JP4220748B2 - 液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4220748B2 JP4220748B2 JP2002274981A JP2002274981A JP4220748B2 JP 4220748 B2 JP4220748 B2 JP 4220748B2 JP 2002274981 A JP2002274981 A JP 2002274981A JP 2002274981 A JP2002274981 A JP 2002274981A JP 4220748 B2 JP4220748 B2 JP 4220748B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal display
- resin
- ferroelectric liquid
- display element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子およびその製造方法ならびに液晶表示装置に関し、特に、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表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶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、液晶の電気光学効果を応用すると、光の強度を主に変化させる光変調器を実現することができる。この液晶を用いた光変調器は、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。このため、液晶を用いた光変調器を光変調層（膜）として備えた液晶表示素子は、ディスプレイ用の電気光学素子として近年注目されている。
【０００３】
そのような液晶表示素子の中でも、液晶として自発分極を伴いカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶を用いた素子は、ネマティック液晶を用いた、現在広く用いられている素子に比べて２桁〜３桁高速な応答速度（数十〜数百μｓｅｃ）をもつため、動画ディスプレイへの応用が期待されている。
【０００４】
この強誘電性液晶を用いた液晶表示素子として、例えば、表面安定化強誘電性液晶表示素子（表面安定化強誘電性液晶）と呼ばれるものがある。
【０００５】
この表面安定化強誘電性液晶素子は、２枚のガラス基板をスペーサ樹脂を介して張り合わせて形成した、通常２〜３μｍ程度の微小なギャップに、強誘電性液晶が充填されたものである。２枚のガラス基板は、それぞれに透明電極が設けられ、さらにそれぞれの透明電極の上にラビング（摩擦）処理を行ったポリイミド樹脂の配向膜が設けられる。
【０００６】
この場合、液晶分子は、基板と平行な面内で、配向膜の配向処理（ラビング）方向から、コーン角の２倍の、液晶材料固有の角度だけ傾いた２つの安定な配向状態をもつ（以下、これを双安定性ということがある。）。そして、透明電極に印加する電圧の極性を切り換えることにより、２つの配向状態が交替する。
【０００７】
表面安定化強誘電性液晶素子は、偏光透過軸が直交した２つの偏光板で上記の素子の両側を挟み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記液晶分子の２方向の配向状態のうちのいずれかの配向方向に平行に設定する。
【０００８】
これにより、表面安定化強誘電性液晶素子は、双安定性の光変調動作が得られる。すなわち、印加電圧の極性に応じて、入射光に対する透過率が２値的に制御される。この場合、液晶の複屈折効果を利用して高い透過率を得るためには、コーン角は２２．５°が望ましいとされている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、表面安定化強誘電性液晶素子は、上記のように液晶の分子配向が双安定性のため、中間調の表示が困難であり、階調を必要とする動画表示に応用することができない。また、表面安定化強誘電性液晶素子は、素子製造工程において液晶を充填する際に液晶分子の配向が不連続となる配向欠陥（ジグザグ欠陥）が発生しやすく、それに伴う黒表示（暗状態）における光漏れにより、光変調のコントラスト比が低下して動作の面内均一性、言い換えれば表示の面内均一性が著しく低下するおそれがある。また、素子使用時に外力が作用するとき、２枚のガラス基板のギャップが変形して液晶の分子構造に乱れを生じやすく、これによってもコントラスト比や動作の面内均一性の低下を来たすおそれがある。
【００１０】
これに対して、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子の他の例として、単安定性強誘電性液晶表示素子（単安定性強誘電性液晶）と呼ばれる素子が提案されている。
【００１１】
この単安定性強誘電性液晶表示素子は、基本的な構成は上記の表面安定化強誘電性液晶素子と同様であるが、液晶分子の配向の安定方向が、配向膜の配向処理方向と平行な単一の方向となるとされており、この点が表面安定化強誘電性液晶素子と相違する。単安定性強誘電性液晶表示素子は、素子に印加する電圧の極性を切り換えることにより、液晶分子は、配向膜の配向処理方向から正負両方向に傾いて配向する。すなわち、液晶分子の配向は、電圧の極性および強度に応じて配向膜の配向処理方向を中心として逆方向に変化する。
【００１２】
したがって、単安定性強誘電性液晶表示素子は、電圧の強度に応じた階調表示動作を得ることができるとされている。この場合、高い透過率を得るためのコーン角は４５°程度が望ましいとされている（例えば、非特許文献２参照。）。
また、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子のさらに他の例として、ポリマー安定化強誘電性液晶表示素子（ポリマー安定化強誘電性液晶）と呼ばれる素子が提案されている。
【００１３】
このポリマー安定化強誘電性液晶表示素子は、基本的な構成は表面安定化強誘電性液晶素子と同様であるが、ガラス基板間に充填する液晶中に含有率として数％程度の微量の樹脂を分子オーダーで混合する点が表面安定化強誘電性液晶素子と相違する。この場合、液晶分子は、配向膜の配向処理方向からコーン角だけ傾いた１つの安定な配向状態をもち、正負いずれか一方の極性の電圧に応じてのみ配向変化する。
【００１４】
したがって、ポリマー安定化強誘電性液晶表示素子は、電圧の強度に応じた階調表示動作を得ることができるとされている。この場合、高い透過率を得るためのコーン角は２２．５°が程度が望ましいとされている（例えば、非特許文献３参照。）。
【００１５】
【非特許文献１】
N..A.Clark and S.T.Lagerwall；
Appl.Phys.Lett. Vol.36,No.11,pp.899-901（1980）
【非特許文献２】
仁藤敬一等 情報映像メディア学会技術報告、ＩＤＹ９７−１３５、ｐｐ．１−６（１９９７）
【非特許文献３】
S.Kataoka et al. Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol.292,pp.333-343,1 997。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の単安定性強誘電性液晶表示素子は、高い透過率を得るうえで望ましいとされる４５°のコーン角のものは得られていない。これは、広いコーン角の液晶は、配向膜の配向処理方向と電圧印加時の液晶配向方向が大きく異なるため、配向膜の配向規制力、言い換えればアンカリング効果が及びにくくなり、液晶の配向変化のコーン軸がばらつき、結果的に高い透過率を得ることができず、また、光変調動作が面内でばらつくためである。したがって、４５°より小さなコーン角を有する液晶を用いた単安定性強誘電性液晶表示素子は、必ずしも良好な中間調表示を得ることができない。
【００１７】
また、単安定性強誘電性液晶表示素子は、上記の表面安定化強誘電性液晶素子と同様に、配向欠陥に起因して、光変調のコントラスト比が低下し、動作の面内均一性が低下する不具合については解消されていない。
