JP2006171126A - セル構造光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 注入口を十分な機密性及び接着強度で封止することができ、封止剤の過剰な浸透により有効領域への影響を防ぐことができるセル構造光学素子を提供する。
【解決手段】 液晶光学素子にあって特徴的なのは、注入口６４近辺にシール材６３に一辺が接触するように誘導経路が２重に折れ曲がった誘導パターン６７を設けている。つまり、誘導パターン６７は、注入口６４を囲むように誘導経路を２重に折り曲げし、シール材６３の一部も誘導経路の形成に用いている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セル構造光学素子及びその製造方法に関し、注入口を十分な気密性及び接着強度で封止することができるセル構造光学素子及びその製造方法に関する。

多層構造を持つセル（以下単にセルという）において、セル内に、例えば液晶などの充填物の注入を実行し、注入後に充填物を溢失させないため、或いは品質維持などを目的として、充填物を信頼性の高い状態で封入する方法が必要となる。

従来、液晶表示装置に用いられる液晶パネルにおける、液晶の封入方法としては、図１６に示すように、両基板１１，１２間の周辺部に介在させるシール材１３によるシール部の一部を欠除させて注入口１４を形成し、該注入口１４より減圧注入等の方法でセル内に充填物（液晶）１５を注入した後、注入口１４を樹脂等の封止剤１６で封止する方法がある（下記特許文献１）。

また、同様に液晶表示装置に用いられる液晶パネルにおける、液晶の他の封入方法としては、図１７に示すように、両基板２１、２２間の外周部にシール材２３を介在させてシールし、一方の基板２１に穴をあけ、注入・封止口２４として使用し、充填物２５を注入口２４から内部に注入した後、封止剤樹脂２６にて注入口２４を封止する方法がある（下記特許文献２）。

また、下記特許文献２には、さらに他の封入方法として、図１８に示すように、両基板３１、３２間の外周部にシール材３３を介在させてシールし、一方の基板３１に穴をあけ、注入・封止口３４として使用し、充填物３５を注入口３４から内部に注入した後、封止剤樹脂３６にて注入口３４を封止する方法であり、かつ注入口３４の近傍に補助シール３７を設けた方法が記載されている。

ところで、液晶をセル内に充填してなる素子としては、最近、液晶を利用した液晶光量調整装置のような光学素子が用いられるようになった。この液晶光量調整装置は、カメラ一体型ビデオ記録装置、電子スチルカメラなどにあって、絞り値を変更する羽絞りに代わって配置される。この液晶光量調整装置は、入射光の全面に亘って光透過率がほぼ均一でしかも連続的に調節することができるため回折現象による解像劣化を生じさせることなく光量を調整することができる。また、羽絞りを通すと光の焦点がずれてしまうことがあるが、液晶光量調整装置を使うと焦点のずれはなくなる。

図１９は、液晶光量調整装置４２を用いたカメラの光学系の要部を示す図である。被写体からの光は、レンズ４１でほぼ平行光に調整され、液晶光量調整部４２に入射する。液晶光量調整部４２は、入射された光の入射面全面に亘ってほぼ均一に光透過率を変化させるので、入射光はほぼ均一に減光されて当該液晶光量調整部４２から射出される。液晶光量調整部４２にて減光されて射出された光はレンズ４３に入射する。

レンズ４３に入射された光は、このレンズ４３によって撮像部４４の面上に結像される。レンズ４３は、移動機構により光軸に沿って液晶光量調整部４２と撮像部４４との間で移動することにより、焦点深度の範囲内で光を撮像部４４に結像させる。

撮像部４４からの出力は、信号処理回路４６で所望の映像信号方式に合わせて処理され、信号処理回路４６からマイクロコンピュータ４７や表示装置や記録装置などに出力される。

液晶光量調整部４２は、駆動回路４５によって駆動される。駆動回路４５は、例えばパルス状の電圧の駆動パルスを生成し、液晶光量調整部４２に供給する。液晶光量調整部４２は、駆動パルスのパルス形状に応じて光透過率を変化させる。

図２０は、液晶光量調整部４２の構成を示す断面図である。図２０において、液晶光量調整部４２は、基板５１ａ、５１ｂ、電極５２ａ、５２ｂ、配向膜５３ａ、５３ｂ及び液晶５４を備えて構成される。

基板５１ａの一方の面上に電極５２ａが形成され、電極５２ａの面上に配向膜５３ａが形成される。同様に、基板５１ｂの一方の面上に電極５２ｂが形成され、電極５２ｂの面上に配向膜５３ｂが形成される。そして、これらが配向膜５３ａと配向膜５３ｂとが対向するように所定の間隔、例えば２．５μｍで図示しないシール材によりシールされ、そこに生じた間隙に液晶５４が充填される。

基板５１ａ、５１ｂは、透明な部材、例えばガラスやプラスチックフィルムなどであり、電極５２ａ、５２ｂは、透明な電極、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などである。配向膜５３ａ、５３ｂは、液晶５４の素材に合わせて選択される。液晶５４は、例えば２色ゲストホスト液晶を利用できる。

