(57)【要約】【課題】入射された光の位相差や干渉が生じることを防止した液晶光学素子、及びその製造方法を提供する。【解決手段】互いに対向した一対の透明基板１０，１１と、透明基板１０，１１間に形成されて液晶４０が封入された液晶封入部３０と、液晶封入部３０に封入された液晶４０中の液晶分子をα，β方向に配向する配向膜１０ａ，１１ａと、透明基板１０，１１の対工面に設けられた透明電極とを備え、液晶封入部３０は、液晶封入部３０における透明基板１０，１１間のギャップが、液晶封入部３０の第１の側壁２０から第１の側壁２０と対向した第２の側壁２１に向かって漸減するように形成され、これに応じて、液晶封入部３０に封入された液晶４０の厚さが第１の側壁２０から第２の側壁２１に向かって漸減している。【選択図】  図２
2007225758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極及び液晶分子を所定方向に配向するための配向膜が形成されて、互いに対向した一対の透明基板と、該一対の透明基板間に形成されて液晶が封入された液晶封入部とを備え、
前記液晶封入部は、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減し、
前記第１の側壁が第１の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第２の側壁が該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第１の側壁及び前記第２の側壁と接続された第３の側壁及び第４の側壁が、前記一対の透明基板間のギャップ規制用のスペーサ粒子が混入されていないシール剤により形成されていることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
透明電極及び液晶分子を所定方向に配向するための配向膜が形成されて、互いに対向した一対の透明基板と、該一対の透明基板間に形成されて液晶が封入された液晶封入部とを備え、
前記液晶封入部は、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減し、
前記第１の側壁が第１の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第２の側壁が該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第１の側壁及び前記第２の側壁と接続された第３の側壁及び第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部が、前記第１の径と前記第２の径の中間の第３の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により、前記一対の透明基板間のギャップを規制して構成されていることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項３】
透明電極及び液晶分子を所定方向に配向するための配向膜が形成されて、互いに対向した一対の透明基板と、該一対の透明基板間に形成されて液晶が封入された液晶封入部とを備え、前記液晶封入部は、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減した液晶光学素子を製造する方法であって、
複数枚の前記液晶光学素子を切り出せる一対の大判ガラス基板のうちの少なくともいずれか一方に、前記液晶封入部の前記第１の側壁を形成するための第１の径のスペーサ粒子が混入された第１のシール剤と、前記第２の側壁を形成するための該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入された第２のシール剤とを含むシール剤を、該複数枚分塗布して、該一対の大判ガラス基板を重ね合わせる基板重ね合わせ工程と、
該重ね合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えた状態で、前記第１のシール剤及び前記第２のシール剤を含む前記シール剤を硬化させるシール剤硬化工程とを含むことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項４】
透明電極及び液晶分子を所定方向に配向するための配向膜が形成されて、互いに対向した一対の透明基板と、該一対の透明基板間に形成されて液晶が封入された液晶封入部とを備え、前記液晶封入部は、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減した液晶光学素子を製造する方法であって、
複数枚の前記液晶光学素子を切り出せる一対の大判ガラス基板のうちの少なくともいずれか一方に、前記液晶封入部の前記第１の側壁を形成するための第１の径のスペーサ粒子が混入された第１のシール剤と、前記第２の側壁を形成するための該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入された第２のシール剤と、前記第１の側壁及び前記第２の側壁と接続される第３の側壁及び第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部を形成するための該第１の径と該第２の径の中間の第３の径のスペーサ粒子が混入された第３のシール剤とを含むシール剤を、該複数枚分塗布して、該一対の大判ガラス基板を重ね合わせる基板重ね合わせ工程と、
