JP2002072253A - 強誘電性液晶を用いた液晶光変調器とその製造方法 - Google Patents
強誘電性液晶を用いた液晶光変調器とその製造方法Info
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- JP2002072253A JP2002072253A JP2000252887A JP2000252887A JP2002072253A JP 2002072253 A JP2002072253 A JP 2002072253A JP 2000252887 A JP2000252887 A JP 2000252887A JP 2000252887 A JP2000252887 A JP 2000252887A JP 2002072253 A JP2002072253 A JP 2002072253A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強誘電性液晶と合成樹脂からなる複合体を透
明電極で挟んだ液晶光変調器において、中間調を伴うメ
モリ機能と高いコントラスト比を有する液晶光変調器を
提供する。 【解決手段】 強誘電性液晶１と３次元網目状の合成樹
脂２とからなる液晶・樹脂複合体３を透明電極４ａ，４
ｂで挟んだ液晶光変調器である。液晶・樹脂複合体３の
形成過程において、５度以上の高いプレチルト角を有す
る配向膜７ａ，７ｂを透明基板５ａ，５ｂ上に設ける。
この高プレチルト角を有する配向膜７ａ，７ｂによって
液晶の配向欠陥が抑制され、液晶配向の折れ曲がりが均
一化する。この結果、中間調を伴うメモリ機能と高いコ
ントラスト比を実現することができる。
明電極で挟んだ液晶光変調器において、中間調を伴うメ
モリ機能と高いコントラスト比を有する液晶光変調器を
提供する。 【解決手段】 強誘電性液晶１と３次元網目状の合成樹
脂２とからなる液晶・樹脂複合体３を透明電極４ａ，４
ｂで挟んだ液晶光変調器である。液晶・樹脂複合体３の
形成過程において、５度以上の高いプレチルト角を有す
る配向膜７ａ，７ｂを透明基板５ａ，５ｂ上に設ける。
この高プレチルト角を有する配向膜７ａ，７ｂによって
液晶の配向欠陥が抑制され、液晶配向の折れ曲がりが均
一化する。この結果、中間調を伴うメモリ機能と高いコ
ントラスト比を実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電性液晶を用
いて光強度を変調する液晶光変調器に関し、特に中間調
のメモリ機能と高いコントラストを備えフラットディス
プレイや投写型ディスプレイに好適な液晶光変調器とそ
の製造方法に関する。
いて光強度を変調する液晶光変調器に関し、特に中間調
のメモリ機能と高いコントラストを備えフラットディス
プレイや投写型ディスプレイに好適な液晶光変調器とそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶に電界を加えて、液晶分子の配列状
態を変化させるという液晶の電気光学効果を応用する
と、光変調器が実現できる。液晶光変調器は、他の電気
光学効果を示す光学結晶に比べて低電圧で動作し、また
比較的大きな面積のものを作ることができるため、ディ
スプレイ用の電気光学素子として、近年注目されてい
る。
態を変化させるという液晶の電気光学効果を応用する
と、光変調器が実現できる。液晶光変調器は、他の電気
光学効果を示す光学結晶に比べて低電圧で動作し、また
比較的大きな面積のものを作ることができるため、ディ
スプレイ用の電気光学素子として、近年注目されてい
る。
【０００３】このような液晶光変調器の一つとして、室
温でカイラルスメクティックＣ相を示し、自発分極を持
つ強誘電性液晶が、透明電極により挟まれた構造の素子
がある。この液晶光変調器は、液晶分子が印加電圧との
強いクーロン相互作用により駆動されるため、数十マイ
クロ秒の高速な光変調機能を持つため、動画表示をはじ
め高速動作が求められるフラットディスプレイや投写型
ディスプレイなどに応用が期待されている。
温でカイラルスメクティックＣ相を示し、自発分極を持
つ強誘電性液晶が、透明電極により挟まれた構造の素子
がある。この液晶光変調器は、液晶分子が印加電圧との
強いクーロン相互作用により駆動されるため、数十マイ
クロ秒の高速な光変調機能を持つため、動画表示をはじ
め高速動作が求められるフラットディスプレイや投写型
ディスプレイなどに応用が期待されている。
【０００４】強誘電性液晶を用いた光変調器として、こ
れまでに以下のような素子が提案されている。
れまでに以下のような素子が提案されている。
【０００５】（１）従来のよく知られた液晶光変調器で
は、２枚のガラス基板のそれぞれに透明電極が形成さ
れ、さらにその上にポリイミド樹脂の配向膜が設けられ
ている。そのようなガラス基板を貼り合わせて微小ギャ
ップを形成した後、その微小ギャップ中に強誘電性液晶
を充填すると、液晶分子は、透明電極に印加される電圧
