JPH05281527A - Manufacture of polymer dispersion type liquid crystal display element - Google Patents

Manufacture of polymer dispersion type liquid crystal display element

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JPH05281527A
JPH05281527A JP7964992A JP7964992A JPH05281527A JP H05281527 A JPH05281527 A JP H05281527A JP 7964992 A JP7964992 A JP 7964992A JP 7964992 A JP7964992 A JP 7964992A JP H05281527 A JPH05281527 A JP H05281527A
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JP
Japan
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liquid crystal
polymer
crystal display
dispersion type
polymer dispersion
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Application number
JP7964992A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Yamada
信明 山田
Toshiyuki Hirai
敏幸 平井
Noriaki Onishi
憲明 大西
Shuichi Kanzaki
修一 神崎
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve the light scattering power of a polymer dispersion type liquid crystal display element. CONSTITUTION:In the manufacturing method for a polymer dispersion type liquid crystal display element with a polymer 4 in which liquid crystal drops 3 are dispersed being held between a pair of substrates 1a, 1b having an electrode 2, the method includes the steps of separating a liquid crystal from a polymer and applying a magnetic field or an electric field, the horizontal component of which is 5 to 100%, and preferably 45 to 100%, to the substrates 1a, 1b from at least two directions in the process of separating a polymer from a liquid crystal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、投影型ディスプレー、
反射型デイスプレイーとして有用なポリマー分散型液晶
表示素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a projection type display,
The present invention relates to a method for producing a polymer dispersion type liquid crystal display element useful as a reflection type display.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気光学効果を利用した表示素子
としてネマティック液晶を用いたTNモードや、STN
モードのものが実用化されている。また、強誘電性液晶
を用いたものも提案されている。これらは、偏光板を要
するものであり、偏光板によって必然的に光の利用効率
が半減し、表示が暗くなるという問題点があった。これ
に対して、偏光板を要さない表示モードとしては光の吸
収を利用した相転移ゲストホストモード、液晶の散乱を
利用した動的散乱(DS)モードおよび相転移(PC)
モードがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a TN mode using a nematic liquid crystal as a display element utilizing an electro-optical effect, an STN
The one in mode has been put to practical use. Also, a device using a ferroelectric liquid crystal has been proposed. These require a polarizing plate, and there is a problem that the utilization efficiency of light is inevitably halved by the polarizing plate and the display becomes dark. On the other hand, as a display mode that does not require a polarizing plate, a phase transition guest-host mode utilizing light absorption, a dynamic scattering (DS) mode utilizing liquid crystal scattering, and a phase transition (PC)
There are modes.

【0003】最近、偏光板を要さず、しかも配向処理を
不要とするものとして、特公平3−5284号公報にポ
リマー分散型液晶表示モードが提案されている。
Recently, a polymer dispersion type liquid crystal display mode has been proposed in Japanese Examined Patent Publication No. 3-5284, which does not require a polarizing plate and does not require an alignment treatment.

【0004】図3に誘電率異方性△ε>0の液晶を用い
たこのポリマー分散型液晶表示モードの素子の断面図を
示す。図3(a)は電圧無印加時の状態、図3(b)は
電圧印加時の状態を示している。ここで、1は基板、2
は電極、3は液晶滴、4はポリマーであり、液晶滴3中
の点線及び矢印は液晶分子の長軸の方向を表している。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of an element of this polymer dispersion type liquid crystal display mode using a liquid crystal having a dielectric anisotropy Δε> 0. 3A shows a state when no voltage is applied, and FIG. 3B shows a state when voltage is applied. Here, 1 is a substrate, 2
Is an electrode, 3 is a liquid crystal droplet, 4 is a polymer, and the dotted lines and arrows in the liquid crystal droplet 3 represent the directions of the long axes of the liquid crystal molecules.

【0005】このポリマー分散型液晶表示素子の動作原
理は、電圧無印加時においては液晶のランダム配向状態
での屈折率nr=(ne+2no)/3とポリマーとの屈
折率npの差を利用して光を散乱させ、電圧印加時にお
いては液晶が電場に沿って配向し液晶の屈折率がno
なるので、この時、ポリマー液晶の屈折率を一致させて
おいて(no≒np)素子を透明状態にするものである。
(ここでneは異常光の屈折率、noは通常光の屈折率を
表す。)このように、ポリマー分散型液晶表示素子は、
液晶とポリマーとの屈折率の差を利用して表示を行って
いる。
The principle of operation of this polymer dispersion type liquid crystal display device is that when no voltage is applied, the refractive index n r = (n e + 2n o ) / 3 in the random alignment state of the liquid crystal and the refractive index n p of the polymer. The difference is used to scatter light, and when a voltage is applied, the liquid crystal is oriented along the electric field and the refractive index of the liquid crystal becomes n o . At this time, therefore, the refractive index of the polymer liquid crystal is set to match (n o≈n p ) The element is made transparent.
(Here, n e represents the refractive index of extraordinary light and n o represents the refractive index of ordinary light.) Thus, the polymer dispersion type liquid crystal display device
Display is performed by utilizing the difference in refractive index between the liquid crystal and the polymer.

【0006】この素子として提案されているのは、特表
昭58−501631号公報に液晶をポリマーカプセル
に包含したもの 、特表昭61−502128号公報等
に液晶と光又は熱硬化性樹脂とを混合し樹脂を硬化する
ことにより液晶を析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる
もの、特開平3−59515号公報等に高分子多孔膜に
液晶を含浸させるもの、特開平3−46621号公報に
2枚の透明電極間に光の散乱源となるポリマービーズを
液晶中に浮遊せしめた構造のものがある。
Proposals for this element include a liquid crystal contained in a polymer capsule in JP-B-58-501631, and a liquid crystal and a light or thermosetting resin in JP-B-61-502128. Of which the liquid crystal is precipitated by mixing the resin and curing the resin to form liquid crystal droplets in the resin, JP-A-3-59515 and the like in which a polymer porous film is impregnated with liquid crystal, JP-A-3-46621. There is a structure in which polymer beads, which become a light scattering source, are suspended in the liquid crystal between two transparent electrodes.

