JPH09127492A

JPH09127492A - 表示体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09127492A
Application number: JP8179695A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 彰田中; Tetsuo Hattori; 徹夫服部; Motoyuki Toki; 元幸土岐
Original assignee: KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO; KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK; Nikon Corp
Current assignee: KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO; KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK; Nikon Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1997-05-16
Also published as: US5817255A

Abstract

(57)【要約】【目的】表示用に使用される液晶パネルやシュリーレ
ン光学系の投射装置等に使用される液晶ライトバルブ
（液晶変調素子）などの表示体において、均一に液晶が
分散された高誘電率膜をマトリックスとして用いること
により、液晶の印加電圧を下げることを可能とする。【解決手段】化学式ＭＯｘ（ＭはＬａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｐｂ，
Ｓｂから選ばれた少なくとも一つ以上の金属元素であ
り、ｘは金属元素の価数の半分の数である）で表される
無機酸化物ゲルマトリクスまたは無機酸化物マトリクス
中に分散された液晶を含む液晶複合層を電極間に挟み込
み、表示体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示用に使用される
液晶パネルやシュリーレン光学系の投射装置等に使用さ
れる液晶ライトバルブ（液晶変調素子）などの表示体及
びその製造方法に関するものであり、特に光変調部とし
て機能する液晶複合層に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来のシュリーレン光学系の投射
装置の構成の模式図（ＩＰＣ国際特許公開番号ＷＯ９１
／０２４２９の図１）を示す。光源は、例えばキセノン
ランプ、ハロゲンランプ、あるいはメタルハライドラン
プと、該ランプ１０４の背部に配設される楕円あるいは
球面鏡からなる凹面鏡１０５からなり、該光源から発せ
られる白色光は集光レンズ１０６、赤外線カットフィル
ター１０７、紫外線カットフィルター１０８、可視光フ
ィルター１０８’を通過し、反射ミラー１０９により光
路を変換し、レンズ１０６’を経由して読み出し光とし
て空間光変調素子（ライトバルブ）に入射させる。レン
ズ１０６’およびアパーチャー１１０は結像光学系を構
成しており、ライトバルブ１０１を出射する投射光１１
３は前記レンズ１０６’、１０６”を通過してスクリー
ン１１４上に投射される。この図より前記ライトバルブ
１０１に入射する読み出し光の光路と該ライトバルブか
ら出射される投射光１１３とが異なる光路を通ることに
なり、すなわちシュリーレン光学系を構成していること
が理解できる。

【０００３】従来において使用されているライトバルブ
１０１の構造を示す断面図を図４に示す。構成部材は図
の左側（書き込み光側）から透明ガラス基板２１１、透
明導電体（ＩＴＯ）膜２１２、ＣｄＴｅ膜、水素化非晶
質シリコン膜、ＢＳＯ単結晶薄体等からなる光導電体層
２１３、ＣｄＴｅ膜等からなる遮光層２１４、誘電体多
層膜ミラー層２１５、透明な樹脂マトリクス中に液晶が
分散された液晶複合体層膜２１６、透明導電体（ＩＴ
Ｏ）膜２１７透明ガラス基板２１８である。ＩＴＯ膜２
１２と２１７間には常時交流電圧が印加されされてい
る。書き込み光が図４の左側から入射しないときは光導
電体層２１３のインピーダンスは高く、そのため液晶複
合体層２１６には電圧はほとんど印加されず、該膜中の
樹脂マトリクスの中に閉じこめられた液晶分子はそれぞ
れ勝手なランダム方向を向いている。このとき液晶の屈
折率と樹脂マトリクスの屈折率が異なることになり、該
ライトバルブに図の右側から入射した読み出し光は勝手
な方向を向いた液晶分子からなる液晶と樹脂マトリクス
の屈折率の違いにより散乱されることになる。一方、書
き込み光が左側から入射している場合には該入射光の照
射により光導電体層２１３のインピーダンスが低下し、
電圧が液晶複合体２１６に印加されることとなり、印加
される電圧にとって発生する電界によって液晶中の液晶
分子が配列する。液晶分子が配列したときの液晶の屈折
率とマトリクス樹脂の屈折率は略一致しており、読みだ
し光からみて透明になる。この状態の時にライトバルブ
に入射した読み出し光は透明な液晶複合層２１６を通過
し、誘電体ミラー層２１６にて反射され再度液晶層２１
６を通過、ライトバルブから出射される。遮光層２１４
は入射した読み出し光のうち誘電体ミラー層２１５を通
過した光を吸収し、隣接して配置される光導電体層２１
３に悪い影響を与えないために存在する。当該ライトバ
ルブの液晶複合層はアクリルポリマーをベースにし、液
晶を分散させたいわゆる高分子分散型を使用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来より使用している
高分子分散型ライトバルブは印加する電圧が１００Ｖか
ら２００Ｖという高電圧を印加しないとアクリル樹脂中
に分散された液晶分子のランダム状態と透過状態のスイ
ッチングが形成できないという欠点を持っていた。本発
明者らはライトバルブを研究し、このような高電圧が必
要なのは以下の理由によることを見いだした。つまり、
構造上アクリル樹脂中に液晶が分散された形となってい
るため、両電極への印加電圧のうち書き込み光が入射し
て印加電圧が液晶複合体に印加されることとなっても、
液晶複合体中の液晶部分に実際に印加される電圧は減少
してしまうため、液晶の分子配列を変化させるのに電極
間の印加電圧が上昇してしまうことによる点である。し
かし液晶分子の配列を変化させて入射光の散乱性と透過
性を利用する本ライトバルブの基本機能を変えないとす
ると、何らかのマトリクス物質の中に液晶を分散させる
必要があり、このマトリクスをアクリル等のポリマー物
質から変えることを考えた。ポリマーでは所有する誘電
率はアクリルポリマーの３〜５を含め、他のポリマーを
検討しても誘電率が１０を超えるものは得ることは困難
であり、そのため印加電圧を下げることはできないから
である。

