WO1996017272A1

WO1996017272A1 - Element d'affichage a cristaux liquides et son procede de production

Info

Publication number: WO1996017272A1
Application number: PCT/JP1995/002461
Authority: WO
Inventors: Masayuki Yazaki; Hidekazu Kobayashi; Shuhei Yamada; Hidehito Iisaka; Yutaka Tsuchiya; Eiji Chino
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1996-06-06
Also published as: US6025895A; JP3659975B2; EP0749030A4; TW355228B; EP0749030A1

Description

明細書液晶表示素子およびその製造方法技術分野

本発明は、液晶表示素子およびその製造方法に関し、特に、情報機器端末、テレビ、家電製品などの表示部を構成する液晶表示素子およびその製造方法に関するものである。背景技術

近年、情報機器の小型軽量化が進行し、それに搭載するディスプレイも省電力化が求められている。小表示容量機器には T Nモードによる液晶表示素子が、中表示容量機器には F T Nモードによる液晶表示素子が反射型ディスプレイとして実用化されている。さらに、反射型ディスプレイの上に、タブレツトなどの情報入力装置を組み合わせる用途も拡大し、反射型液晶表示素子には、明るさ、視認性の良さが要求されている _c しかしながら、従来の偏光板を使用した T N方式、 F T N方式による液晶表示素子は光の利用^率が低いため、反射型とすると暗くなり、さらに、タブレツトなどの情報入力装置と組み合わせると非常に暗い表示となり課題となっていた。また、 T N方式、 F T N方式で反射型とすると、裏側の基板裏面の偏光板越しに反射板が配置されるために、表示のダブルイメージがあり、細かな文字が不鮮明となり、視認性が問題となつていた。

一方、最近では、偏光板を使用しない明るい反射型ディスプレイが開発されつつある。たとえば、液晶と高分子が互いに分散した高分子分散液晶を用いて、電界印加で透明、電界無印加で光散乱となるように制御する液晶表示素子（特公昭 5 8 - 5 0 1 6 3 1など）や、電界印加で散乱、電界無印加で透明、あるいは光吸収となるように制御する液晶表示素子（ヨーロッパ公開特許 E P 0 4 8 8 1 1 6 A 2、特開平 4 - 2 2 7 6 8 4、特開平 5— 1 1 9 3 0 2など）が開発されている。

このヨーロッパ公開特許 E P O 4 8 8 1 1 6 A 2等により開示されている、液晶と高分子が互いに配向分散した高分子分散液晶を用いた高分子分散型液晶表示素子は、偏光板を使用しないため、明るい反射型ディスプレイを製造することが可能である。さらに、偏光板を用いないので, 画素電極によって光反射面を兼用することもでき、この場合には、表示のダブルイメージがない明る t、反射型ディスプレイが実現できる。

しかしながら、液晶と高分子が互いに配向分散した高分子分散液晶を用いた高分子分散型液晶表示素子に関して開示された従来技術では、偏光板を用いた液晶表示素子の課題を解決できるものの、十分な散乱特性を得て、明るさを確保するためには、液晶を 3 6 0 ° 以上ツイス卜させる必要があり、その結果、駆動電圧が高くなるという問題点があった。たとえば、大容量表示は画素毎に T F T (Thin Film Transistor) や M I M (Metal- Insulator-Metal ) 素子などのアクティブ素子をそれぞれ形成して画素毎に電気信号制御することにより可能となるが、高分子分散液晶の駆動電圧が高いので、ァクティブ素子の耐圧の点から液晶が十分に応答するように駆動することが困難であり、コントラスト比の低下を招き、また、高耐圧の駆動ドライバーも必要とするという問題点がぁつ？^。

また、配向分散しているという構造から、散乱に指向性が存在するという問題点を有していた。この指向性とは、外部入射光の方向により光散乱効率が変化することであり、たとえば、パネルを回転すると明るさが変化する、使用環境により視認性が影響されやすい等の問題を生じていた。この指向性は、液晶の捻れが小さいほど大きくなる。従って、この問題を解決するには、液晶の捻れを大きくすればよいが、そうすると駆動電圧が高くなつてしまうので、捻れを大きくするのは駆動電圧の面から不可能であった。

