JPH04318520A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH04318520A JPH04318520A JP8525791A JP8525791A JPH04318520A JP H04318520 A JPH04318520 A JP H04318520A JP 8525791 A JP8525791 A JP 8525791A JP 8525791 A JP8525791 A JP 8525791A JP H04318520 A JPH04318520 A JP H04318520A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶プロジェクター、
液晶ディスプレイなどの液晶表示素子に関するものであ
る。
液晶ディスプレイなどの液晶表示素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】高分子・液晶複合膜（以下ＰＤＬＣと呼
ぶ）は、図１に示すようにマトリクス高分子６が形成す
るネットワーク構造内にネマチック液晶材料５が安定に
保持された膜構造をとる。ＰＤＬＣを構成する高分子材
料は、ｐ型ネマチック液晶（誘電異方性が正）の分子長
軸方向に対して垂直方向の屈折率にほぼ等しい屈折率を
とる材料が選択される。このため、ＰＤＬＣは液晶の持
つ誘電率異方性と屈折率異方性から、電界により光学的
性質を無秩序媒体と秩序媒体とにスイッチング可能であ
る。具体的には、電圧無印加時の無秩序媒体は、液晶分
子のランダム配列に起因し、液晶ドメイン内、及び液晶
ドメインとマトリクス間の光学的歪により、白濁した光
散乱状態となる。一方、十分な電圧を印加した場合、液
晶分子は電界方向に配列するため、液晶ドメイン内、及
び液晶ドメインとマトリクスの間での屈折率の差は非常
に小さくなり、その結果、光学的均質媒体による高い透
明状態となる。ＰＤＬＣは、この性質を利用して、既に
調光ガラスとして実用化されており、さらにはディスプ
レイとしての応用も検討されている。
ぶ）は、図１に示すようにマトリクス高分子６が形成す
るネットワーク構造内にネマチック液晶材料５が安定に
保持された膜構造をとる。ＰＤＬＣを構成する高分子材
料は、ｐ型ネマチック液晶（誘電異方性が正）の分子長
軸方向に対して垂直方向の屈折率にほぼ等しい屈折率を
とる材料が選択される。このため、ＰＤＬＣは液晶の持
つ誘電率異方性と屈折率異方性から、電界により光学的
性質を無秩序媒体と秩序媒体とにスイッチング可能であ
る。具体的には、電圧無印加時の無秩序媒体は、液晶分
子のランダム配列に起因し、液晶ドメイン内、及び液晶
ドメインとマトリクス間の光学的歪により、白濁した光
散乱状態となる。一方、十分な電圧を印加した場合、液
晶分子は電界方向に配列するため、液晶ドメイン内、及
び液晶ドメインとマトリクスの間での屈折率の差は非常
に小さくなり、その結果、光学的均質媒体による高い透
明状態となる。ＰＤＬＣは、この性質を利用して、既に
調光ガラスとして実用化されており、さらにはディスプ
レイとしての応用も検討されている。
【０００３】ＰＤＬＣをディスプレイとして使用すると
、従来の液晶表示素子に必要であった偏光板が不要とな
るため、視角の広い、明るいディスプレイが得られる可
能性がある。
、従来の液晶表示素子に必要であった偏光板が不要とな
るため、視角の広い、明るいディスプレイが得られる可
能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＤＬＣは、電気光学効果の閾特性の急峻性が低い、駆
動電圧が高い（２０〜５０Ｖ）という問題があった。こ
のため、単純マトリクス駆動方式では、デューティー比
が小さい、高耐圧の駆動用ＩＣが必要と実用的ではなか
った。また、アクティブマトリクス駆動方式では、ＴＦ
ＴやＭＩＭといった非線形素子の耐圧から、ＰＤＬＣを
動作させることは不可能であった。
