JP2020187345A - 空間光位相変調用液晶配向部材、空間光変調素子及び立体表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示においては、液晶配向機能を更に安定化させることを目的に、上記共通電極と、上述した空間光位相変調用液晶配向部材の間に配向膜を配置してもよい。
本開示の空間光位相変調用液晶配向部材は、シリコン基板と、上記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に3μm以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、上記基台部上に配置され、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造と、上記格子状の壁構造によって互いに区切られた、上記基台部上の、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間とを有し、上記格子状の壁構造は、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、上記液晶充填用微細空間は、上記基台部平面における互いに直交する方向で形状異方性を有することを特徴とするものである。
本開示において、画素電極が設けられる基板はシリコン基板である。シリコン基板は、画素電極の周期が3μm以下といった微細なデバイスを作製することが可能である。
上記シリコン基板の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常280μm〜775μmの範囲内とされる。また、その平面視上の大きさは、通常50mmφ〜300mmφ程度とされる。
本開示における表示画素を駆動するための画素電極は、シリコン基板表面に、マトリクス状に3μm以下の周期で配置されている。これらの画素電極によって、空間光変調素子の複数の画素が規定される。「マトリクス状」とは、X軸方向のみに配列されている一次元マトリクス状であってもよいし、X軸方向及びX軸方向に直交するY軸方向に配列されている二次元マトリクス状であってもよい。通常は、画素電極は二次元マトリクス状に配列されている。
なお、本開示においては、上記周期は3μm以下(このとき視域角は10.5°以上となる)であればよいが、1μm以下であると実用的視域角30°が得られるため好ましい。
また、画素電極の配置については、XY方向のマトリクス状であることが望ましいが、それに限るものではない。
本開示における基台部は、少なくとも、シリコン基板と、画素電極とを備える。シリコン基板と、画素電極は、それぞれ、上記「1.シリコン基板」、「2.画素電極」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本開示における格子状の壁構造は、基台部に形成され、誘電体材料からなり、線状凸部が組み合わされた構造を有する。
ナノインプリント加工が可能な材料としては、具体的には、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂が挙げられるが、特には、光硬化性樹脂であることが好ましい。また、光硬化性樹脂である場合は透明樹脂であることが好ましい。
このような格子状の壁構造を構成する材料としては、中でも、アクリル系樹脂、塗布型ガラス、ガラス等が好ましい。
ここで、格子状の壁構造の厚さとは、図1中(W41)(W42)で示すように、線状凸部の非交差部分における厚さをいう。
壁部は、隣接する画素領域間を区切るように、即ち、各画素領域を囲むように設けられる。図1のように画素領域が形状異方性を持たない場合には、後述する間仕切り部を設ける必要があるが、図3に示すように、画素領域自体が形状異方性を有する場合には、壁部41のみで格子状の壁構造4が構成されていてもよい。尚、図3(A)では、説明の便宜上ベース層6を省略した。
壁部の厚さは、特に限定されないが、200nm以上400nm以下であることが好ましい。更に好ましくは、200nm以上250nm以下である。上記値以下であれば、十分な広さの液晶充填用微細空間を確保することができる。また、上記値以上であれば、確実に、隣接する画素からの電界の漏れ出し及び液晶配向の弾性力の伝播を遮断することができるため、充填する液晶の配向を制御することが可能となる。
壁部の高さは、特に限定されないが、500nm以上3000nm以下であることが好ましく、更には、800nm以上1500nm以下であることが好ましい。
このような高さ(即ち液晶層の厚み)であれば、理想的な変調量である2πに対して充分な幅の位相変調が可能となる。
間仕切り部は画素領域を2以上に区分するものである。2以上に区分する場合には、液晶の配向が制御可能な限り、特に限定されないが、画素電極の配列方向であるX軸方向、Y軸方向のいずれか一方又は両方に設けられる。また、間仕切り部は、通常は、画素領域が完全に区分されるように、壁部との間に隙間ができないように壁部に連結して形成されることが望ましいが、連結しなくてもよい。なお、通常は上記間仕切り部は、画素領域を2以上に等区分するものである。
間仕切り部の厚さは、特に限定されないが、50nm以上400nm以下であることが好ましく、更に好ましくは、50nm以上200nm以下である。この厚み以下であれば、充分な開口率を確保し、光利用効率を上げることが可能となる。
