JP2004219948A - Liquid crystal optical element and its manufacture method - Google Patents

Liquid crystal optical element and its manufacture method Download PDF

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JP2004219948A
JP2004219948A JP2003010109A JP2003010109A JP2004219948A JP 2004219948 A JP2004219948 A JP 2004219948A JP 2003010109 A JP2003010109 A JP 2003010109A JP 2003010109 A JP2003010109 A JP 2003010109A JP 2004219948 A JP2004219948 A JP 2004219948A
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Hiroshi Kikuchi
宏 菊池
Masahiro Kawakita
真宏 河北
Hiroto Sato
弘人 佐藤
Hideo Fujikake
英夫 藤掛
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal optical element having high-speed responsibility, and to provide a manufacture method thereof. <P>SOLUTION: The liquid crystal optical element 10 has a configuration in which a substrate 12a, an electrode 14a, an alignment layer 16a, a liquid crystal layer 18, an alignment layer 16b, an electrode 14b and a substrate 12b are laminated in this order, and the liquid crystal layer 18 contains structures 20a, 20b. The structure 20a has the same length L1 with the thickness T1 of the liquid crystal layer 18 and both ends of the structure 20a are fixed to a pair of the alignment layers 16a, 16b, in other words, to liquid crystal layer holding parts. The structure 20b has a length L2 shorter than the thickness T1 of the liquid crystal layer 18 and is disposed in such a manner that one end thereof is fixed to either one side of a pair of the alignment layers 16a, 16b and the other side thereof is separated from the other end. Both of the structures 20a, 20b have side surfaces formed in a planar shape or in a curved shape. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶光学素子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶光学素子は、液晶の旋光性や複屈折現象を利用して光の透過率や反射率を電気的に制御する素子である。
【0003】
このような液晶光学素子の従来例について、図1を参照して説明する。
【0004】
図1に示す液晶光学素子1は、一般的なものであり、基板2a、電極3a、配向膜4a、液晶層5、配向膜4b、電極3bおよび基板2bがこの順に積層された構成を有する。液晶層5は、ネマティック液晶や強誘電性液晶等の液晶材料で形成される。なお、参照符号6は、液晶光学素子1を駆動するための交流電源を示す。
【0005】
液晶光学素子1は、2つの電極3a、3b間に電圧を印加した状態で一方の基板2aから光を入射させると、印加電圧に応じて液晶の配向方向が変化して入力光が液晶層5内で複屈折現象を生じその位相が変化され、他方の基板2baから出射される。なお、光の入出射方向は、図1とは逆方向であってもよい。
【0006】
この出力光を利用すれば光位相変調動作を有する液晶光学素子1を得ることができる。また、液晶光学素子1の両側に偏光子および検光子を配置すれば、光強度変調動作も可能となる。また、液晶駆動用素子1を画素ごとに形成して液晶表示素子(装置)としての液晶光学素子1を得ることができる。
【0007】
このような液晶光学素子に高速応答性を付与するには、液晶材料として強誘電性液晶や反誘電性液晶を用いることが好ましいとされている。
【0008】
しかしながら、強誘電性液晶や反誘電性液晶は、一般に耐衝撃性が小さく、使用温度範囲が狭く、温度依存性が大きい等の実用面での課題が多い。
【0009】
このため、実用的な動作モードとしては、ネマティック液晶モードが用いられている。
【0010】
ところが、通常のネマティック液晶は、応答速度が遅いため、一般的な動画像表示を行うための十分なビデオレートでの光学応答特性を備えていないという問題を抱えている。
【0011】
これに対して、ネマティック液晶で最速の応答性を示す動作モードとしてπセルがある。
【0012】
しかしながら、πセルは、スプレイ配向からベンド配向に転移させる必要があり、かつその転移速度が遅く、また、転移させるには高電圧を印加するための特殊な駆動回路を設ける必要がある等の欠点をもつ。
【0013】
πセルのこれらの欠点を解消することを目的として、液晶材料としてスプレイを表す弾性定数K11およびベンドを表す弾性定数K33の比率であるK33/K11が0.1以上0.9以下の液晶を用い、わずかな捩れを持つ形状を含むベンド形状の液晶分子配向を取らせた液晶光学素子が提案されている。この液晶光学素子によれば、初期配向転移のための特別な駆動回路が不要であり、低い電圧を印加することにより短時間で初期配向が終了するとされている(特許文献1参照。)。
【0014】
【特許文献1】
特開平8−87013号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した低電圧で動作するベンド配向構造の液晶を用いた液晶光学素子は、特定の特性を有する液晶材料を選択して用いることで転移の高速化を図るものであり、前記したπセルの本質的な欠点は残されたままであるといえる。
【0016】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高速応答性を有する液晶光学素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る液晶光学素子は、1対の基板および該1対の基板の対向する側の面にそれぞれ配設され、表面配向処理を施される1対の電極とを有する液晶層保持部と、該液晶層保持部の間に配設される液晶層とを備える液晶光学素子において、該液晶層に該液晶層の厚み方向に延出する構造体を含み、該構造体は、側面が平面状または延出方向に直交する方向に湾曲する曲面状に形成されるとともに、延出方向の少なくともいずれか一方の端部が該液晶保持部に固着されてなることを特徴とする。
【0018】
これにより、液晶と構造体との接触によって液晶の配向状態をより効果的に規制することができ、高速応答性を有する液晶光学素子を得ることができる。
【0019】
この場合、構造体は、該構造体を介して両側に位置する液晶部分を相互に連通可能とする連通許容構造を有すると、より好適であり、特に、液晶材料を注入して液晶層を形成するときに、液晶構造や厚みの均一な液晶層を容易に得ることができる。
【0020】
また、このとき、前記構造体は、延出方向の一端部が前記液晶保持部から離間した状態で配設されてなると、好適である。
【0021】
また、前記構造体は、複数の筒状物や、延出方向に開口を有する、1または2以上の格子状物で構成されてなると、好適である。
【0022】
また、前記構造体は、前記液晶保持部に平行に周回する、1または2以上の周回壁で構成してもよい。
【0023】
この場合、前記構造体は、側面に該構造体の延出方向に伸びるスリット状の開口が形成されてなると、好適である。
【0024】
また、この場合、前記液晶保持部に平行に周回して前記構造体の1つの仮想閉ループを構成する周回辺単位において、スリット状の開口の開口間隔の総延長距離が、該周回辺単位の全長の1/2以下の長さに形成されてなると、液晶分子と構造体との接触を十分に確保することができ、液晶の配向状態をより効果的に規制することができる。
【0025】
また、この場合、前記液晶層が、ネマティック液晶、コレステリック液晶およびスメクティック液晶からなる群から選ばれる1または2以上の液晶材料で形成されてなると、好適である。
【0026】
このとき、前記液晶材料の広がり弾性定数K11に対する曲げ弾性定数K33の比率(K33/K11)が1.7以下であり、または、前記液晶材料の広がり弾性定数K11が15(単位:pN)以下であると、好適である。
【0027】
また、液晶光学素子の前記1対の基板のうちの少なくとも一方が、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、エポキシ樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂、アクリル系紫外線硬化型樹脂、ガラスおよびシリコンからなる群から選ばれる材料で形成されてなると、好適である。
【0028】
また、前記表面配向処理により1対の配向膜がパラレル配向されてなると、好適である。
【0029】
また、液晶光学素子が位相補償板をさらに備えてなると、高いコントラストおよび広い視野角を有する素子を得ることができる。
【0030】
また、本発明に係る液晶光学素子は、前記1対の電極が、画素ごとに電圧が印加される画素電極であり、前記構造体が、平面視状態において、隣り合う画素電極間の隙間部分に配設されてなることを特徴とする。
【0031】
これにより、従来のツイストネマチック液晶を用いた素子に比べて残像のない滑らかな動画を得ることができる。
【0032】
この場合、前記構造体が、平面視状態において、該画素電極の総面積の60%以下の面積を占める範囲内で1または2以上の該画素電極上に配設されてなると、開口率が損なわれることがなく、高輝度の画像表示を得ることができる。
【0033】
また、本発明に係る液晶光学素子の製造方法は、上記の液晶光学素子の製造方法であって、前記液晶層保持部のいずれか一方の側に、前記液晶材料および反応硬化性高分子材料からなる混合物を塗布する工程と、該反応硬化性高分子材料をパターニング硬化処理して、該反応硬化性高分子材料の硬化物からなる前記構造体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【0034】
これにより、所望の形態の構造体を容易に得ることができる。
【0035】
この場合、前記構造体を形成する工程において、前記液晶材料がネマティック相の温度環境下(ネマティック相となる温度)で硬化処理すると、液晶層をネマティック相で構成することができ、高速動作の可能なπセルを容易に得ることができる。
【0036】
また、この場合、前記反応硬化性高分子材料が、モノマーまたはオリゴマーのうちのいずれか1つまたは双方であると、好適である。
【0037】
このとき、前記モノマーまたはオリゴマーが、アクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系およびウレタンアクリレート系からなる群から選ばれる1または2以上の材料であると、好適である。
【0038】
また、この場合、前記反応硬化性高分子材料の粘度が300(単位:cps)以下であると、所望の形態の構造体を容易に得ることができる。
【0039】
また、この場合、前記塗布する工程において、前記混合物に重合開始剤を添加して用いると、構造体の作製時間を短縮することができる。
【0040】
また、この場合、前記塗布する工程において、前記混合物に染料からなる着色剤を添加して用いると、画像表示動作させるときに、高いコントラストを得ることができる。
【0041】
また、この場合、前記反応硬化性高分子材料が、液晶性材料を主に主鎖に含む主鎖系高分子または該液晶性材料を主に側鎖に含む側鎖系高分子であると、好適である。
【0042】
また、この場合、前記構造体を形成する工程において、前記反応硬化性高分子材料として液晶性材料を含む材料を用い、▲1▼パターニング硬化処理する前に予め、若しくは▲2▼パターニング硬化処理の際に、または▲3▼パターニング硬化処理する前およびパターニング硬化処理の際の双方の時点で前記1対の電極間に電界を印加すると、液晶性材料が液晶材料とともに配向するため、液晶の配向制御をより好適に行うことができる。
【0043】
また、この場合、パターニング硬化処理する前およびパターニング硬化処理の際の双方の時点で前記1対の電極間に電界を印加するときの、パターニング硬化処理する前に予め印加する電界の強度がパターニング硬化処理の際に印加する電界の強度より高いと、所望の配向状態の液晶配向制御を迅速に行うことができる。
【0044】
このとき、パターニング硬化処理する前に予め印加する電界の強度が1(単位:V/μm)以上であり、パターニング硬化処理の際に印加する電界の強度が0.5(単位:V/μm)以下であると、好適である。
【0045】
また、この場合、前記構造体を形成する工程において、光源の光をフォトマスクを通してパターン露光し、または光源の光を微細に走査して描画露光することによりパターニング硬化処理すると、好適である。
【0046】
また、この場合、前記光源が、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプまたはレーザであると、好適である。
【0047】
また、この場合、前記パターン露光または描画露光を行った後、さらに、前記構造体を含む前記液晶層の全体を一様に露光すると、硬化後に残留し得る反応硬化性高分子材料の未硬化分を硬化することができて好適である。
【0048】
また、この場合、前記液晶層の全体を一様に露光する際に、前記1対の電極間に強度が1(単位:V/μm)以上の電界を印加すると、好適である。
【0049】
また、この場合、前記パターン露光または描画露光を行うときの露光面積(S)、該露光面積を含む前記液晶層の全面積(S)、塗布される前記反応硬化性高分子材料の質量(W)および塗布される前記液晶材料の質量(WLC)が以下の式の関係を満足するように調製されると、硬化後の反応硬化性高分子材料の未硬化分の残留量を極力少なくすることができる。
【0050】
(式) S/S≧1.5W/(W+WLC
また、この場合、前記反応硬化性高分子材料が、前記構造体を形成した状態において、前記液晶層を構成する液晶分子との接触角が50°以下となる材料で形成されてなると、好適である。
【0051】
【発明の実施の形態】
本発明に係る液晶光学素子およびその製造方法の好適な実施の形態(以下、本実施の形態例という。)について、図を参照して、以下に説明する。
まず、本実施の形態の第1の例に係る液晶光学素子について、図2を参照して説明する。
【0052】
本実施の形態の第1の例に係る液晶光学素子は、基本的な構成は、図1に示した従来の液晶光学素子と同様でであるが、液晶層に、液晶層の厚み方向(図1中、上下方向)に延出する構造体を含む点が従来の液晶光学素子と相違する。
【0053】
すなわち、本実施の形態の第1の例に係る液晶光学素子10は、基板12a、電極14a、配向膜16a、液晶層18、配向膜16b、電極14bおよび基板12bが積層された構成を有するとともに、液晶層18中に構造体20a、20bを含む。ここで、液晶層18を除く、基板12a、電極14a、配向膜16a、液晶層18、配向膜16b、電極14bおよび基板12bは、液晶層保持部を構成する。
【0054】
構造体20aは、液晶層18の厚みT1と同一の長さ(高さ)L1を有し、1対の配向膜16a、16bに、言いかえれば液晶層保持部に両端が固着される。
構造体20bは、液晶層18の厚みT1よりも短い長さL2を有し、1対の配向膜16a、16bのいずれか一方に一端部が固着され、配向膜16a、16bの他の一方と他端部が離間した状態で配設される。構造体は、側面が平面状または液晶相18の厚み方向と直交する方向に湾曲する曲面状の形状を有するものであれば、平面視した状態(液晶相の厚み方向から見た状態)の広がり形状は特に限定するものではない。すなわち、構造体は、構造体20a、20bのように棒状物または板状物であってもよく、あるいはまた、後述する格子状や、筒状の形状であってもよい。なお、例えば液晶光学素子が画像表示機能を有する場合において画素領域に重ならない限り、構造体は円錐状物等であってもよい。構造体は、構造体20aまたは構造体20bのいずれか1つの集合物であってもよく、また、これらの異形の構造体の混成物であってもよい。
【0055】
基板12a、12bは、少なくとも一方が、好ましくは、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、エポキシ樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂、アクリル系紫外線硬化型樹脂、ガラスまたはシリコンのいずれかの材料で形成される。特に、基板12a、12bの双方を薄膜のプラスチック材料で形成すると、液晶光学素子10にフレキシブルな特性を持たせることができて、好適である。
【0056】
電極14a、14bは、ITO等の適宜の透明材料を用いて形成される。
【0057】
配向膜16a、16bは、好ましくは、材料として、例えばポリイミド樹脂、酸化シリコン、ポリビニルアルコール樹脂等を用い、ラビング処理、光配向処理、斜方蒸着等の配向処理法を用いて、パラレル配向、反パラレル配向、ねじれ配向のいずれかに配向処理される。特に、パラレル配向は、流体力学的なフロー効果をもつ高速動作のベンド配向セルを容易に実現できることから好適である。
【0058】
液晶層18は、印加する電圧(電界)に対してその配向状態を変化させる屈折率異方性を有する液晶材料で形成される。液晶層18の液晶分子は、構造体20a、20bの側面との濡れ性によって、少なくとも電極14a、14b間に電圧を印加した状態においては容易にベンド配向をとる。このような液晶材料として、ネマティック液晶、コレステリック液晶またはスメクティック液晶のいずれか、あるいはこれらの液晶の混合物を用いることができる。特に、ネマティック液晶を用いる場合は、広がり弾性係数K11と曲げ弾性係数K33の比K33/K11が1.7以下の値を持つ材料または広がり弾性係数K11が15(単位:pN)以下の値を持つ材料を選択して用いると、低電圧での液晶配向制御が可能であり、高速動作のベンド配向セルを容易に実現できることから好適である。
