ラジカル、カチオン、アニオン、どれにでも適用可能である。
【００３２】
樹脂２５が十分硬化したのち、図２（ｄ）に示すように、金型モールド９５を樹脂２５から離型し、マスク８５によって紫外線が照射されず未硬化のままの樹脂を溶剤で洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００が転写され、外側の樹脂が取り除かれてパターニングされたインプリント樹脂層３０が作製される。
【００３３】
実際に試作したフレネルレンズ１００の寸法を、例として示す。有効径をφ２０ｍｍとし、ブレーズ（輪帯）の数を５５、各ブレーズの高さ（サグ量）を７μｍで固定とした。最内周のブレーズ半径を１．２８ｍｍ、最も外側に位置するブレーズの幅を５１μｍとし、最も外側に位置するブレーズのレンズ面の最大傾斜角度は３．６度である。また、有効径φ２０ｍｍに対して、マスク８５の開口をφ２２ｍｍとし、有効径に対して半径で１ｍｍ広くして形成した。
【００３４】
図３は、透明基板上への透明電極および配向膜の形成から、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１の貼り合わせまでの工程の説明図である。
フレネルレンズ１００をインプリント樹脂層３０に形成した後、図３（ａ）に示すように、インプリント樹脂層３０の表面上にスパッタリング法等により透明電極６１を形成する。直接、インプリント樹脂層３０の上に透明電極６１を膜付けしても構わないが、インプリント樹脂層３０にまずSiO2等のバリア層やハードコート層などの層を設けてから透明電極６１を設けても良い。特に透明基板５１がプラスチック基板である場合には、インプリント樹脂層３０にＳｉＯ２等のバリア層を設けた方が好適である。
【００３５】
インプリント樹脂層３０の表面に透明電極６１を形成した後、配向膜４１を形成する。
配向膜４１は、例えばスプレーコーターにより形成される。基板に有効領域が開口されたマスクを用いてマスキング処理を施し、その上から配向膜を吐出する。その後、焼成を行い配向膜の溶剤を飛ばし、配向膜の種類によっては焼成によりイミド化を行い配向膜４１が完成する。
【００３６】
配向膜形成後に、ラビング方式による配向処理を行うことによって、液晶の配向方向を制御することができる。ただし、ラビング布の押し当てでフレネルレンズにダメージを与えないように注意が必要であるが、ラビング布、ローラの回転速度、ラビング圧力等の各種の条件の最適化、インプリント樹脂材料の選定、表面のハードコート処理などを行うことで問題ない。また図示しないが、第１の透明基板５０にも同様に、透明電極６０と配向膜４０とを形成する。
【００３７】
その他の配向膜の形成方法としては、例えば斜方蒸着法が挙げられる。蒸着材料としては、例えばＳｉＯｘ等の無機材料が用いられる。蒸着角度によって蒸着膜のカラム構造を変化させることができ、それにより液晶の配向状態を制御することができる。この斜方蒸着法では、フレネルレンズ１００の形状にダメージを与えることなく、非接触で配向膜４１を形成することができる。また、斜方蒸着法で全面にＳｉＯｘを膜付けしてしまうと、ＳｉＯｘは絶縁体であるため、配線の端子出しができなくなってしまうので、マスキングを行って斜方蒸着を行い、最低でも端子部として使用する予定の領域にはＳｉＯｘ膜がつかないようにする。
【００３８】
また、その他の配向膜の形成方法としては、インプリント樹脂層３０の表面上にインクジェットやスピンコート、スプレーコートにより配向膜を塗布した後に光配向法を用いることにより、フレネルレンズ１００の形状にダメージを与えることなく、非接触で配向膜を形成することができる。
【００３９】
インプリント樹脂層３０の表面に透明電極６１および配向膜４１を形成した後、図３（ｂ）に示すように、インプリント樹脂層３０の無い位置にディスペンサ７５によりシール７０を塗布する。このシール７０は、例えば紫外線硬化樹脂であり、潰れて広がることを考慮に入れて、インプリント樹脂層３０の端ぎりぎりではなく、離れて塗布する。シール７０は、後述する工程で第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが貼り合わせされたときに潰されて、シール７０はインプリント樹脂層３０の端と密着することとなる。
【００４０】
シール７０を塗布した後、図３（ｃ）に示すように、ディスペンサ７６を用いてシール７０の内側、フレネルレンズ１００が形成された領域に液晶２０を滴下する。フレネルレンズ１００へのダメージを防ぐために、非接触で滴下可能なジェットディスペンサを用いることが好適である。液晶の滴下量は、シール７０の内側の体積に応じて決まる。シール７０の内側の体積に応じた量の液晶を滴下しないと、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせた後の液晶セルの面精度の悪化、液晶セル内の気泡の発生などの原因となる。
【００４１】
また、インプリント樹脂層３０上に滴下された液晶２０は、表面張力・ぬれ性等の特性に応じて、シール７０より高く盛られた状態となる。液晶が高く盛られた状態で、後述するように第１の透明基板５０と第２の透明基板５１を重ね合わせると、液晶が第２の透明基板５１に接触した後、第２の透明基板５１の表面上をシール７０の外側の領域まで広がってしまう問題がある。そこで、滴下された液晶の高さを抑えるため、インプリント樹脂層３０の複数の箇所に液晶を滴下することが望ましい。さらに、透明基板どうしを重ね合わせたときに液晶が均一に広がるように、中心対称となる複数の箇所に液晶を滴下することが望ましい。
【００４２】
インプリント樹脂層３０上に液晶２０を滴下した後、図３（ｄ）に示すように、第２の透明基板５１の液晶滴下面を上向きに配置して、真空状態で第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせる。
【００４３】
第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせた後、ＵＶ（紫外線）をインプリント樹脂層３０側から照射してシール７０を硬化させる。インプリント樹脂層３０が紫外線を吸収し、なおかつシール７０の場所にはインプリント樹脂層３０がないので、特に遮光マスク等を必要とせずに、アライメントも必要とせず、そのまま紫外線照射することができる。紫外線を照射した後、必要に応じて焼成を行ってシール７０を本硬化させる。以上の工程により、本発明の液晶光学素子１０が製造される。
【００４４】
図３では、第２の透明基板５１にシール７０を塗布した後、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせる例を示した。しかしこれに限定されるものではなく、第１の透明基板５０にシール７０を塗布した後、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせてもよい。
【００４５】
上述したように、本実施例の液晶光学素子では、紫外線を吸収する機能を付与した光学構造であるフレネルレンズ形状が金型モールドの転写により精度良く形成される。これにより、透明基板を貼り合わせた後のシール硬化のための紫外線照射時に、フレネルレンズ形状側から紫外線照射を行うことで、液晶保護するための遮光マスクやアライメントを必要とせず、そのまま紫外線照射することができるので、液晶と未硬化シールの接触している時間を短縮できるとともに、工程自体の短縮ができる。
【００４６】
当然であるが、ＯＤＦ方式だけでなく、注入方式でも本発明は適用でき、液晶未充填時の紫外線硬化シールを硬化する際の配向膜の保護や、液晶注入後の封口剤を紫外線硬化させる際にも液晶を保護することができる。
【００４７】
また、配向膜に光配向膜を用いた際には、ＯＤＦで液晶を封入した後でも、シール硬化のための紫外線照射によって配向に影響を与えて配向不良を引き起こすことがあるので、光配向膜の保護をすることも可能である。
【００４８】
図４は、実施例１の液晶光学素子１０を用いたアプリケーションの一例を示した説明である。液晶光学素子１０の透明基板をレンズ形状に加工した眼鏡レンズ１の断面図を示している。凹型形状の第１の透明基板５２と凸型形状の第２の透明基板５３での液晶セル構造となっている。それ以外の構成については、実施例１の液晶光学素子１０と変わっていない。凹型形状の第１の透明基板５２と凸型形状の第２の透明基板５３によるレンズ特性に加えて、液晶２０への電圧印加のＯＮ、ＯＦＦによって、焦点を可変することができるので、主に老眼鏡向けの可変焦点型電子眼鏡である。
【００４９】
人間の眼球側ではなく、光源側となる物体面側に紫外線吸収剤９０入りのインプリント樹脂層３０を配置することで、太陽光下での使用時においても、液晶への紫外線を低減することができるし、眼球に対しても紫外線を低減している。
【００５０】
また、図示していないが、より紫外線をカットするために、第１の透明基板５２と第２の透明基板５３の少なくともどちらかの外側表面に、紫外線低減機能を持つ層として紫外線カット層をコーティングしても良い。なお、内側表面に紫外線カット層を設けても良いが、第１の透明基板５２と第２の透明基板５３自体を紫外線から保護するためにも外側表面が好適である。インプリント樹脂層３０のある第１の透明基板５２よりも、第２の透明基板５３の表面に紫外線カット層を設ければ効率が良く、好適である。紫外線カット層の他にも、一般的な眼鏡レンズのように、反射防止膜やハードコート層をコーティングする
ことがさらに望ましい。
【００５１】
