(57)【要約】【課題】製造が容易で、セル内のギャップムラがより少なく、ヒータ効率が高くなる液晶レンズを提供すること。【解決手段】液晶層を挟持する可変焦点レンズとして機能する液晶レンズにおいて、低温対策として有効レンズ領域の周囲に効率よく加温するためにヒータを存在させた構成を持ち、有効レンズ領域近傍のヒータ上に液晶よりも熱伝導率の高いシールを配置することで、そのヒータ効率やヒータ特性、温度ムラを良好にするともに、セル内スペーサの代りに有効レンズ領域の周囲にヒータ膜厚等による膜構成の厚み差を考慮したスペーサを混入第２のシールを配置する構成を採用した。【選択図】図１
2008233627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変焦点レンズとして機能させるための有効レンズ領域と、当該有効レンズ領域の外側領域近傍にヒータを設けた透明性基板を、シールを介して貼り合わせしたセルに、液晶を封入してなる液晶レンズにおいて、
前記シールは、第１のスペーサが混入されて、前記透明性基板の外縁部に設けられた枠状の第１のシールと、第２のスペーサが混入されて、前記第１のシールの内側であり、かつ前記ヒータ上に設けられた第２のシールと、を備え、
前記第２のスペーサは、前記第１のスペーサの直径に比べて少なくとも前記ヒータの膜厚分だけ直径を小さくしたスペーサであり、
前記第２のシールは、前記液晶よりも熱伝導率が高い材料で形成されている
ことを特徴とする液晶レンズ。
【請求項２】
前記第２のスペーサは、前記第２のシールとともに、前記液晶よりも熱伝導率が高い材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項３】
前記第１のシールと前記第１のスペーサのいずれかまたは両方が、前記第２のシールとともに、前記液晶よりも熱伝導率が高い材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶レンズ。
【請求項４】
前記有効レンズ領域は、略円形形状であり、
前記第２のシールは、前記有効レンズ領域の外形形状に沿って、曲線形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項５】
前記ヒータは欠落部を有し、当該欠落部の両端から電流を供給することでヒータとして機能させるようになっており、
前記第２のシールは、前記欠落部を架橋して設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶レンズ。
【請求項６】
前記第１のシールは、閉環形状となっており、
前記第２のシールは、前記有効レンズ領域に前記液晶を流入させるための開口部を有する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の液晶レンズ。
【請求項７】
前記第１のシールと前記第２のシールは、一体に形成されている
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項８】
前記第２のシールは、偶数個に分割されており、各第２のシールの分割対が、前記有効レンズ領域のレンズ中心に対して点対称に配置されている
ことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【請求項９】
前記第２のシールにおける前記有効レンズ領域に隣接する内壁面が、前記有効レンズ領域におけるレンズ中心から等距離となる様に配置されている
ことを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ構造を持つ液晶レンズに関し、特に簡単な構成であるにも拘わらず、セル内のギャップムラを無くして均一な、外からのストレスに強い液晶レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学系の焦点距離または焦点位置を変化させる合焦点機構として、レンズを移動させることにより焦点を合わせる方式が広く用いられている。しかし、この方式では、レンズ駆動機構が必要であるため、機構が複雑になるという欠点や、レンズ駆動用モータに比較的多くの電力を要するという欠点がある。また、一般に耐衝撃性が低いという欠点もある。そこで、レンズ駆動機構が不要な合焦点機構として、液晶レンズの屈折率を変化させることにより焦点を合わせる方式が提案された。この液晶レンズを用いた方式は、液晶レンズを駆動するために液晶レンズに印加する電圧（駆動電圧）を変化させることによって、液晶レンズの屈折率分布を変化させて、可変焦点レンズとして機能する方式である。
【０００３】
しかしながら、この従来の液晶レンズでは、低温になるにつれて液晶の粘度が高くなってしまうため、電圧に対する液晶の応答が遅くなってゆき、必然的に焦点合わせまでの時間が長くかかってしまう問題がある。
【０００４】
そこで、この液晶レンズに、可変焦点レンズとして機能させるための透明電極パターンとともに、ヒータをセル内部に内在させる構成が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、液晶レンズを可変焦点レンズとして利用する場合、プラスチックレンズやガラスレンズといった他の光学部品と同様に面精度がレンズとしての特性を表す上で重要となる。ここでの液晶レンズの場合の面精度とは、有効レンズ領域面内での相対値である平坦度と、面内セルギャップ分布の絶対値としての均一性の両方における特性値に相当する。
【０００６】
