JP4548568B2 - Liquid crystal device and method for manufacturing liquid crystal device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子とその製造方法、殊に、配向状態のメモリ性を有する液晶素子とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7(A)及び(B)は、従来の液晶素子を示す概略図である。
【0003】
図7(A)を参照する。液晶素子48は、一対の基板49,50と、両基板49,50間に挟持される液晶層59、たとえば正の誘電率異方性(Δε>0)をもつネマティック液晶材料で形成されるツイストネマティック液晶層とを含んで構成される。各基板49,50は、それぞれ、透明基板51,52、透明基板51,52上に形成される透明電極53,54、透明電極53,54上に形成される配向膜55,56とを含んで構成される。
【0004】
一対の基板49,50は、配向膜55,56が向き合うように平行配置され、両配向膜55,56間に、液晶層59が挟持される。一対の基板49,50の配向膜55,56は、両基板49,50間で液晶ダイレクタ配向が平面視上90°ねじれるように、水平配向処理が施されている。図示のように、互いに直交する3方向(X方向、Y方向、Z方向)を画定するとき、たとえば基板49の配向膜55は図中Y方向に、基板50の配向膜56は図中X方向に配向処理がなされている。
【0005】
液晶素子48の一対の基板49,50のそれぞれの外側に、偏光板57,58がクロスニコル状に配置される。基板49に対向配置される偏光板57は、たとえばY方向に偏光する光だけを透過させ、基板50に対向配置される偏光板58は、たとえばX方向に偏光する光だけを透過させる。
【0006】
光60が、偏光板57に入射する。偏光板57を透過することにより、Y方向の直線偏光となった光60は、液晶素子48の基板49を経て液晶層59に入射する。光60は、90°ねじれて配向している液晶ダイレクタに沿って旋光し、X方向を偏光方向とする直線偏光となって、基板50に入射する。基板50を出射した光60は、偏光板58を透過する。液晶素子48が、液晶表示装置の画素として用いられた場合、液晶素子48に入射する光60を透過させるこの状態で、「明」を表示する。
【0007】
図7(B)を参照する。次に、2つの透明電極53,54間に、電圧印加手段61により、電圧を印加する。液晶層59に電圧が印加されると、液晶ダイレクタが、液晶分子長軸方向と電界方向とが一致するように再配向し、両基板49,50に対して、ほぼ垂直に配向する。このため、偏光板57でY方向を偏光方向とする直線偏光とされた光60は、液晶層59において旋光せず、基板50を透過後、クロスニコル配置の偏光板58に遮られる。液晶素子48が、液晶表示装置の画素として用いられた場合、液晶素子48に入射する光60を透過させないこの状態で、「暗」を表示する。
【0008】
偏光板57,58をクロスニコル配置から平行ニコル配置に変更すると、「明」と「暗」の状態が交換される。ノーマリホワイトの表示を行うかノーマリブラックの表示を行うかに応じて、偏光子配置は選択される。
【0009】
図7(B)に示す状態から、印加電圧を取り去ると、基板49,50と液晶層59との界面におけるアンカリング力により、液晶ダイレクタが図7(A)に示す配向状態に戻る。このように、図7(A)及び(B)に示す液晶素子48は、配向状態(液晶表示装置においては明暗の表示)のメモリ性を有さない。液晶素子48の配向状態(液晶表示装置においてはある一定の表示)を保持させるためには、電圧を印加し続ける必要があり、絶えずエネルギが消費される。低消費電力が望まれる携帯移動端末や、省エネルギ化にとっては望ましくない。
【0010】
配向状態のメモリ性を有する液晶素子も提案されている。たとえば、印加する交流電圧の周波数に応じて正負両方の誘電率異方性を有する液晶である二周波駆動液晶と紫外線硬化型モノマを混合、相溶させ、等方相で紫外線を照射してモノマを重合硬化させ、高分子化合物層中に液晶滴を分散配置する。印加電圧の除去後も、電圧除去前の配向状態(液晶表示装置においてはある一定の表示)を維持する、散乱/透明遷移型液晶素子が提案されている。(たとえば特許文献1参照。)
【0011】
【特許文献1】
特開2002−169146号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、配向状態のメモリ性を有する高品質の液晶素子及びその製造方法を提供することである。
【0013】
本発明の一観点によれば、一対の、配向処理を施され、電極を備える基板と、前記基板間に、前記電極から電圧を印加されうるように、挟持される液晶層であって、ネマティック液晶を含んで形成される液晶層と、配向したネマティック液晶を含み、前記基板間に、前記液晶層の内部に離散的に形成されるポリマ壁とを有し、前記一対の基板の各々の配向方向と、前記ポリマ壁に含まれるネマティック液晶の配向方向とが交差している液晶素子が提供される。
【0014】
この液晶素子は、液晶の配向状態が維持される、双安定性を有する液晶素子である。液晶の配向状態は、たとえば周波数の異なる電圧を印加することにより変更することができる。更に、基板間にポリマ壁が形成されているため、強度が補強された液晶素子である。
【0015】
また、本発明の他の観点によれば、(a)一対の、電極を備える基板の、各々の一方の主面に、配向処理を施す工程と、(b)ネマティック液晶及びモノマを含む光硬化型の液晶性材料を準備する工程と、(c)前記一対の基板を、配向処理を施された主面同士を向き合わせて対向配置し、前記液晶性材料を前記一対の基板間に供給する工程と、(d)前記一対の基板に備えられた電極間に電圧を印加して、前記一対の基板の各々の配向方向と交差する方向に、前記液晶性材料を配向させる工程と、(e)前記配向させた液晶性材料の一部に光を照射して、光が照射された領域の前記液晶性材料に含まれるモノマを、前記ネマティック液晶を含ませながら重合硬化させ、離散的に、前記ネマティック液晶を含むポリマ壁を形成する工程とを有する液晶素子の製造方法が提供される。
【0016】
この液晶素子の製造方法によれば、液晶の配向状態について双安定性を有する液晶素子を、効率的に製造することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1(A)〜(C)は、実施例による液晶素子の製造方法を説明するための概略的な断面図である。
【0018】
図1(A)を参照する。たとえば透明ガラスで形成された透明基板3,4上に、たとえばITO等の透明導電材で形成された透明電極5,6を備えた一対の基板1,2を準備する。次に、基板1,2の、それぞれ透明電極5,6の側の主面に、所定の一方向に、水平配向処理、たとえばラビング処理、によるプレティルト角付きの水平配向構造の付与を行う。
【0019】
両基板1,2を、たとえば水平配向処理の方向が平面視上平行であって、プレティルトが同じ方向であるように、水平配向処理の施された主面を向き合わせて略平行配置する。両基板1,2間に、ネマティック液晶、たとえば、低周波数(たとえば10Hz)の交流電圧を印加した場合は誘電率異方性が正(Δε>0)となり、高周波数(たとえば10kHz)の交流電圧を印加した場合は誘電率異方性が負(Δε<0)となる二周波駆動ネマティック液晶(たとえば、チッソ石油化学株式会社製のLIXONDF−05XX)に、光反応開始剤を数%含んだ光硬化型(紫外線硬化型)の液晶性モノマ(たとえば、DIC社製UCLシリーズ、または、Merck社製の材料)を数wt%〜数十wt%添加した液晶性材料を供給し液晶層7を形成する。水平配向構造と接する液晶分子は強いアンカリング力で基板表面にほぼ固定される。液晶層7はスプレイ配向する。
