JP5744062B2

JP5744062B2 - 液晶素子

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Publication number: JP5744062B2
Application number: JP2012549835A
Authority: JP
Inventors: 信幸橋本
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: EP2657756A4; US20130265536A1; CN103261958B; CN103261958A; JPWO2012086649A1; US9104072B2; EP2657756A1; WO2012086649A1

Description

本発明は透明性に優れた液晶素子に関するものであり、詳しくは二つの基板間にシール材を配置して液晶層を封止する際、シール部分での反射を防止して透明性に優れた液晶素子の構成に関する。

二つの基板間にシール材を配置して液晶層を封止する液晶素子であって、液晶素子の可視光透過時に、液晶素子とそのシール枠の可視光透過率を共に高く設定し、且つ液晶素子とシール枠のヘイズ値の差を低く抑えるように工夫した液晶素子が知られている（例えば、特許文献１）。

上記の液晶素子では、シール枠まで含めた液晶素子の隅々にいたるまで透明状態を提供することが出来るようになり、シール枠をケースなどで覆わなくても外観を損ねることがなく、意匠性に優れた液晶素子を提供できるようになった。このため、文字や模様を表示できるショーウインドウ、各種掲示板、自動車のインストルメントパネル等への利用が可能になった。

図１９は、特許文献１における従来の液晶素子２００の断面図である。

図１９に示す様に、液晶素子２００では、一対の第１透明基板２０１及び第２透明基板２０２と、その間に配置されたシール材２０４とに囲われた空間に、液晶層２０３が封止されている。

液晶素子２００では、液晶層２０３は液晶と硬化物の複合体であり、原理的に光透過率が高く、文字や模様を表示できるショーウインドウ、各種掲示板などに適している。第１透明基板２０１の面積に対して、第２透明基板２０２の面積は大きく、文字や模様を表示する機能が必要な部分のみに液晶層２０３が形成されている。

第１透明基板２０１の内面上には複数の透明電極２１０がストライプ状に形成されている。また、第２透明基板２０２の内面上にも複数の透明電極２１０がストライプ状に形成されている。第１透明基板２０１の内面上の複数の透明電極２１０と第２透明基板２０２の内面上の複数の透明電極２１０は、全体としてマトリックス電極を形成している。両方の透明電極２１０の上には図示しない絶縁膜や配向膜が形成されている。

スペーサ２０６は、第１透明基板２０１、第２透明基板２０２及びシール材２０４に囲われた空間内に、均一に散布されていて、セルギャップを制御している。シール材２０４は、第１透明基板２０１、第２透明基板２０２の間において、第１の透明基板２０１の周縁に沿って枠状に形成されている。第１透明基板２０１及び第２透明基板２０２は、シール材２０４により接合されている。

選択したシール材２０４が色見をおびていたり、可視光透過率が低かったりして、シール材が目立つ場合、外観上の見栄えが悪くなる、または、意匠上の問題が発生する可能性がある。しかしながら、液晶素子２００を、ショーウインドウ、各種掲示板、自動車のインストルメントパネルなどへ応用する場合、シール材２０４による接合部分を、枠やケースなどにより隠すことが難しい場合がある。特許文献１によれば、それらの問題を解決する方法として、シール材４の可視光透過率を７０％以上とする、または、シール材２０４のヘイズ値と可視光透過時の液晶層２０３のヘイズ値の差を±３％以下としている。

特開２００８―３１０１８８号公報（第４頁、図１）

特許文献１では、シール材の材質の選定及び液晶層の選定において、透明性が重要であり、液晶層とシール材共に可視光透過率は７０％以上でなくてはならず、さらに液晶層とシール材のヘイズ値の差は±３％以下でなければならないと、記載されている。

しかし、シール材については、透明性があるシール材も存在するが種類が限定される。同時に、液晶との相性や基板との密着性を考慮しなければならないため、選べる材質が極端に少ないという欠点がある。また、透明基板とシール材との接合部では透明基板の屈折率からシール材の屈折率への急激な変化があるために、反射が起き、境界面が影のように見えてしまうという欠点もあった。

本発明の目的は、上記問題点を解決することを可能とした液晶素子を提供することである。

また、本発明の目的は、透明基板とシール材の間の反射をシール材の材料に依存せずに防止し、接合部の影をなくすことを可能とした液晶素子を提供することである。

さらに、本発明の目的は、シール材の材料に依存しないので、シール材の選択範囲が広がることで、透明基板と相性のよい透明性の高いシール材を使用し、より透明性に優れた液晶素子を提供することを可能とすることである。

