(57)【要約】【課題】気泡が混入した液晶光学素子の製造方法において、容易に気泡を発生させることが可能で、混入する気泡の位置や量を容易に制御でき、かつ量産性に優れた製造方法を提供すること。【解決手段】対向する２枚の透明性基板の間に挟持された液晶層を有する液晶セルに、気泡が混入された液晶光学素子の製造方法において、液晶セルの所定の箇所にレーザ光を照射して、そのレーザ光が照射された位置の液晶層に気泡を発生させる気泡形成工程を有する工程を採用した。【選択図】図３
2006139004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２枚の透明性基板の間に挟持された液晶層を有する液晶セルに、気泡が混入された液晶光学素子の製造方法において、
前記液晶セルの所定の箇所にレーザ光を照射して、そのレーザ光が照射された位置の前記液晶層に気泡を発生させる気泡形成工程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２】
前記２枚の透明性基板を、注入口を設けた枠状シール材を介して貼り合わせたセル基板に、前記液晶を注入して液晶セル形成し、前記気泡形成工程を行った後に、前記注入口を封止することを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記セル基板を形成する工程は、前記枠状シール材の内側領域の周辺部に前記気泡を固定する気泡固定手段を設けた後に、前記２枚の透明性基板を貼り合わせる工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記枠状シール材と、前記気泡固定手段とを、同じ材料により形成することを特徴とする請求項３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、対向する２枚の透明性基板の間に挟持された液晶層を有する液晶セルに、気泡が混入された液晶光学素子の製造方法に関し、特に、光ヘッド装置に搭載され、直線偏光であるレーザ光の位相を変化させて、液晶層に入射する波面収差を補正するための液晶光学素子であり、この液晶層に気泡を混入させることで、液晶層の熱膨張にともなう透明性基板の変形を極力抑えることができる液晶光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず従来の光ヘッド装置１００を図５を用いて構成を説明する。
図５において、半導体レーザ光源１から出射された光ビーム１１は、コリメータレンズ２によって有効径１０を有するほぼ平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ３を通過した後、液晶光学素子４に入射する。液晶光学素子４を通過した光ビーム１１は、１／４波長板５を通過して、対物レンズ６により記録媒体９（ＤＶＤ等）に集光される。
【０００３】
また、記録媒体９から反射された光ビーム１１は、再び対物レンズ６、１／４波長板５及び液晶光学素子４を経て、偏光ビームスプリッタ３により光路が変更されて、集光レンズ１３を介して受光器１４に集光される。そして、光ビーム１１は、記録媒体９により反射される際に、記録媒体９のトラック面上に記録されている情報に基づいて振幅変調され、受光器１４により光強度信号として出力される。この光強度信号（再生信号）から記録情報が読み出される。
【０００４】
なお上述した「有効径」１０とは、光ビーム１１に位置ずれや径の変化のないとした場合の、対物レンズ６で有効に利用される幾何光学設計上の液晶光学素子４上での主光ビーム径を言う。そして、光ビーム１１の波長は例えば６５０ｎｍ、対物レンズ６の開口率ＮＡを０．６５とし、有効径１０はφ３ｍｍに設定されている。
【０００５】
また、図５で示す液晶光学素子４は、記録媒体９の基板内に発生する波面収差を補正する機能を有している。そして、液晶光学素子制御回路１５は、受光器１４からの光強度信号を利用して、記録媒体９の基板内に生じる波面収差（主としてコマ収差や球面収差）を検出し、検出した波面収差を相殺するように、液晶光学素子４に形成された透明電極パターンに配線１６を通じて電圧を印加し、この透明電極パターンに挟持された液晶層は局所的に位相が変調され、前述した光ビーム１１の波面収差を補正する。このような制御によって、光強度信号の強度が適正になるように波面収差が補正される。
【０００６】
そして、光ヘッド装置１００を搭載する情報再生装置又は情報記録装置の小型化の要求から、光ヘッド装置１００及びその装置を構成する各部品の小型化が要求され、液晶光学素子４は、例えば矩形形状であり５ｍｍ×３ｍｍという小形状となっている。
【０００７】
次に光学装置１００（図５参照）に搭載されている一般的な液晶光学素子４の構成例である液晶光学素子４ｅと、及びこの液晶光学素子４ｅが熱変形した場合の作用について説明する。
