特許 7356899 液晶光偏向素子及び液晶光偏向素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-27

(45)【発行日】2023-10-05

(54)【発明の名称】液晶光偏向素子及び液晶光偏向素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13 20060101AFI20230928BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13 505

G02F1/1343

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019236025

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021105648

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】303018827

【氏名又は名称】Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520272868

【氏名又は名称】武漢天馬微電子有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100183955

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 悟郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100180334

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 洋美

(74)【代理人】

【識別番号】100177149

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 浩義

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136342

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 成美

(72)【発明者】

【氏名】慶長 幸恵

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 仁

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲史

【審査官】磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３２３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１７９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６２１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１６０３８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極を有する第１基板と、
第２電極を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持される液晶と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方の上に、高抵抗層が設けられ、
前記高抵抗層が、金属酸化物から形成された第１バリア層、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第２バリア層の順に覆われ、
前記高抵抗層の表面が、前記第１バリア層により、前記第１バリア層から露出しない状態に覆われている、
液晶光偏向素子。

【請求項2】

前記第２バリア層と前記高抵抗層が接しない、
請求項１に記載の液晶光偏向素子。

【請求項3】

前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方が、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第３バリア層の上に、設けられている、
請求項１又は２に記載の液晶光偏向素子。

【請求項4】

前記第１バリア層が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちの少なくとも１つから形成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶光偏向素子。

【請求項5】

前記第２バリア層が、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、炭化窒化ケイ素、炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから形成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶光偏向素子。

【請求項6】

第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とに挟持される液晶とを備え、前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方の上に高抵抗層が設けられ、前記高抵抗層が、第１バリア層、第２バリア層の順に覆われている液晶光偏向素子の製造方法であって、
前記第１バリア層を、金属酸化物から、前記高抵抗層の表面が露出しない状態に前記高抵抗層を覆って形成する工程と、
前記第２バリア層を、前記第１バリア層の上に、金属窒化物又は金属炭化物から形成する工程と、を含む、
液晶光偏向素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液晶光偏向素子及び液晶光偏向素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶の配向の変化により光の偏向効果を生じ、レンズ、プリズム等として作用する液晶光偏向素子が知られている。例えば、特許文献１は、第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極と、第１の基板と第２の電極との間に収納された液晶層とを備える、低電圧駆動液晶レンズを開示している。特許文献１の低電圧駆動液晶レンズでは、電圧が第１の電極と第２の電極との間に加えられることにより、液晶層の配向が変化する。その結果、光の偏向効果が低電圧駆動液晶レンズに生じ、低電圧駆動液晶レンズは凸レンズ又は凹レンズとして光に作用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１７７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、第２の電極と液晶層との間に配置された透明絶縁層の液晶層に面する側に高抵抗層を配置することにより、液晶レンズの駆動電圧を低下させている。特許文献１の低電圧駆動液晶レンズでは、高抵抗層が酸化亜鉛、酸化チタン等から形成されているので、高抵抗層が水分、熱等により劣化して、光の偏向効果（すなわち焦点距離）が経時変化するおそれがある。

【0005】

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、光の偏向効果の経時変化を抑制できる液晶光偏向素子及び液晶光偏向素子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】

【0006】

上記目的を達成するため、第１観点に係る液晶光偏向素子は、
第１電極を有する第１基板と、
第２電極を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持される液晶と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方の上に、高抵抗層が設けられ、
前記高抵抗層が、金属酸化物から形成された第１バリア層、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第２バリア層の順に覆われ、
前記高抵抗層の表面が、前記第１バリア層により、前記第１バリア層から露出しない状態に覆われている。

【0007】

第２観点に係る液晶光偏向素子の製造方法は、
第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とに挟持される液晶とを備え、前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一方の上に高抵抗層が設けられ、前記高抵抗層が、第１バリア層、第２バリア層の順に覆われている液晶光偏向素子の製造方法であって、
前記第１バリア層を、金属酸化物から、前記高抵抗層の表面が露出しない状態に前記高抵抗層を覆って形成する工程と、
前記第２バリア層を、前記第１バリア層の上に、金属窒化物又は金属炭化物から形成する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

高抵抗層が、金属酸化物から形成された第１バリア層、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第２バリア層の順に覆われているので、光の偏向効果の経時変化を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係る液晶光偏向素子の断面を示す模式図である。