液晶素子は、視認側に配置された第１基板と、第１基板に対向する第２基板と、第１基板と前記第２基板との間に配置されたシール材と、第１基板、前記第２基板、及びシール材によって封止された液晶層と、第１基板と前記シール材との間に位置されたモスリン構造体又はモスアイ構造体を有することを特徴とする。

上記の液晶素子においては、シール材と第２基板との間に設けられた他のモスリン構造体又はモスアイ構造体を更に有することが好ましい。

上記の液晶素子においては、第１基板又は第２基板の液晶側に設けられた光学構造体を更に有することが好ましい。

上記の液晶素子においては、光学構造体は、モスリン構造体又はモスアイ構造体と同一の樹脂で形成されていることが好ましい。

上記の液晶素子においては、第１基板又は第２基板は樹脂基板であり、モスリン構造体又はモスアイ構造体は樹脂基板を加工して形成されていることが好ましい。

上記の液晶素子においては、第１基板又は第２基板と、モスリン構造体又はモスアイ構造体は、一体的に形成されていることが好ましい。

上記の液晶素子においては、モスリン構造体又はモスアイ構造体は、第１基板と前記第２基板との間で、シール材の外側領域にも設けられていることが好ましい。

上記の液晶素子では、基板とシール材との間に、モスリン構造体又はモスアイ構造体を設けることで、滑らかな屈折率の分布を形成することができる。それによって、基板とシール材との間で生じる反射を防止することができる。そして、接合部の影をなくし、より透明性に優れた液晶素子を提供することができる。

上記の液晶素子では、基板間に形成した光学構造体と、モスリン構造体またはモスアイ構造体とを同時に同一樹脂にて成形できるので、製造工程が簡略化でき、低コストでモスリン構造体またはモスアイ構造体を備えた液晶素子を提供することができる。

図１は、液晶素子５０の断面図である。図２は、図１のＡ部で示す第１透明基板とシール材境界部の拡大図である。図３は、図１に示す第１透明基板とシール材境界部における屈折率のグラフである。図４は、モスアイ構造体７（円錐形状）の斜視図である。図５は、他のモスアイ構造体７Ａ（四角錐形状）の斜視図である。図６は、モスリン構造体の斜視図である。図７は、他の液晶素子６０の断面図である。図８は、図７のＡ部で示す第１透明基板とシール材境界部及びシール材と第２透明基板境界部の拡大図である。図９は、図７に示す第１透明基板とシール材境界部及びシール材と第２透明基板境界部における屈折率のグラフである。図１０は、更に他の液晶素子７０の断面図である。図１１は、更に他の液晶素子８０の断面図である。図１２は、更に他の液晶素子９０の断面図である。基板の製造工程を説明するための図である。基板の製造工程を説明するための図である。基板の製造工程を説明するための図である。基板の製造工程を説明するための図である。他の基板の製造工程を説明するための図である。他の基板の製造工程を説明するための図である。図１５は、更に他の液晶素子１００の断面図である。図１６は、図１５で示した液晶素子１００をもとに作成したフィニッシュトレンズ１１０の平面図である。図１７は、図１６に示したフィニッシュトレンズ１１０のＡ−Ａ断面図である。図１８は、エッジングレンズ１２０を眼鏡フレーム１４０に取り付けた液晶眼鏡１５０の斜視図である。図１９は、従来の液晶素子を示す断面図である。

以下図面を参照して、液晶素子について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、液晶素子５０の断面図である。

図１に示すように液晶素子５０は、材質が同じ第１透明基板１と第２透明基板２に挟持され、スペーサが混入されない第１のシール材４に囲われた内部に、液晶層３が封止されている。また、第１のシール材４の外側にはスペーサ６が混入された第２のシール材５が第１のシール材４を囲う形で配設されている。なお、第１透明基板１及び第２透明基板２には図示しない保護膜、透明電極、配向膜が配設されている。図１の例では、第１透明基板１の大きさと第２透明基板２の大きさは同じであるが、用途により一方の大きさを他方の大きさに対して異なるように変更しても良い。

