JP4842555B2 - Liquid crystal lens and manufacturing method thereof - Google Patents

Liquid crystal lens and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP4842555B2
JP4842555B2 JP2005117612A JP2005117612A JP4842555B2 JP 4842555 B2 JP4842555 B2 JP 4842555B2 JP 2005117612 A JP2005117612 A JP 2005117612A JP 2005117612 A JP2005117612 A JP 2005117612A JP 4842555 B2 JP4842555 B2 JP 4842555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
spacer
sealing material
thickness
crystal lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005117612A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006293241A (en
Inventor
恵 堀内
俊郎 行成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Electronics Co Ltd
Original Assignee
Citizen Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Electronics Co Ltd filed Critical Citizen Electronics Co Ltd
Priority to JP2005117612A priority Critical patent/JP4842555B2/en
Publication of JP2006293241A publication Critical patent/JP2006293241A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4842555B2 publication Critical patent/JP4842555B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)

Description

本発明は、光ピックアップ装置やカメラ、携帯電話などに用いられる液晶レンズに関する。   The present invention relates to a liquid crystal lens used for an optical pickup device, a camera, a mobile phone, and the like.

液晶を用いた液晶レンズは今までに色々な技術開発が成されてきている。その中で、液晶レンズの構造の一つとして下記の特許文献１に開示された構造の技術を見ることができる。   Various technologies have been developed for liquid crystal lenses using liquid crystals. Among them, the technology of the structure disclosed in Patent Document 1 below can be seen as one of the structures of the liquid crystal lens.

特開２００１−２７２６４６号公報JP 2001-272646 A

上記特許文献１に示された液晶レンズの構造を図７、図８を用いて説明する。ここで、図７は上記特許文献１に示されてところの液晶レンズの平面図で、図８は図７における液晶レンズのＩＩ−ＩＩ断面図を示している。図７、図８より、液晶レンズ１００はセル１１０に誘電率異方性が正のネマティック液晶１５０を封入したものから成っている。即ち、セル１１０は透明で凹面を有する凹面基板１３０と透明な平板基板１２０とをシール材１４０を介して貼合わせたものからなり、その内部の凸形状の空間に液晶１５０を封止した構造を取っている。   The structure of the liquid crystal lens disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 7 is a plan view of the liquid crystal lens disclosed in Patent Document 1, and FIG. 8 is a II-II cross-sectional view of the liquid crystal lens in FIG. 7 and 8, the liquid crystal lens 100 is composed of a cell 110 in which a nematic liquid crystal 150 having a positive dielectric anisotropy is sealed. That is, the cell 110 is formed by bonding a transparent concave substrate 130 having a concave surface and a transparent flat plate substrate 120 via a sealing material 140, and has a structure in which the liquid crystal 150 is sealed in a convex space inside. taking it.

ここでの凹面基板１３０は、凹面を有してガラスなどからなる板材１３２と、その凹面を含む表面に設けたアンダーコート（図示していない）と、その上に設けた２つの透明電極１３４ａ、１３４ｂと、これを覆う平行配向層１３６とから構成されている。   The concave substrate 130 here includes a plate 132 made of glass or the like having a concave surface, an undercoat (not shown) provided on the surface including the concave surface, and two transparent electrodes 134a provided thereon. 134b and a parallel alignment layer 136 covering the same.

また、平板基板１２０は、ガラスなどからなる平板状の板材１２２と、その上に形成したアンダーコート（図示していない）と、その上に形成した２つの透明電極１２４ａ、１２４ｂと、それを覆う平行配向層１２６とから構成されている。   The flat substrate 120 covers a flat plate material 122 made of glass, an undercoat (not shown) formed thereon, two transparent electrodes 124a and 124b formed thereon, and the same. And a parallel alignment layer 126.

ここで、凹面基板１３０の２つの透明電極１３４ａ、１３４ｂ、及び、平板基板１２０の２つの透明電極１２４ａ、１２４ｂは、酸化インジウム錫膜で形成し、異なる大きさの矩形形状をなして僅かな間隔をおいて平行に並んで配設した形状を取っている。   Here, the two transparent electrodes 134a and 134b of the concave substrate 130 and the two transparent electrodes 124a and 124b of the flat substrate 120 are formed of an indium tin oxide film and form a rectangular shape having a different size with a slight gap. The shape is arranged in parallel with each other.

一般に、酸化インジウム錫膜のＩＴＯ膜からなる透明電極の形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの方法によってＩＴＯ膜をガラス面上に所要の厚みでもって一面に形成し、その後に、レジスト膜をＩＴＯ膜上に形成して露光・現像により不要とするレジスト膜の部分を除去して所要の形状にレジスト膜を成形する。そして、エッチング方法でレジスト膜のない部分のＩＴＯ膜を除去し、最後に残されているレジスト膜を除去することによって所要の形状のＩＴＯ膜を形成する方法を取る。   Generally, a transparent electrode formed of an ITO film of indium tin oxide film is formed by forming an ITO film with a required thickness on a glass surface by a method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method, and thereafter Then, a resist film is formed on the ITO film, and unnecessary resist film portions are removed by exposure and development, and the resist film is formed into a required shape. Then, a portion of the ITO film having no resist film is removed by an etching method, and the remaining resist film is finally removed to form an ITO film having a required shape.

ＩＴＯ膜を平坦な平板上に形成した場合、レジスト膜も均一な厚みに形成することができ、また、その露光・現像なども精度良くできることから精度の良い形状のＩＴＯ膜を形成することができる。しかしなから、上記の凹面基板１３０の如く凹面形状を持つ面にＩＴＯ膜を形成した場合は、レジスト膜を凹面に沿って均一な厚みに形成することは難しく厚みにバラツキが発生する。このため、露光・現像によって不要とするレジスト膜を剥離した時、剥離幅に寸法的なバラツキが発生する。そして、このバラツキが原因でＩＴＯ膜の剥離幅に寸法的バラツキが現れる。また、レジスト膜を露光するのに用いるフォトマスクを凹面部分に載置したとき、フォトマスクと凹面との間に隙間が発生する。このため精度良い露光が行われない。精度良く露光するためには、フォトマスクの形状を凹面形状と同じ形状に形成するか、或いは、凹面とフォトマスクとの隙間によって発生する露光寸法の誤差分を予め見込んだ補正形状をフォトマスクに形成するかの方法を取らなければならない。何れの方法を取っても精度良くフォトマスクを形成するのは難しく、形状・寸法の誤差は大きく発生する。このようなことからＩＴＯ膜の形状・寸法の精度は悪いものになってしまう。精度の高い形状・寸法が要求されるＩＴＯ膜を形成するのは難しい。   When the ITO film is formed on a flat plate, the resist film can be formed with a uniform thickness, and the exposure / development can be performed with high accuracy, so that an ITO film with a high accuracy can be formed. . However, when an ITO film is formed on a surface having a concave shape such as the concave substrate 130 described above, it is difficult to form a resist film with a uniform thickness along the concave surface, resulting in variations in thickness. For this reason, when an unnecessary resist film is peeled off by exposure / development, a dimensional variation occurs in the peeling width. Due to this variation, dimensional variation appears in the peeling width of the ITO film. Further, when a photomask used for exposing the resist film is placed on the concave surface portion, a gap is generated between the photomask and the concave surface. For this reason, accurate exposure is not performed. In order to perform exposure accurately, the photomask is formed in the same shape as the concave shape, or a correction shape that anticipates the exposure dimension error caused by the gap between the concave surface and the photomask is used as the photomask. You must take the method of how to form. Whichever method is used, it is difficult to form a photomask with high accuracy, and errors in shape and dimensions are greatly generated. For this reason, the accuracy of the shape and dimensions of the ITO film is poor. It is difficult to form an ITO film that requires a highly accurate shape and size.

また、凹面基板１３０の配向層１３６、及び、平板基板１２０の配向層１２６は、ポリイミド樹脂でもって配向膜を形成し、その配向膜上にラビングなどの配向処理を施したものから成っている。   The alignment layer 136 of the concave substrate 130 and the alignment layer 126 of the flat substrate 120 are formed by forming an alignment film with a polyimide resin and performing an alignment process such as rubbing on the alignment film.

配向膜の形成は、一般に、オフセット印刷法やスピンコート法などで形成する。また、ラビング処理はフェルトや木綿などの布材のローラを用いて配向膜上に一定の方向での筋目を設けることでラビング処理を行っている。   The alignment film is generally formed by an offset printing method, a spin coating method, or the like. In the rubbing process, the rubbing process is performed by providing a line in a certain direction on the alignment film using a roller of a cloth material such as felt or cotton.

平坦な平板上に形成する配向膜は均一な厚みに形成でき、また、ラビング処理も一定の筋目深さをもって均一に施すことができる。しかしなから、凹面を持つ基板の凹面に形成する配向膜は厚みもバラツキが発生し、また、ラビング処理も凹部を持つ面には布材の擦りが均一に当たらないことから、均一な筋目のラビング処理を施すことが難しい。   The alignment film formed on a flat plate can be formed with a uniform thickness, and the rubbing process can be performed uniformly with a constant line depth. However, the thickness of the alignment film formed on the concave surface of the substrate having a concave surface varies, and the rubbing process does not uniformly rub the surface having the concave portion. It is difficult to perform rubbing treatment.

以上のことから、上記の構造を取る液晶レンズ１００にあっては、特に、凹面基板１３０側にある液晶１５０に液晶分子の配向の乱れなどが発生する危険を持つ。そして、焦点映像に乱れが発生するようになる。   From the above, in the liquid crystal lens 100 having the above-described structure, there is a risk that the alignment of liquid crystal molecules may be disturbed in the liquid crystal 150 on the concave substrate 130 side. Then, disturbance occurs in the focused image.

本発明は、上記課題に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、透明電極の形状・寸法を精度良く形成すると共に液晶分子の配向が正常に行われるようにすることにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to form the shape and dimensions of the transparent electrode with high accuracy and to correctly align the liquid crystal molecules.

上記課題を解決するための手段として、本発明の液晶レンズは、平板からなる透明基板上に少なくとも透明電極を設けた一対の上下基板の間にシール材を介して液晶を封止した液晶レンズにおいて、透明電極によって形成されたレンズ領域の中心部にシール材の厚みより厚みの大きい第１のスペーサを有して、一対の上下基板の少なくとも片方の基板が凸型に反っていることを特徴とする。 As means for solving the above problems, the liquid crystal lens of the present invention is a liquid crystal lens in which liquid crystal is sealed through a sealing material between a pair of upper and lower substrates provided with at least a transparent electrode on a transparent substrate made of a flat plate. The first spacer having a thickness larger than the thickness of the sealing material is provided at the center of the lens region formed by the transparent electrode, and at least one of the pair of upper and lower substrates is warped in a convex shape. To do.

また、上記の本発明の液晶レンズにおいて、一対の上下基板の少なくとも片方の基板は可撓性を持っている。あるいはまた、一対の上下基板の少なくとも片方の基板は０．０５〜０．３ｍｍの厚みを持っていることを特徴とする。   In the liquid crystal lens of the present invention, at least one of the pair of upper and lower substrates has flexibility. Alternatively, at least one of the pair of upper and lower substrates has a thickness of 0.05 to 0.3 mm.

また、上記の本発明の液晶レンズにおいて、第１のスペーサは一対の上下基板のいずれか一方の基板に固着している。   In the liquid crystal lens of the present invention, the first spacer is fixed to one of a pair of upper and lower substrates.

また、上記の本発明の液晶レンズにおいて、第１のスペーサはシール材の厚みより１〜２０μｍ大きい。また、第１のスペーサはシール材の厚みより大きい粒径のスペーサボールであり、シール材の中に分散している第２のスペーサの粒径より１〜２０μｍ大きいスペーサボールであることを特徴とする。   In the liquid crystal lens of the present invention, the first spacer is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material. The first spacer is a spacer ball having a particle diameter larger than the thickness of the sealing material, and is a spacer ball having a particle diameter of 1 to 20 μm larger than the particle diameter of the second spacer dispersed in the sealing material. To do.

また、上記の本発明の液晶レンズにおいて、上記のスペーサボールは１〜３個であることを特徴とする。   In the liquid crystal lens of the present invention, the number of the spacer balls is 1 to 3.

また、上記の本発明の液晶レンズにおいて、シール材の厚みは５〜１００μｍであり、レンズ領域の中心部における一対の上下基板のギャップは６〜１２０μｍである。 In the liquid crystal lens of the present invention, the thickness of the sealing material is 5 to 100 μm, and the gap between the pair of upper and lower substrates at the center of the lens region is 6 to 120 μm .

また、本発明の液晶レンズの製造方法は、平板からなる透明基板上に少なくとも透明電極を設けた一対の上下基板の間にシール材を介して液晶を封止する液晶レンズの製造方法において、一対の上下基板のいずれか片方の基板の透明電極によって形成されたレンズ領域の中心部に、シール材の厚みより厚みの大きい第１のスペーサをスクリーン印刷法で印刷する工程と、第１のスペーサを基板に固着する工程と、一対の上下基板のいずれか片方の基板にシール材を印刷する工程と、第１のスペーサを固着し、シール材を印刷した上下の基板を重ね合わせ、加圧・加熱処理を行って上下の基板を接合し、少なくとも片方の基板を凸型に反らせる工程と、シール材の液晶注入口から真空注入方法で液晶を注入する工程と、シール材の液晶注入口を封口する工程と、を有することを特徴とする。 The liquid crystal lens manufacturing method of the present invention includes a liquid crystal lens manufacturing method in which a liquid crystal is sealed through a sealing material between a pair of upper and lower substrates provided with at least a transparent electrode on a flat transparent substrate. A step of printing a first spacer having a thickness larger than the thickness of the sealing material on the center portion of the lens region formed by the transparent electrode of one of the upper and lower substrates, and a first spacer The process of adhering to the substrate, the process of printing the sealing material on one of the pair of upper and lower substrates, and the upper and lower substrates adhering to the first spacer and printing the sealing material are superposed, pressurizing and heating processing performed by joining the upper and lower substrates, a step that deflect at least one of the substrate convex, a step of injecting the liquid crystal by a vacuum injection method of a liquid crystal injection port of the sealant, the liquid crystal injection port of the sealing member And having the steps of mouth, the.

また、上記の本発明の液晶レンズの製造方法において、一対の上下基板の少なくとも片方の基板は可撓性を持っている。あるいはまた、一対の上下基板の少なくとも片方の基板は０．０５〜０．３ｍｍの厚みを持っていることを特徴とする。   In the method of manufacturing a liquid crystal lens of the present invention, at least one of the pair of upper and lower substrates has flexibility. Alternatively, at least one of the pair of upper and lower substrates has a thickness of 0.05 to 0.3 mm.

また、上記の本発明の液晶レンズの製造方法において、第１のスペーサはシール材の厚みより大きい粒径のスペーサボールであり、シール材の中に分散している第２のスペーサの粒径より１〜２０μｍ大きいスペーサボールであることを特徴とする。   In the liquid crystal lens manufacturing method of the present invention, the first spacer is a spacer ball having a particle size larger than the thickness of the sealing material, and the particle size of the second spacer dispersed in the sealing material. The spacer ball is 1 to 20 μm larger.

また、上記の本発明の液晶レンズの製造方法において、上記のスペーサボールは１〜３個であることを特徴とする。   In the method of manufacturing a liquid crystal lens of the present invention, the number of the spacer balls is 1 to 3.

また、上記の本発明の液晶レンズの製造方法において、シール材の厚みは５〜１００μｍであることを特徴とする。   In the method for manufacturing a liquid crystal lens of the present invention, the thickness of the sealing material is 5 to 100 μm.

発明の効果として、本発明においては、レンズ領域の一対の上下基板の少なくとも片方の基板が凸型又は凹型に反っている。これにより、基板が凸曲面（凸レンズ）形状または凹曲面（凹レンズ）形状になる。このため、基板の凸曲面または凹曲面になった部分で光が屈折を起こす（レンズ効果）。更に、その屈折した光が液晶の層で液晶分子の配向方向に沿って進む。基板の凸曲面または凹曲面での屈折光や液晶分子の配向方向に向かって進む光は何れもレンズ領域中心部の中心軸に向かって進むことから、光の屈折する角度を大きくすることができる。そして、集光する焦点の位置を液晶レンズに近づけることができる。即ち、焦点距離を短くすることができる。また、本発明においては、基板を凸型または凹型に反らす構造は、レンズ領域の中心部にシール材の厚みより厚みの大きい、或いは、厚みの小さい第１のスペーサを配設することで達成する。形成方法が容易で、しかも簡単な構造であるので製作が容易で安いコストで製作できる。   As an effect of the invention, in the present invention, at least one of the pair of upper and lower substrates in the lens region is warped in a convex shape or a concave shape. As a result, the substrate has a convex curved surface (convex lens) shape or a concave curved surface (concave lens) shape. For this reason, the light is refracted at the portion of the substrate that is a convex or concave surface (lens effect). Further, the refracted light travels along the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. Since the refracted light on the convex or concave surface of the substrate or the light traveling toward the alignment direction of the liquid crystal molecules travels toward the central axis of the center of the lens region, the angle at which the light is refracted can be increased. . And the position of the focus which condenses can be brought close to a liquid crystal lens. That is, the focal length can be shortened. In the present invention, the structure in which the substrate is warped in a convex shape or a concave shape is achieved by disposing a first spacer having a thickness larger or smaller than the thickness of the sealing material at the center of the lens region. . Since the forming method is easy and the structure is simple, it is easy to manufacture and can be manufactured at low cost.

