JPH06167699A - Display element and display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明の第一の発明は、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を用いた
表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The first invention of the present invention relates to a display device using thermo-optic and electro-optic display elements using transmitted light and scattered light.
【0002】本発明の第二の発明は、回折格子を用いて
液晶の応答による回折の有無を制御する表示素子および
表示装置に関し、特に回折格子がレンズを形成している
表示素子および表示装置に関する。A second invention of the present invention relates to a display element and a display device for controlling the presence or absence of diffraction due to the response of liquid crystal using a diffraction grating, and more particularly to a display element and a display device in which the diffraction grating forms a lens. .
【0003】[0003]
○本発明の第一の発明の従来の技術 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。O Prior art of the first invention of the present invention Liquid crystal elements have been used in the past in various applications such as thermo-optic and electro-optic displays. Since these displays have low driving voltage and low energy consumption, active research is still ongoing.
【0004】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。As a conventional liquid crystal element, for example, "Applied Physics" by M. Schadt and W. Helfrich.
Letters ") Volume 18, Issue 4 (1971, February 2)
Issued on the 15th of the month) Pages 127-128, "Voltage
Dependant optical activity
Of A Twisted Nematic Liquid Crystal "(" Voltage Dependent O
optical Activity of a Twis
ted Nematic liquid Crystal
l ”) shown in twisted nematic (twis)
A liquid crystal using a ted nematic liquid crystal is known. This TN liquid crystal has a problem in that it causes crosstalk during time-division driving using a matrix electrode structure having a high pixel density, and thus the number of pixels is limited.
【0005】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。As an amelioration of the drawbacks of the conventional liquid crystal device, the use of a liquid crystal device having bistability is disclosed by Clark and Lagerw.
all) (JP-A-56-1072).
16 publication, US Pat. No. 4,367,924, etc.).
As the liquid crystal having bistability, a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase (Sm * C) or H phase (Sm * H) is generally used.
【0006】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。Since this ferroelectric liquid crystal (FLC) has spontaneous polarization, it has a very fast response speed and can exhibit a bistable state having a memory property. Furthermore, since it has excellent viewing angle characteristics, it is considered to be suitable as a material for a large-capacity, large-area display. However, when actually forming a liquid crystal cell, it is difficult to form a monodomain over a wide area, and there is a technical problem in producing a display device having a large screen.
【0007】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。Examples of liquid crystal display devices using polymer liquid crystals that are considered to be suitable for increasing the area include, for example, V. Shibaev, S. Kostromin, and N. Plate ( NP'late, S. Ivanov
ov), V. Vestrov,
"Polymer Communications" by I. Yakovlev ("Polymer C")
ommunications ") 24, pp. 364-365," Thermotropic Liquid Crystalline Polymers. 14 "(" Thermo-tropi
c Liquid CrystallinePolym
ers. 14 ").
【0008】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。However, this method requires high energy for writing, and there is a problem in speeding up. Further, in the case of displaying using an electric field, it has not been put to practical use due to the problem of delay in response speed due to polymerization.
【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。In addition to the above-mentioned examples, attempts have been made to easily manufacture a liquid crystal element and increase its size. As one of them, there is one in which a low-molecular liquid crystal is used by being held in various polymer matrices. As a specific example thereof, the one filed by Manchester R & D Partnership is known as one in which a low molecular weight liquid crystal is used by being encapsulated in a polyvinyl alcohol matrix (US Pat. No. 4,435,047). Further, U.S. Pat. No. 4,707,080 is known as one in which a low-molecular liquid crystal is held in a connected tubular shape.
【0010】また、重合性モノマーと低分子液晶を混合
分散し、その後重合することにより、低分子液晶を重合
体マトリックス中へ分散する方法として、特開昭63−
271233号公報、特表昭61−502128号公
報、特開平1−198725号公報等が知られている。Further, as a method of dispersing a low molecular weight liquid crystal in a polymer matrix by mixing and dispersing a polymerizable monomer and a low molecular weight liquid crystal, and then polymerizing the mixture, a method described in JP-A-63-
No. 271233, JP-A No. 61-502128, JP-A No. 1-1198725 and the like are known.
【0011】その他の方法としては、高分子化合物と液
晶を共通溶媒に溶解し、基板上にキャストする方法が報
告されている。(T.Kajiyama,Y.Naga
ta,S.Washizu and M.Takaya
nagi;J. Membrace Sci.、11,
39(1982)) これらは大面積化が比較的容易であり、応答速度もマネ
チック・コレステリックの高分子液晶に比較して良好で
ある特徴を有している。このような高分子分散型液晶を
表示素子として用いた表示装置としては、米国特許第4
613207号等が知られており、偏光抜の不要な明る
い表示装置としての可能性が開示されている。As another method, a method in which a polymer compound and a liquid crystal are dissolved in a common solvent and cast on a substrate has been reported. (T. Kajiyama, Y. Naga
ta, S.S. Washizu and M.M. Takaya
nagi; J. Membrace Sci. , 11 ,
39 (1982)) It is relatively easy to increase the area, and the response speed is better than that of the polymer liquid crystal of the manetic cholesteric. A display device using such a polymer-dispersed liquid crystal as a display element is disclosed in US Pat.
No. 613207 and the like are known, and the possibility as a bright display device that does not require depolarization is disclosed.
【0012】○本発明の第二の発明の従来の技術 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。Conventional Technology of the Second Invention of the Present Invention Liquid crystal elements have been used in the past in various applications such as thermo-optic and electro-optic displays. Since these displays have low driving voltage and low energy consumption, active research is still ongoing.
【0013】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。As a conventional liquid crystal device, for example, "Applied Physics Letters" by M. Schatt and W. Helfrich.
Letters ") Volume 18, Issue 4 (1971, February 2)
Issued on the 15th of the month) Pages 127-128, "Voltage
Dependant optical activity
Of A Twisted Nematic Liquid Crystal "(" Voltage Dependent O
optical Activity of a Twis
ted Nematic liquid Crystal
l ”) shown in twisted nematic (twis)
A liquid crystal using a ted nematic liquid crystal is known. This TN liquid crystal has a problem in that it causes crosstalk during time-division driving using a matrix electrode structure having a high pixel density, and thus the number of pixels is limited.
【0014】このような問題点に対して、各画素毎に能
動素子を設けることも検討されており、薄膜トランジス
タや薄膜ダイオード、非線形素子を用いることにより高
画質な表示が可能となっている。In order to solve such problems, it has been considered to provide an active element for each pixel, and high quality display can be realized by using a thin film transistor, a thin film diode, or a non-linear element.
【0015】このような方式は、電界駆動であるために
低電力で使用できる利点を有するが、偏光板が必要であ
り、光利用率が低い問題点があった。また、基板表面の
界面規制力と液晶の物性から電圧off時の応答時間が
決まっており、液晶セル厚を薄くしないと応答時間を向
上できない問題点があった。このとき液晶セル厚を薄く
するとショート等の問題が発生し、分どまりが低下する
好ましくない問題があった。Such a method has an advantage that it can be used with a low electric power because it is driven by an electric field, but it requires a polarizing plate and has a problem that the light utilization rate is low. In addition, the response time when the voltage is off is determined by the interface control force of the substrate surface and the physical properties of the liquid crystal, and there is a problem that the response time cannot be improved unless the liquid crystal cell thickness is reduced. At this time, if the thickness of the liquid crystal cell is made thin, a problem such as a short circuit occurs, and there is an unfavorable problem that the fractionation is reduced.
【0016】前記問題に対して、偏光板を用いない方式
として、米国特許第4251137号に示されるような
回折格子を用いる方法が提案されている。これは回折格
子へ充填された液晶と該回折格子を形成する化合物の屈
折率が一致しているときには回折効果が表われず、両者
の屈折率の差があるときにのみ回折が発生することを利
用するもので、低電圧で駆動可能であり応答時間も短い
特徴を有している。To solve the above problem, a method using a diffraction grating as proposed in US Pat. No. 4,251,137 has been proposed as a method without using a polarizing plate. This means that when the liquid crystal filled in the diffraction grating and the compound forming the diffraction grating have the same refractive index, the diffraction effect does not appear, and diffraction occurs only when there is a difference in refractive index between the two. It is used, and has the characteristics that it can be driven at low voltage and has a short response time.
