JP2003075815A - 反射型カラー液晶表示装置、その製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調光層として相対的に屈折率の高い高屈折率
層と相対的に屈折率の低い低屈折率層とから成る周期構
造を有する反射型液晶表示素子において、簡易な構造・
製造方法によって、明るい反射型液晶表示素子を提供す
る。 【解決手段】 透明電極１５、１６を備えた一対の透明
基板１３、１４の間に白色光を反射する調光層１１を挟
持し、調光層の入射光側にカラーフィルター１２を備え
る。調光層は、赤色光、緑色光、青色光を選択的に反射
する、高屈折率層と低屈折率層ととの積層体である、３
つの周期構造１８、１９、２０を有し、かつ、その３つ
の周期構造が同一画素中に渡って形成されている。透明
電極へ電圧を印加することによって、中間調を含む反射
表示が可能になる。調光層は、透明性固体材料前駆体、
液晶材料および重合開始剤を含む混合液に３種類の二光
束干渉露光を時分割で行うことによって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型カラー液晶
表示装置、その製造方法およびその製造装置に関し、特
に、白色ホログラムを用いて文字、図形等をカラー表示
する反射型カラー液晶表示装置、その製造方法およびそ
の製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型カラー液晶表示方式とし
て、一枚偏光板方式、ゲストホスト液晶方式等が知られ
ているが、近年、ＨＰＤＬＣ（Holographic Polymer Di
spersedLiquid Crystal）素子を用いる方式が注目され
ている。この方式においては、偏光板やカラーフィルタ
を用いないために、明るい反射表示を実現することが可
能である。例えば、特開平６−２９４９５２号公報に、
液晶層に液晶滴と透明性固体とが周期構造をなして存在
しているＨＰＤＬＣ素子が開示されている。このＨＰＤ
ＬＣ素子は、電圧を印加しない状態では、外光が入射す
ると、液晶滴と透明性固体とによる周期構造によってブ
ラッグ反射が生じ、周期構造の周期間隔に対応した波長
域の光を反射し、それ以外の波長の光は透過される。電
圧を印加した状態では、ＨＰＤＬＣ素子における液晶滴
の屈折率が変化し、液晶滴と透明性固体との屈折率差が
小さくなるにしたがってブラッグ反射の強度が減少して
いき、屈折率差がなくなると入射光はすべて液晶層を透
過する。こうした反射状態と透過（透明）状態を用いて
明暗表示を行う。このＨＰＤＬＣ素子は、透明性固体材
料の前駆体、液晶材料および重合開始剤などを封入した
セルに、二光束干渉露光を行うことにより作製される。
二光束干渉露光では、２つの光束の干渉によって生じる
干渉光縞の光強度が強い部分で透明性固体材料前駆体が
硬化し、透明性固体材料の比率が高い部分が生じる。逆
に、干渉光縞の光強度が弱い部分では、液晶材料の比率
が高い部分が生じる。その結果、セル内において、透明
性固体の比率が高い部分と液晶材料の比率が高い部分と
が周期的に生じる周期構造が形成される。この周期構造
は、上述のように、表示時にブラッグ条件を満たす波長
の光を反射する。

【０００３】また、上記特開平６−２９４９５２号公報
には、このＨＰＤＬＣ素子をカラー表示装置として使用
するために、反射波長の異なるＨＰＤＬＣ素子をそれぞ
れ異なる透明基板対間に形成しそれらを光吸収膜上に積
層配置する方法と、反射波長の異なるＨＰＤＬＣ素子を
平面配置する方法とが記載されている。上記の異なる透
明基板間に形成されたＨＰＤＬＣ素子を複数層積層配置
する方式は、特開平１０−３１２１７号公報や特開２０
００−８９０２８号公報等にも記載されている。また、
特開平９−２６５０８８号公報には、基板上に、異なる
波長の光を反射する、液晶と高分子層とが交互に配置さ
れた液晶混合干渉膜を複数層、間に電極層や絶縁層を介
して積層し、基板上に形成された薄膜トランジスタと各
層に形成された電極層とをスルーホールを介して接続し
てなる反射型カラー液晶表示装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の各公報に記載さ
れた反射波長の異なる複数のＨＰＤＬＣ素子を積層した
り反射波長の異なる複数の液晶混合干渉膜を電極を介し
て積層する方法では、各層のＨＰＤＬＣ素子や液晶混合
干渉膜を独立に駆動するための立体的な配線が必要とな
り、素子構造・作製工程が複雑になるという課題があ
る。また、複数のＨＰＤＬＣ素子を積層する方式では、
ガラス基板間に液晶樹脂複合体を挟んでなるＨＰＤＬＣ
素子を例えば３枚積層しなければならないため、表示装
置が厚くなってしまうという問題も起きる。さらに、特
開平６−２９４９５２号公報に記載された反射波長の異
なる複数のＨＰＤＬＣ素子を平面配置する方法では、同
一面内に反射波長の異なる３種類のＨＰＤＬＣ素子を作
製しなければならない。したがって、マスクを介した干
渉露光を３回繰り返す必要があり、作製工程が複雑とな
る。

【０００５】本発明は、これらの従来技術に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、反射波長の異なるＨＰ
ＤＬＣ素子や液晶混合干渉膜を積層配置したり、平面配
置したりする必要のない簡易な構造・構成を持つ明るい
反射型カラー液晶表示装置と、少ない工程でそれらの反
射型カラー液晶表示装置を製造できる製造方法並びにそ
の製造装置と、を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、少なくとも一方の電極および基板
が透明である一対の電極を備えた基板の間に白色光を反
射する調光層を有し、前記透明な電極を備えた透明な基
板にカラーフィルタを備えたことを特徴とする反射型カ
ラー液晶表示装置、が提供される。そして、好ましく
は、前記調光層が、赤色、緑色、青色の光を選択的に反
射する３つの周期構造を有し、その３つの周期構造が同
一画素中に渡って形成される。

【０００７】また、本発明によれば、透明電極を備えた
一対の透明基板がスペーサを介して貼り合わされてなる
セルに少なくとも透明性固体材料前駆体と液晶材料とを
含む混合液を注入する工程と、前記混合液を注入した前
記セルに３種類の二光束干渉露光を時分割で行う工程と
を有することを特徴とする反射型カラー液晶表示装置の
製造方法、が提供される。また、本発明によれば、感光
性の透明性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液が
注入されたセル内の前記混合液を露光するための装置で
あって、少なくとも一つのレーザ光源と、前記レーザ光
源が出射する光の進行方向を切り替える少なくとも一つ
の光路切り替え手段と、前記光路切り替え手段から出射
された光を二つに分割する複数のビームスプリッタと、
前記それぞれのビームスプリッタから出射された光を前
記セルの二つの面に向けて反射する複数のミラー対と、
前記複数のビームスプリッタの内光が入射されるビーム
スプリッタが一つのみとなるように、前記光路切り替え
手段を制御する光路制御信号発生器と、を備えることを
特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造装置、が提
供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を具体的に説
明する前に、本発明に係る反射型カラー液晶表示装置の
基本的な構造について説明する。図１は、本発明の反射
型カラー液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
図１に示すように、本発明の反射型カラー液晶表示装置
は、少なくとも一方の基板３が透明である２枚の基板
３、４と、基板３、４の表面にそれぞれ形成された少な
くとも一方の電極５が透明である電極５、６と、電極
５、６および基板３、４の間に挟持された調光層１と、
基板３の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の
光を透過させるカラーフィルタ２Ａ、２Ｂ、２Ｃからな
るカラーフィルタ２と、基板４の上に形成された光吸収
層７と、を有している。カラーフィルタ２は、図１にお
いては基板３の調光層１と反対側の表面上に形成されて
いるが、基板３と電極５との間、あるいは、電極５と調
光層１との間に形成されていてもよい。また、光吸収層
７は、基板４の調光層１と反対側の表面上に形成されて
いるが、基板４と電極６との間に形成されていてもよ
い。この場合には、基板４は透明である必要はない。ま
た、光吸収層７は、電極６と調光層１との間に形成され
ていてもよい。この場合には、さらに、電極６も透明で
ある必要がない。また、基板４に光吸収機能を持たせて
もよい。この場合には、光吸収層７を削除することがで
きる。調光層１は白色を反射する層であり、その反射量
は電極５、６の間に印加する電圧によって制御される。

