JPH08220540A - ゲストホスト型液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二色性色素を含むゲストホスト型液晶表示素
子に関し、コントラストの高いゲストホスト型液晶表示
素子を提供することである。 【構成】 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持さ
れ、液晶と二色性色素とを含むゲストホスト型液晶層で
あって、前記液晶層の液晶分子の配向方向は基板面と垂
直な方向に関してはツイストなし、またはほぼ一定のツ
イスト角を示し、基板面と平行な方向には２以上の配向
方向が分布しているゲストホスト型液晶層とを有する。
子に関し、コントラストの高いゲストホスト型液晶表示
素子を提供することである。 【構成】 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持さ
れ、液晶と二色性色素とを含むゲストホスト型液晶層で
あって、前記液晶層の液晶分子の配向方向は基板面と垂
直な方向に関してはツイストなし、またはほぼ一定のツ
イスト角を示し、基板面と平行な方向には２以上の配向
方向が分布しているゲストホスト型液晶層とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関し、
特に二色性色素を含むゲストホスト型液晶表示素子に関
する。
特に二色性色素を含むゲストホスト型液晶表示素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】種々の産業分野において種々の液晶表示
素子が用いられている。液晶表示素子においては、液晶
分子が一定の配向状態に揃おうとする性質を利用して光
を制御する。典型的には、電界によって制御される液晶
の配向状態に応じて光がオン／オフ制御される。
素子が用いられている。液晶表示素子においては、液晶
分子が一定の配向状態に揃おうとする性質を利用して光
を制御する。典型的には、電界によって制御される液晶
の配向状態に応じて光がオン／オフ制御される。
【０００３】通常の液晶表示装置においては、液晶分子
自体が入射光の偏光方向や散乱を制御する。液晶層に入
射する光の偏光方向を揃えるためには偏光板が用いられ
る。二色性色素は、通常細長い棒状の分子で構成され、
二色性色素分子の方向によって光の吸収特性が変化す
る。二色性色素分子の長軸方向が光の電気ベクトルと平
行な方向を向いているか直角の方向を向いているかによ
り、透過光のスペクトルが変化する。
自体が入射光の偏光方向や散乱を制御する。液晶層に入
射する光の偏光方向を揃えるためには偏光板が用いられ
る。二色性色素は、通常細長い棒状の分子で構成され、
二色性色素分子の方向によって光の吸収特性が変化す
る。二色性色素分子の長軸方向が光の電気ベクトルと平
行な方向を向いているか直角の方向を向いているかによ
り、透過光のスペクトルが変化する。
【０００４】二色性色素分子の方向を制御するために、
液晶分子を用いることができる。細長い形状を有する液
晶分子（ホスト）中にやはり細長い形状を有する二色性
色素分子（ゲスト）を混入すると、二色性色素分子は、
周囲の液晶分子の配向に従って配向する。二色性色素分
子の方向を制御することにより、入射光に対する吸収特
性を制御することができる。
液晶分子を用いることができる。細長い形状を有する液
晶分子（ホスト）中にやはり細長い形状を有する二色性
色素分子（ゲスト）を混入すると、二色性色素分子は、
周囲の液晶分子の配向に従って配向する。二色性色素分
子の方向を制御することにより、入射光に対する吸収特
性を制御することができる。
【０００５】このようなゲストホスト型液晶表示素子と
して、ネマティック液晶、カイラルネマティック液晶、
コレステリック液晶を用いたものが知られている。ゲス
トホスト型液晶表示素子の一対の基板は、基板上の液晶
分子の配向方向が一定の関係になるようにラビング等の
配向処理を施されている。したがって、ゲストホスト型
液晶表示素子内の液晶分子は、基板上で全面にわたって
一定の方向に配向する。厚さ方向に対しては、一定のツ
イスト角を持つように配向方向が設定される。
して、ネマティック液晶、カイラルネマティック液晶、
コレステリック液晶を用いたものが知られている。ゲス
トホスト型液晶表示素子の一対の基板は、基板上の液晶
分子の配向方向が一定の関係になるようにラビング等の
配向処理を施されている。したがって、ゲストホスト型
液晶表示素子内の液晶分子は、基板上で全面にわたって
一定の方向に配向する。厚さ方向に対しては、一定のツ
イスト角を持つように配向方向が設定される。
【０００６】ゲストホスト型液晶表示素子は、偏光板を
用いる必要がなく、明るい液晶表示素子を実現すること
ができる。反射型ゲストホスト型液晶表示素子において
は、一対の基板の背面側もしくは背面側基板の内側に反
射板を配置する。
用いる必要がなく、明るい液晶表示素子を実現すること
ができる。反射型ゲストホスト型液晶表示素子において
は、一対の基板の背面側もしくは背面側基板の内側に反
射板を配置する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ゲストホスト型液晶表
示素子は、偏光板を用いないために高い透過率を有する
が、コントラストが低い。
示素子は、偏光板を用いないために高い透過率を有する
が、コントラストが低い。
【０００８】ラビング等の配向処理を行なった液晶セル
に、ｄ／ｐ（ｄ：セル厚、ｐ：液晶の自然カイラルピッ
