JPH0651288A - 液晶電気光学装置 - Google Patents
液晶電気光学装置Info
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
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- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/13756—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal selectively assuming a light-scattering state
Abstract
(57)【要約】
【目的】 液晶電気光学装置のなかでも、光の散乱と透
過を電気制御する分散型液晶電気光学装置の新しい構造
を提案する。 【構成】 分散型液晶電気光学装置において、液晶
（１）を内部に混入した担体（３）の周囲を、フッ素系
樹脂であるポリビニリデンフロライド、テトラフルオロ
エチレン、ビニリデンフロライドとトリフルオロエチレ
ンとの共重合体等のフッ素を含む高分子の支持体（２）
で満たすことで、液晶層の誘電率を調整出来、従来のア
クティブマトリクス液晶電気光学装置に不可欠であった
蓄積容量素子を設けることなく、明瞭な表示品質を持た
せることがでる。
過を電気制御する分散型液晶電気光学装置の新しい構造
を提案する。 【構成】 分散型液晶電気光学装置において、液晶
（１）を内部に混入した担体（３）の周囲を、フッ素系
樹脂であるポリビニリデンフロライド、テトラフルオロ
エチレン、ビニリデンフロライドとトリフルオロエチレ
ンとの共重合体等のフッ素を含む高分子の支持体（２）
で満たすことで、液晶層の誘電率を調整出来、従来のア
クティブマトリクス液晶電気光学装置に不可欠であった
蓄積容量素子を設けることなく、明瞭な表示品質を持た
せることがでる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は分散型液晶を含有した液晶
セルを薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）で駆動するよう
な液晶電気光学装置における画像表示方法において、特
に中間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表示方法
に関するものである。本発明は、特に、外部からいかな
るアナログ信号をもアクティブ素子に印加することな
く、階調表示をおこなう、いわゆる完全デジタル階調表
示に関するものである。
セルを薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）で駆動するよう
な液晶電気光学装置における画像表示方法において、特
に中間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表示方法
に関するものである。本発明は、特に、外部からいかな
るアナログ信号をもアクティブ素子に印加することな
く、階調表示をおこなう、いわゆる完全デジタル階調表
示に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶組成物はその物質特性から、分子軸
に対して水平方向と垂直方向に誘電率が異なるため、外
部の電解に対して水平方向に配列したり、垂直方向に配
列したりさせることが容易にできる。液晶電気光学装置
は、この誘電率の異方性を利用して、光の透過光量また
は散乱量を制御することでＯＮ／ＯＦＦ、すなわち明暗
の表示をおこなっている。液晶材料としては、ＴＮ（ツ
イステッド・ネマティック）液晶、ＳＴＮ（スーパー・
ツイステッド・ネマティック）液晶、強誘電性液晶、ポ
リマー液晶あるいは分散型液晶とよばれる材料が知られ
ている。液晶は外部電圧に対して、無限に短い時間に反
応するのではなく、応答するまでにある一定の時間がか
かることが知られている。その値はそれぞれの液晶材料
に固有で、ＴＮ液晶の場合には、数１０ｍｓｅｃ、ＳＴ
Ｎ液晶の場合には数１００ｍｓｅｃ、強誘電性液晶の場
合には数１０μｓｅｃ、分散型あるいはポリマー液晶の
場合には数１０ｍｓｅｃである。
に対して水平方向と垂直方向に誘電率が異なるため、外
部の電解に対して水平方向に配列したり、垂直方向に配
列したりさせることが容易にできる。液晶電気光学装置
は、この誘電率の異方性を利用して、光の透過光量また
は散乱量を制御することでＯＮ／ＯＦＦ、すなわち明暗
の表示をおこなっている。液晶材料としては、ＴＮ（ツ
イステッド・ネマティック）液晶、ＳＴＮ（スーパー・
ツイステッド・ネマティック）液晶、強誘電性液晶、ポ
リマー液晶あるいは分散型液晶とよばれる材料が知られ
ている。液晶は外部電圧に対して、無限に短い時間に反
応するのではなく、応答するまでにある一定の時間がか
かることが知られている。その値はそれぞれの液晶材料
に固有で、ＴＮ液晶の場合には、数１０ｍｓｅｃ、ＳＴ
Ｎ液晶の場合には数１００ｍｓｅｃ、強誘電性液晶の場
合には数１０μｓｅｃ、分散型あるいはポリマー液晶の
場合には数１０ｍｓｅｃである。
【０００３】これらの中で、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶や強
誘電性液晶は、複屈折率型の表示であり、偏光板を２枚
必要とする。そのために透過率は最大でも２０から３０
パーセントと小さなものになる。一方、分散型液晶の場
合、屈折率の異方性を有した液晶が担体粒子の中でその
壁面に配列し、巨視的にはランダムに配列している。こ
のセルに入射してきた光は、散乱するために白濁状態と
して観察される。一方このセルに電圧を印加すると液晶
は電界方向に対して平行に配列するために入射光は散乱
せずに透過する。この複屈折効果を使わない系において
当然偏光板は必要とせず、透過率が８０から９０パーセ
ントと高くなる。このような、高透過率が分散型液晶の
大きな特徴である。ただし、この液晶の電圧ー透過特性