【０００９】この本発明に係る反射型カラー液晶表示装
置に、カラーフィルタ２側から白色光である外光が入射
すると、入射した外光は、カラーフィルタ２Ａ、２Ｂ、
２Ｃを通過した後、それぞれ、赤色、緑色、青色の光と
なり、調光層１に入射する。調光層１は白色を反射す
る、つまり全ての光を反射できるため、単一の調光層１
のみで、赤色、緑色、青色のそれぞれの光を反射する。
調光層１によって反射された赤色、緑色、青色の光は再
びカラーフィルタ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを透過し、外部に射
出される。この時、電極５、６を介して調光層１に電圧
が印加されると、印加電圧によって、入射光量に対する
調光層１の反射量が連続的に変化し、中間調を含む反射
表示が可能となる。調光層１によって反射されずに透過
してきた光は、光吸収層７によって吸収される。次に、
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００１０】〔第１の実施の形態〕図２は、本発明の第
１の実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の断面図で
ある。 図２に示すように、本実施の形態の反射型カラ
ー液晶表示装置は、２枚の透明基板１３、１４と、透明
基板１３、１４の表面にそれぞれ形成された透明電極１
５、１６と、透明電極１５と１６との間および透明基板
１３と１４との間に挟持された調光層１１と、透明基板
１３の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の光
を透過させるカラーフィルタ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃよ
りなるカラーフィルタ１２と、基板１４の上に形成され
た光吸収層１７と、を有している。なお、図２は、赤
色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃをそれぞれ１個ずつ有する１画素を
表示したものであって、実際の反射型カラー液晶表示装
置は、図２に示す構造を１単位として、この１単位を行
および列に連続的に連結した２次元アレイ状に形成され
ている。

【００１１】調光層１１は、電圧無印加時あるいは電圧
印加時のいずれかにおいて、相対的に屈折率の高くなる
層（以後、「高屈折率層」という）と相対的に屈折率の
低くなる層（以後、「低屈折率層」という）とが交互に
積層された周期構造からなっている。その周期構造は、
周期間隔の異なる３種類の周期構造１８、１９、２０か
ら形成されている。周期構造１８、１９、２０は、それ
ぞれ、高屈折率層１８Ａと低屈折率層１８Ｂと、高屈折
率層１９Ａと低屈折率層１９Ｂと、高屈折率層２０Ａと
低屈折率層２０Ｂと、を交互に積層することによって形
成されている。なお、図２に示した本実施の形態の反射
型カラー液晶表示装置においては、周期構造１８、１９
および２０中に、作図の簡単のために数層の高屈折率層
と低屈折率層しか示していないが、実際には各周期構造
は、数１０層〜数１００層の高屈折率層と、それと同数
の低屈折率層とからなっている。

【００１２】この本実施の形態の反射型カラー液晶表示
装置に、カラーフィルタ１２側から外光が入射すると、
カラーフィルタ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを透過して、そ
れぞれ、赤色、緑色、青色となった光は、調光層１１内
の各周期構造によって反射された後、再びカラーフィル
タ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを透過して、外部に射出され
る。この時、調光層１１に電圧が印加されると、印加電
圧によって、周期構造を形成する高屈折率層あるいは／
および低屈折率層の屈折率が連続的に変化する。したが
って、入射光量に対する調光層１１の反射量が連続的に
変化し、中間調を含む反射表示が可能となる。調光層１
１によって反射されずに透過してきた光は、光吸収層１
７によって吸収される。

【００１３】本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置
は、また、調光層内の高屈折率層１８Ａと低屈折率層１
８Ｂよりなる周期構造１８、高屈折率層１９Ａと低屈折
率層１９Ｂよりなる周期構造１９および高屈折率層２０
Ａと低屈折率層２０Ｂよりなる周期構造２０の各層の界
面が基板表面に対して平行であってもよいが、図２に示
すように傾斜している方が、より望ましい。周期構造１
８、１９、２０におけるそれぞれの周期構造の層間隔
と、それらの層の層界面が基板表面に対してなす傾斜角
とは、それらの周期構造に紙面の左上方から右下方に向
かって斜めに白色光を入射するとしたときに、ブラッグ
の反射条件によって基板の法線方向に、それぞれ、赤色
の光、緑色の光、青色の光が反射されるように設定され
ている。このとき、調光層１１は、加法混色により、基
板の法線方向に白色光を反射することが可能である。

【００１４】図２に示すように、周期構造の各層の層界
面が基板表面に対して傾斜している場合には、本実施の
形態の反射型カラー液晶表示装置によって外光を反射す
るに当たって、外光が基板１３の表面に対して鏡面反射
するわけではなく、周期構造の各層の界面に対して鏡面
反射する。即ち、外光は図２の紙面左上方から右下方に
向かって基板１３に入射し、赤色の光を透過させるカラ
ーフィルタ１２Ａを透過した赤色の光が、調光層１１内
の高屈折率層１８Ａと低屈折率層１８Ｂとの周期構造に
よって基板１３の表面の法線方向に反射されて、その赤
色の光が外光として入射した画素と同じ画素の赤色の光
を透過させるカラーフィルタ１２Ａを透過して出射され
る。カラーフィルタ１２Ｂ、１２Ｃを透過したそれぞれ
緑色の光、青色の光の場合も同様である。したがって、
本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置においては、
基板の法線方向から観視することができるとともに、そ
れにも関わらず、カラーフィルタ１２あるいは透明基板
１３の表面反射により外光が写り込んで眩しくなるとい
うことがない。また、調光層内の高屈折率層と低屈折率
層との周期構造によって形成される各層の層界面が基板
表面に対して平行の場合には、照明光である透明基板１
３の法線方向からの外光を人の頭が遮ることになり表示
が暗くなるが、本実施の形態の反射型カラー液晶表示装
置においては、そのようなことはない。

【００１５】上述の説明においては、調光層１１が赤
色、緑色、青色の光を反射する３種類の周期構造１８、
１９、２０より形成されているが、調光層１１を形成す
る周期構造は３種類に限定されるわけではない。フルカ
ラー表示のためには、調光層が白色光を反射するもので
あれば、周期構造は３種類以上何種類あっても構わな
い。例えば、赤色、緑色、青色の光を反射する周期構造
のいずれかがあるいはいずれもが、高屈折率層と低屈折
率層との層間隔が若干異なる複数の周期構造で形成され
ていてもよい。そのような周期構造によって、反射光の
スペクトル幅を広げ、明るさを増すことが可能になる。
また、フルカラー表示ではなく、マルチカラー表示を行
う場合には、調光層を形成する周期構造は最小限２種類
あればよい。図３に、２種類の周期構造２８、２９を持
つ調光層２１を示す。周期構造２８、２９は、それぞ
れ、高屈折率層２８Ａ、２９Ａと低屈折率層２８Ｂ、２
９Ｂとから形成されている。周期構造２８の層間隔と周
期構造２９の層間隔とは、互いに異なる。周期構造２
８、２９によって反射される２つの光が互いに補色の関
係にあれば、調光層２１は白色の光を反射する。なお、
図３において、調光層以外の透明基板等は省略してあ
る。

【００１６】以上説明したように、本実施の形態の反射
型カラー液晶表示装置は、赤色、緑色、青色を反射する
高屈折率層と低屈折率層とからなる３つの周期構造で構
成される調光層を有するため、反射波長の異なるＨＰＤ
ＬＣ素子を積層配置したり、平面配置したりすることの
ない簡易な構造・構成でありながら、明るく視認性に優
れた表示が可能になる。なお、本実施の形態の反射型カ
ラー液晶表示装置において、カラーフィルタ１２Ａ、１
２Ｂ、１２Ｃの直下の調光層に、それぞれ、赤色の光、
緑色の光、青色の光のみを反射する単一の周期構造を形
成してもフルカラー表示が可能である。しかしながら、
図２に示すように、カラーフィルタ１２Ａ、１２Ｂ、１
２Ｃのいずれの直下においても、赤色の光、緑色の光、
青色の光を反射する周期構造を形成し、調光層１１全体
を白色光を反射する反射層とすることによって、カラー
フィルタ１２と調光層１１内の周期構造との位置合わせ
をする必要がなくなるという利点が生じる。

