JP2000212565A - Display element and displaying - Google Patents

Display element and displaying

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JP2000212565A
JP2000212565A JP11015466A JP1546699A JP2000212565A JP 2000212565 A JP2000212565 A JP 2000212565A JP 11015466 A JP11015466 A JP 11015466A JP 1546699 A JP1546699 A JP 1546699A JP 2000212565 A JP2000212565 A JP 2000212565A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
electrodes
voltage
display element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11015466A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Takeda
俊彦 武田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to EP99310603A priority patent/EP1016895A1/en
Priority to US09/472,888 priority patent/US6259498B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a display element using a low-molecular weight liquid crystal, capable of reversibly transferring by only electric stimulation between different two states having memory property. SOLUTION: This displaying element has a hollow cell oppositely arranging transparent electrodes 53 and 54 laminating liquid crystal orienting films 55 and 56 subjected to rubbing treatment onto the surface and having substrates 51 and 52 supporting the transparent electrode, a mixture 59 packed in the hollow cell and containing low-molecular liquid crystal 60 and minute solid 61 smaller than the gap 51 between the above electrodes and a voltage applying means 58 applying voltage between the above electrodes.

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、液晶と微小固体か
らなる混合物を用いた表示素子および表示方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device and a display method using a mixture of a liquid crystal and a fine solid.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報機器の発達に伴い、低消費電力の薄
型表示素子への社会的なニーズが急速に大きくなってい
る。その中で、液晶表示素子がそのようなニーズに応え
られる表示素子の一つの形態として、活発に研究開発が
行われている。特に低分子液晶を用いた表示素子は商品
化され、社会に広く普及している。しかし、低分子液晶
は電気的に分子配向を制御し易いが、メモリー性(液晶
への電圧印加を解除した後も、電圧印加時の分子配向を
維持する性質)がない。この結果、画像を連続表示する
ためには液晶への電力供給を中止する事ができず、消費
電力を決定的に抑制する事が困難である。
2. Description of the Related Art With the development of information equipment, social needs for a low power consumption thin display element are rapidly increasing. Among them, a liquid crystal display element is being actively researched and developed as one form of a display element that can meet such needs. In particular, display devices using low-molecular liquid crystals have been commercialized and widely spread in society. However, the low-molecular liquid crystal easily controls the molecular orientation electrically, but does not have a memory property (the property of maintaining the molecular orientation when the voltage is applied even after the voltage application to the liquid crystal is released). As a result, in order to continuously display images, power supply to the liquid crystal cannot be stopped, and it is difficult to decisively suppress power consumption.

【0003】この問題を解決するために、低分子液晶を
用い、且つ、メモリー性を発現できる表示素子に関する
新しいタイプの液晶表示素子が多数報告されている。
In order to solve this problem, a large number of new types of liquid crystal display devices using low molecular liquid crystals and capable of exhibiting memory properties have been reported.

【0004】例えば、低分子液晶と該低分子液晶と親和
性を示す偏平形状の粒子を組成分とした液晶組成物を用
いた表示素子が報告されている(特開平7−31898
2号公報参照)。この液晶組成物に数十ボルトの電圧を
印加すると、電圧印加前と異なる透過率の状態が形成さ
れる。そして、その状態は電圧印加を解除した後も維持
されている。即ち、低分子液晶を用いた液晶組成物にメ
モリー性を発現させる事に成功している。
For example, there has been reported a display device using a liquid crystal composition containing low-molecular liquid crystal and flat particles having an affinity for the low-molecular liquid crystal (JP-A-7-31898).
No. 2). When a voltage of several tens of volts is applied to this liquid crystal composition, a state of transmittance different from that before the voltage is applied is formed. This state is maintained even after the voltage application is released. That is, the liquid crystal composition using the low-molecular liquid crystal has succeeded in expressing the memory property.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術は、電気刺激だけで透過率が異なる状態間を可逆的
に遷移させる事ができない問題点があった。つまり、電
圧印加により形成されたメモリー状態を解除するために
は、電界以外の刺激を液晶組成物に印加する必要があ
る。電界以外の刺激として、2つの刺激が開示されてい
る。一つは、液晶組成物を加熱する方法である。加熱に
より液晶組成物を等方性液体にする事により、電圧印加
により形成された液晶組織を破壊する。もう一つは、液
晶組成物に機械的刺激を加える方法である。ズリ、振
動、衝撃等のせん断力を加える事で、電圧印加により形
成された液晶組織を破壊する。
However, the prior art described above has a problem that it is not possible to reversibly transition between states having different transmittances only by electrical stimulation. That is, in order to release the memory state formed by applying a voltage, it is necessary to apply a stimulus other than an electric field to the liquid crystal composition. Two stimuli are disclosed as stimuli other than the electric field. One is a method of heating a liquid crystal composition. By converting the liquid crystal composition into an isotropic liquid by heating, the liquid crystal structure formed by applying a voltage is destroyed. Another method is to apply a mechanical stimulus to the liquid crystal composition. By applying shearing force such as shearing, vibration, or impact, the liquid crystal structure formed by applying a voltage is destroyed.