【０００５】他の材料マトリクスとしてゾルゲル法によ
るガラス形成がある。ＦｉｒｓｔＥｕｒｏｐｅａｎＷ
ｏｒｋｓｈｏｐｏｎＨｙｂｒｉｄＯｒｇａｎｉｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（１９９３）予稿集７７頁から９５
頁にはＤ．Ｌｅｖｙによる投稿がなされており、ここで
はゾルゲル法により作製したシリカマトリクス中にＴＮ
液晶を分散させた液晶パネルが述べられてあり、Ｇｅｌ
−ｇｌａｓｓＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣ
ｒｙｓｔａｌ（ＧＤＬＣ）として紹介されている。しか
し、シリカベースのゲル膜は中に記載されているように
屈折率が約１．４３と通常の液晶にマッチした屈折率を
得ることは難しく、これを採用したライトバルブはこの
特性からスイッチング比を大きく取ることはできなかっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては液晶を
分散させるマトリクス材料としてゾルゲル法にて作製し
たチタン酸バリウムを代表とする高誘電率を有する誘電
体ゲル又は誘電体又は該チタン酸バリウム等の高誘電率
誘電体ゲル又は高誘電率誘電体と、同じくゾルゲル法に
よって作製されるシリカを代表とする低誘電率物質を混
合して誘電率を調整した複合材料、さらには極性溶媒に
可溶な有機高分子を混合して誘電率を調整した物質をマ
トリクス材料として使用する。

【０００７】これらのマトリクス材料をゾル段階におい
て液晶と超音波を利用して混合し、液晶分散ゾルを作製
する。この液晶分散ゾルを液晶パネル用基板に塗布、そ
の後熱処理によりゲル化させ、対向基板を貼り合わせて
液晶パネルを作製する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。（シリカゾル（ＳｉＯ₂ゾル１）の作製）金属アルコキ
シド（Ｍ（ＯＲ）_2X）の金属元素としてのＭをＳｉ、ア
ルキル基としてエチル基とした、シリコンテトラエトキ
シド（Ｓｉ（ＯＥｔ）₄）に溶媒としてイソプロピルア
ルコール（ＩＰＡ）を加える。これに水を滴下し、加水
分解生成物Ｓｉ（ＯＨ）₄ を得る。このようにしてシリ
カゾル１（シリカゾル）を作製する。この実施の態様で
はＭとしてＳｉを、Ｒのアルキル基としてエチル基を使
用したが他にもＭとしてＬａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｂが可能
であり、Ｒとしてエチル基、イソプロピル基、ブチル基
が可能である。（チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）ゾルの作製）金属
アルコキシド（Ｍ（ＯＲ）_2x）の金属元素としてのＭ
をＴｉ、アルキル基としてイソプロピル基とした、チタ
ンテトライソプロポキシド（Ｔｉ（ＯＰｒ）₄）と、金
属バリウムにイソプロピルアルコールを反応させて合成
したＢａ（ＯＰｒ）₂とを、溶媒としてイソプロピルア
ルコール（ＩＰＡ）を用いて混ぜて均一混合溶液を得
る。これに水を滴下し、チタンとバリウムを含む加水分
解生成物であるゾルを得る。

【０００９】この実施例においては第１金属アルコキシ
ドのＭとしてＴｉをアルキル基Ｒとしてイソプロピル基
を使用し、第２金属アルコキシドのＭとしてＢａをアル
キル基Ｒとしてイソプロピル基を使用したが、他に第１
金属アルコキシドのＭとしてＺｒ、Ｃｒを、第２金属ア
ルコキシドのＭとしてＣａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｌａを使用す
ることができる。又、Ｒのアルキル基としてイソプロピ
ル基以外にエチル基、ブチル基が使用可能である。（シリカゾル２（ＣＨ₃ＳｉＯ_1.5ゾル）の作製）Ｍ（Ｏ
Ｒ）_2X-1Ｒの金属元素ＭとしてＳｉを、アルキル基とし
てメチル基、アルコキシル基としてエトキシル基とし
た、モノメチルシリコントリエトキシド（Ｓｉ（ＯＥ
ｔ）₃Ｍｅ）に溶媒としてイソプロピルアルコール（Ｉ
ＰＡ）を加える。これに水を滴下し、加水分解生成物を
得る。このようにしてシリカゾル２（ＣＨ₃ＳｉＯ_1.5ゾ
ル）を作製する。（混合ゾルの作製）シリカゾル１とチタン酸バリウムゾ
ルを攪拌器にて攪拌して混合し、混合ゾル１を作製す
る。混合比は将来ゲル化された際の屈折率と、分散され
る液晶の屈折率に対応して決定される。