第１透明基板１と第２透明基板２の間のセルギャップは第２のシール材５に混入されたスペーサ６により均一に制御されており、スペーサ６の直径は用途に応じて必要なサイズを選択できる。液晶素子５０は、スペーサ６の混入しない第１のシール材４とスペーサ６を混入した第２のシール材５の２種類のシール材によって構成されている。しかしながら、用途や製造方法によって、第１のシール材４にスペーサを混入しても良いし、スペーサを全く使用しなくとも良い。

図２は、図１のＡ部で示す液晶素子５０の第１透明基板１と第１のシール材４との接合部断面の拡大図であり、図３は、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部における屈折率の変化を表わすグラフである。図３において、縦軸が屈折率（ｎ）を表わし、横軸は、第１透明基板から入射した光がシール材に入射するまでの距離（Ｄ）を表わしている。

以下、モスアイ構造体７の光学的特性について説明する。

第１透明基板１と第１のシール材４との間にはモスアイ構造体７が設けられている。モスアイ構造体７の突起の高さをｈとし、その屈折率をｎ１とする。第１透明基板１の屈折率をｎ１とし、第１透明基板１の内部では屈折率は一定である。第１のシール材４の屈折率をｎ２とし、第１のシール材４の屈折率はどの箇所においても一定である。

第１透明基板１へ入射した可視光は、屈折率ｎ１の第１透明基板を通過し、屈折率ｎ１の微細光学構造であるモスアイ構造体７を通過した後、屈折率はｎ２の第１のシール材４に入射する。モスアイ構造体７の突起高さｈの区間では、屈折率ｎ１から屈折率ｎ２に向けて、滑らかな屈折率の分布が形成され、無反射特性を示す。このように、第１透明基板１側から見て、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部の影が見えなくなり、液晶素子５０の透明度は高くなる。

およそ光の半波長以下の構造は、光からその構造が見えなくなり、その部分での屈折率は平均化されたものと見なすことができるという特性がある。例えば、図２に示す様に、光の半波長以下の高さｈで、三角形の周期構造でモスアイ構造体７（又はモスリン構造体）を樹脂で作成すると、その箇所での屈折率は、シール材４とモスアイ構造体７の平均屈折率とほぼ等しくなる。すなわち、モスアイ構造体７の頂点の部分では、ほぼシール材の屈折率と等しくなり、モスアイ構造体７の底面の部分では、ほぼモスアイ構造体７の屈折率と等しくなる。また、モスアイ構造体７の頂点から底面の部分では、モスアイ構造体７とシール材４との体積比に応じた平均屈折率となる。よって、モスアイ構造体７の頂点から底面の部分では、図３に図示する用に、モスアイ構造体７の屈折率ｎ１からシール材４の屈折率ｎ２と徐々に変化することとなる。

なお、モスアイ構造体７の三角形の底辺（周期構造の長さ）と高さの比（アスペクト比）は、モスアイ構造体７とシール材４との屈折率差が０．１の場合には、１：１程度以上が好ましい。また、モスアイ構造体７のアスペクト比は、モスアイ構造体７とシール材４との屈折率差が１．５の場合には、１：３〜１：５程度以上が好ましい。

液晶素子５０では、第１透明基板１と第２透明基板２に挟持される内側にモスアイ構造体７を設けている。モスアイ構造体７は第１シール材４などと直接密着するために、空気と触れることがない。この場合、モスアイ構造体７を空気中で使用するよりも、屈折率差が少なくなるので、微細光学構造のアスペクト比を小さくすることができ、好ましい。

モスアイ構造体７と第１シール材４は突起形状であるために接着面積が増加し、接着強度が上がるという利点がある。また、液晶素子５０では、モスアイ構造体７は基板間に設けられていて外部から触れることがない。したがって、液晶素子５０では、製品完成後に微細光学構造が不用意に壊れることはなく実用性が高い。

図４は、モスアイ構造体７の斜視図である。

液晶素子５０における、微細光学構造であるモスアイ構造体７は、円錐状の形状を有する突起群から構成され、突起間のピッチｐは可視光の１／２波長程度以下に設定されている。図４の場合のピッチｐは、可視光の一番短い波長４２０ｎｍの１／２以下である、２００ｎｍに設定されている。

図５は、他のモスアイ構造体７Ａの斜視図である。

図５に示すモスアイ構造体７Ａは、液晶素子５０において、図４に示すモスアイ構造体７の代わりに用いることができる。微細光学構造であるモスアイ構造体７Ａは、四角錐の形状を有する突起群から構成され、突起間のピッチｐは可視光の１／２波長程度以下に設定されている。

