JPH10222104A - ホログラフィを用いた反射型表示器 - Google Patents
ホログラフィを用いた反射型表示器Info
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- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/02—Function characteristic reflective
Abstract
圧を下げ、反射率を改善し、様々な角度から見たときの
曇りをなくす。 【解決手段】 ホログラフィを用いた反射型表示器8
は、第1および第2の基板10と、第1と第2の基板1
0間に位置する液晶/ポリマー混合物16と、液晶/ポ
リマー混合物16を複数の液晶材料領域22に分割する
複数の異方性ポリマーシート20とを含む。異方性ポリ
マーシート20は、表示器8を様々な角度から見た場合
に表示器8の曇りを抑え、リバースモードで動作する。
ホログラフィを用いた反射型表示器8は、カラー液晶表
示器およびカラー投写システムの構成に使用できる。
Description
いた液晶反射型表示器、およびその作製方法に関する。
より特定的には、本発明は、ホログラフィを用いた液晶
反射型表示器、およびかかる表示器を含むカラー投写シ
ステム、ならびにその作製方法に関する。
されている。これら反射液晶表示器の多くは、液晶分散
技術を利用している。このような表示器は反射モードの
動作では従来の偏光子ベースの表示器より優れている。
的に制御された光散乱に基づいて動作するポリマー分散
型液晶(PDLC)表示器である。この技術では、液晶
滴はポリマーマトリクス中に埋め込まれる。オフ状態で
は、液晶滴のアライメント(回転軸)はランダムで、常
光線屈折率および異常光屈折率が液晶とポリマーとで一
致しないため、不透明な散乱膜ができる。電界をかける
と、液晶滴中の液晶は電界と平行に整列し、複合材は透
明になる。しかし、反射モードでのコントラスト比は5
〜10:1で、セルの厚みに大きく左右される。さら
に、ポリマー分散型液晶反射型表示器の反射率は、わず
か約12〜15%である。
射の原則に従って動作するポリマー分散型コレステリッ
ク液晶表示器(PDCLC)である。このコレステリッ
ク液晶表示器はコントラスト比がほぼ10:1で、環境
光下での明所視反射率が10〜13%、ブラッグ波長で
の反射率が約40%である。
マー安定化コレステリックテキスチャ(PSCT)反射
型表示器である。これはコレステリック液晶媒体中にわ
ずかな量のポリマー添加剤を加えることによって、安定
網を構成する表示器である。コントラスト比は20〜3
0:1で、環境光下での明所視反射率が10〜15%、
ブラッグ波長でのピーク反射率がほぼ40%と報告され
ている。
散型液晶表示器は、より新しい種類の反射液晶表示器で
ある。この表示器は、タナカら著の「ホログラフィを用
いて作製した反射カラー表示器用の液晶/ポリマー装置
(Holographically formed liquid crystal/ polymer d
evice for reflective color displays)」(情報表示
器学会(Society for Information Display)議事録、
1994年、第2巻、第1号、37〜40頁)に報告さ
れている。また、このようなホログラフ液晶表示器の最
適化については、タナカら著の「反射カラー表示器応用
のためのホログラフPDLCの最適化(Optimization o
f Holographic PDLC for Reflective Color Display Ap
plications)」(SID、1995年抄録、267〜2
70頁)に報告されている。このホログラフィを用いた
ポリマー分散型液晶は、光干渉技術を用いて試料内の所
定位置で液晶滴の面を形成し、液晶滴濃度の変調(modu
lation)を設定して作製する。こうして得られる光の干
渉は、液晶滴が整列していないオフ状態のときにブラッ
グ波長を反射する。定電圧の印加後、液晶の屈折率とポ
リマーの屈折率とがほぼ一致すれば、周期的な屈折率の
変調はなくなり、入射光はすべて透過する。表示器の分
光反射率は作製過程で決定され、任意の可視波長を反射
