JPH03192324A - ポリマー分散型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、偏光板が不要で明るい表示が可能なポリマー
分散型液晶表示装置に関するものである。

従来の技術 液晶表示装置（以下Ｌ　ＣＤ　；　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃ
ｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）は、薄型、軽量、低電圧
駆動、低消費電力という優れた特長を有しており、デイ
スプレィ分野において、技術的にも市場的にも目ざまし
い成長を続けるとともに、確固たる地位を築きつつある
。

ところで近年、光散乱を表示原理に利用したポリマー分
散型液晶表示装置（以下ＰＤ−ＬＣＤ　ｉＰｏｌｙｍｅ
ｒ　［１ｉｓｐｅｒｓｅｄ−ＬＣＤ）が新しい表示モー
ドとして注目を浴び、その研究開発が活発に行われてい
る。

これはＰＤ−ＬＣＤが、 １）製造プロセスが比較的簡単である ２）基本的に偏光板を必要とせず、明るい表示が可能 ３）低コスト ４）応答速度が比較的速く、映像表示に対応できる ５）大面積化が容易 ６）低電圧動作可能 ７）電界効果型で、従来の電流効果型ＤＳＭモードＬＣ
Ｄに比べて信転性の点で優れている。

といった、特長をそなえているからである。

このようなＰＤ−ＬＣＤの研究開発としては、例えば、
ニー、エム、ラックナー、ジエイ、デイマージラム、エ
ル、ジエイ、ミラー、エフ。

ジー、ヤマギシ、イー、ラモス、ケー、シー、リム、ダ
ブル、エイチ、スミス、ジャニア、ｌシーアイ、ファン
　アスト；”メソッズ　トウー　オブテイン　ロワー　
ボルテイジ　アクティへイティッド　ポリマー　ディス
バースト　リキッドクリスタル　デイスプレィズ”、ブ
ロック、ジャパン　デイスプレィ　°８９、ビービー、
　４００−４０３（１９８９） （Ａ、Ｍ、Ｌａｃｋｎｅｒ、、■、Ｄ、Ｍａｒｇｅｒｕ
ｍ、Ｉ−、Ｊ−Ｍｉｌｌｅｒ＋Ｆ、Ｇ。

Ｙａｍａｇｉｓｈｉ、　Ｅ、Ｒａｍｏｓ、　Ｋ、Ｃ，Ｌ
ｉｅ＋、　Ｊｌｌ、Ｓｍ１ｔｈ、　Ｊｒ。

Ｃ，１，ｖａｎ　Ａｓｔ　；　”Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ
　０ｂｔａｉｎ　Ｌｏｗｅｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ａｃｔ
ｉｖａｔｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　
Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　、
　Ｐｒｏｃ、　Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　’８９．
　ｐｐ、４００−４０３　（１９８９））　、ティー、
フジサワ、エイチ、オガワ、ケー、マルヤマ；１エレク
トロ　オプティック　プロパティーズ　アンド　マルチ
プ１／クシビリティ−フォー　ポリマー　ネットワーク
リキッド　クリスタル　デイスプレィ　（ビーエヌーエ
ルシーディ）″、ブロック、ジャパン　デイスプレィ　
°８９．ビービー、　６９０−６９３　（１９８９）（
Ｔ、Ｆｕｊｉｓａｗａ、　Ｈ，Ｏｇａｗａ、　Ｋ、Ｍａ
ｒｕｙａｍａ　；　”Ｅｌｅｃｔｒ。

０ｐｔｉｃ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｂｌｌｉｔｙ　ｆｏｒ　Ｐ。

ｌｙｍｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓ
ｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ（ＰＮ−ＬＣＤ）”。

Ｐｒｏｃ、　Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　’８９．　
ｐｐ、　６９０−６９３　（１９８９））などが挙げら
れる。