【0059】
以上説明した、構造体20a、20bを除いた、基板12a、12b等の液晶光学素子10の各部材は、上記の各材料を用いて、定法(通常用いられる方法)により作製することができる。なお、構造体20a、20bに用いる材料および作製方法については、後述する。
【0060】
本実施の形態の第1の例に係る液晶光学素子10は、図2に示すように、基板12aの側から入射した光が基板12bの側から出射する透過型素子である。液晶光学素子10は、参照符号22で示す交流または直流の電源によって電極14a、14b間に電圧を印加することにより、液晶層18の液晶(液晶分子)を駆動制御する。このとき、上記のように、液晶層18の液晶は、配向膜16a、16bがパラレル配向の関係にある場合、液晶層18中の構造体20a、20bにより容易にベンド配向をとるため、低い電圧で駆動して高速応答性を得ることができる。
【0061】
また、液晶光学素子10の両側に偏光子および検光子を設けることにより、光強度変調動作を得ることができる。
【0062】
また、液晶光学素子10にさらに光学的な補償手段である位相補償板を設けることにより、高いコントラストおよび広い視野角を有する素子を得ることができる。
【0063】
また、液晶光学素子10は、製造時に予め構造体20a、20bを作製した後、液晶材料を注入して液晶層を形成する場合、構造体20a、20bを介してそれらの両側に位置する液晶部分が相互に連通可能な構造(連通許容構造)となっているため、液晶材料の均一な注入操作を容易に行うことができる。
【0064】
つぎに、液晶光学素子10の変形例について、図3を参照して説明する。
【0065】
変形例の液晶光学素子10aは、基本的な構成は液晶光学素子10と同じであるため、同一の構成要素については液晶光学素子10と同一の参照符号を付すとともに、構造、材料および作製方法等についての重複する説明を省略し、特徴的な構成要素にについてのみ詳細に説明する。なお、後述する他の例についても同様である。
【0066】
液晶光学素子10aは、基板12aと配向膜16aとの間に設けられる電極14cが、例えばアルミニウム等の反射性を有する金属材料で形成されている点が、液晶光学素子10と相違する。
【0067】
液晶光学素子10aは、反射型の素子であり、基板12bの側から入射した光は、電極14cで反射して再び基板12bの側から出射される。
【0068】
つぎに、液晶光学素子10の構造体の変形例について、図4〜図7を参照して説明する。
【0069】
図4(a)に素子の側面構造を、また、図4(b)に素子の構造体の平面構造をそれぞれ示す液晶光学素子10bは、液晶層18の厚み方向に延出する構造体20cが、延出方向に開口24が形成された格子状物で構成される。構造体20cは液晶層18の全体にわたって形成される1個の格子状物であってもよく、また、複数個の格子状物の集合物であってもよい。構造体20cは、液晶層18に、言いかえれば液晶保持部に平行に周回する周回壁の一態様として周回壁が規則的に整列されたものといってもよい。
【0070】
また、液晶光学素子10bは、図5に示すように、構造体20cの一端部が例えば配向膜16aから離間した構成であってもよく、また、図6に示すように、構造体20cの側面に液晶層18の厚み方向に伸びるスリット状の開口26を形成した構成であってもよい。後者の場合、構造体20cの1つの仮想閉ループ(開口26の無い枠体状の格子)を構成する周回辺単位(図6中、1つの格子を構成する4辺)において、開口26の開口間隔C1および開口間隔C2の総延長距離(C1+C2)が、周回辺単位の全長の1/2以下の長さになるように形成すると、液晶層18の液晶分子と構造体20cの側面との濡れ性をより確実に確保することができ、液晶の配向状態をより効果的に規制することができて好適である。
【0071】
一方、図7に素子の構造体の平面構造を示す液晶光学素子10cは、液晶層18の厚み方向に延出する構造体20dが、延出方向に形成される開口28の形状や大きさがそれぞれて適当な条件で形成された、言いかえれば不定形の筒状物の集合体で構成される。それぞれの構造体20dは相互に固着された形態であってもよく、また、相互に離間して独立した形態であってもよい。構造体20dは、液晶層18に、言いかえれば液晶保持部に平行に周回する周回壁の一態様として周回壁が多数組配列されたものといってもよい。
【0072】
構造体20dは、上記した格子状物の構造体20cの場合と同様に、筒状物の一端部が例えば配向膜16aから離間した構成であってもよく、また、筒状物の側面に液晶層18の厚み方向に伸びるスリット状の開口を形成した構成であってもよい。
【0073】
つぎに、本実施の形態の第2の例に係る液晶光学素子について、図8を参照して説明する。
【0074】
本実施の形態の第2の例に係る液晶光学素子30は、図4の透過型の液晶光学素子10bと略同様の構造を有するが、液晶表示機能を有する素子である点で液晶光学素子10bと相違する。
【0075】
液晶光学素子30において、基板12a、12b上に形成される電極は、画素に対応して形成された画素電極32、34である。この場合、液晶光学素子30が単純駆動方式のときは、それぞれ相互に直交して、離間して配列される複数の電極帯の交差部分が画素電極32、34となる。一方、液晶光学素子30がアクティブ駆動方式のときは、トランジスタに接続される画素電極32が画素単位に複数個設けられるとともに、画素電極34が1個の共通電極として設けられる(図10参照。)。
【0076】
液晶光学素子30は、格子状物で構成される構造体36の各辺が、隣り合う画素電極32間の隙間部分に配設される。言いかえれば、構造体36の各辺は、画素を取り囲むように形成される。
【0077】
上記のように構成される液晶光学素子30は、画素ごとに液晶を駆動することにより、画像を表示することができる。このとき、従来のツイストネマティック液晶を用いた素子に比べて残像のない滑らかな動画を得ることができる。
【0078】
また、液晶光学素子30は、図8(b)中、矢印A1で示す画素の開口部分が構造体36で覆われていないため、開口率が低下することなく、高輝度の画像表示を得ることができる。
【0079】
また、液晶光学素子30は、図9に示すように、構造体36の両側に位置する液晶部分を連通可能な構造に形成し、液晶層18の各領域の液晶部分が遮られることなく連続的につながっているときは、安定でかつ確実な高速応答動作を得ることができる。
【0080】
つぎに、液晶光学素子30の第1の変形例について、図10を参照して説明する。
【0081】
第1の変形例の液晶光学素子30aは、アクティブ駆動方式の反射型素子である。
【0082】
液晶光学素子30aは、配向膜16aが形成される画素電極38が、図示しない反射ミラーを備えている点が液晶光学素子30と相違する。
【0083】
また、液晶光学素子30aは、画素ごとに設けられた画素電極38を駆動するためのトランジスタ40が各画素電極38に接続して設けられる。トランジスタ40は、ソース40a、ドレイン40bおよびゲート40cで構成される。なお、参照符号42は保持容量を、参照符号44は遮光層を、それぞれ示す。トランジスタ40等の駆動部は、画素電極38と、シリコン材料からなる基板46との間に設けられる。なお、共通電極である画素電極48は、ITO材料で形成され、基板12bは、ガラス材料で形成される。
【0084】
液晶光学素子30aは、液晶光学素子30と同様の効果を得ることができる。
【0085】
ここで、液晶光学素子30、30aにおいて、図11(a)、(b)に示すように、スリットを有する格子状物からなる構造体50が、1つの画素A1を1つの格子で囲むように形成してもよく、あるいはまた、図11(c)に示すように、スリットを有する格子状物からなる構造体52が、例えば4つの画素A1を1つの格子で囲むように形成してもよい。なお、構造体50、52は、スリットが形成されていないものであってもよい。
【0086】
つぎに、液晶光学素子30の第2の変形例について、図12を参照して説明する。
【0087】
第2の変形例の液晶光学素子30bは、液晶光学素子30と略同様の構造を有するが、構造体54が、液晶光学素子30と同様の格子状構造54aを骨格構造とするとともに、さらに、画素電極32上、言いかえれば画素領域内にも周回壁54bが形成されている点が液晶光学素子30と相違する。
【0088】
第2の変形例の液晶光学素子30bは、液晶層18の液晶分子と構造体54の側面と接触確率が大きいため、ベンド配向を容易に得ることができる。
【0089】
なお、構造体54の周回壁54bは、平面視状態(図12(b)に示す状態)において、複数の画素電極32の総面積の60%以下の面積を占める範囲内で複数の画素電極32上に形成すると、画素の開口率に大きな影響を及ぼすことがない。
【0090】
つぎに、本実施の形態の第3の例に係る液晶光学素子の製造方法について、図13を参照して説明する。
【0091】
前記したように、本発明の液晶光学素子は、構造体を除いた、基板等の各部材は、前記した各材料を用いて、定法により作製することができる。このため、以下の説明では、構造体に用いる材料および構造体の作製方法について詳述する。
【0092】
本発明の液晶光学素子の構造体は、液晶と一定の濡れ性を有するものであれば、材料の種類を限定するものではなく、適宜の有機材料や、無機材料を用いて作製することができる。また、構造体の作製方法も、特に限定するものではなく、適宜の成膜方法を用いることができる。
【0093】
しかしながら、本発明の液晶光学素子の作用効果をより好適に奏するためには、以下に説明する本実施の形態の第3の例に係る液晶光学素子の製造方法によって本発明の液晶光学素子を作製する。
【0094】
本実施の形態の第3の例に係る液晶光学素子の製造方法では、液晶材料および反応硬化性高分子材料の混合液(混合物)を塗布することで、それぞれ配向膜および電極が設けられた2枚の基板間に配置する。そして、反応硬化性高分子材料を重合、硬化させうる光または電子線を用いて混合液に局所的に照射することで、言いかえると、反応硬化性高分子材料をパターニング硬化処理することで、液晶層中に構造体を形成する。
【0095】
反応硬化性高分子材料は、モノマーまたはオリゴマーのうちのいずれか1つまたは双方の混合物を用いることができる。モノマーまたはオリゴマーは、液晶性を有するものであると、硬化後の構造体中の液晶性モノマー等の配向状態に応じて液晶の配向制御を自在に行うことを可能とし、より好適である。
【0096】
上記のモノマーまたはオリゴマーは、アクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系またはウレタンアクリレート系のうちのいずれかの材料またはこれらの混合材料から適宜選択して用いることができる。
【0097】
また、反応硬化性高分子材料は、粘度が300(単位:cps)以下のものであると、重合反応を高速に行うことができ、未反応の材料を液晶中に残留させることなしに構造体を形成することができるため、所望の構造の構造体を得るうえで好適である。
【0098】
また、反応硬化性高分子材料(正確には混合液)に光源の波長に感度をもつ重合開始剤(光重合開始剤)を添加して用いると、構造体の作製時間を短縮することができる。
【0099】
また、反応硬化性高分子材料に染料や顔料からなる着色剤を添加して用いると、液晶光学素子に画像表示機能を発現させるときに、着色剤が光吸収体として作用することで、光漏れのない、高コントラストの画像表示を得ることができる。
【0100】
また、反応硬化性高分子材料として、液晶性材料を主に主鎖に含む主鎖系高分子または液晶性材料を主に側鎖に含む側鎖系高分子のいずれかあるいはこれらの混合物を用いることができる。例えば、反応硬化性高分子材料が2官能性のアクリレート系材料等の液晶性材料を含む場合、液晶性材料を主に主鎖に含む主鎖型の構造体を得ることができ、また、反応硬化性高分子材料が単官能液晶性モノマー等の液晶性材料を含む場合、液晶性材料を主に側鎖に含む側鎖型の構造体を得ることができる。また、反応硬化性高分子材料が、例えば、単官能性の液晶性モノマー、3官能性モノマーおよび3官能性オリゴマーの混合材料を含む場合は、主鎖および側鎖の配列構造が入り組んだ、複合型の構造体を得ることができる。
【0101】
また、混合液における液晶材料と反応硬化性高分子材料との混合比率は、好ましくは、以下の式を満たすように調製する。
【0102】
すなわち、露光を行うときの露光面積(S)、露光面積を含む液晶層の全面積(S)、塗布される反応硬化性高分子材料の質量(W)および塗布される液晶材料の質量(WLC)が以下の式の関係を満足するように調製する。
【0103】
(式) S/S≧1.5W/(W+WLC
ここで、形成される構造体として液晶層の厚みと同一の延出高さを有する周回壁を仮定するとき、露光面積(S)は構造体の体積と略比例し、一方、全面積(S)は構造体を含む液晶層の全体積と略比例する。
【0104】
したがって、上式は、端的にいえば、所定の体積の構造体を作製するときの構造体の質量を所定の値以下に調製することを意味する。式中、係数の1.5は、液晶材料および反応硬化性高分子材料の比重を勘案するとともに、構造体作製時の質量比の自由度を見込んだ値であり、構造体の作製を容易に行うことができる。
【0105】
上記の式を満たすように液晶材料および反応硬化性高分子材料の関係を調製することで、反応硬化性高分子材料を硬化させたときに残留しうる未硬化の反応硬化性高分子材料の残留量を極力少なくすることができる。
【0106】
また、反応硬化性高分子材料として、構造体を形成した状態において、液晶層を構成する液晶分子との接触角が50°以下となる材料を選択して用いると、構造体の面に対して液晶が容易に配列するため、液晶のベンド配向状態をより容易に得ることができる。
【0107】
照射する光または電子線を生成する光源は、反応硬化性高分子材料を硬化させることができる波長成分をもつ、高圧水銀ランプ、キセノンランプまたはメタルハライドランプ等の高輝度ランプや、ハロゲンランプ等の白熱電球、あるいはまたレーザ(レーザ光源)を好適に用いることができる。
【0108】
そして、所定の構造の構造体を得るために、好ましくは、これらの光源の光(光束)をフォトマスクを通して一様にパターン露光し(図13参照。)、あるいはまた、光源の光(光線)を微細に走査して描画露光する。
【0109】
これにより、所望の構造の構造体を容易に得ることができる。
【0110】
このとき、さらに、露光後、一様な光束を液晶光学素子の全面に照射して、構造体を含む液晶層全体を一様に露光すると、未反応の反応硬化性高分子材料を硬化することができて、好適である。
【0111】
また、液晶材料がネマティック相の温度環境下で反応硬化性高分子材料を重合、硬化処理することにより、液晶層をネマティック相で構成することができ、高速動作の可能なπセルを容易に得ることができる。
【0112】
光等を照射して構造体を形成する工程において、液晶材料および反応硬化性高分子材料の混合液に電界を印加すると、構造体による配向規制力が液晶に加わり、電界による液晶の配向制御を行うことができ、より好適である。
【0113】
例えば、液晶性モノマーを含む反応硬化性高分子材料とネマティック液晶からなる液晶材料との混合液を用いて塗布膜を形成し、塗布膜に電界を印加すると、液晶性モノマーは、電界強度に応じて、ネマティック液晶の空間的な配向状態と同様な配向状態で硬化する。これにより、ゲスト−ホスト効果を得ることができる。
【0114】
また、例えば、正の誘電率をもつ、液晶性モノマー56を含む反応硬化性高分子材料およびネマティック液晶58からなる液晶材料の混合液を用いて、図13に示すように、電源60により電極14a、14b間に印加される高電界下、フォトマスク62を介して紫外線を照射することにより、液晶性モノマー56が液晶層18の厚み方向に立った状態で並んだ構造体63を得ることができる。これにより、ゲスト−ホスト効果を得ることができる。
【0115】
混合液に電界を印加する時期と、混合液に光等を照射する時期との関係は、以下のような種々の組合せとすることができる。
【0116】
例えば、予め電界を印加した後に、電界を解除した状態で反応硬化性高分子材料を硬化(パターニング硬化処理)することができる。この場合、電界をオンからオフする間に変化する遷移状態の任意の配向状態で液晶(液晶分子)が安定化することができる。また、反応硬化性高分子材料を硬化するときに同時に電界を印加してもよい。この場合、電界強度に応じて液晶の配向状態を精度良く制御することができる。また、反応硬化性高分子材料を硬化する前から硬化が完了するまでの間、連続して電界を印加してもよい。この場合、高速に液晶の配向状態を変化させ、かつ、安定化させることができる。例えば、パラレル配向セルで本発明を適用すれば、液晶をスプレイ配向からベンド配向に硬化前に予め転移させることができ、かつ、硬化中の電界強度に応じてベンド配向状態での安定化程度を制御することができる。
【0117】
また、反応硬化性高分子材料を硬化する前から硬化が完了するまでの間、連続して電界を印加するときは、硬化前に印加する電界の強度が硬化の際に印加する電界の強度より高いように調製するとより好ましく、例えば、前者の電界の強度を1(単位:V/μm)以上とし、後者の電界の強度を0.5(単位:V/μm)以下とすると、好適である。
【0118】
また、必要に応じて、硬化後さらに液晶層の全体を一様に露光するとより好ましく、この場合、さらに強度が1(単位:V/μm)以上の電界を印加すると、より好適である。これにより、液晶層中に残り得る反応硬化性高分子材料の未硬化(未反応)の液晶性モノマー等を確実に硬化させることができる。
【0119】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
(第1実施例)
先に図4に示した透過型の液晶光学素子を以下のように作製した。
【0120】
1対の透明電極付きガラス基板を用意した。このとき、片側のガラス基板には予め、高さが8μm、格子を形成する4辺の周回壁の厚み(平面視したときの周回壁の幅)が約20μm、1つの格子の各辺の長さ、言いかえれば格子間隔が約500μmの格子状物からなる構造体を形成しておいた。構造体の周回壁には、径が約2μmの微小な孔を貫通形成した。
【0121】
1対のガラス基板のそれぞれにポリイミド膜をコーティングした後、ラビング処理し、ポリイミド膜からなる1対の配向膜をパラレル配向状態に配置した。配向膜は、プレティルト角約7°を使用した。セルギャップは、径が約8μmの球状のプラスチックスペーサをガラス基板の周縁部に配置することにより制御し、1対のガラス基板を張り合わせたときのガラス基板間の間隔を均一に調整した。
【0122】
ついで、真空(大気圧以下の低い圧力)中で、セルギャップにネマティック液晶を注入し、πセルを作製した。ネマティック液晶は、広がり弾性係数および曲がり弾性係数がいずれも14pNで粘度が30cpsの材料を用いた。
【0123】
得られた液晶光学素子は、電界を印加しない初期状態において、液晶相の液晶が略安定してベンド配向したものが得られた。すなわち、作製した液晶光学素子の数枚のうち殆どにおいて、液晶はベンド配向していた。一部の液晶光学素子について液晶のスプレイ配向状態が観察されたが、5Vの電圧を印加して10s(秒)ほど保持したところ、ベンド配向に安定化し、電源を切った状態でもベンド配向が保たれた。この液晶光学素子は、電源を切った状態で1ヶ月間以上経過したときでも、ベンド配向からスプレイ配向への逆転移は全く生じなかった。
