(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極が付着した透明基板と、該透明基板上の該透明電極に塗布されたフッ素樹脂配向膜と、該フッ素樹脂配向膜により配向制御された液晶と、該透明電極に電圧を印加する電圧源とを有し、
前記フッ素樹脂配向膜に以下の構造式（但し、ｎは１以上の整数を表わす）で表される樹脂が用いられることを特徴とする液晶光変調器。 
【化１】
0004054506.tif 000004
【請求項２】
請求項１に記載の液晶光変調器を用いることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を用いて光強度を変調する液晶光変調器およびこの液晶光変調器を用いた表示装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、印加電圧により入射光の透過率を制御できる液晶光変調器および表示装置に関するもので、配向膜に高温焼成過程が不要なフッ素樹脂を用いることにより、軽量なプラスティックフィルム基板の使用を可能とし、軽量で大型化が可能な液晶光変調器および表示装置に応用できるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
液晶光変調器は、液晶分子の配列状態が電界により変化するという電気光学効果を応用したものであり、表示装置などに広く利用されている。液晶光変調器では、液晶分子の配列の制御を行うことが必要とされており、一般に液晶分子の配列を規制するものとして配向膜が用いられている。
【０００４】
従来、液晶用配向膜として汎用されているものにポリイミドがある。ポリイミドは主鎖がイミド酸結合からなる高分子であるため、耐熱性、耐溶剤性に非常に優れるという特徴を有する。さらに、透明で、基板や各種の電極膜に対しての密着性が良く、ラビングあるいは偏光紫外線照射などの処理により、液晶を容易に配向させることが可能である。
【０００５】
なお、前記ポリイミド配向膜の成膜方法としては、以下のものが挙げられる。
【０００６】
▲１▼ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を有機溶剤に溶かし、スピンコートなどにより基板に塗布した後、２００〜３００℃で焼成し、イミド化反応を起こさせることによりポリイミド配向膜を成膜する。
【０００７】
▲２▼前記ポリアミック酸を有機溶剤中で化学的にイミド化した可溶性ポリイミド溶液を、スピンコートなどにより基板上に塗布した後、１８０℃程度で溶剤を揮発させることによりポリイミド配向膜を成膜する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ボリイミド配向膜には、以下に述べるような問題点を抱えている。
【０００９】
▲１▼の方法により成膜したポリイミド配向膜では、２００〜３００℃という非常に高い温度での焼成過程が必要とされるため、透明基板であるガラスに熱による変形が生じたり、熱に弱いプラスティックフィルム基板を用いることができないという問題点がある。さらに、上記の方法によりカラーフィルター型カラー液晶素子を作製する際には、高温で加熱されることによるカラーフィルターの劣化が生じるという間題点もある。
【００１０】
▲２▼の方法により成膜したポリイミド配向膜では、▲１▼の方法と比較してより低温での成膜が可能であるが、熱に弱いプラスティックフィルム基板上への成膜を行う際には、焼成温度を低くする必要があるため、溶剤が配向膜中に残留して膜の機械的強度が弱くなり、ラビング時などに、膜が基板から剥離するなどの間題が生じる。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑み、請求項１では、高温焼成過程が不要な配向膜を用いることにより、プラスティックフィルム基板を用いることができ、これによって軽量化、大型化を容易にすることができる液晶光変調器を提供することを目的としている。
【００１２】
請求項２では、高温焼成過程が不要な配向膜を用いることにより、プラスティックフィルム基板を用いることができ、これによって軽量化、大型化を容易にすることができる表示装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、透明電極が付着した透明基板と、該透明基板上の該透明電極に塗布されたフッ素樹脂配向膜と、該フッ素樹脂配向膜により配向制御された液晶と、該透明電極に電圧を印加する電圧源とを有し、