の極性により基板の水平面内で配向変化を起こす。表面
安定型強誘電性液晶と呼ばれるこの液晶光変調器は、偏
光の光吸収軸が互いに直交する２つの偏光板に挟まれる
ため、印加電圧に応じて入力光に対する液晶の光透過率
が制御される（文献１：N. A. Clark and S. T. Lagerw
all; Appl. Phys. Lett., vol. 36, no.11, pp. 899
-901 (1980)）。
は、２枚のガラス基板のそれぞれに透明電極が形成さ
れ、さらにその上にポリイミド樹脂の配向膜が設けられ
ている。そのようなガラス基板を貼り合わせて微小ギャ
ップを形成した後、その微小ギャップ中に強誘電性液晶
を充填すると、液晶分子は、透明電極に印加される電圧
の極性により基板の水平面内で配向変化を起こす。表面
安定型強誘電性液晶と呼ばれるこの液晶光変調器は、偏
光の光吸収軸が互いに直交する２つの偏光板に挟まれる
ため、印加電圧に応じて入力光に対する液晶の光透過率
が制御される（文献１：N. A. Clark and S. T. Lagerw
all; Appl. Phys. Lett., vol. 36, no.11, pp. 899
-901 (1980)）。
【０００６】（２）従来の他の液晶光変調器は、強誘電
性液晶と合成樹脂からなる複合体が、２枚の透明電極付
き透明基板で挾着された構造の素子を有し、その素子を
２つの偏光板で挟み、透明電極に印加する電圧の極性や
強度を制御することにより、光透過率が制御される（文
献２：H. Fujikake, T. Aida, J. Yonai, H. Kikuchi,
M. Kawakita and K . Takizawa :“Rigid Formation of
Aligned Polymer Fiber Network in Ferroelectric Li
quid Crystal”，Jpn. J. Appl. Phys., vol.38, no.9
A, pp. 5212-5213 (1999.9)）。
性液晶と合成樹脂からなる複合体が、２枚の透明電極付
き透明基板で挾着された構造の素子を有し、その素子を
２つの偏光板で挟み、透明電極に印加する電圧の極性や
強度を制御することにより、光透過率が制御される（文
献２：H. Fujikake, T. Aida, J. Yonai, H. Kikuchi,
M. Kawakita and K . Takizawa :“Rigid Formation of
Aligned Polymer Fiber Network in Ferroelectric Li
quid Crystal”，Jpn. J. Appl. Phys., vol.38, no.9
A, pp. 5212-5213 (1999.9)）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の液晶光変調器は、以下に述べるような課題を抱え
ている。
従来の液晶光変調器は、以下に述べるような課題を抱え
ている。
【０００８】（１）上記文献１に開示された第１の従来
例は、単純マトリックス駆動の液晶ディスプレイパネル
に必要なメモリ機能を有するが、液晶配向の双安定的な
スイッチング挙動に基づき、表示動作が２値に限られる
ため、フルカラーディスプレイを構成できない。また、
強誘電性液晶特有の分子配向であるスメクティック層構
造が厚み方向で折れ曲がり、その屈曲方向がランダムに
なるため、微小な表示欠陥が生じて、コントラスト比が
低下する。
例は、単純マトリックス駆動の液晶ディスプレイパネル
に必要なメモリ機能を有するが、液晶配向の双安定的な
スイッチング挙動に基づき、表示動作が２値に限られる
ため、フルカラーディスプレイを構成できない。また、
強誘電性液晶特有の分子配向であるスメクティック層構
造が厚み方向で折れ曲がり、その屈曲方向がランダムに
なるため、微小な表示欠陥が生じて、コントラスト比が
低下する。
【０００９】（２）上記文献２に開示された第２の従来
例では、分散した樹脂の配向効果により、２値の微細な
液晶ドメインが生じ、その空間分布に応じて中間調表示
（面積階調）が得られるが、樹脂によりスメクティック
層構造が多様に変形するため、単純マトリックス駆動に
有用なメモリ効果が低下する。
例では、分散した樹脂の配向効果により、２値の微細な
液晶ドメインが生じ、その空間分布に応じて中間調表示
（面積階調）が得られるが、樹脂によりスメクティック
層構造が多様に変形するため、単純マトリックス駆動に
有用なメモリ効果が低下する。
【００１０】本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、中間調のメモリ機能を有する
とともに、高いコントラスト比で光変調を行うことがで
きる液晶光変調器を提供すること、およびその液晶光変
調器を製造する方法を提供することにある。
れたもので、その目的は、中間調のメモリ機能を有する
とともに、高いコントラスト比で光変調を行うことがで