電極５２ａ、５２ｂ間に電位差がない場合では、液晶分子の配向は、液晶分子と配向膜５３ａ、５３ｂとの間および液晶分子同士の分子間力によって決まる。そして、電極５２ａ、５２ｂ間の電位差がある場合では、液晶分子が分極し電極５２ａ、５２ｂ間の電界との間でクーロン力が発生する。したがって、電位差がある場合では、液晶分子の配向は、このクーロン力と上述の分子間力との釣り合いによって決まる。このため、電極５２ａ、５２ｂ間の電位差を変更することによって液晶分子の配向を変更することができるから、液晶光量調整部４２の光透過率を変更することができる。そして、両電極５２ａ、５２ｂが略平行に配置されているので、この間に生じる電界は、電極５２ａ、５２ｂに平行な平面内で略均一となっている。したがって、液晶光量調整部４２の光透過率を略均一にすることができる。

以上に説明した液晶光量調整部４２は、サイズが（８ｍｍ〜２０ｍｍ）×（８ｍｍ〜２０ｍｍ）の方形に形成される。また、液晶の充填される間隙は、例えば、１．５μｍ〜３．０μｍとされる。例えば、間隙の厚みを２．５μｍとする場合には、その誤差は０．１μｍの精度が要求される。特許文献１、特許文献２に記載の液晶パネルが使用される液晶表示装置に比して、大きさ（サイズ）及び液晶の充填される間隙は著しく小さなものになる。また、液晶パネルが、電圧印加をオン／オフして光らせるか光らせないかを制御するのに対し、液晶光量調整部４２は、電圧を変えて透過率を可変するので、液晶が注入された後の厚みの精度を高くすることが求められる。つまり、表面性として、厚みに均一性が求められ、厚みムラが生じるのを防ぐ必要がある。

特開平９−２３０３５７号公報 特開平６−００３６８１号公報

上記特許文献１に記載の液晶封入方法にあっては、封止剤として用いる樹脂の接着性が基板の厚みや表面性（厚みの均一性）の制約に依存するため、液晶部の厚みが薄いと少量の封止剤しか使えない。また、樹脂が硬化後に基板部との接着部を引っ張ることを考慮すればサイズの小さな液晶光学素子には多量の封止剤は使えない。しかし、あまりにも封止剤の量を少なくしすぎると封止が不完全で、注入口の気密性が低下し、注入口を樹脂で封止するときに封止の信頼性が弱くなる。一方、封止樹脂の流動性による充填物への浸透は、液晶光学素子の有効部の特性を劣化させるという欠点もある。

特に、上記図１６を参照した液晶の封入方法を、上記液晶光量調整部のような、表示用の液晶パネルに比して著しく小さく、厚みの精度が求められる液晶セルに適用すると、図１６に示すように、封止樹脂１６の充填物（液晶）１５への浸透が有効領域１７にほんの２ｍｍほどでもかかってしまったときには、その部分には色ムラ生じてしまい、例えば有効領域が８ｍｍ×８ｍｍであれば、１０％〜１５％程有効領域を損失することになる。

これでは、上記液晶光量調整部に求められる光透過率の下限〜上限が２０％〜８０％であっても、３０％〜７０％ほどの光透過率しか得られないことになる。つまり、光の透過率を制御することによる、上記結像の明るさの調整が、暗くする及び明るくするという両方の機能が低下してしまうことにより、暗くならないこともあるし、明るくならないこともあるということになってしまう。

また、上記特許文献２に記載の液晶封入方法にあっては、注入口の穴径が大きいほど封止の信頼性に弱いという欠点がある。また、封止剤の流動性や加熱封止で穴周辺の充填物への浸透によりセル有効領域の特性劣化という問題もある。封止後に樹脂と穴外周の界面から容易に水分がセル内部に侵入し、気泡や充填物漏れなどを引き起こし、セルの特性を低下してしまうという不具合が発生してしまう。

特に、上記図１７を参照した液晶の封入方法を、上記液晶光量調整部のような、表示用の液晶パネルに比して著しく小さく、厚みの精度が求められる液晶セルに適用したときも、図１７に示すように、封止樹脂２６の充填物（液晶）２５への浸透が有効領域２７にほんの２ｍｍほどでもかかってしまったときには、その部分には色ムラが生じてしまい、例えば有効領域が８ｍｍ×８ｍｍであれば、１０％〜１５％程有効領域を損失することになる。

上述したように、この場合でも、同様に上記液晶光量調整部に求められる光透過率の下限〜上限が２０％〜８０％であっても、３０％〜７０％ほどの光透過率しか得られないことになる。

また、上記図１８を参照した液晶の封入方法を、上記液晶光量調整部に適用したときも、流動性のある封止樹脂３６を直線状の補助シール３７とシール材３３との間だけに留めておくのは難しい。サイズの関係から補助シール３７は有効領域３８に接近して設けなければならず、よって、流動しないように封止剤を途中で止めるのが難しい補助シール３７において、少しでも封止剤が漏れてしまうとすぐに有効領域３８にかかってしまうことになる。

よって、封止樹脂３６の充填物（液晶）３５への浸透が有効領域３８にほんの２ｍｍほどでもかかってしまったときには、その部分には色ムラが生じてしまい、例えば有効領域が８ｍｍ×８ｍｍであれば、１０％〜１５％程有効領域を損失することになる。

上述したように、この場合でも、同様に上記液晶光量調整部に求められる光透過率の下限〜上限が２０％〜８０％であっても、３０％〜７０％ほどの光透過率しか得られないことになる。

また、上記特許文献１及び特許文献２に記載された液晶封入方法においては、封止剤である樹脂が硬化したときに基板との間で発生する収縮により、上記液晶部の表面性、すなわち厚みの均一が妨げられることになる。これは、上記封止剤の収縮に対する強度の面でも十分な強度を得ることができないからである。

