JPH05165009A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH05165009A JPH05165009A JP3333303A JP33330391A JPH05165009A JP H05165009 A JPH05165009 A JP H05165009A JP 3333303 A JP3333303 A JP 3333303A JP 33330391 A JP33330391 A JP 33330391A JP H05165009 A JPH05165009 A JP H05165009A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、散乱、透過型表示素子に於いて、
従来の高分子分散型液晶表示素子に比べて、低消費電力
で、ＯＡ用途等に十分な表示容量を有する液晶表示素子
を提供する。 【構成】 本発明の高分子分散型液晶表示素子は、図１
に示すように、画素電極形成された基板間に高分子分散
液晶が挟持された液晶表示素子において、該高分子分散
液晶がネマチック液晶或いは二色性色素を含有するネマ
チック液晶と複屈折性高分子であり、液晶と高分子が互
いに平行に配向分散させた構成を取る。
従来の高分子分散型液晶表示素子に比べて、低消費電力
で、ＯＡ用途等に十分な表示容量を有する液晶表示素子
を提供する。 【構成】 本発明の高分子分散型液晶表示素子は、図１
に示すように、画素電極形成された基板間に高分子分散
液晶が挟持された液晶表示素子において、該高分子分散
液晶がネマチック液晶或いは二色性色素を含有するネマ
チック液晶と複屈折性高分子であり、液晶と高分子が互
いに平行に配向分散させた構成を取る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、時計表示、ＯＡ用ディ
スプレイやプロジェクター等に用いる、液晶と高分子を
互いに配向分散させた液晶表示素子に関する。
スプレイやプロジェクター等に用いる、液晶と高分子を
互いに配向分散させた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高分子分散型液晶は、図２と図３
に示したように透明な高分子マトリクス中に液晶が安定
に保持され、電界の有無により液晶の屈折率を変化さ
せ、高分子マトリクスとの屈折率差を調節することによ
り、透過、散乱状態を制御するものである。この動作原
理による液晶表示素子はＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ
ｓ．，４０（１）２２（１９８２）で、Ｈ．Ｇ．Ｃｒａ
ｉｇｈｅａｄらが液晶を多孔体に含浸させる方法で、ま
た特公昭５８ー５０１６３１ではポリビニルアルコール
を使ってマイクロカプセル化したネマチック液晶、ＮＣ
ＡＰ（Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ ａｌ
ｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）液晶と呼ばれる技術により作
成されている。また特公昭６１ー５０２１２８では、高
分子マトリクスがエポキシ樹脂、さらに特開平１ー３１
２５２７は紫外線硬化型樹脂により、いずれもプレポリ
マーを硬化させ２層分離を固定化することにより作成さ
れている。また、液晶討論会３２８（１９９１）で、後
藤氏［Ｔ．Ｇｏｔｏｈ］らにより、二周波液晶と等方性
の紫外線硬化型樹脂を使用し、低周波電場印加下で紫外
線硬化させ、高周波電場駆動で、電界により透明から散
乱状態となる液晶ー高分子複合膜が作成されている。ま
た、特願平３ー２６０２４と特願平３ー２６０２５で、
液晶と複屈折性の紫外線硬化型或は熱可塑高分子を使用
し、液晶と複屈折性高分子が互いに平行に配向分散させ
たことにより、透明から散乱状態となる液晶ー高分子複
合膜が作成されている。
に示したように透明な高分子マトリクス中に液晶が安定
に保持され、電界の有無により液晶の屈折率を変化さ
せ、高分子マトリクスとの屈折率差を調節することによ
り、透過、散乱状態を制御するものである。この動作原
理による液晶表示素子はＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ
ｓ．，４０（１）２２（１９８２）で、Ｈ．Ｇ．Ｃｒａ
ｉｇｈｅａｄらが液晶を多孔体に含浸させる方法で、ま
た特公昭５８ー５０１６３１ではポリビニルアルコール
を使ってマイクロカプセル化したネマチック液晶、ＮＣ
ＡＰ（Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ ａｌ
ｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）液晶と呼ばれる技術により作
成されている。また特公昭６１ー５０２１２８では、高
分子マトリクスがエポキシ樹脂、さらに特開平１ー３１
２５２７は紫外線硬化型樹脂により、いずれもプレポリ
マーを硬化させ２層分離を固定化することにより作成さ
れている。また、液晶討論会３２８（１９９１）で、後
藤氏［Ｔ．Ｇｏｔｏｈ］らにより、二周波液晶と等方性
の紫外線硬化型樹脂を使用し、低周波電場印加下で紫外
線硬化させ、高周波電場駆動で、電界により透明から散
乱状態となる液晶ー高分子複合膜が作成されている。ま
た、特願平３ー２６０２４と特願平３ー２６０２５で、
液晶と複屈折性の紫外線硬化型或は熱可塑高分子を使用
し、液晶と複屈折性高分子が互いに平行に配向分散させ
たことにより、透明から散乱状態となる液晶ー高分子複
合膜が作成されている。
【０００３】いずれの方法に於いても、以下の二つの基
本原理で分類できる。
本原理で分類できる。
【０００４】（１）電圧を印加していないときの、液晶