【0017】[0017]
○本発明の第一の発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例では、高いコントラストを得
るためには表示素子における高分子分散型液晶を用いた
表示層を厚くする必要があるために、駆動電圧が高くな
る欠点があった。また、その両者を満足させるために液
晶の含有率を高める等の改良も試みられているが、応答
速度(特に電圧降下時)の低下やヒステリシス(印加電
圧の昇圧過程と降圧過程での透過率に差が生じる現象)
の増加が生じる問題点があった。The problem to be solved by the first invention of the present invention However, in the above conventional example, in order to obtain a high contrast, it is necessary to thicken the display layer using the polymer-dispersed liquid crystal in the display element, There is a drawback that the driving voltage becomes high. Improvements such as increasing the liquid crystal content have been attempted in order to satisfy both requirements, but the response speed (especially during voltage drop) and hysteresis (transmittance in the step of increasing and decreasing the applied voltage) Phenomenon that there is a difference)
There was a problem that the increase of
【0018】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、表示層の膜厚を薄く
することにより駆動電圧の低減化を行なっても良好なコ
ントラストが得られる表示装置を提供することを目的と
するものである。The present invention has been made in order to improve the drawbacks of the prior art, and a good contrast can be obtained even if the driving voltage is reduced by reducing the thickness of the display layer. It is intended to provide a display device.
【0019】また、本発明は、アクティブマトリックス
を用いて表示素子を構成するときに、同一サイズの光投
射面でもあって表示素子を大きくすることが可能であ
り、高精細化のために画素数を増加させた場合にも高い
開孔率を保持することが可能な光利用率の高い表示装置
を提供することを目的とするものである。Further, according to the present invention, when a display element is formed by using an active matrix, the display element can be made large even with a light projection surface of the same size, and the number of pixels can be increased for high definition. It is an object of the present invention to provide a display device having a high light utilization rate, which is capable of maintaining a high aperture ratio even when the aperture ratio is increased.
【0020】 ○本発明の第二の発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例では、互いに直交する2つの
回折格子が必要であり、製造コストが増加する問題点が
あった。また、液晶層を共通化して上下に直交する回折
格子を設けた場合には、充填された液晶の配向が乱れ、
十分な屈折率の制御が行なえない問題点があった。The problem to be solved by the second invention of the present invention. However, in the above-mentioned conventional example, two diffraction gratings that are orthogonal to each other are required, and there is a problem that the manufacturing cost increases. In addition, when the liquid crystal layer is shared and vertical diffraction gratings are provided, the orientation of the filled liquid crystal is disturbed,
There is a problem that the refractive index cannot be controlled sufficiently.
【0021】本発明は、この様な従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、偏光板を用いなくて
も、光利用率の高い、高コントラストな表示を行なうこ
とが可能な表示素子および表示装置を提供することを目
的とするものである。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and it is possible to perform a high-contrast display with a high light utilization rate without using a polarizing plate. An object of the present invention is to provide a display element and a display device.
【0022】[0022]
○本発明の第一の発明の課題を解決するための手段 即ち、本発明の第一の発明は、高分子分散型液晶を用い
た表示素子を備えた表示装置において、前記高分子分散
型液晶を用いた表示素子を、表示を行なうために用いる
入射光の光軸の法線に対して30°〜70°のあおり角
で傾斜するように設置してなることを特徴とする表示装
置である。○ Means for Solving the Problem of the First Invention of the Present Invention That is, the first invention of the present invention is a display device comprising a display element using a polymer dispersed liquid crystal, the polymer dispersed liquid crystal The display device is characterized in that it is installed so as to incline at a tilt angle of 30 ° to 70 ° with respect to the normal line of the optical axis of incident light used for displaying. .
【0023】また、本発明は、光源からの光を3原色に
分離し、高分子分散型液晶を用いた表示素子に入射光の
光軸の法線に対して30°〜70°の角度で投射する手
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原色の透過光を同スクリーンへ投写する手段、表示
素子とスクリーン間の光路長差を補正する手段からなる
ことを特徴とする表示装置である。Further, according to the present invention, light from a light source is separated into three primary colors, and a display device using a polymer-dispersed liquid crystal is provided at an angle of 30 ° to 70 ° with respect to a normal line of an optical axis of incident light. Means for projecting, means for driving by applying a voltage to the display element, means for separating transmitted light and scattered light from the light projected on the display element,
A display device comprising means for projecting the transmitted light of the three primary colors on the same screen and means for correcting an optical path length difference between the display element and the screen.
【0024】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
よれば、高分子分散型液晶を用いた表示素子を、表示を
行なうために用いる入射の光軸の法線に対して30°〜
70°のあおり角で傾斜するように設置したことによ
り、表示層の膜厚を薄くして低駆動電圧化した場合でも
コントラストの良好な表示を可能としたものである。The present invention will be described in detail below. According to the present invention, a display element using a polymer dispersed liquid crystal is 30 ° to the normal line of the incident optical axis used for displaying.
By arranging so as to incline at a tilt angle of 70 °, it is possible to display a good contrast even when the film thickness of the display layer is reduced and the driving voltage is lowered.
【0025】また、本発明によれば TFT等のアクテ
ィブ素子を用いる場合に、遮光部となるシリコン部やゲ
ート、保持容量部等の形状を傾斜させる方位に長いもの
とすることにより、耐圧の高い、保持容量の大きな表示
素子であっても開孔率を高く保つことが可能であり、光
利用率の高い表示を可能としたものである。Further, according to the present invention, when an active element such as a TFT is used, the shape of the silicon portion, which serves as a light shielding portion, the gate, the storage capacitor portion, etc., is made long in the azimuth direction so that the breakdown voltage is high. Even in the case of a display element having a large storage capacity, it is possible to maintain a high aperture ratio, which enables display with a high light utilization rate.
【0026】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2は本発明で用いる表示素子の一例を
示す断面図である。同図において、基板101,10
1′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。The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view showing an example of a display element used in the present invention. In the figure, substrates 101, 10
1'may be glass, plastic, or the like.
The polymer film that can be used as the substrate includes
Examples thereof include, but are not limited to, those shown below.
【0027】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。That is, a low density polyethylene film,
High-density polyethylene film (Mitsui Toatsu Kagaku Hibron, etc.), polypropylene film (Toray Trefan, etc.), polyester film (DuPont Mylar, etc.), polyvinyl alcohol film (Nippon Gosei Kagaku Co., Ltd. Hyselon, etc.), polyamide film (Toyo Gosei film Reifan, etc.) Etc.), polycarbonate film (Teijin Teijin Panlite etc.), polyimide film (DuPont KAPTON etc.), polyvinyl chloride film (Mitsubishi resin Hishirex etc.), polytetrafluoride ethylene film (Mitsui Fluorochemical Teflon etc.), polyacrylic film (Sumitomo Bakelite Sumilite), polystyrene film (Asahi Dow Styro sheet), polyvinylidene chloride film (Asahi Dow Saran film), cellulose film, polyvinyl fluoride film ( Yupon Tedlar), and the like.
【0028】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。Electrodes 102 and 102 'are formed on the substrate, and transparent electrodes such as ITO and SnO 2 and metal films such as Al, Au, Ag, Cu and Cr are used for the electrodes. The reflective display element may also serve as an electrode and a reflective layer.
【0029】更に、電極の上に表示層103を形成する
が、表示層103を形成するには、接着層を介するか、
もしくは直接に多孔質ポリマーマトリクス104を積層
し、その後に低分子液晶105を分散させることによっ
て行なうことができる。Further, the display layer 103 is formed on the electrodes. To form the display layer 103, an adhesive layer is used, or
Alternatively, it can be performed by directly laminating the porous polymer matrix 104 and then dispersing the low-molecular liquid crystal 105.
【0030】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。The thickness of the display layer used is usually 0.5 to
When the thickness is less than 0.5 μm, the contrast is not sufficient, and when the thickness exceeds 100 μm, the driving voltage is large and high-speed driving becomes difficult. More preferably, 1 to 50
A thickness of μm is used.
【0031】本発明の表示素子においては、表示層10
3には多孔質ポリマーマトリクス104に低分子液晶1
05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0.1〜10
μm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、0.5〜5μ
mで用いられる。In the display element of the present invention, the display layer 10
3 is a low-molecular liquid crystal 1 on a porous polymer matrix 104.
