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JP5023422B2 - Method for manufacturing reflective color liquid crystal display device and apparatus for manufacturing the same - Google Patents

Method for manufacturing reflective color liquid crystal display device and apparatus for manufacturing the same Download PDF

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JP5023422B2
JP5023422B2 JP2001268285A JP2001268285A JP5023422B2 JP 5023422 B2 JP5023422 B2 JP 5023422B2 JP 2001268285 A JP2001268285 A JP 2001268285A JP 2001268285 A JP2001268285 A JP 2001268285A JP 5023422 B2 JP5023422 B2 JP 5023422B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型カラー液晶表示装置、その製造方法およびその製造装置に関し、特に、白色ホログラムを用いて文字、図形等をカラー表示する反射型カラー液晶表示装置の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、反射型カラー液晶表示方式として、一枚偏光板方式、ゲストホスト液晶方式等が知られているが、近年、HPDLC(Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal)素子を用いる方式が注目されている。この方式においては、偏光板やカラーフィルタを用いないために、明るい反射表示を実現することが可能である。例えば、特開平6−294952号公報に、液晶層に液晶滴と透明性固体とが周期構造をなして存在しているHPDLC素子が開示されている。このHPDLC素子は、電圧を印加しない状態では、外光が入射すると、液晶滴と透明性固体とによる周期構造によってブラッグ反射が生じ、周期構造の周期間隔に対応した波長域の光を反射し、それ以外の波長の光は透過される。電圧を印加した状態では、HPDLC素子における液晶滴の屈折率が変化し、液晶滴と透明性固体との屈折率差が小さくなるにしたがってブラッグ反射の強度が減少していき、屈折率差がなくなると入射光はすべて液晶層を透過する。こうした反射状態と透過(透明)状態を用いて明暗表示を行う。このHPDLC素子は、透明性固体材料の前駆体、液晶材料および重合開始剤などを封入したセルに、二光束干渉露光を行うことにより作製される。二光束干渉露光では、2つの光束の干渉によって生じる干渉光縞の光強度が強い部分で透明性固体材料前駆体が硬化し、透明性固体材料の比率が高い部分が生じる。逆に、干渉光縞の光強度が弱い部分では、液晶材料の比率が高い部分が生じる。その結果、セル内において、透明性固体の比率が高い部分と液晶材料の比率が高い部分とが周期的に生じる周期構造が形成される。この周期構造は、上述のように、表示時にブラッグ条件を満たす波長の光を反射する。
【0003】
また、上記特開平6−294952号公報には、このHPDLC素子をカラー表示装置として使用するために、反射波長の異なるHPDLC素子をそれぞれ異なる透明基板対間に形成しそれらを光吸収膜上に積層配置する方法と、反射波長の異なるHPDLC素子を平面配置する方法とが記載されている。
上記の異なる透明基板間に形成されたHPDLC素子を複数層積層配置する方式は、特開平10−31217号公報や特開2000−89028号公報等にも記載されている。また、特開平9−265088号公報には、基板上に、異なる波長の光を反射する、液晶と高分子層とが交互に配置された液晶混合干渉膜を複数層、間に電極層や絶縁層を介して積層し、基板上に形成された薄膜トランジスタと各層に形成された電極層とをスルーホールを介して接続してなる反射型カラー液晶表示装置が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述の各公報に記載された反射波長の異なる複数のHPDLC素子を積層したり反射波長の異なる複数の液晶混合干渉膜を電極を介して積層する方法では、各層のHPDLC素子や液晶混合干渉膜を独立に駆動するための立体的な配線が必要となり、素子構造・作製工程が複雑になるという課題がある。また、複数のHPDLC素子を積層する方式では、ガラス基板間に液晶樹脂複合体を挟んでなるHPDLC素子を例えば3枚積層しなければならないため、表示装置が厚くなってしまうという問題も起きる。さらに、特開平6−294952号公報に記載された反射波長の異なる複数のHPDLC素子を平面配置する方法では、同一面内に反射波長の異なる3種類のHPDLC素子を作製しなければならない。したがって、マスクを介した干渉露光を3回繰り返す必要があり、作製工程が複雑となる。
【0005】
本発明は、これらの従来技術に鑑みてなされたものであって、その目的は、反射波長の異なるHPDLC素子や液晶混合干渉膜を積層配置したり、平面配置したりする必要のない簡易な構造・構成を持つ明るい反射型カラー液晶表示装置、少ない工程で製造できる製造方法およびその製造装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、透明電極を備えた一対の透明基板がスペーサを介して貼り合わされてなるセルに少なくとも透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液を注入する工程と、前記混合液を注入した前記セルに同一波長の二つの光を異なる方向から照射してその干渉によって周期性のある前記透明性固体材料前駆体の光硬化層を形成する二光束干渉露光を、形成される光硬化層の周期性が異なる2または3種類について時分割で行う工程とを有することを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造方法、が提供される。
【0007】
また、上記目的を達成するため、本発明によれば、感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を二光束干渉露光して前記セル内に積層周期間隔の異なる複数の周期構造を形成するための装置であって、少なくとも一つのレーザ光源と、前記レーザ光源が出射する光の進行方向を切り替える少なくとも一つの光路切り替え手段と、前記光路切り替え手段から出射された光を二つに分割する複数のビームスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタから出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射する複数のミラー対と、前記複数のビームスプリッタの内同時に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとなるように、前記光路切り替え手段を制御する光路制御信号発生器と、を備えることを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造装置、が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を具体的に説明する前に、本発明による製造方法および製造装置を用いて製作される反射型カラー液晶表示装置の基本的な構造について説明する。
図1は、本発明による製造方法および製造装置を用いて製作される反射型カラー液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
図1に示すように、本発明による製造方法および製造装置を用いて製作される反射型カラー液晶表示装置は、少なくとも一方の基板3が透明である2枚の基板3、4と、基板3、4の表面にそれぞれ形成された少なくとも一方の電極5が透明である電極5、6と、電極5、6および基板3、4の間に挟持された調光層1と、基板3の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ2A、2B、2Cからなるカラーフィルタ2と、基板4の上に形成された光吸収層7と、を有している。カラーフィルタ2は、図1においては基板3の調光層1と反対側の表面上に形成されているが、基板3と電極5との間、あるいは、電極5と調光層1との間に形成されていてもよい。また、光吸収層7は、基板4の調光層1と反対側の表面上に形成されているが、基板4と電極6との間に形成されていてもよい。この場合には、基板4は透明である必要はない。また、光吸収層7は、電極6と調光層1との間に形成されていてもよい。この場合には、さらに、電極6も透明である必要がない。また、基板4に光吸収機能を持たせてもよい。この場合には、光吸収層7を削除することができる。調光層1は白色を反射する層であり、その反射量は電極5、6の間に印加する電圧によって制御される。
【0009】
この本発明による製造方法および製造装置を用いて製作される反射型カラー液晶表示装置に、カラーフィルタ2側から白色光である外光が入射すると、入射した外光は、カラーフィルタ2A、2B、2Cを通過した後、それぞれ、赤色、緑色、青色の光となり、調光層1に入射する。調光層1は白色を反射する、つまり全ての光を反射できるため、単一の調光層1のみで、赤色、緑色、青色のそれぞれの光を反射する。調光層1によって反射された赤色、緑色、青色の光は再びカラーフィルタ2A、2B、2Cを透過し、外部に射出される。この時、電極5、6を介して調光層1に電圧が印加されると、印加電圧によって、入射光量に対する調光層1の反射量が連続的に変化し、中間調を含む反射表示が可能となる。調光層1によって反射されずに透過してきた光は、光吸収層7によって吸収される。
次に、本発明の参考例および実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
〔第1の参考例
図2は、本発明の第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図である。
図2に示すように、本参考例の反射型カラー液晶表示装置は、2枚の透明基板13、14と、透明基板13、14の表面にそれぞれ形成された透明電極15、16と、透明電極15と16との間および透明基板13と14との間に挟持された調光層11と、透明基板13の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ12A、12B、12Cよりなるカラーフィルタ12と、基板14の上に形成された光吸収層17と、を有している。
なお、図2は、赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ12A、12B、12Cをそれぞれ1個ずつ有する1画素を表示したものであって、実際の反射型カラー液晶表示装置は、図2に示す構造を1単位として、この1単位を行および列に連続的に連結した2次元アレイ状に形成されている。
【0011】
調光層11は、電圧無印加時あるいは電圧印加時のいずれかにおいて、相対的に屈折率の高くなる層(以後、「高屈折率層」という)と相対的に屈折率の低くなる層(以後、「低屈折率層」という)とが交互に積層された周期構造からなっている。その周期構造は、周期間隔の異なる3種類の周期構造18、19、20から形成されている。周期構造18、19、20は、それぞれ、高屈折率層18Aと低屈折率層18Bと、高屈折率層19Aと低屈折率層19Bと、高屈折率層20Aと低屈折率層20Bと、を交互に積層することによって形成されている。
なお、図2に示した本参考例の反射型カラー液晶表示装置においては、周期構造18、19および20中に、作図の簡単のために数層の高屈折率層と低屈折率層しか示していないが、実際には各周期構造は、数10層〜数100層の高屈折率層と、それと同数の低屈折率層とからなっている。
【0012】
この本参考例の反射型カラー液晶表示装置に、カラーフィルタ12側から外光が入射すると、カラーフィルタ12A、12B、12Cを透過して、それぞれ、赤色、緑色、青色となった光は、調光層11内の各周期構造によって反射された後、再びカラーフィルタ12A、12B、12Cを透過して、外部に射出される。この時、調光層11に電圧が印加されると、印加電圧によって、周期構造を形成する高屈折率層あるいは/および低屈折率層の屈折率が連続的に変化する。したがって、入射光量に対する調光層11の反射量が連続的に変化し、中間調を含む反射表示が可能となる。調光層11によって反射されずに透過してきた光は、光吸収層17によって吸収される。
【0013】
参考例の反射型カラー液晶表示装置は、また、調光層内の高屈折率層18Aと低屈折率層18Bよりなる周期構造18、高屈折率層19Aと低屈折率層19Bよりなる周期構造19および高屈折率層20Aと低屈折率層20Bよりなる周期構造20の各層の界面が基板表面に対して平行であってもよいが、図2に示すように傾斜している方が、より望ましい。周期構造18、19、20におけるそれぞれの周期構造の層間隔と、それらの層の層界面が基板表面に対してなす傾斜角とは、それらの周期構造に紙面の左上方から右下方に向かって斜めに白色光を入射するとしたときに、ブラッグの反射条件によって基板の法線方向に、それぞれ、赤色の光、緑色の光、青色の光が反射されるように設定されている。このとき、調光層11は、加法混色により、基板の法線方向に白色光を反射することが可能である。
【0014】
図2に示すように、周期構造の各層の層界面が基板表面に対して傾斜している場合には、本参考例の反射型カラー液晶表示装置によって外光を反射するに当たって、外光が基板13の表面に対して鏡面反射するわけではなく、周期構造の各層の界面に対して鏡面反射する。即ち、外光は図2の紙面左上方から右下方に向かって基板13に入射し、赤色の光を透過させるカラーフィルタ12Aを透過した赤色の光が、調光層11内の高屈折率層18Aと低屈折率層18Bとの周期構造によって基板13の表面の法線方向に反射されて、その赤色の光が外光として入射した画素と同じ画素の赤色の光を透過させるカラーフィルタ12Aを透過して出射される。カラーフィルタ12B、12Cを透過したそれぞれ緑色の光、青色の光の場合も同様である。したがって、本参考例の反射型カラー液晶表示装置においては、基板の法線方向から観視することができるとともに、それにも関わらず、カラーフィルタ12あるいは透明基板13の表面反射により外光が写り込んで眩しくなるということがない。また、調光層内の高屈折率層と低屈折率層との周期構造によって形成される各層の層界面が基板表面に対して平行の場合には、照明光である透明基板13の法線方向からの外光を人の頭が遮ることになり表示が暗くなるが、本参考例の反射型カラー液晶表示装置においては、そのようなことはない。
【0015】
上述の説明においては、調光層11が赤色、緑色、青色の光を反射する3種類の周期構造18、19、20より形成されているが、調光層11を形成する周期構造は3種類に限定されるわけではない。フルカラー表示のためには、調光層が白色光を反射するものであれば、周期構造は3種類以上何種類あっても構わない。例えば、赤色、緑色、青色の光を反射する周期構造のいずれかがあるいはいずれもが、高屈折率層と低屈折率層との層間隔が若干異なる複数の周期構造で形成されていてもよい。そのような周期構造によって、反射光のスペクトル幅を広げ、明るさを増すことが可能になる。また、フルカラー表示ではなく、マルチカラー表示を行う場合には、調光層を形成する周期構造は最小限2種類あればよい。図3に、2種類の周期構造28、29を持つ調光層21を示す。周期構造28、29は、それぞれ、高屈折率層28A、29Aと低屈折率層28B、29Bとから形成されている。周期構造28の層間隔と周期構造29の層間隔とは、互いに異なる。周期構造28、29によって反射される2つの光が互いに補色の関係にあれば、調光層21は白色の光を反射する。なお、図3において、調光層以外の透明基板等は省略してある。
【0016】
以上説明したように、本参考例の反射型カラー液晶表示装置は、赤色、緑色、青色を反射する高屈折率層と低屈折率層とからなる3つの周期構造で構成される調光層を有するため、反射波長の異なるHPDLC素子を積層配置したり、平面配置したりすることのない簡易な構造・構成でありながら、明るく視認性に優れた表示が可能になる。
なお、本実参考例の反射型カラー液晶表示装置において、カラーフィルタ12A、12B、12Cの直下の調光層に、それぞれ、赤色の光、緑色の光、青色の光のみを反射する単一の周期構造を形成してもフルカラー表示が可能である。しかしながら、図2に示すように、カラーフィルタ12A、12B、12Cのいずれの直下においても、赤色の光、緑色の光、青色の光を反射する周期構造を形成し、調光層11全体を白色光を反射する反射層とすることによって、カラーフィルタ12と調光層11内の周期構造との位置合わせをする必要がなくなるという利点が生じる。
【0017】
〔第2の参考例
図4は、本発明の第2の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図である。
図4に示すように、本参考例の反射型カラー液晶表示装置は、2枚の透明基板33、34と、透明基板33、34の表面にそれぞれ形成された透明電極35、36と、透明電極35と36との間および透明基板33と34との間に挟持された調光層31と、基板33の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ32A、32B、32Cからなるカラーフィルタ32と、基板34の上に形成された光吸収層37と、を有している。図4は、図2と同様に、赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ32A、32B、32Cをそれぞれ1個ずつ持つ1画素を表示したものである。
