JPH0272323A

JPH0272323A - 液晶焦点板及びその作製法

Info

Publication number: JPH0272323A
Application number: JP22249388A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fushimi; 正弘伏見; Kiyoshi Iizuka; 飯塚　清志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1990-03-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、液晶を用いた焦点板、特に拡散特性が制御可
能な一眼レフレックスカメラの焦点板及びその作製法に
関するものである。

（従来の技術）従来、拡散特性が制御出来る一眼レフレックスカメラ用
の焦点板としては、例えば、特開昭４８−３７３７９号
公報及び同５９−１９５６３３号公報に開示されている
様に、液晶の動的散乱モードが光を拡散する特性を利用
して印加電圧の有無により焦点板を透過状態と拡散状態
で切り換える方法や、特開昭５０−１１５５２５号公報
に開示される如く、印加電圧を変化させ拡散特性を切り
換える方法が知られている。

又、特開昭６０−２５０３３７号公報及び同６０−２２
１７２９号公報では、液晶の複屈折率を利用した焦点板
が開示されている。こわらによれば、一方の基板面を散
乱面にし、且つこの上に透明電極を形成し、その散乱特
性を制御するものである。第４図はこの従来例を示すも
のであり、４３は液晶層、４１．４２は透明電極、４５
．４６は基板であり、一方の基板４６には凹凸が形成さ
れている。又、４７は、素子を駆動させるための電源を
示す。液晶のｎ。と基板の屈折率がほぼ同じとなる部材
を用い、又、初期配向を液晶の長袖と基板面が平行にな
る様に行なうとすると、電圧を印加した状態では、液晶
分子は電界に従って立ち上がり透過状態を形成する。こ
れに対し、電圧を印加しない状態では、液晶のｎｅと基
板の凹凸の屈折率差に基づく拡散が起こり焦点板として
作用する。

又、カメラの焦点板として考案されたものではないが、
高分子膜中にネマチック液晶を分散させ、電圧により液
晶分子の向きを制御し液晶の複屈折率と高分子の屈折率
の差に基づいた光の拡散を制御する液晶素子が特開昭５
８−５０１６３１号公報に開示されている。

この液晶素子において、液晶のｎｏと高分子の屈折率は
ほぼ等しい部材で形成される。電圧を印加しない状態で
は、高分子中に分散した液晶は各ドメインごとにある方
向に配向している。又、このとき、各ドメインが示す液
晶の向きは高分子膜中にランダム存在している。この結
果、無電圧時においてこの素子は液晶のｎｅと高分子の
屈折率の差に基ずく拡散状態を形成する。この液晶素子
に、電圧を印加した場合には、高分子膜中の各ドメイン
において液晶分子は電界の向きに向かせ様とする力が働
く。このとき液晶分子は電界の強さによるこの力と高分
子膜から受ける配向規制力及び液晶の弾性エネルギーに
よりある一定の平衡状態に達する。液晶分子がほぼ電界
の向きに従ったときには、素子は良好な透過状態を形成
する。

又、中間電圧においては、拡散状態も中間的なものにな
る。

（発明が解決しようとしている問題点）しかしながら、
上記従来例において、液晶の動的散乱を利用する素子に
は、以下の様な欠点があった。

この動的散乱状態では、液晶分子団が液晶層内で乱流状
態となる事により光の散乱効果を得ている。しかし、こ
の液晶分子団の大きさは通常数十から数百μｍであり、
カメラのファインダーの様に、数倍の拡大率を持ったフ
ァインダー内に配置した場合、この乱流が見えてしまい
、品位の悪い焦点板となってしまう。

又、液晶の複屈折率を利用した素子においても散乱状態
は液晶のｎｅと基板の屈折率差に基づいて形成されてお
り、液晶のｎ。と基板の屈折率の差がないため、この方
向に作用する振動面を持つ光は透過する。つまり、半分
の光は拡散することなく透過してしまう。この散乱時に
おける透過光は焦点板のボケ像を見にくくさせ、焦点の
合わせ易さを低下させてしまう。

