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JP3092564B2 - Liquid crystal optical element - Google Patents
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JP3092564B2 - Liquid crystal optical element - Google Patents

Liquid crystal optical element

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Publication number
JP3092564B2
JP3092564B2 JP09312182A JP31218297A JP3092564B2 JP 3092564 B2 JP3092564 B2 JP 3092564B2 JP 09312182 A JP09312182 A JP 09312182A JP 31218297 A JP31218297 A JP 31218297A JP 3092564 B2 JP3092564 B2 JP 3092564B2
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JP
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liquid crystal
light
optical element
layer
light control
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大作 中田
智久 五藤
広二 三村
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NEC Corp
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、文字及び図形など
を表示する表示装置、反射光又は透過光の波長や光量が
変化する調光装置、或いは、光シャッタなどに利用され
る液晶光学素子に関し、特に、特定の波長帯を選択的に
反射する液晶光学素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal optical element used for a display device for displaying characters and figures, a light control device for changing the wavelength or the amount of reflected light or transmitted light, or an optical shutter. More particularly, the present invention relates to a liquid crystal optical element that selectively reflects a specific wavelength band.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液晶表示装置には、高輝度反射型
ディスプレイとしてホログラフィック高分子分散型液晶
素子(以下、HPDLCと呼ぶ)を積層した構造を有す
るものがある。HPDLC素子は、主に液晶材料から成
る層と透明性樹脂から成る層とが順次に積層された多層
構造の調光層を備え、この調光層を透明電極付き基板で
挟んで成る素子である。電圧無印加状態で液晶材料の屈
折率が透明性樹脂の屈折率と異なるように設定した場合
に、調光層では周期的な屈折率差が生じており、液晶材
料及び透明性樹脂の屈折率と多層構造の層間隔とで定め
られた特定の波長帯の光が反射し、それ以外の波長帯の
光は透過する。また、調光層に電圧を印加することによ
って液晶材料と透明性樹脂との屈折率差を小さく設定し
た場合には、特定の波長帯の光の反射率が大きく減少
し、素子は透明状態を示す。このようにHPDLC素子
では、電圧によって特定の波長帯の光反射率を制御で
き、また、液晶光学素子に入射する自然光が表示用の光
源として利用されるため、バックライトが不要である。
しかし、特定の波長帯の光の反射率のみ制御するため、
1つの調光層のみではマルチカラー表示はできない。
2. Description of the Related Art A conventional liquid crystal display device has a structure in which a holographic polymer dispersed liquid crystal element (hereinafter referred to as HPDLC) is laminated as a high-brightness reflective display. The HPDLC element includes a multi-layer light control layer in which a layer mainly made of a liquid crystal material and a layer made of a transparent resin are sequentially laminated, and the light control layer is sandwiched between substrates with transparent electrodes. . When the refractive index of the liquid crystal material is set to be different from the refractive index of the transparent resin when no voltage is applied, a periodic refractive index difference occurs in the light control layer, and the refractive indices of the liquid crystal material and the transparent resin are different. Light in a specific wavelength band defined by the distance between the layers and the multilayer structure is reflected, and light in other wavelength bands is transmitted. In addition, when the refractive index difference between the liquid crystal material and the transparent resin is set to be small by applying a voltage to the light control layer, the reflectance of light in a specific wavelength band is greatly reduced, and the element becomes transparent. Show. As described above, in the HPDLC element, the light reflectance in a specific wavelength band can be controlled by the voltage, and natural light incident on the liquid crystal optical element is used as a light source for display. Therefore, a backlight is not required.
However, to control only the reflectance of light in a specific wavelength band,
Multicolor display is not possible with only one light control layer.

【0003】特開平6−294952号公報には、マル
チカラー構造の液晶表示装置が記載されている。図7
は、該公報に記載の液晶表示装置の液晶光学素子を模式
的に示す断面図である。この液晶光学素子は、光の三原
色である青色、赤色及び緑色を夫々反射する相互に面積
及び層厚が等しい調光層27、28、29を、透明電極
付き透明性基板26で挟持して積層した構造から成り、
各色の反射光を制御することにより、見かけ上の単一面
(画素)によるマルチカラー化が達成されている。図中
の17は入射光、18B、18R、18Gは夫々青色、
赤色及び緑色の反射光、25は光吸収層である。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-294952 discloses a liquid crystal display device having a multicolor structure. FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a liquid crystal optical element of a liquid crystal display device described in the publication. In this liquid crystal optical element, dimming layers 27, 28, and 29, which reflect the three primary colors of light, blue, red, and green, and have the same area and layer thickness, are sandwiched between transparent substrates 26 with transparent electrodes. Consists of
By controlling the reflected light of each color, multi-coloring by an apparent single surface (pixel) is achieved. In the figure, 17 is incident light, 18B, 18R, and 18G are blue, respectively.
Red and green reflected light, 25 is a light absorbing layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶光学素
子では、反射光の波長帯が異なる調光層を積層してお
り、これによって見かけ上の単一面で多色表示すること
ができるものの、光反射強度が各調光層毎に異なるた
め、良好な表示色の色バランスが得られない。前述の屈
折率差を有する多層構造による全体の光反射強度は、屈
折率差の大きさと積層数に依存する。例えば、屈折率差
が0.2の場合に、光の反射効率を90%以上にしよう
とすると、屈折率が高い層と低い層とを交互に60層以
上も設けなければならない。
In the above-mentioned conventional liquid crystal optical element, dimming layers having different wavelength bands of reflected light are laminated, thereby enabling multicolor display on an apparent single plane. Since the light reflection intensity differs for each light control layer, good color balance of display colors cannot be obtained. The overall light reflection intensity of the multilayer structure having the above-described refractive index difference depends on the magnitude of the refractive index difference and the number of layers. For example, in the case where the difference in refractive index is 0.2 and the light reflection efficiency is to be 90% or more, it is necessary to alternately provide as many as 60 or more layers with high and low refractive indexes.

【0005】また、人が知覚する各色の色合いや光強度
(視覚特性)は、光の波長に依存するため、画素部にお
ける視面側の面積や層厚が等しい調光層を積層した上記
従来の液晶光学素子では、各調光層の反射光の強度や視
覚特性が波長によって異なり、目的の色をバランス良く
表示することが困難であった。図8は、この場合の入射
光17の波長と、各色の反射光との相関関係を示すグラ
フである。このグラフから、青色、赤色及び緑色の反射
率が相互に大きく異なり、色バランスが悪くなっている
ことが分かる。
[0005] Further, since the hue and light intensity (visual characteristics) of each color perceived by a human depend on the wavelength of light, the above-mentioned conventional light-modulating layer in which pixel areas have the same area and layer thickness on the viewing surface side is laminated. In the liquid crystal optical element described above, the intensity and the visual characteristics of the reflected light of each light control layer differ depending on the wavelength, and it is difficult to display a target color in a well-balanced manner. FIG. 8 is a graph showing the correlation between the wavelength of the incident light 17 and the reflected light of each color in this case. From this graph, it can be seen that the reflectances of blue, red, and green are significantly different from each other, and the color balance is poor.

【0006】本発明は、上記に鑑み、表示色の色範囲が
広く、色バランスが良好で、特に、電圧無印加時に表示
する白色が着色していない液晶光学素子を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal optical element having a wide color range of display colors and a good color balance, and in particular, a white color to be displayed when no voltage is applied, without coloring. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の課
題を解決するために鋭意研究した結果、積層する調光層
の画素部分の体積を各調光層ごとに調節すれば、色バラ
ンスが良好で、特に、電圧無印加時に表示する白色が着
色していない液晶光学素子が得られることを見い出し
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, if the volume of the pixel portion of the light control layer to be laminated is adjusted for each light control layer, the color It has been found that a liquid crystal optical element having a good balance and, in particular, a white color to be displayed when no voltage is applied is not colored.

