JP2001033807A

JP2001033807A - 液晶光変調素子

Info

Publication number: JP2001033807A
Application number: JP11203519A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kobayashi; 信幸小林; Masako Iwamatsu; 雅子岩松; Hideaki Ueda; 秀昭植田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光変調特性を損うことなく、容易に各層の駆
動電圧のバラツキを抑制することのできる積層構造の液
晶光変調素子を得る。【解決手段】三つの液晶表示セル１１０Ｒ，１１０
Ｇ，１１０Ｂを積層したフルカラーの液晶表示素子。各
セル中には液晶性化合物と添加剤とを含む液晶組成物１
７が封止されている。各セルにおいて、液晶組成物１７
が特定の波長をピークとする光を反射し、フルカラーで
画像を表示する。各セルは厚さが異なっており、厚さの
大きいセル程それに封止されている液晶組成物の誘電率
異方性が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶光変調素子、
詳しくは、複数のセルを積層した液晶光変調素子に関す
る。

【０００２】

【発明の背景と課題】近年、液晶を用いた表示素子の研
究／開発が活発である。特に、ネマティック液晶にカイ
ラル材を添加することにより室温でコレステリック相を
示すカイラルネマティック液晶組成物を用いた表示素
子、ネマティック液晶に二色性色素を添加したゲスト−
ホスト形の表示素子が注目されている。コレステリック
相を示す液晶組成物を含む液晶表示素子においては、高
低のパルス電圧を印加することによって液晶をプレーナ
状態（選択反射状態）とフォーカルコニック状態（散乱
状態）に切り換えて表示を行う。また、液晶組成物とし
て、液晶に二色性色素などの多色性色素を混ぜた材料を
用いている場合、電圧を印加している間と電圧無印加時
との間で液晶の分子軸の方向を変化させ、着色状態と無
色状態とを切り換えて表示を行う。

【０００３】ところで、前述の表示素子のフルカラー化
を実現する一つの方法として、各色Ｒ，Ｇ，Ｂを表示す
る三つのセルを積層した構造を採用することが考えられ
る。この場合、各液晶層にそれぞれ異なる色の光を変調
させるため、表示の書き換えを行うのに最適な駆動電圧
が各液晶層ごとに異なり、各液晶層ごとに異なる駆動Ｉ
Ｃが必要になるという問題点があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、液晶光変調素子
の光変調特性を損なうことなく、容易に各層の駆動電圧
のバラツキを抑制することのできる積層構造の液晶光変
調素子を提供することにある。

【０００５】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明は、それぞれ液晶組成物を含む複数の液晶層が積層
され、各液晶層が特定波長域の光を変調する液晶光変調
素子において、前記複数の液晶層には厚さの異なる少な
くとも二つの液晶層が含まれることを特徴とする。

【０００６】本発明においては、液晶層の厚みを異なら
せることにより、各液晶層がそれぞれ特定波長域の光を
変調するように調整されていることに起因して生じる駆
動電圧範囲のバラツキを打ち消すことができる。

【０００７】複数の液晶層には、互いに層の厚さが異な
ると共に厚い方の層に含まれる液晶組成物の誘電率異方
性が他方より大きい一組の液晶層が含まれるようにする
ことが好ましい。誘電率異方性が大きいほど液晶層を着
色／消色させるための電圧は小さくなるので、このよう
に構成するとより正確に各液晶層の駆動電圧範囲のバラ
ツキを打ち消すことが可能となる。

【０００８】液晶組成物の誘電率異方性が他方より大き
い液晶層に含まれる液晶組成物には、極性基を有する液
晶性化合物が含まれていてもよい。極性基を有する液晶
性化合物として、液晶性エステル化合物、液晶性ピリミ
ジン化合物、液晶性シアノビフェニル化合物、液晶性シ
アノフェニルシクロヘキサン化合物、液晶性シアノター
フェニル化合物、液晶性ジフルオロスチルベン化合物か
らなる群より選択される少なくとも一つの液晶性化合物
を含むことができる。

【０００９】複数の液晶層の厚さが全て異なっていても
よく、各液晶層に含まれる液晶組成物の誘電率異方性が
全て異なっていてもよい。このようにすると、液晶層に
含まれる液晶組成物の設計の自由度が高くなり、各液晶
層ごとに求められる光変調特性を最適化することができ
る。

【００１０】全液晶層の駆動電圧範囲を等しくしてもよ
い。全ての液晶層の駆動電圧範囲を等しくすることによ
り、制御が容易になり、駆動ＩＣを共通化することもで
きる。

【００１１】各液晶層に含まれる液晶組成物は液晶性化
合物と添加剤とを含むものとすることができる。

【００１２】添加剤として少なくとも一つの不斉炭素を
有する化合物を含むものを使用してもよい。このような
添加剤をカイラル材としてネマティック液晶に添加する
ことにより、室温でコレステリック相を示す液晶組成物
とすることができる。カイラル材の添加量や種類を代え
ることにより、液晶組成物の選択反射波長などの特性を
変化させることができる。

【００１３】液晶組成物が室温でコレステリック相を示
すものであると、コレステリック相による特定波長領域
の選択反射による表示を行うことができる。また、複数
の液晶層が、光入射側から順に積層された、青色を表示
する青色用液晶層、緑色を表示する緑色用液晶層、赤色
を表示する赤色用液晶層の３層からなるものとすること
により、フルカラー表示が可能である。

【００１４】液晶組成物の添加剤として多色性色素を用
いてもよい。多色性色素を用いることで液晶層の表示色
の色純度を向上させることができる。

【００１５】各液晶層をゲスト・ホスト効果による表示
を行うものとしてもよい。このような表示は、例えば、
ネマティック液晶に添加剤として多色性色素を添加して
なる液晶組成物を用いることによって実現できる。この
場合、液晶の分子配列の変化で色素分子の向きを制御す
ることにより、液晶層を着色状態と透明状態とに切り換
えることができる。

【００１６】少なくとも一組の隣り合う液晶層間にカラ
ーフィルタが配置されていてもよい。カラーフィルタを
配することにより、液晶層の表示の色純度を高めたり、
視野角特性の改善を図ることができる。

【００１７】各液晶層はぞれぞれ一対の基板により挟持
することが好ましい。基板の少なくとも一方は可撓性を
有するものであってもよい。可撓性基板を用いることに
より、フレキシブルな液晶表示素子とすることができ
る。特に、樹脂フィルム基板を用いると、液晶表示素子
の軽量化を図ることができる。

