JPH05165017A

JPH05165017A - 表示素子、構成体、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05165017A
Application number: JP33329991A
Authority: JP
Inventors: Eiji Chino; 英治千野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1993-06-29
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP3147447B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電界印加時に散乱し、電界無印加時の透過す
るモードの高分子分散型液晶表示をカメラのファインダ
ー、絞りなどの表示素子構成体に応用する。【構成】上記表示構成体に用いる高分子は、重合部と
芳香環部を有する高分子前駆体の繰り返し単位からな
り、粒子状の重合体が互いに連結あるいは積層した構造
をとり、その中に液晶を含有する。【効果】電圧無印加時にファインダーを通して景色を
見るにあたり、電圧を印加しなくとも透過状態をとり、
必要な情報部分のみに電圧を印加する。そのため、消費
電力が低く抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイある
いは液晶プロジェクターなどに応用される表示素子に関
し、さらには一眼レフカメラ、８ｍビデオなどのビデオ
カメラ、望遠鏡、双眼鏡などのファインダー、情報写し
込み装置、あるいは透過光量を調整する絞り機構に関
し、さらに詳しくは高分子分散型液晶を用いた表示素
子、構成体、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一眼レフカメラなどのファインダー
あるいはファインダー部に情報を表示する部分には、プ
リズムなどを使用した光学式、あるいは枠、矢印などが
機械的に動く機械式のものが使用されていた。またフィ
ルム面、光量検出部に到達する光量を調整する絞り部分
には、機械式のものが多く使用されていた。またさら
に、ファインダー部にツイステッドネマチック方式（以
下、ＴＮと略す）あるいは２色性色素を含むゲストホス
ト方式（以下、ＧＨと略す）の液晶表示素子も近年採用
されつつある（ＴＮ，ＧＨ方式に関しては、液晶デバイ
スハンドブック編者日本学術振興会第１４２委員会
発行所日刊工業新聞社に詳しい）。

【０００３】またさらに新しい表示方法として、液晶と
高分子を互いに分散させた液晶（高分子分散型液晶、以
下「ＰＤＬＣ」と略す）を使用した表示素子も検討され
ている。これはアメリカ特許４４３５０４７などに詳し
く、図２に示されているものが代表例としてあげられ
る。同図において１、２はそれぞれ基板、３、４はそれ
ぞれ電極、５は高分子、６は液晶である。高分子は液晶
を中に分散する網目状の組織としてマトリックス上に形
成されている。ＰＤＬＣのもう一つの代表例としては、
特開平３ー１２６９１５などに開示されている図３にあ
げたような三次元マトリックス状の高分子に液晶が分散
されているものがあげられる。

【０００４】動作原理は、図２、図３ともにほぼ同じで
電界が無印加時には図２（ａ）、３（ａ）に示すように
液晶は液晶分子のランダム配向しているために屈折率が
常光屈折率（１．５程度）と異常光屈折率（１．７程
度）の平均である１．６程度であり、高分子部分の屈折
率は１．５程度であるので、その屈折率の差は０．１程
度であり、入射した光は散乱状態となって表示素子は白
濁して非透明状態となる。しかし、電界印加時には図２
（ｂ）、３（ｂ）に示すように液晶分子が一方向に配向
し液晶の屈折率は１．５程度となるために高分子部分の
屈折率と近似し、入射した光が液晶と高分子を散乱せず
に透過して表示素子は透明状態となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光学式、機械
式のファインダーでは光の向きによっては反射光がファ
インダーに入射し光って見にくい、また夜など暗い場所
では判読しにくいなどの問題があった。

【０００６】また、機械式の絞り機構では、応答速度が
遅い、機械式のため長期の過酷な使用で信頼性が低下す
る、摩擦音が発生するなどの問題があった。

【０００７】またＴＮ型液晶表示素子は、２枚のヨウ素
系偏光板を使用した場合は黒、カラー偏光板を使用した
場合はそれぞれの色の文字記号が情報としてファインダ
ー内に表示される。しかし、偏光板の間に液晶素子を挟
むため入射光の５０％以上は偏光板に吸収される。その
ためファインダーに採用した場合には、ヨウ素系偏光板
では視全体が暗くなり、カラー偏光板では視野全体が着
色する問題があった。また、暗い場所では判読しにくい
問題点も残っている。

【０００８】さらに、ＧＨ型液晶表示素子は、液晶中に
２色性色素を溶解させこの色素による光の吸収を利用し
て表示を行う。ファインダーなどに使用される場合は、
電圧無印加時には液晶分子が垂直配向するようにしてお
く。この垂直配向された液晶分子と同じ方向に２色性色
素分子も配向するので、表示素子は電圧無印加時にはほ
ぼ透明となる。電圧が印加されると液晶分子は基板に平
行になるように傾き、これに伴って２色性色素分子も傾
き光を吸収するようになる。その結果、素子は着色し表
示が可能になる。しかし、電圧無印加時でも２色性色素
による吸収があるので表示が暗い、表示を明るくするた
めに添加する２色性色素を減らすとコントラストが低下
する、暗い場所では判読しにくいなどの問題が残ってい
る。