分子のランダム配列により生じる光学的無秩序状態（散
乱）と、電圧印加による液晶分子の配列した光学的秩序
状態（透過）。この基本原理による液晶表示素子を以下
ＰＤＬＣ（ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉ
ｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶ。
分子のランダム配列により生じる光学的無秩序状態（散
乱）と、電圧印加による液晶分子の配列した光学的秩序
状態（透過）。この基本原理による液晶表示素子を以下
ＰＤＬＣ（ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉ
ｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶ。
【０００５】（２）電圧を印加していないときの、液晶
分子の配列した光学的秩序状態（透過）と、電圧印加に
よる液晶分子のランダム配列により生じる光学的無秩序
状態（散乱）。この基本原理による液晶表示素子を以下
Ｒ（ｒｅｖｅｒｓｅ ｍｏｄｅ）ＰＤＬＣと呼ぶ。
分子の配列した光学的秩序状態（透過）と、電圧印加に
よる液晶分子のランダム配列により生じる光学的無秩序
状態（散乱）。この基本原理による液晶表示素子を以下
Ｒ（ｒｅｖｅｒｓｅ ｍｏｄｅ）ＰＤＬＣと呼ぶ。
【０００６】また、Ｐａｕｌ Ｓ． Ｄｒｚａｉｃ，
ｅｔｃ． ＳＰＩＥ ４１（１９８９）では、上記のＰ
ＤＬＣとＲＰＤＬＣに、二色性色素を含有したゲストホ
スト液晶を使用することにより、散乱そして吸収の効果
が同時に作用するゲストホスト型ＰＤＬＣとゲストホス
ト型ＲＰＤＬＣが提案されている。更に、Ｊ．Ｗ．Ｄｏ
ａｎｅ， Ｄ．Ｋ．Ｙａｎｇ ａｎｄ Ｌ．Ｃ．Ｃｈｉ
ｅｎ， ＩＥＥＥ １７５（１９９１）では、ゲルと液
晶とカイラル成分の有機材料の混合物を材料とし、ネマ
チック液晶とコレステリック液晶の相転移機能を使っ
て、メモリ性のあるＲＰＤＬＣを作製した。
ｅｔｃ． ＳＰＩＥ ４１（１９８９）では、上記のＰ
ＤＬＣとＲＰＤＬＣに、二色性色素を含有したゲストホ
スト液晶を使用することにより、散乱そして吸収の効果
が同時に作用するゲストホスト型ＰＤＬＣとゲストホス
ト型ＲＰＤＬＣが提案されている。更に、Ｊ．Ｗ．Ｄｏ
ａｎｅ， Ｄ．Ｋ．Ｙａｎｇ ａｎｄ Ｌ．Ｃ．Ｃｈｉ
ｅｎ， ＩＥＥＥ １７５（１９９１）では、ゲルと液
晶とカイラル成分の有機材料の混合物を材料とし、ネマ
チック液晶とコレステリック液晶の相転移機能を使っ
て、メモリ性のあるＲＰＤＬＣを作製した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＤＬＣとＲＰＤＬＣは以下の様な課題を有していた。 （１）従来のＰＤＬＣとＲＰＤＬＣの液晶／高分子層
に、散乱効果を十分発揮させるために高分子で形成され
た界面が多く、ＰＤＬＣとＲＰＤＬＣのアンカリング力
が液晶分子に対して高い。一方、通常の単純液晶パネル
はガラス基板表面からのアンカリング力しかないので、
従来のＰＤＬＣとＲＰＤＬＣの駆動電圧は通常な単純液
晶パネルの駆動電圧よりかなり高い。このため、ＰＤＬ
ＣとＲＰＤＬＣは、ＴＦＴ素子などのアクティブ素子よ
りも高い電圧で動作するので、アクティブマトリクス駆
動が不可能であった。また、従来の記憶性ＲＰＤＬＣは
ネマチック液晶とコレステリック液晶の相転移を使って
おり、駆動電圧が高く、実用性は困難である。
ＰＤＬＣとＲＰＤＬＣは以下の様な課題を有していた。 （１）従来のＰＤＬＣとＲＰＤＬＣの液晶／高分子層
に、散乱効果を十分発揮させるために高分子で形成され
た界面が多く、ＰＤＬＣとＲＰＤＬＣのアンカリング力
が液晶分子に対して高い。一方、通常の単純液晶パネル
はガラス基板表面からのアンカリング力しかないので、
従来のＰＤＬＣとＲＰＤＬＣの駆動電圧は通常な単純液
晶パネルの駆動電圧よりかなり高い。このため、ＰＤＬ
ＣとＲＰＤＬＣは、ＴＦＴ素子などのアクティブ素子よ
りも高い電圧で動作するので、アクティブマトリクス駆
動が不可能であった。また、従来の記憶性ＲＰＤＬＣは
ネマチック液晶とコレステリック液晶の相転移を使って
おり、駆動電圧が高く、実用性は困難である。
【０００８】（２）従来のＰＤＬＣとＲＰＤＬＣの液晶
／高分子層では、液晶ドメンの大きさは均一でないの
で、各ドメィンの液晶分子を動かすための電圧が一定で
ない。このため、電気光学特性における電圧の急峻性が
悪い。単純マトリクス駆動においては、急峻性が悪いた
め、デュ−ティ−比が低く、大容量表示ができなかっ
た。そこで本発明はこのような課題を解決するものであ
り、その目的とするところは、課題（１）に対しては、
カイラル成分の有機材料を液晶／高分子層に入れ、液晶
分子に電界方向に倒れようとする力を与えることによっ
て、駆動電圧の閾値を０Ｖに近づけるところにある。
／高分子層では、液晶ドメンの大きさは均一でないの
で、各ドメィンの液晶分子を動かすための電圧が一定で
ない。このため、電気光学特性における電圧の急峻性が
悪い。単純マトリクス駆動においては、急峻性が悪いた
め、デュ−ティ−比が低く、大容量表示ができなかっ
た。そこで本発明はこのような課題を解決するものであ
り、その目的とするところは、課題（１）に対しては、
カイラル成分の有機材料を液晶／高分子層に入れ、液晶
分子に電界方向に倒れようとする力を与えることによっ
て、駆動電圧の閾値を０Ｖに近づけるところにある。
【０００９】また、課題（２）に対しては、（１）を解
決して閾値を０Ｖに近づけることによってセル厚を増加
することができるため、電気光学特性における電圧の急
峻性のよい液晶表示素子を提供することも可能となる。
決して閾値を０Ｖに近づけることによってセル厚を増加
することができるため、電気光学特性における電圧の急