間仕切り部の高さは、特に限定されないが、500nm〜3000nmであることが好ましく、更には、500nm以上1500nm以下であることが好ましい。
このような高さであれば、液晶充填用微細空間に液晶配向機能を持たせるのに十分である。
このように、間仕切り部と壁部との高さが異なる場合は、通常は壁部の高さより間仕切り部の高さが小さくなるように形成される。この場合、壁部の高さを100とした場合の間仕切り部の高さは、50以上であることが好ましく、特に80以上であることが好ましい。上記範囲より間仕切り部の高さが小さい場合は、液晶配向機能が十分では無くなる可能性があるからである。
本開示における複数の液晶充填用微細空間は、格子状の壁構造によって互いに区切られており、即ち、各液晶充填用微細空間は線状凸部により囲まれた空間である。この液晶充填用微細空間は、液晶が配向する程度に、基台部平面における互いに直交する方向で形状に異方性を有する。このように異方性を有する空間であることにより、充填する液晶の配向性の制御が可能となる。
本開示の空間光位相変調用液晶配向部材は、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光変調素子用の液晶配向部材として好適に使用される。
また、本開示の配向部材であれば、液晶の制御を画素領域ごとに独立して行うことができる、画素ピッチが3μm以下の光変調素子を得ることができる。従って、本開示の空間光位相変調用液晶配向部材を表示装置に使用した場合、再生像が観察可能な角度範囲を広く確保することができるため、超高精細なプロジェクタや、光回折を用いたホログラフィックディスプレイ、立体表示装置等に好適に使用することができる。
(1)密着層
本開示においては、基台部と、凸状構造体との密着性を高めるために、密着層を形成することができる。密着層としては、基台部と、凸状構造体との密着性を高めることができるものであれば特に限定されず、密着層材料として公知の材料を使用することができ、シランカップリング材などが挙げられる。
変調されていない光の出射防止の為に、画素電極が形成されている領域(画素領域)を除く基台部表面や、格子状の壁構造の表層に光吸収層を設けることが好ましい。光吸収層としては、例えば、バインダー樹脂および黒色顔料を含有することができる。黒色顔料としては、例えば、低次酸化チタンや酸窒化チタン等のチタンブラック、カーボンブラック等が挙げられる。また、光吸収剤の主成分となるバインダー樹脂は、感光性樹脂を含有することが好ましい。感光性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、環化ゴム、等の反応性ビニル基等の光反応性基を有する感光性樹脂を1種以上用いることができる。アクリル系樹脂では、例えば、アルカリ可溶性樹脂、多官能アクリレート系モノマー、光重合開始剤、その他添加剤等からなる感光性樹脂をバインダー樹脂の樹脂成分として用いることができる。なお、バインダー樹脂は、上述した材料の他にも、光増感剤、分散剤、界面活性剤、安定剤、レベリング剤等の、公知の各種添加剤を含むことができる。
液晶の充填時の流動性を向上させるために、格子状の壁構造の頂部に、部分的に、スペーサーが形成されていてもよい。図6は、格子状の壁構造における線状凸部の交差部上に、スペーサー61が形成されている態様を示す概略図である。このようなスペーサーを設けることによって、スペーサー形成箇所の高さを他の壁構造の高さと異なるものとすることができ、液晶を流動性良く充填することができる。このスペーサーは、格子状の壁構造と同じ材料で一体に形成することができる。また、液晶の充填時の流動性を向上させるために、格子状の壁構造の頂部には、切り欠き部を部分的に設けても良い。
次に、本開示の空間位相変換用液晶配向部材の製造方法の一例を示す。本開示の空間光位相変調用液晶配向部材は、画素電極を有するシリコン基板上に、格子状の壁構造を配置することで製造することができる。本開示における格子状の壁構造は、公知の様々な高精細パターンを形成するための加工技術を用いて製造することができ、例えば、ナノインプリント法やエッチング法等が挙げられ、特にナノインプリント法で形成することが好ましい。ナノインプリント法による製造方法としては、基台部上に、光硬化性樹脂等の誘電体材料で誘電体層を形成し、対応するパターンを有するモールドを押し付け、その後光照射等による硬化を行い、モールドを除去することで製造することができる。また、別途ナノインプリント法等により格子状の壁構造を準備し、この格子状の壁構造を基台部上に密着させることにより、製造することもできる。
本開示の空間光変調素子の一例を示す概略断面図を図10に示す。図10に示すように、本開示の空間光変調素子101は、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子101であって、透明基板8と、上記透明基板に形成された共通電極9と、配向膜10と、上述した空間光位相変調用液晶配向部材100と、上記空間光位相変調用液晶配向部材における上記液晶充填用微細空間に充填された液晶層7と、を有することを特徴とする。以下、本開示の空間光変調素子について説明する。
透明基板は、空間光変調素子の表面を構成しており、空間光変調素子の表面から入射した所定波長の光を、空間光変調素子の内部に透過する。透明基板としてはガラス材料や、ポリカーボネート系、アクリル系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系をはじめ、既存のプラスチック基板を用いることができる。
