JP2003248227A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
- Publication number
- JP2003248227A JP2003248227A JP2002047188A JP2002047188A JP2003248227A JP 2003248227 A JP2003248227 A JP 2003248227A JP 2002047188 A JP2002047188 A JP 2002047188A JP 2002047188 A JP2002047188 A JP 2002047188A JP 2003248227 A JP2003248227 A JP 2003248227A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- state
- substrates
- substrate
- crystal display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 413
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 294
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 93
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 155
- 239000010408 film Substances 0.000 description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 description 15
- 101000894525 Homo sapiens Transforming growth factor-beta-induced protein ig-h3 Proteins 0.000 description 14
- 102100021398 Transforming growth factor-beta-induced protein ig-h3 Human genes 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 208000028485 lattice corneal dystrophy type I Diseases 0.000 description 14
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 13
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 11
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 11
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 9
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 8
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003522 acrylic cement Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical group C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 102100029777 Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit M Human genes 0.000 description 1
- 101001012700 Homo sapiens Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit M Proteins 0.000 description 1
- 208000011823 Juvenile amyotrophic lateral sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 102100035971 Molybdopterin molybdenumtransferase Human genes 0.000 description 1
- 101710119577 Molybdopterin molybdenumtransferase Proteins 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 101000702105 Rattus norvegicus Sproutin Proteins 0.000 description 1
- 241001187491 Telema Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- JSILWGOAJSWOGY-UHFFFAOYSA-N bismuth;oxosilicon Chemical compound [Bi].[Si]=O JSILWGOAJSWOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006471 dimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有する液晶を
含む液晶層を挟持した液晶表示素子、及びそれぞれが一
対の基板間に挟持された液晶層を複数積層した積層型液
晶表示素子であって、液晶層の厚み(基板間ギャップ)
が小さく、それだけ低コストで駆動でき、しかも液晶層
の厚みが小さいにも拘わらず大きい光反射率を得ること
ができ、それだけ画像表示特性良好な素子を提供する。 【解決手段】 一対の基板1、2間にコレステリック相
を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有
する液晶6を含む液晶層10を挟持した液晶表示素子に
おいて、基板間ギャップdと液晶6の螺旋ピッチpとの
関係がd/p<12であり、液晶6をプレーナ状態にし
たときの液晶層10における液晶ドメインDについて、
ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態である
領域X2と、ポリドメイン状態である領域X1とが基板
1、2面に対して垂直方向に連続的に形成されている。
Description
する。
これら基板間に挟持された液晶を含む液晶層とを含んで
いる。この液晶層に所定の駆動電圧を印加することで該
液晶層における液晶分子の配列を制御し、素子に入射さ
れる外光を変調して目的とする画像の表示等を行う。
る。近年、ネマティック液晶にカイラル材料を添加する
ことにより、室温においてコレステリック相を示すよう
にしたカイラルネマティック液晶などのコレステリック
相を示す液晶を用いた液晶表示素子が研究されている。
イラルネマティック液晶の選択反射能を利用した反射型
の液晶表示素子として用い得ることが知られている。こ
の反射型液晶表示素子では高低のパルス電圧を印加する
ことにより液晶をプレーナ状態(着色状態)とフォーカ
ルコニック状態(透明状態)に切り替えて表示を行なう
ことができる。そして、これらのプレーナ状態及びフォ
ーカルコニック状態は電圧印加を停止した後も保持され
るという、いわゆる双安定性或いはメモリー性を示し、
これにより、電圧の印加を停止した後も表示が保たれる
ようにすることが可能である。
の背景色を利用したモノクロ(モノカラー)画像表示や
2色画像表示及びフルカラー画像表示を行うものがあ
る。
方法として、赤色表示を行う赤色液晶層、緑色表示を行
う緑色液晶層及び青色表示を行う青色液晶層の少なくと
も三つの液晶層を含む積層型液晶表示素子を採用するこ
とができる。かかる積層型液晶表示素子では、プレーナ
状態(着色状態)のときに赤色、緑色、青色等を表示で
き、フォーカルコニック状態(透明状態)のときに黒色
などの背景色を表示できる。
間にコレステリック相を示す液晶を含む液晶層を挟持し
た液晶表示素子では、液晶層の厚み、換言すれば基板間
ギャップ(セルギャップ)が従来の程度のもの(例えば
6μm〜10μm程度)であると、例えば高い電圧で駆
動する必要があり、液晶表示素子を駆動するための駆動
用ICとして、定格電圧(耐圧)の低い汎用の安価な駆
動用ICを使用することができず、素子駆動のためのコ
ストが高くつく。従って、液晶層の厚み(基板間ギャッ
プ)はできるだけ小さい方が望ましい。
ック相を示す液晶を含む液晶層を挟持した液晶表示素子