【0006】本発明は、この様な従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、メモリー性を有する異なる2
状態間を電気刺激のみで可逆的に遷移させる事が可能な
低分子液晶を用いた表示素子および表示方法を提供する
ことを目的とするものである。
[0006] The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and is different from the prior art having memory characteristics.
It is an object of the present invention to provide a display element and a display method using a low-molecular liquid crystal capable of reversibly switching between states only by electric stimulation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ラビン
グ処理を施した液晶配向膜を表面に積層した透明電極が
対向配置し、かつ前記透明電極を支持する基板の少なく
とも一方が透明である中空セルと、前記中空セルに充填
された、低分子液晶と厚さが前記電極間ギャップよりも
小さい微小固体を含有する混合物と、前記電極間に電圧
を印加する電圧印加手段とを具備する事を特徴とする表
示素子である。
That is, according to the present invention, a transparent electrode having a liquid crystal alignment film subjected to a rubbing treatment laminated on a surface thereof is arranged to face each other, and at least one of the substrates supporting the transparent electrode is transparent. A hollow cell, a mixture filled with the low-molecular liquid crystal and a fine solid having a thickness smaller than the gap between the electrodes, and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes; Is a display element characterized by the following.

【0008】また、本発明は、ラビング処理を施した液
晶配向膜を表面に積層した透明電極が対向配置し、かつ
前記透明電極を支持する基板の少なくとも一方が透明で
ある中空セルに、低分子液晶と厚さが前記電極間ギャッ
プよりも小さい微小固体を含有する混合物を充填し、前
記電極間に電圧印加手段により電圧を印加することによ
り微小固体を移動せしめ、電圧を解除することにより微
小固体の移動を停止せして光透化率を変化させて表示を
行なう事を特徴とする表示方法である。
[0008] The present invention also provides a low-molecular-weight hollow cell in which a transparent electrode having a rubbed liquid crystal alignment film laminated on the surface is opposed to each other, and at least one of the substrates supporting the transparent electrode is transparent. A mixture containing a liquid crystal and a fine solid whose thickness is smaller than the gap between the electrodes is filled, the fine solid is moved by applying a voltage between the electrodes by applying voltage, and the fine solid is released by releasing the voltage. The display method is characterized in that the movement is stopped and the light transmittance is changed to perform display.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明に関する表示素子は、ラビ
ング処理を施した液晶配向膜を表面に積層した透明電極
が対向配置し、かつ前記透明電極を支持する基板の少な
くとも一方が透明である中空セルと、前記中空セルに充
填された、低分子液晶と厚さが前記電極間ギャップより
も小さい微小固体を含有する混合物と、前記電極間に電
圧を印加する電圧印加手段とを具備する事を特徴とす
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A display element according to the present invention has a hollow structure in which a transparent electrode having a rubbed liquid crystal alignment film laminated on the surface thereof is opposed to each other, and at least one of the substrates supporting the transparent electrode is transparent. A cell, a mixture filled with the low-molecular liquid crystal and a fine solid having a thickness smaller than the gap between the electrodes, which is filled in the hollow cell, and voltage applying means for applying a voltage between the electrodes. Features.

【0010】前記対向する液晶配向膜の一方に施された
ラビングの向きが、もう一方の液晶配向膜に施されたラ
ビングの向きに対して180°異なる事を特徴としてい
る。なお、本発明では、液晶配向膜を使用せずに、透明
電極に対してラビング処理を施してあるだけでも構わな
い。
The rubbing direction applied to one of the opposed liquid crystal alignment films is different from the rubbing direction applied to the other liquid crystal alignment film by 180 °. In the present invention, the rubbing treatment may be performed only on the transparent electrode without using the liquid crystal alignment film.

【0011】前記微小固体が、前記液晶が液晶相を示し
ている温度領域において前記液晶に溶解しない事が好ま
しい。
It is preferable that the fine solid does not dissolve in the liquid crystal in a temperature range where the liquid crystal exhibits a liquid crystal phase.

【0012】次に、本発明に関する微小固体について説
明する。本発明に関する微小固体は、液晶残基を有する
分子から構成されている事を特徴とする。更に、前記液
晶残基を有する分子が、アミド結合を有していても構わ
ない。前記液晶残基としては、特に限定されないが、ネ
マチック液晶残基を挙げる事ができる。本発明に関する
液晶残基を有する分子の一例を下記(1)式に示す。
Next, the fine solid according to the present invention will be described. The minute solid according to the present invention is characterized by being composed of molecules having liquid crystal residues. Further, the molecule having the liquid crystal residue may have an amide bond. The liquid crystal residue is not particularly limited, but includes a nematic liquid crystal residue. An example of a molecule having a liquid crystal residue according to the present invention is shown in the following formula (1).