さらに、大きい捻れ力を生じさせるためにカイラル剤を大量に添加すると、電気光学特性にヒステリシスが発生するという問題点を有してい本発明は、このような課題を解決するために行われたものであり、その目的とするところは、高分子と互いに配向分散している液晶を新規な配向状態に制御することにより、低電圧駆動が可能で、明るく、コントラスト比が高く、また、散乱指向性も改良されて視認性について使用環境依存性が小さい液晶表示素子およびその製造方法を提供することにある o 発明の開示

上記課題を解決するために、本発明によれば、電極がそれぞれ形成され表面がそれぞれ配向処理された 2枚の基板間に、液晶及び屈折率異方性を有した高分子が互いに配向分散して挟持された液晶表示素子において、前記液晶がランダムに前記基板表面近傍で前記基板表面にほぼ平行に配向し、かつ前記基板間でツイスト配向していることを特徴とする液晶表示素子が提供される。

このように、液晶が基板間でツイスト配向しているが、ランダムに基板表面近傍で基板表面にほぼ平行に配向しているから、散乱の指向性がなくなる。従って、指向性の問題を解決するために液晶の捻れを大きくする必要がなくなり、その結果、小さい電圧で駆動できるようになる。また、液晶の捻れを大きくするためにカイラル剤を大量に添加する必要もなくなり、その結果、電気光学特性にヒステリシスが発生することも抑制される。

基板表面の配向処理は、好ましくは基板表面に配向膜を形成することで行う。

基板表面がラビング処理されていないことが好ましく、こうすれば容易に液晶がランダムに基板表面近傍で基板表面にほぼ平行に配向する。本発明の液晶表示素子では、好ましくは、液晶が基板表面に平行な面内において均一にマルチドメイン化されており、各ドメイン内では液晶の配向方向が揃っており、各ドメインが基板表面に平行な面内においてランダムな方向に存在しており、かつ各ドメィン内において液晶が基板間でツイスト配向している。

この場合に、各ドメインの大きさは約 0 . 4乃至 1 0 μ πιであることが好ましい。 0 . 4 /z m未満では、散乱が弱く、 1 0 / mを超えると各配向ドメインが識別されるようになる。

また、液晶のッイスト角が 3 6 0 ° 以下であることが好ましい。 3 6 0 ° を超えると、駆動電圧が高くなりすぎ、通常の非線形素子では駆動できない。液晶のッイスト角が 3 0乃至 1 8 0 ' であることが特に好ましい。

また、液晶が、カイラル剤を含有していることが好ましい。

また、液晶が、二色性色素を含有していることが好ましい。

さらに、また、電極の一方が反射性材料により形成されていることが好ましく、本発明は反射型の液晶表示素子に好ましく適用される。

また、本発明によれば、

第 1および第 2の基板上に第 1および第 2の電極をそれぞれ形成する工程と、

前記第 1および前記第 2の基板表面に配向膜をそれぞれ形成する工程前記第 1および第 2の基板表面をラビング処理することなく前記第 1 の基板と前記第 2の基板とにより空パネルを形成する工程と、

前記空パネルの前記第 1および第 2の基板間に、高分子または高分子前駆体と液晶組成物との液晶性混合材料を配置する工程と、

その後、前記液晶性混合材料から高分子を析出させて前記液晶と高分子とを相分離する工程と、

を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法が提供される。このように、第 1および前記第 2の基板表面に配向膜をそれぞれ形成し、これら第 1および第 2の基板表面をラビング処理することなく第 1 の基板と前記第 2の基板とにより空パネルを形成して、この空パネルの第 1および第 2の基板間に、高分子または高分子前駆体と液晶組成物との液晶性混合材料を配置させることにより、液晶性混合材料が第 1および第 2の基板間ではッイス卜配向するが、基板表面近傍では基板表面にほぼ平行にランダムに配向する。そして、その後、液晶性混合材料から高分子を析出させて液晶と高分子とを相分離することにより、液晶の配向状態を相分離前の液晶性混合材料の配向状態に保つことができ、液晶を、第 1および第 2の基板間ではツイスト配向するが、基板表面近傍では基板表面にほぼ平行にランダムに配向するようにできる。

この場合に、空パネルの第 1および第 2の基板間に、液晶性混合材料を配置した後に、液晶性混合材料が等方性を示す温度以上に加熱処理し、さらに、急冷することにより、均一なマルチドメインを適切なサイズで形成できる。

