JP3190078B2 - Refractive index distributed microlens array and method of manufacturing the same - Google Patents
Refractive index distributed microlens array and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、重合可能な液晶性材料
を用いた屈折率分布型マイクロレンズアレイおよびその
製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gradient index microlens array using a polymerizable liquid crystal material and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバー、フォトダイオー
ド、半導体レーザ技術などの発展により、光部品の高集
積化が進められてきている。また、それらを結ぶ光学レ
ンズの微小化と高集積化のため、球面レンズに代えて、
非球面レンズや屈折率分布型レンズを利用したマイクロ
レンズアレイが商品化されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of optical fiber, photodiode, and semiconductor laser technologies, high integration of optical components has been promoted. In addition, in order to miniaturize and highly integrate the optical lenses connecting them, instead of spherical lenses,
A microlens array using an aspheric lens or a gradient index lens has been commercialized.
【0003】この内、非球面レンズは極めて精度の高い
金型や高い成型技術を必要とするので、得られたマイク
ロレンズアレイは非常に高価である。また、屈折率分布
型レンズは凹凸のないタイプも存在し、この場合には光
ファイバー、フォトダイオードや半導体レーザとの接続
が容易である。しかしながら、無機のガラスも有機のプ
ラスチックの場合も、屈折率分布状態を達成する必要が
あり、非常に面倒な方法によって製造されている。[0003] Of these, aspherical lenses require extremely high precision molds and high molding techniques, and the resulting microlens arrays are very expensive. The refractive index distribution type lens is present yet name type irregularities, the optical fiber in this case, the connection between the photodiode and the semiconductor laser is easy. However, glass of inorganic both cases flop <br/> La steel click organic, it is necessary to achieve the refractive index distribution are manufactured by a very cumbersome process.
【0004】即ち、具体的には、屈折率の異なる材料
を、例えば、周囲から基材にしみ込ませたり、あるいは
イオン交換したりするような製法が利用されている。そ
の結果、再現性に乏しいというような欠点があった。[0004] That is, specifically, materials having different refractive index, for example, or to incorporated stain to a substrate from ambient or process as or ion exchange is utilized. As a result, there is a disadvantage that reproducibility is poor.
【0005】秋田大学の佐藤らは、ジャパンディスプレ
イ’89の第396〜399頁において、横配向処理を
した一方が透明な電極付のガラス基板と、アルミニウム
電極付きのガラス基板であって、アルミニウム電極に多
数の穴をエッチングにより形成した基板とを用い、この
間に誘電率異方性が正の液晶を挟持した素子を作成して
いる。[0005] Sato et al. Of Akita University in Japan Display '89, pp. 396-399, reported that one of the glass substrates with a transparent electrode and the glass substrate with an aluminum electrode was subjected to a horizontal orientation treatment, A substrate in which a large number of holes are formed by etching is used, and a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between the substrates.
【0006】この電極間に電場を印加すると、印加電圧
が低い場合には凸レンズマイクロレンズアレイとして作
用し、印加電圧が高い場合には凹レンズマイクロレンズ
アレイとして作用することを報告している。これは従来
の屈折率分布型マイクロレンズアレイのように組成比の
傾斜をつけて屈折率分布状態を実現しているのではな
い。これは、非対称構造の電極を用いて、非対称の電場
を生じさせることによって、液晶の配列に歪みを生じさ
せているものである。[0006] Upon application of an electric field between the electrodes, when the applied voltage is low, acts as a convex lens microlens array, when the applied voltage is high is reported to act as a concave lens micro lens array . This is not to realize the refractive index distribution state by giving a gradient of the composition ratio as in the conventional refractive index distribution type microlens array. This is to generate an asymmetric electric field using an electrode having an asymmetric structure, thereby causing a distortion in the alignment of the liquid crystal.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】この屈折率分布型マイ
クロレンズアレイは、前述のように印加する電圧によっ
て、レンズの性能を変えられるというメリットがある。
しかし、常に電圧を印加しなければレンズとしての性能
を保てないといった欠点がある。さらに、温度変化によ
って液晶の屈折率異方性が著しく変わるため、そのレン
ズ性能が周囲温度によって敏感に変化するといった欠点
もある。The refractive index distribution type microlens array has an advantage that the performance of the lens can be changed by the applied voltage as described above.
