JPH095695A - 高分子レンズ及び高分子レンズの製造方法 - Google Patents
高分子レンズ及び高分子レンズの製造方法Info
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- JPH095695A JPH095695A JP14923895A JP14923895A JPH095695A JP H095695 A JPH095695 A JP H095695A JP 14923895 A JP14923895 A JP 14923895A JP 14923895 A JP14923895 A JP 14923895A JP H095695 A JPH095695 A JP H095695A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 重合性液晶組成物の光重合物からなり、該光
重合物の屈折率が場所的に分布していることを特徴とす
る高分子レンズ。 【効果】 本発明の高分子レンズは、生産性、軽量性に
すぐれ、またレンズ特性が温度によって変化しない。従
って、半導体レーザー用の小型レンズやマイクロレンズ
アレイ等の光学レンズとして利用される高分子レンズと
して非常に有用れある。
重合物の屈折率が場所的に分布していることを特徴とす
る高分子レンズ。 【効果】 本発明の高分子レンズは、生産性、軽量性に
すぐれ、またレンズ特性が温度によって変化しない。従
って、半導体レーザー用の小型レンズやマイクロレンズ
アレイ等の光学レンズとして利用される高分子レンズと
して非常に有用れある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザー用の小
型レンズやマイクロレンズアレイ等の光学レンズとして
利用される高分子レンズ及びその製造方法に関する。
型レンズやマイクロレンズアレイ等の光学レンズとして
利用される高分子レンズ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶の複屈折性を利用して焦点距離の可
変なレンズとする技術が、特開昭５２−３２３４８号公
報、特公昭６１−４５８１２号公報等に開示されてい
る。これらの技術を用いると、小型で消費電力の少ない
焦点距離可変のレンズが得られるが、その動作温度は、
使用する液晶が液晶相を示す温度範囲に限られ、また液
晶の複屈折性は温度によって大きく変化することから、
レンズとしての性能例えば焦点距離等が温度によっても
変化してしまうという欠点があった。また液晶は流動性
を有しているため、レンズとして使用する場合には、２
枚のガラス基板等の間に液晶を担持させて使用しなけれ
ばならず、レンズの軽量化には限界があった。一方、焦
点距離を可変する必要はないものの、生産性及び軽量性
にすぐれたレンズの必要性は、半導体レーザーや光ファ
イバー等のオプトデバイスの発展に伴い増してきてお
り、早急な開発が望まれていた。
変なレンズとする技術が、特開昭５２−３２３４８号公
報、特公昭６１−４５８１２号公報等に開示されてい
る。これらの技術を用いると、小型で消費電力の少ない
焦点距離可変のレンズが得られるが、その動作温度は、
使用する液晶が液晶相を示す温度範囲に限られ、また液
晶の複屈折性は温度によって大きく変化することから、
レンズとしての性能例えば焦点距離等が温度によっても
変化してしまうという欠点があった。また液晶は流動性
を有しているため、レンズとして使用する場合には、２
枚のガラス基板等の間に液晶を担持させて使用しなけれ
ばならず、レンズの軽量化には限界があった。一方、焦
点距離を可変する必要はないものの、生産性及び軽量性
にすぐれたレンズの必要性は、半導体レーザーや光ファ
イバー等のオプトデバイスの発展に伴い増してきてお
り、早急な開発が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、液晶の複屈折性を利用したレンズにおい
て、焦点距離等の特性が温度によって変化することがな
く、生産性、コスト及び軽量性に優れた高分子製レンズ
を提供し、さらに該高分子レンズの製造方法をも提供す
ることにある。
する課題は、液晶の複屈折性を利用したレンズにおい
て、焦点距離等の特性が温度によって変化することがな
く、生産性、コスト及び軽量性に優れた高分子製レンズ
を提供し、さらに該高分子レンズの製造方法をも提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するため、レンズとして機能するために必須の屈折
率の分布が液晶分子の配向分布に基づいていることに着
目して鋭意検討し、かかる課題が重合性液晶組成物を用
いて液晶分子の配向分布を保ったまま高分子化し、配向
を固定化することによって解決できることを見いだし、
本発明を提供するに到った。
解決するため、レンズとして機能するために必須の屈折
率の分布が液晶分子の配向分布に基づいていることに着
目して鋭意検討し、かかる課題が重合性液晶組成物を用
いて液晶分子の配向分布を保ったまま高分子化し、配向
を固定化することによって解決できることを見いだし、
本発明を提供するに到った。
【０００５】即ち、本発明は重合性液晶組成物の光重合
物からなり、該光重合物中の屈折率が場所的に分布して
いることを特徴とする高分子レンズを提供する。本発明
は、液晶として重合性液晶組成物を用いて、レンズとし
て機能するための液晶分子の配向分布を、光重合によっ
て形成した高分子中に固定化することにより、複屈折性
の温度依存性を大幅に改良せしめたものであり、また液
晶を担持するガラス基板等の基板をも不要にしたもので
ある。
物からなり、該光重合物中の屈折率が場所的に分布して
いることを特徴とする高分子レンズを提供する。本発明
は、液晶として重合性液晶組成物を用いて、レンズとし
て機能するための液晶分子の配向分布を、光重合によっ
て形成した高分子中に固定化することにより、複屈折性