該重ね合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えた状態で、前記第１のシール剤と前記第２のシール剤と前記第３のシール剤とを含むシール剤を硬化させるシール剤硬化工程とを含むことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記基板重ね合わせ工程と前記シール剤硬化工程との間に、重ね合わされた前記一対の大判ガラスの前記第２のシール剤が塗布された箇所の近傍に、スクライバによりカットパターンを入れるカットパターン形成工程を含むことを特徴とする請求項３または請求項４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、透過する光の屈折角を変更する液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザー光の向きを変更する方法として、レーザー光の光路にプリズムを配置し、プリズムをモータにより回転させることによってレーザー光の向きを変更するものが知られている。また、レーザー光の光路に配置したミラーをモータにより回転させることによって、レーザー光の向きを変更するものも知られている。
【０００３】
しかし、このようにモータを用いて機械的にレーザー光の向きを変更する構成による場合には、モータ及びモータを駆動する回路構成と、モータの駆動力をプリズムやミラーに伝達するための機構が必要となるため、装置が大型化するという不都合があった。さらに、プリズムやミラーの回転時に振動が生じるという不都合や、機械的にプリズムやミラーを回転駆動することに起因する信頼性の低さの問題もあった。
【０００４】
そこで、鋸形状の断面形状を有する液晶光学素子を用いて入射された光の向きを変えるようにした光偏向装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような鋸形状の断面形状を有する液晶光学素子にレーザー光を入射した場合、鋸形状のつなぎ目の箇所でレーザー光の位相差や干渉が生じるといった不都合があった。
【０００５】
また、液晶セル内にフレネルプリズム形状を形成してレンズ効果を得るようにした液晶光学素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、かかる液晶光学素子においても、レーザー光を入射した場合に、フレネルプリズム形状の継ぎ目の箇所でレーザー光の位相差や干渉が生じるという不都合があった。
【特許文献１】特開２００１−３４７８１６号公報  （第１３−１４頁、第１０図）
【特許文献２】特開平６−１１８４１６号公報  （第４−５頁、第３−８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、入射された光の位相差や干渉が生じることを防止した液晶光学素子、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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の液晶光学素子は、透明電極及び液晶分子を所定方向に配向するための配向膜が形成されて、互いに対向した一対の透明基板と、該一対の透明基板間に形成されて液晶が封入された液晶封入部とを備え、前記液晶封入部は、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減していることを特徴とする。
【０００８】
かかる本発明によれば、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減している。そのため、上述した従来技術の鋸形状やフレネルプリズム形状のガラス基板を備えた液晶光学素子のように、鋸形状やフレネルプリズム形状のつなぎ目の箇所で入射された光の位相差や干渉が生じることがなく、良好な偏光性能を得ることができる。
【０００９】
そして、本発明の液晶光学素子の第１の態様は、前記第１の側壁が第１の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第２の側壁が該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第１の側壁及び前記第２の側壁と接続された第３の側壁及び第４の側壁が、前記一対の透明基板間のギャップ規制用のスペーサ粒子が混入されていないシール剤により形成されていることを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明によれば、前記液晶封入部の前記第１の側壁が前記第１の径のスペーサの径分の厚さに規制して形成され、前記第２の側壁が前記第１の径よりも小さい前記第２の径のスペーサ分の厚さに規制して形成される。また、前記液晶封入部の他の側壁である前記第３の側壁及び前記第４の側壁はスペーサによる規制を受けずに形成されている。そのため、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の前記第１の側壁から前記第２の側壁に向かって漸減するように構成することができる。