このように、液晶光学素子の製造にあっては液晶の封止の信頼性、表面性、有効領域の確保、加工性に優れていることが要求されるが、これまでの方法がこれらの点について未だ不十分であり、実用化する上での解決すべき課題となっている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、注入口を十分な機密性及び接着強度で封止することができ、封止剤の過剰な浸透により有効領域への影響を防ぐことができるセル構造光学素子及びその製造方法の提供を目的とする。

本発明に係るセル構造光学素子は、上記課題を解決するために、複数の基板とシール材により形成された空セルに充填物を注入し、当該充填物を封止剤により封止して形成したセル構造体を光の透過率を変更する光学素子として用いてなるセル構造光学素子であって、上記充填物及び封止剤を注入する注入口と、上記注入口を囲んで形成される誘導パターンとを備え、上記誘導パターンを上記充填物を誘導する誘導経路を上記注入口を囲むように重ねて形成する。

このため、本発明のセル構造光学素子は、予め基板の所定の位置に形成された注入口付近に、誘導パターンを形成し、セル作製後に注入口を封止剤樹脂で封止するとき、樹脂を誘導パターンの誘導経路にしたがって浸透させることができる。

本発明に係るセル構造光学素子の製造方法は、上記課題を解決するために、複数の基板とシール材により形成された空セルに充填物を注入し、当該充填物を封止剤により封止して形成したセル構造体を光の透過率を変更する光学素子として用いてなるセル構造光学素子の製造方法であって、上記充填物及び封止剤を注入する注入口を形成する工程と、上記注入口を囲んで形成される誘導パターンを形成する工程とを備え、上記誘導パターンを形成する工程は、上記充填物を誘導する誘導経路を上記注入口を囲むように重ねて誘導パターンを形成する。

本発明によれば、注入口の近辺に誘導パターンを設けることにより、液晶を封止するとき、封止剤が、形成された細長い曲線経路を通ってセル内部に浸透される。そのため、封止時の封止剤の流れが有効領域外に留まり、液晶セルの品質を保持することができる。

また、封止の樹脂量が経路の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要も無く、封止信頼性を向上させることができる。また、注入口付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができ、かつ封止部の強度を上げることができる。また、セル構造体の表面性、すなわち厚みの均一性を確保することができる。さらに、多層構造セルの小型化も実現できる。

この結果、今までにない封止部の気密性の高い、封止剤の過剰な引き込みを確実に抑える高性能なセル構造の光学素子を実現することができる。

以下、本発明のいくつかの実施形態について、代表的なセル構造体である液晶セルを用いた場合について、図１〜図１５を参照して説明する。この液晶セルは、前述した液晶光量調整装置のような液晶光学素子として用いられる。例えば、光量調整装置は、サイズが（８ｍｍ〜２０ｍｍ）×（８ｍｍ〜２０ｍｍ）の方形に形成される。また、液晶の充填される間隙は、例えば、１．５μｍ〜３．０μｍとされる。例えば、間隙の厚みを２．５μｍとする場合には、その誤差は０．１μｍの精度が要求される。封入される液晶としては例えば２色ゲストホスト液晶を用いる。

液晶表示装置用の液晶パネルに比して、大きさ（サイズ）及び液晶の充填される間隙は著しく小さなものになる。また、液晶パネルが、電圧印加をオン／オフして光らせるか光らせないかを制御するのに対し、液晶光量調整部は、電圧を変えて透過率を可変するので、液晶が注入された後の厚みの精度を高くすることが求められる。つまり、表面性として、厚みに均一性が求められ、厚みムラが生じるのを防ぐ必要がある。

そこで、第１の実施の形態の液晶光学素子は、図１に示すように、例えば、ガラスやプラスチックフィルムのような透明な基板である両基板６１、６２のうちの、基板６１に液晶注入、及び液晶封入のための封止剤注入のために穴を打ち抜いて注入口６４を形成し、両基板６１、６２をシール材６３によって貼り合わせて空セルを形成する。この空セルに注入口６４から内部に液晶６５を注入する。液晶６５の注入後に、注入口６４を例えば紫外線硬化樹脂のような封止剤樹脂６６で封止する。ただし、この液晶光学素子にあって特徴的なのは、注入口６４近辺にシール材６３に一辺が接触するように誘導経路が２重に折れ曲がった誘導パターン６７を設けている。つまり、誘導パターン６７は、注入口６４を囲むように誘導経路を２重に折り曲げし、シール材６３の一部も誘導経路の形成に用いている。

もちろん、基板６１及び基板６２には、シール材６３に囲まれた内側に、互いの対向面上にそれぞれ、例えばＩＴＯからなる透明電極及び配向膜を積層している。よって、基板６１上の電極のさらに面上に形成された配向膜と、基板６２上の電極のさらに面上に形成された配向膜とが所定の間隔、例えば２．５μｍでシール材６３によりシールされ、そこに生じた間隙に液晶６５が充填される。

図２は、誘導パターン６７の拡大図である。注入口６４は誘導経路６８を２重に折り曲げるように形成された誘導パターン６７及びシール剤６３によって取り囲まれている。誘導パターン６７は、注入口６４の穴径をｂ、注入口６４両側の誘導シール６７ａと誘導シール６７ａに挟まれた外寸をａとするとき、注入口の穴径ｂとシール間の外寸ａにａ／ｂ＜２という関係を成り立たせて形成される。