調光層31は、第1の参考例と同様に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した周期構造からなっている。また、その周期構造は、周期構造を構成する層間隔の異なる3種類の周期構造から形成されており、それらの周期構造に紙面左上方から右下方に向かって白色光が入射するとしたときに、基板の法線方向に、それぞれ、ブラッグの反射条件によって、赤色の光、緑色の光、青色の光を反射するように設定されている。本参考例の反射型カラー液晶表示装置における調光層31が第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置における調光層11と異なる点は、調光層内の赤色の光、緑色の光、青色の光を反射する周期構造が、それぞれ、1画素内に均一に形成されている点である。即ち、赤色の光、緑色の光、青色の光を反射する周期構造は互いに入り組んだ構造を有している。このとき、調光層31は、加法混色により白色光を反射することが可能である。
【0018】
この本参考例に係る反射型カラー液晶表示装置に、カラーフィルタ32側から外光が入射すると、カラーフィルタ32A、32B、32Cを透過して、それぞれ、赤色、緑色、青色となった光は、調光層31によって反射された後、再びカラーフィルタ32A、32B、32Cを透過して、外部に射出される。この時、調光層31に電圧が印加されると、印加電圧によって、周期構造を形成する高屈折率層あるいは/および低屈折率層の屈折率が連続的に変化する。したがって、入射光量に対する調光層31の反射量が連続的に変化し、中間調を含む反射表示が可能となる。調光層31によって反射されずに透過してきた光は、光吸収層37によって吸収される。
【0019】
参考例の反射型カラー液晶表示装置は、また、調光層内の高屈折率層38A、39A、40Aと低屈折率層31Bとの各層の層界面が基板表面に対して平行であってもよいが、図4に示されるように傾斜していることが、より望ましい。調光層内の高屈折率層と低屈折率層との各層の層界面が基板表面に対して傾斜している場合には、第1の参考例と同じ理由によって、基板の法線方向と異なる方向から外光が入射しても、基板の法線方向から観視することができ、かつ、基板の法線方向から観視しても照明光である外光の写り込みや、人の頭による照明光の遮蔽という問題が発生することなく、良好な視認性が得られる。
参考例の反射型カラー液晶表示装置は、第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置と同様に、反射波長の異なるHPDLC素子を積層配置したり、平面配置したりすることのない簡易な構造・構成でありながら、明るく視認性に優れた表示が可能になる。また、カラーフィルタ32と調光層31内の周期構造との位置合わせの必要がなくなるという利点も有する。
【0020】
〔第3の参考例
図5は、本発明の第3の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図である。図6は、図5の反射型カラー液晶表示装置の調光層の一部の断面図である。図7は、図6の調光層への入射光線/反射光線図である。
図5に示すように、本参考例の反射型カラー液晶表示装置は、2枚の透明基板43、44と、透明基板43、44の表面にそれぞれ形成された透明電極45、46と、透明電極45と46との間および透明基板43と44との間に挟持された調光層41と、基板43の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ42A、42B、42Cからなるカラーフィルタ42と、基板44の上に形成された光吸収層47と、を有している。図5は、赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ42A、42B、42Cをそれぞれ1個ずつ持つ1画素を表示したものである。
調光層41は、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した周期構造からなっている。その周期構造は、周期構造を構成する各層の層間隔の異なる3種類の周期構造48、49、50から形成されている。周期構造48、49、50は、それぞれ、高屈折率層48Aと低屈折率層48B、高屈折率層49Aと低屈折率層49B、高屈折率層50Aと低屈折率層50B、とを交互に積層することによって形成されている。
【0021】
図6に示すように、これらの高屈折率層と低屈折率層との各層の層界面は平坦ではなく、界面の微小部分において微細に湾曲しており、かつ、微細に湾曲した微小部分が界面の面内に連続的に配列されている。この微細に湾曲した層界面は、図6(a)のように、紙面右下方から左上方に樋状に一方向に延びる界面が紙面左下方から右上方にアレイ状に配列されたものであってもよいし、図6(b)のようにマイクロレンズ状の微小界面が瓦のように二次元的に配列されたものであってもよい。
【0022】
図7には、任意の1層界面101に外光が入射したときに、その外光が反射される様子を表している。層界面101の1微小部分108の頂点102における界面101の接平面103への法線104と基板表面への法線とのなす角度をθとする。法線104と角度θをなして入射した白色光は、基板表面の法線方向に反射される。反射される光の波長は、層界面101の形成する周期構造の層間隔と白色光の入射角θとによって決まる。接平面103と、層界面101上の任意の点105における界面101の接平面106とのなす角度γを湾曲角と定義する。接平面106への法線を107とすると、入射白色光と法線107とのなす角度はθ+γとなる。即ち、反射光は湾曲した層界面の最大湾曲角の2倍の角度範囲まで拡散される。したがって、(最大)湾曲角γを調整することによって、視野角を調整することが可能である。
【0023】
以上により、本参考例の反射型カラー液晶表示装置は、第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置の持つ効果と同じ効果を有するのみではなく、第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置では得られない広い視野角と均一な輝度を持つ表示を行うことを可能にする。
なお、上述の反射型カラー液晶表示装置は、第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置の周期構造を形成する各層の層界面に微細な湾曲を形成したものであるが、第2の参考例の反射型カラー液晶表示装置の周期構造を形成する各層の層界面に微細な湾曲を形成しても、同様な効果が得られることは言うまでもない。
参考例の反射型カラー液晶表示装置において、周期構造を形成する各層の平均の層界面を基板に対して傾斜させたのは、第1、第2の参考例と同じ理由による。
なお、図5に示した本参考例の反射型カラー液晶表示装置においては、周期構造48、49および50中に、作図の簡単のために数層の高屈折率層と低屈折率層しか示していないが、実際には各周期構造は、数10層〜数100層の高屈折率層と同数の低屈折率層とからなっている。
【0024】
〔第4の参考例
図8は、本発明の第4の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図である。本参考例の反射型カラー液晶表示装置においては、図2に示す第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置のカラーフィルタの上に、微細な半円柱状のレンズが列状に配列されたレンチキュラーレンズアレイ140を配置したものである。図8において、図2と同一または同等の構成要素には下2桁が等しい符号を付し、詳しい説明を省略する。このような構造において、入射白色光がカラーフィルタ112A、112B、112Cを透過した後、それぞれ、赤色、緑色、青色となった光は、調光層111によって反射され、再びカラーフィルタ112A、112B、112Cを透過して外部に射出されるが、その際、レンチキュラーレンズアレイ140によって拡散される。したがって、この反射型カラー液晶表示装置は、第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置の持つ効果に加えて、第3の参考例の反射型カラー液晶表示装置のように、視野角の広い表示が可能になるという効果を併せ持つ。なお、上述のレンチキュラーレンズアレイは、微細な凸レンズが2次元状に形成されたマイクロレンズアレイであってもよい。
【0025】
〔第の実施の形態〕
図9は、本発明の第の実施の形態の製造方法に用いる光学系の配置図である。図10は、本実施の形態の二光束露光を説明するための断面図である。本実施の形態の製造方法においては、感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料との混合物から、透明性固体材料の比率が高い層(以後、「透明性固体材料層」と呼ぶ)と液晶材料の比率が高い層(以後、「液晶材料層」と呼ぶ)とからなる平坦な周期構造が形成される。
図9に示すように、一対の基板間に感光性の透明性固体材料前駆体、液晶材料および重合開始剤の混合物を挟持したHPDLC前駆体セル134に、3種類の二光束干渉露光を時分割で行うことによって、本発明の反射型カラー液晶表示装置が製造される。感光性の透明性固体材料前駆体としては、単官能あるいは二官能アクリレート等のアクリレート化合物やこれらの化合物の混合物あるいはこれらの化合物とアクリレートオリゴマーとの混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、重合開始剤としては、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系等の通常の光重合開始剤を使用することができ、メチルジエタノールアミン等の光重合開始助剤を添加することもできる。さらに、重合開始剤に色素増感剤を添加することもできる。
【0026】
本実施の形態の製造方法における二光束干渉露光の光源には、通常のレーザ等のコヒーレント光源が利用される。なお、形成される透明性固体材料層と液晶材料層とからなる周期構造の選択反射波長は、二光束干渉露光の光源の波長および2つの光の交差角を制御することによって調整することができる。
図9に示すように、本実施の形態の製造方法に用いる二光束干渉露光においては、3種類の二光束干渉露光を時分割で行うことが可能である。まず、異なる波長の2つのレーザ光源121、122の光路上に、それぞれ、レーザ光の偏光面を回転させるEO(電気光学)変調器123A、124Aとレーザ光の偏光状態によってその進路を切り替える偏光プリズム123B、124Bから構成される光路選択子123、124を設置する。光路選択子123、124は連動して入射光の光路切替えを行い、レーザ光源121、122からの2つの光のどちらか一方が干渉露光に利用されるようにする。即ち、レーザ光源121、122のうちの一方のレーザ光源121(122)からの光が、対応する光路選択子123(124)を直進透過して干渉露光に利用される。他方のレーザ光源122(121)からの光は、EO変調器124A(123A)によって偏光面が回転され、偏光プリズム124B(123B)を経て対応する光吸収板127(126)に吸収される。さらに、レーザ光源121の光路上に、EO変調器125A、偏光プリズム125Bから構成される光路選択子125が設置される。光路選択子125は、レーザ光源121の光路選択子123を透過したレーザ光を、その偏光面方向をEO変調器125Aにより制御することによって、2つの光路130、131のうちいずれか一方に切り替える。これらのEO変調器123A、124A、125Aの動作は、光路制御信号発生器128によって同期が取られる。即ち、光路制御信号発生器128からの信号によって、光路選択子123、124によるレーザ光源121、122からの2つのレーザ光のうちの一方の選択、および、光路選択子125によるレーザ光源121からの光の光路切り替えが制御され、これによって、3つのレーザ光路129、130、131が時分割で切り替えられる。これらのレーザ光路129、130、131は、それぞれ、ビームスプリッタ132A、132B、132Cでさらに2つに分岐される。ビームスプリッタ132A、132B、132Cで分岐されたそれぞれ2つの光を、ミラー対133A、133B、133Cで反射することによって、3つの二光束を用いる干渉露光光学系が形成される。
【0027】
ミラー対133A、133B、133Cで反射されるそれぞれ2つのレーザ光は、HPDLC前駆体セル134の前面と後面に入射し、HPDLC前駆体セル134の内部で干渉を起こし、レーザ光の波長と2つのレーザ光の交差角に対応した光の強弱を有する干渉光縞を形成する。この干渉光縞が照射されたHPDLC前駆体は、光強度が強い領域で透明性固体材料前駆体が硬化して透明性固体材料層を形成する。光強度の弱い領域には液晶材料が残留し、液晶材料層を形成する。その結果、セル内に、透明性固体材料層と液晶材料層とが周期的に生じる、周期層間隔の異なる3つの周期構造が形成される。
【0028】
液晶は、常光線屈折率nと異常光線屈折率nとを有し、液晶の分子の向きによって異なる屈折率を示す。ネマティック液晶およびスメクティック液晶においては、通常、n<nである。電圧無印加の状態においては、液晶に特別の配向処理がほどこされていない場合には、液晶は、常光線屈折率nと異常光線屈折率nとの中間の屈折率を示す。したがって、透明性固体材料として、例えば、液晶材料の常光線屈折率nに近い屈折率を持つ材料を用いると、透明性固体材料層が低屈折率層、液晶材料層が高屈折率層となる。
このような周期構造においては、電圧無印加の状態においては、透明性固体材料層と液晶材料層との間に屈折率差が存在するので、透明性固体材料層と液晶材料層よりなる周期構造の層間隔に応じた特定波長の光が反射される。この周期構造に十分な電圧が印加されると、液晶の屈折率は、常光線屈折率nとなる。したがって、透明性固体材料層と液晶材料層との間に屈折率差がほとんど存在しなくなり、光は反射されずに透過してしまう。
透明性固体材料として、常光線屈折率nと異常光線屈折率nとの中間の屈折率を持つ材料を用いる場合には、電圧無印加の状態においては入射光が反射されずに透過し、電圧が印加されると、透明性固体材料層と液晶材料層よりなる周期構造の層間隔に応じた特定波長の光が反射される。この場合、透明性固体材料層が高屈折率層、液晶材料層が低屈折率層となる。
【0029】
3つのレーザ光路129、130、131は、光路制御信号発生器128からの信号によって任意の時間間隔で切り替えられる。したがって、3つの二光束干渉露光の露光時間も時分割で任意に変えることが可能である。例えば、時間T1の間、EO変調器124Aを入射光の偏光面が回転しない状態(この場合、偏光プリズムを透過する)、EO変調器123Aを入射光の偏光面が90°回転する状態(この場合、偏光プリズムで反射される)に制御すると、その時間T1の間は、レーザ光路129の二光束干渉露光のみが行われる。次いで、時間T2の間、EO変調器124Aを入射光の偏光面が90°回転する状態、EO変調器123Aを入射光の偏光面が回転しない状態に制御し、EO変調器125Aを入射光の偏光面が90°回転する状態に制御すると、レーザ光路130が選択され、その時間内ではレーザ光路130の二光束干渉露光のみが行われる。さらに、時間T3の間、EO変調器124Aを入射光の偏光面が90°回転する状態、EO変調器123Aを入射光の偏光面が回転しない状態、EO変調器125Aを入射光の偏光面が回転しない状態に制御すると、レーザ光路131が選択され、その時間内ではレーザ光路131の二光束干渉露光のみが行われる。
【0030】
なお、時分割干渉露光を行う場合の繰り返し周波数としては、1Hz以上であることが望ましい。1Hz以下の繰り返し周波数で時分割干渉露光を行うと、各周期構造が均等に形成されず、反射型カラー液晶表示装置としての表示時に反射光強度の低下等の問題が生じる。また、1周期内の露光時間比(デューティー)、即ち、前記の露光時間T1、T2、T3の比を制御して、各周期構造の占有領域比あるいは透明性固体材料層と液晶材料層とにおける透明性固体材料と液晶材料との比率を調整することにより、反射型カラー液晶表示装置としての表示時の各周期構造からの反射光強度を調整し、カラーバランスをとることも可能である。3種類の二光束干渉露光の露光強度を調整して、カラーバランスをとることも可能である。
レーザ光の光路を切替えるためのEO変調器はAO(音響光学)変調器等他の変調器であってもよい。また、偏光選択子123、124の偏光プリズム123A、124Aは特定の偏光面を有する光のみを透過させる偏光板に置き換えてもよい。この場合には、光吸収板126、127は不要となる。また、レーザ光源を1つのみ用い二つの光路選択子を用いることによって3つのレーザ光路を形成したり、3個のレーザ光源を用い3個の光路選択子(光変調器と偏光板など)を用いることによって3つのレーザ光路を形成したりすることもできる。
【0031】
図10に示すように、本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の調光層の製造に用いられる二光束露光においては、透明電極(図示せず)が形成された一対の透明基板153、154の間にHPDLC前駆体を挟持したHPDLC前駆体セル155の一方の透明基板153に、その表面の法線方向に対して傾斜した方向からレーザ光151が入射され、他方の透明基板154には、それよりも表面の法線方向に近い方向からレーザ光152が入射される。この場合、どちらの基板から入射したレーザ光も平面波であるから、二光束が干渉して形成される透明性固体材料層158Aと液晶材料層158Bとの層界面は平坦で、二光束のなす角度を二分する方向に延びるように形成される。したがって、二光束151、152が基板表面の法線方向に対して異なる角度で入射される本実施の形態の製造方法においては、透明性固体材料層158Aと液晶材料層158Bとからなる周期構造の層界面は基板表面に対して傾斜して形成される。本発明の第2の参考例の反射型カラー液晶表示装置の調光層は、以上のようにして形成される。