また、高分子前駆体として、紫外線硬化型モノマーを使用し、液晶性混合材料に紫外線を照射してモノマーを重合させることによつて高分子を析出させて液晶と高分子とを相分離することが、液晶表示素子製造の簡便性から好ましい。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の実施例 1の液晶表示素子の断面図であり、第 2図は、本発明の実施例 1の液晶表示素子の電気光学特性を示す図であり、

第 3図は、本発明の実施例 1の液晶表示素子の散乱指向性を示す図であり、

第 4図は、本発明の実施例 2の液晶表示素子の断面図であり、第 5図は、本発明の実施例 3の液晶表示素子の断面図であり、第 6図は、比較例 1の液晶表示素子の散乱指向性を示す図である。実施例

(実施例 1 )

本実施例の液晶表示素子の断面図を第 1図に示す。下側の基板 1 0 8 上には、クロムをスパックリングにより約 2 0 0 0オングストロ一ム形成後、パターニングされた反射画素電極 1 0 7が形成されている。上側の基板 1 0 1上には、 I T O ( Indium Tin Oxide) をスパッタリングにより約 1 5 0 0オングストローム形成後、パターニングされた透明画素電極 1 0 2が形成されている。これら両基板 1 0 8、 1 0 1上には、ポリイミド配向膜（ォプ卜マー A L 1 2 5 4 ; 日本合成ゴム社製）が塗布、焼成されて形成された平行配向処理層 1 0 6、 1 0 3がそれぞれ設けられている。尚、液晶を基板表面近傍でランダムに平行配向させるため、ラビング処理は施されない。つづいて、 2枚の基板を、空隙 5 / mにて、基板周囲を貼り合わせ、固定することにより、空パネルを得た。

次に、この空パネルに封入する、液晶及び高分子前駆体混合物について説明する。液晶として TL一 2 1 3 (メルク社製）と M J 92786 (メルク社製）を 7 ： 3で混合（以下液晶 Aとする。）して用い、これにカイラル成分として R 1 0 1 1 (メルク社製）を、 0. 1 5重量％、二色性色素として M 361、 S I - 51 2. M 137 (すべて、三井東圧染料社製）を、それぞれ、 1. 0重量％、 1. 5重量％、 0. 4重量 %混合して用いた。カイラル剤の添加量は、 dZp (セル厚液晶の捻れピッチ） = 1Z4、すなわち 90° ッイスト配向となるように決定した。また、高分子前駆体として、ビフエニルメタクリレートを、先の液晶混合物に対して 7重量％用いた。以上を加熱混合して液晶状態とした後、先に説明した空パネルに真空封入した。つづいて、液晶性混合材料が等方相を示す温度以上に加熱処理した後、 25 °Cへ急冷処理を行った _c パネルに封入された液晶性混合材料は、基板表面近傍にてランダムに平行配向し、基板 1 0 1、 108間で約 90° ツイストしている状態であることが偏光顕微鏡にて観察された。また、液晶性混合材料のランダムな配向による配向ドメィンは、約 1〜 3 m程度で、均一にマルチドメイン化していることが観察された。

その後、パネルに、照度 SmWZcni² (波長 350 nm) の紫外線を 7分間照射して高分子を重合させることより、液晶性混合材料中から高分子を析出させて、第 1図に示す本実施例の液晶表示素子を完成させた。液晶 105は、紫外線照射前の配向状態を示していること、すなわち、基板表面近傍にてランダムに平行配向し、基板 1 01、 1 08間で約 90° ツイストしており、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約 1〜 3 程度で、均一にマルチドメィン化していることが偏光顕微鏡により観察された。また、高分子 1 04及び液晶 1 05は、基板間にて互いに配向し、かつ分散した構造をとることも、偏光顕微鏡にて確認された。第 2図に、本実施例で得られた液晶表示素子の電気光学特性を示した。電気光学特性は閾特性を示し、電圧印加により反射率が増加するノ一マリーブラック特性が得られた。すなわち、電圧オフ時で、二色性色素の吸収による黒表示が得られ、電圧を十分に印加した場合は、液晶 1 0 5 が電界方向に配向するので高分子と液晶との配向方向が異なるようになつて媒体内で屈折率の不連続点が発生するために、光散乱状態となった。この時、二色性色素も電界方向に配向するので吸収が非常に小さくなり、白表示が得られた。

