JPH05264972A - 表示素子および表示装置 - Google Patents
表示素子および表示装置Info
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- JPH05264972A JPH05264972A JP4091518A JP9151892A JPH05264972A JP H05264972 A JPH05264972 A JP H05264972A JP 4091518 A JP4091518 A JP 4091518A JP 9151892 A JP9151892 A JP 9151892A JP H05264972 A JPH05264972 A JP H05264972A
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- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/542—Macromolecular compounds
- C09K19/544—Macromolecular compounds as dispersing or encapsulating medium around the liquid crystal
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
- G02F1/13476—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which at least one liquid crystal cell or layer assumes a scattering state
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
- G02F2201/305—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating diffraction grating
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光透過率の良好な、コントラストのよい、駆
動電圧の低い表示素子及び表示装置を提供する。 【構成】 少なくとも一つが透明電極である電極を有す
る基板間に高分子マトリックス中に液晶を分散してなる
表示層を挟持してなる表示素子において、少なくとも一
方の基板に凹凸よりなる回折格子が設けられ、該回折格
子の凹部に低分子液晶が充填されている表示素子及びそ
れを用いた表示装置。
動電圧の低い表示素子及び表示装置を提供する。 【構成】 少なくとも一つが透明電極である電極を有す
る基板間に高分子マトリックス中に液晶を分散してなる
表示層を挟持してなる表示素子において、少なくとも一
方の基板に凹凸よりなる回折格子が設けられ、該回折格
子の凹部に低分子液晶が充填されている表示素子及びそ
れを用いた表示装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、透過光と散乱光を用い
る熱光学および電気光学表示素子に関し、特にフィルム
状多孔質材料と低分子液晶からなるものを用いた表示素
子および表示装置に関するものである。
る熱光学および電気光学表示素子に関し、特にフィルム
状多孔質材料と低分子液晶からなるものを用いた表示素
子および表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶素子は、過去に種々の熱光学および
電気光学ディスプレイ等の用途に用いられてきた。これ
らのディスプレイは、駆動電圧が低く、消費エネルギー
も少ないために現在もなお活発に研究が進められてい
る。
電気光学ディスプレイ等の用途に用いられてきた。これ
らのディスプレイは、駆動電圧が低く、消費エネルギー
も少ないために現在もなお活発に研究が進められてい
る。
【０００３】従来の液晶素子としては、例えばエム・シ
ャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッ
ヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド・フィジッ
クス・レターズ”（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２
月１５日発行）第１２７頁〜１２８頁の“ボルテージ・
ディペンダント・オプティカル・アクティビィティー・
オブ・ア・ツイステッド・ネマチック・リキッド・クリ
スタル”（“Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ”）に示されたツイステッド・ネマチック（ｔｗｉｓ
ｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたものが知られて
いる。このＴＮ液晶は画素密度を高くしたマトリクス電
極構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生す
る問題点があるため、画素数が制限されていた。
ャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッ
ヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド・フィジッ
クス・レターズ”（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２
月１５日発行）第１２７頁〜１２８頁の“ボルテージ・
ディペンダント・オプティカル・アクティビィティー・
オブ・ア・ツイステッド・ネマチック・リキッド・クリ
スタル”（“Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ”）に示されたツイステッド・ネマチック（ｔｗｉｓ
ｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたものが知られて
いる。このＴＮ液晶は画素密度を高くしたマトリクス電
極構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生す
る問題点があるため、画素数が制限されていた。
【０００４】この様な従来型の液晶素子の欠点を改善す
るものとして、双安定性を有する液晶素子の使用が、ク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２
１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書等）。
双安定性を有する液晶としては、一般にカイラルスメク
ティックＣ相（Ｓｍ* Ｃ）またはＨ相（Ｓｍ* Ｈ）を有
する強誘電性液晶が用いられる。
るものとして、双安定性を有する液晶素子の使用が、ク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２
１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書等）。
双安定性を有する液晶としては、一般にカイラルスメク
ティックＣ相（Ｓｍ* Ｃ）またはＨ相（Ｓｍ* Ｈ）を有
する強誘電性液晶が用いられる。
【０００５】この強誘電性液晶（ＦＬＣ）は、自発分極
を有するために非常に速い応答速度を有する上に、メモ
リー性のある双安定状態を発現させることができる。さ
らに、視野角特性もすぐれていることから、大容量、大
面積のディスプレイ用材料として適していると考えられ
る。しかし、実際に液晶セルを形成する場合、広い面積
にわたってモノドメイン化することは困難であり、大画
面の表示素子を作るには技術上の問題があった。
を有するために非常に速い応答速度を有する上に、メモ
リー性のある双安定状態を発現させることができる。さ
らに、視野角特性もすぐれていることから、大容量、大
面積のディスプレイ用材料として適していると考えられ
る。しかし、実際に液晶セルを形成する場合、広い面積
にわたってモノドメイン化することは困難であり、大画
面の表示素子を作るには技術上の問題があった。
【０００６】大面積化に適したものとして考えられる高
分子液晶を用いた液晶表示素子の例としては、例えばブ
ィ・シバエフ（Ｖ．Ｓｈｉｂａｅｖ）、エス・コストロ
