JP3659975B2

JP3659975B2 - 液晶表示素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP3659975B2
Application number: JP51859296A
Authority: JP
Inventors: 正幸矢崎; 英和小林; 周平山田; 英仁飯坂; 豊土屋; 英治千野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: WO1996017272A1; TW355228B; US6025895A; EP0749030A4; EP0749030A1

Description

技術分野
本発明は、液晶表示素子およびその製造方法に関し、特に、情報機器端末、テレビ、家電製品などの表示部を構成する液晶表示素子およびその製造方法に関するものである。
背景技術
近年、情報機器の小型軽量化が進行し、それに搭載するディスプレイも省電力化が求められている。小表示容量機器にはTNモードによる液晶表示素子が、中表示容量機器にはFTNモードによる液晶表示素子が反射型ディスプレイとして実用化されている。さらに、反射型ディスプレイの上に、タブレットなどの情報入力装置を組み合わせる用途も拡大し、反射型液晶表示素子には、明るさ、視認性の良さが要求されている。
しかしながら、従来の偏光板を使用したTN方式、FTN方式による液晶表示素子は光の利用効率が低いため、反射型とすると暗くなり、さらに、タブレットなどの情報入力装置と組み合わせると非常に暗い表示となり課題となっていた。また、TN方式、FTN方式で反射型とすると、裏側の基板裏面の偏光板越しに反射板が配置されるために、表示のダブルイメージがあり、細かな文字が不鮮明となり、視認性が問題となっていた。
一方、最近では、偏光板を使用しない明るい反射型ディスプレイが開発されつつある。たとえば、液晶と高分子が互いに分散した高分子分散液晶を用いて、電界印加で透明、電界無印加で光散乱となるように制御する液晶表示素子（特公昭58−501631など）や、電界印加で散乱、電界無印加で透明、あるいは光吸収となるように制御する液晶表示素子（ヨーロッパ公開特許EPO488116A2、特開平４−227684、特開平５−119302など）が開発されている。
このヨーロッパ公開特許EPO488116A2等により開示されている、液晶と高分子が互いに配向分散した高分子分散液晶を用いた高分子分散型液晶表示素子は、偏光板を使用しないため、明るい反射型ディスプレイを製造することが可能である。さらに、偏光板を用いないので、画素電極によって光反射面を兼用することもでき、この場合には、表示のダブルイメージがない明るい反射型ディスプレイが実現できる。
しかしながら、液晶と高分子が互いに配向分散した高分子分散液晶を用いた高分子分散型液晶表示素子に関して開発された従来技術では、偏光板を用いた液晶表示素子の課題を解決できるものの、十分な散乱特性を得て、明るさを確保するためには、液晶を360゜以上ツイストさせる必要があり、その結果、駆動電圧が高くなるという問題点があった。
たとえば、大容量表示は画素毎にTFT（Thin Film Transistor）やMIM（Metal−Insulator−Metal）素子などのアクティブ素子をそれぞれ形成して画素毎に電気信号制御することにより可能となるが、高分子分散液晶の駆動電圧が高いので、アクティブ素子の耐圧の点から液晶が十分に応答するように駆動することが困難であり、コントラスト比の低下を招き、また、高耐圧の駆動ドライバーも必要とするという問題点があった。
また、配向分散しているという構造から、散乱に指向性が存在するという問題点を有していた。この指向性とは、外部入射光の方向により光散乱効率が変化することであり、たとえば、パネルを回転すると明るさが変化する、使用環境により視認性が影響されやすい等の問題を生じていた。この指向性は、液晶の捻れが小さいほど大きくなる。従って、この問題を解決するには、液晶の捻れを大きくすればよいが、そうすると駆動電圧が高くなってしまうので、捻れを大きくするのは駆動電圧の面から不可能であった。
