JP3074123B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
ピュータなどの平面ディスプレイ装置、液晶テレビジョ
ン装置、携帯ディスプレイ装置などに利用することはも
ちろん、バックライトを必要としない反射型セルやプロ
ジェクションなどの透過型セルとしても利用できる液晶
表示素子に関する。
学効果を利用したものが知られている。電気光学効果を
利用した液晶表示素子としては、ネマチック液晶を用い
たTN(ツイステッド ネマチック)型や、STN(ス
ーパーツイステッド ネマチック)型のものが実用化さ
れている。これらの液晶表示素子においては、偏光板を
必要とする。
て表示する手法としては、動的散乱効果および相転移効
果がある。最近、偏光板を要さず、しかも配向処理を不
要する液晶表示素子として、液晶の複屈折率を利用し、
透明または白濁状態を電気的にコントロールする方式の
ものが提案されている。この方法は、基本的には液晶分
子の常光屈折率と支持媒体の屈折率とを一致させ、電圧
を印加して液晶の配向が揃うときに透明状態を表示し、
電圧無印加時には、液晶分子の配向の乱れによる光散乱
状態の白濁状態を表示している。
02128号公報に液晶と光または熱硬化性樹脂とを混
合して樹脂を硬化させることにより液晶を析出させ、樹
脂中に液晶滴を形成させる方法が開示されている。
5−30996号に液晶と光または熱硬化性樹脂の混合
物に、光重合時にホトマスクなどを利用して光制御する
ことにより、従来、使用されていた液晶表示モード(T
N、STN、FLCなど)をポリマーマトリックス内に
疑似固体化することで外圧に対する支持力をセル内に持
たせ、セル厚の変化を少なくすることにより表示むらも
発生しにくく、ペン入力などに対しても保護フィルムを
取り付けることなく使用することができるペン入力用素
子を提案している。
表示モードなどにおいては、従来から着色現象が起こる
ことが知られている。
を無彩色化する方法がいくつか提案されており、その1
つ目は、STNセル上に光学補償用STNセルを重ね合
わせたDSTN−LCD(Double Super Twisted Nemat
ic LCD)方式の表示モードと呼ばれるもので、通常のS
TN表示モードで着色した液晶パネルにその着色相と補
色関係にある色調を呈した液晶パネルを重ね合わせるこ
とで無彩色化している。このDSTN−LCDはSTN
−LCDセルを2層に重ね合わせており、1層目のセル
は表示用STN−LCDと同じもので、2層目は1層目
の複屈折効果で生じる光の位相差を補償する光学補償用
STN−LCDセルからなっている。表示用STNセル
を通った光は複屈折効果により常光線と異常光線とに位
相差を生じ、楕円偏向になる。この位相差をもった常光
線と異常光線を光学補償用STNセルを通すことで位相
差を打ち消し、白黒表示を行うものである。
光学補償用STNセルを位相差板と呼ばれる高分子フィ
ルムに置き換えるFSTN−LCD(Film Super Twist
ed Nematic-LCD)が提案され、LCDの薄型・軽量化を
図っている。
Dに広く利用され、その着色現象を解消する極めて有効
な手段とされている。
LCDを無彩色化することで、白黒表示を行い、また、
カラーフィルタと組み合わせることでカラーLCDを作
成している。
て、液晶セルを構成する基板が着色している場合があ
る。このように、基板自体が着色する原因として、透明
電極が着色する場合がある。従来の透明電極としてはI
TO(インジウムと酸化チタンの混合物)がほとんど使
われているが、光の吸収量が多くなると黄色を呈してく
る。この着色は最近ではかなり改善されて、ほぼ透明に
近いものが使われているが、例えば、150℃以下の低
温でスパッタを行った場合、着色は顕著に現れてしまっ
てITOは黄色がかる。特に、基板がプラスチックや高
分子フィルムの場合には、低温プロセスを用いざるを得
ないので、この問題は重要視され、現在のところ解決策
が見いだせないでいる。
ルは視認性、明るさ面から考えると背景色は白であり点
灯時は黒となることが好ましく、白黒表示の場合が最も
視認性、明るさの面ともに満足し、コントラスト的にも
最大となる。特に、セルの一方に反射板を貼りつけた反
射型セルの場合、明るさのパラメータは特に重要視され
ており、また、視認性においても長時間ディスプレイを
見つめていても疲れない色調のものが製品化されてい
る。
る着色現象を伴う表示モードにおいて、その着色を補償
し、無彩色化を行う場合、上記従来例で示したDSTN
表示モードやFSTN表示モードでは、2枚の液晶セル
を重ね合わせたり、補償用液晶パネルを高分子フィルム
で置き換えたりする手法が現在の主流となっているが、
特開平6−301015号公報に本発明者らが提案した
