JPH10274761A - 光散乱型液晶表示素子及び駆動方法 - Google Patents

光散乱型液晶表示素子及び駆動方法

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JPH10274761A
JPH10274761A JP9094941A JP9494197A JPH10274761A JP H10274761 A JPH10274761 A JP H10274761A JP 9094941 A JP9094941 A JP 9094941A JP 9494197 A JP9494197 A JP 9494197A JP H10274761 A JPH10274761 A JP H10274761A
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網紀 廣嶋
Kazuhiro Nakagome
一浩 中込
Katsutoshi Higuchi
勝俊 樋口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高光透過率、広視野角、低電圧駆動および高
速応答が可能な液晶表示素子の提供。 【解決手段】 一対の基板間にプレーナ構造となるよう
にカイラルネマチック液晶を挟持し、間歇パルス電圧を
該カイラルネマチック液晶に数サイクル印加することに
より、３種のツイストの異なるプレーナ構造の集合体か
らなる光散乱組織を発生・保持・消去する光散乱型液晶
表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
し、偏光板を用いないで光散乱により光の透過率を電圧
で制御するもので、光散乱型のために視野角も広く、反
射型も可能にする液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、電気光学効果を用いた液晶表示素
子においては、ツイストネマチック構造を有するＴＮセ
ル、ＳＴＮ（超ツイストネマチック）セルが一般的に用
いられている。これらの表示方式は、Ｍ．Ｓｈａｄｔ
ａｎｄ Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．１８（１９７１）およびＴ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆ
ｆｅｒ ａｎｄ Ｊ．Ｎｅｈｒｉｎｇ：Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．４５（１９８４）１０２１．に示され
ている。これらは最も一般的に用いられ、電圧平均化法
による単純マトリックス駆動または各画素にスイッチを
設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の駆動により用いら
れている。
【０００３】単純マトリックス駆動においては、特公平
１−５１８１８号公報（ＵＳＰ４，２３９，３４５）、
特開平６−２３０７５１号公報においてツイストアング
ルを１８０度にした構成で双安定ネマチックも提案され
ている。偏光板を使用しない液晶表示素子としては、Ｄ
ＳＭ（動的散乱型）、ＰＤＬＣ（高分子分散型）、ＰＣ
（コレステリックーネマチック相変化型）などが既に提
案されてきている。ＤＳＭは１９６８年Ｇ．Ｈ．Ｈｅｉ
ｌｍｅｉｅｒ等によって発見された。ＰＤＬＣはマイク
ロカプセル化されたもので、１９８１年にＦａｒｇａｓ
ｏｎらにより特許出願され、その後種々の高分子材料と
液晶材料との複合膜が研究された。ＰＣは、１９７３年
にＴ．Ｏｈｔｓｕｋａら、１９７４年にＷ．Ｇｒｅｕｂ
ｅｌらにより検討され、１９８５年に望月らによりヒス
テリシスを大きく安定させることが提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在の主流として用い
られているＴＮ、ＳＴＮ方式は、２枚の偏光板を用いた
表示方式特有でもある視野角の狭さと光の透過率が低い
といった問題がある。この問題を解決するためにバック
ライトの輝度を上げると電力消費が増加し、液晶表示素
子の低消費電力の特徴が失われることもある。
【０００５】偏光板を用いない表示方式においては、ま
ずイオン電流を流して液晶分子を乱すことによって光を
散乱させるＤＳＭを挙げることができる。この表示方法
の特徴として、誘電率異方性が負の液晶材料を使用する
