JP2006085068A - Manufacturing method of liquid crystal optical modulator, liquid crystal optical modulator, and liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶を用いて光を変調する液晶光変調器の製造方法、液晶光変調器および液晶表示装置に関し、特に低消費電力かつ高速な階調画像表示が必要とされるフラットパネルディスプレイやフレキシブルディスプレイに好適な液晶光変調器の製造方法、液晶光変調器および液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal light modulator that modulates light using liquid crystal, a liquid crystal light modulator, and a liquid crystal display device, and more particularly to a flat panel display that requires low power consumption and high-speed gradation image display. The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal light modulator suitable for a flexible display, a liquid crystal light modulator, and a liquid crystal display device.
液晶材料に電界を加えて、液晶分子の配向状態を変化させるという電気光学効果を応用すると光変調器が実現できる。液晶光変調器は、他の電気光学効果を示す光学結晶に比べて低電圧で動作するため、表示装置用の電気光学素子として、近年注目されている。
このような液晶光変調器として、液晶内に合成樹脂の微細構造を形成し、その配向規制力により3次元的に液晶配向を制御したものが知られている。
このような、液晶内に合成樹脂を混合してなる複合体では、樹脂表面における液晶の配向規制力が働くため、液晶内に合成樹脂を分散しないものと比べて、高速な応答が得られる。それにより、フラットパネルディスプレイや投写型ディスプレイ等への適用が期待されている。
An optical modulator can be realized by applying an electro-optic effect of changing the alignment state of liquid crystal molecules by applying an electric field to the liquid crystal material. Liquid crystal light modulators have been attracting attention as electro-optical elements for display devices in recent years because they operate at a lower voltage than optical crystals exhibiting other electro-optical effects.
As such a liquid crystal light modulator, a structure in which a fine structure of a synthetic resin is formed in a liquid crystal and the liquid crystal alignment is three-dimensionally controlled by the alignment regulating force is known.
In such a composite formed by mixing a synthetic resin in a liquid crystal, since the alignment regulating force of the liquid crystal on the resin surface works, a high-speed response can be obtained as compared with a case where the synthetic resin is not dispersed in the liquid crystal. As a result, application to flat panel displays, projection displays, and the like is expected.
ところで、上記複合体の形成には、一般に、液晶中での合成樹脂の自己組織化現象(相分離)が用いられている。相分離は、液晶に合成樹脂の原材料(モノマ、オリゴマなど)を溶解した状態で、樹脂原材料に光重合反応処理を施したり(非特許文献1参照)、熱重合反応処理を施す(非特許文献2参照)ことにより誘起される。 By the way, the formation of the complex generally uses a self-organization phenomenon (phase separation) of a synthetic resin in a liquid crystal. In phase separation, a raw material of a synthetic resin (monomer, oligomer, etc.) is dissolved in a liquid crystal, and the resin raw material is subjected to a photopolymerization reaction process (see Non-Patent Document 1) or a thermal polymerization reaction process (Non-Patent Document). 2).
また近年、液晶と樹脂原材料の混合液が分子配向している場合、合成樹脂の分散構造が異方性化し、液晶の初期配向を安定化させることも確認されており、高分子安定化液晶と称され、複合体を用いた新たな光変調素子として期待されている。
これらの液晶中への合成樹脂の分散技術は、液晶配向設計の自由度を拡張するだけでなく、合成樹脂の機械的安定性を利用することで、外部応力に対し液晶層の厚みを一定に保つことができるため、プラスティックフィルム基板を用いたフレキシブル素子への応用の可能性も開かれている。
In recent years, it has also been confirmed that when the mixed liquid of the liquid crystal and the resin raw material is molecularly oriented, the dispersion structure of the synthetic resin becomes anisotropic and stabilizes the initial orientation of the liquid crystal. And is expected as a new light modulation element using a composite.
The synthetic resin dispersion technology in these liquid crystals not only expands the degree of freedom of liquid crystal alignment design, but also makes use of the mechanical stability of the synthetic resin to keep the thickness of the liquid crystal layer constant against external stress. Therefore, the possibility of application to a flexible element using a plastic film substrate is also opened.