【0124】
液晶光学素子の応答速度を測定した結果、立ち上がり時間0.5ms、立下り時間2msの高速動作を確認した。
(第2実施例)
先に図11に示した、スリットが形成された格子状物の1つの格子が4画素を囲う構造体を有し、画像表示機能を備えた第2実施例の液晶光学素子を、基本的に第1実施例と同様の方法により作製した。1画素のサイズは200μm×300μmであり、格子を構成する周回壁の厚みは10μmである。なお、第2実施例の構造体には、第1実施例のような微小な孔は形成していない。
【0125】
液晶を注入して液晶層を形成するとき、構造体のスリットを介して液晶を均一に注入することができた。
【0126】
得られた液晶光学素子は、第1実施例のものと同様の高速応答特性が得られた。また、電圧を印加していない状態においても、安定なベンド配向を実現することができた。また、画素ごとに液晶を駆動して画像表示したところ、従来のツイストネマティック液晶を用いた素子に比べて、残像の残らない滑らかな動画表示が確認できた。
(第3実施例)
第1実施例の液晶光学素子の1対のガラス基板を厚みが100μmのポリカーボネート樹脂製の基板に変えた第3実施例の液晶光学素子を作製した。
【0127】
また、第3実施例の液晶光学素子は、第1実施例の構造体のような微小な孔を形成せず、印刷法によりネマティック液晶を塗布して液晶層を形成した。印刷法は、フレキソ法、活版(凸版)印刷、オフセット(平板)印刷、グラビア(凹版)印刷のいずれの方式も適用することができた。
【0128】
得られた液晶光学素子は、第1実施例のものと同様の高速応答特性が得られた。また、この第3実施例の液晶光学素子は、丸めたり、巻き取ったりした後で再び広げても、安定な高速動作を示した。
(第4実施例)
先に図10に示した、アクティブ駆動方式の液晶光学素子を、第1実施例と同様の方法により作製した。この第4実施例の反射型の液晶光学素子は、一般にLCOS(Liquid Crystal on Silicon)と呼ばれる高精細表示素子である。
【0129】
第4実施例の反射型の液晶光学素子は、隣り合う画素の配列ピッチを10μmに、画素間の隙間間隔、言いかえれば構造体の周回壁の厚みを0.5μmに、それぞれ形成した。また、素子が反射型であるため、セルギャップおよび構造体の高さを第1実施例のものの半分の4μmに調製した。液晶光学素子の画素数は、1080×1980である。
【0130】
第4実施例の液晶光学素子は、第1実施例のものと同様の高速応答特性およびベンド配向の安定性が確認できた。特に、応答特性は、立ち上がり時間が0.2ms、立下り時間が0.9msであり、第1実施例より良好であった。
【0131】
また、第4実施例の液晶光学素子を3枚用いてフルカラープロジェクタシステムを構成したところ、良好な動画特性を得ることができた。また、1フィールド内でRGBの3原色を順次切り換えてカラー表示を行う、カラーフィルタを用いないフィールド順次法による画像表示動作を行ったところ、良好なカラー動画画像表示を確認した。
(第5実施例)
第1実施例の液晶光学素子の液晶層を、ネマティック液晶に変えて強誘電性液晶を用いて形成した第5実施例の第1例の液晶光学素子を作製した。また、第1例の液晶光学素子の1対の配向膜は、パラレル配向に変えて反パラレル配向とした。
【0132】
得られた第1例の液晶光学素子は、100μs以下の高速動作が確認できた。
また、液晶光学素子に衝撃を与えても安定な動作が得られ、10〜70℃の間の温度変化を与えた後でも、室温時において液晶の配向が乱されることがなく、安定な動作が得られた。
【0133】
また、第2実施例の液晶光学素子の液晶層を、ネマティック液晶に変えて強誘電性絵基液晶を用いて形成した第5実施例の第2例の液晶光学素子を作製した。
得られた第2例の液晶光学素子についても上記第1例の液晶光学素子と同様の特性が確認できた。また、第2例の液晶光学素子は、曲げたり、落下させて衝撃を与えた後でも、液晶の配向が安定していることが確認できた。
(第6実施例)
先に図4に示した液晶光学素子を本発明の製造方法を用いて以下のように作製した。
【0134】
1対の透明電極付きガラス基板を用意し、ガラス基板のそれぞれにポリイミド膜をコーティングした後、ラビング処理し、ポリイミド膜からなる1対の配向膜をパラレル配向状態に配置した。配向膜は、プレティルト角約7°を使用した。
セルギャップは、径が約8μmの球状のプラスチックスペーサをガラス基板の周縁部に配置することにより制御し、1対のガラス基板を張り合わせたときのガラス基板間の間隔を均一に調整した。
【0135】
ついで、セルギャップにネマティック液晶および液晶性モノマーを主成分とする反応硬化性高分子材料からなる混合液を注入した。ネマティック液晶は、広がり弾性係数および曲がり弾性係数がいずれも14pNで粘度が30cpsの材料を用いた。また、液晶性モノマーは、粘度が40cpsの単官能性アクリル系材料を用いた。
【0136】
1つの格子の1辺の長さが500μmで格子(の壁)の幅が20μmのフォトマスクを通して、波長365nmの紫外線を液晶セルに局部的に照射して、重合相分離を行った。これにより、図14(a)に示すように、フォトマククの形状に応じた構造体64が、液晶層18から分離、独立した状態に形成された。
【0137】
このとき、ネマティック液晶58と反応硬化性高分子材料との配合比は、露光を行うときの露光面積(S)、露光面積を含む液晶層の全面積(S)、塗布される反応硬化性高分子材料の質量(W)および塗布される液晶材料の質量(WLC)が以下の式の関係を満足するように調製した。
【0138】
(式) S/S≧1.5W/(W+WLC
具体的には、反応硬化性高分子材料の全材料に対する質量配合比率を、上式を満たすように、1〜11.5%の間で種々調製して液晶光学素子を作製したところ、いずれも、液晶層(液晶)から完全に分離した綺麗な格子状の構造体を形成することができた。なお、参考例として、反応硬化性高分子材料の全材料に対する質量配合比率を15%以上にして液晶光学素子を作製したところ、未反応の液晶性モノマーが大量に液晶層中に残留していることが認められた。この液晶光学素子をさらに一様に露光した結果、液晶層中に不定形の高分子が析出した。
【0139】
得られた第6実施例の液晶光学素子の構造体64は、液晶性モノマー64aが基板12a、12b面に対して平行に均一に配列された、スプレイ配向の状態で硬化していた。
【0140】
第6実施例の液晶光学素子を光変調動作させたところ、液晶層の液晶は、電圧を印加していないときには、図14(a)に示すように、安定なスプレイ状態を保持していたが、電源66より3.5Vの電圧を印加して動作させると、図14(b)に示すように、容易にベンド配向に転移されるのが確認された。また、5Vのパルス電圧を印加して動作させると、5ms以下の高速動作が確認でき、液晶光学素子が双安定素子に応用可能であることが分かった。
(第7実施例)
前記した第6実施例の液晶光学素子と基本的に同一の構造を有する素子を、製造方法を第6実施例の場合とは一部変えて、以下のように作製した。
【0141】
光等を照射して重合相分離を行う前に、予め液晶セルに電圧を印加して液晶をスプレイ配向からベンド配向に転移させた。転移に要する時間は、印加する電圧により大きく異なるが、電圧が20Vのときで1秒(s)以下、電圧が5Vのときで60秒であった。また、転移に要する時間は、配向膜のプレティルト角によっても異なり、プレティルト角を先の7°から10°に変えることにより、5Vの印加電圧でも10秒以下の時間で高速に転移した。一方、プレティルト角を2°に変えると、20Vの印加電圧でも、転移を完了するのに120秒以上の時間を要した。
【0142】
ベンド転移後、直ちに印加電圧を転移電圧近傍まで下げて一定電圧とした後、波長365nmの紫外線を、格子状のフォとマスクを通して液晶セルに局部的に照射した。なお、液晶セルの転移電圧は、プレティルト角が2°、7°、9°のときに、それぞれ4V、1.7V、0.7Vであることを予め実験により見出した。
【0143】
得られた第7実施例の各液晶光学素子は、いずれも、構造体の液晶性モノマーがベンド配向状態で硬化されているのが確認された。
【0144】
また、各液晶光学素子の光変調動作を測定したところ、液晶の配向状態は、いずれも、初期状態より略ベンド状態で安定していた。また、一部の液晶光学素子で初期状態においてスプレイ配向状態が観察されたが、5Vの印加電圧で10秒ほど保持したところ、ベンド配向に安定化し、電圧を解除した後もベンド状態が保持された。さらに、この液晶光学素子では、1ヶ月以上の長時間、電圧を印加していない状態でも、ベンド配向からスプレイ配向への逆転移は全く生じなかった。
【0145】
各液晶光学素子の応答速度を測定したところ、立ち上がり時間が0.5ms、立下り時間が2msの高速動作が確認でき、テレビ用途の動画表示素子に適していることが分かった。
【0146】
従来のπセルでは、電圧を印加していない初期状態では液晶はスプレイ配向しており、高電圧を印加して液晶をベンド配向に転移させることが必要であったが、第7実施例の液晶光学素子では、初期状態において安定なベンド配向が得られているため、0Vからの変調動作が可能である。
【0147】
また、第7実施例の液晶光学素子は、構造体が、空間的に、液晶層と確実に分離して形成されているため、液晶と、高い透過特性を有する構造体との間の屈折率不整合による散乱を生じることがなく、高いコントラストが得られる。
【0148】
また、トランジスタとして薄膜トランジスタを用いるとき、液晶層に未反応の液晶性モノマーが残留していると、電圧保持率の低下等の問題を生じることが予測されるが、第7実施例の液晶光学素子では、95%以上の高い電圧保持率が得られ、十分に実用性を有することが確認できた。このとき、硬化後にさらに一様に露光を行った液晶光学素子は、電圧保持率を99%以上に高めることができた。この99%以上の電圧保持率を有する液晶光学素子は、透過率、コントラスト、応答速度等の画像表示特性の劣化が全く見られなかった。
(第8実施例)
上記の第6実施例および第7実施例では、反応硬化性高分子材料の主成分としていずれも液晶性モノマーを用いたが、第8実施例では、液晶性モノマーに変えて、配向性のない高分子材料である反応硬化性アクリル樹脂を用いた。第8実施例の液晶光学素子の基本的な作製方法は、第6実施例および第7実施例のものと同様である。
【0149】
第8実施例の第1例として、第6実施例や第7実施例のように素子を作製する際に反応硬化性高分子材料に対して電界を印加して配向制御することなく、硬化のみを行った。
【0150】
反応硬化性アクリル樹脂は、ノーランド社のNOA72、あるいは日本化薬社の2官能性モノマーKAYARAD R−684(KAYARADは登録商標)の低粘度(175cps程度)品を用いた。
【0151】
得られた第1例の液晶光学素子は、初期状態ではスプレイ配向していたが、5Vの電圧を印加したところ、直ちにベンド配向に転移し、その後、電圧を解除してもスプレイ配向状態に戻ることはなかった。このベンド配向は、繰り返し動作させても、また、1ヶ月の長時間のオフ状態でも転移することはなかった。
【0152】
一方、第8実施例の第2例として、第1例と同様に反応硬化性高分子材料の主成分として反応硬化性アクリル樹脂を用いるとともに、第6実施例等と同様に素子を作製する際に反応硬化性高分子材料に対して、電界を印加して配向制御しながら硬化を行った。
【0153】
得られた第2例の液晶光学素子は、第7実施例と同様の液晶配向状態および動作特性が得られた。
【0154】
ここで、第8実施例の第2例の液晶光学素子について、反応硬化性アクリル樹脂の粘度を40〜2000cpsの範囲内で変えて素子を作製して、粘度の影響を検討した。
【0155】
反応硬化性アクリル樹脂は、ノーランド社のNOA65、あるいは日本化薬社の2官能性モノマーKAYARAD R−167を用いた。
【0156】
粘度が250cps以下の場合、得られた液晶光学素子は均一で綺麗な格子状の構造体が得られた。これに対して、粘度が300cps以上の場合、得られた液晶光学素子は格子形状の不均一な構造体が得られ、また、液晶層中に反応硬化性アクリル樹脂のモノマーが残留していることが観測された。また、この場合、粘度が高いほどこの不具合な現象が顕著であった。
【0157】
また、第2例の液晶光学素子について、上記した粘度の異なる反応硬化性アクリル樹脂を用いる変わりに、重合相分離の際に液晶セルの温度を10〜90℃の範囲内で変化させることにより反応硬化性アクリル樹脂の粘度を変化させて素子を作製して、評価した。
【0158】
得られた液晶光学素子は、液晶セルの温度を高くして作製したものほど綺麗な格子状の構造体が得られた。但し、液晶セルの温度を液晶と反応硬化性アクリル樹脂モノマーの混合液が等方相となる80℃以上にしたものについては、格子形状の不均一な構造体が得られた。また、電界を印加して液晶の配向制御を行って硬化する場合においても、例えば、65℃のネマティック相で2Vの電圧を加えて反応硬化性アクリル樹脂を硬化したとき、均一な構造体が得られ、かつ、安定な液晶配向をえることができた。また、粘度の高い反応硬化性アクリル樹脂を用いた場合でも、液晶セルの温度を高くすることにより、構造体の格子形状が均一化する傾向が見られ、例えば、粘度が1000cpsの反応硬化性アクリル樹脂を用い、液晶セルの温度を60℃にして作製した液晶光学素子について、均一な格子状の構造体が得られた。
(第9実施例)
前記した第7実施例の液晶光学素子と基本的に同一の構造を有する素子を、製造方法を第7実施例の場合とは一部変えて、以下のように作製した。
【0159】
第7実施例では1対の基板はいずれもガラス材料を用いたが、第9実施例では一方の基板をシリコン材料で形成した。言いかえれば、第9実施例の液晶光学素子は、第4実施例の反射型の素子と基本的に同一の構造を有する素子を、本発明の製造方法の一態様により作製したものである。
【0160】
紫外線照射はガラス基板の側から行った。このとき、用いるフォトマスクは、アライナーにより精密にシリコン基板の画素構造と合致させて光を照射し、シリコン基板の画素ピッチおよび画素間隔と同一の構造を形成した。紫外線照射時、投射レンズを用いてフォトマスクと液晶セルとの間にマスク像を結像させることで、マスク形状のボケのない均一な格子形状の構造体を形成することができた。
一方、He−Cd視外線レーザの光線を照射するレーザ描画法を用いた場合も、マスク形状のボケのない均一な格子形状の構造体を形成することができた。
【0161】
得られた第9実施例の液晶光学素子は、第4実施例および第7実施例の液晶光学素子と同様の特性が得られた。
【0162】
【発明の効果】
本発明に係る液晶光学素子によれば、1対の基板および1対の基板の対向する側の面にそれぞれ配設され、表面配向処理を施される1対の電極とを有する液晶層保持部と、液晶層保持部の間に配設される液晶層とを備える液晶光学素子において、液晶層に液晶層の厚み方向に延出する構造体を含み、構造体は、側面が平面状または延出方向に直交する方向に湾曲する曲面状に形成されるとともに、延出方向の少なくともいずれか一方の端部が該液晶保持部に固着されてなるため、高速応答性を有する液晶光学素子を得ることができる。
【0163】
また、本発明に係る液晶光学素子によれば、液晶光学素子が位相補償板をさらに備えてなるため、高いコントラストおよび広い視野角を有する素子を得ることができる。
【0164】
また、本発明に係る液晶光学素子によれば、1対の電極が、画素ごとに電圧が印加される画素電極であり、構造体が、平面視状態において、隣り合う画素電極間の隙間部分に配設されてなるため、従来のツイストネマチック液晶を用いた素子に比べて残像のない滑らかな動画を得ることができる。
【0165】
また、本発明に係る液晶光学素子の製造方法によれば、上記の液晶光学素子の製造方法であって、液晶層保持部のいずれか一方の側に、液晶材料および反応硬化性高分子材料からなる混合物を塗布する工程と、反応硬化性高分子材料をパターニング硬化処理して、反応硬化性高分子材料の硬化物からなる前記構造体を形成する工程とを有するため、所望の形態の構造体を容易に得ることができる。
【0166】
また、本発明に係る液晶光学素子の製造方法によれば、構造体を形成する工程において、反応硬化性高分子材料として液晶性材料を含む材料を用い、パターニング硬化処理する前に予め、若しくはパターニング硬化処理の際に、またはパターニング硬化処理する前およびパターニング硬化処理の際の双方の時点で1対の電極間に電界を印加するため、液晶の配向制御をより好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の液晶光学素子の概略構成を示す図である。
【図2】本実施の形態の第1の例に係る液晶光学素子の概略構成を示す図である。
【図3】図2の液晶光学素子の変形例の概略構成を示す図である。
【図4】図2の液晶光学素子の構造体の変形例の概略構成を示す図であり、(a)は液晶光学素子の側面構造を、(b)は液晶光学素子の構造体の平面構造を、それぞれ示す。
【図5】図2の液晶光学素子の構造体の図4とは異なる変形例の概略側面構造を示す図である。
【図6】図2の液晶光学素子の構造体の図4、図5とは異なる変形例の概略側面構造を示す図である。
【図7】図2の液晶光学素子の構造体の図4〜図6とは異なる変形例の概略平面構造を示す図である。
【図8】本実施の形態の第2の例に係る液晶光学素子の概略構成を示す図であり、(a)は液晶光学素子の側面構造を、(b)は液晶光学素子の構造体の平面構造を、それぞれ示す。
【図9】図8の液晶光学素子の構造体の一態様の概略側面構造を示す図である。
【図10】図8の液晶光学素子の第1の変形例の概略側面構造を示す図である。
【図11】図10の液晶光学素子の構造体の3つの変形例の概略平面構造を示す図である。
【図12】図8の液晶光学素子の第2の変形例の概略構成を示す図であり、(a)は液晶光学素子の側面構造を、(b)は液晶光学素子の構造体の平面構造を、それぞれ示す。
【図13】本実施の形態の第3の例に係る液晶光学素子の製造方法を説明するためのものであり、(a)は紫外線照射中の液晶光学素子材料の概略側面構造を、(b)は得られた液晶光学素子の概略側面構造を、それぞれ示す。
【図14】第6実施例の液晶光学素子の動作状態を説明するためのものであり、(a)は電圧を印加していない初期状態の液晶光学素子材料の概略側面構造を、(b)は電圧印加中の液晶光学素子の概略側面構造を、それぞれ示す。
【符号の説明】
10、10a、10b、30、30a、30b 液晶光学素子
12a、12b、46 基板
14a、14b、14c 電極
16a、16b 配向膜
18 液晶層
18、配向膜
20a、20b、20c、20d、36、50、52、54、63、64 構造体
32、34、38、48 画素電極
40 トランジスタ
54a 格子状構造
54b 周回壁
56、64a 液晶性モノマー
58 ネマティック液晶
