液晶電気光学素子
【目的】 微粒子分散型液晶電気光学素子において、コントラストの向上と明るい液晶電気光学素子を提供する。
【構成】 微粒子分散型液晶電気光学素子に於いて、そこに含有する二色性染料の吸収波長と、その素子への入射光の波長を合わせる事により、または、出射側に二色性染料の吸収波長を透過するカラーフィルターを具備する事で表示のコントラストを改善し、明るい液晶電気光学素子を提供出来るようになった。
【構成】 微粒子分散型液晶電気光学素子に於いて、そこに含有する二色性染料の吸収波長と、その素子への入射光の波長を合わせる事により、または、出射側に二色性染料の吸収波長を透過するカラーフィルターを具備する事で表示のコントラストを改善し、明るい液晶電気光学素子を提供出来るようになった。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビ、液晶プロジェクター、液晶ディスプレイなどの液晶電気光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】微粒子分散型液晶電気光学素子は、図１に示した様に液晶１３中に、微粒子１４を分散した特殊な表示体である。微粒子分散型液晶電気光学素子は、電圧印加にともなって光散乱状態から光透過状態へと変化する。この性質を利用して、投写型液晶プロジェクターのライトバルブや、ディスプレイとしての応用も検討されている。
【０００３】粒子分散型液晶電気光学素子を投写型液晶プロジェクターやディスプレイとして使用すると、従来の液晶電気光学素子に必要だった偏向板が不要になるため、明るい表示素子が得られる可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の粒子分散型液晶電気光学素子においては、二色性染料をいれない場合は、光散乱状態では、背景色の薄い色滲みが生じ直視型でのディスプレイでは、コントラストの拡大が困難であった。また、投写型でも、散乱光を投写レンズが呑み込んでしまうため光のオフ状態である黒の表示が十分でなくコントラストの拡大が困難であった。投写型で、コントラストの拡大を計るには、投写レンズのＦ値を大きくし、呑み込み角を小さくすれば良いが、投写画面が暗くなり明るい表示素子の長所が失われてしまう。
【０００５】本発明は、このような困難を解決するためになされた物で、その目的とするところは、コントラスト比が高く、明るい表示が可能で、なおかつフルカラー化への手段を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶電気光学素子は、（１）液晶中に微粒子が分散された微粒子・液晶複合体と、これを挟んで両側に配置された電極基板からなる液晶電気光学素子において、特定波長を吸収する二色性染料を含有する事を特徴とする。
【０００７】（２）二色性染料が、液晶光学素子に入射する光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く吸収する二色性染料である事を特徴とする。
【０００８】（３）液晶光学素子から出射した光において、その吸収された光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く透過するカラーフィルターを備えた事を特徴とする。
【０００９】（４）入射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする。
（５）出射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の液晶電気光学素子は、粒子分散型液晶電気光学素子中にある特定の波長を吸収する二色性染料と、その染料の最大吸収波長と関連ずけられたカラーフィルター、もしくは色付きの光源の組み合わせによりコントラスト比を高め、明るい表示を得るものである。通常粒子分散型液晶電気光学素子は、電圧無印加時には、液晶と微粒子界面での相互作用から液晶は、微粒子表面に水平、もしくは垂直に配向しており、セル全体では、ミクロな液晶配向ドメインがランダムに存在するため光散乱状態を呈する。電圧印加時には、液晶が電界方向に配向するため光透過状態を実現する。この粒子分散型液晶電気光学素子に二色性染料を添加すると、電界オフに於いて色付きの表示、電界オンで透明状態を作り背景色の選択により表示の切り替えが可能である。この時、この粒子分散型液晶電気光学素子のパネルに入射する光を、レッド、グリーン、ブルー等に分割し、二色性染料をそれぞれレッド、グリーン、ブルーを最も良く吸収する染料とすれば、電界オフで黒、電界オンでそれぞれレッド、グリーン、ブルーが表示可能である。またこのカラーフィルター等による色分割を、本発明の液晶パネルで、光源と反対側に設置しても同様の効果が得られる。よって、本発明の粒子分散型液晶電気光学素子により、投写光学系では、アパーチャを使用しないでコントラストを高めた、明るい液晶表示素子が得られた。
【００１１】
