JP2010266551A - Liquid crystal lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレネルレンズを使用した液晶レンズに関し、より詳細には、液晶レンズの液晶を封止する技術に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal lens using a Fresnel lens, and more particularly to a technique for sealing a liquid crystal of a liquid crystal lens.
従来、液晶レンズは、ガラスやプラスチックからなる一対の透明基材をそれぞれ対向して配置し、互いに対向する表面には、液晶を駆動させるための透明導電膜が積層形成されている。これらの透明導電膜の表面には、液晶分子を一定(任意)の形態に配列させるため、配向処理が施された高分子配向膜が形成されている。配向処理が施された一対の透明基材の内部には液晶が充填され、液晶封止剤によって密封される。 Conventionally, in a liquid crystal lens, a pair of transparent substrates made of glass or plastic are arranged to face each other, and transparent conductive films for driving liquid crystals are laminated on the surfaces facing each other. On the surface of these transparent conductive films, a polymer alignment film subjected to an alignment treatment is formed in order to align liquid crystal molecules in a certain (arbitrary) form. Liquid crystal is filled in the pair of transparent substrates subjected to the alignment treatment, and sealed with a liquid crystal sealant.
液晶は、与える電位差によって異常光屈折率を変えることが可能で、液晶レンズは、異常光屈折率が変ることを利用して焦点距離を可変にしたものである。
液晶封止剤は、透明基材を張り合わせ、その間に充填された液晶を外界から守る重要な役割を担っており、紫外線硬化、熱硬化または、これらのハイブリッド系樹脂(液晶との親和性がない)を使用する技術が既に開示されている。
The liquid crystal can change the extraordinary refractive index according to the applied potential difference, and the liquid crystal lens has a variable focal length by utilizing the extraordinary refractive index.
The liquid crystal sealant plays an important role of protecting the liquid crystal filled between the transparent substrates by bonding them together from the outside, and UV curing, heat curing, or a hybrid resin (no affinity with liquid crystals). ) Has already been disclosed.
しかしながら、前記液晶封止剤には、粘性および耐湿性を高めるためのフィラー(添加剤)が多く使用されており、封止された液晶に液晶封止剤が侵入することによって、液晶レンズを透過する光が液晶封止剤内部のフィラーで散乱(白濁)し、透明度が低下するという課題を有している。 However, many fillers (additives) for increasing the viscosity and moisture resistance are used in the liquid crystal sealant, and the liquid crystal sealant penetrates into the sealed liquid crystal, thereby transmitting the liquid crystal lens. The light to be scattered is scattered (white turbidity) by the filler inside the liquid crystal sealant, and the transparency is lowered.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、透明度が高い液晶レンズを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal lens having high transparency.
本発明の請求項1記載の液晶レンズは、フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に液晶を封止し、前記液晶の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、前記フレネルレンズまたは前記透明基材の一方に、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、前記フレネルレンズまたは前記透明基材の他方に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されていることを特徴とする。 The liquid crystal lens according to claim 1 of the present invention seals the liquid crystal in a space formed by bonding the Fresnel lens and the transparent base material, and changes the extraordinary refractive index of the liquid crystal to vary the focal length. An annular wall surrounding an outer peripheral portion is formed on one of the Fresnel lens or the transparent substrate, and a liquid crystal is provided on an end surface of the annular wall that contacts the other of the Fresnel lens or the transparent substrate. A recess for accommodating the sealant is formed.
本発明の請求項2記載の液晶レンズは、フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に液晶を封止し、前記液晶の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、前記フレネルレンズに、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、前記透明基材に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されていることを特徴とする。
The liquid crystal lens according to
本発明の請求項3記載の液晶レンズは、フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に液晶を封止し、前記液晶の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズであって、前記透明基材に外周部を取り囲む環状壁が形成されており、前記フレネルレンズに当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid crystal lens, the liquid crystal is sealed in a space formed by bonding the Fresnel lens and the transparent substrate, and the focal length is varied by changing the extraordinary refractive index of the liquid crystal. In the liquid crystal lens, an annular wall surrounding an outer peripheral portion is formed on the transparent base material, and a recess for accommodating a liquid crystal sealant is formed on an end surface of the annular wall that contacts the Fresnel lens. Features.
