(57)【要約】【課題】液晶の充填量を確保し、かつ安定した配向をでき、十分な光学的距離Ｌを確保することができると共に、応答速度を向上することができ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１００は、コモン電極２０が形成された基板１０と、第一の駆動電極２１および第二の駆動電極２２が形成された基板１１と、多孔質構造体１２と、液晶４０とから構成されている。多孔質構造体１２は、高純度アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行い、形成される。また、多孔質構造体１２の多数の貫通孔１３は、円形形状に形成され、多孔質構造体１２の内壁面１２ａに配向膜を形成しないで、孔内部の液晶は磁場を印加することにより水平配向されている。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が形成された複数の基板と、前記複数の基板に挟まれ、液晶が注入された多孔質構造体とを有する液晶光学素子の製造方法において、
母材となる基板に電極を形成する電極形成工程と、
孔のピッチが１００〜１０００ｎｍで、孔開口率ｓが５０〜８０％で、厚さが５０〜１００μｍである多数の貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体を形成する多孔質構造体形成工程と、
前記基板の間に前記多孔質構造体を配置してセルを形成する組立工程と、
前記多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に配向膜を形成しないで前記セルを所定温度までに加熱し、前記セルに等方相状態の液晶を注入し、前記セルに対して一定強度の磁場を印加しながら、前記セルを冷却させる配向工程とを備えることを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記配向工程において、前記磁場の方向を前記多孔質構造体の厚さ方向と垂直方向にして、かつ磁場中でセルの中心を軸に所定速度で回転させ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】
前記配向工程において、前記磁場の方向を前記多孔質構造体の厚さ方向と一致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４】
前記多孔質構造体形成工程では、アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行い、アルミナ多孔質構造体を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法で製造される液晶光学素子であって、
電極が形成された複数の基板と、前記複数の基板に挟まれ、液晶が注入された多数の貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体とを備え、
前記多孔質構造体は、孔のピッチが１００〜１０００ｎｍで、孔開口率ｓが５０〜８０％で、厚さが５０〜１００μｍであり、
前記多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に液晶を配向させる配向膜を形成しないで、一定強度の磁場を印加して前記貫通孔あるいは非貫通孔内に注入された液晶を壁面に対して水平または垂直に配向させたことを特徴とする液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズ、液晶収差補正素子などの液晶光学素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極を形成した基板の間に液晶を挟んで構成される、様々な液晶光学素子が知られている。例えば、情報記録媒体としてＣＤ、ＤＶＤ等の各種光ディスク装置があるが、これらの光ディスク装置は、回転することによる厚さずれや反り等によって、収差（集光スポットの歪）を生ずるため、この収差を補正して記録・再生の精度を確保する必要がある。そのため、同心円のリング状に電極を形成した基板で、液晶を挟み込んだ液晶収差補正素子が用いられ、これにより、光束の中央部と外縁部とで、異なる位相制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の液晶光学素子では、液晶の分子配列状態を電気的に制御し、それによって、光に対する屈折率などの性質を変化させている。二次元的あるいは三次元的に屈折率の分布を変化制御することによって、各光路における位相遅れ量や光路の屈折状態を制御できるので、電子的に焦点を可変できる液晶レンズや液晶収差補正素子などの、光学素子として有益な機能素子である。しかし、実応用に有用な光の屈折効果を最大限に引き出すためには、液晶光学セルの対応する両配向膜の間に、光路に沿って十分な量の液晶を保持する必要があり、このために液晶層の厚さ（両配向膜の間）ｄは、通常の液晶表示セルが数μｍ程度であるのに対して、３０〜１００μｍ程度と極めて厚くする必要がある。
