JP6332981B2 - 光変調ユニット及びその製造方法 - Google Patents
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調ユニットにあって、その光変調ユニットを透過する直線偏光の位相差を説明するための図である。なお、以下の液晶素子の図に示される各要素は、説明の便宜上、誇張して図示されており、実際の厚さの比と異なる。
図12(a)は、図11で示した液晶素子100のE−E断面の端面図であり、液晶素子100は、透明基板110、111とシール部材120とで形成されたギャップ空間に、所定の方向に沿って配向された液晶分子が封入され、液晶層160を形成し、その液晶層160の光束の透過面が平行で理想的な面精度を有して形成されている。
図12(b)は、液晶素子の面精度のバラツキに起因する位相差(これを以降、素子位相差と呼ぶ)を示すグラフであり、横軸は透明電極パターンの中心を原点とした液晶断面の幅を、縦軸は直線偏光の位相差を示す。
液晶素子103bも、液晶素子103aと全く同様の構成と形状で、各部材の符号の末尾を「a」から「b」に変えて記す。
図1から図8を用いて実施例1を説明し、次に、図9を用いて実施例2を説明し、そして、図10を用いて実施例3を説明する。実施例1には、光変調ユニットを形成する二枚の液晶素子を組み合わせて、面精度のバラツキによって発生する位相差が最小になる重ね合わせの例を示す。そして、それぞれ液晶素子の透明電極パターンの相違による位相変調の異なる四つの実施形態をそれぞれ説明する。実施例2には、実施例1とは異なる重ね合わせ方で液晶素子を重ね合わせた光変調ユニットの例を示す。そして、実施例3には、液晶素子を面精度のバラツキによって発生する位相差が最小になるように重ね合わせた光変調ユニットの製造方法についての工程を説明する。
ユニットについて、歪のない本来の位相変調特性曲線(これを以降、所望特性曲線と呼ぶ)と、二枚の液晶素子のそれぞれの面精度バラツキに起因して発生した位相差を相殺するように重ね合わせた時の位相差(これを以降、相殺位相差と呼ぶ)が所望特性曲線に重畳された位相変調特性曲線(これを以降、相殺特性曲線と呼ぶ)と、二枚の液晶素子のそれぞれの面精度バラツキに起因して発生した位相差が増長されるように重ね合わせた時の位相差(これを以降、増長位相差と呼ぶ)が所望特性曲線に重畳された位相変調特性曲線(これを以降、増長特性曲線と呼ぶ)との比較を示し、相殺特性曲線が所望特性曲線とほぼ同じ特性曲線となることを説明する。
まず、図1、図2を用いて本発明の光変調ユニットの実施例1の第1の実施形態を説明する。
以下の液晶素子の図に示される各要素は、説明の便宜上、誇張して図示されており、実際の厚さの比と異なっている。
され、屈折率勾配型レンズの特性を有する同心円状のパターンで形成されて図示しない配線電極によって引出し電極15Ra、15Laと電気的に接続されている。
一点鎖線で、相殺位相差20を点線で、増長位相差204(図14(c)参照)を破線で示す。
なお、第1の実施形態とは透明電極パターンと透明電極パターンによって得られる所望特性曲線が異なるのみであり、その他の同等の構成部材については説明を省略する。
次に、図3、図4を用いて実施例1の第2の実施形態を説明する。
図3は、図1と同様に、二枚の液晶素子を重ね合わせた光変調ユニットであるが、それぞれの液晶素子がコマ収差を補正する電極パターンが形成されている点が、第1の実施形態と異なる。従って、図4は、第1の実施形態の図2と異なり、光変調ユニットのコマ収差補正特性曲線と、面精度バラツキを有する二枚の液晶素子の重ね合わせで生ずる位相差による光変調ユニットの位相変調量の関係を説明するグラフとなる。
次に、図5、図6を用いて実施例1の第3の実施形態を説明する。
図5は、図1と同様に、二枚の液晶素子を重ね合わせた光変調ユニットであるが、それぞれの液晶素子が球面収差を補正する電極パターンが形成されている点が、第1の実施形態と異なる。従って、図6は、第1の実施形態の図2と異なり、光変調ユニットの球面収差補正特性曲線の曲線と、面精度バラツキを有する二枚の液晶素子の重ね合わせで生ずる位相差による光変調ユニットの位相変調量の関係を説明するグラフである。
「f」として重複する説明は省略する。
次に、図7、図8を用いて実施例1の第4の実施形態を説明する。
図7は、図1と同様に、二枚の液晶素子を重ね合わせた光変調ユニットであるが、一方がコマ収差、他方が球面収差と収差補正の異なる電極パターンが形成された液晶素子を重ね合わせる点が、第1の実施形態と異なる。従って、図8は、第1の実施形態と異なり、第4実施形態の光変調ユニットのコマ収差と球面収差補正特性曲線の波形形状の曲線と、面精度バラツキを有する二枚の液晶素子の重ね合わせで生ずる位相差による光変調ユニットの位相変調量の関係を説明するグラフである。
点鎖線で、増長特性曲線62を実線で示す。
次に、図9を用いて光変調ユニットの実施例2の実施形態を説明する。
この実施例2の実施形態と実施例1の各実施形態との相違は、二枚の液晶素子を重ね合わせた光変調ユニットであるが、一方の液晶素子が裏返しして重ね合わせられている点が、実施例1の各実施形態と異なっている。
心円の中心軸を合わせ、配向方向Mを同じ方向に揃え、そして、液晶層16aの厚い部分と液晶層16bの薄い部分、そして、液晶層16aの薄い部分と液晶層16bの厚い部分が重なるように、引出し電極15La側と引出し電極15Rb側を合わせ、引出し電極15Ra側と引出し電極15Lb側を合わせることである。