の温度依存性を大幅に改良せしめたものであり、また液
晶を担持するガラス基板等の基板をも不要にしたもので
ある。
【０００６】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明の高分子レンズは、例えば、重合性液晶組成物を２枚
のガラス基板等の基板の間に担持させた後、担持された
重合性液晶組成物に場所的に不均一な電界や、磁界を印
加することにより、重合性液晶組成物の液晶分子の配向
が場所的に分布した状態にし、さらにこの状態で紫外線
又は電子線を照射することにより、光重合によって形成
した高分子中に液晶分子の配向状態を固定化することに
よって製造することができる。このようにして製造され
た高分子レンズは、重合性液晶組成物の液晶分子骨格の
配向の場所的な分布に由来する屈折率の場所的な分布を
有しており、これにより、レンズとして機能する。した
がって、本発明の高分子レンズの形状は、厚みが一定の
フィルム状、つまり平面状であってもよいが、レンズと
しての特性を向上させるために、光束の入射面または出
射面側のどちらか少なくとも一方が曲面状であっても良
く、またさらに薄型軽量にするために光束の入射面また
は出射面側のどちらか少なくとも一方がフレネルレンズ
面状であっても良く、またこれらの形状の組み合わせで
あっても良い。
明の高分子レンズは、例えば、重合性液晶組成物を２枚
のガラス基板等の基板の間に担持させた後、担持された
重合性液晶組成物に場所的に不均一な電界や、磁界を印
加することにより、重合性液晶組成物の液晶分子の配向
が場所的に分布した状態にし、さらにこの状態で紫外線
又は電子線を照射することにより、光重合によって形成
した高分子中に液晶分子の配向状態を固定化することに
よって製造することができる。このようにして製造され
た高分子レンズは、重合性液晶組成物の液晶分子骨格の
配向の場所的な分布に由来する屈折率の場所的な分布を
有しており、これにより、レンズとして機能する。した
がって、本発明の高分子レンズの形状は、厚みが一定の
フィルム状、つまり平面状であってもよいが、レンズと
しての特性を向上させるために、光束の入射面または出
射面側のどちらか少なくとも一方が曲面状であっても良
く、またさらに薄型軽量にするために光束の入射面また
は出射面側のどちらか少なくとも一方がフレネルレンズ
面状であっても良く、またこれらの形状の組み合わせで
あっても良い。
【０００７】本発明で使用する重合性液晶組成物として
は、液晶状態での光重合の際の意図しない熱重合の誘起
を避け、均一な配向状態を固定するために、少なくとも
２つの６員環を有する液晶性骨格を部分構造として有す
る環状アルコール又はフェノール又は芳香族ヒドロキシ
化合物のアクリル酸又はメタクリル酸エステルである第
１の単官能アクリレート又は第１の単官能メタクリレー
トを含有し、液晶相を示すことを特徴とする重合性液晶
組成物を用いることが好ましい。このような単官能アク
リレート又は単官能メタクリレートは液晶性骨格を部分
構造として有する単官能アクリレート又は単官能メタク
リレートとしては、例えば、一般式（Ｉ）
は、液晶状態での光重合の際の意図しない熱重合の誘起
を避け、均一な配向状態を固定するために、少なくとも
２つの６員環を有する液晶性骨格を部分構造として有す
る環状アルコール又はフェノール又は芳香族ヒドロキシ
化合物のアクリル酸又はメタクリル酸エステルである第
１の単官能アクリレート又は第１の単官能メタクリレー
トを含有し、液晶相を示すことを特徴とする重合性液晶
組成物を用いることが好ましい。このような単官能アク
リレート又は単官能メタクリレートは液晶性骨格を部分
構造として有する単官能アクリレート又は単官能メタク
リレートとしては、例えば、一般式（Ｉ）
【０００８】
【化４】
【０００９】（式中、Ｘは水素原子又はメチル基を表わ
し、６員環Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ独立的に、
し、６員環Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ独立的に、
【００１０】
【化５】
【００１１】を表わし、ｎは０又は１の整数を表わし、
ｍは１から４の整数を表わし、Ｙ1及びＹ2はそれぞれ独
立的に、単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ
ＣＨ2−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＨ
2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2＝
ＣＨＣＨ2ＣＨ2−又は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−を表わ
し、Ｙ3は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原
子数１〜２０のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル
基又はアルケニルオキシ基を表わす。）で表わされる化
合物を挙げることができる。その中でも特に、上記一般
式（Ｉ）において、６員環Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ独立
的に、
ｍは１から４の整数を表わし、Ｙ1及びＹ2はそれぞれ独
立的に、単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ
ＣＨ2−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＨ
2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2＝
