JP2004258228A

JP2004258228A - Reflective liquid crystal element, method for manufacturing the same, and display device

Info

Publication number: JP2004258228A
Application number: JP2003048008A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujimura; 浩藤村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflective liquid crystal element which sufficiently ensures brightness and visibility of a screen, a method for manufacturing the same and a display device. <P>SOLUTION: The reflective liquid crystal element has a laminated structure provided with two kinds of liquid crystal layers taking on a light scattering state and a light transmission state due to application or no application of an electric field between transparent electrodes 31, 36. These layers are respectively defined as a first liquid crystal layer 33 and a second liquid crystal layer 35. Transparent electrodes 32 to generate an electric field and a transparent separation layer 34 connecting the two liquid crystal layers are arranged on both sides of the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35. A light absorption layer 37 with specular gloss is arranged on the side of the second liquid crystal layer 35 opposite to the first liquid crystal layer 33. Reflectance of a white display is enhanced by utilizing even a reflected component of incident light through the use of the light absorption layer 37. Also a black display is made effective by controlling transmittance of either of the liquid crystal layers and visibility is enhanced by scattering light reflected from a black display surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶素子とその製造方法及び表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末のディスプレイには、長時間動作が可能で省電力な表示モードである反射型の液晶表示装置が広く使用されている。反射型においてはその画面の明るさ及び視認性の良さが重要である。液晶を用いた反射型ディスプレイにおいては、明るい表示を得るために偏光板を用いないいくつかの方式が開発されている。特にゲスト・ホスト型もしくは散乱型が有力である。
【０００３】
図１４にゲスト・ホスト型の構成例を示す。一方の透明基板１１に透明電極１２が形成されており、他方の透明基板１５にも対向して透明電極１４が形成され、この透明電極間にゲスト・ホスト型の液晶が調光層１３として挟み込まれた構造となっている。光反射層１６は透明基板１５の外側に形成されているが、もちろん、透明基板１５と透明電極１４の間に形成されている開示例もある。調光層１３としては、ネマチック液晶と２色性色素を混合したタイプやこの混合物を高分子マトリックスに分散させたタイプ等がある。特に数種類の２色性染料を混合し黒色に調整した場合には、この調光層１３の光透過−光吸収状態の制御で白黒表示が可能となる。
【０００４】
しかしながら、ゲスト・ホスト型では２色性色素の２色比がその明るさ、コントラストに影響を与える。実際、十分に大きな２色比を有する染料がないため、黒表示で十分な黒が得られるように調整された調光層では（調光層を厚くすることになるため）、その光透過状態でも光の吸収が生じてしまい、暗い白表示（グレー表示）となってしまう。
【０００５】
もう一方の散乱型は、図１５に示したように、一方の透明基板２１に透明電極２２が形成されており、他方の透明基板２５にも対向して透明電極２４が形成され、この透明電極間に散乱型の調光層２３が挟み込まれた構造となっている。さらに、光吸収層２６が透明基板２５の外側に形成されているが、もちろん、透明基板２５と透明電極２４の間に形成されている開示例もある。調光層２３としては、高分子分散型液晶カプセルや高分子マトリックス中に液晶を分散させた方式、及びネマチック液晶のＤＳＭ方式等がある。
【０００６】
この調光層２３が散乱状態であれば、調光層２３への入射光は後方散乱成分と前方散乱成分にわかれ、後方散乱性成分は透明基板２１を透過して外部に出射され、前方散乱成分は光吸収層２６に吸収されるが、外部からは白表示として認識される。
【０００７】
調光層２３が透明状態であれば、入射光は光吸収層２６に吸収されるので結果として黒表示が得られる。このようにして、調光層２３の光散乱−光透過状態の制御で白黒表示を実現している。
【０００８】
ところが、光散乱−光吸収型（図１５）においては、光散乱状態の調光層２３への入射光の散乱光（後方散乱）で白表示が得られるが、液晶により形成される光散乱−光吸収型の調光層２３の後方散乱強度は弱く、光吸収層２６の黒が透けて見えるために十分に明るい白表示を得ることができない。
【０００９】
そこで、散乱型において厳密には白黒表示ではないが、図１４の構成の素子も開示されている。散乱型の調光層１３と光反射層１６が鏡面反射板であることを特徴としている。かような構成で調光層が散乱状態であれば、入射光の前方散乱成分は光反射層により効率的に反射されて再び調光層を通過し、後方散乱成分と加わってきわめて明るい背景の表示外観（白表示）が得られる。
【００１０】
これに対して、調光層が透明状態の場合、入射光は調光層を通過し鏡面反射板（金属薄膜等）で増幅した反射光として観察者に達する。この鏡面反射板で輝度増幅された正反射光は観察者にとって眩しく見づらいものであり、視認性を損なうものであるが、このような反射型表示装置を使用する照明環境下で、その正反射光の視角範囲からずれた方向から観察する場合には、正反射光が観察者の視野に入らずに背景に対して黒表示のように見える。
【００１１】
ただし、このような鏡面反射を利用する素子では、観察者が入射光の正反射の位置にあるような場合には、表示部の一部が眩しかったり、光強度が強くて表示画像が反転して見えるなど、その視認性に問題があった。
【００１２】
かような正反射光の影響を低減するため、特許文献１、２にて表面構造をコントロールした鏡面反射板に関する技術が開示されている。しかしながら、散乱層と鏡面反射を利用した表示は、背景がきわめて明るい白であるにもかかわらず、黒表示の鏡面への周囲光の写り込み等があるためにどうしても表示品位が低下してしまう。
【００１３】
また、散乱型において光吸収層の観察側（調光層側）に波長選択的透過層（いわゆるハーフミラー）を配置する方法（特許文献３参照）により、白表示において波長選択的透過層からの反射光を利用してその白色度を高める技術が開示されている。しかしながら、この場合にも黒表示をするために調光層を光透過状態にすると、黒表示面での反射があるために視認性が充分に確保されない不具合があった。
【００１４】
特許文献４、５に記載の技術は、正反射光の影響を低減するため、入射光の特定範囲の入射角の光だけを透過するような角度選択性を有する調光層に関する技術であるが、何れも上述の視認性を克服するものとは言えない。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−１５９７７６号公報
【特許文献２】
特開２０００−２８４２６３号公報
【特許文献３】
実用新案登録第２５８１０７１号公報
【特許文献４】
特開平７−２７０７６８号公報
【特許文献５】
特開平９−１２７５０４号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、上記従来の反射型液晶素子において課題であった、明るい白黒表示と、良視認性が得られる表示素子とその製造方法、及びそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
具体的には、電界により光散乱状態と光透過状態が制御可能な第１の液晶層と、同様に散乱状態と光透過状態の制御可能な第２の液晶層とを積層し、さらに第２の液晶層の、第１液晶層とは反対側に鏡面光沢を有する光吸収層を設けて、その反射成分をも利用することで白表示の反射率を高め、また黒表示ではいずれか一方の液晶層の光透過率を制御して黒表示面からの反射光を散乱させることで視認性の良い反射型液晶素子を提供することを目的とする。
また上記に加えて、電界制御が容易で、素子構造を簡略にできることを目的とする。
また上記に加えて、明るく、機械強度に優れた素子を提供することを目的とする。
また上記に加えて、安定性に優れ、生産性の高い素子を提供することを目的とする。
さらに、光吸収層の形状を変えて、表示特性に優れた素子を提供することを目的とする。
さらに、薄型、軽量な携帯に適した素子を提供することを目的とする。
また生産性に優れた素子の製造方法を提供することを目的としている。
また表示特性に優れた表示装置を提供することを目的としている。
また上記に加えて、薄型、軽量な表示装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を解決するため、請求項１に記載の反射型液晶素子は、電界を印加し、層状の構造を有する透明電極と、透明電極により印加された電界により光散乱状態と光透過状態の何れかの状態が制御可能な液晶層と、鏡面光沢を有する光吸収層と、透明電極、液晶層、光吸収層を保持する透明基板とを備えて積層構造をなす反射型液晶素子であって、液晶層は、第１の液晶層と、第２の液晶層とが積層された構造をとり、各液晶層のとりうる該状態は透明電極により印加された電界により個別に制御され、光吸収層は第２の液晶層に対し、第１の液晶層の反対側に備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の反射型液晶素子は、請求項１に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層の間に、各液晶層を分離し、導電性を備える透明導電性膜を備え、第１及び第２の液晶層の閾値電圧が互いに異なることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の反射型液晶素子は、請求項１または２に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層は、高分子分散型液晶カプセルもしくは高分子マトリックス中に液晶を分散させた散乱性調光層の何れかであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の反射型液晶素子は、請求項２または３に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層は、高分子分散型液晶カプセルよりなる散乱性調光層であり、第１及び第２の液晶層が一対の基板間において密接して配置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の反射型液晶素子は、請求項２から４の何れか１項に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層は、高分子分散型液晶カプセルよりなる散乱性調光層であり、散乱性調光層を構成する高分子及び液晶の材料は同一であり、組成比は互いに異なる構成であり、第１及び第２の液晶層が一対の基板間において密接して配置されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の反射型液晶素子は、請求項２または３に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層が高分子マトリックス中に液晶を分散させた散乱性調光層であり、散乱性調光層を構成する高分子及び液晶の材料は同一であり、組成比は互いに異なる構成であり、第１及び第２の液晶層が一対の基板間において密接して配置されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の反射型液晶素子は、請求項２または３に記載の反射型液晶素子において、第１または第２の液晶層の一方が高分子マトリックス中に液晶を分散させた散乱性調光層であり、他の一方の液晶層が高分子分散型液晶カプセルよりなる散乱性調光層であり、第１及び第２の液晶層が一対の基板間において密接して配置されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の反射型液晶素子は、請求項２、３、５の何れか１項に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層がともに高分子及び液晶が同一組成材料で構成される高分子分散型液晶カプセルの散乱性調光層であり、一方の液晶層の液晶カプセルの直径が他の一方の液晶層の直径より大きく、閾値電圧が低くなるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の反射型液晶素子は、請求項２、３、６の何れか１項に記載の反射型液晶素子において、第１及び第２の液晶層がともに高分子及び液晶が同一組成材料で構成される高分子マトリックス中に液晶を分散させた散乱性調光層であり、一方の液晶層の高分子マトリックスが他の一方の液晶層の高分子マトリックスより疎で、閾値電圧が低くなるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に記載の反射型液晶素子は、請求項１から９の何れか１項に記載の反射型液晶素子において、鏡面光沢を有する光吸収層は、フラットもしくはなめらかな凹凸の表面を有する黒色の物質よりなる層であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の反射型液晶素子は、請求項１から９の何れか１項に記載の反射型液晶素子において、鏡面光沢を有する光吸収層は、黒色材料層上に誘電体を多層に積層したものであることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の反射型液晶素子は、請求項１から１１の何れか１項に記載の反射型液晶素子において、透明基板は、厚み２５０μｍ以下のプラスチック基板であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の反射型液晶素子の製造方法は、第１の基板に電界により光散乱状態と光透過状態の何れかの状態をとる第１の液晶層を形成する第１形成工程と、第２の基板に鏡面光沢を有する光吸収層を形成する第２形成工程と、第２の基板に、光吸収層とは反対側に電界により光散乱状態と光透過状態の何れかの状態をとる第２の液晶層を積層して形成する第３形成工程と、第１、第２両基板の各液晶層を互いに接するように重ね合わせる第４形成工程を備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の表示装置は、電極を備えた一対の基板間に請求項１から１２の何れか１項に記載の反射型液晶素子が複数配置されており、反射型液晶素子を独立に駆動する薄膜トランジスタのスイッチング素子を具備することを特徴とする。
【００３２】
請求項１５に記載の表示装置は、請求項１４に記載の表示装置において、反射型液晶素子を構成する透明基板は、厚み２５０μｍ以下のプラスチック基板であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１６に記載の表示装置は、請求項１４または１５に記載の表示装置において、薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
＜構成＞
図１に本実施形態の反射型液晶素子のモデル図を示す。第１液晶層３３および第２液晶層３５は透明電極３２を両面に有する透明分離層３４により分離されており、第１液晶層３３は透明電極を有する透明基板３１と透明分離層３４間で電界により駆動される。第２液晶層３５は透明電極３２、及び反対側に鏡面光沢を有する光吸収層３７と、透明分離層３４間で電界により駆動される。
【００３６】
第１液晶層及び第２液晶層は高分子分散型液晶カプセル（今後ＮＣＡＰと表記する）や高分子マトリックス中に液晶を分散させた方式（今後ＰＮＬＣと表記する）、及びネマチック液晶のＤＳＭ方式のいずれの表示方式でもよい。また、電界により光散乱−光透過が制御できる方式であれば同様に適用できる。
【００３７】
ただし、ＮＣＡＰ及びＰＮＬＣは電界無印加で光散乱状態を示し、電界印加で光透過状態になる方式である。ＤＳＭ方式は、この逆に動作し、電界印加で光散乱、電界無印加で光透過となる。今後の動作説明においては、断りがない限りＮＣＡＰ及びＰＮＬＣの動作を前提としている。
【００３８】
光吸収層３７は第２液晶層３５に対し、第１液晶層３３とは反対側に鏡面光沢を有する光吸収層である。ここで鏡面光沢を有する光吸収層とは、表面がフラットもしくはなめらかな凹凸の面であり、光を正反射する成分を有する黒色の物質からなる層であったり、もしくは黒色材料の上に誘電体を多層に積層することで可視域の一部の光を反射するようにした層を意味する。図１（ａ）の構成において、該層３７は透明基板３６の背面（第２液晶層３５の反対側の面）に配置されているが、透明基板３６とその上の透明電極３２の間に配置されるような図１（ｂ）の構成においても同様の効果が得られる。この（ｂ）の構成においては、該基板３６は別に透明である必要はなく、有色のものもしくは金属基板のように不透明なものであっても構わない。
【００３９】
透明分離層３４としてはガラス基板や透明な樹脂を用いることができる。該層３４が厚いと表示を観察する時に視差が生じ視認性が悪くなるので、でき得る限り膜厚が小さいことが望まれる。本素子を平面的に多数配置することで表示装置を構成する場合の解像度により、透明分離層の膜厚で視差の度合いは異なるが、約１０〜１００μｍの厚みであることが望ましい。
【００４０】
＜動作＞
では、図１により、本実施形態の動作を説明する。散乱型の液晶層を用いた表示においては、光の後方散乱が観察者に白色を認識させる。散乱性の白色であるので、明るい白表示にするためには液晶層が厚くなれば散乱度が高くなり、より白い表示となるのであるが、同時に駆動電圧も高くなるという不具合が生じる。また、膜厚が厚過ぎると充分な電圧を印加しても光の透過率が落ちてしまい（散乱状態が残ってしまい）、黒表示が灰色表示になってしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態では散乱型の液晶層を積層することで、白表示での散乱層の膜厚をトータルとして厚くすることで白色度を高くするような構造とした。また、第２の液晶層３５の背面に鏡面光沢を有する光吸収層３７を配置することで、白色表示で入射光の前方散乱成分の一部を正反射させて観察者側に戻すことで、さらに白色度を増加させることができる。しかしながら、黒表示の場合、第１液晶層３３、第２液晶層３５をいずれも光透過状態にすると、観察者にとってその該光吸収層３７に斜めに入射した光の反射が気になるという心理面での課題が生じる。この課題は、第１液晶層３３、第２液晶層３５のいずれか一方を光透過状態にし、他の一方を完全な光透過状態ではない（光吸収層３７での反射が気にならない程度の）、散乱状態に電界制御することで解消される。全体の液晶層の層厚に対して、この制御すべき液晶層３３、３５の層厚が薄く、電界の変化に対する散乱度の変化が小さいために、電界による制御の余裕度に優れており、良好な視認性を得られるという利点がある。
【００４２】
ここで第１液晶層３３の閾値電圧を第２液晶層３５の閾値電圧よりも低くした場合には、以下の構成、動作上の利点がある。
透明分離層３４の両面の透明電極３２をまとめて１本の共通電極とし、上下の透明基板３１、３２上の透明電極もまた１本の走査電極として、この共通電極と走査電極への電圧印加で第１液晶層３３、第２液晶層３５を同時に駆動することができる。特に黒表示をする場合、第１液晶層３３が光透過状態になる電圧でも、第２液晶層３５は完全な光透過状態ではない（光吸収層３７での反射が気にならない程度の）、散乱状態であるように閾値電圧を設定することができ、電界制御が容易になる。
反対に第２液晶層３５の閾値電圧を第１液晶層３３の閾値電圧よりも低くした場合も、同様の構成、動作上の利点がある。
