JPH1020286A - 調光素子、調光素子製造方法および反射型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射スペクトル幅が広くなるとともに、反射
率が高くなって、表示素子として用いた場合、十分な明
度、彩度および階調表現が得られる調光素子、およびそ
の製造方法を提供する 【解決手段】 電極１２，１４間に、正の誘電率異方性
を有するネマティック液晶、カイラル剤、光重合性液晶
化合物および光反応開始剤の混合物を注入し、電圧を印
加した状態で、両面から同位相の可干渉光を照射する。
これによって、（Ａ）に示すように、液晶分子２２がセ
ル１０に垂直な方向に一様に配列された液晶ポリマー層
２１が周期的に形成され、その液晶ポリマー層２１の層
間に、ネマティック液晶の液晶分子２４がセル１０に垂
直な方向を軸として螺旋状に配列された、カイラル剤と
ネマティック液晶との混合層２３が形成される。この状
態から、電圧を印加すると、（Ｂ）に示すように、混合
層２３中のネマティック液晶の液晶分子２４は、セル１
０に垂直な方向に一様に配列される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外部からの刺激
の有無または程度に応じて、光を反射し、または透過さ
せる調光素子、およびその調光素子の製造方法、および
その調光素子を用いた反射型カラー表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノートパソコンやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎ
ａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携
帯用情報機器の需要の増大に伴って、低消費電力で、薄
型軽量であることはもとより、表示品質の高いフラット
パネルディスプレイ、特にカラー表示が可能なフラット
パネルディスプレイの必要性が高まっており、それを実
現するものとして、反射型カラー表示装置が盛んに研究
されている。

【０００３】その中でも、最近、干渉反射方式による体
積ホログラム調光素子が注目されている。干渉反射方式
では、原理上、所望波長において１００％に近い反射率
が得られので、高明度の表示が得られると考えられる。
この体積ホログラム調光素子およびその製造方法とし
て、特開平４−３５５４２４号では、以下に示すものが
提案されている。

【０００４】すなわち、特開平４−３５５４２４号の方
法では、図６（Ａ）に示すように、それぞれ内面に透明
電極７２，７４を形成した一対の透明基板７１，７３を
所定の間隔で対向させたセル７０に、光重合性化合物と
正の誘電率異方性を有するネマティック液晶との混合物
８０を注入し、セル７０の両面からセル７０に同位相の
可干渉光を照射して、両者の干渉により、混合物８０中
の光重合性化合物を重合する。

【０００５】このとき、図６（Ｂ）に示すように、重合
された化合物は、ホログラム書き込み用の可干渉光の波
長と入射角によって決定される周期でポリマー層８３を
形成し、ネマティック液晶は、ポリマー層８３以外の領
域に析出して、液晶層８５を形成する。したがって、透
明電極７２，７４間に電圧が印加されない状態で、調光
層８１中に屈折率の周期的な変化を生じさせることがで
き、特定波長の反射を生じさせることができる。

【０００６】そして、液晶の常光に対する屈折率ｎｏと
ポリマーの屈折率ｎｐとを等しくすると、透明電極７
２，７４間に電圧を印加した状態では、ネマティック液
晶が電界方向に配向されることによって、調光層８１中
の屈折率の周期的な変化が消滅し、入射光はすべてセル
７０を透過するようになる。したがって、透明電極７
２，７４間に印加される電圧に応じて、反射率ないし反
射光量を制御することができる。

【０００７】この方式では、原理的に、ホログラム書き
込み用の可干渉光の波長によって反射波長を選択するこ
とができる。したがって、例えば、それぞれ反射波長が
赤、緑、青の波長領域となる３枚の調光素子を作製して
重ね合わせることによって、フルカラー表示が可能とな
る。

【０００８】同じく、体積ホログラム調光素子およびそ
の製造方法として、特開平５−１８１４０３号では、以
下に示すものが提案されている。

【０００９】すなわち、特開平５−１８１４０３号の方
法では、図７（Ａ）に示すように、それぞれ内面に透明
電極７２，７４を形成した一対の透明基板７１，７３を
所定の間隔で対向させたセル７０に、光重合性液晶性モ
ノマーと非液晶性モノマーと正の誘電率異方性を有する
ネマティック液晶との混合物９０を注入し、液晶分子を
セル７０に平行な方向に配向させた状態で、セル７０の
両面からセル７０に同位相の可干渉光を照射して、両者
の干渉により、図７（Ｂ）に示すように、液晶分子がセ
ル７０に平行な方向に配列された液晶ポリマー層９３を
周期的に形成し、その液晶ポリマー層９３の層間に、同
様に液晶分子がセル７０に平行な方向に配列された液晶
層９５を形成する。