図５は、実施例１の液晶光学素子１０を用いたアプリケーションの一例を示した説明であり、図４の変形例である。図４の構成に比べて異なっている点は、第１の透明基板５４と第２の透明基板５５の凹凸を図４に比べて反対にさせて、眼球側にインプリント樹脂層３０を配置させるとともに、外側に配置された基板自体に紫外線低減機能を持たせたことである。外側に配置された第１の透明基板５４に紫外線吸収剤９０が混入されており、第１の透明基板５４で紫外線をカットする機能をもっている。第１の透明基板５４とインプリント樹脂層３０での紫外線カットによって、液晶２０への紫外線照射をより防ぐことが可能となっている。シール７０を硬化させるための紫外線照射は、インプリント樹脂層３０がある第２の透明基板５５側からであり、第１の透明基板５４に紫外線吸収があったとしても、製造に関して一向に問題がない。
【００５２】
なお、第１の透明基板５４と第２の透明基板５５の両方の基板自体に紫外線吸収剤を混入させてしまうと、シール硬化のための紫外線を透過しなくなるため、その際には、シール７０を可視光硬化対応にさせる必要がある。
【００５３】
［実施例２］
＜実施例２の構成：図６＞
次に、本発明の液晶光学素子および製造方法の他の実施例について説明をする。以下の説明においては、既に説明した同一の構成には同一の符号を付与しており、その詳細な説明は省略し、構成が異なる点についてのみ説明する。
【００５４】
本発明の実施例２の液晶光学素子の構成について説明する。図６は実施例２の液晶光学素子１１の構成を示す説明図である。図６（ａ）は実施例２の液晶光学素子１１の断面図であり、図６（ｂ）はフレネルレンズ１００、隔壁３５およびシール７０の形状を示す平面図である。
【００５５】
図６に示すように実施例２の液晶光学素子１１は、フレネルレンズ１００と隔壁３５とを一体に形成したインプリント樹脂層３１が、シール７０の内側にのみ形成された構成を備える。液晶層領域１１０は、インプリント樹脂層３１に比べて隔壁３５の部だけ小さくなっている構成である。シール７０は、第１の透明基板５０に形成された配向膜４０および第２の透明基板５１に形成された配向膜４１と接着する。
【００５６】
隔壁３５の部位にも紫外線吸収剤９０が混入されており、紫外線をカットすることができるので、実施例１に比べて、横や斜入射の液晶２０への紫外線に対してもカットすることができ、より液晶への保護をすることができる。
【００５７】
＜実施例２の製造方法：図７＞
次に、実施例２の液晶光学素子１１の製造方法について、図７を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図７（ａ）〜（ｄ）は、実施例２の液晶光学素子１１における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤９０入りの光硬化性の樹脂２５を滴下し、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。
【００５９】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図７（ｃ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５を硬化させる。この際、第２の透明基板５１の
紫外線８０を照射する側に、隔壁３５より外側の領域を隠す形状のマスク８５を設置する。これにより、隔壁３５およびその内側領域の樹脂２５のみが硬化する。
【００６０】
樹脂２５が十分硬化したのち、図７（ｄ）に示すように、金型モールド９５を樹脂２５から離型し、隔壁３５より外側の領域の未硬化の樹脂を洗浄により洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００と隔壁３５とが転写され、隔壁３５より外側の樹脂が取り除かれたインプリント樹脂層３１が作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例２の液晶光学素子１１が製造される。
【００６１】
なお、ここで重要な点として、ディスペンサ７４による液晶の滴下量のバラつきを抑えることはもちろんのこと、隔壁３５の内側の体積のバラつきも抑える必要がある。本実施例の液晶光学素子では、隔壁３５がインプリントによって精度良く形成されることにより、隔壁３５の内側の体積のバラつき量を抑えて、液晶セルの面精度の悪化、気泡の発生などを抑え、歩留まりを向上させることができる。
【００６２】
［実施例３］
[実施例３の構成：図８]
本発明の実施例３の液晶光学素子の構成について説明する。図８は、実施例３の液晶光学素子１２の構成を示す説明図である。図８（ａ）は、実施例３の液晶光学素子１２の断面図であり、図８（ｂ）はフレネルレンズ１００の形状を示す平面図である。
【００６３】
実施例３の液晶光学素子１２は、インプリント樹脂層３２が透明基板５１の全面に形成されており、シール７１を形成する領域のインプリント樹脂層３２の厚みを薄くして、シール７１への紫外線を完全にはカットせずに透過させている構成となっている点が、実施例１、２の液晶光学素子と異なる。図面上は、実施例１のように隔壁を設けていない構成であるが、実施例２のように隔壁があってもよい。また、シール７１の領域のみに、インプリント樹脂層３２を薄くしているが、領域を完全に一致させる必要はなく、液晶２０から見て外側の領域については、インプリント樹脂層３２の薄い領域を広げても、液晶２０への紫外線カットという点においては影響がないため構わない。
【００６４】
＜実施例３の製造方法：図９＞
次に、実施例３の液晶光学素子１２の製造方法について、図９を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図９（ａ）〜（ｄ）は、実施例３の液晶光学素子１２における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００６５】
図９（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤９０入りの光硬化性の樹脂２５を滴下し、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９７を加圧しながら押し当てる。金型モールド９７は、フレネルレンズ形状より外側のシールが塗布される領域が凸形状となっており、転写後のその位置の樹脂２５の残膜が薄く形成され、沈み３６が形成されるようになっている。
【００６６】
その後、樹脂２５が金型モールド９７の隙間に十分に入り込んだ状態で、図９（ｃ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５を硬化させる。全面に紫外線８０を照射するので、特にマスク等を設置する必要はない。
【００６７】
樹脂２５が十分硬化したのち、図９（ｄ）に示すように、金型モールド９７を樹脂２５から離型する。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００と沈み３６とが転写されたインプリント樹脂層３２が作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例３の液晶光学素子１２が製造される。
【００６８】
［実施例４］
＜実施例４の構成：図１０＞
本発明の実施例４の液晶光学素子の構成について説明する。図１０は、実施例４の液晶光学素子１３の構成を示す説明図である。図１０（ａ）は、実施例４の液晶光学素子１３の断面図であり、図１０（ｂ）はフレネルレンズ１００の形状を示す平面図である。
【００６９】
図１０に示すように実施例４の液晶光学素子１３は、フレネルレンズ１００がインプリント樹脂層３３、３４によって２層構造で構成されている。フレネルレンズ１００は、シール７０の内側にのみ形成された構成を備える。シール７０は、第１の透明基板５０に形成された配向膜４０および第２の透明基板５１に形成された配向膜４１と接着する。
【００７０】
インプリント樹脂層３４の部位にのみ紫外線吸収剤が混入されており（図示せず）、紫外線をカットすることができる。実施例１に比べて、紫外線を吸収する部位であるインプリント樹脂層３４のフレネルレンズ１００の形状に占める割合を少なくすることができ、インプリント樹脂層３３は、通常の紫外線硬化で硬化することが可能であるので、インプリント樹脂の硬化のタクトタイムの短縮ならびに、インプリント樹脂の形状が大きい時に形状すべてに紫外線吸収剤が不要という時に、本実施例は特に好適である。
【００７１】
＜実施例４の製造方法：図１１＞
次に、実施例４の液晶光学素子１３の製造方法について、図１１を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図１１（ａ）〜（ｆ）は、実施例４の液晶光学素子１３における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００７２】
図１１（ａ）に示すように、まず、金型モールド９５にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤入りの光硬化性の樹脂２６を滴下し、図１１（ｂ）に示すように、スピンコートによって、金型モールド９５上に薄膜として、インプリント樹脂層３４を形成する。
【００７３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤が入っていない光硬化性の樹脂２５を滴下し、図１１（ｄ）及び図１１（ｅ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、インプリント樹脂層３４が形成されている金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。
