【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶中に高分子前駆体を添加した液晶組成物及びこの液晶組成物を用いた液晶素子並びに投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電界により光学特性を容易に変更可能な液晶素子は、薄型・軽量化，低消費電力化が可能なことから、表示分野を中心に研究開発が進められている。中でも、液晶を高分子中に分散させ、両者の実効的な屈折率差によって生じる散乱強度を電気的に制御して表示を行なう高分子分散型の液晶素子は、偏光板が不要で光利用効率を高めることができるため、注目されている。
【０００３】
高分子分散型液晶素子（ＰＤＬＣ）は、例えば、透明電極の形成された一対の基板の間に、液晶の微粒子を高分子中に分散させた液晶高分子複合層を挟持して構成されている。この液晶高分子複合層は、例えば母液晶中に高分子前駆体（モノマー）を分散させたものを上記基板間に充填した後、上記モノマーを紫外線等により重合させることにより得られる。この高分子には、例えば液晶の常光屈折率と同じ屈折率を有する材料が用いられており、高分子は液晶高分子複合層中で無秩序に配向した状態で硬化されている。
【０００４】
このような液晶素子の電極間に電圧を印加すると、液晶分子は基板面に垂直に配向し、液晶と高分子との実効的な屈折率が一致する。このため、液晶高分子複合層に入射した光は散乱されることなく透過し、液晶素子は光透過状態となる。一方、電圧無印加状態では、液晶は無秩序に配向しているため、基板面に垂直に配向していない液晶分子と高分子との間に屈折率差が生じる。このため、液晶高分子複合層に入射した光は一部散乱し、液晶素子は白濁状態（半透明状態）となる。
【０００５】
しかし、上述の高分子分散型液晶素子では、高分子が無秩序に配向しているため、液晶素子に電圧を印加して液晶と高分子との実効的な屈折率を一致させた場合でも、完全な透明状態とはならない。また、電圧無印加状態のときには、液晶の屈折率は常光屈折率と異常光屈折率との平均の値となるため、高分子と液晶との屈折率差が小さくなり、十分な散乱状態が得られない。この結果、十分なコントラストが得られなかった。
【０００６】
これに対して、特許文献１開示されるように、上記基板の内面側に液晶分子及び液晶相のモノマーを基板に平行に配向させる配向膜を形成し、モノマーを配向させた状態で重合させる方法が提案されている。この場合、電圧無印加状態において液晶分子と高分子とが同一方向に配向するため、透明性が高められるとともに、電圧印加状態における散乱強度も向上する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１１９３０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の液晶素子では、高分子と液晶分子とが共に高い配向状態を示すため、電圧無印加時における散乱強度が十分高いとはいえず、改善の余地があった。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、電圧印加状態において強い散乱特性が得られるようにした液晶組成物及び液晶素子並びに電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶組成物は、液晶と、上記液晶のＮ−Ｉ転移点を上昇させる高分子前駆体とを含有することを特徴とする。
本発明者らは、従来の液晶素子における散乱強度の低下要因を考察する上で、液晶中でモノマー（高分子前駆体）が紫外線等により重合する際のモノマーの液晶性に着目した。すなわち、強い散乱特性を示すためには、液晶中に高分子が均一且つ細かいブロックとなって存在することが必要であるが、母液晶中で液晶性の低いモノマーは、重合によりある程度分子量が大きくなると液晶中に析出してくるようになり、析出した重合体は凝縮して比較的大きな高分子ブロックとして液晶中に存在することになる。一方、液晶性の高い分子は重合により分子量の大きな重合体になっても母液晶中に液晶成分として存在することが可能であり、結果的に高分子は細かいブロックとなって液晶中に存在することになる。このため、母液晶中でのモノマーの液晶性を高める手段が不可欠となる。
【００１０】
特に、本構成のように、液晶のＮ−Ｉ転移点を上昇させるような液晶性の高い高分子前駆体を液晶に添加することで、高分子を液晶中に均一且つ細かいブロックとして分散させることができる。したがって、このような液晶組成物を用いて液晶素子を構成した場合、後述の［実施例］の項で説明するように、極めて散乱強度の高い液晶素子を構成することができる。
【００１１】
また、本発明の液晶素子は、表面に透明電極が形成され、互いに対向して配置された一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された上述の液晶組成物中の上記高分子前駆体を重合して得られた高分子を含む上記液晶とを備えたことを特徴とする。本構成によれば、散乱強度が強くコントラストの高い液晶素子を得ることができる。
【００１２】
なお、上記透明電極間に電圧が印加されないときに、上記液晶と上記高分子とは略揃って配向していることが好ましい。本構成によれば、高分子が無秩序に配向したものに比べて、液晶素子の透明性及び散乱性を共に向上することができる。これにより、コントラストの高い液晶素子が得られる。
【００１３】
また、本発明の投射型表示装置は、上述の液晶素子を調光素子として備えたことを特徴とする。すなわち、上述の液晶素子を投射型表示装置における光源とライトバルブとの間に配置した場合、メタルハライドランプ等からなる光源の光出力強度が一定のままでも投射光学系に所望の光量の光を出力することができる。これにより、投射型表示装置のダイナミックレンジを拡大することができ、映像表現力に優れた投射型表示装置を実現することができる。
【００１４】
なお、上記液晶素子を調光ガラスとして車窓等に用いることもできる。この場合、透明性や遮光性に優れた窓ガラスとすることができる。また、上記液晶素子をパソコン等のディスプレイとして用いた場合には、コントラストの高い表示を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［液晶組成物及び液晶素子］
以下、図１を参照しながら本発明の一実施形態に係る液晶素子について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１６】
図１に示すように、本発明の液晶素子は、対向して配置されたガラス等からなる透明な基板１００，２００の間に液晶高分子複合層１５０が挟持されて構成されている。二枚の基板１００，２００は内面側（液晶高分子複合層１５０側）にそれぞれＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明な導電材料からなる透明電極１０１，２０１が形成されており、更に、これらの透明電極１０１，２０２上にはそれぞれポリイミド等からなる配向膜１０２，２０２が形成されている。
【００１７】
液晶高分子複合層１５０は、液晶１５１中に粒子状の高分子１５２が相分離した状態で分散された液晶組成物から構成されている。
【００１８】