峻性のよい液晶表示素子を提供することも可能となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、画素電極形成された基板間に高分子分散液晶が挟持
された液晶表示素子において、液晶／高分子層に、カイ
ラル成分の有機材料を含有し、液晶分子が平行に配向分
散していることを特徴とする。
は、画素電極形成された基板間に高分子分散液晶が挟持
された液晶表示素子において、液晶／高分子層に、カイ
ラル成分の有機材料を含有し、液晶分子が平行に配向分
散していることを特徴とする。
【００１１】また、上記液晶表示素子がネマチック液晶
と光学等方性高分子から成り、液晶分子が互いに平行に
配向分散していることを特徴とし、或いは上記液晶表示
素子がネマチック液晶と複屈折性高分子から成り、液晶
と高分子が互いに平行に配向分散していることを特徴と
する。
と光学等方性高分子から成り、液晶分子が互いに平行に
配向分散していることを特徴とし、或いは上記液晶表示
素子がネマチック液晶と複屈折性高分子から成り、液晶
と高分子が互いに平行に配向分散していることを特徴と
する。
【００１２】また、上記液晶が二周波液晶であることを
特徴とし、或いは上記液晶分子或いは液晶と複屈折性高
分子が磁場配向できることを特徴とする。また、上記液
晶が二色性色素を含有することを特徴としている。
特徴とし、或いは上記液晶分子或いは液晶と複屈折性高
分子が磁場配向できることを特徴とする。また、上記液
晶が二色性色素を含有することを特徴としている。
【００１３】本発明は二周波液晶のクロスオーバー周波
数より高周波電場で配向し、低周波電場で駆動すること
を特徴とする。或いは、二周波液晶のクロスオーバー周
波数より低周波電場で配向し、高周波電場で駆動するこ
とを特徴とする。或いは、磁場、配向剤、或いはラビン
グ方法で配向し、電場で駆動することを特徴としてい
る。また、上記液晶或いは二色性色素を含有する液晶、
及び高分子前駆体からなる混合溶液が液晶状態をとる条
件にて、液晶及び高分子前駆体が互いに平行配向し、高
分子前駆体を高分子化することを特徴とする。
数より高周波電場で配向し、低周波電場で駆動すること
を特徴とする。或いは、二周波液晶のクロスオーバー周
波数より低周波電場で配向し、高周波電場で駆動するこ
とを特徴とする。或いは、磁場、配向剤、或いはラビン
グ方法で配向し、電場で駆動することを特徴としてい
る。また、上記液晶或いは二色性色素を含有する液晶、
及び高分子前駆体からなる混合溶液が液晶状態をとる条
件にて、液晶及び高分子前駆体が互いに平行配向し、高
分子前駆体を高分子化することを特徴とする。
【００１４】以下、実施例により本発明の詳細を示す。
【００１５】
（実施例１）図１に本発明の液晶表示素子における断面
図を示した。素子の作製方法について説明する。まず表
面の平坦なガラス基板１０１の表面に透明電極層（ＩＴ
Ｏ）１０２を蒸着法により形成した。二枚の基板の電極
表面を向かい合わせて、間隙（以後この間隙をセル厚と
よぶ）を５μｍ、１０μｍ、及び１５μｍになるように
固定した。また、もう一つのサンプルは固定する前に、
基板を垂直配向剤（ＺＬＩー３１２４、メルク社製）で
垂直処理し、セル厚が１０μｍになるように作製した。
各サンプルの間隙にビフェノールメタクリル酸エステル
と液晶（ＲＤＥ−９０４０４ー２、ロディック社製）と
カイラル成分の有機材料（Ｓ−１０１１、メルク社製）
を１０：９０：０．０００１で１００゜Ｃに混合したも
のを封入する。そして、磁場３０００ガウスを加えて、
徐冷し、液晶と高分子を基板に対して垂直配向させた。
つづいて、室温にて紫外線を照射することにより、液晶
１０３と高分子１０４が相分離し、かつお互いに平行配
向したＲＰＤＬＣを形成した。照射した紫外線のエネル
ギーは、２０００ｍＪ／ｃｍ2 （波長３５０ｎｍ）であ
る。この状態に於いては、素子は高い透明性を示し、電
界印加で散乱する表示素子を作製できた。
図を示した。素子の作製方法について説明する。まず表
面の平坦なガラス基板１０１の表面に透明電極層（ＩＴ
Ｏ）１０２を蒸着法により形成した。二枚の基板の電極
表面を向かい合わせて、間隙（以後この間隙をセル厚と
よぶ）を５μｍ、１０μｍ、及び１５μｍになるように
固定した。また、もう一つのサンプルは固定する前に、
基板を垂直配向剤（ＺＬＩー３１２４、メルク社製）で
垂直処理し、セル厚が１０μｍになるように作製した。
各サンプルの間隙にビフェノールメタクリル酸エステル
と液晶（ＲＤＥ−９０４０４ー２、ロディック社製）と
カイラル成分の有機材料（Ｓ−１０１１、メルク社製）
を１０：９０：０．０００１で１００゜Ｃに混合したも
のを封入する。そして、磁場３０００ガウスを加えて、
徐冷し、液晶と高分子を基板に対して垂直配向させた。
つづいて、室温にて紫外線を照射することにより、液晶
１０３と高分子１０４が相分離し、かつお互いに平行配
向したＲＰＤＬＣを形成した。照射した紫外線のエネル
ギーは、２０００ｍＪ／ｃｍ2 （波長３５０ｎｍ）であ
る。この状態に於いては、素子は高い透明性を示し、電
界印加で散乱する表示素子を作製できた。
【００１６】つづいて、本発明実施例１により作製した
ＲＰＤＬＣの電気光学特性を示す。図１中１０２に交流
電界を印加し、入射光１０５を基板に対して垂直入射さ
せて、透過率と電圧の関係を調べた。図４に本発明のＲ
ＰＤＬＣ、セル厚５μｍ、１０μｍ、及び１５μｍ等、
各々の電気光学特性を示す。磁場配向と垂直配向剤で配
向する効果は同じなので、図中、磁場配向したサンプル
と垂直配向剤処理したサンプルの電気光学特性を同じよ
うに示している。また、本発明のＲＰＤＬＣは高い透明
度を持つなので、各厚さのＲＰＤＬＣセルの最大透過率
はほぼ同じである。ただし、セル厚を厚くするほど、駆
動電圧の閾値は高くなり、急峻度は向上する。原因を説
