KR20120120409A - Liquid crystal optical element having multilayer structure, and method for manufacturing the liquid crystal optical element - Google Patents
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Abstract
가공을 용이하게 할 수 있는 동시에, 액정의 충전량 및 충분한 광학적 거리(L)를 확보하고, 응답속도와 빛 투과율을 향상할 수 있는 다층구조 액정 광학 소자 및 그 제조방법을 제공한다. 다층구조 액정 광학 소자(100)는, 세그먼트 전극이 형성된 기판(10a)과 전극이 형성되지 않은 기판(10b)과의 사이로 액정(40)이 봉입되는 제 1의 단소자(10)와, 전극이 형성되지 않은 기판(20a)과 공통 전극이 형성된 기판(20b)과의 사이로 액정(40)이 봉입되는 제 2의 단소자(20)와, 전극이 형성되지 않은 기판(30a, 30b)의 사이로 액정(40)이 봉입되는 제 3의 단소자(30)를 갖추고, 제 1의 단소자(10)와 제 2의 단소자(20)의 사이로 제 3의 단소자(30)가 4개 배치되어 적층하여 이루어진다. 또, 제 1의 단소자(10) 및 위 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과, 제 2의 단소자(20) 및 아래 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치된다.Provided are a multi-layered liquid crystal optical element and a method for manufacturing the same, which can facilitate processing, ensure a filling amount of liquid crystal and a sufficient optical distance L, and improve response speed and light transmittance. The multi-layered liquid crystal optical device 100 includes a first single element 10 in which a liquid crystal 40 is enclosed between a substrate 10a on which a segment electrode is formed and a substrate 10b on which an electrode is not formed, and an electrode. Liquid crystal between the second single element 20 in which the liquid crystal 40 is enclosed between the substrate 20a which is not formed and the substrate 20b in which the common electrode is formed, and the substrates 30a and 30b in which the electrode is not formed. A third single element 30 having 40 is encapsulated, and four third single elements 30 are disposed between the first single element 10 and the second single element 20 to be stacked. It is done by In addition, the alignment direction of the liquid crystals of the first single element 10 and the upper two third single elements 30 and the second single element 20 and the lower two third single elements 30 It is arrange | positioned so that it may mutually orthogonally cross with the orientation direction of a liquid crystal.
Description
본 발명은, 세그먼트 전극이 형성된 기판과 공통 전극이 형성된 기판과의 사이에, 복수의 액정층을 갖는 다층구조 액정 광학 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer structure liquid crystal optical element having a plurality of liquid crystal layers between a substrate on which a segment electrode is formed and a substrate on which a common electrode is formed, and a method of manufacturing the same.
종래, 전극을 형성한 기판 사이로 액정을 끼워 형성되는 여러 액정 광학 소자가 알려져 있다. 예를 들어, 정보기록매체로써 CD, DVD 등의 각종 광디스크 장치가 있지만, 이 광디스크 장치들은, 회전하는 것에 의한 두께 어긋남이나 휨 등으로 인해, 수차(집광 스폿의 일그러짐)가 생기기 때문에, 이 수차를 보정하여 기록?재생의 정도를 확보할 필요가 있다. 그 때문에, 동심원의 링모양으로 전극을 형성한 기판으로, 액정을 끼워넣은 액정 수차보정 소자가 이용되고, 이것에 의해, 광속의 중앙부와 외연부에서, 다른 위상제어를 행하고 있다(특허문헌 1).Background Art Conventionally, various liquid crystal optical elements in which a liquid crystal is sandwiched between substrates on which electrodes are formed are known. For example, as an information recording medium, there are various optical disk devices such as CD and DVD. However, these optical disk devices have aberrations (distortion of condensation spots) due to thickness deviation or warpage caused by rotation. It is necessary to correct the recording and reproduction degree by correcting it. Therefore, a liquid crystal aberration correction element in which a liquid crystal is embedded is used as a substrate on which electrodes are formed in a concentric ring shape, thereby performing different phase control at the center portion and the outer edge portion of the luminous flux (Patent Document 1). .
종래의 액정 광학 소자에서는, 액정의 분자배열상태를 전기적으로 제어하고, 그로 인해, 빛에 대한 굴절률 등의 성질을 변화시킨다. 이차원적 혹은 삼차원적으로 굴절률의 분포를 변화제어하는 것에 의해, 각 광로에 있어서의 위상지연량이나 광로의 굴절상태를 제어할 수 있기 때문에, 전자적으로 집점을 가변할 수 있는 액정렌즈나 액정 수차보정 소자 등의, 광학 소자로써 유익한 기능 소자이다. 그러나, 실제로 응용하기에 유용한 빛의 굴절효과를 최대한으로 끌어내기 위해서는, 액정 광학셀의 대응하는 양 배향막 사이로, 광로를 따라 충분한 양의 액정을 보유할 필요가 있으며, 이 때문에 액정층의 두께(양 배향막의 사이)는, 통상의 액정표시셀이 수μm 정도인 것에 대하여, 30~100μm 정도로 대단히 두껍게 할 필요가 있다.In a conventional liquid crystal optical element, the molecular alignment state of the liquid crystal is electrically controlled, thereby changing properties such as refractive index with respect to light. By controlling the distribution of the refractive index in two or three dimensions, the amount of phase delay in each optical path and the refractive state of the optical path can be controlled. Therefore, a liquid crystal lens or liquid crystal aberration correction capable of electronically varying the focus point can be controlled. It is a functional element useful as an optical element, such as an element. However, in order to maximize the refraction effect of light useful for practical application, it is necessary to hold a sufficient amount of liquid crystals along the optical path between the corresponding both alignment films of the liquid crystal optical cell, which is why Between the alignment film), it is necessary to make it very thick about 30-100 micrometers with respect to a normal liquid crystal display cell being about several micrometers.
