(57)【要約】【課題】様々な環境下において中凸球面形状のセル形状を有する、小型の液晶光学素子を多数個同時に製造する方法を提供すること。【解決手段】一方の基板に枠状シール材により規定されたセルを直線方向に複数個配し、隣接するセル間であり、かつ枠状シール材における長手方向の中央部近傍に、少なくとも１つの支持部材を形成した上で他方の基板を貼り合わせて、枠状シール材と支持部材を硬化する短冊状のセル集合体形成工程と、このセル集合体における個々の枠状シール材の内側領域に液晶を注入する液晶光学素子集合体形成工程と、液晶光学素子集合体を個々に分離する液晶光学素子形成工程とを有する工程を採用した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶光学素子の製造方法において、
一方の基板に枠状シール材により規定されたセルを直線方向に複数個配し、隣接する前記セル間であり、かつ前記枠状シール材における長手方向の中央部近傍に、少なくとも１つの支持部材とを形成した上で他方の基板を貼り合わせて、前記枠状シール材と前記支持部材を硬化する短冊状のセル集合体形成工程と、
このセル集合体における前記枠状シール材の内側領域に液晶を注入する液晶光学素子集合体形成工程と、
前記液晶光学素子集合体を個々に分離する液晶光学素子形成工程と、
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２】
前記枠状シール材と前記支持部材の形成は、ともにスペーサが混入されたシール材を用いて行う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】
前記枠状シール材と前記支持部材に混入される前記スペーサは、同形状、同材料のものであることを特徴とする請求項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支持部材は、同じシール材料にて形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記２枚の基板の全面に均一の押圧力を掛けながら、前記シール材料を硬化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項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、液晶光学素子の製造方法に関し、特に、様々な環境下において中凸球面形状のセル形状を有する、小型の液晶光学素子を多数個同時に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクの情報を読み取ったり、または書き込んだりするために光ヘッド装置が用いられている。この光ヘッド装置は、半導体レーザ光源から出射されたレーザ光を、液晶光学素子を通過させて記録媒体（ＤＶＤ等）に導き、記録媒体から反射されたレーザ光のＲｆ信号（再生信号）を受光器で検出できるようになっている。そして、このＲｆ信号から記録情報が読み出される。
【０００３】
また、光ヘッド装置に搭載された液晶光学素子は、上記経路を辿るレーザ光の波面収差を補正する機能を有しており、受光器から得られるＲｆ信号を利用して、この波面収差（主としてコマ収差や球面収差）を検出する。そして、この検出された波面収差を相殺するように、液晶光学素子に形成された透明電極を制御して、透明電極に挟持された液晶層を局所的に位相変調させ、レーザ光の波面収差を補正する。
【０００４】
この様な機能を有する光ヘッド装置を小型化とするためには、装置を構成する液晶光学素子を、例えば矩形形状であり５ｍｍ×３ｍｍ程度の小形状として、小型化するとともに様々な環境下において正確に波面収差を補正できるようにしなくてはならない。
【０００５】
そこで、様々な環境下で中凸形状（凸形状としたセル形状）を保ち、例え低温環境下となったとしても、セル内の液晶層に気泡が発生しない様にして正確に波面収差を行えるようにした、小型の液晶光学素子およびこの素子を複数個同時に製造する方法が提案された（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図９は、液晶光学素子の構成例を示す平面図および側面図である。
この液晶光学素子２２０は、図９に示すように透明性の基板２０１の外縁部と基板２０２の外縁部とを、例えば１００μｍ程度の一定幅で形成された枠状シール材２０５で、液晶層２１５を例えば６μｍのギャップ幅で挟持して、封孔材２１４にて封孔された構造となっている。
【０００７】