明とすると、同じ電圧をかける場合、電場の強度はセル
の厚さと逆比例となっているので、厚いセルは薄いセル
中の電場より弱く、駆動電圧の閾値も高い。また、同じ
材質の液晶／高分子層、同じ電場にて、散乱強度はセル
の厚さの指数関数となっているので、厚いセルは薄いセ
ルより強く散乱し、早く散乱飽和点に達し、駆動電圧の
急峻性も高くなる。
ＲＰＤＬＣの電気光学特性を示す。図１中１０２に交流
電界を印加し、入射光１０５を基板に対して垂直入射さ
せて、透過率と電圧の関係を調べた。図４に本発明のＲ
ＰＤＬＣ、セル厚５μｍ、１０μｍ、及び１５μｍ等、
各々の電気光学特性を示す。磁場配向と垂直配向剤で配
向する効果は同じなので、図中、磁場配向したサンプル
と垂直配向剤処理したサンプルの電気光学特性を同じよ
うに示している。また、本発明のＲＰＤＬＣは高い透明
度を持つなので、各厚さのＲＰＤＬＣセルの最大透過率
はほぼ同じである。ただし、セル厚を厚くするほど、駆
動電圧の閾値は高くなり、急峻度は向上する。原因を説
明とすると、同じ電圧をかける場合、電場の強度はセル
の厚さと逆比例となっているので、厚いセルは薄いセル
中の電場より弱く、駆動電圧の閾値も高い。また、同じ
材質の液晶／高分子層、同じ電場にて、散乱強度はセル
の厚さの指数関数となっているので、厚いセルは薄いセ
ルより強く散乱し、早く散乱飽和点に達し、駆動電圧の
急峻性も高くなる。
【００１７】比較例として、実施例１と同様な条件に
て、基板を垂直配向処理する。ただし、カイラル成分の
有機材料を入れずにセル厚１０μｍの従来のＲＰＤＬＣ
を作製した。その電気光学特性を図５に示す。それを、
本発明の垂直配向処理された１０μｍのＲＰＤＬＣの電
気光学特性と比べる。
て、基板を垂直配向処理する。ただし、カイラル成分の
有機材料を入れずにセル厚１０μｍの従来のＲＰＤＬＣ
を作製した。その電気光学特性を図５に示す。それを、
本発明の垂直配向処理された１０μｍのＲＰＤＬＣの電
気光学特性と比べる。
【００１８】高分子と液晶材料は同じ材料を使用してい
るので、本発明の１０μｍのＲＰＤＬＣ（図５、５０
１）の最大透過率８６％と従来のＲＰＤＬＣ（図５、５
０２）の最大透過率８８％で、両者はほぼ等しい。但
し、二つの相違点がある。
るので、本発明の１０μｍのＲＰＤＬＣ（図５、５０
１）の最大透過率８６％と従来のＲＰＤＬＣ（図５、５
０２）の最大透過率８８％で、両者はほぼ等しい。但
し、二つの相違点がある。
【００１９】（１）本発明のＲＰＤＬＣの閾値電圧は５
Ｖｒｍｓで、従来のＲＰＤＬＣの閾値電圧７Ｖｒｍｓに
対して、かなり減少されている。
Ｖｒｍｓで、従来のＲＰＤＬＣの閾値電圧７Ｖｒｍｓに
対して、かなり減少されている。
【００２０】（２）本発明のＲＰＤＬＣの最小透過率１
２％で、従来のＲＰＤＬＣの最小透過率２０％に対し
て、大幅に低下している。言い替えれば、本発明の液晶
表示素子の散乱効率は従来のＰＤＬＣよりも大幅に向上
している。
２％で、従来のＲＰＤＬＣの最小透過率２０％に対し
て、大幅に低下している。言い替えれば、本発明の液晶
表示素子の散乱効率は従来のＰＤＬＣよりも大幅に向上
している。
【００２１】原因を説明すると、本発明のＲＰＤＬＣは
カイラル成分の有機材料を入れたかげで、液晶分子のね
じれようとする力が、高分子表面からのアンカリング力
をある程度解消することができたため、本発明のＲＰＤ
ＬＣは従来のＲＰＤＬＣの液晶分子より動きやすく、閾
値電圧も低くなる。
カイラル成分の有機材料を入れたかげで、液晶分子のね
じれようとする力が、高分子表面からのアンカリング力
をある程度解消することができたため、本発明のＲＰＤ
ＬＣは従来のＲＰＤＬＣの液晶分子より動きやすく、閾
値電圧も低くなる。
【００２２】また、従来の垂直配向ＲＰＤＬＣの液晶分
子は一定方向に倒れる傾向があるため、ある方向の偏光
光しか散乱しない。一方、本発明のＲＰＤＬＣはカイラ
ル成分の有機材料を入れたかげで、垂直配向された液晶
分子の倒れる方向がランダムとなり、光を散乱する効果
を上げることができたと考える。
子は一定方向に倒れる傾向があるため、ある方向の偏光
光しか散乱しない。一方、本発明のＲＰＤＬＣはカイラ
ル成分の有機材料を入れたかげで、垂直配向された液晶
分子の倒れる方向がランダムとなり、光を散乱する効果
を上げることができたと考える。
【００２３】理論的には、カイラル成分の有機材料をも
っと入れて、配向する磁場を高くすることにより、閾値
電圧を０Ｖに近づくことができる。それによって、図６
のように、駆動電圧を一定とした場合、セル厚を増加す
ることができるため、電気光学特性における電圧の急峻
性のよい液晶表示素子を提供することができる。図中、
セルの厚さｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４。
っと入れて、配向する磁場を高くすることにより、閾値
電圧を０Ｖに近づくことができる。それによって、図６
のように、駆動電圧を一定とした場合、セル厚を増加す
ることができるため、電気光学特性における電圧の急峻
性のよい液晶表示素子を提供することができる。図中、
セルの厚さｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４。
【００２４】（実施例２）液晶分子の回転エネルギーと
高分子表面のエンカリングエネルギーが互いに解消し合
うことにより、駆動電圧を低減する方法について実施例
を示す。誘電率差（△ε＝ε‖ーε⊥）が正の液晶を使
うとすると、カイラル成分の有機材料を入れる量の条件
は、液晶分子の回転エネルギーが高分子表面からのアン
カリングエネルギーより少し高くなるようにカイラル成
分量を決めれば良い。
高分子表面のエンカリングエネルギーが互いに解消し合
うことにより、駆動電圧を低減する方法について実施例
を示す。誘電率差（△ε＝ε‖ーε⊥）が正の液晶を使