【図2】実施形態１に係る第２基板を示す上面図である。

【図3】実施形態１に係る液晶光偏向素子の動作を説明するための模式図である。

【図4】実施形態１に係る液晶光偏向素子の製造方法を示すフローチャートである。

【図5】実施形態２に係る液晶光偏向素子の断面を示す模式図である。

【図6】実施形態２に係る第２基板を示す上面図である。

【図7】実施形態２に係る液晶光偏向素子の動作を説明するための模式図である。

【図8】変形例に係る液晶光偏向素子の断面を示す模式図である。

【図9】変形例に係る第２基板の第２電極を示す図である。

【図10】変形例に係る第１基板の第１電極を示す図である。

【図11】変形例に係る高抵抗層を示す断面図である。

【図12】変形例に係る第１バリア層と第２バリア層を示す断面図である。

【図13】変形例に係る第３バリア層を示す断面図である。

【図14】実施例に係る液晶光偏向素子の断面を示す模式図である。

【図15】実施例と比較例に係る高抵抗層のシート抵抗の評価結果を示す図である。

【図16】実施例１に係る焦点距離の評価結果を示す図である。

【図17】実施例２に係る焦点距離の評価結果を示す図である。

【図18】比較例に係る焦点距離の評価結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に係る液晶光偏向素子について、図面を参照して説明する。

【0011】

＜実施形態１＞
図１～図４を参照して、本実施形態に係る液晶光偏向素子１００を説明する。液晶光偏向素子１００は、図１に示すように、第１基板１０と第２基板２０と液晶３０とを備える。第１基板１０は第１電極１２と配向膜１５とを有する。第２基板２０は、第２電極２２、２４と、絶縁層２６と、高抵抗層４０と、第１バリア層５０と、第２バリア層６０と、配向膜６５とを有する。高抵抗層４０は、第２電極２２、２４の上に設けられている。また、高抵抗層４０は、第１バリア層５０、第２バリア層６０の順に覆われている。本実施形態の液晶光偏向素子１００は、液晶３０の配向の変化により、光の偏向効果が生じ、レンチキュラーレンズとして光に作用する。本実施形態の液晶光偏向素子１００は、例えば、液晶表示パネルに装着されて表示画像を平面画像と立体画像に切り替える、レンチキュラーレンズアレイとして使用される。
なお、理解を容易にするため、本明細書では、図１における液晶光偏向素子１００の右方向（紙面の右方向）を＋Ｘ方向、上方向（紙面の上方向）を＋Ｚ方向、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向に垂直な方向（紙面の手前方向）を＋Ｙ方向として説明する。

【0012】

第１基板１０は透光性を有する。本実施形態では、第１基板１０は可視光を透過する。第１基板１０は、例えば平板状のガラス基板である。第１基板１０と第２基板２０は、シール材７０により貼り合わされ、液晶３０を挟持する。第１基板１０は第１電極１２と配向膜１５とを有する。

【0013】

第１基板１０の第１電極１２は、第１基板１０の第１主面１０ａに、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）から矩形状に形成される。第１電極１２は、後述する、第２電極２２の櫛歯部２２ａと第２電極２４の櫛歯部２４ａとに対向する。第１電極１２は、図示しない制御部に接続されている。

【0014】

第１基板１０の配向膜１５は、第１主面１０ａと第１電極１２の上に設けられる。配向膜１５は液晶３０をＸ方向に配向させる。配向膜１５は、例えば、ラビング処理を施されたポリイミド配向膜である。

【0015】

第２基板２０は、第１基板１０と同様に、透光性を有する。第２基板２０は、例えば、平板状のガラス基板であり、可視光を透過する。第２基板２０と第１基板１０は、シール材７０により貼り合わされ、液晶３０を挟持する。第２基板２０は、２つの第２電極２２、２４と、絶縁層２６と、高抵抗層４０と、第１バリア層５０と、第２バリア層６０と、配向膜６５とを有する。なお、絶縁層２６と高抵抗層４０と第１バリア層５０と第２バリア層６０は、可視光を透過する。

【0016】

第２基板２０の第２電極２２と第２電極２４は、ＩＴＯから、第２基板２０の第１主面２０ａの上に、櫛歯状に形成される。第２電極２２と第２電極２４は、図２に示すように、それぞれ、櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａを有している。櫛歯部２２ａは＋Ｙ方向に延び、櫛歯部２４ａは－Ｙ方向に延びる。櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａは、Ｘ方向に沿って交互に、互いに平行に配置される。
第２電極２２、２４は、図１、２に示すように、絶縁層２６に覆われる。第２電極２２、２４は、第１電極１２と同様に、制御部に接続されている。