【0020】
図1(B)を参照する。続いて、液晶層7の液晶性材料を、基板1,2の配向方向と交差する方向、たとえばほぼ直交する方向に配向させる。たとえば、電圧印加手段8により、透明電極5,6間に、液晶の誘電率異方性が正(Δε>0)となる領域の周波数(たとえば200Hz)をもつ、たとえば10Vの交流電圧を印加する。液晶層7の中央部の液晶性材料は、液晶ダイレクタが、基板1,2面に対し略垂直に配向する。水平配向構造と接する液晶分子は強いアンカリング力で水平配向構造により配向されているので、液晶層7はベンド配向状態に遷移する。
【0021】
ベンド配向した液晶性材料の一部に、光を照射して、光が照射された領域の液晶性材料に含まれる液晶性モノマを重合硬化させる。電圧を印加した状態で貫通孔20aを有するマスク20を、たとえば基板1の上側に配置する。貫通孔20aは、たとえば閉曲線に沿って形成された開口である。マスク20は、たとえば液晶層7の中央部を遮光できるように配置される。
【0022】
続いて、たとえば波長254nm〜365nmの紫外線21を、マスク20の貫通孔20aを通して、液晶性材料に照射する。紫外線21は、たとえば略平行配置された一対の基板1,2に、略垂直に入射させる。紫外線21の照射強度は、たとえば7J/m2である。
【0023】
図1(C)を参照する。マスク20の貫通孔20aを透過した紫外線21が照射された液晶性材料中のモノマがポリマに重合硬化した結果、液晶層7の内部にポリマ壁9が形成される。ポリマ壁9はベンド配向した液晶分子を固定する。このようにして、液晶素子10を得ることができる。
【0024】
液晶素子10においては、ポリマ壁9に含まれる2周波駆動ネマティック液晶が、基板1,2の延在方向(配向方向)に対して略垂直に配向(ベンド配向)している。なお、一対の基板1,2間に挟持される液晶層7には、2つの透明電極5,6間に接続された電圧印加手段8により、任意の電圧を印加することができる。
【0025】
なお、紫外線21の照射されていない液晶性材料中に残った微量の未反応のモノマは、不純物となってしまうため、ポリマ壁9を形成した後、マスク20を除去し、液晶性材料の全体に紫外線21を照射してポリマ化させることが望ましい。
【0026】
更に、実施例による液晶素子の製造方法では、透明電極5,6間に電圧を印加することにより、2周波駆動ネマティック液晶をベンド配向させたが、たとえば磁界を用いてベンド配向させることもできる。
【0027】
実施例による液晶素子の製造方法によれば、液晶層7を構成する材料と、ポリマ壁9を構成する材料を同一とし、液晶素子10を効率的に製造することができる。
【0028】
図2(A)〜(E)は、液晶素子10の動作を説明するための概略図である。
【0029】
図2(A)を参照する。初期状態において、液晶素子10の液晶層7の中央部の液晶は、スプレイ配向をしている。
【0030】
図2(B)を参照する。電圧印加手段8により、誘電率異方性が正(Δε>0)となる領域の周波数、たとえば10Hzを有する、たとえば10Vの低周波数(LF)交流電圧を、透明電極5,6間に印加する。電圧の印加によって、液晶層7に含まれる二周波駆動ネマティック液晶は、電界方向と平行に配列しようとし、ベンド配向となる。
【0031】
図2(C)を参照する。図2(B)に示した状態から、両透明電極5,6間に印加した交流電圧を除去する。ポリマ壁9は、ベンド配向状態の二周波ネマティック液晶を含んで構成されている。このため、ポリマ壁9からは、液晶層7の液晶をベンド配向にするような規制力が働いており、その規制力が液晶層7の全体に伝搬する。このため、印加電圧除去後も、液晶層7に含まれる液晶は、ベンド配向を半永久的に保持することができる。
【0032】
図2(D)を参照する。次に、図2(C)に示す状態から、誘電率異方性が負(Δε<0)となる領域の周波数、たとえば10kHzを有する、10Vの高周波数(HF)交流電圧を、透明電極5,6間に印加する。電圧の印加によって、液晶分子は電界方向に対して垂直に配列しようとする。液晶層7に含まれる二周波ネマティック液晶は、スプレイ配向となる。
【0033】
図2(E)を参照する。図2(D)に示した状態から、両透明電極5,6間に印加した交流電圧を除去する。基板1,2に施されている水平配向処理のために、基板1,2と液晶層7との界面において、基板1,2から、液晶層7の液晶をスプレイ配向にするような規制力が働く。その規制力が液晶層7の全体に伝搬するため、印加電圧除去後も、液晶層7に含まれる液晶は、スプレイ配向を半永久的に保持することができる。
【0034】
なお、液晶素子10は、スプレイ配向状態とベンド配向状態とにおける液晶層7全体の液晶ダイレクタ歪みの総エネルギ量の極小値が等しくなるように形成されることが望ましい。ポリマ壁9の密度を調整することにより、2つの配向状態の総エネルギ量の調整を行うことができる。2つの安定状態間の励起エネルギが低すぎると双安定性が悪く、高すぎると配向状態を遷移させるために加える外部からのエネルギ(印加電圧)を大きくする必要がある。
【0035】
図3(A)〜(F)は、液晶素子10の液晶層7内部におけるポリマ壁9の形成態様の例を示す。
【0036】
図3(A)を参照する。ポリマ壁9は液晶層7内の表示領域周辺部に、閉曲線に沿って連続的に形成されている。
【0037】
図3(B)を参照する。ポリマ壁9は液晶層7内の表示領域周辺部に、閉曲線に沿って離散的に形成されている。
【0038】
図3(C)を参照する。ポリマ壁9は液晶層7中に、格子状に連続的に形成されている。
【0039】
図3(D)を参照する。ポリマ壁9は液晶層7中に、格子状に離散的に形成されている。
【0040】
図3(E)を参照する。ポリマ壁9は液晶層7中に、短冊状に連続的に形成されている。
【0041】
図3(F)を参照する。ポリマ壁9は液晶層7中に、短冊状に離散的に形成されている。
【0042】
液晶分子の配向は、最近接の配向構造の影響を最も強く受ける。図3(A)〜(F)のポリマ壁の配置は、目的とする表示に応じて選択すればよい。図3(C)〜(F)においては、画素と画素内のポリマ壁の配置は自由に選択できる。ポリマ壁の部分は表示を変更できないので、ブラックマスク等で遮光してもよい。
【0043】
図4は、液晶素子10の両側に偏光板11を、基板1,2の延在方向と略平行に配置した液晶ディスプレイを表す概略図である。図示のように、直交する3方向(X方向、Y方向、Z方向)を画定するとき、たとえば光60が入射する側の基板1には、平面視上X方向に水平配向処理が施されており、光60が出射する側の基板2にも、平面視上X方向に水平配向処理が施されている。また、2枚の偏光板11は、たとえば、基板1,2の配向方向に対して45°傾けた平行ニコルに配置される。光60が、たとえばZ方向から、液晶ディスプレイに入射する。
【0044】
電圧印加手段8により誘電率異方性が正(Δε>0)となる領域の周波数を有する交流電圧を印加し、液晶素子10の液晶配向状態をベンド配向としたとき、一方の偏光板11から入射した光60は他方の偏光板11を透過することができる。このため、液晶ディスプレイは、「明」を表示する。電圧印加手段8により誘電率異方性が負(Δε<0)となる領域の周波数を有する交流電圧を印加し、液晶素子10の液晶配向状態をスプレイ配向としたとき、一方の偏光板11から入射した光60は、他方の偏光板11を透過できない。このため液晶ディスプレイは、「暗」を表示する。