【００１８】
一方、ポリマー安定化強誘電性液晶表示素子は、良好な階調表示動作を得ることができ、また、配向欠陥も解消されるものの、素子使用時に外力が作用するときに液晶の分子配向構造が乱れ、光変調のコントラスト比や動作の面内均一性が低下する不具合については、単安定性強誘電性液晶表示素子の場合と同様に解消されていない。
【００１９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、良好な中間調表示を得ることができるとともに、光変調のコントラスト比や動作の面内均一性が良好な液晶表示素子およびその製造方法ならびに液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示素子は、自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示し、理想コーン角４５°に対して４０°以上のコーン角を有する強誘電性液晶と、分子配向性の２官能性モノマーが重合されて構成される、異方性構造となるポリマー繊維のネットワークを有する樹脂と、の複合体からなる液晶光変調膜と、該液晶光変調膜の両側を挟む２つのプレチルト配向膜と、該２つの配向膜を挟む２つの透明電極と、該２つの透明電極を保持する２つの透明基板と、該２つの透明基板を挟み、相互に偏光透過軸が直交する２つの偏光板と、を有し、前記樹脂のポリマー繊維のネットワークの配向方向が、該２つのプレチルト配向膜のいずれか一方の配向処理方向に平行な異方性を有するとともに、前記２つの偏光板のいずれか一方の偏光透過軸が前記２つの配向膜のいずれか一方の配向処理方向と平行に設けられてなり、前記液晶光変調膜は、前記透明電極間の印加電圧による液晶配向角度のアナログ的な変化に対応して連続的に変化する光透過率を有することを特徴とする。
【００２１】
これにより、良好な中間調表示を得ることができるとともに、高いコントラスト比および動作の面内均一性を得ることができる。
【００２３】
また、この場合、前記ポリマー繊維の太さが１μｍ以下であると、光散乱を軽減することができて好適である。なお、繊維の直径の下限値は、特に限定するものではない。
【００２７】
また、本発明に係る液晶表示素子において、液晶光変調膜の厚みが１．５μｍ以上であると、十分な複屈折率効果が得られ、高い透過率が確保できるため、好ましい。なお、厚みの上限値は、特に限定するものではないが、素子作製の容易さの点から１０μｍ以下程度であれば実用的である。
【００２８】
また、この場合、前記樹脂の含有率が５〜４０質量％であると、液晶光変調膜の良好な機械的強度を得ることができる。
【００２９】
また、この場合、前記樹脂が、光硬化、熱硬化または反応硬化によって形成された、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、もしくはそれらの共重合体のうちのいずれか１つまたは混合物であると、好適である。
【００３０】
また、この場合、前記強誘電性液晶が、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、ビフェニル系強誘電性液晶、エステル系強誘電性液晶またはフェニルピリミジン系強誘電性液晶のうちのいずれか１つまたは混合物であると、好適である。
【００３４】
また、この場合、前記２つの配向膜の配向処理方向が相互に逆であってもよい。
【００３６】
また、この場合、前記透明基板が、厚みの薄いガラス板または樹脂フィルムであると、軽量化された大面積の表示素子を得ることができる。また、樹脂フィルムの場合、さらに、フレキシブルな表示素子を得ることができる。厚みは、ガラス板の場合で０．７ｍｍ以下程度、樹脂フィルムの場合０．４ｍｍ以下程度が好ましい。厚みの下限は各材料が取り扱い上、および使用時において必要な剛性が得られる限度において特に限定するものではない。
【００３７】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記の液晶表示素子と、バックライトとを備えることを特徴とする。
【００３８】
これにより、コントラスト比の良好な表示装置を得ることができる。
【００３９】
また、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、上記の液晶表示素子の製造方法であって、２つの透明基板のそれぞれに形成された配向膜のうちの少なくとも一方に強誘電性液晶、および２官能性モノマーを有する樹脂の混合液を塗布する工程と、塗布された該混合液を挟んで該２つの透明基板を密着させる工程と、該２官能性モノマーを重合する工程とを有することを特徴とする。
【００４０】
これにより、本発明の液晶表示素子を好適に得ることができる。
【００４１】
この場合、前記モノマーを重合する工程において、前記混合液がネマティック相またはスメクティック相を示す温度で紫外線を照射して光重合すると、好適である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る液晶光変調膜およびその製造方法ならびに液晶表示素子および液晶表示装置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。
【００４３】
まず、本実施の形態例に係る液晶光変調膜（液晶光変調器）および液晶表示素子について、図１を参照して説明する。図１は、液晶光変調膜を模式的に示している。
【００４４】
液晶光変調膜１０は、強誘電性液晶１２および樹脂１４の複合体である。
【００４５】
強誘電性液晶１２は、自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示すものを用いる。強誘電性液晶１２が大きな自発分極をもつことにより、高速応答と低電圧駆動が可能となる。また、強誘電性液晶１２のコーン角は、４５°が理想的であり、これにより複屈折効果に基づき高い光透過率が得られる。但し、４０°以上であれば実用上十分な光透過率を得ることができる。また、強誘電性液晶１２は、屈折率異方性Δｎ（Δｎ＝異常性光屈折率ｎθ−常光屈折率ｎｏ）が大きい方が、入射光の偏光状態を大きく制御できるため、好ましい。このような特性をもつ強誘電性液晶１２の材料として、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、ビフェニル系強誘電性液晶、エステル系強誘電性液晶、フェニルピリミジン系強誘電性液晶等を挙げることができる。これらの材料のなかから１つを選択して、あるいは、２つ以上を混合して用いることができる。
【００４６】
樹脂１４に用いる材料としては、強誘電性液晶１２に対して多量に複合する観点から、強誘電性液晶１２に対する溶解性が高く、かつ、分子配向性に優れたモノマーまたは液晶性モノマーが好ましい。また、光硬化、熱硬化、あるいは反応硬化により形成される樹脂類またはこれらの樹脂類の共重合体が好適である。このような樹脂として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を挙げることができる。これらの樹脂のうちから１つを選択して、あるいは２つ以上を混合して用いることができる。
【００４７】
樹脂１４は、異方性構造あるいは分子配向を有する。これにより、強誘電性液晶１２の配向が促進されるとともに、規制される。また、素子形成時に液晶の配向が不連続となる配向欠陥（ジグザグ欠陥）の発生が抑制される。したがって、表示素子に用いたときに高いコントラスト比を得ることができる。この場合、二次元あるいは三次元の網目構造（ネットワーク）を有すると、さらに好ましい。また、樹脂１４が網目構造のときの繊維の直径を１μｍ以下とすることが好ましい。この寸法は、入射光の可視波長のうちの最長波長に略相当し、これにより、コントラスト比の低下を招く光散乱を生じることがない。なお、繊維の直径の下限値は、特に限定するものではない。
【００４８】