チ）が約０．７５以上のゲストホスト（ＧＨ）型液晶を
注入し、液晶表示素子（ＬＣＤ）を作成した場合、スト
ライプドメイン欠陥が発生してコントラスト低下を招い
たり、電気・光学特性にヒステリシスが生じ、特にマル
チプレックス駆動において表示不良を生じてしまうこと
があった。
に、ｄ／ｐ（ｄ：セル厚、ｐ：液晶の自然カイラルピッ
チ）が約０．７５以上のゲストホスト（ＧＨ）型液晶を
注入し、液晶表示素子（ＬＣＤ）を作成した場合、スト
ライプドメイン欠陥が発生してコントラスト低下を招い
たり、電気・光学特性にヒステリシスが生じ、特にマル
チプレックス駆動において表示不良を生じてしまうこと
があった。
【０００９】本発明の目的は、コントラストの高いゲス
トホスト型液晶表示素子を提供することである。本発明
の他の目的は、ストライプドメイン欠陥やヒステリシス
を生じにくいゲストホスト型液晶表示素子を提供するこ
とである。
トホスト型液晶表示素子を提供することである。本発明
の他の目的は、ストライプドメイン欠陥やヒステリシス
を生じにくいゲストホスト型液晶表示素子を提供するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のゲストホスト型
液晶表示素子は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟
持され、液晶と二色性色素とを含むゲストホスト型液晶
層であって、前記液晶層の液晶分子の配向方向は基板面
と垂直な方向に関してはツイストなし、またはほぼ一定
のツイスト角を示し、基板面と平行な方向には２以上の
配向方向が分布しているゲストホスト型液晶層とを有す
る。
液晶表示素子は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟
持され、液晶と二色性色素とを含むゲストホスト型液晶
層であって、前記液晶層の液晶分子の配向方向は基板面
と垂直な方向に関してはツイストなし、またはほぼ一定
のツイスト角を示し、基板面と平行な方向には２以上の
配向方向が分布しているゲストホスト型液晶層とを有す
る。
【００１１】
【作用】液晶層が、基板面と平行な方向には２以上の配
向方向が分布するようにすると、ゲストホスト型液晶表
示素子のコントラストが向上することが判った。
向方向が分布するようにすると、ゲストホスト型液晶表
示素子のコントラストが向上することが判った。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の実施例による液晶表示素子
を示す。図１（Ａ）は、液晶表示素子の一部断面図であ
り、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、基板面上での液晶
分子の配向状態を示す概略図である。
を示す。図１（Ａ）は、液晶表示素子の一部断面図であ
り、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、基板面上での液晶
分子の配向状態を示す概略図である。
【００１３】図１（Ａ）に示すように、液晶表示素子は
一対のガラス基板１ａ、１ｂで液晶セルを構成し、その
内部に液晶層６を挟持する。なお、ガラス基板１ａ、１
ｂ上には配向処理を行なっていない配向膜２ａ、２ｂが
形成されている。配向膜２ａ、２ｂには配向処理を行な
っていないため、液晶セル内に注入された液晶層６は、
基板面に平行に配向しようとする力は受けるが、面内方
向に関しては配向力を受けない。
一対のガラス基板１ａ、１ｂで液晶セルを構成し、その
内部に液晶層６を挟持する。なお、ガラス基板１ａ、１
ｂ上には配向処理を行なっていない配向膜２ａ、２ｂが
形成されている。配向膜２ａ、２ｂには配向処理を行な
っていないため、液晶セル内に注入された液晶層６は、
基板面に平行に配向しようとする力は受けるが、面内方
向に関しては配向力を受けない。
【００１４】液晶層６は、ネマティック液晶、カイラル
ネマティック液晶あるいはコレスリック液晶の液晶分子
３に二色性色素分子５を混入したものである。基板が配
向方向を有さないため、液晶層６はランダムな方向に配
向する。ただし、液晶セルのセル厚はたかだか数μｍと
小さいため、セルの厚さ方向に関しては液晶層６は液晶
の性質に応じた配向をする。図には、カイラルネマティ
ック液晶を注入した場合を示す。液晶分子３は、そのカ
イラリティーに従って一方の基板１ａから他方の基板１
ｂに向かうに従って一定のツイストを示す。二色性色素
分子５は、液晶分子３の配向に従って配向する。
ネマティック液晶あるいはコレスリック液晶の液晶分子
３に二色性色素分子５を混入したものである。基板が配
向方向を有さないため、液晶層６はランダムな方向に配
向する。ただし、液晶セルのセル厚はたかだか数μｍと
小さいため、セルの厚さ方向に関しては液晶層６は液晶
の性質に応じた配向をする。図には、カイラルネマティ
ック液晶を注入した場合を示す。液晶分子３は、そのカ
イラリティーに従って一方の基板１ａから他方の基板１
ｂに向かうに従って一定のツイストを示す。二色性色素
分子５は、液晶分子３の配向に従って配向する。
【００１５】図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、基板上に
配向処理を行なわなかった場合に発生する液晶分子の配
向状態を示す。図１（Ｂ）の場合には、基板面内に多数
のミクロドメイン４が形成され、各ミクロドメイン４の
内部では液晶分子３は矢印で示すように、ある一定の方
向にほぼ揃って平行配向する。この配向方向は、ミクロ
ドメイン４毎に異なり、基板面内全体で見ると、ランダ