【０００４】
また、液晶の応答速度は、液晶層の厚さ（両配向膜の間）ｄの２乗に逆比例することが知られており、このように厚い液晶光学セルの場合には、応答時間は数１００ｍｓ〜数分になる。即ち、従来の多くの液晶光学素子は、応答速度が遅いという問題点があった。
【０００５】
機器を制御する際に応答速度が遅いことは、液晶光学素子を利用する焦点可変レンズ機能や収差補正機能にとって大きな制約であり、実用化への課題であった。
【０００６】
上記の欠点を解決するために、本出願人は電極が形成された複数の基板と、複数の基板に挟まれ、液晶が注入された多孔質構造体とを有する液晶光学素子を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、従来の液晶セル基板の配向処理について、磁場を用いた配向処理方法が提案された（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
この配向処理方法では、基板に配向膜としての有機膜を塗布した後に、磁場を印加する。これにより、配向膜による液晶の初期配向はラビング工程を経ることなく、液晶配向を誘起する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２３７０７７号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３５７４号公報
【特許文献３】特開平３−２７９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の液晶光学素子は、上述したように、応用上必要な屈折率変化を得るためには、厚い液晶層を透過させて十分な光学的距離Ｌを確保する必要がある。
【００１１】
しかし、液晶層が厚くなると応答時間τr、τdは液晶層の厚さ（両配向膜の間）ｄの二乗に比例して遅くなることが知られている。そのため、液晶層の厚さを厚くすると応答速度が低下する問題点があり、実用化に課題があった。
【００１２】
そのために提案された特許文献２に記載の液晶素子は、貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体を用いることで、十分な光学的距離Ｌを確保することができると共に、応答速度を大幅に向上することが可能となった。この液晶素子の場合、製造過程において多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の孔内面に配向膜を塗布して配向処理する必要がある。貫通孔あるいは非貫通孔の孔径が比較的に大きい場合は製造過程において特に問題がないが、孔径が小さく、超微細でかつ立体的な構造を有する多孔質構造体は、例えば、貫通孔あるいは非貫通孔のピッチが１００〜１０００ｎｍで、孔開口率ｓが５０〜８０％で、厚さが５０〜１００μｍである場合、孔内面に配向膜を塗布して配向処理する際に、孔径が小さく、かつ厚みがあるため、処理ムラなどによる歩留まりの低下をもたらす。また、配向膜の形成が非常に困難であり、かつ配向膜が形成されたとしても均一性に欠け、さらに液晶の充填量が少なくなる欠点があった。
【００１３】
また、特許文献３に記載の配向処理方法は、液晶セル基板に形成した配向膜にラビングなどの表面配向処理が不要とする目的であり、上記のような多孔質構造体の孔内面に対して配向処理する場合、配向膜形成自体が困難であり、かつ液晶の充填量が少なくなるという問題点が依然存在する。
【００１４】
そこで、本発明は、多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に配向膜を形成しないで、孔内の液晶を配向させることによって、液晶の充填量を確保し、かつ安定した配向ができ、十分な光学的距離Ｌを確保することができると共に、応答速度を大幅に向上できる液晶光学素子およ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】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶光学素子の製造方法は、電極が形成された複数の基板と、前記複数の基板に挟まれ、液晶が注入された多孔質構造体とを有する液晶光学素子の製造方法において、母材となる基板に電極を形成する電極形成工程と、孔のピッチが１００〜１０００ｎｍで、孔開口率ｓが５０〜８０％で、厚さが５０〜１００μｍである多数の貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体を形成する多孔質構造体形成工程と、前記基板の間に前記多孔質構造体を配置してセルを形成する組立工程と、前記多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に配向膜を形成しないで前記セルを所定温度までに加熱し、前記セルに等方相状態の液晶を注入し、前記セルに対して一定強度の磁場を印加しながら、前記セルを冷却させる配向工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
