JPH09218421A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コレステリック液晶の選択反射を利用すると
ともに、コレステリック液晶を高分子材料などの支持材
料に分散させた反射型液晶表示装置において、選択反射
による特定色の明るさが増大して、視認性に優れた表示
が得られるようにする。 【解決手段】 それぞれ高分子材料のカプセル媒体１２
Ａ，１２Ｂ中に、カイラルネマティック液晶の微小液滴
１１Ａ，１１Ｂを分散させる。微小液滴１１Ａ中のカイ
ラルネマティック液晶は螺旋方向が右方向のものとし、
微小液滴１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶は螺旋方
向が左方向のものとする。それぞれの螺旋ピッチは、同
一またはほぼ同一とする。透明電極１４ａ，１５ａ間に
十分高い電圧が印加されたとき、入射光１中の上記の螺
旋ピッチによって決まる波長の光のうちの左方向の円偏
光が、微小液滴１１Ａ中のカイラルネマティック液晶に
より選択的に反射するとともに、右方向の円偏光が微小
液滴１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶により選択的
に反射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コレステリック
液晶の選択反射を利用するとともに、コレステリック液
晶を高分子材料などの支持材料に分散させた反射型液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マトリックス状に形成された液晶構成体
支持材料中に液晶が分散された、いわゆる高分子分散型
液晶表示装置は、偏光板を用いないために高い光透過率
が得られることから、液晶プロジェクタのライトバルブ
などとしての応用が期待されている。

【０００３】さらに、特開平３−２０９４２５号公報に
示されているような、分散された液晶がコレステリック
相を呈する高分子分散型コレステリック液晶表示装置
は、カラー表示が可能であると同時に、階調制御の可能
な反射型表示装置への応用が期待でき、盛んに研究が行
われている。

【０００４】図３は、この高分子分散型コレステリック
液晶表示装置の原理的構成を示し、（Ａ）は電圧無印加
時、（Ｂ）は電圧印加時である。

【０００５】この高分子分散型コレステリック液晶表示
装置は、コレステリック液晶（カイラルネマティック液
晶）の微小液滴３１と高分子材料３２との混合物を硬化
させた液晶複合膜３３を、内側に透明電極３４ａを有す
る上部透明基板３４と、内側に透明電極３５ａを有する
下部透明基板３５との間に挟持させ、下部透明基板３５
の光の入射側と反対側に光吸収体３６を配置したもの
で、高分子材料３２の屈折率ｎｐは、微小液滴３１中の
コレステリック液晶の常光に対する屈折率ｎｏとほぼ等
しくされ、またコレステリック液晶材料としては負の誘
電率異方性を有するものが用いられる。

【０００６】この高分子分散型コレステリック液晶表示
装置で、透明電極３４ａ，３５ａ間に電圧が印加されな
いときには、図３（Ａ）に示すように、コレステリック
液晶の微小液滴３１中の液晶分子の配向がランダムとな
って、入射光１は、微小液滴３１と高分子材料３２との
界面で散乱しながら、そのほとんどが入射側と反対側に
透過して、光吸収体３６で吸収され、液晶セルは黒色を
呈する。

【０００７】これに対して、透明電極３４ａ，３５ａ間
に十分高い電圧が印加されると、図３（Ｂ）に示すよう
に、ほとんどの微小液滴３１中の液晶分子は、その螺旋
面が電界方向と垂直の方向に配列される。そのため、入
射光１は、ほとんど散乱しないとともに、微小液滴３１
中のコレステリック液晶の選択反射によって、コレステ
リック液晶の螺旋方向と反対方向の円偏光のうちの、コ
レステリック液晶の螺旋ピッチによって決まる波長の光
のみが、反射光２として選択的に反射する。

【０００８】したがって、透明電極３４ａ，３５ａ間に
電圧が印加されるか否かに応じて、光の入射側から見て
黒色と選択反射による特定色との切り替えが可能とな
り、反射型カラー表示装置が実現可能となる。

