JPH01282519A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JPH01282519A
JPH01282519A JP63113381A JP11338188A JPH01282519A JP H01282519 A JPH01282519 A JP H01282519A JP 63113381 A JP63113381 A JP 63113381A JP 11338188 A JP11338188 A JP 11338188A JP H01282519 A JPH01282519 A JP H01282519A
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JP
Japan
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liquid crystal
layer
polymer layer
polarizing
substrate
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JP63113381A
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Japanese (ja)
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Yasuyuki Takiguchi
康之 滝口
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the function of a polarized light compensating plate by composing the liquid crystal element of a liquid crystal layer sandwiched between substrates, a polarizing means arranged outside the liquid crystal layer, and a liquid crystal high polymer layer arranged between the liquid crystal layer and polarizing means. CONSTITUTION:The substrates 11 and 21 have oriented films 13 and 23 which are oriented and transparent electrodes 12 and 22, both substrates 11 and 21 are arranged opposite each other at an interval, and liquid crystal is charged between them to arrange the liquid crystal layer 6, thus forming a liquid crystal cell. The liquid crystal cell is sandwiched between a 1st polarizing plate 14 and a 2nd polarizing plate 24, and a liquid crystal high polymer layer is arranged between a 2nd polarizing substrate 21 and polarizing plate 24 to constitute the liquid crystal element. This liquid crystal high polymer layer is easily made into a uniformly distributed film and functions excellently as the polarizing light polarizing plate for the liquid crystal element for a birefringent mode.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶層の複屈折を利用して表示又は光スイッチ
ングを行う液晶素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a liquid crystal element that performs display or optical switching using birefringence of a liquid crystal layer.

〔従来技術〕[Prior art]

従来主に用いられてきた液晶の表示モードは。 What is the display mode of LCD that has been mainly used in the past?

ツィステッドネマチック(TN)型と呼ばれ、一対の上
下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1時計や電卓等
の低時分割騨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。
It is called a twisted nematic (TN) type, and has a structure in which the liquid crystal molecules are twisted approximately 90 degrees between a pair of upper and lower substrates, and utilizes the rotation of the plane of polarization by the liquid crystal and the disappearance of this effect by voltage. . This display mode was sufficient for low time division driving such as watches and calculators, but it has the disadvantage that when high time division driving is used to increase the display capacity, the contrast decreases and the viewing angle becomes narrow. was there.

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
視角の表示素子を得るためには、素子の相対透過率が1
01変化する電圧v1゜に対する50%変化する電圧V
、。の比(VS。/V工。)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。
This is because the ratio of the voltages applied to selected points and non-selected points approaches 1 when high time-division driving is performed, and in order to obtain a display element with high contrast and a wide viewing angle, the relative transmittance of the element must be 1.
01 Voltage V that changes by 50% for changing voltage v1°
,. It is necessary to make the steepness γ, which is expressed by the ratio (VS./Vworking), as small as possible.

ツィステッドネマチック型の場合、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、基板間で液
晶分子を180〜270度程度ねじれ配向させ、液晶分
子軸と偏光板の偏光軸をずらす方式が提案されており、
5BE(Super twisted birefri
ngenaeaffect)モードや5TN(Supe
r twisted namatic)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デユ一テイ程度の高時分割
駆動が可能になる。しかし、このような方式では、複屈
折による着色とその電圧による変化を利用するため、原
理的に白黒表示を行うことは回層であり、液晶セルの透
過光又は反射光には着色が生じ1着色背景上への表示と
なってしまう。
In the case of twisted nematic type, this γ value is 1.13
That's about it. In order to reduce this γ value, a method has been proposed in which the liquid crystal molecules are twisted by about 180 to 270 degrees between the substrates, and the axis of the liquid crystal molecules is shifted from the polarization axis of the polarizing plate.
5BE (Super twisted birefri)
ngenaeaffect) mode and 5TN (Supe
r twisted namatic) mode. According to such a system, the γ value can be reduced to 1.1 or less, and high time-division driving of about 1/400 duty is possible. However, in this type of system, coloring due to birefringence and its change due to voltage are used, so in principle, black and white display is performed by a circuit layer, and the transmitted light or reflected light of the liquid crystal cell is colored. It ends up being displayed on a colored background.

また、複屈折効果を利用した他のモードとして。Also, as another mode that utilizes the birefringence effect.

DAP(Deformation of Vertic
ally Aligned Phase)モードや、E
CB(Electrically Controlle
d Birefringsnce Effect)モー
ド等も知られている。これらは時分割駆動特性にすぐれ
ているが、前記STNやSBEモードと同様に、背景色
が着色し、また視角による色変化が生じるという欠点が
ある。
DAP (Deformation of Vertices)
ally Aligned Phase) mode, E
CB (Electrically Controlled
dBirefrings Effect) mode and the like are also known. Although these modes have excellent time-division driving characteristics, they have the disadvantage that, like the STN and SBE modes, the background color is colored and the color changes depending on the viewing angle.

前記のような着色を解消するために、STN型液晶セル
にもう1枚液晶分子のねじれ方向が逆の色消し用の液晶
セルを重ねることも知られている。
In order to eliminate the above-mentioned coloring, it is also known to superimpose an achromatic liquid crystal cell in which the twist direction of the liquid crystal molecules is opposite to the STN type liquid crystal cell.

しかし、この場合には、液晶セルを2枚重ねることから
、コスト高になる上、全体の厚さ及び重量も大きくなり
、さらに、偏光板と表示液晶層との距離が大きくなるた
め1表示文字に浮遊線が発生する等の欠点がある。
However, in this case, since two liquid crystal cells are stacked, the cost is high, the overall thickness and weight are also large, and the distance between the polarizing plate and the display liquid crystal layer becomes large, so one display character There are disadvantages such as floating lines.

〔目   的〕〔the purpose〕

本発明は、従来の液晶素子に見られる前記欠点を克服し
、薄型、軽量で表示品質にすぐれた白黒表示可能の液晶
素子を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of conventional liquid crystal elements and to provide a liquid crystal element that is thin, lightweight, and capable of displaying black and white with excellent display quality.