【００１８】液晶層を挟持する一対の基板間における光
変調領域内に樹脂構造物が配置されていてもよい。樹脂
構造物を配置することで、正確に基板間距離が一定に保
たれ液晶層の厚みが均一になる。また、可撓性基板を用
いても良好に基板間距離が保たれ、大面積化も容易であ
る。

【００１９】各液晶層が網目状高分子マトリクス中に液
晶組成物が分散されてなる複合膜であってもよい。この
ようにすることで、大面積化が容易になり、また視野角
特性も良好となる。

【００２０】液晶層を挟持する一対の基板の少なくとも
一方に機能性薄膜が設けられ、この機能性薄膜の厚みが
各液晶層ごとに等しくなるようにしてもよい。このよう
にすると、各液晶層の機能性薄膜付き基板の構成を同じ
にすることができ、製造が容易になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶光変調素
子の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

【００２２】（第１実施形態、図１参照）図１に本発明
の第１実施形態である液晶表示素子１０の概略構成を示
す。この液晶表示素子１０は赤色の選択反射状態と透明
状態に切り換えられる赤色表示層１１Ｒを含む液晶表示
セル１１０Ｒと、緑色の選択反射状態と透明状態に切り
換えられる緑色表示層１１Ｇを含む液晶表示セル１１０
Ｇと、青色の選択反射状態と透明状態に切り換えられる
青色表示層１１Ｂを含む液晶表示セル１１０Ｂを積層し
たものである。さらに、矢印Ａで示す観察方向の反射側
には光吸収層１９が設けられている。

【００２３】各液晶表示セル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１
０Ｂは、それぞれ透明基板１２間に液晶組成物１７が封
止されている。基板１２の内面には、電極が形成されて
おり、さらに絶縁膜及び／又は配向制御膜が必要に応じ
て形成され、これらの詳細は図２、図３、図４を参照し
て以下に説明する。

【００２４】（セル構造の第１例、図２参照）図２は前
記液晶表示セル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂの任意の
一つのセル１１０を示す。各基板１２の表面には互いに
平行な複数の帯状に形成された透明電極１３，１４が設
けられている。これらの電極１３，１４はマトリクス状
に互いに交互するように向かい合わされている。電極１
３上には絶縁膜１５及び配向制御膜１６が形成され、電
極１４上には配向制御膜１６が形成されている。液晶組
成物１７は、以下に詳述するように、室温でコレステリ
ック相を示すもので、スペーサ２１と共にシール材２５
によって基板１２間に封止されている。

【００２５】（セル構造の第２例、図３参照）図３は前
記液晶表示セル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂの任意の
一つのセル１１０を示す。基本的な構成は図２に示した
セル１１０と同様であり、基板１２間には高分子物質か
らなる柱状の構造物２２が形成されている。

【００２６】（セル構造の第３例、図４参照）図４も前
記液晶表示セル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂの任意の
一つのセル１１０を示す。基本的な構成は図２に示した
セル１１０と同様であり、基板１２間には網目状高分子
マトリクス２３が形成されている。

【００２７】（第２実施形態、図５参照）図５に本発明
の第２実施形態である液晶表示素子３０の概略構成を示
す。この液晶表示素子４０は、液晶表示セル４１Ｘ，４
１Ｙからなる２層構造をなす。

【００２８】なお、図５において、図１〜図４と同じ部
材は同じ符号で示し、その説明は省略する。また、各セ
ル４１Ｘ，４１Ｙに図３に示した柱状の高分子構造物２
２や図４に示した網目状高分子マトリクス２３を形成し
てもよい。

【００２９】前記いずれの実施形態においても、積層型
液晶表示素子には、互いに厚さの異なる少なくとも二つ
の液晶層が含まれている。

【００３０】本発明者らの検討によると、従来提案され
ている積層型液晶表示素子において表示の書き換えを行
うのに最適な駆動電圧範囲が各層ごとに異なるのは、各
層に含まれる液晶組成物が異なる色の光を変調するよう
に調製されていることによって、各層の液晶組成物の誘
電率異方性が異なることに起因するものと考えられる。

【００３１】液晶組成物の誘電率異方性と駆動電圧とは
密接に関係しており、液晶組成物の誘電率異方性が大き
いほど駆動電圧は小さくなり、逆に誘電率異方性が小さ
いほど駆動電圧は大きくなる傾向にある。

【００３２】駆動電圧範囲を等しくするため、誘電率異
方性が等しくなるように各層に使用する液晶組成物を調
製しようとすると、コントラストが低下したり色再現範
囲が狭くなるなどの問題が生じやすくなり、これらの光
変調特性を良好に保ちつつ駆動電圧範囲が等しくなるよ
うな最適な組成を選び出すのが困難になる。

【００３３】一方、基板表面に設ける絶縁膜や配向制御
膜などの機能性薄膜の厚さを変更して各層の駆動電圧範
囲を等しくしようとすると、薄膜の厚さを正確に所定の
厚さに形成しなければならず、製造が困難になったり、
膜厚が不均一であることによって駆動電圧が等しくなら
ないという問題がある。

【００３４】液晶層の厚みを各層で異ならせるようにす
ると、液晶組成物の材料選定や機能性薄膜の膜厚制御な
どにおける困難性を生じることなく、容易に各液晶層の
駆動電圧範囲のバラツキを打ち消すことができるように
なる。

【００３５】複数の液晶層には、互いに層の厚さが異な
ると共に厚い方の層に含まれる液晶組成物の誘電率異方
性が他方より大きい一組の液晶層が含まれるようにする
ことが好ましい。誘電率異方性が大きいほど液晶層を着
色／消色させるための電圧は小さくなるので、このよう
に構成するとより正確に各液晶層の駆動電圧範囲のバラ
ツキを打ち消すことが可能となる。

【００３６】複数の液晶層の厚さが全て異なっていても
よく、各液晶層に含まれる液晶組成物の誘電率異方性が
全て異なっていてもよい。このようにすると、液晶層に
含まれる液晶組成物の設計の自由度が高くなり、各液晶
層ごとに求められる光変調特性を最適化することができ
る。

【００３７】全液晶層の駆動電圧範囲を等しくしてもよ
い。全ての液晶層の駆動電圧範囲を等しくすることによ
り、制御が容易になり、駆動ＩＣを共通化することもで
きる。