うとすると、カイラル成分の有機材料を入れる量の条件
は、液晶分子の回転エネルギーが高分子表面からのアン
カリングエネルギーより少し高くなるようにカイラル成
分量を決めれば良い。
【００２５】サンプルの作り方は、図７（ａ）の様に、
電場或いは外場をセルにかけながら、高分子を硬化さ
せ、透明なＰＤＬＣを作製した。外場を除去すると、図
７（ｂ）の様に、散乱する。この様な散乱は、液晶の相
転移（ネマチック相ーコレステリックのフオーカルコニ
ック相）ではなく、ネマチック液晶相を保持したまま、
散乱と透明の現象が表現でき、駆動電圧も減少できる。
電場或いは外場をセルにかけながら、高分子を硬化さ
せ、透明なＰＤＬＣを作製した。外場を除去すると、図
７（ｂ）の様に、散乱する。この様な散乱は、液晶の相
転移（ネマチック相ーコレステリックのフオーカルコニ
ック相）ではなく、ネマチック液晶相を保持したまま、
散乱と透明の現象が表現でき、駆動電圧も減少できる。
【００２６】本発明のＰＤＬＣは、高分子表面のエンカ
リングエネルギーが液晶分子の回転エネルギーを解消す
るため、駆動電圧が低い。カイラル成分の有機材料を入
れる量をうまく調整すれば、駆動電圧の閾値が０Ｖに近
づけることができる。一方、従来のＰＤＬＣの駆動電圧
はもともと高く、カイラル成分の有機材料を入れると、
回転エネルギーが増加するため、駆動電圧がもっと高く
なる。
リングエネルギーが液晶分子の回転エネルギーを解消す
るため、駆動電圧が低い。カイラル成分の有機材料を入
れる量をうまく調整すれば、駆動電圧の閾値が０Ｖに近
づけることができる。一方、従来のＰＤＬＣの駆動電圧
はもともと高く、カイラル成分の有機材料を入れると、
回転エネルギーが増加するため、駆動電圧がもっと高く
なる。
【００２７】この原理によって、本発明のＰＤＬＣは従
来のＰＤＬＣより駆動電圧を低下することができる。
来のＰＤＬＣより駆動電圧を低下することができる。
【００２８】（実施例３）本発明の電場配向による高分
子分散型液晶の液晶表示素子を説明する。素子の作製方
法について、まず表面の平坦なガラス基板の表面に透明
電極層を蒸着法により形成した。二枚の基板の電極表面
を向かい合わせて、セル厚１０μｍになるように固定し
た。この間隙にビフェノールメタクリル酸エステルと二
周波液晶（Ｍ００４８、ロディック社製）とカイラル成
分の有機材料（Ｓ−１０１１、メルク社製）を１５：８
５：０．０００１で１００゜Ｃにて混合したものを封入
する。そして、二周波液晶のクロスオーバー周波数より
高周波電場（１００ｋＨｚ、１０Ｖｒｍｓ）、或いは低
周波電場（１ｋＨｚ、１５Ｖｒｍｓ）を加えて、徐冷
し、画素部分の高分子と液晶が電場で配向した状態とし
た。つづいて、室温にて紫外線２０００ｍＪ／ｃｍ2
（波長３５０ｎｍ）を照射し、液晶と高分子が相分離
し、かつほとんど透明な高分子分散型液晶のＲＰＤＬＣ
素子の画素部分を作製した。一方で、画素部分以外は電
場配向しないため、白濁散乱状態になった。
子分散型液晶の液晶表示素子を説明する。素子の作製方
法について、まず表面の平坦なガラス基板の表面に透明
電極層を蒸着法により形成した。二枚の基板の電極表面
を向かい合わせて、セル厚１０μｍになるように固定し
た。この間隙にビフェノールメタクリル酸エステルと二
周波液晶（Ｍ００４８、ロディック社製）とカイラル成
分の有機材料（Ｓ−１０１１、メルク社製）を１５：８
５：０．０００１で１００゜Ｃにて混合したものを封入
する。そして、二周波液晶のクロスオーバー周波数より
高周波電場（１００ｋＨｚ、１０Ｖｒｍｓ）、或いは低
周波電場（１ｋＨｚ、１５Ｖｒｍｓ）を加えて、徐冷
し、画素部分の高分子と液晶が電場で配向した状態とし
た。つづいて、室温にて紫外線２０００ｍＪ／ｃｍ2
（波長３５０ｎｍ）を照射し、液晶と高分子が相分離
し、かつほとんど透明な高分子分散型液晶のＲＰＤＬＣ
素子の画素部分を作製した。一方で、画素部分以外は電
場配向しないため、白濁散乱状態になった。
【００２９】このようにして作製した素子の対向する２
つの画素電極間に、二周波液晶のクロスオーバー周波数
より低周波電場（１ｋＨｚ、１５Ｖｒｍｓ）、或いは高
周波電場（１００ｋＨｚ、１０Ｖｒｍｓ）を印加した場
合、画素部分は散乱白濁状態になった。
つの画素電極間に、二周波液晶のクロスオーバー周波数
より低周波電場（１ｋＨｚ、１５Ｖｒｍｓ）、或いは高
周波電場（１００ｋＨｚ、１０Ｖｒｍｓ）を印加した場
合、画素部分は散乱白濁状態になった。
【００３０】この構造によって、本発明の液晶表示素子
は、画素部分は実施例１と同様に、従来に比べより良い
散乱効率、かつ低閾値電圧を持たせることができた。
は、画素部分は実施例１と同様に、従来に比べより良い
散乱効率、かつ低閾値電圧を持たせることができた。
【００３１】（実施例４）つづいて、本発明のゲストホ
スト型の高分子分散型液晶表示素子を説明する。基板の
電極の作製方法は実施例１と同様である。但し、基板に
垂直配向剤（ＺＬＩー３１２４、メルク社製）で配向処
理した。二枚の基板の電極表面を向かい合わせて、間隙
（以後この間隙をセル厚とよぶ）を１０μｍになるよう
に固定した。
スト型の高分子分散型液晶表示素子を説明する。基板の
電極の作製方法は実施例１と同様である。但し、基板に
垂直配向剤（ＺＬＩー３１２４、メルク社製）で配向処
理した。二枚の基板の電極表面を向かい合わせて、間隙
（以後この間隙をセル厚とよぶ）を１０μｍになるよう
に固定した。
【００３２】サンプルの間隙にビフェノールメタクリル
酸エステル、液晶（ＲＤＥ−９０２２８ー１、ロディッ
ク社製）、二色性（黒色）色素（Ｓ−３４４、三井東圧
染料社製）、及びカイラル成分の有機材料（Ｓ−１０１
１、メルク社製）を１０：９０：８８：０．０００１で
１００゜Ｃに混合したものを封入する。そして、磁場３
０００ガウスを加えて、徐冷し、液晶と高分子を基板に