きる液晶光変調器を提供すること、およびその液晶光変
調器を製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の液晶光変調器は、強誘電性液晶と３次元
網目状の合成樹脂からなる液晶・樹脂複合体と、５度以
上のプレチルト角を有する２枚の配向膜と、前記２枚の
配向膜を介して前記液晶・樹脂複合体を挟持するそれぞ
れ透明電極が付着した２枚の透明基板と、２つの前記透
明電極に両極性の直流電圧を印加する電圧源とを有し、
前記電圧源からの電圧を除去しても前記液晶・樹脂複合
体の光透過率が保持されることを特徴とする。
めに、本発明の液晶光変調器は、強誘電性液晶と３次元
網目状の合成樹脂からなる液晶・樹脂複合体と、５度以
上のプレチルト角を有する２枚の配向膜と、前記２枚の
配向膜を介して前記液晶・樹脂複合体を挟持するそれぞ
れ透明電極が付着した２枚の透明基板と、２つの前記透
明電極に両極性の直流電圧を印加する電圧源とを有し、
前記電圧源からの電圧を除去しても前記液晶・樹脂複合
体の光透過率が保持されることを特徴とする。
【００１２】ここで、前記配向膜は、摩擦処理もしくは
偏光紫外光の照射により光分解されたポリイミド樹脂ま
たはポリビニルアルコール樹脂、あるいは偏光した紫外
線照射により重合・架橋したシンナメート樹脂またはポ
リイミド樹脂、あるいは斜方蒸着されたＳｉＯx（ｘは
１以上２以下）の膜であることを特徴とすることができ
る。
偏光紫外光の照射により光分解されたポリイミド樹脂ま
たはポリビニルアルコール樹脂、あるいは偏光した紫外
線照射により重合・架橋したシンナメート樹脂またはポ
リイミド樹脂、あるいは斜方蒸着されたＳｉＯx（ｘは
１以上２以下）の膜であることを特徴とすることができ
る。
【００１３】上述の目的を達成するために、本発明の液
晶光変調器の製造方法は、前記液晶・樹脂複合体を作製
する工程で、直流もしくは交流の電圧を印加した状態
で、該液晶・樹脂複合体を構成する液晶をネマティック
相もしくはスメクティックＡ相から、カイラルスメクテ
ィックＣ相に冷却して相転移させることを特徴とする。
晶光変調器の製造方法は、前記液晶・樹脂複合体を作製
する工程で、直流もしくは交流の電圧を印加した状態
で、該液晶・樹脂複合体を構成する液晶をネマティック
相もしくはスメクティックＡ相から、カイラルスメクテ
ィックＣ相に冷却して相転移させることを特徴とする。
【００１４】（作用）本発明による液晶光変調器は、強
誘電性液晶と３次元網目状の合成樹脂からなる液晶・樹
脂複合体が、５度以上のプレチルト角を有する配向膜を
介して透明電極により挟まれるので、液晶配向の層構造
の折れ曲がりが一方向に制御されて、折れ曲がりの不連
続に基づく微細な配向欠陥が生じないため、高いコント
ラストの光変調が得られる。
誘電性液晶と３次元網目状の合成樹脂からなる液晶・樹
脂複合体が、５度以上のプレチルト角を有する配向膜を
介して透明電極により挟まれるので、液晶配向の層構造
の折れ曲がりが一方向に制御されて、折れ曲がりの不連
続に基づく微細な配向欠陥が生じないため、高いコント
ラストの光変調が得られる。
【００１５】さらに、本発明の液晶光変調器を製造する
方法は、素子の作製工程で、直流もしくは交流の電圧を
印加して液晶分子を牽引しながら、ネマティック相もし
くはスメクティックＡ相からカイラルスメクティックＣ
相に冷却して相転移させるので、液晶配向の乱れが軽減
してスメクティック層がより均一化するため、液晶分子
の双安定性が発現して、良好なメモリ性が生じる。この
場合、分散された樹脂の微細構造から液晶ドメインが形
成されるため、面積階調に基づく中間調のメモリ機能が
得られる。
方法は、素子の作製工程で、直流もしくは交流の電圧を
印加して液晶分子を牽引しながら、ネマティック相もし
くはスメクティックＡ相からカイラルスメクティックＣ
相に冷却して相転移させるので、液晶配向の乱れが軽減
してスメクティック層がより均一化するため、液晶分子
の双安定性が発現して、良好なメモリ性が生じる。この
場合、分散された樹脂の微細構造から液晶ドメインが形
成されるため、面積階調に基づく中間調のメモリ機能が
得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施形態における液晶
光変調器の構成を模式的に示す断面図である。本実施形
態の液晶光変調器では、カイラルスメクティックＣ相を
示す強誘電性液晶１の中に３次元網目状の合成樹脂２が
分散された液晶・樹脂複合体３が、それぞれ透明基板５
ａ，５ｂに付着された透明電極４ａ，４ｂに挟まれて配
設されており、透明基板５ａ，５ｂは堅い合成樹脂２を
含む液晶・樹脂複合体３によって堅固に支持される。ま
た、両透明基板５ａ，５ｂのそれぞれの外側に偏光板９
ａ、９ｂが配設されている。
光変調器の構成を模式的に示す断面図である。本実施形
態の液晶光変調器では、カイラルスメクティックＣ相を
示す強誘電性液晶１の中に３次元網目状の合成樹脂２が