ＰＤＬＣは、電気光学効果の閾特性の急峻性が低い、駆
動電圧が高い（２０〜５０Ｖ）という問題があった。こ
のため、単純マトリクス駆動方式では、デューティー比
が小さい、高耐圧の駆動用ＩＣが必要と実用的ではなか
った。また、アクティブマトリクス駆動方式では、ＴＦ
ＴやＭＩＭといった非線形素子の耐圧から、ＰＤＬＣを
動作させることは不可能であった。
【０００５】従来のＰＤＬＣの電圧ー透過率特性の閾値
電圧が高い理由としては、液晶分子と高分子マトリクス
界面との強い相互作用によるエネルギー損失、及び高分
子マトリクス中での電圧降下によって液晶層に作用する
有効電場の低下が原因であると考えられる。
電圧が高い理由としては、液晶分子と高分子マトリクス
界面との強い相互作用によるエネルギー損失、及び高分
子マトリクス中での電圧降下によって液晶層に作用する
有効電場の低下が原因であると考えられる。
【０００６】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、高分子マ
トリクスとネマチック液晶との相互作用を弱めるモノマ
ー材料により、低電圧化でコントラストの良いＰＤＬＣ
を提供することにある。
になされたもので、その目的とするところは、高分子マ
トリクスとネマチック液晶との相互作用を弱めるモノマ
ー材料により、低電圧化でコントラストの良いＰＤＬＣ
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子は
、上記課題を解決するために、高分子マトリクス中にネ
マチック液晶が分散した高分子・液晶複合膜と、これを
挟んで両側に配置された画素電極層を有した基板とから
なる液晶表示素子において、前記高分子マトリクスが紫
外線硬化性樹脂で、一般式１
、上記課題を解決するために、高分子マトリクス中にネ
マチック液晶が分散した高分子・液晶複合膜と、これを
挟んで両側に配置された画素電極層を有した基板とから
なる液晶表示素子において、前記高分子マトリクスが紫
外線硬化性樹脂で、一般式１
【０００８】
【化２】
【０００９】で表わされる単官能アクリレートモノマー
とアクリル系エステルオリゴマーとを重合させて得られ
ることを特徴とする。また、上記、一般式１で表わされ
る単官能モノマーの含有量が、マトリクスに対して、２
０〜７０重量％であることを特徴とする。さらに、上記
高分子・液晶複合膜を動作させる手段が、ＭＩＭあるい
はＴＦＴ素子であることを特徴とする。また、上記ＭＩ
Ｍ素子がラテラルＭＩＭであることを特徴とする。
とアクリル系エステルオリゴマーとを重合させて得られ
ることを特徴とする。また、上記、一般式１で表わされ
る単官能モノマーの含有量が、マトリクスに対して、２
０〜７０重量％であることを特徴とする。さらに、上記
高分子・液晶複合膜を動作させる手段が、ＭＩＭあるい
はＴＦＴ素子であることを特徴とする。また、上記ＭＩ
Ｍ素子がラテラルＭＩＭであることを特徴とする。
【００１０】本発明のＰＤＬＣを構成する高分子は、３
次元ネットワーク構造を形成する材料であれば何でも良
いが、特にＰＤＬＣの形成の容易さ、及び液晶層のサイ
ズの制御の容易さから紫外線硬化性樹脂が望ましい。
次元ネットワーク構造を形成する材料であれば何でも良
いが、特にＰＤＬＣの形成の容易さ、及び液晶層のサイ
ズの制御の容易さから紫外線硬化性樹脂が望ましい。
【００１１】本発明による液晶表示素子は、紫外線硬化
性のモノマーとオリゴマー、さらにネマチック液晶から
混合溶液をセル内に封入し、紫外線を照射することによ
りモノマー、オリゴマーをラジカル重合させ、液晶層と
高分子層との相分離を固定化して得られる。このとき、
重合時の温度、光照射強度により液晶層のサイズは制御
される。モノマー材料としては、硬化前の液晶との相溶
性がよいこと、硬化後、界面での相互作用が弱く低電圧
化がはかられることから、特に一般式１で表わされる単
官能アクリレートモノマーが望ましい。また、単官能ア