つづいて、本実施例の液晶表示素子の電気光学特性の測定結果を示す。電気光学特性は、キセノンランプリング光源を用い、液晶表示素子に 1 0 0 H zの矩形波を印加して、表示素子表面の法線（パネル法線）方向から 3 0。傾いた方向（入射角 3 0。 ) から全方位（ 3 6 0。 ) にわたつて光を入射させて、入射光の法線方向への応答反射光を検出した。検出面積は、 2 m m 0とした。反射率 1 0 0 %は、完全拡散板表面の輝度にて規格化した。以下、閾電圧値 V I 0は、（最大反射率 -最小反射率） = 1 0 0と規格化した際の反射率が 1 0での電圧値、飽和電圧値 V 9 0 は、反射率が 9 0での電圧値で定義した。また、散乱指向性は、平行光線を使用して、平行光線とパネル法線のなす入射角 Φとパネル回転角 Φ とをパラメータ一として、パネル法線方向の反射率の変化を測定した。本実施例の液晶表示素子は、 V 1 0が 1 . 9 V、 V 9 0が 3 . 4 V、最大反射率が 7 8 %であった。また、第 3図に、入射角 øを 3 0 ° とし、電圧 3 . 8 Vを印加した時の散乱指向性の測定結果を示した。

本実施例では、液晶と高分子が互いに配向分散した高分子分散液晶を用いた高分子分散型液晶表示素子において、大幅に駆動電圧が低下した。さらに、明るさの指標となる最大反射率が高く、良好な明るさとなった。また、本実施例の液晶表示素子は、第 3図に示したように、パネルの回転角 0に対する散乱指向性がない。したがって、ある方向からの光が強いような環境や、均一照明下において、パネルの配置方法による明るさの変化がなくなり、視角特性、携帯性、視認性が向上した。

(実施例 2 )

以下、本実施例では、画素電極毎に 2端子素子（M I M ) が形成され、液晶がマルチドメイン化され、かつ基板間でツイス卜配向した構成を例示する。第 4図に、本実施例の液晶表示素子の断面図を示した。下側の基板 4 0 9を、 2フォトプロセスにより作製された M I M基板としている。基板工程では、 T aをスパックした後、所望の形状にパターニングし（フォト 1工程目）、次に T aを陽極酸化し、 T a表面に絶縁膜 T a 2 0 ₅ を形成する。つづいて、 C rをスパッ夕した後、所望の形状にパターニングして（フォト 2工程目）、 T a— T a ₂ 0 ₅ — C rより構成される M I M素子 4 0 7、および C rからなる反射画素電極 4 0 8が形成される。一方、上基板 4 0 1には、 I T Oがスパッ夕され、ストライプ状にパターニングされて、 I T O電極 4 0 2が形成される。つづいて、両基板上に、日本合成ゴム社製ォプトマ一 A L 1 2 5 4をスピンコートした後、 1 5 0 °Cにて 1時間焼成して、平行配向処理層 4 0 3、 4 0 6 を形成した。このようにして得られた 2枚の基板を、空隙 5 にて、基板周囲を貼り合わせ、固定し、対角 5インチの空パネルを作製した。尚、液晶を基板表面近傍でランダムに平行配向させるため、ラビング処理は施されない。

つづいて、実施例 1と同じ液晶、二色性色素、カイラル剤および高分子前駆体からなる液晶性混合材料を上記の空パネルに真空注入した。パネルに封入された液晶性混合材料は、実施例 1と同様に、偏光顕微鏡にて、基板表面近傍にて平行配向し、基板 4 0 1、 4 0 9間にて約 9 0 ° ツイストしている状態であることが観察され、また、液晶のランダムな配向による配向ドメィンは、約 1〜 3 ; m程度で、均一にマルチドメィン化していることが観察された。

その後、パネルに、照度 5 mW/ c m ² (波長 3 5 0 n m ) の紫外線を 7分間照射して、液晶性混合材料中から高分子を析出させて、第 4図に示す本実施例の液晶表示素子を完成させた。液晶 4 0 5は、紫外線照射前の配向状態を示していること、すなわち、基板表面近傍にて平行配向し、基板 4 0 1、 4 0 9間にて約 9 0。ッイス卜しており、また、液晶のランダムな配向による配向ドメィンは、約 1〜 3 // m程度で、均一にマルチドメイン化していることが偏光顕微鏡で観察された。また、高分子 4 0 4及び液晶 4 0 5は基板間にて互いに配向し、かつ分散した構造をとることも、偏光顕微鏡にて確認された。