However, there is a disadvantage that the performance as a lens cannot be maintained unless a voltage is constantly applied. Furthermore, since significantly change the refractive index anisotropy of the liquid crystal by the temperature change, even Ru Oh disadvantage that lens performance sensitively varies with the ambient temperature.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記のような
課題を解決するためになされたものであり、重合可能な
液晶性材料に外場が印加され液晶の配列に歪が生じせし
められ、この歪が重合手段によって固定化された構造を
有することを特徴とする屈折率分布型マイクロレンズア
レイ、及び、少なくとも一方が透明な一対の電極付きの
基板の間に重合可能な液晶性材料を挟持し、その一対の
電極のパターンを非対称とし、その一対の電極付きの基
板の間に電場を印加しながら、該重合可能な液晶性材料
の重合を行うことを特徴とする屈折率分布型マイクロレ
ンズアレイの製造方法、及び、その重合可能な液晶性材
料が3〜30wt%の架橋性化合物を含有する屈折率分
布型マイクロレンズアレイの製造方法を提供するもので
ある。The present invention SUMMARY OF] has been made to solve the problems as described above, distortion Shi was caused in the arrangement of the liquid crystal external field is applied to the polymerizable liquid crystalline material
Merare, gradient index microlens array This strain is characterized by having a fixed structure by the polymerization unit, and can be polymerized between at least one of the substrate with a pair of transparent electrodes a liquid crystal material sandwiched, the pattern of the pair of electrodes and asymmetric, while applying an electric field between the substrate with the pair of electrodes, and performing polymerization of the polymerizable liquid crystalline material method for producing a gradient index microlens array, and is intended to provide a method of manufacturing a refraction index distribution type micro lens array that polymerizable liquid-crystalline materials you containing 3 to 30 wt% of the crosslinkable compound .
【0009】本発明においては、重合可能な液晶性材料
を用い、これに外場を印加して液晶の配列に歪を生じさ
せ、この歪を重合手段によって固定化する。これによ
り、一旦製造後は屈折率分布型マイクロレンズアレイと
しての機能が固定され、使用時に電場を印加する必要が
ない。しかも、比較的に広い温度範囲で安定して屈折率
分布型マイクロレンズアレイとしての機能を保つ。In the present invention, a polymerizable liquid crystal material is used, an external field is applied to the liquid crystal material to cause a distortion in the arrangement of the liquid crystal, and the distortion is fixed by a polymerization means. Thus, once manufactured, the function as a gradient index microlens array is fixed, and there is no need to apply an electric field during use. Moreover, the function as a gradient index microlens array is stably maintained over a relatively wide temperature range.
【0010】図1は、本発明の屈折率分布型マイクロレ
ンズアレイの断面図である。図1において、1はITO
(In2 O3 −SnO2 )、SnO2 等の透明電極、2
はアルミニウム等の不透明電極、3、4はガラス、プラ
スチック等の基板、5は両電極付きの基板間に挟持され
た重合可能な液晶性材料を重合固定化した屈折率分布層
を示している。FIG. 1 is a sectional view of a gradient index microlens array according to the present invention. In FIG. 1, 1 is ITO
(In 2 O 3 —SnO 2 ), a transparent electrode such as SnO 2 ,
Denotes an opaque electrode of aluminum or the like; 3, 4 denotes a substrate of glass, plastic, or the like; 5 denotes a refractive index distribution layer in which a polymerizable liquid crystal material sandwiched between substrates having both electrodes is polymerized and fixed.
