JP4970999B2 - 液晶レンズ - Google Patents

Description

本発明は、ヒータ構造を持つ液晶レンズに関し、特に簡単な構成であるにも拘わらず、セル内のギャップムラを無くして均一な、外からのストレスに強い液晶レンズに関する。

従来より、光学系の焦点距離または焦点位置を変化させる合焦点機構として、レンズを移動させることにより焦点を合わせる方式が広く用いられている。しかし、この方式では、レンズ駆動機構が必要であるため、機構が複雑になるという欠点や、レンズ駆動用モータに比較的多くの電力を要するという欠点がある。また、一般に耐衝撃性が低いという欠点もある。そこで、レンズ駆動機構が不要な合焦点機構として、液晶レンズの屈折率を変化させることにより焦点を合わせる方式が提案された。この液晶レンズを用いた方式は、液晶レンズを駆動するために液晶レンズに印加する電圧（駆動電圧）を変化させることによって、液晶レンズの屈折率分布を変化させて、可変焦点レンズとして機能する方式である。

しかしながら、この従来の液晶レンズでは、低温になるにつれて液晶の粘度が高くなってしまうため、電圧に対する液晶の応答が遅くなってゆき、必然的に焦点合わせまでの時間が長くかかってしまう問題がある。

そこで、この液晶レンズに可変焦点レンズとして機能させるための透明電極パターンとともに、ヒータをセル内部に内在させる構成が提案された（例えば、特許文献１参照）。

ところで、液晶レンズを可変焦点レンズとして利用する場合、プラスチックレンズやガラスレンズといった他の光学部品と同様に面精度がレンズとしての特性を表す上で重要となる。ここでの液晶レンズの場合の面精度とは、有効レンズ領域面内での相対値である平坦度と、面内セルギャップ分布の絶対値としての均一性の両方における特性値に相当する。

この液晶レンズは、２枚のガラス基板を重ねて構成され、ガラス基板には、液晶を所望のリターデーション分布を得るために駆動する電極として透明電極がパターニングされている。透明電極は、一方には輪帯形状に電極が形成されており、もう一方にはベタの共通電極が形成されている。また、ガラス基板同士を接着する熱硬化性のエポキシ系シール材またはＵＶ硬化性のアクリル系シール材の中にスペーサを混入させた上で、２枚のガラス基板を加圧焼成することで、ガラス基板間のセルギャップを規整している。このセルギャップの規整する方法として、スペーサをセル内（液晶を注入するシールの内側領域）に散布する方式がとられる。

特開２００６―２０１２４３号公報（第１３−１４頁、第１、４、５図）

特許文献１では、ヒータとして、酸化インジウム錫等からなる透明電極とともに、ヒータ電極に電流を流しやすくするためにクロムを主成分とする金属材料からなる遮光メタルを用い、輪帯状のパターンと共通電極の周囲にヒータを形成している。ヒータが遮光性材料であると有効レンズ領域にこのヒータを形成することができないので、周辺に配置することは非常に望ましい。

しかしながら、それに伴う前述した面精度については考慮されておらず、透明電極の上にメタル膜を形成すると当然メタル膜のある場所とない場所で段差が生じてしまう。そのため、ギャップを決定するスペーサやスペーサが混入されたシールとの兼ね合いによっては、セルギャップの面精度に影響を与えてしまう可能性があり、改善を加えた方がさらに好ましい形態となる。

例えば一例であるが、５００Åの配向膜が上下で２層であり、ヒータ膜厚を４０００Åとすると、セル内では計５０００Åの段差が生じていることになり、シールを配置する場所によって、０．５μものギャップ差が生じることとなる。これに起因して、セルギャップの面精度の劣化を引き起こしてしまう。

そこで、本発明は上述した問題点を解消し、ヒータを有効レンズ領域の周囲に設けたとしても、そのヒータの膜厚に影響を受けず、セル内のセルギャップムラの少ない液晶レンズを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の液晶レンズは、基本的には下記記載の構成を採用するものである。