ＣＨＣＨ2ＣＨ2−又は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−を表わ
し、Ｙ3は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原
子数１〜２０のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル
基又はアルケニルオキシ基を表わす。）で表わされる化
合物を挙げることができる。その中でも特に、上記一般
式（Ｉ）において、６員環Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ独立
的に、
【００１２】
【化６】
【００１３】を表わし、ｍは１又は２の整数を表わし、
Ｙ1及びＹ2はそれぞれ独立的に、単結合又は−Ｃ≡Ｃ−
を表わし、Ｙ3はハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数
１〜２０のアルキル基又はアルコキシ基を表わす化合物
が好ましい。
Ｙ1及びＹ2はそれぞれ独立的に、単結合又は−Ｃ≡Ｃ−
を表わし、Ｙ3はハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数
１〜２０のアルキル基又はアルコキシ基を表わす化合物
が好ましい。
【００１４】このような化合物の代表的なものの例と、
その相転移温度を示すが、本発明で使用することができ
る単官能アクリレート又は単官能メタクリレート化合物
は、これらの化合物に限定されるものではない。
その相転移温度を示すが、本発明で使用することができ
る単官能アクリレート又は単官能メタクリレート化合物
は、これらの化合物に限定されるものではない。
【００１５】
【化７】
【００１６】
【化８】
【００１７】
【化９】
【００１８】（上記中、シクロヘキサン環はトランスシ
クロヘキサン環を表し、また相転移温度スキームのＣは
結晶相、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相、Ｉは
等方性液体相を表わし、数字は相転移温度を表わす。） また、本発明で使用する重合性液晶組成物には、これま
でに知られている液晶性骨格を部分構造として有する第
２の単官能アクリレート又は、第２の単官能メタクリレ
ート化合物を添加してもよい。このとき、得られる重合
性液晶組成物は、室温においてエナンチオトロピックな
ネマチック液晶相を示すことが望ましい。ここで用いる
ことができる単官能アクリレート又は単官能メタクリレ
ートとしては、例えば一般式（ＩＩ）
クロヘキサン環を表し、また相転移温度スキームのＣは
結晶相、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相、Ｉは
等方性液体相を表わし、数字は相転移温度を表わす。） また、本発明で使用する重合性液晶組成物には、これま
でに知られている液晶性骨格を部分構造として有する第
２の単官能アクリレート又は、第２の単官能メタクリレ
ート化合物を添加してもよい。このとき、得られる重合
性液晶組成物は、室温においてエナンチオトロピックな
ネマチック液晶相を示すことが望ましい。ここで用いる
ことができる単官能アクリレート又は単官能メタクリレ
ートとしては、例えば一般式（ＩＩ）
【００１９】
【化１０】
【００２０】（式中、Ｒは水素原子又はメチル基を表わ
し、ｐは２〜１２の整数を表わし、Ｙ 4は単結合又は−
ＣＯＯ−を表わし、Ｙ5はシアノ基、炭素原子数１〜６
のアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表わ
す。）で表わされる化合物を挙げることができ、具体的
には以下の化合物を挙げることができる。
し、ｐは２〜１２の整数を表わし、Ｙ 4は単結合又は−
ＣＯＯ−を表わし、Ｙ5はシアノ基、炭素原子数１〜６
のアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表わ
す。）で表わされる化合物を挙げることができ、具体的
には以下の化合物を挙げることができる。
【００２１】
【化１１】
【００２２】（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3はそれぞれ独立
的に、水素原子又はメチル基を表わし、ｊ、ｋ及びｌは
それぞれ独立的に、２〜１２の整数を表わし、Ｒ4は炭
素原子数１〜６のアルキル基又はフェニル基を表わ
す。） このように、本発明で使用する重合性液晶組成物は、第
１の単官能（メタ）アクリレートのみを含有しても良
く、あるいは第２の単官能（メタ）アクリレートのみを
含有しても良く、第１及び第２の単官能（メタ）アクリ
レートを併用しても良い。
的に、水素原子又はメチル基を表わし、ｊ、ｋ及びｌは
それぞれ独立的に、２〜１２の整数を表わし、Ｒ4は炭
素原子数１〜６のアルキル基又はフェニル基を表わ
す。） このように、本発明で使用する重合性液晶組成物は、第
１の単官能（メタ）アクリレートのみを含有しても良
く、あるいは第２の単官能（メタ）アクリレートのみを
含有しても良く、第１及び第２の単官能（メタ）アクリ
レートを併用しても良い。
【００２３】重合性組成物として第１及び第２の単官能
（メタ）アクリレートを併用する場合は、第２の単官能
（メタ）アクリレートの含有量は、第１の単官能（メ
タ）アクリレートに対して５０重量％以下であることが
好ましい。これは第２の単官能（メタ）アクリレートの
含有量が増えるに従って、得られる高分子レンズの機械
的強度及び耐熱性が劣る傾向があるからである。
（メタ）アクリレートを併用する場合は、第２の単官能
（メタ）アクリレートの含有量は、第１の単官能（メ
タ）アクリレートに対して５０重量％以下であることが
好ましい。これは第２の単官能（メタ）アクリレートの
含有量が増えるに従って、得られる高分子レンズの機械
的強度及び耐熱性が劣る傾向があるからである。
【００２４】また、高分子レンズ製造の際に、電場によ