또, 액정의 대응속도는, 액정층의 두께(양 배향막의 사이)의 2승에 반비례하는 것이 알려져 있으며, 이렇게 두꺼운 액정 광학셀의 경우에는, 응답 시간은 수 100ms~수분이 된다. 즉, 종래의 많은 액정 광학 소자는, 응답속도가 늦다는 문제점이 있었다.Moreover, it is known that the response speed of a liquid crystal is inversely proportional to the square of the thickness (between both alignment films) of a liquid crystal layer, and in the case of such a thick liquid crystal optical cell, response time is several 100 ms-several minutes. That is, many conventional liquid crystal optical elements have a problem that the response speed is slow.
기기를 제어할 때에 응답속도가 늦다는 것은, 액정 광학 소자를 이용하는 집점가변 렌즈기능이나 수차보정기능에 있어서 큰 제약이 있으며, 실용화로의 과제였다.The slow response time when controlling the device has great limitations in the focus variable lens function and the aberration correction function using the liquid crystal optical element, and has been a problem for practical use.
최근 몇 년간, 액정렌즈의 파워 및 응답속도를 개선하기 위해, 2층의 액정층을 갖는 광학 소자가 제안되었다(특허문헌 2).In recent years, in order to improve the power and response speed of a liquid crystal lens, the optical element which has two liquid crystal layers was proposed (patent document 2).
특허문헌 2에 기재된 광학 소자는, 2층의 액정층을 갖는 2개의 액정셀을 겹쳐 2층 구조로 구성한 것이다. 각 액정셀에 있어서, 액정층은 투명유리층(절연층)에 의해 2층으로 분할되어 있다. 이 경우, 2개의 액정셀의 접속면에 전극이 존재한다.The optical element of patent document 2 superimposes two liquid crystal cells which have two liquid crystal layers, and is comprised by 2-layer structure. In each liquid crystal cell, the liquid crystal layer is divided into two layers by a transparent glass layer (insulating layer). In this case, an electrode exists in the connection surface of two liquid crystal cells.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 액정 광학 소자는, 상술한 바와 같이, 응용상 필요한 굴절률 변화를 얻기 위해서는, 두꺼운 액정층을 투과시켜 충분한 광학적 거리(L)를 확보할 필요가 있다.However, the liquid crystal optical element described in Patent Document 1, as described above, needs to secure a sufficient optical distance L by transmitting a thick liquid crystal layer in order to obtain a refractive index change necessary for an application.
일반적으로, 액정층이 두꺼워지면 응답시간은 액정층의 두께(양 배향막의 사이)의 이승에 비례하여 늦어지는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 액정층의 두께를 두껍게 하면 응답속도가 저하하는 문제점이 있으며, 실용화에 과제가 있었다.In general, it is known that when the liquid crystal layer becomes thick, the response time is delayed in proportion to the square of the thickness (between the two alignment films) of the liquid crystal layer. Therefore, when the thickness of the liquid crystal layer is thickened, there is a problem that the response speed is lowered, and there is a problem in practical use.
또, 특허문헌 2는, 액정렌즈파워의 증대, 응답속도의 개선이 한정적이며, 렌즈파워를 보다 크게, 또 응답속도를 빠르게 하기 위해, 다층의 액정으로 할 필요가 있다. 그러나, 다층의 액정층으로 할 경우, 중간의 투명유리층이 두껍기 때문에, 액정소자가 두꺼워진다. 그 때문에, 응답속도가 저하하고, 높은 인가전압이 필요하게 된다.In addition, Patent Literature 2 is limited in increasing the liquid crystal lens power and improving the response speed. In order to make the lens power larger and the response speed faster, it is necessary to use a multilayer liquid crystal. However, when a multilayer liquid crystal layer is used, since the intermediate transparent glass layer is thick, the liquid crystal element becomes thick. Therefore, the response speed is lowered and a high applied voltage is required.
또, 액정소자를 얇게 하기 위해, 얇은 투명유리층을 이용할 경우, 제조공정에 있어서, 핸들링, 세척, 가공, 소성 등이 어렵다.Moreover, in order to make a liquid crystal element thin, when a thin transparent glass layer is used, handling, washing, processing, baking, etc. are difficult in a manufacturing process.
또, 2개의 액정셀을 겹쳐 2층 구조로 할 경우는, 2개의 액정셀의 접속 측의 기판에 ITO막, 고저항막, 배향막이 존재하기 때문에, 빛의 투과율이 저하한다는 문제점이 있었다. 또, 2중 구조로 할 경우는, 전극의 수가 많아지고, 각 전극으로 접속하는 단자의 배치가 복잡하게 되는 결점이 있었다.In addition, when two liquid crystal cells are overlapped to form a two-layer structure, the ITO film, the high resistance film, and the alignment film exist on the substrate on the connection side of the two liquid crystal cells. Moreover, when it is set as a double structure, there existed a fault that the number of electrodes increased and the arrangement | positioning of the terminal connected to each electrode becomes complicated.
