JPH0444015A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0444015A
JPH0444015A JP15157490A JP15157490A JPH0444015A JP H0444015 A JPH0444015 A JP H0444015A JP 15157490 A JP15157490 A JP 15157490A JP 15157490 A JP15157490 A JP 15157490A JP H0444015 A JPH0444015 A JP H0444015A
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JP
Japan
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liquid crystal
layer
guest
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polymer
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JP15157490A
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English (en)
Inventor
Koyo Yuasa
公洋 湯浅
Kenji Hashimoto
橋本 憲次
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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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、オプトエレクトロニクス分野などで使用され
る液晶表示素子に関する。
〔従来の技術〕
従来、各種の液晶を用いた液晶表示素子が使用されてい
るが、これらの表示モードの代表的なものとして、ゲス
トホストモードと複屈折モードが挙げられる。
ゲストホストモードの表示を行う液晶表示素子としては
、特開昭51−54059号公報、特開昭58−875
38号公報、特開昭6に122629号公報、特開昭6
1−306428号公報などに提案されている液晶表示
素子がある。また、いる液晶表示素子がある。
しかしながら、ゲストホストモードの表示を行う液晶表
示素子では、コントラストの高い液晶を得にくいことな
どの問題点がある。また、複屈折モードの表示を行う液
晶表示素子では、液晶の厚みを薄くする必要があり、厚
みのコントロールが困難であることから色むらが発生す
るという問題点がある。更に、両者とも通常使用されて
いる液晶が低分子のものであるため生産性、大画面化等
に問題点がある。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、色むらがなく、明るく、視認性の良い表示が
可能であり、生産性のよい大画面化が容易な液晶表示素
子を提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、特定のゲストホスト型液晶層を複屈折性を有す
る層と積層した構造を有して複屈折モードで表示する液
晶表示素子により、その目的が達成されることを見出し
、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、対向する電極間に2色性を示す色素
骨格を分子内に持ち電界変化に応答するスメクチック相
を有する高分子液晶又はスメクチック相を有する高分子
液晶に2色性色素を混合した組成物を挟持してなるゲス
トホスト型液晶層(A)、複屈折性を有する層(B)並
びに偏光性を有する層(C)及び/又は反射層(D)を
、(A)、(B)、(C)若しくは(D)の順、(A)
、(B)、(C)、(D)の順又は(C)、(B)、(
A)、(D)の順に積層してなる複屈折モードの表示を
行う液晶表示素子を提供するものである。
本発明の液晶表示素子は、ゲストホスト型液晶層(A)
、複屈折性を有する層(B)並びに偏光性を有する層(
C)及び/又は反射層(D)を積層してなるものである
ゲストホスト型液晶層(A)は、対向する電極間に2色
性を示す色素骨格を分子内に持ち電界変化に応答するス
メクチック相を有する高分子液晶又はスメクチック相を
有する高分子液晶に2色性色素を混合した組成物を挟持
してなる層である。
高分子液晶又は高分子液晶を含む組成物とすることで製
膜性、配向性が著しく改善される。
ここで、(A)に使用する2色性を示す色素骨格を分子
内に持ち電界変化に応答するスメクチック相を存する高
分子液晶としては、例えば、以下に示すようなスメクチ
ック相を有する高分子液晶に2色性色素を共重合したも
のが挙げられる。
HI CH。
また、スメクチック相を有する高分子液晶としては、電
界変化に応答するスメクチック相を有するものであれば
、特に制限はない。例えば、カイラルスメクチックC相
(SmC” )などの強誘電性スメクチック相を有する
もの、電界誘起チルトを示すカイラルスメクチックA相
(SmA” )などの常誘電性スメクチック相を有する
もの、3安定状態を示ず反強誘電性スメクチックC相(
SmCA”)などの反強誘電性スメクチック相を有する
ものなどが挙げられる。これらの中でも、特にカイラル
スメクチックC相、電界誘起チルトを示すスメクチック
A相又は反強誘電性スメクチックC相のいずれかを有す