本発明の請求項4記載の液晶レンズは、請求項2または請求項3において、前記環状壁の前記凹部の底部からの高さは、液晶が封入される前記空間に近い内周側が、外周側よりも高いことを特徴とする。 A liquid crystal lens according to a fourth aspect of the present invention is the liquid crystal lens according to the second or third aspect, wherein the height of the annular wall from the bottom of the concave portion is such that the inner peripheral side close to the space in which the liquid crystal is sealed is the outer peripheral side. It is characterized by being higher than.
本発明の請求項5記載の液晶レンズは、請求項2または請求項3において、前記環状壁の前記端面は、撥液処理がなされていることを特徴とする。
本発明の請求項6記載の液晶レンズは、請求項2または請求項3において、前記凹部は、その底面より開口部の方が広いことを特徴とする。
The liquid crystal lens according to
According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid crystal lens according to the second or third aspect, the opening of the concave portion is wider than the bottom surface thereof.
本発明の請求項7記載の液晶レンズは、請求項2または請求項3において、液晶封止剤の表面張力:T,接触角:θ,液体の密度:ρ,重力加速度:g,前記凹部の内径(半径):r,前記凹部の幅:d,前記凹部の高さ:hとした場合、毛細管現象を利用して前記凹部に液晶封止剤が充填されるように、
h = (2・T・cosθ)/ (ρ・g・r)
h = (4・T・cosθ)/ (ρ・g・d)
に設定したことを特徴とする。
A liquid crystal lens according to a seventh aspect of the present invention is the liquid crystal lens according to the second or third aspect, wherein the liquid crystal sealant has a surface tension: T, a contact angle: θ, a liquid density: ρ, a gravitational acceleration: g, When the inner diameter (radius) is r, the width of the recess is d, and the height of the recess is h, the liquid crystal sealant is filled into the recess using a capillary phenomenon.
h = (2 · T · cos θ) / (ρ · g · r)
h = (4 · T · cos θ) / (ρ · g · d)
It is characterized by being set to.
この構成によれば、フレネルレンズまたは透明基材の一方に、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、前記フレネルレンズまたは前記透明基材の他方に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部を形成したため、フレネルレンズと透明基材とを貼り合わせて形成された空間に封止されている液晶に液晶封止剤が混入しないように、前記凹部の段差と毛細管現象により抑制することができ、レンズ有効部が液晶封止剤によって白濁することのない透過率が高い液晶レンズをつくることができる。 According to this configuration, the annular wall surrounding the outer peripheral portion is formed on one of the Fresnel lens or the transparent substrate, and the end surface of the annular wall contacting the other of the Fresnel lens or the transparent substrate is sealed with liquid crystal Since the concave portion for containing the agent is formed, the step of the concave portion and the capillary phenomenon are prevented so that the liquid crystal sealing agent is not mixed into the liquid crystal sealed in the space formed by bonding the Fresnel lens and the transparent base material. Therefore, it is possible to make a liquid crystal lens having a high transmittance without causing the lens effective portion to become clouded by the liquid crystal sealant.
本発明の液晶レンズの各実施の形態を図1〜図14に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1(a),図1(b),図1(c)は、本発明の実施の形態1における液晶レンズの平面図と断面図および接続部の拡大断面を示している。
Embodiments of the liquid crystal lens of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C show a plan view and a cross-sectional view of the liquid crystal lens according to Embodiment 1 of the present invention, and an enlarged cross-section of the connecting portion.
