JPH04348317A - 光散乱形液晶２層パネル - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、明るく高コントラスト
を達成できる液晶デバイスに関するものであり、高速応
答性を以って電気的にその表示を切り換えることによっ
て、公告板等の装飾表示板や、明るい画面を必要とする
時計電卓コンピュータ末端などの各種の表示装置として
利用される。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、従来、ネマチック液晶
を使用したＴＮ型や、ＳＴＮ型のものが実用化されてい
る。また、強誘電性液晶を利用したものも提案されてい
る。

【０００３】これらは、偏光板を要する為に表面を明る
くすることに限界がある。

【０００４】一方、偏光板や配向処理を要さず、明るく
コントラストの良い、大型で廉価な液晶デバイスを製造
する方法として、液晶のカプセル化により、ポリマー中
に液晶滴を分散させ、そのポリマーをフィルム化する方
法が知られている。特表昭５８−５０１６３１号公報、
米国特許第４，４３５，０４７号明細書には、カプセル
化物質として、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルア
ルコール等が提案され、これら以外にも、例えば、特表
昭６１−５０２１２８号公報には、液晶がエポキシ樹脂
中に分散したもの、特開昭６１−３０５５２８号公報に
は、光露光により液晶と光硬化物との相分離を固定化し
たもの、特開昭６２−２２３１号公報には、特殊な紫外
線硬化型ポリマー中に液晶が分散したもの、特開昭６３
−１４４３２１号公報には、ポリエステルと液晶と溶剤
中に混合してフィルム化する方法等が知られている。

【０００５】しかしながら、特表昭５８−５０１６３１
号公報、特表昭６１−５０２１２８号公報及び特開昭６
１−２２３１号公報に開示された技術によって得られる
液晶デバイスでは、十分な透明性を得るのに２５Ｖ以上
、多くの場合は５０Ｖから２００Ｖの高電圧駆動であり
、特開昭６１−３０５５２８号公報及び特開平１−６２
６１５号公報に開示された液晶デバイスのコントラスト
比は、最も優れたものでも１０であり、多くの場合８以
下であり、液晶デバイスの実用化に要求される特性を備
えていなかった。

【０００６】更に、前述の如き液晶デバイスの実用化に
要求される重要な特性である低電圧駆動性、高コントラ
スト、時分割駆動性を可能にするために、特開平１−１
９８７２５号公報には、液晶材料が連続層を形成し、こ
の連続層中に、高分子物質が三次元網目状に分布した構
造を有する液晶デバイスが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
如き光散乱形液晶デバイスは表示パネルとして用いる場
合、光散乱を利用しているためにパネル後方に設置する
黒色もしくはその他の色が電圧等を印加しない時でも遮
断されずに白濁している部分に薄く写ってしまうという
大きな欠点を有している。このため直視型の表示を困難
にしており、特にフルカラー表示は不可能とされていた
。

【０００８】本発明が解決しようとする課題は、パネル
後方に設置する黒色もしくはその他の色が電圧等を印加
しない時でも白濁している部分に薄く写らない直視型の
フルカラー表示が可能な光散乱形液晶デバイスを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の如
き光散乱形液晶表示技術と従来既知の液晶表示技術を組
合わせることによって前記課題を解決する新しい液晶デ
バイスを確立するに至った。

【００１０】即ち、本発明は前記課題を解決するために
、透明性電極層を有する透明な２枚の基板間に、挟持さ
れた調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体
物質を含有する光散乱形液晶表示パネル及び液晶材料中
に溶解した二色性色素を含有するゲスト・ホスト形液晶
表示パネルとから成ることを特徴とする光散乱形液晶２
層パネルを提供する。

【００１１】本発明の白黒型液晶２層パネルを構造例を
図１に示した。

【００１２】パネルＡの液晶調光層が（ａ）の電圧無印
加時には前方より入射した光は散乱し白濁するが、直進
した光はパネルＢに入射する。この時パネルＢに電圧が
印加されるようにセットしておき、入射光は黒色の二色
性色素にほとんど吸収されずに透過しバックの白色反射
板によって反射し前方より見て白色となる。

【００１３】パネルＡの液晶調光層が（ｂ）の電圧印加
時には前方より入射した光はそのまま透過し、パネルＢ
に入射する。この時パネルＢには電圧が印加されないよ
うにセットしておき、入射光は黒色の二色性色素に吸収
され前方より見て黒色となる。本例は反射型の例である
がパネルＢの後方にバックライトを設置する透過型でも
同様に用いることができる。また黒色を鮮明にするため
にパネルＡとパネルＢの間もしくはパネルＢの後方に偏
光板を挿入してもよい。