【００４３】
また、第１液晶層３３、第２液晶層３５の閾値電圧が異なるようにすることで、図２に示すような簡略化された素子構造も実現することができる。つまり、図１に示すような両面に透明電極３２が配置された透明分離層３４ではなく、１層の透明導電性膜４０で第１液晶層３３及び第２液晶層３５を分離できる。なお、このような透明導電性膜を形成する方法は既に開示されている。このように液晶層間を分離する層の構造も容易に作製できる。
【００４４】
ＮＣＡＰ方式の液晶層構造のモデル図を図３に示した。透明電極を有する透明な基板５３の間に、高分子樹脂５２に囲まれて液晶カプセル５１が分散した構造となっており、電界無印加では液晶カプセル５１内の液晶分子配向が均一でないために、高分子樹脂５２の屈折率と不整合とすることで入射光が散乱され、その後方散乱光により白色状態として観測される。電界を印加すると液晶分子が電界方向に配列し、（図３の基板５３間に平行に配列する）この状態で液晶カプセル５１の屈折率と高分子樹脂５２の屈折率が同等になるために光透過状態とすることができる。
【００４５】
ＰＮＬＣ方式の液晶層構造のモデル図を図４に示した。透明電極を有する透明な基板５３の間に、高分子マトリックス樹脂６２の中に液晶６１が分散した構造となっており、ＮＣＡＰの場合と同様に、電界無印加では液晶分子配向が均一でないために、高分子マトリックス樹脂６２の屈折率と不整合とすることで入射光が散乱され、その後方散乱光により白色状態として観測される。電界を印加すると液晶分子が電界方向に配列し、（図４の基板５３間に平行に配列する）この状態で液晶の屈折率と高分子マトリックス樹脂６２の屈折率が同等になるために光透過状態とすることができる。
【００４６】
ＮＣＡＰ及びＰＮＬＣ方式では、入射光の偏光状態に左右されることがない散乱を利用するためその光利用効率が高く、視角による散乱依存性が小さいために視角特性が広い。また、その特徴として高分子樹脂５２もしくは高分子マトリックス樹脂６２中に液晶が分散する構造となっているために、ネマチック液晶を用いたＤＳＭ方式等に比較して、素子表面に衝撃を加えたとしてもその構造が壊れにくく、かような機械強度特性に優れている。この特性は、本実施形態のような積層構造の素子においては、特に重要であり、素子及び表示装置の信頼性を高めるとともに、積層構造を作製する場合にも不良の発生しにくい生産性の高い製造方法を提供するものである。
【００４７】
図３に示すようにＮＣＡＰ方式の液晶層は、高分子樹脂５２中に液晶カプセル５１が分散した構造となっていて、各液晶カプセル５１は独立しているために混じり合うことがない。このことは第１液晶層３３、第２液晶層３５において、高分子樹脂５２はもちろんのこと、液晶材料が異なっていても、図１の透明分離層３４及び図２の透明導電性膜４０のような２つの液晶層を分離する層が必要ないことになる。このような場合には、上下の透明基板３１、３６に設けられた透明電極３２間での電界制御によって第１液晶層３３、第２液晶層３５を同時に駆動できる。従って、第１液晶層３３、第２液晶層３５をＮＣＡＰにすることで、一対の基板間において密接して配置され、構造が簡略で生産性の高い素子を提供することができる。図５にその構造を備えた反射型液晶素子のモデル図を示す。
【００４８】
ＮＣＡＰ方式の液晶層の閾値電圧は高分子樹脂及び液晶材料により異なる。また同一の材料であっても、その組成比及び液晶カプセルの大きさ（直径）に閾値電圧は依存する。同一材料の場合、液晶濃度が高いと閾値電圧は低くなる。第１液晶層３３、第２の液晶層３５に同一材料を用いて、その組成比のみを変えることで各閾値電圧を調整することができ、材料に無駄のない生産性の良い素子を提供できる。図６にその構造を備えた反射型液晶素子のモデル図を示す。
【００４９】
ＮＣＡＰの作製方法には、カプセル化法、重合相分離法、熱相分離法及び溶媒蒸発相分離法等、様々な技術がある。特に光重合を用いる重合相分離法（以後、光重合相分離法と記す）および溶媒蒸発相分離法が比較的簡単で大面積に対応できる方式である。
【００５０】
光重合相分離法とは、光重合性モノマーと液晶材料を混合した溶液にＵＶを照射することで、その重合反応過程において高分子樹脂と液晶の相分離をさせながら液晶カプセルを形成する方法である。ＵＶの強度が大きいほど直径が小さくなり、逆にＵＶの強度が小さいほど直径の大きな液晶カプセルが形成される。同一組成の場合、液晶カプセルの直径が小さいほど、閾値電圧は高くなる関係がある。
【００５１】
溶剤蒸発相分離法では、高分子樹脂と液晶材料を溶媒に溶解した溶液状態で塗布した後、溶媒を乾燥する過程において、溶剤に対する液晶と高分子樹脂の溶解度の差により相分離する現象が生じ、液晶カプセルが形成される。この乾燥速度が速いほど直径が小さくなり、逆に遅いと直径の大きな液晶カプセルが形成される。直径と閾値電圧の関係は光重合相分離法で作製したＮＣＡＰと同じである。
【００５２】
かように液晶カプセルの直径を、光重合相分離法ではＵＶ照射強度、溶媒蒸発相分離法では乾燥速度の条件を変えるだけ制御できるため、製造工程が簡略化により生産性が高い素子を提供できる。また、同一組成の材料で閾値電圧が異なる液晶相を簡便に作り分けることができるため、材料の利用効率が高い。図７にその構造を備えた反射型液晶素子のモデル図を示す。
【００５３】
図４に示すＰＮＬＣの液晶相の作製方法としては、光重合相分離法が用いられる。この方法はＮＣＡＰでの光重合相分離法と同様で、光重合性モノマーと液晶材料を混合した溶液にＵＶを照射することで、その重合反応過程において高分子樹脂と液晶の相分離をさせながら高分子マトリックスを形成し、そのマトリックス中に液晶を分散させる方法である。
【００５４】
同一材料であっても、液晶濃度が高い組成で形成したＰＮＬＣの液晶層の閾値電圧は低くなる。第１液晶層３３、第２の液晶層３５を同一組成のＰＮＬＣでその組成比を変えて各液晶層を形成することで、図１の透明分離層３４及び図２の透明導電性膜４０のような２つの液晶層を分離する層が必要ないことになる。従って各液晶層を構成する高分子及び液晶を同一材料で作製することで、材料の利用効率の高い製造が可能となる。また、第１液晶層３３と第２液晶層３５を一対の基板間において密接して配置することができ、素子構造を簡略にし、生産性にも優れた素子を提供できる。図８にその構造を備えた反射型液晶素子のモデル図を示す。
【００５５】
また、同一組成であっても、ＰＮＬＣ作製時の、ＵＶの強度が大きいほど高分子マトリックスが細かく密に形成され、逆にＵＶの強度が小さいほど高分子マトリックスが粗く疎に形成される。このとき、高分子マトリックスが疎であるほど閾値電圧は低くなる。ＮＣＡＰでの場合と同様に同一組成の材料をもちいて、ＵＶ強度の条件のみを変えることで閾値電圧の異なる液晶層を形成できるため、生産性が高く、材料の利用効率の高い素子を提供できる。図９にその構造を備えた反射型液晶素子のモデル図を示す。
【００５６】
第１液晶層３３、第２の液晶層３５の一方をＮＣＡＰとし、他方をＰＮＬＣで形成することでも、透明分離層３４や透明導電性膜４０が必要のない簡単な構造の素子を提供できる。図１０にその構造を備えた反射型液晶素子のモデル図を示す。
【００５７】
通常の液晶素子を製造する場合、液晶は流動体であるために基板間配置するためには、真空注入法等による工程が必要になり、そのための製造装置も設置しなければならない。本実施形態の液晶層は高分子樹脂もしくは高分子マトリックス中に液晶が分散された自己保持性の層になっているので、基板面にフレキソ印刷、スクリーン印刷、もしくはスピンコート法等の簡便な方法で液晶層を形成できる。
【００５８】
例えば光重合層分離法でＮＣＡＰあるいはＰＮＬＣの液晶層を作製する場合、基板上に、前記の方法で所定量の光重合性モノマーと液晶材料を混合した溶液を塗布した後、ＵＶを照射することで簡便に液晶層を形成できる。
【００５９】
ＵＶ硬化においては、酸素阻害により重合しない材料もあるが、そのような場合は窒素雰囲気中でＵＶ照射することで目的を達することができる。かように、第１、第２の液晶層を、上下１対の基板それぞれに形成した後に貼り合わせるという簡便で生産性の高い製造方法が可能になる。
【００６０】
図１のモデル図に示した透明基板３１として、プラスチック基板を用いることは素子及び光学装置を薄型、軽量にできるという利点がある。プラスチック基板としては、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアクリレート系、ポリエーテル系など、汎用の高分子材料を用いることができるが、ガス透過性（水分、酸素、窒素）が少なく、可視光の透過性が高く、線膨張係数が小さく、耐熱性の高い材料が好ましい。特に厚み２５０μｍ以下のものを使用することが軽量性、厚みの点で好ましく、また、フィルム状でロールｔｏロール工法により成膜できるため、生産性に優れ、コスト面でも有利である。基板の厚みが薄くなるに従い、外部圧力に対する変形もし易くなるため、液晶層の変形や、液晶層内での気泡の発生等の不具合が発生する危険性も上昇することとなる。本実施形態ではこのような薄いプラスチックフィルムを用いたときでも、ＮＣＡＰやＰＮＬＣを液晶層にしているため、その高分子樹脂あるいは高分子マトリックスにより液晶層が自己保持性を有していて機械強度に強く信頼性上も問題がない。
【００６１】
プラスチック基板にはポリカーボネイト（ＰＣ）あるいは、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）を用いることが好ましい。このような材質の２５０μｍ程度の基板は、可視光の透過性、耐熱性（〜１５０度）、基板の軽量性、厚みの点に優れ表示素子を形成した場合、表示品質が高く、軽量性、可撓性、生産性に優れる液晶素子及び表示装置を提供できる。
【００６２】
本実施形態のＮＣＡＰやＰＮＬＣの液晶層を用いた表示装置においては、多数の液晶素子毎にスイッチング素子で駆動することでコントラストの高い表示をすることが必要である。スイッチング素子としては、二つの電極間に絶縁層を設けたＭＩＭ素子に代表されるような薄膜二端子素子や三端子素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを使用することができるが、スイッチング性能や階調制御性の点から特に薄膜トランジスタが好ましい。
【００６３】
図１１は薄膜トランジスタが各液晶素子毎に設けられた表示装置（６素子分）の一例を断面図で示している。密接して配置された第１液晶層、第２液晶層は簡略化して液晶層１０１として示してある。薄膜トランジスタ１０４は各素子に対応する透明電極１０６の下に設けられ、光吸収層１０５と層間絶縁膜１０７に設けられたコンタクトホール１０８を介して透明電極１０６に導通している。
【００６４】
図１２は薄膜トランジスタ１０４の構造を簡略化して示したものである。基板１０２としてガラス、プラスチック等の絶縁体または表面を絶縁化した金属を用いる。観察者側の基板１０９は光学的に透明なガラスやプラスチック等を用い、共通電極として透明電極１０３が形成されている。１１０はゲート電極で、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ等の金属薄膜からなる。１１１はゲート絶縁膜で、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＢａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＰＬＺＴ、シアノメチルプルラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、パリレン等の絶縁体薄膜からなる。１１２はａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の半導体薄膜からなるチャネル、１１３はソース電極、１１４はドレイン電極で、それぞれＡｌ、Ｃｒ、Ａｕ等の金属薄膜からなる。１０７は層間絶縁膜で、ＳｉＯ_ｘ、ポリイミド、パリレン等からなる。１０８はコンタクトホールで、Ｗ等のコンタクトメタルで穴埋めされている。これらはスパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法等の薄膜形成技術とウェットエッチング法、ドライエッチング法等のパターンニング技術とを組み合わせた公知の方法で作製することができる。薄膜トランジスタ１０４はゲート電極１１０に印加する電圧と、ソース電極１１３とドレイン電極１１４間に印加する電圧とで、ソースからドレインに流れる電流を制御する能動素子であるが、一定時間電流を流した後にゲート電圧をオフにすると液晶素子が持つ静電容量によって電荷が蓄積され電極１０６の電位が上昇する。これによって、液晶素子に電圧が印加される。
【００６５】
薄膜トランジスタの構造としては、上記のもの（逆スタガー型）以外に、ソース・ドレイン電極と半導体薄膜の順序を入れ替えたもの（プレーナ型）やゲート電極が最上層となるもの（スタガー型）等であってもよい。
【００６６】
薄膜トランジスタ１０４を構成する材料の内、特に半導体層としてａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の材料を用いると成膜温度が高いこと、装置が複雑で高価であること等から、軽量で壊れにくいプラスチック基板上に作製することができない、製造コストが高くなる等の問題がある。そこで、少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなるものであることが好ましい。有機半導体材料は真空蒸着法や、スピンコート等の塗布法といった比較的簡便な方法で室温付近の温度での成膜が可能であるため、プラスチック基板が使用でき、また製造コストを低減できる。有機半導体材料として、ペンタセン、フタロシアニン等の低分子やポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子があげられる。またこれら導電性高分子は、適当なドーパントをドーピングすることにより導電率を高くして用いてもよい。ドーピングに用いられるドーパントとしては、ポリスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸等の蒸気圧の低いものを用いるのが好ましい。
【００６７】
＜実施例１＞
図１に示す構造で透明基板３１、３６としてガラス基板を用い、透明電極３２を酸化インジウム膜（以後、ＩＴＯ膜と記す）で形成した。光吸収層３７はブラッククロムを真空成膜で透明基板３６の背面に形成した。第１液晶層３３としてＰＮＬＣを、大日本インキ化学工業（株）製のＰＮＬＣ用の液晶組成物、モノマー組成物、および重合開始剤の混合物（製品名：ＰＮＭ−１０６）に、高圧水銀ランプにより波長３６５ｎｍ中心の紫外線（強度５０ｍＷ／ｃｍ２）を２分間照射し膜厚１５μｍで形成した。第２液晶層３５としては、同じく大日本インキ化学工業（株）製のＰＮＬＣ用の液晶組成物、モノマー組成物、および重合開始剤の混合物（製品名：ＰＮＭ−１０１）に同様の装置で紫外線（強度５０ｍＷ／ｃｍ２）を２分間照射して膜厚１５μｍのＰＮＬＣを形成した。透明分離層３４としては両面にＩＴＯ膜のついた厚み５０μｍのＰＥＳフィルムを配置した。通常の構成である図１５で調光層２３をＰＮＭ−１０１あるいはＰＮＭ−１０６を用いて３０μｍ膜厚で形成し、鏡面光沢のない光吸収層２６を配置した場合、白表示の反射率は２０％以下であるが、実施例１においては２２％の反射率を示した。また、駆動電圧７Ｖで第１液晶層３３（ＰＮＭ１０６で作製した層）は、散乱のない透明状態になるが、第２液晶層はわずかに散乱しており（反射率で２％程度）鏡面光沢のある光吸収層３７の反射が視認できない程度で充分な黒状態を示した。反射率は図１３に示す測定系で測定したものである。
【００６８】
＜実施例２＞
第１液晶層３３として、ＩＴＯ膜のついたガラス基板上にＰＮＭ−１０１を塗布して、窒素雰囲気中でＵＶ照射強度３０ｍＷ／ｃｍ２で２分間照射して膜厚１５μｍのＰＮＬＣを作製した。この液晶層の高分子マトリックス中に液晶が約３μｍ程度の空間に分散した状態であることが顕微鏡観察で確認できた。第２液晶層３５として、ＵＶ照射強度５０ｍＷ／ｃｍ２で２分間の照射で膜厚１５μｍのＰＮＬＣを同様の手順で、実施例１に示した光吸収層を有するガラス基板上に形成した。高分子マトリックス中に約２μｍ程度の空間に液晶が分散していた。この２枚の基板を液晶層が密接するように貼り合わせ、液晶素子を作製した。
【００６９】
実施例２での液晶素子においても、反射率は２２％の明るい白表示が得られ、また駆動電圧２０Ｖで第１液晶層３３は、散乱のない透明状態になるが、第２液晶層３５はわずかに散乱しており（反射率で３％程度）鏡面光沢のある光吸収層３７の反射が視認できない程度で充分な黒状態を示した。
【００７０】
＜実施例３＞
実施例２においてガラス基板にかえてＰＥＳ基板（厚み１００μｍ）を用いた。一方の基板背面に、カラー表示液晶装置で用いられるブラックレジスト（黒色の吸収層）上に屈折率が１．３４と１．６を示す有機材料を交互に積層して鏡面光沢を有する光吸収層を形成した。第１液晶層３３、第２液晶層３５は実施例２と同様の材料、作製法で形成した。すると実施例３の素子でも、実施例２と同等の特性が得られた。
【００７１】
＜実施例４＞
先述した薄膜トランジスタ１０４をガラス基板上に形成し、液晶層３３、３５は実施例２と同様の材料、作製法で作製した。すると多数に配列された各液晶素子が均一に駆動され、実施例２で得られた表示特性が表示装置の表示部全面に忠実に実現することができた。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の液晶素子によれば、電界により光散乱状態と光透過状態が制御可能な第１の液晶層と、同様に散乱状態と光透過状態の制御可能な第２の液晶層とが積層され、さらに第２の液晶層の、第１液晶層とは反対側に鏡面光沢を有する光吸収層を具備していることで、液晶層の積層による白表示での反射率を高めることができ、さらに、鏡面光沢を有する光吸収層を設けて、その反射成分をも利用することで白表示の反射率をさらに高めることができる。また黒表示ではいずれか一方の液晶層の光透過率を制御して黒表示面からの反射光を散乱させることで視認性の良い反射型液晶素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の反射型液晶素子のモデル図である。
【図２】本実施形態の反射型液晶素子の別のモデル図である。
【図３】ＮＣＡＰ方式の液晶層構造のモデル図である。
【図４】ＰＮＬＣ方式の液晶層構造のモデル図である。
【図５】液晶カプセル５１中の液晶の材料が互いに異なるＮＣＡＰ方式の液晶層を備えた反射型素子のモデル図である。
【図６】液晶カプセル５１中の液晶の組成比が互いに異なるＮＣＡＰ方式の液晶層を備えた反射型素子のモデル図である。
【図７】液晶カプセル５１の直径が互いに異なるＮＣＡＰ方式の液晶層を備えた反射型素子のモデル図である。
【図８】液晶６１の組成比が互いに異なるＰＮＬＣ方式の液晶層を備えた反射型素子のモデル図である。
【図９】高分子マトリックス樹脂６２の疎密が互いに異なるＰＮＬＣ方式の液晶層を備えた反射型素子のモデル図である。
【図１０】ＮＣＡＰ方式の液晶層とＰＮＬＣ方式の液晶層を各々備えた反射型素子のモデル図である。
【図１１】薄膜トランジスタ１０４が各液晶素子毎に設けられた表示装置（６素子分）の断面図である。
【図１２】薄膜トランジスタ１０４の構造の簡略図である。
【図１３】実施例１から４にて液晶素子の反射率を測定するときの測定系である。
【図１４】ゲスト・ホスト型の反射型ディスプレイの構成例である。
【図１５】散乱型の反射型ディスプレイの構成例である。
【符号の説明】
３１、３６透明基板
３２透明電極
３３第１液晶層
３４透明分離層
３５第２液晶層
３７光吸収層
５１液晶カプセル
５２高分子樹脂
６１液晶
６２高分子マトリックス樹脂
１０４薄膜トランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective liquid crystal device, a method for manufacturing the same, and a display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A reflection type liquid crystal display device which is a display mode of a power saving mode that can operate for a long time is widely used for a display of a portable terminal. In the reflection type, it is important that the brightness and visibility of the screen be good. In a reflection type display using a liquid crystal, several systems not using a polarizing plate have been developed in order to obtain a bright display. In particular, a guest-host type or a scattering type is promising.
[0003]