この液晶レンズは、２枚のガラス基板を重ねて構成され、ガラス基板には、液晶を所望のリタデーション分布を得るために駆動する電極として透明電極がパターニングされている。透明電極は、一方には輪帯形状に電極が形成されており、もう一方にはベタの共通電極が形成されている。また、ガラス基板同士を接着する熱硬化性のエポキシ系シール材またはＵＶ硬化性のアクリル系シール材の中にスペーサを混入させた上で、２枚のガラス基板を加圧焼成することで、ガラス基板間のセルギャップを規整している。このセルギャップの規整する方法として、スペーサをセル内（液晶を注入するシールの内側領域）に散布している。
【０００７】
この様に、セルギャップを均一に規整するためには、目的の箇所であるシールの内側領域にスペーサを均一に分布するとともに、多くのスペーサを使用すれば良いが、有効レンズ領域内にスペーサが存在すると、セル内のスペーサの部分は入射光を透過拡散させたり、場合によっては回折光を生じさせてしまう。また、このスペーサは、スペーサ周囲の液晶の配向を乱してしまうため、液晶レンズに入射する光に収差を発生させて、可変焦点レンズとしての特性を悪化させる。つまり、有効レンズ領域にスペーサが存在すると、所望の屈折率分布を得ることができず、レンズ機能に支障をきたしてしまうこととなる。
【０００８】
特に、リタデーション値を大きくするためにセルギャップを厚くする場合においては、
有効レンズ径は変らないにも拘わらず、スペーサの粒径は大きくなるため、必然的に有効レンズ領域内のスペーサの専有面積は大きくなる。そのため、上記透過拡散の問題や、回折の問題や、配向乱れによる収差の発生の問題がより顕著となる。
【０００９】
そこで、シール内スペーサとセル内スペーサを用いて、なおかつ有効レンズ領域内にスペーサを存在させない方法として、スペーサ散布後にディスペンサでＮ２ブローを局所的に行い、有効レンズ領域内のスペーサを飛ばす第１の製造方法と、スペーサ散布時にメタルマスクを用いて、有効レンズ領域内にはスペーサが蒔かれないようにする第２の製造方法が提案された（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６―２０１２４３号公報（第１３−１４頁、第１、４−５図）
【特許文献２】特開２０００―８１６００号公報（第４−６頁、第１、５−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、ヒータとして、酸化インジウム錫等からなる透明電極とともに、ヒータ電極に電流を流しやすくするためにクロムを主成分とする金属材料からなる遮光メタルを用い、輪帯状のパターンと共通電極の周囲にヒータを形成している。ヒータが遮光性材料であると有効レンズ領域にこのヒータを形成することができないので、周辺に配置することは非常に望ましい。
【００１２】
しかしながら、この特許文献１に記載の液晶レンズは、これら部材に伴う前述した面精度については考慮されておらず、透明電極の上にメタル膜を形成すると当然メタル膜のある場所とない場所で段差が生じてしまう。そのため、ギャップを決定するスペーサやスペーサが混入されたシールとの兼ね合いによっては、セルギャップの面精度に影響を与えてしまう可能性がある。
【００１３】
例えば一例であるが、液晶層を挟持して配設される配向膜がそれぞれ５００Å（上下で２層あるので１０００Å）あり、ヒータの膜厚が４０００Åとすると、透明性基板上に計５０００Åの段差が生じていることになる。したがって、この透明性基板上のシールを配置する場所によって、５０００Åものギャップ差が生じることとなる。これに起因して、セルギャップの面精度の劣化を引き起こしてしまう場合がある。
【００１４】
また、特許文献２における第１の製造方法では、Ｎ２ブローを行ってセル内スペーサを吹き飛ばし、有効レンズ領域内のスペーサを確実になくすことができれば、上記透過拡散の問題や、回折の問題や、配向乱れによる収差の発生の問題を解消することは可能である。
【００１５】
ところが、この方法では、スペーサがどこに飛んでいくかを制御できず、飛んでいった先が再び同じセルや、隣接するセルの有効レンズ領域に入り込む場合もあり、しかもこの現象は再現性がない。この様に、スペーサが飛ばされる位置に再現性が無いため、一度Ｎ２ブローを行った後に、必ず有効レンズ領域にスペーサが存在しないのかを確認しなければならない上に、もしスペーサが有効レンズ領域内に存在する場合には、Ｎ２ブローを再び行わなければならない。
【００１６】
また、本手法は、有効レンズ領域内だけのスペーサを飛ばすために行うものであるが、有効レンズ領域外のスペーサまで吹き飛ばしてしまう虞がある。つまり、有効レンズ領域近傍のスペーサほど、Ｎ２ブローにより吹き飛ばされやすいため、有効レンズ領域の面精度を正確に規整することが難しい。この様に、本手法は、有効レンズ領域近傍へのスペー
サ散布が困難であることは明白である。
【００１７】
また、第２の製造方法である、メタルマスクを用いて選択的に有効レンズ領域をマスクし、有効レンズ領域外は開口させてスペーサを散布する方法は、まず有効レンズ領域とメタルマスクを配置する位置精度を出すことが難しい。
【００１８】
また、スペーサがメタルマスクとガラス基板との間に入り込んで有効レンズ領域にスペーサが存在する場合もある。また、マスク開口部よりもマスク領域の方が大きい場合には、スペーサの殆どがマスク上に残ってしまい、スペーサの有効使用率が低く、無駄が多い。
【００１９】
さらに、有効レンズ領域にマスクを固定するためには、各マスクを橋梁する部分が必要であり、その部分にはスペーサを散布することができない。また、有効レンズ領域内のスペーサ残りの確認作業が必ず必要となり、大幅に工程数が増えるという問題もある。
【００２０】
そこで、本発明は、上述した問題点を解消し、ヒータを有効レンズ領域の周囲に設けたとしても、そのヒータの膜厚に影響を受けずに、セル内のセルギャップムラを少なくした液晶レンズ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】