【０００９】またさらに、上記従来のアメリカ特許４４
３５０４７、および特開平３ー１２６９１５での表示素
子では、電圧無印加状態で散乱状態をとり、電圧印加に
よって初めて透明状態をとる。そのため、ファインダー
として使用するには景色を確認するファインダー内の大
部分の領域に電圧を印加して透明状態としなければなら
ず、消費電力がかなり大きかった。また、アメリカ特許
に開示されたものでは透明状態になる電圧自身も４０ｖ
前後とかなり高く、カメラなどの電池で駆動することは
困難であった。

【００１０】この問題点を解決する方法として、液晶中
にポリマーゲルを分散させて、電圧無印加時には透明状
態となるＰＤＬＣ（リバース型ＰＤＬＣ）として、Ｒ．
Ａ．Ｍ．Ｈｉｋｍｅｔの方法（Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌ
ｉｑ．Ｃｒｙｔ．，Ｖｏｌ１９８，ｐ３５７（１９９
１），ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ，Ｖｏｌ９，
ｐ４０５（１９９１））、あるいはＷ．Ｄｏａｎｅら
の方法（ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＤＲＣ，
ｐ１５７（１９９１））が提案されている。

【００１１】Ｈｉｋｍｅｔの方法では、一方向にラビン
グされた配向膜をもつ基板間に二官能性高分子前駆体と
液晶の混合物を封入後紫外線硬化により、液晶相とポリ
マーゲル相に分離する。ポリマーゲル相は並行なラメラ
ル構造を形成し、電圧無印加状態では、そのラメラル構
造に沿って液晶分子が配向する。この状態では、両者の
屈折率の差はほとんどないので入射した光は散乱されず
表示素子は透明状態となる。素子に電圧を印加すると、
液晶分子は電界方向に配向しその屈折率は約１．７とな
る。そのため、一方向に配向しているポリマーゲルの屈
折率約１．５と屈折率の差を生じ表示素子は白濁して非
透明状態となる。

【００１２】しかし、このＨｉｋｍｅｔの方法ではポリ
マーゲルが一方向に配向しているため、その方向と並行
な偏光は散乱状態でも透過してしまう。そのため、入射
光の最大５０％は散乱されずに透過するため、表示素子
としてみた場合最大コントラストは１：２であり実用性
はないに等しい。

【００１３】Doane らの方法では、一方向にラビングさ
れた配向膜を持つ基板間に二官能性高分子前駆体とネマ
チック液晶とコレステリック液晶の混合物を封入後紫外
線硬化により、コレステリック液晶相とポリマーゲル相
に分離する。電圧無印加状態ではコレステリック液晶相
は透明のグランジャン組織をとるため、入射光は散乱さ
れず表示素子は透明状態をとる。電圧を印加すると、コ
レステリック液晶相はフォーカルコニック組織に変化し
多数の欠陥ができて光が散乱される。そのため表示素子
は白濁し非透明状態になる。

【００１４】しかし、Ｄｏａｎｅらの方法では、従来か
ら公知のコレステリックーネマチック相転移モードと本
質的に大差なく、ポリマーゲルがコレステリック液晶中
に存在する意味がない（相転移モードに関しては、液晶
デバイスハンドブック編者日本学術振興会第１４２委
員会発行所日刊工業新聞社に詳しい）。また、駆
動電圧も４０ｖ前後と高く、ヒステリシスも存在し、実
用性が乏しい。

【００１５】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、電圧無印加時に透明状
態となるＰＤＬＣ（リバース型ＰＤＬＣ）において、液
晶／高分子相の配向を制御して駆動電圧特性の優れた表
示素子を提供し、あるいはカイラル成分を添加すること
により、液晶部分の配向をも規制し、散乱効率を向上さ
せ、高コントラストで駆動電圧特性の優れた表示素子及
びこれを応用したファインダー用表示体を提供すること
にある。

【００１６】また、上記従来の表示素子をＴＦＴなどの
アクティブ素子出駆動しようとすると、その表示素子の
比抵抗が低いため、十分な保持ができず、表示装置とし
ての表示性能に問題があった。本発明は、それらの問題
点をも解決する表示素子の駆動方法を提供することをも
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶と高分子
を互いに分散させた表示素子において、基板付近の液晶
／高分子相を一方向に配向させたことを特徴とし、さら
に詳しくは液晶と高分子あるいは高分子前駆体が互いに
相溶して、しかも液晶状態をとる温度領域を有し、この
液晶状態を基板付近で一方向に配向させ、液晶部分と相
分離させたことを特徴とする。前記液晶中にカイラル成
分、２色性色素、発光性色素が混合してあればさらによ
い結果が得られる。

