JP4955807B1 - 可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可変焦点レンズの性能の低下を防止することが可能な可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法を提供する。
【解決手段】
本製造方法は、第１基板１３の表面および第２基板１５の裏面の少なくともいずれか一方へ、液晶保持部１９を囲う非接着剤領域４７を隔てて、接着剤４３を塗布する接着剤塗布工程と、第１基板１３および第２基板１５を収容する密閉容器の内部を大気圧に対して減圧する減圧工程と、減圧工程による減圧下で第１基板１３の表面上に第２基板１５を張り合わせる張り合わせ工程と、張り合わせ工程の後、減圧工程による減圧下で所定時間、第１基板１３と第２基板１５との張り合わせ状態を継続させる待機工程と、この待機工程後に密閉容器の減圧を復圧する復圧工程と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、品質のよい可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法に関するものである。

従来より、可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクは、表面が凸湾曲状の下基板と、この表面と対向して接合される凹湾曲状の裏面を有する上基板と、を含むように構成されている。そして、上下基板の間には、液晶材料を含む可変焦点部が配置されている。この可変焦点部へ電圧を印加することで、可変焦点部の屈折率を変化させることができるため、例えば、遠近両用メガネのレンズとして用いることができる。

例えば、特許文献１には、上基板と下基板とを接合する際に、上下基板を貼り合わせた後、パッドを介して上基板を可変焦点部側へ押圧した状態で上基板の外周付近に設けられた２箇所の穴の一方から接着剤を導入し、他方の穴から空気などを抜きながら接着剤を両基板の全体に行き渡らせる可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法について開示されている。

米国特許出願公開第２００９／２５６９７７号明細書

しかしながら従来の製造方法では、可変焦点レンズの性能の低下を招くおそれがある。
すなわち、従来の製造方法では、可変焦点部内に接着剤を入り込ませないようにするために、上基板を可変焦点部側に十分に押圧をして接着剤を導入する。この際に、可変焦点部へ付与される局所的な応力は、レンズの損傷や、復圧後における可変焦点部内での空間の発生等の問題を発生させ、可変焦点レンズの性能の低下を招くおそれがある。

本発明は、可変焦点レンズの性能の低下を防止することが可能な可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法は、第１基板の表面とこれに対向する第２基板の裏面との間に液晶保持部を配置して構成される可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法であって、接着剤塗布工程と、減圧工程と、貼り合わせ工程と、待機工程と、復圧工程と、を備えている。接着剤塗布工程は、第１基板の表面および第２基板の裏面の少なくともいずれか一方へ、液晶保持部を囲う非接着剤領域を隔てて、接着剤を塗布する。減圧工程は、第１基板および第２基板を収容する密閉容器の内部を大気圧に対して減圧する。貼り合わせ工程は、減圧工程による減圧環境下において、第１基板の表面上に第２基板を貼り合わせる。待機工程は、貼り合わせ工程の後、減圧工程による減圧条件下において、所定時間、第１基板と第２基板との貼り合わせ状態を継続させる。復圧工程は、待機工程の後に、密閉容器の減圧を復圧する。

また、本発明の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法は、インクジェットを用いて液晶保持部へ液晶材料を塗布する液晶塗布工程を、さらに備えていることが好ましい。

また、本発明の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法は、液晶塗布工程において、インクジェットにて塗布された複数の液晶粒は、それぞれ重なり合わないように間隔をあけて塗布されていることが好ましい。

また、本発明の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法は、液晶塗布工程では、液晶材料は第１基板の表面上の一部領域に形成された液晶保持部上に塗布され、この塗布量は、密閉容器を大気圧へ復圧した後に液晶材料が表面張力によって液晶保持部上に保持される量であることが好ましい。

さらに、本発明の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法は、接着剤塗布工程では、非接着剤領域を囲むように複数の接着剤粒によってそれぞれ重なり合わないように間隔をあけて第１基板の表面上および第２基板の裏面のうち少なくとも一方に接着剤が塗布されることが好ましい。

