KR20070057163A

KR20070057163A - 광학 줌 기능을 갖는 액정 소자 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20070057163A
Application number: KR1020077005072A
Authority: KR
Inventors: 노부요시 나카가와
Original assignee: 가부시키가이샤 비니도
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2007-06-04
Also published as: CN100437219C; JPWO2006035482A1; WO2006035482A1; JP4532500B2; KR101073657B1; CN101027601A

Abstract

특히 휴대전화기 등의 기기에 탑재되는 카메라의 렌즈계에 사용되어, 종래에 비해 소형/박형으로 또한 경량으로 광학 줌 기능을 얻을 수 있는 신규한 액정소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 액정소자는, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 전극의 적어도 하나에는 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위를, 전극상에 동심원상으로 나눈 때의 반경방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 그 방향을 변화시킨 배치패턴으로 형성하고, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

광학 줌, 액정소자

Description

광학 줌 기능을 갖는 액정 소자 및 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL ELEMENT HAVING OPTICAL ZOOM FUNCTION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 광학 줌 기능에 관한다. 보다 상세하게는, 휴대전화기, 휴대정보단말기 (PDA) 등에 있어서의 소형의 디지털스틸카메라, 디지털비디오카메라 등에 대하여 적합하게 사용되는 광학 줌 기능에 관한다.

근년, 초소형 카메라를 탑재한 촬영기능이 있는 휴대전화기, 휴대정보단말기 (PDA) 등이 일반적으로 보급되어 있다. 종래의 초소형 카메라에서는, 크기 등의 제한에 의해 단촛점의 렌즈계가 일반적이었지만, 휴대전화기의 카메라 사양이 급속히 고화소화하여, 100 내지 200만 이상의 유효화소수가 표준적으로 되어 가고 있는 것에 수반하여, 광학 줌 기능을 탑재하는 것이 요구되고 있고, 최근에는, 광학식의 소형 줌 렌즈가 몇가지 제안되어 있다.

예를 들면, (특허문헌1)에는, 전군(前群) 렌즈, 후군(後群) 렌즈, CCD 등의 촬상 소자를 광축에 순서대로 배열하고, 구동수단에 의해 후군 렌즈만을 가이드핀의 방향 (광축방향)으로 구동시키는 초소형의 렌즈구동장치가 개시되어 있다.

또한, (특허문헌2)에는, 물체 측으로부터 상면 측(像面側)으로 향하여 순서대로, 전체로서 음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군과, 전체로서 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군과, 전체로서 양의 굴절력을 갖는 제 3렌즈군을 구비하고, 제 2 렌즈군이 상면 측으로부터 물체 측으로 이동하고 또한 제 3 렌즈군이 상면 측으로부터 물체 측으로 일단 이동한 후 다시 상면 측으로 이동하여 광각단으로부터 망원단으로의 변배율 및 변배율에 수반하는 상면 변동의 보정을 행하는 줌 렌즈가 개시되어 있다.

상술한 바와 같이 종래의 줌 렌즈는 렌즈의 구동방식을 공부하는 등 하여 어느 정도의 소형화/박형화를 가능하게 한 것이지만, 기계적으로 렌즈를 이동시키기 위해 그의 이동공간을 확보할 필요가 있고, 실제로는 렌즈 경통의 두께로 하여 10 mm 정도가 한계였다. 이로 인해, 렌즈 부분의 돌출을 피할 필요로부터 휴대전화기 등의 외관 디자인의 자유도가 제한되고 마는 문제가 있고, 실제로는 여전히 디지털줌 방식에 의지하는 것이 현 실정이다. 또한, 카메라의 유효화소수가 더욱 높아짐에 따라, 렌즈 유닛을 어떻게 작은 케이스에 정리하는지가 점점 중요해지고 있다.

특허문헌1: 특개2004-258111호 공보

특허문헌2: 특개2004-212737호 공보

발명이 해결하고자 하는 과제

따라서, 본 발명은 상기 종래의 상황에 비추어, 특히 휴대전화기 등의 기기에 탑재되는 카메라의 렌즈계에 사용되어, 종래에 비해 소형/박형이고 또한 경량인 광학 줌 기능을 얻을 수 있는 신규한 액정소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 제 1 발명으로서, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전압인가 시에 전기 액정의 배향 상태가 전기 광축을 중심으로서 동심상으로 변화하도록 구성하여 되는 액정 소자를 제공하는 것이다.

이 구성에 의하면, 동심상으로 변화하는 액정의 배향 상태에 대응하여, 소자전체에 소정의 굴절율 분포가 부여되어, 초점이 이동하여 광학 줌 기능이 발휘된다.

또한, 제 2발명에서는, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 전극의 적어도 하나에는 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위를, 전극상을 동심원상으로 나눈 때의 반경 방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 둘 다를 변화시킨 배치패턴으로 형성하고, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성하여 되는 액정소자를 제공한다.

이 구성에 의하면, 복수형성된 비전극 부위의 중심부에서는 전극에 대하여 수직방향으로 약한 전계가 형성되어, 비전극 부위의 끝 부분에서는 전계가 기울어진 방향으로 형성되기 때문에, 이 전계 분포를 따라 액정분자가 불균일하게 배향하는 것으로, 비전극 부위의 중심으로부터 주변에 걸쳐 굴절율이 연속적으로 변화하는 광의 굴절효과 (렌즈 효과)가 얻어진다. 비전극 부위의 크기 내지 배치간격은 전극상에서 동심원상으로 변화되기 때문에, 소자전체로서 소정의 굴절율 분포가 부여되어, 초점이 이동하여 광학 줌 기능이 발휘된다.

또한, 제 3발명에서는, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 전극의 적어도 하나에는 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위를, 전극상을 동심원상으로 나눈 때의 반경방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 둘 다를 변화시킨 배치패턴으로 형성하고, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성함과 함께, 상이한 전압을 인가하는 복수개의 선상 전극을 전기 동심원 상으로 변화하는 배치 패턴을 따라 소정의 간격으로 환상으로 배설한 액정소자를 제공한다.

이 구성에 따르면, 상술한 바와 같이 비전극 부위의 크기 또는 배치간격을 동심원 상으로 변화시키는 것으로, 소망의 굴절율 분포가 얻어지는 것과 함께, 복수개의 선상 전극을 환상으로 배설하여 소정 부위에 더욱 전압을 인가하는 것에 의해, 상기의 굴절율 분포가 보다 강조되어, 광학 줌 기능이 향상한다.

또한, 제 4발명은, 상기 제 2발명 또는 제 3발명에 관한 액정소자에 있어서, 복수의 비전극 부위의 배치간격은, 전극상의 동심원 상으로 나누어진 각 영역 내에 있어서 불규칙인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 인접하는 비전극 부위와의 간격을 불규칙 (랜덤)하게 하는 것으로, 광간섭 효과에 의해 파면의 혼란이 방지된다.

또한, 제 5발명은 상기 제 2발명 또는 제 3발명에 관한 액정소자에 있어서, 비전극 부위의 형상이 원형 또는 피트(pit)형인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 소자를 소통하는 광속에 대하여 비전극 부위의 형상이 최적화된다. 또한, 여기서 피트형으로는, 한 쪽 축이 거기에 수직인 다른 쪽 축보다 긴 형상을 의미하고, 예를 들면, 긴 쪽의 축을 액정의 러빙 방향과 평행하게, 또는 러빙 방향과 수직으로 되도록 형성할 수 있다.

또한, 제 6발명에서는, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 복수의 전극의 적어도 하나에는, 상이한 전압을 인가하는 복수개의 선상 전극을 전기 광축을 중심으로 하여 동심상으로 소정의 간격으로 배설하고, 전기 복수개의 선상 전극에 전압을 인가한 때에 전기 선상 전극이 배설되어 있는 전기 전극이 저항막으로서 작용하여, 전기 복수개의 선상 전극의 사이에서 전압강하를 발생시켜, 전기 액정의 배향 상태가 전기 광축을 중심으로서 동심상으로 변화하도록 구성한 액정소자를 제공한다.

이 구성에 의하면, 복수개의 선상 전극의 사이에 인가 전압이 연속적으로 변화하여, 이 전압치에 따라서 액정의 배향 상태가 변화하기 때문에, 소자 전체에 소정의 굴절율 분포가 형성되어, 광학 줌 기능이 발휘된다.

