JPH05196943A - 表示素子 - Google Patents

表示素子

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JPH05196943A
JPH05196943A JP954192A JP954192A JPH05196943A JP H05196943 A JPH05196943 A JP H05196943A JP 954192 A JP954192 A JP 954192A JP 954192 A JP954192 A JP 954192A JP H05196943 A JPH05196943 A JP H05196943A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界印加時に散乱し電界無印加時に透過する
モードの高分子分散型液晶表示素子において、反射率の
高い、散乱度の良好な素子を提供する。 【構成】 上記表示素子において、少なくとも一方の基
板の配向方向を2方向以上施したことによる。 【効果】 電界無印加時の反射率を悪化することなく、
電界印加時の反射率の高い、すなわち散乱度の良好な表
示素子を作製できるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレイ、ライト
バルブなどに用いる液晶と高分子を配向分散させた表示
素子の構造と材料に関する。
【0002】
【従来の技術】近年液晶と高分子を互いに分散させた表
示素子が注目されている。この表示素子の動作原理は液
晶と高分子の屈折率の差を利用しており、電界印加によ
り液晶と高分子の屈折率が一致した場合には透過状態を
示し、電界除去により屈折率が相違した場合には散乱状
態を示すことによる。代表的なものとして、特表昭58
ー501631に説明されているNCAP(Nemat
ic Curvilinear Aligned Ph
ase)液晶、あるいは、テレビジョン学会技術報告、
論文番号IDY90−42、1990年2月に紹介され
ているPN−LCD(Polymer Network
Liquid Crystal Display)な
ど、多くの例が報告されている。
【0003】一方、昨年電界無印加時に透過し電界印加
時に散乱する逆のモードの表示素子が発表された。Mo
l.Cryst.Liq.Cryst.,1991,v
ol.198,pp.357−370では、配向基板を
用い、2官能性高分子前駆体を紫外線硬化後、等方性ゲ
ルとして2相分離を固定化することにより素子を作製
し、このモードを実現している。また、Procedi
ng of IDRC,1991,pp.45−52,
175−178でも同様の製法を用いて素子を作製して
いるが、ここではコントラストを改善するために液晶に
カイラル成分を含有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にこれらの表示素子は光散乱時の反射率が悪く、特に電
界印加時に散乱するモードの表示素子は視角が狭い課題
もあり、反射型表示素子として用いる際に十分な表示が
できなかった。
【0005】そこで本発明の目的とするところは、透明
状態はより透明に、散乱状態ではより光散乱度を向上さ
せ、さらに視角に対する依存性を低減するところにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】液晶と高分子を互いに配
向分散させた表示素子において、少なくとも一方の基板
における配向方向を2方向以上にし、多色性色素を含有
したことを特徴とする。
【0007】以下、実施例により本発明の詳細を示す。
【0008】
【実施例】
(実施例1)本実施例では、図1に示すように2方向の
配向処理を互いに直交するように両面基板それぞれに施
し、両基板間の配向方向は互いに重なるようにした素子
を用いた例を示す。図2に本発明の表示素子における断
面図を示す。素子の作製法について説明する。まず基板
1及び基板8の表面に電極2及び電極7を蒸着法により
形成した。これらの基板表面に配向膜3および6として
ポリイミド(日本合成ゴム社製 JIB)の2%溶液を
2000RPMにてスピンコートした。これらの基板を
150℃にて焼成した。その後この配向膜表面をこすっ
た。さらにこれと直交する方向に、先にこすった配向を
消さないようにもう一度こすった。基板1および基板8
を電極が内側になるように10μmの間隙(以後セル厚
とよぶ)をもって固定した。この間隙に4−ビフェニル
メタクリレート
【0009】
【化1】
【0010】と液晶(PN001:ロディック社製)を
5:95(W:W)の割合で130℃にて混合したもの
を徐冷後封入し、液晶/モノマー混合物を配向させ、室
温にて紫外線を照射したところ液晶と高分子が相分離
し、ほとんど透明な素子を作製できた。
【0011】評価方法は以下の通りである。ベルベット
布を基板の裏側(白色光があたる側と反対側)に1cm
の間隔をもって置く。白色光は基板に対して上方および
左方から30、50、70°の角度をもって照射し、基
板に対して法線方向の反射率を測定することにより評価
した。白紙に対する白色光の反射率を100%、遮光し
た際の反射率を0%とし、これらを基準に測定した。散
乱時では約65%の反射率が得られた。また、0Vの電
界を印加した場合には4%の反射率が得られた。また視
角依存性はほとんど見られなかった。 従来例として、
1方向に配向した基板を、互いに平行になるように同セ