一方、相分離を用いず液晶層の厚みを一定に保つ技術としては、周囲に熱可塑性の樹脂を化学結合させたスペーサを基板上に散布し、このスペーサを熱処理によって基板に接着する手法(特許文献1参照)や、フォトリソグラフィー法によりフォトレジスト材料を規則的に基板上に形成する手法が知られている。
しかし、前者においては、接着力が弱く、外力が加わるとスペーサが基板から剥離しやすいという問題があり、後者においては、両基板に接着された構造ではないため、基板を曲げた際に、厚みが変化しやすいという問題がある。
On the other hand, as a technique for keeping the thickness of the liquid crystal layer constant without using phase separation, a spacer in which a thermoplastic resin is chemically bonded around the substrate is sprayed on the substrate, and the spacer is bonded to the substrate by heat treatment (patent) Reference 1) and a method of regularly forming a photoresist material on a substrate by a photolithography method are known.
However, in the former, there is a problem that the adhesive force is weak and the spacer is easily peeled off from the substrate when an external force is applied, and in the latter, since the structure is not bonded to both substrates, the thickness is increased when the substrate is bent. There is a problem that is easy to change.
これに対して相分離を用いれば、樹脂が両基板間に固定されるため厚みの変化が生じ難く、またその強度も、複合体中における合成樹脂の含有量を増やすことで高めることができる。
しかし、その反面、複合体中における合成樹脂の含有量の増加は、液晶への配向規制の効果も高めるため、駆動電圧の増加やコントラストの低下を招いてしまう。
On the other hand, if phase separation is used, since the resin is fixed between the two substrates, the thickness hardly changes, and the strength can be increased by increasing the content of the synthetic resin in the composite.
On the other hand, however, an increase in the content of the synthetic resin in the composite also increases the effect of regulating the alignment of the liquid crystal, leading to an increase in driving voltage and a decrease in contrast.
そこで、特定の領域に合成樹脂を集中的に析出させ、基板間に樹脂の立体構造物を形成する技術が提案されている。これにより、駆動電圧の増加やコントラストの低下を招来することなく、合成樹脂の機械的安定性を得ることができる。 Therefore, a technique has been proposed in which synthetic resin is concentrated in a specific region to form a three-dimensional resin structure between substrates. Thereby, the mechanical stability of the synthetic resin can be obtained without causing an increase in drive voltage or a decrease in contrast.
その樹脂構造物形成技術として、これまでに以下の三つの手法が提案されている。
そのうち、まず、第1の手法は、両基板間に充填した液晶・樹脂原材料混合液に対し、光学マスクを介して紫外線を照射し、紫外線透光部において樹脂の析出を促し、その位置において樹脂構造物を形成するようにしたものである(非特許文献3参照)。
As the resin structure forming technology, the following three methods have been proposed so far.
First of all, the first method is to irradiate the liquid crystal / resin raw material mixture filled between both substrates with ultraviolet rays through an optical mask to promote the precipitation of the resin at the ultraviolet light transmitting portion, and at that position the resin A structure is formed (see Non-Patent Document 3).
次に、第2の手法は、電極膜をパターニングし、この電極膜のペア間に、加熱した液晶・樹脂原材料混合液を充填し、この後、該電極膜のペア間に電圧を印加しつつ、冷却相分離処理を行う手法である。これにより、液晶分子が電圧印加領域に析出し、それ以外の領域に樹脂原材料が残存する。この第2の手法では、相分離処理が終了した後、樹脂原材料をその位置において紫外線照射によって硬化させることにより、樹脂構造物を形成する(非特許文献4参照)。 Next, the second method is to pattern an electrode film, fill a heated liquid crystal / resin raw material mixture between the electrode film pairs, and then apply a voltage between the electrode film pairs. This is a technique for performing a cooling phase separation process. Thereby, liquid crystal molecules are deposited in the voltage application region, and the resin raw material remains in the other region. In this second method, after the phase separation process is completed, the resin raw material is cured at that position by ultraviolet irradiation to form a resin structure (see Non-Patent Document 4).