그런 까닭으로, 본 발명은, 한쪽의 기판에 전극을 갖는 액정셀의 단소자와, 양쪽의 기판에 전극을 갖지 않는 복수의 액정셀의 단소자를 형성한 후, 액정셀의 단소자의 접착하는 쪽의 기판을 소정의 두께로 연마하여 적층하는 것에 의해, 가공을 용이하게 할 수 있는 동시에, 액정의 충전량 및 충분한 광학적 거리(L)를 확보하고, 응답속도와 빛 투과율을 향상할 수 있는 다층구조 액정 광학 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in the present invention, after forming a single element of a liquid crystal cell having an electrode on one substrate and a single element of a plurality of liquid crystal cells having no electrode on both substrates, By polishing and laminating the substrate to a predetermined thickness, the processing can be facilitated, and the multi-layered liquid crystal optical can secure the filling amount of the liquid crystal and the sufficient optical distance L, and the response speed and the light transmittance can be improved. It is an object to provide an element and a method of manufacturing the same.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관계된 다층구조 액정 광학 소자는, 세그먼트 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정이 봉입되는 제 1의 단소자와, 공통 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정이 봉입되는 제 2의 단소자와, 전극이 형성되지 않은 2개의 기판 사이로 액정이 봉입되는 제 3의 단소자를 갖추고, 상기 제 1의 단소자와 제 2의 단소자 사이로 제 3의 단소자가 복수 배치되어 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the multilayer structure liquid crystal optical element which concerns on this invention is the 1st single element by which a liquid crystal is enclosed between the board | substrate with a segment electrode, and the board | substrate with no electrode, the board | substrate with a common electrode, A second single element in which liquid crystal is enclosed between a substrate on which no electrode is formed, and a third single element in which liquid crystal is enclosed between two substrates on which no electrode is formed; A plurality of third single elements are arranged and stacked between the single elements.
예를 들어, 상기 다층구조 액정 광학 소자에 있어서, 상기 전극이 형성되지 않은 기판은, 상기 액정이 봉입된 상태로 얇게 가공되어 이루어진다.For example, in the multi-layered liquid crystal optical element, the substrate on which the electrode is not formed is processed thinly in a state where the liquid crystal is enclosed.
또 예를 들어, 상기 다층구조 액정 광학 소자에 있어서, 상기 제 1의 단소자 및 상기 제 3의 단소자의 일부의 액정의 배향방향과, 상기 제 2의 단소자 및 다른 상기 제 3의 단소자의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치된다.For example, in the said multilayer structure liquid crystal optical element, the orientation direction of the liquid crystal of a part of said 1st single element and the said 3rd single element, and the liquid crystal of the said 2nd single element and the said 3rd single element Are arranged to be orthogonal to each other.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관계된 다층구조 액정 광학 소자의 제조방법은, 세그먼트 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정을 봉입한 후, 전극이 형성되지 않은 기판을 얇게 가공하여 제 1의 단소자를 형성하는 제 1의 단소자 형성공정과, 공통 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정을 봉입한 후, 전극이 형성되지 않은 기판을 얇게 가공하여 제 2의 단소자를 형성하는 제 2의 단소자 형성공정과, 전극이 형성되지 않은 2개의 기판 사이로 액정을 봉입한 후, 2개의 기판을 얇게 가공하여 제 3의 단소자를 형성하는 제 3의 단소자 형성공정과, 상기 제 1의 단소자와 제 2의 단소자의 사이로 상기 제 3의 단소자를 복수 배치하여 적층하는 적층공정을 갖춘 것을 특징으로 한다.Moreover, in order to solve the said subject, the manufacturing method of the multilayer structure liquid crystal optical element which concerns on this invention is a board | substrate with which an electrode was not formed after sealing a liquid crystal between the board | substrate with a segment electrode, and the board | substrate with which an electrode is not formed. The first single element forming step of forming a first single element by thinly processing the liquid crystal, and encapsulating the liquid crystal between the substrate on which the common electrode is formed and the substrate on which the electrode is not formed, and then thinly processing the substrate on which the electrode is not formed. The second end device forming step of forming a second end element, and the third end of forming a third end element by thinly processing the two substrates after encapsulating the liquid crystal between two substrates on which no electrode is formed. An element forming step and a laminating step of laminating and stacking a plurality of third single elements between the first single element and the second single element are provided.
예를 들어, 상기 액정은, 적하법을 이용하여 봉입된다. 또 예를 들어, 상기 다층구조 액정 광학 소자의 제조방법에 있어서, 상기 적층공정에 있어서, 상기 제 1의 단소자 및 상기 제 3의 단소자의 일부의 액정의 배향방향과, 상기 제 2의 단소자 및 다른 상기 제 3의 단소자의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치된다.For example, the liquid crystal is sealed using the dropping method. For example, in the manufacturing method of the said multilayer structure liquid crystal optical element, in the said lamination process, the orientation direction of the liquid crystal of a part of the said 1st single element and the said 3rd single element, and the said 2nd single element And orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal of the other third single element.