【００１０】チタン酸バリウムゾルとシリカゾル２ゾル
を攪拌器にて攪拌して混合し、混合ゾル２を作製する。
混合比は将来ゲル化された際の屈折率と、分散される
液晶の屈折率に対応して決定される。シリカゾルとチタ
ン酸バリウムゾルとシリカゾル２を攪拌混合し、混合ゾ
ル３を作製する。

【００１１】混合比は将来ゲル化された屈折率と、分散
される液晶の屈折率に対応して決定される。（ポリマー混合ゾルの作製）これまで作製されたゾルあ
るいは混合ゾルに極性溶媒可溶のポリマーを加えポリマ
ー混合ゾルを作製する。混合比は同様にゾル又は混合ゾ
ルがゲル化した際の屈折率とポリマーの屈折率とが使用
する液晶に対応するように決定する。

【００１２】ゾルまたは混合ゾルに混ぜる極性溶媒可溶
のポリマーとしてポリビニルピロリドンやポリエチルオ
キサゾリン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコ
ール、ポリメタクリレート類、ポリウレタン、ポリアミ
ド（ナイロン等）等が使用できる。又、このとき使用す
る極性溶媒としてエチルアルコール、イソプロピルアル
コール等のアルコール類、水、ジメチルホルムアミド等
のアミド類、酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メ
チルエチルケトン等のケトン類等がある。（ゾルに液晶
を分散）ゾルまたは混合ゾル、ポリマー混合ゾル中にに
液晶を分散させる分散方法としては超音波を使用する。

【００１３】チタン酸バリウムゾルとＴＮ液晶を超音波
を利用して混合し、液晶を分散させて液晶分散ゲルを作
製する。尚、通常の機械的な攪拌による分散は均一に分
散させるのが甚だ困難である。混合ゾルとＴＮ液晶を上
記実施例と同じように超音波を利用し、当該ゾル中に液
晶を分散させる。（液晶パネルの作製）上記に述べた実施態様により作製
された液晶分散ゾルをガラス片面に透明導電膜を形成し
たパネル基板の透明導電膜形成側に塗布し、ゾルをゲル
化させ、他方に同様な基板を貼り合わせることにより液
晶表示パネルが作製できる。又この基板がガラス基板上
に透明導電膜、光導電体膜、〓光層が形成された光ライ
トバルブ用基板である場合には、当該基板上に液晶分散
ゾルを塗布、ゲル化後、他基板を貼り付けることによ
り、光ライトバルブが作製できる。

【００１４】以上の様にチタン酸バリウムゾルに代表さ
れる高誘電率物質もシリカゾルに代表される低誘電率物
質もアルコキシド等を原料にしたゾルゲル法で調整する
事で相溶性もよく、任意の誘電率と屈折率を有する複合
ゾルを得ることができる。さらに、これらの複合ゾルに
極性溶媒に可溶な有機高分子をゾル状態で混合すること
でさらに微妙な誘電率、屈折率調整も可能である。この
ようにして得られる混合ゾルは均一溶液であるため、液
晶分子は超音波分散させることにより、均一に液晶が分
散された液晶分散混合ゾルが得られる。これをゲル化さ
せることにより、均一に液晶が分散された高誘電率膜が
基板上に形成できる。均一に液晶が分散された高誘電率
膜は両端を透明電極を形成した透明基板で挟み込んだ液
晶パネルを形成できる。このパネルの電極間に電圧を印
加する事により、この液晶パネルを動作させる際、液晶
が分散しているマトリクスが高誘電率であることによ
り、液晶に誘起される電圧は大となるため、液晶分子を
配列させるのに必要な電極間の電圧を小さくすることが
できる。さらに表示パネルとして使用するには電圧の有
無に応じて液晶分子の配列が変化し、その際のマトリク
スとの屈折率の変化に応じて、マトリクスと同じ屈折率
になれば透明になり、異なれば散乱されることとなるこ
とが必要になるが、上記のように使用する液晶の配列に
応じて決定される屈折率とマトリクスの屈折率を略同じ
に設定できることができることは上記のとおりである。