クリレートモノマーのみでは、硬化性が悪く相分離構造
の制御が困難であることから、液晶との相溶性の良いア
クリル系エステルオリゴマーを併用することで、表示素
子に適したＰＤＬＣが形成される。特に、両者の機能を
加成的に発揮させるためには、モノマー材料は高分子マ
トリクスに対して２０〜７０重量％であることが望まし
い。
性のモノマーとオリゴマー、さらにネマチック液晶から
混合溶液をセル内に封入し、紫外線を照射することによ
りモノマー、オリゴマーをラジカル重合させ、液晶層と
高分子層との相分離を固定化して得られる。このとき、
重合時の温度、光照射強度により液晶層のサイズは制御
される。モノマー材料としては、硬化前の液晶との相溶
性がよいこと、硬化後、界面での相互作用が弱く低電圧
化がはかられることから、特に一般式１で表わされる単
官能アクリレートモノマーが望ましい。また、単官能ア
クリレートモノマーのみでは、硬化性が悪く相分離構造
の制御が困難であることから、液晶との相溶性の良いア
クリル系エステルオリゴマーを併用することで、表示素
子に適したＰＤＬＣが形成される。特に、両者の機能を
加成的に発揮させるためには、モノマー材料は高分子マ
トリクスに対して２０〜７０重量％であることが望まし
い。
【００１２】ＰＤＬＣの電気光学効果は、そのしきい特
性が急峻でないため、大容量表示を行うためには、ＴＦ
ＴやＭＩＭ素子によるアクティブマトリクス方式が前提
となる。ＭＩＭはＴＦＴに比べ素子の耐圧性が高くＰＤ
ＬＣの駆動に適しており、特に低コスト及び素子の性能
から、ラテラルＭＩＭが適している。ラテラルＭＩＭの
プロセスは、すべてのアクティブマトリクスＬＣＤの中
で最も簡単であり、素子の容量が小さいため、従来のＴ
Ｎモードに比べセル厚の大きいＰＤＬＣでも十分に容量
比を確保することができる。
性が急峻でないため、大容量表示を行うためには、ＴＦ
ＴやＭＩＭ素子によるアクティブマトリクス方式が前提
となる。ＭＩＭはＴＦＴに比べ素子の耐圧性が高くＰＤ
ＬＣの駆動に適しており、特に低コスト及び素子の性能
から、ラテラルＭＩＭが適している。ラテラルＭＩＭの
プロセスは、すべてのアクティブマトリクスＬＣＤの中
で最も簡単であり、素子の容量が小さいため、従来のＴ
Ｎモードに比べセル厚の大きいＰＤＬＣでも十分に容量
比を確保することができる。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明による液晶表示素子の断面図
である。図中、１はＰＤＬＣ、２はガラス基板、３は透
明電極（ＩＴＯ）、４はＭＩＭ素子、５はネマチック液
晶、６はラジカル重合により形成された高分子マトリク
スである。電圧無印加状態では、ＰＤＬＣは光散乱状態
であり、電圧を印加することにより光透過状態に変化す
る。
である。図中、１はＰＤＬＣ、２はガラス基板、３は透
明電極（ＩＴＯ）、４はＭＩＭ素子、５はネマチック液
晶、６はラジカル重合により形成された高分子マトリク
スである。電圧無印加状態では、ＰＤＬＣは光散乱状態
であり、電圧を印加することにより光透過状態に変化す
る。
【００１４】（実施例１）本発明によるＰＤＬＣは、下
記の組成を用い作成した。 ・ノニルフェノールＥＯ変性アクリレート
１２ｗｔ％ （東亜合成化学工業社製Ｍ−１
１３、単官能） ・アクリル系アクリルオリゴマー
１２ｗｔ％ （東亜
合成化学工業社製Ｍ−６２００） ・光重合開始剤
１ｗｔ％ （２，４−ジエチルチオキ
サントン） ・ネマチック液晶
７５ｗｔ％
（メルク社製ＭＪ９０６５７）上記の組成よるなる混
合溶液を、１００℃まで昇温し相溶状態とした。この溶
液を、ＩＴＯ電極形成された、セル厚１２μｍのセル（
表示領域２０×２０ｍｍ）に真空封入した。続いて、紫
外線照射装置を用い、１５ｍＷ／ｃｍ２の照射強度にて
１２０秒間照射することにより、モノマーとオリゴマー
を硬化（ラジカル重合）し、液晶と高分子マトリクスを
２相分離させ、ＰＤＬＣ素子を作成した。与えたエネル
ギーは、１８００ｍＪ／ｃｍ２に相当する。得られた素