【００１０】したがって、この方式では、透明電極７
２，７４間に電圧が印加されない状態では、調光層９１
中に屈折率の周期的な変化を生じず、入射光はすべてセ
ル７０を透過する。そして、透明電極７２，７４間に電
圧を印加すると、図７（Ｃ）に示すように、液晶層９５
中の液晶分子９６が電界方向に配向されることによっ
て、調光層９１中に屈折率の周期的な変化を生じ、特定
波長の反射を生じるようになる。

【００１１】この方式でも、原理的に、ホログラム書き
込み用の可干渉光の波長によって反射波長を選択するこ
とができ、したがってフルカラー表示が可能な反射型カ
ラー表示装置を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
特開平４−３５５４２４号に示された調光素子では、図
６（Ｃ）に示すように、液晶層８５が液晶８６のみで構
成されずに、液晶８６がポリマー８４中にドロップレッ
ト状に分散した状態となるとともに、その液晶ドロップ
レット８６の配向方向がランダムになる。

【００１３】そのため、液晶層８５の実効的な屈折率
が、これに含まれるポリマー８４の屈折率による平均
化、および液晶ドロップレット８６のランダムな配向に
よる平均化によって、大きく低下してしまって、透明電
極７２，７４間に電圧が印加されない状態での、調光層
８１中の周期的な屈折率の変化が小さくなる。そのた
め、反射スペクトル幅が狭くなって、表示素子として用
いた場合、明度および彩度が低く、階調表現も十分なも
のとならない。

【００１４】後者の特開平５−１８１４０３号は、この
問題の解決を図ろうとするもので、この特開平５−１８
１４０３号に示された調光素子では、液晶層９５中の液
晶分子９６は、透明電極７２，７４間に電圧が印加され
ない状態では、調光層９１に平行な方向に一様に配向さ
れるが、透明電極７２，７４間に電圧を印加すると、図
７（Ｃ）に示したように、調光層９１に垂直な方向に一
様に配向される。

【００１５】したがって、透明電極７２，７４間に電圧
を印加した状態では、液晶ポリマー層９３中の液晶分子
９４の配列方向、すなわち図７（Ｃ）の左右方向の直線
偏光に対しては、液晶の常光に対する屈折率ｎｏと異常
光に対する屈折率ｎｅとの差Δｎが、液晶ポリマー層９
３と液晶層９５との間の屈折率の差となって、調光層９
１中の周期的な屈折率の変化が、図６に示した特開平４
−３５５４２４号の場合より大きくなり、反射スペクト
ル幅が広くなる。

【００１６】しかしながら、この特開平５−１８１４０
３号に示された調光素子では、調光層９１中に屈折率の
周期的な変化を生じるのは、液晶ポリマー層９３中の液
晶分子９４の配列方向、すなわち図７（Ｃ）の左右方向
の直線偏光に対してのみであって、それに垂直な方向、
すなわち図７（Ｃ）の紙面に垂直な方向の直線偏光に対
しては、調光層９１中に屈折率の周期的な変化を生じな
い。

【００１７】そのため、反射スペクトル幅は広くなるも
のの、反射率は原理的に５０％にしかならず、表示素子
として用いた場合、やはり、明度および彩度が低く、階
調表現も十分なものとならない。

【００１８】このように、従来の調光素子は、反射スペ
クトル幅および反射率の点で一長一短があり、表示素子
として用いた場合、明度、彩度および階調表現が、なお
十分ではない。

【００１９】そこで、この発明は、反射スペクトル幅が
広くなるとともに、反射率が高くなって、表示素子とし
て用いた場合、十分な明度、彩度および階調表現が得ら
れる調光素子、およびその製造方法を提供するものであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】調光素子としての発明で
ある請求項１の発明では、調光素子として、第１光学媒
質層および第２光学媒質層が交互に積層され、前記第１
光学媒質層は、外部からの刺激の有無または程度に応じ
て、少なくとも、一軸性光学媒質の光学主軸が、当該調
光素子に垂直な方向を軸として螺旋状に配列される状態
と、当該調光素子に垂直な方向に一様に配列される状態
とを、とりうるものとされ、前記第２光学媒質層は、外
部からの刺激のいかんにかかわらず、屈折率が一定また
はほぼ一定とされた、ものとする。

