(57)【要約】【課題】液晶位相変調装置を提供する。【解決手段】第１の電極層を有する第１の基板と、前記第１の基板に対向し、第２の電極層を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に位置する液晶層と、第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、液晶位相変調装置の能動領域に位置する複数のスペーサと、を含む液晶位相変調装置。【選択図】図３Ｇ
2020064273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層を有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向し、第２の電極層を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、液晶位相変調装置の能動領域に位置する複数のスペーサと、
を含む液晶位相変調装置。
【請求項２】
前記スペーサは第１のスペーサ、第２のスペーサ及び第３のスペーサを含み、前記第２のスペーサが前記第１のスペーサと前記第３のスペーサの近くにあり、且つ前記第１のスペーサと前記第２のスペーサとの間の距離が前記第２のスペーサと前記第３のスペーサとの間の距離と異なる請求項１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項３】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し且つ前記液晶層を囲むシーラントを更に含んで、前記第１の基板が第１の領域及び第２の領域を有し、且つ前記第１の領域が前記第２の領域よりも前記シーラントに近く、前記第２の領域内の前記スペーサの密度が前記第１の領域内の前記スペーサの密度よりも大きい請求項１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項４】
前記第１の電極層は、前記能動領域に位置する複数の電極を含み、且つ前記第２の電極層が前記能動領域を覆う請求項１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項５】
前記第１の基板は、
表面を有し、前記表面に前記第１の電極層が設けられる第１のベース基板と、
前記液晶層と前記第１の電極層との間に位置し、前記第２の基板との間に前記スペーサがある第１の誘電体層と、
を更に含む請求項４に記載の液晶位相変調装置。
【請求項６】
前記第１の電極層は前記能動領域に位置する複数の第１の電極を含み、且つ前記第２の電極層は、前記能動領域に位置する複数の第２の電極を含む請求項１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項７】
前記第１の基板は、
表面を有し、前記表面に前記第１の電極層が設けられる第１のベース基板と、前記液晶層と前記第１の電極層との間に位置し、前記第２の基板との間に前記スペーサがある第１の誘電体層と、を更に含み、
前記第２の基板は、
表面を有し、前記表面に前記第２の電極層が設けられる第２のベース基板と、前記液晶層と前記第２の電極層との間に位置し、前記第１の誘電体層との間に前記スペーサがある第２の誘電体層と、を含む請求項６に記載の液晶位相変調装置。
【請求項８】
前記第１の基板は、
前記液晶層と前記第１の電極層との間に位置する配向層を更に含み、
前記スペーサの少なくとも１つが、前記配向層の配向方向に沿う長軸を有する請求項１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項９】
前記スペーサの前記少なくとも１つは前記配向方向で次第に細くなる請求項８に記載の液晶位相変調装置。
【請求項１０】
前記第２の基板は、
前記液晶層と前記第２の電極層との間に位置する配向層を更に含み、
前記スペーサの少なくとも１つが、前記配向層の配向方向に沿う長軸を有する請求項１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項１１】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、配向層の配向方向に沿う長軸を有する少なくとも１つのスペーサと、を含んで、
前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも１つが前記液晶層に隣接する前記配向層を含む液晶位相変調装置。
【請求項１２】
複数の前記スペーサは、前記液晶位相変調装置の能動領域に位置する請求項１１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項１３】
前記スペーサは、対向する側壁を有する部分を有し、且つ前記対向する側壁が前記配向方向に沿って傾斜する請求項１１に記載の液晶位相変調装置。
【請求項１４】
基準液晶位相変調サンプルの基準液晶層の複数の部分の厚さを検出する工程と、
前記基準液晶層の前記部分の前記厚さに基づいて分布を決める工程と、
前記決めされた分布で第１の基板に複数のスペーサを形成する工程と、
前記第１の基板と第２の基板及び液晶層を組み合わせて、更に液晶位相変調装置を取得する工程と、
を備える液晶位相変調装置の製造方法。
【請求項１５】
前記スペーサを形成した後で、前記第１の基板に配向層を形成する工程と、
配向方向で前記配向層を摩擦し、前記スペーサの形成工程によって、前記スペーサの少なくとも１つが前記配向方向に沿う長軸を有するようにする工程と、
を更に備える請求項１４に記載の液晶位相変調装置の製造方法。
【請求項１６】
前記スペーサの形成工程によって、前記スペーサの前記少なくとも１つが、対向する側壁を有する部分を有し、且つ前記対向する側壁が前記配向方向に沿って傾斜する請求項１５に記載の液晶位相変調装置の製造方法。
