JP2012068359A - 液晶光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶を封入したシール剤の外側の基板間に樹脂を充填することを容易にする。
【解決手段】第１透明基板１１０と第２透明基板１２０との間にはシール剤１４０の内側に液晶層１３０が配置され、第１透明基板１１０は平板であり、第２透明基板１２０の第１透明基板１１０側の面が、シール剤１４０から周縁部に向って次第に厚さが薄くなる斜面になっている。したがって、第１透明基板１１０と第２透明基板１２０との間隙は、シール剤１４０の位置における間隙ｇ１が、基板端部における間隙ｇ２より小さくなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶光学素子及びその製造方法に関する。

近年、特に例えばプラスチック等を材料とした可撓性を有する基板を用いた液晶装置の研究開発が盛んに行われている。このような液晶装置では、通常、基板と基板との間にスペーサとシール剤とを設け、両基板を所定の距離だけ離間させた構造の液晶パネルを用いている。

可撓性を有する基板を用いる液晶パネルの場合には、基板が容易に撓むため、基板とシール剤との剥離が起こり易い。そこで、２枚の基板の接着強度を高める方法として、シール剤の外側に更に接着剤を設ける方法が提案されている。ところが、シール剤を用いて２枚の基板を接着し一旦パネルを形成した後に、更に接着剤をシール剤の外側の狭い基板間に浸透させて設けることは困難である。このような製造の難しさを解決するために、様々な提案が成されている（例えば、特許文献１等参照）。

特許文献１の提案によれば、一対の基板１，２をシール剤３によって貼り合わせた液晶セルを用意し、シール剤３より外側に位置する一対の基板１，２間の距離を大きくする工程と、大きくしたところの一対の基板１，２間に接着剤６を設ける工程と、接着剤６を硬化させる工程とを有することを特徴とするものである。

特開２００８−２４１８８８号公報（第５−６頁、図１−図３）

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術は、一対の基板間の距離を大きくする工程で、少なくとも一方の基板に力を加えて、前記一方の基板を曲げて行うものであり、高い可撓性を有しない基板には適用できないという課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明はなされたものであり、その目的は、必ずしも高い可撓性を有しない基板を用いても、液晶を封入したシール剤の外側の基板間に樹脂を充填することを容易にした液晶光学素子及びそ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の本発明の手段は、第１基板及び第２基板を有し、第１基板と第２基板との間にシール剤を配置し、第１基板と第２基板との間でシール剤の内側には液晶層を備え、第１基板と第２基板との間で、シール剤の外側には樹脂の充填層を備えた液晶光学素子であって、第１基板と第２基板とのシール剤における間隙より基板端部における間隙の方が大きいことを特徴とする。

また、第１基板又は第２基板の少なくとも一方は、端部の基板厚さが、シール剤を配置した位置の基板厚さより薄いことを特徴とする。または、第１基板又は前記第２基板の少なくとも一方は、他方より大きく湾曲していることを特徴とする。または、シール剤又は液晶層の中には内側スペーサを含み、シール剤より外側には外側シール剤を配置し、この外側シール剤には内側スペーサより大きい外側スペーサを含むことを特徴とする。

また、第１基板又は第２基板上に、光学構造体を設け、第１基板と前記第２基板のうち、基板表面形状が平面に近い方に、この光学構造体を設けることを特徴とする。また、少なくとも有効領域における液晶層の厚さが一定であることを特徴とする。

また、本発明の製造方法は、第１基板と第２基板とを用意する基板用意工程と、第１基板と第２基板との間にシール剤を配置するシール剤配置工程と、第１基板と第２基板との間でシール剤の内側に液晶層を配置する液晶配置工程と、第１基板と第２基板との間でシール剤の外側に樹脂の充填層を配置する樹脂配置工程とを有する液晶光学素子の製造方法であって、基板用意工程では第１基板又は第２基板の少なくとも一方に、基板端部における基板厚さが、シール剤を配置した位置の基板厚さより薄い基板を用意し、第１基板と第２基板とのシール剤における間隙が、基板端部における間隙より小さくなるように第１基板と前記第２基板とを重ね合わせる工程を含むことを特徴とする。

または、基板用意工程では、第１基板又は第２基板の一方は他方より大きく湾曲している基板を用意することを特徴とする。または、シール剤配置工程で用いられるシール剤の中、又は晶層の中に内側スペーサを含み、シール剤配置工程とは別に、シール剤より外側に、内側スペーサよりも大きい外側スペーサを含む外側シール剤を配置する外側シール剤配置工程を有することを特徴とする。さらに、シール剤の外側で第１透明基板、第２透明基板及び樹脂の充填層を切削する外形カット工程を含むことを特徴とする。