新規の表示モードにこれらの手法を適用した場合、即
ち、ポリマーマトリクス内に着色現象を伴う液晶モード
の液晶部が囲まれて透明電極間に挟持されている場合、
この液晶部を上記手法で無彩色化しようとすると高分子
部が着色したり、その逆も発生する。このため、全体的
に液晶セルが着色したように見え、場合によってはポリ
マーの影響で画面が暗くなったりして、完全に白黒表示
をすることが困難であった。
で、一対の電極基板間に液晶部と高分子部が挟持されて
いる場合において、背景を無彩色化してより完全な白黒
表示を行うことができる液晶表示素子を提供することを
目的とする。
は、それぞれがプラスチック基板によって構成された一
対の透明電極基板間に液晶部と高分子部との表示媒体が
挟持されている液晶表示素子において、該液晶部を透過
してくる光の色調と該高分子部を透過してくる光の色調
が互いに補色関係になるように補償し合って該表示媒体
の色調となっているものであり、そのことにより上記目
的が達成される。
がプラスチック基板によって構成された一対の透明電極
基板間に液晶部と高分子部との表示媒体が挟持されてい
る液晶表示素子において、該液晶部を透過してくる光の
色調と該高分子部を透過してくる光の色調が互いに補色
関係になるように該液晶部のリタデーションと該高分子
部のリタデーションを設定するものであり、そのことに
より上記目的が達成される。
子における液晶部と高分子部との表示媒体の色調が、明
度を示すL(*)と、a(*)およびb(*)とで定義
され、−15<a(*)<15、−15<b(*)<1
5である。
子における高分子部が等方性または旋光性を有する。ま
た、好ましくは、本発明の液晶表示素子における高分子
部が複屈折性を有する。
子における高分子部中に液晶性高分子材料が含まれる。
また、好ましくは、本発明の液晶表示素子における高分
子部中に液晶性高分子材料が含まれ、該液晶性高分子材
料中にカイラルセンターを有する化合物を含む。
子における高分子部が電極基板の上下部と強固に密着し
た壁になっている。
子における高分子部は、高分子材料からなる壁がパター
ン化されて設けられ、前記液晶部は該壁で部分的または
全体的に囲まれて設けられている。また、好ましくは、
本発明の液晶表示素子におけるパターン化された壁は、
3次元網目構造である。
子において、少なくとも一方の電極基板の外側に色あい
調整用の偏光板が配置されている。
子における一対の透明電極基板のうちどちらか一方の透
明電極基板の外側または内側に反射板を配置する。
子において、一対の透明電極基板がある色調に呈色して
いる。
板を配置することであったが、本発明においては、電極
基板間に異なるリタデーションを有する構成とすること
で、液晶素子内部に光学的補償を行って着色現象を解決
する構成である。つまり、透明電極によって構成される
絵素部と非絵素部において、絵素部に液晶を配置し、非
絵素部に高分子を配置し、液晶と高分子の位相差の違い
を利用して、液晶部で起こる着色現象を、高分子部で起
こる着色現象で補色する構成である。また、別の方法と
しては、電極基板または、この電極基板に付与された電
極がある色調に呈色している場合においても、液晶部お
よび高分子部で着色させることで補色して無彩色化が可
能となる。
れぞれ任意の面積比によって形成されているので、セル
に可視光領域の波長の光を透過させた場合、液晶部を透
過してくる着色光と高分子部を透過してくる着色光が互
いに補色関係にあるように液晶部のリタデーション、高
分子部のリタデーションを設定することにより、液晶部
の着色と高分子部の着色が互いに補正され、セル全体の
背景色が無彩色化する。また、プラスチックやフィルム
のように、基板または基板に付与された電極がその製造
法上などで、着色している場合においても、基板構成部
材の着色と高分子部の着色により互いに補正した色調
と、液晶部の色調とを補色することで背景色が無彩色化
する。
調が、明度を示すL(*)と、a(*)およびb(*)
とで定義される場合、−15<a(*)<15、−15
<b(*)<15の範囲を外れると、素子全体の着色が
目につき、ディスプレイとしては満足できるものではな
くなる。
高分子部の透過率が向上し、また、絵素部と非絵素部の
色調をほぼ近づけることがかのうとなって、互いに補色
関係になるように色調を調整することにより、より明る
い白黒表示が可能となる。また、高分子部に複屈折性を
持たせれば、高分子部のリタデーション設定が容易とな
る。
含まれていれば、高分子部は液晶性を示しているために
光にもれが発生し、また、液晶部は旋光性となってお
り、双方とも光は透過してくるため、表示としては明る
くなる。また、壁部の光透過性によって反射型において
も明るいパネルとなる。また、液晶性高分子材料中にカ