【0013】[0013]

【化2】 Embedded image

【0014】更に、本発明に関する微小固体は、液晶残
基を有する分子を再結晶化して作成する事が好ましい。
再結晶化の方法は特に限定されないが、例えば次の4つ
の方法がある。 (方法1)液晶残基を有する分子からなる粉末と液晶の
混合物を、該粉末が溶融するまで加熱した後、冷却して
液晶残基を有する分子からなる結晶を析出させる。 (方法2)液晶残基を有する分子からなる粉末と液晶の
混合物を、両物質に共通の揮発性良溶媒(例えばクロロ
ホルム)に溶解させた後、溶媒を揮発させる事により液
晶残基を有する分子からなる結晶を析出させる。
Further, the fine solid according to the present invention is preferably prepared by recrystallizing a molecule having a liquid crystal residue.
The method of recrystallization is not particularly limited, but includes, for example, the following four methods. (Method 1) A mixture of a powder composed of molecules having liquid crystal residues and a liquid crystal is heated until the powder melts, and then cooled to precipitate crystals composed of molecules having liquid crystal residues. (Method 2) A mixture of a powder composed of a molecule having a liquid crystal residue and a liquid crystal is dissolved in a volatile good solvent (for example, chloroform) common to both substances, and then the solvent is volatilized to form a molecule having a liquid crystal residue. A crystal consisting of

【0015】(方法3)液晶残基を有する分子からなる
粉末が溶融するまで加熱した後、冷却して液晶残基を有
する分子からなる結晶を析出させる。 (方法4)液晶残基を有する分子からなる粉末を、該粉
末の揮発性良溶媒(例えばクロロホルム)に溶解させた
後、溶媒を揮発させる事により液晶残基を有する分子か
らなる結晶を析出させる。
(Method 3) After heating until the powder composed of molecules having liquid crystal residues is melted, it is cooled to precipitate crystals composed of molecules having liquid crystal residues. (Method 4) A powder composed of a molecule having a liquid crystal residue is dissolved by dissolving a powder composed of a molecule having a liquid crystal residue (for example, chloroform) in a good volatile solvent of the powder, and then evaporating the solvent. .

【0016】また本発明に関する微小固体は、液晶残基
を表面に結合している微小構造体であっても構わない。
即ち、該微小構造体は前記液晶残基を有する分子から構
成されておらず、その表面に液晶残基を有する分子が結
合している事を特徴としている。
The fine solid according to the present invention may be a fine structure having liquid crystal residues bonded to the surface.
That is, the microstructure is not composed of the molecule having the liquid crystal residue, and is characterized in that the molecule having the liquid crystal residue is bonded to the surface thereof.

【0017】前記微小構造体の材質は、特に限定されな
い。例えば、ラテックスビーズ、酸化金属微粒子等をあ
げる事ができる。また、その形状も特に限定されない。
球状、針状、偏平であっても構わない。ただし、セル内
では、微小構造体の形状、大きさが揃っている事が望ま
しい。
The material of the microstructure is not particularly limited. For example, latex beads, metal oxide fine particles and the like can be mentioned. The shape is not particularly limited.
It may be spherical, needle-like, or flat. However, it is desirable that the microstructures have the same shape and size in the cell.

【0018】上記微小構造体への液晶残基を有する分子
の結合様式も特に限定されない。共有結合(例えば、ア
ミド結合)でも、非共有結合(例えば、静電結合)であ
っても構わない。前記液晶残基がネマチック液晶残基で
あるのが好ましい。
The mode of bonding of the molecule having a liquid crystal residue to the microstructure is not particularly limited. It may be a covalent bond (for example, an amide bond) or a non-covalent bond (for example, an electrostatic bond). Preferably, the liquid crystal residue is a nematic liquid crystal residue.

【0019】一方、本発明に関する前記低分子液晶の種
類、構造は特に制限されない。しかし、表示素子を作動
させる事を想定する温度範囲内で少なくとも、ネマチッ
ク相を発現できる液晶である事が望ましい。そのため
に、2種類以上の液晶を混合した混合液晶であっても構
わない。
On the other hand, the type and structure of the low-molecular liquid crystal according to the present invention are not particularly limited. However, it is desirable that the liquid crystal be capable of exhibiting at least a nematic phase within a temperature range in which the display element is expected to operate. Therefore, a mixed liquid crystal in which two or more types of liquid crystals are mixed may be used.

【0020】また、本発明に関する混合物の液晶と微小
固体との混合比は特に限定されない。混合物中の微小固
体の含有量は、好ましくは1〜90重量%、さらに好ま
しくは2〜80重量%が望ましい。
The mixing ratio between the liquid crystal and the fine solid in the mixture according to the present invention is not particularly limited. The content of the fine solids in the mixture is preferably 1 to 90% by weight, more preferably 2 to 80% by weight.

【0021】次に、上記表示素子の表示原理について説
明する。表示原理の基本は、液晶と微小固体の混合物を
挟持する電極間に電圧を印加した際、微小固体が電極面
と平行な面内方向に移動する現象を利用している。この
現象について、図1〜図3を用いて説明する。図1は本
発明に関する表示素子の一例を示す模式図である。図2
および図3は表示素子の駆動波形を示す図である。
Next, the display principle of the display element will be described. The principle of the display principle utilizes a phenomenon that, when a voltage is applied between electrodes sandwiching a mixture of liquid crystal and fine solid, the fine solid moves in an in-plane direction parallel to the electrode surface. This phenomenon will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a display element according to the present invention. FIG.
And FIG. 3 is a diagram showing a driving waveform of the display element.