【００１７】〔第２の実施の形態〕図４は、本発明の第
２の実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の断面図で
ある。図４に示すように、本実施の形態の反射型カラー
液晶表示装置は、２枚の透明基板３３、３４と、透明基
板３３、３４の表面にそれぞれ形成された透明電極３
５、３６と、透明電極３５と３６との間および透明基板
３３と３４との間に挟持された調光層３１と、基板３３
の上に形成された、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透
過させるカラーフィルタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃからな
るカラーフィルタ３２と、基板３４の上に形成された光
吸収層３７と、を有している。図４は、図２と同様に、
赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ３２
Ａ、３２Ｂ、３２Ｃをそれぞれ１個ずつ持つ１画素を表
示したものである。調光層３１は、第１の実施の形態と
同様に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した周
期構造からなっている。また、その周期構造は、周期構
造を構成する層間隔の異なる３種類の周期構造から形成
されており、それらの周期構造に紙面左上方から右下方
に向かって白色光が入射するとしたときに、基板の法線
方向に、それぞれ、ブラッグの反射条件によって、赤色
の光、緑色の光、青色の光を反射するように設定されて
いる。本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置におけ
る調光層３１が第１の実施の形態の反射型カラー液晶表
示装置における調光層１１と異なる点は、調光層内の赤
色の光、緑色の光、青色の光を反射する周期構造が、そ
れぞれ、１画素内に均一に形成されている点である。即
ち、赤色の光、緑色の光、青色の光を反射する周期構造
は互いに入り組んだ構造を有している。このとき、調光
層３１は、加法混色により白色光を反射することが可能
である。

【００１８】この本実施の形態に係る反射型カラー液晶
表示装置に、カラーフィルタ３２側から外光が入射する
と、カラーフィルタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを透過し
て、それぞれ、赤色、緑色、青色となった光は、調光層
３１によって反射された後、再びカラーフィルタ３２
Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを透過して、外部に射出される。こ
の時、調光層３１に電圧が印加されると、印加電圧によ
って、周期構造を形成する高屈折率層あるいは／および
低屈折率層の屈折率が連続的に変化する。したがって、
入射光量に対する調光層３１の反射量が連続的に変化
し、中間調を含む反射表示が可能となる。調光層３１に
よって反射されずに透過してきた光は、光吸収層３７に
よって吸収される。

【００１９】本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置
は、また、調光層内の高屈折率層３８Ａ、３９Ａ、４０
Ａと低屈折率層３１Ｂとの各層の層界面が基板表面に対
して平行であってもよいが、図４に示されるように傾斜
していることが、より望ましい。調光層内の高屈折率層
と低屈折率層との各層の層界面が基板表面に対して傾斜
している場合には、第１の実施の形態と同じ理由によっ
て、基板の法線方向と異なる方向から外光が入射して
も、基板の法線方向から観視することができ、かつ、基
板の法線方向から観視しても照明光である外光の写り込
みや、人の頭による照明光の遮蔽という問題が発生する
ことなく、良好な視認性が得られる。本実施の形態の反
射型カラー液晶表示装置は、第１の実施の形態の反射型
カラー液晶表示装置と同様に、反射波長の異なるＨＰＤ
ＬＣ素子を積層配置したり、平面配置したりすることの
ない簡易な構造・構成でありながら、明るく視認性に優
れた表示が可能になる。また、カラーフィルタ３２と調
光層３１内の周期構造との位置合わせの必要がなくなる
という利点も有する。

【００２０】〔第３の実施の形態〕図５は、本発明の第
３の実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の断面図で
ある。図６は、図５の反射型カラー液晶表示装置の調光
層の一部の断面図である。図７は、図６の調光層への入
射光線／反射光線図である。図５に示すように、本実施
の形態の反射型カラー液晶表示装置は、２枚の透明基板
４３、４４と、透明基板４３、４４の表面にそれぞれ形
成された透明電極４５、４６と、透明電極４５と４６と
の間および透明基板４３と４４との間に挟持された調光
層４１と、基板４３の上に形成された、それぞれ赤色、
緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ４２Ａ、４
２Ｂ、４２Ｃからなるカラーフィルタ４２と、基板４４
の上に形成された光吸収層４７と、を有している。図５
は、赤色、緑色、青色の光を透過させるカラーフィルタ
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃをそれぞれ１個ずつ持つ１画素
を表示したものである。調光層４１は、高屈折率層と低
屈折率層とを交互に積層した周期構造からなっている。
その周期構造は、周期構造を構成する各層の層間隔の異
なる３種類の周期構造４８、４９、５０から形成されて
いる。周期構造４８、４９、５０は、それぞれ、高屈折
率層４８Ａと低屈折率層４８Ｂ、高屈折率層４９Ａと低
屈折率層４９Ｂ、高屈折率層５０Ａと低屈折率層５０
Ｂ、とを交互に積層することによって形成されている。

【００２１】図６に示すように、これらの高屈折率層と
低屈折率層との各層の層界面は平坦ではなく、界面の微
小部分において微細に湾曲しており、かつ、微細に湾曲
した微小部分が界面の面内に連続的に配列されている。
この微細に湾曲した層界面は、図６（ａ）のように、紙
面右下方から左上方に樋状に一方向に延びる界面が紙面
左下方から右上方にアレイ状に配列されたものであって
もよいし、図６（ｂ）のようにマイクロレンズ状の微小
界面が瓦のように二次元的に配列されたものであっても
よい。

【００２２】図７には、任意の１層界面１０１に外光が
入射したときに、その外光が反射される様子を表してい
る。層界面１０１の１微小部分１０８の頂点１０２にお
ける界面１０１の接平面１０３への法線１０４と基板表
面への法線とのなす角度をθとする。法線１０４と角度
θをなして入射した白色光は、基板表面の法線方向に反
射される。反射される光の波長は、層界面１０１の形成
する周期構造の層間隔と白色光の入射角θとによって決
まる。接平面１０３と、層界面１０１上の任意の点１０
５における界面１０１の接平面１０６とのなす角度γを
湾曲角と定義する。接平面１０６への法線を１０７とす
ると、入射白色光と法線１０７とのなす角度はθ＋γと
なる。即ち、反射光は湾曲した層界面の最大湾曲角の２
倍の角度範囲まで拡散される。したがって、（最大）湾
曲角γを調整することによって、視野角を調整すること
が可能である。

【００２３】以上により、本実施の形態の反射型カラー
液晶表示装置は、第１の実施の形態の反射型カラー液晶
表示装置の持つ効果と同じ効果を有するのみではなく、
第１の実施の形態の反射型カラー液晶表示装置では得ら
れない広い視野角と均一な輝度を持つ表示を行うことを
可能にする。なお、上述の反射型カラー液晶表示装置
は、第１の実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の周
期構造を形成する各層の層界面に微細な湾曲を形成した
ものであるが、第２の実施の形態の反射型カラー液晶表
示装置の周期構造を形成する各層の層界面に微細な湾曲
を形成しても、同様な効果が得られることは言うまでも
ない。本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置におい
て、周期構造を形成する各層の平均の層界面を基板に対
して傾斜させたのは、第１、第２の実施の形態と同じ理
由による。なお、図５に示した本実施の形態の反射型カ
ラー液晶表示装置においては、周期構造４８、４９およ
び５０中に、作図の簡単のために数層の高屈折率層と低
屈折率層しか示していないが、実際には各周期構造は、
数１０層〜数１００層の高屈折率層と同数の低屈折率層
とからなっている。

