(57)【要約】【課題】配線群がその配線ピッチを拡大するために必要とする配線スペースが液晶光学素子の外形を大きくすることがなく、外形の小さな液晶光学素子が要求されている。【解決手段】本発明の液晶光学素子は、一対の基板と、一対の基板間に封止される液晶と、少なくとも一方の基板に形成される複数の画素電極１３及び複数の画素電極１３に接続する配線群１４とを有する液晶光学素子１０であって、基板の形状は矩形であり、配線群１４は、基板を画素電極１３の中心を通る中心線で４つの象限に分割したときの１つの象限内に配置され、かつ外部端子と接続される。【選択図】図１
2017146582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板間に封入される液晶と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成される複数の画素電極及び前記複数の画素電極に接続する配線群と、を有する液晶光学素子であって、
前記基板は矩形であり、
前記複数の画素電極の外形は略円形であり、
前記配線群は、前記基板を前記画素電極の中心を通る中心線で４つの象限に分割したとき、少なくとも１つの象限内に配置され、かつ外部端子と接続されることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記配線群の前記画素電極からの引き出し方向は前記基板の略対角線方向であることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記配線群の前記画素電極からの引き出し方向と前記基板の辺とのなす角が４５°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記配線群は第１接続端子群と第２接続端子群を有し、前記第１接続端子群は前記基板の１辺側に配置され、前記第２接続端子群は前記基板の前記１辺と直交する他の辺側に配置されることを特徴する請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記配線群の各配線間は、それぞれ抵抗で接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶光学素子に関し、特に外形が小型化された液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ顕微鏡、光ピックアップ装置、レーザ加工機などの光学系に対物レンズに入射する光の波面を制御する目的で、液晶光学素子が利用されている。
【０００３】
液晶光学素子は、対物レンズに入射する光の径に対応した画素電極と当該画素電極から引き出される配線群を備えた構成であり、引き出し配線群を液晶光学素子の一方向へ引き出す技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
従来の配線群について図５を用いて説明する。
液晶光学素子１００は、矩形形状の一対の基板間に液晶が封入されており、一方の基板基板１０１には輪帯状の複数の画素電極１０３が形成されている。この画素電極１０３を駆動するための配線群１０４が、基板１０１の１辺と垂直な方向（紙面６時方向）に引き出されるように形成されており、この配線群１０４はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１０９と接続されている。
なお、他方の基板１０２は、例えば全面または画素電極１０３の外形と同じ大きさのベタ電極が形成されており、配線１０５を基板１０２と基板１０１とにそれぞれ形成して電気的に接続することによって配線群１０４と一緒にＦＰＣ１０９と接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２２４８号公報（第１８頁、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配線群１０４は、画素電極１０３が形成される領域（有効領域）での影響を抑えるために配線ピッチがなるべく小さくなるように形成されるが、配線群１０４の配線ピッチと比較して大きな配線ピッチを有するＦＰＣ１０９と接続する必要が有るため、図５に示すように、有効領域外からＦＰＣ１０９に至るまでの間に配線ピッチを広げるための拡張部１０１ａが必要となる。