【００１４】本発明のフルカラー型液晶２層パネルの構
造例を図２に示した。

【００１５】パネルＡの液晶調光層が（ａ）の電圧無印
加時には前方より入射した光は散乱し、白濁するが、直
進した光はパネルＢに入射する。この時、パネルＢには
電圧が印加されないようにセットしておき、入射光は黒
色の二色性色素に吸収されるため、前方からパネルＢの
ＲＧＢカラーフィルターの色は見えない。

【００１６】パネルＡの液晶調光層が（ｂ）の電圧印加
時には前方より入射した光はそのまま透過し、パネルＢ
に入射する。この時パネルＢに電圧が印加されるように
セットしておき、入射光は黒色の二色性色素にほとんど
吸収されずに透過しパネルＢのＲＧＢカラー・フィルタ
ーを透過することによってＲＧＢカラーフィルターの色
が見える。本例は反射型の例であるが、白黒型同様バッ
クライトを設置する透過型でも用いることができ、偏光
板をパネルＡとパネルＢの間もしくはパネルＢの後方に
挿入してもよい。

【００１７】本発明で使用する光散乱形液晶表示パネル
の調光層は、例えば、特表昭５８−５０１６３１号公報
に記載の如きポリビニルアルコール等によって液晶をカ
プセル化したものでもよく、また例えば、特表昭６１−
５０２１２８号公報に記載の如きエポキシ樹脂中に液晶
滴を分散したものでもよく、また例えば、特開昭６１−
３０５５２８号公報に記載の如き光露光により相分離に
より液晶滴を光硬化物中に分散したものでもよく、また
、例えば、特開平１−１９８７２５号公報に記載の如き
液晶材料が連続層を形成し、この連続層中に、高分子物
質が三次元網目状に分布した構造を有するものでもよい
。

【００１８】三次元網目状構造を与える高分子物質とし
ては、高分子形成性モノマー若しくはオリゴマーを重合
させて得られる熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂が好
ましい。また、有機溶剤に可溶性の合成樹脂、水に可溶
性の合成樹脂も好適である。

【００１９】均一な三次元網目状の構造を有する高分子
物質を含む調光層を基板上に形成する方法としては、例
えば、液晶材料と、高分子形成性モノマ−もしくはオリ
ゴマ−と、必要に応じて光重合開始剤との均一溶液を、
等方性液体状態に保ちながら、２枚の透明性電極層を有
する透明性基板間に挟持させるか、あるいは、一方の透
明性電極層を有する基板上にスピンコ−タ−等のコ−タ
−を使用して塗布し、次いで他方の基板を重ねても良く
、これに紫外線又は電子線等の放射線を照射するか、あ
るいは、熱的に重合硬化させて、三次元網目状の合成樹
脂層を形成する。

【００２０】三次元網目状構造を有する透明性固体物質
を均一に基板上に形成させる方法は、これらの方法に限
定されることはない。

【００２１】本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶
性化合物であることを要しないのは勿論で、２種以上の
液晶化合物や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であ
っても良く、通常この技術分野で液晶材料として認識さ
れるものであれば良く、そのうちの正の誘電率異方性を
有するものが好ましい。用いられる液晶としては、ネマ
チック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が
好ましく、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を
改善するために、コレステリック液晶、カイラルネマチ
ック液晶、カイラルスメクチック液晶等やカイラル化合
物が適宜含まれていてもよい。

【００２２】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれた１種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δｎ、Δε及び重合
性組成物等との溶解性等を改善することを目的として適
宜選択、配合して用いることができる。

【００２３】液晶材料としては、例えば、４−置換安息
香酸４’−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキ
サンカルボン酸４’−置換フェニルエステル、４−置換
シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）
安息香酸４’−置換フェニルエステル、４−（４−置換
シクロヘキシル）安息香酸４’−置換フェニルエステル
、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４’−置換
シクロヘキシルエステル、４−置換４’−置換ビフェニ
ル、４−置換フェニル−４’−置換シクロヘキサン、４
−置換４”−置換ターフェニル、４−置換ビフェニル４
’−置換シクロヘキサン、２−（４−置換フェニル）−
５−置換ピリミジン等を挙げることができる。

【００２４】液晶材料が連続層を形成し、この連続層中
に高分子物質が三次元網目状に分布した構造を有する調
光層中の液晶材料の割合は、６０重量％以上が好ましく
、７０〜９０重量％の範囲が特に好ましい。