こと、液晶分子の配向が垂直配向であることが挙げられ
る。この方法には、駆動電圧が高い、ある程度の電流を
流す必要がある、駆動するドライバーの消費電力が大き
い、液晶材料に導電性材料を添加するために液晶材料の
劣化が起こりやすい等の問題点があった。
【０００６】公平１−５１８１８号公報、特開平６−２
３０７５１号公報に双安定ネマチックによる表示素子が
提案されているが、前者はスイッチングの原理が記載さ
れているだけで、応答速度も極めて遅いものである。後
者は単純マトリックスの駆動法を詳述していると共に応
答速度を極めて速くしたものである。両方とも偏光板を
２枚用いて複屈折効果により電気光学特性を示し、ＳＴ
Ｎに比べ格段に視野角を拡大したものであるが、双安定
であるために階調表示が難しく、また偏光板を使用する
ので光利用効率が悪く、ＴＮなどと同様にバックライト
の使用により電力使用が増加し、液晶表示素子の低消費
電力の特徴が失われる。
【０００７】ＰＤＬＣは、ＤＳＭと同様に駆動電圧が高
く、特に飽和電圧が高い問題点があり、応答速度は立ち
下がり速度は速いが立ち上がり速度は若干遅く、電圧ー
透過率特性においてヒステリシスがあるなどの問題があ
った。ＰＣ（相変化型）は、電圧ー透過率特性において
ヒステリシスを大きくし、メモリー性を持たせて双安定
性を持たせて駆動させ、大容量表示を可能にした。しか
し、双安定性のために階調表示ができない点がある。本
発明は、この様な従来技術の課題に対処するためになさ
れたもので、偏光板を用いない表示方式の特徴である光
透過率が高く、視野角の広いという特徴を有する表示素
子を提案するものである。また、偏光板を用いない光散
乱型における課題に関して、低電圧駆動及び高速応答を
可能にした液晶表示素子を提供することを目的にしてい
る。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】本発明者等は、上記解決課
題を解決すべく研究した結果、ネマチック液晶セルのプ
レーナ構造に、適当な電圧波形を印加することによって
光散乱組織が出現し、長時間この状態を保持することを
見出した。さらにこの光散乱メモリー状態に数ボルトの
電圧を印加することによって、散乱の度合いを制御する
ことができること、また電圧波形を工夫することによっ
て光散乱組織を消去して初期の光透過状態に戻すことが
できることを見出し本発明を完成した。本発明の構成
は、以下にて表される。 （１）ガラス表面に電極及び配向膜を順に形成し、配向
膜が対向する様に所定の間隙を設けて配置された一対の
基板において、 表面に電極及び配向膜が順に形成さ
れ、配向膜が対向する様に間隙を設けて配置された一対
の基板において、基板間にカイラルネマチック液晶を挟
持し、該カイラルネマチック液晶は初期状態においてツ
イストアングルを発生する構造を有し、電圧無印加時に
は透明の状態であり、間歇したパルス電圧印加により光
散乱状態を保持させ、その後印加電圧に対応して透過率
を可変にする光散乱液晶表示素子ができる。 （２）電圧無印加時の透明状態から、高電圧の間歇パル
スを数サイクル印加して光散乱状態を発生させ、その後
に準高電圧の間歇パルスを数サイクル印加して、元の透
明状態にすることもできる。 （３）無印加時の透明状態から、交流の高電圧の間歇パ
ルスを数サイクル印加して光散乱状態を維持し、その後
に電圧を印加させて電圧に対応して光の透過率を変化さ
せ、階調表示を可能にし、その後に準高電圧（光散乱組
織を発生させる為の電圧よりも低い電圧）の間歇パルス
を数サイクル印加して、元の透明状態にできる表示素子
として用いる。 （４）表面に電極及び配向膜が順に形成され、配向膜が
対向する様に間隙を設けて配置された一対の基板におい
て、基板間にカイラルネマチック液晶を挟持し、該カイ
ラルネマチック液晶は初期状態においてツイストアング
ルを９０度から２７０度の範囲となるように配置し、高
電圧の間歇パルスを数サイクル印加することによって、
ツイストアングルが３種の異なる微細なプレーナ組織を
形成させて、光散乱状態をメモリーさせることを特徴と
する。３種の異なる領域は、例えばツイストアングルが
１８０度では、１８０度ツイスト、０度のツイストな
し、３６０度に相当するものであり、その境界線が光散
乱組織として観察されるものである。 （５）配向膜を塗布し、液晶の配向方向が上下の基板で
９０度から２７０度の範囲となる様に構成し、プレティ
