(57)【要約】【課題】良好な透過率を有し製造が容易な液晶素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】配向膜１１２，１１４がそれぞれ形成された透明基板１１１，１１５に高分子液晶層１１３が挟持され、該高分子液晶層１１３が所望の屈折率分布を有する液晶素子１の製造方法において、高分子液晶層１１３の所望の領域に温度分布を持たせ、この温度分布がある状態で紫外線５５を照射し高分子液晶層１１３を硬化させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配向膜と高分子液晶層が積層され、該高分子液晶層が所望の屈折率分布を有する液晶素子の製造方法において、
前記高分子液晶層の所望の領域に温度分布を持たせ、この温度分布がある状態で紫外線を照射し前記高分子液晶層を硬化させることを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項２】
前記高分子液晶層は、周期的な屈折率分布を有するマイクロレンズアレイを構成することを特徴とする請求項１記載の液晶素子の製造方法。
【請求項３】
赤外線を照射し前記温度分布を持たせることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項４】
ヒータによる熱を伝導させることにより前記温度分布を持たせることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項５】
基板と、該基板の表面上に形成された配向膜と、該配向膜の表面上に形成された高分子液晶とを備え、
前記高分子液晶は、所望の屈折率分布を有し、かつ前記基板とは反対側の面が平坦であることを特徴とする液晶素子。
【請求項６】
前記高分子液晶層の前記基板とは反対側に対向基板が積層されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基板上に設けられ、該基板面に沿って平面的に屈折率分布を有する高分子液晶層を備えた液晶素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
共にＩＴＯがパターニングされた２枚の基板を重ね合わせ、これらの基板間に備えられた液晶に電圧を印加し、この状態で紫外線を照射することにより液晶を硬化して作成されたマイクロレンズアレイが知られている（下記特許文献１参照）。
また、基板上に硬化した状態で形成された液晶層をエッチングによって立体的に加工して作成されたマイクロレンズアレイが知られている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６１８１０号公報  （段落（００２０）〜（００２１）、図１）
【特許文献２】特開２００８−３１８７号公報  （段落（００６９）〜（００７１）、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に示される液晶素子（マイクロレンズアレイ）は、上下の基板それぞれにＩＴＯからなる透明電極を必要とし、さらに上下に電極を正確にアライメントもしなければならない。そのため、この液晶素子には、ＩＴＯの電極による透過率の低下という問題がある。一方、上記特許文献２に示される液晶素子は電極を有してないため透過率に問題はない。しかし、エッチングによる立体加工が必要となるため、製造が容易ではない。
本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、良好な透過率を有し製造が容易な液晶素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基板上に配向膜と高分子液晶層が積層され、該高分子液晶層が所望の屈折率分布を有する液晶素子の製造方法において、高分子液晶層の所望の領域に温度分布を持たせ、この温度分布がある状態で紫外線を照射し高分子液晶層を硬化させることを特徴とするものである。
【０００６】
高分子液晶層は、周期的な屈折率分布を有するマイクロレンズアレイを構成してもよい。
【０００７】
上記温度分布は、赤外線を照射することによって持たせるようにしてもよい。
【０００８】
また、ヒータによる熱を伝導させることにより温度分布を持たせるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明の液晶素子は、基板と、該基板の表面上に形成された配向膜と、該配向膜の表面上に形成された高分子液晶とを備え、高分子液晶は、所望の屈折率分布を有し、かつ基板とは反対側の面が平坦であることを特徴とするものである。
【００１０】
高分子液晶層の基板とは反対側に対向基板が積層されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液晶層に屈折率分布を形成させるための電極が不要となるため、透過率の高い液晶素子を実現することができる。また、赤外線の照射或いはヒータなどによる温度分布形成により所望の屈折率分布を得ることができるため、エッチング等の煩雑な工程が不要となり、製造容易な液晶素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。
【図２】図１に示す液晶素子の製造方法の最初の工程を示す図である。
【図３】図２に示す製造工程に続く工程を示す図である。