【００１８】高分子層に用いられる高分子材料あるいは
高分子前駆体としては、紫外線硬化型あるいは一般式

【００１９】

【化２】

【００２０】化らなる繰り返し単位を少なくとも１種類
含む高分子液晶が利用できる。また、液晶との共溶媒を
有し、相溶した状態で液晶相を取るものも利用できる。

【００２１】さらに前記表示素子を用いた表示体で、必
要ならば、ある部分だけＴＮ、あるいはＧＨ型液晶表示
素子と組み合わせてもよい。

【００２２】さらに、ファインダーあるいは光量調整用
絞りとして構成してもよい。

【００２３】さらにまた、前記表示素子を用いた構成体
を、スタティック駆動または時分割駆動、複合２端子素
子あるいは３端子素子と組み合わせた事を特徴とする。

【００２４】

【作用】以上の構成により、図１（ａ）に示したように
高分子は液晶に添って配向し、液晶と同様の屈折率異方
性（視野方向での屈折率１．７程度）を示す。そのた
め、ファインダーとして景色などを確認するのに必要な
部分は、電界無印加状態では液晶と高分子の視野方向で
の屈折率の差がなくなり透明状態となる。シャッタース
ピード、絞りなどをカメラの場合表示する情報表示部分
は、電界を印加すると図１（ｂ）に示すように高分子部
分はそのままで液晶だけ電界方向に配向するため、高分
子部分の屈折率は水平配向した状態での屈折率（１．７
程度）のままであるため液晶部部分での屈折率は（１．
５程度）となる。そのため高分子部分と液晶部分での屈
折率の差は０．２程度となり、従来の２倍程度の散乱強
度となる。このようにして本発明では、電圧が印加され
ていない部分が透明となるため、消費電力が少なくてす
む。また、散乱状態に移行させるために必要な印加電圧
も１０ｖ以下でよいため、カメラなどの乾電池でも十分
駆動が可能で、良好なコントラストが得られる。

【００２５】カイラル成分の添加効果については、重合
前にらせん構造をとらせ、重合によってその構造を固定
化することによって、あらゆる偏光成分に対して散乱を
生じさせることが期待された。

【００２６】以下、実施例により本発明の詳細を示す。

【００２７】

【実施例】

［実施例１］図１に本実施例で用いられた表示素子の縦
断面図を示す。同図において、１、２は表面が平坦な基
板であり、３、４はその表面に蒸着法などにより形成さ
れた電極を持つ。その電極は図４に示すような情報をフ
ァインダー内に表示できるようにパターンが形成されて
いる。

【００２８】この電極の上に、配向膜１８としてポリイ
ミド（日本合成ゴム製）の５％溶液を２０００ｒｐｍで
スピンコートした。これらの基板を１５０度にて焼成
し、その後この配向膜表面をさらしで１方向にこすっ
た。配向処理はここに示した方法以外に、斜方蒸着法、
ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば何でも用い
ることができる。本実施例ではこする方向は２枚の基板
を組み合わせたときにこする方向がほぼ直交になるよう
にした。これら２枚の基板の配向膜の各表面を向かい合
わせてセル厚１０μｍになるように固定した。

【００２９】その間隙に高分子前駆体として４−ビフェ
ニルメタクリレート

【００３０】

【化３】

【００３１】と液晶ＰＮ−００１（ロディック社製）を
１：９で混合したものを封入して２５度で紫外線を照射
した。ほぼ透明な素子が得られた。図において、高分子
１１は粒子状の組織として立体的なネットワークを形成
されたマトリックスとなっており、その組織に液晶が担
持されている状態である。

【００３２】電極３、４の間に電圧を印加していない場
合の光の透過率は７０％であるが、１００Ｈｚ、２０Ｖ
の交流電界を印加すると光は散乱され、表示素子は非透
過となる。この表示素子の光透過状態での透過光量と光
散乱状態での透過光量の比で定義されるコントラスト
（以下、単にコントラストと呼ぶ）は、１５：１以上で
あった。

【００３３】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００３４】ここで用いられる高分子は、４ービフェニ
ルメタクリレートに限らず一般式

【００３５】

【化４】

【００３６】で示される高分子前駆体を少なくとも１種
類重合したものであれば、ほぼ同様の効果が期待でき
る。

【００３７】ここで用いる配向膜はポリイイミドに限ら
れず、斜方蒸着法、ポリビニルアルコールなど、液晶を
配向させる力のあるのもであれば何でもよい。またさら
には、基板表面をラビングするだけでも効果がある。ま
た配向処理は片面の基板のみでも効果はある。両面の基
板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向につ
いてはカイラル成分の含量と関係する場合もあるのでそ
の都度最適化する必要がある。