こうして得られた液晶表示素子を 1 4 8 0デユティーにて M I M駆動したところ、実施例 1の測定条件にて、最大反射率が 6 3 %、コントラストが 1 1であった。また、電圧印加時の散乱の指向性がなく、携帯性、視覚特性、視認性に優れた液晶表示素子が得られた。さらに、この液晶表示素子の表面に、ノングレア処理と無反射コートを施すと、風景の写り込みが減少して視認性が極めて向上した。

なお、本実施例では、 M I M基板上に反射電極を配置したが、対向基板側に反射電極を形成することも可能である。

(実施例 3 )

以下、本実施例では、画素電極毎に 2端子素子（M I M ) が形成され、また反射電極上にカラーフィルターが形成された基板を使用し、液晶がマルチドメイン化され、かつ基板間でツイス卜配向した構成を例示する ₍ 第 5図に、本実施例の液晶表示素子の断面図を示した。上側の基板 5 0 1は、 3フォトプロセスにより作製された M I M基板としている。 T a をスパックした後、所望の形状にパターニングし（フォト 1工程目）、次に T aを陽極酸化し、 T a表面に絶緣膜 T a ₂ O ₅ を形成する。つづいて、 C rをスパッタした後、所望の形状にパターニングされ（フォト 2工程目）、 C rからなる配線及び T a - T a ₂ 0 ₅ - C r構成の M I M素子 5 0 2が形成される。つづいて、 I T Oをスパッ夕した後、所望な形状にパターニングして（フォト 3工程目）、 M I M素子 5 0 2にそれぞれ接続された透明画素電極 5 0 3を形成する。一方、下基板 5 1 0 には、 A 1一 M gがスパッ夕され、その後ストライプ状にパターニングされて反射電極 5 0 9が形成される。この反射電極 5 0 9上には、顔料カラーフィルター 5 0 8 (赤、緑、青）が画素毎にそれぞれ形成されている。つづいて、両基板に、日本合成ゴム社製ォプトマ一 A L 1 2 5 4 をスピンコートした後、 1 5 0 °Cにて 1時間焼成して、平行配向処理層 5 0 4、 5 0 7を形成した。このようにして得られた 2枚の基板を、空隙 5 mにて、基板周囲を貼り合わせ、固定し、対角 5インチの空パネルを作製した。尚、液晶を基板表面近傍でランダムに平行配向させるため、ラビング処理は施されない。

つづいて、実施例 1と同じ液晶、二色性色素、カイラル剤および高分子前駆体からなる液晶性混合材料を上記の空パネルに真空注入した。パネルに封入された液晶性混合材料は、実施例 1と同様に、偏光顕微鏡にて、基板表面近傍にて平行配向し、基板 5 0 1、 5 1 0間にて約 9 0 。ツイストしている状態であることが観察され、また、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約 1〜3 /z m程度で、均一にマルチドメイン化していることが観察された。

その後、パネルに、照度 5 mWZ c m ² (波長 3 5 0 n m ) の紫外線を 7分間照射して、液晶中から高分子を析出させて、第 5図に示す本実施例の液晶表示素子を完成させた。液晶 5 0 6は、紫外線照射前の配向状態を示していること、すなわち、基板表面近傍にて平行配向し、基板 5 0 1、 5 1 0間にて約 9 0 ° ツイストしており、また、液晶のランダムな配向による配向ドメインは、約 1〜3 程度で、均一にマルチドメイン化していることが偏光顕微鏡で観察された。また、高分子 5 0 5 及び液晶 5 0 6は、基板間にて互いに配向し、かつ分散した構造をとることも、偏光顕微鏡にて確認された。

こうして得られた液晶表示素子は、電圧オフ時で、二色性色素の吸収による黒表示が得られ、各カラー画素に電圧を印加することによりカラ一表示が得られた。また、 1 4 8 0デユティーにて M I M駆動したところ、実施例 1の測定条件にて、最大反射率が 3 2 %、コントラストが 1 2であった。また、 8階調表示、 5 1 2色表示が可能であった。さらに、電圧印加時の散乱の指向性がなく、携帯性、視覚特性、視認性の優れた液晶表示素子が得られた。さらに、この液晶表示素子の表面に、ノングレア処理と無反射コートを施すと、風景の写り込みが減少して視認性が極めて向上した。

なお、本実施例では、 M I M基板に透明電極を配置したが、反射電極を M I M基板に配置し、その上にカラーフィルターを形成することも可能である。

また、本実施例で使用されるカラーフィルターの構成は、赤、緑、青に限定されず、自然色を再現できる構成であれば同様に使用することができる。また、カラーフィルタ一は、上基板側に配置することも可能であ O ₀

(比較例 1 )

以下、比較例として、マルチドメイン化されていない 9 0 ° ッイスト配向の構成を有する液晶表示素子を示す。具体的には、ポリイミド膜を一方向にラビング処理した配向膜を用い、上下基板でラビング方向が 9 0 ° になるように空パネルを作製した。用いた材料等は、実施例 1と同様である。つづいて、実施例 1に示した液晶性混合材料を封入し、照度 5mW/cm² (波長 350 nm) の紫外線を 7分間照射して、液晶中から高分子を析出させて、液晶表示素子を完成させた。実施例 1と同様にして測定した散乱指向性の結果を第 6図に示した。反射率は、光の入射方向により大きく変化し、強い散乱指向性を示した。

以上本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記実施例 1乃至 3では、液晶に 2色性色素を添加した構成としたが、もちろん無添加としてもよい。無添加の場合、電圧無印加時に黒レベルが若干上昇するものの、電圧印加時には色素の光吸収がなくなるために最大反射率が増加し、明るさが向上する。また、反射率の低い反射電極を使用した場合、あるいは、反射電極上に光吸収層を設けた場合は、特に 2色性色素添加の必要はない。

また、上記実施例 1乃至 3では、ツイスト角 90° の構成について示したが、これに限定されない。ッイスト角は、好ましくは、 360° 以下であり、特に好ましくは、 30〜 180° である。ツイスト角 0° 近傍では、ッイスト配向が安定せず、 360° を越えると、駆動電圧が高く、通常の非線形素子では駆動できない。

また、ツイスト角を決定するカイラル成分は、設定した dZp (セル厚 Z液晶の捻れピッチ）に応じて、最適量が添加される。カイラル剤は通常の TN、 S TNに使用されている材料が、そのまま好ましく使用でき O。

基板表面近傍での、液晶のランダムな平行配向による配向ドメィンは、電圧無印加時の均一性、電圧印加時の散乱性から、 0. 4〜1 0 £mのサイズで均一形成されていることが望ましい。 0. 4 ^m未満では、散乱が弱く、 1 0 /zm以上では、各配向ドメインが識別される。また、上記のようなサイズで、均一なマルチドメインを形成するには、液晶性混合材料を加熱し、等方相にした後、急冷する方法が好ましく使用できる。上記実施例 1乃至 3では、平行配向処理に用いる配向膜として、ポリィミド膜を用いたが、他にポリアミド膜、 S i 0斜方蒸着膜、ポリビニルアルコール等が好ましく使用できる。

基板に使用される材料としては、ソーダガラス、石英、無アルカリガラス、シリコン単結晶、サファイア基板、熱硬化型高分子、熱可塑性高分子などが好ましく使用される。基板に使用される高分子材料は、基板間に挟持される液晶及び高分子に悪影響を及ぼさなければ特に制限されることはなく、 P E T、ポリエーテルスルホン、エポキシ硬化樹脂、フエノキシ樹脂、ポリアリルエーテル等が好ましく使用される。

反射電極は、実施例 1および 2では C rとし、実施例 3では A 1 - M gとしたが、 A l、 C r、 M g、 A g、 A u、 P tなどの金属単体、あるいはそれらの合金が好ましく使用できる。特に、安定性、反射率の点から C rあるいは、 A 1 一 M g合金がより好ましく、 A 1 一 M g合金の場合には M gの添加量は 0 . 1〜1 0重量％が望ましい。

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、散乱度を良好にするためには、液晶の複屈折率異方性 Δ ηカ^ 0 . 1 5以上であることが望ましい。また、非線形素子で駆動するためには、液晶単体の比抵抗値が 1 . 0 X 1 0 ⁸ Ω · c m以上、特に好ましくは、 1 . 0 X 1 0 · c m以上であることが、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。

2色性色素としては、通常の G H (ゲスト-ホスト）表示方式に使用されているァゾ系、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、ァ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、必要な色によつて、混合され使用される。

高分子前駆体としては、重合後、屈折率異方性を示し、液晶と配向分散するものであればなんでもよいが、液晶表示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、単官能メタクリレート、 2官能メタクリレートあるいは多官能メタクリレー卜などが好ましく使用される。散乱度を向上するために、これらモノマ一は最低 1個のベンゼン環をその分子構造中に含むことが望ましい。特に、ビフヱニル、ターフヱニル、クォーターフヱニル骨格を含む材料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と混合した後、紫外線を照射して重合しても良い。

また、上記実施例 2および 3では、 2端子の非線形素子として M I M 素子を使用したが、 M I M素子以外に、ラテラル型 M I M素子、バックトゥバック型 M I M素子、 M S I素子、ダイォードリング素子、バリス夕素子などが使用可能である。また、 3端子非線形素子も、勿論使用でき、 3端子非線形素子として、ポリシリコン T F T素子、アモルファスシリコン T F T素子、 C d— S e T F T素子などが使用可能である。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明により、偏光板を不要とする明るく、ダブルイメージのない高分子分散型液晶表示素子において、特に、従来問題となっていた駆動電圧、散乱指向性による視認性の問題点を、液晶をマルチドメイン化し、かつツイスト配向状態とする新規な構成により、解決することが可能となった。

とくに、本発明の液晶表示素子の駆動電圧は、 Τ Νモードなみにまで低減できたため、 M I M素子、 T F T素子にて、十分に駆動することが可能となり、明るさ、コントラストを大幅に向上することが可能となつた。このことにより、反射型カラー液晶表示素子とした場合の表示色数，視認性を向上することが可能となった。また、高耐圧ドライバーの必要性がなくなり、消費電力、コストを低減できた。

さらに、本発明の液晶表示素子では、散乱指向性を抑えることにより- 明るさ、視覚特性、視認性が向上した。

その結果、本発明は、多様な環境が想定される携帯用途に適した液晶表示素子に利用できる。また、本発明は、アクティブマトリクス駆動であり、低消費電力、かつ表示品質の優れた反射型大容量ディスプレイに利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 電極がそれぞれ形成され表面がそれぞれ配向処理された 2枚の基板間に、液晶及び屈折率異方性を有した高分子が互いに配向分散して挟持された液晶表示素子において、前記液晶がランダムに前記基板表面近傍で前記基板表面にほぼ平行に配向し、かつ前記基板間でツイス卜配向していることを特徴とする液晶表示素子。

2 . 前記基板表面に配向膜が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

3 . 前記基板表面がラビング処理されていないことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の液晶表示素子。

4 . 前記液晶が前記基板表面に平行な面内において均一にマルチドメイン化されており、各ドメィン内では前記液晶の配向方向が揃っており、前記各ドメィンが前記基板表面に平行な面内においてランダムな方向に存在しており、かつ前記各ドメイン内において前記液晶が前記基板間でッイスト配向していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

5 . 前記各ドメインの大きさは約 0 . 4乃至 1 0 mであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の液晶表示素子。

6 . 前記液晶のツイスト角が 3 6 (Γ 以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

7 . 前記液晶のツイスト角が 3 0乃至 1 8 0 ° であることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の液晶表示素子。

8 . 前記液晶が、カイラル剤を含有していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

9 . 前記液晶が、二色性色素を含有していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

1 0 . 前記電極の一方が反射性材料により形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

1 1 . 第 1および第 2の基板上に第 1および第 2の電極をそれぞれ形成する工程と、

前記第 1および前記第 2の基板表面に配向膜をそれぞれ形成する工程と、

前記第 1および第 2の基板表面をラビング処理することなく前記第 1 の基板と前記第 2の基板とにより空パネルを形成する工程と、

を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。

1 2 . 前記記空パネルの前記第 1および第 2の基板間に、高分子または高分子前駆体と液晶組成物との液晶性混合材料を配置した後に、前記液晶性混合材料が等方性を示す温度以上に加熱処理する工程をさらに有し、その後、前記液晶性混合材料から高分子を析出させて前記液晶と高分子とを相分離することを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載の液晶表示素子の製造方法。

1 3 . 前記液晶性混合材料が等方性を示す温度以上に加熱処理した後に急冷する工程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の液晶表示素子の製造方法。

1 4 . 前記高分子前駆体として、紫外線硬化型モノマーを使用し、前記液晶性混合材料から高分子を析出させて前記液晶と高分子とを相分離する工程が、前記液晶性混合材料に紫外線を照射して前記モノマーを重合させることによって前記高分子を析出させて前記液晶と高分子とを相分離する工程であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の液晶表示素子の製造方法。