【００２１】この場合、第１光学媒質層の一軸性光学媒
質が形成する螺旋構造の螺旋ピッチを、その螺旋構造に
よる選択反射の波長が４００ｎｍ以下となるピッチとす
ることが望ましい。

【００２２】また、第１光学媒質層は、コレステリック
液晶、またはカイラル剤とネマティック液晶との混合
物、または当該調光素子に垂直な方向を軸として螺旋状
に形成されたポリマーと、これに沿って配向するネマテ
ィック液晶との混合体によって形成することができる。

【００２３】また、第２光学媒質層は、無機もしくは有
機の透明薄膜層、または当該調光素子に垂直な方向に一
様に配列された液晶を含む層、もしくは当該調光素子に
垂直な方向に直線状に形成されたポリマーと、これに沿
って配向するネマティック液晶との混合体によって形成
することができる。

【００２４】調光素子製造方法の発明である請求項５の
発明では、内面に透明電極を形成した透明基板と、内面
に電極を形成した基板とを、所定の間隔で対向させたセ
ルに、光重合性液晶化合物と、コレステリック液晶、ま
たはカイラル剤を混入した正の誘電率異方性を有するネ
マティック液晶との混合物を注入し、その後、前記セル
に垂直な方向に外場を印加しつつ、前記セルの両面から
前記セルに同位相の可干渉光を照射する。

【００２５】同様に調光素子製造方法の発明である請求
項６の発明では、内面に透明電極を形成した透明基板
と、内面に電極を形成した基板とを、所定の間隔で対向
させたセルに、光重合性カイラル化合物と正の誘電率異
方性を有するネマティック液晶との混合物を注入し、そ
の後、前記セルに垂直な方向に外場を印加しつつ、前記
セルの両面から前記セルに同位相の可干渉光を照射し、
その後、外場を印加しないで前記セルに紫外光を照射す
る。

【００２６】

【作用】上記のように構成した請求項１の発明の調光素
子においては、外部からの刺激の有無または程度が第１
の状態にあるときには、第１光学媒質層は、一軸性光学
媒質の光学主軸が、当該調光素子に垂直な方向を軸とし
て螺旋状に配列された状態となる。したがって、当該調
光素子に平行な面内のあらゆる方向の偏光に対して、第
１光学媒質層と第２光学媒質層との間の屈折率の差、す
なわち調光層中の周期的な屈折率の変化を大きくするこ
とができ、広い反射スペクトル幅と高い反射率を得るこ
とができる。

【００２７】また、外部からの刺激の有無または程度が
第２の状態にあるときには、第１光学媒質層は、一軸性
光学媒質の光学主軸が、当該調光素子に垂直な方向に一
様に配列された状態となる。したがって、第１光学媒質
層と第２光学媒質層との間の屈折率の差、すなわち調光
層中の周期的な屈折率の変化を小さくすることができ
る。したがって、外部からの刺激の有無または程度に応
じて、反射率ないし反射光量を制御することができる。

【００２８】そして、上記のように第１の状態では広い
反射スペクトル幅と高い反射率が得られるので、当該調
光素子を表示素子として用いた場合、十分な明度、彩度
および階調表現が得られ、視認性に優れた反射型カラー
表示装置を実現することができる。

【００２９】この場合、第１の状態では、調光層中の屈
折率の周期的な変化による特定波長の反射とともに、第
１光学媒質層の一軸性光学媒質が形成する螺旋構造によ
って、その螺旋ピッチに応じた波長の選択反射を生じ得
る。そして、その選択反射の波長が可視光領域内である
ときには、その選択反射の反射光と調光層中の屈折率の
周期的な変化による反射光との間で混色を生じる。

【００３０】しかし、上記のように、第１光学媒質層の
一軸性光学媒質が形成する螺旋構造の螺旋ピッチを、そ
の螺旋構造による選択反射の波長が４００ｎｍ以下とな
るピッチとするときには、選択反射の波長が可視光領域
外となることから、上記のような混色を生じない。