또한, 제 7발명은 상기 제 6발명에 관한 액정소자에 있어서, 복수개의 선상 전극이 배설되는 전극은, 상이한 저항치를 갖는 복수의 영역으로부터 구성되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 제 6 발명의 작용에 더해, 복수개의 선상전극의 사이의 전압강하가 곡선적으로 된다.

또한, 제 8발명은, 상기 제 1 내지 제 3, 제 6, 제 7발명의 어느 것에 관한 액정소자에 있어서, 광학줌 계를 구성한 때에 광속이 통과하는 영역의 외측을 차광하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 광속이 통과하는 영역의 외측으로부터의 난반사 등이 차단되어, 상의 화질이 안정하다.

또한, 제 9발명에서는, 두께 방향으로 적층한 두 개의 액정소자로부터 되고된, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 전기 각각의 액정 소자는, 한 쪽에 공통 전극이, 다른 쪽에 세그멘트 전극이 형성된 한 쌍의 기판과, 전기 한 쌍의 기판에 끼워진 액정을 구비하고, 전기 세그멘트 전극에는, 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위가, 전기 세그멘트 전극상을 동심원상으로 나눈 때의 반경방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 둘 다를 변화시킨 배치패턴으로 형성되어, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성되어, 전기 한 쌍의 기판의 각각에는 두께방향으로 복수의 구멍이 뚫림과 함께 전기 구멍에는 전기 공통 전극 및 세그멘트 전극의 어느 것에 접속되는 단자가 마련되고, 전기 한 쌍의 기판의 한 편에는 액정을 주입하기 위한 주입구가 형성되어 되는 이중 셀 구조의 액정소자를 제공한다.

이 구성에 의하면, 공통 전극 및 세그멘트 전극에 접속하기 위한 단자, 및 액정의 주입구가 구멍을 통하여 기판의 표면상에 배치된다.

또한, 상술한 바와 같이, 복수형성된 비전극 부위의 내측에서 액정분자가 불균일하게 배향하기 때문에, 비전극 부위의 중심으로부터 주변에 걸쳐 굴절율이 변화하는 광의 굴절효과 (렌즈효과)를 발생시켜, 소자전체로서 동심원상의 굴절율 분포가 얻어진다. 따라서, 초점이 이동하여 광학 줌 기능이 발휘된다.

또한, 제 10발명은, 상기 제 9발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 전압의 비인가 시에 있어서의 액정의 배향 방향이 두 개의 액정소자에서 직교하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 다른 편광 (P 편광 및 S 편광)에 대하여 소정의 굴절율 분포가 부여된다.

또한, 제 11발명은, 상기 제 9발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 기판이 사각형상으로 형성되어, 전기 기판의 광속이 통과하는 원형 영역을 따라 액정이 실(seal)되어, 전기 원형영역 이외의 코너부 부근에, 액정의 주입구 및 단자가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제 12발명은, 상기 제 10발명에 관한 이중 셀 구조의 액정 소자에 있어서, 기판이 사각형상으로 형성되고, 전기 기판의 광속이 통과하는 원형 영역을 따라 액정이 실(seal)되어, 전기 원형영역 이외의 코너부 부근에, 액정의 주입구 및 단자가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 11 및 제 12발명의 구성에 의하면, 기판의 코너부 부근이, 구멍을 형성하는 스페이스로서 유효하게 이용됨과 함께, 소자의 중량 밸런스가 개선된다. 또한, 액정이 팽창/수축하는 경우에 전체가 균일하게 변형하기 때문에, 광학줌 기능이 안정하다.

또한, 제 13발명은, 상기 제 9 내지 제 11발명의 어느 것에 관한 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 적층한 각각의 액정소자의 공통 전극에 접속되는 단자끼리, 한쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리, 및 다른 쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리가 두께 방향으로 서로 접속되어, 이중 셀 구조의 액정소자의 외측으로 위치하는 하나의 기판이 마련된 단자에 각각 집약되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제 14발명은, 상기 제 12발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 적층한 각각의 액정소자의 공통 전극에 접속되는 단자끼리, 한쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리 및 다른 쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리가 두께 방향으로 서로 접속되어, 이중 셀 구조의 액정소자의 최외측인 하나의 기판에 마련된 단자에 각각 집약되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 13 및 제 14 발명의 구성에 의하면, 소자를 구동시키기 위한 각 단자가, 하나의 기판 상에 집약 배치된다.

또한, 제 15발명은, 상기 제 14발명에 관한 이중셀 구조의 액정소자에 있어서, 한쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자와, 다른 쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자가, 사각형상의 기판의 대각으로 위치하는 코너부 부근에 마련되고, 공통 전극에 접속되는 단자와 액정의 주입구가 남은 코너부 부근에 마련되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 소자를 제조하는 때의 효율을 고려하여, 각 단자의 위치가 설정된다.

또한, 제 16발명은, 상기 제 9 내지 제 12발명의 어느 것에 관한 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 광학줌 계를 구성한 때에 광속이 통과하는 영역의 외측을 차광하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제 17발명은, 상기 제 15발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법에 있어서, 모재 (母材)가 되는 기판에 대해, 다수개의 액정소자에 대응하는 단자 및 주입구를 마련하는 공정과, 세그멘트 전극을 형성하는 공정과, 전기의 단자, 주입구 및 세그멘트 전극을 형성한 기판에 대해, 대향하는 위치에 단자를 마련함과 함께 공통 전극을 형성한 별도의 기판을 조합시키는 공정과, 조합시킨 후에 주입구로부터 액정을 주입하는 공정과, 전기 각 공정을 거쳐 제조되는 다수개의 액정소자가 배열한 조(組)에 대해, 유사한 각 공정을 거쳐 얻어지는 별도의 조를 뒤집기 및 90도 회전시킨 상에서 적층시키는 공정과, 각각의 이중 셀 구조의 액정 소자로 잘라나누는 공정을 포함하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법이다.

또한, 제 18발명은 상기 제 15발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법이어서, 모재 (母材)가 되는 기판에 대해, 다수개의 액정소자에 대응하는 단자를 마련하는 공정과, 세그멘트 전극을 형성하는 공정과, 전기의 단자 및 세그멘트 전극을 형성한 기판에 대해, 대향하는 위치에 단자 및 주입구를 마련함과 함께 공통 전극을 형성한 별도의 기판을 조합시키는 공정과, 조합한 후에 주입구로부터 액정을 주입하는 공정과, 전기 각 공정을 거쳐 제조되는 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대해, 유사한 각 공정을 거쳐 얻어지는 별도의 조를 뒤집기 및 90도 회전시킨 상에서 적층시키는 공정과, 각각의 이중 셀 구조의 액정 소자로 잘라나누는 공정을 포함하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법이다.

상기 제 17 및 제 18발명의 구성에 의하면, 이중 셀 구조의 액정 소자의 제조가, 최종공정까지 모재가 되는 기판의 상태인 채로 진행된다. 그리하여, 액정의 배향방향이 직교하는 있는 두 개의 액정소자가 동일한 공정에 의해 제조된다.

또한, 제 19발명은, 상기 제 17 또는 제 18발명에 관한 제조방법에 있어서, 기판의 표면에는, 각각의 단자에 공통하여 접속되는 검사용의 배선을 형성하고, 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대하여 별도의 조를 적층시키는 공정 이전에, 또는 각각의 이중 셀 구조의 액정소자로 잘라나누는 공정의 이전의 어느 쪽 또는 양쪽의 시점에서 전기 배선을 이용하여 검사를 행하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 개개의 소자로 나누기 이전의 모재의 상태로, 소자의 동작확인이 한번에 행해진다.

또한, 제 20발명은, 상기 제 17 또는 제 18 발명에 관한 제조방법에 있어서, 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대하여 별도의 조를 적층시키는 때에, 진공 중에서, 광속이 통과하는 원형영역을 둘러싸도록 폐쇄된 상태로 마련된 실(seal) 재를 매개하여 적층시키는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 두 개의 액정소자의 사이가 진공상태로 되어, 접착제가 존재하지 않기 때문에, 높은 광투과율이 유지된다.