るものが好ましい。
具体的には、強誘電性スメクチック相を有する強誘電性
高分子液晶としては、ポリマー分子自体が強誘電性の液
晶特性を示す強誘電性高分子液晶(ホモポリマー又はコ
ポリマー又はそれらの混合物)、強誘電性高分子液晶と
他の高分子液晶及び/又は通常のポリマーとの混合物、
強誘電性高分子液晶と強誘電性低分子液晶との混合物、
強誘電性高分子液晶と強誘電性低分子液晶と高分子液晶
及び/又は通常のポリマーとの混合物、あるいは、これ
らと通常の低分子液晶との混合物などの、すべての強誘
電性を示す高分子液晶を使用することができる。
前記強誘電性高分子液晶の中でも、たとえば、側鎖型強
誘電性高分子液晶が好適に使用することができ、特にカ
イラルスメクチックC相をとる側鎖型強誘電性高分子液
晶が好適に使用することができる。
側鎖型強誘電性高分子液晶の具体例としては、たとえば
、以下の各々の一般式からなる繰り返し単位を有するポ
リマー、コポリマー又はこれらのブレンド物等を挙げる
ことができる。
〔1〕ポリアクリレート系(特開昭6199204号公
報及び特開昭63−273608号公報記載) −ecH2−CH+ C00イCHJT−0−R 〔式中、kは1〜30までの整数であり、であり、Xは
−COO−又は−0CO−であり、R2は−C00Ra
、−0COR3、−〇R3、又は−R3であり、ここで
l?、は (式中、m及びnは、各々独立に、0〜9の整数であり
、qは、0又は1であり、R1及びR5は、それぞれ−
CL、ハロゲン原子又はCNであり、但し、R7が−C
11,である場合には、nは0ではなく、C1は不斉炭
素原子を表し、C($1 はn≠0の場合不斉炭素原子
を意味する。)で表される基を表す。〕このポリマーの
数平均分子量は、好ましくは、1、.000〜400,
000である。i、  oo。
未満であるとこのポリマーのフィルム、塗膜としての成
形性に支障を生じる場合があり、一方、4oo、ooo
を超えると応答時間が長くなる等の好ましくない結果の
現れることがある。そして、数平均分子量の特に好まし
い範囲は、R+の種類、kの価、R,3の光学純度等に
依存するので一概に規定できないがi、oooから20
0,000である。
このポリマーの一般的な合成方法は、下式、CI。=C
H C0O−(CHJy−OR+ (ここで、k、R,、R2、R3、R4、R5、m及び
nは前記のものである。) で示されるモノマーを公知の方法で重合することにより
得ることができる。
なお、ポリアクリレート系のうち、次式で示す液晶のS
mC”相を示す温度T sc  、及び平均分子量Mゎ
の例を示すと、次の通りである。
(a)  k=12.Ml、=5300.T、c  :
5〜12°C (b)  k=14.M、−6500,T、、”  :
13〜31゛C 〔■〕ポリエーテル系(特開昭63−264629号公
報記載など) (式中、k、 R,、112、R3、R4、R5、mX
n及びXは前記〔I〕と同しである。) このポリマーの数平均分子量は、好ましくは、1.00
0〜400,000である。1. 000未満であると
このポリマーのフィルム、塗膜としての成形性に支障を
生じる場合があり、一方40o、oooを超えると応答
速度が遅くなる等の好ましくない結果の現れることがあ
る。そして、数平均分子量の特に好ましい範囲は、R1
の種類、kの値、R3の光学純度等に依存するので一概
に規定できないが、i、ooo〜200,000である
このポリマーの一般的な合成方法は、下記一般式 %式% Xは前記と同じである。) で示されるモノマーを公知の方法で重合することにより
得ることができる。
なお、ポリエーテル系のうち、次式で示す液晶のSmC
”相を示す温度Tsc 、及び平均分子量Mゎの例を示
すと、次の通りである。
(a)k=8.M、〜2800.Tsざ 24〜50”
C(b)k=10.  M、  −2400,Tsc:
  19〜50°C 〔■]ポリシロキサン系(特開昭63−280742号
公報記載など) (式中、R6は低級アルキル基であり、k、 R,、R
,、R3、R4、R5、m、n及びXは前記と同じであ
る。
このポリマーの数平均分子量は、特に限定されないが、
1,000〜400,000であることが好ましい。こ
の数平均分子量が1,000未満ではこのポリマーのフ
ィルム塗膜としての成形性に支障を生じる場合があり、
一方、400.000を超えると電界応答速度が遅い等
の好ましくない結果の現れることがある。数平均分子量
の特に好ましい範囲は、R8基の種類、k、m、nの値
、R3基の光学純度等に依存するので一概に規定できな
いが、通常、1,000〜200,000である。
このポリマーは例えば、下式、 −GO−5i+− (式中、R6は前記と同じ意味を有する。)で表される
繰り返し単位からなるアルキルヒドロポリシロキサンと
下式 %式% (式中、R1、R2、R3、R4、R5、k、m、及び
Dは前記と同じ意味を有する。) で表される液晶ユニット化合物とを一定条件で反応させ
ることにより合成することができる。
なお、ポリシロキサン系のうち次式で示す液晶SmC”
相を示す温度T s c ”及び平均分子量Mゎの例を
示すと、次の通りである。
H3 (a)k=6.M、=16400.TSc  :10〜
90°C (b)k=8.  M、  =15000.  Tsc
”  : 39〜91°C (IV)ポリエステル系(特開平1−113424号公
報記載など) 〔式中のR7はHXCH,又はC2115、Sは1〜2
0の整数、AはO(酸素)又は−coo−、tは0又は