【0017】

第２基板２０の絶縁層２６は、図１に示すように、第２電極２２、２４を覆う。絶縁層２６は、第２電極２２、２４と高抵抗層４０とを絶縁する。絶縁層２６は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ_Ｘ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等から形成される。絶縁層２６は、例えば酸化ケイ素膜である。絶縁層２６の厚さは、例えば５０ｎｍ～１０００ｎｍである。

【0018】

第２基板２０の高抵抗層４０は、絶縁層２６を介して、第２電極２２、２４の上に設けられる。高抵抗層４０は、第１バリア層５０、第２バリア層６０の順に覆われる。高抵抗層４０は、例えば、シート抵抗で１×１０^６Ω／ｓｑ～１×１０^１４Ω／ｓｑの抵抗値を有している。高抵抗層４０は、ＡＺＯ（Ａｌドープ酸化亜鉛）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫（ＩｎＳｎ）酸化物、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から形成される。高抵抗層４０は、例えばＡＺＯ膜である。高抵抗層４０の厚さは、例えば２０ｎｍ～５００ｎｍである。

【0019】

第２基板２０の第１バリア層５０は高抵抗層４０を覆う。第１バリア層５０は、図１に示すように、高抵抗層４０の上面（＋Ｚ側の面）だけでなく側面まで覆うことが好ましい。また、第１バリア層５０は、高抵抗層４０の表面が第１バリア層５０から露出しない状態に覆うことが好ましい。第１バリア層５０は、後述するように、第２バリア層６０を形成する場合に高抵抗層４０を保護する。

【0020】

第１バリア層５０は、金属酸化物から形成される。金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_Ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_Ｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯ_Ｘ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、これらの混合物等が挙げられる。第１バリア層５０は、例えば酸化ケイ素膜である。第１バリア層５０の厚さは、例えば１０ｎｍ～５００ｎｍである。

【0021】

第２基板２０の第２バリア層６０は、第１バリア層５０と高抵抗層４０とを覆う。第２バリア層６０は、図１に示すように、第１バリア層５０の上面（＋Ｚ側の面）だけでなく側面まで覆うことが好ましい。また、第２バリア層６０と高抵抗層４０は、接しないことが好ましい。第２バリア層６０は、金属窒化物又は金属炭化物から形成される。金属窒化物又は金属炭化物としては、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素（ＳｉＯＮ）、炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、これらの混合物等が挙げられる。第２バリア層６０は、例えば窒化ケイ素膜である。第２バリア層６０の厚さは、例えば５０ｎｍ～５００ｎｍである。

【0022】

第２バリア層６０は、水分に対するバリア性が高い金属窒化物又は金属炭化物から形成されているので、水分から高抵抗層４０を保護して、高抵抗層４０の劣化を抑制できる。高抵抗層４０の劣化を抑制することにより、液晶光偏向素子１００の光の偏向効果（焦点距離）の経時変化を抑制できる。金属窒化物又は金属炭化物から形成される第２バリア層６０を高抵抗層４０の上に直接形成すると、第２バリア層６０の形成において生じる分解物（例えば、水素ガス）により高抵抗層４０の抵抗値が変化するおそれがある。本実施形態では、第１バリア層５０が高抵抗層４０を覆っているので、第２バリア層６０の成膜過程における高抵抗層４０の抵抗値の変化を抑制できる。さらに、液晶光偏向素子１００の製造における歩留まりを向上できる。

【0023】

第２基板２０の配向膜６５は、第２バリア層６０の上に設けられる。配向膜６５は、第１基板１０の配向膜１５と同様に、液晶３０をＸ方向に配向させる。配向膜６５は、例えば、ラビング処理を施されたポリイミド配向膜である。

【0024】

液晶３０は第１基板１０と第２基板２０に挟持される。液晶３０は、例えばポジ型のネマチック液晶である。液晶３０は、配向膜１５と配向膜６５により、Ｘ方向に配向されている。

【0025】

ここで、液晶光偏向素子１００の動作について説明する。
例えば、制御部によって、第１基板１０の第１電極１２と、第２基板２０の第２電極２２、２４の電位を同電位（例えば、接地電位）とすると、電圧が液晶３０に印加されないので、液晶３０はＸ方向の配向を維持する。液晶３０がＸ方向の配向を維持した状態では、偏向効果が生じないため、液晶光偏向素子１００はレンズとして作用しない。