또한, 제 21발명은, 상기 제 17 또는 제 18발명에 관한 제조방법에 있어서,다수개의 액정소자가 배열한 조에 대하여 별도의 조를 적층시키는 때에, 대기중에서, 광속이 통과하는 원형영역을 둘러싸도록 일부 열려진 상태에서 마련된 실(seal) 재와 전기 실(seal) 재의 내측에 마련된 접촉제를 매개하여 적층시키는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 두 개의 액정소자를 적층시키는 공정이, 대기중에서 효율적으로 행해진다. 이 경우, 접착제는, 굴절율이 기판과 가까운 것을 선택하는 것이 바람직하다.

발명의 효과

본 발명의 액정소자는, 전극에 복수의 비전극 부위를 형성하고, 이 비전극 부위의 위치에 형성되는 불균일한 전계분포를 따라 액정분자를 배향시키는 것으로, 광의 굴절효과를 발생시킨다. 이에 의해, 소자 전체에 연속적인 굴절율 분포를 형성하는 것이 가능하다. 이 굴절율 분포는, 인가전압에 의해 액정의 배향 상태를 제어하는 것으로 임의로 변화시키는 것이 가능하기 때문에, 광축 상에 배치한 경우에 초점을 이동시켜 광학줌 기능을 발휘할 수 있다.

본 발명에 의하면, 광학줌 계에 있어서의 렌즈의 구동이 불필요로 되어, 또는 최소한의 구성에 그치기 때문에, 종래에 없는 소형/박형의 광학줌 기능을 제공할 수 있고, 특히 휴대전화기 등의 초소형 카메라용으로서 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정소자는, 복수의 비전극부의의 크기 또는 배치간격을 전극상에 위치에 의해 변화시킴과 함께, 그의 비전극 부위의 배치 패턴을 따라 복수개의 선상 전극을 소정의 간격으로 배설한 것을 특징으로 한다. 이에 의해 비전극 부위에 의해 얻어진 굴절율 변화가, 선상전극이 배설되어 있는 복수 개소에 있어서 커져서, 전체로서 비전극 부위에 기인한 굴절율 분포가 보다 강조된 상태를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 액정소자는 저항막상에 복수개의 선상전극을 배설하고, 선상전극의 사이에 전압강하를 이용하여 액정의 배향 상태를 동심상으로 변화시키기 때문에, 소자에 소장의 굴절율 분포를 형성할 수 있다. 이 굴절율 분포는 선상전극에 대하여 인가전압에 의해 임의로 제어할 수 있고, 광축상에 배치된 경우에 초점을 이동시켜 광학 줌 기능을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자는 기판의 표면에 구멍을 뚫고, 그 구멍의 부분을 단자로 하였기 때문에, 단자를 측방에 마련한 경우에 비해 기판에 무리한 힘이 가해지지 않는다. 따라서, 보다 얇은 기판을 채용할 수 있고, 결과로서 소자의 경량화/소형화를 달성할 수 있다.

또한, 사각형상의 기판의 중앙부에 액정을 원형으로 삽입하고, 그 기판의 코너부에 단자 등을 마련하였기 때문에, 소자의 중량 밸런스에서 우수하고, 온도변화에 의해 액정이 팽창/수축한 경우에도 불균일한 변형이 일어나지 않고, 소자의 성능을 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 관한 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법에 의하면, 단자를 형성하는 공정 또는 액정을 주입하는 공정 등이, 모두 개개의 소자로 잘라나누기 이전의 모재의 상태에서 행해지기 때문에, 생산효율이 향상하고, 코스트가 큰 폭으로 저감할 수 있다.

또한, 각 소자를 검사할 때도, 모재의 상태에서 행하는 것이 가능하기 때문에, 높은 효율을 달성할 수 있다.

또한, 적층시키는 두 개의 액정소자를, 모두 동일의 공정에서 제조가능하고, 하나를 뒤집어 또한 90도 회전시키는 것만으로, 액정의 배향 방향이 직교한 이중 셀 구조의 액정소자를 용이하게 제작할 수 있다. 따라서, 생산성이 극히 높고, 안정한 품질을 얻을 수 있다.

도 1은 실시 형태 (1)에 관한 액정소자의 사용 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 2은 실시 형태 (1)에 관한 액정소자의 평면도이다.

도 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.

도 4는 실시 형태 (1)에 관한 액정소자의 단면도이다.

도 5는 실시 형태 (1)에 관한 액정소자의 전압인가 시의 상태를 설명하는 도면이다.

도 6은 실시 형태 (2)에 관한 액정소자의 평면도이다.

도 7은 실시 형태 (3)에 관한 액정소자의 평면도이다.

도 8은 실시 형태 (3)에 관한 액정소자에 의해 얻어지는 굴절율 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 9은 실시 형태 (3)에 관한 액정소자의 제조과정을 설명하는 도면이다.

도 10은 실시 형태 (4)에 관한 액정소자의 평면도이다.

도 11은 실시 형태 (5)에 관한 액정소자의 평면도이다.

도 12은 실시 형태 (5)에 관한 액정소자의 제조과정을 설명하는 도면이다.

도 13은 실시 형태 (6)에 관한 이중 셀 구조의 액정소자의 평면도이다.

도 14는 도 13의 C-C 단면도이다.

도 15는 도 13의 D-D 단면도이다.

도 16는 실시 형태 (6)에 관한 이중 셀 구조의 액정소자의 사용 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 17는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조공정을 나타내는 플로우챠트이다.

도 18는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조공정을 나타내는 플로우챠트이다.

도 19는 도 14의 S 방향에 있어서의 S103의 상태를 나타내는 도면이다.

도 20은 S103 상태를 나타내는 단자부분의 단면도이다.

도 21은 도 14의 S 방향에 있어서의 S106의 상태를 나타내는 도면이다.

도 22은 도 14의 S 방향에 있어서의 S108의 상태를 나타내는 도면이다.

도 23은 도 14의 T 방향에 있어서의 S205의 상태를 나타내는 도면이다.

도 24은 도 14의 T 방향에 있어서의 S104의 상태를 나타내는 도면이다.

도 25는 S501 상태를 나타내는 도면이다.

도 26는 S305 상태를 나타내는 도면이다.

도 27는 S504 상태를 나타내는 도면이다.

도 28는 S305 상태의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 29는 실시 형태 (7)에 관한 이중 셀 구조의 액정소자의 평면도 및 측면도이다.

부호의 설명

1A 내지 1G 액정소자

1FG 이중 셀 구조의 액정소자

10 액정

20,21 전극

22 세그멘트 전극

23 공통 전극

24 고저항막

24a 고저항존

24b 중저항존

24c 저저항존

201 비전극 부위

30,31,32,33 기판

32a 차광부

32b 코너부

320 모재인 기판

330 모재인 기판

40a 내지 40d 선상전극

400 저저항막

400a 저저항막

50 SiO₂막

60A 내지 60F 구멍

61A 내지 61F 단자

70,71,71A 실(seal) 재

72 접착제

73 주입구

74 밀봉재

75 도통재

76 마스크

77 배선

E 임계

F,F' 초점

J 렌즈

L 광축

M 상면 (像面)

P1,P2 편광명

R1 내지 R3 저항

S1,S2 단자

P,Q 굴절율 분포

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 있어서, 동일의 구성요소에는 동일한 부호를 부쳐 설명을 생략하고 있다.

우선, 본 발명의 실시형태(1)을 도 1 내지 5에 나타낸다. 도1은, 이 실시 형태 (1)에 관한 액정소자(1A)의 사용형태를 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 액정소자(1A)의 평면도, 도 3은 도 2의 A부분의 확대도, 및 도 4는 액정소자(1A)의 단면을 확대한 도면이다.

도1에 나타낸 바와 같이, 액정소자(1A)는 특히 휴대전화기 또는 휴대정보단말기(PDA) 등에 있어서의 소형의 카메라에 관하여 적합하게 사용되고, CCD, CMOS 등이 구비되어 있는 상면 (M)에 대해, 광축(L) 상에 렌즈(J)와 함께 배치하여 렌즈계를 구성하는 것이다. 그리하여, 소자에 전압을 인가하는 것에 의해, 주로 소자의 면방향 (광축에 대하여 수직방향)으로 굴절율 분포를 형성하고, 초점(F)를 초점 (F')(또는 그의 반대)으로 이동시켜 광학 줌 기능을 발휘하는 것이다. 또는, 액정소자(1A)에 입사하는 광을 편광상태로 하기 때문에, 필요에 따라 편광자를 광축(L) 상에 배설하는 것이 가능하다. 이하, 액정소자(1A)의 구성에 대해 상술한다.

