JP2002107766A - 液晶表示素子と該素子を用いる液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示素子と該素子を用いる液晶表示装置Info
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Abstract
って、しかも紫外線で劣化しにくい、コレステリック液
晶またはカイラルネマティック液晶の選択反射を利用し
た反射型液晶表示素子及び該素子を用いる液晶表示装置
を提供すること。 【解決手段】 コレステリック液晶またはカイラルネマ
ティック液晶の選択反射を利用した反射型液晶表示素子
において、外光の入射側面に紫外線カット機能を有する
層を形成したことに特徴がある。また液晶は、20℃、
40mPa・s以下の粘度である液晶表示素子を用いる
ことが望ましい。
Description
表示パネルなどとして用いられる液晶表示素子と該素子
を用いる液晶表示装置に関する。
に配置したものであり、多層分子が隣接する層の間で、
その配向方向が少しずつねじれて配置され、全体として
ヘリカル軸を構成し、該ヘリカル軸が基板に垂直方向に
向いた螺旋構造を成している。この多層構造のヘリカル
ピッチは、液晶材料などを選択することで適切な値にす
ることができ、このとき、可視光線を選択的に反射する
ように設計すると、選択反射波長が赤色、青色、緑色の
各領域にある場合には、それぞれの色の波長を反射する
ことができる。
イラル剤の添加量の調整でヘリカルピッチを有する選択
反射膜が得られる。
たはカイラルネマティック液晶を使用した液晶表示素子
の分野では、特開平5−224187号公報、特表平7
−507083号公報、特開平9−61794号公報等
の特許公開公報に見られるように、液晶とアクリル誘導
体モノマーの混合物を注入後、紫外線を照射することに
よってモノマーを重合させる方法等で液晶分子の配向方
向をコントロールする技術が盛んに行われている。
晶またはカイラルネマティック液晶による光の選択反射
性を利用した表示素子では、コレステリック液晶または
カイラルネマティック液晶の配列の違いによる選択反射
の有無で表示状態が決定されるため、TN型やSTN型
の液晶で用いられているような偏光板は不要であるとさ
れてきた。しかし、液晶表示面上に偏光板がないと、紫
外線などを吸収した液晶は多かれ少なかれ劣化する。と
ころが、これを防ぐため偏光板を使用すると、せっかく
の明るい液晶表示面が暗くなってしまうという問題点が
ある。
得るためには反射率の大きな表示を得ることが必要であ
り、そのため複屈折△nの大きな液晶材料を用いること
が望ましい。また、液晶表示素子の電極間距離の狭いパ
ネル内に液晶を注入するなどの作業性を良くするため、
また低温での応答速度を室温の応答速度に近づけるた
め、低粘性液晶の使用が望まれる。
かつ、低温での応答速度が良い低粘性の液晶ほど光劣化
しやすい。光劣化すると液晶の透明点(コレステリック
−等方転移温度)が低下したり、液晶表示素子としてコ
ントラストが低下したり、電気光学特性が変化するとい
った致命的な問題点を招く。
は、ネマティック液晶に10〜50wt%のカイラル剤
を混合した可視光を選択反射するカイラルネマティック
液晶が反射型液晶表示素子として良く使用されるが、カ
イラル剤のほとんどが室温では固体の状態にあるため、
カイラルネマティック液晶の粘度は、通常、TN型又は
STN型に使用されている液晶よりも高粘度である。
ラルネマティック液晶の可視光の選択反射を利用した液
晶表示素子は、通常、高駆動電圧で作動するので、少し
でも駆動電圧を下げて電圧変化に対する応答性を高めて
実用的な表示素子とするには、液晶層の厚みを5μm以
下に抑える必要がある。液晶層の厚みを小さくするため
には電極間距離が短い液晶パネルを用意することになる
が、高粘度の液晶を前記狭い電極間隔に注入することに
なるので、その注入に長時間を必要とする。
するために高誘電率である液晶材料が好ましく、また高
いコントラストのある表示画像を得るためには高複屈折
である液晶材料が好ましく、さらに表示内容が高温でも
消えないディスプレーとするために、高い透明点を有す
る材料が好ましい。
極間隔への注入作業性を改善するために低粘度化するに
は、耐光性の劣る構造を有する液晶材料を使用せざるを
