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JP2010286573A - Electro-optic element - Google Patents

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JP2010286573A
JP2010286573A JP2009138850A JP2009138850A JP2010286573A JP 2010286573 A JP2010286573 A JP 2010286573A JP 2009138850 A JP2009138850 A JP 2009138850A JP 2009138850 A JP2009138850 A JP 2009138850A JP 2010286573 A JP2010286573 A JP 2010286573A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
substrate
electro
crystal layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009138850A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Toko
康夫 都甲
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】正面から入射する光の透過性を損なうことなく、斜めから入射する光を散乱させ又は透過させる切り替えが可能な電気光学素子を提供する。
【解決手段】電気光学素子1は、一面側に第1電極12を有する第1基板11と、一面側に第2電極14を有する第2基板13と、第1基板の一面と第2基板の一面との間に設けられた液晶層15と、を備える。液晶層は、液晶分子の向きが電界に応じて変化しやすい複数の第1領域17と、液晶分子の向きの電界に応じた変化が生じにくい複数の第2領域16とを有しており、複数の第1領域と複数の第2領域との境界18が第1基板の一面と平行な第1方向に沿って一定の間隔pで交互に設けられる。そして、液晶層の厚みdは間隔pよりも大きく設定する。
【選択図】図1
An electro-optical element capable of switching to scatter or transmit light incident obliquely without impairing the transmittance of light incident from the front.
An electro-optical element includes a first substrate having a first electrode on one side, a second substrate having a second electrode on one side, a surface of the first substrate, and a second substrate. And a liquid crystal layer 15 provided between the two surfaces. The liquid crystal layer includes a plurality of first regions 17 in which the orientation of the liquid crystal molecules is likely to change according to the electric field, and a plurality of second regions 16 in which the orientation of the liquid crystal molecules is unlikely to change according to the electric field The boundaries 18 between the plurality of first regions and the plurality of second regions are alternately provided at a constant interval p along a first direction parallel to one surface of the first substrate. The thickness d of the liquid crystal layer is set larger than the interval p.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、透過光の状態を制御する機能を備えた電気光学素子に関する。   The present invention relates to an electro-optical element having a function of controlling the state of transmitted light.

透過光の状態を制御し得る機能を備えた電気光学素子の従来例として、特開2007−79459号公報(特許文献1)に開示された液晶光学素子が知られている。この液晶光学素子は、一対の基板間に挟持された液晶層内にグレーティング部と非グレーティング部とが形成された構成を備えており、液晶層に電圧を印加することによってグレーティング部と非グレーティング部との屈折率差により液晶層内を通る光に散乱を生じさせ、それにより液晶層から外部へ放射される光を制御するものである。   A liquid crystal optical element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-79459 (Patent Document 1) is known as a conventional example of an electro-optical element having a function capable of controlling the state of transmitted light. This liquid crystal optical element has a configuration in which a grating part and a non-grating part are formed in a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates, and the grating part and the non-grating part are applied by applying a voltage to the liquid crystal layer. Is caused to scatter in the light passing through the liquid crystal layer due to the difference in refractive index, and thereby the light emitted from the liquid crystal layer to the outside is controlled.

ところで、風景や画像等を観察する場合において、正面から見た状態には何らの影響を与えることなく、斜めから見た状態を制御したい場合がある。例えば、グレアを防止(防眩)したい場合や、斜め方向からの画像の覗き込みを防止したい場合などである。上記した特許文献1に開示された液晶光学素子は正面から入射した光も散乱させるものであるため、このような要望に対して最適なものではない。   By the way, when observing a landscape, an image, or the like, there is a case where it is desired to control the state viewed from an oblique direction without affecting the state viewed from the front. For example, there is a case where glare is desired to be prevented (antiglare) or a case where it is desired to prevent an image from being viewed from an oblique direction. Since the liquid crystal optical element disclosed in Patent Document 1 described above also scatters light incident from the front, it is not optimal for such a demand.

特開2007−79459号公報JP 2007-79459 A

本発明に係る具体的態様は、正面から入射する光の透過性を損なうことなく、斜めから入射する光を散乱させ又は透過させる切り替えが可能な電気光学素子を提供することを目的の1つとする。   A specific aspect of the present invention is to provide an electro-optical element capable of switching to scatter or transmit light incident from an oblique direction without impairing the transmittance of light incident from the front. .

本発明に係る一態様の電気光学素子は、一面側に第1電極を有する第1基板と、一面側に第2電極を有する第2基板と、上記第1基板の一面と上記第2基板の一面との間に設けられた液晶層と、を備える。上記液晶層は、液晶分子の向きが電界に応じて変化しやすい複数の第1領域と、上記液晶分子の向きの電界に応じた変化が生じにくい複数の第2領域とを有しており、上記複数の第1領域と上記複数の第2領域との境界が上記第1基板の一面と平行な第1方向に沿って一定の間隔pで交互に設けられる。そして、上記液晶層の厚みdが上記間隔pよりも大きく設定されている。   An electro-optic element according to one aspect of the present invention includes a first substrate having a first electrode on one surface side, a second substrate having a second electrode on one surface side, one surface of the first substrate, and the second substrate. A liquid crystal layer provided between the first surface and the second surface. The liquid crystal layer has a plurality of first regions in which the orientation of liquid crystal molecules is likely to change in response to an electric field, and a plurality of second regions in which the orientation of the liquid crystal molecules is unlikely to change in response to an electric field. Boundaries between the plurality of first regions and the plurality of second regions are alternately provided at a constant interval p along a first direction parallel to one surface of the first substrate. The thickness d of the liquid crystal layer is set larger than the interval p.

