(57)【要約】【課題】液晶レンズの経年使用において、高抵抗膜に起因したレンズ性能の劣化を抑制する。【解決手段】液晶レンズ１は、第１電極５が形成された第１基板２と、第２電極６と共に第３電極７が形成された第２基板３と、第１電極５と第２電極６の間に配設された第１液晶層８及び第２液晶層９と、第２電極６及び第３電極７の第２液晶層９の側に、絶縁膜１０を介して形成された高抵抗膜１１とを備える。絶縁膜１０が、可視光で透明な非酸化物で形成され、高抵抗膜１１がＩＧＺＯで形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配設された液晶層と、前記一対の電極の少なくとも一方の前記液晶層の側に、絶縁膜を介して形成された高抵抗膜とを備えた液晶レンズにおいて、
前記絶縁膜が、可視光で透明な非酸化物で形成され、
前記高抵抗膜がＩＧＺＯ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】
前記絶縁膜が窒化物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】
前記窒化物がＡｌＮであることを特徴とする請求項２に記載の液晶レンズ。
【請求項４】
前記絶縁膜がフッ化物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５】
前記フッ化物がＭｇＦ2であ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】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配設された液晶層と、前記一対の電極の少なくとも一方の前記液晶層の側に、絶縁膜を介して形成された高抵抗膜とを備えた液晶レンズの製造方法において、
前記絶縁膜を、可視光で透明な非酸化物で形成し、
前記高抵抗膜をＩＧＺＯで形成し、
前記高抵抗膜を、成膜後にアニールすることを特徴とする液晶レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高抵抗膜を備えた液晶レンズ及びその製造方法の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、近年、印加電圧により液晶層の屈折率を変更可能な液晶素子（いわゆる液晶レンズ）が開発されている。
【０００３】
液晶レンズは、通常、一対の電極と、前記一対の電極の間に配設された液晶層とを備えている。この液晶レンズの種類の中には、性能向上のために、前記一対の電極の少なくとも一方の前記液晶層の側に、絶縁膜を介して高抵抗膜が形成されているものがある（例えば、特許文献１，２参照）。この液晶レンズの高抵抗膜には、従来、ＺｎＯをベースにＡｌあるいはＣｕをドーピングしたもの等が使用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０３３６０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８０３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような材料が使用されている高抵抗膜の抵抗値は、電気的そして熱的安定性に欠け、経年使用において、レンズ性能の劣化を引き起こす原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、液晶レンズの経年使用において、高抵抗膜に起因したレンズ性能の劣化を抑制することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本願発明者らは、素ガラス等の上に成膜した単体膜としては、電気的・熱的に抵抗値の安定が図れるＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）に着目し、ＩＧＺＯを、液晶レンズの高抵抗膜として使用することを検討した。
【０００８】
しかしながら、液晶レンズに用いる高抵抗膜は、層間絶縁膜上に成膜する必要があるために、次のような問題点があることが判明した。層間絶縁膜の代表格は、ＳｉＯ2膜であるが、このＳｉＯ2膜上にＩＧＺＯ膜を成膜すると、例えば、成膜過程のスパッタによるプラズマや熱影響等により、ＩＧＺＯ膜は、付着界面のＳｉＯ2から酸素をもらい受ける形となり、ＩＧＺＯ膜中の酸素欠損量に変化をきたすことになる。ＩＧＺＯ膜中の酸素欠損量が増大すると抵抗値は小さくなり、ＩＧＺＯ膜中の酸素欠損量が減少すると、抵抗値は高くなる。つまり、ＳｉＯ2膜上にＩＧＺＯ膜を成膜すると、成膜過程において、ＩＧＺＯ膜の抵抗値を変化させてしまう結果となり、成膜されるＩＧＺＯ膜の抵抗値が所望の値とならない可能性があった。
【０００９】
本願発明は、このような知見に基づいて創案されたものである。すなわち、本願発明に係る液晶レンズは、一対の電極と、前記一対の電極の間に配設された液晶層と、前記一対の電極の少なくとも一方の前記液晶層の側に、絶縁膜を介して形成された高抵抗膜とを備えた液晶レンズにおいて、前記絶縁膜が、可視光で透明な非酸化物で形成され、前記高抵抗膜がＩＧＺＯで形成されていることに特徴づけられる。