액정소자(1A)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 액정(10)과, 그 액정(10)을 사이에 두고 대향하는 두 개의 전극 (20, 21) 및 기판 (30, 31)을 구비하고, 전극(20)에는 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위(201)가 구멍 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 4에 있어서, 기판(30, 31) 상에 마련되는 반사방지막 (AR막) 또는, 전극(20, 21)과 액정(10)과의 사이에 일반적으로 마련되는 액정배향막, 투명절연층 등은 도시를 생략하고 있다. 또한, 전극(20) 및 전극 (21)에는 전압을 인가하기 위해 리드선 등이 접속되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 비전극 부위(201)는 전극(20)상의 위치에 의해 크기 및 배치간격을 연속적으로 변화시키고 있다. 또한, 비전극 부위(201)의 수는 도2에서는 편의상 적게 그려져 있지만, 실제로는 도 3에 나타낸 바와 같이 다수의 비전극 부위(201)가 미세하게 형성되어 있다. 따라서, 이 실시형태 (1)에서는, 전극(20)상을 동심원 상으로 나눈 때의 반경 방향(R)을 따라, 비전극 부위(201)의 크기(d1)가 큰 지름부터 작은 지름으로 되도록, 또한 배치간격(d2)이 넓은 간격부터 좁은 간격이 되도록 연속적인 패턴을 형성하고 있다.

전극(20, 21) 사이에 전압을 인가한 경우, 비전극 부위(201)의 근방에서의 전계(E)의 상태는 도 5에 나타낸 바와 같이 된다. 즉, 전극(20)과 전극(21)이 대향하고 있는 부분(a)에서는, 전극에 수직인 방향으로 강한 전계가 형성되고, 비전극 부위(201)의 동심부인 부분(b)에서는, 본래대로 전극에 수직인 방향으로 약한 전계가 형성된다. 그리하여, 비전극 부위(201)과 전극(20)과의 경계에 가까운 부 분(c)에서는, 전극(20)으로 향하여 전계가 기울어진 상태로 된다.

그러면, 액정(10)의 유전이방성이 양인 경우에는, 액정분자가 전계(E)를 따라 배향하기 때문에, 부분(a)에서는 액정분자가 전극에 대하여 수직으로 나란하고, 부분(b)에서는 전계가 약하기 때문에 전극으로 평행한 상태인 채로 되고, 부분 (c)에서는 경사져서 배향하는 것으로 된다. 즉, 비전극 부위(201)의 내측에 있어서 액정이 불균일한 배향 상태로 된다. 이때, 소자를 통과하는 광(이상광)에 대하여 굴절율은, 비전극 부위(201)의 중심으로부터 주변으로 향하여 연속적으로 적어지는 분포를 형성하기 때문에, 비전극 부위(201)의 부분에 있어서는 볼록렌즈 효과를 나타내는 것으로 된다. 이에 의해, 통과하는 광으로 상위차를 부여할 수 있다.

따라서, 도 2와 같이, 비전극 부위(201)의 크기 및 배치간격을 전극상의 위치에 의하여 연속적으로 변화시킨 경우, 각각의 위치에서 얻어지는 위상차는 다르기 때문에, 소자전체로서 소정의 굴절율 분포를 얻을 수 있고, 그 결과 렌즈계의 초점거리를 변화시켜, 광학 줌 기능을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 인가하는 전압을 변화시킨 경우, 이에 따라 액정분자의 배향 상태가 변화한다. 예를 들면, 전압을 크게 한 경우에는, 비전극 부위(201)의 중심에서도 액정분자가 수직으로 배향하기 때문에, 반대로, 비전극 부위(201)의 중심으로부터 주변으로 걸쳐 굴절율이 크게되는 오목렌즈효과를 나타내도록 된다. 즉, 인가하는 전압에 의해, 소자전체에서 얻어지는 굴절율 분포를 변화시킬 수 있기 때문에, 설정된 초점거리에 대해 필요한 굴절율 분포를 계산하고, 그 결과에 따라 전압을 제어하는 것으로 초점거리를 연속적으로 변화시킬 수 있다.

또한, 비전극 부위(201)의 배치간격은, 전극(20)상의 동심원상으로 나누어진 각 영역 내 (예를 들면, 영역X, 영역Y)에서 불규칙 (랜덤배치)으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 나타낸바와 같이, 배치간격 h1와 h2가 약간 다르도록 한다. 이렇게 하면, 인접하는 비전극 부위를 각각 통과하는 광이 서로 간섭하여 합한 파면이 교란되는 것과 같은 사태를 방지할 수 있다.

또한, 광의 파장과 배치간격과의 관계에서 간섭효과가 거의 없다고 보이는 경우에는, h1과 h2을 동일로 하여 규칙적으로 배치하여도 상관없다.

전극(20, 21)으로서는, 종래 알려진 일반적인 전극을 사용할 수 있다. 구체적으로, 투명한 기판(30, 31)에 대하여 인듐-주석 산화막을 형성한 ITO전극이 적합하게 사용된다.

또한, 비전극 부위(201)을 형성하는 방법으로서는, 우선 기판(30) 상의 전면에 전극(20)을 형성한 후에, 포토프로세스에 의해 복수의 비전극 부위(201)를 소망의 배치패턴으로 형성하는 방법이 적합하게 사용된다. 이와 같이 하면, 연속적으로 변화하는 미세한 배치패턴을 용이하게 만들어 낼 수 있다. 또는, 기판(30)에 전극(20)을 증착, 도금 등을 하는 때에 마스크를 매개하여 행하는 방법을 사용하여도 좋다.

도 6에는, 본 발명의 실시형태 (2)를 나타낸다. 이 액정소자(1B)는 상기 실시형태(1)과 유사하게, 전극(20)에 복수의 비전극 부위(201)을 형성하고 있지만, 비전극 부위(201)의 크기는 같은 지름으로 하고 있다. 그리하여, 전극(20)의 중심으로부터 주변으로 향하여, 비전극 부위(201)의 배치간격을 넓은 간격으로부터 좁 은 간격으로 연속적으로 변화시키고 있다. 이와 같이, 비전극 부위(201)의 배치에 소밀(疏密)을 가지게 한 경우에는, 전압인가 시에 개개의 비전극 부위에 있어서의 광의 굴절효과(렌즈효과)에 의해, 비전극 부위(201)의 밀도가 짙은 영역과 옅은 영역에서는 얻어지는 위상차가 다르고, 소자전체로서 소정의 굴절율 분포를 얻을 수 있다.

다음에, 본발명의 실시형태 (3)에 대하여 도 7 내지 도 9에 기초하여 설명한다. 도 7의 액정소자(1C)는, 상기 실시형태(1)과 유사하게, 액정을 사이에 둔 전극(20)에 복수의 비전극 부위(201)을 형성하고, 그 비전극 부위(201)의 크기 및 배치간격을 반경방향 R로 연속적으로 변화시키고 있다. 그리하여, 이 실시형태(3)에서는, 비전극 부위(201)의 배치패턴 (동심원상으로 변화시키는 패턴)을 따라서 환상의 선상전극 (40a) 내지 (40d)를 배설한 것을 특징으로 한다.

선상전극 (40a) 내지 (40d)는 단자 (S1, S2)에 접속되어 있고, 저항(R1) 내지 (R3)를 이용하여 상이한 전압이 인가되도록 구성되어 있다.