また、注入口６４を囲む１重目の誘導経路が２重目に出る出口の幅をｃとするとき、ｃとｂにはｃ＜ｂという関係を成り立たせる。よって、ｃ＜ｂ＜ａという関係も成り立つ。

さらに、誘導シール６７ａと誘導シール６７ａとの間の誘導経路６８の幅をｅとするとき、ｅ＜ｂという関係を成り立たせてもよい。つまり、ａはｂより大きいが、ｅはｂより小さいという関係である。

例えば、注入口６４の穴径は０．５〜１．５ｍｍである。なお、液晶光学素子として用いるために均一性を保つ必要のある厚みは１．５μｍ〜３．０μｍであり、例えば２．５μｍとするときには、±０．１μｍを許容誤差とする。

図３は、注入口６４と、その周辺に形成した誘導パターン６７を要部とした液晶光学素子の断面図である。透明基板６１と透明基板６２とをシール材６３によりシールして液晶封入層を形成し、注入口６４から液晶を注入した後に、封止剤樹脂６６を誘導パターン６７から入れて、液晶を封入している。封止剤樹脂６６は、注入口６４から誘導パターン６７の誘導シール６７ａに導かれて誘導経路６８に入り、液晶６５を封入している。

図４は、上記液晶光量調整部のような液晶光学素子を製造するための製造方法の処理手順を示すフローチャートである。

先ず、基板６１、６２にシール材６３及び誘導パターン６７を形成する（ステップＳ１）。基板６１は、透明なガラスやフィルムなどであり、既に注入口６４となる穴が打ち抜き形成されている。シール材６３は、熱硬化樹脂からなり、基板の外枠に例えば印刷される。このときの基板に印刷されたシール材６３の厚みの合計は、液晶部の厚み２．５μｍとなる。また、同じく熱硬化樹脂を用い、同工程にて上記誘導パターン６７を印刷により形成する。もちろん、シール材６３及び誘導パターン６７はディスペンスにより形成してもよい。

次に、両基板６１、６２を位置合わせし、所定温度の加熱処理を所定時間だけ行い、熱硬化樹脂からなるシール材６３及び誘導パターン６７を硬化させて基板を貼り合わせる。これにより、液晶が注入される空セルが作成される（ステップＳ２）。

次に、液晶注入工程に入る（ステップＳ３）。光学素子として用いる場合には、穴径を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとするので、ここでは液晶を滴下注入する。具体的には、脱気真空にした部屋に上記空セルを置き、注入口となる穴に液晶を滴下する。そして、部屋を常圧に戻すと、液晶は空セルの中に入っていく。

次に、封止剤注入工程に入る（ステップＳ４）。液晶の注入されたセルを例えば加熱し、膨張させて液晶をはみ出させ、はみ出した液晶を吸い取り、そこに紫外線硬化樹脂からなる封止剤をたらして冷やすことにより封止剤を注入する。注入口６４の穴の周りには、２重に折り曲げられ、かつ上記図２に示した寸法の誘導経路６８が形成されているので、封止剤は有効領域６９にかかることはない。次に、封止剤に紫外線を当て、紫外線硬化樹脂からなる封止剤を硬化させることにより、液晶の封入を終わる（ステップＳ５）。

以上に説明したように、光量調整装置の液晶を封入するために用いた誘導パターン６７は、注入口６４から液晶セル内部に封止剤樹脂６６を浸透させることができる。かつ、注入口６４からセル内部に封止剤を浸透させる２重に折り曲げた形状の誘導経路を形成することにより、封止時の封止剤の流れが有効領域６９外に留まり、液晶セルの品質を保持することができる。封止剤樹脂６６の量が誘導経路６８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板６１、６２の注入口６４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に折り曲げるために誘導シール６７ａを大、小略コの字形状にシール剤６３に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂６６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材６３と同時に誘導パターン６７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

第２の実施の形態の液晶光学素子は、図５に示すように、注入口６４及び誘導パターン６７を、紙面の上部左側であって、シール材６３の作るコーナーに形成してなる。この液晶光学素子にあっても、図６に示すように、注入口６４は誘導経路６８を２重に折り曲げるように形成された誘導パターン６７及びシール材６３によって取り囲まれている。誘導パターン６７の各寸法は、上述の通りである。ここでは、説明を省略する。

この液晶光学素子は、注入口６４の外縁のシール材６３が誘導パターン６７の一部を構成しているので、液晶有効領域６９をより広くとることができる。また、上記図４に示した処理手順により液晶を封入できる。

この第２の実施の形態の液晶光学素子でも、液晶を封入するために用いた誘導パターン６７は、注入口６４から液晶セル内部に封止剤樹脂６６を浸透させることができる。かつ、注入口６４からセル内部に封止剤を浸透させる２重に折り曲げた形状の誘導経路を形成することにより、封止時の封止剤の流れが有効領域６９外に留まり、液晶セルの有効領域６９をより広くとることができ、かつ品質を保持することができる。

また、封止剤樹脂６６の量が誘導経路６８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板６１、６２の注入口６４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に折り曲げるために誘導シール６７ａを大、小略コの字形状にシール材６３に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂６６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材６３と同時に誘導パターン６７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

第３の実施の形態の光学液晶素子は、図７に示すように、両基板７１、７２のうちの、基板７１に液晶注入及び封止剤注入のために穴を打ち抜き注入口７４を設け、両基板７１、７２をシール材７３によって貼り合わせてから、注入口７４を通してセル内部に液晶７５を注入し、その注入口７４を封止剤樹脂７６で封止してなる。ただし、この液晶光学素子にあって特徴的なのは、注入口７４近辺にシール材７３に一辺が接触するように誘導経路を２重に同心円状に有する誘導パターン７７を設けている。つまり、誘導パターン７７は、注入口７４を囲むように誘導シールにより誘導経路を２重に同心円状に形成し、シール材７３の一部も誘導経路に用いている。