前記フッ素樹脂配向膜に以下の構造式（但し、ｎは１以上の整数を表わす）で表される樹脂が用いられることを特徴としている。
【００２７】
【化２】
0004054506.tif 000002
【００２８】
請求項２では、請求項１に記載の液晶光変調器を用いることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成において、本発明では、高分子の側鎖に―Ｒ１―（ＣＦ２）ｎ―Ｒ２という化学構造（但し、ｎは１以上の整数を表し、Ｒ１は直接結合または１つ以上のメチレン基を表し、Ｒ２はＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２ＦまたはＣＨ３を表す）を合むフッ素樹脂を配向膜として用いることにより、高温焼成過程が不要な液晶光変調器の作製を可能とした。
【００３０】
なお、本発明のフッ素樹脂配向膜は、分子構造に合まれるＣ−Ｆ結合の高い安定性から、以下に示すような特徴を示す。
【００３１】
上記フッ素樹脂は透明であり、透明基板上へ塗布した後に高温焼成処理を施さなくても、耐熱性、耐溶剤性に非常に優れ、さらに膜が透明基板から剥離することはない（▲２▼の問題点を解決）。
【００３２】
上記フッ素樹脂は、高温焼成過程を必要としないため、カラーフィルターの特性を劣化させることが無い（▲１▼の問題点を解決）。
【００３３】
さらに、熱に弱いプラスティックフィルムを透明基板に用いることも可能となり、計量化、大型化が可能なフラットディスプレイヘの応用もできる（▲１▼、▲２▼の問題点を解決）。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した液晶光変調器の実施の形態を模式的に示す構造断面図である。
【００３５】
この図に示す液晶光変調器１３では、透明電極３ａ，３ｂ付き透明基板４ａ，４ｂ上に付着したフッ素樹脂配向膜１ａ，１ｂで、液晶２を挟みこんだ構造をしており、液晶２はフッ素樹脂配向膜１ａ，１ｂにより配向制御される。透明電極３ａ，３ｂは透明基板４ａ，４ｂ上に付着され、リード線５ａ，５ｂとスイッチ６を介して、電圧源７に接続される。液晶層の厚みは、液晶２中に分散されたスペーサー８により一定に保たれ、液晶２はシール剤９ａ，９ｂにより封止してある。入射光１０は、偏光板１１ａにより偏光された後、一方の透明基板４ａから入射し、液晶２で偏光状態が制御され、透明基板４ｂ、ついで出射側の偏光板１１ｂを通過した後、出射光１２となる。この液晶光変調器１３のスイッチ６を入れて透明電極４ａ，４ｂに電界を印加すると、液晶の配列が変化し出射光１２の強度が変化するため、本液晶光変調器１３の制御は電圧源７により行われる。
【００３６】
フッ素樹脂配向膜１ａ，１ｂとして用いることのできるフッ素樹脂は、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、酢酸ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラニン樹脂、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルカルバゾール、ポリビニールアセテート、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコーン樹脂、またはこれらの共重合体である樹脂の側鎖に、―Ｒ１―（ＣＦ２）ｎ―Ｒ２という構造を持つ基（但し、ｎは１以上の整数を表し、Ｒ１は直接結合または１つ以上のメチレン基を表し、Ｒ２はＣＦ３，ＣＨＦ２，ＣＨ２ＦまたはＣＨ３を表す）を合む樹脂である。
【００３７】
このフッ素樹脂の成膜は、最初にスピンコーティング、ロールコーティング、ディッピング、スプレー、ブレード、ワイヤーバーコーティング、凸版印刷、フレキソ印刷またはシルク印刷などにより、透明電極３ａ，３ｂ付き透明基板４ａ，４ｂ上に塗布した後、溶媒蒸発、光硬化、熱硬化または反応硬化により行うことが可能である。
【００３８】
なお、上記透明基板４ａ，４ｂと透明電極３ａ，３ｂの間に、カラーフィルターやブラックマトリクスなどが設けられていても良く、従来の液晶光変調器に用いられる構造はすべて適用することが可能である。
【００３９】