イラルセンターを有すれば、液晶部と同等の配向性を持
たせることができ、光の有効利用が図られる。
の網目構造の壁がパターン化されて設けられ、電極基板
の上下と強固に密着した壁となっているので、圧力的に
強固で耐衝撃性に対しても強く、ペン入力に対しても安
定した表示が得られる。
偏光板を設ければ、上記液晶部および高分子部のリタデ
ーション設定に加えて、素子全体の色調がさらに設定可
能となる。
お、本発明は以下に示す各実施例1,2およびその具体
例1〜5によって限定されるものではない。
す液晶セルの断面図であり、図2は図1の液晶セルの一
部上面図である。
に透明電極2aさらにラビング処理された配向膜3aが
設けられて上側電極基板4aが構成され、また、透明基
板1b上に透明電極2bさらにラビング処理された配向
膜3bが設けられて下側電極基板4bが構成されてい
る。これら一対の上下の電極基板4a,4b間に、透明
電極2a,2bによって形成された絵素部5に設けられ
た液晶層6と、この絵素部5を囲む非絵素部7に設けら
れた高分子壁8とが挟持されている。
427(メルク社製)のSTN用液晶材料を用い、ま
た、高分子壁8には汎用性のある紫外線(UV)硬化型
アクリル樹脂やレジスト、ポリイミドなどを用いる。こ
れら液晶層6および高分子壁8のリタデーション(d・
Δn)の複屈折率Δnはその材質によって決まり、厚さ
dを変化させればリタデーションの設定が可能となる。
高分子部のリタデーションについては、用いる高分子が
一般的な紫外線硬化型樹脂であれば等方相となり、Δn
=0となる。しかし、基板に配向処理がされている場
合、硬化後にその配向処理に沿って配向する場合が確認
されている。このような場合、高分子部もリタデーショ
ンを持つことになる。
実施例1を示す液晶表示素子の断面図である。
線Eの色調と高分子壁8を透過してくる光線Dの色調が
互いに補色関係になるように、液晶層6のリタデーショ
ンと高分子壁8のリタデーションを設定する。
ば透明基板1a,1bの外表面上にそれぞれ偏光板9
a,9bをそれぞれ貼り合わせて設ける。これら偏光板
9a,9bとしては、例えば品番:NPF−F1225
DU(日東電工製)を用い、また、電極基板4aの外表
面側に設ける位相差板(図示せず)に例えば△n360
nmのフィルムを用い、図4(a)に示すように、上側
電極基板4aにおいて、ラビング処理された配向膜3
a,3bのラビング方向A,A’のラビング方位角24
0°に対して、偏光板9aの吸収軸Bと位相差板の延伸
軸Cを配置する。また、図4(b)に示すように、下側
電極基板4aにおいて、ラビング処理された配向膜3
a,3bのラビング方向A,A’のラビング方位角24
0°に対して、偏光板9bの吸収軸B’を配置する。こ
こで、図4(a)および図4(b)に示す点線はラビン
グ方位角240°の中心線である。これら位相差板およ
び偏光板9a,9bの軸角度の設定により、上記液晶部
および高分子部のリタデーション設定に加えて、素子の
全体的な色合いをさらに調整する。
基板4bの外側、本実施例1の場合は、下側電極基板4
bの外側である偏光板9b上にのみ反射板10を設置す
る。以上により本実施例1の液晶表示素子11が構成さ
れる。
電極基板4aの偏光板9a側から光線D,Eが入射した
ときに、反射板10で反射して上側電極基板4aさらに
偏光板9aから出ていく。このとき、液晶層6を透過し
てくる光線Eの色調と高分子壁8を透過してくる光線D
の色調が互いに補色関係になるように補償し合って表示
媒体の色調となっている。つまり、例えば、偏光板9a
側から出てくる光線D,Eの色調は、液晶層6を透過し
てくる光線Eが薄黄色となり、また、高分子壁8を透過
してくる光線Dが淡青色となって、これらの光線D,E
の色調は互いに補色(2色以上の色を混ぜ合わせて白色
となるときの一方の色に対する他方の色)の関係にあ
る。このため、この液晶表示素子11全体として、その
背景が無彩色化して見かけ上ほぼ白黒に近い色に見える
ことになる。
係を示すグラフである。図5において、aスタ−である
a(*)が+側であるほど赤色をおび、−側であるほど
緑色をおびる。赤色と緑色は補色関係にあり、a(*)
が0のときは白色となる。また、bスターであるb
(*)が+側であるほど黄色をおび、−側であるほど青
色をおびる。黄色と青色は補色関係にあり、b(*)が
0のときは白色となる。LスターであるL(*)は明度
を示しており、a(*)およびb(*)が0の点で紙面
に垂直方向にL(*)の軸が伸びており、L(*)が大
きい程、例えばa(*)およびb(*)が0のとき、よ
り白色が鮮やかになる。これらL(*)、a(*)およ
びb(*)で可視光の色合いを全て表すことができる。
(*)について、上記液晶表示素子11全体を測定した
ところ、例えば、a(*)=−3.5、b(*)=3.
