JP2879086B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示素子に関し、特に正の誘電異方性を
有する液晶が液晶層の厚み方向に90゜以上ねじれた構造
を有するSTN型液晶表示素子に関するものである。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 従来主に用いられてきた液晶の表示モードは、ツイス
トネマテック(TN)型と呼ばれ、一対の基板間で液晶分
子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶による偏光
面の回転と、電圧印加によるその効果の消失を利用して
いる。この表示モードは、時計や電卓等の低時分割駆動
では十分なものであったが、表示容量を増大させるため
に高時分割駆動させると、コントラストが低下したり、
視角がせまくなるという欠点があった。これは、高時分
割駆動になると、選択点と非選択点にかかる電圧の比が
1に近づくためで、高コントラスト、広視覚の表示素子
を得るためには、素子の相対透過率が10%変化する電圧
V10に対する50%変化する電圧V50の比(V50/V10)で表
わされる急峻度γをできるだけ小さくすることが必要で
ある。
ツイストネマティック型の場合、このγ値は1.13程度
である。このγ値を小さくするために、液晶分子のねじ
れ角を大きくし、偏光軸を液晶配向方向とずらす方式が
提案されており、SBEモードやSTNモードと呼ばれてい
る。このような方式によると、γ値を1.1以下にするこ
とができ、1/400デューティ程度の高時分割駆動が可能
になる。
しかし、このようの方式では、複屈折による着色及び
その電圧による変化を利用するため、液晶セルの透過光
または反射光には着色を生じ、着色背景上の表示とな
る。
一方、このようの液晶表示素子において、1つの表示
セルを用いて異なる背景色の表示を実現し、部分強調や
情報内容の区分などに用いる多彩な表示を実現すること
が望まれているが、これまでのところ、このような多彩
な表示を実現する具体的な手法についての提案はなされ
ていない。
本発明は、このようの従来技術の実情に鑑みてなされ
たもので、上記のような多彩な表示を可能とする液晶表
示素子を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
上記目的を達成するために、本発明によれば、正の誘
電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層が、電極を
備えた一対の基板間で、電圧無印加時に基板に対して略
水平に配向し、液晶層の厚み方向に120゜以上、360゜以
下のねじれた構造を有するように構成された液晶セル
と、該液晶層を挟むように設けた一対の偏光子との間の
少なくとも一方に、部分的に熱処理温度を変えて形成し
た高分子液晶層を設けたことを特徴とする液晶表示素子
が提供される。
次に、図面を参照にして、本発明の構成を詳述する。
第1図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図で
ある。この図において、セル10はSTNセルで、基板1,11
はそれぞれ配向処理が施された配向膜3,13と透明電極4,
14を有し、離間、対向して配設され、その間に液晶6が
封入され、シール剤5によって外気と遮断される。この
液晶セル10が第1偏光子2および第2偏光子12に挟ま
れ、基板1と偏光子2との間に高分子液晶層7が配設さ
れて液晶表示素子を構成している。
本発明の液晶表示素子の構成例のように、基板と偏光
子との間に高分子液晶層を設ける場合、基板としては透
光性を有するガラス、プラスチックなどを用いる。プラ
スチック基板を用いたときは、基板の厚さを0.2mm以下
の薄厚にすることが容易であり、そのため表示素子をき
わめて薄く、かつ軽量に構成することができる。また、
基板が薄いために、表示が二重像とならず広視角の表示
素子を得ることができる。
本発明の液晶表示素子の各基板における配向処理は、
液晶分子が電圧無印加時に略水平配向するように行わ
れ、この配向処理方向に沿って液晶分子が優先配向す
る。この場合、液晶分子の配向に関していう略水平と
は、液晶分子の基板に対する傾き角がおおよそ0゜から
30゜の範囲にあることを言う。この配向制御は、基板に
対して、従来公知の斜方蒸着や、無機または有機被膜を
形成した後に綿布などでラビングすることにより行うこ