이 액정소자(1C)에 의해 얻어지는 굴절율 분포를 도 8에 모식적으로 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 비전극 부위(201)의 렌즈효과에 의해 굴절율 분포 P가 얻어진 때, 선상전극 (40a) 내지 (40d)가 배설된 부위 s, t, u 및 v에 있어서 액정이 보다 배향하고, 이에 의해 위상차가 소정량 밖에 인상하지 않고, 결과로서 굴절율 분포 P가 강조된 굴절율 분포 Q상태로 된다. 따라서, 줌 범위를 보다 넓게 하는 것이 가능하게 된다. 여기서, 선상전극 (40a) 내지 (40d)가 배설하는 위치, 및 각각에 인가하는 전압치는, 비전극 부위(201)에 기인하는 굴절율 분포 P에 기초 하여 결정할 수 있다. 즉, 굴절율 분포 P의 각부위에 있어서의 위상변화량에 비례한 전압치를 설정하는 것이 바람직하고, 예를 들면 단자(S1, S2) 사이에 1V의 전압을 인가하는 경우, 선상전극(40a)(도8의 v에 상당함)에는 1V, 선상전극(40b)(u에 상당함)에는 0.6V, 선상전극 (40c)(t에 상당)에는 0.1V, 선상전극(40d)(s에 상당)에는 0V, 의 인가전압으로 되도록 저항(R1) 내지 (R3)을 설정할 수 있다. 또한, 선상전극(40a) 내지 (40d)에 관해서는, 도 7의 회로구성에 한정되지 않는 것은 물론이다.

도 9에는, 실시형태 (3)에 관한 액정소자(1C)의 제조과정의 일예를 나타낸다. 우선, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(30)상에 ITO 등의 전극 (저저항막(400), 수 내지 수십Ω)을 형성한다. 또한, 이 예에서는 기판(30)과 저저항막(400)과의 사이에 SiO₂ 막(50)을 형성하고 있다. 이 막은 기판(30)으로부터의 나트륨 분량의 용출을 방지하여 패시베이션 막이고, 필요에 따라 마련할 수 있다.

계속하여, 도 9(b)(c)에 나타낸 바와 같이, 저저항막(400)의 패너닝을 행하여 선상전극(40a)을 형성하고, 이 상에 ITO 등의 전극(20)(고저항막, 수십 내지 수백kΩ)을 형성한다. 그리하여, 도 9(d)에 나타낸 바와 같이, 소정의 위치에 복수의 비전극 부위(201)를 형성하는 것에 의해, 선상전극 (40a)(40b 내지 40d)와 전극(20)이 형성된 목적의 기판을 얻을 수 있다. 또한, 선상전극(40a)는, 소자의 크기에 비해 극세(수 내지 수십 ㎛ 정도)이기 때문에, 경우에 따라서는 ITO 이외의 불투명한 금속으로 구성되어도 좋다.

복수의 비전극 부위(201)의 배치 패턴은 상기 실시형태(1) 내지(3)에 한정되지 않는다. 즉, 원하는 굴절율 분포 등에 따라서, 비전극 부위(201)의 크기 내지 배치간격 또는 둘 다를 전극(20) 상의 위치에 의해 적절히 설정할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 2에는 반대로 비전극 부위의 크기를 전극(20)의 중심으로부터 주변으로 향하여 작은 지름부터 큰 지름으로 연속적으로 변화시킨 경우, 또는 도 6과는 반대로, 비전극 부위의 배치간격을 전극(20)의 중심으로부터 주변으로 향하여 좁은 간격으로부터 넓은 간격으로도 연속적인 변화시킨 경우 등을 들 수 있다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 전극(20)에만 비전극 부위 (201)을 형성하고 있지만, 전극(20)과 전극(21)의 모두에 비전극 부위를 형성하여도 좋다. 이 경우, 전극(21)의 근방에서도 액정분자가 불균일하게 배향하기 때문에, 얻어진 렌즈 효과가 보다 강하게 되어, 광학 줌 기능을 향상시킬 수 있다.

또한, 전극(20)을, 분할시킨 몇가지 전극으로부터 구성하고, 각각에 복수의 비전극 부위를 형성하고, 각 전극에 다른 전압을 인가하는 것에 의해 전체로서 더욱 복잡한 굴절율 분포를 부여할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 (1) 내지 (3)에서는, 복수의 비전극 부위(201)의 형상이 원형의 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 발생하는 수차의 종류 또는, 러빙 방향 등을 고려하여, 별도의 형상으로 할 수도 있다. 구체적으로는, 피트 형상, 타원 형상, 반원 형상 등을 들 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 (4)에 대해 도 10에 기초하여 설명한다. 도 10 의 액정소자 (1D)에서는 상기 실시형태(3)와 유사하게, 상이한 전압을 인가하는 복수개의 선상전극(40a) 내지 (40d)를, 광축을 중심으로 하여 동심상으로 소정의 간격으로 배설하고 있다. 여기서 도 10의 선상전극(40a) 내지 (40d)는 고저항막(24)에 배설되어 있지만, 이 고저항막(24)는 상기 실시형태(1) 내지 (3)에 있어서의 전극(20)과 같지만, ITO 등으로부터 구성되어 있다 (전극(20)과 다르고, 전압을 인가하지 않기 때문에 고저항막으로 칭하고 있다).

상기 액정소자(1D)에 있어서, 선상전극(40a) 내지 (40d)에 전압을 인가하면, 각 선상전극의 사이에는 고저항막(24)가 있기 때문에 전압강하를 발생시킨다. 이 때문에, 액정은 동심상으로 연속적으로 변화하는 전압에 따라서 다른 배향 상태로 되고, 이에 따라서 소정의 굴절율 분포가 얻어지는 것으로 된다. 이 굴절율 분포는 선상전극(40a) 내지 (40d)에 인가하는 전압을 변화하는 것으로 임의로 제어할 수 있기 때문에, 목적하는 광학 줌 기능을 얻는 것이 가능하게 된다.

도 11에는, 실시형태(5)에 관한 액정소자를 나타낸다. 이 액정소자(1E)는, 복수개의 선상전극(40a) 내지 (40d)가 배설된 저항막을, 다른 저항치를 갖는 복수의 영역(고저항존(24a), 중저항존(24b), 저저항존(24c))로부터 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 하면, 예를 들면 선상전극(40c)의 내측에서는, 선상전극(40c)의 전압이 고저항존(24a) 때문에 급격하게 강하하고, 계속하여 중저항존(24b)에 들어가서 전압강하의 기울기가 작아지게 되고, 최후에는 저저항존(24c)에 의해 전압강하가 천천히 된 채 중심의 선상전극(40d)에 접속되는 것에 의해, 결과로서 굴절율 분포를 보다 곡선적으로 할 수 있다.

도 12에는, 실시형태(5)에 관한 액정소자(1E)의 제조과정의 일예를 나타낸다. 우선, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(30)상에 ITO 등의 저저항막(400)(수 내지 수십Ω)을 형성한다. 또한, 이 예에서는 기판(30)과 저저항막(400)과의 사이에 SiO₂막(50)을 형성하고 있다. 계속하여, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이, 저저항막(400)의 패터닝을 행하여, 선상전극(40a)과, 미세한 복수의 저저항막(400a)을 형성한다.

다음에, 도 12(c)에 나타낸 바와 같이, 고저항막(24)(수십 내지 수백 kΩ)을 형성하고, 도 12(d)에 나타낸 바와 같이, 고저항막(24)의 패터닝을 행하고, 소정의 위치에 복수의 비전극 부위를 형성한다. 이에 의해, 저저항의 다른 복수의 영역을 얻을 수 있다. 즉, 고저항막의 일부에 비전극 부위가 형성된 영역이 고저항존(24a)으로 되고, 균일한 고저항막이 형성된 영역이 중저항존(24b)로 되고, 일부에 저저항막이 형성된 영역이 저저항존(24c)으로 된다.