【００３８】（表示方法１、コレステリック相による選
択反射を利用する場合）以上の構成からなる液晶表示素
子１０，４０の各セルにおいては、電極１３，１４にパ
ルス電圧を印加することで表示が行われる。即ち、液晶
組成物１７がコレステリック相を示すものを用いている
場合、比較的高いエネルギーのパルス電圧を印加するこ
とで、液晶がプレーナ状態となり、液晶分子の螺旋のピ
ッチと屈折率に基づいて決まる波長の光を選択的に反射
する。比較的低いエネルギーのパルス電圧を印加するこ
とで、液晶がフォーカルコニック状態となり、透明状態
となる。各状態は電圧無印加時にも保たれる。

【００３９】フォーカルコニック状態とプレーナ状態と
の中間状態も存在することが判明しており、中間的なエ
ネルギーのパルス電圧を印加することにより、中間調の
表現も可能である。中間状態では、フォーカルコニック
状態とプレーナ状態とが混在するものと考えられ、この
状態も電圧無印加時に維持される。なお、可視光吸収層
１９を設けると、フォーカルコニック状態では黒色を表
示することになる。

【００４０】本液晶表示素子では帯状の電極１３，１４
が交差する領域が表示画素となる。本明細書では、液晶
によって光変調が行われる領域を光変調領域と称し、そ
の周辺は光変調が行われない光変調領域外となる。本液
晶表示素子では光変調領域が表示領域となる。

【００４１】（表示方法２、ゲスト・ホスト効果による
表示）液晶組成物として、液晶に二色性色素などの多色
性色素を混ぜた材料を用いている場合、電極１３と電極
１４間に電圧を印加している間と電圧無印加時との間で
液晶の分子軸の方向を変化させることができるため、着
色状態と無色状態とを切り換えることができる。

【００４２】（基板）基板１２は少なくとも最下層に位
置するものを除いて透明であることが必要である。透明
な基板としては、ガラス以外に、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）等のフレキシブル基板等が使
用可能である。

【００４３】（電極）電極１３，１４としては、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）に代表される透明導電性膜、ア
ルミニウム、シリコン等の金属電極、あるいはアモルフ
ァスシリコン、ＢＳＯ（Bismuth Silicon Oxide）等
の光導電性膜が使用可能である。電極１３，１４を帯状
に形成するには、例えば、基板１２上にＩＴＯ膜をスパ
ッタリング法等で形成した後、フォトリソグラフィ法で
パターニングすればよい。

【００４４】（絶縁膜、配向制御膜、カラーフィルタ）
絶縁膜１５は酸化シリコン等の無機膜あるいはポリイミ
ド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等
の有機膜であり、電極１３，１４間の短絡を防止した
り、ガスバリア層として液晶の信頼性を向上させる機能
を有する。また、配向制御膜１６として機能するポリイ
ミド樹脂やシリコン樹脂を用いてもよい。さらに、色素
を添加すればカラーフィルタとしても機能する。さら
に、高分子構造物２２に用いる高分子体と同じ材料を絶
縁膜１５として使用してもよい。

【００４５】これらの絶縁膜や配向制御膜などの機能性
薄膜の膜厚を調整することにより、ある程度駆動電圧を
変化させることもできるが、このような方法は製造方法
の複雑化や膜厚の不均一性が問題にならない範囲で補助
的に行うことが好ましい。

【００４６】（液晶組成物）液晶のコレステリック相に
よる選択反射を利用する場合、液晶組成物としては室温
でコレステリック相を示すものが好ましい。ネマティッ
ク液晶にカイラル材を添加したカイラルネマティック液
晶が好適である。カイラル材の添加量の大小で選択反射
波長が調整可能であり、選択反射波長を可視光域に設定
したり、可視光域外に設定することができる。液晶組成
物に色素を添加してもよい。ネマティック液晶は、棒状
の液晶分子が平行に配列しているが、層状構造は有して
いない。

【００４７】このようなネマティック液晶としては、特
に限定されることなく各種のものが使用可能である。特
に、液晶性エステル化合物、液晶性ピリミジン化合物、
液晶性シアノビフェニル化合物、液晶性シアノフェニル
シクロヘキサン化合物、液晶性シアノターフェニル化合
物、液晶性ジフルオロスチルベン化合物、液晶性トラン
化合物などの極性基を有する液晶性化合物を含むネマテ
ィック液晶は液晶組成物の誘電率異方性を大きくさせる
うえで有用である。ネマティック液晶は、複数の液晶性
化合物の混合物であってもよい。前記化合物以外では、
等方相への相転移温度を上昇させるための多環化合物や
Ｎ型化合物等の液晶成分を含むことができる。

【００４８】カイラルネマティック液晶は、カイラル材
の添加量を変えることにより、螺旋構造のピッチを変化
させることができ、これにより液晶の選択反射波長を制
御することができるという利点がある。なお、一般的に
は、液晶分子の螺旋構造のピッチを表す用語として、液
晶分子の螺旋構造に沿って液晶分子が３６０度回転した
ときの分子間の距離で定義される「ヘリカルピッチ」を
用いる。

【００４９】ここで誘電率異方性を大きくすることがで
きる液晶性化合物の代表的な６種について、その一般構
造式（Ｉ）〜（VI）を以下に示す。

【００５０】

【化１】

【００５１】カイラル材は、ネマティック液晶に添加さ
れた場合にネマティック液晶の分子を捩る作用を有する
添加剤である。カイラル材をネマティック液晶に添加す
ることにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋
構造が生じ、これによりコレステリック相を示す。

【００５２】添加されるカイラル材としては、少なくと
も一つの不斉炭素を有する少なくとも１種類の化合物を
含有し、そのヘリカルセンス（液晶に与えられる捩れの
方向）については同一方向でも異なる方向でもよい。添
加量は液晶化合物に対して約４５ｗｔ％以下、より好ま
しくは４０ｗｔ％以下であることが好ましい。４５ｗｔ
％を超えると結晶が析出する等の不具合が発生しやすく
なる。カイラル材の添加量の下限は、液晶組成物に選択
反射を生じさせる程度の量であれば特に制限はないが、
１０ｗｔ％以上とすることが好ましい。

【００５３】ネマティック液晶に添加するカイラル材と
して、複数種のカイラル材を混合して使用してもよく、
また旋光性の同じ種類の組合わせに加えて旋光性の異な
る種類の組み合わせも使用できる。複数種のカイラル材
の使用や、多環化合物、Ｎ型化合物等の液晶成分をカイ
ラル材として使用することは、コレステリック液晶の相
転移温度を変化させたり、温度変化に応じた選択反射波
長の変化を軽減したりする他、誘電率異方性、屈折率異
方性や粘度等のコレステリック液晶の諸物性値を変化さ
せることができ、表示素子としての特性を向上させる働
きがある。