例えば、前記配向工程において、前記磁場の方向を前記多孔質構造体の厚さ方向と垂直方向にして、かつ磁場中でセルの中心を軸に所定速度で回転させる。または、前記配向工程において、前記磁場の方向を前記多孔質構造体の厚さ方向と一致する。
【００１７】
また例えば、前記多孔質構造体形成工程では、アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行い、アルミナ多孔質構造体を形成する。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶光学素子は、上述の液晶光学素子の製造方法で製造された液晶光学素子であって、電極が形成された複数の基板と、前記複数の基板に挟まれ、液晶が注入された多数の貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体とを備え、前記多孔質構造体は、孔のピッチが１００〜１０００ｎｍで、孔開口率ｓが５０〜８０％で、厚さが５０〜１００μｍであり、前記多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に液晶を配向させる配向膜を形成しないで、一定強度の磁場を印加して前記貫通孔あるいは非貫通孔内に注入された液晶を壁面に対して水平または垂直に配向させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液晶光学素子の製造方法によれば、孔のピッチが１００〜１０００ｎｍで、孔開口率ｓが５０〜８０％で、厚さが５０〜１００μｍである多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に配向膜を形成しないで一定強度の磁場を印加して孔内の液晶を配向させることによって、液晶の充填量を確保し、かつ安定した配向ができる。
【００２０】
本発明に係る液晶光学素子によれば、液晶光学セルを構成する基板間に、多数の貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体が配置され、該多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に配向膜を形成しないで、一定強度の磁場を印加して孔内の液晶を配向させることで、十分な光学的距離Ｌを確保することができると共に、応答速度を大幅に向上することができ、かつ液晶の充填量を確保することができる。
【００２１】
そのため、液晶光学素子としての応答速度を向上することができ、また、電極間に配置される構造物の均一性、および構造物形成の再現性を向上することができ、光屈折などの光学特性を電気的に制御することが出来る焦点可変レンズ、または、光ピックアップでの記録・再生時に生ずる収差を補正するために用いる、液晶収差補正素子などとして実用化できるようになった。
【００２２】
また、配向工程において、磁場の方向を多孔質構造体の厚さ方向と一致することで、孔内の液晶を壁面に対して水平に配向させることができ、より安定した配向ができる。
【００２３】
また、多孔質構造体形成工程では、アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行うことで、一定の厚さを有すると共に、多数の円形形状の貫通孔あるいは非貫通孔を有するアルミナ多孔質構造体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態の液晶光学素子１００の構成（貫通孔の例）を示す図である。
【図２】液晶光学素子１００の構成を示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】液晶光学素子１００の構成を示すＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図４】基板の電極および接続端子の配置状態を示す図である。
【図５】液晶光学素子１００の電気回路系を示す概念図である。
【図６】液晶光学素子１００の構成を示す部分拡大概念図である。
【図７】多孔質構造体１２の構成を示すイメージ図である。
【図８】円形形状の孔を有する多孔質構造体１２における電圧印加時の配向モデルである。
【図９】陽極酸化法で形成した多孔質構造体１２の写真である。
【図１０】多孔質構造体１２の製造方法を示す工程図である。