【請求項１７】
第１の基準基板、第２の基準基板、基準シーラント及び前記基準液晶層を組み合わせて前記基準液晶位相変調サンプルを形成する工程を更に備え、前記基準シーラントの厚さが実際に前記液晶位相変調装置のシーラントの厚さに等しい請求項１４に記載の液晶位相変調装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液晶位相変調装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子制御光変調器は、電場によって調節可能な屈折率を有する電気光学材料層（例えば、液晶層）を含む。電極の適切な形状を設計することで、特定の電圧が印加される場合、電気光学材料層の位相差分布によって様々な光学的効果を達成することができる。例として、電気光学材料層は、例えば、レンズ、光格子、スイッチ等の光学素子を模倣することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献１  特開2003-228068
特許文献２  特開2004-288353
特許文献３  特開2010-160307
【発明の概要】
【０００４】
前記先行技術文献は、液晶分子を効果的に配向させることができなかった問題がある。本開示の一部の実施例において、基板の曲げに応じてスペーサー分布を設計して、それにより、液晶装置の液晶セルギャップを均一に維持する。また、スペーサの形状は摩擦処理への影響が少なくなるように設計され、このように、摩擦された配向層は液晶分子を効果的に配向させることができる。
【０００５】
本開示の一部の実施形態によれば、液晶位相変調装置は、第１の電極層を有する第１の基板と、前記第１の基板に対向し、第２の電極層を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に位置する液晶層と、第１の基板と第２の基板との間に位置し、液晶位相変調装置の能動領域に位置する複数のスペーサと、を含む。
【０００６】
一部の実施形態において、スペーサは第１のスペーサ、第２のスペーサ及び第３のスペーサを含み、第２のスペーサが第１のスペーサと第３のスペーサの近くにあり、且つ第１のスペーサと第２のスペーサとの距離が第２のスペーサと第３のスペーサとの距離と異なる。
【０００７】
一部の実施形態において、液晶位相変調装置は、第１の基板と第２の基板との間に位置し且つ液晶層を囲むシーラントを更に含んで、第１の基板が第１の領域及び第２の領域を有し、且つ第１の領域が第２の領域よりもシーラントに近く、第２の領域内のスペーサの密度が第１の領域内のスペーサの密度よりも大きい。シーラントは、合成樹脂からなってもよい。該合成樹脂は、例えば、加熱で硬化する加熱硬化型シール材、又は光り(例えば、紫外線)の照射で硬化する光硬化型シール材である。
【０００８】
一部の実施形態において、第１の電極層は、能動領域に位置する複数の電極を含み、且つ第２の電極層は能動領域を覆う。
【０００９】
一部の実施形態において、第１の基板は、表面を有し、その表面に第１の電極層が設けられる第１のベース基板と、液晶層と第１の電極層との間に位置し、第２の基板との間にスペーサがある第１の誘電体層と、を更に含む。
【００１０】
一部の実施形態において、第１の電極層は能動領域に位置する複数の第１の電極を含み、且つ第２の電極層は能動領域に位置する複数の第２の電極を含む。
【００１１】
一部の実施形態において、第１の基板は、表面を有し、その表面に第１の電極層が設けられる第１のベース基板と、液晶層と第１の電極層との間に位置し、第２の基板との間にスペーサがある第１の誘電体層と、を更に含み、第２の基板は、表面を有し、その表面に第２の電極層が設けられる第２のベース基板と、液晶層と第２の電極層との間に位置し、第２の誘電体層との間にスペーサがある第２の誘電体層と、を更に含む。
【００１２】
一部の実施形態において、第１の基板は、液晶層と第１の電極層との間に位置する配向層を更に含み、スペーサの少なくとも１つが配向層の配向方向に沿う長軸を有する。
【００１３】
一部の実施形態において、スペーサの前記少なくとも１つは配向方向で次第に細くなる。
【００１４】
一部の実施形態において、第２の基板は、液晶層と第２の電極層との間に位置する配向層を更に含み、スペーサの少なくとも１つが配向層の配向方向に沿う長軸を有する。
【００１５】
本開示の一部の実施形態によれば、液晶位相変調装置は、第１の基板と、第１の基板に対する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に位置する液晶層と、第１の基板と第２の基板との間に位置し、配向層の配向方向に沿う長軸を有する少なくとも１つのスペーサと、を含んで、第１の基板と第２の基板の少なくとも１つが液晶層に隣接する配向層を含む。
【００１６】
一部の実施形態において、複数のスペーサは、前記液晶位相変調装置の能動領域に位置する。
【００１７】
一部の実施形態において、スペーサは、対向する側壁を有する部分を有し、且つ対向する側壁が配向方向に沿って傾斜する。
【００１８】
本開示の一部の実施形態によれば、基準液晶位相変調サンプルの基準液晶層の複数の部分の厚さを検出する工程と、基準液晶層の前記部分の前記厚さに基づいて分布を決める工程と、決めされた分布で第１の基板に複数のスペーサを形成する工程と、第１の基板と第２の基板及び液晶層を組み合わせて、更に液晶位相変調装置を取得する工程と、を備える製造液晶位相変調装置の方法を提供する。
【００１９】
一部の実施形態において、方法は、スペーサを形成した後で、第１の基板に配向層を形成する工程と、配向方向で配向層を摩擦し、スペーサの形成工程によって、スペーサの少なくとも１つが、配向方向に沿う長軸を有するようにする工程と、を更に備える。