ムな配向をすることになる。
配向処理を行なわなかった場合に発生する液晶分子の配
向状態を示す。図１（Ｂ）の場合には、基板面内に多数
のミクロドメイン４が形成され、各ミクロドメイン４の
内部では液晶分子３は矢印で示すように、ある一定の方
向にほぼ揃って平行配向する。この配向方向は、ミクロ
ドメイン４毎に異なり、基板面内全体で見ると、ランダ
ムな配向をすることになる。
【００１６】図１（Ｃ）においては、基板面内において
液晶分子３の配向方向が連続的に変化している。この連
続性には規則がなく、基板面全面で見ると配向はランダ
ムになっている。
液晶分子３の配向方向が連続的に変化している。この連
続性には規則がなく、基板面全面で見ると配向はランダ
ムになっている。
【００１７】図１（Ｄ）においては、ミクロドメイン４
が散点上に分布する。各ミクロドメイン４内においては
液晶分子がほぼ一定方向に配向する。ミクロドメイン４
間の領域においては、液晶分子３が連続的に配向方向を
変化させて存在する。図１（Ｄ）の配向状態は、図１
（Ｂ）、（Ｃ）の組み合わせと考えることもできよう。
が散点上に分布する。各ミクロドメイン４内においては
液晶分子がほぼ一定方向に配向する。ミクロドメイン４
間の領域においては、液晶分子３が連続的に配向方向を
変化させて存在する。図１（Ｄ）の配向状態は、図１
（Ｂ）、（Ｃ）の組み合わせと考えることもできよう。
【００１８】このようなランダムな配向状態は、液晶セ
ルの基板に配向処理を行なわないことによって自然に得
られるものであるが、本出願人の特許出願（特開平６−
１９４６５５号）の実施例の項に詳述されている。
ルの基板に配向処理を行なわないことによって自然に得
られるものであるが、本出願人の特許出願（特開平６−
１９４６５５号）の実施例の項に詳述されている。
【００１９】さらに、微細で均一なミクロドメインを有
するマクロドメイン構造を得るためには、液晶を液晶セ
ルに注入した後、加熱等によって液晶分子をほぼアイソ
トロピック状態とし、その後徐冷を行なうのが好まし
い。このような方法は、本出願人の特許出願（特願平６
−５３６３９号）の実施例に詳述されている。
するマクロドメイン構造を得るためには、液晶を液晶セ
ルに注入した後、加熱等によって液晶分子をほぼアイソ
トロピック状態とし、その後徐冷を行なうのが好まし
い。このような方法は、本出願人の特許出願（特願平６
−５３６３９号）の実施例に詳述されている。
【００２０】図２は、液晶セルへの液晶注入工程を示
す。図２（Ａ）に示すように、一対のガラス基板１ａ、
１ｂが対向し、液晶セルを構成している。基板１ａ上に
は、コモン電極等の配線層Ｗが形成され、その上に配向
膜２ａが形成されている。他方の基板１ｂの上には、薄
膜トランジスタＱおよび画素電極ＰＸを有するアクティ
ブ駆動回路が形成され、その上に配向膜２ｂが形成され
ている。配向膜２ａ、２ｂはたとえばポリイミド等で形
成することができる。ただし、配向膜２ａ、２ｂにはラ
ビング等の配向処理は行なわない。
す。図２（Ａ）に示すように、一対のガラス基板１ａ、
１ｂが対向し、液晶セルを構成している。基板１ａ上に
は、コモン電極等の配線層Ｗが形成され、その上に配向
膜２ａが形成されている。他方の基板１ｂの上には、薄
膜トランジスタＱおよび画素電極ＰＸを有するアクティ
ブ駆動回路が形成され、その上に配向膜２ｂが形成され
ている。配向膜２ａ、２ｂはたとえばポリイミド等で形
成することができる。ただし、配向膜２ａ、２ｂにはラ
ビング等の配向処理は行なわない。
【００２１】容器２３中に液晶と二色性色素を含む液晶
材料６を収容し、ヒータ２０、２１で両側から加熱す
る。液晶セルを容器２３内の液晶６に漬け、液晶セルの
注入口９から液晶セル内部に液晶を注入する。たとえ
ば、真空注入、キャピラリ注入等を行なうことができ
る。
材料６を収容し、ヒータ２０、２１で両側から加熱す
る。液晶セルを容器２３内の液晶６に漬け、液晶セルの
注入口９から液晶セル内部に液晶を注入する。たとえ
ば、真空注入、キャピラリ注入等を行なうことができ
る。
【００２２】注入前に液晶６をアイソトロピック相とし
ておくと、液晶はアイソトロピック相のまま液晶セル内
のギャップに注入される。その後、ヒータ２０、２１の
供給電力を下げるか遮断し、液晶セルを降温すれば、液
晶６は液晶層となって図１に示すような配向状態をと
る。
ておくと、液晶はアイソトロピック相のまま液晶セル内
のギャップに注入される。その後、ヒータ２０、２１の
供給電力を下げるか遮断し、液晶セルを降温すれば、液
晶６は液晶層となって図１に示すような配向状態をと
る。
【００２３】図２（Ａ）においては、液晶セルの両側か
らヒータで液晶セルを加熱する場合を示したが、液晶セ
ルは図２（Ｂ）に示すように片側から加熱してもよい。
また、注入後の冷却時において、片側のヒータ２０のみ
を遮断し、ＴＦＴを形成した基板１ｂ側のヒータ２１は
加熱状態に保つと、液晶セル内の液晶層６は他方の基板
１ａ側から配向するようになる。
らヒータで液晶セルを加熱する場合を示したが、液晶セ
ルは図２（Ｂ）に示すように片側から加熱してもよい。
また、注入後の冷却時において、片側のヒータ２０のみ
を遮断し、ＴＦＴを形成した基板１ｂ側のヒータ２１は
加熱状態に保つと、液晶セル内の液晶層６は他方の基板
１ａ側から配向するようになる。
【００２４】図２においては、液晶を加熱してアイソト
ロピック相とした後に、液晶セルに注入した。液晶セル
がアクティブ駆動の場合、一方の基板上にはＴＦＴ等の
駆動素子が形成される。このような液晶セルにおいて