さらに、第3の手法は、深さ数百nm程度の凹凸部を設けた基板上に配向膜を塗布し、このような基板のペア間に、加熱した液晶・樹脂原材料混合液を充填し、液晶と樹脂原材料を冷却相分離させる手法である。すなわち、この手法では各凹凸部にそれぞれ液晶と樹脂原材料が析出し、その配置は、凹凸部の表面に着設された配向膜の表面処理(濡れ性)によって変わってくる。相分離処理後、上記第2の手法と同様に、紫外線照射により樹脂原材料を硬化させ樹脂構造物を形成する(非特許文献5参照)。 Furthermore, the third method is to apply an alignment film on a substrate provided with a concavo-convex portion with a depth of about several hundreds of nanometers, and fill a heated liquid crystal / resin raw material mixture between such a pair of substrates, This is a method for cooling phase separation of liquid crystal and resin raw materials. That is, in this method, the liquid crystal and the resin raw material are deposited on each concavo-convex portion, and the arrangement thereof varies depending on the surface treatment (wetting property) of the alignment film attached to the surface of the concavo-convex portion. After the phase separation treatment, as in the second method, the resin raw material is cured by ultraviolet irradiation to form a resin structure (see Non-Patent Document 5).
しかしながら、前述した3つの樹脂構造物形成技術には、以下に述べるような課題がある。
すなわち、上記第1の手法においては、液晶・樹脂原材料混合液に対し、光学マスクを介して紫外線を照射するためマスク開口部縁部における光回折現象によって所望する領域以外の領域にも樹脂構造物が形成される。また、未硬化の樹脂は熱運動によって複合体混合液中で拡散することから、構造物近傍の液晶中に樹脂が分散され、素子の駆動電圧を増加させるとともにコントラストを低下させる。
However, the three resin structure forming techniques described above have the following problems.
That is, in the first method, since the liquid crystal / resin raw material mixture is irradiated with ultraviolet rays through the optical mask, the resin structure is also applied to regions other than the desired region due to the light diffraction phenomenon at the edge of the mask opening. Is formed. In addition, since the uncured resin diffuses in the composite liquid mixture due to thermal motion, the resin is dispersed in the liquid crystal near the structure, increasing the drive voltage of the device and lowering the contrast.
それに対して上記第2の手法においては、局所的な光重合反応処理を用いないため、光回折や熱拡散による構造物近傍での樹脂の析出はほとんど生じず、樹脂構造物と液晶との境界が明確であり、駆動電圧の増加やコントラストの低下を抜本的に改善できる。しかし、数十Vという高い電圧を印加しつつ相分離を誘起すること、さらには相分離と紫外線照射の2段階の作製プロセスが必要とされること、から製造工程が煩雑となり製造コストが高価となる。 On the other hand, in the second method, since the local photopolymerization reaction treatment is not used, the resin is hardly precipitated in the vicinity of the structure by light diffraction or thermal diffusion, and the boundary between the resin structure and the liquid crystal. Thus, an increase in drive voltage and a decrease in contrast can be drastically improved. However, it induces phase separation while applying a high voltage of several tens of volts, and further requires a two-step production process of phase separation and ultraviolet irradiation, which makes the production process complicated and the production cost expensive. Become.
さらに、第3の手法においては、高い電圧を印加することは必要とされないが、深さ数百nm程度の凹凸部を設けた基板上に配向膜が塗布されるため、配向膜の塗りむらが生じやすく、液晶の光変調特性が低下する。さらに、上記第2の手法と同様に、2段階の作製プロセスが必要とされる。 Furthermore, in the third method, it is not necessary to apply a high voltage. However, since the alignment film is applied on a substrate provided with a concavo-convex part having a depth of about several hundreds of nanometers, uneven coating of the alignment film may occur. This is likely to occur and the light modulation characteristics of the liquid crystal deteriorate. Furthermore, as in the second method, a two-stage manufacturing process is required.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、基板間に充填された液晶・樹脂混合体の中から、特定の領域において樹脂を集中的に析出させて樹脂構造物を形成する樹脂構造物形成技術として、樹脂構造物と液晶との境界を明確とすることができるとともに、駆動電圧の増加やコントラストの低下を防止でき、さらに製造工程の簡易化および製造コストの低廉化を図ることができ、液晶の光変調特性の低下も防止しうる液晶光変調器の製造方法、液晶光変調器および液晶表示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and a resin structure is obtained by intensively depositing a resin in a specific region from a liquid crystal / resin mixture filled between substrates. As a resin structure forming technology to be formed, the boundary between the resin structure and the liquid crystal can be clarified, the increase in driving voltage and the decrease in contrast can be prevented, and the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a liquid crystal light modulator, a liquid crystal light modulator, and a liquid crystal display device that can prevent the deterioration of the light modulation characteristics of the liquid crystal.
