JPH05281521A

JPH05281521A - 液晶表示素子、液晶素子および表示装置

Info

Publication number: JPH05281521A
Application number: JP10847492A
Authority: JP
Inventors: Yoshi Toshida; 嘉土志田; Kazuo Yoshinaga; 和夫吉永; Koichi Sato; 公一佐藤; Gakuo Eguchi; 岳夫江口; Toshiichi Onishi; 敏一大西; Retsu Shibata; 烈柴田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高分子多孔質体中の細孔末端部まで液晶材料
を含浸させることにより、光透過率の向上した液晶表示
素子を提供する。しきい値電圧が実用的で応答の立ち下
がり緩和過程が促進され、散乱特性の優れたコントラス
トのよい液晶素子及びそれを用いた表示装置を提供す
る。【構成】電極を有する基板間に、高分子多孔質体中に
低分子液晶化合物を含浸した表示層を挾持してなる液晶
表示素子において、表示層が細孔の一部を予め封止した
高分子多孔質体に低分子液晶化合物を含浸させてなる液
晶表示素子。電極を有する基板間に、高分子マトリック
スとして光学的に活性な高分子液晶化合物を用い、スイ
ッチング媒体として低分子液晶化合物または低分子液晶
組成物を用いた表示層を有する液晶素子及びそれを用い
た表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の第一の分野は、ポリマー
支持体中に液晶が分散され、電圧印加により透過光を制
御する液晶表示素子に関するものである。

【０００２】また、本発明の第二の分野は、熱光学およ
び電気光学ディスプレイ素子に関し、特に高分子マトリ
クスとして光学的に活性な高分子液晶化合物とスイッチ
ング媒体として低分子液晶化合物または低分子液晶組成
物からなる混合物を用いた液晶素子およびそれを用いた
表示装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】第一の従来の技術として、従来の液晶素
子としては、例えばツイステッドネマチック液晶を用い
た液晶素子や、あるいはこれらの従来型の液晶素子の応
答性の欠点を改善するものとして、強誘電性液晶を用い
た表示素子が知られているが、これらの液晶素子を大面
積化するためには工程が煩雑になったり、技術上の問題
が多かった。また、これらの液晶素子は偏光板を必要と
するために、光の利用率が低いという問題があった。

【０００４】第二の従来の技術として、液晶は、過去に
種々の熱光学および電気光学ディスプレイ等の用途に用
いられてきた。これらのディスプレイは、駆動電圧が低
く、消費エネルギーも少ないために現在もなお活発に研
究が進められている。

【０００５】従来の液晶素子としては、例えばエム・シ
ャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッ
ヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド・フィジッ
クス・レターズ”（“ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２
月１５日発行）第１２７頁〜１２８頁の“ボルテージ・
ディペンダント・オプティカル・アクティビィティー・
オブ・ア・ツイステッド・ネマチック・リキッド・クリ
スタル”（“ＶｏｌｔａｇｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔＯ
ｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆａＴｗｉｓ
ｔｅｄＮｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａ
ｌ”）に示されたツイステッド・ネマチック（ｔｗｉｓ
ｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたものが知られて
いる。このTN液晶は画素密度を高くしたマトリクス電極
構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生する
問題点があるため、画素数が制限されていた。

【０００６】また、電界応答が遅く視野角特性が悪いた
めにディスプレイとしての用途は限定されていた。ま
た、各画素に薄膜トランジスタを形成する工程が極めて
煩雑な上、大面積の表示素子を作成することが難しい問
題点がある。

【０００７】この様な従来型の液晶素子の欠点を改善す
るものとして、双安定性を有する液晶素子の使用が、ク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２
１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書等）。
双安定性を有する液晶としては、一般にカイラルスメク
ティックＣ相（Ｓｍ^* Ｃ）またはＨ相（Ｓｍ^* Ｈ）を有
する強誘電性液晶が用いられる。

【０００８】この強誘電性液晶（ＦＬＣ）は、自発分極
を有するために非常に速い応答速度を有する上に、メモ
リー性のある双安定状態を発現させることができる。さ
らに、視野角特性もすぐれていることから、大容量、大
面積のディスプレイ用材料として適していると考えられ
る。しかし、実際に液晶セルを形成する場合、広い面積
にわたってモノドメイン化することは困難であり、大画
面の表示素子を作るには技術上の問題があった。しか
も、これらは光学的なコントラストを得るために偏光板
を用いるために、光透過型表示素子としては高度が低い
という欠点があった。

【０００９】大面積化に適したものとして考えられる高
分子液晶を用いた液晶表示素子の例としては、例えばブ
ィ・シバエフ（Ｖ．Ｓｈｉｂａｅｖ）、エス・コストロ
ミン（Ｓ．Ｋｏｓｔｒｏｍｉｎ）、エヌ・プラーテ
（Ｎ．Ｐ′ｌａｔｅ）、エス・イワノフ（Ｓ．Ｉｖａ
ｏｖ）、ブィ・ヴェストロフ（Ｖ．Ｖｅｓｔｒｏｖ）、
アイ・ヤコブレフ（Ｉ．Ｙａｋｏｖｌｅｖ）著の“ポリ
マー・コミュニケーションズ”（“ＰｏｌｙｍｅｒＣ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”）第２４巻、第３６４頁
〜３６５頁の“サーモトロピック・リキッドクリスタリ
ン・ポリマーズ．１４”（“Ｔｈｅｒｍｏ−ｔｒｏｐｉ
ｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＰｏｌｙｍ
ｅｒｓ．１４”）に示される熱書き込みメモリーを挙げ
ることができる。