【0008】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明の液晶光学素子は、反射型の液晶光学素子におい
て、透明性樹脂中に液晶材料が層状に且つ規則的に配列
された調光層を電極層で挟んで成る液晶表示素子を複数
積層して備え、前記各調光層は、可視光領域の特定の波
長帯を反射し、画素部分の体積が相互に異なり、前記各
調光層における有効表示部の層厚、及び、前記各調光層
における画素部分の視面側の面積の内の少なくとも一方
が、液晶表示素子毎に異なることを特徴とする。
That is, in order to achieve the above object, a liquid crystal optical element according to the present invention is a reflection type liquid crystal optical element comprising a light control layer in which a liquid crystal material is layered and regularly arranged in a transparent resin. A plurality of liquid crystal display elements sandwiched between electrode layers are stacked and provided, and each light control layer reflects a specific wavelength band in a visible light region, and the volume of a pixel portion is different from each other. At least one of the layer thickness of the effective display portion and the area of the pixel portion in the light control layer on the viewing surface side is different for each liquid crystal display element.

【0009】本発明によると、画素部分の体積が相互に
異なる調光層が交互に積層されるので、各調光層で反射
される色の光反射強度を制御することができ、色バラン
スが良好で、特に、電圧無印加時に表示する白色が着色
していない液晶光学素子が得られる。また、画素部分の
視面側の面積及び/又は有効表示部の層厚を各調光層毎
に異ならせたので、色バランスを崩さずに各調光層の駆
動電圧を制御することが可能になる。
According to the present invention, light control layers having different pixel volumes are alternately stacked, so that the light reflection intensity of the color reflected by each light control layer can be controlled, and the color balance can be improved. It is possible to obtain a liquid crystal optical element which is good and is not colored white, which is displayed when no voltage is applied. In addition, since the area of the pixel portion on the viewing surface side and / or the layer thickness of the effective display portion are made different for each light control layer, it is possible to control the drive voltage of each light control layer without breaking the color balance. become.

【0010】[0010]

【0011】更に、複数の液晶表示素子が、対応する能
動素子に夫々接続されることが好ましい。また、液晶材
料の常光屈折率が透明性樹脂の屈折率と一致し、調光層
は、電圧無印加時に光反射状態になると共に、印加電圧
の増加に従って反射光の強度が低下することが好まし
い。この場合、各調光層の色合いや光反射強度を保ちつ
つ各調光層の駆動電圧のみを任意に制御することによ
り、色バランスを崩すことなく、駆動波形の簡易化も図
ることができる。
Further, it is preferable that a plurality of liquid crystal display elements are respectively connected to the corresponding active elements. In addition, it is preferable that the ordinary light refractive index of the liquid crystal material matches the refractive index of the transparent resin, and the dimming layer enters a light reflecting state when no voltage is applied, and the intensity of reflected light decreases as the applied voltage increases. . In this case, by arbitrarily controlling only the drive voltage of each light control layer while maintaining the color tone and light reflection intensity of each light control layer, the drive waveform can be simplified without breaking the color balance.

【0012】本発明においての透明性樹脂と液晶材料と
から成る調光層は、少なくとも透明性樹脂の前駆体化合
物、液晶材料及び重合開始剤を含む混合液に光を照射
し、透明性樹脂の前駆体化合物を重合させて透明性樹脂
とすることによって製造できる。また、透明性樹脂層と
液晶材料層との積層構造は、少なくとも透明性樹脂の前
駆体化合物、液晶材料及び重合開始剤を含む混合液に、
位相が揃っているレーザー光などを二光束干渉法で照射
し、透明性樹脂の前駆体を重合させることによって製造
できる。選択的に反射する光の波長及び強度は、透明性
樹脂層と液晶材料層との層間隔、及び透明性樹脂と液晶
材料層との屈折率差によって調整できる。見かけ上の1
画素でマルチカラー表示するには、赤色光を選択的に反
射する調光層、緑色光を選択的に反射する調光層、青色
光を選択的に反射する調光層の3層の調光層を積層す
る。積層する調光層の順番は限定されない。
In the present invention, the light modulating layer comprising a transparent resin and a liquid crystal material irradiates a mixture containing at least a precursor compound of the transparent resin, a liquid crystal material, and a polymerization initiator with light to form a transparent resin. It can be produced by polymerizing a precursor compound to form a transparent resin. Further, the laminated structure of the transparent resin layer and the liquid crystal material layer, a mixed solution containing at least a precursor compound of the transparent resin, a liquid crystal material and a polymerization initiator,
It can be produced by irradiating a laser beam or the like having the same phase with the two-beam interference method and polymerizing a precursor of the transparent resin. The wavelength and intensity of the light that is selectively reflected can be adjusted by the layer spacing between the transparent resin layer and the liquid crystal material layer, and the refractive index difference between the transparent resin and the liquid crystal material layer. Apparent 1
To perform multi-color display with pixels, there are three light control layers: a light control layer that selectively reflects red light, a light control layer that selectively reflects green light, and a light control layer that selectively reflects blue light. Stack the layers. The order of the light control layers to be laminated is not limited.

【0013】調光層の積層数は、光の3原色(赤色、青
色、緑色)の各々の色の加法混色でマルチカラーを表示
させる目的においては、少なくともそれらの色の波長帯
を反射する3つの調光層を積層するが、必要に応じて3
層以上積層しても構わない。また、光の3原色以外の色
の波長帯を反射する調光層を積層することもできる。
For the purpose of displaying a multicolor by additive mixing of each of the three primary colors of light (red, blue, and green), the number of laminated light control layers is such that at least the wavelength band of those colors is reflected. Three light control layers are stacked, but 3
More than two layers may be stacked. Further, a light control layer that reflects a wavelength band of a color other than the three primary colors of light can be laminated.

【0014】調光層の各画素部分の体積は、画素に電圧
を印加した際に、電圧に応答して光の透過光量が変化す
る部分の体積である。各画素部分の体積を変える方法と
しては、調光層の層厚を一定に保ちつつ画素部分の面積
を変える手法であっても良く、画素部分の面積を一定に
保ちつつ調光層の層厚を変える手法であっても良い。ま
た、画素部分の面積及び層厚の双方を同時に変える手法
であっても良い。
The volume of each pixel portion of the light control layer is the volume of the portion where the amount of transmitted light changes in response to a voltage when a voltage is applied to the pixel. As a method of changing the volume of each pixel part, a method of changing the area of the pixel part while keeping the layer thickness of the light control layer constant may be used. May be changed. Further, a method of simultaneously changing both the area and the layer thickness of the pixel portion may be employed.

【0015】調光層の各画素部分の面積は、画素に電圧
を印加した際に、電場に応答して光の透過光量が変化す
る部分の視面側の面積である。各調光層の層厚が等しい
場合に、赤色光を反射する調光層の各画素部分の面積
は、青色光を反射する画素部分の面積の0.5倍以上且
つ2倍以下が良く、望ましくは0.8倍以上且つ1.5
倍以下である。また、緑色光を反射する画素部分の面積
は、青色光を反射する調光層の層厚の0.5倍以上且つ
2倍以下であることが望ましい。これらの関係の範囲を
超えた面積の素子では、良好な色バランスが損なわれ、
特に電圧無印加時に表示する白色が着色する。
The area of each pixel portion of the light control layer is the area on the viewing surface side of the portion where the amount of transmitted light changes in response to an electric field when a voltage is applied to the pixel. When the thickness of each light control layer is equal, the area of each pixel portion of the light control layer that reflects red light is preferably 0.5 times or more and 2 times or less the area of the pixel portion that reflects blue light, Desirably 0.8 times or more and 1.5
Less than twice. Further, the area of the pixel portion that reflects green light is desirably 0.5 times or more and 2 times or less the thickness of the light control layer that reflects blue light. In an element having an area exceeding the range of these relationships, good color balance is impaired,
In particular, the white color displayed when no voltage is applied is colored.

