JP2002296577A

JP2002296577A - 反射型液晶表示素子

Info

Publication number: JP2002296577A
Application number: JP2001098707A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Nakamura; 隆二中村; Hikari Nakagawa; 光中川
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】カイラルネマチック液晶を利用したセグメン
ト表示形態の反射型液晶表示素子において、非点灯部分
に薄くて遮光率の良好な遮光膜を低コストにて形成す
る。【解決手段】点灯部分Ａと非点灯部分Ｂとを含み、液
晶Ｌとしてカイラルネマチック液晶が用いられ、非点灯
部分Ｂに遮光膜１２が形成されているとともに、非点灯
部分Ｂではカイラルネマチック液晶Ｌがあらかじめプレ
ナー状態に設定されている反射型液晶表示素子におい
て、遮光膜１２をカイラルネマチック液晶Ｌの選択反射
光に対して高吸収率を示すインク材にて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型液晶表示素子
に関し、さらに詳しく言えば、カイラルネマチック液晶
を利用したセグメント表示形態の反射型液晶表示素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カイラルネマチック液晶は、ネマチック
液晶に光学活性物質（カイラル剤）を所定量添加するこ
とにより得られ、メモリー型として機能する。すなわ
ち、カイラルネマチック液晶は、印加電圧の大きさによ
って基本的に、特定の波長を反射するプレナー状態と、
微散乱状態を呈するフォーカルコニック状態のいずれか
の状態をとり、印加電圧を解除してもその配向状態を保
持する。

【０００３】このカイラルネマチック液晶を用いる反射
型液晶表示素子においては、対向電極が存在しない非点
灯部分の遮光が重要な課題となる。例えば、図４に示す
ようなセグメント表示の場合、点灯部分Ａには対向電極
が存在するため、カイラルネマチック液晶の配向を制御
できるが、非点灯部分Ｂには対向電極が存在しないた
め、配向制御ができない。

【０００４】カイラルネマチック液晶は、外力などで配
向が乱されるとプレナー状態で安定する傾向を示すた
め、非点灯部分Ｂでは配向制御膜によりあらかじめプレ
ナー状態となるように設定する。しかしながら、点灯部
分Ａの反射率を大きくして文字などを表示させる場合に
は、非点灯部分Ｂのプレナー状態の選択反射光により明
るくなり、コントラストが得られないという問題が発生
するため、非点灯部分Ｂを均一に暗くする必要がある。

【０００５】一般的に、ＴＮパネルなどでは、非点灯部
分のセル内面に遮光膜を形成して非点灯部分を黒く見せ
るようにしている。この遮光膜の形成方法の一つに、顔
料分散レジストを使用し、フォトリソ法により成膜する
方法があるが、この方法は材料面および作業面のいずれ
においてもコストが高くつく。そのため、図４のような
安価なタイプのセグメント表示基板にはコスト的な面で
採用が困難である。

【０００６】そこで、遮光膜を比較的簡単かつ安価に作
成できるようにするため、オフセット印刷やスクリーン
印刷などで顔料系インクを印刷する方法が開発された。
しかしながら、この方法では、印刷するインクに全波長
領域をカットするカーボンブラックなどの黒色の顔料を
使用すると、インク自体に導電性が発現するため、遮光
膜上にさらに絶縁膜を設ける必要性が生じ、その分、コ
ストアップとなる。

【０００７】そこで、黒色インクは敬遠され、通常のＴ
Ｎパネルでは非点灯部分の遮光膜にできるだけ黒に近い
色を採用するようにしている。例えば、透過色がセピア
色のインクを用い、その膜厚を２μｍ以上に厚くして光
の透過率を下げることにより、黒に近い色を出すように
している。

【０００８】なお、セピア色以外のインクでも、インク
の厚さを厚くして光の透過を抑えるることにより黒に近
づけることは可能ではあるが、この場合には、インクか
らの反射光を考慮して、その反射色がグレーとなるイン
ク（セピアインク）を使用するようにしている。

【０００９】このように、全波長域の光を利用するＴＮ
パネルなどにおいては、非点灯部分のインクの膜厚を厚
くしてその光の透過率をきわめて低くしたり、あるいは
２色以上のインクを混合してその反射光を黒に近づける
ようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カイラ
ルネマチック液晶表示素子に遮光膜を形成するにあたっ
て、上記従来技術は適用できない。

【００１１】すなわち、通常のＴＮパネルはセルギャッ
プが８〜１０μｍ程度であるのに対して、カイラルネマ
チック液晶表示素子のセルギャップは、多くの場合３〜
４μｍの範囲に設定されるため、遮光膜となるインクの
膜厚が２μｍ以上であると、ギャップの均一性保持がき
わめて難しくなり、素子自体の作成が困難となる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、カイラ
ルネマチック液晶を使用する反射型液晶表示素子におい
て、その非点灯部分のセル内面に、安価な方法によって
形成される薄膜でありながら遮光性の良好な遮光膜を形
成することができる。