ミン（Ｓ．Ｋｏｓｔｒｏｍｉｎ）、エヌ・プラーテ
（Ｎ．Ｐ′ｌａｔｅ）、エス・イワノフ（Ｓ．Ｉｖａ
ｏｖ）、ブィ・ヴェストロフ（Ｖ．Ｖｅｓｔｒｏｖ）、
アイ・ヤコブレフ（Ｉ．Ｙａｋｏｖｌｅｖ）著の“ポリ
マー・コミュニケーションズ”（“Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”）第２４巻、第３６４頁
〜３６５頁の“サーモトロピック・リキッドクリスタリ
ン・ポリマーズ．１４”（“Ｔｈｅｒｍｏ−ｔｒｏｐｉ
ｃ Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＰｏｌｙｍ
ｅｒｓ．１４”）に示される熱書き込み素子を挙げるこ
とができる。
分子液晶を用いた液晶表示素子の例としては、例えばブ
ィ・シバエフ（Ｖ．Ｓｈｉｂａｅｖ）、エス・コストロ
ミン（Ｓ．Ｋｏｓｔｒｏｍｉｎ）、エヌ・プラーテ
（Ｎ．Ｐ′ｌａｔｅ）、エス・イワノフ（Ｓ．Ｉｖａ
ｏｖ）、ブィ・ヴェストロフ（Ｖ．Ｖｅｓｔｒｏｖ）、
アイ・ヤコブレフ（Ｉ．Ｙａｋｏｖｌｅｖ）著の“ポリ
マー・コミュニケーションズ”（“Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”）第２４巻、第３６４頁
〜３６５頁の“サーモトロピック・リキッドクリスタリ
ン・ポリマーズ．１４”（“Ｔｈｅｒｍｏ−ｔｒｏｐｉ
ｃ Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＰｏｌｙｍ
ｅｒｓ．１４”）に示される熱書き込み素子を挙げるこ
とができる。
【０００７】しかしながら、この方式では書き込みに高
エネルギーが必要であり、高速化に対して問題があっ
た。また、電界を用いて表示する場合において、高分子
化に伴う応答速度の遅れという問題もあって実用化には
至っていない。
エネルギーが必要であり、高速化に対して問題があっ
た。また、電界を用いて表示する場合において、高分子
化に伴う応答速度の遅れという問題もあって実用化には
至っていない。
【０００８】光の散乱に用いるものとして、ガラス多孔
質へ液晶を含浸したものも知られている。（特公昭５３
−３１７２７号公報） しかしながら、これらは液晶注入やセル化が困難である
ために実用化されていない。また、同様に光の散乱を用
いるものとして、基板に回折格子を形成したものも知ら
れている。（特公昭５３−３９２８号公報、米国特許第
４２５１１３７号）しかしながら、これらは、回折格子
の効果が十分でなく、コントラストが低く、回折格子の
形成時のムラ等が発現しやすい問題があった。
質へ液晶を含浸したものも知られている。（特公昭５３
−３１７２７号公報） しかしながら、これらは液晶注入やセル化が困難である
ために実用化されていない。また、同様に光の散乱を用
いるものとして、基板に回折格子を形成したものも知ら
れている。（特公昭５３−３９２８号公報、米国特許第
４２５１１３７号）しかしながら、これらは、回折格子
の効果が十分でなく、コントラストが低く、回折格子の
形成時のムラ等が発現しやすい問題があった。
【０００９】上記に示した例以外にも、液晶素子を容易
に作成し大型化する試みが行なわれている。その１つと
して、低分子液晶を種々の重合体マトリックス中に保持
して用いるものがある。その具体例として、低分子液晶
をポリビニルアルコールマトリックス中にカプセル化し
て用いるものとしてマンチェスターＲ＆Ｄパートナーシ
ップにより出願されたものが知られている（米国特許第
４４３５０４７号）。また、連結した管状に低分子液晶
を保持したものとして米国特許第４７０７０８０号が知
られている。
に作成し大型化する試みが行なわれている。その１つと
して、低分子液晶を種々の重合体マトリックス中に保持
して用いるものがある。その具体例として、低分子液晶
をポリビニルアルコールマトリックス中にカプセル化し
て用いるものとしてマンチェスターＲ＆Ｄパートナーシ
ップにより出願されたものが知られている（米国特許第
４４３５０４７号）。また、連結した管状に低分子液晶
を保持したものとして米国特許第４７０７０８０号が知
られている。
【００１０】これらは大面積化が比較的容易であり、応
答速度もネマチック・コレステリックを用いた高分子液
晶に比較して良好である特徴を有している。
答速度もネマチック・コレステリックを用いた高分子液
晶に比較して良好である特徴を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低分子
液晶を重合体マトリックス中に分散保持して用いるもの
は、界面による配向規制力が十分でないことから、マト
リックス駆動するための良好なしきい値が得られにくい
ために、大画面化は出来ても高精細化が困難な欠点があ
った。更に、光変調の方式として、低分子液晶と重合体
マトリックスとの屈折率差による散乱を用いているため
に、十分な屈折率を得ることは困難であった。その結
果、表示層をかなり厚くしなければ十分な消光は出来
ず、コントラストも必ずしも十分ではなかった。
液晶を重合体マトリックス中に分散保持して用いるもの
は、界面による配向規制力が十分でないことから、マト
リックス駆動するための良好なしきい値が得られにくい
ために、大画面化は出来ても高精細化が困難な欠点があ
った。更に、光変調の方式として、低分子液晶と重合体
マトリックスとの屈折率差による散乱を用いているため
に、十分な屈折率を得ることは困難であった。その結
果、表示層をかなり厚くしなければ十分な消光は出来
ず、コントラストも必ずしも十分ではなかった。
【００１２】また、前記の低分子液晶を種々の重合体マ
トリックス中に保持して用いるものは、重合体マトリッ
クスと低分子液晶の界面が素子化する時に形成され、か
つ例えばラビング処理したポリイミド配向膜のような、
明確な界面規制力が付与されないために、不安定化しや
すい問題があった。その結果、駆動電圧を印加した場合
に、昇圧と降圧で光透過率にヒステリシスが観測され、
ＴＶ等の階調表示が必要な場合に、画質，コントラスト
等が劣化する問題点があった。また、温度変化により、
界面が変化しやすく、駆動の温度特性が不十分となりや
すい問題もあった。また、重合体マトリックスの耐熱性
が十分でなく、パネル製造工程で特性が劣化しやすい欠
点があった。
トリックス中に保持して用いるものは、重合体マトリッ
クスと低分子液晶の界面が素子化する時に形成され、か
つ例えばラビング処理したポリイミド配向膜のような、
明確な界面規制力が付与されないために、不安定化しや
すい問題があった。その結果、駆動電圧を印加した場合
に、昇圧と降圧で光透過率にヒステリシスが観測され、
ＴＶ等の階調表示が必要な場合に、画質，コントラスト
等が劣化する問題点があった。また、温度変化により、
界面が変化しやすく、駆動の温度特性が不十分となりや
すい問題もあった。また、重合体マトリックスの耐熱性
が十分でなく、パネル製造工程で特性が劣化しやすい欠
点があった。
【００１３】さらに、上記の従来例では、駆動電圧が高
く、薄膜トランジスタ等を用いて使用することが困難で
ある欠点があった。駆動電圧の低電圧化のために、液晶
含有量を増大させることや、ポリマーマトリックスを低
分子液晶とモノマーの混合物を重合することによって形
成し、液晶液滴の径を制御することが試みられている
（特表昭６１−５０２１２８号，特開昭６３−２７１２
３３号公報，特開平１−１９８７２５号公報等）。
く、薄膜トランジスタ等を用いて使用することが困難で
ある欠点があった。駆動電圧の低電圧化のために、液晶
含有量を増大させることや、ポリマーマトリックスを低
分子液晶とモノマーの混合物を重合することによって形
成し、液晶液滴の径を制御することが試みられている
（特表昭６１−５０２１２８号，特開昭６３−２７１２
３３号公報，特開平１−１９８７２５号公報等）。
【００１４】しかし、このような方法により形成したも
のは、ポリマーマトリックスの強度や物性を十分に制御
することが困難であり、またモノマーや重合触媒の不純
物が液晶に混入することによって、低抵抗化や耐久性の
劣化をもたらす欠点があった。
のは、ポリマーマトリックスの強度や物性を十分に制御
することが困難であり、またモノマーや重合触媒の不純
物が液晶に混入することによって、低抵抗化や耐久性の
劣化をもたらす欠点があった。
【００１５】このような問題点を解決するために、マト
リックスを配向規制力の強い、かつ強度の高いもので作