また、上記した異方性構造あるいは分子配向を有する樹脂１４は、強誘電性液晶１２とからなる複合体中、好ましくは５〜４０質量％含有する。これにより、液晶光変調膜、強誘電性液晶１２および樹脂１４からなる複合体）１０は機械的強度が確保され、自己支持性が得られる。この場合、液晶光変調膜１０中に、球状のスペーサ樹脂や、フォトリソグラフィで形成された微細な柱状の樹脂構造物をさらに設けると、液晶光変調膜１０の機械的強度をさらに増すことができる。
【００４９】
なお、上記した樹脂１４の含有率は、５質量％未満のときは本発明の効果を十分に奏することができないおそれがあり、一方、４０質量％を超えるときは液晶の分子配向変化が阻害され、強誘電性液晶１２のコーン角が小さくなって表示のコントラスト比等が低下するおそれがある。
【００５０】
液晶光変調膜１０は、厚みが１．５μｍ以上であると、十分な複屈折率効果が得られ、高い透過率が確保できるため、好ましい。なお、厚みの上限値は、特に限定するものではないが、素子作製の容易さの点から１０μｍ以下程度であれば実用的である。
【００５１】
したがって、液晶光変調膜１０は従来のように剛性の高い２枚の基板間に形成したギャップの中に液晶を充填することにより液晶の膜厚を保つ必要がなく、また、このため、外力が作用してギャップが変形することに伴って液晶の膜厚が変化するおそれがなく、また、液晶の配向構造が乱れるおそれもない。
【００５２】
上記のように構成される本実施の形態例に係る液晶光変調膜１０は、それぞれ配向膜１６ａ、１６ｂを介して透明電極１８ａ、１８ｂを設けた２枚の透明基板２０ａ、２０ｂに挟持され、さらに透明基板２０ａ、２０ｂのそれぞれの表面には偏光板２２ａ、２２ｂが設けられる。これにより、本実施の形態例に係る液晶表示素子２４とされる。液晶表示素子２４の透明電極１８ａ、１８ｂは、リード線２６ａ、２６ｂを介して直流電圧もしくは交流電圧を供給する電圧源２８に接続される。
【００５３】
配向膜１６ａ、１６ｂは、図１中、Ｘ方向に、ラビング配向処理方向を液晶光変調膜１０の樹脂１４の強い配向規制力により規制された強誘電性液晶１２の配向の安定方向と平行になるように配置される。このとき、２つの配向膜１６ａ、１６ｂのラビング配向処理方向は、逆方向であることが配向欠陥の発生を防止する上で好ましいが、これに限らず例えば同一方向であってもよい。偏光板２２ａ、２２ｂは、互いに偏光透過軸を直交させて配置される。このとき、偏光板２２ａ、２２ｂは、それぞれの偏光透過軸を配向膜１６ａ、１６ｂのラビング配向処理方向と平行に、あるいは直交させて配置される。
【００５４】
また、以下のような方法で、強誘電性液晶１２および樹脂１４が高い異方性を有する液晶光変調膜１０を作製すれば、配向膜１６ａ、１６ｂを省略することも可能である。
【００５５】
例えば、液晶光変調膜１０を作製するとき、外部から曲げ荷重またはせん断荷重を加えて強誘電性液晶１２および樹脂１４のモノマーの混合液内の分子を配向させながら重合することができる。また、偏光した紫外線を上記の混合液に照射して一方向に配列した樹脂１４のモノマーを選択的に重合してもよい。
【００５６】
配向膜１６ａ、１６ｂは、摩擦処理（ラビング配向処理）が施されたポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、斜方蒸着されたＳｉＯｘ（ｘは１〜２）等を好適に用いることができる。また、これらに変えて、偏光紫外線照射による光分解によって光配向処理が施され、一方向に配列したモノマーを選択的に架橋した、シンナメート樹脂、ポリイミド樹脂を用いてもよい。
【００５７】
また、配向膜１６ａ、１６ｂは、高プレチルト配向膜を用いると、より好ましい。これにより、強誘電性液晶１２を透明基板２０ａ、２０ｂから起こして配向させることで、素子作製時の配向欠陥をより確実に解消することができ、コントラスト比や素子の面内均一性を高めることができる。強誘電性液晶１２と透明基板２０ａ、２０ｂの分子がなす角度であるプレチルト角は、２〜１０°程度とする。
【００５８】
透明電極１８ａ、１８ｂの材料としては、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）を好適に用いることができるが、これ以外にも、透明性のある金属材料を用いることができる。この場合、液晶光変調膜１０と透明電極１８ａ、１８ｂとの間に、透明な有機物や、二酸化ケイ素、二酸化チタン等の透明な無機酸化物からなる絶縁層を設けると、液晶光変調膜１０と透明電極１８ａ、１８ｂとの間の短絡をより確実に避けることができる。
【００５９】
透明基板２０ａ、２０ｂの材料としては、厚みの薄いものが好ましい。例えば厚みが０．７ｍｍ以下のガラス板を用いることができ、これにより、表示素子の軽量化、大面積化を実現することができる。また、例えば厚みが０．４ｍｍ以下程度の可撓性を有する樹脂フィルムを用いてもよく、これにより、さらに、軽量で巻き取り可能な、フレキシブル性を有する表示素子を得ることができる。このような、樹脂フィルムに用いられる樹脂としては、光透過率等の光学特性に優れたポリカーボネート樹脂、ポルエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。
【００６０】
上記のように構成される本実施の形態例に係る液晶表示素子２４は、入射光が偏光板２２ａにより配向膜１６ａの配向処理方向と平行または垂直に偏光されて透明基板２２ａに入射され、液晶光変調膜１０で偏光状態が制御され、偏光板２２ｂを透過して強度が変調されて（光変調されて）透過光となる。
【００６１】
このとき、樹脂１４の強い配向規制力により強誘電性液晶１２の配向の安定方向が配向膜１６ａ、１６ｂのラビンング配向処理方向と平行であるため、強誘電性液晶１２の配向はラビンング配向処理方向を中心にして、透明電極１８ａ、１８ｂ間に印加する電圧の極性に応じて逆方向に変化する。強誘電性液晶１２の配向の角度は、電圧強度に応じてアナログ的に変化する、すなわち、印加電圧の強度と極性により光が液晶光変調膜１０から受ける複屈折効果が変化するため、連続的な光変調が可能となる。
【００６２】
以上説明した本実施の形態例に係る液晶光変調膜および液晶表示素子は、良好な中間調表示を得ることができるとともに、高いコントラスト比および動作の面内均一性を得ることができる。
【００６３】
本実施の形態例に係る液晶表示素子２４において、蛍光管、冷陰極管、発光ダイオード等のバックライトをさらに設けると、よりコントラストの良好な表示装置を得ることができる。また、液晶光変調膜に反射板や拡散板を組み合わせるか、表示素子に内蔵してもよく、これにより消費電力の低い反射型表示装置を得ることができる。また、反射板または拡散板をバックライトと組み合わせて用いてもよい。
【００６４】
つぎに、上記した本実施の形態例に係る液晶光変調膜の製造方法について説明する。
【００６５】
まず、それぞれ透明電極を形成した２枚の透明基板を用意する。そして、２枚の透明電極上にそれぞれ配向膜を形成する。
【００６６】
ついで、少なくとも一方の配向膜上に強誘電性液晶およびモノマーを有する樹脂混合液を塗布する。
【００６７】
このとき、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等を用いることができ、また、フレキソ印刷、グラビア印刷等の印刷技術を用いると生産性や作業能率に優れる。
【００６８】
ついで、塗布された混合液を挟んで２つの透明基板を密着させる。
【００６９】
ついで、モノマーを重合する。
【００７０】
重合した強誘電性液晶および樹脂を相分離することにより、強誘電性液晶および樹脂からなる複合体、すなわち、本発明の液晶光変調膜を好適に得ることができる。
【００７１】
この場合、上記のモノマーを重合する工程において、混合液がネマティック相またはスメクティック相を示す温度で紫外線を照射して光重合すると、好適である。
【００７２】
【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。
【００７３】
本実施例の液晶光変調膜は、強誘電性液晶としてコーン角４２．９°、カイラルピッチ１４μｍの液晶組成物を用い、樹脂の原材料として紫外線硬化性の２官能性アクリルモノマーを用いて作製したものである。作製方法は、以下のとおりである。
【００７４】
まず、２枚の透明ガラス基板に、それぞれ厚みが７２ｎｍのＩＴＯをスパッタリング法により成膜して透明電極を形成した。