【0032】
参考例の反射型カラー液晶表示装置は、電極を備えた2枚の透明基板間に調光層が形成された後、いずれか一方の透明基板にカラーフィルタを形成することによって、容易に作製できる。この時、カラーフィルタは、染色法、印刷法等の手法を用いて、調光層を挟持した基板の一方に直接形成することもでき、また、調光層を挟持した基板の一方に、カラーフィルタを形成した別の基板を貼り合わせても良い。これらのカラーフィルタは、調光層を挟持するいずれか一方の基板の調光層と反対側の表面上に形成してもよいし、調光層側の電極との間、あるいは、電極と調光層との間に形成してもよい。
また、2枚の基板間に調光層が形成された後、一方の基板を剥離し、別に用意したカラーフィルタを有する基板を貼り付けることも可能である。例えば、その内部に調光層を作製するセルの一対の基板の一方を透明プラスチック等とすれば、その基板は、周期構造を形成する透明性固体材料層との密着性が低いものとなる。このような基板は、周期構造を形成した後、透明性固体材料層に変形を生じることなく、容易に剥離することができる。したがって、透明性固体材料層と液晶材料層との周期構造は保持された状態で一方の基板が剥離され、この基板が剥離された面にカラーフィルタを有する基板を貼り合わせることによって、カラーフィルタを備えることが可能である。
他方の基板には光吸収層あるいは光吸収板が形成される。場合によっては、光吸収層あるいは光吸収板が省略されることもある。
【0033】
〔第の実施の形態〕
図11は、本発明の第の実施の形態の製造方法の二光束露光を説明するための断面図である。本実施の形態の製造方法においては、感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料との混合物から、透明性固体材料層と液晶材料層とからなる湾曲した周期構造が形成される。
図11に示すように、本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の調光層の製造に用いられる2光束露光においては、透明電極(図示せず)が形成された一対の透明基板163、164の間にHPDLC前駆体を挟持したHPDLC前駆体セル165の一方の透明基板163に、その表面の法線方向に対して傾斜した方向からレーザ光161が入射される。他方の透明基板164の表面には半円柱状の断面形状を有するレンチキュラーレンズアレイ166を貼り付け、このレンチキュラーレンズアレイ166を通して、透明基板164の表面に、レーザ光161よりも基板の法線方向に近い方向からレーザ光162が入射される。レンチキュラーレンズアレイ166から入射したレーザ光162は、透明基板164の内部で一度焦点を結んだ後、HPDLC前駆体中に発散波として射出される。HPDLC前駆体に発散波として射出されたレーザ光162は、透明基板163から入射したレーザ光161と干渉して、湾曲した干渉光縞を形成する。この干渉光縞の光強度の強い領域に透明性固体材料層168Aが、光強度の弱い領域に液晶材料層168Bが形成される。透明性固体材料層168Aと液晶材料層168Bとが高屈折率層と低屈折率層とよりなる湾曲した周期構造を構成する。この場合、2つのレーザ光161、162が基板の法線方向に対して異なる角度から入射されるため、干渉光縞は基板表面に対して傾斜したものとなり、したがって、透明性固体材料層168Aと液晶材料層168Bとよりなる湾曲した層界面も基板表面に対して傾斜する。
なお、レンチキュラーレンズアレイは、一方の基板に貼り付けるだけではなく、両方の基板に貼り付けても構わない。また、レンズアレイとしては、レンチキュラーレンズアレイだけではなく、微細な凸レンズが二次元的に多数形成されているマイクロレンズアレイ等も用いることができる。
本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の製造方法の上記以外の、例えば光学系やカラーフィルタの形成方法等は、第の実施の形態の製造方法と同じである。
【0034】
〔実施例1〕
図12は、本発明の実施例1における干渉露光用セルの断面図である。
まず、ITO透明電極を備えた2枚の透明ガラス基板を、スペーサを介して貼り合わせて、セル厚8μmの空セルを作製した。ネマチック液晶材料としてBL36(メルク社製):30重量%、透明性固体材料前駆体としてラクストラックLCR208(東亜合成社製)が30重量%、M1200(東亜合成社製)が70重量%の混合物:69.98重量%、光重合開始剤としてBTTB:0.01重量%を含み、さらに、488nm用光増感色素:0.005重量%、532nm用光増感色素:0.005重量%を加えた混合物を調合し、HPDLC組成物前駆体とした。ネマチック液晶材料BL36の常光線屈折率は1.527、異常光線屈折率は1.794である。また、透明性固体材料前駆体として用いたラクストラックLCR208、M1200の屈折率は、それぞれ、1.50、1.49〜1.50である。このHPDLC組成物前駆体を、先に作製した空セルに注入することによって、HPDLC前駆体セルを作製した。
【0035】
次に、図9に示される第の実施の形態の光学系において、レーザ光源121として波長488nmのレーザを、レーザ光源122として波長532nmのレーザを、それぞれ用いた。ここで、488nmレーザ光による2つの光路のうちの一方のレーザ光路130を青色の光を反射する周期構造の形成、他方のレーザ光路131を緑色の光を反射する周期構造の形成に使用した。また、532nmレーザ光のレーザ光路129を赤色の光を反射する周期構造の形成に使用した。このとき、赤色領域の波長の光を反射する周期構造を形成するためには、532nmレーザ光を、基板表面に対して40〜45°の入射角で、HPDLC組成物前駆体に入射させる必要があった。しかしながら、空気中からガラス基板およびHPDLC組成物前駆体にレーザ光を入射させる際には、スネルの法則が満足されなければならない。ところが、本実施例において使用したガラス基板ならびにHPDLC組成物前駆体の屈折率は1.50〜1.52程度であり、スネルの法則を満足させながら、HPDLC組成物前駆体に40〜45°の入射角で入射させるように、空気中からガラス基板にレーザ光を入射させる条件は存在しないか、存在したとしても、基板表面にほとんど平行にレーザ光を入射させなければならなかった。この状態においては、透明性固体材料層を満足に形成することは不可能であった。
【0036】
そこで、図12に示すように、一対の電極(図示せず)が形成された透明基板173、174の間にHPDLC組成物前駆体171が挟持されたHPDLC前駆体セル175の透明基板173、174の空気に接する側の表面に直角プリズム178A、178Bを貼り合わせ、直角プリズム178A、178Bを介してHPDLC前駆体セル175にレーザ光を入射させた。直角プリズム178A、178Bの屈折率は、ガラス基板173、174およびHPDLC組成物前駆体171の屈折率とほぼ同じである。このような構成とすることによって、波長の長い赤色の光も反射できる周期構造を容易に作製することが可能であった。
【0037】
このように直角プリズムを基板両面に貼り合わせたHPDLC前駆体セルを、上述の干渉露光光学系に設置し、60秒間、室温で時分割干渉露光を行い、白色を反射するHPDLC素子を作製した。
この時、二光束干渉露光の光源の波長、二光束干渉露光に用いる2つの光の交差角およびセルへの入射角を制御することによって、作製される反射型カラー液晶表示装置の選択反射波長、入射白色光の入射方向ならびに反射光の反射方向を調整することが可能である。本実施例においては、入射白色光の入射方向を、基板表面の法線方向に対して30°傾斜した方向、反射光の反射方向を基板表面の法線方向になるように、以下のように設定した。
即ち、488nmレーザ光による2つの光路のうちの一方のレーザ光路130におけるミラー対133Bで反射される2つのレーザ光の交差角は180°とし、HPDLC前駆体セル175に貼り付けた両直角プリズムへの入射角をともに57.4°として、青色の光を反射する周期構造を形成した。他方のレーザ光路131におけるミラー対133Cで反射される2つのレーザ光の交差角は153.2°とし、HPDLC前駆体セル175に貼り付けた両直角プリズムへの入射角を47.5°と15.7°として、緑色の光を反射する周期構造を形成した。また、532nmレーザ光によるレーザ光路129におけるミラー対133Aで反射される2つのレーザ光の交差角は121°とし、HPDLC前駆体セル175に貼り付けた両直角プリズムへの入射角を0°と31°として、赤色の光を反射する周期構造を形成した。
【0038】
また、光路制御信号発生器128によって各EO変調器123A、124A、125Aの間の同期を取りながら時分割露光を行った。時分割露光の周期は10Hzとし、レーザ光路130、131、129による露光のデューティー比を3:3:4とした。
最後に、このHPDLC素子の入射光側にカラーフィルタを有する基板を、その反対側に光吸収層を有する基板を貼り合わせ、本実施例の反射型カラー液晶表示装置を完成した。
【0039】
このようにして作製した反射型カラー液晶表示装置に、その基板の法線方向に対して30°傾斜した方向から白色光を入射し、反射光の輝度の角度依存性を測定したところ、赤色、緑色、青色の光のいずれの反射光もほぼ基板表面の法線方向に集中して出射されていた。また、測定された反射光の青色、緑色、赤色の光の波長のピークは、それぞれ、483nm、536nm、616nmであった。
この反射型カラー液晶表示装置に電圧を印加してその反射/透過状態を測定したところ、電圧無印加において反射状態、十分な電圧印加において透過状態を示した。
このような光学特性ならびに反射/透過の電圧依存性によって、本実施例により作製された反射型カラー液晶表示装置が、第2の参考例の反射型カラー液晶表示装置であることは明確である。
【0040】
〔実施例2〕
図13は、本発明の実施例2における干渉露光用セルの断面図である。
まず、実施例1と同一の条件で、HPDLC前駆体セルを作製した。次に、図13に示すように、一対の電極(図示せず)が形成された透明基板183、184の間にHPDLC組成物前駆体181が挟持されたHPDLC前駆体セル185の一方の基板188Bに、半円柱状のレンズを溝ピッチ5.6本/mmでアレイ状に配列したレンチキュラーレンズアレイ186を貼り合わせた。次に、レンチキュラーレンズアレイ186の上、ならびに、HPDLC前駆体セル185の他方の基板188Aの上に、それぞれ、直角プリズム188B、188Aを貼り合わせた。直角プリズム188A、188Bの屈折率は、ガラス基板183、184およびHPDLC組成物前駆体181の屈折率とほぼ同じである。
【0041】
このレンチキュラーレンズアレイ186およびプリズム188A、188Bを貼り合わせたHPDLC前駆体セル185を、実施例1の時分割干渉露光光学系に設置し、60秒間、室温で時分割干渉露光を行い、白色を反射するHPDLC素子を作製した。最後に、レンチキュラーレンズアレイおよび直角プリズムを取り外した後、実施例1と同様にカラーフィルタ基板および光吸収基板を貼り合わせ、本実施例の反射型カラー液晶表示装置が完成した。
【0042】
このようにして作製した反射型カラー液晶表示装置に、その基板の法線方向に対して30°傾斜した方向から白色光を入射し、反射光の輝度の角度依存性を測定したところ、青色、緑色、赤色の光とも、実施例1の反射型カラー液晶表示装置に比して、非常に大きな視野角が得られることが観測された。また、その視野角内で輝度はほぼ一定であった。さらに、視野角がレンチキュラーレンズアレイの曲率半径に依存することが観測された。測定された反射光の青色、緑色、赤色の光の波長のピークは、実施例1の場合と同じであった。
この反射型カラー液晶表示装置に電圧を印加してその反射/透過状態を測定したところ、電圧無印加において反射状態、十分な電圧印加において透過状態を示した。
【0043】
〔実施例3〕
ITO電極を有する1枚の透明基板と、1枚のアートンフィルム(JSR製の透明プラスチックフィルム)とをスペーサを介して貼り合わせ、セル厚5μmの空セルを作製した。さらに、実施例1と同じ条件にて、この空セルにHPDLC組生物前駆体を充填してHPDLC前駆体セルを作製した後、時分割干渉露光を行い、白色光を反射するHPDLC素子を作製した。作製された素子からアートンフィルムを剥がし、その後、アートンフィルムを剥離した面にITO電極を有するカラーフィルタ基板を貼り合わせた。さらに実施例1と同様に、他方の基板に光吸収基板を貼り合わせ、本実施例の反射型カラー液晶表示装置を完成した。
このようにして得られた反射型カラー液晶表示装置の光学特性ならびに反射/透過の電圧依存性は、実施例1と同様であった。
【0044】
以上、本発明をその好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明の反射型カラー液晶表示装置の製造方法およびその製造装置は、上述した実施の形態のみに制限されるものではなく、本願発明の要旨を変更しない範囲で種々の変化を施した反射型カラー液晶表示装置の製造方法およびその製造装置も、本発明の範囲に含まれる。例えば、透明性固体前駆体は、ラクストラックLCR208とM1200との混合物に限らず、二光束干渉露光に用いるレーザ光に対して硬化性を有する透明材料であれば、いずれでも用い得る。また、液晶材料もネマティック液晶に限られるわけではなく、さらに、BL36に限定されるわけでもなく、常光屈折率と異常光屈折率との差が0.05程度以上ある液晶であれば、いずれでも用い得る。また、HPDLC組成物前駆体には、光重合遅延剤を加えてもよい。光重合開始剤あるいは/および光重合遅延剤は、2種類以上添加されてもよい。光吸収層は省略される場合もあるし、導電性を付加して電極として利用してもよい。二光束干渉露光に用いるレーザ光の波長は、488nmおよび532nmに限られるわけではなく、紫外から赤外の領域の波長を持つレーザ光はいずれも用い得る。レーザ光をHPDLC前駆体セル内部に導くための直角プリズムは、直角プリズムに限らず、鋭角あるいは鈍角を持つプリズムであってもよい。また、基板の両側ではなく、片側のみに形成されてもよい。また、二光束干渉露光時に、セルの基板表面に反射防止層を形成してもよい。プリズムやレンチキュラーレンズを介してセル内部にレーザ光を導く際には、プリズムやレンチキュラーレンズと透明基板との間に、例えばオイルや水などの屈折率整合材を塗布してもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、、本発明による反射型カラー液晶表示装置の製造方法においては、HPDLC前駆体セルに3種類の二光束干渉露光を時分割で行うために、白色光を反射する調光層を一度の干渉露光で作製できる。したがって、マスクを介した干渉露光を行う必要がなく、製造工程の簡略化・コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明により作製される反射型カラー液晶表示装置の基本構造の断面図。
【図2】 本発明の第1の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図。
【図3】 本発明の第1の参考例の調光層の断面図。
【図4】 本発明の第2の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図。
【図5】 本発明の第3の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図。
【図6】 図5の反射型カラー液晶表示装置の調光層の一部の断面図。
【図7】 図6の調光層への入射光線/反射光線図
【図8】 本発明の第4の参考例の反射型カラー液晶表示装置の断面図。
【図9】 本発明の第の実施の形態の光学系の配置図。
【図10】 本発明の第の実施の形態の二光束露光を説明するための断面図。
【図11】 本発明の第の実施の形態の二光束露光を説明するための断面図。
【図12】 発明の実施例1における干渉露光用セルの断面図。
【図13】 発明の実施例2における干渉露光用セルの断面図。
【符号の説明】
1、11、21、31、41、111 調光層
2、12、32、42、112、2A、2B、2C、12A、12B、12C、32A、32B、32C、42A、42B、42C、52A、52B、52C、112A、112B、112C カラーフィルタ
3、4 基板
13、14、33、34、43、44、113、114、153、154、163、164、173、174、183、184 透明基板
5、6 電極
15、16、35、36、45、46、115、116 透明電極
7、17、37、47、117 光吸収層
18、19、20、28、29、48、49、50、118、119、120 周期構造
18A、19A、20A、28A、29A、38A、39A、40A、48A、49A、50A、118A、119A、120A 高屈折率層
18B、19B、20B、28B、29B、38B、39B、40B、48B、49B、50B、118B、119B、120B 低屈折率層
101 層界面
102 頂点
103、106 接平面
104、107 法線
105 任意の点
108 微小部分
121、122 レーザ光源
123、124、125 光路選択子
123A、124A、125A EO変調器
123B、124B、125B 偏光プリズム
126、127 光吸収板
128 光路制御信号発生器
129、130、131 レーザ光路
132A、132B、132C ビームスプリッタ
133A、133B、133C ミラー対
134、155、165、175、185 HPDLC前駆体セル
140、166、186 レンチキュラーレンズアレイ
151、152、161、162 レーザ光
158A、168A 透明性固体材料層
158B、168B 液晶材料層
171、181 HPDLC組成物前駆体