子は、電圧を印加していない状態では良好な散乱状態を
示した。
記の組成を用い作成した。 ・ノニルフェノールＥＯ変性アクリレート
１２ｗｔ％ （東亜合成化学工業社製Ｍ−１
１３、単官能） ・アクリル系アクリルオリゴマー
１２ｗｔ％ （東亜
合成化学工業社製Ｍ−６２００） ・光重合開始剤
１ｗｔ％ （２，４−ジエチルチオキ
サントン） ・ネマチック液晶
７５ｗｔ％
（メルク社製ＭＪ９０６５７）上記の組成よるなる混
合溶液を、１００℃まで昇温し相溶状態とした。この溶
液を、ＩＴＯ電極形成された、セル厚１２μｍのセル（
表示領域２０×２０ｍｍ）に真空封入した。続いて、紫
外線照射装置を用い、１５ｍＷ／ｃｍ２の照射強度にて
１２０秒間照射することにより、モノマーとオリゴマー
を硬化（ラジカル重合）し、液晶と高分子マトリクスを
２相分離させ、ＰＤＬＣ素子を作成した。与えたエネル
ギーは、１８００ｍＪ／ｃｍ２に相当する。得られた素
子は、電圧を印加していない状態では良好な散乱状態を
示した。
【００１５】続いて、光源Ｈｅ−Ｎｅレ−ザ−、検出部
に２ｍｍのピンホールを具備した光電子増倍管を使用し
て電気光学特性（電圧−透過率特性）を１ｋＨｚの矩形
波にて測定し、印加電圧２０Ｖ（フレ−ム周波数２０Ｈ
ｚ、搬送波１ｋＨｚ）に対する応答速度を測定した。図
２は、電気光学特性を示し、図中２１は、本発明による
ＰＤＬＣの電圧−透過率特性、２２は従来のＰＤＬＣの
電圧−透過率特性である。なお、試料部から検出部まで
の距離は１５ｃｍとした。
に２ｍｍのピンホールを具備した光電子増倍管を使用し
て電気光学特性（電圧−透過率特性）を１ｋＨｚの矩形
波にて測定し、印加電圧２０Ｖ（フレ−ム周波数２０Ｈ
ｚ、搬送波１ｋＨｚ）に対する応答速度を測定した。図
２は、電気光学特性を示し、図中２１は、本発明による
ＰＤＬＣの電圧−透過率特性、２２は従来のＰＤＬＣの
電圧−透過率特性である。なお、試料部から検出部まで
の距離は１５ｃｍとした。
【００１６】本発明によるＰＤＬＣの電気光学特性は、
Ｖ９０が６．２Ｖと大幅に低下し、Ｔ０が１．５％、Ｔ
１００が８２．０％で最大コントラスト比５４．７を得
た。また、応答速度は、立ち上がり速度５．２ｍｓｅｃ
、立ち下がり速度１０．３ｍｓｅｃであった。ただし、
Ｔ０は最小透過率、Ｔ１００は最大透過率であり、Ｖ９
０とは最小透過率を０、最大透過率を１００と規格化し
たとき透過率９０％に対応する電圧値である。また、立
ち上がり速度は、上記のように規格化したとき、透過率
変化が０から９０％に達するまでの時間であり、立ち下
がり速度は１００から１０％に戻るまでの時間である。
Ｖ９０が６．２Ｖと大幅に低下し、Ｔ０が１．５％、Ｔ
１００が８２．０％で最大コントラスト比５４．７を得
た。また、応答速度は、立ち上がり速度５．２ｍｓｅｃ
、立ち下がり速度１０．３ｍｓｅｃであった。ただし、
Ｔ０は最小透過率、Ｔ１００は最大透過率であり、Ｖ９
０とは最小透過率を０、最大透過率を１００と規格化し
たとき透過率９０％に対応する電圧値である。また、立
ち上がり速度は、上記のように規格化したとき、透過率
変化が０から９０％に達するまでの時間であり、立ち下
がり速度は１００から１０％に戻るまでの時間である。
【００１７】（実施例２）実施例１のＰＤＬＣをシュリ
ーレン光学系に組み込み、投写レンズを介し３０倍に拡
大したときのスクリーンコントラストを照度計にて測定
した。なお光源は３００Ｗキセノンのコリメータを使用
し、投写レンズのＦ値は１０．０とした。この条件にて
、最大コントラスト比は８５、光の最大利用効率は８０
％であった。なお、ＴＮセルの光の最大利用効率は３８
％であった。
ーレン光学系に組み込み、投写レンズを介し３０倍に拡
大したときのスクリーンコントラストを照度計にて測定
した。なお光源は３００Ｗキセノンのコリメータを使用
し、投写レンズのＦ値は１０．０とした。この条件にて
、最大コントラスト比は８５、光の最大利用効率は８０