本発明に係る液晶光変調器の製造方法は、
電極膜が付された一対の基板を、該電極膜が対向するように配置し、
該電極膜の対向面の各々に配向膜を設けるとともに、該配向膜の少なくとも一方は、配向膜非機能部が配向膜機能部の間に点在するパターニング状態に形成しておき、
前記一対の基板の間に、液晶と樹脂との混合体を充填し、
この後、前記配向膜機能部に対向する領域に液晶を析出せしめるとともに、前記配向膜非機能部に対向する領域に樹脂製構造物を形成するように相分離処理を行うことを特徴とするものである。
A method for manufacturing a liquid crystal light modulator according to the present invention includes:
A pair of substrates provided with electrode films are arranged so that the electrode films face each other,
An alignment film is provided on each of the opposing surfaces of the electrode film, and at least one of the alignment films is formed in a patterning state in which alignment film non-functional parts are interspersed between alignment film functional parts,
Filled with a mixture of liquid crystal and resin between the pair of substrates,
Thereafter, liquid crystal is deposited in a region facing the alignment film functional part, and a phase separation process is performed so as to form a resin structure in the region facing the alignment film non-functional part. It is.
なお、本願明細書においては、便宜上、上記配向膜が穿設処理等により除去された(または配向膜としての機能を抑制された)領域を配向膜非機能部と称し、配向膜が除去されていない(または配向膜としての機能を抑制されていない)領域を配向膜機能部と称することとする。 In the present specification, for convenience, the region where the alignment film has been removed by drilling processing or the like (or the function of the alignment film is suppressed) is referred to as an alignment film non-functional part, and the alignment film is removed. The region that is not present (or the function of the alignment film is not suppressed) is referred to as an alignment film function part.
また、前記相分離処理は、前記混合体が冷却されるのに伴い前記配向膜機能部と対向する領域に液晶を析出せしめ、その余の前記配向膜非機能部に対向する領域に前記樹脂を集中せしめて前記樹脂製構造物を形成することが好ましい。 Further, as the mixture is cooled, the phase separation treatment causes liquid crystal to be deposited in a region facing the alignment film functional part, and the resin is applied to the other region facing the alignment film non-functional part. It is preferable to concentrate and form the resin structure.
さらに、前記相分離処理は、前記充填操作の前には、前記樹脂が前記液晶中に溶解可能となる温度以上に加熱され、前記充填操作の後には、該樹脂と該液晶とが再分離状態となる温度以下に徐冷されることが好ましい。 Further, the phase separation treatment is performed before the filling operation, where the resin is heated to a temperature at which the resin can be dissolved in the liquid crystal, and after the filling operation, the resin and the liquid crystal are re-separated. It is preferable that it is gradually cooled to a temperature equal to or lower than
また、本発明に係る液晶光変調器は、上記いずれかの液晶光変調器の製造方法により製造されたことを特徴とするものである。 The liquid crystal light modulator according to the present invention is manufactured by any one of the above-described liquid crystal light modulator manufacturing methods.
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶光変調器を備えてなることを特徴とするものである。 A liquid crystal display device according to the present invention includes the above-described liquid crystal light modulator.
本発明による液晶光変調器の製造方法によれば、2次元的にパターニングされた配向膜が塗布・配置された基板の間で、液晶と樹脂の混合体を相分離、好ましくは冷却相分離させることによって作製される。これにより、配向膜機能部に対向する領域に液晶が配され、それ以外の配向膜非機能部に対向する領域に樹脂構造物が形成された構造が得られる。これは、液晶分子と配向膜(配向膜機能部)との間で強い分子間力(配向規制力)が生じるため配向膜(配向膜機能部)表面に選択的に液晶が析出するためである。
特に冷却相分離を用いることで、樹脂構造物と液晶との境界が明確となるため、コントラストの低下を防止することができるとともに、駆動電圧の増加を抑制することができる。
According to the method for manufacturing a liquid crystal optical modulator according to the present invention, a mixture of liquid crystal and resin is phase-separated, preferably cooled phase-separated, between substrates on which a two-dimensionally patterned alignment film is applied and arranged. It is produced by. As a result, a structure is obtained in which the liquid crystal is arranged in the region facing the alignment film functional part, and the resin structure is formed in the region facing the other alignment film non-functional part. This is because liquid crystal is selectively deposited on the surface of the alignment film (alignment film function part) because a strong intermolecular force (alignment regulation force) is generated between the liquid crystal molecules and the alignment film (alignment film function part). .