【００２０】
一部の実施形態において、スペーサの形成工程によって、スペーサの前記少なくとも１つが、対向する側壁を有する部分を有し、且つ対向する側壁が配向方向に沿って傾斜するようにする。
【００２１】
一部の実施形態において、前記方法は、第１の基準基板、第２の基準基板、基準シーラント及び基準液晶層を組み合わせて基準液晶位相変調サンプルを形成する工程を更に備え、基準シーラントの厚さが実際に液晶位相変調装置のシーラントの厚さに等しい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
以下の実施形態によって詳しく説明し、図面に合わせて検討することで、本開示の態様を理解することができる。
【図１】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置を製造するための方法を示すフロー図である。
【図２Ａ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置を製造するためのシステムを示す。
【図２Ｂ】本開示の一部の実施形態によるコンピューター装置の複数の実行工程を示す。
【図３Ａ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図３Ｂ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図３Ｃ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図３Ｄ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図３Ｅ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図３Ｆ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図３Ｇ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図４Ａ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図４Ｂ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図４Ｃ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置の製造方法の複数の中間段階である。
【図５】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置を示す断面模式図である。
【図６】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置を示す断面模式図である。
【図７Ａ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置におけるスペーサを示す上面模式図である。
【図７Ｂ】本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置におけるスペーサを示す上面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面で本発明の複数の実施形態を説明する。明らかに説明するために、下記で多くの実際の細部を合わせて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際の細部は、本発明を制限するためのものではない。つまり、本発明の実施形態の一部において、これらの実際の細部は、必ずしも必要ではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子については、図面において簡単で模式的に示される。
【００２４】
図１は、本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置４００を製造するための方法１００を示すフロー図である。図２Ａは、本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置４００を製造するためのシステム２００である。図３Ａ〜図３Ｇは、本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置４００の製造方法の複数の中間段階である。これらの説明は、例示するためのものだけであり、下記の特許請求の範囲に具体的に記載された内容を超えたものを限定する意図はない。図１の前に、その中で、またその後で追加の工程を実行してもよく、この方法の他の実施形態において、下記の工程の一部を取って代わり又は削除してもよいことは、理解すべきである。これらの工程／プロセスの順序は、交換可能である。
【００２５】
図１と図３Ａを参照されたい。方法１００は、工程１０２から始まり、基板３１０を提供する。ここで、基板３１０は、その上にベース基板３１２、ベース基板３１２に位置する複数の電極３１４、誘電体層３１６及び配向層Ａ１を含む。ベース基板３１２は、剛性及び／又はフレキシブル基板であってよい。例として、ベース基板３１２は、例えば、ガラス、石英又はポリマー材料のような適切な透明絶縁材料からなる。電極３１４は、例えば、酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）又はアンチモン酸化スズ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＡＴＯ）のような適切な透明絶縁材料からなってよい。誘電体層３１６は、二酸化ケイ素、ポリマー又は他の適切な誘電体材料からなる。配向層Ａ１は、ポリイミドからなってよい。