対して垂直配向させた。つづいて、室温にて紫外線を照
射することにより、液晶１０３と高分子１０４が相分離
し、かつお互いに平行配向したＲＰＤＬＣを形成した。
照射した紫外線のエネルギーは、２０００ｍＪ／ｃｍ2
（波長３５０ｎｍ）である。この状態に於いては、素子
は透明性を示し、電界印加で散乱する表示素子を作製で
きた。図８に、本発明のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの電
気光学特性を示した。
酸エステル、液晶（ＲＤＥ−９０２２８ー１、ロディッ
ク社製）、二色性（黒色）色素（Ｓ−３４４、三井東圧
染料社製）、及びカイラル成分の有機材料（Ｓ−１０１
１、メルク社製）を１０：９０：８８：０．０００１で
１００゜Ｃに混合したものを封入する。そして、磁場３
０００ガウスを加えて、徐冷し、液晶と高分子を基板に
対して垂直配向させた。つづいて、室温にて紫外線を照
射することにより、液晶１０３と高分子１０４が相分離
し、かつお互いに平行配向したＲＰＤＬＣを形成した。
照射した紫外線のエネルギーは、２０００ｍＪ／ｃｍ2
（波長３５０ｎｍ）である。この状態に於いては、素子
は透明性を示し、電界印加で散乱する表示素子を作製で
きた。図８に、本発明のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの電
気光学特性を示した。
【００３３】比較例として、実施例４と同様な条件に
て、ただし、カイラル成分の有機材料を入れずに作製し
た従来のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの電気光学特性を図
９に示す。
て、ただし、カイラル成分の有機材料を入れずに作製し
た従来のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの電気光学特性を図
９に示す。
【００３４】図８、９から明らかな様に、本発明のゲス
トホスト型ＲＰＤＬＣ（図８）の駆動電圧の閾値（Ｖｔ
ｈ＝５Ｖｒｍｓ）と飽和値（Ｖｓａｔ＝１２Ｖｒｍｓ）
は、従来のゲストホスト型ＰＤＬＣ（図９）の駆動電圧
の閾値（Ｖｔｈ＝８Ｖｒｍｓ）と飽和値（Ｖｓａｔ＝１
８Ｖｒｍｓ）より低く、良好である。透明状態には、本
発明のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの透過率５６％と従来
のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの透過率はほぼ同じ。吸収
散乱に於いては、本発明の液晶表示素子の吸収散乱効率
は従来の液晶表示素子の吸収散乱効率より高い。原理
は、実施例２と同様に説明できる。ただし、本実施例は
散乱効果に加え、色素による吸収効果も加わっている。
トホスト型ＲＰＤＬＣ（図８）の駆動電圧の閾値（Ｖｔ
ｈ＝５Ｖｒｍｓ）と飽和値（Ｖｓａｔ＝１２Ｖｒｍｓ）
は、従来のゲストホスト型ＰＤＬＣ（図９）の駆動電圧
の閾値（Ｖｔｈ＝８Ｖｒｍｓ）と飽和値（Ｖｓａｔ＝１
８Ｖｒｍｓ）より低く、良好である。透明状態には、本
発明のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの透過率５６％と従来
のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの透過率はほぼ同じ。吸収
散乱に於いては、本発明の液晶表示素子の吸収散乱効率
は従来の液晶表示素子の吸収散乱効率より高い。原理
は、実施例２と同様に説明できる。ただし、本実施例は
散乱効果に加え、色素による吸収効果も加わっている。
【００３５】（実施例５）液晶分子の回転エネルギーと
高分子表面のエンカリングエネルギーが互いに解消する
方法、及びカイラル成分の有機材料を入れた液晶の回転
周期の長さ（ピッチ）が温度によって変化する現象を活
用とすると、以下の製法で本発明のＰＤＬＣとＲＰＤＬ
Ｃも作れる。
高分子表面のエンカリングエネルギーが互いに解消する
方法、及びカイラル成分の有機材料を入れた液晶の回転
周期の長さ（ピッチ）が温度によって変化する現象を活
用とすると、以下の製法で本発明のＰＤＬＣとＲＰＤＬ
Ｃも作れる。
【００３６】まず、実施例１のように、基板を作製し、
垂直配向剤で垂直処理する。駆動温度より低い温度（或
いは高い温度）にて、配向できる範囲にカイラル成分の
有機材料を多いほど液晶／高分子前駆体の混合物に入
れ、そして、セルに封入し、相分離し、ＰＤＬＣ或いは
ＲＰＤＬＣを作製する。駆動温度にもどすと、ピッチが
縮む（或いは伸びる）ため、ツイストエネルギーが増加
する。増えたツイストエネルギーの量は、ちょうど高分
子が液晶分子に対してのエンカリンエネルギーを解消で
きることによって、本発明のＰＤＬＣ或いはＲＰＤＬＣ
の駆動電圧を低下することができる。
垂直配向剤で垂直処理する。駆動温度より低い温度（或
いは高い温度）にて、配向できる範囲にカイラル成分の
有機材料を多いほど液晶／高分子前駆体の混合物に入
れ、そして、セルに封入し、相分離し、ＰＤＬＣ或いは
ＲＰＤＬＣを作製する。駆動温度にもどすと、ピッチが
縮む（或いは伸びる）ため、ツイストエネルギーが増加
する。増えたツイストエネルギーの量は、ちょうど高分
子が液晶分子に対してのエンカリンエネルギーを解消で
きることによって、本発明のＰＤＬＣ或いはＲＰＤＬＣ
の駆動電圧を低下することができる。
【００３７】また、実施例１のように、基板を作製し、
水平配向剤で水平処理する。駆動温度より低い温度（或
いは高い温度）にて、配向できる範囲内でカイラル成分
の有機材料を液晶／高分子前駆体の混合物に入れ、そし
て、セルに封入し、相分離し、ＰＤＬＣ或いはＲＰＤＬ
Ｃを作製する。駆動温度にもどすと、ピッチが縮む（或
いは伸びる）ため、ツイストエネルギーが増加する。増