FIG. 14 shows a guest-host type configuration example. A transparent electrode 12 is formed on one transparent substrate 11, and a transparent electrode 14 is formed opposite to the other transparent substrate 15, and a guest-host type liquid crystal is sandwiched between the transparent electrodes as a light control layer 13. It has a structured structure. The light reflection layer 16 is formed outside the transparent substrate 15, but of course, there is also a disclosed example formed between the transparent substrate 15 and the transparent electrode 14. The light control layer 13 includes a type in which a nematic liquid crystal and a dichroic dye are mixed, and a type in which the mixture is dispersed in a polymer matrix. In particular, when several types of dichroic dyes are mixed and adjusted to black, monochrome display can be performed by controlling the light transmission-light absorption state of the light control layer 13.
[0004]
However, in the guest-host type, the dichroic ratio of the dichroic dye affects its brightness and contrast. In fact, since there is no dye having a sufficiently large two-color ratio, a light control layer adjusted to obtain sufficient black in black display (because the light control layer is made thick) has a light transmission state. However, light is absorbed, resulting in a dark white display (gray display).
[0005]
In the other scattering type, as shown in FIG. 15, a transparent electrode 22 is formed on one transparent substrate 21, and a transparent electrode 24 is formed opposite to the other transparent substrate 25. It has a structure in which a scattering-type light control layer 23 is interposed therebetween. Furthermore, although the light absorption layer 26 is formed outside the transparent substrate 25, there is also a disclosed example in which the light absorption layer 26 is formed between the transparent substrate 25 and the transparent electrode 24. As the light control layer 23, there are a polymer dispersion type liquid crystal capsule, a method in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix, a nematic liquid crystal DSM method, and the like.
[0006]
When the light control layer 23 is in the scattering state, the light incident on the light control layer 23 is divided into a backscattering component and a forward scattering component, and the backscattering component passes through the transparent substrate 21 and is emitted to the outside. The components are absorbed by the light absorbing layer 26, but are recognized as white display from the outside.
[0007]
When the light control layer 23 is in a transparent state, incident light is absorbed by the light absorption layer 26, and as a result, a black display is obtained. In this way, a monochrome display is realized by controlling the light scattering-light transmission state of the light control layer 23.
[0008]
However, in the light scattering-light absorption type (FIG. 15), white display can be obtained by the scattered light (backscattering) of the light incident on the light control layer 23 in the light scattering state, but the light scattering formed by the liquid crystal can be obtained. The backscattering intensity of the light absorption type light control layer 23 is weak, and a sufficiently bright white display cannot be obtained because black of the light absorption layer 26 can be seen through.
[0009]
Therefore, although the display is not strictly a monochrome display in the scattering type, an element having the configuration shown in FIG. 14 is also disclosed. It is characterized in that the scattering type light control layer 13 and the light reflection layer 16 are specular reflection plates. If the light control layer is in the scattering state in such a configuration, the forward scatter component of the incident light is efficiently reflected by the light reflection layer, passes through the light control layer again, and is added to the back scatter component to provide an extremely bright background. A display appearance (white display) is obtained.
[0010]
On the other hand, when the light control layer is in a transparent state, the incident light passes through the light control layer and reaches the observer as reflected light amplified by a specular reflector (metal thin film or the like). The specular reflected light whose brightness has been amplified by the specular reflector is dazzling to the observer and difficult to see, and impairs the visibility. However, in an illumination environment using such a reflective display device, the specular reflected light is When observed from a direction deviated from the viewing angle range, the specularly reflected light does not enter the visual field of the observer, but looks like a black display with respect to the background.
[0011]
However, in such an element utilizing specular reflection, when the observer is at a position of specular reflection of incident light, a part of the display unit is dazzling or the light intensity is strong and the display image is inverted. There was a problem in its visibility, such as the appearance.
[0012]
In order to reduce the influence of such specular reflection light, Patent Literatures 1 and 2 disclose techniques relating to a specular reflector whose surface structure is controlled. However, in the display using the scattering layer and the specular reflection, although the background is very bright white, ambient light is reflected on the mirror surface of the black display, and the display quality is inevitably degraded.
[0013]
Also, in the scattering type, a method of arranging a wavelength-selective transmission layer (so-called half mirror) on the observation side (light control layer side) of the light absorption layer (see Patent Literature 3) allows the white display to be performed from the wavelength-selective transmission layer. A technique for increasing the whiteness of the reflected light is disclosed. However, also in this case, if the light control layer is made to be in a light transmitting state in order to perform black display, there is a problem that sufficient visibility is not ensured due to reflection on the black display surface.
[0014]
The techniques described in Patent Literatures 4 and 5 relate to a dimming layer having an angle selectivity such that only light having an incident angle within a specific range of incident light is transmitted in order to reduce the influence of specularly reflected light. However, none of these methods can overcome the above-mentioned visibility.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-7-159776
[Patent Document 2]
JP 2000-284263 A
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model Registration No. 2581071
[Patent Document 4]
JP-A-7-270768
[Patent Document 5]
JP-A-9-127504
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a display element capable of obtaining a bright black-and-white display and good visibility, a method of manufacturing the same, and a display device using the same, which have been problems in the conventional reflective liquid crystal element. I do.
[0017]
Specifically, a first liquid crystal layer whose light scattering state and light transmission state can be controlled by an electric field, and a second liquid crystal layer which can also control the scattering state and light transmission state by the electric field are laminated. A light absorbing layer having a specular gloss is provided on the side of the liquid crystal layer opposite to the first liquid crystal layer, and the reflectance of white display is increased by using the reflection component thereof. It is an object of the present invention to provide a reflective liquid crystal element with good visibility by controlling the light transmittance of a liquid crystal layer to scatter reflected light from a black display surface.
In addition to the above, it is another object of the present invention to easily control an electric field and to simplify an element structure.
In addition to the above, it is another object of the present invention to provide a bright element having excellent mechanical strength.
Another object of the present invention is to provide an element which has excellent stability and high productivity.
It is another object of the present invention to provide an element having excellent display characteristics by changing the shape of the light absorbing layer.
It is another object of the present invention to provide a thin and lightweight element suitable for carrying.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an element having excellent productivity.
Another object is to provide a display device having excellent display characteristics.
It is another object of the present invention to provide a thin and lightweight display device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this object, the reflection type liquid crystal element according to claim 1 applies an electric field to a transparent electrode having a layered structure, and either a light scattering state or a light transmission state due to the electric field applied by the transparent electrode. A liquid crystal layer whose state can be controlled, a light absorbing layer having a specular gloss, a transparent electrode, a liquid crystal layer, a reflective liquid crystal element having a laminated structure including a transparent substrate holding the light absorbing layer, The liquid crystal layer has a structure in which a first liquid crystal layer and a second liquid crystal layer are laminated, and the possible states of each liquid crystal layer are individually controlled by an electric field applied by a transparent electrode, and the light absorbing layer Is provided on the opposite side of the first liquid crystal layer with respect to the second liquid crystal layer.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the reflective liquid crystal device according to the first aspect, wherein each of the liquid crystal layers is separated between the first and second liquid crystal layers to provide a transparent conductive material. A first film and a second liquid crystal layer, wherein threshold voltages of the first and second liquid crystal layers are different from each other.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the reflective liquid crystal element according to the first or second aspect, the first and second liquid crystal layers each include a liquid crystal in a polymer dispersed liquid crystal capsule or a polymer matrix. It is characterized by being one of dispersed scattering dimming layers.