においては、液晶層の厚み(基板間ギャップ)を小さく
すると、プレーナ状態での光反射率が低下し易く、それ
により暗い画像表示となり、画像表示特性が低下する。
リック相を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピ
ークを有する液晶を含む液晶層を挟持した液晶表示素子
であって、液晶層の厚み(基板間ギャップ)が小さく、
それだけ低コストで駆動でき、しかも液晶層の厚みが小
さいにも拘わらず大きい光反射率を得ることができ、そ
れだけ画像表示特性良好な液晶表示素子を提供すること
を課題とする。
挟持された液晶層を複数積層した積層型液晶表示素子で
あって、少なくとも一つの液晶層の厚み(基板間ギャッ
プ)が小さく、それだけ低コストで駆動でき、しかも液
晶層の厚みが小さいにも拘わらず明るく、それだけ画像
表示特性良好な積層型液晶表示素子を提供することを課
題とする。
解決するため研究を重ね、次のことを見出した。
相を示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを
有する液晶を含む液晶層を挟持した液晶表示素子におい
ては、前記液晶層の厚み(前記両基板間ギャップ)を小
さくすることにより、駆動電圧を低減できるとともにフ
ォーカルコニック状態での光の散乱や液晶の使用量も減
らすことができる。しかし、液晶に所望の表示を行わせ
るうえで液晶の螺旋ピッチとの関係で液晶層の厚みを決
定することが望ましい。
ップd(液晶層の厚み)と前記液晶の螺旋ピッチpとの
関係をd/p<12とすれば、換言すれば前記液晶層の
厚み(前記両基板間ギャップd)を前記液晶の螺旋ピッ
チpの12倍程度より小さくすれば、概して液晶層の厚
みが小さくなり(例えば液晶の螺旋ピッチpが0.4μ
m程度であれば液晶層の厚みが5μm程度以下にな
り)、前記のとおり駆動電圧、フォーカルコニック状態
での光の散乱及び液晶の使用量を減らすことができる。
しかし、d/p<12として基板間ギャップdを決定す
ると液晶の選択反射能が低下し、これによりプレーナ状
態での光反射率が不足する。
チpとの関係がd/p<12である場合においては、前
記液晶をプレーナ状態にしたときの前記液晶層における
液晶ドメインについて、ポリドメイン状態とモノドメイ
ン状態の混在状態である領域と、ポリドメイン状態であ
る領域とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成され
るようにすれば、基板間ギャップdが小さいことで減少
しているフォーカルコニック状態での光の散乱を増加さ
せることなく、プレーナ状態での光反射率の低下を抑制
できる。
プレーナ状態において各ドメインの液晶の螺旋軸が基板
法線に対し若干傾き、且つ、該螺旋軸の基板への射影方
向が各ドメイン間でランダムに異なっている複数のドメ
インの集まり状態であり、「モノドメイン状態」とは、
液晶のプレーナ状態において各ドメインの液晶の螺旋軸
が基板面に対し垂直乃至略垂直に均一化している複数ド
メインの集まり状態である。
成した。
め、一対の基板間にコレステリック相を示し、且つ、可
視波長域に選択反射波長のピークを有する液晶を含む液
晶層を挟持した液晶表示素子において、前記一対の基板
間ギャップd(前記液晶層の厚み)と前記液晶の螺旋ピ
ッチpとの関係がd/p<12であり、前記液晶をプレ
ーナ状態にしたときの前記液晶層における液晶ドメイン
について、ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在
状態である領域と、ポリドメイン状態である領域とが基
板面に対して垂直方向に連続的に形成される液晶表示素
子を提供する。
複数の小さなドメインが集まった状態であって液晶のプ
レーナ状態において各ドメインの液晶の螺旋軸が基板法
線に対し若干傾き、且つ、該螺旋軸の基板への射影方向
が各ドメイン間でランダムに異なっている状態をいい、
「モノドメイン状態」とは、複数の大きなドメインが集
まった状態であって液晶のプレーナ状態において各ドメ
インの液晶の螺旋軸が基板面に対し垂直乃至略垂直に均
一化している状態をいう。
一対の基板間ギャップdと前記液晶の螺旋ピッチpとの
関係がd/p<12であるので、概して基板間ギャップ
d(前記液晶層の厚み)が小さくなり、駆動電圧を低減
でき、それだけ素子駆動のためのコストを下げることが
できる。また、フォーカルコニック状態での光の散乱を
減らすことができ、黒色などの背景色を利用して画像表
示を行う場合、それだけ良好な背景色表示特性(例えば
黒色表示特性)を得ることができる。さらに、液晶の使
用量を減らすことができ、それだけ素子の低コスト化を
実現できる。
の前記液晶層における液晶ドメインについて、ポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態である領域と、
ポリドメイン状態である領域とが基板面に対して垂直方
向に連続的に形成されるので、基板間ギャップdが小さ
いことで減少しているフォーカルコニック状態での光の
散乱を増加させることなく、プレーナ状態での大きい光
反射率を得ることができ、それだけ明るい、良好な画像
表示を行うことができる。
ると、液晶層の厚み(基板間ギャップd)が小さく、そ
れだけ低コストで駆動でき、しかも液晶層の厚みが小さ
いにも拘わらず大きい光反射率を得ることができるとと
もに、良好な背景色表示特性(例えば黒色表示特性)を
得ることができ、それだけ画像表示特性が良好である。
の基板間ギャップd(前記液晶層の厚み)と前記液晶の
螺旋ピッチpとの関係はd/p<12であるが、このd
/pの値は製造上の困難性が高くなるため、小さくても
2.3、すなわち2.3以上とすることが望ましい。
プ)dとしては、駆動電圧低減の観点から5μm以下、
より好ましくは4μm以下、さらに好ましくは3μm以
下程度を例示でき、その下限値としては、使用可能な液
晶の螺旋ピッチも考慮すると、それに限定されないが、
1μm程度を例示できる。
の混在状態である領域と、ポリドメイン状態である領域
とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成される場合
としては、代表例として、一方の基板近傍の液晶ドメイ
ンがポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態に
なっており、該一方の基板近傍から他方の基板近傍にか
けて、該ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状
態のうちポリドメイン状態の占める割合が次第に多くな
り、ついには該他方の基板近傍の液晶ドメインがポリド
メイン状態になっている場合を挙げることができる。
ノドメイン状態の混在状態である領域は、液晶分子配向
処理によって形成されてもよい。この配向処理は、例え
ばラビング処理によって行われてもよいし、或いは光配
向処理によって行われてもよい。特に、ラビング処理が
最も適している。ラビング処理は、他の配向処理に比べ
て、ラビング条件の調整によりポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態の制御がしやすく、しかも工程
が簡単である。いずれの配向処理を行うにしても部分配
向処理(配向処理を部分的に行う処理)によって行われ
てもよい。
は、前記一対の基板のうち少なくも一方の基板に対して
施す。この場合、前記一対の基板のうち配向処理が施さ
れる基板には少なくとも配向膜が設けられていてもよ
い。
に対して施す配向処理がラビング処理によって行われる
場合、配向処理を行う領域の表面を布等で一方向にこす
る処理を例示でき、代表的には所定の毛先長さのラビン
グ布が周設されていて、所定方向に回転できるラビング
ローラと、基板を載置して所定方向に移動できるテーブ
ルとを備えているラビング装置を用いてラビング処理す
る場合を挙げることができる。すなわち、基板を載置し
たテーブルをラビングローラに対し相対的に移動させる
ととも、該ローラを所定の回転数で回転し、且つ、ロー
ラ表面を基板を載置したテーブルの移動方向とは逆方向
に移動させつつ該基板最表面に接触させることにより、
該基板最表面をラビングする。
置を用いる場合、ラビング布毛先の被配向処理面への押
し込み量(長さ)、基板の所定一端部から他端部へのラ
ビング処理を1回のラビング処理とするラビング回数、
ラビングローラ半径、ラビングローラ回転数、テーブル
のラビングローラに対する相対移動速度などの制御によ
り液晶分子の配向制御が可能である。
込み量をx、ラビングローラ回転数をm、ラビングロー
ラ半径をr、テーブルのラビングローラに対する相対移