【００１０】しかしながら、この方法は読みとりとして
光の散乱を利用しているのでコントラストが悪く、かつ
高分子化に伴なう応答速度の遅れという問題もあって実
用化には至っていない。

【００１１】上記に示した例以外にも、液晶素子を容易
に作成し大型化する試みが行なわれている。その１つと
して、低分子液晶化合物を種々の重合体マトリックス中
に保持して用いるものがある。その具体例として、低分
子液晶化合物をポリビニルアルコールマトリックス中に
カプセル化して用いるものとしてマンチェスターＲ＆Ｄ
パートナーシップにより出願されたものが知られてい
る。（米国特許第４４３５０４７号）また、連結した管
状に低分子液晶化合物を保持したものとして米国特許第
４７０７０８０号が知られている。

【００１２】このような低分子液晶化合物を種々の重合
体マトリックス中に分散・保持して用いるものの中にお
いて、重合体マトリックスとして高分子液晶を用いたも
のも報告されており、視野角とヘイズが改良されること
が報告されている。［ジェイ．ダヴリュー．ドーアン，
ジェイ．エル．ウエスト，ジェイ．ビー．ホワイトヘッ
ド，ジェイアール．，デー．エス．フレッドレイ“ワ
イド−アングル−ヴューピーデーエルシーデ
ィスプレイズ”１９９０ソサイエティーフォーイ
ンフォーメイションディスプレイインターナショナ
ルシンポジウムデジェストオブテクニカルペー
パーズ，講演番号１２．５，３月１９９０年（Ｊ．
Ｗ．Ｄｏａｎｅ，Ｊ．Ｌ．Ｗｅｓｔ，Ｊ．Ｂ．Ｗｈｉｔ
ｅｈｅａｄ，Ｊｒ．，Ｄ．Ｓ．Ｆｒｅｄｌｅｙ“Ｗｉｄ
ｅ−Ａｎｇｌｅ−ＶｉｅｗＰＤＬＣＤｉｓｐｌａｙ
ｓ”１９９０ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃ
ｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，講演番号１２．５，Ｍａ
ｙ１９９０）］

【００１３】しかしながら、この例中の高分子液晶を重
合体マトリックスとして用いるものは、高分子液晶と低
分子液晶化合物との界面による配向規制力は良好である
ものの、高分子液晶そのものの配向が十分でなく、その
結果、液晶素子全体としての散乱状態やコントラストは
十分ではなかった。

【００１４】この高分子液晶からなる重合体マトリック
スはメリーゲン基としてシアノビフェニル基を有してい
ることから、従来のものと同じように、界面においてご
くわずかに相溶している高分子液晶と低分子液晶からな
る組成物が、低分子液晶と同様の電界応答を示し、電圧
の昇圧時と降圧時でヒステリシスが発生しやすい欠点が
あった。

【００１５】このような低分子液晶を高分子マトリック
スに分散して、散乱−非散乱を光学的なコントラストと
して用いる高分子分散型液晶素子では、立ち上がり、立
ち下がりの応答時間は、数十ｍｓ程度であり、さらに高
解像度、高精細な表示を行なうことが難しかった。特
に、立ち下がりの応答時間に関しては、このようなタイ
プのものでは液晶−高分子界面の配向規制力が充分でな
いため、速い応答時間を得ることが困難であった。

【００１６】このような欠点に対して、藤掛らは（第１
６回液晶討論会、講演予稿集１２０頁）コレステリック
液晶のらせんねじり力が立ち下がりの緩和過程を促進
し、数百μｓの立ち下がり応答時間を達成したことを報
告している。しかし、この場合、ねじり力が大きいた
め、高しきい値電圧、ヒステリシスの増大等の問題があ
った。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来の技術に対
して、上記の様な液晶素子に、コレステリック液晶を使
用した相転移形液晶表示素子やネマチック液晶の動的散
乱効果を利用した表示素子は、偏光板が不要なことから
光の利用率が高く、視野角が広い点で優れている。しか
しながら、これらの液晶素子は高い駆動電圧を必要とし
たり、大面積の表示素子を作製する際に、素子化が難し
いという点で問題があった。

【００１８】上記の問題点を改善するものとして、例え
ばファーガソンによって提案された、ネマチック液晶の
カプセルを応用した表示素子（公表特許昭５８−５０１
６３１号）や、エポキシ樹脂中に液晶小滴を分散した光
変調物質（公表特許昭６１−５０２１２８号）が提案さ
れており、これらは大面積化の点では有利であるが、駆
動電圧が高いという点で問題があった。

【００１９】また、光硬化性化合物を支持体として利用
した液晶表示素子（特開昭６３−２７１２３３号公報，
特開昭６３−２７８０３６号公報，特開平１−１９８７
２５号公報等）が提案され、この液晶表示素子は大面積
化が容易で、しかも駆動電圧の低減化が計られている。

【００２０】このようなポリマー分散型液晶表示素子
は、光源の光利用率が従来の液晶方式のものに比較して
高いために明るく、シュリーレン光学系と組み合わせる
ことにより十分なコントラスト比が得られ、またシステ
ム構成もシンプルであるという利点を有している。

【００２１】このような液晶表示素子は、例えば２枚の
対向する透明電極付き基板間に、上記の液晶をポリマー
支持体中に分散した素子を挾持し、両電極間に電圧を印
加するような層構成の積層体からなる。電界の無印加時
は、液晶はランダムな配列であるため入射光は散乱され
て不透明状態であり、電界の印加時は液晶は電界方向に
配列し、液晶の常光屈折率と支持体の屈折率が近けれ
ば、入射光は透過し透明状態となる。

