JP2807099B2 - 液晶電気光学素子 - Google Patents

液晶電気光学素子

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光の散乱現象を利用し
た散乱型の液晶電気光学素子の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】現在広く利用されている液晶電気光学素
子としては、TN型およびSTN型があるが、これらの
素子は表示を行うために偏光板を必要とするため光の利
用効率がわるく、投写型表示装置のように明るい表示が
必要な装置に利用するには適していない。そこで偏光板
を用いない液晶電気光学素子が望まれている。
【0003】偏光板を用いない液晶電気光学素子として
は液晶の光散乱現象を用いた型の素子がある。光散乱現
象を用いた液晶電気光学素子としては、たとえば図3に
断面図を示すような特表昭58-501631 号公報に示された
カプセル型の光散乱液晶電気光学素子がある。図3にお
いて、1は透明電極が形成された一対の電極基板、4は
液晶分子、5は液晶分子4を封じ込めているカプセルで
ある。
【0004】次に図3に示される従来例の動作について
説明する。カプセル5によって封じ込められた液晶分子
4はカプセル5の内壁に沿って配列する。この状態は、
素子の外側から液晶材料を見ると、液晶材料は擬似的な
散乱状態であり、この素子を光が通過しようとするとそ
の光は液晶材料によって散乱されてしまう。次にこの素
子に電界を印加したときの素子の断面図を図4に示す。
図のように電界を印加すると、カプセル内の液晶分子4
は電場によって配列し、電界が印加されていないときの
散乱状態はなくなり、均一な配列状態を示す。この状態
で素子に光が入射すると、その光は液晶材料を透過す
る。すなわち、この素子に電界を印加したり、除去した
りすることにより、液晶分子4の配列を均一配列状態ま
たは散乱状態に制御でき、これにより光の透過光量を制
御することができる。
【0005】また液晶材料の散乱状態を作り出す他の方
法として、たとえば特表昭61-502128 号公報に示されて
いるように、液晶材料を合成樹脂マトリクス中に分散さ
せる方法がある。特表昭58-501631 号公報では液晶材料
を包む物質がカプセル状であるのに対し、特表昭61-502
128 号公報では液晶材料を包む物質が、たとえばエポキ
シ樹脂のような樹脂物質である点で異なるが、どちらも
液晶材料の包接物質により、液晶材料の散乱状態を作っ
ていることに変わりはない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の散乱型液晶電気
光学素子は以上のように構成されているので、液晶材料
をカプセルに包むか、樹脂中に分散させることが必要で
あり、複雑な製造工程を経なければならない。またその
ために素子の品質、表示特性を均一に制御することが困
難であった。さらに、液晶材料は包接する他の物質でお
おわれているため、液晶本来の特性がその包接物質によ
って阻害され、このことが、充分に良好な特性を有する
素子を構成することを困難にしている。
【0007】本発明は前記のような問題を解消するため
になされたもので、簡便な方法で散乱型液晶電気光学素
子をうることができるとともに、その電気光学特性が従
来の散乱型液晶電気光学素子よりも優れた散乱型液晶電
気光学素子の構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶電気光
学素子は、少なくとも一方の基板に透明電極が形成され
た、一対の電極基板によって液晶材料が挟まれた構造を
有する液晶電気光学素子であって、該液晶材料がコレス
テリック液晶であり、そのらせんピッチpと、前記液晶
材料の厚さdとのあいだに10・p≦dの関係があり、か
つ前記電極基板の少なくとも一方の前記液晶材料側に有
機物または無機物からなる液晶散乱層が形成されてなる
ことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明の液晶電気光学素子は、液晶材料に、自
発的に、液晶材料の層の厚さの1/10以下のピッチのらせ
ん構造となるコレステリック液晶を用いているため、電
界が印加されないときは、その液晶分子のらせんの方向
は電極基板表面に設けられた液晶散乱層によって不規則
な方向を向いている。この状態は擬似的な散乱状態であ
り、液晶電気光学素子に入射した光は散乱されて透過し
ない。一方電界が印加されると、液晶分子のらせん状態
が解消され、液晶分子は電界方向に揃って配列し、光を
透過させ、電界の強さに応じた光量に調整できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図1において、1は透明電極が形成された一対の電
極基板、2は液晶散乱層、3は液晶分子のらせん配列状
態を示すらせんである。電極基板1はガラスなどの透明
な基板にITO(インジウム−錫の複合酸化物)、SnO2
などの導電性透明膜を形成したもので、その導電性透明
膜側にSiO2、SiNなどの無機物やポリイミド、ポ
リビニルアルコールなどの有機物からなる液晶散乱層2
を形成する。液晶散乱層2の厚さは本発明においてとく
に限定されないが、通常100Å〜2000Åである。
100Å未満であると散乱効果が不十分であり、一方2
000Åを超えると光の透過率が低下するという傾向が
ある。この液晶散乱層2を形成した電極基板1を2枚向
いあわせて狭い間隙に保持し、セルを形成する。そのセ
ルのギャップにらせんピッチがセルギャップの1/10以下
とされたコレステリック液晶の液晶材料を毛細管現象を
利用して注入することにより、本発明の液晶電気光学素
子をうることができる。液晶材料のらせんピッチがセル
ギャップの1/10より大きくなると、液晶分子が自発的に
らせん構造となりにくく、散乱状態への応答が劣ること
になる。以下、具体的な実施例について詳細に説明す
る。
【0011】[実施例1]電極基板1には、ITO膜が形
成されたガラス基板を用いた。
【0012】液晶材料の層の厚さとなるセルギャップは
10μm に設定した。液晶材料はメルク社のZLI-1132(商