0であった。
が、明度を示すL(*)、a(*)、b(*)で定義さ
れるとき、−15<a(*)<15、−15<b(*)
<15である。この範囲を外れると、着色が目について
しまう。
す液晶表示素子の断面図であり、図7は図6の液晶セル
の一部上面図である。
上に透明電極22aさらにラビング処理された配向膜2
3aが設けられて上側電極基板24aが構成され、ま
た、透明基板21b上に透明電極22bさらにラビング
処理された配向膜23bが設けられて下側電極基板24
bが構成されている。これら一対の上下の電極基板24
a,24b間に、透明電極22a,22bによって形成
された絵素部25に設けられた液晶層26と、この絵素
部25を囲む非絵素部27に設けられた高分子土手(凸
部)28とが挟持されている。
樹脂を用い、透明電極22a,22bにITO電極を用
いる。このとき、ITO成膜のスパッタ温度が130℃
のため、酸化度が低くなってしまう。よって、電極基板
24a,24bが黄色を呈している。また、この液晶層
26には、例えば品番:ZLI−4427(メルク社
製)のSTN用液晶材料を用い、高分子土手28には汎
用性の紫外線(UV)硬化型アクリル樹脂を用いる。こ
れら液晶層26および高分子壁28のリタデーション
(d・Δn)の複屈折率Δnはその材質によって決ま
り、厚さdを変化させれば、リタデーションの設定が可
能となる。
実施例2を示す液晶表示素子の断面図である。
光線Jの色調と高分子土手28および液晶層26を透過
してくる光線Iの色調が互いに補色関係になるように、
液晶層26のリタデーションと高分子土手28および液
晶層26のリタデーションを設定する。
例えば透明基板21a,21bの外表面側にそれぞれ偏
光板29a,29bをそれぞれ貼り合わせる。これら偏
光板29a,29bには、例えば品番:NPF−F12
25DU(日東電工製)を用い、また、位相差板(図示
せず)には例えば△n360nmのフィルムを用い、図
9(a)に示すように、上側電極基板24aにおいて、
ラビング処理された配向膜23aのラビング方向A,
A’のラビング方位角240°に対して、偏光板29a
の吸収軸Fと位相差板の延伸軸Gを配置する。また、図
9(b)に示すように、下側電極基板24aにおいて、
ラビング処理された配向膜23a,23bのラビング方
向A,A’のラビング方位角240°に対して、偏光板
29bの吸収軸B’を配置する。ここで、図9(a)お
よび図9(b)に示す点線はラビング方位角240°の
中心線である。これら位相差板および偏光板29a,2
9bの軸角度の設定により、上記液晶部および高分子部
のリタデーション設定に加えて、素子の全体的な色合い
をさらに調整する。
極基板24bの外側、本実施例2の場合も、下側電極基
板24bの外側である偏光板29b上にのみ反射板30
を設置する。以上により本実施例2の液晶表示素子31
が構成される。
ように、偏光板29a側から光線I,Jが入射したとき
に、反射板30で反射して上側電極基板24a上の偏光
板29aから出ていく。このとき、液晶層26を透過し
てくる光線Jの色調と、高分子土手28および液晶層2
6を透過してくる光線Iの色調とが互いに補色関係にな
るように補償し合って表示媒体の色調となっている。つ
まり、上側電極基板24a上の偏光板29aから出てく
る光線I,Jの色調は、液晶層26を透過してくる光線
Jは薄黄色となり、また、高分子土手28および液晶層
26を透過してくる光線Iは濃青色となる。これは、光
線I,Jが上記色調を有する各基板部分を透過してくる
ためである。これらの光線I,Jの色調は互いに補色の
関係にある。このため、この液晶表示素子31全体で
は、その背景が無彩色化して見かけ上ほぼ白黒に近い色
に見える。
(*)を測定したところ、a(*)=−5.5、b
(*)=4.0であった。
表示素子の製造方法も含めてさらに詳しく具体例1〜5
として説明し、また、これらに対する比較例1について
も説明する。
製造方法の一例も含めてさらに詳しく具体的に説明す
る。
基板(品番:7059、コーニング社製)上に透明電極
2a,2bとしてのITO電極を280μmの幅、20