【００２２】前記のポリマー支持体として、多孔質膜を
利用した液晶ディスプレー部材（特開昭５６−１１４３
６号公報）やディスプレーセル（米国特許第４４１１４
９５号），および液晶表示素子（特開平２−２８０１２
０号公報）が提案されている。そして、多孔質膜を使用
することで、フレキシブルなディスプレーが可能にな
り、また再現性よく液晶表示素子を作製出来る等の利点
が挙げられている。

【００２３】多孔質膜に液晶材料を含浸させるには、液
晶材料を単独か、または液晶材料を溶媒に溶解させたも
のに、多孔質膜を浸漬させることにより行う。しかしな
がら、多孔質膜はノードと呼ばれる結節部近傍ではその
細孔部が狭くなり、液晶材料の含浸時に細孔末端部まで
含浸させることが難しく、未含浸の領域が残るという問
題があった。この未含浸領域による光の散乱のため、光
透過率が低下していた。

【００２４】本発明の第一の課題は、このような問題点
を解決するためになされたものであり、高分子多孔質体
中の細孔末端部まで液晶材料を含浸させることにより、
光透過率の向上した液晶表示素子を提供することを目的
とするものである。

【００２５】本発明の第二の課題は、第二の従来の技術
に対するものであり、従来のポリマー分散型液晶素子よ
りしきい値電圧が実用的で応答の立ち下がり緩和過程が
促進され、また、散乱特性も優れたコントラストのよい
液晶素子、及び表示装置を提供することを目的とするも
のである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第一の課
題に対して提供しようとするものは、電極を有する基板
間に、高分子多孔質体中に低分子液晶化合物を含浸した
表示層を挾持してなる液晶表示素子において、表示層が
細孔の一部を予め封止した高分子多孔質体に低分子液晶
化合物を含浸させてなることを特徴とする液晶表示素子
である。

【００２７】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２８】図１は本発明の液晶表示素子の一例を示す
断面図である。同図において、基板１０１，１０１′に
はガラス，プラスチック等を用いることができる。基板
として用いることができるポリマーフィルムには、下記
に示すようなものが挙げられるが、これらに限定される
ものではない。

【００２９】すなわち、低密度ポリエチレンフィルム，
高密度ポリエチレンフィルム（三井東圧化学ハイブロ
ン等），ポリプロピレンフィルム（東レトレファン
等），ポリエステルフィルム（デュポンマイラー
等），ポリビニルアルコールフィルム（日本合成化学工
業ハイセロン等），ポリアミドフィルム（東洋合成フ
ィルムレイファン等），ポリカーボネートフィルム
（帝人テイジンパンライト等），ポリイミドフィルム
（デュポンＫＡＰＴＯＮ等），ポリ塩化ビニルフィル
ム（三菱樹脂ヒシレックス等），ポリ四フッ化エチレ
ンフィルム（三井フロロケミカルテフロン等），ポリ
アクリルフィルム（住友ベークライトスミライト），
ポリスチレンフィルム（旭ダウスタイロシート），ポ
リ塩化ビニリデンフィルム（旭ダウサランフィル
ム），セルロースフィルム，ポリフッ化ビニルフィルム
（デュポンテドラー）等が挙げられる。

【００３０】基板上には、電極１０２，１０２′を形成
するが、該電極には、ＩＴＯ，ＳｎＯ₂ 等の透明電極や
Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ等の金属・膜が用いられ
る。なお、反射型表示素子としては、電極と反射層を兼
ねていてもよい。

【００３１】更に、電極の上に表示層１０３を形成する
が、表示層の形成方法としては、電極付き基板上に高分
子多孔質体を接着後、反対面に同様に電極付き基板を接
着し、液晶を含浸させる側面以外の端面を封止後、液晶
を含浸させる。

【００３２】上記の高分子多孔質体としては、ポリエチ
レンテレフタレート，ポリカーボネート，ポリアミド，
ポリメタクリル酸メチル，メタクリル酸メチル−スチレ
ン共重合体，ポリスチレン，スチレン−アクリロニトリ
ル共重合体，ポリプロピレン，低密度ポリエチレン，高
密度ポリエチレン，ポリ塩化ビニル，ポリテトラフルオ
ロエチレン，ポリクロロトリフルオロエチレン，フッ化
エチレン−プロピレン共重合体，ポリアリレート，ポリ
スルホン，セルロース，ポリエーテルエーテルケトン等
の材料から例えば下記に示すような方法により製造され
る。

【００３３】界面活性剤や有機溶媒等の被溶出物質を含
有する高分子を製膜後、該被溶出物質を溶出させる方
法、高分子粒子を焼結又は成形して該粒子間の空隙を微
孔とする方法、フィルムをエンボスしてから延伸した
り、結晶性フィルムを段階的に延伸して孔を生成する方
法、放射線を利用してポリマーを損傷させ溶媒でエッチ
ングし微孔をあける方法、又はこれらの方法の組み合わ
せ等である。

【００３４】多孔質フィルムの具体例としては、ハイポ
ア１０００，２０００，３０００（旭化成工業（株）
製），ＫＴ−５０，ＬＥ−８５，デュラガード，エクセ
ポール（三菱化成工業（株）製）等が挙げられるが、こ
れらに限定するものではない。

