JPH1124054A - コレステリック液晶表示素子 - Google Patents
コレステリック液晶表示素子Info
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- JPH1124054A JPH1124054A JP9183541A JP18354197A JPH1124054A JP H1124054 A JPH1124054 A JP H1124054A JP 9183541 A JP9183541 A JP 9183541A JP 18354197 A JP18354197 A JP 18354197A JP H1124054 A JPH1124054 A JP H1124054A
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- crystal display
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- C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
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- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コレステリック液晶性高分子を用い、電場に
より表示色を制御する。 【解決手段】 一対の電極１，２間に、コレステリック
液晶性高分子、電解質および水性溶媒で構成された液晶
組成物３を封入し、電場を印加することにより、カラー
表示色を制御する。液晶組成物は、コレステリック液晶
性高分子（例えば、ヒドロキシアルキルセルロースなど
のセルロース誘導体など）、電解質（水溶性無機塩な
ど）および水性溶媒（水分含有量８０〜１００重量％の
水性溶媒など）の透明溶液で構成できる。
より表示色を制御する。 【解決手段】 一対の電極１，２間に、コレステリック
液晶性高分子、電解質および水性溶媒で構成された液晶
組成物３を封入し、電場を印加することにより、カラー
表示色を制御する。液晶組成物は、コレステリック液晶
性高分子（例えば、ヒドロキシアルキルセルロースなど
のセルロース誘導体など）、電解質（水溶性無機塩な
ど）および水性溶媒（水分含有量８０〜１００重量％の
水性溶媒など）の透明溶液で構成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コレステリック液
晶性高分子を含む電場制御型カラー液晶表示素子に関す
る。
晶性高分子を含む電場制御型カラー液晶表示素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】低分子ネマチック液晶と偏光フィルムの
組み合わせによって開発されたツイステッドネマチック
型（ＴＮ型）液晶表示素子は、広い分野で利用されてい
る。また、ＴＮ型液晶表示素子の成長によって、他の液
晶、例えば、高分子液晶も、近年、表示素子としての利
用の可能性が注目されている。しかし、高分子液晶は分
子サイズが大きいために運動性が悪く、表示制御のため
に電場を変えても主鎖の配向、および主鎖配向の解除に
長時間を要する。そのため、高分子液晶を用い、電場に
よる表示制御は従来不可能とされてきた。
組み合わせによって開発されたツイステッドネマチック
型（ＴＮ型）液晶表示素子は、広い分野で利用されてい
る。また、ＴＮ型液晶表示素子の成長によって、他の液
晶、例えば、高分子液晶も、近年、表示素子としての利
用の可能性が注目されている。しかし、高分子液晶は分
子サイズが大きいために運動性が悪く、表示制御のため
に電場を変えても主鎖の配向、および主鎖配向の解除に
長時間を要する。そのため、高分子液晶を用い、電場に
よる表示制御は従来不可能とされてきた。
【０００３】また、ネマチック液晶以外の液晶として、
スメクティック液晶およびコレステリック液晶が知られ
ている。コレステリック液晶は、その周期構造（螺旋状
の分子配向）に伴い特定波長の光を選択的に反射するた
め、ＴＮ型液晶表示とは異なりカラーフィルターや偏光
フィルムを必要としない。従って、コレステリック液晶
を用いた表示素子は、表示色が鮮明で、種々の光学媒体
としての応用の可能性が高い。しかし、コレステリック
液晶はその表示原理から、電場もしくは磁場による表示
色の制御が困難であるため、カラー表示素子として有効
に利用することが困難であるとされてきた。なお、コレ
ステリック型液晶に関し、特公平７−２３４７１号公報
には、溶媒との混合により液晶相を形成するライオトロ
ピツク液晶組成物として、ヒドロキシエチルセルロース
を水，有機溶剤又はこれらの混合溶媒に溶解した液晶組
成物が開示されている。特開平６−２２０４５３号公報
には、ヒドロキシプロピルセルロースなどの線状ホモ多
糖類誘導体と水とで構成されたライオトロピック型のコ
レステリック液晶に、水溶性電解質を０．０５〜５重量
％添加した液晶組成物、この液晶組成物を、少なくとも
一部が透明な基板に積層した積層体が開示されている。
この文献には、上記液晶組成物が液晶状態からランダム
凝集状態に相転移し、可視光を散乱させる白濁現象が生
じること、水溶性電解質の添加により、液晶組成物の白
濁の相転移温度が室温又は室温近くまで低下すること、
太陽の直射光エネルギーで透明な液晶状態と白濁不透明
な散乱状態都を自動可変できることが記載されている。
しかし、これらの文献には、電場により表示色が可能で
あることについては何ら記載されていない。
スメクティック液晶およびコレステリック液晶が知られ
ている。コレステリック液晶は、その周期構造（螺旋状
の分子配向）に伴い特定波長の光を選択的に反射するた
め、ＴＮ型液晶表示とは異なりカラーフィルターや偏光
フィルムを必要としない。従って、コレステリック液晶
を用いた表示素子は、表示色が鮮明で、種々の光学媒体
としての応用の可能性が高い。しかし、コレステリック
液晶はその表示原理から、電場もしくは磁場による表示
色の制御が困難であるため、カラー表示素子として有効
に利用することが困難であるとされてきた。なお、コレ