A display material impregnated with 05 is used. At this time, in the display layer, the porous film forms a continuous matrix, and the low-molecular liquid crystals are dispersed in the form of islands or tubes. The diameter of the island or pipe is 0.1
10 μm is preferable. The diameter of the island or pipe is 0.1-10
Outside the range of μm, the scattering efficiency is poor and sufficient contrast cannot be obtained. More preferably 0.5-5 μ
used in m.
【0032】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。As the polymer film made porous by stretching in the present invention, for example, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc. are used, but they are made sufficiently porous. For this purpose, those having a weight average molecular weight of 50,000 or more are usually used. 5000
If it is less than 0, the strength is not sufficient when it is made porous to a state of high porosity, and stable characteristics cannot be obtained, which is not preferable.
【0033】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。In the present invention, at the interface with the low-molecular-weight liquid crystal, a film-like porous material having a surface energy of pores of 20 dyn / cm or less is used, so that the low-molecular-weight liquid crystal has a good vertical alignment property with respect to the interface. It is also possible to indicate. In a non-electric field state, the low-molecular liquid crystal is distorted in orientation because it is vertically aligned with respect to a spherical or tubular interface, and as a result, a good scattering state can be realized. When a voltage is applied to the liquid crystal in this state, the low molecular weight liquid crystal is uniformly oriented with respect to the substrate and becomes transparent.
【0034】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。
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。Further, when the voltage is removed, the interface of the film-like porous material has a good vertical alignment control force, so that the initial scattering state is promptly restored. At this time, since the vertical alignment force is good and stable, it is possible to exhibit good threshold characteristics without hysteresis.
In addition, it is possible to make the high molecular compound fine by stretching, induce a sufficient alignment disorder in the low molecular weight liquid crystal, and impart good transparency when a voltage is applied.
【0035】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。Next, the structure of the low-molecular liquid crystal and the name of the low-molecular liquid crystal composition that are specifically used are shown below, but the present invention is not limited thereto.
【0036】[0036]
【化1】 [Chemical 1]
【0037】[0037]
【化2】 [Chemical 2]
【0038】[0038]
【化3】 [Chemical 3]
【0039】[0039]
【化4】 [Chemical 4]
【0040】[0040]
【化5】 [Chemical 5]
【0041】[0041]
【化6】 [Chemical 6]
【0042】[0042]
【化7】 [Chemical 7]
【0043】[0043]
【化8】 [Chemical 8]
【0044】[0044]
【化9】 [Chemical 9]
【0045】[0045]
【化10】 [Chemical 10]
【0046】[0046]
【化11】 [Chemical 11]
【0047】[0047]
【化12】 [Chemical 12]
【0048】前記低分子液晶およびその組成物は種々に
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。The low molecular weight liquid crystal and the composition thereof can be used in various combinations. It is preferably used as a composition exhibiting a nematic phase.
【0049】本発明における表示素子において、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、He−Neガスレーザー,Ar2+ガスレーザー,N
2 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、60
0nm〜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。In the display element of the present invention, a thermal head or a laser beam can be used when displaying is performed by utilizing the effect of heating. As the laser light, He-Ne gas laser, Ar 2+ gas laser, N
Gas lasers such as 2 gas lasers, ruby lasers,
Solid-state laser such as glass laser, YAG laser,
It is desirable to use a semiconductor laser or the like. Also, 60
A semiconductor laser having a wavelength range of 0 nm to 1600 nm is preferably used. Particularly preferably 600 to 900 nm
A semiconductor laser in the wavelength range of is used. Further, the wavelength can be shortened by using the second and third harmonics of these laser lights.
【0050】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。When laser light is used, a light absorbing layer is separately provided, or a laser light absorbing compound is dispersed / dissolved in the display layer. When the display surface is affected by the light absorbing layer or the light absorbing compound, it is desirable that the material does not absorb in the visible light region.
【0051】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。Examples of the laser light absorbing compound added to the display layer include azo compounds, bisazo compounds, trisazo compounds, anthraquinone compounds, naphthoquinone compounds, phthalocyanine compounds, naphthalocyanine compounds and tetrabenzoporphyrins. System compounds, aminium salt compounds, diimonium salt compounds, metal chelate compounds and the like.
【0052】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。Of the above-mentioned laser light absorbing compounds, the compounds for semiconductor lasers have absorption in the near infrared region, are useful as stable light absorbing dyes, and have good compatibility or dispersibility with low molecular weight liquid crystals. In addition, some of them have dichroism, and by mixing these dichroic compounds in a low-molecular liquid crystal, a thermally stable host-guest type memory and display medium can be obtained. . Further, the low-molecular liquid crystal may contain two or more kinds of the above compounds.
【0053】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。Further, the above compounds may be combined with other near infrared absorbing dyes or dichroic dyes. Representative examples of near-infrared absorbing dyes that can be suitably combined are cyanine, merocyanine, phthalocyanine, tetrahydrocholine, dioxazine, anthraquinone, triphenodithiazine, xanthene, triphenylmethane, pyrylium, croconium, azulene and triphenylamine. And the like.
【0054】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。The amount of the above compound added to the low molecular weight liquid crystal is about 0.1 to 20% by weight, and preferably about 0.1 to 20%.
0.5-10% is good.
【0055】本発明で用いられる表示素子の表示層を形
成する多孔質フィルムとしては、無機材料としてセラミ
ックスやガラス等を用いることが可能であるが、より好
ましくは高分子分化合物が用いられる。As the porous film forming the display layer of the display element used in the present invention, ceramics, glass or the like can be used as an inorganic material, but a high molecular weight compound is more preferably used.
【0056】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。As a method of making the polymer compound porous, a method of dispersing it in a liquid or the like, a method of performing polymerization phase separation from a prepolymer / monomer, or another polymer compound / inorganic substance / liquid is dispersed. There are a method of making a film and then extracting and removing it to make it porous, a method of making it porous by a mechanical method such as stretching, a method of forming a fibrous or particulate polymer compound to make it porous. Among them, the method of making it porous by a mechanical method such as stretching is preferable because it has high strength and contains few impurities.
【0057】図2において、本発明で用いる表示素子に
おいては、その表示層において印加される電界とある角
度をもって入射光110が入射される。この角度は、表
示素子の法線109と入射光110とがなすあおり角1
11とほぼ等しく、30°〜70°の範囲の角度で用い
られる。In FIG. 2, in the display element used in the present invention, incident light 110 is incident at an angle with the electric field applied in the display layer. This angle is a tilt angle 1 formed by the normal line 109 of the display element and the incident light 110.
Approximately 11 and is used at angles ranging from 30 ° to 70 °.
【0058】30°未満では、膜厚を低減させる効果や
コントラストを向上させる効果が十分でなく、70°を
越えると界面における反射や表示素子内での TFT1
08等の凹凸の影響が大となり好ましくない。より好ま
しくは、35°〜60°の範囲で用いられる。When the angle is less than 30 °, the effect of reducing the film thickness and the effect of improving the contrast are not sufficient, and when the angle exceeds 70 °, the reflection at the interface and the TFT1 in the display element.
The effect of unevenness such as 08 is large, which is not preferable. More preferably, it is used in the range of 35 ° to 60 °.
【0059】このとき、電圧印加による透過状態におい
ては、入射光110が多孔質ポリマー104のポリマー
マトリックスと電界応答している低分子液晶105につ
いて同一の屈折率となることが望ましい。 入射光が感じる低分子液晶の平均屈折率At this time, it is desirable that the incident light 110 has the same refractive index with respect to the polymer matrix of the porous polymer 104 and the low-molecular liquid crystal 105 that responds to the electric field in the transmission state by the voltage application. Average refractive index of low-molecular liquid crystals sensed by incident light
【0060】[0060]
【数1】 はあおり角をθとすると次式で表わされる。[Equation 1] When the flapping angle is θ, it is expressed by the following equation.
【0061】[0061]
【数2】 n⊥は液晶の垂直配向したときの屈折率 △nは液晶の複屈折率[Equation 2] n ⊥ is the refractive index of the liquid crystal when it is vertically aligned. Δn is the birefringence of the liquid crystal.