【００５４】ここで、代表的なカイラル材の一般構造式
（Ａ）〜（Ｆ）及び具体的構造式（Ａ₁）〜（Ａ₁₀），
（Ｂ₁）〜（Ｂ₁₀），（Ｃ₁）〜（Ｃ₁₀），（Ｄ₁）〜
（Ｄ₁₀），（Ｅ₁）〜（Ｅ₁₀），（Ｆ₁）〜（Ｆ₉）を示
す。

【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】

【化１３】

【００６７】

【化１４】

【００６８】

【化１５】

【００６９】

【化１６】

【００７０】

【化１７】

【００７１】

【化１８】

【００７２】

【化１９】

【００７３】各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおい
て、選択反射によって行われる表示の色純度の向上や、
透明状態時の透明度の低下につながる光成分を吸収する
ために、各表示層に色素を添加したり、それと同等の効
果をもたらす着色フィルタ層、即ち、色ガラスフィルタ
やカラーフィルム等の板状部材を各表示層に配してもよ
い。色素は各表示層を構成する液晶材料、樹脂材料、透
明電極材料、透明基板材料のいずれに添加してもよく、
各構成要素の複数が色素を含有していてもよい。但し、
表示品位を低下させないためにも、添加する色素及び追
加するフィルタ層は、各表示層の選択反射による色表示
を妨げないようにすることが望ましい。

【００７４】液晶材料に添加する色素としては、従来知
られている各種色素を使用することができ、液晶と相溶
性の良好なものが好ましい。例えば、アゾ化合物、キノ
ン化合物、アントラキノン化合物等あるいは二色性色素
等が使用可能であり、これらを複数種用いてもよい。こ
れらの色素の中から、液晶の選択反射波長による表示を
妨げず、表示を低下させる原因となる波長域のスペクト
ル光を吸収する色素を各表示層ごとに適宜選択して使用
すればよい。また、表示品位を低下させる光成分は、主
として短波長側に存在するものと考えられることから、
液晶の各選択反射波長よりも短波長側の波長域のスペク
トル光を吸収する色素をそれぞれ使用することがより好
ましい。

【００７５】色素の添加量は、液晶の表示のための切り
換え動作特性を著しく低下させない範囲であれば特に制
限はないが、液晶材料に対して少なくとも０．１ｗｔ％
以上添加することが好ましく、２ｗｔ％程度あれば充分
である。

【００７６】色素添加の代わりにカラーフィルターを採
用する場合、追加するフィルタ層材料としては、無色透
明物質に色素を添加したものであってもよい。色素を添
加せずとも本来的に着色状態にある材料や、前記色素と
同様の働きをする特定の物質の薄膜等であってもよい。
フィルタ層を配する代わりに、透明基板１２自体を以上
のようなフィルタ層材料と置き換えても同様の効果が得
られることは明らかである。

【００７７】ゲスト・ホスト効果を利用する場合、ネマ
ティック液晶に二色性色素などの多色性色素を添加した
ものを用いることが好ましい。ネマティック液晶として
は、前述したものと同様のものを用いることができる。
また、多色性色素としては、前述したものと同様のもの
を用いることができる。

【００７８】（スペーサ）スペーサ２１は基板１２間の
ギャップを所定の値に保持するためのもので、例えば、
樹脂製又は無機酸化物製の球状又は棒状のものが使用で
きる。基板１２に対して固着／溶着性を有するものであ
ってもよい。スペーサ２１の大きさはギャップに合わせ
て決めればよいが、１〜２０μｍが好ましい。高分子構
造物２２と併用する場合、スペーサ２１の高分子構造物
２２に対する比は１／２〜１／２００程度に設定するこ
とが好ましい。各液晶層ごとに異なるサイズのスペーサ
を用いることにより、容易に各液晶層の厚みを異なるも
のとすることができる。

【００７９】（高分子構造物）高分子構造物２２は、円
柱状体、楕円状体、四角柱状体など、形状はどのような
ものでもよく、また、その配置はランダムであってもよ
いし、格子状など規則性を有するものであってもよい。
このような高分子構造物を設けることにより、基板間ギ
ャップを一定に保つことが容易になり、また、液晶表示
素子自身の自己保持性を高めることができる。特に、ド
ット形状の高分子構造物を一定間隔で配置すると、表示
性能を均一化しやすい。

【００８０】高分子構造物を形成するには、紫外線硬化
型モノマーからなるホトレジスト材料などの光硬化性樹
脂材料を用いて、所望の厚さで基板に塗布し、これにマ
スクを通して紫外線を照射するなどしてパターン露光を
行い、未硬化部分を除去するいわゆるフォトリソ法を用
いることができる。

【００８１】また、熱可塑性樹脂を適当な溶剤に溶かし
た樹脂材料などを用いて、熱可塑性樹脂からなる高分子
構造物を形成してもよい。この場合、スクリーン版やメ
タルマスク等を用いて熱可塑性樹脂材料をスキージで押
し出すことにより基板上に印刷を行う印刷法や、ディス
ペンサ法やインクジェット法などの、樹脂材料をノズル
の先から基板上に吐出して形成する方法、あるいは、樹
脂材料を平板あるいはローラ上に供給した後、これを基
板表面に転写する転写法などにより高分子構造物を配置
することができる。こうして配置された高分子構造物上
に対向基板を載せた後、加熱・加圧することにより基板
間に高分子構造物が挟持された液晶セルを作製すること
ができる。

【００８２】液晶表示素子とするには、高分子構造物を
挟持した基板間に液晶組成物を真空注入法等によって注
入すればよい。基板を貼り合わせる際に液晶組成物を滴
下しておき、基板の貼り合わせと同時に液晶組成物を封
入するようにしてもよい。

【００８３】さらに、基板間ギャップ制御の精度向上の
ため、高分子構造物を形成するときに、樹脂の膜厚より
小さいサイズのスペーサ材料、例えば、ガラスファイバ
ー、ボール状のガラスやセラミックス粉、あるいは有機
材料からなる球状粒子を配置し、加熱や加圧でギャップ
が変化し難いようにすると、よりギャップ精度が向上
し、電圧むら、発色むら等が低減できる。

【００８４】（高分子膜）高分子マトリクス２３は液晶
組成物とで３次元的な網目状のネットワークを構成する
複合膜である。この高分子マトリクス２３は、光重合開
始剤を添加した樹脂材料と液晶組成物とを所定の割合で
よく混合した後、基板上に滴下し、いま一つの基板を被
せて十分に密着させた後、紫外線を照射して樹脂材料を
重合させて製作する。樹脂材料としては、例えば、メタ
クリレート化合物等を使用することができる。