ステリック型液晶に関し、特公平７−２３４７１号公報
には、溶媒との混合により液晶相を形成するライオトロ
ピツク液晶組成物として、ヒドロキシエチルセルロース
を水，有機溶剤又はこれらの混合溶媒に溶解した液晶組
成物が開示されている。特開平６−２２０４５３号公報
には、ヒドロキシプロピルセルロースなどの線状ホモ多
糖類誘導体と水とで構成されたライオトロピック型のコ
レステリック液晶に、水溶性電解質を０．０５〜５重量
％添加した液晶組成物、この液晶組成物を、少なくとも
一部が透明な基板に積層した積層体が開示されている。
この文献には、上記液晶組成物が液晶状態からランダム
凝集状態に相転移し、可視光を散乱させる白濁現象が生
じること、水溶性電解質の添加により、液晶組成物の白
濁の相転移温度が室温又は室温近くまで低下すること、
太陽の直射光エネルギーで透明な液晶状態と白濁不透明
な散乱状態都を自動可変できることが記載されている。
しかし、これらの文献には、電場により表示色が可能で
あることについては何ら記載されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高分子液晶を用い、電場による表示色が制御可能な
液晶表示素子を提供することにある。本発明の他の目的
は、ライオトロピック型のコレステリック液晶を用いて
電場による表示色が制御が容易な液晶表示素子を提供す
ることにある。
は、高分子液晶を用い、電場による表示色が制御可能な
液晶表示素子を提供することにある。本発明の他の目的
は、ライオトロピック型のコレステリック液晶を用いて
電場による表示色が制御が容易な液晶表示素子を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、コレステリ
ック液晶相を示す高分子物質を用い、コレステリック液
晶性高分子と低分子量の電解質との共存系という極めて
簡単な構成であるにもかかわらず、水性媒体中で電場を
印加すると、イオン雰囲気の制御によりコレステリック
液晶の表示色を有効かつ効率よく制御できることを見い
だし、本発明を完成した。すなわち、本発明の液晶表示
素子は、一対の電極間に、コレステリック液晶性高分
子、電解質および水性溶媒で構成された液晶組成物が封
入されており、電場により表示色が制御可能である。そ
のため、本発明の表示素子はカラー液晶表示素子として
有用である。この表示素子において、液晶組成物は、コ
レステリック液晶性高分子、電解質および水性溶媒の透
明溶液で構成できる。前記液晶性高分子には、セルロー
ス誘導体、例えば、ヒドロキシアルキルセルロースなど
が含まれ、水性溶媒は、水分含有量８０〜１００重量％
の水性溶媒であってもよい。
ック液晶相を示す高分子物質を用い、コレステリック液
晶性高分子と低分子量の電解質との共存系という極めて
簡単な構成であるにもかかわらず、水性媒体中で電場を
印加すると、イオン雰囲気の制御によりコレステリック
液晶の表示色を有効かつ効率よく制御できることを見い
だし、本発明を完成した。すなわち、本発明の液晶表示
素子は、一対の電極間に、コレステリック液晶性高分
子、電解質および水性溶媒で構成された液晶組成物が封
入されており、電場により表示色が制御可能である。そ
のため、本発明の表示素子はカラー液晶表示素子として
有用である。この表示素子において、液晶組成物は、コ
レステリック液晶性高分子、電解質および水性溶媒の透
明溶液で構成できる。前記液晶性高分子には、セルロー
ス誘導体、例えば、ヒドロキシアルキルセルロースなど
が含まれ、水性溶媒は、水分含有量８０〜１００重量％
の水性溶媒であってもよい。
【０００６】コレステリック液晶は螺旋周期構造を有
し、その繰返し単位の長さ（コレステリックピッチＰ）
と最大選択反射波長λM との間には、下記関係式（１）
が成立する。 λM ＝ｎ・Ｐ （１） （式中、λM は最大選択光反射波長，ｎは液晶の平均屈
折率，Ｐはコレステリックピッチを示す） そのため、最大選択光反射波長λM はコレステリックピ
ッチＰに依存し、コレステリックピッチＰの制御により
表示色を制御することが可能である。また、コレステリ
ック液晶では、螺旋の旋回方向（コレステリックセン
ス）に対応する円偏光が反射される。
し、その繰返し単位の長さ（コレステリックピッチＰ）
と最大選択反射波長λM との間には、下記関係式（１）
が成立する。 λM ＝ｎ・Ｐ （１） （式中、λM は最大選択光反射波長，ｎは液晶の平均屈
折率，Ｐはコレステリックピッチを示す） そのため、最大選択光反射波長λM はコレステリックピ
ッチＰに依存し、コレステリックピッチＰの制御により
表示色を制御することが可能である。また、コレステリ
ック液晶では、螺旋の旋回方向（コレステリックセン
ス）に対応する円偏光が反射される。
【０００７】そして、コレステリック液晶相を示す高分
子物質の水溶液に電解質（無機塩など）を共存させてコ
レステリック液晶の挙動を調べると、イオン雰囲気の種
類と濃度によりコレステリックピッチＰが増大又は減少
し、最大選択光反射波長λM、すなわち表示色が大きく
変化する。
子物質の水溶液に電解質（無機塩など）を共存させてコ
レステリック液晶の挙動を調べると、イオン雰囲気の種
類と濃度によりコレステリックピッチＰが増大又は減少
し、最大選択光反射波長λM、すなわち表示色が大きく
変化する。
【０００８】以下に、コレステリックピッチＰが陰イオ
ンの濃度に対して正の傾きを有するコレステリック液晶
高分子と、低分子電解質との組み合わせを例にとって、
添付図面に基づいて、液晶表示素子の表示機構を説明す
る。図１に示されるように、液晶組成物３（すなわち、
前記液晶高分子および低分子電解質が水性媒体中に共存
する共存系）に、電場を印加すると、陽極１には陰イオ
ンが、陰極２には陽イオンがそれぞれ極在化し、イオン
勾配が形成される。このイオン勾配の生成に伴って、図
１に示すように、イオン勾配がない場合（電場を印加し
ない場合）に比べて陽極側では液晶性高分子のコレステ
リックピッチＰが長くなり、陰極側では液晶性高分子の
コレステリックピッチＰが逆に短くなる。従って、前記
式（１）に示されるように、電場を印加しない場合に比