〔構  成〕〔composition〕

本発明によれば、基板間に挾持された液晶層と、液晶層
の外側に配置された偏光手段と、液晶層と偏光手段の間
に配置された液晶性高分子Inとから構成されることを
特徴とする液晶素子が提供される。
According to the present invention, it is composed of a liquid crystal layer sandwiched between substrates, a polarizing means arranged outside the liquid crystal layer, and a liquid crystal polymer In arranged between the liquid crystal layer and the polarizing means. A liquid crystal element is provided.

次に1本発明を図面を参照して詳述する。Next, one embodiment of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の液晶素子の構成例を示す断面図である
。この図において、11は第1基板、21は第2基板で
あり、それぞれの基板11.21は、配向処理が施され
た配向膜13,23と透明電極12.22を有し、両者
の基板11.21は、離間、対向して配設され。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal element according to the present invention. In this figure, 11 is a first substrate, 21 is a second substrate, and each substrate 11.21 has an alignment film 13, 23 subjected to alignment treatment and a transparent electrode 12.22, and both substrates 11.21 are arranged to be spaced apart and facing each other.

その間に液晶が封入されて液晶層6が配設され、液晶セ
ルが形成されている。 5.5’は外周シール材を示す
。この液晶セルは第1の偏光板14および第2の偏光板
24に挾まれ、かつ第2基板2Iと偏光板24との間に
液晶性高分子層7が配設され、液晶素子を構成している
A liquid crystal layer 6 is disposed with liquid crystal sealed therebetween, forming a liquid crystal cell. 5.5' indicates the outer peripheral sealing material. This liquid crystal cell is sandwiched between a first polarizing plate 14 and a second polarizing plate 24, and a liquid crystal polymer layer 7 is disposed between the second substrate 2I and the polarizing plate 24 to constitute a liquid crystal element. ing.

配向膜は液晶の表示モードによって適当に使いわけるこ
とが必要である0例えば、STN、 SBE。
It is necessary to use the alignment film appropriately depending on the display mode of the liquid crystal. For example, STN, SBE.

ECB等のモー下については、液晶が略水平又は基板に
対する液晶分子の傾き角が30度以下となるように配向
処理される。この目的のためには、例えば、ポリイミド
、ポリアミド、アルコキシシラン。
In case of a liquid crystal such as ECB, alignment treatment is performed so that the liquid crystal is substantially horizontal or the tilt angle of the liquid crystal molecules with respect to the substrate is 30 degrees or less. For this purpose, for example, polyimides, polyamides, alkoxysilanes.

ポリビニルアルコール等の被膜を形成後、綿布等で一方
向にラビングする方法や、Sin、、SiO等の化合物
を斜方蒸着する方法等が一般的に用いられる。また、D
APモードでは、液晶分子が基板に対して垂直もしくは
垂直に近い傾斜配向となるように配向膜を形成する。こ
の目的のためには、例えば、長鎖アルキル基を持つアル
コキシシランやアルコキシチタン等の塗布法や、斜方蒸
着法等が一般的に用いられる。
After forming a film of polyvinyl alcohol or the like, a method of rubbing in one direction with a cotton cloth or the like or a method of obliquely depositing a compound such as Sin, SiO, etc. are generally used. Also, D
In the AP mode, an alignment film is formed so that liquid crystal molecules are aligned perpendicularly or at an angle close to perpendicularly to the substrate. For this purpose, for example, a coating method using alkoxysilane or alkoxytitanium having a long-chain alkyl group, an oblique evaporation method, etc. are generally used.

液晶としては、STNやSBBモードでは、誘電異方性
が正のネマチック液晶に、上下基板間でねじれ4It造
を付与するためのカイラルネマチック液晶又はコレステ
リック液晶を添加したものが用いられる。 ECBモー
ドでは、同じく誘電異方性が正のネマチック液晶が用い
られる。 DAPモードでは、誘電異方性が負のネマチ
ック液晶が用いられる。
In the STN or SBB mode, the liquid crystal used is a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy to which chiral nematic liquid crystal or cholesteric liquid crystal is added to impart a twisted 4It structure between the upper and lower substrates. In the ECB mode, a nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy is also used. In the DAP mode, a nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy is used.

本発明においては、液晶層と偏光板との間に、液晶性高
分子Jdを配設する。液晶性高分子層の配置個所は、液
晶層と偏光板との間であればいずれの個所でもよく、第
1図においては、基板と偏光板との間に配設されている
In the present invention, a liquid crystalline polymer Jd is disposed between the liquid crystal layer and the polarizing plate. The liquid crystalline polymer layer may be placed anywhere between the liquid crystal layer and the polarizing plate, and in FIG. 1, it is placed between the substrate and the polarizing plate.

本明細書で言う液晶性高分子とは、液晶使用温度範囲内
又は液晶使用温度範囲外で液晶性を示す高分子を意味す
るものである。液晶使用範囲外で液晶相を示す高分子は
、それが液晶使用範囲内の温度帯域で、固相又はガラス
相となった時に、その液晶相における配向状態が固相又
はガラス相に反映されていればよい、この場合、液晶相
には、ネマチック相、スメクチックA相、スメクチック
C相、スメクチックB相のように液晶分子が1軸配向す
る液晶相の他、コレステリック相等が好ましいものとし
て挙げられる。また1本発明ではりオトロピック液晶相
を示す高分子も使用することができる。この場合、溶液
相で示した液晶相の分子配向が溶媒を除去した後の固相
に反映されることが必要である。
The term "liquid crystalline polymer" as used herein means a polymer that exhibits liquid crystallinity within or outside the liquid crystal operating temperature range. When a polymer exhibits a liquid crystal phase outside the range of liquid crystal use, when it becomes a solid or glass phase at a temperature within the range of liquid crystal use, the alignment state in the liquid crystal phase is not reflected in the solid or glass phase. In this case, preferred examples of the liquid crystal phase include liquid crystal phases in which liquid crystal molecules are uniaxially aligned, such as a nematic phase, a smectic A phase, a smectic C phase, and a smectic B phase, as well as a cholesteric phase. Furthermore, in the present invention, polymers exhibiting an otropic liquid crystal phase can also be used. In this case, it is necessary that the molecular orientation of the liquid crystal phase shown in the solution phase is reflected in the solid phase after removing the solvent.