【0062】しかしながら、前記屈折率の一致は、ポリ
マーマトリックスの気孔率が高い場合にはそれほど重要
でなくなるために、ポリマーマトリックスと液晶の種類
を自由に選択することが可能となる。However, since the matching of the refractive indexes is not so important when the porosity of the polymer matrix is high, it is possible to freely select the types of the polymer matrix and the liquid crystal.
【0063】このような気孔率の高いポリマーマトリッ
クスの製造方法としては、延伸による多孔質化が適して
いる。気孔率85%以上のポリマーマトリックスへ低分
子液晶を含浸したものは、散乱の効果のほとんどを低分
子液晶自体の配向の乱れによっており、ポリマーマトリ
ックスと液晶との屈折率差はそれほど重要でなくなるた
めに、表示素子を傾斜した場合にも電圧印加時に良好な
光透過率を与えることが可能となる。As a method for producing such a polymer matrix having a high porosity, making it porous by stretching is suitable. When a low molecular weight liquid crystal is impregnated into a polymer matrix with a porosity of 85% or more, most of the scattering effect is due to the disorder of the orientation of the low molecular weight liquid crystal itself, and the difference in the refractive index between the polymer matrix and the liquid crystal is not so important. In addition, even when the display element is tilted, it is possible to provide good light transmittance when a voltage is applied.
【0064】図3(a),(b)は本発明で用いられる
表示素子の他の例を示し、図3(a)は表示素子の平面
図、図3(b)はそのAA′線断面図である。 同図3
において、本発明で用いられる表示素子は、ガラス板又
はプラスチック板などからなる一対の基板1,1′(少
なくとも一方の基板が複屈折を有する)をスペーサ4で
所定の間隔に保持し、この一対の基板1,1′をシーリ
ングするために接着剤6で接着したセル構造を有してお
り、さらに基板1′の上には複数の透明電極2′からな
る電極群(例えば、マトリクス電極構造のうちの走査電
圧印加用電極群)が、例えば帯状パターンなどの所定パ
ターンで形成されている。また、基板1の上には前述の
透明電極2′と交差させた複数の反射層電極2からなる
電極群(例えば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧
印加用電極群)が形成されている。3 (a) and 3 (b) show another example of the display element used in the present invention. FIG. 3 (a) is a plan view of the display element, and FIG. 3 (b) is a cross section taken along the line AA '. It is a figure. FIG. 3
In the display element used in the present invention, a pair of substrates 1 and 1 ′ (at least one of which has birefringence) made of a glass plate or a plastic plate is held by a spacer 4 at a predetermined interval. Has a cell structure adhered with an adhesive 6 to seal the substrates 1 and 1'of the substrate 1, 1 ', and further, an electrode group (for example, a matrix electrode structure having a plurality of transparent electrodes 2'is formed on the substrate 1'. The scanning voltage applying electrode group) is formed in a predetermined pattern such as a strip pattern. Further, on the substrate 1, an electrode group (for example, a signal voltage applying electrode group in the matrix electrode structure) including a plurality of reflective layer electrodes 2 intersecting the transparent electrode 2'is formed.
【0065】この様な透明電極2,2′を設けた基板
1,1′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。Substrates 1 and 1'provided with such transparent electrodes 2 and 2'are, for example, silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride and silicon nitride. Substances, inorganic insulating materials such as silicon carbide and boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamide imide, polyester imide, polyparaxylelline, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin It is possible to provide an orientation control film formed by using an organic insulating material such as urea resin or acrylic resin.
【0066】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1,1′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。This orientation control film is obtained by forming a film of the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material and then rubbing the surface in one direction with velvet, cloth or paper. In another preferred embodiment of the invention, S
An orientation control film can be obtained by forming a film of an inorganic insulating material such as iO or SiO 2 on the substrates 1 and 1 ′ by the oblique vapor deposition method.
【0067】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1,1′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。In another embodiment, the surface of the substrate 1, 1'made of glass or plastic or the substrate 1, 1 '.
After the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material is formed as a film on the surface of the film, the surface of the film is etched by the oblique etching method, whereby the orientation control effect can be imparted to the surface.
【0068】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3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1もしくは
基板1′の表示層3に接する面の両側に配向制御膜を設
けてもよい。It is preferable that the above-mentioned orientation control film also functions as an insulating film at the same time. Therefore, the thickness of the orientation control film is generally 100Å to 1 μm, preferably 500.
It can be set in the range of Å to 5000Å. This insulating layer also has an advantage that it can prevent the generation of a current caused by a slight amount of impurities contained in the display layer 3, so that the liquid crystal compound is not deteriorated even if the operation is repeated. Further, in the display element of the present invention, an alignment control film may be provided on both sides of the surface of the substrate 1 or the substrate 1'that is in contact with the display layer 3.
【0069】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を形成したものを用い
ることができる。In the present invention, the reflective layer is made of Al,
A metal film of Au, Ag, or the like, a dielectric mirror, or the like can be used, and the film thickness is 0.01 to 100 μm, preferably 0.05 to 10 μm. Further, in the present invention, a substrate on which a thin film transistor is formed can be used.
【0070】次に、図1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。Next, FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a display device using the display element of the present invention. The figure shows a full-color projection display device using a Schlieren optical system.
【0071】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′,3
02″によりR,G,Bの3原色に分類される。分離さ
れた光は、シュリーレン光学系304,304′,30
4″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。In the figure, the white light from the light source unit 301 is the dichroic mirrors 302, 302 ', 3
02 ″ is classified into three primary colors of R, G, B. The separated light is Schlieren optical system 304, 304 ′, 30
4 ″ is projected onto the display elements 303, 303 ′, 303 ″. At this time, the display element is the display element driving device 307.
A voltage is applied and driven by. This display element may use a simple matrix or a non-linear element, but more preferably a TFT having a switch for each pixel.
The type is superior in display contrast, response speed, and gradation display.
【0072】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透明状態とな
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、表示素子303,303′,303″のい傾
きによる光路差を補正するための光路長補正レンズ30
9を通過したのち投写レンズ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。Here, the non-selected pixels are opaque and scatter incident light, and the selected points are transparent to transmit the incident light. The transmitted light is combined by the dichroic prism 305, and the optical path length correction lens 30 for correcting the optical path difference due to the inclination of the display elements 303, 303 ′, 303 ″.
After passing 9, the image was projected onto the screen by the projection lens 306, and a good full-color image was obtained.
【0073】 ○本発明の第二の発明の課題を解決するための手段 即ち、本発明の第二の発明は、少なくとも一方の基板に
透明な電極を有する基板間に液晶を狭持してなる表示素
子において、少なくとも一方の基板に回折格子よりなる
マイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とす
る表示素子である。Means for Solving the Problem of the Second Invention of the Present Invention That is, the second invention of the present invention comprises sandwiching a liquid crystal between substrates having transparent electrodes on at least one substrate. In the display element, a microlens array made of a diffraction grating is formed on at least one substrate.
【0074】また、本発明は、光源からの光を3原色に
分離し、該3原色を電極を有する基板間に回折格子より
なるマイクロレンズアレイが形成され、液晶を狭持して
なる表示素子へ投射する手段、該表示素子に電圧を印加
し駆動する手段、該表示素子のマイクロレンズにより集
光された光を分離する手段、該3原色の透過光を同一ス
クリーンへ投射する手段を有することを特徴とする表示
装置である。Further, according to the present invention, a display element in which light from a light source is separated into three primary colors, and a microlens array made of a diffraction grating is formed between substrates having electrodes for the three primary colors and a liquid crystal is sandwiched therebetween. A means for projecting a voltage to the display element, a means for driving the display element, a means for separating the light condensed by the microlens of the display element, and a means for projecting the transmitted light of the three primary colors on the same screen. Is a display device.
【0075】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
表示素子は、少なくとも一方の基板に透明な電極を有す
る基板間に液晶を狭持してなる表示素子において、少な
くとも一方の基板に回折格子よりなるマイクロレンズア
レイが形成されていることにより、偏光板を用いなくて
も、高コントラストな表示を行なうことを可能としたも
のである。The present invention will be described in detail below. The display element of the present invention is a display element in which a liquid crystal is sandwiched between substrates having a transparent electrode on at least one substrate, and a microlens array composed of a diffraction grating is formed on at least one substrate. It is possible to perform high-contrast display without using a polarizing plate.