さらに、大きい捻れ力を生じさせるためにカイラル剤を大量に添加すると、電気光学特性にヒステリシスが発生するという問題点を有していた。
本発明は、このような課題を解決するために行われたものであり、その目的とするところは、高分子と互いに配向分散している液晶を新規な配向状態に制御することにより、低電圧駆動が可能で、明るく、コントラスト比が高く、また、散乱指向性も改良されて視認性について使用環境依存性が小さい液晶表示素子およびその製造方法を提供することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために本願発明の液晶表示素子は、液晶及び屈折率異方性を有する高分子を含む高分子分散液晶が、配向膜が形成された２枚の基板間に挟持されてなる液晶表示素子において、前記高分子分散液晶は電極間に挟まれているとともに二色性色素を含み、前記液晶は、前記基板の表面近傍において、前記基板の表面に対してほぼ平行に配向し、かつ0.4〜10μｍの大きさのドメインとして複数形成されてなるとともに、複数の前記ドメインにおける前記液晶の配向方向は、前記基板表面に平行な面内において各々ランダムな方向を向き、前記基板間においてはツイスト配向しており、前記電極間に電界を印加したときには、前記液晶及び前記二色性色素が電界方向に配向するとともに前記高分子と前記液晶とが互いに異なる方向に配向して光散乱状態となり、前記電極間に電界を印加しないときには、前記二色性色素の光吸収による光吸収状態となることを特徴とする。
このように、液晶が基板間でツイスト配向しているが、ランダムに基板表面近傍で基板表面にほぼ平行に配向しているから、散乱の指向性がなくなる。従って、指向性の問題を解決するために液晶の捻れを大きくする必要がなくなり、その結果、小さい電圧で駆動できるようになる。また、液晶の捻れを大きくするためにカイラル剤を大量に添加する必要もなくなり、その結果、電気光学特性にヒステリシスが発生することも抑制される。
基板表面の配向処理は、好ましくは基板表面に配向膜を形成することで行う。
前記ドメインは、前記高分子分散液晶を、等方相を示す温度以上に加熱処理した後に急冷されることによって形成されてなり、前記配向膜がラビング処理されていないことが好ましい。
本発明の液晶表示素子は、液晶が前記基板表面に平行な面内において複数のドメインが存在しており、各ドメインは、前記基板表面に平行な面内において不規則な方向に存在しており、各ドメイン内の液晶はツイスト配向していることを特徴とする。
この場合に、各ドメインの大きさは約0.4乃至10μｍであることが好ましい。0.4μｍ未満では、散乱が弱く、10μｍを超えると各配向ドメインが識別されるようになる。
また、液晶のツイスト角が360゜以下であることが好ましい。360゜を超えると、駆動電圧が高くなりすぎ、通常の非線形素子では駆動できない。液晶のツイスト角が30乃至180゜であることが特に好ましい。
また、液晶が、カイラル剤を含有していることが好ましい。
さらに、また、電極の一方が反射性材料により形成されていることが好ましく、本発明は反射型の液晶表示素子に好ましく適用される。
また、本発明の液晶表示素子の製造方法によれば、第１の基板上に第１の電極を形成し、第２の基板に第２の電極を形成する工程と、前記第１と第２の基板とを貼り合わせて空パネルを形成する工程と、この空パネル内に高分子または高分子前駆体と液晶組成物との液晶混合材料を配置する工程と、前記液晶混合材料から高分子を析出させて前記液晶と高分子とを相分離する工程とを有することを特徴とする。
このように、第１および前記第２の基板表面に配向膜をそれぞれ形成し、これら第１および第２の基板表面をラビング処理することなく第１の基板と前記第２の基板とにより空パネルを形成して、この空パネルの第１および第２の基板間に、高分子または高分子前駆体と液晶組成物との液晶性混合材料を配置させることにより、液晶性混合材料が第１および第２の基板間ではツイスト配向するが、基板表面近傍では基板表面にほぼ平行にランダムに配向する。そして、その後、液晶性混合材料から高分子を析出させて液晶と高分子とを相分離することにより、液晶の配向状態を相分離前の液晶性混合材料の配向状態に保つことができ、液晶を、第１および第２の基板間ではツイスト配向するが、基板表面近傍では基板表面にほぼ平行にランダムに配向するようにできる。
この場合、空パネル内に液晶性混合材料を配置した後、液晶性混合材料が等方性を示す温度以上に加熱処理し、急冷することにより、複数のドメインを適切なサイズに形成できる。
また、高分子前駆体として、紫外線硬化型モノマーを使用し、液晶性混合材料に紫外線を照射してモノマーを重合させることによって高分子を析出させて液晶と高分子とを相分離することが、液晶表示素子製造の簡便性から好ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例１の液晶表示素子の断面図であり、
第２図は、本発明の実施例１の液晶表示素子の電気光学特性を示す図であり、
第３図は、本発明の実施例１の液晶表示素子の散乱指向性を示す図であり、
第４図は、本発明の実施例２の液晶表示素子の断面図であり、
第５図は、本発明の実施例３の液晶表示素子の断面図であり、
第６図は、比較例１の液晶表示素子の散乱指向性を示す図である。
実施例
（実施例１）
本実施例の液晶表示素子の断面図を第１図に示す。下側の基板108上には、クロムをスパッタリングにより約2000オングストローム形成後、パターニングされた反射画素電極107が形成されている。上側の基板101上には、ITO（Indium Tin Oxide）をスパッタリングにより約1500オングストローム形成後、パターニングされた透明画素電極102が形成されている。これら両基板108、101上には、ポリイミド配向膜（オプトマーAL1254;日本合成ゴム社製）が塗布、焼成されて形成された平行配向処理層106、103がそれぞれ設けられている。尚、液晶を基板表面近傍でランダムに平行配向させるため、ラビング処理は施されない。つづいて、２枚の基板を、空隙５μｍにて、基板周囲を貼り合わせ、固定することにより、空パネルを得た。
次に、この空パネルに封入する、液晶及び高分子前駆体混合物について説明する。液晶としてTL−213（メルク社製）とMJ92786（メルク社製）を7:3で混合（以下液晶Ａとする。）して用い、これにカイラル成分としてR1011（メルク社製）を、0.15重量％、二色性色素としてM361、SI−512、M137（すべて、三井東圧染料社製）を、それぞれ、1.0重量％、1.5重量％、0.4重量％混合して用いた。カイラル剤の添加量は、d/p（セル厚／液晶の捻れピッチ）＝1/4、すなわち90゜ツイスト配向となるように決定した。また、高分子前駆体として、ビフェニルメタクリレートを、先の液晶混合物に対して７重量％用いた。以上を加熱混合して液晶状態とした後、先に説明した空パネルに真空封入した。つづいて、液晶性混合材料が等方相を示す温度以上に加熱処理した後、25℃へ急冷処理を行った。
パネルに封入された液晶性混合材料は、基板表面近傍にてランダムに平行配向し、基板101、108間で約90゜ツイストしている状態であることが偏光顕微鏡にて観察された。また、液晶性混合材料のランダムな配向による配向ドメインは、約１〜３μｍ程度で、均一にマルチドメイン化していることが観察された。
その後、パネルに、照度5mW/cm²（波長350nm）の紫外線を７分間照射して高分子を重合させることより、液晶性混合材料中から高分子を析出させて、第１図に示す本実施例の液晶表示素子を完成させた。液晶105は、紫外線照射前の配向状態を示していること、すなわち、基板表面近傍にてランダムに平行配向し、基板101、108間で約90゜ツイストしており、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約１〜３μｍ程度で、均一にマルチドメイン化していることが偏光顕微鏡により観察された。また、高分子104及び液晶105は、基板間にて互いに配向し、かつ分散した構造をとることも、偏光顕微鏡にて確認された。
第２図に、本実施例で得られた液晶表示素子の電気光学特性を示した。電気光学特性は閾特性を示し、電圧印加により反射率が増加するノーマリーブラック特性が得られた。すなわち、電圧オフ時で、二色性色素の吸収による黒表示が得られ、電圧を十分に印加した場合は、液晶105が電界方向に配向するので高分子と液晶との配向方向が異なるようになって媒体内で屈折率の不連続点が発生するために、光散乱状態となった。この時、二色性色素も電界方向に配向するので吸収が非常に小さくなり、白表示が得られた。
つづいて、本実施例の液晶表示素子の電気光学特性の測定結果を示す。電気光学特性は、キセノンランプリング光源を用い、液晶表示素子に100Hzの矩形波を印加して、表示素子表面の法線（パネル法線）方向から30゜傾いた方向（入射角30゜）から全方位（360゜）にわたって光を入射させて、入射光の法線方向への応答反射光を検出した。検出面積は、2mmφとした。反射率100％は、完全拡散表面の輝度にて規格化した。以下、閾電圧値V10は、（最大反射率−最小反射率）＝100と規格化した際の反射率が10での電圧値、飽和電圧値V90は、反射率が90での電圧値で定義した。また、散乱指向性は、平行光線を使用して、平行光線とパネル法線のなす入射角ψとパネル回転角φとをパラメーターとして、パネル法線方向の反射率の変化を測定した。本実施例の液晶表示素子は、V10が1.9V、V90が3.4V、最大反射率が78％であった。また、第３図に、入射角ψを30゜とし、電圧3.8Vを印加した時の散乱指向性の測定結果を示した。
本実施例では、液晶と高分子が互いに配向分散した高分子分散液晶を用いた高分子分散型液晶表示素子において、大幅に駆動電圧が低下した。さらに、明るさの指標となる最大反射率が高く、良好な明るさとなった。また、本実施例の液晶表示素子は、第３図に示したように、パネルの回転角φに対する散乱指向性がない。したがって、ある方向からの光が強いような環境や、均一照明下において、パネルの配置方法による明るさの変化がなくなり、視角特性、携帯性、視認性が向上した。
（実施例２）
以下、本実施例では、画素電極毎に２端子素子（MIM）が形成され、液晶がマルチドメイン化され、かつ基板間でツイスト配向した構成を例示する。第４図に、本実施例の液晶表示素子の断面図を示した。下側の基板409を、２フォトプロセスにより製作されたMIM基板としている。基板工程では、Taをスパッタした後、所望の形状にパターニングし（フォト１工程目）、次にTaを陽極酸化し、Ta表面に絶縁膜Ta₂O₅を形成する。つづいて、Crをスパッタした後、所望の形状にパターニングして（フォト２工程目）、Ta−Ta₂O₅−Crより構成されるMIM素子407、およびCrからなる反射画素電極408が形成される。一方、上基板401には、ITOがスパッタされ、ストライプ状にパターニングされて、ITO電極402が形成される。つづいて、両基板上に、日本合成ゴム社製オプトマーAL1254をスピンコートした後、150℃にて１時間焼成して、平行配向処理層403、406を形成した。このようにして得られた２枚の基板を、空隙５μｍにて、基板周囲を貼り合わせ、固定し、対角５インチの空パネルを作製した。尚、液晶の基板表面近傍でランダムに平行配向させるため、ラビング処理は施されない。
つづいて、実施例１と同じ液晶、二色性色素、カイラル剤および高分子前駆体からなる液晶性混合材料を上記の空パネルに真空注入した。パネルに封入された液晶性混合材料は、実施例１と同様に、偏光顕微鏡にて、基板表面近傍にて平行配向し、基板401、409間にて約90゜ツイストしている状態であることが観察され、また、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約１〜３μｍ程度で、均一にマルチドメイン化していることが観察された。
その後、パネルに、照度5mW/cm²（波長350nm）の紫外線を７分間照射して、液晶性混合材料中から高分子を析出させて、第４図に示す本実施例の液晶表示素子を完成させた。液晶405は、紫外線照射前の配向状態を示していること、すなわち、基板表面近傍にて平行配向し、基板401、409間にて約90゜ツイストしており、また、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約１〜３μｍ程度で、均一にマルチドメイン化していることが偏光顕微鏡で観察された。また、高分子404及び液晶405は基板間にて互いに配向し、かつ分散した構造をとることも、偏光顕微鏡にて確認された。
こうして得られた液晶表示素子を1/480デュティーにてMIM駆動したところ、実施例１の測定条件にて、最大反射率が63％、コントラストが11であった。また、電圧印加時の散乱の指向性がなく、携帯性、視覚特性、視認性に優れた液晶表示素子が得られた。さらに、この液晶表示素子の表面に、ノングレア処理と無反射コートを施すと、風景の写り込みが減少して視認性が極めて向上した。
なお、本実施例では、MIM基板上に反射電極を配置したが、対向基板側に反射電極を形成することも可能である。
（実施例３）
以下、本実施例では、画素電極毎に２端子素子（MIM）が形成され、また反射電極上にカラーフィルターが形成された基板を使用し、液晶がマルチドメイン化され、かつ基板間でツイスト配向した構成を例示する。第５図に、本実施例の液晶表示素子の断面図を示した。上側の基板501は、３フォトプロセスにより作製されたMIM基板としている。Taをスパッタした後、所望の形状にパターニングし（フォト１工程目）、次にTaを陽極酸化し、Ta表面に絶縁膜Ta₂O₅を形成する。つづいて、Crをスパッタした後、所望の形状にパターニングされ（フォト２工程目）、Crからなる配線及びTa−Ta₂O₅−Cr構成のMIM素子502が形成される。つづいて、ITOをスパッタした後、所望な形状にパターニングして（フォト３工程目）、MIM素子502にそれぞれ接続された透明画素電極503を形成する。一方、下基板510には、Al−Mgがスパッタされ、その後ストライプ状にパターニングされて反射電極509が形成される。この反射電極509上には、顔料カラーフィルター508（赤、緑、青）が画素毎にそれぞれ形成されている。つづいて、両基板に、日本合成ゴム社製オプトマーAL1254をスピンコートした後、150℃にて１時間焼成して、平行配向処理層504、507を形成した。このようにして得られた２枚の基板を、空隙５μｍにて、基板周囲を貼り合わせ、固定し、対角５インチの空パネルを作製した。尚、液晶を基板表面近傍でランダムに平行配向させるため、ラビング処理は施されない。
つづいて、実施例１と同じ液晶、二色性色素、カイラル剤および高分子前駆体からなる液晶性混合材料を上記の空パネルに真空注入した。パネルに封入された液晶性混合材料は、実施例１と同様に、偏光顕微鏡にて、基板表面近傍にて平行配向し、基板501、510間にて約90゜ツイストしている状態であることが観察され、また、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約１〜３μｍ程度で、均一にマルチドメイン化していることが観察された。
その後、パネルに、照度5mW/cm²（波長350nm）の紫外線を７分間照射して、液晶中から高分子を析出させて、第５図に示す本実施例の液晶表示素子を完成させた。液晶506は、紫外線照射前の配向状態を示していること、すなわち、基板表面近傍にて平行配向し、基板501、510間にて約90゜ツイストしており、また、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約１〜３μｍ程度で、均一にマルチドメイン化していることが偏光顕微鏡で観察された。また、高分子505及び液晶506は、基板間にて互いに配向し、かつ分散した構造をとることも、偏光顕微鏡にて確認された。
こうして得られた液晶表示素子は、電圧オフ時で、二色性色素の吸収による黒表示が得られ、各カラー画素に電圧を印加することによりカラー表示が得られた。また、1/480デュティーにてMIM駆動したところ、実施例１の測定条件にて、最大反射率が32％、コントラストが12であった。また、８階調表示、512色表示が可能であった。さらに、電圧印加時の散乱の指向性がなく、携帯性、視覚特性、視認性の優れた液晶表示素子が得られた。さらに、この液晶表示素子の表面に、ノングレア処理と無反射コートを施すと、風景の写り込みが減少して視認性が極めて向上した。
なお、本実施例では、MIM基板に透明電極を配置したが、反射電極をMIM基板に配置し、その上にカラーフィルターを形成することも可能である。
また、本実施例で使用されるカラーフィルターの構成は、赤、緑、青に限定されず、自然色を再現できる構成であれば同様に使用することができる。また、カラーフィルターは、上基板側に配置することも可能である。
（比較例１）
以下、比較例として、マルチドメイン化されていない90゜ツイスト配向の構成を有する液晶表示素子を示す。具体的には、ポリイミド膜を一方向にラビング処理した配向膜を用い、上下基板でラビング方向が90゜になるように空パネルを作製した。用いた材料等は、実施例１と同様である。つづいて、実施例１に示した液晶性混合材料を封入し、照度5mW/cm²（波長350nm）の紫外線を７分間照射して、液晶中から高分子を析出させて、液晶表示素子を完成させた。実施例１と同様にして測定した散乱指向性の結果を第６図に示した。反射率は、光の入射方向により大きく変化し、強い散乱指向性を示した。
以上本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、上記実施例１乃至３では、液晶に２色性色素を添加した構成としたが、もちろん無添加としてもよい。無添加の場合、電圧無印加時に黒レベルが若干上昇するものの、電圧印加時には色素の光吸収がなくなるために最大反射率が増加し、明るさが向上する。また、反射率の低い反射電極を使用した場合、あるいは、反射電極上に光吸収層を設けた場合は、特に２色性色素添加の必要はない。
また、上記実施例１乃至３では、ツイスト角90゜の構成について示したが、これに限定されない。ツイスト角は、好ましくは、360゜以下であり、特に好ましくは、30〜180゜である。ツイスト角０゜近傍では、ツイスト配向が安定せず、360゜を越えると、駆動電圧が高く、通常の非線形素子では駆動できない。
また、ツイスト角を決定するカイラル成分は、設定したd/p（セル厚／液晶の捻れピッチ）に応じて、最適量が添加される。カイラル剤は通常のTN、STNに使用されている材料が、そのまま好ましく使用できる。
基板表面近傍での、液晶のランダムな平行配向による配向ドメインは、電圧無印加時の均一性、電圧印加時の散乱性から、0.4〜10μｍのサイズで均一形成されていることが望ましい。0.4μｍ未満では、散乱が弱く、10μｍ以上では、各配向ドメインが識別される。また、上記のようなサイズで、均一なマルチドメインを形成するには、液晶性混合材料を加熱し、等方相にした後、急冷する方法が好ましく使用できる。
上記実施例１乃至３では、平行配向処理に用いる配向膜として、ポリイミド膜を用いたが、他にポリアミド膜、SiO斜方蒸着膜、ポリビニルアルコール等が好ましく使用できる。
基板に使用される材料としては、ソーダガラス、石英、無アルカリガラス、シリコン単結晶、サファイア基板、熱硬化型高分子、熱可塑性高分子などが好ましく使用される。基板に使用される高分子材料は、基板間に挟持される液晶及び高分子に悪影響を及ぼさなければ特に制限されることはなく、PET、ポリエーテルスルホン、エポキシ硬化樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアリルエーテル等が好ましく使用される。
反射電極は、実施例１および２ではCrとし、実施例３ではAl−Mgとしたが、Al、Cr、Mg、Ag、Au、Ptなどの金属単体、あるいはそれらの合金が好ましく使用できる。特に、安定性、反射率の点からCrあるいは、Al−Mg合金がより好ましく、Al−Mg合金の場合にはMgの添加量は0.1〜10重量％が望ましい。
液晶は、通常の液晶表示素子に使用されているものが好ましく使用できるが、散乱度を良好にするためには、液晶の複屈折率異方性△ｎが、0.15以上であることが望ましい。また、非線形素子で駆動するためには、液晶単体の比抵抗値が1.0×10⁹Ω・cm以上、特に好ましくは、1.0×10¹⁰Ω・cm以上であることが、保持率を高く保ち表示品質を良好にするためには望ましい。
２色性色素としては、通常のGH（ゲスト−ホスト）表示方式に使用されているアゾ系、アントラキノン系、ナフトキノン系、ペリレン系、キノフタロン系、アゾメチン系などが好ましく使用される。その中でも、耐光性の点からアントラキノン系単独、あるいは必要に応じて他の色素と混合したものが特に好ましい。これらの２色性色素は、必要な色によって、混合され使用される。
高分子前駆体としては、重合後、屈折率異方性を示し、液晶と配向分散するものであればなんでもよいが、液晶表示素子製造の簡便性から紫外線硬化型モノマーが望ましい。紫外線硬化型モノマーとしては、単官能メタクリレート、２官能メタクリレートあるいは多官能メタクリレートなどが好ましく使用される。散乱度を向上するために、これらモノマーは最低１個のベンゼン環をその分子構造中に含むことが望ましい。特に、ビフェニル、ターフェニル、クォーターフェニル骨格を含む材料が好ましく使用される。これらのモノマーには、カイラル性の成分を含むものでも良い。また、これらのモノマーは単独あるいは他のモノマーと混合した後、紫外線を照射して重合しても良い。
また、上記実施例２および３では、２端子の非線形素子としてMIM素子を使用したが、MIM素子以外に、ラテラル型MIM素子、バックトゥバック型MIM素子、MSI素子、ダイオードリング素子、バリスタ素子などが使用可能である。また、３端子非線形素子も、勿論使用でき、３端子非線形素子として、ポリシリコンTFT素子、アモルファスシリコンTFT素子、Cd−SeTFT素子などが使用可能である。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明により、偏光板を不要とする明るく、ダブルイメージのない高分子分散型液晶表示素子において、特に、従来問題となっていた駆動電圧、散乱指向性による視認性の問題点を、液晶をマルチドメイン化し、かつツイスト配向状態とする新規な構成により、解決することが可能となった。
とくに、本発明の液晶表示素子の駆動電圧は、TNモードなみにまで低減できたため、MIM素子、TFT素子にて、十分に駆動することが可能となり、明るさ、コントラストを大幅に向上することが可能となった。このことにより、反射型カラー液晶表示素子とした場合の表示色数、視認性を向上することが可能となった。また、高耐圧ドライバーの必要性がなくなり、消費電力、コストを低減できた。
さらに、本発明の液晶表示素子では、散乱指向性を抑えることにより、明るさ、視覚特性、視認性が向上した。
その結果、本発明は、多様な環境が想定される携帯用途に適した液晶表示素子に利用できる。また、本発明は、アクティブマトリクス駆動であり、低消費電力、かつ表示品質の優れた反射型大容量ディスプレイに利用できる。

Claims

液晶及び屈折率異方性を有する高分子を含む高分子分散液晶が、配向膜が形成された２枚の基板間に挟持されてなる液晶表示素子において、
前記高分子分散液晶は電極間に挟まれているとともに二色性色素を含み、
前記液晶は、前記基板の表面近傍において、前記基板の表面に対してほぼ平行に配向し、かつ0.4〜10μｍの大きさのドメインとして複数形成されてなるとともに、複数の前記ドメインにおける前記液晶の配向方向は、前記基板表面に平行な面内において各々ランダムな方向を向き、前記基板間においてはツイスト配向しており、
前記電極間に電界を印加したときには、前記液晶及び前記二色性色素が電界方向に配向するとともに前記高分子と前記液晶とが互いに異なる方向に配向して光散乱状態となり、
前記電極間に電界を印加しないときには、前記二色性色素の光吸収による光吸収状態となることを特徴とする液晶表示素子。
請求項１に記載の液晶表示素子において、前記ドメインは、前記高分子分散液晶を、等方相を示す温度以上に加熱処理した後に急冷されることによって形成されてなり、前記配向膜がラビング処理されていないことを特徴とする液晶表示素子。