In particular, by using cooling phase separation, the boundary between the resin structure and the liquid crystal becomes clear, so that a reduction in contrast can be prevented and an increase in driving voltage can be suppressed.
さらに樹脂原材料ではなく樹脂自体を用いることで、1つのプロセスによって樹脂構造物を得ることができる。これにより、製造工程が簡易となり製造コストも安価となる
また、電圧印加や凹凸構造を設けることが不要となるため、液晶の光変調特性を劣化させることなく、製造コストを抑制することができる。
Further, by using the resin itself instead of the resin raw material, the resin structure can be obtained by one process. This simplifies the manufacturing process and reduces the manufacturing cost. Further, since it is not necessary to apply a voltage or provide an uneven structure, the manufacturing cost can be suppressed without degrading the light modulation characteristics of the liquid crystal.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る液晶光変調器の製造方法を説明するための模式図(断面図)である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram (cross-sectional view) for explaining a method of manufacturing a liquid crystal light modulator according to an embodiment of the present invention.
本実施形態方法により製造される液晶光変調器は、図1(c)に示すような、透過型の液晶光変調器10であって、1対の透明基板5が対向配置され、それぞれの透明基板5の内側に透明電極4および配向膜1が積層され、対向する透明電極4の間の所望の位置に、スペーサとして機能する樹脂構造物8が設けられ、さらに、対向する配向膜1の間にネマティック型等の液晶2が充填されてなる。
The liquid crystal light modulator manufactured by the method of the present embodiment is a transmissive liquid
また、本実施形態の液晶光変調器では、上記透明基板5の外側に、偏光透過軸が互いに直交もしくは平行とされた2枚の偏光板9が配されている。
すなわち、透明電極4間に印加される電圧の強度に応じて、液晶2の配向性が変化するため、一方の偏光板9からの偏光は、この液晶2により偏光方向が変化し、他方の偏光板9の光吸収により強度変調された光として出射されることになる。
In the liquid crystal light modulator of the present embodiment, two polarizing plates 9 whose polarization transmission axes are orthogonal or parallel to each other are disposed outside the transparent substrate 5.
That is, since the orientation of the
以下、この液晶光変調器10の製造方法について説明する。
まず、図1(a)に示すように、透明電極4が形成された透明基板5の透明電極4上に、配向膜1を設け、その上に、紫外線に対する透光部と遮光部が所定のパターンで配されてなる光学マスク6を被せ、配向膜1に密着させる。
次に、光学マスク6の外側から紫外線7を照射し、紫外線透光部に対応する領域に位置する配向膜1を除去する。
Hereinafter, a method for manufacturing the liquid
First, as shown in FIG. 1 (a), an
Next,
この後、図1(b)に示すように、上述した手法により作製した部材を2つ、配向膜1が互いに対向するように保持し、これら2つの配向膜1の間に、液晶2と樹脂3の混合液を加熱した状態で充填することにより組立体を作製する。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, two members prepared by the above-described method are held so that the
さらに、この組立体を冷却することにより、上記混合液を冷却して液晶2と樹脂3の相分離を誘起する。その際、液晶2の分子と配向膜1との間に強い分子間力(配向規制力)が生じ、液晶2は配向膜1(配向膜機能部1a)と対向する領域に析出するため、それ以外の領域(配向膜非機能部1b)に樹脂構造物8が形成される(冷却層分離処理)。図1(c)には、このようにして配向膜非機能部1bに樹脂構造物8が形成された状態を示している。
なお、上記混合液には、原材料ではなく樹脂3自体が混合されているため、配向膜非機能部1bにおいて別途の処理を施すことなく樹脂構造物8を形成することができる。
この後、2枚の偏光板9を、上記組立体の外側に配設する。
Further, by cooling the assembly, the liquid mixture is cooled to induce phase separation between the
In addition, since the
Thereafter, two polarizing plates 9 are disposed outside the assembly.