また、本発明においては、可撓性のある基板を使用する。また、可撓性のある好適な厚みとして０．０５〜０．３ｍｍに設定する。可撓性を有すると基板が凸型または凹型に容易に反ることができ、凸曲面形状または凹曲面形状の構造が容易に得られる。また、０．０５ｍｍより薄いと基板が割れやすくなり破損が生じ、０．３ｍｍより厚くなると剛性が強くなって容易に撓まなくなる。好適な範囲として０．０５〜０．３ｍｍを選択する。   In the present invention, a flexible substrate is used. Moreover, it sets to 0.05-0.3 mm as flexible suitable thickness. When flexible, the substrate can easily warp into a convex shape or a concave shape, and a convex curved shape or a concave curved shape structure can be easily obtained. On the other hand, if the thickness is less than 0.05 mm, the substrate easily breaks and breaks. If the thickness is more than 0.3 mm, the rigidity increases and the substrate cannot be easily bent. A preferable range is 0.05 to 0.3 mm.

また、第１のスペーサは一対の上下基板のいずれか一方の基板に固着する。第１のスペーサに移動がないので得られる凸曲面形状または凹曲面形状に安定した形状が得られる。   Further, the first spacer is fixed to one of the pair of upper and lower substrates. Since there is no movement in the first spacer, a stable shape can be obtained, such as a convex curved surface shape or a concave curved surface shape.

また、第１のスペーサはシール材の厚みより１〜２０μｍ大きい。シール材の厚みより１〜２０μｍ大きくすることで凸型の反りが発生し、凸曲面（凸レンズ）形状が得られる。１μｍより小さくすると凸型の反りが小さくなり光屈折角度が小さくなって凸レンズ効果が余り得られない。また、２０μｍより大きくすると基板の割れなどの発生危険度が増し液晶レンズの破損を招く。また、第１のスペーサにシール材の厚みより大きい粒径のスペーサボールを用い、そして、シール材の中に分散している第２のスペーサの粒径より１〜２０μｍ大きいスペーサボールを用いることによって、凸型の反り量を精度良く設定できて安定した寸法の反り量が得られる。そして、凸レンズの効果を出すと共に破損危険度を減らす効果を得る。   The first spacer is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material. By increasing the thickness of the sealing material by 1 to 20 μm, a convex warp occurs, and a convex curved surface (convex lens) shape is obtained. If it is smaller than 1 μm, the convex warpage will be small, the light refraction angle will be small and the convex lens effect will not be obtained much. On the other hand, if the thickness is larger than 20 μm, the risk of occurrence of cracking of the substrate increases and the liquid crystal lens is damaged. Further, by using a spacer ball having a particle diameter larger than the thickness of the sealing material for the first spacer and using a spacer ball having a particle diameter of 1 to 20 μm larger than the particle diameter of the second spacer dispersed in the sealing material. The convex warpage amount can be set with high accuracy, and a stable warpage amount can be obtained. And the effect of reducing the risk of damage while obtaining the effect of a convex lens is obtained.

また、第１のスペーサはシール材の厚みより１〜２０μｍ小さい。シール材の厚みより１〜２０μｍ小さくすることで凹型の反りが発生し、凹曲面（凹レンズ）形状が得られる。１μｍより小さくすると凹型の反りが小さくなり光屈折角度が小さくなって凹レンズ効果が余り得られない。また、２０μｍより大きくすると基板の割れなどの発生危険度が増し液晶レンズの破損を招く。また、第１のスペーサにシール材の厚みより小さい粒径のスペーサボールを用い、そして、シール材の中に分散している第２のスペーサの粒径より１〜２０μｍ小さいスペーサボールを用いることによって、凹型の反り量を精度良く設定できて安定した寸法の反り量が得られる。そして、凹レンズの効果を出すと共に破損危険度を減らす効果を得る。   The first spacer is 1 to 20 μm smaller than the thickness of the sealing material. By making the thickness 1 to 20 μm smaller than the thickness of the sealing material, concave warpage occurs, and a concave curved surface (concave lens) shape is obtained. If it is smaller than 1 μm, the concave warpage is reduced, the light refraction angle is reduced, and the concave lens effect is not obtained much. On the other hand, if the thickness is larger than 20 μm, the risk of occurrence of cracking of the substrate increases and the liquid crystal lens is damaged. In addition, by using a spacer ball having a particle diameter smaller than the thickness of the sealing material for the first spacer, and using a spacer ball 1 to 20 μm smaller than the particle diameter of the second spacer dispersed in the sealing material. The concave warpage amount can be set with high accuracy, and a stable warpage amount can be obtained. In addition, the effect of a concave lens is obtained and the risk of damage is reduced.

また、第１のスペーサをスペーサボールで形成する場合は、スペーサボールは１〜３個に制限する。１個であることが望ましいわけであるが、スペーサボールの材質によっては１個であると内圧によって割れる危険性がある。２個又は３個に増やすことにより内圧を分散しボールの割れを防止できる。４個以上配設すると曲面形状の均一性に影響を及ぼし、セルギャップのバラツキを大きくして液晶分子の配向性に影響を与える。   Further, when the first spacer is formed of spacer balls, the number of spacer balls is limited to 1 to 3. Although it is desirable that the number is one, depending on the material of the spacer ball, there is a risk of cracking due to internal pressure if the number is one. Increasing the number to two or three can disperse the internal pressure and prevent the ball from cracking. If four or more are provided, the uniformity of the curved surface shape is affected, and the cell gap variation is increased to affect the orientation of the liquid crystal molecules.

また、シール材の厚みを５〜１００μｍに制限する。シール材の厚みはセルギャップに直接的に影響を与える。シール材の厚みを５μｍより小さくすると焦点距離の調整範囲が狭くなり、映像が不鮮明になったり、映像範囲が狭くなったりする問題が起きる。また、シール材の厚みを１００μｍより大きくすると焦点距離の調整範囲を広く取ることはできるが、反面、液晶の応答速度が遅くなると云う問題が起きる。   Further, the thickness of the sealing material is limited to 5 to 100 μm. The thickness of the sealing material directly affects the cell gap. If the thickness of the sealing material is less than 5 μm, the focal length adjustment range becomes narrow, and there arises a problem that the image becomes unclear or the image range becomes narrow. Further, when the thickness of the sealing material is larger than 100 μm, the adjustment range of the focal length can be widened, but on the other hand, there arises a problem that the response speed of the liquid crystal becomes slow.

また、本発明の液晶レンズの製造方法では、最初に、平板なる透明基板上に透明電極や配向膜を設ける。そして、シール材の厚みよりも厚みの大きい、あるいは、シール材の厚みよりも厚みの小さい第１のスペーサを印刷し、一対の上下基板を貼合わせる。そして、液晶を注入して封止する。透明電極や配向膜を平板状態の透明基板に形成するので、透明電極の形状・寸法は精度良く形成することができる。また、配向膜に筋目の整った均一なラビング処理を施すことができる。そして、シール材の厚みよりも厚みの大きい第１のスペーサを印刷して設けた場合は凸型の反りが発生した液晶レンズが得られ、シール材の厚みよりも厚みの小さい第１のスペーサを印刷して設けた場合は凹型の反りが発生した液晶レンズが得られる。凸型の反りは凸曲面形状が得られ、基板に入射した光はそこで屈折角度を変える。同様に、凹型の反りは凹曲面形状が得られ、基板に入射した光はそこで屈折角度を変える。   In the method for producing a liquid crystal lens of the present invention, first, a transparent electrode and an alignment film are provided on a flat transparent substrate. Then, the first spacer having a thickness larger than the thickness of the sealing material or a thickness smaller than the thickness of the sealing material is printed, and the pair of upper and lower substrates are bonded together. Then, liquid crystal is injected and sealed. Since the transparent electrode and the alignment film are formed on the flat transparent substrate, the shape and dimensions of the transparent electrode can be formed with high accuracy. In addition, the alignment film can be subjected to uniform rubbing treatment with straight lines. When the first spacer having a thickness larger than the thickness of the seal material is printed and provided, a liquid crystal lens having a convex warp is obtained, and the first spacer having a thickness smaller than the thickness of the seal material is obtained. When provided by printing, a liquid crystal lens having a concave warp is obtained. The convex warpage has a convex curved surface shape, and the light incident on the substrate changes the refraction angle there. Similarly, the concave warp has a concave curved surface shape, and the light incident on the substrate changes the refraction angle there.

また、第１のスペーサの印刷は、透明電極によって形成されたレンズ領域の中心部に設けることにより、レンズ領域の中心部を基点になだらかで反り量が均一な凸曲面形状や凹曲面形状が得られる。これにより、レンズ領域において、中心部から等距離離れた位置にあっては同一量のセルギャップが得られる。   Also, the first spacer is printed at the center of the lens region formed by the transparent electrode, thereby obtaining a convex curved surface shape or a concave curved surface shape with a gentle warpage amount from the central portion of the lens region. It is done. Thereby, in the lens region, the same amount of cell gap is obtained at a position equidistant from the center.

本発明の液晶レンズの製造方法は、レンズ領域の中心部にシール材の厚みよりも厚みの大きい、あるいは、シール材の厚みよりも厚みの小さい第１のスペーサを印刷することで凸曲面形状、あるいは、凹曲面形状の液晶レンズが得られる。製造方法が簡単で、しかも、少ない追加工程数でできることから製造コストも安くできる。そして、可変量の大きな、精度の高い液晶レンズが得られる。   The liquid crystal lens manufacturing method of the present invention is a convex curved surface by printing a first spacer having a thickness larger than the thickness of the sealing material or smaller than the thickness of the sealing material at the center of the lens region, Alternatively, a concave curved liquid crystal lens can be obtained. Since the manufacturing method is simple and the number of additional steps can be reduced, the manufacturing cost can be reduced. Then, a liquid crystal lens having a large variable amount and high accuracy can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１、図２を用いて説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係る液晶レンズの平面図を示しており、図２は図１における液晶レンズの要部断面図を示している。尚、図２は分かり易くするために少し誇張して描いてある。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, FIG. 1 shows a plan view of a liquid crystal lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of the liquid crystal lens in FIG. FIG. 2 is drawn slightly exaggerated for the sake of clarity.

最初に、図１、図２を用いて本発明の実施形態に係る液晶レンズの構成を説明する。本実施形態に係る液晶レンズ２０は、上基板１１と下基板１からなる一対の上下基板を対向して配置し、シール材７を介して内部に液晶５を封止した構成を取っている。また、レンズ領域Ｂ（図１において、Ｂで示す鎖線丸枠内の領域）の一点鎖線で示した中心部Ｃの位置にシール材７の厚みよりも大きい粒径の第１のスペーサ１６が配設されて上基板１１が凸型に反った構造を取っている。尚、本実施形態の液晶レンズの大きさは、シール材７が形成された部分でもって５ｍｍ角の大きさになっており、レンズ領域は直径２．０〜２．５ｍｍの大きさになっている。   First, the configuration of the liquid crystal lens according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The liquid crystal lens 20 according to the present embodiment has a configuration in which a pair of upper and lower substrates composed of an upper substrate 11 and a lower substrate 1 are arranged to face each other and the liquid crystal 5 is sealed inside with a sealing material 7. In addition, a first spacer 16 having a particle size larger than the thickness of the sealing material 7 is arranged at the position of the center portion C indicated by the one-dot chain line in the lens region B (the region within the chain line circle frame indicated by B in FIG. Thus, the upper substrate 11 is warped in a convex shape. The liquid crystal lens of this embodiment has a size of 5 mm square at the portion where the sealing material 7 is formed, and the lens area has a diameter of 2.0 to 2.5 mm. Yes.

ここで、上基板１１は、ガラスなどからなり板厚が薄くて可撓性のある上透明基板１２と、上透明基板１２の下面に設けた複数の透明電極と、この複数の透明電極の表面に設けた上配向膜１４とから構成される。複数の透明電極は、図１に示すように、レンズ領域Ｂの中心部Ｃの領域に設けた透明な円形電極１３ａと、この円形電極１３ａを囲うようにして円形電極１３ａと同心円で設けた複数の透明な環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３と、それぞれの環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３に接続して円形電極１３ａにも接続した透明な接続電極１３ｃと、中心の円形電極１３ａに接続した透明な接続電極１３ｄとから構成されている。尚、図示はしていないが、この接続電極１３ｃと１３ｄはシール材７の外側にまで延設されており、その延設部分は図示していない上透明基板１２の一部の延設部に配設されている。そして、接続電極１３ｃと１３ｄはその端部に端子部を形成し、その端子部に外部から所定の電圧を印加できるようになっている。Ｂで示した鎖線丸枠内がレンズ領域を形成する部分で、これは、一番外側に形成されている環状電極１３ｂ３を含む内側がレンズ領域Ｂになっている。そして、このレンズ領域Ｂの中心部Ｃの領域に円形電極１３ａが設けられている。   Here, the upper substrate 11 is made of glass or the like and has a thin and flexible upper transparent substrate 12, a plurality of transparent electrodes provided on the lower surface of the upper transparent substrate 12, and surfaces of the plurality of transparent electrodes. The upper alignment film 14 is provided. As shown in FIG. 1, the plurality of transparent electrodes include a transparent circular electrode 13a provided in the region of the central portion C of the lens region B, and a plurality of transparent electrodes provided concentrically with the circular electrode 13a so as to surround the circular electrode 13a. Transparent annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, transparent connecting electrodes 13c connected to the respective circular electrodes 13b1, 13b2, 13b3 and also connected to the circular electrode 13a, and transparent connections connected to the central circular electrode 13a It is comprised from the electrode 13d. Although not shown, the connection electrodes 13c and 13d are extended to the outside of the sealing material 7, and the extended portion is not shown in the drawing on a part of the upper transparent substrate 12 which is not shown. It is arranged. The connection electrodes 13c and 13d have terminal portions formed at their ends, and a predetermined voltage can be applied to the terminal portions from the outside. A portion surrounded by a chain line circle indicated by B is a portion forming a lens region, and this is a lens region B on the inner side including the annular electrode 13b3 formed on the outermost side. A circular electrode 13a is provided in the central area C of the lens area B.

図２において、第１のスペーサ１６は粒子（ボール）状の形状を取っており、ＵＶ硬化型樹脂１７を介して上基板１１側のレンズ領域Ｂの中心部Ｃの所に接着固定されている。この中心部Ｃは円形電極１３ａの中心にもなっている所である。   In FIG. 2, the first spacer 16 has a particle (ball) shape, and is bonded and fixed to the central portion C of the lens region B on the upper substrate 11 side through a UV curable resin 17. . This central portion C is also the center of the circular electrode 13a.

下基板１は、ガラスなどからなり板厚が厚くて剛性のある下透明基板２と、下透明基板２の上面に設けた下透明電極３と、この下透明電極３の表面に設けた下配向膜４とから構成されている。ここで、下透明電極３はレンズ領域Ｂの全面に渡って設けられ、その外周の一部分に、図示はしていないが、電圧印加するために引き出した引き出し電極がシール材７の外側にまで延設して設けられている。そして、その延設した端部に形成した端子部に外部から所定の電圧を印加できるようになっている。   The lower substrate 1 is made of glass or the like, has a thick and rigid lower transparent substrate 2, a lower transparent electrode 3 provided on the upper surface of the lower transparent substrate 2, and a lower orientation provided on the surface of the lower transparent electrode 3. And the membrane 4. Here, the lower transparent electrode 3 is provided over the entire surface of the lens region B, and a lead-out electrode drawn out for applying a voltage extends to the outside of the sealing material 7 on a part of the outer periphery thereof, although not shown. Provided. A predetermined voltage can be applied to the terminal portion formed at the extended end portion from the outside.

上記の上基板１１と下基板１とを対向して配置して、シール材７でもって上基板１１と下基板１とを接合している。シール材７は熱硬化型樹脂７ａの中に第２のスペーサ７ｂを分散したものからなり、シール材７の厚みは第２のシール材７ｂの粒径によって決められる。   The upper substrate 11 and the lower substrate 1 are disposed so as to face each other, and the upper substrate 11 and the lower substrate 1 are bonded with the sealing material 7. The sealing material 7 is formed by dispersing the second spacer 7b in the thermosetting resin 7a, and the thickness of the sealing material 7 is determined by the particle size of the second sealing material 7b.