【００３８】ここで用いる液晶は屈折率異方性△ｎがで
きるだけ大きいものがよく、更に液晶の常光屈折率と異
常光屈折率の平均が高分子の屈折率に近いものがよい。
液晶の含有量は、高分子及び液晶の全体に対して５０〜
９８％が最適である。これより少ないと電界に対して変
化量が少なくなり、またこれより多いとコントラストが
とれなくなる。

【００３９】［実施例２］本実施例では高分子前駆体と
して４ーベンゾイロキシフェニルメタクリレート

【００４０】

【化５】

【００４１】を用いた例を示す。素子構成高分子と液晶
の混合比は実施例１に同じである。液晶には、カイラル
成分としてＣＢ−１５（ＢＤＨ社製）を０．１％混入し
たＺＬＩ３９２６（メルク社製）を使用した。ほぼ透明
な素子が得られた。

【００４２】液晶中に混入させるカイラル成分はここに
示したものでなくとも用いることができる。もちろんカ
イラル成分が多成分系でも何等問題はない。

【００４３】２つの電極３、４×の間に電圧を印加して
いない場合の光の透過率は７０％であるが、１００Ｈ
ｚ、１６Ｖの交流電界を印加すると光は散乱され、表示
素子は非透過となる。コントラストは２０：１以上であ
った。印加電圧と透過率の関係を図５に示す。従来の高
分子分散型液晶表示素子の電気光学特性に比べ格段に急
峻性が改善されている。また、電圧を印加したときの透
過光量の変化を示すしきい特性も各段に改善されてい
る。

【００４４】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００４５】ここで用いる液晶は屈折率異方性△ｎがで
きるだけ大きいものがよく、更に液晶の常光屈折率と異
常光屈折率の平均が高分子の屈折率に近いものがよい。
液晶の含有量は、高分子及び液晶の全体に対して５０〜
９８％が最適である。これより少ないと電界に対して変
化が小さくこれより多いとコントラストが取れなくな
る。

【００４６】［実施例３］本実施例では発光性色素を混
合した例を示す。重合法、素子構成、高分子前駆体及び
液晶と高分子の混合割合は実施例２と同じである。液晶
には、発光性色素としてＥＢ−５０１（三井東圧染料社
製）を１．０％、カイラル成分としてＣＢ−１５（ＢＤ
Ｈ社製）を０．１％混入したＺＬＩ３９２６（メルク社
製）を使用した。わずかに青色に着色した素子が得られ
た。

【００４７】発光性色素は、紫外線を吸収して可視光領
域に波長変換して発光する色素である。本実施例で使用
した発光性色素は、紫外線を吸収して青色に発色するも
のであるが、そのほかの可視光を発光するものでも好ま
しく使用できる。その添加量は、液晶に対して０．０１
％〜１０％が望ましく、さらに望ましくは０．１％〜５
％である。添加量がこれより少ないと効果がなく、これ
より多いと素子として使用中に析出してくる恐れがあ
る。

【００４８】コントラストは３０：１以上であった。

【００４９】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００５０】ここで用いる配向膜はポリイイミドに限ら
れず、ポリビニルアルコールなど、液晶を配向させる力
のあるのもであれば何でもよい。また配向処理は片面の
基板のみでも効果はある。両面の基板表面を配向処理す
る場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分
の含量と関係する場合もあるのでその都度最適化する必
要がある。

【００５１】ここで用いる液晶は屈折率異方性△ｎがで
きるだけ大きいものがよく、更に液晶の常光屈折率と異
常光屈折率の平均が高分子の屈折率に近いものがよい。
液晶の含有量は、高分子及び液晶の全体に対して５０〜
９８％が最適である。これより少ないと電界に対して変
化が小さくこれより多いとコントラストが取れなくな
る。

【００５２】［実施例４］本実施例では、液晶中に２色
性色素を添加した場合を示す。重合法、素子構造、高分
子前駆体、及び高分子と液晶の混合割合は実施例１と同
様である。配向剤は使用せずに基板に回転ラビングでこ
するだけとした後、セル厚が１０μｍになるように組み
立てた。二色性色素を１％混合した液晶ＺＬＩ−１８４
０（メルク社製）を使用した。重合後、わずかに着色し
た素子が得られた。コントラストは１：７であった。こ
の特性はそれほど良好な特性ではないが、２色性色素の
添加量を最適化すれば更に特性の向上が期待される。

【００５３】液晶の屈折率異方性△ｎ、液晶含有率、配
向処理方向とカイラル成分量との関係については実施例
３同様のことが言える。カイラル成分（メルク社製Ｓ−
１０１１）を添加するとしきい特性の向上、コントラス
トの向上が確認された。