って重合性液晶組成物の配向状態を部分的に制御する場
合は、重合性液晶組成物の誘電率異方性が正であること
が好ましく、誘電率の異方性Δεが０．５以上であるこ
とが特に好ましい。このような重合性液晶組成物を得る
ためには、シアノ基を有する第１及び第２の単官能（メ
タ）アクリレートを含有することが好ましい。
って重合性液晶組成物の配向状態を部分的に制御する場
合は、重合性液晶組成物の誘電率異方性が正であること
が好ましく、誘電率の異方性Δεが０．５以上であるこ
とが特に好ましい。このような重合性液晶組成物を得る
ためには、シアノ基を有する第１及び第２の単官能（メ
タ）アクリレートを含有することが好ましい。
【００２５】また、本発明で用いる重合性液晶組成物に
は重合性官能基を有していない液晶化合物を、重合性液
晶組成物中の総量が１０重量％を超えない範囲で添加し
てもよい。重合性官能基を有していない液晶化合物とし
てはネマチック液晶化合物、スメクチック液晶化合物、
コレステリック液晶化合物等の通常この技術分野で液晶
と認識されるものであれば特に制限なく用いることがで
きる。しかしながらその添加量が増えるに従い、得られ
る高分子レンズの機械的強度が低下する傾向にあるの
で、添加量を適宜調整する必要がある。
は重合性官能基を有していない液晶化合物を、重合性液
晶組成物中の総量が１０重量％を超えない範囲で添加し
てもよい。重合性官能基を有していない液晶化合物とし
てはネマチック液晶化合物、スメクチック液晶化合物、
コレステリック液晶化合物等の通常この技術分野で液晶
と認識されるものであれば特に制限なく用いることがで
きる。しかしながらその添加量が増えるに従い、得られ
る高分子レンズの機械的強度が低下する傾向にあるの
で、添加量を適宜調整する必要がある。
【００２６】また、重合性官能基を有しているが、液晶
性を示さない化合物も添加することができる。このよう
な化合物としては、通常この技術分野で高分子形成性モ
ノマーあるいは高分子形成性オリゴマーとして認識され
るものであればよいが、アクリレート化合物が特に好ま
しい。
性を示さない化合物も添加することができる。このよう
な化合物としては、通常この技術分野で高分子形成性モ
ノマーあるいは高分子形成性オリゴマーとして認識され
るものであればよいが、アクリレート化合物が特に好ま
しい。
【００２７】これらの液晶化合物又は重合性化合物は適
宜選択して組み合わせて添加してもよいが、少なくとも
得られる重合性液晶組成物の液晶性が失われないよう
に、各成分の添加量を調整することが必要である。
宜選択して組み合わせて添加してもよいが、少なくとも
得られる重合性液晶組成物の液晶性が失われないよう
に、各成分の添加量を調整することが必要である。
【００２８】また、本発明で使用する重合性液晶組成物
には、その重合反応性を向上させることを目的として、
光重合開始剤や増感剤を添加してもよい。ここで、使用
することができる光重合開始剤としては、例えば、公知
のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフ
ェノン類、ベンジルケタール類等を挙げることができ
る。その添加量は、重合性液晶組成物に対して１０重量
％以下が好ましく、５重量％以下が特に好ましい。
には、その重合反応性を向上させることを目的として、
光重合開始剤や増感剤を添加してもよい。ここで、使用
することができる光重合開始剤としては、例えば、公知
のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフ
ェノン類、ベンジルケタール類等を挙げることができ
る。その添加量は、重合性液晶組成物に対して１０重量
％以下が好ましく、５重量％以下が特に好ましい。
【００２９】また、本発明で使用する重合性液晶組成物
には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添
加してもよい。ここで使用することができる安定剤とし
ては公知のヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエ
ーテル類、第三ブチルカテコール等を挙げることができ
る。その安定剤の添加量は０．０５重量％以下が好まし
い更に、本発明で用いる重合性液晶組成物には、ねじれ
ネマチック配向、又はコレステリック配向等の螺旋構造
を導入する目的で、光学活性化合物を添加してもよい。
ここで使用することができる光学活性化合物は、それ自
体が液晶性を示す必要はなく、また重合性官能基を有し
ていても、有していなくてもよい。またそのねじれの向
きは使用する目的によって適宜選択することができる。
そのような光学活性化合物としては、例えば、光学活性
基としてコレステリル基を有するペラルゴン酸コレステ
ロール、ステアリン酸コレステロール、光学活性基とし
て２−メチルブチル基を有する「ＣＢ−１５」、「Ｃ−
１５」（以上ＢＤＨ社製）、「Ｓ−１０８２」（メルク
社製）、「ＣＭ−１９」、「ＣＭ−２０」、「ＣＭ」
（以上チッソ社製）、光学活性基として１−メチルヘプ
チル基を有する「Ｓ−８１１」（メルク社製）、「ＣＭ
−２１」、「ＣＭ−２２」（以上チッソ社製）を挙げる
ことができる。
には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添
加してもよい。ここで使用することができる安定剤とし
ては公知のヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエ
ーテル類、第三ブチルカテコール等を挙げることができ
る。その安定剤の添加量は０．０５重量％以下が好まし
い更に、本発明で用いる重合性液晶組成物には、ねじれ
ネマチック配向、又はコレステリック配向等の螺旋構造
を導入する目的で、光学活性化合物を添加してもよい。
ここで使用することができる光学活性化合物は、それ自