図６は、モスリン構造体７Ｂの斜視図である。

図６に示すモスリン構造体７Ｂは、液晶素子５０において、図４に示すモスアイ構造体７の代わりに用いることができる。微細光学構造であるモスリン構造体７Ｂは、断面が三角形をした連続形状を有する突起群から構成され、連続形状のピッチｐは可視光の１／２波長程度以下に設定されている。

図４〜６に示した構造体は、近年、液晶モニターなどで外光の写り込みを抑制するフィルムなどに使用される例があるが、液晶素子５０では、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部の影を見えなくするために利用している。なお、モスアイ構造体として円錐形状（図４）及び四角錐形状（図５）を示したが、三角錐形状や五角錐形状であっても良い。

また、図４及び図５に示したモスアイ構造体や、図６に示したモスリン構造体の突起の配列を円形配列や直線配列としても良い。また、図４及び図５に示したモスアイ構造体の突起の配列を、例えば、隣の列と半ピッチずらしたりすることもできる。

図７は、他の液晶素子６０の断面図である。図８は、図７のＡ部で示す液晶素子６０の第１透明基板１と第１のシール材４との接合部及び第１のシール材４と第２透明基板２との接合部断面の拡大図である。図９は、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部、及び第１のシール材４と第２透明基板２との接合部における屈折率の変化を表わすグラフである。

図７及び図８においては、図１及び図２と同じ構成要素には、同一番号を付し重複する説明を省略する。図７に示す液晶素子６０が、図１に示す液晶素子５０と異なるところは、第１のシール材４と第２透明基板２との間にもモスアイ構造体７ｂを設けた点のみである。なお、液晶素子６０では、第１透明基板１と第１のシール材４の間には、モスアイ構造体７ａが設けられている。図９において、縦軸が屈折率（ｎ）を表わし、横軸は、第１透明基板から入射した光がシール材に入射し、第２透明基板へと入射するまでの距離（Ｄ）を表わしている。

以下、モスアイ構造体を両側に設けた場合の光学的特性について説明する。

液晶素子６０において、第１透明基板１の屈折率をｎ１とし、第１透明基板１の内部では屈折率は一定である。モスアイ構造体７ａの屈折率をｎ１とする。第１のシール材４の屈折率はｎ２とし、第１のシール材４の屈折率はどの箇所においても一定である。モスアイ構造体７ｂの屈折率をｎ１とする。第２透明基板２の屈折率をｎ１とし、第２透明基板２の内部では屈折率は一定である。

第１透明基板１へ入射した可視光は、屈折率ｎ１の第１透明基板１を通過し、屈折率ｎ１の微細光学構造であるモスアイ構造体７ａを通過した後、屈折率はｎ２の第１のシール材４に入射する。微細光学構造であるモスアイ構造体７ａの突起高さｈ（区間Ｓ１）の区間は、屈折率ｎ１から屈折率ｎ２に向けて滑らかな屈折率の分布が形成されているので、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部において無反射特性を示す。可視光はさらに屈折率ｎ２の第１のシール材４通過し、屈折率ｎ１の微細光学構造であるモスアイ構造体７ｂを通過し、屈折率ｎ１の第２透明基板２を通過した後に、液晶素子６０から出射する。２番目の突起高さｈ（区間Ｓ２）の区間は、屈折率ｎ２から屈折率ｎ１に向けて滑らかな屈折率の分布が形成されているので、同様に、第１のシール材４と第２透明基板２との接合部でも無反射特性を示す。このように、液晶素子６０では、第１透明基板１側、第２透明基板２側の両方の接合部の影が見えなくなり、さらに液晶素子６０の透明度は高くなる。

図１０は、更に他の液晶素子７０の断面図である。

図１０において、図１に示した液晶素子５０と同一の構成には同一番号を付し重複する説明を省略する。図１０に示す液晶素子７０において、図１に示した液晶素子５０と異なる点は、第１のシール材４で封止された液晶層３内において、第２透明基板２側に光学構造体８が設けられている点である。

光学構造体８はフレネルレンズである。液晶層３は、印加電圧により液晶の配向を変化させてレンズ機能を発現する。液晶層３への印加電圧のＯＮ／ＯＦＦにより、可視光の透過、非透過を制御するように構成しても良い。