【００２４】〔第４の実施の形態〕図８は、本発明の第
4の実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の断面図で
ある。本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置におい
ては、図２に示す第１の実施の形態の反射型カラー液晶
表示装置のカラーフィルタの上に、微細な半円柱状のレ
ンズが列状に配列されたレンチキュラーレンズアレイ１
４０を配置したものである。図８において、図２と同一
または同等の構成要素には下２桁が等しい符号を付し、
詳しい説明を省略する。このような構造において、入射
白色光がカラーフィルタ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ
を透過した後、それぞれ、赤色、緑色、青色となった光
は、調光層１１１によって反射され、再びカラーフィル
タ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃを透過して外部に射出
されるが、その際、レンチキュラーレンズアレイ１４０
によって拡散される。したがって、この反射型カラー液
晶表示装置は、第１の実施の形態の反射型カラー液晶表
示装置の持つ効果に加えて、第３の実施の形態の反射型
カラー液晶表示装置のように、視野角の広い表示が可能
になるという効果を併せ持つ。なお、上述のレンチキュ
ラーレンズアレイは、微細な凸レンズが２次元状に形成
されたマイクロレンズアレイであってもよい。

【００２５】〔第５の実施の形態〕図９は、本発明の第
５の実施の形態の製造方法に用いる光学系の配置図であ
る。図１０は、本実施の形態の二光束露光を説明するた
めの断面図である。本実施の形態の製造方法において
は、感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料との混合
物から、透明性固体材料の比率が高い層（以後、「透明
性固体材料層」と呼ぶ）と液晶材料の比率が高い層（以
後、「液晶材料層」と呼ぶ）とからなる平坦な周期構造
が形成される。図９に示すように、一対の基板間に感光
性の透明性固体材料前駆体、液晶材料および重合開始剤
の混合物を挟持したＨＰＤＬＣ前駆体セル１３４に、３
種類の二光束干渉露光を時分割で行うことによって、本
発明の反射型カラー液晶表示装置が製造される。感光性
の透明性固体材料前駆体としては、単官能あるいは二官
能アクリレート等のアクリレート化合物やこれらの化合
物の混合物あるいはこれらの化合物とアクリレートオリ
ゴマーとの混合物を挙げることができるが、これらに限
定されるものではない。また、重合開始剤としては、ア
セトフェノン系、ベンゾフェノン系等の通常の光重合開
始剤を使用することができ、メチルジエタノールアミン
等の光重合開始助剤を添加することもできる。さらに、
重合開始剤に色素増感剤を添加することもできる。

【００２６】本実施の形態の製造方法における二光束干
渉露光の光源には、通常のレーザ等のコヒーレント光源
が利用される。なお、形成される透明性固体材料層と液
晶材料層とからなる周期構造の選択反射波長は、二光束
干渉露光の光源の波長および２つの光の交差角を制御す
ることによって調整することができる。図９に示すよう
に、本実施の形態の製造方法に用いる二光束干渉露光に
おいては、３種類の二光束干渉露光を時分割で行うこと
が可能である。まず、異なる波長の２つのレーザ光源１
２１、１２２の光路上に、それぞれ、レーザ光の偏光面
を回転させるＥＯ（電気光学）変調器１２３Ａ、１２４
Ａとレーザ光の偏光状態によってその進路を切り替える
偏光プリズム１２３Ｂ、１２４Ｂから構成される光路選
択子１２３、１２４を設置する。光路選択子１２３、１
２４は連動して入射光の光路切替えを行い、レーザ光源
１２１、１２２からの２つの光のどちらか一方が干渉露
光に利用されるようにする。即ち、レーザ光源１２１、
１２２のうちの一方のレーザ光源１２１（１２２）から
の光が、対応する光路選択子１２３（１２４）を直進透
過して干渉露光に利用される。他方のレーザ光源１２２
（１２１）からの光は、ＥＯ変調器１２４Ａ（１２３
Ａ）によって偏光面が回転され、偏光プリズム１２４Ｂ
（１２３Ｂ）を経て対応する光吸収板１２７（１２６）
に吸収される。さらに、レーザ光源１２１の光路上に、
ＥＯ変調器１２５Ａ、偏光プリズム１２５Ｂから構成さ
れる光路選択子１２５が設置される。光路選択子１２５
は、レーザ光源１２１の光路選択子１２３を透過したレ
ーザ光を、その偏光面方向をＥＯ変調器１２５Ａにより
制御することによって、２つの光路１３０、１３１のう
ちいずれか一方に切り替える。これらのＥＯ変調器１２
３Ａ、１２４Ａ、１２５Ａの動作は、光路制御信号発生
器１２８によって同期が取られる。即ち、光路制御信号
発生器１２８からの信号によって、光路選択子１２３、
１２４によるレーザ光源１２１、１２２からの２つのレ
ーザ光のうちの一方の選択、および、光路選択子１２５
によるレーザ光源１２１からの光の光路切り替えが制御
され、これによって、３つのレーザ光路１２９、１３
０、１３１が時分割で切り替えられる。これらのレーザ
光路１２９、１３０、１３１は、それぞれ、ビームスプ
リッタ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃでさらに２つに分
岐される。ビームスプリッタ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３
２Ｃで分岐されたそれぞれ２つの光を、ミラー対１３３
Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃで反射することによって、３つ
の二光束を用いる干渉露光光学系が形成される。

【００２７】ミラー対１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃで
反射されるそれぞれ２つのレーザ光は、ＨＰＤＬＣ前駆
体セル１３４の前面と後面に入射し、ＨＰＤＬＣ前駆体
セル１３４の内部で干渉を起こし、レーザ光の波長と２
つのレーザ光の交差角に対応した光の強弱を有する干渉
光縞を形成する。この干渉光縞が照射されたＨＰＤＬＣ
前駆体は、光強度が強い領域で透明性固体材料前駆体が
硬化して透明性固体材料層を形成する。光強度の弱い領
域には液晶材料が残留し、液晶材料層を形成する。その
結果、セル内に、透明性固体材料層と液晶材料層とが周
期的に生じる、周期層間隔の異なる３つの周期構造が形
成される。

【００２８】液晶は、常光線屈折率ｎ_ｏと異常光線屈折
率ｎ_ｅとを有し、液晶の分子の向きによって異なる屈折
率を示す。ネマティック液晶およびスメクティック液晶
においては、通常、ｎ_ｏ＜ｎ_ｅである。電圧無印加の状
態においては、液晶に特別の配向処理がほどこされてい
ない場合には、液晶は、常光線屈折率ｎ_ｏと異常光線屈
折率ｎ_ｅとの中間の屈折率を示す。したがって、透明性
固体材料として、例えば、液晶材料の常光線屈折率ｎ_ｏ
に近い屈折率を持つ材料を用いると、透明性固体材料層
が低屈折率層、液晶材料層が高屈折率層となる。このよ
うな周期構造においては、電圧無印加の状態において
は、透明性固体材料層と液晶材料層との間に屈折率差が
存在するので、透明性固体材料層と液晶材料層よりなる
周期構造の層間隔に応じた特定波長の光が反射される。
この周期構造に十分な電圧が印加されると、液晶の屈折
率は、常光線屈折率ｎ_ｏとなる。したがって、透明性固
体材料層と液晶材料層との間に屈折率差がほとんど存在
しなくなり、光は反射されずに透過してしまう。透明性
固体材料として、常光線屈折率ｎ_ｏと異常光線屈折率ｎ
_ｅとの中間の屈折率を持つ材料を用いる場合には、電圧
無印加の状態においては入射光が反射されずに透過し、
電圧が印加されると、透明性固体材料層と液晶材料層よ
りなる周期構造の層間隔に応じた特定波長の光が反射さ
れる。この場合、透明性固体材料層が高屈折率層、液晶
材料層が低屈折率層となる。