【0076】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5は本発明で用いる表示素子の一例を
示す断面図である。同図において、基板201,20
1′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。The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view showing an example of a display element used in the present invention. In the figure, substrates 201, 20
1'may be glass, plastic, or the like.
The polymer film that can be used as the substrate includes
Examples thereof include, but are not limited to, those shown below.
【0077】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。That is, a low density polyethylene film,
High-density polyethylene film (Mitsui Toatsu Kagaku Hibron, etc.), polypropylene film (Toray Trefan, etc.), polyester film (DuPont Mylar, etc.), polyvinyl alcohol film (Nippon Gosei Kagaku Co., Ltd. Hyselon, etc.), polyamide film (Toyo Gosei film Reifan, etc.) Etc.), polycarbonate film (Teijin Teijin Panlite etc.), polyimide film (DuPont KAPTON etc.), polyvinyl chloride film (Mitsubishi resin Hishirex etc.), polytetrafluoride ethylene film (Mitsui Fluorochemical Teflon etc.), polyacrylic film (Sumitomo Bakelite Sumilite), polystyrene film (Asahi Dow Styro sheet), polyvinylidene chloride film (Asahi Dow Saran film), cellulose film, polyvinyl fluoride film ( Yupon Tedlar), and the like.
【0078】基板上には、電極202,202′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。Electrodes 202 and 202 'are formed on the substrate, and transparent electrodes such as ITO and SnO 2 or metal films such as Al, Au, Ag, Cu and Cr are used for the electrodes. The reflective display element may also serve as an electrode and a reflective layer.
【0079】この様な透明電極202,202′を設け
た基板201,201′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。The substrates 201, 201 'provided with such transparent electrodes 202, 202' are, for example, silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride. Substances, inorganic insulating materials such as silicon carbide and boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamide imide, polyester imide, polyparaxylelline, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal,
An orientation control film formed by using an organic insulating material such as polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin or acrylic resin can be provided.
【0080】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201,20
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。This orientation control film is obtained by forming a film of the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material and then rubbing the surface in one direction with velvet, cloth or paper. In another preferred embodiment of the invention, S
An inorganic insulating material such as iO or SiO 2 is used as the substrate 201, 20.
An orientation control film can be obtained by forming a film on 1'by an oblique vapor deposition method.
【0081】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201,201′の表面あるいは基板
201,201′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。In another embodiment, the surface of the substrate 201, 201 'made of glass or plastic or the surface of the film after the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material is formed on the substrate 201, 201'. By etching the film by the oblique etching method, an orientation control effect can be imparted to the surface.
【0082】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210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201
もしくは基板201′の表示層210に接する面の両側
に配向制御膜を設けてもよい。It is preferable that the above-mentioned orientation control film also functions as an insulating film at the same time. For this reason, the thickness of this orientation control film is generally 100 Å to 1 μm, preferably 500.
It can be set in the range of Å to 5000Å. This insulating layer also has an advantage of being able to prevent the generation of a current caused by impurities contained in the display layer 210 in a trace amount.
Therefore, even if the operation is repeated, the liquid crystal compound is not deteriorated. Further, in the display element of the present invention, the substrate 201
Alternatively, an orientation control film may be provided on both sides of the surface of the substrate 201 'which is in contact with the display layer 210.
【0083】該電極102もしくは102′上に回折格
子よりなるマイクロレンズ103を形成する。本発明で
用いられる回折格子の断面図を図9(a)〜(c)に示
す。図9(a)〜(c)は位相変調型であって、光の吸
収はないため、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るために望まし
い。A microlens 103 made of a diffraction grating is formed on the electrode 102 or 102 '. Cross-sectional views of the diffraction grating used in the present invention are shown in FIGS. 9A to 9C are of the phase modulation type and do not absorb light, so that it is desirable because the diffraction efficiency can be made higher than that of the amplitude modulation type diffraction grating using absorption.
【0084】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。The diffraction efficiency is controlled by selecting the filled liquid crystal, the refractive index difference of the diffraction grating, and the thickness of the diffraction grating, and is set so as to reduce the 0th-order light. The desirable refractive index difference is 0.01 or more, and if it is less than 0.01, the thickness of the diffraction grating becomes too large, which is not preferable. The thickness of the diffraction grating is 0.1 to 20 μm. 0.
If it is less than 1 μm, it is impossible to obtain sufficient diffraction efficiency,
If it exceeds 20 μm, it is difficult to process the element.
【0085】該回折格子の凸部の屈折率は、用いられる
液晶の常光線屈折率よりも大きいものが用いられ、更に
異常光線屈折率よりも小さいものであることが望まし
い。The refractive index of the convex portion of the diffraction grating is larger than the ordinary ray refractive index of the liquid crystal used, and is preferably smaller than the extraordinary ray refractive index.
【0086】前記回折格子からなるマイクロレンズ20
3と、該マイクロレンズに注入された低分子液晶205
からなる表示層210は、電極202,202′に電界
を印加することにより、該低分子液晶205が配列し、
その常光線屈折率と回折格子の屈折率の差が発生し、フ
レネルレンズとして機能することで、入射光は集光され
る。Microlens 20 composed of the diffraction grating
3 and the low-molecular liquid crystal 205 injected into the microlens
In the display layer 210 made of, the low-molecular liquid crystal 205 is arranged by applying an electric field to the electrodes 202 and 202 ′,
A difference between the ordinary refractive index and the refractive index of the diffraction grating is generated, and the incident light is condensed by functioning as a Fresnel lens.
【0087】この集光された光は遮光層204に設けら
れた開口部211を通過して表示される。無電界時は、
配向が乱れるために液晶の屈折率の平均値として回折格
子の凸部の屈折率と差がないか、もしくは前記電圧印加
時とは逆の屈折率差が生じることで入射光は集光され
ず、遮光層204で阻止される。The condensed light passes through the opening 211 provided in the light shielding layer 204 and is displayed. When there is no electric field,
Since the orientation is disturbed, the average value of the refractive index of the liquid crystal does not differ from the refractive index of the convex portion of the diffraction grating, or the refractive index difference opposite to that when the voltage is applied causes no incident light to be condensed. The light blocking layer 204 blocks the light.
【0088】該遮光層204は、前記マイクロレンズの
焦点位置に設けることが望ましい。能動素子208を用
いるときは、遮光層と能動素子を兼用することにより、
光利用効率が向上し望ましい。The light shielding layer 204 is preferably provided at the focal position of the microlens. When the active element 208 is used, the light-shielding layer also serves as the active element,
Light utilization efficiency is improved, which is desirable.
【0089】遮光層204には、入射光を集光したとき
に通過する開孔部211が設けられている。開孔部が小
さいほど表示素子のコントラストは向上するが、入射光
に対する出射光の割合いが低下して光利用率は低下す
る。The light shielding layer 204 is provided with an opening 211 through which incident light is condensed. The smaller the aperture, the higher the contrast of the display element, but the ratio of the emitted light to the incident light decreases, and the light utilization ratio decreases.
【0090】開孔部211の大きさは、画素面積に対し
て0.1〜20%で用いられる。0.1%未満では光利
用率が低すぎて暗くなり、20%を越えるとコントラス
トが不十分となる。より望ましくは、0.5〜10%で
用いられる。The size of the opening portion 211 is 0.1 to 20% with respect to the pixel area. If it is less than 0.1%, the light utilization ratio is too low to be dark, and if it exceeds 20%, the contrast is insufficient. More preferably, it is used at 0.5 to 10%.
【0091】前記回折格子よりなるマイクロレンズ20
3は、図6に示すように同心円状に形成され、そのレン
ズの開口数に応じて回折格子の周期が設定され、同心円
の外周ほどその周期は短くなる。Microlens 20 composed of the diffraction grating
As shown in FIG. 6, 3 is formed in a concentric circle shape, and the period of the diffraction grating is set according to the numerical aperture of the lens, and the period becomes shorter toward the outer circumference of the concentric circle.
【0092】前記回折格子の周期は、0.5〜50μm
で用いられる。0.5μm未満では回折自体が生じない
ため効果がなく、50μmを越えるとマイクロレンズの
焦点距離が長くなりすぎるために十分なコントラストを
得ることが困難となる。より望ましくは1〜30μmで
用いられる。The period of the diffraction grating is 0.5 to 50 μm.
