JPH1164831A

JPH1164831A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1164831A
Application number: JP9227834A
Authority: JP
Inventors: Hisahide Wakita; 尚英脇田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-25
Also published as: JP3216584B2

Abstract

(57)【要約】【課題】偏光板のない明るく、コントラストが高く、
しかも視野角の広い反射型ゲストホスト液晶表示素子を
得ることを目的とする。【解決手段】二色性色素を含有するゲストホスト液晶
７と液晶性モノマー９ａの混合溶液を配向膜５の形成さ
れた下基板１と上基板２の間に注入した後、液晶性モノ
マー９ａを高分子化させることにより、二色性色素を含
むゲストホスト液晶領域と液晶性高分子領域９ｂとが存
在する液晶層を形成する。また、好ましくは液晶層の背
後に再帰性反射板１０を形成する。この構成によれば、
電圧を印加しない時は、二色性色素による光吸収が発生
し、電圧印加時には、二色性色素の光吸収が少なくなる
とともに、液晶領域と液晶性高分子領域の屈折率差によ
り散乱が大きくなり、結果としてコントラストを高める
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ゲストホスト液晶
を用い、偏光板を用いない、明るい反射型液晶表示パネ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ネマチック液晶を用いた表示素子は、液
晶分子の配向によっていくつかのモードがある。もっと
も普及しているのは、捻れネマチック（ＴＮ）液晶であ
り、その他にホメオトロピック（垂直）配向、またはホ
モジニアス（水平）配向の複屈折モードやゲストホスト
モード等がある。

【０００３】ＴＮ液晶や複屈折モードの液晶は偏光板を
２枚必要とするために、自然光の一方の偏光は吸収され
てしまうので透過率が理想状態でも５０％以上にはなら
ず、通常２０から３０％程度であり、特に外光を利用す
る反射形液晶では非常に暗い表示になってしまう。

【０００４】そこで、液晶（ホスト）中に二色性色素
（ゲスト）を溶解させたゲストホスト液晶により、偏光
板をなくしたり、１枚にすることが実施されている。二
色性色素は液晶分子に沿って配向し、液晶分子長軸に沿
った吸収軸を持つので、液晶分子が水平に配向している
とき、液晶の配向方向の偏光を吸収し、垂直に配向した
とき、吸収は小さくなる。ゲストホスト液晶では、セル
厚や色素の濃度を上げるとコントラストは上昇し、透過
率は下がる。しかし、セル厚や色素濃度を変えても、明
状態と暗状態の透過率の対数の比率は一定である。この
比率は二色比（吸光度比）と呼ばれ、二色性色素やゲス
トホスト液晶ディスプレイの性能指標となっている。

【０００５】二色性色素の二色比は、ホモジニアス配向
させたゲストホスト液晶の、配向（分子長軸）方向に平
行な偏光の吸光度（透過率の対数）と、垂直な偏光の吸
光度または、ホメオトロピック配向ゲストホスト液晶パ
ネルの吸光度の比率を取ったものである。通常の、ネマ
チック液晶をホストとした、溶解度が十分なポジ型の二
色性色素の二色比はせいぜい１０から１１である。

【０００６】しかし、ゲストホスト液晶ディスプレイの
二色比は、電場による配向変形に基づいた明暗変化の吸
光度比率であり、二色性色素自体の二色比より小さくな
る。

【０００７】偏光板を用いない明るいモードとしては、
例えば、図６のような相転移ゲストホストモードがあ
る。二色性色素と、ねじれピッチの比較的短いコレステ
リック液晶を混合したゲストホスト液晶を基板の間に挟
むと、図６（ａ）のように基板界面付近を除いて、ねじ
れのらせんが基板に垂直な方向に配向する。このとき、
入射光は色素に吸収されて、例えば、黒の色素を用いれ
ば黒表示となる。この液晶に、電圧を印加すると、ま
ず、図６（ｂ）のようにらせん軸が基板に水平になり、
さらに電圧を印加すると、ねじれが解けて図６（ｃ）の
垂直配向となる。このとき、色素の吸光度は小さいの
で、背後の反射板の色が明るく見える。

【０００８】相転移ゲストホストモードでは、偏光板を
用いず自然光が入射するために、ディスプレイの二色比
は色素自身の二色比Ｄpの約半分；（Ｄｐ＋１）／２以
上にはならない。また、入射直線偏光が液晶分子の複屈
折を受けて色素の吸光軸である分子長軸からずれながら
旋光することにより暗状態の吸光度が下がってしまい、
二色比はさらに小さくなり、明るさを５０％程度と明る
くするとコントラストは５程度と低くなってしまう。

【０００９】一方、明るい液晶表示モードとして、偏光
板なしで液晶の散乱状態と透過状態の切り替わりを利用
する方式がある。液晶の配向の乱れによる動的散乱モー
ドや、液晶を高分子マトリクス中に分散させて、高分子
と液晶の屈折率差により散乱させる高分子分散型液晶な
どがある。このうち、動的散乱モードは液晶にイオン性
不純物をドープするために長期信頼性にやや問題があ
り、現在は使われていない。一方、高分子分散型液晶に
は、作成法や高分子の分布形状によりいくつかの種類が
あるが、いずれにおいても、視角方向から見た液晶の屈
折率が高分子の屈折率と一致したときに透明状態にな
り、両者の屈折率が異なるときに散乱が生じる。例え
ば、液晶の常光屈折率と屈折率のほぼ等しいアクリル樹
脂中のカプセルまたはネットワーク中にポジ型ネマチッ
ク液晶を分散させると、電圧を印加したときに液晶分子
が立ち、入射光に対して液晶とアクリルの屈折率がほぼ
一致して透明状態となり、電圧を印加しないときは、液
晶はランダムに配向しているので、異常光屈折率と高分
子の屈折率差および液晶分子の配向の乱雑さによって前
方散乱が生じる。

【００１０】この他に、ネマチック液晶に液晶性のモノ
マーを数％相溶させてから、配向処理した基板間に挟
み、液晶とモノマーを共に配向させた状態で紫外線を照
射して、液晶モノマーを配向した状態で高分子化し、電
圧無印加状態では屈折率が一致していて透明で、電圧印
加して液晶分子が立つと前方散乱するリバースモードが
ある。

【００１１】これらの散乱型液晶においては、後方散乱
(反射)は液晶と高分子の屈折率差が小さいのであまり生
じない。前方散乱状態と、透明状態を切り替えても、反
射型ディスプレイではコントラストはわずかにしか付か
ない。そのため、高分子分散型液晶は、スリットを使っ
た特殊な光学系を用いた投射型ディスプレイで主に用い
られている。

【００１２】このような、前方散乱と透明状態を切り替
えるタイプの液晶でコントラストを高める手段として、
例えば、特開昭５４−１０５９９８号公報には、再帰性
反射体とルーバーを光散乱型液晶の背後に設置する方法
が開示されている。図７がその構成図で、外部光６９が
ある方向から入射すると、液晶が乱流により散乱状態７
０にあるときは、ルーバー７１を通った光６８は再帰性
反射板７２で逆向きに戻り、液晶層で散乱されて観察者
の目に届くが、液晶が透明状態７３にあるときには、ル
ーバー７１の黒色が見えるので、コントラストを付ける
ことができる。上記の再帰性反射体とは、図８（ａ）の
ように鏡面８０、８１、８２を３枚直交させて置いたい
わゆる３枚鏡や、図８（ｂ）のように透明なビーズ８３
の後ろ半分に金属反射膜８４を蒸着するものが知られて
いる。３枚鏡では、図８（ａ）の光線８５のように鏡に
３回反射した光は必ず元の方向に戻るが、鏡の大きさが
有限なため、例えば光線８６のように鏡に１〜２回しか
反射せずに拡散する光もある。また、ビーズ型ではビー
ズ８３に入射した光が、金属反射膜８４上に焦点を結ぶ
ようにビーズの屈折率を設定するので、光軸に近い入射
光８８は元の方向に光は戻っていくが、収差により、光
軸から離れた光８９は元の方向から拡散して反射する。
いずれの場合も、入射条件によっては再帰性がないの
で、再帰性反射体のみを液晶層の背後に置いただけで
は、散乱型液晶が透明状態でも観察者の目に入る光が生
じて黒く見えないので、特開昭５４−１０５９９８号公
報に記載のようにルーバーを用いている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ゲストホスト液晶は偏
光板を無くせるため、明るい表示が可能だが、上記した
ようにコントラストが不十分である。また、同じく、偏
光板のない散乱型液晶で、再帰性反射体とルーバーを用
いると、ルーバーと直交する方向に照明があると暗くな
ってしまい、照明の位置や、コントラストの取れる視野
角の限定が厳しくなる。

【００１４】また、ゲストホスト液晶に電圧を印加した
ときに散乱が生じる高分子分散型液晶パネルでは、二色
性色素に紫外線を照射するので二色性色素が分解しやす
く、また、駆動電圧が高くなる。

【００１５】そこで本発明は明るいだけでなく、コント
ラストが高く視野角の広い液晶表示素子を得ることを主
たる目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の液晶表示素子は、二色性色素を含有し印加
電圧に応じて二色性色素の光吸収が大きい状態と小さい
状態を選択できる液晶層を有し、光吸収が小さい状態の
時に液晶層の光散乱性が強く、光吸収が大きい状態の時
に光散乱性が弱いことを特徴とする構成となっている。

【００１７】具体的な一つとして、基板間に二色性色素
を含むゲストホスト液晶領域と液晶性高分子領域とが存
在する液晶層を有し、液晶性高分子のメソゲン基と基板
界面上のゲストホスト液晶分子が同じ方位に配向してい
ることを特徴とする構成となっている。この構成によれ
ば、コントラストを著しく向上させることができ、ま
た、その効果は反射板を再帰性反射板とすることにより
さらに大きくなる。

【００１８】また本発明の液晶表示素子は、上記の構成
において液晶高分子領域が予め基板上に形成されている
ことを特徴とする構成となっており、この構成によれ
ば、二色性色素への紫外線照射がなく、駆動電圧を低下
でき、高いコントラストが得られる。

【００１９】さらに本発明の液晶表示素子は、基板間に
二色性色素を含むゲストホスト液晶を含有する液晶層を
有し、基板の少なくとも一方の液晶層が接する面に、配
向処理が周囲と異なる微小領域が分布していることを特
徴とする構成となっており、この構成においても、二色
性色素への紫外線照射がなく、駆動電圧を低下でき、高
いコントラストが得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、液晶層中に二色性色素
を含有し、さらに、この二色性色素の光吸収が大きい時
（例えば電圧を印加していない時）には液晶層の光散乱
性が弱く、逆に二色性色素の光吸収が小さい時（例えば
電圧を印加している時）には液晶層の光散乱性を強くし
て単に明るいだけでなく、コントラストを高くしようと
するものである。

【００２１】そこで以下では、本発明の実施の形態にお
ける液晶表示素子について詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における液晶表示素子の断面図を示したものであ
る。図１において、ガラスからなる下基板１と上基板２
上には、各々酸化インジウム錫からなる透明な電極３
ａ、３ｂと電極４が形成されている。ここで、例えば基
板の厚みは０．７ｍｍで、電極４は２０ｍｍ角、電極３
ａ、３ｂは幅９．８ｍｍ、長さが２０ｍｍの矩形を画素
領域とし、図では略しているが各々実装部が存在する。
電極３ａ、３ｂ及び４上にはポリイミド水平配向膜５が
印刷により形成されており、上基板２を紙面右から左
に、下基板１をその逆方向にラビング処理した後、これ
らの２つの基板を７ミクロンの球形スペーサを挟み、周
囲にシール樹脂を塗布して貼合わせると空セルが作成さ
れる。なお、スペーサーおよびシールは図１では割愛し
ている。

【００２３】次に上記のようにして形成された空セルに
注入される液晶層について説明する。

【００２４】まず複屈折率が０．０８のフッ素系のポジ
型ネマチック液晶にカイラル剤Ｓ−１０１１を０．５重
量％混合したねじれピッチが約１５ミクロンのカイラル
ネマチック液晶に対して、黒のポジ型の二色性色素を１
重量％を溶かして黒色のゲストホスト液晶７を作成す
る。次に、このゲストホスト液晶９０重量％に下記の化
学式で示される液晶性モノマー９ａを９．９重量％、チ
バガイギー（株）の光重合開始剤０．１重量％を混ぜ
て、等方相まで加熱してよく混ぜ合わせた混合溶液を作
成した後、空セルに混合溶液を注入する。

【００２５】

【化１】

【００２６】このとき、混合溶液はカイラルネマチック
相を示し、図１の電極３ａ上のように水平配向で左周り
に１８０度ツイストして均一に配向していることが、偏
光顕微鏡の観察で確認された。次にこの状態で、超高圧
水銀ランプにより紫外線を１ジュール／cm²照射して液
晶性モノマー９ａを重合させる（これにより液晶層が、
二色性色素を含有するゲストホスト液晶領域と液晶性モ
ノマーが重合された液晶性高分子領域を有する状態とな
り、さらに液晶性高分子のメソゲン基と基板界面上のゲ
ストホスト液晶分子が同じ方位に水平配向する）と、無
電界時には、顕微鏡では淡い筋状の模様は見えるが、肉
眼ではほぼ均一な配向状態が保たれて黒色をしていた。
一方、電圧を１５ボルト印加すると色素の吸収が小さく
なって色が薄くなると同時に、光散乱が生じて白濁し
た。顕微鏡観察すると、筋状の模様がはっきり見えた
が、これは、色の薄い高分子ネットワーク９ｂの間に電
圧に応答するゲストホスト液晶７が存在しており、光照
射により液晶性のモノマー９ａが配向状態のまま重合し
て高分子ネットワーク９ｂになったものが観察されたと
考えられる。

【００２７】次にこのセルの背後に、アクリル樹脂を金
型でプレスして成形したプリズムシート１０ａ（プリズ
ムの底辺２０μm）に銀１０ｂを蒸着により３００nm付
けた再帰性反射板１０を図１のように設置した。なお、
プリズムの形状は図２（ａ）の斜視図のように直交する
３平面を１単位として、これを図２（ｂ）の平面図のよ
うに敷き詰めた形状をしている。

【００２８】以上のようにして形成された図１に示す本
発明実施の形態１における液晶表示素子を、蛍光灯がお
よそ２ｍ程度の間隔で天井に設置された通常のオフィス
で、輝度計を用いて表示性能を測定したところ、電圧０
ボルト時の黒表示と、１５ボルト印加時の白表示のコン
トラストが、約１０：１で、白表示の反射率（酸化マグ
ネシウムの標準白色板に対する明るさ）が６０％と、非
常に明るく、高コントラストの白黒表示が確認された。

【００２９】本実施の形態の液晶表示素子に対する比較
例として、下記に示す２つの液晶表示素子を作成した。

【００３０】１つ目の比較例として、上記した本実施の
形態と同じカイラルネマチックのゲストホスト液晶のみ
（すなわち、液晶性モノマーと重合開始剤が添加されて
いない）を、上記と同じ空セルに注入した７μm厚で１
８０度ツイストしたセルの背後にＴＮ液晶等で用いられ
る市販の銀の散乱反射板を置いたものを作成した。この
表示性能を測定したところ、ほぼ反射率が飽和する１０
ボルトの白表示で反射率が６０％で、０ボルトの黒表示
とのコントラストは４：１であった。

【００３１】２つ目の比較例として、本実施の形態と同
じプリズムシート上に、二色性色素の入っていないこと
を除いて本実施の形態と同じ方法で作成した透過／散乱
切り替え型のセルを置いたものを作成した。この表示性
能を測定したところ、色素が入っていないので白の反射
率は９０％と非常に明るいが、コントラストは２．５と
非常に小さかった。

【００３２】また、本実施の形態で用いた二色性色素を
カイラルなしのホスト液晶に溶かし、ホモジニアスセル
に注入して、上記した二色性色素自身の二色比Ｄｐを測
定すると９．８であった。従来の偏光板無しのゲストホ
ストモードでは理論的には、ディスプレイとしての二色
比は（Ｄｐ＋１）／２＝５．４以上にはならないが、本
実施の形態の液晶表示素子の二色比は、白の反射率が６
０％、黒の反射率が６０％／１０＝６％であるため、ｌ
ｏｇ（０．０６）／ｌｏｇ（０．６）＝５．５となり、
理論限界よりも二色比が大きくなり、従来のゲストホス
ト液晶モードでは実現不可能な、明るさと高コントラス
トを兼ね備えた高品位表示が実現できたわけである。な
お、本実施の形態における液晶表示素子はルーバーを用
いていないため、照明の位置や視野角が限定されにくい
という利点も生じる。

【００３３】これは、本発明の液晶表示素子では、二色
性色素の吸収の大小によるコントラストと、散乱／透明
のコントラストが同調し、高品位化に寄与していること
に起因している。

【００３４】詳細に説明すると、電圧無印加時の様子を
示したのが図１の左側であるが、電圧無印加時には二色
性色素の吸収が大きいため、この二色性色素による入射
光線１１ａの吸収で暗くなり、かつ、液晶層の散乱が小
さいことに起因して、入射光線はほぼ直進して、再帰性
反射板１０により反射されて、かなりの部分が再帰性に
よって出射光線１２ａのように光源１３側に戻って観察
者の目１４ａに入らないため、表示はさらに暗くなる。
逆に、電圧印加時の様子を示したのが図１の右側である
が、電極３ｂ上部の液晶のように、電圧印加によりゲス
トホスト液晶分子７が立ち上がるため、二色性色素によ
る光吸収が小さくなると同時に、液晶分子と高分子ネッ
トワーク９ｂとの屈折率の不均一により液晶層が前方散
乱することに起因して、入射光１１ｂは太い点線のよう
に吸収をあまり受けずに散乱しながら透過し、再帰性反
射板で反射された光は復路で再び散乱を受けて出射光１
２ｂのように観察者の目１４ｂに入るため、表示は非常
に明るくなる。

【００３５】以上のように、本発明の液晶表示素子は、
従来のゲストホスト液晶、あるいは散乱型液晶の課題で
あったコントラストが低いという課題を、再帰性反射板
と散乱型でかつ二色性のある液晶層を、二色性色素の吸
収と散乱が互いにコントラストを強調するように組み合
わせることにより、解決するものである。なお、本実施
の形態では、液晶層として、液晶性のモノマーを用いた
リバースモードの高分子分散型液晶を用いたが、これに
限らず、二色性色素の吸収が小さいときに光散乱が大き
くなれモードであればよい。例えば、二色性色素とし
て、液晶分子が立つときに吸収が大きくなるネガ型の二
色性色素を用いれば、無電界状態でカプセルを形成して
散乱する通常の高分子分散型液晶でも、電圧印加時の液
晶層が透明状態のときに色素の吸収が強まるので、本発
明の液晶表示素子に使えるが、ネガ型の二色性色素は現
在のところ、実用的なものがない。

【００３６】（実施の形態２）上記の実施の形態１で
は、明るくかつコントラストの高い液晶表示素子を実現
できたわけであるが、液晶性モノマーと重合開始剤をゲ
ストホスト液晶に混合した後上記の液晶性モノマーをポ
リマー化しているため、ゲストホスト液晶中に重合開始
剤という不純物が混入したことになり、また紫外線を照
射して液晶性モノマーの重合を行う際に、二色性色素が
分解する可能性がある。また、液晶性モノマーがポリマ
ー化した高分子が液晶層中に分散されている構造である
ため、駆動電圧が上がる傾向にある。

【００３７】そこで、以下では高分子を分散することな
く、光吸収が小さいときに散乱が生じる本発明実施の形
態２におけるゲストホスト液晶表示素子について図面を
参照しながら説明する。

【００３８】図３は本実施の形態における液晶表示素子
の断面図を示したものであるが、本実施の形態の液晶表
示素子は、いわゆる配向分割の手法（配向処理を部分的
に異ならしめる）により、部分的に配向膜上の液晶分子
のプレチルトの大小や向きを変えて、無電界時には実質
的に均一な配向で、電圧印加により不均質な配向を示す
ようして散乱を生じさせる構成となっている。

【００３９】本実施の形態における液晶表示素子は下記
のようにして形成される。まず、図３の下基板１上に形
成されたポリイミド配向膜５をラビングした後、フォト
レジストによるマスクを用いて、図４の平面図のように
画素電極３ａ、３ｂ上に２０ミクロンのピッチで１０ミ
クロン角の開口部３１を開けてから、逆方向にラビング
を施してレジストを除去すると、プレチルトが周辺と異
なり逆方向になる微小部分５ａを多数分布させることが
できる。その後、空セルを形成し、ねじれピッチがセル
厚７ミクロンの２倍となるようカイラル剤を添加し、ポ
ジ型二色性色素を入れたゲストホスト液晶を空セルに注
入する。このようにして形成された本実施の形態の液晶
表示素子は、無電界時には、図３の電極３ａ上の液晶の
ように配向はほぼ均一であるので、散乱は生じず、二色
性色素の吸収で暗くなり、一方電圧を印加すると、図３
の電極３ｂ上の配向膜５ａ上の液晶のように、逆方向に
ラビングした領域の液晶はスプレイ変形を起こして、両
隣の通常の１８０度ツイスト配向した部分との間に配向
欠陥が生じて、配向は不均質になり散乱が生じる（なお
このとき、二色性色素の吸収は小さくなる）。

【００４０】従って本実施の形態によっても、電圧印加
時（二色性色素による吸収が小さくなる時）に散乱が生
じることになるため、単に明るいだけでなく、コントラ
ストの高い液晶表示素子を得ることができる。

【００４１】実際のところ、この液晶パネルの背後に図
１と同じ再帰性反射板を配置すると、高分子分散型に比
べて散乱が弱くなるため、視野角が少し狭くなり、白の
反射率が５０％と下がるものの、コントラストは７：１
と、配向分割しない場合の４：１と比べて高くすること
ができた。また、本実施の形態の液晶パネルの背後に再
帰性反射板でなく、市販の銀反射板を置いた場合でも、
照明が正反射する方向に近い視野角方向を除けば、コン
トラストは５．５：１で、配向分割しない場合よりコン
トラストが若干向上した。なお、このとき、反射率は６
０％と再帰性反射の場合より高くなっている。再帰性反
射を用いた場合でも、液晶層の散乱が弱い場合には、反
射板や前方散乱フィルムなどの液晶層以外の部材に、弱
い散乱性を付与すれば、再帰性が弱まってコントラスト
はやや落ちるが、明るさを増加させることが可能であ
る。

【００４２】また、本実施の形態によれば、高分子を液
晶層中に形成していなため、駆動電圧を５ボルトと小さ
くすることができた。

【００４３】なお、本実施の形態では、無電圧印加時に
実質的に均一な配向となっていることが望ましいため、
プレチルトは１０度以下が、また電界印加時のドメイン
の安定性の観点からはプレチルトが５度以上が極めて良
好な表示性能を得ることができた。

【００４４】（実施の形態３）以下本発明の実施の形態
３における液晶表示素子について図面を参照しながら説
明する。本実施の形態は、液晶層が、二色性色素を含有
するゲストホスト液晶領域と液晶性モノマーが重合され
た液晶性高分子領域を有し、さらに液晶性高分子のメソ
ゲン基と基板界面上のゲストホスト液晶分子が同じ方位
に水平配向する構成となっている点では上記の実施の形
態１と同様であるが、上記の高分子領域を形成するにあ
たって、ゲストホスト液晶中に予め液晶性モノマーと重
合開始剤を混合させて紫外線の照射を行うのではなく、
予め基板上に高分子領域を選択的に形成している点が実
施の形態１とは異なる。

【００４５】図５は本実施の形態における液晶表示素子
の断面図を示したものであり、下記のようなプロセスに
より形成することができる。

【００４６】まず電極３ａ、３ｂを有する下基板１上
に、ポリイミドの水平配向膜５を塗布、焼成後、紙面奥
から手前にラビング処理を施す。その上に、上記の（化
１）の液晶性モノマーにＴＮ用の市販のシアノ系ネマチ
ック液晶を１５重量％混合し、これをエタノールに溶か
した溶液をスピンナーで乾燥状態で膜厚１．５ミクロン
に塗布した。なお、ネマチック液晶を混ぜたのは、（化
１）の液晶性モノマーが８１℃から８３℃のわずかな温
度範囲でしかネマチック相がないので、−４０度から９
０℃までネマチック相を示す、シアノ系ネマチック液晶
を混合して混合物のネマチック相の温度範囲を６２度か
ら８３度まで広げようとしたからであり、もし液晶性モ
ノマー単独のネマチック相が広い場合はモノマーだけを
塗布する方がよい。

【００４７】エタノールで薄めて塗布したこの状態では
液晶性モノマー混合物は配向していない。そこで、次に
８５℃に加熱してエタノールを完全に飛ばしてから、７
０℃に徐冷して液晶性モノマー混合物をネマチック相に
すると、液晶性モノマーはラビング方向に配向した。次
に７０℃で保って、窒素雰囲気で図４と同じ開口部３１
を有するフォトマスクで紫外線を照射すると照射部の液
晶性モノマー９ａが配向したまま高分子化し、固体状態
の凸部６０を形成することができる。なお、混合したシ
アノ系ネマチック液晶は高分子の中に閉じこめられてい
る。一方、上基板２にも、上記の下基板１に対して行っ
たものと同じ方法で固体状態の凸部６１を形成する。

【００４８】その後、上下の基板を７ミクロンのスペー
サーをばらまいて、ラビング方向を直交させ、かつ凸部
が重ならないように図５のように貼りあわせて空セルを
作成し、ねじれピッチを５０ミクロンとした黒のポジ型
二色性色素を含むゲストホスト液晶７を注入した。さら
に、この液晶パネルの背後に図１と同じ再帰性反射板を
配置して、電圧を印加して表示を観察した。

【００４９】その結果、電圧無印加状態では、図５の電
極３ａ上のように、凸部の上も含めて９０度ねじれたＴ
Ｎ配向を示し、散乱はほとんど見られず、二色性色素の
光吸収と反射板の再帰性により良好な黒表示となった。
一方、電圧を５ボルト印加すると、電極３ｂ上のように
液晶分子が立ち上がり、二色性色素の光吸収が小さくな
って、黒色が薄くなると同時に、散乱が生じて、反射率６
０％の明るい表示が得られた。黒表示とのコントラスト
は８：１で、１８０度ツイストさせた従来のゲストホス
ト液晶の４：１より高コントラスト化された。

【００５０】また、上基板２のラビング方向を直交させ
ることで、散乱の方向が広がり明るくなることを確認で
き、さらに、上基板２上にも凸部を設けることで散乱性
は強まり、各々の凸部の高さは１から２ミクロンが散乱
性が高かった。また、本実施の形態の液晶表示素子の背
後に再帰性反射板ではなく、市販の銀反射板を置いた場
合でも、照明が正反射する方向に近い視野角を除くと、
コントラストは５：１で、従来よりコントラストが若干
向上した。

【００５１】以上のように、本発明の液晶表示素子につ
いて実施の形態とともに説明を行ったが本発明によれ
ば、偏光板のない、従来のゲストホスト液晶や散乱型液
晶のコントラストを改善し、視野角も広がることが確認
された。

【００５２】なお、実施の形態では、３枚鏡からなる再
帰性反射板をセルの外に置いたが、ガラス厚みによる視
差が生じるため、特に画素が小さい場合には、セル内部
に、樹脂膜のプレス等によりプリズム形状を成形し、銀
やアルミを蒸着して作成した方が望ましい。この場合
も、液晶層の背後に配置することは同じである。また、
実施の形態では、黒のゲストホスト液晶により白黒表示
を行ったが、カラーフィルターと組み合わせてカラー表
示にもできるし、色の二色性色素を用いたカラー表示に
も本発明の液晶表示素子は有効である。

【００５３】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、散乱型のゲス
トホスト液晶を用い、さらには再帰性反射板を組み合わ
せることにより、従来の偏光板のないゲストホスト液晶
や散乱型液晶と比べて、高コントラストの明るい反射型
ディスプレイを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示素子の
断面図

【図２】本発明の実施の形態における液晶表示素子の再
帰性反射板の構成図

【図３】本発明の実施の形態２における液晶表示素子の
断面図

【図４】本発明の実施の形態における液晶表示素子の基
板表面の拡大平面図

【図５】本発明の実施の形態３における液晶表示素子の
断面図

【図６】従来の液晶表示素子の断面図

【図７】従来の液晶表示素子の断面図

【図８】再帰性反射板の構成図

【符号の説明】

１上基板２下基板３ａ電極３ｂ電極４電極５配向膜７ゲストホスト液晶９ａ液晶性モノマー９ｂ高分子ネットワーク１０再帰性反射板１１ａ入射光１１ｂ入射光１２ａ出射光１２ｂ出射光１３光源１４ａ観察者１４ｂ観察者

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二色性色素を含有し印加電圧に応じて前記
二色性色素の光吸収が大きい状態と小さい状態を選択で
きる液晶層を有し、前記光吸収が小さい状態の時に前記
液晶層の光散乱性が強く、前記光吸収が大きい状態の時
に光散乱性が弱いことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】基板間に二色性色素を含むゲストホスト液
晶領域と液晶性高分子領域とが存在する液晶層を有する
液晶表示素子であって、前記液晶性高分子のメソゲン基
と前記基板界面上の前記ゲストホスト液晶分子が同じ方
位に配向していることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】液晶高分子領域が予め基板上に形成されて
いることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】基板間に二色性色素を含むゲストホスト液
晶を含有する液晶層を有する液晶表示素子であって、前
記基板の少なくとも一方の液晶層が接する面に、配向処
理が周囲と異なる微小領域が分布していることを特徴と
する液晶表示素子。
【請求項５】微小領域の配向処理が、周囲と逆方向のプ
レチルトを生じさせる処理であることを特徴とする請求
項４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】液晶層の背後に再帰性反射板を具備してい
ることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の液晶
表示素子。
【請求項７】二色性色素を含有するゲストホスト液晶と
液晶性モノマーの混合溶液を配向処理の施された配向膜
の形成された空セル内に注入した後、前記液晶性モノマ
ーを高分子化させる工程を有する液晶表示素子の製造方
法。
【請求項８】配向処理の施された配向膜が形成された基
板上に液晶性モノマーを塗布する工程と、選択的に前記
液晶性モノマーを高分子化させるとともに、高分子化さ
れなかった前記液晶性モノマーを除去して前記基板上に
液晶性高分子領域を形成する工程と、液晶性高分子領域
が形成された基板と対向する基板間に二色性色素を含む
ゲストホスト液晶を封入する工程とを有する液晶表示素
子の製造方法。
【請求項９】基板上に配向膜を形成した後、プレチルト
角が周辺と異なる微小領域を分布形成した後、前記基板
と対向する基板間に二色性色素を含むゲストホスト液晶
を封入する工程とを有する液晶表示素子の製造方法。