【0022】図1において、11と12は電極であり、
13、14は電極11、12を支持する基板、15は微
小固体、16は電極11、12間に電圧を印加する電圧
印加手段である。なお、基板間及び前記電極間に挟持さ
れている液晶は省略してある。また、電極11に施され
たラビングの向きは図1中で示したx軸の+方向であ
り、電極12に施されたラビングの向きがx軸の−方向
であるとする。
In FIG. 1, 11 and 12 are electrodes,
Reference numerals 13 and 14 denote substrates for supporting the electrodes 11 and 12, reference numeral 15 denotes a fine solid, and reference numeral 16 denotes a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes 11 and 12. The liquid crystal sandwiched between the substrates and between the electrodes is omitted. It is also assumed that the direction of the rubbing applied to the electrode 11 is the + direction of the x-axis shown in FIG. 1 and the direction of the rubbing applied to the electrode 12 is the-direction of the x-axis.

【0023】図1の電極11と12の間に、電圧印加手
段16により図2に示した様な矩形波(周期=1/t
1 、波高=V1 )の矩形波を印加すると、微小固体15
はx軸の+方向に移動する。矩形波の印加を解除する
と、微小固体15の移動は停止し、かつその停止位置か
ら動かない。即ちメモリー性がある。
A rectangular wave (period = 1 / t) as shown in FIG. 2 is applied between the electrodes 11 and 12 in FIG.
1 , when a rectangular wave with a wave height of V 1 ) is applied, a minute solid 15
Moves in the + direction of the x-axis. When the application of the rectangular wave is released, the movement of the minute solid 15 stops and does not move from the stop position. That is, it has a memory property.

【0024】一方、電極11と12の間に、電極印加手
段16により図3で示した様な矩形波(図2で示した矩
形波に対して逆極性の矩形波)を印加すると、微小固体
15はx軸の−方向に移動する。矩形波の印加を解除す
ると、微小固体15の移動は停止し、かつその停止位置
から動かない。
On the other hand, when a rectangular wave as shown in FIG. 3 (a rectangular wave having a polarity opposite to that of the rectangular wave shown in FIG. 2) is applied between the electrodes 11 and 12 by the electrode applying means 16, a minute solid Reference numeral 15 moves in the negative direction of the x-axis. When the application of the rectangular wave is released, the movement of the minute solid 15 stops and does not move from the stop position.

【0025】即ち、本発明に関する表示素子において
は、電極間に電圧を印加すると微小固体はラビング方向
と平行な向きに移動し、その移動の向きは電極間に印加
する電圧の極性を変化させると逆転する。また電圧印加
を解除すると、微小固体15の移動は停止し、その停止
位置から動かない。即ちメモリー性がある。
That is, in the display element according to the present invention, when a voltage is applied between the electrodes, the fine solid moves in a direction parallel to the rubbing direction, and the direction of the movement changes the polarity of the voltage applied between the electrodes. Reverse. When the application of the voltage is released, the movement of the minute solid 15 stops and does not move from the stop position. That is, it has a memory property.

【0026】次に、本発明に関する表示素子の表示原理
について図4を用いて説明する。図4において、41と
42は電極であり、43と44はそれぞれ電極41、4
2を支持する基板であり、45は微小固体の集団であ
る。なお、前記電極及び前記基板間に挟持されている液
晶は省略してある。なお、電極41に施されたラビング
の向きは図中に示したx軸の+方向であり、電極42に
施されたラビングの向きはx軸の−方向であるとする。
Next, the display principle of the display device according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 41 and 42 are electrodes, and 43 and 44 are electrodes 41 and 4 respectively.
Reference numeral 2 denotes a substrate that supports 2, and 45 denotes a group of fine solids. The liquid crystal sandwiched between the electrode and the substrate is omitted. The direction of the rubbing applied to the electrode 41 is the plus direction of the x-axis shown in the figure, and the direction of the rubbing applied to the electrode 42 is the minus direction of the x-axis.

【0027】本発明に関する表示素子中で、微小固体は
初め、図4中の(a)の様に電極間21、22の間にほ
ば均一に分布していたとする。この状態では、図中のy
軸方向から電極面を観察すると全面が白濁して見える。
この状態の素子に電圧を印加しなければ、その状態を保
持している。即ちメモリー性がある。
In the display device according to the present invention, it is assumed that the fine solid is distributed almost uniformly between the electrodes 21 and 22 as shown in FIG. In this state, y in FIG.
When the electrode surface is observed from the axial direction, the entire surface appears cloudy.
If no voltage is applied to the element in this state, that state is maintained. That is, it has a memory property.

【0028】この図4中の(a)の状態の表示素子に、
矩形波を印加する事により、微小固体を図中x軸の+方
向に移動させる。すると図4中(b)で示した様に、微
小固体の集団45を構成する微小固体はx軸の+方向に
移動していく。この際、電極のエッジに到達した微小固
体は、そこに留まる。更に矩形波が印加され続けると、
図4中の(c)の様に、微小固体は電極の一方に寄せら
れる事になる。この時、表示素子をy軸方向から観察す
ると、図2中の(a)の状態の素子を観察した場合よ
り、透明に見える。図4中の(c)の状態で、矩形波の
印加を解除しても、微小固体はその位置から動かず、透
明状態は保持される。即ちメモリー性がある。
The display element in the state of FIG.
By applying a rectangular wave, the minute solid is moved in the + direction of the x-axis in the figure. Then, as shown in FIG. 4B, the minute solids constituting the minute solid group 45 move in the + direction of the x-axis. At this time, the fine solid that has reached the edge of the electrode stays there. Further application of the square wave
As shown in FIG. 4C, the fine solid is brought to one of the electrodes. At this time, when the display element is observed from the y-axis direction, it looks more transparent than when the element in the state of FIG. 2A is observed. Even if the application of the rectangular wave is canceled in the state of (c) in FIG. 4, the minute solid does not move from that position, and the transparent state is maintained. That is, it has a memory property.

