JP2001154179A

JP2001154179A - 液晶光学素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001154179A
Application number: JP33543899A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Goto; 智久五藤; Hideya Murai; 秀哉村井; Daisaku Nakada; 大作中田
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; NEC Corp; New Energy and Industrial Technology Development Organization
Current assignee: NEC Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; New Energy and Industrial Technology Development Organization
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】視差が少なくかつ一画素でマルチカラーを表
示する液晶光学素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】液晶材料３１がマトリックス樹脂４１中
に分散している調光層６１を有する液晶光学素子におい
て、調光層６１中の表示画素に少なくとも一つのホール
（又は溝）５１が調光層６１の深さ方向に形成される。
本発明では、先にポリマーだけから成るホログラムフィ
ルムを形成するため調光層間に基板を使用せずにＩＴＯ
等の電極層を形成できる。各画素ごとにホール又は溝を
設けることにより、解重合型レジスト材料の除去が容
易、ＴＦＴへの接続用の壁型電極層の形成が可能、液晶
材料の注入が容易となる。液晶材料としては任意のもの
を選択でき、又、ポリマー中の液晶材料の溶け込みが無
いためポリマーとの屈折率差の低下もなく、高い反射率
が得られる。更に表示画素ごとに液晶材料を注入するた
め大面積化を容易に実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏光板、カラーフィ
ルターが不要な選択反射型のホログラフィック高分子分
散液晶光学素子（ＨＰＤＬＣ）等に関するものである。
本発明の液晶光学素子は、文字、図形等を表示する表示
装置、入射光の反射または透過と遮断を制御するライト
バルブ等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、低消費電力化を目標にバックライ
トが不要な反射型の液晶光学素子が提案されている。例
えば、特開平５−１３４２６６号公報には、液晶と高分
子から構成された反射型の液晶素子が開示されている。
この開示技術の液晶光学素子では規則的に並んだ液晶滴
と高分子材料の屈折率差に起因する光の干渉を利用して
光の反射／透過を制御しており、ホログラフィック高分
子分散液晶素子（ＨＰＤＬＣ）と呼ばれている。この素
子中の高分子材料の屈折率は、液晶材料の常光屈折率近
傍に設定されている。電圧無印加状態では、液晶滴中の
液晶分子はランダムに配向しており、高分子材料と屈折
率差が生じている。この屈折率差と液晶滴の周期により
特定の波長の光が選択的に反射される。また、この液晶
光学素子に電圧を印加していくと、高分子材料と液晶滴
との屈折率差が小さくなり、選択反射光強度が低下して
いく。この液晶光学素子は、特公平３−５２８４３号公
報等で開示されている液晶をカプセル化し高分子材料中
に分散した透過／散乱型の液晶光学素子と同様に偏光板
を要しないため光の利用効率が高いということ、ＴＦＴ
（薄膜トランジスタ:thin film transistor）、ＭＩＭ
(metal insulator metal)等のアクティブ素子での駆動
が可能であるという利点を有している。なお、この液晶
光学素子では、液晶滴の間隔の設定により選択反射波長
が異なる液晶光学素子が製造できるため、ＲＧＢ（赤、
緑、青）の各波長を選択反射する画素を並置あるいは積
層することによりマルチカラーやフルカラー表示がカラ
ーフィルター無しで実現できる。

【０００３】上記特開平５−１３４２６６号公報で開示
されたホログラフィック高分子分散液晶は、赤色反射、
緑色反射、青色反射の各パネルを積層化した液晶ディス
プレイが提案されているが、画素サイズに比べパネルの
厚みが十分に厚くなると視差が発生するという問題があ
る。この問題を解決するために、調光層間の基板を排除
した構造が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて２つの課題がある。一つは、調光層を積層した場合
に調光層間の電極層の形成が困難という点である。すな
わち、液晶材料とマトリックス樹脂から成る調光層上に
直接およびスパッタや蒸着等により電極層を形成する方
法は、高温や減圧という電極の形成条件のため調光層に
ダメージを与え、電気光学特性が低下してしまう。ま
た、有機溶剤中に導電性材料を分散した溶液を調光層上
に塗布後、乾燥させて同様に調光層上に電極層だけを形
成させるキャスト法では、塗布時に使用される有機溶剤
によって調光層の膨潤、液晶の抽出を引き起こし、同様
に電気光学特性を低下させるという課題を有す。このよ
うに、液晶材料とマトリックス樹脂から成る調光層に影
響を与えない効果的な電極層製造方法は開示されていな
い。また、液晶材料とマトリックス樹脂から成る調光層
間に両面に電極層が形成された層間フィルムを設置する
方法も提案されているが、表示画素のサイズが小さくな
った場合、フィルムの厚みを非常に薄くしないと視差が
発生し、表示品質を著しく低下させるという問題があ
る。また、フィルムの設置により不要な反射が発生する
と共に、薄いフィルムは取り扱いが非常に困難であると
いう課題がある。さらに、各ＨＰＤＬＣ層をＴＦＴ等の
アクティブー素子で駆動させる場合、層間フィルム上の
電極を取り出して、別のガラス等の基板上に形成された
ＴＦＴへ接続することは極めて難しい。

【０００５】もう一つの課題は、液晶材料とマトリック
ス樹脂を任意に組み合わせることが出来ないということ
である。調光層は液晶材料がマトリックス樹脂中に周期
的に分散した構成であり、この構成はマトリックス樹脂
前駆体と液晶材料の混合物にレーザーの干渉露光を行い
製造される。レーザーの干渉露光前はマトリックス樹脂
前駆体と液晶材料の混合物はアイソトロピックであり、
干渉露光によりマトリックス樹脂前駆体が重合して、そ
れに伴い液晶材料が析出する。すなわち、液晶材料とマ
トリックス樹脂前駆体が混合してアイソトロピックであ
ること、マトリックス樹脂前駆体の光重合により液晶材
料が析出して目的とするサイズや周期の液晶滴を形成す
ることが前提条件となる。また、前述した条件が満たさ
れてマトリックス樹脂中に液晶滴の周期構造が形成され
たとしても、液晶材料とマトリックス樹脂の相分離は１
００％ではなく、マトリックス樹脂中に液晶材料は残存
しいる。この液晶光学素子の動作原理から、マトリック
ス樹脂中の液晶材料の残存は、マトリックス樹脂と液晶
材料の屈折率差が低下を引き起こし、結果として、素子
のコントラストは低下する。

【０００６】本発明の目的は、視差が少なくかつ一画素
でマルチカラーを表示できかつ高コントラストの積層型
の液晶光学素子およびその製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に分
散された液晶材料とを有する調光層を有する液晶光学素
子において、調光層中の表示画素にホールまたは溝が調
光層の深さ方向に形成されていることを特徴とする液晶
光学素子が得られる。

【０００８】本発明の第２の態様によれば、上記第１の
態様による液晶光学素子において、液晶材料はマトリッ
クス樹脂中に周期的に分散されていることを特徴とする
液晶光学素子が得られる。

【０００９】本発明の第３の態様によれば、上記第１ま
たは上記第２の態様による液晶光学素子において、調光
層が可視光を選択的に反射することを特徴とする液晶光
学素子が得られる。

【００１０】本発明の第４の態様によれば、上記第１、
上記第２、上記第３のいずれかの態様による液晶光学素
子において、前記調光層上に電極層を介してもう一つの
調光層が積層されていること特徴とする液晶光学素子が
得られる。