상기 실시형태(4)(5)에 있어서, 복수개의 선상전극은, 액정을 사이에 두고 대향하는 다른 쪽의 기판측에도 아울러 배설할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 (1) 내지 (5)에 있어서, 대향하는 전극은 한 쌍에는 한정되지 않고, 그 이상의 전극이 액정을 중간에 낀 채 적층하여도 좋다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수의 액정소자(1A)(도에서는 2개)를 조합시켜 사용할 수 있다. 이 경우, 각 액정소자(1A)에 대해 비전극 부위의 배치패턴을 변화시 키기도 하고, 인가전압을 다르도록 하는 것으로, 상이한 렌즈효과(굴절율 분포)을 발생시켜, 보다 복잡한 광학 줌 기능을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태(6)에 관하여 설명한다. 도 13은, 본 발명의 실시형태(6)에 관한 이중셀 구조의 액정소자의 평면도이다. 또한, 도 14는 도13의 C-C단면도이고, 도 15는 도 13의 D-D 단면도를 나타내고 있다. 도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이, 이중셀구조의 액정소자(1FG)는, 동일 구성으로 되는 2개의 액정소자 (1F, 1G)를, 도통재(75) 및 실(seal) 재(71)을 매개하여 두께방향으로 적층시키는 것에 의해 구성되어 있다. 그리하여, 액정소자(1F)(1G도 유사)는, 공통 전극(23)가 형성된 기판(33)과, 세그멘트 전극(22)가 형성된 기판(32)으로써 액정(10)을 삽입하는 것에 의해 개략 구성되어 있다. 또한, 공통전극(23)과 액정(10)의 사이에, 및 세그멘트 전극(22)과 액정(10)의 사이에 일반적으로 마련되는 액정배향막, 투명절연층 또는, 기판(32, 33)상에 마련되는 반사방지막 등은 도시를 생략하고 있다. 또한, 액정(10)은 실(seal) 재(70)에 의해 내 측으로 봉입되어 있다.

이 이중셀구조의 액정소자(1FG)는, 상기 실시형태(1) 내지 (3)과 유사하게, 세그멘트 전극(22) 상에 복수의 비전극 부위(도시없음)를 형성하고, 이 비전극 부위의 크기 및 배치간격을 동심원상으로 변화시키고 있다. 따라서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 이 소자를 다른 렌즈(J)와 함께 광축(L)상에 배치하고, 공통전극(23)과 세그멘트 전극(22)의 사이에 전압을 인가하는 것에 의해, 비전극 부위에 기인하는 굴절율 분포를 발생시켜, 초점(F)를 초점(F')(또는 그 반대)로 변화시켜 광학 줌 기능을 발휘할 수 있다.

비전극 부위 또는 각 전극의 구성에 대해서는 상기 실시형태(1)의 설명에 준한다.

또한, 특히 이 실시형태(6)에서는, 액정소자(1F, 1G)의, 전압의 비인가 시에 있어서의 액정(10)의 배향 방향을 직교시키고 있다. 이에 의해, 렌즈계를 통과하는 광속의, 다른 편광면(P1, P2)(P 편광, S편광에 대응하는)의 파면을 유사하게 변화시켜, 상의 화질을 보다 높일 수 있다.

그리하여, 이 실시형태(6)에서는, 기판(32)의 두께방향으로 구멍(60A, 60B, 60C)과, 유사하게 기판(33)에도 구멍(60D, 60E, 60F)이 뚫려 있다. 각각의 구멍에는 공통전극(23), 및 세그멘트 전극(22)으로 접속하기 위한 단자 (61A, 61B, 61C, 61D, 61E, 61F)가 각각 마련되어 있다. 즉, 단자 (61A, 61D)가 액정소자(1F)의 세그멘트 전극(22)로, 단자(61B, 61E)가 공통전극(23)으로, 단자(61C, 61F)가 액정소자(1G)의 세그멘트 전극(22)로 각각 접속되어 있다. 대향하는 단자간(예를 들면, 단자(61B)와 단자(61E))는, 도통재(75)를 개재시켜 접속하고 있다. 또한, 각 단자는, 구멍의 내주면을 따라 Ni-Au 등의 금속을 도금하는 등 하여 형성된다.

상기와 같이 각 단자를 기판(32, 33)의 면상에 배치하는 것에 의해, 기판의 측방으로 단자를 집약배치하는 경우에 비해, 소자로 기울어진 힘이 더해지는 것 없이, 깨어짐, 빠짐 등의 불량이 발생하기 어렵게 된다. 따라서, 기판(32, 33)을 보다 얇게(예를 들면 0.2mm)하는 것이 가능하게 되어, 소자를 경량화할 수 있다. 이 때문에, 광학줌 계 전체를 보다 작게 할 수 있다.

또한, 이 실시형태(6)에서는, 기판(32, 33) 사이에 액정(10)을 주입하기 위 한 주입구(73)가, 기판(32)의 면상에 형성되어 있다. 주입구(73)의 형상은 원형, 타원형 등이고, 액정(10)을 주입한 후에 밀봉재(74)에 의해 적절히 밀봉된다.

특히, 도13의 예에서는, 단자(61A) 내지 (61F), 및 액정의 주입구(73)의 모두가, 기판(32, 33)의 면상에 배치되어, 대향하는 단자끼리가 두께방향으로 서로 접속되어, 상측의 액정소자(1F)에 마련된 구동용 각 소자로 집약되어 있기 때문에, 후술하는 바와 같이 소자의 생산효율을 높일 수 있다.

또한, 도 13의 예에서는, 구멍 (60A) 내지 (60F), 및 액정의 주입구(73)을, 광속이 통과하는 원형역역(세그멘트전극 (22), 및 공통전극(23)이 형성되는 영역)이외에, 사각형상으로 형성된 기판(32, 33) 상의 코너부(32b) 부근으로 형성되어 있다. 또한, 실(seal)재(70)을 약원형으로 마련하고, 광속이 통과하는 원형영역 내로 액정(10)을 밀봉하도록 하고 있다. 이렇게 하면, 광속이 통과하지 않는 기판(32)상의 나머지 부분은, 단자 등의 위치로서 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 소자를 보다 소형화할 수 있다. 또한, 단자 등을 코너부(31b)로 배치하는 것에 의해, 소자의 중량 밸런스를 최적화할 수 있다. 그 결과, 높은 정밀도의 구동이 가능하게 되고, 또한 온도변화에 의해 액정이 팽창/수축한 경우에, 기판(32)에 대하여 균등하게 압력이 가하여지기 때문에 불균일한 형상이 일어나지 않고, 소자의 성능을 유지할 수 있다.

또한, 도 13의 예에서는, 세그멘트 전극(22)의 패턴을, 단자(61A)에 직접 접속하도록 형성하고 있지만, 그 외에도, 예를 들면, 패쇄된 원형영역으로 된 각 전극패턴을 형성한 후에, 각각의 전극과 각 단자를 리드선 등으로 접속하여도 좋다.

다음에, 상술의 도 13의 예에 관한 이중셀 구조의 액정소자(1FG)의 제조방법을 도 17 내지 도 28에 기초하여 설명한다.

우선, 액정보정소자(1F)에 있어서의 기판(32)의 가공공정에 대하여 순서대로 설명한다. 도 19 내지 도 22는, 도 14의 S방향으로부터 본 상태를 나타내고 있다. 최초에, 도 17 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 모재가 되는 기판(320)에, 다수개의 액정소자에 대응시킨 구멍 (60A, 60B, 60C)와, 액정의 구입구(73)를 소정의 위치에 형성한다 (S101). 계속하여, 모재가 되는 기판(320)의 전면으로 반사방지막(AR막)을 형성한 (S102) 후, 각각의 구멍에 단자(61A, 61B, 61C)를 마련한다(S103). 또한, 후술하는 바와 같이, 단자(61A) 내지 (61C)는, 기판(320)을 뒤집기 및 90도 회전시킨 경우에 단자끼리 겹쳐서 합할 필요가 있기 때문에, 모재가 되는 기판(320)은 바람직하게는 정방형이고, 또는 배열하는 다수개의 액정소자는 종횡으로 같은 개수로 형성되어 있다. 또한, 각 단자 (예를 들면 단자(16A))를 마련한 때에는, 도20에 나타낸 바와 같이, 구멍(60A) 이외의 부분에 마스크(76)을 형성한 위에, 단자(61A)가 되는 금속을 도금 등에 의해 형성한 후, 마스크(76)을 제거하는 것에 의해 적절히 행해진다.

계속하여, 도 14의 U 방향으로부터 보이는 측에 대해, 후술하는 바와 같은 검사에 이용하는 배선을 형성한 후(S104), 소정의 위치로 전극재를 증착 등에 의해 형성하고 (S105), 에칭 등에 의해 패터닝을 행하여 세그멘트 전극(22)을 제작한다 (S106). 이 상태를 도 21에 나타낸다. 또한, 상술의 단자를 마련하는 공정과, 검사에 사용하는 배선을 형성하는 공정과는 전후하여도 좋다.