【００７５】
ついで、それぞれの透明電極上に、スピンコート法によって高プレチルト用ポリイミド（ＪＳＲ社製 ＪＡＬＳ−２４６−Ｒ４）を塗布して、厚みが５０ｎｍの配向膜を形成した。さらに、配向膜の表面を微細なナイロン（登録商標）繊維付きロール（安川加工社製 ＹＡ−２０−ＲＷ）で一方向にラビングした。
【００７６】
ついで、液晶組成物に、モノマー濃度が１０質量％となるようにアクリルモノマーを配合するとともに、２μｍ径の球状スペーサを分散した混合液を調製し、１００℃で加熱、溶解した状態で、一方の透明ガラス基板の配向膜上に塗布した。
【００７７】
ついで、混合物を塗布しなかった他方の透明ガラス基板を、その他方の透明ガラス基板に設けた配向膜が混合液と密着するように、混合物を塗布した方の透明ガラス基板と重ねた。このとき、２つの配向膜のラビング方向は逆向きとした。その後、中心波長が３６５ｎｍで、強度が４０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を照射した。これにより、ラビング方向に配向した網目状の樹脂繊維を含む、厚みが２μｍの複合体、すなわち、本実施例の液晶光変調膜を備えた液晶表示素子得た。
【００７８】
本実施例の液晶表示素子に−１５Ｖ〜＋１５Ｖまで直流電圧を変化させて印加したときの透過光の挙動を図２に示す。
【００７９】
印加電圧に応じて光強度（光透過率）が連続的に変化し、Ｖ字状の光変調特性が確認された。そのコントラスト比は２００：１以上であり、高いコントラスト比を有する、表示素子に好適な液晶光変調膜が得られた。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係る液晶光変調膜によれば、自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示し、４０°以上のコーン角を有する強誘電性液晶および異方性構造若しくは分子配向を有する樹脂の複合体からなるため、表示素子に用いたときに、良好な中間調表示を得ることができるとともに、高いコントラスト比および動作の面内均一性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態例に係る液晶光変調膜および液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。
【図２】 実施例の液晶表示素子を動作させたときの光変調特性を示す図である。
【符号の説明】
１０ 液晶光変調膜
１２ 強誘電性液晶
１４ 樹脂
１６ａ、１６ｂ 配向膜
１８ａ、１８ｂ 透明電極
２０ａ、２０ｂ 透明基板
２２ａ、２２ｂ 偏光板
２４ 液晶表示素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子およびその製造方法ならびに液晶表示装置に関し、特に、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表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶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、液晶の電気光学効果を応用すると、光の強度を主に変化させる光変調器を実現することができる。この液晶を用いた光変調器は、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。このため、液晶を用いた光変調器を光変調層（膜）として備えた液晶表示素子は、ディスプレイ用の電気光学素子として近年注目されている。
【０００３】
そのような液晶表示素子の中でも、液晶として自発分極を伴いカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶を用いた素子は、ネマティック液晶を用いた、現在広く用いられている素子に比べて２桁〜３桁高速な応答速度（数十〜数百μｓｅｃ）をもつため、動画ディスプレイへの応用が期待されている。
【０００４】
この強誘電性液晶を用いた液晶表示素子として、例えば、表面安定化強誘電性液晶表示素子（表面安定化強誘電性液晶）と呼ばれるものがある。
【０００５】
この表面安定化強誘電性液晶素子は、２枚のガラス基板をスペーサ樹脂を介して張り合わせて形成した、通常２〜３μｍ程度の微小なギャップに、強誘電性液晶が充填されたものである。２枚のガラス基板は、それぞれに透明電極が設けられ、さらにそれぞれの透明電極の上にラビング（摩擦）処理を行ったポリイミド樹脂の配向膜が設けられる。
【０００６】
この場合、液晶分子は、基板と平行な面内で、配向膜の配向処理（ラビング）方向から、コーン角の２倍の、液晶材料固有の角度だけ傾いた２つの安定な配向状態をもつ（以下、これを双安定性ということがある。）。そして、透明電極に印加する電圧の極性を切り換えることにより、２つの配向状態が交替する。
【０００７】
表面安定化強誘電性液晶素子は、偏光透過軸が直交した２つの偏光板で上記の素子の両側を挟み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記液晶分子の２方向の配向状態のうちのいずれかの配向方向に平行に設定する。
【０００８】
これにより、表面安定化強誘電性液晶素子は、双安定性の光変調動作が得られる。すなわち、印加電圧の極性に応じて、入射光に対する透過率が２値的に制御される。この場合、液晶の複屈折効果を利用して高い透過率を得るためには、コーン角は２２．５°が望ましいとされている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、表面安定化強誘電性液晶素子は、上記のように液晶の分子配向が双安定性のため、中間調の表示が困難であり、階調を必要とする動画表示に応用することができない。また、表面安定化強誘電性液晶素子は、素子製造工程において液晶を充填する際に液晶分子の配向が不連続となる配向欠陥（ジグザグ欠陥）が発生しやすく、それに伴う黒表示（暗状態）における光漏れにより、光変調のコントラスト比が低下して動作の面内均一性、言い換えれば表示の面内均一性が著しく低下するおそれがある。また、素子使用時に外力が作用するとき、２枚のガラス基板のギャップが変形して液晶の分子構造に乱れを生じやすく、これによってもコントラスト比や動作の面内均一性の低下を来たすおそれがある。
【００１０】
これに対して、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子の他の例として、単安定性強誘電性液晶表示素子（単安定性強誘電性液晶）と呼ばれる素子が提案されている。
【００１１】
この単安定性強誘電性液晶表示素子は、基本的な構成は上記の表面安定化強誘電性液晶素子と同様であるが、液晶分子の配向の安定方向が、配向膜の配向処理方向と平行な単一の方向となるとされており、この点が表面安定化強誘電性液晶素子と相違する。単安定性強誘電性液晶表示素子は、素子に印加する電圧の極性を切り換えることにより、液晶分子は、配向膜の配向処理方向から正負両方向に傾いて配向する。すなわち、液晶分子の配向は、電圧の極性および強度に応じて配向膜の配向処理方向を中心として逆方向に変化する。
【００１２】
したがって、単安定性強誘電性液晶表示素子は、電圧の強度に応じた階調表示動作を得ることができるとされている。この場合、高い透過率を得るためのコーン角は４５°程度が望ましいとされている（例えば、非特許文献２参照。）。
また、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子のさらに他の例として、ポリマー安定化強誘電性液晶表示素子（ポリマー安定化強誘電性液晶）と呼ばれる素子が提案されている。
【００１３】
このポリマー安定化強誘電性液晶表示素子は、基本的な構成は表面安定化強誘電性液晶素子と同様であるが、ガラス基板間に充填する液晶中に含有率として数％程度の微量の樹脂を分子オーダーで混合する点が表面安定化強誘電性液晶素子と相違する。この場合、液晶分子は、配向膜の配向処理方向からコーン角だけ傾いた１つの安定な配向状態をもち、正負いずれか一方の極性の電圧に応じてのみ配向変化する。