共通電極は透明基板の裏面上に形成されており、一般的な透明電極を使用することができる。具体的には、ITO、IZO等が挙げられる。
本開示の空間光変調素子に用いられる空間光位相変調用液晶配向部材は、上記「A.空間光位相変調用液晶配向部材」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本開示における液晶層は、通常、光変調素子に用いられる誘電率異方性を有する液晶であれば特に限定されず、例えば、応答性に優れたネマティック結晶が好ましく、特にシアノ系やフッ素系、ビフェニル系、ターフェニル系、トラン系の液晶が有用である。位相変調素子では短軸よりも長軸方向の誘電率が高い液晶材料のほうが、長軸方向と短軸方向の屈折率差が大きく、高い変調度を得やすい。そのため、分子の長軸方向のほうが高い誘電率を有する上記のネマティック液晶を用いることが好ましい。
液晶分子群を一定方向に配列させる為の規制力を強化し、プレチルト角を規定する為に、液晶層の共通電極側の端面に配向膜を形成しても良い。配向膜としては公知のものを用いることができるが、例えば、ポリイミド等の高分子材料からなり、液晶層との接触面にラビング処理等がされたもの、光照射により配向される光配向膜、SiOxの斜方蒸着膜等を適用することができる。
本開示の空間光変調素子は、上述した空間光位相変調用液晶配向部材と、共通電極を有する透明基板との位置を合わせた状態で周辺をシール材などで固定し、液晶を真空下で注入、若しくは基板の貼り合わせ前に真空下で滴下することにより、製造することができる。
本開示においては、必要があれば、上記共通電極を有する透明基板上に予め配向部材を配置していてもよい。
また、透明基板側に、「A.空間光位相変調用液晶配向部材 4.格子状の壁構造」において説明した格子状の壁構造を配置し、液晶を注入した後に、これと「A.空間光位相変調用液晶配向部材 3.基台部」で説明した基台部とをシール材等で封止してもよい。
本開示では、上述した空間光変調素子と、前記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置を提供する。
本開示の立体表示装置に用いられる空間光変調素子は、上記「B.空間光変調素子」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
画素電極を駆動するための駆動手段は、空間光変調素子から出力しようとする光像に応じて各画素電極への印加電圧を制御する手段である。例えば、X軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第1のドライバ回路と、Y軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第2のドライバ回路とを有しており、双方のドライバ回路によって指定された画素の画素電極4と、共通電極との間に所定電圧が印加される。これにより、液晶層に電界が生じる。例えば、上記の空間光変調素子へ光を入射し、出射光の干渉を制御して三次元的な空間光画像を任意の位置へ形成する立体表示装置を構成することが出来る。若しくは、反射型の光学系を用いて眼鏡型の立体表示装置を構成することが出来る。
ガラス基板上に、平面形状が正方形(700nm×700nm)のCr画素電極をX軸及びY軸方向に二次元マトリクス状に1μmピッチで配置し、基台部とした。次いで、基台部上にアクリレートを主原料とした、光硬化性樹脂からなるアクリル樹脂層を形成し、ナノインプリント加工を施し、基台部に格子状の壁構造を設け、配向部材を製造した。格子状の壁構造は隣接する画素領域を区切る壁部、及び、各画素領域を2つに等区分する間仕切り部を有するものとした。壁部の幅が198nm、間仕切り部の幅が148nm、壁部及び間仕切り部の高さは共に812nm、ベース層の厚さは204nm、液晶充填用微細空間のX軸方向の長さは327nm、Y軸方向の長さは802nmであった。
壁部の幅を198nm、間仕切り部の幅を169nm、壁部及び間仕切り部の高さを共に813nm、ベース層の厚さを204nm、液晶充填用微細空間のX軸方向の長さを320nm、Y軸方向の長さを808nmとした以外は、実施例1と同様の方法で、配向部材を製造した。
壁部の幅を190nm、間仕切り部の幅を190nm、壁部及び間仕切り部の高さを共に810nm、ベース層の厚さを178nm、液晶充填用微細空間のX軸方向の長さを310nm、Y軸方向の長さを810nmとした以外は、実施例1と同様の方法で、配向部材を製造した。
図9に示すように、ガラス基板91上に、平面形状が正方形(700nm×700nm)のCr画素電極92をX軸及びY軸方向に二次元マトリクス状に1μmピッチで配置し、基台部93とした。次いで、基台部上にアクリレートを主原料とした、光硬化性樹脂からなるアクリル樹脂層を形成し、ナノインプリント加工を施し、基台部に格子状の壁構造94を設け、配向部材90を製造した。格子状の壁構造は、隣接する画素領域を区切る壁部のみを有し、壁部の幅は196nm、壁部の高さは838nmであった。液晶充填用微細空間の基台部平面における形状は正方形であり、X軸方向、Y軸方向の長さは共に779nmであった。