【0045】
印加電圧を除去しても、液晶分子がベンド配向している場合は、ポリマ壁9からの配向規制力により、液晶分子の配向はベンド配向状態を維持される。液晶分子がスプレイ配向をしている場合は、基板の水平配向構造からの配向規制力によりスプレイ配向が保持される。電圧印加手段8により、液晶層7に、液晶の配向状態を遷移させる電圧を印加するまでは、表示(明暗)の状態は半永久的に維持される。この液晶ディスプレイは、光学的に2つの状態(明暗)を表示することができ、2つの表示状態(明暗)が双安定性をもつ液晶ディスプレイである。
【0046】
図5(A)及び(B)は、偏光板を付与した液晶素子の光学顕微鏡写真である。平面視上平行な方向に水平配向処理が施されている一対の基板1,2を有する液晶素子10の両側に、偏光板を配置した。偏光板の配置は、偏光軸が光が入射する側の基板の配向方向と45°をなす平行ニコル配置とした。これは直交ニコル配置でもかまわない。
【0047】
図5(A)は、図2(B)に示したように、10V、10Hzの交流電圧を2つの透明電極間に印加し、液晶層に含まれる液晶をベンド配向にした液晶素子の光学顕微鏡写真である。一方の偏光板を透過して液晶素子に入射した光が、他方の偏光板から出射しているのがわかる。液晶素子が、液晶表示装置に用いられた場合、液晶素子は、この状態において、「明」を表示する。
【0048】
図5(B)は、図2(D)に示したように、10V、10kHzの交流電圧を2つの透明電極間に印加し、液晶層に含まれる液晶をスプレイ配向にした液晶素子の光学顕微鏡写真である。一方の偏光板を透過して液晶素子に入射した光は、他方の偏光板を透過していない。液晶素子が、液晶表示装置に用いられた場合、液晶素子は、この状態において、「暗」を表示する。
【0049】
実施例による液晶素子10は、液晶層7に、液晶の配向状態を遷移させる電圧を印加するまでは、電圧を印加し続けなくても、液晶層7に含まれる液晶のそれまでの配向状態が半永久的に維持される、双安定性を有する液晶素子である。ベンド配向、スプレイ配向、いずれの配向状態のときも、安定して配向状態を維持することができる。また、2つの配向状態は、周波数が異なる電圧を印加することで、何度でも切り替えることができる。この液晶素子10を用いて、超低消費電力型のディスプレイ、記録媒体等を製造することができる。また、基板間にポリマ壁9が形成されているため、この液晶素子10の強度は強い。したがって、たとえば基板をフレキシブルな透明プラスチックで形成した場合、この液晶素子は、曲げに対して強い耐久力を有する。このため、ハードな環境下で使用される電子ペーパーやICカード等にも応用可能である。
【0050】
この液晶素子は、液晶テレビ、各種モニタ、各種カードの表示などディスプレイ装置全般に利用が可能である。また、児童用玩具、紙、印刷物(新聞、雑誌、ポスターなど)の代替品(電子ペーパー)に利用することもできる。更に、カメラの絞り、ストロボの光量調整、印画紙用書き込み光源等の光学制御部品全般、光学メモリ(記録媒体)にも利用可能である。
【0051】
図6(A)及び(B)は、液晶素子10の変形例を示す。
【0052】
図6(A)を参照する。実施例による液晶素子10は、水平配向処理に当たって、基板1,2に配向膜を形成していないが、透明電極5,6上にそれぞれ配向膜13,14を形成し、液晶層7に含まれる液晶を略水平方向に配向させる、水平配向処理を施してもよい。
【0053】
図6(B)を参照する。実施例においては、基板1,2に水平配向処理を施し、ポリマ壁9に含まれる二周波駆動ネマティック液晶をベンド配向状態にしたが、基板1,2に垂直(ベンド)配向処理を施し、ポリマ壁9に含まれる二周波駆動ネマティック液晶を水平(スプレイ)配向状態にしてもよい。この場合、液晶層7に含まれる液晶には、基板1,2から液晶をベンド配向状態にするような規制力が働き、ポリマ壁9から液晶をスプレイ配向状態にするような規制力が働く。
【0054】
図6(B)に示す液晶素子は、図1(A)〜(C)を用いて説明した工程中、たとえば図1(A)に示す工程において一対の基板1,2に垂直配向処理を施し、図1(B)に示す工程において両透明電極5,6間に高周波電圧を印加して二周波駆動ネマティック液晶をスプレイ配向状態にした後、マスク20の貫通孔20aを通して紫外線を液晶性材料に照射し製造することができる。
【0055】
また、実施例に記したように、一対の基板1,2とポリマ壁9とがそれぞれ液晶層7に含まれる液晶をスプレイ配向、ベンド配向に配向させるのでなく、それぞれたとえば一対の基板1,2に、ほぼ平行、ほぼ垂直に配向させるように配向処理を施してもよい。
【0056】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配向状態のメモリ性を有する高品質の液晶素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(C)は、実施例による液晶素子の製造方法を説明するための概略的な断面図である。
【図2】(A)〜(E)は、液晶素子10の動作を説明するための概略図である。
【図3】(A)〜(F)は、液晶素子10の液晶層7内部におけるポリマ壁9の形成態様の例を示す。
【図4】液晶素子10の両側に偏光板11を、基板1,2の延在方向と略平行に配置した液晶ディスプレイを表す概略図である。
【図5】(A)及び(B)は、偏光板を付与した液晶素子の光学顕微鏡写真である。
【図6】(A)及び(B)は、液晶素子10の変形例を示す。
【図7】(A)及び(B)は、従来の液晶素子を示す概略図である。
【符号の説明】
1、2 基板
3、4 透明基板
5、6 透明電極
7 液晶層
8 電圧印加手段
9 ポリマ壁
10 液晶素子
11 偏光板
13、14 配向膜
20 マスク
20a 貫通孔
21 紫外線
48 液晶素子
49、50 基板
51、52 透明基板
53、54 透明電極
55、56 配向膜
57、58 偏光板
59 液晶層
60 光
61 電圧印加手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal element and a method for manufacturing the same, and more particularly to a liquid crystal element having a memory property in an alignment state and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
7A and 7B are schematic views showing a conventional liquid crystal element.
[0003]
Reference is made to FIG. The liquid crystal element 48 includes a pair of substrates 49 and 50 and a liquid crystal layer 59 sandwiched between the substrates 49 and 50, for example, a twist formed of a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy (Δε> 0). And a nematic liquid crystal layer. Each of the substrates 49 and 50 includes transparent substrates 51 and 52, transparent electrodes 53 and 54 formed on the transparent substrates 51 and 52, and alignment films 55 and 56 formed on the transparent electrodes 53 and 54, respectively. Composed.