【0011】本発明に用いる電極は、一対の基板の内、
少なくとも一方は透明電極とされる。他方の電極は透明
電極とされてもよいし、不透明電極とされてもよい。本
発明では、この一対の電極が、非対称、即ち、非同一パ
ターンとされる。この際、一方の電極の光の透過をさせ
る個々のマイクロレンズの中心に当たる部分に電極を設
けないようにする。通常は、不透明電極に円形、長方形
状等に開口部を設け、他方の透明電極は全面ベタのパタ
ーンにすることが多い。[0011] The electrode used in the present invention comprises a pair of substrates,
At least one is a transparent electrode. The other electrode may be a transparent electrode or an opaque electrode. In the present invention, the pair of electrodes is asymmetric, that is, has a non-identical pattern. During this, so as not provided with an electrode on the portion corresponding to the center of individual microlenses for the transmission of light of one of the electrodes. Usually, an opaque electrode is provided with an opening in a circular shape, a rectangular shape, or the like, and the other transparent electrode is often a solid pattern.
【0012】また、電極付き基板として、それ自身が導
電性の基板を用いる場合には、表面上にさらに電極を設
ける必要はない。また、電極付き基板を製造後除去する
場合には、不透明電極をベタ電極としてもよい。もっと
も、製造後も電極付きの基板をそのまま保護板として残
しておく方が、強度や劣化防止の点で有利である。Further, as the electrode-attached substrate, in a case where itself a substrate of electrically conductive, need not greens providing a further electrode on the surface. When the substrate with electrodes is removed after the production, the opaque electrode may be a solid electrode. However, it is advantageous to leave the substrate with the electrode as a protective plate as it is even after manufacture in terms of strength and prevention of deterioration.
【0013】本発明において用いる重合可能な液晶性材
料としては、それ自身が液晶性化合物であり、かつ分子
内に光または熱によって重合可能な官能基を有し、少な
くとも重合後固定化された液晶相を示すものがある。ま
た、さらにそれ自身は液晶性化合物ではないが、分子内
に光または熱によって重合可能な官能基を有する化合物
と、液晶性化合物の混合物であって、重合時に液晶性化
合物の影響を受けて、重合後固定化された液晶相を示す
ものであってもよい。もちろん、これらの液晶性材料は
単一化合物を用いてもよいし、組成物を用いてもよい
が、一般的には所望の性能を得るため、組成物を用いる
ことが多い。The polymerizable liquid crystal material used in the present invention is a liquid crystal compound which is itself a liquid crystal compound, has a functional group polymerizable by light or heat in the molecule, and is fixed at least after polymerization. Some show phases. Further, the compound itself is not a liquid crystal compound, but is a mixture of a compound having a functional group polymerizable by light or heat in the molecule and a liquid crystal compound, and is affected by the liquid crystal compound during polymerization, It may show a liquid crystal phase fixed after polymerization. Of course, a single compound or a composition may be used for these liquid crystal materials, but in general, a composition is often used to obtain desired performance.
【0014】本発明の液晶性化合物でいう液晶相は、ネ
マチック、コレステリック、スメクチックのいずれであ
ってもよい。また、その誘電率異方性は正であっても負
であっても使用できる。The liquid crystal phase in the liquid crystal compound of the present invention may be any of nematic, cholesteric and smectic. The dielectric anisotropy can be used whether it is positive or negative.
【0015】マイクロレンズの形状は円、楕円、正方
形、長方形等いずれであってもよく、その大きさも短辺
が5μm〜1mm、長辺は5μm〜1m程度である。通
常、一方の電極を、このマイクロレンズの形状にあった
パターンの開口部を有する電極とする。もちろん、一対
の電極を重ねた際の両者の合成パターン(電極が重なっ
たパターン)が、マイクロレンズの外の部分となるよう
にされてもよい。このマイクロレンズの性能は両基板の
電極間のギャップと形状にも左右される。一般にレンズ
の形状が大きければギャップも大きくされる。The shape of the microlens may be any of a circle, an ellipse, a square, a rectangle, and the like. The size of the microlens is about 5 μm to 1 mm on the short side and about 5 μm to 1 m on the long side. Usually, one of the electrodes is an electrode having an opening of a pattern that matches the shape of the microlens. Of course, when a pair of electrodes are overlapped, the combined pattern of the two (a pattern in which the electrodes overlap) may be a portion outside the microlens. The performance of this microlens also depends on the gap and shape between the electrodes on both substrates. Generally, the larger the shape of the lens, the larger the gap.