この液晶光学素子４ｅは、図６に示すように一般に透明性基板２０１の外縁部と透明性基板２０２の外縁部を、例えば１００μｍ程度の一定幅で形成された枠状シール材２０３で、液晶層２０４を６μｍのギャップの幅で挟持して固定された構造となっている。
【０００８】
そして、前述した光学装置１００を搭載した情報再生装置、または情報記録再生装置に掛かる外的な環境の温度変化、あるいは湿度変化により、液晶光学素子４ｅが膨張（図７
（a）参照）、あるいは収縮（図７（ｂ）参照）する。これは、透明性基板２０１、２０２の間に挟持された液晶層２０４と枠状シール材２０３の線膨張係数がそれぞれ異なることによって引き起こされる。
【０００９】
この様に、外的な環境の変化により、液晶光学素子４ｅが図７（a）、（ｂ）で示したように膨張あるいは収縮した場合、液晶光学素子４ｅのＸ１−Ｘ２断面（短辺断面、図８参照）、Ｙ１−Ｙ２断面(長辺断面、図８参照)の曲率半径が異なってしまう。そして、光学装置１００（図５参照）に搭載した液晶光学素子４ｅが変形すると、前述した様に、液晶光学素子４ｅにて記録媒体９に起因する波面収差（コマ収差、または球面収差等）の収差はほぼ予定通り補正されるものの、液晶光学素子４ｅから出射される光ビーム１１に新たに非点収差が乗ってしてしまうこととなる。
【００１０】
さらには、外的な環境の変化により、液晶光学素子４ｅの封止部分は、特異的に歪んでしまいコマ収差が発生してしまうという問題もある。これも前述した液晶層２０４と枠状シール材２０３の線膨張係数に加え、封止材２０５の線膨張係数も異なることにより引き起こされる。
【００１１】
これに対して、図９で示すように液晶層２０４内に初期的に気泡２０６を混入させて、外的な環境の変化による液晶層２０４の膨張と収縮を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照のこと）。
【００１２】
図９で示す液晶光学素子４ｆは、透明性基板２０１、２０２に液晶層２０４とともに注入口近傍に気泡２０６を挟持させ、枠状シール材２０３で外縁部を囲み封止材２０５で、この注入口を密閉したものである。この際、混入した気泡２０６が前述した光ビーム１１の有効径１０内に入り込むのを防ぐために、気泡固定手段２０７が必要となる。
【００１３】
この様に、液晶層２０４に気泡２０６を混入させることで、例え外的な環境の変化が生じたとしても、この気泡２０６は、液晶よりも線膨張係数が小さいため、液晶層２０４は殆ど膨張、または収縮をせず、気泡２０６が膨張収縮をする。それにより、透明性基板２０１，２０２の変形を極力抑えることができ、光学装置１００に搭載して、外的な環境の変化が生じても、常に一定の記録媒体９に起因して発生する波面収差を補正することができる様になる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−４５０６５（第３−４頁、第３図、第５図、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の液晶光学素子に気泡を混入させるための製造工程は、上述した特許文献１にて具体的な開示が成されていないものの、加熱、冷却による液晶層２０４の膨張と収縮の現象を利用した下記に示す手法により製造することができる。
【００１６】
まず、液晶を注入した後に注入口を封止する前に、注入済みの液晶セルを高温炉に投入し、高温炉への投入によって液晶層２０４を膨張させて、注入口から液晶を溢れさせる。そして、注入口から溢れた液晶を完全に拭き取った後に、冷却炉に投入して、液晶層２０４を収縮させる。そのときに液晶とともに気泡２０６も同時に混入させた後に注入口を封止して、注入口近くに気泡が混入された液晶光学素子４ｆが完成する。
【００１７】
上述した手法では、液晶層２０４に混入させる気泡２０６の量の制御が困難であり、しかも混入した気泡２０６の位置は注入口近傍に限定される。また、この手法では、高温炉と低温炉にそれぞれ液晶セルを投入する必要があるために、製造工程が冗長化してしまい
、量産性に乏しいという欠点を有する。
【００１８】
そこで本発明の目的は、上記課題である、気泡が混入した液晶光学素子４ｆの製造方法において、容易に気泡を発生させることが可能で、混入する気泡の位置や量を容易に制御でき、かつ量産性に優れた製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、下記に記載されたような技術を採用するものである。
【００２０】
本発明の液晶光学素子の製造方法は、対向する２枚の透明性基板の間に挟持された液晶層を有する液晶セルに、気泡が混入された液晶光学素子の製造方法において、液晶セルの所定の箇所にレーザ光を照射して、そのレーザ光が照射された位置の液晶層に気泡を発生させる気泡形成工程を有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の液晶光学素子の製造方法は、２枚の透明性基板を、注入口を設けた枠状シール材を介して貼り合わせたセル基板に、液晶を注入して液晶セル形成し、気泡形成工程を行った後に、注入口を封止することを特徴とするものである。
