JPH11279558A

JPH11279558A - ポリマー分散型液晶組成物及び該組成物を有する液晶表示素子

Info

Publication number: JPH11279558A
Application number: JP10320871A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Fukao; 隆三深尾; Yuji Yamashita; 勇司山下; Koji Daikyo; 康次大饗
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 1999-10-12
Also published as: US6211931B1

Abstract

(57)【要約】【課題】クロストークを生じることなく、単純マトリ
ックス駆動が可能なポリマー分散型液晶表示素子を提供
する。【解決手段】ポリマー分散型液晶表示素子において、
組成上、液晶の体積含有率をポリマーの体積含有率以下
にし、そして、液晶の誘電率以上の誘電率を有するポリ
マーを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関す
る。更に詳細には、本発明は新規な組成を有するポリマ
ー分散型液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、情報表示用に広く用いられている
液晶表示素子は低電圧駆動、高速表示、薄型など、各種
の特徴を兼ね備えているが、非発光型の素子であるた
め、直射日光下における視認性に劣る弱点があった。

【０００３】これを解消するため、最近は液晶表示素子
の裏側に光源を備える方式（いわゆる、バックライト方
式）が一般的となってきている。しかし、このバックラ
イト方式は消費電力が増加する問題があり、また、直射
日光下での使用には未だ十分でないのが現状である。

【０００４】そのため、この問題を解決しうる方式とし
て、例えば、特開昭６０−２５２６８７号公報に記載さ
れているように、ポリマー分散型液晶に関する研究が盛
んに行われている。ポリマー分散型液晶表示装置は現在
主流である偏光を利用した液晶表示装置に比べ、明る
さ、コントラスト、視野角などに優れた特性を有し、し
かも、偏光板が不要でセル構造が簡単になるため、現用
の液晶表示装置の代替のみならず幅広い応用が期待され
ている。

【０００５】ポリマー分散型液晶は液晶相がマトリック
スとなるポリマー中に不均質に分散した構造をとってい
る。現在研究されているポリマー分散型液晶表示装置
は、その構造からポリマーマトリックス中に液晶微粒子
が分散している、通称ＮＣＡＰ(Nematic Curvilinear A
lligned Phase)構造と、スポンジ状のポリマー中に液晶
が分散した、通称ＰＮ−ＬＣＤ(Polymer Network-Liqui
d Crystal Display)構造に大別される。ポリマー分散型
液晶表示装置は、液晶分子の屈折率異方性がもたらす液
晶配向によるポリマーとの光散乱強度変化により表示を
行う。

【０００６】表示装置に用いるネマティック液晶はその
分子の長軸方向とそれに直交する方向で誘電率が異なる
ため、それぞれの方向を波面とする直線偏光に対する屈
折率が異なる複屈折率を持つ。この主軸方向の偏光に対
する屈折率を異常光屈折率（ｎ_e）と呼び、他方を常光
屈折率（ｎ_O)と呼ぶ。ちなみに、表示用液晶では普通、
ｎ_e＞ｎ_Oで、ｎ_e−ｎ_O＝０．１〜０．３である。現在表
示用として使用されているＴＮ(Twisted Nematic) 液晶
では液晶層に捩じれを与えるため表面を前処理した基板
を用い、液晶の配向変化がもたらす複屈折変化をセルを
挟んだ２枚の偏光板で行う。これに対し、ポリマー分散
型液晶では高分子マトリックスの屈折率ｎｓを液晶の
常光屈折率ｎ_Oと一致させ、液晶配向がもたらす屈折率
変化を利用して表示を行う。

【０００７】ポリマー分散型液晶は従来のＴＮ液晶に比
べ、電界強度に応じて素子が光散乱状態から透明状態に
変化するため外光に強く、散乱を利用するため視野角が
広く、偏光板が不要なので光の利用効率が高く明るい表
示が得られる、という利点を有する。従来のＴＮ液晶は
テレビ、時計、電卓などの小さな表示面積のものにしか
使用できないが、ポリマー分散型液晶は大面積スクリー
ン、光パルプ、広告掲示板などの大表示面積のものに使
用できる。

【０００８】この素子は表示原理がポリマーと液晶との
屈折率の差に基づく透過／散乱モードによるものである
ため、電圧に対する表示の変化がなだらかで明確な閾値
を持たないという性質をもっている。このため、マトリ
ックス形の素子ではクロストーク（混線、すなわち、漏
れ電界による非選択画素の点灯）が生じやすく、一般に
用いられる単純マトリックス駆動が実質的に不可能であ
るという問題があり、応用が著しく制約されていた。

【０００９】この原因は、従来形の素子では、ポリマー
に対する液晶の比率が重量比で４〜５倍と高いため、液
晶への電圧印加が必ずしも一様に行われないこと、及
び、各画素間に液晶を通じた経路ができるために周辺画
素への迂回電圧がかかりやすいためである。

【００１０】ポリマーの比率を上げれば、この現象は緩
和されるが、通常、ポリマーの誘電率は液晶に比べて低
いため、駆動電圧が高くなることに加えて、ポリマー部
に電界が集中される傾向が生じるため、液晶の配向変化
がシャープに生じにくくなり、応答性の低下をもたら
す。

【００１１】また、ポリマー分散液晶素子は明るい表示
が可能である一方、電界を印加しないときの散乱強度が
不十分な問題がある。これに対しては膜厚を大きくする
ことで散乱強度を向上させることができるが、駆動電圧
も上昇してしまう弊害があった。これらの特性を向上さ
せる技術として、特開平７−２６１１５９号公報におい
て、ポリマー／液晶複合膜間に透明な対向電極（中間電
極）を配置することを特徴とするポリマー分散液晶表示
が開示されている。また特開平４−３０４４２１号公報
においては、ポリマー分散型液晶フィルムを2枚組み合
わせ、パターン化した透明電極で各々駆動させることに
より中間色表示が可能な液晶表示素子が開示されてい
る。