【0016】重合可能な液晶性材料の重合は、光または
熱によって行うが、紫外光または可視光照射で行うこと
が簡便であり、生産性が良いので好ましい。本発明で
は、この重合時に電場等の外場を印加して重合させる。
電極付きの基板に挟持して、電場を印加しつつ重合する
ことが製造が容易で好ましい。この他、磁場を印加して
重合してもよいが、磁場発生は高価で大がかかりな装置
を必要とし、生産性が良くないので、電場の利用が好ま
しい。[0016] Polymerization of the polymerizable liquid crystal material is carried out by light or heat, row Ukoto with ultraviolet light or visible light irradiation is the simple, preferred because productivity is good. In the present invention, polymerization is performed by applying an external field such as an electric field during the polymerization.
It is preferable to hold the substrate between the electrodes and to polymerize while applying an electric field because the production is easy. In addition, polymerization may be performed by applying a magnetic field. However, the use of an electric field is preferable because the generation of a magnetic field requires an expensive and large-sized apparatus and productivity is not good.
【0017】この際、重合後電場等の外場を切っても性
能変化のない安定なレンズとするために、重合可能な液
晶性材料に3〜30wt%の架橋性化合物を含有させて
おくことが好ましい。固定化を安定させるためには、架
橋性化合物の量を3wt%以上とすることが好ましく、
30wt%以下とするのは、液晶性材料の相対量が減少
して屈折率分布の程度が低下してくるためである。At this time, the polymerizable liquid crystal material should contain 3 to 30% by weight of a crosslinkable compound in order to obtain a stable lens which does not change its performance even when an external field such as an electric field is cut off after polymerization. Is preferred. In order to stabilize the immobilization, the amount of the crosslinkable compound is preferably set to 3 wt% or more,
The reason for setting the content to 30 wt% or less is that the relative amount of the liquid crystalline material decreases and the degree of the refractive index distribution decreases.
【0018】架橋性化合物としては、2以上の多重結合
を含むような通常の架橋性化合物が使用できる。この架
橋性化合物は、それ自身も液晶性を示してもよいが、経
済性の観点からは非液晶性の2官能性以上の架橋性化合
物が好適である。As the crosslinkable compound, an ordinary crosslinkable compound containing two or more multiple bonds can be used. The crosslinkable compound itself may exhibit liquid crystallinity, but from the viewpoint of economical efficiency, a non-liquid crystalline crosslinkable compound having two or more functionalities is preferable.
【0019】この架橋性化合物の光重合を行う場合、架
橋性化合物がビニル結合を有する場合には、ラジカル重
合で行えばよい。また、エポキシ結合を有する場合に
は、カチオン重合で行えばよい。重合開始剤としては、
ラジカル重合の場合にはベンゾインエーテル系、ベンゾ
フェノン系、アセトフェノン系、四級アンモニウムカチ
オン・四級ボレートアニオン塩等が用いられる。カチオ
ン重合の場合にはトリアリールスルホニウム塩等が酸発
生剤として用いられる。When photo-polymerization of the crosslinkable compound is performed, if the crosslinkable compound has a vinyl bond, radical polymerization may be performed. In the case of having an epoxy bond, it may be carried out by cationic polymerization. As the polymerization initiator,
In the case of radical polymerization, benzoin ether-based, benzophenone-based, acetophenone-based, quaternary ammonium cation / quaternary borate anion salts and the like are used. Triaryl over Rusuruhoniumu salt or the like is used as an acid generator in the case of cationic polymerization.
