JP2006091389A - 多層液晶光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数枚の透明性基板を精度良く積層配置することができる多層液晶光学素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】数枚の透明性基板を、各透明性基板に形成されたアライメントマークを用いて、各透明性基板のアライメント合わせにより、複数枚の透明性基板を積層配置するセル基板作製工程を有する多層液晶光学素子の製造方法において、セル基板形成工程におけるアライメント合わせを、多重焦点光学系を用いて行う製造方法を採用した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数枚の透明性基板を、各透明性基板に形成されたアライメントマークを用いて、各透明性基板のアライメント合わせにより、複数枚の透明性基板を積層配置するセル基板作製工程を有する多層液晶光学素子の製造方法に関し、特に、複数枚の透明性基板を精度良く積層配置して、レーザー光の複数種の波面を同時に、しかも正確に変調する機能を備える小型の多層液晶光学素子の製造方法に関する。

近年、光ピックアップは、光源に使用する波長を、ＣＤあるいはＤＶＤで用いられる７９０ｎｍや６５５ｎｍから４００ｎｍの短波長とし、レンズの開口数を０．６以上とすることによって、ディスクへの記録密度を上げることが提案されている。この光源で使用する波長が短波長となると、光ディスクの光軸に対する傾きによるコマ収差の発生が大きくなる傾向がある。また、レンズの開口数を高開口数とすると、ディスクの厚さムラによる球面収差の発生が起こり易くなる。そのため、受光素子で正確な集光特性が得られなくなってしまう。

これら受光素子で得られる集光特性の変動（波面収差の影響）を極力抑えるために、２層の液晶光学素子（第１、第２の液晶光学素子）で構成された多層液晶光学素子を搭載した、光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光ピックアップ装置は、光源からディスクへの往路のレーザー光の波面収差を第１の液晶光学素子で補正をし、ディスクからの反射光である復路のレーザー光の波面収差を第２の液晶光学素子で補正をすることができる様になっている。

以下に、上述した多層液晶光学素子の製造方法について説明をする。
通常、液晶光学素子の製造工程では２枚の透明性基板を貼り合わせて製造される。この貼り合わせ工程は、２枚の透明性基板に設けられたアライメントマークを用いて行う方法が一般的である（例えば、特許文献２参照）。

図６は、従来の液晶光学素子の製造方法における２枚の透明性基板の貼り合せ工程における概略図を示している。

まず、第１の透明性基板１と第２の透明性基板２に、透明導電膜（ＩＴＯ）（図示せず）をそれぞれ成膜した後に、前述した収差補正を行うことができる所望の形状の補正パターン（図示せず）を第１の透明性基板に形成し、第２の透明性基板には、ベタ電極を形成する。さらに、その上層に配向膜（図示せず）を形成する。なお、光ピックアップ装置に要求される仕様に応じて、両方の透明性基板に異なる収差補正パターンを設けても構わない。

そして、第１、第２の透明性基板１，２を、ＩＴＯがそれぞれ内側となる様にシール（図示せず）を介して貼り合せる。前述した２枚の透明性基板の貼り合わせ工程は、図６（ａ）に示すように、第１の透明性基板１表面に設けられたアライメントマーク１１と、第２の透明性基板２表面に設けられたアライメントマーク２１とを、第１の透明性基板１を透かして単焦点の観察顕微鏡５０で取り込み、これらアライメントマーク１１，２１をモニターに写して第１、第２の透明性基板１，２のアライメントを行う。

この２つのアライメントマーク１１，２１がモニター５１に写し出された状態を示したのが、図６（ｂ）である。

第１、第２の透明性基板１，２にそれぞれ設けられたアライメントマーク１１，２１は、Ｘ方向と、それに直交するＹ方向のパターンずれを同時に合わせこむことが出来るマーク形状を有しており、一般的には基板の端部２箇所にそれぞれ同じ形状のアライメントマーク（形状は任意である）を設け、その２箇所のマークを同時に合わせこむことにより、第１、第２の透明性基板１，２のＸ−Ｙ方向に対する基板の貼り合わせを正確に行うことができる。その後、前述したシールを硬化させて、光ピックアップ装置に用いることができるセルを形成する。

その後、シールに設けた注入口から液晶を充填し、その注入口を封孔することで目的の液晶光学素子が完成する。

この様に、１層からなる液晶光学素子に於いては、シール内に混入されたスペーサー、またはシール内側に散布されたスペーサーにより規定される２枚の透明性基板の間隙（ギャップ）が、１０μｍ以下であるため、観察顕微鏡５０にてアライメント倍率を大きくしても、両透明性基板に形成された２つのアライメントマークに焦点を合わせて、高精度のアライメントが施された液晶光学素子を得ることができる。