本発明によれば、可変焦点レンズの性能の低下を防止することができる。
すなわち、減圧環境下において、第１基板の表面上に第２基板を貼り合わせると、液晶保持部の周りに非接着剤領域を介してリング状の接着剤領域が形成される。そして、その後、密閉容器を復圧状態にすることによって液晶保持部の外周である境界まで、接着剤が引き込まれる。つまり、液晶保持部へ押圧をかけることなく液晶保持部の外周である境界まで接着剤を充填させて第１基板と第２基板とを接合させるため、液晶保持部の損傷や、液晶保持部内における空間の発生等の問題を生じさせることなく、可変焦点レンズの性能の低下を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る可変焦点メガネの斜視図。 本発明の一実施の形態に係る可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクを構成する第１・第２基板の模式的な分解図。 図２の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法の一部ステップを示したフローチャート。 （ａ）は、図２の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの第１基板に液晶材料を塗布する状態を示す斜視図。（ｂ）は、その拡大断面図。 （ａ）は、図２の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの第１基板に接着剤を塗布する状態を示す斜視図。（ｂ）は、その拡大断面図。 図２の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの第１・第２基板を減圧された密閉容器内で接合させる工程を示す模式断面図。 （ａ）は、図２の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法の一部ステップである待機工程における状態を示す断面図。（ｂ）は、その平面図。 （ａ）は、図２の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法の一部ステップである復圧工程の段階を示す断面図。（ｂ）は、その平面図。

本発明の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクについて、以下で、図面とともに詳細に説明する。図１は、本実施形態の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクからサーフェーシング加工、エッジング加工などの所定の工程を経て得られる可変焦点レンズ１を装着した可変焦点メガネ３の概略構成図である。

可変焦点レンズ１の中心から少し下にずれた下方領域には、コレステリック液晶材料３９を含む可変焦点部５が形成されている。また、メガネフレーム７には、図示しない電池およびセンサ回路などを有する回路部９が設けられている。例えば、加速度センサを用いたセンサ回路は、可変焦点メガネ３を装着した人の頭部の上下角度によってオン／オフ信号を出力する機能を備えており、可変焦点部５へ印加する電圧を制御する。

このような構成を備えた可変焦点メガネ３は、センサ回路からの信号に基づいて可変焦点部５への電圧の印加が切り換えられ、可変焦点部５の見かけ上の屈折率を変えることで遠近両用メガネとして機能する。

次に、可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランク１１の構成について説明する。図２は、第１基板１３とこれと対向して接合される第２基板１５の模式的な分解図を示している。

図２に示すように、第１基板１３は、凸状に湾曲した表面と凹状に湾曲した裏面とを有している。そして、第１基板１３の凸状の湾曲面には、液晶保持部１９が形成されている。液晶保持部１９の表面には、フレネルレンズ部２１が形成されている。さらに、第１基板１３の凸状の湾曲面には、第１基板１３側から順に、第１透明導電膜２３および第１二酸化珪素膜２５が製膜され、第１二酸化珪素膜２５の表面（凸状の湾曲面）には、フレネルレンズ部２１に対応する領域に、第１配向膜２７が製膜されている。

第２基板１５は、凸状に湾曲した表面と凹状に湾曲した裏面とを有している。凹状の湾曲面には、第２基板１５側から順に、第２透明導電膜３１および第２二酸化珪素膜３３が製膜されている。そして、フレネルレンズ部２１と対向する第２二酸化珪素膜３３の領域には、第２配向膜３５が製膜されている。

なお、第１・第２基板１３，１５は、チオウレタン等のプラスチックから構成されている。

このような構成の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランク１１は、図３に示すフローチャートに従って製造される。

ステップ１の透明導電膜の製膜工程では、第１基板１３の凸状の湾曲面上および第２基板１５の凹状の湾曲面上のほぼ全域に、それぞれ第１透明導電膜２３および第２透明導電膜３１をスパッタリングによって製膜する。第1・第２透明導電膜２３，３１は、１０〜３０ｎｍの厚みで製膜されていることが好ましい。なお、詳細な説明は省略するが、ステップ１の直前または直後に、第1・第２透明導電膜２３，３１の内部電極がマスキングシートを用いてスピンコートによって形成されている。この内部電極は、回路部９と接続される外部電極と透明導電膜とのコンタクト性を高める役割を担っている。

ステップ２の絶縁層形成工程では、第1・第２二酸化珪素膜２５，３３をスパッタリングによって製膜する。第１二酸化珪素膜２５および第２二酸化珪素膜３３は、それぞれ第１透明導電膜２３および第２透明導電膜３１上に積層されて製膜される。