本発明にかかる液晶レンズは、可変焦点レンズとして機能させるための有効レンズ領域と、当該有効レンズ領域の外側領域近傍にヒータを設けた透明性基板をシールを介して貼り合わせして、液晶層を挟持する液晶レンズにおいて、共通基板である第１の透明性基板と、対向基板である第２、第３の透明性基板と、各透明性基板に形成されるパターン電極と、前記第１の透明性基板の一方の面のパターン電極上の一部に設けるヒータと、前記パターン電極及び前記ヒータ上に形成される配向膜と、前記ヒータ及び前記配向膜の厚みを補正する厚み補正部材とを有し、上記シールが、第１のスペーサが混入されて、各透明性基板の外縁部に設けられた枠状の第１のシールと、第１のスペーサの直径と同じ直径の第２のスペーサが混入されて、第１のシールの内側であり、かつヒータ上に設けられた第２のシールとを有し、前記厚み補正部材は、第１のシールを配する領域に、ヒータの厚みを補正するための第１の厚み補正部材と、第１の透明性基板の他方の面におけるパターン電極上のヒータと対向する領域に設けた第２の厚み補正部材とを有することを特徴とするものである。

上記構成とすることで、セルギャップを決めるためのスペーサの混入されたシールを配置する領域での高さは同じになり、セルギャップの均一性を良くすることができる。

また、本発明の液晶レンズは、厚み補正部材が、第１のシールを配する領域に、前記第１の厚み補正部材とともに、前記有効レンズ領域に設けた配向膜の厚みを補正するための第３の厚み補正部材を有することを特徴とするものである。

上記構成とすることで、セルギャップを決めるためのスペーサの混入されたシールを配置する領域での高さはさらに同じになり、ヒータによる膜厚差の悪影響がなくなり、セルギャップの均一性を良くすることができる。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第１のシールが閉環形状となっており、前述した第２のシールが有効レンズ領域に液晶を流入させるための開口部を有することを特徴とするものである。

上記構成とすれば、有効レンズ領域、またはその外側に滴下注入により液晶を注入することで、ＵＶ硬化剤における封孔工程を省くことができ、無駄に液晶を使用することなくなる。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第１の厚み補正部材が、絶縁材料で形成された層であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述したヒータが欠落部を有し、当該欠落部の両端から電流を供給することでヒータとして機能させるようになっており、この欠落部に第１の厚み補正部材を配して、第２のシールが、当該欠落部を架橋して設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第１のシールと第２のシールが、一体に形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した有効レンズ領域が、略円形形状であり、第２のシールが、有効レンズ領域の外形形状に沿って曲線形状に形成されていることを特徴とするものである。

上記構成とすることにより、液晶レンズのセルギャップの均一性、ならびに液晶レンズを通過する光に対する非点収差の発生を極力少なくすることができる。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第２のシールを偶数個に分割し、その各第２のシールの分割対が、有効レンズ領域のレンズ中心に対して点対称に配置することを特徴とするものである。

上記構成とすることで、セルギャップの均一性、ならびに上記非点収差の発生を極力少なくすことができる。

また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第２のシールにおける有効レンズ領域に隣接する内壁面が、有効レンズ領域におけるレンズ中心から等距離となる様に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の液晶レンズによれば、スペーサをヒータ上に配置することによるヒータ膜厚等のセルギャップへの影響を無くすことができるので、従来の構成に比べて、格段に有効レンズ領域におけるセルギャップを目的のセルギャップに規整することが可能となる。

また、この有効レンズ領域近傍へのスペーサ配置は、通常のシール形成工程にて行うことができるので、新たな工程の付加がなく、容易に本発明の液晶レンズを製造することができる。

以下、添付図面を参照して、この発明にかかる液晶レンズセルおよびそれを搭載した電子機器の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明の液晶レンズセルの構成例について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ液晶レンズのセル構成を示す断面図および正面図である。

図１（ａ）に示すように、本発明の液晶レンズ１ａは、例えば３枚の対向する透明性基板１２〜１４が内側面に所定のパターンが形成されたパターン電極２４〜２７が対向するようにシールを介して貼り合わせされており、パターン電極２５上の一部にはヒータ２１がパターニングして形成させている。このパターン電極２４〜２７ならびにヒータ２１の上には、液晶を並ばせるための配向膜１８ａ、配向膜１８ｂがラビング処理を施され形成されている。

また、この液晶レンズ１ａは、液晶１０と液晶１１が、互いに液晶が並ぶダイレクタ方向が９０°となるように、例えばｐ型の液晶１０、液晶１１が封入されたホモジニアス配向液晶セルとなっている。本図では、液晶１０、液晶１１のダイレクタ方向を９０°ずらした位置関係が、液晶１０が紙面に対して垂直方向、液晶１１が左下から右上方向に向く様になっているが、これに限定するものではない。また、液晶１０、液晶１１とも、ホモジニアス配向としてあるが、ツイスト配向、ベンド配向、スプレイ配向、ハイブリッド配向としても構わないし、ｎ型液晶を用い、垂直配向でも構わなく、液晶１０、液晶１１ともに同じ配向でなくても構わない。