さらにこの液晶光学素子２２０は、常温環境下で中凸形状となるようにしてある。そのため、加熱環境下では、液晶光学素子２２０の液晶層２１５は、常温環境下の状態の比べて膨張して液室の容積が増えることとなるが、この状態であっても中凸形状を保つことができる。また、例え常温環境下から低温環境下となって液室の容積が小さくなろうとしても、常温環境下で中凸形状であるため、基板２０１，２０２が液晶層２１５側に撓むのを阻み、中凹形状（凹形状となったセル）になり難くすることができる。
【０００８】
つまり、従来の液晶光学素子２２０は、外部環境に応じてセル形状が変形しようとするが、常温環境下で中凸形状としてあるため、上記作用により、液晶層２１５の内部を負圧となり難くすることができる。そのため、様々な環境下において液晶層２１５での気泡の発生を極力抑えることができる素子とすることができる。
【０００９】
そして、この様な液晶光学素子２２０を前述した光ヘッド装置に搭載すれば、様々な環境下において気泡の発生を極力抑えた信頼性の高い装置とすることができる。
【００１０】
次に、この液晶光学素子２２０の具体的な製造方法について説明をする。
まず、複数個のセル（液晶光学素子に対応するセル）が得られるように、所定のパターンの透明電極が複数個形成された２枚の大形基板を、枠状シール材を介して間隙をもって貼り合わせて、複数のセルを有する大版セル集合体を形成する。続けて、この大版セル集合体を短冊状に切断して、複数個のセルが直線方向に並んだセル集合体を得る。
【００１１】
図１０は、前述した短冊状のセル集合体に液晶注入してから封孔材を硬化するまでの工程を示す図であり、図中（Ａ）は一例として４個のセル２１０を配したセル集合体２０４を示すとともに、液晶注入と封止材を塗布する工程を示す斜視図であり、図中（Ｂ）はセル２１０を変形させる工程を示す側面図、図中（Ｃ）はこの工程における作用を示す概念図を示している。
【００１２】
図１０（Ａ）における符号２０４は、複数のセル２１０を有する大版セル集合体から切断された短冊状のセル集合体を示し、符号２０１、２０２は基板を、符号２０７は液晶注入口を示している。また、基板２０１、２０２には図示しない波面収差を補正するための透明電極が形成されている。
【００１３】
そして、このセル集合体２０４の各セル２１０を真空状態として、セル内に液晶を注入した後、光硬化性樹脂等の封孔材を液晶注入口２０７に塗布し、常圧に戻す。すると、この液晶注入口２０７に塗布された封孔材は液晶注入口２０７内に入り込むので、液晶層２１５はほぼ外気の圧力（常圧）と等しくなる。
【００１４】
次に、隣接する各セル２１０の中間付近の基板２０１および基板２０２（図１０（Ｂ）に示す個所）に外圧Ｐを部分的に加える。すると、図１０（Ｃ）の点線に示すように、基板２０１と基板２０２は液晶層２１５の外側に向かって撓み変形する。この作用により、隣接する各セル２１０間の領域（外圧Ｐを加えた領域）では凹状に変形し、セル２１０領域では凸状に変形する。このため、セル２１０における液室の容積は増加してその内部の圧力が外気より低下し、塗布された封孔材は液晶注入口２０７の内部にさらに入り込むこととなる。つまり、先の工程で塗布した封孔材を液晶注入口２０７の内部にさらに入り込ませても、セル２１０内の圧力は外気の圧力（常圧）に近づかせることができる。
【００１５】
図１１は、図１０（Ｂ）（Ｃ）で示した工程をさらに詳細に説明するための図面である。
この工程で、加圧領域２０６に外圧Ｐが基板２０１、２０２に作用しているときには、同図に示す断面Ｘ１方向では、前述したセル領域で凸状に変形するが、断面Ｙ１方向では基板２０１，２０２が凹状に変形することとなる。この様に、Ｘ１，Ｙ１方向の形状が異なるが、各セル２１０を中凸形状とすることができる。
【００１６】
次に、図示しないが、外圧Ｐを加えたままの状態で、封孔材を硬化させた後にこの外圧Ｐを解放することにより封孔工程が終了し、液晶セル集合体を得る。なお、本工程において、封孔材が液晶注入口２０７の内部に入り込んだ状態で封孔材を硬化させているので、この状態においても上述した中凸形状が保たれる。
【００１７】
続けて、この液晶セル集合体を個々に分離して目的の中凸形状の液晶光学素子２２０（図９参照）を得ることができる。
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−１８２２２５号公報（第４−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、この従来の製造方法で作成した中凸形状の液晶光学素子２２０は、様々な環境下において気泡の発生を極力抑えることができるが、必ずしも正確な波面収差を行うことができるとは言いきれない。その理由について、以下に述べる。