【００１４】
したがって、ポリマー安定化強誘電性液晶表示素子は、電圧の強度に応じた階調表示動作を得ることができるとされている。この場合、高い透過率を得るためのコーン角は２２．５°が程度が望ましいとされている（例えば、非特許文献３参照。）。
【００１５】
【非特許文献１】
N..A.Clark and S.T.Lagerwall；
Appl.Phys.Lett. Vol.36,No.11,pp.899-901（1980）
【非特許文献２】
仁藤敬一等 情報映像メディア学会技術報告、ＩＤＹ９７−１３５、ｐｐ．１−６（１９９７）
【非特許文献３】
S.Kataoka et al. Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol.292,pp.333-343,1 997。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の単安定性強誘電性液晶表示素子は、高い透過率を得るうえで望ましいとされる４５°のコーン角のものは得られていない。これは、広いコーン角の液晶は、配向膜の配向処理方向と電圧印加時の液晶配向方向が大きく異なるため、配向膜の配向規制力、言い換えればアンカリング効果が及びにくくなり、液晶の配向変化のコーン軸がばらつき、結果的に高い透過率を得ることができず、また、光変調動作が面内でばらつくためである。したがって、４５°より小さなコーン角を有する液晶を用いた単安定性強誘電性液晶表示素子は、必ずしも良好な中間調表示を得ることができない。
【００１７】
また、単安定性強誘電性液晶表示素子は、上記の表面安定化強誘電性液晶素子と同様に、配向欠陥に起因して、光変調のコントラスト比が低下し、動作の面内均一性が低下する不具合については解消されていない。
【００１８】
一方、ポリマー安定化強誘電性液晶表示素子は、良好な階調表示動作を得ることができ、また、配向欠陥も解消されるものの、素子使用時に外力が作用するときに液晶の分子配向構造が乱れ、光変調のコントラスト比や動作の面内均一性が低下する不具合については、単安定性強誘電性液晶表示素子の場合と同様に解消されていない。
【００１９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、良好な中間調表示を得ることができるとともに、光変調のコントラスト比や動作の面内均一性が良好な液晶表示素子およびその製造方法ならびに液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示素子は、自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示し、理想コーン角４５°に対して４０°以上のコーン角を有する強誘電性液晶と、分子配向性の２官能性モノマーが重合されて構成される、異方性構造となるポリマー繊維のネットワークを有する樹脂と、の複合体からなる液晶光変調膜と、該液晶光変調膜の両側を挟む２つのプレチルト配向膜と、該２つの配向膜を挟む２つの透明電極と、該２つの透明電極を保持する２つの透明基板と、該２つの透明基板を挟み、相互に偏光透過軸が直交する２つの偏光板と、を有し、前記樹脂のポリマー繊維のネットワークの配向方向が、該２つのプレチルト配向膜のいずれか一方の配向処理方向に平行な異方性を有するとともに、前記２つの偏光板のいずれか一方の偏光透過軸が前記２つの配向膜のいずれか一方の配向処理方向と平行に設けられてなり、前記液晶光変調膜は、前記透明電極間の印加電圧による液晶配向角度のアナログ的な変化に対応して連続的に変化する光透過率を有することを特徴とする。
【００２１】
これにより、良好な中間調表示を得ることができるとともに、高いコントラスト比および動作の面内均一性を得ることができる。
【００２３】
また、この場合、前記ポリマー繊維の太さが１μｍ以下であると、光散乱を軽減することができて好適である。なお、繊維の直径の下限値は、特に限定するものではない。
【００２７】
また、本発明に係る液晶表示素子において、液晶光変調膜の厚みが１．５μｍ以上であると、十分な複屈折率効果が得られ、高い透過率が確保できるため、好ましい。なお、厚みの上限値は、特に限定するものではないが、素子作製の容易さの点から１０μｍ以下程度であれば実用的である。
【００２８】
また、この場合、前記樹脂の含有率が５〜４０質量％であると、液晶光変調膜の良好な機械的強度を得ることができる。
【００２９】
また、この場合、前記樹脂が、光硬化、熱硬化または反応硬化によって形成された、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、もしくはそれらの共重合体のうちのいずれか１つまたは混合物であると、好適である。
【００３０】
また、この場合、前記強誘電性液晶が、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、ビフェニル系強誘電性液晶、エステル系強誘電性液晶またはフェニルピリミジン系強誘電性液晶のうちのいずれか１つまたは混合物であると、好適である。
【００３４】
また、この場合、前記２つの配向膜の配向処理方向が相互に逆であってもよい。
【００３６】
また、この場合、前記透明基板が、厚みの薄いガラス板または樹脂フィルムであると、軽量化された大面積の表示素子を得ることができる。また、樹脂フィルムの場合、さらに、フレキシブルな表示素子を得ることができる。厚みは、ガラス板の場合で０．７ｍｍ以下程度、樹脂フィルムの場合０．４ｍｍ以下程度が好ましい。厚みの下限は各材料が取り扱い上、および使用時において必要な剛性が得られる限度において特に限定するものではない。
【００３７】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記の液晶表示素子と、バックライトとを備えることを特徴とする。
【００３８】
これにより、コントラスト比の良好な表示装置を得ることができる。
【００３９】
また、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、上記の液晶表示素子の製造方法であって、２つの透明基板のそれぞれに形成された配向膜のうちの少なくとも一方に強誘電性液晶、および２官能性モノマーを有する樹脂の混合液を塗布する工程と、塗布された該混合液を挟んで該２つの透明基板を密着させる工程と、該２官能性モノマーを重合する工程とを有することを特徴とする。
【００４０】
これにより、本発明の液晶表示素子を好適に得ることができる。
【００４１】
この場合、前記モノマーを重合する工程において、前記混合液がネマティック相またはスメクティック相を示す温度で紫外線を照射して光重合すると、好適である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る液晶光変調膜およびその製造方法ならびに液晶表示素子および液晶表示装置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。
【００４３】
まず、本実施の形態例に係る液晶光変調膜（液晶光変調器）および液晶表示素子について、図１を参照して説明する。図１は、液晶光変調膜を模式的に示している。
【００４４】
液晶光変調膜１０は、強誘電性液晶１２および樹脂１４の複合体である。
【００４５】
強誘電性液晶１２は、自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示すものを用いる。強誘電性液晶１２が大きな自発分極をもつことにより、高速応答と低電圧駆動が可能となる。また、強誘電性液晶１２のコーン角は、４５°が理想的であり、これにより複屈折効果に基づき高い光透過率が得られる。但し、４０°以上であれば実用上十分な光透過率を得ることができる。また、強誘電性液晶１２は、屈折率異方性Δｎ（Δｎ＝異常性光屈折率ｎθ−常光屈折率ｎｏ）が大きい方が、入射光の偏光状態を大きく制御できるため、好ましい。このような特性をもつ強誘電性液晶１２の材料として、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、ビフェニル系強誘電性液晶、エステル系強誘電性液晶、フェニルピリミジン系強誘電性液晶等を挙げることができる。これらの材料のなかから１つを選択して、あるいは、２つ以上を混合して用いることができる。