光学構造体８を備えた液晶素子７０では、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部で無反射特性を示すので、液晶素子５０と同様に、見えていた影が消えるので、液晶素子７０の透明度は高くなる。

図１１は、更に他の液晶素子８０の断面図である。

図１１において、図７に示した液晶素子６０と同一の構成には同一番号を付し重複する説明を省略する。図１１に示す液晶素子７０において、図７に示した液晶素子６０と異なる点は、第１のシール材４で封止された液晶層３内において、第２透明基板２側に光学構造体８が設けられている点である。

光学構造体８を備えた液晶素子８０では、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部と、第２透明基板２と第１シール材４の接合部とで無反射特性を示すので、液晶素子６０と同様に、見えていた影が消えるので、液晶素子８０の透明度は更に高くなる。

図１２は、更に他の液晶素子９０の断面図である。

図１２において、図７に示した液晶素子６０と同一の構成には同一番号を付し重複する説明を省略する。図１２に示す液晶素子９０において、図７に示した液晶素子６０と異なる点は、第１のシール材４で封止された液晶層３内において、第１透明基板１側に光学構造体８が設けられている点である。

光学構造体８を備えた液晶素子９０では、第１透明基板１と第１のシール材４の接合部と、第２透明基板２と第１シール材４の接合部とで無反射特性を示すので、液晶素子６０と同様に、見えていた影が消えるので、液晶素子９０の透明度は更に高くなる。

図１２に示す液晶素子９０では、第１透明基板１と第２透明基板２との両方にモスアイ構造体７ａ及び７ｂを備えていたが、モスアイ構造体は、どちらか一方の基板に備えられていてもよい。

図１２に示した液晶素子９０は、光学構造体８を第１透明基板１側に設けているので、第１透明基板１側から平行光線が入ったときにフレネルレンズで屈折し、さらに第２透明基板２側でも屈折するため、レンズパワーが両方の基板に分散され、収差が少ないというメリットがある。しかし、実用的には差がないので、光学構造体８は第１透明基板１側に設けても良いし、第２透明基板２側に設けても良い。

図１０、１１及び１２に示す液晶素子７０、８０及び９０では、光学構造体８はフレネルレンズであったが、光学構造体８を、マイクロレンズや、他の光学構造体とすることも可能である。

なお、上述した液晶素子５０、６０、７０、８０及び９０において、第１透明基板１が存在する側を視認側とする。

次に液晶素子の製造工程について説明する。

図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、基板の製造工程を説明するための図である。

図１３では、第１透明基板１または第２透明基板２に光学構造体８とモスアイ構造体をインプリント成型法によって同時に形成する工程を説明する。なお、図１３では基板の製造工程の必要な部分のみを示し、実際の液晶素子として完成までの工程は省略する。

図１３（ａ）において、第１透明基板１または第２透明基板２となる基板２２をセットし、供給器２０から基板２２上に光硬化樹脂２１を所定量滴下する。

次に、図１３（ｂ）において、モールド２３を基板２２に加圧し、光硬化樹脂２２の形を整える。モールド２３には光学構造体８に対応するモールド形状８ｍ、及びモスアイ構造体７に対応するモールド形状７ｍが形成されている。

次に図１３（ｃ）において、基板２２の裏側から紫外線（ＵＶ）を照射して光硬化樹脂２１を硬化させる。

次に、図１３（ｄ）において、モールド２３を取り外し、インプリント成形基板２４を完成する。インプリント成形基板２４は、第１透明基板１または第２透明基板２として液晶素子を構成することができる。

図１３で説明した製造方法を採用すれば、光学構造体８とモスアイ構造体７を同一材料、同一行程にて形成でき、ほとんどコストをかけることなく微細光学構造であるモスアイ構造体７を実現できる。これにより、第１のシール材４との接合部の影が見えない透明度の高い液晶素子を低コストで提供できる。なお、使用する光硬化樹脂２１は、硬化後の屈折率が基板２２の屈折率と近いものを使用することが望ましい。使用する光硬化樹脂２１の硬化後の屈折率が基板２２の屈折率と近い場合、シール材との接合部近辺において無反射特性がさらに良好となり好ましい。また、基板２２の材質はガラスでも良いし、樹脂でも良い。図１３では光学構造体８とモスアイ構造体７を製造する方法について説明したが、図１３に示す製造方法は、光学構造体８とモスリン構造体（図６参照）を製造する方法にも適用することができる。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、他の基板の製造工程を説明するための図である。