そこで、本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、高分子膜
中にネマチック液晶を分散して形成される液晶素子があ
る条件下で高品位の焦点板として機能することを見い出
した。しかしながら、この素子においても、光の拡散性
のため焦点板中心部に比べ周辺部の光量が落ちてしまう
という欠点があった。

従フて本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決した
液晶焦点板を提供することである。

（問題点を解決するための手段）上記目的は以下の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、正の誘電異方性のネマチック液晶
を、常光に対する液晶の屈折率とほぼ等しい屈折率を示
す誘電異方性を持たない高分子中に分散させた膜を一対
の対向する透明電極を備えた透明基板で挟持してなる構
造を持つ液晶セルよりなる液晶焦点板において、周辺部
の拡ｌ＆ｔを中心部のそれに比へて小さくしたことを特
徴とする液晶焦点板及びその作製法である。

（作　　用）本発明によれば、正の誘電異方性のネマチック液晶を、
液晶のｎ。とばば等しい屈折率を持つ高分子中に分散さ
せた膜を一対の透明導電膜により挟み、この導電膜に印
加する電圧により拡散状態及び透過状態の制御を行うこ
とにより品位の高い焦点板が提供され、同時に焦点板周
辺部の拡散性を中心部の拡散性に比べ小さくすることに
より、周辺部での拡散性を抑制し、拡散光の広がりによ
る周辺部での光量低下を防ぐことができる。

この液晶素子において、高分子膜中に形成される液晶ド
メインの大きさをカメラのファインダー等で拡大して見
ても、それを認識することは出来ない３０μｍ程度以下
の充分に小さい大きさにすることにより、動的散乱状態
を利用する素子に見られる乱流による様な見えの低下は
観測されない。

更に、高分子膜中で各液晶のドメインが示す液晶の向き
はランダムであるため、各ドメインの持つ偏光特性は素
子全体では平均化される。このため、素子全体としては
各偏光に対する特性は一様になる。この結果、拡散状態
あるいは透過状態においては、その状態を阻害する光の
成分（拡散状態では透過光、透過状態では拡散光）が透
過してしまうことがなく、品位の高い焦点板の形成が可
能となった。

そして、焦点板周辺部の高分子膜の厚さを中心部の厚さ
よりも薄くすることにより、拡散状態における周辺部で
の光量低下を抑えて明るいファインダー像の形成が可能
となった。

又、周辺部での高分子膜の厚さを中心部の厚さに比べて
小さくする方法としては、高分子膜の形成にスピンナー
塗布法を用い、更に塗布工程を２回以上に分けて実行す
ることにより簡便に行うことが出来る。このとき、何故
高分子膜に膜厚分布が出来るのかは、以下の様に考える
ことが出来る。

高分子膜の形成において最も簡便な方法は、高分子とネ
マチック液晶及び水より作られた乳液をなんらかの方法
により、膜状に薄く引き延ばすことである。この方法の
一つにスピンナー塗布法かある。つまり、透明基板をス
ピンナーで高速回転させて、そこに乳液を滴下すること
により膜形成を行う方法である。このとき、通常、１回
目の塗布を行うと均一の厚さに膜が形成される。次に２
回目の塗布を行うと、第１層と滴下された乳液の強い相
互作用により、滴下された中心部では周辺部より膜が厚
くなる。

この膜厚の勾配は、乳液の種類、粘度、第１層の状態、
スピンナーの回転数に関係する。又、透明基板の材質に
乳液と強い相互作用を示すものを選択することにより、
１回の塗布により膜厚分布を形成させることも可能であ
る。

又、高分子膜に厚さの分布を持たせるためのもう一つの
簡便な方法は、厚さに分布をもつ透明基板を用いること
である。ここで、一つの例を挙げるならば以下の様にな
る。

その透明基板は、焦点板の中心となる部分を中心とする
くぼみを持っており、その面に高分子膜を形成したとき
、高分子膜はくぼみの深さに従って膜厚に分布をもって
形成される。

（実施例）以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に記載するが
、本発明はこれにより限定されるものではない。