62 フォトマスク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal optical element and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal optical element is an element that electrically controls light transmittance and reflectance using the optical rotation and birefringence of liquid crystal.
[0003]
A conventional example of such a liquid crystal optical element will be described with reference to FIG.
[0004]
The liquid crystal optical element 1 shown in FIG. 1 is a general one, and has a configuration in which a substrate 2a, an electrode 3a, an alignment film 4a, a liquid crystal layer 5, an alignment film 4b, an electrode 3b, and a substrate 2b are stacked in this order. The liquid crystal layer 5 is formed of a liquid crystal material such as a nematic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal. Reference numeral 6 denotes an AC power supply for driving the liquid crystal optical element 1.
[0005]
When light is incident from one of the substrates 2a in a state where a voltage is applied between the two electrodes 3a and 3b, the liquid crystal optical element 1 changes the alignment direction of the liquid crystal according to the applied voltage, and the input light is transmitted to the liquid crystal layer 5a. The birefringence phenomenon occurs in the inside, the phase is changed, and the light is emitted from the other substrate 2ba. Note that the light incident and exit directions may be opposite to those in FIG.
[0006]
If this output light is used, the liquid crystal optical element 1 having an optical phase modulation operation can be obtained. If a polarizer and an analyzer are arranged on both sides of the liquid crystal optical element 1, a light intensity modulation operation can be performed. Further, the liquid crystal driving element 1 is formed for each pixel, so that the liquid crystal optical element 1 as a liquid crystal display element (apparatus) can be obtained.
[0007]
In order to provide a high-speed response to such a liquid crystal optical element, it is preferable to use a ferroelectric liquid crystal or an anti-dielectric liquid crystal as a liquid crystal material.
[0008]
However, ferroelectric liquid crystals and anti-dielectric liquid crystals generally have many problems in practical use, such as low impact resistance, a narrow operating temperature range, and a large temperature dependency.
[0009]
For this reason, a nematic liquid crystal mode is used as a practical operation mode.
[0010]
However, since a normal nematic liquid crystal has a low response speed, there is a problem that it does not have an optical response characteristic at a video rate sufficient for displaying a general moving image.
[0011]
On the other hand, there is a π cell as an operation mode showing the fastest response in a nematic liquid crystal.
[0012]
However, the π cell requires the transition from the splay alignment to the bend alignment, has a low transition speed, and requires a special drive circuit for applying a high voltage for the transition. With.
[0013]
In order to eliminate these drawbacks of the π cell, a liquid crystal in which K33 / K11, which is the ratio of the elastic constant K11 representing spray and the elastic constant K33 representing bend, is 0.1 or more and 0.9 or less is used as a liquid crystal material. There has been proposed a liquid crystal optical element having a bend-shaped liquid crystal molecule alignment including a shape having a slight twist. According to this liquid crystal optical element, a special drive circuit for initial alignment transition is not required, and the initial alignment is completed in a short time by applying a low voltage (see Patent Document 1).
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-8-87013
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the liquid crystal optical element using the liquid crystal having a bend alignment structure operating at a low voltage as described above is intended to speed up the transition by selecting and using a liquid crystal material having specific characteristics. It can be said that the essential shortcomings of have remained.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a liquid crystal optical element having high-speed response and a method for manufacturing the same.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal optical element according to the present invention is provided on a pair of substrates and a pair of electrodes respectively disposed on opposite surfaces of the pair of substrates and subjected to a surface alignment treatment. A liquid crystal optical element comprising a liquid crystal layer holding portion having: and a liquid crystal layer disposed between the liquid crystal layer holding portions, wherein the liquid crystal layer includes a structure extending in a thickness direction of the liquid crystal layer, The structure has a side surface formed in a flat shape or a curved shape curved in a direction orthogonal to the extending direction, and at least one end in the extending direction is fixed to the liquid crystal holding portion. It is characterized by.
[0018]
Thereby, the alignment state of the liquid crystal can be more effectively regulated by the contact between the liquid crystal and the structure, and a liquid crystal optical element having a high-speed response can be obtained.
[0019]
In this case, it is more preferable that the structure has a communication permitting structure that allows the liquid crystal portions located on both sides to communicate with each other via the structure. In particular, the liquid crystal material is injected to form the liquid crystal layer. In this case, a liquid crystal layer having a uniform liquid crystal structure and thickness can be easily obtained.
[0020]
Further, at this time, it is preferable that the structure is disposed such that one end in the extending direction is separated from the liquid crystal holding unit.
[0021]
Further, it is preferable that the structure is constituted by a plurality of cylindrical objects or one or more lattice objects having openings in the extending direction.
[0022]
Further, the structure may include one or two or more circling walls circling in parallel with the liquid crystal holding portion.
[0023]
In this case, it is preferable that the structure has a slit-shaped opening formed on a side surface extending in a direction in which the structure extends.
[0024]
Further, in this case, in a circumference unit that forms a virtual closed loop of the structure by circling in parallel with the liquid crystal holding unit, the total extension distance of the opening interval of the slit-shaped openings is the total length of the circumference unit. When it is formed to have a length equal to or less than の, the contact between the liquid crystal molecules and the structure can be sufficiently ensured, and the alignment state of the liquid crystal can be more effectively regulated.
[0025]
In this case, it is preferable that the liquid crystal layer is formed of one or more liquid crystal materials selected from the group consisting of a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, and a smectic liquid crystal.
[0026]
At this time, the ratio (K33 / K11) of the bending elastic constant K33 to the spreading elastic constant K11 of the liquid crystal material is 1.7 or less, or the ratio of the spreading elastic constant K11 of the liquid crystal material is 15 (unit: pN) or less. If there is, it is preferable.
[0027]
Further, at least one of the pair of substrates of the liquid crystal optical element is made of a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyacrylate resin, a polyethylene terephthalate resin, a polyether sulfone resin, an epoxy resin, an amorphous polyolefin resin, an acrylic ultraviolet curable resin. It is preferable to be formed of a material selected from the group consisting of glass and silicon.
[0028]
Further, it is preferable that the pair of alignment films are aligned in parallel by the surface alignment treatment.
[0029]
In addition, when the liquid crystal optical element further includes a phase compensator, an element having high contrast and a wide viewing angle can be obtained.
[0030]
Further, in the liquid crystal optical element according to the present invention, the pair of electrodes is a pixel electrode to which a voltage is applied for each pixel, and the structure is formed in a gap between adjacent pixel electrodes in a plan view state. It is characterized by being provided.
[0031]
As a result, a smooth moving image with no afterimage can be obtained as compared with a device using a conventional twisted nematic liquid crystal.