得なかった。
が高く、低粘性であって、しかも紫外線で劣化しにく
い、コレステリック液晶(カイラルネマティック液晶)
の選択反射を利用した反射型液晶表示素子及び該素子を
用いる液晶表示装置を提供することである。
レステリック液晶またはカイラルネマティック液晶の選
択反射性を利用した反射型液晶表示素子において、外光
の入射側面に紫外線カット機能を有する層を形成するこ
とを特徴とする。
mPa・s以下の粘度を有するものを使用することが望
ましい。また、本発明で使用する基板は、例えばガラ
ス、金属、プラスチックなどである。
アゾキシ系液晶、シアノビフェニル系液晶、シアノター
フェニル系液晶、シアノフェニルエステル類、安息香酸
フェニルエステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニ
ルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン系液晶、
シアノ置換フェニルピリミジン系液晶、アルコキシ置換
フェニルピリミジン系液晶、フェニルジオキサン系液
晶、トラン系液晶、アルケニルシクロヘキサンベンゾニ
トリル系液晶、コレステロール誘導体などを使用する。
は、上記の液晶材料が有する複屈折、UV耐久性、粘度
の諸特性を考慮して、通常2種以上の液晶をブレンドし
て用いられる。ところで、屋外でも使用される携帯型の
液晶表示は、紫外線に暴露される機会が多いので、用い
る液晶自体の耐UV耐久性が大きいことが好ましい。一
方、液晶表示素子が手のひらサイズから更に大きくなる
と、液晶表示パネル内への液晶の注入を均一かつ短時間
に行うことが困難になってくる。このような液晶の注入
のし易さを確保する観点から、用いる液晶はその粘度が
小さいことが好ましい。
液晶は紫外線に対して強く、屋外で使用される携帯型液
晶表示素子の液晶材料としてはよいが、室温における粘
度が高いので、液晶を駆動して表示した場合、高速応答
性に欠ける不利な点を有するとともに、液晶表示素子の
製造工程において液晶を液晶セル内に注入することが容
易でなく、また短時間に注入が行えないという製造上の
不利な点を有する。
これと反対に耐紫外線性がシアノビフェニール系の液晶
に比較すると劣るが、室温から低温域での粘度が低いの
で、液晶の高速応答性や液晶の注入のし易さの観点から
優れている。
構造と関係があると考えられるが、応答高速性、耐UV
耐久性、製造上の容易性などの観点から、実用的な液晶
表示素子とするために、通常2種以上の液晶をブレンド
により粘度を調整して用いる。
ルネマティック液晶の少なくとも2種以上をブレンドし
て、液晶粘度を20℃ において40mPa・s以下と
することが、常温から低温にかけて実用的な応答速度を
有する液晶表示素子とする上で好ましい。
用いる液晶表示装置が含まれる。
する。 実施例1〜3、比較例1 大日本インキ(株)製ネマティック液晶RDP−840
04の1.2gとメルク社製カイラル剤CB−15の
0.8gを混合して得たコレステリック液晶を使用し
て、図2に示す液晶表示素子を4枚作成した。
ガラス、SiO2膜等のアルカリイオン溶出防止膜が形
成されたソーダライムガラスまたは透明プラスチック基
板が挙げられる。透明プラスチック基板にはハードコー
ト層が形成されてもよい。
明導電膜3、SiO2膜、TiO2膜等の電気絶縁膜
4、およびポイイミド樹脂膜等の配向膜5がこの順で形
成されている。ITO膜やSiO2膜等の電気絶縁膜4
は必要に応じパターニングされてもよい。このような2
枚の透明基板2をメインシール6で貼り合わせ、中にコ
レステリック液晶またはカイラルネマティック液晶を封
じ込めた。液晶層8の厚みは約4.5μmとした。得ら
れた液晶パネルの裏面に光吸収膜(濃色印刷膜)7を形
成した。
の1枚目は、日本油脂(株)製UVカットフィルム リ
アルック2201UVからなる紫外線カット層1を光吸
収膜(濃色印刷膜)7とは反対側の液晶表示面に貼り付
けて図1に示す液晶表示素子とした(実施例1)。
ン(株)製アクリライトN−549からなる紫外線カッ
ト層1を光吸収膜(濃色印刷膜)7とは反対側の液晶表
示面に両面テープ(図示せず)で貼り付けて図1に示す
液晶表示素子とした(実施例2)。このとき両面テープ
が表示面に被らないようにした。