【００２０】
上述した通り、この従来の製造方法で作成した中凸形状の液晶光学素子２２０は、図１１に示す様に、断面Ｘ１方向のセル領域でセルが凸状に変形するが、断面Ｙ１方向では基板２０１，２０２が凹状に変形した状態となっている。つまり、Ｘ１方向とＹ１方向をともに同じ方向に凸形状とした中凸形状（以下この形状を中凸球面形状として説明をする。）となっていないのである。
【００２１】
この様な形態の液晶光学素子２２０を、特に半導体レーザ光源に青色レーザを用いて記録媒体への記録密度をさらに向上させた光ヘッド装置に搭載すると、記録媒体への読み書き込みエラーを起こすこととなり信頼性が低下してしまうこととなる。
【００２２】
つまり、上述したＸ１方向とＹ１方向の基板２０１，２０２の形状が異なると、透過波面収差に非点成分が発生してしまい、正確な波面収差補正を行うことができなくなり、これが上記問題を引き起こすこととなる。また、Ｘ１、Ｙ１の各方向における液晶層２１５の厚みが異なるため、これも正確な波面収差補正をする上で好ましくない。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、様々な環境下において中凸球面形状のセル形状を有する、小型の液晶光学素子を多数個同時に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明では基本的に下記記載の手段を採用する。
本発明の液晶光学素子の製造方法は、一方の基板に枠状シール材により規定されたセルを直線方向に複数個配し、隣接するセル間であり、かつ枠状シール材における長手方向の中央部近傍に、少なくとも１つの支持部材を形成した上で他方の基板を貼り合わせて、枠状シール材と支持部材とを硬化する短冊状のセル集合体形成工程と、このセル集合体における枠状シール材の内側領域に液晶を注入する液晶光学素子集合体形成工程と、液晶光学素子集合体を個々に分離する液晶光学素子形成工程とを有することを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した枠状シール材と支持部材の形成を、ともにスペーサが混入されたシール材を用いて行うことを特徴とするものである。
【００２６】
さらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した枠状シール材と支持部材に混入されるスペーサを、同形状、同材料のものを用いたことを特徴とするものである。
【００２７】
またさらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した枠状シール材と支持部材が、同じシール材料にて形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
またさらに、本発明の液晶光学素子の製造方法は、前述した２枚の基板の全面に均一の押圧力を掛けながら、シール材料を硬化させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、様々な環境下において中凸球面形状を保ち、気泡の発生を抑えることができる小型の液晶光学素子を複数個同時に製造することができる。
【００３０】
また、この製造方法で形成された液晶光学素子を光ヘッド装置に搭載すれば、常に正確な波面収差補正が行うことができ、信頼性の高い記録情報の読み書きをおこなうことがで
きる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の液晶光学素子の製造方法は、一方の基板に枠状シール材により規定されたセルを直線方向に複数個配し、隣接するセル間であり、かつ枠状シール材における長手方向の中央部近傍に、少なくとも１つの支持部材を形成した上で他方の基板を貼り合わせて、枠状シール材と支持部材とを硬化する短冊状のセル集合体形成工程と、このセル集合体における枠状シール材の内側領域に液晶を注入する液晶光学素子集合体形成工程と、液晶光学素子集合体を個々に分離する液晶光学素子形成工程とを有する工程により製造されるものである。
【００３２】
なお下記の説明は、光ヘッド装置に適用可能な液晶光学素子に例を取って説明をするが、様々な環境下において、液晶層のギャップ変動を極力小さくしたい、表示用として用いられる小型の液晶セルを含む他の液晶セル全般にも適用できる技術であることに留意されたい。
【実施例１】
【００３３】
以下に、上述した本発明の液晶光学素子の製造工程に従って詳細に説明をする。
