表示素子

【目的】透過率及びコントラストの良好なＧＨ高分子分散型液晶表示素子を提供する。
【構成】高分子前駆体と色素入り液晶を混合し、重合速度を制御する。重合後、等方相まで加熱し、冷却する。
【効果】従来のＧＨ高分子分散型液晶表示素子よりも格段に簡単な製造方法で透過率及びコントラストが改善された。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反射型あるいは透過型ディスプレイに用いられる表示素子の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年社会生活の場へのコンピュータの導入にともない、マンマシンインターフェイスの開発が加速されている。特にディスプレイの分野が最も開発が急がれるところであるが、いまだに偏光板を２枚用いた表示の暗いツイストネマチック型液晶表示素子に頼っているのが現状である。そこで最近高分子分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣと略記）が開発されてきた。この方式は偏光板を用いないために入射光を効率よく用いることができる。しかし散乱透過を切り替えるため、表示が見にくく、また表示のバリエーションが限られていた。そこで２色性色素などを加えたＰＤＬＣが開発されてきた。たとえばＦｅｒｇａｓｏｎらによるＮＣＡＰは色素入り液晶をカプセル化して高分子中に分散している（図２、特公平３ー５２８４３など）。重合性の高分子前駆体と色素入り液晶を混合して相分離する方法も開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術において、ＮＣＡＰ法においては液晶をカプセル化する必要があり、製造がむずかしい。高分子前駆体を用いる方法においては、色素が高分子中に取り込まれ、コントラストがとれなくなるなどの課題があった。そこで本発明はこれらの課題を解決する物であり、その目的は、透過率及びコントラストの良い、なおかつ容易に製造できる色素入りＰＤＬＣを提供するところにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】２枚の電極の間に色素を含む液晶と高分子前駆体の混合物を封入した後に何らかの重合手段で高分子を形成し液晶と相分離した表示素子において、高分子相形成時に高分子相に色素が含まれない程度に重合速度を制御することを特徴とする。このとき、重合時に高分子前駆体及び液晶の混合物が液晶相を示すことが望ましい。また、上記のように製造した表示素子を等方相を示す温度に昇温し、再び冷却して液晶と高分子を相分離したことも特徴とする。
【０００５】
【実施例】
（実施例１）本実施例では２枚の電極間に色素入り液晶と高分子前駆体を混合し、液晶相にて重合し、その後等方相に昇温し、冷却してを互いに分散した構造を有する表示素子について蛍光色素を混合した例を示す。図１に本実施例の表示素子の概念図を示した。素子の作製法について説明する。まず基板１及び基板８の表面に電極２及び電極７を形成した。これら２枚の基板を向かい合わせて間隙（以後この間隙をセル厚とよぶ）１０μｍになるように固定した。セル厚は１０μｍに限らない。この間隙に高分子４および液晶５を分散させた層として紫外線硬化樹脂（Ｍ２２０、東亜合成社製）と液晶５（ＰＮ００１、ロディック社製）及び２色性色素６（Ｓ−３４４、三井東圧染料社製）を１３：８５：２で１００℃にて混合したものを封入して室温まで冷却し、ＲＯＭイレーサ（紫外線ランプ４Ｗ×２本）で紫外線を照射したところ、液晶と高分子が相分離した。この状態では素子は色素色で透明であるため表示素子としては適さない。そこでこの素子を１５０℃に昇温して等方相とし、再び室温まで１分で冷却すると色素色に濁った素子を作製できた。この時の冷却速度で散乱度及び電気光学特性を制御できる。２色性色素、液晶と高分子前駆体及びこれらの混合比率、封入重合方法についてはここに示したものに限らない。
【０００６】重合時の紫外線の強度については素子表面で紫外線強度が１０ｍＷ／ｃｍ²以下で２分以上かけて重合を完了させる必要がある。しかし用いる材料により色素が高分子中に取り込まれない条件は変化し、ここに示した条件以外でも高分子中に色素の混入が抑えられる条件であれば用いることができる。この素子の裏面に白い紙を配置して電気光学応答特性を測定し、図２に示した。縦軸の１００％は白い紙の反射率を１００％としている。従来例として図６に重合時に紫外線強度５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線ランプを用いた場合の素子の電気光学特性を示しているが、従来例に比べて電圧印加時の透過率が向上しコントラストが向上していることがわかる。背景として白い紙を用いたが、これに限らず着色した板や紙など、色素の色に対して目立つ色であれば何でも用いることができる。散乱板や反射板なども用いることができる。