また、透明性基板１２〜１４を接着させるシールは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、透明性基板１２〜１４の外縁部に設けたセルギャップを決めるスペーサ１７を混入する枠状の第１のシール１５と、第１のシール１５の内側であり、かつ液晶１０、液晶１１を位相変調させるための有効レンズ領域２０の外側近傍にある液晶加温用のヒータ２１上に、円形である有効レンズ領域２０の形状に沿うように第２のシール１６ａ内にもまたスペーサ１７が混入されている。ここで、第１と第２のシール１５、１６ａに混入されているスペーサ１７は、同じ部材で同じ径のものである。

また、第１のシール１５と透明性基板１２、第１のシール１５と透明性基板１４の間には、それぞれ配向膜１８ａ、配向膜１８ｂの膜厚分を考慮した厚み補正部材２８ｂを設けてある。また、スペーサ１７を混入する第２のシール１６ａが透明性基板１２と透明性基板１３、透明性基板１３と透明性基板１４の間にあり、両面ともに透明性基板１３上にヒータ２１と配向膜１８ａの膜厚分を考慮した厚み補正部材２８ａを設けてある。この厚み補正部材２８ａは、基本的にはヒータ２１の膜厚分を補正するための部材であるが、配向膜１８ａの厚み分を考慮する必要が有るときには、ヒータ２１だけでなく配向膜１８ａの厚みを補正できるだけの膜厚を有するものとする。更に、ヒータ２１のない透明性基板１３、透明性基板１４間には、液晶１０と液晶１１の厚みを同じくするために、ヒータ２１と同じ厚み補正部材２８ｃを、パターン電極２６と配向膜１８ｂの間に配している。

また、スペーサ１７は、パネル作製時の加圧力の程度により、場合によっては配向膜１８ａやヒータ２１にスペーサ１７がめり込む場合があるので、その場合には、そのめり込み量を予め考慮し、その分だけ厚み補正部材２８ａ、２８ｂの厚みを薄くした方が好ましい。

この様に、本発明の液晶レンズ１ａは、有効レンズ領域２０の周囲にはヒータ２１が存在するが、ヒータ２１の膜厚を考慮した厚み補正部材２８ａが第１のシールを配置する下地に配しているため、面精度に優れた可変焦点レンズを得ることが出来る。図１（ｂ）に関しては、図面上分かりやすいように配向膜１８ａとその厚み補正部材２８ｂを省略している。また、図面上は便宜上、ヒータ２１の幅の中にシール１６ａが完全に納まっているが、最もギャップの狭いところでスペーサによるセルギャップが決まるので、必ずしもヒータ２１幅の内側この第２のシール１６ａを納める必要はない。

また、本図面に示す様に、液晶レンズ１ａにおける第２のシール１６ａは、液晶１０、液晶１１を注入できるように、第１のシール１５と第２のシール１６ａとの間に密閉空間を作らないように、偶数個である２つに分割されて、かつ有効レンズ領域２０内のレンズ中心に対して点対称の関係になる位置に配置されている。

なお、透明性基板１２と透明性基板１３、および透明性基板１３と透明性基板１４の間にそれぞれ配する第１、第２のシール１５、１６ａは、図１（ａ）に示すように、同じ位置で重ねて配置されている。これにより、透明性基板１２と透明性基板１３の間、および透明性基板１３と透明性基板１４の間のそれぞれのセルギャップを均一にすることができ
るとともに、セルの平坦度を出すことができるので、液晶レンズ１ａを通過する光に対する非点収差の発生を極力抑えることができるようになる。

もし、分割された第２のシール１６ａをレンズ中心から異なる距離に配置し、または第２のシール１６ａを不規則に不等間隔にて奇数個配置したら、有効レンズ領域２０に存在する液晶１０、液晶１１の面精度が低下することにより、液晶レンズ１ａを通過する光に収差が発生する可能性が高くなってしまう。特に液晶層が２層あり、３枚の透明性基板１２〜１４を用いたセルで１層目と２層目で第２のシール１６ａを配置する位置を変えた場合には、液晶レンズ１ａの製造時、特に透明性基板１２〜１４の貼り合わせ工程における加圧時の圧力分布にムラが生じてしまい、液晶１０、液晶１１の面精度が悪くなる。その結果、液晶レンズ１ａを通過する光に必ず収差を発生させてしまうという不具合を発生させてしまう。