【0029】次に、この図4中の(c)の状態の表示素
子に、微小固体を図中x軸の−方向に移動させるような
矩形波を印加する。具体的には、微小固体を図4中の
(a)の状態から(c)の状態に変化させるのに使用し
た矩形波とは逆極性の矩形波である。この様な矩形波を
印加すると、図4中(d)で示した様に、微小固体は再
び電極間にほぼ均一に分布するようになる。この状態
は、メモリー性がある。
Next, a rectangular wave is applied to the display element in the state of (c) in FIG. 4 so as to move the fine solid in the negative direction of the x-axis in the figure. Specifically, it is a rectangular wave having a polarity opposite to that of the rectangular wave used to change the minute solid from the state (a) to the state (c) in FIG. When such a rectangular wave is applied, as shown in FIG. 4D, the fine solids are again distributed almost uniformly between the electrodes. This state has a memory property.

【0030】以上述べてきたように、本発明に関する表
示素子は、電極間に挟持された微小固体の分布状態を変
化させる事により表示を行う事を特徴としている。
As described above, the display element according to the present invention is characterized in that display is performed by changing the distribution state of the fine solid held between the electrodes.

【0031】[0031]

【実施例】以下、製造例、実施例を用いて本発明の詳細
について述べる。
The details of the present invention will be described below with reference to production examples and examples.

【0032】実施例1 本実施例では、下記(p)式で示される分子から構成さ
れる微小固体と液晶との混合物を用いた表示素子につい
て説明する。
Example 1 In this example, a display element using a mixture of a liquid crystal and a fine solid composed of molecules represented by the following formula (p) will be described.

【0033】[0033]

【化3】 Embedded image

【0034】以下、(p)式で示した分子の合成方法、
(p)式で示される分子から構成される微小固体と液晶
からなる混合物の調整方法、本実施例に関する表示素子
の駆動について詳しく述べる。
Hereinafter, a method for synthesizing the molecule represented by the formula (p),
A method for preparing a mixture of a liquid crystal and a minute solid composed of molecules represented by the formula (p), and driving of a display element according to this embodiment will be described in detail.

【0035】<(p)式で示される分子の合成方法>先
ず、下記(q)式で示した化合物8.lg(26.3m
mol)と、(lR、2R)−(−)−ジアミノシクロ
ヘキサン1.5g(13mmol)、HOBt(1−ヒ
ドロキシベンゾトリアゾール)4.3g(31.8mm
ol)、DCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)
6.5g(31.5mmol)をDMF(ジメチルホル
ムアミド)60mlに溶かし、一晩撹拌する。
<Method of synthesizing molecule represented by formula (p)> First, a compound represented by the following formula (q): lg (26.3m
mol), (1R, 2R)-(-)-diaminocyclohexane 1.5 g (13 mmol), HOBt (1-hydroxybenzotriazole) 4.3 g (31.8 mm)
ol), DCC (dicyclohexylcarbodiimide)
6.5 g (31.5 mmol) is dissolved in DMF (dimethylformamide) 60 ml and stirred overnight.

【0036】[0036]

【化4】 Embedded image

【0037】反応溶液中に析出した結晶をろ別した後、
この結晶をクロロホルム500mlに溶かし、lM H
Cl200ml、飽和NaHCO3 水溶液200ml、
飽和NaC1200mlで洗浄した後、カラム精製、乾
燥処理を行う事により、(p)式で示される物質を1.
5g得た。
After filtering out the crystals precipitated in the reaction solution,
The crystals were dissolved in 500 ml of chloroform, and 1M H
Cl 200 ml, saturated NaHCO 3 aqueous solution 200 ml,
After washing with 1200 ml of saturated NaC, column purification and drying treatment are performed to obtain the substance represented by the formula (p) in 1.
5 g were obtained.

【0038】<微小固体と液晶との混合物の調整方法>
上述した方法で得られた物質500mgとネマチック液
晶(商品名BL6、メルク社製)500mgをクロロホ
ルムに溶解した後、室温下で徐々にクロロホルムを揮発
させた。すると、液晶と相溶性を示さない(p)式で示
される分子から構成される微小固体が、液晶中に析出し
てくる。この液晶と微小固体からなる混合物に対して超
音波処理を行い、液晶中に微小固体を均一に分散させ
た。この液晶と微小固体からなる混合物を、本実施例に
おける表示素子用の混合物として用いた。
<Method of adjusting mixture of fine solid and liquid crystal>
After dissolving 500 mg of the substance obtained by the above method and 500 mg of nematic liquid crystal (trade name: BL6, manufactured by Merck) in chloroform, chloroform was gradually evaporated at room temperature. Then, a fine solid composed of the molecule represented by the formula (p) that is not compatible with the liquid crystal is deposited in the liquid crystal. Ultrasonic treatment was performed on the mixture comprising the liquid crystal and the fine solid to uniformly disperse the fine solid in the liquid crystal. The mixture composed of the liquid crystal and the fine solid was used as a mixture for a display element in this example.