【０００７】（実施例２）本実施例では実施例１とほぼ同じであるが、紫外線を等方相にて照射する例を示した。この時の電気光学特性図を図３に示した。わずか従来例よりも透過率とコントラストが改善されていることがわかる。
【０００８】（実施例３）本実施例では実施例１において熱重合型高分子前駆体を用いた例を示す。素子の作製法について説明する。まず基板１及び基板８の表面に電極２及び電極７を形成した。これら２枚の基板を向かい合わせて間隙（以後この間隙をセル厚とよぶ）１０μｍになるように固定した。セル厚は１０μｍに限らない。この間隙に高分子４および液晶５を分散させた層として熱重合型樹脂（ＹＤＦ−１７０、東都化成社製と硬化剤１２１、油化シェル社製の混合物）と液晶５（ＰＮ００１、ロディック社製）及び２色性色素６（Ｓ−４２８、三井東圧染料社製）を１３：８５：２で混合したものを封入して５０℃（液晶状態で有ればこの温度に限らない）として、２４時間放置したところ、液晶と高分子が相分離した。しかしこの状態では色素色で透明であるため表示素子としては適さない。そこでこの素子を１５０℃に昇温して等方相とし、再び室温まで１分で冷却すると色素色に濁った素子を作製できた。この時の冷却速度で散乱度及び電気光学特性を自由に制御できる。２色性色素、液晶と高分子前駆体及びこれらの混合比率、封入重合方法についてはここに示したものに限らない。
【０００９】重合時の重合温度については用いる材料にもよるが１時間以上かけて重合を完了するように調整する必要がある。この条件以外でも高分子中に色素の混入が抑えられる条件であれば用いることができる。この素子の裏面に白い紙を配置して電気光学応答特性を測定し、図４に示した。縦軸の１００％は白い紙の反射率を１００％としている。従来例として図７に重合時に１００℃３０分で重合相分離した場合の素子の電気光学特性を示しているが、従来例に比べて電圧印加時の透過率が向上しコントラストが向上していることがわかる。背景として白い紙を用いたが、これに限らず着色した板や紙など、色素の色に対して目立つ色であれば何でも用いることができる。散乱板や反射板なども用いることができる。
【００１０】（実施例４）本実施例では実施例３とほぼ同じであるが、液晶と高分子前駆体の混合物が等方相を示す温度８０℃で熱重合した例を示した。この時の電気光学特性図を図５に示した。わずか従来例よりも透過率とコントラストが改善されていることがわかる。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、２色性色素入り高分子分散型液晶表示素子の高分子及び液晶の重合速度を制御することにより、非常に簡単な方法で透過率及びコントラストの良好な表示素子を提供することが可能となった。本発明を用いれば明るいカラー中小容量カラーディスプレイを作製することが可能であり、ＭＩＭ素子あるいはＴＦＴ素子を組み合わせることにより、大容量カラーディスプレイを作製することも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における表示素子を示す概念図である。（Ａ）は電界無印加時の図、（Ｂ）は電界印加時の図である。
【図２】本発明の実施例１における表示素子の電気光学特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例２における表示素子の電気光学特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例３における表示素子の電気光学特性を示す図である。
【図５】本発明の実施例４における表示素子の電気光学特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例１及び実施例２における従来例の電気光学特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例３及び実施例４における従来例の電気光学特性を示す図である。
【符号の説明】
１基板
２電極
４高分子
５液晶
６２色性色素
７電極
８基板

【特許請求の範囲】
【請求項１】２枚の電極の間に色素を含む液晶と高分子前駆体の混合物を封入した後に何らかの重合手段で高分子を形成し液晶と相分離した表示素子において、高分子相形成時に高分子相に色素が含まれない程度に重合速度を制御することを特徴とする表示素子。
【請求項２】重合時に高分子前駆体及び液晶の混合物が液晶相を示すことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項３】上記表示素子を等方相を示す温度に昇温し、再び冷却して液晶と高分子を相分離したことを特徴とする請求項１記載の表示素子。

【図１】