【００３１】請求項５の発明の調光素子製造方法におい
ては、セルに垂直な方向に外場を印加しつつ、セルの両
面からセルに同位相の可干渉光を照射することによっ
て、セルに平行に形成される干渉縞に沿って光重合性液
晶化合物が重合されて、液晶分子がセルに垂直な方向に
一様に配列された液晶ポリマー層が周期的に形成され、
その液晶ポリマー層の層間に、コレステリック液晶また
はネマティック液晶の液晶分子がセルに垂直な方向を軸
として螺旋状に配列された、コレステリック液晶層また
はカイラル剤とネマティック液晶との混合層が形成され
る。

【００３２】したがって、第１光学媒質層がコレステリ
ック液晶層またはカイラル剤とネマティック液晶との混
合層であり、第２光学媒質層が液晶ポリマー層である、
請求項１の発明の一実施形態としての調光素子が得られ
る。

【００３３】請求項６の発明の調光素子製造方法におい
ては、セルに垂直な方向に外場を印加しつつ、セルの両
面からセルに同位相の可干渉光を照射することによっ
て、セルに平行に形成される干渉縞に沿って光重合性カ
イラル化合物が重合されて、カイラル化合物がセルに垂
直な方向に直線状にネットワークを形成し、そのネット
ワークに沿ってネマティック液晶の液晶分子が配向され
る直線状ネットワーク層が周期的に形成される。

【００３４】さらに、外場を印加しないでセルに紫外光
を照射することによって、光重合性カイラル化合物の未
重合部が重合されて、上記の直線状ネットワーク層の層
間に、カイラル化合物がセルに垂直な方向を軸として螺
旋状にネットワークを形成し、そのネットワークに沿っ
てネマティック液晶の液晶分子が配向される螺旋状ネッ
トワーク層が形成される。

【００３５】したがって、第１光学媒質層が螺旋状ネッ
トワーク層であり、第２光学媒質層が直線状ネットワー
ク層である、請求項１の発明の一実施形態としての調光
素子が得られる。

【００３６】

【発明の実施の形態】 〔実施例１…図１および図２〕この発明の調光素子の第
１の例を、その製造方法の一例とともに示す。その製造
方法の一例は、請求項５の発明の一例である。

【００３７】まず、図１（Ａ）に示すように、それぞれ
一面にＩＴＯ膜などの透明電極１２，１４をスパッタ法
などによって３０〜３００ｎｍ程度の厚みに形成し、所
望形状に加工した、ガラスなどからなる２枚の透明基板
１１，１３を、それぞれ透明電極１２，１４が内側とな
るように５〜１０μｍ程度の間隔に保持した状態で貼り
合わせて、セル１０を作製する。

【００３８】次に、セル１０に、正の誘電率異方性を有
するネマティック液晶、カイラル剤、光重合性液晶化合
物および光反応開始剤の混合物２０を注入する。ほか
に、増感色素や非液晶性アクリレートなどを混入しても
よい。ただし、混合物２０が液晶性を損なわないよう
に、それぞれの混合量を調整する必要がある。

【００３９】次に、図１（Ｂ）に示すように、透明電極
１２，１４間に５０Ｖの電圧を印加した状態で、セル１
０の両面からセル１０に同位相の可干渉光１０１，１０
２を照射する。例えば、アルゴンレーザからの波長５１
４．５ｎｍのレーザ光のビーム径をビームエキスパンダ
で拡大し、その拡大後のレーザ光をビームスプリッタで
２本のレーザ光に分光し、その一方のレーザ光を反射ミ
ラーで反射させて、可干渉光１０１としてセル１０に入
射させるとともに、他方のレーザ光を反射ミラーで反射
させて、可干渉光１０２としてセル１０に入射させる。

【００４０】これによって、混合物２０中にセル１０と
平行に干渉縞が形成され、その干渉縞に沿って混合物２
０中の光重合性液晶化合物が重合されて、透明電極１
２，１４間に、液晶分子２２がセル１０に垂直な方向に
一様に配列された液晶ポリマー層２１が周期的に形成さ
れ、その液晶ポリマー層２１の層間に、カイラル剤とネ
マティック液晶との混合物が析出されて、混合層２３が
形成される。

【００４１】そして、透明電極１２，１４間に電圧が印
加された状態では、図１（Ｂ）に示すように、混合層２
３は、ネマティック液晶の液晶分子２４がセル１０に垂
直な方向に一様に配列された状態となるが、透明電極１
２，１４間への電圧の印加を停止すると、図１（Ｃ）に
示すように、混合層２３は、ネマティック液晶の液晶分
子２４がセル１０に垂直な方向を軸として螺旋状に配列
された状態となる。

