JPH05134266A - Display element and its formation - Google Patents

Display element and its formation

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JPH05134266A
JPH05134266A JP3295617A JP29561791A JPH05134266A JP H05134266 A JPH05134266 A JP H05134266A JP 3295617 A JP3295617 A JP 3295617A JP 29561791 A JP29561791 A JP 29561791A JP H05134266 A JPH05134266 A JP H05134266A
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liquid crystal
light
refractive index
polymer material
layer
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敬二 田中
Kinya Kato
謹矢 加藤
Shigenobu Sakai
重信 酒井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • G02F1/13342Holographic polymer dispersed liquid crystals

Abstract

PURPOSE:To easily form the high-brightness display element having the high efficiency of utilizing light by using a liquid crystal layer and a high-polymer layer as plural thin layers varying in refractive index. CONSTITUTION:A high-polymer material layer 103 and the liquid crystal layer 104 are laminated between transparent conductive films 101 and 102. The high- polymer material layer 103 consists of a photo- or thermosetting type high- polymer material having the refractive index n3. The liquid crystal layer 104 consists of a twisted nematic liquid crystal which can be varied in refractive index from n1 to n2 (n1>n2>n3). A voltage is impressed between the transparent conductive films 101 and 102 by a power source 105, by which the refractive index of the liquid crystal layer 104 is made into n1 to reflect the light mainly consisting of, for example, red and to allow the transmission of the light exclusive of this light. The refractive index of the liquid crystal layer 104 is made into n2 when the voltage is not impressed between the transparent conductive films 101 and 102. The reflectivity of the light in the wavelength band of red is then drastically decreased and the greater part of the light is transmitted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は表示素子およびその形
成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の透過型表示装置を示す概略
図である。この透過型表示装置では、バックライト40
2によって白色光を供給し、TN型あるいはSTN型液
晶401の両側に偏光板403を配する構造を光シャッ
ターとして用い、出てきた白色光をカラーフィルター4
04によって着色して、表示動作を行なう。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a schematic view showing a conventional transmissive display device. In this transmissive display device, the backlight 40
The structure in which the white light is supplied by 2 and the polarizing plate 403 is arranged on both sides of the TN type or STN type liquid crystal 401 is used as an optical shutter, and the emitted white light is colored by the color filter 4.
It is colored by 04 and a display operation is performed.

【0003】図7は従来の反射型表示装置を示す概略図
である。この反射型表示装置では、TN型あるいはST
N型液晶501の両側に偏光板503を配する構造を光
シャッターとして用い、出てきた白色光をカラーフィル
ター504によって着色することは、図6に示した透過
型表示装置と同様であるが、バックライトの代りに反射
板502を配して、反射光のみを利用して表示動作を行
なう。
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional reflective display device. In this reflective display device, TN type or ST
The structure in which the polarizing plates 503 are arranged on both sides of the N-type liquid crystal 501 is used as an optical shutter, and the white light emitted is colored by the color filter 504, which is similar to the transmissive display device shown in FIG. A reflective plate 502 is provided instead of the backlight, and a display operation is performed using only the reflected light.

【0004】図8は従来の高分子分散型液晶を用いた反
射型カラー表示装置を示す概略図である。この反射型カ
ラー表示装置では、分散質である液晶601と分散媒で
ある高分子602との混合物である高分子分散型液晶に
さらに染料603を加え、その後方にカラー膜604を
たとえばモザイク状に配し、カラー膜604の後方に反
射板605を配している。
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional reflective color display device using a polymer dispersed liquid crystal. In this reflective color display device, a dye 603 is further added to a polymer dispersion type liquid crystal which is a mixture of a liquid crystal 601 which is a dispersoid and a polymer 602 which is a dispersion medium, and a color film 604 is formed behind the dye 603, for example, in a mosaic shape. The reflector 605 is disposed behind the color film 604.

【0005】この反射型カラー表示装置においては、図
8(a)に示す散乱モード(電圧を印加しない状態)で
は、液晶601と高分子602との屈折率の差により散
乱した光が高分子602内あるいは液晶601内に含有
された染料603に吸収されるから、黒色が表示され、
また図8(b)に示す透過モード(電圧を印加した状態)
においては、後方にあるカラー膜604の色が発現され
る。
In this reflection type color display device, in the scattering mode (state in which no voltage is applied) shown in FIG. 8A, light scattered by the difference in refractive index between the liquid crystal 601 and the polymer 602 is polymer 602. Since it is absorbed by the dye 603 contained in the liquid crystal or in the liquid crystal 601, a black color is displayed,
Further, the transmission mode shown in FIG. 8B (state in which voltage is applied)
In, the color of the rear color film 604 is developed.

【0006】しかし、図6に示した透過型表示装置で
は、バックライト402の体積が大きく、かつこの部分
の消費電力が大きいため、薄型化、携帯化を行なうこと
が困難である。
However, in the transmissive display device shown in FIG. 6, since the backlight 402 has a large volume and the power consumption of this portion is large, it is difficult to make it thin and portable.