【0007】しかし、ポリマー分散型液晶表示素子では
駆動電圧が高いという問題点がある。
However, the polymer dispersion type liquid crystal display device has a problem that the driving voltage is high.

【0008】駆動電圧低減化の方法としてはリキッドク
リスタル Vol.5、No.5、p1477−1489、1
989、特開平3−210536号公報等に電極に対し
て垂直方向から電場、又は、磁場をかけた状態で液晶と
ポリマー物質を相分離させることにより、あらかじめポ
リマー壁を液晶分子が相分離後電極からの電場に応答し
た配列(△ε>0の場合、電極に対して液晶がホメオト
ロピック配列、△ε<0の場合、電極に対してホモジニ
アス配列)になりやすい環境を形成し、液晶分子が電場
方向に再配列する駆動電圧を低減化させる方法が開示さ
れている。
As a method for reducing the driving voltage, Liquid Crystal Vol. 5, No. 5, p1477-1489, 1
989, JP-A-3-210536, etc., the liquid crystal and the polymer substance are phase-separated in a state in which an electric field or a magnetic field is applied from a direction perpendicular to the electrode, so that the polymer wall is preliminarily separated from the liquid crystal molecule by the electrode. The liquid crystal molecules form an environment in which the liquid crystal molecules are liable to be aligned in response to the electric field from (when Δε> 0, the liquid crystal is homeotropically aligned with the electrode, and when Δε <0 is homogeneously aligned with the electrode). A method of reducing the driving voltage that rearranges in the direction of the electric field is disclosed.

【0009】また、リキッドクリスタル Vol.5、No.
5、p1477−1489、1989に基板に対して水
平方向から磁場を加えながらUV照射して液晶とポリマ
ーを相分離させることにより、基板に対して電圧無印加
時に水平配向した液晶構造をもち、かつ、電圧印加時に
は前記基板に対して垂直に磁場をかけて駆動電圧を低減
化させる方法が報告されている。
Also, Liquid Crystal Vol. 5, No.
5, p1477-1489, 1989, by irradiating the substrate with UV while applying a magnetic field from the horizontal direction to phase-separate the liquid crystal and the polymer, the substrate has a liquid crystal structure horizontally aligned when no voltage is applied, and It has been reported that, when a voltage is applied, a magnetic field is applied perpendicularly to the substrate to reduce the drive voltage.

【0010】更に液晶滴の最適化で既に実用化範囲に入
っており(SID’90 DIGESTp227)、これらの
方法とは独立に駆動電圧を低減化する方法が存在する。
Further, optimization of liquid crystal droplets has already entered the practical range (SID'90 DIGEST p227), and there is a method of reducing the driving voltage independently of these methods.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】一方、ポリマー分散型
液晶表示素子は光散乱能が十分でなく、高コントラスト
が得られないと言う問題点がある。このため、投射型デ
ィスプレーでは実用上、透明−散乱モードで一般に使用
されているシュリーレン光学系のスリットを絞らなけれ
ばならず、結果的に光の利用効率を低下させてしまう。
また、反射型ディスプレーにおいては、背面に着色板が
必要になるのだが、散乱部分でも幾分透光性があるため
にポリマー分散型液晶表示素子背面の着色板からの反射
光が視認され、良好な表示が得られないという問題があ
り実用化されていない。
On the other hand, the polymer dispersion type liquid crystal display device has a problem that the light scattering ability is not sufficient and a high contrast cannot be obtained. Therefore, in the projection type display, the slit of the Schlieren optical system generally used in the transparent-scattering mode has to be narrowed practically, and as a result, the light utilization efficiency is lowered.
Also, in the case of a reflective display, a colored plate is required on the back surface, but since there is some translucency even in the scattering part, the reflected light from the colored plate on the back surface of the polymer dispersion type liquid crystal display element is visually recognized and is good. It has not been put to practical use due to the problem that it cannot obtain a proper display.

【0012】光散乱能を向上させるために液晶滴の大き
さの最適化が行われているが、散乱能を向上させるため
に液晶滴径を可視光の波長に近い大きさにすると駆動電
圧が高くなり利用範囲が制限される。また、セル厚を厚
くすることにより散乱能を高めることができるが、電極
間距離が長くなりやはり駆動電圧が高くなる。
The size of the liquid crystal droplets has been optimized in order to improve the light scattering ability. However, if the diameter of the liquid crystal droplets is made close to the wavelength of visible light in order to improve the scattering ability, the driving voltage becomes It becomes higher and the range of use is limited. Further, although the scattering ability can be increased by increasing the cell thickness, the distance between the electrodes becomes long and the driving voltage also becomes high.

【0013】また、ポリマー分散型液晶表示素子は散乱
状態の液晶の屈折率とポリマー屈折率の差を利用して表
示を行っているので、この差を大きくすることによっ
て、散乱能を高めることもできる。
Further, since the polymer dispersion type liquid crystal display element performs display by utilizing the difference between the refractive index of the liquid crystal in the scattering state and the polymer refractive index, it is possible to increase the scattering ability by increasing this difference. it can.