【００１２】しかしながら従来のポリマー分散液晶は、
ポリマーに対する液晶の比率が重量比で４〜５倍と高
く、特に前記複合構造を用いた場合には、ポリマーと液
晶の混合溶液の取り扱いが難しく、またポリマー／液晶
複合膜が液状となるため、基板とポリマー／液晶複合膜
の接着性に乏しく、製造工程における膜厚制御、電極の
配置制御など製造工程での管理に相当の労力が必要とな
り価格増をもたらす。さらにUV硬化性樹脂をポリマーに
用いる場合、一般的に基板とポリマーの接着性も乏しい
ため、液晶セル全体を厳密に封止する必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、クロストークを生じることなく、単純マトリックス
駆動が可能なポリマー分散型液晶表示素子を提供するこ
とである。

【００１４】本発明の別の目的は、駆動電圧を高めるこ
となく、コントラストを向上し、かつ、製造し易いポリ
マー分散液晶表示素子を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題は、ポリマー分
散型液晶組成物において、該組成物中の液晶の体積含有
率をポリマーの体積含有率以下とすることにより解決さ
れる。すなわち、ポリマーの配合量を５０〜９９vol％
の範囲内とし、液晶の配合量を５０〜１vol％の範囲内
とする。ポリマー７０〜９５vol％、液晶３０〜５vol％
の範囲内が好ましい。ポリマー８５vol％、液晶１５vol
％の組成が一層好ましい。

【００１６】更に、前記課題は、一方の面に第１の透明
又は不透明導電性膜を有する第１の透明又は不透明基板
と、一方の面に第２の透明導電性膜を有し、他方の面に
第３の透明導電性膜を有する第２の透明基板と、一方の
面に第４の透明導電性膜を有する第３の透明基板とを有
し、前記第１の透明導電性膜と前記第２の透明導電性膜
との間に第１のポリマー分散液晶層が挟装されており、
前記第３の透明導電性膜と前記第４の透明導電性膜との
間に第２のポリマー分散液晶層が挟装されており、前記
第１の透明導電性膜と前記第４の透明導電性膜とがＸ又
はＹの何れか一方の電極を構成し、前記２の透明導電性
膜と前記第３の透明導電性膜とがＸ又はＹの他方の電極
を構成し、前記ポリマー分散型液晶層が、組成物中の液
晶の体積含有率がポリマーの体積含有率以下であるポリ
マー分散型液晶組成物により形成されているポリマー分
散型液晶表示素子により解決される。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のポリマー分散型液晶組成
物はマトリックス型液晶表示素子で使用することが好ま
しい。しかし、これ以外のタイプの液晶表示素子におい
て使用することもできる。本発明のポリマー分散型液晶
組成物をマトリックス型液晶表示素子以外の素子で使用
すると、製造適性が良好となるばかりか、製造コストを
下げることができる。ポリマーに比べて液晶の方が単位
容量当たりの値段が非常に高い。従って、組成物中での
液晶の使用量を抑えれば、素子の製造コストを下げるこ
とができる。また、組成物中のポリマーの配合量が増え
ると組成物全体が粘稠になり、基板へ塗布しやすくな
り、製造適性が改善される。更に、従来のポリマ分散液
晶は、液晶の配合量が多いことから、塗膜がほぼ液状で
あり、素子の形状を保つために厳密な封止が必要であっ
たのに対し、本発明による素子では、塗膜は実質的に固
体であり、形状安定性が著しく向上していて、厳密な封
止を要さないという利点がある。

【００１８】しかし、ポリマー分散型液晶組成物におい
て、ポリマーの配合量に対して液晶の配合量を下げる
と、ポリマーに電界が集中して液晶表示素子が正常に駆
動しなくなったり、液晶表示素子全体の駆動電圧を高め
なければならないといった問題点があった。そのため、
従来はポリマー分散型液晶組成物における液晶の配合量
を低下させることができなかった。この問題点は、ポリ
マー分散型液晶組成物において使用される液晶の誘電率
以上の誘電率を有するポリマーを使用することにより解
決されることが本発明者により発見された。

【００１９】ポリマー分散型液晶組成物において使用さ
れる液晶の誘電率は特に限定されない。例えば、ネマチ
ック液晶の比誘電率ε_rは一般的に、５〜１０程度であ
るため、これ以上の誘電率を有するポリマーを選択して
使用すればよい。特に限定する訳ではないが、本発明の
ポリマー分散型液晶組成物において使用されるポリマー
の誘電率は一般的に、２０以下、好ましくは、１０〜１
５程度である。液晶の誘電率とポリマーの誘電率との間
の差が大きい方が好ましい。誘電率差が大きいと、電界
効果の低下防止作用が高くなり、液晶に集中的に電界効
果をかけることができるばかりか、素子の駆動電圧の上
昇を避けることができる。

【００２０】本発明のポリマー分散型液晶組成物におい
て使用されるポリマーとしては、例えば、ε_ｒ≒１０〜
１５のシアノエチル化セルロース、シアノエチル化プル
ラン、シアノエチル化サッカロースなどのシアノエチル
化物、又はε_ｒ≒１５のポリフッ化ビニリデンなどが挙
げられる。その他、前記の誘電率の要件を満たすことが
できれば、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリ
ウレタン、アクリル、アクリルシリコン、エポキシ、ポ
リ塩化ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、アク
リルウレタンなどのポリマー類及びこれらの混合物など
も使用できる。但し、液晶表示素子に電界を印加した時
の透明性を向上させるために、予めポリマーの屈折率と
液晶の常光屈折率が一致あるいは近接するように設計す
ることが望ましい。