【００３５】次に、高分子多孔質体のノードと呼ばれる
結節部近傍の空孔が狭くなった部分を封止した後に、液
晶材料を含浸させることにより、未含浸領域を低減して
光透過率を向上させることが出来る。

【００３６】封止方法としては、例えば公知の炭化水
素，ハロゲン化炭化水素，不飽和二重結合含有モノマ
ー，不飽和二重結合含有ハロゲン化モノマー成分等を気
体，液体あるいは溶液状態で細孔部に所定量導入後、加
熱，光（可視，紫外線）照射，電子線照射等により重合
する方法、プラズマ重合法等が挙げられる。

【００３７】モノマー成分の導入量が多すぎると、細孔
部の封止量が増加して、低分子液晶の含浸量が減少する
ため、導入時に温度や時間，溶液濃度等を適宜選択する
ことが必要である。

【００３８】封止する細孔の細孔径は０．５μｍ以下が
好ましく、０．５μｍを越えると、表示層に含浸される
液晶材料が減少するため、透過率等の光学的特性が低下
するために好ましくない。

【００３９】本発明に用いられる高分子多孔質体の気孔
率は通常８０〜９８％で用いられる。８０％未満ではコ
ントラストが十分にはとれなくなり、９８％を越えると
強度が低下して大面積化することが困難となるために好
ましくはない。より好ましくは、高分子多孔質体の気孔
率は８５〜９５％で用いられる。

【００４０】次に、具体的に用いられる低分子液晶化合
物の構造を以下に示すが、これに限定されるものではな
い。

【００４１】

【化１】

【００４２】

【化２】

【００４３】

【化３】

【００４４】

【化４】

【００４５】

【化５】

【００４６】

【化６】

【００４７】

【化７】

【００４８】

【化８】

【００４９】

【化９】

【００５０】

【化１０】

【００５１】

【化１１】

【００５２】

【化１２】

【００５３】本発明の液晶表示素子において、加熱によ
る効果を用いて表示を行なう場合は、サーマルヘッドや
レーザー光を用いることが出来る。レーザー光として
は、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザー，Ａｒ²⁺ガスレーザー，Ｎ
₂ ガスレーザー等のガスレーザーや、ルビーレーザー，
ガラスレーザー，ＹＡＧレーザー等の固体レーザーや、
半導体レーザー等を用いることが望ましい。また、６０
０ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲の半導体レーザーが好
ましく用いられる。特に好ましくは６００〜９００ｎｍ
の波長範囲の半導体レーザーが用いられる。また、これ
らのレーザー光の第２高調波、第３高調波を用いれば短
波長化が可能となる。

【００５４】レーザー光を用いる場合は、光吸収層を別
途設けるか、もしくは表示層中にレーザー光吸収化合物
を分散・溶解して用いられる。表示面に光吸収層もしく
は光吸収化合物の影響が出る場合は、可視光域に吸収の
ないものが望ましい。

【００５５】液晶層へ添加するレーザー光吸収化合物の
例としては、アゾ系化合物、ビスアゾ系化合物、トリス
アゾ系化合物、アンスラキノン系化合物、ナフトキノン
系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン
系化合物、テトラベンゾポルフィリン系化合物、アミニ
ウム塩系化合物、ジイモニウム塩系化合物、金属キレー
ト系化合物等がある。

【００５６】前記のレーザー光吸収化合物のうち半導体
レーザー用化合物は近赤外域に吸収をもち、安定な光吸
収色素として有用であり、かつ液晶化合物に対して相溶
性もしくは分散性がよい。また、中には二色性を有する
ものもあり、これら二色性を有する化合物を液晶中に混
合すれば、熱的に安定なホスト−ゲスト型のメモリー及
び表示媒体を得ることもできる。また、液晶化合物中に
は上記の化合物が二種類以上含有されていてもよい。

【００５７】また、上記化合物と他の近赤外吸収色素や
２色性色素を組み合せてもよい。好適に組み合せられる
近赤外吸収色素の代表的な例としては、シアニン、メロ
シアニン、フタロシアニン、テトラヒドロコリン、ジオ
キサジン、アントラキノン、トリフェノジチアジン、キ
サンテン、トリフェニルメタン、ピリリウム、クロコニ
ウム、アズレンおよびトリフェニルアミン等の色素が挙
げられる。

【００５８】なお、液晶化合物に対する上記化合物の添
加量は重量％で、０．１〜２０％程度、好ましくは、
０．５〜１０％がよい。

【００５９】図２（ａ），（ｂ）は本発明の液晶表示素
子の他の例を示し、図２（ａ）は液晶表示素子の平面
図、図２（ｂ）はそのＡＡ′線断面図である。同図２に
おいて、本発明における液晶表示素子は、ガラス板又は
プラスチック板などからなる一対の基板１，１′をスペ
ーサ４で所定の間隔に保持し、この一対の基板１，１′
をシーリングするために接着剤６で接着したセル構造を
有しており、さらに基板１′の上には複数の透明電極
２′からなる電極群（例えば、マトリクス電極構造のう
ちの走査電圧印加用電極群）が、例えば帯状パターンな
どの所定パターンで形成されている。また、基板１の上
には前述の透明電極２′と交差させた複数の反射層電極
２からなる電極群（例えば、マトリクス電極構造のうち
の信号電圧印加用電極群）が形成されている。