【0039】<表示素子の駆動>本実施例に関する表示
素子の模式図を図5に示す。図5において、51と52
は透明基板であり、53と54は透明電極(電極幅=5
00μm)である。55と56はラビング処理を施され
たポリイミド薄膜からなる液晶配向膜である。57はス
ペーサー(直径=10μm)であり、58は電極53と
54の間に電圧を印加する電圧印加手段である。なお、
液晶配向膜55と56に施されたラビングの向きはそれ
ぞれ、図4中に示したx軸の+方向及び−方向である。
59は上述した方法で調整した液晶60と微小固体61
からなる混合物である。
<Driving of Display Element> FIG. 5 is a schematic view of a display element according to this embodiment. In FIG. 5, 51 and 52
Is a transparent substrate, and 53 and 54 are transparent electrodes (electrode width = 5).
00 μm). Numerals 55 and 56 are liquid crystal alignment films made of a rubbed polyimide thin film. Reference numeral 57 denotes a spacer (diameter = 10 μm), and reference numeral 58 denotes voltage applying means for applying a voltage between the electrodes 53 and 54. In addition,
The directions of the rubbing applied to the liquid crystal alignment films 55 and 56 are the + direction and the − direction of the x-axis shown in FIG. 4, respectively.
59 is a liquid crystal 60 and a fine solid 61 adjusted by the method described above.
Is a mixture consisting of

【0040】次に、電極53と54の間に電圧を印加す
る事により、表示素子の表示状態を変化させた。まず、
電極間に微小固体が均一に分布している表示素子に対し
て、図6に示した様な矩形波を5秒間印加した。する
と、矩形波印加前は白濁していた表示素子が、透明化し
た。矩形波印加を解除しても、透明状態は保持されてい
た。次に、図7に示した様な矩形波を5秒間印加する
と、再び白濁化した。矩形波印加を解除しても、この白
濁状態は保持されていた。
Next, a display state of the display element was changed by applying a voltage between the electrodes 53 and 54. First,
A rectangular wave as shown in FIG. 6 was applied for 5 seconds to a display element in which fine solids were uniformly distributed between the electrodes. Then, the display element which had become cloudy before the rectangular wave was applied became transparent. Even when the application of the rectangular wave was canceled, the transparent state was maintained. Next, when a rectangular wave as shown in FIG. 7 was applied for 5 seconds, it became cloudy again. Even when the application of the rectangular wave was canceled, this cloudy state was maintained.

【0041】この白濁状態から透明状態、そして透明状
態から白濁状態への変化の過程を、表示素子の光透過率
で計測した結果を図8に示す。なお、微小固体が電極間
に均一に分散して白濁している状態での透過率を0%、
図6に示した矩形波を5秒間印加した後に到達した透明
状態での透過率を100%ととした。また、図8中で示
した、時間5秒の時点で図6に示した矩形波を印加し、
時間9秒でその矩形波を解除した。そして、時間16秒
の時点で図7で示した矩形波を印加し、時間20秒でそ
の矩形波を解除した。
FIG. 8 shows the results of measuring the process of changing from the cloudy state to the transparent state and from the transparent state to the cloudy state by the light transmittance of the display element. The transmittance in the state where the fine solids are uniformly dispersed between the electrodes and cloudy is 0%,
The transmittance in the transparent state reached after applying the rectangular wave shown in FIG. 6 for 5 seconds was defined as 100%. Further, at the time point of 5 seconds shown in FIG. 8, the rectangular wave shown in FIG.
The rectangular wave was released at a time of 9 seconds. Then, the rectangular wave shown in FIG. 7 was applied at a time of 16 seconds, and the rectangular wave was released at a time of 20 seconds.

【0042】なお、矩形波を印加時に微小固体を顕微鏡
で観察したところ、微小固体が一方方向運動しているの
が観察された。しかも、図7に示した矩形波を印加して
いる時の微小固体の運動の向きは、図6に示した矩形波
を印加している時の微小固体の運動の向きと逆向きであ
った。
When the minute solid was observed with a microscope when the rectangular wave was applied, it was observed that the minute solid moved in one direction. Moreover, the direction of movement of the minute solid when the rectangular wave shown in FIG. 7 was applied was opposite to the direction of movement of the minute solid when the square wave shown in FIG. 6 was applied. .

【0043】次に、微小固体が電極間に均一に分散して
いる表示素子に、図6に示した様な矩形波を1秒間印加
した後、3秒間その印加を解除するという操作を5回繰
り返した。この操作の過程における表示素子の透過率を
計測した。その結果を図9に示す。その結果、階調表示
に必要な、透過率を階段状に変化させる事ができた。
Next, an operation of applying a rectangular wave as shown in FIG. 6 for 1 second to a display element in which fine solids are uniformly dispersed between the electrodes, and then canceling the application for 3 seconds 5 times. Repeated. The transmittance of the display element in the course of this operation was measured. FIG. 9 shows the result. As a result, the transmittance required for gradation display could be changed stepwise.