するように選択できる。上記のホログラフ液晶/ポリマ
ー反射カラー表示器は等方性ポリマーを用いて作製され
るので、相分離の間に液晶滴が形成される。等方性のた
めにポリマー分子の整列はランダムで、またポリマー分
子と液晶分子とは整列していないため、ある角度から見
ると表示装置は不透明または曇って見える。また、液晶
滴が球形なので、この表示装置はかなり高い駆動電圧が
必要である。具体的には、表示装置の駆動に必要な電圧
は液晶滴の表面積対体積比に比例する。球形滴の表面積
対体積比は3/R(Rは液晶滴の半径)である。
で、反射率が改善され、様々な角度から見たときに曇り
のない反射型表示器が必要とされている。
を解決するために、本発明の第1の実施形態では、従来
の装置と比較して、反射率が改善され、様々な角度から
見たときに曇りや不透明さがなく、かつ駆動電圧の低
い、ホログラフィを用いた反射型表示器を提供する。本
発明のホログラフィを用いた反射型表示器は、第1の基
板および第2の基板と、第1の基板と第2の基板との間
に位置する液晶材料と、液晶材料を複数の液晶材料領域
に分割する複数の異方性ポリマーシートと、を含む。異
方性ポリマーシートを形成する液晶材料分子とポリマー
分子とは屈折率が一致しているので、様々な角度から見
たときに表示器中の曇りを低減する。さらに、この表示
器はリバースモードで動作し、電界をかけない時には透
明で、電界をかけると最低1つの光の選択波長を反射す
る。
第1、第2、および第3の反射型表示器から、フルカラ
ー液晶表示器が作製され、第1、第2、および第3の表
示器はそれぞれ第1、第2、および第3の波長を選択的
に反射する。さらに他の実施形態では、ホログラフィを
用いた第1、第2、および第3の反射型表示器を含むフ
ルカラー投写システムが作製され、各表示器は第1、第
2、および第3の波長をそれぞれ反射する。
図面を参照して以下の詳細な説明を考慮されたい。図
中、同一箇所には同じ参照番号を付す。
フィを用いた反射型表示器の作製時の様子を示す図であ
る。基板群10の間には酸化インジウムおよび酸化スズ
層12とアライメント層14とが形成される。アライメ
ント層14は、ホモジニアス接地境界状態を望む場合は
磨りポリマー層(rubbed polymer layer)で構成しても
よく、またはホメオトロピック接地境界状態を望む場合
は例えばシラン界面活性剤層で構成してもよい。これに
ついては後ほど詳述する。アライメント層14間には液
晶溶剤に溶解した異方性ポリマー18が配置される。異
方性ポリマー18には光活性モノマーおよび適当な光イ
ニシエータを含めることができる。液晶/ポリマー混合
物16は機械的な攪拌および熱によって均質化される。
AおよびBを照射すると、装置中に干渉縞ができる。こ
の構成を図1(b)に示す。液晶/ポリマー混合物16
内でレーザの干渉パターン強度の高い領域はポリマー濃
度が高くなりポリマーシート20が形成される。一方、
強度の低い領域にはポリマーの空洞ができ、液晶領域2
2となる。図1(b)に示すように、ポリマーシート2
0および液晶領域22は多層構造となる。
型表示器8のオフ状態の様子を示す図である。オフ状態
は、酸化インジウムおよび酸化スズ層12間に電界をか
けない場合に発生する。オフ状態では、液晶領域22の
分子とポリマーシート20を構成する分子とは屈折率が
効果的に一致し、かつ互いに整列するため、表示器は透
明となり、すべての光を透過する。
(a)の液晶層22およびポリマーシート20の丸で囲
った部分15の拡大図であり、それぞれホモジニアスお
よびホメオトロピック接地境界状態についてのオフ状態
での屈折率の一致の様子を示す。具体的には、図2
(b)はアライメント層14が磨りポリマー層である場
合に形成されるホモジニアス接地境界状態を示す。この
ような磨りポリマー層は当該技術分野では公知であり、
従来の技術で作製される。磨りポリマー層は、ポリマー
シート20および液晶領域22内の分子を、ネマチック
液晶媒体の平らなアライメント方向沿いに基板10の表
面と概平行に形成させる。図2(b)に示すように、ポ
リマーシート20を形成するポリマー分子は異方性ポリ
マー分子であるから、分子は細長く、一方方向に整列し
ている。同様に、液晶領域22を形成する分子も異方性