[0021]
The reflection type liquid crystal element according to claim 4 is the reflection type liquid crystal element according to claim 2 or 3, wherein the first and second liquid crystal layers are scattering dimming layers composed of polymer dispersed liquid crystal capsules. In this case, the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the reflective liquid crystal element according to any one of the second to fourth aspects, wherein the first and second liquid crystal layers are made of a polymer dispersed liquid crystal capsule. The material of the polymer and liquid crystal constituting the scattering dimming layer is the same, the composition ratio is different from each other, and the first and second liquid crystal layers are in close contact between a pair of substrates. It is characterized by being arranged with.
[0023]
A reflection type liquid crystal element according to claim 6, wherein the first and second liquid crystal layers in the reflection type liquid crystal element according to claim 2 or 3 are a scattering dimming layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix. The materials of the polymer and the liquid crystal constituting the scattering dimming layer are the same, the composition ratios thereof are different from each other, and the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates. It is characterized by having.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a reflective liquid crystal device according to the second or third aspect, wherein one of the first and second liquid crystal layers has a liquid crystal dispersed in a polymer matrix. An optical layer, one of the liquid crystal layers is a scattering dimming layer made of a polymer dispersed liquid crystal capsule, and the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates. It is characterized by.
[0025]
According to an eighth aspect of the present invention, in the reflective liquid crystal element according to any one of the second to third aspects, both the first and second liquid crystal layers have the same composition of a polymer and a liquid crystal. It is a scattering dimmer layer of a polymer-dispersed liquid crystal capsule composed of a material. The diameter of the liquid crystal capsule of one liquid crystal layer is larger than the diameter of the other liquid crystal layer, and the threshold voltage is lowered. It is characterized by.
[0026]
According to a ninth aspect of the present invention, in the reflective liquid crystal element according to any one of the second to third aspects, both the first and second liquid crystal layers have the same composition of a polymer and a liquid crystal. A scattering dimming layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix composed of a material.The polymer matrix of one liquid crystal layer is less dense than the polymer matrix of the other liquid crystal layer, and the threshold voltage is low. It is characterized by having become.
[0027]
The reflective liquid crystal element according to claim 10 is the reflective liquid crystal element according to any one of claims 1 to 9, wherein the light absorbing layer having a specular gloss has a flat or smooth uneven surface. Characterized in that it is a layer made of the substance of
[0028]
The reflection type liquid crystal element according to claim 11 is the reflection type liquid crystal element according to any one of claims 1 to 9, wherein the light absorption layer having a specular gloss is formed by multilayering a dielectric on a black material layer. It is characterized by being laminated.
[0029]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the reflective liquid crystal element according to any one of the first to eleventh aspects, the transparent substrate is a plastic substrate having a thickness of 250 μm or less.
[0030]
The method of manufacturing a reflective liquid crystal element according to claim 13, wherein a first forming step of forming a first liquid crystal layer in a first substrate in one of a light scattering state and a light transmitting state by an electric field; A second forming step of forming a light-absorbing layer having specular gloss on the second substrate; and forming a light-scattering state or a light-transmitting state by an electric field on the second substrate on the side opposite to the light-absorbing layer. A third forming step of stacking and forming a second liquid crystal layer to be taken; and a fourth forming step of overlapping the liquid crystal layers of the first and second substrates so as to be in contact with each other.
[0031]
In a display device according to a fourteenth aspect, a plurality of the reflective liquid crystal elements according to any one of the first to twelfth aspects are disposed between a pair of substrates provided with electrodes, and the reflective liquid crystal elements are independently provided. It is characterized by including a switching element of a thin film transistor to be driven.
[0032]
A display device according to a fifteenth aspect is characterized in that, in the display device according to the fourteenth aspect, the transparent substrate forming the reflective liquid crystal element is a plastic substrate having a thickness of 250 μm or less.
[0033]
A display device according to a sixteenth aspect is the display device according to the fourteenth or fifteenth aspect, wherein a semiconductor layer forming the thin film transistor is made of an organic material.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0035]
<Structure>
FIG. 1 shows a model diagram of the reflective liquid crystal device of the present embodiment. The first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 are separated by a transparent separation layer 34 having a transparent electrode 32 on both sides, and the first liquid crystal layer 33 has an electric field between the transparent substrate 31 having the transparent electrode and the transparent separation layer 34. Driven by The second liquid crystal layer 35 is driven by an electric field between the transparent electrode 32, the light absorbing layer 37 having a specular gloss on the opposite side, and the transparent separating layer 34.
[0036]
The first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are formed of a polymer dispersed liquid crystal capsule (hereinafter referred to as NCAP), a method in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix (hereinafter referred to as PNLC), and a DSM method of nematic liquid crystal. Either display method may be used. In addition, the present invention can be similarly applied as long as light scattering and light transmission can be controlled by an electric field.
[0037]
However, NCAP and PNLC show a light scattering state when no electric field is applied, and a light transmitting state when an electric field is applied. The DSM method operates in the opposite manner, and causes light scattering when an electric field is applied and light transmission when no electric field is applied. In the following description of the operation, the operation of NCAP and PNLC is assumed unless otherwise specified.
[0038]
The light absorbing layer 37 is a light absorbing layer having a specular gloss on the side opposite to the first liquid crystal layer 33 with respect to the second liquid crystal layer 35. Here, the light-absorbing layer having a specular gloss is a surface having a flat or smooth uneven surface, a layer made of a black substance having a component that regularly reflects light, or a dielectric substance on a black material. Means a layer in which a part of light in the visible region is reflected by laminating a plurality of layers. In the configuration of FIG. 1A, the layer 37 is disposed on the back surface of the transparent substrate 36 (the surface opposite to the second liquid crystal layer 35), but between the transparent substrate 36 and the transparent electrode 32 thereon. A similar effect can be obtained in the arrangement shown in FIG. In the configuration (b), the substrate 36 does not need to be transparent separately, and may be a colored substrate or an opaque substrate such as a metal substrate.
[0039]
As the transparent separation layer 34, a glass substrate or a transparent resin can be used. If the layer 34 is thick, parallax occurs when viewing a display, and visibility deteriorates. Therefore, it is desirable that the film thickness be as small as possible. Although the degree of parallax varies depending on the thickness of the transparent separation layer depending on the resolution when a display device is configured by arranging a large number of the present elements in a plane, the thickness is preferably about 10 to 100 μm.
[0040]
<Operation>