Used in. If it is less than 0.5 μm, there is no effect because diffraction itself does not occur, and if it exceeds 50 μm, the focal length of the microlens becomes too long, and it becomes difficult to obtain sufficient contrast. It is more preferably used in the range of 1 to 30 μm.
【0093】このような回折格子からなるマイクロレン
ズの作成法については、ジェイ エイ ヨルダン(J.
A.Jordan Jr.)ら(「アプライド オプテ
ィクス(Appl.Opt.)」,9,1833(19
70))によって報告されており、フォトリソグラフィ
ーによる作成が提案されている。Regarding the method for producing a microlens composed of such a diffraction grating, J. A. Jordan (J.
A. Jordan Jr. ) Et al. (“Applied Optics (Appl. Opt.)”), 9 , 1833 (19).
70)), and the production by photolithography is proposed.
【0094】また一方、電子ビーム描画装置を用いて作
成することも、ティー フジタ(T.Fujita)ら
(「オプティクス レター(Opt.Lett.)」,
6,613(1981))によって報告されている。本
発明で用いられる回折格子は前記の方法に従って作成し
てもよいし、また、型を用いて2P法や射出成型法によ
って作成することも可能である。On the other hand, it can also be created by using an electron beam drawing apparatus, as described in T. Fujita et al. (“Optics Letter (Opt. Lett.)”,
6 , 613 (1981)). The diffraction grating used in the present invention may be prepared according to the above method, or may be prepared by a 2P method or an injection molding method using a mold.
【0095】回折格子よりなるマイクロレンズ203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、Mg
F2 等の無機物が用いられる。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,ホリビ
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。As the material for forming the microlens 203 composed of the diffraction grating, organic materials such as photoresist, thermoplastic resin and thermopolymerizable resin, SiO 2 , glass, Mg
An inorganic substance such as F 2 is used. Specific photoresists include novolac-based, acrylate-based, chlorinated polystyrene-based, polysiloxane-based, polyimide-based, and polyvinyl alcohol-based photoresists, and negative and positive photoresists are used. More specific examples include ODUR series and OEBR series manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
【0096】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、厚さ0.1μm〜5μm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ことが可能である。From the manufacturing process of the display device, the diffraction grating may be made of an inorganic material such as SiO 2 . At this time, it is possible to form a predetermined pattern with a photoresist or the like on a film uniformly formed to have a thickness of 0.1 μm to 5 μm, and form a diffraction grating by etching.
【0097】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。また、図7は、本発明の表示
素子の他の例を示す断面図である。The thickness of the display layer used is usually 0.5 to
When the thickness is less than 0.5 μm, the contrast is not sufficient, and when the thickness exceeds 100 μm, the driving voltage is large and high-speed driving becomes difficult. More preferably, 1 to 50
A thickness of μm is used. FIG. 7 is a sectional view showing another example of the display element of the present invention.
【0098】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は、前記第一の発明のNext, the structure of the low-molecular liquid crystal used concretely and the name of the low-molecular liquid crystal composition are as described in the first invention.
【化1】〜[Chemical 1] ~
【化12】に示されたものを挙げることができるが、こ
れに限定されるものではない。前記低分子液晶およびそ
の組成物は種々に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。Examples thereof include, but are not limited to, those shown in. The low molecular weight liquid crystal and the composition thereof can be used in various combinations. It is preferably used as a composition exhibiting a nematic phase.
【0099】本発明における表示素子において、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、He−Neガスレーザー,Ar2+ガスレーザー,N
2 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、60
0nm〜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。In the display element of the present invention, when the effect of heating is used for display, a thermal head or laser light can be used. As the laser light, He-Ne gas laser, Ar 2+ gas laser, N
Gas lasers such as 2 gas lasers, ruby lasers,
Solid-state laser such as glass laser, YAG laser,
It is desirable to use a semiconductor laser or the like. Also, 60
A semiconductor laser having a wavelength range of 0 nm to 1600 nm is preferably used. Particularly preferably 600 to 900 nm
A semiconductor laser in the wavelength range of is used. Further, the wavelength can be shortened by using the second and third harmonics of these laser lights.
【0100】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。When laser light is used, a light absorption layer is separately provided, or a laser light absorption compound is dispersed and dissolved in the display layer. When the display surface is affected by the light absorbing layer or the light absorbing compound, it is desirable that the material does not absorb in the visible light region.
【0101】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。Examples of the laser light absorbing compound added to the display layer include azo compounds, bisazo compounds, trisazo compounds, anthraquinone compounds, naphthoquinone compounds, phthalocyanine compounds, naphthalocyanine compounds and tetrabenzoporphyrins. System compounds, aminium salt compounds, diimonium salt compounds, metal chelate compounds and the like.
【0102】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。Of the above laser light absorbing compounds, the compounds for semiconductor lasers have absorption in the near infrared region, are useful as stable light absorbing dyes, and have good compatibility or dispersibility with low molecular weight liquid crystals. In addition, some of them have dichroism, and by mixing these dichroic compounds in a low-molecular liquid crystal, a thermally stable host-guest type memory and display medium can be obtained. . Further, the low-molecular liquid crystal may contain two or more kinds of the above compounds.
【0103】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。Further, the above compounds may be combined with other near infrared absorbing dyes or dichroic dyes. Representative examples of near-infrared absorbing dyes that can be suitably combined are cyanine, merocyanine, phthalocyanine, tetrahydrocholine, dioxazine, anthraquinone, triphenodithiazine, xanthene, triphenylmethane, pyrylium, croconium, azulene and triphenylamine. And the like.
【0104】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。The amount of the above compound added to the low molecular weight liquid crystal is about 0.1 to 20% by weight, preferably,
0.5-10% is good.
【0105】次に、図8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。Next, FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a display device using the display element of the present invention. The figure shows a full-color projection display device using a Schlieren optical system.
【0106】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′,3
02″によりR,G,Bの3原色に分類される。分離さ
れた光は、シュリーレン光学系304,304′,30
4″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。In the figure, the white light from the light source unit 301 is the dichroic mirrors 302, 302 ', 3
02 ″ is classified into three primary colors of R, G, B. The separated light is Schlieren optical system 304, 304 ′, 30
4 ″ is projected onto the display elements 303, 303 ′, 303 ″. At this time, the display element is the display element driving device 307.
A voltage is applied and driven by. This display element may use a simple matrix or a non-linear element, but more preferably a TFT having a switch for each pixel.
The type is superior in display contrast, response speed, and gradation display.
【0107】ここで、非選択画素は開口部へ非を集光出
来ない状態となり、入射光を遮光し、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。Here, the non-selected pixel is in a state in which the non-light cannot be focused on the opening, blocks the incident light, and allows the selected point to transmit the incident light. This transmitted light is converted into a dichroic prism 305.
When combined with each other and projected onto a screen by the projection lens 306, a good full-color image was obtained.
【0108】[0108]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.
【0109】○本発明の第一の発明の実施例 実施例1 1.1mm厚のガラス基板にITO(インジウム・チン
・オキサイド)を2000Åの厚さに蒸着した基板(松
崎真空(株)製)にエポキシ系接着剤(三井東圧(株)
製:ストラクトボンドXN−21−F)を塗布し、さら
に、その上に旭化成工業(株)製:ハイアポ3000
(膜厚50μm、気孔率90%)をラミネートし、熱硬
化させることにより接着した。Example of the First Invention of the Present Invention Example 1 A substrate (made by Matsuzaki Vacuum Co., Ltd.) in which ITO (indium tin oxide) was vapor-deposited to a thickness of 2000 Å on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm. Epoxy adhesive (Mitsui Toatsu Co., Ltd.)
(Manufactured by: Struct Bond XN-21-F), and further applied by Asahi Chemical Industry Co., Ltd .: Hiapo 3000.
(A film thickness of 50 μm and a porosity of 90%) were laminated and bonded by thermosetting.
【0110】次に、ポリスチレン(アルドリッチ製、M
w=280000,Tg=100℃)のベンゼン溶液を
含浸させ、乾燥硬化させた後、グラインダーにより研磨
し、厚みを5μmとした。その後、ベンゼンで超音波洗
浄してポリスチレンを除去した。次に、ガラスファイバ
ースペーサ(日本電気硝子(株)製、5μmφ)を含有
する接着剤を用いて厚さ2000ÅのITO付きのガラ
ス基板をはり合わせ、硬化することによりセル構造とし
た。Next, polystyrene (made by Aldrich, M
A benzene solution (w = 280,000, Tg = 100 ° C.) was impregnated, dried and cured, and then polished by a grinder to have a thickness of 5 μm. Then, polystyrene was removed by ultrasonic cleaning with benzene. Next, a 2000 Å-thick glass substrate with ITO was bonded using an adhesive containing a glass fiber spacer (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., 5 μmφ) and cured to form a cell structure.
【0111】このセルを減圧し、毛管法によりEメルク
社製ZLI2008(ネマチック組成物 TN-I =64
℃)を含浸注入した。このセルの上下基板間に±20
V,60Hzの矩形波を印加したところ、電圧オンで透
明状態、電圧オフで白濁状態となり、10%光透過のし
きい値電圧は4Vと低電圧であった。The cell was decompressed and the capillary method was used to produce ZLI2008 (nematic composition T NI = 64) manufactured by E-Merck.
C) was impregnated and injected. ± 20 between the upper and lower substrates of this cell
When a rectangular wave of V, 60 Hz was applied, the voltage turned on, the state became transparent, and the voltage turned off, the state became cloudy. The threshold voltage for 10% light transmission was as low as 4V.
【0112】実施例2〜4および比較例1〜2 実施例1で作成した表示素子について、図4に示す装置
を用いて、Wランプを光源とした平行光束を入射したと
きに、該表示素子を回転し、そのあおり角θを変化させ
たときのオン−オフによるコントラストおよび光透過率
を測定した。その結果を表1に示す。Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 With respect to the display elements prepared in Example 1, when the apparatus shown in FIG. Was rotated, and the contrast and light transmittance due to on-off when the tilt angle θ was changed were measured. The results are shown in Table 1.
【0113】[0113]
【表1】 [Table 1]
【0114】○本発明の第二の発明の実施例 実施例5 1.1mm厚のガラス基板へITOを500Åの厚さに
蒸着し、更に絶縁層(SiO2 )を1000Åの厚さに
蒸着した基板へ、ポジ型フォトレジスト(TSMR−8
900、東京応化社製、屈折率=1.64)をスピナー
法にて塗布し、90℃でプリベークしたところ5μmの
膜厚の被膜を得た。この基板へ外径500μm、焦点距
離1.1mmのマイクロレンズのフォトマスクを用い
て、ニコンNSR−1505Gで露光し、現像液(東京
応化社製、NMD−3)にて現像したのち純水でリンス
して回折格子からなるマイクロレンズを得た。Example of the Second Invention of the Present Invention Example 5 ITO was vapor-deposited on a 1.1 mm thick glass substrate to a thickness of 500 Å, and an insulating layer (SiO 2 ) was further vapor-deposited to a thickness of 1000 Å. Positive photoresist (TSMR-8
900, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., refractive index = 1.64) was applied by a spinner method and prebaked at 90 ° C. to obtain a film having a thickness of 5 μm. This substrate was exposed with Nikon NSR-1505G using a photomask with a microlens having an outer diameter of 500 μm and a focal length of 1.1 mm, developed with a developer (Tokyo Oka, NMD-3), and then with pure water. After rinsing, a microlens composed of a diffraction grating was obtained.
【0115】120℃で20分間のポストベークをした
基板を、1.1mm厚のガラス基板へ厚さ500ÅのI
TOと厚さ1000ÅのSiO2 を蒸着した基板と、5
μmφのガラスファイバースペーサ入のエポキシ系接着
剤を用いてはり合わせた。このセルを真空脱気したの
ち、低分子ネマチック液晶BL006(メルク社製、n
0 =1.530、ne =1.816)を毛管法により注
入した。The substrate which had been post-baked at 120 ° C. for 20 minutes was transferred to a glass substrate having a thickness of 1.1 mm and an I having a thickness of 500Å.
A substrate with a deposit of SiO 2 of the TO and thickness 1000 Å, 5
Lamination was performed using an epoxy adhesive containing a glass fiber spacer of μmφ. After vacuum degassing this cell, low molecular weight nematic liquid crystal BL006 (manufactured by Merck & Co., Inc., n
0 = 1.530, and the n e = 1.816) was injected by capillary method.
【0116】このセルのマイクロレンズ側基板に、穴径
50μmのピンホール板を、穴の位置とマイクロレンズ
の中心を合わせてはり合わせた。この表示素子のマイク
ロレンズへ50μWの白色光を入射したところ、ピンホ
ールを通過してくる光量は、0.3μWであった。次
に、上下基板の電極に60Hz、30Vの電圧を印加し
たところ、通過する光量は23μWに増加した。これ
は、コントラスト77、光利用率46%と良好であっ
た。A pinhole plate having a hole diameter of 50 μm was bonded to the microlens side substrate of this cell by aligning the position of the hole and the center of the microlens. When white light of 50 μW was incident on the microlens of this display element, the amount of light passing through the pinhole was 0.3 μW. Next, when a voltage of 60 Hz and 30 V was applied to the electrodes on the upper and lower substrates, the amount of light passing through was increased to 23 μW. This was good with a contrast of 77 and a light utilization rate of 46%.
【0117】比較例3 偏光板(日東電工(株)製:NPF−1100)を直交
にTN型液晶素子(ECH社製10μmセルへメルク社
製液晶ZLI2008を注入したもの)にはり合わせ、
実施例5と同時に50μWの白色光を入射したところ、
電圧OVで通過してくる光量は14μWであった。Comparative Example 3 A polarizing plate (manufactured by Nitto Denko KK: NPF-1100) was orthogonally attached to a TN type liquid crystal element (a liquid crystal ZLI2008 manufactured by Merck Co., Ltd. was injected into a 10 μm cell manufactured by ECH Co., Ltd.)
When white light of 50 μW was incident simultaneously with Example 5,
The amount of light passing through at the voltage OV was 14 μW.
【0118】次に、この液晶素子へ60Hz、20Vの
電圧を印加したところ、通過する光量は0.6μWとな
った。これはコントラスト23と低く、光利用率も28
%と不十分であった。Next, when a voltage of 60 Hz and 20 V was applied to this liquid crystal element, the amount of light passing through was 0.6 μW. This has a low contrast of 23 and a light utilization rate of 28.
% Was insufficient.
【0119】比較例4 1.1mm厚のガラス基板へITO500Å、SiO2
1000Åを各厚さに蒸着した基板へネガ型電子ビーム
レジスト(OEBR−100、東京応化社製、屈折率=
1.49)をスピナー法により塗布し、80℃で10分
間プリベークしたところ1μmの膜厚のものを得た。こ
の基板へ電子線描画装置((株)エリオニクス社製、E
LS−3300)を用いて、実施例5で用いたフォトマ
スクと同様のパターンを描画した。次に、OEBR用現
像液で現像し、リンス液でリンスして、130℃でポス
トベークして回折格子からなるマイクロレンズを作成し
た。Comparative Example 4 ITO500Å, SiO 2 on a 1.1 mm thick glass substrate
Negative electron beam resist (OEBR-100, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., refractive index =
1.49) was applied by a spinner method and prebaked at 80 ° C. for 10 minutes to obtain a film having a thickness of 1 μm. Electron beam drawing device (E, manufactured by Elionix Co., Ltd., E
LS-3300) was used to draw the same pattern as the photomask used in Example 5. Next, it was developed with a developing solution for OEBR, rinsed with a rinse solution, and post-baked at 130 ° C. to form a microlens composed of a diffraction grating.
【0120】この基板を、1.1mm厚のガラス基板へ
厚さ500ÅのITOと厚さ1000ÅのSiO2 を蒸
着した基板と、5μmφのガラスファイバースペーサ入
のエポキシ樹脂を用いてはり合わせた。このセルを真空
脱気したのち、低分子ネマチック液晶BL006(メル
ク社製、n0 =1.530、ne =1.816)を毛管
法により注入した。This substrate was attached to a 1.1 mm thick glass substrate on which a 500 Å-thick ITO film and a 1000 Å-thick SiO 2 film were vapor-deposited using an epoxy resin containing a 5 μmφ glass fiber spacer. After vacuum degassing the cell, low molecular weight nematic liquid crystal BL006 (manufactured by Merck & Co., n 0 = 1.530, n e = 1.816) was injected by a capillary method.