分散された液晶・樹脂複合体３が、それぞれ透明基板５
ａ，５ｂに付着された透明電極４ａ，４ｂに挟まれて配
設されており、透明基板５ａ，５ｂは堅い合成樹脂２を
含む液晶・樹脂複合体３によって堅固に支持される。ま
た、両透明基板５ａ，５ｂのそれぞれの外側に偏光板９
ａ、９ｂが配設されている。
【００１８】本実施形態の場合、透明電極４ａ，４ｂの
内側に高プレチルト角を有する配向膜７ａ，７ｂを形成
しているため、液晶・樹脂複合体３内の液晶分子１の配
向方向は、透明基板５ａ，５ｂの面方向から傾斜してお
り、液晶分子１が形成する層構造（スメクティック層と
呼ばれる）は、図１で破線で示したような、特定方向に
折れ曲がった“く”の字状になっている。
内側に高プレチルト角を有する配向膜７ａ，７ｂを形成
しているため、液晶・樹脂複合体３内の液晶分子１の配
向方向は、透明基板５ａ，５ｂの面方向から傾斜してお
り、液晶分子１が形成する層構造（スメクティック層と
呼ばれる）は、図１で破線で示したような、特定方向に
折れ曲がった“く”の字状になっている。
【００１９】透明電極４ａ，４ｂはリード線６ａ，６ｂ
を介して両極性電圧を供給する電圧源８に接続されてい
る。偏光板９ａにより液晶の分子の長軸方向に偏光され
た入射光１０は、一方の透明基板５ａから入射し、液晶
・樹脂複合体３で偏光状態が制御され、出射側の偏光板
９ｂを透過した後、強度変調された出射光１１となる。
つまり、この２つの偏光板９ａ，９ｂの光透過軸は直交
関係にあり、電圧源８の電圧極性の切り替えにより、液
晶分子の配向が透明電極４ａ，４ｂ（または、透明基板
５ａ，５ｂ）の面内でスイッチするため、液晶１を含む
液晶・樹脂複合体３の複屈折が変化し、入射光１０の偏
光方向が回転して、透過光１１の強度が変調される。
を介して両極性電圧を供給する電圧源８に接続されてい
る。偏光板９ａにより液晶の分子の長軸方向に偏光され
た入射光１０は、一方の透明基板５ａから入射し、液晶
・樹脂複合体３で偏光状態が制御され、出射側の偏光板
９ｂを透過した後、強度変調された出射光１１となる。
つまり、この２つの偏光板９ａ，９ｂの光透過軸は直交
関係にあり、電圧源８の電圧極性の切り替えにより、液
晶分子の配向が透明電極４ａ，４ｂ（または、透明基板
５ａ，５ｂ）の面内でスイッチするため、液晶１を含む
液晶・樹脂複合体３の複屈折が変化し、入射光１０の偏
光方向が回転して、透過光１１の強度が変調される。
【００２０】また、本実施形態の場合、合成樹脂２の３
次元網目状の構造によって、液晶１が分断されて微小な
液晶ドメインが誘発されるため、微細なオン・オフ状態
のドメイン分布に基づく面積階調、すなわち中間調表示
を行うことが可能である。
次元網目状の構造によって、液晶１が分断されて微小な
液晶ドメインが誘発されるため、微細なオン・オフ状態
のドメイン分布に基づく面積階調、すなわち中間調表示
を行うことが可能である。
【００２１】さらに、合成樹脂２の３次元網目状の構造
で配向が安定化された液晶ドメインは、電圧除去後も分
子配向状態を保持するため、印加電圧を除去しても光透
過率が保持され、単純マトリックス駆動ディスプレイパ
ネルに有用な中間調メモリ機能が得られる。
で配向が安定化された液晶ドメインは、電圧除去後も分
子配向状態を保持するため、印加電圧を除去しても光透
過率が保持され、単純マトリックス駆動ディスプレイパ
ネルに有用な中間調メモリ機能が得られる。
【００２２】合成樹脂２の原材料としては、強誘電性液
晶１に対して溶解性が優れた液晶性モノマーが好まし
い。液晶・樹脂複合体３中の合成樹脂２の含有率は、液
晶・樹脂複合体３の機械的強度を確保するため、１０重
量％以上が望ましく、２０重量％以上であれば、基板が
堅牢に固定される。合成樹脂２の原材料である液晶性モ
ノマーの分子は、液晶とともに配向して硬化するため、
その硬化後は、合成樹脂２の液晶性の側鎖部が、液晶分
子の配向を促す役割を有する。
晶１に対して溶解性が優れた液晶性モノマーが好まし
い。液晶・樹脂複合体３中の合成樹脂２の含有率は、液
晶・樹脂複合体３の機械的強度を確保するため、１０重
量％以上が望ましく、２０重量％以上であれば、基板が
堅牢に固定される。合成樹脂２の原材料である液晶性モ
ノマーの分子は、液晶とともに配向して硬化するため、
その硬化後は、合成樹脂２の液晶性の側鎖部が、液晶分
子の配向を促す役割を有する。
【００２３】また、合成樹脂２の分散形態は、強誘電性
液晶１の配向を促進するために、延伸した３次元的網目
形状などのように、一方向に異方性化していることが望
ましく、細長い繊維形態が特に有用である。このような
異方性化した合成樹脂２は、液晶とモノマーの均質混合
液を、分子の配向状態にあるネマティック相を示す温度
で、紫外線照射によって光重合し、次いで液晶と合成樹
脂を相分離することによって形成される。このような合
成樹脂２としては、上記の紫外線照射による光硬化をは
じめ、熱硬化または反応硬化により形成されるアクリル
樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、またはそれらの共
重合体を用いることができる。
液晶１の配向を促進するために、延伸した３次元的網目
形状などのように、一方向に異方性化していることが望
ましく、細長い繊維形態が特に有用である。このような
異方性化した合成樹脂２は、液晶とモノマーの均質混合
液を、分子の配向状態にあるネマティック相を示す温度
で、紫外線照射によって光重合し、次いで液晶と合成樹
脂を相分離することによって形成される。このような合
成樹脂２としては、上記の紫外線照射による光硬化をは
じめ、熱硬化または反応硬化により形成されるアクリル
樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、またはそれらの共
重合体を用いることができる。
【００２４】混合液（液晶・樹脂複合体３）の分子配向
を一方向に定めるための配向膜7ａ、７ｂとしては、摩
擦（ラビング）処理もしくは偏光紫外光の照射による選
択的な光分解が施されたポリイミド樹脂、ポリビニルア
ルコール樹脂、斜方蒸着されたＳｉＯx（ｘは１以上２
以下）などが好ましい。もしくは、偏光した紫外線照射
により、一方向のモノマーを選択的に架橋・重合して異
方性化したシンナメート樹脂、ポリイミド樹脂を配向膜
7ａ、７ｂとして用いることも可能である。
を一方向に定めるための配向膜7ａ、７ｂとしては、摩
擦（ラビング）処理もしくは偏光紫外光の照射による選
択的な光分解が施されたポリイミド樹脂、ポリビニルア
ルコール樹脂、斜方蒸着されたＳｉＯx（ｘは１以上２
以下）などが好ましい。もしくは、偏光した紫外線照射
により、一方向のモノマーを選択的に架橋・重合して異
方性化したシンナメート樹脂、ポリイミド樹脂を配向膜
7ａ、７ｂとして用いることも可能である。
【００２５】通常、フラットディスプレイに広く用いら
れているツイストネマティック液晶素子では、２度程度
のプレチルト角のポリイミド配向膜が用いられるが、本
実施形態の液晶・樹脂複合体３では、２つの透明基板５
ａ，５ｂ上に設けられた配向膜のラビング方向を同一
（平行）とし、５度以上のプレチルト角を有する配向膜
7ａ、７ｂを設けることにより、強誘電性液晶分子１の
配向の折れ曲がりを一方向に揃えることが可能である。
それによって、本実施形態では、従来の表面安定化強誘
電性液晶において、配向の折れ曲がりの不連続により生
じていた微細な配向欠陥（ジグザグ欠陥）が抑制され、
高コントラストな光変調特性を得ることができる。ま
た、この場合の液晶配向の安定化は、高プレチルトを有
する配向膜7ａ、７ｂにより形成される樹脂形態が変化
した結果として得られるものである。
れているツイストネマティック液晶素子では、２度程度
のプレチルト角のポリイミド配向膜が用いられるが、本
実施形態の液晶・樹脂複合体３では、２つの透明基板５
ａ，５ｂ上に設けられた配向膜のラビング方向を同一
（平行）とし、５度以上のプレチルト角を有する配向膜
7ａ、７ｂを設けることにより、強誘電性液晶分子１の
配向の折れ曲がりを一方向に揃えることが可能である。
それによって、本実施形態では、従来の表面安定化強誘
電性液晶において、配向の折れ曲がりの不連続により生
じていた微細な配向欠陥（ジグザグ欠陥）が抑制され、
高コントラストな光変調特性を得ることができる。ま
た、この場合の液晶配向の安定化は、高プレチルトを有
する配向膜7ａ、７ｂにより形成される樹脂形態が変化
した結果として得られるものである。
【００２６】液晶・樹脂複合体３は、自己支持性を持っ
ているため、従来のように堅い基板を用いてギャップを
構成し、そのギャップ中に液晶を充填することによって
液晶の膜厚を保つ必要がなく、簡便な塗布工程により、
透明基板５ａ，５ｂ上に所望の膜厚の複合体層を形成す
ることができる。
ているため、従来のように堅い基板を用いてギャップを
構成し、そのギャップ中に液晶を充填することによって
液晶の膜厚を保つ必要がなく、簡便な塗布工程により、
透明基板５ａ，５ｂ上に所望の膜厚の複合体層を形成す
ることができる。
【００２７】図１の本実施形態の液晶光変調器の具体的
な作製工程は以下の通りである。
な作製工程は以下の通りである。
【００２８】まず、それぞれの表面に透明電極４ａ，４
ｂと配向膜７ａ，７ｂを形成した２枚の透明基板５ａ，
５ｂを用意して、少なくとも一方の透明基板の透明電極
上に加熱した液晶とモノマーの混合液（ネマティック
相）を塗布して、２枚の透明基板５ａ，５ｂを配向膜７
ａ，７ｂを内側にして貼り合わせる。
ｂと配向膜７ａ，７ｂを形成した２枚の透明基板５ａ，
５ｂを用意して、少なくとも一方の透明基板の透明電極
上に加熱した液晶とモノマーの混合液（ネマティック
相）を塗布して、２枚の透明基板５ａ，５ｂを配向膜７
ａ，７ｂを内側にして貼り合わせる。
【００２９】次に、その張り合わせたその素子に対し
て、紫外光照射に伴う光重合などの処置により、モノマ
ーを硬化して液晶内に樹脂２を析出させる。この時、液