このようにして得られた液晶光変調器10は、透明電極4間に所定の電圧を印加することにより液晶配向を制御でき、所望の光変調を行うことができる。その際、液晶配向は、平行配向、垂直配向、ツイスト配向等の種々の配向状態を配向膜の選択によって実現できる。
The liquid
上述した配向膜1の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルシンナメート樹脂、アゾ系化合物等を用いることができる。その配向処理法としては、レーヨンやナイロン布などで配向膜表面を摩擦するラビング配向処理、あるいは偏光紫外線の照射による露光処理等を用いることができる。配向膜1の塗布法としては、ロールコーティング、ディッピング、スピンコーティング、キャスティング、スプレー、ドクターブレードコーティングおよびワイヤーバーコーティング等を用いることができるが、それら以外の塗布技術を用いることもできる。
As the material of the
なお、配向膜1のパターニング処理は、配向膜機能部1aと配向膜非機能部1bとを所定の配置で設けることができるものであればよく、上述した紫外線を用いた手法に限られるものではない。
In addition, the patterning process of the
また、このパターニング処理は、一方の基板5に付設した配向膜1にのみ施すようにしてもよく、一方のみのパターニング処理によっても、ある程度の効果を得ることができる。
In addition, this patterning process may be performed only on the
また、上記樹脂3の材料としては、液晶2との間で相溶性の高いものが望ましく、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フッ素系樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン等)、またはそれらの共重合体(例えばアクリルウレタン樹脂)や高分子液晶などを用いることが好ましいが、これら以外の樹脂を用いることも可能である。その際の樹脂3の分子量は、機械的安定性を得るためには高いものが望ましいが、分子量の増加は液晶2との間の相溶性を低下させるため、数千〜数十万程度とすることが好ましい。
Further, the material of the
また、上記混合液における液晶2と樹脂3の配合比は、一般には、形成される液晶光変調器10における樹脂構造物8と液晶2の面積比(体積比)によって決定されるが、それ以外の配合比が排除されるものではない。
The mixing ratio of the
また、上記混合液の冷却速度は、用いる材料や配合比によって適宜調節することが好ましいが、例えば1分間に10℃以下とする。 In addition, the cooling rate of the mixed solution is preferably adjusted as appropriate depending on the material used and the blending ratio.
また、上記樹脂構造物8の形状は壁構造とされており、壁の厚みは1μm以上で200μm以下であることが望ましい。その際、壁の配置を格子状、ストライプ状とした場合、壁の間隔を画素ピッチに一致させることが好ましいが、素子の強度に応じて、これ以外の間隔とすることが可能である。また壁構造は直線状に限られず、曲線状であってもよく、さらに壁の厚みや長さは全て一定とされていなくともよい。 The shape of the resin structure 8 is a wall structure, and the wall thickness is preferably 1 μm or more and 200 μm or less. At this time, when the walls are arranged in a lattice shape or a stripe shape, it is preferable to match the wall interval to the pixel pitch, but other intervals can be set according to the strength of the element. The wall structure is not limited to a straight line, and may be a curved line. Further, the wall thickness and length may not be all constant.
また、上記樹脂構造物8は上記の壁構造の他、直径が1μm以上で200μm以下の円内に収まる横断面を有する大きさの柱状とし、これを島状に配置することもできる。その場合には、隣り合う樹脂構造物8の距離が、柱の横断面の径よりも大きくすることが、変調光の明るさを確保する上で望ましいが、素子強度が得られない場合はこの限りではない。 In addition to the wall structure described above, the resin structure 8 may be a columnar shape having a cross section that fits within a circle having a diameter of 1 μm or more and 200 μm or less, and may be arranged in an island shape. In that case, it is desirable to ensure that the distance between the adjacent resin structures 8 is larger than the diameter of the cross section of the column in order to ensure the brightness of the modulated light. Not as long.
また、樹脂構造物8を柱状とした場合、柱の形状は対称性の良い円柱とすることが好ましいが、これに限定されるものではなく、さらに柱の幅が一定とされていなくともよい。
また、樹脂構造物8は、上記の壁構造と柱状構造を組み合わせて構成することも可能である。
Further, when the resin structure 8 has a columnar shape, the column shape is preferably a cylindrical column having good symmetry, but is not limited to this, and the width of the column may not be constant.
The resin structure 8 can also be configured by combining the wall structure and the columnar structure.