成することも試みられており、例えば重合体マトリック
スであれば、重合度の高い、架橋等を十分に行なった、
ガラス転移点等を高くしたものが試みられている。しか
しながら、このようなマトリックスは、強い液晶規制力
のために、しきい値電圧が高くなりやすく、また液晶の
含有率を高くすることが困難であることから、光透過率
の低いものとなる問題点があった。
リックスを配向規制力の強い、かつ強度の高いもので作
成することも試みられており、例えば重合体マトリック
スであれば、重合度の高い、架橋等を十分に行なった、
ガラス転移点等を高くしたものが試みられている。しか
しながら、このようなマトリックスは、強い液晶規制力
のために、しきい値電圧が高くなりやすく、また液晶の
含有率を高くすることが困難であることから、光透過率
の低いものとなる問題点があった。
【００１６】本発明は、このような従来技術の欠点を改
善するためになされたものであり、低分子液晶を大量に
含有することが可能であり、光透過率の良好な、コント
ラストのよい、かつ駆動電圧の低い表示素子およびその
表示素子を用いた表示装置を提供することを目的とする
ものである。
善するためになされたものであり、低分子液晶を大量に
含有することが可能であり、光透過率の良好な、コント
ラストのよい、かつ駆動電圧の低い表示素子およびその
表示素子を用いた表示装置を提供することを目的とする
ものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、少なく
とも一つが透明電極である電極を有する基板間に高分子
マトリックス中に液晶を分散してなる表示層を挟持して
なる表示素子において、少なくとも一方の基板に凹凸よ
りなる回折格子が設けられ、該回折格子の凹部に低分子
液晶が充填されていることを特徴とする表示素子であ
る。
とも一つが透明電極である電極を有する基板間に高分子
マトリックス中に液晶を分散してなる表示層を挟持して
なる表示素子において、少なくとも一方の基板に凹凸よ
りなる回折格子が設けられ、該回折格子の凹部に低分子
液晶が充填されていることを特徴とする表示素子であ
る。
【００１８】また、本発明は、光源からの光を３原色に
分離し、電極を有する基板間に高分子マトリックス中に
液晶を分散してなる表示層を挟持してなる表示素子にお
いて、少なくとも一方の基板に凹凸よりなる回折格子が
設けられ、該回折格子の凹部に低分子液晶が充填されて
いる表示素子に投射する手段、該表示素子に電圧を印加
し駆動する手段、該表示素子に投射した光のうち透過光
と散乱光を分離する手段、該３原色の透過光を同一スク
リーンへ投写する手段からなることを特徴とする表示装
置である。
分離し、電極を有する基板間に高分子マトリックス中に
液晶を分散してなる表示層を挟持してなる表示素子にお
いて、少なくとも一方の基板に凹凸よりなる回折格子が
設けられ、該回折格子の凹部に低分子液晶が充填されて
いる表示素子に投射する手段、該表示素子に電圧を印加
し駆動する手段、該表示素子に投射した光のうち透過光
と散乱光を分離する手段、該３原色の透過光を同一スク
リーンへ投写する手段からなることを特徴とする表示装
置である。
【００１９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
よれば、電極を有する基板間に高分子マトリックス中に
液晶を分散してなる表示層を挟持してなる表示素子にお
いて、少なくとも一方の基板に凹凸よりなる回折格子が
設けられ、該回折格子の凹部に低分子液晶、特にネマチ
ック液晶が充填されていることにより、表示層の厚さを
低減してもコントラストの良好な表示素子を提供するこ
とが可能となった。表示層の厚さを低減することが可能
となったことで、低駆動電圧で光透過率の良好な表示素
子を得ることが可能となった。
よれば、電極を有する基板間に高分子マトリックス中に
液晶を分散してなる表示層を挟持してなる表示素子にお
いて、少なくとも一方の基板に凹凸よりなる回折格子が
設けられ、該回折格子の凹部に低分子液晶、特にネマチ
ック液晶が充填されていることにより、表示層の厚さを
低減してもコントラストの良好な表示素子を提供するこ
とが可能となった。表示層の厚さを低減することが可能
となったことで、低駆動電圧で光透過率の良好な表示素
子を得ることが可能となった。
【００２０】高分子マトリックスは、液晶の配向を制御
することにより、光を散乱させる特性を有するものであ
り、その中の液晶径を大きくすることで光透過率の向上
やしきい値電圧の低減等を行なうことが可能である。し
かし、このようにした表示層であっても、駆動電圧の低
減、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた駆動にお
いては、層厚を低減させ、さらに低電圧化する必要があ
った。この層厚を低減させたときに、十分な散乱状態を
保持することは困難であり、散乱状態での透過光が増加
し、コントラストが低減してしまう問題があった。
することにより、光を散乱させる特性を有するものであ
り、その中の液晶径を大きくすることで光透過率の向上
やしきい値電圧の低減等を行なうことが可能である。し
かし、このようにした表示層であっても、駆動電圧の低
減、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた駆動にお
いては、層厚を低減させ、さらに低電圧化する必要があ
った。この層厚を低減させたときに、十分な散乱状態を
保持することは困難であり、散乱状態での透過光が増加
し、コントラストが低減してしまう問題があった。
【００２１】本発明において、前記高分子マトリックス
中に液晶を分散してなる表示層を有し、散乱と透過を制
御する表示素子において、少なくとも一方の基板に凹凸
よりなる回折格子が設けられ、該回折格子の凹部に低分
子液晶、特にネマチック液晶が充填されていることによ
り、表示層の厚さを低減したときも、０次の透過光が少
なく、十分に良好なコントラストを与えるものであるこ
とを見い出した。
中に液晶を分散してなる表示層を有し、散乱と透過を制
御する表示素子において、少なくとも一方の基板に凹凸
よりなる回折格子が設けられ、該回折格子の凹部に低分
子液晶、特にネマチック液晶が充填されていることによ
り、表示層の厚さを低減したときも、０次の透過光が少
なく、十分に良好なコントラストを与えるものであるこ
とを見い出した。
【００２２】該、回折格子の凸部は、ネマチック液晶の
ｎ⊥（液晶分子軸に垂直な面の屈折率）と屈折率が同一
であることが望ましいが、誘電率の異方性が負のもので
あれば、ネマチック液晶のｎ‖（液晶分子軸に平行な面
の屈折率）と一致していてもよい。
ｎ⊥（液晶分子軸に垂直な面の屈折率）と屈折率が同一
であることが望ましいが、誘電率の異方性が負のもので
あれば、ネマチック液晶のｎ‖（液晶分子軸に平行な面
の屈折率）と一致していてもよい。
【００２３】無電界状態では、ネマチック液晶は、回折
格子に水平配向していることが望ましく、このときの液
晶の屈折率と回折格子を構成する材料の屈折率には屈折
率差が存在し、透過光の回折が起こる。このとき用いら
れる表示層における散乱光の配向特性に応じて、該回折
格子は表示素子への光の入射側もしくは出射側に設けら
れる。また、入射側・出射側の両方にあってもよい。
格子に水平配向していることが望ましく、このときの液
晶の屈折率と回折格子を構成する材料の屈折率には屈折
率差が存在し、透過光の回折が起こる。このとき用いら
れる表示層における散乱光の配向特性に応じて、該回折
格子は表示素子への光の入射側もしくは出射側に設けら
れる。また、入射側・出射側の両方にあってもよい。
【００２４】本発明で用いられる回折格子の断面図を図
６（ａ）〜（ｅ）に示す。図６（ａ）〜（ｃ）は位相変
調型であって光の吸収はないため、図６（ｄ）、（ｅ）
に示す吸収を用いた振幅変調型の回折格子より、回折効
率を高くすることが可能であり望ましい。
６（ａ）〜（ｅ）に示す。図６（ａ）〜（ｃ）は位相変
調型であって光の吸収はないため、図６（ｄ）、（ｅ）
に示す吸収を用いた振幅変調型の回折格子より、回折効
率を高くすることが可能であり望ましい。
【００２５】回折効率は、充填した液晶と回折格子の屈
折率差と、回折格子の厚みを選択することにより制御さ
れ、０次光を減少するように設定される。望ましい屈折
率差は、０．０１以上であり、０．０１未満では、回折