【００４２】したがって、透明電極１２，１４間に電圧
が印加されない状態では、図２（Ａ）にも示すように、
液晶ポリマー層２１では、液晶分子２２がセル１０に垂
直な方向に一様に配列され、混合層２３では、ネマティ
ック液晶の液晶分子２４がセル１０に垂直な方向を軸と
して螺旋状に配列された状態となる。

【００４３】したがって、このとき、調光層４１中に屈
折率の周期的な変化を生じて、調光層４１は特定波長の
光を反射するとともに、セル１０に平行な面内におけ
る、いずれの方向の偏光に対しても、液晶ポリマー層２
１と混合層２３との間の屈折率の差を、液晶の常光に対
する屈折率ｎｏと異常光に対する屈折率ｎｅとの差Δｎ
に近いものとすることができ、調光層４１中の屈折率の
周期的な変化を大きくすることができる。したがって、
反射スペクトル幅が広くなるとともに、反射率が高くな
る。

【００４４】この状態から、透明電極１２，１４間に電
圧を印加すると、図２（Ｂ）に示すように、混合層２３
中のネマティック液晶の液晶分子２４は、螺旋状に配列
されていた状態から、セル１０に垂直な方向に一様に配
列された状態に変化する。したがって、このとき、常光
に対する液晶ポリマー層２１と混合層２３の屈折率が等
しくなるように当初の混合物２０の組成を選択すること
によって、調光層４１中の屈折率の周期的な変化が消滅
し、入射光はすべてセル１０を透過するようになる。

【００４５】したがって、この例の調光素子は、透明電
極１２，１４間に電圧が印加されるか否かに応じて、特
定波長の光を透過させ、または反射するものとなるとと
もに、上記のように広い反射スペクトル幅と高い反射率
が得られるものとなる。

【００４６】なお、この場合、透明電極１２，１４間に
電圧が印加されない状態では、調光層４１中の屈折率の
周期的な変化による特定波長の反射とともに、混合層２
３中のネマティック液晶２４が形成する螺旋構造によっ
て、その螺旋ピッチに応じた波長の選択反射を生じ、そ
の選択反射の波長が可視光領域内であるときには、その
選択反射の反射光と調光層４１中の屈折率の周期的な変
化による反射光との間で混色を生じる。

【００４７】そのため、混合層２３中のネマティック液
晶２４が形成する螺旋構造の螺旋ピッチは、その螺旋構
造による選択反射の波長が可視光領域外となる、すなわ
ち４００ｎｍ以下または７００ｎｍ以上となるピッチと
する。ただし、上記のように、いずれの方向の偏光に対
しても調光層４１中の屈折率の周期的な変化を大きくす
るためには、螺旋構造の螺旋ピッチは小さい方が望まし
い。したがって、螺旋構造の螺旋ピッチは、その螺旋構
造による選択反射の波長が４００ｎｍ以下となるピッチ
とするのが望ましい。

【００４８】正の誘電率異方性を有するネマティック液
晶としてメルク社製Ｅ７を、カイラル剤としてＢＤＨ社
製ＣＢ１５を、光重合性液晶化合物として液晶性アクリ
レートを、光反応開始剤としてチバガイギー社製ＣＧＩ
−７８４を、それぞれ用いて、Ｅ７とＣＢ１５を９９：
１の、Ｅ７と液晶性アクリレートを９５：５の、液晶性
アクリレートとＣＧＩ−７８４を９８：２の、それぞれ
重量比で、これら四者を混合したものを、混合物２０と
してセル１０に注入し、上記のように透明電極１２，１
４間に５０Ｖの電圧を印加しつつ、可干渉光１０１，１
０２として波長５１４．５ｎｍのレーザ光をセル１０に
照射し、その後、得られた調光素子の分光測定を行った
ところ、５４０ｎｍ付近で反射率のピークを示し、スペ
クトル半値幅は６０ｎｍであった。

【００４９】この例の調光素子においては、可干渉光１
０１，１０２の波長を選択することによって、反射波長
領域を設定することができ、後述するように反射型カラ
ー表示装置を構成することができる。