【００２１】
上述した課題を解決し目的を達成するため、本発明の液晶レンズは、基本的には下記記載の構成を採用するものである。
【００２２】
本発明にかかる液晶レンズは、可変焦点レンズとして機能させるための有効レンズ領域と、当該有効レンズ領域の外側領域近傍にヒータを設けた透明性基板を、シールを介して貼り合わせしたセルに、液晶を封入してなる液晶レンズにおいて、上記シールが、第１のスペーサが混入されて、透明性基板の外縁部に設けられた枠状の第１のシールと、第２のスペーサが混入されて、第１のシールの内側であり、かつヒータ上に設けられた第２のシールとを備え、第２のスペーサが、第１のスペーサの直径に比べて少なくともヒータの膜厚分だけ直径を小さくしたスペーサであり、第２のシールが、液晶よりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第２のスペーサが、第２のシールとともに、液晶よりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第１のシールと第１のスペーサのいずれかまはた両方が、第２のシールとともに、液晶よりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の液晶レンズは、前述した有効レンズ領域が、略円形形状であり、第２のシールが、有効レンズ領域の外形形状に沿って、曲線形状に形成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の液晶レンズは、前述した第１のシールが、閉環形状となっており、第２のシールが、有効レンズ領域に液晶を流入させるための開口部を有することを特徴とするものである。
【００２７】
上記構成とすれば、有効レンズ領域、またはその外側に滴下注入により液晶を注入することで、ＵＶ硬化剤における封孔工程を省くことができ、無駄に液晶を使用することがなくなる。
【００２８】
また、本発明の液晶レンズは、前述したヒータが欠落部を有し、当該欠落部の両端から電流を供給することでヒータとして機能させるようになっており、第２のシールが、欠落部を架橋して設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第１のシールと第２のシールが、一体に形成されていることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した有効レンズ領域が、略円形形状であり、第２のシールが、有効レンズ領域の外形形状に沿って曲線形状に形成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
上記構成とすることにより、液晶レンズのセルギャップの均一性、ならびに液晶レンズを通過する光に対する非点収差の発生を極力少なくすることができる。
【００３２】
また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第２のシールを偶数個に分割し、その各第２のシールの分割対が、有効レンズ領域のレンズ中心に対して点対称に配置することを特徴とするものである。
【００３３】
上記構成とすることで、セルギャップの均一性、ならびに上記非点収差の発生を極力少なくすことができる。
【００３４】
また、本発明にかかる液晶レンズは、前述した第２のシールにおける有効レンズ領域に隣接する内壁面が、有効レンズ領域におけるレンズ中心から等距離となる様に配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の液晶レンズによれば、低温環境下での液晶の応答速度低下を防ぐためのヒータ構造を持ち、有効レンズ領域近傍のヒータ上に液晶よりも熱導電率の高いシールを配置し、有効レンズ領域近傍にスペーサが混入されたシールを配置した構成としたので、そのヒータ効率やヒータ特性を良好にするとともに、有効レンズ領域における目的とするセルギャップに規整することが可能となる。
【００３６】
なお、この有効レンズ領域近傍へのスペーサ配置は、通常のシール形成工程にて行うことができるので、新たな工程の付加がなく、容易に本発明の液晶レンズを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる液晶レンズセルおよびそれを搭載した電子機器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３８】
まず、本発明の液晶レンズセルの構成例について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ液晶レンズのセル構成を示す断面図および正面図である。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、本発明の液晶レンズ１ａは、例えば３枚の対向する透明性基板１２〜１４が内側面に所定のパターンが形成されたパターン電極２４〜２７が対向するようにシールを介して貼り合わせされており、パターン電極２５上の一部にはヒータ２１がパターニングして形成させている。なお、図面上ではヒータ２１はパターン電極２５上に配置しているが、パターン電極２５と透明性基板１３の間に配置しても構わないし、そ
の位置だけに限らず透明性基板１２〜１４の表裏どこに配置しても構わないし、ヒータを複数の面に形成しても良い。
【００４０】