は、表面に凹凸が生じ、液晶注入工程において気泡を形
成しないためには、真空注入を行なうことが好ましい。
しかしながら、真空注入を行い、かつ液晶を加熱する
と、液晶材料中の揮発成分が蒸発し、液晶材料の組成が
時間的に変化してしまう。したがって、液晶を常温で注
入できることが望まれる。
ロピック相とした後に、液晶セルに注入した。液晶セル
がアクティブ駆動の場合、一方の基板上にはＴＦＴ等の
駆動素子が形成される。このような液晶セルにおいて
は、表面に凹凸が生じ、液晶注入工程において気泡を形
成しないためには、真空注入を行なうことが好ましい。
しかしながら、真空注入を行い、かつ液晶を加熱する
と、液晶材料中の揮発成分が蒸発し、液晶材料の組成が
時間的に変化してしまう。したがって、液晶を常温で注
入できることが望まれる。
【００２５】図３は、液晶を常温で注入する方法を示
す。図３（Ａ）に示すように、一対のガラス基板１ａ、
１ｂを準備し、液晶セルを構成する。なお、基板１ａ、
１ｂ上には配向膜２ａ、２ｂが形成されている。なお、
前述のように配向膜２ａ、２ｂに配向処理は行なわな
い。
す。図３（Ａ）に示すように、一対のガラス基板１ａ、
１ｂを準備し、液晶セルを構成する。なお、基板１ａ、
１ｂ上には配向膜２ａ、２ｂが形成されている。なお、
前述のように配向膜２ａ、２ｂに配向処理は行なわな
い。
【００２６】図３（Ｂ）に示すように、液晶セル内に常
温で液晶材料６を注入する。なお、液晶材料６は、液晶
分子に二色性色素分子を混入したものである。液晶セル
に液晶材料６を注入した後、図３（Ｃ）に示すように、
ヒータ２１で液晶セルを加熱し、内部の液晶材料６をア
イソトロピック相にする。
温で液晶材料６を注入する。なお、液晶材料６は、液晶
分子に二色性色素分子を混入したものである。液晶セル
に液晶材料６を注入した後、図３（Ｃ）に示すように、
ヒータ２１で液晶セルを加熱し、内部の液晶材料６をア
イソトロピック相にする。
【００２７】図３（Ｄ）に示すように、その後液晶セル
を徐冷すると、液晶材料６は再び液晶相となり、基板面
にほぼ平行に配向する。なお、配向膜２ａ、２ｂには配
向処理を行なっていないため、基板面上には多数の微細
なミクロドメインが発生する。なお、このような液晶注
入方法については、本出願人の特許出願（特願平６−５
３６３９号）の実施例を参照されたい。
を徐冷すると、液晶材料６は再び液晶相となり、基板面
にほぼ平行に配向する。なお、配向膜２ａ、２ｂには配
向処理を行なっていないため、基板面上には多数の微細
なミクロドメインが発生する。なお、このような液晶注
入方法については、本出願人の特許出願（特願平６−５
３６３９号）の実施例を参照されたい。
【００２８】図１（Ａ）に示す液晶表示素子は、ゲスト
ホスト型液晶を用いており、偏光板は必要としない。な
お、ガラス基板１上には、図示しないが、電極や薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）等の液晶配向を制御するための電
気素子が形成されている。
ホスト型液晶を用いており、偏光板は必要としない。な
お、ガラス基板１上には、図示しないが、電極や薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）等の液晶配向を制御するための電
気素子が形成されている。
【００２９】本実施例に従い、最大吸収波長６００ｎｍ
の紺色色素（日本感光色素研究所製Ｇ２５６）を、自然
カイラルピッチが１５．４３μｍのカイラルネマティッ
ク液晶に０．７５ｗｔ％混入し、ゲストホスト液晶を作
製した。ゲストホスト液晶をセル厚９μｍのセルに、図
２に示すような方法でネマティック−アイソトロピック
相転移温度（約１０５℃）以上の温度（１２０℃）で注
入し、液晶表示素子を得た。なお、上述の条件では、作
製した液晶表示素子のツイスト角は約２１０°である。
比較のため、従来技術に従い、ラビングした基板を用
い、２１０°ツイストの液晶表示素子も作製した。両液
晶表示素子の電気光学特性を測定した。
の紺色色素（日本感光色素研究所製Ｇ２５６）を、自然
カイラルピッチが１５．４３μｍのカイラルネマティッ
ク液晶に０．７５ｗｔ％混入し、ゲストホスト液晶を作
製した。ゲストホスト液晶をセル厚９μｍのセルに、図
２に示すような方法でネマティック−アイソトロピック
相転移温度（約１０５℃）以上の温度（１２０℃）で注
入し、液晶表示素子を得た。なお、上述の条件では、作
製した液晶表示素子のツイスト角は約２１０°である。
比較のため、従来技術に従い、ラビングした基板を用
い、２１０°ツイストの液晶表示素子も作製した。両液
晶表示素子の電気光学特性を測定した。
【００３０】透過型液晶として測定した結果、本実施例
による液晶表示素子のコントラストは従来型液晶表示素
子のコントラスト１．８７に対し、１．９７と増大し
た。この理由は、本実施例による液晶セルにおいては配
向方向がランダムであることによると思われる。
による液晶表示素子のコントラストは従来型液晶表示素
子のコントラスト１．８７に対し、１．９７と増大し
た。この理由は、本実施例による液晶セルにおいては配
向方向がランダムであることによると思われる。
【００３１】図４は、本発明の他の実施例による液晶表
示素子を示す。図４（Ａ）においては、図１に示す液晶
表示セルの背面基板１ｂの後方に、反射板７ａを配置し
ている。その他の点は、図１（Ａ）の構成と同様であ
る。
示素子を示す。図４（Ａ）においては、図１に示す液晶
表示セルの背面基板１ｂの後方に、反射板７ａを配置し
ている。その他の点は、図１（Ａ）の構成と同様であ
る。