【図４】図３に示す製造工程に続く工程を示す図である。
【図５】図４に示す製造工程に続く工程を示す図である。
【図６】図５に示す製造工程後の液晶素子を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。
【図８】図７に示す液晶素子の製造方法を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。
【図１０】図９に示す液晶素子の製造方法を示す図である。
【図１１】図９に示す液晶素子の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１の実施形態）
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶素子１を示す断面図である。図１において、液晶素子１は、第１の透明基板１１１と第２の透明基板１１５との間に、高分子液晶１１６を含む高分子液晶層１１３を備えた構造を有している。第１及び第２の透明基板１１１，１１５の内表面には、高分子液晶１１６を配向させるための配向膜１１２，１１４がそれぞれ形成されている。また、高分子液晶１１６は、高分子液晶層１１３の位相分布がマイクロレンズアレイ状になるように硬化されている。
【００１５】
次に、図１に示す液晶素子１の製造方法の一例について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００１６】
図２は、図１に示す液晶素子１に個片化される前の大判液晶素子１ａを示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、配向膜１１２，１１４がそれぞれ形成された透明基板１１１，１１５を配向膜１１２，１１４同士が向き合うようにシール１１７を介して貼り合わせる。
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。シール１１７には開口部１１９が設けられており、真空注入法によって液晶が注入出来るようになっている。またシールの内側には高分子液晶層１１３のギャップを規定するスペーサ１１８が噴霧されている。そして第１及び第２透明基板１１１，１１５を貼り合わせる方向に加圧・焼成することで、図２（ａ）に示す大判液晶素子１ａとすることが出来る。
【００１７】
次に、第１及び第２透明基板１１１，１１５とシール１１７とによって画成され高分子液晶層１１３となる領域に、真空注入法を用いて高分子液晶１１６を注入する。高分子液晶１１６は粘度が高いため、注入速度を考慮して液晶注入の際には加温しながら行うのが好ましい。注入後の高分子液晶は一方向に配向しており、位相分布は大判液晶素子１ａ内
で一定となっている。
【００１８】
続いて、図３（ａ）に示すようにマイクロレンズアレイ５２を配置し、このマイクロレンズアレイ５２を通して赤外線５１が大判液晶素子１ａに照射されるようにする。
ところで、高分子液晶１１６には、高分子液晶層１１３の温度によって位相差が変化するという性質がある。これは、温度が高いほど高分子液晶層１１３のオーダパラメータが小さくなるためである。
本実施形態の液晶素子１では正にこの性質を利用している。すなわち、高分子液晶層１１３内に周期的な温度分布６１を発生させ、この温度分布６１が保たれている間にUV５５によって高分子液晶１１６を硬化させる。図３（ｂ）にはその時の温度分布の様子が示されており、マイクロレンズアレイ５２の焦点５３付近では高分子液晶層１１３の温度が最も高く、焦点５３から外れた領域５４では温度が低くなっている様子がわかる。
【００１９】
次に、図４（ａ）に示すように、大判液晶素子１ａにＵＶ（紫外線）５５を照射して高分子液晶１１６を硬化させる。図４（ｂ）には、ＵＶ５５を照射した後の位相分布６２が示されている。このようにＵＶ５５を照射した時に液晶層１１３の温度が高い場所ほど位相差が小さく、液晶層１１３の温度が低い場所ほど位相差が大きくなっている様子がわかる。
【００２０】
次に、図５に示すように、切断予定線７０、７１、及び７２に沿って、ダイシング法により透明基板１１１、１１５を切断する。その後９０度大判液晶素子１ａを回転させ、切断予定線７３，７４，及び７５に沿って、ダイシング法により透明基板１１１，１１５を切断する。
【００２１】
図６は、図５に示すダイシング工程後の状態を示し、個片化された液晶素子１の様子を示している。本発明の液晶素子１はダイシングブレードの幅だけ離れ配置されており、本実施形態では１つの大判液晶素子から４つの液晶素子１を得ることができる。
【００２２】
以上のような本実施形態の液晶素子１によれば、高分子液晶層１１３の屈折率分布形成用の透明電極がないため透過率が高くなり、また高分子液晶層１１３のエッチングによる立体加工が不要となるため製造が容易となる。
【００２３】
なお、本実施形態に係る液晶素子１は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、液晶素子１の製造工程において赤外線５１をマイクロレンズアレイ５２を通して大判液晶素子１ａに照射したが、レンズアレイ状に温度分布が出来ればよいので、マイクロレンズアレイ５２の代わりにマイクロスリットを用いてもよい。
（第２の実施形態）
【００２４】