Now, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In a display using a scattering-type liquid crystal layer, backscattering of light causes an observer to recognize white. Since the light is scattered white, the thicker the liquid crystal layer, the higher the degree of scattering and the whiter the display becomes in order to obtain a bright white display. On the other hand, if the film thickness is too large, even if a sufficient voltage is applied, the transmittance of light decreases (the scattering state remains), and the black display becomes gray.
[0041]
Therefore, in the present embodiment, a structure in which the whiteness is increased by stacking a scattering type liquid crystal layer to increase the total thickness of the scattering layer in white display. Further, by arranging the light absorbing layer 37 having specular gloss on the back surface of the second liquid crystal layer 35, a part of the forward scattered component of the incident light is regularly reflected in the white display and returned to the observer side. Further, the whiteness can be increased. However, in the case of a black display, if both the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 are in a light transmitting state, it is a psychology that an observer is worried about reflection of light obliquely incident on the light absorbing layer 37. Issues arise. The problem is that either one of the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 is in a light transmitting state, and the other is not in a complete light transmitting state (a degree that the reflection on the light absorbing layer 37 does not matter). ), Can be solved by controlling the electric field to the scattering state. Since the thickness of the liquid crystal layers 33 and 35 to be controlled is small and the change in the degree of scattering with respect to the change in the electric field is small with respect to the entire liquid crystal layer, the control margin by the electric field is excellent. There is an advantage that good visibility can be obtained.
[0042]
Here, when the threshold voltage of the first liquid crystal layer 33 is lower than the threshold voltage of the second liquid crystal layer 35, there are advantages in the following configuration and operation.
The transparent electrodes 32 on both sides of the transparent separation layer 34 are collectively used as one common electrode, and the transparent electrodes on the upper and lower transparent substrates 31 and 32 are also used as one scanning electrode, and a voltage is applied to the common electrode and the scanning electrode. Thus, the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 can be driven simultaneously. In particular, in the case of performing black display, the second liquid crystal layer 35 is not in a completely light transmitting state even if the voltage at which the first liquid crystal layer 33 is in a light transmitting state (to the extent that the reflection on the light absorbing layer 37 is not bothersome). The threshold voltage can be set so as to be in the scattering state, and the electric field control becomes easy.
Conversely, when the threshold voltage of the second liquid crystal layer 35 is lower than the threshold voltage of the first liquid crystal layer 33, there is a similar configuration and operational advantages.
[0043]
Further, by making the threshold voltages of the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 different, a simplified element structure as shown in FIG. 2 can be realized. That is, the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 can be separated by one transparent conductive film 40 instead of the transparent separation layer 34 in which the transparent electrodes 32 are arranged on both surfaces as shown in FIG. Note that a method of forming such a transparent conductive film has already been disclosed. In this manner, the structure of the layer separating the liquid crystal layers can be easily produced.
[0044]
FIG. 3 shows a model diagram of an NCAP liquid crystal layer structure. A liquid crystal capsule 51 is dispersed between a transparent substrate 53 having a transparent electrode and surrounded by a polymer resin 52. When no electric field is applied, the liquid crystal molecule alignment in the liquid crystal capsule 51 is not uniform. The incident light is scattered by making it inconsistent with the refractive index of the polymer resin 52, and is observed as a white state by the backscattered light. When an electric field is applied, the liquid crystal molecules are arranged in the direction of the electric field (arranged in parallel between the substrates 53 in FIG. 3). In this state, the refractive index of the liquid crystal capsule 51 and the refractive index of the polymer resin 52 become equal to each other. It can be in a transmission state.
[0045]
FIG. 4 shows a model diagram of a PNLC liquid crystal layer structure. Since the liquid crystal 61 is dispersed in a polymer matrix resin 62 between transparent substrates 53 having transparent electrodes, the liquid crystal molecular alignment is not uniform when no electric field is applied as in the case of NCAP. The incident light is scattered by making it inconsistent with the refractive index of the polymer matrix resin 62, and is observed as a white state by the backscattered light. When an electric field is applied, the liquid crystal molecules are arranged in the direction of the electric field. In this state (arranged in parallel between the substrates 53 in FIG. 4), the refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the polymer matrix resin 62 become equal to each other, so that light transmission occurs. State.
[0046]
In the NCAP and PNLC systems, scattering is used without being affected by the polarization state of incident light, so that the light use efficiency is high, and the scattering dependence due to the viewing angle is small, so that the viewing angle characteristics are wide. In addition, since the liquid crystal is dispersed in the polymer resin 52 or the polymer matrix resin 62 as a feature, compared with a DSM method using a nematic liquid crystal or the like, a shock is applied to the element surface. Also, its structure is not easily broken and has such excellent mechanical strength characteristics. This characteristic is particularly important in an element having a laminated structure as in the present embodiment, and enhances the reliability of the element and the display device, and also has high productivity in which defects are less likely to occur even when a laminated structure is manufactured. It is intended to provide a manufacturing method.
[0047]
As shown in FIG. 3, the liquid crystal layer of the NCAP method has a structure in which liquid crystal capsules 51 are dispersed in a polymer resin 52. Since the liquid crystal capsules 51 are independent, they do not mix. This means that even if the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 use different liquid crystal materials as well as the polymer resin 52, the transparent separation layer 34 in FIG. 1 and the transparent conductive film 40 in FIG. This eliminates the need for a layer that separates the two liquid crystal layers. In such a case, the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 can be driven simultaneously by controlling the electric field between the transparent electrodes 32 provided on the upper and lower transparent substrates 31 and 36. Therefore, by forming the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 as NCAP, an element having a simple structure and high productivity can be provided between the pair of substrates in close contact. FIG. 5 shows a model diagram of a reflective liquid crystal device having the structure.
[0048]
The threshold voltage of the NCAP type liquid crystal layer differs depending on the polymer resin and the liquid crystal material. Further, even for the same material, the threshold voltage depends on the composition ratio and the size (diameter) of the liquid crystal capsule. In the case of the same material, the threshold voltage decreases when the liquid crystal concentration is high. By using the same material for the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 and changing only the composition ratio thereof, each threshold voltage can be adjusted, and an element with high productivity and no waste of material can be provided. . FIG. 6 shows a model diagram of a reflective liquid crystal device having the structure.
[0049]
There are various techniques for producing NCAP, such as an encapsulation method, a polymerization phase separation method, a thermal phase separation method, and a solvent evaporation phase separation method. In particular, a polymerization phase separation method using photopolymerization (hereinafter referred to as a photopolymerization phase separation method) and a solvent evaporation phase separation method are relatively simple and can cope with a large area.
[0050]
The photopolymerization phase separation method is a method of irradiating UV to a solution in which a photopolymerizable monomer and a liquid crystal material are mixed, thereby forming a liquid crystal capsule while performing phase separation between the polymer resin and the liquid crystal in the polymerization reaction process. is there. As the intensity of UV increases, the diameter decreases, and conversely, as the intensity of UV decreases, a liquid crystal capsule having a larger diameter is formed. In the case of the same composition, the smaller the diameter of the liquid crystal capsule, the higher the threshold voltage.
[0051]