上記の電気光学素子では、第1電極と第2電極を介して液晶層に電圧をかけた際に、第1領域では液晶分子の向き(ダイレクタ)の変化が相対的に大きく、第2領域ではダイレクタの変化が相対的に小さいため、両者の境界における屈折率を電圧のオン・オフによって変化させることができる。第1領域と第2領域との境界を一定の間隔pで設け、かつこの境界の間隔pよりも液晶層の厚みdが大きくなるようにすることで、基板面に対して斜めに入射する光が第1領域と第2領域との境界を通過した際に、当該境界における屈折率差によって斜め入射光を散乱させる効果を高めることができる。他方で、電圧のオン・オフに関わらず、基板面に直交し、またはそれに近い角度で入射する光については散乱を生じさせずに通過させることができる。従って、上記の電気光学素子によれば、正面から入射する光の透過性を損なうことなく、斜めから入射する光を散乱させ又は透過させる切り替えが可能となる。   In the above electro-optical element, when a voltage is applied to the liquid crystal layer through the first electrode and the second electrode, the change in the direction of the liquid crystal molecules (director) is relatively large in the first region, and in the second region, Since the change of the director is relatively small, the refractive index at the boundary between the two can be changed by turning on and off the voltage. By providing the boundary between the first region and the second region at a constant interval p, and by making the thickness d of the liquid crystal layer larger than the boundary interval p, light incident obliquely to the substrate surface When passing through the boundary between the first region and the second region, the effect of scattering obliquely incident light due to the difference in refractive index at the boundary can be enhanced. On the other hand, regardless of whether the voltage is on or off, light incident at an angle perpendicular to or close to the substrate surface can be passed without causing scattering. Therefore, according to the above electro-optical element, it is possible to switch the light incident from an angle to be scattered or transmitted without impairing the transmittance of the light incident from the front.

また、上記の電気光学素子では、液晶層に印加する電圧を増減することにより、第1領域と第2領域との境界における屈折率差を連続的に変化させることができる。それにより、斜め入射光に対する散乱度合いを電圧制御することが可能となる。さらに、液晶を利用した素子であるが偏光板を用いないので光の利用効率がよく、よって透過率が比較的に高いという利点もある。   In the above electro-optic element, the refractive index difference at the boundary between the first region and the second region can be continuously changed by increasing or decreasing the voltage applied to the liquid crystal layer. This makes it possible to control the voltage of the degree of scattering with respect to obliquely incident light. Furthermore, although it is an element using liquid crystal, since there is no polarizing plate, there is an advantage that the light utilization efficiency is high and the transmittance is relatively high.

このような本発明に係る電気光学素子は、例えば眩しさ防止のサンシェード、サンバイザー、車載用サンバイザー、ゴーグルなどの用途や、携帯電話等の携帯型機器の表示部における覗き込み防止の用途などに好適である。また、透過型・反射型兼用の表示装置に適用することも好適である。本発明に係る電気光学素子を透過型・反射型兼用の表示装置の前面に配置しておくことで、透過型表示の際には電気光学素子の液晶層への電圧をオフにし、反射型表示の際には電圧をオンにすることにより、いずれの表示状態においても良好な表示を得ることができる。   Such an electro-optical element according to the present invention is used for, for example, a sunshade for preventing glare, a sun visor, a vehicle-mounted sun visor, goggles, and the like, or for peeping prevention in a display unit of a portable device such as a mobile phone. It is suitable for. It is also preferable to apply to a transmissive / reflective display device. By disposing the electro-optic element according to the present invention in front of a transmissive / reflective display device, the voltage to the liquid crystal layer of the electro-optic element is turned off at the time of transmissive display. In this case, a good display can be obtained in any display state by turning on the voltage.

上述した電気光学素子において、上記第1電極又は上記第2電極の少なくとも一方は、上記第1方向と交差する第2方向に延在するストライプ状の複数の電極片を有していることも好ましい。なお、上記第1電極又は上記第2電極のいずれもが上記第1方向と交差する第2方向に延在するストライプ状の複数の電極片を有していてもよい。またこれらの場合において、上記複数の電極片の各々が上記複数の第1領域のいずれかと対応づけて配置されていることが好ましい。   In the above-described electro-optical element, it is also preferable that at least one of the first electrode or the second electrode has a plurality of striped electrode pieces extending in a second direction intersecting the first direction. . Note that either the first electrode or the second electrode may have a plurality of stripe-shaped electrode pieces extending in a second direction intersecting the first direction. In these cases, it is preferable that each of the plurality of electrode pieces is disposed in association with one of the plurality of first regions.