【0014】具体的な方法として第1に、液晶材料の屈
折率異方性no−neである△nを大きくすることにより
ランダム配向状態での屈折率nrとポリマーの屈折率np
即ち透過状態での液晶の屈折率との差を大きくすること
ができる。しかし、液晶材料の△nは0.3以上のもの
はなく散乱能を向上させるには限界がある。 第2に、
前記のリキッドクリスタル Vol.5、No.5、p147
7−1489、1989に示されているように、散乱状
態での液晶滴中の液晶の配向状態を制御する方法であ
る。ここでは電圧無印加の時、散乱状態の液晶の屈折率
はneなので、通常のランダム配向状態を用いた時より
散乱状態と透過状態の屈折率の差が大きくなっている。
しかし、一方向に液晶材料が配列する為に、液晶層が見
かけ上、光学的に均質体となり、かえって散乱能を低下
させる結果となっている。
[0014] First as a specific method, the refractive index n p of the refractive index n r and the polymer in a random orientation state by increasing a certain △ n the refractive index anisotropy n o -n e of the liquid crystal material
That is, the difference from the refractive index of the liquid crystal in the transmissive state can be increased. However, Δn of the liquid crystal material is not 0.3 or more, and there is a limit in improving the scattering ability. Second,
Liquid Crystal Vol.5, No.5, p147
As disclosed in 7-1489, 1989, it is a method of controlling the alignment state of the liquid crystal in the liquid crystal droplet in the scattering state. Here, when no voltage is applied, the refractive index of the liquid crystal in the scattering state is n e, so that the difference between the refractive index in the scattering state and the refractive index in the transmitting state is larger than that in the case of using the normal random alignment state.
However, since the liquid crystal material is aligned in one direction, the liquid crystal layer apparently becomes an optically homogeneous body, which rather reduces the scattering ability.

【0015】本発明の目的は、液晶とポリマーの屈折率
の差を大きくし、かつ散乱能を向上させた高コントラス
トのポリマー分散型液晶表示素子の製造方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a method for producing a high-contrast polymer-dispersed liquid crystal display device in which the difference in refractive index between the liquid crystal and the polymer is increased and the scattering ability is improved.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明のポリマー分散型
液晶表示素子の製造方法は、電極を有する一対の基板間
に液晶滴が分散されたポリマーを挟持してなるポリマー
分散型液晶表示素子の製造方法において、液晶をポリマ
ーから相分離させる工程と、前記液晶をポリマーから相
分離させる工程の際に前記基板に対して水平成分が5〜
100%更に好ましくは45〜100%である磁場又は
電場を少なくとも2方向から印加する工程とを包含する
ことを特徴とするものである。
A method of manufacturing a polymer dispersion type liquid crystal display device according to the present invention comprises a polymer dispersion type liquid crystal display device comprising a pair of substrates having electrodes and a polymer in which liquid crystal droplets are dispersed. In the manufacturing method, the step of separating the liquid crystal from the polymer and the step of separating the liquid crystal from the polymer have a horizontal component of 5 to 5 with respect to the substrate.
Applying a magnetic field or an electric field of 100%, more preferably 45 to 100%, from at least two directions.

【0017】また、本発明のポリマー分散型液晶表示素
子の製造方法は、前記液晶をポリマーから相分離させる
工程が、液晶を重合性モノマー又はオリゴマーに溶解し
た混合物を重合させる工程であることを特徴とするもの
である。
In the method for producing a polymer-dispersed liquid crystal display device of the present invention, the step of phase-separating the liquid crystal from the polymer is a step of polymerizing a mixture of the liquid crystal dissolved in a polymerizable monomer or oligomer. It is what

【0018】また、本発明のポリマー分散型液晶表示素
子の製造方法は、前記液晶をポリマーから相分離させる
工程が、液晶とポリマーを溶剤に溶解した混合物から溶
剤を除去する工程であることを特徴とするものである。
Further, in the method for producing a polymer-dispersed liquid crystal display device of the present invention, the step of phase-separating the liquid crystal from the polymer is a step of removing the solvent from the mixture of the liquid crystal and the polymer dissolved in the solvent. It is what

【0019】また、本発明のポリマー分散型液晶表示素
子の製造方法は、前記液晶をポリマーから相分離させる
工程が、前記液晶滴が分散されたポリマーのガラス転移
温度以上に加熱後、冷却する工程であることを特徴とす
るものである。
In the method for producing a polymer-dispersed liquid crystal display element of the present invention, the step of phase-separating the liquid crystal from the polymer is a step of cooling after heating the glass transition temperature of the polymer in which the liquid crystal droplets are dispersed or higher. It is characterized by being.

【0020】[0020]

【作用】本発明の最も重要なポイントは、液晶をポリマ
ーから相分離させるとき、基板面に対して水平成分が5
〜100%、更に好ましくは45〜100%である電
場、または磁場を少なくとも2方向から加えるところに
ある。
The most important point of the present invention is that when the liquid crystal is phase-separated from the polymer, the horizontal component is 5 relative to the substrate surface.
-100%, more preferably 45-100% electric or magnetic field is applied from at least two directions.

【0021】このような操作により、基板面に対して水
平方向内に液晶の誘電率εの大きい分子軸(△ε>0の
場合には分子長軸、△ε<0の場合には分子短軸)が面
配向し、それに伴い相分離を起こしているポリマー壁の
分子がこの液晶と最もエネルギー的に安定な配列をと
り、相分離後もこのポリマー壁の配列制御力が残る。
By such an operation, the molecular axis having a large dielectric constant ε of the liquid crystal in the horizontal direction with respect to the substrate surface (the molecular long axis in the case of Δε> 0, the molecular short axis in the case of Δε <0). Molecules of the polymer wall that are oriented in a plane and undergo phase separation with it form the most energetically stable alignment with this liquid crystal, and the alignment control force of this polymer wall remains even after phase separation.

【0022】このようにして作成されたポリマー分散型
液晶表示素子の散乱状態での液晶滴中の液晶の配向は、
基板面に水平な面内に液晶のεの大きい分子軸が多く面
配列した状態となる。このとき、液晶分子の利用できる
屈折率の変化は、△ε>0の場合には散乱状態ではne
透過状態ではno、逆に△ε<0の場合には散乱状態で
はno透過状態ではneであるのでいずれの場合もほぼ|
e−no|となり、従来のPDLC素子で利用(ポリマ
ーの屈折率と透過状態の液晶の屈折率が一致した理想状
態の場合)されていた |no−(ne+2no)/3|
又は、|ne−(ne+2no)/3|に比べ格段に大
きな液晶の屈折率変化を利用することができる。
The orientation of the liquid crystal in the liquid crystal droplets in the scattering state of the polymer dispersion type liquid crystal display device thus produced is
A large number of molecular axes of the liquid crystal having large ε are aligned in a plane horizontal to the substrate surface. At this time, the change in the available refractive index of the liquid crystal molecules is n e in the scattering state when Δε> 0.
In the transmissive state n o, almost all cases since it is n e a n o transmissive state in the scattering state in the case of the reverse △ ε <0 |
n e −n o |, which has been used in the conventional PDLC element (in the ideal state where the refractive index of the polymer and the refractive index of the liquid crystal in the transmissive state match) | n o − (n e + 2n o ) / 3 |
Or, | n e - (n e + 2n o) / 3 | can utilize refractive index changes significantly large crystal compared to.

