JP3142961B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来技術】液晶表示装置は軽量、薄型、小消費電力等
の理由からＣＲＴにかわる情報表示装置としてネマティ
ク液晶を使用したツイステッドネマティック（ＴＮ）型
やスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）型のも
のが実用化されている。近年、ＴＮ型やＳＴＮ型とは異
なり、偏光板を必要としない液晶表示装置として高分子
材料中に液晶を分散させた高分子分散型液晶表示装置の
開発がさかんに行われている。液晶を高分子材料中に分
散する方法としては、高分子樹脂が溶解している溶液に
液晶を小滴状に分散させたのち、樹脂を熱や紫外線で硬
化させる方法（特開昭６１−５０２１２８、６２−２２
３１）や樹脂と液晶を均一に溶解した溶液から溶媒を蒸
発させ、相分離によって液晶層を形成する方法（特開昭
６３−５０１５１２）などがある。高分子散乱型液晶表
示装置は明るく、広視野、高応答速度等、ＴＮ型やＳＴ
Ｎ型に比べて優れたところがあるが、駆動電圧が高いと
いう問題があり、高分子樹脂部分の形状、材料、液晶材
料等の改良による低電圧化がすすんでいる（特開平１−
１９８７２５、２−２８２８４）。しかし、電圧−透過
率特性（Ｔ−Ｖ特性）にヒステリシスがある、コントラ
ストがとりにくい等の問題もあり、調光ガラス、キャラ
クター表示装置などの製品化はすすんでいるものの、テ
レビ、ディスプレイ等ドットマトリクスタイプの表示装
置はいまだ実用化に至っていない。ＰＤＬＣの電気光学
特性（主にはＴ−Ｖ特性）は高分子材料、液晶材料はも
ちろんのこと、高分子樹脂の形状によって変化するが、
その構造と電気光学特性の関係はいまだ明らかになって
いない。また、高分子樹脂の形状はＰＤＬＣの作製方法
によっても変化するが、液晶、高分子、溶媒、添加する
色素の相溶性、樹脂の硬化条件から、作製方法により使
用できる材料がおおきな制限を受ける。
の理由からＣＲＴにかわる情報表示装置としてネマティ
ク液晶を使用したツイステッドネマティック（ＴＮ）型
やスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）型のも
のが実用化されている。近年、ＴＮ型やＳＴＮ型とは異
なり、偏光板を必要としない液晶表示装置として高分子
材料中に液晶を分散させた高分子分散型液晶表示装置の
開発がさかんに行われている。液晶を高分子材料中に分
散する方法としては、高分子樹脂が溶解している溶液に
液晶を小滴状に分散させたのち、樹脂を熱や紫外線で硬
化させる方法（特開昭６１−５０２１２８、６２−２２
３１）や樹脂と液晶を均一に溶解した溶液から溶媒を蒸
発させ、相分離によって液晶層を形成する方法（特開昭
６３−５０１５１２）などがある。高分子散乱型液晶表
示装置は明るく、広視野、高応答速度等、ＴＮ型やＳＴ
Ｎ型に比べて優れたところがあるが、駆動電圧が高いと
いう問題があり、高分子樹脂部分の形状、材料、液晶材
料等の改良による低電圧化がすすんでいる（特開平１−
１９８７２５、２−２８２８４）。しかし、電圧−透過
率特性（Ｔ−Ｖ特性）にヒステリシスがある、コントラ
ストがとりにくい等の問題もあり、調光ガラス、キャラ
クター表示装置などの製品化はすすんでいるものの、テ
レビ、ディスプレイ等ドットマトリクスタイプの表示装
置はいまだ実用化に至っていない。ＰＤＬＣの電気光学
特性（主にはＴ−Ｖ特性）は高分子材料、液晶材料はも
ちろんのこと、高分子樹脂の形状によって変化するが、
その構造と電気光学特性の関係はいまだ明らかになって
いない。また、高分子樹脂の形状はＰＤＬＣの作製方法
によっても変化するが、液晶、高分子、溶媒、添加する
色素の相溶性、樹脂の硬化条件から、作製方法により使
用できる材料がおおきな制限を受ける。
【０００３】
【目的】本発明はＴ−Ｖ特性のヒステリシスを低減し、
高いコントラスを与えるＰＤＬＣの構成に関するもので
ある。
高いコントラスを与えるＰＤＬＣの構成に関するもので
ある。
【０００４】
【構成】高分子散乱型液晶（ＰＤＬＣ）は、図１に示す
ように液晶層が小滴状（ドロップレット状）に分散して
いる場合と、図２に示すように液晶層が連続相となって
いる場合がある。電圧無印加時、液晶のダイレクタは図
１および図２の（ａ）に示すように、ランダムな状態に
あり光を散乱するが、電圧を印加すると図１および図２
の（ｂ）に示すように液晶が電界方向に配列して光を透
過する。電圧を印加状態から無印加状態に切り替えると
液晶のダイレクタは高分子樹脂表面のアンカリングによ
り、再びランダムな状態に戻る。高分子樹脂による液晶
のアンカリングはＴＮやＳＴＮ型における液晶の配向と
違い、非常に弱いものであり、高分子樹脂のミクロ的な
表面性だけでなく、マクロ的な構造も影響を与えている
と考えられている。なお、アンカリングとは、液晶が外
部より受ける力（電気的なものを除く）の総称である。
従来のＰＤＬＣにおいては高分子樹脂による液晶のアン
カリング強度を制御していなかったため、電界により配
列した液晶がもとの状態に戻らずＴ−Ｖ特性にヒステリ
シスが発生している。従来型ＰＤＬＣにおけるＴ−Ｖ特
性の例を図３に示す。本発明では、高分子樹脂と液晶の
間に前記高分子樹脂とは異なる材料から成る層を設け、
液晶のアンカリング強度を制御することを提案する。
ように液晶層が小滴状（ドロップレット状）に分散して
いる場合と、図２に示すように液晶層が連続相となって
いる場合がある。電圧無印加時、液晶のダイレクタは図
１および図２の（ａ）に示すように、ランダムな状態に
あり光を散乱するが、電圧を印加すると図１および図２
の（ｂ）に示すように液晶が電界方向に配列して光を透
過する。電圧を印加状態から無印加状態に切り替えると
液晶のダイレクタは高分子樹脂表面のアンカリングによ
り、再びランダムな状態に戻る。高分子樹脂による液晶
のアンカリングはＴＮやＳＴＮ型における液晶の配向と
違い、非常に弱いものであり、高分子樹脂のミクロ的な
表面性だけでなく、マクロ的な構造も影響を与えている
と考えられている。なお、アンカリングとは、液晶が外
部より受ける力（電気的なものを除く）の総称である。
従来のＰＤＬＣにおいては高分子樹脂による液晶のアン
カリング強度を制御していなかったため、電界により配
列した液晶がもとの状態に戻らずＴ−Ｖ特性にヒステリ
シスが発生している。従来型ＰＤＬＣにおけるＴ−Ｖ特
性の例を図３に示す。本発明では、高分子樹脂と液晶の
間に前記高分子樹脂とは異なる材料から成る層を設け、
液晶のアンカリング強度を制御することを提案する。
【０００５】本発明の特徴は、液晶のアンカリング強度
を制御した高分子散乱型液晶表示装置として、２枚の電
極付基板間に高分子材料中に液晶材料を分散させてなる
液晶層を挟持して構成され、該電極間に電圧を印加して
該液晶層の光透過性を制御する高分子散乱型液晶表示装
置において、液晶層が高分子材料と該高分子材料中に分
散された小滴状の水よりなる複合膜を形成し、次に高分
子材料中の水を凝固させ、水の体積膨張により高分子材
料にひびを形成して前記小滴状の水間を三次元的に接続
した後に水を除去し、次に前記高分子材料とは異なる材
料で、かつ液晶のアンカリング強度を制御する材料で構
成される表面処理剤で前記高分子材料の表面を処理し、
次に液晶材料を含浸させることによって高分子中に連続
した液晶層を持たせたものであることを特徴とする高分
子散乱型液晶表示装置を提供したことにある。本発明の
高分子散乱型液晶表示装置の作製においては、高分子樹
脂層形成後に樹脂内に分散させた液体を抜き取ったり、
樹脂の表面処理を行ったり、液晶を含浸させるために
は、分散させた液体が連続相である必要がある。液体が
図２に示したような連続相となるか、図１に示したよう
な独立相になるかは、高分子材料、液晶材料のほか高分
子／液晶の混合比、作製方法により決定される。図１に
示したような独立相ができた場合に樹脂表面に表面処理
を施すには、個々の小滴を三次元的に接続し、連続相に
変える必要がある。そこで、本発明においては、高分子
樹脂を溶解した溶液に水を乳化・分散させ、液晶のかわ
りに水の小滴が高分子膜中に分散した高分子樹脂／水の
複合膜を作製する。水は摂氏４℃で最も密度が大きくな
り、凝固時には０．９程度となる。このため、高分子樹
脂中に封入した水滴を例えば液体窒素で凝固させること
により水の体積が大きくなり、結果として高分子樹脂に
クラックが生じる。高分子樹脂内に分散させた水滴が近
接している場合、水滴どうしがクラックにより接続され
て連続相となる。このようなクラックを発生させるため
には高分子樹脂と水の混合比（体積比）が高分子／水＝
１／１〜１／３であるとよい。水の割合が少ないときに
は水滴と水滴の距離が遠くなるため、分散している水滴
を三次元的に接続することができない。また、水の割合
が多すぎた場合には高分子樹脂と水が相分離してしま
う。このようにして作製した複合膜内の水を除去したの
ち高分子樹脂内に液晶を含浸させてＰＤＬＣを作製す
る。
を制御した高分子散乱型液晶表示装置として、２枚の電
極付基板間に高分子材料中に液晶材料を分散させてなる
液晶層を挟持して構成され、該電極間に電圧を印加して
該液晶層の光透過性を制御する高分子散乱型液晶表示装
置において、液晶層が高分子材料と該高分子材料中に分
散された小滴状の水よりなる複合膜を形成し、次に高分
子材料中の水を凝固させ、水の体積膨張により高分子材
料にひびを形成して前記小滴状の水間を三次元的に接続
した後に水を除去し、次に前記高分子材料とは異なる材
料で、かつ液晶のアンカリング強度を制御する材料で構
成される表面処理剤で前記高分子材料の表面を処理し、
次に液晶材料を含浸させることによって高分子中に連続
した液晶層を持たせたものであることを特徴とする高分
子散乱型液晶表示装置を提供したことにある。本発明の
高分子散乱型液晶表示装置の作製においては、高分子樹
脂層形成後に樹脂内に分散させた液体を抜き取ったり、
樹脂の表面処理を行ったり、液晶を含浸させるために
は、分散させた液体が連続相である必要がある。液体が
図２に示したような連続相となるか、図１に示したよう
な独立相になるかは、高分子材料、液晶材料のほか高分
子／液晶の混合比、作製方法により決定される。図１に
示したような独立相ができた場合に樹脂表面に表面処理
を施すには、個々の小滴を三次元的に接続し、連続相に
変える必要がある。そこで、本発明においては、高分子
樹脂を溶解した溶液に水を乳化・分散させ、液晶のかわ
りに水の小滴が高分子膜中に分散した高分子樹脂／水の
複合膜を作製する。水は摂氏４℃で最も密度が大きくな
り、凝固時には０．９程度となる。このため、高分子樹
脂中に封入した水滴を例えば液体窒素で凝固させること
により水の体積が大きくなり、結果として高分子樹脂に
クラックが生じる。高分子樹脂内に分散させた水滴が近
接している場合、水滴どうしがクラックにより接続され
て連続相となる。このようなクラックを発生させるため
には高分子樹脂と水の混合比（体積比）が高分子／水＝
１／１〜１／３であるとよい。水の割合が少ないときに
は水滴と水滴の距離が遠くなるため、分散している水滴
を三次元的に接続することができない。また、水の割合
が多すぎた場合には高分子樹脂と水が相分離してしま
う。このようにして作製した複合膜内の水を除去したの
ち高分子樹脂内に液晶を含浸させてＰＤＬＣを作製す
る。
【０００６】本発明で使用する高分子樹脂としては、光
透過性をもつものであれば特に限定されることはなく、
ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニル
ホマール、ポリエステル、エポキシ樹脂等がある。ま
た、該樹脂表面の表面処理剤としてはポリビニルアルコ
ール、ポリイミド、レシチン、ステアリン酸、有機シラ
ン、ポリオキシエチレン、塩基性クロム錯体等がある。
その他、高コントラストのＰＤＬＣを得るためには液晶
層に二色性色素を加えてもよいが、従来の作製方法では
高分子樹脂が色素を取り込んでしまったり、色素、特に
アゾ系色素が光硬化樹脂の硬化を阻害することがあった
が、前記の製造方法、光硬化型樹脂を硬化させた高分子
樹脂／水の複合膜を作製し、該複合膜から水を除去した
後アゾ系二色性色素を含有する液晶組成物を含浸させる
ことにより、アゾ系二色性色素含有光硬化樹脂ＰＤＬＣ
が得られる。
透過性をもつものであれば特に限定されることはなく、
ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニル
ホマール、ポリエステル、エポキシ樹脂等がある。ま
た、該樹脂表面の表面処理剤としてはポリビニルアルコ
ール、ポリイミド、レシチン、ステアリン酸、有機シラ
ン、ポリオキシエチレン、塩基性クロム錯体等がある。
その他、高コントラストのＰＤＬＣを得るためには液晶
層に二色性色素を加えてもよいが、従来の作製方法では
高分子樹脂が色素を取り込んでしまったり、色素、特に
アゾ系色素が光硬化樹脂の硬化を阻害することがあった
が、前記の製造方法、光硬化型樹脂を硬化させた高分子
樹脂／水の複合膜を作製し、該複合膜から水を除去した
後アゾ系二色性色素を含有する液晶組成物を含浸させる
ことにより、アゾ系二色性色素含有光硬化樹脂ＰＤＬＣ
が得られる。
【０００７】実施例１ ポリスチレン（ＰＳ）を溶解させたトルエン溶液に水を
ポリスチレンとの体積比がポリスチレン／水＝４０／６
０となるように混合、撹拌したのち、透明電極を有する
ガラス基板に塗布、乾燥して、高分子樹脂／水の複合膜
を得た。このように作製した複合膜における水は小滴状
になっており各々の小滴が他の小滴と隣接しつつも独立
相となっている。複合膜をガラス基板ごと液体窒素に浸
漬して水を凝固させ、ポリスチレン樹脂にクラックを生
じさせた。樹脂内の水滴を真空乾燥により取り除いたの
ち、１％一塩基性クロム錯体（パーフルオロノナン酸ク
ロム錯体）水溶液に浸漬した。真空乾燥により再び樹脂
内の水分を取り除いたのち、アイソトロピック状態に加
熱したネマティック液晶（Ｍｅｒｋ製ＢＬ００１）を含
浸、液晶パネルを作製した。凝固による水の体積変化を
利用することにより、樹脂内の小滴状空洞を三次元的に
接続し、樹脂の表面処理及び、液晶の含浸を可能とする
ことができた。
ポリスチレンとの体積比がポリスチレン／水＝４０／６
０となるように混合、撹拌したのち、透明電極を有する
ガラス基板に塗布、乾燥して、高分子樹脂／水の複合膜
を得た。このように作製した複合膜における水は小滴状
になっており各々の小滴が他の小滴と隣接しつつも独立
相となっている。複合膜をガラス基板ごと液体窒素に浸
漬して水を凝固させ、ポリスチレン樹脂にクラックを生
じさせた。樹脂内の水滴を真空乾燥により取り除いたの
ち、１％一塩基性クロム錯体（パーフルオロノナン酸ク
ロム錯体）水溶液に浸漬した。真空乾燥により再び樹脂
内の水分を取り除いたのち、アイソトロピック状態に加
熱したネマティック液晶（Ｍｅｒｋ製ＢＬ００１）を含
浸、液晶パネルを作製した。凝固による水の体積変化を
利用することにより、樹脂内の小滴状空洞を三次元的に
接続し、樹脂の表面処理及び、液晶の含浸を可能とする
ことができた。
【０００８】実施例２ アクリレート系の紫外線硬化樹脂（光重合開始剤濃度１
％）を溶解させたベンゼン溶液に水をポリスチレンとの
体積比が紫外線硬化樹脂／水＝４０／６０となるように
混合、撹拌したのち、透明電極を有するガラス基板に塗
布、乾燥した。窒素雰囲気下で紫外線を照射、樹脂を硬
化させて、高分子樹脂／水の複合膜を得た。実施例１と
同様にして樹脂にクラックを生じさせたのち、樹脂内の
水分を除去、一塩基性クロム錯体で樹脂表面を処理した
のち、イエロー（アゾ系）、ブルー（アントラキノン
系）、バイオレット（アゾ系）の染料を添加したネマテ
ィック液晶（Ｍｅｒｋ製ＺＬＩ−１８４０）を含浸さ
せ、液晶パネルを作製した。従来法ではアゾ系の染料の
存在下で、紫外線硬化樹脂を硬化することはできなかっ
たが、この製造方法により染料その他材料の選択範囲が
大きく広がった。
％）を溶解させたベンゼン溶液に水をポリスチレンとの
体積比が紫外線硬化樹脂／水＝４０／６０となるように
混合、撹拌したのち、透明電極を有するガラス基板に塗
布、乾燥した。窒素雰囲気下で紫外線を照射、樹脂を硬
化させて、高分子樹脂／水の複合膜を得た。実施例１と
同様にして樹脂にクラックを生じさせたのち、樹脂内の
水分を除去、一塩基性クロム錯体で樹脂表面を処理した
のち、イエロー（アゾ系）、ブルー（アントラキノン
系）、バイオレット（アゾ系）の染料を添加したネマテ
ィック液晶（Ｍｅｒｋ製ＺＬＩ−１８４０）を含浸さ
せ、液晶パネルを作製した。従来法ではアゾ系の染料の
存在下で、紫外線硬化樹脂を硬化することはできなかっ
たが、この製造方法により染料その他材料の選択範囲が
大きく広がった。
【０００９】
【効果】ＰＤＬＣにおいて、高分子樹脂の表面処理を行
うことにより、Ｔ−Ｖ特性のヒステリシス巾を低減する
ことができた。また、高分子樹脂内に分散させた水滴の
体積変化を利用して、高分子樹脂内の小滴を単独相から
連続相に変え、高分子樹脂の表面処理や液晶の含浸を可
能にし、その結果としてＰＤＬＣ材料の選択範囲が大き
く広がり、良好な特性の液晶パネルを作製することがで
きた。また、従来法ではアゾ系の色素の存在下では紫外
線硬化型樹脂を硬化することはできなかったが、本発明
によると色素の選択範囲が大きくなった。
うことにより、Ｔ−Ｖ特性のヒステリシス巾を低減する
ことができた。また、高分子樹脂内に分散させた水滴の
体積変化を利用して、高分子樹脂内の小滴を単独相から
連続相に変え、高分子樹脂の表面処理や液晶の含浸を可
能にし、その結果としてＰＤＬＣ材料の選択範囲が大き
く広がり、良好な特性の液晶パネルを作製することがで
きた。また、従来法ではアゾ系の色素の存在下では紫外
線硬化型樹脂を硬化することはできなかったが、本発明
によると色素の選択範囲が大きくなった。
【図１】図１は、液晶層が小滴状のＰＤＬＣの構造を示
す模式図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧
印加時の状態である。
す模式図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧
印加時の状態である。
【図２】図２は液晶層が連続相のＰＤＬＣの構造を示す
模式図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印
加時の状態である。
模式図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印
加時の状態である。
【図３】図３は、従来型ＰＤＬＣにおける液晶のＴ−Ｖ
特性を示す図である。
特性を示す図である。
１ 液晶層 ２ 高分子層 ３ 液晶分子
Claims (3)
- 【請求項１】 ２枚の電極付基板間に高分子材料中に液
晶材料を分散させてなる液晶層を挟持して構成され、該
電極間に電圧を印加して該液晶層の光透過性を制御する
高分子散乱型液晶表示装置において、液晶層が高分子材
料と該高分子材料中に分散された小滴状の水よりなる複
合膜を形成し、次に高分子材料中の水を凝固させ、水の
体積膨張により高分子材料にひびを形成して前記小滴状
の水間を三次元的に接続した後に水を除去し、次に前記
高分子材料とは異なる材料で、かつ液晶のアンカリング
強度を制御する材料で構成される表面処理剤で前記高分
子材料の表面を処理し、次に液晶材料を含浸させること
によって高分子中に連続した液晶層を持たせたものであ
ることを特徴とする高分子散乱型液晶表示装置。 - 【請求項２】 液晶材料が色素を含有するものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の高分子散乱型液晶表示装
置。 - 【請求項３】 前記高分子材料／高分子材料中に分散さ
せた小滴状の水よりなる複合膜の高分子材料と水の混合
比（体積比）が高分子材料／水＝１／１〜１／３である
請求項１または２記載の高分子散乱型液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04188787A JP3142961B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04188787A JP3142961B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063652A JPH063652A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3142961B2 true JP3142961B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=16229791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04188787A Expired - Fee Related JP3142961B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142961B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5405551A (en) * | 1994-03-24 | 1995-04-11 | Raychem Corporation | Method of making liquid crystal composite |
| US5585947A (en) * | 1994-03-24 | 1996-12-17 | Raychem Corporation | Method of making liquid crystal composite which has interfacial material disposed between liquid crystal and encapsulating medium |
| EP0799287A1 (en) * | 1994-12-21 | 1997-10-08 | Raychem Corporation | Method of making liquid crystal composite |
| KR100277648B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2001-01-15 | 김순택 | 능동발광형 액정표시소자 |
| EP1453935B1 (en) * | 2001-12-13 | 2006-06-21 | Sony Deutschland GmbH | A method of forming a composite |
| KR101424185B1 (ko) * | 2009-12-03 | 2014-07-29 | 주식회사 큐시스 | 장파장 광을 이용한 ｐｄｌｃ형 조광체의 제조방법 및 ｐｄｌｃ형 조광체 |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP04188787A patent/JP3142961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063652A (ja) | 1994-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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