(57)【要約】【課題】基板間のギャップが一定で品質が安定したホログラフィック高分子分散液晶光学素子を提供する。【解決手段】本発明のホログラフィック高分子分散液晶光学素子は、第１基材１１と、前記第１基材１１上に設けられた第１電極１３と、前記第１電極１３の周囲に設けられ、かつ、閉じた形状とされた隔壁部材（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）と、前記第１電極１３上に設けられたホログラフィック高分子分散液晶材料１７と、を有することを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基材と、
前記第１基材上に設けられた第１電極と、
前記第１電極の周囲に設けられ、かつ、閉じた形状とされた隔壁部材と、
前記第１電極上に設けられたホログラフィック高分子分散液晶材料と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子。
【請求項２】
前記ホログラフィック高分子分散液晶材料に接触する第２電極が設けられた第２基材と、を有することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子。
【請求項３】
前記第１基材と前記第２基材との間には空気層が存在することを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子。
【請求項４】
前記第１基材と前記第２基材との間には屈折率整合液層が存在することを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子。
【請求項５】
前記第１基材と前記第２基材との間には光学接着剤層が存在することを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子。
【請求項６】
前記隔壁部材がレジスト材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子。
【請求項７】
第１基材上に第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の周囲に、閉じた形状を有する隔壁部材を設ける工程と、
前記第１電極上にホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する工程と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法。
【請求項８】
第１基材上に第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の周囲に、閉じた形状を有する隔壁部材を設ける工程と、
前記第１電極上にホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する工程と、
前記第１電極上に屈折率整合液を注入する工程と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法。
【請求項９】
第１基材上に第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の周囲に、閉じた形状を有する隔壁部材を設ける工程と、
前記第１電極上にホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する工程と、
前記第１電極上に光学接着剤層を注入する工程と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を透過、反射、回折または散乱させる機能を有するホログラム素子などの光学素子に関連するものであり、特にホログラフィック高分子分散液晶材料を感光性記録材料として用いたホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びそのようなホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィック高分子分散液晶を用いた光学素子が注目されている。このようなホログラフィック高分子分散液晶光学素子の一般的な特性等について説明する。図５及び図６はホログラフィック高分子分散液晶光学素子の原理を模式的に示す図である。図５はホログラフィック高分子分散液晶材料に電圧が印加されていない状態を、また図６は電圧が印加されている状態を示している。
【０００３】
図５及び図６に示されているように、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子は、硬化性樹脂６４中に液晶分子６３が収容されたドロップレット６２が配向された状態で配された構造を有している。この構造の両端を、図示するように透明電極６０、６０’、ガラス基板６１、６１’で挟持するようになし、透明電極６０、６０’に所定の電圧を印加したり、しなかったりすることによって液晶分子６３の状態を配向、非配向とする。
【０００４】
図５は透明電極６０、６０’に電圧を印加しない状態を示しており、このとき通常のホログラムとして回折された光が観察できる。また、図６は透明電極６０、６０’に電圧を印加した状態を示しており、このときホログラムの機能が失われ、光がそのまま透過する。
【０００５】
以上のようなホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法については、例えば、特許文献１（特開２００６−３１８５１５号公報）に開示されている。特許文献１図１４などに記載されているように、このようなホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造においては、ガラス基板２２，２３の間のギャップを保持するためにビーズスペーサーを混入した接着剤（シール材）２７が用いられる。
【０００６】
次に、このようなビーズスペーサーの役割についてより詳細に説明する。図７は従来のホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程を示す図である。図７はホログラフィック高分子分散液晶光学素子の断面を示す図であり、図７（Ａ）→図７（Ｂ）→図７（Ｃ）→図７（Ｄ）→図７（Ｅ）の順序で製造がなされるものである。
【０００７】
ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程においては、まず図７（Ａ）に示すように、ガラス板やアクリル板などの透明基板である第１基板１１上に、透明電極である第１電極１３を形成する。
【０００８】
次の図７（Ｂ）は、ビーズスペーサー２０を、第１基板１１上に散布し、その後、第１基板１１と対向するように第２電極１４が形成された第２基板１２を配した状態を示している。ビーズスペーサー２０は、数μｍ程度の平均粒径を有するガラス製のビーズであり、このビーズスペーサー２０によって、基板間のギャップを保持する。
【０００９】
図７（Ｃ）は、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７を上記ギャップ間に真空注入し、さらに基板間周囲にシール部材１６を設けた状態を示している。このよなシール部材