また、図１（ａ）、図１（ｂ）では、スペーサ１７としてはガラスファイバを用いているが、特に限定されるものではなく、シリカビーズ、プラビーズ、導電粒でもかまわない。

ここで、本発明の液晶レンズ１ａの製造方法について説明する。この液晶レンズ１ａは、以下に示す工程によって製造できる。
まず、透明性基板１３の両面の、第２のシール１６ａを配置する領域の下地に、ヒータ２１の膜厚分ならびに配向膜１８ａの膜厚分の厚み補正部材２８ａを配する。そして、透明性基板１２、透明性基板１４に厚み補正部材２８ｂを形成した後に、予め狙いのセルギャップ径のスペーサ１７が所定量混入された第１のシール１５、第２のシール１６ａを、例えばスクリーン印刷法により透明性基板１２、透明性基板１４にそれぞれ印刷する。ここで第１のシール１５と第２のシール１６ａに混入するスペーサは同じものを用いているので、この第１、第２のシールを同時に印刷することができる。

なお、厚み補正部材２８ａとして、ヒータ２１と配向膜１８ａを第２のシール１６ａの位置に設けると同時に、第１のシール１５を形成する位置にヒータ２１と配向膜１８ａを同じ工程にて積層して形成しても構わない。また、図１（ａ）では、第２のシール１６ａの形成領域の下地に配向膜を配しているが、第２のシール下地には配向膜を形成しないで、第１のシール１５の形成領域に配向膜１８ａに対応した厚み補正部材２８ｂを設けない形態としても構わない。

次に、透明性基板１２〜１４を重ね合わせし、ホットプレスにて第１、第２のシール１５、１６ａに熱を加えながら所定の圧力も加えることで第１、第２のシール１５、１６ａが硬化して密着力が高まり、スペーサ１７の粒径のセルギャップを維持したまま透明性基板１２〜１４を接着する。なお、第１、第２のシール１５、１６ａは、ディスペンサによりパターン形成しても良い。

このように、液晶レンズ内にヒータ構成を有し、第２のシール１６ａの形成領域の膜厚オフセット分を考慮して、第１のシール形成領域にヒータ２１の厚みに対応させた厚み補正部材２８ａを配し、更にセルギャップ矯正用シールとして第２のシール１６ａをセル内の有効レンズ領域２０近傍に配置することで、有効レンズ領域２０と第２のシール１６ａに混入されるスペーサ１７までの距離を最短にすることができ、セルのギャップムラを極力抑えることができる。

また、本発明では、透明性基板１２〜１４間のセルギャップを規整する領域が多いので、もし、外部からのストレスが加えられたとしても、透明性基板１２〜１４の変形量を少なくすることができる。

また、シール印刷方式では、例えば透明性基板１２に第２のシール１６ａを印刷し、透明性基板１３の透明性基板１２側に第１のシール１５を印刷した後に、透明性基板１２〜１４を重ね合わせることで、２種類のシール材料を同一セルの中に組み込むことができる。このため、第１のシール１５と第２のシール１６ａに関しては、スペーサ１７の混入割合やシール材料を変えることもできる。特に図面上は図示していないが、上下導通用の銀点を形成させるためにはこの手法が好適である。

また、第１のシール１５ならびに第２のシール１６ａには、熱硬化性のエポキシ系樹脂、ＵＶ硬化性のエポキシ系樹脂などを用いることができる。また、第１のシール１５と第２のシール１６ａとで異なる材料を組み合わせても形成しても構わない。

また、第の１シール１５の形状は、大判で複数個のセルを同時に形成し、ライン状に配置された複数個のセルを有する短冊状のセルにおける、複数個のセルに同時に液晶を注入する際には、透明性基板１２〜１４の外形に沿ってぎりぎりまで形成し、シール形状を四角形とするのが望ましいが、他の形状、例えば円形状であっても構わない。

また、図１（ｂ）においては、第１のシール１５と第２のシール１６ａを連接させずに別々に配置しているが、一部繋がって第１と第２のシール１５、１６ａを一体に形成しても良い。そのときには、有効レンズ領域２０に液晶１０、液晶１１を入り込ませるために、液晶注入口から連通する液晶流路（開口部）を設けることが肝要である。