体が液晶性を示す必要はなく、また重合性官能基を有し
ていても、有していなくてもよい。またそのねじれの向
きは使用する目的によって適宜選択することができる。
そのような光学活性化合物としては、例えば、光学活性
基としてコレステリル基を有するペラルゴン酸コレステ
ロール、ステアリン酸コレステロール、光学活性基とし
て２−メチルブチル基を有する「ＣＢ−１５」、「Ｃ−
１５」（以上ＢＤＨ社製）、「Ｓ−１０８２」（メルク
社製）、「ＣＭ−１９」、「ＣＭ−２０」、「ＣＭ」
（以上チッソ社製）、光学活性基として１−メチルヘプ
チル基を有する「Ｓ−８１１」（メルク社製）、「ＣＭ
−２１」、「ＣＭ−２２」（以上チッソ社製）を挙げる
ことができる。
【００３０】次に本発明の製造方法について詳細に説明
する。本発明の製造方法は（１）電極を有する２枚の基
板間に誘電率の異方性が正の重合性液晶組成物を担持さ
せる工程、（２）電極間に電圧を印加し、重合性液晶組
成物の配向状態を制御することにより、屈折率を場所的
に分布させる工程、及び（３）重合性液晶組成物に紫外
線もしくは電子線を照射することにより光重合させ、高
分子化する工程を有することを特徴とする。
する。本発明の製造方法は（１）電極を有する２枚の基
板間に誘電率の異方性が正の重合性液晶組成物を担持さ
せる工程、（２）電極間に電圧を印加し、重合性液晶組
成物の配向状態を制御することにより、屈折率を場所的
に分布させる工程、及び（３）重合性液晶組成物に紫外
線もしくは電子線を照射することにより光重合させ、高
分子化する工程を有することを特徴とする。
【００３１】この時使用できる基板としては、電圧を印
加するための電極を備えた基板、例えばＩＴＯ（インジ
ウムチンオキサイド）付きガラス基板や、アルミニウム
付きガラス基板が好ましい。また基板には、ポリイミド
配向膜の形成や、ＳｉＯ2の斜方蒸着膜等の配向処理を
行ってもよい。
加するための電極を備えた基板、例えばＩＴＯ（インジ
ウムチンオキサイド）付きガラス基板や、アルミニウム
付きガラス基板が好ましい。また基板には、ポリイミド
配向膜の形成や、ＳｉＯ2の斜方蒸着膜等の配向処理を
行ってもよい。
【００３２】また平面状（フィルム状）の高分子レンズ
を製造する場合には、２枚の基板間の距離は、製造する
高分子レンズの用途によって適宜調整されるが、１０〜
１０００ミクロンの範囲が好ましく、特に５０〜６００
ミクロンの範囲が好ましい。製造する高分子レンズが曲
面状またはフレネルレンズ面状の場合には、最も距離が
近い場所で０．１ミクロン以上で最も遠い場所で３００
０ミクロン以下が好ましい。
を製造する場合には、２枚の基板間の距離は、製造する
高分子レンズの用途によって適宜調整されるが、１０〜
１０００ミクロンの範囲が好ましく、特に５０〜６００
ミクロンの範囲が好ましい。製造する高分子レンズが曲
面状またはフレネルレンズ面状の場合には、最も距離が
近い場所で０．１ミクロン以上で最も遠い場所で３００
０ミクロン以下が好ましい。
【００３３】電極間に電圧を印加し、重合性液晶組成物
の配向状態を制御し、屈折率を場所的に分布させる方法
としては、例えば複数の電極間にそれぞれ異なった電圧
を印加する方法や、また電極部分に開口部つまり電導性
を持たない部分を作る方法を挙げることができる。後者
の方法は、ある電極部分に開口部を持たせることで、開
口部の部分の液晶分子の配向を場所的に分布させるもの
で、例を第１図に示した。第１図の断面図に示すよう
に、開口部分を上下の基板で一致させた状態で、ホモジ
ニアス配向した誘電率の異方性が正の重合性液晶組成物
に一定の電圧を印加した場合には、図中の液晶分子に模
式的に示したような液晶分子の配向分布が形成し、この
配向分布が反映された屈折率分布を得ることができる。
この方法は、非常に簡単な電極構造で屈折率分布を得る
ことができ、開口部を複数用意すれば、同時に複数のレ
ンズ部分を持ったレンズアレイを容易に作製することが
できるため、生産性に優れており好ましい。
の配向状態を制御し、屈折率を場所的に分布させる方法
としては、例えば複数の電極間にそれぞれ異なった電圧
を印加する方法や、また電極部分に開口部つまり電導性
を持たない部分を作る方法を挙げることができる。後者
の方法は、ある電極部分に開口部を持たせることで、開
口部の部分の液晶分子の配向を場所的に分布させるもの
で、例を第１図に示した。第１図の断面図に示すよう
に、開口部分を上下の基板で一致させた状態で、ホモジ
ニアス配向した誘電率の異方性が正の重合性液晶組成物
に一定の電圧を印加した場合には、図中の液晶分子に模
式的に示したような液晶分子の配向分布が形成し、この
配向分布が反映された屈折率分布を得ることができる。
この方法は、非常に簡単な電極構造で屈折率分布を得る
ことができ、開口部を複数用意すれば、同時に複数のレ
ンズ部分を持ったレンズアレイを容易に作製することが
できるため、生産性に優れており好ましい。
【００３４】基板間に電圧を印加する手段としては、通
常の液晶表示素子に使用される駆動手段が使用でき、好
ましい印加電圧は重合性液晶組成物の誘電率異方性や基
板間の距離によって適宜調整される。
常の液晶表示素子に使用される駆動手段が使用でき、好
ましい印加電圧は重合性液晶組成物の誘電率異方性や基
板間の距離によって適宜調整される。
【００３５】光重合は紫外線または電子線等のエネルギ
ー線を、前述の２枚の基板間に担持された重合性液晶組
成物に照射することによって行うのが好ましい。従って
２枚の基板のうち少なくとも１枚の基板は適当な透明性
が与えられていなければならない。重合の際の温度は、
重合性液晶組成物の液晶状態が保持される温度でなけれ
ばならないが、意図しない熱重合の誘起を避ける意味か
ら、できるだけ室温に近い温度で重合させることが好ま
しい。
ー線を、前述の２枚の基板間に担持された重合性液晶組
成物に照射することによって行うのが好ましい。従って
２枚の基板のうち少なくとも１枚の基板は適当な透明性