[0004]
The pair of substrates 49 and 50 are arranged in parallel so that the alignment films 55 and 56 face each other, and a liquid crystal layer 59 is sandwiched between the alignment films 55 and 56. The alignment films 55 and 56 of the pair of substrates 49 and 50 are subjected to horizontal alignment processing so that the liquid crystal director alignment is twisted by 90 ° between the substrates 49 and 50 in plan view. As shown in the figure, when three directions (X direction, Y direction, Z direction) orthogonal to each other are defined, for example, the alignment film 55 of the substrate 49 is in the Y direction in the drawing, and the alignment film 56 of the substrate 50 is in the X direction in the drawing. An orientation treatment has been made.
[0005]
Polarizing plates 57 and 58 are arranged in a crossed Nicols shape on the outer sides of the pair of substrates 49 and 50 of the liquid crystal element 48. The polarizing plate 57 disposed to face the substrate 49 transmits only light polarized in the Y direction, for example, and the polarizing plate 58 disposed to face the substrate 50 transmits only light polarized in the X direction, for example.
[0006]
Light 60 enters the polarizing plate 57. The light 60 that has been linearly polarized in the Y direction through the polarizing plate 57 enters the liquid crystal layer 59 through the substrate 49 of the liquid crystal element 48. The light 60 is rotated along a liquid crystal director that is twisted by 90 ° and becomes linearly polarized light whose polarization direction is the X direction, and is incident on the substrate 50. The light 60 emitted from the substrate 50 passes through the polarizing plate 58. When the liquid crystal element 48 is used as a pixel of the liquid crystal display device, “bright” is displayed in this state in which the light 60 incident on the liquid crystal element 48 is transmitted.
[0007]
Reference is made to FIG. Next, a voltage is applied between the two transparent electrodes 53 and 54 by the voltage applying means 61. When a voltage is applied to the liquid crystal layer 59, the liquid crystal director reorients so that the major axis direction of the liquid crystal molecules coincides with the electric field direction, and is aligned substantially perpendicularly to both the substrates 49 and 50. For this reason, the light 60 which is linearly polarized light whose polarization direction is the Y direction by the polarizing plate 57 does not rotate in the liquid crystal layer 59, is transmitted through the substrate 50, and is blocked by the polarizing plate 58 in the crossed Nicols arrangement. When the liquid crystal element 48 is used as a pixel of a liquid crystal display device, “dark” is displayed in this state in which the light 60 incident on the liquid crystal element 48 is not transmitted.
[0008]
When the polarizing plates 57 and 58 are changed from the crossed Nicols arrangement to the parallel Nicols arrangement, the “bright” and “dark” states are exchanged. The polarizer arrangement is selected depending on whether normally white display or normally black display is performed.