とができる。本発明に使用する配向膜3,13としては、ポ
リアミド、ポリイミドなどの高分子被膜等にラビング処
理したものや、SiO、MgO、MgF2などを用いて斜め蒸着し
たものが用いられる。
本発明の高分子液晶層7は、第2図のように、表示領
域Dにおいて部分液に熱処理温度が異なる領域22を持
つ。高分子液晶が等方相になる温度以上で熱処理して急
冷すると、等方相が固定化され、高分子液晶がネマティ
ック相(またはコレステリック相)になる温度以上で熱
処理して急冷すると、ネマティック相(またはコレステ
リック相)が固定化される。したがって、部分的に熱処
理温度を変えることにより、等方相の領域とネマティッ
ク相(またはコレステリック相)の領域を一つの表示面
内で混在させることができ、一つの表示セルを用いて背
景色及び表示色が異なる表示を実現することができる。
また、高分子液晶がコレステリック相になると温度以上
の熱処理する場合、処理温度によって高分子液晶のピッ
チが変化するため、急冷してガラス相にした時のねじれ
角の大きさが処理温度により変化する。したがって、部
分的に熱処理温度を変えることにより、一つの表示面内
でねじれ角の異なる表示を実現することができる。
第1図の構成例では、高分子液晶層を液晶セルの上側
基板と上側偏光板の間に設置したが、下側基板と下側偏
光板の間に設置しても良く、また、液晶セルの基板と高
分子液晶層を形成する基板は兼用しても良く、さらに高
分子液晶層を液晶セルの基板の液晶層側に形成しても良
い。
〔実施例〕
以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
(実施例1) ストライプ状の透明電極を有する上下ガラス基板間で
の液晶のねしれ角が180゜であり、液晶層のリターデー
ションが0.95μmであるSTNセルAを作製した。液晶は
正の誘電異方性を有するネマティック液晶ZLI2293(メ
ルク社製)にカイラルネマティック液晶S811(メルク社
製)を添加したものを用いた。配向処理は、ポリイミド
膜のラビング処理により行った。
次にガラス基板上に日立化成社製のポリイミドワニス
PIQをスピンコート法で約1000Åの厚さに塗布し、つい
で270℃で焼成してポリミイド膜を形成した。ついでポ
リイミド膜上をテトロン植毛布で一方向にこすり、ラビ
ング処理を行った。
次に下記(1)式の繰返し単位を持ちガラス転移点が
70℃のネマティック液晶性ポリシロキサン系液晶性高分
子と下記(2)式の繰返し単位を持ち光学活性基を有す
るポリシロキサン系液晶性高分子をフェノール/テトラ
クロロエタン混合溶媒(重量比50:50)に25重量%とな
るように溶解させた。
この溶液を先の配向膜上にスピンコート法により塗布
し、ついで70℃で乾燥後、上記高分子液晶がネマティッ
ク相になる170℃で30分間熱処理を行い、室温に急冷す
ることにより、ねじれ角が180゜、リターデーションが
0.95μmの高分子液晶層Bを形成した。この高分子液晶
層Bの一部をArイオンレーザーで走査して200℃以上に
熱して等方相にした後、急冷して等方相を固定化した。
次に高分子液晶層BをセルAの上に、セルAと高分子
液晶層Bのねじれの向きが逆でかつセルAの上側基板の
ラビング方向とセルAに隣接する高分子液晶層Bの配向
方向が直交するように重ねた。そして下側偏光板の透過
軸がセルAの下側基板の透過軸と直交するように上下偏
光板をセルAと高分子液晶層Bの両側に設置し、本発明
の液晶表示素子とした。
以上のようにして作製した液晶表示素子の液晶セルA
を時分割駆動させたところ、高分子液晶層Bの等方相が
固定化された領域では、非選択画素が青色、選択画素が
黄色となり、高分子液晶層Bのコレステリック相が固定
化された領域では、非選択画素が黒、選択画素が白とな
った。以上のように、一つの表示セル用いて、異なる背
景色の表示を実現することができた。
(実施例2) 実施例1のセルAと同様にして、ねじれ角が240゜、
リターデーションガ0.86μmの液晶セルCを作製した。
そして実施例1と同様にして、ガラス基板上に上記
(1)式の繰返し単位を持つネマティック液晶性ポリシ
ロキサン系液晶性高分子を塗布して、170℃で熱処理を
行って急冷し、リターデーションが0.55μmのホモジニ
アス配向した高分子液晶層Dを形成した。さらに、高分
子液晶層Dの一部をArイオンレーザーで走査して等方相
にした後、急冷して等方相を固定化した。
次に高分子液晶層Dを液晶セルCの上に、セルCの上
側基板のラビング方向と高分子液晶層Dの配向方向が直
交するように重ねた。そして下側偏光板の透過軸がセル
Cの下側基板のラビング方向と45゜を成し、上側偏光板
の透過軸が上側基板のラビング方向と45゜、下側偏光板
の透過軸と60゜を成すように上下偏光板を配置して、本
発明の液晶表示素子とした。
以上のようにして作製した液晶表示素子のセルCを時
分割駆動させたところ、高分子液晶層Dの等方相が固定
された領域では非選択画素が黄色、選択画素が青色とな
り、ネマティック相が固定化された領域では、非選択画
素が黒、選択画素が白となり、一つの表示セルを用いて
異なる背景色の表示を実現することができた。
(実施例3) 実施例1のセルAと同様にして、ねじれ角が180゜、
リターデーションが1.56μmの液晶セルEを作製した。
次に、薄いポリマーフィルム上に、ポリペプチドのサ
ーモトロピック液晶ポリ〔(γ−ベンジル L−グルタメ
ート)−CO−(γ−ドデシル L−グルタメート)〕を塗
布し、187℃で熱処理して急冷し、ねじれ角が180゜、リ
ターデーションが0.76μmの高分子液晶層Fを形成し
た。次に、高分子液晶層Fの一部をホットプレートで19
3℃に加熱してコレステリックピッチを変えて急冷し、
ねじれ角が90゜、リターデーションが0.76μmの領域を
形成した。
次に、高分子液晶層Fを液晶セルEの上に、実施例1
と同様に積層し、上下偏光板も実施例1と同様に設置
し、本発明の液晶表示素子とした。
以上のようにして作製した液晶表示素子の液晶セルE
を時分割駆動させたところ、高分子液晶層Fのねじれ角
が180゜の領域では非選択画素が緑色、選択画素が青色
となり、高分子液晶層Fのねじれ角が90゜の領域では非
選択画素が青色、選択画素が赤色となり、一つの表示セ
ルを用いて異なる背景色の表示を実現することができ
た。
(実施例4) 実施例3と同様にして、191℃で熱処理後急冷し、ね
じれ角が180゜、リターデーションが1.08μmの高分子
液晶層Gを形成した。高分子液晶層Gの一部を185℃に
加熱して急冷し、ねじれ角が270゜、リターデーション
が1.08μmの領域を形成した。
高分子液晶層Gを液晶セルEの上に実施例1と同様に
積層し、上下偏光板も実施例1と同様に配置し、本発明
の液晶表示素子とした。
以上のようにして作製した液晶表示素子の液晶セルE
を時分割駆動させたところ、高分子液晶層Gのねじれ角
が180゜の領域では非選択画素が赤色、選択画素が白と
なり、また、高分子液晶層Gのねじれ角が270゜の領域
では非選択画素が青色、選択画素が黄色となり、一つの
表示セルを用いて異なる背景色の表示を実現することが
できた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、STN型液晶表示素子において、液晶
層と偏光子の間に、部分的に熱処理温度を変えて形成し
た高分子液晶層を設けたことにより、一つの表示セルを
用いて異なる背景色の表示ができ、多彩な表示を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図、
第2図は第1図の液晶表示素子の表示領域の状態を示す
図である。 1,11……基板 2,12……偏光子 3,13……配向膜 4,14……透明電極 5……シール剤 6……液晶 7……高分子液晶層 21……熱処理温度T1の領域 22……熱処理温度T2の領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−183625(JP,A) 特開 平1−94317(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/133 500 G02F 1/1335 510

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正の誘電異方性を有する液晶組成物からな
    る液晶層が、電極を備えた一対の基板間で、電圧無印加
    時に基板に対して略水平に配向し、液晶層の厚み方向に
    120゜以上、360゜以下のねじれた構造を有するように構
    成された液晶セルと、該液晶層を挟むように設けた一対
    の偏光子との間の少なくとも一方に、部分的に熱処理温
    度を変えて形成した高分子液晶層を設けたことを特徴と
    する液晶表示素子。
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