晶１はネマティック相もしくはスメクティックＡ相であ
る。
て、紫外光照射に伴う光重合などの処置により、モノマ
ーを硬化して液晶内に樹脂２を析出させる。この時、液
晶１はネマティック相もしくはスメクティックＡ相であ
る。
【００３０】最後に、それらの相からカイラルスメクテ
ィックＣ相に冷却して相転移させる。この時、透明電極
４ａ，４ｂに直流もしくは交流の電圧を印加しながら冷
却してもよく、その場合、液晶分子１の配向秩序性がさ
らに向上し、分散した樹脂２の配向効果によるスメクテ
ィック層の変形が軽減されるため、より高いコントラス
ト比と安定なメモリ機能を得ることが可能となる。
ィックＣ相に冷却して相転移させる。この時、透明電極
４ａ，４ｂに直流もしくは交流の電圧を印加しながら冷
却してもよく、その場合、液晶分子１の配向秩序性がさ
らに向上し、分散した樹脂２の配向効果によるスメクテ
ィック層の変形が軽減されるため、より高いコントラス
ト比と安定なメモリ機能を得ることが可能となる。
【００３１】透明基板５ａ，５ｂとしては、液晶・樹脂
複合体３が透明基板５ａ，５ｂを支持する構造となるた
め、柔軟なプラスティックフィルムや、厚みが０．６ｍ
ｍ以下の薄いガラス板を用いることができる。特に、プ
ラスティックフィルム基板５ａ，５ｂと自己支持性の液
晶・樹脂複合体３を一体化することにより、軽量で折り
曲げが可能な柔軟な光変調器を実現することができる。
複合体３が透明基板５ａ，５ｂを支持する構造となるた
め、柔軟なプラスティックフィルムや、厚みが０．６ｍ
ｍ以下の薄いガラス板を用いることができる。特に、プ
ラスティックフィルム基板５ａ，５ｂと自己支持性の液
晶・樹脂複合体３を一体化することにより、軽量で折り
曲げが可能な柔軟な光変調器を実現することができる。
【００３２】透明電極４ａ，４ｂとしては、錫をドープ
した酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎ 2Ｏ3：Ｓｎ）などが
好適である。透明電極４ａ，４ｂ間の短絡を避けるため
に透明な有機物や無機酸化物（例えばＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2）などの絶縁層を配向膜７ａ，７ｂと透明電極４
ａ，４ｂの間に設けることも可能である。
した酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎ 2Ｏ3：Ｓｎ）などが
好適である。透明電極４ａ，４ｂ間の短絡を避けるため
に透明な有機物や無機酸化物（例えばＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2）などの絶縁層を配向膜７ａ，７ｂと透明電極４
ａ，４ｂの間に設けることも可能である。
【００３３】強誘電性液晶１の材料としては、入射光１
０の偏光状態を大きく制御できるように、液晶の屈折率
異方性Δｎ（Δｎ＝異常光屈折率ｎｅ−常光屈折率ｎ
ｏ）が大きい方が好ましい。そのため、屈折率異方性の
大きなシッフ塩基系強誘電性液晶、アゾ系強誘電性液
晶、アゾキシ系強誘電性液晶、ビフェニル系強誘電性液
晶、エステル系強誘電性液晶、もしくはフェニルピリミ
ジン系強誘電性液晶などが強誘電性液晶１の材料として
適している。また、強誘電性液晶１の材料として自発分
極が大きな強誘電性液晶材料を用いることにより、高速
応答と低電圧駆動が可能となる。
０の偏光状態を大きく制御できるように、液晶の屈折率
異方性Δｎ（Δｎ＝異常光屈折率ｎｅ−常光屈折率ｎ
ｏ）が大きい方が好ましい。そのため、屈折率異方性の
大きなシッフ塩基系強誘電性液晶、アゾ系強誘電性液
晶、アゾキシ系強誘電性液晶、ビフェニル系強誘電性液
晶、エステル系強誘電性液晶、もしくはフェニルピリミ
ジン系強誘電性液晶などが強誘電性液晶１の材料として
適している。また、強誘電性液晶１の材料として自発分
極が大きな強誘電性液晶材料を用いることにより、高速
応答と低電圧駆動が可能となる。
【００３４】
【実施例】次に、本発明の実施の一例とその実施結果に
ついて詳述する。
ついて詳述する。
【００３５】一例として、強誘電性液晶１としてチッソ
（株）製の強誘電性液晶組成物（屈折率異方性Δｎ＝
０．１５）を使用し、合成樹脂２の材料として、紫外線
硬化性のアクリル性モノマー（大日本インキ（株）製の
ＵＣＬ−００１）を用いて作製した液晶光変調器につい
て述べる。
（株）製の強誘電性液晶組成物（屈折率異方性Δｎ＝
０．１５）を使用し、合成樹脂２の材料として、紫外線
硬化性のアクリル性モノマー（大日本インキ（株）製の
ＵＣＬ−００１）を用いて作製した液晶光変調器につい
て述べる。
【００３６】その作製方法は以下の通りである。
【００３７】まず、２枚のガラス基板５ａ，５ｂに、そ
れぞれ、厚み７２ｎｍのＩｎ2Ｏ3：Ｓｎを蒸着して透明
電極４ａ，４ｂを形成し、さらに透明電極４ａ，４ｂ上
にスピンコート法によって、５度以上のプレチルト角を
有するポリイミド樹脂（ＪＳＲ（株）製のＪＡＬＳ−２
