JPH10253993A

JPH10253993A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH10253993A
Application number: JP6130197A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Haruhara; 一之春原; Katsuyuki Naito; 勝之内藤; Hironori Iwanaga; 寛規岩永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高コントラストの表示が可能なゲスト−ホスト
型液晶表示素子を提供すること。【解決手段】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子
は、対向して配置され、その対向面に電極を有する、少
なくとも一方が透明な一対の基板１、２と、前記一対の
基板１、２間に挟持され、液晶化合物５と、二色性色素
６と、分子量が前記液晶化合物５の平均分子量の２倍以
上であり、形状が異方性を有し、誘電率異方性が正の配
向秩序度制御物質７と、を含む液晶層８と、を具備する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に係
り、より詳細には、ゲスト−ホスト型液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯情報機器が広く普及しつつあ
り、この携帯情報機器に搭載される表示装置の需要も高
まっている。

【０００３】一般に、据置き型の機器に搭載される表示
装置としては、ＣＲＴが広く用いられている。ＣＲＴに
おいては、表示面に塗布された蛍光体に、電子線を照射
することにより表示が行なわれ、表示面を構成する全て
の画素は、１つの電子銃から電子を供給される。そのた
め、ＣＲＴでは、電子銃と表示面とを離して配置する必
要があり、表示面に対する奥行き方向の長さが長い。さ
らに、ＣＲＴは、非常に重い、消費電力が高い、等の欠
点を有しているため、携帯用機器に搭載される表示装置
には適していない。

【０００４】薄型の表示装置としては、プラズマ表示装
置、ＥＬ表示装置、及び液晶表示装置等が知られてい
る。このうち、プラズマ表示装置やＥＬ表示装置は、携
帯用機器に搭載される表示装置としては未だ問題を有し
ているため、ほとんど実用化されていない。

【０００５】一方、液晶表示装置は、薄型化、低電圧駆
動が可能であるため、腕時計や電卓などの表示部に広く
用いられている。特に、ＴＮ型液晶表示素子を用いたア
クティブマトリクス形の液晶表示装置では、ＣＲＴ並み
の表示特性が実現されており、テレビ等の表示装置にも
用いられている。

【０００６】しかしながら、このような液晶表示素子
は、表示特性が高く、薄型の表示装置を実現することが
可能である等、様々な長所を有しているが、偏光板を用
いる必要があるため、光の利用効率が低いという問題を
有している。それゆえ、この素子では十分な明るさを得
るために、通常、バックライトが設けられるが、バック
ライトの消費電力が非常に高いため素子全体の消費電力
を大幅に高めてしまうという問題を生じてしまう。

【０００７】上述のような偏光板を用いる液晶表示素子
とは別に、偏光板を用いない液晶表示素子として、ゲス
ト−ホスト型（ＧＨ型）液晶表示素子が知られている。
このＧＨ型液晶表示素子は、液晶層中の液晶化合物をホ
ストとして、これにゲストとして二色性色素を含有して
おり、特に反射型液晶表示素子として有用である。ま
た、シアン、マゼンタ、イエローの３層のＧＨ型液晶層
を積層することにより、フルカラー表示が可能となるた
め、携帯用機器に搭載される表示装置に用いるのに最適
な素子として期待されている。

【０００８】しかしながら、このＧＨ型液晶表示素子
は、二色性色素の吸光軸が１軸であり、液晶化合物に対
する二色性色素の溶解度やモル吸光係数が低いために、
高いコントラストを得ることができないという問題を有
している。

【０００９】この問題を解決するために、液晶層を表示
面に垂直な方向に２層重ねて積層する二層構造が提案さ
れている。この二層構造の液晶表示素子によると、高い
コントラストを得ることができるが、フルカラー表示す
るためには合計６層積層する必要があり、構造が複雑に
なるため、コストが高くなるという問題を生じてしま
う。

【００１０】また、液晶層中の液晶材料をツイスト配列
することや、波長板を用いることが提案されている。

【００１１】しかしながら、液晶材料をツイスト配列し
た液晶表示素子では、液晶材料の屈折率異方性がコント
ラストに大きな影響を与え、波長板を用いた液晶表示素
子では、偏光が解消されて液晶層の吸光度が低下するた
め、いずれの素子においても高いコントラストは実現さ
れていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高コントラ
ストの表示が可能なゲスト−ホスト型液晶表示素子を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向して配置
され、その対向面に電極を有する、少なくとも一方が透
明な一対の基板と、前記一対の基板間に挟持され、液晶
化合物と、二色性色素と、分子量が前記液晶化合物の平
均分子量の２倍以上であり、形状が異方性を有し、誘電
率異方性が正の配向秩序度制御物質と、を含む液晶層
と、を具備することを特徴とするゲスト−ホスト型液晶
表示素子を提供する。