液晶１５１は、例えば正の誘電異方性を有するネマチック液晶からなり、屈折率異方性（Δｎ）の大きい材料が用いられている。また、信頼性の観点から、液晶１５１は、ベンゼン骨格，シクロヘキサン骨格，アルキレン骨格等にアルキル基，アルコキシ基，フッ素基，塩素基等の側鎖を有することが好ましく、エステル基，トラン基等の結合基を含まない構造とすることが望ましい。さらに、液晶分子が基板１００，２００間で１８０°ツイストして配列するように、液晶１５１にはカイラル材が添加されている。このように液晶分子をツイストさせることで、基板１００，２００に対して垂直に入射する光の内、液晶１５１の動き得る平面に対して平行以外の方向に振動方向を持つ偏光に対して有効に光変調できるようになっている。また同時に、電圧印加に対する液晶１５１の閾特性を改善する効果も期待できる。
【００１９】
高分子１５２は、液晶１５１中で液晶相を有する高分子前駆体（モノマー）を、例えば紫外線等により重合させたものであり、モノマー状態において上記液晶１５１と相溶するとともに、重合する際に液晶１５１と相分離するものが用いられている。さらに、上述のモノマーには、液晶１５１中での分散性を高めるために、液晶性の高い材料が用いられている。
【００２０】
ここで、物質（例えばモノマーや高分子）の液晶性とは、その物質の液晶状態における安定性をいい、この液晶性の大きさは、その物質の分子構造によって決まる。一般に、棒状の分子構造を有する物質ほど液晶性が高く、例えば下記の一般式（１），（２）で示す分子構造を有する材料が好適に用いられる。より具体的には、下記の表１〜表４に示すものが用いられている。
【００２１】
【化１】
【００２２】
【化２】
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
しかし、物質の液晶性は分子骨格や側鎖の有無、或いは末端基の構造等により総合的に決まり、添加物質がある場合には、この添加物質の分子構造によっても変化する。また、同じ添加物質であっても、添加される母物質の分子構造との相性から、ある母物質に対しては液晶性を高める一方、別の母物質に対しては液晶性の低下させることもある。
【００２８】
このため、液晶性の大きさは、液晶相における熱的安定性の指標であるＮ−Ｉ転移点（ネマチック相から等方相へ相転移する際の相転移温度）の高さで判断され、このＮ−Ｉ転移点が高い程、液晶性が高いと判断される。また、ある物質に、これよりもＮ−Ｉ転移点の高い添加物質を添加した場合、物質のＮ−Ｉ転移点は一般に上昇し、逆にＮ−Ｉ転移点の低い添加物質を添加した場合には、物質のＮ−Ｉ転移点は下降する。このため、物質が液晶相を持たない場合には、液晶相を有する母物質（例えば液晶１５１）にその物質を溶解させたときに、物質がその母物質のＮ−Ｉ転移点を上昇させるか下降させるかにより、その物質の液晶性が判断される。すなわち、物質が母物質のＮ−Ｉ転移点を上昇させた場合には、その物質は母物質よりも液晶性が高く、逆に母物質のＮ−Ｉ転移点を下降させた場合には、その物質は母物質よりも液晶性が低いと判断される。
【００２９】
しがたって、本実施形態では、モノマーのＮ−Ｉ転移点を調べ、このＮ−Ｉ転移点が液晶１５１のＮ−Ｉ転移点よりも高い材料、或いは、このモノマーを液晶１５１に添加したときにこの液晶１５１のＮ−Ｉ転移点を上昇させるような材料が用いられている。
【００３０】
仮にモノマーとして液晶１５１のＮ−Ｉ転移点を大きく低下させるような材料を選択した場合、モノマーを重合させる過程で重合体が析出し、析出した重合体が凝集して大きな高分子ブロックを形成してしまう。つまり、液晶性の低い（即ち、液晶相における安定性に乏しい）モノマーは、液晶性の高いモノマーに比べて、重合により分子量が増大し液晶性が低下していく過程で、液晶１５１中に析出しやすくなる。また、析出した重合体は凝縮して大きな高分子ブロックを形成するため、高分子１５２の存在領域は基板面内でドメイン状に点在することになる。このため、透明電極１０１，２０１間に電圧を印加して液晶１５１と高分子１５２との間で屈折率差を生じさせても、大きな散乱強度は得られない。
【００３１】
一方、本実施形態のようにモノマーとして液晶１５１のＮ−Ｉ転移点を上昇させる材料を選択した場合には、後述の［実施例］の項で説明するように、重合によりある程度分子量の大きな重合体を形成しても、重合体は母液晶１５１中に液晶成分として存在でき凝集することはない。このため、得られる高分子は細かいブロックとなって液晶１５１中に均一に分散された状態で存在し、電圧印加により大きな散乱強度が得られる。
【００３２】
なお、上述のモノマーは、配向膜１０２，２０２により基板１００，２００間で１８０°ツイスト配向した状態で重合，硬化されており、外部電界によって配向状態が変化することはない。ツイストの角度は１８０°である必要はなく、０〜２７０°の範囲であれば適宜設定してかまわない。ツイスト角が小さくなれば散乱特性に角度分布が大きくなり、またツイスト角が大きくなると駆動電圧が高くなる傾向がある。
【００３３】
配向膜１０２，２０２は、例えばその配向方向が基板１００と基板２００とでアンチパラレルとなるように配向処理が施されており、液晶１５１及び液晶１５１中に添加された上述のモノマーを基板１００，２００間で１８０°ツイスト配向させるようになっている。このように液晶１５１及びモノマーを配向させる手段としては、一般にポリイミド膜をラビングする方法が用いられているが、この他にも、光反応性重合基を備える液晶性モノマーを偏光性紫外線を照射しながら基板１００，２００上に蒸着したり、二酸化珪素等の無機膜を基板１００，２００上に斜方蒸着したり、或いは基板１００，２００上に溝構造を形成したりすることによっても、液晶１５１やモノマーを配向させることができる。イミド結合は光や熱等により分解され易いことが知られており、特に液晶素子を光束密度が２〜１０ｌｍ／ｍｍ２程度の強度の強い光が照射される投射型表示装置等に搭載する場合に、ポリイミドによらない上述の配向手段を用いることで液晶素子の耐光性や耐熱性等を高めることができる。
【００３４】
上述の液晶素子は、例えば、以下のように製造される。
まず、ガラス等からなる二枚の透明な基板１００，２００の表面にスパッタリング等によりＩＴＯ等からなる透明電極１０１，２０１を形成する。
【００３５】
次に、この透明電極１０１，２０１上にポリイミド溶液等をスピンコート等により塗布して焼成し、配向膜１０２，２０２を形成する。そして、この配向膜１０１，２０１をラビングにより配向処理する。この際、各基板１００，２００のラビング方向は、上記二枚の基板１００，２００を組み合わせたときに互いにアンチパラレルとなるようにする。
【００３６】
次に、基板１００，２００を、透明電極１０１，２０１が対向するように封止材（図示略）を介して貼り合わせる。そして、上述の高分子前駆体を液晶１５１中に添加した液晶組成物を、基板１００，２００と封止材とにより形成された空間内に充填する。
【００３７】
次に、基板表面から紫外線等を照射して高分子前駆体を重合，硬化させ、液晶１５１と高分子１５２とを相分離して、液晶高分子混合層１５０を形成する。
以上により、液晶素子が製造される。
【００３８】
本実施形態の液晶素子は、上述のように構成されているため、電圧無印加状態では、液晶１５１及び高分子１５２の実効的な屈折率が略一致し、液晶素子に入射した光は液晶１５１と高分子１５２との界面で散乱されることなく透過する。この結果、液晶素子は良好な透明状態となる。