【００７４】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図１１（ｅ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５ならびにインプリント樹脂層３４を硬化させる。この際、第２の透明基板５１の紫外線８０を照射する側に、シール塗布位置とその外側の領域を隠す形状のマスク８５を設置する。これにより、シールの内側領域の樹脂２５とシールの内側領域のインプリント樹脂３４が硬化する。
【００７５】
なお、図面上では、透明基板５１側から紫外線８０を照射しているが、これに限定されることはなく、金型モールド９５が、紫外線を透過する石英モールドや樹脂モールドであれば、金型モールド９５側にマスク８５を設置し、金型モールド９５側から紫外線８０を照射しても構わない。その場合には、透明基板５１に紫外線吸収剤入りの樹脂を塗布し、金型モールド９５側には紫外線吸収剤を入れていない樹脂を塗布することとなる。構成として、透明基板５１側に紫外線吸収剤入りの樹脂を設けることができるので、樹脂自体が
紫外線に対して劣化しやすい場合に、好適である。
【００７６】
樹脂２５とインプリント樹脂３４とが十分硬化したのち、図１１（ｆ）に示すように、金型モールド９５をインプリント樹脂層３４から離型し、外側領域の未硬化樹脂を洗浄により洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００として、シールの形成位置より外側の樹脂が取り除かれた２層形状のインプリント樹脂層３３とインプリント形状３４とが作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例４の液晶光学素子１３が製造される。
【００７７】
なお、本実施例においては、樹脂２５と樹脂２６を同じ屈折率にした方が、界面での反射を防ぐことができ高透過率となるので望ましく、同じ材料とすることがさらに好適である。また、同じ材料のため接着力も良好である。
金型モールド９５に塗布する樹脂２６を薄い薄膜とする場合には、樹脂２６を溶剤で希釈しておき、スピンコート後に金型モールド９５ごと加熱することで溶剤を飛ばし、薄い膜厚の薄膜とすることができる。
【００７８】
製造方法の例として示したが、本実施例としては、２層構造のインプリント樹脂層という構成が本発明であって、製造方法については、これに限定されるわけではなく、金型モールド９５には、離型処理が施されており密着しにくくなっているが、金型モールド９５よりインプリント樹脂層３３との接着力が強いという条件が適用されれば、金型モールド９５に塗布後に予め紫外線照射を行ったり、異なる樹脂材料の組み合わせであっても一向に構わない。
【００７９】
（その他の変形例）
上述した実施形態の説明においては、光学形状として、フレネルレンズ形状がインプリント（転写）工程で形成される例を示した。しかし、本発明は光学形状が限定されるものではなく、例えば、マイクロプリズム形状、マイクロレンズアレイ形状、シリンドリカルレンズ形状等の光学形状でも、インプリント工程で光学形状に紫外線吸収剤を混入させて紫外線吸収機能を付与した構成およびその製造方法に適用可能である。また、いずれの実施形態においても、一方の基板に光学構造形状を形成した例を示したが、両方の基板に光学構造形状を形成しても構わない。また、図４および図５に図示した眼鏡レンズのアプリケーションは、実施例１のみならず、上述したすべての実施例の構成を採用することができる。
【００８０】
さらに、上述した実施形態の説明においては、シールが、平面視においてフレネルレンズ形状に合わせて円形状である例を示した。しかし、液晶領域への紫外線をカットするために、液晶領域に対してインプリント樹脂層の領域が同じ以上であれば、形状については円形状に限定されず、平面視において四角形状、多角形形状、楕円形状等であってもよい。
【００８１】
本発明の液晶光学素子は、液晶の配向方式、透明電極の輪帯パターン電極の構成・本数・設計方法、液晶材料の種類、層数等によらないので、液晶光学素子に幅広く適用することができ、特に、ＯＤＦ方式のプロセスにおいて有効である。
【００８２】
本発明の液晶光学素子は、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付き携帯電話のカメラ部、車等に搭載されて後方確認用モニターなどに用いられるカメラなどの撮像光学系、プロジェクタ、レーザーポインタなどの投影光学系、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blue-ray Disc（登録商標））等のピックアップ向けの収差補正素子、眼鏡やヘッドマウントディス
プレイなどのアイウェアと、幅広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１、２ 眼鏡レンズ
１１〜１３ 液晶光学素子
２０ 液晶
２５、２６ 樹脂
３０〜３４ インプリント樹脂層
３５ 隔壁
３６ 沈み
４０、４１ 配向膜
５０、５２、５４ 第１の透明基板
５１、５３、５５ 第２の透明基板
６０、６１ 透明電極
６５ ガスバリア層
７０〜７１ シール
７４、７５、７６ ディスペンサ
８０ 紫外線（ＵＶ）
８２ スペーサ
８５ マスク
９０ 紫外線吸収剤
９５、９６ 金型モールド
１００ フレネルレンズ
１１０ 液晶層領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いて光学特性を可変とした液晶光学素子とその製造方法、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電極が形成された透明基板同士をシールで接着し、液晶層を封入した構成による液晶光学素子が知られている。液晶光学素子は、印加する電圧を変更することで液晶の配向を変化させて屈折率を制御することにより、光学特性を可変としたものである。この液晶光学素子として、印加する電圧により焦点距離を制御することができる液晶レンズが知られている。液晶レンズには、輪帯状にパターニングされた透明電極を備える方式やフレネルレンズなどの光学形状の構造をセル内に備える方式などがある。
【０００３】
液晶光学素子の液晶セルの作製に伴う液晶の封入方法としては、大きく分けて２種類存在する。一つは、貼り合せ後に液晶を封入する方式で、液晶の注入口として開口部を設けたシールの塗布後に透明基板同士での貼り合せを行い、紫外線照射または焼成によってシールを硬化させた後に、液晶セルを個別サイズに分割し、注入口を真空状態で液晶に浸して毛細管現象により液晶を注入する真空注入方式である。
もう一つは、貼り合せ時に同時に液晶を封入する方式で、透明基板にシール塗布した後に液晶を滴下し、真空状態で透明基板同士を貼り合せ、その後に紫外線照射を行ってシールを硬化させる液晶滴下（ＯＤＦ：One Drop Fill，One Drop Filling）方式である。
【０００４】
製造プロセスの簡略化、製造時間の短縮化、原材料使用量の削減等の効果により、ＯＤＦ方式が現在注目を集めており主流となってきている。しかしながら、ＯＤＦ方式の場合、硬化前のシールと液晶とが直接触れてしまうため、シールと液晶の相溶性によっては、シールと液晶とが混ざり合う、シールから液晶への不純性イオンが流入するといったことにより、液晶材料の特性が劣化し液晶の配向が乱れるという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、このようなシールによる液晶への汚染を防ぐための方法の一つとして、液晶滴下後の貼り合せ工程のタクトタイムを短縮し、できるだけ早く紫外線照射を行い、シールを硬化させることが上げられる。ここで、液晶材料は有機物であり、紫外線によって劣化しやすいので、シールへの紫外線照射時に液晶へは照射させない方が望ましく、液晶部に遮光マスクをセットしてから紫外線照射を行うという工程となっている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、遮光マスクとして、２〜５ｍｍ厚のガラス基板に黒色インキをスクリーン印刷したものやクロムをスパッタしてシールパターン部分にのみ透光部を持つようにパターン化されたものを用いている。その際、３１０nm以下の波長をカットするガラス基板を遮光マスクの基板として用いることで、紫外線照射による液晶や配向膜への影響を軽減する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６５６４３号公報（第５−８、１３−１４頁、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来技術による紫外線照射方法では以下のような問題がある。シールと遮光マスクのアライメントが必要であり、シールの線幅塗布精度、液晶パネルと遮光マ
スクのアライメント公差を考慮して、遮光マスクの透光部をシール幅よりも大きくする必要があり、シール内側の液晶封入領域の照射したくない領域まで照射しており、その領域を不使用としていたため小型化への支障があった。また、そもそも遮光マスクをセットするために一工程必要であり、遮光マスク代も含めてコスト増である上に、精度良くアライメントする時間も必要なため、そもそものできるだけ早く紫外線照射するということに反してしまっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決し、シールへの紫外線照射時において、有効領域内の液晶層や配向膜への紫外線照射を低減し、アライメントする必要がなく、紫外線照射までの時間を短縮できることを可能とする液晶光学素子およびその製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の液晶光学素子および製造方法は、下記記載の構成を採用するものである。
【００１０】
枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、シールの内側の領域に液晶層が配され、第１の基板または第２の基板の片側または両側の液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子であって、光学構造体が紫外線低減機能を備えたことを特徴とする。また、光学構造体が、少なくとも液晶層の有効エリア領域を覆うことを特徴とする。また、紫外線低減機能を備えた光学構造体とは、樹脂に紫外線吸収剤が混入されていることを特徴とする。また、光学構造体の厚みは、少なくとも液晶層の領域における最も厚みが薄くなる箇所において、樹脂に混入されている紫外線吸収剤の平均粒径よりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
さらに、第１の基板と第２の基板において、シールが配置される領域には、光学構造体を設けないことを特徴とする。あるいは、第１の基板と第２の基板において、シールが配置される領域は、他の領域より光学構造体の厚みを薄くしたことを特徴とする。
【００１２】
また、シールの内側には、光学構造体で形成された隔壁を備えていることを特徴とする。さらに、光学構造体は、紫外線低減機能を持つ層と紫外線低減機能を持たない層との２層を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板に、光学構造体を形成し、形成されてない他方の基板の外側に紫外線低減機能膜を配置するか、または前記他方の基板自体が紫外線低減機能を有することを特徴とする。さらに、本発明はこれら液晶光学素子を用いた電子眼鏡である。
【００１４】
本発明の液晶光学素子の製造方法は、枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、シールの内側の領域に液晶層が配置され、第１の基板または第２の基板の液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子の製造方法であって、第１の基板または第２の基板上に、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂を配置したのち、樹脂を硬化して、光学構造体を形成する光学構造体形成工程と、第１の基板または第２の基板に未硬化の前記シールを配置するシール配置工程と、光学構造体が形成された前記第1の基板または前記第２の基板の外側から、未硬化のシールを硬化するための紫外線照射を行うシール硬化工程を有することを特徴とする。
【００１５】
また、シール硬化工程前に、第１の基板または第２の基板の上に、液晶層を配置する液晶層配置工程を備えることを特徴とする。さらに、光学構造体は、シールと接する位置に隔壁を備えていることを特徴とする。
【００１６】
光学構造体形成工程では、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂に紫外線または可視光の光照射を行うことで、樹脂の硬化が行われ、シールを配置する領域には、樹脂に対して光照射が行われないように、マスクを配置することを特徴とする。あるいは、光学構造体形成工程では、シールを配置する領域において、他の領域より、光学構造体の厚さが薄くなるように光学構造体を形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、光学構造体形成工程では、未硬化の前記紫外線低減機能を持たない樹脂も配置し、紫外線低減機能を持たない樹脂も硬化する工程を有することを特徴とする。また、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂とは、紫外線吸収剤が混入されている樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、シール領域を除いた光学構造が型の転写により精度良く形成される。光学構造には紫外線吸収機能を付与しているので、光学構造側から紫外線を照射することで、特に遮光マスクのアライメントも必要なく、貼り合わせ後に迅速に紫外線照射することができ、液晶とシールが接触している時間を短縮することができるので、シールによる液晶の汚染を抑えることができる。
【００１９】
さらに本発明によれば、シール硬化後においても、光学構造による紫外線吸収機能があるため、特に液晶保護用として、紫外線吸収機能がある部材を追加で設ける必要がなく、そのまま使用することが可能となり、特に電子眼鏡等の使用環境として紫外線が照射されるアプリケーションに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１の液晶光学素子のセル化工程の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の液晶光学素子を用いたアプリケーション例１の説明図である。
【図５】本発明の実施例１の液晶光学素子を用いたアプリケーション例２の説明図である。
【図６】本発明の実施例２の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例２の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例３の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例３の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例４の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例４の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、液晶光学素子の光学構造体としてフレネルレンズを用い、液晶層に印加する電圧により焦点距離を可変とした液晶レンズを例にして、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
［実施例１］
＜実施例１の構成：図１＞
まず、本発明の実施例１の液晶光学素子の構成について説明する。図１は実施例１の液晶光学素子１０の構成を示す説明図である。図１（ａ）は実施例１の液晶光学素子１０の断面図であり、図１（ｂ）は後述するフレネルレンズおよびシールの形状と位置関係を示す平面図である。図面表示上の問題から、図１では実際とは異なるアスペクト比で模式的
に示している。
【００２３】
図１に示すように、実施例１の液晶光学素子１０は、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが、それぞれの基板表面に形成された透明電極が対向するようにシール７０を介して貼り合わされた構成を有する。
【００２４】
第１の透明基板５０には透明電極６０と配向膜４０とが形成されている。第２の透明基板５１には、光学構造形状（フレネルレンズ１００）がインプリント（転写）工程で一体に形成されたインプリント樹脂層３０を備える。このフレネルレンズ１００を形成するインプリント工程については、後段で詳細に説明する。インプリント樹脂層３０は紫外線低減機能を備えており、少なくとも液晶層の有効エリア領域に設けられている。本実施例では、紫外線低減機能として、インプリント樹脂層３０中に紫外線吸収材９０を内在させており、紫外線吸収材９０の平均粒径よりも、液晶層領域１１０における最も厚みが薄くなる箇所の厚みが、厚くなっている。また、インプリント樹脂層３０の上には、透明電極６１と配向膜４１とが形成されている。
【００２５】
シール７０には、スペーサ８２が混入されており、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とのセルギャップが規制される。シール７０は同心円状のフレネルレンズ１００を取り囲むように円状で形成されており、シール７０の内側には液晶２０が充填されており、インプリント樹脂３０とシール７０は接しており、インプリント樹脂３０上に液晶２０の領域がある構成となっている。図面上では、インプリント樹脂３０と液晶層領域１１０の幅は一致しているが、実際ではばらつきもあり、ぴったり一致ということはなく、液晶層領域１１０よりもインプリント樹脂３０が大きい領域である関係が好適である。この際、シール材料自体は紫外線照射時に未照射領域への硬化反応の進行があるので、特に問題はない。図面上は図示していないが、透明基板がプラスチック基板の場合には、ガスバリア層としてＳｉＯ２等の無機膜を透明電極と透明基板の間に設ける構成の方が好適である。
【００２６】
図１に示す本発明の実施例１の構成においては、インプリント樹脂層３０の側から紫外線を照射することによって、シール７０へは紫外線が直接照射されるが、液晶２０へはインプリント樹脂層の紫外線吸収剤９０によって吸収されるため、液晶２０へは紫外線が照射されることがない。したがって、遮光マスクや遮光マスクとのアライメントが不要のため、貼り合せ後にすぐに紫外線照射することができ、シールからの液晶への汚染を低減させるとともに、工程の短縮ができる。
【００２７】
＜実施例１の製造方法：図２、図３＞
次に、実施例１の液晶光学素子の製造方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３では、図面表示上の問題から実際とは異なるアスペクト比で模式的に示している。図２は、実施 例１の液晶光学素子１０のフレネルレンズ１００のインプリント工程の説明図である。以下では、インプリント樹脂として紫外線（ＵＶ）や可視光、赤外光により硬化する光硬化樹脂を用いた例を説明する。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって光硬化性の樹脂２５を滴下する。樹脂２５には、紫外線吸収剤９０が混入されている。紫外線吸収剤ではなく、紫外線散乱剤でも紫外線を通さなくさせることができるが、可視光の波長も散乱されることがあり、見映えとして白濁することに注意が必要である。