【0044】このように透明化した素子に、図7に示し
た様な矩形波を1秒間印加した後、3秒間その印加を解
除するという操作を5回繰り返した。この操作の過程に
おける表示素子の透過率を計測した。その結果、透過率
は階段状に低下していった。
The operation of applying a rectangular wave as shown in FIG. 7 for 1 second to the device thus made transparent and then releasing the application for 3 seconds was repeated five times. The transmittance of the display element in the course of this operation was measured. As a result, the transmittance decreased stepwise.

【0045】実施例2 本実施例における表示素子の構成は、電極間に挟持する
微小固体を変えた以外は、全て実施例1と同じである。
Embodiment 2 The configuration of the display element in this embodiment is the same as that of Embodiment 1 except that the minute solid sandwiched between the electrodes is changed.

【0046】本実施例では、微小構造体の表面に液晶残
基を結合させたものを微小固体として液晶と混合した。
微小構造体として、表面にアミノ基(−NH2 )を有す
るマイクロビーズ(直径5μm、和光純薬社製)を用い
た。このビーズ表面上のアミノ基と、前記(q)式(実
施例1参照)で示される物質を、実施例1と同様の方法
により反応(DCCを用いた縮合反応)させ、ビーズ表
面に液晶残基を結合させた微小固体を作成した。
In this embodiment, a liquid crystal residue bonded to the surface of a microstructure was mixed with liquid crystal as a fine solid.
Microbeads having an amino group (—NH 2 ) on the surface (diameter 5 μm, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were used as the microstructures. The amino group on the bead surface is reacted with the substance represented by the formula (q) (see Example 1) in the same manner as in Example 1 (condensation reaction using DCC) to leave a liquid crystal residue on the bead surface. A microsolid with attached groups was made.

【0047】この微小固体50mgをネマチック液晶
(商品名BL6、メルク社製)500mg中に入れた
後、超音波処理を施して微小固体を液晶中に分散させ
た。この液晶と微小固体からなる混合物を、本実施例に
おける表示素子用の混合物として用いた。
50 mg of this fine solid was placed in 500 mg of nematic liquid crystal (trade name: BL6, manufactured by Merck), and then subjected to ultrasonic treatment to disperse the fine solid in the liquid crystal. The mixture composed of the liquid crystal and the fine solid was used as a mixture for a display element in this example.

【0048】本実施例でも、実施例1と同様の矩形波を
印加して、表示素子の表示状態の変化を調ベた。その結
果、透過率が異なる状態間を矩形波のみで遷移させる事
ができた。また、透過率を階段状に変化させる事ができ
た。
In this embodiment, a change in the display state of the display element was examined by applying the same rectangular wave as in the first embodiment. As a result, it was possible to make a transition between states having different transmittances using only a rectangular wave. Further, the transmittance could be changed stepwise.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透過率が異なり、しかもメモリー性を有する状態間を電
気刺激のみで可逆的に遷移させる事ができ、しかも透過
率を階段状に変化させる事が可能な表示素子および表示
方法を提供する事ができた。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a display element and a display method capable of changing reversibly between states having different transmittances and having a memory property only by electric stimulation and changing the transmittance stepwise. Was.

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

【図1】本発明に関する表示素子の一例を示す模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a display element according to the present invention.

【図2】表示素子の駆動波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a driving waveform of a display element.

【図3】表示素子の駆動波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a driving waveform of a display element.

【図4】表示素子の表示原理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a display principle of a display element.

【図5】本発明の実施例1、2における表示素子を示す
模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a display element in Examples 1 and 2 of the present invention.

【図6】実施例1、2における表示素子の駆動波形を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing drive waveforms of a display element in Examples 1 and 2.

【図7】実施例1、2における表示素子の駆動波形を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a driving waveform of a display element in Examples 1 and 2.

【図8】実施例1における表示素子の透過率の測定例を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a measurement example of the transmittance of the display element according to the first embodiment.

【図9】実施例1における表示素子の透過率の測定例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a measurement example of the transmittance of the display element according to the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12、41、42、53、54 電極 13、14、43、44、51、52 基板 15、61 微小固体 16、58 電圧印加手段 45 微小固体の集団 55、56 液晶配向膜 57 スペーサー 59 混合物 60 液晶 11, 12, 41, 42, 53, 54 Electrode 13, 14, 43, 44, 51, 52 Substrate 15, 61 Micro solid 16, 58 Voltage applying means 45 Group of micro solid 55, 56 Liquid crystal alignment film 57 Spacer 59 Mixture 60 liquid crystal