【００３９】
一方、透明電極１０１，２０１間に電圧を印加すると、高分子１５２の配向は固定されたまま、液晶１５１のみ基板１００，２００に対して略垂直に配向する。しかし、高分子界面に存在する液晶分子は高分子とのアンカリングにより電界により配向方向を変えない。よって液晶１５１には異なる方向の液晶分子が存在するとになり、液晶の屈折率異方性に起因した大きな屈折率差が生じ、液晶素子に入射した光は液晶１５１中で強く散乱される。また、高分子１５２は液晶１５１中に細かいブロックとして均一に分散されているため、このような散乱は略基板全面に亘って観察される。この結果、液晶素子は良好な散乱状態となる。
【００４０】
したがって、本発明によれば、液晶１５１のＮ−Ｉ転移点を上昇させるような高分子前駆体を液晶１５１に添加しているため、重合により得られる高分子を母液晶１５１中に細かいブロックとして均一に分散させることができる。このため、電圧印加状態における散乱強度を高めることができる。
【００４１】
また、高分子前駆体を配向膜１０２，２０２により配向させた状態で重合させているため、高分子界面付近での液晶１５１は全く無秩序に配向することはなく、高分子の配向方向に沿って配向することになる。つまり、高分子１５２が無秩序に配向したものに比べて高分子界面付近での液晶１５１の配向乱れが少なくなり、電圧無印加時（即ち、液晶１５１と高分子１５２との実効的な屈折率を一致させた状態）における液晶素子の透明性が高まるとともに、電圧印加時（即ち、液晶１５１中に屈折率分布を持たせた状態）における散乱強度を更に高めることができる。そして、このような高分子分散型の液晶組成物を液晶高分子複合層１５０に用いることで、散乱強度が強くコントラストの高い液晶素子を得ることができる。
【００４２】
［投射型表示装置］
次に、本発明の電子機器の一例としての投射型表示装置について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の全体構成を示す模式図であり、図３は、その駆動回路の機能的な構成を示すブロック図である。
【００４３】
図２に示すように、本実施形態の投射型表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブ２２〜２４を備えた３板式の投射型カラー液晶表示装置であり、光源２，フライアイレンズ３，４，偏向変換装置４ｄ，調光素子５を有する照明装置１と、ダイクロイックミラー１３，１４，反射ミラー１５〜１７，レンズ１８〜２０，液晶ライトバルブ２２〜２４，クロスダイクロイックプリズム２５，投射レンズ２６を有する投射光学系３０とを備えて構成されている。
【００４４】
光源２は高圧水銀ランプ或いはメタルハライドランプ等のランプ７とランプ７の光を反射するリフレクタ８とから構成されている。また、光源光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ２２，２３，２４において均一化させるための均一照明手段として、光源２側から第１フライアイレンズ３、第２フライアイレンズ４が順次設置されている。各フライアイレンズ３，４は、複数（本実施形態では例えば６×８個）のレンズ９，１０から構成されている。そして、光源２から射出された光は、フライアイレンズ３，４によって被照明領域である液晶ライトバルブにおいて照度分布を均一化されて射出され、投射レンズ２６に出力されるようになっている。
【００４５】
偏向変換装置４ｄは、均一照明手段側に設けられた偏光ビームスプリッタアレイ（ＰＢＳアレイ）と、ＰＢＳアレイによって反射された偏光の偏向方向を変換する１／２波長板アレイとから構成され、光源光の光強度を損なうことなく光の偏向方向を一方向に揃えるようになっている。そして、この偏光変換装置４ｄから射出された光は調光素子５に出力されるようになっている。
【００４６】
調光素子５は、上述した高分子分散型の液晶素子からなり、後述の調光素子ドライバからの駆動信号により、透過率を０％に近い値から略１００％までの広い範囲で変更できるようになっている。なお、調光素子の位置は偏光変換装置４ｄの後に限られることはなくフライアイレンズ３と４の間に配置してもよい。或いは、調光素子を３枚用意し、各調光素子をそれぞれライトバルブ２２、２３、２４の入射側に設置することも可能である。
【００４７】
ダイクロイックミラー１３，１４は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したもので、所定の色光を選択的に反射し、それ以外の波長の光を透過するようになっている。すなわち、青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー１３は、光源２からの光束のうちの赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを反射するようになっている。また、緑色光反射のダイクロイックミラー１４は、ダイクロイックミラー１３で反射された青色光ＬＢと緑色光ＬＧの内、青色光ＬＢを透過し緑色光ＬＧを反射するようになっている。
【００４８】
これにより、照明装置１から入射された光の内、赤色光ＬＲはダイクロイックミラー１３を透過した後、反射ミラー１７で反射され、赤色光用ライトバルブ２２に入射される。緑色光ＬＧはダイクロイックミラー１４に反射されて緑色光用ライトバルブ２３に入射される。青色光ＬＢはダイクロイックミラー１４を透過した後、リレーレンズ１８、反射ミラー１５、リレーレンズ１９、反射ミラー１６、リレーレンズ２０からなるリレー系２１を経て、青色光用ライトバルブ２４に入射されるようになっている。
【００４９】
ライトバルブ２２〜２４は、例えばアクティブマトリクス型の透過型液晶装置として構成され、各ライトバルブ２２〜２４で変調された色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、クロスダイクロイックプリズム２５に入射されるようになっている。
クロスダイクロイックプリズム２５は、直角プリズムが貼り合わされた構造となっており、その内面に赤色光ＬＲを反射するミラー面と青色光ＬＢを反射するミラー面とが十字状に形成されている。そして、三つの色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがこれらのミラー面によって合成されてカラー画像を表わす光が形成された後、投射レンズ２６によりスクリーン２７上に拡大投射されるようになっている。
【００５０】
次に、本実施形態の投射型液晶表示装置の駆動方法について説明する。
本実施形態の投射型表示装置では、映像信号に基づいて調光素子５を駆動することで照明装置１の光出力を制御するようになっており、デジタル信号処理ブロックであるＤＳＰ（１）〜ＤＳＰ（２）や、映像信号をＡＤ変換或いはＤＡ変換するためのＡＤコンバータ３１，ＤＡコンバータ３７等の回路を備えている。
【００５１】