【００２６】
図１と図３Ｂの方法を参照されたい。方法１００が工程１０４になると、１つの基準液晶位相変調サンプル３００を組み立てる。詳しく言えば、基準基板３１０、基板３２０、液晶層３３０及び基準シーラント３４０を組み合わせて、基準液晶位相変調サンプル３００を形成する。基板３１０と３２０とが互いに対向する。液晶層３３０が基板３１０と基板３２０との間に位置する。基準シーラント３４０が基板３１０と基板３２０との間に位置し、且つ液晶層３３０を囲む。シーラント３４０は、基板３１０と３２０とを分離させるように適切な厚さを有するように設計され、且つ例えばレンズ効果のような位相変調を達成させるためにその中に設けられる液晶層３３０に対応する厚さを持たせる。例として、シーラント３４０の厚さは、約１０μｍ〜約５０μｍの範囲内にあってよい。一部の実施形態において、基板３１０のベース基板３１２又は基板３２０のベース基板３２２を薄くするように、薄型化工程を行ってよい。一部の実施形態において、組立後、切断工程を行ってよい。
【００２７】
ここで、基板３２０は、その上にベース基板３２２、ベース基板３２２に位置する電極層３２４及び配向層Ａ２を含む。ベース基板３２２は、剛性及び／又はフレキシブル基板であってよい。例として、ベース基板３２２は、例えば、ガラス、石英又はポリマー材料のような適切な透明絶縁材料からなる。電極３２４は、例えば、酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）又はアンチモン酸化スズ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＡＴＯ）のような適切な透明絶縁材料からなってよい。配向層Ａ２は、ポリイミドからなってよい。配向層Ａ２は、配向層Ａ１の配向方向によってＡＤ１を摩擦してよい。例として、水平配向（ｐａｒａｌｌｅｌ−ａｌｉｇｎｅｄ；ＰＡ）の液晶配置において、配向層Ａ２の配向方向は、配向層Ａ１の配向方向ＡＤ１に平行となってよい。一部の他の実施例において、ツイステッドネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）の液晶配置に対して、配向層Ａ２の配向方向は、配向層Ａ１の配向方向ＡＤ１に垂直となってよい。
【００２８】
一部の実施形態において、液晶位相変調サンプル３００が薄い基板、大液晶セルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）及び大面積を有するため、基板３１２と３２２は湾曲する可能性があり、且つ基板３１２と３２２との間の液晶セルギャップ（例えば、液晶層３３０の厚さ）は位置によって変化することがある。基板３１２と３２２との組み合わせにより、その中の液晶セルギャップの不均一度を更に高める可能性がある。図３Ｃは、図３Ｂの基準液晶位相変調サンプル３００を示す上面模式図である。例として、図３Ｃにおいて、液晶層３３０は各位置Ｐにおける複数の部分３３２の厚さが異なってよい。
【００２９】
図１、図２Ａ及び図３Ｂと３Ｃを参照されたい。方法１００が工程１０６になると、液晶位相変調サンプル３００を検出して、各位置Ｐの液晶層３３０の部分３３２の厚さＴを取得する。詳しく言えば、システム２００は、液晶位相変調サンプル３００の各位置Ｐの光学特性を検出可能な検出設備２１０を有する。液晶位相変調サンプル３００の各位置Ｐで検出された光学特性を分析することで、各位置Ｐにおける液晶位相変調サンプル３００の部分３３２の厚さＴを取得する。
【００３０】
本実施形態において、検出された位置Ｐが均等に分布し、同じ距離で離れている。一部の他の実施形態において、検出された位置Ｐが例えばランダムに分布するように、異なる方法で設定されてもよい。検出設備２１０によれば、部分３３２を順次又は同時に検出することができる。一部の実施形態において、例として、検出設備２１０は、分光計（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、分光光度計（ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）又は他の適切な装置であってよい。一部の実施形態において、部分３３２の厚さを検出する前に、適切な光学顕微鏡によってシーラント３４０を検出し、シーラント３４０の位置をマーキングしてよい。部分３３２の厚さを検出する場合、シーラント３４０によってマーキングされる位置は、部分３３２の位置の基準とされてよい。例として、シーラント３４０内縁Ｅ１及びＥ２の位置がマーキングされる。
【００３１】
方法１００は、工程１０８になると、液晶層３３０の複数の部分３３２により検出された厚さによって、形成しようとするスペーサの分布を決める。例として、システム２００は、検出設備２１０に接続されるコンピューター装置２２０を含む。一部の実施形態において、コンピューター装置２２０は、プロセッサー、メモリ及びインターフェイスを含む。例として、コンピューター装置２２０は、単一のコンピューター又は分散型コンピューターであってよい。コンピューター装置２２０は、検出設備２１０から検出された厚さＴ及び検出された位置Ｐ情報（例えば、信号）を受信し、統計分析プログラムを行って、形成しようとするスペーサの分布を取得する。一部の実施形態において、コンピューター装置２２０は、データを計算するための１つ又は複数のソフトウェアプログラムを含む。
【００３２】