【0007】また、図7に示した反射型表示装置では、
反射光のみ利用するから、光量が少ないため、透過型表
示装置の場合に比べて光シャッターの光利用効率を大き
く上げる必要があるが、TN型あるいはSTN型液晶5
01を単純に用いただけでは、本質的に必要な偏光板5
03の存在により反射光の利用効率が少なくとも半分以
下に下がり、高輝度化が困難である。
Further, in the reflection type display device shown in FIG.
Since only the reflected light is used, the amount of light is small, so it is necessary to greatly increase the light use efficiency of the optical shutter as compared with the case of a transmissive display device. However, the TN type or STN type liquid crystal 5
01 is simply used, the essential polarizing plate 5
Due to the presence of No. 03, the utilization efficiency of reflected light is reduced to at least less than half, and it is difficult to achieve high brightness.

【0008】さらに、図8に示した高分子分散型液晶を
用いた反射型カラー表示装置では、透過モードにおいて
も、染料603により光が吸収されるため、輝度が下が
る欠点がある。
Further, in the reflection type color display device using the polymer dispersed liquid crystal shown in FIG. 8, the light is absorbed by the dye 603 even in the transmission mode, so that the brightness is lowered.

【0009】そこで、本発明者らは、上記の課題を解決
し、軽薄化、携帯化を図ることが容易で、かつ高輝度化
が容易な新たな表示素子、表示装置およびその製造方法
(特願平2−306265号)を考案した。
Therefore, the inventors of the present invention have solved the above problems, made it easier to make the device thinner and lighter, and made it easier to achieve high brightness. He devised a Japanese patent application No. 2-306265).

【0010】図9は特願平2−306265号に記載の
表示素子を示す概略図である。この表示素子において
は、導電膜701上に屈折率n3の透明な膜702を配
し、膜702上に屈折率が電界によってn1からn2
(n1<n2<n3)まで可変な透明な膜703たとえ
ば液晶(高分子強誘電性液晶を含む)あるいは強誘電体
を配し、屈折率が可変で透明な膜703上に屈折率n3
の透明な膜704を配し、透明な膜704上に透明導電
膜705を配している。
FIG. 9 is a schematic view showing a display element described in Japanese Patent Application No. 2-306265. In this display element, a transparent film 702 having a refractive index n3 is arranged on a conductive film 701, and the refractive index n1 to n2 on the film 702 is changed by an electric field.
A transparent film 703 that is variable up to (n1 <n2 <n3), for example, a liquid crystal (including polymer ferroelectric liquid crystal) or a ferroelectric substance is arranged, and a refractive index n3 is provided on the transparent film 703 that has a variable refractive index.
Transparent film 704 is disposed, and a transparent conductive film 705 is disposed on the transparent film 704.

【0011】この表示素子においては、図9(a)に示す
ように、導電膜701と透明導電膜705との間に加え
る電圧により、屈折率が可変で透明な膜703の屈折率
をn1とすると、全体として屈折率がn3/n1/n3
の多層膜構造となり、よく知られた干渉フィルターの原
理(たとえば、光学薄膜(藤原史朗編、共立出版、19
86年)を参照)に従い、特定の波長帯域の光を反射
し、それ以外の光を透過する。また、図9(b)に示すよ
うに、導電膜701と透明導電膜705との間に加える
電圧により、屈折率が可変で透明な膜703の屈折率を
変えてn2とすると、多層膜中の各膜702〜704の
屈折率差が屈折率が可変で透明な膜703の屈折率がn
1の場合に比べて小さくなるから、特定の波長帯域にお
ける光の反射率は大幅に低下し、大部分の光を透過す
る。
In this display element, as shown in FIG. 9 (a), the refractive index of the transparent film 703 whose refractive index is variable and n1 is variable by the voltage applied between the conductive film 701 and the transparent conductive film 705. Then, the refractive index as a whole is n3 / n1 / n3
And the well-known principle of interference filters (for example, optical thin film (edited by Shiro Fujiwara, Kyoritsu Shuppan, 19
1986)), light in a specific wavelength band is reflected, and other light is transmitted. Further, as shown in FIG. 9B, when the refractive index of the transparent film 703 having a variable refractive index is changed by the voltage applied between the conductive film 701 and the transparent conductive film 705 to be n2, the multilayer film The refractive index difference between the films 702 to 704 is variable and the transparent film 703 has a refractive index n.
Since it is smaller than in the case of 1, the reflectance of light in a specific wavelength band is significantly lowered, and most of the light is transmitted.