そして、上述した製造方法に従って形成され、配向膜のラビング方向を直交させた第１と第２の液晶光学素子を２つ用意し、２つの液晶光学素子の光軸を正確に合わせて貼り合せて多層液晶光学素子を得る。そして、この多層液晶光学素子を前述した光ピックアップ装置に搭載することにより、少なくとも光源から発せられるレーザー光の往路および、ディスクからの反射光である復路の両方の収差を補正することができる様になる。

特開２００２−３１９１７２号公報（第２−４頁、第１−３図） 特許第３４０５０８７号公報（第２−３頁、第７、２０図）

上述のような往路と復路の両方に対してそれぞれ収差補正を行う必要がある光ピックアップ装置では、透明性基板の数を少なくして２つの液晶光学素子を一体とした（３枚の透明性基板により２層の液晶光学素子を構成した）小型薄型の多層液晶光学素子が望まれている。しかしながら、この多層液晶光学素子を光ピックアップ装置に用いる技術思想は既に開示がされているが、３枚以上の透明性基板をアライメントして、多層液晶光学素子を形成する具体的な製造方法が未だ開示されていない。

それは、従来の液晶光学素子の製造方法においては、図６に示す様に、２枚の第１、第２の透明性基板１，２をアライメントすることはできても、複数のセルを積層するための３枚以上の透明性基板をアライメントして、多層液晶光学素子を得ることは困難であったからである。

上記問題点をさらに詳細に説明をする。
まず、多層液晶光学素子は、図７（ａ）に示す様に、１層目の第１のセル基板１０１を製造し、次に図７（ｂ）に示す様に、第１のセル基板１０１に第３の透明性基板３を貼り合わせて第２のセル基板２０１を製造する。

この第２のセル基板２０１を作成するときに、それぞれの透明性基板に設けたアライメントマーク１１またはアライメントマーク２１と、第３の透明性基板３に設けたアライメントマーク３１との間に、少なくとも第２の透明性基板２の厚さ（例えば約０．５ｍｍ）以上の厚みが存在することとなる。

そのため、アライメントマーク１１またはアライメントマーク２１と、アライメントマーク３１とが、単焦点の観察顕微鏡５０の焦点深度から外れてしまう。つまり、観察顕微鏡５０の焦点をアライメントマーク１１またはアライメントマーク２１に焦点を合わせると、アライメントマーク３１には焦点が合わなくなってしまうことになる。この様に、第１のセル基板１０１に対し、第３の透明性基板３を正確にアライメントすることができなくなってしまうのである。

これに対し、観察顕微鏡５０のレンズ倍率を下げれば、上述した焦点深度を深くすることができ、複数枚の透明性基板をある程度の誤差を持って貼り合わせることができるが、特に透明性基板の貼り合わせ精度が要求される場合には、アライメント精度が不足してしまい、精度良く基板を貼り合わせることができなくなってしまう。したがって、この観察顕微鏡５０のレンズ倍率を下げることは、光ピックアップ装置に用いる液晶光学素子の製造にとって現実的ではない。

そこで、本発明の目的は、複数枚の透明性基板を精度良く積層配置することができる多層液晶光学素子の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の多層液晶光学素子の製造方法では、基本的に下記記載の方法を採用した。
本発明の多層液晶素子の製造方法は、複数枚の透明性基板を、各透明性基板に形成されたアライメントマークを用いて、各透明性基板のアライメント合わせにより、複数枚の透明性基板を積層配置するセル基板作製工程を有する多層液晶光学素子の製造方法において、セル基板形成工程におけるアライメント合わせを、多重焦点光学系を用いて行うことを特徴とする。

また、本発明の多層液晶光学素子の製造方法は、前述した透明性基板を透してアライメント合わせを行う場合に、多重焦点光学系を用いることを特徴とする。

さらに、本発明の多層液晶光学素子の製造方法は、液晶光学素子の能動領域に電極パターンを有する透明性基板表面に形成されたアライメントマークを用いて、アライメント合わせを行うことを特徴とする。

またさらに、本発明の多層液晶光学素子の製造方法で用いる多重焦点光学系は２重焦点光学系であり、セル基板形成工程が、第１のアライメントマークを有する第１の透明性基板と、第２のアライメントマークを有する第２の透明性基板とを、第１と第２のアライメントマークを用いて貼り合わせる第１のセル基板形成工程と、第１または第２のアライメントマークと第３の透明性基板に設けた第３のアライメントマークとを用いて、第１のセル基板に第３の透明性基板を貼り合わせる第２のセル基板形成工程とを有することを特徴とする。