【図１１】液晶光学素子１００の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図１２】液晶光学素子１００の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図１３】液晶注入・配向処理工程のフローチャートである。
【図１４】液晶注入・配向処理の説明図である。
【図１５】第２の実施形態の液晶光学素子２００の構成（非貫通孔の例）を示す部分拡大概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る液晶光学素子およびその製造方法を、実施するための最良の形態を、図を参照して説明する。ここで、あらかじめ特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界をかけ、この分子の配列を変え、液晶光学セル内に生じた屈折率分布の変化を利用して、レンズ効果を得る液晶光学素子の例を説明する。
【００２６】
図１は、第１の実施の形態の液晶光学素子１００の構成を示す図である。図２は、液晶光学素子１００の構成を示すＡ−Ａ断面図である。図３は、液晶光学素子１００の構成を示す断面図である。図３において、図３（ａ）はＢ−Ｂ断面図であり、図３（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。図４は、基板の電極および接続端子の配置状態を示す図である。図４において、図４（ａ）は基板１１の電極および接続端子の配置状態であり、図４（ｂ）は基板１０の電極および接続端子の配置状態である。
【００２７】
図１〜図４に示すように、液晶光学素子１００は、コモン電極２０が形成された基板１０と、第一の駆動電極２１および第二の駆動電極２２が形成された基板１１と、多数の貫通孔１３を有する多孔質構造体１２と、液晶４０とから構成されている。多孔質構造体１２の貫通孔１３の壁面に配向膜を形成しないで、一定強度の磁場を印加して孔内の液晶を配向させる。
【００２８】
この例の場合は、基板１０、１１はガラス基板である。また、液晶４０は電圧印加時に、分子の長軸が電界方向に向く誘電率異方性が正のネマチック液晶（Ｎｐ液晶）である。
【００２９】
ここで、コモン電極２０、第一の駆動電極２１および第二の駆動電極２２と液晶４０との間に、一般的に設けられる配向膜、透明絶縁層や、基板１０、１１上に設けられる反射防止膜等は図示を省略している。また、液晶４０はシール材５０によって内側に封入されている。また、各端子には電圧を印加するためリード線等が接続されている。
【００３０】
下の基板１０の厚さ方向に穴が穿たれ、それらの穴にはコモン電極２０、ヒーター電極２０ｈへ接続するためのアース端子Ｖ０、ヒーター端子ＶＨがそれぞれ設けられている。また、上の基板１１に第一の駆動端子Ｖ１、第二の駆動端子Ｖ２が設けられている。各端子は、穴の内周面に沿ってスルーホール加工され、Ｃr−Ａｕ等の金属メッキ・導通材を充填をして形成される。
【００３１】
また、基板１０、１１間に液晶４０を注入するための注入口３２が、上の基板１１に形成されている。注入口３２の形状は円形あるいは楕円形等であり、液晶４０を注入した後に封止材により適宜封止される。
【００３２】
また、図４（ａ）に示すように、上の基板１１の中心部に円形の第二の駆動電極２２が配置され、その周辺に第一の駆動電極２１が配置されている。第二の駆動電極２２は、第二の駆動端子Ｖ２に接続されている。また、第一の駆動電極２１は、第一の駆動端子Ｖ１に接続されている。また、図４（ｂ）に示すように、基板１０の中心部に円形のコモン電極２０が配置され、その周辺にヒーター電極２０ｈが配置されている。コモン電極２０は、アース端子Ｖ０に接続されている。また、ヒーター電極２０ｈは、ヒーター端子ＶＨに接続されている。
【００３３】
図５は、液晶光学素子１００の電気回路系を示す概念図である。図５に示すように、電源Ｖが可変抵抗Ｒ１を介して、第一の駆動端子Ｖ１とアース端子Ｖ０との間に、所定の電圧Ｖ１を印加すると共に、可変抵抗Ｒ２を介して、第二の駆動端子Ｖ２とアース端子Ｖ０との間に所定の電圧Ｖ２を印加する。また、電源ＶＨが、抵抗ＲＨを介してアース端子Ｖ０とヒーター端子ＶＨ間に所定の電圧を印加する。この部分は液晶光学素子１００のヒーター部として機能する。
【００３４】
図６は、液晶光学素子１００の構成を示す部分拡大概念図である。図６において、説明を分かりやすくするために、液晶光学素子１００の構成および液晶の配向が模式的に描かれている。図６（ａ）は電圧無印加時の液晶配向状態を示す図であり、図６（ｂ）は電圧印加時の液晶配向状態を示す図である。この図６に示す部分は、液晶光学素子１００の基本構造である。多孔質構造体１２は、下の基板１０に配置されている。また、上の基板１１は、多孔質構造体１２の上方に配置されている。上の基板１１と多孔質構造体１２との間に所定空間を有する。下の基板１０と上の基板１１との間に液晶４０が充填・保持されている。