【0012】したがって、この表示素子を用いれば、特
定の波長帯域の光の反射、透過を制御でき、かつそれ以
外の波長帯域の光を常に透過する装置を構成できる。
Therefore, by using this display element, it is possible to configure a device that can control reflection and transmission of light in a specific wavelength band and always transmit light in other wavelength bands.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特願平2−3
06265号に記載の表示素子において、光の利用効率
を高くし、バックライトをつけなくても明るい表示が可
能な表示を実現するためには、屈折率が異なる薄層を1
μm以下の微細間隔で繰返し積層する必要があり、この
ためには材料の異なる複数の膜を何度も堆積しなければ
ならず、作製工程が繁雑である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, Japanese Patent Application No. 2-3
In the display device described in No. 06265, in order to improve the light utilization efficiency and realize a display capable of bright display without a backlight, a thin layer having a different refractive index is used.
It is necessary to repeatedly stack the layers at a fine interval of μm or less, and for this purpose, a plurality of films made of different materials must be deposited many times, which complicates the manufacturing process.

【0014】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、バックライトを用いない軽薄化、携帯化
が容易で、偏光板が不要でかつ光の利用効率の高い高輝
度なカラー表示装置を作成することができる表示素子、
光の利用効率の高い高輝度な表示素子を簡便に形成する
ことができる表示素子の形成方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is a high-brightness color display which does not require a backlight and is easy to be made light and thin, and which does not require a polarizing plate and has high light utilization efficiency. Display element, which can create a device
An object of the present invention is to provide a method for forming a display element, which can easily form a high-brightness display element with high light utilization efficiency.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明においては、屈折率の異なる複数の薄層が
積層し、上記薄層のうち単数あるいは複数の薄膜の屈折
率が電界により変化する表示素子において、上記屈折率
の異なる複数の薄層として液晶層と高分子材料層とを用
いる。
In order to achieve this object, according to the present invention, a plurality of thin layers having different refractive indexes are laminated, and the refractive index of one or more thin films among the thin layers is changed by an electric field. In the variable display element, a liquid crystal layer and a polymer material layer are used as the plurality of thin layers having different refractive indexes.

【0016】また、屈折率の異なる複数の薄層が積層
し、上記薄層のうち単数あるいは複数の薄膜の屈折率が
電界により変化する表示素子において、上記屈折率の異
なる複数の薄層として液晶と高分子材料との混合物を用
い、上記液晶と上記高分子材料との比率を相違させる。
Further, in a display element in which a plurality of thin layers having different refractive indexes are laminated, and the refractive index of one or a plurality of thin films among the thin layers is changed by an electric field, a liquid crystal is used as the plurality of thin layers having different refractive indexes. And a polymer material are used, and the ratio of the liquid crystal to the polymer material is different.

【0017】また、屈折率の異なる複数の薄層が積層
し、上記薄層のうち単数あるいは複数の薄膜の屈折率が
電界により変化する表示素子において、上記屈折率の異
なる複数の薄層として液晶と高分子材料との混合物を用
い、上記高分子材料中の上記液晶の領域の大きさを相違
させる。
Further, in a display element in which a plurality of thin layers having different refractive indexes are laminated, and the refractive index of one or more thin films among the thin layers is changed by an electric field, a liquid crystal is used as the plurality of thin layers having different refractive indexes. And a polymer material are used, and the sizes of the liquid crystal regions in the polymer material are made different.

【0018】また、光あるいは熱硬化型高分子材料から
なる高分子材料と液晶とを混合し、複数のレーザー光を
上記高分子材料と上記液晶との混合物に照射し、上記レ
ーザー光の干渉パターンによる光の強弱層により屈折率
の異なる薄層を形成する。
Further, a polymer material made of a photo- or thermosetting polymer material is mixed with liquid crystal, and a plurality of laser beams are irradiated to the mixture of the polymer material and the liquid crystal, whereby an interference pattern of the laser beam is obtained. A thin layer having a different refractive index is formed by the light intensity layer.

【0019】[0019]

【作用】この表示素子、その形成方法においては、極め
て簡単に屈折率が異なる薄層を微細間隔で繰返し積層さ
せることができる。
In this display device and the method for forming the same, it is possible to extremely easily repeatedly stack thin layers having different refractive indexes at fine intervals.

【0020】[0020]

【実施例】以下、この発明を図面に示す実施例に基づい
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.

【0021】(表示素子1)図1はこの発明による表示
素子を示す概略図である。この表示素子においては、た
とえば膜厚500ÅのITO膜からなる2つの透明導電
膜101、102間に、屈折率n3の光あるいは熱硬化
型高分子材料(たとえば熱硬化型高分子材料:エポキシ
樹脂(n3=1.3)、あるいは光硬化型高分子材料:
ライトラックLA0208(n3=1.5))からなる
高分子材料層103と、屈折率が電界によってn1から
n2(n1>n2>n3)まで可変なツイストネマティ
ック液晶(たとえばメルク社製E−7:n1=1.7
5、n2=1.52)からなる液晶層104とを積層し
ている。また、105は液晶層104の屈折率を変化さ
せるための電源である。
(Display Element 1) FIG. 1 is a schematic view showing a display element according to the present invention. In this display element, a light or thermosetting polymer material (for example, thermosetting polymer material: epoxy resin (e.g., thermosetting polymer material) having a refractive index n3 is formed between two transparent conductive films 101 and 102 made of, for example, an ITO film having a film thickness of 500 Å. n3 = 1.3), or a photocurable polymer material:
A polymer material layer 103 made of light track LA0208 (n3 = 1.5)) and a twisted nematic liquid crystal whose refractive index is variable from n1 to n2 (n1>n2> n3) by an electric field (for example, E-7: manufactured by Merck). n1 = 1.7
5 and n2 = 1.52). Further, 105 is a power supply for changing the refractive index of the liquid crystal layer 104.