また、液晶１０、液晶１１の注入方式として、チャンバーの中に空のセルをセットしてから真空引きした後に、第１のシール１５に設けた液晶注入口を液晶に浸し、大気圧に戻すことでセル内に液晶１０、液晶１１を注入する真空注入方式により、液晶レンズ１ａを製造することができる。この方式を採用した場合には、先に示したように、液晶流路（開口部）を確保する必要がある。そして、有効レンズ領域２０を含む第１のシール１５の内側領域に液晶を注入後、ＵＶ硬化型の封孔剤１９を注入口に塗布し、この封孔材１９にＵＶ照射を行って硬化させることで本発明の液晶レンズ１ａが完成する。

また、本発明の液晶レンズ１ａの製造は、ディスペンサ等による液晶滴下注入方式により製造することもできる。この場合には、図示しないが、第1のシール１５を閉環形状とし、第２のシール１６ａを、有効レンズ領域２０に液晶１０、液晶１１を流入させるための液晶流路（開口部）を有する構成とする。このように、第１のシール１５を閉環構造として、液晶滴下注入方式を採用した場合は、図１（ｂ）に示した封孔材１９は必要なくなる。また、液晶滴下注入方式を採用すれば、シール内の領域にだけ必要とされる量の液晶を注入できるので、液晶の無駄な使用がなくなる。

なお、第２のシール１６ａの配置形態は、有効レンズ領域２０近傍であれば特に限定されるものではなく、後述する直線形状、点形状でもかまわないが、有効レンズ領域２０の外形形状に沿った曲線形状であることが望ましい。

また、第２のシール１６ａをできるだけ有効レンズ領域２０に近い位置に設ける方が望ましいが、一般的にシール近傍では、加圧焼成時にシールの成分が硬化する前に広がって形成されてしまう問題や、シールの近傍では液晶がうまく配向しない問題や、液晶分子の配向連続性欠陥であるディスクリネーションを生じる等の問題が生じる場合があるので、有効レンズ領域２０と第２のシール１６ａの配置位置には、上記事項を勘案して多少のマージンをとった方が良い。

以上の説明の様に、本発明の液晶レンズ１ａによれば、容易に有効レンズ領域２０近傍
にヒータ２１が存在しても、ヒータ２１の膜厚分を考慮して厚み補正部材２８ａを配置することで、ヒータ２１の厚みが面精度に影響することがなく、狙いのセルギャップを出すためのスペーサ１７を有効レンズ領域２０近傍に配置することができるので、有効レンズ領域２０におけるセルギャップを、従来の構成に比べて目的のセルギャップに規整することが可能となる。なお、この有効レンズ領域２０近傍へのスペーサ１７を混入した第２のシール１６ａの配置は、通常のシール形成工程にて行うことができるので、新たな工程の付加がなく、容易に本発明の液晶レンズ１ａを製造することができる。

次に、本発明の液晶レンズにおける他の構成例について説明する。図２は、本発明の液晶レンズにおける他の構成例を示す図である。
図２に示した液晶レンズ１ｂと、先に示した構成例とは、第２のシール形状のみが異なっているが、第１のシールを配する下地領域に厚み補正部材を配していることも含めて他の構成は同じである。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。

図２に示すように、液晶レンズ１ｂは、略直線状である４つの第２のシール１６ｂを有する。本構成は、より小型の液晶レンズ１ｂとする場合に、特に有効となる。

液晶レンズの外形サイズを小さくするとともにセルギャップを厚くしようとすると、実施例１における図１（ｂ）に示す液晶レンズ１ａでは、スクリーン印刷において第２のシール１６ｂを所望の円形状に形成することが難しくなる場合がある。そのため、本実施例における液晶レンズ１ｂでは、図２に示すように、略直線形状の第２のシール１６ｂを偶数個（本図では、４個に分割している）に分割して有効レンズ領域２０近傍にあるヒータ２１上に配置している。このように、液晶レンズ１ｂにおける第２のシール１６ｂの形状を略直線形状とすることで、セルギャップの均一性を向上させて、液晶レンズ１ｂを通過する光に対する非点収差の発生を極力少なくすることができる。