【００１４】また、本発明は、上記ゲスト−ホスト型液
晶表示素子において、前記液晶化合物がｐ型であること
を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のゲスト−ホスト型
液晶表示素子について、図面を参照しながら、より詳細
に説明する。

【００１６】図６に、通常のゲスト−ホスト型液晶表示
素子の一断面図を示す。

【００１７】図６（ａ）で、参照符号６１は、基板を示
しており、基板６１の一方の主面には、導電膜６３が形
成されている。基板６１の導電膜６３が設けられた面と
対向して、透明基板６２が配置され、透明基板６２の基
板６１と対向する面には、導電膜６４が設けられてい
る。これら導電膜６３及び導電膜６４の間に、液晶化合
物６５と、二色性色素６６とからなる液晶層６８が挟持
されており、液晶層６８はツイスト構造を呈している。
なお、二色性色素６６は、液晶層６８の配向秩序度に影
響を与えないように、通常、液晶化合物６５と分子量及
び形状がほぼ同じになるように選ばれる。

【００１８】図６（ａ）に示す素子は、電圧を印加して
いない状態を示しており、液晶層６８はツイスト構造を
呈し、二色性色素６６は分子の長軸が透明基板６２と平
行になるように配置されている。したがって、この図に
示す素子では、二色性色素による入射光の吸収が最大と
なり、液晶層６８の透過率は低下する。

【００１９】この図６（ａ）に示すゲスト−ホスト型液
晶表示素子に所定の電圧を印加することにより、液晶層
６８は、図６（ｂ）に示すように液晶層６９に構造が変
化する。図６（ｂ）に示す素子では、液晶層６９は垂直
配向構造を呈し、二色性色素６６は分子の長軸が透明基
板６２と垂直に配向しているため、二色性色素による入
射光の吸収が最小となり、液晶層６９の透過率は上昇す
る。

【００２０】以上のように、電圧を変化させることによ
り、液晶層の光学的特性が変化することを利用して、表
示が行なわれる。

【００２１】本発明者らは、上記ゲスト−ホスト型液晶
表示素子について、透過率とコントラストとの関係のシ
ュミレーションを行なった。その結果を、図７及び図８
に示す。

【００２２】図７は、通常のゲスト−ホスト型液晶表示
素子の液晶層の屈折率異方性を変化させた場合の、透過
率とコントラストとの関係を示すグラフであり、図８
は、通常のゲスト−ホスト型液晶表示素子の液晶層の配
向秩序度を変化させた場合の、透過率とコントラストと
の関係を示すグラフである。それぞれのグラフで、横軸
は透過時での液晶層の透過率を示し、縦軸は吸光時の透
過率に対する透過時の透過率の比をコントラストとして
示している。

【００２３】これらのグラフから、屈折率異方性Δｎが
低い場合に、または配向秩序度Ｓが高い場合に、高い透
過率と高いコントラストとを同時に得ることができるこ
とが分かる。しかしながら、透過時の透過率を高くした
場合、吸光時の透過率も同時に上昇してしまうため、コ
ントラストは低下してしまう。

【００２４】本発明者らは、以下に詳述する配向秩序度
制御物質を液晶層に含むゲスト−ホスト型液晶表示素子
によると、液晶層の配向秩序度が、透過時には高く、吸
光時には低く制御され、高い透過率と高いコントラスト
とを同時に得ることが可能となることを見出した。

【００２５】図１に、本発明の一態様に係るゲスト−ホ
スト型液晶表示素子の一断面図を示す。

【００２６】図１（ａ）で、参照符号１は、透明性を有
する基板を示しており、基板１の一方の主面には、導電
膜３が形成されている。基板１の導電膜３が設けられた
面と対向して、透明基板２が配置され、透明基板２の基
板１と対向する面には、導電膜４が設けられている。こ
れら導電膜３及び導電膜４の間に、ｐ型の液晶化合物
５、二色性色素６、及び配向秩序度制御物質７を含む液
晶層８が挟持されており、液晶層８はツイスト構造を呈
している。

【００２７】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子で
用いられる一対の基板は、少なくともその一方が透明で
あり、それぞれの基板の対向面に電極が設けられている
ものであれば特に制限はない。この基板としては、金
属、導電性プラスチック等の導電性材料からなる基板を
挙げることができる。また、ガラス、プラスチック等の
絶縁性の基板の少なくとも一方の主面に、これら導電性
材料からなる導電膜が形成されたものを用いてもよい。

【００２８】透明な基板としては、ガラス等の透明基板
の少なくとも一方の主面に、ＩＴＯ等の導電膜を形成さ
れたものを用いることができる。

【００２９】上述の一対の基板は、それぞれの導電性を
有する面が対向するように設置され、導電面の間隔は、
スペーサにより一定に保たれる。また、これら一対の基
板は、必要に応じて、電極が形成された面が配向処理さ
れていてもよい。

【００３０】ゲスト−ホスト型液晶表示素子で用いられ
る液晶化合物は、ネマチック液晶化合物や、コレステリ
ック液晶化合物である。これらは、単独で用いられても
よく、必要に応じて混合されて用いられてもよい。

【００３１】この液晶化合物は、配向秩序度を低下させ
たときに生ずる光散乱を防止するために、屈折率異方性
が０．０８以下であることが好ましい。また、上述の液
晶化合物は、必要に応じて、カイラル剤等の光学活性を
有する物質と混合されて用いられてもよい。

【００３２】上述の液晶化合物と二色性色素とを混合し
た液晶材料は、屈折率異方性が０．０８以下であること
が好ましい。

【００３３】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子
は、以下のようにして駆動される。

【００３４】図１（ａ）に示すように、本発明の一態様
に係るゲスト−ホスト型液晶表示素子は、電圧の非印加
時では、隣接する液晶化合物分子間の相互作用により、
液晶化合物５の配向が制御されている。

【００３５】したがって、分子量が液晶化合物５の２倍
以上である配向秩序制御体７を液晶層８中に含有させる
と、この配向秩序制御体７は液晶化合物５や二色性色素
６に比べてはるかに大きいので、液晶層中の分子配列の
周期性に乱れが生じ、さらに、配向秩序度制御物質７を
介して隣接する液晶化合物５や二色性色素６の間の相互
作用が断たれるため、液晶層８の配向秩序度が減少す
る。その結果、液晶層の光の透過率が減少するのであ
る。

【００３６】次に、図１（ａ）に示すゲスト−ホスト型
液晶表示素子に、所定の電圧を印加すると、液晶層８
は、図１（ｂ）に示す液晶層９へと変化する。

【００３７】この図に示されるように、電圧の印加時で
は、液晶化合物５及び二色性色素６は、基板１に垂直な
方向に配向する。また、配向秩序度制御物質７も、形状
が異方性を有し、誘電異方性が正であるため、配向秩序
度制御物質７の長軸は基板１に垂直な方向に向く。すな
わち、配向秩序度制御物質７の長軸は、液晶化合物５及
び二色性色素６の長軸と平行になる。

【００３８】この時、液晶化合物５の配向は、電圧の非
印加時とは異なり、主に電界により制御される。また、
配向秩序度制御物質７の長軸が液晶化合物５の長軸と平
行となるため、配向秩序制御体７により液晶化合物５の
配向が影響を受けることは殆どない。したがって、電圧
印加時に、液晶層９の配向秩序度が、配向秩序度制御物
質７により、大きく減少することはない。

【００３９】このように、ｐ型の液晶化合物を用いたゲ
スト−ホスト液晶表示素子の液晶層中に、上述の配向秩
序度制御物質を導入することにより、電圧の非印加時に
は、液晶層の配向秩序度が大きく低下し、電圧印加時に
は、配向秩序度は高く保たれる。したがって、本発明の
ゲスト−ホスト型液晶表示素子によると、高いコントラ
ストを得ることができる。

【００４０】また、ｐ型の液晶化合物の代わりに、ｎ型
の液晶化合物を用いてもよい。この場合、電圧の非印加
時には、液晶化合物及び二色性色素は、基板に垂直な方
向に配向し、それに伴い配向秩序度制御物質も基板に垂
直な方向に配向する。

【００４１】一方、電圧印加時には、液晶化合物及び二
色性色素は、基板に平行な方向に配向するかフォーカル
コニック構造を呈するが、配向秩序度制御物質は基板に
垂直な方向に配向する。すなわち、配向秩序度制御物質
は、液晶化合物及び二色性色素の配向方向とは大きく異
なる方向に配向する。このときに生ずる液晶層の配向秩
序度の低下は、電圧の非印加時に生ずる配向秩序度の低
下に比べて大きい。

【００４２】したがって、ｎ型の液晶化合物を用いたゲ
スト−ホスト液晶表示素子の液晶層中に、上述の配向秩
序度制御物質を導入することにより、高いコントラスト
を得ることができる。

【００４３】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子で
用いられる配向秩序度制御物質は、形状が異方性である
ことが必要である。配向秩序度制御物質の短軸に対する
長軸の比が、１．５以上である場合、より高いコントラ
ストを得ることができ、２以上の場合、さらに高いコン
トラストを得ることが出来るため好ましい。

【００４４】また、配向秩序度制御物質は、少なくとも
電圧印加時に、配向秩序度制御物質の長軸とほぼ同方向
に分極することが好ましい。

【００４５】液晶化合物にｐ型の液晶化合物を用いた場
合、配向秩序度制御物質は、用いられる液晶化合物の２
倍以上の分子量を有することが必要である。分子量が２
倍未満の場合、電圧の非印加時に液晶層の配向秩序度を
十分に低下させることができない。

【００４６】液晶化合物としてｐ型の液晶化合物を用い
た場合、配向秩序度制御物質は、非液晶性であることが
好ましい。この場合、電圧の非印加時に、配向秩序度制
御物質による液晶層の配向秩序度の低下を大きくするこ
とができる。

【００４７】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子で
用いられる配向秩序度制御物質は、光学活性を有してい
てもよい。この場合、配向秩序度制御物質が光学活性を
有していると、螺旋型液晶材料に含有させるカイラル剤
として用いることができる。また、配向秩序度制御物質
が、配向方向により吸光度が異なる場合、すなわち、二
色性を有する場合、コントラストをさらに高めることが
でき、好ましい。

【００４８】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子で
用いられる配向秩序度制御物質としては、ナフタレン誘
導体、アゾキシナフタレン誘導体、アントラセン誘導
体、フェナントレン誘導体、トリフェニレン誘導体、ピ
レン誘導体、クリセン誘導体、ピセン誘導体、ペリレン
誘導体、ベンゾピレン誘導体、ルビセン誘導体、コロネ
ン誘導体、オバレン誘導体、ベンゾフラン誘導体、カル
バゾール誘導体、キサンテン誘導体、ベンゾチオピラン
誘導体、アクリジン誘導体、クマリン誘導体、チアント
レン誘導体、フェナジン誘導体、フィノキサチイン誘導
体、フェナントリジン誘導体、ナフトキノン誘導体、ア
ントラキノン誘導体、ベンゾアントロン誘導体、フラボ
ン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、コ
レステロール等のステロイド系誘導体、アントシアニジ
ン系誘導体、クロロフィル等のポルフィリン系誘導体、
コンゴーレッド誘導体、ジフェニルキノメタン誘導体、
アウリン誘導体、マラカイトグリーン誘導体、クリスタ
ルバイオレット誘導体、フルオレシン誘導体、ピラント
ロン誘導体、ビオラントロン誘導体、イソビオラントロ
ン誘導体、インジゴ系誘導体等を挙げることができる。

【００４９】これら化合物は、用いる液晶化合物に応じ
て選択され、これら化合物を混合した混合物として用い
られてもよい。

【００５０】また、配向秩序度制御物質として、一般に
用いられる液晶化合物の分子骨格を２つ以上有する化合
物を用いることができる。特に、それぞれの分子骨格の
間の結合軸の回転により、コンフォメーションが自由に
変化する化合物を用いることが好ましい。

【００５１】図２に、本発明の一態様に係るゲスト−ホ
スト型液晶表示素子で用いられる配向秩序度制御物質の
概略図を示す。

【００５２】この図で、参照符号１０及び１１は、それ
ぞれ一般に用いられる液晶化合物の分子骨格を示してお
り、これらは、アルキル基等の置換基１２により結合さ
れ、配向秩序度制御物質１３を形成している。

【００５３】この配向秩序度制御物質１３において、そ
れぞれの骨格１０、１１の末端部が同符号にチャージす
る場合は、図２（ａ）に示すように、電圧印加により、
配向秩序度制御物質１３は立体的なコンフォメーション
をとる。その逆に、骨格１０及び骨格１１の一方の末端
がマイナスにチャージし、他端がプラスにチャージして
いる場合、図２（ｂ）に示すように、配向秩序度制御物
質１３は、電圧印加により直線状のコンフォメーション
をとる。

【００５４】また、電圧の非印加時には、配向秩序度制
御物質１３は、例えば、図２（ｃ）に示すように、様々
なコンフォメーションをとることが可能となり、液晶層
の配向秩序度がわずかに低下する。

【００５５】すなわち、ｐ型の液晶化合物を用いる場合
は、電圧印加時に図２（ａ）に示すようにコンフォメー
ションを変える配向秩序度制御物質を用いることによ
り、電圧の非印加時における液晶層の配向秩序度が低下
するため、より高いコントラストを得ることができる。

【００５６】また、ｎ型の液晶化合物を用いる場合は、
電圧印加時に図２（ａ）又は（ｂ）に示すようにコンフ
ォメーションを変える配向秩序度制御物質を用いること
により、電圧印加時における液晶層の配向秩序度が低下
するため、より高いコントラストを得ることが可能とな
る。

【００５７】このような配向秩序度制御物質としては、
以下の化学式１〜７に示す化合物を挙げることができ
る。

【００５８】

【化１】

【００５９】

【化２】

【００６０】以上、配向秩序度制御物質が分子であるも
のについて説明したが、配向秩序度制御物質は粒状体で
あってもよい。

【００６１】配向秩序制御体として用いられる粒状体と
しては、図３に示す粒状体１４や、柱状体や棒状体等の
ように形状が異方的であり、長軸方向に自発分極をもつ
ものを挙げることができる。

【００６２】図４に、本発明の一態様に係るゲスト−ホ
スト型液晶表示素子で用いられる、柱状の配向秩序度制
御物質の斜視図を示す。図４で、配向秩序度制御物質１
５の側面を参照符号１６で示し、端面を参照番号１７で
示す。

【００６３】このような配向秩序度制御物質１５をｐ型
の液晶化合物とともに用いる場合、側面１６及び２つの
端面１７が着色されていることが好ましい。このような
配向秩序度制御物質１５を用いると、電圧の非印加時に
は、配向秩序度制御物質１５の側面が素子の表示面と平
行になるため、配向秩序度制御物質１５の表示面への投
影面積が増加して液晶層の透過率が低下する。一方、電
圧印加時には、配向秩序度制御物質１５の長軸は、素子
の表示面に垂直に配向するため、端面１７が表示面と平
行になり、配向秩序度制御物質１５の表示面への投影面
積が減少する。したがって、液晶層の透過率の低下は生
じず、より高いコントラストを得ることができる。

【００６４】この配向秩序度制御物質１５は、全体が着
色されていなくてもよい。配向秩序度制御物質１５をｐ
型の液晶化合物とともに用いる場合、側面１６が着色さ
れ、２つの端面１７は透明性を有していることが好まし
い。このような配向秩序度制御物質１５を用いると、電
圧印加時には、配向秩序度制御物質１５の着色面は、素
子の表示面に垂直に配向するため、透明な端面１７が表
示面と平行になり、液晶層の透過率の低下は生じず、さ
らに高いコントラストを得ることができる。

【００６５】また、このような配向秩序度制御物質１５
をｎ型の液晶化合物とともに用いる場合は、ｐ型の液晶
化合物を用いる場合とは逆に、側面１６が透明性を有
し、２つの端面１６は着色されていることが好ましい。
このような配向秩序度制御物質１５を用いると、ｎ型の
液晶化合物を用いた場合と同様に、より高いコントラス
トを得ることができる。

【００６６】上述の粒状の配向秩序度制御物質に用いら
れる材料としては、水晶及びＬｉＮｄＯ₃等の単結晶、
チタン酸鉛、チタン酸及びジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の
セラミック等が挙げられる。これらの材料からなる配向
秩序制御体は、一度、これらの材料を強誘電性にした
後、所望の方位に切り出し、研磨加工等を施すことによ
り形成される。

【００６７】また、ポリ−メチル−Ｌ−グルタメート及
びポリ−ベンジル−Ｌ−グルタメート等の合成ポリペプ
チド、三酢酸セルロース及びシアノエチルセルロース等
のセルロース誘導体、プロピレンオキシド、及びポリ−
β−ヒドロキシブチレート等の光学活性高分子等の有機
化合物に、延伸、成型等の操作を行なうことにより、配
向秩序度制御物質を形成することができる。

【００６８】粒状体の材料として、ポリフッ化ビニリデ
ン、フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン共重合
体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合
体、及びシアノビニリデン／酢酸ビニル交互共重合体等
のビニリデン系高分子等の高分子のいずれか１種を用い
る場合は、成型後にポーリングを行なうことにより、ま
たはポーリング後に成型を行なうことにより、配向秩序
度制御物質を得ることができる。

【００６９】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子で
用いられる配向秩序度制御物質は、液晶層に対して０．
１重量％〜３重量％の範囲で含有されることが好まし
い。含有率が０．１重量％未満の場合は、コントラスト
を高める効果が得られず、３重量％を超える場合は、液
晶層の配向秩序度が大幅に低下してコントラストが低下
することがある。

【００７０】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子
は、透過型または反射型の液晶表示素子とすることがで
きる。反射型とした場合、素子の表示面とは逆の面に反
射板が設けられ、素子の反射板と接する面上に、または
反射板の表面上に、散乱面または指向性反射面を設ける
ことが必要である。また、素子の表示面には、反射防止
膜を設けることが好ましい。

【００７１】本発明のゲスト−ホスト型液晶表示素子
は、メモリ性を持たない場合、しきい値特性の急峻化に
よりマトリクス駆動が可能となる。したがって、素子が
メモリ性を持たない場合、ＴＦＴ等のスイッチ素子が設
けることにより、コントラストの高い良好な表示が可能
となる。

【００７２】また、本発明のゲスト−ホスト型液晶表示
素子は、液晶層が、イエローの液晶層、シアンの液晶
層、及びマゼンタの液晶層からなる、カラー表示が可能
な液晶表示素子であってもよい。

【００７３】図５に、本発明の他の態様に係る液晶表示
素子の一断面図を示す。

【００７４】図５で、参照番号２０、２１、２２及び２
３は透明基板を示し、透明基板２０に平行に、透明基板
２１、２２及び２３が、それぞれスペーサ２４を介し
て、順次積層されている。

【００７５】透明基板２０の透明基板２１と対向する面
には、ＴＦＴ、ゲート電極及び信号配線２６と、パッシ
ベーション膜２５とが形成されている。これらの上に
は、電極として用いられる反射板２７が形成され、反射
板２７は、それぞれＴＦＴのソース電極に電気的に接続
されている。さらに、透明基板２１の基板２０と対向す
る面には、導電膜２８が形成されている。この基板２０
と透明基板２１との間には、イエロー色の液晶層２９が
挟持されており、イエロー色のゲスト−ホスト型液晶表
示部を形成している。

【００７６】また、透明基板２１の透明基板２２と対向
する面には、ＴＦＴ、ゲート電極及び信号配線２６と、
導電膜２７とが形成されており、導電膜２７は、それぞ
れＴＦＴのソース電極に電気的に接続されている。さら
に、透明基板２２の透明基板２１と対向する面には、導
電膜２８が形成されている。この透明基板２１と透明基
板２２との間には、シアン色の液晶層３０が挟持されて
おり、シアン色のゲスト−ホスト型液晶表示部を形成し
ている。

【００７７】透明基板２２の透明基板２３と対向する面
にも、同様に、ＴＦＴ、ゲート電極及び信号配線２６
と、導電膜２７とが形成されており、導電膜２７は、そ
れぞれＴＦＴのソース電極に電気的に接続されている。
さらに、透明基板２２の透明基板２３と対向する面に
は、導電膜２８が形成されている。この透明基板２２と
透明基板２３との間には、マゼンタ色の液晶層３１が挟
持されており、マゼンタ色のゲスト−ホスト型液晶表示
部を形成している。

【００７８】なお、これら、イエロー色、シアン色、及
びマゼンタ色のゲスト−ホスト型液晶層には、それぞれ
配向秩序度制御物質が含有されている（図示せず）。

【００７９】以上のようにして、三層のゲスト−ホスト
型液晶表示部を積層することにより、簡単な構造で、か
つコントラストの高いカラー表示が可能となる。

【００８０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００８１】（実施例１）厚さ１．１ｍｍのガラス製の
透明基板に、導電膜としてＩＴＯ膜を１０００オングス
トロームの厚さで蒸着した。さらに、別の透明基板に、
同様にしてＩＴＯ膜を蒸着し、この基板のＩＴＯ膜をパ
ターニングして画素電極を作製した。

【００８２】これら透明基板のＩＴＯ膜が形成された面
に、３６０°のツイスト配向となるようにラビング処理
を施した後、一方の透明基板のＩＴＯ膜が形成された面
に、粒径が１０μｍのスペーサを散布し、この面に、Ｉ
ＴＯ膜が形成された面が対向するように他方の透明基板
を貼り合せてセルを作製した。

【００８３】次に、液晶化合物としてｐ型ネマチック液
晶化合物を用い、これに二色性色素としてブラック二色
性色素を、及び配向秩序度制御物質としてジコレステリ
ルアントラキノンを、それぞれ液晶化合物に対して１重
量％づつ混合した。この混合物をセルに注入し、セルを
封止することにより、ゲスト−ホスト型液晶表示素子を
作製した。

【００８４】（実施例２）二色性色素としてイソビオラ
ントロンを用いたこと以外は、実施例１と同様にして液
晶表示素子を作製した。

【００８５】（比較例）ジコレステリルアントラキノン
を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にしてゲス
ト−ホスト型液晶表示素子を作製した。

【００８６】以上のようにして作製した実施例１、２及
び比較例のゲスト−ホスト型液晶表示素子について、１
０Ｖ、６０Ｈｚの電圧を印加し、電圧の非印加時と印加
時での透過率を測定することにより、コントラストを調
べた。

【００８７】その結果、電圧印加時の透過率に対する電
圧の非印加時での透過率の比は、比較例のゲスト−ホス
ト型液晶表示素子では１．３であったのに対し、実施例
１及び実施例２のゲスト−ホスト型液晶表示素子では２
であった。すなわち、実施例１及び２のゲスト−ホスト
型液晶表示素子では、比較例のゲスト−ホスト型液晶表
示素子に比べて高いコントラストが得られた。

【００８８】（実施例３）厚さ０．７ｍｍのガラス製の
透明基板に、ＴＦＴ、ゲート電極及び信号配線を形成し
た。次に、このＴＦＴが形成された面に、パッシベーシ
ョン膜としてポリイミド膜を２μｍの厚さで形成し、ポ
リイミド膜の表面に型押しによりディンプル加工を施し
た。

【００８９】さらに、ポリイミド膜上に、アルミニウム
膜を１０００オングストロームの厚さに蒸着し、パター
ニングして画素電極を形成した。なお、この画素電極
は、反射板として機能し、ＴＦＴのソース電極に電気的
に接続されている。

【００９０】以上のようにして画素電極を形成した基板
面に、配向膜として、斜め蒸着法により傾斜配向処理さ
れたＳｉＯ₂膜を形成した。さらに、別のガラス製の透
明基板に、導電膜としてＩＴＯ膜を１０００オングスト
ロームの厚さで蒸着し、その上に、配向膜として、斜め
蒸着法により傾斜配向処理されたＳｉＯ₂膜を形成し
た。

【００９１】これらの基板の一方の配向膜が形成された
面に、粒径が１０μｍのスペーサを散布し、他方の基板
を、それぞれの基板の配向膜が形成された面が対向する
ように、及び、それぞれの基板に形成された配向膜の配
向方向が平行になるように、貼り合せてセルを作製し
た。

【００９２】次に、図３に示す形状の配向秩序度制御物
質を以下に示す方法により作製した。まず、ポリフッ化
ビニリデンをポーリングにより強誘電材料化した。次い
で、これを切り出し、研磨加工を施して、長軸方向の長
さが２μｍで、短軸方向の長さが１μｍとなるように、
及び長軸方向に分極するように成形した。

【００９３】以上のようにして作製した配向秩序度制御
物質を、実施例１で用いたのと同様の液晶化合物に、液
晶化合物に対して１重量％混合し、さらに、二色性色素
としてブラック二色性色素を液晶化合物に対して１重量
％混合した。この混合物を、セルに注入し、これを封止
してゲスト−ホスト型液晶表示素子を作製した。

【００９４】この素子についてもコントラストを調べた
ところ、３．０と非常に高い値が得られた。

【００９５】（実施例４）厚さ０．７ｍｍのガラス製の
透明基板の一方の主面に、ＴＦＴ、ゲート電極及び信号
配線を形成した。このＴＦＴが形成された面のそれぞれ
の画素部に、酸化チタン膜を蒸着により形成し、その上
にＩＴＯ膜を１０００オングストロームの厚さで蒸着し
て、ＩＴＯ膜をＴＦＴのソース電極に電気的に接続し
た。この基板面に、ポリイミドを塗布し、これを１８０
℃に加熱して、反射側の基板を作製した。

【００９６】次に、この基板とは別に、厚さ０．７ｍｍ
のガラス製の透明基板の一方の主面に、ＩＴＯ膜を１０
００オングストロームの厚さで蒸着して、表示側の透明
基板を作製した。

【００９７】以上のようにして作製した２枚の基板を、
それぞれのＩＴＯ膜が形成された面が対向するように、
粒径が１０μｍのスペーサを介して貼り合せ、セルを作
製した。

【００９８】次に、フッ化ビニリデン−トリフルオロエ
チレン共重合体をポーリングにより強誘電材料化した。
これを円柱状に切り出し、研磨加工を施すことにより、
端面の直径が３μｍで、高さが０．５μｍであり、端面
に垂直な方向に分極した、図４に示す柱状体を形成し
た。この柱状体を黒色に着色して、配向秩序度制御物質
を作製した。

【００９９】以上のようにして作製した配向秩序度制御
物質及びコレステリルノナノネートを、実施例１で用い
たのと同様の液晶化合物に、液晶化合物に対して０．５
重量％混合し、さらに、二色性色素としてブラック二色
性色素を液晶化合物に対して０．５重量％混合した。こ
の混合物を、セルに注入し、これを封止して反射型のゲ
スト−ホスト型液晶表示素子を作製した。

【０１００】この素子についてもコントラストを調べた
ところ、３．０と非常に高い値が得られた。

【０１０１】（実施例５）以下に示す方法により、三層
構造のゲスト−ホスト型液晶表示素子を作製した。

【０１０２】まず、厚さ０．７ｍｍのガラス製の透明基
板の一方の主面に、ＴＦＴ、ゲート電極及び信号配線を
形成した。このＴＦＴが形成された面に、パッシベーシ
ョン膜としてポリイミド膜を２μｍの厚さで形成し、ポ
リイミド膜の表面に型押しによりディンプル加工を施し
た。ポリイミド膜上に、アルミニウム膜を１０００オン
グストロームの厚さに蒸着・パターニングして画素電極
を形成した。この画素電極が形成された面に、ポリイミ
ドを塗布し、ラビング処理を施すことにより、反射面側
の基板を作製した。なお、この画素電極は、反射板とし
て機能し、ＴＦＴのソース電極に電気的に接続されてい
る。

【０１０３】この反射面側の基板とは別に、厚さ０．７
ｍｍのガラス製の透明基板の一方の主面に、５００オン
グストロームの厚さでＩＴＯ膜を形成し、その上にポリ
イミドを塗布し、ラビング処理を施すことにより、表示
面側の透明基板を作製した。次に、厚さ０．５ｍｍのガ
ラス製透明基板の一方の主面に、ＴＦＴ、ゲート電極及
び信号配線を形成した。このＴＦＴが形成された面のそ
れぞれの画素部に、５００オングストロームの厚さでＩ
ＴＯ膜を形成し、その裏面には、全面に５００オングス
トロームの厚さでＩＴＯ膜を形成した。この厚さ０．５
ｍｍの透明基板を、さらに１枚作製して、これら２枚の
透明基板について、それぞれの両方の主面にポリイミド
を塗布し、液晶層が２４０°のツイスト構造になるよう
にラビング処理を施すことにより、両面が導電処理され
た透明基板を２枚作製した。

【０１０４】この両面が導電処理された２枚の透明基板
の一方と、反射面側の基板とを、全面が導電処理された
面と反射面とが対向するように、及び、粒径１０μｍの
スペーサを介して貼り合せて、反射面側のセルを作製し
た。同様に、両面が導電処理された２枚の透明基板の他
方と、表示面側の基板とを、ＴＦＴが形成された面と導
電処理された面とが対向するように、粒径１０μｍのス
ペーサを介して貼り合せて、表示面側のセルを作製し
た。

【０１０５】これら反射面側及び表示面側のセルを、そ
れぞれの導電処理された面が対向するように、粒径１０
μｍのスペーサを介して貼り合せて、三層構造のセルを
作製した。

【０１０６】次に、実施例４と同様の柱状体を作製し、
その側面をシアン、マゼンタ、イエローの３色に着色す
ることにより、３種類の配向秩序度制御物質を作製し
た。

【０１０７】実施例１で用いたのと同様の液晶化合物
に、液晶化合物に対して０．５重量％のシアン色に着色
された配向秩序度制御物質、及びシアン二色性色素を
１．５重量％混合してシアン色の混合物を作製した。

【０１０８】さらに、配向秩序度制御物質としてマゼン
タ色に着色された柱状体を用い、マゼンタ二色性色素を
用いたこと以外は同様にしてマゼンタ色の混合物を作製
し、配向秩序度制御物質としてイエロー色に着色された
柱状体を用い、イエロー二色性色素を用いたこと以外は
同様にしてマイエロー色の混合物を作製した。

【０１０９】以上のようにして作製した混合物を、それ
ぞれ、三層構造のセルのそれぞれの層に順次注入し、こ
れを封止することにより三層構造のゲスト−ホスト型液
晶表示素子を作製した。

【０１１０】この素子に、ＴＡＢによりドライバＩＣの
実装を行い、コントラストを調べたところ、３．０と非
常に高い値が得られた。

【０１１１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によると、
液晶層中に配向秩序度制御物質を含有させることによ
り、液晶層の配向秩序度が電圧印加時と非印加時との間
で大きく変化するため、高コントラストの表示が可能な
ゲスト−ホスト型液晶表示素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様に係るゲスト−ホスト型液晶表
示素子を示す一断面図。

【図２】本発明の一態様に係るゲスト−ホスト型液晶表
示素子で用いられる配向秩序度制御物質を示す概略図。

【図３】本発明の一態様に係るゲスト−ホスト型液晶表
示素子で用いられる粒状の配向秩序度制御物質を示す斜
視図。

【図４】本発明の一態様に係るゲスト−ホスト型液晶表
示素子で用いられる柱状の配向秩序度制御物質を示す斜
視図。

【図５】本発明の他の態様に係るゲスト−ホスト型液晶
表示素子を示す一断面図。

【図６】通常のゲスト−ホスト型液晶表示素子を示す一
断面図。

【図７】図６に示すゲスト−ホスト型液晶表示素子の透
過率とコントラストとの関係をシュミレーションしたグ
ラフ。

【図８】図６に示すゲスト−ホスト型液晶表示素子の透
過率とコントラストとの関係をシュミレーションしたグ
ラフ。

【符号の説明】

１…基板２…透明基板３、４…導電膜５…液晶化合物６…二色性色素７…配向秩序度制御物質８、９…液晶層１０、１１…液晶化合物の分子骨格１２…置換基１３…配向秩序度制御物質１４…粒状体１５…配向秩序度制御物質１６…側面１７…端面２０〜２３…透明基板２４…スペーサ２５…パッシベーション膜２６…ＴＦＴ、ゲート電極及び信号配線２７…反射板２８…導電膜２９〜３１…液晶層６１…基板６２…透明基板６３、６４…導電膜６５…液晶化合物６６…二色性色素６８…液晶層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して配置され、その対向面に電極を
有する、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に挟持され、液晶化合物と、二色性色
素と、分子量が前記液晶化合物の平均分子量の２倍以上
であり、形状が異方性を有し、誘電率異方性が正の配向
秩序度制御物質と、を含む液晶層と、を具備することを
特徴とするゲスト−ホスト型液晶表示素子。
【請求項２】前記液晶化合物がｐ型であることを特徴
とする請求項１に記載のゲスト−ホスト型液晶表示素
子。