μm間隔で2000オングストロームの膜厚でストライ
プ状に形成する。この上に配向膜3a,3bとして配向
膜(品番:SE−150、日産化学製)を膜厚500オ
ングストローム積層する。この配向膜をナイロン布によ
って一軸方向にラビングを行う。この片側の電極基板
の、ラビングを行った配向膜上にネガ型ホトレジストを
5μmの厚みで塗布し、ITO電極の抜け部に沿うよう
に露光、現像によって加工し、ITO電極の抜け部に高
分子壁8としてのレジストの壁をストライプ状に形成す
る。この片側の電極基板とこれに対向する電極基板と
を、ストライプ状の電極が互いに直交差するようにスペ
ーサ6.0μmを介して貼り合わせてセルを構成する。
に液晶材料(品番:ZLI−4427 CN 2wt%
含む)を注入して液晶セルを構成する。このときの液晶
相のd・△nは0.767μmである。この液晶セルに
偏光板および位相差板を貼り合わせるが、図4(a)お
よび図4(b)に示すように位相差板および偏光板9
a,9bの軸角度をそれぞれ設定し、電極基板の両側に
それぞれ貼り合わせる。さらに、一方の偏光板9b側に
反射板10として無指向性のアルミニウム製の反射板を
貼り付けて、本具体例1の液晶表示素子を構成する。
D,Eを入射し、反射板10で反射して偏光板9a側か
ら出てくる光線D,Eの色調を見てみると、液晶層を透
過してくる光の色調は薄黄色であり、またレジスト壁部
を透過してくる光の色調は薄青色である。これらをパネ
ル全体でみると無電界時は、見かけ上、薄灰色であり、
電界を印加すると黒となる。このように、レジスト壁部
は等方性となっているが、液晶層は複屈折性を有してい
るため、双方とも抜けてくる光の色調が異なり、このた
め、液晶層とレジスト壁部から透過してくる光が互いに
補色関係になるようにすることで、その背景が無彩色化
したより完全な白黒表示が可能となる。
製造方法の一例も含めてさらに詳しく具体的に説明す
る。
ス基板(品番:7059、コーニング社製)上に透明基
板22a,22bとしてITO電極を280μmの幅、
20μm間隔、2000オングストロームの膜厚でスト
ライプ状に形成する。この上に配向膜23a,23bと
して配向膜材料(品番:SE−150、日産化学製)を
500オングストロームの膜厚で積層する。この配向膜
をナイロン布によって図9(a)および図9(b)に示
すように一軸方向にラビングを行う。この片側の電極基
板の、ラビングを行った配向膜上に感光性ポリイミド膜
(ホトニース:東レ製)を2μmの膜厚で塗布後、ホト
リソ工程によってITO電極の抜け部に沿ってパターン
化を行い、土手状(凸状)に加工する。このようにして
片側の電極基板に高分子土手28としてのポリイミドの
土手を設けた基板部と、この基板部に対向する他の電極
基板とをストライプ状のITO電極が互いに直交差する
ようにスペーサを介して貼り合わせてセルを構成する。
CN2wt%含む)を注入して液晶セルとする。この
液晶セルに偏光板29a,29bを貼り合わせるが、図
9(a)および図9(b)のように偏光板29a,29
bの吸収軸F,F’および位相差板の吸収軸Gにおける
軸角度を設定し、電極基板の両側にそれぞれ貼り合わせ
る。さらに、一方の偏光板29b側にアルミニウム製の
反射板30を貼り付けて、本具体例2の液晶表示素子を
構成する。
光線I,Jを入射し、反射板30で反射して偏光板29
a側から出てくる光線I,Jの色調を見てみると、液晶
層26を透過してくる光線Jの色調は薄黄色であり、ま
た、ポリイミドの土手部とこの土手部上の液晶部とを透
過してくる光線Iの色調は薄青色である。これらをパネ
ル全体でみると無電界時は、見かけ上は薄灰色となり、
電界を印加すると黒となる。これは、ポリイミド樹脂よ
りなる土手部は等方性となっているが、この土手部上に
複屈折性を有している液晶部が存在しているため、その
ポリイミド部および液晶部の双方とも抜けてくる光線I
の色調が異なるためである。このように液晶部とポリイ
ミド部から透過してくる光線Iが互いに補色関係になる
ようにすることで、その背景が無彩色化したより完全な
白黒表示が可能となる。なお、土手部のd・△nは0.