【００１１】調光層が電極層を介して複数積層されてい
ること特徴とする液晶光学素子が得られる。

【００１２】本発明の第５の態様によれば、マトリック
ス樹脂と、該マトリックス樹脂中に分散された液晶材料
とを有する調光層を有する液晶光学素子を製造する方法
において、前記マトリックス樹脂と、該マトリックス樹
脂中に分散された解重合型レジスト材料とを有するレジ
スト分散樹脂層を用意し、前記レジスト分散樹脂層から
前記解重合型レジスト材料を除去し、前記レジスト分散
樹脂層に、除去された前記解重合型レジスト材料の代り
に、液晶材料を注入することにより、前記調光層を得る
ことを特徴とする液晶光学素子の製造方法が得られる。

【００１３】本発明の第６の態様によれば、上記第５の
態様による液晶光学素子の製造方法において、前記レジ
スト分散樹脂層から前記解重合型レジスト材料を加熱に
より除去することを特徴とする液晶光学素子の製造方
法。

【００１４】本発明の第７の態様によれば、上記第５の
態様による液晶光学素子の製造方法において、前記レジ
スト分散樹脂層から前記解重合型レジスト材料を光照射
により除去することを特徴とする液晶光学素子の製造方
法が得られる。

【００１５】本発明の第８の態様によれば、マトリック
ス樹脂と、該マトリックス樹脂中に周期的に分散された
液晶材料とを有する調光層を有する液晶光学素子を製造
する方法において、前記マトリックス樹脂と、該マトリ
ックス樹脂中に周期的に分散された解重合型レジスト材
料とを有するホログラム層を用意し、前記ホログラム層
から前記解重合型レジスト材料を除去し、前記ホログラ
ム層に、除去された前記解重合型レジスト材料の代り
に、液晶材料を注入することにより、前記調光層を得る
ことを特徴とする液晶光学素子の製造方法が得られる。

【００１６】本発明の第９の態様によれば、上記第８の
態様による液晶光学素子の製造方法において、前記ホロ
グラム層から前記解重合型レジスト材料を加熱により除
去することを特徴とする液晶光学素子の製造方法が得ら
れる。

【００１７】本発明の第１０の態様によれば、上記第８
の態様による液晶光学素子の製造方法において、前記ホ
ログラム層から前記解重合型レジスト材料を光照射によ
り除去することを特徴とする液晶光学素子の製造方法が
得られる。

【００１８】本発明の第１１の態様によれば、マトリッ
クス樹脂と、該マトリックス樹脂中に分散された液晶材
料とを有する調光層を有する液晶光学素子を製造する方
法において、前記マトリックス樹脂と、該マトリックス
樹脂中に分散された解重合型レジスト材料とを有するレ
ジスト分散樹脂層を用意し、前記レジスト分散樹脂層に
ホールまたは溝を形成し、前記ホールまたは前記溝を介
して、前記レジスト分散樹脂層から前記解重合型レジス
ト材料を除去し、前記ホールまたは前記溝を介して、前
記レジスト分散樹脂層に、除去された前記解重合型レジ
スト材料の代りに、液晶材料を注入することにより、前
記調光層を得ることを特徴とする液晶光学素子の製造方
法が得られる。

【００１９】本発明の第１２の態様によれば、マトリッ
クス樹脂と、該マトリックス樹脂中に周期的に分散され
た液晶材料とを有する調光層を有する液晶光学素子を製
造する方法において、前記マトリックス樹脂と、該マト
リックス樹脂中に周期的に分散された解重合型レジスト
材料とを有するホログラム層を用意し、前記ホログラム
層にホールまたは溝を形成し、前記ホールまたは前記溝
を介して、前記ホログラム層から前記解重合型レジスト
材料を除去し、前記ホールまたは前記溝を介して、前記
ホログラム層に、除去された前記解重合型レジスト材料
の代りに、液晶材料を注入することにより、前記調光層
を得ることを特徴とする液晶光学素子の製造方法が得ら
れる。

【００２０】本発明の第１３の態様によれば、上記第１
２の態様による液晶光学素子の製造方法において、前記
ホールまたは前記溝の側面に電極を形成することを特徴
とする液晶光学素子の製造方法が得られる。

【００２１】本発明の第１４の態様によれば、電極層付
基板上に解重合型レジスト材料とマトリックス樹脂前駆
体からなるホログラム前駆体層を形成する工程と、その
ホログラム前駆体層にレーザー干渉露光を行いマトリッ
クス樹脂前駆体をマトリックス樹脂に硬化させ、解重合
型レジスト材料がマトリックス樹脂中に周期的に分散し
たホログラム層とする工程と、前記ホログラム層上に電
極層を形成する工程と、前記ホログラム層にホールまた
は溝を形成する工程と、前記ホールまたは前記溝を介し
て、前記ホログラム層から前記解重合型レジスト材料を
除去する工程と、前記ホールまたは前記溝を介して、前
記ホログラム層に、除去された前記解重合型レジスト材
料の代りに、液晶材料を注入する工程とを有することを
特徴とする液晶光学素子の製造方法が得られる。

【００２２】本発明の第１５の態様によれば、上記第１
４の態様による液晶光学素子の製造方法において、前記
ホールまたは前記溝の側面に電極を形成する工程を、更
に有することを特徴とする液晶光学素子の製造方法が得
られる。

【００２３】上述したように、本発明の液晶光学素子
は、液晶材料がマトリックス樹脂中に分散している調光
層を有する液晶光学素子において、調光層中の表示画素
にホールまたは溝が調光層の深さ方向に形成されている
ことを特徴とする。また、調光層は解重合型レジスト材
料が分散したマトリックス樹脂から解重合型レジスト材
料を除去した後、液晶材料を注入することにより製造さ
れることも特徴である。

【００２４】本発明の液晶光学素子およびその製造方法
によれば、先にポリマーだけから成るホログラムフィル
ムを形成するため調光層間に基板を使用せずにＩＴＯ等
の電極層を形成することができる。また、表示画素にホ
ールまたは溝を設けることにより、解重合型レジスト材
料の除去が容易、ＴＦＴへの接続用の壁型電極層の形成
が可能、液晶材料の注入が容易となる。液晶材料として
は任意のものを選択でき、また、ポリマー中への液晶材
料の溶け込みが無いためポリマーとの屈折率差の低下も
なく、高い反射率が得られるという利点を有する。さら
に、表示画素ごとに液晶材料を注入するため、大面積化
を容易に実現できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の上記の目的、特徴および
利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本
発明の実施の形態を以下に詳述する。

【００２６】図１を参照すると、本発明の液晶光学素子
は、マトリックス樹脂４１と、該マトリックス樹脂４１
中に分散された液晶滴（または液晶材料）３１とを有す
る調光層６１を有し、調光層６１中の表示画素にホール
（または溝）５１が調光層６１の深さ方向に形成されて
いる。

【００２７】この液晶光学素子において、液晶滴（また
は液晶材料）３１はマトリックス樹脂４１中に周期的に
分散されている。

【００２８】なお、調光層６１は、基板１１上に形成さ
れた第１の電極層２１上に形成されている。調光層６１
上に第２の電極層２２が形成されている。基板６１の下
面には光吸収層１２が形成されている。