【００５０】なお、カイラル剤および正の誘電率異方性
を有するネマティック液晶の代わりに、コレステリック
液晶を用いることもできる。また、一方の基板およびこ
れに形成する電極は、ホログラム書き込み用の可干渉光
を透過するものであれば、必ずしも透明でなくてもよ
い。また、外場として電界の代わりに磁界などを印加し
てもよく、その場合でも同様の調光素子を得ることがで
きる。

【００５１】〔実施例２…図３および図４〕この発明の
調光素子の第２の例を、その製造方法の一例とともに示
す。その製造方法の一例は、請求項６の発明の一例であ
る。

【００５２】まず、実施例１と同様に、図３（Ａ）に示
すように、それぞれ一面にＩＴＯ膜などの透明電極１
２，１４をスパッタ法などによって３０〜３００ｎｍ程
度の厚みに形成し、所望形状に加工した、ガラスなどか
らなる２枚の透明基板１１，１３を、それぞれ透明電極
１２，１４が内側となるように５〜１０μｍ程度の間隔
に保持した状態で貼り合わせて、セル１０を作製する。

【００５３】次に、セル１０に、正の誘電率異方性を有
するネマティック液晶、カイラルアクリレートモノマー
および光反応開始剤の混合物３０を注入する。ほかに、
増感色素、カイラル剤、非液晶性アクリレートなどを混
入してもよい。ただし、混合物３０が液晶性を損なわな
いように、それぞれの混合量を調整する必要がある。

【００５４】また、カイラルアクリレートモノマーの混
合比は、これが重合された状態においてネマティック液
晶の配向を規制できる範囲内で、なるべく低い方が光学
特性上は好ましく、したがって２〜１０％の範囲が好適
である。

【００５５】次に、実施例１と同様に、図３（Ｂ）に示
すように、透明電極１２，１４間に５０Ｖの電圧を印加
した状態で、セル１０の両面からセル１０に同位相の可
干渉光１０１，１０２を照射する。

【００５６】これによって、混合物３０中にセル１０と
平行に干渉縞が形成され、その干渉縞に沿って混合物３
０中のカイラルアクリレートモノマーが重合されて、図
３（Ｂ）に示すように、カイラルアクリレートがセル１
０に垂直な方向に直線状にネットワーク３１を形成し、
そのネットワーク３１に沿ってネマティック液晶の液晶
分子３２が配列されたネットワーク層３３が周期的に形
成される。

【００５７】さらに、この状態から、図３（Ｃ）に示す
ように、透明電極１２，１４間への電圧の印加を停止し
て、セル１０全体に紫外光１０３を照射する。

【００５８】これによって、カイラルアクリレートモノ
マーの未重合部が重合されて、図３（Ｃ）に示すよう
に、ネットワーク層３３以外の領域に、カイラルアクリ
レートがセル１０に垂直な方向を軸として螺旋状にネッ
トワーク３５を形成し、そのネットワーク３５に沿って
ネマティック液晶の液晶分子３６が配列されたネットワ
ーク層３７が形成される。

【００５９】以上のようにして、透明電極１２，１４間
に電圧が印加されない状態では、図４（Ａ）にも示すよ
うに、ネットワーク層３３では、ネマティック液晶の液
晶分子３２が、セル１０に垂直な方向の直線状のカイラ
ルアクリレート・ネットワーク３１に沿って、セル１０
に垂直な方向に配列され、ネットワーク層３７では、ネ
マティック液晶の液晶分子３６が、セル１０に垂直な方
向を軸とする螺旋状のカイラルアクリレート・ネットワ
ーク３５に沿って、セル１０に垂直な方向を軸として螺
旋状に配列された状態となる。

【００６０】したがって、このとき、調光層４１中に屈
折率の周期的な変化を生じて、調光層４１は特定波長の
光を反射するとともに、セル１０に平行な面内におけ
る、いずれの方向の偏光に対しても、ネットワーク層３
３とネットワーク層３７との間の屈折率の差を、液晶の
常光に対する屈折率ｎｏと異常光に対する屈折率ｎｅと
の差Δｎに近いものとすることができ、調光層４１中の
屈折率の周期的な変化を大きくすることができる。した
がって、反射スペクトル幅が広くなるとともに、反射率
が高くなる。