本発明に係る液晶光学素子は、第１基板と第２基板とのシール剤における間隙より基板端部における間隙の方が大きくなるようにしたので、第１基板と第２基板との間隙は、シール剤における間隙の方が基板端部における間隙より小さくなるので、シール剤の外側の基板間隙に接着剤を注入する際に、毛細管現象が促進されて注入が容易に行えるようになる。

本発明の第1の実施の形態である液晶光学素子の断面図である。 本発明の第２の実施の形態である液晶光学素子の断面図である。 本発明の第３の実施の形態である液晶光学素子の断面図である。 本発明の第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法を説明する工程図である。 本発明の第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法を説明する断面図である。

＜第１実施形態の構成＞
以下図面を参照して、本発明の第1の実施の形態である液晶光学素子の構成について説明する。図１は本発明の第1の実施の形態である液晶光学素子の断面図である。

図１において、液晶光学素子の一例である液晶レンズ１００は、電子眼鏡に装着して用いられるレンズであり、一点鎖線で示している。液晶レンズ１００は、ブランクレンズ１００″を研磨加工して点線で示すフィニッシュドレンズ１００´を完成させてから、更にエッジングして製造されたものである。

液晶レンズ１００の中心部分には、後述する様に、フレネルレンズ面上に配置された第１透明電極１１１及び第１透明電極１１１に対向する第２透明電極１２１を含む液晶レンズ構造５０が形成されている。第１透明電極１１１及び第２透明電極１２１間に電圧が印加されない場合には、液晶レンズ構造５０は動作せず、電子眼鏡は液晶レンズ１００が本来有するレンズパワーを得ることができる。第１透明電極１１１及び第２透明電極１２１間に図示しない電圧供給部から所定の電圧が印加されると、液晶レンズ構造５０は所定のパワーを有するレンズとして動作するので、液晶レンズ構造５０がある部分では、液晶レンズ１００が本来有するレンズの焦点距離を液晶レンズ構造５０が可変するように動作する。

図１に示すように、ブランクレンズ１００″は、第１基板の第１透明基板１１０、第２基板の第２透明基板１２０、第１及び第２透明基板１１０及び１２０の間に配置されるシール剤１４０、充填層１５０及び液晶レンズ構造５０等から構成される。

液晶レンズ構造５０は、第１透明基板１１０、第２透明基板１２０、フレネルレンズ構造１１６、及びシール剤１４０の間に封止された液晶層１３０等から構成される。液晶層１３０としては、ホモジニアス配向型の液晶が用いられるが、垂直配向型の液晶やツイステッドネマティック配向の液晶、ハイブリッド配向の液晶、ポリマー含有型液晶、コレステリック液晶など、電圧印加によって液晶分子の配向を制御し屈折率を制御できる液晶であれば、どれを用いても良い。

第１透明基板１１０上には、フレネルレンズ構造１１６、第１透明基板１１０から発生するガスが液晶層１３０へ侵入しないようにするための第１ガスバリア層１１４（ＳｉＯ₂、膜厚２００ｎｍ）、第１透明電極１１１（ＩＴＯ、膜厚５０ｎｍ）、第１透明電極１１１上に配置された第１配向膜１１５（膜厚５０ｎｍ）等が配置されている。なお、フレネルレンズ構造１１６の下に第１ガスバリア層１１４を配置するように構成しても良い。

第２透明基板１２０上には、第２透明基板１２０から発生するガスが液晶層１３０へ侵入しないようにするための第２ガスバリア層１２４（ＳｉＯ₂、膜厚２００ｎｍ）、第１透明電極１１１と対向した透明平面電極である第２透明電極１２１（ＩＴＯ、膜厚５０ｎｍ）、第２透明電極１２１上に配置された第２配向膜１２５（膜厚５０ｎｍ）等が配置されている。なお、不用意な上下の透明電極間のショートを防ぐために、第１透明電極１１１、第２透明電極１２１の少なくとも一方の上に絶縁膜層を設けても良い。

第１透明基板１１０と第２透明基板１２０（説明の便宜上、基板上の薄膜層の存在は省略する）との間隙を一定に保つために、シール剤１４０中には、樹脂やシリカで構成された球状のスペーサ１４１（直径１０．５μｍ）が複数混入されている。なお、スペーサは球状に限らず、例えば基板に塗布した樹脂を、フォトリソ技法によって柱状に残して形成するスペーサでもよい。また、スペーサ１４１は液晶層１３０の中に混入される場合もある。第１透明基板１１０と第２透明基板１２０との間隙を一定に保つために、更に、透明性樹脂による充填層１５０が、シール剤１４０の外側であって、第１透明基板１１０と第２透明基板１２０との間に形成配置されている。第１透明基板１１０と第２透明基板１２０（以下説明の便宜上、基板上の薄膜の存在は無視している）との間隙は、シール剤１４０における間隙ｇ１の方が基板端部における間隙ｇ２より小さくなっている。