【0020】ビニル結合を有する架橋性化合物の具体的
な例としては、ポリオールポリアクリレート、ポリエス
テルポリアクリレート、ウレタンポリアクリレート、エ
ポキシポリアクリレート、シリコーンポリアクリレー
ト、ポリブタジエン骨格を有するポリアクリレート、イ
ソシヌアル骨格を有するポリアクリレート、ヒダントイ
ン骨格を有するポリアクリレート等がある。[0020] Specific examples of the crosslinkable compound having a vinyl bond, poly with polyol polyacrylate, polyester polyacrylate, urethane polyacrylate, epoxy polyacrylate, silicone poly acrylates <br/> DOO, the port re butadiene skeleton There are acrylates, polyacrylates having an isosinual skeleton, polyacrylates having a hydantoin skeleton, and the like.
【0021】電場を印加する場合、印加する電圧は電極
間のギャップが大きければ高くなり、また、液晶性化合
物の誘電率異方性や、目的のマイロレンズアレイのレン
ズが凸レンズか凹レンズであるか、にもより変化する。
一般的には、液晶の誘電率が正の場合には、凸レンズで
は低い電圧、凹レンズは高い電圧を必要とするが、通常
2〜50V程度で充分である。When an electric field is applied, the applied voltage increases as the gap between the electrodes increases, and the dielectric anisotropy of the liquid crystal compound and whether the target lens of the mylo lens array is a convex lens or a concave lens . , Also change.
Generally, when the dielectric constant of the liquid crystal is positive, a low voltage is required for a convex lens and a high voltage is required for a concave lens, but about 2 to 50 V is usually sufficient.
【0022】電極に対する液晶の配向処理はなくてもよ
いが、電圧印加時に均一な歪配列状態を取らせるために
行っておくことが好ましい。液晶の配向処理は垂直配向
処理、水平配向処理のいずれであってもよく、片側の電
極を垂直配向とし、もう一方の電極を水平配向とするい
わゆるハイブリット配向処理でもよい。また、水平配向
処理の場合、片側の電極ともう一方の電極において配向
処理方向が異なってもよい。この配向処理方法は、垂直
配向剤の塗布、ラビング、斜め蒸着等の公知の配向処理
が使用できる。[0022] may be the alignment treatment of the liquid crystal rather than to the electrode, it is preferable to go to assume a uniform distortion arrangement state when a voltage is applied. The alignment treatment of the liquid crystal may be either a vertical alignment treatment or a horizontal alignment treatment, and may be a so-called hybrid alignment treatment in which one electrode is vertically aligned and the other electrode is horizontally aligned. In the case of horizontal alignment processing, the alignment processing direction may be different between one electrode and the other electrode. As this alignment treatment method, known alignment treatments such as application of a vertical alignment agent, rubbing, and oblique deposition can be used.
【0023】例えば、正の誘電異方性の液晶を用い、両
側の電極を水平配向処理しその配向処理方向を一致させ
た場合、マイクロレンズは偏光依存性を示すので、偏光
板をその偏光方向が液晶の配向処理方向に一致するか、
それに直交させるように配置して使用することが好まし
い。For example, when a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used and the electrodes on both sides are subjected to horizontal alignment processing and the alignment processing directions are matched, the microlens shows polarization dependence. Is the same as the alignment direction of the liquid crystal,
It is preferable to use it by arranging it perpendicular to it.
【0024】本発明では、重合可能な液晶性材料に、屈
折率、使用温度範囲等を調整するため等に、さらに他の
モノマー、オリゴマー、ポリマー等を加えて使用するこ
ともできる。さらに、これに粘度調整剤、着色剤、2色
性色素等の添加剤を添加してもよい。In the present invention, other monomers, oligomers, polymers and the like may be added to the polymerizable liquid crystal material in order to adjust the refractive index, the operating temperature range and the like. Further, viscosity modifiers thereto, colorants, but it may also be added additives such as dichroic dye.