本実施形態では、図３に示すように、アナログ信号として入力された映像信号がＡＤコンバータ３１を経て第１のデジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）３２（制御信号決定手段）に入力される。そして、このＤＳＰ（１）により、映像信号から調光素子５に印加する電圧値、即ち、調光素子５の透過率を決める明るさ制御信号が決定され、ＤＳＰ（２）３３に入力される。そして、このＤＳＰ（２）３３により、明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ３４が制御され、最終的に、この調光素子ドライバ３４により調光素子５が駆動される。
一方、ＤＳＰ（１）３２に入力された映像信号は、ＤＡコンバータ３７により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ３８に入力され、パネルドライバ３８から各ライトバルブ２２〜２４に各色毎の映像信号が供給される。
【００５２】
したがって、本発明の投射型表示装置によれば、光源２と投射光学系３０との間に高コントラストな調光素子５を配置して出力光を調整しているため、光源２の光出力強度が一定のままでも投射光学系３０に対して所望の光量の光を出力することができる。これにより、投射表示装置のダイナミックレンジを拡大でき、映像表現力に優れた投射表示装置を実現することができる。
【００５３】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、均一照明手段に関しては上記実施の形態のようなフライアイレンズ３、４に限ることなく、適宜変更が可能で、ロッドレンズ等のロッド状導光体を用いることもできる。また、光変調素子として透過型液晶ライトバルブ２２〜２４を用いた例を挙げたが、反射型液晶ライトバルブやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を適用することも可能である。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、調光素子５によって、液晶ライトバルブ２２〜２４の被照明領域全面を照明する光量を調節する場合について説明したが、調光素子５の調光領域を複数に分割して、各分割された領域毎に透過光量を調節するようにしてもよい。この場合、例えば調光素子５をセグメント型の液晶素子、或いは、パッシブマトリクス型の液晶素子として構成する。
【００５５】
【実施例】
本発明者らは、本発明の効果を実証するために、本発明に係る液晶素子を実際に作製し、その散乱特性を調べた。その結果について以下、報告する。
【００５６】
（実施例１）
本実施例では、液晶として、シアノ系液晶であるＢＬ００７（商品名、メルク社製）にカイラル材であるＲ−１０１１（商品名、メルク社製）を３ｗｔ％添加したものを用いた。なお、上記液晶のＮ−Ｉ転移点は９６℃である。そして、この液晶に、下表５に示すメタクリレート化合物からなる高分子前駆体（モノマー）を５ｗｔ％添加して液晶混合材料を作成した。
【００５７】
【表５】
【００５８】
次に、この液晶混合材料を用いて以下の手順により１２種類の液晶素子（セル）Ｃ１〜Ｃ１２を作製した。
まず、二枚のガラス基板上にＩＴＯを形成し、この上にポリイミドからなる配向膜を塗布，焼成した後、配向膜をラビングして配向制御層を形成した。続いて、一方のガラス基板にシール材を塗布し、ラビング方向が平行となるように二枚の基板を貼り合わせて空セルを作製した。なお、セルギャップは５μｍとした。
【００５９】
次に、空のセルＣ１〜Ｃ１２に、それぞれモノマーＭ１〜Ｍ１２の添加された液晶混合材料を真空注入し、紫外線を１１ｍＷ／ｃｍ２で１０分間照射した。これにより、モノマーを光重合して高分子と液晶とを相分離させ、１８０°ツイスト配向したＰＤＬＣセルを作製した。なお、モノマー添加前に対するモノマー添加後の液晶のＮ−Ｉ転移点の変化量ΔＴ（℃）を表５に併記した。この際、モノマー添加前よりもＮ−Ｉ転移点が高くなった場合を正としている。
【００６０】
そして、このように作製したセルＣ１〜Ｃ１２について、セルの散乱強度とΔＴとの関係を調べた。その結果、図４に示すように、ΔＴが負から正に変化する際に、セルの散乱強度が大きく立ち上がり、ΔＴが５℃以上でセルの散乱強度が略一定となった。これにより、液晶のＮ−Ｉ転移点を上昇させる（即ち、ΔＴが正となる）モノマーを添加することにより、散乱強度の強いＰＤＬＣが得られることが実証された。
【００６１】
また、モノマーの分子構造と液晶性との関係でいえば、ビフェニル骨格のモノマー（Ｍ６〜１０）よりターフェニル骨格のもの（Ｍ１〜５、Ｍ１１〜１２）の方がΔＴが大きく、液晶性が高くなることがわかる。また、末端にアルキル基（Ｍ４、７）やシアノ基（Ｍ５、９）が結合されたモノマーは比較的ΔＴが大きく、側鎖にフッ素基がある（Ｍ２、４、５）方が、ΔＴが大きく、高い液晶性を示すことがわかる。
【００６２】
（実施例２）
本実施例では、液晶として、塩素系液晶であるＴＬ２１５（商品名、メルク社製）にカイラル材であるＲ−１０１１（商品名、メルク社製）を３ｗｔ％添加したものを用いた。なお、上記液晶のＮ−Ｉ転移点は８２℃である。そして、この液晶に、下表６に示すメタクリレート化合物からなる高分子前駆体（モノマー）を５ｗｔ％添加して液晶混合材料を作成した。なお、表６のモノマーは表５に示した上述の実施例１と同じものを用いている。
【００６３】
【表６】
【００６４】
次に、この液晶混合材料を用いて実施例１と同様の方法により、セルＤ１〜Ｄ１２を作製した。なお、モノマー添加前に対するモノマー添加後の液晶のＮ−Ｉ転移点の変化量ΔＴ（℃）を、モノマー添加前よりもＮ−Ｉ転移点が高くなった場合を正として、表６に併記している。
【００６５】
そして、このように作製したセルＤ１〜Ｄ１２について、セルの散乱強度とΔＴとの関係を調べた。その結果、図５に示すように、強度変化は小さいものの、実施例１と同様に、ΔＴが正のときに散乱強度が強くなることがわかる。
また、モノマーＭ７を除いて、液晶のＮ−Ｉ転移点の変化の方向（即ち、ΔＴが正であるか負であるか）は上記実施例１と同じであり、液晶に対する相性は一部で見られるものの、モノマーの分子構造とＮ−Ｉ転移点の変化の方向とは一定の相関関係を示すこともわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶素子の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の投射型液晶表示装置の構成を示す図である。
【図３】同、投射型液晶表示装置の駆動回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例に係る液晶素子の散乱特性を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る液晶素子の散乱特性を示す図である。
【符号の説明】
５ 調光素子（液晶素子）、 １００，２００ 基板、 １０１，２０１ 透明電極、 １５１ 液晶、 １５２ 高分子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal composition obtained by adding a polymer precursor to liquid crystal, a liquid crystal element using the liquid crystal composition, and a projection display device.