【0026】

一方、第１基板１０の第１電極１２と第２基板の第２電極２２との間に印加する電圧と、第１基板１０の第１電極１２と第２基板の第２電極２４との間に印加する電圧とを個別に制御することにより、二次曲線形状の電位が第１基板１０と第２基板２０との間に形成される。液晶３０の分子Ｍは、形成された二次曲線形状の電位により、図３に示すように配向する。この液晶３０の配向の変化より、二次曲線形状の電位に沿った屈折率分布が液晶光偏向素子１００に生じて、偏向効果が液晶光偏向素子１００に生じる。そして、液晶光偏向素子１００はレンズとして光に作用する。

【0027】

次に、図４を参照して、液晶光偏向素子１００の製造方法を説明する。図４は、液晶光偏向素子１００の製造方法を示すフローチャートである。液晶光偏向素子１００の製造方法は、第１基板１０と第２基板２０とを準備する工程（ステップＳ１０）と、絶縁層２６を形成する工程（ステップＳ２０）と、高抵抗層４０を形成する工程（ステップＳ３０）と、第１バリア層５０を金属酸化物から形成する工程（ステップＳ４０）と、第２バリア層６０を金属窒化物又は金属炭化物から形成する工程（ステップＳ５０）と、を含む。液晶光偏向素子１００の製造方法は、さらに、配向膜１５と配向膜６５を形成する工程（ステップＳ６０）と、第１基板１０と第２基板２０とを貼り合わせ、液晶３０を注入する工程（ステップＳ７０）と、を含む。

【0028】

ステップＳ１０では、第１電極１２を形成された第１基板１０と、第２電極２２、２４を形成された第２基板２０とを準備する。第１電極１２と第２電極２２、２４は、例えば、ＩＴＯからスパッタ法により形成される。

【0029】

ステップＳ２０では、絶縁層２６を第２基板２０の第２電極２２、２４の上に形成する。絶縁層２６は、例えば、酸化ケイ素からスパッタ法により形成される。

【0030】

ステップＳ３０では、高抵抗層４０を絶縁層２６の上に形成する。これにより、高抵抗層４０は、絶縁層２６を介して、第２電極２２、２４の上に設けられる。高抵抗層４０は、例えば、ＡＺＯからスパッタ法により形成される。

【0031】

ステップＳ４０では、第１バリア層５０を、高抵抗層４０の表面が露出しない状態に高抵抗層４０を覆って形成する。第１バリア層５０は金属酸化物から形成される。第１バリア層５０は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐａｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成される酸化ケイ素膜である。本実施形態では、第１バリア層５０が高抵抗層４０を覆うので、第２バリア層６０の形成（ステップＳ５０）において生じる分解物（例えば、水素ガス）から高抵抗層４０を保護して、高抵抗層４０の抵抗値の変化を抑制できる。したがって、液晶光偏向素子１００の製造における歩留まりを向上できる。

【0032】

ステップＳ５０では、第２バリア層６０を、第１バリア層５０の上に形成する。これにより、高抵抗層４０は、第１バリア層、第２バリア層の順に覆われる。第２バリア層６０は金属窒化物又は金属炭化物から形成される。第２バリア層６０は、例えば、ＣＶＤにより形成される窒化ケイ素膜である。本実施形態では、第２バリア層６０が高抵抗層４０を覆うので、水分から高抵抗層４０を保護し、高抵抗層４０の劣化を抑制できる。さらに、液晶光偏向素子１００の光の偏向効果（焦点距離）の経時変化を抑制できる。

【0033】

ステップＳ６０では、配向膜１５を第１基板１０の第１電極１２の上に形成し、配向膜６５を第２バリア層６０の上に形成する。ステップＳ６０では、まず、ポリイミド材料を第１電極１２又は第２バリア層６０の上に塗布した後、塗布されたポリイミド材料を焼成して、ポリイミド薄膜を形成する。そして、ポリイミド薄膜をラビング処理することにより、配向膜１５、６５を形成する。

【0034】

ステップＳ７０では、第１基板１０と第２基板２０とを、図示しないスペーサを介して、シール材７０により貼り合わせる。そして、第１基板１０と第２基板２０との間に、液晶３０を注入する。以上により、液晶光偏向素子１００を製造できる。