【００８５】（シール材）シール材２５は、液晶組成物
１７が基板１２外に漏れないように封入するためのもの
であり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹
脂、あるいは光硬化性接着剤等を使用することができ
る。

【００８６】（カラー表示の方法１、コレステリック相
による選択反射を利用する場合）前記表示層１１Ｒ，１
１Ｇ，１１Ｂを積層した液晶表示素子１０は、青色表示
層１１Ｂ及び緑色表示層１１Ｇを液晶がフォーカルコニ
ック配列となった透明状態とし、赤色表示層１１Ｒを液
晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることによ
り、赤色表示を行うことができる。また、青色表示層１
１Ｂを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態
とし、緑色表示層１１Ｇ及び赤色表示層１１Ｒを液晶が
プレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、
イエローの表示を行うことができる。同様に、各表示層
の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択すること
により赤色、緑色、青色、白色、シアン、マゼンタ、イ
エロー、黒色の表示が可能である。さらに、各表示層１
１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの状態として中間の選択反射状態
を選択することにより中間色の表示が可能となり、フル
カラー表示素子として使用できる。

【００８７】さらに、液晶表示素子１０における各表示
層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの積層順については、図１に
示す以外の場合も可能である。しかし、短波長領域に比
べて長波長領域の光の方が透過率が高いことを考慮する
と、上側の層に含まれる液晶の選択反射波長の方を下側
の層に含まれる液晶の選択反射波長よりも短くしておく
方が、下側の層へより多くの光が透過するので明るい表
示を行うことができる。従って、観察側（矢印Ａ方向）
から順に、青色表示層１１Ｂ、緑色表示層１１Ｇ、赤色
表示層１１Ｒとなることがもっとも望ましく、この状態
が最も好ましい表示品位が得られる。

【００８８】（カラー表示の方法２、ゲスト・ホスト効
果を利用する場合）例えば、前記液晶表示素子４０のい
ずれか一方のセルを背景色とし、他方のセルを表示色と
して画像を単色で表示する。例えば、下層のセルを赤色
着色状態と透明状態に切り換えられる表示層として構成
し、上層のセルを青色の着色状態と透明状態に切り換え
られる表示層として構成すれば、青地に赤色の画像を表
示することができる。勿論、地色と表示色の組合せは任
意である。

【００８９】（セルの製作例）ここで、液晶表示素子の
各セルを製作する一例について説明する。まず、樹脂フ
ィルム等の基板１２に、公知のスパッタリング法などに
よりＩＴＯ薄膜などの透明電極を形成し、必要に応じて
絶縁膜、配向制御膜を形成する。次に、樹脂材料をスク
リーン印刷機等により前記基板１２に図６に示すように
印刷し、高分子構造物２２を形成する。さらに、周囲に
シール材２５を設ける。対向基板として、透明電極と、
必要に応じて絶縁膜、配向制御膜を形成したものを用
い、前記基板に透明電極面が対向するように重ね、図７
に示すような平板５１とローラ５０とを備えた貼り合わ
せ装置で両基板間に液晶組成物を滴下してから、ローラ
５０で加熱・加圧しながら液晶組成物を封止する。こう
して一つの液晶表示セルを作製する。液晶組成物を変え
て、同様の方法で複数のセルを作製し、これらを積層す
ることでカラー表示を行う積層型の液晶表示素子が作製
される。

【００９０】（表示素子の駆動回路及び駆動方法）前記
液晶表示素子１０の各液晶表示セルにおける画素構成は
単純マトリクスであるため、図８に示すように、走査電
極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎのｍ×
ｎのマトリクスで表わすことができる。走査電極Ｒａと
信号電極Ｃｂ（ａ，ｂはａ≦ｍ、ｂ≦ｎを満たす自然
数）との交差部分の画素をＬＣａ−ｂとする。また、こ
れらの電極群はそれぞれ走査駆動ＩＣ３１、信号駆動Ｉ
Ｃ３２の出力端子に接続されており、これらの駆動ＩＣ
３１，３２から各電極に走査電圧及び選択電圧を印加す
る。

【００９１】なお、液晶表示素子１０の駆動回路は、前
記マトリクス構成のドライバに限定されるものではな
く、走査駆動ＩＣ３１の１ラインごとに、信号駆動ＩＣ
３２からラインラッチメモリを介して画像データをシリ
アル転送してもよい。この場合、走査駆動ＩＣ３１はラ
イン対応ではなく、シリアル用で済み、ドライバのコス
トが安価になる。

【００９２】前記液晶表示素子１０において、液晶層の
表示状態は印加電圧とパルス幅の関数になっている。液
晶のコレステリック相による選択反射を用いて表示を行
う場合を例にとって説明すると、各液晶層に対して最初
に最も低いＹ値（視感反射率）を示すフォーカルコニッ
ク状態にリセットしておいてから、幅が一定のパルス電
圧を液晶層に印加すると、図９に示すように表示状態が
変化する。図９において、縦軸はＹ値、横軸は印加電圧
を示す。電圧Ｖｐのパルスが印加されると最も高いＹ値
を示すプレーナ状態が選択され、電圧Ｖｆのパルスが印
加されると最も低いＹ値を示すフォーカルコニック状態
が選択される。また、その中間の電圧を印加すると、中
間のＹ値を示すプレーナ状態とフォーカルコニック状態
が混在した状態が選択され、中間調表示が可能となる。

【００９３】図１０は、画像データを書き換えるように
した駆動・画像信号処理回路３０を示す。液晶表示素子
１０には前記走査駆動ＩＣ３１、信号駆動ＩＣ３２が接
続され、これらのＩＣ３１，３２は、それぞれ走査コン
トローラ３３、信号コントローラ３４からの制御信号に
よって駆動される。新たに表示する画像データはメモリ
３６から信号コントローラ３４に入力されるが、その前
に画像データ変換手段３５により選択信号に変換され
る。