【００３５】
基板１１の内側の面には、配向膜が形成されている。そのため、図６に示すように、基板１１の内側の液晶は、一定の方向（基板１１に対して垂直方向）に配向される。また、多孔質構造体１２の内壁面１２ａに配向膜を形成しないで、孔内部の液晶は磁場を印加することにより配向されている（後述の図１０〜１４参照）。この場合、液晶は内壁面１２ａに対して水平方向に配向される。このとき、液晶として、例えば誘電率異方性が正のネマチック液晶（Ｎｐ型液晶）を使用する。
【００３６】
基板１１の内側の面と多孔質構造体１２との間隔は、多孔質構造体１２の製造バラツキ、上下ガラス基板間のギャップの製造バラツキと、液晶の注入経路の役割から数μｍの間隔があり、この部分にも液晶が存在する。この液晶は、光の進む方向に平行な液晶分子であり、上下ガラス基板に垂直方向に働く電界変化には応答しない。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、液晶光学素子１００に所定の電圧を印加する際に、内壁面１２ａに対して、水平方向に配向していた液晶は電界方向に力を受けて傾斜し、電界が強くなると電極面に対して水平状態になる。これにより、光に対する屈折率を電気的に制御することができ、焦点可変レンズや収差補正素子として有益な機能素子となる。
【００３８】
図７は、多孔質構造体１２の構成を示すイメージ図である。図７に示す多孔質構造体１２の貫通孔は、円形形状である。図８は、円形形状の孔を有する多孔質構造体１２における液晶の配向モデルである（電圧印加時の液晶配向状態）。図８に示すように、電圧印加時、液晶は内壁面１２ａに対して垂直方向に、放射状に配向される。
【００３９】
多孔質構造体１２の内部に充填される液晶は、電圧印加時、図８のような模様配置になり、巨視的には面内配向に異方性がなく、偏光方向に依存しない。また、多孔質構造体１２の貫通孔１３は、円形形状に形成されることで、構造的に丈夫で孔開口率ｓを大きくでき、液晶も多く充填・保持することが可能となる。
【００４０】
多孔質構造体１２は、例えば高純度アルミニウム材料に対して、陽極酸化処理を行い形成される。図９は、陽極酸化法で形成したアルミナ多孔質構造体１２の写真である。図９（ａ）は、アルミナ多孔質構造体１２の平面写真である。図９（ｂ）は、アルミナ多孔質構造体１２の断面写真である。多孔質構造体の貫通孔のピッチは約５００ｎｍ、孔径は約４００ｎｍ、厚さは約５０〜１００μｍである。
【００４１】
また、多孔質構造体１２の部分の面積（基板法線光路方向から見た部分の面積）が狭いほど、光学特性の制御に寄与し、液晶材料部分の面積を広く取れることから望ましい。即ち、液晶が充填・保持された貫通孔あるいは非貫通孔部分はより大きな面積が期待される。  
【００４２】
さらに、多孔質構造体１２は光波長に対して高い信頼性、安定性を有することが望ましい。
【００４３】
図６に示した液晶光学素子１００の部分拡大概念図のように、多孔質構造体１２の貫通孔１３が基板法線方向、即ち光の進行方向に平行する状態で並び、液晶分子が内壁面１２ａに対して水平配向状態で並ぶ。
【００４４】
また、多孔質構造体１２の隔壁は狭いほど、即ち、孔開口率ｓが大きいほど、液晶の充填・保持割合が多くなり、光制御に有利に作用するので、孔開口率ｓは下式のように定義される。
孔開口率ｓ＝（孔部分の面積）／｛（孔部分の面積）＋（隔壁部分の面積）｝
多孔質構造体１２の製造バラツキや製造可能性を考慮して、孔開口率ｓは５０〜８０％程度が望ましい。
【００４５】
隔壁部の光透過の効率や、特に、紫外線に対する耐候性・温度依存性からは、材料の選定も重要な課題である。電気絶縁材料としては、ガラス・樹脂・シリコン・カーボンまたはセラミックス材料などがあり、それぞれの用途に応じた選択が必要である。
【００４６】
液晶材料は複屈折性を示し、その大きさの程度は，液晶分子長軸方向の屈折率ｎｅ（異常光屈折率と呼ばれる）と短軸方向の屈折率ｎｏ（常光屈折率と呼ばれる）の差Δｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）で定義されている。多くの液晶表示セルに用いるネマチック液晶の場合、このΔｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）の符号は正で、正号結晶に分類されている。
【００４７】