パターン電極２４〜２７ならびにヒータ２１の上には、液晶を並ばせるための配向膜１８ａ、配向膜１８ｂがラビング処理を施して形成されている。この液晶レンズ１ａは、液晶１０と液晶１１が、互いに液晶が並ぶダイレクタ方向が９０°となるように、例えばｐ型の液晶１０、液晶１１が封入されたホモジニアス配向液晶セルとなっている。本図では、液晶１０、液晶１１のダイレクタ方向を９０°ずらした位置関係が、液晶１０が紙面に対して垂直方向、液晶１１が左下から右上方向に向く様になっているが、これに限定するものではない。また、液晶１０、液晶１１とも、ホモジニアス配向としてあるが、ツイスト配向、ベンド配向、スプレイ配向、ハイブリッド配向としても構わないし、ｎ型液晶を用い、垂直配向でも構わない。
【００４１】
また、透明性基板１２〜１４を接着させるシールは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、透明性基板１２〜１４の外縁部に設けたセルギャップを決めるスペーサ１７ａを混入する枠状の第１のシール１５と、第１のシール１５の内側であり、かつ液晶１０、液晶１１を位相変調させるための有効レンズ領域２０の外側近傍にある液晶加温用のヒータ２１上に、円形である有効レンズ領域２０の形状に沿うように第１のシール１５内に混入されたスペーサ１７ａよりも、少なくともヒータ２１の膜厚分だけ径を小さくしたスペーサ１７ｂを混入する第２のシール１６ａが形成されている。そして、ヒータ２１のない透明性基板１３、１４間には、液晶１０のセルギャップを決めるためのスペーサ１７ｃが混入されている第２のシール１６ａが配置して構成されている。
【００４２】
そして、このスペーサ１７ｂ、１７ｃを混入する第２のシール１６ａは、液晶１０、液晶１１に比べて熱伝導率または熱伝達係数、あるいはその両方とも高い材料を用いて形成されている。以下に、この第２のシール１６ａの詳細について説明する。
【００４３】
ここで用いる第２のシール１６ａは、エポキシ樹脂主体の熱硬化型シールであり、約１．００［Ｗ／ｍ＊ｋ］程度の熱伝導率のものを用いた。また、第２のシール１６ａに混入するスペーサは、元球が樹脂で表面にニッケルメッキと金メッキが施された導電粒を用いた。この導電粒からなるスペーサの熱伝導率は、その表面が金であるので、２９９［Ｗ／ｍ＊ｋ］と非常に高い。なお、使用する液晶や配向状態にも依存するが、一般的な液晶の熱伝導率は、０．２０〜０２５［Ｗ／ｍ＊ｋ］程度である。
【００４４】
この様に、液晶よりも熱伝導率が大きいシール材（上述した約１．００［Ｗ／ｍ＊ｋ］程度の熱伝導率のシール材）を液晶レンズ１ａの有効レンズ領域２０の囲む領域に配した第２のシール１６ａに用いて形成すれば、ヒータ２１で発生した熱を、ヒータ２１の表面の一部で接触する第２のシール１６ａを介して、有効レンズ領域２０内に存在する液晶に対して、効率良く熱を伝えることができる様になる。なお、上記熱伝導率の値は、常温の時の値である。また、各材料特性や各材料の配合割合、スペーサと導電粒の第２のシールへの混入割合によって液晶への熱伝導率を可変して設定することも可能である。
【００４５】
本発明では、第２のシール１６ａに熱硬化型シールを用い、スペーサ１７ｂに導電粒を用いて、第２のシール１６ａの熱伝導率を液晶１１よりも大きくしているので、ヒータ２１で発生した熱をより効率良く液晶１１に伝えることができる様になる。これにより、本発明の液晶レンズ１ａのヒータ効率を上昇させている。
【００４６】
また、図面上は便宜上、ヒータ２１の幅の中にシール１６ａが完全に納まった形態を示しているが、ヒータ２１に第２のシール１６ａが一部でも接触していれば、この接触している箇所を起点として、ヒータ２１で発生した熱を、第２のシール１６ａを介して液晶に
熱を伝えることができる。
【００４７】
また、図面上では、スペーサ１７ｂの径はスペーサ１７ａに比べて、ヒータ２１の膜厚分ならびに、透明性基板１２、透明性基板１３側の配向膜１８ａの膜厚分だけ小さくなっているが、構成によってはさらにパターン電極２４、２５の膜厚分も含めてスペーサの径を小さくしても良いし、ヒータ２１のみの膜厚分だけスペーサ１７ｂの直径を小さくしても良い。
【００４８】
また、スペーサ１７ｂは、パネル作製時の加圧力の程度により、場合によっては配向膜１８ａやヒータ２１にスペーサ１７ｂがめり込む場合があるので、その場合には、そのめり込み量を予め考慮し、その分だけスペーサ１７ｂの径を大きくした方が好ましい。
【００４９】
この様に、本発明の液晶レンズ１ａは、有効レンズ領域２０の周囲にはヒータ２１が存在するが、第２のシール１６ａは、ヒータ２１の膜厚を考慮したスペーサ１７ｂが混入されているため、面精度に優れた可変焦点レンズを得ることが出来る。また、図面上は便宜上、ヒータ２１の形成幅の内側に第２のシール１６ａが完全に納まって形成されている。このスペーサ１７ｂが一定径のものであれば、最もセルギャップの狭いところでスペーサによるセルギャップが決まるので、必ずしもヒータ２１幅の内側この第２のシール１６ａを納める必要はなく、ヒータ２１幅からはみ出して形成しても良い。
【００５０】
また、図１（ｂ）に示す様に、液晶レンズ１ａにおける第２のシール１６ａは、液晶１０、液晶１１を注入できるように、第１のシール１５と第２のシール１６ａとの間に密閉空間を作らないように、偶数個である２つに分割されて、かつ有効レンズ領域２０内のレンズ中心に対して点対称の関係になる位置に配置されている。
【００５１】
なお、透明性基板１２と透明性基板１３の間、および透明性基板１３と透明性基板１４の間にそれぞれ配する第１、第２のシール１５、１６ａは、図１（ａ）に示すように、同じ位置で重ねて配置されている。これにより、透明性基板１２と透明性基板１３の間、および透明性基板１３と透明性基板１４の間のそれぞれのセルギャップを均一にすることができるとともに、セルの平坦度を出すことができるので、液晶レンズ１ａを通過する光に対する非点収差の発生を極力抑えることができるようになる。
【００５２】