動速度をvとしたとき、ラビング密度Lは以下の式
(1)で表すことができる。
ビング密度Lが3より大きいと、液晶をプレーナ状態に
したときに、ラビング処理を施された基板近傍の液晶ド
メインはモノドメイン状態になり易く、フォーカルコニ
ック状態での部分的なプレーナ状態が増え、黒色などの
背景色を利用して画像表示を行う場合、それだけ背景色
表示特性(例えば黒色表示特性)が悪くなる。また、ラ
ビング布毛先の押し込み量を0.01mm以下とし、ラ
ビング密度Lが0.01より小さくなると、ラビングロ
ーラが被配向処理面にうまく接触せず、ラビング効果が
なくなり、液晶をプレーナ状態にしたときに、ラビング
処理を施された基板近傍の液晶ドメインはポリドメイン
状態になり易く、光の散乱が多く、光反射率が低くな
り、それだけ暗い画像表示となる。従って、ラビング密
度Lの下限値としては、それには限定されないが0.0
1程度を例示できる。
が配向膜(例えば、ポリイミド膜のような配向膜)であ
る場合、成膜後の配向膜に無偏光若しくは直線偏光の光
(例えば、紫外線)を照射し、該膜に異性化、二量化、
分解等の反応を起こさせ、異方性を生じさせる処理を挙
げることができる。
子において、前記一対の基板のうち前記ポリドメイン状
態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方の
基板は素子観察側とは反対側(素子非観察側)に配置す
ることが望ましい。前記一対の基板のうち前記ポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近
い方の基板が素子観察側に配置されていてもよいが、表
示素子最表面との間に拡散効果がない場合、プレーナ状
態での光の散乱が少なく、光反射率が低く、視野角特性
が低下し易い。
波長域に選択反射波長のピークを有する液晶としては、
例えば、室温(例えば略25℃)でコレステリック相を
示す液晶を挙げることができる。このコレステリック相
を示す液晶としては、例えば、それ自体がコレステリッ
ク相を示すコレステリック液晶や、ネマティック液晶に
カイラル材料を添加することにより、所定波長域の光を
選択反射するとともに、メモリ性を示すカイラルネマテ
ィック液晶などを挙げることができる。カイラルネマテ
ィック液晶は、カイラル材料の添加量によって、選択反
射波長を調整できる利点がある。
挟持された液晶層を複数積層した積層型液晶表示素子で
あり、該複数の液晶層のうち少なくとも一つの液晶層
が、該液晶層を挟持する一対の基板とともに前記本発明
に係る液晶表示素子を構成している積層型液晶表示素子
も提供する。
の液晶層として、例えば、互いに異なる色表示を行う、
換言すれば選択反射のピーク波長が互いに異なる液晶層
を用い、黒色などの背景色を利用することで、モノクロ
(モノカラー)画像表示や多色表示(すなわち2色以上
のカラー表示)を行うことができる。また青色表示を行
う液晶層、緑色表示を行う液晶層、赤色表示を行う液晶
層の少なくとも三つの液晶層を採用するとフルカラー画
像表示を行うことができる。
子としては、本発明に係る液晶表示素子を少なくとも1
つ含む(全部がそうでもよい)複数の液晶表示素子を積
層した積層型液晶表示素子を例示できる。この場合、各
隣り合う液晶表示素子が該各隣り合う液晶表示素子間に
設けられた接着層(例えば粘着層)にて互いに接着され
ていてもよい。また、各隣り合う液晶表示素子におい
て、その両者間の基板を共通にしてもよい。
れには限定されないが、前記複数の液晶層のうちいずれ
か一つの液晶層(例えば素子観察側からの光到達が最も
不利な、換言すれば素子観察側から最も遠い液晶層)
が、該液晶層を挟持する一対の基板とともに前記本発明
に係る液晶表示素子を構成していてもよいし、前記複数
の液晶層のうちいずれの液晶層も、該複数の液晶層を挟
持する一対の基板とともに前記本発明に係る液晶表示素
子を構成していてもよい。
も、該複数の液晶層を挟持する一対の基板とともに前記
本発明に係る液晶表示素子を構成している積層型液晶表
示素子では、典型的には、前記複数の液晶層を挟持する
一対の基板のうち前記ポリドメイン状態とモノドメイン
状態の混在状態を示す領域に近い方の基板をいずれも素
子観察側とは反対側(素子非観察側)に配置してもよ
い。また、前記複数の液晶層のうち、素子観察側から最
も遠い液晶層を挟持する一対の基板のうちの前記ポリド
メイン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に
近い方の基板を素子観察側に配置するとともに、残りの
液晶層を挟持する一対の基板のうちの前記ポリドメイン
状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方
の基板を素子観察側とは反対側(素子非観察側)に配置
してもよい。この場合、素子観察側から最も遠い液晶層
の光反射率を向上させることができる。またこの場合、
素子観察側から最も遠い液晶層より素子観察側の液晶
層、基板、或いは各隣り合う液晶表示素子が接着層(例
えば粘着層)で互いに接着されているような素子では該
接着層で光が散乱するので視野角特性を良くすることが
できる。
子及び積層型液晶表示素子では、素子観察側に光拡散部
材が設けられていてもよい。こうすることで素子観察側
に光拡散機能が付与され、視野角を増大させることがで
きる。
られ、素子観察側に光拡散機能が付与されている場合に
は、液晶層を挟持する一対の基板のうちポリドメイン状
態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方の
基板を素子観察側とは反対側(素子非観察側)に配置し
てもよい。
するものであればいずれのものでもよく、代表例として
は、拡散板を挙げることができる。この拡散板は素子を
観測側から光照射するフロントライトの導光板を兼ねた
ものであってもよいし、素子の画像表示面に配置され、
利用者の指等の接触により信号をコンピュータ等の情報
処理装置に入力できるタッチパネルを兼ねたものでもよ
い。或いはタッチパネルとフロントライトの両方を設け
てもよい。
値(曇価)としては、それには限定されないが、5%〜
20%程度を例示できる。このヘイズ値が5%より小さ
いと光拡散機能が低下し、20%より大きいと暗い画像
表示となる。
て図面を参照して説明する。
ある。
の基板(上側基板1、下側基板2)間に室温(略25
℃)でコレステリック相を示し、且つ、可視波長域に選
択反射波長のピークを有する液晶6を含む液晶層10を
挟持しているものである。両基板1、2間には該両基板
間ギャップdを一定に保つ働きをするスペース保持材と
しての樹脂構造物4及びスペーサ5が配置されている。
樹脂構造物4は両基板の結合にも寄与しているが、省略
してもよい。
とは反対側(素子非観察側)の基板の外面(裏面)に
は、必要に応じて、可視光吸収層が設けられる。図1の
例では基板2の外面(裏面)に可視光吸収層3が設けら
れている。例えば、下側基板2として黒色基板を用いる
などして、基板自体に光吸収機能を持たせるようにして
もよい。
間に封入するためのものである。
述する電極11、12間に所定の電圧を印加することに
より液晶6をプレーナ状態(選択反射状態)とフォーカ
ルコニック状態に切り替えて表示を行う。
(ここではいずれも透光性)を有している基板とする。
基板1、2は、ここではいずれも透光性を有している
が、少なくとも画像観察のために可視光を透過させるも
のを透光性を有するものとする。透光性を有する基板と
しては、ガラス基板を例示できる。このガラス基板の
他、例えばポリカーボネート(PC)、ポリエーテルス
ルホン(PES)、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)等のフレキシブル基板等を使用することができる。
板1、2には必要に応じてそれぞれ電極11、12を形
成することができる。
in Oxide:インジウム錫酸化物)に代表される透明導電
膜やアルミニウム、シリコン等の金属電極、或いはアモ
ルファスシリコン、BSO(Bismuth Silicon Oxide )
等の光導電性膜などを用いることができる。かかる電極
は液晶層狭持用の基板に所望のパターン形状で設けら
れ、液晶表示素子制御用の電極として使用される。電極
のパターン形状としては、互いに平行に形成された複数
の帯状パターンを例示できる。この帯状パターンの電極
が形成された一対の基板は、これらの電極が基板に垂直
な方向から見て互いに交差するように向かい合わされ
る。すなわち液晶表示素子においては、単純マトリクス
型の電極構造が使用可能である。さらに複数の画素電極
とそれに接続される薄膜トランジスタを含むアクティブ
マトリクス型の電極構造も使用可能である。