178A、178B、188A、188B 直角プリズム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective color liquid crystal display device, a manufacturing method thereof, and a manufacturing device thereof, and more particularly to a manufacturing method and a manufacturing device of a reflective color liquid crystal display device that displays characters, figures, etc. in color using a white hologram. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a reflective color liquid crystal display method, a single-polarizing plate method, a guest-host liquid crystal method, and the like are known. Recently, a method using an HPDLC (Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal) element has attracted attention. In this method, since a polarizing plate and a color filter are not used, it is possible to realize bright reflection display. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-294952 discloses an HPDLC element in which liquid crystal droplets and a transparent solid are present in a liquid crystal layer in a periodic structure. In the HPDLC element, when external light is incident in a state where no voltage is applied, Bragg reflection occurs due to a periodic structure of liquid crystal droplets and a transparent solid, and reflects light in a wavelength region corresponding to the periodic interval of the periodic structure. Light of other wavelengths is transmitted. In a state where a voltage is applied, the refractive index of the liquid crystal droplet in the HPDLC element changes. As the refractive index difference between the liquid crystal droplet and the transparent solid decreases, the intensity of Bragg reflection decreases, and the refractive index difference disappears. All incident light passes through the liquid crystal layer. Bright and dark display is performed using such a reflection state and a transmission (transparent) state. The HPDLC element is manufactured by performing two-beam interference exposure on a cell in which a precursor of a transparent solid material, a liquid crystal material, a polymerization initiator, and the like are enclosed. In the two-beam interference exposure, the transparent solid material precursor is cured at a portion where the light intensity of the interference light fringes generated by the interference of two light beams is strong, and a portion where the ratio of the transparent solid material is high is generated. On the contrary, in the portion where the light intensity of the interference light fringe is weak, a portion where the ratio of the liquid crystal material is high occurs. As a result, in the cell, a periodic structure is formed in which a portion where the ratio of the transparent solid is high and a portion where the ratio of the liquid crystal material is high are periodically generated. As described above, this periodic structure reflects light having a wavelength that satisfies the Bragg condition during display.
[0003]
JP-A-6-294952 discloses that HPDLC elements having different reflection wavelengths are formed between different transparent substrate pairs and are laminated on a light absorption film in order to use the HPDLC element as a color display device. A method of arranging and a method of arranging HPDLC elements having different reflection wavelengths on a plane are described.
A method of laminating and arranging a plurality of HPDLC elements formed between different transparent substrates is also described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-31217 and 2000-89028. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-265088 discloses a liquid crystal mixed interference film in which liquid crystals and polymer layers are alternately arranged to reflect light of different wavelengths on a substrate, and an electrode layer and an insulating layer between them. A reflective color liquid crystal display device has been proposed in which a thin film transistor formed on a substrate and an electrode layer formed on each layer are connected through a through hole.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of laminating a plurality of HPDLC elements having different reflection wavelengths or laminating a plurality of liquid crystal mixed interference films having different reflection wavelengths described in the above-mentioned publications through electrodes, There is a problem that a three-dimensional wiring for independent driving is required, and the element structure and the manufacturing process become complicated. Further, in the method of laminating a plurality of HPDLC elements, for example, three HPDLC elements each having a liquid crystal resin composite sandwiched between glass substrates must be laminated, resulting in a problem that the display device becomes thick. Furthermore, in the method of planarly arranging a plurality of HPDLC elements having different reflection wavelengths described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-294952, three types of HPDLC elements having different reflection wavelengths must be produced in the same plane. Therefore, it is necessary to repeat the interference exposure through the mask three times, which complicates the manufacturing process.
[0005]
The present invention has been made in view of these prior arts, and its object is to provide a simple structure that does not require a laminated arrangement or a planar arrangement of HPDLC elements and liquid crystal mixed interference films having different reflection wavelengths. -Bright reflective color liquid crystal display with configuration The A manufacturing method that can be manufactured with fewer steps and It is to provide the manufacturing apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a liquid mixture containing at least a transparent solid material precursor and a liquid crystal material is injected into a cell in which a pair of transparent substrates provided with transparent electrodes are bonded together via a spacer. And a two-beam interference for forming a photocuring layer of the transparent solid material precursor having periodicity by irradiating the cell into which the mixed solution has been injected with two lights having the same wavelength from different directions. Exposure The periodicity of the photocured layer formed is different 2 or 3 types about There is provided a method for manufacturing a reflective color liquid crystal display device, characterized in that the method includes a step of performing time division.
[0007]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the mixed liquid in a cell into which a mixed liquid containing a photosensitive transparent solid material precursor and a liquid crystal material is injected is obtained. Two-beam interference exposure To form a plurality of periodic structures with different stacking period intervals in the cell And at least one laser light source, at least one optical path switching means for switching a traveling direction of light emitted from the laser light source, and light emitted from the optical path switching means is divided into two. A plurality of beam splitters, a plurality of mirror pairs that reflect the light emitted from each of the beam splitters toward two surfaces of the cell, and a beam splitter into which light is incident simultaneously among the plurality of beam splitters. There is provided an apparatus for manufacturing a reflective color liquid crystal display device, comprising: an optical path control signal generator for controlling the optical path switching means so that there is only one.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before specifically describing the embodiments of the present invention, the present invention Manufactured by using the manufacturing method and manufacturing apparatus The basic structure of the reflective color liquid crystal display device will be described.
FIG. 1 shows the present invention. Manufactured using manufacturing method and manufacturing equipment It is sectional drawing which shows the basic structure of a reflection type color liquid crystal display device.
