(57)【要約】【課題】液晶層とシールとの接触を防ぐ隔壁を精度良く形成し、シールによる液晶の汚染を抑えることを可能とする液晶光学素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】液晶光学素子１０は、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１が、内側面に形成された透明電極６０、６１が対向するようにシール７０を介して貼り合わされた構成を有する。第１の透明基板５０上には透明電極６０と配向膜４０が形成されており、第２の透明基板５１上にはインプリント樹脂層３０として隔壁３５とフレネルレンズ１００がインプリント工程にて一体に形成されており、インプリント樹脂層３０の上に透明電極４１と配向膜６１が形成されている。隔壁３５の内側には液晶２０が充填されていて、隔壁３５により液晶とシールの接触を防ぐ。【選択図】図１
2010217411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状のシールを介して第１および第２の透明基板が貼り合わされ、前記シールの内側の領域に液晶層が配された液晶光学素子において、
前記シールと前記液晶層との間に、型の転写により形成された枠状の隔壁部を備える
ことを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記第１および第２の透明基板の少なくとも一方に、前記隔壁部と同じ型の転写により形成された光学形状を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記隔壁部と前記光学形状は、前記第１および第２の透明基板とは異なる樹脂層に形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記隔壁部と前記光学形状が形成された樹脂層は、前記シールの内側の領域にのみ設けられた
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記隔壁部と前記光学形状は、前記第１または第２の透明基板と一体の樹脂層に形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
前記光学形状としてフレネルレンズ形状が形成された
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項７】
前記光学形状としてマイクロプリズム形状が形成された
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項８】
前記光学形状としてマイクロレンズアレイ形状が形成された
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項９】
前記光学形状および前記隔壁部の表面に透明電極が形成され、
前記隔壁部の上面に形成された前記透明電極と、対向する前記透明基板との間に、絶縁膜が形成された、
ことを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１０】
前記絶縁膜は配向膜である
ことを特徴とする請求項９に記載の液晶光学素子。
【請求項１１】
前記シールと前記隔壁部とが密着している
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１２】
前記隔壁部は、上端から下方に向かうに従って幅が広くなるように側面にテーパ面が形成されている
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１３】
前記隔壁部は、上端の角部が丸みを帯びた形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１４】
前記シールおよび前記隔壁部は、液晶の注入口を備える
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項１５】
第１および第２の透明基板の少なくとも一方に、型の転写により枠状の隔壁部を形成する工程と、
前記第１および第２の透明基板の少なくとも一方の、前記隔壁部の外側の領域に、枠状のシールを形成する工程と、
前記隔壁部が形成された透明基板の該隔壁部の内側の領域に、液晶を滴下する工程と、
前記第１および第２の透明基板を貼り合わせる工程と、を有する
ことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項１６】
前記隔壁部を形成する工程において、前記第１および第２の透明基板の少なくとも一方に、前記隔壁部と同じ型の転写により光学形状を形成する
ことを特徴とする請求項１５に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１７】
前記隔壁部と前記シールとを、前記第１および第２の透明基板のうち同じ透明基板に形成する
ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１８】
前記隔壁部を形成した後に前記シールを形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の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、液晶を用いて光学特性を可変とした液晶光学素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電極が形成された透明基板どうしをシールで接着し、液晶層を封入した構成による液晶光学素子が知られている。液晶光学素子は、印加する電圧を変更することで液晶の配向を変化させて屈折率を制御することにより、光学特性を可変としたものである。この液晶光学素子として、印加する電圧により焦点距離を制御することができる液晶レンズが知られている。液晶レンズには、輪帯状にパターニングされた透明電極を備える方式やフレネルレンズなどの光学形状の構造をセル内に備える方式などがある。
【０００３】