液晶光学素子の矩形の外形は、出来るだけ小さいことが要求されるが、この拡張部１０１ａの幅の分だけ外形形状が大型化してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決する液晶光学素子を提供するためにある。すなわち、配線群の配線ピッチを拡大するために必要な配線スペースを基板内の空きスペースに設けることによって、基板の外形を大きくすることなく、小型化された液晶光学素子を提供することである。さらには、液晶光学素子の形状を正方形に近づけることで、液晶光学素子を配置する空間を有効活用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明の液晶光学素子は、一対の基板と、一対の基板間に封入される液晶と、一対の基板の少なくとも一方に形成される複数の画素電極及び複数の画素電極に接続する配線群と、を有する液晶光学素子であって、基板は矩形であり、複数の画素電極の外形は略円形であり、配線群は、基板を画素電極の中心を通る中心線で４つの象限に分割したときの１つの象限内に配置され、かつ外部端子と接続されることを特徴とす
る。
【０００９】
上記構成により、配線群の配線ピッチを拡大し、外部端子と接続するために必要な配線スペースを矩形基板の対角線方向の隅部に設けることによって、基板の外形を大きくすることなく、小型化された液晶光学素子を提供できる。
【００１０】
さらに、配線群の画素電極からの引き出し方向と矩形板の辺とのなす角が４５°であっても良い。
【００１１】
配線群は第１接続端子群と第２接続端子群を有し、第１接続端子群は基板の１辺側に配置され、第２接続端子群は基板の１辺と直交する他の辺側に配置されてもよい。
【００１２】
第１接続端子群及び第２接続端子群の各配線間は、それぞれ抵抗で接続されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配線群がその配線ピッチを拡大するために必要な配線スペースを矩形基板の対角線方向の隅部に設けることによって、基板の外形を大きくすることなく、小型化された液晶光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における液晶光学素子の配線状態を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における液晶光学素子の配線状態を示す平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における液晶光学素子の配線状態を示す平面図である。
【図４】第１接続端子群及び第２接続端子群の配線状態を示す平面図である。
【図５】従来の液晶光学素子の配線状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の液晶光学素子の具体的な実施形態を詳述する。実施形態は３つあり、第１の実施形態については図１を、第２の実施形態については図２を、第３の実施形態については図３、４を用いて説明をする。
説明にあっては、各実施形態において用いる図面は模式図とし、寸法や形状は実際の形状を正確に反映したものではなく、図面を見やすく、また、理解しやすくするため一部誇張している。なお、同一又は対応する要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態における液晶光学素子の構成説明：図１］
第１の実施形態の特徴は、液晶光学素子の矩形形状の基板のほぼ中央に、略円形の輪帯状の画素電極を形成する際に生じる隅部を利用して、配線群の配線ピッチを徐々に広げるように配線群を形成し、同じ隅部の領域内にて外部端子と電気的に接続することである。ここで、隅部を効率よく活用するため、配線群は、基板の略対角線方向に引き出されるとよい。図１は、液晶光学素子１０の配線状態を示す平面図である。
なお、以降の説明において矩形は正方形を含む。
【００１７】
液晶光学素子１０は、一対の基板を構成する矩形形状の第１の基板１１と第２の基板１２の間に液晶が封止されており、第１の基板１１と第２の基板１２の液晶が封止される側にはそれぞれ液晶を駆動するための透明導電膜による電極が形成されている。電極が配置される液晶が駆動される領域が液晶光学素子１０に入射する光に対して光変調を行う有効領域であり、電極に印加する電圧を制御することによって、液晶が駆動され液晶光学素子