[0032]
In this case, when the structure is disposed on one or more of the pixel electrodes within a range occupying 60% or less of the total area of the pixel electrodes in a plan view, the aperture ratio is impaired. And a high-luminance image display can be obtained.
[0033]
Further, the method for manufacturing a liquid crystal optical element according to the present invention is the method for manufacturing a liquid crystal optical element described above, wherein the liquid crystal material and the reaction curable polymer material are provided on one side of the liquid crystal layer holding portion. And a step of patterning and curing the reactive curable polymer material to form the structure made of a cured product of the reactive curable polymer material.
[0034]
Thus, a structure having a desired form can be easily obtained.
[0035]
In this case, in the step of forming the structure, when the liquid crystal material is cured in a temperature environment of a nematic phase (a temperature at which the liquid crystal becomes a nematic phase), the liquid crystal layer can be formed of the nematic phase, and high-speed operation is possible. Π cells can be easily obtained.
[0036]
In this case, it is preferable that the reaction-curable polymer material is one or both of a monomer and an oligomer.
[0037]
At this time, it is preferable that the monomer or oligomer is one or two or more materials selected from the group consisting of acrylate, epoxy, epoxy acrylate, ester acrylate, and urethane acrylate.
[0038]
In this case, if the viscosity of the reaction-curable polymer material is 300 (unit: cps) or less, a structure having a desired form can be easily obtained.
[0039]
Further, in this case, in the application step, when a polymerization initiator is added to the mixture and used, the time required to produce a structure can be reduced.
[0040]
In this case, in the application step, when a colorant comprising a dye is added to the mixture and used, a high contrast can be obtained when an image display operation is performed.
[0041]
Further, in this case, the reaction-curable polymer material is a main chain polymer mainly containing a liquid crystal material in a main chain or a side chain polymer mainly containing a liquid crystal material in a side chain, It is suitable.
[0042]
In this case, in the step of forming the structural body, a material containing a liquid crystalline material is used as the reactive curable polymer material, and (1) before the patterning / curing process, or (2) the patterning / curing process. When an electric field is applied between the pair of electrodes before and during the patterning hardening process and at the time of the patterning hardening process, the liquid crystal material is aligned with the liquid crystal material. Can be performed more suitably.
[0043]
In this case, when an electric field is applied between the pair of electrodes before and after the patterning / curing process, the intensity of the electric field applied before the patterning / curing process is increased. When the intensity of the electric field applied during the treatment is higher than that, the liquid crystal alignment in a desired alignment state can be quickly controlled.
[0044]
At this time, the intensity of the electric field applied before the patterning hardening process is 1 (unit: V / μm) or more, and the intensity of the electric field applied at the time of the patterning hardening process is 0.5 (unit: V / μm). The following is preferable.
[0045]
In this case, in the step of forming the structure, it is preferable to perform patterning and hardening by patternwise exposing light from a light source through a photomask or drawing and exposing the light from the light source finely.
[0046]
In this case, it is preferable that the light source is a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, or a laser.
[0047]
Further, in this case, after performing the pattern exposure or the drawing exposure, and further uniformly exposing the entire liquid crystal layer including the structure, an uncured portion of the reaction-curable polymer material that may remain after curing is obtained. Can be cured.
[0048]
In this case, when uniformly exposing the entire liquid crystal layer, it is preferable to apply an electric field having an intensity of 1 (unit: V / μm) or more between the pair of electrodes.
[0049]
In this case, the exposure area (S P ), The total area of the liquid crystal layer including the exposed area (S D ), The mass of the reactive curable polymer material to be applied (W P ) And the mass of the liquid crystal material to be applied (W LC Is adjusted so as to satisfy the following formula, the residual amount of the uncured portion of the cured reaction-curable polymer material after curing can be minimized.
[0050]
(Formula) S P / S D ≧ 1.5W P / (W P + W LC )
In this case, it is preferable that the reaction curable polymer material is formed of a material having a contact angle with liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer of 50 ° or less in a state where the structure is formed. is there.
[0051]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of a liquid crystal optical element and a method of manufacturing the same according to the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.
First, a liquid crystal optical element according to a first example of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0052]
The basic configuration of the liquid crystal optical element according to the first example of the present embodiment is the same as that of the conventional liquid crystal optical element shown in FIG. 1 in the vertical direction) is different from the conventional liquid crystal optical element.
[0053]
That is, the liquid crystal optical element 10 according to the first example of the present embodiment has a configuration in which the substrate 12a, the electrode 14a, the alignment film 16a, the liquid crystal layer 18, the alignment film 16b, the electrode 14b, and the substrate 12b are stacked. , The liquid crystal layer 18 includes the structures 20a and 20b. Here, except for the liquid crystal layer 18, the substrate 12a, the electrode 14a, the alignment film 16a, the liquid crystal layer 18, the alignment film 16b, the electrode 14b, and the substrate 12b constitute a liquid crystal layer holding unit.
[0054]
The structure 20a has the same length (height) L1 as the thickness T1 of the liquid crystal layer 18, and both ends are fixed to the pair of alignment films 16a and 16b, in other words, to the liquid crystal layer holding portion.
The structure 20b has a length L2 shorter than the thickness T1 of the liquid crystal layer 18, and one end is fixed to one of the pair of alignment films 16a and 16b, and the other end of the structure 20b is connected to the other of the alignment films 16a and 16b. It is arranged with the other end separated. As long as the structure has a planar shape or a curved shape that is curved in a direction perpendicular to the thickness direction of the liquid crystal phase 18, the structure extends in a plan view (a state viewed from the thickness direction of the liquid crystal phase). The shape is not particularly limited. That is, the structure may be a rod-like or plate-like material like the structures 20a and 20b, or may be a lattice shape or a cylindrical shape described later. Note that, for example, when the liquid crystal optical element has an image display function, the structure may be a conical member or the like as long as it does not overlap the pixel region. The structure may be an aggregate of any one of the structures 20a and 20b, or may be a hybrid of these irregular structures.
[0055]
At least one of the substrates 12a and 12b is preferably a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyacrylate resin, a polyethylene terephthalate resin, a polyethersulfone resin, an epoxy resin, an amorphous polyolefin resin, an acrylic ultraviolet curing resin, glass or silicon. It is formed of any material. In particular, it is preferable that both the substrates 12a and 12b are formed of a thin plastic material because the liquid crystal optical element 10 can have flexible characteristics.
[0056]
The electrodes 14a and 14b are formed using an appropriate transparent material such as ITO.
[0057]
The alignment films 16a and 16b are preferably made of, for example, polyimide resin, silicon oxide, polyvinyl alcohol resin, or the like, and are subjected to parallel alignment and anti-alignment using alignment processing methods such as rubbing, optical alignment, and oblique deposition. The alignment processing is performed in one of a parallel alignment and a twist alignment. In particular, the parallel alignment is preferable because a bend alignment cell having a hydrodynamic flow effect and operating at high speed can be easily realized.
[0058]
The liquid crystal layer 18 is formed of a liquid crystal material having a refractive index anisotropy that changes its alignment state with respect to an applied voltage (electric field). The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 18 easily bend at least in a state where a voltage is applied between the electrodes 14a and 14b due to wettability with the side surfaces of the structures 20a and 20b. As such a liquid crystal material, any of a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, and a smectic liquid crystal, or a mixture of these liquid crystals can be used. In particular, when a nematic liquid crystal is used, a material having a ratio K33 / K11 of the spreading elastic coefficient K11 to the bending elastic coefficient K33 of 1.7 or less or a spreading elastic coefficient K11 of 15 (unit: pN) or less is used. It is preferable to use a selected material since liquid crystal alignment can be controlled at a low voltage and a bend alignment cell that operates at high speed can be easily realized.
[0059]
The members of the liquid crystal optical element 10, such as the substrates 12a and 12b, except for the structures 20a and 20b described above, can be manufactured by the usual method using the above-described materials. Note that materials and manufacturing methods used for the structures 20a and 20b will be described later.
[0060]
As shown in FIG. 2, the liquid crystal optical element 10 according to the first example of the present embodiment is a transmissive element in which light incident from the substrate 12a exits from the substrate 12b. The liquid crystal optical element 10 drives and controls the liquid crystal (liquid crystal molecules) of the liquid crystal layer 18 by applying a voltage between the electrodes 14a and 14b with an AC or DC power supply indicated by reference numeral 22. At this time, as described above, when the alignment films 16a and 16b are in a parallel alignment relationship, the liquid crystal of the liquid crystal layer 18 easily bends with the structures 20a and 20b in the liquid crystal layer 18, so that a low voltage is applied. And high-speed response can be obtained.
[0061]
Further, by providing a polarizer and an analyzer on both sides of the liquid crystal optical element 10, a light intensity modulation operation can be obtained.
[0062]
Further, by providing the liquid crystal optical element 10 with a phase compensator as an optical compensator, an element having high contrast and a wide viewing angle can be obtained.
[0063]
In addition, when the liquid crystal optical element 10 is formed with the structures 20a and 20b in advance at the time of manufacture and then injects a liquid crystal material to form a liquid crystal layer, the liquid crystal portions positioned on both sides of the structures 20a and 20b via the structures 20a and 20b Have a structure capable of communicating with each other (communication permitting structure), so that a uniform injection operation of the liquid crystal material can be easily performed.
[0064]
Next, a modified example of the liquid crystal optical element 10 will be described with reference to FIG.
[0065]
The basic configuration of the liquid crystal optical element 10a of the modification is the same as that of the liquid crystal optical element 10. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals as those of the liquid crystal optical element 10, and the structure, material, manufacturing method, etc. A duplicate description of will be omitted, and only the characteristic components will be described in detail. The same applies to other examples described later.
[0066]
The liquid crystal optical element 10a differs from the liquid crystal optical element 10 in that an electrode 14c provided between the substrate 12a and the alignment film 16a is formed of a reflective metal material such as aluminum.
[0067]
The liquid crystal optical element 10a is a reflection type element, and light incident from the substrate 12b is reflected by the electrode 14c and emitted again from the substrate 12b.
[0068]
Next, modified examples of the structure of the liquid crystal optical element 10 will be described with reference to FIGS.
[0069]
FIG. 4A shows the side structure of the device, and FIG. 4B shows the planar structure of the structure of the device. The liquid crystal optical device 10b has a structure 20c extending in the thickness direction of the liquid crystal layer 18. And a lattice-like object having an opening 24 formed in the extending direction. The structure 20c may be a single lattice formed over the entire liquid crystal layer 18, or may be an aggregate of a plurality of lattices. The structure 20c may be said to have a structure in which the surrounding walls are regularly arranged in the liquid crystal layer 18, in other words, as one mode of the surrounding walls that go around in parallel with the liquid crystal holding portion.
[0070]
Further, the liquid crystal optical element 10b may have a structure in which one end of the structure 20c is separated from the alignment film 16a, for example, as shown in FIG. 5, or a side surface of the structure 20c, as shown in FIG. Alternatively, a configuration may be adopted in which a slit-like opening 26 extending in the thickness direction of the liquid crystal layer 18 is formed. In the latter case, the opening interval of the openings 26 in the perimeter units (four sides forming one lattice in FIG. 6) constituting one virtual closed loop (frame-like lattice without the openings 26) of the structure 20c When the total extension distance (C1 + C2) of C1 and the opening interval C2 is set to be equal to or less than の of the total length of the circumference unit, the wettability between the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 18 and the side surface of the structure 20c. Is more reliably ensured, and the alignment state of the liquid crystal can be more effectively regulated.
[0071]
On the other hand, in the liquid crystal optical element 10c whose planar structure is shown in FIG. 7, the structure 20d extending in the thickness direction of the liquid crystal layer 18 has the shape and size of the opening 28 formed in the extending direction. Each of them is formed under appropriate conditions, in other words, is composed of an aggregate of irregularly shaped cylindrical objects. The respective structures 20d may be in a form fixed to each other, or may be in a form separated from each other and independent. The structure 20d may be said to be a liquid crystal layer 18, in other words, a plurality of sets of circling walls arranged as one mode of the circulating walls circling in parallel with the liquid crystal holding portion.
[0072]
As in the case of the lattice-shaped structure 20c described above, the structure 20d may have a configuration in which one end of the cylinder is separated from the alignment film 16a, for example. A configuration in which a slit-shaped opening extending in the thickness direction of the layer 18 may be formed.
[0073]
Next, a liquid crystal optical element according to a second example of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0074]
The liquid crystal optical element 30 according to the second example of the present embodiment has substantially the same structure as the transmissive liquid crystal optical element 10b of FIG. 4, but has a liquid crystal display function. Is different from
[0075]
In the liquid crystal optical element 30, the electrodes formed on the substrates 12a and 12b are pixel electrodes 32 and 34 formed corresponding to the pixels. In this case, when the liquid crystal optical element 30 is of a simple driving system, the intersections of a plurality of electrode bands arranged orthogonally to each other and spaced apart become the pixel electrodes 32 and 34. On the other hand, when the liquid crystal optical element 30 is of the active drive type, a plurality of pixel electrodes 32 connected to the transistor are provided for each pixel, and the pixel electrode 34 is provided as one common electrode (see FIG. 10). .
[0076]
In the liquid crystal optical element 30, each side of the structure 36 formed of a lattice-like material is disposed in a gap between adjacent pixel electrodes 32. In other words, each side of the structure 36 is formed so as to surround the pixel.
[0077]
The liquid crystal optical element 30 configured as described above can display an image by driving the liquid crystal for each pixel. At this time, it is possible to obtain a smooth moving image without an afterimage as compared with a device using a conventional twisted nematic liquid crystal.
[0078]
In addition, in the liquid crystal optical element 30, since the openings of the pixels indicated by the arrow A1 in FIG. 8B are not covered with the structures 36, it is possible to obtain a high-luminance image display without reducing the aperture ratio. Can be.
[0079]
Further, as shown in FIG. 9, the liquid crystal optical element 30 is formed so that the liquid crystal portions located on both sides of the structure 36 can communicate with each other. , A stable and reliable high-speed response operation can be obtained.
[0080]
Next, a first modification of the liquid crystal optical element 30 will be described with reference to FIG.
[0081]
The liquid crystal optical element 30a according to the first modification is a reflection type element of an active drive system.
[0082]
The liquid crystal optical element 30a differs from the liquid crystal optical element 30 in that the pixel electrode 38 on which the alignment film 16a is formed has a reflection mirror (not shown).
[0083]
In the liquid crystal optical element 30a, a transistor 40 for driving a pixel electrode 38 provided for each pixel is provided to be connected to each pixel electrode 38. The transistor 40 includes a source 40a, a drain 40b, and a gate 40c. Reference numeral 42 indicates a storage capacitor, and reference numeral 44 indicates a light shielding layer. A driver such as the transistor 40 is provided between the pixel electrode 38 and a substrate 46 made of a silicon material. Note that the pixel electrode 48, which is a common electrode, is formed of an ITO material, and the substrate 12b is formed of a glass material.