【００１５】

【実施例】発明の実施の形態の記載に基づき実施例を記
載する。作製されるゾルに分散される液晶はメルク社製
ＴＮ液晶Ｅ₇（ｎ_e＝１．７４６，ｎ₀＝１．５２１１，
ｎ_a＝１．６３３７）と同社製ＴＮ液晶Ｅ₁₀₀（ｎ_e＝
１．７０７２，ｎ₀＝１．５１９１，ｎ_a＝１．６１３
１）、それに同社製ポジタイプ液晶ＢＤＨ-Ｔ１２０３
（ｎ_e＝１．７２９９，Δｎ＝−０．２０１３、ｎ（ラ
ンダム状態）＝１．６２９２５，ε‖＝１５．２、Δε
＝１１．０）の３種類を使用した。実施例１（シリカゾル１（ＳｉＯ₂ゾル）の作製）シリコンテト
ラエトキシド（Ｓｉ（ＯＥｔ）₄）２０８ｇに溶媒とし
てイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）２４０ｇを加え、
これに水を７２ｇ滴下してシリカゾル１（ＳｉＯ₂ゾ
ル）を作製した。このゾルの固形分濃度は１１．５％で
あり、このゾルをゲル化固化させると屈折率ｎは１．４
３、比誘電率εは２．２であった。

【００１６】（チタニアゾル（ＴｉＯ₂ゾル）の作製）
チタンテトライソプロポキシド（Ｔｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄）
２８４ｇに溶媒としてイソプロピルアルコール（ＩＰ
Ａ）３６００ｇを加え、これに水を２７ｇ滴下してＴｉ
Ｏ₂ゾルを作製した。このゾルの固形分濃度は２パーセ
ントであり、このゾルをゲル化固化させると屈折率ｎは
１．８０、比誘電率εは４０であった。

【００１７】実施例２（チタン酸バリウムゾル（ＢａＴｉＯ₃ゾル）の作製）
チタンテトライソプロポキシド（Ｔｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄）
２８４ｇとバリウムジイソプロポキシド（Ｂａ（ＯＣ₃
Ｈ₇）₂）２５５ｇを溶媒としてイソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）１１０００ｇを使用して混ぜ、水３６ｇを滴
下させチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）ゾルを作製す
る。このゾルの固形分濃度は２パーセントであり、この
ゾルをゲル化固化させると屈折率ｎは２．３、比誘電率
εは１５０であった。

【００１８】実施例３（シリカゾル２（ＣＨ₃ＳｉＯ_1.5ゾル）の作製）シリコ
ンモノメチルトリエトキシド（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃Ｃ
Ｈ₃）１７８ｇに溶媒としてイソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）２４０ｇを加え、水５４ｇを滴下してＣＨ₃
ＳｉＯ_1.5ゾルを作製する。このゾルの固形分濃度は１
４．２パーセントであり、このゾルをゲル化固化させる
と屈折率ｎは１．４、比誘電率εは２．０であった。

【００１９】実施例４（混合ゾルの作製）実施例１にて作製したシリカゾル１
の６．６５ｇと実施例２にて作製したチタン酸バリウム
ゾル１１．７５ｇを混合し、混合ゾルを作製する。固形
物としてのＳｉＯ₂とＢａＴｉＯ₃の比は０．７６５対
０．２３５となり、固形分濃度は５．４パーセントであ
り、このゾルをゲル化固化させると屈折率ｎは１．６３
４、比誘電率εは３７となった。これは屈折率を上記Ｅ
₇液晶のｎ_aに一致させたことを意味する。

【００２０】実施例５（混合ゾル２の作製）実施例３にて作製したシリカゾル
２を５．２１ｇと実施例２にて作製したチタン酸バリウ
ムゾル１３ｇを混合し、混合ゾルを作製する。固形分と
してのＣＨ₃ＳｉＯ_1.5とＢａＴｉＯ₃の比は０．７４０
対０．２６０となり固形分濃度５．５パーセントであ
り、このゾルをゲル化固化させると屈折率ｎは１．６３
４、比誘電率εは４０となった。これは上記Ｅ₇液晶の
屈折率ｎ_aに一致させたことを意味する。

【００２１】実施例６（混合ゾル３の作製）実施例１にて作製したシリカゾル
１を３．２７ｇと実施例３にて作製したシリカゾル２を
２．６５ｇと実施例２にて作製したチタン酸バリウムゾ
ル１２．３５ｇを混合し、混合ゾル３を作製した。固形
物としてのＳｉＯ₂、ＣＨ₃ＳｉＯ_1.5、ＢａＴｉＯ₃の比
は０．３７６対０．３７６対０．２４７となり、固形物
濃度は５．５パーセントであり、このゾルをゲル化固化
させると屈折率ｎは１．６３４、比誘電率εは３８．７
の膜となるゾルとなった。これは屈折率ｎを上記Ｅ₇液
晶の屈折率ｎ_aに一致させたことを意味する。

【００２２】実施例７（ポリマー混合ゾルの作製）実施例２にて作製したチタ
ン酸バリウムゾル６．７５ｇにポリビニルピロリドン
（屈折率ｎ＝１．５３、比誘電率ε＝５）０．８６５ｇ
を混合し、ポリマー混合ゾル（ハイブリッドゾル）を作
製した。固形分濃度は１３．１パーセントであり、この
ゾルをゲル化固化せると屈折率ｎは１．６３４、比誘電
率２４．６の膜が得られた。これは屈折率ｎを上記Ｅ₇
液晶のｎ_aに一致させたことを意味する。