【００２９】この液晶光学素子において、調光層６１
は、入射光１として入射された可視光を選択的に反射光
２として反射する。

【００３０】調光層６１上に電極層を介してもう一つの
調光層が積層されていても良い。

【００３１】図１に示した、マトリックス樹脂４１と、
該マトリックス樹脂４１中に周期的に分散された液晶材
料とを有する調光層６１を有する液晶光学素子を製造す
る際には、マトリックス樹脂４１と、該マトリックス樹
脂４１中に周期的に分散された解重合型レジスト材料と
を有するホログラム層を用意し、前記ホログラム層にホ
ール（または溝）５１を形成し、前記ホール（または前
記溝）５１を介して、前記ホログラム層から前記解重合
型レジスト材料を除去し、前記ホール（または前記溝）
５１を介して、前記ホログラム層に、除去された前記解
重合型レジスト材料の代りに、液晶滴（または液晶材
料）３１を注入することにより、調光層６１を得る。

【００３２】前記ホログラム層から前記解重合型レジス
ト材料を加熱により除去しても良いし、前記ホログラム
層から前記解重合型レジスト材料を光照射により除去し
ても良い。

【００３３】後述するように、前記ホール（または前記
溝）５１の側面には電極（壁電極）が形成されても良
い。

【００３４】図１に示した本発明の液晶光学素子の構成
において重要な特徴は、表示画素に、ホール（または
溝）５１を有するということであり、前記ホール（また
は溝）５１の機能は以下の機能を有している。

【００３５】まず、前記ホール（または溝）５１の機能
は、解重合型レジスト材料を除去するためのものであ
る。体積型のホログラム層では、屈折率の周期構造は図
１中の液晶滴３１とマトリックス樹脂４１の配置関係の
ように、基板１１に水平に近い状態となっており、この
ような構造のホログラム層から一方のポリマーを電極層
が形成された上面からホログラムの微細な構造を維持し
た状態で除去することは困難である。しかしながら、解
重合性レジスト材料が解重合して揮発性物質となり、各
画素にホール（または溝）５１が形成されていれば、ホ
ログラムの微細構造を維持した状態で解重合型レジスト
材料だけをそのホール（または溝）５１から完全に除去
することができる。他の特徴は、調光層６１間にある電
極層と基板上にある取り出し電極とを接続する壁型電極
層をホール（または溝）５１の側面に形成することがで
きるということである。

【００３６】さらに、ホール（または溝）５１は、液晶
材料を注入する注入口の機能も有する。解重合型レジス
ト材料が抜けた空隙のサイズは１６０ｎｍから２２０ｎ
ｍ程度で基板に水平方向にだけ繋がっている。この微小
空隙に液晶を注入する場合、通常の液晶光学素子のよう
に１つの注入口では困難であるが、各画素ごとに注入口
が設けられているためにこの微小空隙に注入が初めて可
能となった。フィルターのような多孔質ポリマー中に液
晶材料を注入し、光の透過／散乱を制御する液晶光学素
子を製造する方法は一般的に知られているが、これらの
多孔質ポリマーは３次元ネットワーク状でその孔のサイ
ズも１μｍ程度と非常に大きいものであり、これらの多
孔質ポリマーへの注入が可能であるからといって、体積
型のホログラムの微細な空隙に注入ができるものとは到
底考えられない。

【００３７】上述したように、本発明の液晶光学素子の
製造方法によれば、先にポリマーだけから成るホログラ
ム層を形成するためプラスチックやガラス等の基板を調
光層間に設置しなくても電極層を形成することができ
る。また、各画素ごとにホールまたは溝を設けることに
より、解重合型レジスト材料の除去が容易、ＴＦＴ等へ
の取り出し電極に接続するための壁型電極層の形成が可
能、液晶材料の注入が容易となる。さらに、各画素ごと
に液晶を注入するため大画面化が可能となることは言う
までもない。液晶材料としては任意のものを選択でき、
また、マトリックス樹脂中への液晶材料の溶け込みが無
いためマトリックス樹脂との屈折率差の低下もな無く、
高い反射率が得られるという利点を有する。また、解重
合型レジスト材料は光または熱により解重合を起こし、
低分子量の化合物となるため、減圧乾燥等により容易に
除去できる。すなわち、本発明の液晶光学素子に利用さ
れる解重合型レジスト材料は乾式プロセスによりホログ
ラム層から除去されるため、マトリックス樹脂の膨潤や
基板からの剥離も起こらないという利点もある。

【００３８】本発明で使用する液晶材料としてはネマチ
ック液晶、スメクチック液晶などが使用可能である。素
子の構成、駆動方法により正の誘電異方性を有する液晶
材料を利用することもできるし、負の誘電異方性を有す
る液晶材料を利用することもできる。また、周波数によ
り誘電異方性の符号が変化する２周波駆動液晶も利用で
きる。低駆動電圧および高反射率特性の点からは、誘電
率の異方性が大きく、屈折率の異方性が大きいものが望
ましい。また、本発明の素子をＴＦＴ等の能動素子とし
て駆動させるためには、液晶材料の電気抵抗が大きく、
電荷保持率の大きいことが望ましく、フッ素系、塩素系
等の高抵抗の液晶材料が利用できる。本発明の液晶光学
素子では、液晶材料をマトリックス樹脂中に形成された
空隙に注入して調光層を製造するため、液晶材料がマト
リックス樹脂前駆体と相溶する必要性は全くない。