As shown in FIG. Manufactured using manufacturing method and manufacturing equipment The reflective color liquid crystal display device includes two substrates 3 and 4 on which at least one substrate 3 is transparent, and electrodes 5 and 6 on which at least one electrode 5 formed on the surface of each of the substrates 3 and 4 is transparent. And the light control layer 1 sandwiched between the electrodes 5 and 6 and the substrates 3 and 4 and the color filters 2A, 2B and 2C formed on the substrate 3 and transmitting red, green and blue light, respectively. And a light absorption layer 7 formed on the substrate 4. In FIG. 1, the color filter 2 is formed on the surface of the substrate 3 opposite to the light control layer 1, but between the substrate 3 and the electrode 5, or between the electrode 5 and the light control layer 1. It may be formed. The light absorption layer 7 is formed on the surface of the substrate 4 opposite to the light control layer 1, but may be formed between the substrate 4 and the electrode 6. In this case, the substrate 4 does not need to be transparent. The light absorption layer 7 may be formed between the electrode 6 and the light control layer 1. In this case, the electrode 6 need not be transparent. Further, the substrate 4 may have a light absorption function. In this case, the light absorption layer 7 can be deleted. The light control layer 1 is a layer that reflects white, and the amount of reflection is controlled by a voltage applied between the electrodes 5 and 6.
[0009]
In this invention Manufactured by using the manufacturing method and manufacturing apparatus When external light, which is white light, is incident on the reflective color liquid crystal display device from the color filter 2 side, the incident external light passes through the color filters 2A, 2B, and 2C, and then is red, green, and blue light, respectively. And enters the light control layer 1. Since the light control layer 1 reflects white, that is, can reflect all light, only the single light control layer 1 reflects each light of red, green, and blue. The red, green, and blue light reflected by the light control layer 1 passes through the color filters 2A, 2B, and 2C again and is emitted to the outside. At this time, when a voltage is applied to the dimming layer 1 via the electrodes 5 and 6, the amount of reflection of the dimming layer 1 with respect to the incident light amount continuously changes depending on the applied voltage, and a reflective display including a halftone is generated. It becomes possible. The light transmitted without being reflected by the light control layer 1 is absorbed by the light absorption layer 7.
Next, the present invention Reference examples and Embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
[First Reference example ]
FIG. 2 shows the first aspect of the present invention. Reference example It is sectional drawing of this reflective type color liquid crystal display device.
As shown in FIG. Reference example The reflective type color liquid crystal display device includes two transparent substrates 13 and 14, transparent electrodes 15 and 16 formed on the surfaces of the transparent substrates 13 and 14, between the transparent electrodes 15 and 16, and the transparent substrate 13, respectively. A light control layer 11 sandwiched between the color filter 12 and the color filter 12 formed on the transparent substrate 13 and made of color filters 12A, 12B, and 12C that transmit red, green, and blue light, respectively. And a light absorption layer 17 formed on the substrate 14.
FIG. 2 shows one pixel each having one color filter 12A, 12B, and 12C that transmits red, green, and blue light. An actual reflective color liquid crystal display device is shown in FIG. The structure shown in FIG. 2 is taken as one unit, and the unit is formed in a two-dimensional array continuously connected to the rows and columns.
[0011]
The light control layer 11 includes a layer having a relatively high refractive index (hereinafter referred to as a “high refractive index layer”) and a layer having a relatively low refractive index when no voltage is applied or when a voltage is applied. Hereinafter, it has a periodic structure in which “low refractive index layers” are alternately stacked. The periodic structure is formed of three types of periodic structures 18, 19, and 20 having different periodic intervals. The periodic structures 18, 19 and 20 include a high refractive index layer 18A and a low refractive index layer 18B, a high refractive index layer 19A and a low refractive index layer 19B, a high refractive index layer 20A and a low refractive index layer 20B, respectively. Are alternately stacked.
The book shown in FIG. Reference example In the reflection type color liquid crystal display device, only a few high refractive index layers and a low refractive index layer are shown in the periodic structures 18, 19 and 20 for simplicity of drawing. Consists of several tens of layers to several hundreds of high refractive index layers and the same number of low refractive index layers.
[0012]
this book Reference example When external light is incident on the reflective color liquid crystal display device from the color filter 12 side, the light that has been transmitted through the color filters 12A, 12B, and 12C to become red, green, and blue, respectively, in the light control layer 11 After being reflected by each of the periodic structures, the light passes through the color filters 12A, 12B, and 12C again and is emitted to the outside. At this time, when a voltage is applied to the light control layer 11, the refractive index of the high refractive index layer and / or the low refractive index layer forming the periodic structure is continuously changed by the applied voltage. Therefore, the amount of reflection of the light control layer 11 with respect to the amount of incident light continuously changes, and reflection display including a halftone becomes possible. The light transmitted without being reflected by the light control layer 11 is absorbed by the light absorption layer 17.
[0013]
Book Reference example The reflective color liquid crystal display device also includes a periodic structure 18 composed of a high refractive index layer 18A and a low refractive index layer 18B in a light control layer, a periodic structure 19 composed of a high refractive index layer 19A and a low refractive index layer 19B, and Although the interface of each layer of the periodic structure 20 including the high refractive index layer 20A and the low refractive index layer 20B may be parallel to the substrate surface, it is more desirable that the interface is inclined as shown in FIG. The layer interval of each periodic structure in the periodic structures 18, 19, and 20 and the inclination angle formed by the layer interface of these layers with respect to the substrate surface are determined from the upper left to the lower right of the page. When white light is incident obliquely, red light, green light, and blue light are respectively reflected in the normal direction of the substrate according to Bragg reflection conditions. At this time, the light control layer 11 can reflect white light in the normal direction of the substrate by additive color mixing.
[0014]
As shown in FIG. 2, when the layer interface of each layer of the periodic structure is inclined with respect to the substrate surface, Reference example When the external color light is reflected by the reflective color liquid crystal display device, the external light is not specularly reflected on the surface of the substrate 13 but is specularly reflected on the interface of each layer of the periodic structure. That is, the external light is incident on the substrate 13 from the upper left to the lower right in FIG. 2, and the red light transmitted through the color filter 12A that transmits the red light is the high refractive index layer in the light control layer 11. A color filter 12A that is reflected in the normal direction of the surface of the substrate 13 by the periodic structure of 18A and the low refractive index layer 18B, and transmits the red light of the same pixel as the pixel on which the red light is incident as external light. Transmitted and emitted. The same applies to green light and blue light transmitted through the color filters 12B and 12C, respectively. So book Reference example In the reflective type color liquid crystal display device, it can be viewed from the normal direction of the substrate, and nevertheless, external light is reflected by the surface reflection of the color filter 12 or the transparent substrate 13 and becomes dazzling. There is no. When the layer interface of each layer formed by the periodic structure of the high refractive index layer and the low refractive index layer in the light control layer is parallel to the substrate surface, the normal line of the transparent substrate 13 that is illumination light Although the display is darkened because the person's head blocks the external light from the direction, Reference example This is not the case with the reflective color liquid crystal display device.
[0015]
In the above description, the light control layer 11 is formed of three types of periodic structures 18, 19, and 20 that reflect red, green, and blue light, but there are three types of periodic structures that form the light control layer 11. It is not limited to. For full-color display, as long as the light control layer reflects white light, there may be three or more types of periodic structures. For example, any or all of the periodic structures that reflect red, green, and blue light may be formed of a plurality of periodic structures in which the layer spacing between the high refractive index layer and the low refractive index layer is slightly different. . Such a periodic structure can broaden the spectrum width of the reflected light and increase the brightness. In addition, when performing multi-color display instead of full-color display, the periodic structure for forming the light control layer may be at least two types. FIG. 3 shows a light control layer 21 having two types of periodic structures 28 and 29. The periodic structures 28 and 29 are formed of high refractive index layers 28A and 29A and low refractive index layers 28B and 29B, respectively. The layer interval of the periodic structure 28 and the layer interval of the periodic structure 29 are different from each other. If the two lights reflected by the periodic structures 28 and 29 are complementary to each other, the light control layer 21 reflects white light. In FIG. 3, a transparent substrate other than the light control layer is omitted.
[0016]
As explained above, the book Reference example The reflective color liquid crystal display device has a light control layer composed of three periodic structures composed of a high-refractive index layer and a low-refractive index layer that reflects red, green, and blue, so that HPDLC elements having different reflection wavelengths Can be displayed brightly and with excellent visibility, while having a simple structure and configuration without stacking or flatly arranging.
Actually Reference example In the reflection type color liquid crystal display device, a single periodic structure that reflects only red light, green light, and blue light is formed on the light control layer immediately below the color filters 12A, 12B, and 12C, respectively. Can also be displayed in full color. However, as shown in FIG. 2, a periodic structure that reflects red light, green light, and blue light is formed immediately below any of the color filters 12A, 12B, and 12C, and the entire light control layer 11 is white. By using a reflective layer that reflects light, there is an advantage that it is not necessary to align the color filter 12 and the periodic structure in the light control layer 11.
[0017]
[Second Reference example ]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. Reference example It is sectional drawing of this reflective type color liquid crystal display device.
As shown in FIG. Reference example The reflective type color liquid crystal display device includes two transparent substrates 33 and 34, transparent electrodes 35 and 36 formed on the surfaces of the transparent substrates 33 and 34, and between the transparent electrodes 35 and 36 and the transparent substrate 33, respectively. A light control layer 31 sandwiched between and 34, a color filter 32 formed on the substrate 33 and made up of color filters 32A, 32B, and 32C that respectively transmit red, green, and blue light, and a substrate A light absorption layer 37 formed on the upper surface 34. FIG. 4 shows one pixel having one color filter 32A, 32B, and 32C that transmits red, green, and blue light, as in FIG.
The light control layer 31 includes the first Reference example In the same manner as described above, it has a periodic structure in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately laminated. In addition, the periodic structure is formed from three types of periodic structures with different layer intervals constituting the periodic structure, and when white light is incident on these periodic structures from the upper left to the lower right of the page, In the normal direction of the substrate, red light, green light, and blue light are set to be reflected according to Bragg reflection conditions. Book Reference example The light control layer 31 in the reflective color liquid crystal display device of FIG. Reference example The reflective color liquid crystal display device is different from the light control layer 11 in that a periodic structure that reflects red light, green light, and blue light in the light control layer is formed uniformly in each pixel. It is a point. That is, the periodic structures that reflect red light, green light, and blue light have a complicated structure. At this time, the light control layer 31 can reflect white light by additive color mixing.
[0018]
this book Reference example When external light is incident on the reflective color liquid crystal display device according to the color filter 32 side, the light that has been transmitted through the color filters 32A, 32B, and 32C to become red, green, and blue, respectively, is the light control layer 31. Then, the light passes through the color filters 32A, 32B, and 32C again and is emitted to the outside. At this time, when a voltage is applied to the light control layer 31, the refractive index of the high refractive index layer and / or the low refractive index layer forming the periodic structure is continuously changed by the applied voltage. Therefore, the amount of reflection of the light control layer 31 with respect to the amount of incident light continuously changes, and a reflective display including a halftone becomes possible. The light transmitted without being reflected by the light control layer 31 is absorbed by the light absorption layer 37.
[0019]
Book Reference example In the reflective color liquid crystal display device, the layer interfaces of the high refractive index layers 38A, 39A, 40A and the low refractive index layer 31B in the light control layer may be parallel to the substrate surface. It is more desirable to be inclined as shown in FIG. When the layer interface of each of the high refractive index layer and the low refractive index layer in the light control layer is inclined with respect to the substrate surface, the first Reference example For the same reason, even if external light is incident from a direction different from the normal direction of the substrate, it can be viewed from the normal direction of the substrate, and illumination light can also be viewed from the normal direction of the substrate. Good visibility can be obtained without the occurrence of external light reflection and the problem of shielding the illumination light by the human head.
Book Reference example The reflective color liquid crystal display device of the first Reference example Similar to the reflective color liquid crystal display device, HPDLC elements with different reflection wavelengths can be stacked and arranged in a simple manner, and can be displayed brightly and with excellent visibility. Become. Further, there is an advantage that the alignment between the color filter 32 and the periodic structure in the light control layer 31 is not necessary.
[0020]
[Third Reference example ]
FIG. 5 illustrates the third aspect of the present invention. Reference example It is sectional drawing of this reflective type color liquid crystal display device. 6 is a cross-sectional view of a part of the light control layer of the reflective color liquid crystal display device of FIG. FIG. 7 is a diagram of incident light / reflected light to the light control layer of FIG.
As shown in FIG. Reference example The reflective type color liquid crystal display device includes two transparent substrates 43 and 44, transparent electrodes 45 and 46 formed on the surfaces of the transparent substrates 43 and 44, the transparent electrodes 45 and 46, and the transparent substrate 43, respectively. Dimming layer 41 sandwiched between and 44, color filter 42 formed on substrate 43 and made up of color filters 42A, 42B and 42C for transmitting red, green and blue light, respectively, and substrate And a light absorption layer 47 formed on 44. FIG. 5 shows one pixel having one color filter 42A, 42B, and 42C that transmits red, green, and blue light.
The light control layer 41 has a periodic structure in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately stacked. The periodic structure is formed of three types of periodic structures 48, 49, and 50 having different layer intervals of the layers constituting the periodic structure. The periodic structures 48, 49, and 50 have a high refractive index layer 48A and a low refractive index layer 48B, a high refractive index layer 49A and a low refractive index layer 49B, and a high refractive index layer 50A and a low refractive index layer 50B, respectively. It is formed by laminating.