【0022】この表示素子においては、図1(a)に示す
ように、透明導電膜101と透明導電膜102との間に
電圧を印加することにより、液晶層104の屈折率をn
1とすると、全体として屈折率がn3/n1/n3……
n3/n1/n3(n1=1.75、n3=1.5)の
多層構造に等しくなり、よく知られた干渉フィルターの
原理(たとえば、光学薄膜(藤原史朗編、共立出版、1
986年)を参照)に従い、たとえば高分子材料層10
3、液晶層104の厚さをそれぞれ1000Åとすれ
ば、波長6500Å付近の赤色を主体とした光を反射
し、それ以外の光を透過する。また、図1(b)に示すよ
うに、透明導電膜101と透明導電膜102との間に電
圧を印加しないことにより、液晶層104の屈折率をn
2とすると、屈折率がn3/n2/n3……n3/n2
/n3(n2=1.52、n3=1.5)の多層構造と
なり、高分子材料層103、液晶層104の屈折率差が
小さくなる。このため、波長6500Å付近の赤色の波
長帯域における光の反射率は大幅に低下し、大部分の光
を透過する。この表示素子において、高分子材料層10
3、液晶層104を繰返し20層以上形成した場合に
は、電圧を印加することにより、高分子材料層103、
液晶層104の屈折率差を大きくしたとき、赤色の光を
90%以上反射させることができる。また、高分子材料
層103、液晶層104の屈折率差が小さいときには、
赤色の光の反射は10%以下になる。このため、特定の
波長帯域の光の反射、透過を制御できる表示素子がこの
実施例で形成でき、この表示素子によってバックライト
を用いない軽薄化、携帯化が容易で、偏光板が不要でか
つ光の利用効率の高い高輝度なカラー表示装置を作成す
ることができる。
In this display element, as shown in FIG. 1A, by applying a voltage between the transparent conductive film 101 and the transparent conductive film 102, the refractive index of the liquid crystal layer 104 becomes n.
If it is 1, the refractive index as a whole is n3 / n1 / n3 ...
It is equivalent to a multilayer structure of n3 / n1 / n3 (n1 = 1.75, n3 = 1.5), and is a well-known principle of interference filters (for example, optical thin film (edited by Shiro Fujiwara, Kyoritsu Shuppan, 1
986)), for example, the polymer material layer 10
3. If the thickness of the liquid crystal layer 104 is 1000 Å, light having a wavelength of 6500 Å mainly in red is reflected and other light is transmitted. Further, as shown in FIG. 1B, by applying no voltage between the transparent conductive film 101 and the transparent conductive film 102, the refractive index of the liquid crystal layer 104 becomes n.
2, the refractive index is n3 / n2 / n3 ... n3 / n2
/ N3 (n2 = 1.52, n3 = 1.5) has a multilayer structure, and the difference in refractive index between the polymer material layer 103 and the liquid crystal layer 104 is small. Therefore, the reflectance of light in the red wavelength band around the wavelength 6500Å is significantly reduced, and most of the light is transmitted. In this display element, the polymer material layer 10
3. When 20 or more liquid crystal layers 104 are repeatedly formed, by applying a voltage, the polymer material layer 103,
When the refractive index difference of the liquid crystal layer 104 is increased, 90% or more of red light can be reflected. When the difference in refractive index between the polymer material layer 103 and the liquid crystal layer 104 is small,
The reflection of red light is 10% or less. Therefore, a display element capable of controlling reflection and transmission of light in a specific wavelength band can be formed in this embodiment, and by this display element, lightness and thinness without using a backlight, easy portability, and no need for a polarizing plate A high-brightness color display device with high light utilization efficiency can be manufactured.

【0023】なお、ここではn1>n3の場合を例とし
て示したが、n3>n1の材料を用いた場合でも同様な
表示動作が可能なことは明かである。
Although the case of n1> n3 is shown here as an example, it is obvious that the same display operation can be performed even when the material of n3> n1 is used.

【0024】また、n1>n3>n2の場合であって
も、n3の値がn1あるいはn2の値に十分近ければ、
やはり同様な表示動作が可能なことは明かである。
Even when n1>n3> n2, if the value of n3 is sufficiently close to the value of n1 or n2,
Obviously, the same display operation is possible.

【0025】さらに、高分子材料層103、液晶層10
4の膜厚をそれぞれ1000Åとしたが、これに限ら
ず、膜厚を変えることによって反射する光の波長を変え
ることができる。
Further, the polymer material layer 103 and the liquid crystal layer 10
Although the film thicknesses of No. 4 are 1000 l, respectively, the invention is not limited to this, and the wavelength of reflected light can be changed by changing the film thickness.