図１４では、第１透明基板１または第２透明基板２と光学構造体８及びモスアイ構造体７を射出成型法によって同時に形成する製造工程を説明する。図１４では、基板の製造工程の必要な部分のみを示し、実際の液晶素子として完成までの工程は省略する。

図１４（ａ）において、射出成型モールド金型２５及び射出成型モールド金型２６が図示しない射出成形機にセットされる。射出成形機により、所定の樹脂が、所定の圧力、所定の温度、所定の時間、所定の量により図示しないノズルから金型２５及び２６内へ射出される。

次に、所定時間冷却した後、射出成型モールド金型２５及び射出成型モールド金型２６を開き、射出成形基板２７を取り出す（図１４（ｂ）参照）。取り出された射出成形基板２７は、必要であれば所定の加工・洗浄等を行った後、成形基板２７を第１透明基板１または第２透明基板２として液晶素子を構成することができる。

図１４に示す製造方法によれば、第１透明基板１又は第２透明基板２となる基板２７、光学構造体８、及びモスアイ構造体７を同一樹脂材料、同一加工行程にて形成できる。このように、第１透明基板、第２透明基板の形状を作ることにより、基板及びシール材との接合部における無反射特性が良好となり、透明度の高い液晶素子を低コストで提供できる。なお、一体成形された基板２７では、基板２７及びモスアイ構造体７の屈折率が同一となるため、第１のシール材４との接合部における無反射特性が極めて良好となり好ましい。図１４では基板、光学構造体、及びモスアイ構造体を製造する方法について説明したが、図１４に示す製造方法は、基板、光学構造体、及びとモスリン構造体（図６参照）を製造する方法にも適用することができる。

図１５は、更に他の液晶素子１００の断面図である。

図１５において、図１１に示した液晶素子８０と同一の構成には同一番号を付し重複する説明を省略する。図１５に示す液晶素子１００において、図１１に示した液晶素子８０と異なる点は、第１透明基板１と第２透明基板２との間で、第１のシール材４の外側領域にもモスアイ構造体７を設けたことである。

図１５において、第１透明基板１及び第２透明基板２にはそれぞれ、第１のシール材４に対応する接合部から外側領域の第２のシール材５に対応する接合部に至るまで、全面にわたってモスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂが設けられている。また、第１のシール材４と第２のシール材５の間の空間には充填用樹脂１０９が封止されている。

モスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂは、図４において説明したモスアイ構造体と同様の形状を有している。しかしながら、モスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂは、図５において説明したモスアイ構造体と同様の形状を有していてもよい。さらに、モスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂは、図６において説明したモスリン構造体であっても良い。

それぞれの基板に設けたモスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂは、同一の構造体であっても、異なる構造体であってもよい。

液晶素子１００では、第１透明基板１及び第２透明基板２に挟持された空間で、液晶層３以外の空間には、全てモスアイ構造体が設けられている。したがって、第１透明基板側から入射した可視光で液晶層３の外側領域を通過するものはすべてモスアイ構造体７ａまたは７ｂを通過する。そのため、第１のシール材４との接合部から外側の領域全面において、無反射特性を示し、より広い領域で透明度の高い液晶素子を提供できる。液晶素子１００は、前述した図１３または図１４に記載の製造方法を利用して製造することが可能である。

以下、液晶素子１００の眼鏡への応用について説明する。

図１６は、図１５で示した液晶素子１００をもとに作成したフィニッシュトレンズ１１０の平面図である。図１７は、図１６に示すフィニッシュトレンズ１１０のＡ−Ａ断面図である。

ここで、図１５に示すような液晶素子１００では、何も研磨されていない円盤状の第１透明基板１及び第２透明基板２を有するものとする。その後、図１７に示すように、第１透明基板１及び第２透明基板２を、それぞれレンズ形状に研磨したものを、「フィニッシュドレンズ」と言うものとする。また、「フィニッシュドレンズ」を眼鏡のフレーム合わせてカットしたものを「エッジングレンズ」と言うものとする。

図１６において、２点鎖線で囲われた楕円形状の部分が、エッジングレンズ１２０であり、フィニッシュトレンズ１１０を眼鏡のフレームに合わせた形状に加工したものである。エッジングレンズ１２０の形状は楕円形状に限らず、眼鏡フレームに合わせた形状で良い。エッジングレンズ１２０にカットする加工範囲は、Ｂ領域（図１７参照）であることが望ましい。Ｂの領域は、第１のシール材４の外側領域であって、第２のシール材５の内側の領域である。第２のシール材５にはスペーサ６が混入されているのでカットして除去することが望ましい。