[0009]
When the applied voltage is removed from the state shown in FIG. 7B, the liquid crystal director returns to the alignment state shown in FIG. 7A due to the anchoring force at the interface between the substrates 49 and 50 and the liquid crystal layer 59. As described above, the liquid crystal element 48 illustrated in FIGS. 7A and 7B does not have the memory property of the alignment state (bright and dark display in the liquid crystal display device). In order to maintain the alignment state of the liquid crystal element 48 (a certain display in the liquid crystal display device), it is necessary to continuously apply a voltage, and energy is constantly consumed. It is not desirable for portable mobile terminals where low power consumption is desired or for energy saving.
[0010]
A liquid crystal element having a memory property of an alignment state has also been proposed. For example, a two-frequency drive liquid crystal that is a liquid crystal having both positive and negative dielectric anisotropy according to the frequency of the applied AC voltage is mixed and dissolved, and the monomer is irradiated with ultraviolet rays in an isotropic phase. Is polymerized and cured, and liquid crystal droplets are dispersed in the polymer compound layer. There has been proposed a scattering / transparent transition type liquid crystal element that maintains an alignment state before voltage removal (a certain display in a liquid crystal display device) even after removal of an applied voltage. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2002-169146 A
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a high-quality liquid crystal device having an alignment state memory property and a method for manufacturing the same.
[0013]
According to one aspect of the present invention, a pair of alignment-treated substrates including electrodes and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates so that a voltage can be applied from the electrodes, the nematic A liquid crystal layer formed including liquid crystal and an aligned nematic liquid crystal, and having a polymer wall discretely formed inside the liquid crystal layer between the substrates, each alignment of the pair of substrates A liquid crystal device is provided in which the direction and the alignment direction of the nematic liquid crystal contained in the polymer wall intersect.
[0014]
This liquid crystal element is a bistable liquid crystal element in which the alignment state of the liquid crystal is maintained. The alignment state of the liquid crystal can be changed, for example, by applying voltages having different frequencies. Further, since a polymer wall is formed between the substrates, the liquid crystal element has a reinforced strength.
[0015]
According to another aspect of the present invention, (a) a step of performing an alignment treatment on one main surface of each of a pair of substrates including electrodes; and (b) photocuring including a nematic liquid crystal and a monomer. A step of preparing a liquid crystal material of a type; and (c) the pair of substrates are arranged to face each other with the main surfaces subjected to alignment treatment facing each other, and the liquid crystal material is supplied between the pair of substrates. And (d) applying a voltage between the electrodes provided on the pair of substrates to align the liquid crystalline material in a direction crossing the alignment direction of each of the pair of substrates; ) A portion of the aligned liquid crystalline material is irradiated with light, and the monomer contained in the liquid crystalline material in the region irradiated with light is polymerized and cured while including the nematic liquid crystal , and discretely , Yes and forming a polymer wall containing the nematic liquid crystal Method of manufacturing a liquid crystal device is provided that.
[0016]
According to this method for manufacturing a liquid crystal element, a liquid crystal element having bistability in the alignment state of the liquid crystal can be efficiently manufactured.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1A to 1C are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a liquid crystal element according to an embodiment.
[0018]
Reference is made to FIG. For example, a pair of substrates 1 and 2 including transparent electrodes 5 and 6 formed of a transparent conductive material such as ITO is prepared on transparent substrates 3 and 4 formed of transparent glass. Next, a horizontal alignment structure with a pretilt angle is applied to the main surfaces of the substrates 1 and 2 on the transparent electrodes 5 and 6 side in a predetermined direction by a horizontal alignment process, for example, a rubbing process.
[0019]
The two substrates 1 and 2 are arranged in substantially parallel with the main surfaces subjected to the horizontal alignment process facing each other so that the horizontal alignment process is parallel in plan view and the pretilt is the same direction. When a nematic liquid crystal, for example, an AC voltage with a low frequency (for example, 10 Hz) is applied between the two substrates 1 and 2, the dielectric anisotropy becomes positive (Δε> 0), and an AC voltage with a high frequency (for example, 10 kHz). Is applied to a two-frequency drive nematic liquid crystal whose dielectric anisotropy is negative (Δε <0) (for example, LIXONDF-05XX manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.) The liquid crystal layer 7 is formed by supplying a liquid crystal material to which a curable (ultraviolet curable) liquid crystal monomer (for example, a UCL series manufactured by DIC or a material manufactured by Merck) is added by several wt% to several tens wt%. To do. Liquid crystal molecules in contact with the horizontal alignment structure are substantially fixed to the substrate surface with a strong anchoring force. The liquid crystal layer 7 is splay aligned.
[0020]
Reference is made to FIG. Subsequently, the liquid crystalline material of the liquid crystal layer 7 is aligned in a direction that intersects with the alignment direction of the substrates 1 and 2, for example, a direction that is substantially orthogonal. For example, an AC voltage of, for example, 10 V having a frequency (for example, 200 Hz) in a region where the dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive (Δε> 0) is applied between the transparent electrodes 5 and 6 by the voltage applying unit 8. . In the liquid crystal material in the central portion of the liquid crystal layer 7, the liquid crystal director is aligned substantially perpendicular to the surfaces of the substrates 1 and 2. Since the liquid crystal molecules in contact with the horizontal alignment structure are aligned by the horizontal alignment structure with a strong anchoring force, the liquid crystal layer 7 transitions to a bend alignment state.
[0021]
A part of the bend-aligned liquid crystalline material is irradiated with light, and the liquid crystalline monomer contained in the liquid crystalline material in the region irradiated with the light is polymerized and cured. For example, a mask 20 having a through-hole 20a in a state where a voltage is applied is disposed on the upper side of the substrate 1. The through hole 20a is an opening formed along, for example, a closed curve. For example, the mask 20 is disposed so as to shield the central portion of the liquid crystal layer 7.
[0022]
Subsequently, for example, ultraviolet light 21 having a wavelength of 254 nm to 365 nm is irradiated to the liquid crystalline material through the through hole 20 a of the mask 20. For example, the ultraviolet rays 21 are incident substantially vertically on a pair of substrates 1 and 2 arranged substantially in parallel. The irradiation intensity of the ultraviolet light 21 is, for example, 7 J / m 2 .