図１は、複数個のセルをマトリックス状に配した大版セル集合体を形成する工程を示しており、図２は、この大版セル集合体から短冊状のセル集合体を切り出す工程を示しており、図３は、図１，２により製造されたセル集合体の状態を示している。また、図４は、セル集合体に液晶を注入した液晶光学素子集合体を形成する工程およびその状態を示しており、図５は、この液晶光学素子集合体の液晶注入口を封止する工程およびその状態を示しており、図６は、この液晶光学素子集合体を個々に分離して目的の中凸球面形状の液晶光学素子を得る工程を示している。
【００３４】
まず、図１に基づき大版セル集合体１０３を形成する工程について説明をする。
図１に示す様に、ガラス製の基板１０２上には、予め収差補正を行うための透明電極（図示せず）、配向膜（図示せず）及び枠状シール材１０５が複数個形成されている。また同様にガラス製の基板１０１上にも、図示しない透明対向電極及び配向膜が予め形成されている。
【００３５】
図１にあっては、枠状シール材１０５により規定されたセル１１０を図中Ａ方向に５個、Ｂ方向に４行配置した例を示しており、隣接する枠状シール材１０５の長手方向の中央部近傍に、それぞれ１つの支持部材１１２を形成した大版セル集合体１０３の例を図示してある。
【００３６】
次に上記に示した工程をより詳しく説明する。
まず、基板１０１と基板１０２上に、透明電極膜をスパッタリング法によって１００〜５００Ω／cｍ２のシート抵抗にて成膜する。その後、フォトリソエッチング工程により所望の収差補正用のパターンを有する透明電極を形成する。
【００３７】
次に、基板１０１と１０２上にそれぞれポリイミドやポリアミック酸からなる配向膜を、オフセット印刷機を用いて０．０５ｎｍ程度の厚さに形成し、２００〜２５０℃で１〜１．５時間焼成する。その後ラビング法を用いてコットンの布材で配向膜に配向処理を施す。
【００３８】
次に、基板１０２上にスペーサを混入したシール材を用い、枠状シール材１０５と支持部材１１２とを同じ材料で同時に印刷法により形成する。なお、このとき用いるスペーサは、同材料、同形状のものを用いている。
【００３９】
次に、基板１０１と基板１０２とを重ね合わせ、０．４〜１．２ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えて、１２０〜１６０℃の温度で１〜２時間、焼成炉の中で加圧焼成して大版セル集合体１０３が完成する。ここで基板１０１と基板１０２は、全面を均一な圧力で押圧された状態でシール材が硬化することが肝要である。
【００４０】
図２は、図１の工程にしたがって形成された大版セル集合体１０３の平面図及び側面図が記載されており、スクライブブレイク法によって、短冊状の複数個のセル集合体を切り出す工程を示している。
【００４１】
図２に示すように、符号４０１〜４０９の切断予定線に沿って、硬質工具（図示せず）により基板１０１及び１０２両方にそれぞれ切り込み４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、４６１，４７１、４８１、４１２、４２２、４３２、４４２及び４５２をそれぞれ入れ、ブレイカー装置等を用いて破断力を与えて短冊状に基板１０１、１０２を折割りする。
【００４２】
図３は、図２で切り出された短冊状片のセル集合体１０４ａの平面図及び断面図を示している。なお、本図面においては、セル集合体１０４ａが加圧焼成された後の変形量を拡大して示している。また、本図面においては、点状の支持部材１１２を隣接するセル１１０の中間に配した例を示している。
【００４３】
この工程における加圧焼成時の加圧力により、すなわち基板１０１と１０２の全面に加わる押圧力により、枠状シール材１０５および支持部材１１２に混入させたスペーサが変形する。
【００４４】
このときに、断面Ｘ１方向の支持部材１１２の変形量が、セル１１０の断面部分における枠状シール材１０５の変形量より大きくなることが判る。その結果（図３の断面Ｘ１に示すように）短冊状片を長手方向に各セル１１０に対応させて凸曲面に変形させることができる。
【００４５】
また、断面Ｙ１，Ｙ２に示すように、支持部材１１２を支点として短冊状辺を短手方向（図３のＹ方向）にセル１１０を凸曲面に変形させることができる。この支持部材１１２の作用により、断面Ｙ１に示すように、セル１１０の中央部も凸曲面に変形させることができる。
【００４６】
上記に示した様に、隣接するセル１１０の間に点状の支持部材１１２を設けることにより、加圧焼成時の均一な圧力による押圧力で、図３のＸ１方向でセル１１０を凸方向とするとともに、Ｙ１方向のセルも凸方向に変形させることができ、全てのセル１１０を凸球面形状としたセル集合体１０４ａを容易に形成することができる。
【００４７】