ステップ３の配向膜の製膜工程では、第１配向膜２７を、第１基板１３の液晶保持部１９上に製膜する。そして、第２配向膜３５を、ステップ４において液晶保持部１９上に塗布されるコレステリック液晶材料３９を、第１配向膜２７とともに挟み込むように、第２基板１５の凹状の湾曲面上に製膜する。すなわち、第１配向膜２７および第２配向膜３５は、それぞれ第１二酸化珪素膜２５および第２二酸化珪素膜３３上に積層され、互いに対向するように製膜される。

ステップ４の液晶塗布工程では、インクジェット３７を用いて液晶保持部１９に向けてコレステリック液晶材料３９を塗布する。より正確には、フレネルレンズ部２１上に製膜された第１配向膜２７上にコレステリック液晶材料３９を塗布する。インクジェット３７によるコレステリック液晶材料３９の塗布は、温度とノズル径を適宜選択することで可能となる。本実施形態においては、ノズル径が１００μｍのものを用いており、ノズル先端の温度７０度としてコレステリック液晶材料３９の液晶粒（１粒子当たり３００ｐｌで誤差は３％）を塗布している。

コレステリック液晶材料３９の塗布量は、復圧工程（ステップ９）が終了する段階において、コレステリック液晶材料３９が表面張力によって液晶保持部１９上に保持される程度の量としている。また、コレステリック液晶材料３９の粒子は、それぞれ重なり合わないように間隔をあけて塗布されている。これは、コレステリック液晶材料３９中に気泡が混入するのを防止するためである。

ここで、コレステリック液晶材料３９は、液晶保持部１９の表面のフレネルレンズ部２１に対して若干余分となるように塗布されることが好ましい。これにより、第１・第２基板１３，１５や液晶保持部１９の製造バラツキ、液晶材料の塗布状態のバラツキに起因する可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランク１１の製造不良の発生を抑制することができる。すなわち、これらのバラツキによってコレステリック液晶材料３９の塗布領域に僅かなズレが生じたとしても、若干余分に塗布されたコレステリック液晶材料３９によって、最終的に必要な領域まで広げることができる。

図４は、インクジェット３７を用いて第１基板１３のフレネルレンズ部２１に向けてコレステリック液晶材料３９を塗布している状態を示している。具体的には、フレネルレンズ部２１上に形成された第１配向膜２７上へコレステリック液晶材料３９を塗布する状態を示す。なお、コレステリック液晶材料３９は、第１基板１３の表面上に第２基板１５を貼り合わせた後、最終的にフレネルレンズ部２１上のほぼ全体に広がることを考慮して、図４（ｂ）に示すように、フレネルレンズ部２１の最外周部分付近には塗布していない。

ステップ５は、ジェットディスペンサー４５を用いた接着剤塗布工程である。接着剤４３は、図５に示すように、それぞれが重なり合わないように所定の間隔をあけて第１基板１３の凸状の湾曲面に塗布される。また、図７に示すように、接着剤４３は、貼り合わせ工程（ステップ７）で隣り合う接着剤４３同士がつながって液晶保持部１９の周りに密閉空間５３を作り出すように塗布される。なお、ここでは、復圧工程（ステップ９）の終了段階において接着剤４３が液晶保持部１９を除く第１基板１３の凸状の湾曲面のほぼ全体に広がるように、接着剤４３の塗布量が設定されている。

接着剤４３は、第１基板１３を表面から見て、ほぼドーナツ形状の領域を形成するように塗布されている。すなわち、液晶保持部１９（フレネルレンズ部２１）とこの周辺付近から第１基板１３の外周へ向けた一定領域には、接着剤４３が塗布されない非接着剤領域４７が設けられている。非接着剤領域４７は、接着剤４３の塗布パターンや塗布量、最終的な接着剤層の厚み、液晶保持部１９の大きさや形状、減圧の程度（ステップ６）などを考慮して形成される。また、接着剤４３が第１基板１３の外周からはみ出すのを防止するために、第１基板１３の外周付近には接着剤４３が塗布されていない。

なお、本実施形態では、ほぼ同量の粒状の接着剤４３を用いているが、線状の接着剤を用いてもよい。

次に、真空封止工程について詳細に説明する。真空封止工程は、減圧工程（ステップ６）、貼り合わせ工程（ステップ７）、待機工程（ステップ８）および復圧工程（ステップ９）からなる。

ステップ６では、図６に示すように、コレステリック液晶材料３９と接着剤４３とが塗布された第１基板１３および第２基板１５を格納した密閉容器４９に対し、内部を真空ポンプ５１によって大気圧に対して減圧状態とする。