えたツイストエネルギーの量は、高分子が液晶分子に対
してのエンカリンエネルギーを解消できる。この構造の
ＰＤＬＣ或いはＲＰＤＬＣは、駆動電圧を低下すること
ができる。
水平配向剤で水平処理する。駆動温度より低い温度（或
いは高い温度）にて、配向できる範囲内でカイラル成分
の有機材料を液晶／高分子前駆体の混合物に入れ、そし
て、セルに封入し、相分離し、ＰＤＬＣ或いはＲＰＤＬ
Ｃを作製する。駆動温度にもどすと、ピッチが縮む（或
いは伸びる）ため、ツイストエネルギーが増加する。増
えたツイストエネルギーの量は、高分子が液晶分子に対
してのエンカリンエネルギーを解消できる。この構造の
ＰＤＬＣ或いはＲＰＤＬＣは、駆動電圧を低下すること
ができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、カイラル成分
の有機材料を液晶／高分子層に入れ、液晶分子にツイス
トさせる力は、高分子の液晶に対するアンカリング力を
解消することにより、駆動電圧の閾値を０Ｖに近づける
ことが可能となった。
の有機材料を液晶／高分子層に入れ、液晶分子にツイス
トさせる力は、高分子の液晶に対するアンカリング力を
解消することにより、駆動電圧の閾値を０Ｖに近づける
ことが可能となった。
【００３９】また、閾値が０Ｖに近づくことによって、
電気光学特性における急峻性の優れた液晶表示素子を提
供することができる。
電気光学特性における急峻性の優れた液晶表示素子を提
供することができる。
【００４０】本発明の高分子分散型液晶表示素子は、同
時に駆動電圧の閾値を低下し、急峻性を向上することが
できるため、時計表示、ＯＡ用途に十分な表示容量を有
する液晶表示素子を提供することが可能となった。
時に駆動電圧の閾値を低下し、急峻性を向上することが
できるため、時計表示、ＯＡ用途に十分な表示容量を有
する液晶表示素子を提供することが可能となった。
【図１】 本発明のＲＰＤＬＣ液晶表示素子の断面を示
す概念図である。 （ａ）電界無印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界印加時の動作を示す図である。
す概念図である。 （ａ）電界無印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界印加時の動作を示す図である。
【図２】従来のＲＰＤＬＣ液晶表示素子の断面を示す概
念図である。 （ａ）電界無印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界印加時の動作を示す図である。
念図である。 （ａ）電界無印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界印加時の動作を示す図である。
【図３】従来のＲＰＤＬＣ液晶表示素子の断面を示す概
念図である。 （ａ）電界無印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界印加時の動作を示す図である。
念図である。 （ａ）電界無印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界印加時の動作を示す図である。
【図４】本発明のＲＰＤＬＣの電気光学特性を示す図で
ある。
ある。
【図５】従来ＲＰＤＬＣと本発明のＲＰＤＬＣの電気光
学特性を示す図である。
学特性を示す図である。
【図６】理論的に、本発明のＲＰＤＬＣの電気光学特性
とセル厚の関係を示す図である。
とセル厚の関係を示す図である。
【図７】本発明のＰＤＬＣ液晶表示素子の断面を示す概
念図である。 （ａ）電界印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界無印加時の動作を示す図である。
念図である。 （ａ）電界印加時の動作を示す図である。 （ｂ）電界無印加時の動作を示す図である。
【図８】本発明のゲストホスト型ＲＰＤＬＣの電気光学
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図９】従来のゲストホスト型ＰＤＬＣの電気光学特性
を示す図である。
を示す図である。
１００、高分子分散型液晶 １０１、基板 １０２、透明電極 １０３、液晶 １０４、光学的異方性高分子 １０５、入射光 １０６、透過光 １０７、散乱光 ４０１、磁場配向で垂直配向した１０μｍのＲＰＤＬＣ
の電気光学特性 ４０２、垂直配向剤で垂直配向した１０μｍのＲＰＤＬ
Ｃの電気光学特性 ４０３、磁場配向で垂直配向した５μｍのＲＰＤＬＣの
電気光学特性 ４０４、磁場配向で垂直配向した１５μｍのＲＰＤＬＣ
の電気光学特性 ５０１、カイラル成分を添加した本発明の１０μｍのＲ
ＰＤＬＣの電気光学特性 ５０２、カイラル成分を添加しない従来の１０μｍのＲ
ＰＤＬＣの電気光学特性
の電気光学特性 ４０２、垂直配向剤で垂直配向した１０μｍのＲＰＤＬ
Ｃの電気光学特性 ４０３、磁場配向で垂直配向した５μｍのＲＰＤＬＣの
電気光学特性 ４０４、磁場配向で垂直配向した１５μｍのＲＰＤＬＣ
の電気光学特性 ５０１、カイラル成分を添加した本発明の１０μｍのＲ
ＰＤＬＣの電気光学特性 ５０２、カイラル成分を添加しない従来の１０μｍのＲ
ＰＤＬＣの電気光学特性
Claims (11)
- 【請求項１】 画素電極形成された基板間に高分子分散
型液晶が挟持された液晶表示素子において、液晶／高分
子層に、カイラル成分の有機材料を含有し、液晶分子が
平行に配向分散していることを特徴とする液晶表示素
子。 - 【請求項２】 前記高分子分散型液晶がネマチック液晶
と光学的に等方性高分子であり、液晶分子が平行に配向
分散してい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】 前記高分子分散型液晶がネマチック液晶