第１及び第２透明基板１１０及び１２０は、厚さ５ｍｍの円柱状のポリカーボネイトを材料として用いている。第１透明基板１１０は両面が平面であるが、第２透明基板１２０は、一方の面は平面であり、第１透明基板１１０に対向する面はシール剤１４０の外側の厚さが基板周縁部に向って次第に薄くなる斜面になっている。基板の厚さはこれに限定さ
れず、異なる厚さでも良いし、その他のプラスチック材であるアクリルやウレタンでも良いし、ガラスを材料として用いても良い。フレネルレンズ構造１１６は、アクリルを材料として用いているが、環状オレフィン系の透明樹脂、ラジカル重合型のアクリル系ＵＶ硬化樹脂、カオチン重合型のエポキシ系ＵＶ硬化樹脂、熱硬化性樹脂、無機−有機ハイブリッド材料等の光学材料を用いても良い。光硬化性樹脂を用いてフレネルレンズ構造１１６を形成する場合には、少なくとも紫外線が照射される側の基板は、紫外線を透過する特性を有する必要がある。また、硬化する際に、硬化性樹脂の硬化に対して酸素阻害がある場合には、窒素パージ環境下での硬化を行う。

図１において、ｗ２は液晶レンズ構造５０の液晶層部分の幅を示し、ｗ２＝２０ｍｍであり、ｗ３はブランクレンズ１００″の外形寸法を示し、ｗ３＝７５ｍｍである。しかしながら、上記の値は一例であって、他の値を採用することも可能である。図１においては、説明の便宜上、各基板や層の厚さの縮尺を変更して記載している場合がある点に留意されたい。

＜第１実施形態の効果＞
次に、第１の実施の形態である液晶光学素子の効果について説明する。第２透明基板１２０の基板端部の厚さは、シール剤１４０が配置された位置の厚さより薄くなるようにしたので、シール剤１４０の外側の第１透明基板１１０と第２透明基板１２０との間隙は、シール剤１４０近傍における間隙ｇ１が基板端部における間隙ｇ２より小さくなり、後述する樹脂配置工程において、毛細管現象が促進されて透明性接着剤の注入が容易に行えるようになった。

ここで、もう少し詳しく毛細管現象と間隙との関係を説明する。毛細管現象における液面の上昇高さｈは、以下の公式で与えられることが知られている。

ここで、Tは表面張力、θは接触角、ρは液体の密度、gは重力加速度、rは管の内径（半径）である。つまり、管の内径であるrが小さければ、毛細管現象における液面の上昇高さｈは大きくなるので、すなわち毛細管現象が良く働くことと言える。管の内径は、本発明では間隙と言い換えることができ、したがって、間隙が狭い方が毛細管現象が良く機能するので、樹脂を注入する箇所より離れ、奥となる箇所にも良く充填されることになる。また、間隙ｇ２より間隙ｇ１の方が小さくなることにより、間隙２から透明性接着剤が充填された際、毛細現状の力が間隙ｇ１の方向に働くことになり、内側から外側に向けて充填させることで気泡や真空を外側に押し出すことができ、空気溜まりや真空溜まりがなく、きれいに充填できる。

なお、第２透明基板１２０の形状を基板端部に向かって薄くなるようにしたが、第１透明基板１１０の形状を同様に形成してもよい。すなわち、少なくとも一方の基板が上記の形状であればよいのである。
＜第１実施形態の製造方法＞
以下、図４〜図７を用いて、液晶レンズの製造工程を説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法を説明する工程図であり、図５〜７は、本発明の第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法を説明する断面図である。

最初に、基板用意工程（Ｓ１０）において、円柱状の材料から厚さ５ｍｍの第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０を削りだし、第２透明基板１２０の方には、更に、周縁部に向かって斜面となる形状を仕上げる。