ステップ７は、第１基板１３と第２基板１５とを貼り合わせる工程である。第１・第２基板１３，１５は、密閉容器４９の内部において間隔をあけて対面するように固定部材（図示せず）によって固定される。そして、第１基板１３を上方へ移動させることで第２基板１５に近づけ、第２基板１５と接した段階で第２基板１５の固定を解除する。これにより、第２基板１５の自重によって第１基板１３の表面が押圧される。

ステップ８の待機工程では、ステップ７で第１基板１３および第２基板１５を貼り合わせた状態を所定時間保持する。接着剤４３は、図７に示すように、待機工程において、接着剤４３の粒子が第２基板１５の自重によって押圧されることによって広がり、接着剤４３同士がつながる。すると、非接着剤領域４７には、可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランク１１の外部から独立した密閉空間５３が、接着剤４３より外側の空間と切り離されて形成される。すなわち、非接着剤領域４７は、第１基板１３、第２基板１５および接着剤４３に囲まれる密閉空間５３へと変換され、密閉空間５３の外周にリング状の接着剤領域が形成される。

本実施形態では、非接着剤領域４７の外周と液晶保持部１９の外周との距離を、非接着剤領域４７の外周付近における接着剤４３の各粒子の塗布間隔よりも大きくしているので、このような密閉空間５３が形成されやすい。

ステップ９では、ステップ６において減圧環境下とした密閉容器４９内を大気圧に復圧させる。このとき、液晶保持部１９の周囲の非接着剤領域４７は、接着剤４３によって囲まれているために、非接着剤領域４７の密閉空間５３に向かって接着剤４３が引き込まれていく。また、接着剤４３は粘性を持っているので、流れ込む速度が復圧速度に追いつかない。このため、密閉空間５３内は負圧となる。そして、第２基板１５は、密閉空間５３内の負圧によって大気圧で第１基板１３に押し付けられる。その結果、コレステリック液晶材料３９は、液晶保持部１９のフレネルレンズ部２１の全体に行き渡るとともに、接着剤４３は液晶保持部１９を除く第１基板１３の凸状の湾曲面全体に行き渡って、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、密閉空間５３はほぼ消滅する。

ここで、コレステリック液晶材料３９の塗布量は、復圧工程の段階において、コレステリック液晶材料３９が第２基板１５における表面張力によって液晶保持部１９上に保持される程度の量としている。そのため、非接着剤領域４７へ引き込まれるのは、接着剤４３のみであり、コレステリック液晶材料３９が引き込まれることはない。すなわち、接着剤４３とコレステリック液晶材料３９とが混ざることはないため、接着層における接着強度を高めることができる。

なお、接着剤４３は、主として、復圧工程において非接着剤領域４７の密閉空間５３へ引き込まれるが、減圧工程（ステップ６）においてもこの空間が完全に真空となるわけではない。このため、必然的にこの空間が、接着剤４３によって完全に埋められることはない。そのため、液晶保持部１９の外周部付近に、図８に示すように、極めて小さな気泡５５が残存してしまう。図８では、気泡５５を誇張して大きな点として示しているが、実際には、気泡５５は極めて小さい。さらに、気泡５５は、可変焦点部５とそれ以外の領域との境界線上に存在することになるため、目視では判りにくく実用に際して全く不都合がない。

気泡５５は、可変焦点部５を略楕円形状とした場合、楕円の短軸線と可変焦点部５の外周とが交差する付近の２点に発生しやすく、可変焦点部５を略円形状とした場合は、気泡５５は可変焦点部５の外周上の１点に発生しやすいと推測される。

最後に、ステップ１０の接着剤硬化工程では、接着剤４３が行き渡った領域に紫外線や可視光線などを照射して接着剤４３を硬化させる。この工程では、接着剤４３の硬化前に所定時間、上下の第１基板１３、第２基板１５の間に接着剤４３を十分に行き渡らせる工程も適宜含めてもよい。

なお、本実施形態では、コレステリック液晶材料３９は、液晶保持部１９上に塗布される例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、この代わりに、あるいはこれとともに、液晶保持部１９と対面する第２基板１５の領域、すなわち第２配向膜３５上にコレステリック液晶材料３９を塗布してもよい。