【００４６】
樹脂１４に用いる材料としては、強誘電性液晶１２に対して多量に複合する観点から、強誘電性液晶１２に対する溶解性が高く、かつ、分子配向性に優れたモノマーまたは液晶性モノマーが好ましい。また、光硬化、熱硬化、あるいは反応硬化により形成される樹脂類またはこれらの樹脂類の共重合体が好適である。このような樹脂として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を挙げることができる。これらの樹脂のうちから１つを選択して、あるいは２つ以上を混合して用いることができる。
【００４７】
樹脂１４は、異方性構造あるいは分子配向を有する。これにより、強誘電性液晶１２の配向が促進されるとともに、規制される。また、素子形成時に液晶の配向が不連続となる配向欠陥（ジグザグ欠陥）の発生が抑制される。したがって、表示素子に用いたときに高いコントラスト比を得ることができる。この場合、二次元あるいは三次元の網目構造（ネットワーク）を有すると、さらに好ましい。また、樹脂１４が網目構造のときの繊維の直径を１μｍ以下とすることが好ましい。この寸法は、入射光の可視波長のうちの最長波長に略相当し、これにより、コントラスト比の低下を招く光散乱を生じることがない。なお、繊維の直径の下限値は、特に限定するものではない。
【００４８】
また、上記した異方性構造あるいは分子配向を有する樹脂１４は、強誘電性液晶１２とからなる複合体中、好ましくは５〜４０質量％含有する。これにより、液晶光変調膜、強誘電性液晶１２および樹脂１４からなる複合体）１０は機械的強度が確保され、自己支持性が得られる。この場合、液晶光変調膜１０中に、球状のスペーサ樹脂や、フォトリソグラフィで形成された微細な柱状の樹脂構造物をさらに設けると、液晶光変調膜１０の機械的強度をさらに増すことができる。
【００４９】
なお、上記した樹脂１４の含有率は、５質量％未満のときは本発明の効果を十分に奏することができないおそれがあり、一方、４０質量％を超えるときは液晶の分子配向変化が阻害され、強誘電性液晶１２のコーン角が小さくなって表示のコントラスト比等が低下するおそれがある。
【００５０】
液晶光変調膜１０は、厚みが１．５μｍ以上であると、十分な複屈折率効果が得られ、高い透過率が確保できるため、好ましい。なお、厚みの上限値は、特に限定するものではないが、素子作製の容易さの点から１０μｍ以下程度であれば実用的である。
【００５１】
したがって、液晶光変調膜１０は従来のように剛性の高い２枚の基板間に形成したギャップの中に液晶を充填することにより液晶の膜厚を保つ必要がなく、また、このため、外力が作用してギャップが変形することに伴って液晶の膜厚が変化するおそれがなく、また、液晶の配向構造が乱れるおそれもない。
【００５２】
上記のように構成される本実施の形態例に係る液晶光変調膜１０は、それぞれ配向膜１６ａ、１６ｂを介して透明電極１８ａ、１８ｂを設けた２枚の透明基板２０ａ、２０ｂに挟持され、さらに透明基板２０ａ、２０ｂのそれぞれの表面には偏光板２２ａ、２２ｂが設けられる。これにより、本実施の形態例に係る液晶表示素子２４とされる。液晶表示素子２４の透明電極１８ａ、１８ｂは、リード線２６ａ、２６ｂを介して直流電圧もしくは交流電圧を供給する電圧源２８に接続される。
【００５３】
配向膜１６ａ、１６ｂは、図１中、Ｘ方向に、ラビング配向処理方向を液晶光変調膜１０の樹脂１４の強い配向規制力により規制された強誘電性液晶１２の配向の安定方向と平行になるように配置される。このとき、２つの配向膜１６ａ、１６ｂのラビング配向処理方向は、逆方向であることが配向欠陥の発生を防止する上で好ましいが、これに限らず例えば同一方向であってもよい。偏光板２２ａ、２２ｂは、互いに偏光透過軸を直交させて配置される。このとき、偏光板２２ａ、２２ｂは、それぞれの偏光透過軸を配向膜１６ａ、１６ｂのラビング配向処理方向と平行に、あるいは直交させて配置される。
【００５４】
また、以下のような方法で、強誘電性液晶１２および樹脂１４が高い異方性を有する液晶光変調膜１０を作製すれば、配向膜１６ａ、１６ｂを省略することも可能である。
【００５５】
例えば、液晶光変調膜１０を作製するとき、外部から曲げ荷重またはせん断荷重を加えて強誘電性液晶１２および樹脂１４のモノマーの混合液内の分子を配向させながら重合することができる。また、偏光した紫外線を上記の混合液に照射して一方向に配列した樹脂１４のモノマーを選択的に重合してもよい。
【００５６】
配向膜１６ａ、１６ｂは、摩擦処理（ラビング配向処理）が施されたポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、斜方蒸着されたＳｉＯｘ（ｘは１〜２）等を好適に用いることができる。また、これらに変えて、偏光紫外線照射による光分解によって光配向処理が施され、一方向に配列したモノマーを選択的に架橋した、シンナメート樹脂、ポリイミド樹脂を用いてもよい。
【００５７】
また、配向膜１６ａ、１６ｂは、高プレチルト配向膜を用いると、より好ましい。これにより、強誘電性液晶１２を透明基板２０ａ、２０ｂから起こして配向させることで、素子作製時の配向欠陥をより確実に解消することができ、コントラスト比や素子の面内均一性を高めることができる。強誘電性液晶１２と透明基板２０ａ、２０ｂの分子がなす角度であるプレチルト角は、２〜１０°程度とする。
【００５８】
透明電極１８ａ、１８ｂの材料としては、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）を好適に用いることができるが、これ以外にも、透明性のある金属材料を用いることができる。この場合、液晶光変調膜１０と透明電極１８ａ、１８ｂとの間に、透明な有機物や、二酸化ケイ素、二酸化チタン等の透明な無機酸化物からなる絶縁層を設けると、液晶光変調膜１０と透明電極１８ａ、１８ｂとの間の短絡をより確実に避けることができる。
【００５９】
透明基板２０ａ、２０ｂの材料としては、厚みの薄いものが好ましい。例えば厚みが０．７ｍｍ以下のガラス板を用いることができ、これにより、表示素子の軽量化、大面積化を実現することができる。また、例えば厚みが０．４ｍｍ以下程度の可撓性を有する樹脂フィルムを用いてもよく、これにより、さらに、軽量で巻き取り可能な、フレキシブル性を有する表示素子を得ることができる。このような、樹脂フィルムに用いられる樹脂としては、光透過率等の光学特性に優れたポリカーボネート樹脂、ポルエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。
【００６０】
上記のように構成される本実施の形態例に係る液晶表示素子２４は、入射光が偏光板２２ａにより配向膜１６ａの配向処理方向と平行または垂直に偏光されて透明基板２２ａに入射され、液晶光変調膜１０で偏光状態が制御され、偏光板２２ｂを透過して強度が変調されて（光変調されて）透過光となる。
【００６１】
このとき、樹脂１４の強い配向規制力により強誘電性液晶１２の配向の安定方向が配向膜１６ａ、１６ｂのラビンング配向処理方向と平行であるため、強誘電性液晶１２の配向はラビンング配向処理方向を中心にして、透明電極１８ａ、１８ｂ間に印加する電圧の極性に応じて逆方向に変化する。強誘電性液晶１２の配向の角度は、電圧強度に応じてアナログ的に変化する、すなわち、印加電圧の強度と極性により光が液晶光変調膜１０から受ける複屈折効果が変化するため、連続的な光変調が可能となる。
【００６２】
以上説明した本実施の形態例に係る液晶光変調膜および液晶表示素子は、良好な中間調表示を得ることができるとともに、高いコントラスト比および動作の面内均一性を得ることができる。
【００６３】
本実施の形態例に係る液晶表示素子２４において、蛍光管、冷陰極管、発光ダイオード等のバックライトをさらに設けると、よりコントラストの良好な表示装置を得ることができる。また、液晶光変調膜に反射板や拡散板を組み合わせるか、表示素子に内蔵してもよく、これにより消費電力の低い反射型表示装置を得ることができる。また、反射板または拡散板をバックライトと組み合わせて用いてもよい。