に配する以外に電極自身を基板材として用いることも可
能である。
リア層、絶縁層として液晶表示素子の信頼性を向上させ
る機能を有する絶縁膜が形成されていてもよい。この絶
縁膜としては、任意の有機系材料、無機系材料からなる
膜を例示できる。ここでは電極11、12上に絶縁膜7
がそれぞれ設けられている。また、絶縁膜7の上には配
向膜81、82が設けられている。
しては、一対の基板(例えば一対の電極付基板)間に狭
持した状態でコレステリック相を示すものを例示でき
る。例えば、コレステロール環を有するコレステリック
液晶を挙げることができる。この他、ネマティック液晶
に光学活性基を有するネマティック液晶、コレステリッ
ク液晶若しくはネマティック液晶にカイラル材料を添加
したカイラルネマティック液晶も使用可能である。これ
らの材料(ネマティック液晶、コレステリック液晶、カ
イラル材料)は単一のものでもよいし、単一のネマティ
ック液晶、コレステリック液晶、カイラル材料に限らず
各2種類以上の混合材料でもよい。
る液晶としては、単体で螺旋ピッチが可視波長域の光を
反射するに有効なコレステリック液晶を例示できる。こ
の他、ネマティック液晶材料に適量光学活性基を有する
材料を混合し螺旋ピッチを調整したものを用いることが
できる。可視波長域をいずれの波長範囲に設定するかに
ついては、可視波長域の考え方には一般に多少のバラツ
キがあり、その設定には多少のバラツキが生じることが
あるが、一般的に可視波長域と認められている範囲であ
ればよく、本実施形態及び後述する実験例では、可視波
長域を400nmから700nmの範囲としている。ま
た、コレステリック選択反射型液晶表示素子は、選択反
射波長領域よりも短い波長領域に散乱成分を含むため、
散乱成分を吸収し、色純度を向上させるために、液晶材
料に選択反射波長領域よりも短い波長領域の光を吸収す
る色素を添加してもよい。
液晶6をプレーナ状態にしたときの液晶層10における
液晶ドメインの状態の一例を模式的に示す。なお、図2
において絶縁膜7等は図示を省略してある。
2に示すように液晶6をプレーナ状態にしたときの液晶
層10における液晶ドメインDについて、ポリドメイン
状態とモノドメイン状態の混在状態である領域X2と、
ポリドメイン状態である領域X1とが基板1、2面に対
して垂直方向に連続的に形成されている。さらに言え
ば、ここでは、一方の基板2近傍の液晶ドメインDがポ
リドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態になって
おり、一方の基板2近傍から他方の基板1近傍にかけ
て、該ポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態
のうちポリドメイン状態の占める割合が次第に多くな
り、ついには他方の基板1近傍の液晶ドメインDがポリ
ドメイン状態になっている。
イン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域X2
に近い方の基板を素子観察側Pとは反対側(素子非観察
側)に配置(下側基板2に)してある。
さなドメインが集まった状態であって液晶6のプレーナ
状態時において各ドメインDの液晶6の螺旋軸61が基
板法線Hに対し若干傾き、且つ、螺旋軸61の基板1、
2への射影方向が各ドメインD間でランダムに異なって
いる状態であり、「モノドメイン状態」は、複数の大き
なドメインが集まった状態であって液晶6のプレーナ状
態時において各ドメインDの液晶6の螺旋軸61が基板
1、2面に対し垂直乃至略垂直に均一化している状態で
ある(図2中符号M参照)。
る。液晶表示素子LCD1では、図2に示すように、液
晶6をプレーナ状態にしたときに、上側基板1(の配向
膜81)近傍の液晶はポリドメイン状態に、下側基板2
(の配向膜82)近傍の液晶はポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態(図2中Mがモノドメイン状
態)になる。
配向状態の違いは、例えば、液晶分子配向処理の違いに
より実現できる。典型的には、一対の基板(ここでは基
板1、2上の配向膜81、82)におけるラビング処理
の有無やラビング処理の程度の調整によってこの違いを
発現させることができる。
表的には所定の毛先長さのラビング布が周設されてい
て、所定方向に回転できるラビングローラと、基板を載
置して所定方向に移動できるテーブルとを備えているラ
ビング装置を用いてラビング処理する場合を挙げること
ができる。すなわち、基板を載置したテーブルをラビン
グローラに対し相対的に移動させるととも、該ローラを
所定の回転数で回転し、且つ、ローラ表面を基板を載置
したテーブルの移動方向とは逆方向に移動させつつ該基
板最表面に接触させることにより、該基板最表面をラビ
ングする。
置を用いる場合、ラビング布毛先の被配向処理面への押
し込み量(長さ)、基板の所定一端部から他端部へのラ
ビング処理を1回のラビング処理とするラビング回数、
ラビングローラ半径、ラビングローラ回転数、テーブル
のラビングローラに対する相対移動速度により液晶分子
の配向制御が可能である。
込み量をx、ラビングローラ回転数をm、ラビングロー
ラ半径をr、テーブルのラビングローラに対する相対移
動速度をvとしたとき、ラビング密度Lは以下の式
(1)で表すことができる。
膜82近傍の液晶ドメインDについては下側基板2の配
向膜82に対して比較的弱いラビング条件(例えば、ラ
ビング密度0.01〜3程度)でラビング処理を施すこ
とでポリドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態
を、上側基板1の配向膜81近傍の液晶ドメインDにつ
いては基板1の配向膜81に対してラビング処理を施さ
ないことでポリドメイン状態を実現することができる。
施すとき、ラビング密度Lが3より大きいと、液晶6を
プレーナ状態にしたときに、ラビング処理を施された基
板2の配向膜82近傍の液晶ドメインDはモノドメイン
状態になり易く、フォーカルコニック状態での部分的な
プレーナ状態が増え、それだけ背景色表示特性(ここで
は黒色表示特性)が悪くなる。また、ラビング密度Lが
0.01より小さいとラビングローラがうまく配向膜8
2に接触せず、ラビング効果がなくなり、液晶6をプレ
ーナ状態にしたときに、ラビング処理を施された基板2
の配向膜82近傍の液晶ドメインDはポリドメイン状態
になり易く、光の散乱が多く、光反射率が低くなり、そ
れだけ暗い画像表示となる。
えて光配向処理の有無や光配向処理の程度の調整によっ
て前記の混在状態を実現することも可能である。光配向
処理を行う場合においては、配向処理を行う領域に、例
えば紫外線を照射する場合、紫外線の照度、照射時間、
照射時の基板温度、照射時の紫外線方向に対する基板傾
斜角度のうち少なくとも一つを変えることにより、液晶
分子の配向制御が可能である。
うことでも前記の混在状態を実現できる。図3に図1に
示す素子において基板2の配向膜82に対して部分配向
処理を施した一例を示す。なお、図3において65は部
分配向処理により部分的に配向処理された領域を示す。
樹脂構造物4は図示を省略してある。
分的に行う部分ラビング処理では、マスク層を用いるな
どすることでラビング処理を部分的に行うことができ
る。光配向処理による配向処理を部分的に行う部分光配
向処理では、前記の部分ラビング処理と同様、マスク層
(フォトマスク)を介して露光を行うことで光配向処理
を部分的に行うことができる。
手法としては、例えば、形成した配向膜にフォトレジス
ト材料をスピンコート等により塗布し、既存のフォトリ
ソグラフィー工程によりラビング処理を行いたい部分の
みレジストを除去し、ラビング処理を行った後、レジス
トを除去する手法を挙げることができる。これによりラ
ビング領域が部分的に得られる。なお、ラビング方向は
特に問わない。
法としては、例えば、形成した配向膜にフォトマスク及
び偏光板を介して紫外線露光する手法を挙げることがで
きる。これにより容易に光配向領域が部分的に得られ
る。
配向処理する工程の一例を示す。本例は以下の各工程を
含む。 ・図4(A):電極12がパターン形成された基板2の
電極面に絶縁膜7を形成する。 ・図4(B):絶縁膜7上に配向膜82を形成する。 ・図4(C):光源70にてマスク72の開口部73を
介して配向膜82を露光する。
し、レジスト膜40をパターニングする。そして、レジ
スト膜40の開口部41を介して配向膜82をラビング
処理64する。その後、レジスト膜40を除去する。 ・図4(D):以上により、部分的に処理された領域6
5が形成される。
所望の形状を有した領域65を任意の位置に形成するこ
とができる。
の液晶液晶素子LCD1において、図3に示すように、