448μmであった。
製造方法の他の一例も含めてさらに詳しく具体的に説明
する。
チック基板上に、透明基板2a,2bとしてITO電極
を上記具体例1と同様のピッチ、膜厚で形成するが、ス
パッタ温度を100℃で行った。よって、このITO電
極は透明性が劣り、ある色調としての薄黄色に呈色して
いる。この上に配向膜3a,3bとして配向膜材料(品
番:SE−150、日産化学製)を500オングストロ
ームの膜厚で積層する。この配向膜をナイロン布によっ
て図4(a)および図4(b)に示すように一軸方向に
ラビングを行う。片側の電極基板の、ラビングを行った
配向膜上にネガ型ホトレジスト(品番:OMR−83、
東京応化製)を5μmの膜厚で塗布後、ホトリソ工程に
よってITO電極の抜け部に沿ってパターン化を行い、
ストライプ状に加工する。このように、片側の電極基板
にレジストの壁を設けた基板部とこれに対向する他の電
極基板とを、ストライプ状のITO電極が互いに直交差
するようにスペーサ6.0μmを介して貼り合わせてセ
ルを構成する。このとき、このレジストの壁は上下の電
極基板に密着した状態となっている。
CN2wt%含む)を注入して液晶セルを構成する。
このときの液晶相のd・△nは0.767μmである。
このようにして作成した液晶セルに偏光板9a,9bを
貼り合わせるが、図4(a)および図4(b)に示すよ
うに、偏光板9a,9bの吸収軸B,B’における軸角
度を設定し、電極基板の両側にそれぞれ貼り合わせる。
さらに、一方の偏光板側にアルミニウム製の反射板10
を貼り付けて、本具体例3の液晶表示素子を構成する。
から光線D,Eを入射し、反射板10で反射してくる光
線D,Eの色調を見てみると、液晶部を透過してくる光
の色調は黄色であり、またレジスト壁部を透過してくる
光の色調は青色である。これらをパネル全体でみると無
電界時は、見かけ上は白色であり電界を印加すると青黒
色である。これは、レジストの壁部は等方性となってい
るが、液晶部は複屈折性を有しているため、双方とも抜
けてくる光の色調が異なるためである。このように、液
晶部とレジスト壁部から透過してくる光線D,Eが互い
に補色関係になるようにすることで、その背景が無彩色
化したより完全な白黒表示が可能となる。
製造方法のさらに他の一例も含めてさらに詳しく具体的
に説明する。
基板(品番:7059、コーニング社製)上に、透明基
板2a,2bとしてITO電極を280μmの幅、20
μm間隔、2000オングストロームの膜厚でストライ
プ状に形成する。この上に配向膜3a,3bとして配向
膜材料(品番:SE−150、日産化学製)を500オ
ングストロームの膜厚で積層する。この配向膜を図4
(a)および図4(b)に示すように上下の電極基板間
で240゜にツイストするようにナイロン布によって一
軸方向A,A’にそれぞれラビング処理を行う。これら
電極基板を対向させて、スペーサ6.0μmを介しシー
ル剤によってストライプ状のITO電極が直交差するよ
うに貼り合わせてセルを構成する。さらに、この電極基
板間に液晶と光重合性化合物を注入する。
材料(品番:ZLI−4427、メルク社製)などを用
い、光重合性化合物には例えばイソボルニルメタクリレ
ート、アダマンチルアクリレートを用い、およそ液晶:
高分子=80wt%:20wt%の割合で混合し、これ
ら混合物を電極基板間に注入して挟持する。このように
して挟持した混合物を液晶部と高分子部に相分離させ、
液晶部を高分子が取り囲むように形成させて液晶セルを
構成する。このときの液晶相のd・△nは0.767μ
mである。
板の外部に、光強弱部が選択的に得られるパターン(網
目状またはマトリクス状)化されたホトマスクを配置
し、そのホトマスク越しに紫外線光を照射する方法を用
いた。よって、液晶部を高分子が取り囲み、液晶部はS
TN配向をしており、また、高分子部は3次元の網目構
造またはマトリクス構造をしている。
下に偏光板9a,9bをそれぞれ貼り合わせるが、図4