格子の厚みが大きくなり過ぎるため好ましくない。また
回折格子の厚みは０．１〜２０μｍで用いられる。０．
１μｍ未満では充分な回折効率を得ることが不可能で、
２０μｍを越えると素子の加工が困難である。
折率差と、回折格子の厚みを選択することにより制御さ
れ、０次光を減少するように設定される。望ましい屈折
率差は、０．０１以上であり、０．０１未満では、回折
格子の厚みが大きくなり過ぎるため好ましくない。また
回折格子の厚みは０．１〜２０μｍで用いられる。０．
１μｍ未満では充分な回折効率を得ることが不可能で、
２０μｍを越えると素子の加工が困難である。
【００２６】このような回折格子を用いたとき高次の回
折光が多い場合には、該回折格子は、表示素子の光の出
射側に設けることが好ましい。１次回折光のみを選択的
に発生させるものとして、図６（ｃ）のブレーズド格子
が用いられ、該格子を用いて回折角の小さいときは、表
示素子への光の入射側へ設けることも可能である。
折光が多い場合には、該回折格子は、表示素子の光の出
射側に設けることが好ましい。１次回折光のみを選択的
に発生させるものとして、図６（ｃ）のブレーズド格子
が用いられ、該格子を用いて回折角の小さいときは、表
示素子への光の入射側へ設けることも可能である。
【００２７】前記、回折格子の周期は、０．８μｍ〜１
０μｍで用いられる。０．８μｍ未満では回折光の回折
角が大きくなり過ぎるために回折自体が生じず、効果が
ない。１０μｍを越えると、回折角が小さいために、コ
ントラストの向上が十分でない。より望ましくは、０．
８〜８μｍの周期のものが用いられる。
０μｍで用いられる。０．８μｍ未満では回折光の回折
角が大きくなり過ぎるために回折自体が生じず、効果が
ない。１０μｍを越えると、回折角が小さいために、コ
ントラストの向上が十分でない。より望ましくは、０．
８〜８μｍの周期のものが用いられる。
【００２８】前記回折格子は、ライン／スペースよりな
るストライプ状であっても、（２次元）格子状、島状に
形成されていてもよい。入射光が偏光でなく、かつ液晶
が一軸配向しているときには、ストライプ状回折格子を
２枚直交させて用いることにより、直交した偏光面の両
方を利用出来ることから有効である。もしくは、同一基
板に格子状もしくは島状に形成したものも有効に用いる
ことが出来る。
るストライプ状であっても、（２次元）格子状、島状に
形成されていてもよい。入射光が偏光でなく、かつ液晶
が一軸配向しているときには、ストライプ状回折格子を
２枚直交させて用いることにより、直交した偏光面の両
方を利用出来ることから有効である。もしくは、同一基
板に格子状もしくは島状に形成したものも有効に用いる
ことが出来る。
【００２９】回折格子に充填された低分子液晶がランダ
ムな配向を有していれば、その平均屈折率と回折格子の
屈折率に差があればよく、ストライプ状回折格子でも用
いられる。具体的な回折格子の形状を図２〜図４に示
す。
ムな配向を有していれば、その平均屈折率と回折格子の
屈折率に差があればよく、ストライプ状回折格子でも用
いられる。具体的な回折格子の形状を図２〜図４に示
す。
【００３０】以下、図面を用いて本発明について更に詳
しく説明する。図１は本発明の表示素子の一例を示す断
面図である。同図において、基板１０１，１０１′はガ
ラス，プラスチック等を用いることができる。基板とし
て用いることができるポリマーフィルムには、下記に示
すようなものが挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。
しく説明する。図１は本発明の表示素子の一例を示す断
面図である。同図において、基板１０１，１０１′はガ
ラス，プラスチック等を用いることができる。基板とし
て用いることができるポリマーフィルムには、下記に示
すようなものが挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。
【００３１】すなわち、低密度ポリエチレンフィルム、
高密度ポリエチレンフィルム（三井東圧化学 ハイブロ
ン等）、ポリプロピレンフィルム（東レ トレファン
等）、ポリエステルフィルム（デュポン マイラー
等）、ポリビニルアルコールフィルム（日本合成化学工
業 ハイセロン等）、ポリアミドフィルム（東洋合成フ
ィルム レイファン等）、ポリカーボネートフィルム
（帝人 テイジンパンライト等）、ポリイミドフィルム
（デュポン ＫＡＰＴＯＮ等）、ポリ塩化ビニルフィル
ム（三菱樹脂 ヒシレックス等）、ポリ四ふっ化エチレ
ンフィルム（三井フロロケミカル テフロン等）、ポリ
アクリルフィルム（住友ベークライト スミライト）、
ポリスチレンフィルム（旭ダウ スタイロシート）、ポ
リ塩化ビニリデンフィルム（旭ダウ サランフィル
ム）、セルロースフィルム、ポリフッ化ビニルフィルム
（デュポン テドラー）等が挙げられる。
高密度ポリエチレンフィルム（三井東圧化学 ハイブロ
ン等）、ポリプロピレンフィルム（東レ トレファン
等）、ポリエステルフィルム（デュポン マイラー
等）、ポリビニルアルコールフィルム（日本合成化学工
業 ハイセロン等）、ポリアミドフィルム（東洋合成フ
ィルム レイファン等）、ポリカーボネートフィルム
（帝人 テイジンパンライト等）、ポリイミドフィルム
（デュポン ＫＡＰＴＯＮ等）、ポリ塩化ビニルフィル
ム（三菱樹脂 ヒシレックス等）、ポリ四ふっ化エチレ
ンフィルム（三井フロロケミカル テフロン等）、ポリ
アクリルフィルム（住友ベークライト スミライト）、
ポリスチレンフィルム（旭ダウ スタイロシート）、ポ
リ塩化ビニリデンフィルム（旭ダウ サランフィル
ム）、セルロースフィルム、ポリフッ化ビニルフィルム
（デュポン テドラー）等が挙げられる。
【００３２】基板上には、電極１０２，１０２′を形成
するが、該電極には、ＩＴＯ，ＳｎＯ2 等の透明電極や
Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ等の金属膜が用いられ
る。なお、反射型表示素子としては、電極と反射層を兼
ねていてもよい。
するが、該電極には、ＩＴＯ，ＳｎＯ2 等の透明電極や
Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ等の金属膜が用いられ
る。なお、反射型表示素子としては、電極と反射層を兼
ねていてもよい。
【００３３】この様な透明電極１０２，１０２′を設け
た基板１０１，１０１′には、例えば、一酸化珪素，二
酸化珪素，酸化アルミニウム，ジルコニア，フッ化マグ
ネシウム，酸化セリウム，フッ化セリウム，シリコン窒
化物，シリコン炭化物，ホウ素窒化物などの無機絶縁物
質やポリビニルアルコール，ポリイミド，ポリアミドイ
ミド，ポリエステルイミド，ポリパラキシレリン，ポリ
エステル，ポリカーボネート，ポリビニルアセタール，
ポリ塩化ビニル，ポリアミド，ポリスチレン，セルロー
ス樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂やアクリル樹脂など
の有機絶縁物質を用いて被膜形成した配向制御膜を設け
ることができる。
た基板１０１，１０１′には、例えば、一酸化珪素，二
酸化珪素，酸化アルミニウム，ジルコニア，フッ化マグ
ネシウム，酸化セリウム，フッ化セリウム，シリコン窒
化物，シリコン炭化物，ホウ素窒化物などの無機絶縁物
質やポリビニルアルコール，ポリイミド，ポリアミドイ
ミド，ポリエステルイミド，ポリパラキシレリン，ポリ
エステル，ポリカーボネート，ポリビニルアセタール，
ポリ塩化ビニル，ポリアミド，ポリスチレン，セルロー
ス樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂やアクリル樹脂など
の有機絶縁物質を用いて被膜形成した配向制御膜を設け
ることができる。
【００３４】この配向制御膜は、前述の如き無機絶縁物
質又は有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビ
ロード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することに
よって得られる。本発明の別の好ましい具体例では、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ2 などの無機絶縁物質を基板１０１，１０
１′の上に斜め蒸着法によって被膜形成することによっ