１６によって、材料の基板外への流出を図るようにする。また、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７は、硬化性樹脂中に液晶分子が収容されたドロップレットが分散された材料である。
【００１０】
次の図７（Ｄ）では、物体光と参照光の２光束によって所望箇所をホログラム化する感光工程を示している。この工程においては、第１電極１３上のホログラム化したい箇所には物体光と参照光とが、また、それ以外の箇所には参照光が当たるようにする。第１電極１３上のホログラム化したい箇所にのみ物体光を当てるためには、不図示のマスクなどが利用される。
【００１１】
図７（Ｅ）はホログラム化工程を経たホログラフィック高分子分散液晶光学素子の完成状態を示している。図７（Ｅ）においては、（Ｐ）はホログラム化された領域を示しており、（Ｑ）はホログラム化されていない領域を示している。そして、第１電極１３と第２電極１４との間に電圧を印加していない状態であると、領域（Ｐ）はホログラムとしての機能を発現する。また、第１電極１３と第２電極１４との間に電圧をかけないと、領域（Ｐ）はホログラムとしての機能を発現せず、透明状態となる。
【特許文献１】特開２００６−３１８５１５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、以上のような従来のホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程においては、ビーズスペーサー２０が凝集しダマになりやすい性質があるために、第１基板１１と第２基板１２との間のギャップが不均一になりやすく、安定した品質の光学素子を提供しにくい、という問題があった。
【００１３】
また、従来の製造工程においては、領域（Ｐ）に対してのみ物体光を照射するためにマスクを用意する必要などがあり、感光工程においては手間がかかる、という問題があった。
【００１４】
また、ホログラム化されていない領域（Ｑ）については、その製造工程において参照光が照射されるが、このとき当該領域（Ｑ）が白濁化する白化現象が生じてしまい、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子のホログラム部以外の領域での透明度が落ちてしまう、という問題がある。このような問題に対処するために、領域（Ｑ）についても所定の電圧を印加し、光学素子の透明度を向上させる技術が提案されている。このような技術については、例えば、特許文献２（特開２００７−１３３０８８号公報）に開示されている。
【００１５】
図８は、上記のような白化現象に対応したホログラフィック高分子分散液晶光学素子の構成について示す物である。このような光学素子においては、第１電極１３と電気的な絶縁を図るために絶縁層２１を設け、第１電極１３と絶縁された第３電極２３によって、に対しても所定の電圧を印加する。すなわち、第２電極１４と第３電極２３との間に所定電圧を印加することによって、領域（Ｑ）の透明度を向上させる。
【００１６】
ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の白化現象に対応するための図８に示す構成では、絶縁層２１を設けたり、機能領域以外の領域（Ｑ）に対して第３電極２３を設けたりする必要があり、非常に構成が複雑であるし、また製造工程も複雑化するという問題がある。また、さらに第２電極１４と第３電極２３との間に所定電圧を印加するための電圧印加回路を用意しなければならず、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子を利用するための回路構成も複雑化する、という問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は以上のような課題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、第１基材と、前記第１基材上に設けられた第１電極と、前記第１電極の周囲に設けられ、かつ、閉じた形状とされた隔壁部材と、前記第１電極上に設けられたホログラフィック高分子分散液晶材料と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子において、前記ホログラフィック高分子分散液晶材料に接触する第２電極が設けられた第２基材と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子において、前記第１基材と前記第２基材との間には空気層が存在することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子において、前記第１基材と前記第２基材との間には屈折率整合液層が存在することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５に係る発明は、請求項２に記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子において、前記第１基材と前記第２基材との間には光学接着剤層が存在することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のホログラフィック高分子分散液晶光学素子において、前記隔壁部材がレジスト材料であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７に係る発明は、第１基材上に第１電極を設ける工程と、前記第１電極の周囲に、閉じた形状を有する隔壁部材を設ける工程と、前記第１電極上にホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する工程と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法である。
【００２４】
また、請求項８に係る発明は、第１基材上に第１電極を設ける工程と、前記第１電極の周囲に、閉じた形状を有する隔壁部材を設ける工程と、前記第１電極上にホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する工程と、前記第１電極上に屈折率整合液を注入する工程と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法である。
【００２５】
また、請求項９に係る発明は、第１基材上に第１電極を設ける工程と、前記第１電極の周囲に、閉じた形状を有する隔壁部材を設ける工程と、前記第１電極上にホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する工程と、前記第１電極上に光学接着剤層を注入する工程と、を有することを特徴とするホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法によれば、閉じた形状とされた隔壁部材の中に、ホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する構成とするために、ビーズスペーサーを設ける必要がなく、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の基板間のギャップが一定となり、安定した品質の光学素子を提供することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法によれば、閉じた形状とされた隔壁部材の中にのみホログラフィック高分子分散液晶材料が配された構成であるので、感光工程において、マスクなどを用いた選択的な照射を行う必要がなく、感光工程における煩雑さを解消することができる。