実施例１第１図及び第２図は本発明の第一の実施例を示す。第１
図は液晶素子の断面図であり、１６は透明基板、１２は
透明導電膜、１３は高分子膜、１４は高分子膜に含有さ
れた液晶ドメインを示す。

第２図はこの液晶素子をカメラの焦点板として用いたと
きのカメラの断面図を表わし、２１は撮影レンズ、２２
はペンタプリズム、２３はアイピースレンズ、２４はフ
レネルレンズ、２５は液晶焦点板、２６はフィルム、２
７はカメラ本体、２８はミラーを示す。

以下、この素子の作製法と素子を焦点板として駆動させ
る方法について述べる。

重合度が約５００のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）３
ｇ、メルク社のＺＬＩ２０６１液晶（登録商標）４ｇ及
び水１０ｇを混合し、攪拌し乳液状にする。室温で約１
時間放置後、スピンナーを用いてＩＴＯ付きガラス基板
に約５μｍの均一な厚さの膜を形成する。更に室温で約
３０分間放置後スピンナーを用いて再度乳液を塗布する
。この方法により中心部で約１５μｍ、中心から２．５
ｃｍ離れた周辺部で約１２μｍの膜厚分布を有する高分
子膜が形成出来た。尚、スピンナーの回転数は、第１層
作製時には３　、０００　ｒ、ｐ、ｍ、、第２層作製時
には１　、　ＯＯＯｒ、ｐ、ａ＋、とじた。次に３０℃
で約２時間膜を乾燥ＩＩＩＴＯ付きフレキシブルなポリ
エステル基板を貼り合わせ、第１図に示した素子を作製
した。

この素子を一眼レフレックスカメラの焦点板として用い
ると第２図の様になる。

電圧を印加しない状態では良好焦点合わせが可能な拡散
状態が形成された。又、５０Ｖの矩形波を印加したとこ
ろ品位の高い透過状態が形成され、電圧印加のオンオフ
により透過状態と拡散状態の瞬時の切り換えが行えた。

更にその中間の印加電圧により素子の拡散状態を制御す
ることにより、被写界深度の確認も可能となった。そし
て、いずれの状態において周辺光量の低下は感じられず
、明るく見やすいファインダーの提供が可能となった。

又、この実施例においては、液晶ドメインの大きさを小
さく抑えて高分子膜を作れる効果がある。これは以下の
様に説明することか出来る。

通常、液晶ドメインは高分子膜中で球形に近い形をなし
て生成する。このため最大ドメインの大きさは膜厚より
必然的に小さくなる。従って、高分子膜を何回かに分け
て作製することにより、最大ドメインの大きさを小さく
することが出来、膜厚が大きい場合においても目に見え
てしまう様な大きさのドメインの発生を阻止することが
出来実施例２第３図は本発明の第二の実施例を示し、液晶素子の断面
図であり、３５は透明基板、３２は透明環’％：＠、３
３は高分子膜、３４は高分子膜に含有された液晶ドメイ
ン、３６は基板上に形成した曲面を示す。

重合度が約５００のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）３
ｇ、メルク社（７）ＺＬＩ２０６１液晶（登録商標）４
ｇ及び水１０ｇを混合し、攪拌し乳液状にする。

室温で約１時間放置後、曲面を持ったＩＴＯ付きガラス
基板に滴下し膜状に引き延ばす。このとき、曲面の中心
部と２．５ｃｍ離れた周辺部との深さの差は約２μｍと
した。更に、約３０℃で約２時間膜を乾燥後ＩＴＯ付き
ガラス基板を貼り合わせ、第３図に示した素子を作製し
た。尚、高分子膜の膜厚は膜状に引き延ばすときの条件
により変えることが出来、この実施例においては鋭利な
面を持つ棒を用いて中心部で約１２μｍの厚さに引き伸
ばした。乾燥後の最終的な膜厚は中心部で約８μｍとな
った。

電圧を印加しない状態では良好焦点合わせが可能な拡散
状態が形成された。又、ＳＯＶの矩形波を印加したとこ
ろ品位の高い透過状態が形成され、電圧印加のオンオフ
により透過状態と拡散状態の瞬時の切り換えが行えた。