【００２９】３つのレーザ光路１２９、１３０、１３１
は、光路制御信号発生器１２８からの信号によって任意
の時間間隔で切り替えられる。したがって、３つの二光
束干渉露光の露光時間も時分割で任意に変えることが可
能である。例えば、時間Ｔ１の間、ＥＯ変調器１２４Ａ
を入射光の偏光面が回転しない状態（この場合、偏光プ
リズムを透過する）、ＥＯ変調器１２３Ａを入射光の偏
光面が９０°回転する状態（この場合、偏光プリズムで
反射される）に制御すると、その時間Ｔ１の間は、レー
ザ光路１２９の二光束干渉露光のみが行われる。次い
で、時間Ｔ２の間、ＥＯ変調器１２４Ａを入射光の偏光
面が９０°回転する状態、ＥＯ変調器１２３Ａを入射光
の偏光面が回転しない状態に制御し、ＥＯ変調器１２５
Ａを入射光の偏光面が９０°回転する状態に制御する
と、レーザ光路１３０が選択され、その時間内ではレー
ザ光路１３０の二光束干渉露光のみが行われる。さら
に、時間Ｔ３の間、ＥＯ変調器１２４Ａを入射光の偏光
面が９０°回転する状態、ＥＯ変調器１２３Ａを入射光
の偏光面が回転しない状態、ＥＯ変調器１２５Ａを入射
光の偏光面が回転しない状態に制御すると、レーザ光路
１３１が選択され、その時間内ではレーザ光路１３１の
二光束干渉露光のみが行われる。

【００３０】なお、時分割干渉露光を行う場合の繰り返
し周波数としては、１Ｈｚ以上であることが望ましい。
１Ｈｚ以下の繰り返し周波数で時分割干渉露光を行う
と、各周期構造が均等に形成されず、反射型カラー液晶
表示装置としての表示時に反射光強度の低下等の問題が
生じる。また、１周期内の露光時間比（デューティ
ー）、即ち、前記の露光時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の比を制
御して、各周期構造の占有領域比あるいは透明性固体材
料層と液晶材料層とにおける透明性固体材料と液晶材料
との比率を調整することにより、反射型カラー液晶表示
装置としての表示時の各周期構造からの反射光強度を調
整し、カラーバランスをとることも可能である。３種類
の二光束干渉露光の露光強度を調整して、カラーバラン
スをとることも可能である。レーザ光の光路を切替える
ためのＥＯ変調器はＡＯ（音響光学）変調器等他の変調
器であってもよい。また、偏光選択子１２３、１２４の
偏光プリズム１２３Ａ、１２４Ａは特定の偏光面を有す
る光のみを透過させる偏光板に置き換えてもよい。この
場合には、光吸収板１２６、１２７は不要となる。ま
た、レーザ光源を１つのみ用い二つの光路選択子を用い
ることによって３つのレーザ光路を形成したり、３個の
レーザ光源を用い３個の光路選択子（光変調器と偏光板
など）を用いることによって３つのレーザ光路を形成し
たりすることもできる。

【００３１】図１０に示すように、本実施の形態の反射
型カラー液晶表示装置の調光層の製造に用いられる二光
束露光においては、透明電極（図示せず）が形成された
一対の透明基板１５３、１５４の間にＨＰＤＬＣ前駆体
を挟持したＨＰＤＬＣ前駆体セル１５５の一方の透明基
板１５３に、その表面の法線方向に対して傾斜した方向
からレーザ光１５１が入射され、他方の透明基板１５４
には、それよりも表面の法線方向に近い方向からレーザ
光１５２が入射される。この場合、どちらの基板から入
射したレーザ光も平面波であるから、二光束が干渉して
形成される透明性固体材料層１５８Ａと液晶材料層１５
８Ｂとの層界面は平坦で、二光束のなす角度を二分する
方向に延びるように形成される。したがって、二光束１
５１、１５２が基板表面の法線方向に対して異なる角度
で入射される本実施の形態の製造方法においては、透明
性固体材料層１５８Ａと液晶材料層１５８Ｂとからなる
周期構造の層界面は基板表面に対して傾斜して形成され
る。本発明の第２の実施の形態の反射型カラー液晶表示
装置の調光層は、以上のようにして形成される。

【００３２】本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置
は、電極を備えた２枚の透明基板間に調光層が形成され
た後、いずれか一方の透明基板にカラーフィルタを形成
することによって、容易に作製できる。この時、カラー
フィルタは、染色法、印刷法等の手法を用いて、調光層
を挟持した基板の一方に直接形成することもでき、ま
た、調光層を挟持した基板の一方に、カラーフィルタを
形成した別の基板を貼り合わせても良い。これらのカラ
ーフィルタは、調光層を挟持するいずれか一方の基板の
調光層と反対側の表面上に形成してもよいし、調光層側
の電極との間、あるいは、電極と調光層との間に形成し
てもよい。また、２枚の基板間に調光層が形成された
後、一方の基板を剥離し、別に用意したカラーフィルタ
を有する基板を貼り付けることも可能である。例えば、
その内部に調光層を作製するセルの一対の基板の一方を
透明プラスチック等とすれば、その基板は、周期構造を
形成する透明性固体材料層との密着性が低いものとな
る。このような基板は、周期構造を形成した後、透明性
固体材料層に変形を生じることなく、容易に剥離するこ
とができる。したがって、透明性固体材料層と液晶材料
層との周期構造は保持された状態で一方の基板が剥離さ
れ、この基板が剥離された面にカラーフィルタを有する
基板を貼り合わせることによって、カラーフィルタを備
えることが可能である。他方の基板には光吸収層あるい
は光吸収板が形成される。場合によっては、光吸収層あ
るいは光吸収板が省略されることもある。

【００３３】〔第６の実施の形態〕図１１は、本発明の
第６の実施の形態の製造方法の二光束露光を説明するた
めの断面図である。本実施の形態の製造方法において
は、感光性の透明性固体材料前駆体と液晶材料との混合
物から、透明性固体材料層と液晶材料層とからなる湾曲
した周期構造が形成される。図１１に示すように、本実
施の形態の反射型カラー液晶表示装置の調光層の製造に
用いられる２光束露光においては、透明電極（図示せ
ず）が形成された一対の透明基板１６３、１６４の間に
ＨＰＤＬＣ前駆体を挟持したＨＰＤＬＣ前駆体セル１６
５の一方の透明基板１６３に、その表面の法線方向に対
して傾斜した方向からレーザ光１６１が入射される。他
方の透明基板１６４の表面には半円柱状の断面形状を有
するレンチキュラーレンズアレイ１６６を貼り付け、こ
のレンチキュラーレンズアレイ１６６を通して、透明基
板１６４の表面に、レーザ光１６１よりも基板の法線方
向に近い方向からレーザ光１６２が入射される。レンチ
キュラーレンズアレイ１６６から入射したレーザ光１６
２は、透明基板１６４の内部で一度焦点を結んだ後、Ｈ
ＰＤＬＣ前駆体中に発散波として射出される。ＨＰＤＬ
Ｃ前駆体に発散波として射出されたレーザ光１６２は、
透明基板１６３から入射したレーザ光１６１と干渉し
て、湾曲した干渉光縞を形成する。この干渉光縞の光強
度の強い領域に透明性固体材料層１６８Ａが、光強度の
弱い領域に液晶材料層１６８Ｂが形成される。透明性固
体材料層１６８Ａと液晶材料層１６８Ｂとが高屈折率層
と低屈折率層とよりなる湾曲した周期構造を構成する。
この場合、２つのレーザ光１６１、１６２が基板の法線
方向に対して異なる角度から入射されるため、干渉光縞
は基板表面に対して傾斜したものとなり、したがって、
透明性固体材料層１６８Ａと液晶材料層１６８Ｂとより
なる湾曲した層界面も基板表面に対して傾斜する。な
お、レンチキュラーレンズアレイは、一方の基板に貼り
付けるだけではなく、両方の基板に貼り付けても構わな
い。また、レンズアレイとしては、レンチキュラーレン
ズアレイだけではなく、微細な凸レンズが二次元的に多
数形成されているマイクロレンズアレイ等も用いること
ができる。本実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の
製造方法の上記以外の、例えば光学系やカラーフィルタ
の形成方法等は、第５の実施の形態の製造方法と同じで
ある。