【００２５】高分子形成性モノマーとしては、例えば、
スチレン、クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビ
ニルベンゼン：置換基として、メチル、エチル、プロピ
ル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチル、
ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、シク
ロヘキシル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシエチ
ル、フェノキシエチル、アルリル、メタリル、グリシジ
ル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、
３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジメチルアミノ
エチル、ジエチルアミノエチル等の如き基を有するアク
リレート、メタクリレート又はフマレート；エチレング
リコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブチレング
リコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレン
グリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロール
プロパン、グリセリン及びペンタエリスリトール等のモ
ノ（メタ）アクリレート又はポリ（メタ）アクリレート
；酢酸ビニル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、アクリ
ロニトリル、セチルビニルエーテル、リモネン、シクロ
ヘキセン、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレー
ト、２−、３−又は４−ビニルピリジン、アクリル酸、
メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ
−ヒドロキシメチルアクリルアミド又はＮ−ヒドロキシ
エチルメタクリルアミド及びそれらのアルキルエーテル
化合物；ネオペンチルグリコール１モルに２モル以上の
エチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付
加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート；トリメ
チロールプロパン１モルに３モル以上のエチレンオキサ
イド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たトリ
オールのジ又はトリ（メタ）アクリレート；ビスフェノ
ールＡ１モルに２モル以上のエチレンオキサイド若しく
はプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（
メタ）アクリレート；２−ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレート１モルとフェニルイソシアネート若しくはｎ
−ブチルイソシアネート１モルとの反応生成物；ジペン
タエリスリトールのポリ（メタ）アクリレート等を挙げ
ることができるが、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート
、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピ
レングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジア
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
トリス−（アクリルオキシエチル）イソシアヌレートが
特に好ましい。

【００２６】高分子形成性オリゴマーとしては、例えば
、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネ
オペンチルグリコールジアクリレートが挙げられる。

【００２７】基板に均一に付着させる透明性固体物質の
厚みを制御するために、液晶材料とモノマーもしくはオ
リゴマーの溶液、あるいは、有機溶剤とモノマーもしく
はオリゴマーの溶液に、スペーサーを混合しても良く、
一方の基板上にスペーサーを塗布しても良い。

【００２８】重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロ
キシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（
メルク社製「ダロキュア１１７３」）、１−ヒドロキシ
シクロヘキシルフェニルケトン（チバ・ガイギー社製「
イルガキュア１８４」）、１−（４−イソプロピルフェ
ニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オ
ン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、ベンジルジ
メチルケタール（チバ・ガイギー社製「イルガキュア６
５１」）、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェ
ニル］−２−モルホリノプロパノン−１（チバ・ガイギ
ー社製「イルガキュア９０７」）、２，４−ジエチルチ
オキサントン（日本化薬社製「カヤキュアＤＥＴＸ」）
とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル（日本化薬社製「
カヤキュア−ＥＰＡ」）との混合物、イソプロピルチオ
キサントン（ワードプレキンソップ社製「カンタキュア
ＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルとの混
合物等が挙げられるが、液状である２−ヒドロキシ−２
−メチル−１−フェニルプロパン−１−オンが液晶材料
、高分子形成性モノマー若しくはオリゴマーとの相溶性
の面で特に好ましい。

【００２９】このような作製法により、透明性固体物質
から形成された三次元網目状構造の形状の平均径は、光
の波長に比べて大きすぎたり、小さすぎる場合、光散乱
性が衰える傾向にあるので、０．２〜２μｍの範囲が好
ましい。また、透明性固体物質を有する層の層厚は、使
用目的に応じ、光散乱による不透明性と電気的に達成し
た透明性との間の十分なコントラストを得るために、２
〜１５μｍの範囲が好ましい。

【００３０】このような方法によって製造された光散乱
形液晶表示パネルの基板間隔は、２〜３０μｍの範囲が
好ましく、５〜２０μｍの範囲が特に好ましい。

【００３１】ゲスト・ホスト形液晶表示パネルで使用す
る液晶材料は、光散乱形液晶表示パネルで使用できる液
晶材料が特に制限なく使用できる。

【００３２】ゲスト・ホスト形液晶表示パネルで使用す
る二色性色素は、液晶用途の２色性色素であれば、特に
制限なく使用できる。例えば、アントラキノン系色素、
アゾ系色素、キノフタロン系色素、ペリレン系色素、ク
マリン系色素、チオインジゴ系色素、メロシアニン系色
素、スチリル系色素、オキソノール系色素等の２色性色
素が挙げられる。