この液晶レンズ1は、フレネルレンズ3と透明基材4との間に液晶2を充填して構成されている。フレネルレンズ3は、外周部分に環状壁13が形成され、レンズの曲率だけを平面上に並べた凹凸100が前記環状壁13の内周部分に形成されている。平板状の透明基材4は、フレネルレンズ3の環状壁13の端面に貼り合わせられて、フレネルレンズ3の凹凸100との間に液晶2が充填されている。11は液晶封止剤である。更に、フレネルレンズ3および透明基材4は、透明な接着剤12によって接合されている。
The liquid crystal lens 1 is configured by filling a
更に詳しくは、環状壁13はフレネルレンズ3と透明基材4の対向する表面間(空間)に液晶2を密封するため、フレネルレンズ3の外周を囲うように形成されている。環状壁13の端面は、液晶2の流出を防ぎ、かつ液晶封止剤11を使用する領域を狭くする目的から、図2に示すようにフレネルレンズ3のレンズ面18とフレネルレンズ3のライズ面19で形成されるフレネルレンズのレンズ頭頂部17よりも高く形成されている。
More specifically, the
また、環状壁13の端面には凹部14が形成されており、凹部14を挟んで内周側の上面15の高さH1が外周側の上面16の高さH2よりも高く形成されている。ここで使われる高さとは、凹部14の底面の距離である。具体的には、(H1 − H2)の寸法は3μm〜5μm、dの寸法は5μm〜10μmである。
A
これは、フレネルレンズ3のレンズ有効領域20へ液晶封止剤11が進入するのを防ぎ、フレネルレンズ3と透明基材4の接地間隔を制御するために形成されるスペーサー構造である。
This is a spacer structure formed to prevent the
ここで、凹部14は環状壁13の円周方向に沿って所定間隔で複数個あり、これら凹部14がフレネルレンズ3を囲むように配置されている。
フレネルレンズ3の前記液晶2と接する凹凸100の表面には第1の透明導電膜5が形成されている。この第1の透明導電膜5の表面には、第1の絶縁膜6が形成され、更に第1の絶縁膜6の表面には第1の配向膜7が形成されている。
Here, a plurality of
A first transparent
液晶2と接する透明基材4の表面にも、第2の透明導電膜8が形成され、その表面には第2の絶縁膜9が形成されている。第2の絶縁膜9の表面には第1の配向膜7と同じ機能を有する第2の配向膜10が形成されている。
A second transparent
第1,第2の透明導電膜5,8は、例えば、既存の透明導電膜の中でも特に導電性が高く、透明性、パターニング性にも優れるITO(In2O3−SnO2)膜である。第1,第2の透明導電膜5,8の材料としては、特にこれに限定されず、他にもSnO2、ZnOに代表される透明導電性酸化物TCO(Transparent Conductive Oxide)が好適に利用可能である。
The first and second transparent
また、第1,第2の絶縁膜6,9はSiO2膜であり、第1,第2の配向膜7,10は、プラスチック材料の耐熱温度制限の観点から、低温形成可能でパターニング性にも優れるポリビニルアルコール膜である。
In addition, the first and second insulating
フレネルレンズ3の作製には図3(a),図3(b)のようにして作成された金型が使用されている。
図3(a)に示すように、回転板23の上に金型材料となる金属ベースプレート21を固定する。
For the production of the
As shown in FIG. 3A, a
図3(b)では、金属ベースプレート21の表面にダイヤモンドバイト22を押しあてながら回転を加え、少しずつ切り込みを深くしていく回転切削を行うことで、任意の形状の第1のフレネルレンズ成形金型25が製作できる。
In FIG. 3B, the first Fresnel lens molding metal having an arbitrary shape is formed by rotating while pressing the
ここで、金属ベースプレート21の材料としては、銅合金、アルミ合金、プリハードン鋼などの一般的な金型材料が好適に利用可能である。
また、成形金型の要求寸法精度がより高精度な加工による微細パターンを必要とする場合には、レジストなどによるナノインプリント等の技術を採用する。
Here, as a material of the
In addition, when a fine pattern obtained by processing with a higher required dimensional accuracy of the molding die is required, a technique such as nanoimprint using a resist or the like is employed.