【００２１】本発明のポリマー分散型液晶組成物におい
て使用される液晶自体は特に限定されない。従来から使
用されてきた、例えば、ネマティック液晶、スメクティ
ック液晶、カイラルネマティック液晶、コレステリック
液晶など、および、誘電異方性によるｐ形液晶あるいは
ｎ形液晶など、全ての種類の液晶を使用することができ
る。これらの液晶の誘電率は全て当業者に公知であり、
また、適当な文献を検索すれば誰でも容易に知ることが
できる。

【００２２】本発明のポリマー分散型液晶組成物では、
前記の液晶及びポリマーの他に、従来から使用されてい
る２色性色素を添加することもできる。本発明のポリマ
ー分散型液晶組成物で使用される２色性色素は例えば、
アゾ系色素、アントラキノン系色素などである。液晶に
２色性色素を添加して、いわゆるゲスト−ホスト（Ｇ
Ｈ）モードとしたものは、高い表示コントラストを得る
のに有効である。２色性色素とは、分子長軸に平行な方
向と垂直な方向で光の吸収係数が大幅に異なる性質を有
する色素のことである。棒状構造の２色性色素を用いる
と、色素分子は液晶分子に平行に配向する性質があるの
で、電界を印加して液晶の分子配向を変化させると、色
素の配向方向も変化する。この色素は方向によって着色
したり、しなかったりするので、電圧を印加することに
よってセルの着色、無着色を切り換えることができる。

【００２３】本発明のポリマー分散型液晶組成物では、
ポリマーと液晶及び２色性色素（使用する場合）ができ
るだけ均一に分散し合っていることが好ましい。このた
め、これらの使用成分の全てに対して可溶性な溶媒を使
用することが好ましい。このような溶媒は一般的に、親
油性であることが好ましい。液晶の溶解に使用される溶
媒とポリマーの溶解に使用される溶媒及び２色性色素の
溶解に使用される溶媒はそれぞれ同一であっても、ある
いは相互に異なっていてもよい。しかし、各溶液を混合
した際、相互に相溶性又は混和性であることが好まし
い。各溶液を混合した際に、上手く混和しないで相分離
を起こすような溶媒の使用は避けるべきである。本発明
で使用できる溶媒は脂肪族、芳香族、脂環式又は複素環
式化合物の何れであっても良い。具体的には、セロソル
ブ、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢
酸エチル、四塩化炭素、アセトニトリル、ピリジン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドケトンなどが好適に使用
できる。溶媒は単独でも使用できるし、あるいは２種類
以上を混合して使用することもできる。

【００２４】溶媒の使用量は特に限定されない。本発明
のポリマー分散型液晶組成物のために選択使用される液
晶、ポリマー及び２色性色素の溶解に必要十分な量の溶
媒を使用できる。不必要に多量の溶媒を使用すると、液
晶、ポリマー及び２色性色素の溶解にとっては好都合で
あっても、基板へ塗布した後の乾燥工程に長大な時間を
要することとなったり、残留溶剤による異常放電や表示
ムラの発生が起こるので好ましくない。実際、溶媒の使
用量は、選択された液晶、ポリマー及び２色性色素の溶
解度、得られた混合溶液の塗布作業性、乾燥時間などの
種々の要因により左右される。従って、溶媒の使用量
は、各要因を考慮して当業者が適宜決定することができ
る。

【００２５】液晶、ポリマー及び２色性色素を溶媒に溶
解する場合、必要に応じて攪拌及び加熱などの常用手段
を併用することもできる。液晶、ポリマー及び２色性色
素を同一の溶媒に一度に溶解させることもできるし、別
々の溶媒に溶解させることもできる。液晶、ポリマー及
び２色性色素を別々の溶媒に溶解することにより得られ
た各溶液の混合の際にも、必要に応じて攪拌及び加熱な
どの常用手段を併用することもできる。攪拌は例えば、
ホモジナイザなどの常用の混合機を用いて行うことがで
きる。

【００２６】本発明のポリマー分散型液晶組成物を用い
た液晶表示素子のための基板は特に限定されない。従来
の液晶表示素子で使用されている透明及び不透明基板は
何れも使用できる。透明基板は液晶表示素子の視認側に
使用される。液晶表示素子の非視認側は透明又は不透明
の何れの基板でもよい。このような基板は例えば、ガラ
ス又はプラスチックにより構成されている。本発明で
は、透明又は不透明なプラスチック基板を使用すること
が好ましい。プラスチック基板はガラス基板に比べて低
コストであるばかりか、その可撓性により曲面状に成形
することもでき、また、ガラス基板に比べて濡れ性も改
善される。本発明で使用できるプラスチック基板は例え
ば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタ
レート、ポリエーテルスルフォンなどである。このよう
なプラスチック基板は電極用のＩＴＯ（インジウム・錫
酸化物）透明導電膜をその表面上に成形するため、ＩＴ
Ｏ膜形成の際の温度に耐えることができ、しかも、或る
程度の機械的剛性を有することが好ましい。ＩＴＯ膜は
スパッタリング、イオンプレーティングなどの常用のベ
ーパデポジション法によりプラスチック基板表面に形成
することができる。液晶表示装置の視認側の透明基板の
内面側に被覆される電極用導電性膜は透明でなければな
らないが、液晶表示装置の非視認側の透明又は不透明基
板の内面側に被覆される電極用導電性膜は透明であって
もよいし、あるいは不透明であってもよい。