が与えられていなければならない。重合の際の温度は、
重合性液晶組成物の液晶状態が保持される温度でなけれ
ばならないが、意図しない熱重合の誘起を避ける意味か
ら、できるだけ室温に近い温度で重合させることが好ま
しい。
【００３６】光重合によって得られた高分子レンズは、
光重合の際に用いた基板から剥離して用いても、また剥
離せずに用いてもよいが、少なくとも１枚の基板からは
剥離してもちいるのが、軽量性の観点から好ましい。
光重合の際に用いた基板から剥離して用いても、また剥
離せずに用いてもよいが、少なくとも１枚の基板からは
剥離してもちいるのが、軽量性の観点から好ましい。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に
詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
【００３８】（実施例１） 式（ａ）
【００３９】
【化１２】
【００４０】の化合物４７．５重量部及び式（ｄ）
【００４１】
【化１３】
【００４２】の化合物４７．５重量部及び式（ｇ）
【００４３】
【化１４】
【００４４】の化合物５重量部からなる重合性液晶組成
物（Ａ）を調整した。得られた組成物は室温（２５℃）
でエナンチオトロピックなネマチック相をしめし、ネマ
チック相から等方性液体相への転移温度は５２℃であっ
た。また２５℃におけるｎe（異常光屈折率）は１．６
７、ｎo（常光屈折率）は１．５１、誘電率の異方性は
＋０．７であった。重合性液晶組成物（Ａ）９９重量部
に光重合開始剤「ＩＲＧ−６５１」（チバガイギー社
製）１重量部からなる重合性液晶組成物（Ｂ）を調製し
た。
物（Ａ）を調整した。得られた組成物は室温（２５℃）
でエナンチオトロピックなネマチック相をしめし、ネマ
チック相から等方性液体相への転移温度は５２℃であっ
た。また２５℃におけるｎe（異常光屈折率）は１．６
７、ｎo（常光屈折率）は１．５１、誘電率の異方性は
＋０．７であった。重合性液晶組成物（Ａ）９９重量部
に光重合開始剤「ＩＲＧ−６５１」（チバガイギー社
製）１重量部からなる重合性液晶組成物（Ｂ）を調製し
た。
【００４５】次に、第２図に示すように、直径Ｄが９０
０ミクロンの円形の開口部を有するアルミニウム蒸着膜
電極を形成した２枚のガラス基板を距離ｄが４５０ミク
ロンの間隔をもって平行に対向させ、この間に重合性液
晶組成物（Ｂ）を担持させた。この時、２枚の基板に
は、ホモジニアス配向処理を施し、開口部は一致させる
ように配置した。この２枚の基板の電極間に８Ｖの電圧
を印加した状態で、偏光顕微鏡で観察すると開口部にお
いて同心円状の干渉色が観察され、液晶の配向分布に基
づく屈折率の場所的な分布が得られていることが確認で
きた。さらにこの状態において、１ｍＷ／ｃｍ2の強度
の紫外線を２分間照射し、重合性液晶組成物を重合させ
て高分子化した。さらに、１５０℃の温度で１０分間保
った。得られた高分子を偏光顕微鏡で観察すると同心円
状の干渉色が観察され、光重合によって高分子化した後
も、屈折率の場所的な分布が保たれており、高分子レン
ズが得られていることを確認できた。またこの高分子レ
ンズを１５０℃の温度まで加熱しても、同心円状の干渉
色は殆ど変化せず、複屈折性の温度依存性は殆どないこ
とも確認できた。得られた高分子レンズの集光スポット
径は室温で１８ミクロンであり、１００℃においても変
化しなかっった。 （実施例２）実施例１における直径Ｄを６００ミクロ
ン、距離ｄを１８０ミクロン、印加電圧を９．５Ｖとし
た以外は、実施例１と同様にして高分子レンズを作製し
た。偏光顕微鏡観察により、光重合によって高分子化し
た後も、屈折率の場所的な分布が保たれており、高分子
レンズが得られていることを確認できた。またこの高分
子レンズを１５０℃の温度まで加熱しても、同心円状の
干渉色は殆ど変化せず、複屈折性の温度依存性は殆どな
いことも確認できた。得られた高分子レンズの集光スポ
ット径は１４ミクロンであり、１００℃においても変化
しなかった。 （実施例３）実施例１における直径Ｄを３００ミクロ
ン、距離ｄを１００ミクロン、印加電圧を５．１Ｖとし
た以外は、実施例１と同様にして高分子レンズを作製し
た。偏光顕微鏡観察により、光重合によって高分子化し
た後も、屈折率の場所的な分布が保たれており、高分子
レンズが得られていることを確認できた。またこの高分
子レンズを１５０℃の温度まで加熱しても、同心円状の
干渉色は殆ど変化せず、複屈折性の温度依存性は殆どな
いことも確認できた。得られた高分子レンズの集光スポ
ット径は１０ミクロンであり、１００℃においても変化
しなかった。
０ミクロンの円形の開口部を有するアルミニウム蒸着膜
電極を形成した２枚のガラス基板を距離ｄが４５０ミク
ロンの間隔をもって平行に対向させ、この間に重合性液
晶組成物（Ｂ）を担持させた。この時、２枚の基板に
は、ホモジニアス配向処理を施し、開口部は一致させる
ように配置した。この２枚の基板の電極間に８Ｖの電圧
を印加した状態で、偏光顕微鏡で観察すると開口部にお
いて同心円状の干渉色が観察され、液晶の配向分布に基
づく屈折率の場所的な分布が得られていることが確認で
きた。さらにこの状態において、１ｍＷ／ｃｍ2の強度
の紫外線を２分間照射し、重合性液晶組成物を重合させ
て高分子化した。さらに、１５０℃の温度で１０分間保
った。得られた高分子を偏光顕微鏡で観察すると同心円
状の干渉色が観察され、光重合によって高分子化した後
も、屈折率の場所的な分布が保たれており、高分子レン
ズが得られていることを確認できた。またこの高分子レ
ンズを１５０℃の温度まで加熱しても、同心円状の干渉
色は殆ど変化せず、複屈折性の温度依存性は殆どないこ
とも確認できた。得られた高分子レンズの集光スポット
径は室温で１８ミクロンであり、１００℃においても変
化しなかっった。 （実施例２）実施例１における直径Ｄを６００ミクロ
ン、距離ｄを１８０ミクロン、印加電圧を９．５Ｖとし