１０を透過した出射光に光変調をもたらす。
【００１８】
第１の基板１１のほぼ中央には、略円形である輪帯状の複数の画素電極１３が形成されている。複数の画素電極１３は、それぞれ配線群１４と電気的に接続されている。
【００１９】
配線群１４は、例えば図１に示すように、矩形の基板の各辺に垂直かつ画素電極１３の中心を通る中心線で分割される象限Ａ〜Ｄの４つの分割領域のうち象限Ｄ内に配置される。
画素電極１３の中心側から引き出される配線群１４はこの有効領域の一部を横切り波面制御に寄与しない無効部分となるため、有効領域内の配線群１４の配線ピッチは出来る限り小さく形成される。
配線群１４の画素電極１３からの引き出し方向は同じ象限内であれば方向は問わないが、象限内における有効領域外のスペース（隅部）を有効に利用するためにも第１の基板１１の対角線に沿って形成されることが好ましく、正方形であれば配線群１４と第１の基板１１の辺とのなす角は４５°となる。
【００２０】
配線群１４は、象限Ｄの有効領域外で配線ピッチを徐々に広げ、同じ象限Ｄにおける第１の基板１１の下辺１１ａ側に設けられ、外部端子であるＦＰＣ１９と電気的に接続されている。つまり、下辺１１ａ近傍の配線群１４の配線ピッチはＦＰＣ１９の配線電極間ピッチと一致する。
【００２１】
第２の基板１２には、例えば、基板全体又は画素電極１３の外形と同じ形状のベタ電極が形成されており、配線１５はこのベタ電極と接続され象限ＤでＦＰＣ１９と電気的に接続されるように形成されている。
ここで、第１の基板１１はＦＰＣ１９を実装するスペースを設けるため第２の基板１２よりも１辺側の端部が突き出た大きさとなっている。
【００２２】
ＦＰＣ１９に電圧を印加すると、第１の基板１１に形成された複数の画素電極１３と第２の基板１２に形成されたベタ電極間に電界が生じ液晶を駆動することができる。駆動された液晶は、輪帯状の画素電極ごとに独立に光の位相を制御して、光学素子１０を透過する光に対して、所望の波面を形成させる。
【００２３】
以上説明したとおり、第１の基板１１の象限のうちの１つにおいて、有効領域外にできる空きスペースを利用して配線群１４の配線ピッチを、ＦＰＣ１９の配線電極間ピッチに合致するまで広げることにより、第１の基板１１の外形を小さくすることができる。本実施形態と上述した従来技術の図５を比較すると、配線群１４の配線ピッチを広げるスペースを画素電極１３の外形の６時位置よりも距離１０１ｂだけ縮めることができる。
【００２４】
これにより、基板の外形を大きくすることなく、小型化された液晶光学素子を得ることができる。
【００２５】
［第２の実施形態における液晶光学素子の構成説明：図２］
配線群２４を画素電極１３から引き出された後に有効領域外で二つのグループに分け、同一象限内における基板の２つの辺に沿ってそれぞれ外部端子と接続するように形成される構成とすることもできる。
【００２６】
図２は第２の実施形態の液晶光学素子の構成を説明するための平面図である。第１の実施形態との違いは、画素電極１３の引き出し電極である配線群２４が有効領域外において第１の基板２１の下辺２１ａ側に設けられた第１接続端子群２５ａと右辺２１ｂ側に設けられた第２接続端子群２５ｂとの２つの配線群に分けて配置されていることである。
【００２７】
液晶光学素子２０は、一対の基板を構成する矩形形状の第１の基板２１と第２の基板１２の間に液晶が封止されており、第１の基板１１と第２の基板１２の液晶が封止される側にはそれぞれ液晶を駆動するための電極が形成されている。第１の基板２１に形成された輪帯状の複数の画素電極１３は、それぞれ配線群２４と電気的に接続されている。
【００２８】
配線群２４は、有効領域内では第１の実施形態と同様に、象限Ｄにおける第１の基板２１の略対角線上に沿って配置されており、有効領域外では、第１の基板２１の下辺２１ａ側に設けられた第１接続端子群２５ａと、下辺２１ａに隣接し下辺２１ａと直交する右辺２１ｂ側に設けられた第２接続端子群２５ｂとの２つの配線群に分かれるように形成されている。そして、第１接続端子群２５ａと第２接続端子群２５ｂは同象限Ｄ内において電極ピッチを徐々に広げつつ下辺２１ａ又は右辺２１ｂに向かって形成され、外部端子であるＦＰＣ２９と電気的に接続されている。