【００５４】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００５５】［実施例５］本実施例では、ＴＮ型表示素
子と組み合わせた例をあげる。図４に示したように、一
つの表示素子をシール剤を使用して、２つの表示モード
が混在しないように２つに分割し、景色を表示する部分
９には実施例３で示した本発明による高分子分散型表示
素子とし、各種情報を表示する部分１０にはＴＮ型表示
方式を用いた。

【００５６】ガラス基板上に必要な情報が表示できるよ
うにパターン出しした透明電極を形成した。この電極の
上に、配向膜としてポリイミド（日本合成ゴム製）の５
％溶液を２０００ｒｐｍでスピンコートした。これらの
基板を１５０度にて焼成し、その後この配向膜表面をさ
らしで１方向にこすった。配向処理はここに示した方法
以外に、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方
法であれば何でも用いることができる。本実施例ではこ
する方向は２枚の基板を組み合わせたときにこする方向
がほぼ直交になるようにした。２つの表示モードが混在
しないようにシール剤を使用して壁を作った。これら２
枚の基板の配向膜の各表面を向かい合わせてセル厚１０
μｍになるように固定した。

【００５７】本実施例では、景色を表示する部分（図４
の９）に発光性色素を混合した高分子分散型液晶を使用
した例を示す。重合法、素子構成、高分子前駆体及び液
晶と高分子の混合割合は実施例２と同じである。液晶に
は、発光性色素としてＥＢ−５０１（三井東圧染料社
製）を１．０％、カイラル成分としてＣＢ−１５（ＢＤ
Ｈ社製）を０．１％混入したＺＬＩ３９２６（メルク社
製）を使用した。わずかに青色に着色した素子が得られ
た。

【００５８】発光性色素は、紫外線を吸収して可視光領
域に波長変換して発光する色素である。本実施例で使用
した発光性色素は、紫外線を吸収して青色に発色するも
のであるが、そのほかの可視光を発光するものでも好ま
しく使用できる。その添加量は、液晶に対して０．０１
％〜１０％が望ましく、さらに望ましくは０．１％〜５
％である。添加量がこれより少ないと効果がなく、これ
より多いと素子として使用中に析出してくる恐れがあ
る。

【００５９】このように、高分子分散型液晶表示部分を
先に形成した後、通常のＴＮ型表示部分（図４の１０）
に液晶を封入した。ＴＮ型用液晶としては、ＳＳ−５０
０４（チッソ社製）を封入した。ＴＮ型液晶表示部分に
限って、電圧無印加時に光が透過するような配置で偏光
板を液晶セルの上下に張り付けた。

【００６０】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００６１】［実施例６］本実施例では、先に示した表
示素子を２端子素子としてＭＩＭ素子と組み合わせたフ
ァインダー用表示体について示す。ＭＩＭ素子は、基本
的には金属／絶縁物／金属で構成されるアクティブ素子
である。図６に本実施例を示す表示体の断面図を示す。
通常のＭＩＭ素子は基板に対して垂直方向に金属／絶縁
物／金属の層を積み重ね素子を形成する次に、素子部の
作成法について説明する。基板上にタンタル膜１５を蒸
着、スパッタなどにより形成し、フォトエッチング法に
よりタンタルを選択的にエッチングする。次に陽極酸化
法によりタンタルを酸化し酸化タンタル（絶縁物）１６
を形成し、その上にクロム１７を形成し手、ＭＩＭ素子
を完成させた。さらにこの上に配向膜１８としてポリイ
ミドを塗布、焼成し、配向処理した。この配向処理は配
向膜とラビングを組み合わせる方法の他、斜方蒸着など
を用いることもできる。こうして作成した素子基板と対
向基板を組み合わせ、セル厚１０μｍに固定し周囲をモ
ールドした。

【００６２】このようにして得た空隙に実施例５と同様
にして高分子前と液晶の混合体からなる表示素子を作成
した。

【００６３】電極間に電圧を印加しない場合の光の透過
率は５５％であるが、１００Ｈｚ，１０ｖの交流電界を
印加すると光を散乱し、表示素子は非透過になった。コ
ントラストは１：１９であった。