て配向制御膜を得ることができる。
質又は有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビ
ロード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することに
よって得られる。本発明の別の好ましい具体例では、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ2 などの無機絶縁物質を基板１０１，１０
１′の上に斜め蒸着法によって被膜形成することによっ
て配向制御膜を得ることができる。
【００３５】また、別の具体例ではガラス又はプラスチ
ックからなる基板１０１，１０１′の表面あるいは基板
１，１′の上に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を
被膜形成した後に、該被膜の表面を斜方エッチング法に
よりエッチングすることにより、その表面に配向制御効
果を付与することができる。
ックからなる基板１０１，１０１′の表面あるいは基板
１，１′の上に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を
被膜形成した後に、該被膜の表面を斜方エッチング法に
よりエッチングすることにより、その表面に配向制御効
果を付与することができる。
【００３６】前述の配向制御膜は、同時に絶縁膜として
も機能させることが好ましく、このためにこの配向制御
膜の膜厚は一般に１００Å〜１μｍ、好ましくは５００
Å〜５０００Åの範囲に設定することができる。この絶
縁層は表示層１０３に微量に含有される不純物等のため
に生ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており、
従って動作を繰り返し行っても液晶化合物を劣化させる
ことがない。また、本発明の表示素子では、基板１０１
もしくは基板１０１′の表示層１０３に接する面の両側
に配向制御膜を設けてもよい。
も機能させることが好ましく、このためにこの配向制御
膜の膜厚は一般に１００Å〜１μｍ、好ましくは５００
Å〜５０００Åの範囲に設定することができる。この絶
縁層は表示層１０３に微量に含有される不純物等のため
に生ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており、
従って動作を繰り返し行っても液晶化合物を劣化させる
ことがない。また、本発明の表示素子では、基板１０１
もしくは基板１０１′の表示層１０３に接する面の両側
に配向制御膜を設けてもよい。
【００３７】電極１０２´の上に回折格子１０９を形成
し、低分子液晶を充填して用いることにより、優れたコ
ントラストが得られる。このとき回折格子１０９の屈折
率は低分子液晶１０５のｎ⊥と一致するように調整され
る。
し、低分子液晶を充填して用いることにより、優れたコ
ントラストが得られる。このとき回折格子１０９の屈折
率は低分子液晶１０５のｎ⊥と一致するように調整され
る。
【００３８】回折格子１０９を形成するものとしては、
フォトレジスト，熱可塑性樹脂，熱重合性樹脂等の有機
物やＳｉＯ2 ，ガラス，ＭｇＦ2 ，等の無機物が用いら
れる。
フォトレジスト，熱可塑性樹脂，熱重合性樹脂等の有機
物やＳｉＯ2 ，ガラス，ＭｇＦ2 ，等の無機物が用いら
れる。
【００３９】具体的なフォトレジストとしては、ノボラ
ック系，アクリレート系，塩素化ポリスチレン系，ポリ
シロキサン系，ポリイミド系，ポリビニルアルコール系
等があり、ネガ型，ポジ型のものが用いられる。より具
体的なものとしては、東京応化工業（株）製ＯＤＵＲシ
リーズやＯＥＢＲシリーズ等がある。
ック系，アクリレート系，塩素化ポリスチレン系，ポリ
シロキサン系，ポリイミド系，ポリビニルアルコール系
等があり、ネガ型，ポジ型のものが用いられる。より具
体的なものとしては、東京応化工業（株）製ＯＤＵＲシ
リーズやＯＥＢＲシリーズ等がある。
【００４０】表示素子の製造プロセスから、回折格子は
ＳｉＯ2 等の無機物であることも可能である。このとき
は、０．１μｍ〜５μｍの厚さに均一に形成した膜にフ
ォトレジスト等で所定のパターンを形成し、エッチング
により回折格子を形成する。更に、電極の上に表示層１
０３を形成するが、表示層１０３を形成するには、接着
層１０６を介するか、もしくは直接に多孔質フィルムを
積層し、後に低分子液晶を含浸させることによって行な
うことも可能である。
ＳｉＯ2 等の無機物であることも可能である。このとき
は、０．１μｍ〜５μｍの厚さに均一に形成した膜にフ
ォトレジスト等で所定のパターンを形成し、エッチング
により回折格子を形成する。更に、電極の上に表示層１
０３を形成するが、表示層１０３を形成するには、接着
層１０６を介するか、もしくは直接に多孔質フィルムを
積層し、後に低分子液晶を含浸させることによって行な
うことも可能である。
【００４１】表示層１０３の高分子マトリック１０７
は、次のような方法で多孔質化もしくは低分子液晶の分
散が行なわれる。高分子化合物を多孔質化する方法とし
ては、液体等へ分散して行なう方法、プレポリマー・モ
ノマー等から重合相分離によって行なう方法、他の高分
子化合物・無機物・液体等を分散し、フィルム化したの
ち抽出除去して多孔質化する方法、延伸等の力学的方法
により多孔質化する方法、繊維状・粒子状の高分子化合
物を成形して多孔質化する方法等がある。この中で延伸
等の力学的方法により多孔質化する方法は、強度が高
く、かつ不純物等も少ないことから好ましい。
は、次のような方法で多孔質化もしくは低分子液晶の分
散が行なわれる。高分子化合物を多孔質化する方法とし
ては、液体等へ分散して行なう方法、プレポリマー・モ
ノマー等から重合相分離によって行なう方法、他の高分
子化合物・無機物・液体等を分散し、フィルム化したの
ち抽出除去して多孔質化する方法、延伸等の力学的方法
により多孔質化する方法、繊維状・粒子状の高分子化合
物を成形して多孔質化する方法等がある。この中で延伸
等の力学的方法により多孔質化する方法は、強度が高
く、かつ不純物等も少ないことから好ましい。
【００４２】用いられる表示層の厚みは、通常０．５〜
１００μｍであり、０．５μｍ未満ではコントラストが
十分でなく、１００μｍを越えると駆動電圧が大きいた
めに高速駆動が困難となる。より好ましくは、１〜５０
μｍの厚さが用いられる。
１００μｍであり、０．５μｍ未満ではコントラストが
十分でなく、１００μｍを越えると駆動電圧が大きいた
めに高速駆動が困難となる。より好ましくは、１〜５０
μｍの厚さが用いられる。
【００４３】本発明の表示素子においては、表示層１０
３には多孔質フィルムに低分子液晶を含浸させてなる表
示材料が用いられる。このとき、表示層においては、多
孔質化したフィルムは連続したマトリックスを形成し、
低分子液晶は島状もしくは管状となり分散している。島
もしくは管の径は、０．１〜１０μｍが好ましい。島も
しくは管の径が０．１〜１０μｍの範囲以外の場合で
は、散乱効率が悪く十分なコントラストが得られない。
より好ましくは、０．５〜５μｍで用いられる。
３には多孔質フィルムに低分子液晶を含浸させてなる表
示材料が用いられる。このとき、表示層においては、多
孔質化したフィルムは連続したマトリックスを形成し、
低分子液晶は島状もしくは管状となり分散している。島
もしくは管の径は、０．１〜１０μｍが好ましい。島も
しくは管の径が０．１〜１０μｍの範囲以外の場合で
は、散乱効率が悪く十分なコントラストが得られない。
より好ましくは、０．５〜５μｍで用いられる。
【００４４】基板１０１，１０１′と、延伸による多孔
質フィルムに低分子液晶を含浸させたフィルム状多孔質
は接着することが望ましく、その場合には接着層１０６
を設けることによって接着可能である。この接着層は、
厚さ０．０５〜１０μｍの範囲で用いられ、０．０５μ
ｍ未満では接着効果が十分でなく、１０μｍを越えると
電界が減少して好ましくない。より好ましくは、０．１
〜３μｍの厚みで用いられる。
質フィルムに低分子液晶を含浸させたフィルム状多孔質
は接着することが望ましく、その場合には接着層１０６
を設けることによって接着可能である。この接着層は、
厚さ０．０５〜１０μｍの範囲で用いられ、０．０５μ
ｍ未満では接着効果が十分でなく、１０μｍを越えると
電界が減少して好ましくない。より好ましくは、０．１
〜３μｍの厚みで用いられる。