【００３９】本発明で利用されるマトリックス樹脂はマ
トリックス樹脂前駆体が光により高分子化すなわち光重
合したものである。マトリックス樹脂前駆体としては、
2-エチルヘキシルアクリレート、ブチルエチルアクリレ
ート、ブトキシエチルアクリレート、2-シアノエチルア
クリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルア
クリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-エ
トキシエチルアクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル
アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレー
ト、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテ
ニルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒ
ドロフルフリルアクリレート、イソボニルアクリレー
ト、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、
モルホリンアクリレート、フェノキシエチルアクリレー
ト、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、2,
2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,3-ペン
タフルオロプロピルアクレート、2,2,3,3-テトラフルオ
ロプロピルアクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロ
ブチルアクリレート等の単官能アクリレート化合物、2-
エチルヘキシルメタクリレート、ブチルエチルメタクリ
レート、ブトキシエチルメタクリレート、2-シアノエチ
ルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘ
キシルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリ
レート、2-エトキシエチルアクリレート、N,N-ジエチル
アミノエチルメタクリレート、N,N-ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレー
ト、ジシクロペンテニルメタクリレート、グリシジルメ
タクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレー
ト、イソボニルメタクリレート、イソデシルメタクリレ
ート、ラウリルメタクリレート、モルホリンメタクリレ
ート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジ
エチレングリコールメタクリレート、2,2,2-トリフルオ
ロエチルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロ
ピルメタクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチ
ルメタクリレート等の単官能メタクリレート化合物、4,
4'-ビフェニルジアクリレート、ジエチルスチルベスト
ロールジアクリレート、1,4-ビスアクリロイルオキシベ
ンゼン、4,4'-ビスアクリロイルオキシジフェニルエー
テル、4,4'-ビスアクリロイルオキシジフェニルメタ
ン、3.9-ビス［1,1-ジメチル-2-アクリロイルオキシエ
チル］-2,4,8,10-テトラスピロ［5,5］ウンデカン、
α、α'-ビス［4-アクリロイルオキシフェニル］-1,4-
ジイソプロピルベンゼン、1,4-ビスアクリロイルオキシ
テトラフルオロベンゼン、4,4'-ビスアクリロイルオキ
シオクタフルオロビフェニル、ジエチレングリコールジ
アクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,
3-ブチレングリコールジアクリレート、ジシクロペンタ
ニルジアクリレート、グリセロールジアクリレート、1,
6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、テトラエチレングリコールジア
クリレート、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプ
ロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘ
キサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロ
キシペンタアクリレート、4,4'-ジアクリロイルオキシ
スチルベン、4,4'-ジアクリロイルオキシジメチルスチ
ルベン、4,4'-ジアクリロイルオキシジエチルスチルベ
ン、4,4'-ジアクリロイルオキシジプロピルスチルベ
ン、4,4'-ジアクリロイルオキシジブチルスチルベン、
4,4'-ジアクリロイルオキシジペンチルスチルベン、4,
4'-ジアクリロイルオキシジヘキシルスチルベン、4,4'-
ジアクリロイルオキシジフルオロスチルベン、2,2,3,3,
4,4-ヘキサフルオロペンタンジオール 1,5-ジアクリレ
ート、1,1,2,2,3,3-ヘキサフルオロプロピル-1,3-ジア
クリレート、ウレタンアクリレートオリゴマー等の多官
能アクリレート化合物、ジエチレングリコールジメタク
リレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,3-
ブチレングリコールジメタクリレート、ジシクロペンタ
ニルジメタクリレートグリセロールジメタクリレート、
1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチル
グリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコー
ルジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタ
クリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジトリ
メチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエ
リスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリ
トールモノヒドロキシペンタメタクリレート、2,2,3,3,
4,4-ヘキサフルオロペンタンジオール 1,5-ジメタクリ
レート、ウレタンメタクリレートオリゴマー等の多官能
メタクリレート化合物、スチレン、アミノスチレン、酢
酸ビニル等がある。さらにフッ素元素を含マトリックス
樹脂前駆体として、2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロペンタ
ンジオール 1,5-ジアクリレート、1,1,2,2,3,3-ヘキサ
フルオロプロピル-1,3-ジアクリレート、2,2,2-トリフ
ルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロ
プロピルアクレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル
アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチルアク
リレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、
2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,
3,4,4,4-ヘキサフルオロブチルメタクリレート、フッ素
含有ウレタンアクリレートオリゴマー等を含む化合物が
挙げられるがこれに限定されるものではない。これらの
マトリックス樹脂前駆体は単独で利用することもできる
し、二種類以上を混合することもできるが、光硬化後の
マトリックス樹脂の強度や安定性から、マトリックス樹
脂前駆体は少なくとも１種類の多官能性の化合物を含有
していることが好ましい。一方、マトリックス樹脂前駆
体およびマトリックス樹脂は光学的に等方性であること
に限定されず、光学異方性を有していても良い。すなわ
ち、マトリックス樹脂の前駆体は液晶性を有していても
構わない。マトリックス樹脂の屈折率およびその異方性
は目的とする液晶光学素子の反射または透過特性により
任意に設定できる。その一例としては、高分子材料の屈
折率は液晶材料の常光屈折率またはその近くに設定した
場合がある。

【００４０】マトリックス樹脂前駆体には、光照射によ
る重合を起こしやすくするために光重合開始剤を添加す
ることが望ましい。具体的には、光重合開始剤として
は、アセトフェノン系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン
系、チオキサンソン系等の通常の光重合開始剤が使用で
きる。例えば、カンファーキノン、、5,7−ヨード−3−
ブトキシ−6−フルオレン、ジエトキシアセトフェノ
ン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン
−1−オン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエ
チルエーテル、4−フェニルベンゾフェノン、2−クロロ
チオキサンソン、2−メチルチオキサンソン等およびこ
れらの化合物の誘導体がある。開始剤は固体でも液体で
も構わないが素子の均一性の点から液晶中に溶解または
相溶するものが望ましい。開始剤濃度はマトリックス樹
脂の前駆体の３０重量％以下が好ましい。また、必要の
応じてメチルジエタノールアミン、4-ジメチルアミノ安
息香酸等の光開始助剤を添加することもできる。さら
に、重合開始剤の吸収励起波長が光重合に使用する可視
光の光源の波長と合わなければ、長波長の可視の光を吸
収して重合開始剤にエネルギートランスファーする色素
増感剤を添加することができる。色素材料としてはクマ
リン系色素、ケトクマリン系色素、ローダミン系色素、
オキサジン系色素、カルボシアニン系色素、ジカルボシ
アン系色素、トリカルボシアン系色素、テトラカルボシ
アン系色素、ペンタカルボシアン系色素、オキソノール
系色素、スチリル系色素、キサンテン系色素、メロシア
ニン系色素、ローダシアニン系色素、ポルフィリン系色
素、アクリジン系色素等が挙げられるが、これに限定さ
れるものでは無い。色素材料は可視光により励起され、
エネルギーを光重合開始に移動させるものであればいず
れのもの構わない。

【００４１】本発明の調光層を形成するマトリックス樹
脂の前駆体の光重合に用いられる光線としては可視光レ
ーザーが利用できる。特に、調光層内に格子状に高分子
材料を配置するために光重合は図２に示すような２光束
レーザー干渉露光により行う。図２において、レーザー
９０から出射されたレーザビーム９１はビームスプリッ
タ９２によって２つのレーザー光にわかれる。２つのレ
ーザー光は、２つのミラー９３をよってホログラム前駆
体付基板１０１に交差角が９０°となるように入射され
る。

【００４２】図３は、２つのレーザー光７１および７２
が交差角１８０°でホログラム前駆体付基板（これは、
図３の場合、基板１１と、該基板１１上に電極層２１を
介して形成されたホログラム前駆体層８１とを有する）
に入射される場合を示している。すなわち、図３に示す
ように、２つのレーザー光７１および７２を基板１１に
入射しレーザー光が干渉した状態で光重合を行う。赤
色、緑色、青色の選択反射を得るためには、レーザー光
７１および７２の入射角度(レーザー光７１および７２
の交差角度)を調整したり、異なる波長のレーザー光源
を使用する。レーザー光源としてはアルゴンイオンレー
ザーや各種の半導体レーザー等が使用できる。

【００４３】例えば図２のレーザー干渉露光装置におい
て、レーザー光源９０として波長４８８ｎｍのアルゴン
イオンレーザーを使用し、９０度の交差角度で２光束を
入射させて本発明の液晶光学素子を作製すると、電圧印
加時に緑色の選択反射を示す特性が得られる。レーザー
照射時には、フォトマスク等の光遮蔽膜を使用し、任意
のパターンを形成することもできる。

【００４４】なお、図４に示すような１つの調光層中に
液晶滴間隔の異なる２つの周期構造（図４に１７０およ
び１７１で示した周期構造１および周期構造２）すなわ
ち回折格子を作製するために２光束以上のレーザー光束
を使用しても構わない。この時、波長の異なる２つのレ
ーザーを使用して４光束を同時に照射することができる
し、図５に示すように、一つのレーザー９０のレーザー
ビーム９１を、３つのビームスプリッタ９２とミラー９
４と５つのミラー９３とを用いて４つに分岐し、４つの
分岐レーザー光をホログラム前駆体付基板１０１に入射
し、２つの干渉縞を作製し、間隔が異なる２つの周期を
作製しても良い。さらに、調光層製造時、すなわち光照
射時に電場あるいは磁場等を調光層前駆体に印加するこ
ともできる。