【0025】本発明の重合可能な液晶性材料としては、
前述のように光硬化可能な材料が好ましいが、特に、ビ
ニル系光硬化性化合物が好適であり、中でもアクリル系
光硬化性化合物が最適である。 より具体的には、末端に
シアノ基、アルキル基、アルコキシ基等を有する直鎖状
の化合物があり、例えば、代表的な化合物として、以下
の一般式(1)で示すような化合物がある。The polymerizable liquid crystalline material of the present invention includes
As described above, a photocurable material is preferable, but a vinyl photocurable compound is particularly preferable, and an acrylic photocurable compound is particularly preferable . The yo Ri Specifically, terminal cyano group, an alkyl group, there is a straight chain compound having an alkoxy group or the like, for example, as a typical compound, there are compounds represented by the following general formula (1) .
【0026】[0026]
【化1】Embedded image CHCH 2Two =CX−CO−O−R = CX-CO-OR 11 −Ph−A−B−Ph−R -Ph-AB-Ph-R 2Two (1) (1)
【0027】なお、上記一般式(1)において、Xはフ
ッ素原子、メチル基または水素原子、R 1 は炭素数1〜
15のアルキレン基またはその−CH2 −基のいくつか
を酸素原子に置換したオキシアルキレン基、Phは1,
4−フェニレン基、A、Bはそれぞれ独立に1,4−フ
ェニレン基、−CO−O−または−CH2 CH2 −を示
し、かつAとBとのうち少なくとも一方は1,4−フェ
ニレン基であり、R 2 はシアノ基、塩素原子、フッ素原
子、または、その一部の水素原子がフッ素原子に置換さ
れてもよい直鎖アルキル基もしくはアルコキシ基を示
す。In the general formula (1), X is a fluorine atom, a methyl group or a hydrogen atom, and R 1 is a group having 1 to 1 carbon atoms.
15 alkylene group or a -CH 2 in - oxyalkylene groups obtained by substituting some group to an oxygen atom, Ph is 1,
4 - off Eniren group, A, B each independently 1,4 - off <br/> Eniren group, -CO-O-or -CH 2 CH 2 - indicates, and at least one of A and B is 1,4-fe
A vinylene group, R 2 is a cyano group, a chlorine atom, a fluorine atom or, optionally a linear alkyl group Moshiku be substituted with a part of the hydrogen atoms are fluorine atom, represents an alkoxy group.
【0028】なお、上記の例は、代表的な化合物を例示
したものであり、本発明はこれに限定されるものではな
く、液晶性を示すものであればよく、1,4−フェニレ
ン基がトランス−1,4−シクロヘキシレン基等の他の
環に置換されたり、環と環との間の結合基が−CH2 O
−、−CO−等の他の結合基に置換されたり、環の他の
水素原子がハロゲン原子やシアノ基に置換されたりして
いてもよい。[0028] The above examples are an illustration of a representative compounds, the present invention is not limited thereto, as long as it shows liquid crystallinity, 1,4 - off Enire < br /> emissions group trans-1,4 - or substituted in the other ring, such as shea Kurohekishiren group, bonding group is -CH 2 O between the ring and the ring
It may be substituted with another bonding group such as-, -CO-, or another hydrogen atom in the ring may be substituted with a halogen atom or a cyano group.