【００２３】実施例８（ゾルに液晶を分散）実施例２にて作製されたチタン酸
バリウムゾル１００ｇと上記メルク社製液晶Ｅ₇（ｎ_e＝
１．７４６，ｎ_o＝１．５２１１，ｎ_a＝１．６３３７）
２ｇを混合、超音波で分散させることにより液晶の液滴
をチタン酸バリウムゾル中に発生させることができた。
しかし、チタン酸バリウムゾルの屈折率は２．３と大き
いためＥ₇液晶のどの屈折率にも一致させることができ
ず、常に散乱状態となってしまい、透明状態が形成でき
ず表示性能は出すことができなかった。

【００２４】実施例９（ゾルに液晶を分散）実施例４のシリカゾル１とチタン
酸バリウムゾルの混合ゾル１００ｇに上記液晶Ｅ₇７ｇ
を混合、超音波で分散するとゾルをマトリクスとした液
晶滴を含んだ複合膜が合成できた。実施例４で述べたよ
うにゲル化固化させた膜は屈折率ｎが１．６３であり液
晶滴の屈折率ｎ_a＝１．６３４と略一致する。すなわち
液晶分子がランダム方向に向いた状態の時すなわち電圧
が印加されない状態のときに複合膜は透明になった。

【００２５】実施例１０（混合ゾル２に液晶を分散）実施例５のシリカゾル２と
チタン酸バリウムゾルの混合ゾル２を１００ｇと同Ｅ₇
液晶８ｇを混合分散させ、ゾルをマトリクスとした液晶
滴を含んだ複合膜が合成できた。ゲル化固化させた後の
膜の屈折率ｎは１．６３であり、液晶滴の屈折率ｎ_a＝
１．６３４と略一致させることができる。前実施例と同
様複合膜は透明になった。

【００２６】実施例１１（混合ゾル３に液晶を分散）実施例６におけるシリカゾ
ル１、シリカゾル２、チタン酸バリウムゾルの混合ゾル
１００ｇと同Ｅ₇液晶８ｇを混合分散させ、ゾルをマト
リクスとした複合膜を合成した。ゲル化固化後の膜の屈
折率ｎは１．６３であり、液晶のｎ_aの１．６３４と略
一致している。実施例９と同様に複合膜は透明になっ
た。

【００２７】実施例１２（ポリマー混合ゾルに液晶を分散）実施例７におけるＢ
ａＴｉＯ₃ゾルとポリビニルピロリドン混合ゾル１００
ｇに同Ｅ₇液晶１０ｇを混合し、分散させることにより
ゾルをマトリクスとした液晶滴を含んだ複合膜が合成で
きた。ゲル化固化後の膜の屈折率ｎは１．６３であり、
液晶滴の屈折率ｎ_aである１．６３４と略一致する。実
施例９と同様に複合膜は透明になった。

【００２８】実施例１３（液晶表示パネルの作製）図１は基本的な液晶パネルの
構造を示す。（Ａ）はその断面図を、（Ｂ）は正面図を
示す。透明なガラスからなる第１基板及び第２基板のそ
れぞれ片面にはＩＴＯ膜にて格子状に電極を形成する。
ＩＴＯ膜は各基板に真空蒸着法あるいはスパッタリング
法にて全面に形成し、それぞれリソグラフィー法により
エッチングし格子状のＩＴＯ膜とする。第１基板のＩＴ
Ｏ膜形成側に実施例９にて形成した液晶分散の混合ゾル
膜をスピンコートする。これを放置乾燥した後、温度２
００度Ｃにて熱処理し、ゲル膜を作製する。第２基板の
ＩＴＯ膜側をゲル膜表面に接して張り合わせる。この際
第１基板のＩＴＯ膜と第２基板のＩＴＯ膜の格子が互い
に直交するように張り合わせる。このゲル膜の場合比誘
電率は３７であり、膜厚は１０ミクロンであった。その
ため駆動は周波数１０Ｈｚ、電圧５０Ｖで可能であっ
た。すなわち電圧を印加しないときはマトリクスの屈折
率と液晶滴の屈折率が略一致するため複合膜は透明にな
る。電圧が印加されたときは液晶分子は屈折率がｎ₀の
１．５２になるため、マトリクスとの間に屈折率の差が
生じ散乱状態になり、表示が可能になった。