【００２９】
第１の基板２１の端部は、下辺２１ａ側及び右辺２１ｂ側で第２の基板１２より突き出した形状になっており、この突き出た部分にＦＰＣ２９が設けられている。
第１の基板２１と第２の基板１２は、下辺２１ａ側と右辺２１ｂ側以外の二つの辺側ではその端部がそろっている。
【００３０】
上記構成により配線群２４は、図１に示す第１の実施形態と同様に、有効領域外である隅部のスペースにおいて、配線ピッチをＦＰＣ２９の電極ピッチに合致するまで徐々に広がるように形成される。ここで、配線群２４は第１接続端子群２５ａが形成される下辺２１ａ側に向かうグループと第２接続端子群２５ｂが形成される右辺２１ｂ側に向かうグループに分かれ、それぞれ隅部の空きスペースを利用して配線ピッチを広げることができる。また、二つのグループにわけることにより、それぞれの接続端子群の配線ピッチを第１の実施形態のときよりも広げることができるため、配線やＦＰＣの設計自由度を高くすることができる。また、下辺２１ａ又は右辺２１ｂ近傍の配線幅やＦＰＣの電極幅を太くすることができるため、配線抵抗を低くすることができる。
【００３１】
このように、配線群２４を有効領域外で第１接続端子群２５ａと第２接続端子群２５ｂとの２つの配線群に分けることにより、所定の象限内の空きスペースである隅部を、配線群２４の配線間ピッチを拡大するための配線スペースとして、より効率よく活用することができる。これにより、小型化された液晶光学素子を提供できることに加えて、配線群２４の配線ピッチをより拡大することができるので、配線群２４が接続されるＦＰＣ２９の電極のピッチをより大きくすることができ、配線群２４とＦＰＣ２９の電極をより確実に接続することができる。また、同一象限内において１辺側のみでは電極間ピッチが確保できない場合でも、もう一方の辺側にも配線することにより、所望の電極間ピッチ、配線数を有する外部端子との接続を確保することができる。すなわち、電気的な接続の信頼性及び確実性が向上する。
【００３２】
有効領域外の隅部のスペースを有効に利用するためにも、二つの接続端子群のそれぞれの配線数は半数ずつにするのが好ましく、配線数が奇数である場合は、第２の基板の電極と接続された配線１５が下辺１１ａ側に設けられることを考慮して、配線数が多くなる方を右辺２１ｂ側にするのが好ましい。
【００３３】
［第３の実施形態における液晶光学素子の構成説明：図３、４］
第２の実施形態における第１接続端子群及び第２接続端子群の各配線間を抵抗で接続し、ＦＰＣに接続される引き出し配線の本数を減らした構成とすることもできる。図３は、第３の実施形態を説明するための平面図である。図４は、図３における第１接続端子群と第２接続端子群の拡大図である。
【００３４】
液晶光学素子３０は、一対の基板を構成する矩形形状の第１の基板３１と第２の基板１２との間に液晶が封止されており、第１の基板１１と第２の基板１２の液晶が封止される側にはそれぞれ液晶を駆動するための電極が形成されている。第１の基板３１のほぼ中央に形成された、略円形である輪帯状の複数の画素電極１３は、それぞれ配線群３４と電気的に接続されている。
【００３５】
配線群３４は、有効領域内では第１の実施形態と同様に、象限Ｄにおける第１の基板３１の略対角線上に沿って配置されており、有効領域外では、下辺３１ａ側近傍に配置された第１接続端子群３５ａと右辺３１ｂ側近傍に配置された第２接続端子群３５ｂとの２つの配線群に分かれるように形成され、下辺３１ａで外部端子であるＦＰＣ３９に接続されている。
【００３６】
第１の基板３１と第２の基板１２は、下辺３１ａ側以外の三つの辺側では、その端部がそろっているが、下辺３１ａ側では第１の基板３１の端部が突き出した形状となっており、この突き出た部分にＦＰＣ３９が設けられている。
【００３７】
第１接続端子群３５ａ及び第２接続端子群３５ｂの配線間は、図４に示すようにそれぞれ抵抗３７で接続され、第１接続端子群３５ａと第２接続端子群３５ｂとの間も抵抗３７で接続され、分割抵抗配線の構成となっている。
第１接続端子群３５ａ及び第２接続端子群３５ｂの配線のうち、両端側の配線３６ａ、３６ｂと、第２の基板１２の電極と接続されている配線１５との３本が外部端子であるＦＰＣ１９の配線電極間ピッチに合致するような配線ピッチとなるように形成され、接続されている。