【００３３】２色性色素の市販品としては、例えば、三
井東圧染料社製の「ＳＩ−４９７」（青色系）、「Ｍ−
１３７」（青色系）、「ＳＩ−４２６」（赤色系）、「
Ｓ−４１６」（黒色系）、「Ｓ−３４４」（黒色系）、
日本化薬社製の「ＬＣＤ−１１８」（青色系）、「ＬＣ
Ｄ−２０８」（赤色系）、「ＬＣＤ−４６５」（黒色系
）、住友化学社製の「ＣＬＤ−５０６」（青色系）等が
挙げられる。

【００３４】２色性色素の含有量は、液晶材料に対し、
０．０１〜１０重量％の範囲が好ましい。

【００３５】ゲスト・ホスト形液晶表示パネルは、通常
周知の方法によって製造される。

【００３６】このような構成を有する本発明の光散乱形
液晶２層パネルは高コントラストで明るい直視型の白黒
及びフルカラー表示の液晶デバイスを提供することがで
きる。

【００３７】

【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に
具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。

【００３８】（実施例１）透明性固体物質形成性モノマ
ーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート１９
．８重量％、重合開始剤として２−ヒドロキシ−２−メ
チル−１−フェニルプロパン−１オン０．２重量％及び
液晶材料として後述の液晶（Ａ）８０重量％を混合し、
スペーサーとして平均粒径１０μｍのアルミナ粉を少量
加え、２０ｃｍ×２０ｃｍの２枚のＩＴＯガラス板の間
に挿入し、紫外線を照射し、モノマーを硬化（高分子化
）させた。硬化条件は、液晶デバイスをメタルハライド
ランプ（８０Ｗ／ｃｍ）の下を３．５ｍ／分の速度で通
過させ、紫外線を照射した。与えたエネルギーは５００
ｍＪ／ｃｍ２に相当する。液晶デバイスの電極間隔は１
１μｍである。２枚のガラス板の間に形成させた調光層
の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、ポリマー
の３次元ネットワークが認められた。

【００３９】

【化１】

【００４０】

【００４１】得られた液晶デバイスを第１図のパネルＡ
として、液晶「ＲＤＸ−５０８２」（ロディック社製）
９８重量％と黒色の二色性染料「Ｓ−４１６」（三井東
圧染料社製）の２重量％とを含有する一般的なＴＮ−Ｌ
ＣＤをパネルＢとしてパネルＡを上方にして重ね合わせ
て２層パネルを作製した。パネルＡをｏｆｆとしてパネ
ルＢを５Ｖで駆動した時（ａ）と、パネルＡを２０Ｖで
駆動させパネルＢをｏｆｆにした時（ｂ）のコントラス
トは２８：１となった。

【００４２】（比較例１）実施例１と同様にしたパネル
Ａの後方に黒色のバックスクリーンを設置した時のコン
トラストは６：１であった。

【００４３】

【発明の効果】本発明の光散乱形２層パネルは、直視型
にした場合、従来の光散乱形液晶デバイスに比べて極め
てコントラストが高い液晶デバイスであった。

【００４４】さらに第２図のようにＲＧＢカラーフィル
ターの付いたＴＦＴ−ＴＮ−ＬＣＤを用いて２層パネル
を作製したところ、鮮明な直視型のフルカラー液晶デバ
イスが作製できたことから、本発明の光散乱形２層パネ
ルは従来光散乱形では不可能だった直視型フルカラー表
示を可能にした。また光散乱層を形成するパネルＡは本
発明の実施例のごとき液晶連続層を有するものではなく
ＮＣＡＰのごとき高分子中に分散された液晶滴を有する
ものでも同様に高コントラストな液晶デバイスを作製す
ることができた。

【００４５】従って、本発明の液晶デバイスは、コンピ
ュータ末端の表示装置等の直視型の表示装置として有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の光散乱形液晶２層パネルの構造
の一例を示す模式断面図である。

【図２】図２は本発明の光散乱形液晶２層パネルの構造
の一例を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１　　基板 ２　　透明電極 ３　　液晶材料 ４　　二色性染料 ５　　調光層 ６　　封止剤 ７　　反射板 ８　　ＲＧＢカラーフィルター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明性電極層を有する透明な２枚の基
   板間に、挟持された調光層を有し、該調光層が液晶材料
   及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶表示パネル
   及び液晶材料中に溶解した二色性色素を含有するゲスト
   ・ホスト形液晶表示パネルとから成ることを特徴とする
   光散乱形液晶２層パネル。