もし、分割された第２のシール１６ａをレンズ中心から異なる距離に配置し、または第２のシール１６ａを不規則に不等間隔にて奇数個配置したら、有効レンズ領域２０に存在する液晶１０、液晶１１の面精度が低下することにより、液晶レンズ１ａを通過する光に収差が発生する可能性が高くなってしまう。特に液晶層が２層あり、３枚の透明性基板１２〜１４を用いたセルで１層目と２層目で第２のシール１６ａを配置する位置を変えた場合には、液晶レンズ１ａの製造時、特に透明性基板１２〜１４の貼り合わせ工程における加圧時の圧力分布にムラが生じてしまい、液晶１０、液晶１１の面精度が悪くなる。その結果、液晶レンズ１ａを通過する光に必ず収差を発生させてしまうという不具合を発生させてしまう。
【００５３】
また、図１（ａ）（ｂ）では、スペーサ１７ａ〜１７ｃとしては導電粒を用いた例を示したが、特に限定されるものではなく、導電粒に代えて、または一緒に同梱させる他の部材として、ガラスファイバ、シリカビーズ、プラビーズなどを用いてもかまわない。この様な部材は、導電粒に比べて熱伝導率が若干落ちるが、液晶１０に接しているのはあくまで第２のシール１６ａであり、この第２のシール１６ａの部材の熱伝導率が十分高ければ、本発明の効果を得ることができる。
【００５４】
ここで、本発明の液晶レンズ１ａの製造方法について説明する。この液晶レンズ１ａは
、以下に示す工程によって製造できる。
まず、液晶よりも熱伝導率の高いシールを用意し、予め狙いのセルギャップからヒータ２１の膜厚分、ならびに配向膜１８ａの膜厚分だけ小さくした径のスペーサ１７ｂを所定量混入した第２のシール１６ａと、狙いのセルギャップ径から配向膜１８ｂの膜厚分だけ小さくした径のスペーサ１７ｃを所定量混入した第２のシール１６ａ、狙いのセルギャップ径のスペーサ１７ａを所定量混入した第１のシール１５を用いて、例えばスクリーン印刷法により透明性基板１２、透明性基板１４表面にそれぞれ印刷する。
【００５５】
そして、透明性基板１２〜１４を重ね合わせし、ホットプレスにて第１、第２のシール１５、１６ａに熱を加えながら所定の圧力も加えることで第１、第２のシール１５、１６ａが硬化して密着力が高まり、スペーサ１７ａ〜１７ｃの粒径のセルギャップを維持したまま透明性基板１２〜１４が接着される。なお、第１、第２のシール１５、１６ａは、ディスペンサによりパターン形成しても良い。
【００５６】
このように、ヒータ２１を有してヒータ効率を向上させた形態とし、ヒータ２１の表面に配した第２のシール１６ａにおける膜構成のオフセット分を考慮し、セルギャップ矯正用シールとして機能する第２のシール１６ａを、セル内の有効レンズ領域２０近傍に配置することで、有効レンズ領域２０とスペーサ１７ｂ、１７ｃまでの距離を最短にすることができ、セルのギャップムラを極力抑えることができる。
【００５７】
また、本発明では、透明性基板１２〜１４間のセルギャップを規整する領域が多いので、もし、外部からのストレスが加えられたとしても、透明性基板１２〜１４の変形量を少なくすることができる。
【００５８】
また、シール印刷方式では、例えば透明性基板１２に第２のシール１６ａを印刷し、透明性基板１３に第１のシール１５を印刷した後に、透明性基板１２〜１４を重ね合わせることで、２種類のシール材料を同一セルの中に組み込むことができる。このため、第１のシール１５と第２のシール１６ａに関しては、スペーサ１７ａ〜１７ｃの径を変えることはもちろんのこと、混入割合やシール材料を変えることもできるので、より熱伝導率の高いシールにすることもできる。
【００５９】
また、第１のシール１５ならびに第２のシール１６ａには、熱硬化性のエポキシ系樹脂、ＵＶ硬化性のエポキシ系樹脂などを用いることができる。また、第１のシール１５と第２のシール１６ａとで異なる材料を組み合わせて形成しても構わない。
【００６０】
また、上述したように、第２のシール１６ａは液晶よりも熱伝導率の高いシールで形成するとともに、第１のシール１５も同様に、液晶１０、液晶１１よりも熱伝導率の高いシールで形成しても構わない。この様に、第１、第２のシール１５、１６ａをともに液晶１０、１１よりも熱伝導率を高く設定することで、ヒータ２１で発生した熱をより効率良く液晶１１に伝えることができ、有効レンズ領域２０の温度を均一にすることができる。これにより、本発明の液晶レンズ１ａのヒータ効率をより向上させることが出来る。
【００６１】
また、第の１シール１５の形状は、大判で複数個のセルを同時に形成し、ライン状に配置された複数個のセルを有する短冊状のセルにおける、複数個のセルに同時に液晶を注入する際には、透明性基板１２〜１４の外形に沿ってぎりぎりまで形成するためには、シール形状を四角形とするのが望ましいが、他の形状、例えば円形状であっても構わない。
【００６２】
また、図１（ｂ）においては、第１のシール１５と第２のシール１６ａを連接させずに別々に配置しているが、一部繋がって第１と第２のシール１５、１６ａを一体に形成しても良い。そのときには、有効レンズ領域２０に液晶１０、液晶１１を入り込ませるために
、液晶注入口から連通する液晶流路（開口部）を設けることが肝要である。
【００６３】
また、液晶１０、液晶１１の注入方式として、チャンバーの中に空のセルをセットしてから真空引きした後に、第１のシール１５に設けた液晶注入口を液晶に浸し、大気圧に戻すことでセル内に液晶１０、液晶１１を注入する真空注入方式により、液晶レンズ１ａを製造することができる。この方式を採用した場合には、先に示したように、液晶流路（開口部）を確保する必要がある。そして、有効レンズ領域２０を含む第１のシール１５の内側領域に液晶を注入後、ＵＶ硬化型の封孔剤１９を注入口に塗布し、この封孔材１９にＵＶ照射を行って硬化させることで本発明の液晶レンズ１ａが完成する。
【００６４】