又、ＳＯＶ迄の中間電圧の印加により素子の拡散状態を
制御することが出来、絞りを絞り込むことなしに被写界
深度の確認も可能となった。

そして、いずれの状態において周辺光量の低下は感じら
れず、明るく見やすいファインダーの提供が可能となっ
た。

実施例３実施例２と同様の構造を示す素子を以下の様にして作製
した。

重合度が約５００のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）５
ｇ、ロツシュ社のＴＮ−２１０８液晶（登録商標）４ｇ
及び水１５ｇを混合し、攪拌し乳液状にする。

室温で約１時間放置後、実施例２と同様の方法を用いて
、実施例２と等しい曲面を持ったＴＴＯ付ガラス基板に
高分子膜を形成する。更に、室温て約５時間膜を乾燥後
ＩＴＯ付きガラス基板を貼り合わせ素子を作製した。尚
、高分子膜の膜厚は中心部で約２０μｍとなる様に引き
伸ばし、乾燥後の最終的な膜厚は約１７μｍとなった。

他の実施例と同様にカメラの焦点板として機能させたと
き、同様の効果が得られた。

（発明の効果）以上説明した様に、高分子膜中にネマチック液晶を分散
させた液晶素子において、焦点板周辺部の高分子膜の厚
さを中心部の厚さよりも小さくすることにより、拡散状
態及び透過状態において見えが良く、拡散状態で焦点の
合わせ易い高品位の可変液晶焦点板を提供するとともに
、拡散状態においても焦点板周辺部での光量低下のない
均一で明るい焦点板の形成を可能にならしめた。

又、この液晶焦点板は動的散乱モードを用いないため、
拡散状態においても液晶の乱流が見えることはない。又
、各偏光に対して同様の拡散性及び透過特性を示す効果
がある。

更に、中間電圧においては、拡散状態も中間的なものに
なるため、この各状態の見えとカメラの被写界深度とを
対応させることにより、絞り込みのない深度確認が出来
る焦点板を提供出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明の詳細な説明図であ
り、第１図及び第３図は液晶素子の断面図、第２図は液
晶焦点板を備えたカメラの断面図である。第４図は従来
例の説明図であり、液晶素子の断面図を示す図である。１５：ポリエステルフィルム基板３６：曲面を持ったガラス基板１６．３５，４５．４６：ガラス基板１１．１２．３１．３２．４１．４２：透明導電膜１３．３３：高分子膜４３：液晶層１４．３４：液晶ドメイン２１：撮影レンズ２２：ペンタプリズム２３：アイピースレンズ２４：フレネルレンズ２５：液晶焦点板２６：フィルム２７：カメラ本体２８：ミラー４７：駆動回路第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正の誘電異方性のネマチック液晶を、常光に対す
る液晶の屈折率とほぼ等しい屈折率を示す誘電異方性を
持たない高分子中に分散させた膜を一対の対向する透明
電極を備えた透明基板で挟持してなる構造を持つ液晶セ
ルよりなる液晶焦点板において、周辺部の拡散量を中心
部のそれに比べて小さくしたことを特徴とする液晶焦点
板。
（２）周辺部と中心部との拡散量の差が高分子膜の厚さ
によって付与されている請求項１に記載の液晶焦点板。
（３）高分子膜の厚さの分布が厚みに分布を持つ透明基
板により付与されている請求項２に記載の液晶焦点板。
（４）正の誘電異方性のネマチック液晶を、常光に対す
る液晶の屈折率とほぼ等しい屈折率を示す誘電異方性を
持たない高分子中に分散させ、該分散液を一対の対向す
る透明電極を備えた透明基板の一方に塗布して液晶を含
む高分子膜を形成し、該高分子膜を他の透明基板によっ
て挟持する液晶セルよりなる液晶焦点板の作製法におい
て、高分子膜に厚さ分布を持たせて周辺部の拡散量を中
心部のそれに比べて小さくすることを特徴とする液晶焦
点板の作製法。
（５）塗布方法がスピンナー塗布法である請求項４に記
載の液晶焦点板の作製法。
（６）塗布を２回以上行う請求項４に記載の液晶焦点板
の作製法。