本発明で用いる液晶性高分子層は、あらかじめ成膜した
フィルムを用いて形成し得る他、基板や偏光板上にコー
ティングし、膜形成することによって形成することがで
きる。また、基板の一方又は両方を液晶性高分子フィル
ムで形成することにより、基板自体に液晶性高分子層を
兼用させることができる。液晶性高分子層は、単層又は
複数層の液晶性高分子膜層から構成することができ、さ
らに、液晶層を挾むように両側に配置することもできる
The liquid crystalline polymer layer used in the present invention can be formed using a film that has been formed in advance, or can be formed by coating a substrate or a polarizing plate to form a film. Furthermore, by forming one or both of the substrates with a liquid crystalline polymer film, the substrate itself can also serve as a liquid crystalline polymer layer. The liquid crystal polymer layer can be composed of a single layer or a plurality of liquid crystal polymer film layers, and can also be arranged on both sides so as to sandwich the liquid crystal layer.

本発明で」二下基板の外側に配置する偏光板は。In the present invention, the polarizing plate is placed on the outside of the second substrate.

その偏光板に隣接した基板上における液晶分子の配向方
向(又は液晶分子の配向方向の基板への投影方向)と偏
光板の偏光軸が20度〜70度の範囲となるように配置
するのが好ましい。
The alignment direction of the liquid crystal molecules on the substrate adjacent to the polarizing plate (or the direction in which the alignment direction of the liquid crystal molecules is projected onto the substrate) and the polarization axis of the polarizing plate are arranged in a range of 20 degrees to 70 degrees. preferable.

本発明で用いる基板は、透光性のものであればよく、ガ
ラスやプラスチックフィルム等が一般に用いられる。
The substrate used in the present invention may be anything as long as it is translucent, and glass, plastic film, etc. are generally used.

次に、液晶性高分子の具体例について示す。Next, specific examples of liquid crystalline polymers will be shown.

(1)リオトロピック液晶 下記構造を含む合成ポリペプチド、芳香族ポリアミド等
(1) Lyotropic liquid crystal Synthetic polypeptides, aromatic polyamides, etc. containing the following structure.

神窺11NII← CI□Cl2COOR R:アルキル基、アラルキル基等。Kamikin 11NII← CI□Cl2COOR R: alkyl group, aralkyl group, etc.

(2)サーモトロピック液晶 (i)主鎖型液晶性高分子 下記構造を有するポリエステル、ポリエステルアミド、
ポリカーボネート、ポリエーテル等。
(2) Thermotropic liquid crystal (i) Main chain type liquid crystal polymer Polyester, polyester amide having the following structure,
polycarbonate, polyether, etc.

+−xl)(A−X、+−(II ) x、 、x2ニーcoo−1−CONI(−1−OCO
−1−〇−等。
+-xl) (A-X, +-(II) x, , x2 knee coo-1-CONI (-1-OCO
-1-〇- etc.

M  ニーPh−C0O−Ph−1−Ph−N=N−P
h−1−P h −P h−1−ph−ph−coo−
ph−1−Ph−N=CH−Ph−等。
M Knee Ph-C0O-Ph-1-Ph-N=N-P
h-1-P h-P h-1-ph-ph-coo-
ph-1-Ph-N=CH-Ph-, etc.

(phはフェニレン基を示す。本は光学活性炭素原子を
示す) (ii)側鎖型液晶性高分子 下記構造を有するビニル系高分子、ポリシロキサン等。
(ph indicates a phenylene group. This indicates an optically active carbon atom) (ii) Side chain type liquid crystal polymer A vinyl polymer, polysiloxane, etc. having the following structure.

←L→ I3 A : −(C&)、<H,CH,吃、 <HCH,叱
等n           n          n
R:アルキル基、アルコキシ瓜ハロゲン、ニトロ幕シア
ノ基等。
←L→ I3 A: -(C&), <H, CH, 吃, <HCH, scolding, etc. n n n
R: Alkyl group, alkoxyhalogen, nitrocyano group, etc.

(ui)剛直主鎖型液晶性高分子 下記構造を有するポリペプチドの他、ポリイソシアネー
ト、セルロース誘導体等。
(ui) Rigid main chain type liquid crystal polymer In addition to polypeptides having the following structure, polyisocyanates, cellulose derivatives, etc.

C11□Coo(Q12)ncl+。C11□Coo(Q12)ncl+.

次に、本発明で用いる好ましい液晶性高分子の構造具体
例を示す。
Next, specific structural examples of preferred liquid crystalline polymers used in the present invention will be shown.

(7)−ぺ><0)−0−GO−(CI+2>。−)(
X:Y:ハロゲン原子、水素原子又はメチル基)R:ア
ルコキシ R:アルコキシ C0−NH−(CI、)rrω+(、、It、。
(7)-Pe><0)-0-GO-(CI+2>.-)(
X: Y: halogen atom, hydrogen atom or methyl group) R: alkoxy R: alkoxy C0-NH-(CI,)rrω+(,,It,.

Rニー0−Ph−COo−Ph−X(XニーOCR,、
−QC,Hl、、−CN)。
R knee 0-Ph-COo-Ph-X (X knee OCR,,
-QC, Hl, -CN).

−COO−C,、H,s 本発明における液晶性高分子層では、液晶性高分子は均
一な配向をしているが、このような高分子配向を得るた
めには、以下に示す如き方法が挙げられる。
-COO-C,,H,s In the liquid crystalline polymer layer of the present invention, the liquid crystalline polymers are uniformly aligned, but in order to obtain such polymer alignment, the following method is used. can be mentioned.

(i)液晶状態の高分子を射出成形する。(i) Injection molding a polymer in a liquid crystal state.

(it)あらかじめ成形した液晶高分子フィルムを延伸
する。
(it) Stretching the preformed liquid crystal polymer film.