また、本発明の液晶レンズ１ａの製造は、ディスペンサ等による液晶滴下注入方式により製造することもできる。この場合には、図示しないが、第1のシール１５を閉環形状とし、第２のシール１６ａを、有効レンズ領域２０に液晶１０、１１を流入させるための液晶流路（開口部）を有する構成とする。このように、第１のシール１５を閉環構造として、液晶滴下注入方式を採用した場合は、図１（ｂ）に示した封孔材１９は必要なくなる。また、液晶滴下注入方式を採用すれば、シール内の領域にだけ必要とされる量の液晶を注入できるので、液晶の無駄な使用がなくなり、より小型の液晶レンズとすることができる。
【００６５】
なお、第２のシール１６ａの配置形態は、有効レンズ領域２０近傍であれば特に限定されるものではなく、後述する直線形状、点形状でもかまわないが、有効レンズ領域２０の外形形状に沿った曲線形状であることが望ましい。この様に、外形形状に沿って第２のシール１６ａを配すれば、有効レンズ領域２０で矯正されるセルギャップがより均一とすることができる。
【００６６】
また、第２のシール１６ａを、できるだけ有効レンズ領域２０に近い位置に設ける方が望ましいが、一般的にシール近傍では、加圧焼成時にシールの成分が硬化する前に広がって形成されてしまう、シールの近傍では液晶がうまく配向しない、および液晶分子の配向連続性欠陥であるディスクリネーションを生じる等の問題が生じる場合があるので、有効レンズ領域２０と第２のシール１６ａの配置位置には、上記事項を勘案して多少のマージンをとった方が良い。
【００６７】
以上の説明の様に、本発明の液晶レンズ１ａによれば、ヒータ効率やヒータ特性を良好にするともに、有効レンズ領域２０近傍にヒータ２１が存在しても、ヒータ２１の膜厚分を考慮して狙いのセルギャップを出すためのスペーサ１７ｂ〜１７ｃを配置しているので、ヒータ効率を上げる構成を持ちつつ、有効レンズ領域２０におけるセルギャップを、従来の構成に比べて目的のセルギャップに規整することが可能となる。なお、この有効レンズ領域２０近傍へのスペーサ１７ｂ〜１７ｃの配置は、通常のシール形成工程にて行うことができるので、新たな工程の付加がなく、容易に本発明の液晶レンズ１ａを製造することができる。
【実施例２】
【００６８】
次に、本発明の液晶レンズにおける他の構成例について説明する。図２は、本発明の液晶レンズにおける他の構成例を示す図である。
図２に示した液晶レンズ１ｂと、先に示した構成例とは、第２のシールの形状のみが異なっているが、第２のシールが液晶よりも熱伝導率が高いということを含めて他の構成は同じである。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。
【００６９】
図２に示すように、液晶レンズ１ｂは、略直線状である４つの第２のシール１６ｂを有
する。本構成は、ヒータ効率を良好のまま、より小型の液晶レンズ１ｂでも良い面精度にする場合に、特に有効となる。
【００７０】
液晶レンズの外形サイズを小さくするとともにセルギャップを厚くしようとすると、実施例１における図１（ｂ）に示す液晶レンズ１ａでは、スクリーン印刷において第２のシール１６ｂを所望の円形状に形成することが難しくなる場合がある。そのため、本実施例における液晶レンズ１ｂでは、図２に示すように、略直線形状の第２のシール１６ｂを偶数個（本図では、４個に分割している）に分割して有効レンズ領域２０近傍にあるヒータ２１上に配置している。このように、液晶レンズ１ｂにおける第２のシール１６ｂの形状を略直線形状とすることで、セルギャップの均一性を向上させて、液晶レンズ１ｂを通過する光に対する非点収差の発生を極力少なくすることができる。
【００７１】
次に、図２に示した本発明の液晶レンズの変形例について説明する。図３は、先に示した液晶レンズ１ｂの変形例を示す図である。
本変形例における液晶レンズ１ｃと先の図２に示した構成例との相違点は、図２に示した液晶レンズ１ｂにおける第１のシール１５の形状ならびにヒータ２１の幅のみが異なった形状となっている点であり、第２のシールが液晶よりも熱伝導率が高いということを含めて他の構成は同じとなっている。したがって、下記の説明では、本変形例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。
【００７２】
図３に示すように、液晶レンズ１ｃは、第２のシール１６ｃの外縁部と、有効レンズ領域２０内のレンズ中心からの距離と等距離にある第１のシール１５をなくした構成としてある。例えば、この液晶レンズ１ｃでは、図１、２に示した形態と比べてヒータ２１の幅が広くしてある。この様に、液晶レンズの外形サイズを変えずにヒータ２１の幅を広くした際に、ヒータ２１上に第１のシール１５がオーバーラップして配置されると、ヒータ２１の厚みを考慮していないスペーサ１７ａがヒータ２１の上に配置されることになる。そのヒータ２１と第１のシール１５とがオーバーラップして配置された部分は、ヒータ２１の厚み分だけセルギャップが厚くなってしまうことに起因して、面精度を悪くする虞があり好ましくない。また、第１のシール１５と第２のシール１６ｃとで熱伝導率の異なるシールを用いる場合には、その箇所で温度ムラが生じやすくなってしまう。
【００７３】
それに対して、本変形例における液晶レンズ１ｃは、上述したように、レンズ中心と第２のシール１６ｃの外縁部との距離と等距離にある第１のシール１５を削った構成としているので、このセルの面精度の悪化ならびに温度ムラを極力小さくすることができる。
【００７４】
次に、図２に示した本発明の液晶レンズにおける他の変形例について説明する。図４は、先に示した図２における液晶レンズ１ｂの他の変形例を示す図である。
本変形例における液晶レンズ１ｄでは、先に示した変形例と同様に、図２に示した液晶レンズ１ｂにおける第２のシールの形状ならびにヒータ２１形状が異なる形状としてあるが、第２のシールが液晶よりも熱伝導率が高いということを含めて他の構成は同じである。したがって、下記の説明では、本変形例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。