【００６１】この状態から、透明電極１２，１４間に電
圧を印加すると、図４（Ｂ）に示すように、ネットワー
ク層３７中のネマティック液晶の液晶分子３６は、カイ
ラルアクリレート・ネットワーク３５（破線で示す）に
沿って螺旋状に配列されていた状態から、セル１０に垂
直な方向に一様に配列された状態に変化する。したがっ
て、このとき、常光に対するネットワーク層３３とネッ
トワーク層３７の屈折率が等しくなるように当初の混合
物３０の組成を選択することによって、調光層４１中の
屈折率の周期的な変化が消滅し、入射光はすべてセル１
０を透過するようになる。

【００６２】したがって、この例の調光素子は、透明電
極１２，１４間に電圧が印加されるか否かに応じて、特
定波長の光を透過させ、または反射するものとなるとと
もに、上記のように広い反射スペクトル幅と高い反射率
が得られるものとなる。

【００６３】なお、この場合も、ネットワーク層３７中
のネマティック液晶３６が形成する螺旋構造の螺旋ピッ
チは、その螺旋構造による選択反射の波長が４００ｎｍ
以下となるピッチとするのが望ましい。

【００６４】光重合性カイラル化合物として上記のよう
にカイラルアクリレートモノマーを用い、正の誘電率異
方性を有するネマティック液晶としてメルク社製Ｅ７
を、光反応開始剤としてチバガイギー社製ＣＧＩ−７８
４を、それぞれ用いて、これら三者を混合したものを、
混合物３０としてセル１０に注入し、透明電極１２，１
４間に５０Ｖの電圧を印加しつつ、可干渉光１０１，１
０２として波長５１４．５ｎｍのレーザ光をセル１０に
照射し、その後、透明電極１２，１４間に電圧を印加し
ないで紫外光１０３をセル１０に照射した後、得られた
調光素子の分光測定を行ったところ、５４０ｎｍ付近で
反射率のピークを示し、スペクトル半値幅は９０ｎｍで
あった。

【００６５】この例の調光素子は、実施例１の調光素子
に比べてポリマーの含有量が少ないことから、ネットワ
ーク層３３および３７の屈折率の差が、ほぼそのまま液
晶自身の常光と異常光に対する屈折率の差Δｎに等しく
なる。したがって、実施例１の調光素子に比べて、上記
の９０ｎｍというように、より広い反射スペクトル幅が
得られ、より高明度の表示が得られる。また、２つの層
３３，３７は同一材料によって形成されるので、素子全
体としての均一性に優れ、２つの層３３，３７がより明
確に形成されるとともに、製造も容易となる。

【００６６】この例の調光素子においても、可干渉光１
０１，１０２の波長を選択することによって、反射波長
領域を設定することができ、後述するように反射型カラ
ー表示装置を構成することができる。

【００６７】なお、光重合性カイラル化合物としては、
上記のカイラルアクリレートモノマーのような光重合性
カイラルモノマーの代わりに、光重合性カイラルオリゴ
マーを用いることもできる。また、一方の基板およびこ
れに形成する電極は、ホログラム書き込み用の可干渉光
を透過するものであれば、必ずしも透明でなくてもよ
い。また、外場として電界の代わりに磁界などを印加し
てもよく、その場合でも同様の調光素子を得ることがで
きる。

【００６８】〔反射型カラー表示装置としての実施例…
図５〕図５は、この発明の反射型カラー表示装置の一例
を示し、それぞれ図１または図３に示した方法によって
製造した、図２または図４に示した３つの調光素子を、
それぞれ赤、緑、青の色光を反射する反射型表示素子と
して用いて、フルカラー表示が可能な反射型カラー表示
装置を構成した場合である。

【００６９】すなわち、この例の反射型カラー表示装置
は、透明基板１１Ｒ，１３Ｒ間に調光層４１Ｒを挟持し
た調光素子４０Ｒ、透明基板１１Ｇ，１３Ｇ間に調光層
４１Ｇを挟持した調光素子４０Ｇ、および透明基板１１
Ｂ，１３Ｂ間に調光層４１Ｂを挟持した調光素子４０Ｂ
を、それぞれ図１または図３に示した方法によって製造
して積層し、調光素子４０Ｂの裏面側に光吸収層５０を
形成したものである。

【００７０】調光層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、それぞ
れ赤、緑、青の波長領域を反射波長領域とするもので、
それぞれの反射率を独立に制御できるように、それぞれ
に対して表示画素６０ごとに透明電極１２および１４を
設ける。したがって、加法混色により任意の表示色が得
られる。