(a)および図4(b)に示すように、上下の電極基板
に対して、偏光板9a,9bの吸収軸B,B’における
軸角度を設定し、上下の電極基板の両外側に貼り合わせ
る。さらに、一方の偏光板9bの外側に無指向性のアル
ミニウム製の反射板10を貼り付けて、本具体例4の液
晶表示素子を構成する。
構造またはマトリクス構造をしているため、圧力的に強
固となっており、耐衝撃性に対して強いものとなってい
る。これにより、ペン入力に対しても安定した表示が得
られ、ペン入力素子として利用することができる。
線D,Eを入射し、反射板10で反射して偏光板9a側
から出てくる光線D,Eの色調を見てみると、液晶部を
透過してくる光線Eの色調は薄黄色であり、また、高分
子壁部を透過してくる光線Dの色調は薄青色である。こ
れらをパネル全体でみると無電界時は、見かけ上は薄灰
色であり、電界を印加すると黒色となる。これは、高分
子の壁部は等方性となっているが、液晶部は複屈折性を
有しているため、双方とも抜けてくる光の色調が異なる
からである。このため、液晶部と高分子部から透過して
きる光線D,Eが互いに補色関係になるようにすること
で、その背景が無彩色化したより完全な白黒表示が可能
となる。
造方法のさらに他の一例も含めてさらに詳しく具体的に
説明する。
基板(品名:7059、コーニング社製)上に、透明基
板2a,2bとしてITO電極を280μmの幅、20
μm間隔、2000オングストロームの膜厚でストライ
プ状に形成する。この上に配向膜3a,3bとして配向
膜材料(品番:SE−150、日産化学製)を500オ
ングストロームの膜厚で積層する。この配向膜を、図4
(a)および図4(b)に示すように上下の電極基板間
で240゜にツイストするようにナイロン布によって一
軸方向A,A’にそれぞれラビングを行う。これら電極
基板を対向させてスペーサ6.0μmを介しシール剤に
よってストライプ状のITO電極が直交差するように貼
り合わせてセルを構成する。
合物を注入するが、ここで、光重合性化合物中に、非液
晶性光硬化性樹脂、液晶性光硬化性樹脂、重合性カイラ
ル剤および光重合開始剤を含んだものとする。また、液
晶にはSTN液晶である例えば液晶材料(品番:ZLI
−4722、メルク社製)を用い、光重合性化合物には
アダマンチルアクリレート、下記(化1)に示す重合性
液晶材料、下記(化2)に示す重合性カイラル剤、およ
び光開始剤(Irgacure651)を用いる。下記
(化2)の*はカイラルセンター部を示している。これ
らを均一に混合し、この混合物を真空注入法などで電極
基板間に注入して挟持する。この混合物が注入された電
極基板外側に対して、光強弱部が選択的に得られるパタ
ーン(網目状またはマトリクス状)化された紫外光を照
射する。このときパターン化された紫外光は、基板の内
部または外部に設けられたホトマスク越しに照射しても
よいし、電極、カラーフィルタなどセルを構成する構成
材をホトマスクとして使用してもよい。このようにして
液晶と高分子をパターン化して液晶部と高分子部を相分
離させて形成して液晶セルを構成した。このときの液晶
相のd・△nは0.767μmである。
ぞれ偏光板9a,9bをそれぞれ貼り合わせるが、図4
(a)および図4(b)に示すように、上下の偏光板9
a,9bの吸収軸B,B’における軸角度をそれぞれ設
定して、電極基板の両外側に貼り合わせる。さらに、一
方の偏光板9b側にアルミニウム製の反射板10を貼り
付けて、本具体例5の液晶表示素子を構成する。
れるようにSTN配向しており、また、高分子部におい
ても、高分子壁内の螺旋構造の配向規制力に沿って配向
するようになっていた。また、高分子壁と基板との密着
性を調べるために、高分子壁と液晶領域のみ存在する3
0mm角を切り出し、片側の基板を引っ張ったところ、
容易には剥がれず、強固な密着性を有していた。
D,Eが入射し、反射板10で反射して偏光板9a側か