[0002]
[Prior art]
Research and development of liquid crystal elements, whose optical characteristics can be easily changed by an electric field, are being promoted mainly in the display field because they can be made thinner, lighter, and lower in power consumption. Above all, polymer-dispersed liquid crystal devices that disperse liquid crystal in a polymer and electrically control the scattering intensity generated by the effective difference in refractive index between the two to display images do not require a polarizing plate and have a high light use efficiency. Because it can be raised, it is drawing attention.
[0003]
A polymer dispersed liquid crystal element (PDLC) is configured, for example, by sandwiching a liquid crystal polymer composite layer in which liquid crystal fine particles are dispersed in a polymer between a pair of substrates on which transparent electrodes are formed. . This liquid crystal polymer composite layer is obtained, for example, by filling a material in which a polymer precursor (monomer) is dispersed in a mother liquid crystal between the substrates, and then polymerizing the monomer with ultraviolet light or the like. For the polymer, for example, a material having the same refractive index as the ordinary light refractive index of the liquid crystal is used, and the polymer is cured in the liquid crystal polymer composite layer in a state of being randomly oriented.
[0004]
When a voltage is applied between the electrodes of such a liquid crystal element, the liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the substrate surface, and the effective refractive indices of the liquid crystal and the polymer match. Therefore, light incident on the liquid crystal polymer composite layer is transmitted without being scattered, and the liquid crystal element is in a light transmitting state. On the other hand, when no voltage is applied, since the liquid crystal is randomly oriented, a difference in refractive index occurs between the liquid crystal molecules and the polymer that are not oriented perpendicular to the substrate surface. For this reason, the light incident on the liquid crystal polymer composite layer is partially scattered, and the liquid crystal element becomes a cloudy state (semi-transparent state).
[0005]
However, in the polymer-dispersed liquid crystal device described above, since the polymers are randomly oriented, even when the effective refractive index between the liquid crystal and the polymer is matched by applying a voltage to the liquid crystal device, the polymer is completely dispersed. It does not become a transparent state. In addition, when no voltage is applied, the refractive index of the liquid crystal is an average value of the ordinary refractive index and the extraordinary refractive index, so that the refractive index difference between the polymer and the liquid crystal becomes small, and a sufficient scattering state is obtained. I can't. As a result, sufficient contrast could not be obtained.
[0006]
On the other hand, as disclosed in Patent Document 1, a method of forming an alignment film for aligning liquid crystal molecules and a monomer of a liquid crystal phase in parallel with the substrate on the inner surface side of the substrate and polymerizing the monomer in an aligned state. Has been proposed. In this case, the liquid crystal molecules and the polymer are aligned in the same direction when no voltage is applied, so that the transparency is improved and the scattering intensity in the voltage applied state is also improved.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-119302
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described liquid crystal element, since both the polymer and the liquid crystal molecule exhibit a high alignment state, the scattering intensity when no voltage is applied cannot be said to be sufficiently high, and there is room for improvement.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a liquid crystal composition, a liquid crystal element, and an electronic device that can obtain strong scattering characteristics under a voltage applied state.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid crystal composition of the present invention is characterized by containing a liquid crystal and a polymer precursor that increases the NI transition point of the liquid crystal.
The present inventors have paid attention to the liquid crystallinity of a monomer (polymer precursor) in a liquid crystal when the monomer (polymer precursor) is polymerized by ultraviolet rays or the like in considering the cause of a decrease in scattering intensity in a conventional liquid crystal element. In other words, in order to exhibit strong scattering characteristics, it is necessary that the polymer is present in the liquid crystal in a uniform and fine block, but a monomer having a low liquid crystallinity in the mother liquid crystal has a large molecular weight to some extent due to polymerization. Then, the polymer precipitates in the liquid crystal, and the precipitated polymer condenses and exists in the liquid crystal as a relatively large polymer block. On the other hand, a molecule having high liquid crystallinity can exist as a liquid crystal component in the mother liquid crystal even if it becomes a polymer having a large molecular weight by polymerization, and as a result, the polymer is present as fine blocks in the liquid crystal. Will be. Therefore, a means for improving the liquid crystallinity of the monomer in the mother liquid crystal is indispensable.
[0010]
In particular, by adding a polymer precursor having a high liquid crystallinity that increases the NI transition point of the liquid crystal to the liquid crystal as in this configuration, the polymer is dispersed in the liquid crystal as uniform and fine blocks. Can be. Therefore, when a liquid crystal element is formed using such a liquid crystal composition, a liquid crystal element having extremely high scattering intensity can be formed as described in the section of “Examples” described later.
[0011]
Further, in the liquid crystal element of the present invention, a transparent electrode is formed on a surface, and a pair of substrates arranged to face each other, and the polymer precursor in the liquid crystal composition sandwiched between the pair of substrates And a liquid crystal containing a polymer obtained by polymerizing the above. According to this configuration, a liquid crystal element having high scattering intensity and high contrast can be obtained.
[0012]
Preferably, when no voltage is applied between the transparent electrodes, the liquid crystal and the polymer are oriented substantially uniformly. According to this configuration, both the transparency and the scattering property of the liquid crystal element can be improved as compared with a polymer in which polymers are randomly arranged. Thereby, a liquid crystal element having high contrast can be obtained.
[0013]
Further, a projection type display device according to the present invention includes the above-mentioned liquid crystal element as a light control element. That is, when the above-described liquid crystal element is arranged between the light source and the light valve in the projection display device, a desired amount of light is output to the projection optical system even when the light output intensity of the light source such as a metal halide lamp is kept constant. can do. Thus, the dynamic range of the projection display device can be expanded, and a projection display device with excellent image expression can be realized.
[0014]
The above liquid crystal element can be used as a light control glass for a vehicle window or the like. In this case, a window glass having excellent transparency and light shielding properties can be obtained. When the liquid crystal element is used as a display of a personal computer or the like, a display with high contrast can be obtained.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Liquid crystal composition and liquid crystal element]
Hereinafter, a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In all of the following drawings, the thickness of each component, the ratio of dimensions, and the like are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
[0016]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal element of the present invention is configured such that a liquid crystal polymer composite layer 150 is sandwiched between transparent substrates 100 and 200 made of glass or the like disposed to face each other. On the two substrates 100 and 200, transparent electrodes 101 and 201 made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) are formed on the inner surface side (the liquid crystal polymer composite layer 150 side), respectively. On the transparent electrodes 101 and 202, alignment films 102 and 202 made of polyimide or the like are formed, respectively.
[0017]
The liquid crystal polymer composite layer 150 is composed of a liquid crystal composition in which a particulate polymer 152 is dispersed in a liquid crystal 151 in a state of phase separation.