図２Ｂは、本開示の一部の実施形態によるコンピューター装置２２０の演算工程２２２〜２２９を示す。図２Ａと図２Ｂを参照されたい。詳しく言えば、計算工程２２２で、位置Ｐ及び検出された厚さＴを計算することで、各検出された位置Ｐの厚みの異なりＴＤ、水平距離ＦＤＸ及び垂直距離ＦＤＹを取得する。本実施形態において、図３Ｂを参照されたい。一方の位置Ｐの厚みの異なりＴＤは、液晶層３３０の理想的な厚さと前記一方の位置Ｐで検出された液晶層３３０厚さＴとの差異を指す。図３Ｃを参照されたい。水平距離ＦＤＸとは、前記一方の位置Ｐとシーラント３４０の縁Ｅ１との距離である。図３Ｃを参照されたい。垂直距離ＦＤＹとは、前記一方の位置Ｐとシーラント３４０の縁Ｅ２との距離である。
【００３３】
そして、例えばフィッティング（ｆｉｔｔｉｎｇ）演算工程２２４によって、コンピューター装置２００が検出された位置Ｐの距離ＦＤＸ／ＦＤＹと厚みの異なりＴＤとの間に１つの関係を確立する。一部の実施形態において、この関係は、線形であり且つ式（数１）に説明される。
【数１】
2020064273.tif 000003
上記式において、ａとｂはパラメーターであり、且つｉは正整数であり、ｉは液晶層３３０の計数しようとする位置数量を示す。この関係により、液晶層３３０の任意の位置（例えば、シーラント３４０から距離ＦＤＸi及び／又はＦＤＹiを開けた位置）における厚みの異なりＴＤiをシミュレーションして求めることができる。上記で定義されたように、厚みの異なりＴＤiは液晶層３３０の理想的な厚さと液晶層３３０のシミュレーションされた厚さとの差異を示し、且つ距離ＦＤＸi及び／又はＦＤＹiはシミュレーションされた位置と図３Ｃにおけるシーラント３４０の縁Ｅ１／Ｅ２との距離を示す。
【００３４】
その後、初期因子演算工程を行って、初期因子ＰＦiを求める。初期因子ＰＦiは、形成しようとするスペーサの局所密度の変動を説明することに用いられる。一部の実施例において、形成しようとするスペーサの密度は、厚みの異なりＴＤiの逆数に比例するように設計される。例として、ここで、厚みの異なりＴＤiと厚みの異なりＴＤiの最大値との比例に基づいて、式(数２)で初期因子ＰＦiを説明してよい。例として、式(数２)は以下の通りである。
【数２】
2020064273.tif 000004
【００３５】
調整演算工程２２８を行う。パラメーターｑによってこの初期因子ＰＦiを調整して、更に調整後因子ＡＦiを取得する。パラメーターｑは、基板（例えばベース基板）の材料、サイズ及び厚さに関する。パラメーターｑは範囲０〜１の間にある。例として、パラメーターｑは０．５に等しい。この調整演算工程は、式(数３)に説明されてよい。
【数３】
2020064273.tif 000005
【００３６】
最後、密度演算工程２２９を行う。まず、中央位置に形成しようとするスペーサの理想密度Ｄcを決めて、前記理想密度Ｄcに調整後因子ＡＦiをかけることで、他の位置（例えば、シーラント３４０からＦＤＸi及び／又はＦＤＹiで離れた位置）に形成しようとするスペーサの密度を決める。この計算式（ｄ）によって、他の位置（例えば、シーラント３４０からＦＤＸi及び／又はＦＤＹiで離れた位置）の密度Ｄｉを取得することができる。例として、式(数４)は以下の通りである。
【数４】
2020064273.tif 000006
【００３７】
本開示の一部の実施形態において、表１は、例を挙げて、まず中央位置のスペーサに形成しようとする理想密度Ｄcを１０％に設定する。一部の実施形態において、中央位置は縁Ｅ１／Ｅ２から約１７ｍｍ離れる。
【表１】
2020064273.tif 000007
【００３８】
これらの演算工程によって、形成しようとするスペーサの不均一な分布を取得する。例として、形成しようとするスペーサの密度は、縁Ｅ１／Ｅ２に近いほど低くなる。
【００３９】
図１、図３Ｄ、図３Ｅを参照されたい。図３Ｅは、図３Ｄの線３Ｅ−３Ｅに沿った断面図である。方法１００は、工程１１０になると、所定の分布で第１の基板４１０にスペーサ４５０を形成する。第１の基板４１０は、ベース基板４１２、第１の電極層４１４、誘電体層４１６、配向層Ａ１を含む。第１の電極４１４に誘電体層４１６を形成する。誘電体層４１６に配向層Ａ１を形成する。ここで、第１の基板４１０は、能動領域ＡＡと、能動領域ＡＡを囲む密封領域ＳＡと、を含む。一部の実施形態において、顧客の要求に応じて能動領域ＡＡを設計してよい。一部の実施形態において、能動領域ＡＡでシーラントを形成する工程を避けるために、能動領域ＡＡと密封領域ＳＡの間に距離ＡＸとＡＹを有してよい。例として、距離ＡＸとＡＹは、約２００μｍ〜約１０００μｍの範囲内にある。一部の他の実施形態において、能動領域ＡＡは、密封領域ＳＡに隣接し、且つ距離ＡＸ及びＡＹが実際にゼロであってよい。第１の電極層４１４は、パターニングされて能動領域ＡＡで第１の電極４１４ａを形成する。
【００４０】
本実施形態において、スペーサ４５０は、所定の分布で誘電体層４１６に形成される。詳しく言えば、密封領域ＳＡの縁ＥＸ／ＥＹからＦＤＸi／ＦＤＹi（図２Ｂ参照）で離れた位置で、密度Ｄi（図２Ｂ参照）でスペーサ４５０を形成する。例として、第１の基板４１０は、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２を有する。水平方向で、第１の領域Ｒ１は第２の領域Ｒ２よりも密封領域ＳＡに近く、且つ第２の領域Ｒ２におけるスペーサ４５０の密度が第１の領域Ｒ１におけるスペーサ４５０の密度よりも大きい。前記配置により、スペーサ４５０は不均一な形態で分布する。
【００４１】
ここで、第１の領域Ｒ１におけるスペーサ４５０は不均一な形態で分布する。しかしながら、一部の他の実施形態において、第１の領域Ｒ１におけるスペーサ４５０は均一的に分布してもよく、第２の領域Ｒ２におけるスペーサ４５０は均一的に分布してもよく、且つ第１の領域Ｒ１におけるスペーサ４５０の密度が第２の領域Ｒ２におけるスペーサ４５０の密度よりも低い。
【００４２】