【００３２】本実施例に従って作製した液晶表示素子
と、配向処理を行なった従来型液晶表示素子を作製し、
その電気光学特性を測定した。従来型液晶表示素子のコ
ントラストが２．３７であったのに対し、本実施例に従
う液晶表示素子のコントラストは３．３５と大幅に改善
した。電圧無印加時の反射率は、従来型液晶表示素子が
２０．７％であるのに対し、本実施例による液晶表示素
子の反射率は１５．０％であった。すなわち、オフ時の
特性が改善している。オフ時の特性の差により、コント
ラストが向上したものと思われる。
と、配向処理を行なった従来型液晶表示素子を作製し、
その電気光学特性を測定した。従来型液晶表示素子のコ
ントラストが２．３７であったのに対し、本実施例に従
う液晶表示素子のコントラストは３．３５と大幅に改善
した。電圧無印加時の反射率は、従来型液晶表示素子が
２０．７％であるのに対し、本実施例による液晶表示素
子の反射率は１５．０％であった。すなわち、オフ時の
特性が改善している。オフ時の特性の差により、コント
ラストが向上したものと思われる。
【００３３】コントラスト向上の理由は以下のように考
えることができよう。液晶表示素子に入射光８ａが入射
し、反射板７ａで反射して反射光８ｂとなる。垂直入射
以外では入射光８ａと反射光８ｂは異なる光路を辿る。
入射光８ａの光路上と反射光８ｂの光路上には異なるミ
クロドメインが存在するとすれば、これらのミクロドメ
インは異なる配向方向を有する。
えることができよう。液晶表示素子に入射光８ａが入射
し、反射板７ａで反射して反射光８ｂとなる。垂直入射
以外では入射光８ａと反射光８ｂは異なる光路を辿る。
入射光８ａの光路上と反射光８ｂの光路上には異なるミ
クロドメインが存在するとすれば、これらのミクロドメ
インは異なる配向方向を有する。
【００３４】これに対し、従来型液晶表示素子において
は、基板面上で一様な配向状態を有する。したがって、
入射光８ａと反射光８ｂは同一特性の液晶層内を通過す
ることになる。
は、基板面上で一様な配向状態を有する。したがって、
入射光８ａと反射光８ｂは同一特性の液晶層内を通過す
ることになる。
【００３５】入射光の光路と反射光の光路を別の液晶セ
ルと考えると、反射型液晶セルの特性は２つの液晶セル
を重ねて配置したもので近似することができよう。従来
型液晶表示素子は、同一特性の液晶セルを２つ重ねたも
のとなる。これに対し、本実施例による液晶セルは異な
る特性の液晶セルを重ねたものとなる。
ルと考えると、反射型液晶セルの特性は２つの液晶セル
を重ねて配置したもので近似することができよう。従来
型液晶表示素子は、同一特性の液晶セルを２つ重ねたも
のとなる。これに対し、本実施例による液晶セルは異な
る特性の液晶セルを重ねたものとなる。
【００３６】２つの液晶セルを重ねて配置した場合、２
つの液晶セルの配向方向が直角になった時に光の吸収が
最大になる。従来型液晶表示素子においては、２つのセ
ルの配向方向は同一である。本実施例による液晶表示素
子においては、２つの液晶セルの配向方向が異なるよう
になるため、コントラストが向上するものと考えられ
る。
つの液晶セルの配向方向が直角になった時に光の吸収が
最大になる。従来型液晶表示素子においては、２つのセ
ルの配向方向は同一である。本実施例による液晶表示素
子においては、２つの液晶セルの配向方向が異なるよう
になるため、コントラストが向上するものと考えられ
る。
【００３７】図４（Ｂ）は、反射板７ｂを液晶セルの背
面基板１ｂ上に配置した構成を示す。反射板７ｂが液晶
セルの外部から内部に移動した点以外は図４（Ａ）の液
晶表示素子と同様である。本実施例に従う液晶表示素子
も作製し、従来型液晶表示素子との電気光学特性の差を
測定した。従来型液晶表示素子のコントラストが２．３
３であったのに対し、本実施例による液晶表示素子のコ
ントラストは３．１８と大幅に改善した。
面基板１ｂ上に配置した構成を示す。反射板７ｂが液晶
セルの外部から内部に移動した点以外は図４（Ａ）の液
晶表示素子と同様である。本実施例に従う液晶表示素子
も作製し、従来型液晶表示素子との電気光学特性の差を
測定した。従来型液晶表示素子のコントラストが２．３
３であったのに対し、本実施例による液晶表示素子のコ
ントラストは３．１８と大幅に改善した。
【００３８】本実施例の場合、入射光８ａと反射光８ｂ
とは反射板７ｂ上では同一の点上に存在するが、反射光
が進むに従ってその光路は入射光の光路から離れる。し
たがって、図４（Ａ）と同様の事情が発生する。したが
って、図４（Ａ）の実施例と同様にコントラストが向上
したものと考えられる。
とは反射板７ｂ上では同一の点上に存在するが、反射光
が進むに従ってその光路は入射光の光路から離れる。し
たがって、図４（Ａ）と同様の事情が発生する。したが
って、図４（Ａ）の実施例と同様にコントラストが向上
したものと考えられる。
【００３９】以上説明した試作例においては、液晶セル
のｄ／ｐが０．５８３であった。ｄ／ｐの値がこの程度
の液晶表示素子においては、従来型においてもストライ
プドメインやヒステリシスは発生しない。従来型液晶表
示素子において、ｄ／ｐの値を約０．７５以上とする
と、ストライプドメイン欠陥やヒステリシスが発生して
しまう。
のｄ／ｐが０．５８３であった。ｄ／ｐの値がこの程度
の液晶表示素子においては、従来型においてもストライ
プドメインやヒステリシスは発生しない。従来型液晶表
示素子において、ｄ／ｐの値を約０．７５以上とする
と、ストライプドメイン欠陥やヒステリシスが発生して
しまう。
【００４０】図５（Ａ）は、図１（Ａ）の実施例と同様