尚、図示はしていないが、シール材７には一部分に開口部を有しており、上下基板１１、１とを接合した後にその開口部から液晶５を真空注入する。そして、注入後にその開口部はＵＶ硬化型接着剤でもって封口している。   Although not shown, the sealing material 7 has an opening partly, and after bonding the upper and lower substrates 11 and 1, the liquid crystal 5 is vacuum injected from the opening part. After the injection, the opening is sealed with a UV curable adhesive.

本実施形態においては、第１のスペーサ１６はスペーサボールを用いており、シール材７に分散している第２のスペーサ７ｂより１〜２０μｍ粒径の大きいスペーサボールを用いている。従って、中心部Ｃにおけるセルギャップ（上下基板１１、１とのギャップ）は第２のスペーサ７ｂの粒径によって決められるシール材７の厚みよりも１〜２０μｍ大きくなっている。そして、上基板１１のレンズ領域Ｂはその中心部Ｃを頂点として凸型に反って、凸曲面形状をなしている。そして、液晶レンズ２０は下面側がフラットで上面側が凸球面をなした凸レンズ形状をなしている。   In the present embodiment, the first spacer 16 uses a spacer ball, and uses a spacer ball having a particle diameter larger by 1 to 20 μm than the second spacer 7 b dispersed in the sealing material 7. Therefore, the cell gap (gap between the upper and lower substrates 11 and 1) in the central portion C is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 7 determined by the particle size of the second spacer 7b. The lens region B of the upper substrate 11 has a convex curved surface with its central portion C as a vertex and warps in a convex shape. The liquid crystal lens 20 has a convex lens shape in which the lower surface side is flat and the upper surface side has a convex spherical surface.

次に、上記構成部品のそれぞれの仕様について説明する。本実施形態においては、上基板１１を構成する上透明基板１２は透明なガラスを用い、可撓性を持たせるために０．０５〜０．３ｍｍの板厚のものを使用している。０．０５ｍｍより薄いものは割れ易く、０．３ｍｍより厚いものは剛性が強く撓みづらいことから０．０５〜０．３ｍｍの厚みのものに制限する。ガラスの材質としてはソーダーガラス、ホウケイ酸ガラス、普通板ガラス、石英ガラスなどのものが使用できるが、本実施形態では０．２ｍｍ厚みのホウケイ酸ガラスを用いている。また、ガラスに代えてプラスチック板などを使用することもできる。下基板１を構成する下透明基板２は透明なガラスでもって形成している。剛性を持たせたいことから０．５〜１．１ｍｍ厚みのガラスを用いる。ガラスの材質としてはソーダーガラス、ホウケイ酸ガラス、普通板ガラス、石英ガラスなどのものが使用できるが、本実施形態では０．７ｍｍ厚のホウケイ酸ガラスを用いている。また、ガラスに代えてプラスチック板などを使用することもできる。本実施形態においては、上透明基板１２は可撓性のある薄いガラスを使用し、下透明基板２は剛性のある厚いガラスを使用したが、上透明基板に剛性のある厚いガラスを使用し、下透明基板に可撓性のある薄いガラスを使用しても何ら支障はない。下透明基板に可撓性のある薄いガラスを使用した場合は下基板側に凸型の反りが現れてくる。また、上透明基板と下透明基板の両方を可撓性のある薄いガラスを用いても良い。この場合は両面が凸型に反った液晶レンズ得られる。   Next, the specifications of each component will be described. In the present embodiment, the upper transparent substrate 12 constituting the upper substrate 11 is made of transparent glass and has a thickness of 0.05 to 0.3 mm in order to have flexibility. Those thinner than 0.05 mm are easy to break, and those thicker than 0.3 mm are rigid and difficult to bend, so that the thickness is limited to 0.05 to 0.3 mm. As a material of the glass, a soda glass, a borosilicate glass, a normal plate glass, a quartz glass, or the like can be used. In the present embodiment, a borosilicate glass having a thickness of 0.2 mm is used. Further, a plastic plate or the like can be used instead of glass. The lower transparent substrate 2 constituting the lower substrate 1 is formed of transparent glass. Since it is desired to have rigidity, glass having a thickness of 0.5 to 1.1 mm is used. As the glass material, soda glass, borosilicate glass, normal plate glass, quartz glass, and the like can be used. In this embodiment, borosilicate glass having a thickness of 0.7 mm is used. Further, a plastic plate or the like can be used instead of glass. In the present embodiment, the upper transparent substrate 12 uses flexible thin glass, and the lower transparent substrate 2 uses rigid thick glass, but the upper transparent substrate uses rigid thick glass, There is no problem even if a flexible thin glass is used for the lower transparent substrate. When flexible thin glass is used for the lower transparent substrate, a convex warp appears on the lower substrate side. Moreover, you may use a flexible thin glass for both an upper transparent substrate and a lower transparent substrate. In this case, a liquid crystal lens having both surfaces warped convexly can be obtained.

上基板１１を構成するところの複数の透明電極、即ち、円形電極１３ａ、環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、及び、接続電極１３ｃ、接続電極１３ｄ、と下基板１を構成するところの下透明電極３は、錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）膜や酸化亜鉛（ＺｎＯ２）膜などで形成する。このＩＴＯ膜や酸化亜鉛膜は真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などで形成し、その後、フォトリソグラフィなどの方法で所望の形状に仕上げる。 The plurality of transparent electrodes constituting the upper substrate 11, that is, the circular electrode 13a, the annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, the connection electrode 13c, the connection electrode 13d, and the lower transparent electrode 3 constituting the lower substrate 1 Indium oxide ITO (Indium doped with tin)
Tin Oxide) film, zinc oxide (ZnO 2 ) film, or the like. This ITO film or zinc oxide film is formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method or the like, and then finished in a desired shape by a method such as photolithography.

上基板１１を構成するところの上配向膜１４、下基板１を構成するところの下配向膜４は、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などを用いてスクリーン印刷法、スピンコート法、などで数μｍの厚みの配向膜を形成し、その後に、フェルトや木綿などの布材のローラを用いて配向膜上に一定の方向での筋目を付けるラビング処理を施している。また、上配向膜１４の配向方向と下配向膜４の配向方向とは１８０°向きが異なるパラレル配向にして上下配向膜１４、４を対面させて組合わせる。   The upper alignment film 14 constituting the upper substrate 11 and the lower alignment film 4 constituting the lower substrate 1 are several μm thick by screen printing, spin coating, etc. using polyimide resin, polyamide resin or the like. Then, a rubbing process is performed on the alignment film using a cloth roller such as felt or cotton to form a line in a certain direction. In addition, the alignment direction of the upper alignment film 14 and the alignment direction of the lower alignment film 4 are combined in a parallel alignment in which the directions are different by 180 ° so that the upper and lower alignment films 14 and 4 face each other.

第１のスペーサ１６は透明なシリカボールやプラスチックボールなどを用いることができる。本実施形態においては、第１のスペーサ１６はＵＶ硬化型樹脂１７を介して上基板１１側に接着固定したが下基板１側に接着固定しても構わない。この第１のスペーサ１６にボールを用いた場合は１〜３個の範囲内の個数に制限する。これは、ボールの割れを防止する目的である。シリカボールなどは内圧によって割れることが発生するが、複数あると内圧が分散され割れが発生しなくなる。また、個数が多いと曲面形状の均一性に影響を及ぼし、セルギャップのバラツキを大きくして液晶分子の配向性に影響を与える。この第１のスペーサ１６の形成方法は、ＵＶ硬化型のアクリル樹脂やエポキシ樹脂にシリカボールを１０〜５０重量％混ぜ合わせたインクを用いてスクリーン印刷法で形成し、その後に、ＵＶ照射によって接着固定する。本実施形態においてはＵＶ硬化型の樹脂を用いたが、ＵＶ硬化型の樹脂に限るものではなく、熱硬化型の樹脂を用いても良いものである。また、第１のスペーサ１６は必ずしもボールに限定するものではなく、単なる樹脂だけでもって目的を達成する大きさに印刷形成して第１のスペーサとしても良いものである。本発明においては、第１のスペーサ１６は後述するシール材７の厚みよりも１〜２０μｍ大きいものを設ける。即ち、シール材７に分散した第２のスペーサより１〜２０μｍ大きい粒径のボールを用いている。   The first spacer 16 can be a transparent silica ball or a plastic ball. In the present embodiment, the first spacer 16 is bonded and fixed to the upper substrate 11 side via the UV curable resin 17, but may be bonded and fixed to the lower substrate 1 side. When a ball is used for the first spacer 16, the number is limited to the range of 1 to 3. This is for the purpose of preventing the ball from cracking. Silica balls or the like may be cracked by internal pressure, but if there are a plurality of silica balls, the internal pressure is dispersed and cracking does not occur. Further, if the number is large, the uniformity of the curved surface shape is affected, and the variation in the cell gap is increased to affect the orientation of the liquid crystal molecules. The first spacer 16 is formed by a screen printing method using an ink obtained by mixing 10 to 50% by weight of a silica ball with a UV curable acrylic resin or epoxy resin, and then bonded by UV irradiation. Fix it. In this embodiment, a UV curable resin is used. However, the present invention is not limited to the UV curable resin, and a thermosetting resin may be used. Further, the first spacer 16 is not necessarily limited to a ball, and may be printed and formed in a size that achieves the purpose with only a resin and may be used as the first spacer. In the present invention, the first spacer 16 is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 7 described later. That is, a ball having a particle diameter larger by 1 to 20 μm than the second spacer dispersed in the sealing material 7 is used.

シール材７は熱硬化型樹脂７ａに第２のスペーサ７ｂを分散したものからなっている。熱硬化型樹脂７ａとしてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、第２のスペーサ７ｂはシリカボール、プラスチックボール、ガラスファイバなどが用いられる。シール材７に分散する第２のスペーサ７ｂはシール材全体に対して２重量％程度とするのが良い。シール材７の厚みは第２のスペーサ７ｂの粒径によって決まる。本発明においては、シール材７の厚みを５〜１００μｍに制限する。シール材７の厚みはセルギャップに直接的に影響を与え、また、セルギャップは焦点距離の調整範囲に影響を及ぼす。シール材７の厚みを５μｍより小さくすると焦点距離の調整範囲が狭くなり、映像が不鮮明になったり、映像範囲が狭くなったりする問題が起きる。また、セルギャップは液晶の応答速度、即ち、Ｔｏｎ時間（電圧をｏｎにしてから液晶の光透過率が９０％になるまでの時間）やＴｏｆｆ（電圧をｏｆｆにしてから液晶の光透過率が１０％になるまでの時間）に影響を及ぼし、シール材の厚みを１００μｍより大きくすると焦点距離の調整範囲を広く取ることはできるが、反面、液晶のＴｏｎ時間やＴｏｆｆ時間の応答速度が遅くなると云う問題が起きる。   The sealing material 7 is formed by dispersing the second spacer 7b in the thermosetting resin 7a. An epoxy resin, an acrylic resin, or the like can be used as the thermosetting resin 7a. For the second spacer 7b, a silica ball, a plastic ball, a glass fiber, or the like is used. The second spacer 7b dispersed in the sealing material 7 is preferably about 2% by weight with respect to the whole sealing material. The thickness of the sealing material 7 is determined by the particle size of the second spacer 7b. In the present invention, the thickness of the sealing material 7 is limited to 5 to 100 μm. The thickness of the sealing material 7 directly affects the cell gap, and the cell gap affects the focal length adjustment range. If the thickness of the sealing material 7 is smaller than 5 μm, the adjustment range of the focal length becomes narrow, and there arises a problem that the image becomes unclear or the image range becomes narrow. The cell gap is the response speed of the liquid crystal, that is, the Ton time (the time from when the voltage is turned on until the light transmittance of the liquid crystal reaches 90%) or Toff (the light transmittance of the liquid crystal after the voltage is turned off). If the thickness of the sealing material is larger than 100 μm, the focal length adjustment range can be widened, but on the other hand, if the response speed of the liquid crystal Ton time or Toff time is slowed down That happens.

液晶５は誘電率異方性が正のネマティック液晶が用いられる。   As the liquid crystal 5, nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used.

以上の構成を取る液晶レンズ２０は、第１のスペーサ１６がシール材７より１〜２０μｍ大きいために上基板１１が１〜２０μｍの範囲で凸型に反る。レンズ領域Ｂを上下基板１１、１の外周域を一周に渡ってシールしたシール材７のほぼ中央部に設け、第１のスペーサ１６をレンズ領域Ｂの中心部Ｃに設けていることからレンズ領域Ｂ内にあっては中心部Ｃを基点にして対称な凸曲面（球面）が得られる。従って、中心部Ｃから同一距離離れた位置にあっては同一のセルギャップが得られる。これは、環状電極に電圧を印加し、液晶の分子に電界強度を与えると同一方向の配向が起き、配向方向が揃った均一な配向が得られる効果を生む。図２において、上部にある矢印は光の入射方向を示している。上基板１１が凸曲面をなすことにより、上基板１１に入射したときに液晶レンズ２０の厚みの厚い方向に向かって、即ち、レンズ領域Ｂの中心部Ｃの中心軸の方向に向かって屈折を起こす。そして、その屈折した屈折光は上基板１１を透過して次に液晶５に入射する。液晶５に入射した屈折光は液晶分子の配向の向きに沿って進み、更に、下基板１を透過して進み焦点の位置に集光する。従って、外から入射した光は凸曲面をなす上基板１１に入射したときに屈折を起こし、更に、液晶５に入射したときに液晶分子の配向方向に沿って進むことによる屈折が起きる。従って、上基板１１での屈折と液晶分子の配向方向に沿って進むことによる屈折とで光の屈折角度は大きくなる。何れも、レンズ領域Ｂの中心部Ｃの中心軸の方向に向かっての屈折となる。これにより、光が集光する焦点の距離を短くすることができる。このことは、焦点距離の調整範囲を広くする効果を得る。   In the liquid crystal lens 20 having the above configuration, since the first spacer 16 is 1 to 20 μm larger than the sealing material 7, the upper substrate 11 warps in a convex shape in the range of 1 to 20 μm. Since the lens region B is provided in the substantially central portion of the sealing material 7 that seals the outer peripheral regions of the upper and lower substrates 11 and 1 over the entire circumference, and the first spacer 16 is provided in the central portion C of the lens region B, the lens region is provided. Within B, a symmetrical convex curved surface (spherical surface) is obtained with the central portion C as a base point. Therefore, the same cell gap can be obtained at the same distance from the center C. This produces an effect that when a voltage is applied to the annular electrode and an electric field strength is applied to the molecules of the liquid crystal, the alignment in the same direction occurs and a uniform alignment in which the alignment directions are uniform is obtained. In FIG. 2, the arrow at the top indicates the incident direction of light. Since the upper substrate 11 has a convex curved surface, it is refracted toward the thicker direction of the liquid crystal lens 20 when entering the upper substrate 11, that is, toward the central axis of the central portion C of the lens region B. Wake up. Then, the refracted refracted light passes through the upper substrate 11 and then enters the liquid crystal 5. The refracted light incident on the liquid crystal 5 travels along the orientation direction of the liquid crystal molecules, and further travels through the lower substrate 1 to be condensed at the focal point. Accordingly, light incident from the outside is refracted when it enters the upper substrate 11 having a convex curved surface, and further, when it enters the liquid crystal 5, it is refracted by traveling along the alignment direction of the liquid crystal molecules. Therefore, the refraction angle of light becomes large by refraction at the upper substrate 11 and refraction by proceeding along the alignment direction of the liquid crystal molecules. In either case, the refraction is in the direction of the central axis of the central portion C of the lens region B. Thereby, the distance of the focus which light condenses can be shortened. This has the effect of widening the focal length adjustment range.

本発明においては、第１のスペーサ１６の大きさ（厚み）をシール材７の厚みより１〜２０μｍ大きくし、１〜２０μｍの凸型の反りが発生した液晶レンズを形成する。この１〜２０μｍの反り量によって光屈折による焦点距離の効果的な調整と透明基板の破損防止を図っている。反りが小さいと基板での光屈折角が小さくなって期待する焦点距離調整効果が得られない。反面、反りが大きくなると透明基板が割れ易くなり破損が起きる。   In the present invention, the size (thickness) of the first spacer 16 is made 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 7 to form a liquid crystal lens having a convex warp of 1 to 20 μm. The amount of warp of 1 to 20 μm effectively adjusts the focal length by light refraction and prevents damage to the transparent substrate. If the warpage is small, the light refraction angle at the substrate becomes small and the expected focal length adjustment effect cannot be obtained. On the other hand, when the warpage becomes large, the transparent substrate is easily cracked and breaks.