(fit)基板又は偏光板上に形成した液晶フィルム(
膜)に液晶状態でズリ応力や、電界又は磁界を加える。
(fit) A liquid crystal film formed on a substrate or polarizing plate (
Shear stress and an electric or magnetic field are applied to the film in the liquid crystal state.

(泣)基板又は偏光板にラビング処理等の配向処理をあ
らかじめ施した後、その上に液晶性高分子層を形成し1
次いで液晶相となる温度まで加熱する。
(Cry) After applying alignment treatment such as rubbing treatment to the substrate or polarizing plate in advance, a liquid crystal polymer layer is formed on it.
Next, it is heated to a temperature at which it becomes a liquid crystal phase.

本発明で用いる液晶性高分子の液晶相温度が液晶動作温
度より高い場合には、液晶相温度で配向処理した液晶フ
ィルムを冷却するのが好ましい。
When the liquid crystal phase temperature of the liquid crystal polymer used in the present invention is higher than the liquid crystal operating temperature, it is preferable to cool the liquid crystal film that has been aligned at the liquid crystal phase temperature.

このようにして得られたフィルム(以下、クエンチフィ
ルAとも言う)は、液晶相での分子配向状態が保持され
た配向フィルムである。また、このようなりエンチフィ
ルムは、力学的にもすぐれているため、本発明で用いる
のに好ましいフィルムと言える。
The film thus obtained (hereinafter also referred to as quench fill A) is an oriented film in which the molecular orientation state in the liquid crystal phase is maintained. In addition, such an quenched film is mechanically excellent and therefore can be said to be a preferable film for use in the present invention.

次に、本発明の液晶素子の好ましい態様について詳述す
る。
Next, preferred embodiments of the liquid crystal element of the present invention will be described in detail.

本発明の液晶素子を、 ECBやDAPの液晶動作モー
ドで用いる場合、その液晶性高分子としては、スメクチ
ック相又はネマチック相を示す液晶性高分子を用いるの
が好ましい、このような液晶相においては、高分子フィ
ルムは光学的に一軸性のものとなる。そして、そのクエ
ンチフィルムは、この状態が凍結された一軸性の固体と
なり、前記ECBやDAPモードの液晶素子に用いて好
適の液晶性高分子膜を与える。
When the liquid crystal element of the present invention is used in an ECB or DAP liquid crystal operation mode, it is preferable to use a liquid crystal polymer exhibiting a smectic phase or a nematic phase. , the polymer film becomes optically uniaxial. Then, the quench film becomes a frozen uniaxial solid, and provides a liquid crystalline polymer film suitable for use in the ECB or DAP mode liquid crystal element.

このECBやDAPモードで用いる液晶素子において、
セルの透過光又は反射光を白又は黒とするには。
In the liquid crystal element used in this ECB and DAP mode,
To make the transmitted light or reflected light of the cell white or black.

液晶性高分子層の主屈折率方向(屈折率の最も大きい方
向)は、液晶層の液晶分子の主屈折率(液晶分子がティ
ルト角を有する場合には、主屈折率方向の基板面への投
影方向)とほぼ直交させるとともに、液晶層のレターデ
ーションδ(LC)と、液晶性高分子層のレターデーシ
ョンδ(FLM)とをほぼ等しくするのがよい、この場
合、δ(LC)は次の式%式% (式中、Δnは液晶層の屈折率異方性、dは液晶層の厚
さ、〈θ〉は液晶の平均ティルト角、λは光の波長を示
す) また、δ(FLM)は次の式で表わされる。
The principal refractive index direction (the direction with the largest refractive index) of the liquid crystal polymer layer is the principal refractive index of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer (if the liquid crystal molecules have a tilt angle, the direction of the principal refractive index toward the substrate surface) The retardation δ (LC) of the liquid crystal layer and the retardation δ (FLM) of the liquid crystal polymer layer should be approximately equal to each other. In this case, δ (LC) is as follows: Formula % Formula % (In the formula, Δn is the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer, d is the thickness of the liquid crystal layer, <θ> is the average tilt angle of the liquid crystal, and λ is the wavelength of light). FLM) is expressed by the following formula.

λ (式中、ΔNは液晶性高分子層の屈折率異方性、Dは液
晶性高分子層の厚さ、■は液晶性高分子層の光軸の傾き
角、λは光の波長を示す)前記ECBやDAPモードの
液晶表示素子では、液晶性高分子層に関するΔN−Dの
値の好ましい範囲は、0.2〜1.5/1sである。
λ (where ΔN is the refractive index anisotropy of the liquid crystal polymer layer, D is the thickness of the liquid crystal polymer layer, ■ is the tilt angle of the optical axis of the liquid crystal polymer layer, and λ is the wavelength of the light. In the above-mentioned ECB or DAP mode liquid crystal display element, the preferable range of the value of ΔN-D for the liquid crystal polymer layer is 0.2 to 1.5/1 s.

本発明の液晶表示素子をSTN又はSBEモードの液晶
動作モードで用いる場合にも、その液晶性高分子として
は、スメクチック相又はネマチック相を示す液晶性高分
子を用いるのが好ましい。この場合、液晶セルの透過光
又は反射光を白又は黒とするには、液晶性高分子層の主
屈折率方向と、この液晶性高分子層が隣接する基板上の
液晶分子の配向方向とをほぼ直交させるとともに、液晶
層のレターデーションδ(LC)と液晶性高分子層のレ
ターデーションδ(FLM)との関係が次式を満足する
ように選定するのがよい(λ=0.55m)−π/4≦
δ(LC)−δ(FLM)≦3/4π    (II[
)δ(LC)とδ(FLM)とのより好ましい関係は次
式を満足する。
Even when the liquid crystal display element of the present invention is used in the STN or SBE mode of liquid crystal operation, it is preferable to use a liquid crystal polymer exhibiting a smectic phase or a nematic phase. In this case, in order to make the transmitted light or reflected light of the liquid crystal cell white or black, the main refractive index direction of the liquid crystalline polymer layer and the orientation direction of the liquid crystal molecules on the substrate adjacent to this liquid crystalline polymer layer must be aligned. It is preferable to make the selection so that the retardation δ (LC) of the liquid crystal layer and the retardation δ (FLM) of the liquid crystal polymer layer satisfy the following formula (λ = 0.55 m). )−π/4≦
δ(LC)-δ(FLM)≦3/4π (II[
) A more preferable relationship between δ(LC) and δ(FLM) satisfies the following equation.