ル厚で固定した素子を用いた場合、40%の反射率を
得、0Vの電界を印加した際には3%の反射率であっ
た。また、配向方向に平行に光源を移動させた場合には
電界印加時の反射率が低下しコントラストが悪化した。
このように電界無印加時の反射率を変化させずに、電界
印加時の反射率を向上させ、さらに視角依存性を改善で
きたことが解る。
【0012】(実施例2)本実施例では、図3に示すよ
うに直角に配向した基板とこれに対して45°回転させ
て配向した基板を重ねて固定した素子を用いた以外は実
施例1と同じものを用いた。その結果、ほとんど透明な
素子を作製できた。
【0013】電界印加時において反射率70%が得られ
た。また、0Vなる交流電界を印加した際の反射率は5
%であった。また視角に対する依存性はなかった。実施
例1の中でも示した従来例に比べて格段に改善されてい
る。
【0014】(実施例3)本実施例では、実施例2にお
ける基板と同じものを用いて素子を作製した。ここでは
高分子前駆体として4−ベンゾイルフェニルメタクリレ
ート
【0015】
【化2】
【0016】を用い、この前駆体と液晶(PN001)
を8:92の割合で130℃にて混合し、徐冷後室温に
て基板に封入し、液晶/高分子前駆体の混合物を配向さ
せた。室温にて紫外線を照射したところ、液晶と高分子
が相分離し、ほとんど透明な素子を作製できた。
【0017】電界印加時に反射率86%が得られた。ま
た、0Vなる交流電界を印加した際の反射率は7%であ
った。また視角依存性はほとんど見られなかった。実施
例1の中でも示した従来例に比べて格段に改善されてい
る。
【0018】(実施例4)本実施例では、2色性色素を
用いた場合を示す。実施例1と同じ基板を用いた。ここ
では液晶(PN001)に対して2重量%S−344
(三井東圧染料社製)を溶解したもの用いた。
【0019】実施例1と同様の高分子前駆体と先の色素
含有液晶を15:85(W:W)の割合で130℃にて
混合し、徐冷後室温にて基板に封入し、液晶/高分子前
駆体の混合物を配向させた。室温にて紫外線を照射した
ところ、液晶と高分子が相分離し、均一な黒色素子を作
製した。
【0020】電界のオンオフにより素子を駆動した場
合、白−黒表示となる。電界印加時における白表示の
際、従来においては、灰色がかった白色でコントラスト
が悪く視角依存性も存在していたものが、本実施例にお
いては色調の良い白色になり、視角依存性もほとんど見
られなかったので、従来例に比べて改善された。
【0021】以上の実施例では基板の製法、素子の作製
方法など限定して述べたが、これらの方法に限定する必
要はない。
【0022】高分子前駆体は本実施例で用いたもの以外
でも使用することができる。つまり液晶の配列とほぼ同
一方向、あるいは別方向の場合でもおおよそ揃った方向
に配列するものであれば問題ない。また重合部位である
が光硬化型重合部位として用いることができる全ての官
能基が使用できる。好ましくはメタクリル酸誘導体であ
る。また熱により硬化する重合部を有する高分子前駆体
も、液晶の配向とほぼ同一方向、あるいは別方向の場合
でもおおよそ揃った方向に配列し、且つ重合する際に配
向が大幅に変わらないものであれば用いることが出来
る。芳香環などが存在する場合には1、4位に置換して
いるものが良く、望ましくは直線状の分子構造のものが
重合しやすい。また重合した後には側鎖型高分子となる
が、この側鎖の少なくとも1種類に、芳香環を少なくと
も2つ以上有するものが良くこれらは重合部位に直接結
合していても間接的に結合していても良い。直接結合し
ている場合については本実施例に示したが、間接的に結
合している場合については、介在する分子としてエステ
ル、アミド、ウレタン、アセチレン、エチレンなど用い
ることができる。またエステル基の結合方向は、重合部
にもエステル基が存在している場合には、それとは反対
向きに結合していることが望ましい。また側鎖の結合位
置は、エステル基が付加しているところを1位とすると
4位、すなわち、パラ位であることが望ましく、これ以
外の場所で置換されている場合には重合しないことが多
い。また、エステル基とアルキル側鎖を両方有する高分
子前駆体の場合、反射率を向上すると同時に、しきい電
圧を低下させることができる。ここでアルキル側鎖の長
さは、長すぎると透明時の反射率が上がってしまいコン
トラストが悪くなる。望ましくは、炭素数が1〜6のも
のが良く直接芳香環部に結合していても良く、またエー
テル、エステル結合などヘテロ原子を介して結合してい
ても良い。また、側鎖上はフッ素原子、シアノ分子など
双極子モーメントの大きいもので置換されていても良い
場合がある。
【0023】また配向膜はポリイミドに限らず、ポリビ
ニルアルコールなど、液晶を配向させる力のあるもので
あれば何でも良い。また配向処理は片面の基板のみでも
効果はある。配向処理方向については以上の実施例に示
した限りではなく、一方あるいは両方の基板の配向処理
に関わらずその都度最適化する必要がある。また配向膜
を塗布せず基板の電極側を素擦りするだけでもよい。
【0024】また液晶は屈折率異方性△nのできるだけ
大きいものがよい。また液晶の誘電異方性は正のものを
用いることができる。液晶の含有量は高分子モノマーを
合わせた全重量に対して50〜98%が最適である。液
晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくな
り、またこれより多いとコントラストが取れなくなった
り、高分子部分が電界により動いてしまい素子の焼き付