[0021]
As shown in FIG. 6, the layer interface of each of the high refractive index layer and the low refractive index layer is not flat, is finely curved at a minute portion of the interface, and the minutely curved minute portion is They are continuously arranged in the plane of the interface. As shown in FIG. 6 (a), this finely curved layer interface is an array of interfaces extending in one direction in a bowl shape from the lower right to the upper left of the paper and arranged in an array from the lower left to the upper right of the paper. Alternatively, as shown in FIG. 6B, microlens-like microinterfaces may be two-dimensionally arranged like roof tiles.
[0022]
FIG. 7 illustrates a state in which external light is reflected when external light is incident on an arbitrary one-layer interface 101. Let θ be the angle formed by the normal 104 to the tangent plane 103 of the interface 101 and the normal to the substrate surface at the vertex 102 of one minute portion 108 of the layer interface 101. White light incident at an angle θ with the normal 104 is reflected in the normal direction of the substrate surface. The wavelength of the reflected light is determined by the layer interval of the periodic structure formed by the layer interface 101 and the incident angle θ of white light. An angle γ formed between the tangent plane 103 and the tangent plane 106 of the interface 101 at an arbitrary point 105 on the layer interface 101 is defined as a bending angle. Assuming that the normal to the tangential plane 106 is 107, the angle between the incident white light and the normal 107 is θ + γ. That is, the reflected light is diffused to an angle range that is twice the maximum bending angle of the curved layer interface. Therefore, the viewing angle can be adjusted by adjusting the (maximum) bending angle γ.
[0023]
With the above, book Reference example The reflective color liquid crystal display device of the first Reference example In addition to the same effect as that of the reflective color liquid crystal display device, Reference example This makes it possible to perform display with a wide viewing angle and uniform luminance that cannot be obtained with the reflective color liquid crystal display device.
The above-described reflective color liquid crystal display device has the first Reference example In the reflective color liquid crystal display device, a fine curve is formed at the layer interface of each layer forming the periodic structure. Reference example It goes without saying that the same effect can be obtained even if a fine curve is formed at the layer interface of each layer forming the periodic structure of the reflective color liquid crystal display device.
Book Reference example In the reflective color liquid crystal display device, the average layer interface of each layer forming the periodic structure is inclined with respect to the substrate. Reference example For the same reason.
The book shown in FIG. Reference example In the reflection type color liquid crystal display device, only a few high refractive index layers and low refractive index layers are shown in the periodic structures 48, 49 and 50 for the sake of simple drawing. Consists of several tens of layers to several hundreds of high refractive index layers and the same number of low refractive index layers.
[0024]
[Fourth Reference example ]
FIG. 8 shows the fourth aspect of the present invention. Reference example It is sectional drawing of this reflective type color liquid crystal display device. Book Reference example In the reflection type color liquid crystal display device, the first shown in FIG. Reference example A lenticular lens array 140 in which fine semi-cylindrical lenses are arranged in a row is arranged on the color filter of the reflective color liquid crystal display device. In FIG. 8, the same or equivalent components as those in FIG. In such a structure, after the incident white light is transmitted through the color filters 112A, 112B, and 112C, the light that becomes red, green, and blue, respectively, is reflected by the light control layer 111, and again the color filters 112A, 112B, The light passes through 112C and is emitted to the outside. At this time, the light is diffused by the lenticular lens array 140. Therefore, the reflective color liquid crystal display device has the first feature. Reference example In addition to the effects of the reflective color liquid crystal display device, Reference example As in the case of the reflective type color liquid crystal display device, it has the effect of enabling display with a wide viewing angle. The above lenticular lens array may be a microlens array in which fine convex lenses are two-dimensionally formed.
[0025]
[No. 1 Embodiment of
FIG. 9 shows the first aspect of the present invention. 1 It is an arrangement plan of the optical system used for the manufacturing method of the embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the two-beam exposure of the present embodiment. In the manufacturing method of the present embodiment, a layer having a high ratio of transparent solid material (hereinafter referred to as “transparent solid material layer”) from a mixture of a photosensitive transparent solid material precursor and a liquid crystal material; A flat periodic structure including a layer having a high ratio of liquid crystal material (hereinafter referred to as “liquid crystal material layer”) is formed.
As shown in FIG. 9, three types of two-beam interference exposure are time-divided in an HPDLC precursor cell 134 in which a mixture of a photosensitive transparent solid material precursor, a liquid crystal material and a polymerization initiator is sandwiched between a pair of substrates. In this way, the reflective color liquid crystal display device of the present invention is manufactured. Examples of the photosensitive transparent solid material precursor include acrylate compounds such as monofunctional or bifunctional acrylates, mixtures of these compounds, and mixtures of these compounds and acrylate oligomers, but are not limited thereto. It is not a thing. Moreover, as a polymerization initiator, normal photopolymerization initiators, such as an acetophenone series and a benzophenone series, can be used, and photopolymerization initiation assistants, such as methyldiethanolamine, can also be added. Furthermore, a dye sensitizer can be added to the polymerization initiator.
[0026]
A coherent light source such as a normal laser is used as a light source for two-beam interference exposure in the manufacturing method of the present embodiment. The selective reflection wavelength of the periodic structure formed of the transparent solid material layer and the liquid crystal material layer to be formed can be adjusted by controlling the wavelength of the light source for two-beam interference exposure and the crossing angle of the two lights. .
As shown in FIG. 9, in the two-beam interference exposure used in the manufacturing method of the present embodiment, three types of two-beam interference exposure can be performed in a time division manner. First, on the optical paths of two laser light sources 121 and 122 having different wavelengths, EO (electro-optic) modulators 123A and 123A that rotate the polarization plane of the laser light, and a polarizing prism that switches the path according to the polarization state of the laser light. Optical path selectors 123 and 124 composed of 123B and 124B are installed. The optical path selectors 123 and 124 switch the optical path of the incident light in conjunction with each other so that one of the two lights from the laser light sources 121 and 122 is used for interference exposure. That is, the light from one of the laser light sources 121 and 122 passes through the corresponding optical path selector 123 (124) and is used for interference exposure. The light from the other laser light source 122 (121) has its polarization plane rotated by the EO modulator 124A (123A), and is absorbed by the corresponding light absorbing plate 127 (126) via the polarizing prism 124B (123B). Further, an optical path selector 125 including an EO modulator 125A and a polarizing prism 125B is installed on the optical path of the laser light source 121. The optical path selector 125 switches the laser light transmitted through the optical path selector 123 of the laser light source 121 to one of the two optical paths 130 and 131 by controlling the polarization plane direction of the laser light by the EO modulator 125A. The operations of these EO modulators 123A, 124A, and 125A are synchronized by an optical path control signal generator 128. That is, according to the signal from the optical path control signal generator 128, one of the two laser beams from the laser light sources 121 and 122 by the optical path selectors 123 and 124 and the selection from the laser light source 121 by the optical path selector 125 are displayed. The optical path switching of the light is controlled, whereby the three laser optical paths 129, 130, 131 are switched in a time division manner. These laser light paths 129, 130, and 131 are further branched into two by beam splitters 132A, 132B, and 132C, respectively. The two light beams branched by the beam splitters 132A, 132B, and 132C are reflected by the mirror pairs 133A, 133B, and 133C, thereby forming an interference exposure optical system that uses three two light beams.
[0027]
The two laser beams reflected by the mirror pairs 133A, 133B, and 133C are incident on the front and rear surfaces of the HPDLC precursor cell 134, cause interference inside the HPDLC precursor cell 134, the wavelength of the laser beam, and the two Interference light fringes having light intensity corresponding to the crossing angle of the laser light are formed. In the HPDLC precursor irradiated with the interference light fringes, the transparent solid material precursor is cured in a region having a high light intensity to form a transparent solid material layer. The liquid crystal material remains in the region where the light intensity is weak, forming a liquid crystal material layer. As a result, three periodic structures with different periodic layer intervals are formed in the cell, in which a transparent solid material layer and a liquid crystal material layer are periodically generated.
[0028]
The liquid crystal has an ordinary ray refractive index n o And extraordinary ray refractive index n e The refractive index varies depending on the orientation of liquid crystal molecules. In nematic liquid crystals and smectic liquid crystals, usually n o <N e It is. In the state where no voltage is applied, when the liquid crystal is not subjected to special alignment treatment, the liquid crystal has an ordinary refractive index n. o And extraordinary ray refractive index n e And an intermediate refractive index. Therefore, as a transparent solid material, for example, ordinary ray refractive index n of a liquid crystal material o When a material having a refractive index close to is used, the transparent solid material layer becomes a low refractive index layer and the liquid crystal material layer becomes a high refractive index layer.
In such a periodic structure, there is a difference in refractive index between the transparent solid material layer and the liquid crystal material layer when no voltage is applied, so that the periodic structure comprising the transparent solid material layer and the liquid crystal material layer is present. The light having a specific wavelength corresponding to the layer interval is reflected. When a sufficient voltage is applied to this periodic structure, the refractive index of the liquid crystal is the ordinary ray refractive index n. o It becomes. Therefore, there is almost no refractive index difference between the transparent solid material layer and the liquid crystal material layer, and light is transmitted without being reflected.
As a transparent solid material, ordinary ray refractive index n o And extraordinary ray refractive index n e When a material having an intermediate refractive index is used, incident light is transmitted without being reflected when no voltage is applied, and when a voltage is applied, a transparent solid material layer and a liquid crystal material layer are formed. Light having a specific wavelength corresponding to the layer interval of the periodic structure is reflected. In this case, the transparent solid material layer is a high refractive index layer, and the liquid crystal material layer is a low refractive index layer.
[0029]
The three laser light paths 129, 130, and 131 are switched at arbitrary time intervals by a signal from the light path control signal generator 128. Therefore, the exposure times of the three two-beam interference exposures can be arbitrarily changed in a time division manner. For example, during time T1, the polarization plane of the incident light does not rotate through the EO modulator 124A (in this case, the polarization prism is transmitted), and the polarization plane of the incident light rotates through 90 ° through the EO modulator 123A (this In this case, only the two-beam interference exposure of the laser beam path 129 is performed during the time T1. Next, during the time T2, the EO modulator 124A is controlled so that the polarization plane of the incident light is rotated by 90 °, the EO modulator 123A is controlled so that the polarization plane of the incident light is not rotated, and the EO modulator 125A is controlled. When the polarization plane is controlled to rotate 90 °, the laser beam path 130 is selected, and only the two-beam interference exposure of the laser beam path 130 is performed within that time. Furthermore, during the time T3, the EO modulator 124A has a polarization plane of incident light rotated by 90 °, the EO modulator 123A has a polarization plane of incident light not rotated, and the EO modulator 125A has a polarization plane of incident light. When controlled so as not to rotate, the laser beam path 131 is selected, and only the two-beam interference exposure of the laser beam path 131 is performed within that time.
[0030]
Note that it is desirable that the repetition frequency when performing time division interference exposure is 1 Hz or more. When time-division interference exposure is performed at a repetition frequency of 1 Hz or less, the periodic structures are not formed uniformly, and problems such as a decrease in reflected light intensity occur during display as a reflective color liquid crystal display device. Further, by controlling the exposure time ratio (duty) within one period, that is, the ratio of the exposure times T1, T2, and T3, the ratio of the occupied area of each periodic structure or the ratio between the transparent solid material layer and the liquid crystal material layer By adjusting the ratio between the transparent solid material and the liquid crystal material, it is possible to adjust the reflected light intensity from each periodic structure at the time of display as a reflective color liquid crystal display device and to achieve color balance. It is also possible to achieve color balance by adjusting the exposure intensity of the three types of two-beam interference exposure.
The EO modulator for switching the optical path of the laser light may be another modulator such as an AO (acousto-optic) modulator. The polarization prisms 123A and 124A of the polarization selectors 123 and 124 may be replaced with polarizing plates that transmit only light having a specific polarization plane. In this case, the light absorption plates 126 and 127 are not necessary. In addition, three laser optical paths can be formed by using only one laser light source and two optical path selectors, or three optical path selectors (such as an optical modulator and a polarizing plate) using three laser light sources. By using it, three laser light paths can be formed.
[0031]
As shown in FIG. 10, in the two-beam exposure used for manufacturing the light control layer of the reflective color liquid crystal display device of the present embodiment, a pair of transparent substrates 153 on which transparent electrodes (not shown) are formed, The laser beam 151 is incident on one transparent substrate 153 of the HPDLC precursor cell 155 sandwiching the HPDLC precursor between 154 from the direction inclined with respect to the normal direction of the surface, and the other transparent substrate 154 is incident on the other transparent substrate 154. The laser beam 152 is incident from a direction closer to the normal direction of the surface. In this case, since the laser light incident from either substrate is a plane wave, the layer interface between the transparent solid material layer 158A and the liquid crystal material layer 158B formed by the interference of the two light beams is flat, and the angle formed by the two light beams. Is formed so as to extend in a direction bisecting. Therefore, in the manufacturing method of the present embodiment in which the two light beams 151 and 152 are incident at different angles with respect to the normal direction of the substrate surface, the periodic structure composed of the transparent solid material layer 158A and the liquid crystal material layer 158B is formed. The layer interface is formed inclined with respect to the substrate surface. The second of the present invention Reference example The light control layer of the reflective color liquid crystal display device is formed as described above.