べて、陽極側では波長の長い表示色となり、陰極側では
逆に波長の短い表示色となる。
ンの濃度に対して正の傾きを有するコレステリック液晶
高分子と、低分子電解質との組み合わせを例にとって、
添付図面に基づいて、液晶表示素子の表示機構を説明す
る。図１に示されるように、液晶組成物３（すなわち、
前記液晶高分子および低分子電解質が水性媒体中に共存
する共存系）に、電場を印加すると、陽極１には陰イオ
ンが、陰極２には陽イオンがそれぞれ極在化し、イオン
勾配が形成される。このイオン勾配の生成に伴って、図
１に示すように、イオン勾配がない場合（電場を印加し
ない場合）に比べて陽極側では液晶性高分子のコレステ
リックピッチＰが長くなり、陰極側では液晶性高分子の
コレステリックピッチＰが逆に短くなる。従って、前記
式（１）に示されるように、電場を印加しない場合に比
べて、陽極側では波長の長い表示色となり、陰極側では
逆に波長の短い表示色となる。
【０００９】本発明の液晶表示素子は、以下の特色を有
する。 （Ａ）高分子液晶ではなく、移動度が大きく電場により
容易に移動可能な電解質イオンの移動によって表示色を
制御するため、高分子液晶を用いた表示素子であるにも
かかわらず電場による表示制御が可能となる。 （Ｂ）電場によってイオンを移動させイオン雰囲気を制
御することによりコレステリック液晶表示色を制御する
ため、従来困難とされてきたコレステリック液晶の表示
色の電場による制御が容易となる。
する。 （Ａ）高分子液晶ではなく、移動度が大きく電場により
容易に移動可能な電解質イオンの移動によって表示色を
制御するため、高分子液晶を用いた表示素子であるにも
かかわらず電場による表示制御が可能となる。 （Ｂ）電場によってイオンを移動させイオン雰囲気を制
御することによりコレステリック液晶表示色を制御する
ため、従来困難とされてきたコレステリック液晶の表示
色の電場による制御が容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】液晶表示素子に用いる液晶性高分
子としては、水性溶媒に可溶であり、かつ溶液中でコレ
ステリック液晶性を示す限り、いずれの高分子物質も使
用できる。このような高分子物質には、例えば、セルロ
ース誘導体（セルロースエーテル類など）が含まれる。
セルロース誘導体は、分子鎖の半剛直性とキラリティー
に由来して、コレステリック液晶を容易に形成する特徴
を有する。
子としては、水性溶媒に可溶であり、かつ溶液中でコレ
ステリック液晶性を示す限り、いずれの高分子物質も使
用できる。このような高分子物質には、例えば、セルロ
ース誘導体（セルロースエーテル類など）が含まれる。
セルロース誘導体は、分子鎖の半剛直性とキラリティー
に由来して、コレステリック液晶を容易に形成する特徴
を有する。
【００１１】セルロース誘導体としては、セルロースエ
ーテル類、例えば、ヒドロキシアルキルセルロース（ヒ
ドロキシエチルセルロース，ヒドロキシプロピルセルロ
ースなどのヒドロキシＣ1-4 アルキルセルロースな
ど）、アルキルセルロース（メチルセルロース，エチル
セルロースなどのＣ1-4 アルキルセルロース、ベンジル
セルロース，トリチルセルロースなどのアラルキルセル
ロースなど）、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース
（ヒドロキシエチルメチルセルロース，ヒドロキシエチ
ルエチルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロ
ース，ヒドロキシプロピルエチルセルロースなどのヒド
ロキシＣ1-4 アルキルＣ1-4 アルキルセルロースな
ど）、シアノアルキルセルロース（シアノエチルセルロ
ースなど）などが挙げられる。これらの液晶性高分子は
単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい
液晶性高分子には、例えば、ヒドロキシアルキルセルロ
ース（ヒドロキシプロピルセルロースなど）が含まれ
る。
ーテル類、例えば、ヒドロキシアルキルセルロース（ヒ
ドロキシエチルセルロース，ヒドロキシプロピルセルロ
ースなどのヒドロキシＣ1-4 アルキルセルロースな
ど）、アルキルセルロース（メチルセルロース，エチル
セルロースなどのＣ1-4 アルキルセルロース、ベンジル
セルロース，トリチルセルロースなどのアラルキルセル
ロースなど）、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース
（ヒドロキシエチルメチルセルロース，ヒドロキシエチ
ルエチルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロ
ース，ヒドロキシプロピルエチルセルロースなどのヒド
ロキシＣ1-4 アルキルＣ1-4 アルキルセルロースな
ど）、シアノアルキルセルロース（シアノエチルセルロ
ースなど）などが挙げられる。これらの液晶性高分子は
単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい
液晶性高分子には、例えば、ヒドロキシアルキルセルロ
ース（ヒドロキシプロピルセルロースなど）が含まれ
る。
【００１２】コレステリック液晶において、螺旋の旋回
方向（コレステリックセンス）は右巻，左巻きのいずれ
であってもよい。セルロース誘導体において、平均重合
度，平均置換度は、溶液が過度に高粘度化することな
く、液晶性および電場に対する応答性を損なわない限り
特に制限されない。平均重合度は、例えば、粘度平均重
合度２０〜６００、好ましくは３０〜４００、さらに好
ましくは５０〜４００程度の範囲から選択できる。ま
た、平均置換度は、例えば、１〜３程度の範囲から選択
でき、通常、１．５〜３．０、好ましくは１．５〜２．
９、さらに好ましくは１．６〜２．８程度である。
方向（コレステリックセンス）は右巻，左巻きのいずれ
であってもよい。セルロース誘導体において、平均重合
度，平均置換度は、溶液が過度に高粘度化することな
く、液晶性および電場に対する応答性を損なわない限り
特に制限されない。平均重合度は、例えば、粘度平均重