【0023】さらに、電極面に対し液晶材料がランダム
に面配向しているために液晶が光学的に均一層になら
ず、従来なかったハイコントラスト化が達成できる。
Furthermore, since the liquid crystal material is randomly oriented with respect to the electrode surface, the liquid crystal does not form an optically uniform layer, and a high contrast which has never been achieved can be achieved.

【0024】[0024]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下本発明の一実施例を図1及び図2に基
づいて説明する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0025】図1はこのポリマー分散型液晶表示素子の
断面図、これを図2は上方から見た図である。符号は図
3と同様のものを指している。
FIG. 1 is a sectional view of the polymer dispersion type liquid crystal display device, and FIG. 2 is a view seen from above. Reference numerals are the same as those in FIG.

【0026】まず、液晶と重合性モノマー又はオリゴマ
ーを混合する。
First, the liquid crystal and the polymerizable monomer or oligomer are mixed.

【0027】液晶材料は、ネマティック、コレステリッ
ク及びこれらの混合物を使用することができ、特に、電
場応答性の俊敏な液晶、例えば分子末端にシアノ基を有
するビフェニル系、ターフェニル系、フェニルシクロヘ
キサン系、ジフェニルシクロヘキサン系などのネマティ
ック液晶及び、化学的に安定な分子中にF,Clを含む
ビフェニル系、ターフェニル系、フェニルシクロヘキサ
ン系、ジフェニルシクロヘキサン系、トラン系ネマティ
ック液晶等の内△nの大きな液晶が適している。 さら
に、液晶材料の誘電率異方性Δε、屈折率異方性Δnの
符号が正負いずれの組み合わせも用途に合わせて使用す
ることができる。
As the liquid crystal material, nematic, cholesteric and a mixture thereof can be used, and in particular, liquid crystal having agile electric field response, such as biphenyl type, terphenyl type, phenylcyclohexane type having a cyano group at the molecular end, Among nematic liquid crystals such as diphenylcyclohexane type and biphenyl type, terphenyl type, phenylcyclohexane type, diphenylcyclohexane type, tolan type nematic liquid crystal containing F and Cl in a chemically stable molecule, liquid crystal with large Δn Are suitable. Furthermore, any combination of positive and negative signs of the dielectric anisotropy Δε and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material can be used according to the application.

【0028】重合性モノマー及びオリゴマーとは、光重
合性、放射線重合性、熱重合性モノマー及びオリゴマー
を利用することができ、使用する液晶材料にあわせた親
和性(液晶のSP値に対して±2以内)を有する反応性
有機物である。 具体的には、モノマーとしてはアクリ
ル酸及びアクリル酸エステルの誘導体、さらに具体的に
は、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ステアリル、ア
クリル酸ラウリル、アクリル酸イソアミル、n−ブチル
メタクリレート、n−ラウリルメタクリレート、トリデ
シルメタクリレート、n−ステアリルメタアクリレー
ト、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−フェノ
キシエチルメタクリレート、ビスフェノールAジメタク
リレート、ビスフェノールAジアクリレート、さらにポ
リマーの物理的強度を高めるために2官能以上の多官能
性樹脂、例えば、1、4−ブタンジオールジメタクリレ
ート、1、6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロ
ールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタ
ンテトラアクリレート、また、オリゴマーとしては、ウ
レタンアクリレートやポリオキシエチレンアクリレート
などが利用できる。熱硬化性モノマーとしては、エチレ
ングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプ
ロパントリグリシジルエーテル、1.6−ヘキサンジオ
ールジグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル類
を代表とするエポキシ樹脂およびイソシアネート基を有
するウレタン樹脂例えばキシリレンジイソシアナート、
Siを含む2重結合を有するシリコーン樹脂などが使用
できる。さらに、散乱状態でより液晶の配向効果を出す
ためにも、室温または本発明の加工温度付近で液晶性
(電場または磁場により分子が電場、または磁場方向に
配列する性質。)を示す光重合性、放射線重合性、熱重
合性モノマー及びオリゴマーを利用することがさらに好
ましい。具体的には、ビフェニル基、ターフェニル基、
フェニルシクロヘキサン基、ジフェニルシクロヘキサン
基、トラン骨格などのメソーゲン基にアクリレート、メ
タクリレート、エポキシまどの重合性基が分子末端に結
合した化合物である。
As the polymerizable monomer and oligomer, photopolymerizable, radiation-polymerizable, and heat-polymerizable monomers and oligomers can be used, and they have an affinity (± ± SP value of liquid crystal) according to the liquid crystal material to be used. It is a reactive organic substance having (2 or less). Specifically, the monomer is a derivative of acrylic acid or an acrylic acid ester, and more specifically, isobutyl acrylate, stearyl acrylate, lauryl acrylate, isoamyl acrylate, n-butyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, or tributyl acrylate. Decyl methacrylate, n-stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-phenoxyethyl methacrylate, bisphenol A dimethacrylate, bisphenol A diacrylate, and bifunctional or higher functional compounds to increase the physical strength of the polymer. Polyfunctional resins such as 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate DOO, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate Further, as the oligomers, such as urethane acrylates and polyoxyethylene acrylate can be used. Examples of the thermosetting monomer include epoxy resins represented by glycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and 1.6-hexanediol diglycidyl ether, and urethane resins having an isocyanate group such as xylylenediene. Isocyanate,
A silicone resin having a double bond containing Si can be used. Further, in order to further exert the liquid crystal alignment effect in the scattering state, photopolymerizability exhibiting liquid crystallinity (the property that molecules are aligned in the electric field or magnetic field direction by an electric field or magnetic field) at room temperature or near the processing temperature of the present invention. More preferably, radiation-polymerizable, heat-polymerizable monomers and oligomers are used. Specifically, a biphenyl group, a terphenyl group,
It is a compound having a phenyl, cyclohexane group, a diphenylcyclohexane group, a mesogen group such as a tolan skeleton, and a polymerizable group attached to an acrylate, a methacrylate, or an epoxy resin at the molecular end.