次に、第１透明基板１１０上に、光学構造体であるフレネルレンズ構造１１６を形成する（Ｓ１１）。２枚の透明基板のうち、片方だけが斜面形状となっている場合には、平面基板の方にインプリントを行ったほうが、インプリントしやすいため好ましい。なお、表面が斜面形状（凸形状）となっている面への基板全面インプリントの場合には、透明基板の形状に合わせて、金型にも斜面形状（凹形状）が必要となる。フレネルレンズ構造１１６は、供給器２００から第１透明基板１１０上に光硬化樹脂２１０を所定量滴下して（図５（ａ）参照）、モールド２０１によって光硬化樹脂２１０の形状を整えた後（図５（ｂ）及び（ｃ）参照）、第１透明基板１１０の裏側から紫外線（ＵＶ）を照射して（図５（ｃ）参照）、光硬化樹脂２１０を硬化させることによって形成する（図５（ｄ）参照）。図５（ｄ）では、第１透明基板１１０の大きさに対して、フレネルレンズ構造１１６を含めた硬化した光硬化樹脂２１０の領域が小さい構成での説明となっているが、第１透明基板１１０全面に形成する構成としても良い。

なお、光硬化樹脂２１０としては、ＵＶ硬化性のアクリル樹脂を利用することができる。また、別途フレネルレンズ構造を、例えばフィルム上に形成し、完成したフレネルレンズ構造を第１透明基板１１０上に接着するようにしても良い。さらに、第１透明基板１１０を切削加工等することにより形成したり、キャスティングや射出成形で透明基板そのものと一体成形したりしても良い。

次に、フレネルレンズ構造１１６が形成された第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０上に、それぞれ、膜厚２００ｎｍのＳｉＯ₂皮膜による第１ガスバリア層１１４及び第２ガスバリア層１２４を成膜する（Ｓ１２）。

次に、第１透明基板１１０の第１ガスバリア層１１４の上から、ＩＴＯ膜の形成及びパターンニングを行い、第１透明電極１１１を形成する。同様に、第２透明基板１２０の第２ガスバリア層１２４の上から、ＩＴＯ膜の形成及びパターンニングを行い、第２透明電極１２１を形成する（Ｓ１３）。

次に、第１透明基板１１０の第１透明電極１１１の上から、第１配向膜１１５を成膜し、ラビングを行う。同様に、第２透明基板１２０の第２透明電極１２１の上から、第２配向膜１２５を成膜し、ラビングを行う（Ｓ１４）。配向膜の形成は、例えば、供給器２０２から、膜構成材料２１１を所定量滴下し（図６（ａ）参照）、所定雰囲気で乾燥（焼成）後、ローラー２０３を用いてラビングを行う（図６（ｂ）参照）。配向膜は、このようなラビング処理を行わず、無機物を蒸着して形成する蒸着膜や、光照射によって配向する光配向膜などを用いることができる。

次に、シール剤の配置工程（Ｓ１５）に移行するが、シール剤１４０を形成するために、第１透明基板１１０上に、供給器２０４からスペーサ１４１が混入された光硬化樹脂２１２を滴下配置する（図６（ｃ）参照）。なお、スペーサ１４１は、液晶配置工程において液晶２１４の中に混入される場合もある。シール剤１４０は、硬化した際に、第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０とほぼ同じ屈折率を有するものを使用するのが好ましい。なお、図６（ｃ）、図６（ｄ）及び図７（ａ）〜図７（ｃ）では、便宜上、第１ガス
バリア層１１４、第１透明電極１１１及び第１配向層１１５と、第２ガスバリア層１２４、第２透明電極１２１及び第２配向層１２５は省略して記載している。

次に、液晶配置工程（Ｓ１６）に移行する。光硬化樹脂２１２の内側に、供給器２０６から液晶２１４を所定量滴下して配置する（図６（ｄ）参照）。即ち、ここでは、シール剤に注入口を設けて、注入口から液晶を注入後に、注入口を封止するという工法を用いずに、液晶滴下工法（ＯＤＦ）を用いている。このため、液晶レンズ１００として利用する場合に、液晶を注入する経路が無く、自由に液晶レンズ１００の外形を選ぶことができ、レンズの光学的特性を良好に維持することができる。

次に、基板重ね合わせ工程（Ｓ１７）に移行する。第１透明基板１１０の上から第２透明基板１２０をチャンバ２０８内の真空雰囲気下で重ね合わせて張り合わせる（図７（ａ）参照）。