この第1のフレネルレンズ成形金型25を使用して図4(a),図4(b),図4(c)の成形プロセスでフレネルレンズ3が成形される。なお、第2のフレネルレンズ成形金型26は、第1のフレネルレンズ成形金型25に対向する面が平面であり、第1のフレネルレンズ成形金型25を覆うような形に製作されている。
Using this first Fresnel lens molding die 25, the
図4(a)において、第1のフレネルレンズ成形金型25の表面に、Tg点(硝子転移点)以上に加熱した透明プラスチック材料27が塗布される。
次に図4(b)において、真空脱泡を行いながら第1のフレネルレンズ成形金型25を第2のフレネルレンズ成形金型26の表面に押し付け、冷却硬化させた後に図4(c)において離型することでフレネルレンズ3は成形される。
In FIG. 4A, a transparent
Next, in FIG. 4 (b), the first Fresnel lens molding die 25 is pressed against the surface of the second Fresnel lens molding die 26 while performing vacuum degassing, and after cooling and hardening, in FIG. 4 (c). The
この離型したフレネルレンズ3に対して、図5に示すスパッタリング装置を使用して、第1の透明導電膜5と第1の絶縁膜6が形成される。図5では第1の透明導電膜5の積層形成にスパッタリング法を用いている。これは、レンズ材料であるプラスチック材料上へITO膜とSiO2膜とを積層する際に相互の密着性が良いため、スパッタリング法が優れているためである。
A first transparent
ここで、真空槽28は、予め1×10−4Paから4×10−4Pa程度の圧力まで排気され、透明プラスチック基板のフレネルレンズ3は、スパッタリングターゲット29に対向して配置された基盤ホルダー30に固定される。
Here, the
成膜開始には、不活性ガスであるAr(アルゴン)と活性ガスであるO2(酸素)が、ガス導入路32からプロセスガス33として導入され、0.1〜0.5Pa程度の圧力下で膜の積層形成(スパッタリング)が行われる。
At the start of film formation, Ar (argon), which is an inert gas, and O 2 (oxygen), which is an active gas, are introduced as a process gas 33 from a
プロセスガス33の導入後、基盤ホルダー30とスパッタリングターゲット29間にバイアスをかけることによって、プロセスガス33の絶縁破壊(グロー放電)34が生じ、スパッタイオン35が弾き飛ばされる。このスパッタイオン35は、エネルギーを持って次々にスパッタリングターゲット29の表面に突入(スパッタ)し、結果、スパッタリングターゲット29の表面から、膜積層形成に必要なラジカルイオン36と、2次電子37を弾き飛ばす。
After introducing the process gas 33, a bias is applied between the
その後、ラジカルイオン36はフレネルレンズ3上へ膜を形成(体積)し、一方で、2次電子37がプロセスガス33と衝突を繰り返し、絶縁破壊(グロー放電)34を持続させるため、スパッタリング法による膜形成が可能となる。
Thereafter, the
ここで、本発明のようにポリカーボネートやアクリルに代表される光学プラスチック材料を使用する場合、耐熱温度の制限から150℃以下、可能であれば常温での成膜プロセスが必要とされ、この場合に積層されるITO膜は結晶化開始温度が160℃〜180℃程度であるため、アモルファスなことに注意が必要である。 Here, when an optical plastic material typified by polycarbonate or acrylic is used as in the present invention, a film forming process at 150 ° C. or less, preferably at room temperature, is required due to the limitation of the heat resistance temperature. Since the ITO film to be laminated has a crystallization start temperature of about 160 ° C. to 180 ° C., it should be noted that it is amorphous.
なお、透明基材4にも図5のスパッタリング装置によって第2の透明導電膜8と第2の絶縁膜9とが形成する。
第1の透明導電膜5と第1の絶縁膜6が表面に形成されたフレネルレンズ3に対して、図6(a),図6(b),図6(c)では、第1の絶縁膜6の表面に第1の配向膜7を形成する。
Note that the second transparent
In contrast to the
図6(a)では、スパッタ済み透明プラスチック基板39(第1の透明導電膜5と第1の絶縁膜6が表面に形成されたフレネルレンズ3)上に、ディスペンサー等の定量滴下法を用いて、0.1%ポリビニルアルコール水溶液38が滴下される。
In FIG. 6A, on the sputtered transparent plastic substrate 39 (the
滴下された0.1%ポリビニルアルコール水溶液38は、図6(b)において、スピンコーター40(スピンコート法)を用いて毎分3000回転程度で均一に塗布され、その後オーブンにより約90℃で数十分乾燥することで形成される。オーブンによる焼成乾燥後、図6(c)において0.1%ポリビニルアルコール水溶液38は、ローラー42にベルベット布42(布地表面に羽毛を織り出したもの)を巻き付けたもので表面が一定方向にラビング(配向処理)される。