π13≦δ(LC)−δ(FLM)≦2/3π    
(IV)この場合、δ(LC)は次式で表わされる。
π13≦δ(LC)−δ(FLM)≦2/3π
(IV) In this case, δ(LC) is expressed by the following formula.

Δn句・cos” <θ〉 δ(LC) = (ω”十()”)’/”  (V)λ (式中、ωは基板間での液晶分子のツイスト角、Δn、
 d、〈θ〉及びλは前記と同じ意味を有する)λ (ΔN、 D、 cos”■及びλは前記と同じ意味を
有する)前記のようにして構成されたSTN又はSBE
モードの液晶素子においては、セルを通過することによ
り楕円偏光となった光は、液晶性高分子層の複屈折性の
ために再度直線偏光又は直線偏光に近い楕円偏光に戻さ
れた後、再度直線偏光子を通過するようになるため、白
又は黒の表示色を得ることができる。
Δn phrase・cos” <θ> δ(LC) = (ω”10()”)’/” (V)λ (where ω is the twist angle of liquid crystal molecules between the substrates, Δn,
d, <θ> and λ have the same meanings as above) λ (ΔN, D, cos"■ and λ have the same meanings as above) STN or SBE configured as above
In mode liquid crystal elements, light that becomes elliptically polarized light after passing through a cell is returned to linearly polarized light or elliptically polarized light close to linearly polarized light due to the birefringence of the liquid crystal polymer layer. Since the light passes through a linear polarizer, a display color of white or black can be obtained.

本発明の液晶素子をSTN又はSBEモードの液晶動作
モードで用いる他の好ましい態様は、液晶性高分子とし
てコレステリック相を示す液晶性高分子を用いたもので
ある。この場合、液晶性高分子層に隣接する基板上の液
晶分子の配向方向と、液晶性高分子層の液晶層に隣接す
る表面の高分子配向方向とはほぼ直交しているのが好ま
しく、また液晶性高分子のねじれ方向を液晶層の液晶分
子のねじれ方向とは逆であることが好ましい、さらに、
セルの透過光又は反射光を白又は黒とするためには、λ
=0,55μIの時、液晶層のレターデーションδ(シ
C)と液晶性高分子層のレターデーションδ(FLM)
とをほぼ等しくするのが好ましい。この場合。
Another preferred embodiment of using the liquid crystal element of the present invention in the STN or SBE mode of liquid crystal operation is one in which a liquid crystalline polymer exhibiting a cholesteric phase is used as the liquid crystalline polymer. In this case, it is preferable that the orientation direction of the liquid crystal molecules on the substrate adjacent to the liquid crystal polymer layer and the orientation direction of the polymer on the surface of the liquid crystal polymer layer adjacent to the liquid crystal layer are approximately perpendicular, and It is preferable that the twisting direction of the liquid crystalline polymer is opposite to the twisting direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer, and further,
In order to make the transmitted light or reflected light of the cell white or black, λ
=0.55 μI, retardation δ of the liquid crystal layer (C) and retardation δ of the liquid crystal polymer layer (FLM)
It is preferable to make them approximately equal. in this case.

液晶性高分子層のレターデーションδ(FLM)は次式
で表わされる。
The retardation δ (FLM) of the liquid crystalline polymer layer is expressed by the following formula.

ん (式中、Ωは液晶性高分子層の上面側と下面側との間の
高分子のねじれ角、ΔN、 D、■及びλは前記と同じ
である) また、液晶層のレターデーションδ(LC)は前記と同
じ式(V)で表わされる。
(In the formula, Ω is the twist angle of the polymer between the upper surface side and the lower surface side of the liquid crystal polymer layer, and ΔN, D, ■, and λ are the same as above.) Also, the retardation δ of the liquid crystal layer (LC) is represented by the same formula (V) as above.

このSTN又はSBEはモードの液晶素子においては。This STN or SBE is the mode in the liquid crystal element.

液晶分子のねじれ角(ツイスト角)ωの好適な範囲は、
160〜360度である。一方、液晶性高分子のねじれ
角Ωの好適な範囲は、160〜360度である。ωが小
さすぎると表示コントラストが低下し、ωが大きすぎる
とストライプドメインと呼ばれる配向欠陥が液晶層に出
現する。良好な表示コントラストを得るための6口・d
及びΔN−Dの範囲はいずれも0.4声〜1.2声であ
る。
The preferred range of the twist angle ω of liquid crystal molecules is:
The angle is 160 to 360 degrees. On the other hand, the preferred range of the twist angle Ω of the liquid crystalline polymer is 160 to 360 degrees. If ω is too small, display contrast will decrease, and if ω is too large, alignment defects called stripe domains will appear in the liquid crystal layer. 6-hole d for good display contrast
and ΔN-D are both in the range of 0.4 to 1.2 tones.

なお、Ωの値は使用する液晶性高分子のピッチと液晶性
高分子層の厚さによって決まる。また、液晶性高分子の
ピッチは、共重合や高分子ブレンドにより容易に制御す
ることができる。
Note that the value of Ω is determined by the pitch of the liquid crystal polymer used and the thickness of the liquid crystal polymer layer. Further, the pitch of the liquid crystalline polymer can be easily controlled by copolymerization or polymer blending.

コレステリック相を示す液晶性高分子を用いて得られる
前記STNやSBEモードの液晶素子は、背景色がより
完全に白黒化されたものである。液晶性高分子層として
、ねじれのない1軸性のものを用いた場合、λ=0.5
5μl11(緑色)で前記(III )又は(IV)式
を満足するようにΔN−Dを設定しても、赤色や青色光
に対しては前記(III)又は(IV)式を十分満足さ
せることが困難になり、光もれを生じ、多少色づきが出
たりする。
The STN or SBE mode liquid crystal element obtained using a liquid crystalline polymer exhibiting a cholesteric phase has a completely black and white background color. When using an untwisted uniaxial liquid crystal polymer layer, λ=0.5
Even if ΔN-D is set to satisfy the above formula (III) or (IV) with 5μl11 (green), the above formula (III) or (IV) must be sufficiently satisfied for red or blue light. This may cause light leakage and some discoloration.

〔効  果〕〔effect〕

本発明の液晶素子は、液晶層と偏光手段との間に液晶性
高分子層を介在させた構造を有するものである。この液
晶性高分子層は、均一に配向したフィルムとすることが
容易である上、そのWAN折の制御も容易で、さらにそ
の複屈折の波長依存性が動作に用いる液晶と類似である
ことから、本発明における液晶性高分子層は、複屈折モ
ードの液晶素子用の偏光補償板としてすぐれた機能を示
す。
The liquid crystal element of the present invention has a structure in which a liquid crystal polymer layer is interposed between a liquid crystal layer and a polarizing means. This liquid crystalline polymer layer is easy to form into a uniformly oriented film, its WAN refraction is also easy to control, and the wavelength dependence of its birefringence is similar to that of the liquid crystal used for operation. The liquid crystalline polymer layer in the present invention exhibits an excellent function as a polarization compensation plate for a birefringence mode liquid crystal element.

従って、本発明の液晶素子は、白黒表示又は白地に濃紺
表示の高時分割關動液晶表示素子として用いることがで
きる。
Therefore, the liquid crystal element of the present invention can be used as a high time division liquid crystal display element for black and white display or dark blue display on a white background.

また、液晶性高分子層は、極めて薄く構成し得るので、
液晶セルを偏光補償板として用いる従来のものとは異な
り、本発明の液晶素子は、その液晶性高分子層の付加に
よっても、素子の厚さと重量は殆ど増加せず、またコス
トの増加もわずかである。
In addition, since the liquid crystalline polymer layer can be made extremely thin,
Unlike conventional devices that use a liquid crystal cell as a polarization compensation plate, the liquid crystal device of the present invention hardly increases the thickness or weight of the device even with the addition of the liquid crystal polymer layer, and the cost also increases only slightly. It is.

本発明の液晶素子において、コレステリック液晶性高分
子層をSTNやSBEモードの偏光補償板として用いた
ものは、白黒表示性、視角特性の著しく改善された高時
分割邸勅液晶表示素子として用いることができる。
In the liquid crystal element of the present invention, the one in which the cholesteric liquid crystal polymer layer is used as a polarization compensation plate in STN or SBE mode can be used as a high time division liquid crystal display element with significantly improved black and white display performance and viewing angle characteristics. I can do it.

本発明の液晶素子は、 DAP、 ECB、 SBE、
 STN等の複屈折を利用した表示モードの表示用とし
て使用し得る他、光シヤツターとして有利に利用される
The liquid crystal element of the present invention includes DAP, ECB, SBE,
It can be used for display in a display mode that utilizes birefringence, such as STN, and can also be advantageously used as an optical shutter.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 酸化インジウムを主成分とする透明電極を片面に有する
ガラス基板の透明電極側にポリイミド膜を1ooo人の
厚さに塗布法で形成した後、ナイロン植毛布で一方向(
久方向)にこすり(ラビング)、水平配向処理を行なっ
た。
Example 1 After forming a polyimide film to a thickness of 100 mm on the transparent electrode side of a glass substrate having a transparent electrode mainly composed of indium oxide on one side, a polyimide film was coated in one direction with a nylon flocked cloth (
A horizontal alignment process was performed.

次に、同様の処理を行なった別の基板と前記基板を、5
.7pmのスペーサーを介して電極面が対向するように
、かつ、ラビング方向が反平行(r□力方向となるよう
にはり合わせ、空隙に誘電率異方性が正のネマティック
液晶ZL11701(E−メルク製、Δr+−0,10
6)を封入した(Δnd=0 、60 pts )。
Next, another substrate subjected to the same treatment and the substrate were
.. The electrodes were placed so that they faced each other with a spacer of 7 pm in between, and the rubbing direction was antiparallel (r□ force direction), and a nematic liquid crystal ZL11701 (E-Merck manufactured by Δr+-0,10
6) was enclosed (Δnd=0, 60 pts).

このセルの上基板の表面にポリアミドである日立化成1
1%HL1100の膜を1000人の厚さに形成し、前
記配向処理の方向と直交する方向(r3方向)にラビン
グ処理をほどこした。
The surface of the upper substrate of this cell is made of Hitachi Chemical 1, which is made of polyamide.
A film of 1% HL1100 was formed to a thickness of 1000 mm, and rubbed in a direction (r3 direction) perpendicular to the direction of the alignment treatment.

次に、このセルを125℃に加熱し、その配向処理面に
下式の構造を有する液晶性高分子をプレード塗布により
膜形成し、次いで室温に冷却した。
Next, this cell was heated to 125° C., a film of a liquid crystalline polymer having the structure shown below was formed on the alignment-treated surface by plate coating, and then cooled to room temperature.

この場合、ブレード塗布の方向はラビング方向と平行と
した。
In this case, the direction of blade application was parallel to the rubbing direction.

?11゜ なお、この液晶性高分子は、約100℃以上でネマティ
ック相に、120℃以上で等方性液体へ転移する6塗布
膜の厚さは約4癖で、ΔN−Dは0.6癖である。
? 11゜This liquid crystalline polymer transforms into a nematic phase at temperatures above about 100°C and into an isotropic liquid above 120°C.The thickness of the coating film is about 4 degrees, and ΔN-D is 0.6. It's a habit.

このようにして得たセルの上下に、偏光板を互いの偏光
軸(P工、P2)が平行で、液晶配向方向(ラビング方
向)に対して45度の角度を成すように設け、液晶表示
素子を構成した。
Polarizing plates were installed above and below the cell obtained in this way so that the polarization axes (P, P2) were parallel to each other and at an angle of 45 degrees to the liquid crystal alignment direction (rubbing direction), and the liquid crystal display The element was constructed.