次に、図２に示した本発明の液晶レンズの変形例について説明する。図３は、先に示した液晶レンズ１ｂの変形例を示す図である。
本変形例における液晶レンズ１ｃと先の図２に示した構成例との相違点は、図２に示した液晶レンズ１ｂにおける第１のシール１５の形状ならびにヒータ２１の幅のみが異なった形状となっている点であり、第１のシールを配する下地領域に厚み補正部材を配していることも含めて他の構成は同じとなっている。したがって、下記の説明では、本変形例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。

図３に示すように、液晶レンズ１ｃは、第２のシール１６ｃの外縁部と、有効レンズ領域２０内のレンズ中心からの距離と等距離にある第１のシール１５をなくした構成としてある。例えば、この液晶レンズ１ｃでは、図１、図２に示した形態と比べて、ヒータ２１の幅を広くしてある。この様に液晶レンズの外形サイズを変えずにヒータ２１の幅を広くした際に、ヒータ２１上に第１のシール１５がオーバーラップして配置されると、ヒータ２１の厚みを考慮した厚み補正部材２８ａがあるため下地の段差はなくなるが、第２のシール１６ｃの配置とのバランスやオーバーラップされたシールの形状によっては面精度を悪くする可能性がある。そこで、本変形例における液晶レンズ１ｃは、上述したように、レンズ中心と第２のシール１６ｃの外縁部との距離と等距離にある第１のシール１５を削った構成としているので、このセルの面精度の悪化を極力小さくすることができる。

次に、図２に示した本発明の液晶レンズにおける他の変形例について説明する。図４は、先に示した図２における液晶レンズ１ｂの他の変形例を示す図である。
本変形例における液晶レンズ１ｄでは、先に示した変形例と同様に、図２に示した液晶
レンズ１ｂにおける第２のシールの形状ならびにヒータ２１形状が異なる形状としてあるが、第１のシールを配する下地領域に厚み補正部材を配していることも含めて他の構成は同じである。したがって、下記の説明では、本変形例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。

図４に示すように、液晶レンズ１ｄにおけるヒータ２１の形状は、有効レンズ領域２０近傍で幅を細くして、注入口側のヒータ２１をＤカットして形成されており、さらにそのＤカット領域と引出配線領域に第２のシール１６ｄを、図３に示した液晶レンズ１ｃに対して２個付加した形態としてある。そして、紙面に対して上下に配した第２のシール１６ｄは、ヒータ２１上に配置されないように、第１のシール１５と連接して一体となっている。もし仮にヒータ２１の厚み分を考慮していない厚み補正部材２８ａが存在しなければ、同じスペーサ１７が混入された有効レンズ領域近傍の第１のシール１５と第２のシール１６ａで、その部分のセルギャップ差が生じてしまう。したがって、面精度の悪化を考慮して、第１のシール１５を配する領域には厚み補正部材２８ａを配するか、またはヒータ２１までオーバーラップさせて配置するようにすることが肝要である。なお、これら個々の第２のシール１６ｄは、第２のシール１６ｄにおけるレンズ中心側の内壁面の全てが、レンズ中心から等距離になる様に配置されている。

また、面精度を良くするために、液晶レンズ１ｄは、有効レンズ領域２０からの等距離に出来るだけ多くのシールをバランス良く配置するために、ヒータ２１のＤカット面との兼ね合いやヒータ幅との関係で、ヒータ２１上に第２のシール１６ｄが完全に納まっていない形態としてあるが、このヒータ２１上にある第２のシール１６ｄ内のスペーサ１７ならびに、下地に厚み補正部材２８ａを配したスペーサ１７が混入されている第１のシール１５によって液晶レンズ１ｄのセルギャップが決められているので、Ｄカットというヒータ２１の形状が、セルギャップの規整に影響を与えることは無い。

また、ヒータ形状との兼ね合いによるが、本実施例における液晶レンズ１ｄとすることで、先の実施例に比べてよりセルギャップの精度を向上させたレンズとすることができる。

以上に記した液晶レンズ１ｂ〜１ｄの構成とすれば、実施例１に記した本願発明特有の効果に加えて、外形サイズをより小型に、特に小型でセルギャップの厚みを厚くしたとしても、その効果を維持することができる。

次に、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例について説明する。図５は、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例を示す図である。
図５に示す液晶レンズ１ｅと、先に示した実施例１、実施例２における液晶レンズ１ａ、１ｂとの相違点は、実施例１、２における第２のシールの形状のみであり、第１のシールを配する下地領域に厚み補正部材を配していることも含めて他の構成は同じである。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。