次に、上記の構成を取る液晶レンズ２０の製造方法を説明する。最初に、上透明基板１２に円形電極１３ａ、複数の環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、接続電極１３ｃ、接続電極１３ｄを形成する。これは、錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ膜を真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などで形成する。例えば、真空蒸着法で行う場合は、蒸着機内の載品台上に上透明基板１２を取り付けて、ＩＴＯ粉末を用いて真空蒸着を行う。真空蒸着時のチャンバー内の圧力は、１×１０−６〜５×１０−５ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４〜６．６５×１０−３Ｐａ）の範囲位に設定して行う。真空蒸着の膜厚は蒸着時間で決まるので所要の時間行って所要の膜厚を得る。次に、全面に形成したＩＴＯ膜をフォトリソグラフィなどの方法で円形電極１３ａ、環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、接続電極１３ｃ、接続電極１３ｄの形状に成形する。これは、レジスト膜をＩＴＯ膜上に形成して露光・現像により不要とするレジスト膜の部分を除去して所要の形状にレジスト膜を成形する。そして、エッチング方法でレジスト膜のない部分のＩＴＯ膜を除去し、最後に残されているレジスト膜を除去することによって円形電極１３ａ、複数の環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、接続電極１３ｃ、接続電極１３ｄの形状ができあがる。このようにして形成した円形電極１３ａ、複数の環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、接続電極１３ｃ、接続電極１３ｄ上に配向膜をオフセット印刷方法やスピンコート法などで形成し、フェルトや木綿などの布材のローラを用いて配向膜上に一定の方向での筋目を付けるラビング処理を行う。これによって上基板１１が出来上がる。下基板１も同様な方法で下透明基板２の上面に下透明電極３を形成し、その上に下配向膜４を形成し、下配向膜４にラビング処理を行う。 Next, a method for manufacturing the liquid crystal lens 20 having the above configuration will be described. First, the circular electrode 13a, the plurality of annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, the connection electrode 13c, and the connection electrode 13d are formed on the upper transparent substrate 12. For this, an ITO film of indium oxide doped with tin is formed by vacuum deposition, sputtering, CVD, or the like. For example, when performing by a vacuum evaporation method, the upper transparent board | substrate 12 is attached on the mounting base in a vapor deposition machine, and vacuum evaporation is performed using ITO powder. The pressure in the chamber at the time of vacuum deposition is set to a range of 1 × 10 −6 to 5 × 10 −5 torr (1.33 × 10 −4 to 6.65 × 10 −3 Pa). Since the film thickness of vacuum deposition is determined by the deposition time, the required film thickness is obtained by performing the required time. Next, the ITO film formed on the entire surface is shaped into a circular electrode 13a, annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, connection electrode 13c, and connection electrode 13d by a method such as photolithography. In this method, a resist film is formed on the ITO film, and unnecessary resist film portions are removed by exposure and development, and the resist film is formed into a required shape. Then, the ITO film in a portion without the resist film is removed by an etching method, and the remaining resist film is removed at the end, whereby the circular electrode 13a, the plurality of annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, the connection electrode 13c, the connection electrode A 13d shape is created. An alignment film is formed on the circular electrode 13a, the plurality of annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, the connection electrode 13c, and the connection electrode 13d thus formed by an offset printing method, a spin coating method, or the like, and a cloth such as felt or cotton is used. A rubbing process is performed on the alignment film to form a line in a certain direction using a material roller. Thereby, the upper substrate 11 is completed. A lower transparent electrode 3 is formed on the upper surface of the lower transparent substrate 2 by the same method, a lower alignment film 4 is formed thereon, and the lower alignment film 4 is rubbed.

次に、上基板１１のレンズ領域Ｂの中心部Ｃの部位に、スクリーン印刷方法でボールからなる第１のスペーサ１６を分散したＵＶ硬化型樹脂１７のインクを用いて第１のスペーサ１６を印刷する。ここで、ボールからなる第１のスペーサ１６の粒径は後述するシール材７に分散している第２のスペーサ７ｂの粒径より１〜２０μｍ大きいものを使用する。また、ボールからなる第１のスペーサは１〜３個の範囲で印刷する。これは、スクリーン印刷に使用するメタル版のインクを落とし込む穴径の大きさを調整することによって配設する個数を設定する。メタル版の穴径をボールの粒径に対して１．５〜１．８倍の大きさにすれば１個のボールを配設することができる。また、穴径をボールの粒径に対して１．８〜２．５倍の大きさにすれば２〜３個のボールを配設することができる。メタル版としてはニッケルやステンレス金属などで形成した金属膜の版が利用できる。ＵＶ硬化型樹脂としてはＵＶ硬化型のエポキシ樹脂やアクリル樹脂が用いられるが、第１のスペーサ１６を印刷した後に紫外線照射して樹脂分を硬化させ、第１のスペーサ１６を上基板１１に固着させる。尚、本実施形態においては、第１のスペーサを上基板１１側に印刷形成したが、これは、上基板１１側に円形電極１３ａや複数の環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３を形成していることでその中心部Ｃが設定しやすいと云う理由による。下基板１側で中心部Ｃが容易に設定可能であれば下基板１側に第１のスペーサ１６を設けても何ら支障はない。また、本実施形態においてはＵＶ硬化樹脂を用いたが、熱硬化型樹脂を用いて加熱方法によって第１のスペーサ１６を接着固定しても構わない。   Next, the first spacer 16 is printed on the central portion C of the lens region B of the upper substrate 11 by using the ink of the UV curable resin 17 in which the first spacers 16 made of balls are dispersed by a screen printing method. To do. Here, the particle size of the first spacers 16 made of balls is 1 to 20 μm larger than the particle size of the second spacers 7b dispersed in the sealing material 7 described later. Moreover, the 1st spacer consisting of a ball prints in the range of 1-3 pieces. This sets the number of holes arranged by adjusting the size of the hole diameter into which the ink of the metal plate used for screen printing is dropped. One ball can be disposed if the hole diameter of the metal plate is 1.5 to 1.8 times the particle diameter of the ball. Further, if the hole diameter is 1.8 to 2.5 times larger than the ball particle diameter, two or three balls can be arranged. As the metal plate, a metal film plate formed of nickel, stainless steel or the like can be used. As the UV curable resin, a UV curable epoxy resin or acrylic resin is used. After the first spacer 16 is printed, the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays, and the first spacer 16 is fixed to the upper substrate 11. Let In the present embodiment, the first spacer is printed and formed on the upper substrate 11 side. This is because the circular electrode 13a and the plurality of annular electrodes 13b1, 13b2, and 13b3 are formed on the upper substrate 11 side. This is because the central portion C is easy to set. If the central portion C can be easily set on the lower substrate 1 side, there is no problem even if the first spacer 16 is provided on the lower substrate 1 side. In this embodiment, the UV curable resin is used. However, the first spacer 16 may be bonded and fixed by a heating method using a thermosetting resin.

次に、シール材７を下基板１側にスクリーン印刷して形成する。このシール材７は前述の熱硬化型樹脂７ａに第２のスペーサ７ｂを分散したものからなる。本実施形態においては、シール材７は下基板１側に設けているが、これは、上基板１１側に第１のスペーサを設けており印刷作業の中で第１のスペーサに悪い影響を及ぼしてはいけないと云う理由による。しかしながら、第１のスペーサに何ら影響を及ぼさないものであるならば上基板１１側に設けても良く、特に下基板１側に限定するものではない。シール材７は基板の外周域一周に渡って形成するが、その中で一部分開口部を設けて形成する。この開口部は後工程での液晶の注入口として用いるものである。   Next, the sealing material 7 is formed by screen printing on the lower substrate 1 side. The sealing material 7 is formed by dispersing the second spacer 7b in the thermosetting resin 7a. In the present embodiment, the sealing material 7 is provided on the lower substrate 1 side. However, this has a first spacer on the upper substrate 11 side, which adversely affects the first spacer during the printing operation. For reasons that should not be. However, it may be provided on the upper substrate 11 side as long as it does not affect the first spacer and is not particularly limited to the lower substrate 1 side. The sealing material 7 is formed over the entire circumference of the substrate, and a part thereof is provided with an opening. This opening is used as a liquid crystal injection port in a later step.

次に、上基板１１と下基板１を対向して位置を合わせて重ね合わせ、加圧装置や加熱装置を用いて加圧の下で加熱してシール材７を硬化させ上基板１１と下基板１とを接合する。加圧力と加熱温度は、例えば、シール材７の熱硬化型樹脂７ａにエポキシ樹脂を用いた場合は、加圧力は２００〜１．０ｋｇ／ｃｍ２、加熱温度１６０°Ｃで３０分〜１時間の焼成を行う。 Next, the upper substrate 11 and the lower substrate 1 are opposed to each other, aligned, and heated under pressure using a pressure device or a heating device to cure the sealing material 7 to cure the upper substrate 11 and the lower substrate. 1 is joined. For example, when an epoxy resin is used for the thermosetting resin 7a of the sealing material 7, the applied pressure and the heating temperature are 200 to 1.0 kg / cm 2 and the heating temperature is 160 ° C. for 30 minutes to 1 hour. Is fired.

次に、真空注入機を用いて真空状態の下で液晶をシール材７の液晶注入口から注入する。   Next, liquid crystal is injected from the liquid crystal injection port of the sealing material 7 under a vacuum state by using a vacuum injector.

次に、シール材７の液晶注入口にＵＶ硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射してＵＶ硬化型樹脂を硬化させて封口する。   Next, a UV curable resin is applied to the liquid crystal injection port of the sealing material 7, and the UV curable resin is cured by sealing with ultraviolet rays.

以上の工程を経ることによって図２に示すような上基板１１側が凸型に反った本発明の液晶レンズ２０が得られる。本発明の製造方法の下では、凸型に反った上基板１１側の円形電極１３ａや複数の環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、並びに、接続電極１３ｃ、１３ｄは上透明基板１２の平板状態の時に形成する。従って、レジスト膜も均一の厚みに形成でき、露光・現像も精度の高い形状で行うことができる。また、エッチングによる形状・寸法出しも精度良く行うことができる。そして、円形電極１３ａや複数の環状電極１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３などの形状・寸法に精度の良いものが得られる。また、凸型に反った上基板１１側の上配向膜１４の膜の形成やラビング処理も平坦面の状態で行うので、上配向膜１４の厚みも均一になり、ラビングによる筋目の方向や深さも均一なものが得られる。そして、液晶の配向性に均一性が得られる。   Through the above steps, the liquid crystal lens 20 of the present invention in which the upper substrate 11 side is warped in a convex shape as shown in FIG. 2 is obtained. Under the manufacturing method of the present invention, the circular electrode 13a on the upper substrate 11 side, the plurality of annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3, and the connection electrodes 13c, 13d warped in a convex shape are in the flat state of the upper transparent substrate 12. Form. Therefore, the resist film can be formed with a uniform thickness, and exposure and development can be performed with a highly accurate shape. Further, the shape and dimensions can be accurately determined by etching. In addition, it is possible to obtain a highly accurate shape / dimension such as the circular electrode 13a and the plurality of annular electrodes 13b1, 13b2, 13b3. In addition, since the formation of the upper alignment film 14 on the upper substrate 11 side that is warped and the rubbing process are performed in a flat state, the thickness of the upper alignment film 14 is also uniform, and the direction and depth of the streaks due to the rubbing are increased. In addition, a uniform product can be obtained. And uniformity is obtained in the orientation of the liquid crystal.

また、上基板１１側の凸型の反りは、可撓性のある上透明基板１２を用い、シール材７の第２のスペーサ７ｂより粒径の大きい第１のスペーサ１６のボールを中心部Ｃに配設する構成で得られる。作業工程数も少なく、しかも、簡単な作業でできることから安い製造コストで本発明の液晶レンズの構造を作ることができる。   Further, the convex warpage on the upper substrate 11 side uses a flexible upper transparent substrate 12, and the ball of the first spacer 16 having a larger particle diameter than the second spacer 7 b of the sealing material 7 is centered C. It is obtained by the structure arrange | positioned. Since the number of work steps is small and the work can be done by a simple work, the structure of the liquid crystal lens of the present invention can be made at a low manufacturing cost.

以上述べた本発明の実施形態は第１のスペーサ１６にシール材７の第２のスペーサ７ｂより粒径の大きいボールを用いて上基板１１を凸型に反らした構造の液晶レンズであるが、第１のスペーサ１６にシール材７の第２のスペーサ７ｂより粒径の小さいボールを用いて上基板１１を凹型に反らした構造の液晶レンズを得ることもできる。何れも同様な効果を得ることができる。   The embodiment of the present invention described above is a liquid crystal lens having a structure in which the upper substrate 11 is warped convexly using a ball having a larger particle diameter than the second spacer 7b of the sealing material 7 as the first spacer 16. It is also possible to obtain a liquid crystal lens having a structure in which the upper substrate 11 is warped in a concave shape by using a ball having a particle diameter smaller than that of the second spacer 7 b of the sealing material 7 for the first spacer 16. In either case, the same effect can be obtained.

次に、本発明の実施例１に係る液晶レンズを図３を用いて説明する。図３は本発明の実施例１に係る液晶レンズの要部断面図を示している。尚、図３は分かり易くするために少し誇張して描いてある。   Next, a liquid crystal lens according to Example 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the main part of the liquid crystal lens according to Example 1 of the present invention. FIG. 3 is exaggerated for the sake of clarity.

図３より、実施例１における液晶レンズ４０は、上基板３１と下基板２１との間に液晶２５をシール材２７を介して封止した構造を取っている。また、レンズ領域の中心部Ｃにシール材２７の厚みより大きい粒径の第１のスペーサ３６が上基板３１に固着して設けられて、上基板３１、下基板２１共に凸型に反った形状をなしている。即ち、両面凸曲面状なる凸レンズ形状をなしている。   As shown in FIG. 3, the liquid crystal lens 40 in Example 1 has a structure in which the liquid crystal 25 is sealed between the upper substrate 31 and the lower substrate 21 with a sealing material 27 interposed therebetween. In addition, a first spacer 36 having a particle size larger than the thickness of the sealing material 27 is fixed to the upper substrate 31 at the center C of the lens region, and both the upper substrate 31 and the lower substrate 21 are warped in a convex shape. I am doing. That is, it has a convex lens shape that is a double-sided convex curved surface.

ここで、シール材２７には第２のスペーサ２７ｂが分散しており、この第２のスペーサ２７ｂの粒径の大きさがシール材２７の厚みになっている。また、中心部Ｃに設けたボールからなる第１のスペーサ３６の粒径はシール材２７の第２のスペーサ２７ｂの粒径より１〜２０μｍ大きいものを用いており、上下基板３１、２１の凸型反り量は共に０．５〜１０μｍの反り量になっている。従って、中心部Ｃにおける上下基板３１、２１のセルギャップはシール材２７の厚みより１〜２０μｍ大きくなっている。   Here, the second spacer 27 b is dispersed in the sealing material 27, and the size of the particle size of the second spacer 27 b is the thickness of the sealing material 27. The particle diameter of the first spacer 36 made of balls provided in the central portion C is 1 to 20 μm larger than the particle diameter of the second spacer 27b of the sealing material 27, and the convexities of the upper and lower substrates 31 and 21 are used. The mold warpage amount is 0.5 to 10 μm. Therefore, the cell gap between the upper and lower substrates 31 and 21 in the central portion C is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 27.

上基板３１は、透明で０．２ｍｍ厚みのガラスからなる上透明基板３２と、その上透明基板３２の下面に設けた透明な円形電極３３ａ、複数の透明な環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３、２つの透明な接続電極（図３には示していない）などの複数の透明電極と、これらの複数の透明電極の表面に設けた上配向膜３４とから構成されている。ここで、円形電極３３ａ、環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３、２つの接続電極の形状は前述の実施形態での図１に示した形状を取っており（図１参照）、中心部Ｃの領域に円形電極３３ａ、その外周域に同心円状に設けた複数の環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３があり、その環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３の一部分に繋げて設けた通路状の開口部の所に設けた２つの接続電極がある。この２つの接続電極の内の１つの接続電極は複数の環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３と円形電極３３ａとを接続する接続電極であり、もう１つの接続電極は円形電極３３ａに接続する接続電極である。   The upper substrate 31 includes a transparent upper transparent substrate 32 made of glass having a thickness of 0.2 mm, a transparent circular electrode 33a provided on the lower surface of the upper transparent substrate 32, and a plurality of transparent annular electrodes 33b1, 33b2, 33b3, 2 A plurality of transparent electrodes such as two transparent connection electrodes (not shown in FIG. 3), and an upper alignment film 34 provided on the surfaces of the plurality of transparent electrodes. Here, the circular electrode 33a, the annular electrodes 33b1, 33b2, 33b3, and the two connection electrodes have the shape shown in FIG. 1 in the above-described embodiment (see FIG. 1). The circular electrode 33a has a plurality of annular electrodes 33b1, 33b2, and 33b3 provided concentrically on the outer peripheral area thereof, and is provided at a passage-like opening portion connected to a part of the annular electrodes 33b1, 33b2, and 33b3. There are two connection electrodes. One of the two connection electrodes is a connection electrode for connecting the plurality of annular electrodes 33b1, 33b2, 33b3 and the circular electrode 33a, and the other connection electrode is a connection electrode for connecting to the circular electrode 33a. is there.