【0026】(表示素子2)図2はこの発明による他の
表示素子を示す概略図である。この表示素子において
は、たとえば膜厚500ÅのITO膜からなる2つの透
明導電膜201、202間に、屈折率n3の光あるいは
熱硬化型高分子材料203(たとえば熱硬化型高分子材
料:エポキシ樹脂(n3=1.3)、あるいは光硬化型
高分子材料:ライトラックLA0208(n3=1.
5))の中に、ツイストネマティック液晶(たとえばメ
ルク社製E−7:n1=1.75、n2=1.52)か
らなるたとえば直径約500Åの小さな液晶の領域すな
わち液晶ドロップレットが形成された小ドロップレット
層205とたとえば直径約1000Åの大きな液晶ドロ
ップレットが形成された大ドロップレット層207との
多層構造が形成されている。液晶ドロップレットの大き
さが異なると、高分子材料203中の液晶の含有比率が
異なるため、小ドロップレット層205と大ドロップレ
ット層207との屈折率も異なる。このため、屈折率の
異なる多層構造が形成されていることになる。また、電
界により液晶の屈折率を変化させると、大ドロップレッ
ト層207は液晶の含有量が多いから、大ドロップレッ
ト層207の屈折率の変化は大きい。一方、小ドロップ
レット層205は液晶の含有量が少ないから、小ドロッ
プレット層205の屈折率の変化は小さい。このため、
大ドロップレット層207と小ドロップレット層205
との屈折率差を電界で変化させることができる。たとえ
ば、大ドロップレット層207におけるツイストネマテ
ィック液晶の含有率を80%とし、小ドロップレット層
205におけるツイストネマティック液晶の含有率を2
0%とすると、電界印加時での大ドロップレット層20
7の屈折率は約1.7となり、小ドロップレット層20
5の屈折率は約1.55となって、屈折率差が生ずる。
このため、よく知られた干渉フィルターの原理(たとえ
ば、光学薄膜(藤原史朗編、共立出版、1986年)を
参照)に従い、たとえば小ドロップレット層205、大
ドロップレット層207の厚さをそれぞれ1000Åと
すれば、波長6500Å付近の赤色を主体とした光を反
射し、それ以外の光を透過する。また、透明導電膜20
1と透明導電膜202との間に加える電圧により、大ド
ロップレット層207の屈折率をn2とすると、屈折率
がn3/n2/n3……n3/n2/n3(n2=1.
52、n3=1.5)の多層構造となり、小ドロップレ
ット層205、大ドロップレット層207の屈折率差が
小さくなる。このため、波長6500Å付近の赤色光の
反射率は大幅に低下し、大部分の光を透過する。この表
示素子において、小ドロップレット層205、大ドロッ
プレット層207を繰返し20層以上形成した場合に
は、電圧を印加することにより、小ドロップレット層2
05、大ドロップレット層207の屈折率差を大きくし
たとき、赤色の光を80%以上反射させることができ
る。また、小ドロップレット層205、大ドロップレッ
ト層207の屈折率差がない場合、赤色の光の反射を1
0%以下にすることができる。このため、上述実施例
(表示素子1)と同様に特定の波長帯域の光の反射、透
過を制御できる表示素子がこの実施例で形成でき、この
表示素子によってバックライトを用いない軽薄化、携帯
化が容易で、偏光板が不要でかつ光の利用効率の高い高
輝度なカラー表示装置を作成することができる。
(Display Element 2) FIG. 2 is a schematic view showing another display element according to the present invention. In this display element, light or thermosetting polymer material 203 (for example, thermosetting polymer material: epoxy resin) having a refractive index n3 is formed between two transparent conductive films 201 and 202 made of, for example, an ITO film having a film thickness of 500Å. (N3 = 1.3), or a photocurable polymer material: light rack LA0208 (n3 = 1.
5)), a small liquid crystal region, for example, a liquid crystal droplet having a diameter of about 500 Å made of twisted nematic liquid crystal (for example, E-7 manufactured by Merck & Co., Inc .: n1 = 1.75, n2 = 1.52) was formed. A multi-layer structure of a small droplet layer 205 and a large droplet layer 207 in which large liquid crystal droplets having a diameter of, for example, about 1000 Å are formed is formed. When the size of the liquid crystal droplets is different, the content ratio of the liquid crystal in the polymer material 203 is different, and therefore the refractive indices of the small droplet layer 205 and the large droplet layer 207 are also different. Therefore, a multi-layer structure having different refractive indexes is formed. When the refractive index of the liquid crystal is changed by the electric field, the large droplet layer 207 contains a large amount of the liquid crystal, and thus the large droplet layer 207 has a large change in the refractive index. On the other hand, since the small droplet layer 205 has a small amount of liquid crystal, the change in the refractive index of the small droplet layer 205 is small. For this reason,
Large droplet layer 207 and small droplet layer 205
The difference in the refractive index between and can be changed by an electric field. For example, the content of the twisted nematic liquid crystal in the large droplet layer 207 is 80%, and the content of the twisted nematic liquid crystal in the small droplet layer 205 is 2%.
When it is 0%, the large droplet layer 20 when an electric field is applied
7 has a refractive index of about 1.7, and the small droplet layer 20
The refractive index of 5 becomes about 1.55, and a difference in refractive index occurs.
Therefore, according to the well-known principle of an interference filter (see, for example, an optical thin film (edited by Shiro Fujiwara, Kyoritsu Shuppan, 1986)), for example, the small droplet layer 205 and the large droplet layer 207 each have a thickness of 1000 Å. Then, the light mainly composed of red light having a wavelength of about 6500Å is reflected and the other light is transmitted. In addition, the transparent conductive film 20
1 and the transparent conductive film 202, when the refractive index of the large droplet layer 207 is n2, the refractive index is n3 / n2 / n3 ... n3 / n2 / n3 (n2 = 1.
52, n3 = 1.5), and the difference in refractive index between the small droplet layer 205 and the large droplet layer 207 becomes small. For this reason, the reflectance of red light near the wavelength of 6500Å is significantly reduced, and most of the light is transmitted. In this display element, when 20 or more small droplet layers 205 and large droplet layers 207 are repeatedly formed, by applying a voltage, the small droplet layers 2 are formed.
05, when the difference in the refractive index of the large droplet layer 207 is increased, 80% or more of red light can be reflected. Further, when there is no difference in the refractive index between the small droplet layer 205 and the large droplet layer 207, the reflection of red light is reduced to 1
It can be 0% or less. Therefore, similarly to the above-described embodiment (display element 1), a display element capable of controlling reflection and transmission of light in a specific wavelength band can be formed in this embodiment, and the display element can be made light and thin without using a backlight, and can be carried. It is possible to produce a high-luminance color display device which is easy to realize, requires no polarizing plate, and has high light utilization efficiency.