た以外は、実施例１と同様にして高分子レンズを作製し
た。偏光顕微鏡観察により、光重合によって高分子化し
た後も、屈折率の場所的な分布が保たれており、高分子
レンズが得られていることを確認できた。またこの高分
子レンズを１５０℃の温度まで加熱しても、同心円状の
干渉色は殆ど変化せず、複屈折性の温度依存性は殆どな
いことも確認できた。得られた高分子レンズの集光スポ
ット径は１４ミクロンであり、１００℃においても変化
しなかった。 （実施例３）実施例１における直径Ｄを３００ミクロ
ン、距離ｄを１００ミクロン、印加電圧を５．１Ｖとし
た以外は、実施例１と同様にして高分子レンズを作製し
た。偏光顕微鏡観察により、光重合によって高分子化し
た後も、屈折率の場所的な分布が保たれており、高分子
レンズが得られていることを確認できた。またこの高分
子レンズを１５０℃の温度まで加熱しても、同心円状の
干渉色は殆ど変化せず、複屈折性の温度依存性は殆どな
いことも確認できた。得られた高分子レンズの集光スポ
ット径は１０ミクロンであり、１００℃においても変化
しなかった。
【００４６】
【本発明の効果】本発明の高分子レンズは、生産性、軽
量性にすぐれ、またレンズ特性が温度によって変化しな
い。したがって、半導体レーザー用の小型レンズやマイ
クロレンズアレイ等の光学レンズとして利用される高分
子レンズとして非常に有用である。
量性にすぐれ、またレンズ特性が温度によって変化しな
い。したがって、半導体レーザー用の小型レンズやマイ
クロレンズアレイ等の光学レンズとして利用される高分
子レンズとして非常に有用である。
【００４７】
【００４８】
【図１】本発明に係わる高分子レンズの製造方法の説明
図である。
図である。
【００４９】
【図２】本発明の実施例における高分子レンズの製造方
法の説明図である。
法の説明図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により得られた高分子レンズ
において、液晶分子の配光状態を示す模式図である。
において、液晶分子の配光状態を示す模式図である。
【図２】本発明の高分子レンズの概略側面図と概略平面
図との相関関係を示す図面である。
図との相関関係を示す図面である。
【符号の説明】 １．電極 ２．基板 ３．液晶分子 ４．高分子レンズ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 1/04 Ｇ０２Ｂ 1/04 3/08 3/08 3/14 3/14 Ｇ０２Ｆ 1/1333 Ｇ０２Ｆ 1/1333 (72)発明者 長谷部 浩史 埼玉県浦和市西堀７−18−12 (72)発明者 高津 晴義 東京都東大和市仲原３−６−27
Claims (10)
- 【請求項１】 重合性液晶組成物の光重合物からなり、
該光重合物中の屈折率が場所的に分布していることを特
徴とする高分子レンズ。 - 【請求項２】 光束の入射面または出射面側のどちらか
少なくとも一方が、平面状であることを特徴とする請求
項１記載の高分子レンズ。 - 【請求項３】 光束の入射面または出射面側のどちらか
少なくとも一方が曲面状であることを特徴とする請求項
１記載の高分子レンズ。 - 【請求項４】 光束の入射面または出射面側のどちらか
少なくとも一方がフレネルレンズ面状であることを特徴
とする請求項１記載の高分子レンズ。 - 【請求項５】 重合性液晶組成物が、液晶性骨格を部分
構造として有する単官能アクリレートまたは単官能メタ
クリレートを含有し、かつ室温においてエナンチオトロ
ピックなネマチック液晶相を示すことを特徴とする請求
項１乃至４記載の高分子レンズ。 - 【請求項６】 重合性液晶組成物が、少なくとも２つの
６員環を有する液晶性骨格を部分構造として有する環状
アルコール、フェノール又は芳香族ヒドロキシ化合物の
アクリル酸又はメタクリル酸エステルである単官能アク
リレート又は単官能メタクリレートを含有し、液晶相を
示すことを特徴とする請求項１乃至５記載の高分子レン
ズ。 - 【請求項７】 単官能アクリレート又は単官能メタクリ
レートが、一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｘは水素原子又はメチル基を表わし、６員環
Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ独立的に、 【化２】 を表わし、ｎは０又は１の整数を表わし、ｍは１から４
の整数を表わし、Ｙ1及びＹ2はそれぞれ独立的に、単結
合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−Ｃ
ＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−
ＣＦ＝ＣＦ−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ
−、−ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2＝ＣＨＣＨ2ＣＨ2
−又は−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ−を表わし、Ｙ3は水素
原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数１〜２０の
アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニ
ルオキシ基を表わす。）で表わされる化合物であること
を特徴とする請求項６記載の高分子レンズ。 - 【請求項８】 一般式（Ｉ）において、６員環Ａ、Ｂ及
びＣはそれぞれ独立的に、 【化３】 を表し、ｍは１又は２の整数を表し、Ｙ1及びＹ2はそれ
ぞれ独立的に、単結合又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、Ｙ3はハ
ロゲン原子、シアノ基、炭素原子数１〜２０のアルキル