となる。
さらに、各液晶素子に複数の配向領域があり、配向方向が90°回転対称性であれば、0°、90°、180°、270°の四回対称となるため、各液晶素子の引出し電極も90°回転させた時に同じ位置に重なるように配置すると、電圧を印加する位置を同じ位置にすることができる。例えば、液晶素子の基板平面が概略正方形であれば、引出し電極の形成位置を二回対称の場合には対向する辺に、四回対称の場合には各辺に設けるのが好ましい。これらは、透明電極パターンと引出し電極を電気的に接続する配線電極を両面配線や多層配線とすることによって作成することが可能である。
次に、図10を用いて光変調ユニットの製造工程、特に複数の液晶素子からなる光変調ユニットのそれぞれの液晶素子を面精度バラツキに起因する位相差が相殺できるようにピックアップし、重ねあわせた後に実装するまでの工程を説明する。
面精度分類工程(ステップS02)、液晶素子選択工程(ステップS03)、FPC圧着工程(ステップS04)、電極端子削除工程(ステップS05)、重ねあわせ工程(ステップS06)、位置決め固定工程(ステップS07)の順に行われる。
れぞれの面精度のバラツキを相殺する位置関係に組み込まれるから、それぞれが有する位相差を相殺することで最小にすることが可能となり、歪みのないレンズ特性、波面収差補正特性であって、更に、それらの特性を強化向上した光変調ユニットが提供可能となる。
さらに、各液晶素子に複数の配向領域があり、配向方向が90°回転対称性であれば、0°、90°、180°、270°の四回対称となるため、各液晶素子の引出し電極も90°回転させた時に同じ位置となるよう配置すると、FPCの圧着が同じ場所で行えるため便利である。例えば、液晶素子の基板平面が概略正方形であれば、引出し電極の形成位置を二回対称の場合には対向する辺に、四回対称の場合には各辺に設けるのが好ましい。これらは、透明電極パターンと引出し電極を電気的に接続する配線電極を両面配線や多層配線とすることによって作成することが可能である。
10a、10b、10c、10d 透明基板
11a、11b、11c、11d 透明基板
12a、12b、12c、12d シール部材
13a、13b 封口部材
14a、14b、14c、14d、14e、14f、14h、14i 透明電極パターン
15La、15Lb、15Lc、15Ld 引出し電極
15Ra、15Rb、15Rc、15Rd 引出し電極
16a、16b、16c、16d、16e、16f、16h、16i 液晶層
20、21、22、23、24 位相差の波形曲線
30、31、32 屈折率勾配型レンズ特性の特性曲線
40、41、42 コマ収差補正特性の特性曲線
50、51、52 球面収差補正特性の特性曲線
60、61、62 コマ収差と球面収差補正特性の特性曲線
Claims (9)
- 複数の光変調素子の透過面の面精度を測定し、所定の面精度範囲ごとに前記光変調素子を分類する面精度測定工程と、
前記面精度測定工程によって分類された前記複数の光変調素子から、面精度に依り発生する位相差を相殺するように前記複数の光変調素子を選択する工程と、
前記選択工程によって選択された前記複数の光変調素子の前記位相差を相殺するように重ね合わせる重ね合わせ工程と、
を有する光変調ユニットの製造方法。 - 前記重ね合わせ工程は、前記複数の光変調素子の少なくとも一つを光束の透過軸を中心に所定の角度だけ回転させてから重ね合わせる
ことを特徴とする請求項1に記載の光変調ユニットの製造方法。 - 前記重ね合わせ工程は、前記複数の光変調素子の少なくとも一つを裏返してから重ね合わせる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調ユニットの製造方法。 - 前記複数の光変調素子に、電圧を印加するための引出し電極を形成する引出し電極形成工程を有し、
前記重ね合わせ工程は、前記複数の光変調素子の各前記引出し電極がそれぞれの透過面における同一方向側に配置されるように重ね合わせる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の光変調ユニットの製造方法。 - 前記引出し電極形成工程は、前記複数の光変調素子のそれぞれに前記引出し電極を複数個所形成する
ことを特徴とする請求項4に記載の光変調ユニットの製造方法。 - 透過する光束に位相変調を与える複数の光変調素子を備え、
前記複数の光変調素子は、前記光束の透過面の面精度に依り発生する位相差を相殺するようにそれぞれの前記透過面を重ね合わせる
ことを特徴とする光変調ユニット。 - 前記複数の光変調素子のそれぞれは、所定の方向に沿って配向された液晶分子が含まれる液晶層と、前記液晶層を挟んで対向するように配置された二つの透明電極とを有し、
前記液晶層を透過する前記光束の位相を、前記二つの透明電極の間に電圧を印加することにより制御する液晶素子である
ことを特徴とする請求項6に記載の光変調ユニット。 - 前記透明電極は、電圧を印加するための引出し電極を備え、
前記複数の光変調素子を重ね合わせるときに、各前記引出し電極がそれぞれの透過面における同一方向側に配置される
ことを特徴とする請求項7に記載の光変調ユニット。 - 前記引出し電極は、前記複数の光変調素子のそれぞれに複数個所形成される
ことを特徴とする請求項8に記載の光変調ユニット。
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