【００２９】実施例１４（ライトバルブの作製）図２はライトバルブ１の光変調
層実施例１０のゲル膜を採用した例の断面図である。書
き込み光側（図の左側）から第１ガラス基板１１、ＩＴ
Ｏ膜１２、水素化非晶質シリコンからなる光導電体膜１
３、ＣｄＴｅ膜からなる遮光層１３、誘電体ミラー膜１
４、当該混合ゾルから作製された液晶分散の変調層１
６、ＩＴＯ膜１７、第２ガラス基板１８である。第１ガ
ラス基板１１及び第２ガラス基板１８上に高周波スパッ
タリング法にてそれぞれ片面全面にＩＴＯ膜を形成し、
駆動電圧印加用電極とする。実施例１３と異なり両電極
とも全面に形成する。第１基板のＩＴＯ膜１２上にＣＶ
Ｄ法にて水素化非晶質シリコン膜を厚み２０ミクロンに
て形成し、光導電体膜１３とする。該光導電体膜１３上
にスパッタリング法にてＣｄＴｅ膜を形成、遮光層とす
る。この上にさらにＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂多層膜からなる誘
電体反射ミラー層を真空蒸着法にて形成する。以上によ
り用意された多層基板の誘電体ミラー上にスピンコータ
ーにて実施例１０において作製された液晶分散の混合ゾ
ルを塗布、放置した後、２００度Ｃにて熱処理すること
によりゾル膜中の水分、有機物等を飛ばし安定な液晶が
分散されたゲル膜とする。第２基板上のＩＴＯ膜上に同
様にゲル膜を形成してもよい。第２基板のＩＴＯ膜側と
ゲル膜の表面をあわせて、両基板側面を接着剤で封止す
る事によりライトバルブが完成する。このライトバルブ
の場合ゲル膜の誘電率は４０であり、形成された膜厚は
スピンコートでは１０ミクロンの膜厚が達成された。こ
の結果散乱タイプライトバルブとして十分の厚みの確保
することができ、さらに駆動電圧も４５Ｖと低電圧駆動
が可能となった。このライトバルブの場合、書き込み光
が入射されている場合、光導電層のインピーダンスが減
少し、電圧がほとんど複合変調層にかかることとなり、
その印加電圧により液晶滴中の液晶分子が配列し、屈折
率としてｎ０の値を示すこととなり、マトリクスとの屈
折率の差により散乱されることとなる。書き込み光が入
射しない場合は、インピーダンスが光導電層で消費され
るため、変調層には印加されずそのためマトリクスの屈
折率と液晶滴の屈折率が略一致する事となり、透明状態
が達成され、読みだし光はミラー層にて反射されて出射
され、投射光となる。

【００３０】実施例１５実施例１４と同様なライトバルブの変調膜部に使用する
液晶分散のゲル膜として実施例１２で作製したポリマー
混合の混合ゾルを使用する例である。実施例１２の誘電
体ミラーを形成するまでは同じである。誘電体ミラー上
あるいは第２基板のＩＴＯ膜上に実施例１３における液
晶分散のポリマー混合の混合ゾル膜を形成した例であ
る。この実施例の場合もスピンコートにより１０ミクロ
ンの膜圧の液晶分散ゾル膜を形成する事ができた。比誘
電率は２５となり、印加電圧は６５Ｖと低電圧化が可能
であった。

【００３１】実施例１６今までの実施例は液晶のｎ₀とｎ_aを使用した例であった
が、本実施例からはｎ _eとｎ₀を使用して散乱状態と透明
状態を形成する例である。実施例１のシリカゾル５．９
３ｇと実施例２のチタン酸バリウムゾル１３．９ｇを混
合して、混合ゾルを作製した。このとき固形分としての
ＳｉＯ₂とＢａＴｉＯ₃の比は０．６８２対０．３１８に
なっており、固形分濃度４．６パーセントであり、屈折
率ｎは１．７０７、比誘電率εは４９．２となる。この
混合ゾル１００ｇに上記メルク社液晶Ｅ₁₀₀を６ｇ加
え、超音波分散を施した。こうして作製した液晶分散ゾ
ルを実施例１３にて使用したものと同様な基板上にコー
トすることにより厚みが１０ミクロンの液晶滴を含んだ
複合膜を形成した。これを２００度Ｃにて熱処理を施し
た後、他基板を挟み込んだ。こうして作製した液晶表示
パネルの上電極と下電極に交流電圧２０Ｖを印加して、
その周波数を２００Ｈｚと１０Ｈｚで二周波駆動できる
ようにした。２００Ｈｚ駆動されているときは液晶滴中
の液晶分子は基板に対し平行に配列されるため、屈折率
はｎ_eの１．７０７２となり、この結果マトリクスの屈
折率１．７０７と略一致し、透明状態が達成できた。又
１０Ｈｚ駆動の時は液晶滴中の液晶分子は基板に対し垂
直に配列し、屈折率はｎ_eの１．５１９１となりマトリ
クスのそれと異なることなり、散乱白濁状態が達成でき
た。