【0027】(表示素子の形成方法1)図3はこの発明
による表示素子の形成方法を説明するための概略図であ
る。この表示素子の形成方法においては、まず図3(a)
に示すように、たとえば膜厚500ÅのITO膜からな
る2つの透明導電膜301、302間にたとえばツイス
トネマティック液晶(メルク社製:E−7)と光あるい
は熱硬化型高分子材料(たとえばICI社製ラックスト
ラックLCR208)との混合物303を配する。つぎ
に、図3(b)に示すように、たとえば波長488nmの
アルゴンレーザー光304を混合物303に上下2方向
から照射する。このとき、アルゴンレーザー光304は
干渉を起こし、特定間隔d(たとえば2500Å間隔)
でレーザー光に強弱が生じた干渉パターン305が得ら
れる。この光の強弱は光の波長と2つの光の入射角によ
り決定される微細な間隔で生ずる(たとえば、ホログラ
フィ(大越孝敬著、電子通信学会編、1977年)を参
照)。このとき、混合物303が光硬化型高分子材料を
含んでいる場合には、図4に示すように、混合物303
の干渉パターン305の干渉光が照射された光強度が強
い領域で光硬化型高分子材料が硬化する。また、混合物
303が熱硬化型高分子材料(たとえばエポキシ樹脂)
を含んでいる場合には、混合物303の干渉パターン3
05の干渉光が照射された光強度が強い領域で発熱が起
こり、熱硬化型高分子材料が硬化する。このため、光の
弱い領域には主に液晶が集る。この結果、液晶のみを含
んだまたは液晶を多く含んだ液晶層306と高分子材料
のみを含んだまたは高分子材料を多く含んだ高分子材料
層307とが分離された微細な(たとえば2500Å間
隔)多層構造が作製できる。
(Method 1 for Forming Display Element) FIG. 3 is a schematic view for explaining the method for forming a display element according to the present invention. In the method of forming this display element, first, referring to FIG.
As shown in FIG. 2, for example, a twisted nematic liquid crystal (E-7 manufactured by Merck & Co.) and a light or thermosetting polymer material (for example, ICI Dispense mixture 303 with LUXTRACK LCR 208). Next, as shown in FIG. 3B, the mixture 303 is irradiated with the argon laser light 304 having a wavelength of 488 nm from two directions from the upper and lower sides. At this time, the argon laser beam 304 causes interference and a specific interval d (for example, 2500Å interval).
In this way, an interference pattern 305 in which the intensity of laser light is generated is obtained. The intensity of this light occurs at a minute interval determined by the wavelength of the light and the angle of incidence of the two lights (see, for example, holography (Takashi Ogoshi, edited by the Institute of Electronics and Communication Engineers, 1977)). At this time, if the mixture 303 contains a photo-curable polymer material, as shown in FIG.
The photo-curable polymer material is cured in a region of the interference pattern 305 where the interference light is irradiated and the light intensity is high. Further, the mixture 303 is a thermosetting polymer material (eg, epoxy resin).
, The interference pattern 3 of the mixture 303
Heat is generated in the region where the light intensity of the interference light of 05 is high and the thermosetting polymer material is cured. Therefore, the liquid crystal mainly gathers in the weak light region. As a result, the liquid crystal layer 306 containing only liquid crystal or a large amount of liquid crystal and the polymer material layer 307 containing only a polymer material or containing a large amount of polymer material are separated into fine (for example, 2500Å intervals). A multilayer structure can be produced.