1、R1、R2、R3、R6、R3、k、m及びnは前
記と同じ意味を有する。) 〔式中のs、A、t、R+、R2、R3、R4、R5、
k、m及びnは前記と同し意味を有する。)これらのポ
リマーは、通常のポリエステルの縮重合反応によって得
られる。即ち、上記構造の二塩基酸又はこれらの酸クロ
ライドと、二価アルコールの縮重合反応によって得られ
る。
これらのポリマーの数平均分子量1,000〜400 
000の範囲にあることが好ましい。この分子量がi、
ooo未満ではこのポリマーのフィルムや塗膜としての
成形性に支障が生じる場合かり、一方、400,000
を超えると応答速度が遅い等の好ましくない結果の現れ
ることがある。
数平均分子量の特に好ましい範囲は、R2の種類、kの
値、R3の光学純度等に依存するので一概に規定できな
いが、通常i、ooo〜200,000である。
(V) 前記(1)ポリアクリレート系、(II)ポリエーテル
系、(I[[)ポリシロキサン系及び(IV)ポリエス
テル系の繰り返し単位を含む共重合体。
前記(1)〜(IV)の繰り返し単位を含む具体例とし
ては次のものがある。
■CI)の繰り返し単位と、以下の繰り返し単位を含む
共重合体。
(式中沢8はH,C1h 、CI、F 、 Br、又は
Iであり、R1はC1〜、。のアルキル又はアリールで
ある。)この共重合体の数平均分子量M7は1,000
〜400,000であり、好ましくは1,000〜20
0,000である。
また、〔I〕の繰り返し単位は、20〜90%が好まし
い。
■(T)の繰り返し単位の前駆体単量体であるCHz=
Ctl Coo−(CIl□)b−OR+ と以下の単量体との重合によって得られる共重合体。
〔式中、R3゜はC1〜2oのアルキル又はアリールで
ある。〕 ■〔■〕の繰り返し単位と一+CH2−CH←Coo 
(CIl z七rOR+ + の繰り返し単位を含む共重合体。
(式中Uは1〜30の整数であり、R1+ は、あり、
×1は−coo−−oco−又は−C)I=N−であり
、R1□は−COOR+:+ 、−0COR+:+ 、
−OR+3又は−RI3であり、R11はCI〜、0の
アルキル、フルオロアルキル又はクロロアルキルである
。) 本発明に用いられる強誘電性高分子液晶としては、ポリ
マー中の側鎖の末端部分に不斉炭素が1又は2存在する
ものに限定されるものではなく、側鎖の末端部分に不斉
炭素が3以上含まれるものも使用できる。
また、前記強誘電性高分子液晶にSmC“を有する低分
子液晶を混合したものも使用できる。
さらに、強誘電性高分子液晶として、例えばプロトン供
与体及び/又はプロトン受容体をそれぞれに有するポリ
マーと強誘電性低分子液晶とのブレンド物(特願昭61
−169288号として本出願人が出願したものから類
推できる)等を挙げることができる。
この強誘電性高分子液晶としては、例えば下記に示す低
分子液晶とポリビニルアセテートとが水素結合して高分
子状となっているものがある。
強誘電性低分子液晶としては、例えば、次のものがある
■ H3 (ここで、2は3〜30の整数である。)■ i (4
’ −(12−(2,2−ジメチロールプロピオニルオ
キシ)ドデシルオキシ)ベンゾイルオキシ〕安息香酸2
−メチルブチルエステル■ 4− [4’−+12− 
(2,2−ジアセトキシプロピオニルオキシ)ドデシル
オキシ)ベンゾイルオキシ〕安息香酸2−メチルブチル
エステル■ 、II’ −(12−(2,2−ジメチロ
ールプロピオニルオキシ)ドデシルオキシ〕ビフェニル
4−カルボン酸2−メチルブチルエステル■ 4’ −
(12−(2,2−ジアセトキシプロピオニルオキシ)
Fデシルオキシラビフェニル4−カルボン酸2−メチル
ブチルエステル■ 4′〜(4″−[12−(2,2−
ジメチロールプロピオニルオキシ)ドデシルオキシ)ベ
ンゾイルオキシ]ビフェニル−4−カルボン酸2メチル
ブチルエステル ■ 4’−(4″−(12−(2,2−ジアセトキシプ
ロピオニルオキシ)ドデシルオキシ)ヘンゾイルオキシ
]ビフェニル−4−カルボン酸2メチルブチルエステル ■ 4− C4’ −(12−(2,2−ジメチロール
プロピオニルオキシ)ドデシルオキシ)ビフェニリル−
4′−カルボニルオキシ〕安息香酸2メチルブチルエス
テル ■ 4− (4”−+12− (2,2−ジアセトキシ
プロピオニルオキシ)ドデシルオキシ)ビフェユリルー
4′−力ルボニルオキシ〕安息香酸2メチルブチルエス
テル さらに他のタイプの強誘電性高分子液晶としては、例え
ば強誘電性低分子液晶と熱可塑性非晶質ポリマーとのブ
レンド物(特開昭61−47427号公報記載)等を挙
げることができる。
この液晶は、熱可塑性非晶質ポリマー10〜80wt%
と、低分子液晶90〜20wt%とからなる液晶組成物
であって、本来は、自己形状保持能力がない低分子液晶
に特定の非晶質ポリマーを一定量加えることによって、
この混合物をフィルム等に形成することを可能にし、こ
のフィルム状等にすることにより自己形状保持能力を付
与したものである。
この液晶組成物に用いられる熱可塑性非晶質ポリマーと
しては、ポリスチレン、ポリカーボネート等の光学的異
方性を有しないものが用いられる。
また、低分子液晶としては、例えば ■ [+(lBljMBc  (J)−デシロキシベン
ジリデン−アミノ−2−メチルブチルシンナメート)■
 4′−オクチルオキシビフェニル−4−カルボン酸2
−メチルブチルエステル ■ 4−(4“−オクチルオキシビフェニル−4′−カ
ルボニルオキシ)安息香酸2−メチルブチルエステル ■ 4−オクチルオキシ安息香酸4−(2−メチルブチ