一番外側にある環状電極３３ｂ３を含む内側がレンズ領域になっており、そのレンズ領域の中心に円形電極３３ａがある。また、このレンズ領域は上下基板３１、２１の外周一周に渡ってシールしたシール材２７のほぼ中央部に設けられるようになっている。また、上基板３１の中心部Ｃの部分にボールからなる第１のスペーサ３６がＵＶ硬化型樹脂３７を介して上基板３１側に接着固定されている。尚、この液晶レンズ４０は５ｍｍ角の大きさで、レンズ領域は直径２．０〜２．５ｍｍの大きさをなしている。   The inner side including the outermost annular electrode 33b3 is a lens region, and a circular electrode 33a is provided at the center of the lens region. The lens region is provided at substantially the center of the sealing material 27 that is sealed over the outer circumference of the upper and lower substrates 31 and 21. Further, a first spacer 36 made of a ball is bonded and fixed to the upper substrate 31 side via a UV curable resin 37 at a central portion C of the upper substrate 31. The liquid crystal lens 40 has a size of 5 mm square, and the lens region has a diameter of 2.0 to 2.5 mm.

下基板２１は、透明で０．２ｍｍ厚みのガラスからなる下透明基板２２と、下透明基板２２の上面に設けた下透明電極２３と、この下透明電極２３の表面に設けた下配向膜２４とから構成されている。ここで、下透明電極２３はレンズ領域Ｂの全面に渡って設けられ、その外周の一部分に、図示はしていないが、電圧印加するために引き出した引き出し電極がシール材２７の外側にまで延設して設けられている。   The lower substrate 21 includes a transparent lower substrate 22 made of glass having a thickness of 0.2 mm, a lower transparent electrode 23 provided on the upper surface of the lower transparent substrate 22, and a lower alignment film 24 provided on the surface of the lower transparent electrode 23. It consists of and. Here, the lower transparent electrode 23 is provided over the entire surface of the lens region B, and a lead-out electrode drawn out for applying a voltage extends to the outside of the sealing material 27 on a part of the outer periphery thereof. Provided.

上記の上基板３１と下基板２１とを対向して配置して、シール材２７でもって上基板３１と下基板２１とを接合している。尚このとき、上基板３１の上配向膜３４の配向方向と下基板２１の下配向膜２４の配向方向は１８０°向きが異なるパラレル配向になって組合わせられている。シール材２７は熱硬化型樹脂２７ａの中に第２のスペーサ２７ｂを分散したものからなり、シール材２７の厚みは第２のスペーサ２７ｂの粒径によって決められる。   The upper substrate 31 and the lower substrate 21 are disposed so as to face each other, and the upper substrate 31 and the lower substrate 21 are bonded together with the sealing material 27. At this time, the alignment direction of the upper alignment film 34 of the upper substrate 31 and the alignment direction of the lower alignment film 24 of the lower substrate 21 are combined so as to have a parallel alignment that is different by 180 °. The sealing material 27 is formed by dispersing the second spacer 27b in the thermosetting resin 27a, and the thickness of the sealing material 27 is determined by the particle size of the second spacer 27b.

尚、図示はしていないが、シール材２７には一部分に開口部を有しており、上下基板３１、２１とを接合した後にその開口部から液晶２５を真空注入する。そして、注入後にその開口部はＵＶ硬化型接着剤でもって封口している。   Although not shown, the sealing material 27 has an opening in a part thereof, and after joining the upper and lower substrates 31 and 21, the liquid crystal 25 is vacuum-injected from the opening. After the injection, the opening is sealed with a UV curable adhesive.

次に、上記構成部品のそれぞれの仕様について説明する。実施例１においては、上基板３１を構成する上透明基板３２、及び、下基板２１を構成する下透明基板２２は透明で０．２ｍｍ厚みのガラスを用いている。実施例１の液晶レンズの構造は上基板３１、下基板２１共に凸型に反らす構造を取ることから、上透明基板３２と下透明基板２２は共に可撓性を持たせるために０．０５〜０．３ｍｍの板厚のものを使用する。０．０５ｍｍより薄いものは割れ易く、０．３ｍｍより厚いものは剛性が強く撓みづらいことから０．０５〜０．３ｍｍの厚みのものに制限する。ガラスの材質としてはソーダーガラス、ホウケイ酸ガラス、普通板ガラス、石英ガラスなどのものが使用できるが、実施例１では０．２ｍｍ厚みのホウケイ酸ガラスを用いている。また、ガラスに代えてプラスチック板などを使用することも可能である。   Next, the specifications of each component will be described. In Example 1, the upper transparent substrate 32 constituting the upper substrate 31 and the lower transparent substrate 22 constituting the lower substrate 21 are made of transparent glass having a thickness of 0.2 mm. Since the structure of the liquid crystal lens of Example 1 is such that both the upper substrate 31 and the lower substrate 21 are warped in a convex shape, the upper transparent substrate 32 and the lower transparent substrate 22 are both 0.05 to have flexibility. A plate with a thickness of 0.3 mm is used. Those thinner than 0.05 mm are easy to break, and those thicker than 0.3 mm are rigid and difficult to bend, so that the thickness is limited to 0.05 to 0.3 mm. As the glass material, soda glass, borosilicate glass, ordinary plate glass, quartz glass, and the like can be used. In Example 1, borosilicate glass having a thickness of 0.2 mm is used. Further, a plastic plate or the like can be used instead of glass.

上基板３１を構成するところの円形電極３３ａ、環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３、及び、２つの接続電極などの複数の透明電極、及び、下基板２１を構成するところの下透明電極２３は、錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ膜で形成している。真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などでＩＴＯ膜を形成し、その後に、フォトリソグラフィなどの方法で所望の形状に仕上げている。   A circular electrode 33a constituting the upper substrate 31, annular electrodes 33b1, 33b2, 33b3, a plurality of transparent electrodes such as two connection electrodes, and a lower transparent electrode 23 constituting the lower substrate 21 are tin Indium oxide ITO film doped with An ITO film is formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method or the like, and then finished in a desired shape by a method such as photolithography.

上基板３１を構成するところの上配向膜３４、下基板２１を構成するところの下配向膜２４は、ポリイミド樹脂などを用いてスクリーン印刷法、スピンコート法、などで数μｍの厚みで形成し、その後に、フェルトや木綿などの布材のローラを用いて配向膜上に一定の方向での筋目を付けるラビング処理を施している。   The upper alignment film 34 that constitutes the upper substrate 31 and the lower alignment film 24 that constitutes the lower substrate 21 are formed with a thickness of several μm using a polyimide resin or the like by a screen printing method, a spin coating method, or the like. Then, a rubbing process is performed on the alignment film to form a line in a certain direction using a roller of cloth material such as felt or cotton.

第１のスペーサ３６は透明なポリスチレン樹脂からなるプラスチックボールを用いている。これは、実施例１では上下基板３１、２１を薄いガラスから構成しているのでガラスの割れを防止する目的でプラスチックボールを用いているものである。しかしながら、プラスチックボールに限定するものではなくシリカボールなども用いることができる。この第１のスペーサ３６は、ＵＶ硬化型樹脂３７に第１のスペーサ３６を分散したインクを用いスクリーン印刷方法で１〜３個の範囲で形成し、その後に紫外線照射によって接着固定することによって形成する。この１〜３個の配設数はボールの割れ防止と液晶分子の配向乱れ防止のために数を制限している。スクリーン印刷版のインクを落とし込む穴径を、第１のスペーサ３６の粒径に対して１．５〜１．８倍の大きさの穴径に設定すれば１個のスペーサが配設でき、第１のスペーサ３６の粒径に対して１．８〜２．５倍の大きさの穴径に設定すれば２〜３個のスペーサを配設することができる。この第１のスペーサ３６はシール材２７の厚みよりも１〜２０μｍ大きいものを設ける。即ち、シール材２７に分散した第２のスペーサ２７ｂより１〜２０μｍ大きい粒径のボールを用いる。   The first spacer 36 is a plastic ball made of transparent polystyrene resin. In the first embodiment, since the upper and lower substrates 31 and 21 are made of thin glass, plastic balls are used for the purpose of preventing the glass from being broken. However, the present invention is not limited to plastic balls, and silica balls can be used. The first spacer 36 is formed by forming the first spacer 36 in a range of 1 to 3 by a screen printing method using ink in which the first spacer 36 is dispersed in the UV curable resin 37, and then bonding and fixing by ultraviolet irradiation. To do. The number of 1 to 3 is limited to prevent cracking of the ball and disorder of alignment of liquid crystal molecules. If the hole diameter for dropping the ink of the screen printing plate is set to a hole diameter 1.5 to 1.8 times larger than the particle diameter of the first spacer 36, one spacer can be provided. If the hole diameter is 1.8 to 2.5 times larger than the particle size of one spacer 36, two or three spacers can be provided. The first spacer 36 is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 27. That is, a ball having a particle diameter larger by 1 to 20 μm than the second spacer 27 b dispersed in the sealing material 27 is used.

図３において、上部にある矢印は光の入射方向を示している。第１のスペーサ３６にシール材２７の厚みよりも１〜２０μｍ大きい、即ち、シール材２７に分散した第２のスペーサ２７ｂより１〜２０μｍ大きい粒径のボールを用いることにより、上基板３１と下基板２１は同じ厚みの透明基板を用いていることから双方共に凸型に同じ反り量でもって反る。即ち、上基板３１は凸曲面形状に形成され、下基板２１も凸曲面に形成され、両面に凸レンズ形状が形成される。上基板３１側から上基板３１に入射した光は凸曲面をなした上基板３１により液晶レンズ４０の厚みの厚い方向に向かって、即ち、レンズ領域の中心部Ｃの中心軸の方向に向かって屈折を起こす。そして、その屈折した屈折光は上基板３１を透過して次に液晶２５に入射する。液晶２５に入射した屈折光は液晶分子の配向の向きに沿って進み、液晶２５を抜ける。そして、下基板２１を透過して抜ける時にまた中心部Ｃの中心軸の方向に向かって屈折を起こす。従って、両面凸レンズ形状をなしていると、上基板３１に入射したときの屈折、液晶分子の配向方向に沿って進むことによる屈折、下基板２１を抜けるときの屈折の３回の屈折を起こす。何れも中心部Ｃの中心軸の方向に向かっての屈折になり、集光する焦点はより液晶レンズ４０に近づいた位置に来る。このように、凸レンズ形状にすると焦点距離を更に短くすることができる。このことは、焦点距離の調整範囲を広く取れる効果を得る。ここで、第１のスペーサ３６の大きさ（粒径）をシール材２７の厚みよりも１〜２０μｍ大きい、即ち、シール材２７に分散した第２のスペーサ２７ｂより１〜２０μｍ大きい大きさに制限する。これは、１μｍより小さくすると上基板３１に入射したときの屈折角と下基板２１を抜けるときの屈折角とが小さくなって焦点の位置が余り短くならないことによる。また、２０μｍより大きくすると反り量が大きくなって可撓性のある上下基板２１、３１に割れなどの破損が発生することによる。   In FIG. 3, the arrow at the top indicates the incident direction of light. By using balls having a particle diameter 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 27 for the first spacer 36, that is, 1 to 20 μm larger than the thickness of the second spacer 27 b dispersed in the sealing material 27, Since the substrates 21 are made of transparent substrates having the same thickness, both are warped with the same warp amount in a convex shape. That is, the upper substrate 31 is formed in a convex curved surface shape, the lower substrate 21 is also formed in a convex curved surface, and a convex lens shape is formed on both surfaces. Light incident on the upper substrate 31 from the upper substrate 31 side is directed toward the thicker direction of the liquid crystal lens 40 by the upper substrate 31 having a convex curved surface, that is, toward the central axis of the central portion C of the lens region. Causes refraction. The refracted refracted light passes through the upper substrate 31 and then enters the liquid crystal 25. The refracted light incident on the liquid crystal 25 travels along the orientation direction of the liquid crystal molecules and exits the liquid crystal 25. When the light passes through the lower substrate 21 and passes through, it is refracted toward the central axis of the central portion C again. Therefore, the double-sided convex lens shape causes three refractions: refraction when entering the upper substrate 31, refraction by proceeding along the alignment direction of liquid crystal molecules, and refraction when exiting the lower substrate 21. In either case, the light is refracted in the direction of the central axis of the central portion C, and the focal point where light is collected comes closer to the liquid crystal lens 40. Thus, the focal length can be further shortened by using a convex lens shape. This achieves an effect of widening the adjustment range of the focal length. Here, the size (particle diameter) of the first spacer 36 is limited to 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 27, that is, 1 to 20 μm larger than the second spacer 27 b dispersed in the sealing material 27. To do. This is because if it is smaller than 1 μm, the refraction angle when entering the upper substrate 31 and the refraction angle when passing through the lower substrate 21 become small, and the focus position does not become too short. On the other hand, if the thickness is larger than 20 μm, the amount of warpage is increased and the flexible upper and lower substrates 21 and 31 are damaged such as cracks.

シール材２７は熱硬化型樹脂２７ａに第２のスペーサ２７ｂを分散したものからなる。実施例１では、エポキシ樹脂なる熱硬化型樹脂７ａを用い、第２のスペーサ２７ｂにシリカボールを用いている。しかしながら、熱硬化型樹脂７ａはエポキシ樹脂に限るものではなく熱硬化型のアクリル樹脂などを用いても良い。また、第２のスペーサ２７ｂはシリカボールに限るものではなくプラスチックボールやガラスファイバなどを用いることもできる。このシール材２７の厚みは第２のスペーサ２７ｂの粒径で決まり、粒径と同じ大きさの厚みが得られる。このシール材２７の厚みは５〜１００μｍの範囲に設定する。これは、シール材２７の厚みを５μｍより小さくすると焦点距離の調整範囲が狭くなり、映像が不鮮明になったり、映像範囲が狭くなったりする問題が起きるからである。また、シール材２７の厚みを１００μｍより大きくするとセルギャップが大きくなり、液晶の応答速度が非常に遅くなると云う問題が起きる。このシール材２７はエポキシ樹脂なる熱硬化型樹脂２７ａにシリカボールなる第２のスペーサ２７ｂをシール材全体に対して２重量％混ぜ合わせたインクを用いてスクリーン印刷方法などで下基板２１側に形成する。   The sealing material 27 is made of a thermosetting resin 27a in which a second spacer 27b is dispersed. In Example 1, the thermosetting resin 7a which is an epoxy resin is used, and a silica ball is used for the second spacer 27b. However, the thermosetting resin 7a is not limited to an epoxy resin, and a thermosetting acrylic resin or the like may be used. The second spacer 27b is not limited to a silica ball, and a plastic ball, a glass fiber, or the like can be used. The thickness of the sealing material 27 is determined by the particle size of the second spacer 27b, and a thickness as large as the particle size is obtained. The thickness of the sealing material 27 is set in the range of 5 to 100 μm. This is because if the thickness of the sealing material 27 is smaller than 5 μm, the focal length adjustment range becomes narrow, and there arises a problem that the image becomes unclear or the image range becomes narrow. Further, if the thickness of the sealing material 27 is larger than 100 μm, the cell gap becomes large, and there arises a problem that the response speed of the liquid crystal becomes very slow. This sealing material 27 is formed on the lower substrate 21 side by a screen printing method or the like using an ink obtained by mixing 2% by weight of a second spacer 27b made of silica ball with a thermosetting resin 27a made of epoxy resin with respect to the whole sealing material. To do.

液晶２５は誘電率異方性が正のネマティック液晶が用いられる。   As the liquid crystal 25, nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used.

実施例１の液晶レンズ４０の製造方法は前述の実施形態で説明した製造方法と同じ方法を取るのでここでの説明は省略する。   Since the manufacturing method of the liquid crystal lens 40 of Example 1 is the same as the manufacturing method described in the above-described embodiment, the description thereof is omitted here.

以上の構成を取った液晶レンズ４０は、上下基板とも凸曲面形状をなし、両面凸レンズ形状になる。そして、集光の焦点の位置をより短くすることができる。また、構造がシンプルであり製造方法が容易であることから安いコストで製造することかできる。また、上基板３１の円形電極３３ａ、環状電極３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３、及び、２つの接続電極、及び、下基板２１の下透明電極２３などは平板の透明基板上に形成するので形状や寸法は精度良く形成することができる。また、上配向膜３４、下配向膜２４も平坦面上で形成することから均一な厚みでラビング処理品質も均一なものが得られる。   The liquid crystal lens 40 having the above configuration has a convex curved surface shape on both the upper and lower substrates, and has a double-sided convex lens shape. And the position of the focus of condensing can be made shorter. Further, since the structure is simple and the manufacturing method is easy, it can be manufactured at a low cost. In addition, since the circular electrode 33a, the annular electrodes 33b1, 33b2, 33b3, the two connection electrodes, the lower transparent electrode 23 of the lower substrate 21 and the like are formed on a flat transparent substrate, the shape and dimensions are It can be formed with high accuracy. Further, since the upper alignment film 34 and the lower alignment film 24 are also formed on a flat surface, a film having a uniform thickness and a uniform rubbing treatment quality can be obtained.