【００２２】
さらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、セル基板を形成する工程が、枠状シール材の内側領域の周辺部に気泡を固定する気泡固定手段を設けた後に、２枚の透明性基板を貼り合わせる工程であることを特徴とするものである。
【００２３】
またさらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、枠状シール材と、気泡固定手段とを、同じ材料により形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の製造方法を採用すれば、過酷な環境下で液晶光学素子を構成する液晶層が、膨張あるいは収縮してしまう現象を軽減させるための気泡を、その液晶層内に容易に発生させることが可能となる。
【００２５】
また、従来の製造方法では、枠状シール材に設けた注入口近傍にしか気泡を発生させることができなかったが、本発明の製造方法によれば、混入する気泡を発生させる液晶層の位置を任意に設定することができる。
【００２６】
さらに、液晶層内に発生させる気泡の量は、レーザ光のパワーまたはレーザ口径を代えることにより、容易に制御可能であるため、液晶光学素子の使用温度条件に応じて、気泡混入量をコントロールすることが出来、量産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１から図４は、それぞれ本発明の最適な実施形態における液晶光学素子の製造工程を示した図面である。
【００２８】
まず、本発明により製造される液晶光学素子を構成するセル基板４ａの製造方法について説明をする。図１は、セル基板４ａの構成を示した平面図および断面図である。
従来の構成と同様に、２枚の対向する透明性基板２０１、２０２の外縁部を枠状シール材２０３を介して貼り合わせてセル基板４ａを製造する。
【００２９】
このセル基板４ａには、気泡固定手段２０７として段差等を設けておく必要がある。この気泡固定手段２０７は、例えば、枠状シール材２０３の形成領域の内側であり、光ビー
ム１１の有効径１０の外側の所望の箇所（図１においては、注入口２０９に対向する枠状シール材２０３の対向する辺近傍に形成している。）に、上下基板間に当設する接着部分を設けた隔壁を形成する。この場合、気泡固定手段２０７は、枠状シール材２０３と同じ材料で、同じ工程で形成をすれば特に気泡固定手段２０７を設けるために、新たに工程を付加する必要がないので好ましい。
【００３０】
なお、この気泡固定手段２０７は、２枚の透明性基板２０１，２０２により形成されるギャップよりも少なくとも低い段差をフォトレジスト等により形成しても構わない。
【００３１】
また、気泡固定手段２０７は、波面収差を補正するための収差補正パターンに基づいて決定される有効径１０（図５参照）外であれば、その形成場所は、従来例で示したと同じ注入口２０９近傍だけでなく、本図面に示した様に、注入口２０９に対向する枠状シール材２０３の対向する辺近傍に設けることもできるし、もちろん他の領域に形成することもできる。
【００３２】
図２は、前述したセル基板４ａに液晶を充填した液晶セル４ｂの製造方法を示している。
本図面に示すように、先の工程にて得られた気泡固定手段２０７を有するセル基板４ａを、液晶２０８が満たされた液面に付けて注入口２０９から液晶注入を行い、２枚の透明性基板２０１，２０２に挟持された液晶層２０４を有する液晶セル４ｂを形成する。
【００３３】
図３（ａ）（ｂ）は、前述した液晶層２０４を有する液晶セル４ｂに気泡２０６を発生させるための気泡形成工程を示した図である。
図３（ａ）に示すように、液晶セル４ｂの有効径外にある気泡固定手段２０７と、枠状シール材２０３との間に、レーザ光２１０を照射する。本願では、５３２ｎｍＹＡＧレーザ光源を使用した。
【００３４】
この様に、液晶層２０４の所望の箇所にレーザ光２１０を照射することで、図３（ｂ）に示すように、液晶内に溶け込んでいた空気や酸素、窒素などが気化して気泡２０６を発生させることができる。この気泡形成工程を経て初期的に気泡２０６を発生させた気泡混入液晶セル４ｃが形成される。
【００３５】
なお、ここで形成される気泡２０６を、気泡固定手段２０７と、枠状シール材２０３とで形成される隙間部分よりも小さい、または気泡固定手段２０７がフォトレジスト等により形成された場合には、その段差と透明性基板とのギャップ径よりも小さな気泡を作ってしまうと、これら隙間から有効径１０内の液晶層２０４部に気泡が移動してしまうことが考えられる。そのため、本工程における気泡２０６の形成では、これら隙間部分よりも少なくとも大きな体積の気泡２０６を上記手法により作ることが肝要である。