からなる紫外線カット層1を光吸収膜(濃色印刷膜)7
とは反対側の液晶表示面にスクリーン印刷し、110℃
で1時間硬化させ、図1に示す液晶表示素子とした
(実施例3)。
いない4枚目の液晶表示素子(図2)を加えた全4枚に
メタルハライドランプで60mWに相当するエネルギー
の紫外線を10分間照射した。
パネル(図2)について紫外線照射前後でV−R(パル
ス電圧−視感反射率)特性を比較した結果を図3に示
す。このような紫外線照射前後で大きく変化するV−R
特性は液晶表示素子として致命的な欠陥である。
ル(図1:実施例1〜3)の紫外線カット層1側の表示
面から外光を入射させた場合には、紫外線照射前後でV
−R特性の変化は認められなかった。
VpとVfの間で液晶表示素子を駆動させるとする。こ
の時の前記パルス電圧VpとVfに対応する反射率をそ
れぞれRp、Rfとすると反射率コントラストはRp/
Rfで表される。図3に示すように紫外線照射によっ
て、紫外線カット層1のない未処理のパネルではコント
ラスト(Rp/Rf)は大きく低下していることがわか
る。
カルコニックテクスチャーでリセットした場合、光散乱
性フォーカルコニックテクスチャーから光反射性ツイス
トプレーナーテクスチャーに変換するに充分な大きさの
パルス電圧をVp、光散乱性フォーカルコニックテクス
チャーが保持される限界のパルス電圧をVfとする。
イラル剤CB−15の0.36g及びR−811の0.
28gを混合して得たコレステリック液晶を使用して、
図2に示す液晶表示素子(パネル)を2枚作成した。液
晶層8の厚みは約4.5μmとし、光吸収膜7を形成さ
せた。
膜7とは反対側のパネル表面に両面テープ(図示せず)
を使用して三菱レイヨン(株)製アクリライトN−54
の紫外線カット膜1を貼り付けた(実施例4)。この
時、両面テープがパネル表示面に被らないようにした。
メタルハライドランプで60mWに相当するエネルギー
の紫外線を5分間照射した。両パネルともV−R特性の
顕著な変化は認められなかった。
パネルは紫外線照射によって透明点(コレステリック−
等方転移温度)が約1℃ 低下し、イオン電流値が初期
の3倍程度上昇した。一方、アクリライトN−549の
紫外線カット層1を貼り付けたパネルは透明点の低下、
イオン電流値の上昇は認められなかった。イオン電流値
の測定は、パネルに50V、64Hzの電圧を印加して
行った。
アクリル系モノマーを含んだコレステリック液晶組成物
として注入後、紫外線照射によってモノマーを重合させ
る検討に利用されているが、一般に程度の違いはあれ、
前記紫外線照射時に一部が変質していると考えられる。
また、アクリライトN−549からなる紫外線カット膜
1が液晶E−48の変質を防いでいると考えられる。
液晶を、各々電極間距離がc4μmのパネルに注入し、
図2に示す液晶表示素子を作成した。
液晶RDP−84004の1.6gにメルク社製カイラ
ル剤R−1011を0.1g及びCB−15を0.3g
を混合してコレステリック液晶Aとした(実施例5)。
8の1.66gにメルク社製カイラル剤R−1011を
0.1gおよびCB−15を0.24を混合してコレス
テリック液晶Bとした(実施例6)。
−6657の1.68gにメルク社製カイラル剤R−1
011を0.08gおよびCB−15を0.24gを混
合してコレステリック液晶Cとした(実施例7)。
パネル作成時の20℃における液晶注入に要した時間は
それぞれ75分、160分及び110分であった。
ネルの25℃におけるパルス電圧と視感反射率の関係を
図4および図6に示す。各々、パルス幅として5mse
cの場合と10msecの場合の2通りの曲線が描かれ
ている。5℃ において25℃のパルス電圧の視感反射
率曲線と同じか、又はほぼ同等の曲線を描かせるために
は、パルス幅の設定を25℃ の何倍にする必要がある
かを調べた結果が図5および図7である。
液晶Aを用いたパネルは、25℃で10msecの場
合、5℃では40msec必要であり、また25℃で5
msecの場合、5℃では20msec必要である。
ネルでは、25℃から5℃に温度が低下すると、応答時
間は4倍になり、液晶素子の表示応答時間が4倍になる
事を意味する。
リック液晶Bを用いたパネルは、25℃で応答時間は1
0msecであるが、5℃では応答時間は70msec
必要であり、また25℃で応答時間5msecの場合、