【0016】調光層の層厚は3〜20μmが望ましい。
調光層の層厚が3μm以下であると、光の反射強度が弱
くなるため表示画像が暗くなり、また、20μmより厚
いと、駆動電圧が高くなり、消費電力の増大を引き起こ
す。各画素部分の有効表示体積が等しい場合に、赤色光
を反射する調光層の層厚は、青色光を反射する調光層の
層厚の0.5倍以上且つ2倍以下が良好であり、望まし
くは0.8以上且つ1.5倍以下である。また、緑色光
を反射する調光層の層厚は、青色光を反射する調光層の
層厚の0.5倍以上且つ1.5倍以下であることが望ま
しい。これらの範囲を超えた層厚の素子では、良好な色
バランスが損なわれ、特に電圧無印加時に表示する白色
が着色する。
The thickness of the light control layer is preferably 3 to 20 μm.
When the thickness of the light control layer is 3 μm or less, the display image becomes dark because the light reflection intensity becomes weak, and when the thickness is more than 20 μm, the driving voltage increases and power consumption increases. When the effective display volumes of the respective pixel portions are equal, the layer thickness of the light control layer that reflects red light is preferably 0.5 times or more and 2 times or less the layer thickness of the light control layer that reflects blue light. , Desirably 0.8 or more and 1.5 times or less. The thickness of the light control layer that reflects green light is preferably 0.5 times or more and 1.5 times or less the thickness of the light control layer that reflects blue light. In a device having a layer thickness exceeding these ranges, good color balance is impaired, and white displayed in particular when no voltage is applied is colored.

【0017】本発明では、透明性樹脂、即ち透明性樹脂
の前駆体化合物が重合して得られた透明性樹脂の屈折率
は、液晶材料の常光屈折率(no)の値と同じか、又は
近い値になるように設定する。液晶層における液晶材料
は、電圧無印加時には無秩序に配向する。従って、調光
層においては、液晶層と透明性樹脂層とから成る屈折率
差のある層が周期的に存在するため、ブラッグ反射が生
じ、層間隔及び屈折率差に対応した波長の光を選択的に
反射できる。一方、電圧無印加時には、電圧が増大する
につれて液晶材料の屈折率が透明性樹脂の屈折率に近づ
くため、反射光強度が弱くなる。
In the present invention, the refractive index of the transparent resin, that is, the transparent resin obtained by polymerizing the precursor compound of the transparent resin, is the same as the ordinary light refractive index (no) of the liquid crystal material, or Set so that they are close to each other. The liquid crystal material in the liquid crystal layer is randomly oriented when no voltage is applied. Therefore, in the light control layer, since a layer having a refractive index difference composed of the liquid crystal layer and the transparent resin layer is periodically present, Bragg reflection occurs, and light having a wavelength corresponding to the layer interval and the refractive index difference is generated. Can be selectively reflected. On the other hand, when no voltage is applied, as the voltage increases, the refractive index of the liquid crystal material approaches the refractive index of the transparent resin, so that the intensity of the reflected light decreases.

【0018】透明性樹脂の前駆体化合物としては、光照
射により重合するモノマー又はオリゴマー、或いはモノ
マーとオリゴマーとの混合物などを用いることができ
る。すなわち、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビ
ニル基などの通常の光重合性基を有する前駆体化合物で
あれば、いずれでも使用できる。
As the precursor compound of the transparent resin, a monomer or oligomer polymerizable by light irradiation, or a mixture of a monomer and an oligomer can be used. That is, any precursor compound having a usual photopolymerizable group such as an acryloyl group, a methacryloyl group, and a vinyl group can be used.

【0019】光重合性基は、前駆体化合物一分子中に複
数あっても構わない。モノマーとしては例えば、2−エ
チルヘキシルアクリレート、ブチルエチルアクリレー
ト、ブトキシエチルアクリレート、2−シアノエチルア
クリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルア
クリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2
−エトキシエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミ
ノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル
アクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシ
クロペンテニルアクリレート、グリシジルアクリレー
ト、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボニル
アクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアク
リレート、モルホリンアクリレート、フェノキシエチル
アクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリ
レートなどの単官能アクリレート化合物、2−エチルヘ
キシルメタクリレート、ブチルエチルメタクリレート、
ブトキシエチルメタクリレート、2−シアノエチルメタ
クリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシル
メタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト、2−エトキシエチルアクリレートなどの多官能メタ
クリレート化合物がある。
A plurality of photopolymerizable groups may be present in one molecule of the precursor compound. Examples of the monomer include 2-ethylhexyl acrylate, butylethyl acrylate, butoxyethyl acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate,
-Ethoxyethyl acrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobonyl acrylate, isodecyl acrylate, lauryl Acrylate, morpholine acrylate, phenoxyethyl acrylate, monofunctional acrylate compounds such as phenoxydiethylene glycol acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, butylethyl methacrylate,
There are polyfunctional methacrylate compounds such as butoxyethyl methacrylate, 2-cyanoethyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, and 2-ethoxyethyl acrylate.

【0020】また、モノマーとしては例えば、N,N−
ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチ
ルアミノエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメ
タクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、グ
リシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタ
クリレート、イソボニルメタクリレート、イソデシルメ
タクリレート、ラウリルメタクリレート、モルホリンメ
タクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェ
ノキシジエチレングリコールメタクリレートなどの単官
能メタクリレート化合物、ジエチレングリコールジアク
リレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、
1,3−ブチレングリコールジアクリレート、ジシクロ
ペンタニルジアクリレート、グリセロールジアクリレー
ト、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリ
コールジアクリレート、トリメチロールプロパントリア
クリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメ
チロールプロパンテトラアクリレートなどの多官能メタ
クリレート化合物がある。
As the monomer, for example, N, N-
Diethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, dicyclopentenyl methacrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, isobonyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, morpholine methacrylate, phenoxyethyl methacrylate, Monofunctional methacrylate compounds such as phenoxydiethylene glycol methacrylate, diethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate,
1,3-butylene glycol diacrylate, dicyclopentanyl diacrylate, glycerol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetra There are polyfunctional methacrylate compounds such as acrylate, pentaerythritol triacrylate, and ditrimethylolpropane tetraacrylate.

【0021】更に、モノマーとしては例えば、ジペンタ
エリストールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリト
ールモノヒドロキシペンタアクリレート、ウレタンアク
リレートオリゴマーなどの多官能アクリレート化合物、
ジエチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタ
ンジオールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコ
ールジメタクリレート、ジシクロペンタニルジメタクリ
レートグリセロールジメタクリレート、1,6−ヘキサ
ンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコール
ジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタク
リレート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペン
タエリスリトールトリメタクリレート、ジトリメチロー
ルプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリト
ールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールモ
ノヒドロキシペンタメタクリレート、ウレタンメタクリ
レートオリゴマーなどの多官能メタクリレート化合物が
あるがこれらに限定されるものではない。
Further, examples of the monomer include polyfunctional acrylate compounds such as dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, and urethane acrylate oligomer;
Diethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, dicyclopentanyl dimethacrylate glycerol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol There are polyfunctional methacrylate compounds such as dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, ditrimethylolpropane tetramethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentamethacrylate, and urethane methacrylate oligomer. But limited to these Not intended to be.