がよくないために、この材料だけでは駆動が難しく、非
線形素子やＴＦＴなどのスィッチング素子が必要とな
る。
誘電性液晶は、複屈折率型の表示であり、偏光板を２枚
必要とする。そのために透過率は最大でも２０から３０
パーセントと小さなものになる。一方、分散型液晶の場
合、屈折率の異方性を有した液晶が担体粒子の中でその
壁面に配列し、巨視的にはランダムに配列している。こ
のセルに入射してきた光は、散乱するために白濁状態と
して観察される。一方このセルに電圧を印加すると液晶
は電界方向に対して平行に配列するために入射光は散乱
せずに透過する。この複屈折効果を使わない系において
当然偏光板は必要とせず、透過率が８０から９０パーセ
ントと高くなる。このような、高透過率が分散型液晶の
大きな特徴である。ただし、この液晶の電圧ー透過特性
がよくないために、この材料だけでは駆動が難しく、非
線形素子やＴＦＴなどのスィッチング素子が必要とな
る。
【０００４】従来のアクティブマトリクス型の液晶電気
光学装置では、アクティブ素子として薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を用い、ＴＦＴにはアモルファスまたは多結
晶型の半導体を用い、１つの画素にＰ型またはＮ型のい
ずれか一方のみのタイプのＴＦＴを用いたものであっ
た。即ち、一般にはＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴとい
う）を画素に直列に連結している。そして、マトリクス
の信号線に信号電圧を流し、それぞれの信号線の直交す
る箇所に設けられたＴＦＴに双方から信号が印加される
とＴＦＴがＯＮ状態となることを利用して液晶画素のＯ
Ｎ／ＯＦＦを個別に制御するものであった。このような
方法によって画素の制御をおこなうことによって、コン
トラストの大きい液晶電気光学装置を実現することがで
きる。
光学装置では、アクティブ素子として薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を用い、ＴＦＴにはアモルファスまたは多結
晶型の半導体を用い、１つの画素にＰ型またはＮ型のい
ずれか一方のみのタイプのＴＦＴを用いたものであっ
た。即ち、一般にはＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴとい
う）を画素に直列に連結している。そして、マトリクス
の信号線に信号電圧を流し、それぞれの信号線の直交す
る箇所に設けられたＴＦＴに双方から信号が印加される
とＴＦＴがＯＮ状態となることを利用して液晶画素のＯ
Ｎ／ＯＦＦを個別に制御するものであった。このような
方法によって画素の制御をおこなうことによって、コン
トラストの大きい液晶電気光学装置を実現することがで
きる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアクティブマトリクス方式では、明暗や色調といっ
た、階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従
来、階調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大
きさによって変わることを利用する方式が検討されてい
た。これは、例えば、マトリクス中のＴＦＴのソース・
ドレイン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その
状態でゲイト電極に信号電圧を印加することによって、
液晶画素にその大きさの電圧をかけようとするものであ
った。
うなアクティブマトリクス方式では、明暗や色調といっ
た、階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従
来、階調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大
きさによって変わることを利用する方式が検討されてい
た。これは、例えば、マトリクス中のＴＦＴのソース・
ドレイン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その
状態でゲイト電極に信号電圧を印加することによって、
液晶画素にその大きさの電圧をかけようとするものであ
った。
【０００６】しかしながら、このような方法では、例え
ば、ＴＦＴの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数％、一般には数十パーセントも異なって
しまっていた。これに対し、液晶の光透過度の電圧依存
性は、極めて非線型性が強く、ある特定の電圧で急激に
光透過性が変化するため、たとえ数％の違いでも、光透
過性が著しく異なってしまうことがあった。そのため、
実際には１６階調を達成することが限界であった。
ば、ＴＦＴの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数％、一般には数十パーセントも異なって
しまっていた。これに対し、液晶の光透過度の電圧依存
性は、極めて非線型性が強く、ある特定の電圧で急激に
光透過性が変化するため、たとえ数％の違いでも、光透
過性が著しく異なってしまうことがあった。そのため、
実際には１６階調を達成することが限界であった。
【０００７】このような問題を解決するために、通常、
電圧保持率の高い液晶材料を使用している。しかし、そ
れでも液晶の抵抗が不足しているか、または、自然放電
により印加されている電圧が低下する。それを補うため
に図２に示す通り液晶駆動のための画素（４）と並列に
キャパシタ（５）を併設し、ＴＦＴ（６）でスィッチを
オフしたにも関わらず減衰して行くチャージに並列のキ
ャパシタから補填してやり、画質の低下を防ぐことをし
ていた。
電圧保持率の高い液晶材料を使用している。しかし、そ
れでも液晶の抵抗が不足しているか、または、自然放電
により印加されている電圧が低下する。それを補うため
に図２に示す通り液晶駆動のための画素（４）と並列に