次に、本発明の実施例２に係る液晶レンズを図４を用いて説明する。図４は本発明の実施例２に係る液晶レンズの要部断面図を示している。実施例２の液晶レンズ５０は前述の実施形態で説明した液晶レンズの構成と比較すると、第１スペーサの構成のみが異なり、他は同じ構成を取る。従って、同じ構成を取る部品は同一符号を付してある。尚、図４は分かり易くするために少し誇張して描いてある。   Next, a liquid crystal lens according to Example 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the main part of a liquid crystal lens according to Embodiment 2 of the present invention. The liquid crystal lens 50 of Example 2 differs from the configuration of the liquid crystal lens described in the above embodiment only in the configuration of the first spacer, and the other configuration is the same. Accordingly, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals. FIG. 4 is exaggerated for the sake of clarity.

図４より、実施例２に係る液晶レンズ５０は、上基板１１と下基板１からなる一対の上下基板を対向して配置し、シール材７を介して内部に液晶５を封止した構成を取っている。また、レンズ領域の中心部Ｃの位置にシール材７の厚みよりも１〜２０μｍ厚い第１のスペーサ５６を下基板１側に固着して設け、この第１のスペーサ５６により上基板１１が上方に押圧されて凸型に反った構造を取っている。この第１のスペーサ５６のみが前述の実施形態における図２でもって説明したボールからなる第１のスペーサと異なる構成をとっている。他の構成部品は前述の実施形態での構成部品と同じ構成を取っているので、ここでは、構成の異なる第１のスペーサ５６を主体にして説明する。   As shown in FIG. 4, the liquid crystal lens 50 according to the second embodiment has a configuration in which a pair of upper and lower substrates including an upper substrate 11 and a lower substrate 1 are arranged to face each other and the liquid crystal 5 is sealed inside with a sealing material 7. taking it. Further, a first spacer 56 having a thickness of 1 to 20 μm thicker than the thickness of the sealing material 7 is fixedly provided on the lower substrate 1 side at the position of the central portion C of the lens region, and the upper substrate 11 is moved upward by the first spacer 56. It has a structure that is pressed and warped in a convex shape. Only the first spacer 56 has a different configuration from the first spacer made of the balls described with reference to FIG. 2 in the above-described embodiment. Since the other component parts have the same configuration as the component parts in the above-described embodiment, here, the description will be made mainly on the first spacer 56 having a different configuration.

実施例２では、この第１のスペーサ５６はＵＶ硬化型樹脂を下基板１側にスクリーン印刷方法またはポッティング方法などで形成したものからなり、形成後に紫外線照射によって硬化させたものである。この第１のスペーサ５６の厚みはシール材７の厚みよりも１〜２０μｍ厚く形成する。この第１のスペーサ５６は、実施例２では下基板１側に形成したが、特に下基板１側に限るものではなく上基板１１側に設けても良いものである。   In Example 2, the first spacer 56 is made of a UV curable resin formed on the lower substrate 1 side by a screen printing method or a potting method, and is cured by ultraviolet irradiation after the formation. The thickness of the first spacer 56 is 1 to 20 μm thicker than the thickness of the sealing material 7. In the second embodiment, the first spacer 56 is formed on the lower substrate 1 side. However, the first spacer 56 is not limited to the lower substrate 1 side, and may be provided on the upper substrate 11 side.

第１のスペーサ５６をスペーサ７の厚みより１〜２０μｍ厚くしているために、上基板１１は１〜２０μｍ凸型に反った凸曲面の形状になる。そして、前述の実施形態で説明した液晶レンズと同じ形状の液晶レンズが得られる。また、その効果も同じ効果が得られる。   Since the first spacer 56 is 1 to 20 μm thicker than the spacer 7, the upper substrate 11 has a convex curved shape that warps the 1 to 20 μm convex shape. Thus, a liquid crystal lens having the same shape as the liquid crystal lens described in the above embodiment can be obtained. The same effect can be obtained.

次に、本発明の実施例３に係る液晶レンズを図５を用いて説明する。図５は本発明の実施例３に係る液晶レンズの要部断面図を示している。尚、図５は分かり易くするために少し誇張して描いてある。   Next, a liquid crystal lens according to Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the main part of a liquid crystal lens according to Embodiment 3 of the present invention. Note that FIG. 5 is drawn slightly exaggerated for easy understanding.

図５より、実施例３における液晶レンズ７０は、上基板６１と下基板５１との間にシール材５７を介して液晶５５を封止した構造を取っている。また、レンズ領域の中心部Ｃの部位に粒径の小さい第１のスペーサ６６がＵＶ硬化型樹脂６７を介して上基板６１に固着して設けられて、下基板５１は凹型に反った凹曲面形状をなしている。   As shown in FIG. 5, the liquid crystal lens 70 in Example 3 has a structure in which the liquid crystal 55 is sealed between the upper substrate 61 and the lower substrate 51 with a sealing material 57 interposed therebetween. In addition, a first spacer 66 having a small particle diameter is fixedly provided on the upper substrate 61 via a UV curable resin 67 at the central portion C of the lens region, and the lower substrate 51 is a concave curved surface that warps a concave shape. It has a shape.

ここで、シール材５７はエポキシ樹脂からなる熱硬化型樹脂５７ａにシリカボールからなる第２のスペーサ５７ｂが分散したものからなり、シール材５７の厚みはこの第２のスペーサ５７ｂの粒径の大きさによって決まり、第２のスペーサ５７ｂの粒径の大きさがシール材５７の厚み寸法になっている。また、中心部Ｃに設けたプラスチックボールからなる第１のスペーサ６６の粒径はシール材５７の厚みより１〜２０μｍ小さい、即ち、シール材５７に分散している第２のスペーサ５７ｂの粒径より１〜２０μｍ小さいものを用いている。従って、下基板５１は凹型に１〜２０μｍ反った凹曲面形状をなしている。そして、中心部Ｃの部位における上下基板６１、５１のセルギャップはシール材５７の厚みより１〜２０μｍ小さくなっている。   Here, the sealing material 57 is made of a thermosetting resin 57a made of epoxy resin in which second spacers 57b made of silica balls are dispersed, and the thickness of the sealing material 57 is larger than the particle size of the second spacers 57b. The size of the particle size of the second spacer 57 b is the thickness of the sealing material 57. Further, the particle diameter of the first spacer 66 made of plastic balls provided in the central portion C is 1 to 20 μm smaller than the thickness of the sealing material 57, that is, the particle diameter of the second spacer 57 b dispersed in the sealing material 57. The one smaller by 1 to 20 μm is used. Therefore, the lower substrate 51 has a concave curved surface shape that is warped by 1 to 20 μm from the concave shape. The cell gap between the upper and lower substrates 61 and 51 in the central portion C is 1 to 20 μm smaller than the thickness of the sealing material 57.

上基板６１は、透明で０．７ｍｍ厚みのガラスからなる上透明基板６２と、その上透明基板６２の下面に設けた透明な円形電極６３ａ、複数の透明な環状電極６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｂ３、２つの透明な接続電極（図５には示していない）などの複数の透明電極と、これらの複数の透明電極の表面に設けた上配向膜６４とから構成されている。ここでの円形電極６３ａ、環状電極６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｂ３、２つの接続電極の形状は前述の実施形態での図１に示した形状を取っており（図１参照）、中心部Ｃの領域に円形電極６３ａ、その外周域に同心円状に設けた複数の環状電極６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｂ３があり、その環状電極６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｂ３の一部分に繋げて設けた通路状の開口部の所に設けた２つの接続電極がある。この２つの接続電極の内の１つの接続電極は複数の環状電極６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｂ３及び円形電極６３ａとに接続する接続電極であり、もう１つの接続電極は円形電極６３ａに接続する接続電極になっている。この２つの接続電極は複数の環状電極や円形電極に電圧を印加するために設けているもので、図示はしていないが、シール材５７の外側にまで延設されている。   The upper substrate 61 includes a transparent upper transparent substrate 62 made of glass having a thickness of 0.7 mm, a transparent circular electrode 63a provided on the lower surface of the upper transparent substrate 62, and a plurality of transparent annular electrodes 63b1, 63b2, 63b3, 2 A plurality of transparent electrodes such as two transparent connection electrodes (not shown in FIG. 5), and an upper alignment film 64 provided on the surfaces of the plurality of transparent electrodes. Here, the circular electrode 63a, the annular electrodes 63b1, 63b2, 63b3, and the two connection electrodes have the shapes shown in FIG. 1 in the above-described embodiment (see FIG. 1). The circular electrode 63a has a plurality of concentric circular electrodes 63b1, 63b2, and 63b3 on the outer peripheral area thereof, and is provided at a passage-shaped opening provided to be connected to a part of the circular electrodes 63b1, 63b2, and 63b3. There are two connection electrodes. One of the two connection electrodes is a connection electrode connected to the plurality of annular electrodes 63b1, 63b2, 63b3 and the circular electrode 63a, and the other connection electrode is a connection electrode connected to the circular electrode 63a. It has become. These two connection electrodes are provided for applying a voltage to a plurality of annular electrodes and circular electrodes, and are not shown, but extend to the outside of the sealing material 57.

一番外側にある環状電極６３ｂ３を含む内側がレンズ領域になっており、そのレンズ領域の中心に円形電極６３ａがある。そして、レンズ領域の中心部Ｃは円形電極６３ａの中心部にもなっている。また、このレンズ領域は上下基板６１、５１の外周一周に渡ってシールしたシール材５７のほぼ中央部に設けられるようになっている。また、上基板６１側の中心部Ｃの部分にプラスチックボールからなる第１のスペーサ６６がＵＶ硬化型樹脂６７を介して上基板６１側に接着固定されている。   The inner side including the outermost annular electrode 63b3 is a lens region, and a circular electrode 63a is at the center of the lens region. The central portion C of the lens area is also the central portion of the circular electrode 63a. In addition, this lens region is provided at substantially the center of the sealing material 57 that is sealed over the entire circumference of the upper and lower substrates 61 and 51. Further, a first spacer 66 made of a plastic ball is bonded and fixed to the upper substrate 61 side via a UV curable resin 67 at a central portion C on the upper substrate 61 side.

下基板５１は、透明で０．２ｍｍ厚の可撓性を有するガラスからなる下透明基板５２と、下透明基板５２の上面に設けた下透明電極５３と、この下透明電極５３の表面に設けた下配向膜５４とから構成されている。ここで、下透明電極５３はレンズ領域の全面に渡って設けられ、その外周の一部分に、図示はしていないが、電圧印加するために引き出した引き出し電極がシール材５７の外側にまで延設して設けられている。下透明基板５２は可撓性を持たせるために本実施例では０．２ｍｍ厚のものを用いているが、０．２ｍｍの厚みに限らず０．０５〜０．３ｍｍの範囲の中で反り量も加味して適宜に設定するのが好ましい。   The lower substrate 51 is a transparent transparent substrate 52 made of glass having a thickness of 0.2 mm, a transparent lower electrode 53 provided on the upper surface of the transparent lower substrate 52, and a surface of the transparent lower electrode 53. And a lower alignment film 54. Here, the lower transparent electrode 53 is provided over the entire surface of the lens region, and a lead-out electrode drawn out for applying a voltage extends to the outside of the sealing material 57 on a part of the outer periphery thereof. Is provided. In this embodiment, the lower transparent substrate 52 has a thickness of 0.2 mm in order to give flexibility. However, the lower transparent substrate 52 is not limited to a thickness of 0.2 mm, and warps within a range of 0.05 to 0.3 mm. It is preferable to set appropriately considering the amount.

上記の上基板６１と下基板５１とを対向して配置して、シール材５７でもって上基板６１と下基板５１とを接合している。尚このとき、上基板６１の上配向膜６４の配向方向と下基板５１の下配向膜５４の配向方向とは１８０°向きが異なるパラレル配向になって組合わせられている。   The upper substrate 61 and the lower substrate 51 are disposed so as to face each other, and the upper substrate 61 and the lower substrate 51 are bonded together with a sealing material 57. At this time, the alignment direction of the upper alignment film 64 of the upper substrate 61 and the alignment direction of the lower alignment film 54 of the lower substrate 51 are combined in parallel alignment different in 180 ° direction.

尚、図示はしていないが、シール材５７には一部分に開口部を有しており、上下基板６１、５１とを接合した後にその開口部から液晶５５を真空注入する。そして、注入後にその開口部はＵＶ硬化型接着剤でもって封口している。液晶５５の注入は真空注入機を用いて真空状態にして液晶を注入する。このとき、液晶レンズは負圧がかかっている状態であるので０．２ｍｍと薄く可撓性を持った下透明基板５２は上下基板６１、５１の隙間の内側に吸引されて凹型に反っていき、第１のスペーサ６６に当接して反りが止まる。上基板６１は厚みが厚く剛性を有することから反りが発生せずフラットの状態になっている。そして、下基板５１が凹型に反った状態の中で液晶５５が注入されて封口処理が行われる。   Although not shown, the sealing material 57 has an opening in a part thereof, and after joining the upper and lower substrates 61 and 51, the liquid crystal 55 is vacuum injected from the opening. After the injection, the opening is sealed with a UV curable adhesive. The liquid crystal 55 is injected in a vacuum state using a vacuum injector. At this time, since the negative pressure is applied to the liquid crystal lens, the flexible lower transparent substrate 52 as thin as 0.2 mm is attracted to the inside of the gap between the upper and lower substrates 61 and 51 and warps in a concave shape. Then, the warpage stops upon contact with the first spacer 66. Since the upper substrate 61 is thick and has rigidity, the upper substrate 61 does not warp and is flat. Then, the liquid crystal 55 is injected while the lower substrate 51 is warped in a concave shape, and a sealing process is performed.

第１のスペーサ６６は透明なポリスチレン樹脂からなるプラスチックボールを用いている。この第１のスペーサ６６は、ＵＶ硬化型樹脂６７に第１のスペーサ６６を分散したインクを用いスクリーン印刷方法で１〜３個の範囲で配設し、その後に紫外線照射によって上基板６１に接着固定している。第１のスペーサ６６を１〜３個配設する方法として、スクリーン印刷版のインクを落とし込む穴径を、第１のスペーサ６６の粒径に対して１．５〜１．８倍の大きさの穴径に設定すれば１個のスペーサが配設でき、第１のスペーサ３６の粒径に対して１．８〜２．５倍の大きさの穴径に設定すれば２〜３個のスペーサを配設することができる。この第１のスペーサ６６の粒径はシール材５７の厚みより１〜２０μｍ小さい、即ち、シール材５７に分散している第２のスペーサ５７ｂの粒径より１〜２０μｍ小さいものを用いる。これにより、下基板５１に凹型の１〜２０μｍ反った凹曲面形状が得られる。   The first spacer 66 is a plastic ball made of transparent polystyrene resin. The first spacers 66 are disposed in a range of 1 to 3 by screen printing using ink in which the first spacers 66 are dispersed in a UV curable resin 67, and then bonded to the upper substrate 61 by ultraviolet irradiation. It is fixed. As a method of disposing 1 to 3 first spacers 66, the diameter of the hole for dropping the ink of the screen printing plate is 1.5 to 1.8 times the particle size of the first spacer 66. If the hole diameter is set, one spacer can be arranged, and if the hole diameter is set to 1.8 to 2.5 times the particle diameter of the first spacer 36, two to three spacers are set. Can be arranged. The particle size of the first spacer 66 is 1 to 20 μm smaller than the thickness of the sealing material 57, that is, the particle size of the second spacer 57 b dispersed in the sealing material 57 is 1 to 20 μm smaller. As a result, a concave curved surface shape having a concave shape of 1 to 20 μm is obtained on the lower substrate 51.