と複屈折性高分子から成り、液晶と高分子が互いに平行
に配向分散してい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】 前記液晶が電気光学応答について周波数
分散を有する液晶（以下二周波液晶と言う）であること
を特徴とする請求項１、２、或いは３記載の液晶表示素
子。 - 【請求項５】 前記液晶分子、或は液晶と複屈折性高分
子が磁場配向できることを特徴とする請求項１、２或い
は３記載の液晶表示素子。 - 【請求項６】 前記液晶が二色性色素を含有することを
特徴とする請求項１、２、３、４、或いは５記載の液晶
表示素子。 - 【請求項７】 二周波液晶のクロスオーバー周波数より
高周波電場で配向し、低周波電場で駆動することを特徴
とする請求項１、２、３、４、或いは６記載の液晶表示
素子。 - 【請求項８】 二周波液晶のクロスオーバー周波数より
低周波電場で配向し、高周波電場で駆動することを特徴
とする請求項１、２、３、４、或いは６記載の液晶表示
素子。 - 【請求項９】 前記液晶を磁場で配向し、電場で駆動す
ることを特徴とする請求項１、２、３、５、或いは６記
載の液晶表示素子。 - 【請求項１０】 前記液晶を配向剤、或いはラビング方
法で配向し、電場で駆動することを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、或いは６記載の液晶表示素子。 - 【請求項１１】 前記液晶或いは二色性色素を含有する
液晶、及び高分子前駆体からなる混合溶液が液晶状態を
とる条件にて、液晶及び高分子前駆体が互いに平行配向
し、高分子前駆体を高分子化する事を特徴とする請求項
１、３、４、５、６、７、８、９、或いは１０記載の液
晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3333303A JP3055275B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3333303A JP3055275B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05165009A true JPH05165009A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3055275B2 JP3055275B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=18264599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3333303A Expired - Fee Related JP3055275B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3055275B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7038754B2 (en) | 1996-01-26 | 2006-05-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal electro-optical device |
| JP2011119210A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-06-16 | Sony Corp | 照明装置および表示装置 |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP3333303A patent/JP3055275B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7038754B2 (en) | 1996-01-26 | 2006-05-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal electro-optical device |
| US7136128B2 (en) | 1996-01-26 | 2006-11-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal electro-optical device |
| US7728942B2 (en) | 1996-01-26 | 2010-06-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal electro-optical device |
| US8199300B2 (en) | 1996-01-26 | 2012-06-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal device utilizing electric field parallel to substrate |
| US8514361B2 (en) | 1996-01-26 | 2013-08-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal having common electrode |
| JP2011119210A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-06-16 | Sony Corp | 照明装置および表示装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3055275B2 (ja) | 2000-06-26 |
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