다음에, S방향 측으로 투명절연층을 필요에 따라 적층시켜, PVA 등의 액정배향막을 형성하고, 러빙을 행한다(S107). 또한, 액정을 밀봉하기 위한 실(seal)재(70)을, 인쇄 등에 의해 세그멘트 전극(22)의 외측에 마련한다(S108). 이 상태를 도 22에 나타낸다.

한편, 대향시킨 별도의 기판 (기판(33) 측)에 대해서는, 도 14의 T방향으로부터 본 도 23에 나타낸 바와 같이, 모재가 되는 기판(330)에 대하여 상기의 기판(320)과 같은 위치에 구멍(60D, 61E, 60F)을 형성하고(S201), AR막을 형성한(S202) 후, 단자(61D, 61E, 61F)를 마련하고(S203), 전극재의 증착 등을 행하고(S204), 패터닝을 행하여 공통전극(23)을 형성한다(S205). 또한, 액정배향막을 형성하여 러빙을 행하고(S206), 대향시키는 기판(330)의 각 단자끼리와 접속하기 위한 도통재를 인쇄 등에 의해 마련한다(S207). 또한, 경우에 따라서는, 주입구(73)를 기판(33)측에 형성하기도 하고, 또는 실(seal)재(70)을 기판(33)측에, 도통재를 기판(32)측에 인쇄하는 것도 가능하다.

따라서, 상기와 같은 단자 등을 형성한 기판(320)과 기판(33)을, 대향시켜 조합시킨다(S301). 이 공정은, 스페이서를 매개하여 접착제로 첩합시키는 등 하여 행해진다.

계속하여, 주입구(73)으로부터 실(seal)재(70)의 내 측으로 액정을 주입하고(S302), 밀봉재에 의해 밀봉한다. 그리하여, 모재가 되는 기판(320)상에 배열한 각 단자를 사용하여, 소자의 동작검사를 행한다(S303). 이 때, 기판(320)상에는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 미리 배선(77)을 형성하고 있기(S104) 때문에, 이 배 선(77)을 이용하여 전수(全數) 검사가 한번에 행해진다. 검사의 결과 불합격이었던 개소에 대해서는 NG 마킹을 행한다(S304).

이상의 각 공정(S101 내지 S303)을 거쳐, 액정소자(1F)가 다수개 배열한 조가 얻어진다. 그리하여, 이 조에 대해, 유사한 각 공정(S101 내지 S303)을 거쳐 제조된 별도의 조(액정소자(1G)가 배열하고 있음)를 적층시킨다(S501). 이때, 도 25에 나타낸 바와 같이, 별도의 조를 Z 방향으로 뒤집고, 또한 X 방향으로 90도 회전시킨 상태로 하여, 액정소자(1F)가 배열하는 조의 기판(330)측과, 액정소자(1G)가 배열하는 조의 기판(330)측을 적층시키는 것에 의해, 공통단자 끼리, 대응하는 세그멘트 단자끼리가 조합되어, 또한 액정의 배향방향이 직교한 상태가 얻어지는 것으로 된다.

또한, 조끼리를 적층시키는 때에는, 조의 사이에 미리 실(seal)재(71) 및 도통재(75)를 인쇄 등 하여 둔다 (S305, S401). 이 실(seal)재(71) 및 도통재(75)는, 각각 액정소자(1F)측에 마련하여도 좋고, 반대의 액정소자(1G)측에 마련하여도 좋다.

실(seal)재(71)은, 도 26에 나타낸 바와 같이, 광속이 통과하는 원형영역을 둘러싸도록 폐쇄한 상태로 마련할 수 있다. 이 경우, 실(seal)재(71)의 내 측으로 가두어진 기체의 팽창에 의해 적측상태가 손상되지 않도록, 조끼리를 적층시키는 작업은 진공 중에서 행할 필요가 있다. 실(seal)재(71)가 패쇄된 상태이면서 내측이 진공이면, 먼지 등이 내부로 침입하지 않고, 광투과율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다.

그리하여, 조끼리를 적층시킨 후, 모재가 되는 기판(320) 상에 배열한 각 단자를 사용하여, 이중셀구조의 액정소자의 동작검사를 행한다(S502). 이 때도, 상술의 경우와 유사하게 기판(320)상에 형성한 배선(77)을 이용하여 전수 검사를 한번에 행할 수 있다. 검사의 결과 불합격인 개소에 대해서는 NG 마킹을 행한다(S503).

최후에, 도 27에 나타낸 바와 같이, 모재가 되는 기판을, 다이서 (dicer) 등을 이용하여 개개의 이중액정소자(1FG)로 잘라나누고(S504), 단품의 검사공정(S505)를 거친 후에 출하한다(S507). 또한, 단품의 검사에 있어서 불합격으로 된 소자는, 폐기 또는 수리하든지, 또는 재생공정으로 옮긴다(S506).

또한, 조끼리를 적층시키는 때, 도 26에 나타낸 실(seal)재(71)의 대신에, 도 28에 나타낸 바와 같이, 광속이 통과하는 원형영역을 둘러싸도록 일부 열린 상태로 마련된 실(seal)재(71A)를 개재시켜도 좋다. 이 경우는, 실(seal)재(71A)의 내측에 접착제(72)를 마련하고, 이 접착제(72)에 의해 조끼리를 접착시킨다. 도 28의 예에서는, 조끼리를 적층시키는 작업을 대기 중에서 행할 수 있기 때문에, 생산효율이 높다고 하는 이점이 있다.

이상과 같은 제조방법에 의하면, 각 단자 또는 전극의 형성, 및 액정의 주입공정 등이, 개개의 소자로 잘라나누기 전의 모재의 상태로 모두 행해지지 때문에, 생산효율이 비상하게 높고, 코스트도 대폭으로 저감할 수 있다. 또한, 생산규모의 확대에도 용이하게 대응가능이다.

특히, 적층시킨 두 개의 액정소자가, 별도로 만들어진 것은 아닌 동일 공정으로 제조되어, 한 쪽을 뒤집어 90도 회전시키는 것만으로 좋기 때문에, 전체의 생 산효율은 크게 향상한다.

또한, 액정을 주입/밀봉시킨 후에 행하여지는 검사공정도, 모재의 상태에서 일제히 행하기 때문에, 산업상 극히 유용이다.

다음에, 본 발명의 실시형태(7)에 대해서 도 29에 기초하여 설명한다. 도 29의 예는, 상술의 이중셀 구조의 액정소자(1FG)에 대해, 광학줌 계를 구성한 때에 광속이 통과하는 영역 (센터포인트전극(22)가 마련된 원형 영역)의 외측으로 차광부 (32a)를 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 각 단자(61A) 내지 (61C)의 부분은 제외하고 있다. 차광부 (32a)는 적절한 수단에 의해 형성할 수 있고, 예를 들면 기판(32)의 표면 및 단면에 측색계의 도막을 마련하는 방법 및, 액정소자(1F)와 액정소자(1G)를 적층시키는 때의 실(seal)재에 흑색안료를 혼합하는 방법 등을 적절히 사용할 수 있다.

이 실시형태(7)에 의하면, 차광부 (32a)에 의하여 소자 외부로부터의 난반사(특히, 기판(32)의 단면으로부터 면방향으로 입사하는 광)가 차단되기 때문에, 양호한 상을 유지할 수 있다. 또한, 이 실시형태(7)에 있어서의 차광부 (32a)는 상술의 실시형태(1) 내지 (5)에 관한 액정소자에 대하여 적용할 수 있다.

또한, 도 29의 예에서는, 기판(32)의 네 모서리를 경사지게 커트하고 있다. 이와 같이 하면, 다른 렌즈의 외형상(환형상)에 가깝게 되기 때문에, 렌즈계 전체를 보다 작게 할 수 있어 바람직하다. 또한, 커트한 부분 만큼 소자를 경량화할 수 있다는 이점도 있다.