【実施例】本実施例では、液晶パネルとして１×１インチのセル中に５mm×５mmの表示エリアを持ったＰＤＬＣ素子を用いた例を示した。図１は、本発明の一構成を示す表示素子の断面図である。基板１１及び基板１６上に透明電極ＩＴＯ１２及び透明電極ＩＴＯ１５を形成し、これらの基板間に液晶１３、微粒子１４、二色性染料１８の混合物を挟み込んだセルを示した。液晶は、メルク社製のＭＪ９０６５７を使用した。液晶は、本実施例にこだわる必要はなくコレステリック、スメクッチク、ネマチック等どの様なタイプの液晶でも良い。微粒子には、日産化学社製のスノーテックスＳ（粒径で７〜９ｎｍのシリカ微粒子）を使用した。微粒子の量は、５ｗｔ％とした。この微粒子も特にシリカにこだわることはなく、ＰＭＭＡ等の他の有機物でも構わなく、液晶をその粒子の回りに配向させ、かつ液晶が電場配向時に光の波長に対し妨げとならない程度の物であれば良い。また、微粒子の表面に液晶配向能をもつ材料で表面処理を施しても良い。二色性染料には、三井東圧染料社製のＭ３６１を使用した。この染料を液晶に混ぜると黄色を呈する。二色性染料の量は液晶に対し１ｗｔ％とした。またカラーフィルターとしては、青色のフイルターを使用した。この時、フイルター無しでセルに６０Ｈｚで１００Ｖを印加するとセルは、黄色の付いた状態から透明の状態に変わった。また、青のカラーフィルターを通して観察すると黒と青い状態への色の変化が見られた。この時のコントラストは、１：７であった。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微粒子分散型液晶電気光学素子において、その二色性染料の吸収波長とカラーフィルターの透過波長を合わせ込む事により、コントラストの改善した明るい液晶電気光学素子が提供できる様になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 微粒子分散型液晶電気光学素子の構成を示す図面。
【符号の説明】
１１−−−ガラス基板
１２−−−透明電極
１３−−−液晶
１４−−−微粒子
１５−−−透明電極
１６−−−ガラス基板
１７−−−微粒子分散型素子
１８−−−染料
１９−−−カラーフィルター
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビ、液晶プロジェクター、液晶ディスプレイなどの液晶電気光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】微粒子分散型液晶電気光学素子は、図１に示した様に液晶１３中に、微粒子１４を分散した特殊な表示体である。微粒子分散型液晶電気光学素子は、電圧印加にともなって光散乱状態から光透過状態へと変化する。この性質を利用して、投写型液晶プロジェクターのライトバルブや、ディスプレイとしての応用も検討されている。
【０００３】粒子分散型液晶電気光学素子を投写型液晶プロジェクターやディスプレイとして使用すると、従来の液晶電気光学素子に必要だった偏向板が不要になるため、明るい表示素子が得られる可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の粒子分散型液晶電気光学素子においては、二色性染料をいれない場合は、光散乱状態では、背景色の薄い色滲みが生じ直視型でのディスプレイでは、コントラストの拡大が困難であった。また、投写型でも、散乱光を投写レンズが呑み込んでしまうため光のオフ状態である黒の表示が十分でなくコントラストの拡大が困難であった。投写型で、コントラストの拡大を計るには、投写レンズのＦ値を大きくし、呑み込み角を小さくすれば良いが、投写画面が暗くなり明るい表示素子の長所が失われてしまう。
【０００５】本発明は、このような困難を解決するためになされた物で、その目的とするところは、コントラスト比が高く、明るい表示が可能で、なおかつフルカラー化への手段を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶電気光学素子は、（１）液晶中に微粒子が分散された微粒子・液晶複合体と、これを挟んで両側に配置された電極基板からなる液晶電気光学素子において、特定波長を吸収する二色性染料を含有する事を特徴とする。
【０００７】（２）二色性染料が、液晶光学素子に入射する光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く吸収する二色性染料である事を特徴とする。
【０００８】（３）液晶光学素子から出射した光において、その吸収された光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く透過するカラーフィルターを備えた事を特徴とする。
【０００９】（４）入射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする。
（５）出射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の液晶電気光学素子は、粒子分散型液晶電気光学素子中にある特定の波長を吸収する二色性染料と、その染料の最大吸収波長と関連ずけられたカラーフィルター、もしくは色付きの光源の組み合わせによりコントラスト比を高め、明るい表示を得るものである。通常粒子分散型液晶電気光学素子は、電圧無印加時には、液晶と微粒子界面での相互作用から液晶は、微粒子表面に水平、もしくは垂直に配向しており、セル全体では、ミクロな液晶配向ドメインがランダムに存在するため光散乱状態を呈する。電圧印加時には、液晶が電界方向に配向するため光透過状態を実現する。この粒子分散型液晶電気光学素子に二色性染料を添加すると、電界オフに於いて色付きの表示、電界オンで透明状態を作り背景色の選択により表示の切り替えが可能である。この時、この粒子分散型液晶電気光学素子のパネルに入射する光を、レッド、グリーン、ブルー等に分割し、二色性染料をそれぞれレッド、グリーン、ブルーを最も良く吸収する染料とすれば、電界オフで黒、電界オンでそれぞれレッド、グリーン、ブルーが表示可能である。またこのカラーフィルター等による色分割を、本発明の液晶パネルで、光源と反対側に設置しても同様の効果が得られる。よって、本発明の粒子分散型液晶電気光学素子により、投写光学系では、アパーチャを使用しないでコントラストを高めた、明るい液晶表示素子が得られた。