以下に、前記の多孔質構造体１２を挟持した、液晶光学素子に垂直に光を入射させたときの、光学機能の様子を知るために、ネマチック液晶ZLI-1132（メルク社製）を例にして、数値的な見積りをしてみる。ZLI-1132液晶材料の異常光屈折率ｎｅは約1.632、正常光屈折率ｎｏは約1.493である。電圧無印加時における、多孔質構造体１２の貫通孔中での、液晶分子の配向を図６に示すような、放射状配向とした場合には、期待できる屈折率の最大値ｎＭＡＸはｎｅよりもやや小さくなって、ｎＭＡＸ＝1.561程度になる。また、この状態に電圧印加して得られる、屈折率の最小値ｎＭＩＮはｎｏと等しくｎＭＩＮ＝1.493である。したがって、電圧によって変化できる屈折率の可制御範囲δｎは、δｎ＝ｎＭＡＸ−ｎＭＩＮ＝0.068程度と見積もられる。屈折率の値と幾何学的な距離の積は、光学的距離と呼ばれる。この場合、液晶層の厚さ（多孔質構造体の厚さ）をｄとして、最大および最小の光学的距離ＬはそれぞれＬＭＡＸ＝ｄ×ｎＭＡＸおよびＬＭＩＮ＝ｄ×ｎＭＩＮとなる。したがって、電圧で制御できる光学距離δＬ＝ｄ×δｎとなる。
【００４８】
以上の見積もりは、多孔質構造体１２の孔開口率ｓが１００パーセントの場合であるが、孔開口率ｓが低くなると電圧によって、実効的に変化できる屈折率の可制御範囲δｎも低下することになる。例として、多孔質構造体１２の部分が、高純度アルミニウム材料を陽極酸化処理することによって、形成されたアルミナ材で、その平均屈折率を約1.764とし、孔開口率ｓを５０％と仮定した場合には、電圧オフ時の実効的屈折率はｎＭＡＸ＝（1.561＋1.764）×0.5＝1.6625、電圧オン時の実効的屈折率はｎＭＩＮ＝（1.493＋1.764）×0.5＝1.6285となる。電圧印加によって、制御可能な屈折率範囲δｎがｓ＝100パーセントの場合の二分の一になるので、光学距離範囲δＬもｓ＝１００パーセントの場合の二分の一になる。
【００４９】
光学的距離Ｌの光路を経由したときの光の位相遅れの大きさ（遅相量）Φは、光の波長をλとして下式で算出できる。
遅相量Φ＝Ｌ×２π／λ
式中  Ｌ：光学的距離、λ：光波長 
したがって、前記の多孔質構造体１２がアルミナで、孔開口率ｓが５０％の場合、液晶層の厚さ（多孔質構造体の厚さ）をｄとして、電圧で制御できる位相遅れ（遅相量）の範囲をδΦとすると、
δΦ＝（ｎＭＡＸ−ｎＭＩＮ）×ｄ×２π／λ＝0.035×ｄ×２π／λとなる。
【００５０】
以下、図１０〜図１４を参照しながら、本発明の液晶光学素子１００の製造方法を説明する。図１０は、多孔質構造体１２の製造方法を示す工程図である。図１１は、液晶光学素子の製造方法を示す工程図（その１）である。図１２は、液晶光学素子の製造方法を示す工程図（その２）である。図１３は、液晶注入・配向処理工程のフローチャートである。図１４は、液晶注入・配向処理の説明図である。図１４において、説明を分かりやすくするために１つの液晶セルのみを示している。
【００５１】
図１０に示す多孔質構造体１２の製造方法は、アルミニウム材料を陽極酸化処理することで、多孔質構造体１２を形成する方法である。
【００５２】
この方法において、図１０に示すように、まず、アルミニウム材料として高純度アルミニウム材料を用い、この高純度アルミニウム材料を所定厚みの板状に形成する（Ｓ１１）。次に、高純度アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行う（Ｓ１２）。ここで、高純度アルミニウム材料を硝酸、リン酸など、酸性電解液中の陽極酸化処理用電極のうち１つと接続し、もう一方の陽極酸化処理用電極を電解液中に配置し、陽極酸化処理用電極間に電圧を印加して陽極酸化処理を行う。これにより、多数の貫通孔あるいは非貫通孔を有する多孔質構造体１２が得られる。
【００５３】
次に、得られた多孔質構造体１２に対して、孔径拡大のためにエッチング処理を行い（Ｓ１３）、多孔質構造体１２の孔径を所定の寸法にする。
【００５４】
次に、孔径拡大エッチング処理後の多孔質構造体１２に対して、バックエッチング処理を行い（Ｓ１４）、陽極酸化処理で残されたアルミニウム材料部分の処理、または貫通になっていない孔の部分を除去する。このように、図８に示すような円形形状の孔を有する多孔質構造体１２が得られる。そして、所定の形状に加工する。例えば、図１に示すような円形に加工する。
【００５５】
液晶光学素子１００の製造方法として、まず、図１１に示すように、下の基板１０において、所定の位置に電極材を蒸着等によって形成する（Ｓ１０１）。ここで、一定の大きさを有する基板に複数の液晶光学素子１００を形成する場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５６】
次に、エッチング等によるパターンニング処理を行って電極２０、２０ｈを作製する（Ｓ１０２）。電極２０、２０ｈを形成する工程において、基板１０にアース端子Ｖ０、ヒーター端子ＶＨを設ける。
【００５７】
次に、透明絶縁層を必要に応じて積層させた後、ポリイミド（ＰＩ）等の液晶配向膜を形成する（Ｓ１０３）。さらに、液晶を封入するためのシール材５０を、印刷等により電極２０の周辺に設ける（Ｓ１０４）。
【００５８】
一方、対向させる上の基板１１については、上記と同様に母材となる基板に対して電極を形成し（Ｓ２０１）、パターンニングを行って、第一の駆動電極２１および第二の駆動電極２２とする（Ｓ２０２）。また、液晶配向膜を形成する（Ｓ２０３）。