【0022】透明性樹脂の前駆体化合物には、光照射に
よって重合を開始させるための重合開始剤、光重合開始
剤にプロトンなどを供給する光重合開始助剤、光を吸収
することによって生じた励起エネルギーを光重合開始剤
に移動させる色素増感剤などが添加できる。但し、光重
合開始剤単独で光照射によって重合を開始する場合に
は、他の材料を添加しなくても構わない。光重合開始剤
としては、アセトフェノン系、ベンゾイン系、ベンゾフ
ェノン系、チオキサンソン系の光重合開始剤が使用でき
る。光重合開始剤には、例えばジエトキシアセトフェノ
ン、ジメトキシアセトフェノン、ベンゾインメチルエー
テル、ベゾインエチルエーテル、4−フェニルベンゾフ
ェノン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキ
サンソンなどがある。光重合開始剤は、固体でも液体で
も構わないが、素子の均一性の点から、液晶材料と透明
性樹脂前駆体との混合液に室温で溶解又は相溶するもの
であることが望ましい。光重合開始剤の添加量は、透明
性樹脂前駆体の30重量%以下であることが望ましい。
The precursor compound of the transparent resin is formed by a polymerization initiator for initiating polymerization by light irradiation, a photopolymerization initiation aid for supplying protons or the like to the photopolymerization initiator, and a light-absorbing agent. A dye sensitizer that transfers excitation energy to the photopolymerization initiator can be added. However, when the polymerization is initiated by light irradiation with the photopolymerization initiator alone, other materials need not be added. As the photopolymerization initiator, acetophenone-based, benzoin-based, benzophenone-based, and thioxanthone-based photopolymerization initiators can be used. Examples of the photopolymerization initiator include diethoxyacetophenone, dimethoxyacetophenone, benzoin methyl ether, bezoin ethyl ether, 4-phenylbenzophenone, 2-chlorothioxanthone, and 2-methylthioxanthone. The photopolymerization initiator may be a solid or a liquid, but is desirably soluble or compatible at room temperature in a liquid mixture of a liquid crystal material and a transparent resin precursor from the viewpoint of the uniformity of the device. The addition amount of the photopolymerization initiator is desirably 30% by weight or less of the transparent resin precursor.

【0023】光重合開始助剤としては、メチルジエタノ
ールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸などの一般的
な光重合開始助剤が使用できる。
As the photopolymerization initiation aid, general photopolymerization initiation aids such as methyldiethanolamine and 4-dimethylaminobenzoic acid can be used.

【0024】本発明では、色素増感剤として、クマリン
系色素、ローダミン系色素、オキサジン系色素、カルボ
シアニン系色素、スチリル系色素、キサンテン系色素、
メロシアニン系色素、ローダシアニン系色素、ポルフィ
リン系色素、アクリジン系色素などが挙げられるが、こ
れらに限定されない。色素増感剤としては、光照射によ
って励起され、エネルギーを光重合開始剤に移動できる
ものであればいずれのものでも構わない。
In the present invention, as a dye sensitizer, coumarin dye, rhodamine dye, oxazine dye, carbocyanine dye, styryl dye, xanthene dye,
Examples include, but are not limited to, merocyanine dyes, rhodocyanine dyes, porphyrin dyes, and acridine dyes. Any dye sensitizer may be used as long as it is excited by light irradiation and can transfer energy to the photopolymerization initiator.

【0025】透明性樹脂の前駆体の光重合に用いられる
光源としては、可視光のレーザー光を用いることができ
る。レーザー光による光重合は、二光束干渉法によって
行う。すなわち、ビームスプリッターで2つに分けたレ
ーザー光を調光層の箇所で交差するように入射し、レー
ザー光が干渉する箇所で光重合を行う。選択反射波長
は、用いるレーザー光の波長を変えることや、2つのレ
ーザー光の交差角度、及び、基板に対する入射角度を調
節することによって変えることができる。また、必要に
応じて、フォトマスクなどの光遮蔽膜を利用することも
できる。
As a light source used for photopolymerization of the precursor of the transparent resin, a visible laser beam can be used. Photopolymerization by laser light is performed by a two-beam interference method. That is, the laser light divided into two by the beam splitter is incident so as to intersect at the position of the light control layer, and photopolymerization is performed at the position where the laser light interferes. The selective reflection wavelength can be changed by changing the wavelength of the laser light used, or by adjusting the intersection angle of the two laser lights and the incident angle with respect to the substrate. In addition, if necessary, a light shielding film such as a photomask can be used.

【0026】液晶光学素子に用いられる液晶材料として
は、特にネマティック液晶材料が好ましい。ネマティッ
ク液晶材料としては、シアノ系、フッ素系、塩素系など
のいずれの液晶材料でも使用できるが、薄膜トランジス
ター(TFT)などの能動素子でアクティブ駆動を行う
ためには、高電荷保持率のフッ素系液晶材料が望まし
い。液晶材料の誘電率異方性は正であることが好ましい
が、印加する周波数により正負双方の値を有する二周波
駆動液晶材料、又は負の誘電率異方性を有する液晶材料
を使用することもできる。
As a liquid crystal material used for the liquid crystal optical element, a nematic liquid crystal material is particularly preferable. As the nematic liquid crystal material, any liquid crystal material such as a cyano-based, fluorine-based, and chlorine-based liquid crystal can be used. However, in order to perform active driving with an active element such as a thin film transistor (TFT), a fluorine-based material having a high charge retention rate is required. Liquid crystal materials are preferred. It is preferable that the dielectric anisotropy of the liquid crystal material is positive, but it is also possible to use a two-frequency driving liquid crystal material having both positive and negative values depending on the applied frequency, or a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. it can.

【0027】調光層中の液晶材料の比率は、20重量%
以上且つ80重量%以下であることが望ましく、更に望
ましくは30重量%以上且つ50重量%以下である。液
晶材料の比率がこの範囲より多い場合には、液晶材料と
透明性樹脂とから成る屈折率の異なる積層構造が形成さ
れ難く、選択反射の光強度が弱くなる。また、少ない場
合には、液晶光学素子の駆動電圧が高くなる。
The ratio of the liquid crystal material in the light control layer is 20% by weight.
The content is desirably at least 80% by weight and more desirably at least 30% by weight and at most 50% by weight. When the ratio of the liquid crystal material is larger than this range, it is difficult to form a laminated structure composed of the liquid crystal material and the transparent resin having different refractive indexes, and the light intensity of the selective reflection becomes weak. When the number is small, the driving voltage of the liquid crystal optical element becomes high.

【0028】本発明では、電極層の材料として、インジ
ウム・ティン・オキシド(ITO)や導電性高分子材料
などが使用できる。電極層は、透明性のものであること
が望ましい。また、各電極層に電圧を印加する電極は、
透明性である必要はなく、金属材料、導電性高分子材料
など、何れの導電性材料を電極として用いても構わな
い。薄膜トランジスターなどの能動素子によって各調光
層を駆動する際には、1つの電極層が対向電極に、残り
の電極層が各能動素子に接続されれば良い。また、電極
層の機械的強度を高めるために、ガラスやプラスチック
などの透明性基板上に電極層を形成したものを用いるこ
とができる。また、必要に応じて光吸収層を電極層に設
けることもできる。
In the present invention, indium tin oxide (ITO), a conductive polymer material, or the like can be used as a material for the electrode layer. The electrode layer is desirably transparent. The electrodes that apply a voltage to each electrode layer are:
It is not necessary to be transparent, and any conductive material such as a metal material and a conductive polymer material may be used as the electrode. When each light control layer is driven by an active element such as a thin film transistor, one electrode layer may be connected to the counter electrode, and the remaining electrode layers may be connected to each active element. Further, in order to increase the mechanical strength of the electrode layer, an electrode layer formed on a transparent substrate such as glass or plastic can be used. Further, a light absorbing layer can be provided on the electrode layer as needed.

【0029】本発明では、少なくとも1つの電極層に光
吸収層が設けられることが好ましい。この場合、光吸収
層は、可視光波長帯を吸収する材料であれば特に限定さ
れず、種々の無機材料及び有機材料を使用することがで
きる。光の吸収強度又は吸収波長は、目的とする素子特
性に対応して任意に変更することができる。光吸収層
は、電極層より調光層側に形成しても良いし、電極層と
透明性基板の間、又は、透明性基板の調光層側の反対側
に形成することもできる。調光層の反対側に形成する場
合には、調光層形成後に透明性基板上に貼り付けても良
い。
In the present invention, it is preferred that at least one electrode layer is provided with a light absorbing layer. In this case, the light absorption layer is not particularly limited as long as it is a material that absorbs a visible light wavelength band, and various inorganic materials and organic materials can be used. The light absorption intensity or absorption wavelength can be arbitrarily changed according to the target device characteristics. The light absorbing layer may be formed on the light control layer side of the electrode layer, or may be formed between the electrode layer and the transparent substrate or on the transparent substrate opposite to the light control layer side. When it is formed on the opposite side of the light control layer, it may be attached on a transparent substrate after the light control layer is formed.

【0030】光吸収層は、可視波長帯を吸収する材料を
ガラス、プラスチックなどの透明性基板上にコーディン
グしたものでも良く、また、透明性基板上に光吸収基板
を張り合わせたものでも良い。この場合に、可視光波長
帯を吸収する材料は、調光層側にあっても、透明性基板
を挟んだ外側にあっても良い。可視光波長帯を吸収する
材料が、透明性基板を挟んだ外側に設置する場合には、
調光層形成後に透明性基板上に可視光波長帯を吸収する
材料を張り合わせても良い。
The light absorbing layer may be formed by coding a material absorbing the visible wavelength band on a transparent substrate such as glass or plastic, or may be formed by laminating a light absorbing substrate on a transparent substrate. In this case, the material that absorbs the visible light wavelength band may be on the dimming layer side or outside the transparent substrate. When the material that absorbs the visible light wavelength band is installed outside the transparent substrate,
After forming the dimming layer, a material that absorbs the visible light wavelength band may be laminated on the transparent substrate.

【0031】なお、特開平8−304848号公報に
は、赤色、緑色、青色の各波長の光を反射する液晶光学
素子を積層した液晶光学素子において500nm近傍を
主とする波長帯域の光の反射率の高い表示素子が最も光
入射側となるように積層された液晶光学素子が記載され
ている。この素子は、光3原色の各色を反射する表示素
子を3層積層する点においては本発明と類似であるもの
の、青色光を反射する表示素子の積層順序についてのみ
記載されており、本発明で述べている調光層の画素部分
の体積に関しては何ら記載がない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304848 discloses that a liquid crystal optical element in which liquid crystal optical elements that reflect light of red, green, and blue wavelengths are laminated has a reflection of light in a wavelength band mainly around 500 nm. A liquid crystal optical element is described in which display elements having a high efficiency are stacked on the light incident side. This element is similar to the present invention in that three display elements that reflect each of the three primary colors of light are stacked, but only the stacking order of display elements that reflect blue light is described. There is no description about the volume of the pixel portion of the light control layer described above.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図1は、本発明の実施形態例に係る液晶光
学素子の基本構成を模式的に示す斜視図である。液晶光
学素子は、光の三原色である青色光、赤色光及び緑色光
を夫々反射する調光層11を、透明電極層12付きの透
明性基板13で挟持しつつ積層した構造を備えており、
各色の反射光が制御されることによりマルチカラー化が
達成される。最下層の透明性基板13の外面には光吸収
層14が設けられている。
The present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a basic configuration of a liquid crystal optical element according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal optical element has a structure in which dimming layers 11 that respectively reflect the three primary colors of light, blue light, red light, and green light, are sandwiched between transparent substrates 13 with transparent electrode layers 12 and stacked.
By controlling the reflected light of each color, multi-coloring is achieved. The light absorbing layer 14 is provided on the outer surface of the lowermost transparent substrate 13.

【0033】図2は、図1における3つの調光層を上方
から夫々、青色光反射の調光層22、赤色光反射の調光
層23、及び緑色光反射の調光層24とした場合の液晶
光学素子の断面図である。この液晶光学素子では、透明
性基板13及び電極層12で挟まれた3つ調光層22、
23、24における画素部分の面積や層厚が、各調光層
毎に設定される。これにより、色バランスを崩すことな
く、各調光層11の駆動電圧を制御できる。また、調光
層22、23、24夫々で反射される各色の光反射強度
が制御されるので、色バランスの良い表示が得られる。
FIG. 2 shows a case where the three light control layers in FIG. 1 are respectively a blue light reflection light control layer 22, a red light reflection light control layer 23, and a green light reflection light control layer 24 from above. It is sectional drawing of the liquid crystal optical element of. In this liquid crystal optical element, three light modulating layers 22 sandwiched between a transparent substrate 13 and an electrode layer 12,
The area and layer thickness of the pixel portion in 23 and 24 are set for each light control layer. Thereby, the driving voltage of each light control layer 11 can be controlled without breaking the color balance. Further, since the light reflection intensity of each color reflected by each of the light control layers 22, 23, and 24 is controlled, a display with good color balance can be obtained.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。図3
は本液晶光学素子に用いられる液晶表示素子の形成手順
を示すための断面図、図4及び図5は夫々、液晶表示素
子の構造を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG.
Is a cross-sectional view showing a procedure for forming a liquid crystal display element used in the present liquid crystal optical element, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views each showing a structure of the liquid crystal display element.

【0035】実施例1 透明性樹脂の前駆体化合物16としてラックストラック
LCR208(東亞合成化学社製)を65重量%、液晶
材料15としてPN001(RODIC社製)を35重
量%含有させた均一混合液21を作る。この均一混合液
21を、図3に示すように、基板間隔を7μmにした画
素面積各1cm2の2枚の電極層12付き透明性基板1
3で挟持し、調光層を形成する。次いで、ビームスプリ
ッターで2光束にした波長488nmのアルゴンレーザ
ー光20を、均一混合液21の箇所で干渉するように、
透明性基板13の上下方向から夫々入射した。その後、
高圧水銀ランプを照射して高分子化反応を終了させ、均
一混合液21の透明性樹脂16中に滴状の液晶材料15
が周期的に配列して成る液晶表示素子を得た。
Example 1 A homogeneous mixture containing 65% by weight of Luxtrack LCR208 (manufactured by Toagosei Chemical Co., Ltd.) as the precursor compound 16 of the transparent resin and 35% by weight of PN001 (manufactured by RODIC) as the liquid crystal material 15 Make 21. As shown in FIG. 3, the transparent substrate 1 with two electrode layers 12 having a pixel area of 1 cm 2 and a substrate interval of 7 μm was mixed with the uniform mixed solution 21 as shown in FIG.
3 to form a light control layer. Next, an argon laser beam 20 having a wavelength of 488 nm, which has been converted into two light beams by a beam splitter, interferes at a position of the uniform mixed solution 21.
The light was incident on the transparent substrate 13 from above and below. afterwards,
The polymerization reaction is terminated by irradiation with a high-pressure mercury lamp, and the liquid crystal material
Were periodically arranged to obtain a liquid crystal display element.

【0036】上記液晶表示素子では、図4に示すよう
に、電圧を印加しない状態で光17を透明性基板13に
入射したとき、波長520nm付近の光が選択的に反射
した。同図の18は反射光、19は透過光を示す。ま
た、図5に示すように、液晶表示素子に、100Hzで
30Vの交流矩形波を印加したところ、波長520nm
付近の光の反射率が減少した。
In the liquid crystal display device, as shown in FIG. 4, when light 17 was incident on the transparent substrate 13 in a state where no voltage was applied, light having a wavelength of about 520 nm was selectively reflected. In the figure, reference numeral 18 denotes reflected light, and 19 denotes transmitted light. As shown in FIG. 5, when an AC rectangular wave of 100 V and 30 V was applied to the liquid crystal display element, the wavelength was 520 nm.
The reflectance of nearby light has decreased.