【００６０】この様な透明電極２，２′を設けた基板
１，１′には、例えば、一酸化珪素，二酸化珪素，酸化
アルミニウム，ジルコニア，フッ化マグネシウム，酸化
セリウム，フッ化セリウム，シリコン窒化物，シリコン
炭化物，ホウ素窒化物などの無機絶縁物質やポリビニル
アルコール，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリエス
テルイミド，ポリパラキシリレン，ポリエステル，ポリ
カーボネート，ポリビニルアセタール，ポリ塩化ビニ
ル，ポリアミド，ポリスチレン，セルロース樹脂，メラ
ミン樹脂，ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物
質を用いて被膜形成した配向制御膜を設けることができ
る。

【００６１】この配向制御膜は、前述の如き無機絶縁物
質又は有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビ
ロード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することに
よって得られる。本発明の別の好ましい具体例では、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ₂ などの無機絶縁物質を基板１，１′の上
に斜め蒸着法によって被膜形成することによって配向制
御膜を得ることができる。

【００６２】また、別の具体例ではガラス又はプラスチ
ックからなる基板１，１′の表面あるいは基板１，１′
の上に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成
した後に、該被膜の表面を斜方エッチング法によりエッ
チングすることにより、その表面に配向制御効果を付与
することができる。

【００６３】前述の配向制御膜は、同時に絶縁膜として
も機能させることが好ましく、このためにこの配向制御
膜の膜厚は一般に１００Å〜１μｍ、好ましくは５００
Å〜５０００Åの範囲に設定することができる。この絶
縁層は表示層３に微量に含有される不純物等のために生
ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており、従っ
て動作を繰り返し行っても液晶化合物を劣化させること
がない。

【００６４】次に、本発明の第二の課題に対して提供し
ようとするものは、電極を有する基板間に、高分子マト
リックスとして光学的に活性な高分子液晶化合物を用
い、スイッチング媒体として低分子液晶化合物または低
分子液晶組成物を用いた表示層を有することを特徴とす
る液晶素子である。

【００６５】また、本発明の第二の課題に対して提供し
ようとするものは、光源からの光を３原色に分離し、電
極を有する基板間に、高分子マトリックスとして光学的
に活性な高分子液晶化合物を用い、スイッチング媒体と
して低分子液晶化合物または低分子液晶組成物を用いた
表示層を有する液晶素子に投射する手段、該液晶素子に
電圧を印加し駆動する手段、該液晶素子に投射した光の
うち透過光と散乱光を分離する手段、該３原色の透過光
もしくは散乱光を同一スクリーンへ投写する手段からな
ることを特徴とする表示装置である。

【００６６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
よれば、電極を有する基板間に、高分子マトリックスと
して光学的に活性な高分子液晶化合物を用い、スイッチ
ング媒体として低分子液晶化合物または低分子組成物を
用いた表示層を設けることにより、大面積で、コントラ
ストが良好で、輝度が充分でかつ応答特性がすぐれ高精
細な表示を行なうことを可能としてたものである。

【００６７】また、本発明は、光源からの光を３原色に
分離し、電極を有する基板間に光学的に活性な高分子液
晶化合物と低分子液晶化合物または低分子組成物を有す
る液晶素子に投射する手段、該液晶素子に電圧を印加
し、駆動する手段、該液晶素子に投射した光のうち透過
光と散乱光を分離する手段、該３原色の透過光もしくは
散乱光を同一スクリーンへ投写する手段からなる表示装
置により、大画面でコントラストの良好な、かつ階調性
のよい表示を行なうことを可能としたものである。

【００６８】本発明によれば、電極を有する基板間に、
高分子マトリックスとして光学的に活性な高分子液晶化
合物を用い、スイッチング媒体として低分子液晶化合物
又は低分子液晶組成物を用いるため、高分子液晶化合物
と低分子液晶化合物の界面において、高分子液晶化合物
のキラリティーに寄因しての、らせんねじり力と考えら
れる相互作用によって、立ち下がりの緩和程度が促進さ
れる。また、マトリックスである高分子液晶とスイッチ
ング媒体である低分子液晶化合物との液晶−液晶のイン
タラクションによる界面規制力も、この立ち下がりの緩
和過程を促進する。

【００６９】また一方で、マトリックスである高分子液
晶化合物と低分子液晶化合物は屈折率がほぼ同等である
ため、電圧印加時の散乱を抑制することができ、透過率
を大幅に向上させることが可能である。

【００７０】本発明の液晶素子の製造法に用いられる１
つの方法は、少なくとも光学的に活性な液晶性重合性モ
ノマー又はオリゴマーと低分子液晶化合物又は低分子液
晶組成物を含む組成物を電極を有する基板間に封入し、
光または熱で重合を行なうことによって、相分離した液
晶素子を得る方法である。本方法における組成物中に
は、光学的に不活性な液晶性重合性モノマー、オリゴマ
ーや非液晶性重合性モノマー、オリゴマー、さらには架
橋性の２官能性、３官能性重合性モノマー等を含んでい
てもよく、重合開始剤等を含んでいてもよい。

【００７１】重合開始剤は重合性化合物の０．０５〜１
０ｍｏｌ％で用いられる。０．０５ｍｏｌ％未満では、
重合収率が充分でない場合があり、１０ｍｏｌ％を超え
る場合、重合体の分子量が充分にあがらず、マトリック
スとして充分な性能がなかったり、分解物や開始剤その
ものが液晶性に悪影響を与えたりする場合がある。

【００７２】さらに、本発明の液晶素子の製造法に用い
られる他の方法は、光学的に活性な高分子液晶化合物と
低分子液晶化合物又は低分子液晶組成物を含む溶液を塗
布し、溶媒を留去することにより、相分離した化学的に
活性な高分子液晶化合物と低分子液晶化合物又は低分子
液晶組成物を有する液晶素子とする方法である。なお、
本発明の液晶素子は以上２つの製造法に限定されない。