液晶光学素子の液晶セルの作製に伴う液晶の封入方法としては、大きく分けて２種類存在する。一つは、シールの塗布後に透明基板同士での貼り合せを行いＵＶ照射または焼成によってシールを硬化させた後に、液晶セルを個別サイズに分割し、注入口を真空状態で液晶に浸して毛細管現象により液晶を注入する真空注入方式である。
もう一つは、透明基板にシール塗布した後に液晶を滴下し、真空状態で透明基板同士を貼り合せ、その後にＵＶ照射を行ってシールを硬化させるＯＤＦ（One Drop Fill，One Drop Filling）方式である。
【０００４】
製造プロセスの簡略化、製造時間の短縮化、原材料使用量の削減等の効果により、ＯＤＦ方式が現在注目を集めている。しかしながら、ＯＤＦ方式の場合、硬化前のシールと液晶とが触れてしまうため、シールと液晶の相溶性によっては、シールと液晶とが混ざり合う、シールから液晶への不純性イオンが流入するといったことにより、液晶材料の特性劣化し液晶の配向が乱れるという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、このようなシールによる液晶への汚染を防ぐために、液晶層とシールとを隔てる隔壁を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、隔壁を形成する方法として、スピンコートにより樹脂材料を所定の厚さで塗布した後にフォトリソグラフィーによりパターン形成する方法と、スクリーン印刷により形成する方法とが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５６６号公報（第６−１１頁、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来技術による隔壁の形成方法では以下のような問題がある。まず、スピンコートにより樹脂材料を塗布した後にフォトリソグラフィーにより隔壁をパターン形成する方法では、隔壁を均一な厚みで精度良く形成することが困難である。例えば２０μｍ程度の厚みを均一に形成することは、特に困難である。
【０００８】
透明基板どうしの間隔（セルギャップ）は隔壁の厚みにより規定される。このため、隔壁の厚みが不均一となることにより、セルギャップが場所により異なって液晶セルの面精度が悪くなってしまう。また、透明基板と隔壁との間に生じた隙間を通じて液晶とシールとが触れてしまい、液晶が汚染してしまう問題がある。
【０００９】
また、スクリーン印刷により隔壁を形成する方法では、隔壁の形状（幅、高さ、断面形状）を精度よく形成することができない。ＯＤＦ方式では、隔壁の内側の体積に応じた量の液晶を滴下する必要がある。このため、隔壁が精度良く形成されないことにより液晶の最適な滴下量が定まらない。最適な量の液晶が滴下されないことにより、液晶セルの面精度の悪化、気泡の発生、シールの決壊といった問題が発生する。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題を解決し、液晶層とシールとの接触を防ぐ隔壁を精度良く形成し、シールによる液晶の汚染を抑えることを可能とする液晶光学素子およびその製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の液晶光学素子は下記記載の構成を採用するものである。
【００１２】
本発明の液晶光学素子は、枠状のシールを介して第１および第２の透明基板が貼り合わされ、シールの内側の領域に液晶層が配された液晶光学素子において、シールと液晶層との間に、型の転写により形成された枠状の隔壁部を備えることを特徴とする。
また、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、第１および第２の透明基板の少なくとも一方に、隔壁部と同じ型の転写により形成された光学形状を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、隔壁部と光学形状は、第１および第２の透明基板とは異なる樹脂層に形成されたことを特徴とする。
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、隔壁部と光学形状が形成された樹脂層は、シールの内側の領域にのみ設けられたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、隔壁部と光学形状は、第１または第２の透明基板と一体の樹脂層に形成されたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、光学形状としてフレネルレンズ形状、マイクロプリズム形状またはマイクロレンズアレイ形状が形成されたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、光学形状および隔壁部の表面に透明電極が形成され、隔壁部の上面に形成された透明電極と、対向する透明基板との間に、絶縁膜が形成された、ことを特徴とする。
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、絶縁膜は配向膜であることを特徴とする。
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、シールと隔壁部とが密着していることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、隔壁部は、上端から下方に向かうに従って幅が広くなるように側面にテーパ面が形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、隔壁部は、上端の角部が丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明の液晶光学素子は、前述した構成に加えて、シールおよび隔壁部は、液晶の注入口を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の液晶光学素子の製造方法は、第１および第２の透明基板の少なくとも一方に、