一部の実施形態において、スペーサ４５０は、順次に設けられる第１のスペーサ４５０−１、第２のスペーサ４５０−２及び第３のスペーサ４５０−３を含む。つまり、第２のスペーサ４５０−２は、第１のスペーサ４５０−１と第３のスペーサ４５０−３の間に位置し、且つ第１のスペーサ４５０−１と第３のスペーサ４５０−３の近くにある。本実施形態において、第１のスペーサ４５０−１と第２のスペーサ４５０−２との間の距離は、第２のスペーサ４５０−２と第３のスペーサ４５０−３との間の距離と異なる。例として、ここで、第１のスペーサ４５０−１と第２のスペーサ４５０−２との間の距離は、第２のスペーサ４５０−２と第３のスペーサ４５０−３との間の距離よりも大きい。
【００４３】
一部の実施形態において、リソグラフィ装置２３０（図２Ａ参照）によって、スペーサ４５０は、適切なリソグラフィ及びエッチングを使用して形成することができる。例として、第１の基板４１０に有機層が形成される。マスクを使用して、有機層をパターニングして有機層の一部を除去し、パターニングされた有機層は、能動領域ＡＡ内に少なくとも複数のスペーサ４５０を形成する。一部の実施形態において、有機層はポジ型フォトレジスト又はネガ型フォトレジストで製造されてよい。本開示の一部の実施形態において、スペーサ４５０は、液晶セルギャップを維持することに用いられる。ここで、液晶位相変調（例えば、液晶レンズ）の適用において、スペーサ４５０が大きな高さ（例えば１０μｍ〜５０μｍ）を有してよく、且つスペーサ４５０が大きな幅を有してその自体を安定的に基板４１０に維持する。例として、スペーサ４５０の幅は５μｍよりも大きい。
【００４４】
図１と図３Ｆを参照されたい。方法１００は、工程１１２になると、配向層Ａ１に対して摩擦処理を行う。一部の実施形態において、摩擦布５００をローラで保持して、配向膜Ａ１を配向方向ＡＤ１に沿って摩擦する。場合によっては、大サイズのスペーサ４５０が配向層Ａ１の一部をマスクすることがあるので、配向層Ａ１の前記部分が摩擦されないので、配向層Ａ１の前記部分の上方の液晶分子が配向方向ＡＤ１に沿って傾斜しないことがある。
【００４５】
本開示の一部の実施形態において、図７Ａと７Ｂを参照されたい。１つのスペーサ４５０を示す上面模式図である。スペーサ４５０は配向方向ＡＤ１で長軸ＬＡを有するように設計される。つまり、スペーサ４５０は配向方向ＡＤ１に沿って延伸する。一部の実施形態において、図７Ａに示すように、スペーサ４５０の幅は配向方向ＡＤ１で狭くなる。詳しく言えば、スペーサ４５０は配向方向ＡＤ１に沿って次第に細くなる。例として、スペーサ４５０は配向方向ＡＤ１に対して傾斜する２つの縁４５２Ｓ及び縁４５２Ｓが交差する頂点を有する。この前記配置により、スペーサ４５０が少ない領域を遮断し、且つ配向層Ａ１がより効果的に摩擦されることができる。
【００４６】
一部の実施形態において、図７Ｂに示すように、スペーサ４５０は、部分４５２及び４５４を有する。部分４５２は配向方向ＡＤ１に向かう方向を有し、部分４５４は配向方向ＡＤ１に向かっていない方向を有する。詳しく言えば、部分４５２は配向方向ＡＤ１に向かう縁４５２Ｓを有し、且つ部分４５４は配向方向ＡＤ１に向かっていない縁４５４Ｓを有する。図７Ｂに示すように、スペーサ４５０の部分４５２は配向方向ＡＤ１に沿って次第に細くなり、且つ縁４５２Ｓが配向方向ＡＤ１に対して傾斜する。この配置により、スペーサ４５０が少ない領域を遮断し、且つ配向層Ａ１がより効果的に摩擦されることができる。スペーサ４５０は図７Ａと７Ｂのように設計されてよいが、本開示の範囲を制限すべきではない。一部の他の実施形態において、スペーサ４５０は他の形状を有してよい。例として、スペーサ４５０は円形の上面図を有してよい。
【００４７】
図１と図３Ｇを参照されたい、方法１００は工程１１４になると、第１の基板４１０と第２の基板４２０は液晶層４３０と組み合わせて、液晶位相変調装置４００が得られる。第２の基板４２０は、ベース基板４２２、第２の電極層４２４と配向層Ａ２を含む。第２の電極層４２４は、能動領域ＡＡを覆うようにベース基板４２２の上方に形成される。配向層Ａ２は、第２の電極層４２４に形成され摩擦される。
【００４８】
図３Ｇに示すように、液晶位相変調装置４００を提供する。液晶位相変調装置４００は、第１の基板４１０、第２の基板４２０、液晶層４３０、シーラント４４０、スペーサ４５０及び配向層Ａ１とＡ２を含む。シーラント４４０は、密封領域ＳＡに位置し第１の基板４１０と第２の基板４２０の間に位置し、液晶層４３０を囲む。例として、シーラント４４０の内縁は、密封領域ＳＡの縁ＥＸ／ＥＹ（図３Ｄ参照）に揃う。第１の電極層４１４は能動領域ＡＡで第１の電極４１４ａを有し、第２の電極層４２４は能動領域ＡＡを覆う。
【００４９】
本実施形態において、スペーサ４５０は第１の基板４１０に隣接する底面４５０Ｂ、及び第２の基板４２０に隣接する頂面４５０Ｔを有する。底面４５０Ｂの面積は頂面４５０Ｔの面積よりも大きい。各スペーサ４５０は、第１の基板４１０に垂直し且つ液晶セルギャップに対応する適切な高さを有するので、液晶セルギャップを維持することができる。
【００５０】
本開示の一部の実施例において、液晶位相変調装置４００の第１の基板４１０、第２の基板４２０、液晶層４３０及びシーラント４４０は基準液晶位相変調サンプル３００の基板３１０、基板３２０、液晶層３３０とシーラント３４０と類似している構造を有する。例として、シーラント４４０の厚さは基準液晶位相変調サンプル３００のシーラント３４０の厚さに等しい。基板４１０／４２０の厚さは基板３１０／３２０の厚さに類似している。例として、基板４１０／４２０の厚さは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内にある。この配置により、基準液晶位相変調サンプル３００を検出することで、基板の曲がり度合いを得て、且つ基板によりスペーサ４５０を不均一な形態で分布することで、基板の曲がりを防止し減少して、液晶装置の液晶セルギャップの均一を維持する。