きがおきやすくなる。以上の実施例ではカイラル成分を
混合していないがカイラル成分としてS−1011(メ
ルク社製)を0.1〜5%の範囲で添加した場合しきい
特性におけるコントラスト及び急峻性の向上がみられ
る。
【0025】また、以上の実施例では基板に水平配向処
理を行う例を示したが、負の誘電異方性を有する液晶を
用いて基板に垂直配向させる方法にも応用できる。実施
例5に示す。
【0026】(実施例5)本実施例では垂直配向処理を
施した基板を用いた例を示す。図4に本実施例の表示素
子における断面図を示した。素子の作製法について説明
する。まず基板15及び基板22の表面に電極16及び
電極21を形成した。これらの基板表面に配向膜17お
よび20として垂直配向剤(信越シリコーン社製 LP
−8T)の0.2%溶液を2000RPMにてスピンコ
ートした。これらの基板を100℃にて焼成した。その
後この配向膜表面をこすった。さらにこれと直交する方
向に、先にこすった配向を消さないようにもう一度こす
った。基板15および基板22を電極が内側になるよう
に10μmのセル厚に固定した。この間隙に実施例1で
も用いた4−ビフェニルメタクリレート
【0027】
【化3】
【0028】と液晶(RDN−00775:ロディック
社製)を6:94(W:W)の割合で130℃にて混合
したものを徐冷後封入し、液晶/モノマー混合物を配向
させ、室温にて紫外線を照射したところ、液晶と高分子
が相分離し、ほとんど透明な素子を作製できた。
【0029】次に素子の反射率を測定した。電界印加時
では20%の反射率が得られた。また、電界無印加時に
は5%の反射率が得られた。また視角に対する依存性は
ほとんどなかった。従来例として、垂直配向処理だけの
場合、電界印加時に6%の反射率を得、0Vの電界を印
加した際には5%の反射率であったので、電界無印加時
の反射率をあまり変化させずに、印加時の反射率を改善
することができた。
【0030】なお本実施例において記載した基板および
素子の作製方法はこの限りではない。配向膜は液晶が垂
直配向するものならば何を用いても良く、塗布および焼
成方法もここに示した限りではない。また配向処理は片
面の基板のみでも効果はある。配向処理方向については
ここで示した限りではなく、一方あるいは両方の基板の
配向処理に関わらずその都度最適化する必要がある。
【0031】また高分子前駆体は実施例5に記載したよ
うな性能あるいは構造を有するものなど、ここで示した
もの以外でも用いることができる。
【0032】また用いる液晶は屈折率異方性△nのでき
るだけ大きいものがよい。また液晶の誘電異方性は負の
ものを用いることができる。液晶の含有量は高分子モノ
マーを合わせた全重量に対して50〜98%が最適であ
る。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答し
なくなり、またこれより多いとコントラストが取れなっ
たり、高分子部分が電界により動いてしまい素子の焼き
付きがおきやすくなる。 また本実施例ではカイラル成
分を混合していないが、カイラル成分としてS−101
1(メルク社製)などを0.1〜5%の範囲で添加した
場合しきい特性におけるコントラスト及び急峻性が向上
する。
【0033】以上の実施例1〜5では2枚の基板を用い
たが、1枚の基板上に液晶/高分子層を形成することも
できる。また液晶と高分子前駆体の混合および封入方法
はここに示した方法に限らない。またセル厚についても
ここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれ
ば良い。
【0034】本発明は以上の実施例のみならず、ディス
プレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応
用が可能である。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、反射
率の高い、散乱度の良好な表示素子を作製することが可
能となった。
【0036】本発明は、高分子分散型液晶素子あるいは
液晶分散型高分子素子のなかで、特に反射型として用い
る表示素子に有効と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の表示素子基板の配向方向を示す図
である。
【図2】 実施例1〜4の表示素子の断面を示す概念図
である。
【図3】 実施例2の表示素子基板の配向方向を示す図
である。
【図4】 実施例5の表示素子の断面を示す概念図であ
る。
【符号の説明】
1 上基板表面 2 下基板表面 3 配向方向 4 基板 5 電極 6 配向膜 7 高分子 8 液晶 9 配向膜 10 電極 11 基板 12 上基板表面 13 下基板表面 14 配向方向 15 基板 16 電極 17 配向膜 18 高分子 19 液晶 20 配向膜 21 電極 22 基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極を形成した基板に配向を施し、液晶
    と高分子を互いに配向分散させ挾持した表示素子におい
    て、少なくとも一方の基板における配向方向を2方向以
    上にしたことを特徴とする表示素子。
  2. 【請求項2】 前記表示素子において多色性色素を含有
    したことを特徴とする請求項1記載の表示素子。
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