【００３２】実施例１７本実施例はｎ₀とｎ（ランダム状態）を使用して散乱状
態と透明状態を形成する例である。まず、チタン酸バリ
ウムゾルの合成方法は、１モルのＴｉ（ＯｓｅｃＢｕ）
₄の２-エトキシエタノール溶液に２モルのＨ₂Ｏ（ＨＮ
Ｏ₃触媒）を加え５０〜６０℃で部分加水分解を行っ
た。１モルのＢａ（ＯＣ₂Ｈ₄ＯＣ₂Ｈ₅）₂の２-エトキシ
エタノール溶液を加え複合アルコキシド化を行い、Ｂａ
ＴｉＯ₃ゾルを作成した。このときの固形分濃度は５％
である。次に、ＳｉＯ２-ＢａＴｉＯ３ゾルの合成方法
について述べる。市販のシリコン形成液（東レダウ社製
ＳＲ２４１０）０．５ｇ（固形分０．１１５ｇ）と前述
した合成ＢａＴｉＯ₃ゾル９．２ｇ（固形分０．４６
ｇ）を混合し、ヘキサンを１０．３ｇ加え、ＳｉＯ₂／
ＢａＴｉＯ₃ゾルとした。そのとき固形分としてのＳｉ
Ｏ₂とＢａＴｉＯ₃の比は２対８になっており、固形分濃
度２．８７パーセントであり、屈折率ｎは１．５５、比
誘電率εは８０となる。この混合ゾルにメルク社製ポジ
タイプ液晶ＢＤＨ-Ｔ１２０３（ｎ_e＝１．７２９９，Δ
ｎ(=ｎ_e-ｎ₀)＝−０．２０１３、ｎ（ランダム状態）＝
１．６２９２５，ε‖＝１５．２、Δε＝１１．０）の
液晶を加え、超音波分散を施した。その時、液晶とＳｉ
Ｏ₂-ＢａＴｉＯ₃との固形分濃度の比が、２：１、５：
１、１０：１になるように３種類の液晶／ＳｉＯ₂ーＢａ
ＴｉＯ₃複合液を作製した。こうして作製した液晶分散
ゾルを実施例１３にて使用したものと同様なＩＴＯ基板
上にコートすることにより厚みが１０ミクロンの液晶滴
を含んだ複合膜を形成した。これを室温で乾燥後１００
℃で１０分間熱処理を施した後、他基板を挟み込んだ。
こうして作製した液晶表示パネルの電極間に直流電圧を
数Ｖ印加し、によりＯＮーＯＦＦ駆動して、液晶表示状
態を観察した。ＯＮ状態のときは液晶滴中の液晶分子は
基板に対し垂直に配列されるため、屈折率はｎ₀＝１．
５２８６となり、この結果マトリクスの屈折率１．５５
と略一致し、透明状態が達成できた。又ＯＦＦ状態の時
は液晶滴中の液晶分子は基板に対しランダムに配列し、
屈折率はｎ＝１．６３となりマトリクスのそれとことな
ることなり、散乱白濁状態になる。上記作製した液晶と
ＳｉＯ₂ーＢａＴｉＯ₃との固形分濃度の比が異なる３種
類の液晶パネルの液晶表示状態を目視観察した結果につ
いて説明する。液晶表示コントラストは、液晶とＳｉＯ
₂ーＢａＴｉＯ₃との固形分濃度の比が５：１のものが最
も良く、固形濃度比が２：１では表示部全体に暗く、電
圧駆動ＯＮ状態の時透明性が不十分であった。また、固
形濃度比１０：１のものは表示部全体に透明で、電圧Ｏ
ＦＦ状態の時液晶の白濁の程度が小さいことが判明し
た。

【００３３】

【発明の効果】本発明によればゾル、混合ゾルもしくは
これらとポリマーの混合ゾル中に液晶を分散させ作製さ
れた液晶分散されたゲル膜を液晶パネルの変調膜として
使用すれば印加電圧を下げることができる。さらにライ
トバルブの光変調層に使用すれば同様に印加電圧を下げ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示パネルを示す断面図（Ａ）と正面
図（Ｂ）

【図２】本発明のライトバルブを示す断面図

【図３】ライトバルブを使用したシュリーレン系の投射
装置の構成図

【図４】従来のライトバルブを示す断面図

【符号の説明】１ライトバルブ１１、１８ガラス基板１２、１７ＩＴＯ膜１３光導電層１４遮光層１５誘電体反射ミラー層１６変調層（液晶複合層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土岐元幸京都市西京区大枝東新林町３丁目５番地19 棟206