본 발명에 관계된 다층구조 액정 광학 소자 및 다층구조 액정 광학 소자의 제조방법에 의하면, 세그먼트 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정을 봉입한 후, 전극이 형성되지 않은 기판을 얇게 가공하여 제 1의 단소자를 형성하고, 공통 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정을 봉입한 후, 전극이 형성되지 않은 기판을 얇게 가공하여 제 2의 단소자를 형성하고, 전극이 형성되지 않은 2개의 기판의 사이로 액정을 봉입한 후, 2개의 기판을 얇게 가공하여 제 3의 단소자를 형성하고, 제 1의 단소자와 제 2의 단소자의 사이로 제 3의 단소자를 복수 배치하여 적층하는 것으로, 가공을 용이하게 할 수 있는 동시에, 액정의 충전량 및 충분한 광학적 거리(L)를 확보하여, 응답속도와 빛 투과율을 향상할 수 있다.According to the method for manufacturing a multilayer structure liquid crystal optical element and the multilayer structure liquid crystal optical element according to the present invention, after enclosing a liquid crystal between a substrate on which a segment electrode is formed and a substrate on which no electrode is formed, the substrate on which the electrode is not formed is made thin. Processing to form a first single element, encapsulating the liquid crystal between the substrate on which the common electrode is formed and the substrate on which the electrode is not formed, and then processing the substrate on which the electrode is not formed thinly to form a second single element, and After encapsulating the liquid crystal between the two unformed substrates, the two substrates are thinly processed to form a third single element, and a plurality of third single elements are disposed between the first single element and the second single element. By laminating, the processing can be facilitated, and the filling amount of the liquid crystal and the sufficient optical distance L can be ensured, thereby improving the response speed and the light transmittance. The.
또, 전극이 형성되지 않은 기판은, 액정을 봉입한 상태에서 얇게 가공되어 이루어지기 때문에, 액정을 봉입할 때에 기판의 변형(휨)을 방지할 수 있고, 균일한 광학특성을 얻을 수 있다. 또, 기판을 얇게 가공할 때, 기판은 휘지 않고, 평탄한 면으로 가공할 수 있다.Moreover, since the board | substrate with which an electrode is not formed is processed thin in the state which enclosed the liquid crystal, the deformation | transformation (curvature) of a board | substrate can be prevented at the time of encapsulating a liquid crystal, and uniform optical characteristic can be obtained. Moreover, when processing a board | substrate thin, a board | substrate can be processed to a flat surface without bending.
또, 액정은, 적하법을 이용하여 봉입되는 것으로, 적하량과 스페이스 체적의 들쭉날쭉함은, 기판의 조합 시에 봉인재의 확대 범위로 억제할 수 있고, 얇게 가공할 때, 종래의 옆에서부터 주입하여 밀봉하는 구조에 비해 밀봉부의 피해가 없고, 스트레스를 받지 않는 이점이 있다.In addition, the liquid crystal is encapsulated using the dropping method, and the jaggedness of the dropping amount and the space volume can be suppressed in the enlarged range of the sealing material at the time of the combination of the substrates. Compared with the sealing structure, there is no damage of the sealing portion and there is an advantage of not being stressed.
또, 제 1의 단소자 및 제 3의 단소자의 일부의 액정의 배향방향과, 제 2의 단소자 및 다른 제 3의 단소자의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치되는 것으로, 종래의 2중 액정렌즈보다 전극층(ITO층), 고저항막층이 적고, 빛 투과율이 대폭 향상할 수 있다.Moreover, it is arrange | positioned so that it may orthogonally cross with the alignment direction of the liquid crystal of a part of a 1st single element and a 3rd single element, and the alignment direction of the liquid crystal of a 2nd single element and another 3rd single element, and is a conventional double The electrode layer (ITO layer) and the high resistance film layer are smaller than the liquid crystal lens, and the light transmittance can be significantly improved.
또, 종래의 2중 액정렌즈보다 전극의 수가 적기 때문에, 구조가 단순하고, 제조가 용이하게 되며, 제조 비용을 삭감할 수 있다.Moreover, since the number of electrodes is smaller than the conventional double liquid crystal lens, a structure is simple, manufacture becomes easy, and manufacturing cost can be reduced.
또, 액정셀의 단소자로부터 구성하는 것으로, 종래의 2중 액정렌즈에 비해, 다층구조로 할 때에 얼라이먼트가 불필요하기 때문에, 조립이 용이하게 된다.Moreover, since it is comprised from the single element of a liquid crystal cell, compared with the conventional double liquid crystal lens, since an alignment is unnecessary when it is set as a multilayer structure, assembly becomes easy.
도 1은 실시형태의 다층구조 액정 광학 소자(100)의 구성을 도시하는 분해도,
도 2는 다층구조 액정 광학 소자(100)의 구성을 도시하는 A-A 단면도,
도 3은 다층구조 액정 광학 소자(100) 제조방법을 도시하는 플로 차트,
도 4는 제 1의 단소자(10)의 연마 전후의 상태를 도시하는 단면도,
도 5는 제 2의 단소자(20)의 연마 전후의 상태를 도시하는 단면도, 및
도 6은 제 3의 단소자(30)의 연마 전후의 상태를 도시하는 단면도이다.1 is an exploded view showing the configuration of a multi-layered liquid crystal
2 is a cross-sectional view taken along AA showing the structure of a multilayer liquid crystal
3 is a flowchart showing a method of manufacturing a multilayer structure liquid crystal
4 is a cross-sectional view showing a state before and after polishing of the first
5 is a sectional view showing a state before and after polishing of the second
6 is a cross-sectional view showing a state before and after polishing of the third single-
본 발명에 관계된 다층구조 액정 광학 소자 및 그 제조방법을 실시하기 위한 가장 좋은 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION The best form for implementing the multilayered structure liquid crystal optical element which concerns on this invention, and its manufacturing method is demonstrated with reference to drawings.