[0032]
Book Reference example The reflective color liquid crystal display device can be easily produced by forming a color filter on one of the transparent substrates after the light control layer is formed between the two transparent substrates provided with electrodes. At this time, the color filter can be directly formed on one of the substrates sandwiching the light control layer using a technique such as a dyeing method or a printing method. Another substrate on which a filter is formed may be attached. These color filters may be formed on the surface opposite to the light control layer of either one of the substrates sandwiching the light control layer, or between or between the electrodes on the light control layer side. You may form between optical layers.
Further, after the light control layer is formed between the two substrates, it is also possible to peel one substrate and attach a substrate having a color filter prepared separately. For example, if one of the pair of substrates of the cell in which the light control layer is formed is made of a transparent plastic or the like, the substrate has low adhesion to the transparent solid material layer forming the periodic structure. Such a substrate can be easily peeled off after forming the periodic structure without causing deformation of the transparent solid material layer. Therefore, one substrate is peeled while the periodic structure of the transparent solid material layer and the liquid crystal material layer is maintained, and the color filter is bonded by attaching a substrate having a color filter to the surface from which the substrate is peeled. It is possible to provide.
A light absorbing layer or a light absorbing plate is formed on the other substrate. In some cases, the light absorption layer or the light absorption plate may be omitted.
[0033]
[No. 2 Embodiment of
FIG. 11 shows the first of the present invention. 2 It is sectional drawing for demonstrating the two-beam exposure of the manufacturing method of this embodiment. In the manufacturing method of the present embodiment, a curved periodic structure including a transparent solid material layer and a liquid crystal material layer is formed from a mixture of a photosensitive transparent solid material precursor and a liquid crystal material.
As shown in FIG. 11, in the two-beam exposure used for manufacturing the light control layer of the reflective color liquid crystal display device of the present embodiment, a pair of transparent substrates 163 on which transparent electrodes (not shown) are formed, Laser light 161 is incident on one transparent substrate 163 of the HPDLC precursor cell 165 sandwiching the HPDLC precursor between 164 from a direction inclined with respect to the normal direction of the surface. A lenticular lens array 166 having a semi-cylindrical cross-sectional shape is attached to the surface of the other transparent substrate 164, and through this lenticular lens array 166, the surface of the transparent substrate 164 is positioned in the normal direction of the substrate relative to the laser beam 161. Laser light 162 is incident from a near direction. The laser light 162 incident from the lenticular lens array 166 is focused once inside the transparent substrate 164 and then emitted as a divergent wave into the HPDLC precursor. The laser beam 162 emitted as a divergent wave to the HPDLC precursor interferes with the laser beam 161 incident from the transparent substrate 163 to form a curved interference light fringe. A transparent solid material layer 168A is formed in a region where the light intensity of the interference light fringes is high, and a liquid crystal material layer 168B is formed in a region where the light intensity is low. The transparent solid material layer 168A and the liquid crystal material layer 168B form a curved periodic structure including a high refractive index layer and a low refractive index layer. In this case, since the two laser beams 161 and 162 are incident from different angles with respect to the normal direction of the substrate, the interference light fringes are inclined with respect to the substrate surface. Therefore, the transparent solid material layer 168A and The curved layer interface composed of the liquid crystal material layer 168B is also inclined with respect to the substrate surface.
Note that the lenticular lens array may be attached not only to one substrate but also to both substrates. Further, as the lens array, not only a lenticular lens array but also a microlens array in which a large number of fine convex lenses are two-dimensionally formed can be used.
For example, an optical system and a method for forming a color filter other than those described above in the manufacturing method of the reflective color liquid crystal display device of the present embodiment 1 This is the same as the manufacturing method of the embodiment.
[0034]
[Example 1]
FIG. 12 is a cross-sectional view of the interference exposure cell in Example 1 of the present invention.
First, two transparent glass substrates provided with ITO transparent electrodes were bonded together via a spacer to produce an empty cell having a cell thickness of 8 μm. BL36 (manufactured by Merck) as a nematic liquid crystal material: 30% by weight, Laxtrac LCR208 (manufactured by Toa Gosei) as a transparent solid material precursor is 30% by weight, and a mixture of 70% by weight of M1200 (manufactured by Toa Gosei): 69.98% by weight, BTTB: 0.01% by weight as a photopolymerization initiator, and 488 nm photosensitizing dye: 0.005% by weight, 532 nm photosensitizing dye: 0.005% by weight The resulting mixture was formulated as an HPDLC composition precursor. The nematic liquid crystal material BL36 has an ordinary ray refractive index of 1.527 and an extraordinary ray refractive index of 1.794. Moreover, the refractive indexes of LUX TRACK LCR208 and M1200 used as the transparent solid material precursor are 1.50 and 1.49 to 1.50, respectively. The HPDLC precursor cell was produced by injecting the HPDLC composition precursor into the previously produced empty cell.
[0035]
Next, as shown in FIG. 1 In the optical system of the embodiment, a laser having a wavelength of 488 nm was used as the laser light source 121 and a laser having a wavelength of 532 nm was used as the laser light source 122, respectively. Here, one of the two optical paths by the 488 nm laser beam is used for forming a periodic structure that reflects blue light, and the other laser optical path 131 is used for forming a periodic structure that reflects green light. Further, the laser beam path 129 of the 532 nm laser beam was used to form a periodic structure that reflects red light. At this time, in order to form a periodic structure that reflects light having a wavelength in the red region, it is necessary to cause 532 nm laser light to be incident on the HPDLC composition precursor at an incident angle of 40 to 45 ° with respect to the substrate surface. there were. However, Snell's law must be satisfied when laser light is incident on the glass substrate and the HPDLC composition precursor from the air. However, the refractive index of the glass substrate and the HPDLC composition precursor used in this example is about 1.50 to 1.52, and the HPDLC composition precursor has a refractive index of 40 to 45 ° while satisfying Snell's law. There was no condition for making laser light incident on the glass substrate from the air so as to make it incident at an incident angle, or even if it existed, the laser light had to be incident almost parallel to the substrate surface. In this state, it was impossible to satisfactorily form the transparent solid material layer.
[0036]
Therefore, as shown in FIG. 12, the transparent substrates 173 and 174 of the HPDLC precursor cell 175 in which the HPDLC composition precursor 171 is sandwiched between the transparent substrates 173 and 174 on which a pair of electrodes (not shown) are formed. The right-angle prisms 178A and 178B were bonded to the surface on the side in contact with air, and laser light was incident on the HPDLC precursor cell 175 via the right-angle prisms 178A and 178B. The refractive indexes of the right-angle prisms 178A and 178B are substantially the same as those of the glass substrates 173 and 174 and the HPDLC composition precursor 171. By adopting such a configuration, it was possible to easily produce a periodic structure capable of reflecting red light having a long wavelength.
[0037]
The HPDLC precursor cell in which the right-angle prisms were bonded to both sides of the substrate in this way was placed in the above-described interference exposure optical system, and time-division interference exposure was performed at room temperature for 60 seconds to produce an HPDLC element that reflects white.
At this time, by controlling the wavelength of the light source of the two-beam interference exposure, the crossing angle of the two lights used for the two-beam interference exposure and the incident angle to the cell, the selective reflection wavelength of the produced reflective color liquid crystal display device, It is possible to adjust the incident direction of incident white light and the reflection direction of reflected light. In the present embodiment, the incident direction of incident white light is inclined by 30 ° with respect to the normal direction of the substrate surface, and the reflection direction of reflected light is the normal direction of the substrate surface as follows. Set.
That is, the crossing angle of the two laser beams reflected by the mirror pair 133B in one of the two optical paths by the 488 nm laser beam is 180 °, and the right angle prism attached to the HPDLC precursor cell 175 is obtained. Both of the incident angles were 57.4 °, and a periodic structure reflecting blue light was formed. The crossing angle of the two laser beams reflected by the mirror pair 133C in the other laser beam path 131 is 153.2 °, and the incident angle to the right-angle prism attached to the HPDLC precursor cell 175 is 47.5 ° and 15 °. A periodic structure reflecting green light was formed at .7 °. The crossing angle of the two laser beams reflected by the mirror pair 133A in the laser beam path 129 by the 532 nm laser beam is 121 °, and the incident angles to the right-angled prism attached to the HPDLC precursor cell 175 are 0 ° and 31 °. A periodic structure reflecting red light was formed.
[0038]
Further, the optical path control signal generator 128 performed time-division exposure while synchronizing the EO modulators 123A, 124A, and 125A. The period of time-division exposure was 10 Hz, and the duty ratio of exposure by the laser light paths 130, 131, and 129 was 3: 3: 4.
Finally, a substrate having a color filter on the incident light side of the HPDLC element and a substrate having a light absorption layer on the opposite side were bonded to complete the reflective color liquid crystal display device of this example.
[0039]
The reflection type color liquid crystal display device thus manufactured was irradiated with white light from a direction inclined by 30 ° with respect to the normal direction of the substrate, and the angle dependency of the luminance of the reflected light was measured. Both green and blue reflected light were concentrated and emitted in the normal direction of the substrate surface. Moreover, the peak of the wavelength of blue, green, and red light of the reflected light measured was 483 nm, 536 nm, and 616 nm, respectively.
When the reflection / transmission state was measured by applying a voltage to the reflective color liquid crystal display device, the reflection state was shown when no voltage was applied, and the transmission state was shown when a sufficient voltage was applied.
Due to such optical characteristics and reflection / transmission voltage dependency, this embodiment Made by The reflective color liquid crystal display device is the second Reference example It is clear that this is a reflective color liquid crystal display device.
[0040]
[Example 2]
FIG. 13 is a cross-sectional view of an interference exposure cell according to Embodiment 2 of the present invention.
First, an HPDLC precursor cell was produced under the same conditions as in Example 1. Next, as shown in FIG. 13, one substrate 188B of an HPDLC precursor cell 185 in which an HPDLC composition precursor 181 is sandwiched between transparent substrates 183 and 184 on which a pair of electrodes (not shown) is formed. Then, a lenticular lens array 186 in which semi-cylindrical lenses are arranged in an array with a groove pitch of 5.6 / mm was bonded. Next, right-angle prisms 188B and 188A were bonded to the lenticular lens array 186 and the other substrate 188A of the HPDLC precursor cell 185, respectively. The refractive indexes of the right-angle prisms 188A and 188B are substantially the same as the refractive indexes of the glass substrates 183 and 184 and the HPDLC composition precursor 181.
[0041]
The HPDLC precursor cell 185 bonded with the lenticular lens array 186 and the prisms 188A and 188B is placed in the time-division interference exposure optical system of Example 1 and subjected to time-division interference exposure at room temperature for 60 seconds to reflect the white color. An HPDLC element was prepared. Finally, after removing the lenticular lens array and the right-angle prism, the color filter substrate and the light absorption substrate were bonded together in the same manner as in Example 1 to complete the reflective color liquid crystal display device of this example.
[0042]
The reflection-type color liquid crystal display device thus manufactured was irradiated with white light from a direction inclined by 30 ° with respect to the normal direction of the substrate, and the angle dependence of the luminance of the reflected light was measured. It was observed that a very large viewing angle was obtained for both green and red light compared to the reflective color liquid crystal display device of Example 1. In addition, the luminance was almost constant within the viewing angle. Furthermore, it was observed that the viewing angle depends on the radius of curvature of the lenticular lens array. The measured peak wavelengths of blue, green, and red light of the reflected light were the same as those in Example 1.
When the reflection / transmission state was measured by applying a voltage to the reflective color liquid crystal display device, the reflection state was shown when no voltage was applied, and the transmission state was shown when a sufficient voltage was applied.
[0043]
Example 3
One transparent substrate having an ITO electrode and one Arton film (transparent plastic film made by JSR) were bonded together via a spacer to produce an empty cell having a cell thickness of 5 μm. Further, under the same conditions as in Example 1, this empty cell was filled with an HPDLC bioprecursor to produce an HPDLC precursor cell, and then an time division interference exposure was performed to produce an HPDLC element that reflects white light. . The Arton film was peeled off from the produced element, and then a color filter substrate having an ITO electrode was bonded to the surface from which the Arton film was peeled off. Further, in the same manner as in Example 1, a light absorbing substrate was bonded to the other substrate to complete a reflective color liquid crystal display device of this example.
The reflection-type color liquid crystal display device thus obtained had the same optical characteristics and reflection / transmission voltage dependency as those in Example 1.
[0044]
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the reflective color liquid crystal display device of the present invention has been described. Manufacturing method And its manufacture apparatus Is not limited to the above-described embodiment, but a reflective color liquid crystal display device in which various changes are made without changing the gist of the present invention. Manufacturing method And its manufacture apparatus Are also included within the scope of the present invention. For example, the transparent solid precursor is not limited to a mixture of LUXTRAC LCR208 and M1200, and any transparent material that is curable with respect to laser light used for two-beam interference exposure can be used. Further, the liquid crystal material is not limited to nematic liquid crystal, and is not limited to BL36, and any liquid crystal having a difference between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index of about 0.05 or more can be used. Can be used. Further, a photopolymerization retarder may be added to the HPDLC composition precursor. Two or more kinds of photopolymerization initiators and / or photopolymerization retarders may be added. The light absorption layer may be omitted or may be used as an electrode with conductivity added. The wavelength of the laser beam used for the two-beam interference exposure is not limited to 488 nm and 532 nm, and any laser beam having a wavelength in the ultraviolet to infrared region can be used. The right-angle prism for guiding laser light into the HPDLC precursor cell is not limited to a right-angle prism, and may be a prism having an acute angle or an obtuse angle. Further, it may be formed only on one side, not on both sides of the substrate. Further, an antireflection layer may be formed on the substrate surface of the cell during the two-beam interference exposure. When the laser light is guided into the cell through the prism or lenticular lens, a refractive index matching material such as oil or water may be applied between the prism or lenticular lens and the transparent substrate.