実施例1〜3、比較例1で製造した配向部材における液晶充填用微細空間に液晶材料を充填し、IZOからなる共通電極、配向膜が形成されたポリカーボネート基板を、ポリカーボネート基板が最表面となるように周辺をシール材で固定して重ねることにより、空間光変調素子を製造した。液晶材料としては、ネマティック液晶であるシアノビフェニル系E7(メルク社製)、配向膜として、ポリイミド系ラビング配向膜AL1254(JSR社製)を使用した。
なお、実施例1で製造した配向部材を使用した空間光変調素子の概略断面図を図10で示す。
格子状の壁構造によって区切られた液晶充填用微細空間のX軸方向の長さ(Lx(第一の軸方向の空間幅A))及び、Y軸方向の長さ(Ly)のアスペクト比([Ly/Lx])を変更して、下記方法で配向部材を製造し、液晶充填用微細空間の形状異方性が液晶の配向に与える影響を、後述する評価方法によって評価した。このとき、比較例2及び、実施例4−1〜4−6については概ねX軸方向の長さ(Lx)を小さくする事でアスペクト比を大きくしていったが、実施例4−7についてはY方向の長さ(Ly)を長くする事でアスペクト比を大きくし、実験を行なった。
2枚の偏光板を90°ずらしたクロスニコル状態に配置し、この偏光板の間に、製造した配向部材を使用した空間光変調素子サンプルを配置し、Y軸方向と偏光板の偏光方向の角度差が45°の時の明状態の平均透過率(T45°)と、角度差が0°の時の暗状態の平均透過率(T0°)との比(R)を以下の式で算出し、評価指標とした。
R=(T45°)/(T0°)
液晶が均一に配向していると、偏光が液晶を通過する際に偏光軸が回転し、クロスニコルで配置した偏光板を透過する事となる。つまり、平均透過率の比Rが高いほど、均一に液晶が配向していることを示している。結果を表1、図12(b)に示す。
格子状の壁構造によって区切られた液晶充填用微細空間のX軸方向の長さ(Lx)及び、Y軸方向の長さ(Ly)のアスペクト比を、実施例4において効果が実証された2以上(2.4〜2.7程度)にほぼ固定し、液晶充填用微細空間のサイズ(Lx、Ly)を変化させた以外は、実施例4と同様に配向部材を製造し、配向部材を使用した空間光変調素子サンプルを作製した。上記(評価方法)と同様の方法により平均透過率比Rを算出し、実施例5−1の平均透過率比を基準とした各実施例の平均透過率比Rの比を算出した。結果を表2、図13に示す。
格子状の壁構造によって区切られた液晶充填用微細空間のX軸方向の長さ(Lx)の影響を調査するため、線状凸部が平行に配列した壁構造を形成し、Lxを変化させた以外は、実施例4と同様に配向部材を製造し、配向部材を使用した空間光変調素子サンプルを作製した。上記(評価方法)と同様の方法により平均透過率比Rを算出し、参考例1の平均透過率比を基準とした各参考例の平均透過率比Rの比を算出した。結果を表3、図14に示す。
2 … 画素電極
3 … 基台部
4 … 格子状の壁構造
41… 壁部
42… 間仕切り部
5 …液晶充填用微細空間
6 …ベース層
7 …液晶層
8 …透明基板
9 …共通電極
10…配向層
100…空間光位相変調用液晶配向部材
101…空間光変調素子
Claims (9)
- シリコン基板と、前記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に3μm以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、
前記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造と、
前記格子状の壁構造によって互いに区切られた、前記基台部上の、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間と、を有し、
前記格子状の壁構造は、少なくとも、隣接する前記画素電極が形成された画素領域間に配置され、前記液晶充填用微細空間は、前記基台部平面における互いに直交する方向で形状異方性を有することを特徴とする、空間光位相変調用液晶配向部材。 - 前記マトリクス状に並んで配置された画素電極の、マトリクス方向と一致する方向に第1の軸をとり、前記基台部と平行な平面における前記第1の軸と直行する方向に第2の軸をとり、
前記液晶充填用微細空間における、第1の軸方向の空間幅をA、第2の軸方向の空間幅をBとした場合に、Aが3μm以下となり、且つAがBよりも小さい値であることを特徴とする、請求項1に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。 - 前記格子状の壁構造が、隣接する前記画素領域間を区切る壁部、及び、前記各画素領域を2以上に区分する間仕切り部から構成されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
- 前記格子状の壁構造の厚みが、50nm以上400nm以下であることを特徴とする、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
- 前記格子状の壁構造が、500〜3000nmの高さを有することを特徴とする、請求項4に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
- 前記マトリクス状に並んで配置された画素電極の、マトリクス方向と一致する方向に第1の軸をとり、前記基台部と平行な平面における前記第1の軸と直行する方向に第2の軸をとり、