【0029】[0029]
【実施例】実施例1 アクリル系光硬化性のモノマーである2−エチルヘキシ
ルアクリレートと、2官能のアクリル系光硬化性のオリ
ゴマーであるポリプロピレングリコールジアクリレート
合計10wt%と、下記式(2)、式(3)、及び式
(4)の液晶性モノマー合計89wt%と、光重合開始
剤1wt%とを混合し、重合可能な液晶性材料の混合物
である未硬化溶液を得た。EXAMPLE 1 A total of 10 wt% of 2-ethylhexyl acrylate which is an acrylic photocurable monomer and polypropylene glycol diacrylate which is a bifunctional acrylic photocurable oligomer was prepared by the following formula (2) and formula (2). (3), and a liquid crystal monomer total 89 wt% of formula (4), and a photopolymerization initiator 1 wt% were mixed to obtain an uncured solution is a mixture of polymerizable liquid crystalline material.
【0030】[0030]
【化2】 Embedded image
【0031】一方の基板として、ベタのITO透明電極
付きのガラス基板に、ポリビニルアルコール層を形成
し、これをラビングして水平配向処理をし、透明電極付
きのガラス基板を製造した。他方の基板として、ガラス
基板にアルミニウム薄膜を蒸着し、さらに、多数の直径
100μmの穴をエッチングにより形成し、ポリビニル
アルコール層を形成し、これをラビングして水平配向処
理をし、不透明電極付きのガラス基板を製造した。[0031] One of the substrate, a glass substrate with a solid ITO transparent electrode to form a polyvinyl alkenyl alcohol layer, a horizontal alignment treatment by rubbing this, to produce a glass substrate with a transparent electrode. As the other substrate, an aluminum thin film was deposited on a glass substrate, further, a hole of a number of diameter 100μm was formed by etching to form a polyvinyl sulfonyl <br/> alcohol layer, which was a horizontal alignment treatment rubbing A glass substrate with an opaque electrode was manufactured.
【0032】これらの2枚の電極付きの基板を、両電極
の配向処理方向が平行になるように配置し、スペーサー
粒子を介して、25μmのギャップのセルを作成した。
このセルに先に製造した未硬化溶液を満たし、両電極間
に4Vの交流を印加しながら、高圧水銀ランプ光を1分
間照射して、光硬化をさせた。The substrates with these two electrodes were arranged so that the orientation treatment directions of both electrodes were parallel, and a cell having a gap of 25 μm was formed via spacer particles.
This cell was filled with the previously prepared uncured solution, and irradiated with high-pressure mercury lamp light for 1 minute while applying an alternating current of 4 V between both electrodes, thereby photocuring.
【0033】得られた素子に偏光板をその偏光軸方向が
液晶の配向処理方向に一致するように配置した。これは
凸レンズマイクロレンズアレイとしての性能を示し、温
度を60℃にしてもレンズとしての性能はほとんど変化
しなかった。A polarizing plate was arranged on the obtained device such that the direction of the polarization axis thereof coincided with the alignment treatment direction of the liquid crystal. This shows the performance as a convex lens microlens array, and the performance as a lens hardly changed even when the temperature was 60 ° C.
【0034】実施例2 実施例1において、電極間に20Vの交流を印加する以
外は同様にして製造した。得られた素子は、凹レンズマ
イクロレンズアレイとしての性能を示した。[0034] In Example 1, except that indicia pressurized exchanges 20V between the electrodes was prepared in the same manner. The obtained element exhibited performance as a concave lens microlens array.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明においては、重合可能な液晶性材
料を用い、これに外場を印加して液晶の配列に歪を生じ
させ、この歪を重合手段によって固定化しているので、
製造後は屈折率分布型マイクロレンズアレイとしての機
能が固定される。このため、使用時に電場を印加しなく
てもマイクロレンズアレイの機能を発揮する。According to the present invention, a polymerizable liquid crystal material is used, and an external field is applied thereto to cause a distortion in the arrangement of the liquid crystal, and this distortion is fixed by the polymerization means.
After the manufacture, the function as the gradient index microlens array is fixed. For this reason, the function of the microlens array is exhibited without applying an electric field during use.