[0045]
【Effect of the invention】
As described above, in the method for manufacturing a reflective color liquid crystal display device according to the present invention, a light control layer that reflects white light in order to perform three types of two-beam interference exposure on the HPDLC precursor cell in a time-sharing manner. Can be produced by a single interference exposure. Therefore, it is not necessary to perform interference exposure through a mask, and the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the present invention. Produced by Sectional drawing of the basic structure of a reflection type color liquid crystal display device.
FIG. 2 shows the first of the present invention Reference example Sectional drawing of a reflective type color liquid crystal display device.
FIG. 3 shows the first of the present invention. Reference example Sectional drawing of a light control layer.
FIG. 4 shows the second of the present invention. Reference example Sectional drawing of a reflective type color liquid crystal display device.
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. Reference example Sectional drawing of a reflective type color liquid crystal display device.
6 is a cross-sectional view of a part of a light control layer of the reflective color liquid crystal display device of FIG.
7 is a diagram of incident / reflected rays on the light control layer in FIG.
FIG. 8 shows the fourth aspect of the present invention. Reference example Sectional drawing of a reflective type color liquid crystal display device.
FIG. 9 shows the first of the present invention. 1 The layout of the optical system of the embodiment.
FIG. 10 shows the first of the present invention. 1 Sectional drawing for demonstrating the two-beam exposure of embodiment of this.
FIG. 11 shows the first of the present invention. 2 Sectional drawing for demonstrating the two-beam exposure of embodiment of this.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an interference exposure cell in Embodiment 1 of the invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view of an interference exposure cell according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 11, 21, 31, 41, 111 Light control layer
2, 12, 32, 42, 112, 2A, 2B, 2C, 12A, 12B, 12C, 32A, 32B, 32C, 42A, 42B, 42C, 52A, 52B, 52C, 112A, 112B, 112C Color filter
3,4 substrates
13, 14, 33, 34, 43, 44, 113, 114, 153, 154, 163, 164, 173, 174, 183, 184 Transparent substrate
5, 6 electrodes
15, 16, 35, 36, 45, 46, 115, 116 Transparent electrode
7, 17, 37, 47, 117 Light absorption layer
18, 19, 20, 28, 29, 48, 49, 50, 118, 119, 120 Periodic structure
18A, 19A, 20A, 28A, 29A, 38A, 39A, 40A, 48A, 49A, 50A, 118A, 119A, 120A High refractive index layer
18B, 19B, 20B, 28B, 29B, 38B, 39B, 40B, 48B, 49B, 50B, 118B, 119B, 120B Low refractive index layer
101 layer interface
102 vertices
103, 106 Tangent plane
104, 107 normal
105 Any point
108 Small parts
121, 122 Laser light source
123, 124, 125 Optical path selector
123A, 124A, 125A EO modulator
123B, 124B, 125B Polarizing prism
126, 127 light absorption plate
128 Optical path control signal generator
129, 130, 131 Laser path
132A, 132B, 132C Beam splitter
133A, 133B, 133C Mirror pair
134, 155, 165, 175, 185 HPDLC precursor cell
140, 166, 186 Lenticular lens array
151, 152, 161, 162 Laser light
158A, 168A Transparent solid material layer
158B, 168B Liquid crystal material layer
171, 181 HPDLC composition precursor
178A, 178B, 188A, 188B Right angle prism

Claims (15)

透明電極を備えた一対の透明基板がスペーサを介して貼り合わされてなるセルに少なくとも透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液を注入する工程と、前記混合液を注入した前記セルに同一波長の二つの光を異なる方向から照射してその干渉によって周期性のある前記透明性固体材料前駆体の光硬化層を形成する二光束干渉露光を、形成される光硬化層の周期性が異なる2または3種類について時分割で行う工程とを有することを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造方法。A step of injecting a mixed liquid containing at least a transparent solid material precursor and a liquid crystal material into a cell in which a pair of transparent substrates provided with transparent electrodes are bonded via a spacer; and the cell into which the mixed liquid is injected Two-beam interference exposure, in which two light beams having the same wavelength are irradiated from different directions to form a photocuring layer of the transparent solid material precursor having a periodicity by interference thereof, the periodicity of the formed photocuring layer is method of manufacturing a reflective type color liquid crystal display device characterized by having a step of performing time division for different 2 or 3 kinds. 前記混合液に重合開始剤が添加されていることを特徴とする請求項に記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。Method of manufacturing a reflective type color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the photopolymerization initiator to the mixed solution is added. 前記二光束干渉露光を時分割で行う工程を、前記一対の透明電極を備えた透明基板の少なくとも一方に、直角プリズムを配設して行うことを特徴とする請求項またはに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。Reflecting described a step of performing a time division the two-beam interference exposure, at least one transparent substrate provided with said pair of transparent electrodes, to claim 1 or 2, characterized in that by arranging the rectangular prism Type liquid crystal display device manufacturing method. 前記二光束干渉露光の時分割の繰り返し周波数が1Hz以上であることを特徴とする請求項からのいずれかに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。Method of manufacturing a reflective type color liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the repetition frequency of time division of two-beam interference exposure is not less than 1 Hz. 前記時分割された二光束干渉露光によって、透明性固体材料層もしくは透明性固体材料の混在比率の高い透明性固体材料と液晶材料との混在層と、液晶材料層もしくは液晶材料の混在比率の高い透明性固体材料と液晶材料との混在層と、が積層された、積層周期間隔の異なる複数の周期構造が形成されることを特徴とする請求項からのいずれかに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。Due to the time-divided two-beam interference exposure, the mixture ratio of the transparent solid material and the liquid crystal material is high, and the mixture ratio of the liquid crystal material layer or the liquid crystal material is high. The reflective color according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of periodic structures having different lamination period intervals are formed by laminating a mixed layer of a transparent solid material and a liquid crystal material. A method for manufacturing a liquid crystal display device. 前記透明性固体材料と前記液晶材料との混在比率を制御する手段あるいは前記複数の周期構造のそれぞれの占有領域の相対的な比率を制御する手段を有することを特徴とする請求項に記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。According to claim 5, characterized in that it comprises means for controlling the relative proportions of each of the occupied area of the means or the plurality of periodic structures for controlling the mixing ratio of the said transparent solid material crystal material A method for manufacturing a reflective color liquid crystal display device. 前記時分割された二光束干渉露光における1周期内におけるそれぞれの二光束干渉露光の露光時間比(デューティー)が可変であることを特徴とする請求項に記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。7. The reflective color liquid crystal display device according to claim 6 , wherein an exposure time ratio (duty) of each two-beam interference exposure within one cycle in the time-division two-beam interference exposure is variable. Method. 前記二光束干渉露光を、前記一対の透明基板の少なくとも一方に、マイクロレンズアレイまたはレンチキュラーレンズアレイを配設して行うことを特徴とする請求項からのいずれかに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。The two-beam interference exposure, at least one of said pair of transparent substrates, a reflective type color liquid crystal according to any one of claims 1 to 7 which is characterized in that by arranging a microlens array or a lenticular lens array Manufacturing method of display device. 前記二光束干渉露光を行った後に、前記一対の基板の一方にカラーフィルタを形成する工程を行うことを特徴とする請求項からのいずれかに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。After performing the two-beam interference exposure method of the reflection-type color liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a step of forming a color filter on one of the pair of substrates . 前記二光束干渉露光を行った後に、前記一対の基板の一方を剥離する工程と、前記基板を剥離された面にカラーフィルタを有する基板を貼り付ける工程と、を行うことを特徴とする請求項からのいずれかに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。The step of peeling one of the pair of substrates and performing the step of attaching a substrate having a color filter to the surface from which the substrates have been peeled off is performed after the two-beam interference exposure. A method for producing a reflective color liquid crystal display device according to any one of 1 to 8 . 感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を二光束干渉露光して前記セル内に積層周期間隔の異なる複数の周期構造を形成するための装置であって、少なくとも一つのレーザ光源と、前記レーザ光源が出射する光の進行方向を切り替える少なくとも一つの光路切り替え手段と、前記光路切り替え手段から出射された光を二つに分割する複数のビームスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタから出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射する複数のミラー対と、前記複数のビームスプリッタの内同時に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとなるように、前記光路切り替え手段を制御する光路制御信号発生器と、を備えることを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造装置。 Two-beam interference exposure is performed on the mixed solution in the cell into which the mixed solution containing the photosensitive transparent solid material precursor and the liquid crystal material is injected to form a plurality of periodic structures having different stacking cycle intervals in the cell. And at least one laser light source, at least one light path switching means for switching a traveling direction of light emitted from the laser light source, and a plurality of light beams divided from the light path switching means. There are one beam splitter, a plurality of mirror pairs that reflect light emitted from each of the beam splitters toward two surfaces of the cell, and a beam splitter into which light is incident simultaneously among the plurality of beam splitters. An optical path control signal generator for controlling the optical path switching means so that only one is provided. Location. 感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を二光束干渉露光して前記セル内に積層周期間隔の異なる複数の周期構造を形成するための装置であって、少なくとも二つのレーザ光源と、前記レーザ光源が出射する光の光路上にあってその光の透過/非透過を制御する光スイッチと、前記光スイッチから出射された光を二つに分割する複数のビームスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタから出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射する複数のミラー対と、前記複数のビームスプリッタの内同時に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとなるように、前記光スイッチを制御する光路制御信号発生器と、を備えることを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造装置。 Two-beam interference exposure is performed on the mixed solution in the cell into which the mixed solution containing the photosensitive transparent solid material precursor and the liquid crystal material is injected to form a plurality of periodic structures having different stacking cycle intervals in the cell. An apparatus for controlling at least two laser light sources, an optical switch on the optical path of the light emitted from the laser light source and controlling transmission / non-transmission of the light, and light emitted from the optical switch. A plurality of beam splitters that divide into two, a plurality of mirror pairs that reflect the light emitted from each of the beam splitters toward two surfaces of the cell, and light incident simultaneously among the plurality of beam splitters And an optical path control signal generator for controlling the optical switch so that only one beam splitter is provided. 感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を二光束干渉露光して前記セル内に積層周期間隔の異なる複数の周期構造を形成するための装置であって、第1、第2のレーザ光源と、各前記レーザ光源が出射する光の光路上にあってその光の透過/非透過を制御する第1、第2の光スイッチと、前記第1の光スイッチから出射された光の進行方向を切り替える光路切り替え手段と、前記光路切り替え手段から出射される二つの光および前記第2の光スイッチから出射される光をそれぞれ二つに分割する3個のビームスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタから出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射する3対のミラー対と、前記3個のビームスプリッタの内同時に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとなるように、前記光スイッチおよび前記光路切り替え手段を制御する光路制御信号発生器と、を備えることを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造装置。 Two-beam interference exposure is performed on the mixed solution in the cell into which the mixed solution containing the photosensitive transparent solid material precursor and the liquid crystal material is injected to form a plurality of periodic structures having different stacking cycle intervals in the cell. A first and second laser light source, and first and second optical switches that are on an optical path of light emitted from each of the laser light sources and that control transmission / non-transmission of the light, , An optical path switching means for switching the traveling direction of the light emitted from the first optical switch, two lights emitted from the optical path switching means, and two lights emitted from the second optical switch, respectively. Three beamsplitters to be split, three pairs of mirrors that reflect the light emitted from each of the beam splitters toward the two surfaces of the cell, and light incident simultaneously among the three beam splitters Be done As over beam splitter is only one, the reflection type apparatus for manufacturing a color liquid crystal display device characterized by comprising: a light path control signal generator for controlling said optical switch and the optical path switching means. 前記光路切り替え手段が、入射光の偏光面を回転させる光変調器と、入射光の偏光状態に応じて出射される光の方向を切り替える偏光子とを備えていることを特徴とする請求項1または13記載の反射型カラー液晶表示装置の製造装置。2. The optical path switching unit includes an optical modulator that rotates a polarization plane of incident light, and a polarizer that switches a direction of light emitted according to a polarization state of incident light. 14. A manufacturing apparatus for a reflective color liquid crystal display device according to 1 or 13 . 前記光スイッチが、入射光の偏光面を回転させる光変調器と、特定の偏光面を有する光を選択的に透過させる偏光板とを備えていることを特徴とする請求項1または13記載の反射型カラー液晶表示装置の製造装置。Said optical switch, an optical modulator for rotating the plane of polarization of the incident light, particular claim 1 2 or 13, wherein the light having a polarization plane and a polarizing plate for selectively transmitting Manufacturing apparatus of reflective type color liquid crystal display device.
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