【００３４】〔実施例１〕図１２は、本発明の実施例１
における干渉露光用セルの断面図である。まず、ＩＴＯ
透明電極を備えた２枚の透明ガラス基板を、スペーサを
介して貼り合わせて、セル厚８μｍの空セルを作製し
た。ネマチック液晶材料としてＢＬ３６（メルク社
製）：３０重量％、透明性固体材料前駆体としてラクス
トラックＬＣＲ２０８（東亜合成社製）が３０重量％、
Ｍ１２００（東亜合成社製）が７０重量％の混合物：６
９．９８重量％、光重合開始剤としてＢＴＴＢ：０．０
１重量％を含み、さらに、４８８ｎｍ用光増感色素：
０．００５重量％、５３２ｎｍ用光増感色素：０．００
５重量％を加えた混合物を調合し、ＨＰＤＬＣ組成物前
駆体とした。ネマチック液晶材料ＢＬ３６の常光線屈折
率は１．５２７、異常光線屈折率は１．７９４である。
また、透明性固体材料前駆体として用いたラクストラッ
クＬＣＲ２０８、Ｍ１２００の屈折率は、それぞれ、
１．５０、１．４９〜１．５０である。このＨＰＤＬＣ
組成物前駆体を、先に作製した空セルに注入することに
よって、ＨＰＤＬＣ前駆体セルを作製した。

【００３５】次に、図９に示される第５の実施の形態の
光学系において、レーザ光源１２１として波長４８８ｎ
ｍのレーザを、レーザ光源１２２として波長５３２ｎｍ
のレーザを、それぞれ用いた。ここで、４８８ｎｍレー
ザ光による２つの光路のうちの一方のレーザ光路１３０
を青色の光を反射する周期構造の形成、他方のレーザ光
路１３１を緑色の光を反射する周期構造の形成に使用し
た。また、５３２ｎｍレーザ光のレーザ光路１２９を赤
色の光を反射する周期構造の形成に使用した。このと
き、赤色領域の波長の光を反射する周期構造を形成する
ためには、５３２ｎｍレーザ光を、基板表面に対して４
０〜４５°の入射角で、ＨＰＤＬＣ組成物前駆体に入射
させる必要があった。しかしながら、空気中からガラス
基板およびＨＰＤＬＣ組成物前駆体にレーザ光を入射さ
せる際には、スネルの法則が満足されなければならな
い。ところが、本実施例において使用したガラス基板な
らびにＨＰＤＬＣ組成物前駆体の屈折率は１．５０〜
１．５２程度であり、スネルの法則を満足させながら、
ＨＰＤＬＣ組成物前駆体に４０〜４５°の入射角で入射
させるように、空気中からガラス基板にレーザ光を入射
させる条件は存在しないか、存在したとしても、基板表
面にほとんど平行にレーザ光を入射させなければならな
かった。この状態においては、透明性固体材料層を満足
に形成することは不可能であった。

【００３６】そこで、図１２に示すように、一対の電極
（図示せず）が形成された透明基板１７３、１７４の間
にＨＰＤＬＣ組成物前駆体１７１が挟持されたＨＰＤＬ
Ｃ前駆体セル１７５の透明基板１７３、１７４の空気に
接する側の表面に直角プリズム１７８Ａ、１７８Ｂを貼
り合わせ、直角プリズム１７８Ａ、１７８Ｂを介してＨ
ＰＤＬＣ前駆体セル１７５にレーザ光を入射させた。直
角プリズム１７８Ａ、１７８Ｂの屈折率は、ガラス基板
１７３、１７４およびＨＰＤＬＣ組成物前駆体１７１の
屈折率とほぼ同じである。このような構成とすることに
よって、波長の長い赤色の光も反射できる周期構造を容
易に作製することが可能であった。

【００３７】このように直角プリズムを基板両面に貼り
合わせたＨＰＤＬＣ前駆体セルを、上述の干渉露光光学
系に設置し、６０秒間、室温で時分割干渉露光を行い、
白色を反射するＨＰＤＬＣ素子を作製した。この時、二
光束干渉露光の光源の波長、二光束干渉露光に用いる２
つの光の交差角およびセルへの入射角を制御することに
よって、作製される反射型カラー液晶表示装置の選択反
射波長、入射白色光の入射方向ならびに反射光の反射方
向を調整することが可能である。本実施例においては、
入射白色光の入射方向を、基板表面の法線方向に対して
３０°傾斜した方向、反射光の反射方向を基板表面の法
線方向になるように、以下のように設定した。即ち、４
８８ｎｍレーザ光による２つの光路のうちの一方のレー
ザ光路１３０におけるミラー対１３３Ｂで反射される２
つのレーザ光の交差角は１８０°とし、ＨＰＤＬＣ前駆
体セル１７５に貼り付けた両直角プリズムへの入射角を
ともに５７．４°として、青色の光を反射する周期構造
を形成した。他方のレーザ光路１３１におけるミラー対
１３３Ｃで反射される２つのレーザ光の交差角は１５
３．２°とし、ＨＰＤＬＣ前駆体セル１７５に貼り付け
た両直角プリズムへの入射角を４７．５°と１５．７°
として、緑色の光を反射する周期構造を形成した。ま
た、５３２ｎｍレーザ光によるレーザ光路１２９におけ
るミラー対１３３Ａで反射される２つのレーザ光の交差
角は１２１°とし、ＨＰＤＬＣ前駆体セル１７５に貼り
付けた両直角プリズムへの入射角を０°と３１°とし
て、赤色の光を反射する周期構造を形成した。

【００３８】また、光路制御信号発生器１２８によって
各ＥＯ変調器１２３Ａ、１２４Ａ、１２５Ａの間の同期
を取りながら時分割露光を行った。時分割露光の周期は
１０Ｈｚとし、レーザ光路１３０、１３１、１２９によ
る露光のデューティー比を３：３：４とした。最後に、
このＨＰＤＬＣ素子の入射光側にカラーフィルタを有す
る基板を、その反対側に光吸収層を有する基板を貼り合
わせ、本実施例の反射型カラー液晶表示装置を完成し
た。

【００３９】このようにして作製した反射型カラー液晶
表示装置に、その基板の法線方向に対して３０°傾斜し
た方向から白色光を入射し、反射光の輝度の角度依存性
を測定したところ、赤色、緑色、青色の光のいずれの反
射光もほぼ基板表面の法線方向に集中して出射されてい
た。また、測定された反射光の青色、緑色、赤色の光の
波長のピークは、それぞれ、４８３ｎｍ、５３６ｎｍ、
６１６ｎｍであった。この反射型カラー液晶表示装置に
電圧を印加してその反射／透過状態を測定したところ、
電圧無印加において反射状態、十分な電圧印加において
透過状態を示した。このような光学特性ならびに反射／
透過の電圧依存性によって、本実施例の反射型カラー液
晶表示装置が、第２の実施の形態の反射型カラー液晶表
示装置であることは明確である。

【００４０】〔実施例２〕図１３は、本発明の実施例２
における干渉露光用セルの断面図である。まず、実施例
１と同一の条件で、ＨＰＤＬＣ前駆体セルを作製した。
次に、図１３に示すように、一対の電極（図示せず）が
形成された透明基板１８３、１８４の間にＨＰＤＬＣ組
成物前駆体１８１が挟持されたＨＰＤＬＣ前駆体セル１
８５の一方の基板１８８Ｂに、半円柱状のレンズを溝ピ
ッチ５．６本／ｍｍでアレイ状に配列したレンチキュラ
ーレンズアレイ１８６を貼り合わせた。次に、レンチキ
ュラーレンズアレイ１８６の上、ならびに、ＨＰＤＬＣ
前駆体セル１８５の他方の基板１８８Ａの上に、それぞ
れ、直角プリズム１８８Ｂ、１８８Ａを貼り合わせた。
直角プリズム１８８Ａ、１８８Ｂの屈折率は、ガラス基
板１８３、１８４およびＨＰＤＬＣ組成物前駆体１８１
の屈折率とほぼ同じである。