この液晶表示素子は、電圧無印加時には、白色で、3v
の矩形波印加で紺色の表示となった。その急峻度(光透
過率が10%変化する電圧v1゜と同90%変化する電
圧■、。の比v9゜/V1゜と定義される)は1.12
で、すぐれた時分割駆動特性を有していた。視角により
コントラスト変化と色変化が多少観察されたが、実用上
十分な表示品質であった。
This liquid crystal display element is white when no voltage is applied, and is 3V
When a square wave was applied, a dark blue display was obtained. Its steepness (defined as the ratio v9°/V1° of the voltage v1° at which the light transmittance changes by 10% and the voltage ■ at which the light transmittance changes by 90%) is 1.12
It had excellent time-division drive characteristics. Although some contrast changes and color changes were observed depending on the viewing angle, the display quality was sufficient for practical use.

第2図に、前記液晶表示素子の構成説明図を示す。この
図において、21は上基板、11は下基板、24.14
は偏光板、6′は液晶層を構成する液晶分子。
FIG. 2 shows an explanatory diagram of the structure of the liquid crystal display element. In this figure, 21 is the upper substrate, 11 is the lower substrate, 24.14
is a polarizing plate, and 6' is a liquid crystal molecule that constitutes a liquid crystal layer.

7は液晶性高分子層を示す。また、矢印r1は下基板ラ
ビング方向、矢印r2は上基板下面のラビング方向、矢
印r、は上基板上面のラビング方向を示し、rlとr2
とは反平行関係にあり、r、とr工及びr2とは直交関
係にある。矢印P工tP2は偏光軸方向を示し、それぞ
れ平行関係にあるとともに、それぞれ隣接する基板上の
液晶配向方向ri(矢印aと同じ方向)。
7 indicates a liquid crystalline polymer layer. Further, arrow r1 indicates the rubbing direction of the lower substrate, arrow r2 indicates the rubbing direction of the lower surface of the upper substrate, arrow r indicates the rubbing direction of the upper surface of the upper substrate, and rl and r2
are in an antiparallel relationship, and r, r and r2 are in an orthogonal relationship. Arrows P, t, and P2 indicate polarization axis directions, which are parallel to each other, and the liquid crystal alignment direction ri on adjacent substrates (same direction as arrow a).

r□(矢印Cと同じ方向)と45度の角度をなしている
It forms an angle of 45 degrees with r□ (same direction as arrow C).

液晶性高分子フィルム7の分子配向方向は上基板の上面
ラビング方向r1と平行関係にある。
The molecular orientation direction of the liquid crystalline polymer film 7 is parallel to the upper surface rubbing direction r1 of the upper substrate.

実施例2 酸化インジウムを主成分とする透明電極を片面に有する
ガラス基板の透明電極の反対側にポリイミドを1000
人の厚さに塗布法で形成した後、ナイロン植毛布で一方
向(r3方向)にこすり(ラビング)、水平配向処理を
行なった。この基板を125℃に加熱し、配向処理面に
実施例1と同じ液晶性高分子をブレード塗布により膜形
成した。ブレード塗布の方向はラビング方向(rz力方
向と平行とした。次いで、室温に冷却した(ΔND=0
.75.)。
Example 2 A glass substrate having a transparent electrode mainly composed of indium oxide on one side had 1000% polyimide on the opposite side of the transparent electrode.
After forming it to a human thickness by coating, it was rubbed in one direction (r3 direction) with a nylon flocked cloth to perform a horizontal alignment treatment. This substrate was heated to 125° C., and a film of the same liquid crystalline polymer as in Example 1 was formed on the orientation-treated surface by blade coating. The direction of blade application was parallel to the rubbing direction (rz force direction). Then, it was cooled to room temperature (ΔND = 0
.. 75. ).

次に、基板の透明電極側にも同様の配向膜を形成し、ラ
ビング処理を行った。ラビング方向(r2)は液晶性高
分子フィルムに対するラビング方向(riの方向と同じ
)と直交するようにした。
Next, a similar alignment film was formed on the transparent electrode side of the substrate, and a rubbing treatment was performed. The rubbing direction (r2) was set to be perpendicular to the rubbing direction (same as the ri direction) for the liquid crystalline polymer film.

透明電極を有し、透明電極側に同様の配向処理をほどこ
した別の基板と、先の液晶性高分子フィルム膜を表面に
形成した基板とを6.4声のスペーサーを介して電極面
が対向するように、かつ、電極上の配向膜のラビング方
向rt+r2が互いに40度の角度を成すように貼り合
わせ、その空隙に、正の誘電率異方性を有するネマティ
ック液晶ZLI2293(E、メルクfM)に左まわり
のカイラルネマティック液晶5811を0.68%添加
した液晶組成物を封入した。液晶分子は左まわりに22
0度ねじれた構造となる(Δnd=0.85趣)。
Another substrate that has a transparent electrode and has been subjected to the same orientation treatment on the transparent electrode side and the substrate on which the liquid crystalline polymer film film is formed are placed through a 6.4 pitch spacer so that the electrode surface is They are bonded so that they face each other and the rubbing directions rt+r2 of the alignment films on the electrodes form an angle of 40 degrees, and a nematic liquid crystal ZLI2293 (E, Merck fM ) was sealed with a liquid crystal composition containing 0.68% of counterclockwise chiral nematic liquid crystal 5811. Liquid crystal molecules rotate counterclockwise by 22
The structure is twisted by 0 degrees (Δnd=0.85).

このセルの上下に偏光板をその偏光軸(P2.PL)が
おのおの下側のラビング方向(r31rl)と45度と
なるように配した。
Polarizing plates were arranged above and below this cell so that their polarizing axes (P2.PL) were at 45 degrees with the rubbing direction (r31rl) on the lower side.

この液晶表示素子は、電圧無印加時には、はぼ黒色とな
り、電圧印加によりわずかに黄色味を帯びた白色となっ
た。その急峻度は1.06ですぐれた時分割駆動特性を
有していた。視角によるコントラスト変化はほとんどな
く、視角による色変化は多少みられたが、実用上十分な
表示品質であった。
This liquid crystal display element turned almost black when no voltage was applied, and turned white with a slight yellowish tinge when voltage was applied. Its steepness was 1.06, and it had excellent time division drive characteristics. Although there was almost no contrast change due to viewing angle and some color change due to viewing angle, the display quality was sufficient for practical use.

第3図に、前記液晶表示素子の構成説明図を示す。この
図において、第2図と同一符号は同一の意味を有する。
FIG. 3 shows an explanatory diagram of the structure of the liquid crystal display element. In this figure, the same symbols as in FIG. 2 have the same meanings.

この液晶表示素子において、rlとr2とは40度の角
度をなし、P□とrlとは45度の角度をなし、P2と
r3(液晶性高分子の分子配向と同じ)とは45度の角
度をなしている。また、基板間の液晶分子6′は左まわ
りに220度ねじれた構造を有している。
In this liquid crystal display element, rl and r2 make an angle of 40 degrees, P□ and rl make an angle of 45 degrees, and P2 and r3 (same as the molecular orientation of liquid crystal polymer) make an angle of 45 degrees. It forms an angle. Further, the liquid crystal molecules 6' between the substrates have a structure twisted counterclockwise by 220 degrees.

実施例3 実施例2において、液晶性高分子として下式で示す構造
のコレステリック液晶性ポリエステルを用い、セルを作
製した。
Example 3 In Example 2, a cell was produced using cholesteric liquid crystalline polyester having the structure shown in the following formula as the liquid crystalline polymer.

(x:y=98.7:1.3) 液晶層のねじれ角は右まわりに220度であり、Δnd
は0.85.である。液晶性高分子フィルムの分子のね
じれ角はアジピン酸ユニットに(+)−3−メチルアジ
ピン酸を用いることにより液晶層とは逆の左まわりとし
、共重合組成を上記のようにすることにより、ピッチが
10.7μlとなるようにした。液晶性高分子フィルム
の11さは6.5Auaで、これによりねじれ角220
度、ΔND=0.85μmとした。また液晶性高分子フ
ィルムの成膜はこの液晶性高分子がコレステリック相を
とる260℃で行なった。このセルの上下に、 1fj
l接する液晶配向方向(rl)と偏光軸の方向(Po)
または液晶性高分子の配向方向(a)と偏光軸の方向(
P2)が45度の角度を成すようにそれぞれ偏光板を設
けた。この素子は電圧無印加時に完全な黒色となり電圧
印加により白色となった。
(x:y=98.7:1.3) The twist angle of the liquid crystal layer is 220 degrees clockwise, and Δand
is 0.85. It is. By using (+)-3-methyladipic acid as the adipic acid unit, the twist angle of the molecules of the liquid crystalline polymer film is made to be counterclockwise, which is opposite to that of the liquid crystal layer, and by making the copolymerization composition as described above, The pitch was set to 10.7 μl. The thickness of the liquid crystalline polymer film is 6.5 Aua, which results in a twist angle of 220
degree, ΔND=0.85 μm. Further, the liquid crystalline polymer film was formed at 260° C., where the liquid crystalline polymer takes a cholesteric phase. Above and below this cell, 1fj
Liquid crystal alignment direction (rl) and polarization axis direction (Po) that are in contact with each other
Or the orientation direction (a) of the liquid crystalline polymer and the direction of the polarization axis (
Polarizing plates were respectively provided so that P2) formed an angle of 45 degrees. This element was completely black when no voltage was applied, and turned white when voltage was applied.

急峻度は1.06と急峻で、l/200デユーテイの時
分割駆動が可能であった。また、視角によるコントラス
ト、色変化も少なく、文字が遊離してみえる現象もみら
れず、すぐれた表示品質を有していた。
The steepness was as steep as 1.06, and time-division driving of 1/200 duty was possible. In addition, there was little contrast and color change depending on the viewing angle, and no phenomenon in which letters appeared separated was observed, resulting in excellent display quality.

第4図に、前記液晶表示素子の構成説明図を示す。この
図において、第2図と同一符号は同一の意味を有する。
FIG. 4 shows an explanatory diagram of the structure of the liquid crystal display element. In this figure, the same symbols as in FIG. 2 have the same meanings.

この液晶表示素子において、rlとr2とは40度の角
度をなし、r2とr3とは直交し、P工とrlは45度
の角度をなし、P2と液晶性高分子の配向方向(a)と
は45度の角度をなしている。基板間の液晶分子は右ま
わりに220度のねじれた構造を有し、液晶性高分子は
左まわりに220度のねじれ構造を有している。
In this liquid crystal display element, rl and r2 form an angle of 40 degrees, r2 and r3 are orthogonal to each other, P and rl form an angle of 45 degrees, and P2 and the orientation direction of the liquid crystal polymer (a) and make a 45 degree angle. The liquid crystal molecules between the substrates have a structure twisted clockwise by 220 degrees, and the liquid crystal polymer has a structure twisted counterclockwise by 220 degrees.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の液晶素子構成例の断面説明図である。 第2図は実施例1の液晶素子の構成説明図である。 第3図は実施例2の液晶素子の構成説明図である。 第5図は実施例3の液晶素子の構成説明図である。 11.21・・・基板、14.24・・・偏光板、6・
・・液晶層、6′・・・液晶分子、7・・・液晶性高分
子層(又はフィルム)。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an example of the structure of a liquid crystal element according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure of the liquid crystal element of Example 1. FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of a liquid crystal element of Example 2. FIG. 5 is an explanatory diagram of the structure of a liquid crystal element of Example 3. 11.21...Substrate, 14.24...Polarizing plate, 6.
...Liquid crystal layer, 6'...Liquid crystal molecules, 7...Liquid crystal polymer layer (or film).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板間に挾持された液晶層と、液晶層の外側に配
置された偏光手段と、液晶層と偏光手段の間に配置され
た液晶性高分子層とから構成されることを特徴とする液
晶素子。
(1) It is characterized by being composed of a liquid crystal layer sandwiched between substrates, a polarizing means arranged outside the liquid crystal layer, and a liquid crystal polymer layer arranged between the liquid crystal layer and the polarizing means. liquid crystal element.
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