この誘導パターン７７も上記図２に示したのと略同様の寸法関係を持つ。特に、誘導シールと誘導シールとの間の誘導経路の幅をｅとするとき、ｅ＜ｂという関係を成り立たせる。

例えば、注入口７４の穴径は０．５〜１．５ｍｍである。なお、液晶光学素子として用いるために均一性を保つ必要のある厚みは１．５μｍ〜３．０μｍであり、例えば２．５μｍとするときには、±０．１μｍを許容誤差とする。

この液晶光学素子も、上記図４に示したのと同様の処理手順により、液晶を封入することができる。よって、この液晶光学素子でも、液晶を封入するために用いた誘導パターン７７は、注入口７４から液晶セル内部に封止剤樹脂７６を浸透させることができる。かつ、注入口７４からセル内部に封止剤を浸透させる２重に同心円状に形成した誘導経路により、封止時の封止剤の流れが有効領域７９外に留まり、液晶セルの有効領域７９を広くとることができ、かつ品質を保持することができる。

また、封止剤樹脂７６の量が誘導経路７８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板７１、７２の注入口７４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に同心円状に形成するために誘導シールを大、小略円形にシール材に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂７６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材７３と同時に誘導パターン７７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

第４の実施の形態の液晶光学素子は、図８に示すように、注入口７４及び誘導パターン７７を、紙面の上部左側であって、シール材７３の作るコーナーに形成してなる。この液晶光学素子にあっても、注入口７４は誘導経路７８を２重に同心円状に形成した誘導パターン７７及びシール材７３によって取り囲まれている。誘導パターン７７の各寸法は、上述の通りである。ここでは、説明を省略する。

この液晶光学素子は、注入口７４の外縁のシール材７３が誘導パターン７７の一部を構成しているので、液晶有効領域７９をより広くとることができる。また、上記図４に示した処理手順により液晶を封入できる。

この第４の実施の形態の液晶光学素子でも、液晶を封入するために用いた誘導パターン７７は、注入口７４から液晶セル内部に封止剤樹脂７６を浸透させることができる。かつ、注入口７４からセル内部に封止剤を浸透させる２重の同心円状に形成した誘導経路により、封止時の封止剤の流れが有効領域７９外に留まり、液晶セルの有効領域７９をより広くとることができ、かつ品質を保持することができる。

また、封止剤の樹脂７６の量が誘導経路７８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板７１、７２の注入口７４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に折り曲げるためにシールを大、小略コの字形状にシール剤に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂７６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材７３と同時に誘導パターン７７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

第５の実施の形態の液晶光学素子は、図９に断面を示すように、基板を３枚用い、液晶セルを２層構造にした場合の多層構造セルである。液晶セルを２層構造にすることにより、第１層目と第２層目の配向の向きを逆にできる。これにより、光の入射及び出射のレンジを拡げることができる。よって、１層だけの場合よりも、光学特性を向上することができ、透過率をよりリニアに可変することができる。

ガラス、あるいはプラスチックフィルムのような基板８１、８２、８３を用い、基板８１と基板８２とをシール材８９で接着することにより第１の液晶封入層を、また基板８２と基板８３とをシール材８９で接着することにより第２の液晶封入層を形成する。この場合、液晶は例えば同一種類の２色ゲストホスト液晶を用いる。

先ず、基板８１には第１の液晶封入層に液晶、封止剤を注入するために直径１ｍｍの穴を打ち抜いて第１の注入口８４を設ける。基板８２には第２の液晶封入層に液晶、封止剤を注入するために直径０．５ｍｍの穴を打ち抜いて第２の注入口８５を設ける。ここで、第１の注入口８４と第２の注入口８５は、それぞれの基板がシール材により接着された場合に同心円状になる位置に形成される。

第１の液晶封入層を形成するために基板８１と基板８２はシール材８９により接着される。シール材８９は前述したシール材形成工程により、誘導パターン８７と共に例えば印刷により形成されている。第２の液晶封入層を形成するために基板８２と基板８３もシール材８９により接着される。このシール材８９も前述したシール材形成工程により、誘導パターン８７と共に例えば印刷により形成されている。

二つの誘導パターン８７は、図１、図２等に示したように、第１の注入口８４、第２の注入口８５を囲むように誘導経路８８を２重に折り曲げた誘導シール８７ａによって形成されている。もちろん、図７等に示したような、第１の注入口８４を囲むように誘導経路を２重に同心円状に誘導シールにより形成した構成のパターンでもよい。

第１の液晶封入層に液晶、封入剤を注入するための第１の注入口８４と、第２の液晶封入層に液晶、封入剤を注入するための第２の注入口８５は、上述したように、その径を異ならせている。第１の注入口の径は１．０ｍｍであり、第２の注入口の径は０．５ｍｍである。