【００４５】本発明において、反射層としては、Ａｌ，
Ａｕ，Ａｇ等の金属膜もしくは誘電体ミラー等を用いる
ことができ、その膜厚は０．０１〜１００μｍ、好まし
くは０．０５〜１０μｍが望ましい。また、本発明にお
いては、基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０８を形
成したものを用いることができる。
Ａｕ，Ａｇ等の金属膜もしくは誘電体ミラー等を用いる
ことができ、その膜厚は０．０１〜１００μｍ、好まし
くは０．０５〜１０μｍが望ましい。また、本発明にお
いては、基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０８を形
成したものを用いることができる。
【００４６】本発明における延伸により多孔質化した高
分子フィルムとしては、例えばポリエチン，ポリプロピ
レン，ポリカーボネート，ポリ塩化ビニル，ポリテトラ
フルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン等が用いられ
るが、十分な多孔質化を行なうためには、重量平均分子
量は通常５００００以上のものが用いられる。５０００
０未満では気孔率が高い状態まで多孔質化したときに強
度が十分でなく、安定な特性が得られないため好ましく
ない。
分子フィルムとしては、例えばポリエチン，ポリプロピ
レン，ポリカーボネート，ポリ塩化ビニル，ポリテトラ
フルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン等が用いられ
るが、十分な多孔質化を行なうためには、重量平均分子
量は通常５００００以上のものが用いられる。５０００
０未満では気孔率が高い状態まで多孔質化したときに強
度が十分でなく、安定な特性が得られないため好ましく
ない。
【００４７】本発明においては、低分子液晶との界面に
おいて、気孔の表面エネルギーが２０ｄｙｎ／ｃｍ以下
のフィルム状多孔質材料を用いることにより、低分子液
晶はその界面に対して良好な垂直配向性を示すことも可
能である。無電界状態では、球状もしくは管状の界面に
対して垂直配向するために低分子液晶は配向にひずみが
生じ、その結果良好な散乱状態を実現できる。この状態
のものへ電圧を印加すると、低分子液晶は基板に対して
一様に配向し透明な状態となる。
おいて、気孔の表面エネルギーが２０ｄｙｎ／ｃｍ以下
のフィルム状多孔質材料を用いることにより、低分子液
晶はその界面に対して良好な垂直配向性を示すことも可
能である。無電界状態では、球状もしくは管状の界面に
対して垂直配向するために低分子液晶は配向にひずみが
生じ、その結果良好な散乱状態を実現できる。この状態
のものへ電圧を印加すると、低分子液晶は基板に対して
一様に配向し透明な状態となる。
【００４８】さらに、電圧を除去すると、フィルム状多
孔質材料の界面が良好な垂直配向規制力を有しているこ
とにより、すみやかに初期の散乱状態が回復する。この
とき垂直配向力が良好で安定していることから、ヒステ
リシスのない良好なしきい値特性を示すことができる。
孔質材料の界面が良好な垂直配向規制力を有しているこ
とにより、すみやかに初期の散乱状態が回復する。この
とき垂直配向力が良好で安定していることから、ヒステ
リシスのない良好なしきい値特性を示すことができる。
【００４９】また、延伸により高分子化合物が微細化
し、低分子液晶に十分な配向の乱れを誘起し、かつ電圧
印加時に良好な透過性を付与することが可能である。
し、低分子液晶に十分な配向の乱れを誘起し、かつ電圧
印加時に良好な透過性を付与することが可能である。
【００５０】低分子液晶の含有率を高めるために重要な
気孔率（％）の測定は、比重既知の液体を含浸させたと
きの重量Ｘと、多孔質フィルムのみのときの重量Ｙよ
り、下記の式（１）から求められる。
気孔率（％）の測定は、比重既知の液体を含浸させたと
きの重量Ｘと、多孔質フィルムのみのときの重量Ｙよ
り、下記の式（１）から求められる。
【００５１】
【数１】
【００５２】本発明において、多孔質フィルムは非相溶
の低分子液晶と組み合わせて用いられる。多孔質フィル
ムの気孔率は８０〜９８ｖｏｌ％、好ましくは８５〜９
５ｖｏｌ％の範囲で用いられる。８０ｖｏｌ％未満では
駆動電圧が高くなりやすく好ましくない。また、９８ｖ
ｏｌ％を越えると強度が十分でないために製造が困難で
あり、また耐久性、耐熱性等も低く劣化しやすい。即
ち、低分子液晶の体積分率は８０％〜９８％、好ましく
は８５％〜９５％の範囲で用いられる。
の低分子液晶と組み合わせて用いられる。多孔質フィル
ムの気孔率は８０〜９８ｖｏｌ％、好ましくは８５〜９
５ｖｏｌ％の範囲で用いられる。８０ｖｏｌ％未満では
駆動電圧が高くなりやすく好ましくない。また、９８ｖ
ｏｌ％を越えると強度が十分でないために製造が困難で
あり、また耐久性、耐熱性等も低く劣化しやすい。即
ち、低分子液晶の体積分率は８０％〜９８％、好ましく
は８５％〜９５％の範囲で用いられる。
【００５３】次に、具体的に用いられる低分子液晶の構
造および低分子液晶組成物の名称を以下に示すが、これ
に限定されるものではない。
造および低分子液晶組成物の名称を以下に示すが、これ
に限定されるものではない。
【００５４】
【化１】
【００５５】
【化２】
【００５６】
【化３】
【００５７】
【化４】
【００５８】
【化５】
【００５９】
【化６】
【００６０】
【化７】
【００６１】
【化８】
【００６２】
【化９】
【００６３】
【化１０】
【００６４】
【化１１】
【００６５】
【化１２】
【００６６】前記低分子液晶およびその組成物は、種々
組み合わせて用いることが可能である。好ましくは、ネ
マチック相を示す組成物として用いられる。
組み合わせて用いることが可能である。好ましくは、ネ
マチック相を示す組成物として用いられる。
【００６７】本発明の表示素子において、加熱による効
果を用いて表示を行なう場合は、サーマルヘッドやレー
ザー光を用いることが出来る。レーザー光としては、Ｈ
ｅ−Ｎｅガスレーザー，Ａｒ2+ガスレーザー，Ｎ2 ガス
レーザー等のガスレーザーや、ルビーレーザー，ガラス
レーザー，ＹＡＧレーザー等の固体レーザーや、半導体
レーザー等を用いることが望ましい。また、６００ｎｍ
〜１６００ｎｍの波長範囲の半導体レーザーが好ましく
用いられる。特に好ましくは６００〜９００ｎｍの波長
範囲の半導体レーザーが用いられる。また、これらのレ
ーザー光の第２高調波、第３高調波を用いれば短波長化
が可能となる。
果を用いて表示を行なう場合は、サーマルヘッドやレー
ザー光を用いることが出来る。レーザー光としては、Ｈ
ｅ−Ｎｅガスレーザー，Ａｒ2+ガスレーザー，Ｎ2 ガス
レーザー等のガスレーザーや、ルビーレーザー，ガラス
レーザー，ＹＡＧレーザー等の固体レーザーや、半導体
レーザー等を用いることが望ましい。また、６００ｎｍ
〜１６００ｎｍの波長範囲の半導体レーザーが好ましく
用いられる。特に好ましくは６００〜９００ｎｍの波長
範囲の半導体レーザーが用いられる。また、これらのレ
ーザー光の第２高調波、第３高調波を用いれば短波長化
が可能となる。
【００６８】レーザー光を用いる場合は、光吸収層を別
途設けるか、もしくは表示層中にレーザー光吸収化合物
を分散・溶解して用いられる。表示面に光吸収層もしく
は光吸収化合物の影響が出る場合は、可視光域に吸収の
ないものが望ましい。
途設けるか、もしくは表示層中にレーザー光吸収化合物
を分散・溶解して用いられる。表示面に光吸収層もしく
は光吸収化合物の影響が出る場合は、可視光域に吸収の
ないものが望ましい。
【００６９】表示層へ添加するレーザー光吸収化合物の
例としては、アゾ系化合物、ビスアゾ系化合物、トリス
アゾ系化合物、アンスラキノン系化合物、ナフトキノン
系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン
系化合物、テトラベンゾポルフィリン系化合物、アミニ
ウム塩系化合物、ジイモニウム塩系化合物、金属キレー
ト系化合物等がある。
例としては、アゾ系化合物、ビスアゾ系化合物、トリス
アゾ系化合物、アンスラキノン系化合物、ナフトキノン
系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン
系化合物、テトラベンゾポルフィリン系化合物、アミニ
ウム塩系化合物、ジイモニウム塩系化合物、金属キレー