ルオキシ)フェニルエステル ■ 4′−オクチルオキシビフェニル−4−カルボン酸
3−メチル−2−クロロペンチルエステル■ 3−メチ
ル−2−クロロペンクン酸−4’オクチルオキシビフェ
ニル−4−イルエステル■ P〜へキシルオキシベンジ
リデン−p −アミノ−2−クロロプロピルシンナメー
ト■ 4−(2−メチルブチルベンジリデン)−4′−
オクチルアニリン等のSmC”相をとる強誘電性の液晶
化合物が用いられる。
本発明においては、本発明の目的に支障のない範囲で、
液晶材料にさらに他の液晶状ポリマーや、オレフィン系
樹脂、アクリル系樹脂、メクアクリル系樹脂、ポリスチ
レン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系
樹脂、スチレン−ブタジェン系共重合体、塩化ビニリデ
ン−アクリロニトリル共重合体などの樹脂を混合して使
用することも可能である。
反強誘電性スメクチック化を有する高分子液晶としては
、■反強誘電性を示す低分子液晶を1種以上含む低分子
液晶又は低分子液晶組成物と1種又は2種以上の高分子
液晶又は高分子液晶組成物からなる高分子液晶組成物、
■反強誘電性を示す高分子液晶を1種以上含む高分子液
晶又は高分子液晶組成物と1種又は2種以上の低分子液
晶又は低分子液晶組成物からなる高分子液晶組成物が挙
げられる。ここで■の高分子液晶及び■の低分子液晶は
反強誘電性を示すものであってもよい。
高分子液晶組成物中に含まれる高分子液晶の割合として
前記■、■の場合とも、2〜95重量%とすることが好
ましく、特に5〜50重量%とすることが好ましい。高
分子液晶の割合が少な過ぎると高分子液晶組成物の配向
性などの有用性が欠けることがあり、多過ぎると、高分
子液晶組成物の電界変化に対する応答が遅くなったりす
るなどの不都合が生じることがある。また、反強誘電性
液晶の割合として前記■、■の場合とも、10〜100
重量%とすることが好ましく、特に50〜100重量%
とすることが好ましい。反強誘電性液晶の割合が少な過
ぎると、組成物として反強誘電性を示さない場合があり
、不都合を生じることがある。
本発明に用いられる反強誘電性を示す高分子液晶として
は、適当な温度で反強誘電性を示すものであれば、特に
制限はない。一般に光学活性基とR1はアルキル基又は
アルキル鎖中にエステル結合を含んだ基を示す。)を有
する高分子液晶が好ましい。例えば、下記の繰り返し単
位を有する高分子液晶が好ましい。
(式中のR1及びXは、上記と同様であり、R2は−H
2CH3又は−Czl’ls 、jは1〜20の整数、
kは1〜30の整数、八は一〇−又は−COO−、mは
0又は1、[Iso:等吉相(液体)、Sm八:スメク
チックA相、5LIlc” : カイラルスメクチック
C相、SmC6”:反強誘電相、glassニガラス状
態を示す。〕液晶(b) CI(3 yは−COO−又は−0CO−を示す。)を示す。〕具
体的には、例えば、以下の繰り返し単位を有する液晶(
a)、液晶(b)が挙げられる。
液晶(a) CI+3 Mn=   4200 、M n =   3800 ここで、反強誘電相を示す温度範囲は、これらの高分子
液晶を対向する電極間に挟持して電極間に三角波状電圧
を印加した際、クロスニコル下で透過光強度の変化が2
段階(3種類)になるときを反強誘電相として決定した
値である。
また、反強誘電性を示す低分子液晶としては、例えば、
以下のものが挙げられる。
n=7〜10 (特開平1−213390号公報) n=6〜12 (第15回液晶討論会講演予稿集3A16 (1989
LP300  ) n=7〜10 (第15回液晶討論会講演予稿集3A16 (1989
)。
P2O3) ト n=7〜10 (特開平1−213390号公報) n=8〜10 (日本学術振興会情報料学用有機材料第142委員会 
第47回合同研究会資料P20)なお、上記化合物は反
強誘電性を有する液晶化合物の一例であり、これらの構
造式に限定されるものではない。
また、反強誘電性を示す低分子液晶又は反強誘電性を示
す高分子液晶と混合される他の高分子液晶又は低分子液
晶としては、スメクチ・ンク相を示すものが好ましい。
特に、スメクチックC相又はカイラルスメクチックC相
を示すものが好ましい。
このような高分子液晶としては、不斉炭素を含まないも
のと不斉炭素を含むものが挙げられる。
不斉炭素を含まないものの例としては、以下のものが挙
げられる。
(1)ポリアクリレート主鎖を有する高分子液晶(6)
ポリエステル主鎖を有する高分子液晶(Y、 S、 F
reidzon、 Polymer Com1Tlun
、+  1986+ 27(2)ポリメタクリレート主
鎖を有する高分子液晶Ctl:+ (H,Finkelmann、  Makromol、
  Chem、、  1978+  179゜(3)ポ
リオキシラン主鎖を有する高分子液晶(M、  Eic
h、  Macromol、  Chem、+  Ra
pid Commun、、  1987、 8. 59
) (液通順次、第14回液晶討論会講演予稿集、1988
.258) また、不斉炭素を含むものの例としては、以下のものが
挙げられる。
(1)ポリアクリレート主鎖を有する不斉炭素を含む高
分子液晶 (C,Pugh+ Polymer Bulletin
、 1986+ 16+ 521)(4)ポリシロキサ
ン主鎖を有する高分子液晶(H,Richard、 M
o1. Cryst、 Liq、 Cryst、+ 1