また、液晶保持部１９が第１基板１３の表面に形成されていたが、第２基板１５の裏面に形成されていてもよい。

また、本実施形態では、接着剤４３を第１基板１３の凸状の湾曲面上に塗布した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、接着剤４３を、第２基板１５の凹状の湾曲面上に塗布してもよいし、両方へ塗布してもよい。

さらに本実施形態では、液晶保持部１９は、第１基板１３の表面上の一部領域に突出した台座上に設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１基板１３の表面上に、台座そのものが存在せず、フレネルレンズ部２１が設けられている構成であってもよい。この場合には、フレネルレンズ部２１によって液晶保持部１９が構成される。また、液晶保持部１９として、第１基板１３の表面上に凹部を設けた構成であってもよい。

以上のように、本実施形態では、接着剤４３は、減圧環境下における待機工程において、非接着剤領域４７に密閉空間５３が形成されるように塗布されている。そして、復圧工程において、密閉空間５３をリング状に囲うように存在する接着剤４３が、密閉空間５３側へ引き込まれる。

したがって、従来技術のように液晶保持部へ押圧をかけて第１基板と第２基板とを接合させる必要がないため、液晶保持部の損傷や、液晶保持部内における空間の発生等の問題は生じることがない。よって、性能の低下を防止した可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランク１１を製造することができる。

また、本実施形態では、コレステリック液晶材料３９は、インクジェット３７を用いて復圧工程の段階で表面張力によって液晶保持部１９上に保持される量だけ塗布されている。これにより、コレステリック液晶材料３９が密閉空間５３にまで引き込まれることがなく、接着剤４３をより必要な箇所へ行き渡らせることができる。

さらに、従来技術のように上基板に穴を設ける必要がないため、レンズのエッジング加工の際、ブランク全体を有効利用することができる。

本発明に係る可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法は、メガネのレンズやカメラなどの光学部材などのための製法として広く適用可能である。

１ 可変焦点レンズ
３ 可変焦点メガネ
５ 可変焦点部
７ メガネフレーム
９ 回路部
１１ 可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランク
１３ 第１基板
１５ 第２基板
１９ 液晶保持部
２１ フレネルレンズ部
２３ 第１透明導電膜
２５ 第１二酸化珪素膜
２７ 第１配向膜
３１ 第２透明導電膜
３３ 第２二酸化珪素膜
３５ 第２配向膜
３７ インクジェット
３９ コレステリック液晶材料
４３ 接着剤
４５ ジェットディスペンサー
４７ 非接着剤領域
４９ 密閉容器
５１ 真空ポンプ
５３ 密閉空間
５５ 気泡

Claims (5)

1. 第１基板の表面とこれに対向する第２基板の裏面との間に液晶保持部を配置して構成される可変焦点液晶レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法であって、
   前記第１基板の表面および前記第２基板の裏面の少なくともいずれか一方へ、前記液晶保持部を囲う非接着剤領域を隔てて、接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記第１基板および前記第２基板を収容する密閉容器の内部を大気圧に対して減圧する減圧工程と、
   前記減圧工程による減圧環境下において、前記第１基板の表面上に前記第２基板を貼り合わせる貼り合わせ工程と、
   前記貼り合わせ工程の後、前記減圧工程による減圧環境下において、所定時間、前記第１基板と前記第２基板との貼り合わせ状態を継続させる待機工程と、
   前記待機工程の後に、前記密閉容器の減圧を復圧する復圧工程と、
   を備えている可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法。
2. インクジェットを用いて前記液晶保持部へ液晶材料を塗布する液晶塗布工程を、
   さらに備えている、
   請求項１に記載の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法。
3. 前記液晶塗布工程において、前記インクジェットにて塗布された複数の液晶粒は、それぞれ重なり合わないように間隔をあけて塗布されている、
   請求項２に記載の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法。
4. 前記液晶塗布工程では、前記液晶材料は前記第１基板の表面上の一部領域に形成された液晶保持部上に塗布され、
   この塗布量は、前記密閉容器を大気圧へ復圧した後に前記液晶材料が表面張力によって前記液晶保持部上に保持される量である、
   請求項２または３に記載の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法。
5. 前記接着剤塗布工程では、前記非接着剤領域を囲むように複数の接着剤粒によってそれぞれ重なり合わないように間隔をあけて前記第１基板の表面上および前記第２基板の裏面のうち少なくとも一方に前記接着剤が塗布される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の可変焦点レンズ用セミフィニッシュトブランクの製造方法。

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