図示していないが、第２の透明基板５１と樹脂２５の接着性が悪い場合には、プラズマ照射を行い、第２の透明基板５１の表面改質を行ったり、第２の透明基板５１にプライマー処理等を施すことにより接着層を設けて接着性を向上させる。
【００２９】
次に、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。金型モールド９５にはフレネルレンズ１００の形状が凹凸反転で形成されている。金型モールド９５の表面には、予めフッ素系の離型剤を塗布することにより離型処理が施されている。
【００３０】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図２（ｃ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５を硬化させる。照射の際に、透明基板５１の紫外線８０側にマスク８５を設けておくことで、マスク８５の開口部のみに紫外線８０が透過し、開口部の形状に樹脂２５が硬化する。なお、図面上では、透明基板５１側から紫外線８０を照射しているが、これに限定されることはなく、金型モールド９５が、紫外線を透過する石英モールドや樹脂モールドであれば、金型モールド９５側にマスク８５を設置し、金型モールド９５側から紫外線８０を照射しても構わない。
【００３１】
ここで、樹脂２５には、紫外線吸収剤９０が混入されているため、混入されていない場合と比べて、吸収によって単位体積あたりに樹脂成分に照射される紫外線照射量が少なくなり、樹脂が硬化しにくくなるので、紫外線照射量を大きくしたり、照射時間を長くしたりする必要がある。紫外線吸収剤９０の吸収波長と樹脂２５の吸収波長（反応波長）のピークをずらした組み合わせにすることで、樹脂２５を硬化しやすくしても良い。紫外線波長領域の中で波長をずらしても良いし、樹脂２５に可視光・赤外硬化成分のある光重合開始剤を付与し、紫外線に加えて４００ｎｍ以上の波長の光を照射することで硬化させても良い。例えば、チバ・ジャパン株式会社製の光重合開始剤ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９は、２９５ｎｍと３７０ｎｍに吸収のピークがあり、長波長側は可視光の４４０ｎｍの波長まで、短波長側は２００ｎｍ以下まで吸収特性を持っており、好適である。
本発明においては、紫外線を吸収するのであって、紫外線によって活性化された分子に対して抑制するわけではないので、光硬化での重合の種類としては特に限定されずに、ラジカル、カチオン、アニオン、どれにでも適用可能である。
【００３２】
樹脂２５が十分硬化したのち、図２（ｄ）に示すように、金型モールド９５を樹脂２５から離型し、マスク８５によって紫外線が照射されず未硬化のままの樹脂を溶剤で洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００が転写され、外側の樹脂が取り除かれてパターニングされたインプリント樹脂層３０が作製される。
【００３３】
実際に試作したフレネルレンズ１００の寸法を、例として示す。有効径をφ２０ｍｍとし、ブレーズ（輪帯）の数を５５、各ブレーズの高さ（サグ量）を７μｍで固定とした。最内周のブレーズ半径を１．２８ｍｍ、最も外側に位置するブレーズの幅を５１μｍとし、最も外側に位置するブレーズのレンズ面の最大傾斜角度は３．６度である。また、有効径φ２０ｍｍに対して、マスク８５の開口をφ２２ｍｍとし、有効径に対して半径で１ｍｍ広くして形成した。
【００３４】
図３は、透明基板上への透明電極および配向膜の形成から、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１の貼り合わせまでの工程の説明図である。
フレネルレンズ１００をインプリント樹脂層３０に形成した後、図３（ａ）に示すように、インプリント樹脂層３０の表面上にスパッタリング法等により透明電極６１を形成する。直接、インプリント樹脂層３０の上に透明電極６１を膜付けしても構わないが、インプリント樹脂層３０にまずSiO2等のバリア層やハードコート層などの層を設けてから透明電極６１を設けても良い。特に透明基板５１がプラスチック基板である場合には、インプリント樹脂層３０にＳｉＯ２等のバリア層を設けた方が好適である。
【００３５】
インプリント樹脂層３０の表面に透明電極６１を形成した後、配向膜４１を形成する。
配向膜４１は、例えばスプレーコーターにより形成される。基板に有効領域が開口されたマスクを用いてマスキング処理を施し、その上から配向膜を吐出する。その後、焼成を行い配向膜の溶剤を飛ばし、配向膜の種類によっては焼成によりイミド化を行い配向膜４１が完成する。
【００３６】
配向膜形成後に、ラビング方式による配向処理を行うことによって、液晶の配向方向を制御することができる。ただし、ラビング布の押し当てでフレネルレンズにダメージを与えないように注意が必要であるが、ラビング布、ローラの回転速度、ラビング圧力等の各種の条件の最適化、インプリント樹脂材料の選定、表面のハードコート処理などを行うことで問題ない。また図示しないが、第１の透明基板５０にも同様に、透明電極６０と配向膜４０とを形成する。
【００３７】
その他の配向膜の形成方法としては、例えば斜方蒸着法が挙げられる。蒸着材料としては、例えばＳｉＯｘ等の無機材料が用いられる。蒸着角度によって蒸着膜のカラム構造を変化させることができ、それにより液晶の配向状態を制御することができる。この斜方蒸着法では、フレネルレンズ１００の形状にダメージを与えることなく、非接触で配向膜４１を形成することができる。また、斜方蒸着法で全面にＳｉＯｘを膜付けしてしまうと、ＳｉＯｘは絶縁体であるため、配線の端子出しができなくなってしまうので、マスキングを行って斜方蒸着を行い、最低でも端子部として使用する予定の領域にはＳｉＯｘ膜がつかないようにする。
【００３８】
また、その他の配向膜の形成方法としては、インプリント樹脂層３０の表面上にインクジェットやスピンコート、スプレーコートにより配向膜を塗布した後に光配向法を用いることにより、フレネルレンズ１００の形状にダメージを与えることなく、非接触で配向膜を形成することができる。
【００３９】
インプリント樹脂層３０の表面に透明電極６１および配向膜４１を形成した後、図３（ｂ）に示すように、インプリント樹脂層３０の無い位置にディスペンサ７５によりシール７０を塗布する。このシール７０は、例えば紫外線硬化樹脂であり、潰れて広がることを考慮に入れて、インプリント樹脂層３０の端ぎりぎりではなく、離れて塗布する。シール７０は、後述する工程で第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが貼り合わせされたときに潰されて、シール７０はインプリント樹脂層３０の端と密着することとなる。
【００４０】
シール７０を塗布した後、図３（ｃ）に示すように、ディスペンサ７６を用いてシール７０の内側、フレネルレンズ１００が形成された領域に液晶２０を滴下する。フレネルレンズ１００へのダメージを防ぐために、非接触で滴下可能なジェットディスペンサを用いることが好適である。液晶の滴下量は、シール７０の内側の体積に応じて決まる。シール７０の内側の体積に応じた量の液晶を滴下しないと、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせた後の液晶セルの面精度の悪化、液晶セル内の気泡の発生などの原因となる。
【００４１】
また、インプリント樹脂層３０上に滴下された液晶２０は、表面張力・ぬれ性等の特性に応じて、シール７０より高く盛られた状態となる。液晶が高く盛られた状態で、後述するように第１の透明基板５０と第２の透明基板５１を重ね合わせると、液晶が第２の透明基板５１に接触した後、第２の透明基板５１の表面上をシール７０の外側の領域まで広がってしまう問題がある。そこで、滴下された液晶の高さを抑えるため、インプリント樹脂層３０の複数の箇所に液晶を滴下することが望ましい。さらに、透明基板どうしを重ね合わせたときに液晶が均一に広がるように、中心対称となる複数の箇所に液晶を滴下することが望ましい。
【００４２】
インプリント樹脂層３０上に液晶２０を滴下した後、図３（ｄ）に示すように、第２の透明基板５１の液晶滴下面を上向きに配置して、真空状態で第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせる。
【００４３】
第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせた後、ＵＶ（紫外線）をインプリント樹脂層３０側から照射してシール７０を硬化させる。インプリント樹脂層３０が紫外線を吸収し、なおかつシール７０の場所にはインプリント樹脂層３０がないので、特に遮光マスク等を必要とせずに、アライメントも必要とせず、そのまま紫外線照射することができる。紫外線を照射した後、必要に応じて焼成を行ってシール７０を本硬化させる。以上の工程により、本発明の液晶光学素子１０が製造される。
【００４４】
図３では、第２の透明基板５１にシール７０を塗布した後、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせる例を示した。しかしこれに限定されるものではなく、第１の透明基板５０にシール７０を塗布した後、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせてもよい。
【００４５】