[0018]
The liquid crystal 151 is made of, for example, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, and is made of a material having a large refractive index anisotropy (Δn). From the viewpoint of reliability, the liquid crystal 151 preferably has a side chain such as an alkyl group, an alkoxy group, a fluorine group, or a chlorine group in a benzene skeleton, a cyclohexane skeleton, or an alkylene skeleton. It is desirable that the structure does not include a bonding group. In addition, a chiral material is added to the liquid crystal 151 so that the liquid crystal molecules are arranged in a 180 ° twist between the substrates 100 and 200. By twisting the liquid crystal molecules in this manner, of the light that is perpendicularly incident on the substrates 100 and 200, the polarized light having the vibration direction in a direction other than the direction parallel to the plane on which the liquid crystal 151 can move is effectively used. Light modulation can be performed. At the same time, an effect of improving the threshold characteristics of the liquid crystal 151 with respect to voltage application can be expected.
[0019]
The polymer 152 is obtained by polymerizing a polymer precursor (monomer) having a liquid crystal phase in the liquid crystal 151 by, for example, ultraviolet rays or the like. 151 is used. Further, a material having a high liquid crystal property is used for the above-mentioned monomer in order to enhance the dispersibility in the liquid crystal 151.
[0020]
Here, the liquid crystallinity of a substance (for example, a monomer or a polymer) refers to the stability of the substance in a liquid crystal state, and the magnitude of the liquid crystallinity is determined by the molecular structure of the substance. Generally, a substance having a rod-shaped molecular structure has a higher liquid crystallinity. For example, a material having a molecular structure represented by the following general formulas (1) and (2) is preferably used. More specifically, those shown in Tables 1 to 4 below are used.
[0021]
Embedded image
[0022]
Embedded image
[0023]
[Table 1]
[0024]
[Table 2]
[0025]
[Table 3]
[0026]
[Table 4]
[0027]
However, the liquid crystallinity of a substance is determined comprehensively by the presence or absence of a molecular skeleton or a side chain, the structure of a terminal group, and the like. In addition, even if the same additive substance is used, the liquid crystallinity may be increased for one parent substance and reduced for another parent substance due to compatibility with the molecular structure of the parent substance to be added. There is also.
[0028]
For this reason, the magnitude of the liquid crystallinity is determined by the height of the NI transition point (phase transition temperature at the time of transition from a nematic phase to an isotropic phase), which is an index of thermal stability in the liquid crystal phase, It is determined that the higher the NI transition point, the higher the liquid crystallinity. In addition, when an additional substance having a higher NI transition point is added to a certain substance, the NI transition point of the substance generally increases, and conversely, when an additional substance having a lower NI transition point is added. , The NI transition point of the substance falls. For this reason, when a substance does not have a liquid crystal phase, when the substance is dissolved in a parent substance having a liquid crystal phase (for example, liquid crystal 151), the substance raises the NI transition point of the parent substance. The liquid crystal property of the substance is determined depending on whether the substance is lowered. That is, when a substance raises the NI transition point of the parent substance, the substance has a higher liquid crystallinity than the parent substance, and when the substance lowers the NI transition point of the parent substance, The substance is judged to have lower liquid crystallinity than the parent substance.
[0029]
Accordingly, in the present embodiment, the NI transition point of the monomer is examined, and when the NI transition point is higher than the NI transition point of the liquid crystal 151, or when the monomer is added to the liquid crystal 151, A material that increases the NI transition point of the liquid crystal 151 is used.
[0030]
If a material that significantly lowers the NI transition point of the liquid crystal 151 is selected as a monomer, a polymer precipitates in the process of polymerizing the monomer, and the deposited polymer aggregates to form a large polymer block. Would. That is, a monomer having low liquid crystallinity (that is, poor stability in the liquid crystal phase) precipitates in the liquid crystal 151 in a process of increasing the molecular weight and decreasing the liquid crystallinity by polymerization as compared with a monomer having high liquid crystallinity. Easier to do. Further, since the precipitated polymer is condensed to form a large polymer block, the region where the polymer 152 exists is scattered in a domain shape in the substrate surface. Therefore, even if a voltage is applied between the transparent electrodes 101 and 201 to cause a difference in the refractive index between the liquid crystal 151 and the polymer 152, a large scattering intensity cannot be obtained.
[0031]
On the other hand, when a material that increases the NI transition point of the liquid crystal 151 is selected as a monomer as in the present embodiment, as described in [Examples] below, a polymer having a relatively large molecular weight due to polymerization is used. Even if the union is formed, the polymer can exist as a liquid crystal component in the mother liquid crystal 151 and does not aggregate. For this reason, the obtained polymer exists as a fine block in the state of being uniformly dispersed in the liquid crystal 151, and a large scattering intensity can be obtained by applying a voltage.
[0032]
In addition, the above-mentioned monomer is polymerized and cured in a state where it is twisted 180 ° between the substrates 100 and 200 by the alignment films 102 and 202, and the alignment state is not changed by an external electric field. The angle of the twist need not be 180 °, but may be set appropriately as long as it is in the range of 0 to 270 °. As the twist angle decreases, the angle distribution in the scattering characteristics increases, and as the twist angle increases, the driving voltage tends to increase.
[0033]
For example, the alignment films 102 and 202 are subjected to an alignment process so that their alignment directions are anti-parallel between the substrate 100 and the substrate 200, and the liquid crystal 151 and the above-described monomer added to the liquid crystal 151 are coated on the substrate 100, 202. It is arranged such that a twist alignment of 180 ° is performed between the 200 positions. As a means for orienting the liquid crystal 151 and the monomer, a method of rubbing a polyimide film is generally used. In addition, a liquid crystal monomer having a photoreactive polymer group is irradiated with polarizing ultraviolet light. The liquid crystal 151 can also be formed by vapor deposition on the substrates 100 and 200, obliquely vapor-depositing an inorganic film such as silicon dioxide on the substrates 100 and 200, or forming a groove structure on the substrates 100 and 200. And the monomer can be oriented. It is known that an imide bond is easily decomposed by light, heat, or the like. Particularly, when a liquid crystal element is mounted on a projection display device or the like to which strong light having a light flux density of about 2 to 10 lm / mm 2 is irradiated. By using the above-described alignment means not based on polyimide, light resistance, heat resistance, and the like of the liquid crystal element can be improved.
[0034]
The above-described liquid crystal element is manufactured, for example, as follows.
First, transparent electrodes 101 and 201 made of ITO or the like are formed on the surfaces of two transparent substrates 100 and 200 made of glass or the like by sputtering or the like.
[0035]
Next, a polyimide solution or the like is applied on the transparent electrodes 101 and 201 by spin coating or the like and baked to form alignment films 102 and 202. Then, the alignment films 101 and 201 are subjected to an alignment process by rubbing. At this time, the rubbing directions of the substrates 100 and 200 are set to be anti-parallel to each other when the two substrates 100 and 200 are combined.