In the solvent evaporation phase separation method, after a polymer resin and a liquid crystal material are applied in a solution state dissolved in a solvent, a phase separation occurs in a process of drying the solvent due to a difference in solubility between the liquid crystal and the polymer resin in the solvent. Then, a liquid crystal capsule is formed. The faster the drying rate, the smaller the diameter, and the slower the drying rate, the larger the liquid crystal capsule formed. The relationship between the diameter and the threshold voltage is the same as that of NCAP produced by the photopolymerization phase separation method.
[0052]
As described above, the diameter of the liquid crystal capsule can be controlled only by changing the conditions of the UV irradiation intensity in the photopolymerization phase separation method and the drying speed in the solvent evaporation phase separation method, so that a device with high productivity can be provided by simplifying the manufacturing process. . In addition, liquid crystal phases having different threshold voltages can be easily formed from materials having the same composition, so that the use efficiency of the materials is high. FIG. 7 shows a model diagram of a reflective liquid crystal device having the structure.
[0053]
As a method for producing the liquid crystal phase of PNLC shown in FIG. 4, a photopolymerization phase separation method is used. This method is similar to the photopolymerization phase separation method in NCAP. By irradiating UV to the solution in which the photopolymerizable monomer and the liquid crystal material are mixed, the polymer resin and the liquid crystal are separated during the polymerization reaction process. In this method, a polymer matrix is formed, and liquid crystals are dispersed in the matrix.
[0054]
Even with the same material, the threshold voltage of a liquid crystal layer of a PNLC formed with a composition having a high liquid crystal concentration is low. The first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 are formed of PNLC having the same composition and the respective liquid crystal layers are formed by changing the composition ratio, so that the transparent separation layer 34 in FIG. 1 and the transparent conductive film 40 in FIG. This eliminates the need for a layer that separates the two liquid crystal layers. Therefore, by manufacturing the polymer and liquid crystal constituting each liquid crystal layer from the same material, it is possible to manufacture the material with high use efficiency. Further, the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 can be closely arranged between the pair of substrates, so that an element structure can be simplified and an element excellent in productivity can be provided. FIG. 8 shows a model diagram of a reflective liquid crystal device having the structure.
[0055]
In addition, even when the composition is the same, the polymer matrix is formed finer and denser as the UV intensity is higher at the time of manufacturing the PNLC, and conversely, the polymer matrix is formed coarser and sparser as the UV intensity is lower. At this time, the threshold voltage becomes lower as the polymer matrix is sparser. As in the case of NCAP, a liquid crystal layer having a different threshold voltage can be formed by using only a material having the same composition and changing only the condition of the UV intensity, so that an element with high productivity and high material use efficiency can be provided. . FIG. 9 shows a model diagram of a reflective liquid crystal device having the structure.
[0056]
By forming one of the first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 as NCAP and the other as PNLC, an element having a simple structure that does not require the transparent separation layer 34 or the transparent conductive film 40 can be provided. FIG. 10 shows a model diagram of a reflective liquid crystal device having the structure.
[0057]
In the case of manufacturing a normal liquid crystal element, a process such as a vacuum injection method is required to arrange liquid crystals between substrates because the liquid crystal is a fluid, and a manufacturing apparatus for that purpose must be provided. Since the liquid crystal layer of the present embodiment is a self-holding layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer resin or a polymer matrix, a simple method such as flexographic printing, screen printing, or spin coating is applied to the substrate surface. Can form a liquid crystal layer.
[0058]
For example, when an NCAP or PNLC liquid crystal layer is formed by a photopolymerization layer separation method, a solution in which a predetermined amount of a photopolymerization monomer and a liquid crystal material are mixed by the above method is applied onto a substrate, and then UV irradiation is performed. Thus, a liquid crystal layer can be easily formed.
[0059]
In UV curing, some materials do not polymerize due to oxygen inhibition. In such a case, the object can be achieved by UV irradiation in a nitrogen atmosphere. As described above, a simple and highly productive manufacturing method in which the first and second liquid crystal layers are formed on a pair of upper and lower substrates and then bonded to each other can be realized.
[0060]
The use of a plastic substrate as the transparent substrate 31 shown in the model diagram of FIG. 1 has an advantage that elements and optical devices can be made thinner and lighter. As the plastic substrate, general-purpose polymer materials such as polyolefin, polyester, polyacrylate, and polyether can be used, but the gas permeability (moisture, oxygen, nitrogen) is small, and the transmittance of visible light is low. A material having a high thermal expansion coefficient, a small linear expansion coefficient, and a high heat resistance is preferable. In particular, it is preferable to use one having a thickness of 250 μm or less in terms of lightness and thickness, and since it can be formed into a film by a roll-to-roll method, it is excellent in productivity and advantageous in cost. As the thickness of the substrate is reduced, the substrate is easily deformed by an external pressure. Therefore, the risk of deformation of the liquid crystal layer and occurrence of troubles such as generation of bubbles in the liquid crystal layer is increased. In this embodiment, even when such a thin plastic film is used, since the liquid crystal layer is made of NCAP or PNLC, the liquid crystal layer has a self-holding property due to the polymer resin or the polymer matrix and has a high mechanical strength. There is no problem in terms of reliability.
[0061]
It is preferable to use polycarbonate (PC) or polyethersulfone (PES) for the plastic substrate. A substrate of about 250 μm made of such a material is excellent in terms of transparency of visible light, heat resistance (up to 150 degrees), light weight of the substrate, and thickness of the display element. A liquid crystal element and a display device which are excellent in flexibility and productivity can be provided.
[0062]
In the display device using the liquid crystal layer of NCAP or PNLC of the present embodiment, it is necessary to perform high-contrast display by driving a large number of liquid crystal elements with switching elements. As the switching element, a thin-film two-terminal element such as a MIM element having an insulating layer provided between two electrodes or a thin-film transistor (TFT) which is a three-terminal element can be used. In particular, a thin film transistor is preferable from the viewpoint of controllability.
[0063]
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a display device (six elements) in which a thin film transistor is provided for each liquid crystal element. The closely arranged first liquid crystal layer and second liquid crystal layer are shown as a liquid crystal layer 101 in a simplified manner. The thin film transistor 104 is provided below the transparent electrode 106 corresponding to each element, and is electrically connected to the transparent electrode 106 through a contact hole 108 provided in the light absorbing layer 105 and the interlayer insulating film 107.
[0064]
FIG. 12 shows a simplified structure of the thin film transistor 104. As the substrate 102, an insulator such as glass or plastic or a metal whose surface is insulated is used. The substrate 109 on the observer side is made of optically transparent glass or plastic, and the transparent electrode 103 is formed as a common electrode. Reference numeral 110 denotes a gate electrode made of a metal thin film such as Ta, Mo, W, and Al. 111 is a gate insulating film, SiN _x , SiO _x , Ta ₂ O ₅ , BaTiO ₃ , SrTiO ₃ , PLZT, cyanomethyl pullulan, polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol, polymethyl methacrylate, parylene and the like. Reference numeral 112 denotes a channel made of a semiconductor thin film such as a-Si or Poly-Si, 113 denotes a source electrode, and 114 denotes a drain electrode, each of which is formed of a metal thin film of Al, Cr, Au, or the like. 107 is an interlayer insulating film, _x , Polyimide, parylene and the like. A contact hole 108 is filled with a contact metal such as W. These can be manufactured by a known method in which a thin film forming technique such as a sputtering method, a CVD method, or a coating method is combined with a patterning technique such as a wet etching method or a dry etching method. The thin film transistor 104 is an active element that controls a current flowing from the source to the drain with a voltage applied to the gate electrode 110 and a voltage applied between the source electrode 113 and the drain electrode 114. When the voltage is turned off, charges are accumulated by the capacitance of the liquid crystal element, and the potential of the electrode 106 increases. Thereby, a voltage is applied to the liquid crystal element.