であるから、ポリマーシートを形成する分子と同じ方向
に整列している。このようにアライメントの屈折率が一
致しているため、ホログラフィを用いた反射型表示器8
を様々な角度から見た場合に、表示器8の曇りを大幅に
抑えることができる。これに対して、ホログラフィを用
いた従来の反射型表示器は、ランダム整列の等方性ポリ
マーを使用するため、様々な角度から見た場合に曇りお
よび不透明さが生じる。
分の拡大図で、反射型表示器8のホメオトロピック接地
境界状態を示す。ホメオトロピック接地境界状態は、ア
ライメント層14が垂直アライメントを含む場合、例え
ばシラン界面活性剤層などの場合に生じる。これは、図
2(c)に示すように、ポリマーシート20内の異方性
ポリマーを基板10の表面とほぼ垂直に整列させる。同
様に、液晶領域22内の分子も異方性なため、ポリマー
シート20を形成する異方性ポリマー分子と同じ方向に
整列する。このような異方性ポリマーの使用によって
も、ホログラフィを用いた反射型表示器8を様々な角度
から見た場合に表示器8の曇りおよび不透明さを大幅に
抑えることができる。
型表示器8のオン状態の様子を示す。オン状態では、酸
化インジウムおよび酸化スズ層12間に電圧源24から
電圧が印加される。これにより矢印Eで示す方向に電界
が形成され、表示器に所望の波長の光を反射させる。反
射光の所望の波長は、装置の作製時に、レーザまたは他
のホログラフィを用いた手段によって形成される干渉縞
の波長を、適宜、制御して選択できる。
の場合の、図3(a)の丸17内の部分の拡大図であ
る。図3(b)に示すように、酸化インジウムおよび酸
化スズ層間に電界Eをかけることによって、液晶領域2
2内の正の誘電異方性をもつ分子を、方向Eと平行に整
列させる。これにより所望の波長をもつ光だけを反射
し、それ以外の光はすべて透過する。
型表示器8のオン状態のホメオトロピック接地境界状態
を示す。ホメオトロピックアライメントの場合は、使用
する液晶材料は負の誘電異方性をもつ。電界Eをかける
と、液晶領域22内の負の誘電異方性をもつ分子が電界
方向Eと垂直に整列し、やはり所望の波長の光を反射す
る。
型表示器(図1〜図3(c)参照)を利用したフルカラ
ー液晶表示器を示す。表面アライメントがホモジニアス
な場合、使用する液晶材料は正の誘電異方性をもつ。フ
ルカラー液晶表示器26は、ホログラフィを用いた3つ
の反射型表示器25,27および29(ホログラフィを
用いた反射型表示器8と同じ)を含み、各表示器はそれ
ぞれ異なる波長の光を反射する。フルカラー液晶表示器
26は、反射しない波長の光を吸収し、表示器のコント
ラストを強調する黒い吸収体28を含む。図4に示すよ
うに、フルカラー液晶表示器26の上面31に矢印Fの
方向に環境光を露光させる。像を形成するには、各電圧
源24を独立制御して、それぞれ異なる光を反射する、
ホログラフィを用いた各反射型表示器8から選択的に光
を反射させる。例えば図4では、上部反射型表示器25
は465nmの波長の光を反射し、中央の反射型表示器
27は545nmの波長の光を反射し、下部反射型表示
器29は620nmの波長の光を反射するように構成し
て、それぞれ青、緑、赤の波長を反射するようにしても
よい。3つのホログラフ反射表示層を選択的に駆動する
ことによって、入射光の広範な帯域からフルカラー画像
を形成することができる。
す。このシステムは、波長約620nmの赤の光を選択
的に反射する第1のホログラフィを用いた反射型表示器
30と、波長約545nmの緑の光を反射する第2の反
射型表示器32と、波長約465nmの青の光を反射す
る第3の反射型表示器34とを含む。
ィを用いた第1の反射型表示器30に入射すると、波長
約620nmの赤の光が矢印Gの方向に反射してミラー
38に入射し、そこから矢印Hに沿って出力方向に反射
する。波長約620nmの赤以外の光は、第1の反射型
表示器30を透過して矢印Iの方向に進み、第2の反射
型表示器32に入射する。第2の反射型表示器32は波
長約545nmの緑の光を矢印Jの方向に反射して、第
1のダイクロイックミラー40表面へ入射させる。第1
のダイクロイックミラー40は、ミラー38が反射した
赤の光を透過し、かつ緑の光を矢印H方向に反射する。
光源36からの光のうち、第2の反射型表示器32で反