【００９４】（実験例１）液晶混合物Ａ（誘電率異方性
Δε：２３、屈折率異方性Δｎ：０．２、等方相への相
転移温度Ｔ_NI：１００℃）と、液晶混合物Ｂ（Δε：１
７、Δｎ：０．１７、Ｔ_NI：１００℃）と、液晶混合物
Ｃ（Δε：１１、Δｎ：０．１７、Ｔ_NI：１００℃）に
対して、それぞれに前記化学式（Ｃ₉）で表わされるカ
イラル材Ｓ８１１（メルクジャパン社製）を所定量、即
ち、Ａには１４ｗｔ％、Ｂには２０ｗｔ％、Ｃには２４
ｗｔ％添加し、液晶組成物Ａ１，Ｂ１，Ｃ１を調製し
た。液晶組成物Ａ１は６８０ｎｍ付近、液晶組成物Ｂ１
は５６０ｎｍ付近、液晶組成物Ｃ１は４８０ｎｍ付近の
波長の光を選択反射するように調整されている。液晶組
成物Ａ１，Ｂ１，Ｃ１のそれぞれの誘電率異方性Δεは
１７，１２，５であった。

【００９５】次に、透明電極を有する３枚のＰＥＳフィ
ルム（第１基板）を用意し、そのうちの２枚の電極面上
にそれぞれ赤色、黄色のカラーフィルタ膜（富士フィル
ムオリン社製）を厚さ２０００オングストロームに形成
し、さらにその上に配向制御膜ＡＬ４５５２（ＪＳＲ社
製）を厚さ８００オングストロームに形成し、所定サイ
ズのスペーサを散布した。配向制御膜にはラビング処理
は行わなかった。一方、透明電極を有する他の３枚のＰ
ＥＳフィルム（第２基板）上に絶縁膜ＨＩＭ３０００
（日立化成社製）を厚さ２０００オングストロームに形
成し、さらにその上に配向制御膜ＡＬ４５５２を厚さ８
００オングストロームに形成した。配向制御膜にはラビ
ング処理は行わなかった。続いて、第２基板上に熱可塑
性樹脂を主成分とするインクを、直径約１００μｍの多
数の穴が約５００μｍの間隔で形成されたメタルマスク
上に載置し、スキージを用いてスクリーン印刷を行い、
高さ５〜１０μｍの円柱状の高分子構造物を形成した。
続いて、第１基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三
井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成
した。

【００９６】その後、第１基板上に液晶組成物Ａ１，Ｂ
１，Ｃ１をそれぞれ塗布し、貼り合わせ装置を用いて第
１及び第２基板を貼り合わせ、１５０℃で１時間加熱し
た。液晶組成物Ａ１は第１基板に赤色カラーフィルタの
形成された厚さ９μｍのセルに、液晶組成物Ｂ１は第１
基板に黄色のカラーフィルタの形成された厚さ７μｍの
セルに、液晶組成物Ｃ１は厚さ５μｍのセルに充填し
た。これらの３種のセルをそれぞれ第１基板を観察側に
して、観察側から順にＣ１，Ｂ１，Ａ１となるように積
層し、積層体の裏面（液晶組成物Ａ１を含むセルの裏
面）には黒色の光吸収膜を設けた。

【００９７】各セルを着色状態（プレーナ配列）と消色
状態（フォーカルコニック配列）にするためにパルス幅
５ｍｓｅｃのパルス電圧を用いて駆動した。その際必要
な駆動電圧は各液晶組成物Ａ１，Ｂ１，Ｃ１に対して、
着色時は６０Ｖ、消色時は３０Ｖであった。

【００９８】なお、駆動電圧範囲の測定は、着色状態で
最も強度の強い着色状態を得るのに必要な最小の電圧
と、透明状態で最大の透過率が得られる最大の電圧とを
測定することによって行った。

【００９９】（実験例２）液晶混合物Ｄ（Δε：２４、
Δｎ：０．２１、Ｔ_NI：１００℃）と、液晶混合物Ｅ
（Δε：１８、Δｎ：０．１７、Ｔ_NI：１００℃）と、
液晶混合物Ｆ（Δε：１２、Δｎ：０．１７、Ｔ_NI：１
００℃）に対して、それぞれにカイラル材Ｓ８１１を所
定量、即ち、Ｄには１４ｗｔ％、Ｅには２０ｗｔ％、Ｆ
には２４ｗｔ％添加し、液晶組成物Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１を
調製した。液晶組成物Ｄ１は６８０ｎｍ付近、液晶組成
物Ｅ１は５６０ｎｍ付近、液晶組成物Ｆ１は４８０ｎｍ
付近の波長の光を選択反射するように調整されている。
液晶組成物Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１のそれぞれの誘電率異方性
Δεは１８，１３，６であった。

【０１００】次に、透明電極上に配向制御膜ＡＬ４５５
２を厚さ８００オングストロームに形成した３枚のＰＥ
Ｓフィルム（第１基板）上に、それぞれ所定サイズのス
ペーサを散布した。一方、透明電極を有する他の３枚の
ＰＥＳフィルム（第２基板）上に、絶縁膜ＨＩＭ３００
０を厚さ２０００オングストロームに形成し、さらにそ
の上に配向制御膜ＡＬ４５５２を厚さ８００オングスト
ロームに形成した。続いて、第１基板上の周辺部にシー
ル材ＸＮ２１Ｓをスクリーン印刷して所定高さの壁を形
成した。

【０１０１】その後、各第１基板上に液晶組成物Ｄ１，
Ｅ１，Ｆ１をそれぞれ塗布し、貼り合わせ装置を用いて
第１及び第２基板を貼り合わせ、１５０℃で１時間加熱
した。液晶組成物Ｄ１は厚さ９μｍのセルに、液晶組成
物Ｅ１は厚さ７μｍのセルに、液晶組成物Ｆ１は厚さ５
μｍのセルに充填し、それぞれ赤色用、緑色用、青色用
の液晶表示セルとした。これらの３種のセルを観察側か
ら見て青色用、緑色用、赤色用の順に積層し、積層体の
裏面（液晶組成物Ｄ１を含むセルの裏面）には黒色の光
吸収膜を設けた。

【０１０２】各セルを実験例１と同じ方式で駆動したと
ころ、必要な駆動電圧は各液晶組成物Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１
に対して、着色時は５５Ｖ、消色時は３０Ｖであった。

【０１０３】（実験例３）前記実験例２に示した液晶組
成物Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１を使用した。そして、透明電極上
に配向制御膜ＡＬ４５５２を厚さ８００オングストロー
ムに形成した３枚のＰＥＳフィルム（第１基板）上に、
それぞれ所定サイズのスペーサを散布した。同時に、透
明電極を有するいま一つのＰＥＳフィルム（第２基板）
上に絶縁膜ＨＩＭ３０００を厚さ２０００オングストロ
ームに形成し、さらにその上に配向制御膜ＡＬ４５５２
を厚さ８００オングストロームに形成した。続いて、第
２基板上の周辺部にシール材ＸＮ１１３Ｅ（三井化学社
製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。そ
して、第１及び第２基板を貼り合わせて所定圧力を付与
しつつ１５０℃で１時間加熱して三つのセルを作製し
た。

