JPS5868018A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPS5868018A
JPS5868018A JP16641381A JP16641381A JPS5868018A JP S5868018 A JPS5868018 A JP S5868018A JP 16641381 A JP16641381 A JP 16641381A JP 16641381 A JP16641381 A JP 16641381A JP S5868018 A JPS5868018 A JP S5868018A
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JP
Japan
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liquid crystal
display element
layers
electrode
layer
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Pending
Application number
JP16641381A
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English (en)
Inventor
Kazutoshi Sawada
和利 沢田
Shoichi Kudo
工藤 省一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP16641381A priority Critical patent/JPS5868018A/ja
Publication of JPS5868018A publication Critical patent/JPS5868018A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices 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 for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13475Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which at least one liquid crystal cell or layer is doped with a pleochroic dye, e.g. GH-LC cell

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し、更に詳しくは、5枚以上の電.極基板からなる2つ
以I−の液晶層を有する表示素子に関する。
電極基板表面が共に同一方向で、目.つ水平配向処理さ
れた一対の電極基板に、誘電異方性が正のネマチソク液
晶に、二色性色素等の多色性色素を含有した液晶をサン
ドインチして、表示を行なう場合、液晶層を通過する光
は、その直線偏を性が保持されるために、丁度色素分子
長軸とほぼ平行な方向に偏光した成分光は色素による可
視ソCの吸収を受けるが、これと泊交した方向に偏光し
た成分光は、色素による吸収を受けない。従って、不マ
チンク液晶層では、液晶層に入射する光の約半分しか着
色に寄与できないため、得られる表示コントラスト比は
最大2程度である。しかしなから、同様の表示素子を二
つ重ね合せ、それぞれの液晶層での液晶分子の配列方向
が治安する様に設置し、一つの表示素子とすると、この
二つの液晶層を通過する光は、全て色素による吸収を受
けるので、充分な着色状態が得られ、二つの液晶層に同
時にしきい値以上の電圧を印加すると、非吸取状態とな
るため、コントラストが向−1ニする。
第1図は、従来の表示素子の作動原理を説明するための
模式図である。1は透明な電極基板、2はパターンニン
グされた透明電極、5は液晶及び色素分子の配列状態、
4はスイッチ、5は交流電源、6は周辺シール材である
。各液晶層では液晶及び色素分子は一定方向に且つそれ
ぞれが直交する様に配向処理されている。従って電圧無
印加時に表示素子内を通過する光は有効に色素による吸
収を受け、濃い着色が得られる。
次に、しきい仏具、にの電圧を二つの液晶層に同時に印
加すると、液晶及び色素分子は電極面に垂直に配列する
ため、表示素子内を通過する光は色素による吸収を受け
ないため、脱色状態に遷移する。
この表示素子は、偏光板を使用しなくても良いコントラ
ストが得られるため、偏光板が下型であり明るい外観全
した表示が得られる利点を有している。しかしながら、
この表示素子は、従来使われている電申、ウォッチ、ク
ロック等に使用されている偏光板を2枚使用したツィス
ティッド・ネマチック素子(T Ng子)に比べ同一セ
ル間隙、同一ホスト液晶を用いた場合に、ターンオフ時
間が約5倍位長くなるという欠点を有していた。
本発明の]」的は、かかる欠点を改良するためになされ
たものて゛あり、明るく表示コントラストが良く、シか
もターンオフ時間が知いという実用上階ねた利点を泊す
るゲスト−ボスト型液晶表示素子を提供することである
即ち、本発明は、一方の電極表面で液晶分子が垂直配向
する様に処理され、もう一方の電極表面で水乎配面する
様に処理された電極基板とシール材により形成された空
間を2つ積層し1該空間内に誘電異方性が正のネマチッ
ク液晶、多色性色素及び光学活性物質からなる液晶物質
を注入してなる液晶表示素子において、各液晶層にはう
旋方向が異りほぼ同一色相を有する液晶を封入し、2層
の液晶層に挾まれた電極基板の夫々の表面の配向方向が
危ぼ直交するようにされ、且つ各液晶層での表示パター
ンがほぼ同一であることを特徴とする液晶表示素子であ
る。
本発明の液晶表示素子は、電極基板が4枚2層、5枚2
層のいずれも使用可能であるが、5枚2層の方が厚みを
薄くできるため好ましい。
2層の液晶層により挾まれることとなる中間基板の両面
の水平配向方向は、はぼ90°ずれるようにされている
この電極基板の透明電極は、2層の液晶層ともほぼ同一
とされ、これにより高いコントラストと速い応答特性を
得ることができる。
なお、中間色表示等のため一方の液晶層側にだけ電極を
設ける、特定の斜め方向からの視認性向−1−のために
パターンを少しずらして設ける等若干の相違を設けるこ
ともできる。
本発明による表示素子を実現するにあたって、液晶分子
に水平配向性を与える電極基板表面の処理方法としては
、電極、基板又はその有機若しくは無機のオーバーコー
ト材を布等で一定方向にこするラビング法や、シリカ等
の斜方蒸着等の方法が使用されれば良く、又、液晶分子
に垂直配向性を与える電極基板表面の処理方法としては
、長鎖アルキル又はフルオロ基等を含むンランカソブリ
ング剤、四級アンモニウム、ピリジュウム塩、レンチン
、界面活性剤等で電極基板表面を処理する公知の処理方
法で行えば良いO この様にして配向処理を行なった基板は、はぼ等しい間
隙を有し、且つほぼ平行に配置させるために、例えばエ
ボキン樹脂、ガラスフリットの様な周辺シール材を介し
てセルを形成させられる。この際、セル内又は周辺シー
ル洞内にスペーサー、導電性トランスファー等を形成し
ても良い。
この様にしてセルを形成後、注入口から液晶を封入し、
注入口をエポキシ樹脂、/・ンダ等で封止する事により
液晶表示素子を形成する。又、ゝ; フェニルシクロヘキサン系、ンソフ塩基系、シクロヘキ
サンフェニルエステル系、ピリミジン系又はこれらを主
体とした混合系のいずれでもその効果は変らない。更に
、ネマチック液晶にう旋構造を与える光学活性物質とし
ては、公知の種々の光学活性物質、コレステリンク液晶
等が使用でき、単独又は混合して添加される。又、ネマ
チック液晶に添加して異なるう旋方向を与える方法とし
て、例えば右う旋を与える物質としては、BDH社のC
B−15、メルク社のS−1082、千ッ素朴のCM 
−19、CM−20等があり、左う旋を与える物質とし
ては、BDH社のC−15、チソ素社のCM、CM−1
0゜コレステロールノナノエート、コレステロールクロ
ライド等がある。
本発明素子において、発明の効果をより良く達成するた
めには、二つの液晶層内で、共に液晶分子の回転角が等
しい事が、揃った電気光学特性を得る点で重要である。
又、d/p≧2とすることが好ましく、コントラストが
高く、ターンオン時間の短かい液晶表示素子が得られる
。なおd/pは一般には2層5程度で使用されることが
多いが、よりd/pが大きくても使用可能であり、d/
pが10を越えると駆動指、田がかなり高くなるととも
に、d/pを2層間で正確にそろえることが困難となり
やすく所望の特性が得られにくいという欠点を有してV
)る。これを実現する方法としては、次の様な方法があ
る。即ち、誘電異方性が正のネマチック液晶にう旋溝造
を与え添加物の濃度(C)と、その時得られたビン千と
の間には、pxc=α(一定)という関係が得られるの
で、d/pが上記範囲に入る様に右う旋を与える物質と
、左う旋を与える物質双方について実験的にαを求めて
、添加物の濃度Cを調節してやれば良い。
さらに本発明の液晶には多色性色素を添加する。この多
色性色素は、公知の多色性色素が種々利用でき、液晶に
溶解する範囲内で単独又は混合して用いられる。
本発明によ、・いては、2層の液晶層は原則的に同一パ
ターンで同一駆動されるため、液晶も2層ともう旋方向
が異る他は同一物質であることが好ましいが、あえて液
晶物質、光学活性物質、多色性色素の種類を変えても良
く、等しい回転するようにされていれば良い、父、同一
液晶を用いる場合、2層の液晶層の厚みをほぼ同一とす
ることとなり、これにより2層の液晶層の特性を揃える
ことができ、応答特性が良くなる。
又、本発明の一つの目的は、コントラストの良い表示を
与える事であり、本質的には、両液晶層では同一の箇所
に同一の表示が得られる様に、電極のパターンが形成さ
れている事が必要で、七つ、各液晶層の対応する表示箇
所を同時に駆動する事が良いコントラストを得る事に必
(9) 貿である。しかしながら、目的によっては、例えば、中
間色調を得たい場合などは、どちらか一方のみを駆動す
る事も可能である。
以にの説明では、2層の場合にのみ説明したが、5層以
上としても良く、この5層以降は、本発明の1層目、2
層目と同様な液晶とすることもでき、又、別の方式の液
晶とすることもできる。
さらに、ここでは述べなかったが、必要に応じて紫外線
カツトフィルター、カラーフィルター、偏光膜、反射膜
、導光体、光源等を積層する、リード部を特殊な構造と
する、丁cを直接ボンティングする等の応用もでき、表
示パターンも、図形、バーグラフ、アナログ時計、日の
字セグメントによる数字表示等公知の種々のものが使用
できる。
本発明による表示素子の動作原理を説明するた ための模式図を液晶分子のM転角が共に2拳になってい
る場合をf1/llとして、第2図に示した。
先に示した従来例と異って、電圧無印加時には、(10
) 図左部に示す様に、液晶分子15は各液晶層[可で、そ
れぞれ2・回転しているが、両液晶層間でその分子配列
方向が9110異り、且、う部方向が逆になっているた
め、光の吸Lf’lを効率良く行なえるために、不マチ
ンクと同しく良い着色状態を得る事ができる。次に第2
図石部に示す様に、両液晶層に同時に、しきい値以上の
電fEを印加すると、液晶及び色素分子は共にその分子
長軸を電極面に垂直に「1ヒ列するため脱色状態になる
次に本発明による実施例を示す。液晶に水平配向性を4
える方法として、電極表向を布で一定方向にこするラビ
ング法を用い、そのラビング方向は、中央の電極基板表
面では9θ0異る。
又、液晶に垂直配向性を与える方法としては、ドデンル
トリメチルエトキシンランの500m%の工々ノール溶
液で浸漬処理した後200℃で50分間、加熱処理して
配向処理され、5イダの電極はエボキン系樹]指を周辺
シール材として加熱圧着して、はぼ平行に配侍され、そ
れぞれの(11) 又、用いた不マチンク液晶組成物(八−1)ルキル基を
示す。)から成るものにB D H礼のアントラキノン
糸色素D−57を2チ添加して、透明点92℃の紫色の
液晶とした。
このイ・マチック組成物に、右う層性を与える物質とし
て、チッソ社のCM−20を用イ、左う旋を与える物質
として、コレステロールノナノエート(CN)を用いた
。20℃に於るCM−20とCNのαはそれぞれ、2o
2(%;μml、2ろ0(係:μm)であった。CM−
20及びCNの酷加1iは、前記した方法により選択し
、(d/p)が0111.20.2.9の本発明による
素子を構成した。
又史に比較として、同一ギャップを有するセルに、組成
物A−1のみを封入して、従来型表(12) 示素子を形成した。更に比較として、2・回転を有する
2層共に右う旋のもの及び、共に左ラセンの素子を形成
した。
これらの20℃において10vを印加した場合の表示特
性を表−1に示した。表−1の中で、実施例は本発明に
よる表示素子についてであり、比較例1ば、従来表示素
子についてである。
又lt較例2及び5は、セル構成は本発明と同じである
が、二層の液晶層に充填された液晶のう部方向が同一方
向の場合についてである。
表  −1 (15) 本実施例力・らも明らかな様に、コントラスト比は、d
/p≧2で本発明による表示素子は、従来素子と同等で
あり、良いコントラストを示す。
ターン・オフ時間はd/p≧2で本発明による表示素子
の方が従来素子に比べて早い。
オフ時間は、駆動電圧依存性がターン・オン時間に比べ
、かなり小さいので、使用するi子のセル間隙、モード
、使用する液晶組成物の粘度等によって決まってしまう
。これに反し、ターン・オン時間は、一般的に駆動電圧
依存性が大きく、早い応答を得るためには、より高い電
圧で駆動してやれば良く、ターン・オフ[liを短かく
してやる事は、表示素子の応答速度改善に大いに寄与で
きる。
以上の串から、本発明の液晶表示素子は、コントラスト
が良く、且つ応答の速い表示素子であり、実用上品質の
良い表示素子を提供しうるものであり、単独で、又は他
の材料と併用してセ1(々の応用が可能なものであり、
透過型、反射型として、市卓、時計、各種測定機器、ゲ
ーム(14) 機、屯輛用等の表示器、カメラ、オーディオその他の家
電製品用の表示器等として応用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来素子の作動原理を示す模式図、第2図は
本発明表示素子の作動原理を示す模式%式%

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  一方の電極表面で液晶分子が垂面配向する様
    に処理さね、もう一方の電極表面で水平配向する様に処
    理された電極基板とンール利により形成された空…Jを
    2つ柘層し、該空間内に誘電異方性が正のネマチック液
    晶、多色性色素及び光学活性物質からなる液晶物質を注
    入してなる液晶表示素子にお・いて、各液晶層にはう旋
    方向が異り、はぼ同一色相を有する液晶を封入し、2層
    の液晶層に挾まれた電極基板表面が水平配向処理され、
    夫々の表面の配向方向がほぼ直交するようにされ、かつ
    各液晶層での表示パターンがほぼ同一であることを特徴
    とする液晶表示素子。
  2. (2)  各液晶層は、各々の一対の電極間で、液晶層
    の厚み(dlと液晶のピンチ(p)がd/p≧2になる
    様に、液晶層jシみ及び液晶ピッチが調節された事を特
    徴とする特許請求の範囲第一項記載の液晶表示素子。
  3. (3)5枚の電極基板と2層の液晶層とからなる特許請
    求の範囲第1項及び第2項記載の液晶表示素子。
JP16641381A 1981-10-20 1981-10-20 液晶表示素子 Pending JPS5868018A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5279948A (en) * 1975-12-25 1977-07-05 Sharp Corp Liquid crystal color display device
JPS5355047A (en) * 1976-10-28 1978-05-19 Nec Corp Liquid crystal color display device
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