型の転写により枠状の隔壁部を形成する工程と、第１および第２の透明基板の少なくとも一方の、隔壁部の外側の領域に、枠状のシールを形成する工程と、隔壁部が形成された透明基板の該隔壁部の内側の領域に、液晶を滴下する工程と、第１および第２の透明基板を貼り合わせる工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した構成に加えて、隔壁部を形成する工程において、第１および第２の透明基板の少なくとも一方に、隔壁部と同じ型の転写により光学形状を形成することを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した構成に加えて、隔壁部とシールとを、第１および第２の透明基板のうち同じ透明基板に形成することを特徴とする。
さらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した構成に加えて、隔壁部を形成した後にシールを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、液晶とシールとを隔てる隔壁が型の転写により精度良く形成される。これにより、透明基板を貼り合わせた後の透明基板と隔壁との隙間の発生を抑えて、シールによる液晶の汚染を抑えることができる。また、セルギャップを規制する隔壁が精度良く形成されることにより、面精度を向上させることが可能となる。
【００２２】
さらに本発明によれば、液晶とシールとを隔てる隔壁と光学形状とが、同じ型の転写により一度に形成されることにより、短い工程で、且つ精度の良い位置関係で光学形状と隔壁とを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１の液晶光学素子のセル化工程の説明図である。
【図４】本発明の実施例２の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例２の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例３の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例３の液晶光学素子のインプリント工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例４の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例５の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例６の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例７の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例８の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例９の液晶光学素子の構成を示す説明図である。
【図１４】本発明の液晶光学素子の隔壁の形状の変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、液晶光学素子として、液晶層に印加する電圧により焦点距離を可変とした液晶レンズを例にして、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
［実施例１］
＜実施例１の構成：図１＞
まず、本発明の実施例１の液晶光学素子の構成について説明する。図１は実施例１の液晶光学素子１０の構成を示す説明図である。図１（ａ）は実施例１の液晶光学素子１０の断面図であり、図１（ｂ）は後述するフレネルレンズ、隔壁およびシールの形状を示す平面図である。図面表示上の問題から、図１では実際とは異なるアスペクト比で模式的に示
している。
【００２６】
図１に示すように、実施例１の液晶光学素子１０は、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが、それぞれの基板表面に形成された透明電極が対向するようにシール７０を介して貼り合わされた構成を有する。
【００２７】
第１の透明基板５０には透明電極６０と配向膜４０とが形成されている。第２の透明基板５１には、隔壁３５と光学形状（フレネルレンズ１００）とがインプリント（転写）工程で一体に形成されたインプリント樹脂層３０を備える。この隔壁３５とフレネルレンズ１００とを形成するインプリント工程については、後段で詳細に説明する。インプリント樹脂層３０の上には、透明電極６１と配向膜４１とが形成されている。
【００２８】
第１の透明基板５０と隔壁３５の上面とは接しており、隔壁３５の高さによりセルギャップが規制される。隔壁３５の内側には液晶２０が充填されており、隔壁３５により液晶２０とシール７０とは隔てられている。
第１の透明基板５０の透明電極６０と隔壁３５の上面に形成されている透明電極６１とは、第１の透明基板５０の配向膜４０および第２の透明基板５１の配向膜４１により絶縁されており、上下導通を防いでいる。
【００２９】
図１に示す本発明の実施例１の構成においては、隔壁３５によりセルギャップが規制される。このため、シール７０内にスペーサを混入させる必要が無い。これにより、スペーサによるインプリント樹脂層３０への減り込み、クラックの発生といったダメージを無くすことができる。
【００３０】
また、レンズ有効径領域に近い位置に隔壁３５を形成することにより、セル内にスペーサを撒く必要が無い。これにより、セル内のスペーサによる散乱等による光学特性の劣化、フレネルレンズ１００のような光学形状の上にスペーサを配置することによる面精度の劣化を無くすことができる。
【００３１】
＜実施例１の製造方法：図２、図３＞