前記液晶充填用微細空間における、第1の軸方向の空間幅をA、第2の軸方向の空間幅をBとした場合に、Aに対するBの比(B/A)が2以上であることを特徴とする、請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。 - 入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子であって、
透明基板と、前記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、前記共通電極の前記透明基板とは反対側の面に配置される、請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材と、前記空間光位相変調用液晶配向部材における前記液晶充填用微細空間に充填された液晶層と、を有することを特徴とする、空間光変調素子。 - 前記共通電極と、前記空間光位相変調用液晶配向部材の間に、配向膜を配置することを特徴とする、請求項7に記載の空間光変調素子。
- 請求項7または請求項8に記載の空間光変調素子と、前記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023095902A1 (ja) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | 大日本印刷株式会社 | 空間光位相変調用液晶配向部材、空間光変調素子及び立体表示装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5999234A (en) * | 1997-04-15 | 1999-12-07 | International Business Machines Corporation | Transmissive cell for ultra small pixel applications |
JP2002287170A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-10-03 | Sharp Corp | 液晶デバイス |
JP2004219948A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 液晶光学素子およびその製造方法 |
KR20150046800A (ko) * | 2013-10-22 | 2015-05-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치의 제조 방법 |
US20160091726A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Lg Display Co., Ltd. | Polarization control unit and 2d and 3d image display device having the same |
JP2018136381A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 株式会社Jvcケンウッド | 液晶装置 |
-
2020
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5999234A (en) * | 1997-04-15 | 1999-12-07 | International Business Machines Corporation | Transmissive cell for ultra small pixel applications |
JP2002287170A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-10-03 | Sharp Corp | 液晶デバイス |
JP2004219948A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 液晶光学素子およびその製造方法 |
KR20150046800A (ko) * | 2013-10-22 | 2015-05-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치의 제조 방법 |
US20160091726A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Lg Display Co., Ltd. | Polarization control unit and 2d and 3d image display device having the same |
JP2018136381A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 株式会社Jvcケンウッド | 液晶装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023095902A1 (ja) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | 大日本印刷株式会社 | 空間光位相変調用液晶配向部材、空間光変調素子及び立体表示装置 |
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