[0084]
The liquid crystal optical element 30a can obtain the same effect as the liquid crystal optical element 30.
[0085]
Here, in the liquid crystal optical elements 30 and 30a, as shown in FIGS. 11A and 11B, a structure 50 made of a grid-like material having a slit surrounds one pixel A1 with one grid. Alternatively, as shown in FIG. 11C, a structure 52 formed of a grid-like material having slits may be formed so as to surround, for example, four pixels A1 with one grid. . Note that the structures 50 and 52 may not have a slit.
[0086]
Next, a second modification of the liquid crystal optical element 30 will be described with reference to FIG.
[0087]
The liquid crystal optical element 30b of the second modified example has substantially the same structure as the liquid crystal optical element 30, but the structure 54 has a lattice structure 54a similar to the liquid crystal optical element 30 as a skeleton structure. The liquid crystal optical element 30 differs from the liquid crystal optical element 30 in that a surrounding wall 54b is formed on the pixel electrode 32, in other words, also in the pixel area.
[0088]
In the liquid crystal optical element 30b of the second modified example, since the probability of contact between the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 18 and the side surface of the structure 54 is large, the bend alignment can be easily obtained.
[0089]
The surrounding wall 54b of the structure 54 has a plurality of pixel electrodes 32 within a range occupying 60% or less of the total area of the plurality of pixel electrodes 32 in a plan view state (the state shown in FIG. 12B). When formed above, the aperture ratio of the pixel is not significantly affected.
[0090]
Next, a method for manufacturing a liquid crystal optical element according to a third example of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0091]
As described above, in the liquid crystal optical element of the present invention, each member such as the substrate, except for the structure, can be manufactured by a usual method using each of the above-described materials. Therefore, in the following description, a material used for the structure and a method for manufacturing the structure are described in detail.
[0092]
The structure of the liquid crystal optical element of the present invention does not limit the type of material as long as it has a certain wettability with liquid crystal, and can be manufactured using an appropriate organic material or an inorganic material. . The method for manufacturing the structure is not particularly limited, and an appropriate film formation method can be used.
[0093]
However, in order to exhibit the function and effect of the liquid crystal optical element of the present invention more appropriately, the liquid crystal optical element of the present invention is manufactured by the method of manufacturing a liquid crystal optical element according to the third example of the present embodiment described below. I do.
[0094]
In the method for manufacturing a liquid crystal optical element according to the third example of the present embodiment, an alignment film and an electrode are provided by applying a liquid mixture (mixture) of a liquid crystal material and a reaction-curable polymer material, respectively. It is arranged between two substrates. Then, the reaction-curable polymer material is polymerized, by locally irradiating the mixed solution using light or an electron beam that can be cured, in other words, by patterning and curing the reaction-curable polymer material, A structure is formed in the liquid crystal layer.
[0095]
As the reaction-curable polymer material, any one or both of a monomer and an oligomer can be used. It is more preferable that the monomer or the oligomer has liquid crystallinity, since the alignment of the liquid crystal can be freely controlled according to the alignment state of the liquid crystalline monomer or the like in the cured structure.
[0096]
The above-described monomer or oligomer can be appropriately selected from any of acrylate, epoxy, epoxy acrylate, ester acrylate, and urethane acrylate materials, or a mixture thereof.
[0097]
When the viscosity of the reaction-curable polymer material is 300 (unit: cps) or less, the polymerization reaction can be performed at high speed, and the unreacted material does not remain in the liquid crystal. Can be formed, which is suitable for obtaining a structure having a desired structure.
[0098]
In addition, when a polymerization initiator (photopolymerization initiator) sensitive to the wavelength of the light source is added to the reaction-curable polymer material (more precisely, a mixed solution) and used, the manufacturing time of the structure can be reduced. .
[0099]
In addition, when a colorant composed of a dye or a pigment is added to a reaction-curable polymer material and used, the colorant acts as a light absorber when the liquid crystal optical element has an image display function. , And a high-contrast image display can be obtained.
[0100]
Further, as the reaction curable polymer material, either a main chain polymer mainly containing a liquid crystal material in a main chain, a side chain polymer mainly containing a liquid crystal material in a side chain, or a mixture thereof is used. be able to. For example, when the reaction-curable polymer material includes a liquid crystalline material such as a bifunctional acrylate material, a main chain structure mainly including the liquid crystalline material in the main chain can be obtained. When the curable polymer material includes a liquid crystalline material such as a monofunctional liquid crystalline monomer, a side-chain structure mainly including the liquid crystalline material in a side chain can be obtained. When the reaction-curable polymer material includes, for example, a mixed material of a monofunctional liquid crystalline monomer, a trifunctional monomer, and a trifunctional oligomer, a complex in which the main chain and side chain arrangement structures are intricate. A mold structure can be obtained.
[0101]
The mixing ratio of the liquid crystal material and the reaction-curable polymer material in the mixed liquid is preferably adjusted so as to satisfy the following formula.
[0102]
That is, the exposure area (S P ), The total area of the liquid crystal layer including the exposure area (S D ), Mass of the reactive curable polymer material to be applied (W P ) And the mass of the applied liquid crystal material (W LC ) Satisfy the following formula.
[0103]
(Formula) S P / S D ≧ 1.5W P / (W P + W LC )
Here, when assuming that a surrounding wall having the same extension height as the thickness of the liquid crystal layer is assumed as a structure to be formed, the exposure area (S P ) Is approximately proportional to the volume of the structure, while the total area (S D ) Is substantially proportional to the total volume of the liquid crystal layer including the structure.
[0104]
Therefore, the above expression simply means that the mass of the structure when a structure having a predetermined volume is manufactured is adjusted to a predetermined value or less. In the formula, the coefficient of 1.5 is a value that takes into account the specific gravity of the liquid crystal material and the reaction-curable polymer material and the degree of freedom of the mass ratio at the time of manufacturing the structure. It can be carried out.
[0105]
By adjusting the relationship between the liquid crystal material and the reaction-curable polymer material so as to satisfy the above equation, the residual uncured reaction-curable polymer material that may remain when the reaction-curable polymer material is cured The amount can be minimized.
[0106]
In addition, when a material having a contact angle with liquid crystal molecules constituting a liquid crystal layer of 50 ° or less is selected and used as a reaction curable polymer material in a state where a structure is formed, the surface of the structure is Since the liquid crystal is easily aligned, the bend alignment state of the liquid crystal can be more easily obtained.
[0107]
The light source that emits light or an electron beam is a high-intensity lamp such as a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, or a metal halide lamp, or an incandescent lamp such as a halogen lamp, which has a wavelength component that can cure the reaction-curable polymer material. A light bulb or a laser (laser light source) can be suitably used.
[0108]
Then, in order to obtain a structure having a predetermined structure, it is preferable that the light (light flux) of these light sources is uniformly pattern-exposed through a photomask (see FIG. 13), or the light (light rays) of the light source is also used. Is finely scanned to perform drawing exposure.
[0109]
Thus, a structure having a desired structure can be easily obtained.
[0110]
At this time, after the exposure, a uniform luminous flux is applied to the entire surface of the liquid crystal optical element to uniformly expose the entire liquid crystal layer including the structure, thereby curing the unreacted reaction-curable polymer material. Is preferred.
[0111]
In addition, the liquid crystal layer can be composed of the nematic phase by polymerizing and curing the reaction-curable polymer material in the temperature environment of the nematic phase of the liquid crystal material, and a π cell capable of high-speed operation can be easily obtained. be able to.
[0112]
When an electric field is applied to the liquid mixture of the liquid crystal material and the reaction-curable polymer material in the step of forming a structure by irradiating light or the like, the alignment controlling force of the structure is applied to the liquid crystal, and the electric field controls the liquid crystal alignment. It can be performed and is more preferable.
[0113]
For example, when a coating film is formed using a liquid mixture of a reaction curable polymer material containing a liquid crystal monomer and a liquid crystal material composed of a nematic liquid crystal, and an electric field is applied to the coating film, the liquid crystal monomer changes in accordance with the electric field strength. Thus, the liquid crystal is cured in an alignment state similar to the spatial alignment state of the nematic liquid crystal. Thereby, a guest-host effect can be obtained.
[0114]
Further, for example, as shown in FIG. 13, a power supply 60 is used to form an electrode 14a by using a mixed liquid of a reactive curable polymer material having a positive dielectric constant and containing a liquid crystal monomer 56 and a liquid crystal material composed of a nematic liquid crystal 58. , 14b under a high electric field applied through the photomask 62 to obtain a structure 63 in which the liquid crystal monomers 56 are arranged in the thickness direction of the liquid crystal layer 18. . Thereby, a guest-host effect can be obtained.
[0115]
The relationship between the timing of applying an electric field to the liquid mixture and the time of irradiating the liquid mixture with light or the like can be various combinations as described below.
[0116]
For example, after applying an electric field in advance, the reaction-curable polymer material can be cured (patterning curing treatment) in a state where the electric field is released. In this case, the liquid crystal (liquid crystal molecules) can be stabilized in an arbitrary alignment state in a transition state that changes between when the electric field is turned on and when it is turned off. Further, an electric field may be applied at the same time as the reaction-curable polymer material is cured. In this case, the alignment state of the liquid crystal can be accurately controlled according to the electric field strength. Further, an electric field may be continuously applied before the reaction-curable polymer material is cured until the curing is completed. In this case, the alignment state of the liquid crystal can be rapidly changed and stabilized. For example, if the present invention is applied to a parallel alignment cell, the liquid crystal can be previously transferred from the splay alignment to the bend alignment before curing, and the degree of stabilization in the bend alignment state according to the electric field intensity during the curing can be reduced. Can be controlled.
[0117]
When an electric field is applied continuously before the reaction-curable polymer material is cured until the curing is completed, the strength of the electric field applied before the curing is smaller than the strength of the electric field applied during the curing. It is more preferable that the strength is adjusted to be high. For example, the strength of the former electric field is set to 1 (unit: V / μm) or more, and the strength of the latter electric field is set to 0.5 (unit: V / μm) or less. .
[0118]
Further, if necessary, it is more preferable that the entire liquid crystal layer is uniformly exposed after curing. In this case, it is more preferable to apply an electric field having an intensity of 1 (unit: V / μm) or more. Thereby, the uncured (unreacted) liquid crystalline monomer or the like of the reactive curable polymer material remaining in the liquid crystal layer can be surely cured.
[0119]
【Example】
The present invention will be further described with reference to examples. The present invention is not limited to the embodiments described below.
(First embodiment)
The transmission type liquid crystal optical element shown in FIG. 4 was manufactured as follows.
[0120]
A pair of glass substrates with a transparent electrode was prepared. At this time, the glass substrate on one side has a height of 8 μm, the thickness of the four surrounding walls forming the grid (the width of the surrounding wall when viewed in plan) is about 20 μm, and the length of each side of one grid. In other words, in other words, a structure made of a lattice-like material having a lattice spacing of about 500 μm has been formed. A small hole having a diameter of about 2 μm was formed through the peripheral wall of the structure.
[0121]
After each of the pair of glass substrates was coated with a polyimide film, a rubbing treatment was performed to arrange a pair of alignment films made of the polyimide film in a parallel alignment state. The alignment film used a pretilt angle of about 7 °. The cell gap was controlled by arranging a spherical plastic spacer having a diameter of about 8 μm on the periphery of the glass substrate, and the distance between the glass substrates when a pair of glass substrates was bonded was adjusted uniformly.
[0122]
Next, a nematic liquid crystal was injected into the cell gap in a vacuum (low pressure equal to or lower than the atmospheric pressure) to produce a π cell. As the nematic liquid crystal, a material having a spreading elastic modulus and a bending elastic modulus of 14 pN and a viscosity of 30 cps was used.
[0123]
In the obtained liquid crystal optical element, in an initial state where no electric field was applied, a liquid crystal in a liquid crystal phase in which bend alignment was substantially stabilized was obtained. That is, in almost all of the manufactured liquid crystal optical elements, the liquid crystal was in a bend alignment. The splay alignment state of the liquid crystal was observed for some liquid crystal optical elements, but when a voltage of 5 V was applied and held for about 10 s (sec), the bend alignment was stabilized, and the bend alignment was maintained even when the power was turned off. I was drunk. In this liquid crystal optical element, no reverse transition from the bend alignment to the splay alignment occurred even when one month or more had elapsed with the power supply turned off.
[0124]
As a result of measuring the response speed of the liquid crystal optical element, a high-speed operation with a rise time of 0.5 ms and a fall time of 2 ms was confirmed.
(Second embodiment)
The liquid crystal optical element according to the second embodiment, which has a structure in which one grid of a grid-like object having a slit formed therein surrounds four pixels and has an image display function as shown in FIG. It was manufactured in the same manner as in the first embodiment. The size of one pixel is 200 μm × 300 μm, and the thickness of the surrounding wall forming the lattice is 10 μm. It should be noted that the structure of the second embodiment does not have minute holes as in the first embodiment.
[0125]
When the liquid crystal was injected to form a liquid crystal layer, the liquid crystal could be injected uniformly through the slit of the structure.
[0126]
The obtained liquid crystal optical element had the same high-speed response characteristics as those of the first embodiment. In addition, even when no voltage was applied, stable bend alignment could be realized. Further, when an image was displayed by driving the liquid crystal for each pixel, a smooth moving image display without an afterimage was confirmed as compared with a device using a conventional twisted nematic liquid crystal.
(Third embodiment)
A liquid crystal optical element according to a third embodiment was manufactured by changing a pair of glass substrates of the liquid crystal optical element according to the first embodiment to a substrate made of a polycarbonate resin having a thickness of 100 μm.
[0127]
In the liquid crystal optical element of the third embodiment, a nematic liquid crystal was applied by a printing method to form a liquid crystal layer without forming minute holes as in the structure of the first embodiment. As a printing method, any of a flexographic method, letterpress (letterpress) printing, offset (flat plate) printing, and gravure (intaglio) printing could be applied.
[0128]
The obtained liquid crystal optical element had the same high-speed response characteristics as those of the first embodiment. Further, the liquid crystal optical element of the third embodiment showed a stable high-speed operation even if it was rolled up or rolled up and then expanded again.
(Fourth embodiment)
The liquid crystal optical element of the active drive system shown in FIG. 10 was manufactured by the same method as in the first embodiment. The reflection type liquid crystal optical element of the fourth embodiment is a high definition display element generally called LCOS (Liquid Crystal on Silicon).
[0129]
In the reflection type liquid crystal optical element of the fourth embodiment, the arrangement pitch of adjacent pixels was 10 μm, and the gap between pixels, in other words, the thickness of the surrounding wall of the structure was 0.5 μm. Also, since the element was of a reflection type, the cell gap and the height of the structure were adjusted to 4 μm, which were half those of the first embodiment. The number of pixels of the liquid crystal optical element is 1080 × 1980.
[0130]
The liquid crystal optical element of the fourth example was confirmed to have the same high-speed response characteristics and the stability of bend alignment as those of the first example. In particular, the response characteristics were better than those of the first example, with the rise time being 0.2 ms and the fall time being 0.9 ms.