ト系化合物等がある。
【００７０】前記のレーザー光吸収化合物のうち半導体
レーザー用化合物は近赤外域に吸収をもち、安定な光吸
収色素として有用であり、かつ低分子液晶に対して相溶
性もしくは分散性がよい。また、中には二色性を有する
ものもあり、これら二色性を有する化合物を低分子液晶
中に混合すれば、熱的に安定なホスト−ゲスト型のメモ
リー及び表示媒体を得ることもできる。また、低分子液
晶中には上記の化合物が二種類以上含有されていてもよ
い。
レーザー用化合物は近赤外域に吸収をもち、安定な光吸
収色素として有用であり、かつ低分子液晶に対して相溶
性もしくは分散性がよい。また、中には二色性を有する
ものもあり、これら二色性を有する化合物を低分子液晶
中に混合すれば、熱的に安定なホスト−ゲスト型のメモ
リー及び表示媒体を得ることもできる。また、低分子液
晶中には上記の化合物が二種類以上含有されていてもよ
い。
【００７１】また、上記化合物と他の近赤外吸収色素や
２色性色素を組み合せてもよい。好適に組み合せられる
近赤外吸収色素の代表的な例としては、シアニン、メロ
シアニン、フタロシアニン、テトラヒドロコリン、ジオ
キサジン、アントラキノン、トリフェノジチアジン、キ
サンテン、トリフェニルメタン、ピリリウム、クロコニ
ウム、アズレンおよびトリフェニルアミン等の色素が挙
げられる。
２色性色素を組み合せてもよい。好適に組み合せられる
近赤外吸収色素の代表的な例としては、シアニン、メロ
シアニン、フタロシアニン、テトラヒドロコリン、ジオ
キサジン、アントラキノン、トリフェノジチアジン、キ
サンテン、トリフェニルメタン、ピリリウム、クロコニ
ウム、アズレンおよびトリフェニルアミン等の色素が挙
げられる。
【００７２】なお、低分子液晶に対する上記化合物の添
加量は重量％で、０．１〜２０％程度、好ましくは、
０．５〜１０％がよい。
加量は重量％で、０．１〜２０％程度、好ましくは、
０．５〜１０％がよい。
【００７３】次に、図５は本発明の表示素子を用いた表
示装置の一例を示す説明図である。同図はシュリーレン
光学系を用いたフルカラー投射型表示装置を示す。同図
において、光源ユニット３０１からの白色光は、ダイク
ロイックミラー３０２，３０２′，３０２″によりＲ，
Ｇ，Ｂの３原色に分類される。分離された光は、シュリ
ーレンレンズ３０８，３０８′，３０８″によって表示
素子３０３，３０３′，３０３″へ投写される。このと
き表示素子は表示素子駆動装置３０７により電圧が印加
され駆動される。この表示素子は単純マトリックスや非
線形素子を用いたものも用いられるが、より好ましくは
各画素毎にスイッチを有するＴＦＴタイプのものが表示
コントラスト，応答速度，階調表示の点で優れている。
示装置の一例を示す説明図である。同図はシュリーレン
光学系を用いたフルカラー投射型表示装置を示す。同図
において、光源ユニット３０１からの白色光は、ダイク
ロイックミラー３０２，３０２′，３０２″によりＲ，
Ｇ，Ｂの３原色に分類される。分離された光は、シュリ
ーレンレンズ３０８，３０８′，３０８″によって表示
素子３０３，３０３′，３０３″へ投写される。このと
き表示素子は表示素子駆動装置３０７により電圧が印加
され駆動される。この表示素子は単純マトリックスや非
線形素子を用いたものも用いられるが、より好ましくは
各画素毎にスイッチを有するＴＦＴタイプのものが表示
コントラスト，応答速度，階調表示の点で優れている。
【００７４】ここで、非選択画素は白濁状態となり、入
射光を散乱し、選択点は入射光を透過する。この透過光
をダイクロイックプリズム３０５によって合成し、投写
レンズ３０６によってスクリーンへ投写したところ良好
なフルカラー画像が得られた。
射光を散乱し、選択点は入射光を透過する。この透過光
をダイクロイックプリズム３０５によって合成し、投写
レンズ３０６によってスクリーンへ投写したところ良好
なフルカラー画像が得られた。
【００７５】
【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例１ １．１ｍｍ厚のガラス基板にＩＴＯを１０００Åの厚さ
に蒸着した基板に、１０ｇのポリビニルアルコール（Ｍ
ｗ＝１１００００、Ａｌｄｒｉｃｈ）と１０ｇのネマチ
ック液晶（ＺＬＩ２００８、Ｅメルク社製）を８０ｇの
水に溶解・分散したものをバーコート塗布し、乾燥後８
μｍの膜厚とした。
説明する。 実施例１ １．１ｍｍ厚のガラス基板にＩＴＯを１０００Åの厚さ
に蒸着した基板に、１０ｇのポリビニルアルコール（Ｍ
ｗ＝１１００００、Ａｌｄｒｉｃｈ）と１０ｇのネマチ
ック液晶（ＺＬＩ２００８、Ｅメルク社製）を８０ｇの
水に溶解・分散したものをバーコート塗布し、乾燥後８
μｍの膜厚とした。
【００７６】１．１ｍｍ厚のガラス基板にＩＴＯを１０
００Åの厚さに蒸着した基板へ、電子線レジスト（ＯＥ
ＢＲ−１００，東京応化製）を２μｍ厚に塗布し、電子
線描画装置（ＥＬＳ−３３００ＬＢ（ＩＩ），（株）エ
リオニクス）を用いて、ｘ，ｙ軸で１．５μｍライン、
１．５μｍスペースの２次元回折格子を形成した。（図
４、周期３μｍ）。
００Åの厚さに蒸着した基板へ、電子線レジスト（ＯＥ
ＢＲ−１００，東京応化製）を２μｍ厚に塗布し、電子
線描画装置（ＥＬＳ−３３００ＬＢ（ＩＩ），（株）エ
リオニクス）を用いて、ｘ，ｙ軸で１．５μｍライン、
１．５μｍスペースの２次元回折格子を形成した。（図
４、周期３μｍ）。
【００７７】更に、この回折格子をラビング処理した。
エポキシ樹脂（ストラクトボンドＥＨ−４５４−ＮＦ，
三井東圧（株）製）にガラスファイバー製スペーサ（Ｆ
Ｐ−１００Ｓ，日本電気硝子（株）製）を分散した接着
剤を用いて、前記液晶をポリマーに分散して形成した表
示層を有する基板と回折格子を形成した基板をはり合わ
せ、セルを構成した。更に、セルを減圧脱気した後、該
セルへ毛細管作用によりネマチック液晶（ＺＬＩ２００
８，Ｅメルク社製）を回折格子部へ充填した。
エポキシ樹脂（ストラクトボンドＥＨ−４５４−ＮＦ，
三井東圧（株）製）にガラスファイバー製スペーサ（Ｆ
Ｐ−１００Ｓ，日本電気硝子（株）製）を分散した接着
剤を用いて、前記液晶をポリマーに分散して形成した表
示層を有する基板と回折格子を形成した基板をはり合わ
せ、セルを構成した。更に、セルを減圧脱気した後、該
セルへ毛細管作用によりネマチック液晶（ＺＬＩ２００
８，Ｅメルク社製）を回折格子部へ充填した。
【００７８】上下基板間へ±４０Ｖ，６０Ｈｚの矩形波
を印加したところ、電圧ｏｎで透明状態；電圧ｏｆｆで
白濁状態となり、コントラストは３８：１と良好であっ
た。しきい値電圧は５．３Ｖと低電圧であった。
を印加したところ、電圧ｏｎで透明状態；電圧ｏｆｆで
白濁状態となり、コントラストは３８：１と良好であっ
た。しきい値電圧は５．３Ｖと低電圧であった。
【００７９】比較例１ 実施例１において、回折格子を形成した基板のかわりに
１．１ｍｍ厚のガラス基板へ、１０００Åの厚さにＩＴ
Ｏを蒸着した基板を用いてセルを形成した。次に、セル
を減圧脱気した後、該セルへ毛細管作用によりネマチッ
ク液晶（ＺＬＩ２００８，Ｅメルク社製）を注入した。
上下基板間へ±４０Ｖ，６０Ｈｚの矩形波を印加したと
ころ、電圧ｏｎで透明状態；電圧ｏｆｆで白濁状態とな
り、コントラストは１２：１で、しきい値電圧は５．１
Ｖであった。
１．１ｍｍ厚のガラス基板へ、１０００Åの厚さにＩＴ
Ｏを蒸着した基板を用いてセルを形成した。次に、セル
を減圧脱気した後、該セルへ毛細管作用によりネマチッ
ク液晶（ＺＬＩ２００８，Ｅメルク社製）を注入した。
上下基板間へ±４０Ｖ，６０Ｈｚの矩形波を印加したと
ころ、電圧ｏｎで透明状態；電圧ｏｆｆで白濁状態とな
り、コントラストは１２：１で、しきい値電圧は５．１
Ｖであった。
【００８０】比較例２ 実施例１において、回折格子を形成した基板のかわりに
１．１ｍｍ厚のガラス基板へ、１０００Åの厚さにＩＴ
Ｏを蒸着した基板を用い、８μｍφのガラスファイバー
スペーサ（ＦＰ−８０Ｓ，日本電気硝子社製）をエポキ
シ系接着剤（ストラフトボンドＥＨ−４５４ＮＦ，三井
東圧（株）製）へ分散したものを用いて、実施例１と同
様のネマチック液晶をＰＶＡに分散して形成した表示層
を有する基板とはり合わせた。±４０Ｖ，６０Ｈｚの矩
形波を印加したところ、コントラストは６：１で、しき
い値電圧は４．９Ｖであった。
１．１ｍｍ厚のガラス基板へ、１０００Åの厚さにＩＴ