これにより、各第1領域に対してのみ選択的に電圧を印加することが可能となり、電気光学素子に対して斜めに入射した光をより効率よく散乱させることが可能となる。   As a result, a voltage can be selectively applied only to each first region, and light incident obliquely on the electro-optic element can be scattered more efficiently.

また、上記複数の電極片の各々は、上記第1方向における幅が上記間隔pよりも小さく、上記第1方向における両端が上記複数の第1領域のいずれかより内側に配置されていることがより好ましい。すなわち、平面視において各電極片が1つの第1部位に内包されることがより好ましい。   Each of the plurality of electrode pieces has a width in the first direction smaller than the interval p, and both ends in the first direction are disposed inside any one of the plurality of first regions. More preferred. That is, it is more preferable that each electrode piece is included in one first portion in plan view.

これにより、各電極片から発生する電気力線を各第1領域に優先的に集めることが可能となり、斜め入射光を散乱させる効果を更に高めることが可能となる。   Thereby, it is possible to preferentially collect the electric lines of force generated from each electrode piece in each first region, and it is possible to further enhance the effect of scattering obliquely incident light.

第1の実施形態の電気光学素子の構成を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electro-optic element according to a first embodiment. 液晶層に各硬化部および各非硬化部を形成する方法の一例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the method of forming each hardening part and each non-hardening part in a liquid crystal layer. 第1の実施形態に係る電気光学素子の透過率の視角特性の一例について示す図である。It is a figure shown about an example of the viewing angle characteristic of the transmittance | permeability of the electro-optical element which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態の電気光学素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the electro-optical element of 2nd Embodiment. 各電極片と硬化部との配置状態を説明するための模式的な部分平面図である。It is a typical fragmentary top view for demonstrating the arrangement state of each electrode piece and a hardening part. 第2の実施形態に係る電気光学素子の透過率の視角特性の一例について示す図である。It is a figure shown about an example of the viewing angle characteristic of the transmittance | permeability of the electro-optical element which concerns on 2nd Embodiment. 電気光学素子の変形例の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the modification of an electro-optical element.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の電気光学素子の構成を模式的に示す断面図である。図1に示す本実施形態の電気光学素子1は、一面側に第1電極12を有する第1基板11と、一面側に第2電極14を有する第2基板13と、第1基板11の一面と第2基板13の一面との間に設けられた液晶層15と、を備える。また、第1電極12と第2電極14には、これらに任意の電圧を印加するための電圧印加手段20が接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electro-optic element of the first embodiment. 1 includes a first substrate 11 having a first electrode 12 on one surface side, a second substrate 13 having a second electrode 14 on one surface side, and one surface of the first substrate 11. And a liquid crystal layer 15 provided between one surface of the second substrate 13. The first electrode 12 and the second electrode 14 are connected to a voltage applying means 20 for applying an arbitrary voltage thereto.

第1基板11、第2基板13は、それぞれガラス基板、プラスチック基板などの透明基板である。第1電極12、第2電極14は、インジウム錫酸化物膜(ITO膜)などの透明導電膜を蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の成膜方法によって成膜し、これを適宜パターニングすることによって形成されている。本実施形態では、第1電極12は、第1基板11の一面のほぼ全体にわたって形成され、第2電極14は、第2基板13の一面のほぼ全体にわたって形成されている。そして、第1電極12と第2電極14とは液晶層15を挟んで対向配置されている。   The first substrate 11 and the second substrate 13 are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate, respectively. For the first electrode 12 and the second electrode 14, a transparent conductive film such as an indium tin oxide film (ITO film) is formed by a film forming method such as an evaporation method, an ion plating method, or a sputtering method, and this is appropriately patterned. It is formed by doing. In the present embodiment, the first electrode 12 is formed over substantially the entire surface of the first substrate 11, and the second electrode 14 is formed over the entire surface of the second substrate 13. The first electrode 12 and the second electrode 14 are disposed to face each other with the liquid crystal layer 15 interposed therebetween.

液晶層15は、例えば誘電率異方性Δεが正(Δε>0)の液晶材料を用いて形成されている。従って、電圧印加手段20によって第1電極12と第2電極14の間に電位差が与えられると、液晶分子の長軸が電界方向に沿って配向する。また、液晶材料の屈折率異方性Δnは、例えば約0.3である。詳細には、常光に対する屈折率noが約1.51、異常光に対する屈折率neが約1.81である(Δn=ne−no≒0.3)。なお、ここでの数値は一例に過ぎないが、本実施形態の電気光学素子1の原理上、屈折率異方性Δnの値は大きいほどよい。図示のように、液晶層15は、液晶分子の向きの電界に応じた変化が生じにくい複数の硬化部(第2領域)16と、液晶分子の向きが電界に応じて変化しやすい複数の非硬化部(第1領域)17と、を有する。   The liquid crystal layer 15 is formed using, for example, a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy Δε (Δε> 0). Therefore, when a potential difference is applied between the first electrode 12 and the second electrode 14 by the voltage applying means 20, the major axis of the liquid crystal molecules is aligned along the electric field direction. The refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is, for example, about 0.3. Specifically, the refractive index no for ordinary light is about 1.51, and the refractive index ne for extraordinary light is about 1.81 (Δn = ne−no≈0.3). Although the numerical value here is only an example, the larger the value of the refractive index anisotropy Δn, the better the principle of the electro-optical element 1 of the present embodiment. As shown in the figure, the liquid crystal layer 15 includes a plurality of hardened portions (second regions) 16 that are unlikely to change according to the electric field of the liquid crystal molecules, and a plurality of non-volatile portions in which the directions of the liquid crystal molecules are likely to change according to the electric field. And a hardened portion (first region) 17.