【００１０】
この構成では、成膜過程において、非酸化物の絶縁膜上にＩＧＺＯ膜を成膜することになる。絶縁膜が酸素を含んでいないことから、成膜過程で、ＩＧＺＯ膜における絶縁膜との界面の酸素欠損量が乱されることが無く安定する。従って、成膜過程で、ＩＧＺＯ膜の抵抗値が変化することが無くなり、成膜されるＩＧＺＯ膜の抵抗値を所望の値にすることが可能となる。そのため、ＩＧＺＯ膜を液晶レンズの高抵抗膜として使用することが可能となる。これにより、液晶レンズの高抵抗膜の抵抗値を、電気的・熱的に安定化することができ、高抵抗膜の抵抗値の経年変化を抑制できる。すなわち、本発明の液晶レンズによれば、液晶レンズの経年使用において、高抵抗膜に起因したレンズ性能の劣化を抑制することができる。
【００１１】
上記の構成において、前記絶縁膜が窒化物で形成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成において、前記窒化物がＡｌＮであることが好ましい。
【００１３】
上記の構成において、前記絶縁膜がフッ化物で形成されていることが好ましい。
【００１４】
この構成において、前記フッ化物がＭｇＦ2であることが好ましい。
【００１５】
また、本願発明に係る液晶レンズの製造方法は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配設された液晶層と、前記一対の電極の少なくとも一方の前記液晶層の側に、絶縁膜を介して形成された高抵抗膜とを備えた液晶レンズの製造方法において、前記絶縁膜を、可視光で透明な非酸化物で形成し、前記高抵抗膜をＩＧＺＯで形成し、前記高抵抗膜を、成膜後にアニールすることに特徴づけられる。
【００１６】
この構成では、上述の液晶レンズと実質的に同様の作用及び効果を得ることができる。そして、高抵抗膜を、成膜後にアニールすることにより、更に、高抵抗膜の抵抗値を、電気的・熱的に安定化することができる。これは、アニールにより、高抵抗膜中に含まれる欠陥、水分等の抵抗値の不安定化要素が取り除かれるからと考えられる。従って、本発明の液晶レンズの製造方法によれば、液晶レンズの経年使用において、高抵抗膜に起因したレンズ性能の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、液晶レンズの経年使用において、高抵抗膜に起因したレンズ性能の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶レンズを示す概略断面図である。
【図２】液晶レンズの電極を示す概略平面図である。
【図３】液晶レンズの変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶レンズを示す概略断面図である。この液晶レンズ１は、第１基板２と、第２基板３と、第３基板４とを備える。第１基板２には、第１電極５が形成されている。第２基板３には、第２電極６と共に第３電極７が形成されている。
【００２１】
第１電極５と、第２電極６及び第３電極７の間には、第１液晶層８及び第２液晶層９が配設されている。第３基板４は、第１液晶層８と第２液晶層９の間に配設されている。第２電極６及び第３電極７における第２液晶層９の側に、絶縁膜１０を介して高抵抗膜１１が形成されている。図２に示すように、第２電極６は孔６ａを有し、この孔６ａの中に第３電極７は配置されている。
【００２２】
このように、液晶レンズ１は、一対の電極（第１電極５と第２電極６）と、前記一対の電極の間に配設された液晶層（第１液晶層８及び第２液晶層９）と、前記一対の電極の一方（第２電極６）の前記液晶層の側に、絶縁膜１０を介して形成された高抵抗膜１１とを備えている。
【００２３】
また、図１に示すように、第１電極５の第１液晶層８の側と、第３基板４の第１液晶層８の側には、第１配向膜１２，１２が配設されている。また、第３基板４の第２液晶層９の側と、高抵抗膜１１の第２液晶層９の側には、第２配向膜１３，１３が配設されている。第１配向膜１２，１２の間における第１液晶層８の周囲には、第１液晶層８を封入するための第１スペーサ１４が配設され、第２配向膜１３，１３の間における第２液晶層９の周囲には、第２液晶層９を封入するための第２スペーサ１５が配設されている。第１液晶層８と第２液晶層９の液晶分子の配向方向は、相互に直交しており、これにより、第１液晶層８及び第２液晶層９を、自然光が透過可能となっている。
【００２４】
第１電極５は、接地されている。第２電極６には、第１電源１６により第１電圧が印加される。また、第３電極７には、第２電源１７により第２電圧が印加される。第１電圧と第２電圧を調節することにより、第１液晶層８及び第２液晶層９の液晶分子の配向状態が変化し、液晶レンズ１の焦点距離が変化する。
【００２５】
次に、本発明の特徴となる絶縁膜１０と高抵抗膜１１について詳述する。
【００２６】
絶縁膜１０は、可視光で透明な非酸化物で形成されており、可視光で透明な非酸化物としては、例えば、窒化物、フッ化物、硫化物等が挙げられる。可視光で透明な窒化物としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ等が挙げられる。可視光で透明なフッ化物としては、例えば、ＭｇＦ2、ＣＦ2等が挙げられる。可視光で透明な硫化物としては、例えば、ＺｎＳ等が挙げられる。
【００２７】
絶縁膜１０の厚さは、３００〜１０００ｎｍが好ましく、３００〜６００ｎｍがより好ましく、３００〜４００ｎｍが最も好ましい。絶縁膜１０の厚さが３００ｎｍより薄い場合には、第２電極６及び第３電極７と、高抵抗膜１１との間で、絶縁破壊が生じる可能性がある。絶縁膜１０の厚さが１０００ｎｍより厚い場合には、第１電極５と、第２電極６及び第３電極７により形成される電界が第１液晶層８及び第２液晶層９に十分に作用しない可能性がある。
【００２８】
高抵抗膜１１は、ＩＧＺＯで形成されている。この高抵抗膜１１は、例えばスパッタ法やＣＶＤ法等により形成される。
【００２９】
高抵抗膜１１の厚さは、２０〜１０００ｎｍが好ましく、５０〜５００ｎｍがより好ましく、７０〜２００ｎｍが最も好ましい。高抵抗膜１１の厚さが２０ｎｍより薄い場合、高抵抗膜１１の厚さが１０００ｎｍより厚い場合の何れの場合も、高抵抗膜１１としての機能が十分に発揮できない可能性がある。
【００３０】
高抵抗膜１１のシート抵抗は、１００ｋ〜１００ＧΩ／ｓｑが好ましく、５００ｋ〜１０ＧΩ／ｓｑがより好ましく、１Ｍ〜１ＧΩ／ｓｑが最も好ましい。高抵抗膜１１のシート抵抗が、１００ｋΩ／ｓｑより小さい場合、１００ＧΩ／ｓｑより大きい場合の何れの場合も、高抵抗膜１１としての機能が十分に発揮できない可能性がある。
【００３１】
高抵抗膜１１は、成膜後にアニールすることが好ましい。これにより、高抵抗膜の抵抗値を、電気的・熱的に安定化することができる。
【００３２】
アニールの温度は、４８０〜６００℃が好ましく、５００〜５９０℃がより好ましく、５２０〜５８０℃が最も好ましい。アニールの温度が４８０℃未満の場合、高抵抗膜の抵抗値を安定化する効果が十分に得られない可能性がある。アニールの温度が６００℃を越える場合、ＩＧＺＯの結晶化に起因した弊害を生じる可能性がある。
【００３３】
アニールの時間は、１０分〜２．５時間が好ましく、２０分〜２時間がより好ましく、３０分〜１．５時間が最も好ましい。アニールの時間が１０分未満の場合、高抵抗膜の抵抗値を安定化する効果が十分に得られない可能性がある。アニールの時間が２．５時間を越える場合、製造コストが高騰する可能性がある。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態の液晶レンズ１では以下の効果を享受できる。
【００３５】
成膜過程において、非酸化物の絶縁膜１０上にＩＧＺＯ膜を成膜することになる。絶縁膜１０が酸素を含んでいないことから、成膜過程で、ＩＧＺＯ膜における絶縁膜１０との界面の酸素欠損量が乱されることが無く安定する。従って、成膜過程で、ＩＧＺＯ膜の抵抗値が変化することが無くなり、成膜されるＩＧＺＯ膜の抵抗値を所望の値にすることが可能となる。そのため、ＩＧＺＯ膜を液晶レンズ１の高抵抗膜１１として使用することが可能となる。これにより、液晶レンズ１の高抵抗膜１１の抵抗値を、電気的・熱的に安定化することができ、高抵抗膜１１の抵抗値の経年変化を抑制できる。すなわち、本実施形態の液晶レンズ１によれば、液晶レンズ１の経年使用において、高抵抗膜１１に起因したレンズ性能の劣化を抑制することができる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲で様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、高抵抗膜１１の第２液晶層９の側には、直接、第２配向膜１３が配設されていたが、高抵抗膜１１の第２液晶層９の側には、別の膜（層）、例えばパッシベーション膜を介して第２配向膜１３が配設されていてもよい。この場合、パッシベーション膜は、絶縁膜１０と同様の材料、すなわち、可視光で透明な非酸化物で形成されていることが好ましい。
【００３７】
上記実施形態では、第３電極７が、第２電極６の孔６ａの中に配置されていたが、図３に示すように、第２電極６に対して、第２基板３を介して配設されていてもよい。また、第３電極７が、全く配設されていなくてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、第１基板２と第２基板３の間に、第１液晶層８と第２液晶層９が配設されていたが、１つの液晶層のみが配設されていてもよい。また、上記実施形態では、第２電極６の第２液晶層９の側に、絶縁膜１０を介して高抵抗膜１１が形成されていたが、第１電極５の第１液晶層８の側に、絶縁膜１０を介して高抵抗膜１１が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１      液晶レンズ
２      第１基板
３      第２基板
５      第１電極
６      第２電極
６ａ    孔
８      第１液晶層
９      第２液晶層
１０    絶縁膜
１１    高抵抗膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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