【００５１】
一部の実施形態において、電子制御位相変調装置（例えば、焦点距離が調整可能な電子制御レンズ、電子制御光格子又はスイッチ）を達成するために、液晶位相変調装置４００には適切なパラメーターが設計される。例として、液晶層４３０の厚さＴ≡は、約１０μｍ〜約５０μｍの範囲内になるように設計され、例えば約２０μｍ〜約５０μｍである。液晶層４３０の厚さＴ≡がこの厚さ範囲よりも小さいと、この装置は、位相変調を達成するための適切な光学倍率（例えばレンズ能力）を提供することができない可能性がある。液晶層４３０の厚さＴ≡がこの厚さ範囲よりも大きいと、装置が動作して応答するまでに時間がかなりかかる場合があり、適用のレベルを制限する。一部の実施形態において、電極４１４ａの幅Ｗ１は、約１μｍから数百μｍの範囲内になるように設計され、例えば、約１μｍ〜約１０μｍである。一部の実施形態において、電極４１４ａ間のピッチＰ１は、約１μｍから数百μｍの範囲内になるように設計され、例えば、約１μｍ〜約１０μｍである。例として、能動領域ＡＡの長さと幅は約１ｉｎ〜約２ｉｎの範囲内にあってよい。
【００５２】
一部の実施形態において、複数の液晶位相変調装置４００が積層されて光学倍率（例えばレンズ能力）を向上させる。例として、能動領域位置が積層される場合、２つ〜４つの液晶位相変調装置４００は互いに接続されるように積層される。一部の実施例において、積層された液晶位相変調装置４００は互いにそれらのベース基板を共有して全体の厚さを減らすことができる。
【００５３】
一部の実施形態において、液晶位相変調装置４００は遮光層を更に含んでよく、遮光層が能動領域ＡＡに対応する開口を有する。遮光層は、シーラント４４０が使用者に知覚されないように、能動領域ＡＡの少なくとも一部を露出させ、密封領域ＳＡを遮蔽する。例として、遮光層の開口の面積は能動領域ＡＡの面積に等しい。スペーサ４５０は能動領域ＡＡに設けられるが密封領域ＳＡに設けられなく、且つ殆どのスペーサ４５０は遮光層によって覆われなく使用者に知覚される。一部の実施形態において、密封領域ＳＡに隣接する能動領域ＡＡの部分は、マスクアライメント及びマスク寸法の精度並びにシャドーイング効果のためにプロセス変動が生じる可能性がある。一部の実施例において、遮光層の開口の面積が能動領域ＡＡの開口の面積よりも小さくてもよく、これにより遮光層が密封領域ＳＡに隣接する能動領域ＡＡの部分を更に覆い、プロセス変動による望ましくない性能が使用者に知覚されることを避ける。
【００５４】
一部の実施形態において、遮光層は配向層Ａ１と誘電体層４１６との間、誘電体層４１６と基板４１２との間、配向層Ａ２と第２の電極層４２４との間或いは第２の電極層４２４との間又は電極層４２４と基板４２２との間に位置してよい。遮光層の透過率は２０％よりも小さい。遮光層は導電又は誘電体材料であってよい。例として、一部の実施例において、遮光層は、例えばブラックインクのような不透明インクで製造される。一部の実施例において、遮光層は金属で製造される。一部の実施形態において、遮光層の厚さは約５００μｍよりも大きくなってよい。一部の実施形態において、遮光層の配置の構成が省略されてもよく、且つ使用者は非能動領域（能動領域ＡＡの外）が見られる。
【００５５】
本開示の一部の実施例において、ベース基板４１２と４２２は、剛性及び／又はフレキシブル基板であってよい。例として、ベース基板４１２と４２２は例えば、ガラス、石英又はポリマー材料のような適切な透明絶縁材料で製造される。第１と第２の電極層４１４と４２４は、例えば、酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）又は酸化イットリウム錫（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＡＴＯ）のような適切な透明導電材料で製造されてよい。誘電体層４１６は、酸化ケイ素、ポリマー又は他の適切な誘電体材料で製造される。配向層Ａ１とＡ２は、ポリイミドで製造されてよい。
【００５６】
図４Ａ〜４Ｃは、本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置を製造するための方法の中間段階を示す。図１と図４Ａを参照されたい。前記方法は工程１１０になると、図３Ｆのように第１の基板４１０にスペーサ４５０を形成することなく、第２の基板４２０にスペーサ４５０を形成する。第２の基板４２０の配置は前記の配置に類似しているので、ここで繰り返して説明しない。
【００５７】
図１と図４Ｂを参照されたい。方法１００は工程１１２になると、配向層Ａ２に対して摩擦処理を行う。一部の実施形態において、摩擦布５００をローラで保持して、配向膜Ａ２を配向方向ＡＤ２に沿って摩擦する。一部の実施形態において、スペーサ４５０は配向方向ＡＤ２に平行する長軸ＬＡを有するように設計され、例として、図７Ａと７Ｂに示すように、これによりスペーサ４５０が少ない領域を遮断し、且つ配向層Ａ２がより効果的に摩擦されることができる。
【００５８】
図１と図４Ｃを参照されたい。方法１００は工程１１４になると、第２の基板４２０と第１の基板４１０を液晶層４３０と組み合わせて、液晶位相変調装置４００が得られる。第１の基板４１０の構造は上記と類似しているので、ここで説明しない。
【００５９】