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ラビング処理を施した液晶配向膜を表面
に積層した透明電極が対向配置し、かつ前記透明電極を
支持する基板の少なくとも一方が透明である中空セル
と、前記中空セルに充填された、低分子液晶と厚さが前
記電極間ギャップよりも小さい微小固体を含有する混合
物と、前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを具
備する事を特徴とする表示素子。
1. A hollow cell in which transparent electrodes each having a liquid crystal alignment film subjected to a rubbing treatment laminated on the surface thereof are opposed to each other, and at least one of substrates supporting the transparent electrodes is transparent; A display element comprising: a mixture containing a low-molecular liquid crystal and a minute solid having a thickness smaller than the gap between the electrodes; and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes.
【請求項2】 前記対向する液晶配向膜の一方に施され
たラビングの向きが、もう一方の液晶配向膜に施された
ラビングの向きに対して180°異なる事を特徴とする
請求項1記載の表示素子。
2. The rubbing direction applied to one of the opposing liquid crystal alignment films is different from the rubbing direction applied to the other liquid crystal alignment film by 180 °. Display element.
【請求項3】 前記微小固体が、前記液晶が液晶相を示
している温度領域において前記液晶に溶解しない事を特
徴とする請求項1記載の表示素子。
3. The display device according to claim 1, wherein the fine solid does not dissolve in the liquid crystal in a temperature region where the liquid crystal exhibits a liquid crystal phase.
【請求項4】 前記微小固体が、液晶残基を有する分子
から構成されている事を特徴とする請求項1記載の表示
素子。
4. The display device according to claim 1, wherein the fine solid is composed of a molecule having a liquid crystal residue.
【請求項5】 前記液晶残基を有する分子が、アミド結
合を有する事を特徴とする請求項4記載の表示素子。
5. The display device according to claim 4, wherein the molecule having a liquid crystal residue has an amide bond.
【請求項6】 前記液晶残基がネマチック液晶残基であ
る事を特徴とする請求項5記載の表示素子。
6. The display device according to claim 5, wherein the liquid crystal residue is a nematic liquid crystal residue.
【請求項7】 前記液晶残基を有する分子が、下記
(1)式で示される構造を有する事を特徴とする請求項
6記載の表示素子。 【化1】
7. The display device according to claim 6, wherein the molecule having the liquid crystal residue has a structure represented by the following formula (1). Embedded image
【請求項8】 前記微小固体が、液晶残基を表面に結合
している微小構造体である事を特徴とする請求項1記載
の表示素子。
8. The display device according to claim 1, wherein the minute solid is a minute structure having liquid crystal residues bonded to the surface.
【請求項9】 前記結合が共有結合で有る事を特徴とす
る請求項8記載の表示素子。
9. The display device according to claim 8, wherein the bond is a covalent bond.
【請求項10】 前記結合がアミド結合である事を特徴
とする請求項9記載の表示素子。
10. The display device according to claim 9, wherein the bond is an amide bond.
【請求項11】 前記結合が非共有結合である事を特徴
とする請求項8記載の表示素子。
11. The display device according to claim 8, wherein the bond is a non-covalent bond.
【請求項12】 前記結合が静電結合である事を特徴と
する請求項11記載の表示素子。
12. The display element according to claim 11, wherein the coupling is an electrostatic coupling.
【請求項13】 前記液晶残基がネマチック液晶残基で
ある事を特徴とする請求項8記載の表示素子。
13. The display device according to claim 8, wherein the liquid crystal residue is a nematic liquid crystal residue.
【請求項14】 前記微小構造体の形状が球状である事
を特徴とする請求項8記載の表示素子。
14. The display device according to claim 8, wherein the shape of the microstructure is spherical.
【請求項15】 前記微小構造体の形状が針状である事
を特徴とする請求項8記載の表示素子。
15. The display device according to claim 8, wherein the shape of the microstructure is needle-like.
【請求項16】 前記微小構造体の形状が偏平である事
を特徴とする請求項8記載の表示素子。
16. The display device according to claim 8, wherein the shape of the microstructure is flat.
【請求項17】 前記低分子液晶が低分子ネマチック液
晶である事を特徴とする請求項1記載の表示素子。
17. The display device according to claim 1, wherein the low-molecular liquid crystal is a low-molecular nematic liquid crystal.
【請求項18】 前記低分子ネマチック液晶が、少なく
とも2種類の低分子液晶からなる混合液晶である事を特
徴とする請求項17記載の表示素子。
18. The display device according to claim 17, wherein the low-molecular nematic liquid crystal is a mixed liquid crystal composed of at least two kinds of low-molecular liquid crystals.
【請求項19】 ラビング処理を施した液晶配向膜を表
面に積層した透明電極が対向配置し、かつ前記透明電極
を支持する基板の少なくとも一方が透明である中空セル
に、低分子液晶と厚さが前記電極間ギャップよりも小さ
い微小固体を含有する混合物を充填し、前記電極間に電
圧印加手段により電圧を印加することにより微小固体を
移動せしめ、電圧を解除することにより微小固体の移動
を停止せして光透化率を変化させて表示を行なう事を特
徴とする表示方法。
19. A low-molecular liquid crystal and a thin film in a hollow cell in which transparent electrodes each having a liquid crystal alignment film subjected to a rubbing treatment laminated on the surface thereof are opposed to each other, and at least one of the substrates supporting the transparent electrodes is transparent. Is filled with a mixture containing fine solids smaller than the gap between the electrodes, the fine solids are moved by applying a voltage between the electrodes by applying voltage, and the movement of the fine solids is stopped by releasing the voltage. A display method in which the light transmittance is changed to perform display.
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