988+(2)ポリメタクリレート主鎖を有する不斉炭
素を含む高分子液晶 155.141) CH3 (J、 C,Dubois ら、 Mo1. Crys
t、 Liq、 Cryst、+ 1986、 137
. 349) (3)ポリクロロアクリレート主鎖を有する不斉炭素を
含む高分子液晶 (特開昭63−280742号公報) (6)ポリエステル主鎖を有する不斉炭素を含む高分子
液晶 (J、 C,Dubois ら、 Mo1. Crys
t、 Liq、 (:ryst、+ 1986.137
.349) (4)ポリオキシシラン主鎖を有する不斉炭素を含む高
分子液晶 (特開平1−113424号公報) (特開昭64−22918号公報) (特開昭63−264629号公報) (5)ポリシロキサン主鎖を有する不斉炭素を含む高分
子液晶 (R,Zentelら、 Liq、 Cryst、  
1987.2.83)高分子液晶は2〜3量体のオリゴ
マー液晶であってもよい。
更に、本発明の高分子液晶組成物には、必要に応じて接
着剤、減粘剤、非液晶カイラル化合物、色素等が含まれ
ていてもよい。
また、上記の高分子液晶に混合される2色性色素として
は、従来のゲストホスト型液晶表示素子に用いることの
できる公知の色素すべてを用いることができる。色素の
色としては、容易に高コントラスト化できる黒色色素が
好ましい。
上記の2色性色素と上記の高分子液晶との混合又は共重
合比は、必要とする液晶表示のコントストにより自由に
変化させることができる。混合の場合には、通常、2色
性色素の混合比を0.1〜IO重量%程度とすることが
好ましい。
上記の2色性を示す色素骨格を分子内に持ち電界変化に
応答するスメクチック相を有する高分子液晶又はスメク
チツク相を有する高分子液晶に2色性色素を混合した組
成物は、対向する電極間に挟持されている。
電極としては、通常の液晶表示素子に使用されるITO
電極等の透明電極などが好適に使用される。これらの電
極はガラスや可撓性を有するプラスチックなどの基板上
に設けられた状態で使用されることが好ましい。
また、電極間に挟持された液晶は電極面に対して一軸水
平配向処理されていることが好ましい。
−軸水平配向処理することにより、表示のコントラスト
がより良くなる。
上記の混合物を電極間に挟持する方法及び液晶を一軸水
手配向処理する方法としては、特に制限はなく、公知の
全ての方法を使用することができる。例えば、電極付き
の可撓性基板を用い、上記の混合物からなる液晶を電極
上に塗布して液晶層を形成し、液晶層上に電極付きの可
撓性基板を電極と液晶層とが接するようにラミネートし
、次いで得られたラミネート物を曲げ配向処理して液晶
を一軸水平配向処理する方法が、極めて生産性良く好ま
しい。
(A)の液晶層の厚みとしては、通常1〜2゜μm程度
が好ましいが、使用する色素の量や液晶の種類に応じて
はこの範囲外でもよい場合もある。
複屈折性を有する層(B)としては、複屈折性を有する
物質からなる層であれば、特に制限はない。複屈折性を
有する物質としては、例えば、1軸又は2軸延伸したポ
リマー、結晶性物質、配向した液晶などが挙げられる。
好適な複屈折性の度合いは、表示しようとする色によっ
て異なる。例えば、白黒表示をしたい場合、偏光性を有
する層(C)を設ける場合には反射層(D)を設けるか
否かにかかわらず、八〇・d(Δn:複屈折率、d:厚
み)を0.5 μm前後に、また(C)を設けず(D)
のみを設ける場合には、その半分の0.25μm前後に
することが好ましい。この値が小さすぎると表示が暗く
なったり、大きすぎるとコントラストが低下したりする
ことがある。一般に、Δn−dの値は以下の範囲とする
ことが好ましい。
(C)を設りる場合 0.2<Δn −d<10 (μm) (C)を設けず(D)のみを設ける場合0.1〈Δn−
d<  5(μm) (B)の厚み及び形状は任意である。表示しようとする
パターンに応じて複屈折性を有する層を任意の形状に切
断したものとしてもよく、また異なる複屈折性を有する
ものを適宜糾み合わせたものとしてもよい。
偏光性を有する層(C)としては、通常の偏光板を用い
ることができる。また、ゲストホスト型液晶層を用いる
ことも好適である。ゲストホスト型液晶層を用いると偏
光板を減らすことができ、液晶表示素子のコストが低下
する。
(C)として使用するゲストホスト型液晶層は、上記の
(A)の液晶層と同様に製造することができる。
反射層(D)としては、通常の反射板を好適に使用する
ことができる。
上記の(A)、(B)、(C)、(D)は、(A)、(
B)、(C)若しくは(D)の順、(A)、(B)、(
C)、(D)の順又は(C)、(B)、(A)、(D)
の順に積層されている。
各層は、密着して積層されていても、密着せず他の層等
を介して積層されていてもよい。
第1図(a)〜(e)は、本発明の液晶表示素子の層構
成の例を示す説明図である。
第1図(a)は、上記の層を(A)、(B)、(C)の
順に積層した例、第1図(C)は(A)、(B)、(C
)、(D)の順に積層した例、第1図(e)は(A)、
(B)、(D)の順に積層した例である。
第1図(b)は、第1図(a)の(C)としてゲストホ
スト型液晶層(C′)を使用した例である。第1図(d
)は、第1図(C)の(C)としてゲストホスト型液晶
層(C′)を使用した例である。
これらの層構成は第1図(e)の場合を除き、反射Ji
 (D)以外は、上下逆の順としてもよい。
各層の設置方向としては、必要とする表示に応じて任意
の方向とすることができる。−船釣な明暗表示をすると