％であった。なお、ＴＮセルの光の最大利用効率は３８
％であった。
【００１８】また、ＰＤＬＣは偏光板を使用しないため
、従来のＴＮモードに比べ明るさのみならず、熱対策上
有利となる。
、従来のＴＮモードに比べ明るさのみならず、熱対策上
有利となる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のＰＤＬＣは
駆動電圧が大幅に低下し、その結果、ＴＦＴやＭＩＭ素
子での駆動が可能となると同時に、投写型ディスプレイ
に応用したとき、明るく、コントラスト比の高い表示が
可能である。また、本発明のＰＤＬＣは、応答速度が速
く、動画表示に適している。さらに、反射型の低デュー
ティーの単純マトリクスに応用した場合、低電圧化がは
かられたことにより、高耐圧のドライバーを必要とせず
、低消費電力の液晶表示素子を提供できる。
駆動電圧が大幅に低下し、その結果、ＴＦＴやＭＩＭ素
子での駆動が可能となると同時に、投写型ディスプレイ
に応用したとき、明るく、コントラスト比の高い表示が
可能である。また、本発明のＰＤＬＣは、応答速度が速
く、動画表示に適している。さらに、反射型の低デュー
ティーの単純マトリクスに応用した場合、低電圧化がは
かられたことにより、高耐圧のドライバーを必要とせず
、低消費電力の液晶表示素子を提供できる。
【００２０】
【図１】本発明によるＰＤＬＣの断面図。
【図２】本発明によるＰＤＬＣの電気光学特性を示す図
。
。
１．ＰＤＬＣ
２．ガラス基板
３．透明電極板（ＩＴＯ）
４．ＭＩＭ素子
５．ネマチック液晶
６．高分子マトリクス
Claims (4)
- 【請求項１】 高分子マトリクス中にネマチック液晶
が分散した高分子・液晶複合膜と、これを挟んで両側に
配置された画素電極層を有した基板とからなる液晶表示
素子において、前記高分子マトリクスが紫外線硬化性樹
脂で、一般式１ 【化１】 で表わされる単官能アクリレートモノマーとアクリル系
エステルオリゴマーとをラジカル重合させて得られるこ
とを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】 一般式１で表わされる単官能モノマー
の含有量が、マトリクスに対して、２０〜７０重量％で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項３】 上記高分子・液晶複合膜を動作させる
手段が、ＭＩＭあるいはＴＦＴ素子であることを特徴と
する請求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項４】 上記ＭＩＭ素子が、ラテラルＭＩＭで
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8525791A JPH04318520A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8525791A JPH04318520A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318520A true JPH04318520A (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=13853521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8525791A Pending JPH04318520A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04318520A (ja) |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP8525791A patent/JPH04318520A/ja active Pending
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