発明が解決しようとする課題 ＰＤ−ＬＣＤは、電圧無印加時、液晶組成物領域と非液
晶性高分子化合物領域との界面、および液晶組成物の内
部において、入射光は散乱され、暗状態を示す。一方電
圧印加時は、液晶分子は電界方向に配向し、高分子化合
物の屈折率と液晶分子の常光屈折率がほぼ等しくなり、
入射光は散乱することなく直進し、明状態を示す。

したがってその表示モードは、第２図または第３図にそ
れぞれ透過型デイスプレィの透過率と反射型デイスプレ
ィの反射率を示すように、ノーマリ−ブラック（ネガ表
示）モードとなる。

−ＩＩに、ノーマリ−ホワイト（ポジ表示）モードにお
いては、印加電圧によって暗状態の光透過率または光反
射率を制御することができる。これに対し、ＰＤ−ＬＣ
Ｄのようなノーマリ−ブラックモードにおいては、暗状
態の光透過率または光反射率が、基本的には印加電圧と
無関係Ｇこ光学的に決定され、表示品位を確保する上で
、その制御がきわめて重要な要因となる。

しかしながら、従来のＰＤ−ＬＳＣにおいては、各種薄
膜界面での反射、液晶層の光散乱性能の不足などの理由
で、例えば透過型のＰＩ）−ＬＣＤの場合、第２図の破
線に示すように、暗状態の光透過率が約５％程度もあっ
た。そのため十分なコントラストを得ることができず、
色再現範囲も十分確保することができなかった。

また偏光板が不要で明るい表示が可能というＰＤ−ＬＣ
Ｄの特長を生かして、反射型デイスプレィとしての応用
展開を図ろうとするのも当然の着想である。

しかし、この場合にも従来のＰＤ−ＬＣＤでは、第３図
の破線に示すように、反射電極や反射部材の影響も加わ
り、十分低い暗状態の光反射率を得ることができなかっ
た。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な構成
で、電圧無印加時の光透過率または光反射率が十分低減
されたポリマー分散型液晶表示装置を捉供することを目
的としている。

課題を解決するための手段 本発明のポリマー分散型液晶表示装置は、一対の基板間
に、少なくとも液晶組成物と非液晶性高分子化合物とか
らなる混合物層が挟持されたポリマー分散型液晶表示装
置において、前記液晶組成物中または混合物層中に、２
色性色素が含有されているものである。

作用 本発明は上記構成により、２色性色素の光吸収によって
電圧無印加時の暗状態の光透過率または光反射率が低減
される。一方、オン状態の光透過率または光反射率は、
はぼ２色性色素含有前の値をとることから、ポリマー分
散型液晶表示装置のコントラストの向上や色再現範囲の
拡大を図ることができる。

実施例 第１図は本発明のポリマー分散型液晶表示装置の基本構
成断面図である。第１図において、ｌは液晶で、２が２
色性色素、３が高分子化合物、４が基板である。

まず本発明のポリマー分散型液晶表示装置の典型的な製
造方法を述べる。

通常のネマティック液晶に対し２色性色素を１〜５ｗｔ
％の割合で混合する。この液晶７２色性色素混合物を、
５〜３０ｗ　ｔ％の割合でポリマー前駆体である樹脂と
混合し、これを、一対の基板間に挟持したうえで硬化す
る。

このとき、樹脂としては例えば、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂などを用い、硬化方法は、光（ＵＶ光照射）硬化
、熱硬化、場合によってはその併用などの方法で行う。

上記の製造方法によって、第１図に示すポリマー分散型
液晶表示装置が得られる。

次にその動作原理について説明する。

第１図にも示すように、ＰＤ−ＬＣＤの中では液晶はポ
リマー中に通常は小球状に分散して存在し、同図（ａ）
に示す如くその中で液晶分子と２色性色素はランダムに
配向している。このとき液晶の誘電異方性Δεは正で、
常光に対する屈折率が、ポリマーとほぼ等しくなるよう
に各材料が選択される。

電圧無印加時、従来のＰＤ−ＬＣＤは、先述したように
液晶中および液晶／ポリマー界面の光散乱のみによって
暗状態となっていたが、本発明のＰＤ−ＬＣＤでは、そ
れに２色性色素の光吸収が加わり、さらに暗状態の光透
過率を低減することができる。

一方、電圧印加時は同図（ｂ）に示す如く液晶分子は電
界方向に配向するが、２色性色素も液晶分子の動きと連
動して電界方向に配向する。このとき入射光の偏波面は
２色性色素の光吸収軸と直交関係になるため原理的には
光吸収は起こらず、入射光はそのまま直進することにな
る。

従来のＰＩ）−ＬＣＤと、本発明による透過型ＰＤ−Ｌ
ＣＤについて実際にＴ−Ｖ　（透過率−電圧）特性を測
定した結果を第２図の実線に示す。

第２図からもわかるように、オフ時の光透過率は非常に
低減された。一方、オン時の透過率の低下は約５％程度
で、その結果コントラスト比で５０〜１００が得られた
。

上記の説明は透過型ＬＣＤとして本発明を応用した場合
についてであるが、反射型として適用した場合について
も同様の効果が得られた。結果を第３図の実線に示す。

透過型の場合と同じく、オン時の反射率を極端に低下さ
せることなくオフ時反射率を低減し、その結果著しいコ
ントラスト比の改善を図ることができた。

反射板については、基板内面に反射電極として設けても
よいし、基板外面に反射部材を接合することも可能であ
る。

またこのようなＰＤ−ＬＣＤを構成する基板としては、
実用上薄膜トランジスタなどの非線形素子のマトリクス
基板を用いることが考えられる。

というのも、第２図や第３図かられかるように必要な駆
動電圧が１０〜２０Ｖと比較的高く、ＰＤ−ＬＣＤの特
性を十分引き出すうえでは、単純なマトリクス駆動より
も有利であるからである。

さらに本発明ではモノクロ表示、カラー表示いずれにも
適用可能であることはいうまでもない。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によればきわめて簡易な
構成によって、ポリマー分散型液晶表示装置のコントラ
ストの向上や色再現範囲の拡大を図り、表示品位を高め
ることができ、実用的にきわめて有用である。

の基本構成断面図、第２図は透過型ポリマー分散型液晶
表示装置の透過率と印加電圧の関係を示したグラフ、第
３図は反射型ポリマー分散型液晶表示装置の反射率と印
加電圧の関係を示したグラフである。

１・・・・・・液晶、２・・・・・・２色性色素、３・
・・・・・高分子化合物、４・・・・・・基板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の基板間に、少なくとも液晶組成物と非液晶
   正高分子化合物とからなる混合物層が挟持されたポリマ
   ー分散型液晶表示装置において、前記液晶組成物中また
   は混合物層中に、２色性色素が含有されていることを特
   徴とするポリマー分散型液晶表示装置。
2. （２）一対の基板は透明基板で、その対向内面の少なく
   とも一方に透明電極を形成したことを特徴とする請求項
   （１）記載のポリマー分散型液晶表示装置。
3. （３）一対の基板の少なくとも一方に反射電極または反
   射部材を配したことを特徴とする請求項（１）記載のポ
   リマー分散型液晶表示装置。
4. （４）一対の基板の少なくとも一方の対向内面上に非線
   形素子のマトリクスアレイが配され、前記液晶組成物が
   非線形素子によって駆動されることを特徴とする請求項
   （２）または（３）記載のポリマー分散型液晶表示装置
   。
5. （５）非線形素子が、単結晶シリコンまたは非晶質シリ
   コンまたは多結晶シリコンを半導体層の主成分とする薄
   膜電界効果型トランジスタであることを特徴とする請求
   項（４）記載のポリマー分散型液晶表示装置。