第１の液晶封入層及び第２の液晶封入層に液晶を封入したのち、上記図４に示した手順のステップＳ４により封止剤を注入するが、第１の注入口８４から封止剤を入れ、第２の注入口８５を通して第２の液晶封入層に封止剤を送ることになる。このとき、上述したように、第１の注入口の径（１．０ｍｍ）を第２の注入口の径（０．５ｍｍ）よりも大きくすることにより、第１の液晶封入層の第２の注入口の周辺と基板８２との間に、肩部９０を形成している。この肩部９０を形成することにより、封止剤８６が第１の液晶封入層の誘導パターン８７に入り易いようにしている。もしも、第１の注入口８４と第２の注入口８５の径が同一で同心円状に形成した場合には、封止剤はストレートに第２の液晶封入層に落下してしまい、第１の液晶封入層には行き渡り難くなる。よって、第１の注入口８４の径を第２の注入口８５の径よりも大きくし、肩部９０を形成している。

よって、この液晶光学素子でも、液晶を封入するために用いた誘導パターン８７は、注入口８４、８５から同時に液晶セル内部に封止剤樹脂８６を浸透させることができる。また、注入口８４からセル内部に封止剤を浸透させる誘導パターン８７により、封止時の封止剤の流れが有効領域外に留まり、液晶セルの有効領域をより広くとることができ、かつ品質を保持することができる。

また、封止剤の樹脂８６の量が誘導経路８８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板８１、８２の注入口８４、８５付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に折り曲げるためにシールを大、小略コの字形状にシール材に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂８６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材８３と同時に誘導パターン８７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

第６の実施の形態の液晶光学素子も、図１０に断面を示すように、基板を３枚用い、液晶セルを２層構造にした場合の多層構造セルである。しかし、この液晶光学素子は、１層目と２層目とで異なる種類の液晶を用いている。

先ず、基板９１には第１の液晶封入層に液晶、封止剤を注入するために直径１ｍｍの穴を打ち抜いて第１の注入口９４を設ける。基板９３には第２の液晶封入層に液晶、封止剤を注入するために直径１．０ｍｍの穴を打ち抜いて第２の注入口９５を設ける。ここで、第１の注入口９４と第２の注入口９５は、径が同じでも異なっていてもよい。

第１の液晶封入層を形成するために基板９１と基板９２はシール材９９により接着される。シール材９９は前述したシール材形成工程により、誘導パターン９７と共に例えば印刷により形成されている。第２の液晶封入層を形成するために基板９２と基板９３もシール材９９により接着される。このシール材９９も前述したシール材形成工程により、誘導パターン９７と共に例えば印刷により形成されている。

二つの誘導パターン９７は、図１、図２等に示したように、第１の注入口９４、第２の注入口９５を囲むように誘導経路９８を２重に折り曲げた誘導シール９７ａによって形成されている。もちろん、図７等に示したような、第１の注入口９４、第２の注入口９５を囲むように誘導経路を２重の同心円状に、誘導シール９７ａで形成した構成のパターンでもよい。

第１の液晶封入層と第２の液晶封入層は、基板９２によって分けられており、よって各液晶封入層への液晶、封止剤の注入は、第５の実施の形態のように、二つの注入口を共に用いて一度に行われるわけではない。特に、第１の液晶封入層と第２の液晶封入層には異なった種類の液晶が注入される。

よって、この液晶光学素子でも、液晶を封入するために用いた誘導パターン９７は、注入口９４、９５から液晶セル内部に封止剤樹脂９６を浸透させることができる。かつ、注入口９４、９５からセル内部に封止剤を浸透させる誘導パターン９７により、封止時の封止剤の流れが有効領域外に留まり、液晶セルの有効領域をより広くとることができ、かつ品質を保持することができる。

また、封止剤の樹脂９６の量が誘導経路９８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板９１、９２の注入口９４、９５付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に折り曲げるためにシールを大、小略コの字形状にシール材に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂９６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材９３と同時に誘導パターン９７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

以上に説明した第１の実施の形態〜第６の実施の形態の液晶光学素子は、注入口を基板に打ち抜いて形成したが、シール切り欠き部から注入口を形成してもよい。以下、シール切り欠き部から注入口を形成した実施の形態を挙げる。

図１６に示した従来のこの種の液晶セルとしては、基板１１，１２の外周部がシール剤１３によって貼り合わせられるとともに、シール剤で貼り合わさられていない周辺部の断面部分に注入口１４が形成され、この注入口１４を通して内部に液晶が注入された後に、基板の断面が封止剤で封止されることにより構成されるものであった。

ところが、封止剤として用いる樹脂の接着性が基板の厚みや表面性（厚みの均一性）の制約に依存するため、液晶部の厚みが薄いと少量の封止剤しか使えない。また、樹脂が硬化後に基板部との接着部を引っ張ることを考慮すればサイズの小さな液晶光学素子には多量の封止剤は使えない。しかし、あまりにも封止剤の量を少なくしすぎると封止が不完全で、注入口の気密性が低下し、注入口を樹脂で封止するときに封止の信頼性が弱くなる。一方、封止樹脂の流動性による充填物への浸透は、液晶光学素子の有効部の特性を劣化させるという欠点もある。

このため、本発明の第７の実施の形態としては、図１１に示すように、両基板１０１，１０２間の周辺部に介在させるシール材１０３によるシール部の一部を欠除させて注入口１０４を形成し、該注入口１０４より減圧注入等の方法でセル内に充填物（液晶）１０５を注入した後、注入口１０４を樹脂等の封止剤１０６で封止する。

ここで、注入口１０４は、シール部の一部切り欠き部を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとし、基板間の空隙を１．５μｍ〜３．０μｍとしている。特に、間隙の厚みを２．５μｍとする場合には、その誤差は０．１μｍの精度が要求される。封入される液晶としては例えば２色ゲストホスト液晶を用いる。