도 1은 제 1의 실시형태의 다층구조 액정 광학 소자(100)의 구성을 도시하는 분해도이다. 도 2는 다층구조 액정 광학 소자(100)의 구성을 도시하는 A-A 단면도이다.FIG. 1: is an exploded view which shows the structure of the multilayered liquid crystal
도 1, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 다층구조 액정 광학 소자(100)는, 제 1의 단소자(10)와, 제 2의 단소자(20)와, 복수(이 예에서는 4개)의 제 3의 단소자(30)를 갖추고, 제 1의 단소자(10)와 제 2의 단소자(20)의 사이로 제 3의 단소자(30)가 4개 배치되어 적층하여 구성된다. 또, 제 1의 단소자 및 위의 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과, 제 2의 단소자(20) 및 아래의 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the multi-layered liquid crystal
제 1의 단소자(10)는, 세그먼트 전극으로서의 제 1의 구동 전극(11) 및 제 2의 구동 전극(12)이 형성된 기판(10a)과, 전극이 형성되지 않은 기판(10b)과, 기판(10a)과 기판(10b)과의 사이로 봉입된 액정(40)과, 봉인재(50)로부터 구성되어 있다. 기판(10a)은, 두께 300μm의 투명유리기판이다. 기판(10b)은, 두께 30μm의 투명유리기판이다. 또, 액정(40)은 봉인재(50)에 의해 안쪽으로 봉입되어 있다.The 1st
또, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 위 기판(10a)의 중심부에 원형의 제 2의 구동 전극(12)이 배치되고, 그 주변에 제 1의 구동 전극(11)이 배치된다. 제 1의 구동 전극(11)은, 제 1의 구동 단자(V1)에 접속된다. 또, 제 2의 구동 전극(12)은, 제 2의 구동 단자(V2)에 접속된다. 제 1의 구동 전극(11) 및 제 2의 구동 전극(12)으로 다른 전압을 인가하는 것으로 렌즈로써 이용할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, a circular
제 2의 단소자(20)는, 전극이 형성되지 않은 기판(20a)과, 중앙부에 원형의 공통 전극(21)이 형성된 기판(20b)과, 기판(20a)과 기판(20b)과의 사이로 봉입된 액정(40)과, 봉인재(50)로부터 구성되어 있다. 기판(20a)은, 두께 30μm의 투명유리기판이다. 기판(20b)은, 두께 300μm의 투명유리기판이다. 액정(40)은 봉인재(50)에 의해 안쪽으로 봉입되어 있다. 또, 기판(20b)의 두께방향으로 구멍이 뚫리고, 이 구멍에는 공통 전극(21)으로 접속하기 위한 어스 단자(V0)가 설치되어 있다(도 2 참조).The second
제 3의 단소자(30)는, 전극이 형성되지 않은 기판(30a, 30b)과, 기판(30a)과 기판(30b)과의 사이로 봉입된 액정(40)과, 봉인재(50)로부터 구성되어 있다. 기판(30a, 30b)은, 두께 30μm의 투명유리기판이다. 액정(40)은 봉인재(50)에 의해 안쪽으로 봉입되어 있다.The third
또, 이 예의 경우는, 각 액정층의 두께는, 10~30μm이다. 액정(40)은, 예를 들어 전압 인가 시에, 분자의 긴 축이 전기장 방향으로 향하는 유전율 이방성이 정의 네마틱 액정(Np 액정)이다.In addition, in this case, the thickness of each liquid crystal layer is 10-30 micrometers. The
여기서, 공통 전극(21), 제 1의 구동 전극(11) 및 제 2의 구동 전극(12)과 액정(40)과의 사이에, 일반적으로 설치되는 배향막, 투명절연층이나, 기판(10a)에 설치되는 반사방지막 등은 도시를 생략하고 있다.Here, the alignment film, the transparent insulating layer, and the board |
이하, 도 3~도 6을 참조하여, 본 발명의 다층구조 액정 광학 소자(100)의 제조방법을 설명한다. 도 4~도 6에는, 1개의 액정셀만을 도시하고 있다.Hereinafter, the manufacturing method of the multilayer structure liquid crystal
도 3에서 도시하는 바와 같이, 다층구조 액정 광학 소자(100)를 제조할 때에, 먼저, 제 1의 단소자(10), 제 2의 단소자(20), 제 3의 단소자(30)를 각각 작성한다. 그리고, 제 1의 단소자(10)와 제 2의 단소자(20)의 사이로 제 3의 단소자(30)를 복수(4개) 설치하여 적층한다.As shown in FIG. 3, when manufacturing the multi-layer liquid crystal
예를 들어, 도 3 안의 스텝(S11~19)(제 1의 단소자 형성공정)과 같이, 제 1의 단소자(10)를 작성한다. 먼저, 위 기판(한 개의 소자의 경우, 기판(10a)이 된다)을 소정 치수로 가공한다(S11). 예를 들어, 두께 300μm의 시트모양 유리를 200×200㎜의 치수로 가공한다. 이 시트모양 유리에는 복수의 소자를 형성할 수 있다. 다음으로, 위 기판의 외측의 표면에 ITO막을 붙여, 전극을 형성한다(S12). 여기서, 에칭 등에 의한 정형화 처리를 행하여 소자마다 제 1의 구동 전극(11)과 제 2의 구동 전극(12)을 형성한다. 다음으로, 위 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 고저항막을 붙인다(S13). 또 배향막을 형성하여, 배향처리를 행한다(S14). 배향막은, 폴리이미드(PI: polyimide) 등의 액정 배향막이다. 배향처리한 후, 위 기판의 표면에 반사방지막(AR막)을 형성한다.For example, like the steps S11 to 19 (the first short element forming step) in FIG. 3, the first
또, 아래 기판(한 개의 소자의 경우, 기판(10b)이 된다)을 소정 치수로 가공한다(S15). 예를 들어, 두께 300μm의 시트모양 유리를 200×200㎜의 치수로 가공한다. 다음으로, 아래 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 배향막을 형성하고, 배향처리를 행한다(S16). 다음으로, 간극재를 혼입한 봉인재를 인쇄한다(S17). 여기서, 소자마다 각각 액정을 봉입하기 위한 봉인재를 링모양으로 인쇄한다.In addition, the lower substrate (in the case of one element, becomes the