合度２０〜６００、好ましくは３０〜４００、さらに好
ましくは５０〜４００程度の範囲から選択できる。ま
た、平均置換度は、例えば、１〜３程度の範囲から選択
でき、通常、１．５〜３．０、好ましくは１．５〜２．
９、さらに好ましくは１．６〜２．８程度である。
【００１３】液晶性高分子の濃度は、溶液中で安定に液
晶性を示す範囲から任意に選択でき、例えば、１５〜７
５重量％、好ましくは３０〜７０重量％、さらに好まし
くは４０〜７０重量％程度である。液晶性高分子の濃度
は、通常、濃厚溶液（例えば、４５〜７０重量％、好ま
しくは５０〜６５重量％程度）として使用できる。
晶性を示す範囲から任意に選択でき、例えば、１５〜７
５重量％、好ましくは３０〜７０重量％、さらに好まし
くは４０〜７０重量％程度である。液晶性高分子の濃度
は、通常、濃厚溶液（例えば、４５〜７０重量％、好ま
しくは５０〜６５重量％程度）として使用できる。
【００１４】電解質は、水性溶媒中で陽イオンと陰イオ
ンとに解離可能であってもよく、電場の印加により陽イ
オンと陰イオンとに解離する化合物であってもよい。電
解質としては、高分子電解質も使用できるが、通常、電
場の作用による移動度の大きな低分子電解質、特に水溶
性電解質（無機塩，無機電解質）が使用される。低分子
電解質の式量（又は分子量）は、例えば、５００以下
（２０〜５００，好ましくは３０〜４００、さらに好ま
しくは４０〜３００、特に４０〜２５０程度）である。
電解質の陽イオン種には無機カチオンおよび有機カチオ
ンが含まれ、無機カチオンとしては、例えば、アンモニ
ウムイオン、アルカリ金属イオン（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ｓなど）、アルカリ土類金属イオン（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ
など）、遷移金属イオン（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｄなど）、アルミニウ
ムイオン、ランタノイドおよびアクチノイド金属イオン
などが挙げられる。有機カチオンとしては、第４級アン
モニウムイオン，グアニジニウムイオンなどが含まれ
る。陽イオン種の価数は特に制限されず、例えば、１〜
４程度であってもよい。これらの陽イオン種のうち、無
機カチオン、特にアルカリ金属イオン、アルカリ土類金
属イオンが好ましい。陽イオン種は単一のイオン種に限
らず複数のイオン種で構成してもよい。
ンとに解離可能であってもよく、電場の印加により陽イ
オンと陰イオンとに解離する化合物であってもよい。電
解質としては、高分子電解質も使用できるが、通常、電
場の作用による移動度の大きな低分子電解質、特に水溶
性電解質（無機塩，無機電解質）が使用される。低分子
電解質の式量（又は分子量）は、例えば、５００以下
（２０〜５００，好ましくは３０〜４００、さらに好ま
しくは４０〜３００、特に４０〜２５０程度）である。
電解質の陽イオン種には無機カチオンおよび有機カチオ
ンが含まれ、無機カチオンとしては、例えば、アンモニ
ウムイオン、アルカリ金属イオン（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ｓなど）、アルカリ土類金属イオン（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ
など）、遷移金属イオン（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｄなど）、アルミニウ
ムイオン、ランタノイドおよびアクチノイド金属イオン
などが挙げられる。有機カチオンとしては、第４級アン
モニウムイオン，グアニジニウムイオンなどが含まれ
る。陽イオン種の価数は特に制限されず、例えば、１〜
４程度であってもよい。これらの陽イオン種のうち、無
機カチオン、特にアルカリ金属イオン、アルカリ土類金
属イオンが好ましい。陽イオン種は単一のイオン種に限
らず複数のイオン種で構成してもよい。
【００１５】電解質の陰イオン種には無機アニオンおよ
び有機アニオンが含まれ、無機アニオンとしては、例え
ば、ＳＣＮ- （チオシアン酸）、ハロゲンイオン（Ｉ
- 、Ｂｒ- 、Ｃｌ- 、Ｆ- など）、無機酸アニオン（Ｎ
Ｏ3 -（硝酸）、ＳＯ4 2-（硫酸）、ＣｌＯ4 - （過塩素
酸）など）などが例示でき、有機アニオンとしては、例
えば、有機酸アニオン（ＣＨ3 ＣＯＯ- （アセテー
ト）、Ｃ2 Ｈ5 ＣＯＯ- （プロピオネート），メタンス
ルホネート，エタンスルホネート，ベンゼンスルホネー
ト，ｐ−トルエンスルホネートなど）などが挙げられ
る。
び有機アニオンが含まれ、無機アニオンとしては、例え
ば、ＳＣＮ- （チオシアン酸）、ハロゲンイオン（Ｉ
- 、Ｂｒ- 、Ｃｌ- 、Ｆ- など）、無機酸アニオン（Ｎ
Ｏ3 -（硝酸）、ＳＯ4 2-（硫酸）、ＣｌＯ4 - （過塩素
酸）など）などが例示でき、有機アニオンとしては、例
えば、有機酸アニオン（ＣＨ3 ＣＯＯ- （アセテー
ト）、Ｃ2 Ｈ5 ＣＯＯ- （プロピオネート），メタンス
ルホネート，エタンスルホネート，ベンゼンスルホネー
ト，ｐ−トルエンスルホネートなど）などが挙げられ
る。
【００１６】これらの陰イオン種のうち、無機アニオ
ン、特にチオシアン酸アニオン、ハロゲンアニオン、無
機酸アニオンが好ましい。陰イオン種は単一のイオン種
に限らず複数のイオン種で構成してもよい。
ン、特にチオシアン酸アニオン、ハロゲンアニオン、無
機酸アニオンが好ましい。陰イオン種は単一のイオン種
に限らず複数のイオン種で構成してもよい。
【００１７】代表的な電解質として、例えば、チオシア
ン酸リチウム，ハロゲン化リチウム（ヨウ化リチウム，
臭化リチウム，塩化リチウム，フッ化リチウムなど）、
硝酸リチウムなどのリチウム塩、これらに対応する金属
塩（ナトリウム塩，カリウム塩，セシウム塩，カルシウ
ム塩など）が例示できる。
ン酸リチウム，ハロゲン化リチウム（ヨウ化リチウム，
臭化リチウム，塩化リチウム，フッ化リチウムなど）、
硝酸リチウムなどのリチウム塩、これらに対応する金属
塩（ナトリウム塩，カリウム塩，セシウム塩，カルシウ
ム塩など）が例示できる。
【００１８】コレステリック液晶において、コレステリ
ックピッチＰの変化の序列は、共存イオンが水のカゴ構
造を破壊する程度の序列（例えば、カオトロピック効果
の序列）に一致するようである。陰イオン種についてみ
たとき、例えば、コレステリックピッチＰは、ＳＣＮ-
＞Ｉ- …＞ＮＯ3 -＞Ｂｒ- ＞Ｃｌ- の序列で変化するよ
うである。
ックピッチＰの変化の序列は、共存イオンが水のカゴ構
造を破壊する程度の序列（例えば、カオトロピック効果
の序列）に一致するようである。陰イオン種についてみ
たとき、例えば、コレステリックピッチＰは、ＳＣＮ-
＞Ｉ- …＞ＮＯ3 -＞Ｂｒ- ＞Ｃｌ- の序列で変化するよ
うである。
【００１９】電解質のイオン種は、電場の無印加時の所
望する表示色に応じて選択できる。例えば、液晶性高分
子と水性溶媒として、それぞれ、平均置換度１．８のヒ
ドロキシプロピルセルロースと水を用い、電解質ＬｉＣ
ｌの濃度を０．５モル／Ｌとすると、電場の無印加時の
表示色を青色に設定でき、電解質ＬｉＳＣＮの濃度を
０．５モル／Ｌとすると、電場の無印加時の表示色を赤
色に設定できる。なお、水性溶媒に対する電解質の溶解
性を考慮すると、電解質の濃度が過度に高いのは好まし
くなく、電場の印加により表示色が変化する程度のイオ
ン勾配を形成するためには、電解質の濃度が過度に低い
のも好ましくない。そのため、電解質の濃度は、溶解度
および表示色とその変色度などに応じて選択でき、例え
ば、０．０１〜１０モル／Ｌ、好ましくは０．０３〜５
モル／Ｌ、さらに好ましくは０．０５〜２．０モル／Ｌ
程度である。
望する表示色に応じて選択できる。例えば、液晶性高分
子と水性溶媒として、それぞれ、平均置換度１．８のヒ
ドロキシプロピルセルロースと水を用い、電解質ＬｉＣ
ｌの濃度を０．５モル／Ｌとすると、電場の無印加時の
表示色を青色に設定でき、電解質ＬｉＳＣＮの濃度を
０．５モル／Ｌとすると、電場の無印加時の表示色を赤
色に設定できる。なお、水性溶媒に対する電解質の溶解
性を考慮すると、電解質の濃度が過度に高いのは好まし
くなく、電場の印加により表示色が変化する程度のイオ
ン勾配を形成するためには、電解質の濃度が過度に低い
のも好ましくない。そのため、電解質の濃度は、溶解度
および表示色とその変色度などに応じて選択でき、例え
ば、０．０１〜１０モル／Ｌ、好ましくは０．０３〜５
モル／Ｌ、さらに好ましくは０．０５〜２．０モル／Ｌ
程度である。
【００２０】水性溶媒は、水単独であってもよく、水と
水混和性有機溶媒との混合溶媒であってもよい。水混和
性有機溶媒には、水溶性有機溶媒、例えば、アルコール
類（メタノール，エタノール，イソプロパノールな
ど）、エーテル類（ジオキサン，テトラヒドロフランな
ど）、ケトン類（アセトンなど）、有機酸（酢酸な
ど）、窒素含有水溶性溶媒（トリメチルアミン，トリエ
チルアミン，エタノールアミン，トリエタノールアミ
ン，ピリジンなど）、ニトリル類（アセトニトリルな
ど）、アミド類（ホルムアミド，ジメチルホルムアミ
ド）、セロソルブ類（メチルセロソルブ，エチルセロソ
ルブなど）、多価アルコール類（エチレングリコール，
ポリエチレングリコール，グリセリンなど）などが含ま
れる。水混和性有機溶媒は、極性溶媒（誘電率の高い有
機溶媒）であるのが好ましい。これらの水混和性有機溶
媒は二種以上組み合わせて混合溶媒としても使用でき
る。
水混和性有機溶媒との混合溶媒であってもよい。水混和
性有機溶媒には、水溶性有機溶媒、例えば、アルコール
類（メタノール，エタノール，イソプロパノールな
ど）、エーテル類（ジオキサン，テトラヒドロフランな
ど）、ケトン類（アセトンなど）、有機酸（酢酸な
ど）、窒素含有水溶性溶媒（トリメチルアミン，トリエ
チルアミン，エタノールアミン，トリエタノールアミ
ン，ピリジンなど）、ニトリル類（アセトニトリルな
ど）、アミド類（ホルムアミド，ジメチルホルムアミ
ド）、セロソルブ類（メチルセロソルブ，エチルセロソ
ルブなど）、多価アルコール類（エチレングリコール，
ポリエチレングリコール，グリセリンなど）などが含ま
れる。水混和性有機溶媒は、極性溶媒（誘電率の高い有
機溶媒）であるのが好ましい。これらの水混和性有機溶
媒は二種以上組み合わせて混合溶媒としても使用でき
る。
【００２１】本発明の液晶表示素子において、液晶性高
分子と電解質とは水性媒体中で共存しており、電圧の印
加によりイオンが速やかに移動するのが有利である。そ
のため、水性溶媒中の水分含有量は、多いのが好まし
く、例えば、２０〜１００重量％、好ましくは５０〜１
００重量％、さらに好ましくは８０〜１００重量％程度
である。
分子と電解質とは水性媒体中で共存しており、電圧の印
加によりイオンが速やかに移動するのが有利である。そ
のため、水性溶媒中の水分含有量は、多いのが好まし
く、例えば、２０〜１００重量％、好ましくは５０〜１
００重量％、さらに好ましくは８０〜１００重量％程度
である。
【００２２】前記液晶性高分子，電解質および水性溶媒
で構成された液晶組成物は、必要により、種々の添加
剤、例えば、着色剤、安定化剤、界面活性剤、防腐剤、
凍結防止剤などを含有していてもよい。外部刺激を与え
るため、前記液晶組成物は一対の電極間に封入され、液
晶表示素子を構成している。この液晶表示素子は、電極
や表示部の配置構造などに応じて、少なくとも表示部が
透明性を有していればよい。なお、本発明の表示素子に
おいて、好ましくは電場の印加の如何に拘らず透明な液
晶組成物が使用されるが、電解質の種類によっては、一
方の電極の近傍が白濁する場合がある。このような場
合、電極近傍の部位を遮蔽し、液晶組成物の透明領域を
表示領域として利用できる。本発明の液晶表示素子は、
（i）少なくとも一方の電極が透明電極で構成された一
対の電極と、この電極間に介在するスペーサと、前記電
極間に封入された液晶組成物とで構成してもよく、（i
i）少なくとも一方の基板が透明な一対の基板と、この
基板間にスペーサとして介在する一対の電極と、前記基
板間に封入された液晶組成物とで構成してもよい。前記
（i）の態様では、透明電極部を表示部として構成する
ことができ、前記（ii）の態様では、透明基板部を表示
部として構成することができる。さらに、液晶表示素子
は、単一の液晶表示セルを構成してもよく、複数の液晶
表示セルで構成したマトリックスを形成してもよい。さ
らに、マトリックスにおける液晶表示セルの作動（電圧
印加）はそれぞれ制御回路により制御してもよい。
で構成された液晶組成物は、必要により、種々の添加
剤、例えば、着色剤、安定化剤、界面活性剤、防腐剤、
凍結防止剤などを含有していてもよい。外部刺激を与え
るため、前記液晶組成物は一対の電極間に封入され、液
晶表示素子を構成している。この液晶表示素子は、電極
や表示部の配置構造などに応じて、少なくとも表示部が
透明性を有していればよい。なお、本発明の表示素子に
おいて、好ましくは電場の印加の如何に拘らず透明な液
晶組成物が使用されるが、電解質の種類によっては、一
方の電極の近傍が白濁する場合がある。このような場
合、電極近傍の部位を遮蔽し、液晶組成物の透明領域を
表示領域として利用できる。本発明の液晶表示素子は、
（i）少なくとも一方の電極が透明電極で構成された一
対の電極と、この電極間に介在するスペーサと、前記電
極間に封入された液晶組成物とで構成してもよく、（i
i）少なくとも一方の基板が透明な一対の基板と、この
基板間にスペーサとして介在する一対の電極と、前記基
板間に封入された液晶組成物とで構成してもよい。前記
（i）の態様では、透明電極部を表示部として構成する
ことができ、前記（ii）の態様では、透明基板部を表示
部として構成することができる。さらに、液晶表示素子
は、単一の液晶表示セルを構成してもよく、複数の液晶
表示セルで構成したマトリックスを形成してもよい。さ
らに、マトリックスにおける液晶表示セルの作動（電圧
印加）はそれぞれ制御回路により制御してもよい。
【００２３】電極間距離は表示素子の構造に応じて適当
に選択でき、例えば、５０μｍ〜２００ｍｍ（例えば、
前記態様（i）では５０μｍ〜１０ｍｍ程度、前記態様
（ii）では５〜２００ｍｍ程度）の範囲から選択でき
る。印加電圧は、電極間距離などに応じて選択でき、例
えば、０．０１〜１００Ｖ、好ましくは０．０１〜５０
Ｖ、特に０．０５〜１０Ｖ程度の範囲から選択できる。
電圧は直流電圧であってもよい。一対の電極間に形成さ
れる電場は、例えば、０．０１〜１０Ｖ／ｍｍ（好まし
くは０．１〜１Ｖ／ｍｍ）程度の範囲から選択してもよ
い。さらに、電極の極性は切換え可能であってもよい。
また、ゲート電極を設置して、イオン物質の移動をブロ
ックすることによって表示色の制御を行ってもよい。
に選択でき、例えば、５０μｍ〜２００ｍｍ（例えば、
前記態様（i）では５０μｍ〜１０ｍｍ程度、前記態様
（ii）では５〜２００ｍｍ程度）の範囲から選択でき
る。印加電圧は、電極間距離などに応じて選択でき、例
えば、０．０１〜１００Ｖ、好ましくは０．０１〜５０
Ｖ、特に０．０５〜１０Ｖ程度の範囲から選択できる。
電圧は直流電圧であってもよい。一対の電極間に形成さ
れる電場は、例えば、０．０１〜１０Ｖ／ｍｍ（好まし
くは０．１〜１Ｖ／ｍｍ）程度の範囲から選択してもよ
い。さらに、電極の極性は切換え可能であってもよい。
また、ゲート電極を設置して、イオン物質の移動をブロ
ックすることによって表示色の制御を行ってもよい。
【００２４】本発明は、従来の液晶表示素子、光学媒体
の他、インテリア、ファッション、標識、シャッター、
玩具などに応用可能なエレクトロクロミック材料として
利用でき、液晶表示の可能性を広げることができる。
の他、インテリア、ファッション、標識、シャッター、
玩具などに応用可能なエレクトロクロミック材料として
利用でき、液晶表示の可能性を広げることができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明では、従来困難であったコレステ
リック液晶による表示色を電場により制御することが可
能である。特に液晶性高分子を用いた表示素子であるに
もかかわらず電場による表示制御が可能である。
リック液晶による表示色を電場により制御することが可
能である。特に液晶性高分子を用いた表示素子であるに
もかかわらず電場による表示制御が可能である。
【００２６】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ ［液晶表示素子の製造］濃度０．５モル／Ｌのヨウ化リ
チウム（ＬｉＩ）水溶液に、平均置換度１．８のヒドロ
キシプロピルセルロース（ＨＰＣ）を溶解して６２．５
重量％ＨＰＣ水溶液を調製し、冷蔵庫にて１カ月以上静
置した。得られたＨＰＣ／ＬｉＩ水溶液においてコレス
テリックセンスは右巻であり、得られたＨＰＣ／ＬｉＩ
水溶液はコレステリック液晶性を示し、温度２０℃で一
様にオレンジ色を呈した。コレステリックセンスは右巻
であった。そこで、厚さ５０μｍの白金電極を備えたテ
フロン製スぺーサを用い、電極間距離１５ｍｍで、透明
ガラス板間（基板間隔：５００μｍ）に上記ＨＰＣ／Ｌ
ｉＩ水溶液を封入して液晶表示素子を作製した。
れらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ ［液晶表示素子の製造］濃度０．５モル／Ｌのヨウ化リ
チウム（ＬｉＩ）水溶液に、平均置換度１．８のヒドロ
キシプロピルセルロース（ＨＰＣ）を溶解して６２．５
重量％ＨＰＣ水溶液を調製し、冷蔵庫にて１カ月以上静
置した。得られたＨＰＣ／ＬｉＩ水溶液においてコレス
テリックセンスは右巻であり、得られたＨＰＣ／ＬｉＩ
水溶液はコレステリック液晶性を示し、温度２０℃で一
様にオレンジ色を呈した。コレステリックセンスは右巻
であった。そこで、厚さ５０μｍの白金電極を備えたテ
フロン製スぺーサを用い、電極間距離１５ｍｍで、透明
ガラス板間（基板間隔：５００μｍ）に上記ＨＰＣ／Ｌ
ｉＩ水溶液を封入して液晶表示素子を作製した。
【００２７】［液晶表示素子の評価］そして、温度２０
℃の条件下、白金電極間に４．５Ｖの直流電圧を印加し
たところ、電圧印加後、陰極側に向かって短波長色への
呈色移動が生じ、色彩・色調が経時的に変化した。すな
わち、電圧印加後、４５分経過後には、陽極側から陰極
側に向かってオレンジ，イエロー，グリーンの呈色域が
現われ、１０５分系か後には、レッド，オレンジ，イエ
ロー，グリーン，ブルー，バイオレットの呈色域が現わ
れ、１９５分経過後には、レッド，オレンジ，イエロ
ー，グリーン，ブルー，バイオレットおよび無色の呈色
域が現われた。このことは、外部電場によってイオン勾
配が生じ、このイオン勾配に伴ってコレステリックピッ
チＰが変化したことを示している。
℃の条件下、白金電極間に４．５Ｖの直流電圧を印加し
たところ、電圧印加後、陰極側に向かって短波長色への
呈色移動が生じ、色彩・色調が経時的に変化した。すな
わち、電圧印加後、４５分経過後には、陽極側から陰極
側に向かってオレンジ，イエロー，グリーンの呈色域が
現われ、１０５分系か後には、レッド，オレンジ，イエ
ロー，グリーン，ブルー，バイオレットの呈色域が現わ
れ、１９５分経過後には、レッド，オレンジ，イエロ
ー，グリーン，ブルー，バイオレットおよび無色の呈色
域が現われた。このことは、外部電場によってイオン勾
配が生じ、このイオン勾配に伴ってコレステリックピッ
チＰが変化したことを示している。
【００２８】実施例２ 低分子電解質としてヨウ化カリウム（Ｋｌ）を用いた以
外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製したと
ころ、温度２０℃で一様に緑色を呈する素子が得られ
た。この液晶表示素子の長手方向のうち陰極側３分の１
の領域および陽極側の端部を覆うことにより表示部
（窓）を形成した。そして、温度２０℃の条件下、白金
電極間に４．５Ｖの直流電圧を印加したところ、表示色
が緑色から黄色に変化し、電圧印加後、４５分経過後に
は、陽極側から陰極側に向かってイエローおよびグリー
ンの呈色域が現われ、１３５分経過後には、一様に黄色
に呈色した。
外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製したと
ころ、温度２０℃で一様に緑色を呈する素子が得られ
た。この液晶表示素子の長手方向のうち陰極側３分の１
の領域および陽極側の端部を覆うことにより表示部
（窓）を形成した。そして、温度２０℃の条件下、白金
電極間に４．５Ｖの直流電圧を印加したところ、表示色
が緑色から黄色に変化し、電圧印加後、４５分経過後に
は、陽極側から陰極側に向かってイエローおよびグリー
ンの呈色域が現われ、１３５分経過後には、一様に黄色
に呈色した。
【図１】図１は本発明の液晶表示素子による表示機構を
説明するための概念図である。
説明するための概念図である。
１…陽極 ２…陰極 ３…液晶組成物
Claims (6)
- 【請求項１】 一対の電極間に、コレステリック液晶性
高分子、電解質および水性溶媒で構成された液晶組成物
が封入されているカラー液晶表示素子。 - 【請求項２】 液晶組成物が、コレステリック液晶性高
分子、電解質および水性溶媒の透明溶液で構成されてい
る請求項１記載のカラー液晶表示素子。 - 【請求項３】 印加電場により表示色が制御可能な請求
項１記載のカラー液晶表示素子。 - 【請求項４】 液晶性高分子がセルロース誘導体である
請求項１に記載のカラー液晶表示素子。 - 【請求項５】 液晶性高分子がヒドロキシアルキルセル
ロースである請求項４に記載のカラー液晶表示素子。 - 【請求項６】 水性溶媒中の水分含有量が８０〜１００
重量％である請求項１に記載のカラー液晶表示素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9183541A JPH1124054A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | コレステリック液晶表示素子 |
| EP98112678A EP0890628A1 (en) | 1997-07-09 | 1998-07-08 | Cholesteric liquid crystal display element |
| US09/111,862 US6096392A (en) | 1997-07-09 | 1998-07-08 | Cholesteric liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9183541A JPH1124054A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | コレステリック液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1124054A true JPH1124054A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16137629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9183541A Pending JPH1124054A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | コレステリック液晶表示素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6096392A (ja) |
| EP (1) | EP0890628A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1124054A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097201A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-02 | Jsr Corp | 液晶配向剤 |
| JP2002166688A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Toppan Forms Co Ltd | コレステリック液晶性化合物を保持したカード |
| JP2014501817A (ja) * | 2010-12-07 | 2014-01-23 | シクパ ホールディング エスアー | キラル液晶前駆体をベースとするコンポジットマーキング |
| JP2014502376A (ja) * | 2010-12-07 | 2014-01-30 | シクパ ホールディング エスアー | キラル液晶ポリマーのカラーシフト特性の簡易制御 |
| JP2015038549A (ja) * | 2013-08-19 | 2015-02-26 | 学校法人常翔学園 | 液晶デバイスの駆動方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE332567T1 (de) * | 1999-03-01 | 2006-07-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | Photoelektrochemische zelle mit einem elektrolyten aus flüssigkristallverbindungen |
| US20080297878A1 (en) * | 2003-10-01 | 2008-12-04 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Compositions, methods and systems for making and using electronic paper |
| WO2005034070A2 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-14 | Board Of Regents The University Of Texas System | Compositions, methods and systems for making and using electronic paper |
| CN100395645C (zh) * | 2004-09-16 | 2008-06-18 | 财团法人工业技术研究院 | 黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法 |
| WO2009151716A2 (en) * | 2008-03-24 | 2009-12-17 | Kent State University | Bistable switchable liquid crystal window |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0723471B2 (ja) * | 1985-08-13 | 1995-03-15 | ダイセル化学工業株式会社 | コレステリツク液晶組成物 |
| CA1340786C (en) * | 1987-10-09 | 1999-10-12 | Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Liquid crystal cell |
| JPH06220453A (ja) * | 1992-11-20 | 1994-08-09 | Afuiniteii Kk | 液晶及び積層体とそれを使用した窓 |
| JPH06207177A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-07-26 | Afuiniteii Kk | 減圧加温凝集法及び液晶とそれを使用した積層体 |
| JPH06255016A (ja) * | 1993-03-01 | 1994-09-13 | Afuiniteii Kk | 自律応答積層体と製法及びそれを使用した窓 |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP9183541A patent/JPH1124054A/ja active Pending
-
1998
- 1998-07-08 US US09/111,862 patent/US6096392A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-07-08 EP EP98112678A patent/EP0890628A1/en not_active Ceased
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097201A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-02 | Jsr Corp | 液晶配向剤 |
| JP2002166688A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Toppan Forms Co Ltd | コレステリック液晶性化合物を保持したカード |
| JP2014501817A (ja) * | 2010-12-07 | 2014-01-23 | シクパ ホールディング エスアー | キラル液晶前駆体をベースとするコンポジットマーキング |
| JP2014502376A (ja) * | 2010-12-07 | 2014-01-30 | シクパ ホールディング エスアー | キラル液晶ポリマーのカラーシフト特性の簡易制御 |
| US9816031B2 (en) | 2010-12-07 | 2017-11-14 | Sicpa Holding Sa | Composite marking based on chiral liquid crystal precursors |
| JP2015038549A (ja) * | 2013-08-19 | 2015-02-26 | 学校法人常翔学園 | 液晶デバイスの駆動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0890628A1 (en) | 1999-01-13 |
| US6096392A (en) | 2000-08-01 |
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