配向膜82に設けることができる。
ことで、プレーナ状態にしたときに、下側基板2の配向
膜82近傍の液晶ドメインDがポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態となる。
1、2のうち少なくも一方の基板に対して施されてもよ
い。両方の基板に対し配向処理を施すことを妨げるもの
ではないが、この場合、液晶分子の配向規制力が強くな
りすぎてラビング密度が大きい時と同様に部分的なプレ
ーナ状態が増え、フォーカルコニック状態の表示状態が
悪くなる恐れがある。これを防止する観点からは、いず
れか一方の基板のみに対して配向処理を施しておくとよ
い。
は、液晶層10の厚み(換言すれば基板間ギャップ(セ
ルギャップ))dと液晶6の螺旋ピッチpについて、こ
れらの関係がここでは2.3≦d/p<12となるよう
に設定されている。
ような関係であると、概して液晶層10の厚みが小さく
なり(ここでは液晶6の螺旋ピッチpが0.344μm
程度、液晶層10の厚みが3μm程度であり)、プレー
ナ状態での光反射率が不足しがちになるところ、液晶6
の配向状態が前記のように制御され、これにより液晶6
をプレーナ状態にしたときの液晶層10における液晶ド
メインDについて、ポリドメイン状態とモノドメイン状
態の混在状態である領域X2と、ポリドメイン状態であ
る領域X1とが基板1、2面に対して垂直方向に連続的
に形成されているため、プレーナ状態での光反射率の低
下が抑制される。このとき基板間ギャップdが小さいこ
とで減少しているフォーカルコニック状態での光の散乱
の増加は抑制されたままである。
駆動電圧低減の観点から1μm〜5μm程度である。
と、一対の基板1、2間ギャップdと液晶6の螺旋ピッ
チpとの関係が2.3≦d/p<12であるので、概し
て両基板間ギャップd(液晶層10の厚み)が小さくな
り、駆動電圧を低減でき、それだけ素子駆動のためのコ
ストを下げることができる。また、フォーカルコニック
状態での光の散乱を減らすことができ、それだけ良好な
背景色表示特性(ここでは黒色表示特性)を得ることが
できる。さらに、液晶6の使用量を減らすことができ、
それだけ素子の低コスト化を実現できる。
液晶層10における液晶ドメインDについて、ポリドメ
イン状態とモノドメイン状態の混在状態である領域X2
と、ポリドメイン状態である領域X1とが基板1、2面
に対して垂直方向に連続的に形成されているので、基板
間ギャップdが小さいことで減少しているフォーカルコ
ニック状態での光の散乱を増加させることなく、プレー
ナ状態での大きい光反射率を得ることができ、それだけ
明るい、良好な画像表示を行うことができる。
1によると、液晶層10の厚み(基板間ギャップd)が
小さく、それだけ低コスト、低電圧で駆動でき、しかも
液晶層10の厚みが小さいにも拘わらず大きい光反射率
を得ることができるとともに、良好な黒色表示特性を得
ることができ、それだけ画像表示特性が良好である。つ
まり低コストで低駆動電圧特性と良好な画像表示特性と
を両立させることができる。
概略断面図であり、図5(B)は積層型液晶表示素子の
他の例の概略断面図である。
晶表示素子LCD2、LCD3は、いずれも青色表示を
行う液晶表示素子B、緑色表示を行う液晶表示素子G、
赤色表示を行う液晶表示素子Rの三つの液晶表示素子を
この順に積層したものである。なお、図5の積層型液晶
表示素子LCD2、LCD3における各液晶表示素子
R、G、Bは、図1に示す液晶表示素子LCD1と実質
的に同様のものであり、基本的に同じ構成、作用を有す
る箇所については同じ参照符号を付してある。
が液晶層数の2倍である例、換言すれば各隣り合う液晶
層間に基板が2枚配置されている例を示すものであり、
各隣り合う液晶表示素子が該各隣り合う液晶表示素子間
に設けられた接着層(ここではアクリル系粘着剤からな
る粘着層)Tにて互いに接着されているものである。
り合う液晶層間に基板が1枚だけ配置されている例を示
すものであり、各隣り合う液晶表示素子において、その
両者間の基板を共通にしてあるものである。すなわち、
素子Bを構成している下側基板2は素子Gを構成してい
る上側基板1を、素子Gを構成している上側基板1は素
子Bを構成している下側基板2を兼ねており、素子Gを
構成している下側基板2は素子Rを構成している上側基
板1を、素子Rを構成している上側基板1は素子Gを構
成している下側基板2を兼ねている。
LCD3における各液晶表示素子B、G、Rは、一対の
基板1、2間に室温(略25℃)でコレステリック相を
示し、且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有す
る液晶6b、6g、6rを含む青色表示、緑色表示、赤
色表示を行う液晶層10b、10g、10rがそれぞれ
挟持されている。
とは反対側(素子非観察側)の基板の外面(裏面)に
は、必要に応じて、可視光吸収層が設けられる。図5の
例では液晶表示素子Rにおける基板2の外面(裏面)に
可視光吸収層3が設けられている。
LCD3では、各素子の電極11、12間に所定の電圧
を印加することにより液晶6b、6g、6rをプレーナ
状態(選択反射状態)とフォーカルコニック状態に切り
替えて表示を行う。
3では、それには限定されないが、複数の液晶層10
b、10g、10rのうちいずれか一つの液晶層(例え
ば素子観察側Pからの光到達が最も不利な、換言すれば
観察側Pから最も遠い液晶層10r)が、該液晶層を挟
持する一対の基板1、2とともに図1に示す液晶表示素
子を構成していてもよいし、複数の液晶層10b、10
g、10rのうちいずれの液晶層も、該複数の液晶層を
挟持する一対の基板1、2とともに図1に示す液晶表示
素子を構成していてもよい。
も、該液晶層を挟持する一対の基板1、2とともに図1
に示す液晶表示素子を構成している積層型液晶表示素子
LCD2、LCD3では、典型的には、液晶層10b、
10g、10rを挟持する一対の基板1、2のうちポリ
ドメイン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域
X2(図2参照)に近い方の基板をいずれも素子観察側
Pとは反対側(素子非観察側)に配置してもよい。ま
た、液晶層10b、10g、10rのうち、観察側Pか
ら最も遠い液晶層10rを挟持する一対の基板1、2の
うちの領域X2に近い方の基板を観察側Pに配置すると
ともに、残りの液晶層10b、10gを挟持する一対の
基板1、2のうちの領域X2に近い方の基板を観察側P
とは反対側(素子非観察側)に配置してもよい。この場
合、観察側Pから最も遠い液晶層10rの光反射率を向
上させることができる。またこの場合、液晶層10rよ
り観察側Pの液晶層10b、10g、基板、或いは図5
(A)の素子LCD2のように、各隣り合う液晶表示素
子が粘着層Tで互いに接着されているような素子では粘
着層Tで光が散乱するので視野角特性を良くすることが
できる。
は、基板の枚数が図5(A)に示す素子LCD2よりも
少なく、基板や接着層での光の吸収・散乱による反射率
の低下が少ないため、素子LCD2よりもコントラスト
特性向上に有利である。
晶表示素子LCD1及び図5(A)に示す積層型液晶表
示素子LCD2において素子観察側Pにそれぞれ光拡散
部材(ここでは拡散板)100を設けた一例を示す。
び図6(B)に示す積層型液晶表示素子LCD2では、
素子観察側に光拡散部材100が設けられているので、
観察側Pに光拡散機能が付与され、視野角を増大させる
ことができる。
LCD2のように、素子観察側Pに光拡散部材100が
設けられ、観察側Pに光拡散機能が付与されている場合
には、液晶層を挟持する一対の基板1、2のうちポリド
メイン状態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域X
2に近い方の基板をいずれも素子観察側Pとは反対側
(素子非観察側)に配置してもよい。
子の性能評価実験を行ったので、比較実験とともに以下
に説明する。但し、本発明はこれらの各実験例に限定さ
れるものではない。
晶表示素子について、画像表示における液晶のプレーナ
状態時の明るさ及び液晶のフォーカルコニック状態時の
黒色表示特性を評価した。
図1に示すタイプの素子を、積層型液晶表示素子として
図5(A)に示すタイプの素子を、次のようにして作製
した。 (液晶材料の作製)ネマティック液晶E48(メルクジ
ャパン社製)にカイラル材料CB−15(メルクジャパ
ン社製)をネマティック液晶とカイラル材料の合計重量
に対して47重量%、40重量%、33重量%混合した
カイラルネマティック液晶a、b、cをそれぞれ調製し
た。このカイラルネマティック液晶は、コレステリック
相を示し、液晶aは0.48μm付近に、液晶bは0.
55μm付近に、液晶cは0.66μm付近にピーク波
長(λ)がある選択反射特性を示した。
b、cの平均屈折率(n)はいずれも1.6であった。 (単層型液晶表示素子の作製)ITO(インジウム錫酸
化物)の透明電極を有する厚さ100μmのポリカーボ
ネート(PC)フィルム基板を用意し、第1及び第2の
PCフィルム基板上に設けられたITO透明電極上に配
向膜をそれぞれ形成した。このとき後述する各実験条件
に応じて、第1及び第2のPCフィルム基板のうちいず
れか一方の基板に対して液晶分子配向処理(ラビング処
理、部分ラビング処理又は光配向処理)を施したり、或
いはいずれの基板に対しても液晶分子配向処理を施さな
かったりした。
(3μm又は7μm径)のスペーサ(積水ファインケミ
カル社製ミクロパールSPシリーズ)を散布し、また第
2PCフィルム基板上に熱可塑性樹脂からなる接着剤
(テクノアルファ社製ステイスティック371)をスク
リーン印刷して柱状構造物を形成した。
ール材をスクリーン印刷してシール壁を形成した後、該
第1基板上に前記のカイラルネマティック液晶bを滴下
した。その後第1基板上に第2基板を重ね合わせてから
重ね合わされた2枚の基板をそれぞれ加熱してシール材
を硬化させた。このようにして緑色(G)表示用の液晶
表示素子(Gパネル)を作製した。
反対側の基板の外面)に黒色の光吸収膜を設けた。この
とき基板に対して配向処理を施したパネルについては後
述する各実験条件に応じて、該配向処理が施された基板
を素子観察側或いは素子観察側とは反対側(非観察側)
に配置した。かくして単層型液晶表示素子を得た。 (積層型液晶表示素子の作製)ITO(インジウム錫酸
化物)の透明電極を有する厚さ100μmのポリカーボ
ネート(PC)フィルム基板を用意し、それぞれ3枚の
第1及び第2のPCフィルム基板上に設けられたITO
透明電極上に配向膜をそれぞれ形成した。このとき後述
する各実験条件に応じて、それぞれ2枚又は3枚の第1
及び第2のPCフィルム基板のうちいずれか一方の基板
に対して液晶分子配向処理(ラビング処理)をそれぞれ
施したり、或いはいずれの基板に対しても液晶分子配向
処理を施さなかったりした。
の径(青色(B)表示用のBパネルでは3μm、4μm
又は6μm径、緑色(G)表示用のGパネルでは3μ
m、4μm又は7μm径、赤色(R)表示用のRパネル
では4μm又は9μm径)のスペーサ(積水ファインケ
ミカル社製ポリマービーズ:ミクロパールSPシリー
ズ)をいずれも散布し、また3枚の第2PCフィルム基
板上に熱可塑性樹脂接着剤(テクノアルファ社製ステイ
スティック371)をスクリーン印刷して柱状構造物を
それぞれ形成した。
化性シール材をスクリーン印刷してシール壁をそれぞれ
形成した後、該3枚の第1基板上に前記のカイラルネマ
ティック液晶a、b、cをそれぞれ滴下した。その後そ
れぞれの第1基板上に1枚ずつ第2基板を重ね合わせて
から重ね合わされた2枚の基板をそれぞれ加熱してシー
ル材を硬化させた。このようにして青色(B)表示用の
液晶表示素子(Bパネル)、緑色(G)表示用の液晶表
示素子(Gパネル)、赤色(R)表示用の液晶表示素子
(Rパネル)をそれぞれ作製した。
反対側の基板の外面)に黒色の光吸収膜を設け、3枚の
B、G、Rパネルを上からB、G、Rの順に積層し、各
隣り合うパネル(B、G)間及び(G、R)間をアクリ
ル系粘着剤からなる粘着層で接着した。このとき基板に
対して配向処理を施したパネルについては後述する各実
験条件に応じて、該配向処理が施された基板を素子観察
側或いは素子観察側とは反対側(非観察側)に配置し
た。かくして積層型液晶表示素子を得た。 (液晶分子配向処理)基板に対して施す液晶分子配向処
理は、素子作製のところで述べたように、ラビング処
理、光配向処理或いは部分ラビング処理とした。
基板上に配向膜材料JALS−1024−R(JSR社
製)を1000Åの厚みで形成したものを用い、ランビ
ング装置として所定の毛先長さのラビング布が周設され
ていて、所定方向に回転できるラビングローラと、基板
を載置して所定方向に移動できるテーブルとを備えてい
るラビング装置を用いた。このラビング装置では、基板
を載置したテーブルをラビングローラに対し相対的に移
動させるととも、該ローラを所定の回転数で回転し、且
つ、ローラ表面を基板を載置したテーブルの移動方向と
は逆方向に移動させつつ該基板最表面に接触させること
により、該基板最表面をラビングする。
r/v)(N:ラビング回数、x:ラビング布毛先の押
し込み量、m:ラビングローラ回転数、r:ラビングロ
ーラ半径、v:テーブルのラビングローラに対する相対
移動速度)にて算出した。
ング処理を弱ラビング処理とし、ラビング密度が3より
大きい場合のラビング処理を強ラビング処理とした。
向膜材料TT−054(日立化成社製)を700Åの厚
さに塗布して形成したものを用いた。この光配向処理
は、照度条件を、照射強度0.5J/cm2 、照射方向
に対する基板傾斜角度15度、基板温度23℃として紫
外線を照射することにより行った。この場合の光配向処
理を弱光配向処理とした。
法で、マスク層を用いることでラビング処理を部分的に
行った。 (単層型液晶表示素子の実験条件)基板間ギャップdが
いずれも3μmでラビング密度Lがそれぞれ0.6、
1.0の弱ラビング処理を施した基板を素子観察側とは
反対側(素子非観察側)に配置した(下基板とした)素
子を用いた実験を実験例1、2とした。
Lが0.6の弱ラビング処理を施した基板を素子観察側
に配置し(上基板とし)、画像表示面にタッチパネル
(全光線透過率90%ヘイズ値10%のタッチパネル)
を設けた素子を用いた実験を実験例3とした。
ぞれ弱光配向処理、部分ラビング処理を施した基板を素
子観察側とは反対側(素子非観察側)に配置した(下基
板とした)素子を用いた実験を実験例4、5とした。
mでいずれも基板に対して配向処理を施さなかった素子
を用いた実験を比較実験例1、6とした。
Lが114の強ラビング処理を施した基板を素子観察側
とは反対側(素子非観察側)に配置した(下基板とし
た)素子を用いた実験を比較実験例2とした。
Lが0.6の弱ラビング処理を施した基板を素子観察側
に配置した(上基板とした)素子を用いた実験を比較実
験例3とした。 (積層型液晶表示素子の実験条件)基板間ギャップdが
それぞれ3μm、3μm、4μmでラビング密度Lがい
ずれも0.6の弱ラビング処理を施した基板をいずれも
素子観察側とは反対側(素子非観察側)に配置した(下
基板とした)B、G、Rパネルを積層した素子を用いた
実験を実験例6とした。
ング密度Lがいずれも0.6の弱ラビング処理を施した
基板をいずれも素子観察側とは反対側(素子非観察側)
に配置した(下基板とした)B、Gパネルと、ギャップ
dが4μmでラビング密度Lが0.6の弱ラビング処理
を施した基板を素子観察側に配置した(上基板とした)
Rパネルとを積層した素子を用いた実験を実験例7とし
た。
m、4μmでラビング密度Lがいずれも0.6の弱ラビ
ング処理を施した基板をいずれも素子観察側に配置した
(上基板とした)B、G、Rパネルを積層し、画像表示
面にタッチパネル(全光線透過率90%ヘイズ値10%
のタッチパネル)を設けた素子を用いた実験を実験例8
とした。
配向処理を施さなかったBパネルと、ギャップdがいず
れも4μmでラビング密度Lがいずれも0.6の弱ラビ
ング処理を施した基板をいずれも素子観察側とは反対側
(素子非観察側)に配置した(下基板とした)G、Rパ
ネルとを積層した素子を用いた実験を実験例9とした。
m、4μmでいずれも基板に対して配向処理を施さなか
ったB、G、Rパネルを積層した素子を用いた実験を比
較実験例4とした。
m、4μmでラビング密度Lがいずれも0.6の弱ラビ
ング処理を施した基板をいずれも素子観察側に配置した
(上基板とした)B、G、Rパネルを積層した素子を用
いた実験を比較実験例5とした。
m、9μmでいずれも基板に対して配向処理を施さなか
ったB、G、Rパネルを積層した素子を用いた実験を比
較実験例7とした。 (共通の実験条件)液晶の螺旋ピッチpは、液晶の選択
反射ピーク波長λと液晶の平均屈折率nとから式λ/n
で求めることができる。従って、(基板間ギャップd)
/(液晶の螺旋ピッチp)=d/λ×nとなる。
ずれも1.6で選択反射ピーク波長λがそれぞれ0.4
8μm、0.55μm、0.66μmの液晶a、b、c
を用い、基板間ギャップdは、Bパネルでは3μm、4
μm又は6μm、Gパネルでは3μm、4μm又は7μ
m、Rパネルでは4μm又は9μmとするので、 Bパネルのd/p=3/0.48×1.6=10 Bパネルのd/p=4/0.48×1.6=13.3 Bパネルのd/p=6/0.48×1.6=20 Gパネルのd/p=3/0.55×1.6=8.7 Gパネルのd/p=4/0.55×1.6=11.6 Gパネルのd/p=7/0.55×1.6=20.4 Rパネルのd/p=4/0.66×1.6=9.4 Rパネルのd/p=9/0.66×1.6=21.8 となる。 (評価方法)素子の画像表示における明るさの評価は、
素子観察側の正面反射率、25°反射率を測定すること
で行った。
(A)に示すリング状光照射部材を用い、図7(B)に
示すように測定した。
被測定面(パネルの画像表示面)に光を略リング状に照
射できるリング状ファイバー(内径φ1 =30mm、外
径φ 2 =40mm)からなるものであり、被測定面から
の反射光の該被測定面から測定器(分光計)に至る光路
を確保できるように、一部(スリット幅s=10mmの
スリット部)で途切れているとともに、ファイバーの一
端部から他端部に向かう途中の中央部分が鏡面反射成分
を測定から除くためにマスク幅t=10mmでマスクさ
れているものである。
7(B)に示すように、液晶をプレーナ状態(着色状
態)にしたときに、パネルの画像表示面から高さh=4
00mm上方に配置されたリング状光照射部材にて液晶
表示素子(パネル)観察側法線H’に対してθ=10°
の方向から略リング状に光照射を行い、パネルの画像表
示面から反射した光のピーク反射率を、正面反射率測定
では光検出角度ψ=0°で、25°反射率測定では光検
出角度ψ=25°で、分光計(ミノルタ社製CS−10
00)にミノルタ社製AFレンズAPO TELEMA
CRO200mmを装着したものによって、液晶パネル
表面からレンズまでの距離を400mmとして測定し
た。この測定値が大きいほど明るい画像表示となる。な
お、積層型液晶表示素子の場合は、測定色パネルの液晶
をプレーナ状態(着色状態)にし、他の色パネルの液晶
をフォーカルコニック状態(無着色状態)にして測定し
た。
コニック状態にしたときの黒色表示時のY値(視感反射
率)を測定することで行った。
M−3700d(ミノルタ社製)を用い、SCEモード
で分光測色計の駆動10秒後の値を測定した。なお、積
層型液晶表示素子の場合は、すべてのパネルの液晶をフ
ォーカルコニック状態(無着色状態)にし、測定色を黒
色表示状態にして測定した。この測定値が小さいほど黒
色表示特性が良好である。 (単層型液晶表示素子による実験結果)単層型液晶表示
素子による実験結果を以下の表1に示す。
を用い、目視にて観察したところ、いずれの素子につい
ても液晶をプレーナ状態にしたときに、両基板のうち一
方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイン状態に、他
方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイン状態とモノ
ドメイン状態の混在状態になっていて、該混在状態であ
る領域と、該ポリドメイン状態である領域とが基板面に
対して垂直方向に連続的に形成されていた。
では、液晶層を挟持する電極間にホメオトロピックリセ
ット電圧として60Vの比較的低いパルス電圧を3ms
印加するとホメオトロピック状態を示した。このホメオ
トロピック状態において、プレーナ電圧として40Vの
比較的低いパルス電圧を3ms印加するとプレーナ状態
を示し、またフォーカルコニック電圧として26Vの比
較的低いパルス電圧を3ms印加するとフォーカルコニ
ック状態を示した。このときの正面反射率及び25°反
射率は大きく、黒色表示時のY値は小さかった。このよ
うに実験例1〜5の素子では、低電圧駆動可能で、液晶
層の厚みが3μmと小さいにも拘わらず視野角が広く、
大きい光反射率及び良好な黒色表示特性が得られた。
対して配向処理を施さなかった素子では、プレーナ状態
での散乱成分が多く、正面反射率が低くなり、実際に見
た目も暗かった。
ビング処理を施した素子では、黒色表示特性が悪くなっ
た。
ビング処理を施した素子では、上側基板をラビング処理
し、且つ、表面に拡散層がないので、鏡面反射成分が強
くなり、鏡面反射成分を除いて反射率を測定する本測定
法の場合には正面反射率及び25°反射率ともに低くな
った。
7μmで基板に対して配向処理を施さなかった素子で
は、液晶層を挟持する電極間にホメオトロピックリセッ
ト電圧として100Vという比較的高いパルス電圧を印
加しないとホメオトロピック状態を示さなかった。この
ホメオトロピック状態において、プレーナ電圧として8
0Vという比較的高いパルス電圧をしないとプレーナ状
態を示さず、またフォーカルコニック電圧として52V
という比較的高いパルス電圧を印加しないとフォーカル
コニック状態を示さなかった。このときのフォーカルコ
ニック状態での散乱成分が多く、黒色表示時のY値は大
きくなり、黒色表示特性が悪かった。 (積層型液晶表示素子による実験結果)積層型液晶表示
素子による実験結果を以下の表2に示す。
G、Rパネルのうち基板に対し配向処理を施したパネル
について偏光顕微鏡にて目視観察したところ、いずれの
パネルについても液晶をプレーナ状態にしたときに、両
基板のうち一方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイ
ン状態に、他方の基板近傍の液晶ドメインがポリドメイ
ン状態とモノドメイン状態の混在状態になっていて、該
混在状態である領域と、該ポリドメイン状態である領域
とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成されてい
た。
示素子では、各パネルの液晶層を挟持する電極間にホメ
オトロピックリセット電圧として60Vの比較的低いパ
ルス電圧を3ms印加するとホメオトロピック状態を示
した。このホメオトロピック状態において、プレーナ電
圧として40Vの比較的低いパルス電圧を3ms印加す
るとプレーナ状態を示し、またフォーカルコニック電圧
として26Vの比較的低いパルス電圧を3ms印加する
とフォーカルコニック状態を示した。このときの正面反
射率及び25°反射率は大きく、黒色表示時のY値は小
さかった。このように実験例6〜9の素子では、低電圧
駆動可能で、液晶層の厚みが3μm〜4μmと小さいに
も拘わらず大きい光反射率及び良好な黒色表示特性が得
られた。また、実験例7に用いたRパネルについてのみ
弱ラビング処理を施した基板を素子観察側に配置した素
子では、Rパネルより素子観察側のB、Gパネルの液晶
層、基板、粘着層で光が散乱し、視野角特性が良かっ
た。
のパネルにおいても基板に対して配向処理を施さなかっ
た素子では、正面反射率及び25°反射率ともに低くな
り、実際に見た目も暗かった。
いても上基板に対して弱ラビング処理を施した素子で
は、上側基板をラビング処理し、且つ、表面に拡散層が
ないので、鏡面反射成分が強くなり、鏡面反射成分を除
いて反射率を測定する本測定法の場合には正面反射率及
び25°反射率ともに低くなった。
基板間ギャップdがそれぞれ6μm、7μm、9μmで
基板に対して配向処理を施さなかった素子では、各パネ
ルの液晶層を挟持する電極間にホメオトロピックリセッ
ト電圧として100Vという比較的高いパルス電圧を印
加しないとホメオトロピック状態を示さなかった。この
ホメオトロピック状態において、プレーナ電圧として8
0Vという比較的高いパルス電圧をしないとプレーナ状
態を示さず、またフォーカルコニック電圧として52V
という比較的高いパルス電圧を印加しないとフォーカル
コニック状態を示さなかった。このときのフォーカルコ
ニック状態での散乱成分が多く、黒色表示時のY値は大
きくなり、黒色表示特性が悪かった。
対の基板間にコレステリック相を示し、且つ、可視波長
域に選択反射波長のピークを有する液晶を含む液晶層を
挟持した液晶表示素子であって、液晶層の厚み(基板間
ギャップ)が小さく、それだけ低コストで駆動でき、し
かも液晶層の厚みが小さいにも拘わらず大きい光反射率
を得ることができ、それだけ画像表示特性良好な液晶表
示素子を提供することができる。
板間に挟持された液晶層を複数積層した積層型液晶表示
素子であって、少なくとも一つの液晶層の厚み(基板間
ギャップ)が小さく、それだけ低コストで駆動でき、し
かも液晶層の厚みが小さいにも拘わらず明るく、それだ
け画像表示特性良好な積層型液晶表示素子を提供するこ
とができる。
ある。
にしたときの液晶層における液晶ドメインの状態の一例
を模式的に示す図である。
して部分配向処理を施した一例を示す図である。
であり、図(A)は電極がパターン形成された基板の電
極面に絶縁膜を形成する工程、図(B)は絶縁膜上に配
向膜を形成する工程、図(C)は光源にてマスクの開口
部を介して配向膜を露光する工程、図(C’)は配向膜
上にレジスト膜を形成し、レジスト膜をパターニング
し、さらにレジスト膜の開口部を介して配向膜をラビン
グ処理する工程、図(D)はレジスト膜を除去し、部分
的に処理された領域を得る工程を示す図である。
面図であり、図(B)は積層型液晶表示素子の他の例の
概略断面図である。
晶表示素子及び図5(A)に示す積層型液晶表示素子に
おいて素子観察側に光拡散部材(ここでは拡散板)を設
けた一例を示す図である。
に用いたリング状光照射部材の平面図であり、図(B)
は正面反射率及び25°反射率の測定を説明するための
図である。
からの高さ m ラビングローラ回転数 n 液晶の平均屈折率 p 液晶の螺旋ピッチ r ラビングローラ半径 s スリット幅 t マスク幅 v テーブルのラビングローラに対する相対移動速度 x ラビング布毛先の押し込み量 B 青色(B)表示を行う液晶表示素子(Bパネル) D 液晶ドメイン G 緑色(G)表示を行う液晶表示素子(Gパネル) H 基板法線 H’ 素子観察側法線 L ラビング密度 LCD1 液晶表示素子 LCD2、LCD3 積層型液晶表示素子 M モノドメイン状態 N ラビング回数 P 素子観察側 R 赤色(R)表示を行う液晶表示素子(Rパネル) S シール材 T 接着層 X1 ポリドメイン領域である領域 X2 ポリドメイン領域とモノドメイン領域の混在状態