[0023]
Reference is made to FIG. As a result of polymerization and curing of the monomer in the liquid crystal material irradiated with the ultraviolet rays 21 transmitted through the through-hole 20a of the mask 20 into a polymer, a polymer wall 9 is formed inside the liquid crystal layer 7. The polymer wall 9 fixes bend-aligned liquid crystal molecules. In this way, the liquid crystal element 10 can be obtained.
[0024]
In the liquid crystal element 10, the two-frequency drive nematic liquid crystal contained in the polymer wall 9 is aligned (bend alignment) substantially perpendicular to the extending direction (alignment direction) of the substrates 1 and 2. An arbitrary voltage can be applied to the liquid crystal layer 7 sandwiched between the pair of substrates 1 and 2 by the voltage applying means 8 connected between the two transparent electrodes 5 and 6.
[0025]
A small amount of unreacted monomer remaining in the liquid crystal material that has not been irradiated with the ultraviolet rays 21 becomes an impurity. Therefore, after the polymer wall 9 is formed, the mask 20 is removed, and the entire liquid crystal material is formed. It is desirable to polymerize the film by irradiating it with ultraviolet rays 21.
[0026]
Furthermore, in the method for manufacturing a liquid crystal element according to the embodiment, the two-frequency drive nematic liquid crystal is bend-aligned by applying a voltage between the transparent electrodes 5 and 6, but can be bend-aligned using a magnetic field, for example.
[0027]
According to the method for manufacturing a liquid crystal element according to the embodiment, the material constituting the liquid crystal layer 7 and the material constituting the polymer wall 9 are the same, and the liquid crystal element 10 can be efficiently manufactured.
[0028]
2A to 2E are schematic diagrams for explaining the operation of the liquid crystal element 10.
[0029]
Reference is made to FIG. In the initial state, the liquid crystal at the center of the liquid crystal layer 7 of the liquid crystal element 10 is splay aligned.
[0030]
Reference is made to FIG. The voltage application means 8 applies a low frequency (LF) AC voltage, for example, 10 V, having a frequency in a region where the dielectric anisotropy is positive (Δε> 0), for example, 10 Hz, between the transparent electrodes 5 and 6. . By applying the voltage, the two-frequency driving nematic liquid crystal included in the liquid crystal layer 7 tends to be aligned in parallel with the electric field direction and is in bend alignment.
[0031]
Reference is made to FIG. The AC voltage applied between the transparent electrodes 5 and 6 is removed from the state shown in FIG. The polymer wall 9 includes a double-frequency nematic liquid crystal in a bend alignment state. For this reason, a regulating force that causes the liquid crystal of the liquid crystal layer 7 to bend is applied from the polymer wall 9, and the regulating force propagates to the entire liquid crystal layer 7. For this reason, even after the applied voltage is removed, the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 7 can maintain the bend alignment semipermanently.
[0032]
Reference is made to FIG. Next, from the state shown in FIG. 2C, a high frequency (HF) AC voltage of 10 V having a frequency in a region where the dielectric anisotropy is negative (Δε <0), for example, 10 kHz, is applied to the transparent electrode 5. , 6 is applied. By applying a voltage, the liquid crystal molecules tend to be aligned perpendicular to the electric field direction. The two-frequency nematic liquid crystal contained in the liquid crystal layer 7 has a splay alignment.
[0033]
Reference is made to FIG. The AC voltage applied between the transparent electrodes 5 and 6 is removed from the state shown in FIG. Due to the horizontal alignment treatment applied to the substrates 1 and 2, there is a regulation force that causes the liquid crystal of the liquid crystal layer 7 to be splayed from the substrates 1 and 2 at the interface between the substrates 1 and 2 and the liquid crystal layer 7. work. Since the regulation force propagates to the entire liquid crystal layer 7, the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 7 can maintain the splay alignment semipermanently even after the applied voltage is removed.
[0034]
The liquid crystal element 10 is preferably formed so that the minimum value of the total energy amount of the liquid crystal director distortion of the entire liquid crystal layer 7 in the splay alignment state and the bend alignment state is equal. By adjusting the density of the polymer wall 9, the total energy amount in the two orientation states can be adjusted. If the excitation energy between the two stable states is too low, the bistability is poor, and if it is too high, it is necessary to increase the external energy (applied voltage) applied to transition the alignment state.
[0035]
FIGS. 3A to 3F show examples of how the polymer wall 9 is formed inside the liquid crystal layer 7 of the liquid crystal element 10.
[0036]
Reference is made to FIG. The polymer wall 9 is continuously formed around the display area in the liquid crystal layer 7 along a closed curve.
[0037]
Reference is made to FIG. The polymer walls 9 are discretely formed along the closed curve around the display area in the liquid crystal layer 7.
[0038]
Reference is made to FIG. The polymer walls 9 are continuously formed in a lattice shape in the liquid crystal layer 7.
[0039]
Reference is made to FIG. The polymer walls 9 are discretely formed in a lattice shape in the liquid crystal layer 7.
[0040]
Reference is made to FIG. The polymer wall 9 is continuously formed in a strip shape in the liquid crystal layer 7.
[0041]
Reference is made to FIG. The polymer walls 9 are discretely formed in a strip shape in the liquid crystal layer 7.
[0042]
The alignment of liquid crystal molecules is most strongly affected by the nearest alignment structure. The arrangement of the polymer walls in FIGS. 3A to 3F may be selected according to the intended display. 3C to 3F, the arrangement of the pixels and the polymer walls in the pixels can be freely selected. Since the display of the polymer wall portion cannot be changed, it may be shielded by a black mask or the like.
[0043]
FIG. 4 is a schematic view showing a liquid crystal display in which polarizing plates 11 are disposed on both sides of the liquid crystal element 10 in substantially parallel to the extending direction of the substrates 1 and 2. As shown in the figure, when three orthogonal directions (X direction, Y direction, and Z direction) are defined, for example, the substrate 1 on the side on which the light 60 is incident is subjected to a horizontal alignment process in the X direction in plan view. In addition, the substrate 2 on the side from which the light 60 is emitted is also subjected to horizontal alignment processing in the X direction in plan view. The two polarizing plates 11 are arranged in parallel Nicols inclined at 45 ° with respect to the alignment direction of the substrates 1 and 2, for example. The light 60 enters the liquid crystal display from the Z direction, for example.