【０１０４】次に、前記液晶組成物Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１に
それぞれ１．５ｗｔ％ずつアクリレートモノマーＲ６８
４（日本化薬社製）を添加した後、各セルに真空注入法
にて充填した。液晶組成物Ｄ１は厚さ９μｍのセルに、
液晶組成物Ｅ１は厚さ７μｍのセルに、液晶組成物Ｆ１
は厚さ５μｍのセルに充填した。その後、各セルに高圧
水銀灯を用いて１５ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を５分間照射
し、液晶層中に高分子複合膜を形成し、それぞれ液晶組
成物Ｄ１を含む赤色用液晶表示セル、液晶組成物Ｅ１を
含む緑色用液晶表示セル、液晶組成物Ｆ１を含む青色用
液晶表示セルとした。これら３種のセルを観察側から見
て青色用、緑色用、赤色用の順に積層し、積層体の裏面
（液晶組成物Ｄ１を含むセルの裏面）には黒色の光吸収
膜を設けた。

【０１０５】各セルを着色状態（プレーナ配列）と消色
状態（フォーカルコニック配列）にするためにパルス幅
５ｍｓｅｃのパルス電圧を用いて駆動した。その際必要
な駆動電圧は各液晶組成物Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１に対して、
着色時は５５Ｖ、消色時は３０Ｖであった。

【０１０６】（実験例４）この実験例４は図５に示した
２層構造の液晶表示素子として構成したものである。前
記実験例１に示した液晶混合物Ａ，Ｂに対して、それぞ
れにＲ，Ｂを呈色する波長域の光を吸収するような二色
性色素ＳＩ−４２６，Ｍ５７０（三井化学社製）を２ｗ
ｔ％ずつ添加し、液晶組成物Ａ４，Ｂ４を調製した。液
晶組成物Ａ４は６８０ｎｍ付近、液晶組成物Ｂ４は４８
０ｎｍ付近の波長の光を吸収するように調整されてい
る。液晶組成物Ａ４，Ｂ４のそれぞれの誘電率異方性Δ
εは１７，１２であった。

【０１０７】次に、透明電極の形成された２枚のＰＥＳ
フィルム基板（第１基板）上に配向制御膜ＡＬ４５５２
を厚さ８００オングストロームに形成し、それぞれに所
定サイズのスペーサを散布した。続いて、各基板の周辺
部にシール材ＸＮ２１Ｓをスクリーン印刷して所定高さ
のシール壁を形成した。一方、透明電極の形成された他
の２枚のＰＥＳフィルム基板（第２基板）上に、絶縁膜
ＨＩＭ３０００を厚さ２０００オングストロームに形成
し、さらにその上に配向制御膜ＡＬ４５５２を厚さ８０
０オングストロームに形成した。

【０１０８】そして、各第１基板上に液晶組成物Ａ４，
Ｂ４をそれぞれ塗布し、貼り合せ装置を用いて第１及び
第２基板を貼り合せ、１５０℃で１時間加熱した。な
お、液晶組成物Ａ４は厚さ７μｍのセルに充填し、液晶
組成物Ｂ４は厚さ５μｍのセルに充填し、それぞれ赤色
用液晶表示セル、青色用液晶表示セルとした。これらの
２種のセルを観察側から見て青色用、赤色用の順に積層
し、液晶組成物Ａ４を含むセルの裏面には光吸収膜を設
け、積層型液晶光変調素子とした。

【０１０９】各セルを駆動したところ、必要な駆動電圧
は各液晶組成物Ａ４，Ｂ４に対して着色時は３Ｖ、消色
時は０Ｖ（電圧無印加）であった。

【０１１０】（実験例５）液晶混合物Ｇ（Δε：１４、
Δｎ：０．２３、Ｔ_NI：１００℃）に対して、それぞれ
にカイラル材料Ｓ−８１１（メルクジャパン社製）を所
定量、即ち１７ｗｔ％、２２ｗｔ％、２６ｗｔ％添加し
た液晶組成物Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を調製した。液晶組成物
Ｇ１は６８０ｎｍ付近、Ｇ２は５６０ｎｍ付近、Ｇ３は
４８０ｎｍ付近の波長の光を選択反射するように調製さ
れている。液晶組成物Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の誘電率異方性
Δεはそれぞれ１２，１０，８であった。

【０１１１】次に、透明電極の形成されたＰＥＳフィル
ム基板（第１基板）の透明電極上に、厚み８００オング
ストロームの配向膜ＡＬ４５５２（ＪＳＲ社製）を形成
し、その上に粒径約７μｍのスペーサ（積水ファインケ
ミカル社製）を散布した。もう一つの透明電極付きＰＥ
Ｓフィルム基板（第２基板）の透明電極上には、まず、
厚み２０００オングストロームの絶縁膜ＨＩＭ３０００
（日立化成社製）を形成し、その上に厚み８００オング
ストロームの配向膜ＡＬ４５５２を形成した。その後、
第１基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社
製）をスクリーン印刷した。

【０１１２】そして、第１基板上に液晶組成物Ｇ１を塗
布し、第１及び第２基板を貼り合わせて１５０℃で１時
間加熱し、赤色用液晶表示セルを作製した。同様にし
て、液晶組成物Ｇ２，Ｇ３を用いて緑色用液晶表示セ
ル、青色用液晶表示セルを作製した。なお、液晶組成物
Ｇ１は厚さ９μｍのセルに、液晶組成物Ｇ２は厚さ７μ
ｍのセルに、液晶組成物Ｇ３は厚さ５μｍのセルに充填
した。

【０１１３】これら３種類の液晶表示セルを観察側から
見て青色用、緑色用、赤色用の順に積層し、さらに赤色
用液晶表示セルの裏面に黒色の光吸収層を設けて積層型
液晶表示素子を作製した。

【０１１４】各セルを着色状態と消色状態にするために
パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧を用いて駆動したとこ
ろ、その駆動電圧はいずれも着色／消色が９０Ｖ／６０
Ｖであった。