The dropped 0.1% polyvinyl alcohol
一般的に、液晶の配向は配向膜の最表面に露出した有機残基によって制御されることが知られ、ポリビニルアルコール膜上ではラビング方向に並び替えられた主鎖に対して水平に分子が揃った第1の配向膜7ができあがる。
In general, the alignment of liquid crystals is known to be controlled by organic residues exposed on the outermost surface of the alignment film. On the polyvinyl alcohol film, molecules are aligned horizontally with respect to the main chain rearranged in the rubbing direction. Thus, the
また、透明基材4の側にも同様に第2の配向膜10を形成する。
次に、第1の透明導電膜5と第1の絶縁膜6および第1の配向膜7が表面に形成されたフレネルレンズ3に対して、環状壁13の各凹部14に図7(a),図7(b)に示すようにして液晶封止剤11を充填する。
Similarly, the
Next, with respect to the
液晶封止剤11は分子量の比較的小さいオリゴマーを反応性希釈剤に溶解させたもので、反応基としてエポキシ基、または(メタ)アクリロイル基を有する紫外線・熱硬化性樹脂である。液晶封止剤11の供給にはインクジェットノズル43を環状壁13における凹部14の配列方向(矢印FF方向)に移動させながら、各凹部14の中心に2.5〜3pl量程度塗布される。内周側の上面15、凹部14、外周側の上面16の合計幅で表される環状壁13の幅は、約50〜70μmであり、1回の塗布範囲は約20〜25μmである。
The
ここで、毛細管現象を利用して凹部14に液晶封止剤11が充填されるように、凹部14の幅:dと凹部14の高さ:hは、
h = (2・T・cosθ)/ (ρ・g・r)
h = (4・T・cosθ)/ (ρ・g・d)
T:表面張力〔N/m〕
θ:接触角
ρ:液体の密度〔kg/m3〕
g:重力加速度=9.80665〔m/s2〕
r:凹部14の内径(半径)〔m〕
を満たすように規定されている。
Here, the width d of the
h = (2 · T · cos θ) / (ρ · g · r)
h = (4 · T · cos θ) / (ρ · g · d)
T: Surface tension [N / m]
θ: Contact angle
ρ: Density of liquid [kg / m 3 ]
g: Gravity acceleration = 9.80665 [m / s 2 ]
r: Inner diameter (radius) of the recess 14 [m]
It is prescribed to satisfy.
環状壁13の各凹部14に液晶封止剤11が充填されたフレネルレンズ3に対して、図8では、フレネルレンズ3と透明基材4の間の空間に液晶2を充填して透明基材4が張り合わせられる。
In contrast to the
図8(a)において、液晶2は、液晶封止剤11の塗布と同時にディスペンサー法またはインクジェット法を使用して、第1の配向膜6の表面(フレネルレンズのレンズ有効領域内)に滴下塗布される。ここで、液晶封止剤11は使用する液晶2に対して相溶性が無いまたは、少ないものを選択しなければならない。
In FIG. 8A, the
図8(b)において、フレネルレンズ3と透明基材4の張り合わせは1×10−4Paから4×10−4Pa程度の真空下で行われ、紫外線照射または青色可視光照射によって仮硬化される。照射光源としては、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、発光ダイオードのような周知の光源が使用可能である。また、張り合わせの際には、接着剤12もディスペンサー法またはインクジェット法によって同時に塗布され、本硬化としてオーブンによる加熱(80〜90℃/数10分程度)が行われる。
In FIG. 8 (b), the
なお、図7(a)に示した液晶封止剤11の充填に際しては、環状壁13の内周側の上面15と、外周側の上面16に図9に示すように撥液部44a,44bが形成される。
撥液部44a,44bは、表面エネルギーが液晶封止剤11に対して大きいもので、膜の最外層が酸化物あるいはフッ化物であるものが好適に利用される。例えば、5nm以下の薄いSiO2膜を形成し、さらに撥水層(パーフルオロアルキル基を含有した材料)を積層するといった構成である。
When filling the
As the
図10は、撥液部44a,44bの形成方法を示している。
図10において、撥液部44a,44bは真空蒸着法を用いてフッ化物蒸着物を液晶配向膜上にパターニングすることで形成できる。フッ化物蒸発源45は、真空槽46の下部にあるヒーター47によって加熱され、フッ化物蒸発物48を生成する。気体状のフッ化物蒸発物48は昇華し、マスキングプレート49によってマスクされない環状壁13の上面に撥液部44a,44bが形成される。図11(a),図11(b)は、図10における撥液部44a,44bの形成プロセスで使用されるマスキングプレート49の平面図と、マスキングプレート49の開口49b,49bとフレネルレンズ3の環状壁13との位置関係を示す断面図である。
FIG. 10 shows a method of forming the
In FIG. 10, the