[0131]
Further, when a full-color projector system was constructed using three liquid crystal optical elements of the fourth example, good moving image characteristics could be obtained. When an image display operation was performed by a field sequential method without using a color filter, in which color display was performed by sequentially switching the three primary colors of RGB in one field, a favorable color moving image display was confirmed.
(Fifth embodiment)
The liquid crystal optical element of the first example of the fifth embodiment was manufactured in which the liquid crystal layer of the liquid crystal optical element of the first embodiment was formed using ferroelectric liquid crystal instead of nematic liquid crystal. In addition, the pair of alignment films of the liquid crystal optical element of the first example was changed to parallel alignment and anti-parallel alignment.
[0132]
The obtained liquid crystal optical element of the first example was confirmed to operate at a high speed of 100 μs or less.
In addition, stable operation can be obtained even when a shock is applied to the liquid crystal optical element. Even after a temperature change of 10 to 70 ° C., the liquid crystal alignment is not disturbed at room temperature and stable operation can be performed. was gotten.
[0133]
Further, a liquid crystal optical element according to a second example of the fifth embodiment was manufactured in which the liquid crystal layer of the liquid crystal optical element according to the second embodiment was formed using ferroelectric picture-based liquid crystal instead of nematic liquid crystal.
With respect to the obtained liquid crystal optical element of the second example, the same characteristics as those of the liquid crystal optical element of the first example were confirmed. In addition, it was confirmed that the liquid crystal optical element of the second example was stable in the orientation of the liquid crystal even after being shocked by being bent or dropped.
(Sixth embodiment)
The liquid crystal optical element shown in FIG. 4 was manufactured as follows using the manufacturing method of the present invention.
[0134]
A pair of glass substrates with a transparent electrode was prepared, and after each of the glass substrates was coated with a polyimide film, rubbing treatment was performed, and a pair of alignment films made of the polyimide film were arranged in a parallel alignment state. The alignment film used a pretilt angle of about 7 °.
The cell gap was controlled by arranging a spherical plastic spacer having a diameter of about 8 μm on the periphery of the glass substrate, and the distance between the glass substrates when a pair of glass substrates was bonded was adjusted uniformly.
[0135]
Next, a mixed liquid composed of a reaction curable polymer material containing a nematic liquid crystal and a liquid crystalline monomer as main components was injected into the cell gap. As the nematic liquid crystal, a material having a spreading elastic modulus and a bending elastic modulus of 14 pN and a viscosity of 30 cps was used. As the liquid crystal monomer, a monofunctional acrylic material having a viscosity of 40 cps was used.
[0136]
Ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were locally irradiated to the liquid crystal cell through a photomask in which the length of one side of each grid was 500 μm and the width of the grid (wall) was 20 μm, thereby performing polymerization phase separation. As a result, as shown in FIG. 14A, the structure 64 corresponding to the shape of the photomask was separated from the liquid crystal layer 18 and formed independently.
[0137]
At this time, the compounding ratio of the nematic liquid crystal 58 and the reaction-curable polymer material is determined by the exposure area (S P ), The total area of the liquid crystal layer including the exposure area (S D ), Mass of the reactive curable polymer material to be applied (W P ) And the mass of the applied liquid crystal material (W LC ) Satisfy the following equation.
[0138]
(Formula) S P / S D ≧ 1.5W P / (W P + W LC )
Specifically, the liquid crystal optical element was manufactured by variously adjusting the mass blending ratio of the reaction curable polymer material to all the materials so as to satisfy the above formula, from 1 to 11.5%. As a result, a beautiful lattice-like structure completely separated from the liquid crystal layer (liquid crystal) could be formed. In addition, as a reference example, when a liquid crystal optical element was manufactured by setting the mass mixing ratio of the reaction curable polymer material to all materials to 15% or more, a large amount of unreacted liquid crystal monomers remained in the liquid crystal layer. It was recognized that. As a result of further uniform exposure of the liquid crystal optical element, amorphous polymers were deposited in the liquid crystal layer.
[0139]
The obtained structure 64 of the liquid crystal optical element of the sixth embodiment was cured in a splay alignment state in which liquid crystal monomers 64a were uniformly arranged in parallel to the surfaces of the substrates 12a and 12b.
[0140]
When the liquid crystal optical element of the sixth embodiment was subjected to light modulation operation, the liquid crystal in the liquid crystal layer maintained a stable splay state when no voltage was applied, as shown in FIG. When a voltage of 3.5 V was applied from the power supply 66 and operated, as shown in FIG. 14B, it was confirmed that the transition to the bend orientation was easily made. When the device was operated by applying a pulse voltage of 5 V, a high-speed operation of 5 ms or less was confirmed, and it was found that the liquid crystal optical element was applicable to a bistable element.
(Seventh embodiment)
An element having basically the same structure as that of the liquid crystal optical element of the above-described sixth embodiment was produced as follows, with the manufacturing method partially changed from that of the sixth embodiment.
[0141]
Before irradiating light or the like to perform polymerization phase separation, a voltage was previously applied to the liquid crystal cell to transition the liquid crystal from the splay alignment to the bend alignment. The time required for the transfer greatly varies depending on the applied voltage, but was 1 second (s) or less when the voltage was 20 V and 60 seconds when the voltage was 5 V. The time required for the transition also depends on the pretilt angle of the alignment film. By changing the pretilt angle from 7 ° to 10 °, the transition was performed at a high speed in less than 10 seconds even at an applied voltage of 5V. On the other hand, when the pretilt angle was changed to 2 °, it took 120 seconds or more to complete the transition even at an applied voltage of 20V.
[0142]
Immediately after the bend transition, the applied voltage was lowered to near the transition voltage to make the voltage constant, and then the liquid crystal cell was locally irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm through a lattice-like pho and a mask. In addition, it was previously found by experiments that the transition voltage of the liquid crystal cell was 4 V, 1.7 V, and 0.7 V when the pretilt angles were 2 °, 7 °, and 9 °.
[0143]
In each of the obtained liquid crystal optical elements of the seventh example, it was confirmed that the liquid crystalline monomer of the structure was cured in a bend alignment state.
[0144]
Also, when the light modulation operation of each liquid crystal optical element was measured, the alignment state of the liquid crystal was stable in a substantially bent state from the initial state. In some liquid crystal optical elements, a splay alignment state was observed in the initial state, but when the applied voltage of 5 V was maintained for about 10 seconds, the bend alignment was stabilized, and the bend state was maintained even after the voltage was released. Was. Further, in this liquid crystal optical element, no reverse transition from the bend alignment to the splay alignment occurred at all even when no voltage was applied for a long period of one month or more.
[0145]
When the response speed of each liquid crystal optical element was measured, a high-speed operation with a rise time of 0.5 ms and a fall time of 2 ms was confirmed, and it was found that the liquid crystal optical element was suitable for a moving image display element for television use.
[0146]
In the conventional π cell, the liquid crystal is in the splay alignment in the initial state where no voltage is applied, and it is necessary to apply a high voltage to transition the liquid crystal to the bend alignment. In the optical element, since a stable bend orientation is obtained in the initial state, a modulation operation from 0 V is possible.
[0147]
Further, in the liquid crystal optical element of the seventh embodiment, since the structure is formed surely spatially separated from the liquid crystal layer, the refractive index between the liquid crystal and the structure having high transmission characteristics is increased. High contrast can be obtained without scattering due to mismatch.
[0148]
When a thin film transistor is used as a transistor, if an unreacted liquid crystalline monomer remains in the liquid crystal layer, it is expected that a problem such as a reduction in voltage holding ratio will occur. As a result, a high voltage holding ratio of 95% or more was obtained, and it was confirmed that the device was sufficiently practical. At this time, the liquid crystal optical element which was further uniformly exposed after curing was able to increase the voltage holding ratio to 99% or more. The liquid crystal optical element having a voltage holding ratio of 99% or more did not show any deterioration in image display characteristics such as transmittance, contrast, and response speed.
(Eighth embodiment)
In the sixth and seventh embodiments, a liquid crystalline monomer was used as the main component of the reaction curable polymer material. However, in the eighth embodiment, the liquid crystalline monomer was replaced with a non-liquid crystalline monomer. A reaction-curable acrylic resin, which is a polymer material, was used. The basic manufacturing method of the liquid crystal optical element of the eighth embodiment is the same as that of the sixth embodiment and the seventh embodiment.
[0149]
As a first example of the eighth embodiment, only the curing is performed without applying an electric field to the reaction curable polymer material to control the orientation when fabricating the device as in the sixth and seventh embodiments. Was done.
[0150]
As the reaction-curable acrylic resin, NOA72 manufactured by Norland Co., or a low-viscosity (about 175 cps) product of a bifunctional monomer KAYARAD R-684 (KAYARAD is a registered trademark) manufactured by Nippon Kayaku was used.
[0151]
The obtained liquid crystal optical element of the first example was in the splay alignment state in the initial state, but immediately transitioned to the bend alignment when a voltage of 5 V was applied, and thereafter returned to the splay alignment state even when the voltage was released. I never did. This bend orientation did not shift even after repeated operation or even in the off state for a long period of one month.
[0152]
On the other hand, as a second example of the eighth embodiment, a reaction-curable acrylic resin is used as a main component of the reaction-curable polymer material as in the first example, and a device is manufactured in the same manner as in the sixth embodiment. Then, the reaction-curable polymer material was cured while controlling the orientation by applying an electric field.
[0153]
In the obtained liquid crystal optical element of the second example, the same liquid crystal alignment state and operation characteristics as those of the seventh example were obtained.
[0154]
Here, with respect to the liquid crystal optical element of the second example of the eighth embodiment, an element was manufactured by changing the viscosity of the reaction curable acrylic resin within the range of 40 to 2000 cps, and the influence of the viscosity was examined.
[0155]
As the reaction curable acrylic resin, NOA65 manufactured by Norland Co., Ltd., or KAYARAD R-167 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. was used.
[0156]
When the viscosity was 250 cps or less, the obtained liquid crystal optical element had a uniform and beautiful lattice-like structure. On the other hand, when the viscosity is 300 cps or more, the obtained liquid crystal optical element has a structure with a non-uniform lattice shape, and the monomer of the reaction curable acrylic resin remains in the liquid crystal layer. Was observed. In this case, the higher the viscosity was, the more remarkable the phenomenon was.
[0157]
Further, the liquid crystal optical element of the second example is reacted by changing the temperature of the liquid crystal cell within the range of 10 to 90 ° C. during the polymerization phase separation, instead of using the above-described reaction-curable acrylic resin having a different viscosity. The device was manufactured by changing the viscosity of the curable acrylic resin, and evaluated.
[0158]
As for the obtained liquid crystal optical element, a clearer lattice-like structure was obtained as the liquid crystal cell was manufactured at a higher temperature. However, when the temperature of the liquid crystal cell was set to 80 ° C. or higher where the liquid mixture of the liquid crystal and the reactive curable acrylic resin monomer became an isotropic phase, a non-uniform structure having a lattice shape was obtained. In the case where the liquid crystal is cured by controlling the alignment of the liquid crystal by applying an electric field, for example, when a voltage of 2 V is applied in a nematic phase at 65 ° C. to cure the reaction-curable acrylic resin, a uniform structure is obtained. And a stable liquid crystal alignment was obtained. Further, even when a reaction-curable acrylic resin having a high viscosity is used, there is a tendency that the lattice shape of the structure is made uniform by increasing the temperature of the liquid crystal cell. For example, a reaction-curable acrylic resin having a viscosity of 1000 cps is used. A uniform lattice-like structure was obtained for a liquid crystal optical element produced using a resin and the temperature of the liquid crystal cell at 60 ° C.
(Ninth embodiment)
An element having basically the same structure as the liquid crystal optical element of the above-described seventh embodiment was manufactured as follows, with the manufacturing method partially changed from that of the seventh embodiment.
[0159]
In the seventh embodiment, a glass material is used for each of the pair of substrates. In the ninth embodiment, one substrate is formed of a silicon material. In other words, the liquid crystal optical element of the ninth embodiment is obtained by manufacturing an element having basically the same structure as the reflective element of the fourth embodiment by one embodiment of the manufacturing method of the present invention.
[0160]
Ultraviolet irradiation was performed from the glass substrate side. At this time, the photomask to be used was irradiated with light so as to precisely match the pixel structure of the silicon substrate by the aligner, thereby forming the same structure as the pixel pitch and the pixel interval of the silicon substrate. At the time of ultraviolet irradiation, a mask image was formed between the photomask and the liquid crystal cell using a projection lens, whereby a uniform lattice-shaped structure without blurring of the mask shape could be formed.
On the other hand, even when the laser drawing method of irradiating the beam of the He-Cd line-of-sight laser was used, it was possible to form a uniform lattice-shaped structure without blurring of the mask shape.
[0161]
The obtained liquid crystal optical element of the ninth embodiment had the same characteristics as those of the liquid crystal optical elements of the fourth and seventh embodiments.
[0162]
【The invention's effect】
According to the liquid crystal optical element of the present invention, the liquid crystal layer holding portion includes a pair of substrates and a pair of electrodes respectively disposed on opposite surfaces of the pair of substrates and subjected to surface alignment treatment. And a liquid crystal optical element including a liquid crystal layer disposed between the liquid crystal layer holding portions, wherein the liquid crystal layer includes a structure extending in the thickness direction of the liquid crystal layer, and the side surface of the structure is flat or extended. A liquid crystal optical element having a high-speed response is obtained because the liquid crystal optical element is formed in a curved shape curved in a direction perpendicular to the exit direction and at least one end in the extension direction is fixed to the liquid crystal holding portion. be able to.
[0163]
Further, according to the liquid crystal optical element of the present invention, since the liquid crystal optical element further includes a phase compensator, an element having high contrast and a wide viewing angle can be obtained.
[0164]
Further, according to the liquid crystal optical element of the present invention, the pair of electrodes is a pixel electrode to which a voltage is applied to each pixel, and the structure is formed in a gap between adjacent pixel electrodes in a plan view state. Since it is provided, it is possible to obtain a smooth moving image with no afterimage as compared with a device using a conventional twisted nematic liquid crystal.
[0165]
Further, according to the method for manufacturing a liquid crystal optical element according to the present invention, the method for manufacturing a liquid crystal optical element described above, wherein a liquid crystal material and a reaction curable polymer material are provided on one side of the liquid crystal layer holding portion. And a step of forming a structure comprising a cured product of the reaction-curable polymer material by patterning and curing the reaction-curable polymer material. Can be easily obtained.
[0166]
According to the method of manufacturing a liquid crystal optical element of the present invention, in the step of forming the structure, a material containing a liquid crystal material is used as the reactive curable polymer material, and the material is preliminarily or before patterning and curing. Since an electric field is applied between the pair of electrodes at the time of the curing treatment, or both before the patterning curing treatment and at the time of the patterning curing treatment, the alignment of the liquid crystal can be more appropriately controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional liquid crystal optical element.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a liquid crystal optical element according to a first example of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the liquid crystal optical element of FIG. 2;
4A and 4B are diagrams showing a schematic configuration of a modified example of the structure of the liquid crystal optical element of FIG. 2, wherein FIG. 4A is a side view of the liquid crystal optical element, and FIG. Are respectively shown.