【０１１５】（実験例６）各液晶層の厚みが全て７μｍ
となるようにした以外は実験例５と同様にして、赤色
用、緑色用、青色用の液晶表示セルを作製し、積層型液
晶表示素子を作製した。各セルを着色状態と消色状態に
するためにパルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧を用いて駆
動したところ、その駆動電圧は、赤色用液晶表示セルに
対して着色／消色が８５Ｖ／５５Ｖ、緑色用液晶表示セ
ルに対して着色／消色が９０Ｖ／６０Ｖ、青色用液晶表
示セルに対して着色／消色が９５Ｖ／６５Ｖであった。

【０１１６】（他の実施形態）なお、本発明に係る液晶
光変調素子は前記各実施形態、実験例に限定されるもの
ではなく、その要旨の範囲内で種々に変更可能である。
特に、液晶等の各種材料の具体例や数値はあくまで一例
に過ぎない。また、表示素子の駆動方法は様々であり、
最適なものを採用すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である液晶表示素子を示
す断面図。

【図２】前記液晶表示素子を構成するセルの第１例を示
す断面図。

【図３】前記液晶表示素子を構成するセルの第２例を示
す断面図。

【図４】前記液晶表示素子を構成するセルの第３例を示
す断面図。

【図５】本発明の第２実施形態である液晶表示素子を示
す断面図。

【図６】セルを構成するフィルム基板上に柱状構造物及
びシール材を形成した状態を示す平面図。

【図７】前記セルの製作工程を示す説明図。

【図８】前記液晶表示素子のマトリクス駆動回路を示す
ブロック図。

【図９】前記マトリクス駆動回路で選択信号に印加する
電圧とＹ値との関係を示すグラフ。

【図１０】前記液晶表示素子の駆動・画像信号処理回路
を示すブロック図。

【符号の説明】

１０，３０…液晶表示素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，４１Ｘ，４１Ｙ…表示層１７…液晶組成物２１…スペーサ２２…高分子構造物２３…網目状高分子マトリクス１１０Ｂ，１１０Ｇ，１１０Ｒ…液晶表示セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 19/30 Ｃ０９Ｋ 19/30 19/34 19/34 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ 1/1334 1/1334 1/137 ５００ 1/137 ５００Ｇ０９Ｆ 9/30 Ｇ０９Ｆ 9/30 Ｄ３１７３１７ (72)発明者植田秀昭大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H088 FA10 GA02 GA03 GA10 GA13 GA17 HA03 JA05 JA06 KA29 MA20 2H089 HA04 HA28 HA32 JA04 KA08 LA06 LA10 LA19 MA04Y NA09 NA24 NA58 PA08 QA11 QA16 RA05 RA06 RA11 SA16 SA18 TA01 TA17 4H027 BA01 BA02 BB02 BB11 CC08 5C094 AA04 AA21 AA55 AA56 BA12 BA43 BA47 CA24 DA01 DA03 DA12 EA05 EB02 ED03 ED11 FA02 FB01 FB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ液晶組成物を含む複数の液晶層
が積層され、各液晶層が特定波長域の光を変調する液晶
光変調素子において、前記複数の液晶層には厚さの異な
る少なくとも二つの液晶層が含まれていることを特徴と
する液晶光変調素子。
【請求項２】前記複数の液晶層には、互いに層の厚さ
が異なると共に厚い方の層に含まれる液晶組成物の誘電
率異方性が他方より大きい一組の液晶層が含まれている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶光変調素子。
【請求項３】前記液晶組成物の誘電率異方性が他方よ
り大きい液晶層に含まれる液晶組成物には、極性基を有
する液晶性化合物が含まれていることを特徴とする請求
項２記載の液晶光変調素子。
【請求項４】前記極性基を有する液晶性化合物とし
て、液晶性エステル化合物、液晶性ピリミジン化合物、
液晶性シアノビフェニル化合物、液晶性シアノフェニル
シクロヘキサン化合物、液晶性シアノターフェニル化合
物、液晶性ジフルオロスチルベン化合物からなる群より
選択される少なくとも一つの液晶性化合物を含むことを
特徴とする請求項３記載の液晶光変調素子。
【請求項５】前記複数の液晶層の厚さが全て異なって
いることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又
は請求項４記載の液晶光変調素子。
【請求項６】前記各液晶層に含まれる液晶組成物の誘
電率異方性が全て異なっていることを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載の
液晶光変調素子。
【請求項７】前記各液晶層の駆動電圧範囲が等しいこ
とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５又は請求項６記載の液晶光変調素子。
【請求項８】前記各液晶層に含まれる液晶組成物は液
晶性化合物と添加剤とを含むことを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
６又は請求項７記載の液晶光変調素子。
【請求項９】前記添加剤は少なくとも一つの不斉炭素
を有する化合物を含むことを特徴とする請求項８記載の
液晶光変調素子。
【請求項１０】前記液晶組成物は室温でコレステリッ
ク相を示すことを特徴とする請求項１、請求項２、請求
項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求
項８又は請求項９記載の液晶光変調素子。
【請求項１１】前記複数の液晶層が、光入射側から順
に積層された、青色を表示する青色用液晶層、緑色を表
示する緑色用液晶層、赤色を表示する赤色用液晶層の３
層からなることを特徴とする請求項１０記載の液晶光変
調素子。
【請求項１２】前記各液晶層はゲスト・ホスト効果に
よる表示を行うことを特徴とする請求項１、請求項２、
請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又
は請求項８記載の液晶光変調素子。
【請求項１３】前記添加剤は多色性色素であることを
特徴とする請求項８記載の液晶光変調素子。
【請求項１４】少なくとも一組の隣り合う液晶層間に
カラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求
項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請
求項１１、請求項１２又は請求項１３記載の液晶光変調
素子。
【請求項１５】前記各液晶層はぞれぞれ一対の基板に
より挟持されていることを特徴とする請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項
７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請
求項１２、請求項１３又は請求項１４記載の液晶光変調
素子。
【請求項１６】前記一対の基板の少なくとも一方は可
撓性を有するものであることを特徴とする請求項１５記
載の液晶光変調素子。
【請求項１７】前記一対の基板間における光変調領域
内に樹脂構造物が配置されていることを特徴とする請求
項１５又は請求項１６記載の液晶光変調素子。
【請求項１８】前記各液晶層は網目状高分子マトリク
スに前記液晶組成物が分散されてなる複合膜であること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項
９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１
３、請求項１４、請求項１５又は請求項１６記載の液晶
光変調素子。
【請求項１９】前記一対の基板の少なくとも一方には
機能性薄膜が設けられており、該機能性薄膜の厚みが各
液晶層ごとに等しいことを特徴とする請求項１５、請求
項１６又は請求項１７記載の液晶光変調素子。