また、上記液晶2としては、ネマティック液晶、コレステリック液晶あるいはスメクティック液晶等の種々のタイプの液晶を用いることができる。
ただし高速応答を得るには、低粘性かつ高弾性の液晶材料が適しており、化学構造としては、液晶2の屈折率異方性Δn(Δn=異常光屈折率ne−常光屈折率no)が大きいシアノ系、ビフェニール系、ターフェニール系、ピリミジン系、トラン系あるいはフッ素系等のネマティック液晶が適している。
Further, as the
However in order to obtain a fast response is a liquid crystal material having a low viscosity and high elasticity is suitable, as the chemical structure, the refractive index of the
なお、スメクティック液晶を用いる場合、自発分極を有して高速応答を示す強誘電性液晶が有用である。例えば、シッフ塩基系強誘電性液晶、アゾ系強誘電性液晶、アゾキシ系強誘電性液晶、ビフェニール系強誘電性液晶、エステル系強誘電性液晶あるいはフェニールピリミジン系強誘電性液晶等とすることが好ましい。 When using a smectic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization and showing a high-speed response is useful. For example, a Schiff base ferroelectric liquid crystal, an azo ferroelectric liquid crystal, an azoxy ferroelectric liquid crystal, a biphenyl ferroelectric liquid crystal, an ester ferroelectric liquid crystal, or a phenylpyrimidine ferroelectric liquid crystal may be used. preferable.
さらに、透明基板5としては、厚みが0.7mm以下の薄いガラス板とすることが有用である。 Further, as the transparent substrate 5, it is useful to use a thin glass plate having a thickness of 0.7 mm or less.
また、厚みが0.4mm以下のポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレートあるいはアモルファスポリオレフィン等の非晶質透明樹脂等の柔軟なプラスティックフィルムを用いることができる。このような柔軟なプラスティックフィルム基板を用いた場合、軽量で曲げることが可能な液晶光変調器を実現することができる。 Further, a flexible plastic film such as an amorphous transparent resin such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethersulfone, polyarylate, or amorphous polyolefin having a thickness of 0.4 mm or less can be used. When such a flexible plastic film substrate is used, a liquid crystal light modulator that can be bent lightly can be realized.
また、透明電極4としては、錫をドープした酸化インジウム(ITO)を始め、酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物を材料として用いるとよい。これらの透明電極4は、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の周知の成膜技術により上記透明基板5上に形成する。
Moreover, as the
また、透明電極4は、ポリチオフェン系樹脂等の透明な有機系導電性材料を、スピンコート法や印刷法等を用いて透明基板5上に形成するようにしてもよい。
The
なお、上記液晶2と樹脂3からなる混合液層の厚みを制御するための球状のスペーサが、上記混合液中、または配向膜1の表面上の少なくともいずれかに分散されていてもよい。
A spherical spacer for controlling the thickness of the mixed liquid layer composed of the
なお、上記実施形態の液晶光変調器10にバックライトを設けることにより、高コントラストの液晶表示装置を構成することができる。
In addition, a high contrast liquid crystal display device can be configured by providing a backlight in the liquid
さらに、上記液晶光変調器10に光反射板や光拡散板を設けることにより、バックライトが不要とされる低消費電力の反射型液晶表示装置を構成することも可能である。
Further, by providing the liquid
このような反射型液晶表示装置を構成する場合には、上述した実施形態のものにおいて、一方の透明基板5を不透明のものとしたり、一方の透明電極4を不透明な金属電極に置き換えたりすることも可能である。
In the case of configuring such a reflective liquid crystal display device, in the above-described embodiment, one transparent substrate 5 is made opaque, or one
以下、本発明の液晶光変調器が奏する効果、すなわち配向規制力の効果について、実施例を用いてさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the effect of the liquid crystal light modulator of the present invention, that is, the effect of the alignment regulating force will be described more specifically with reference to examples.
まず、配向膜1として機能させるポリイミド膜をスピンコーティング法(4500rpm, 90s)を用いて、透明電極4を設けた透明基板5の透明電極4上に塗布し、その後180℃で2時間焼成した。
なお、上記ポリイミド膜として日本合成ゴム社製のAL-1254を用いた。
First, a polyimide film functioning as the
Note that AL-1254 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co. was used as the polyimide film.