【００７３】また、本発明の液晶素子においては、必要
であれば他の重合性モノマー、オリゴマー、他の高分子
化合物、他の高分子液晶化合物、他の低分子化合物（色
素、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、重合開始剤、減粘剤等）
を用いることができる。

【００７４】また、本発明におけるスイッチング媒体で
ある低分子液晶化合物又は低分子液晶組成物の含有量
は、マトリックス化合物との重量比で５％〜９５％、好
ましくは１０％〜９０％である。５％未満では、コント
ラストが充分とれない場合があり、９５％を超える場合
では、マトリックス強度が充分でなく、良好なスイッチ
ングが得られない場合がある。

【００７５】本発明に用いられる光学的に活性な高分子
液晶化合物の例としては、以下の繰り返し単位をもつも
のが挙げられる。

【００７６】

【化１３】

【００７７】

【化１４】

【００７８】

【化１５】

【００７９】

【化１６】

【００８０】本発明中の光学的に活性な高分子液晶化合
物は、例えば以上の様な繰り返し単位が含まれ、単一の
繰り返し単位のみから成り立っていてもよく、または複
数種の繰り返し単位から成り立っていてもよい。複数種
の繰り返し単位から成る場合、光学的に活性な単位を少
なくとも一種含んでいればよく、他の繰り返し単位は光
学的に不活性な繰り返し単位であってもよい。

【００８１】次に、本発明に具体的に用いられる低分子
液晶化合物の構造および低分子液晶組成物は、前記に示
した

【化１】〜

【化１２】が挙げられるが、これに限定されるもので
はない。

【００８２】以下、図面を用いて本発明について更に詳
しく説明する。図３は本発明の液晶素子の一例を示す断
面図である。同図において、基板２０１，２０１′はガ
ラス，プラスチック等を用いることができる。基板とし
て用いることができるポリマーフィルムには、下記に示
すようなものが挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。

【００８３】すなわち、低密度ポリエチレンフィルム、
高密度ポリエチレンフィルム（三井東圧化学ハイブロ
ン等）、ポリプロピレンフィルム（東レトレファン
等）、ポリエステルフィルム（デュポンマイラー
等）、ポリビニルアルコールフィルム（日本合成化学工
業ハイセロン等）、ポリアミドフィルム（東洋合成フ
ィルムレイファン等）、ポリカーボネートフィルム
（帝人テイジンパンライト等）、ポリイミドフィルム
（デュポン KAPTON等）、ポリ塩化ビニルフィルム（三
菱樹脂ヒシレックス等）、ポリ四ふっ化エチレンフィ
ルム（三井フロロケミカルテフロン等）、ポリアクリ
ルフィルム（住友ベークライトスミライト）、ポリス
チレンフィルム（旭ダウスタイロシート）、ポリ塩化
ビニリデンフィルム（旭ダウサランフィルム）、セル
ロースフィルム、ポリフッ化ビニルフィルム（デュポン
テドラー）等が挙げられる。

【００８４】基板上には、電極２０２，２０２′を形成
するが、該電極には、ＩＴＯ，ＳｎＯ₂ 等の透明電極や
Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ等の金属膜が用いられ
る。なお、反射型表示素子としては、電極と反射層を兼
ねていてもよい。電極２０２，２０２′は、平面もしく
は所定のパターンで形成される。

【００８５】更に、電極の上に表示層２０３を形成する
が、電極と表示層の界面において配向処理を行なっても
よい。また、絶縁膜を設けてもよい。また、電場や磁場
によって前もって液晶を配向しておくこともできる。

【００８６】用いられる表示層の厚みは、通常０．５〜
１００μｍであり、０．５μｍ未満ではコントラストが
十分でなく、１００μｍを越えると駆動電圧が大きいた
めに高速駆動が困難となる。より好ましくは、１〜５０
μｍの厚さが用いられる。

【００８７】このとき、表示層においては、光学的に活
性な高分子液晶化合物は連続したマトリックスを形成
し、低分子液晶化合物または低分子液晶組成物は島状も
しくは管状となり分散している。島もしくは管の径は、
０．１〜１０μｍが好ましい。島もしくは管の径が０．
１〜１０μｍの範囲以外の場合では、散乱効率が悪く十
分なコントラストが得られない。より好ましくは、０．
３〜５μｍで用いられる。

【００８８】図４（ａ），（ｂ）は本発明の液晶素子の
他の例を示し、図４（ａ）は液晶素子の平面図、図４
（ｂ）はそのＡＡ′線断面図である。同図４において、
本発明における液晶素子は、ガラス板又はプラスチック
板などからなる一対の基板１，１′（少なくとも一方の
基板が複屈折を有する）をスペーサ４で所定の間隔に保
持し、この一対の基板１，１′をシーリングするために
接着剤６で接着したセル構造を有しており、さらに基板
１′の上には複数の透明電極２′からなる電極群（例え
ば、マトリクス電極構造のうちの走査電圧印加用電極
群）が、例えば帯状パターンなどの所定パターンで形成
されている。また、基板１の上には前述の透明電極２′
と交差させた複数の反射層電極２からなる電極群（例え
ば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極
群）が形成されている。

【００８９】また、電極表面に配向膜を設けてもよく、
また絶縁膜を設けてもよい。絶縁膜は表示層に微量に含
有される不純物等のために生ずる電流の発生を防止でき
る利点を有しており、従って動作を繰り返し行っても液
晶化合物を劣化させることを防止することができる。