品名)を用いた。液晶のらせんピッチを1μm 以下に設
定するため、カイラル剤ZLI-811(商品名) を液晶材料に
7重量%添加した。液晶材料ZLI-1132そのものはコレス
テリック液晶ではないが、カイラル剤を添加することに
よりコレステリック液晶になる。
【0013】液晶散乱層2には、電極基板1に対して垂
直方向から1000Åの厚さで真空蒸着したSiO2 膜を用
いた。
【0014】次に図1の素子の製造方法について説明す
る。まずITO 膜が形成されたガラス基板の、ITO 膜が形
成された側の面に、液晶散乱層2であるSiO2 膜をEB
法により真空蒸着した。蒸着の際、基板の法線方向と蒸
着源が一致するような方向に電極基板1を設置し、Si
2 粒子が基板の垂直方向に堆積されるようにした。ま
た、SiO2 膜の膜厚は1000Åになるようにした。この
ように、SiO2 膜による液晶散乱層2が形成された電
極基板1を2枚準備し、2枚の電極基板を接着するため
一方の電極基板1の周辺部に熱硬化型エポキシ樹脂を打
点し、もう一方の電極基板1には直径が10μm のプラス
チックビーズを約10個/mm2 の密度で散布した。このよ
うにして前処理が施された一対の電極基板1を、液晶散
乱層2が内側になるように重ね合わせ、0.3kg /cm2
圧力で加圧しながら180 ℃に熱し、エポキシ樹脂を硬化
させた。このようにして形成されたセルに、前述のカイ
ラル剤が添加された液晶材料を毛細管現象を利用して注
入した。
【0015】次に動作について説明する。本発明の実施
例においては、液晶分子のらせんピッチはセルギャップ
に比べて1/10以下と小さいので、液晶分子はセル内で自
発的にらせん構造をとる。さらに基板表面は液晶分子が
不規則な方向に向くような処理が施されているため液晶
のらせんの軸の方向も一様には揃わず、不規則な方向を
向く。この配列状態は一種の散乱状態であり、素子外部
から光が入射すると、その光は散乱され、透過すること
ができない。
【0016】次に本実施例の素子に電界を印加したとき
の素子の状態の断面図を図2に示す。図において4は液
晶分子である。電界が印加された状態においては図1で
示したようならせん状態が解消され、液晶分子は電界方
向に揃って配列するようになる。このとき液晶の配列状
態は一様均一な配列状態であり、素子外部から光が入射
すると、その光はそのまま素子を透過していく。
【0017】以上のように本発明の素子は電界により液
晶の配列状態を制御でき、これにより素子を通過する光
の量を制御することができる。本実施例による素子では
コントラスト比が22:1の液晶電気光学素子をうること
ができた。
【0018】[実施例2]また、前記実施例では液晶散
乱層2としてSiO2 蒸着膜を用いたが、これは他の物
質でもよい。たとえばポリイミドのような有機物質を用
いても同様の効果をうることができる。以下、ポリイミ
ドを液晶散乱層2に用いた、本発明の一実施例について
説明する。
【0019】電極基板1は実施例1の場合と同様にITO
膜が形成されたガラス基板を用いた。この基板のITO 膜
面側に、日産化学社製のポリイミド樹脂SE-2170(商品
名) の3%NMP 溶液を、2000rpm の条件でスピン塗布し
たのち、水蒸気にさらしてポリイミドを白濁化し、その
のち200 ℃で1時間硬化した。そののち、実施例1のば
あいと同様にしてセルを組み立て、実施例1と同じ液晶
材料を注入し、素子を構成した。
【0020】以上のように構成された素子は、白濁化し
たポリイミド層が液晶散乱層として作用し、液晶の散乱
状態を発生させる。これは水蒸気により、ポリイミド表
面が部分的に凝集固化し、粗面化されたことが原因と考
えられている。この電気光学素子に電界を印加したり、
また除去したりすることにより、液晶分子の配列状態を
変化させることができ、これにより素子を通過する光の
透過光量を制御することができる。
【0021】[実施例3]前記実施例2では、ポリイミ
ド膜の表面を荒らす方法として、硬化前のポリイミドに
水蒸気を反応させたが、それ以外にポリイミド膜の表面
を荒らす方法として、硬化後のポリイミドにたとえば氷
のような、細かい粒子を高速でぶつけるブラッシング法
でも同様の効果がえられる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コレス
テリック液晶と液晶散乱層を用いて素子が構成されてい
るので、従来の高分子材料またはカプセルと液晶材料と
を組み合わせた電気光学素子に比べ、良好な表示特性が
えられ、さらに製造工程が単純になるため素子を安価に
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による液晶電気光学素子の電
界が印加されていない状態を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例による液晶電気光学素子の電
界が印加されている状態を示す断面図である。
【図3】従来の液晶電気光学素子の一例の電界が印加さ
れていない状態を示す断面図である。
【図4】従来の液晶電気光学素子の電界が印加されてい
る状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 電極基板 2 液晶散乱層 3 液晶分子のらせん 4 液晶分子 5 カプセル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方の基板に透明電極が形成
    された、一対の電極基板によって液晶材料が挟まれた構
    造を有する液晶電気光学素子であって、該液晶材料がコ
    レステリック液晶であり、そのらせんピッチpと、前記
    液晶材料の厚さdとのあいだに10・p≦dの関係があ
    り、かつ前記電極基板の少なくとも一方の前記液晶材料
    側に有機物または無機物からなる液晶散乱層が形成され
    てなることを特徴とする液晶電気光学素子。
JP11278191A 1991-05-17 1991-05-17 液晶電気光学素子 Expired - Lifetime JP2807099B2 (ja)

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