【0035】

以上のように、水分に対して高いバリア性を有する第２バリア層６０が、水分から高抵抗層４０を保護するので、高抵抗層４０の劣化を抑制でき、液晶光偏向素子１００の光の偏向効果（焦点距離）の経時変化を抑制できる。また、第１バリア層５０が高抵抗層４０を覆っているので、第２バリア層６０の成膜過程における高抵抗層４０の抵抗値の変化を抑制できる。さらに、液晶光偏向素子１００の製造における歩留まりを向上できる。

【0036】

高抵抗層４０を第１バリア層５０のみで覆う場合、水分から高抵抗層４０を保護するために、第１バリア層５０の厚さを厚くしなければならない。したがって、高抵抗層４０を第１バリア層５０のみで覆うと、駆動電圧が上昇する。また、第１バリア層５０を形成するための時間が長くなる。本実施形態では、第２バリア層６０が高抵抗層４０を覆うので、第１バリア層５０の厚さを薄くできる。したがって、第１バリア層５０を形成するための時間を短縮できる。また、液晶光偏向素子１００の駆動電圧を下げることができる。さらに、第１バリア層５０と第２バリア層６０のうちの一方の比誘電率を高くすることにより、液晶光偏向素子１００の駆動電圧を容易に下げることができる。

【0037】

＜実施形態２＞
実施形態１では、液晶光偏向素子１００はレンズとして光に作用するが、液晶光偏向素子１００はプリズムとして光に作用してもよい。

【0038】

本実施形態の液晶光偏向素子１００は、液晶３０の配向の変化により、光の偏向効果が生じ、プリズムとして光に作用する。本実施形態では、第２基板２０の第２電極２２、２４と高抵抗層４０の構成が、実施形態１の第２基板２０の第２電極２２、２４と高抵抗層４０の構成と異なる。本実施形態のその他の構成は、実施形態１と同様である。ここでは、第２基板２０の第２電極２２、２４と高抵抗層４０について説明する。

【0039】

本実施形態の第２基板２０の第２電極２２、２４は、実施形態１の第２電極２２、２４と同様に、ＩＴＯから、第２基板２０の第１主面２０ａの上に櫛歯状に形成される。第２電極２２と第２電極２４は、それぞれ、＋Ｙ方向に延びる櫛歯部２２ａと－Ｙ方向に延びる櫛歯部２４ａを有している。櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａは、実施形態１の櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａと同様に、Ｘ方向に沿って交互に、互いに平行に配置される。本実施形態では、図５、図６に示すように、櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａが電極対２８を形成し、一方の電極対２８の櫛歯部２２ａと他方の電極対２８の櫛歯部２４ａとが、近接して配置される。なお、図６では、理解を容易にするために絶縁層２６を省略している。

【0040】

本実施形態では、図５、６に示すように、第２基板２０は２つの高抵抗層４０を有する。高抵抗層４０のそれぞれは、絶縁層２６を介して、１つの電極対２８（第２電極２２の櫛歯部２２ａと第２電極２４の櫛歯部２４ａ）の上に設けられている。

【0041】

次に、本実施形態の液晶光偏向素子１００の動作について説明する。
実施形態１の液晶光偏向素子１００と同様に、第１基板１０の第１電極１２と、第２基板２０の第２電極２２、２４の電位を同電位（例えば、接地電位）とすると、液晶３０はＸ方向の配向を維持する。液晶３０がＸ方向の配向を維持した状態では、偏向効果が生じないため、液晶光偏向素子１００はプリズムとして作用しない。

【0042】

一方、第１基板１０の第１電極１２と第２基板の第２電極２２との間に印加する電圧と、第１基板１０の第１電極１２と第２基板の第２電極２４との間に印加する電圧とを個別に制御することにより、１つの電極対２８の櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａの間に、電位勾配が形成される。例えば、第１電極１２を接地電位（０Ｖ）とし、第２電極２２に第１電圧を、第２電極２４に第１電圧よりも大きい第２電圧を印加する。この場合、高抵抗層４０が絶縁層２６を介して１つの電極対２８の上に設けられているので、直線的な電位勾配が１つの電極対２８の櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａの間に形成される。液晶３０の分子Ｍは、形成された直線的な電位勾配により、図７に示すように配向する。この液晶３０の配向の変化より、直線的な屈折率勾配が液晶光偏向素子１００に生じて、光の偏向効果が液晶光偏向素子１００に生じる。直線的な屈折率勾配が生じているので、本実施形態の液晶光偏向素子１００は、第１基板１０又は第２基板２０から入射する光を屈折させる。すなわち、本実施形態の液晶光偏向素子１００はプリズムとして光に作用する。