[0065]
As the structure of the thin film transistor, in addition to the above (inverted stagger type), a structure in which the order of the source / drain electrodes and the semiconductor thin film is interchanged (planar type), a structure in which the gate electrode is the uppermost layer (stagger type), and the like. You may.
[0066]
When a material such as a-Si or Poly-Si is used as the semiconductor layer among the materials forming the thin film transistor 104, the plastic substrate is light and hard to break because the film formation temperature is high and the device is complicated and expensive. There is a problem that it cannot be manufactured on the upper side and the manufacturing cost is increased. Therefore, it is preferable that at least the semiconductor layer constituting the thin film transistor is made of an organic material. The organic semiconductor material can be formed at a temperature around room temperature by a relatively simple method such as a vacuum evaporation method or a coating method such as spin coating, so that a plastic substrate can be used and the manufacturing cost can be reduced. As organic semiconductor materials, low molecular weight polymers such as pentacene and phthalocyanine and polyacetylene-based conductive polymers, polyparaphenylene and its derivatives, polyphenylene-based conductive polymers such as polyphenylenevinylene and its derivatives, polypyrrole and its derivatives, polythiophene and its derivatives And heterocyclic conductive polymers such as polyfuran and its derivatives, and ionic conductive polymers such as polyaniline and its derivatives. In addition, these conductive polymers may be used with a high conductivity by doping an appropriate dopant. As a dopant used for doping, it is preferable to use one having a low vapor pressure, such as polysulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and alkylnaphthalenesulfonic acid.
[0067]
<Example 1>
In the structure shown in FIG. 1, glass substrates were used as the transparent substrates 31 and 36, and the transparent electrode 32 was formed of an indium oxide film (hereinafter, referred to as an ITO film). The light absorption layer 37 was formed on the back surface of the transparent substrate 36 by vacuum deposition of black chrome. PNLC as the first liquid crystal layer 33 was applied to a mixture (product name: PNM-106) of a liquid crystal composition for PNLC, a monomer composition, and a polymerization initiator (product name: PNM-106) manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc. using a high-pressure mercury lamp. Ultraviolet rays (intensity: 50 mW / cm 2) having a wavelength of 365 nm were irradiated for 2 minutes to form a film having a thickness of 15 μm. As the second liquid crystal layer 35, a mixture of a liquid crystal composition for PNLC, a monomer composition, and a polymerization initiator (product name: PNM-101) also manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc. (Intensity of 50 mW / cm 2) for 2 minutes to form PNLC having a thickness of 15 μm. As the transparent separation layer 34, a 50 μm-thick PES film having an ITO film on both sides was disposed. When the light control layer 23 is formed with a thickness of 30 μm using PNM-101 or PNM-106 and the light absorption layer 26 having no specular gloss is disposed in FIG. % Or less, but Example 1 exhibited a reflectance of 22%. At a driving voltage of 7 V, the first liquid crystal layer 33 (the layer made of the PNM 106) is in a transparent state without scattering, but the second liquid crystal layer is slightly scattered (with a reflectivity of about 2%). A sufficiently black state was shown, such that the reflection of the light absorbing layer 37 having no color was not visible. The reflectance was measured by the measurement system shown in FIG.
[0068]
<Example 2>
As the first liquid crystal layer 33, PNM-101 was applied on a glass substrate provided with an ITO film, and irradiated with a UV irradiation intensity of 30 mW / cm 2 for 2 minutes in a nitrogen atmosphere to produce a PNLC having a thickness of 15 μm. Microscopic observation confirmed that the liquid crystal was dispersed in a space of about 3 μm in the polymer matrix of the liquid crystal layer. As the second liquid crystal layer 35, a PNLC having a film thickness of 15 μm was formed on a glass substrate having a light absorbing layer shown in Example 1 by irradiation with UV irradiation intensity of 50 mW / cm 2 for 2 minutes in the same procedure. Liquid crystals were dispersed in a space of about 2 μm in the polymer matrix. The two substrates were bonded together so that the liquid crystal layer was in close contact with each other, and a liquid crystal element was manufactured.
[0069]
Also in the liquid crystal element of Example 2, a bright white display with a reflectivity of 22% was obtained, and at a driving voltage of 20 V, the first liquid crystal layer 33 was in a transparent state without scattering, but the second liquid crystal layer 35 was not. The light absorption layer 37 was slightly scattered (with a reflectivity of about 3%) and had a specular gloss.
[0070]
<Example 3>
In Example 2, a PES substrate (100 μm in thickness) was used instead of the glass substrate. A light absorbing layer having a specular gloss by alternately laminating organic materials having a refractive index of 1.34 and 1.6 on a black resist (black absorbing layer) used in a color display liquid crystal device on the back surface of one substrate. Was formed. The first liquid crystal layer 33 and the second liquid crystal layer 35 were formed using the same material and manufacturing method as in Example 2. As a result, even with the device of Example 3, characteristics equivalent to those of Example 2 were obtained.
[0071]
<Example 4>
The thin film transistor 104 described above was formed on a glass substrate, and the liquid crystal layers 33 and 35 were manufactured using the same material and manufacturing method as in Example 2. Then, the liquid crystal elements arranged in a large number were uniformly driven, and the display characteristics obtained in Example 2 could be faithfully realized on the entire display portion of the display device.
[0072]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the liquid crystal element of the present invention, the first liquid crystal layer in which the light scattering state and the light transmission state can be controlled by the electric field, and the scattering state and the light transmission state can be similarly controlled. A second liquid crystal layer, and a light absorbing layer having a specular gloss on the side opposite to the first liquid crystal layer of the second liquid crystal layer. The reflectance in white display can be further increased by providing a light absorbing layer having a specular gloss and using the reflection component thereof. In black display, the light transmittance of one of the liquid crystal layers is controlled to scatter the light reflected from the black display surface, whereby a reflective liquid crystal element with good visibility can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a model diagram of a reflective liquid crystal device of the present embodiment.
FIG. 2 is another model diagram of the reflective liquid crystal element of the embodiment.
FIG. 3 is a model diagram of an NCAP liquid crystal layer structure.
FIG. 4 is a model diagram of a PNLC type liquid crystal layer structure.
FIG. 5 is a model diagram of a reflection-type element including a liquid crystal layer of an NCAP system in which liquid crystal materials in a liquid crystal capsule 51 are different from each other.
FIG. 6 is a model diagram of a reflective element provided with a liquid crystal layer of the NCAP system in which the composition ratios of liquid crystals in a liquid crystal capsule 51 are different from each other.
FIG. 7 is a model diagram of a reflective element including NCAP-type liquid crystal layers in which the diameters of liquid crystal capsules 51 are different from each other.
FIG. 8 is a model diagram of a reflective element including a PNLC type liquid crystal layer in which the composition ratio of the liquid crystal 61 is different from each other.
FIG. 9 is a model diagram of a reflective element including a PNLC type liquid crystal layer in which the density of a polymer matrix resin 62 is different from each other.
FIG. 10 is a model diagram of a reflective element provided with an NCAP liquid crystal layer and a PNLC liquid crystal layer.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a display device (six elements) in which a thin film transistor 104 is provided for each liquid crystal element.
FIG. 12 is a simplified diagram of a structure of a thin film transistor 104.
FIG. 13 shows a measurement system for measuring the reflectance of a liquid crystal element in Examples 1 to 4.
FIG. 14 is a configuration example of a guest-host type reflection display.
FIG. 15 is a configuration example of a scattering-type reflective display.
[Explanation of symbols]
31, 36 transparent substrate
32 transparent electrode
33 1st liquid crystal layer
34 Transparent separation layer
35 Second liquid crystal layer
37 Light absorbing layer
51 liquid crystal capsule
52 polymer resin
61 LCD
62 Polymer matrix resin
104 thin film transistor

