JP3485128B2

JP3485128B2 - 液晶デバイス及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP3485128B2
Application number: JP25809194A
Authority: JP
Inventors: 清文竹内; 安男梅津; 晴義高津
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2004-01-13
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: JPH08122751A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外から紫外の光に対
し、直線偏光した入射光をそのままの状態で透過させる
調光機能、又は、楕円偏光、円偏光或いは９０°ずれた
直線偏光に変換して透過させる調光機能を有する液晶デ
バイスに関し、この調光機能が入射角の変化に伴って現
れる波長依存性を抑制した調光層を有する液晶デバイス
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ネマチック液晶を使用した液晶表
示装置としては、ＴＮ（ツイスティッド・ネマティッ
ク）型や、ＳＴＮ（スーパー・ツイスティッド・ネマテ
ィック）型のものが実用化されているが、例えば、これ
らの表示特性には、コントラストの視角依存性等の問題
がある。このような問題を解決する方法として、例え
ば、特開平４−２１２９２８号公報、特開平５−５８６
９号公報及び特開平５−１９２５０号公報には、光散乱
形液晶デバイスと偏光板を組み合わせた液晶デバイスが
提案されている。

【０００３】上記の光散乱形液晶デバイスとしては、例
えば、特表昭５８−５０１６３１号公報、米国特許第４
４３５０４７号、或いは特表昭６１−５０２１２８号公
報、特開昭６２−２２３１号公報等に、ポリマー中に液
晶滴を分散させ、そのポリマーをフィルム化する液晶デ
バイスが開示されている。これらの公報に開示された液
晶デバイスは、液晶材料の個々の屈折率とポリマーの屈
折率との一致不一致を最適化することを必須としてい
る。また、米国特許第５，３０４，３２３号明細書、特
開平１−１９８７２５号公報には、表示特性として重視
される低電圧駆動性、高コントラスト、時分割駆動性を
可能にする液晶デバイスが開示されている。これらの公
報に開示された液晶デバイスは、液晶材料が連続層を形
成し、この連続層中に高分子物質が三次元網目状に分布
した構造を有する。

【０００４】しかしながら、このような光散乱形液晶デ
バイスに偏光板を組み合わせた液晶デバイスであって
も、コントラストの視角依存性の問題を完全に解決した
ものではなかった。このような問題を解決する方法とし
て、特開平４−２１２９２８号公報には、光散乱層の両
側に更に光学異方性フィルムを配設した光散乱型液晶デ
バイスが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光散乱型液晶デバイス
においても、なお、視角依存性が存在する原因は、光散
乱を強くし、より白い状態が得られるように設計された
調光層にあり、調光層の厚みｄ（μｍ）と液晶材料の大
きな複屈折率△ｎとに起因していることが挙げられる。
従来の光散乱型液晶デバイスにおいては、その調光層の
厚みｄ（μｍ）が１０〜３０μｍのものが多用されてお
り、また、調光層中の液晶材料の複屈折率△ｎは、０．
２前後かそれ以上のものが多用されている。従って、両
者の積△ｎ・ｄは、２．０以上であった。

【０００６】本発明が解決しようとする課題は、偏光手
段によって得られた直線偏光した光を利用しようとする
液晶デバイスにおいて、これに適した調光層を見い出す
ことにあり、偏光板と組み合わせた場合でも、より広い
視角でコントラストを悪化させない液晶デバイスを提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、液晶デバ
イスの調光層について鋭意検討した結果、上記の課題を
解決するに至った。

【０００８】即ち、本発明は上記課題を解決するため
に、透明性電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚
の基板間に支持された調光層を有し、該調光層が液晶材
料及び透明性固体物質を含有する乱形液晶デバイスにお
いて、調光層の厚みｄ（μｍ）と前記液晶材料の複屈折
率△ｎの積△ｎ・ｄが０．３５〜０．８０であることを
特徴とする液晶デバイスを提供する。

【０００９】調光層の厚みｄ（μｍ）と液晶材料の複屈
折率△ｎの積△ｎ・ｄは、白濁度を好適にする光散乱形
液晶デバイスにおいては大きくすることが必須であり、
小さくすることは不適であった。しかしながら、直線偏
光した光を利用する場合には、△ｎ・ｄの積が大きい
と、後述の説明から明らかなように、光の遮断状態で視
角特性を評価すると、コントラストの反転現象が生じて
いた。本発明は、△ｎ・ｄの積を０．３５〜０．８０と
従来不適とされていた値で調光層を設計することによ
り、このような問題を解決し、赤外から紫外の直線偏光
に対し優れた調光機能を有する液晶デバイスを見い出す
に至った。

【００１０】本発明で使用する基板は、堅固な材料、例
えば、ガラス、金属等であっても良く、柔軟性を有する
材料、例えば、プラスチックフィルムの如きものであっ
ても良い。そして、基板は、２枚が対向して適当な間隔
を隔て得るものである。

【００１１】また、基板は透明性を有し、その２枚の間
に挟持される調光層を外界から視覚させるものでなけれ
ばならない。但し、完全な透明性を必須とするものでは
ない。

【００１２】この基板には、目的に応じて透明な電極
が、その全面又は部分的に配置されても良い。但し、プ
ラスチックフィルムの如き柔軟性を有する材料の場合
は、堅固な材料、例えば、ガラス、金属等に固定したう
えで、本発明の製造方法に用いることができる。

【００１３】基板に均一に付着させる透明性固体物質の
厚みを制御するために、２枚の基板間には、通常周知の
液晶デバイスと同様、間隔保持用のスペーサーを介在さ
せるのが望ましい。

【００１４】スペーサーとしては、例えば、マイラー、
アルミナ、ロッドタイプのガラスファイバー、ガラスビ
ーズ、ポリマービーズ等種々の液晶セル用のものを用い
ることができる。

【００１５】本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶
性化合物であることを要しないのは勿論で、２種以上の
液晶化合物や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であ
っても良く、通常この技術分野で液晶材料として認識さ
れるものであれば良く、そのうちの正の誘電率異方性を
有するものが好ましく、製作後の液晶デバイスが、良好
な特性を得られる液晶であれば良い。

【００１６】用いられる液晶としては、ネマチック液
晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が好まし
く、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を改善す
るために、コレステリック液晶、カイラルネマチック液
晶、カイラルスメクチック液晶等、カイラル化合物や２
色性染料等が適宜含まれていてもよい。

【００１７】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれた１種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δｎ、Δε及び重合
性組成物等との溶解性等を改善することを目的として適
宜選択、配合して用いることができる。

【００１８】液晶材料としては、例えば、４−置換安息
香酸４’−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキ
サンカルボン酸４’−置換フェニルエステル、４−置換
シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）
安息香酸４’−置換フェニルエステル、４−（４−置換
シクロヘキシル）安息香酸４’−置換フェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４’−置
換シクロヘキシルエステル、４−置換４’−置換ビフェ
ニル、４−置換フェニル−４’−置換シクロヘキサン、
４−置換４”−置換ターフェニル、４−置換ビフェニル
４’−置換シクロヘキサン、２−（４−置換フェニル）
−５−置換ピリミジン等を挙げることができる。

【００１９】調光層中の液晶材料の割合は、６０重量％
以上が好ましく、７０〜９０重量％の範囲が特に好まし
い。（以下、「％」は、「重量％」を意味する）

【００２０】前記調光層中に形成される透明性高分子物
質は、ポリマー中に液晶材料が液滴状となって分散する
ものでもよいが、三次元網目状構造を有するものがより
好ましい。

【００２１】この透明性高分子物質の三次元網目状部分
には、液晶材料が充填され、且つ、液晶材料が連続層を
形成することが好ましく、液晶材料の無秩序な状態を形
成することにより、光学的境界面を形成し、光の散乱を
発現させる上で必須である。

【００２２】本発明で使用する透明性高分子物質として
は、光硬化性の合成樹脂が好適である。三次元網目状構
造を与えるものとしては、高分子形成性モノマーもしく
はオリゴマーを重合させて得られる光硬化型樹脂が好ま
しい。

【００２３】基板間に形成される透明性高分子物質が三
次元網目状構造を形成する方法としては、例えば、２枚
の基板間に挟持された（ａ）液晶材料及び、（ｂ）高分
子形成モノマーもしくはオリゴマー及び重合開始剤を含
有する調光層形成材料を等方性液体状態に保持しながら
活性光線を照射し、光重合性組成物を重合させる方法が
挙げられる。

【００２４】透明性固体物質から形成された三次元網目
構造の網目の平均間隔は、０．２〜５μｍの範囲が好ま
しい。又、透明性固体物質を有する層の層厚は、使用目
的に応じ、光散乱による不透明性と電気的或は熱的に達
成した透明性との間の十分なコントラストを得るため
に、１〜３０μｍの範囲が好ましい。

【００２５】重合用エネルギーは、紫外線、可視光線、
電子線等を用いることができるが、紫外線が好適であ
る。紫外線照射による重合性組成物の液晶材料中での重
合において光照射強度及び照射量も一定の強さ以上を必
要とするが、それは重合性組成物の反応性及び重合開始
剤の種類、濃度によって左右され、適切な光強度の選択
により三次元網目状の形成及びその網目の大きさを均一
化を図ることができる。更に好ましくは、光照射方法と
して、時間的、平面的に均一に照射することは、基板間
に介在する重合性組成物を瞬間的に強い光を当てて重合
を進行させることができるので、網目の大きさを均一化
を図る上で効果的である。即ち、適切な光強度でパルス
状に照射することにより、均一な三次元網目状の重合体
を液晶連続層中に実現できる。

【００２６】調光層形成材料に用いる重合性化合物は、
重合体形成性モノマー、オリゴマーであって、これらの
モノマー及びオリゴマーは２種類以上併用することもで
きる。

【００２７】重合体形成性モノマーとしては、例えば、
スチレン、クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビ
ニルベンゼン；置換基として、メチル、エチル、プロピ
ル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチル、
ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、シク
ロヘキシル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシエチ
ル、フェノキシエチル、アルリル、メタリル、グリシジ
ル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、
３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジメチルアミノ
エチル、ジエチルアミノエチルの如き基を有するアクリ
レート、メタクリレート又はフマレート；エチレングリ
コール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、１，３−ブチレングリ
コール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレング
リコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプ
ロパン、グリセリン及びペンタエリスリトール等のポリ
（メタ）アクリレート又はポリ（メタ）アクリレート；
酢酸ビニル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、アクリロ
ニトリル、セチルビニルエーテル、リモネン、シクロヘ
キセン、ジアリルフタレート、２−、３−又は４−ビニ
ルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリル
アミド又はＮ−ヒドロキシエチルメタクリルアミド及び
それらのアルキルエーテル化合物；トリメチロールプロ
パン１モルに３モル以上のエチレンオキサイド若しくは
プロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジ又
はトリ（メタ）アクリレート；ネオペンチルグリコール
１モルに２モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロ
ピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（メタ）
アクリレート；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ
ート１モルとフェニルイソシアネート若しくはｎ−ブチ
ルイソシアネート１モルとの反応生成物；ジペンタエリ
スリトールのポリ（メタ）アクリレート；トリス−（ヒ
ドロキシエチル）−イソシアヌル酸のポリ（メタ）アク
リレート；トリス−（ヒドロキシエチル）−リン酸のポ
リ（メタ）アクリレート；ジ−（ヒドロキシエチル）−
ジシクロペンタジエンのモノ（メタ）アクリレート又は
ジ（メタ）アクリレート；ピバリン酸エステルネオペン
チルグリコールジアクリレート；カプロラクトン変性ヒ
ドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ
アクリレート；直鎖脂肪族ジアクリレート；ポリオレフ
ィン変性ネオペンチルグリコールジアクリレート等を挙
げることができる。

【００２８】重合体形成性オリゴマーとしては、例え
ば、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メ
タ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレー
ト、ポリエーテル（メタ）アクリレート等、各種アクリ
レートオリゴマーを用いることができる。

【００２９】この三次元網目構造を有する透明性固体物
質は、堅固な物に限らず、目的に応じ得る限り柔軟性、
弾性を有するものであっても良い。

【００３０】重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロ
キシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン
（メルク社製「ダロキュア１１７３」）、１−ヒドロキ
シシクロヘキシルフェニルケトン（チバ・ガイギー社製
「イルガキュア１８４」）、１−（４−イソプロピルフ
ェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−
オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、ベンジル
ジメチルケタール（チバ・ガイギー社製「イルガキュア
６５１」）、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フ
ェニル］−２−モルホリノプロパノン−１（チバ・ガイ
ギー社製「イルガキュア９０７」）、２，４−ジエチル
チオキサントン（日本化薬社製「カヤキュアＤＥＴ
Ｘ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル（日本化薬
社製「カヤキュアＥＰＡ」）との混合物、イソプロピル
チオキサントン（ワードプレキンソツプ社製「カンタキ
ュアーＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル
との混合物等が挙げられる。

【００３１】重合開始剤の使用割合は、重合性化合物総
量の０．１〜１０．０％の範囲が好ましい。

【００３２】透明性固体物質から形成された三次元網目
構造の網目の平均間隔は、０．２〜５μｍの範囲が好ま
しい。又、透明性固体物質を有する層の層厚は、使用目
的に応じ、光散乱による不透明性と電気的或は熱的に達
成した透明性との間の十分なコントラストを得るため
に、１〜３０μｍの範囲が好ましい。

【００３３】本発明の液晶デバイスは、１組の偏光手段
を直交ニコル状態で挟持して使用することができる。図
１は、これを示したものである。この場合、直交とは正
確に９０°のみを示すばかりではなく、４５〜１３５°
の範囲で選ぶことができる。

【００３４】偏光手段としては、例えば、偏光板やプリ
ズム等を使用することができる。更に、例えば、赤、黄
色、緑又は青のいずれかの有色フィルムを少なくとも１
つ配置して、液晶表示装置として利用できる。この例を
図２に示す。このような場合、少なくとも１つの光源を
配置して液晶表示装置として利用できる。

【００３５】また、光分析装置や光学実験機器の検出素
子や分光解析素子等の場合、被分析物や被検出物の旋光
性や偏光性を測定する目的には、１つの偏光手段を配置
しても良い。光情報機器の演算や光通信機器のスイッチ
等に利用する場合、直線偏光の光を発光する手段を配置
して使用することができ、他の偏光手段と組み合わせて
も良い。

【００３６】

【作用】図１は、光散乱形液晶デバイスを１組の偏光板
で挟持した液晶デバイスを示したものである。

【００３７】図１において、電圧が印加されていない場
合、偏光板１ａで直線偏光した入射光は、ランダムな状
態にある液晶分子に依って乱され、偏光板１ｂを透過す
る。電圧が印加された場合、偏光板１ａで直線偏光した
入射光は、電界方向に再配列した液晶分子に乱されるこ
となく伝幡し、直行ニコル状態にある偏光板１ｂで遮断
される。

【００３８】ここで、偏光板を有した液晶デバイスの遮
断と透過の光量が、図中に示した方位角θと極角ψの方
向でそのように変化するかを評価する。方向角θは、偏
光板１ａの偏光方向を原点とし、極角ψは液晶デバイス
の法線方向を原点とした。

【００３９】偏光板を有した液晶デバイスの遮断状態の
光量と透過状態の光量が極角ψの増加に伴って変化する
原因は種々考えられるが、特に遮断状態の光量が△ｎ・
ｄに大きく依存していることは以下の理由によると考え
られる。この場合、印加電圧により液晶分子は電極基板
に垂直方向に再配向している。従って、液晶デバイスの
法線面内での光学的性質は液晶材料の正常光に対する屈
折率ｎoで説明され、法線方向での光学的性質は異常光
に対する屈折率ｎeで説明される。

【００４０】方位角θが偏光板１ａの偏光方向では、偏
光手段を経た直線偏光した光は、偏光板１ａで定められ
た偏光面を維持したまま調光層を通過し、他方の偏光板
１ｂで極角ψに係わりなく消光状態となっている。方位
角θが偏光板１ｂの偏光方向（θ＝９０゜）でも同じ
で、偏光手段を経た直線偏光した光は、偏光板１ａで定
められた偏光面を維持したまま調光層を通過し、他方の
偏光板１ｂで極角ψに係わりなく消光状態となってい
る。

【００４１】方位角θが両偏光方向の間では、極角ψ≠
０°で入射した光は、偏光板１ａで定められた偏光面で
調光層に入射し、液晶材料の屈折率ｎoに対する正常光
と屈折率ｎeに対する異常光に分かれて通過する。偏光
板１ｂを通過する光は、これらの光を合成したものであ
るが、異なる伝幡速度のため両者の光は位相差δを生じ
ている。この位相差は、両者の光の振幅を変えることと
なり、直線偏光が楕円偏光、円偏光或いは９０゜ずれた
直線偏光に変換した効果として現れる。従って、１８０
゜ずれた直線偏光の特別な場合を除き、偏光板１ｂで完
全に消光することなく透過してしまう。

【００４２】この位相差δは、透明性電極の基板や偏光
手段の屈折率を無視すれば、下式（１−１）で与えられ
る。

【００４３】

【数１】

【００４４】ここで、λ₀は入射光の波長であり、ｎ
ψ、χ₀及びχψは次式の関係で決まる。

【００４５】

【数２】

【００４６】入射光の反射や吸収を除外して測定される
光量Ｊを見積もると、単色光の場合は下式（１−２）、
白色光の場合は下式（１−３）で表わされる。

【００４７】

【数３】

【００４８】光源が白色光の場合、式（１−３）は、前
述の図３〜図８の結果を支持している。最も広い視角で
良好な結果を得るには、極角ψが９０゜での位相差δ＝
２π△ｎ・ｄ／λを考察すれば良い。即ち、光学的な原
理からコントラストの低下を引き起こす要因は△ｎ・ｄ
であり、この量が液晶デバイスに利用される光の波長よ
り小さくすることが必要となる。

【００４９】一方、△ｎ・ｄを小さくし過ぎると、電圧
無印加時における透過の光量の利用効率が低下する傾向
にある。使用する液晶デバイスの基板の透過率特性に依
って、△ｎ・ｄの下限を選択することが好ましく、０．
３５以上が好ましい。光の利用効率は、三次元網目状構
造の形状の平均径に依っても改良させることができ、利
用する光の波長λに対し０．５〜３倍程度が好ましい。

【００５０】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に
具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００５１】なお、以下の実施例及び比較例において、
偏光手段がない光散乱形液晶デバイスのＴ₀、Ｔ₁₀₀の特
性値は以下の記号及び内容を意味する。デバイスを測光
上から外した状態で、光源の点灯時の光透過率を１００
％とし、消灯時の光透過率を０％とし、電圧無印加時の
デバイスの光透過率をＴ₀、印加電圧の増大に伴って飽
和した光透過率をＴ₁₀₀とする。また、Ｖ₉₀は、電圧無
印加時のデバイスの光透過率（Ｔ₀）を０％とし、印加
電圧の増大に伴って光透過率が変化しなくなったときの
透過率（Ｔ₁₀₀）を１００％とするとき、光透過率９０
％と成る電圧とする。

【００５２】（実施例１）液晶材料として「ＲＤＸ−７
０１５」（ロディック社製）８０重量％、高分子形成性
化合物として「ＨＸ−２２０」（日本化薬社製カプロラ
クトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチル
グリコールジアクリレート）１５．８４重量％、ラウリ
ルアクリレート３．９６重量％、及び重合開始剤として
２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−
１−オン０．２重量％を混合した均一溶液の調光層形成
材料を作製した。

【００５３】この均一溶液を、２枚のＩＴＯ電極ガラス
基板間が４．２７μｍである２０×２０mmの空セルに、
均一溶液の転移温度より１０℃高い温度下で真空注入し
た。これを３０℃の温度に保持しながら、メタルハラ
イドランプ（１００Ｗ／cm²）の紫外線下を３．５ｍ／
分の速度で通過させ、高分子形成化合物を硬化させて、
本発明の液晶デバイス（Ａ）を得た。

【００５４】得られた液晶デバイスについて、基板間に
形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観
察したところ、ポリマーから成る三次元ネットワーク構
造の透明性固体物質が認められた。「ＲＤＸ−７０１
５」の液晶材料の物性は、ネマチック相−等方性液体相
転移温度Ｔ_NIが７３．０℃、複屈折率Δｎが０．１０６
誘電率異方性Δεが１７．２である。従って、△ｎ・ｄ
は０．４５である。得られた液晶デバイスは、Ｔ₀が６
０．０％、Ｔ₁₀₀が８７．１％、Ｖ₉₀が５．３Ｖの特性
値を有していた。

【００５５】（比較例１）液晶材料として「ＲＤＸ−７
０１７」（ロディック社製）８０重量％、高分子形成性
化合物として「ＨＸ−２２０」（日本化薬社製カプロラ
クトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチル
グリコールジアクリレート）１５．８４重量％、ラウリ
ルアクリレート３．９６重量％、及び重合開始剤として
２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−
１−オン０．２重量％を混合した均一溶液の調光層形成
材料を作製した。

【００５６】この均一溶液を、２枚のＩＴＯ電極ガラス
基板間が１０．２μｍである２０×２０mmの空セルに、
均一溶液の転移温度より１０℃高い温度下で真空注入し
た。これを４７℃の温度に保持しながら、メタルハラ
イドランプ（１００Ｗ／cm²）の紫外線下を３．５ｍ／
分の速度で通過させ、高分子形成化合物を硬化させて、
比較例の液晶デバイス（ａ）を得た。

【００５７】得られた液晶デバイスについて、基板間に
形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観
察したところ、ポリマーから成る三次元ネットワーク構
造の透明性固体物質が認められた。「ＲＤＸ−７０１
７」の液晶材料の物性は、ネマチック相−等方性液体相
転移温度Ｔ_NIが８９．８℃、複屈折率Δｎが０．２１１
誘電率異方性Δεが９．２である。従って、△ｎ・ｄは
２．１５である。得られた液晶デバイスは、Ｔ₀が２．
８％、Ｔ₁₀₀が８２．２％、Ｖ₉₀が１３．０Ｖの特性値
を有していた。

【００５８】（実施例２及び比較例２）実施例１で得た
液晶デバイス（Ａ）及び比較例１で得た液晶デバイス
（ａ）を、図１に示されるように１組の偏光板（サンリ
ッツ社製）で直行ニコル状態に挟持した。ここで、電圧
が印加されていない場合の透過光量と電圧が印加された
場合の遮断光量を、図中に示した方位角θと極角ψの方
向に対して測定した。光源は白色光の拡散光源を用い
た。電圧無印加状態における極角ψ＝０°の方向での透
過光量を１００％として、測定した光量を規格化した。
方位角θは偏光板１ａの偏光方向を原点とし、極角ψは
液晶デバイスの法線方向を原点とした。このような評価
に適した装置に、光散乱形液晶表示評価装置「ＬＣＤ−
７０００ＰＮ」（大塚電子社製）があり、以下、この評
価装置を用いて測定した。

【００５９】図３及び図４は、比較例の液晶デバイス
（ａ）（△ｎ・ｄ＝２．１５）の測定結果である。図３
は、方位角θ＝０°、極角ψ＝０〜７０°の光量変化
を、図４は、方位角θ＝４５°、極角ψ＝０〜７０°の
光量変化を表わしている。線３１ａ及び線３２ａは、そ
れぞれ電圧無印加時における透過状態の光量を示し、線
３１ｂ及び線３２ｂは、それぞれ電圧印加時における遮
断状態の光量を示している。

【００６０】図３及び図４に示した結果から、比較例の
液晶デバイス（ａ）は、方位角が偏光方向と一致してい
る場合（方位角θ＝０°）、極角が大きくなっても、遮
断状態の光量が透過状態の光量より大きくなることはな
かったが、極角が大きくなるに従って、両者の光量の比
であるコントラストが低下することが理解できる。ま
た、方位角が両偏光方向の間にある場合、極角が大きく
なると、遮断状態の光量が透過状態の光量を越え、光量
の反転が起きてしまう。この光量が反転する極角を反転
極角ψｒとする。この反転極角ψｒがより小さい液晶デ
バイスでは、コントラストが極角に大きく依存し、視角
特性が狭いことを示し、より大きい液晶デバイスでは、
コントラストの視角依存性が小さく優れた視角特性であ
ることを示している。両偏光方向の中央の場合、特に図
４に示したように方位角θが４５°の場合、反転極角ψ
ｒは最も小さくなりコントラストは反転してしまうこと
が明らかである。

【００６１】一方、図５〜図８は、本発明の液晶デバイ
ス（Ａ）（△ｎ・ｄ＝０．４５）の測定結果である。図
５は方位角θ＝０°に、図６は方位角θ＝１５°に、図
７は方位角θ＝３０°に、図８は方位角θ＝４５°にそ
れぞれ固定し、極角ψを０°から７０°まで変化させた
時の光量変化を表わしている。線４１ａ〜線４４ａは、
それぞれ電圧無印加時における透過状態の光量を示し、
線４１ｂ〜線４４ｂは、それぞれ電圧印加時における遮
断状態の光量を示している。

【００６２】図５に示した結果から、本発明の液晶デバ
イス（Ａ）は、方位角が偏光方向と一致している場合
（方位角θ＝０°；図５）、極角が大きくなっても、遮
断状態の光量が透過状態の光量より大きくなることはな
く、透過状態の光量（線４１ａ〜線４４ａ）は極角ψが
０°から６０°の間でほぼ一定な値を保っており、図３
の結果と比較して、より高いコントラストをより広い範
囲で改善していることが明らかである。また、方位角が
両偏光方向の間の場合（図６〜８）、極角を大きくして
も、遮断状態の光量が透過状態の光量を越えることがな
く、反転極角ψｒは、存在していても９０°近くまで広
がっていると推測される。従って、この反転極角ψｒが
より大きい液晶デバイスであることが明らかであり、本
発明の液晶デバイスは、コントラストの視角依存性が小
さく、視角特性に優れているが明らかである。

【００６３】（実施例３及び比較例３）実施例１及び比
較例１と同様にして、調光層の厚みｄを変えて△ｎ・ｄ
が０．３〜３．０の範囲にある種々の液晶デバイスを作
製した。これらの液晶デバイスについて、図１に示した
ように、方位角θを４５°に固定して、反転極角ψｒを
測定し、その結果を図９にまとめて示した。

【００６４】△ｎ・ｄが１．０〜３．０の範囲では、反
転極角ψｒは２０°〜５０°に留まり、いずれの場合も
反転極角以上で液晶デバイスのコントラストは反転して
しまう。これら△ｎ・ｄが１．０〜３．０の範囲にある
液晶デバイスは、本発明の液晶デバイスの範囲外に相当
するものである。△ｎ・ｄが１．０以下の範囲では、反
転極角ψｒは急激に改善され、特に０．８以下では７５
°以上となり、本発明の液晶デバイスは、コントラスト
が特段に改善されていることが理解できる。

【００６５】（実施例４）実施例１において、セルの大
きさを２５cm×２５cmとした以外は、実施例１と同様に
して液晶デバイスを得た。

【００６６】このようにして得た液晶デバイスを１組の
偏光板で挟持したものを、図２に示した断面図のよう
に、配置して、有色フィルターと光源を配置した液晶表
示装置と作成した。図中、２１は１組の偏光板で挟持し
た液晶デバイスを、２２は有色フィルターを、２３は光
源を、２４は保護板を、２５は拡散板を、２６は反射板
を、２７は装置の外装をそれぞれ表わす。１組の偏光板
で挟持した液晶デバイス２１は、有色フィルター２２と
入れ換えて配置しても良い。拡散板２５は、１組の偏光
板で挟持した液晶デバイス２１と有色フィルター２２の
間、或いはこれらの一方と保護板２４の間でも良い。

【００６７】有色フィルター２２は、表示目的に合わせ
て図形、文字や画素化して用いても良く、赤、黄色、緑
又は青を組み合わせればマルチカラーの液晶表示装置が
得られる。単純に赤、黄色、青のいずれかの有色フィル
ターを用いれば、標識或いは標示板として利用でき、こ
のような液晶標示装置を組み合わせて、例えば、信号機
として使用することもできる。有色フィルターが赤であ
れば△ｎ・ｄは大きく設計しても良く、有色フィルター
が青であれば、△ｎ・ｄは０．４前後に設計すると良
い。本発明者らは、上記の種々の条件で本発明の液晶表
示装置を作製した。これらの表示特性は、広い視野角で
優れた視認性を有していた。

【００６８】（実施例５）反射板を有する場合、外光と
視聴覚者の特定の位置によって、表示そのものが識別で
きなくなることがある。このような例として、水平線近
くから太陽光に照らされた信号機がある。いわゆる西日
である。実施例４の液晶表示装置を、このような西日に
照らされる状態で見たところ、識別可能な表示を有して
いることが確認された。

【００６９】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスは、直線偏光した
入射光をそのままの状態で透過させるか、楕円偏光、円
偏光或いは９０°ずれた直線偏光に変換して透過させる
かの調光機能を有し、この調光機能が入射角の変化に依
って現れる波長依存性を受けにくい調光層を有するもの
である。これによって、電気的操作により、光を高率に
遮断或いは透過することを必要とする素子に利用でき、
光分析装置、光学実験機器、光情報機器、光通信機器等
に有用である。又、偏光手段と組み合わせた場合、表示
特性で重視されている視角特性の改善にも有用であり、
窓、ショーウインドウに利用されるとともに、文字や図
形を表示し、広告板、装飾表示板、時計等の表示装置に
利用できるものである。更に、信号機等の表示装置には
待ち時間の情報や西日対策等の高機能を有したものとし
て利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光散乱形液晶デバイスを１組の偏光板で挟持し
た液晶デバイスの構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の液晶デバイスと有色フィルターとを組
み合わせた液晶表示装置の断面図である。

【図３】△ｎ・ｄが２．１５の比較例の液晶デバイス
（ａ）における方位角θを０°に固定し、極角ψを０°
から７０°まで変化させた時の光量変化を示す図表であ
る。

【符号の説明】

○−○ 電圧印加時の光量 ●−● 電圧無印加時の光量

【図４】△ｎ・ｄが２．１５の比較例の液晶デバイス
（ａ）における方位角θを４５°に固定し、極角ψを０
°から７０°まで変化させた時の光量変化を示す図表で
ある。

【符号の説明】

○−○ 電圧印加時の光量 ●−● 電圧無印加時の光量

【図５】△ｎ・ｄが０．４５の本発明の液晶デバイス
（Ａ）における方位角θを０°に固定し、極角ψを０°
から７０°まで変化させた時の光量変化を示す図表であ
る。

【符号の説明】

○−○ 電圧印加時の光量 ●−● 電圧無印加時の光量

【図６】△ｎ・ｄが０．４５の本発明の液晶デバイス
（Ａ）における方位角θを１５°に固定し、極角ψを０
°から７０°まで変化させた時の光量変化を示す図表で
ある。

【符号の説明】

○−○ 電圧印加時の光量 ●−● 電圧無印加時の光量

【図７】△ｎ・ｄが０．４５の本発明の液晶デバイス
（Ａ）における方位角θを３０°に固定し、極角ψを０
°から７０°まで変化させた時の光量変化を示す図表で
ある。

【符号の説明】

○−○ 電圧印加時の光量 ●−● 電圧無印加時の光量

【図８】△ｎ・ｄが０．４５の本発明の液晶デバイス
（Ａ）における方位角θを４５°に固定し、極角ψを０
°から７０°まで変化させた時の光量変化を示す図表で
ある。

【符号の説明】

○−○ 電圧印加時の光量 ●−● 電圧無印加時の光量

【図９】方位角θを４５°に固定した場合における△ｎ
・ｄと反転極角ψｒとの関係を示す図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−278230（ＪＰ，Ａ) 特開平３−243689（ＪＰ，Ａ) 特開平４−1724（ＪＰ，Ａ) 特開平４−119320（ＪＰ，Ａ) 特開平４−212928（ＪＰ，Ａ) 特開平５−27253（ＪＰ，Ａ) 特開平５−27242（ＪＰ，Ａ) 特開平３−58022（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1334 G02F 1/1335 G02F 1/137

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性電極層を有する少なくとも一方が
透明な２枚の基板間に支持された調光層を有し、調光層
を支持した２枚の基板を１組の偏光手段により直交ニコ
ル状態で挟持し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物
質を含有し液晶材料が無秩序な状態を形成する光散乱形
液晶デバイスにおいて、前記調光層の厚みｄ（μｍ）と
前記液晶材料の複屈折率△ｎの積△ｎ・ｄが０．３５〜
０．８０の範囲であり、液晶デバイスの法線方向を極角
の原点とし、遮断状態の光量と透過状態の光量が、反転
するときの極角を反転極角としたとき、反転極角が７５
°以上であることを特徴とする液晶デバイス。
【請求項２】調光層が液晶材料の連続層中に透明性固
体物質が三次元網目状に存在することを特徴とする請求
項１記載の液晶デバイス。
【請求項３】偏光手段の一方の外面に少なくとも１つ
の有色フィルムを配置したことを特徴とする請求項１又
は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】有色フィルムの色が、赤、黄、緑又は青
のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の液晶
表示装置。
【請求項５】偏光手段の有色フィルムを配置した面と
は反対側の面に少なくとも１つの光源を配置したことを
特徴とする請求項３又は４記載の液晶表示装置。