【0043】

以上のように、本実施形態の液晶光偏向素子１００は、液晶３０の配向の変化により、光の偏向効果が生じ、プリズムとして光に作用する。また、実施形態１と同様に、水分に対して高いバリア性を有する第２バリア層６０が、水分から高抵抗層４０を保護するので、高抵抗層４０の劣化を抑制でき、液晶光偏向素子１００の光の偏向効果（偏向角又は屈折角）の経時変化を抑制できる。第１バリア層５０が高抵抗層４０を覆っているので、第２バリア層６０の成膜過程における高抵抗層４０の抵抗値の変化を抑制でき、液晶光偏向素子１００の製造における歩留まりを向上できる。さらに、実施形態１と同様に、第１バリア層５０を形成するための時間を短縮でき、液晶光偏向素子１００の駆動電圧を下げることができる。

【0044】

＜変形例＞
以上、実施形態を説明したが、本開示は、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0045】

実施形態１、２では、第２基板２０の第２電極２２、２４の上に設けられた高抵抗層４０が、第１バリア層５０、第２バリア層６０の順に覆われている。高抵抗層４０は、第１基板１０の第１電極１２と第２基板２０の第２電極２２、２４うちの少なくとも一方の上に設けられ、第１バリア層５０、第２バリア層６０の順に覆われていればよい。例えば、図８に示すように、第１電極１２の上に設けられた高抵抗層４０と第２電極２２、２４の上に設けられた高抵抗層４０が、それぞれ、第１バリア層５０、第２バリア層６０の順に覆われてもよい。

【0046】

また、第１基板１０と第２基板２０に設けられる電極の形状は、任意である。例えば、実施形態１の第２基板２０は、第２電極２２、２４に代えて、図９に示す、開口７２ａを有する第２電極７２を有してもよい。この場合、液晶光偏向素子１００は、１つの凸レンズ又は凹レンズとして光に作用する。

【0047】

さらに、実施形態１の第１基板１０は、第１電極１２に代えて、図１０に示す、２つの櫛歯状の第１電極７４、７６を有してもよい。第１電極７４と第１電極７６は、それぞれ、櫛歯部７４ａと櫛歯部７６ａを有している。高抵抗層４０が第１電極７４、７６の上に設けられている。また、高抵抗層４０は、第１バリア層５０、第２バリア層６０の順に覆われている。この場合、液晶光偏向素子１００はマイクロレンズとして光に作用する。さらに、この液晶光偏向素子１００は、向きを二方向に切り換えられるレンチキュラーレンズとしても機能する。

【0048】

実施形態１の高抵抗層４０は、図１１に示すように、複数に分かれていてもよい。また、実施形態２では、１つの高抵抗層４０が、絶縁層２６を介して、２つの電極対２８の上に設けられてもよい。さらに、第１バリア層５０と第２バリア層６０は、図１２に示すように、高抵抗層４０の側面を覆わなくともよい。

【0049】

第２電極２２、２４は第２基板２０の第１主面２０ａに設けられているが、第２電極２２、２４は、図１３に示すように、第２基板２０の第１主面２０ａに設けられた第３バリア層８０の上に形成されてもよい。第３バリア層８０は、第２バリア層６０と同様に、金属窒化物又は金属炭化物から形成される。これにより、第２基板２０が水分を通しやすい基板（例えばプラスチック基板）であっても、高抵抗層４０を保護できる。

【0050】

実施形態１、２では、配向膜１５、６５は液晶３０をＸ方向に配向させているが、配向膜１５、６５が液晶３０を配向させる方向はＸ方向に限られない。実施形態１、２の配向膜１５、６５は、液晶３０をホモジニアス配向させればよい。例えば、配向膜１５、６５は液晶３０をＹ方向に配向させてもよい。