【００９０】本発明において、反射層を設けてもよく、
Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属膜もしくは誘電体ミラー等を
用いることができ、その膜厚は０．０１〜１００μｍ、
好ましくは０．０５〜１０μｍが望ましい。

【００９１】次に、図５は本発明の液晶素子を用いた表
示装置の一例を示す説明図である。同図はシュリーレン
光学系を用いたフルカラー投射型表示装置を示す。

【００９２】同図において、光源ユニット３０１からの
白色光は、ダイクロイックミラー３０２，３０２′，３
０２″によりＲ，Ｇ，Ｂの３原色に分類される。分離さ
れた光は、シュリーレンレンズ３０８，３０８′，３０
８″によって液晶素子３０３，３０３′，３０３″へ投
写される。このとき液晶素子は液晶素子駆動装置３０７
により電圧が印加され駆動される。この液晶素子は単純
マトリックスや非線形素子を用いたものも用いられる
が、より好ましくは各画素毎にスイッチを有するＴＦＴ
タイプのものが表示コントラスト，応答速度，階調表示
の点で優れている。

【００９３】ここで選択画素は白濁状態となり、入射光
を散乱し、非選択点は入射光を透過する。この透過光と
散乱光をシュリーレン光学系３０４，３０４′，３０
４″により分離したところコントラスト１００の非常に
良好な表示が得られた。

【００９４】この透過光をダイクロイックプリズム３０
５によって合成し、投写レンズ３０６によってスクリー
ンへ投写したところ良好なフルカラー画像が得られた。

【００９５】

【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。

【００９６】実施例１１．１ｍｍ厚のガラス基板にＩＴＯを２０００Åの厚さ
に蒸着した基板に、エポキシ系接着剤を塗布し、その上
に多孔質体の三菱化成工業（株）製：エクセポールＥ
ＢＳＰＢＸ−４（膜厚２３μｍ）をラミネートし、熱硬
化させることにより接着した。上記の多孔質体を真空度
１００Ｐａに保った重合装置内に設置し、エタンガスを
７０ＳＴＰｍｌ／ｍｉｎの流量で導入しながらプラズマ
重合を行った。１０ＫＨｚの放電周波数で、１００Ｗの
電力を与え、３０分間重合を行った。

【００９７】重合後の多孔質体をＳＥＭ観察したとこ
ろ、重合前に比べノード近傍の０．５μｍ以下の細孔部
が封止されていることが確認出来た。次に、上記と同様
の接着剤にガラスファイバースペーサー（日本電気硝子
製、２０μｍφ）を含有させたものを用いて、同様のＩ
ＴＯ付きガラス基板を貼り合わせることによりセル構造
とした。

【００９８】このセルを減圧し、毛管法によりＥメルク
社製ネマチック液晶ＺＬＩ−２００８を含浸注入した。
このセルの上下基板間へ±１００Ｖ，６０Ｈｚの矩形波
を印加したところ、電圧ＯＮで透明状態、電圧ｏｆｆで
白濁状態となり、透明状態の透過率はＷランプを光源に
用いて測定すると３７％であり、コントラストは２０：
１であった。

【００９９】比較例１実施例１において、プラズマ重合処理を除いた以外は、
同様にして作成したセルにＥメルク社製ネマチック液晶
ＺＬＩ−２００８を含浸注入した。

【０１００】このセルの上下基板間に１００Ｖ，６０Ｈ
ｚの矩形波を印加したところ、電圧ＯＮで透明状態、電
圧ｏｆｆで白濁状態となり、透明状態の透過率はＷラン
プ光源を用いて測定すると３０％であり、コントラスト
は１０：１であった。

【０１０１】実施例２実施例１の多孔質体を旭化成工業（株）製ハイポア３０
００（膜厚５０μｍ，気孔率９０％）に代え、実施例１
と同様にしてガラス基板上にラミネートし、接着した。
この多孔質体に、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート５０重量部ベンジルアクリレート５０重量部１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン１重量部よりなるモノマー混合物の３ｗｔ％メタノール溶液を含
浸後、４０℃の乾燥器内で溶媒を脱気乾燥した。

【０１０２】次に、５００Ｗの高圧水銀灯により、２０
ｃｍの距離から３分間紫外線を照射した。実施例１と同
様にＳＥＭ観察したところ、ノード近傍の０．５μｍ以
下の細孔部が封止されていることが確認出来た。その
後、実施例１と同様にしてセルを作成し、減圧下にて、
毛管法によりＥメルク社製ネマチック液晶ＺＬＩ−２０
０８を含浸した。

【０１０３】このセルの上下基板間へ±２００Ｖ，６０
Ｈｚの矩形波を印加したところ、電圧ＯＮで透明状態、
電圧ｏｆｆで白濁状態となり、透明状態の透過率は３４
％であり、コントラストは１５：１であった。

【０１０４】比較例２実施例２において、多孔質体のモノマー溶液の含浸処理
を除いた以外は同様にして作成したセルにＥメルク社製
ネマチック液晶ＺＬＩ−２００８を含浸注入した。

【０１０５】このセルの上下基板間に±２００Ｖ，６０
Ｈｚの矩形波を印加したところ、電圧ＯＮで透明状態、
電圧ｏｆｆで白濁状態となり、透明状態の透過率はＷラ
ンプ光源を用いて測定すると２８％であり、コントラス
トは１０：１であった。