キャパシタ（５）を併設し、ＴＦＴ（６）でスィッチを
オフしたにも関わらず減衰して行くチャージに並列のキ
ャパシタから補填してやり、画質の低下を防ぐことをし
ていた。
【０００８】ただしこのような場合に、キャパシタの面
積の分だけ液晶画素の面積が低下し、液晶が表示に関与
する面積の全体の面積に対する割合つまり開口率がます
ます低下するに至っていた。
積の分だけ液晶画素の面積が低下し、液晶が表示に関与
する面積の全体の面積に対する割合つまり開口率がます
ます低下するに至っていた。
【０００９】
【問題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示す分散型液晶電気光学装置において、液晶（１）を内
部に混入した担体（３）の周囲を、高い誘電率を有する
材料であってフッ素系樹脂であるポリビニリデンフロラ
イド、テトラフルオロエチレン、ビニリデンフロライド
とトリフルオロエチレンとの共重合体等のフッ素を含む
高分子の割合を制御した支持体（２）で満たすことで、
液晶層の誘電率を調整出来、従来のアクティブマトリク
ス液晶電気光学装置に不可欠であった蓄積容量素子を設
けることなく、明瞭な表示品質を持たせることがでるも
のである。
示す分散型液晶電気光学装置において、液晶（１）を内
部に混入した担体（３）の周囲を、高い誘電率を有する
材料であってフッ素系樹脂であるポリビニリデンフロラ
イド、テトラフルオロエチレン、ビニリデンフロライド
とトリフルオロエチレンとの共重合体等のフッ素を含む
高分子の割合を制御した支持体（２）で満たすことで、
液晶層の誘電率を調整出来、従来のアクティブマトリク
ス液晶電気光学装置に不可欠であった蓄積容量素子を設
けることなく、明瞭な表示品質を持たせることがでるも
のである。
【００１０】本発明の第１は、屈折率の異方性を有する
液晶を包含する粒子と該粒子を基板上に配列、固定させ
る支持体とからなる分散型液晶層において、前記支持体
は高い誘電率を有する材料を含み、かつ前記支持体中の
高い誘電率の材料の含有量を変えることにより、前記分
散型液晶層の誘電率を調整可能とすることを特徴とする
液晶電気光学装置である。そして、前記支持体中にテト
ラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ビ
ニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体等のフッ素
を含有する高分子を含有することを特徴とするものであ
る。また、前記支持体に比誘電率５以上の材料を含有さ
せることによっても液晶層の誘電率を可変するこができ
る。
液晶を包含する粒子と該粒子を基板上に配列、固定させ
る支持体とからなる分散型液晶層において、前記支持体
は高い誘電率を有する材料を含み、かつ前記支持体中の
高い誘電率の材料の含有量を変えることにより、前記分
散型液晶層の誘電率を調整可能とすることを特徴とする
液晶電気光学装置である。そして、前記支持体中にテト
ラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ビ
ニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体等のフッ素
を含有する高分子を含有することを特徴とするものであ
る。また、前記支持体に比誘電率５以上の材料を含有さ
せることによっても液晶層の誘電率を可変するこができ
る。
【００１１】本発明の第２は、屈折率の異方性を有する
液晶とそれをを包含する高誘電率の材料を含む支持体を
透明電極を有する基板間に挟持した分散型液晶層におい
て、前記支持体中における高誘電率の材料の含有量を変
えることにより、前記分散型液晶層の誘電率を調整可能
なことを特徴とする液晶電気光学装置である。また、上
記第２の発明において、支持体はテトラフルオロエチレ
ン、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンとトリフ
ルオロエチレンの共重合体等のフッ素を含有する高分子
を含有することを特徴とするものである。
液晶とそれをを包含する高誘電率の材料を含む支持体を
透明電極を有する基板間に挟持した分散型液晶層におい
て、前記支持体中における高誘電率の材料の含有量を変
えることにより、前記分散型液晶層の誘電率を調整可能
なことを特徴とする液晶電気光学装置である。また、上
記第２の発明において、支持体はテトラフルオロエチレ
ン、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンとトリフ
ルオロエチレンの共重合体等のフッ素を含有する高分子
を含有することを特徴とするものである。
【００１２】本発明の特徴は、分散型液晶とＴＦＴを用
いて駆動する際に、液晶層の誘電率を可変調整できると
ころにある。即ち、液晶をＴＦＴで駆動することを設計
する時に、液晶層部の誘電率を制御できることにより、
電圧保持率を低下させず、キャパシタの併設の必要もな
くすことができる効果を得ることができ、その分開口率
を上げることができるものである。
いて駆動する際に、液晶層の誘電率を可変調整できると
ころにある。即ち、液晶をＴＦＴで駆動することを設計
する時に、液晶層部の誘電率を制御できることにより、
電圧保持率を低下させず、キャパシタの併設の必要もな
くすことができる効果を得ることができ、その分開口率
を上げることができるものである。
【００１３】本発明の構成において用いられる高誘電率
の材料として、公知の高誘電性液晶の材料、即ち強誘電
性を示す材料を用いることも可能である。この場合は、
電界を加える等の適当な配向処理を施してやればよい。
の材料として、公知の高誘電性液晶の材料、即ち強誘電
性を示す材料を用いることも可能である。この場合は、
電界を加える等の適当な配向処理を施してやればよい。
【００１４】以下、液晶担体粒子について記載する。本
粒子作製に関しての基本的な点は従来から行われている
ものである。まず、液晶を親水性のポリマー溶液中に分