【００３６】
上述した様に、液晶セル４ｂの所望の箇所にレーザ光２１０を当てて気泡２０６を発生させる本発明の製造方法によれば、仕様用途に応じて、レーザ光２１０の出力やスポット径を調整して、液晶層２０４に発生させる気泡２０６の大きさを容易に制御することができるし、気泡２０６を発生させる箇所も容易に制御することができる。
【００３７】
図４は、本発明により得られる液晶光学素子４ｄの完成体を示した図面である。前述した気泡２０６を発生させた気泡混入液晶セル４ｃの注入口２０９（図１、図２参照）を、ＵＶ接着剤などの封止材２０５を用いて封止することで、図４に示す液晶光学素子４ｄが完成する。
【００３８】
上述した図１から４に示した製造工程を経て、気泡２０６を発生させた液晶光学素子４
ｄが製造される。この液晶光学素子４ｄは、外的な環境の変化が生じても、液晶層２０４が膨張と収縮をするのではなく、液晶層２０４に混入された気泡２０６を伸縮させることができるので、液晶光学素子４ｄに係る非点収差、またはコマ収差の発生を極力抑えることができる様になる。
【００３９】
また、上記説明では、気泡形成工程を行った後に液晶封止工程を行う例を示したが、その手順を代えて、液晶封止工程を行った後に気泡形成工程を行う工程を採用すると、液晶封止工程により液晶層２０４が完全に密閉された状態で、気泡形成工程により気泡２０６を発生させることとなる。そのため、気泡形成工程にて液晶層２０４の体積が若干変化することとなるが、その変化量が許容範囲である場合には、この手順で液晶光学素子４ｄを製造しても構わない。
【００４０】
しかしながら、気泡形成工程で気泡２０６の発生量が多くなると、液晶層２０４の体積変化量が大きくなってしまう。そのため、前述した工程の様に、液晶封止工程の前に気泡形成工程を行った方が、外的の環境の変化に対し、一対の透明性基板２０１，２０２を常に平行に保つ液晶光学素子４ｄを得ることができ、好ましい。
【００４１】
また、上述した本発明により得られた液晶光学素子４ｄを、光学装置１００（図５参照）に搭載すれば、さまざまな環境下において、半導体レーザ光源１から出射された光ビーム１１が、対物レンズ６により常に一定の集光特性が得られ、具体的には、光ヘッド装置１００に搭載する液晶光学素子４ｄに熱変形あるいは湿度による変形が起こっても、この部分における非点収差やコマ収差の発生を極力抑えることのできる液晶光学素子４ｄを搭載した光ヘッド装置１００とすることができる。
【００４２】
また、上述した本発明における製造方法によって、液晶光学素子４ｄ内に発生させる気泡２０６を簡単に発生させることができ、気泡２０６を発生させる位置の自由度が増し、気泡２０６の量も簡単に制御できる。これによって、量産性の優れた液晶光学素子４ｄが提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の液晶光学素子の製造工程におけるセル基板の構成および製造方法を示す平面図および断面図である。
【図２】本発明の液晶光学素子の製造工程における液晶セルの製造方法を示す図面である。
【図３】本発明の液晶光学素子に気泡を発生させるための気泡形成工程を示す図面である。
【図４】本発明の製造方法により形成された液晶光学素子の完成体を示した図面である。
【図５】液晶光学素子が搭載された光ヘッド装置の構成例を示した図面である。
【図６】従来の液晶光学素子の構成例を示した図面である。
【図７】従来の液晶光学素子で、外的な環境が変化した場合の素子の作用を示す図である。
【図８】図７に基づく液晶光学素子の作用を示す斜視図である。
【図９】従来の液晶光学素子の他の構成例を示した図面である。
【符号の説明】
【００４４】
１  半導体レーザ光源
２  コリメータレンズ
３  偏光ビームスプリッタ
４、４ｄ〜４ｅ  液晶光学素子
４ａ  セル基板
４ｂ  液晶セル
４ｃ  気泡混入液晶セル
５  １／４波長板
６  対物レンズ
９  記録媒体
１０  有効径
１１  光ビーム
１３  集光レンズ
１４  受光器
１５  液晶光学素子制御回路
２０１、２０２  透明性基板
２０３  枠状シール材
２０４  液晶層
２０５  封止材
２０６  気泡
２０７  気泡固定手段
２０８  液晶
２０９  注入口
２１０  レーザ光
【図１】
2006139004.tif 000003
【図２】
2006139004.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】
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【図９】
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