【００４５】図１において、本発明の調光層６１とは、
マトリックス樹脂４１中に液晶滴（液晶材料）３１が分
散した構成である。マトリックス樹脂４１中に分散する
液晶滴（液晶材料）３１はネットワーク上に連結してい
ても構わない。調光層６１の一例としてはホログラフィ
ック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）がある(図２３参
照)。ホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）
においては可視光を選択反射するように液晶滴（液晶材
料）３１はマトリックス樹脂４１中に周期性を有して分
散している。それらの周期性は目的とする選択反射波長
により任意に設定することができる。また、特定の波長
を反射あるいは吸収する特性を有する調光層６１（ＨＰ
ＤＬＣ）を積層して（図２３参照）、マルチカラーを表
示する場合、その積層の順番は任意に選択できる。な
お、本発明の液晶光学素子における調光層６１の表示画
素とは、一般の液晶ディスプレイにおける一つの画素を
示しており、電極を含んだ繰り返し表示部の一つであ
る。

【００４６】本発明の液晶光学素子における調光層６１
の深さ方向に形成されているホール（または溝）５１は
表示画素内あるいはその周辺に位置する。調光層６１の
深さ方向とは基板１１平面の法線方向を示し、簡単には
調光層６１の厚さ方向を示している。ホール（または
溝）５１の深さやサイズは調光層６１の積層構成や表示
画素形状により異なるが、その一例として深さは調光層
６１の上面から底面までがある。サイズは壁型電極層の
形状等により決められる、素子の開口率を考慮して表示
画素面積の３０％以下であることが望ましい。

【００４７】図６、図７、図８、及び図９に示すよう
に、表示画素１６０，１６１，１６２，１６３に対する
ホール（または溝）５４、５５、５６、５７の形状や個
数は任意に選択できる。図１０に示すように、ホール
（または溝）５８は二つ以上の表示画素１６４で共有し
ていることもでき、また、図１１に示すように連続する
表示画素１６４間で溝５９が繋がっておりストライプ状
になっていても構わない。さらに各表示画素がそのスト
ライプで完全に分離されている構造も含む。また、表示
画素中におけるホール（または溝）の位置は、任意に選
ぶことができるが、ホログラム層の解重合性レジストを
完全に除去できる位置が好ましい。

【００４８】図１において、電極層２１および２２の材
料としてはＩＴＯ等の通常の電極材料が利用できる。ま
た、使用する基板１１自身が導電性を有している場合は
基板１１を電極２１としても利用することもできる。ま
た、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、メタルインシュレー
ターメタル（ＭＩＭ）等のアクティブ素子を付加するこ
ともできる。必要に応じ電極層をパターニングすること
もできる。また、調光層６１を積層した場合、調光層６
１間の電極層２１を基板１１上に形成されたＴＦＴ等に
接続するための電極としてホール（または溝）５１の壁
を利用した壁型電極層（例えば、図２３の第１および第
２の壁電極２５および２６である。）を形成させること
ができる。壁型電極層の材料としてもＩＴＯ等の通常の
電極材料が利用できる。

【００４９】図１において、本発明の液晶光学素子で
は、調光層６１は電極層２１および２２に挟持されてい
る。調光層６１を積層した場合、２つの調光層６１間に
は電極層が一層であることが好ましいが、絶縁層等を介
して２層の電極層を設けても構わない。また、電極層を
スパッタ等で形成する場合、ホログラム層の表面を保護
するために適当な保護膜を設けることができる。

【００５０】本発明に用いられる基板１１は、ガラス、
プラスチック等が使用できる。本発明の基板１１は光学
素子と機能するために、使用の際には少なくとも一方が
透明であることが必要である。基板１１は光学的に透明
であることが望ましい。基板１１の間隔設定には、通常
の液晶素子に用いられるガラスまたは高分子樹脂等から
成るロッド状、球状のスペーサーを使用することがで
き、その間隔は３μｍ以上３０μｍ以下程度が望まし
い。本発明の液晶光学素子は特定の波長を回折し選択的
に反射する反射型液晶素子に利用できるが、反射型の液
晶光学素子とする場合は光吸収層１２を付加することが
望ましい。光吸収層１２の設置場所としては調光層６１
を形成した基板１１の反対の面に光吸収層１２を付加す
ることもできるし、電極層を形成した調光層の上に光吸
収層を直接形成することもできる。この場合、光吸収層
と調光層の間にガラス等に基板が無いため、不要な反射
等を抑制できる。また、この調光層と光吸収層の保護の
ために、保護膜や保護基板を付与することもできる。光
吸収層１２は可視光を吸収する材料で構成されていれば
無機材料でも有機材料でも構わない。吸収強度または吸
収波長は目的とする素子特性により任意に変更できる
が、一般に黒色であることが望ましい。一方、本発明の
液晶光学素子は反射型のみならず透過型としても用いる
ことができる。すなわち、透過型としては、特定の波長
を通さないフィルターとして利用できる。

【００５１】本発明の液晶光学素子は単層構造のみなら
ず積層構造にも適応でき、その積層数に制限はないが、
カラー反射型の液晶光学素子として利用する場合は、赤
色反射層、緑色反射層、青色反射層の３層を積層するこ
とによりフルカラーの表示が可能となり特に有効であ
る。赤色反射層、緑色反射層、青色反射層の３層を積層
する場合、積層の順番、各層の厚み等は任意に選択でき
る。

【００５２】本発明に利用される解重合型レジスト材料
としては、ポリフタルアルデヒド誘導体、ポリカーボネ
ート誘導体、ポリアセタール誘導体等があるがこれに限
定されず、解重合を起こし低分子量化するポリマー材料
であればいずれのものも使用できる。解重合性レジスト
材料を解重合させる方法としては、加熱または光照射が
あるが、加熱により解重合性レジスト材料を解重合させ
る場合、マトリックス樹脂の分解温度以下、好ましくは
ガラス転移温度以下に温度を設定する。加温は常圧下で
も減圧下でも構わない。光照射により解重合性レジスト
材料を解重合させる場合、光の波長は任意に選択できる
が、ＵＶを利用することが好ましい。このとき、解重合
を促進させるために光酸発生剤を予め添加しておくこと
が好ましい。この光酸発生剤としては、トリフェニルス
ルホニウム塩系材料、ジフェニルヨードニウム塩系材
料、スルホン酸エステル系材料等があるがこの限りでは
ない。

【００５３】解重合レジスト材料とマトリックス樹脂前
駆体からなるホログラム前駆体の基板上への設置は、塗
布やスピンコート等の通常のコート方法が利用できる。
このとき、ホログラム前駆体の粘度が高い場合は、適当
な有機溶媒を用いることができる。

【００５４】本発明の液晶光学素子の液晶滴（液晶材
料）３１は、表示画素に設けられたホール（または溝）
５１から注入される。注入は減圧下で行うことが好まし
い。また、ホール（または溝）５１は基板１１上に形成
された調光層６１全体に塗布して注入されても構わない
が、印刷方式を利用して各ホールまたは溝だけに液晶材
料を充填することもできる。この印刷方式としては、イ
ンクジェット、バブルジェット等の方式や、シール印刷
等の方式が利用できる。液晶滴（液晶材料）３１の注入
後は、表面に保護フィルムを形成することが好ましい。
また、ガラス等の基板を張り合わせることもできる。こ
の時、張り合わせる基板の調光層６１側に電極層を形成
しておき、調光層６１の最上部の電極層として利用する
こともできる。また、液晶滴（液晶材料）３１を注入前
に表面に保護フィルムを形成することもできるが、この
場合、各表示画素周辺に形成されるホール（または溝５
１は連結しており、調光層６１の側面からの注入が可能
であることが望ましい。