特に、この実施の形態では、シール切り欠き部の注入口１０４近辺に誘導パターン１０７を設け、注入口１０４は、この誘導パターン１０７及びシール剤１０３によって取り囲まれ、注入口１０４から液晶セル内部に樹脂を浸透させるようにする。

図１２は、誘導パターン１０７の拡大図である。注入口１０４は誘導経路１０８を２重に折り曲げるように形成された誘導パターン１０７及びシール剤１０３によって取り囲まれている。誘導パターン１０７は、注入口１０４のシール材切り欠き部の幅をｂとするとき、誘導経路１０８の幅をそれ（ｂ）よりも狭くする。

この液晶光学素子によれば、図４のステップＳ１にてシール剤１０３と同時に誘導パターン１０７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。また、注入口１０４からセル内部に封止剤を浸透させるための２重に折れ曲がった長く狭い誘導経路１０８の誘導パターン１０７を形成することにより、封止時の封止剤の流れが有効領域１０９外に留まり、液晶セルの品質を保持することができる。封止剤樹脂１０６の樹脂量が経路の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤１０６の浸透量を厳密に制御する必要もない。両基板１０１，１０２の注入口１０４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させている。これにより、さらに、封止信頼性を向上させることができ、セル小型化も実現できる。

第８の実施の形態の液晶光学素子は、図１３に示すように、シール材１０３の一部を切り欠いて形成した注入口１０４及び誘導パターン１０７を、紙面の上部左側であって、シール材１０３の作るコーナーに形成してなる。この液晶光学素子にあっても、図１４に示すように、注入口１０４は誘導経路１０８を２重に折り曲げるように形成された誘導パターン１０７及びシール材１０３によって取り囲まれている。誘導パターン１０７は、注入口１０４のシール材切り欠き部の幅をｂとするとき、誘導経路１０８の幅をそれ（ｂ）よりも狭くする。

この液晶光学素子は、注入口１０４の外縁のシール材１０３が誘導パターン１０７の一部を構成しているので、液晶有効領域１０９をより広くとることができる。また、上記図４に示した処理手順により液晶を封入できる。

この第８の実施の形態の液晶光学素子でも、液晶を封入するために用いた誘導パターン１０７は、注入口１０４から液晶セル内部に封止剤樹脂１０６を浸透させることができる。かつ、注入口１０４からセル内部に封止剤を浸透させる２重に折り曲げた形状の誘導経路１０８を形成することにより、封止時の封止剤の流れが有効領域１０９外に留まり、液晶セルの有効領域１０９をより広くとることができ、かつ品質を保持することができる。

また、封止剤樹脂１０６の量が誘導経路１０８の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板１０１、１０２の注入口１０４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を２重に折り曲げるために誘導シール１０７ａを大、小略コの字形状にシール材１０３に一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂１０６が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材１０３と同時に誘導パターン１０７を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

なお、第７及び第８の実施の形態は、シール材１０３を切り欠いて形成した注入口１０４を用いる構成を、基板が２枚の単層構造セルに適用した実施例であったが、本発明は、これに限らず、基板を３枚以上用いた２層以上の液晶層を構成するときも同様の効果を得ることができる。

なお、第１〜第８の実施の形態では、各液晶光学素子を１個づつ製造する如く説明してきたが、実際の製造ラインでは、１６個の液晶光学素子を１枚の大判から個片セルとして分割して形成している。図１５は、上記第４の実施の形態の液晶光学素子を形成した方法を適用して、４セル毎に液晶を封止剤で封止して形成した大判の構成を示す。封止後に個片ダイシングにより大判から１６個のセルを個片化して形成する。

大判用の基板１１１，１１２には、４セル毎に共有するように注入口１１４を打ち抜いて形成している。

上記図４に示した処理手順にしたがって説明すると、先ず、基板１１、１１２にシール材及び誘導パターン１１５を形成する（ステップＳ１）。シール材は、熱硬化樹脂からなり、基板の外枠に例えば印刷される。このときの基板に印刷されたシール材の厚みの合計は、液晶部の厚み２．５μｍとなる。また、同じく熱硬化樹脂を用い、同工程にて上記誘導パターン１１５を印刷により形成する。もちろん、シール材及び誘導パターン１１５はディスペンスにより形成してもよい。

次に、両基板１１１、１１２を位置合わせし、所定温度の加熱処理を所定時間だけ行い、熱硬化樹脂からなるシール材及び誘導パターン１１５を硬化させて基板を貼り合わせる。これにより、液晶が注入される空セルが作成される（ステップＳ２）。

次に、液晶注入工程に入る（ステップＳ３）。光学素子として用いる場合には、穴径を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとするので、ここでは液晶を滴下注入する。上述したように、脱気真空にした部屋に上記空セルを置き、注入口となる穴に液晶を滴下する。そして、部屋を常圧に戻すと、液晶は空セルの中に入っていく。

次に、封止剤注入工程に入る（ステップＳ４）。液晶の注入されたセルを例えば加熱し、膨張させて液晶をはみ出させ、はみ出した液晶を吸い取り、そこに紫外線硬化樹脂からなる封止剤をたらして冷やすことにより封止剤を注入する。各注入口１１４の穴の周りには、同心円状に形成された誘導経路が設けられているので、封止剤は個々のセルの有効領域にかかることはない。次に、封止剤に紫外線を当て、紫外線硬化樹脂を硬化させることにより、液晶の封入を終わる（ステップＳ５）。その後、ダイシングにより大判から１６個のセルを個片化して取り出す。