このように環状壁13の端面で凹部14の周辺に撥液部44a,44bを形成することによって、次のような効果が得られる。
液晶封止剤11としては、プラスチック基材(有機合成樹脂)に対して親和性が高いものも存在する。このような液晶封止剤11を使用した場合には、液晶封止剤11を環状壁13の上面に供給した際に、フレネルレンズ3に透明基材4を貼り合わせることによって、その貼り合わせ面上の液晶封止剤11が、凹部14の浸透圧および環状壁13の内周側と外周側の段差の効果を超えて、液晶封止剤11の一部が環状壁13よりも内側のレンズ有効領域20に移動してしまう虞がある。凹部14の周辺に撥液部44a,44bを形成し、インクジェットノズル43などによる液晶封止剤11の供給位置を撥液部44aよりも外側にすることによって、凹部14に液晶封止剤11を引き寄せる効果を得ることができ、液晶封止剤11の一部がレンズ有効領域20に移動するような事態を回避することができ、透過率が高い液晶レンズをつくるのに更に有効である。
Thus, by forming the liquid
As the
なお、凹部14はフレネルレンズ3の環状壁13の端面に、フレネルレンズ3のレンズ有効領域20を囲むように所定間隔で配置したが、図12(a)と図12(a)の断面を示す図12(b)のように、環状壁13の端面に1個所だけ凹部14を形成しないC形状の凹部14を設けて構成することもできる。また、図12(c)に示すように環状壁13の端面に、レンズ有効領域20を完全に取り囲むフレネルレンズ3の外周形状と相似の形状である環状の凹部14を設けて構成することもできる。
In addition, although the recessed
図12(c)の形状の凹部14の場合には、液晶封止剤11の溢れを最小限に抑えることができるが、反面、非常に狭い凹部14の中にも透明電極をパターニングして第1の透明導電膜5と外部の駆動回路とを接続しなければならないため、電極が取り出しにくい形状である。これに対して、図7(a)や図12(a)の形状の場合には、凹部14が形成されていない部分から電極を外部に引き出し易い。
In the case of the
上記の実施の形態では、凹部14の形状は図2に拡大図を示したように底部と開口部の幅が同一の溝形状であったが、これは底面より開口部を広く形成することによって、液晶封止剤11を凹部14により確実に引き寄せることができる。具体的な形状としては、図13(a)に示すように凹部14の開口部が曲率を持った傾斜面に形成する場合、または図13(b)に示すように凹部14の開口部が直線状の傾斜面に形成する場合などがある。
In the above embodiment, the
この実施の形態1において透明基材4は平行平板であったが、透明基材4を、その基材表面で屈折を行う球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズのいずれかにすることもできる。また、透明基材4を、その基材表面で屈折を行わない屈折率分布レンズ、回折レンズのいずれかにすることもできる。 In the first embodiment, the transparent base material 4 is a parallel plate. However, the transparent base material 4 can be any one of a spherical lens, an aspherical lens, and a Fresnel lens that refracts on the surface of the base material. Moreover, the transparent base material 4 can also be made into either the refractive index distribution lens which does not refract on the base-material surface, or a diffraction lens.
(実施の形態2)
図14(a)〜図14(c)は本発明の実施の形態2の液晶レンズを示す。
実施の形態1の液晶レンズ1は図1(a)〜図1(c)に示したように、フレネルレンズ3に、外周部を取り囲む環状壁13が形成されており、透明基材4に当接する環状壁13の端面に液晶封止剤11を収容する凹部14が形成したが、この実施の形態2の液晶レンズ1Aでは、フレネルレンズ3と透明基材4とを貼り合わせて形成された空間に液晶2を封止し、液晶2の異常光屈折率を変更して焦点距離を可変する液晶レンズである点は同じであるが、透明基材4に外周部を取り囲む環状壁13が形成されており、フレネルレンズ3に当接する環状壁13の端面に液晶封止剤11を収容する凹部14が形成されている点だけが異なっている。実施の形態1に記載のその他の実施の形態についても、この実施の形態2において実施することができ、同様の効果を期待できる。
(Embodiment 2)
14 (a) to 14 (c) show a liquid crystal lens according to
As shown in FIGS. 1A to 1C, the liquid crystal lens 1 of Embodiment 1 has an
本発明は、液晶レンズを使用する電子眼鏡,光学顕微鏡,デジタルカメラ,デジタルビデオカメラ等各種の光学装置の高性能化に寄与する。 The present invention contributes to improving the performance of various optical devices such as electronic glasses, optical microscopes, digital cameras, and digital video cameras that use liquid crystal lenses.