上述したように、本実施例の液晶光学素子では、紫外線を吸収する機能を付与した光学構造であるフレネルレンズ形状が金型モールドの転写により精度良く形成される。これにより、透明基板を貼り合わせた後のシール硬化のための紫外線照射時に、フレネルレンズ形状側から紫外線照射を行うことで、液晶保護するための遮光マスクやアライメントを必要とせず、そのまま紫外線照射することができるので、液晶と未硬化シールの接触している時間を短縮できるとともに、工程自体の短縮ができる。
【００４６】
当然であるが、ＯＤＦ方式だけでなく、注入方式でも本発明は適用でき、液晶未充填時の紫外線硬化シールを硬化する際の配向膜の保護や、液晶注入後の封口剤を紫外線硬化させる際にも液晶を保護することができる。
【００４７】
また、配向膜に光配向膜を用いた際には、ＯＤＦで液晶を封入した後でも、シール硬化のための紫外線照射によって配向に影響を与えて配向不良を引き起こすことがあるので、光配向膜の保護をすることも可能である。
【００４８】
図４は、実施例１の液晶光学素子１０を用いたアプリケーションの一例を示した説明である。液晶光学素子１０の透明基板をレンズ形状に加工した眼鏡レンズ１の断面図を示している。凹型形状の第１の透明基板５２と凸型形状の第２の透明基板５３での液晶セル構造となっている。それ以外の構成については、実施例１の液晶光学素子１０と変わっていない。凹型形状の第１の透明基板５２と凸型形状の第２の透明基板５３によるレンズ特性に加えて、液晶２０への電圧印加のＯＮ、ＯＦＦによって、焦点を可変することができるので、主に老眼鏡向けの可変焦点型電子眼鏡である。
【００４９】
人間の眼球側ではなく、光源側となる物体面側に紫外線吸収剤９０入りのインプリント樹脂層３０を配置することで、太陽光下での使用時においても、液晶への紫外線を低減することができるし、眼球に対しても紫外線を低減している。
【００５０】
また、図示していないが、より紫外線をカットするために、第１の透明基板５２と第２の透明基板５３の少なくともどちらかの外側表面に、紫外線低減機能を持つ層として紫外線カット層をコーティングしても良い。なお、内側表面に紫外線カット層を設けても良いが、第１の透明基板５２と第２の透明基板５３自体を紫外線から保護するためにも外側表面が好適である。インプリント樹脂層３０のある第１の透明基板５２よりも、第２の透明基板５３の表面に紫外線カット層を設ければ効率が良く、好適である。紫外線カット層の他にも、一般的な眼鏡レンズのように、反射防止膜やハードコート層をコーティングする
ことがさらに望ましい。
【００５１】
図５は、実施例１の液晶光学素子１０を用いたアプリケーションの一例を示した説明であり、図４の変形例である。図４の構成に比べて異なっている点は、第１の透明基板５４と第２の透明基板５５の凹凸を図４に比べて反対にさせて、眼球側にインプリント樹脂層３０を配置させるとともに、外側に配置された基板自体に紫外線低減機能を持たせたことである。外側に配置された第１の透明基板５４に紫外線吸収剤９０が混入されており、第１の透明基板５４で紫外線をカットする機能をもっている。第１の透明基板５４とインプリント樹脂層３０での紫外線カットによって、液晶２０への紫外線照射をより防ぐことが可能となっている。シール７０を硬化させるための紫外線照射は、インプリント樹脂層３０がある第２の透明基板５５側からであり、第１の透明基板５４に紫外線吸収があったとしても、製造に関して一向に問題がない。
【００５２】
なお、第１の透明基板５４と第２の透明基板５５の両方の基板自体に紫外線吸収剤を混入させてしまうと、シール硬化のための紫外線を透過しなくなるため、その際には、シール７０を可視光硬化対応にさせる必要がある。
【００５３】
［実施例２］
＜実施例２の構成：図６＞
次に、本発明の液晶光学素子および製造方法の他の実施例について説明をする。以下の説明においては、既に説明した同一の構成には同一の符号を付与しており、その詳細な説明は省略し、構成が異なる点についてのみ説明する。
【００５４】
本発明の実施例２の液晶光学素子の構成について説明する。図６は実施例２の液晶光学素子１１の構成を示す説明図である。図６（ａ）は実施例２の液晶光学素子１１の断面図であり、図６（ｂ）はフレネルレンズ１００、隔壁３５およびシール７０の形状を示す平面図である。
【００５５】
図６に示すように実施例２の液晶光学素子１１は、フレネルレンズ１００と隔壁３５とを一体に形成したインプリント樹脂層３１が、シール７０の内側にのみ形成された構成を備える。液晶層領域１１０は、インプリント樹脂層３１に比べて隔壁３５の部だけ小さくなっている構成である。シール７０は、第１の透明基板５０に形成された配向膜４０および第２の透明基板５１に形成された配向膜４１と接着する。
【００５６】
隔壁３５の部位にも紫外線吸収剤９０が混入されており、紫外線をカットすることができるので、実施例１に比べて、横や斜入射の液晶２０への紫外線に対してもカットすることができ、より液晶への保護をすることができる。
【００５７】
＜実施例２の製造方法：図７＞
次に、実施例２の液晶光学素子１１の製造方法について、図７を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図７（ａ）〜（ｄ）は、実施例２の液晶光学素子１１における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤９０入りの光硬化性の樹脂２５を滴下し、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。
【００５９】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図７（ｃ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５を硬化させる。この際、第２の透明基板５１の
紫外線８０を照射する側に、隔壁３５より外側の領域を隠す形状のマスク８５を設置する。これにより、隔壁３５およびその内側領域の樹脂２５のみが硬化する。
【００６０】
樹脂２５が十分硬化したのち、図７（ｄ）に示すように、金型モールド９５を樹脂２５から離型し、隔壁３５より外側の領域の未硬化の樹脂を洗浄により洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００と隔壁３５とが転写され、隔壁３５より外側の樹脂が取り除かれたインプリント樹脂層３１が作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例２の液晶光学素子１１が製造される。
【００６１】
なお、ここで重要な点として、ディスペンサ７４による液晶の滴下量のバラつきを抑えることはもちろんのこと、隔壁３５の内側の体積のバラつきも抑える必要がある。本実施例の液晶光学素子では、隔壁３５がインプリントによって精度良く形成されることにより、隔壁３５の内側の体積のバラつき量を抑えて、液晶セルの面精度の悪化、気泡の発生などを抑え、歩留まりを向上させることができる。
【００６２】
［実施例３］
[実施例３の構成：図８]
本発明の実施例３の液晶光学素子の構成について説明する。図８は、実施例３の液晶光学素子１２の構成を示す説明図である。図８（ａ）は、実施例３の液晶光学素子１２の断面図であり、図８（ｂ）はフレネルレンズ１００の形状を示す平面図である。
【００６３】
実施例３の液晶光学素子１２は、インプリント樹脂層３２が透明基板５１の全面に形成されており、シール７１を形成する領域のインプリント樹脂層３２の厚みを薄くして、シール７１への紫外線を完全にはカットせずに透過させている構成となっている点が、実施例１、２の液晶光学素子と異なる。図面上は、実施例１のように隔壁を設けていない構成であるが、実施例２のように隔壁があってもよい。また、シール７１の領域のみに、インプリント樹脂層３２を薄くしているが、領域を完全に一致させる必要はなく、液晶２０から見て外側の領域については、インプリント樹脂層３２の薄い領域を広げても、液晶２０への紫外線カットという点においては影響がないため構わない。
【００６４】
＜実施例３の製造方法：図９＞
次に、実施例３の液晶光学素子１２の製造方法について、図９を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図９（ａ）〜（ｄ）は、実施例３の液晶光学素子１２における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００６５】
図９（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤９０入りの光硬化性の樹脂２５を滴下し、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９７を加圧しながら押し当てる。金型モールド９７は、フレネルレンズ形状より外側のシールが塗布される領域が凸形状となっており、転写後のその位置の樹脂２５の残膜が薄く形成され、沈み３６が形成されるようになっている。
【００６６】
その後、樹脂２５が金型モールド９７の隙間に十分に入り込んだ状態で、図９（ｃ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５を硬化させる。全面に紫外線８０を照射するので、特にマスク等を設置する必要はない。
【００６７】
樹脂２５が十分硬化したのち、図９（ｄ）に示すように、金型モールド９７を樹脂２５から離型する。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００と沈み３６とが転写されたインプリント樹脂層３２が作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例３の液晶光学素子１２が製造される。