【0036】また、従来のように屈折率の異なる材料を
例えば周囲から基材にしみ込ませたり、あるいはイオン
交換したりするような非常に面倒な方法によらずアレイ
が上記のような簡単な方法によって得られる。このた
め、再現性が優れている。Further, or to incorporated stains conventional materials of different refractive index as the substrate from ambient example, or very array regardless of laborious manner or ion exchange as simple as described above Obtained by the method. Therefore, the reproducibility is excellent.
【0037】通常の表示装置で使用されているような液
晶性化合物は、温度が変化すると屈折率異方性が大きく
変化する。しかし、本発明では、重合により屈折率分布
層内では液晶相が固定化されているので、液晶の屈折率
異方性の変化が少なく、比較的に広い温度範囲で安定し
て屈折率分布型マイクロレンズアレイとしての機能を保
つ。A liquid crystal compound used in a general display device has a large change in refractive index anisotropy when the temperature changes. However, in the present invention, since the liquid crystal phase is fixed in the refractive index distribution layer by polymerization, the change in the refractive index anisotropy of the liquid crystal is small, and the refractive index distribution is stable over a relatively wide temperature range. Maintain the function as a micro lens array.
【0038】また、電極パターンにより容易にマイクロ
レンズパターンを変化させることができるので、電極パ
ターンをエッチングという簡単な手法により変えて、多
品種生産が容易となる。また、印加する電場等の外場の
強さによっても、レンズの特性を変えることができ、こ
れによっても多品種生産が容易となる。Further, since the microlens pattern can be easily changed by the electrode pattern, the production of a wide variety of products can be facilitated by changing the electrode pattern by a simple technique called etching. Also, the characteristics of the lens can be changed depending on the strength of an external field such as an applied electric field, which also facilitates multi-product production.
【0039】本発明は、本発明の効果を損しない範囲内
で種々の応用が可能である。The present invention can be applied to various applications within a range that does not impair the effects of the present invention.
【図1】本発明の屈折率分布型マイクロレンズアレイの
断面図。FIG. 1 is a sectional view of a gradient index microlens array according to the present invention.
1:透明電極 2:不透明電極 3、4:基板 5:屈折率分布層 1: transparent electrode 2: opaque electrode 3, 4: substrate 5: refractive index distribution layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 良典 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社 中央研究所内 審査官 横井 康真 (56)参考文献 特開 平3−87720(JP,A) ジャパンディスプレイ’89(1989) p.396−399 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 3/00 C09K 19/00 - 19/60 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yoshinori Hirai 1150 Hazawacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Asahi Glass Co., Ltd. Examiner at Central Research Laboratory Yasumasa Yokoi (56) References JP-A-3-87720 (JP, A ) Japan Display '89 (1989) p. 396-399 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 3/00 C09K 19/00-19/60
Claims (3)
晶の配列に歪が生じせしめられ、この歪が重合手段によ
って固定化された構造を有することを特徴とする屈折率
分布型マイクロレンズアレイ。1. A external field to a polymerizable liquid crystal material distortion is made to occur in the applied liquid <br/> sequence of crystallization, this strain is immobilized by Tsu <br/> the polymerization unit structure And a gradient index microlens array comprising:
基板の間に重合可能な液晶性材料を挟持し、その一対の
電極のパターンを非対称とし、その一対の電極付きの基
板の間に電場を印加しながら、該重合可能な液晶性材料
の重合を行うことを特徴とする屈折率分布型マイクロレ
ンズアレイの製造方法。Wherein at least one of sandwiching the polymerizable liquid crystal material between the substrates with a pair of transparent electrodes, and the pattern of the pair of electrodes and asymmetric, between the substrate with the pair of electrodes A method for producing a gradient index microlens array, comprising polymerizing the polymerizable liquid crystalline material while applying an electric field.
の架橋性化合物を含有する請求項2に記載の屈折率分布
型マイクロレンズアレイの製造方法。Wherein said polymerizable liquid material is 3 to 30 wt%
Method for producing a gradient index microlens array according to the 請 Motomeko 2 you containing a crosslinkable compound.
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