[0044]
When an alternating voltage having a frequency in a region where the dielectric anisotropy is positive (Δε> 0) is applied by the voltage applying means 8 and the liquid crystal alignment state of the liquid crystal element 10 is set to bend alignment, the polarizing plate 11 The incident light 60 can pass through the other polarizing plate 11. For this reason, the liquid crystal display displays “bright”. When an AC voltage having a frequency in a region where the dielectric anisotropy is negative (Δε <0) is applied by the voltage application means 8 and the liquid crystal alignment state of the liquid crystal element 10 is changed to the splay alignment, the polarizing plate 11 The incident light 60 cannot pass through the other polarizing plate 11. Therefore, the liquid crystal display displays “dark”.
[0045]
Even when the applied voltage is removed, when the liquid crystal molecules are bend aligned, the alignment of the liquid crystal molecules is maintained in the bend alignment state by the alignment regulating force from the polymer wall 9. When the liquid crystal molecules are splay aligned, the splay alignment is maintained by the alignment regulating force from the horizontal alignment structure of the substrate. The display (brightness / darkness) state is maintained semipermanently until the voltage application means 8 applies a voltage for transitioning the alignment state of the liquid crystal to the liquid crystal layer 7. This liquid crystal display is a liquid crystal display that can optically display two states (light and dark), and the two display states (light and dark) have bistability.
[0046]
5A and 5B are optical micrographs of a liquid crystal element provided with a polarizing plate. Polarizing plates were disposed on both sides of the liquid crystal element 10 having a pair of substrates 1 and 2 that have been subjected to a horizontal alignment process in a direction parallel in plan view. The polarizing plate was arranged in a parallel Nicol arrangement in which the polarization axis forms 45 ° with the alignment direction of the substrate on the light incident side. This may be a crossed Nicols arrangement.
[0047]
FIG. 5A shows an optical microscope of a liquid crystal element in which an alternating voltage of 10 V and 10 Hz is applied between two transparent electrodes and the liquid crystal contained in the liquid crystal layer is bend aligned as shown in FIG. It is a photograph. It can be seen that light transmitted through one polarizing plate and incident on the liquid crystal element is emitted from the other polarizing plate. When the liquid crystal element is used in a liquid crystal display device, the liquid crystal element displays “bright” in this state.
[0048]
FIG. 5B shows an optical microscope of a liquid crystal element in which an AC voltage of 10 V and 10 kHz is applied between two transparent electrodes and the liquid crystal contained in the liquid crystal layer is splayed as shown in FIG. It is a photograph. Light that has passed through one polarizing plate and entered the liquid crystal element does not pass through the other polarizing plate. When the liquid crystal element is used in a liquid crystal display device, the liquid crystal element displays “dark” in this state.
[0049]
The liquid crystal element 10 according to the embodiment maintains the alignment state of the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 7 until that time, without applying a voltage to the liquid crystal layer 7 until a voltage for changing the alignment state of the liquid crystal is applied. It is a liquid crystal element having bistability that is maintained semipermanently. In any of the bend orientation and the splay orientation, the orientation state can be stably maintained. The two orientation states can be switched any number of times by applying voltages having different frequencies. By using the liquid crystal element 10, an ultra-low power consumption display, a recording medium, and the like can be manufactured. Further, since the polymer wall 9 is formed between the substrates, the strength of the liquid crystal element 10 is high. Therefore, for example, when the substrate is formed of a flexible transparent plastic, the liquid crystal element has a strong durability against bending. Therefore, the present invention can be applied to electronic paper and IC cards used in a hard environment.
[0050]
This liquid crystal element can be used for display devices such as a liquid crystal television, various monitors, and various card displays. It can also be used as a substitute for children's toys, paper, and printed materials (newspapers, magazines, posters, etc.) (electronic paper). Further, it can be used for all optical control components such as camera aperture, strobe light amount adjustment, photographic paper writing light source, and optical memory (recording medium).
[0051]
6A and 6B show a modification of the liquid crystal element 10.
[0052]
Reference is made to FIG. In the liquid crystal element 10 according to the embodiment, the alignment films are not formed on the substrates 1 and 2 in the horizontal alignment process, but the alignment films 13 and 14 are formed on the transparent electrodes 5 and 6, respectively, and are included in the liquid crystal layer 7. You may perform the horizontal alignment process which aligns a liquid crystal in a substantially horizontal direction.
[0053]
Reference is made to FIG. In the embodiment, the substrates 1 and 2 are subjected to a horizontal alignment process so that the dual-frequency drive nematic liquid crystal contained in the polymer wall 9 is in a bend alignment state. However, the substrates 1 and 2 are subjected to a vertical (bend) alignment process to obtain a polymer. The dual frequency drive nematic liquid crystal contained in the wall 9 may be in a horizontal (spray) alignment state. In this case, the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 7 has a regulating force that brings the liquid crystal into the bend alignment state from the substrates 1 and 2 and a regulating force that brings the liquid crystal into the splay alignment state from the polymer wall 9.
[0054]
In the liquid crystal element illustrated in FIG. 6B, the vertical alignment process is performed on the pair of substrates 1 and 2 in the process illustrated in FIGS. 1A to 1C, for example, in the process illustrated in FIG. In the step shown in FIG. 1B, a high frequency voltage is applied between the transparent electrodes 5 and 6 to bring the two-frequency drive nematic liquid crystal into a splay alignment state, and then ultraviolet light is applied to the liquid crystalline material through the through-hole 20a of the mask 20. Irradiated and can be manufactured.
[0055]
Further, as described in the embodiment, the pair of substrates 1 and 2 and the polymer wall 9 do not align the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 7 in the splay alignment or the bend alignment, respectively. In addition, the alignment treatment may be performed so as to align substantially parallel and substantially vertically.
[0056]
As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-quality liquid crystal element having a memory property in an alignment state and a manufacturing method thereof.
[Brief description of the drawings]
1A to 1C are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a liquid crystal element according to an embodiment.