Ｏを蒸着した基板を用い、８μｍφのガラスファイバー
スペーサ（ＦＰ−８０Ｓ，日本電気硝子社製）をエポキ
シ系接着剤（ストラフトボンドＥＨ−４５４ＮＦ，三井
東圧（株）製）へ分散したものを用いて、実施例１と同
様のネマチック液晶をＰＶＡに分散して形成した表示層
を有する基板とはり合わせた。±４０Ｖ，６０Ｈｚの矩
形波を印加したところ、コントラストは６：１で、しき
い値電圧は４．９Ｖであった。
【００８１】実施例２，３および比較例３，４ 実施例１で形成した回折格子の周期を変更して、実施例
１と同様の測定を行なった。その結果を表１に示す。
１と同様の測定を行なった。その結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高分子マトリックス中に低分子液晶を分散してなる表示
層を有する表示素子において、少なくとも一方の基板に
回折格子を設けることにより、表示層の厚さを低減し、
低駆動電圧化してもコントラストの良好な表示を可能と
する効果が得られる。また、表示層の厚さを低減するこ
とで光透過率も良好なものとすることが可能となった。
高分子マトリックス中に低分子液晶を分散してなる表示
層を有する表示素子において、少なくとも一方の基板に
回折格子を設けることにより、表示層の厚さを低減し、
低駆動電圧化してもコントラストの良好な表示を可能と
する効果が得られる。また、表示層の厚さを低減するこ
とで光透過率も良好なものとすることが可能となった。
【００８４】また、本発明の表示装置は、前記の表示素
子を用いることにより、低駆動電圧化してもコントラス
トの良好な表示が可能で、表示層の厚さを低減すること
で光透過率も良好な効果が得られる。
子を用いることにより、低駆動電圧化してもコントラス
トの良好な表示が可能で、表示層の厚さを低減すること
で光透過率も良好な効果が得られる。
【図１】本発明の表示素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の表示素子に用いられる回折格子の一例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】本発明の表示素子に用いられる回折格子の他の
例を示す概略図である。
例を示す概略図である。
【図４】本発明の表示素子に用いられる回折格子の他の
例を示す概略図である。
例を示す概略図である。
【図５】本発明の表示素子を用いた表示装置の一例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】本発明の表示素子に用いられる回折格子を示す
断面図である。
断面図である。
１０１，１０１′ 基板 １０２，１０２′，２０２，２０２′ 電極 １０３，２０３ 表示層 １０５，１０５′ 低分子液晶 １０６ 接着層 １０７ 高分子マトリックス １０８ 薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ） １０９，２０９，２０９′ 回折格子 ３０１ 光源ユニット ３０２，３０２′，３０２″ ダイクロイックミラー ３０３，３０３′，３０３″ 表示素子 ３０４，３０４′，３０４″ シュリーレン光学系 ３０５ ダイクロイックプリズム ３０６ 投写レンズ ３０７ 表示素子駆動装置 ３０８，３０８′，３０８″ シュリーレンレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 敏一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 江口 岳夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 土志田 嘉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 坂田 肇 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも一つが透明電極である電極を
有する基板間に高分子マトリックス中に液晶を分散して
なる表示層を挟持してなる表示素子において、少なくと
も一方の基板に凹凸よりなる回折格子が設けられ、該回
折格子の凹部に低分子液晶が充填されていることを特徴
とする表示素子。 - 【請求項２】 前記回折格子の周期が０．８〜１０μｍ
である請求項１記載の表示素子。 - 【請求項３】 前記高分子マトリックスが連続気孔を有
する高分子フィルムである請求項１記載の表示素子。 - 【請求項４】 前記回折格子が２次元状に形成されてい
る請求項１記載の表示素子。 - 【請求項５】 前記低分子液晶がネマチック液晶組成物
である請求項１記載の表示素子。 - 【請求項６】 光源からの光を３原色に分離し、電極を
有する基板間に高分子マトリックス中に液晶を分散して
なる表示層を挟持してなる表示素子において、少なくと
も一方の基板に凹凸よりなる回折格子が設けられ、該回
折格子の凹部に低分子液晶が充填されている表示素子に
投射する手段、該表示素子に電圧を印加し駆動する手
段、該表示素子に投射した光のうち透過光と散乱光を分
離する手段、該３原色の透過光を同一スクリーンへ投写
する手段からなることを特徴とする表示装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091518A JPH05264972A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 表示素子および表示装置 |
| DE69307750T DE69307750T2 (de) | 1992-03-18 | 1993-03-17 | Anzeigeeinrichtung und Anzeigevorrichtung bzw. Anzeigeverfahren unter deren Verwendung |
| EP93104373A EP0561389B1 (en) | 1992-03-18 | 1993-03-17 | Display device, display apparatus using same and display method using same |
| AT93104373T ATE148564T1 (de) | 1992-03-18 | 1993-03-17 | Anzeigeeinrichtung und anzeigevorrichtung bzw. anzeigeverfahren unter deren verwendung |
| US08/408,200 US5473448A (en) | 1992-03-18 | 1995-03-21 | Display device having a mesomorphic diffraction grating layer adjacent a polymer dispersed layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091518A JPH05264972A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 表示素子および表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264972A true JPH05264972A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=14028637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4091518A Pending JPH05264972A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 表示素子および表示装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5473448A (ja) |
| EP (1) | EP0561389B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05264972A (ja) |
| AT (1) | ATE148564T1 (ja) |
| DE (1) | DE69307750T2 (ja) |
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