【０００９】また、この場合、透明電極３４ａ，３５ａ
間に電圧が印加されずに、微小液滴３１中の液晶分子の
配向がランダムとなる状態と、透明電極３４ａ，３５ａ
間に十分高い電圧が印加されて、ほとんどの微小液滴３
１中の液晶分子の螺旋面が電界方向と垂直の方向に配列
される状態との間の、中間の電圧が印加されるときに
は、液晶分子の配向がランダムとなる微小液滴と、液晶
分子の螺旋面が電界方向と垂直の方向に配列される微小
液滴とが混在するので、選択反射の反射率を、印加電圧
によって制御することができ、階調表現が可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の高分子分散型コレステリック液晶表示装置にお
いては、透明電極３４ａ，３５ａ間に十分高い電圧が印
加されたとき、入射光１中の、微小液滴３１中のコレス
テリック液晶の螺旋ピッチによって決まる波長の光のう
ちの、コレステリック液晶の螺旋方向と反対方向の円偏
光のみが、反射光２として選択的に反射し、コレステリ
ック液晶の螺旋ピッチによって決まる波長の光のうち
の、コレステリック液晶の螺旋方向と同一方向の円偏光
は、すべて液晶複合膜３３を透過して光吸収体３６で吸
収されてしまうので、選択反射の反射率が原理的に５０
％しか得られない。実際には、液晶複合膜３３と透明電
極３４ａとの界面での反射が存在するので、選択反射の
反射率は５０％以下となる。

【００１１】そのため、上述した従来の高分子分散型コ
レステリック液晶表示装置は、選択反射による特定色の
明るさが乏しく、視認性が悪い欠点がある。

【００１２】そこで、この発明は、コレステリック液晶
の選択反射を利用するとともに、コレステリック液晶を
高分子材料などの支持材料に分散させた反射型液晶表示
装置において、選択反射による特定色の明るさが増大し
て、視認性に優れた表示が得られるようにしたものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１または図２に示して
後述する実施例の参照符号を引用すると、この発明で
は、マトリックス状に形成された液晶構成体支持材料１
２中に分散されたコレステリック液晶の微小液滴１１
Ａ，１１Ｂによって形成された液晶材料１３Ａ，１３Ｂ
（１３）を、それぞれ電極１４ａ，１５ａが形成された
対向する基板１４，１５間に挟持させた、コレステリッ
ク液晶の選択反射を利用した反射型液晶表示装置におい
て、前記コレステリック液晶を、螺旋ピッチが同一また
はほぼ同一で、かつ螺旋方向が互いに逆方向の２種類の
コレステリック液晶相１１Ａ，１１Ｂで構成する。

【００１４】この場合、図１の実施例のように、前記２
種類のコレステリック液晶相１１Ａ，１１Ｂを単一セル
内に積層させることができる。または、図２の実施例の
ように、前記２種類のコレステリック液晶相１１Ａ，１
１Ｂを単一セル内に混在させることができる。

【００１５】

【作用】上記のように構成した、この発明の反射型液晶
表示装置においては、２種類のコレステリック液晶相１
１Ａ，１１Ｂのうち、コレステリック液晶相１１Ａが螺
旋方向が右方向のコレステリック液晶、コレステリック
液晶相１１Ｂが螺旋方向が左方向のコレステリック液晶
とすると、電極１４ａ，１５ａ間に十分高い電圧が印加
されたとき、コレステリック液晶相１１Ａ，１１Ｂの液
晶分子は、それぞれの螺旋面が電界方向と垂直の方向に
配列されて、入射光１中の、コレステリック液晶相１１
Ａ，１１Ｂの互いに同一またはほぼ同一の螺旋ピッチに
よって決まる波長の光のうちの、コレステリック液晶相
１１Ａの螺旋方向と反対方向の円偏光、すなわち左方向
の円偏光が、コレステリック液晶相１１Ａにより、反射
光３Ａとして選択的に反射するとともに、コレステリッ
ク液晶相１１Ｂの螺旋方向と反対方向の円偏光、すなわ
ち右方向の円偏光が、コレステリック液晶相１１Ｂによ
り、反射光３Ｂとして選択的に反射する。

【００１６】したがって、選択反射の反射率が従来のほ
ぼ倍となり、選択反射による特定色の明るさが従来のほ
ぼ倍となって、視認性に優れた表示が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施例…図１〕図１は、この発明の反射型液晶
表示装置の一例を示し、２種類のコレステリック液晶相
を単一セル内に積層させた場合である。