配向処理は、ナイロン布でポリイミド膜表面を摩擦する(毛先押し込み量0.4mm)ことにより行なった。ポリイミド膜をパターニングするため、紫外線を透過させない遮光部と紫外線を透過させる透光部を設けた光学マスク(透光部の幅が20μm、遮光部の間隔が250μm)をポリイミド膜に密着させ、紫外線(波長:185nmおよび253nm)を60分間照射した。
なお、本実施例では、対向するポリイミド膜の一方のみにパターニングしたものを用いた。
The orientation treatment was performed by rubbing the polyimide film surface with a nylon cloth (the amount of pushing the hair tip 0.4 mm). In order to pattern the polyimide film, an optical mask provided with a light-shielding part that does not transmit ultraviolet light and a light-transmitting part that transmits ultraviolet light (the width of the light-transmitting part is 20 μm and the interval between the light-shielding parts is 250 μm) is adhered to the polyimide film. (Wavelength: 185 nm and 253 nm) was irradiated for 60 minutes.
In this example, a patterning was used for only one of the opposing polyimide films.
次に、得られたポリイミド膜付き基板5のペアを対向させ、その間に、2μmのスペーサを散布するとともに、液晶2と樹脂3の混合液(重量配合比:9(液晶)/1(樹脂),100℃)を充填した。
液晶2としては、ネマティック液晶(BL−008,メルク社製)を用い、樹脂3としてはポリスチレン(ケムコ社製,分子量:2000)を用いた。
Next, a pair of the obtained polyimide film-coated substrates 5 is made to face each other, and a 2 μm spacer is dispersed between them, and a liquid mixture of
As the
次に、混合液層の厚みを一定に保持した状態で、混合液を毎分2℃の割合で室温まで冷却し、基板5間に樹脂構造物8を形成した。 Next, in a state where the thickness of the mixed liquid layer was kept constant, the mixed liquid was cooled to room temperature at a rate of 2 ° C. per minute to form a resin structure 8 between the substrates 5.
また、上記実施例に対する比較例を、上記ポリイミド膜に配向処理を施さない点を除き、本実施例と同様の方法で作製した。 Moreover, the comparative example with respect to the said Example was produced by the method similar to a present Example except the point which does not perform an orientation process to the said polyimide film.
このようにして得られた、本実施例の樹脂構造物8と比較例の樹脂構造物を偏光顕微鏡で比較観察した。その結果、ラビング処理を施した本実施例のものでは、樹脂構造物8がパターニングに沿って形成されていることが確認された(図2(a)参照)が、ラビング処理が施されていない比較例のものでは、樹脂構造物がランダムな状態に近いことが確認された(図2(b)参照)。 The resin structure 8 of the present example and the resin structure of the comparative example thus obtained were compared and observed with a polarizing microscope. As a result, it was confirmed that the resin structure 8 was formed along the patterning in the example of the present example that was subjected to the rubbing process (see FIG. 2A), but the rubbing process was not performed. In the comparative example, it was confirmed that the resin structure was close to a random state (see FIG. 2B).
1 配向膜
1a 配向膜機能部
1b 配向膜非機能部
2 液晶
3 樹脂
4 透明電極
5 基板
6 光学マスク
7 紫外線
8 樹脂構造物
9 偏光板
10 液晶光変調
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該電極膜の対向面の各々に配向膜を設けるとともに、該配向膜の少なくとも一方は、配向膜非機能部が配向膜機能部の間に点在するパターニング状態に形成しておき、
前記一対の基板の間に、液晶と樹脂との混合体を充填し、
この後、前記配向膜機能部に対向する領域に液晶を析出せしめるとともに、前記配向膜非機能部に対向する領域に樹脂製構造物を形成するように相分離処理を行うことを特徴とする液晶光変調器の製造方法。 A pair of substrates provided with electrode films are arranged so that the electrode films face each other,
An alignment film is provided on each of the opposing surfaces of the electrode film, and at least one of the alignment films is formed in a patterning state in which alignment film non-functional parts are interspersed between alignment film functional parts,
Filled with a mixture of liquid crystal and resin between the pair of substrates,
Thereafter, a liquid crystal is deposited in a region facing the alignment film functional part, and a phase separation process is performed so as to form a resin structure in a region facing the alignment film non-functional part. Manufacturing method of optical modulator.
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