JPH05323293A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH05323293A
JPH05323293A JP12743892A JP12743892A JPH05323293A JP H05323293 A JPH05323293 A JP H05323293A JP 12743892 A JP12743892 A JP 12743892A JP 12743892 A JP12743892 A JP 12743892A JP H05323293 A JPH05323293 A JP H05323293A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
refractive index
microcapsule
microcapsules
outside
Prior art date
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Pending
Application number
JP12743892A
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English (en)
Inventor
Satoshi Igarashi
聡 五十嵐
Kenji Nakatani
健司 中谷
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05323293A publication Critical patent/JPH05323293A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントラストの高い液晶表示素子の提供。 【構成】 マトリックスとしての液晶の中にマイクロカ
プセル化した液晶微小滴を分散させたものを、2枚の透
明導電性層間に挟持した、液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関し、
さらに詳しくは、マイクロカプセル化した液晶滴を分散
させた液晶からなる液晶混合液を2つの電極層で挟んだ
構造を持ち、該電極への電圧の印加に応じて液晶層が透
明、不透明に変化しうる液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶分子をマイクロカプセル化したの
ち、該カプセルを液晶滴として樹脂膜中に分散させた液
晶膜において、その液晶滴による光の散乱による不透明
性と、電場印加による液晶滴内の液晶分子の配向による
透明性とを利用した液晶表示膜は、すでにファーガソン
らにより提案され(米国特許第4435047号)、あ
るものは実用に供されている。一方、ケント大学におい
ては、特表昭61―502128号公報及び特表昭63
―501512号公報において、熱硬化性樹脂と液晶分
子の混合液からの相分離によって液晶微小滴を熱硬化性
樹脂透過性マトリックス中に分散させて液晶層を作成す
ることを提案している。しかしながらこれらの方法にお
いては、電圧印加していないときの光散乱性が液晶の屈
折率異方性に大きく依存するためコントラストが低いの
が実情である。表示素子として用いるときには、表示画
質向上のためにも高いコントラスト比を持った液晶表示
素子が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、構造が容易
で、かつ電圧を印加したときに従来の液晶表示膜と同等
の透過率を持ちながら電圧を印加しないときには高い光
散乱能を持った液晶表示素子を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】電圧を印加していない状
態で光の散乱により不透明状態を、電圧を印加した状態
で光の散乱能の低下で透明状態を示すポリマー分散方液
晶表示素子における光散乱は、図3に示すように液晶分
子の配向方向を決定づけるポリマー20の表面が曲面を
なしているために、ポリマー20の表面上及び近傍の各
微小領域によって液晶の配向ベクトル30の方向が異な
ることと、ポリマー中に分散した状態での液晶の平均的
屈折率とポリマーの屈折率との差による光路の屈折によ
って発生する。従来の技術ではポリマーマトリックス中
に液晶相が分散しており、液晶相を支持するポリマーは
光学的には電圧印加による液晶の配向時の屈折率との屈
折率マッチングのみ要求され、それ以上の光学的役割は
果たしていない。
【0005】本発明は、粒子径が0.8から10μmの
均一滴である液晶微粒滴をポリマーでカプセル状に包含
したマイクロカプセルと、そのマイクロカプセルの外部
にそれと接して存在する液晶の少なくとも2者を、スペ
ーサーで間隔が均一に保たれた2枚の透明基板上の透明
導電性層間に挟持したことを特徴とする液晶表示素子で
ある。
【0006】また、この方法によれば少なくとも2者の
混合液において、マイクロカプセル構成ポリマーの屈折
率と、マイクロカプセル内部の液晶相の電圧を印加して
いないときの平均的屈折率と、マイクロカプセル外部の
液晶の電圧を印加していないときの平均的屈折率とのミ
スマッチングを大きくして、電圧を印加しない状態での
光散乱能をさらに増大させる等のために、マイクロカプ
セル内部の液晶とマイクロカプセル外の液晶の種類を変
えることも可能である。
【0007】本発明の液晶表示素子の各構成要素につい
て説明する。
【0008】該液晶表示素子はマイクロカプセル内外の
液晶相による光の散乱と液晶分子のランダムな配向によ
って不透明状態を出現させるものであるために、本発明
で使用するマイクロカプセル内液晶相及びマイクロカプ
セル外液晶相としては各誘電率異方性は正負どちらでも