図４Ｃに示すように、液晶位相変調装置４００を提供する。液晶位相変調装置４００は第１の基板４１０、第２の基板４２０、液晶層４３０、シーラント４４０、スペーサ４５０及び配向層Ａ１とＡ２を含む。シーラント４４０は密封領域ＳＡに位置し第１の基板４１０と第２の基板４２０との間に位置し、液晶層４３０を囲む。第１の電極層４１４は能動領域ＡＡに第１の電極４１４ａを有するが、第２の電極層４２４が能動領域ＡＡを覆う。本実施形態において、スペーサ４５０は第２の基板４２０に隣接する底面４５０Ｂと第１の基板４１０に隣接する頂面４５０Ｔを有する。底面４５０Ｂは頂面４５０Ｔの面積よりも大きい面積を有する。各スペーサ４５０は適切な高さを有し、前記高さが第１の基板４１０に垂直となり且つ液晶セルギャップに対応するので、スペーサ４５０は液晶セルギャップを維持することができる。
【００６０】
本実施形態の他の細部については、上記の実施形態と類似しているので、ここで説明しない。
【００６１】
図５は、本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置４００を示す断面模式図である。本実施形態は、図３Ｇと図４Ｃの実施形態に類似しており、図３Ｇと図４Ｃの実施形態との区別は以下の通りである。本実施例において、第１の部分のスペーサ４５０（以下スペーサ４５０−４と称される）は第１の基板４１０に形成され、第２の部分のスペーサ４５０（以下スペーサ４５０−５と称される）は第２の基板４２０に形成される。例として、スペーサ４５０−４は第１の基板４１０に隣接する底面４５０−４Ｂと第２の基板４２０に隣接する頂面４５０−４Ｔを有し、且つスペーサ４５０−５は第２の基板４２０に隣接する底面４５０−５Ｂと第１の基板４１０に隣接する頂面４５０−５Ｔを有する。底面４５０−４Ｂと４５０−５Ｂの面積はそれぞれ頂面４５０−４Ｔと４５０−５Ｔの面積よりも大きい。一部の実施形態において、スペーサ４５０−４と４５０−５のサイズは同じ又は異なってよい。本実施形態の他の細部は上記の実施形態と類似しているので、ここで説明しない。
【００６２】
図６は、本開示の一部の実施形態による液晶位相変調装置４００を示す断面模式図である。本実施形態は、図３Ｇの実施形態に類似しており、図３Ｇとの区別は以下の通りである。第１の電極層４１４は、能動領域ＡＡに第１の電極４１４ａを有し、且つ第２の電極層４２４は、能動領域ＡＡに第２の電極４２４ａを有する。一部の実施形態において、第１の電極４１４ａと第２の電極４２４ａは、同じピッチを有してよいが、本実施形態の範囲を制限すべきではない。一部の他の実施形態において、第２の電極４２４ａは、第１の電極４１４ａのピッチと異なるピッチを有してよい。本実施形態の他の細部は上記の実施形態と類似しているので、ここで説明しない。
【００６３】
上記の説明に基づいて、本開示が多くの液晶装置の利点を提供することが分かる。しかしながら、他の実施形態が更なる利点を提供することがあり、すべての利点が本開示に開示されなければならず、すべての実施形態が特定の利点を必要とするわけではないことを理解されたい。本発明の利点の１つは、スペーサの分布が基板の曲がりに従って設計されることで、液晶セルギャップを均一に保つことである。本発明の別の利点は、スペーサの形状が摩擦処理への影響が少なくなるように設計されることで、摩擦された配向層が液晶分子を効果的に配向させることができることである。
【００６４】
前述の参考文献のある実施形態は、本開示をかなり詳細に説明しているが、他の実施形態も可能である。したがって、添付の特許出願の精神及び範囲は、本明細書に含まれる実施形態の説明に限定されるべきではない。
【００６５】
本開示の範囲及び精神から逸脱することなく、本開示の構造に様々な修正及び変更を加えることができることが当業者には明らかである。本開示は、添付の特許請求の範囲内で本開示の修正形態及び変形形態を包含することを意図する。
【符号の説明】
【００６６】
１００  方法
１０２〜１１４  工程
２００  システム
２１０  検出設備
２２０  コンピューター装置
２２２〜２２９  演算工程
２３０  リソグラフィ装置
３００  基準液晶位相変調サンプル
３１０、３２０  基板
３１２、３２２、４１２、４２２  ベース基板
３１４  電極
３１６、４１６  誘電体層
３２４  電極層
３３０、４３０  液晶層
３３２、４５２、４５４  部分
３４０、４４０  シーラント
４００  液晶位相変調装置
４１０  第１の基板
４１４  第１の電極層
４１４ａ  第１の電極
４２０  第２の基板
４２４  第２の電極層
４２４ａ  第２の電極
４５０、４５０−１〜４５０−５  スペーサ
４５０Ｂ、４５０−４Ｂ、４５０−５Ｂ  底面
４５０Ｔ、４５０−４Ｔ、４５０−５Ｔ  頂面
４５２Ｓ、４５４Ｓ、Ｅ１、Ｅ２  縁
５００  摩擦布
Ａ１、Ａ２  配向層
ＡＤ１、ＡＤ２  配向方向
Ｐ  位置
Ｔ、Ｔ’  厚さ
ＦＤＸ  水平距離
ＦＤＹ  垂直距離
ＡＡ  能動領域
ＳＡ  密封領域
ＡＸ、ＡＹ  距離
Ｒ１  第１の領域
Ｒ２  第２の領域
ＬＡ  長軸
Ｗ１  幅
Ｐ１  ピッチ
【図１】
2020064273.tif 000008
【図２Ａ】
2020064273.tif 000009
【図２Ｂ】
2020064273.tif 000010
【図３Ａ】
2020064273.tif 000011
【図３Ｂ】
2020064273.tif 000012
【図３Ｃ】
2020064273.tif 000013
【図３Ｄ】
2020064273.tif 000014
【図３Ｅ】
2020064273.tif 000015
【図３Ｆ】
2020064273.tif 000016
【図３Ｇ】
2020064273.tif 000017
【図４Ａ】
2020064273.tif 000018
【図４Ｂ】
2020064273.tif 000019
【図４Ｃ】
2020064273.tif 000020
【図５】
2020064273.tif 000021
【図６】
2020064273.tif 000022
【図７Ａ】
2020064273.tif 000023
【図７Ｂ】
2020064273.tif 000024