次に図４に示す様に、先に示したセル集合体１０４ａに設けた枠状シール材１０５で規定された内側領域（液室）を真空状態にした後、液晶注入口１０７より液晶を注入する。なお、この状態においても中凸球面形状は保たれる。
【００４８】
そして、図５に示す様に、各セル１１０の液晶注入口１０７に封止材１１４を塗布し、その後この封孔材１１４を硬化させて液晶セル集合体１０６を得る。
【００４９】
次に、切断予定線５０１〜５０８に沿って、短冊状の液晶セル集合体１０６をダイシングにより個々のセル１１０毎に切り出して、図６に示す液晶光学素子１０８が完成する。この様にして形成された液晶光学素子１０８は、同図に示すＸ方向、Ｙ方向ともに中凸形
状とした中凸球面形状とすることができる。
【００５０】
以上の説明に明らかなように、本発明の製造方法により液晶光学素子を製造すれば、中凸球面形状の液晶光学素子１０８を、複数個同時に容易に形成することができる。また、この液晶光学素子１０８を光ヘッド装置に搭載したとしても、様々な環境下において液晶層１１５の気泡の発生を抑えるとともに、透過波面収差の非点成分の発生を極力少なくすることができる。
【００５１】
また、上記の説明では枠状シール材１０５と支持部材１１２に混入するスペーサを同形状、同材料のものを用いた例を示したが、基板１０１，１０２の全面に押圧力を掛けて、支持部材１１２を枠状シール材１０５よりも大きく撓ませたい場合には、支持部材１１２の幅を枠状シール材１０５の幅よりもさらに細くする、または枠状シール材１０５のスペーサよりも支持部材１１２のスペーサに軟弾性のものを用いて行えば良く、これら製造条件の設定は任意である。
【実施例２】
【００５２】
次に、前述した中凸球面形状の液晶光学素子を多数個同時に形成する他の方法について図７と図８を用いて説明する。
図７は、先に示した図３の工程図面に相当する図面であり、各セル１１０間に支持部材１１２を複数個（本図面では３個）設けたセル集合体１０４ｂの例を示している。また、図８はセル１１０間に点状の支持部材１１２を複数個連続して設けたセル集合体１０４ｃの例を示している。
【００５３】
この様に支持部材１１２の個数を任意に調整することにより、両図面の断面Ｘ１方向の変形量と、Ｙ１方向のセル１１０の変形量を必要に応じて調整することができる。なお、両図面に示した例は、図１を用いて説明をした支持部材１１２の配設形態のみが異なっており、他の製造方法は同じであるので、ここでの説明は割愛する。
【００５４】
そして、この変形例により製造された中凸球面形状の液晶光学素子も、先の例と同様に、光ヘッド装置に搭載をしても、様々な環境下において気泡の発生を抑えるとともに、透過波面収差の非点成分の発生を極力少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の液晶光学素子を製造工程示す図面である。（実施例１）
【図２】図１の続きの工程を示す図面である。（実施例１）
【図３】図２の続きの工程を示す図面である。（実施例１）
【図４】図３の続きの工程を示す図面である。（実施例１）
【図５】図４の続きの工程を示す図面である。（実施例１）
【図６】図５の続きの工程を示す図面である。（実施例１）
【図７】図３の変形例を示す図面である。（実施例２）
【図８】図３の他の変形例を示す図面である。（実施例２）
【図９】従来の液晶光学素子の構成を示す図面である。
【図１０】従来の液晶光学素子の製造方法を示す工程図面である。
【図１１】図１０（Ｂ）（Ｃ）における工程をより詳細に説明するための図面である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１  基板
１０２  基板
１０３  大版セル集合体
１０４ａ〜１０４ｃ  セル集合体
１０５  枠状シール材
１０６  液晶セル集合体
１０７  液晶注入口
１０８  液晶光学素子
１１０  セル
１１２  支持部材
１１４  封止材
１１５  液晶層
４０１〜４０９  切断予定線
４１１，４２１，４３１，４４１，４５１，４６１，４７１，４８１，４１２，４２２，４３２，４４２，４５２  切り込み
５０１〜５０８  切断予定線
【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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【図１０】
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【図１１】
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