JP2013101343A - ポリマーネットワーク安定化フレキソ電気分極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一基板10と、第二基板11と、第一基板及び第二基板にはさまれた液晶層12であって、ネマスチック液晶材料及びポリマーネットワークを含む液晶層とを含む。ポリマーネットワークは、第一基板に係留され、かつ第一基板と平行な線に沿うネマチック液晶材料のスプレイ変形及びベンド変形を交互に誘導するように配列される。
【選択図】図2
Description
する一方、アンカリング状態が弱い場合、τfallはd及び1/Wに比例する。セルギャップを減少させることは、τfallを減少させる可能な方法を明らかにする。しかしながら、斯様なやり方はLCD技術の限界に起因して、採用されることは容易でない。
第一基板と;
第二基板と;
第一基板及び第二基板の間にはさまれた液晶層とを含む液晶デバイスであって、
該液晶層はネマチック液晶材料及びポリマーネットワークを含んでなり、
該ポリマーネットワークは、第一基板に係留され、かつ第一基板と平行な線に沿うネマチック液晶材料のスプレイ変形及びベンド変形を交互に誘導するように配列されてなるところの液晶デバイスが提供される。
ポリマーネットワークが“第一基板に係留されている”とは、ポリマーネットワークと液晶層に面した第一基板の表面との間に結合があることを意味することがわかる。
に配列されたポリマーネットワークを用いて達成できることを見出した。特に、スプレー及びベンド変形が誘導された範囲は、可視光の波長に対応する間隔よりも薄くなり得る。したがって、減少した緩和時間は、背景技術の項で言及した光散乱及び/又は残留複屈折のようないずれの光学的な妨害を実質的に誘導することなしに達成される。
る。
第一基板及び第二基板の間にはさまれた液晶層を有する液晶デバイスを提供する工程であって、該液晶層はネマチック液晶材料及び光重合可能なプレポリマーを含んでなり;並
びに
第一基板に係留され、かつ第一基板に平行な線に沿うネマチック液晶材料のスプレイ変形及びベンド変形を交互に誘導するために配列されてなる、ポリマーネットワークを形成するような方法で光重合可能なプレポリマーを光重合する工程、
を含む、液晶デバイスの製造方法が提供される。
該電界は第一基板に平行な線伝いに、第一基板に実施的に垂直及び第一基板に実質的に平行に交互に並ぶところの工程;及び
電界が維持されている間に第一基板に近接した光重合可能なプレポリマーの重合化のために液晶デバイスを光で照射する工程
を含み得る。
なるポリマーネットワークとを含む制御電極を備えた片面の液晶セルである。決して本発明は斯様な片面の液晶セルに限定されるべきではなく、両基板での制御された電極及び/又はポリマーネットワークを有する両面液晶セルに十分同様に適用できることに、留意すべきである。
るので、液晶材料13は、電界が存在していないとき(電圧が第一電極17及び第二電極19間に印加されていない場合)に実質的にホメオトロピック/垂直配向になる。さらに下記で説明されるように、この電界オフ−状態は、液晶セル2が図1中に示されるように交差した偏向板間に配置されている場合、暗状態になる。
る場合、
λは光の波長を表す。]によって、簡易に与えられる。ネマチック液晶分子が全て実質的に垂直に配向された場合、液晶セル2の複屈折Δnは実質的にゼロになり、透過強度はまた実質ゼロになることを意味する。液晶分子が再配向された場合、複屈折Δnはゼロではなくなり、そして液晶デバイス1は光を透過する。
替え時間τrise及びしきい電圧は、類似するポリマーネットワークなしの液晶セルよりもさらに低くなり得る。この理由は、ポリマーネットワークもまた、速いスイッチング及び減少したしきい電圧を許す、第一基板10に近接した小さなプレチルを導入する。
れる光重合可能なプレポリマーとネマチック液晶材料の種類に強く依存するが、しかし、既知の材料特性を与えられ、当業者が適した照射特性を決定することは容易である。さらに、ほとんどの光重合はまた、その全体が本明細書に参照されることによって組み込まれる、特許出願10/766,273に説明される。
単純化のために、厚さdの及び電界オフ状態で垂直配向(VA)をともなったネマチック液晶層の一般的な場合を考えてみると、これは印加された電界下の弾性スプレー/ベンド変形はd/2でz=0をともなった、即ちzが±d/2で変化する、xz平面である。一つの弾性定数近似において、液晶層の弾性自由エネルギーfelasticは、
Ezは0とは異なるフレキソ電気分極Pflexoに起因する電界の唯一の成分を表す。)を導く。
って、
e=e11+e33を有する
全自由エネルギーは、
緩和時間又はいわゆる立ち下がり時間τfallは、
Pflexoが存在する場合、その結果
に局在化する、即ち、液晶層のバルクにほんのわずかに浸透するようにとても低く選択される。結果として、印加されたフリンジ電界は、電極表面の近くのみに液晶のホメオトロピック配向の周期的な歪みを引き起こす。斯様な低電圧を印加した後、液晶セル30は、液晶中に溶解した光反応性液晶モノマー RM257の光重合によって液晶バルク中のポリマーネットワークを作るために分極されていない光を40分間照射された。印加された電圧は照射の間、一定に保たれた。ポリマーネットワークの繊維が、広い範囲まで、フリンジ電界の印加下で液晶層中の液晶分子の配向を生じさせる。
Claims (17)