다음으로, 액정적하장치를 이용하여 링모양의 봉인재의 내측에 액정을 적하한다(S18). 다음으로, 도 4(a)에서 도시하는 바와 같이, 위 기판과 아래 기판을 짜맞추어 셀을 구성한다(S19). 다음으로, 아래 기판을 두께 30μm으로 연마한다(S20). 즉, 아래 기판을 도 4(a) 안의 선(C)까지 얇게 한다. 이것에 의해, 도 4(b)에서 도시하는 바와 같은 제 1의 단소자(10)를 얻을 수 있다. 연마방법으로써는, 메커니컬법 또는 에칭법을 이용한다.Next, the liquid crystal is dripped inside the ring-shaped sealing material using a liquid crystal dropping device (S18). Next, as shown in Fig. 4A, the upper substrate and the lower substrate are assembled to form a cell (S19). Next, the lower substrate is polished to a thickness of 30 μm (S20). That is, the lower substrate is thinned up to the line C in Fig. 4A. Thereby, the 1st
또, 도 3 중 스텝(S21~29)(제 2의 단소자 형성공정)과 같이, 제 2의 단소자(20)를 형성한다. 먼저, 위 기판(한 개의 소자의 경우, 기판(20a)이 된다)을 소정 치수로 가공한다(S21). 예를 들어, 두께 300μm의 시트모양 유리를 200×200㎜의 치수로 가공한다. 다음으로, 위 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 배향막을 형성하고, 배향처리를 행한다(S22).In addition, as shown in steps S21 to 29 (second short element formation step) in FIG. 3, the second
또, 아래 기판(한 개의 소자의 경우, 기판(20b)이 된다)을 소정 치수로 가공한다(S24). 예를 들어, 두께 300μm의 시트모양 유리를 200×200㎜의 치수로 가공한다. 예를 들어, 아래 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 ITO막을 붙이고, 전극을 형성한다(S24). 여기서, 에칭 등에 의한 정형화 처리를 행하여 소자마다 공통 전극을 형성한다. 전극(20)을 형성하는 공정에 있어서, 기판(10)에 어스 단자(V0)를 설치한다. 다음으로, 아래 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 배향막을 형성하고, 배향처리를 행한다(S25). 다음으로, 간극재를 혼입한 봉인재를 인쇄한다(S26). 여기서, 소자마다 각각 액정을 봉입하기 위한 봉인재를 링모양으로 인쇄한다.Further, the lower substrate (in the case of one element, becomes the
다음으로, 액정적하장치를 이용하여 링모양의 봉인재의 내측으로 액정을 적하한다(S27). 다음으로, 도 5(a)에서 도시하는 바와 같이, 위 기판과 아래 기판을 짜맞추어 셀을 구성한다(S28). 다음으로, 위 기판을 두께 30μm으로 연마한다(S29). 즉, 아래 기판을 도 5(a) 안의 선(C)까지 얇게 한다. 이것에 의해, 도 5(b)에서 도시하는 바와 같은 제 2의 단소자(20)를 얻을 수 있다.Next, the liquid crystal is dripped inside the ring-shaped sealing material using a liquid crystal dropping device (S27). Next, as shown in Fig. 5A, the upper substrate and the lower substrate are assembled to form a cell (S28). Next, the substrate is polished to a thickness of 30 μm (S29). That is, the lower substrate is thinned up to the line C in Fig. 5A. Thereby, the 2nd
또, 도 3 중의 스텝(S31~38)(제 3의 단소자 형성공정)과 같이, 제 3의 단소자(20)를 작성한다. 먼저, 위 기판(한 개의 소자의 경우, 기판(30a)이 된다)을 소정 치수로 가공한다(S31). 예를 들어, 두께 300μm의 시트모양 유리를 200×200㎜의 치수로 가공한다. 다음으로, 위 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 배향막을 형성하고, 배향처리를 행한다(S32).Moreover, the 3rd
또, 아래 기판(한 개의 소자의 경우, 기판(30b)이 된다)을 소정 치수로 가공한다(S33). 예를 들어, 두께 300μm의 시트모양 유리를 200×200㎜의 치수로 가공한다. 다음으로, 아래 기판의 내측(액정을 충전하는 측)의 표면에 배향막을 형성하고, 배향처리를 행한다(S34). 다음으로, 간극재를 혼입한 봉인재를 인쇄한다(S35). 여기서, 소자마다 각각 액정을 봉입하기 위한 봉인재를 링모양으로 인쇄한다.In addition, the lower substrate (in the case of one element, becomes the
다음으로, 액정적하장치를 이용하여 링모양의 봉인재의 내측으로 액정을 적하한다(S36). 다음으로, 도 6(a)에서 도시하는 바와 같이, 위 기판과 아래 기판을 짜맞추워 셀을 구성한다(S37). 다음으로, 위 기판과 아래 기판을 각각 두께 30μm로 연마한다(S38). 즉, 위 기판과 아래 기판을 도 6(a) 안의 선(C)까지 얇게 한다. 이로 인해, 도 6(b)에서 도시하는 바와 같은 제 3의 단소자(30)를 얻을 수 있다.Next, the liquid crystal is dripped inside the ring-shaped sealing material using a liquid crystal dropping device (S36). Next, as shown in Fig. 6A, the upper substrate and the lower substrate are assembled to form a cell (S37). Next, the upper substrate and the lower substrate are polished to a thickness of 30 μm, respectively (S38). That is, the upper substrate and the lower substrate are thinned up to the line C in Fig. 6 (a). For this reason, the 3rd