４８−Ｒ４）を塗布して、厚み５０ｎｍの配向膜７ａ，
７ｂを形成した。
れぞれ、厚み７２ｎｍのＩｎ2Ｏ3：Ｓｎを蒸着して透明
電極４ａ，４ｂを形成し、さらに透明電極４ａ，４ｂ上
にスピンコート法によって、５度以上のプレチルト角を
有するポリイミド樹脂（ＪＳＲ（株）製のＪＡＬＳ−２
４８−Ｒ４）を塗布して、厚み５０ｎｍの配向膜７ａ，
７ｂを形成した。
【００３８】この配向膜７ａ，７ｂを微細なレーヨンブ
ラシで一方向に摩擦（ラビング）した。
ラシで一方向に摩擦（ラビング）した。
【００３９】この２枚の配向膜付きの基板５ａ，５ｂの
うち一方の基板の配向膜上に１００℃で加熱・溶解した
前述の強誘電性液晶とモノマーの混合液（モノマー濃度
２０重量％、２μｍ径の球状スペーサを分散）を塗布し
た。
うち一方の基板の配向膜上に１００℃で加熱・溶解した
前述の強誘電性液晶とモノマーの混合液（モノマー濃度
２０重量％、２μｍ径の球状スペーサを分散）を塗布し
た。
【００４０】次いで、他方の基板を、その配向膜が上記
塗布された混合液と密着するように重ね（２枚の基板に
おける配向膜の摩擦方向は平行）、６５℃に加熱しなが
ら４０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線（中心波長３６５ｎｍ）を
照射した。
塗布された混合液と密着するように重ね（２枚の基板に
おける配向膜の摩擦方向は平行）、６５℃に加熱しなが
ら４０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線（中心波長３６５ｎｍ）を
照射した。
【００４１】その後、２つの透明電極４ａ，４ｂ間に、
１０ｋＨｚの交流矩形波の電圧（２０Ｖｒｍｓ）を印加
しながら室温まで冷却した。
１０ｋＨｚの交流矩形波の電圧（２０Ｖｒｍｓ）を印加
しながら室温まで冷却した。
【００４２】この試作した２μｍ厚の液晶・樹脂複合体
３は、低プレチルト角の配向膜（ＪＳＲ（株）製のＡＬ
−１２５４）を用いた素子との比較から、分散される樹
脂形態が少なからず変化することが認められた。さら
に、偏光顕微鏡を用いた複合体の観察により、ジグザグ
欠陥が見られず、均一な液晶の配向組織を有しているこ
とが確認された。
３は、低プレチルト角の配向膜（ＪＳＲ（株）製のＡＬ
−１２５４）を用いた素子との比較から、分散される樹
脂形態が少なからず変化することが認められた。さら
に、偏光顕微鏡を用いた複合体の観察により、ジグザグ
欠陥が見られず、均一な液晶の配向組織を有しているこ
とが確認された。
【００４３】また、正負の直流電圧（１０Ｖ）を試作し
た本素子に印加した場合のコントラスト比は、１００：
１以上であった。さらに、透明電極４ａ，４ｂに数Ｖの
電圧パルスを印加し、電圧除去後の光透過率を測定した
結果、電圧パルスの強度に応じて、透過光の強度が保持
される中間調のメモリ機能が得られた。
た本素子に印加した場合のコントラスト比は、１００：
１以上であった。さらに、透明電極４ａ，４ｂに数Ｖの
電圧パルスを印加し、電圧除去後の光透過率を測定した
結果、電圧パルスの強度に応じて、透過光の強度が保持
される中間調のメモリ機能が得られた。
【００４４】なお、プレチルト角が３°の配向膜（ＪＳ
Ｒ（株）製のＡＬ−１２５４）では、メモリ機能が得ら
れないことが上記実験結果から判明しており、５°以上
のプレチルト角でのみ本発明の目的が達成されることが
確かめられた。
Ｒ（株）製のＡＬ−１２５４）では、メモリ機能が得ら
れないことが上記実験結果から判明しており、５°以上
のプレチルト角でのみ本発明の目的が達成されることが
確かめられた。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶・樹脂複合体の形成過程において、基板に高プレチ
ルト角を有する配向膜を用いて、液晶配向の折れ曲がり
を均一化するようにしたので、配向欠陥が発生せず、中
間調のメモリ機能と高いコントラストを有する液晶光変
調器を提供することができる。
液晶・樹脂複合体の形成過程において、基板に高プレチ
ルト角を有する配向膜を用いて、液晶配向の折れ曲がり
を均一化するようにしたので、配向欠陥が発生せず、中
間調のメモリ機能と高いコントラストを有する液晶光変
調器を提供することができる。
【００４６】従って、本発明の液晶光変調器は、中間調
のメモリ機能と高いコントラストが求められるフラット
パネルディスプレイや投写型ディスプレイ用の電気光学
素子として好適である。
のメモリ機能と高いコントラストが求められるフラット
パネルディスプレイや投写型ディスプレイ用の電気光学
素子として好適である。
【図１】本発明の一実施形態における液晶光変調器の構
成を示す模式的断面図である。
成を示す模式的断面図である。