【0037】また、基板間隔を7μmにした画素面積
1.2cm2の2枚の電極層12付き透明性基板13、
及び基板間隔を7μmにした画素面積0.9cm2の2
枚の電極層12付き透明基板13で均一混合溶液21を
夫々挟持し、レーザー光20の入射角度を変更した以外
上記と同様の手順により2つの液晶表示素子を作製し
た。画素面積が1.2cm2の液晶表示素子は、電圧無
印加時に波長610nm付近の光を選択的に反射した。
一方、画素面積が0.9cm2の液晶表示素子は、波長
440nm付近の光を選択的に反射した。画素面積が
1.2cm2の液晶表示素子に100Hzで28Vの交
流矩形波を印加し、また、画素面積が0.9cm2の液
晶表示素子に100Hzで35Vの交流矩形波を印加し
たところ、各液晶表示素子によって選択的に反射されて
いた光の反射率が減少した。
A transparent substrate 13 with two electrode layers 12 having a pixel area of 1.2 cm 2 and a substrate spacing of 7 μm,
And a pixel area of 0.9 cm 2 with a substrate spacing of 7 μm.
Two liquid crystal display elements were produced by the same procedure as above except that the uniform mixed solution 21 was sandwiched between the two transparent substrates 13 with the electrode layers 12 and the incident angle of the laser beam 20 was changed. The liquid crystal display element having a pixel area of 1.2 cm 2 selectively reflected light near the wavelength of 610 nm when no voltage was applied.
On the other hand, the liquid crystal display device having a pixel area of 0.9 cm 2 selectively reflected light near the wavelength of 440 nm. When an AC rectangular wave of 28 V at 100 Hz was applied to a liquid crystal display element having a pixel area of 1.2 cm 2 and an AC rectangular wave of 35 V at 100 Hz was applied to a liquid crystal display element having a pixel area of 0.9 cm 2 , The reflectivity of light selectively reflected by the liquid crystal display element was reduced.

【0038】これら520nm、610nm及び440
nm付近の光を選択的に反射する各液晶表示素子を、画
素部分が相互に重なるように積層し、最下部に光吸収層
14を貼り付けて目的の液晶光学素子を得た。得られた
液晶光学素子は、電圧無印加状態では白色を示し、ま
た、各調光層に夫々電圧を印加することによってマルチ
カラーの表示が得られた。
These 520 nm, 610 nm and 440 nm
Each liquid crystal display element that selectively reflects light in the vicinity of nm was laminated so that the pixel portions overlap each other, and the light absorbing layer 14 was attached to the lowermost part to obtain a target liquid crystal optical element. The obtained liquid crystal optical element showed white when no voltage was applied, and a multicolor display was obtained by applying a voltage to each light control layer.

【0039】比較例1 各画素部分の面積及び調光層の層厚が相互に同じで、5
20nm、610nm及び440nm付近の光を選択的
に反射する3つの液晶表示素子を積層し、これ以外の条
件を実施例1と同様にして処置を行い、液晶光学素子を
作製した。この場合に、得られた液晶光学素子は、電圧
無印加時にやや緑色を帯びていた。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 The area of each pixel portion and the thickness of the light control layer were the same, and
Three liquid crystal display elements that selectively reflect light near 20 nm, 610 nm, and 440 nm were laminated, and the other conditions were treated in the same manner as in Example 1 to produce a liquid crystal optical element. In this case, the obtained liquid crystal optical element was slightly green when no voltage was applied.

【0040】実施例2 透明性樹脂の前駆体化合物16としてラックストラック
LCR208(東亞合成化学社製)を62重量%、液晶
材料15としてPN001(RODIC社製)を38重
量%含有させた均一混合液21を、2枚の電極層12付
きの透明性基板13(画素面積各1cm2、基板間隔7
μm)で挟持した。ビームスプリッターで2光束にした
アルゴンレーザー光20(波長488nm)を、均一混
合液21の箇所で干渉するように透明性基板13の上下
方向から夫々入射した。この後、高圧水銀ランプを照射
し高分子化反応を終了させ、均一混合液21の透明性樹
脂16中に滴状の液晶材料15が周期的に配列して成る
液晶表示素子を得た。この液晶表示素子は、電圧無印加
時に、波長540nm付近の光を選択的に反射した。図
5に示すように、この液晶表示素子に、100Hzで2
8Vの交流矩形波を印加したところ、波長540nm付
近の光の反射率が減少した。
Example 2 A uniform mixed solution containing 62% by weight of Luxtrack LCR208 (manufactured by Toagosei Chemical) as precursor compound 16 of a transparent resin and 38% by weight of PN001 (manufactured by RODIC) as liquid crystal material 15 21 is a transparent substrate 13 with two electrode layers 12 (each pixel area is 1 cm 2 ,
μm). Argon laser light 20 (wavelength: 488 nm) converted into two light beams by the beam splitter was incident on the transparent substrate 13 from above and below so as to interfere with each other at the position of the uniform mixture 21. Thereafter, irradiation with a high-pressure mercury lamp was performed to terminate the polymerization reaction, thereby obtaining a liquid crystal display device in which the liquid crystal material 15 in the form of droplets was periodically arranged in the transparent resin 16 of the uniform mixed liquid 21. This liquid crystal display element selectively reflected light near the wavelength of 540 nm when no voltage was applied. As shown in FIG. 5, this liquid crystal display device
When an AC rectangular wave of 8 V was applied, the reflectance of light near a wavelength of 540 nm decreased.

【0041】また、基板間隔を7μmにした画素面積1
cm2の2枚の電極層12付き透明性基板13、及び基
板間隔を8μmにした画素面積1cm2の2枚の電極層
12付き透明性基板13で均一混合溶液21を夫々挟持
し、レーザー光20の入射角度を変更した以外上記と同
様の手順により2つの液晶表示素子を作製した。基板間
隔が7μmの液晶表示素子は、電圧無印加時に450n
m波長付近の光を選択的に反射した。一方、基板間隔が
8μmの液晶表示素子は、波長610μm付近の光を選
択的に反射した。基板間隔が7μmの液晶表示素子に、
100Hzで33Vの交流矩形波を、また、基板間隔が
8μmの液晶表示素子に100Hzで35Vの交流矩形
波を印加したところ、夫々の液晶表示素子で選択的に反
射されていた光の反射率が減少した。
A pixel area 1 having a substrate spacing of 7 μm was used.
two electrode layers 12 with the transparent substrate 13 of cm 2, and a homogeneous mixed solution 21 was respectively sandwiched by two electrode layers 12 with the transparent substrate 13 of the pixel area 1 cm 2 which was 8μm substrate gap, the laser beam Two liquid crystal display elements were produced in the same procedure as above except that the incident angle was changed to 20. A liquid crystal display element having a substrate spacing of 7 μm has a 450 n
Light near the m wavelength was selectively reflected. On the other hand, the liquid crystal display element having the substrate spacing of 8 μm selectively reflected light near the wavelength of 610 μm. For a liquid crystal display device with a substrate spacing of 7 μm,
When an AC rectangular wave of 33 V was applied at 100 Hz and an AC rectangular wave of 35 V at 100 Hz was applied to a liquid crystal display device having a substrate spacing of 8 μm, the reflectance of light selectively reflected by each liquid crystal display device was increased. Diminished.

【0042】これら540nm、610nm及び450
nm付近の光を選択的に反射する各液晶表示素子を、画
素部分が重なるように積層し、最下部に光吸収層14を
貼り付けて目的の液晶光学素子を得た。得られた液晶光
学素子は、電圧無印加状態では白色であり、また、各調
光層に夫々電圧を印加することによりマルチカラーの表
示が得られた。
These 540 nm, 610 nm and 450
Each liquid crystal display element that selectively reflects light in the vicinity of nm was laminated so that the pixel portions overlapped, and the light absorbing layer 14 was attached to the lowermost part to obtain a target liquid crystal optical element. The obtained liquid crystal optical element was white when no voltage was applied, and a multicolor display was obtained by applying a voltage to each dimming layer.

【0043】比較例2 各画素部分の面積及び調光層の層厚が相互に同じで、5
40nm、610nm及び450nm付近の光を選択的
に反射する3つの液晶表示素子を積層し、これ以外の条
件を実施例2と同様にして処置を行い、液晶光学素子を
作製した。この場合に、得られた液晶光学素子は、電圧
無印加時にやや青緑色を帯びていた。
Comparative Example 2 The area of each pixel portion and the thickness of the light control layer were the same, and
Three liquid crystal display elements that selectively reflect light near 40 nm, 610 nm, and 450 nm were stacked, and the other conditions were treated in the same manner as in Example 2 to produce a liquid crystal optical element. In this case, the obtained liquid crystal optical element was slightly bluish green when no voltage was applied.

【0044】実施例3 画素部分の面積が1.2cm2且つ基板間隔が5.5μ
mで、530nm付近の光を反射する液晶表示素子、画
素部分の面積が1.3cm2且つ基板間隔が6μmで、
620nm付近の光を反射する液晶表示素子、及び、画
素面積が1.2cm2且つ基板間隔が5μmで、460
nm付近の光を反射する液晶表示素子を、実施例1の手
順に従って夫々作製した。得られた各液晶表示素子は全
て、100Hzで20Vの交流矩形波で光の反射率が減
少した。
Example 3 The area of the pixel portion was 1.2 cm 2 and the substrate interval was 5.5 μm.
m, a liquid crystal display element that reflects light around 530 nm, the pixel area is 1.3 cm 2, and the substrate spacing is 6 μm.
A liquid crystal display element that reflects light near 620 nm, a pixel area of 1.2 cm 2, and a substrate spacing of 5 μm,
Liquid crystal display devices that reflect light in the vicinity of nm were manufactured according to the procedure of Example 1. In each of the obtained liquid crystal display devices, the reflectivity of light was reduced by an AC rectangular wave of 20 V at 100 Hz.

【0045】これら530nm、620nm及び460
nm付近の光を選択的に反射する各液晶表示素子を、画
素部分が重なるように積層し、最下部に光吸収層14を
貼り付けて目的の液晶光学素子を得た。得られた液晶光
学素子は、電圧無印加状態では白色であり、また、各調
光層に夫々電圧を印加することによりマルチカラーの表
示が得られた。
These 530 nm, 620 nm and 460 nm
Each liquid crystal display element that selectively reflects light in the vicinity of nm was laminated so that the pixel portions overlapped, and the light absorbing layer 14 was attached to the lowermost part to obtain a target liquid crystal optical element. The obtained liquid crystal optical element was white when no voltage was applied, and a multicolor display was obtained by applying a voltage to each dimming layer.

【0046】実施例4 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート90重量部
と、重合開始剤としてのベンズアンスラセン4.95重
量部と、重合開始助剤としての4−ジメチルアミノ安息
香酸イソアミル4.95重量部と、色素増感剤としての
アクリジンオレンジベース0.1重量部の混合物から成
る透明性樹脂の前駆体と、液晶材料としてのTL−21
5(Merck社製)とを使用した以外は実施例1と同
様の操作を行い、液晶表示素子を作製した。
Example 4 90 parts by weight of dipentaerythritol hexaacrylate, 4.95 parts by weight of benzuanthracene as a polymerization initiator, and 4.95 parts by weight of isoamyl 4-dimethylaminobenzoate as a polymerization initiator A transparent resin precursor comprising a mixture of 0.1 parts by weight of acridine orange base as a dye sensitizer, and TL-21 as a liquid crystal material
5 (manufactured by Merck), and the same operation as in Example 1 was carried out to produce a liquid crystal display device.

【0047】画素面積が1.2cm2の液晶表示素子に
は100Hzで31Vの交流矩形波を、画素面積が0.
9cm2の液晶表示素子には100Hzで36Vの交流
矩形を、画素面積が1.0cm2の液晶表示素子には1
00Hzで31Vの交流矩形を印加した。このとき、夫
々の液晶表示素子が選択的に反射していた光の反射率が
減少した。
An AC rectangular wave of 31 V at 100 Hz was applied to a liquid crystal display element having a pixel area of 1.2 cm 2, and a pixel area of 0.1 V was used.
For a 9 cm 2 liquid crystal display element, an AC rectangle of 36 V at 100 Hz is used, and for a liquid crystal display element having a pixel area of 1.0 cm 2 , 1 is used.
A 31 V AC rectangle was applied at 00 Hz. At this time, the reflectance of light selectively reflected by each liquid crystal display element decreased.

【0048】これら520nm、610nm及び440
nm付近の光を選択的に反射する液晶表示素子を、画素
部分が重なるように積層し、最下部に光吸収層14を貼
り付けて目的の液晶光学素子を得た。得られた液晶光学
素子は、電圧無印加状態では白色であり、また、各調光
層に夫々電圧を印加することによりマルチカラーの表示
が得られた。
These 520 nm, 610 nm and 440 nm
A liquid crystal display element that selectively reflects light in the vicinity of nm is laminated so that the pixel portions overlap each other, and the light absorbing layer 14 is attached to the lowermost part to obtain a target liquid crystal optical element. The obtained liquid crystal optical element was white when no voltage was applied, and a multicolor display was obtained by applying a voltage to each dimming layer.

【0049】実施例5 ジペンタエリスリトールペンタアクリレート90重量部
と、重合開始剤としてのフェナントレンキノン4.95
重量部と、重合開始助剤としての4,4−ジエチルアミ
ノベンゾフェノン4.95重量部と、色素増感剤として
のローズベンガル0.1重量部の混合物から成る透明性
樹脂の前駆体と、液晶材料としてのTN−403(RO
DIC社製)を使用した以外は実施例2と同様の操作を
行った。これにより、電圧無印加時に夫々、540n
m、450nm及び610nm波長付近の光を選択的に
反射する液晶表示素子を作製した。
Example 5 90 parts by weight of dipentaerythritol pentaacrylate and 4.95 of phenanthrenequinone as a polymerization initiator
A transparent resin precursor comprising a mixture of 4.95 parts by weight of 4,4-diethylaminobenzophenone as a polymerization initiator and 0.1 part by weight of rose bengal as a dye sensitizer; and a liquid crystal material. TN-403 (RO
The same operation as in Example 2 was performed except that DIC (manufactured by DIC Corporation) was used. Thereby, when no voltage is applied, 540 n
A liquid crystal display element which selectively reflects light near the wavelengths of m, 450 nm and 610 nm was manufactured.

【0050】これら540nm、450nm及び610
nm付近の光を選択的に反射する液晶表示素子を、画素
部分が重なるように積層し、最下部に光吸収層14を貼
り付けて目的の液晶光学素子を得た。得られた液晶光学
素子は、電圧無印加状態では白色であり、また、各調光
層に夫々電圧を印加することによりマルチカラーの表示
が得られた。
These 540 nm, 450 nm and 610 nm
A liquid crystal display element that selectively reflects light in the vicinity of nm is laminated so that the pixel portions overlap each other, and the light absorbing layer 14 is attached to the lowermost part to obtain a target liquid crystal optical element. The obtained liquid crystal optical element was white when no voltage was applied, and a multicolor display was obtained by applying a voltage to each dimming layer.

【0051】図6は、本実施例による液晶光学素子の入
射光の波長と、各色の反射光との相関関係を示すグラフ
である。このグラフから、調光層22、23、24と電
極層12とが交互に積層された本液晶光学素子では、各
調光層で反射する色の光反射強度が良好に制御されて、
青色、赤色及び緑色の各反射率がほぼ同じになり、色バ
ランスが極めて良いことが分かる。
FIG. 6 is a graph showing the correlation between the wavelength of the incident light of the liquid crystal optical element according to the present embodiment and the reflected light of each color. From this graph, in the present liquid crystal optical element in which the light control layers 22, 23, and 24 and the electrode layers 12 are alternately laminated, the light reflection intensity of the color reflected by each light control layer is well controlled,
It can be seen that the reflectances of blue, red and green are almost the same, and that the color balance is extremely good.

【0052】このように、本液晶光学素子では、各調光
層の色合いや光反射強度を保ちつつ各調光層の駆動電圧
のみを任意に制御することにより、色バランスを崩すこ
となく、液晶光学素子の駆動波形の簡易化を図ることが
できる。
As described above, in the present liquid crystal optical element, only the driving voltage of each light control layer is arbitrarily controlled while maintaining the color tone and light reflection intensity of each light control layer, so that the liquid balance is maintained without disturbing the color balance. The drive waveform of the optical element can be simplified.

【0053】以上、本発明をその好適な実施形態例(実
施例)に基づいて説明したが、本発明の液晶光学素子
は、上記実施形態例(実施例)にのみ限定されるもので
はなく、上記実施形態例から種々の修正及び変更を施し
た液晶光学素子も、本発明の範囲に含まれる。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments (examples), the liquid crystal optical element of the present invention is not limited to the above embodiments (examples). Liquid crystal optical elements obtained by making various modifications and changes from the above embodiment are also included in the scope of the present invention.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
表示色の色範囲が広く、色バランスが良好で、特に、電
圧無印加時に表示する白色が着色していない液晶光学素
子を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to obtain a liquid crystal optical element having a wide color range of display colors and a good color balance, and in particular, a white color which is displayed when no voltage is applied and is not colored.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態例に係る液晶光学素子の基本
構成を模式的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a basic configuration of a liquid crystal optical element according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の調光層を上方から夫々、青色光、赤色光
及び緑色光用の調光層とした場合の液晶光学素子の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal optical element in a case where the dimming layers in FIG. 1 are respectively formed from above, as blue light, red light, and green light.

【図3】本液晶光学素子に用いられる液晶表示素子の形
成手順を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a procedure for forming a liquid crystal display element used in the present liquid crystal optical element.

【図4】本液晶光学素子に用いられる液晶表示素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a liquid crystal display element used in the present liquid crystal optical element.

【図5】本液晶光学素子に用いられる液晶表示素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display element used in the present liquid crystal optical element.

【図6】本液晶光学素子の入射光の波長と各色の反射光
との相関関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the correlation between the wavelength of incident light of the present liquid crystal optical element and the reflected light of each color.

【図7】従来の液晶表示装置の液晶光学素子を模式的に
示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal optical element of a conventional liquid crystal display device.

【図8】従来の液晶光学素子における入射光の波長と各
色の反射光との相関関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the correlation between the wavelength of incident light and the reflected light of each color in a conventional liquid crystal optical element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 調光層 12 電極層 13 透明基板 14 光吸収層 15 液晶材料 16 透明性樹脂 17 入射光 18 反射光 19 透過光 20 レーザー光 21 均一混合液 22 青色用の調光層 23 赤色用の調光層 24 緑色用の調光層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Dimming layer 12 Electrode layer 13 Transparent substrate 14 Light absorption layer 15 Liquid crystal material 16 Transparent resin 17 Incident light 18 Reflected light 19 Transmitted light 20 Laser light 21 Uniform mixed liquid 22 Dimming layer for blue 23 Dimming for red Layer 24 Dimming layer for green

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−304848(JP,A) 特開 平6−294952(JP,A) 特開 平7−181483(JP,A) 特開 昭63−228129(JP,A) 特開 昭64−50019(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1347 G02F 1/1334 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-8-304848 (JP, A) JP-A-6-294952 (JP, A) JP-A-7-181483 (JP, A) JP-A-63-181 228129 (JP, A) JP-A-64-50919 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1347 G02F 1/1334

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反射型の液晶光学素子において、 透明性樹脂中に液晶材料が層状に且つ規則的に配列され
た調光層を電極層で挟んで成る液晶表示素子を複数積層
して備え、 前記各調光層は、可視光領域の特定の波長帯を反射し、
画素部分の体積が相互に異なり、 前記各調光層における有効表示部の層厚、及び、前記各
調光層における画素部分の視面側の面積の内の少なくと
も一方が、液晶表示素子毎に異なることを特徴とする液
晶光学素子。
1. A reflection type liquid crystal optical element, comprising: a plurality of liquid crystal display elements each having a light control layer in which a liquid crystal material is layered and regularly arranged in a transparent resin sandwiched between electrode layers; Each of the light control layers reflects a specific wavelength band in the visible light region,
The volumes of the pixel portions are different from each other, and at least one of the layer thickness of the effective display portion in each of the light control layers and the area on the viewing surface side of the pixel portion in each of the light control layers is different for each liquid crystal display element. A liquid crystal optical element characterized by being different.
【請求項2】 前記複数の液晶表示素子の各調光層が夫
々反射する光は、赤色、緑色及び青色であることを特徴
とする請求項1に記載の液晶光学素子。
2. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the light reflected by each of the light control layers of the plurality of liquid crystal display elements is red, green, and blue, respectively.
【請求項3】 赤色光を反射する調光層における画素部
分の視面側の面積が、青色光を反射する調光層における
画素部分の視面側の面積の0.5倍以上且つ2倍以下で
あることを特徴とする請求項2に記載の液晶光学素子。
3. The area on the viewing surface side of the pixel portion in the light control layer that reflects red light is at least 0.5 times and twice the area on the viewing surface side of the pixel portion in the light control layer that reflects blue light. 3. The liquid crystal optical element according to claim 2, wherein:
【請求項4】 緑色光を反射する調光層における画素部
分の視面側の面積が、青色光を反射する調光層の層厚の
0.5倍以上且つ2倍以下であることを特徴とする請求
項2又は3に記載の液晶光学素子。
4. An area on the viewing surface side of a pixel portion in a light control layer that reflects green light is 0.5 times or more and 2 times or less the thickness of the light control layer that reflects blue light. The liquid crystal optical element according to claim 2.
【請求項5】 赤色光を反射する調光層の層厚が、青色
光を反射する調光層の層厚の0.5倍以上且つ2倍以下
であることを特徴とする請求項1乃至4の内の何れか1
項に記載の液晶光学素子。
5. The light control layer that reflects red light has a layer thickness of 0.5 times or more and 2 times or less the thickness of the light control layer that reflects blue light. Any one of 4
Item 10. The liquid crystal optical element according to item 9.
【請求項6】 緑色光を反射する調光層の層厚が、青色
光を反射する調光層の層厚の0.5倍以上且つ1.5倍
以下であることを特徴とする請求項1乃至5の内の何れ
か1項に記載の液晶光学素子。
6. The light control layer that reflects green light has a layer thickness of 0.5 times or more and 1.5 times or less the thickness of the light control layer that reflects blue light. 6. The liquid crystal optical element according to any one of 1 to 5.
【請求項7】 前記複数の液晶表示素子が、対応する能
動素子に夫々接続されることを特徴とする請求項1乃至
6の内の何れか1項に記載の液晶光学素子。
7. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the plurality of liquid crystal display elements are connected to corresponding active elements, respectively.
【請求項8】 前記液晶材料の常光屈折率が前記透明性
樹脂の屈折率と一致し、調光層は、電圧無印加時に光反
射状態になると共に、印加電圧の増加に従って反射光の
強度が低下することを特徴とする請求項1乃至7の内の
何れか1項に記載の液晶光学素子。
8. The ordinary light refractive index of the liquid crystal material matches the refractive index of the transparent resin, and the dimming layer enters a light reflecting state when no voltage is applied, and the intensity of reflected light increases as the applied voltage increases. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the liquid crystal optical element decreases.
【請求項9】 前記電極層が導電性高分子材料から成る
ことを特徴とする請求項1乃至8の内の何れか1項に記
載の液晶光学素子。
9. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the electrode layer is made of a conductive polymer material.
【請求項10】 少なくとも1つの電極層に光吸収層が
設けられることを特徴とする請求項1乃至9の内の何れ
か1項に記載の液晶光学素子。
10. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein a light absorbing layer is provided on at least one electrode layer.
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