【００１８】すなわち、この例では、負の誘電率異方性
を有するネマティック液晶とカイラル剤との混合物であ
るカイラルネマティック液晶の微小液滴１１Ａが、マト
リックス状に形成された液晶構成体支持材料としての高
分子材料のカプセル媒体１２Ａ中に分散され、同じく負
の誘電率異方性を有するネマティック液晶とカイラル剤
との混合物であるカイラルネマティック液晶の微小液滴
１１Ｂが、マトリックス状に形成された液晶構成体支持
材料としての高分子材料のカプセル媒体１２Ｂ中に分散
されるとともに、微小液滴１１Ａが分散されたカプセル
媒体１２Ａと、微小液滴１１Ｂが分散されたカプセル媒
体１２Ｂが、互いに積層された状態で、内側にＩＴＯ膜
などの透明電極１４ａが形成されたガラス基板などの上
部透明基板１４と、同様に内側にＩＴＯ膜などの透明電
極１５ａが形成されたガラス基板などの下部透明基板１
５との間に挟持され、下部透明基板１５の光の入射側と
反対側に光吸収体１６が配置される。

【００１９】ただし、微小液滴１１Ａ中のカイラルネマ
ティック液晶は、螺旋方向が右方向のカイラル剤がネマ
ティック液晶と混合されることによって、螺旋方向が右
方向のカイラルネマティック液晶とされるとともに、微
小液滴１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶は、螺旋方
向が左方向のカイラル剤がネマティック液晶と混合され
ることによって、螺旋方向が左方向のカイラルネマティ
ック液晶とされる。

【００２０】螺旋方向が右方向のカイラル剤としては、
例えばメルク社製のＣＢ１５などを、螺旋方向が左方向
のカイラル剤としては、例えば同じくメルク社製のＣ１
５，Ｓ８１１などを、それぞれ用いることができる。ネ
マティック液晶の材料は、特殊な特性を有するものであ
る必要はなく、例えば同じくメルク社製のＺＬＩ−２８
０６などを用いることができる。

【００２１】カイラルネマティック液晶における選択反
射の波長は、カイラル剤の材料やカイラル剤とネマティ
ック液晶との混合比により決まる、カイラルネマティッ
ク液晶の螺旋ピッチにより決定されるが、微小液滴１１
Ａ中のカイラルネマティック液晶と、微小液滴１１Ｂ中
のカイラルネマティック液晶は、それぞれにおけるカイ
ラル剤とネマティック液晶との混合比が調整されるなど
によって、それぞれの螺旋ピッチが同一またはほぼ同一
にされる。すなわち、微小液滴１１Ａ，１１Ｂ中のカイ
ラルネマティック液晶における選択反射の波長が、所望
の波長にされる。

【００２２】以上のような構成の反射型液晶表示装置
は、一例として以下のような方法によって製造すること
ができる。

【００２３】すなわち、まず、微小液滴１１Ａ，１１Ｂ
を作成するために、例えばすべての塩を取り除くように
精製したＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などのカプセ
ル媒体１２Ａ，１２Ｂに、それぞれ上記のように螺旋方
向が右方向、左方向のカイラル剤をネマティック液晶と
混合したカイラルネマティック液晶を混ぜ合わせ、さら
に、それを水などのキャリア媒体に混合させる。混合
は、ブレンダやコロイドミルなどのミキサで行うことが
できる。例えば、コロイドミルで数分間、処理すること
によって、数μｍの大きさの微小液滴１１Ａ，１１Ｂを
含んだ乳濁液を作成できる。

【００２４】このように、螺旋方向が右方向のカイラル
ネマティック液晶の微小液滴１１Ａを含んだ乳濁液と、
螺旋方向が左方向のカイラルネマティック液晶の微小液
滴１１Ｂを含んだ乳濁液を、それぞれ上記の方法により
別々に作成したら、まず、微小液滴１１Ｂを含んだ一方
の乳濁液を、あらかじめ透明電極１５ａを所望形状に形
成した、例えばコーニング社製の７０５９などのガラス
基板などからなる下部透明基板１５上に塗布し、乾燥さ
せて、カプセル媒体１２Ｂ中に微小液滴１１Ｂが分散さ
れた液晶複合膜１３Ｂを形成する。

【００２５】この液晶複合膜１３Ｂを構成する乳濁液を
十分に乾燥させた後、さらにその上に、微小液滴１１Ａ
を含んだもう一方の乳濁液を塗布し、乾燥させて、カプ
セル媒体１２Ａ中に微小液滴１１Ａが分散された液晶複
合膜１３Ａを形成する。

【００２６】さらに、その上から、下部透明基板１５と
同様に透明電極１４ａを所望形状に形成した上部透明基
板１４を張り合わせるとともに、光の入射側と反対側に
光吸収体１６を配置して、反射型液晶表示装置を完成す
る。

【００２７】このように製造されて図１の構成を有する
反射型液晶表示装置においては、透明電極１４ａ，１５
ａ間に電圧が印加されないときには、カイラルネマティ
ック液晶の微小液滴１１Ａ，１１Ｂ中の液晶分子の配向
がランダムとなって、入射光１は、微小液滴１１Ａ，１
１Ｂとカプセル媒体１２Ａ，１２Ｂとの界面で散乱しな
がら、そのほとんどが入射側と反対側に透過して、光吸
収体１６で吸収され、液晶セルは黒色を呈する。

【００２８】これに対して、透明電極１４ａ，１５ａ間
に十分高い電圧が印加されると、図１に示すように、ほ
とんどの微小液滴１１Ａ，１１Ｂ中の液晶分子は、それ
ぞれの螺旋面が電界方向と垂直の方向に配列される。そ
のため、入射光１は、ほとんど散乱しないとともに、微
小液滴１１Ａ，１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶の
選択反射によって、入射光１中の、微小液滴１１Ａ，１
１Ｂ中のカイラルネマティック液晶の互いに同一または
ほぼ同一の螺旋ピッチによって決まる波長の光のうち
の、微小液滴１１Ａ中のカイラルネマティック液晶の螺
旋方向と反対方向の円偏光、すなわち左方向の円偏光
が、微小液滴１１Ａ中のカイラルネマティック液晶によ
り、反射光３Ａとして選択的に反射するとともに、微小
液滴１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶の螺旋方向と
反対方向の円偏光、すなわち右方向の円偏光が、微小液
滴１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶により、反射光
３Ｂとして選択的に反射する。

【００２９】したがって、透明電極１４ａ，１５ａ間に
電圧が印加されるか否かに応じて、光の入射側から見て
黒色と選択反射による特定色との切り替えが可能となる
とともに、選択反射の反射率が１００％に近くなり、選
択反射による特定色の明るさが増大して、視認性に優れ
た表示が得られる。もちろん、透明電極１４ａ，１５ａ
間の印加電圧を制御することによって、階調表現が可能
となる。

【００３０】また、この例では、カイラルネマティック
液晶の微小液滴を含んだ乳濁液を２回にわたって塗布し
乾燥させる必要があるが、それぞれカイラル剤とネマテ
ィック液晶との混合比を調整することによって、微小液
滴１１Ａ，１１Ｂ中のカイラルネマティック液晶の螺旋
ピッチを同一またはほぼ同一とするのが、比較的容易と
なる。

【００３１】〔第２の実施例…図２〕図２は、この発明
の反射型液晶表示装置の他の例を示し、２種類のコレス
テリック液晶相を単一セル内に混在させた場合である。

【００３２】すなわち、この例では、螺旋方向が右方向
のカイラル剤と負の誘電率異方性を有するネマティック
液晶との混合物であるカイラルネマティック液晶の微小
液滴１１Ａと、螺旋方向が左方向のカイラル剤と負の誘
電率異方性を有するネマティック液晶との混合物である
カイラルネマティック液晶の微小液滴１１Ｂとが、マト
リックス状に形成された液晶構成体支持材料としての高
分子材料のカプセル媒体１２中に、混在して分散され
て、透明電極１４ａが形成された上部透明基板１４と、
透明電極１５ａが形成された下部透明基板１５との間に
挟持され、下部透明基板１５の光の入射側と反対側に光
吸収体１６が配置される。

【００３３】それぞれのカイラル剤およびネマティック
液晶の材料としては、図１の例と同様のものを用いるこ
とができる。

【００３４】そして、微小液滴１１Ａ中の螺旋方向が右
方向のカイラルネマティック液晶と、微小液滴１１Ｂ中
の螺旋方向が左方向のカイラルネマティック液晶は、そ
れぞれの螺旋ピッチが同一またはほぼ同一にされる。す
なわち、微小液滴１１Ａ，１１Ｂ中のカイラルネマティ
ック液晶における選択反射の波長が、所望の波長にされ
る。

【００３５】以上のような構成の反射型液晶表示装置
は、一例として以下のような方法によって製造すること
ができる。

【００３６】すなわち、まず、例えばすべての塩を取り
除くように精製したＰＶＡなどのカプセル媒体１２に、
それぞれ螺旋方向が右方向、左方向のカイラルネマティ
ック液晶を同量、混ぜ合わせ、さらに、それを水などの
キャリア媒体に混合させて、それぞれ数μｍの大きさの
微小液滴１１Ａ，１１Ｂを含んだ乳濁液を作成する。

【００３７】次に、その螺旋方向が右方向のカイラルネ
マティック液晶の微小液滴１１Ａと螺旋方向が左方向の
カイラルネマティック液晶の微小液滴１１Ｂを共に含ん
だ乳濁液を、透明電極１５ａを形成した下部透明基板１
５上に塗布し、乾燥させて、カプセル媒体１２中に微小
液滴１１Ａ，１１Ｂが混在して分散された液晶複合膜１
３を形成する。

【００３８】この液晶複合膜１３を構成する乳濁液を十
分に乾燥させた後、その上から、透明電極１４ａを形成
した上部透明基板１４を張り合わせるとともに、光の入
射側と反対側に光吸収体１６を配置して、反射型液晶表
示装置を完成する。

【００３９】このように製造されて図２の構成を有する
反射型液晶表示装置においても、図１の例の反射型液晶
表示装置と同様の作用によって、図１の例の反射型液晶
表示装置と同様に、黒色と選択反射による特定色との切
り替えが可能となるとともに、選択反射の反射率が１０
０％に近くなり、選択反射による特定色の明るさが増大
して、視認性に優れた表示が得られる。もちろん、透明
電極１４ａ，１５ａ間の印加電圧を制御することによっ
て、階調表現が可能となる。

【００４０】また、この例では、カイラルネマティック
液晶の微小液滴を含んだ乳濁液を１回、塗布し乾燥させ
るだけでよいので、装置の製造が容易となる。

【００４１】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、選
択反射の反射率が１００％に近くなり、選択反射による
特定色の明るさが増大して、視認性に優れた表示が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射型液晶表示装置の一例を示す図
である。

【図２】この発明の反射型液晶表示装置の他の例を示す
図である。

【図３】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１Ａ 微小液滴（螺旋方向が右方向のカイラルネマテ
ィック液晶） １１Ｂ 微小液滴（螺旋方向が左方向のカイラルネマテ
ィック液晶） １２Ａ カプセル媒体（高分子材料、液晶構成体支持材
料） １２Ｂ カプセル媒体（高分子材料、液晶構成体支持材
料） １２ カプセル媒体（高分子材料、液晶構成体支持材
料） １４ａ 透明電極 １４ 上部透明基板 １５ａ 透明電極 １５ 下部透明基板 １６ 光吸収体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マトリックス状に形成された液晶構成体支
   持材料中に分散されたコレステリック液晶の微小液滴に
   よって形成された液晶材料を、それぞれ電極が形成され
   た対向する基板間に挟持させた、コレステリック液晶の
   選択反射を利用した反射型液晶表示装置において、 前記コレステリック液晶を、螺旋ピッチが同一またはほ
   ぼ同一で、かつ螺旋方向が互いに逆方向の２種類のコレ
   ステリック液晶相で構成したことを特徴とする反射型液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の反射型液晶表示装置において、 前記２種類のコレステリック液晶相を単一セル内に積層
   させたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１の反射型液晶表示装置において、 前記２種類のコレステリック液晶相を単一セル内に混在
   させたことを特徴とする反射型液晶表示装置。