【0029】ここでは△ε>0であるBDH社製液晶E
8 4g、ウレタンアクリレートオリゴマーとn−ブチ
ルアクリレートの混合物 1g、チバガイギー製UV硬
化剤Irgacure184 0.15gを80℃で均一混合し
た。
Here, a liquid crystal E manufactured by BDH with Δε> 0
84 g, a mixture of urethane acrylate oligomer and n-butyl acrylate 1 g, and 0.15 g of UV curing agent Irgacure184 manufactured by Ciba-Geigy were uniformly mixed at 80 ° C.

【0030】次に電極2としてITO(酸化インジュウ
ムおよび酸化スズの混合物)を有するガラス(日本板ガ
ラス製フリントガラス)からなる一対の基板1a及び1
bを厚さが12μmとなるようにスペーサーを挟んで貼
り合わせ、セルとし、セルの間に上記混合物を注入す
る。
Next, a pair of substrates 1a and 1 made of glass (flint glass manufactured by Nippon Sheet Glass) having ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide) as the electrodes 2 is formed.
b is adhered to each other with a spacer sandwiched so that the thickness is 12 μm to form cells, and the above mixture is injected between the cells.

【0031】これに電場又は磁場をかけながら上記混合
物を重合しポリマー4中から液晶滴3を相分離により析
出させ、ポリマー分散型液晶表示素子とする。
The mixture is polymerized while applying an electric field or a magnetic field to deposit liquid crystal droplets 3 from polymer 4 by phase separation to obtain a polymer dispersion type liquid crystal display element.

【0032】本発明で使用する電場、磁場は、基板に対
する電場、磁場のかける方向が最も液晶表示装置の表示
特性に効いており、電場、磁場の方向が基板に対して水
平成分が5〜100%であることが好ましい。特に、電
場、磁場の方向が基板に対して水平成分が45〜100
%であるとき、図1の矢印で示すように、本液晶の場
合、加工後の多くの液晶分子が基板に水平な方向に液晶
の長軸が配列し、本発明の特徴である液晶分子の複屈折
性を最大限に利用できる。さらに、これらの電場、磁場
をセルに水平方向から加えるにあたり重合時間内に少な
くとも2方向から加えることにより、電圧無印加時の液
晶の分子配向を基板面と平行な面内に規制することがで
き、液晶分子の複屈折性を最大限に利用できるととも
に、図2に示すように液晶の長軸の乱れも合わせ持った
ポリマー分散型液晶表示素子を作成できる。また、使用
する電場、磁場は、単独又は組み合わせてもよく、さら
に、電場、磁場、又は、それらを組み合わせた場をさら
に組み合わせてもよい。
In the electric field and magnetic field used in the present invention, the direction in which the electric field and magnetic field are applied to the substrate is most effective for the display characteristics of the liquid crystal display device, and the horizontal component of the electric field and magnetic field is 5 to 100 with respect to the substrate. % Is preferable. In particular, the direction of the electric field and the magnetic field has a horizontal component of 45 to 100 with respect to the substrate.
%, As shown by the arrow in FIG. 1, in the case of the present liquid crystal, many processed liquid crystal molecules have their major axes aligned in a direction horizontal to the substrate, which is a feature of the present invention. Maximum use of birefringence. Furthermore, by applying these electric and magnetic fields to the cell from the horizontal direction at least in two directions within the polymerization time, the molecular orientation of the liquid crystal when no voltage is applied can be restricted to the plane parallel to the substrate surface. As a result, it is possible to make a polymer dispersion type liquid crystal display device in which the birefringence of the liquid crystal molecules can be utilized to the maximum extent and the disturbance of the long axis of the liquid crystal is also combined as shown in FIG. Moreover, the electric field and magnetic field to be used may be used alone or in combination, and further, the electric field, magnetic field, or a field obtained by combining them may be further combined.

【0033】電場、磁場をセルに水平方向から加えるに
あたり重合時間内に少なくとも2方向から加える方法と
は、複数の方向の電場、磁場を使用する方法、少なくと
も1方向以上の電場、磁場の中で、液晶表示セルを回転
させる方法、又は、電場、磁場を回転させる方法等であ
る。特に、基板に対して水平方向に電場、磁場を加えセ
ルを回転させる方法を使用した場合、液晶分子の長軸が
基板に対して水平な方向に面内でランダムに面配向する
効果が大きく、散乱効果が増大して液晶表示素子のコン
トラストを大きくし、特に好ましい。 この場合、セル
の回転速度は、使用されているポリマーが固化する速度
に比べ十分早いことが好ましく、固化が起こる時間の内
に2回転以上することが好ましい。電場、磁場の強度
は、液晶分子がその電場、磁場方向に十分に配向できる
程度でよく、電場の場合、周波数が0.01〜10kH
zで最小ピーク値が1kV/cm以上、最大ピーク値が
100kV/cm以下の電場、磁場の場合500〜100000
ガウスの磁場が好ましい。
The method of applying an electric field or a magnetic field from at least two directions within the polymerization time in applying the electric field or the magnetic field from the horizontal direction means a method of using an electric field or a magnetic field in a plurality of directions, or an electric field or a magnetic field in at least one direction or more. , A method of rotating a liquid crystal display cell, a method of rotating an electric field or a magnetic field, and the like. In particular, when the method of rotating the cell by applying an electric field or a magnetic field to the substrate in the horizontal direction is used, the effect that the long axis of the liquid crystal molecules is randomly oriented in the plane in the direction horizontal to the substrate, The scattering effect is increased to increase the contrast of the liquid crystal display element, which is particularly preferable. In this case, the rotation speed of the cell is preferably sufficiently higher than the speed at which the polymer used is solidified, and it is preferable that the rotation speed of the cell is two or more rotations within the time period during which solidification occurs. The strength of the electric field and the magnetic field may be such that the liquid crystal molecules can be sufficiently oriented in the direction of the electric field and the magnetic field, and in the case of the electric field, the frequency is 0.01 to 10 kH.
In z, the minimum peak value is 1 kV / cm or more and the maximum peak value is 100 kV / cm or less.
A Gaussian magnetic field is preferred.

【0034】ここでは、上記混合物を注入したセルの基
板1a及び1b面に対して水平な方向に10000ガウスの
磁場をかけ、これを100rpmの回転速度で回転さ
せ、その状態のまま基板1a及び1bに対して垂直な方
向からセル面上で20mW/cm2になるように高圧水
銀灯でUV照射した。
Here, a magnetic field of 10000 gauss is applied in a horizontal direction to the surfaces of the substrates 1a and 1b of the cell into which the above mixture is injected, and this is rotated at a rotation speed of 100 rpm, and the substrates 1a and 1b are kept in that state. UV irradiation was performed with a high-pressure mercury lamp so that the cell surface had a power of 20 mW / cm 2 in a direction perpendicular to the above.

【0035】上記製造方法で製造したポリマー分散型液
晶表示素子の電気光学特性は、光透過率が電圧を過剰に
高電圧にした時の飽和透過率Tsから電圧無印加時の光
透過率T0を引いた値の10%透過率が上昇した時の印
加電圧(しきい値電圧)Vthが8.5V,飽和電圧Vs
が13.6Vであった。更に、直進透過率(集光角6
°)は、電圧無印加時に1.3%であり、50V交流電
圧印加時に82.4%であり良好なコントラストが得ら
れた。
The electro-optical characteristics of the polymer-dispersed liquid crystal display device manufactured by the above-described manufacturing method are as follows: saturation transmittance T s when light transmittance is excessively high, and light transmittance T when no voltage is applied. The applied voltage (threshold voltage) V th when the transmittance increases by 10% of the value obtained by subtracting 0 is 8.5 V, and the saturation voltage V s
Was 13.6V. In addition, the straight transmittance (collection angle 6
(°) was 1.3% when no voltage was applied, and was 82.4% when 50 V AC voltage was applied, and good contrast was obtained.

【0036】(実施例2)実施例1において、液晶と重
合性モノマー又はオリゴマー混合物を注入したセルの基
板1a及び1b面に対して水平な方向に10000ガウスの
磁場をかける代わりに、この基板1a及び1b面に対し
て水平成分が10%になるような方向から10000ガウス
の磁場をかけ、上記セルを100rpmの回転速度で回
転させ、その状態のまま基板1a及び1bに対して垂直
な方向から30mW/cm2になるように高圧水銀灯で
UV照射した。
(Example 2) In Example 1, instead of applying a magnetic field of 10000 gauss in a direction horizontal to the substrates 1a and 1b of the cell in which the liquid crystal and the polymerizable monomer or oligomer mixture were injected, this substrate 1a was used. And a magnetic field of 10,000 gauss is applied from a direction in which the horizontal component becomes 10% with respect to the 1b plane, and the above cell is rotated at a rotation speed of 100 rpm, and in that state, from a direction perpendicular to the substrates 1a and 1b. UV irradiation was performed with a high-pressure mercury lamp so as to obtain 30 mW / cm 2 .

【0037】この製造方法で製造したポリマー分散型液
晶表示素子の電気光学特性を、図4に示す。
The electro-optical characteristics of the polymer dispersion type liquid crystal display device manufactured by this manufacturing method are shown in FIG.

【0038】(実施例3)実施例1において、液晶と重
合性モノマー又はオリゴマー混合物を注入したセルの基
板1a及び1b面に対して水平な方向に10000ガウスの
磁場をかける代わりに、この基板1a及び1b面に対し
て水平成分が50%になるような方向から10000ガウス
の磁場をかけ、上記セルを100rpmの回転速度で回
転させ、その状態のまま基板1a及び1bに対して垂直
な方向から30mW/cm2になるように高圧水銀灯で
UV照射した。
(Example 3) In Example 1, instead of applying a magnetic field of 10000 gauss in a direction horizontal to the substrates 1a and 1b of the cell in which the liquid crystal and the polymerizable monomer or oligomer mixture were injected, this substrate 1a was used. And a magnetic field of 10000 gauss is applied from the direction in which the horizontal component becomes 50% with respect to the 1b plane, and the above cell is rotated at a rotation speed of 100 rpm, and in that state, from the direction perpendicular to the substrates 1a and 1b. UV irradiation was performed with a high-pressure mercury lamp so as to obtain 30 mW / cm 2 .

【0039】この製造方法で製造したポリマー分散型液
晶表示素子の電気光学特性を、図4に示す。
The electro-optical characteristics of the polymer dispersion type liquid crystal display device manufactured by this manufacturing method are shown in FIG.

【0040】(実施例4)実施例1において、液晶と重
合性モノマー又はオリゴマー混合物を注入したセルの基
板1a及び1b面に対して水平な方向に10000ガウスの
磁場をかける代わりに、この基板1a及び1b面に対し
て水平な方向内で互いに直交する2方向からそれぞれ10
000ガウスの磁場をかけ、上記セルを100rpmの回
転速度で回転させ、その状態のまま基板1a及び1bに
対して垂直な方向から30mW/cm2になるように高
圧水銀灯でUV照射した。
(Example 4) In Example 1, instead of applying a magnetic field of 10000 gauss in a direction horizontal to the surfaces of the substrates 1a and 1b of the cell in which the liquid crystal and the polymerizable monomer or oligomer mixture were injected, this substrate 1a was used. And 10 from two directions that are orthogonal to each other in the direction horizontal to the 1b plane.
A magnetic field of 000 Gauss was applied, the cell was rotated at a rotation speed of 100 rpm, and UV irradiation was performed with the high-pressure mercury lamp at 30 mW / cm 2 from the direction perpendicular to the substrates 1a and 1b in that state.

【0041】この製造方法で製造したポリマー分散型液
晶表示素子の電気光学特性は、しきい値電圧Vthが8.
6V,飽和電圧Vsが11.3Vであった。更に、直進
透過率(集光角6°)は、電圧無印加時に0.7%であ
り、50V交流電圧印加時に81.2%であり良好なコ
ントラストが得られた。
The electro-optical characteristics of the polymer dispersion type liquid crystal display device manufactured by this manufacturing method have a threshold voltage V th of 8.
6V, the saturation voltage V s was 11.3 V. Further, the straight transmittance (light collection angle: 6 °) was 0.7% when no voltage was applied, and was 81.2% when a 50V AC voltage was applied, and good contrast was obtained.

【0042】(比較例1)実施例1において磁場をかけ
る代わりに、磁場をかけずにUV照射を行った。この製
造方法で製造したポリマー分散型液晶表示素子の電気光
学特性を、図4に示す。
(Comparative Example 1) Instead of applying a magnetic field in Example 1, UV irradiation was performed without applying a magnetic field. The electro-optical characteristics of the polymer dispersion type liquid crystal display device manufactured by this manufacturing method are shown in FIG.

【0043】(比較例2)実施例1において、液晶と重
合性モノマー又はオリゴマー混合物を注入したセルの基
板1a及び1b面に対して水平な方向に10000ガウスの
磁場をかける代わりに、この基板1a及び1b面に対し
て水平成分が4%になるような方向から10000ガウスの
磁場をかけ、上記セルを100rpmの回転速度で回転
させ、その状態のまま基板1に対して垂直な方向から3
0mW/cm2になるように高圧水銀灯でUV照射し
た。
(Comparative Example 2) In Example 1, instead of applying a magnetic field of 10000 gauss in the direction horizontal to the substrates 1a and 1b of the cell in which the liquid crystal and the polymerizable monomer or oligomer mixture were injected, this substrate 1a was used. And a magnetic field of 10000 gauss is applied from the direction in which the horizontal component becomes 4% with respect to the 1b plane, and the above cell is rotated at a rotation speed of 100 rpm.
UV irradiation was performed with a high-pressure mercury lamp so as to obtain 0 mW / cm 2 .

【0044】この製造方法で製造したポリマー分散型液
晶表示素子の電気光学特性を、図4に示す。
FIG. 4 shows the electro-optical characteristics of the polymer dispersion type liquid crystal display device manufactured by this manufacturing method.

【0045】本実施例ではネマチック液晶を用いたが、
コレスレリック液晶やネマチック液晶にカイラル材料を
添加した液晶を用いてもよい。この場合も、本発明の方
法により電圧無印加時の配向制御を行うことができ、特
に、可視光と同等の螺旋ピッチを持つ場合、電圧の有無
により螺旋ピッチと対応した光の選択反射と透明又は散
乱状態を制御することができる。
Although a nematic liquid crystal is used in this embodiment,
A liquid crystal obtained by adding a chiral material to a cholesteric liquid crystal or a nematic liquid crystal may be used. Even in this case, the method of the present invention can be used to control the alignment when no voltage is applied. In particular, when the spiral pitch is equivalent to that of visible light, the selective reflection of light corresponding to the spiral pitch and the transparency depending on the presence or absence of a voltage are transparent. Alternatively, the scattering state can be controlled.

【0046】また、ポリマー分散型液晶表示素子作成の
ために液晶と重合性モノマー又はオリゴマーの混合物を
用いたが、液晶とポリマーを溶剤に溶かしたものでもよ
い。ここで使用されるポリマーとは、ある溶剤に溶解可
能なポリマーであればよく具体的にはアラビアゴム、合
成ゴム、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリスチレ
ン、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニルなどで
ある。より液晶の配向効果を出すためにもポリマーとし
て液晶高分子を用いるとさらに効果的である。
Although a mixture of the liquid crystal and the polymerizable monomer or oligomer is used for preparing the polymer dispersion type liquid crystal display element, the liquid crystal and the polymer may be dissolved in a solvent. The polymer used here may be any polymer that can be dissolved in a certain solvent, and specific examples thereof include gum arabic, synthetic rubber, gelatin, polyvinyl alcohol, polystyrene, polymethylmethacrylate, polyvinyl acetate and the like. It is even more effective to use a liquid crystal polymer as the polymer in order to obtain more liquid crystal alignment effect.

【0047】この混合物を基板に塗布し、基板に対して
水平成分が5〜100%更に好ましくは45〜100%
である磁場又は電場を少なくとも2方向から印加しなが
ら溶剤を除去しその後、この基板と他方基板を貼りあわ
せる。
This mixture is applied to a substrate, and the horizontal component relative to the substrate is 5 to 100%, more preferably 45 to 100%.
The solvent is removed while applying a magnetic field or electric field from at least two directions, and then this substrate and the other substrate are bonded together.

【0048】また、ポリマー分散型液晶表示素子を作成
した後でポリマーのガラス転移温度以上に加熱し、基板
にたいして水平成分が5〜100%更に好ましくは45
〜100%である磁場又は電場を少なくとも2方向から
印加しながら冷却することによっても、液晶分子のεの
大きい分子軸が基板に対して水平な方向に面内でランダ
ムな配向を得ることができる。
After the polymer dispersion type liquid crystal display device is prepared, it is heated to the glass transition temperature of the polymer or higher, and the horizontal component of the substrate is 5 to 100%, more preferably 45.
By cooling while applying a magnetic field or electric field of 100% from at least two directions, random orientation can be obtained in the plane in which the molecular axes of the liquid crystal molecules having large ε are horizontal to the substrate. ..

【0049】ここでのポリマー分散型液晶表示素子の作
成方法とは、特公平3−52843号公報等に開示され
ている液晶をマイクロカプセルに包含させる方法、特表
昭61−502128、特開昭62−2231、特開昭
63−271233、特開昭63−278035号公報
等に開示されている液晶と重合性化合物とを混合均一化
して重合により相分離を起こし液晶の連続層を作る方
法、特開昭58−501631、USP4435047
号公報等に開示されている液晶と該液晶と溶解可能なポ
リマー及び溶剤の混合物の混合体から溶剤を除去する方
法、特開平3−59515号公報等に開示されている高
分子多孔膜に液晶を含浸させることを特徴とする方法、
特開平3−46621号公報等に開示されているポリマ
ービーズを液晶中に分散させる方法などである。
The method for producing the polymer dispersion type liquid crystal display device here is a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-52843 and the like in which a liquid crystal is incorporated into a microcapsule, Japanese Patent Publication No. 61-502128, and Japanese Patent Laid-Open No. Sho. No. 62-2231, JP-A-63-271233, JP-A-63-278035, and the like, a method of mixing and homogenizing a liquid crystal and a polymerizable compound to cause phase separation by polymerization to form a continuous liquid crystal layer, JP-A-58-501631, USP4435047
Method for removing a solvent from a mixture of a liquid crystal and a mixture of a polymer and a solvent capable of dissolving the liquid crystal, disclosed in JP-A-3-59515, liquid crystal in a polymer porous film disclosed in JP-A-3-59515, etc. A method characterized by impregnating
For example, a method of dispersing polymer beads in liquid crystal disclosed in JP-A-3-46621 and the like.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、散乱状態で
液晶分子のεの大きい分子軸を基板に対して水平な方向
に面内でランダムな配向させることができ、液晶の複屈
折を最大限に利用してポリマー分散型液晶表示素子の散
乱能を向上させることができる。従って従来になかった
ハイコントラストが得られ、投射型ディスプレーの高輝
度化を実現できると共に、ポリマー分散型液晶表示素子
で実現しなかった直視型ディスプレーへの可能性を開く
ものである。
According to the manufacturing method of the present invention, in the scattering state, the molecular axis having a large ε of liquid crystal molecules can be randomly oriented in the plane in the direction horizontal to the substrate, and the birefringence of the liquid crystal can be suppressed. It is possible to improve the scattering ability of the polymer-dispersed liquid crystal display device by making maximum use. Therefore, it is possible to obtain a high contrast which has never been obtained, to realize high brightness of the projection type display, and open the possibility to the direct view type display which has not been realized by the polymer dispersion type liquid crystal display device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すポリマー分散型液晶素
子の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a polymer dispersion type liquid crystal element showing an example of the present invention.

【図2】同の上方図である。FIG. 2 is the same upper view.

【図3】従来のポリマー分散型液晶素子の断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional polymer dispersion type liquid crystal device.

【図4】本実施例のポリマー分散型液晶表示素子の特性
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the polymer-dispersed liquid crystal display device of this example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 基板 2 電極 3 ポリマー 4 液晶滴 1a, 1b substrate 2 electrode 3 polymer 4 liquid crystal droplets

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神崎 修一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuichi Kanzaki 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極を有する一対の基板間に液晶滴が分
散されたポリマーを挟持してなるポリマー分散型液晶表
示素子の製造方法において、液晶をポリマーから相分離
させる工程と、前記液晶をポリマーから相分離させる工
程の際に前記基板に対して水平成分が5〜100%であ
る磁場又は電場を少なくとも2方向から印加する工程と
を包含することを特徴とするポリマー分散型液晶表示素
子の製造方法。
1. A method of manufacturing a polymer dispersion type liquid crystal display device, comprising a polymer having liquid crystal droplets dispersed between a pair of substrates having electrodes, a step of phase-separating the liquid crystal from the polymer, and a step of separating the liquid crystal from the polymer. And a step of applying a magnetic field or an electric field having a horizontal component of 5 to 100% to the substrate in at least two directions in the step of phase separation from the polymer dispersion type liquid crystal display device. Method.
【請求項2】 前記水平成分が45〜100%であるこ
とを特徴とする請求項1記載のポリマー分散型液晶表示
素子の製造方法。
2. The method for producing a polymer-dispersed liquid crystal display device according to claim 1, wherein the horizontal component is 45 to 100%.
【請求項3】 前記液晶をポリマーから相分離させる工
程が、液晶を重合性モノマー又はオリゴマーに溶解した
混合物を重合させる工程であることを特徴とする請求項
1又は2記載のポリマー分散型液晶表示素子の製造方
法。
3. The polymer dispersed liquid crystal display according to claim 1, wherein the step of phase-separating the liquid crystal from the polymer is a step of polymerizing a mixture of the liquid crystal dissolved in a polymerizable monomer or oligomer. Manufacturing method of device.
【請求項4】 前記液晶をポリマーから相分離させる工
程が、液晶とポリマーを溶剤に溶解した混合物から溶剤
を除去する工程であることを特徴とする請求項1又は2
記載のポリマー分散型液晶表示素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the step of phase-separating the liquid crystal from the polymer is a step of removing the solvent from a mixture of the liquid crystal and the polymer dissolved in the solvent.
A method for producing the polymer dispersion type liquid crystal display element described.
【請求項5】 前記液晶をポリマーから相分離させる工
程が、前記液晶滴が分散されたポリマーのガラス転移温
度以上に加熱後、冷却する工程であることを特徴とする
請求項1又は2記載のポリマー分散型液晶表示素子の製
造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of phase-separating the liquid crystal from the polymer is a step of cooling after heating to a glass transition temperature of the polymer in which the liquid crystal droplets are dispersed or higher. A method for manufacturing a polymer dispersion type liquid crystal display device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6083575A (en) * 1997-11-19 2000-07-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Polymer dispersion type liquid crystal element and manufacturing method thereof

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