- 第一基板と、第二基板と、該第一基板及び該第二基板の間にはさまれた液晶層とを含む液晶デバイスであって、
該液晶層はネマチック液晶材料及びポリマーネットワークを含んでなり、
該ポリマーネットワークは、該第一基板に係留され、かつ第一基板と平行な線に沿うネマチック液晶材料のスプレイ変形及びベンド変形を交互に誘導するように配列されてなるところの
液晶デバイス。 - さらに、第一及び第二の電極間への電圧の印加が前記液晶層の内部に電界を生じるように配置及び配列された第一及び第二の個々に制御可能な電極を含む請求項1に記載の液晶デバイスであって、
該電界が、第一基板と平行な線伝いに、第一基板と実質的に垂直及び第一基板と実質的に平行に交互に並ぶところの、 - 前記第一及び第二の個々に制御可能な電極が、該第一及び第二の個々に制御可能な電極間に配置された絶縁層とともに前記第一基板上に層配列に配置された請求項2に記載の液晶デバイスであって、
該絶縁層は、該第一及び第二の個々に制御可能な電極間の導電接続を妨げるように配置されてなり、かつ該第一基板に対し垂直な方向に該第一及び第二の個々に制御可能な電極を物理的に分離するように配置されてなるところの、液晶デバイス。 - 前記第二の個々に制御可能な電極が、前記第一の個々に制御可能な電極及び前記液晶層の間に配置された請求項3に記載の液晶デバイスであって、
前記第二の個々に制御可能な電極は、該第一の個々に制御可能な電極を交互に遮蔽及び露出するように配置されてなるところの、液晶デバイス。 - 前記第一及び第二の個々に制御可能な電極は同一平面に配置されてなる、請求項2に記載の液晶デバイス。
- 前記ポリマーネットワークが、前記液晶層に面している前記第一基板の表面からわずか1μmの範囲にネマチック液晶材料の前記スプレイ変形及び前記ベンド変形を交互に誘導するように配列されてなる、請求項1に記載の液晶デバイス。
- 前記第一基板が、前記液晶層に面している配向層を含む請求項1に記載の液晶デバイスであって、
該配向層は実質的にホメオトロピック配向を促進するところの、液晶デバイス。 - 前記第二基板が、前記液晶層に面している配向層を含む請求項1に記載の液晶デバイスであって、
該配向層は実質的にホメオトロピック配向を促進するところの、請求項1に記載の液晶デバイス。 - 前記ネマチック液晶材料は、
該ネマチック液晶材料の前記スプレイ変形が前記第一基板に垂直な第一のフレキソ電気分極成分を生じさせ、かつ該ネマチック液晶材料の前記ベンド変形が該第一のフレキソ電気分極成分と同じ方向を有する第二のフレキソ電極成分を生じさせるような、フレキソ電気係数を有している、請求項1記載の液晶デバイス。 - 前記第二基板に係留され、かつ第二基板と平行な線に沿うネマチック液晶材料のスプレイ変形及びベント変形を交互に誘導するように配列されてなる、ポリマーネットワークを含む、請求項1に記載の液晶デバイス。
- 前記第二基板上に配置され、かつ該第三及び第四の電極間への電圧の印加が前記液晶層の内部に該第二基板と平行な線伝いに、該第二基板と実質的に垂直及び該第二基板と実質的に平行に交互に並ぶ電界を生じるように配列された第三及び第四の個々に制御可能な電極をさらに含む、請求項1に記載の液晶デバイス。
- 液晶デバイスの製造方法であって、
第一基板及び第二基板の間にはさまれた液晶層を有する液晶デバイスを提供する工程であって、該液晶層はネマチック液晶材料及び光重合可能なプレポリマーを含んでなるところの工程、及び
該光重合可能なプレポリマーをポリマーネットワークが形成されるような方法で光重合する工程であって、該ポリマーネットワークは、第一基板に係留され、かつ第一基板と平行な線に沿うネマチック液晶材料のスプレイ変形及びベント変形を交互に誘導するように配列されてなるところの工程、
を含むところの液晶デバイスの製造方法。 - 前記光重合可能なプレポリマーの光重合工程が、
前記液晶層の内部に不均一な電界を形成する工程であって、該電界は第一基板と平行な線伝いに、第一基板と実質的に垂直及び第一基板と実質的に平行に交互に並ぶところの工程;及び
第一基板に近接した光重合可能なプレポリマーを重合するように、前記液晶デバイスに光照射する工程、
を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記不均一な電界は、前記第一基板に対し垂直な方向に、該第一基板から1μmよりもさらに離れた前記液晶層の内部のいずれの電界も実質的に均一であるように、該第一基板に局在化される、請求項12に記載の方法。
- 前記光重合可能なプレポリマーを光重合する工程は、第一閾値より低い光透過率を有する第一の複数の部分及び該第一閾値よりも大きい第二閾値より高い光透過率を有する第二の複数の部分を含み、該第一の複数の部分及び第二の複数の部分は交互に配置されてなるマスクを介して、液晶デバイスを光照射する工程を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第一基板は透明であり、かつ前記液晶デバイスは光が該液晶層に到達するより前に前記第一基板を透過するように照射される、請求項12に記載の方法。
- 前記光は、前記第一基板に対し垂直な方向に、前記第一基板から1μmの範囲内の光重合可能なプレポリマーのみを重合するように選択された光特性を有する、請求項12記載の方法。
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