【００２８】
また、本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法によれば、閉じた形状とされた隔壁部材の中にのみホログラフィック高分子分散液晶材料が配された構成であり、その他の領域には、ホログラフィック高分子分散液晶材料が存在しない空気層となるために、白化現象問題が生じることなく、そのために上記のような絶縁層２１を設けたり、機能領域以外の領域（Ｑ）に対して第３電極２３を設けたりする必要がなく、非常に構成が簡単であるし、また製造もし易い。また、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子を利用するための回路構成も簡単化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子の感光工程を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子を示す図である。
【図５】ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の原理を模式的に示す図である。
【図６】ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の原理を模式的に示す図である。
【図７】従来のホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程を示す図である。
【図８】従来のホログラフィック高分子分散液晶光学素子を示す図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子が利用される形態を説明する図である。図１はホログラフィック高分子分散液晶光学素子の断面を示す図である。
【００３１】
図１（Ａ）はホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程の出発材料である第１基板１１を示している。この第１基板１１はガラス板やアクリル板などの透明基板である。次の図１（Ｂ）の工程では、この第１基板１１上に、透明電極である第１電極１３を形成する。第１電極１３は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ―Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明な導電材料を用いる。
【００３２】
次の図１（Ｃ）の工程では、第１基板１１周囲にシール部材１６を設け、第１基板１１の周囲に隔壁部材１５を設ける。この隔壁部材１５としてはレジスト材料を用いることができ、このレジスト材料を露光、現像、エッチングといった周知の工程を経ることで、図１（Ｃ）の状態とすることができる。なお、隔壁部材１５とシール部材１６を共に、レジスト材料によって構成することも可能である。レジスト材料としは、解像度が高く、現像性が良好なものを用いるとよい。例えば、このようなレジスト材料としては、ＪＳＲ社製の耐熱透明感光型保護膜オプトマーＮＮ７８０を挙げることができる。
【００３３】
ここで、この隔壁部材１５は、光学素子として光を照射したり、透過したりする面から見たときに閉じた形状をしている。これについてはホログラフィック高分子分散液晶光学素子の完成状態の図を説明するときに改めて説明する。このような隔壁部材１５が閉じた形状をしているために、閉じた領域にホログラフィック高分子分散液晶材料１７を注入することができ、ホログラム化する必要のない領域にホログラフィック高分子分散液晶材料１７が行き渡らないようにすることができる。
【００３４】
以上のように閉じた形状とされた隔壁部材１５の中に、ホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する構成とするために、ビーズスペーサーを設ける必要がなく、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の基板間のギャップが一定となり、安定した品質の光学素子を提供することが可能となる。
【００３５】
次に、図１（Ｄ）に示す工程においては、閉じた形状とされた隔壁部材１５の中に、インクジェット装置やディスペンサーなどを用いて、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７を注入する。このホログラフィック高分子分散液晶材料１７は、硬化性樹脂中に液晶分子が収容されたドロップレットが分散された材料である。硬化性樹脂としては、主にモノマーやオリゴマーといった光重合材料と紫外線を吸収する光重合開始剤とを含む未硬化の光硬化性樹脂を用いる。
【００３６】
次に、図１（Ｅ）に示す工程では、第２電極１４が形成された第２基板１２で、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７の蓋をした状態とする。このとき、当然第２電極１４がホログラフィック高分子分散液晶材料１７と接触する向きにて第２電極１４を配するようにしている。図１（Ｅ）に示すように、本実施形態では、閉じた形状とされた隔壁部材１５の中にのみホログラフィック高分子分散液晶材料１７が配された構成となり、その他の領域には、ホログラフィック高分子分散液晶材料が存在しない空気層となる。このために、本実施形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子では白化現象問題が生じることがない。
【００３７】
次に、以上のような工程を経たホログラフィック高分子分散液晶光学素子に対して、ホログラムを記録する工程である感光工程を施す。図２は本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子の感光工程を示す図である。
【００３８】
次の図２では、物体光と参照光の２光束によって所望箇所をホログラム化する感光工程を示している。本実施形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程においては、ホログラム化したい箇所にのみホログラフィック高分子分散液晶材料１７が存在し、その他の領域には、ホログラフィック高分子分散液晶材料が存在しない空気層となっているために、マスクなどによって物体光を選択的に照射する必要がない。このため、感光工程を非常に簡便に行うことが可能となる。また、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７が存在しない空気層の存在のために、白化現象問題が生じることなく、絶縁層２１を設けたり、機能領域以外の領域（Ｑ）に対して第３電極２３を設けたりする必要がなく、非常に構成が簡単であるし、また製造もし易い。また、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子を利用するための回路構成も簡単化することが可能となる。