[0036]
Next, the substrates 100 and 200 are bonded via a sealing material (not shown) such that the transparent electrodes 101 and 201 face each other. Then, a liquid crystal composition obtained by adding the above-described polymer precursor to the liquid crystal 151 is filled in a space formed by the substrates 100 and 200 and the sealing material.
[0037]
Next, the polymer precursor is polymerized and cured by irradiating ultraviolet rays or the like from the substrate surface, and the liquid crystal 151 and the polymer 152 are phase-separated to form the liquid crystal polymer mixed layer 150.
Thus, a liquid crystal element is manufactured.
[0038]
Since the liquid crystal element of the present embodiment is configured as described above, the effective refractive indexes of the liquid crystal 151 and the polymer 152 substantially match when no voltage is applied, and light incident on the liquid crystal element At the interface between the polymer and the polymer 152 without being scattered. As a result, the liquid crystal element is in a good transparent state.
[0039]
On the other hand, when a voltage is applied between the transparent electrodes 101 and 201, only the liquid crystal 151 is oriented substantially perpendicular to the substrates 100 and 200 while the orientation of the polymer 152 is fixed. However, the liquid crystal molecules existing at the polymer interface do not change the alignment direction due to the electric field due to anchoring with the polymer. Therefore, the liquid crystal 151 has liquid crystal molecules in different directions, and a large refractive index difference is generated due to the refractive index anisotropy of the liquid crystal. Light incident on the liquid crystal element is strongly scattered in the liquid crystal 151. In addition, since the polymer 152 is uniformly dispersed as fine blocks in the liquid crystal 151, such scattering is observed over substantially the entire surface of the substrate. As a result, the liquid crystal element is in a good scattering state.
[0040]
Therefore, according to the present invention, since a polymer precursor that increases the NI transition point of the liquid crystal 151 is added to the liquid crystal 151, the polymer obtained by polymerization is formed as fine blocks in the mother liquid crystal 151. It can be uniformly dispersed. For this reason, the scattering intensity in the voltage applied state can be increased.
[0041]
Further, since the polymer precursor is polymerized in a state of being oriented by the alignment films 102 and 202, the liquid crystal 151 near the polymer interface does not align at all in a random manner, but along the alignment direction of the polymer. It will be oriented. That is, the disorder of the alignment of the liquid crystal 151 near the polymer interface is reduced as compared with the case where the polymer 152 is randomly aligned, and the effective refractive index between the liquid crystal 151 and the polymer 152 is reduced when no voltage is applied. The transparency of the liquid crystal element in the matched state can be increased, and the scattering intensity when a voltage is applied (that is, in a state in which the liquid crystal 151 has a refractive index distribution) can be further increased. Then, by using such a polymer-dispersed liquid crystal composition for the liquid crystal polymer composite layer 150, a liquid crystal element having high scattering intensity and high contrast can be obtained.
[0042]
[Projection display device]
Next, a projection display device as an example of the electronic apparatus of the invention will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a projection display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a driving circuit thereof.
[0043]
As shown in FIG. 2, the projection type display device of the present embodiment is a three-panel type having a transmission type liquid crystal light valve 22 to 24 for each of R (red), G (green), and B (blue) different colors. An illumination device 1 which is a projection type color liquid crystal display device having a light source 2, a fly-eye lens 3, 4, a deflection conversion device 4d, and a dimming element 5, dichroic mirrors 13, 14, reflection mirrors 15 to 17, and lenses 18 to 20, a liquid crystal light valve 22 to 24, a cross dichroic prism 25, and a projection optical system 30 having a projection lens 26.
[0044]
The light source 2 includes a lamp 7 such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp, and a reflector 8 that reflects light from the lamp 7. Further, as uniform illumination means for equalizing the illuminance distribution of the light source light in the liquid crystal light valves 22, 23, and 24, which are the illuminated areas, a first fly-eye lens 3 and a second fly-eye lens 4 from the light source 2 side. It is installed sequentially. Each fly-eye lens 3, 4 is composed of a plurality of (for example, 6 × 8) lenses 9, 10 in the present embodiment. The light emitted from the light source 2 is emitted by the fly-eye lenses 3 and 4 with the illuminance distribution being made uniform in the liquid crystal light valve which is the illuminated area, and is output to the projection lens 26.
[0045]
The deflection conversion device 4d includes a polarization beam splitter array (PBS array) provided on the uniform illuminating means side, and a half-wave plate array for converting a polarization direction of polarized light reflected by the PBS array. The light deflecting direction is aligned in one direction without deteriorating the light intensity. The light emitted from the polarization conversion device 4d is output to the dimming element 5.
[0046]
The light control element 5 is made of the above-described polymer dispersed liquid crystal element, and can change the transmittance in a wide range from a value close to 0% to about 100% by a drive signal from a light control element driver described later. It has become. The position of the light control element is not limited to the position after the polarization converter 4d, and may be disposed between the fly-eye lenses 3 and 4. Alternatively, it is also possible to prepare three dimming elements and to install each dimming element on the incident side of each of the light valves 22, 23, and 24.
[0047]
The dichroic mirrors 13 and 14 are formed by laminating a dielectric multilayer film on a glass surface, for example, and selectively reflect light of a predetermined color and transmit light of other wavelengths. That is, the dichroic mirror 13 that reflects blue light and green light transmits the red light LR of the light flux from the light source 2 and reflects the blue light LB and the green light LG. The green light reflecting dichroic mirror 14 transmits the blue light LB and reflects the green light LG among the blue light LB and the green light LG reflected by the dichroic mirror 13.
[0048]
Thereby, the red light LR of the light incident from the illumination device 1 passes through the dichroic mirror 13, is reflected by the reflection mirror 17, and is incident on the light valve 22 for red light. The green light LG is reflected by the dichroic mirror 14 and enters the green light valve 23. After passing through the dichroic mirror 14, the blue light LB passes through a relay system 21 including a relay lens 18, a reflection mirror 15, a relay lens 19, a reflection mirror 16, and a relay lens 20, and is incident on a blue light valve 24. It has become.
[0049]
The light valves 22 to 24 are configured as, for example, active matrix type transmissive liquid crystal devices, and the color lights LR, LG, and LB modulated by the light valves 22 to 24 are incident on the cross dichroic prism 25. I have.
The cross dichroic prism 25 has a structure in which right angle prisms are bonded, and a mirror surface that reflects the red light LR and a mirror surface that reflects the blue light LB are formed in a cross shape on the inner surface. Then, after the three color lights LR, LG, LB are combined by these mirror surfaces to form light representing a color image, the light is enlarged and projected on the screen 27 by the projection lens 26.
[0050]
Next, a driving method of the projection type liquid crystal display device of the present embodiment will be described.