かまわないが、各屈折率異方性Δnは0.1以上が好ま
しい。さらには、Δnは0.2以上がより好ましい。各
液晶の具体例としてはネマティック液晶、コレステリッ
ク液晶、スメクティック液晶などが挙げられる。これら
液晶相は単一化合物はもとより2種以上を組み合わせて
使用してもよい。また、液晶の特性を改質するためのカ
イラル化合物や二色性染料等を添加してもよい。 本発
明で使用するマイクロカプセルを構成するためのポリマ
ーとしては、各液晶相との相互溶解性の低いポリマーで
あり、具体的にはポリビニルアルコール、ポリメチルメ
タアクリレート、紫外線硬化樹脂、ポリ塩化ビニル、塩
化ビニリデン樹脂、ゼラチンあるいはアラビアゴム等を
挙げることができる。
【0009】また、これら2液晶相の常光屈折率と異常
光屈折率、及びポリマー相の屈折率の値についてマイク
ロカプセル内の液晶が正の誘電異方性を持ち、マイクロ
カプセル外の液晶が正の誘電異方性を持つときは、図1
のような電圧印加時の液晶分子の配向を示すため、マイ
クロカプセル内の液晶の常光屈折率n01と、マイクロカ
プセル外の液晶の常光屈折率n02と、マイクロカプセル
を構成するポリマーの屈折率np が誤差±0.02の範
囲内で式(1) n01=n02=np …(1) という関係を満たすことが好ましく、マイクロカプセル
内の液晶が負の誘電異方性を持ち、マイクロカプセル外
の液晶が正の誘電異方性をもつときは、図2のような電
圧印加時の液晶分子の配向を示すため、マイクロカプセ
ル内の液晶の常光屈折率n01と異常光屈折率ne1から計
算される配向時の平均屈折率と、マイクロカプセル外の
液晶の常光屈折率n02と、マイクロカプセルを構成する
ポリマーの屈折率np が誤差±0.02の範囲内で式
(2) {(n012 +ne12 )/2}1/2 =n02=np …(2) という関係を満たすことが好ましく、マイクロカプセル
内の液晶が正の誘電異方性を持ち、マイクロカプセル外
の液晶が負の誘電異方性をもつときは、図2において電
圧印加時のマイクロカプセル内部と外部の液晶分子の配
向状態が互いに入れ替わるために、マイクロカプセル内
の液晶の常光屈折率n01と、マイクロカプセル外の液晶
の常光屈折率n02と、異常光屈折率ne2から計算される
配向時の平均屈折率と、マイクロカプセルを構成するポ
リマーの屈折率np が誤差±0.02の範囲内で式
(3) n01={(n022 +ne22 )/2}1/2 =np …(3) という関係を満たすことが好ましく、マイクロカプセル
内の液晶が負の誘電異方性を持ち、マイクロカプセル外
の液晶が負の誘電異方性をもつときは、図2において電
圧印加時のマイクロカプセル外部の液晶分子がマイクロ
カプセル内部の液晶分子と同じ配向を示すために、マイ
クロカプセル内の液晶の常光屈折率n01と異常光屈折率
e1から計算される配向時の平均屈折率と、マイクロカ
プセル外の液晶の常光屈折率n02と異常光屈折率ne2
ら計算される配向時の平均屈折率と、マイクロカプセル
を構成するポリマーの屈折率np が誤差±0.02の範
囲内で式(4) {(n012 +ne12 )/2}1/2 ={(n022 +ne22 )/2}1/2 =np …(4) という関係を満たすことが好ましい。
【0010】本発明で使用するマイクロカプセルは、そ
の粒子径が0.8から10μmの均一滴である液晶微粒
滴をポリマーでカプセル状に包含したマイクロカプセル
である。その作成方法は特に限定されず、例えば界面重
合法、オリフィス法、コアセルベーション法、相分離法
等が挙げられる。そのように作成されたマイクロカプセ
ルをそれを支持する液晶と混合し、該液晶混合液とす
る。
【0011】該液晶混合液の混合比は、5〜30μmの
間隔で隔たれたガラス基板間に該液晶混合液を挟んで顕
微鏡観察を行ったときに、各マイクロカプセルが互いに
重なって観えることを条件とする、20/80から80
/20の重量混合比とする。
【0012】次に本発明の液晶表示素子について説明す
る。
【0013】本発明の液晶表示素子の全体構造は、図4
に示すように、両側に相対配置される(透明な)基板1
0、10上にそれぞれ設けられた(透明)導電性電極層
20、20で液晶マイクロカプセルを分散させた液晶か
らなる混合液30を挟んだものである。
【0014】本発明の(透明)基板10としては、透明
性に優れたガラス板や他の高分子板が好適に用いられ
る。
【0015】また、該基板10上に設けられる(透明)
導電性電極層20としては、スズなどの不純物を少量含
有してもよいインジウムによる酸化インジウム膜が好ま
しいが、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物膜;
金、白金などの金属の薄膜;金属箔膜を透明誘電体膜で
挟んだ積層体を使用することもできる。
【0016】前記電極層の一方を厚い膜厚の金属膜にす
ることによって反射率の高い不透明膜としてもよいが、
この場合は基板10も透明なものでなくともよい。
【0017】電極層は透明基板10上に公知の物理的方
法、例えばスパッタリング法などを用いて500Ω/□
以下の抵抗、好ましくは300Ω/□以下の抵抗を有す
る透明導電性電極層20として設けることができる。
【0018】本発明の液晶表示素子は、透明導電性電極
層20を、例えばスパッタリング法などの公知の方法で
透明基板10上に設けたものを2枚用意し、スペーサー
によって5から30μmの間隔で各透明導電性電極20
が向かい合うように透明基板10を、例えば、封止用接
着剤などで固定し、その透明導電性電極20間に液晶マ
イクロカプセルとマイクロカプセル外液晶との混合液
を、例えば真空注入などの公知の方法で注入して製造す
ることができる。