図５において、上部にある矢印は光の入射方向を示している。第１のスペーサ６６にシール材５７の厚みよりも１〜２０μｍ小さい、即ち、シール材５７に分散した第２のスペーサ５７ｂより１〜２０μｍ小さい粒径のボールを用いることにより、下基板５１は凹型に１〜２０μｍの範囲で反る。上基板６１に直交して入射した光は上基板６１を透過して液晶５５に入射する。液晶５５に入射した光は液晶分子の配向方向の向きに沿って進み、液晶５５を通過して抜ける。そして、下基板５１に入射して下基板５１を透過して抜ける。下基板５１が凹曲面形状をなしていることから、光が下基板５１を抜ける時に中心部Ｃの中心軸の方向に向かって屈折を起こす。従って、液晶分子の配向方向に沿って進むことによる屈折と下基板５１を抜けるときの屈折との２回の屈折を起こし、屈折角度は大きくなる。何れも中心部Ｃの中心軸の方向に向かっての屈折になり、集光する焦点はより液晶レンズ７０に近づいた位置に来る。このように、下基板５１を凹曲面形状にすると焦点距離を短くすることができる。ここで、下基板５１の反りを１μｍより小さくすると下基板５１を抜けるときの屈折角が小さくなって集光する焦点の位置が余り短くならない。また、反りを２０μｍより大きくすると可撓性のある下基板５１に割れなどの破損が発生する。   In FIG. 5, the arrow at the top indicates the incident direction of light. By using a ball having a particle diameter 1 to 20 μm smaller than the thickness of the sealing material 57 for the first spacer 66, that is, 1 to 20 μm smaller than the second spacer 57 b dispersed in the sealing material 57, the lower substrate 51 is concave. Warp in the range of 1 to 20 μm. Light incident perpendicularly to the upper substrate 61 passes through the upper substrate 61 and enters the liquid crystal 55. The light incident on the liquid crystal 55 travels along the orientation direction of the liquid crystal molecules, passes through the liquid crystal 55 and exits. Then, it enters the lower substrate 51 and passes through the lower substrate 51 to escape. Since the lower substrate 51 has a concave curved surface shape, when light passes through the lower substrate 51, refraction occurs in the direction of the central axis of the central portion C. Therefore, the refraction is caused twice by refraction caused by proceeding along the alignment direction of the liquid crystal molecules and refraction when exiting the lower substrate 51, and the refraction angle is increased. In either case, the light is refracted in the direction of the central axis of the central portion C, and the focal point where light is collected comes closer to the liquid crystal lens 70. Thus, the focal length can be shortened if the lower substrate 51 has a concave curved surface shape. Here, if the warp of the lower substrate 51 is made smaller than 1 μm, the refraction angle when passing through the lower substrate 51 becomes small, and the focus position where light is condensed is not so short. Further, if the warp is larger than 20 μm, the flexible lower substrate 51 is damaged such as a crack.

また、実施例３において、シール材５７の厚みは５〜１００μｍの範囲に設定する。これは、シール材５７の厚みを５μｍより小さくすると焦点距離の調整範囲が狭くなり、映像が不鮮明になったり、映像範囲が狭くなったりする問題が起きる。また、シール材５７の厚みを１００μｍより大きくするとセルギャップが大きくなり、液晶の応答速度が非常に遅くなると云う問題が起きる。   Moreover, in Example 3, the thickness of the sealing material 57 is set in the range of 5 to 100 μm. This is because if the thickness of the sealing material 57 is less than 5 μm, the adjustment range of the focal length becomes narrow, and the image becomes unclear or the image range becomes narrow. Further, when the thickness of the sealing material 57 is larger than 100 μm, the cell gap becomes large, and there arises a problem that the response speed of the liquid crystal becomes very slow.

液晶５５は誘電率異方性が正のネマティック液晶などが用いられる。   As the liquid crystal 55, nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used.

実施例３の液晶レンズ７０の製造方法は前述の実施形態で説明した製造方法と同じ方法を取るのでここでの説明は省略する。   Since the manufacturing method of the liquid crystal lens 70 of Example 3 is the same as the manufacturing method described in the above embodiment, the description thereof is omitted here.

以上の構成を取った液晶レンズ７０は、集光の焦点の位置をより短くすることができる。また、上基板６１の複数の透明電極、及び、下基板５１の透明電極は平板の透明基板上に形成するので形状・寸法は精度良く形成することができる。また、上配向膜３４、下配向膜２４も平坦面上で形成することから均一な配向処理が得られる。また、構造がシンプルであり製造方法も容易であることから安いコストで製造することかできる。   The liquid crystal lens 70 having the above-described configuration can further shorten the focal position of light collection. In addition, since the plurality of transparent electrodes of the upper substrate 61 and the transparent electrode of the lower substrate 51 are formed on a flat transparent substrate, the shape and dimensions can be formed with high accuracy. Further, since the upper alignment film 34 and the lower alignment film 24 are also formed on a flat surface, a uniform alignment process can be obtained. In addition, since the structure is simple and the manufacturing method is easy, it can be manufactured at a low cost.

次に、本発明の実施例４に係る液晶レンズを図６を用いて説明する。図６は本発明の実施例４に係る液晶レンズの要部断面図を示している。尚、実施例４は誘電率異方性が負のネマティック液晶を使用した場合の液晶レンズを示したものである。図６は分かり易くするために少し誇張して描いてある。   Next, a liquid crystal lens according to Example 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a cross-sectional view of the main part of a liquid crystal lens according to Embodiment 4 of the present invention. Example 4 shows a liquid crystal lens when nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used. FIG. 6 is drawn slightly exaggerated for the sake of clarity.

図６より、実施例４における液晶レンズ９０は、上基板８１と下基板７１との間にシール材７７を介して液晶７５を封止した構造を取っている。また、レンズ領域の中心部Ｃの部位にプラスチックボールからなる第１のスペーサ７６がＵＶ硬化型樹脂７８を介して下基板７１に固着して設けられて、上基板８１は凸型に反った凸曲面形状をなしている。   As shown in FIG. 6, the liquid crystal lens 90 in Example 4 has a structure in which the liquid crystal 75 is sealed between the upper substrate 81 and the lower substrate 71 with a sealant 77 interposed therebetween. In addition, a first spacer 76 made of a plastic ball is fixedly provided on the lower substrate 71 via a UV curable resin 78 at a central portion C of the lens region, and the upper substrate 81 is convexly convex. It has a curved shape.

ここで、シール材７７はエポキシ樹脂からなる熱硬化型樹脂７７ａにシリカボールからなる第２のスペーサ７７ｂが分散したものからなり、シール材７７の厚みはこの第２のスペーサ７７ｂの粒径の大きさによって決まり、第２のスペーサ７７ｂの粒径の大きさがシール材７７の厚み寸法になっている。また、中心部Ｃに設けたプラスチックボールからなる第１のスペーサ７６の粒径はシール材７７の厚みより１〜２０μｍ大きい、即ち、シール材７７に分散している第２のスペーサ７７ｂの粒径より１〜２０μｍ大きいものを用いている。従って、上基板８１は凸型に１〜２０μｍ反った凸曲面形状をなしている。そして、中心部Ｃの部位における上下基板８１、７１のセルギャップはシール材７７の厚みより１〜２０μｍ大きくなっている。   Here, the sealing material 77 is made of a thermosetting resin 77a made of epoxy resin in which second spacers 77b made of silica balls are dispersed, and the thickness of the sealing material 77 is larger than the particle size of the second spacers 77b. The size of the particle size of the second spacer 77 b is the thickness dimension of the sealing material 77. Further, the particle size of the first spacer 76 made of plastic balls provided in the central portion C is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 77, that is, the particle size of the second spacer 77 b dispersed in the sealing material 77. The one larger by 1 to 20 μm is used. Therefore, the upper substrate 81 has a convex curved surface shape that is warped by 1 to 20 μm from the convex shape. The cell gap between the upper and lower substrates 81 and 71 at the central portion C is 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 77.

上基板６１は、透明で０．２ｍｍ厚の可撓性を有するガラスからなる上透明基板８２と、その上透明基板８２の下面に設けた透明な円形電極８３ａ、複数の透明な環状電極８３ｂ１、８３ｂ２、８３ｂ３、２つの透明な接続電極（図５には示していない）などの複数の透明電極と、これらの複数の透明電極の表面に設けた上配向膜８４とから構成されている。ここでの円形電極８３ａ、環状電極８３ｂ１、８３ｂ２、８３ｂ３、２つの接続電極の形状は前述の実施形態での図１に示した形状を取っており（図１参照）、中心部Ｃの領域に円形電極８３ａ、その外周域に同心円状に設けた複数の環状電極８３ｂ１、８３ｂ２、８３ｂ３があり、その環状電極８３ｂ１、８３ｂ２、８３ｂ３の一部分に繋げて設けた通路状の開口部の所に設けた２つの接続電極がある。この２つの接続電極の内の１つの接続電極は複数の環状電極８３ｂ１、８３ｂ２、８３ｂ３及び円形電極８３ａとに接続する接続電極であり、もう１つの接続電極は円形電極８３ａに接続する接続電極になっている。この２つの接続電極は複数の環状電極や円形電極に電圧を印加するために設けているもので、図示はしていないが、シール材７７の外側にまで延設されている。ここで、上透明基板８２は可撓性を持たせるために本実施例では０．２ｍｍ厚のものを用いているが、０．０５〜０．３ｍｍの範囲の中で反り量も加味して適宜に設定するのが好ましい。   The upper substrate 61 includes a transparent upper transparent substrate 82 made of flexible glass having a thickness of 0.2 mm, a transparent circular electrode 83a provided on the lower surface of the upper transparent substrate 82, a plurality of transparent annular electrodes 83b1, 83b2, 83b3, a plurality of transparent electrodes such as two transparent connection electrodes (not shown in FIG. 5), and an upper alignment film 84 provided on the surfaces of the plurality of transparent electrodes. Here, the circular electrode 83a, the annular electrodes 83b1, 83b2, 83b3, and the two connection electrodes have the shapes shown in FIG. 1 in the above-described embodiment (see FIG. 1). The circular electrode 83a has a plurality of annular electrodes 83b1, 83b2, 83b3 provided concentrically on the outer peripheral area thereof, and is provided at a passage-shaped opening provided to be connected to a part of the annular electrodes 83b1, 83b2, 83b3. There are two connection electrodes. One of the two connection electrodes is a connection electrode connected to the plurality of annular electrodes 83b1, 83b2, 83b3 and the circular electrode 83a, and the other connection electrode is a connection electrode connected to the circular electrode 83a. It has become. These two connection electrodes are provided for applying a voltage to a plurality of annular electrodes and circular electrodes, and are not shown, but extend to the outside of the sealing material 77. Here, the upper transparent substrate 82 has a thickness of 0.2 mm in this embodiment in order to give flexibility, but the amount of warpage is also considered in the range of 0.05 to 0.3 mm. It is preferable to set appropriately.

一番外側にある環状電極８３ｂ３を含む内側がレンズ領域になっており、そのレンズ領域の中心に円形電極８３ａがある。そして、レンズ領域の中心部Ｃは円形電極８３ａの中心部にもなっている。また、このレンズ領域は上下基板８１、７１の外周一周に渡ってシールしたシール材７７のほぼ中央部に設けられるようになっている。   The inner side including the outermost annular electrode 83b3 is a lens region, and a circular electrode 83a is at the center of the lens region. The central portion C of the lens area is also the central portion of the circular electrode 83a. In addition, this lens region is provided at a substantially central portion of the sealing material 77 sealed over the entire circumference of the upper and lower substrates 81 and 71.

下基板７１は、透明で０．７ｍｍ厚の剛性を有するガラスからなる下透明基板７２と、下透明基板７２の上面に設けた下透明電極７３と、この下透明電極７３の表面に設けた下配向膜７４とから構成されている。ここで、下透明電極７３はレンズ領域の全面に渡って設けられ、その外周の一部分に、図示はしていないが、電圧印加するために引き出した引き出し電極がシール材７７の外側にまで延設して設けられている。また、この下基板７１には、レンズ領域の中心部Ｃの部位に当たる所にプラスチックボールからなる第１のスペーサ７６がＵＶ硬化型樹脂７８を介して下基板７１に固着して設けられている。   The lower substrate 71 is a transparent lower substrate 72 made of glass having a thickness of 0.7 mm, a lower transparent electrode 73 provided on the upper surface of the lower transparent substrate 72, and a lower provided on the surface of the lower transparent electrode 73. An alignment film 74 is included. Here, the lower transparent electrode 73 is provided over the entire surface of the lens region, and a lead-out electrode drawn out for applying a voltage extends to the outside of the sealing material 77 on a part of the outer periphery thereof. Is provided. The lower substrate 71 is provided with a first spacer 76 made of a plastic ball fixed to the lower substrate 71 via a UV curable resin 78 at a position corresponding to the central portion C of the lens region.

ここで、上基板８１の上配向膜８４は、シランカップリング剤やレシチン、ポリシロキサン、クロム錯体、ポリイミド系垂直配向剤などで形成し、ラビングなどの配向処理を施しており、誘電率異方性が負の液晶分子を基板に対して垂直に配向させる機能を持つている。そして、その配向処理方向は矢印Ａ８４で示した方向となっている。一方、下基板７１の下配向膜７４は、上配向膜８４と同様に、シランカップリング剤やレシチン、ポリシロキサン、クロム錯体、ポリイミド系垂直配向剤などで形成し、ラビングなどの配向処理を施しており、誘電率異方性が負の液晶分子を基板に対して垂直に配向させる機能を持つている。そして、その配向処理方向は矢印Ａ７４で示した方向となっている。そして、上配向膜８４の配向処理方向Ａ８４と下配向膜７４の配向処理方向Ａ７４とが１８０度異なるように、即ち、逆向きになるようにして上下基板８１、７１を接合している。また、液晶７５は誘電率異方性が負のネマティック液晶が使用される。   Here, the upper alignment film 84 of the upper substrate 81 is formed of a silane coupling agent, lecithin, polysiloxane, chromium complex, polyimide-based vertical alignment agent, etc., and is subjected to alignment treatment such as rubbing, and has an anisotropic dielectric constant. It has a function of aligning negatively liquid crystal molecules perpendicular to the substrate. And the orientation processing direction is the direction shown by arrow A84. On the other hand, the lower alignment film 74 of the lower substrate 71 is formed of a silane coupling agent, lecithin, polysiloxane, a chromium complex, a polyimide-based vertical alignment agent, and the like, as with the upper alignment film 84, and subjected to an alignment process such as rubbing. And has a function of aligning liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy perpendicular to the substrate. The orientation processing direction is the direction indicated by arrow A74. The upper and lower substrates 81 and 71 are bonded so that the alignment treatment direction A84 of the upper alignment film 84 and the alignment treatment direction A74 of the lower alignment film 74 are different by 180 degrees, that is, in the opposite directions. As the liquid crystal 75, nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used.

図６は電圧無印加の状態を示している。誘電率異方性が負のネマティックを用いた場合、電圧無印加の状態においては液晶分子の長軸は、図６に示すように、配向膜８４、７４の配向方向Ａ８４、Ａ７４に向かって立った状態になる。上下基板８１、７１の透明電極に電圧を印加していくと液晶分子の長軸は徐々に倒れていき、最後には基板と平行な状態に寝る状態になる。即ち、長軸の配向方向は基板と平行になる。今ここで、円形電極８３ａの印加電圧＜環状電極８３ｂ１の印加電圧＜環状電極８３ｂ２の印加電圧＜環状電極８３ｂ３の印加電圧を与えたとき、液晶分子の長軸の立った状態からの傾き具合は円形電極８３ａの層が僅かな傾きとなり、環状電極８３ｂ３の層が一番大きく傾いた状態となる。即ち、液晶分子の長軸の傾き具合は、円形電極８３ａの層＜環状電極８３ｂ１の層＜環状電極８３ｂ２の層＜環状電極８３ｂ３の層の順で傾きが大きくなる。従って、円形電極８３ａ、環状電極８３ｂ１、環状電極８３ｂ２、環状電極８３ｂ３にそれぞれ異なる電圧を与え、しかも、外側電極に行くに従って電圧を高くすることによって、液晶７５の層に入射した光は中心部ｃの中心軸の方向に向かって進み、焦点に集光する。   FIG. 6 shows a state in which no voltage is applied. When nematic having a negative dielectric anisotropy is used, the major axis of the liquid crystal molecules stands toward the alignment directions A84 and A74 of the alignment films 84 and 74 as shown in FIG. It becomes a state. When a voltage is applied to the transparent electrodes of the upper and lower substrates 81 and 71, the major axis of the liquid crystal molecules gradually falls, and finally, the liquid crystal molecules fall in a state parallel to the substrates. That is, the orientation direction of the major axis is parallel to the substrate. Here, when the applied voltage of the circular electrode 83a <the applied voltage of the annular electrode 83b1 <the applied voltage of the annular electrode 83b2 <the applied voltage of the annular electrode 83b3, the inclination from the state where the major axis of the liquid crystal molecules stands is The layer of the circular electrode 83a is slightly inclined, and the layer of the annular electrode 83b3 is most inclined. That is, the inclination of the major axis of the liquid crystal molecules increases in the order of the layer of the circular electrode 83a <the layer of the annular electrode 83b1 <the layer of the annular electrode 83b2 <the layer of the annular electrode 83b3. Therefore, by applying different voltages to the circular electrode 83a, the annular electrode 83b1, the annular electrode 83b2, and the annular electrode 83b3, and increasing the voltage toward the outer electrode, the light incident on the layer of the liquid crystal 75 is centered c. Proceed toward the central axis of the beam and focus at the focal point.