射されなかった光は、第3の反射型表示器34へ進み、
ここで波長約465nmの青の光が矢印Kの方向に反射
して、第2のダイクロイックミラー42表面へ入射す
る。
た光は透過して、光止め35へ進む。第2のダイクロイ
ックミラー42は青の波長の光を矢印Hの方向に反射
し、かつミラー38および第1のダイクロイックミラー
40からの赤と緑の光を透過して出力へ進める。こうし
てフルカラー投写システム31によって、像の形成およ
び投映が行われる。
よび第3のホログラフィを用いた反射型表示器30,3
2および34が反射する各波長は、図2(a)〜図3
(c)で示す実施形態のところで説明したように、各表
示器が反射する光の波長を所望の値に調整して変更でき
る。
は、通常使用される一般的なネマチック液晶材料の代わ
りに、キラル・ネマチック液晶材料または強誘電性液晶
材料を使用することによって、双安定なスイッチングを
達成できる。双安定性については、本願に引用により援
用する関連出願(米国特許出願番号08/897,21
0)「キラル液晶および再構成可能な無機塊を用いた双
安定反射型表示器(Bistable Reflective Display Usin
g Chiral Liquid Crystal and ReconfigurableInorgani
c Agglomerates)」に詳細に議論されている。
発明を説明したが、当業者には、多様な変更、変形、お
よび修正が明らかであると考える。従って、上記で説明
した本発明の好適な実施形態は一例にすぎず、これに限
定するものではない。本発明の精神および範囲内で多数
の変更が可能である。
の組立中に干渉レーザをあてる前の様子を示す概略図で
あり、(b)は本発明のホログラフィを用いた反射型表
示器の概略図である。
のオフ状態のホモジニアスおよびホメオトロピック接地
境界状態を示す拡大図である。
のオン状態のホモジニアスおよびホメオトロピック接地
境界状態を示す拡大図である。
射液晶表示器の図である。
含む投写システムの図である。
/酸化スズ層、14アライメント層、16 液晶/ポリ
マー混合物、18 異方性ポリマー、20ポリマーシー
ト、22 液晶層、24 電圧源。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1の基板および第2の基板と、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に位置する液晶
材料と、 前記液晶材料を複数の液晶材料領域に分割する複数の異
方性ポリマーシートと、を含むホログラフィを用いた反
射型表示器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US08/792,268 US6133971A (en) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | Holographically formed reflective display, liquid crystal display and projection system and methods of forming the same |
US08/792,268 | 1997-01-31 |
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JPH10222104A true JPH10222104A (ja) | 1998-08-21 |
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JP10016300A Pending JPH10222104A (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-29 | ホログラフィを用いた反射型表示器 |
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EP (1) | EP0856766B1 (ja) |
JP (1) | JPH10222104A (ja) |
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