複数の硬化部16と複数の非硬化部17とは、第1基板の一面と平行な第1方向(図示のX方向)に沿って交互に配列されている。各硬化部16と各非硬化部17との境界18は一定の間隔pで配置されている。各硬化部16は、予め液晶層15を構成する液晶材料に光硬化性モノマーを混入しておき、その後光照射によってこの光硬化性モノマーをポリマー化することによって形成されている。これにより、液晶分子の向きが電界印加によってもほとんど変化しない状態が得られる。また、各非硬化部17は、このようなポリマーがほとんど存在せず、液晶分子が電界に応じて自在に変化し得る部分である。なお、各硬化部16の形成方法の詳細についてはさらに後述する。   The plurality of hardened portions 16 and the plurality of non-hardened portions 17 are alternately arranged along a first direction (X direction in the drawing) parallel to one surface of the first substrate. A boundary 18 between each cured portion 16 and each non-cured portion 17 is arranged at a constant interval p. Each curing portion 16 is formed by previously mixing a photocurable monomer into the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 15 and then polymerizing the photocurable monomer by light irradiation. Thereby, a state in which the orientation of the liquid crystal molecules hardly changes even when an electric field is applied can be obtained. Moreover, each non-hardening part 17 is a part which such a polymer hardly exists and a liquid crystal molecule can change freely according to an electric field. In addition, the detail of the formation method of each hardening part 16 is further mentioned later.

ここで、本実施形態の電気光学素子1においては、液晶層15の厚みdが上述した硬化部16と非硬化部17との境界18の配置間隔(ピッチ)pよりも大きく設定される(d>p)。例えば、本実施形態では、硬化部16と非硬化部17の境界18の間隔pが20μmに設定されている。詳述すれば、本実施形態では、各硬化部16、各非硬化部17のX方向における幅がそれぞれ20μmに設定され、隣り合う硬化部16と非硬化部17とがほぼ隙間のない状態でストライプ状に配列されている。また、本実施形態では、液晶層15の厚みdは、上記した間隔p(20μm)の1.5倍である30μmに設定されている。なお、間隔p、厚みdの数値は一例であり、d>pの関係を満たす限りにおいてこれらの数値に限定されない。   Here, in the electro-optic element 1 of the present embodiment, the thickness d of the liquid crystal layer 15 is set to be larger than the arrangement interval (pitch) p of the boundary 18 between the cured portion 16 and the non-cured portion 17 described above (d). > P). For example, in the present embodiment, the interval p between the boundary 18 between the hardened portion 16 and the non-hardened portion 17 is set to 20 μm. More specifically, in this embodiment, the width of each cured portion 16 and each non-cured portion 17 in the X direction is set to 20 μm, and the adjacent cured portions 16 and non-cured portions 17 are substantially free of gaps. They are arranged in stripes. In the present embodiment, the thickness d of the liquid crystal layer 15 is set to 30 μm, which is 1.5 times the interval p (20 μm) described above. In addition, the numerical value of the space | interval p and the thickness d is an example, and as long as the relationship of d> p is satisfy | filled, it is not limited to these numerical values.

なお、図示を省略しているが、第1基板11、第2基板13の各々の一面上には、液晶層15の液晶分子を一定方向に配列させるための処理(配向処理)がなされている。配向処理の典型例としては、ポリイミド系樹脂等の有機高分子膜からなる配向膜を成膜し、これにラビング処理を行うことが挙げられる。ここでは、第1基板11、第2基板13の間でアンチパラレル状態となるようにラビング処理が行われる。また、第1基板11と第2基板13の周縁部には、液晶層15を囲むようにしてシール材が設けられる(図示省略)。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the process (orientation process) for aligning the liquid crystal molecule | numerator of the liquid-crystal layer 15 in a fixed direction is made | formed on one surface of each of the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 13. . A typical example of the alignment treatment includes forming an alignment film made of an organic polymer film such as a polyimide resin and performing a rubbing treatment thereon. Here, the rubbing process is performed between the first substrate 11 and the second substrate 13 so as to be in an anti-parallel state. In addition, a sealing material is provided on the periphery of the first substrate 11 and the second substrate 13 so as to surround the liquid crystal layer 15 (not shown).

本実施形態の電気光学素子1はこのような構成を備えており、次に、液晶層15に各硬化部16および各非硬化部17を形成する方法の一例について図2に基づいて詳細に説明する。   The electro-optic element 1 of the present embodiment has such a configuration, and next, an example of a method of forming each cured portion 16 and each non-cured portion 17 in the liquid crystal layer 15 will be described in detail with reference to FIG. To do.