Claims

A transparent electrode having a layered structure by applying an electric field, a liquid crystal layer capable of controlling one of a light scattering state and a light transmitting state by the electric field applied by the transparent electrode, and a light absorbing layer having a specular gloss And a transparent liquid crystal element having a stacked structure including the transparent electrode, the liquid crystal layer, and a transparent substrate that holds the light absorbing layer,
The liquid crystal layer has a structure in which a first liquid crystal layer and a second liquid crystal layer are laminated, and the possible states of each liquid crystal layer are individually controlled by an electric field applied by the transparent electrode,
The reflection type liquid crystal element, wherein the light absorption layer is provided on a side opposite to the first liquid crystal layer with respect to the second liquid crystal layer.

The liquid crystal display device further includes a transparent conductive film having conductivity, separating each liquid crystal layer between the first and second liquid crystal layers, wherein threshold voltages of the first and second liquid crystal layers are different from each other. The reflective liquid crystal device according to claim 1.

3. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the first and second liquid crystal layers are either polymer dispersed liquid crystal capsules or a scattering dimming layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix. Reflective liquid crystal element.

The first and second liquid crystal layers are scattering dimming layers made of polymer dispersed liquid crystal capsules, and the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates. The reflective liquid crystal device according to claim 2, wherein:

The first and second liquid crystal layers are scattering light control layers composed of polymer dispersed liquid crystal capsules, and the polymer and liquid crystal materials constituting the scattering light control layer are the same, and the composition ratio is The reflective liquid crystal element according to claim 2, wherein the reflective liquid crystal element has a different configuration from each other, and the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates. .

The first and second liquid crystal layers are scattering dimmer layers in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix, and the materials of the polymer and the liquid crystal constituting the scattering dimmer layer are the same, and the composition ratio is 4. The reflective liquid crystal device according to claim 2, wherein the first and second liquid crystal layers have different configurations, and the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates.

One of the first and second liquid crystal layers is a scattering dimming layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix, and the other liquid crystal layer is a scattering dimming layer made of a polymer dispersed liquid crystal capsule. The reflective liquid crystal device according to claim 2, wherein the first and second liquid crystal layers are closely arranged between a pair of substrates.

The first and second liquid crystal layers are both scattering dimmer layers of a polymer-dispersed liquid crystal capsule in which a polymer and a liquid crystal are made of the same composition material, and the diameter of the liquid crystal capsule of one liquid crystal layer is the other. 6. The reflective liquid crystal device according to claim 2, wherein the threshold voltage is lower than the diameter of one of the liquid crystal layers.

The first and second liquid crystal layers are both scattering dimmer layers in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix in which a polymer and liquid crystal are made of the same composition material, and the polymer matrix of one of the liquid crystal layers is 7. The reflective liquid crystal device according to claim 2, wherein the threshold voltage is lower than the polymer matrix of the other liquid crystal layer.

10. The reflective liquid crystal device according to claim 1, wherein the light absorbing layer having the specular gloss is a layer made of a black substance having a flat or smooth uneven surface. .

The reflective liquid crystal device according to any one of claims 1 to 9, wherein the light absorbing layer having the specular gloss is formed by laminating a dielectric material in multiple layers on a black material layer.

The reflective liquid crystal device according to claim 1, wherein the transparent substrate is a plastic substrate having a thickness of 250 μm or less.

A first forming step of forming a first liquid crystal layer in a light scattering state or a light transmitting state by an electric field on a first substrate; and forming a light absorbing layer having a specular gloss on a second substrate. A second forming step, in which a second liquid crystal layer which is in a state of a light scattering state or a light transmitting state by an electric field is laminated on the second substrate on a side opposite to the light absorbing layer; 3. A method of manufacturing a reflective liquid crystal device, comprising: a third forming step; and a fourth forming step of superposing the liquid crystal layers of the first and second substrates so as to be in contact with each other.

13. A plurality of reflective liquid crystal elements according to claim 1 are arranged between a pair of substrates provided with electrodes, and a switching element of a thin film transistor for independently driving the reflective liquid crystal elements is provided. A display device characterized by the above-mentioned.

The display device according to claim 14, wherein the transparent substrate constituting the reflective liquid crystal element is a plastic substrate having a thickness of 250 µm or less.

16. The display device according to claim 14, wherein a semiconductor layer forming the thin film transistor is made of an organic material.