きの各層の設置方向の好適な例を、(A)に使用する液
晶としてカイラルスメクチックC相(SmC” )を有
する高分子液晶を用いた場合について、以下に説明する
第2図(a)は、第1図(a)又は(C)の層構成にお
ける各層の設置方向の好適な例を示す説明図である。
第1図(a)又は(C)の層構成をとる場合には、(A
)のスメクチック層法線方向1と(C)の偏光軸方向3
とを直交させ、(B)の屈折率主軸方向2を(A)の液
晶4の配向方向、すなわちスメクチック層法線方向1か
ら液晶4のチルト角θだけ傾いた方向とすることが好ま
しい。5は液晶4のグイポールを示し、A及びBは液晶
の配向方向を示す。
このように各層を設置すると、(A)に印加される電界
の向きにより液晶4がA又はBの方向をとり、Bの方向
をとった場合には明表示、Aの方向をとった場合には(
B)のΔn−dに応じた着色がなされ暗表示となる。
第2図(b)は、第1図(b)又は(d)の層構成にお
ける各層の設置方向の好適な例を示す説明図である。
第1図(b)又は(d)の層構成をとる場合には、(A
)及び(C′)のスメクチック層法線方向を一致させ、
このスメクチック層法線方向1に対して(B)の屈折率
主軸方向2を(A)及び(C′)の液晶のチルト角θだ
け傾いた方向とすることが好ましい。7は(C′)の液
晶6のグイポールの方向を示す。A1及びB、は(A)
の液晶の配向方向を示し、A2及びB2は(C′)の液
晶の配向方向を示す。
これは、ゲストホスト型液晶層(A)及び(C′)の配
向方向を揃えておく例であり、このような層の設置方向
とすることで、明状態(B、及びB2の状態)での透明
感を向上させることができる。この場合、(A)と(C
′)に用いられる液晶は異なる液晶でも構わない。
通常の強誘電性液晶表示素子では、2枚の偏光板間に液
晶層を挟み、液晶に印加する電界の向きによって液晶層
の屈折率主軸方向を切り換えて明暗表示を行うが、この
例では、逆に上下のゲストホスト型液晶層の屈折率主軸
方向を切り換えて明暗表示を行う。
第2図(C)は、第1図(e)の層構成における各層の
設置方向の好適な例を示す説明図である。
第1図(e)の層構成をとる場合には、(A)のスメク
チック層法線方向1に対して(B)の屈折率主軸方向2
を液晶のチルト角θだけ傾いた方向とすることが好まし
い。
このように各層を設置することにより、明(Bの状態)
及び暗(Aの状態)を表示する。この例では、偏光板を
用いず、しかもゲストホスト型液晶層を1層のみとして
いる。そして、入射光がゲストホスト型液晶層及び複屈
折性を有する層を通過して楕円偏光となり、その楕円偏
光が反射板によりそのまま反射され再び複屈折性を有す
る層及びゲストホスト型液晶層を通過するので、あたか
も2倍のΔn−dを持つ複屈折性を有する層を平行な2
つのゲストポスト型液晶層間に挾んだのと同様な表示を
行うことが可能である。すなわち、第3図(a)に示す
ゲストホスト型液晶層8、Δn・dの複屈折性を有する
N9及び反射層10を積層した層構成は、第3図(b)
に示す平行な2つのゲストホスト型液晶層8間に2Δn
−dの複屈折性を有する層11を積層した層構成と等価
であり、これらの層構成を有する液晶表示素子では同様
な表示を行うことが可能である。
上記の層配置は好適な数例であり、適宜変更することが
できる。また、使用する液晶が強誘電性液晶の場合のみ
ならず、反強誘電性液晶など他の電界変化に応答するス
メクチック相を有する液晶の場合であっても電界によっ
て光吸収軸を水平面内で変化させるという効果は同しで
あるので、同様に考えて各層を配置することができる。
更に、上記の例のほかに、各層の配置方向をずらすこと
により透明−着色表示の他に異なる着色状態間のスイッ
チングも可能であり、明暗表示の他に多様な表示を実現
できる。
このように上記のゲストホスト型液晶層と複屈折性を有
する層とを組み合わせることにより、ゲストホストモー
ドでない複屈折モードでの表示が可能となる。この複屈
折性を有する層は、通常ポリマーの延伸などによって容
易に、しかも大面積のちのが製造できる。また、液晶表
示素子の表示色の均一性には、主として複屈折性を有す
る層のΔn・dの均一性のみが影響し、液晶層すなわち
ゲストホスト型液晶層の多少の厚みむらは影響しないの
で、ゲストホスト型液晶層も容易に、例えば電極付プラ
スチック基板の電極上へ液晶を塗布することなどにより
製造することができる。したがって、高品質、大面積の
液晶表示素子が容易に低コストで製造できる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
実施例1 下記の繰り返し単位を有する強誘電性高分子液晶に下記
の黒色色素を下記の割合で混合して混合物を得た。
強誘電性高分子液晶 Mn=3 0 0 0 (Iso  :等吉相、5rLIA :スメクチック人
相、SmC”  :カイラルスメクチフクC相、gニガ
ラス状態を示す。) 黒色色素 日本感光色素 NKX−1033 強誘電性高分子液晶:黒色色素 =96:4(重量部) 上記の混合物を20重量%のトルエン溶液とし、ITO
電極電極水リエーテルスルホン(PES)基板の電極面
上にマイクログラビアコーターを用いて厚み2,5μm
に製膜した。溶媒乾燥後直ちに何も塗布していない同種
の基板を液晶層と電極面が接するようにラミネートし、
配向処理前の未配向素子原反(幅150mm、長さ10
m)を製作した。
次いで、第4図に示すような4本の加熱ロール群からな
る配向装置を用いて、上記の未配向素子13の曲げ配向