液晶層15は、第1基板11と第2基板13の間隙に液晶材料を注入することによって形成される。このとき、本実施形態では、予め液晶材料中に光硬化性モノマー(モノマーの状態において液晶性を示すモノマー)を添加しておく。例えば、紫外線(UV)を照射することによってモノマーをポリマー化できるUVキュアラブル液晶を液晶材料に対して1〜15wt%の範囲内の重量比率で添加する。添加量は一例として4wt%の重量比率とすることができる。   The liquid crystal layer 15 is formed by injecting a liquid crystal material into the gap between the first substrate 11 and the second substrate 13. At this time, in this embodiment, a photocurable monomer (a monomer exhibiting liquid crystallinity in the monomer state) is added in advance to the liquid crystal material. For example, a UV curable liquid crystal capable of polymerizing a monomer by irradiating ultraviolet rays (UV) is added at a weight ratio in the range of 1 to 15 wt% with respect to the liquid crystal material. As an example, the addition amount can be a weight ratio of 4 wt%.

次いで、遮光部31と透過部32が交互に配置されたフォトマスク30(金属膜を用いたメタルマスク、もしくはエマルジョンマスク)を用い、第1基板11又は第2基板13を介して液晶層15に光(本例では紫外線)を照射する。フォトマスク30としては、所定幅(本例では20μm)の遮光部31と、同じく所定幅(本例では20μm)の透過部32が交互に配置されたストライプ状のフォトマスクを用いる。これにより、遮光部31に対応した領域に各非硬化部17が形成され、透過部32に対応した領域に各硬化部16が形成される。   Next, a photomask 30 (a metal mask using a metal film or an emulsion mask) in which the light shielding portions 31 and the transmission portions 32 are alternately arranged is used to form the liquid crystal layer 15 via the first substrate 11 or the second substrate 13. Irradiate light (ultraviolet rays in this example). As the photomask 30, a striped photomask is used in which light-shielding portions 31 having a predetermined width (20 μm in this example) and transmission portions 32 having a predetermined width (20 μm in this example) are alternately arranged. As a result, each non-cured portion 17 is formed in a region corresponding to the light shielding portion 31, and each cured portion 16 is formed in a region corresponding to the transmissive portion 32.

フォトマスク30の配置は、ストライプ状パターンが上記したラビング処理のラビング方向と平行になるようにすることが好ましい。また、照射する光(紫外線)は、平行光になるべく近いものが望ましい。それにより、光照射後に得られる各硬化部16および各非硬化部17の境界が基板面に対して垂直かそれに近い状態にすることができるからである。このような露光には、例えばフォトリソ工程などで用いられる露光機や、液晶表示装置の製造に用いられる装置の一つであり光配向を行うための光照射装置などが好適である。本実施形態では、照度が80mW/cmの装置を用いる。 The photomask 30 is preferably arranged so that the stripe pattern is parallel to the rubbing direction of the rubbing process described above. Further, it is desirable that the irradiated light (ultraviolet light) is as close as possible to parallel light. This is because the boundary between each cured portion 16 and each non-cured portion 17 obtained after the light irradiation can be made perpendicular to or close to the substrate surface. For such exposure, for example, an exposure machine used in a photolithography process or the like, or a light irradiation apparatus for performing photo-alignment, which is one of apparatuses used for manufacturing a liquid crystal display device, is suitable. In this embodiment, an apparatus with an illuminance of 80 mW / cm 2 is used.

ここで、紫外線の照射時にはいわゆる間欠露光を行うことが好ましい。例えば、フォトマスク30を配置した状態で5秒間の光照射と25秒間の非照射とを交互に6回繰り返し、その後30秒間の光照射を行うことができる。この場合、紫外線の全照射時間は60秒間、照射量は4.8J/cmとなる。なお、間欠露光の条件はここで説明したものに限定されないが、相対的に長い時間の露光(本露光)に先だって、数秒間の短い露光と非照射による待ち時間とを組み合わせた間欠露光を行うことにより、各非硬化部17に含まれるモノマーが待ち時間中に隣り合った硬化部16へ移動し、最終的に、各非硬化部17に残留するモノマーを少なくすることができる。これにより、電気光学素子1の信頼性をより向上することができる。 Here, it is preferable to perform so-called intermittent exposure at the time of ultraviolet irradiation. For example, light irradiation for 5 seconds and non-irradiation for 25 seconds can be alternately repeated 6 times with the photomask 30 placed, and then light irradiation for 30 seconds can be performed. In this case, the total irradiation time of ultraviolet rays is 60 seconds, and the irradiation amount is 4.8 J / cm 2 . Although the conditions for intermittent exposure are not limited to those described here, intermittent exposure combining a short exposure of several seconds and a non-irradiation waiting time is performed prior to a relatively long exposure (main exposure). Thereby, the monomer contained in each non-hardened part 17 moves to the adjacent hardened part 16 during the waiting time, and finally the monomer remaining in each non-hardened part 17 can be reduced. Thereby, the reliability of the electro-optical element 1 can be further improved.

次に、本実施形態に係る電気光学素子1の透過率の視角特性の一例について図3に基づいて説明する。なお、この視角特性の測定に用いられた電気光学素子1の製造条件は、上記した説明において例示した各条件に即している。   Next, an example of the viewing angle characteristic of the transmittance of the electro-optical element 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the manufacturing conditions of the electro-optic element 1 used for the measurement of the viewing angle characteristics are in accordance with the conditions exemplified in the above description.