【0121】このセルのマイクロレンズ側基板に、穴径
50μmのピンホール板を、穴の位置とマイクロレンズ
の中心を合わせてはり合わせた。この表示素子のマイク
ロレンズへ50μWの白色光を入射したところ、ピンホ
ールを通過してくる光量は1.4μWであった。次に、
上下基板へ60Hz、30Vの電圧を印加したところ、
通過する光量は2.5μWであった。これはコントラス
ト2、光利用率5%で不十分であった。A pinhole plate having a hole diameter of 50 μm was attached to the microlens side substrate of this cell by aligning the position of the hole and the center of the microlens. When white light of 50 μW was incident on the microlens of this display element, the amount of light passing through the pinhole was 1.4 μW. next,
When a voltage of 60Hz, 30V was applied to the upper and lower substrates,
The amount of light passing through was 2.5 μW. This was insufficient at a contrast of 2 and a light utilization rate of 5%.
【0122】[0122]
○本発明の第一の発明の効果 以上説明したように、本発明の第一の発明によれば、高
分子分散型液晶を用いた表示素子をその入射光の光軸の
法線に対して傾けることにより、表示層の膜厚が薄く、
低駆動電圧化しても、コントラストの良好を表示を可能
とする効果が得られる。Effect of the first invention of the present invention As described above, according to the first invention of the present invention, a display element using a polymer-dispersed liquid crystal is provided with respect to the normal line of the optical axis of the incident light. By tilting, the thickness of the display layer is thin,
Even if the driving voltage is lowered, the effect of displaying good contrast can be obtained.
【0123】○本発明の第二の発明の効果 以上説明したように、本発明の第二の発明によれば、回
折格子よりなるマイクロレンズアレイに液晶を注入した
表示素子を用いることにより、偏光板の不要な光利用率
の高い、高コントラストな表示を行なうことが可能とな
った。Effect of the Second Invention of the Present Invention As described above, according to the second invention of the present invention, by using the display element in which the liquid crystal is injected into the microlens array composed of the diffraction grating, the polarized light is It became possible to perform high-contrast display with a high light utilization rate that does not require a plate.
【図1】本発明の表示装置の一例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a display device of the present invention.
【図2】本発明に用いる表示素子の一例を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a display element used in the present invention.
【図3】本発明に用いる表示素子の他の例を示し、図3
(a)は表示素子の平面図、図3(b)はそのAA′線
断面図である。FIG. 3 shows another example of the display element used in the present invention.
FIG. 3A is a plan view of the display element, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line AA ′.
【図4】実施例2における表示素子のあおり角θを変化
させたときのコントラストおよび光透過率を測定する装
置の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an apparatus for measuring contrast and light transmittance when the tilt angle θ of a display element is changed in Example 2.
【図5】本発明の表示素子の一例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a display element of the present invention.
【図6】本発明の表示素子の一例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an example of a display element of the present invention.
【図7】本発明の表示素子の他の例を示す断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the display element of the present invention.
【図8】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。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a display device using the display element of the present invention.
【図9】本発明で用いることが可能な回折格子を示す断
面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a diffraction grating that can be used in the present invention.
1,1′,101,101′ 基板 2,2′ 透明電極 3,103 表示層 4 スペーサ 5,106 接着層 6 接着剤 102,102′ 電極 104 多孔質フィルム 105 低分子液晶 107 絶縁層 108 TFT 109 表示素子の法線 110 入射光 θ,111 あおり角 112 表示素子 113 ピンホール 114 Wランプ 115 光軸 201,201′ 基板 202,202′ 電極 203 回折格子よりなるマイクロレンズ 204 遮光層 205 低分子液晶 206 信号線 207 絶縁膜 208 能動素子 209 走査線 210 表示層 211 開孔部 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 309 光路長補正レンズ 1, 1 ', 101, 101' Substrate 2, 2 'Transparent electrode 3, 103 Display layer 4 Spacer 5, 106 Adhesive layer 6 Adhesive 102, 102' Electrode 104 Porous film 105 Low-molecular liquid crystal 107 Insulating layer 108 TFT 109 Normal line of display element 110 Incident light θ, 111 Swing angle 112 Display element 113 Pinhole 114 W lamp 115 Optical axis 201,201 ′ Substrate 202,202 ′ Electrode 203 Microlens composed of diffraction grating 204 Light-shielding layer 205 Low-molecular liquid crystal 206 Signal line 207 Insulating film 208 Active element 209 Scan line 210 Display layer 211 Opening portion 301 Light source unit 302, 302 ', 302 "Dichroic mirror 303, 303', 303" Display element 304, 304 ', 304 "Schlieren optical system 305 Dichroic Zum 306 projection lens 307 display element driving device 309 the optical path length compensation lens
───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued front page (72) Inventor Toshikazu Onishi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (8)
えた表示装置において、前記高分子分散型液晶を用いた
表示素子を、表示を行なうために用いる入射光の光軸の
法線に対して30°〜70°のあおり角で傾斜するよう
に設置してなることを特徴とする表示装置。1. A display device including a display element using polymer dispersed liquid crystal, wherein the display element using the polymer dispersed liquid crystal is a normal line of an optical axis of incident light used for displaying. A display device, which is installed so as to be inclined at a tilt angle of 30 ° to 70 °.
したポリマーマトリックスを有している請求項1記載の
表示装置。2. The display device according to claim 1, wherein the polymer-dispersed liquid crystal has a stretched and porous polymer matrix.
5%以上である請求項1記載の表示装置。3. The liquid crystal content of the polymer-dispersed liquid crystal is 8
The display device according to claim 1, which is 5% or more.
分散型液晶を用いた表示素子に入射光の光軸の法線に対
して30°〜70°の角度で投射する手段、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
光を同スクリーンへ投写する手段、表示素子とスクリー
ン間の光路長差を補正する手段からなることを特徴とす
る表示装置。4. A means for separating light from a light source into three primary colors and projecting the light on a display element using a polymer dispersed liquid crystal at an angle of 30 ° to 70 ° with respect to a normal line of an optical axis of incident light, Means for applying a voltage to the display element to drive it, means for separating transmitted light and scattered light from the light projected on the display element, means for projecting the transmitted light of the three primary colors on the same screen, between the display element and the screen A display device comprising means for correcting the optical path length difference of the display device.
する基板間に液晶を狭持してなる表示素子において、少
なくとも一方の基板に回折格子よりなるマイクロレンズ
アレイが形成されていることを特徴とする表示素子。5. A display element having a liquid crystal sandwiched between substrates having transparent electrodes on at least one substrate, wherein a microlens array made of a diffraction grating is formed on at least one substrate. Display element.
液晶の異常光線屈折率と常光線屈折率の間にある請求項
5記載の表示素子。6. The display element according to claim 5, wherein the refractive index of the substance forming the diffraction grating is between the extraordinary ray refractive index and the ordinary ray refractive index of the liquid crystal.
を分離する遮光部を有する請求項5記載の表示素子。7. The display element according to claim 5, further comprising a light shielding portion that separates the light condensed by the microlens.
色を電極を有する基板間に回折格子よりなるマイクロレ
ンズアレイが形成され、液晶を狭持してなる表示素子へ
投射する手段、該表示素子に電圧を印加し駆動する手
段、該表示素子のマイクロレンズにより集光された光を
分離する手段、該3原色の透過光を同一スクリーンへ投
射する手段を有することを特徴とする表示装置。8. A means for separating light from a light source into three primary colors and projecting the three primary colors onto a display element formed by sandwiching a liquid crystal in which a microlens array made of a diffraction grating is formed between substrates having electrodes. A means for applying and driving a voltage to the display element, a means for separating the light condensed by the microlenses of the display element, and a means for projecting the transmitted light of the three primary colors on the same screen. Display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34101992A JPH06167699A (en) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Display element and display device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06167699A true JPH06167699A (en) | 1994-06-14 |
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ID=18342469
Family Applications (1)
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JP34101992A Pending JPH06167699A (en) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Display element and display device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH06167699A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006518879A (en) * | 2003-02-21 | 2006-08-17 | エクステラス インコーポレイテッド | LCD cell platform |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP34101992A patent/JPH06167699A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006518879A (en) * | 2003-02-21 | 2006-08-17 | エクステラス インコーポレイテッド | LCD cell platform |
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