【００５９】
そして、図１２に示すように、多孔質構造体１２を配置する（Ｓ３００）。ここで、上述した図１０に示す方法により形成された多孔質構造体１２を下の基板１０に配置する。次に、下の基板１０と上の基板１１とを、対向させて組み合わせることで、液晶セルを形成する（Ｓ３０１）。
【００６０】
続いて、注入口３２から液晶セル内（シール材５０の内側）に等方相状態の液晶を注入し、封止して、配向処理を行う（Ｓ３０２）。ここで、図１３、図１４に示すように、液晶注入、配向処理を行う際に、まず、形成した液晶セルをセル加熱用ヒーターの上に配置し、セル加熱用ヒーターで液晶セルを加熱する（Ｓ３１１）。このとき、加熱温度は液晶材料の等方相温度ＴＮ１＋５℃とする。次に、等方相状態にある液晶材料を液晶セルに注入する（Ｓ３１２）。次に、Ｎ磁極とＳ磁極からなる磁場内に設置して磁場を印加する（Ｓ３１３）。このとき、磁場強度は２０ｋＧとし、磁場方向を多孔質構造体１２の開孔方向と同じ方向にする。即ち、磁場の方向を多孔質構造体１２の厚さ方向と一致する。そして、液晶セルを磁場中に保持しながら徐々に冷却する（Ｓ３１４）。この場合、液晶セルの温度は、等方相温度ＴＮ１を経て室温まで徐冷する。また、冷却時間は５〜１５ｍｉｎとする。好ましくは約１０ｍｉｎである。これにより、多孔質構造体１２の貫通孔または非貫通孔内部の液晶が磁場方向に配向される。即ち、液晶は内壁面１２ａに対して水平方向に配向され、かつ安定した配向ができる。
【００６１】
そして、母材となる基板１０，１１に配列した各端子を使用して、素子の動作検査を行う（Ｓ３０３）。検査が不合格であった箇所については、ＮＧマーキングを行う（Ｓ３０４）。その後、母材となる基板の全面に反射防止膜（ＡＲ膜）を形成する（Ｓ３０５）。ＡＲ膜はガラス基板１０側又は基板１１側の、いずれか一方に形成しても良いし、両方に形成しても良い。
【００６２】
最後に、母材となる基板を、スライサー等を用いて個々の液晶光学素子１００に切り分け（Ｓ３０６）、単品の検査工程（Ｓ３０７）を経て完了する。なお、単品の検査において不合格となった素子は、廃棄又は修理するか、又は再生工程に移される（Ｓ３０８）。
【００６３】
以上のような製造方法によれば、予め、多孔質構造体１２を形成し、液晶光学素子１００の組立時に基板１０，１１の間に配置する。そして、磁場により多孔質構造体１２の内部の液晶に対して配向処理を行う。
【００６４】
このように本実施の形態においては、液晶光学素子１００は、コモン電極２０が形成された基板１０と、第一の駆動電極２１および第二の駆動電極２２が形成された基板１１と、多孔質構造体１２と、液晶４０とから構成されている。多孔質構造体１２の形成方法としては、高純度アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行い、アルミナ多孔質構造体を形成する。また、多孔質構造体１２の多数の貫通孔１３は、円形形状に形成され、多孔質構造体１２の内壁面１２ａに配向膜を形成しないで、孔内部の液晶は磁場を印加することにより水平配向されている。また、上下の基板１０，１１の多孔質構造体１２が配置される面（基板１０において、即ち電極２０の多孔質構造体１２が配置される面）に、垂直配向処理が施される。
【００６５】
これにより、超微細でかつ立体的な構造を有する多孔質構造体１２の貫通孔１３の壁面に配向膜（例えば、ポリイミド（ＰＩ）や界面活性剤など）を形成しないで、孔内の液晶を配向させることによって、液晶の充填量を確保し、かつ安定した配向をできる。
【００６６】
上下の基板１０，１１に設けた電極間に電圧を印加することで、液晶の分子配向を制御することができ、光学特性を変化させることができる。そして、十分な光学的距離Ｌを確保することができると共に、応答速度を大幅に向上することができ、かつ液晶の充填量を確保することができる。したがって液晶光学素子としての、応答時間を短縮することができ、光ピックアップでの記録・再生時に生ずる収差を補正するために用いる液晶収差補正素子として実用化できるようになる。
【００６７】
また、配向工程において、磁場の方向を多孔質構造体の厚さ方向と一致することで、孔内の液晶を壁面に対して水平に配向させることができ、より安定した配向ができる。
【００６８】
また、多孔質構造体形成工程では、アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行うことで、一定の厚さを有すると共に、多数の円形形状の貫通孔あるいは非貫通孔を有するアルミナ多孔質構造体を簡単に形成することができる。
【００６９】