【００６４】
つぎに、上記した本実施の形態例に係る液晶光変調膜の製造方法について説明する。
【００６５】
まず、それぞれ透明電極を形成した２枚の透明基板を用意する。そして、２枚の透明電極上にそれぞれ配向膜を形成する。
【００６６】
ついで、少なくとも一方の配向膜上に強誘電性液晶およびモノマーを有する樹脂混合液を塗布する。
【００６７】
このとき、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等を用いることができ、また、フレキソ印刷、グラビア印刷等の印刷技術を用いると生産性や作業能率に優れる。
【００６８】
ついで、塗布された混合液を挟んで２つの透明基板を密着させる。
【００６９】
ついで、モノマーを重合する。
【００７０】
重合した強誘電性液晶および樹脂を相分離することにより、強誘電性液晶および樹脂からなる複合体、すなわち、本発明の液晶光変調膜を好適に得ることができる。
【００７１】
この場合、上記のモノマーを重合する工程において、混合液がネマティック相またはスメクティック相を示す温度で紫外線を照射して光重合すると、好適である。
【００７２】
【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。
【００７３】
本実施例の液晶光変調膜は、強誘電性液晶としてコーン角４２．９°、カイラルピッチ１４μｍの液晶組成物を用い、樹脂の原材料として紫外線硬化性の２官能性アクリルモノマーを用いて作製したものである。作製方法は、以下のとおりである。
【００７４】
まず、２枚の透明ガラス基板に、それぞれ厚みが７２ｎｍのＩＴＯをスパッタリング法により成膜して透明電極を形成した。
【００７５】
ついで、それぞれの透明電極上に、スピンコート法によって高プレチルト用ポリイミド（ＪＳＲ社製 ＪＡＬＳ−２４６−Ｒ４）を塗布して、厚みが５０ｎｍの配向膜を形成した。さらに、配向膜の表面を微細なナイロン（登録商標）繊維付きロール（安川加工社製 ＹＡ−２０−ＲＷ）で一方向にラビングした。
【００７６】
ついで、液晶組成物に、モノマー濃度が１０質量％となるようにアクリルモノマーを配合するとともに、２μｍ径の球状スペーサを分散した混合液を調製し、１００℃で加熱、溶解した状態で、一方の透明ガラス基板の配向膜上に塗布した。
【００７７】
ついで、混合物を塗布しなかった他方の透明ガラス基板を、その他方の透明ガラス基板に設けた配向膜が混合液と密着するように、混合物を塗布した方の透明ガラス基板と重ねた。このとき、２つの配向膜のラビング方向は逆向きとした。その後、中心波長が３６５ｎｍで、強度が４０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を照射した。これにより、ラビング方向に配向した網目状の樹脂繊維を含む、厚みが２μｍの複合体、すなわち、本実施例の液晶光変調膜を備えた液晶表示素子得た。
【００７８】
本実施例の液晶表示素子に−１５Ｖ〜＋１５Ｖまで直流電圧を変化させて印加したときの透過光の挙動を図２に示す。
【００７９】
印加電圧に応じて光強度（光透過率）が連続的に変化し、Ｖ字状の光変調特性が確認された。そのコントラスト比は２００：１以上であり、高いコントラスト比を有する、表示素子に好適な液晶光変調膜が得られた。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係る液晶光変調膜によれば、自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示し、４０°以上のコーン角を有する強誘電性液晶および異方性構造若しくは分子配向を有する樹脂の複合体からなるため、表示素子に用いたときに、良好な中間調表示を得ることができるとともに、高いコントラスト比および動作の面内均一性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態例に係る液晶光変調膜および液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。
【図２】 実施例の液晶表示素子を動作させたときの光変調特性を示す図である。
【符号の説明】
１０ 液晶光変調膜
１２ 強誘電性液晶
１４ 樹脂
１６ａ、１６ｂ 配向膜
１８ａ、１８ｂ 透明電極
２０ａ、２０ｂ 透明基板
２２ａ、２２ｂ 偏光板
２４ 液晶表示素子
Claims (11)
- 自発分極を伴い、カイラルスメクティックＣ相を示し、理想コーン角４５°に対して４０°以上のコーン角を有する強誘電性液晶と、分子配向性の２官能性モノマーが重合されて構成される、異方性構造となるポリマー繊維のネットワークを有する樹脂と、の複合体からなる液晶光変調膜と、
該液晶光変調膜の両側を挟む２つのプレチルト配向膜と、
該２つの配向膜を挟む２つの透明電極と、
該２つの透明電極を保持する２つの透明基板と、
該２つの透明基板を挟み、相互に偏光透過軸が直交する２つの偏光板と、を有し、
前記樹脂のポリマー繊維のネットワークの配向方向が、該２つのプレチルト配向膜のいずれか一方の配向処理方向に平行な異方性を有するとともに、
前記２つの偏光板のいずれか一方の偏光透過軸が前記２つの配向膜のいずれか一方の配向処理方向と平行に設けられてなり、
前記液晶光変調膜は、前記透明電極間の印加電圧による液晶配向角度のアナログ的な変化に対応して連続的に変化する光透過率を有することを特徴とする液晶表示素子。 - 前記ポリマー繊維の太さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
- 前記液晶光変調膜の厚みが１．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示素子。
- 前記液晶光変調膜の前記樹脂の含有率が５〜４０質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
- 前記樹脂が、光硬化、熱硬化または反応硬化によって形成された、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、またはそれらの共重合体のうちのいずれか１つまたは混合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
- 前記強誘電性液晶が、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、ビフェニル系強誘電性液晶、エステル系強誘電性液晶またはフェニルピリミジン系強誘電性液晶のうちのいずれか１つまたは混合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
- 前記２つの配向膜の配向処理方向が相互に逆であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
- 前記透明基板が、厚みの薄いガラス板または樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
- 請求項１〜８のいずれか1項に記載の液晶表示素子と、バックライトとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項１〜８のいずれか1項に記載の液晶表示素子の製造方法であって、
２つの透明基板のそれぞれに形成された配向膜のうちの少なくとも一方に強誘電性液晶、および２官能性モノマーを有する樹脂の混合液を塗布する工程と、
塗布された該混合液を挟んで該２つの透明基板を密着させる工程と、
該２官能性モノマーを重合する工程とを有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 - 前記２官能性モノマーを重合する工程において、前記混合液がネマティック相またはスメクティック相を示す温度で紫外線を照射して光重合することを特徴とする請求項１０記載の液晶表示素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002274981A JP4220748B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002274981A JP4220748B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004109787A JP2004109787A (ja) | 2004-04-08 |