1,1A 液晶レンズ
2 液晶
3 フレネルレンズ
4 透明基材
5 第1の透明導電膜
6 第1の絶縁膜
7 第1の配向膜
8 第2の透明導電膜
9 第2の絶縁膜
10 第2の配向膜
11 液晶封止剤
12 接着剤
13 環状壁
14 凹部
15 環状壁13の内周側の上面
16 環状壁13の外周側の上面
17 フレネルレンズのレンズ頭頂部
18 フレネルレンズのレンズ面
19 フレネルレンズのライズ面
20 フレネルレンズの環状壁
43 インクジェットノズル
44a,44b 撥液部
1, 1A
Claims (7)
前記フレネルレンズまたは前記透明基材の一方に、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、
前記フレネルレンズまたは前記透明基材の他方に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されている
液晶レンズ。 A liquid crystal lens that seals liquid crystal in a space formed by bonding a Fresnel lens and a transparent base material, and changes the extraordinary refractive index of the liquid crystal to change the focal length,
One of the Fresnel lens or the transparent substrate is formed with an annular wall surrounding the outer periphery,
The liquid crystal lens in which the recessed part which accommodates a liquid-crystal sealing agent is formed in the end surface of the said annular wall which contact | abuts the other of the said Fresnel lens or the said transparent base material.
前記フレネルレンズに、外周部を取り囲む環状壁が形成されており、
前記透明基材に当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されている
液晶レンズ。 A liquid crystal lens that seals liquid crystal in a space formed by bonding a Fresnel lens and a transparent base material, and changes the extraordinary refractive index of the liquid crystal to change the focal length,
The Fresnel lens is formed with an annular wall surrounding the outer periphery,
A liquid crystal lens in which a concave portion for accommodating a liquid crystal sealant is formed on an end surface of the annular wall in contact with the transparent substrate.
前記透明基材に外周部を取り囲む環状壁が形成されており、
前記フレネルレンズに当接する前記環状壁の端面に液晶封止剤を収容する凹部が形成されている
液晶レンズ。 A liquid crystal lens that seals liquid crystal in a space formed by bonding a Fresnel lens and a transparent base material, and changes the extraordinary refractive index of the liquid crystal to change the focal length,
An annular wall surrounding the outer periphery is formed on the transparent substrate,
A liquid crystal lens in which a concave portion for accommodating a liquid crystal sealant is formed on an end surface of the annular wall that contacts the Fresnel lens.
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 4. The liquid crystal lens according to claim 2, wherein a height of the annular wall from a bottom portion of the concave portion is higher on an inner peripheral side near the space in which liquid crystal is sealed than on an outer peripheral side.
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 The liquid crystal lens according to claim 2, wherein the end surface of the annular wall is subjected to a liquid repellent treatment.
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 The liquid crystal lens according to claim 2, wherein the recess has a wider opening than a bottom surface thereof.
h = (2・T・cosθ)/ (ρ・g・r)
h = (4・T・cosθ)/ (ρ・g・d)
に設定した
請求項2または請求項3に記載の液晶レンズ。 Surface tension: T, contact angle: θ, liquid density: ρ, gravitational acceleration: g, inner diameter (radius) of the recess: r, width of the recess: d, height of the recess: h If so, so that the liquid crystal sealant is filled into the recess using the capillary phenomenon,
h = (2 · T · cos θ) / (ρ · g · r)
h = (4 · T · cos θ) / (ρ · g · d)
The liquid crystal lens according to claim 2 or 3, wherein the liquid crystal lens is set as follows.
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