この大判状の複数セルを注入口１１４及び誘導パターン１１５を共通にして形成する図１５の構成でも、光量調整装置の液晶を封入するために用いた誘導パターン１１５は、注入口１１４から液晶セル内部に封止剤樹脂を浸透させることができる。かつ、注入口１１４からセル内部に封止剤を浸透させる同心円状の誘導経路を形成することにより、封止時の封止剤の流れが各セルの有効領域外に留まり、液晶セルの品質を保持することができる。封止剤樹脂の量が誘導経路の途中まででも十分な封止効果があり、封止剤の浸透量を厳密に制御する必要もなく、封止信頼性を向上させることができる。また、両基板１１、１１２の注入口１１４付近の接着面積を増加させることができ、封止部の気密性を向上させることができる。また、誘導経路を同心円状に形成するための誘導シールを大、小略円形状にシールに一部を接触させて形成しているので、液晶セルの強度を上げることができ、封止剤樹脂が硬化した後の収縮に影響されず収縮を吸収することができ、液晶セルの表面性、言い換えると厚みの均一性を保つことができる。

また、シール材と同時に誘導パターン１１５を形成できるため、工程を余分に必要としないし、封入する方法については印刷・ディスペンスなど特に指定はない。

なお、上記各実施の形態にあっては、セル内への充填物として、液晶をもちいたが、例えば有機系のエレクトロクロミック剤、エレクトロルミネッセンス材料を用いてもよい。

また、光学素子としては、カメラなどの撮像装置の光学絞り以外に、電子複写機や光通信機器等の光量調整用にも広く適用可能である。

第１の実施の形態の液晶光学素子の平面図である。 誘導パターンの拡大図である。 注入口と、その周辺に形成した誘導パターンを要部とした液晶光学素子の断面図である。 液晶光学素子を製造するための製造方法の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態の液晶光学素子の平面図である。 誘導パターンの拡大図である。 第３の実施の形態の液晶光学素子の平面図である。 第４の実施の形態の液晶光学素子の平面図である。 第５の実施の形態の液晶光学素子の断面図である。 第６の実施の形態の液晶光学素子の断面図である。 第７の実施の形態の液晶光学素子の平面図である。 誘導パターンの拡大図である。 第８の実施の形態の液晶光学素子の平面図である。 誘導パターンの拡大図である。 ４セル毎に液晶を封止剤で封止して形成した大判を示す図である。 従来の第１の液晶封入方法により液晶が封入された液晶パネルの構成図である。 従来の第２の液晶封入方法により液晶が封入された液晶パネルの構成図である。 従来の第３の液晶封入方法により液晶が封入された液晶パネルの構成図である。 液晶光量調整装置を用いたカメラの光学系の要部を示す図である。 液晶光量調整部の構成を示す断面図である。

符号の説明

６１，６２ 基板、６３ シール材、６４ 注入口、６５ 液晶、６６ 封止剤、６７ 誘導パターン、６８ 誘導経路、６９ 有効領域

Claims (9)

1. 複数の基板とシール材により形成された空セルに充填物を注入し、当該充填物を封止剤により封止して形成したセル構造体を光の透過率を変更する光学素子として用いてなるセル構造光学素子であって、
   上記充填物及び封止剤を注入する注入口と、
   上記注入口を囲んで形成される誘導パターンとを備え、
   上記誘導パターンを上記充填物を誘導する誘導経路を上記注入口を囲むように重ねて形成することを特徴とするセル構造光学素子。
2. 上記注入口は、基板に穴を打ち抜いて形成されることを特徴とする請求項１記載のセル構造光学素子。
3. 上記注入口は、シール材を切り欠いて形成されることを特徴とする請求項１記載のセル構造光学素子。
4. 上記誘導パターンは、上記充填物を誘導する誘導経路を上記注入口を囲むように折り曲げながら重ねて形成することを特徴とする請求項１記載のセル構造光学素子。
5. 上記注入口両側の誘導パターンのシールとシールの間の外寸ａと注入口の穴径ｂとの比率ａ／ｂは２以内とすることを特徴とする請求項４記載のセル構造光学素子。
6. 上記誘導パターンは、上記充填物を誘導する誘導経路を上記注入口を囲むように同心円状に重ねて形成することを特徴とする請求項１記載のセル構造光学素子。
7. ３枚の基板を用い、各対向する２枚の基板間に貼りつけられるシール材によって形成された２層の空セルに充填物を注入してから、当該充填物を封止剤により封止するとき、１層目を挟んで隣接させた相互に異なる径の二つの注入口から封止剤を注入することを特徴とする請求項１記載のセル構造光学素子。
8. 複数の基板とシール材により形成された厚さ１．５〜３．０μｍの空セルに充填物を注入してから封止剤により封止することを特徴とする請求項１記載のセル構造光学素子。
9. 複数の基板とシール材により形成された空セルに充填物を注入し、当該充填物を封止剤により封止して形成したセル構造体を光の透過率を変更する光学素子として用いてなるセル構造光学素子の製造方法であって、
   上記充填物及び封止剤を注入する注入口を形成する工程と、
   上記注入口を囲んで形成される誘導パターンを形成する工程とを備え、
   上記誘導パターンを形成する工程は、上記充填物を誘導する誘導経路を上記注入口を囲むように重ねて誘導パターンを形成することを特徴とするセル構造光学素子の製造方法。

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