【００４１】このレンチキュラーレンズアレイ１８６お
よびプリズム１８８Ａ、１８８Ｂを貼り合わせたＨＰＤ
ＬＣ前駆体セル１８５を、実施例１の時分割干渉露光光
学系に設置し、６０秒間、室温で時分割干渉露光を行
い、白色を反射するＨＰＤＬＣ素子を作製した。最後
に、レンチキュラーレンズアレイおよび直角プリズムを
取り外した後、実施例１と同様にカラーフィルタ基板お
よび光吸収基板を貼り合わせ、本実施例の反射型カラー
液晶表示装置が完成した。

【００４２】このようにして作製した反射型カラー液晶
表示装置に、その基板の法線方向に対して３０°傾斜し
た方向から白色光を入射し、反射光の輝度の角度依存性
を測定したところ、青色、緑色、赤色の光とも、実施例
１の反射型カラー液晶表示装置に比して、非常に大きな
視野角が得られることが観測された。また、その視野角
内で輝度はほぼ一定であった。さらに、視野角がレンチ
キュラーレンズアレイの曲率半径に依存することが観測
された。測定された反射光の青色、緑色、赤色の光の波
長のピークは、実施例１の場合と同じであった。この反
射型カラー液晶表示装置に電圧を印加してその反射／透
過状態を測定したところ、電圧無印加において反射状
態、十分な電圧印加において透過状態を示した。

【００４３】〔実施例３〕ＩＴＯ電極を有する１枚の透
明基板と、１枚のアートンフィルム（ＪＳＲ製の透明プ
ラスチックフィルム）とをスペーサを介して貼り合わ
せ、セル厚５μｍの空セルを作製した。さらに、実施例
１と同じ条件にて、この空セルにＨＰＤＬＣ組生物前駆
体を充填してＨＰＤＬＣ前駆体セルを作製した後、時分
割干渉露光を行い、白色光を反射するＨＰＤＬＣ素子を
作製した。作製された素子からアートンフィルムを剥が
し、その後、アートンフィルムを剥離した面にＩＴＯ電
極を有するカラーフィルタ基板を貼り合わせた。さらに
実施例１と同様に、他方の基板に光吸収基板を貼り合わ
せ、本実施例の反射型カラー液晶表示装置を完成した。
このようにして得られた反射型カラー液晶表示装置の光
学特性ならびに反射／透過の電圧依存性は、実施例１と
同様であった。

【００４４】以上、本発明をその好適な実施の形態に基
づいて説明したが、本発明の反射型カラー液晶表示装置
およびその製造方法は、上述した実施の形態のみに制限
されるものではなく、本願発明の要旨を変更しない範囲
で種々の変化を施した反射型カラー液晶表示装置および
その製造方法も、本発明の範囲に含まれる。例えば、透
明性固体前駆体は、ラクストラックＬＣＲ２０８とＭ１
２００との混合物に限らず、二光束干渉露光に用いるレ
ーザ光に対して硬化性を有する透明材料であれば、いず
れでも用い得る。また、液晶材料もネマティック液晶に
限られるわけではなく、さらに、ＢＬ３６に限定される
わけでもなく、常光屈折率と異常光屈折率との差が０．
０５程度以上ある液晶であれば、いずれでも用い得る。
また、ＨＰＤＬＣ組成物前駆体には、光重合遅延剤を加
えてもよい。光重合開始剤あるいは／および光重合遅延
剤は、２種類以上添加されてもよい。光吸収層は省略さ
れる場合もあるし、導電性を付加して電極として利用し
てもよい。二光束干渉露光に用いるレーザ光の波長は、
４８８ｎｍおよび５３２ｎｍに限られるわけではなく、
紫外から赤外の領域の波長を持つレーザ光はいずれも用
い得る。レーザ光をＨＰＤＬＣ前駆体セル内部に導くた
めの直角プリズムは、直角プリズムに限らず、鋭角ある
いは鈍角を持つプリズムであってもよい。また、基板の
両側ではなく、片側のみに形成されてもよい。また、二
光束干渉露光時に、セルの基板表面に反射防止層を形成
してもよい。プリズムやレンチキュラーレンズを介して
セル内部にレーザ光を導く際には、プリズムやレンチキ
ュラーレンズと透明基板との間に、例えばオイルや水な
どの屈折率整合材を塗布してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による反射
型カラー液晶表示装置は、電極を備えた一対の基板の間
に白色光を反射する調光層を有し、一方の透明な基板に
カラーフィルタを備えるという構成を持つため、各色の
ＨＰＤＬＣ素子を積層したり、平面配置したりする必要
がない。したがって、各色のＨＰＤＬＣ素子を独立に駆
動するための立体的な配線や、カラーフィルタと各色の
ＨＰＤＬＣ素子との位置合わせなども不必要になり、素
子構造・作製工程が簡易になるという利点を有する。ま
た、本発明による反射型カラー液晶表示装置の製造方法
においては、ＨＰＤＬＣ前駆体セルに３種類の二光束干
渉露光を時分割で行うために、白色光を反射する調光層
を一度の干渉露光で作製できる。したがって、マスクを
介した干渉露光を行う必要がなく、製造工程の簡略化・
コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の反射型カラー液晶表示装置の基本構
造の断面図。

【図２】 本発明の第１の実施の形態の反射型カラー液
晶表示装置の断面図。

【図３】 本発明の第１の実施の形態の調光層の断面
図。

【図４】 本発明の第２の実施の形態の反射型カラー液
晶表示装置の断面図。

【図５】 本発明の第３の実施の形態の反射型カラー液
晶表示装置の断面図。

【図６】 図５の反射型カラー液晶表示装置の調光層の
一部の断面図。

【図７】 図６の調光層への入射光線／反射光線図

【図８】 本発明の第４の実施の形態の反射型カラー液
晶表示装置の断面図。

【図９】 本発明の第５の実施の形態の光学系の配置
図。

【図１０】 本発明の第５の実施の形態の二光束露光を
説明するための断面図。

【図１１】 本発明の第６の実施の形態の二光束露光を
説明するための断面図。

【図１２】 発明の実施例１における干渉露光用セルの
断面図。

【図１３】 発明の実施例２における干渉露光用セルの
断面図。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１、１１１ 調光層 ２、１２、３２、４２、１１２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、４２
Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、１１２
Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ カラーフィルタ ３、４ 基板 １３、１４、３３、３４、４３、４４、１１３、１１
４、１５３、１５４、１６３、１６４、１７３、１７
４、１８３、１８４ 透明基板 ５、６ 電極 １５、１６、３５、３６、４５、４６、１１５、１１６
透明電極 ７、１７、３７、４７、１１７ 光吸収層 １８、１９、２０、２８、２９、４８、４９、５０、１
１８、１１９、１２０周期構造 １８Ａ、１９Ａ、２０Ａ、２８Ａ、２９Ａ、３８Ａ、３
９Ａ、４０Ａ、４８Ａ、４９Ａ、５０Ａ、１１８Ａ、１
１９Ａ、１２０Ａ 高屈折率層 １８Ｂ、１９Ｂ、２０Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂ、３８Ｂ、３
９Ｂ、４０Ｂ、４８Ｂ、４９Ｂ、５０Ｂ、１１８Ｂ、１
１９Ｂ、１２０Ｂ 低屈折率層 １０１ 層界面 １０２ 頂点 １０３、１０６ 接平面 １０４、１０７ 法線 １０５ 任意の点 １０８ 微小部分 １２１、１２２ レーザ光源 １２３、１２４、１２５ 光路選択子 １２３Ａ、１２４Ａ、１２５Ａ ＥＯ変調器 １２３Ｂ、１２４Ｂ、１２５Ｂ 偏光プリズム １２６、１２７ 光吸収板 １２８ 光路制御信号発生器 １２９、１３０、１３１ レーザ光路 １３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ ビームスプリッタ １３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ ミラー対 １３４、１５５、１６５、１７５、１８５ ＨＰＤＬＣ
前駆体セル １４０、１６６、１８６ レンチキュラーレンズアレイ １５１、１５２、１６１、１６２ レーザ光 １５８Ａ、１６８Ａ 透明性固体材料層 １５８Ｂ、１６８Ｂ 液晶材料層 １７１、１８１ ＨＰＤＬＣ組成物前駆体 １７８Ａ、１７８Ｂ、１８８Ａ、１８８Ｂ 直角プリズ
ム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１ Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１ 5/30 5/30 Ｇ０２Ｆ 1/1334 Ｇ０２Ｆ 1/1334 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ ５０５ ５０５ 7/22 7/22 Ｚ Ｆターム(参考） 2H048 AA06 AA09 AA18 AA24 BA03 BA45 BA66 BB02 BB03 BB04 BB08 BB42 2H049 AA25 AA34 AA43 AA60 AA64 BA02 BB61 BC22 2H089 HA04 JA04 KA08 QA16 TA12 TA13 TA16 2H091 FA02X FA28X FA29X FA34Z FD06 JA02 LA15 LA16 LA19 2H097 AA03 BA10 CA03 CA06 CA17 EA01 FA05 FA06 LA12