【００２７】液晶、ポリマー及び２色性色素の各溶液を
混合して得られたポリマー分散型液晶組成物混合液の基
板への塗布方法は特に限定されない。常用の塗布方法、
例えば、ドクターブレード、スクリーン印刷、ロールコ
ート、刷毛塗り、どぶ付け、噴霧などにより基板に塗布
することができる。

【００２８】混合液を基板へ塗布した後、常法により塗
膜を乾燥させ、溶媒を除去する。乾燥は例えば、常温に
よる風乾、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、電熱乾燥など常
用の手段により容易に実施できる。液晶層内に溶媒が残
留しないように完全に乾燥させることが好ましい。液晶
層内に溶媒が残留すると異常放電や表示ムラが発生する
ことがある。

【００２９】図１は、本発明によるポリマー分散型液晶
組成物を液晶層として使用するポリマー分散型液晶表示
素子１の一例の概要断面図である。第１の透明又は不透
明基板１０の一方の面には第１の透明又は不透明導電性
膜１２が被着されており、第２の透明基板１４の一方の
面には第２の透明導電性膜１６が被着されている。第１
の透明導電性膜１２と第２の透明導電性膜１６との間に
ポリマー分散液晶層１８が挟装されている。ポリマー分
散液晶層１８の乾燥後の膜厚は特に限定されないが、一
例として、１０〜２０μｍの範囲内であることが好まし
い。

【００３０】第１の導電性膜１２と第２の透明導電性膜
１６との間にポリマー分散液晶層１８を挟装する場合、
第１の導電性膜１２の上面にポリマー溶液のみを薄く塗
布し、乾燥させてポリマー単膜層２０を形成し、このポ
リマー単膜層２０を介してポリマー分散液晶層１８を挟
装することが好ましい。ポリマー単膜層２０はポリマー
分散液晶層１８の第１の導電性膜１２に対する密着性を
飛躍的に向上させることができる。言うまでもなく、ポ
リマー単膜層２０は透明膜である。

【００３１】ポリマー単膜層２０の形成に適するポリマ
ーは例えば、液晶を分散させるのに使用されるポリマー
と同一のものか又は異なるものを適宜選択して使用する
ことができる。従って、ポリマーを溶解させるための溶
媒も、ポリマー分散型液晶組成物を作製するのに使用さ
れる溶媒と同一のものか又は異なるものから適宜選択さ
れる。ポリマー単膜層２０の形成に適するポリマー及び
溶媒は、ポリマー分散型液晶組成物で使用されるポリマ
ー及び溶媒と同一であることが好ましい。

【００３２】ポリマー単膜層２０は高誘電性の薄膜であ
るために、駆動電圧の上昇は実質的に無視できる。ポリ
マー単膜層２０を使用しない場合、第１の導電性膜１２
の表面とポリマー分散液晶層１８の表面との濡れ性の違
いから、ポリマー分散液晶層１８に、第１の導電性膜１
２を有する基板１０を熱圧着しても、ポリマー分散液晶
層１８を第１の導電性膜１２に対して十分に密着させる
ことができない。この密着性が不十分であると、ポリマ
ー分散液晶層１８と第１の導電性膜１２との隙間から気
泡などが混入し、表示欠陥の原因となることがある。ポ
リマー単膜層２０の乾燥後の膜厚は特に限定されない
が、一例として、１〜３μｍの範囲内であることが好ま
しい。

【００３３】第１の透明又は不透明導電性膜１２はＸ電
極又はＹ電極の何れか一方の電極を構成し、第２の透明
導電性膜１６はＸ電極又はＹ電極の他方の電極を構成す
る。第１の透明又は不透明導電性膜１２及び第２の透明
導電性膜１６は外部配線２２により接続されている。外
部配線２２の途中には、スイッチ２４及び交流電源２６
が設けられている。スイッチ２４を閉じ、Ｘ電極１２及
びＹ電極１６に交流電源２６から電圧を印加すると、液
晶は電極用導電性膜面に対して概ね垂直方向に配向す
る。一方、スイッチ２４が開放状態のとき（すなわち、
電極用導電性膜面に電圧が印加されていない状態のと
き）、液晶は電極用導電性膜面に対して概ね非垂直方向
に配向する。

【００３４】図１に示されたポリマー分散型液晶表示素
子１は、反射型及び透過型の何れの表示素子としても使
用できる。反射型表示素子として使用する場合、第１の
基板１０として不透明な基板を使用することが好まし
い。第１の基板１０が透明基板である場合、図１に示さ
れるように、反射板３０を第１の透明基板１０の他方の
面に接着する。このような目的に適する反射板の素材は
当業者に周知である。また、透過型表示素子として使用
する場合、ポリマー分散型液晶表示素子１の後方に光源
（図示されていない）を配置する。

【００３５】図２は、本発明によるポリマー分散型液晶
組成物を液晶層として使用する積層タイプのポリマー分
散型液晶表示素子の概要断面図である。但し、ポリマー
分散液晶層は図示された２層の積層構造に限定されず、
３層以上の積層構造も可能である。この積層タイプのポ
リマー分散型液晶表示素子２の場合、図１に示されたポ
リマー分散型液晶表示素子１の基本的構成部分をそのま
ま自己の構成部分として具有している。従って、下記の
説明においては、同じ構成部材には同じ参照符号を使用
し、それらの説明は省略する。なお、図１におけるポリ
マー分散液晶層１８は、図２の積層タイプのポリマー分
散型液晶表示素子２では、「第１のポリマー分散液晶層
１８」と指称し、図１におけるポリマー単膜層２０は、
「第１のポリマー単膜層２０」と指称する。