またさらに、本発明の多層液晶光学素子の製造方法は、前述した第１のセル基板形成工程で使用する第２のアライメントマークが、第２の透明性基板における第１の透明性基板側の表面に設けられていることを特徴とする。

またさらに、本発明の多層液晶光学素子の製造方法は、前述した第１のセル基板形成工程で使用する第２のアライメントマークが、第２の透明性基板における第３の透明性基板側の表面に設けられていることを特徴とする。

以上の説明で明らかなように、本発明の多層液晶光学素子の製造方法によれば、多層液晶光学素子を構成する複数枚の透明性基板のアライメントを高精度で行うことができる様になる。

特に、この方法は、透明性基板を透して基板のアライメント合わせを行う際に有効である。また、補正パターンを有する透明性基板のアライメント合わせの際に本発明の方法を用いれば、多層液晶光学素子に設けた複数種の補正パターンを高精度で多層に積層することができるようになる。

図１に基づいて本発明の多層液晶光学素子の製造方法について説明する。
図１は、本発明の多層液晶光学素子の製造方法に係る、複数枚の透明性基板を多重焦点光学系を用いて貼り合わせる際の原理および方法を示す模式図である。なお、本図面における図１（ａ）は、多重焦点光学系を用いて複数枚の透明性基板を積層配置することができる原理図を示しており、図１（ｂ）は、図１（ａ）における観察顕微鏡５０にて写し出されるアライメントマークの画像を示している。

まず、多重焦点光学系の原理について説明をする。
透明性基板１に設けられたアライメントマーク１１の像は、２重焦点光学系４０の中のプリズム４１とリレーレンズ４３を通り、ミラー４５で光路を変えたのちプリズム４２から観察顕微鏡５０に入射する。また、透明性基板３に設けられたアライメントマーク３１の像は、２重焦点光学系４０の中のプリズム４１で光路を変え、さらにミラー４６で反射され、リレーレンズ４４とプリズム４２から観察顕微鏡５０に入射する。このリレーレンズ４３，４４は、アライメントマーク１１，３１と観察顕微鏡５０の受光面の光路長の差を解消できるように設計されたレンズである。そして、プリズム４２を通過したアライメントマーク１１，３１の像は同じ焦点面を持って観察顕微鏡５０に取り込まれ、モニター５１上に両アライメントマーク１１，３１が表示される。

なお、本図面では、透明性基板の厚み（例えば０．５ｍｍ）以上離れて配置されたアライメントマークを同時に認識できる様に構成された２重焦点光学系４０を用いて多層液晶光学素子を製造する例について以下に示すが、この構成に、さらに基板厚み以上の光路長の差を解消できるように設計された、新たなリレーレンズおよび光路を追加すれば、３重焦点、４重焦点光学系にも対応できる様になる。

図２は、多重焦点光学系を用いて実施例１の多層液晶光学素子を製造する方法を示した図面である。本図面における図２（ａ）は、２枚の透明性基板を貼り合わせて第１のセル基板１０１を製造する工程を示しており、図２（ｂ）は、この第１のセル基板１０１にさらに別の透明性基板を貼り合わせて第２のセル基板２０１を製造する工程を示している。

本実施例における多重焦点光学系は前述した様に２重焦点光学系であり、図２（ａ）に示す様に、波面収差を補正するための第１の補正パターン（図示せず）と、アライメントマーク１１とを有する第１の透明性基板１と、ベタの第１の対向電極（図示せず）と、アライメントマーク２１とを有する第２の透明性基板２とを対向させて配置し、アライメントマーク１１、２１を用いて、両透明性基板の位置ずれを補正した後に、この両透明性基板を固定して第１のセル基板１０１を作る。なお、この第２の透明性基板の対向電極を設けた面とは反対側の面には、第２の対向電極（図示せず）を予め設けてある。

次に、図２（ｂ）に示す様に、第１の透明性基板１に設けたアライメントマーク１１と
、第３の透明性基板３に設けたアライメントマーク３１とを用いて基板の位置調整を行った後に、第１のセル基板１０１に第３の透明性基板３を貼り合わせて基板の固定を行い、３枚の透明性基板からなる第２のセル基板２０１を作る。なお、この第３の透明性基板３には、第２の補正パターンが形成されている。

この工程に於いて、第１の透明性基板１に設けたアライメントマーク１１と、第２の透明性基板２の厚み以上隔てた第３の透明性基板３に設けられたアライメントマーク３１との焦点を、２重焦点光学系４０（図１（ａ）参照）により合わせているため、２つの鮮明なアライメントマーク１１，３１の画像がモニター５１上で認識して、基板の位置合わせをすることができる。

この時、液晶光学素子の補正を行う能動領域内に補正パターンが形成されているのは、第１の透明性基板１と第３の透明性基板３であり、これら２つの補正パターンは、高精度で位置合わせができることになる。なお、ここで示した能動領域とは、液晶光学素子にレーザー光が入射され、そのレーザー光が有する波面収差を実質的に行うことができる領域を指している。

また、第２の透明性基板２における第１の透明性基板１側の面（アライメントマーク２１が形成されている面）の能動領域内にパターンが形成されている場合は、アライメントマーク１１の形状と、アライメントマーク２１との形状を逆にして、アライメントマーク２１、３１を用いて第２のセル基板２０１を作ることもできる。

そして、この第２のセル基板２０１に形成された２つの液晶室に同時に液晶を注入した後に、液晶を注入した注入口を封孔して、多層液晶光学素子が完成する。

この様に形成された多層液晶光学素子の２つの補正パターンは、前述した多重焦点光学系を用いて入射するレーザー光の光軸と正確に合って配置されているため、背景技術で説明をした光ピックアップ装置に、この多層液晶光学素子を搭載すれば、多層液晶光学素子に入射する往路または復路のレーザー光に対して、精度良く収差補正を行うことができる様になる。

なお、上述した多層液晶光学素子には、２つの補正パターンを有する構成として説明を行ったが、本実施例で示した製造方法を用いて、多層液晶光学素子を構成する４つの透明性基板表面の内の３つ、または４つの面に、波面収差を補正するための異なる収差補正パターンをそれぞれ形成することもできる。

次に、上述した実施例１の変形例である実施例２について説明をする。本実施例における多層液晶光学素子の製造方法は、第１のセル基板１０１と第２のセル基板２０１を製造する際に用いるアライメントマーク形状、およびマークの配置位置が、実施例１とは異なっているが、他の製造方法と基本原理は同じである。
図３は、多重焦点光学系を用いて実施例２の多層液晶光学素子を製造する方法を示した図面である。本図面における図３（ａ）は、第１のセル基板１０１を製造する工程を示しており、図３（ｂ）は、第２のセル基板２０１を製造する工程を示している。

実施例１で示した製造方法では、第１のセル基板１０１を作成するのに用いたアライメントマーク１１を、第２のセル基板２０１を作成するときにも用いたが、これらアライメントマーク１１，３１と、第２の透明性基板２に設けられたアライメントマーク２１とが同一視野にあるため、マーク類が煩雑に見えてしまう場合がある。

これを避けるために、まず、図２に示したと同様に図３（ａ）に示すように、第１のセル基板１０１を作製する。続いて、アライメントマーク１１と同一表面であり、且つこのマークとは別の位置に設けられたアライメントマーク１２と、このアライメントマーク１２に相対させて、第３の透明性基板３に設けられたアライメントマーク３２とを用いて、第１のセル基板１０１に第３の透明性基板３を貼り合わせ、３枚の透明性基板からなる第２のセル基板２０１を作ることができる。

ここで得られた第２のセル基板２０１を用いて、多層液晶光学素子を製造する方法は、実施例１と同じであるので、ここでの説明は割愛する。

次に、実施例１に示した多層液晶光学素子の製造方法の変形例である実施例３について説明をする。本実施例における多層液晶光学素子の製造方法は、第１のセル基板１０１と第２のセル基板２０１を製造する際に用いるアライメントマークの配置形態が、実施例１とは異なっており、他の製造方法と基本原理は同じである。
図４は、多重焦点光学系を用いて実施例３の多層液晶光学素子を製造する方法を示した図面である。本図面における図４（ａ）は、第１のセル基板１０１を製造する工程を示しており、図４（ｂ）は、第２のセル基板２０１を製造する工程を示している。

まず、図４（ａ）に示す様に、アライメントマーク１１を有する第１の透明性基板１と、このアライメントマーク１１に対し、基板を挟んで反対側の基板表面に形成されたアライメントマーク２１を有する第２の透明性基板２とを、アライメントマーク１１、２１を用いて貼り合わせ、第１のセル基板１０１を作る。

この工程では、第２の透明性基板２を隔ててアライメントマーク１１、２１とで位置合わせをすることになるが、ここでは、多重焦点光学系（図１参照）を用いているので、アライメントマーク１１とともにアライメントマーク２１にも焦点を合わせることができ、鮮明な２つのアライメントマーク１１，２１の画像をモニター５１上で認識することができる。

次に、第１の透明性基板１に設けたアライメントマーク１１と、第３の透明性基板３に設けたアライメントマーク３１とを用いて、第１のセル基板１０１に第３の透明性基板３を貼り合わせ、３枚の透明性基板からなる第２のセル基板２０１を作る。

なお、アライメントマーク１１の形状と、アライメントマーク２１の形状とをそれぞれ逆の形状として、第１のセル基板１０１と、第３の透明性基板３とを、アライメントマーク２１、３１を用いて基板の位置合わせを行っても構わない。

この時、能動領域内に補正パターンが形成されているのは、第１の透明性基板１と、第３の透明性基板３側の第２の透明性基板２表面、あるいは第３の透明性基板３表面である。これら何れの組み合わせにおいても、各補正パターンは高精度で位置あわせをすることができる。

この様に、本実施例においては、第１のセル基板１０１を作成するのに用いたアライメントマーク２１を、第２のセル基板２０１を作成するときにも用いたが、これらアライメントマーク１１、２１と、第１の透明性基板１に設けられたアライメントマーク１１が同一視野にあるため、マーク類が煩雑に見えてしまう場合がある。

これを避けるため図５に示すように、前述したと同様に、第１のセル基板を作る。続いて、実施例２で示したと同様に、アライメントマーク１１と同一表面に設けられたアライ
メントマーク１３と、第３の透明性基板３に設けられたアライメントマーク３３とを用いて、第１のセル基板１０１に第３の透明性基板３を貼り合わせ、３枚の透明性基板からなる第２のセル基板２０１を作ることもできる。

本発明の多層液晶光学素子の製造方法に係る多重焦点光学系の原理を説明するための模式図である。 本発明の多層液晶光学素子の製造方法における基板貼り合わせ工程を示す図面である。（実施例１） 本発明の多層液晶光学素子の製造方法における他の基板貼り合わせ工程を示す図面である。（実施例２） 本発明の多層液晶光学素子の製造方法におけるさらに他の基板貼り合わせ工程を示す図面である。（実施例３） 本発明の多層液晶光学素子の製造方法におけるさらに他の基板貼り合わせ工程を示す図面である。（実施例３） 従来の液晶光学素子の製造方法におる基板貼り合わせ工程を示す図面である。 従来の多層液晶光学素子の製造方法におる基板貼り合わせ工程を示す図面である。

符号の説明

１ 第１の透明性基板
２ 第２の透明性基板
３ 第３の透明性基板
１１〜１３、２１、３１〜３３ アライメントマーク
４０ 二重焦点光学系
４１，４２ プリズム
４３，４４ リレーレンズ
４５，４６ ミラー
５０ 観察顕微鏡
５１ モニター
１０１ 第１のセル基板
２０１ 第２のセル基板

Claims (6)

1. 複数枚の透明性基板を、前記各透明性基板に形成されたアライメントマークを用いて、前記各透明性基板のアライメント合わせにより、前記複数枚の透明性基板を積層配置するセル基板作製工程を有する多層液晶光学素子の製造方法において、
   前記セル基板形成工程における前記アライメント合わせを、多重焦点光学系を用いて行うことを特徴とする多層液晶光学素子の製造方法。
2. 前記透明性基板を透して前記アライメント合わせを行う場合に、前記多重焦点光学系を用いることを特徴とする請求項１に記載の多層液晶光学素子の製造方法。
3. 前記液晶光学素子の能動領域に電極パターンを有する前記透明性基板表面に形成された前記アライメントマークを用いて、前記アライメント合わせを行うことを特徴とする請求項２に記載の多層液晶光学素子の製造方法。
4. 前記多重焦点光学系は２重焦点光学系であり、
   前記セル基板形成工程は、第１のアライメントマークを有する第１の透明性基板と、第２のアライメントマークを有する第２の透明性基板とを、前記第１と第２のアライメントマークを用いて貼り合わせる第１のセル基板形成工程と、
   前記第１または第２のアライメントマークと第３の透明性基板に設けた第３のアライメントマークとを用いて、前記第１のセル基板に前記第３の透明性基板を貼り合わせる第２のセル基板形成工程とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の多層液晶光学素子の製造方法。
5. 前記第１のセル基板形成工程で使用する前記第２のアライメントマークは、前記第２の透明性基板における前記第１の透明性基板側の表面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の多層液晶光学素子の製造方法。
6. 前記第１のセル基板形成工程で使用する前記第２のアライメントマークは、前記第２の透明性基板における前記第３の透明性基板側の表面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の多層液晶光学素子の製造方法。