処理を行った。各加熱ロール12は直径80肺のクロム
メツキを施した鉄製であり、幅300胴のものを用いた
。表面温度はT1−88°c、T2 =75°c、、T
l =70°C,T4=55°Cにコントロールし、ラ
イン速度はv=8m/分とした。
この配向装置によって未配向素子I3の液晶は曲げ変形
による剪断を与えられながら等吉相から液晶相へ冷却さ
れ、最終的に基板長手方向と垂直な方向に一軸水平配向
し、配向済素子14が得られた。
この配向済素子14を150mmX20Ommづつ切出
して、まず通常のゲストホストモードでの表示を試みた
。ゲストホスト型液晶層8と偏光板]5とを第5図(a
)のように積層した層構成で、第5図(b)のように偏
光板j5の偏光軸方向3をゲストホスト型液晶層8のス
メクチック層法線方向1からチルト角θだけ傾けた方向
となるような配置として、ゲストホスト型液晶層の電極
間に±1. OVの電圧を印加したところ、コントラス
ト比22のゲストホストモードによる白黒表示ができた
次に、本発明の複屈折モードでの表示をするために複屈
折性を有する層をゲストホスト型液晶層と偏光板との間
に設けて第1図(a)の層構成とし、各層の設置方向は
第2図(a)の方向とした液晶表示素子を作製した。用
いた複屈折性を有する層は市販の通常の透明アクリル板
(150mm+X200箇X3rmn)であり、このア
クリル板のΔn−dは実測で0,45であった。作製し
た液晶表示素子はコントラスト比20の白黒表示が可能
であり、色むらのない均一な表示ができた。
更に、アクリル板を2枚重ねとしてΔn−dを倍にした
ところ、表示色は白から均一で明るい赤になり、コント
ラスト比は17となった。アクリル板を3枚重ねとした
ところ、緑色でコントラスト比は14であった。
いずれの場合も極めて均一な色表示を行うことができ、
その色は複屈折性を有する層の△n−dを変更すれば容
易に変更できることが明らかになった。
また、ゲストホスト型液晶層の厚みむらの影響を調べた
。ゲストホストモードでは厚みむらに基づくコントラス
ト比のばらつきが22±4程度であったが複屈折モード
ではアクリル板1枚のとき20±1.2枚で17±1.
3枚で14±1.5であり、本発明の液晶表示素子では
ゲストホスト型液晶層の厚みむらの影響が極めて小さく
なっていることが明らかになった。
実施例2 実施例1の液晶表示素子の偏光板の外側に反射板をつけ
、第1図(C)の層構成とした。実施例1と同様の均一
な色表示が可能であり、その表示色は実施例1と同じで
あった。
コントラスト比はアクリル板1枚で17.2枚で15.
3枚で11と十分な値を得ることができた。
実施例3 実施例1で作製したゲストホスト型液晶層を2層用いて
第1図(b)の層構成の液晶表示素子とした。
各層の配置方向は第2図(b)のようにし、2層のゲス
トホスト型液晶層の液晶は電界の向きによって常に同し
方向になるようにした。
複屈折性を有する層としては、Δn−d=0.6の一軸
延伸PET (1,50+n+++X200mmX20
 pm)を用いた。2層のゲストホスト型液晶層それぞ
れの電極間に±10■の電圧を印加してコントラスト比
を測定したところ、25±1を得た。また、表示色は濃
い青であって色むらは認められなかった。
実施例4 実施例3の液晶表示素子の一方のゲストホスト型液晶層
の外側に反射板を設け、第1図(d)の層構成の液晶表
示素子とした。
実施例3と同様にコントラスト比を測定したところ、2
1±1であり、表示色は実施例3よりも濃い青でありほ
ぼ黒色であった。また透明(明)状態ではその透明感が
極めて高く視認性の良い液晶表示素子が得られた。
実施例5 実施例1で作製したゲストホスト型液晶層を一枚と、複
屈折性を有する層としてニチバンのセロテープを用いて
第1図(e)の層構成の液晶表示素子を作製した。セロ
テープのΔn−dは0.4であった。
ゲストホスト型液晶層の電極間に±10vの電圧を印加
したところ、表示色は透明と青であり、色むらの少ない
表示が可能であった。コントラスト比は9±1であった
このように偏光板を1枚も用いずゲストホスト型液晶層
を一層だけしか用いずとも複屈折モードでの表示が可能
であることが明らかになった。
更に複屈折性を有する層と反射板の間に数CTII以下
の間隔を設けることで表示パターンに陰が生じたように
見え、多様な表示が可能であることも明らかになった。
実施例6 下記の繰り返し単位を有する反強誘電相を示す高分子液
晶に実施例1で用いたのと同様の黒色色素を下記の割合
で混合して混合物を得た。
反強誘電相を示す高分子液晶 CH。
Mn=2800 (SmCA”  :反強誘電相を示す。)反強誘電相を
示す高分子液晶:黒色色素=98:2(重量部) 上記の混合物を用いて、実施例1と同じ条件で配向処理
前の未配向素子原反を作製した。この未配向素子を配向
処理するため、実施例1で使用したのと同じ配向装置を
用い、T+ =Tz =T3−T4=90°C,v=5
m/分とし、ゲストホスト型液晶層の電極間に直流30
Vを印加しながら曲げ変形を与えたところ、液晶は直ち
に配向した。
得られた配向済素子から15cmX20cmを切り出し
て第1図(e)の層構成を有する液晶表示素子を作製し
た。このとき複屈折性を有する層としては2倍に延伸し
たポリカーボネートフィルムを用いた。
Δn−dは実測で0.3 (d=20μm)であった。
第6図のように、スメクチック層の法線方向1と複屈折
性を有する層の光学軸方向2を一致させて各層を配置し
たところ、印加電圧を加えないときは液晶は第3状態の