다음으로, 1개의 제 1의 단소자(10)와 1개의 제 2의 단소자(20)의 사이로 4개의 제 3의 단소자(30)를 배치하여 적층한다(S41). 여기서, 빛의 편광, 무편광의 렌즈로 하기 때문에, 제 1의 단소자(10)와 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향은, 도 2 안의 화살표에서 도시하는 바와 같이 지면에 평행하는 방향(좌우방향)이다. 제 2의 단소자(20)와 아래 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향은, 도 2 안의 화살표에서 도시하는 바와 같이 지면에 수직하는 방향이다. 즉, 제 1의 단소자(10)와 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과, 제 2의 단소자(20)와 아래 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향은 서로 직교하도록 배치된다. 또, 각 소자의 사이는 광학접착제에 의해 접착된다.Next, four third
다음으로, 적층한 복수의 액정 소자를 갖는 조립품을 슬라이서 등을 이용하여 각각의 다층구조 액정 광학 소자(100)로 썰고, 즉 제품 사이즈로 절단한다(S42). 이로 인해, 도 1에서 도시하는 다층구조 액정 광학 소자(100)를 얻을 수 있다.Next, the granulated product having a plurality of stacked liquid crystal elements is cut into respective multilayer structure liquid crystal
이렇게 본 실시형태에 있어서는, 다층구조 액정 광학 소자(100)는, 세그먼트 전극이 형성된 기판(10a)과 전극이 형성되지 않은 기판(10b)과의 사이에 액정(40)이 충전된 제 1의 단소자(10)와, 전극이 형성되지 않은 기판(20a)과 공통 전극이 형성된 기판(20b)과의 사이에 액정(40)이 충전된 제 2의 단소자(20)와, 전극이 형성되지 않은 기판(30a, 30b)의 사이에 액정(40)이 충전된 제 3의 단소자(30)를 갖추고, 제 1의 단소자(10)와 제 2의 단소자(20)의 사이에 제 3의 단소자(30)가 복수(4개) 배치되어 적층하여 구성되어 있다. 각 단소자의 접착하는 측의 기판을 소정의 두께로 연마한 후, 적층한다.Thus, in this embodiment, the multilayer structure liquid crystal
다층구조 액정 광학 소자(100)를 제조할 때에, 먼저, 제 1의 단소자(10), 제 2의 단소자(20), 제 3의 단소자(30)를 각각 작성한다. 그리고, 제 1의 단소자(10)와 제 2의 단소자(20)의 사이에 제 3의 단소자(30)가 4개 배치되어 적층한다. 또, 제 1의 단소자(10) 및 위의 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과, 제 2의 단소자(20) 및 아래 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치된다.When manufacturing the multilayer structure liquid crystal
이로 인해, 가공을 용이하게 할 수 있는 동시에, 액정의 충전량 및 충분한 광학적 거리(L)를 확보하고, 응답속도와 빛 투과율을 향상할 수 있다.For this reason, while processing can be made easy, the filling amount of liquid crystal and sufficient optical distance L can be ensured, and a response speed and a light transmittance can be improved.
또, 전극이 형성되지 않은 기판은, 액정을 봉입한 상태에서 소정 두께로 얇게 가공되어 이루어지기 때문에, 액정을 봉입할 때에 기판의 변형(휨)을 방지할 수 있고, 균일한 광학특성을 얻을 수 있다. 또, 기판을 얇게 가공할 때, 가판은 휘지 않고, 평탄한 면으로 가공할 수 있다.Moreover, since the board | substrate with which the electrode is not formed is thinly processed to the predetermined thickness in the state which enclosed the liquid crystal, the deformation | transformation (bending) of a board | substrate can be prevented at the time of encapsulating a liquid crystal, and a uniform optical characteristic can be obtained. have. Moreover, when processing a board | substrate thin, a board | substrate can be processed into a flat surface without bending.
또, 제 1의 단소자(10) 및 제 3의 단소자(30)의 일부의 액정의 배향방향과, 제 2의 단소자(20) 및 다른 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향과는 서로 직교하도록 배치되는 것으로, 종래의 2중 액정렌즈보다 전극층(ITO막), 고저항막층이 적고, 빛 투과율이 대폭 향상될 수 있는 동시에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.Moreover, the orientation direction of the liquid crystal of one part of the 1st
또, 각 단소자의 셀 조립단계까지 비교적 두꺼운 유리 기판을 사용하기 때문에, 액정을 봉입할 때에 기판의 변형을 방지할 수 있고, 균일한 광학특성을 얻을 수 있다.In addition, since a relatively thick glass substrate is used up to the cell assembly step of each single element, deformation of the substrate can be prevented when the liquid crystal is encapsulated, and uniform optical characteristics can be obtained.
또, 종래의 2중 액정렌즈보다 전극의 수가 적기 때문에, 구조가 단순하고, 제조가 용이하게 되며, 제조 비용을 삭감할 수 있다.Moreover, since the number of electrodes is smaller than the conventional double liquid crystal lens, a structure is simple, manufacture becomes easy, and manufacturing cost can be reduced.
또, 단소자로부터 구성하는 것으로, 종래의 2중 액정렌즈에 비해, 다층구조로 할 때에 얼라이먼트가 불필요하기 때문에, 조립이 용이하게 된다.Moreover, since it is comprised from a single element, compared with the conventional double liquid crystal lens, since an alignment is unnecessary when it is set as a multilayered structure, assembly becomes easy.