본 발명의 액정소자는, 소정의 굴절율 분포를 형성하는 것이 가능하기 때문에, 광학줌 계로 배설한 경우에 렌즈의 구동이 불필요로 되어, 또는 최소한의 구동에서 그치기 때문에, 종래에 없는 소형/박형의 광학 줌 기능을 제공할 수 있고, 특히 휴대전화기 등의 초소형 카메라용으로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전압인가 시에 전기 액정의 배향 상태가 전기 광축을 중심으로서 동심상으로 변화하도록 구성하여 되는 액정 소자.
광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 전극의 적어도 하나에는 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위를, 전극상을 동심원상으로 나눈 때의 반경 방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 둘 다를 변화시킨 배치패턴으로 형성하고, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성하여 되는 액정소자.
광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 전극의 적어도 하나에는 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위를, 전극상을 동심원상으 로 나눈 때의 반경방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 둘 다를 변화시킨 배치패턴으로 형성하고, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성함과 함께, 상이한 전압을 인가하는 복수개의 선상 전극을 전기 동심원 상으로 변화하는 배치 패턴을 따라 소정의 간격으로 환상으로 배설한 액정소자.
상기 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 복수의 비전극 부위의 배치간격은, 전극상의 동심원 상으로 나누어진 각 영역 내에 있어서 불규칙인 것을 특징으로 하는 액정소자.
상기 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 비전극 부위의 형상이 원형 또는 피트(pit)형인 것을 특징으로 하는 액정소자.
광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 액정소자이어서, 액정과, 전기 액정을 사이에 두고 대향하는 복수의 전극을 구비하고, 전기 복수의 전극의 적어도 하나에는, 상이한 전압을 인가하는 복수개의 선상 전극을 전기 광축을 중심으로 하여 동심상으로 소정의 간격으로 배설하고, 전기 복수개의 선상 전극에 전압을 인가한 때에 전기 선상 전극이 배설되어 있는 전기 전극이 저항막으로서 작용하여, 전기 복수개의 선상 전극의 사이에서 전압강하를 발생시켜, 전기 액정의 배향 상태가 전기 광축을 중심으로서 동심상으로 변화하도록 구성하여 되는 액정소자.
상기 제 6항에 있어서, 복수개의 선상 전극이 배설되는 전극은, 상이한 저항치를 갖는 복수의 영역으로부터 구성되는 것을 특징으로 하는 액정소자.
상기 제 1 내지 제 3, 제 6, 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 광학줌 계를 구성한 때에 광속이 통과하는 영역의 외측을 차광하는 것을 특징으로 하는 액정소자.
두께 방향으로 적층한 두 개의 액정소자로부터 되고, 광축 상에 렌즈와 함께 배치하여 광학줌 계를 구성하고, 전압을 인가하는 것에 의해 굴절율 분포를 형성하여 광학 줌 기능을 발휘하는 이중 셀 구조의 액정소자에 있어서, 전기 각각의 액정 소자는, 한 쪽에 공통 전극이, 다른 쪽에 세그멘트 전극이 형성된 한 쌍의 기판과, 전기 한 쌍의 기판에 끼워진 액정을 구비하고, 전기 세그멘트 전극에는, 전극재가 존재하지 않는 복수의 비전극 부위가, 전기 세그멘트 전극상을 동심원상으로 나눈 때의 반경방향을 따라 크기 또는 배치간격 또는 둘 다를 변화시킨 배치패턴으로 형성되어, 전기 비전극 부위의 내측에서는 전압인가 시에 액정이 불균일하게 배향하도록 구성되어, 전기 한 쌍의 기판의 각각에는 두께방향으로 복수의 구멍이 뚫림과 함께 전기 구멍에는 전기 공통 전극 및 세그멘트 전극의 어느 것에 접속되는 단자 가 마련되고, 전기 한 쌍의 기판의 한 편에는 액정을 주입하기 위한 주입구가 형성되어 되는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 9항에 있어서, 전압의 비인가 시에 있어서의 액정의 배향 방향이 두 개의 액정소자에서 직교하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 9항에 있어서, 기판이 사각형상으로 형성되어, 전기 기판의 광속이 통과하는 원형 영역을 따라 액정이 실(seal)되어, 전기 원형영역 이외의 코너부 부근에, 액정의 주입구 및 단자가 마련되는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 10항에 있어서, 기판이 사각형상으로 형성되고, 전기 기판의 광속이 통과하는 원형 영역을 따라 액정이 실(seal)되어, 전기 원형영역 이외의 코너부 부근에, 액정의 주입구 및 단자가 마련되는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 9 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 적층한 각각의 액정소자의 공통 전극에 접속되는 단자끼리, 한쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리, 및 다른 쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리가 두께 방향 으로 서로 접속되어, 이중 셀 구조의 액정소자의 외측으로 위치하는 하나의 기판이 마련된 단자에 각각 집약되는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 12항에 있어서, 적층한 각각의 액정소자의 공통 전극에 접속되는 단자끼리, 한쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리 및 다른 쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자끼리가 두께 방향으로 서로 접속되어, 이중 셀 구조의 액정소자의 최외측인 하나의 기판에 마련된 단자에 각각 집약되는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 14항에 있어서, 한쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자와, 다른 쪽의 액정소자의 세그멘트 전극에 접속되는 단자가, 사각형상의 기판의 대각으로 위치하는 코너부 부근에 마련되고, 공통 전극에 접속되는 단자와 액정의 주입구가 남은 코너부 부근에 마련되는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 9 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 광학줌 계를 구성한 때에 광속이 통과하는 영역의 외측을 차광하는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자.
상기 제 15항에 있어서, 모재 (母材)가 되는 기판에 대해, 다수개의 액정소 자에 대응하는 단자 및 주입구를 마련하는 공정과, 세그멘트 전극을 형성하는 공정과, 전기의 단자, 주입구 및 세그멘트 전극을 형성한 기판에 대해, 대향하는 위치에 단자를 마련함과 함께 공통 전극을 형성한 별도의 기판을 조합시키는 공정과, 조합시킨 후에 주입구로부터 액정을 주입하는 공정과, 전기 각 공정을 거쳐 제조되는 다수개의 액정소자가 배열한 조(組)에 대해, 유사한 각 공정을 거쳐 얻어지는 별도의 조를 뒤집기 및 90도 회전시킨 상에서 적층시키는 공정과, 각각의 이중 셀 구조의 액정 소자로 잘라나누는 공정을 포함하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법.
상기 제 15항에 있어서, 모재 (母材)가 되는 기판에 대해, 다수개의 액정소자에 대응하는 단자를 마련하는 공정과, 세그멘트 전극을 형성하는 공정과, 전기의 단자 및 세그멘트 전극을 형성한 기판에 대해, 대향하는 위치에 단자 및 주입구를 마련함과 함께 공통 전극을 형성한 별도의 기판을 조합시키는 공정과, 조합한 후에 주입구로부터 액정을 주입하는 공정과, 전기 각 공정을 거쳐 제조되는 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대해, 유사한 각 공정을 거쳐 얻어지는 별도의 조를 뒤집기 및 90도 회전시킨 상에서 적층시키는 공정과, 각각의 이중 셀 구조의 액정 소자로 잘라나누는 공정을 포함하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법.
상기 제 17 또는 제 18항에 있어서, 기판의 표면에는, 각각의 단자에 공통하여 접속되는 검사용의 배선을 형성하고, 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대하여 별도의 조를 적층시키는 공정 이전에, 또는 개개의 이중 셀 구조의 액정소자로 잘라나누는 공정의 이전의 어느 쪽 또는 양쪽의 시점에서 전기 배선을 이용하여 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법.
상기 제 17 또는 제 18항에 있어서, 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대하여 별도의 조를 적층시키는 때에, 진공 중에서, 광속이 통과하는 원형영역을 둘러싸도록 폐쇄된 상태에서 마련되는 실(seal) 재를 매개하여 적층시키는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법.
상기 제 17 또는 제 18항에 있어서, 다수개의 액정소자가 배열한 조에 대하여 별도의 조를 적층시키는 때에, 대기 중에서, 광속이 통과하는 원형영역을 둘러싸도록 일부 열려진 상태에서 마련되는 실(seal) 재와 전기 실(seal) 재의 내측에 마련되는 접착제를 매개하여 적층시키는 것을 특징으로 하는 이중 셀 구조의 액정소자의 제조방법.