【００５５】図１において、壁型電極層（例えば、図２
３の第１および第２の壁電極２５および２６である。）
の形成をより容易にするために、ホール（または溝）５
１の深さ方向即ち基板１１平面の垂直方向に対して傾斜
（図１２）や段差（図１３）を設けることができる。図
１２および図１３において、１５１、１５２、１５３は
赤色反射ホログラム層、緑色反射ホログラム層、青色反
射ホログラム層であり、２１、２２、２３、２４は第１
乃至第４の電極層であり、５００が傾斜を設けたホール
（または溝）であり、５１０が段差を設けたホール（ま
たは溝）である。

【００５６】図１において、ホール（または溝）５１
に、上述の傾斜（図１２）や上述の段差（図１３）を設
けることにより、調光層６１を積層した場合の調光層６
１間の電極層と壁型電極層との接続がより容易になる。
この時、図１４に示すように第２の電極層２９や第３の
電極層２８をパターン化させて壁型電極との接続の容易
化、ショートの防止を行うことができる。

【００５７】本発明における液晶光学素子の製造方法の
一例を、以下に具体的に述べる。

【００５８】図１５を参照して、まず、第１の電極層２
１付透明基板１１上に解重合型レジスト材料１１１とマ
トリックス樹脂前駆体（図示せず）とからなるホログラ
ム前駆体層（図示せず）を塗布する。次に、塗布したホ
ログラム前駆体層にレーザー干渉露光を行い、前記マト
リックス樹脂前駆体をマトリックス樹脂４１に硬化さ
せ、解重合型レジスト材料１１１がマトリックス樹脂４
１中に周期的に分散したホログラム層を形成する。

【００５９】次に図１６示されるように、解重合型レジ
スト材料１１１がマトリックス樹脂４１中に周期的に分
散したホログラム層上に電極層２２を形成する。

【００６０】次に、図１７のように、表示画素にホール
（または溝）５１を形成する。

【００６１】そして、図１８のように、ＵＶ光（紫外線
光）等の光または熱により、解重合型レジスト材料１１
１を解重合させて除去し、図１９に示されるようにマト
リックス樹脂４１中に空隙１２１を作製する。解重合型
レジスト材料１１１が抜けた空隙１２１にホール（また
は溝）５１から液晶材料（液晶滴）３１を注入し、図２
０に示されるマトリックス樹脂４１中に液晶材料３１が
周期的に分散した調光層６１(図１)を作製する。

【００６２】さらに、３層積層の液晶光学素子の製造方
法の一例を具体的に述べる。

【００６３】図２１を参照して、第１の電極層２１が付
いた透明基板１１上に、図１５を参照して説明した方法
と同様の方法で、解重合型レジスト材料１１１(図１)が
マトリックス樹脂４１(図１)中に周期的に分散した第１
のホログラム層（赤色反射ホログラム層）１５１を形成
する。

【００６４】その第１のホログラム層１５１に第２の電
極層２２を形成する。

【００６５】その第２の電極層２２上に、解重合型レジ
スト材料１１１がマトリックス樹脂４１中に周期的に分
散した第２のホログラム層（緑色反射ホログラム層）１
５２を、上述と同様にして形成する。

【００６６】その第２のホログラム層１５２上に第３の
電極層２３を形成する。

【００６７】その第３の電極層２３上に、解重合型レジ
スト材料１１１がマトリックス樹脂４１中に周期的に分
散した第３のホログラム層（青色反射ホログラム層）１
５３を、上述と同様にして形成する。

【００６８】その第３のホログラム層１５３上に第４の
電極層２４を形成する。

【００６９】その状態で、図２２に示すように、表示画
素にホール（または溝）５１を形成する。

【００７０】そして、熱または光により、解重合型レジ
スト材料１１１を解重合させて、解重合型レジスト材料
１１１をホール（または溝）５１を介して除去する。

【００７１】次に、ホール（または溝）５１の側面に第
１および第２の壁電極２５および２６を形成する。

【００７２】そして、解重合型レジスト材料１１１が抜
けた空隙に、ホール（または溝）５１から液晶滴（液晶
材料）３１を注入する。

【００７３】このようにして、図２３に示す液晶光学素
子が得られる。

【００７４】以上説明したように、本発明の液晶光学素
子およびその製造方法によれば、先にポリマーだけから
成るホログラムフィルムを形成するため調光層間に基板
を使用せずにＩＴＯ等の電極層を形成することができ
る。また、各画素ごとにホールまたは溝を設けることに
より、解重合型レジスト材料の除去が容易、ＴＦＴへの
接続用の壁型電極層の形成が可能、液晶材料の注入が容
易となる。液晶材料としては任意のものを選択でき、ま
た、ポリマー中への液晶材料の溶け込みが無いためポリ
マーとの屈折率差の低下もなく、高い反射率が得られる
という利点を有する。さらに、表示画素に液晶材料を注
入するため、大面積化が容易に実現できる。

【００７５】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
本発明の技術思考の範囲内において、各実施例は適宜変
更され得ることは明らかである。

【００７６】次に本発明の具体例について述べる。

【００７７】具体例１ポリフタルアルデヒドと多官能アクリレートとカンファ
ーキノン誘導体およびアミン化合物の混合物をＩＴＯ付
きガラス基板上にコートした。厚さは５μｍとした。こ
の液晶セルに二光束干渉法により波長４８８ｎｍのアル
ゴンレーザーを交差角９０度で照射し光重合を行ない緑
色を反射する体積ホログラム層を作製した。このホログ
ラム層の表面に電極層を形成した後、画素サイズの１０
％のサイズであるホールを調光層に形成した。ホールの
深さは調光層の上面から底面までとした。次に、この体
積ホログラム層付の基板を２００℃に加熱しポリフタル
アルデヒドを解重合させ、減圧状態で除去した。減圧下
でホールに正の誘電率異方性のネマチック液晶材料ＢＬ
０３６を充填し、ポリフタルアルデヒドを除去した空隙
に液晶材料を注入し調光層を作製した。最後に基板の調
光層と反対側の面に光吸収層を形成した。電界の無印加
状態では、調光層は緑色を選択反射していた。対向する
電極間に１００Ｈｚ、１００Ｖの交流電界を印加したと
ころ、緑色の選択反射は完全に消失した。

【００７８】具体例２ポリフタルアルデヒド、トリフェニルスルホニウム塩系
材料、多官能アクリレート、カンファーキノン誘導体お
よびアミン化合物の混合物をＩＴＯ付きガラス基板上に
コートした。厚さは５μｍとした。この液晶セルに二光
束干渉法により波長４８８ｎｍのアルゴンレーザーを交
差角１８０度で照射し光重合を行ない青色を反射するホ
ログラム層を作製した。この体積ホログラム層の表面に
電極層を形成した後、画素サイズの１０％のサイズであ
るホールを調光層に形成した。ホールは調光層の上面か
ら底面までとした。次に、この体積型のホログラム層付
の基板にＵＶを照射し、ポリフタルアルデヒドを解重合
させ、減圧状態で除去した。減圧下でホールに正の誘電
率異方性のネマチック液晶材料ＢＬ０３６を充填し、ポ
リフタルアルデヒドを除去した空隙に液晶材料を注入し
調光層を作製した。最後に基板の調光層と反対側の面に
光吸収層を形成した。電圧の無印加状態では、調光層は
青色を選択反射していた。対向する電極間に１００Ｈ
ｚ、１００Ｖの交流電界を印加したところ、青色の選択
反射は完全に消失した。