5℃では応答時間は35msec必要である。
パネルでは、25℃から5℃に温度が低下すると、応答
時間は7倍になり、液晶素子の表示応答時間が7倍にな
る。
ルでは詳細は省略するが、5℃ において25℃のパル
ス電圧の視感反射率曲線と同じか、又はほぼ同等の曲線
を描かせるためには、パルス幅の設定を25℃の場合の
5倍にする必要があることが分かった。
パネル作成時の20℃における液晶注入に要した時間、
5℃ と25℃における応答速度を比較値とした結果及
び耐紫外線性をまとめて示す。
の粘度と液晶A、B及びCを用いた各パネルの紫外線カ
ット膜を設けない状態での紫外線照射前後のプレナー状
態での反射率の低下(△Rp)の程度を示すが、両者の
間にはほぼ直線関係があることが分かった。
ック液晶Bを使用したパネルは、耐紫外線性は比較的良
いが、液晶注入に要する時間が長く、低温の応答速度が
比較的劣る。一方、コレステリック液晶Aを使用したパ
ネルは、液晶注入に要する時間が短く、低温の応答速度
に優れているが、耐紫外線性が悪い結果となっている。
そこで粘性の低いコレステリック液晶Aを使用したパネ
ルの表面に紫外線カット層(UVフィルター層)1を設
けることで、表示液晶素子としての基本的条件を満足す
るものが得られる。
ティック液晶の分光吸光特性を図9に示すように、多く
の液晶の分光吸光度は380nm以下に存在することか
ら、液晶表示素子に対して有害な380nm以下の紫外
線をパネルの表面に設けた紫外線カット層(UVフィル
ター層)1で液晶層に侵入させないようにすることで、
良好な液晶表示素子の性能を維持することができる。
350nm以下、好ましくは380nm以下、より好ま
しくは400nm以下の紫外線域の波長の光をカットす
るものを使用することが望ましい。
れると液晶表示素子の電気光学特性が変化するので好ま
しくない。また、前述のように液晶の分光吸光度によれ
ば、多くの液晶は吸光末満が380nm以下に存在する
ことから、380nm以下の紫外線は液晶表示素子に対
して有害であるということができる。
としては、透明性に優れたプラスチック板、フィルム、
塗膜いずれでもかまわない。
膜を形成して、このような機能を付与させてもよい。ま
た液晶にはソーダライムガラスだけでは遮断できない波
長域に吸収が存在し、これが、液晶表示素子の電気光学
特性を変化させる原因となる。
ガラスおよび大日本塗料(株)製UVカット塗料UVP
−1をスクリーン印刷した後、硬化させて約50nmの
被膜を形成した石英ガラスの分光透過率をそれぞれ示
す。図10に示すようにソーダライムガラスをフィルタ
ー層として用いると約290nm以下の波長を全てカッ
トすることができる(図9の領域A)。またUVP−1
フィルムは350nm以下の波長の紫外線を全て通さな
いが、カットオフ波長(透過率10%の波長)は約38
0nmであるので、図9の領域Bの波長の光が液晶に達
するのを阻止できる。従って図9に示す実施例1〜4に
使用したカイラルネマティック液晶の吸収する波長は全
てソーダライムガラスおよびUVP−1スクリーンでカ
ットできる。
例1〜4に使用したカイラルネマティック液晶は、当該
液晶に有害な光から液晶表示素子の液晶層を保護するこ
とができるので、光が照射されても液晶の劣化は抑制さ
れる。
光が照射されても、電気光学特性に変化のないコレステ
リック液晶の選択反射を利用した反射型液晶表示素子を
提供できる。
で、また特性面からも、耐紫外線性が良くない高複屈折
(高△n)、低粘性の液晶を使用せざるを得ないが、本
発明によれば、耐紫外線性の良くない液晶材料でも液晶
に有害な紫外線の入射を妨げる層を設けることで、カイ
ラルネマティック液晶の一成分として使用できるように
なった。
た表示液晶素子パネルの断面図である。
てない表示液晶素子パネルの断面図である。
表示液晶素子パネルの紫外線照射前後のV−R(パルス
電圧−視感反射率)特性を比較した結果を示す図であ
る。
表示液晶素子パネルのV−R(パルス電圧−視感反射
率)特性を示す図である。
電圧−視感反射率)特性を示す図である。
表示液晶素子パネルのV−R(パルス電圧−視感反射
率)特性を示す図である。
電圧−視感反射率)特性を示す図である。
用いたパネルの紫外線カット膜を設けない状態での紫外
線照射前後のプレナー状態での反射率の低下(△Rp)