図１５は、第２の実施形態としての液晶光学素子２００の構成を示す部分拡大概念図である。図１５に示すように、液晶光学素子２００は、コモン電極２０が形成されたガラス基板１０と、第一の駆動電極２１および第二の駆動電極２２が形成されたガラス基板１１と、多孔質構造体１２Ａと、液晶４０とから構成されている。多孔質構造体１２Ａは、多数の非貫通孔１４を有する多孔質構造体である。図に示すように、非貫通孔１４は未貫通の底面１４ａを有する。多孔質構造体１２Ａの下面に近い位置にある。この液晶光学素子２００の製造方法は、非貫通孔１４の多孔質構造体１２Ａを形成する以外に上述した液晶光学素子１００と同様である。ここで、重複する説明は省略する。
【００７０】
この例の場合は、液晶４０は、電圧印加時に、分子の長軸が電界方向に向く誘電率異方性が正のネマチック液晶（Ｎｐ液晶）であり、多孔質構造体１２Ａの非貫通孔１４の内壁面に配向膜を形成しないで、孔内部の液晶は予め磁場を印加することにより内壁面に対して水平配向されている。
【００７１】
また、電圧印加前に、多孔質構造体１２Ａの非貫通孔内の液晶は、内壁面に対して水平に配列し、基板１１の配向処理面の液晶は、表面に対して垂直状態に配列している。電圧印加時に、電圧の印加により、多孔質構造体１２Ａの非貫通孔１４内の液晶は、内壁面に対して水平配列状態から垂直配列状態に変わる。また、基板１１の配向処理面の液晶は垂直配列状態のままである。
【００７２】
このような構成を有する液晶光学素子２００は、上述した第１の実施形態と同様な効果が得られる。また、高純度アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行う場合、陽極酸化処理で残されたアルミニウム材料部分の処理、または貫通になっていない孔の部分を除去するためのバックエッチング処理（上述の図１０参照）が簡素化される。
【００７３】
これにより、多孔質構造体１２Ａの非貫通孔１４の壁面に配向膜を形成しないで、孔内の液晶を配向させることによって、液晶の充填量を確保し、かつ安定した配向ができる。
【００７４】
なお、上述した実施の形態においては、配向工程で磁場の方向を多孔質構造体１２の厚さ方向と一致することで、孔内の液晶を壁面に対して水平に配向させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配向工程において、磁場の方向を、多孔質構造体の厚さ方向と垂直方向にし、磁場中でセルの中心を軸に所定速度で回転させることで、多孔質構造体の貫通孔あるいは非貫通孔の壁面に液晶を配向させる配向膜を形成しないで、孔内の液晶を壁面に対して垂直に配向させることができる。この場合、孔内の液晶の初期配向状態は図８に示すような放射状になる。
【００７５】
また、上述した実施の形態においては、多孔質構造体１２が高純度アルミニウム材料に対して陽極酸化処理を行って形成されるものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、多孔質構造体１２の代わりに、Ｓｉ（シリコン）材料に対してエッチング処理を行って形成したものを用いてもよい。また、フォトリソグラフィー、蒸着、中空パイプ結束など方法は考えられる。
【００７６】
また、上述した実施の形態においては、多孔質構造体１２の多数の貫通孔１３は、円形形状に形成されるものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、多孔質構造体１２の貫通孔を六角形状に形成することも可能である。
【００７７】
また、上述した実施の形態においては、光漏れを減少するために、多孔質構造体１２の上面あるいは下面に、ブラック処理を施すようにしてもよい。
【００７８】
また、光学的距離が十分で、多孔質構造体の貫通孔の孔径が大きい場合は、有機配向膜の塗布と磁場を用いた配向処理の併用がもちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この発明は、携帯電話機、携帯情報端末機（ＰＤＡ）、デジタル機器等における超小型カメラに内蔵される、オートフォーカス機能やマクロ−ミクロ切替機能をもつ液晶光学素子、または、光ディスク装置において、光ピックアップでの記録・再生時に生ずる収差を補正するために用いる液晶光学素子など、広く利用することが期待できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０，１１  基板
１２，１２Ａ  多孔質構造体
１２a   多孔質構造体の内壁面
１３  貫通孔
１４  非貫通孔
２０  コモン電極
２０ｈ  ヒーター電極
２１  第一の駆動電極
２２  第二の駆動電極
Ｖ〇  アース端子
Ｖ１  第一の駆動端子
Ｖ２  第二の駆動端子
ＶＨ  ヒーター端子
３２  注入口
４０  液晶
５０  シール材
１００，２００  液晶光学素子
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図９】
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