In the projection display device of the present embodiment, the light output of the illumination device 1 is controlled by driving the light control element 5 based on the video signal, and the DSP (1) to digital signal processing blocks are used. A circuit such as a DSP (2), an AD converter 31 for performing AD conversion or DA conversion of a video signal, a DA converter 37, and the like are provided.
[0051]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a video signal input as an analog signal is input to a DSP (1) 32 (control signal determining means) as a first digital signal processing circuit via an AD converter 31. . A voltage value to be applied to the light control element 5 from the video signal, that is, a brightness control signal for determining the transmittance of the light control element 5 is determined by the DSP (1), and is input to the DSP (2) 33. . The DSP (2) 33 controls the dimming element driver 34 based on the brightness control signal, and finally the dimming element 5 is driven by the dimming element driver 34.
On the other hand, the video signal input to the DSP (1) 32 is again converted into an analog signal by the DA converter 37, and then input to the panel driver 38, and the video signal for each color is transmitted from the panel driver 38 to each of the light valves 22 to 24. A signal is provided.
[0052]
Therefore, according to the projection type display device of the present invention, the light output intensity is adjusted by arranging the high-contrast dimming element 5 between the light source 2 and the projection optical system 30 to adjust the output light intensity. It is possible to output a desired amount of light to the projection optical system 30 even if is kept constant. As a result, the dynamic range of the projection display device can be expanded, and a projection display device with excellent image expression power can be realized.
[0053]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.
For example, the uniform illuminating means is not limited to the fly-eye lenses 3 and 4 as in the above embodiment, but can be appropriately changed, and a rod-shaped light guide such as a rod lens can be used. In addition, an example in which the transmission type liquid crystal light valves 22 to 24 are used as the light modulation elements has been described, but a reflection type liquid crystal light valve or a DMD (Digital Mirror Device) can be applied.
[0054]
Further, in the above-described embodiment, the case has been described where the amount of light for illuminating the entire illuminated area of the liquid crystal light valves 22 to 24 is adjusted by the dimming element 5, but the dimming area of the dimming element 5 is divided into a plurality. Thus, the amount of transmitted light may be adjusted for each divided area. In this case, for example, the light control element 5 is configured as a segment type liquid crystal element or a passive matrix type liquid crystal element.
[0055]
【Example】
The present inventors have actually manufactured a liquid crystal device according to the present invention and examined its scattering characteristics in order to demonstrate the effects of the present invention. The results are reported below.
[0056]
(Example 1)
In this example, a liquid crystal obtained by adding 3 wt% of R-1011 (trade name, manufactured by Merck) as a chiral material to BL007 (trade name, manufactured by Merck), which is a cyano-based liquid crystal, was used. The liquid crystal has an NI transition point of 96 ° C. Then, 5 wt% of a polymer precursor (monomer) composed of a methacrylate compound shown in Table 5 below was added to the liquid crystal to prepare a liquid crystal mixed material.
[0057]
[Table 5]
[0058]
Next, using this liquid crystal mixed material, 12 types of liquid crystal elements (cells) C1 to C12 were produced by the following procedure.
First, ITO was formed on two glass substrates, and an alignment film made of polyimide was applied and baked thereon, and then the alignment film was rubbed to form an alignment control layer. Subsequently, a sealing material was applied to one of the glass substrates, and the two substrates were bonded to each other so that the rubbing directions were parallel to each other to produce an empty cell. Note that the cell gap was 5 μm.
[0059]
Next, the liquid crystal mixed material to which the monomers M1 to M12 were added was vacuum-injected into the empty cells C1 to C12, respectively, and irradiated with ultraviolet rays at 11 mW / cm2 for 10 minutes. As a result, the monomer was photopolymerized to phase-separate the polymer and the liquid crystal, thereby producing a 180 ° twist-aligned PDLC cell. Table 5 also shows the change ΔT (° C.) of the NI transition point of the liquid crystal after addition of the monomer before addition of the monomer. At this time, the case where the NI transition point becomes higher than before the addition of the monomer is regarded as positive.
[0060]
Then, for the cells C1 to C12 thus manufactured, the relationship between the cell scattering intensity and ΔT was examined. As a result, as shown in FIG. 4, when ΔT changes from negative to positive, the scattering intensity of the cell rises significantly, and when ΔT is 5 ° C. or higher, the scattering intensity of the cell becomes substantially constant. This proved that PDLC having a high scattering intensity can be obtained by adding a monomer that increases the NI transition point of the liquid crystal (that is, ΔT is positive).
[0061]
In terms of the relationship between the molecular structure of the monomer and the liquid crystallinity, ΔT is larger in the terphenyl skeleton (M1-5, M11-12) than in the biphenyl skeleton monomer (M6-10), and the liquid crystallinity is lower. It turns out that it becomes high. Further, a monomer having an alkyl group (M4, 7) or a cyano group (M5, 9) bonded at a terminal has a relatively large ΔT, and a monomer having a fluorine group in a side chain (M2, 4, 5) has a ΔT It can be seen that the film is large and exhibits high liquid crystallinity.
[0062]
(Example 2)
In this embodiment, a liquid crystal obtained by adding 3 wt% of R-1011 (trade name, manufactured by Merck) as a chiral material to TL215 (trade name, manufactured by Merck) that is a chlorine-based liquid crystal was used. The liquid crystal has an NI transition point of 82 ° C. Then, 5 wt% of a polymer precursor (monomer) comprising a methacrylate compound shown in Table 6 below was added to the liquid crystal to prepare a liquid crystal mixed material. Note that the same monomers as those in Example 1 shown in Table 5 were used as the monomers in Table 6.
[0063]
[Table 6]
[0064]
Next, cells D1 to D12 were manufactured using this liquid crystal mixed material in the same manner as in Example 1. The change ΔT (° C.) of the NI transition point of the liquid crystal after the addition of the monomer before addition of the monomer is also shown in Table 6 with the case where the NI transition point becomes higher than before the addition of the monomer as positive. ing.
[0065]
Then, for the cells D1 to D12 thus manufactured, the relationship between the cell scattering intensity and ΔT was examined. As a result, as shown in FIG. 5, although the change in intensity is small, it can be seen that the scattering intensity increases when ΔT is positive, as in Example 1.
Except for the monomer M7, the direction of change in the NI transition point of the liquid crystal (that is, whether ΔT is positive or negative) is the same as that in Example 1 described above, and the compatibility with the liquid crystal is partly. It can be seen, however, that the molecular structure of the monomer and the direction of change of the NI transition point show a certain correlation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal element of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a drive circuit configuration of the projection type liquid crystal display device.
FIG. 4 is a diagram showing a scattering characteristic of the liquid crystal element according to the example of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a scattering characteristic of the liquid crystal element according to the example of the present invention.
[Explanation of symbols]
5 dimming element (liquid crystal element), 100,200 substrate, 101,201 transparent electrode, 151 liquid crystal, 152 polymer