【００６８】
［実施例４］
＜実施例４の構成：図１０＞
本発明の実施例４の液晶光学素子の構成について説明する。図１０は、実施例４の液晶光学素子１３の構成を示す説明図である。図１０（ａ）は、実施例４の液晶光学素子１３の断面図であり、図１０（ｂ）はフレネルレンズ１００の形状を示す平面図である。
【００６９】
図１０に示すように実施例４の液晶光学素子１３は、フレネルレンズ１００がインプリント樹脂層３３、３４によって２層構造で構成されている。フレネルレンズ１００は、シール７０の内側にのみ形成された構成を備える。シール７０は、第１の透明基板５０に形成された配向膜４０および第２の透明基板５１に形成された配向膜４１と接着する。
【００７０】
インプリント樹脂層３４の部位にのみ紫外線吸収剤が混入されており（図示せず）、紫外線をカットすることができる。実施例１に比べて、紫外線を吸収する部位であるインプリント樹脂層３４のフレネルレンズ１００の形状に占める割合を少なくすることができ、インプリント樹脂層３３は、通常の紫外線硬化で硬化することが可能であるので、インプリント樹脂の硬化のタクトタイムの短縮ならびに、インプリント樹脂の形状が大きい時に形状すべてに紫外線吸収剤が不要という時に、本実施例は特に好適である。
【００７１】
＜実施例４の製造方法：図１１＞
次に、実施例４の液晶光学素子１３の製造方法について、図１１を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図１１（ａ）〜（ｆ）は、実施例４の液晶光学素子１３における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００７２】
図１１（ａ）に示すように、まず、金型モールド９５にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤入りの光硬化性の樹脂２６を滴下し、図１１（ｂ）に示すように、スピンコートによって、金型モールド９５上に薄膜として、インプリント樹脂層３４を形成する。
【００７３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって紫外線吸収剤が入っていない光硬化性の樹脂２５を滴下し、図１１（ｄ）及び図１１（ｅ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、インプリント樹脂層３４が形成されている金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。
【００７４】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図１１（ｅ）に示すように紫外線８０を照射して樹脂２５ならびにインプリント樹脂層３４を硬化させる。この際、第２の透明基板５１の紫外線８０を照射する側に、シール塗布位置とその外側の領域を隠す形状のマスク８５を設置する。これにより、シールの内側領域の樹脂２５とシールの内側領域のインプリント樹脂３４が硬化する。
【００７５】
なお、図面上では、透明基板５１側から紫外線８０を照射しているが、これに限定されることはなく、金型モールド９５が、紫外線を透過する石英モールドや樹脂モールドであれば、金型モールド９５側にマスク８５を設置し、金型モールド９５側から紫外線８０を照射しても構わない。その場合には、透明基板５１に紫外線吸収剤入りの樹脂を塗布し、金型モールド９５側には紫外線吸収剤を入れていない樹脂を塗布することとなる。構成として、透明基板５１側に紫外線吸収剤入りの樹脂を設けることができるので、樹脂自体が
紫外線に対して劣化しやすい場合に、好適である。
【００７６】
樹脂２５とインプリント樹脂３４とが十分硬化したのち、図１１（ｆ）に示すように、金型モールド９５をインプリント樹脂層３４から離型し、外側領域の未硬化樹脂を洗浄により洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００として、シールの形成位置より外側の樹脂が取り除かれた２層形状のインプリント樹脂層３３とインプリント形状３４とが作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例４の液晶光学素子１３が製造される。
【００７７】
なお、本実施例においては、樹脂２５と樹脂２６を同じ屈折率にした方が、界面での反射を防ぐことができ高透過率となるので望ましく、同じ材料とすることがさらに好適である。また、同じ材料のため接着力も良好である。
金型モールド９５に塗布する樹脂２６を薄い薄膜とする場合には、樹脂２６を溶剤で希釈しておき、スピンコート後に金型モールド９５ごと加熱することで溶剤を飛ばし、薄い膜厚の薄膜とすることができる。
【００７８】
製造方法の例として示したが、本実施例としては、２層構造のインプリント樹脂層という構成が本発明であって、製造方法については、これに限定されるわけではなく、金型モールド９５には、離型処理が施されており密着しにくくなっているが、金型モールド９５よりインプリント樹脂層３３との接着力が強いという条件が適用されれば、金型モールド９５に塗布後に予め紫外線照射を行ったり、異なる樹脂材料の組み合わせであっても一向に構わない。
【００７９】
（その他の変形例）
上述した実施形態の説明においては、光学形状として、フレネルレンズ形状がインプリント（転写）工程で形成される例を示した。しかし、本発明は光学形状が限定されるものではなく、例えば、マイクロプリズム形状、マイクロレンズアレイ形状、シリンドリカルレンズ形状等の光学形状でも、インプリント工程で光学形状に紫外線吸収剤を混入させて紫外線吸収機能を付与した構成およびその製造方法に適用可能である。また、いずれの実施形態においても、一方の基板に光学構造形状を形成した例を示したが、両方の基板に光学構造形状を形成しても構わない。また、図４および図５に図示した眼鏡レンズのアプリケーションは、実施例１のみならず、上述したすべての実施例の構成を採用することができる。
【００８０】
さらに、上述した実施形態の説明においては、シールが、平面視においてフレネルレンズ形状に合わせて円形状である例を示した。しかし、液晶領域への紫外線をカットするために、液晶領域に対してインプリント樹脂層の領域が同じ以上であれば、形状については円形状に限定されず、平面視において四角形状、多角形形状、楕円形状等であってもよい。
【００８１】
本発明の液晶光学素子は、液晶の配向方式、透明電極の輪帯パターン電極の構成・本数・設計方法、液晶材料の種類、層数等によらないので、液晶光学素子に幅広く適用することができ、特に、ＯＤＦ方式のプロセスにおいて有効である。
【００８２】
本発明の液晶光学素子は、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付き携帯電話のカメラ部、車等に搭載されて後方確認用モニターなどに用いられるカメラなどの撮像光学系、プロジェクタ、レーザーポインタなどの投影光学系、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blue-ray Disc（登録商標））等のピックアップ向けの収差補正素子、眼鏡やヘッドマウントディス
プレイなどのアイウェアと、幅広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１、２ 眼鏡レンズ
１１〜１３ 液晶光学素子
２０ 液晶
２５、２６ 樹脂
３０〜３４ インプリント樹脂層
３５ 隔壁
３６ 沈み
４０、４１ 配向膜
５０、５２、５４ 第１の透明基板
５１、５３、５５ 第２の透明基板
６０、６１ 透明電極
６５ ガスバリア層
７０〜７１ シール
７４、７５、７６ ディスペンサ
８０ 紫外線（ＵＶ）
８２ スペーサ
８５ マスク
９０ 紫外線吸収剤
９５、９６ 金型モールド
１００ フレネルレンズ
１１０ 液晶層領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、前記シールの内側の領域に液晶層が配され、前記第１の基板または前記第２の基板の片側または両側に前記液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子であって、前記光学構造体が紫外線低減機能を備えたことを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記光学構造体が、少なくとも前記液晶層の有効エリア領域を覆うことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記紫外線低減機能を備えた前記光学構造体は、樹脂に紫外線吸収剤が混入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記光学構造体の厚みは、少なくとも前記液晶層の領域における最も厚みが薄くなる箇所において、樹脂に混入されている紫外線吸収剤の平均粒径よりも厚いことを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記第１の基板と第２の基板において、前記シールが配置される領域には、前記光学構造体を設けないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
前記第１の基板と第２の基板において、前記シールが配置される領域は、他の領域より前記光学構造体の厚みを薄くしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項７】