次に、樹脂配置工程に移行する。樹脂配置工程では、まず所定のチャンバ２０９中に配置して、真空雰囲気下で、シール剤１４０の外側であって、第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０の隙間に、毛細管現象を利用して、充填層１５０となる透明性接着剤２１６を充填させる（図７（ｂ）参照）（Ｓ１８）。透明性接着剤２１６の塗布としては、基板端面側に透明性接着剤２１６をつけて入り込ませたり、図面上は説明のため２枚の基板が同じサイズであるが、異なるサイズとして透明性接着剤２１６を塗布するスペースとしたり、基板上に切り欠きや貫通穴を設けて塗布箇所とする。なお、充填層１５０に用いられる透明性接着剤は、低粘度及び光硬化性の樹脂であり、透明で、第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０とほぼ同じ屈折率を有するものを使用する。これによって、界面での反射ロスを減少させている。液晶層１３０領域での透過率に充填層１５０領域での透過率を下げることで同じにし、相対的に液晶層１３０領域を目立たないようにし全体としての見映えを向上させるために、フレネルレンズ構造１１６の光硬化性樹脂２１０と同じ材料や同じ屈折率を透明接着剤２１６として利用する場合もある。

次に、液晶層１３０の部分にマスク２０７を用いてマスクしてＵＶ照射を行い、光硬化樹脂２１２及び透明性接着剤２１６を硬化させ、シール剤１４０及び充填層１５０を形成する（Ｓ１９）。液晶層１３０の部分をマスクするのは、液晶材料によってはＵＶによって特性が変化してしまうため、それを防止するためである。また、充填層１５０は、レンズの透過率の向上と、研磨加工時に耐えられる接着力の確保と、研磨剤及び研磨液等が内部に侵入するのを防止する作用をも有している。

これによって、滴下された液晶２１４は、第１透明基板１１０、第２透明基板１２０及びシール剤１４０によって封止されて液晶層１３０となる。なお、樹脂を硬化させてシール剤１４０及び充填層１５０を形成する際には、ＵＶの照射後に、高温雰囲気下で焼成するようにしても良い。これによって、例えば、図１に示すブランクレンズ１００″（レンズ外形形状が形成されていない状態）が完成する。

次に、第１透明基板１１０、第２透明基板１２０及び充填層１５０を切削する外形カット工程に移行する。外形カット工程においては、まず、ブランクレンズ１００″の外形を切削加工又は研磨加工してレンズ形状とし、例えば、図１に点線で示すフィニッシュドレンズ１００′を完成させる（Ｓ２０）。なお、レンズ形状の形成は、片面ずつ行うが、片面のみ形成されているものをセミフィニッシュドレンズと言う。次に、眼鏡フレームの形状に合わせて、フィニッシュドレンズ１００′の外形を切削するエッジング加工を行って、例えば、図１に示す様に、液晶レンズ１００を完成させる（Ｓ２１）。

ブランクレンズ１００″の状態（図１参照）では、液晶レンズ構造５０の周囲にはスペ
ーサ１４１が混入されたシール剤１４０が形成され、シール剤１４０の外側であって第１及び第２透明基板１１０及び１２０間の隙間には充填層１５０が形成されている。したがって、液晶レンズ構造５０の基板間隙（セルギャップ）はシール剤１４０における間隙より基板端部における間隙の方が大きくなるように維持される。また、その後の研磨加工が施されて、フィニッシュドレンズ１００′（図１の点線部分参照）となる際にも、同様に、液晶レンズ構造５０のセルギャップは、所定の間隙に維持される。

液晶レンズの製造過程において、最も液晶レンズ構造５０に圧力が加わるのは、フィニッシュドレンズ１００′とするための研磨加工時であるので、その状態において、スペーサ１４１が混入したシール剤１４０及び充填層１５０が健在であれば、液晶レンズ構造５０のセルギャップは所定の間隙に維持される。その後、液晶レンズ１００にエッジングされてしまうと、眼鏡フレームの形状に応じて、充填層１５０の外周部は切除されてしまうが、残存する充填層１５０とシール剤１４０によって、充分に、液晶レンズ構造５０のセルギャップは所定の厚さに維持される。

図５〜図７に示した液晶レンズの製造工程では、光硬化樹脂２１２及び透明性接着剤２１６を第１及び第２透明基板１１０及び１２０間に配置した後に、ＵＶ照射等を行い、シール剤１４０及び充填層１５０を形成した。しかしながら、先に光硬化樹脂２１２のみにＵＶ照射を行ってシール剤１４０を形成し、その後、透明性接着剤２１６を第１及び第２透明基板１１０間に毛細管現象を利用して充填し、且つそれにＵＶ照射を行って充填層１５０を形成するような工程としても良い。ＵＶ照射を２回に分けて行うこととなるが、シール剤１４０が既に形成された後に、透明性接着剤２１６を充填させる方が、張り合わせ後のアライメントズレに対して神経を使う必要がなく、透明性接着剤２１６の充填作業性が上がる。

なお、第１透明基板１１０と第２透明基板１２０を張り合わせる前に、先に示した工程と同様、真空雰囲気内で第１透明基板１１０上に、光硬化樹脂２１２及び透明性接着剤２１６を配置し、その後に、第１透明基板１１０と第２透明基板１２０を重ね合わせるような工程としても良い。この場合、透明性接着剤２１６も、供給器（不図示）から第１透明基板１１０上に適量だけ滴下することとなる。このように、第１透明基板１１０と第２透明基板１２０とを重ねる前に透明性接着剤２１６を配置した場合であっても、シール剤となるところの基板間隙を基板端部における間隙より狭くしているので、透明性接着剤２１６がシール剤近傍まで、充分に入り込み、気泡（真空）溜まりなどを発生することがない。ただし、透明性接着剤２１６を配置する際には、シール剤となる箇所の近傍、中心位置から配置するほうがより好ましい。その後、第１及び第２透明基板１１０及び１２０間に配置された光硬化樹脂２１２及び透明性接着剤２１６に対して、同時にＵＶ照射等を行い、シール剤１４０及び充填層１５０が形成される点は、図７（ｃ）と同様である。

充填層１５０のための透明性接着剤２１６を充填する前に、第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０の透明性接着剤２１６が充填される領域を予めプラズマ処理を施して置いたり、液晶の滴下後（Ｓ１６参照）に、第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０の透明性接着剤２１６が充填される領域の表面を洗浄したり、することによって、透明性接着剤２１６のぬれ性を向上させることが可能となる。また、第１透明基板１１０及び第２透明基板１２０の透明性接着剤２１６が充填される領域の下地に凹凸形状を形成して、接着面積を増加させることによって、接着性を強化することが可能となる。さらに、上記の例では、透明性接着剤２１６は、配向膜１１５及び１２５と接着するように構成されているが、ＩＴＯ等との接着力が強ければ、充填層１５０の部分には配向膜１１５及び１２５を形成しなくても良い。

＜第２実施形態の構成＞
次に、本発明の第２の実施の形態である液晶光学素子の構成について説明する。図２は、第２の実施の形態である液晶光学素子の断面図である。図２に示すブランクレンズ１０１″がエッジングされて、液晶光学素子の一例である一点鎖線で示す液晶レンズ１０１が得られる。図２に示すブランクレンズ１０１″と図１に示すブランクレンズ１００″との差異は、基板の形状のみであるから、第１の実施の形態と同じ構成要素には、同じ番号と名称とを付して説明を省略する。

図２では、ブランクレンズ１０１″を形成する際の２枚の透明基板が、平板ではなく、その断面が予め曲面形状を有している場合を示している。第１透明基板２１０及び第２透明基板２２０が共に、断面が図中の下に凸の曲面形状を有している。そして第２透明基板２２０の湾曲の方が第１透明基板２１０の湾曲よりも大きい。２枚の透明基板の張り合わせ時に内側となる面における半径Ｒが異なっており、したがって、両基板間の間隙はシール剤１４０における間隙ｇ３の方が基板端部における間隙ｇ４より小さくなっている。

図２に示した２枚の透明基板の形状は一例であって、透明基板の断面が他の曲面形状を有するものであっても良い。さらに、２枚の透明基板の内、一方の透明基板は図１に示す第１透明基板１１０のような平板であり、他方の透明基板のみ断面が曲面の形状を有するものであっても良い。すなわち、透明基板を重ね合わせたときに、基板間隙が外側に広くなるものであれば、どのような形状の透明基板の組み合わせを用いてもよい。

＜第２実施形態の効果＞
次に、第２の実施の形態である液晶光学素子の効果について説明する。第１透明基板２１０及び第２透明基板２２０を曲面形状とし、少なくとも一方は、他方より大きく湾曲しているようにしたので、第１透明基板２１０と第２透明基板２２０との間隙はシール剤１４０における間隙ｇ３より基板端部における間隙ｇ４の方が大きくなった。これにより、樹脂配置工程において、毛細管現象が促進されて、前記間隙に透明接着剤を注入することが容易になった。

＜第２実施形態の製造方法＞
第２の実施の形態である液晶光学素子の製造方法は、第１の実施の形態の製造方法と、当初の透明基板の形状が異なるだけであり、湾曲した透明基板の製造には、キャスティングによる方法と切削加工による方法とがある。液晶レンズ１０１を製造するには、第１の実施の形態において説明した図５〜図７に示した液晶レンズの製造工程を適用することが可能である。

＜第３実施形態の構成＞
次に、本発明の第３の実施の形態である液晶光学素子について図面を参照して説明する。図３は本発明の第３の実施の形態である液晶光学素子を示す断面図である。図３に示すブランクレンズ１０２″が、図２に示すブランクレンズ１０１″と異なる点は、第１透明基板３１０が下に凸の曲面形状に湾曲している基板であり、第２透明基板３２０は可撓性のある薄い平らな基板であるが、製造の過程で上に凸の曲面形状に湾曲したものである点であり、また、充填層１５０の外側の基板端部にも外側シール剤１６０が設けられている点である。その他は第１の実施の形態において説明したブランクレンズ１００″と同じであるから、同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

外側シール剤１６０には外側スペーサ１６１を含んでいるが、外側シール剤１６０はブランクレンズ１０２″の端部において、接着剤を注入するための注入口を円周上の一部に残して配置されている。そして、外側シール剤１６０に含まれる外側スペーサ１６１は内側のシール剤１４０に含まれるスペーサ１４１より大きい。したがって、第１透明基板３１０と第２透明基板３２０との間隙はシール剤１４０における間隙ｇ５の方が基板端部に
おける間隙ｇ６より小さい。

＜第３実施形態の効果＞
次に、第３の実施の形態である液晶光学素子の効果について説明する。基板重ね合わせ工程において、第２透明基板３２０を加圧して第１の透明基板３１０に押し付けたときに、第２透明基板３２０が可撓性のある基板であるから、第１透明基板３１０の基板の曲面形状にならって、湾曲した形状になる。このとき、シール剤１６０があるので、第１透明基板３１０と第２透明基板３２０との間隙は、基板端部における間隙ｇ６がシール剤１４０における間隙ｇ５より大きくなるように維持される。したがって、樹脂配置工程において、毛細管現象が促進されて、間隙に透明接着剤を注入することが容易になった。

＜第３実施形態の製造方法＞
次に、第３の実施の形態である液晶光学素子の製造方法について説明する。第１の実施の形態である液晶光学素子の製造方法と異なる点は、シール剤配置工程において、内側シール剤１４０になる光硬化樹脂を滴下配置した後に、引き続いて、外側シール剤配置工程に移行し、ブランクレズ１０２″の端部において、第１透明基板１１０上の周縁部に、供給器から外側スペーサ１６１を含んだ外側シール剤１６０になる光硬化樹脂を滴下する。このとき、外側シール剤１６０に前述の接着剤の注入口を設けるために、円周上の一部、あるいは断続的に数箇所を残して滴下する。その後、一旦ＵＶ照射を行って、光硬化樹脂を硬化させて外側シール剤１６０の配置を完了する。その後、液晶配置工程を経て樹脂配置工程に移り、外側シール剤１６０に設けられた前記注入口から透明性接着剤を注入する。その後、再びＵＶ照射を行って、透明性接着剤を硬化させて充填層１５０の配置を完了する。その他は第１の実施の形態の製造方法と同じである。

上記の説明では、第１透明基板にフレネルレンズ構造があり、第２透明基板にはフレネルレンズ構造のない構成を用いて説明したが、特にこれに限定されず、第１透明基板と第２透明基板の両方にフレネルレンズ構造を設ける構成であっても良い。さらに、透明基板へのフレネルレンズ構造の形成方法としては、基板内に樹脂を配置したインプリントだけに限定されず、透明基板への直接加工で形成しても良い。また、第３実施形態では、湾曲した基板を用いたが、湾曲していない基板を用いても、外側シール剤に大きな径の外側スペーサーを設けるので、内側のシール材における間隙より基板端部における間隙の方が大きくなり、同様な効果が得られる。

以上、第１実施形態から第３実施形態を個々に説明したが、それぞれの構成をあわせた構成にしても構わない。端部の基板厚さをシール剤を配置した位置の基板厚さより薄くしながら、一方の基板をより湾曲させる形状としてもよいし、外側スペーサーを含有する外側シール剤を配置してもよい。また、いずれの実施形態においても、液晶層に面したシール剤が配置された領域内、少なくとも有効領域内における液晶層の厚さが、各々の基板を張り合わせ後においても、一定となっているので、有効領域における動作品質に問題は生じない。

本実施形態では、液晶光学素子として電子眼鏡用レンズを例に説明したが、本発明のエッジング前レンズ及びエッジングレンズは、液晶を注入後、レンズの一部（中央部）に液晶を封入し、最後に所望の形に外形カットする液晶レンズであれば、電子顕微鏡や電子カメラ、ピックアップレンズ等、光学レンズとしていかなる用途のものでも採用することが可能である。また、光学構造としてフレネルレンズを用いれば液晶レンズになるが、本発明は光学構造に特長を持っているわけではないので特にこれに限定されず、シリンドリカルレンズやプリズム、マイクロレンズアレイ等の光学構造を用いた液晶光学素子でも適用することができる。また、両方の基板内にフレネルレンズ構造などの光学構造を設けなくてもよい。例えば、基板間に形成された電極に電圧を印加し、光を制御する機能を有する
ものであっても、本発明を採用することができる。