| JP4220748B2 true JP4220748B2 (ja) | 2009-02-04 |
Family
ID=32271310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002274981A Expired - Fee Related JP4220748B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4220748B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100565300C (zh) | 2005-05-19 | 2009-12-02 | 大日本印刷株式会社 | 液晶显示元件 |
| JP4832027B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2011-12-07 | 日本放送協会 | 液晶光変調器およびそれを用いた液晶表示装置 |
| CN100457825C (zh) * | 2006-11-30 | 2009-02-04 | 复旦大学 | 用席夫碱型液晶环氧树脂改性环氧树脂的方法 |
| JP5062182B2 (ja) * | 2006-12-20 | 2012-10-31 | 大日本印刷株式会社 | 液晶表示素子 |
| JP4965388B2 (ja) * | 2007-08-22 | 2012-07-04 | 共同印刷株式会社 | 半透過型液晶表示装置の製造方法 |
| TWI696865B (zh) * | 2019-04-30 | 2020-06-21 | 國立中山大學 | 多功能調光玻璃 |
| TWI729858B (zh) * | 2020-06-19 | 2021-06-01 | 國立中山大學 | 透明發光裝置 |
| TWI751784B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-01-01 | 絢麗光電股份有限公司 | 智慧窗戶 |
| US20240192549A1 (en) * | 2021-10-22 | 2024-06-13 | Brilliant Optronics Co., Ltd. | Intelligent window |
-
2002
- 2002-09-20 JP JP2002274981A patent/JP4220748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004109787A (ja) | 2004-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7355668B2 (en) | Polymer enhanced liquid crystal devices built with rigid or flexible substrates | |
| JP2002277862A (ja) | 液晶光変調器及びそれを用いた表示装置 | |
| JPH05119302A (ja) | 高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法 | |
| KR100216160B1 (ko) | 액정표시장치 | |
| JP3142739B2 (ja) | 液晶表示装置及びその製造方法 | |
| KR20170072270A (ko) | 중합체를 함유하는 산란형 수직 배향 액정 장치 | |
| JP4220748B2 (ja) | 液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置 | |
| JPH1031205A (ja) | 反射型液晶表示素子 | |
| JP4220810B2 (ja) | 液晶光変調膜の製造方法および液晶光変調膜ならびに液晶光変調器 | |
| JP4740784B2 (ja) | 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 | |
| US7499124B2 (en) | Polymer dispersed liquid crystal device conditioned with a predetermined anchoring energy, a predetermined polymer concentration by weight percent and a predetermined cell gap to enhance phase separation and to make smaller and more uniform liquid crystal droplets | |
| Yamaguchi et al. | Wide viewing angle properties in nematic liquid crystal/UV curable liquid crystal composite films with some aligned-modes | |
| JP4223107B2 (ja) | 液晶光変調器 | |
| JP4252202B2 (ja) | 強誘電性液晶を用いた液晶光変調器とその製造方法 | |
| JP3862473B2 (ja) | 液晶素子、液晶性機能材料および液晶装置 | |
| JP4511293B2 (ja) | 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 | |
| JPH07120758A (ja) | 高分子分散型液晶表示装置 | |
| JP4832027B2 (ja) | 液晶光変調器およびそれを用いた液晶表示装置 | |
| JP2006234885A (ja) | 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 | |
| JP4220729B2 (ja) | 液晶光変調器及びそれを用いた液晶表示装置 | |
| Sato et al. | A4‐sized flexible ferroelectric liquid‐crystal displays with micro color filters | |
| JP4280246B2 (ja) | 反射型液晶表示装置およびその製造方法 | |
| JP5388423B2 (ja) | 液晶光変調器およびその製造方法、ならびに液晶表示装置 | |
| JP4641841B2 (ja) | 液晶光変調器およびそれを用いた液晶表示装置 | |
| JP2006267562A (ja) | 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 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050131 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060517 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061113 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081021 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081114 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131121 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |