JP2543682B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶を用いた散乱型液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶を用いた散乱型液晶表示には、DSM（動的
散乱効果モード）や特開昭59−178429に開示される液晶
をカプセル封入したフイルム状表示装置が知られてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の従来技術では、電流がセル中を流れ液
晶表示装置の信頼性が低い（DSM型）、駆動電圧が50V以
上と高く、また製造方法も特殊であり、従来の工程が用
いられない（液晶カプセル型）問題があった。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、一方のスイッチング状態で高
い光透過特性を有し、低電圧駆動可能な電界効果型液晶
表示装置を提供することにある。さらには、従来からの
製造工程をそのまま利用できる液晶表示装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の液晶電気光学装置は、対向する基板内面に電
極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶電
気光学装置において、 前記液晶層には複数の透明物質が分散してなり、前記
透明物質の表面には配向処理が施されてなり、前記液晶
層中に分散した前記透明物質により入射光が光散乱する
ことを特徴とする。

また、本発明の第２の液晶電気光学装置は、前記基板
表面には、前記液晶層の液晶分子をほぼ平行に配向させ
る処理が施されてなることを特徴とする。

本発明の第３の液晶電気光学装置は、前記液晶層の液
晶分子の正常光に対する屈折率は、前記透明物質の屈折
率にほぼ等しいことを特徴とする。

また、本発明の第４の液晶電気光学装置は、前記液晶
層にはコレステロール誘導体が含有されてなることを特
徴とする。

また、本発明の第５の液晶電気光学装置は、前記液晶
層には、二色性色素が含有されてなることを特徴とす
る。

〔作 用〕

本発明の上記の構成によれば、相対する基板間に封入
された液晶材料と、その液晶材料間に分散された透明粒
子間で生じる光散乱、並びに液晶材料の微少な配向欠陥
で生じる光散乱現象を外部から印加する電圧によって制
御し、表示を行なわせることができる。

分散される透明粒子は、その最大径を基板ギャップ以
下に設定され、それにより微少な光散乱中心を得た。ま
たその透明粒子に垂直配向処理を与えることにより、表
示装置全面に均一な配向欠陥を生じさせ、また粒子と液
晶界面での光散乱を制御可能とする。同様な配向制御
は、基板側にも行なうとより均一な表示が得られ、最も
効果的な配向処理は、平行配向であった。

本発明では液晶材料の複屈折と透明粒子の微少領域で
の屈折率変化を散乱現象として利用しているため、電圧
が印加された透明状態では、液晶の正常光に対する屈折
率が、透明粒子の屈折率とほぼ等しいことにより、透明
性に優れたON状態を得られる。これは高い光スイッチ特
性を得るものである。さらに光散乱状態で、高い光散乱
能はコレステロール誘導体を液晶に含有することによっ
ても得られた。また散乱光を二色性色素によって吸収
し、より優れた光スイッチ特性を得ることができる。

〔実施例〕

実施例1. 第１図は本発明による液晶表示装置の断面図である。
液晶分子101から成る液晶中に透明粒子102が分散され、
基板105間に封入されている。電極103は電圧印加手段で
あり、これにより画素が形成される。104は電源を表わ
している。106は入射光、107は出射光、108は散乱光で
ある。

具体的には、第１表の構成とした。

この液晶の屈折率は、正常光、異常光に対して、各々
1.68、1.50である。透明粒子の屈折率は1.46であり、液
晶の正常光屈折率に近い値である。これは後述するよう
に、透過状態の光散乱を抑え、高いコントラストを得る
ことができる。

第１図には、電圧印加状態（以下ON状態と称する、第
１図左側）、電圧無印加状態（以下OFF状態と称する。
第１図右側）が描かれている。右側のOFF状態において
は、基板は平行配向処理、透明粒子は垂直配向処理をさ
れている。そこで、液晶分子は基板界面では平行、透明
粒子界面では垂直に配向しようとする。このため多くの
ディスクリネーションと呼ばれる配向の不連続点が発生
する。これは見かけ上白濁した光散乱を呈する。さらに
は、透明粒子の等方的な屈折率に対し、液晶はそれより
0.2以上も大きな異常光屈折率を有するため、入射光の
方向により、光路が大きく屈折したり、反射を受ける。
これも光散乱を生じる。これらの光散乱要因が、基板間
に均質にかつ無秩序に存在することにより、OFF状態は
白濁した光散乱状態となり、入射光106は108に示すよう
に光を拡散する。

一方、第１図の左側に示すON状態は、外部電界が加わ
り、液晶の誘電異方性に従ったトルクが液晶分子に働
く。このため、配向力よりも強いトルクが働く場合、液
晶分子は図示するように基板に対し垂直に、再配列をす
る。この状態では、入射光106の液晶から受ける屈折率
は正常光屈折率であり、この場合は1.50である。ところ
で透明粒子の屈折率は1.46であり、近い値であることか
ら、入射光の受ける屈折力は小さなものとなる。さら
に、液晶の配向欠陥は外部電界による再配列によって消
失する。これらから、透明なON状態が得られる。107は
このようにして透過した出射光である。

第２図実線はこのようにして得られた液晶表示装置の
印加電圧−透過率特性である。

また第２図に破線で示す特性は、配向処理を施さずに
作製した液晶表示装置のものである。表示特性は低下す
るが、動作可能であることを示している。

実施例.2 実施例２は液晶にコレステロール誘導体を微少量混合
し、散乱能を高めた液晶表示装置である。基本的な構造
は実施例１と同様である。第２表に具体的な構成を示
す。

第２表 液晶 ネマチック液晶ZLI−1691 CB−15（コレステロール誘導体） 1.5wt％添加（メルクジャパン（株）製） 透明粒子 AEROSIL（最大粒径10μｍ） 配向処理 なし 基板 パイレックスガラス 電極 ITO透明電極 このような構成により得られた液晶表示装置の印加電
圧−透過率特性を第３図実線に示す。コレステロール誘
導体無添加のものを破線で示した。これから判かるよう
に駆動電圧は上昇するが、OFF状態の透過率の低下がみ
られた。また表示全体の均一性が向上し、配向処理が不
要となる効果をもたらしている。

実施例3. 実施例３は液晶中に二色性色素を添加し、表示特性を
向上させた液晶表示装置である。基本的な構造は実施例
１と同様である。第３表に具体的な構成を示す。

このような構成により得られた液晶表示装置の印加電
圧−透過率特性を第４図に示す。このように高コントラ
ストな液晶表示装置が得られた。コントラストが向上す
る理由は、OFF時の光散乱による透過率の低下に加え、
二色性色素による光の吸収のためである。逆にON時には
二色性色素が液晶分子と共に再配列し、光吸収が減少
し、等方的に光吸収を行なう色素に比べ高い光透過率を
得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のような構成にすることによって、以下のような
効果が得られる。

すなわち、前記液晶層に複数の透明物質が分散した構
成にすることによって、低電圧駆動可能な液晶電気光学
装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の一部の断面図である。 第２図は印加電圧−透過率特性を示す図。 第３図はコレステロール誘導体を添加した液晶を用いた
場合の印加電圧−透過率特性を示す図。 第４図は二色性色素を添加した場合の印加電圧−透過率
特性を示す図である。 101……液晶分子 102……透明粒子 103……電極 104……電源 105……基板

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する基板内面に電極を有する一対の基
   板間に液晶層を挟持してなる液晶電気光学装置におい
   て、 前記液晶層には複数の透明物質が分散してなり、前記透
   明物質の表面には配向処理が施されてなり、前記液晶層
   中に分散した前記透明物質により入射光が光散乱するこ
   とを特徴とする液晶電気光学装置。
2. 【請求項２】前記基板表面には、前記液晶層の液晶分子
   をほぼ平行に配向させる処理が施されてなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の液晶電気光学装置。
3. 【請求項３】前記液晶層の液晶分子の正常光に対する屈
   折率は、前記透明物質の屈折率にほぼ等しいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の液晶電気光学装置。
4. 【請求項４】前記液晶層にはコレステロール誘導体が含
   有されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の液晶電気光学装置。
5. 【請求項５】前記液晶層には、二色性色素が含有されて
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶
   電気光学装置。