【００７９】具体例３ポリフタルアルデヒドと多官能アクリレートとカンファ
ーキノン誘導体およびアミン化合物の混合物を第１の電
極層と第２の電極層の取り出し電極が付いたガラス基板
上にコートした。厚さは５μｍとした。この液晶セルに
２光束干渉法により波長４８８ｎｍのアルゴンレーザー
を交差角９０度で照射し光重合を行ない緑色を反射する
第１のホログラム層を作製した。この第１のホログラム
層の表面に第２のＩＴＯ電極層を形成した。その上にポ
リフタルアルデヒドと多官能アクリレートとカンファー
キノン誘導体およびアミン化合物の混合物を５μｍの厚
さにコートし、２光束干渉法により波長４８８ｎｍのア
ルゴンレーザーを交差角１８０度で照射し光重合を行な
い青色を反射する第２のホログラム層を作製した。第２
のホログラム層の表面に電極層を形成した後、画素サイ
ズの１５％のサイズであるホールを調光層に形成した。
ホールは第３の電極層面から第１の調光層の底面までと
した。ホールの側面に一端が第２の電極層と接続し、も
う一端が基板上に形成された第２の電極層の取り出し電
極と接続した壁型電極層を形成した。この２つのホログ
ラム層が付いた基板を２００℃に加熱しポリフタルアル
デヒドを解重合させ、減圧下で除去した。冷却後、減圧
下でホールに液晶材料を充填し、ポリフタルアルデヒド
を除去した第１のホログラム層と第２のホログラム層の
空隙に液晶材料を同時に注入し第１の調光層および第２
の調光層を作製した。最後に基板の調光層と反対側の面
に光吸収層を形成した。電圧の無印加状態では、緑色と
青色が動じに選択反射されていた。第１の電極層と第３
の電極層をグランド（０Ｖ）に接続し、第２の電極層に
１００Ｈｚ、１００Ｖの交流電圧を印加したところ、二
つの調光層からの選択反射光は同時に消失した。一方、
第１の電極層をグランド（０Ｖ）に接続し、第２の電極
層と第３の電極層に１００Ｈｚ、１００Ｖの同じ電圧を
印加したところ緑色の選択反射光だけが消失し、青色だ
けの選択反射光が観察された。また、第３の電極層をグ
ランドに接続し、第１の電極層と第２の電極層に１００
Ｈｚ、１００Ｖの同じ電圧を印加したところ青色の選択
反射光だけが消失し、緑色だけの選択反射光が観察され
た。

【００８０】具体例４ポリフタルアルデヒドと多官能アクリレートとカンファ
ーキノン誘導体およびアミン化合物の混合物を第１の電
極層と第２の電極層の取り出し電極と第３の電極層の取
り出し電極が付いたガラス基板上にコートした。厚さは
５μｍとした。この液晶セルに２光束干渉法により波長
４８８ｎｍのアルゴンレーザーを交差角９０度で照射し
光重合を行ない緑色を反射する第１のホログラム層を作
製した。この第１のホログラム層の表面に第２のＩＴＯ
電極層のパターンを形成した。その上にポリフタルアル
デヒドと多官能アクリレートとカンファーキノン誘導体
およびアミン化合物の混合物を５μｍの厚さにコート
し、２光束干渉法により波長４８８ｎｍのアルゴンレー
ザーを交差角１８０度で照射し光重合を行ない青色を反
射する第２のホログラム層を作製した。第２のホログラ
ム層の表面に第３の電極層のパターンを形成した後、ポ
リフタルアルデヒドと多官能アクリレートと有機過酸化
物（ＢＴＴＢ）およびケトクマリン系色素の混合物を第
３の電極層上にコートした。厚さは５μｍとした。この
第３のホログラム前駆体に２光束干渉法により波長５３
２ｎｍの固体レーザーを交差角６０度で照射し光重合を
行ない赤色を反射する第３のホログラム層を作製した。
その表面に第４の電極層のパターンを形成した後、画素
サイズの１５％のサイズであるホールを調光層に形成し
た。ホールは第４の電極層面から第１の調光層の底面ま
でとした。ホールの側面に一端が第２の電極層と接続
し、もう一端が基板上に形成された第２の電極層の取り
出し電極と接続した第１の壁型電極層および一端が第３
の電極層と接続し、もう一端が基板上に形成された第３
の電極層の取り出し電極と接続した第２の壁型電極層を
形成した。この３つのホログラム層が付いた基板を２０
０℃に加熱しポリフタルアルデヒドを解重合させ、減圧
下で除去した。さらに、減圧下でホールにの誘電率異方
性のネマチック液晶材料ＢＬ０３６を充填し、ポリフタ
ルアルデヒドを除去して形成された第１のホログラム層
と第２のホログラム層および第３のホログラム層内の空
隙に液晶材料ＢＬ０３６を同時に注入し、第１の調光層
と第２の調光層および第３の調光層を作製した。最後
に、基板の調光層と反対側の面に光吸収層を形成した。
電界の無印加状態では、緑色と青色と赤色は同時に選択
反射されて白色を表示していた。第１と第３の電極層を
グランドに接続し、第２と第４の電極層に１００Ｈｚ，
１００Ｖの電圧を印加したところ、全ての調光層からの
選択反射光が消失し、結果として黒の表示が確認でき
た。また、第１と第２と第４の電極層をグランドに接続
し、第３の電極層に１００Ｈｚ、１００Ｖの電圧を印加
したところ、第１の調光層からの選択反射光である緑色
が観察された。また、第２と第３の電極層をグランドに
接続し、第１と第４の電極層に１００Ｈｚ、１００Ｖの
電圧を印加したところ、第２の調光層からの選択反射光
である青色が観察された。さらに、第１と第３と第４の
電極層をグランドに接続し、第２の電極層に１００Ｈ
ｚ、１００Ｖの電圧を印加したところ、第３の調光層か
らの選択反射光である赤色が観察された。また、第１、
第２、第３、第４の電圧設定によりフルカラーの選択反
射が観察された。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、視
差が少なくかつ一画素でマルチカラーを表示できかつ高
コントラストの液晶光学素子およびその製造方法を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶光学素子の模式的な断面図であ
る。