１ 強誘電性液晶 ２ 合成樹脂 ３ 液晶・樹脂複合体 ４ａ，４ｂ 透明電極 ５ａ，５ｂ 透明基板 ６ａ，６ｂ リード線 ７ａ，７ｂ 配向膜 ８ 電圧源 ９ａ，９ｂ 偏光板 １０ 入射光 １１ 出射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1337 ５２５ Ｇ０２Ｆ 1/137 ５１０ (72)発明者 土屋 譲 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H088 EA12 GA02 GA04 GA10 HA03 HA07 JA17 KA06 MA02 MA13 MA18 2H089 HA04 QA15 QA16 RA13 SA03 TA04 TA08 UA05 2H090 HB03Y HB04Y HB08Y HB13Y HD14 KA11 KA14 LA04 MA11 MB01 MB06 MB14
Claims (3)
- 【請求項１】 強誘電性液晶と３次元網目状の合成樹脂
からなる液晶・樹脂複合体と、 ５度以上のプレチルト角を有する２枚の配向膜と、 前記２枚の配向膜を介して前記液晶・樹脂複合体を挟持
するそれぞれ透明電極が付着した２枚の透明基板と、 ２つの前記透明電極に両極性の直流電圧を印加する電圧
源とを有し、 前記電圧源からの電圧を除去しても前記液晶・樹脂複合
体の光透過率が保持されることを特徴とする液晶光変調
器。 - 【請求項２】 前記配向膜は、摩擦処理もしくは偏光紫
外光の照射により光分解されたポリイミド樹脂またはポ
リビニルアルコール樹脂、あるいは偏光した紫外線照射
により重合・架橋したシンナメート樹脂またはポリイミ
ド樹脂、あるいは斜方蒸着されたＳｉＯx（ｘは１以上
２以下）の膜であることを特徴とする請求項１に記載の
液晶光変調器。 - 【請求項３】 請求項１、２に記載の液晶光変調器の製
造方法において、 前記液晶・樹脂複合体を作製する工程で、直流もしくは
交流の電圧を印加した状態で、該液晶・樹脂複合体を構
成する液晶をネマティック相もしくはスメクティックＡ
相から、カイラルスメクティックＣ相に冷却して相転移
させることを特徴とする液晶光変調器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000252887A JP4252202B2 (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | 強誘電性液晶を用いた液晶光変調器とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000252887A JP4252202B2 (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | 強誘電性液晶を用いた液晶光変調器とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002072253A true JP2002072253A (ja) | 2002-03-12 |
| JP4252202B2 JP4252202B2 (ja) | 2009-04-08 |
Family
ID=18742064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000252887A Expired - Fee Related JP4252202B2 (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | 強誘電性液晶を用いた液晶光変調器とその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4252202B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007240578A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 液晶光変調素子およびその製造方法 |
| JP2012515361A (ja) * | 2009-01-13 | 2012-07-05 | アンスティテュ・テレコム／テレコム・ブルターニュ | 液晶に基づく、該液晶のスイッチングノイズを減衰させる光シャッタリング装置、対応する視覚ゴーグル及び表示装置 |
-
2000
- 2000-08-23 JP JP2000252887A patent/JP4252202B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2012515361A (ja) * | 2009-01-13 | 2012-07-05 | アンスティテュ・テレコム／テレコム・ブルターニュ | 液晶に基づく、該液晶のスイッチングノイズを減衰させる光シャッタリング装置、対応する視覚ゴーグル及び表示装置 |
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|---|---|
| JP4252202B2 (ja) | 2009-04-08 |
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