である領域 λ 液晶の選択反射ピーク波長 φ1 リング状光照射部材の内径 φ2 リング状光照射部材の外径 θ 液晶表示素子観察側放線方向に対する光照射角度 ψ 液晶表示素子観察側放線方向に対する光検出角度
Claims (5)
- 【請求項1】一対の基板間にコレステリック相を示し、
且つ、可視波長域に選択反射波長のピークを有する液晶
を含む液晶層を挟持した液晶表示素子において、 前記一対の基板間ギャップdと前記液晶の螺旋ピッチp
との関係がd/p<12であり、 前記液晶をプレーナ状態にしたときの前記液晶層におけ
る液晶ドメインについて、ポリドメイン状態とモノドメ
イン状態の混在状態である領域と、ポリドメイン状態で
ある領域とが基板面に対して垂直方向に連続的に形成さ
れることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】前記ポリドメイン状態とモノドメイン状態
の混在状態である領域が液晶分子配向処理によって形成
される請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項3】前記一対の基板のうち前記ポリドメイン状
態とモノドメイン状態の混在状態を示す領域に近い方の
基板が素子観察側とは反対側に配置されている請求項1
又は2記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】それぞれが一対の基板間に挟持された液晶
層を複数積層した積層型液晶表示素子であり、該複数の
液晶層のうち少なくとも一つの液晶層が、該液晶層を挟
持する一対の基板とともに請求項1、2又は3記載の液
晶表示素子を構成している積層型液晶表示素子。 - 【請求項5】素子観察側に光拡散部材が設けられている
請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002047188A JP3888181B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002047188A JP3888181B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003248227A true JP2003248227A (ja) | 2003-09-05 |
JP3888181B2 JP3888181B2 (ja) | 2007-02-28 |
Family
ID=28660313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002047188A Expired - Fee Related JP3888181B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3888181B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009288547A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Fujitsu Ltd | 液晶表示素子 |
JP2010060940A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Fujitsu Ltd | 液晶表示素子 |
CN110730925A (zh) * | 2017-04-05 | 2020-01-24 | 皇家飞利浦有限公司 | 多视图显示设备和方法 |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002047188A patent/JP3888181B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009288547A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Fujitsu Ltd | 液晶表示素子 |
JP2010060940A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Fujitsu Ltd | 液晶表示素子 |
CN110730925A (zh) * | 2017-04-05 | 2020-01-24 | 皇家飞利浦有限公司 | 多视图显示设备和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3888181B2 (ja) | 2007-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW535024B (en) | Liquid display element and method of producing the same | |
US5889570A (en) | Reflection--type liquid crystal displaying device | |
US5526149A (en) | Reflection type liquid crystal display device | |
JP3858581B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器 | |
JP3852342B2 (ja) | 反射板、反射板の製造方法、液晶装置、電子機器 | |
US6825903B2 (en) | Liquid crystal display element and method of manufacturing the same | |
US6833885B2 (en) | Two layer liquid crystal display apparatus | |
JP2005173559A (ja) | カラーフィルタ基板、これを有する液晶表示パネル、これを有する液晶表示装置、及びその製造方法 | |
JP3310569B2 (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
US11409175B1 (en) | Cholesteric liquid crystal device | |
JP4994451B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP3386055B2 (ja) | 液晶光変調素子及びその製造方法 | |
JP3888181B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
JP2009075353A (ja) | 圧力書き込み型表示装置及びその製造方法 | |
JPH08106087A (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
JP2002207225A (ja) | 液晶表示素子 | |
JPH10260407A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2002014351A (ja) | 液晶表示素子 | |
JP2000029021A (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
JP3591479B2 (ja) | 液晶素子 | |
JPH0829757A (ja) | 表示素子 | |
JP2023029254A (ja) | 液晶パネル及び液晶表示装置 | |
JP2003029254A (ja) | 液晶表示素子 | |
JPH10206901A (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
JPH11109321A (ja) | 液晶装置及び電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040927 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040928 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061023 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111208 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111208 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121208 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131208 Year of fee payment: 7 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |