JPH06324358A

JPH06324358A - 液晶電気光学素子

Info

Publication number: JPH06324358A
Application number: JP5109029A
Authority: JP
Inventors: Eiji Chino; 英治千野; Hidekazu Kobayashi; 英和小林; Masayuki Yazaki; 正幸矢崎; Hideto Iizaka; 英仁飯坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JP3636479B2

Abstract

(57)【要約】【目的】偏光板による光の吸収がなく、光利用効率が
高く明るく、かつ文字の二重映りなどがない反射型カラ
ー液晶表示体を提供する。【構成】液晶、二色性色素、粒子状あるいは針状高分
子が分散された調光層を表面が粗面化された反射電極を
含む液晶パネルに封入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレイ、各種表
示素子、プロジェクターなどに応用される表示素子、お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、軽量薄型の表示装置として液
晶を用いた表示装置が開発されている。その中でも特に
ネマチック液晶を２枚の基板、及び偏光板間に挾持させ
て配向させ、電界を印加したときの応答を偏光板を介し
て検出するいわゆるＴＮ、ＳＴＮなどの表示モードが主
に使用されているまた近年偏光板を用いない表示モード
として、光散乱を用いた液晶表示モードが開発されてい
る（アメリカ特許３６０００６０、４６８８９００、４
８９１１５２、４８１８０７０などに示されている）。
これらの液晶表示モードは通常、高分子分散型液晶モー
ドと呼ばれ、その構造は高分子のマトリックス中に液晶
が孤立したドロップレットとして存在する物（以下ＮＣ
ＡＰと略す）、あるいは、３次元網目状に連続したポリ
マー構造体中に液晶が含浸包含された物（以下ＰＮＬＣ
Ｄと略す）、複屈折性を示す高分子中に液晶が分散され
たもの（以下ＲＰＤＬＣと略す）などが代表的なもので
ある。これらの高分子分散型液晶モードは、ＮＣＡＰ、
ＰＮＬＣＤ共に、電圧が印加されていないときは光散乱
状態（白色）、あるいはＮＣＡＰの場合２色性色素が添
加されていれば光吸収状態で色素の色を示す。これに電
圧が印加されると電圧方向に液晶分子が配列し、２色性
色素の有無にかかわらず光透過状態となり、透明とな
る。また、ＲＰＤＬＣの場合、高分子と液晶複屈折率の
差によっては、電界が印加されていない状態で透明、電
界が印加されると散乱白濁状態へ移行する場合もある。

【０００３】またさらに、偏光板が不要で明るい表示体
を実現するために、本出願人によって新たな表示モード
を反射型として使用することが先に提案されている（特
願平２−３０９３１６、３−１３２６８など）。新たな
表示モード（以下リバースＰＤＬＣと呼ぶ）とは、液晶
中に配向処理された粒子状あるいは針状高分子を混合分
散させたもので、電圧が印加されていないときに光散乱
度が小さく透明、２色性色素が添加されていれば色素の
色に着色している。これに電圧が印加されると高分子と
液晶の複屈折率の差が大きければ光散乱度が増大し白色
になり、複屈折率の差が小さければ透明に変化するもの
である。そのため、電圧の有無によって、透過−散乱
（白色）、あるいは２色性色素を添加すれば、複屈折率
の差が大きければ吸収−散乱（着色−白色）、複屈折率
の差が小さければ吸収−透過（着色−透明）の２状態を
コントロールする事が出来る。特に、バックライト、偏
光板なしで、従来の液晶表示モードでは実現不可能であ
った着色−白色を、電界の有無によって制御できる画期
的なモードである。

【０００４】また、これらとは別に二色性色素だけを液
晶に溶解し、液晶の電界方向の配向にともない色素の配
向方向も変化するいわゆるゲストホスト（以下ＧＨモー
ド）も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように各種の表
示モードが提案されているが、白黒表示を目的とした場
合、ＴＮ、ＳＴＮ表示モードは偏光板が不可欠であり、
偏光板に光がほとんど吸収されるため、バックライトを
使用しないと表示が暗い欠点がある。そのためこれらの
表示装置は、バックライトを必要とする透過型を主体に
検討されているが、バックライトは電力を消費するた
め、電池寿命が小さくなる。バックライトを使用しない
反射型とした場合には、コントラストが不十分、あるい
は文字の二重映りなどの問題があり実用性が高いものと
は言えない。。

【０００６】近年、液晶表示素子には、表示される情報
の種類、内容の高度化、多機能化により従来の２色（白
黒）表示から、カラー化が求められている。偏光板を使
用したモードではカラーフィルターとバックライトの組
み合わせによりカラー化を実現している。しかし、偏光
板による吸収の他にカラーフィルターによる吸収が加わ
り、その光利用効率はバックライト全体の光の高々２〜
３％でしかない。このように光の利用効率が低いため、
明るい表示を得るためには、バックライトの大型化、光
量の増加が必要であり、これは消費電力の増大を意味す
る。そのため、特に要求が高い電池駆動による携帯型小
型情報機器には採用する事が出来ない。

【０００７】高分子分散モードのＮＣＡＰでは、水溶性
ポリマーの水溶液に親油性の液晶を分散混合して作製す
るので、この液晶分散液に親油性の２色性色素を混合す
れば、色素は液晶にだけとけ込む。乾燥して成膜すれ
ば、透明のポリマー中に２色性色素を溶かし込んだ液晶
のドロップレットが孤立して存在する構造となる。その
ため、電界が液晶に高分子層を通して間接的に作用する
ため、駆動電圧が必然的に高くなってしまう欠点があ
る。高分子の含有量を小さくすればそれにつれて駆動電
圧は低下してくるが、ＮＣＡＰ特有の液晶が孤立したド
ロップレット構造を取ることができなくなってしまう。
また、その表示品質は、電界が印加されていないとき
は、２色性色素の吸収と、液晶の複屈折性とポリマーの
屈折率の不一致により、散乱と吸収が混じった不透明状
態となる。この状態に電界を印加すると、液晶が電界の
方向に配向するのにつられて２色性色素も配向するので
色素の吸収が減少し透明状態となる。観測者と、液晶表
示素子をはさんで反対側に白色の物質、例えばコピー紙
等を置いておけば、白が表示される。このようにして、
電界無印加で着色、印加で白が表示できる。また、画素
ごとに色素種類を変えれば、一応カラー表示ができる。
しかし、その着色状態は色素の吸収に液晶とポリマーの
屈折率差による散乱が混じった物であり、表示色として
の鮮やかさが非常に劣る。また、電界無印加での白は、
電界方向に配向した２色性色素を含む液晶表示素子を透
して見るため、くすんだ白になってしまう。つまり、Ｎ
ＣＡＰでカラー表示をしようとすれば、非常にくすん
だ、コントラストの低い表示しか得られない事になる。
この点を補うために、高分子と液晶の屈折率差を小さく
してやる（ＵＳＰ４５５６２８９など）と、散乱による
白濁がなくなるので色はきれいに表示されるようになる
が、依然駆動電圧が高い問題は残っている。

【０００８】ＰＮＬＣＤは、紫外線硬化型モノマーに液
晶を混合したのち、紫外線を照射してモノマーを硬化さ
せてポリマーとしながら、液晶とポリマーを分離する物
である。このＰＮＬＣＤをカラー化するために２色性色
素を混合すると、モノマー、液晶、２色性色素の全てが
親油性なので、液晶とポリマーの両方に２色性色素が溶
解してしまう。そのため、電界の有無にかかわらず常に
着色した状態になってしまい、表示機器として使用でき
るだけのコントラストは得られない。

【０００９】また、アメリカ特許４９９４２０４にある
ようなＲＰＤＬＣも、上記のＰＮＬＣＤと同様の問題を
有しており、実使用に耐えるだけの性能を持ち合わせる
には至っていない。

【００１０】バックライト無しのカラー表示を可能とす
る方法としてカラーフィルターと反射型ＧＨを組み合わ
せたものが提案されている（ＳＩＤ９２Ｄｉｇｅｓ
ｔ４３７〜４３９ページ）。これは、緑とマゼンダ色の
カラーフィルターと反射型白黒相転移ＧＨモードを組み
合わせたものである。電界が印加されていない場合には
パネルは黒、緑の画素だけに電界が印加されればパネル
は緑、マゼンダの画素だけに電界が印加されればパネル
はマゼンダ、緑、マゼンダの画素両方に電界が印加され
ればパネルは白になるものである。しかしこのモードの
場合、駆動電圧が約１４Ｖと通常のアクティブ素子で駆
動するには高すぎる、透過率電圧特性が図２の２−２に
示すように中間状態を経由し、かつヒステリシスが大き
いので、階調表示ができない、動画表示ができない、初
期的に垂直配向させなければならないので信頼性が低い
等の多くの問題を抱えている。

【００１１】以上述べた事から明らかなように、従来あ
る表示モードで低消費電力の白黒、あるいはカラー表示
を実現する方法はなかった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、明るい反射型
の液晶表示素子の開発をめざしてなされたもので、電極
層を有してもよい少なくとも一方が透明な２枚の基板と
前記基板間に挟持された調光層を有し、該調光層は少な
くとも液晶と２色性色素と高分子との混合体からなり、
前記液晶と前記高分子は特定の方向に配向されているこ
とを特徴とする。また、該調光層は電界が印加されるこ
とにより吸光度が減少することを特徴とする。該調光層
に含まれる前記高分子は、粒子状あるいは針状高分子独
立体、あるいは連続体であることを特徴とする。液晶電
気光学素子を形成する一対の電極の少なくとも一方が反
射性物質で形成されていることを特徴とする。該反射性
物質で形成される電極が、一定方向にだけ光が反射され
ないように処理されていることを特徴とする。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により、さらに詳しく本発明を
説明する。

【００１４】（実施例１）本実施例では、白黒表示反射
型リバースＰＤＬＣ液晶表示素子の場合について示す。
代表的な断面図を図１に示す。図１（ａ）は画素電極に
電界無印加の状態、図１（ｂ）は画素電極に電界が印加
されている状態をそれぞれ示している。画素電極に電界
が印加されていない場合には、液晶分子、二色性色素分
子は高分子粒子、カイラル物質の影響により特定方向に
配向されている。そのため、パネルとしては着色して見
える。画素電極に電界を印加すると、その電界が作用す
る範囲の液晶分子は電界の方向に配向し、それにつられ
て二色性色素も電界方向に配向する。そのため、画素の
表示状態は、電界が印加されていなかったときの二色性
色素による着色状態から、液晶と高分子粒子の屈折率の
差によって決まる状態に変化する、屈折率差が小さけれ
ば透明となり、差が大きければ白濁状態となる。本発明
の場合には、屈折率差は小さいほうが望ましい。電極を
白濁状態にしておけば、電界の印加によって調光層が透
明になった結果、電極の白状態が表示される。

【００１５】具体的な表示素子の作成方法について述べ
る。対向基板上に紫外線硬化型アクリル樹脂を硬化後の
膜厚が約１μｍになるようにスピンコートにより成膜
し、紫外線を照射して硬化した。その後アクリル樹脂の
表面に高さ約０．３μｍの凹凸ができるようにサンドブ
ラスト処理した。次に、Ａｌ−Ｍｇ合金（Ｍｇが３重量
％）をスパッタにより膜厚約５０００Åになるように成
膜した後、パターニングして反射対向電極とした。この
電極は下地の凹凸の影響でいわゆる梨地状で、白濁した
反射鏡面であった。対向する素子基板には、通常の方法
によりＭＩＭ素子を作成した。ＭＩＭ素子基板と反射対
向電極を持つ対向基板に配向剤を塗布した後、ツイスト
角が１８０度になるようにラビング処理を施し、ギャッ
プ剤を散布した後、シール剤を介して張り合わせ、セル
厚５μｍの液晶セルを作った。次にセル中に封入する混
合物として、液晶ＳＳ−５００４（チッソ社製）に、カ
イラル物質としてＳ−８１１（メルク社製）を液晶に対
して１．０重量％、二色性色素の混合物、Ｍ３６１：Ｍ
４４７：ＳＩ５１２：Ｍ３４＝２０：３：２５：６（い
ずれも三井東圧染料（株）社製）を液晶に対し２．５重
量％溶解させ、さらに

【００１６】

【化１】

【００１７】で表される紫外線硬化型モノマ−を（液晶
＋二色性色素）：モノマー＝９５：５（重量比）で混合
し、パネル中に約０．２ｍｍＨｇの真空下で封入した。
モノマーを高分子にするために、３５０ｎｍの波長の紫
外線強度が４ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を１５分間、３５℃
で照射した。

【００１８】このようにして得られた液晶表示素子は、
電界が印加されていない場合には、二色性色素の吸収に
より黒く着色して見える。実効値電圧で約５Ｖの電界を
印加すると、白濁した反射対向電極が見え、白く見え
る。この素子の電圧反射率特性は図２の２−１に示すよ
うにヒステリシス、中間状態などがなく階調表示、動画
表示に適したものであった。またその応答速度は、室温
で立ち上がり、立ち下がり合わせて５０ｍＳｅｃで非常
に速いものであった。

【００１９】液晶中には、重合開始剤などが含まれてい
てもよい。液晶は、通常の液晶表示素子に使用されてい
るものが好ましく使用できるが、透明度を良好にするた
めには、液晶の複屈折率異方性、Δｎ、が０．１５以下
が望ましい。また、アクティブ素子で駆動するために
は、液晶単体の比抵抗は１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上、さら
に好ましくは２×１０¹²Ω・ｃｍ以上が、保持率を高く
保ち表示品質を良好にするためには望ましい。液晶中に
分散されている高分子は、その形状が粒子状、針状の孤
立体、あるいは連続体が特性上望ましいが、それ以外に
も３次元ネットワーク状、ゲルネットワーク状でも本発
明の光学的応答を示せば特にこれらに限定されるもので
はない。

【００２０】反射電極とする反射性部材は、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属単体、あるいは
混合物などが好ましく、さらにはＡｌ、Ｃｒ、Ａｌ−Ｍ
ｇ混合物が好ましく、特に安定性、反射率の点からＡｌ
−Ｍｇ混合物が好ましい。Ｍｇの添加量は、０．１〜１
０重量％が望ましく、特に０．５〜５重量％が安定性、
反射率、操作性などの点から好ましい。また、反射性部
材自身が白濁していても良い。また、反射性と透過性の
両方を同時に持ついわゆる半透過性反射膜でも良い。こ
れらの反射膜の上には、必要に応じて各種の光学積層膜
が形成されても良い。

【００２１】反射電極に凹凸を形成する方法としては、
サンドブラスト法以外に、適当な樹脂を適当な方法でパ
ターニングする方法、基板、あるいは電極自身をエッチ
ングする方法、樹脂中に微粒子、粉体などを分散させる
方法などがある。また凹凸の大きさ、形状、数、密度な
どは要求される表示品位の特性によって最適化される。

【００２２】カイラル成分としては、通常のＴＮ、ＳＴ
Ｎ、ＦＴＮに使用されているＣＢ−１５、Ｃ−１５、Ｓ
８１１、Ｓ１０８２（以上Ｍｅｒｃｋ社製）、ＣＭ−１
９、ＣＭ、ＣＭ−２０、ＣＭ−２１、ＣＭ−２２（以上
チッソ社製）などのものが好ましく使用される。その添
加量は、０．０１〜１０重量％であり、好ましくは０．
１〜５重量％である。０．０１重量％以下では効果が少
なく、１０重量％以上では駆動電圧が高くなり、通常の
素子では駆動が出来ない。

【００２３】２色性色素としては通常のＧＨに使用され
ているアゾ系、アントラキノン系、ナフトキノン系、ペ
リレン系、キノフタロン系、アゾメチン系などが好まし
く使用される。その中でも、耐光性の点からアントラキ
ノン系単独、あるいは必要に応じて他の色素との混合し
たものが特に好ましい。これらの２色性色素は必要な色
によって、適宜混合されて使用される。

【００２４】高分子はリバース型ＰＤＬＣモードになる
ものならなんでもよいが、液晶素子製造の簡便性から紫
外線硬化型モノマーが望ましい。紫外線硬化型モノマー
としては、単官能アクリレート、２官能アクリレートあ
るいは多官能アクリレートなどが好ましく使用される。
これらのモノマーには、カイラル性の成分を含むもので
も良い。また、これらのモノマーは単独あるいは他のモ
ノマー、オリゴマーと混合した後、紫外線を照射され高
分子化されても良い。これらの高分子の屈折率は混合さ
れる液晶と屈折率の差が小さいものが望ましい。

【００２５】本実施例では、ツイスト角が１８０度のリ
バース型ＰＤＬＣモードについて示したが、ツイスト角
についての特別の規定はない。

【００２６】また本実施例では、ＭＩＭ素子への応用に
ついて実施例を示したが、ラテラル型ＭＩＭ素子、バッ
クトウバック型ＭＩＭ素子、バックトウバックラテラル
型ＭＩＭ素子、スタティック駆動、時分割駆動、ＴＦＴ
素子、バリスタ素子を使用した駆動でも同様の効果が期
待できる。

【００２７】（実施例２）本実施例では、図３に示す様
に、対向電極が白濁した反射電極の表示素子を用いて以
下に説明する。対向基板上にＡｌ−Ｓｉ合金（Ｓｉを１
０重量％含有する）を３００℃でスパッタにより形成し
た。得られた膜は白濁していた。以下実施例１と全く同
様にして液晶表示素子を作成した。

【００２８】このようにして得られた液晶表示素子は、
電界が印加されていない場合には、二色性色素の吸収に
より黒く着色して見える。実効値電圧で約５Ｖの電界を
印加すると、白濁した反射対向電極が見え、白く見え
る。この素子の電圧反射率特性は図２の２−１に示すも
のとほぼ同じで、ヒステリシス、中間状態などがなく階
調表示、動画表示に適したものであった。またその応答
速度は、室温で立ち上がり、立ち下がり合わせて５０ｍ
Ｓｅｃで非常に速いものであった。

【００２９】液晶中には、重合開始剤などが含まれてい
てもよい。液晶は、通常の液晶表示素子に使用されてい
るものが好ましく使用できるが、透明度を良好にするた
めには、液晶の複屈折率異方性、Δｎ、が０．１５以下
が望ましい。また、アクティブ素子で駆動するために
は、液晶単体の比抵抗は１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上、さら
に好ましくは２×１０¹²Ω・ｃｍ以上が、保持率を高く
保ち表示品質を良好にするためには望ましい。液晶中に
分散されている高分子は、その形状が粒子状、針状の孤
立体、あるいは連続体が特性上望ましいが、それ以外に
も３次元ネットワーク状、ゲルネットワーク状でも本発
明の光学的応答を示せば特にこれらに限定されるもので
はない。

【００３０】反射電極とする反射性部材は、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属単体、あるいは
混合物などが好ましく、さらにはＡｌ、Ｃｒ、Ａｌ−Ｍ
ｇ混合物が好ましく、特に安定性、反射率の点からＡｌ
−Ｍｇ混合物が好ましい。Ｍｇの添加量は、０．１〜１
０重量％が望ましく、特に０．５〜５重量％が安定性、
反射率、操作性などの点から好ましい。また、反射性部
材自身が白濁していても良い。これらの反射膜の上に
は、必要に応じて各種の光学積層膜が形成されても良
い。

【００３１】反射電極に凹凸を形成する方法としては、
サンドブラスト法以外に、適当な樹脂を適当な方法でパ
ターニングする方法、基板あるいは電極自身をエッチン
グする方法、樹脂中に微粒子、粉体などを分散させる方
法などがある。

【００３２】カイラル成分としては、通常のＴＮ、ＳＴ
Ｎ、ＦＴＮに使用されているＣＢ−１５、Ｃ−１５、Ｓ
８１１、Ｓ１０８２（以上Ｍｅｒｃｋ社製）、ＣＭ−１
９、ＣＭ、ＣＭ−２０、ＣＭ−２１、ＣＭ−２２（以上
チッソ社製）などのものが好ましく使用される。その添
加量は、０．０１〜１０重量％であり、好ましくは０．
１〜５重量％である。０．０１重量％以下では効果が少
なく、１０重量％以上では駆動電圧が高くなり、通常の
素子では駆動が出来ない。

【００３３】２色性色素としては通常のＧＨに使用され
ているアゾ系、アントラキノン系、ナフトキノン系、ペ
リレン系、キノフタロン系、アゾメチン系などが好まし
く使用される。その中でも、耐光性の点からアントラキ
ノン系単独、あるいは必要に応じて他の色素との混合し
たものが特に好ましい。これらの２色性色素は必要な色
によって、適宜混合されて使用される。

【００３４】高分子はリバース型ＰＤＬＣモードになる
ものならなんでもよいが、液晶素子製造の簡便性から紫
外線硬化型モノマーが望ましい。紫外線硬化型モノマー
としては、単官能アクリレート、２官能アクリレートあ
るいは多官能アクリレートなどが好ましく使用される。
これらのモノマーには、カイラル性の成分を含むもので
も良い。また、これらのモノマーは単独あるいは他のモ
ノマー、オリゴマーと混合した後、紫外線を照射され高
分子化されても良い。これらの高分子の屈折率は混合さ
れる液晶と屈折率の差が小さいものが望ましい。

【００３５】また本実施例では、ＭＩＭ素子への応用に
ついて実施例を示したが、ラテラル型ＭＩＭ素子、バッ
クトウバック型ＭＩＭ素子、バックトウバックラテラル
型ＭＩＭ素子、スタティック駆動、時分割駆動、ＴＦＴ
素子を使用した駆動でも同様の効果が期待できる。

【００３６】（実施例３）本実施例では、図４に示す様
にＭＩＭ素子の画素電極を反射電極とし、さらにカラー
フィルターを組み合わせた例を示す。まず、素子基板上
に通常の方法によりＭＩＭ素子を作成した。この素子の
上に膜厚が約１μｍになるように紫外線硬化型アクリル
樹脂をスピンコートにより成膜した。紫外線を照射して
樹脂を硬化した後、反射型画素電極とＭＩＭ素子をつな
ぐためのコンタクトホールをパターニングによりアクリ
ル樹脂に開けた。さらに反射型画素電極に凹凸を形成す
るためにアクリル樹脂表面をエッチングした。次に、樹
脂上にＡｌ−Ｍｇ合金（Ｍｇが３重量％）を膜厚約５０
００Åスパッタにより成膜し、画素の形状にパターニン
グした。得られた画素電極は梨地状で白濁した反射電極
となった。対向基板上には、マゼンダと緑のカラーフィ
ルターを形成し、さらにそのカラーフィルター上に通常
の方法によりＩＴＯの透明電極をパターニング、形成し
た。次に、反射型ＭＩＭ素子基板とカラーフィルターを
持つ対向基板に配向剤を塗布した後、ツイスト角が９０
度になるようにラビング処理を施し、ギャップ剤を散布
した後、シール剤を介して張り合わせ、セル厚６．５μ
ｍの液晶セルを作った。次にセル中に封入する混合物と
して、液晶ＳＳ−５００４（チッソ社製）に、カイラル
物質としてＳ−８１１（メルク社製）を液晶に対して
１．０重量％、二色性色素の混合物、Ｍ３６１：Ｍ４４
７：ＳＩ５１２：Ｍ３４＝２０：３：２５：６（いずれ
も三井東圧染料（株）社製）を液晶に対し２．５重量％
溶解させ、さらに

【００３７】

【化２】

【００３８】で表される紫外線硬化型モノマ−を（液晶
＋二色性色素）：モノマー＝９０：１０（重量比）で混
合し、パネル中に約０．２ｍｍＨｇの真空下で封入し
た。モノマーを高分子にするために、３５０ｎｍの波長
の紫外線強度が４ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を１５分間、３
５℃で照射した。

【００３９】このようにして得られた液晶表示素子は、
電界が印加されていない場合には、二色性色素の吸収に
より黒く着色して見える。全画素に実効値電圧で約５Ｖ
の電界を印加すると、白濁した反射対向電極が見え、白
く見える。また、マゼンダの画素の部分だけ、あるいは
緑の画素の部分だけに電界を印加すると、それぞれの状
態に応じた色が表示される。この素子の電圧反射率特性
は図２の２−１に示すのものほぼ同じでヒステリシス、
中間状態などがなく階調表示、動画表示に適したもので
あった。またその応答速度は、室温で立ち上がり、立ち
下がり合わせて５０ｍＳｅｃで非常に速いものであっ
た。

【００４０】液晶中には、重合開始剤などが含まれてい
てもよい。液晶は、通常の液晶表示素子に使用されてい
るものが好ましく使用できるが、透明度を良好にするた
めには、液晶の複屈折率異方性、Δｎ、が０．１５以下
が望ましい。また、アクティブ素子で駆動するために
は、液晶単体の比抵抗は１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上、さら
に好ましくは２×１０¹²Ω・ｃｍ以上が、保持率を高く
保ち表示品質を良好にするためには望ましい。液晶中に
分散されている高分子は、その形状が粒子状、針状の孤
立体、あるいは連続体が特性上望ましいが、それ以外に
も３次元ネットワーク状、ゲルネットワーク状でも本発
明の光学的応答を示せば特にこれらに限定されるもので
はない。

【００４１】反射電極とする反射性部材は、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属単体、あるいは
混合物などが好ましく、さらにはＡｌ、Ｃｒ、Ａｌ−Ｍ
ｇ混合物が好ましく、特に安定性、反射率の点からＡｌ
−Ｍｇ混合物が好ましい。Ｍｇの添加量は、０．１〜１
０重量％が望ましく、特に０．５〜５重量％が安定性、
反射率、操作性などの点から好ましい。また、反射性部
材自身が白濁していても良い。これらの反射膜の上に
は、必要に応じて各種の光学積層膜が形成されても良
い。

【００４２】反射電極に凹凸を形成する方法としては、
サンドブラスト法以外に、適当な樹脂を適当な方法でパ
ターニングする方法、基板あるいは電極自身をエッチン
グする方法、樹脂中に微粒子、粉体などを分散させる方
法などがある。

【００４３】カイラル成分としては、通常のＴＮ、ＳＴ
Ｎ、ＦＴＮに使用されているＣＢ−１５、Ｃ−１５、Ｓ
８１１、Ｓ１０８２（以上Ｍｅｒｃｋ社製）、ＣＭ−１
９、ＣＭ、ＣＭ−２０、ＣＭ−２１、ＣＭ−２２（以上
チッソ社製）などのものが好ましく使用される。その添
加量は、０．０１〜１０重量％であり、好ましくは０．
１〜５重量％である。０．０１重量％以下では効果が少
なく、１０重量％以上では駆動電圧が高くなり、通常の
素子では駆動が出来ない。

【００４４】２色性色素としては通常のＧＨに使用され
ているアゾ系、アントラキノン系、ナフトキノン系、ペ
リレン系、キノフタロン系、アゾメチン系などが好まし
く使用される。その中でも、耐光性の点からアントラキ
ノン系単独、あるいは必要に応じて他の色素との混合し
たものが特に好ましい。これらの２色性色素は必要な色
によって、適宜混合されて使用される。また、必要に応
じて各画素にそれぞれ異なる色の色素が配置されるよう
に、画素ごとに色を変えても良い。

【００４５】高分子はリバース型ＰＤＬＣモードになる
ものならなんでもよいが、液晶素子製造の簡便性から紫
外線硬化型モノマーが望ましい。紫外線硬化型モノマー
としては、単官能アクリレート、２官能アクリレートあ
るいは多官能アクリレートなどが好ましく使用される。
これらのモノマーには、カイラル性の成分を含むもので
も良い。また、これらのモノマーは単独あるいは他のモ
ノマー、オリゴマーと混合した後、紫外線を照射され高
分子化されても良い。これらの高分子の屈折率は混合さ
れる液晶と屈折率の差が小さいものが望ましい。

【００４６】カラーフィルターは、緑−マゼンダの組み
合わせに限らず、ＲＧＢ、黄、シアン、マゼンダなどの
中から希望する表示色に応じて適宜選択すれば良い。

【００４７】本実施例では、ツイスト角が１８０度のリ
バース型ＰＤＬＣモードについて示したが、ツイスト角
についは特別の規定はない。

【００４８】また本実施例では、ＭＩＭ素子への応用に
ついて実施例を示したが、ラテラル型ＭＩＭ素子、バッ
クトウバック型ＭＩＭ素子、バックトウバックラテラル
型ＭＩＭ素子、スタティック駆動、時分割駆動、ＴＦＴ
素子を使用した駆動でも同様の効果が期待できる。

【００４９】（実施例４）本実施例では図５に示す様に
反射電極の膜厚を薄くして、反射型表示だけではなく透
過型表示も可能な表示素子とした場合について説明す
る。実施例１と同様にして対向基板上に形成したアクリ
ル樹脂層をサンドブラスト処理して表面に凹凸を形成し
た。次にＡｌ−Ｍｇ合金（Ｍｇが３重量％）をスパッタ
により、樹脂表面に約５００Å成膜し、半透過型反射電
極とした。得られた半透過型反射電極は反射率約８２
％、透過率約４３％のものであった。以下実施例１と全
く同様にして表示素子を作成し、さらに観測者と半透過
型反射電極を挟んで反対側にバックライトを設置した。
得られた表示素子は通常の室内などの反射型の環境下で
は実施例１で得られた表示素子に比べコントラストが劣
るものも、夜間などの暗い環境下ではバックライトのた
め、電界が印加された部分が光が透過するため見やすい
ものであった。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によればバッ
クライト無しの明るい反射型カラー表示素子が比較的容
易に製造可能である。その表示は従来の反射型液晶表示
素子にみられた像の二重映り、ヒステリシスがなく、応
答速度が速く、階調表示が容易で見やすいものであっ
た。使用されるバックライトは、サイドライト方式、直
下型さらにはフロントライト方式でも望まれる表示品位
によって最適なものが選択される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は対向電極が粗面化された反射電極で
ある表示素子の断面の概略を示す図。（ｂ）はその表示
素子の電界印加時と無印加時の状態を示す図。

【図２】本発明によるＰＤＬＣと従来のＧＨにおける
反射率と印加電圧の関係と示す図。

【図３】対向電極が白濁した反射電極である表示素子
の断面を概略を示す図。

【図４】素子の画素電極を反射電極とし、カラーフィ
ルターと組み合わせた表示素子の概略の断面を示す図。

【図５】素子の対向電極を半透過型電極とし、さらに
バックライトを設置した表示素子の概略の断面を示す
図。

【符号の説明】

１−１二色性色素１−２液晶１−３高分子粒子、あるいは粒子連続体１−４反射電極１−５樹脂層１−６透明画素電極１−７アクティブ素子１−８素子基板１−９対向基板１−１０シール層２−１本発明のＰＤＬＣの反射率−電圧特性２−２従来のＧＨの反射率−電圧特性３−１白濁した反射電極４−１画素電極上の樹脂層４−２コンタクトホール４−３反射画素電極４−４カラーフィルター４−５緑色のフィルター部分４−６マゼンダ色のフィルター部分４−７透明対向電極５−１半透過型反射電極５−２ライト５−３反射鏡５−４導光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯坂英仁長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極層を有してもよい少なくとも一方が
透明な２枚の基板と前記基板間に挟持された調光層を有
し、該調光層は少なくとも液晶と２色性色素と高分子と
の混合体からなり、前記液晶と前記高分子は特定の方向
に配向されていることを特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項２】該調光層は電界が印加されることにより
吸光度が減少することを特徴とする請求項１記載の液晶
電気光学素子。
【請求項３】該調光層に含まれる前記高分子は、粒子
状あるいは針状高分子独立体、あるいは連続体であるこ
とを特徴とする請求項１叉は２記載の液晶電気光学素
子。
【請求項４】液晶電気光学素子を形成する一対の電極
の少なくとも一方が反射性物質で形成されていることを
特徴とする請求項１、２叉は３記載の液晶電気光学素
子。
【請求項５】該反射性物質で形成される電極が、一定
方向にだけ光が反射されないように処理されていること
を特徴とする請求項４記載の液晶電気光学素子。