【００７１】ただし、調光素子４０Ｂの基板１３Ｂまた
はこの基板１３Ｂ上の電極を透明にしないで、基板１３
Ｂまたはこの基板１３Ｂ上の電極で光が吸収されるよう
にしてもよい。

【００７２】なお、図示していないが、それぞれ赤、
緑、青の波長領域を反射波長領域とする３つの調光層
を、それぞれの面方向に並置したものを、一つの表示画
素として、その表示画素を複数、並置するようにしても
よい。

【００７３】

【発明の効果】上述したように、この発明の調光素子に
よれば、反射スペクトル幅が広くなるとともに、反射率
が高くなって、表示素子として用いた場合、十分な明
度、彩度および階調表現が得られる。また、この発明の
調光素子製造方法によれば、そのような調光素子を容易
かつ確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の調光素子製造方法の第１の例を示す
断面図である。

【図２】図１の方法によって得られる調光素子を示す断
面図である。

【図３】この発明の調光素子製造方法の第２の例を示す
断面図である。

【図４】図３の方法によって得られる調光素子を示す断
面図である。

【図５】この発明の反射型カラー表示装置の一例を示す
断面図である。

【図６】従来の調光素子製造方法およびこれによって得
られる調光素子の一例を示す断面図である。

【図７】従来の調光素子製造方法およびこれによって得
られる調光素子の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ セル １１，１３ 透明基板 １２，１４ 透明電極 ２０，３０ 混合物 ２１ 液晶ポリマー層 ２３ 混合層 ２２，２４ 液晶分子 ３１，３５ ネットワーク ３２，３６ 液晶分子 ３３，３７ ネットワーク層 ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ 調光素子 ４１，４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ 調光層 １０１，１０２ 可干渉光 １０３ 紫外光

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１光学媒質層および第２光学媒質層が交
   互に積層され、 前記第１光学媒質層は、外部からの刺激の有無または程
   度に応じて、少なくとも、一軸性光学媒質の光学主軸
   が、当該調光素子に垂直な方向を軸として螺旋状に配列
   される状態と、当該調光素子に垂直な方向に一様に配列
   される状態とを、とりうるものとされ、 前記第２光学媒質層は、外部からの刺激のいかんにかか
   わらず、屈折率が一定またはほぼ一定とされた、 ことを特徴とする調光素子。
2. 【請求項２】請求項１の調光素子において、 前記第１光学媒質層の一軸性光学媒質が形成する螺旋構
   造の螺旋ピッチが、その螺旋構造による選択反射の波長
   が４００ｎｍ以下となるピッチであることを特徴とする
   調光素子。
3. 【請求項３】請求項１の調光素子において、 前記第１光学媒質層が、コレステリック液晶、またはカ
   イラル剤とネマティック液晶との混合物、もしくは当該
   調光素子に垂直な方向を軸として螺旋状に形成されたポ
   リマーと、これに沿って配向するネマティック液晶との
   混合体からなることを特徴とする調光素子。
4. 【請求項４】請求項１の調光素子において、 前記第２光学媒質層が、無機もしくは有機の透明薄膜
   層、または当該調光素子に垂直な方向に一様に配列され
   た液晶を含む層、もしくは当該調光素子に垂直な方向に
   直線状に形成されたポリマーと、これに沿って配向する
   ネマティック液晶との混合体からなることを特徴とする
   調光素子。
5. 【請求項５】内面に透明電極を形成した透明基板と、内
   面に電極を形成した基板とを、所定の間隔で対向させた
   セルに、光重合性液晶化合物と、コレステリック液晶、
   またはカイラル剤を混入した正の誘電率異方性を有する
   ネマティック液晶との混合物を注入し、 その後、前記セルに垂直な方向に外場を印加しつつ、前
   記セルの両面から前記セルに同位相の可干渉光を照射す
   る、 ことを特徴とする調光素子製造方法。
6. 【請求項６】内面に透明電極を形成した透明基板と、内
   面に電極を形成した基板とを、所定の間隔で対向させた
   セルに、光重合性カイラル化合物と正の誘電率異方性を
   有するネマティック液晶との混合物を注入し、 その後、前記セルに垂直な方向に外場を印加しつつ、前
   記セルの両面から前記セルに同位相の可干渉光を照射
   し、 その後、外場を印加しないで前記セルに紫外光を照射す
   る、 ことを特徴とする調光素子製造方法。
7. 【請求項７】請求項１の調光素子を反射型表示素子とし
   て用いた反射型カラー表示装置。