次に、図７を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る液晶素子２の構成、及びその製造方法について説明する。第１の実施形態との違いは、液晶素子２が透明基板１１５、配向膜１１４、高分子液晶層１２３のみからなり、透明基板１１５に対向する基板（透明基板１１１）を備えていない点と、高分子液晶１１６の配向がハイブリット配向となっている点である。
【００２５】
次に、図７に示した液晶素子２の製造方法の一例について図８を用いて説明する。
まず、図８に示すように離型材１２０が形成された第１の透明基板１１１と、配向膜１１４が形成された第２の透明基板１１５を用意する。そして第１の実施形態と同様、シール印刷、シール焼成、液晶注入を行なうことで図８に示したような大判液晶素子２ａが出来る。図８に示すように、高分子液晶１１６は配向膜１１４付近では平行に配向しているが、離型材１２０付近では垂直に配向している。これは疎水性の材料と液晶が隣接した場
合、高分子液晶１１６は垂直配向となりやすく、また通常、離型材１２０は通常疎水性を示すためである。
【００２６】
その後、図３及び図４に示す工程と同様に、高分子液晶層１２３に温度分布を発生させ、その温度分布がある状態でＵＶを照射し、高分子液晶層１２３を硬化させる。その後、第１及び第２の透明基板１１１，１１５をそれぞれ真空吸着等で吸着し、お互い引き剥がす方向に移動させることで第１の透明基板１１１を剥離する。最後にダイシングにより単個にすることにより本実施形態の液晶素子２が完成する。
【００２７】
本実施形態の液晶素子２の構成とすることで、実施形態１の液晶素子１と同様に透過率が高く製造が容易になると同時に、透明基板１１１がないため液晶素子２の厚みを薄くすることができる。このように、透明基板１１１を備えないことにより、液晶素子２が薄型化され、搭載されるピックアップ装置等の装置全体の小型化を図ることができる。さらに、透明基板１１１がない分、重量が軽いので、ピックアップ装置等の可動部へ搭載した際には動特性が向上される。
（第３の実施形態）
【００２８】
次に、第３の実施形態に係る液晶素子３の構成、及びその製造方法について説明する。図９は、第３の実施形態に係る液晶素子を示す図である。上述した第１の実施形態との違いは、液晶素子３がヒータ用透明電極１２１を有している点である。
【００２９】
次に、図９に示した液晶素子３の製造方法の一例について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００３０】
まず、ヒータ用透明電極１２１、配向膜１１４が形成された第２の透明基板１１５と、配向膜１１２が形成された第１の透明基板１１１を用意する。そして、配向膜１１２，１１４同士が向き合うようにシール１１７を介して貼り合わせる。これにより、図１０（ａ）に示すような大判液晶素子３ａが得られる。
【００３１】
図１０（ａ）はさらに、大判液晶素子３ａにヒータ用透明電極１２１に電流を流し高分子液晶層１１３を加温した時の様子を示しており、その時の温度分布を図１０（ｂ）に示している。ヒータ用透明電極１２１に電流を流すことにより、ヒータ用透明電極１２１の周辺領域５６では温度が高く、ヒータ用透明電極１２１から離れた領域５７では温度が低い状態とすることが出来る。つまり、高分子液晶層１１３の温度分布６３は温度の高い領域と低い領域が周期的に分布するようになっている。
【００３２】
次に、図１１（ａ）に示すように、液晶光学素子３ａにＵＶ５５を照射し高分子液晶１１６を硬化させる。図１１（ｂ）は、ＵＶ５５を照射した後の位相分布６４を示している。このようにＵＶ５５を照射した時に高分子液晶層１１３の温度が高い場所ほど位相差が小さく、高分子液晶層１１３の温度が低い場所ほど位相差が大きくなっている様子がわかる。
【００３３】
そして、図５に示した工程と同様に、ダイシング法により単個に切り落とし、目的の液晶素子３が完成する。
【００３４】
本実施形態の液晶素子３の構成とすることで、高分子液晶層１１３のエッチングによる立体加工が不要となるため、製造を容易にすることができる。さらに温度分布の形成には、ヒータ用透明電極１２１に電流を流すだけでよいので、上記第１実施形態の液晶素子１を製造する方法と比較して温度分布を発生させる装置を小型化できる。
【００３５】
なお、本実施形態に係る液晶素子３は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、液晶素子３の製造工程においては、ヒータ用透明電極１２１を各レンズに１つの割合で形成したが、複数用いても良い。複数のヒータ用透明電極を用いることで温度分布のバリエーションが増え、様々な位相分布をもった液晶素子３を作製できる。
【符号の説明】
【００３６】
１，２，３…液晶素子、５１…赤外線、５２…マイクロレンズアレイ、５３…マイクロレンズアレイの焦点、５４…焦点から外れた領域、５５…紫外線、５６…ヒータ用透明電極の周辺領域、５７…ヒータ用透明電極から離れた領域、６１…温度分布、６２…位相分布、１１１、１１５…透明基板、１１２、１１４…配向膜、１１３，１２３…高分子液晶層、１１６…高分子液晶、１１７…シール、１１８…スペーサ、１１９…開口部、１２０…離型材、１２１…ヒータ用透明電極
【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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