5 is a diagram showing a schematic side structure of a modification of the structure of the liquid crystal optical element shown in FIG. 2 which is different from that shown in FIG. 4;
6 is a diagram showing a schematic side structure of a modification of the structure of the liquid crystal optical element in FIG. 2 which is different from FIGS. 4 and 5;
7 is a diagram showing a schematic plan structure of a modification of the structure of the liquid crystal optical element of FIG. 2 which is different from FIGS. 4 to 6;
8A and 8B are diagrams illustrating a schematic configuration of a liquid crystal optical element according to a second example of the present embodiment, wherein FIG. 8A illustrates a side structure of the liquid crystal optical element, and FIG. 8B illustrates a structure of the liquid crystal optical element. The plane structures are shown respectively.
9 is a diagram illustrating a schematic side structure of one embodiment of the structure of the liquid crystal optical element in FIG. 8;
FIG. 10 is a view showing a schematic side structure of a first modification of the liquid crystal optical element of FIG. 8;
11 is a diagram showing a schematic plan structure of three modified examples of the structure of the liquid crystal optical element in FIG. 10;
12A and 12B are diagrams showing a schematic configuration of a second modification of the liquid crystal optical element of FIG. 8, wherein FIG. 12A is a side view of the liquid crystal optical element, and FIG. 12B is a plan view of a structure of the liquid crystal optical element. Are respectively shown.
13A and 13B are diagrams for explaining a method for manufacturing a liquid crystal optical element according to a third example of the present embodiment, wherein FIG. 13A illustrates a schematic side structure of a liquid crystal optical element material during irradiation with ultraviolet light, and FIG. () Shows the schematic side structure of the obtained liquid crystal optical element.
14A and 14B are diagrams for explaining an operation state of the liquid crystal optical element according to the sixth embodiment. FIG. 14A is a schematic side view of a liquid crystal optical element material in an initial state where no voltage is applied, and FIG. Indicates a schematic side structure of the liquid crystal optical element during voltage application.
[Explanation of symbols]
10, 10a, 10b, 30, 30a, 30b Liquid crystal optical element
12a, 12b, 46 substrates
14a, 14b, 14c electrodes
16a, 16b alignment film
18 Liquid crystal layer
18, alignment film
20a, 20b, 20c, 20d, 36, 50, 52, 54, 63, 64 structures
32, 34, 38, 48 pixel electrodes
40 transistors
54a lattice structure
54b orbiting wall
56, 64a Liquid crystalline monomer
58 Nematic LCD
62 Photomask

Claims (33)

1対の基板および該1対の基板の対向する側の面にそれぞれ配設され、表面配向処理を施される1対の電極とを有する液晶層保持部と、該液晶層保持部の間に配設される液晶層とを備える液晶光学素子において、
該液晶層に該液晶層の厚み方向に延出する構造体を含み、
該構造体は、側面が平面状または延出方向に直交する方向に湾曲する曲面状に形成されるとともに、延出方向の少なくともいずれか一方の端部が該液晶保持部に固着されてなることを特徴とする液晶光学素子。
A liquid crystal layer holding portion having a pair of substrates and a pair of electrodes respectively disposed on opposite sides of the pair of substrates and subjected to a surface alignment treatment, between the liquid crystal layer holding portions; A liquid crystal optical element comprising:
The liquid crystal layer includes a structure extending in a thickness direction of the liquid crystal layer,
The structure has a side surface formed in a flat shape or a curved shape curved in a direction orthogonal to the extending direction, and at least one end in the extending direction is fixed to the liquid crystal holding portion. A liquid crystal optical element characterized by the above-mentioned.
前記構造体は、該構造体を介して両側に位置する液晶部分を相互に連通可能とする連通許容構造を有することを特徴とする請求項1記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the structure has a communication permitting structure that allows liquid crystal portions located on both sides to communicate with each other via the structure. 前記構造体は、延出方向の一端部が前記液晶保持部から離間した状態で配設されてなることを特徴とする請求項1記載の液晶光学素子。2. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the structural body is provided with one end in an extending direction separated from the liquid crystal holding unit. 3. 前記構造体は、複数の筒状物で構成されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the structure is configured by a plurality of cylindrical objects. 前記構造体は、延出方向に開口を有する、1または2以上の格子状物で構成されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the structure is formed of one or more lattice-like objects having openings in an extending direction. 前記構造体は、前記液晶保持部に平行に周回する、1または2以上の周回壁で構成されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the structure comprises one or two or more circling walls that circulate in parallel with the liquid crystal holding unit. 前記構造体は、側面に該構造体の延出方向に伸びるスリット状の開口が形成されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 6, wherein the structure has a slit-shaped opening formed on a side surface extending in a direction in which the structure extends. 前記液晶保持部に平行に周回して前記構造体の1つの仮想閉ループを構成する周回辺単位において、スリット状の開口の開口間隔の総延長距離が、該周回辺単位の全長の1/2以下の長さに形成されてなることを特徴とする請求項7記載の液晶光学素子。In a circling side unit that circulates in parallel with the liquid crystal holding unit to form one virtual closed loop of the structure, the total extension distance of the opening intervals of the slit-shaped openings is 以下 or less of the total length of the circling side unit. The liquid crystal optical element according to claim 7, wherein the liquid crystal optical element is formed to have a length of: 前記液晶層が、ネマティック液晶、コレステリック液晶およびスメクティック液晶からなる群から選ばれる1または2以上の液晶材料で形成されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal according to any one of claims 1 to 8, wherein the liquid crystal layer is formed of one or more liquid crystal materials selected from the group consisting of a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, and a smectic liquid crystal. Optical element. 前記液晶材料の広がり弾性定数K11に対する曲げ弾性定数K33の比率が1.7以下であることを特徴とする請求項9記載の液晶光学素子。10. The liquid crystal optical element according to claim 9, wherein a ratio of a bending elastic constant K33 to a spreading elastic constant K11 of the liquid crystal material is 1.7 or less. 前記液晶材料の広がり弾性定数K11が15(単位:pN)以下であることを特徴とする請求項9または10記載の液晶光学素子。11. The liquid crystal optical element according to claim 9, wherein the spread elastic constant K11 of the liquid crystal material is 15 (unit: pN) or less. 前記1対の基板のうちの少なくとも一方が、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、エポキシ樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂、アクリル系紫外線硬化型樹脂、ガラスおよびシリコンからなる群から選ばれる材料で形成されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶光学素子。At least one of the pair of substrates is made of a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyacrylate resin, a polyethylene terephthalate resin, a polyether sulfone resin, an epoxy resin, an amorphous polyolefin resin, an acrylic ultraviolet curing resin, glass and silicon. The liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 8, wherein the liquid crystal optical element is formed of a material selected from a group. 前記表面配向処理により1対の配向膜がパラレル配向されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 8, wherein the pair of alignment films are aligned in parallel by the surface alignment treatment. 位相補償板をさらに備えてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶光学素子。The liquid crystal optical element according to claim 1, further comprising a phase compensator. 前記1対の電極が、画素ごとに電圧が印加される画素電極であり、
前記構造体が、平面視状態において、隣り合う画素電極間の隙間部分に配設されてなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶光学素子。
The pair of electrodes is a pixel electrode to which a voltage is applied for each pixel,
The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the structure is provided in a gap between adjacent pixel electrodes in a plan view.
前記1対の電極が、画素ごとに電圧が印加される画素電極であり、
前記構造体が、平面視状態において、該画素電極の総面積の60%以下の面積を占める範囲内で1または2以上の該画素電極上に配設されてなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶光学素子。
The pair of electrodes is a pixel electrode to which a voltage is applied for each pixel,
2. The structure according to claim 1, wherein the structure is disposed on one or more of the pixel electrodes within a range occupying 60% or less of the total area of the pixel electrodes in a plan view. 15. The liquid crystal optical element according to any one of items 14 to 14.
請求項1〜16のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法であって、
前記液晶層保持部のいずれか一方の側に、前記液晶材料および反応硬化性高分子材料からなる混合物を塗布する工程と、
該反応硬化性高分子材料をパターニング硬化処理して、該反応硬化性高分子材料の硬化物からなる前記構造体を形成する工程とを有することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the liquid crystal optical element according to any one of claims 1 to 16,
A step of applying a mixture comprising the liquid crystal material and the reaction-curable polymer material to any one side of the liquid crystal layer holding portion,
Patterning and curing said reactive curable polymer material to form said structure comprising a cured product of said reactive curable polymer material.
前記構造体を形成する工程において、前記液晶材料がネマティック相の温度環境下で硬化処理することを特徴とする請求項17記載の液晶光学素子の製造方法。18. The method according to claim 17, wherein in the step of forming the structure, the liquid crystal material is cured under a temperature environment of a nematic phase. 前記反応硬化性高分子材料が、モノマーまたはオリゴマーのうちのいずれか1つまたは双方であることを特徴とする請求項17または18記載の液晶光学素子の製造方法。19. The method according to claim 17, wherein the reactive curable polymer material is one or both of a monomer and an oligomer. 前記モノマーまたはオリゴマーが、アクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系およびウレタンアクリレート系からなる群から選ばれる1または2以上の材料であることを特徴とする請求項19記載の液晶光学素子の製造方法。20. The liquid crystal optical element according to claim 19, wherein the monomer or oligomer is one or more materials selected from the group consisting of acrylate, epoxy, epoxy acrylate, ester acrylate, and urethane acrylate. Manufacturing method. 前記反応硬化性高分子材料の粘度が300(単位:cps)以下であることを特徴とする請求項17〜20のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。The method according to any one of claims 17 to 20, wherein the viscosity of the reactive curable polymer material is 300 (unit: cps) or less. 前記塗布する工程において、前記混合物に重合開始剤を添加して用いることを特徴とする請求項17〜21のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。22. The method according to claim 17, wherein a polymerization initiator is added to the mixture in the applying step. 前記塗布する工程において、前記混合物に染料からなる着色剤を添加して用いることを特徴とする請求項17〜22のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。23. The method for manufacturing a liquid crystal optical element according to claim 17, wherein a colorant comprising a dye is added to the mixture in the applying step. 前記反応硬化性高分子材料が、液晶性材料を主に主鎖に含む主鎖系高分子または該液晶性材料を主に側鎖に含む側鎖系高分子であることを特徴とする請求項17〜23のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。The reaction-curable polymer material is a main chain polymer mainly containing a liquid crystal material in a main chain or a side chain polymer mainly containing a liquid crystal material in a side chain. 24. The method for producing a liquid crystal optical element according to any one of 17 to 23. 前記構造体を形成する工程において、前記反応硬化性高分子材料として液晶性材料を含む材料を用い、パターニング硬化処理する前に予め、若しくはパターニング硬化処理の際に、またはパターニング硬化処理する前およびパターニング硬化処理の際の双方の時点で前記1対の電極間に電界を印加することを特徴とする請求項17〜24のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。In the step of forming the structure, a material containing a liquid crystalline material is used as the reactive curable polymer material, and is used before patterning and curing, or during patterning and curing, or before patterning and curing, and patterning. 25. The method for manufacturing a liquid crystal optical element according to claim 17, wherein an electric field is applied between the pair of electrodes at both times during the curing process. パターニング硬化処理する前およびパターニング硬化処理の際の双方の時点で前記1対の電極間に電界を印加するときの、パターニング硬化処理する前に予め印加する電界の強度がパターニング硬化処理の際に印加する電界の強度より高いことを特徴とする請求項25記載の液晶光学素子の製造方法。When an electric field is applied between the pair of electrodes before and after the patterning and curing treatment, the intensity of the electric field applied before the patterning and curing treatment is applied during the patterning and curing treatment. 26. The method for manufacturing a liquid crystal optical element according to claim 25, wherein the intensity of the applied electric field is higher. パターニング硬化処理する前に予め印加する電界の強度が1(単位:V/μm)以上であり、パターニング硬化処理の際に印加する電界の強度が0.5(単位:V/μm)以下であることを特徴とする請求項26記載の液晶光学素子の製造方法。The intensity of the electric field applied before the patterning and curing treatment is 1 (unit: V / μm) or more, and the intensity of the electric field applied during the patterning and curing treatment is 0.5 (unit: V / μm) or less. The method for manufacturing a liquid crystal optical element according to claim 26, wherein: 前記構造体を形成する工程において、光源の光をフォトマスクを通してパターン露光し、または光源の光を微細に走査して描画露光することによりパターニング硬化処理することを特徴とする請求項17〜27のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。28. The pattern forming and curing process according to claim 17, wherein, in the step of forming the structure, pattern light exposure is performed by using light from a light source through a photomask, or drawing exposure is performed by finely scanning the light from the light source. A method for producing the liquid crystal optical element according to any one of the preceding claims. 前記光源が、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプまたはレーザであることを特徴とする請求項28記載の液晶光学素子の製造方法。29. The method according to claim 28, wherein the light source is a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, or a laser. 前記パターン露光または描画露光を行った後、さらに、前記構造体を含む前記液晶層の全体を一様に露光することを特徴とする請求項28または29記載の液晶光学素子の製造方法。30. The method according to claim 28, further comprising uniformly exposing the entire liquid crystal layer including the structure after performing the pattern exposure or the drawing exposure. 前記液晶層の全体を一様に露光する際に、前記1対の電極間に強度が1(単位:V/μm)以上の電界を印加することを特徴とする請求項30記載の液晶光学素子の製造方法。31. The liquid crystal optical element according to claim 30, wherein, when uniformly exposing the entire liquid crystal layer, an electric field having an intensity of 1 (unit: V / [mu] m) or more is applied between the pair of electrodes. Manufacturing method. 前記パターン露光または描画露光を行うときの露光面積(S)、該露光面積を含む前記液晶層の全面積(S)、塗布される前記反応硬化性高分子材料の質量(W)および塗布される前記液晶材料の質量(WLC)が以下の式の関係を満足するように調製されることを特徴とする請求項28〜31のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。
(式) S/S≧1.5W/(W+WLC
The exposure area (S P ) for performing the pattern exposure or the drawing exposure, the total area (S D ) of the liquid crystal layer including the exposure area, the mass (W P ) of the reactive curable polymer material to be applied, and The method for producing a liquid crystal optical element according to any one of claims 28 to 31, wherein the mass (W LC ) of the liquid crystal material to be applied is adjusted so as to satisfy the following relationship. .
(Formula) S P / S D ≧ 1.5W P / (W P + W LC)
前記反応硬化性高分子材料が、前記構造体を形成した状態において、前記液晶層を構成する液晶分子との接触角が50°以下となる材料で形成されてなることを特徴とする請求項17〜32のいずれか1項に記載の液晶光学素子の製造方法。18. The reaction-curable polymer material is formed of a material having a contact angle with liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer of 50 ° or less when the structure is formed. 33. The method for manufacturing a liquid crystal optical element according to any one of Items 32 to 32.
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