【００７５】
図４に示すように、液晶レンズ１ｄにおけるヒータ２１の形状は、有効レンズ領域２０近傍で幅を細くして、注入口側のヒータをＤカットして形成されており、さらに第２のシール１６ｄを、図３に示した液晶レンズ１ｃに対して２個付加した形態としてある。そして、紙面に対して上下に配した第２のシール１６ｄは、ヒータ２１上に配置されないように、第１のシール１５と連接して一体となっている。ところが、第１のシール１５と第２のシール１６ｄで熱伝導率の異なるシールを用いる場合には、この箇所で温度ムラが生じやすくなってしまう。また、第１のシール１５に混入されるスペーサ１７ａは、ヒータ２
１上に第１のシール１５がオーバーラップして配置されると、ヒータ２１の上にヒータ２１の厚み分を考慮していないスペーサ１７ａが配置されることになり、その部分のセルギャップが他の部位に比べて厚くなってしまう。
【００７６】
そこで、本実施例では、ヒータ２１で発生する熱により暖められた液晶の温度ムラと面精度との悪化を考慮して、第１のシール１５とヒータ２１とがオーバーラップしない様に配置している。この様に、第１のシール１５とヒータ２１とを当設しない様に配置することで、セルギャップを均一に保ちながら、例え、第１、第２のシール１５、１６ａに異なる材料のシール材を用いて形成したとしても、ヒータ２１で発生する熱の漏熱を極力抑えることができる。
【００７７】
なお、これら個々の第２のシール１６ｄは、第２のシール１６ｄにおけるレンズ中心側の内壁面の全てが、レンズ中心から等距離になる様に配置されている。
【００７８】
また、ヒータ２１による温度ムラと面精度を良くするために、液晶レンズ１ｄは、有効レンズ領域２０からの等距離に出来るだけ多くの第２のシール１６ｄを配置するために、ヒータ２１のＤカット面との兼ね合いやヒータ幅との関係で、ヒータ２１上に第２のシール１６ｄが完全に納まっていない形態としてあるが、第２のシール１６ｄがヒータ２１の一部に接触していれば、この第２のシール１６ｄを介して効率よく熱を液晶に伝えることができ、温度上昇時間の短縮ならびに均一な温度分布を与えることができる。面精度に関しても、このヒータ２１上にある第２のシール１６ｄ内のスペーサ１７ｂによって、液晶レンズ１ｄのセルギャップが決まるので、Ｄカット面に配した第２のシール１６ｄは、セルギャップの規整に影響を与えることは無い。
【００７９】
また、ヒータ形状との兼ね合いによるが、本実施例における液晶レンズ１ｄとすることで、先の実施例に比べてよりヒータ効率が良く、よりセルギャップの精度を向上させたレンズとすることができる。
【００８０】
以上に記した液晶レンズ１ｂ〜１ｄの構成とすれば、実施例１に記した本願発明特有の効果に加えて、外形サイズをより小型に、特に小型でセルギャップの厚みを厚くしたとしても、その効果を維持することができる。
【実施例３】
【００８１】
次に、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例について説明する。図５は、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例を示す図である。
図５に示す液晶レンズ１ｅと、先に示した実施例１、実施例２における液晶レンズ１ａ、１ｂとの相違点は、実施例１、２における第２のシールの形状のみであり、第２のシールが液晶よりも熱伝導率が高いということを含めて他の構成は同じである。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。
【００８２】
図５に示すように、液晶レンズ１ｅは、有効レンズ領域２０の外周であり、かつこの有効レンズ領域２０内のレンズ中心から等距離の位置に、点状の第２のシール１６ｅを配置した構成となっている。そして、これら点状の第２のシール１６ｅは、有効レンズ領域２０内のレンズ中心から等距離の位置に点対称となるようにヒータ２１上に配置してある。
【００８３】
このように、第２のシール１６ｅをレンズ中心に対して点対称に複数個配置することで、実施例１の効果に加えて、実施例１で示した曲率を持つ第２のシール１６ｅ形状を形成する際の、スクリーン印刷において所望の円形状を得ることが難しいという問題点を解消することができる。
【００８４】
また、第２のシール１６ｅを点形状に分割（本図では、偶数個である８個に分割してある）して配置することで、点の集まりとして円弧形状に近い形状のシールを容易に形成することができ、ヒータ効率の上昇とともに、セルギャップの均一性や、液晶レンズ１ｅを透過する光に対し非点収差の発生を極力少なくすることができる。なお、本液晶レンズ１ｅは、セルの外形を小型とする必要がある場合に、特に有効な構成である。
【実施例４】
【００８５】
次に、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例について説明する。図６は、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例を示す図である。
本実施例の図６に示す液晶レンズ１ｆと先に示した構成例との相違点は、第２のシールの形状のみであり、第２のシールが液晶よりも熱伝導率が高いということを含めて他の構成は同じとなっている。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。
【００８６】