【0051】

以上、好ましい実施形態について説明したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。

【実施例】

【0052】

以下の実施例により、本開示をさらに具体的に説明するが、本開示は実施例によって限定されるものではない。

【0053】

実施例として、図１４に示す、実施形態１の液晶光偏向素子１００を作製した。作製された液晶光偏向素子１００に対して高温高湿評価を実施した。具体的には、作製された液晶光偏向素子１００を、所定時間、６０℃、湿度９０％の環境下に曝した後、高抵抗層４０のシート抵抗と液晶光偏向素子１００の焦点距離とを測定した。また、比較例として、第１バリア層５０と第２バリア層６０とを備えないことを除き、実施例と同様の構成を有する液晶光偏向素子を作製した。比較例の液晶光偏向素子についても、実施例と同様に、高温高湿評価を実施した。

【0054】

実施例の液晶光偏向素子１００と比較例の液晶光偏向素子の各部を構成する材料と厚さを、表１に示す。なお、実施例１の液晶光偏向素子１００と実施例２の液晶光偏向素子１００では、高抵抗層４０を構成するＡＺＯの組成比が異なる。比較例１の液晶光偏向素子と比較例２の液晶光偏向素子でも、高抵抗層４０を構成するＡＺＯの組成比が異なる。

【0055】

【表1】

【0056】

また、第２電極２２の櫛歯部２２ａの幅Ｄ１を１０μｍとし、第２電極２４の櫛歯部２４ａの幅Ｄ２を１１６．９μｍとし、櫛歯部２２ａと櫛歯部２４ａとの間隔Ｄ３を１０μｍとした。さらに、液晶３０の厚さＤ４を２０μｍとした。

【0057】

焦点距離は、周波数１～１５００Ｈｚで、第１電極１２と第２電極２２の櫛歯部２２ａとの間に５Ｖの電圧を、第１電極１２と第２電極２４の櫛歯部２４ａとの間に１．５Ｖの電圧を印加して、測定した。

【0058】

次に、実施例の液晶光偏向素子１００と比較例の液晶光偏向素子の評価結果を説明する。
図１５は、実施例と比較例における高抵抗層４０のシート抵抗の評価結果を示す。図１５に示されているように、実施例１、２の液晶光偏向素子１００における高抵抗層４０のシート抵抗は、６０℃、湿度９０％の環境下に２０００時間以上曝されても、変化していない。一方、比較例１、２の液晶光偏向素子における高抵抗層４０のシート抵抗は、上下に大きく変化している。したがって、高抵抗層４０を、金属酸化物から形成された第１バリア層５０、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第２バリア層６０の順に覆うことにより、高抵抗層４０の劣化を抑制できる。

【0059】

図１６は実施例１の液晶光偏向素子１００における焦点距離の評価結果を示し、図１７は実施例２の液晶光偏向素子１００における焦点距離の評価結果を示す。また、図１８は、比較例１、２の液晶光偏向素子における焦点距離の評価結果を示す。
実施例１、２の液晶光偏向素子１００では、図１６、図１７に示すように、焦点距離は、６０℃、湿度９０％の環境下に２０００時間以上曝されても、ほとんど変化していない。一方、比較例１、２の液晶光偏向素子では、図１８に示すように、焦点距離が３００μｍ以上変化している。したがって、高抵抗層４０を、金属酸化物から形成された第１バリア層５０、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第２バリア層６０の順に覆うことにより、液晶光偏向素子１００の焦点距離の経時変化、すなわち光の偏向効果の経時変化を抑制できる。なお、比較例１、２の液晶光偏向素子では、焦点距離を測定できる周波数が変化したため、図１８は同一の周波数で測定できた焦点距離を示している。

【0060】

以上のように、高抵抗層４０を、金属酸化物から形成された第１バリア層５０、金属窒化物又は金属炭化物から形成された第２バリア層６０の順に覆うことにより、高抵抗層４０の劣化を抑制して、液晶光偏向素子１００の光の偏向効果の経時変化を抑制できる。

【符号の説明】

【0061】

１０ 第１基板、１０ａ 第１主面、１２ 第１電極、１５ 配向膜、２０ 第２基板、２０ａ 第１主面、２２，２４ 第２電極、２２ａ，２４ａ 櫛歯部、２６ 絶縁層、２８ 電極対、３０ 液晶、４０ 高抵抗層、５０ 第１バリア層、６０ 第２バリア層、６５ 配向膜、７０ シール材、７２ 第２電極、７２ａ 開口、７４，７６ 第１電極、７４ａ，７６ａ 櫛歯部、８０ 第３バリア層、１００ 液晶光偏向素子、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 幅、Ｄ４ 厚さ、Ｍ 分子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】