【００３８】
抵抗３７は、輪帯状の複数の画素電極と同様、透明導電膜で形成され、その抵抗値は、配線長又は配線幅で調整をすることができる。例えば、配線３６ａと配線３６ｂ間に電圧を印加すると、各配線にかかる電圧は抵抗３７によって分圧された値になる。つまり、複数の画素電極１３の隣接する電極同士は抵抗３７に応じて降下（又は上昇）した電圧が印加されることになる。どの画素電極１３に最大の電圧をかけるかは引き出し配線３６ａと第１接続端子群又は第２接続端子群との接続位置によって決めることができ、これによって液晶光学素子によって発生する位相分布を決めることができる。図４においては、配線３６ａに最大の電圧値を、配線３６ｂに最少の電圧値を印加するようにすれば、画素電極１３のうちの中央の変調量が一番大きく、外側に行くに従って変調量が小さくなる位相分布を形成することができる。
【００３９】
上記の構成により、複数の配線間を抵抗３７で接続することによって、外部端子に接続するための配線数を画素電極１３から引き出した配線数よりも少なくすることができる。
【００４０】
なお、引き出し配線は、配線群３４を構成する配線のいずれかが引き出されたものであり、その本数は、形成したい位相分布のプロファイルに依存する。たとえば、液晶光学素子における位相分布の勾配が有効領域の中央部から外側に向かって一方向であるＧＲＩＮレンズとして使用する場合には、図４に示すように配線群３４の両端の２本でよい。また、液晶光学素子における位相分布の勾配が一方向ではない収差を補正する用途に使用する場合には、形成したい位相分布のプロファイルの極大値及び極小値に相当する画素電極１３に最大電圧及び最小電圧が印加されるように本数を増やせば良い。たとえば、第１接続端子群３５ａと第２接続端子群３５ｂとの間に引き出し配線をさらに設けてもよい。この場合は、ＦＰＣ３９には３本の引き出し配線と配線１５の計４本が接続される。
【００４１】
このように、配線群３４の配線ピッチを拡大するために必要な配線スペースを矩形基板
の対角線方向の隅部に設け、さらに接続端子群は分割抵抗で接続することにより、基板の外形を大きくすることなく、小型化された液晶光学素子を提供できることに加えて、ＦＰＣの配線電極数を少なくすることができるため、配線群の配線幅やＦＰＣの配線電極幅の設計自由度が高まり、電気的な接続の信頼性が格段に向上する。また、ＦＰＣの全体の幅を狭くすることができるので、より小型になる効果を有する。
【００４２】
なお、本実施形態では、配線群３４を下辺３１ａ側に向かい第１接続端子群３５ａを形成するグループと右辺３１ｂ側に向かい第２接続端子群３５ｂを形成するグループとの二つのグループに分け、グループ内の配線を分割抵抗で接続したが、第１の実施形態の図１で示したように、配線群を第１の基板１１の下辺１１ａ側にのみ配置し、下辺１１ａ側でのみ分割抵抗で接続しても、同様の効果が得られる。
また、何れの実施形態においても、象限Ａ〜Ｄの４つの分割領域のうち象限Ｄ内に配線群を配置したが、象限Ａ、Ｂ、Ｃの何れであっても構わないし、画素電極の形状によっては、象限Ａと象限Ｄのように、複数の象限に配線群を配置しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の液晶光学素子は、光の波面を制御する素子として、レーザ顕微鏡、光ピックアップ装置、レーザ加工機などの光学系に用いられるほかに、小型化が要求されるあらゆる光学系に適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、２０，３０  液晶光学素子
１１、２１、３１  第１の基板
１１ａ、２１ａ、３１ａ  下辺
１２  第２の基板
１３  画素電極
１４、２４、３４  配線群
１９、２９、３９  ＦＰＣ
２１ｂ、３１ｂ  右辺
２５ａ、３５ａ  第１接続端子群
２５ｂ、３５ｂ  第２接続端子群
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  引き出し配線
３７  抵抗
【図１】
2017146582.tif 000003
【図２】
2017146582.tif 000004
【図３】
2017146582.tif 000005
【図４】
2017146582.tif 000006
【図５】
2017146582.tif 000007