【0019】このようにして得られる液晶表示素子は、
厳密なセルギャップコントロールが必要でないという観
点から製造が容易で、かつマイクロカプセル内外に光散
乱に由来する液晶相を持つことから電圧無印加時の光散
乱性が優れており、電圧印加時の光透過量と比較すると
大きなコントラスト比を持ち、表示素子として好適に利
用できる。
【0020】このようにマイクロカプセル内部及び外部
を液晶相とした構成にすることにより、従来技術である
外部がポリマーマトリックスであるものに比べ、液晶/
ポリマー界面及び近傍における光散乱能がマイクロカプ
セル内部に加えマイクロカプセル外部にもあることから
光散乱が増大、すなわちコントラストが増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロカプセル内部外部の液晶相が
ともに正の誘電異方性の液晶表示膜に電圧印加した時の
液晶分子の配向モデルである。
【図2】本発明のマイクロカプセル内部の液晶相が負の
誘電異方性、外部の液晶相が正の誘電異方性の液晶表示
膜に電圧印加した時の液晶分子の配向モデルである。
【図3】従来の液晶表示膜における電圧無印加時の液晶
分子の配向モデル及び光散乱モデルである。
【図4】本発明の液晶表示膜の断面模式図である。
【符号の説明】
10 印加電圧 20 入射光 30 ポリマー 40 内部液晶 50 外部液晶 60 透明基板 70 透明導電性電極層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧を印加していない状態で光の散乱に
    より不透明状態を、電圧を印加した状態で光の散乱能の
    低下で透明状態を示す液晶分散型液晶表示素子におい
    て、粒子径が0.8から10μmの均一滴である液晶微
    粒滴をポリマーでカプセル状に包含したマイクロカプセ
    ルと、そのマイクロカプセルの外部にそれと接して存在
    する液晶との少なくとも2者を、スペーサーで間隔が均
    一に保たれた2枚の透明基板上の透明導電性層間に挟持
    したことを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 マイクロカプセル内部の液晶とマイクロ
    カプセル外部の液晶の種類が異なっている請求項1記載
    の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 マイクロカプセル内の液晶が正の誘電異
    方性を持ち、マイクロカプセル外の液晶が正の誘電異方
    性をもつときは、マイクロカプセル内の液晶の常光屈折
    率n01と、マイクロカプセル外の液晶の常光屈折率n02
    と、マイクロカプセルを構成するポリマーの屈折率np
    が誤差±0.02の範囲内で式(1) n01=n02=np …(1) という関係を満たし、マイクロカプセル内の液晶が負の
    誘電異方性を持ち、マイクロカプセル外の液晶が正の誘
    電異方性をもつときは、マイクロカプセル内の液晶の常
    光屈折率n01と異常光屈折率ne1から計算される配向時
    の平均屈折率と、マイクロカプセル外の液晶の常光屈折
    率n02と、マイクロカプセルを構成するポリマーの屈折
    率np が誤差±0.02の範囲内で式(2) {(n012 +ne12 )/2}1/2 =n02=np …(2) という関係を満足し、マイクロカプセル内の液晶が正の
    誘電異方性を持ち、マイクロカプセル外の液晶が負の誘
    電異方性をもつときは、マイクロカプセル内の液晶の常
    光屈折率n01と、マイクロカプセル外の液晶の常光屈折
    率n02と、異常光屈折率ne2から計算される配向時の平
    均屈折率と、マイクロカプセルを構成するポリマーの屈
    折率npが誤差±0.02の範囲内で式(3) n01={(n022 +ne22 )/2}1/2 =np …(3) という関係を満足し、マイクロカプセル内の液晶が負の
    誘電異方性を持ち、マイクロカプセル外の液晶が負の誘
    電異方性をもつときは、マイクロカプセル内の液晶の常
    光屈折率n01と異常光屈折率ne1から計算される配向時
    の平均屈折率と、マイクロカプセル外の液晶の常光屈折
    率n02と異常光屈折率ne2から計算される配向時の平均
    屈折率と、マイクロカプセルを構成するポリマーの屈折
    率np が誤差±0.02の範囲内で式(4) {(n012 +ne12 )/2}1/2 ={(n022 +ne22 )/2}1/2 =np …(4) という関係を満足することを特徴とする請求項1又は2
    記載の液晶表示素子。
JP12743892A 1992-05-20 1992-05-20 液晶表示素子 Pending JPH05323293A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5530567A (en) * 1993-06-29 1996-06-25 Casio Computer Co., Ltd. Polymer dispersed liquid crystal display device having encapsulated liquid crystal surrounded by polymer matrix liquid crystal and method of manufacturing the same
KR970016678A (ko) * 1995-09-20 1997-04-28 카나이 쯔또무 액정표시장치 및 그 제조 방법

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