기판(10a, 20b)에 설치한 전극 사이에 전압을 인가하는 것으로, 액정의 분자배향을 제어할 수 있고, 광학특성을 변화시킬 수 있다. 따라서 액정 광학 소자로서의, 응답시간을 단축할 수 있고, 빛 픽업에서의 기록?재생시에 생기는 수차를 보정하기 위해 사용하는 액정 수차보정 소자로써 실용화할 수 있게 된다.By applying a voltage between the electrodes provided on the
또한, 상술한 실시형태에 있어서는, 제 3의 단소자(30)의 개수를 4개로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 2개, 6개, 8개의 제 3의 단소자(30)를 사용하여 구성하도록 해도 좋다. 또, 특수한 렌즈로써, 제 3의 단소자(30)의 개수를 홀수, 예를 들어 1개, 3개, 5개 등으로 해도 좋다.In addition, in embodiment mentioned above, although the number of the 3rd single-
또, 상술한 실시형태에 있어서, 다층구조 액정 광학 소자(100)는, 제 1의 단소자(10) 측의 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향이 제 1의 단소자(10)와 같고, 제 2의 단소자(20) 측의 2개의 제 3의 단소자(30)의 액정의 배향방향이 제 2의 단소자(20)와 같다고 예를 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 인접하는 단소자의 액정의 배향방향을 서로 수직이 되도록 배치해도 좋다.Moreover, in the above-mentioned embodiment, in the multilayer structure liquid crystal
또, 상술한 다층구조 액정 광학 소자(100)의 제조방법에 있어서, 치수 200×200㎜의 시트모양 유리를 사용하고, 그 위에 복수의 소자를 형성하고, 최후에 제품 사이즈를 절단하는 예를 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.Moreover, in the manufacturing method of the multilayered structure liquid crystal
이 발병은, 휴대전화기, 휴대정보단말기(PDA), 디지털 기기 등에 있어서의 초소형 카메라에 내장되는, 오토포커스 기능이나 마이크로 매크로 절환기능을 갖는 액정 광학 소자, 또는, 광디스크 장치에 있어서, 빛 픽업에서의 기록?재생시에 생기는 수차를 보정하기 위해 사용하는 액정 광학 소자로써 이용할 수 있다.This outbreak is a liquid crystal optical element having an autofocus function and a micro macro switching function built in a micro camera in a cellular phone, a portable information terminal (PDA), a digital device, or the like, or in an optical disk device. It can be used as a liquid crystal optical element used for correcting aberration generated during recording and reproduction.
10 : 제 1의 단소자
10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b : 기판
11 : 제 1의 구동 전극(세그먼트 전극)
12 : 제 2의 구동 전극(세그먼트 전극)
20 : 제 2의 단소자
21 : 공통 전극
30 : 제 3의 단소자
40 : 액정
50 : 봉인재
100 : 다층구조 액정 광학 소자
V0 : 어스 단자
V1 : 제 1의 구동 단자
V2 : 제 2의 구동 단자10: first single element
10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b: substrate
11: first drive electrode (segment electrode)
12: second drive electrode (segment electrode)
20: second single element
21: common electrode
30: third single element
40: liquid crystal
50: sealing material
100: multilayer structure liquid crystal optical element
V 0 : Earth terminal
V 1 : first driving terminal
V 2 : second drive terminal
Claims (6)
공통 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정이 봉입되는 제 2의 단소자와,
전극이 형성되지 않은 2개의 기판 사이로 액정이 봉입되는 제 3의 단소자를 갖추고,
상기 제 1의 단소자와 제 2의 단소자 사이로 상기 제 3의 단소자가 복수 배치되어 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층구조 액정 광학 소자.A first single element in which a liquid crystal is sealed between a substrate on which a segment electrode is formed and a substrate on which an electrode is not formed;
A second single element in which a liquid crystal is sealed between a substrate on which a common electrode is formed and a substrate on which an electrode is not formed;
A third single element in which a liquid crystal is enclosed between two substrates on which no electrode is formed,
And a plurality of third single elements are disposed between the first single elements and the second single elements, and stacked.
공통 전극이 형성된 기판과 전극이 형성되지 않은 기판과의 사이로 액정을 봉입한 후, 전극이 형성되지 않은 기판을 얇게 가공하여 제 2의 단소자를 형성하는 제 2의 단소자 형성공정과,
전극이 형성되지 않은 2개의 기판 사이로 액정을 봉입한 후, 2개의 기판을 얇게 가공하여 제 3의 단소자를 형성하는 제 3의 단소자 형성공정과,
상기 제 1의 단소자와 제 2의 단소자 사이로 복수의 상기 제 3의 단소자를 배치하여 적층하는 적층공정을 갖추는 것을 특징으로 하는 다층구조 액정 광학 소자의 제조방법.A first single element forming step of encapsulating a liquid crystal between a substrate on which a segment electrode is formed and a substrate on which no electrode is formed, and then forming a first single element by thinly processing the substrate on which the electrode is not formed;
A second single element forming step of forming a second single element by thinly processing the substrate on which the electrode is not formed, after encapsulating the liquid crystal between the substrate on which the common electrode is formed and the substrate on which the electrode is not formed;
A third single element forming step of forming a third single element by thinly processing the two substrates after encapsulating the liquid crystal between two substrates on which no electrodes are formed;
And a laminating step of arranging and stacking a plurality of the third single elements between the first single elements and the second single elements.
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