図６において、上部にある矢印は光の入射方向を示している。第１のスペーサ７６にシール材７７の厚みよりも１〜２０μｍ大きい、即ち、シール材７７に分散した第２のスペーサ７７ｂより１〜２０μｍ大きい粒径のボールを用いることにより、上基板８１は凸型に１〜２０μｍ反った凸曲面形状をなす。上基板８１に入射した光は上基板８１が凸曲面をなしいることによって中心部Ｃの中心軸の方向に向かって屈折を起こす。そして、その屈折光は液晶７５の層に入射する。液晶７５に入射した屈折光は液晶分子の長軸の配向方向の向きに沿って進み、液晶７５を通過して抜ける。そして更に、下基板７１を透過して集光する。従って、上基板８１に入射したときに起きる屈折と液晶分子の配向方向に沿って進むことによる屈折との２回の屈折が起き屈折角度は大きくなる。何れも中心部Ｃの中心軸の方向に向かっての屈折になり、集光する焦点はより液晶レンズ９０に近づいた位置に来る。   In FIG. 6, the arrow at the top indicates the incident direction of light. By using balls having a particle diameter 1 to 20 μm larger than the thickness of the sealing material 77 for the first spacer 76, that is, 1 to 20 μm larger than the second spacer 77 b dispersed in the sealing material 77, the upper substrate 81 is convex. It has a convex curved surface shape that warps 1 to 20 μm from the mold. The light incident on the upper substrate 81 is refracted in the direction of the central axis of the central portion C because the upper substrate 81 has a convex curved surface. The refracted light enters the liquid crystal 75 layer. The refracted light incident on the liquid crystal 75 travels along the orientation direction of the major axis of the liquid crystal molecules and passes through the liquid crystal 75 to escape. Further, the light passes through the lower substrate 71 and is condensed. Therefore, two refractions of refraction that occurs when the light enters the upper substrate 81 and refraction that proceeds along the alignment direction of the liquid crystal molecules occur, and the refraction angle increases. In either case, the light is refracted in the direction of the central axis of the central portion C, and the focal point where light is collected comes closer to the liquid crystal lens 90.

また、第１のスペーサ７６はシール材７７の厚みよりも１〜２０μｍ大きい粒径のものを用いていることから、上基板８１は１〜２０μｍの範囲で凸型に反る。ここで、反りを１μｍより小さくすると上基板８１での屈折角が小さくなって集光する焦点距離が余り短くならない。また、反りを２０μｍより大きくすると可撓性のある上基板８１に割れなどの破損が発生する。   Moreover, since the 1st spacer 76 uses the thing of a particle size larger 1-20 micrometers than the thickness of the sealing material 77, the upper board | substrate 81 warps convexly in the range of 1-20 micrometers. Here, if the warp is smaller than 1 μm, the refraction angle at the upper substrate 81 becomes small, and the focal length for condensing light does not become too short. Further, if the warp is larger than 20 μm, the flexible upper substrate 81 is damaged such as a crack.

また、実施例４において、シール材７７の厚みは５〜１００μｍの範囲に設定する。これは、シール材７７の厚みを５μｍより小さくすると焦点距離の調整範囲が狭くなり、映像が不鮮明になったり、映像範囲が狭くなったりする問題が起きる。また、シール材７７の厚みを１００μｍより大きくするとセルギャップが大きくなり、液晶の応答速度が非常に遅くなると云う問題が起きる。   Moreover, in Example 4, the thickness of the sealing material 77 is set in the range of 5 to 100 μm. This is because if the thickness of the sealing material 77 is less than 5 μm, the focal length adjustment range becomes narrow, and the image becomes unclear or the image range becomes narrow. Further, when the thickness of the sealing material 77 is larger than 100 μm, the cell gap becomes large, and there arises a problem that the response speed of the liquid crystal becomes very slow.

実施例４の液晶レンズは誘電率異方性が負のネマティック液晶を用いたものであるが、前述した実施例１〜３での誘電率異方性が正のネマティック液晶を用いた場合と全く同じ効果を得る。   The liquid crystal lens of Example 4 uses nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, which is completely different from the case of using nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy in Examples 1 to 3 described above. Get the same effect.

本発明の実施形態に係る液晶レンズの平面図である。It is a top view of the liquid crystal lens concerning the embodiment of the present invention. 図１における液晶レンズの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal lens in FIG. 本発明の実施例１に係る液晶レンズの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal lens which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例２に係る液晶レンズの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal lens which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例３に係る液晶レンズの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal lens which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例４に係る液晶レンズの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal lens which concerns on Example 4 of this invention. 従来技術として特許文献１に示されてところの液晶レンズの平面図である。It is a top view of the liquid-crystal lens as shown by patent document 1 as a prior art. 図７における液晶レンズのＩＩ−ＩＩ断面図である。It is II-II sectional drawing of the liquid crystal lens in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１、２１、５１、７１ 下基板
２、２２、５２、７２ 下透明基板
３、２３、５３、７３ 下透明電極
４、２４、５４、７４ 下配向膜
５、２５、５５、７５ 液晶
７、２７、５７、７７ シール材
７ａ、２７ａ、５７ａ、７７ａ 熱硬化型樹脂
７ｂ、２７ｂ、５７ｂ、７７ｂ 第２のスペーサ
１１、３１、６１、８１ 上基板
１２、３２、６２、８２ 上透明基板
１３ａ、３３ａ、６３ａ、８３ａ 円形電極
１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３、３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３、６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｂ３、８３ｂ１、８３ｂ２、８３ｂ３ 環状電極
１３ｃ、１３ｄ 接続電極
１４、３４、６４、８４ 上配向膜
１６、３６、５６、６６、７６ 第１のスペーサ
１７、３７、６７、７８ ＵＶ硬化型樹脂
２０、４０、５０、７０、９０ 液晶レンズ 1, 21, 51, 71 Lower substrate
2, 22, 52, 72 Lower transparent substrate 3, 23, 53, 73 Lower transparent electrode 4, 24, 54, 74 Lower alignment film
5, 25, 55, 75 liquid crystal
7, 27, 57, 77 Sealing material
7a, 27a, 57a, 77a Thermosetting resin 7b, 27b, 57b, 77b Second spacer 11, 31, 61, 81 Upper substrate 12, 32, 62, 82 Upper transparent substrate 13a, 33a, 63a, 83a Circular electrode 13b1, 13b2, 13b3, 33b1, 33b2, 33b3, 63b1, 63b2, 63b3, 83b1, 83b2, 83b3 Annular electrode 13c, 13d Connection electrodes 14, 34, 64, 84 Upper alignment films 16, 36, 56, 66, 76 1 spacer 17, 37, 67, 78 UV curable resin 20, 40, 50, 70, 90 Liquid crystal lens

Claims (17)

平板からなる透明基板上に少なくとも透明電極を設けた一対の上下基板の間にシール材を介して液晶を封止した液晶レンズにおいて、前記透明電極によって形成されたレンズ領域の中心部に前記シール材の厚みより厚みの大きい第１のスペーサを有して、前記一対の上下基板の少なくとも片方の基板が凸型に反っていることを特徴とする液晶レンズ。   In a liquid crystal lens in which liquid crystal is sealed through a sealing material between a pair of upper and lower substrates provided with at least a transparent electrode on a transparent substrate made of a flat plate, the sealing material at the center of a lens region formed by the transparent electrode A liquid crystal lens comprising a first spacer having a thickness larger than the thickness of the first and second substrates, wherein at least one of the pair of upper and lower substrates is warped in a convex shape. 前記一対の上下基板の少なくとも片方の基板は可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。 The liquid crystal lens according to claim 1, wherein at least one of the pair of upper and lower substrates has flexibility. 前記一対の上下基板の少なくとも片方の基板は０．０５〜０．３ｍｍの厚みであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶レンズ。 The liquid crystal lens according to claim 1 or 2 , wherein at least one of the pair of upper and lower substrates has a thickness of 0.05 to 0.3 mm. 前記第１のスペーサは前記一対の上下基板のいずれか一方の基板に固着していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶レンズ。 Wherein the first spacer is a liquid crystal lens according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is fixed to one substrate of the pair of upper and lower substrates. 前記第１のスペーサは前記シール材の厚みより１〜２０μｍ大きいことを特徴とする請求項１又は４に記載の液晶レンズ。 Wherein the first spacer is a liquid crystal lens according to claim 1 or 4, characterized in that 1~20μm greater than the thickness of the sealing material. 前記第１のスペーサは前記シール材の厚みより大きい粒径のスペーサボールであることを特徴とする請求項１又は４に記載の液晶レンズ。 Wherein the first spacer is a liquid crystal lens according to claim 1 or 4, characterized in that the spacer balls having a thickness greater than the diameter of the sealing material. 前記第１のスペーサは前記シール材の中に分散している第２のスペーサの粒径より１〜２０μｍ大きいスペーサボールであることを特徴とする請求項１、４、６のいずれか１項に記載の液晶レンズ。 The said 1st spacer is a spacer ball | bowl which is 1-20 micrometers larger than the particle size of the 2nd spacer currently disperse | distributed in the said sealing material, Either of Claim 1, 4 , 6 characterized by the above-mentioned. The liquid crystal lens described. 前記スペーサボールは１〜３個であることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶レンズ。 The liquid crystal lens according to claim 6, wherein the number of the spacer balls is 1 to 3. 前記シール材の厚みは５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１及び請求項５乃至７のいずれか１項に記載の液晶レンズ。 The liquid crystal lens according to any one of claims 1及 beauty claims 5 to 7, wherein the thickness of the sealing material is 5 to 100 [mu] m. 前記シール材の厚みは５〜１００μｍであり、前記レンズ領域の中心部における前記一対の上下基板のギャップは６〜１２０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項５乃至７のいずれか１項に記載の液晶レンズ。 Any the thickness of the sealing material is 5 to 100 [mu] m, according to claim 1 or請 Motomeko 5 to 7, wherein the gap of the pair of upper and lower substrates at the center of the lens region is 6~120μm 2. A liquid crystal lens according to item 1. 平板からなる透明基板上に少なくとも透明電極を設けた一対の上下基板の間にシール材を介して液晶を封止する液晶レンズの製造方法において、
前記一対の上下基板のいずれか片方の基板の前記透明電極によって形成されたレンズ領域の中心部に、前記シール材の厚みより厚みの大きい第１のスペーサをスクリーン印刷法で印刷する工程と、
前記第１のスペーサを基板に固着する工程と、
前記一対の上下基板のいずれか片方の基板にシール材を印刷する工程と、
前記第１のスペーサを固着し、前記シール材を印刷した上下の基板を重ね合わせ、加圧・加熱処理を行って上下の基板を接合し、少なくとも片方の基板を凸型に反らせる工程と、
前記シール材の液晶注入口から真空注入方法で液晶を注入する工程と、
前記シール材の液晶注入口を封口する工程と、
を有することを特徴とする液晶レンズの製造方法。 In a method for producing a liquid crystal lens in which a liquid crystal is sealed through a sealing material between a pair of upper and lower substrates provided with at least a transparent electrode on a transparent substrate made of a flat plate,
A step of printing a first spacer having a thickness larger than the thickness of the sealing material on a central portion of a lens region formed by the transparent electrode of one of the pair of upper and lower substrates by a screen printing method;
Fixing the first spacer to a substrate;
Printing a sealing material on one of the pair of upper and lower substrates; and
It said first fixed spacers, overlay the upper and lower substrates printed with the sealing material, by performing a pressing and heating treatment to bond the upper and lower substrates, a step that deflect at least one of the substrate convex,
Injecting liquid crystal by a vacuum injection method from a liquid crystal injection port of the sealing material;
Sealing the liquid crystal inlet of the sealing material;
A method for producing a liquid crystal lens, comprising: 前記一対の上下基板の少なくとも片方の基板は可撓性を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶レンズの製造方法。 The method of manufacturing a liquid crystal lens according to claim 11 , wherein at least one of the pair of upper and lower substrates has flexibility. 前記一対の上下基板の少なくとも片方の基板は０．０５〜０．３ｍｍの厚みであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液晶レンズの製造方法。 The method for producing a liquid crystal lens according to claim 11 or 12 , wherein at least one of the pair of upper and lower substrates has a thickness of 0.05 to 0.3 mm. 前記第１のスペーサは前記シール材の厚みより大きい粒径のスペーサボールであることを特徴とする請求項１１に記載の液晶レンズの製造方法。 The method of manufacturing a liquid crystal lens according to claim 11 , wherein the first spacer is a spacer ball having a particle diameter larger than a thickness of the sealing material. 前記第１のスペーサは前記シール材の中に分散している第２のスペーサの粒径より１〜２０μｍ大きいスペーサボールであることを特徴とする請求項１１又は１４に記載の液晶レンズの製造方法。 Method for manufacturing a liquid crystal lens according to claim 11 or 14, wherein the first spacer is 1~20μm larger spacer balls than the particle diameter of the second spacer are dispersed in the sealing material . 前記スペーサボールは１〜３個であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の液晶レンズの製造方法。 16. The method of manufacturing a liquid crystal lens according to claim 14, wherein the number of the spacer balls is 1 to 3. 前記シール材の厚みは５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１１、１４、１５のいずれか１項に記載の液晶レンズの製造方法。 The method for manufacturing a liquid crystal lens according to claim 11 , wherein the sealing material has a thickness of 5 to 100 μm.
JP2005117612A 2005-04-14 2005-04-14 Liquid crystal lens and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP4842555B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005117612A JP4842555B2 (en) 2005-04-14 2005-04-14 Liquid crystal lens and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005117612A JP4842555B2 (en) 2005-04-14 2005-04-14 Liquid crystal lens and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006293241A JP2006293241A (en) 2006-10-26
JP4842555B2 true JP4842555B2 (en) 2011-12-21

Family

ID=37413859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005117612A Expired - Fee Related JP4842555B2 (en) 2005-04-14 2005-04-14 Liquid crystal lens and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4842555B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR064985A1 (en) * 2007-01-22 2009-05-06 E Vision Llc FLEXIBLE ELECTROACTIVE LENS
KR101484527B1 (en) 2007-08-06 2015-01-21 삼성전기주식회사 Variable focus optical device using liquid optical material and fabrication methods thereof
JP5656529B2 (en) * 2010-09-22 2015-01-21 シチズンホールディングス株式会社 Liquid crystal optical element and manufacturing method thereof
JP5607558B2 (en) 2011-02-24 2014-10-15 株式会社ジャパンディスプレイ Image display device and variable lens array
JP5596625B2 (en) * 2011-06-07 2014-09-24 株式会社ジャパンディスプレイ Display device
TWI490591B (en) 2014-04-11 2015-07-01 Silicon Touch Tech Inc Liquid crystal lens
CN109343282B (en) * 2018-11-30 2021-07-16 汕头超声显示器（二厂）有限公司 Flexible liquid crystal sealing structure and manufacturing method thereof
EP4057057A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-14 IMEC vzw Electro-optical component

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161134A (en) * 1984-08-31 1986-03-28 Olympus Optical Co Ltd Liquid crystal spectacles
JPS6368627A (en) * 1986-09-11 1988-03-28 Showa Highpolymer Co Ltd Photocurable resin composition
JPH02132417A (en) * 1988-03-11 1990-05-21 Baiotoron:Kk Light control lens body and production thereof and production of polycarbonate member used for light control lens body
JP3136178B2 (en) * 1991-10-09 2001-02-19 株式会社リコー Display device
JP2002174804A (en) * 2000-12-08 2002-06-21 Citizen Watch Co Ltd Small-sized liquid crystal element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006293241A (en) 2006-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4842555B2 (en) Liquid crystal lens and manufacturing method thereof
TWI714990B (en) Display device
JP5383601B2 (en) LCD lens
WO2017008433A1 (en) Surface relief liquid crystal lenticular device, manufacturing method, and display device
JP2009115933A (en) Liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US20150160497A1 (en) Liquid crystal display panel and manufacturing method thereof
JPH11211902A (en) Flat plane type microlens array
JP2008083366A (en) Liquid crystal lens and method for manufacturing the same, and electronic equipment using liquid crystal lens
TWI258619B (en) Liquid crystal display device, color filter substrate and protrusion structure thereof, and manufacturing method therefor
WO2021093049A1 (en) Thin-film transistor liquid-crystal display
JP2009151140A (en) Liquid crystal fresnel lens and method of manufacturing the same
JP2006038951A (en) Method for manufacturing color filter substrate, color filter substrate, and liquid crystal display device
JP2000314876A (en) Liquid crystal display element and liquid crystal display device
JP2008304523A (en) Liquid crystal display device equipped with microlens array for condensing light, and its manufacturing method
JPH11281988A (en) Production of liquid crystal display element
JPH11202313A (en) Liquid crystal display element
JP2006234957A (en) Liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device
JP4269381B2 (en) Microlens substrate for liquid crystal display
JP2000002862A (en) Manufacture of liquid crystal display element
JP2001159755A (en) Liquid crystal display device and method of producing the same
JPH10142589A (en) Production of optical substrate
JPH1096802A (en) Microlens substrate
JP4561066B2 (en) Liquid crystal display panel and manufacturing method thereof
JPH04298583A (en) Bonding structure and bonding method
JPH06138454A (en) Liquid crystal display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110705

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111003

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141014

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees