JP3728174B2

JP3728174B2 - 液晶素子および液晶装置

Info

Publication number: JP3728174B2
Application number: JP2000137431A
Authority: JP
Inventors: 公一佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001316666A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、ペーパーディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンター等に使用されるライトバルブとして使用し得る液晶素子および液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からもっとも広範囲に用いられてきているディスプレイとしては、ＣＲＴが知られている。ＣＲＴはテレビやＶＴＲなどの動画出力、あるいはパソコン等のモニターとして広く用いられている。しかしながらＣＲＴはその特性上、静止画像に対してはフリッカや解像度不足による走査縞等が視認性を低下させたり、焼き付きによる蛍光体の劣化が起こったりする。また、その消費電力もかなり多く省消費電力という点においても改善が求められている。そして、ＣＲＴはその構造上、画面後方に広く体積を有することが必須であることから、ＣＲＴを有する情報機器の利便性は制限され、オフィス、家庭の省スペース化には不向きである。
【０００３】
このようなＣＲＴの課題を解決するものとして液晶表示素子がある。たとえばエム・シャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド・フィジックス・レターズ”（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）第１２７頁〜１２８頁において示されたツイステッドネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたものが知られている。近年、このタイプあるいはＶＡ（ｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（ｉｎｐｌａｎｅｓｗｔｃｈｉｎｇ）モード等の液晶を用いてＴＦＴといわれる液晶素子の開発、製品化が行われている。このタイプは一つ一つの画素にトランジスタを作成するため、クロストークの問題が無く、また、近年の急速な生産技術の進歩によって１０〜１３インチクラスのディスプレイがよい生産性で作られつつある。
【０００４】
しかしながら、これら液晶は通常バックライトを用い、液晶素子を透過する光を変調することでディスプレイとして用いている。このため、バックライトとして強い光を必要とし、液晶ディスプレイの消費電力も大半をバックライトで消費しており、リチウムイオン２次電池を使用してもモバイル等の継続稼動時間がせいぜい数時間程度である。また、より多くの液晶素子のバックライトレスを実現できれば、より多くの情報機器、オフィス機器の低消費電力化がはかれることになり、地球温暖化の抑制ひいては地球環境の保全に貢献できることとなる。
【０００５】
このような状況の中、バックライトを用いない低消費電力タイプの反射型液晶素子の開発が行われているが、なおその特性には改善が求められているのが現状である。また、液晶素子を投写型、いわゆるプロジェクターとして用いた製品が大画面のディスプレイとして各社より上市されているが、この分野においても輝度、コントラストといつた面でさらなる改善が求められている。このような要請に対して、偏光板を必要としない高輝度の液晶素子を指向して、ポリマー分散型あるいはポリマーネットワーク型液晶と言われる散乱型の液晶素子が提案、研究されている（例えば、９３Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ３９７頁）。しかしながらこれらの素子はなおその駆動特性、散乱能及びその他の特性の向上が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、低消費電力、高輝度、高性能の液晶素子、光変調素子、表示素子および液晶装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第一の発明は、一つの基板上もしくは一対の基板間に、ネマチックディスコティック相を有するディスコティック液晶と棒状液晶とを含有する液晶組成物が、ディスコティック液晶と棒状液晶が相分離した状態で配置されてなる液晶素子であって、前記ディスコティック液晶の配向ダイレクターが基板に対し平行でかつ一軸配向状態を取っており、前記棒状液晶が、前記ディスコティック液晶のダイレクターと平行な配向と、基板面内で前記ディスコティック液晶のダイレクターに垂直な配向との間で、基板面内のスイッチングを行い、前記棒状液晶が、前記ディスコティック液晶のダイレクターと平行な配向を取るとき、全方向位についてディスコティック液晶の相と棒状液晶の相の屈折率が異なることを特徴とする液晶素子である。
【０００８】
前記棒状液晶がネマチック液晶であるのが好ましい。
前記ディスコティック液晶が重合性ディスコティック液晶化合物を重合した高分子ディスコティック液晶からなるものが好ましい。
前記高分子ディスコティック液晶が重合性ディスコティック液晶化合物を光重合により重合してなるものが好ましい。
【００１０】
前記液晶層を、配向処理を施した一つの基板上もしくは一対の基板間に有するのが好ましい。
前記ディスコティック液晶がｅｄｇｅ−ｏｎ一軸配向しているのが好ましい。
前記棒状液晶がインプレーンスイッチングを行うのが好ましい。
前記ディスコティック液晶の配向ダイレクターと棒状液晶の配向ダイレクターが同方向となる配向状態で配向するのが好ましい。
【００１１】
前記ディスコティック液晶の配向ダイレクターと棒状液晶の配向ダイレクターが直行方向となる配向状態で配向するのが好ましい。
前記液晶素子は、高分子分散型液晶素子であるのが好ましい。
前記液晶素子は、液晶素子の反射光を表示信号としてみる反射型液晶素子であるのが好ましい。
前記液晶素子は、液晶層の背面に光吸収板または反射板を設けたのが好ましい。
前記液晶素子は、投写型液晶素子であるのが好ましい。
【００１２】
本発明の第二の発明は、上記の液晶素子を用いた液晶装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、ディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態で存在し、ディスコティック液晶がネマチックディスコティック相を示すところの液晶組成物、それを利用した液晶素子、特にディスコティック液晶がｅｄｇｅ−ｏｎ一軸配向した素子、さらには棒状液晶がインプレーンスイッチングする素子が、低消費電力、高輝度、高性能の液晶素子、光変調素子、表示素子を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の第一の発明はディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態で存在し、ディスコティック液晶がネマチックディスコティック相を示すところの液晶組成物である。従来、特願平１１−１３３６５４号にあるように、本発明者が発明したところのディスコティック高分子と棒状液晶による散乱型液晶素子があつたが、より高性能の液晶素子とするために、より高次に配向制御する方法が要請され、ディスコティック液晶のうち、最も配向制御のしやすいネマチックディスコティック相と棒状液晶との相分離状態を現出することが求められていた。
【００１５】
この点で本発明のディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態で存在し、ディスコティック液晶がネマチックディスコティック相を示すところの液晶組成物は有用な機能材料である。この機能材料を得る方法としては、好ましくはネマチックディスコティック相を示しうるディスコティック液晶材料と棒状液晶を、特にスイッチング液晶として棒状液晶を考える場合ネマチック液晶が好ましいが、それらを混合し、ネマチックディスコティック相と棒状液晶相が混在する組成比を見出すことにより得られる。全てのネマチックディスコティック相を示ずディスコティック液晶でいかなる棒状液晶との組成物においても、この状態が見出されるわけではなく、より広い温度範囲でネマチックディスコティック相を示す材料を使用することが好ましく、同時により広い温度範囲でネマチック液晶相を示す棒状ネマチック液晶を使用することが好ましい。相分離を促進することも好ましく、ネマチック液晶としてフッ素液晶を使用する場合、ディスコティック液晶としては非フッ素液晶を使用するといつた、相容れない性質、いわゆる嫌互性の材料を組み合わせることが望ましい。さらに望ましくは、このような相分離状態は通常広い温度範囲で維持することが難しいため、どちらかの液晶を高分子化することにより固定化するとよい。そうすることにより高分子化された液晶相と残った液晶相の相分離がより促進され、かつ高温における再溶解が抑制され、広い温度範囲で本発明の相分離状態が維持される。
【００１６】
また、スイッチング液晶として棒状液晶を使用することが想定される場合が多いため、ディスコティック液晶を高分子化し、そのネマチックディスコティック液晶状態を固定化する方が好ましい。重合性ディスコティック液晶材料を用い、既述の相分離状態とした後、光重合等により高分子化し、固定化する方法が良く用いられる。その際、重合開始剤、安定剤等を添加することがある。
【００１７】
ディスコティック液晶化合物として用いることが可能な具体例を以下に示す。もちろん本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００１８】
【化１】

【００１９】
【化２】

【００２０】
【化３】

【００２１】
【化４】

【００２２】
【化５】

【００２３】
【化６】

【００２４】
【化７】

【００２５】
【化８】

【００２６】
【化９】

【００２７】
【化１０】

【００２８】
【化１１】

【００２９】
また、棒状液晶としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶が好ましく用いられるが、生産性、コスト、スイッチング特性といつた点でネマチック液晶が好ましい。市販の数多くのネマチック液晶が用いられ得る。スメクチック液晶としては、ＳＡ液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、カイラルスメクチック液晶等が用いられ得る。
【００３０】
また、本発明のディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態で存在し、ディスコティック液晶がネマチックデイスコティック相を示すところの液晶組成物は、この状態で用いるほかに、ディスコティック液晶をネマチックディスコティック相で配向制御した後、さらに高次のディスコティック相へと転移させ、該高次ディスコティックの配向制御された状態を利用するといつた用い方をすることも可能であり、様々な利用方法が可能である。
【００３１】
ディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態で存在し、ディスコティック液晶がネマチックディスコティック相を示すところの液晶組成物のディスコティック液晶と棒状液晶の組成は通常、ディスコティック液晶が１ｗｔ％以上９９ｗｔ％以下、棒状液晶が１ｗｔ％以上９９ｗｔ％以下であり、好ましくはディスコティック液晶が５ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下、棒状液晶が５ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下である。もちろん、前述したような、重合開始剤、安定剤、酸化防止剤、低粘性化剤、色素等の添加剤を含有することも可能である。
【００３２】
次に本発明の第二の発明である液晶素子について説明する。
以下に本発明の液晶素子の一例を挙げる。
【００３３】
図１にディスコティック液晶高分子と棒状液晶とによる液晶素子の例を示す。図１において、１が液晶層であり、高分子ネットワークが形成されており、高分子ディスコティック液晶化合物で構成されている。また、それとは別に、電界応答可能な液晶として、通常棒状液晶が存在している。電界により棒状液晶の配向状態を変化させることが出来る。液晶層１のセル厚は、好ましくはｌμｍ〜１００μｍの間で選択される。このギャップは通常スペーサー５を用いて制御される。２ａ，２ｂは基板であり、ガラス、プラスチック等が用いられる。３ａ，３ｂがＩＴＯ等の透明電極である。４ａ，４ｂが配向制御層であるが、無くても良い。このほかにショート防止層、光吸収層、反射層、カラーフィルター層を設けることも可能である。また、散乱素子、反射素子として使用する場合、上下基板のうち一方が存在しなくてもよく、上下基板が非対称でもよい。
【００３４】
さらに本発明の液晶素子の好ましい一例を挙げる。前記図１において、４ａ，４ｂの配向制御層にポリイミドラビング配向膜を用いる。液晶層には、前記した、相分離した状態の、ネマチックディスコティック相を示す重合性ディスコティック液晶と棒状液晶を用いるとネマチックディスコティック相が配向制御層によりｅｄｇｅ−ｏｎ一軸配向される。この状態で、棒状液晶をその配向ダイレクターをディスコティック液晶の配向ダイレクターと基板と平行な平面状で垂直になるようにスイッチングすると、基板上面方向からの光に対して屈折率のミスマッチングがもつとも抑制される配向状態となり、光を良く透過する状態となる。一方、棒状液晶の配向ダイレクターをディスコティック液晶の配向ダイレクターと平行になるようにスイッチングすると、屈折率のミスマッチングが各方向で非常に大きくなる配向状態となり、光を良く散乱する状態となる。これら２つの状態の一方または両方を使用することにより反射光制御によるスイッチング素子が可能となる。
【００３５】
上記スイッチングを行うためには棒状液晶のいわゆるインプレーンスイッチングを行う必要があり、横電界を印加できる櫛歯型電極を設けたり、上下電極によりインプレーンスイッチングを行う強誘電性液晶を使用したりすることが必要となつてくる。以上説明したスイッチングのありさまを屈折率楕円体で表した模式図が図２である。
【００３６】
図２における両配向状態のうち、棒状液晶の配向ダイレクターとディスコティック液晶の配向ダイレクターが平行となる状態は、以下に詳しく説明するように光散乱強度を強く取れ得る点で、特に好ましく用いられる。図２では、それぞれの液晶モデル中に屈折率ダイレクターが記載されている。棒状液晶７ａは、短軸方向の２つの屈折率ｎ₁とｎ₂が長軸方向の屈折率ｎ₃に比べ小さく、ネマチック液晶のような場合、ｎ₁とｎ₂は等しい。一方、ディスコティック液晶８ａの場合、いわゆるアンパン型の屈折率楕円体をとる。すなわち、ｎ_d1とｎ_d2が大きく、ｎ_d3が小さい。棒状液晶、ディスコティック液晶のそれぞれの方向の屈折率の典型的な値を使用して、本発明の強い光散乱能について説明することが可能である。それら典型値を、通常の高分子分散液晶に用いられるマトリクス高分子の典型値とともに表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
光散乱能については媒質の屈折率差が寄与することは先述した。通常の高分子分散型液晶の場合、棒状液晶の一方向（ｎ₃＝１．７）の屈折率のみが高分子の屈折率との差を生じ得ることが表からわかるのに対して、本発明においては、ｎ_d1とｎ₁、ｎ_d2とｎ₂、ｎ_d3とｎ₃という組み合わせで方向を合わせる配向を得たとすると、全方向位に屈折率の差を生じることがわかる。ディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態に有るとき、ディスコティック液晶ドメインと棒状液晶ドメインとの界面で光の散乱がおこり、図２のようにそれら液晶の配向ダイレクターが同方向に有る場合、それぞれの液晶の各方向での屈折率の差がいずれの方向においても最大化する。相分離光散乱媒体の光散乱の強度は、液晶としての代表例である高分子分散型液晶においても２つの異なる相間の屈折率差が大きければ大きいほど強くなることが知られている。このことが示すように、図２に示したディスコティック液晶と棒状液晶の配向ダイレクターが同方向とした状態、即ちそれぞれの液晶の各方向での屈折率の差がいずれの方向においても最大化した状態は非常に大きな光散乱状態を現出することが出来ると考えられる。本発明者は鋭意検討を行う中、ネマチックディスコティック相を示すディスコティック液晶と棒状液晶が相分離状態に有り、かつそれら液晶の配向ダイレクターが同方向に有る状態を形成することに成功し、その状態での強い光散乱の現出を確認することが出来た。
【００３９】
相分離状態にあるディスコティック液晶と棒状液晶をより広い温度範囲で安定的に使用するためには、どちらかの液晶、好ましくはディスコティック液晶を高分子化し、いわゆる高分子分散液晶とした方が良い。重合性ディスコティック液晶を光重合することにより簡単に高分子分散液晶とすることができることは前述した。また、もともと高分子であるところの高分子ディスコティック液晶を用いることも可能であり、高分子ディスコティック液晶化合物の例としては、例えば、特開平８−２７２８４号公報、“Ｍａｃｒｏｍｏｌ．ＲａｐｉｄＣｏｍｍｕｎ．”１８巻、９３頁〜９８頁、１９９７年、あるいは“ＥＫＩＳＨＯ”ｌ巻、４５頁、１９９７年に記載されているようなものが挙げられる。
【００４０】
以上説明した反射光制御型液晶素子においては、大きな消費電力源であるバックライトを用いない、輝度に非常に優れた液晶素子を作成することが出来る。また、背面に光吸収板もしくは反射板（例えば“ＩＤＲＣ”‘９４、１８３頁に記載されている。）を用いることでよりコントラスト、輝度を好ましいものとすることが出来る。この反射型の液晶素子は外光あるいは補助光源を利用した直視型の液晶表示素子として使用することもできる。
【００４１】
また、前面から強い光を入射し、液晶素子により変調、反射した光を光路制御した上でスクリーン上に投写する、いわゆるプロジェクションタイプの液晶素子として使用することもできる。
【００４２】
一方、プロジェクションタイプの、いわゆる投写型の液晶素子に関しては、反射型ではなく、透過型液晶素子として使用することもできる。図３は典型的な透過型のプロジェクション液晶素子の一例を示す概略図である。図３において、３０３、３０３’、３０３”の各３原色に対応する液晶素子に後述するアクティブマトリクス素子のようにマトリクスパターンの液晶素子を用いることで投写スクリーンにカラー画像を映し出すことが可能である。この場合、本発明の液晶素子は散乱状態で黒表示をすることになり、より強い散乱がえられる本発明の液晶素子においては、より高いコントラストを実現することが可能である。
【００４３】
さらに、本発明の液晶素子は、能動（アクティブ）素子とすることでより高精細、高性能の液晶素子とすることができる。これについて以下に説明する。たとえば、先に記述したような構成を一画素として用いて、図４に示したアクティブマトリクス素子が一例として挙げられる。同図４において、一対の透明基板（例えばガラス基板）４１、４２のうち、下側基板４１には透明な画素電極４３と画素電極４３に接続されたアクティブ素子４４とがマトリクス状に形成されている。アクティブ素子４４は例えばＴＦＴと言われる薄膜トランジスタから構成される。トランジスタはアモルファスシリコンベース、ポリシリコンタイプ、あるいはμクリスタルベース、単結晶シリコン等の半導体が用いられ得る。この例では４４はＴＦＴを表している。４４は基板４１上に形成されたゲート電極とゲート電極を覆うゲート絶縁膜とゲート絶縁膜上に形成された半導体層と、半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極とから構成される。
【００４４】
さらに下基板４１には図５に示すような画素電極４３の行間にゲートライン（走査ライン）４５が配線され、画素電極４３の列間に情報信号ライン４６が配線されている。各ＴＦＴ４４のゲート電極は対応するゲートライン４５に接続され、ドレイン電極は対応する情報信号ライン４６に接続されている。ゲートライン４５は端部４５ａを介して行ドライバに接続され、情報信号ライン４６は端部４６ａを介して列ドライバに接続される。行ドライバはゲート信号を印加してゲートライン４５をスキャンする。列ドライバは表示データに対応する信号を印加する。ゲートライン４５は端部４５ａを除いてＴＦＴ４４のゲート絶縁膜で覆われており、情報信号ライン４６は前期ゲート絶縁膜の上に形成されている。画素電極４３は前記ゲート絶縁膜の上に形成されており、その一端部においてＴＦＴ４４のソース電極に接続されている。また、図４の上側の基板４２には下側の基板４１の各画素電極４３と対向する透明電極４７が形成されている。対向電極４７は表示領域全体にわたる面積の１枚の電極から構成され基準電圧が印加されている。情報信号電圧に応じて、透過率が変化し、階調表現を行なうことができる。また、画素毎に補助容量となるコンデンサが配置されることが良く行われる。
【００４５】
また、以上に記した能動素子においては、ゲートオン状態時に電荷が画素である液晶セルに注入され、短時間でゲートはオフとなり、次の走査ライン上の画素に情報が書き込まれる。
【００４６】
本発明の液晶素子は、プリンター等のライトバルブとしても使用可能である。また、本発明の液晶素子は種々の機能をもつた液晶装置を構成することができる。例えば、モバイル、ＰＤＡ、デスクトップＰＣ、ラップトップＰＣ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ドキュメントビューワー、プリンター、複写機等々が挙げられる。
【００４７】
本発明の液晶装置は媒体である液晶素子が前述したように良好なスイッチング特性を有するため、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、高速、大面積の表示画像を実現することができる。
【００４８】
【実施例】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
実施例１
＜使用した重合性ディスコティック液晶化合物Ａ＞
重合性ディスコティック液晶化合物としては下記の構造式で示される化合物Ａを用いた。
【００５０】
【化１２】

【００５１】
Ａは、Ｒ₁／Ｒ₂のモル比が、５／１と４／２と３／３のものが、２２対５９対１６の混合物である。
Ａの相転移は
ディスコティックレクタンギュラー相−（１３１℃）−ネマチックディスコティック相−（２００℃）−Ｉｓｏ（昇温過程）である。
【００５２】
＜棒状ネマチック液晶Ｂ＞
チッソ社製、ネマチック液晶「ＫＮ５０２７」を用いた。
Δｎは０．１６であった。誘電異方性は正で８であった。
Ｂの相転移は
Ｃｒｙｓｔ．−（＜−３０℃）−Ｎ相−（８１℃）−Ｉｓｏ（昇温過程）であった。
【００５３】
これらを用いて、ＡとＢを重量混合比Ａ／Ｂ＝５０／５０（混合物▲１▼）で混合し、重合性ディスコティック液晶性化合物と棒状液晶の混合物を作成した。混合物は等方相状態で溶解した。
【００５４】
＜セルの作成＞
・セルα
厚さ１．１ｍｍのガラス基板（２枚使用）に、片基板で電場印加可能な約７０ｎｍ厚のＩＴＯ膜を櫛歯型に形成した。電極の幅は１５μｍ、電極間距離は５０μｍとした。
【００５５】
上記ＩＴＯつき基板２枚を用い、それらに日本合成ゴム社製、ポリイミドＪＡＬＳ２０２２の４ｗｔ％溶液を１回目は５００ｒｐｍで５秒間、２回目は１５００ｒｐｍで３０秒間の条件で回転塗布した。その後、８０℃で５分間の前乾燥を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施した。それぞれの基板に櫛歯電極に対してお互いに垂直の関係になるようにラビング処理した。
【００５６】
片方の基板の表面に、平均粒径１０μｍの樹脂ビーズを０．０１重量％で分散させたＩＰＡ溶液を１５００ｒｐｍ、１０ｓｅｃの条件でスピン塗布し、分散密度１００／ｍｍ² 程度のビーズスペーサを散布した。この基板に熱硬化型の液状接着剤を印刷法により塗工した。得られた２枚の基板をラビングしたものはラビング軸を合わせて対向して貼り合わせ、１５０℃のオーブンで９０分間加熱硬化し、セルを得た。下基板の電場印加方向はラビングに対して平行、上基板の電場印加方向はラビングに対して垂直になるよう作成した。
【００５７】
上記の混合物▲１▼に、それぞれ２，６−ジターシャルブチル−４−メチルフェノールを２００ｐｐｍ添加し、さらにチバガイギー社製、光重合開始剤イルガキュア１８４を２ｗｔ％添加したのち、等方相でセルαに常圧化注入した。▲１▼のセルを１０℃／分で冷却したところ、２０℃でネマチックディスコティック相とネマチック液晶が相分離して現れることが観察された。この状態で１０分間保持したところ、偏光顕微鏡下、ネマチックディスコティック相が強い偏光を透過してきて、均一にｅｄｇｅ−ｏｎ一軸配向したことがわかった。ここで約１２ｍＷ／ｃｍ² 、中心波長３６５ｎｍの紫外線で５分間露光して、ネマチックディスコティック相を高分子化した。
【００５８】
メトラー社製ホットステージ中偏光顕微鏡下の観察によると、重合前２０℃で１０分間保持した後の状態を広い温度範囲で維持していた。２００℃においてもディスコティック液晶のテクスチャーは維持されていた。
【００５９】
また、このセルαに上基板の電極を開放したまま、下基板に１１０Ｖ、ｌｋＨｚの交流電界を印加したところ、ネマチック液晶が電場印加方向に対して平行に配向した。目視の散乱状態が非常に増加したことがわかった。この状態が図２のディスコティック配向ダイレクターとネマチック配向ダイレクターが同方向になった状態である。
【００６０】
比較例１
ヘキシレンジアクリレートを重合性ディスコティック液晶性Ａに変えて、チッソ社製、ネマチック液晶「ＫＮ５０２７」を用いて、それらを重量比＝５０／５０で混合物を調整した。これを前述と同様にセルαに注入し、前述と同様にＵＶ露光し、高分子分散型液晶素子を作成した。
【００６１】
以上で作成したセルの背面に黒色の光吸収板を配置し、株式会社村上色彩技術研究所製、自動偏光光度計ＧＰ−２００で反射光強度を測定した。入射角３０度で出射角０度方向の光強度を比較例１のセルと実施例１セルで比較した。実施例１のセルは１１０Ｖ、ｌｋＨｚの電界を印加した状態で比較した。
比較例のセルに比べ、混合物▲１▼のセルαは３．４倍の強度の光を反射していた。
【００６２】
実施例２
実施例１で作成したセルで下基板を開放して、上基板に１１０Ｖ、ｌｋＨｚの電場を印加し、下基板に同じ電場を印加したときの反射光強度を実施例１で行つた測定と同様に行い、比較した。上基板に１１０Ｖ、ｌｋＨｚの電場を印加したものと、下基板に同じ電場を印加したときのものは反射光強度で１．０対１．４３と明確なコントラストを持つことがわかった。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の液晶素子によれば、従来の液晶素子に比べ高輝度、高性能の液晶素子、光変調素子、表示素子を実現することができる。
また、本発明は、高輝度、高性能の液晶素子を用いた液晶装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶素子のセル構成の一例を示す概略図である。
【図２】棒状ネマチック液晶とディスコティック液晶の配向ダイレクターを示す説明図である。
【図３】典型的な透過型のプロジェクション液晶素子の一例を示す概略図である。
【図４】アクティブマトリクス素子の一例を示す概略図である。
【図５】アクティブマトリクス素子の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１液晶層
２ａ、２ｂ基板
３ａ、３ｂ透明電極
４ａ、４ｂ配向制御層
５スベーサー
７棒状液晶の部分
７ａ棒状液晶
８ディスコティック液晶の部分
８ａディスコティック液晶
１８配向膜
１９配向膜
２０シール剤
２１液晶
２２スペーサビーズ
２３保護板
２４保護板
３１行ドライバ
３２列ドライバ
４１下側透明基板
４２上側透明基板
４３画素電極
４４アクティブ素子（ＴＦＴ）
４５ゲートライン（走査ライン）
４６データライン（階調信号ライン）
４７対向電極
３０１光源ユニット
３０２，３０２′，３０２″ ダイクロイックミラー
３０３，３０３′，３０３″ 液晶素子
３０４，３０４′，３０４″ シュリーレン光学系
３０５ダイクロイックプリズム
３０６投写レンズ
３０７液晶素子駆動装置

Claims

一つの基板上もしくは一対の基板間に、ネマチックディスコティック相を有するディスコティック液晶と棒状液晶とを含有する液晶組成物が、ディスコティック液晶と棒状液晶が相分離した状態で配置されてなる液晶素子であって、前記ディスコティック液晶の配向ダイレクターが基板に対し平行でかつ一軸配向状態を取っており、前記棒状液晶が、前記ディスコティック液晶のダイレクターと平行な配向と、基板面内で前記ディスコティック液晶のダイレクターに垂直な配向との間で、基板面内のスイッチングを行い、前記棒状液晶が前記ディスコティック液晶のダイレクターと平行な配向を取るとき、全方向位についてディスコティック液晶の相と棒状液晶の相の屈折率が異なることを特徴とする液晶素子。
前記棒状液晶がネマチック液晶である請求項１記載の液晶素子。
前記ディスコティック液晶が重合性ディスコティック液晶化合物を重合した高分子ディスコティック液晶からなる請求項１記載の液晶素子。
前記高分子ディスコティック液晶が重合性ディスコティック液晶化合物を光重合により重合してなる請求項３記載の液晶素子。
前記ディスコティック液晶の配向ダイレクターと棒状液晶の配向ダイレクターが平行となる配向状態で配向する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶素子。
前記ディスコティック液晶の配向ダイレクターと棒状液晶の配向ダイレクターが垂直となる配向状態で配向する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶素子。
高分子分散型液晶素子である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶素子。
前記液晶素子の反射光を表示信号としてみる反射型液晶素子である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶素子。
液晶層の背面に光吸収板または反射板を設けた請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶素子。
投写型液晶素子である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶素子。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶素子を用いた液晶装置。