上記の成膜方法では、フッ素樹脂の塗布後の高温焼成過程を必要としないため、透明基板４ａ，４ｂとして薄くて柔軟なプラスティックフィルムや厚みが０．６ｍｍ以下の薄いガラス板を用いることが可能となり、軽量で柔軟な液晶光変調器が実現できる。
【００４０】
また、上記透明基板４ａ，４ｂとして、薄いガラス板やプラスティックフィルムを用いる場合には、液晶層の厚みを保持するために、液晶層に球状のスペーサー８を分散させる方法が有用である。
【００４１】
上記の方法により成膜したフッ素樹脂配向膜１ａ，１ｂに、ラビング処理もしくは偏光紫外光の照射による配向処理を施すことにより、液晶２の分子配列をホモジニアス配向、ホメオトロピック配向または捩れ配向とすることが可能なため、偏光板１１ａ，１１ｂとの組み合わせを変えることにより、種々の光変調器を作製することができる。
【００４２】
また、液晶２の材料には、強誘電性液晶を含むスメクティック液晶、ネマティック液晶、コレステリック液晶を用いるが、それらの液晶材料に微細な樹脂を分散して液晶層に導入した液晶光変調器の作製も可能である。
【００４３】
また、透明基板４ａ，４ｂの一方に、反射板あるいは電極を兼用できる伝導性の反射板を付加することにより、低消費電カの反射型の液晶光変調器を作製することもできる。
【００４４】
さらに上記の液晶光変調器を表示装置に応用すると、軽量で柔軟なディスプレー装置を実現できる。
【００４５】
一例として試作した実施例では、メタクリル型フッ素樹脂（アスカ電子社ＨＦ−２）を用いた。このフッ素樹脂配向膜１ａ，１ｂを構成する材料は、以下の構造式で記載することができる。
【００４６】
【化３】
0004054506.tif 000003
【００４７】
上述した構造式のメタクリル型フッ素樹脂をスピンコーティングにより、透明電極３ａ，３ｂ（Ｉｎ２０３：Ｓｎ、厚み１５０ｍｍ）付きプラスティックフィルム透明基板４ａ，４ｂ（厚み１００μｍ）上に塗布する。そのまま室温で溶媒を揮発させて１００ｎｍの配向膜１ａ，１ｂを成膜し、微細なレーヨンロールで一方向に擦る（ラビング処理）。この配向膜付きプラスティック透明基板４ａ，４ｂの一方となる透明基板４ｂに、シール剤９ａ，９ｂを塗布し、さらに６μｍの球状スペーサー８を散布したネマティック液晶（メルクジャパン社ＢＬ−００８、誘電率異方性△ε＝１７．３、屈折率異方性△μ＝０．２８）を塗布して、もう一方の透明基板４ａをラビング方向が互いに９０度ずれた方向になるように張り合わせ、液晶２を捩れ配向させた。
【００４８】
そして、偏光板１１ａと偏光板１１ｂを偏光軸が互いに平行になるように配置すると、スイッチ６に印加する交流電圧が小さい場合には、入射光１０は偏光板１１ａにより直線偏光された後、液晶２で偏光軸が９０度回転するため、出射側の偏光板１１ｂを通過することができず、出射光１２は観測されなかった。
【００４９】
次にスイッチ６に印加する交流電圧を大きくすると、液晶の長軸が基板に垂直に立ち上がるため、入射光が出射側の偏光板１１ｂを通過できるようになり、出射光１２が観測された。
【００５０】
以上の測定結果を図２に示す。同図では、ツイストネマティック効果が示され、フッ素樹脂配向膜の配向機能が確認された。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、請求項１の液晶光変調器では、配向膜として、側鎖にフロロメチレン基を合むフッ素樹脂を導入することにより、高温焼成過程を行わなくても配向制御が可能となるため、透明基板にプラスティックフィルム基板などを使用した軽量な液晶光変調器を提供することができる。
【００５２】
請求項２の表示装置では、大型フラットディスプレイ等の軽量化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置で使用される液晶光変調器の実施の形態を模式的に示す構造断面図である。
【図２】本発明よる液晶光変調器に印加する交流電庄と透過率の関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…フッ素樹脂配向膜
２…液晶
３ａ，３ｂ…透明電極
４ａ，４ｂ…透明基板
５ａ，５ｂ…リード線
６…スイッチ
７…電圧源
８…スペーサー
９ａ，９ｂ…シール樹脂
１０…入射光
１１ａ，１１ｂ…偏光板
１２…出射光
１３…液晶光変調器
【図１】
0004054506.tif 000005
【図２】
0004054506.tif 000006