図５に示すように、液晶レンズ１ｅは、有効レンズ領域２０の外周であり、かつこの有効レンズ領域２０内のレンズ中心から等距離の位置に、それぞれの点状の第２のシール１６ｅを配置した構成となっている。そして、これら点状の第２のシール１６ｅは、有効レンズ領域２０内のレンズ中心から等距離の位置に点対称となるようにヒータ２１上に配置してある。

このように、第２のシール１６ｅをレンズ中心に対して点対称に複数個配置することで
、実施例１の効果に加えて、実施例１で示した曲率を持つ第２のシール１６ｅ形状を形成する際の、スクリーン印刷において所望の円形状を得ることが難しいという問題点を解消することができる。

また、第２のシール１６ｅを点形状に分割（本図では、偶数個である８個に分割してある）して配置することで、点の集まりとして円弧形状に近い形状のシールを容易に形成することができ、セルギャップの均一性や、液晶レンズ１ｅを透過する光に対し非点収差の発生を極力少なくすることができる。なお、本液晶レンズ１ｅは、セルの外形を小型とする必要がある場合に、特に有効な構成である。

次に、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例について説明する。図６は、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例を示す図である。
本実施例の図６に示す液晶レンズ１ｆと、先に示した構成例との相違点は、第２のシールの形状のみであり、第１のシールを配する下地領域に厚み補正部材を配していることも含めて他の構成は同じとなっている。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。

図６に示すように、液晶レンズ１ｆは、有効レンズ領域２０の外側に配する第２のシール１６ｆの形状を直線形状とした構成となっている。また、本図では、ヒータ２１上に第２のシール１６ｆが完全に納まって配置されていないが、ヒータ２１上にある第２のシール１６ｆ内のスペーサ１７によってセルギャップが決まるので特に問題は生じない。

この様に、２つの第２のシール１６ｆを、有効レンズ領域２０内のレンズ中心から等距離の位置に、対称となるように配置することで、他の実施例で記した様に、有効レンズ領域２０から第２のシール１６ｆの内壁までの距離にばらつきが出るものの、明らかに従来の構成に比較して、セルギャップの均一性を良くすることができる。

次に、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例について説明する。図７（ａ）（ｂ）は、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例を示す図である。
本実施例の図７に示す液晶レンズ１ｇ、１ｈと、先に示した構成例との相違点は、第２のシールの形状のみであり、第１のシールを配する下地領域に厚み補正部材を配することを含めて他の構成は同じとなっている。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。

図７（ａ）に示すように、液晶レンズ１ｇは、第２のシール１６ｇが有効レンズ領域２０の外周を囲って一体でヒータ２１上に、かつ第１のシール１５とは離間して配置された構成例を示している。なお、第２のシール１６ｇを配する下地でヒータ２１が存在しない領域には、厚み補正部材２８ａを配して、有効レンズ領域２０の外周部近傍でギャップ矯正を行える様にしている。なお、上述したヒータ２１が存在しない領域とは、ヒータ２１の欠落部であって、この欠落部の両端からヒータに電流を印加できる様になっており、この部分に絶縁材料からなる厚み補正部材２８ａを配することで、有効レンズ領域２０におけるギャップ管理をしている。

また、本構成例では、第２のシール１６ｇの形状が、曲面形状を有する形態となるため、セルの外形寸法を小さくした場合には、所望のシール形状を得難くなるが、本図面に示すように、この第２のシール１６ｇを複数個にしかも偶数後に分割しなくても、実施例１に記した本願発明特有の効果を得ることができる。

なお、少なくともセルギャップを決めるための領域分だけヒータ２１と第２のシール１６ｇとが重なって位置されていれば、第２のシール１６ｇがヒータ２１からはみ出して形成されていたり、ヒータ２１と第２のシール１６ｇとが一部しか覆っていなくても構わない。

また、図７（ｂ）に示す液晶レンズ１ｈの様に、３個に分割された第２のシール１６ｈが、有効レンズ領域２０の外周に、レンズ中心から第２のシール１６ｈの内壁面までの距離を等しくなる様に、それぞれ配設した形態としても良い。ここでも第２のシール１６ｈを配しているが、ヒータ２１を設けていない領域には厚み補正部材２８ａを配して、有効レンズ領域２０の外周部近傍でギャップ矯正を行える様にしている。