前記シールの内側には、前記光学構造体で形成された隔壁を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項８】
前記光学構造体は、前記紫外線低減機能を持つ層と前記紫外線低減機能を持たない層との２層を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項９】
前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板に、前記光学構造体を形成し、形成されてない他方の基板の外側に紫外線低減機能膜を配置するか、または前記他方の基板自体が紫外線低減機能を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載した液晶光学素子を用いた電子眼鏡。
【請求項１１】
枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、前記シールの内側の領域に液晶層が配置され、前記第１の基板または前記第２の基板の前記液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子の製造方法であって、
前記第１の基板または前記第２の基板上に、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂を配置したのち、前記樹脂を硬化して、前記光学構造体を形成する光学構造体形成工程と、
前記第１の基板または第２の基板に未硬化の前記シールを配置するシール配置工程と、
前記光学構造体が形成された前記第1の基板または前記第２の基板の外側から、前記未硬化の前記シールを硬化するための紫外線照射を行うシール硬化工程を有することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記シール硬化工程前に、前記第１の基板または前記第２の基板の上に、前記液晶層を配置する液晶層配置工程を備えることを特徴とする請求項１１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記光学構造体は、前記シールと接する位置に隔壁を備えていることを特徴とする請求項１１かまたは１２に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１４】
前記光学構造体形成工程では、前記未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂に紫外線または可視光の光照射を行うことで、前記樹脂の硬化が行われ、前記シールを配置する領域には、前記樹脂に対して前記光照射が行われないように、マスクを配置することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１５】
前記光学構造体形成工程では、前記シールを配置する領域において、他の領域より、前記光学構造体の厚さが薄くなるように前記光学構造体を形成することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１６】
前記光学構造体形成工程では、未硬化の前記紫外線低減機能を持たない樹脂も配置し、前記紫外線低減機能を持たない樹脂も硬化する工程を有することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１７】
前記未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂とは、紫外線吸収剤が混入されている樹脂であることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１】
枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、前記シールの内側の領域に液晶層が配され、前記第１の基板または前記第２の基板の片側または両側に前記液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子であって、前記光学構造体が紫外線低減機能を備えたことを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記光学構造体が、少なくとも前記液晶層の有効エリア領域を覆うことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記紫外線低減機能を備えた前記光学構造体は、樹脂に紫外線吸収剤が混入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記光学構造体の厚みは、少なくとも前記液晶層の領域における最も厚みが薄くなる箇所において、樹脂に混入されている紫外線吸収剤の平均粒径よりも厚いことを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記第１の基板と第２の基板において、前記シールが配置される領域には、前記光学構造体を設けないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
前記第１の基板と第２の基板において、前記シールが配置される領域は、他の領域より前記光学構造体の厚みを薄くしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項７】
前記シールの内側には、前記光学構造体で形成された隔壁を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項８】
前記光学構造体は、前記紫外線低減機能を持つ層と前記紫外線低減機能を持たない層との２層を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項９】
前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板に、前記光学構造体を形成し、形成されてない他方の基板の外側に紫外線低減機能膜を配置するか、または前記他方の基板自体が紫外線低減機能を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載した液晶光学素子を用いた電子眼鏡。
【請求項１１】
枠状のシールを介して、第１の基板と第２の基板とが貼り合わされ、前記シールの内側の領域に液晶層が配置され、前記第１の基板または前記第２の基板の前記液晶層側に、樹脂によって形成された光学構造体を備えた液晶光学素子の製造方法であって、
前記第１の基板または前記第２の基板上に、未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂を配置したのち、前記樹脂を硬化して、前記光学構造体を形成する光学構造体形成工程と、
前記第１の基板または第２の基板に未硬化の前記シールを配置するシール配置工程と、
前記光学構造体が形成された前記第1の基板または前記第２の基板の外側から、前記未硬化の前記シールを硬化するための紫外線照射を行うシール硬化工程を有することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記シール硬化工程前に、前記第１の基板または前記第２の基板の上に、前記液晶層を配置する液晶層配置工程を備えることを特徴とする請求項１１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記光学構造体は、前記シールと接する位置に隔壁を備えていることを特徴とする請求項１１かまたは１２に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１４】
前記光学構造体形成工程では、前記未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂に紫外線または可視光の光照射を行うことで、前記樹脂の硬化が行われ、前記シールを配置する領域には、前記樹脂に対して前記光照射が行われないように、マスクを配置することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１５】
前記光学構造体形成工程では、前記シールを配置する領域において、他の領域より、前記光学構造体の厚さが薄くなるように前記光学構造体を形成することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１６】
前記光学構造体形成工程では、未硬化の前記紫外線低減機能を持たない樹脂も配置し、前記紫外線低減機能を持たない樹脂も硬化する工程を有することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１７】
前記未硬化の紫外線低減機能を有する樹脂とは、紫外線吸収剤が混入されている樹脂であることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２３３１５（Ｐ２０１１−１２３３１５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１１９１（Ｐ２００９−２８１１９１）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【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６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【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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