基、アルコキシ基を表すことを特徴とする請求項７記載
の高分子レンズ。 - 【請求項９】 （１）電極を有する２枚の基板間に誘電
率の異方性が正の重合性液晶組成物を担持させる工程、
（２）電極間に電圧を印加し、重合性液晶組成物の配向
状態を制御することにより、屈折率を場所的に分布させ
る工程、及び（３）重合性液晶組成物に紫外線もしくは
電子線を照射することにより光重合させ、高分子化する
工程を有することを特徴とする高分子レンズの製造方
法。 - 【請求項１０】 ２枚の基板のうち少なくとも一方の基
板が配向処理されていることを特徴とする請求項９記載
の高分子レンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14923895A JP3677817B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 高分子レンズ及び高分子レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14923895A JP3677817B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 高分子レンズ及び高分子レンズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095695A true JPH095695A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3677817B2 JP3677817B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=15470908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14923895A Expired - Lifetime JP3677817B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 高分子レンズ及び高分子レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677817B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1195205A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Dainippon Ink & Chem Inc | 光学異方体フィルムとその製造方法及び液晶表示装置 |
| JPH11109304A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Advantest Corp | 光結合器 |
| JP2003186036A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Ricoh Co Ltd | 光路偏向素子及び画像表示装置 |
| JP2010204415A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Seiko Epson Corp | 液晶装置及び電子機器 |
| US8194228B2 (en) | 2004-08-26 | 2012-06-05 | Japan Science And Technology Agency | Liquid crystal lens in which a voltage imparts optimal first-stage optical properties to the liquid crystal lens by influencing a liquid crystal layer |
| CN102854627A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-01-02 | 株式会社日本显示器西 | 显示装置和可变透镜阵列 |
| CN103282800A (zh) * | 2010-12-27 | 2013-09-04 | Dic株式会社 | 立体图像显示装置用双折射透镜材料和立体图像显示装置用双折射透镜的制造方法 |
| JP2015502582A (ja) * | 2012-02-07 | 2015-01-22 | エルジー・ケム・リミテッド | 液晶レンズ |
| JP2018092069A (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 学校法人同志社 | 液晶可変焦点レンズおよび焦点距離制御方法 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP14923895A patent/JP3677817B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN103282800A (zh) * | 2010-12-27 | 2013-09-04 | Dic株式会社 | 立体图像显示装置用双折射透镜材料和立体图像显示装置用双折射透镜的制造方法 |
| CN102854627A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-01-02 | 株式会社日本显示器西 | 显示装置和可变透镜阵列 |
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| JP2018092069A (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 学校法人同志社 | 液晶可変焦点レンズおよび焦点距離制御方法 |
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