Cの配向方向となり透明であった。また正又は負の方向
に電圧を印加したときにはA又はBの配向となり、いず
れも濃い茶色の表示になった。Cの配向方向とA又はB
の配向方向とのなす角θは、25°Cで15°であった
q このときのコントラスト比は26±0.5であり、色む
らは全く認められなかった。
接着剤を下記の割合で混合して混合物を得た。
赤色色素 実施例7 下記の構造を有する低分子液晶A及びBと下記の繰り返
し単位を有する高分子液晶Cとを混合して高分子液晶の
組成物を得た。
Mn=300 O A:B:C=20:60:20 (モル%)上記の高分
子液晶の組成物に下記の赤色色素と接着剤 セメダイン社、セメダインスーパー 主剤と硬化剤の体積比1:1の混合物 高分子液晶の組成物:赤色色素:接着剤=85:3:1
2(重量部) 得られた混合物を用いて、実施例1と同様の電極付基板
を用い同じ方法で混合物を塗布製膜してラミネートし未
配向素子を得た。次いで、未配向素子から15cmX3
0αを切出し、電極間に40■の直流を印加しながら素
子全体にたわみを与えた。2〜3回軽く曲げることで液
晶は室温でもほぼ完全に配向し、配向済素子ができた。
この配向済素子をゲストホスト型液晶層とし、第7図(
a)及び(b)に示すように、F L Jlの文字とf
cJの文字の形にΔn−d=0.4の一軸延伸PETフ
ィルム1Gを切り取ったものを光学的に等方的なポリエ
ステルフィルム17上に設けたものを複屈折性を有する
層とした液晶表示素子を作製した。このとき、−軸延伸
PETフィルム16はrI、]の部分の延伸方向18と
F C(+の部分の延伸方向19とがスメクチック層法
線方向1に対し互いに逆向きにチルト角θだけ傾けたも
のとした。この液晶表示素子のゲストホスト型液晶層の
電極間に+10■の電圧を印加したときには、液晶4は
Aの配向方向となり「LJの文字は透明、rCJの文字
は赤になった。−10Vの電圧を印加したときには、逆
に液晶4がBの配向方向となるためにrI、Jの文字が
赤、FCJの文字が透明になった。このようにゲストホ
スト型液晶層としてはパターニングしていない全面電極
を用いているにもかかわらず、印加電圧の向きによって
多様な表示を、しかも偏光板を用いないで実現できた。
上記の表示のコントラスト比は15±1であり色むらは
認められなかった。
このようにスメクチック人相(室温)の液晶を用いた場
合でも強誘電性液晶を用いた場合と同様の効果が得られ
ることが明らかになった。
〔発明の効果] 本発明の液晶表示素子は、色むらがなく、明るく、視認
性の良い表示が可能であり、生産性がよく大画面化が容
易な液晶表示素子である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は、本発明の液晶表示素子の層構
成の例を示す説明図である。 第2図(a)〜(C)は、本発明の液晶表示素子の各層
の設置方向の好適な例を示す説明図である。 第3図(a)及び第3図(b)は、第1図(e)に示し
た液晶表示素子の層構成を説明する説明図である。 第4図は、実施例1で使用した配向装置を示す説明図で
ある。 第5図(a)は、実施例1でゲストホストモードの表示
を行った場合の層構成を示す説明図である。 第5図(b)は、第5図(a)の各層の設置方向を示す
説明図である。 第6図は、実施例6で製造した液晶表示素子の各層の設
置方向を示す説明図である。 第7図(a)は、実施例7で製造した液晶表示素子の層
構成を示す説明図である。第7図(b)は、第7図(a
)の複屈折性を有する層を上面から見た状態を示す説明
図である。 (A) (B) (C) (D) (C’ 符号の説明 ゲストホス1型液晶層 複屈折性を有する層 偏光性を有する層 反射層 )ゲストホスト型液晶層 スメクチック層法線方向 屈折率主軸方向  3 偏光軸方向 (A)の液晶   5 ダイポール (C′)の液晶  7 ダイポール ゲストホスト型液晶層 △n−dの複屈折性を有する層 反射層 2Δn−dの複屈折性を有する層 加熱ロール   13 未配向素子 配向済素子   15 偏光板 一軸延伸PETフィルム ポリエステルフィルム rLJの延伸方向 rC,Hの延伸方向

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対向する電極間に2色性を示す色素骨格を分子内に
    持ち電界変化に応答するスメクチック相を有する高分子
    液晶又はスメクチック相を有する高分子液晶に2色性色
    素を混合した組成物を挟持してなるゲストホスト型液晶
    層(A)、複屈折性を有する層(B)並びに偏光性を有
    する層(C)及び/又は反射層( D)を、(A)、(B)、(C)若しくは (D)の順、(A)、(B)、(C)、( D)の順又は(C)、(B)、(A)、( D)の順に積層してなる複屈折モードの表示を行う液晶
    表示素子。 2、偏光層(C)がゲストホスト型液晶層である請求項
    1記載の液晶表示素子。 3、ゲストホスト型液晶層(A)の高分子液晶又は組成
    物がカイラルスメクチックC相、電界誘起チルトを示す
    スメクチックA相又は反強誘電性スメクチックC相のい
    ずれかを有するものである請求項1又は2記載の液晶表
    示素子。 4、ゲストホスト型液晶層(A)の液晶が一軸水平配向
    されている請求項1、2又は3記載の液晶表示素子。
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