散させ懸濁させる。この時、液晶は１から５μｍ程度の
微粒子の状態となるようにする。そして液晶粒子の表面
にポリマーを被着させてカプセル化させる。このような
カプセル化の過程をコアセルベーショォンとよぶ。カプ
セル剤つまり担体となるポリマーとしては通常ゼラチン
やアラビアゴムが使用される。それにより３から７μｍ
程度の径の液晶粒子を作り出すことが出来る。粒子径の
分布が大きいときには、これらをふるいわけすることに
より平均粒子径の揃ったカプセル液晶を得ることが出来
る。
粒子作製に関しての基本的な点は従来から行われている
ものである。まず、液晶を親水性のポリマー溶液中に分
散させ懸濁させる。この時、液晶は１から５μｍ程度の
微粒子の状態となるようにする。そして液晶粒子の表面
にポリマーを被着させてカプセル化させる。このような
カプセル化の過程をコアセルベーショォンとよぶ。カプ
セル剤つまり担体となるポリマーとしては通常ゼラチン
やアラビアゴムが使用される。それにより３から７μｍ
程度の径の液晶粒子を作り出すことが出来る。粒子径の
分布が大きいときには、これらをふるいわけすることに
より平均粒子径の揃ったカプセル液晶を得ることが出来
る。
【００１５】このように元々は液体であった液晶を固体
化することによって、これまで扱えなかったた様な印刷
などの手法が使える。図１に本発明の概略図を示す。こ
の時の担体（３）に包含された液晶（１）を基板上に塗
布成膜させことにより支持体（２）の中で該カプセルを
整然と配列させることが出来る。。この時の支持体の調
合の仕方により液晶の特性、即ち液晶層の誘電率を変え
ることが出来る。図１においては、ガラス基板に挟まれ
た形で液晶層である液晶（１）と担体（３）と支持体
（２）が設けられているが、この形式に限定されるもの
ではない。また、図１においてシールとあるのは、液晶
層がガラス基板間からはみ出さないようにするために用
いられるものであり、透明導電膜は液晶層に電界を加え
る為に設けられているものである。
化することによって、これまで扱えなかったた様な印刷
などの手法が使える。図１に本発明の概略図を示す。こ
の時の担体（３）に包含された液晶（１）を基板上に塗
布成膜させことにより支持体（２）の中で該カプセルを
整然と配列させることが出来る。。この時の支持体の調
合の仕方により液晶の特性、即ち液晶層の誘電率を変え
ることが出来る。図１においては、ガラス基板に挟まれ
た形で液晶層である液晶（１）と担体（３）と支持体
（２）が設けられているが、この形式に限定されるもの
ではない。また、図１においてシールとあるのは、液晶
層がガラス基板間からはみ出さないようにするために用
いられるものであり、透明導電膜は液晶層に電界を加え
る為に設けられているものである。
【００１６】前記したように液晶層の誘電率を変化調整
するためには、ポリビニリデンフルオライドや、ビニリ
デンとトリフルオロエチレンの共重合体やポリテトラフ
ルオロエチレンなどのフッ素を含んだ材料を支持体とし
て用いるのが有力である。またこの他の誘電率５以上の
高い材料なども用いることが出来る。これらを調整する
ことにより液晶層（図１においては、液晶（１），担体
（３），支持体（２）からなる）の誘電率を１．５から
２０程度までに変化させることが出来る。また、ポリビ
ニリデンやトリフルオロエチレンとビニリデンフルオラ
イドの共重合体は、強誘電性としての特性を示し電界印
加後それがない状態においてもチャージの保持する性能
は高い。
するためには、ポリビニリデンフルオライドや、ビニリ
デンとトリフルオロエチレンの共重合体やポリテトラフ
ルオロエチレンなどのフッ素を含んだ材料を支持体とし
て用いるのが有力である。またこの他の誘電率５以上の
高い材料なども用いることが出来る。これらを調整する
ことにより液晶層（図１においては、液晶（１），担体
（３），支持体（２）からなる）の誘電率を１．５から
２０程度までに変化させることが出来る。また、ポリビ
ニリデンやトリフルオロエチレンとビニリデンフルオラ
イドの共重合体は、強誘電性としての特性を示し電界印
加後それがない状態においてもチャージの保持する性能
は高い。
【００１７】このようにすることによって、カプセルを
保ったまま液晶層の誘電率を調整することが出来た。従
って、無電界時には液晶層に入射する光は散乱される白
濁する。一方電界を印加したときには電界方向に対して
平行に配列するために液晶層に入射する光は透過する。
このように分散状態を可能にするカプセル粒子とそれを
取り巻く支持層を独立に制御することが出来る。それに
より液晶層の電圧保持率を高く保持し、階調表示も可能
になった。このような液晶層の場合、第３図に示す通り
画素（４）と並列にキャパシタをＴＦＴ（６）とともに
併設する必要がなく、開口率が上昇する。
保ったまま液晶層の誘電率を調整することが出来た。従
って、無電界時には液晶層に入射する光は散乱される白
濁する。一方電界を印加したときには電界方向に対して
平行に配列するために液晶層に入射する光は透過する。
このように分散状態を可能にするカプセル粒子とそれを
取り巻く支持層を独立に制御することが出来る。それに
より液晶層の電圧保持率を高く保持し、階調表示も可能
になった。このような液晶層の場合、第３図に示す通り
画素（４）と並列にキャパシタをＴＦＴ（６）とともに
併設する必要がなく、開口率が上昇する。
【００１８】一方、カプセルを用いずに分散型液晶を作
製するときには液晶を支持するための支持体として紫外
線硬化型接着剤やエポキシ樹脂などが用いられている。
こうした樹脂を硬化させる前段階において液晶と混合
し、温度を適切なところに設定し紫外線を照射する。そ
の結果液晶の液滴を樹脂の中に分散させた系ができあが
る。このような樹脂において液晶層を形成すると液晶層
の誘電率は２から４程度とほぼ決ってしまう。しかし、
前にも述べたのと同様に樹脂としてフッ素を含んだ樹脂
を用いると誘電率を広い範囲で変えることが出来る。こ
れによる硬化は前記の液晶を含んだカプセルと樹脂の系
とほぼ同一である。誘電率を適当に可変することによっ
て、液晶層の電圧保持率を高く保つことができ、キャパ
シタをＴＦＴに併設する必用がなくても良好な表示を得
ることが出来る。さらに液晶セルのセル厚の分布むらが
画素電極の容量分に影響することが少なくなったため
に、表示の均一性を上げろことが出来、製造歩留りを向
上させることが出来た。
製するときには液晶を支持するための支持体として紫外
線硬化型接着剤やエポキシ樹脂などが用いられている。
こうした樹脂を硬化させる前段階において液晶と混合
し、温度を適切なところに設定し紫外線を照射する。そ
の結果液晶の液滴を樹脂の中に分散させた系ができあが
る。このような樹脂において液晶層を形成すると液晶層
の誘電率は２から４程度とほぼ決ってしまう。しかし、
前にも述べたのと同様に樹脂としてフッ素を含んだ樹脂
を用いると誘電率を広い範囲で変えることが出来る。こ
れによる硬化は前記の液晶を含んだカプセルと樹脂の系
とほぼ同一である。誘電率を適当に可変することによっ
て、液晶層の電圧保持率を高く保つことができ、キャパ
シタをＴＦＴに併設する必用がなくても良好な表示を得
ることが出来る。さらに液晶セルのセル厚の分布むらが
画素電極の容量分に影響することが少なくなったため
に、表示の均一性を上げろことが出来、製造歩留りを向
上させることが出来た。
【００１９】
〔実施例１〕本発明に関するところの実施例について記
載する。まず分散に関与するカプセル粒子の作製につい
て述べる。メルク製ネマチック液晶としてたとえばＢＬ
００１を用いた。この液晶常光の屈折率は１．５２１，
異常光による屈折率は１．７４６である。この液晶をク
ロロホルム中に分散させて懸濁させる。これにゼラチン
が５から１５パーセントの溶液とアラビアゴムが５から
１０パーセントの水溶液を作製し、懸濁液と混和させ、
乳化する。これを４０℃に加熱し蒸留水を加え、ＰＨ調
整を行う。これにより液晶粒子の外側にゼラチン、アラ
ビアゴムの被膜が形成する。これにアルデヒド等を添加
してカプセル膜を熟成させる。さらにこれを冷却するこ
とによって、マイクロカプセルを作製することが出来
た。
載する。まず分散に関与するカプセル粒子の作製につい
て述べる。メルク製ネマチック液晶としてたとえばＢＬ
００１を用いた。この液晶常光の屈折率は１．５２１，
異常光による屈折率は１．７４６である。この液晶をク
ロロホルム中に分散させて懸濁させる。これにゼラチン
が５から１５パーセントの溶液とアラビアゴムが５から
１０パーセントの水溶液を作製し、懸濁液と混和させ、
乳化する。これを４０℃に加熱し蒸留水を加え、ＰＨ調
整を行う。これにより液晶粒子の外側にゼラチン、アラ
ビアゴムの被膜が形成する。これにアルデヒド等を添加
してカプセル膜を熟成させる。さらにこれを冷却するこ
とによって、マイクロカプセルを作製することが出来
た。
【００２０】次にアセトンを含んだアルコール溶液に１
から１５パーセントのトリフルオロエチレンとビニリデ
ンの重合体を溶かした。このトリフルオロエチレンとビ
ニリデンの重合体が高い誘電率を有する材料即ち、強誘
電性を有する材料であり、この材料の割合を変化させる
ことによって、液晶層の誘電率をコントロールするとこ
ろが本発明の特徴である。この重合体に前記の液晶カプ
セルを５から３０パーセント加えた。これを基板の上に
印刷し、７０℃に加熱乾燥して成膜した。これにＴＦＴ
を形成した基板を張り合わせてセルとした。ＴＦＴの作
製はレーザーアニールを用いた多結晶シリコンとした。
図３に概略図を示す。図３にける構成では、ソース、ド
レイン間に電圧を印加し、ゲート電極に電圧を印加する
と液晶に電圧がかかるようになっている。分散型液晶を
駆動するためには約６ボルトのしきい値の波形を印加す
る必要がある。本実施例においては、多結晶シリコンを
もちいてＴＦＴを作製したために高電圧駆動が可能であ
る。実際には液晶のしきい値は５．８ボルト、飽和電圧
は１２ボルトであった。この時の透過率は３パーセント
と８５パーセントであった。この電圧の間でソース、ド
レイン間の電圧を変えると１６階調の表示が得られた。
本実施例における液晶層の各電圧に於ける電圧保持率は
９８から９９．８パーセントであり、画素電極と並列に
キャパシタを形成する必要がなく非常に良好な表示を得
ることが出来た。
から１５パーセントのトリフルオロエチレンとビニリデ
ンの重合体を溶かした。このトリフルオロエチレンとビ
ニリデンの重合体が高い誘電率を有する材料即ち、強誘
電性を有する材料であり、この材料の割合を変化させる
ことによって、液晶層の誘電率をコントロールするとこ
ろが本発明の特徴である。この重合体に前記の液晶カプ
セルを５から３０パーセント加えた。これを基板の上に
印刷し、７０℃に加熱乾燥して成膜した。これにＴＦＴ
を形成した基板を張り合わせてセルとした。ＴＦＴの作
製はレーザーアニールを用いた多結晶シリコンとした。
図３に概略図を示す。図３にける構成では、ソース、ド
レイン間に電圧を印加し、ゲート電極に電圧を印加する
と液晶に電圧がかかるようになっている。分散型液晶を
駆動するためには約６ボルトのしきい値の波形を印加す
る必要がある。本実施例においては、多結晶シリコンを
もちいてＴＦＴを作製したために高電圧駆動が可能であ
る。実際には液晶のしきい値は５．８ボルト、飽和電圧
は１２ボルトであった。この時の透過率は３パーセント
と８５パーセントであった。この電圧の間でソース、ド
レイン間の電圧を変えると１６階調の表示が得られた。
本実施例における液晶層の各電圧に於ける電圧保持率は
９８から９９．８パーセントであり、画素電極と並列に
キャパシタを形成する必要がなく非常に良好な表示を得
ることが出来た。
【００２１】〔実施例２〕実施例１に示したカプセルを
用いるのではなく、液晶分子を直接支持体で包含した例
について記載する。本実施例においては、液晶分子を包
む支持体の誘電率を支持体に含ませる高い誘電率を有す
る材料である、トリフルオロエチレンとビニリデンフル
オライドとの共重合体の割合を変化させることによっ
て、前記液晶分子を包む支持体の誘電率を変化させ、結
果的に液晶層の誘電率をコントロールするものである。
用いるのではなく、液晶分子を直接支持体で包含した例
について記載する。本実施例においては、液晶分子を包
む支持体の誘電率を支持体に含ませる高い誘電率を有す
る材料である、トリフルオロエチレンとビニリデンフル
オライドとの共重合体の割合を変化させることによっ
て、前記液晶分子を包む支持体の誘電率を変化させ、結
果的に液晶層の誘電率をコントロールするものである。
【００２２】まず、アセトンを含んだアルコール溶液に
トリフルオロエチレンとビニリデンフルオライドとの共
重合体を１から１５パーセント含有させたものを加熱し
ながら攪伴溶解させた。この溶液にネマチック液晶、例
えばメルク製ＢＬ００１を１から２０パーセントを添加
した。液晶と共重合体との重量比率は８：２から４：６
までの範囲で調整した。これをＩＴＯを成膜した基板の
上にキャスティングによりコーティングした。これを３
０℃から５０℃に加熱し溶媒を揮散させた。膜厚は５か
ら１５μｍであった。この基板をＩＴＯをパターニング
した基板と平行に重ね合わせ各々の特性を測定した。液
晶とポリマーとを６：４の割合で混合した系の電界無印
加時の透過率は３パーセンントであり、電界を印加した
時の透過率は８２パーセントで最も良い特性を示した。
このサンプルの液晶層を取り出し真空化に暴露し液晶を
揮散させてポリマーが液晶を包含しているところの系を
測定した。直径は１から２μｍ出会った。また、この時
の電圧保持率は９７から９９パーセントでありよい特性
を示した。
トリフルオロエチレンとビニリデンフルオライドとの共
重合体を１から１５パーセント含有させたものを加熱し
ながら攪伴溶解させた。この溶液にネマチック液晶、例
えばメルク製ＢＬ００１を１から２０パーセントを添加
した。液晶と共重合体との重量比率は８：２から４：６
までの範囲で調整した。これをＩＴＯを成膜した基板の
上にキャスティングによりコーティングした。これを３
０℃から５０℃に加熱し溶媒を揮散させた。膜厚は５か
ら１５μｍであった。この基板をＩＴＯをパターニング
した基板と平行に重ね合わせ各々の特性を測定した。液
晶とポリマーとを６：４の割合で混合した系の電界無印
加時の透過率は３パーセンントであり、電界を印加した
時の透過率は８２パーセントで最も良い特性を示した。
このサンプルの液晶層を取り出し真空化に暴露し液晶を
揮散させてポリマーが液晶を包含しているところの系を
測定した。直径は１から２μｍ出会った。また、この時
の電圧保持率は９７から９９パーセントでありよい特性
を示した。
【００２３】次にこの液晶層を画素数６４０×６４０の
図４の相補型のＴＦＴを形成した基板に応用して液晶セ
ルを作製した。相補型のＴＦＴとはゲート電極下のチャ
ネル層にＮ型シリコン半導体を用いたＮ型ＴＦＴ素子
（７）とＰ型シリコン半導体を用いたＰ型ＴＦＴ素子
（８）とを図４に示すように相補型に構成したＴＦＴで
ある。ここで用いた液晶層（４）の誘電率は１０であ
り、この素子に特にキャパシタを設けることはしなかっ
たが良好の表示を得ることが出来た。この液晶セルの背
面に３００Ｗのメタルハライドランプを液晶セルの像を
壁上に投射した。そのときのコントラスト比は１２０：
１であり、階調数は１６であった。
図４の相補型のＴＦＴを形成した基板に応用して液晶セ
ルを作製した。相補型のＴＦＴとはゲート電極下のチャ
ネル層にＮ型シリコン半導体を用いたＮ型ＴＦＴ素子
（７）とＰ型シリコン半導体を用いたＰ型ＴＦＴ素子
（８）とを図４に示すように相補型に構成したＴＦＴで
ある。ここで用いた液晶層（４）の誘電率は１０であ
り、この素子に特にキャパシタを設けることはしなかっ
たが良好の表示を得ることが出来た。この液晶セルの背
面に３００Ｗのメタルハライドランプを液晶セルの像を
壁上に投射した。そのときのコントラスト比は１２０：
１であり、階調数は１６であった。
【００２４】本発明の構成は、従来の液晶表示装置の液
晶層に本発明の構成を応用するこができる。
晶層に本発明の構成を応用するこができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の構成である、分散型液晶の液晶
層中に強誘電性の物質を添加することによって、分散型
液晶の状態を保ちながら誘電率の調整をすることが出来
るようになった。このような構成をとることによって、
従来はＴＦＴとキャパシタンスを併設しなければならな
かったものが、本発明を用いることによりキャパシタン
スが不用となるので、プロセスが簡素化され、歩留りを
上げることが出来た。加えてキャパシタンス部の余分の
面積が不用になったために開口率が向上し、明るいコン
トラストの高い液晶ディスプレイを実現することが出来
た。
層中に強誘電性の物質を添加することによって、分散型
液晶の状態を保ちながら誘電率の調整をすることが出来
るようになった。このような構成をとることによって、
従来はＴＦＴとキャパシタンスを併設しなければならな
かったものが、本発明を用いることによりキャパシタン
スが不用となるので、プロセスが簡素化され、歩留りを
上げることが出来た。加えてキャパシタンス部の余分の
面積が不用になったために開口率が向上し、明るいコン
トラストの高い液晶ディスプレイを実現することが出来
た。
【図１】 本発明の概略図
【図２】 従来のＴＦＴディスプレイの素子構造
【図３】 本発明により簡素化したＴＦＴディスプ
レイの素子構造
レイの素子構造
【図４】 本発明により簡素化したＴＦＴディスプ
レイの素子構造
レイの素子構造
（１）・・・液晶 （２）・・・支持体 （３）・・・担体 （４）・・・液晶層 （５）・・・キャパシタ （６）・・・ＴＦＴ （７）・・・ＮＴＦＴ （８）・・・ＰＴＦＴ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 美智緒 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 屈折率の異方性を有する液晶を包含する
粒子と該粒子を基板上に配列、固定させる支持体とから
なる分散型液晶層において、前記支持体は高い誘電率を
有する材料を含み、かつ前記支持体中の高い誘電率を有
する材料の含有量を変えることにより、前記分散型液晶
層の誘電率を調整可能とすることを特徴とする液晶電気
光学装置。 - 【請求項２】 請求項１において、支持体中はテトラフ
ルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ビニリ
デンとトリフルオロエチレンの共重合体等のフッ素を含
有する高分子を含有することを特徴とする分散型液晶装
置。 - 【請求項３】 請求項１において、支持体に比誘電率５
以上の材料を含有することを特徴とする液晶電気光学装
置 - 【請求項４】屈折率の異方性を有する液晶と、それをを
包含する高誘電率の材料を含む支持体を透明電極を有す
る基板間に挟持した分散型液晶層において、前記支持体
中における高い誘電率を有する材料の含有量を変えるこ
とにより、前記分散型液晶層の誘電率を調整可能なこと
を特徴とする液晶電気光学装置。 - 【請求項５】 請求項４において、支持体はテトラフル
オロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデ
ンとトリフルオロエチレンの共重合体等のフッ素を含有
する高分子を含有することを特徴とする液晶電気光学装
置
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16506591A JPH0651288A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 液晶電気光学装置 |
| US08/345,342 US5619353A (en) | 1991-06-10 | 1994-11-21 | Electro-optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16506591A JPH0651288A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 液晶電気光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0651288A true JPH0651288A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=15805200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16506591A Pending JPH0651288A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 液晶電気光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5619353A (ja) |
| JP (1) | JPH0651288A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970016678A (ko) * | 1995-09-20 | 1997-04-28 | 카나이 쯔또무 | 액정표시장치 및 그 제조 방법 |
| CN102540608A (zh) * | 2010-12-07 | 2012-07-04 | 比亚迪股份有限公司 | 一种柔性调光层叠体的制备方法及柔性调光层叠体 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD485294S1 (en) | 1998-07-22 | 2004-01-13 | E Ink Corporation | Electrode structure for an electronic display |
| US7256766B2 (en) * | 1998-08-27 | 2007-08-14 | E Ink Corporation | Electrophoretic display comprising optical biasing element |
| EP1673646A4 (en) * | 2003-10-17 | 2007-11-14 | Optimer Photonics Inc | LIQUID CRYSTAL MATERIALS AND ELECTROOPTICAL EQUIPMENT WITH LIQUID CRYSTAL COATING |
| US7764337B2 (en) * | 2004-10-28 | 2010-07-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Liquid crystal display device and electronic device |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3697297A (en) * | 1970-10-22 | 1972-10-10 | Ncr Co | Gelatin-gum arabic capsules containing cholesteric liquid crystal material and dispersions of the capsules |
| US3872050A (en) * | 1972-07-19 | 1975-03-18 | William J Benton | Polyurethane liquid crystal dispersion system and devices |
| US3935337A (en) * | 1973-02-12 | 1976-01-27 | Owens-Illinois, Inc. | Preparation of liquid crystal containing polymeric structure |
| US4101207A (en) * | 1973-02-12 | 1978-07-18 | Owens-Illinois, Inc. | Preparation of liquid crystal containing polymeric structure |
| US4435047A (en) * | 1981-09-16 | 1984-03-06 | Manchester R & D Partnership | Encapsulated liquid crystal and method |
| US4856876A (en) * | 1983-03-30 | 1989-08-15 | Manchester R & D Partnership | Fluorescent colored encapsulated liquid crystal apparatus using enhanced scattering |
| EP0180592B1 (en) * | 1984-03-19 | 1995-08-02 | Kent State University | Light modulating material comprising a liquid crystal dispersion in a synthetic resin matrix |
| US4992201A (en) * | 1984-03-20 | 1991-02-12 | Taliq Corporation | Latex entrapped ncap liquid crystal composition, method and apparatus |
| US4643528A (en) * | 1985-03-18 | 1987-02-17 | Manchester R & D Partnership | Encapsulated liquid crystal and filler material |
| US4671618A (en) * | 1986-05-22 | 1987-06-09 | Wu Bao Gang | Liquid crystalline-plastic material having submillisecond switch times and extended memory |
| US5269963A (en) * | 1987-06-29 | 1993-12-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Liquid-crystalline polymer composition |
| JP2586529B2 (ja) * | 1987-11-30 | 1997-03-05 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶表示体 |
| DE68914207T2 (de) * | 1988-07-26 | 1994-11-17 | Idemitsu Kosan Co | Ferroelektrische flüssigkristalline Zusammensetzung, diese Zusammensetzung verwendende optische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dieser optischen Vorrichtung. |
| US5285298A (en) * | 1988-07-29 | 1994-02-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Color display apparatus |
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| DE69020634T2 (de) * | 1989-04-21 | 1996-04-04 | Idemitsu Kosan Co | Herstellungsverfahren für ein mit einem Film aus flüssigkristallinem Material überzogenes Substrat sowie Verfahren und Gerät zur Herstellung einer optischen Vorrichtung mit einem Flüssigkristall. |
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| US5093735A (en) * | 1990-09-13 | 1992-03-03 | Kent State University | Infrared modulating material comprising a liquid crystal and a medium |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP16506591A patent/JPH0651288A/ja active Pending
-
1994
- 1994-11-21 US US08/345,342 patent/US5619353A/en not_active Expired - Lifetime
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| CN102540608A (zh) * | 2010-12-07 | 2012-07-04 | 比亚迪股份有限公司 | 一种柔性调光层叠体的制备方法及柔性调光层叠体 |
| CN102540608B (zh) * | 2010-12-07 | 2016-03-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种柔性调光层叠体的制备方法及柔性调光层叠体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5619353A (en) | 1997-04-08 |
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