【0028】また、光の強度が強く、光あるいは熱硬化
型高分子材料の硬化速度が速くなると、液晶は液晶ドロ
ップレットとして析出する。この液晶ドロップレットの
大きさは硬化速度が速いほど小さい。すなわち、光の干
渉により光の強度が強まった領域(たとえばアルゴンレ
ーザー光:波長4880Åで20mW/cm2程度かそ
れ以上の強度の領域)に直径数100Åの小さい液晶ド
ロップレットが形成されるようになる。また、光強度が
弱い領域には、直径1000Å程度かそれ以上の大きさ
の液晶ドロップレットが形成される。このとき、図5に
示すように、小さな液晶ドロップレットが形成された小
ドロップレット層309と、硬化速度が比較的遅い領域
に大きな液晶ドロップレットが形成された大ドロップレ
ット層311との多層構造ができ、小ドロップレット層
309と大ドロップレット層311とでは液晶の含有率
が異なるため、屈折率も異なる。このため、屈折率の異
なる多層構造が形成できる。
When the light intensity is high and the curing speed of the light or thermosetting polymer material is high, the liquid crystal is deposited as liquid crystal droplets. The size of the liquid crystal droplet is smaller as the curing speed is higher. That is, a small liquid crystal droplet with a diameter of 100 Å is formed in a region where the light intensity is increased due to light interference (for example, an argon laser beam: a region having an intensity of about 20 mW / cm 2 or more at a wavelength of 4880 Å). Become. Further, in a region where the light intensity is weak, liquid crystal droplets having a diameter of about 1000Å or more are formed. At this time, as shown in FIG. 5, a multi-layer structure of a small droplet layer 309 having small liquid crystal droplets formed therein and a large droplet layer 311 having large liquid crystal droplets formed in a region where the curing speed is relatively slow. However, since the small droplet layer 309 and the large droplet layer 311 have different liquid crystal contents, the refractive indices also differ. Therefore, a multilayer structure having different refractive indexes can be formed.

【0029】液晶層306あるいは大ドロップレット層
311は電圧の印加によってその屈折率が変化するの
で、液晶層306、高分子材料層307の屈折率差、小
ドロップレット層309、大ドロップレット層311の
屈折率差を適当に設定することによって、特定の波長帯
域の光の反射、透過を制御できる表示素子が作製でき、
この表示素子によって偏光板が不用で、かつ光の利用効
率が高い表示装置を作製することができる。
Since the refractive index of the liquid crystal layer 306 or the large droplet layer 311 changes with the application of a voltage, the difference in refractive index between the liquid crystal layer 306 and the polymer material layer 307, the small droplet layer 309, and the large droplet layer 311. By appropriately setting the refractive index difference of, it is possible to manufacture a display element capable of controlling the reflection and transmission of light in a specific wavelength band,
With this display element, a display device can be manufactured in which a polarizing plate is unnecessary and light utilization efficiency is high.

【0030】この表示素子の形成方法によれば、レーザ
ー光を照射するだけの工程で、屈折率が異なる領域を波
長間隔程度の微細間隔で繰返し配置させることができ、
極めて光の反射光率の良い表示素子を簡便に作製するこ
とができる。
According to this method of forming a display element, regions having different refractive indexes can be repeatedly arranged at fine intervals of about wavelength intervals by a step of only irradiating laser light,
A display element having an extremely high light reflectance can be easily manufactured.

【0031】また、この表示素子の形成方法によれば、
2つのレーザー光の照射方向を変えることによって干渉
パターンの方向、間隔を任意に変えることができるか
ら、屈折率が異なる領域を任意の間隔で任意の方向に作
製することができる。このため、種々の波長帯域の反射
光および反射強度を有する表示素子を簡便に作製でき
る。
According to this method of forming a display element,
By changing the irradiation directions of the two laser beams, the direction and the interval of the interference pattern can be arbitrarily changed, so that the regions having different refractive indexes can be formed at arbitrary intervals and in any direction. Therefore, it is possible to easily manufacture display elements having reflected light and reflected intensity in various wavelength bands.