の関係を示す図である。
関係を示す図である。
光透過率の関係を示す図である。
ーコーティング 5 配向膜 6 メイン
シール 7 光吸収膜(濃色印刷膜) 8 コレステリック液晶(カイラルネマティック液晶)
Claims (4)
- 【請求項1】 室温でコレステリック相を示す液晶を透
明電極を有する2枚の基板により挟着し、透明電極間に
電圧をオン、オフすることにより、液晶をプレーナー状
態とフォーカルコニック状態に切り替えて表示を行う液
晶表示素子において、 前記表示を行う側に入射する外光の紫外線成分をカット
する機能を有する層を設けたことを特徴とする液晶表示
素子。 - 【請求項2】 前記液晶は20℃における粘度が40m
Pa・s以下のネマティック液晶にカイラル剤を混合、
溶解したものであることを特徴とする請求項1記載の液
晶表示素子。 - 【請求項3】 前記紫外線成分をカットする機能を有す
る層は、波長350nm以下の波長を実質的に透過しな
い層であることを特徴とする請求項1または2に記載の
液晶表示素子。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の液
晶表示素子を表示面に用いることを特徴とする液晶表示
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000298080A JP2002107766A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 液晶表示素子と該素子を用いる液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000298080A JP2002107766A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 液晶表示素子と該素子を用いる液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002107766A true JP2002107766A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18780090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000298080A Pending JP2002107766A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 液晶表示素子と該素子を用いる液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002107766A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102073164A (zh) * | 2011-01-17 | 2011-05-25 | 大连东方科脉电子有限公司 | 胆甾型液晶电子纸 |
JP2015099357A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | エバーディスプレイ オプトロニクス(シャンハイ) リミテッド | 表示パネル及びその製造方法 |
JP2020109490A (ja) * | 2019-11-05 | 2020-07-16 | サンテック株式会社 | 空間位相変調器 |
US11209687B2 (en) | 2018-12-28 | 2021-12-28 | Santec Corporation | Spatial phase modulator |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000298080A patent/JP2002107766A/ja active Pending
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WO2012097600A1 (zh) * | 2011-01-17 | 2012-07-26 | 大连东方科脉电子有限公司 | 胆甾型液晶电子纸 |
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