図１７において、光学構造体であるフレネルレンズ８の各ブレ―ズに対応して第１透明基板１及び第２透明基板２にそれぞれ透明電極（不図示）が形成されている。第１透明基板１及び第２透明基板２、透明電極、及び液晶層３により、液晶レンズ構造１３０が構成されている。

なお、図１７に示すフィニッシュドレンズ１１０において、第１透明基板１が存在する側を視認側とする。フィニッシュドレンズ１１０からカットしたエッジングレンズ１２０においても、同様である。

図１８は、エッジングレンズ１２０を眼鏡フレーム１４０に取り付けた液晶眼鏡１５０の斜視図である。

液晶眼鏡１５０では、エッジングレンズ１２０が、眼鏡フレーム１４０に装着されている。エッジングレンズ１２０が眼鏡フレームに装着されることによって、液晶レンズ構造１３０の透明電極（不図示）と接続された接続ライン（不図示）が、ヨロイ部１４１のコネクタ（不図示）と接続される。エッジングレンズ１２０では、第１のシール材４の外側のＢ領域であれば、エッジング加工されても外部との接続が可能な構造になっている。ヨロイ部１４１には、電源供給部（不図示）が内蔵されており、コネクタを介して液晶レンズ構造１３０の透明電極に所定の電圧を供給することができるように構成されている。電圧の供給のＯＮ／ＯＦＦは、ヨロイ部１４１に設けられているスイッチ（不図示）によって制御することができる。図１８において、便宜上、エッジングレンズ１２０のシール材４を点線で示しているが、実際には透明で見えない。

例えば、エッジングレンズ１２０を遠点に焦点が合うようなパワーを得られるレンズ形状とし、液晶レンズ構造１３０が動作しない場合には、液晶眼鏡１５０は遠点用の眼鏡として作用するように構成することができる。さらに、液晶レンズ構造１３０の透明電極に所定の電圧が供給されて、液晶レンズ構造１３０がフレネルレンズ８のパワーを有するように動作すると、液晶眼鏡１５０は近点用の眼鏡として作用するように構成とすることができる。上記の遠点用の眼鏡と、近点用の眼鏡との切り換えは、電源供給を制御するスイッチにより行うことができる。

従来の液晶眼鏡では、シール材や封止部などの接合部において影が見えて見栄えが悪くなり、また使用者にとっても使いにくいものであった。従って、眼鏡においては、できるだけ広い領域でかつ高い透明性が求められる。

しかしながら、上記の液晶レンズ構造１３０を有する液晶眼鏡１５０では、第１透明基板１及び第２透明基板２に挟持された空間で液晶層３の外側領域はすべてモスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂが設けられている。したがって、第１透明基板１側から入射した可視光で液晶層３の外側領域を通過するものは全て、モスアイ構造体１０７ａ及びモスアイ構造体１０７ｂを通過する。そのため、広い範囲で無反射特性を示めすことができ、より透明度の高い電子眼鏡１５０を提供することが可能となった。

Claims

視認側に配置された第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されたシール材と、
前記第１基板、前記第２基板、及び前記シール材によって封止された液晶層と、
前記第１基板と前記シール材との間に位置されたモスリン構造体又はモスアイ構造体と、
を有することを特徴とする液晶素子。
前記シール材と前記第２基板との間に設けられた他のモスリン構造体又はモスアイ構造体を更に有する、請求項１に記載の液晶素子。
前記第１基板又は前記第２基板の前記液晶側に設けられた光学構造体を更に有する、請求項１又は２に記載の液晶素子。
前記光学構造体は、前記モスリン構造体又はモスアイ構造体と同一の樹脂で形成されている、請求項３に記載の液晶素子。
前記第１基板又は前記第２基板は樹脂基板であり、前記モスリン構造体又はモスアイ構造体は前記樹脂基板を加工して形成されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の液晶素子。
前記第１基板又は前記第２基板と、前記モスリン構造体又はモスアイ構造体とは、一体的に形成されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の液晶素子。
前記モスリン構造体又はモスアイ構造体は、前記第１基板と前記第２基板との間で、前記シール材の外側領域にも設けられている、請求項１〜６の何れか一項に記載の液晶素子。