【００３９】
図３は本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子を示す図である。図３（Ａ）は、光学素子として光を照射したり、透過したりする面を示す図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図３（Ａ）に示すように、隔壁部材１５はＣ１乃至Ｃ４に示すような閉じた形状をしており、これにより、この閉じた領域の中にホログラフィック高分子分散液晶材料１７を注入することができ、ホログラム化する必要のない領域にホログラフィック高分子分散液晶材料１７が行き渡らないようにするこ
とができる。そして、以上のように、Ｃ１とＣ２との間の領域、Ｃ３とＣ４との間の領域にのみが、感光工程でホログラム記録がなされて、ホログラムとしての機能を発現するようになるものである。
【００４０】
なお、本実施形態では、ロの字状にホログラフィック高分子分散液晶材料１７を注入し、ホログラム化したホログラフィック高分子分散液晶光学素子の例について説明したが、隔壁部材１５は閉じた形状をなすものであれば、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子のホログラムの配置はこれに限定されるものではなく他の態様を含むことができる。図４は本発明の他の実施形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子を示す図である。図４に示すように、閉じた形状（Ｃ５）をなす隔壁部材１５によって、■状のホログラムを形成することもできる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法によれば、閉じた形状とされた隔壁部材の中に、ホログラフィック高分子分散液晶材料を注入する構成とするために、ビーズスペーサーを設ける必要がなく、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子の基板間のギャップが一定となり、安定した品質の光学素子を提供することが可能となる。
【００４２】
また、本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法によれば、閉じた形状とされた隔壁部材の中にのみホログラフィック高分子分散液晶材料が配された構成であるので、感光工程において、マスクなどを用いた選択的な照射を行う必要がなく、感光工程における煩雑さを解消することができる。
【００４３】
また、本発明の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子及びホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造方法によれば、閉じた形状とされた隔壁部材の中にのみホログラフィック高分子分散液晶材料が配された構成であり、その他の領域には、ホログラフィック高分子分散液晶材料が存在しない空気層となるために、白化現象問題が生じることなく、そのために上記のような絶縁層２１を設けたり、機能領域以外の領域（Ｑ）に対して第３電極２３を設けたりする必要がなく、非常に構成が簡単であるし、また製造もし易い。また、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子を利用するための回路構成も簡単化することが可能となる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図９は本発明の他の実施の形態に係るホログラフィック高分子分散液晶光学素子の製造工程を示す図である。本発明の他の実施形態は、先に説明した実施形態における第１基板１１上の空気層に相当する箇所に、非機能領域充填材料１８を注入する点で相違しており、その他の点では一致しているので、前記の相違点について詳しく説明する。このような非機能領域充填材料１８を第１基板１１上に注入する工程は、図９（Ｄ’）に示されており、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７を第１基板１１上に注入する工程の前工程、若しくは後工程として適宜実施することができる。図９（Ｄ’）に示されるように、第１基板１１上に注入された非機能領域充填材料１８は、隔壁部材１５によってホログラフィック高分子分散液晶材料１７と隔てられた状態となったまま、図９（Ｅ）の第２電極１４が形成された第２基板１２による蓋工程を経て、ホログラムを記録する工程である感光工程を実施され、最終的なホログラフィック高分子分散液晶光学素子を得ることができる。
【００４５】
第１基板１１と第２基板１２との間におけるホログラフィック高分子分散液晶材料１７が形成されていない領域を充填する非機能領域充填材料１８としては、カーギル社製イマージョンオイル  タイプＡなどの屈折率整合液を用いることができる。非機能領域充填材料１８として屈折率整合液を用いることによって、最終製品であるホログラフィック高分
子分散液晶光学素子には、屈折率整合液層が形成されることとなる。
【００４６】
上記のような屈折率整合液層によって、本実施形態においては、先の実施形態の効果に加えて、ホログラフィック高分子分散液晶材料１７が形成されていない領域で屈折率を整合させることができ、視認性を向上させることができる、という効果を期待することができるものである。
【００４７】
また、非機能領域充填材料１８としては、ノーランド社製ＮＯＡ６１などの光学接着剤を用いることができる。非機能領域充填材料１８として光学接着剤を用いることによって、最終製品であるホログラフィック高分子分散液晶光学素子には、光学接着剤層が形成されることとなる。
【００４８】
上記のような光学接着剤層によって、本実施形態においては、先の実施形態の効果に加えて、基板−充填材料間の反射率が低いため、基板内側での光反射を低減できるほか、基板間のギャップムラに起因する干渉縞も視認しづらくすることができる、という効果を期待することができるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０・・・ホログラフィック高分子分散液晶光学素子、１１・・・第１基板、１２・・・第２基板、１３・・・第１電極、１４・・・第２電極、１５・・・隔壁部材、１６・・・シール部材、１７・・・ホログラフィック高分子分散液晶材料、１８・・・非機能領域充填材料、２０・・・ビーズ、２１・・・絶縁層、２３・・・第３電極、６０、６０’・・・透明電極、６１、６１’・・・ガラス基板、６２・・・ドロップレット、６３・・・液晶分子、６４・・・硬化性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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