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方の電極および基板が透明
   である一対の電極を備えた基板の間に白色光を反射する
   調光層を有し、前記透明な電極を備えた透明な基板にカ
   ラーフィルタを備えたことを特徴とする反射型カラー液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記調光層が、電圧無印加あるいは電圧
   印加のいずれかにおいて、相対的に屈折率の高い層と相
   対的に屈折率の低い層とが交互に積層された周期構造を
   有し、前記周期構造が、前記相対的に屈折率の高い層と
   前記相対的に屈折率の低い層との積層の周期間隔が異な
   る少なくとも２つの周期構造から成ることを特徴とする
   請求項１に記載の反射型カラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記調光層の前記周期構造が、赤色、緑
   色、青色の光を選択的に反射する３つの周期構造から成
   ることを特徴とする請求項２に記載の反射型カラー液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記調光層の前記周期構造を形成する前
   記相対的に屈折率の高い層と前記相対的に屈折率の低い
   層との層界面が、前記基板の表面に対して傾斜している
   ことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の
   反射型カラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記調光層の前記周期構造を形成する前
   記相対的に屈折率の高い層と前記相対的に屈折率の低い
   層との層界面の微小領域において前記層界面が湾曲し、
   湾曲した前記微小領域が前記層界面に繰り返し連続的に
   配設されていることを特徴とする請求項２から４のいず
   れかに記載の反射型カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記相対的に屈折率の高い層と前記相対
   的に屈折率の低い層とが、透明性固体材料と液体材料と
   の混在比が異なる層で形成されていることを特徴とする
   請求項２から５のいずれかに記載の反射型カラー液晶表
   示装置。
7. 【請求項７】 光路上にマイクロレンズアレイまたはレ
   ンチキュラーレンズアレイが配設されていることを特徴
   とする請求項１から６のいずれかに記載の反射型カラー
   液晶表示装置。
8. 【請求項８】 透明電極を備えた一対の透明基板がスペ
   ーサを介して貼り合わされてなるセルに少なくとも透明
   性固体材料前駆体と液晶材料とを含む混合液を注入する
   工程と、前記混合液を注入した前記セルに２または３種
   類の二光束干渉露光を時分割で行う工程とを有すること
   を特徴とする反射型カラー液晶表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記混合液に重合開始剤が添加されてい
   ることを特徴とする請求項８に記載の反射型カラー液晶
   表示装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記二光束干渉露光を時分割で行う工
    程を、前記一対の透明電極を備えた透明基板の少なくと
    も一方に、直角プリズムを配設して行うことを特徴とす
    る請求項８または９に記載の反射型カラー液晶表示装置
    の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記二光束干渉露光の時分割の繰り返
    し周波数が１Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項８
    から１０のいずれかに記載の反射型カラー液晶表示装置
    の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記時分割された二光束干渉露光によ
    って、透明性固体材料層もしくは透明性固体材料の混在
    比率の高い透明性固体材料と液晶材料との混在層と、液
    晶材料層もしくは液晶材料の混在比率の高い透明性固体
    材料と液晶材料との混在層と、が積層された、積層周期
    間隔の異なる複数の周期構造が形成されることを特徴と
    する請求項８から１１のいずれかに記載の反射型カラー
    液晶表示装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記透明性固体材料と前記液晶材料と
    の混在比率を制御する手段あるいは前記複数の周期構造
    のそれぞれの占有領域の相対的な比率を制御する手段を
    有することを特徴とする請求項１２に記載の反射型カラ
    ー液晶表示装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記時分割された二光束干渉露光にお
    ける１周期内におけるそれぞれの二光束干渉露光の露光
    時間比（デューティー）が可変であることを特徴とする
    請求項１３に記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 前記二光束干渉露光を、前記一対の透
    明基板の少なくとも一方に、マイクロレンズアレイまた
    はレンチキュラーレンズアレイを配設して行うことを特
    徴とする請求項８から１４のいずれかに記載の反射型カ
    ラー液晶表示装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記二光束干渉露光を行った後に、前
    記一対の基板の一方にカラーフィルタを形成する工程を
    行うことを特徴とする請求項８から１５のいずれかに記
    載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記二光束干渉露光を行った後に、前
    記一対の基板の一方を剥離する工程と、前記基板を剥離
    された面にカラーフィルタを有する基板を貼り付ける工
    程と、を行うことを特徴とする請求項８から１５のいず
    れかに記載の反射型カラー液晶表示装置の製造方法。
18. 【請求項１８】 感光性の透明性固体材料前駆体と液晶
    材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を
    露光するための装置であって、少なくとも一つのレーザ
    光源と、前記レーザ光源が出射する光の進行方向を切り
    替える少なくとも一つの光路切り替え手段と、前記光路
    切り替え手段から出射された光を二つに分割する複数の
    ビームスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタ
    から出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射す
    る複数のミラー対と、前記複数のビームスプリッタの内
    同時に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとな
    るように、前記光路切り替え手段を制御する光路制御信
    号発生器と、を備えることを特徴とする反射型カラー液
    晶表示装置の製造装置。
19. 【請求項１９】 感光性の透明性固体材料前駆体と液晶
    材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を
    露光するための装置であって、少なくとも二つのレーザ
    光源と、前記レーザ光源が出射する光の光路上にあって
    その光の透過／非透過を制御する光スイッチと、前記光
    スイッチから出射された光を二つに分割する複数のビー
    ムスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタから
    出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射する複
    数のミラー対と、前記複数のビームスプリッタの内同時
    に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとなるよ
    うに、前記光スイッチを制御する光路制御信号発生器
    と、を備えることを特徴とする反射型カラー液晶表示装
    置の製造装置。
20. 【請求項２０】 感光性の透明性固体材料前駆体と液晶
    材料とを含む混合液が注入されたセル内の前記混合液を
    露光するための装置であって、第１、第２のレーザ光源
    と、各前記レーザ光源が出射する光の光路上にあってそ
    の光の透過／非透過を制御する第１、第２の光スイッチ
    と、前記第１の光スイッチから出射された光の進行方向
    を切り替える光路切り替え手段と、前記光路切り替え手
    段から出射される二つの光および前記第２の光スイッチ
    から出射される光をそれぞれ二つに分割する３個のビー
    ムスプリッタと、前記それぞれのビームスプリッタから
    出射された光を前記セルの二つの面に向けて反射する３
    対のミラー対と、前記３個のビームスプリッタの内同時
    に光が入射されるビームスプリッタが一つのみとなるよ
    うに、前記光スイッチおよび前記光路切り替え手段を制
    御する光路制御信号発生器と、を備えることを特徴とす
    る反射型カラー液晶表示装置の製造装置。
21. 【請求項２１】 前記光路切り替え手段が、入射光の偏
    光面を回転させる光変調器と、入射光の偏光状態に応じ
    て出射される光の方向を切り替える偏光子とを備えてい
    ることを特徴とする請求項１８または２０記載の反射型
    カラー液晶表示装置の製造装置。
22. 【請求項２２】 前記光スイッチが、入射光の偏光面を
    回転させる光変調器と、特定の偏光面を有する光を選択
    的に透過させる偏光板とを備えていることを特徴とする
    請求項１９または２０記載の反射型カラー液晶表示装置
    の製造装置。