【００１３】そのため、本発明は、対向電極が存在する
点灯部分と対向電極が存在しない非点灯部分とを含み、
セルギャップが２〜６μｍで、液晶としてカイラルネマ
チック液晶が用いられ、上記非点灯部分の表示観察側セ
ル内面に遮光膜が形成されているとともに、上記非点灯
部分では上記カイラルネマチック液晶があらかじめプレ
ナー状態に設定されている反射型液晶表示素子におい
て、上記遮光膜として、上記カイラルネマチック液晶の
選択反射光に対して高吸収率を示すインク材が用いられ
ることを特徴としている。

【００１４】本発明において、上記遮光膜の膜厚は０．
５〜２．０μｍの範囲内であることが好ましく、これに
よれば、セルギャップの制御が容易で、その均一性を保
持することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図１の要部拡大断面図を参
照して、本発明の実施形態について説明する。この液晶
表示素子の表示形態はセグメント表示で、図４と同じく
対向電極１１，２１が存在する点灯部分Ａと、対向電極
が存在しない非点灯部分Ｂとを備えている。液晶Ｌには
カイラルネマチック液晶が用いられるが、非点灯部分Ｂ
では配向制御膜によりあらかじめ選択反射を呈するプレ
ナー状態に設定される。

【００１６】表示観察面側の基板（Ｆ板）１０および裏
面側の基板（Ｒ板）２０には、例えば０．４〜１．１ｍ
ｍ厚でスパッタ法や蒸着法（好ましくはスパッタ法）に
よりＩＴＯよりなる透明導電膜が成膜されたガラス基板
もしくはプラスチック基板が用いられる。

【００１７】先に、Ｆ板１０側について説明すると、Ｉ
ＴＯのパターニングにより点灯部分Ａに透明電極１１が
形成され、その後、非点灯部分Ｂにインク材により遮光
膜１２が形成される。遮光膜１２の形成方法には、転写
法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などが挙げら
れるが、コスト面および作業面からしてオフセット印刷
法が好ましい。

【００１８】インクの色には、Ｒ板２０の背面側に黒色
の光吸収層２２が設けられることを考慮して、プレナー
の選択反射光をより多く吸収する色が選択される。一例
として、選択反射光の波長が５２０〜５５０ｎｍである
場合には、ｘ＝０．２５〜０．３５，ｙ＝０．２０〜
０．２８、好適にはｘ＝０．３１〜０．３３，ｙ＝０．
２５〜０．２７の範囲に調整するとよい（ｘ，ｙは色度
座標値）。なお、使用するインクの色が、上記色度座標
値の範囲から外れると、選択反射光の波長との関係によ
り遮光度が出ず、表示品位を損なうことになる。

【００１９】この実施形態では、２種類の色を混合して
上記色度座標値を有するような色を出しているが、その
色の組み合わせにより遮光膜１２の色も黒に近い色に近
づけることができる。例えば、反射色が紫になるインク
と、反射色がグレーになるインクとを組み合わせること
により、黒に近い色を得ることができる。

【００２０】インク（遮光膜１２）の厚みは、０．５〜
２．０μｍの範囲でカイラルネマチック液晶の選択反射
光の中心波長における透過率が１０％以下（好適には厚
みが１．０〜１．５μｍでカイラルネマチック液晶の選
択反射光の中心波長における透過率が２〜８％）となる
ようにすることが好ましい。

【００２１】厚みが０．５μｍ未満であると、光抜けが
生じ遮光膜本来の機能が得られない。一方、厚みが２．
０μｍを超えると、この素子のセルギャップが２〜６μ
ｍと狭いため、そのセルギャップの制御が困難となり、
生産性に支障をきたすことになるので好ましくない。

【００２２】また、インクの透過率について言えば、遮
光膜１２を透過した光はプレナーの選択反射により反射
されて再度遮光膜１２を透過して視認されることになる
が、選択反射による反射率は約１０％程度であり、遮光
膜１２の透過率が仮に１０％であるとしても、０．１％
（０．１×０．１×０．１＝０．００１）の光が戻って
くるだけであるから、十分な遮光度を得ることができ
る。

【００２３】図示されていないが、遮光膜１２上に配向
制御膜が形成される。この場合、配向制御膜は非点灯部
分Ｂでのカイラルネマチック液晶Ｌがプレナー状態を呈
するような膜を選択する。例えば、この実施形態では日
産化学社製ＳＥ−３８４０を用いた。

【００２４】Ｒ板２０には、ＩＴＯのパターニングによ
り点灯部分Ａに、上記Ｆ板１０側の透明電極１１の対向
電極としての透明電極２１が形成され、その後、電気絶
縁膜および配向制御膜（ともに図示省略）が形成され
る。この場合においても、配向制御膜は非点灯部分Ｂで
のカイラルネマチック液晶Ｌがプレナー状態を呈する日
産化学社製ＳＥ−３８４０を用いた。また、Ｒ板２０の
背面側には、黒色の光吸収層２２が設けられる。

【００２５】そして、例えばＲ板２０側に周辺シール材
（図示省略）が塗布された後、Ｆ板１０とＲ板２０とを
重ね合わせて熱圧着することによりセル基板が作製さ
れ、そのセルギャップ内にカイラルネマチック液晶Ｌが
注入される。