2A to 2E are schematic views for explaining the operation of the liquid crystal element 10. FIG.
FIGS. 3A to 3F show examples of how the polymer wall 9 is formed inside the liquid crystal layer 7 of the liquid crystal element 10; FIG.
4 is a schematic view showing a liquid crystal display in which polarizing plates 11 are arranged on both sides of a liquid crystal element 10 in substantially parallel to the extending direction of substrates 1 and 2. FIG.
FIGS. 5A and 5B are optical micrographs of a liquid crystal element provided with a polarizing plate. FIGS.
6A and 6B show a modification of the liquid crystal element 10. FIG.
7A and 7B are schematic views showing a conventional liquid crystal element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Substrate 3, 4 Transparent substrate 5, 6 Transparent electrode 7 Liquid crystal layer 8 Voltage application means 9 Polymer wall 10 Liquid crystal element 11 Polarizing plate 13, 14 Alignment film 20 Mask 20a Through-hole 21 Ultraviolet ray 48 Liquid crystal element 49, 50 Substrate 51 , 52 Transparent substrate 53, 54 Transparent electrode 55, 56 Alignment film 57, 58 Polarizing plate 59 Liquid crystal layer 60 Light 61 Voltage application means

Claims (10)

一対の、配向処理を施され、電極を備える基板と、
前記基板間に、前記電極から電圧を印加されうるように、挟持される液晶層であって、ネマティック液晶を含んで形成される液晶層と、
配向したネマティック液晶を含み、前記基板間に、前記液晶層の内部に離散的に形成されるポリマ壁と
を有し、
前記一対の基板の各々の配向方向と、前記ポリマ壁に含まれるネマティック液晶の配向方向とが交差している液晶素子。
A pair of substrates that have been subjected to an orientation treatment and are provided with electrodes;
A liquid crystal layer sandwiched between the substrates so that a voltage can be applied from the electrodes, and a liquid crystal layer formed including a nematic liquid crystal;
Including an aligned nematic liquid crystal, and having a polymer wall discretely formed inside the liquid crystal layer between the substrates,
A liquid crystal element in which an alignment direction of each of the pair of substrates intersects with an alignment direction of a nematic liquid crystal included in the polymer wall.
前記一対の基板の各々の配向方向と、前記ポリマ壁に含まれるネマティック液晶の配向方向とがほぼ直交している請求項1に記載の液晶素子。  The liquid crystal element according to claim 1, wherein the alignment direction of each of the pair of substrates is substantially orthogonal to the alignment direction of the nematic liquid crystal included in the polymer wall. 前記ポリマ壁に含まれるネマティック液晶がベンド配向である請求項1または2に記載の液晶素子。  The liquid crystal element according to claim 1, wherein the nematic liquid crystal contained in the polymer wall has bend alignment. 前記一対の基板の各々の配向方向が平面視上平行であって、プレティルトが同じ方向である請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶素子。  4. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the alignment directions of the pair of substrates are parallel in plan view, and the pretilt is the same direction. 5. 前記ネマティック液晶が二周波駆動ネマティック液晶である請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶素子。  The liquid crystal element according to claim 1, wherein the nematic liquid crystal is a dual frequency drive nematic liquid crystal. (a)一対の、電極を備える基板の、各々の一方の主面に、配向処理を施す工程と、
(b)ネマティック液晶及びモノマを含む光硬化型の液晶性材料を準備する工程と、
(c)前記一対の基板を、配向処理を施された主面同士を向き合わせて対向配置し、前記液晶性材料を前記一対の基板間に供給する工程と、
(d)前記一対の基板に備えられた電極間に電圧を印加して、前記一対の基板の各々の配向方向と交差する方向に、前記液晶性材料を配向させる工程と、
(e)前記配向させた液晶性材料の一部に光を照射して、光が照射された領域の前記液晶性材料に含まれるモノマを、前記ネマティック液晶を含ませながら重合硬化させ、離散的に、前記ネマティック液晶を含むポリマ壁を形成する工程と
を有する液晶素子の製造方法。
(A) a step of performing an alignment treatment on one main surface of each of a pair of substrates including electrodes;
(B) preparing a photocurable liquid crystalline material containing a nematic liquid crystal and a monomer;
(C) a step of placing the pair of substrates facing each other with the main surfaces subjected to alignment treatment facing each other, and supplying the liquid crystalline material between the pair of substrates;
(D) applying a voltage between the electrodes provided on the pair of substrates to align the liquid crystalline material in a direction intersecting with the alignment direction of each of the pair of substrates;
(E) A portion of the aligned liquid crystal material is irradiated with light, and the monomer contained in the liquid crystal material in the region irradiated with light is polymerized and cured while including the nematic liquid crystal , and discrete And a step of forming a polymer wall containing the nematic liquid crystal .
前記工程(c)において、前記一対の基板の各々の配向方向が平面視上平行であって、前記液晶性材料をプレティルトが同じ方向であるパラレル配向させるように、前記一対の基板を対向配置する請求項6に記載の液晶素子の製造方法。 In the step (c), the pair of substrates are opposed to each other so that the alignment directions of the pair of substrates are parallel in plan view and the liquid crystalline material is aligned in parallel with the same pretilt direction. The manufacturing method of the liquid crystal element of Claim 6. 前記工程(d)において、前記一対の基板の各々の配向方向とほぼ直交する方向に、前記液晶性材料を配向させる請求項6または7に記載の液晶素子の製造方法。 The method for manufacturing a liquid crystal element according to claim 6 , wherein in the step (d), the liquid crystalline material is aligned in a direction substantially orthogonal to the alignment direction of each of the pair of substrates . 前記工程(d)において、前記液晶性材料をベンド配向させる請求項6〜8のいずれか1項に記載の液晶素子の製造方法。 The method for producing a liquid crystal element according to claim 6, wherein in the step (d), the liquid crystalline material is bend-aligned . 前記ネマティック液晶が二周波駆動ネマティック液晶である請求項6〜9のいずれか1項に記載の液晶素子の製造方法。 The method for manufacturing a liquid crystal element according to claim 6, wherein the nematic liquid crystal is a dual-frequency drive nematic liquid crystal .
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