【０１０６】実施例３下記化合物もしくは組成物を混合し、

【０１０７】

【化１７】

【０１０８】これを７０℃にて、セル厚１０μｍに調製
したセルのＩＴＯ付透明ガラスの間に毛管法によって注
入した。

【０１０９】次に、セルを８０℃に保って４０Ｗの高圧
水銀ランプを照射し重合を行なった。液晶を等方状態に
して、偏光顕微鏡で観察すると、ポリマーの網目状組織
が観察できた。

【０１１０】実施例４下記化合物もしくは組成物を実施例３と同様に重合処理
した。

【０１１１】

【化１８】

【０１１２】液晶を等方状態にして、偏光顕微鏡で観察
すると、ポリマーの網目状組織が観察された。

【０１１３】実施例５下記化合物もしくは組成物

【０１１４】

【化１９】

【０１１５】をクロロホルム−ＤＭＦ混合溶媒に溶解
し、ＩＴＯ透明電極付ガラス基板にキヤスト法により塗
布した。乾燥後、膜厚を測定すると８．７μｍであっ
た。さらに上面にＩＴＯ透明電極を取り付けた。液晶を
等方状態にして、偏光顕微鏡で観察すると、ポリマーの
網目状組織が観察できた。

【０１１６】実施例６実施例３〜５で作成した液晶素子にＡＣ電圧（２５Ｖ、
５００Ｈｇ）を加えた場合の立ち上がり時間（光量変化
０→９０％）Ｔｒ、立ち下がり時間（光量変化１００％
→１０％）Ｔｄを下記の表１に示す。また、コントラス
ト比を表２に示す。

【０１１７】

【表１】

【０１１８】

【表２】

【０１１９】実施例７実施例３の液晶素子において、昇圧過程におけるしきい
値電圧（０→５０％）における透過率は、該電圧値を降
圧過程で印加したときの透過率の５４％であった。コレ
ステリック液晶を用いる素子にくらべ、格段にヒステリ
シスが改善された。

【０１２０】実施例８実施例３の液晶素子を用いて、図５に示す表示装置を作
成し、スクリーン上のコントラストを測定したところ、
３７：１と良好なコントラストが得られた。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高分子多孔質体中のノード近傍を封止した後に、低分子
液晶を含浸させて表示層とすることにより、未含浸の領
域がなくなるため、光透過率の向上した大面積でかつ良
好なコントラストの表示が可能となる効果が得られる。

【０１２２】また、本発明によれば、従来の高分子分散
型素子にくらべ、光学的に活性な高分子液晶化合物を用
いるため、散乱特性の優れたコントラストの良好な、ま
た立ち下がり応答特性の良好な液晶素子を得ることがで
きる。また、該液晶素子を用いることにより、良好な表
示装置を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の液晶表示素子の他の例を示し、図２
（ａ）は液晶表示素子の平面図、図２（ｂ）はそのＡ
Ａ′線断面図である。

【図３】本発明の液晶素子の一例を示す断面図である。

【図４】本発明の液晶素子の他の例を示し、図４（ａ）
は液晶素子の平面図、図４（ｂ）はそのＡＡ′線断面図
である。

【図５】本発明の液晶素子を用いた表示装置の一例を示
す説明図である。

【符号の説明】

１，１′，１０１，１０１′ 基板２，２′ 透明電極３，１０３表示層４スペーサ５配向制御膜６接着剤７，８偏光板１０２，１０２′ 電極１０４高分子多孔質体１０５低分子液晶化合物１０６，１０６′ 接着層２０１，２０１′ 基板２０２，２０２′ 電極２０３表示層２０４低分子液晶化合物または低分子液晶組成物２０５光学的に活性な高分子液晶３０１光源ユニット３０２，３０２′ ダイクロイックミラー３０３，３０３′，３０３″ 液晶素子３０４シュリーレン光学系３０５ダイクロイックプリズム３０６投写レンズ３０７液晶素子駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江口岳夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者大西敏一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者柴田烈東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を有する基板間に、高分子多孔質体
中に低分子液晶化合物を含浸した表示層を挾持してなる
液晶表示素子において、表示層が細孔の一部を予め封止
した高分子多孔質体に低分子液晶化合物を含浸させてな
ることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】高分子多孔質体のノードの周囲の細孔を
予め封止す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】封止する細孔の細孔径が０．５μｍ以下
であ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】電極を有する基板間に、高分子マトリッ
クスとして光学的に活性な高分子液晶化合物を用い、ス
イッチング媒体として低分子液晶化合物または低分子液
晶組成物を用いた表示層を有することを特徴とする液晶
素子。
【請求項５】電極を有する基板間に、光学的に活性な
液晶性重合モノマーまたはオリゴマーと低分子液晶化合
物または低分子液晶組成物を含有する組成物を封入し、
前記液晶性重合モノマーを重合せしめることを特徴とす
る請求項４記載の液晶素子。
【請求項６】塗布法により形成した光学的に活性な高
分子液晶化合物と低分子液晶化合物または低分子液晶組
成物を有する薄膜を有することを特徴とする請求項４記
載の液晶素子。
【請求項７】光源からの光を３原色に分離し、電極を
有する基板間に、高分子マトリックスとして光学的に活
性な高分子液晶化合物を用い、スイッチング媒体として
低分子液晶化合物または低分子液晶組成物を用いた表示
層を有する液晶素子に投射する手段、該液晶素子に電圧
を印加し駆動する手段、該液晶素子に投射した光のうち
透過光と散乱光を分離する手段、該３原色の透過光もし
くは散乱光を同一スクリーンへ投写する手段からなるこ
とを特徴とする表示装置。