図６に示すように、液晶レンズ１ｆは、有効レンズ領域２０の外側に配する第２のシール１６ｆの形状を直線形状とした構成となっている。また、本図では、ヒータ２１上に第２のシール１６ｆが完全に納まって配置されていないが、ヒータ２１上にある第２のシール１６ｆに熱が伝わりやすいことには変わりがない。また、本実施例の液晶レンズ１ｆは、ヒータ２１上にある第２のシール１６ｆ内のスペーサ１７ｂによってセルギャップが決まる形態であるので、特に面精度に関しても問題は生じない。
【００８７】
この様に、２つの第２のシール１６ｆを、有効レンズ領域２０内のレンズ中心から等距離の位置に、対称となるように配置することで、他の実施例で記した様に、有効レンズ領域２０から第２のシール１６ｆの内壁までの距離にばらつきが出るものの、明らかに従来の構成に比較して、セルギャップの均一性を良くすることができる。
【実施例５】
【００８８】
次に、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例について説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の液晶レンズのさらに他の構成例を示す図である。
本実施例の図７に示す液晶レンズ１ｇ、１ｈと、先に示した構成例との相違点は、第２のシールの形状のみであり、第２のシールが液晶よりも熱伝導率が高いということを含めて他の構成は同じとなっている。したがって、下記の説明では、本実施例における相違点について主に説明し、他の共通の部材についての説明は割愛する。
【００８９】
図７（ａ）に示すように、液晶レンズ１ｇは、第２のシール１６ｇが有効レンズ領域２０の外周を囲って一体でヒータ２１上に、かつ第１のシール１５とは離間して配置された構成例を示している。
【００９０】
本構成例では、第２のシール１６ｇの形状が、曲面形状を有する形態となるため、セルの外形寸法を小さくした場合には、所望のシール形状を得難くなるが、本図面に示すように、この第２のシール１６ｇを複数個にしかも偶数後に分割しなくても、実施例１に記した本願発明特有の効果を得ることができる。特に有効レンズ領域２０のパターン電極から端子部への引出配線が必要なために、有効レンズ領域２０の周囲全面にヒータ２１を配置することができず、温度ムラを生じさせてしまう時に、熱伝導率の高い第２のシール１６ｇでそのヒータ２１のない領域を覆うことで、ヒータ効率を向上させて、均一な温度分布を有効レンズ領域２０上の液晶に与えることができる。
【００９１】
なお、面精度に関しては、少なくともセルギャップを決めるための領域分だけヒータ２１と第２のシール１６ｇとが重なって位置されていれば、第２のシール１６ｇがヒータ２
１からはみ出して形成されていたり、ヒータ２１と第２のシール１６ｇとが一部しか覆っていなくてもかまわない。
【００９２】
また、図７（ｂ）に示す液晶レンズ１ｈの様に、３個に分割された第２のシール１６ｈが、有効レンズ領域２０の外周に、レンズ中心から第２のシール１６ｈの内壁面までの距離を等しくなる様に、それぞれ配設した形態としても良い。
【００９３】
この図７（ｂ）に示すように、有効レンズ領域２０の外周に、３個の第２のシール１６ｈを配置した場合も、図７（ａ）に示した形態と同様に、実施例１に記した本願発明特有の効果を得ることができる。また、熱伝導率の高い第２のシール１６ｈによって、ヒータ２１で有効レンズ領域２０を囲っていない領域を覆うことで、有効レンズ領域２０上の液晶に対して、均一な温度分布を与えることができることについても同様である。
【００９４】
以上のように、本発明の液晶レンズは、低温対策として有効レンズ領域の周囲に効率よく加温するためにヒータとともに、このヒータ上に液晶よりも熱伝導率の高いシールを配置しているので、そのヒータ効率やヒータ特性、温度ムラを良好にすることができる。
【００９５】
また、セル内スペーサの代りに有効レンズ領域の周囲にヒータ膜厚等による膜構成の厚み差を考慮したスペーサを混入させた第２のシールを形成しているので、容易にセル内のギャップムラのより少ない均一な液晶レンズを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の液晶レンズは、それを搭載した電子機器、特に、カメラ、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への光学部品として適する品質を有している。
【００９７】
また、本発明の液晶レンズの構成は、レンズとして機能する液晶パネルだけでなく、光学ディスクの記録、再生を行う際に発生する波面収差を補正するために用いる、液晶光学素子にも適用できる技術である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明にかかる液晶レンズの構成例を示す断面図ならびに正面図である。（実施例１）
【図２】本発明にかかる液晶レンズの他の構成例を示す正面図である。（実施例２）
【図３】本発明にかかる液晶レンズにおける変形例を示す正面図である。（実施例２）
【図４】本発明にかかる液晶レンズにおける他の変形例を示す正面図である。（実施例２）
【図５】本発明にかかる液晶レンズのさらに他の構成例を示す正面図である。（実施例３）
【図６】本発明にかかる液晶レンズのさらに他の構成例を示す正面図である。（実施例４）
【図７】本発明にかかる液晶レンズのさらに他の構成例を示す正面図である。（実施例５）
【符号の説明】
【００９９】
１ａ〜１ｈ  液晶レンズ
１０、１１  液晶
１２〜１４  透明性基板
１５  第１のシール
１６ａ〜１６ｈ  第２のシール
１７ａ〜１７ｃ  スペーサ
１８ａ、１８ｂ  配向膜
１９  封孔剤
２０  有効レンズ領域
２１  ヒータ
２４〜２７  パターン電極
【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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