JP4377633B2 - 位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents
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ここで、pは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ、navは螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率である。
ここで、Δnは常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との差として表される複屈折値である。
まず、図4(A)〜(E)により、Cプレート型位相差層12(22)及びAプレート型位相差層14の材料として、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を用いる場合の製造方法について説明する。
この場合には、図4(A)に示されるように、ガラス基板又はTAC(三酢酸セルロース)フィルム等の高分子フィルム16上に配向膜17を形成しておき、その上に、図4(B)に示されるように、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子(又は重合性オリゴマー分子)18をコーティングし、配向膜17の配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた重合性モノマー分子(又は重合性オリゴマー分子)18は液晶層を構成している。
その後、図4(D)に示されるように、以上のようにして形成されたCプレート型位相差層12上に直接、別に用意しておいた、所定の温度でネマチック液晶相を呈する、ネマチック規則性を有する他の重合性モノマー分子(又は重合性オリゴマー分子)19をコーティングし、Cプレート型位相差層12の表面12Bの配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた重合性モノマー分子(又は重合性オリゴマー分子)19は液晶層を構成している。
次に、図6(A)〜(E)により、Cプレート型位相差層12(22)及びAプレート型位相差層14の材料として、液晶ポリマーを用いる場合の製造方法について説明する。
この場合には、図6(A)に示されるように、ガラス基板又はTACフィルム等の高分子フィルム16上に配向膜17を形成しておき、その上、図6(B)に示されるように、コレステリック規則性を有する液晶ポリマー32をコーティングし、配向膜17の配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた液晶ポリマー32は液晶層を構成している。
その後、図6(D)に示されるように、以上のようにして形成されたCプレート型位相差層12上に直接、別に用意しておいた、所定の温度でネマチック液晶相を呈する、ネマチック規則性を有する他の液晶ポリマー34をコーティングし、Cプレート型位相差層12の表面12Bの配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた液晶ポリマー34は液晶層を構成している。
実施例1では、負のCプレートとして作用する位相差層及びAプレートとして作用する位相差層の膜厚を一定として、各位相差層の表面における液晶分子のダイレクターの方向を一致させた。
比較例1では、実施例1において、負のCプレートとして作用する位相差層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
比較例2では、実施例1において、負のCプレートとして作用する位相差層が形成される配向膜のラビング方向を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
実施例2では、負のCプレートとして作用する位相差層の膜厚を一定とし、且つ、螺旋ピッチを合わせることにより、その層の互いに対向する2つの主たる表面における液晶分子のダイレクターの方向を平行にした。
比較例3では、実施例2において、負のCプレートとして作用する位相差層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
実施例3では、負のCプレートとして作用する位相差層及びAプレートとして作用する位相差層の材料として液晶ポリマーを用い、且つ、それらの位相差層の膜厚を一定として、各位相差層の表面における液晶分子のダイレクターの方向を一致させた。
比較例4では、実施例3において、負のCプレートとして作用する位相差層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
12 負のCプレートとして作用する位相差層(Cプレート型位相差層)
14 Aプレートとして作用する位相差層(Aプレート型位相差層)
12A、12B、14A、14B、22A、22B 表面
15 法線
16 ガラス基板又は高分子フィルム
17 配向膜
17A 第2の配向膜
18、19 重合性モノマー分子(重合性オリゴマー分子)
32、34 液晶ポリマー
60、100 液晶表示装置
70A、70B、102A、102B 偏光板
104 液晶セル
Ca、Cb、Na、Nb ダイレクター
Claims (20)
- プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有し、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層であって、前記構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように前記構造の螺旋ピッチが調整されたCプレート型位相差層と、
前記Cプレート型位相差層に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有し、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層とを備え、
前記Cプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面のうち前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Aプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面のうち前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に一致し、
前記Cプレート型位相差層の前記2つの主たる表面のうち、前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Aプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に平行であることを特徴とする位相差光学素子。 - プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有し、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層であって、前記構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように前記構造の螺旋ピッチが調整されたCプレート型位相差層と、
前記Cプレート型位相差層に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有し、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層とを備え、
前記Cプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面のうち前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Aプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面のうち前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に一致し、
前記Cプレート型位相差層のうち前記Aプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Aプレート型位相差層のうち前記Cプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に平行であることを特徴とする位相差光学素子。 - 前記Cプレート型位相差層の前記2つの主たる表面のうち、前記Aプレート型位相差層側の表面と、前記Aプレート型位相差層から離間している側の表面との間に、実質的に0.5×整数倍のピッチ数の螺旋構造を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の位相差光学素子。
- 前記Cプレート型位相差層は、カイラルネマチック液晶が3次元架橋されて固定化された構造を有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
- 前記Cプレート型位相差層は、高分子コレステリック液晶がガラス状に固定化された構造を有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
- 前記Aプレート型位相差層は、ネマチック液晶が3次元架橋されて固定化された構造を有することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
- 前記Aプレート型位相差層は、高分子ネマチック液晶がガラス状に固定化された構造を有することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
- 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第1液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Cプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Cプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Cプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行となるように、前記第1液晶のコーティングの厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第1液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Cプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Cプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Cプレート型位相差層の厚さが、前記第1液晶の液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの0.5×整数倍となるように、コーティングされる第1液晶の厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第1液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Cプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Cプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Cプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第1液晶を固化させるように、前記配向膜の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第1液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Cプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Cプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Aプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第2液晶を固化させるように、前記Cプレート型位相差層の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 前記第1液晶は、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子及びコレステリック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で3次元架橋により固化され、
前記第2液晶は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー分子及びネマチック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第2液晶の前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Cプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で3次元架橋により固化されることを特徴とする、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1液晶は、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化され、
前記第2液晶は、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第2液晶の前記Cプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Cプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化されることを特徴とする、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Aプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第2液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Aプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Cプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行となるように、前記第2液晶のコーティングの厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Aプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第2液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Aプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Cプレート型位相差層の厚さが、前記第2液晶の液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの0.5×整数倍となるように、コーティングされる第2液晶の厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Aプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第2液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Aプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Cプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第2液晶を固化させるように、前記Aプレート型位相差層の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第1液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Aプレートとして作用するAプレート型位相差層を形成する工程と、
形成された前記Aプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第2液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第2液晶をコーティングする工程と、
コーティングされた前記第2液晶の前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Aプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のCプレートとして作用するCプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
前記Aプレート型位相差層の互いに対向する2つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第1液晶を固化させるように、前記配向膜の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。 - 前記第1液晶は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー分子及びネマチック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で3次元架橋により固化され、
前記第2液晶は、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子及びコレステリック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第2液晶の前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Aプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で3次元架橋により固化されることを特徴とする、請求項14乃至17のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1液晶は、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第1液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化され、
前記第2液晶は、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第2液晶の前記Aプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Aプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化されることを特徴とする、請求項14乃至17のいずれか一項に記載の方法。 - 液晶セルと、
前記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、
前記液晶セルと前記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の位相差光学素子とを備え、
前記位相差光学素子は、前記液晶セルへ入射及び/又は前記液晶セルから出射された所定の偏光状態の光のうち当該液晶セルの法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償することを特徴とする液晶表示装置。
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