の構成において、ｄ／ｐの値を約０．７５以上とした場
合を示す。図５（Ｂ）に示すように、カイラルネマティ
ック液晶の自然カイラルピッチをｐとし、液晶セルのセ
ル厚をｄとした時、ｄ／ｐをたとえば約１．０とする。
の構成において、ｄ／ｐの値を約０．７５以上とした場
合を示す。図５（Ｂ）に示すように、カイラルネマティ
ック液晶の自然カイラルピッチをｐとし、液晶セルのセ
ル厚をｄとした時、ｄ／ｐをたとえば約１．０とする。
【００４１】たとえば、最大吸収波長６００ｎｍの紺色
色素（日本感光色素研究所製Ｇ２５６）を、自然カイラ
ルピッチが８．５μｍのカイラルネマティック液晶に
０．７５ｗｔ％混入したゲストホスト液晶をセル厚８．
５μｍのセルにネマティック−アイソトロピック相転移
温度（約１０５℃）以上の温度（１２０℃）で注入し
た。この条件において、ｄ／ｐは約１．０である。
色素（日本感光色素研究所製Ｇ２５６）を、自然カイラ
ルピッチが８．５μｍのカイラルネマティック液晶に
０．７５ｗｔ％混入したゲストホスト液晶をセル厚８．
５μｍのセルにネマティック−アイソトロピック相転移
温度（約１０５℃）以上の温度（１２０℃）で注入し
た。この条件において、ｄ／ｐは約１．０である。
【００４２】ｄ／ｐが１であるため、この液晶表示素子
中の液晶分子は上下基板間で約３６０°ツイストするこ
とになる。比較のために従来タイプで同様に３６０°の
ツイストを示す液晶表示素子をラビングを用いて作製し
た。両液晶表示素子の電気光学特性を測定した。
中の液晶分子は上下基板間で約３６０°ツイストするこ
とになる。比較のために従来タイプで同様に３６０°の
ツイストを示す液晶表示素子をラビングを用いて作製し
た。両液晶表示素子の電気光学特性を測定した。
【００４３】図４（Ａ）に示すように、液晶セルの背面
側に反射板７ａを接地した構成で測定したところ、本実
施例による液晶表示素子のコントラストは３．０であ
り、従来の液晶表示素子のコントラストは約２．９であ
った。ｄ／ｐが小さい時のような顕著な効果は認められ
なかった。ただし、コントラスト以外で以下のような効
果が得られた。
側に反射板７ａを接地した構成で測定したところ、本実
施例による液晶表示素子のコントラストは３．０であ
り、従来の液晶表示素子のコントラストは約２．９であ
った。ｄ／ｐが小さい時のような顕著な効果は認められ
なかった。ただし、コントラスト以外で以下のような効
果が得られた。
【００４４】電圧を印加した時の配向状態を偏光顕微鏡
で観察した結果、従来の液晶表示素子には観察されるス
トライプドメイン欠陥が本実施例による液晶表示素子に
は発生していなかった。電圧上昇時と下降時の電気光学
特性を測定したところ、従来の液晶表示素子においては
上昇時と下降時の電気光学特性が異なるヒステリシス特
性が観測されたが、本実施例による液晶表示素子におい
ては観測されないかもしくは比較にならないほど小さい
ものであった。
で観察した結果、従来の液晶表示素子には観察されるス
トライプドメイン欠陥が本実施例による液晶表示素子に
は発生していなかった。電圧上昇時と下降時の電気光学
特性を測定したところ、従来の液晶表示素子においては
上昇時と下降時の電気光学特性が異なるヒステリシス特
性が観測されたが、本実施例による液晶表示素子におい
ては観測されないかもしくは比較にならないほど小さい
ものであった。
【００４５】さらに、ｄ／ｐの値を２．０、３．０、
４．０に設定した液晶表示素子も作製し、その電気光学
特性を測定した。これらの液晶表示素子においても同様
の効果が観察された。
４．０に設定した液晶表示素子も作製し、その電気光学
特性を測定した。これらの液晶表示素子においても同様
の効果が観察された。
【００４６】液晶セル内でのツイスト角を大きくする
と、従来の液晶表示素子においてもオフ時の特性は向上
し、従来の構成と上述の実施例との間での差が小さくな
る。ただし、従来の液晶表示素子においては、ストライ
プドメイン欠陥やヒステリシスが発生したのに対し、実
施例に従う液晶表示素子においては発生しないか極めて
小さいことが判明した。ストライプドメインが発生しな
い理由は、１つのドメインサイズが小さく、その領域内
では空間的な制限のためにストライプドメイン構造が発
生しにくいためと考えられる。ヒステリシスが発生しに
くい原因については現在のところ不明である。
と、従来の液晶表示素子においてもオフ時の特性は向上
し、従来の構成と上述の実施例との間での差が小さくな
る。ただし、従来の液晶表示素子においては、ストライ
プドメイン欠陥やヒステリシスが発生したのに対し、実
施例に従う液晶表示素子においては発生しないか極めて
小さいことが判明した。ストライプドメインが発生しな
い理由は、１つのドメインサイズが小さく、その領域内
では空間的な制限のためにストライプドメイン構造が発
生しにくいためと考えられる。ヒステリシスが発生しに
くい原因については現在のところ不明である。
【００４７】なお、一本の光線に対する液晶セル内の光
路中において、９０°配向方向の異なる領域が存在する
と、コントラストを向上させることができる。この機能
を最大限に発揮させるためには、隣合うミクロドメイン
の配向方向が互いに直角の関係にあることが好ましい。
基板上に多数のミクロドメインを形成し、かつ隣接する
ミクロドメインの配向方向が互いに直角の関係にあるよ
うに設定することは、配向膜をそのように配向処理する
ことによって可能となる。
路中において、９０°配向方向の異なる領域が存在する
と、コントラストを向上させることができる。この機能
を最大限に発揮させるためには、隣合うミクロドメイン
の配向方向が互いに直角の関係にあることが好ましい。
基板上に多数のミクロドメインを形成し、かつ隣接する
ミクロドメインの配向方向が互いに直角の関係にあるよ
うに設定することは、配向膜をそのように配向処理する
ことによって可能となる。
【００４８】図６は、微小な配向領域を形成するための
方法を示す。基板３４は、その表面に光偏光記憶膜が形
成されている。光偏光記憶膜に偏光を照射することによ
って、配向処理が行なえる。光源３０を発射した光は、
光学系３１ａによりマスク３２に照射される。マスク３
２上には、隣接する領域が９０°異なる微細な偏光領域
が多数形成されている。したがって、マスク３２を透過
した光は、偏光方向が９０°異なる２種類の偏光とな
る。この偏光を光学系３１ｂを介して基板３４上の光偏
光記憶膜に照射する。このようにして、基板３４上の光
偏光記憶膜に多数の微小配向領域を形成することができ
る。なお、遮光領域と偏光透過領域とを有する２枚のマ
スクを用いて２種類の配向領域を形成することもでき
る。
方法を示す。基板３４は、その表面に光偏光記憶膜が形
成されている。光偏光記憶膜に偏光を照射することによ
って、配向処理が行なえる。光源３０を発射した光は、
光学系３１ａによりマスク３２に照射される。マスク３
２上には、隣接する領域が９０°異なる微細な偏光領域
が多数形成されている。したがって、マスク３２を透過
した光は、偏光方向が９０°異なる２種類の偏光とな
る。この偏光を光学系３１ｂを介して基板３４上の光偏
光記憶膜に照射する。このようにして、基板３４上の光
偏光記憶膜に多数の微小配向領域を形成することができ
る。なお、遮光領域と偏光透過領域とを有する２枚のマ
スクを用いて２種類の配向領域を形成することもでき
る。
【００４９】なお、このような光偏光記憶膜を用いた配
向構造の作製は、本出願人による特許出願（特開平６−
１９４６５５号、特願平５−３２６９９０号）の各実施
例に詳述されている。
向構造の作製は、本出願人による特許出願（特開平６−
１９４６５５号、特願平５−３２６９９０号）の各実施
例に詳述されている。
【００５０】図７は、このような隣接するミクロドメイ
ンで配向方向が９０°異なる配向構造の例を示す。図７
（Ａ）においては、画素１０内に多数の単位領域Ｕが形
成され、各単位領域Ｕ内に４つの微小領域（ミクロドメ
イン）１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａが配置されてい
る。各隣接する微小領域は互いに９０°配向方向が異な
る。このように、チェッカーボード状に水平配向のミク
ロドメインと垂直配向のミクロドメインを分布させるこ
とにより、上述のコントラストを向上させた液晶表示素
子を得ることができる。
ンで配向方向が９０°異なる配向構造の例を示す。図７
（Ａ）においては、画素１０内に多数の単位領域Ｕが形
成され、各単位領域Ｕ内に４つの微小領域（ミクロドメ
イン）１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａが配置されてい
る。各隣接する微小領域は互いに９０°配向方向が異な
る。このように、チェッカーボード状に水平配向のミク
ロドメインと垂直配向のミクロドメインを分布させるこ
とにより、上述のコントラストを向上させた液晶表示素
子を得ることができる。
【００５１】なお、１画素内に多数の単位領域Ｕを形成
する場合を説明したが、１画素内に１つの単位領域を形
成してもよい。また、１画素内に２つの単位領域を形成
することもできる。
する場合を説明したが、１画素内に１つの単位領域を形
成してもよい。また、１画素内に２つの単位領域を形成
することもできる。
【００５２】図７（Ｂ）は、矩形の画素領域を対角線に
よって４つのミクロドメインに区分けし、隣接するミク
ロドメイン間で９０°配向方向が異なる構成とした例を
示す。
よって４つのミクロドメインに区分けし、隣接するミク
ロドメイン間で９０°配向方向が異なる構成とした例を
示す。
【００５３】図７（Ｃ）は、図７（Ａ）と同様に矩形単
位領域内に４つの矩形のミクロドメインを形成し、各ミ
クロドメイン内に斜め方向（対角線方向）の配向構造を
形成した場合を示す。
位領域内に４つの矩形のミクロドメインを形成し、各ミ
クロドメイン内に斜め方向（対角線方向）の配向構造を
形成した場合を示す。
【００５４】図７（Ｄ）は、矩形の単位領域Ｕを対角線
で区切ってミクロドメインを形成し、各ミクロドメイン
内に水平方向、垂直方向の配向構造を形成した場合を示
す。この構成においては、２種類の配向構造がチェッカ
ーボード状に配置される。なお、隣接するミクロドメイ
ン間で９０°配向方向が異なる構成は図示のものに限ら
ない。ミクロドメインの配向処理も光偏光記憶膜に限ら
ない。たとえばマスクを用いて、各配向方向毎にラビン
グを行うこともできる。
で区切ってミクロドメインを形成し、各ミクロドメイン
内に水平方向、垂直方向の配向構造を形成した場合を示
す。この構成においては、２種類の配向構造がチェッカ
ーボード状に配置される。なお、隣接するミクロドメイ
ン間で９０°配向方向が異なる構成は図示のものに限ら
ない。ミクロドメインの配向処理も光偏光記憶膜に限ら
ない。たとえばマスクを用いて、各配向方向毎にラビン
グを行うこともできる。
【００５５】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【００５６】
【発明の効果】ゲストホスト型液晶表示素子において、
コントラストを改善することができる。特に反射型液晶
表示素子においてコントラスト改善の効果が大きい。
コントラストを改善することができる。特に反射型液晶
表示素子においてコントラスト改善の効果が大きい。
【００５７】基板上に配向処理を行なわない場合は、ラ
ビング等の配向処理工程が不要なため、コストダウンが
実現できる。また、配向処理に起因するパーティクル不
良や静電気不良を低減させることができる。ｄ／ｐの値
が０．７５以上の液晶表示素子を形成した場合、ストラ
イプドメイン欠陥やヒステリシスの発生を抑制すること
ができる。
ビング等の配向処理工程が不要なため、コストダウンが
実現できる。また、配向処理に起因するパーティクル不
良や静電気不良を低減させることができる。ｄ／ｐの値
が０．７５以上の液晶表示素子を形成した場合、ストラ
イプドメイン欠陥やヒステリシスの発生を抑制すること
ができる。
【図１】本発明の実施例による液晶表示素子の断面図お
よび基板上のミクロドメインの構成を示す概略図であ
る。
よび基板上のミクロドメインの構成を示す概略図であ
る。
【図２】液晶注入工程を説明するための概略断面図であ
る。
る。
【図３】液晶注入工程を説明するための概略断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の他の実施例による液晶表示素子の概略
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による液晶表示素子の概略
断面図およびカイラルネマティック液晶のカイラルピッ
チを説明するための概略図である。
断面図およびカイラルネマティック液晶のカイラルピッ
チを説明するための概略図である。
【図６】光偏光記憶膜を用いた配向構造の作製を説明す
るための概略斜視図である。
るための概略斜視図である。
【図７】隣接するミクロドメインで配向方向が９０°異
なる配向構造の例を示す概略図である。
なる配向構造の例を示す概略図である。
１ 透明基板 ２ 配向膜 ３ 液晶分子 ４ ミクロドメイン ５ 二色性色素分子 ６ 液晶層 ７ 反射板 ８ 光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 駿介 東京都練馬区西大泉３−13−40
Claims (11)
- 【請求項１】 一対の基板と、 前記一対の基板間に挟持され、液晶と二色性色素とを含
むゲストホスト型液晶層であって、前記液晶層の液晶分
子の配向方向は基板面と垂直な方向に関してはツイスト
なし、またはほぼ一定のツイスト角を示し、基板面と平
行な方向には２以上の配向方向が分布しているゲストホ
スト型液晶層とを有するゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項２】 前記ゲストホスト型液晶層は、基板面と
平行な方向に関し、多数のミクロドメインを有し、各ミ
クロドメイン内では液晶分子の配向方向が揃っている請
求項１記載のゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項３】 前記ゲストホスト型液晶層は、基板面と
平行な方向に関し、多数のミクロドメイン間に液晶分子
の配向方向がほぼ連続的に変化する領域を含む請求項２
記載のゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項４】 前記ゲストホスト型液晶層の液晶分子の
配向方向は、基板面と平行な方向に関し、微視的にはほ
ぼ連続的に変化する請求項１記載のゲストホスト型液晶
表示素子。 - 【請求項５】 前記一対の基板は、前記液晶分子に対す
る積極的配向構造を有さない請求項１〜４のいずれかに
記載のゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項６】 前記液晶は、ネマティック液晶、カイラ
ルネマティック液晶、またはコレステリック液晶である
請求項１〜５のいずれかに記載のゲストホスト型液晶表
示素子。 - 【請求項７】 一対の基板と、 該一対の基板間に挟持され、二色性色素と液晶を含むゲ
ストホスト型液晶層であって、前記液晶層の液晶分子
は、基板面と平行な方向に関し、２種類以上の配向方向
を有する多数のミクロドメインを含み、かつ、隣合うミ
クロドメインの配向方向が互いに直角の関係にあり、基
板と垂直な方向に関してはツイストなし、またはほぼ一
定のツイスト角を示すゲストホスト型液晶層とを有する
ゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項８】 前記一対の基板は前記液晶分子に対する
積極的配向構造を有する請求項１〜４、６、７のいずれ
かに記載のゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項９】 さらに、前記一対の基板の背面に配置さ
れた反射板を有する請求項１〜８のいずれかに記載のゲ
ストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項１０】 さらに、前記一対の基板のうち背面側
の基板の内側に配置された反射板を有する請求項１〜８
のいずれかに記載のゲストホスト型液晶表示素子。 - 【請求項１１】 前記一対の基板がギャップｄを有し、
前記液晶層のカイラルピッチをｐとしたときに、 ０（＜または＝）ｄ／ｐ（＜または＝）４ となる条件を満たす請求項１〜１０のいずれかに記載の
ゲストホスト型液晶表示素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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