【図２】本発明の液晶光学素子におけるホログラム層を
製造するためのレーザー干渉露光の模式的な光学系であ
る。

【図３】本発明の液晶光学素子におけるホログラム層の
製造に係わる模式的な光照射方法を示す。

【図４】複数の回折格子を有する液晶光学素子の断面模
式図である。

【図５】複数の回折格子を製造するためのレーザー干渉
露光装置の模式的な光学系を示す。

【図６】本発明の液晶光学素子におけるホールが形成さ
れた表示画素の模式的な上面図である。

【図７】本発明の液晶光学素子におけるホールが形成さ
れた表示画素の模式的な上面図である。

【図８】本発明の液晶光学素子におけるホールが形成さ
れた表示画素の模式的な上面図である。

【図９】本発明の液晶光学素子におけるホールが形成さ
れた表示画素の模式的な上面図である。

【図１０】本発明の液晶光学素子におけるホールが形成
された表示画素の模式的な上面図である。

【図１１】本発明の液晶光学素子における溝が形成され
た表示画素の模式的な上面図である。

【図１２】本発明における積層化し、ホールを形成した
ホログラム層の断面模式図である。

【図１３】本発明における積層化し、ホールを形成した
ホログラム層の断面模式図である。

【図１４】本発明における積層化した液晶光学素子の第
２の電極層と第３の電極層の形状の一例を示している。

【図１５】本発明の液晶光学素子の製造工程におけるホ
ログラム層である。

【図１６】本発明の液晶光学素子の製造工程におけるホ
ログラム層の電極層形成後の断面模式図である。

【図１７】本発明の液晶光学素子の製造工程におけるホ
ール形成後のホログラム層の断面模式図である。

【図１８】本発明の液晶光学素子の製造工程における解
重合型レジストを解重合させるためのＵＶ光の模式的な
照射方法を示す。

【図１９】本発明の液晶光学素子の製造工程における解
重合型レジスト除去後のホログラム層の断面模式図であ
る。

【図２０】本発明の液晶光学素子の製造工程における液
晶注入後の断面模式図である。

【図２１】本発明の実施例における積層化したホログラ
ム層の断面模式図である。

【図２２】本発明の実施例における積層化しホールを形
成したホログラム層の断面模式図である。

【図２３】本発明の実施例における積層構造の液晶光学
素子の断面模式図である。

【符号の説明】

１入射光２反射光１１基板１２光吸収層２１第１の電極層２２第２の電極層２３第３の電極層２４第４の電極層２５第１の壁電極２６第２の壁電極２８第３の電極層２９第２の電極層３１液晶滴（液晶材料）４１マトリックス樹脂５１ホール５４ホール５５ホール５６ホール５７ホール５８ホール５９溝６１調光層７１レーザー光７２レーザー光８１ホログラム前駆体層９０レーザー光源９１レーザービーム９２ビームスプリッタ９３ミラー１０１ホログラム前駆体付基板１１１解重合型レジスト材料１２１空隙１３０ＵＶ光１４１赤色反射ＨＰＤＬＣ１４２緑色反射ＨＰＤＬＣ１４３青色反射ＨＰＤＬＣ１５１赤色反射ホログラム層１５２緑色反射ホログラム層１５３青色反射ホログラム層１６０表示画素１６１表示画素１６２表示画素１６３表示画素１６４表示画素１７０周期構造１１７１周期構造２

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五藤智久東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者村井秀哉東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者中田大作東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 2H089 HA04 KA04 QA16 TA09 5C094 AA10 AA43 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 FB01 FB20 GB01 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリックス樹脂と、該マトリックス樹
脂中に分散された液晶材料とを有する調光層を有する液
晶光学素子において、調光層中の表示画素にホールまた
は溝が調光層の深さ方向に形成されていることを特徴と
する液晶光学素子。
【請求項２】請求項１に記載の液晶光学素子におい
て、液晶材料はマトリックス樹脂中に周期的に分散され
ていることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項３】請求項１または２に記載の液晶光学素子
において、調光層が可視光を選択的に反射することを特
徴とする液晶光学素子。
【請求項４】請求項１、２、３のいずれかに記載の液
晶光学素子において、前記調光層上に電極層を介しても
う一つの調光層が積層されていること特徴とする液晶光
学素子。
【請求項５】マトリックス樹脂と、該マトリックス樹
脂中に分散された液晶材料とを有する調光層を有する液
晶光学素子を製造する方法において、前記マトリックス
樹脂と、該マトリックス樹脂中に分散された解重合型レ
ジスト材料とを有するレジスト分散樹脂層を用意し、前
記レジスト分散樹脂層から前記解重合型レジスト材料を
除去し、前記レジスト分散樹脂層に、除去された前記解
重合型レジスト材料の代りに、液晶材料を注入すること
により、前記調光層を得ることを特徴とする液晶光学素
子の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載の液晶光学素子の製造方
法において、前記レジスト分散樹脂層から前記解重合型
レジスト材料を加熱により除去することを特徴とする液
晶光学素子の製造方法。
【請求項７】請求項５に記載の液晶光学素子の製造方
法において、前記レジスト分散樹脂層から前記解重合型
レジスト材料を光照射により除去することを特徴とする
液晶光学素子の製造方法。
【請求項８】マトリックス樹脂と、該マトリックス樹
脂中に周期的に分散された液晶材料とを有する調光層を
有する液晶光学素子を製造する方法において、前記マト
リックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に周期的に分散
された解重合型レジスト材料とを有するホログラム層を
用意し、前記ホログラム層から前記解重合型レジスト材
料を除去し、前記ホログラム層に、除去された前記解重
合型レジスト材料の代りに、液晶材料を注入することに
より、前記調光層を得ることを特徴とする液晶光学素子
の製造方法。
【請求項９】請求項８に記載の液晶光学素子の製造方
法において、前記ホログラム層から前記解重合型レジス
ト材料を加熱により除去することを特徴とする液晶光学
素子の製造方法。
【請求項１０】請求項８に記載の液晶光学素子の製造
方法において、前記ホログラム層から前記解重合型レジ
スト材料を光照射により除去することを特徴とする液晶
光学素子の製造方法。
【請求項１１】マトリックス樹脂と、該マトリックス
樹脂中に分散された液晶材料とを有する調光層を有する
液晶光学素子を製造する方法において、前記マトリック
ス樹脂と、該マトリックス樹脂中に分散された解重合型
レジスト材料とを有するレジスト分散樹脂層を用意し、
前記レジスト分散樹脂層にホールまたは溝を形成し、前
記ホールまたは前記溝を介して、前記レジスト分散樹脂
層から前記解重合型レジスト材料を除去し、前記ホール
または前記溝を介して、前記レジスト分散樹脂層に、除
去された前記解重合型レジスト材料の代りに、液晶材料
を注入することにより、前記調光層を得ることを特徴と
する液晶光学素子の製造方法。
【請求項１２】マトリックス樹脂と、該マトリックス
樹脂中に周期的に分散された液晶材料とを有する調光層
を有する液晶光学素子を製造する方法において、前記マ
トリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に周期的に分
散された解重合型レジスト材料とを有するホログラム層
を用意し、前記ホログラム層にホールまたは溝を形成
し、前記ホールまたは前記溝を介して、前記ホログラム
層から前記解重合型レジスト材料を除去し、前記ホール
または前記溝を介して、前記ホログラム層に、除去され
た前記解重合型レジスト材料の代りに、液晶材料を注入
することにより、前記調光層を得ることを特徴とする液
晶光学素子の製造方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の液晶光学素子の製
造方法において、前記ホールまたは前記溝の側面に電極
を形成することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項１４】電極層付基板上に解重合型レジスト材
料とマトリックス樹脂前駆体からなるホログラム前駆体
層を形成する工程と、そのホログラム前駆体層にレーザ
ー干渉露光を行いマトリックス樹脂前駆体をマトリック
ス樹脂に硬化させ、解重合型レジスト材料がマトリック
ス樹脂中に周期的に分散したホログラム層とする工程
と、前記ホログラム層上に電極層を形成する工程と、前
記ホログラム層にホールまたは溝を形成する工程と、前
記ホールまたは前記溝を介して、前記ホログラム層から
前記解重合型レジスト材料を除去する工程と、前記ホー
ルまたは前記溝を介して、前記ホログラム層に、除去さ
れた前記解重合型レジスト材料の代りに、液晶材料を注
入する工程とを有することを特徴とする液晶光学素子の
製造方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の液晶光学素子の製
造方法において、前記ホールまたは前記溝の側面に電極
を形成する工程を、更に有することを特徴とする液晶光
学素子の製造方法。