【００３６】図２に示されたポリマー分散型液晶表示素
子２では、第２の透明基板１４の他方の面に第３の透明
導電性膜３２が被着されている。第３の透明基板３４は
一方の面に第４の透明導電性膜３６を有し、この第４の
透明導電性膜３６と第３の透明導電性膜３２との間に第
２のポリマー分散液晶層３８が挟装されている。第３の
透明導電性膜３２と第２のポリマー分散液晶層３８との
密着性を高めるために、第３の透明導電性膜３２の上面
に第２のポリマー単膜層４０を設けることが好ましい。
第２のポリマー分散液晶層３８の乾燥後の膜厚は特に限
定されないが、一例として、１０〜２０μｍの範囲内で
あることが好ましい。また、第２のポリマー単膜層４０
の乾燥後の膜厚は特に限定されないが、一例として、１
〜３μｍの範囲内であることが好ましい。

【００３７】図２に示されたポリマー分散型液晶表示素
子２では、第１の透明又は不透明導電性膜１２と第４の
透明導電性膜３６とがＸ又はＹの何れか一方の電極を構
成し、第２の透明導電性膜１６と第３の透明導電性膜３
２とがＸ又はＹの他方の電極を構成する。第１の透明又
は不透明導電性膜１２と第４の透明導電性膜３６は第１
の外部配線４２により相互に接続され、第２の透明導電
性膜１６と第３の透明導電性膜３２は第２の外部配線４
４により相互に接続されており、第１の外部配線４２と
第２の外部配線４４とは、開閉スイッチ２４を介して共
通の交流電源２６に接続されている。従って、スイッチ
２４を閉じると、第１のポリマー分散液晶層１８及び第
２のポリマー分散液晶層３８には、同時に同じ電圧が印
加される。換言すれば、図１に示された単独のポリマー
分散液晶層を有する表示素子の駆動に使用される駆動電
圧と同じ電圧で、図２に示される積層タイプのポリマー
分散型液晶表示素子を駆動することができる。例えば、
スイッチ２４を閉じ、Ｘ電極１２，３６及びＹ電極１
６，３２に交流電源２６から電圧を印加すると、第１及
び第２の液晶層１８，３８内の液晶は同時に電極用導電
性膜面に対して概ね垂直方向に配向する。一方、スイッ
チ２４が開放状態のとき（すなわち、電極用導電性膜面
に電圧が印加されていない状態のとき）、第１及び第２
の液晶層１８，３８内の液晶は同時に電極用導電性膜面
に対して概ね非垂直方向に配向する。

【００３８】図１に示される単層タイプのポリマー分散
型液晶表示素子１と同様に、図２に示される積層タイプ
のポリマー分散型液晶表示素子２は、反射型及び透過型
の何れの表示素子としても使用できる。反射型表示素子
として使用する場合、第１の基板１０として不透明な基
板を使用することが好ましい。第１の基板１０が透明基
板である場合、図２に示されるように、反射板３０を第
１の透明基板１０の他方の面に接着する。このような目
的に適する反射板の素材は当業者に周知である。また、
透過型表示素子として使用する場合、ポリマー分散型液
晶表示素子１の後方に光源（図示されていない）を配置
する。

【００３９】図２に示される積層タイプのポリマー分散
型液晶表示素子は、図１に示される単層タイプのポリマ
ー分散型液晶表示素子に比べて、無電界時の散乱強度が
増大し、コントラストが向上する。また、この積層タイ
プの液晶表示素子は、単層タイプのものの駆動電圧と同
じ電圧で駆動させることができるので、屋外における巨
大スクリーン用の表示素子として最適である。

【００４０】

【実施例】以下、実施例により本発明のポリマー分散型
液晶組成物及び該組成物を用いた液晶表示素子の製造に
ついて具体的に例証する。なお、下記の実施例の記載に
おいて、誘電率（ε）の値は２０℃、１ＫＨｚにおける
ものである。また、液晶短軸方向の誘電率をε⊥、液晶
長軸方向の誘電率をε‖とする。

【００４１】実施例１下記の組成の原料を調合し、ホモジナイザで室温で１５
分間攪拌してポリマー分散型液晶組成物混合溶液を作製
した。ポリマー：信越化学製ＣＲ−Ｍ（シアノエチル化プルラン／シアノエチル化ポリビニルアルコール混合物）（誘電率：１５）５重量部，液晶：B.D.H.社製シアノビフェニル系Ｅ−８（誘電率：９．５）１重量部，２色性色素：日本感光色素製Ｇ−２４１０．０２重量部，溶媒：アセトン９５重量部

【００４２】この混合溶液を７本のＩＴＯストライプパ
ターンが形成されたＰＥＴフィルム上にアプリケータで
塗布して、厚さが５μｍの膜を形成した。次に、この膜
形成されたフィルム基板をストライプが直交する方向に
重ね、熱圧着によって貼り合わせ、マトリックス形ポリ
マー分散型液晶表示素子Ａを作製した。

【００４３】実施例２下記の組成の成分を使用したこと以外は、実施例１と同
様の方法でマトリックス形ポリマー分散型液晶表示素子
Ｂを作製した。ポリマー：信越化学製ＣＲ−Ｍ（誘電率：１５）３重量部，液晶：B.D.H.社製シアノビフェニル系Ｅ−８（誘電率：９．５）１重量部，２色性色素：日本感光色素製Ｇ−２４１０．０２重量部，溶媒：アセトン２７重量部

【００４４】実施例３下記の組成の成分を使用し、ポリマーの平均的な誘電率
を液晶と同じ９．５にしたこと以外は、実施例１と同様
の方法でマトリックス形ポリマー分散型液晶表示素子Ｃ
を作製した。ポリマー：信越化学製ＣＲ−Ｍ（誘電率：１５）２．５重量部，積水化学製エスレックＢＭＳ（誘電率：４）２．５重量部，液晶：B.D.H.社製シアノビフェニル系Ｅ−８（誘電率：９．５）１重量部，２色性色素：日本感光色素製Ｇ−２４１０．０２重量部，溶媒：アセトン９５重量部