【００１１】
また、本発明の液晶光学素子の第２の態様は、前記第１の側壁が第１の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第２の側壁が該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により前記一対の透明基板間のギャップを規制して形成され、前記第１の側壁及び前記第２の側壁と接続された第３の側壁及び第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部が、前記第１の径と前記第２の径の中間の第３の径のスペーサ粒子が混入されたシール剤により、前記一対の透明基板間のギャップを規制して構成されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明によれば、前記液晶封入部の前記第１の側壁が前記第１の径のスペーサの径分の厚さに規制して形成され、前記第２の側壁が前記第１の径よりも小さい前記第２の径のスペーサの径分の厚さに規制して形成される。また、前記液晶封入部の他の側壁である前記第３の側壁及び前記第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部分が、前記第１の径と前記第２の径の中間の前記第３の径分の厚さに規制して形成される。そして、これにより、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の前記第１の側壁から前記第２の側壁に向かって、該ギャップが漸減する割合がより一定となるように構成することができる。
【００１３】
また、本発明の液晶光学素子の製造方法は、透明電極及び液晶分子を所定方向に配向するための配向膜が形成されて、互いに対向した一対の透明基板と、該一対の透明基板間に形成されて液晶が封入された液晶封入部とを備え、前記液晶封入部は、前記液晶封入部における前記一対の透明基板間のギャップが、前記液晶封入部の第１の側壁から該第１の側壁と対向した第２の側壁に向かって漸減するように形成され、これに応じて、前記液晶封入部に封入された液晶の厚さが該第１の側壁から該第２の側壁に向かって漸減した液晶光学素子を製造する方法に関する。
【００１４】
そして、本発明の液晶光学素子の製造方法の第１の態様は、複数枚の前記液晶光学素子を切り出せる一対の大判ガラス基板のうちの少なくともいずれか一方に、前記液晶封入部の前記第１の側壁を形成するための第１の径のスペーサ粒子が混入された第１のシール剤と、前記第２の側壁を形成するための該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入された第２のシール剤とを含むシール剤を、該複数枚分塗布して、該一対の大判ガラス基板を重ね合わせる基板重ね合わせ工程と、該重ね合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えた状態で、前記第１のシール剤及び前記第２のシール剤を含む前記シール剤を硬化させるシール剤硬化工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
かかる本発明によれば、前記基板重ね合わせ工程により、前記一対の大判ガラス基板のうちの少なくともいずれか一方に、前記液晶封入部の第１の側壁を形成するための前記第１のシール剤と第２の側壁を形成するための前記第２のシール剤とを含む前記シール剤が塗布されて、前記一対の大判ガラス基板が重ね合わされる。そして、前記シール剤硬化工程により、前記基板重ね合わせ工程で重ね合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力が加えられるが、このとき、前記第１のシール剤が塗布された部分の前記一対の透明基板間のギャップは、前記第１のシール剤に混入されたスペーサ粒子により規制されて、前記第１の径に応じたものとなる。また、前記第２のシール剤が塗布された部分の前記一対の透明基板間のギャップは、前記第２のシール剤に混入されたスペーサ粒子により規制されて、前記第２の径に応じたものとなる。そして、このように前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えた状態で、前記第１のシール剤と前記第２のシール剤とを含む前記シール剤を硬化させることにより、前記第１の側壁から前記第２の側壁に向かって前記一対の大判ガラス基板間のギャップが漸減した前記液晶封入部を、複数枚の前記液晶光学素子に対応した分だけ、同時に形成することができる。
【００１６】
また、本発明の液晶光学素子の製造方法の第２の態様は、複数枚の前記液晶光学素子を切り出せる一対の大判ガラス基板のうちの少なくともいずれか一方に、前記液晶封入部の前記第１の側壁を形成するための第１の径のスペーサ粒子が混入された第１のシール剤と、前記第２の側壁を形成するための該第１の径よりも小さい第２の径のスペーサ粒子が混入された第２のシール剤と、前記第１の側壁及び前記第２の側壁と接続される第３の側壁及び第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部を形成するための該第１の径と該第２の径の中間の第３の径のスペーサ粒子が混入された第３のシール剤とを含むシール剤を、該複数枚分塗布して、該一対の大判ガラス基板を重ね合わせる基板重ね合わせ工程と、該重ね合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えた状態で、前記第１のシール剤と前記第２のシール剤と前記第３のシール剤とを含む前記シール剤を硬化させるシール剤硬化工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
かかる本発明によれば、前記基板重ね合わせ工程により、前記一対の大判ガラス基板のうちの少なくともいずれか一方に、前記液晶封入部の第１の側壁を形成するための前記第１のシール剤と、前記第２の側壁を形成するための前記第２のシール剤と、前記第３の側壁及び前記第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部を形成するための前記第３のシール剤とを含む前記シール剤が塗布されて、前記一対の大判ガラス基板が重ね合わされる。
【００１８】
そして、前記シール剤硬化工程により、前記基板重ね合わせ工程で貼り合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力が加えられるが、このとき、前記第１のシール剤が塗布された部分の前記一対の大判ガラス基板間のギャップは、前記第１のシール剤に混入されたスペーサ粒子により規制されて前記第１の径に応じたものとなる。また、前記第２のシール剤が塗布された部分の大判ガラス基板間のギャップは、前記第２のシール剤に混入されたスペーサ粒子により規制されて、前記第２の径に応じたものとなる。また、前記第３のシール剤が塗布された部分の大判ガラス基板間のギャップは、前記第３のシール剤に混入されたスペーサ粒子により規制されて、前記第３の径に応じたものとなる。
【００１９】
そして、このように前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えた状態で、前記第１のシール剤と前記第２のシール剤と前記第３のシール剤とを含む前記シール剤を硬化させることにより、前記第１の側壁から前記２の側壁に向かって、前記大判ガラス基板間のギャップが、前記第３の側壁及び前記第４の側壁のうちの少なくともいずれか一方の中間部のギャップを、前記第１の側壁と前記第２の側壁のギャップの半分として漸減した前記液晶封入部を、複数枚の前記液晶光学素子に対応した分だけ、同時に形成することができる。
【００２０】
また、前記本発明の液晶光学素子の製造方法の第１の態様及び第２の態様において、前記基板重ね合わせ工程と前記シール剤硬化工程の間に、重ね合わされた前記一対の大判ガラスの前記第２のシール剤が塗布された箇所の近傍に、スクライバによりカットパターンを入れるカットパターン形成工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる本発明によれば、前記シール剤硬化工程により、重ね合わされた前記一対の大判ガラス基板に厚み方向の圧力を加えたときに、前記カットバターンが入れられた箇所にひびが入るため、前記第２のシール剤が塗布された箇所における前記一対の大判ガラス基板が、加圧によってより接近し易くなる。そのため、前記第２のシール剤に混入されたスペーサ粒子による前記第２のシール剤の厚さの規制効果を、一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１は本発明の液晶光学素子の断面図、図２は図１に示した液晶光学素子の平面図、図３は液晶光学素子の性能評価試験の説明図、図４は液晶光学素子の性能評価試験の説明図、図５は液晶光学素子の製造方法の第１の実施形態におけるシール剤の塗布パターンの説明図、図６は液晶光学素子の製造方法の第２の実施形態におけるシール剤の塗布パターンの説明図、図７は対向するガラス基板間のギャップが漸減する方向と液晶分子の配向の態様の説明図。
【００２３】
図１を参照して、液晶セル１（本発明の液晶光学素子に相等する）は、板厚０．７mmの上側基板１０及び下側基板１１からなる一対のガラス基板を、第１のシール剤２０ａにより形成された第１の側壁２０と、第２のシール剤２１により形成されて該第１の側壁と対向した第２の側壁２１とを有する液晶封入部３０に、液晶４０を封入して構成されている。
【００２４】
また、上側基板１０の下側基板１１との対向面には図中αの方向のラビングにより配向処理が施された配向膜１０ａが設けられ、下側基板１１の上側基板１０との対向面には図中βの方向のラビングにより配向処理が施された配向膜１１ａが設けられている。これにより、液晶セル１はアンチパラレル配向とされている。また、上側基板１０と下側基板１１の対向面には、図示しない透明電極が形成されている。
【００２５】
また、図２（ａ）に示したように、液晶封入部３０の第３の側壁２２は、中間部分に塗布された第３のシール剤２２ａとその他の部分に塗布された第４のシール剤２２ｂとにより形成されている。また、液晶封入部３０の第４の側壁２３（図２（ｂ）参照）の中間部分も第３のシール剤２２ａにより形成されている。そして、図２（ａ）に示した空の液晶封入部３０に図２（ｂ）に示したように液晶４０を真空注入し、第４の側壁２３を第４のシール剤２２ｂにより形成して封止することにより、液晶光学素子１が構成される。なお、液晶材料はΔε（誘電率違法性）が正でΔｎ（屈折率異方性）が正のものを用いた。
【００２６】
ここで、第１のシール剤２０ａは直径１００μm（本発明の第１の径に相当する）のスペーサ粒子（プラスチックボール）を含むものであり、第２のシール剤２１ａは直径４μm（本発明の第２の径に相当する）のスペーサ粒子を含むものである。また、第３のシール剤２２ａは、第１のシール剤２０ａに混入されたスペーサ粒子と第２のシール剤２１ａに混入されたスペーサ粒子の中間の直径４８μm（本発明の第３の径に相当する）のスペーサ粒子を含むものである。また、第４のシール剤２２ｂにはスペーサ粒子は混入されていない。
【００２７】
そして、第１のシール剤２０ａ、第２のシール剤２１ａ、第３のシール剤２２ａ、及び第３の壁面２２の第４のシール剤２２ｂを塗布して、上側基板１０と下側基板１１を重ね合わせ、上側基板１０と下側基板１１に厚み方向の圧力を加えた状態で、第１のシール剤２０ａ、第２のシール剤２１ａ、第３のシール剤２２ａ、及び第４のシール剤２２ｂを焼成硬化させることにより、図２（ａ）に示した空セルが形成される。
【００２８】
この場合、上側基板１０と下側基板１１を重ね合わせてその厚み方向に圧力をかけることによって、第１のシール剤２０ａ、第２のシール剤２１ａ、及び第３のシール剤２２ａの厚さが、それぞれのシール剤に混入されたスペーサ粒子により規制される。そのため、第１のシール剤２０ａで形成された第１の側壁２０（厚さ１００μm）から、第２のシール剤２１ａで形成された第２の側壁２１（厚さ４μm）に向かって、上板基板１０と下板基板１１間のギャップが次第に小さくなる液晶封入部３０を形成することができる。
【００２９】
さらに、第３の側壁２２と第４の側壁２３の中間部分の厚さを、第３のシール剤２２ａにより第２の側壁２１の厚さと第１の側壁２０の厚さの中間に規制することによって、第１の側壁２０から第２の側壁２１に向かって、上側基板１０と下側基板１１間のギャップが一定の変化率をもって減少するようにしている。
【００３０】
なお、第３のシール剤２２ａを用いずに、スペーサ粒子を含まないシール剤によって第３の側壁２２と第４の側壁２３を形成する場合にも、第１の側壁２０から第２の側壁２１に向かって、上側基板１０と下側基板１１間のギャップが次第に減少する液晶封入部３０を形成することができる。しかし、第３の側壁２２と第４の側壁２３の中間部分を第３のシール剤２２ａで形成して、該中間部分の厚さを規制することにより、上側基板１０と下側基板１１間のギャップ変化の一定性を高めることができる。
【００３１】
また、第３の側壁２２と第４の側壁２３のいずれか一方のみを、中間部分に第３のシール剤２２ａを塗布して形成する場合にも、上側基板１０と下側基板１１間のギャップ変化の一定性を高める効果を得ることができる。
【００３２】
次に、本願発明者らは、図３に示した構成により、液晶セル１の性能を評価する試験を行った。図３において、５０はＨe-Ｎeレーザー光を照射する測定光源であり、５２は接続ケーブル５１を介して液晶光学素子１の上面基板及び下面基板に形成された透明電極間に電圧を印加する電源である。また、６０はスクリーンである。
【００３３】
測定光源５０から液晶光学素子１に対して垂直にレーザー光を入射した場合、液晶光学素子１に電圧を印加しない状態では、図３（ｂ）に示したように、スクリーン６０上に２つのスポット７０，７１が観察され、スポット間の距離は３６mmであった。このように、スポットが２つに分かれるのは、液晶分子の配向方向と平行なレーザー光の偏光成分とこれに直行する偏光成分とでは、液晶セル１を透過する際の屈折角度が相違するからである。
【００３４】
そして、液晶セル１に印加すると、図中ｘで示した方向に一方のスポット７０が移動して他方のスポット７１に接近し、液晶セル１に印加する電圧を高くするほどスポット７０，７１間の距離が短くなり、印加電圧を３Ｖとしたときに２つのスポット７０，７１が重なった。なお、液晶セル１に印加する電圧を３Ｖ以上としてもスポット７０，７１の位置は変わらなかった。
【００３５】
この場合、液晶セル１への電圧の印加によって移動が観察されたスポット７０は、液晶分子の配向方向と平行なレーザー光の偏光成分であると考えられる。そして、液晶セル１への電圧印加により、液晶分子が液晶セル１のガラス基板に対して垂直な方向に立ち上がるため、液晶におけるこの偏光成分の屈折率が変化し、スネルの法則によりレーザー光が液晶セル１を透過する際の屈折角度が変化すると考えられる。
【００３６】
一方、液晶分子の配向方向と直行するレーザー光の偏光成分については、液晶分子の短軸方向の屈折率が変化しないため、液晶セル１を透過する際の屈折角度が変化しないと考えられる。本試験の結果により、電圧無印加時のスポット７０，７１間の距離から、液晶セル１によるレーザー光の屈折角（振れ角）が０．１２５度であると見積もることができる。
【００３７】
次に、本願発明者らは、図４（ａ）に示したように、レーザー光の入射方向に対して、液晶セル１を４５度傾けた構成により、液晶セル１の性能を評価する試験を行った。図４（ａ）中、図３（ａ）に示した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図４（ａ）の構成による場合にも、図３（ｂ）と同様に、液晶セル１に電圧を印加していない状態においては、スクリーン６０上の２つのスポットが観察され、スポット間の距離は５９mmであった。この場合も、液晶セル１への印加電圧を高くするに従って２つのスポット間の距離が短くなり、印加電圧を３Ｖとしたときにスポットが重なった。そして、液晶セル１への印加電圧を３Ｖ以上としてもスポットは変化しなかった。図４（ａ）の構成での液晶セル１による屈折角（振れ角）は０．２１度であると見積もることができる。
【００３９】
以上説明した図３（ａ）及び図４（ａ）の構成による実験結果から、液晶セル１を用いてレーザー等の光を２経路に分離することができると共に、一方の光の屈折角度を液晶セル１への印加電圧のレベルにより制御することができることがわかった。
【００４０】
また、光源が偏光レーザーであるときには、レーザーの偏光方向と液晶セル１のラビング方向を合致させることによって、液晶セル１を透過する際のレーザー光の屈折角を液晶セル１への印加電圧のレベルにより制御することができる。
【００４１】
また、本願発明は、直線偏光だけでなく、円偏光においても有効である。
【００４２】
図４（ｂ）は、図３（ａ）に示した構成に対して、測定光源５０から照射されるレーザー光を円偏光版６０を介して液晶セル１に入光するようにしたものである。
【００４３】
円偏光版６０を照射軸に対して回転し、液晶セル１へｎｅ方向の偏光が入光するように設定することで、スクリーン６０に観察されるスポットが１つになる。図４（ｂ）の構成では、液晶セル１に１０Ｖの電圧を印加したときにスポットが４２mm移動し（振れ角０．１４度）、液晶セル１に２Ｖの電圧を印加したときにスポットが２１mm移動した（振れ角０．０７度）。図４（ｂ）の構成を用いることにより、偏光ではないレーザー光の角度を液晶セル１に印加する電圧のレベルによって制御することができる。
【００４４】
次に、液晶セル１の製造方法について説明する。先ず、液晶セル１の製造方法の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、以下の第１の工程から第５の工程により、液晶セル１を製造する。
【００４５】
［第１の工程］ＩＴＯ等の透明電極が形成された板厚０．７mmの一対の大判ガラス基板（上側基板と下側基板）を用意し、該一対の大判ガラス基板の対向面に水平配向膜を形成して、アンチパラレル方向にラビング処理を行う。
【００４６】
［第２の工程］図５に示したように、一対の大判ガラス基板のうちのいずれか一方の１００に、複数枚の液晶セル分の液晶封入部３０を形成するために、第１のシール剤２０ａ、第２のシール剤２０ｂ、及び第４のシール剤２２ｂを線状に塗布し、該一対の大判ガラス基板を重ね合わせる。ここで、第１のシール剤２０ａには直径５０μm（本発明の第１の径に相当する）のスペーサ粒子が混入され、第２のシール剤２１ａには直径４μm（本発明の第２の径に相当する）のスペーサ粒子が混入されている。また、第４のシール剤２２ｂにはスペーサ粒子が混入されていない。
【００４７】
［第３の工程］重ね合わせた一対の大判ガラス基板をプレス機にかけて、厚み方向（大判ガラス基板の対向方向）に圧力を加えた状態で、第１のシール剤２０ａと第２のシール剤２１ａと第４のシール剤２２ｂとを焼成する。この場合、厚み方向に加えられた圧力により、第１のシール剤２０ａと第２のシール剤２１ａの厚さが、混入されたスペーサ粒子によって規制された状態で各シール剤が硬化する。
【００４８】
そのため、第１のシール剤２０ａの厚さは５０μmとなり、第２のシール剤２１ａの厚さは４μmとなる。また、第４のシール剤２２ｂにはスペーサ粒子が混入されていないため、第４のシール剤２２ｂの厚さは、第１のシール剤２０ａとの接触箇所から第２のシール剤２１ａとの接触箇所に向かって漸減する。
【００４９】
なお、図中、液晶封入部３０の幅Ａは１２．５mmに設定され、液晶セル２の間隔Ｂは１７．５mmに設定されている。ここで、Ｂを変えて試験を行った結果、Ｂを１５mm以下とすると、第２のシール剤２１ａを塗布した箇所における加圧が不十分となって、第２のシール剤２１ａの厚さが４μmを超えてしまうことがわかった。そこで、本第１の実施形態では、Ｂを１７．５mmに設定している。
【００５０】
［第４の工程］大判ガラス基板にスクライバーでカットラインを入れ、ブレイキングにより複数枚の空セルに分断する。
【００５１】
［第５の工程］空セルを液晶注入機にセットして液晶を注入口から真空注入し、注入口をシール剤により封止する。
【００５２】
以上の工程により製造した液晶セルに対して、図３（ａ）に示した構成により性能評価試験を行った。性能評価試験は、測定光源５０をＨe-Ｎeレーザー（632.8nm）として印加電圧を１０kHzの矩形波とし、液晶セル１とスクリーン６０間の距離Ｌを１８．３mとして行った。
【００５３】
液晶セル１に電圧を印加しない状態では、スクリーン６０に２つのスポットが観察され、スポット間の距離は２３mmであった。そして、液晶セル１に印加する電圧を上げると、一方のスポットが他方のスポットに近づくように移動し、印加電圧を３Ｖとしたときにスポットが１つに重なった。また、印加電圧を３Ｖより高くしてもスポットの位置は変化しなかった。
【００５４】
本性能評価試験における電圧無印加時のスポット間距離から、本第１の実施形態により製造した液晶セルによる屈折角（振れ角）は０．０８度であると見積もることができる。そして、本第１の実施形態により、同一構成の液晶セルを同時に多数製造することができるため、液晶セルの量産性を高めることができる。
【００５５】
なお、本第１の実施形態において、前記第２の工程が本発明の基板重ね合わせ工程に相当し、前記第３の工程が本発明のシール剤硬化工程に相当する。
【００５６】
次に、液晶セル１の製造方法の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、以下の第１の工程から第６の工程により、液晶セル１を製造する。
【００５７】
［第１の工程］ＩＴＯ等の透明電極が形成された板厚０．７mmの一対の大判ガラス気団（上側基板と下側基板）を用意し、上記第１の実施形態と同様に、該一対の大判ガラス基板の対向面に水平配向膜を形成してアンチパラレル方向にラビング処理を行う。
【００５８】
［第２の工程］図６に示したように、一対の大判ガラス基板のうちのいずれか一方１１０に、複数枚の液晶セル分の液晶封入部３０を形成するために、第１のシール剤２０ａ、第２のシール剤２１ａ、及び第４のシール剤２２ｂを線状に塗布し、また、第３のシール剤２２ａを点状に塗布する。そして、該一対の大判ガラス基板を重ね合わせる。
【００５９】
ここで、第１のシール剤２０ａには直径２００μm（本発明の第１の径に相当する）のスペーサ粒子が混入され、第２のシール剤２１ａには直径１８μm（本発明の第２の径に相当する）のスペーサ粒子が混入され、第３のシール剤２２ａには１００μm（本発明の第３の径に相当する）のスペーサ粒子が混入されている。また、第４のシール剤２２ｂにはスペーサ粒子が混入されていない。
【００６０】
なお、第３のシール剤２２ａに混入されたスペーサ粒子の直径（１００μm）は、第１のシール剤２１ａに混入されたスペーサ粒子の直径（２００μm）と第２のシール剤２１ａに混入されたスペーサ粒子の直径（１００μm）の中間付近の直径として設定されたものである。また、第３のシール剤２２ａは、液晶セル１の第３の側壁２２及び第４の側壁２３（図２（ｂ）参照）の中間部分に相当する箇所に塗布される。
【００６１】
［第３の工程］重ね合わせた大判ガラス基板１１０の第２のシール剤２１ａが塗布された箇所の付近に、スクライバーによりカットライン１１１を入れる。
【００６２】
［第４の工程]重ね合わせた一対の大判ガラス基板をプレス機にかけて、厚み方向（大判ガラス基板の対向方向）に圧力を加えた状態で、第１のシール剤２０ａと第２のシール剤２１ａと第３のシール剤２２ａと第４のシール剤２２ｂとを焼成する。この場合、厚み方向に加えられた圧力により、第１のシール剤２０ａと第２のシール剤２１ａと第３のシール剤２２ａの厚さが、混入されたスペーサ粒子によって規制された状態で各シール剤が硬化する。
【００６３】
そのため、第１のシール剤２０ａの厚さは２００μmとなり、第２のシール剤２１ａの厚さは１８μmとなり、第３のシール剤２２ａの厚さは１００μmとなる。また、第４のシール剤２２ｂにはスペーサ粒子が混入されていないため、第４のシール剤２２ｂの厚さは、第３のシール剤２２ａが塗布された中間部分が１００μmに規制されつつ第１のシール剤２０ａとの接触箇所から第２のシール剤２１ａとの接触箇所に向かって漸減する。
【００６４】
なお、図中、液晶封入部３０の幅Ａは１２．５mmに設定され、液晶セル２間の間隔Ｂは１７．５mmに設定されている。また、第２のシール剤２１ａの塗布箇所とカットライン１１１の間隔Ｃは１mmに設定されている。
【００６５】
ここで、大判ガラス基板１１０に前記第３の工程により予めカットライン１１１を入れてから、前記第４の工程によりプレス機にて圧力を加えてシール剤を焼成した場合、圧力と焼成によりカットライン１１１を入れた部分にきれいにひびが入る。そして、これにより、第２のシール剤２１ａの塗布部分における大判ガラス基板と第２のシール剤２１ａとの密着度が増し、第２のシール剤２１ａの厚さをスペーサ粒子の直径（１８μm）に規制することができる。
【００６６】
なお、実験により、カットライン１１１を入れずに、プレス機により加圧した状態で焼成したときには、第２のシール剤２１ａの厚さが混入されたスペーサ粒子の直径よりも厚くなり、スペーサ粒子による厚さの規制が不十分となることが観察された。また、第２のシール剤２１ａとカットライン１１１の間隔Ｃを１．５mm以上に設定して、プレス機により加圧した状態でシール剤を焼成したときにも、第２のシール剤２１ａの厚さが混入されたスペーサ粒子の直径よりも厚くなり、スペーサ粒子による厚さの規制が不十分となることが観察された。そこで、本第２の実施形態では、第２のシール剤２１ａとカットライン１１１の間隔Ｃを１mmに設定した。
【００６７】
［第５の工程］大判ガラス基板にスクライバーで縦方向のカットライン（図６のカットライン１１１と直行するカットライン）を入れ、ブレイキングにより複数枚の空セルに分断する。
【００６８】
［第６の工程］空セルを液晶注入機にセットして液晶を注入口から真空注入し、注入口をシール剤により封止する。
【００６９】
以上の工程により製造した液晶セルに対して、図３（ａ）に示した構成により性能評価試験を行った。性能評価試験は、上記第１の実施形態と同様に、測定光源５０をＨe-Ｎeレーザー（623.8nm）として印加電圧を１０kHzの矩形波とし、液晶セル１とスクリーン６０間の距離Ｌを１８．３mとして行った。
【００７０】
液晶セル１に電圧を印加していない状態では、スクリーン６０に２つのスポットが観察され、スポット間の距離は６５mmであった。そして、液晶セル１に印加する電圧を上げると、一方のスポットが他方のスポットに近づくように移動し、印加電圧を３Ｖとしたときにスポットが１つに重なった。また、印加電圧を３Ｖより高くしてもスポットの位置は変化しなかった。
【００７１】
本性能評価試験における電圧無印加時のスポット間距離から、本第２の実施形態により製造した液晶セルによる屈折角（振れ角）は０．２２５度であると見積もることができる。そして、本第２の実施形態により、同一構成の液晶セルを同時に多数製造することができるため、量産性を高めることができる。
【００７２】
なお、前記第３の工程により、プレス前に予めカットラインを入れる処理を行わずに、製造した液晶セルについて比較実験を行ったところ、液晶セルへの電圧無印加時にスクリーン上に観察された２つのスポット間の距離は３８mmであった。そして、液晶セルへの印加電圧を高めると、印加電圧を３Ｖとしたときにスポット間の距離が６．５mmまで接近し、印加電圧を３Ｖより高くしてもスポット間の距離は変わらなかった。これは、上述したように、プレス前に予めカットラインを入れなかった場合には、第２のシール剤２１ａの厚さがスペーサ粒子の直径よりも厚くなり、液晶セルを透過する際のレーザー光の屈性角が小さくなるためであると考えられる。
【００７３】
なお、本第２の実施形態において、前記第２の工程が本発明の基板重ね合わせ工程に相当し、前記第３の工程が本発明のカットライン形成工程に相当し、前記第４の工程が本発明のシール剤硬化工程に相当する。
【００７４】
また、上記第１の実施形態においても、前記第２の工程により大判ガラス基板を重ね合わせた後、大判ガラス基板の第２のシール剤２１ａを塗布した箇所の付近にカットラインを入れてから、前記第３の工程により大判ガラス基板の厚み方向に加圧した状態でシール剤を焼成するようにしてもよい。
【００７５】
次に、図７（ａ）は、図１に示したように、上側基板１０の配向膜１０ａにα方向にラビング処理を施し、下側基板１１の配向膜１１ａにβ方向のラビング処理を施した場合の液晶分子の配向方向を示している。図７（ａ）においては、液晶分子１２０の配向方向は、Ｄ1の方向にラビング処理された上側基板１０とＤ2の方向にラビング処理された下側基板１１間のギャップの勾配方向γと平行となる。
【００７６】
しかし、このように液晶分子の配向方向を上側基板１０と下側基板間のギャップの勾配方向と平行にすることは、本発明による効果を得るための必須の構成ではない。例えば、図７（ｂ）に示したように、上側基板１０にＤ3の向きにラビング処理を行い、下側基板１１にＤ4の向きにラビング処理を行ってもよい。この場合は、液晶分子１２１の配向方向は、上側基板１０と下側基板１１間のギャップの勾配方向γと直行する。
【００７７】
なお、本実施の形態では、混入されたスペーサ粒子の径が異なる第１のシール剤２０ａと第２のシール剤２１ａを用いることにより、対向する第１の側壁２０と第２の側壁２１の厚さを異なるものとし、これによりガラス基板間のギャップが第１の側壁２０から第２の側壁２１に向かって漸減する液晶セルを構成したが、他の方法により、ガラス基板間のギャップが第１の側壁２０から第２の側壁２１に向かって漸減する液晶セルを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の液晶光学素子の断面図。
【図２】図１に示した液晶光学素子の平面図。
【図３】液晶光学素子の性能評価試験の説明図。
【図４】液晶光学素子の性能評価試験の説明図。
【図５】液晶光学素子の製造方法の第１の実施形態におけるシール剤の塗布パターンの説明図。
【図６】液晶光学素子の製造方法の第２の実施形態におけるシール剤の塗布パターンの説明図。
【図７】対向するガラス基板間のギャップが漸減する方向と液晶分子の配向の態様の説明図。
【符号の説明】
【００７９】
１…液晶セル（液晶光学素子）、２…空セル、１０…上側基板、１０ａ…配向膜、１１…下側基板、１１ａ…配向膜、２０…第１の側壁、２０ａ…第１のシール剤、２１…第２の側壁、２１ａ…第２のシール剤、２２…第３の側壁、２２ａ…第３のシール剤、２２ｂ…第４のシール剤、２３…第４の側壁、３０…液晶封入部、４０…液晶、５０…測定光源、５２…電源、６０…スクリーン、１００…大判ガラス基板、１１０…大判ガラス基板、１１１…カットライン
【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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