【００１１】
【実施例】本実施例では、液晶パネルとして１×１インチのセル中に５mm×５mmの表示エリアを持ったＰＤＬＣ素子を用いた例を示した。図１は、本発明の一構成を示す表示素子の断面図である。基板１１及び基板１６上に透明電極ＩＴＯ１２及び透明電極ＩＴＯ１５を形成し、これらの基板間に液晶１３、微粒子１４、二色性染料１８の混合物を挟み込んだセルを示した。液晶は、メルク社製のＭＪ９０６５７を使用した。液晶は、本実施例にこだわる必要はなくコレステリック、スメクッチク、ネマチック等どの様なタイプの液晶でも良い。微粒子には、日産化学社製のスノーテックスＳ（粒径で７〜９ｎｍのシリカ微粒子）を使用した。微粒子の量は、５ｗｔ％とした。この微粒子も特にシリカにこだわることはなく、ＰＭＭＡ等の他の有機物でも構わなく、液晶をその粒子の回りに配向させ、かつ液晶が電場配向時に光の波長に対し妨げとならない程度の物であれば良い。また、微粒子の表面に液晶配向能をもつ材料で表面処理を施しても良い。二色性染料には、三井東圧染料社製のＭ３６１を使用した。この染料を液晶に混ぜると黄色を呈する。二色性染料の量は液晶に対し１ｗｔ％とした。またカラーフィルターとしては、青色のフイルターを使用した。この時、フイルター無しでセルに６０Ｈｚで１００Ｖを印加するとセルは、黄色の付いた状態から透明の状態に変わった。また、青のカラーフィルターを通して観察すると黒と青い状態への色の変化が見られた。この時のコントラストは、１：７であった。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微粒子分散型液晶電気光学素子において、その二色性染料の吸収波長とカラーフィルターの透過波長を合わせ込む事により、コントラストの改善した明るい液晶電気光学素子が提供できる様になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 微粒子分散型液晶電気光学素子の構成を示す図面。
【符号の説明】
１１−−−ガラス基板
１２−−−透明電極
１３−−−液晶
１４−−−微粒子
１５−−−透明電極
１６−−−ガラス基板
１７−−−微粒子分散型素子
１８−−−染料
１９−−−カラーフィルター
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液晶中に微粒子が分散された微粒子・液晶複合体と、これを挟んで両側に配置された電極基板からなる液晶電気光学素子において、特定波長を吸収する二色性染料を含有する事を特徴とした液晶電気光学素子。
【請求項２】 前記二色性染料が、液晶光学素子に入射する光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く吸収する二色性染料である事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項３】 前記液晶光学素子から出射した光において、その吸収された光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く透過するカラーフィルターを備えた事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項４】 前記請求項２において、入射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項５】 前記請求項３において、出射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項１】 液晶中に微粒子が分散された微粒子・液晶複合体と、これを挟んで両側に配置された電極基板からなる液晶電気光学素子において、特定波長を吸収する二色性染料を含有する事を特徴とした液晶電気光学素子。
【請求項２】 前記二色性染料が、液晶光学素子に入射する光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く吸収する二色性染料である事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項３】 前記液晶光学素子から出射した光において、その吸収された光のピーク波長とほぼ等しい波長の光を最も多く透過するカラーフィルターを備えた事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項４】 前記請求項２において、入射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項５】 前記請求項３において、出射する光とカラーフィルターの色が補色の関係にある事を特徴とする液晶電気光学素子。
【図１】
【公開番号】特開平５−２１６０７４
【公開日】平成５年（１９９３）８月２７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１８９３９
【出願日】平成４年（１９９２）２月４日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成５年（１９９３）８月２７日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）２月４日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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