【００６４】これをカメラに組み込みファインダーとし
て使用したところ非常に鮮明な情報が景色中に表示され
た。

【００６５】［実施例７］本実施例では、先に示した表
示素子を２端子素子としてラテラル型ＭＩＭ素子と組み
合わせたファインダー用表示体について示す。ラテラル
型ＭＩＭ素子は、基本的には先に示した通常のＭＩＭ素
子と同じく金属／絶縁物／金属で構成されるアクティブ
素子である。図７に本実施例を示す表示体の断面図を示
す。実施例６と異なる点は、実施例６に示した通常のＭ
ＩＭ素子は基板に対して垂直方向に金属／絶縁物／金属
の層を積み重ね素子を形成するのに対し、本実施例では
基板にほぼ並行に金属／絶縁物／金属の層を重ねてラレ
ラル型素子とする点である。ラテラル型ＭＩＭ素子を採
用することによって、素子自身の寄生容量を大幅に小さ
くすることができるので、液晶に印加される直流成分を
大幅に小さくすることができ、表示画質や信頼性が大幅
に向上する。次に、素子部の作成法について説明する。
基板上にタンタル膜１５を蒸着、スパッタなどにより形
成し、フォトエッチング法によりタンタルを選択的にエ
ッチングしテーパー状にする。次に陽極酸化法によりタ
ンタルを酸化酸化タンタル１６し、つぎにクロム層を形
成して、ラテラル型ＭＩＭ素子を完成させた。さらにこ
の上に配向膜１８としてポリイミドを塗布、焼成し、配
向処理した。この配向処理は配向膜とラビングを組み合
わせる方法の他、配向膜無しのラビングのみ、あるいは
斜方蒸着などを用いることもできる。対向基板は、配向
処理を施した。こうして作成した素子基板と対向基板を
組み合わせ、セル厚１０μｍに固定し周囲をモールドし
た。

【００６６】この間隙に高分子前駆体として、４ービフ
ェニルメタクリレートと液晶ＭＪ−９０６５７（メルク
社製）（この液晶は、カイラル成分ＣＢ−１５（メルク
社製）、発光性色素ＥＭ−５０１（三井東圧染料社製）
を０．１％、１％それぞれ含む用に調整した）を５：９
５で混合したもの封入し、３０度で紫外線を照射した。
若干青色に着色した素子が得られた。

【００６７】電極間に電圧を印加しない場合の光の透過
率は６１％であるが、１００Ｈｚ，１０ｖの交流電界を
印加すると光を散乱し、表示素子は非透過になった。コ
ントラストは１：２８であった。

【００６８】これをカメラに組み込みファインダーとし
て使用したところ非常に鮮明な情報が景色中に表示され
た。

【００６９】実施例では配向膜を両側の基板に形成した
が片側基板の処理だけでも効果を発揮する。また、セル
厚についてもここに示した値でなくともよく、用途に合
わせて決めればよい。

【００７０】［実施例８］本発明では先に示した表示素
子を３端子素子としてＴＦＴ素子を組み合わせたファイ
ンダー用表示体について示す。ＴＦＴ素子はドレイン／
ゲート／ソースの相で構成されるアクティブ素子であ
る。図８は本実施例を示す表示体の一部の断面図であ
る。素子部の基本構成は実施例４に同じである。

【００７１】素子部の作成法について説明する。実施例
６あるいは実施例７と異なる点はＴＦＴ素子基板を用い
た点である。通常に方法により基板上にＴＦＴ素子を形
成した。この素子基板の上に配向膜１８を形成し配向処
理した。この配向処理は配向膜とラビングの組み合わせ
る方法の他、斜方蒸着法などを用いることもできる。対
向基板については、電極を形成したのみで、特別な配向
処理は施さなかった。次にこれら２枚の基板を組み合わ
せ、セル厚１２μｍとなるように固定し周囲をモールド
した。

【００７２】この間隙に、実施例２で例示したのと同様
な方法により素子を作成した。ほぼ透明な素子が作成で
きた。

【００７３】本実施例では、走査線数２０本、信号線数
６０本の表示体の試作を行なったが、全画面で均一な表
示を得ることができた。このように、ＴＦＴ素子と組み
合わせることにより高密度大表示容量のファインダーへ
の応用が可能になった。

【００７４】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００７５】ここで用いる高分子材料配向膜、屈折率異
方性Δｎ、液晶の誘電率異方性、液晶分子及び高分子の
構造と透過率の関係、液晶のカイラル成分、発光性色素
の含有量については上記の実施例と同様のことがいえ
る。

【００７６】［実施例９］本実施例ではさきに示した表
示素子と複合２端子素子としてＦＥＭＴ素子を組み合わ
せた場合について示す。ＦＥＭＴ素子は金属／強誘電体
／金属の層で構成され、強誘電体層を電極間に設けて駆
動するアクティブ素子である。図９に本実施例を示す表
示素子の断面図を示す。図において平坦な基板１の表面
にアルミニュウム電極１９を形成後、強誘電体層２０を
形成しさらに画素電極２１としてＩＴＯを形成しＦＥＭ
Ｔ素子を形成した。この基板上に配向膜１８を形成し配
向処理を施した。対向基板については、電極を形成して
配向処理を施した。次にこれらの２枚の基板を配向方向
がほぼ並行となるように組み合わせ、セル厚８μｍにな
るように固定し周囲をモールドした。

【００７７】この間隙に封入する物質及び封入の操作方
法は実施例７と同じであり、同様な透明素子が作成でき
た。

【００７８】このようにして得られたファインダー用表
示素子をカメラ内に組み込んだところ視認性は良好で、
明るく見やすいものが得られた。

【００７９】本実施例において電極１９、強誘電体２０
及び画素電極２１で形成された部分が液晶を駆動するア
クティブデバイス部分となり、強誘電体層が用いられて
いることを特徴とし、一般にＦＥＭＴ素子と呼ばれてい
る。