【0032】なお、上述実施例においては、屈折率が変
化する材料に液晶を用いたが、電圧によって屈折率が変
化する高分子液晶、強誘電性液晶等を用いてもよい。ま
た、干渉パターンを得るためにアルゴンレーザーを用い
たが、干渉光が得られる位相が揃った光源であればよ
い。
In the above embodiments, liquid crystal is used as the material whose refractive index changes, but polymer liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, etc. whose refractive index changes with voltage may be used. Further, although an argon laser is used to obtain the interference pattern, any light source having a uniform phase from which interference light can be obtained may be used.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の表示素
子によれば、バックライトを用いない軽薄化、携帯化が
容易で、偏光板が不要でかつ光の利用効率の高い高輝度
なカラー表示装置を作成することができ、またこの発明
の表示素子の形成方法によれば、極めて簡単に屈折率が
異なる薄層を微細間隔で繰返し積層させることができる
から、光の利用効率の高い高輝度な表示素子を簡便に形
成することができる。このように、この発明の効果は顕
著である。
As described above, according to the display element of the present invention, it is possible to make the device thin and thin without using a backlight, to easily carry it, to use a polarizing plate and to have a high brightness color with high light utilization efficiency. According to the method for forming a display element of the present invention, it is possible to fabricate a display device, and it is possible to extremely easily repeatedly stack thin layers having different refractive indexes at fine intervals. A bright display element can be easily formed. As described above, the effect of the present invention is remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明による表示素子を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a display device according to the present invention.

【図2】この発明による他の表示素子を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view showing another display element according to the present invention.

【図3】この発明による表示素子の形成方法を説明する
ための概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of forming a display element according to the present invention.

【図4】図3で説明した表示素子の形成方法によって形
成された表示素子を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a display element formed by the method for forming a display element described in FIG.

【図5】図3で説明した表示素子の形成方法によって形
成された他の表示素子を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing another display element formed by the method of forming a display element described in FIG.

【図6】従来の透過型表示装置を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a conventional transmissive display device.

【図7】従来の反射型表示装置を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a conventional reflective display device.

【図8】従来の高分子分散型液晶を用いた反射型カラー
表示装置を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic view showing a reflective color display device using a conventional polymer-dispersed liquid crystal.

【図9】特願平2−306265号に記載の表示素子を
示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic view showing a display element described in Japanese Patent Application No. 2-306265.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

103…高分子材料層 104…液晶層 205…小ドロップレット層 207…大ドロップレット層 303…混合物 304…アルゴンレーザー光 305…干渉パターン 306…液晶層 307…高分子材料層 309…小ドロップレット層 311…大ドロップレット層 103 ... Polymer Material Layer 104 ... Liquid Crystal Layer 205 ... Small Droplet Layer 207 ... Large Droplet Layer 303 ... Mixture 304 ... Argon Laser Light 305 ... Interference Pattern 306 ... Liquid Crystal Layer 307 ... Polymer Material Layer 309 ... Small Droplet Layer 311 ... Large droplet layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】屈折率の異なる複数の薄層が積層し、上記
薄層のうち単数あるいは複数の薄膜の屈折率が電界によ
り変化する表示素子において、上記屈折率の異なる複数
の薄層として液晶層と高分子材料層とを用いたことを特
徴とする表示素子。
1. In a display device in which a plurality of thin layers having different refractive indexes are laminated, and a refractive index of one or more thin films among the thin layers is changed by an electric field, a liquid crystal is provided as the plurality of thin layers having different refractive indexes. A display element comprising a layer and a polymer material layer.
【請求項2】屈折率の異なる複数の薄層が積層し、上記
薄層のうち単数あるいは複数の薄膜の屈折率が電界によ
り変化する表示素子において、上記屈折率の異なる複数
の薄層として液晶と高分子材料との混合物を用い、上記
液晶と上記高分子材料との比率を相違させたことを特徴
とする表示素子。
2. In a display device in which a plurality of thin layers having different refractive indexes are laminated, and the refractive index of one or more thin films among the thin layers is changed by an electric field, a liquid crystal is provided as the plurality of thin layers having different refractive indexes. And a polymer material, wherein the liquid crystal and the polymer material are mixed in different ratios.
【請求項3】屈折率の異なる複数の薄層が積層し、上記
薄層のうち単数あるいは複数の薄膜の屈折率が電界によ
り変化する表示素子において、上記屈折率の異なる複数
の薄層として液晶と高分子材料との混合物を用い、上記
高分子材料中の上記液晶の領域の大きさを相違させたこ
とを特徴とする表示素子。
3. A display device in which a plurality of thin layers having different refractive indexes are laminated, and the refractive index of one or more thin films among the thin layers is changed by an electric field, and a liquid crystal is used as the plurality of thin layers having different refractive indexes. And a polymer material, wherein the size of the liquid crystal region in the polymer material is different.
【請求項4】光あるいは熱硬化型高分子材料からなる高
分子材料と液晶とを混合し、複数のレーザー光を上記高
分子材料と上記液晶との混合物に照射し、上記レーザー
光の干渉パターンによる光の強弱層により屈折率の異な
る薄層を形成することを特徴とする表示素子の形成方
法。
4. A light or thermosetting polymer material is mixed with a liquid crystal and liquid crystal, and a plurality of laser beams are irradiated to the mixture of the polymer material and the liquid crystal, and the interference pattern of the laser light is obtained. A method of forming a display element, comprising forming a thin layer having a different refractive index by a light intensity layer.
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