この図７（ｂ）に示すように、有効レンズ領域２０の外周に３個の第２のシール１６ｈを配置したとしても、図７（ａ）に示した形態と同様に、実施例１に記した本願発明特有の効果を得ることができる。

以上のように、本発明は、パネル内在のヒータを配する必要があり、かつ有効レンズ領域のセルギャップを正確に出す必要がある液晶レンズであって、それを搭載した電子機器、特に、カメラ、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付き携帯電話のカメラ部、車等に搭載されて後方確認用モニターなどに用いられるカメラへの光学部品として好適である。

また、本発明の液晶レンズの構成は、レンズとして機能する液晶パネルだけでなく、光学ディスクの記録、再生を行う際に発生する波面収差を補正するために用いる、液晶光学素子にも適用できる技術である。

本発明にかかる液晶レンズの構成例を示す断面図ならびに正面図である。（実施例１） 本発明にかかる液晶レンズの他の構成例を示す平面図である。（実施例２） 本発明にかかる液晶レンズにおける変形例を示す平面図である。（実施例２） 本発明にかかる液晶レンズにおける他の変形例を示す平面図である。（実施例２） 本発明にかかる液晶レンズのさらに他の構成例を示す平面図である。（実施例３） 本発明にかかる液晶レンズのさらに他の構成例を示す平面図である。（実施例４） 本発明にかかる液晶レンズのさらに他の構成例を示す平面図である。（実施例５）

符号の説明

１ａ〜１ｈ 液晶レンズ
１０、１１ 液晶
１２〜１４ 透明性基板
１５ 第１のシール
１６ａ〜１６ｈ 第２のシール
１７ スペーサ
１８ａ、１８ｂ 配向膜
１９ 封孔剤
２０ 有効レンズ領域
２１ ヒータ
２４〜２７ パターン電極
２８ａ〜２８ｃ 厚み補正部材

Claims (9)

1. 可変焦点レンズとして機能させるための有効レンズ領域と、当該有効レンズ領域の外側領域近傍にヒータを設けた透明性基板をシールを介して貼り合わせして、液晶層を挟持する液晶レンズにおいて、
   共通基板である第１の透明性基板と、対向基板である第２、第３の透明性基板と、各透明性基板に形成されるパターン電極と、前記第１の透明性基板の一方の面のパターン電極上の一部に設けるヒータと、前記パターン電極及び前記ヒータ上に形成される配向膜と、前記ヒータ及び前記配向膜の厚みを補正する厚み補正部材とを有し、
   前記シールは、第１のスペーサが混入されて、前記各透明性基板の外縁部に設けられた枠状の第１のシールと、前記第１のスペーサの直径と同じ直径の第２のスペーサが混入されて、前記第１のシールの内側であり、かつ前記ヒータ上に設けられた第２のシールと、を有し、
   前記厚み補正部材は、第１のシールを配する領域に、前記ヒータの厚みを補正するための第１の厚み補正部材と、前記第１の透明性基板の他方の面におけるパターン電極上の前記ヒータと対向する領域に設けた第２の厚み補正部材とを有する
   ことを特徴とする液晶レンズ。
2. 前記厚み補正部材は、前記第１のシールを配する領域に、前記第１の厚み補正部材とともに、前記有効レンズ領域に設けた配向膜の厚みを補正するための第３の厚み補正部材を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
3. 前記第１のシールは、閉環形状となっており、前記第２のシールは、前記有効レンズ領域に液晶を流入させるための開口部を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶レンズ。
4. 前記第１の厚み補正部材は、絶縁材料で形成される層である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
5. 前記ヒータは欠落部を有し、当該欠落部の両端から電流を供給することでヒータとして機能させるようになっており、
   前記欠落部に前記第１の厚み補正部材を配して、前記第２のシールが、当該欠落部を架橋して設けられている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
6. 前記第１のシールと前記第２のシールとは、一体に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
7. 前記有効レンズ領域は、略円形形状であり、
   前記第２のシールは、前記有効レンズ領域の外形形状に沿って、曲線形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
8. 前記第２のシールは、偶数個に分割されており、各第２のシールの分割対が、前記有効レンズ領域のレンズ中心に対して点対称に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
9. 前記第２のシールにおける前記有効レンズ領域に隣接する内壁面が、前記有効レンズ領域におけるレンズ中心から等距離となる様に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶レンズ。

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