【００８０】強誘電体層２０は、ＴｉＢａＯ３，ＰｂＴ
ｉＯ３，ＷＯ３などノペブロスカイト型の強誘電体の他
にロッシュ塩型強誘電体、ポリフッ化ビニリデン及びそ
の共重合体、ポリフッ化ビニリデントテトラフルオロエ
チレンなどとの共重合体、シアン化ビニリデンと酢酸ビ
ニルとの共重合体、ポリフッ化ビニリデントとリフルオ
ロエチレンなどとの共重合体などの高分子強誘電体など
が用いられる。また、電極／強誘電体／電極の３層の接
続関係は、図９のように平面基板上に並行して形成され
るものに限られず強誘電体層２０の残留分極を利用した
スイッチング機能を発揮させる接続関係であればよい。
例えば、強誘電体層を導電性電極でサンドイッチ状の層
構造としてはさんだものであってもよい。

【００８１】［実施例１０］本実施例では、一眼レフカ
メラ用光量調整絞りに応用した例を示す。図１０に本発
明の絞りに使用した電極パターン例を示す。同図におい
て、電極は透過光量を調整できるようにパターン出しさ
れている。図中２３は光遮光部、２４〜２７は透明電極
部である。非常に多くの透過光量が必要な場合には電極
部２４〜２７全てを電圧無印加状態にすれば、液晶表示
素子部は透明のため絞りとしてはは全開状態となる。逆
に、透過光量を最小にしたければ電極部２４〜２７全て
を電圧印加状態にすれば、液晶表示素子部は散乱状態と
なるため、絞りとしては最小状態となる。この中間の状
態にしたい場合には、電圧を印加する電極を適宜選択す
ればよい。

【００８２】この電極の上に、配向膜１８としてポリイ
ミド（日本合成ゴム製）の５％溶液を２０００ｒｐｍで
スピンコートした。これらの基板を１５０度にて焼成
し、その後この配向膜表面をさらしで１方向にこすっ
た。配向処理はここに示した方法以外に、斜方蒸着法、
ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば何でも用い
ることができる。本実施例ではこする方向は２枚の基板
を組み合わせたときにこする方向がほぼ直交になるよう
にした。これら２枚の基板の配向膜の各表面を向かい合
わせてセル厚３０μｍになるように固定した。

【００８３】その間隙に高分子前駆体として４−ビフェ
ニルメタクリレート

【００８４】

【化６】

【００８５】と液晶ＰＮ−００１（ロディック社製）を
１：９で混合したものを封入して２５度で紫外線を照射
した。ほぼ透明な素子が得られた。図において、高分子
１１は粒子状の組織として立体的なネットワークを形成
されたマトリックスとなっており、その組織に液晶が担
持されている状態である。

【００８６】電極３、４の間に電圧を印加していない場
合の光の透過率は７０％であるが、１００Ｈｚ、２０Ｖ
の交流電界を印加すると光は散乱され、表示素子は非透
過となる。この表示素子の光透過状態での透過光量と光
散乱状態での透過光量の比で定義されるコントラスト
（以下、単にコントラストと呼ぶ）は、３５：１以上で
あった。

【００８７】ここで用いる液晶は上記のものに限られ
ず、さらにカイラル成分、２色性色素、発光性色素など
と混合して用いてもよい。

【００８８】ここで用いられる高分子は、４ービフェニ
ルメタクリレートに限らず一般式

【００８９】

【化７】

【００９０】で示される高分子前駆体を少なくとも１種
類重合したものであれば、ほぼ同様の効果が期待でき
る。

【００９１】ここで用いる配向膜はポリイイミドに限ら
れず、斜方蒸着法、ポリビニルアルコールなど、液晶を
配向させる力のあるのもであれば何でもよい。またさら
には、基板表面をラビングするだけでも効果がある。ま
た配向処理は片面の基板のみでも効果はある。両面の基
板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向につ
いてはカイラル成分の含量と関係する場合もあるのでそ
の都度最適化する必要がある。

【００９２】ここで用いる液晶は屈折率異方性△ｎがで
きるだけ大きいものがよく、更に液晶の常光屈折率と異
常光屈折率の平均が高分子の屈折率に近いものがよい。
液晶の含有量は、高分子及び液晶の全体に対して５０〜
９８％が最適である。これより少ないと電界に対して変
化量が少なくなり、またこれより多いとコントラストが
とれなくなる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は高分子分
散型液晶表示素子において高分子材料を改良することに
よって、しきい値特性、コントラストを改善することが
でき、明るく見やすいファインダー用表示素子が製造可
能となった。