ルト角が０度〜３０度とすることにより、高電圧の間歇
パルスによる光散乱の発生と光散乱状態のメモリーを生
じやすくするものである。 （６）基板間に挟持するカイラルネマチック材料の自然
ピッチＰ0は、液晶層厚さｄとの比に関して、層厚／ピ
ッチが０．３〜１．０とすることにより、高電圧の間歇
パルスによる光散乱の発生と光散乱状態のメモリーを生
じやすくするものである。 （７）液晶材料がフェニルシクロヘキサン類、シクロヘ
キシルシクロヘキサン類、安息香酸のシクロヘキシル、
ビシクロヘキシルまたはシクロヘキシルフェニルエステ
ル、シクロヘキサンカルボン酸のフェニル、シクロヘキ
シルフェニル、ビシクロヘキシルまたはシクロヘキシル
エステル、シクロヘキシルビフェニル類、４，４’−ジ
シクロヘキシルビフェニル類、シクロヘキシル安息香酸
のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、シクロヘキ
シルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロ
ヘキシルエステル、フェニル−１，３−ジオキサン類ま
たはシクロヘキシル−１，３−ジオキサン類からなる群
から選ばれた１種以上またはそれ以上の液晶化合物を少
なくとも５０重量％含有する液晶組成物を用いた場合に
は、高電圧の間歇パルスによる光散乱の発生と光散乱状
態のメモリーを生じやすくするものである。 （８）表面に電極及び配向膜が順に形成され、配向膜が
対向する様に間隙を設けて配置された一対の基板におい
て、基板間にカイラルネマチック液晶を挟持し、該カイ
ラルネマチック液晶は初期状態においてツイストアング
ルを９０度から２７０度の範囲となるように配置し、閾
値以上の電圧となる間歇パルス電圧を数サイクル以上印
加することによって、ツイストアングルの異なる３種の
微細なプレーナ組織を形成させて、光散乱状態をメモリ
ーさせ、メモリー状態にした後に交流の低い電圧波形に
よりその光散乱状態を制御可能とし、その後閾値電圧以
下の間歇パルス電圧を数サイクル以上印加することによ
って、光散乱組織を消滅させることを特徴とする。散乱
させるためには間歇パルスの高電圧波形に閾値があり、
散乱を消滅させる間歇パルスの準高電圧にも閾値電圧が
存在する。光散乱状態を保持した状態において、それら
より低い交流電圧により電圧光学特性を示し、階調表示
を可能にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の液晶表示素子に用いる液晶セルの概略構成図を
図１に示す。本発明は、配向膜が設けられた一対の透明
電極基板を用い、カイラルネマチック液晶を挟持し、初
期状態において該カイラルネマチック液晶層は捻れ角φ
の捻れ構造を有する。初期状態における捻れ角φは任意
の角度に設定することができるが、９０度から２７０度
の間が好ましく、１８０度付近が最も望ましい。
【００１０】配向膜については、ＰＶＡ（ポリビニルア
ルコール）、ポリイミドなどの高分子層で被覆してラビ
ング処理したもの、ＳｉＯ2などの斜方蒸着処理したも
のまたは高分子にＵＶ照射したもの等を使用することが
できる。これらの配向膜で形成される液晶分子のプレテ
ィルト角は、０度〜３０度を用いることができる。この
角度の範囲内で配向膜の種類により好ましいプレティル
ト角を設定することができ、また、高電圧の間歇パルス
による光散乱の発生と光散乱状態のメモリーを生じやす
い範囲で設定することができる。
【００１１】カイラルネマチック液晶は、正の誘電率異
方性を示すネマチック液晶組成物にカイラル剤を加え
て、ヘリカルピッチを所望の値に調製する。所望の液晶
材料の自然ピッチの値Ｐ0は液晶セルの厚さｄと相関し
て決められる。これらの比となるｄ／Ｐ0の値は０．３
〜１．０が望ましい。カイラル剤は、Ｃ１５（ＢＤＨ
製）、ＣＢ１５（ＢＤＨ製）、ＣＭ−３３（チッソ
製）、ＣＭ−３４（チッソ製）などの液晶性カイラル剤
またはコレルテロール系のコレステリルノナノエートな
どを用いることができる。少量添加により要求されるピ
ッチを達成できるヘリカルツイストパワーの大きいカイ
ラル剤を用いることによりネマチック液晶組成物の物性
に大きく影響を与えない様にすることが好ましい。ここ
で用いられるネマチック液晶組成物は、上記（７）項に
記載されている液晶化合物を１種または２種以上の化合
物が本発明の表示素子に使用する液晶組成物中に少なく
とも５０重量％以上を含有されるものであり、誘電率異
方性が正である。
【００１２】図２に印加電圧の一例を示した。本発明で
いう間歇パルスとは例えば、図２中の１ｃｙｃｌｅと示
された範囲を示し、これを１サイクルとして数える。図
中Ｔで示された幅は１ｍｓｅｃに対応する。図３に透過
率測定の概念図を示した。図４（ａ）はねじれ角が１８
０度の本発明の液晶表示素子に用いる液晶セルの電圧印
加前の初期状態を、偏光顕微鏡を用いクロスニコル下で
観察した写真である。図４中の偏光板の配置を示した箇
所の矢印に付された記号のうち、Ｐｏはポーラライザ、
Ａｎはアナライザを表す。図６，７，８および１０中で
も同様である。この液晶セルのカスメクチック液晶の初
期状態は１８０度のプレーナ構造であるので偏向板を用
いない状態で観測すれば、光はそのまま透過する、散乱
しない透明状態である。この状態に図２に示す様な電圧
波形においてＶH＝５０Ｖ、ＶL＝０．５Ｖの１ｋＨｚの
方形波をそれぞれ１００ｍｓずつ印加すると、図４
（ｂ）に示す様にディスクリネーションラインおよびレ
ターデーションの異なるドメインが生じ、光が散乱する
状態になる。図２中ｍＴで示された範囲がＶH＝５０Ｖ
の電圧の方形波を印加した範囲であり、ｎＴで示された
範囲がＶL＝０．５Ｖの電圧の方形波を印加した範囲で
ある。１サイクルだけの電圧パルスでは、時間とともに
次第に図４（ａ）の散乱しない初期状態に戻る。同様に
２サイクルの電圧パルスを加えたのが図４（ｃ）であ
る。これも光は散乱する状態になるが、時間と共に図４
（ａ）の散乱しない初期状態に戻る。しかし、図２に示
す電圧パルスを数サイクル繰り返した間歇パルスを印加
すると、図４（ｄ）に示す様にドメインが微細化して散
乱の度合いが強くなる。例えば３サイクル以上繰り返す
とこの散乱組織は長時間保持するようになることを見出
した。この一連の組織変化を模式的に示したのが図５で
ある。印加する電圧波形の例を図２に示した。印加する
電圧波形においてＶHの値はある電圧以上の必要があ
り、ＶLの値は０Ｖを含むある限界値以下の電圧を必要
とする。
【００１３】更に、この後に図２に示す電圧波形におい
て、電圧の値を変えてＶH＝２０Ｖ、ＶL＝０．２Ｖとし
て、散乱組織に再度電圧パルスを数サイクル繰り返した
間歇パルスを印加すると、散乱組織は初期状態に戻り、
透明状態を示す様になる。図５に印加した電圧波形とこ
れに対応して変化する透過率の関係を示した。ここで散
乱組織を消滅させるためのＶHは、散乱させるための電
圧よりも低い電圧であり、ある電圧の範囲において有効
であり、ＶLの値もある限界値以下の電圧を必要とし、
０Ｖも含まれる。図５の透過率を示すグラフにおいて横
軸は時間を示し、縦軸は透過率を示している。最初の左
側の部分は、電圧を５０Ｖにして１サイクル印加して
も、時間の経過と共に透過率が元の初期状態になること
を示している。次の時間帯では、電圧を５０Ｖにして５
サイクルの間歇パルスを印加した状態を示している。こ
の場合にはパルス印加毎に透過率が変化し、５サイクル
印加後には透過率が低下して保持されることを示してい
る。次の段階では、電圧を下げた２０Ｖを５サイクル印
加すると徐々に透過率が変化し、５サイクル印加後には
元の初期状態に戻ることを示している。図５では５サイ
クルの間歇パルスの印加により初期状態に戻ることが示
されているが、３サイクル以上で初期状態にもどる場合
も観測されている。
【００１４】図４の状態を偏光顕微鏡の倍率を上げて観
察した例が図６である。それぞれ図４の（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に相当するのが図６の（ａ）、（ｂ）、
（ｄ）である。即ち、図４（ａ）においては、殆どドメ
インはない状態である。図４（ｂ）と図６（ａ）では、
大きなドメインと僅かな細かいドメインは見られるが全
面には発生していない。図６（ｂ）と図６（ｃ）では印
加されるパルス数に応じて細かいドメイン領域が拡大し
ていくことを示し、図４（ｄ）と図６（ｄ）は全面に細
かいドメインが発生していることを示している。
【００１５】光散乱状態に保持された液晶セルでは、マ
イクロドメインが生じていることが図６（ｄ）、から分
かった。図６（ｂ）ではドメインが比較的大きくなって
いる部分について、レターデーションの値、および各ド
メインのしきい値またはフレデリクス転移時の電圧を調
べることによって、初期状態である１８０度捻れたプレ
ーナ組織の他に、０度と３６０度捻れた３種類の領域が
混在していることが分かった。これを説明したのが図６
（ｅ）である。図４（ｄ）と図６（ｄ）の散乱組織モデ
ルを説明したのが図７である。微細な散乱組織も３種の
ツイストアングルが異なるプレーナ組織のマイクロドメ
インによって形成されていると推察された。
【００１６】散乱組織を解消させる過程を示したのが図
８の偏光顕微鏡写真である。図８（ａ）は散乱状態を示
し、これに電圧を２０Ｖにして間歇した電圧パルスを５
サイクル印加すると図８（ｄ）の様にドメインが殆ど無
くなり、初期状態に戻る。図８（ｂ）および図８（ｃ）
はそれぞれ１サイクル印加時と、２サイクル印加時の散
乱組織の解消過程である。徐々に散乱組織が少なくな
り、小さなドメインから大きなドメインに変化している
のが分かる。なお、クロスニコルでの偏向顕微鏡下での
拡大した観察であるので、初期透過状態で暗状態とな
り、ドメインの境界が観察される。偏光板を全く用いな
いで液晶セルを見ると、散乱保持状態では光を透過せ
ず、初期状態では光を透過する状態になる。
【００１７】また、図４（ｄ）の散乱組織状態を維持し
た後、図２に示す様な間歇パルスではなく、デューティ
ー５０％の１ｋＨｚの方形波を印加すると図９の透過率
と印加電圧特性を示し、電圧を上げると共に透過率も上
昇することを見出した。この電圧印加による組織変化を
示したのが図１０の偏光顕微鏡写真である。図１０中直
交ニコルと示した左側の組織変化の観測結果は、クロス
ニコルでの観測であるので、印加電圧が上昇するとほと
んど光を透過しなくなる。下方ポーラと示した右側の組
織の観測結果はポーラライザのみを使用しているのでこ
れとは異なり、いずれの電圧においても組織が観測され
る。また、電圧の上昇時と降下時に若干のヒステリシス
を生じることも観測された。この場合には電圧を印加し
た後に電圧を切っても散乱組織に変化は見られなかっ
た。この状態において、１０Ｖ、１ＫＨｚの電圧を印加
したときの光学応答特性を測定した一例を示したのが図
１１である。
【００１８】図４（ｄ）に示した光散乱状態を示す３種
類のツイストを混在して発生するには、液晶セル厚ｄと
液晶の自然ピッチＰ0において、最適な値が存在してお
り、初期のツイストに対して、光散乱による透過率を十
分小さくするｄ／Ｐ0比は０．３〜１．０の範囲であ
る。図１２に保持された散乱組織の透過率とｄ／Ｐ0と
の関係を示す。透過率はｄ／Ｐ0が０．３〜１．０の範
囲において、２０〜３０％の低い値を示している。この
領域において散乱強度が大きくなっていることが分か
る。光散乱組織の透過率と液晶セル厚の関係を図１３に
示す。セル厚の増加に伴い散乱の度合いも増加する。同
時に散乱組織を形成させるための電圧値も高くなった。
コントラストを上げるために透過率を下げるにはセル厚
を大きくすればよいが、電圧の制約がある。応答速度に
関しても液晶セル厚に比例して遅くなるので、最適なセ
ル厚を設定する必要がある。
【００１９】本発明は、図２に示す様な高電圧パルスを
数サイクル繰り返した間歇パルスを印加することによっ
て、３種類のツイストの異なる領域を混在させることが
でき、光散乱組織を形成してそのまま維持させる方法を
見出したものである。この状態において、交流の電圧波
形を印加すると電圧に応じて透過率が変化する電気光学
特性を示し、この電気光学特性を用いて光散乱型の液晶
表示素子が得ることができる。この液晶表示素子は偏光
板を全く使用しなくても表示を行うことができるので、
光の透過率もＴＮ液晶表示素子よりも高く、明るい表示
素子が得られる。従って本発明の液晶表示素子は反射型
の表示素子としても有望である。電圧に応じて透過率を
変化させる場合には、動作電圧もＰＤＬＣと比較して極
めて低くすることができ、携帯の情報端末用の表示素子
としても有望なものである。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例により本発明を更に詳
しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら
限定されるものではない。 （実施例１）ＩＴＯの透明電極付きガラス基板を高分子
層で被覆し、ラビングをして液晶分子を配向させる処理
を行う。被覆する高分子層の材料としては、ポリビニル
アルコール（ＰＶＡ、重合度 約５００、和光純薬工業
製）、またはポリイミド（ＰＩＸー５４００、日立化成
製）を用いた。これらの２枚の基板を均一なセル厚とな
る様に貼り合わせ、ラビング方向が向かい合う面におい
てそれぞれ反対になる様に配置した。液晶セルの構成を
図１に示す。ＩＴＯ（酸化インジウム薄膜）は透明導電
膜であり、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）は配向膜
を示し、ｒｕｂはラビングした方向を示すものである。
【００２１】その後液晶材料を注入した。液晶材料は誘
電率異方性が正であるＮｐ液晶フェニールシクロヘキサ
ン系のＳ−１１３２（チッソ石油化学製）を用い、カイ
ラルピッチを制御するカイラル剤はＣ１５（ＢＤＨ
製）、またはＣＮＬ−６１１Ｌ（旭電化工業製）を用い
た。液晶セルの厚みｄは６．０μｍとし、液晶材料の自
然ピッチＰ0を１０μｍとした。ここではｄ／Ｐ0＝０．
６である。この液晶セルをクロスニコルにして偏光顕微
鏡で観察した写真が図４（ａ）である。図４の偏光顕微
鏡写真例は、片側の偏光板を配向方向に合わせ、もう一
枚は垂直方向に配置したときのもので、観察したもので
ある。図４（ａ）は、電圧無印加の初期状態であり、偏
光板を使用しなければ透明な状態である。図４（ｂ）
は、図２の電圧波形を１サイクル印加した後の状態であ
る。図４（ｃ）は図２の電圧波形を間歇パルスとして５
サイクル印加した後の状態である。
【００２２】電圧印加前の状態（初期状態）で、ツイス
トアングルが１８０度のプレーナ組織を示している。こ
の状態では偏光板を使用しなければ、光は散乱しない透
明な状態である。偏光板をクロスにした状態では暗状態
になっている。この状態に図２に示す様な電圧波形（Ｖ
H＝５０Ｖ、ＶL＝０．５Ｖ）を印加すると、図４（ｂ）
に示す様にディスクリネーションラインおよびレターデ
ーションの異なるドメインが生じた光散乱状態となる。
１サイクルだけの電圧パルスでは時間と共に次第に図４
（ａ）の初期状態に戻る。しかし、図２に示す電圧パル
スを間歇して数サイクル繰り返すことによって、図４
（ｃ）に示す様にドメインが微細化して散乱の度合いが
強くなり、この散乱組織は長時間保持した。この様な一
連の組織変化を模式的に示したのが図５である。
【００２３】更に、この後に図２に示す電圧波形におい
て電圧の値を変えてＶ’H、Ｖ’L（Ｖ’H＝２０Ｖ、
Ｖ’L＝０．２Ｖ）として、再度電圧パルスを数サイク
ル印加すると散乱組織は消滅して初期状態に戻り、透明
状態を保持する様になる。また、図４（ｃ）の散乱組織
状態を維持した後、図２に示す様な数サイクルの電圧パ
ルスではなく、デューティー５０％の方形波を印加する
と図９の透過率と印加電圧特性を示し、電圧を上げるに
伴い透過率も上昇している。図１０では、このときの偏
光顕微鏡による観察で、印加電圧に応じて変化する散乱
組織の状態を示している。図９において電圧の上昇時と
降下時に若干のヒステリシスが生じている。この場合に
は電圧印加した後も散乱組織に変化は見られなかった。
この状態において、光学応答特性を測定したのが図１１
に示すものである。印加電圧波形は１０Ｖ、１ＫＨｚで
あり、立ち上がり時間は４０ミリ秒、立ち下がり時間は
１５ミリ秒という速い応答速度であった。光学的な測定
の透過率測定系は図３に示す通りである。
【００２４】図２に示す様な間歇した電圧パルスを数サ
イクル印加すると、この３種類のツイストアングルをも
つ領域が混在することによって散乱組織が形成して長期
間保持されたままになる。初期状態において通常のデュ
ーティー５０％の電圧波形を印加しても、散乱は形成し
てもその散乱組織は時間経過と共に消滅した。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により偏光
板を使用しなくともよい光散乱液晶素子を提供し、高コ
ントラスト、広視野角、高速応答を可能にした。また、
従来の光散乱素子に比較して、低電圧駆動が可能とな
り、携帯用などの反射型表示素子への応用も期待できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶セルの概略構成図
【図２】印加電圧波形
【図３】透過率測定系
【図４】散乱組織形成過程
【図５】組織形成および解消の模式図
【図６】散乱組織構造図
【図７】散乱組織モデル図
【図８】散乱組織解消過程
【図９】透過率−印加電圧特性
【図１０】電界による組織変化
【図１１】光学応答特性
【図１２】透過率−ｄ／Ｐ0特性
【図１３】透過率−セル厚特性

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に少なくとも電極及び配向膜が順に
    形成され、配向膜が対向する様に間隙を設けて配置され
    た一対の基板間にプレーナ構造を有するカイラルネマチ
    ック液晶層を挟持し、該カイラルネマチック液晶層に電
    圧を印加することによりねじれ角の異なる３種類のプレ
    ーナ組織の集合からなる光散乱組織の発生、保持および
    消去を行うことを特徴とする光散乱型液晶表示素子。
  2. 【請求項２】 光散乱組織の発生、保持および消去をカ
    イラルネマチック層に間歇パルス電圧を少なくとも３サ
    イクル以上繰り返し印加することにより行う請求項１記
    載の光散乱型液晶表示素子。
  3. 【請求項３】 カイラルネマチック層に光散乱組織を発
    生させる為の電圧よりも低い電圧の間歇パルスを少なく
    とも３サイクル以上繰り返し印加することにより光散乱
    組織の消去を行う請求項１および２に記載の光散乱型液
    晶表示素子。
  4. 【請求項４】 光散乱組織を保持するカイラルネマチッ
    ク液晶層に電圧を印加し光散乱組織の光散乱能を変化さ
    せることにより階調表示を行う請求項１、２および３に
    記載の光散乱型液晶表示素子。
  5. 【請求項５】 初期状態におけるプレーナ構造のねじれ
    角が９０度から２７０度である請求項１、２、３および
    ４記載の光散乱液晶表示素子。
  6. 【請求項６】 初期状態におけるプレーナ構造のねじれ
    角が９０度から２７０度であり、上下の基板において液
    晶分子のプレティルト角が０度〜３０度である請求項
    １、２、３、４および５記載の光散乱液晶表示素子。
  7. 【請求項７】 カイラルネマチック液晶の自然ピッチと
    液晶層厚さとの比（層厚／ピッチ）が０．３〜１．０で
    ある請求項１、２、３、４、５および６記載の光散乱液
    晶表示素子。
  8. 【請求項８】 ネマチック液晶材料がフェニルシクロヘ
    キサン類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、安息香酸
    のシクロヘキシル、ビシクロヘキシルまたはシクロヘキ
    シルフェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸のフ
    ェニル、シクロヘキシルフェニル、ビシクロヘキシルま
    たはシクロヘキシルエステル、シクロヘキシルビフェニ
    ル類、４，４’−ジシクロヘキシルビフェニル類、シク
    ロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシルエ
    ステル、シクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフ
    ェニルまたはシクロヘキシルエステル、フェニル−１，
    ３−ジオキサン類またはシクロヘキシル−１，３−ジオ
    キサン類からなる群から選ばれる１種またはそれ以上の
    液晶化合物を少なくとも５０重量％以上含有する液晶組
    成物である特許請求１、２、３、４、５、６および７項
    記載の液晶表示素子。
  9. 【請求項９】 光散乱組織の発生、保持および消去をカ
    イラルネマチック層に間歇パルス電圧を少なくとも３サ
    イクル以上繰り返し印加することにより行う請求項１記
    載の光散乱型液晶表示素子の駆動方法。
  10. 【請求項１０】 光散乱組織の消去をカイラルネマチッ
    ク層に光散乱組成を発生させる為の電圧よりも低い電圧
    の間歇パルスを少なくとも３サイクル以上繰り返し印加
    することにより行う請求項１および２に記載の光散乱型
    液晶表示素子の駆動方法。
  11. 【請求項１１】 光散乱組織を保持するカイラルネマチ
    ック液晶層に電圧を印加し光散乱組織の光散乱能を変化
    させることにより階調表示を行う請求１、２および３に
    記載の光散乱型液晶表示素子の駆動方法。
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