１００、１０１、１０２ 液晶レンズ
１１０、２１０、３１０ 第１透明基板
１２０、２２０、３２０ 第２透明基板
１３０ 液晶層
１４０ シール剤
１４１ スペーサ
１５０ 充填層
１６０ 外側シール剤
１６１ 外側スペーサ
ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４、ｇ５、ｇ６ 間隙

Claims (11)

1. 第１基板及び第２基板を有し、前記第１基板と前記第２基板との間にシール剤を配置し、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の内側には液晶層を備え、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の外側には樹脂の充填層を備えた液晶光学素子であって、前記第１基板と前記第２基板との前記シール剤における間隙より基板端部における間隙の方が大きいことを特徴とする液晶光学素子。
2. 前記第１基板又は前記第２基板の少なくとも一方は、端部の基板厚さが、前記シール剤を配置した位置の基板厚さより薄いことを特徴とする請求項１記載の液晶光学素子。
3. 前記第１基板又は前記第２基板の少なくとも一方は、他方より大きく湾曲しており、前記第１基板と前記第２基板との前記シール剤における間隙より基板端部における間隙の方が大きくなるように、前記第１基板及び第２基板を配置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶光学素子。
4. 前記シール剤又は前記液晶層の中には内側スペーサを含み、前記シール剤より外側には外側シール剤を配置し、この外側シール剤には前記内側スペーサより大きい外側スペーサを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
5. 前記第１基板又は前記第２基板上に、光学構造体を設け、前記第１基板と前記第２基板のうち、基板表面形状が平面に近い方に、前記光学構造体を設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
6. 少なくとも有効領域における液晶層の厚さが一定であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
7. 第１基板と第２基板とを用意する基板用意工程と、前記第１基板と前記第２基板との間にシール剤を配置するシール剤配置工程と、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の内側に液晶層を配置する液晶配置工程と、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の外側に樹脂の充填層を配置する樹脂配置工程とを有する液晶光学素子の製造方法であって、前記基板用意工程では前記第１基板又は前記第２基板の少なくとも一方に、基板端部における基板厚さが、前記シール剤を配置した位置の基板厚さより薄い基板を用意し、前記第１基板と前記第２基板との前記シール剤における間隙が、基板端部における間隙より小さくなるように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせる工程を含むことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
8. 第１基板と第２基板とを用意する基板用意工程と、前記第１基板と前記第２基板との間にシール剤を配置するシール剤配置工程と、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の内側に液晶層を配置する液晶配置工程と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間で前記シール剤の外側に樹脂の充填層を配置する樹脂配置工程とを有する液晶光学素子の製造方法であって、前記基板用意工程では、前記第１基板又は前記第２基板の一方は他方より大きく湾曲している基板を用意し、前記第１基板と前記第２基板との前記シール剤における間隙が、基板端部における間隙より小さくなるように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせる工程を含むことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
9. 前記シール剤配置工程で用いられる前記シール剤の中、又は前記液晶層の中に内側スペーサを含み、前記シール剤配置工程とは別に、前記シール剤より外側に、前記内側スペーサよりも大きい外側スペーサを含む外側シール剤を配置する外側シール剤配置工程を有することを特徴とする請求項７又は８の液晶光学素子の製造方法。
10. 前記第１基板及び第２基板を用意する基板用意工程と、前記第１基板と前記第２基板との間にシール剤を配置するシール剤配置工程と、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の内側に液晶層を配置する液晶配置工程と、前記第１基板と前記第２基板との間で前記シール剤の外側に樹脂の充填層を配置する樹脂配置工程とを有する液晶光学素子の製造方法であって、前記シール剤配置工程で用いられる前記シール剤の中、又は前記液晶層の中に内側スペーサを含み、前記シール剤配置工程とは別に、前記シール剤より外側に、前記内側スペーサよりも大きい外側スペーサを含む外側シール剤を配置する外側シール剤配置工程を有し、前記第１基板と前記第２基板との前記シール剤における間隙が、基板端部における間隙より小さくなるように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせる工程を含むことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
11. 前記シール剤の外側で前記第１透明基板、前記第２透明基板及び前記樹脂の充填層を切削する外形カット工程を含むことを特徴とする請求項７乃至８のいずれか１項に記載の液晶光学素子の製造方法。

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