【００９４】また、本発明は、液晶／高分子を配向させ
て相分離させ、さらにカイラル成分を添加することによ
り、電圧無印加時に良好な透明状態、電圧印加時に良好
な散乱状態を実現することが可能になった。さらに、２
色性色素あるいは、発光性色素を添加することによりコ
ントラストをさらに改良することが可能となった。同時
に、しきい値特性も良好となり、電圧を上下した際にみ
られる応答におけるヒステリシスも低減された。

【００９５】さらに本発明は、高分子分散型液晶表示素
子あるいは液晶分散型高分子素子の単純マトリックス型
表示素子としてのファインダーへの応用の可能性を広げ
る基本的な技術であり、同時に、ＴＮ型表示方式、ある
いはＧＨ型表示方式と組み合わせることによりさらに見
やすくすることも可能である。

【００９６】またにＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子、ＦＥＭＴ
素子などのアクティブマトリックス型表示素子との組合
せによる大表示容量が可能なファインダーをも可能にし
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示素子の断面を示す概略図。

【図２】アメリカ特許４４３５０４７に示されているＰ
ＤＬＣの断面の概略図。

【図３】特開平３ー１２６９１５に示されるＰＤＬＣの
断面の概略図。

【図４】本発明のファインダーの代表的な表示状態を示
す図。

【図５】本発明によるＰＤＬＣと従来のＰＤＬＣの電気
光学特性を比較した図。

【図６】駆動素子にＭＩＭ素子を使用した本発明による
表示素子の断面を示す概略図。

【図７】駆動素子にラテラル型ＭＩＭ素子を使用した本
発明による表示素子の断面を示す概略図。

【図８】駆動素子にＴＦＴ素子を使用した本発明による
表示素子の断面を示す概略図。

【図９】駆動素子にＦＥＭＴＦＴ素子を使用した本発明
による表示素子の断面を示す概略図。

【図１０】本発明の絞りの代表的な表示状態を示す図。

【符号の説明】

１、２基板３、４電極５従来のＰＤＬＣでの高分子６液晶７入射光８出射光９景色などを表示する部分１０各種情報などを表示する部分１１本発明によるＰＤＬＣでの高分子粒子１２本発明によるＰＤＬＣの電気光学特性１３従来のＰＤＬＣの電気光学特性１４通常のＭＩＭ素子１５タンタル１６酸化タンタル１７クロム１８配向膜１９アルミニュウム電極２０強誘電体２１ＩＴＯ２２ＴＦＴ素子２３光遮光部２４〜２７透明電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の基板間に液晶と高分子を互いに分
散させた表示素子において、基板付近の液晶と高分子を
１方向に配向させた表示素子。
【請求項２】液晶中にカイラル成分が混合されている
請求項１記載の表示素子。
【請求項３】液晶中に二色性色素が混合されている請
求項１、または２記載の表示素子。
【請求項４】液晶中に発光性色素が混合されている請
求項１、２、または３記載の表示素子。
【請求項５】ツイステッドネマチック型液晶表示素子
あるいは、ゲストホスト型液晶表示素子が組み合わされ
ている請求項１記載の表示素子構成体。
【請求項６】高分子前駆体が紫外線硬化の特性を有す
る請求項１、２、３、または４記載の表示素子。
【請求項７】高分子が一般式【化１】からなる繰り返し単位を少なくとも１種類含む重合体で
あることを特徴とする請求項６記載の表示素子。
【請求項８】液晶と、高分子又は高分子前駆体を相溶
させて液晶状態となし、基板付近のそれらを一方向に配
向させた後高分子を硬化させて液晶と相分離させる工程
を含む表示素子の製造方法。
【請求項９】電極が特定のパターンを表示するように
形成配置されている請求項７記載の表示素子。
【請求項１０】景色を表示する部分と特定の情報を表
示する部分とが同一基板上に形成されている請求項９記
載のファインダー用液晶表示構成体。
【請求項１１】透過する光の量を調整できるようにパ
ターンが形成されている請求項９記載の光量調整絞り用
液晶表示構成体。
【請求項１２】液晶と高分子が互いに分散され、基板
付近の液晶と高分子が一方向に配向された表示素子と、
それをスタティック駆動または時分割駆動するための電
極を有する請求項９、１０、または１１記載の液晶表示
構成体。
【請求項１３】液晶と高分子が互いに分散され、基板
付近の液晶と高分子が一方向に配向された表示素子と、
それを駆動する２端子素子又は３端子素子を有する請求
項９、１０、または１１記載の液晶表示構成体。
【請求項１４】２端子素子は金属／絶縁物／金属の層
で構成される請求項１３記載の液晶表示構成体。
【請求項１５】２端子素子は金属／強誘電体／金属の
層で構成される請求項１３記載の液晶表示構成体。
【請求項１６】３端子素子はドレイン／ゲート／ソー
スの層で構成される請求項１３記載の液晶表示構成体。