【００４５】比較例１下記の組成の成分を使用したこと以外は、実施例１と同
様の方法でマトリックス形ポリマー分散型液晶表示素子
Ｄを作製した。ポリマー：積水化学製エスレックＢＭＳ１重量部，液晶：Ｂ．Ｄ．Ｈ社製シアノビフェニル系Ｅ−８５重量部，２色性色素：日本感光色素製Ｇ−２４１０．１重量部，溶媒：シクロヘキサノンン／トルエン１：１混液９重量部

【００４６】前記の実施例及び比較例で得られた、Ａ，
Ｂ，Ｃ及びＤの４種類の素子の上下ＩＴＯストライプ電
極の中心ストライプに６０Ｈｚの正弦波を印加して動作
させ、クロストーク（ＣＴ）の発生状況を観察した。結
果を下記の表１に要約して示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１に示された結果から明らかなように、
比較例の素子Ｄは電圧が１０Ｖから弱いクロストークが
発生したのに対し、本発明による素子Ａ、Ｂ及びＣはク
ロストークの発生が減少しており、特に、素子Ａは著し
くクロストークが減少している。また、本発明の素子Ａ
及びＢは両方とも、ＯＮ／ＯＦＦでのコントラストは比
較例の素子Ｄに比べて遜色なく、２０〜３０Ｖの電圧で
明確な表示が行えることが確認された。更に、本発明の
素子Ａについて、５ｘ７ドットによるマトリックス駆動
を行い、アルファベット及び数字表示を行えることを確
認した。また、本発明の素子Ｃは、クロストークについ
ては素子Ａと同様の改善効果が見られたが、駆動電圧は
若干高く、電圧が４０Ｖ以上で明確な表示が行えた。

【００４９】実施例４ポリマーとして、信越化学製ＣＲ−Ｍ（シアノエチル化
プルラン／シアノエチル化ポリビニルアルコール混合
物：ε＝１５）を５ｇ秤量し、溶媒としてアセトンを２
０ｇ添加し、ポリマー溶液を作製した．ネマティック液
晶としてＢ．Ｄ．Ｈ社製のシアノビフェニル系液晶；Ｅ
−８（ε⊥＝５．７、ε‖＝２１．３）１ｇに二色性色
素として三井東圧ファイン製Ｓ−４２８（黒色）を、液
晶重量に対して２％溶解させた。これら原料を調合し、
室温においてホモジナイザーで１５分間攪拌してポリマ
ー分散液晶混合溶液を作製した。

【００５０】この混合溶液を第４のＩＴＯ膜３６が形成
された第３のＰＥＴフィルム基板３４上にアプリケータ
ーを用いて前記混合液を塗布・乾燥し、膜厚が１０μｍ
の第２のポリマー分散液晶層３８を形成した。次に両面
に第２及び第３のＩＴＯ膜１６，３２が形成された第２
のＰＥＴフィルム基板１４の第３のＩＴＯ膜３２に、ま
ずアプリケーターを用いてポリマー溶液を塗布し、膜厚
２μｍのポリマー単膜層４０を形成した。乾燥後、基板
に対して反対側の第２のＩＴＯ膜１６に、アプリケータ
ーを用いて前記混合液を塗布し、膜厚が１０μｍの第１
のポリマー分散液晶層１８を形成した。最後に、第１の
ＩＴＯ膜１２が片側に形成された第１のＰＥＴフィルム
基板１０のＩＴＯ膜上に、アプリケーターを用いてポリ
マー溶液を塗布し、膜厚２μｍのポリマー単膜層２０を
形成した。

【００５１】前記第３の基板３４上の第２のポリマー分
散液晶層３８に、第２の基板１４のポリマー単膜層４０
側を配置し、第２の基板１４の第１のポリマー分散液晶
層１８側には、さらに第１の基板１０のポリマー単膜層
２０を配置した。このとき各基板のＩＴＯパターンが一
致するように位置決めして、配置した。前記各基板を１
１０℃で熱圧着し、図２に示されるような積層構造のポ
リマー分散液晶表示素子Ｅを作製した。

【００５２】実施例５ポリマー樹脂として、信越化学製ＣＲ−Ｍ（シアノエチ
ル化プルラン／シアノエチル化ポリビニルアルコール混
合物：ε＝１５）を５ｇ秤量し、これに溶媒としてアセ
トンを２０ｇ添加し、ポリマー溶液を作製した。ネマテ
ィック液晶としてＢ．Ｄ．Ｈ社製のシアノビフェニル系
液晶；Ｅ−８（ε⊥＝５．７、ε‖＝２１．３）１ｇに
二色性色素として三井東圧ファイン製Ｓ−４２８（黒
色）を、液晶重量に対して２％溶解させた。これら原料
を調合し、室温においてホモジナイザーで１５分間攪拌
してポリマー分散液晶混合溶液を作製した。

【００５３】この混合溶液をＩＴＯパターン１６が形成
された第２のＰＥＴフィルム基板１４にアプリケーター
を用いて上記混合液を塗布・乾燥し、膜厚が１０μｍの
第１のポリマー分散液晶層１８を形成した。第１のＰＥ
Ｔフィルム基板１０の第１の透明電極１２に、まずアプ
リケーターを用いてポリマー溶液を塗布し、膜厚２μｍ
のポリマー単膜層２０を形成した。第２のＰＥＴフィル
ム基板１４のポリマー分散液晶層１８と第１のＰＥＴフ
ィルム基板１０のポリマー層を対向させて配置した。こ
のとき各基板のＩＴＯパターンが一致するように位置決
めして、配置した。前記基板を１１０℃で熱圧着し、図
１に示されるような単層構造のポリマー分散液晶表示素
子Ｆを作製した。

【００５４】比較例２ポリマーとして、積水化学製ポリビニルブチラール樹
脂：エスレックＢＭＳ（ε＝４）を２ｇ秤量し、これに
溶媒としてエタノール／トルエン１：１混合溶媒を２０
ｇ添加し、バインダー溶液を作成した。ネマティック液
晶としてＢ．Ｄ．Ｈ社製のシアノビフェニル系液晶；Ｅ
−８（ε⊥＝５．７、ε‖＝２１．３）２ｇに二色性色
素として三井東圧ファイン製Ｓ−４２８（黒色）を、液
晶重量に対して２％溶解させた。これら原料を調合し、
室温においてホモジナイザーで１５分間攪拌してポリマ
ー分散液晶混合溶液を作製した。

【００５５】この混合溶液をＩＴＯパターン１６が形成
された第２のＰＥＴフィルム基板１４にアプリケーター
を用いて上記混合液を塗布・乾燥し、膜厚が１０μｍの
第１のポリマー分散液晶層１８を形成した。第２のＰＥ
Ｔフィルム基板１４のポリマー分散液晶層１８と第１の
ＰＥＴフィルム基板１０の第１のＩＴＯパターン１２
を、各基板のＩＴＯパターンが一致するように位置決め
して、対向配置した。前記基板を１１０℃で熱圧着し、
単層構造のポリマー分散液晶表示素子Ｇを作製した。

【００５６】前記実施例４及び５と比較例２で得られた
液晶表示素子Ｅ，Ｆ，Ｇの駆動電圧及びコントラストを
測定した。結果を下記に表２に要約して示す。なお、電
圧無印加状態の透過率をＴ₀（％）、電圧を印加して透
過率が最大となるときの透過率をＴ_m（％）としたとき
のコントラストをＴ_m／Ｔ₀で表し、駆動電圧は透過率Ｔ
_mが９０％に達する電圧（Ｖ₉₀）とする。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２に示された結果から明らかなように、
素子Ｇは、駆動電圧が素子Ｅ及びＦに比べて極めて高
く、更にコントラストも低かった。二層の積層構造を有
する素子Ｅは、図３に示すように、単層構造の素子Ｆと
大体等しい駆動電圧で透過率が変化し、単層構造の素子
Ｆに比べてコントラストが向上することが確認できた。

【００５９】単層構造の素子Ｆについて、第１のＰＥＴ
フィルム基板１０の第１の透明電極１２上にポリマー単
膜層２０を設けた場合と、ポリマー単膜層２０を設けな
い場合とで、フィルム基板間の剥離強度をＴ型剥離試験
（クロスヘッドスピード：５０ｍｍ／分）により測定し
た。その結果、ポリマー単膜層２０を設けた場合の剥離
強度は０．５６ｋｇ／２５ｍｍ、設けない場合の剥離強
度は０．０１２ｋｇ／２５ｍｍであった。従って、ポリ
マー単膜層２０を設けることにより、基板間の接着性が
明らかに向上することが確認された。この接着性向上効
果は、２層の積層構造を有する素子Ｅの場合、更に一層
顕著になるものと思われる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポリマー分散型液晶表示素子において、組成上、液晶の
体積含有率をポリマーの体積含有率以下にし、そして、
液晶の誘電率以上の誘電率を有するポリマーを使用する
ことにより、クロストークがなく、ドットマトリックス
表示が可能な液晶表示素子を得ることができる。

【００６１】また、図２に示される積層タイプのポリマ
ー分散型液晶表示素子は、図１に示される単層タイプの
ポリマー分散型液晶表示素子に比べて、無電界時の散乱
強度が増大し、コントラストが向上する。また、この積
層タイプの液晶表示素子は、単層タイプのものの駆動電
圧と同じ電圧で駆動させることができるので、屋外にお
ける巨大スクリーン用の表示素子として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるポリマー分散型液晶組成
物を液晶層として使用する単層タイプのポリマー分散型
液晶表示素子の一例の概要断面図である。

【図２】図２は、本発明によるポリマー分散型液晶組成
物を液晶層として使用する積層タイプのポリマー分散型
液晶表示素子の概要断面図である。

【図３】実施例４及び実施例５で得られた積層タイプの
液晶表示素子と単層タイプの液晶表示素子の印加電圧と
透過率の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１単層タイプのポリマー分散液晶表示素子２積層タイプのポリマー分散液晶表示素子１０第１の基板１２第１の導電性膜１４第２の基板１６第２の導電性膜１８第１のポリマー分散液晶層２０第１のポリマー単膜層２２外部配線２４開閉スイッチ２６交流電源３０反射板３２第３の導電性膜３４第３の基板３６第４の導電性膜３８第２のポリマー分散液晶層４０第２のポリマー単膜層４２外部配線４４外部配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０２Ｆ 1/137 ５００Ｇ０２Ｆ 1/137 ５００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともポリマーと液晶が配合されて
いるポリマー分散型液晶組成物において、前記組成物中
の液晶の体積含有率がポリマーの体積含有率以下である
ことを特徴とするポリマー分散型液晶組成物。
【請求項２】ポリマーの配合量が５０〜９９vol％の
範囲内であり、液晶の配合量が５０〜１vol％の範囲内
であることを特徴とする請求項１に記載のポリマー分散
型液晶組成物。
【請求項３】ポリマーの配合量が７０〜９５vol％の
範囲内であり、液晶の配合量が３０〜５vol％の範囲内
であることを特徴とする請求項２に記載のポリマー分散
型液晶組成物。
【請求項４】ポリマーの配合量が８５vol％であり、
液晶の配合量が１５vol％であることを特徴とする請求
項３に記載のポリマー分散型液晶組成物。
【請求項５】前記ポリマーが、前記液晶の誘電率以上
の誘電率を有するものであることを特徴とする請求項１
に記載のポリマー分散型液晶組成物。
【請求項６】２色性色素を更に有することを特徴とす
る請求項１に記載のポリマー分散型液晶組成物。
【請求項７】内面側に透明な電極用導電性膜が被覆さ
れた透明基板と、内面側に透明又は不透明な電極用導電
性膜が被覆された透明又は不透明基板との該電極用導電
性膜面間にポリマー分散液晶層が挟装されており、前記
液晶は電極用導電性膜に電圧が印加されている状態のと
き、前記電極用導電性膜面に対して概ね垂直方向に配向
し、電極用導電性膜に電圧が印加されていない状態のと
き、前記電極用導電性膜面に対して概ね非垂直方向に配
向することからなる液晶表示素子において、前記ポリマー分散液晶層中の液晶の体積含有率がポリマ
ーの体積含有率以下であることを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項８】前記ポリマー分散液晶層中のポリマーの
配合量が５０〜９９vol％の範囲内であり、液晶の配合
量が５０〜１vol％の範囲内であることを特徴とする請
求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】前記ポリマー分散液晶層中のポリマーの
配合量が７０〜９５vol％の範囲内であり、液晶の配合
量が３０〜５vol％の範囲内であることを特徴とする請
求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】ポリマーの配合量が８５vol％であ
り、液晶の配合量が１５vol％であることを特徴とする
請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】前記ポリマーが、前記液晶の誘電率以
上の誘電率を有するものであることを特徴とする請求項
７に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】前記ポリマー分散液晶層は２色性色素
を更に有することを特徴とする請求項７に記載の液晶表
示素子。
【請求項１３】マトリックス形素子であることを特徴
とする請求項７〜１２の何れかに記載の液晶表示素子。
【請求項１４】一方の面に第１の透明又は不透明導電
性膜を有する第１の透明又は不透明基板と、一方の面に
第２の透明導電性膜を有し、他方の面に第３の透明導電
性膜を有する第２の透明基板と、一方の面に第４の透明
導電性膜を有する第３の透明基板とを有し、前記第１の
透明又は不透明導電性膜と前記第２の透明導電性膜との
間に第１のポリマー分散型液晶層が挟装されており、前
記第３の透明導電性膜と前記第４の透明導電性膜との間
に第２のポリマー分散型液晶層が挟装されており、前記
第１の透明又は不透明導電性膜と前記第４の透明導電性
膜とがＸ又はＹの何れか一方の電極を構成し、前記２の
透明導電性膜と前記第３の透明導電性膜とがＸ又はＹの
他方の電極を構成し、前記ポリマー分散液晶層中の液晶
の体積含有率がポリマーの体積含有率以下であることを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項１５】前記ポリマー分散液晶層中のポリマー
の配合量が５０〜９９vol％の範囲内であり、液晶の配
合量が５０〜１vol％の範囲内であることを特徴とする
請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】前記ポリマー分散液晶層中のポリマー
の配合量が７０〜９５vol％の範囲内であり、液晶の配
合量が３０〜５vol％の範囲内であることを特徴とする
請求項１５に記載の液晶表示素子。
【請求項１７】ポリマーの配合量が８５vol％であ
り、液晶の配合量が１５vol％であることを特徴とする
請求項１６に記載の液晶表示素子。
【請求項１８】前記ポリマーが、前記液晶の誘電率以
上の誘電率を有するものであることを特徴とする請求項
１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１９】前記ポリマー分散液晶層は２色性色素
を更に有することを特徴とする請求項１４に記載の液晶
表示素子。
【請求項２０】一方の面に第１の導電性膜を有する第
１の基板の該第１の導電成膜と、一方の面に第２の導電
性膜を有する第２の基板の該第２の導電性膜との間に液
晶層が挟装されている液晶表示素子の製造方法におい
て、第１の基板の第１の導電成膜上にポリマー分散型液晶組
成物を塗布してポリマー分散液晶層を形成するステップ
と、第２の基板の第２の導電成膜上にポリマー溶液を塗布し
てポリマー単膜層を形成するステップと、前記第１の基板のポリマー分散液晶層を、前記第２の基
板のポリマー単膜層と対向させて配置し、該第１の基板
と第２の基板を接着させるステップとからなることを特
徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２１】前記第１の基板と第２の基板を熱圧着
により接着させることを特徴とする請求項２０に記載の
液晶表示素子の製造方法。
【請求項２２】前記ポリマー溶液のポリマーは前記ポ
リマー分散型液晶組成物のポリマーと同一であることを
特徴とする請求項２０に記載の液晶表示素子の製造方
法。
【請求項２３】前記ポリマー分散型液晶組成物におい
て、ポリマーの配合量が５０〜９９vol％の範囲内であ
り、液晶の配合量が５０〜１vol％の範囲内であること
を特徴とする請求項２０に記載の液晶表示素子の製造方
法。
【請求項２４】前記ポリマー分散型液晶組成物におい
て、ポリマーの配合量が７０〜９５vol％の範囲内であ
り、液晶の配合量が３０〜５vol％の範囲内であること
を特徴とする請求項２３に記載の液晶表示素子の製造方
法。
【請求項２５】前記ポリマー分散型液晶組成物におい
て、ポリマーの配合量が８５vol％であり、液晶の配合
量が１５vol％であることを特徴とする請求項２４に記
載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２６】前記ポリマーが、前記液晶の誘電率以
上の誘電率を有するものであることを特徴とする請求項
２０に記載の液晶表示素子の製造方法。