【００２６】なお、周辺シール材の塗布には、スクリー
ン印刷法、ディスペンサー法などがあるが、スクリーン
印刷法が好ましい。また、Ｆ板１０とＲ板２０の熱圧着
条件は１２０〜２００℃（好適には１８０℃）で、圧力
０．１〜１ｋｇ／ｃｍ^２（好適には０．６ｋｇ／ｃ
ｍ^２）が好ましい。

【００２７】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例と、その比較
例について説明する。

【００２８】《実施例１》Ｆ板として、ＩＴＯ導電膜を
有する０．７ｍｍ厚のガラス基板をパターニングして７
セグメント表示パターン（点灯部分）を形成した後、そ
の表示パターン以外の非点灯部分にインクよりなる遮光
膜をオフセット印刷法により形成した。インクについて
は、Ｒ板の背面側に光吸収層として黒色塗料が塗られる
こと、および使用するカイラルネマチック液晶の選択反
射光の中心波長が５４０ｎｍであることを考慮して、分
光透過率が図２のＶＳインクとなるように、東華色素化
学工業社製セピアNo.３アルポとバイオレットＡ２アル
ポの２種類のインクを３：１に調合した混合インクを用
いた。遮光膜の厚みを１．０μｍとして、その透過率を
測定したところ、波長５４０ｎｍにおける透過率は３５
％であった。そして、遮光膜の上に日産化学社製ＳＥ−
３８４０を材料とする配向制御膜を転写法により塗布
し、２００℃で焼成してマスク層付きのＦ板を得た。Ｒ
板については、ＩＴＯ導電膜を有する０．７ｍｍ厚のガ
ラス基板をパターニングしてＦ板側との対向電極を形成
した後、絶縁膜および日産化学社製ＳＥ−３８４０を材
料とする配向制御膜を形成した。そして、Ｒ板側に周辺
シール材（三井化学社製Ｓ−４５）をスクリーン印刷法
により塗布した後、Ｆ板とＲ板とを重ね合わせて１８０
℃，圧力０．６ｋｇ／ｃｍ^２で熱圧着してセル基板を得
た。セルギャップは４．５μｍであった。このセル基板
内にカイラルネマチック液晶を封入し、選択反射光の中
心波長を測定したところ５４０ｎｍであった。最後に、
Ｒ板の背面側にスクリーン印刷法により黒インクを印刷
して反射型液晶表示素子を作製した。表示状態を観察し
たところ、非点灯部分での選択反射光が効率よくカット
（吸収）され、非点灯部分と点灯部分との間で光の反射
率の差が大きく良好な見栄えであった。また、遮光膜が
通常のＴＮパネルのものよりも十分に薄くすることがで
きるため、製品歩留まりも向上した。

【００２９】〈比較例１〉遮光膜を形成するインクとし
て、図３の分光透過率を示す東華色素化学工業社製セピ
アNo.３アルポのみを用いたほかは、上記実施例１と同
様にして反射型液晶表示素子を作製した。このインクの
厚み１．０μｍにおける５４０ｎｍ波長での透過率は１
３％であり、そのため、非点灯部分において選択反射光
が微量ながら透過し、薄い選択反射色が認められた。し
たがって、点灯部分と非点灯部分の反射率の差が小さ
く、上記実施例１に比べて見栄えが悪がった。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対向電極が存在する点灯部分と対向電極が存在しない非
点灯部分とを含むカイラルネマチック液晶を利用した反
射型液晶表示素子において、非点灯部分の遮光膜の形成
にカイラルネマチック液晶の選択反射光に対して高吸収
率を示すインク材を用いたことにより、遮光膜をセルギ
ャップ制御に支障をきたさないように薄膜化できるとと
もに、その遮光膜をスクリーン印刷法などによって低コ
ストにて形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射型液晶表示素子の実施形態を
示した要部拡大断面図。

【図２】実施例１で用いたインクの分光透過率を示した
グラフ。

【図３】比較例１で用いたインクの分光透過率を示した
グラフ。

【図４】セグメント表示形態の反射型液晶表示素子の一
例を示した平面図。

【符号の説明】

１０基板（Ｆ板）１１透明電極１２遮光膜２０基板（Ｒ板）２１透明電極２２光吸収層Ａ点灯部分Ｂ非点灯部分Ｌカイラルネマチック液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA14Z FA34Y HA07 5C094 BA03 BA44 CA19 EA04 EA07 ED15 JA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向電極が存在する点灯部分と対向電極
が存在しない非点灯部分とを含み、セルギャップが２〜
６μｍで、液晶としてカイラルネマチック液晶が用いら
れ、上記非点灯部分の表示観察側セル内面に遮光膜が形
成されているとともに、上記非点灯部分では上記カイラ
ルネマチック液晶があらかじめプレナー状態に設定され
ている反射型液晶表示素子において、上記遮光膜として、上記カイラルネマチック液晶の選択
反射光に対して高吸収率を示すインク材が用いられてい
ることを特徴とする反射型液晶表示素子。
【請求項２】上記遮光膜の膜厚が、０．５〜２．０μ
ｍである請求項１に記載の反射型液晶表示素子。