図3においては、電圧印加手段20を用いて第1電極12と第2電極14の間に電圧を印加した状態(電圧ON)と、電圧を印加しない状態(電圧OFF)のそれぞれにおける視角特性が示されている。図3に示すように、電圧のON/OFFにより、入射光の入射角(換言すれば、見る角度すなわち視角)に対する透過率が変化していることが分かる。電圧OFFの場合にはどの方向から見てもほぼ透明であり、電圧ONの場合には見る角度を斜めにするほど透過率が低く、入射光が散乱されていることが分かる。なお、図3に示す視角特性は、各硬化部16と各非硬化部17との境界18の間隔pが20μm、液晶層15の厚み(セル厚)dが30μmの場合、すなわち両者の比d/pが1.5の場合についてのものであり、この場合、視角50°のときの透過率が正面の約1/2になっていることが分かる。理論上は、間隔pよりもセル厚dが大きくなるほど(すなわち比率d/pが大きくなるほど)、斜めから見たときの透過率が低くなる、もしくは透過率が正面の約1/2になる視角が小さくなると考えられる。よって、製品として求められる性能に応じて、上記の比率d/pを適宜変更すればよいことが分かる。   In FIG. 3, the viewing angle characteristics in the state where the voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 14 using the voltage applying means 20 (voltage ON) and in the state where no voltage is applied (voltage OFF) are shown. It is shown. As shown in FIG. 3, it can be seen that the transmittance with respect to the incident angle of the incident light (in other words, the viewing angle, that is, the viewing angle) is changed by the ON / OFF of the voltage. It can be seen that when the voltage is OFF, it is almost transparent when viewed from any direction, and when the voltage is ON, the transmittance is lower as the viewing angle is inclined, and the incident light is scattered. The viewing angle characteristics shown in FIG. 3 are obtained when the distance p between the boundaries 18 between the cured portions 16 and the non-cured portions 17 is 20 μm and the thickness (cell thickness) d of the liquid crystal layer 15 is 30 μm, that is, the ratio d between the two. / P is about 1.5. In this case, it can be seen that the transmittance at a viewing angle of 50 ° is about ½ of the front. Theoretically, as the cell thickness d becomes larger than the interval p (that is, as the ratio d / p becomes larger), the viewing angle when viewed from an oblique direction becomes lower, or the viewing angle at which the transmittance becomes about 1/2 of the front. Is considered to be smaller. Therefore, it can be understood that the ratio d / p may be appropriately changed in accordance with the performance required as a product.

(第2の実施形態)
上述した実施形態では、液晶層15の各硬化部16および非硬化部17の全体にわたって一律に電圧を印加していたが、各非硬化部17に一対一に対応づけた電極片を設けるようにしてもよい。以下この場合の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
In the above-described embodiment, the voltage is applied uniformly over the entire cured portion 16 and the non-cured portion 17 of the liquid crystal layer 15. May be. The embodiment in this case will be described below.

図4は、第2の実施形態の電気光学素子の構成を模式的に示す断面図である。図1に示す本実施形態の電気光学素子1aは、基本的には上述した第1の実施形態における電気光学素子1と同様の構成を備えている。両者に共通する構成要素については、同一の符号を付したうえで詳細な説明を省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electro-optic element of the second embodiment. The electro-optical element 1a according to this embodiment shown in FIG. 1 basically has the same configuration as the electro-optical element 1 according to the first embodiment described above. About the component which is common to both, detailed description is abbreviate | omitted after attaching | subjecting the same code | symbol.

図示のように本実施形態の電気光学素子1aでは、第1方向(図示のX方向)と交差する第2方向(紙面と交差する方向)に延在するストライプ状の複数の電極片12aからなる第1電極と、同様に第1方向と交差する第2方向に延在するストライプ状の複数の電極片14aからなる第2電極と、を備えている。第1電極としての各電極片12aおよび第2電極としての各電極片14aには、これらに任意の電圧を印加するための電圧印加手段20が接続されている。なお、図示の例では、各電極片12a、各電極片14aに対してそれぞれ共通配線が接続されているが、個別に配線を設け、各電極片12a、14aに対して個別に電圧を印加できるようにしてもよい。   As shown in the figure, the electro-optic element 1a of the present embodiment is composed of a plurality of striped electrode pieces 12a extending in a second direction (direction intersecting the paper surface) intersecting the first direction (X direction shown). The first electrode and a second electrode composed of a plurality of stripe-shaped electrode pieces 14a extending in a second direction that intersects the first direction as well. A voltage applying means 20 for applying an arbitrary voltage is connected to each electrode piece 12a as the first electrode and each electrode piece 14a as the second electrode. In the illustrated example, a common wiring is connected to each electrode piece 12a and each electrode piece 14a. However, a separate wiring can be provided and a voltage can be individually applied to each electrode piece 12a and 14a. You may do it.

図5は、各電極片と硬化部との配置状態を説明するための模式的な部分平面図である。図示のように、各電極片12aは、各非硬化部17のいずれかと対応づけて配置されている。各電極片14aも同様である。より詳細には、本実施形態における各電極片12a、14aは、第1方向(X方向)における幅x1が上記した境界18の間隔pよりも小さく形成されており、各電極片12a、14aの第1方向における両端が各々に対応する非硬化部17の内側に配置されている。詳細には、本実施形態の電気光学素子1aは、硬化部16と非硬化部17との境界18の間隔pが5μmに設定され、各電極片12a、14aの幅x1は4μmに設定され、電極片の相互間距離は6μmに設定されている。また、液晶層15の厚みdは20μmに設定されている。   FIG. 5 is a schematic partial plan view for explaining an arrangement state of each electrode piece and the cured portion. As shown in the figure, each electrode piece 12 a is arranged in association with one of the non-cured portions 17. The same applies to each electrode piece 14a. More specifically, each electrode piece 12a, 14a in the present embodiment is formed such that the width x1 in the first direction (X direction) is smaller than the interval p of the boundary 18 described above, and the electrode pieces 12a, 14a Both ends in the first direction are disposed inside the corresponding non-cured portions 17. Specifically, in the electro-optical element 1a of the present embodiment, the interval p between the boundaries 18 between the cured portion 16 and the non-cured portion 17 is set to 5 μm, and the width x1 of each electrode piece 12a, 14a is set to 4 μm. The distance between the electrode pieces is set to 6 μm. The thickness d of the liquid crystal layer 15 is set to 20 μm.

本実施形態の電気光学素子1の製造方法は上記した第1の実施形態と基本的に同様である。各電極片12a、14aについては、透明導電膜を成膜後、第二酸化鉄等を用いたウェットエッチングあるいはメタノール等によるドライエッチングによってパターン形成をする。また、UVキュアラブル液晶を液晶材料に対する添加量を一例として10wt%の重量比率とする。また、フォトマスク30(図2参照)として、5μm幅の遮光部31と5μm幅の透過部32とが交互に配置されたものを用いる。光照射時には、各電極片12a又は各電極片14aと各遮光部31とが重なるようにしてフォトマスク30が位置合わせされる。露光については、フォトマスク30を配置した状態で2秒間の光照射と28秒間の非照射とを交互に5回繰り返し、その後20秒間の光照射を行う。この場合、全照射時間は30秒間、照射量は2.4J/cmとなる。なお、これらの条件は一例である。 The manufacturing method of the electro-optical element 1 of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment described above. About each electrode piece 12a, 14a, after forming a transparent conductive film, pattern formation is carried out by wet etching using iron dioxide or the like or dry etching using methanol or the like. Further, the amount of UV curable liquid crystal added to the liquid crystal material is 10 wt% as an example. In addition, a photomask 30 (see FIG. 2) in which light shielding portions 31 having a width of 5 μm and transmission portions 32 having a width of 5 μm are alternately arranged is used. At the time of light irradiation, the photomask 30 is aligned so that each electrode piece 12a or each electrode piece 14a and each light shielding portion 31 overlap each other. For the exposure, light irradiation for 2 seconds and non-irradiation for 28 seconds are alternately repeated 5 times with the photomask 30 disposed, and then light irradiation for 20 seconds is performed. In this case, the total irradiation time is 30 seconds, and the irradiation amount is 2.4 J / cm 2 . These conditions are only examples.

次に、本実施形態に係る電気光学素子1aの透過率の視角特性の一例について図6に基づいて説明する。なお、この視角特性の測定に用いられた電気光学素子1aの製造条件は、上記した説明において例示した各条件に即している。   Next, an example of the viewing angle characteristic of the transmittance of the electro-optical element 1a according to this embodiment will be described with reference to FIG. The manufacturing conditions of the electro-optical element 1a used for the measurement of the viewing angle characteristics are in accordance with the conditions exemplified in the above description.

図6においては、電圧印加手段20を用いて第1電極12と第2電極14の間に電圧を印加した状態(電圧ON)と、電圧を印加しない状態(電圧OFF)のそれぞれにおける視角特性が示されている。図6に示すように、電圧のON/OFFにより、入射光の入射角(換言すれば、見る角度すなわち視角)に対する透過率が変化していることが分かる。電圧OFFの場合にはどの方向から見てもほぼ透明であり、電圧ONの場合には見る角度を斜めにするほど透過率が低く、入射光が散乱されていることが分かる。図6より、視角40°のときの透過率は正面の約1/2、視角50°のときの透過率は正面の約1/3となっていることが分かる。また、正面の透過率は電圧のON/OFFによる差がほとんどないことが分かる。第1の実施形態における視角特性(図3)と比較して、斜め入射光の透過率をより低下させる効果が得られていることも分かる。   In FIG. 6, the viewing angle characteristics in the state where the voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 14 using the voltage application means 20 (voltage ON) and in the state where no voltage is applied (voltage OFF) are shown. It is shown. As shown in FIG. 6, it can be seen that the transmittance with respect to the incident angle of the incident light (in other words, the viewing angle, that is, the viewing angle) is changed by the ON / OFF of the voltage. It can be seen that when the voltage is OFF, it is almost transparent when viewed from any direction, and when the voltage is ON, the transmittance is lower as the viewing angle is inclined, and the incident light is scattered. From FIG. 6, it can be seen that the transmittance at a viewing angle of 40 ° is about ½ of the front, and the transmittance at a viewing angle of 50 ° is about 3 of the front. Further, it can be seen that there is almost no difference between the front transmittance and the voltage ON / OFF. It can also be seen that an effect of further reducing the transmittance of oblique incident light is obtained as compared with the viewing angle characteristic in the first embodiment (FIG. 3).

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば上述した第2の実施形態においては、第1電極および第2電極の双方とも複数の電極片から構成する場合を説明していたが、第1電極または第2電極のいずれか一方のみを複数の電極片から構成し、他方については第1の実施形態の場合と同様にしてもよい。   In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the second embodiment described above, a case has been described in which both the first electrode and the second electrode are constituted by a plurality of electrode pieces, but only one of the first electrode and the second electrode is plural. The other electrode piece may be the same as in the case of the first embodiment.

また、上記した各実施形態においては、各硬化部16および各非硬化部17の境界を第1基板11および第2基板13の各一面に対してほぼ直交させた構成を説明していたが、図7に例示するように、各硬化部16および各非硬化部17の境界18を第1基板11等の一面に対して斜交させてもよい。なお、図1等と共通する構成要素については同符号を用いており、それらについては詳細説明を省略する。図7に示す変形例の電気光学素子1bは、フォトマスクを用いた露光(図2参照)において、露光に用いる光(紫外線等)を斜め入射させることによって製造し得る。この変形によれば、境界の傾き方向に対応した角度特性を有する電気光学素子を実現できる。   Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the boundary between each cured portion 16 and each non-cured portion 17 is substantially orthogonal to each surface of the first substrate 11 and the second substrate 13 has been described. As illustrated in FIG. 7, the boundary 18 between each cured portion 16 and each non-cured portion 17 may be oblique to one surface of the first substrate 11 and the like. In addition, the same code | symbol is used about the component which is common in FIG. 1, etc., and detailed description is abbreviate | omitted about them. The electro-optic element 1b of the modification shown in FIG. 7 can be manufactured by obliquely entering light (such as ultraviolet rays) used for exposure in exposure using a photomask (see FIG. 2). According to this modification, it is possible to realize an electro-optic element having angular characteristics corresponding to the tilt direction of the boundary.

1、1a、1b…電気光学素子(液晶光学素子)、11…第1基板、12、12a…第1電極、13…第2基板、14、14a…第2電極、15…液晶層、16…硬化部(第2領域)、17…非硬化部(第1領域)、18…境界、20…電圧印加手段   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ... Electro-optical element (liquid crystal optical element), 11 ... 1st board | substrate, 12, 12a ... 1st electrode, 13 ... 2nd board | substrate, 14, 14a ... 2nd electrode, 15 ... Liquid crystal layer, 16 ... Cured portion (second region), 17 ... non-cured portion (first region), 18 ... boundary, 20 ... voltage applying means

Claims (3)

一面側に第1電極を有する第1基板と、
一面側に第2電極を有する第2基板と、
前記第1基板の一面と前記第2基板の一面との間に設けられた液晶層と、
を備え、
前記液晶層は、液晶分子の向きが電界に応じて変化しやすい複数の第1領域と、前記液晶分子の向きの電界に応じた変化が生じにくい複数の第2領域とを有し、
前記複数の第1領域と前記複数の第2領域との境界が前記第1基板の一面と平行な第1方向に沿って一定の間隔pで交互に設けられ、
前記液晶層の厚みdが前記間隔pよりも大きく設定されている、
電気光学素子。
A first substrate having a first electrode on one side;
A second substrate having a second electrode on one side;
A liquid crystal layer provided between one surface of the first substrate and one surface of the second substrate;
With
The liquid crystal layer has a plurality of first regions in which the orientation of the liquid crystal molecules is likely to change according to an electric field, and a plurality of second regions in which the orientation of the liquid crystal molecules is unlikely to change according to the electric field,
The boundaries between the plurality of first regions and the plurality of second regions are alternately provided at a constant interval p along a first direction parallel to one surface of the first substrate,
A thickness d of the liquid crystal layer is set larger than the interval p;
Electro-optic element.
前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方は、前記第1方向と交差する第2方向に延在するストライプ状の複数の電極片を有しており、
前記複数の電極片の各々が前記複数の第1領域のいずれかと対応づけて配置されている、
請求項1に記載の電気光学素子。
At least one of the first electrode or the second electrode has a plurality of striped electrode pieces extending in a second direction intersecting the first direction,
Each of the plurality of electrode pieces is disposed in association with any of the plurality of first regions,
The electro-optical element according to claim 1.
前記複数の電極片の各々は、前記第1方向における幅が前記間隔pよりも小さく、前記第1方向における両端が前記複数の第1領域のいずれかより内側に配置されている、
請求項2に記載の電気光学素子。
Each of the plurality of electrode pieces has a width in the first direction smaller than the interval p, and both ends in the first direction are arranged inside any one of the plurality of first regions.
The electro-optical element according to claim 2.
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