次に、実施例１の液晶光学素子の製造方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３では、図面表示上の問題から実際とは異なるアスペクト比で模式的に示している。図２は、実施例１の液晶光学素子１０の隔壁３５およびフレネルレンズ１００のインプリント工程の説明図である。以下では、インプリント樹脂としてＵＶ（紫外線）により硬化する光硬化樹脂を用いた例を説明する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって光硬化性の樹脂２５を滴下する。図示していないが、第２の透明基板５１と樹脂２５の接着性が悪い場合には、第２の透明基板５１にプライマー処理等を施すことにより接着層を設けて接着性を向上させる。
【００３３】
その後、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。金型モールド９５にはフレネルレンズ１００と隔壁３５の形状が凹凸反転で形成されている。ここで、金型モールド９５の表面には、フッ素系の離型剤を塗布することにより離型処理が施されている。
【００３４】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図２（ｃ）に示すようにＵＶ８０を照射して樹脂２５を硬化させる。樹脂２５が十分硬化したのち、図２（ｄ）に示すように、金型モールド９５を樹脂２５から離型する。これにより、インプリント樹脂層３０にフレネルレンズ１００と隔壁３５とが同時に転写されて形成される。
【００３５】
実際に試作したフレネルレンズ１００の寸法を、例として示す。有効径をφ４．４ｍｍとし、ブレーズ（輪帯）の数を３０、各ブレーズの高さ（サグ量）を１５μｍとした。最も外側に位置するブレーズの幅を３８．５μｍとし、最も外側に位置するブレーズのレンズ面の最大傾斜角度を２１．３度とした。また、有効径の最外周から０．５ｍｍ離れた位置に、幅０．５ｍｍ、高さ２０μｍで隔壁部３５を形成した。
【００３６】
図３は、透明基板上への透明電極および配向膜の形成から、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１の貼り合わせまでの工程の説明図である。
隔壁３５及びフレネルレンズ１００をインプリント樹脂層３０に形成した後、図３（ａ）に示すように、インプリント樹脂層３０の表面上にスパッタリング法等により透明電極６１を形成する。インプリント樹脂層３０の上に透明電極６１を直接形成しても良く、また、インプリント樹脂層３０にＳｉＯ２等のバリア層やハードコート層などの層を形成してから透明電極６１を形成しても良い。
【００３７】
インプリント樹脂層３０の表面に透明電極６１を形成した後、配向膜４１を形成する。配向膜４１は、例えば斜方蒸着により形成される。蒸着材料としては、例えばＳｉＯｘ等の無機材料が用いられる。蒸着角度によって蒸着膜のカラム構造を変化させることができ、それにより液晶の配向状態を制御することができる。この斜方蒸着法では、フレネルレンズ１００の形状にダメージを与えることなく、非接触で配向膜４１を形成することができる。ここで、ＳｉＯｘは絶縁体であるため、端子部として使用する予定の領域にはＳｉＯｘ膜がつかないようにマスキングを行って斜方蒸着を行う。
【００３８】
その他の配向膜の形成方法としては、インプリント樹脂層３０の表面上にインクジェットやスピンコートにより配向膜を塗布した後に光配向法を用いることにより、フレネルレンズ１００の形状にダメージを与えることなく、非接触で配向膜を形成することができる。
【００３９】
オフセット印刷による配向膜の塗布、ラビング方式による配向処理を行う場合は、印刷版、ラビング布の押し当てでフレネルレンズにダメージを与えないように、ローラの回転速度、ラビング圧力等の各種の条件の最適化、インプリント樹脂材料の選定、表面のハードコート処理などが必要になる。
また図示しないが、第１の透明基板５０にも同様に、透明電極６０と配向膜４０とを形成する。
【００４０】
インプリント樹脂層３０の表面に透明電極６１および配向膜４１を形成した後、図３（ｂ）に示すように、隔壁３５の外側の位置にディスペンサによりシール７０を塗布する。このシール７０は、例えばＵＶ硬化樹脂であり、隔壁３５より高く盛られる。シール７０は、後述する工程で第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが貼り合わせされたときに潰されて、シール７０と隔壁３５とが密着するように、最適な量と位置で塗布する必要がある。
【００４１】
シール７０の塗布量が少ない、または塗布位置が隔壁３５から離れすぎていると、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが貼り合わせされたときにシール７０と隔壁３５の間に隙間が生じてしまう。また、シール７０の塗布量が多い、または塗布位置が隔壁３５に近すぎると、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とが貼り合わせされたときにシール７０が隔壁３５を乗り越えてしまう。このためシール７０の塗布量と塗布位置とを最適化することが重要となる。
【００４２】
シール７０を塗布した後、図３（ｃ）に示すように、ディスペンサ７６を用いて隔壁３
５の内側に液晶２０を滴下する。フレネルレンズ１００へのダメージを防ぐために、非接触で滴下可能なジェットディスペンサを用いることが好適である。液晶の滴下量は、隔壁３５の内側の体積に応じて決まる。隔壁３５の内側の体積に応じた量の液晶を滴下しないと、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせた後の液晶セルの面精度の悪化、液晶セル内の気泡の発生などの原因となる。
【００４３】
ここで重要な点として、ディスペンサ７６による液晶の滴下量のバラつきを抑えることはもちろんのこと、隔壁３５の内側の体積のバラつきも抑える必要がある。本実施例の液晶光学素子では、隔壁３５がインプリントによって精度良く形成されることにより、隔壁３５の内側の体積のバラつき量を抑えて、液晶セルの面精度の悪化、気泡の発生などを抑え、歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