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学式ＭＯx （ＭはＬａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｓｂから選ばれた少なくとも
一つ以上の金属元素であり、xは金属元素の価数の半分
の数である）で表される無機酸化物ゲルマトリクスまた
は無機酸化物マトリクス中に分散された液晶を含む液晶
複合層を電極間に挟み込んだ表示体。
【請求項２】化学式ＭＯx （ＭはＳｉ，Ｌａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｓｂから選ばれた少な
くとも一つ以上の金属元素であり、xは金属元素の価数
の半分の数である）で表される無機酸化物ゲルまたは無
機酸化物と化学式ＡＢＯx （Ａはアルカリ土類、希土類またはＰｂから選ばれた少
なくとも一つ以上の金属元素であり、Ｂは遷移金属から
選ばれた少なくとも一つ以上の金属元素であり、xは０
から３までの数である）で表される無機酸化物ゲルまた
は無機酸化物とを混合した無機酸化物ゲルマトリクスま
たは無機酸化物マトリクス中に分散された液晶を含む液
晶複合層を電極間に挟み込んだ表示体。
【請求項３】化学式ＭＯx （ＭはＳｉ，Ｌａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｓｂから選ばれた少な
くとも一つ以上の金属元素であり、xは金属元素の価数
の半分の数である）で表される無機酸化物ゲルまたは無
機酸化物と有機高分子とを混合した無機有機ハイブリッ
ドマトリクス中に分散された液晶を含む液晶複合層を電
極間に挟み込んだ表示体。
【請求項４】化学式ＡＢＯx （Ａはアルカリ土類、希土類またはＰｂから選ばれた少
なくとも一つ以上の金属元素であり、Ｂは遷移金属から
選ばれた少なくとも一つ以上の金属元素であり、xは０
から３までの数である）で表される無機酸化物ゲルまた
は無機酸化物と有機高分子とを混合した無機有機ハイブ
リッドマトリクス中に分散された液晶を含む液晶複合層
を電極間に挟み込んだ表示体。
【請求項５】化学式ＭＯx （ＭはＳｉ，Ｌａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｓｂから選ばれた少な
くとも一つ以上の金属元素であり、xは金属元素の価数
の半分の数である。）で表される無機酸化物ゲルまたは
無機酸化物と化学式ＡＢＯx （Ａはアルカリ土類、希土類またはＰｂから選ばれた少
なくとも一つ以上の金属元素であり、Ｂは遷移金属から
選ばれた少なくとも一つ以上の金属元素であり、xは０
から３までの数である。）で表される無機酸化物ゲルま
たは無機酸化物と有機高分子とを混合した無機有機ハイ
ブリッドマトリクス中に分散された液晶を含む液晶複合
層を電極間に挟み込んだ表示体。
【請求項６】請求項１〜５に記載の表示体において、前
記無機酸化物ゲルまたは無機酸化物もしくは前記無機有
機酸化物ゲルまたは無機有機酸化物のいずれかの固形分
重量と液晶重量との比が１：２〜１：１０の範囲である
ことを特徴とする表示体。
【請求項７】請求項１に記載の表示体の製造方法におい
て、前記化学式ＭＯxで表される無機酸化物ゲルまたは
無機酸化物が、極性溶媒中でのゾル状態を経由して作製
される過程を含み、前記ゾル状態の時に液晶を混合させ
その後ゲル化させることにより、無機酸化物ゲルまたは
無機酸化物マトリクス中に分散された液晶を含む液晶複
合層を作製することを特徴とする表示体の製造方法。
【請求項８】請求項２に記載の表示体の製造方法におい
て、前記化学式ＭＯxで表される無機酸化物ゲルまたは
無機酸化物及び前記化学式ＡＢＯxで表される無機酸化
物ゲルまたは無機酸化物が、ともに極性溶媒中でのゾル
状態を経由して作製される過程を含み、ゾル状態の時に
液晶を混合させその後ゲル化させることにより、無機酸
化物ゲルまたは無機酸化物マトリクス中に分散された液
晶を含む液晶複合層を作製することを特徴とする表示体
の製造方法。
【請求項９】請求項３に記載の表示体の製造方法におい
て、前記化学式ＭＯxで表される無機酸化物ゲルまたは
無機酸化物が、極性溶媒中でのゾル状態を経由して作製
される過程を含み、ゾル状態の時に極性溶剤に可溶な有
機高分子と液晶を混合させその後ゲル化させることによ
り、無機有機ハイブリッドマトリクス中に分散された液
晶を含む液晶複合層を作製することを特徴とする表示体
の製造方法。
【請求項１０】請求項４に記載の表示体の製造方法にお
いて、前記化学式ＡＢＯxで表される無機酸化物ゲルま
たは無機酸化物が、ともに極性溶媒中でのゾル状態を経
由して作製される過程を含み、ゾル状態の時に極性溶剤
に可溶な有機高分子と液晶を混合させその後ゲル化させ
ることにより、無機有機ハイブリッドマトリクス中に分
散された液晶を含む液晶複合層を作製することを特徴と
する表示体の製造方法。
【請求項１１】請求項５に記載の表示体の製造方法にお
いて、前記化学式ＭＯxで表される無機酸化物ゲルまた
は無機酸化物及び前記化学式ＡＢＯxで表される無機酸
化物ゲルまたは無機酸化物が、ともに極性溶媒中でのゾ
ル状態を経由して作製される過程を含み、ゾル状態の時
に極性溶媒に可溶な有機高分子と液晶を混合させその後
ゲル化させることにより、無機有機ハイブリッドマトリ
クス中に分散された液晶を含む液晶複合層を作製するこ
とを特徴とする表示体の製造方法。
【請求項１２】請求項７〜１１に記載の表示体の製造方
法において、前記無機酸化物ゲルまたは無機酸化物もし
くは前記無機有機酸化物ゲルまたは無機有機酸化物のい
ずれかの固形分重量と液晶重量との比が１：２〜１：１
０の範囲であることを特徴とする表示体の製造方法。