また、隔壁３５の内側に滴下された液晶は、表面張力・ぬれ性等の特性に応じて、隔壁３５より高く盛られた状態となる。液晶が高く盛られた状態で、後述するように第１の透明基板５０と第２の透明基板５１を重ね合わせると、液晶が第２の透明基板５１に接触した後、第２の透明基板５１の表面上を隔壁３５の外側の領域まで広がってしまう問題がある。
そこで、滴下された液晶の高さを抑えるため、隔壁３５の内側の複数の箇所に液晶を滴下することが望ましい。さらに、透明基板どうしを重ね合わせたときに液晶が均一に広がるように、中心対称となる複数の箇所に液晶を滴下することが望ましい。
【００４５】
隔壁３５の内側に液晶２０を滴下した後、図３（ｄ）に示すように、第２の透明基板５１の液晶滴下面を上向きに配置して、真空状態で第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせる。このとき、隔壁３５により液晶２０とシール７０とが隔てられるため、未硬化状態時のシール７０によって液晶２０が汚染されることはない。
また、液晶２０の内圧がシール７０に直接加えられないので、液晶２０によりシール７０が侵食されて穴あきの状態になることもなく、シール７０による透明基板どうしの接着強度も良好となる。
【００４６】
第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせた後、ＵＶ（紫外線）を照射してシール７０を硬化させる。ＵＶに弱い液晶材料を用いる場合には、液晶２０の領域をマスクしてＵＶを照射する。
【００４７】
インプリント樹脂層３０としてＵＶにより硬化する光硬化樹脂を用いた場合、インプリント樹脂層３０によりＵＶが吸収されるので、第１の透明基板５０側からＵＶを照射してシール７０を硬化させるのが好ましい。インプリント樹脂層３０の透過特性、厚みにより、インプリント樹脂層３０をＵＶが十分透過する場合は、第２の透明基板５１側からＵＶを照射してシール７０を硬化させてもよい。ＵＶを照射した後、必要に応じて、焼成を行いシール７０を本硬化させる。以上の工程により、実施例１の液晶光学素子１０が製造される。
【００４８】
上述したとおり、図３（ｄ）において、第１の透明基板５０の透明電極６０と隔壁３５の上面に形成されている透明電極６１とは、第１の透明基板５０の配向膜４０および第２の透明基板５１の配向膜４１により絶縁されており、上下導通を防いでいる。配向膜４１の絶縁性が弱い場合には、透明電極６０と透明電極６１の隔壁３５の領域にＳｉＯ２などの絶縁膜を形成すれば良い。
【００４９】
図３では、第２の透明基板５１にシール７０を塗布した後、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１とを貼り合わせる例を示した。しかしこれに限定されるものではなく、第１の透明基板５０にシール７０を塗布した後、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１
とを貼り合わせてもよい。
【００５０】
上述したように、本実施例の液晶光学素子では、液晶とシールとを隔てる隔壁が金型モールドの転写により精度良く形成される。これにより、透明基板を貼り合わせた後の透明基板と隔壁との隙間の発生を抑えて、シールと液晶とが接触することによる液晶の汚染を抑えることができる。また、セルギャップを規制する隔壁が精度良く形成されることにより、面精度を向上させることが可能となる。
【００５１】
さらに、隔壁が精度良く形成されることにより、隔壁の内側の体積に応じたＯＤＦ方式による液晶の最適な滴下量が定まり、液晶セルの面精度の悪化、気泡の発生などを抑えることが可能となる。
【００５２】
また、本実施例の液晶光学素子では、フレネルレンズ形状と隔壁とが、同じ金型モールドの転写により一度に形成される。これにより、フォトリソグラフィーによるパターン形成またはスクリーン印刷といった従来技術による隔壁の形成と、フレネルレンズ形状の形成とを別々に行う方法と比較して、短い工程で、且つ精度の良い位置関係でフレネルレンズ形状と隔壁とを形成することが可能となる。
【００５３】
次に、本発明の液晶光学素子および製造方法の他の実施例について説明をする。以下の説明においては、既に説明した同一の構成には同一の符号を付与しており、その詳細な説明は省略し、構成が異なる点についてのみ説明する。
［実施例２］
＜実施例２の構成：図４＞
【００５４】
本発明の実施例２の液晶光学素子の構成について説明する。図４は実施例２の液晶光学素子１１の構成を示す説明図である。図４（ａ）は実施例２の液晶光学素子１１の断面図であり、図４（ｂ）はフレネルレンズ１００、隔壁３５およびシール７１の形状を示す平面図である。
【００５５】
図４に示すように実施例２の液晶光学素子１１は、フレネルレンズ１００と隔壁３５とが形成されたインプリント樹脂層３１が、シール７１の内側にのみ形成された構成を備える。シール７１は、第１の透明基板５０に形成された配向膜４０および第２の透明基板５１に形成された配向膜４１と接着する。
【００５６】
透明電極６１とインプリント樹脂層３１との密着性よりも、透明電極６１と透明基板５１との密着性が高い場合、実施例２の液晶光学素子１１は、実施例１と比較して、洗浄工程、高温高湿環境等における透明電極の剥離を抑え、歩留まり、信頼性を向上させることができる。また実施例２の液晶光学素子１１は、隔壁３５とシール７１とが接する面積が広くなるため、シール７１と隔壁３５との密着力も合わせて向上させることができる。
【００５７】
また実施例２の液晶光学素子１１は、インプリント樹脂層３１がシール７１の内側に閉じ込められて外部に露出しない構成である。このため、インプリント樹脂層３１が、空気や水蒸気、水、洗浄液や人の油脂、各種汚れ等に触れることを防ぎ、インプリント樹脂層３１の膨潤等の劣化による透明電極６１のクラック、剥離等の発生を防ぎ、信頼性を向上させることができる。
特に、透明基板５１が、ガラス基板又はガスバリアコート処理がされたガス透過性の低い樹脂基板であれば、インプリント樹脂層３１と空気との接触を更に防いで、インプリント樹脂層３１の劣化を抑えて信頼性を向上させることができる。
【００５８】
＜実施例２の製造方法：図５＞
次に、実施例２の液晶光学素子の製造方法について、図５を用いて説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については説明を省略する。図５（ａ）〜（ｄ）は、実施例２の液晶光学素子１１における第２の透明基板５１へのインプリント工程についての説明図である。
【００５９】
図５（ａ）に示すように、第２の透明基板５１にディスペンサ７４によって光硬化性の樹脂２５を滴下し、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、第２の透明基板５１に滴下した樹脂２５に、金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。
【００６０】
その後、樹脂２５が金型モールド９５の隙間に十分に入り込んだ状態で、図２（ｃ）に示すようにＵＶ８０を照射して樹脂２５を硬化させる。この際、第２の透明基板５１のＵＶ８０を照射する側に、隔壁３５より外側の領域を隠す形状のマスク８５を設置する。これにより、隔壁３５およびその内側領域の樹脂２５のみが硬化する。
【００６１】
樹脂２５が十分硬化したのち、図５（ｄ）に示すように、金型モールド９５を樹脂２５から離型し、隔壁３５より外側の領域の未硬化の樹脂を洗浄により洗い流す。
以上の工程により、第２の透明基板５１上に、フレネルレンズ１００と隔壁３５とが転写され、隔壁３５より外側の樹脂が取り除かれたインプリント樹脂層３５が作製される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例２の液晶光学素子１１が製造される。
【００６２】
［実施例３］
[実施例３の構成：図６]
本発明の実施例３の液晶光学素子の構成について説明する。図６は、実施例３の液晶光学素子１２の構成を示す説明図である。図６（ａ）は、実施例３の液晶光学素子１２の断面図であり、図６（ｂ）はフレネルレンズ１００、隔壁３５およびシール７０の形状を示す平面図である。
【００６３】
実施例３の液晶光学素子１２は、第２の透明基板５５がインプリント加工可能な樹脂により構成され、フレネルレンズ１００および隔壁３５が、第２の透明基板５５を構成する樹脂にインプリント工程で形成されている点が、実施例１・２の液晶光学素子と異なる。
第２の透明基板５５にはガスバリア層６５が形成されており、ガスの透過を抑えて第２の透明基板５５の劣化を防ぎ、信頼性を向上させている。第１の透明基板５０が樹脂基板である場合は、同様に、ガスバリア層を設けて樹脂基板の劣化を防ぐことが望ましい。
【００６４】
＜実施例３の製造方法：図７＞
次に、実施例３の液晶光学素子１２の製造方法について説明する。実施例１と異なる工程についてのみ説明を行い、重複する工程については省略する。図７（ａ）〜（ｃ）は、実施例３の液晶光学素子１２における第２の透明基板５５へのインプリント工程についての説明図である。以下では、第２の透明基板５５が熱可塑性樹脂で構成された例を説明する。
【００６５】
第２の透明基板５５がガラス転移点を越える温度以上となるように、第２の透明基板５５、金型モールド９５の両方または一方を加熱させた状態で、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第２の透明基板５５に金型モールド９５を加圧しながら押し当てる。第２の透明基板５５の樹脂が金型モールド９５の隙間に十分入り込んで充填された後に、ガラス転移温度以下に温度を下げ、第２の透明基板５５の樹脂を硬化させる。
【００６６】
第２の透明基板５５の樹脂を硬化させた後、図７（ｃ）に示すように、金型モールド９５を第２の透明基板５５から離型する。以上の工程により、第２の透明基板５５にフレネ
ルレンズ１００と隔壁３５が転写されて形成される。その後、図３に示す工程と同様に、透明電極および配向膜の形成、シールの塗布、液晶の滴下および透明基板の貼り合わせが行われ、実施例３の液晶光学素子１２が製造される。
【００６７】
なお上記では、第２の透明基板５５が熱可塑性樹脂で構成された例を示したが、これに限定されるわけではなく、第２の透明基板５５が熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂で構成されてもよい。第２の透明基板５５が光硬化性樹脂で構成された場合、本硬化前の状態の透明基板に金型モールドを押し当てた後にＵＶ照射を行い、基板を硬化させた後、金型モールドを離型する。金型モールドを離型した後、未硬化成分を完全硬化させるために基板を加熱させることもある。
【００６８】
上述したように実施例３の液晶光学素子１２は、フレネルレンズ１００と隔壁３５とが、第２の透明基板２２を構成する樹脂にインプリントで形成される。このため、インプリント樹脂層と透明基板とが別材料の実施例１・２の液晶光学素子ように、樹脂と透明基板とが剥離するおそれがなく、信頼性を向上させることができる。
また、インプリントするための樹脂を透明基板上に滴下する工程を有する実施例１・２の液晶光学素子と比較して、実施例３の液晶光学素子１２は製造工程を短縮することができる。
【００６９】
［実施例４］
＜実施例４の構成：図８＞
本発明の実施例４の液晶光学素子の構成について説明する。図８は、実施例４の液晶光学素子１３の構成を示す断面図である。
【００７０】
実施例４の液晶光学素子１３は、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１のそれぞれに、フレネルレンズ１００および隔壁３５がインプリントされたインプリント樹脂層３０が形成された構成である。図８に示す例では、第１の透明基板５０および第２の透明基板５１のそれぞれの同じ位置に隔壁３５が形成され、隔壁３５の上面どうしが密着している。また、シール７０は隔壁３５の外側に隔壁３５と密着して形成されている。液晶２０とシール７０とは隔壁３５により隔てられ、互いの接触による液晶２０の汚染を防いでいる。
【００７１】
図８では、第１の透明基板５０および第２の透明基板５１に、同じ形状の隔壁３５が形成された例を示したが、これとは別に、例えば、隔壁３５の上面どうしが噛み合う形状であってもよい。また、セルギャップ等の条件を満たせば、それぞれの透明基板の隔壁３５が異なる高さであってもよい。さらに、第１の透明基板５０と第２の透明基板５１のインプリント樹脂層５０が、異なる材料で構成されてもよい。
【００７２】
なお図８では、それぞれの透明基板に実施例１と同様の構成のインプリント樹脂層３０が形成された例を示した。これとは別に、実施例２に示すように、隔壁およびその内側領域のみに形成されたインプリント樹脂層が透明基板に形成された構成であってもよく、また、実施例３に示すように、透明基板を構成する樹脂にフレネルレンズおよび隔壁がインプリントされた構成であってもよい。
【００７３】
［実施例５］
＜実施例５の構成：図９＞
本発明の実施例５の液晶光学素子の構成について説明する。図９は、実施例５の液晶光学素子１４の構成を示す断面図である。
【００７４】
図９に示すように、実施例５の液晶光学素子１４は、第２の透明基板５１のインプリン
ト樹脂層３０にフレネルレンズ１００と隔壁３５とが形成され、第１の透明基板５０のインプリント樹脂層３３に隔壁３５と嵌合する凹部３９が形成されている。
【００７５】
このような構成にすることで、実施例１と比較して隔壁３５が高くなり、図３（ｃ）、（ｄ）に示す液晶滴下から透明基板貼り合わせの工程において、液晶とシールとの接触をより確実に防ぐことができる。
また、隔壁３５と凹部３９とを嵌合させることで、透明基板どうしを貼り合わせた後の隙間の発生を抑えて、シールと液晶とが接触することによる液晶の汚染を抑えることができる。更に、隔壁３５と凹部３９とを嵌合させることで、透明基板どうしを精度の良い位置関係で貼り合わせることができる。
【００７６】
図９では、第１の透明基板５０のインプリント樹脂層３３の凹部３９の内側が平坦である例を示したが、インプリント樹脂層３３に凹部３９とともにフレネルレンズ等の光学形状を形成してもよい。
【００７７】
また図９では、第２の透明基板５１に実施例１と同様の構成のインプリント樹脂層３０が形成された例を示した。これとは別に、実施例２に示すように、隔壁およびその内側領域のみに形成されたインプリント樹脂層が透明基板に形成された構成であってもよく、また、実施例３に示すように、透明基板を構成する樹脂にフレネルレンズおよび隔壁がインプリントされた構成であってもよい。
【００７８】
［実施例６］
＜実施例６の構成：図１０＞
本発明の実施例６の液晶光学素子の構成について説明する。図１０は、実施例６の液晶光学素子１５の構成を示す断面図である。
【００７９】
図１０に示すように、実施例の液晶光学素子１５は、第２の透明基板５１のインプリント樹脂層３０にフレネルレンズ１００と隔壁３５とが形成され、第１の透明基板５０のインプリント樹脂層３４に隔壁３５と嵌合する隔壁３６が形成されている。
【００８０】
隔壁３５と隔壁３６とを嵌合させることで、透明基板どうしを貼り合わせた後の隙間の発生を抑えて、シールと液晶とが接触することによる液晶の汚染を抑えることができる。更に、隔壁３５と隔壁３６とを嵌合させることで、透明基板どうしを精度の良い位置関係で貼り合わせることができる。
【００８１】
図１０では、第１の透明基板５０のインプリント樹脂層３３の隔壁３６の内側が平坦である例を示したが、インプリント樹脂層３３に、隔壁３６とともにフレネルレンズ等の光学形状を形成してもよい。
【００８２】
また図１０では、第２の透明基板５１に実施例１と同様の構成のインプリント樹脂層３０が形成された例を示した。これとは別に、実施例２に示すように、隔壁およびその内側領域のみに形成されたインプリント樹脂層が透明基板に形成された構成であってもよく、また、実施例３に示すように、透明基板を構成する樹脂にフレネルレンズおよび隔壁がインプリントされた構成であってもよい。
【００８３】
［実施例７］
＜実施例７の構成：図１１＞
本発明の実施例７の液晶光学素子の構成について説明する。図１１は、本発明の実施例７の液晶光学素子１６の構成を示す説明図である。図１１（ａ）は、実施例７の液晶光学素子１６の断面図であり、図１１（ｂ）は、液晶光学素子１６のフレネルレンズ１００、
隔壁３５およびシール７０の形状を示す平面図である。
【００８４】
実施例７の液晶光学素子１６は、実施例１の液晶光学素子でシール７０にスペーサ８２を混入させた構成である。その他は、実施例１と同一の構成である。隔壁３５が形成された箇所と、シール７０が塗布される箇所とのインプリント樹脂層３０の厚みの差から、シール７０内に混入させるスペーサ８２の粒径を決定する。透明電極４１と配向膜６１の厚みは、例えばスペーサ径２０μｍに対して、透明電極膜厚５０ｎｍ、配向膜厚５０ｎｍと厚みのオーダーが３桁異なるので無視してよい。
【００８５】
シール７０にスペーサ８２を混入することで、隔壁３５とシール７０内のスペーサ８２とでセルギャップが規制される。これにより、隔壁３５だけでセルギャップが規制される実施例１の液晶光学素子と比較して、セルギャップを規制する働きをする部材の面積が広くなり、セルギャップをより安定して規制し、面精度を向上させることができる。
【００８６】
ただし、スペーサ８２による透明電極６１やインプリント樹脂層３０への減り込み、クラック発生を防ぐためには、インプリント樹脂層３０とスペーサ８２の硬度を近づけることが望ましい。インプリント樹脂層３０が柔らかい部材であり、これに合わせてスペーサ８２を樹脂性のビーズ等の潰れ易い部材とするときは、透明基板が貼り合わされたときの潰れ量を考慮した粒径のスペーサ８２を用いる。
【００８７】
［実施例８］
＜実施例８の構成：図１２＞
本発明の実施例８の液晶光学素子の構成について説明する。図１２は、本発明の実施例８の液晶光学素子１７の構成を示す説明図である。図１２（ａ）は、実施例８の液晶光学素子１７の断面図であり、図１２（ｂ）は、液晶光学素子１７のフレネルレンズ１００、隔壁３５およびシール７２の形状を示す平面図である。
【００８８】
実施例８の液晶光学素子１７は、実施例１〜６の液晶光学素子と異なり、ＯＤＦ方式用ではなく真空注入方式で液晶を注入するセルである。隔壁３７には、液晶２０を注入するための注入口３７ａが設けられており、シール７２には、隔壁３５の注入口３７ａと対応する位置に注入口７２ａが設けられている。
【００８９】
実施例８の液晶光学素子１７は、次のように製造する。図２（ａ）〜図３（ｂ）に示す方法でシール７２の塗布まで行った後、透明基板５０と透明基板５１を重ね合わせ、シール７２を硬化させる。シール７２の硬化後に液晶２０を注入し、封口剤６７で注入口３７ａ、７２ａの封を行い硬化させる。この際、封口剤６７を隔壁３７の位置まで封入させることで、液晶２０とシール７２とが触れないようにすることが望ましい。
【００９０】
［実施例９］
＜実施例９の構成：図１３＞
次に、本発明の実施例９の液晶光学素子の構成について説明する。図１３は、本発明の実施例９の液晶光学素子１８の構成を示す説明図である。図１３（ａ）は、実施例９の液晶光学素子１８の断面図であり、図１３（ｂ）は、液晶光学素子１８のフレネルレンズ１００、隔壁３８およびシール７３の形状を示す平面図である。
【００９１】
実施例９の液晶光学素子１８は、シール７３の注入口７３ａの内側まで隔壁３８が形成されている点が、実施例８の液晶光学素子と異なり、その他の構成については同一である。
シール７３の注入口７３ａの内側まで隔壁３８が形成されることで、液晶２０の注入時においても液晶２０とシール７３とが触れることがないので、液晶２０への汚染を防ぐこと
が可能となり信頼性向上に寄与する。
【００９２】
（隔壁の変形例）
次に、本発明の液晶光学素子の隔壁３５の変形例について説明する。図１４（ａ）〜（ｄ）は、隔壁３５の形状の変形例の断面図である。
図１４（ａ）に示す隔壁３５ａは、上面が平坦に形成されるとともに、上端から下方に向かうに従って幅が広くなるように側面にテーパ面が形成されている。このようにテーパ面を形成することにより、図２（ｃ）に示すように金型モールドを樹脂に押し当てたときに、金型モールドの凹部に樹脂が充填されやすくなり、所望の形状を精度良く形成することできる。
【００９３】
図１４（ｂ）に示す隔壁３５ｂは、斜方蒸着法で配向膜を形成するときに影となる領域を減らすようにテーパ面が形成されている。隔壁３５ｂの液晶が充填される側のテーパ面Ｔ１は、反対側のテーパ面Ｔ２と比較して、より下方まで形成されている。また、液晶が充填される側のテーパ面Ｔ１は、反対側のテーパ面Ｔ２と比較して、上面においてより隔壁の内側に位置するように形成されている。
【００９４】
図１４（ｃ）に示す隔壁３５ｃは、上面が平坦に形成されるとともに、角部が丸みを帯びた形状に形成されている。このように角部が丸みを帯びた形状とすることにより、図１４（ａ）と同様に、金型モールドを樹脂に押し当てたときに、金型モールドの凹部に樹脂が充填されやすくなり、所望の形状を精度良く形成することできる。
【００９５】
図１４（ｄ）に示す隔壁３５ｄは、上面が平坦に形成されるとともに、側面が上面に対して略垂直の面で形成されている。対向する透明基板と接触する面を広くすることで、セルギャップをより安定して規制し、面精度を向上させることができる。
【００９６】
本発明の液晶光学素子の隔壁３５は、液晶とシールとを隔てる目的で形成するものであり、インプリント工程で形成可能であれば、上述した形状に限らず、テーパ面を有する形状、角が丸みを帯びた形状、平坦な面、曲面等の組み合わせであってもよい。
【００９７】
（その他の変形例）
上述した実施形態の説明においては、光学形状として、フレネルレンズ形状が隔壁とともにインプリント（転写）工程で一体に形成される例を示した。しかし、本発明は光学形状が限定されるものではなく、例えば、マイクロプリズム形状、マイクロレンズアレイ形状、シリンドリカルレンズ形状等の光学形状が隔壁とともにインプリント工程で一体に形成された構成およびその製造方法に適用可能である。
【００９８】
また、上述した実施形態の説明においては、隔壁が、平面視においてフレネルレンズ形状に合わせて円形状である例を示した。しかし、液晶とシールとを隔てる形状であれば、障壁は平面視において四角形状、多角形形状、楕円形状等であってもよい。
【００９９】
本発明の液晶光学素子は、液晶の配向方式、輪帯パターン電極の構成・本数・設計方法、液晶材料の種類、層数等によらないので、液晶光学素子に幅広く適用することができ、特に、ＯＤＦ方式のプロセスにおいて有効である。
【０１００】
本発明の液晶光学素子は、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付き携帯電話のカメラ部、車等に搭載されて後方確認用モニターなどに用いられるカメラなどの撮像光学系、プロジェクタ、レーザーポインタなどの投影光学系、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標）等のピックアップ向けの収差補正素子、眼鏡やヘッドマウントディスプレイなどのアイウェアと、幅広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１〜１８  液晶光学素子
２０  液晶
２５  樹脂
３０〜３４  インプリント樹脂層
３５ａ〜３５ｄ  隔壁
３６〜３８  隔壁
３７ａ、３８ａ  注入口
３９  凹部
４０、４１  配向膜
５０  第１の透明基板
５１  第２の透明基板
６０、６１  透明電極
６５  ガスバリア層
６７  封口剤
７０〜７３  シール
７２ａ、７３ａ  注入口
７４、７５、７６  ディスペンサ
８０  ＵＶ
８２  スペーサ
８５  マスク
９５  金型モールド
１００  フレネルレンズ
【図１】
2010217411.tif 000003
【図２】
2010217411.tif 000004
【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】
2010217411.tif 000010
【図９】
2010217411.tif 000011
【図１０】
2010217411.tif 000012
【図１１】
2010217411.tif 000013
【図１２】
2010217411.tif 000014
【図１３】
2010217411.tif 000015
【図１４】
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