ら出てくる光線D,Eの色調を見てみると、液晶部を透
過してくる光線Eの色調は薄クリーム色であり、また、
高分子の壁部を透過してくる光線Dの色調は極薄青色
(淡水色)である。これらをパネル全体でみると、無電
界時は、見かけ上は白色となり、電界を印加すると黒色
となる。このように、高分子部は液晶性を示しているた
めに光にもれが発生し、また、液晶部は複屈折性を有し
ており、双方とも光は透過してくるため、表示としては
明るくなる。また、上記の色調にすると、液晶部と高分
子部で互いに補色しあうことで、その背景が無彩色化し
たより完全な白黒表示が可能となり、かつ壁部の光透過
性によって反射型においても明るいパネルとなる。さら
に、液晶性高分子材料中にカイラルセンターを有すれ
ば、液晶部と同等の配向性を持たせることができ、光の
有効利用を図ることができる。
高分子を挟持した素子を形成し、この基板の両側に液晶
部のみが白黒表示となるように偏光板、位相差板および
反射板を設置したところ、この高分子部は、非常に濃い
青色を呈しており基板全体が青く見える。このとき、パ
ネル全体におけるCIEのL(*),a(*),b
(*)を測定したところ、a(*)=−3.0、b
(*)=−23であった。また、この素子のコントラス
ト比を測定したところ5であった。
高分子壁の色調の影響により、a(*)、b(*)とも
青色側へ数値がシフトしており、白黒表示には程遠く、
また、コントラスト比の低下にもつながっている。
体例1〜5における表示媒体の作成、さらに表示媒体お
よびその駆動についても詳しく説明する。
の製造方法における表示媒体の作成は、次の2つに大き
く分けられる。本発明の対象は、一対の電極基板間に液
晶部と高分子部が挟持された構成である。
光性樹脂を予めパターン化した後に液晶材料を注入する
ことで液晶部と高分子部を得る方法である。
化合物の混合物を基板間に注入し、外部から紫外光を照
射して液晶部と高分子部を相分離させて形成する方法で
ある。
基板のうち一方の電極基板の配向処理した配向膜上にレ
ジストなどの感光性樹脂または、エッチング処理の可能
な樹脂を塗布する。さらにホトリソ工程によって感光性
樹脂または、エッチング処理の可能な樹脂をパターン化
して所定の位置に樹脂の壁または土手(凸部)をストラ
イプ状などに形成する。これら電極基板を貼合わせる
が、必要ならばスペーサビーズを用いてもよく、樹脂そ
のものをスペーサとしてもよい。ここで用いられる樹脂
として、代表的なものとしては、レジストであれば、例
えば東京応化製の品番:OMR−83、またはOFPR
−800などが挙げられ、感光性ポリイミドであれば、
東レ製のホトニースなどが挙げられる。電極基板の貼合
わせ後、電極基板間に液晶材料を注入することで液晶部
と高分子部を任意の位置に形成することができる。
た電極基板をスペーサを介して貼合わせる。この電極基
板間に液晶材料と光硬化性樹脂材料の混合物を注入す
る。この後、電極基板の外部から紫外光を照射するが、
液晶領域と高分子領域を形成するために、パターン化さ
れた光が必要となる。このとき、電極基板の内部または
外部にホトマスクとなりうる部材を配置したり、また、
素子を構成する電極、カラーフィルタなどの部材をホト
マスクとして利用して、セルフアライメント的に行なっ
てもよい。この光照射は高温(液晶のTN-1以上)で行
ってもよく、またその後に室温まで徐冷を行ってもよ
い。このようにして、光照射の強領域に高分子、弱領域
に液晶を相分離させて選択的にまたは任意に配置するこ
とができる。
晶性を有する重合性化合物を含む)との混合物から重合
性化合物を螺旋液晶状態で硬化させ、液晶と高分子を相
分離させることにより、高分子壁上に液晶化合物が螺旋
状に固定された構造とされる。本発明で使用される液晶
性官能基を有する化合物としては下記化3で示される化
合物などである。
CH−,CH=CH−COO−,CH=CCH−COO
−,CH−CH−,−N=C=Oなどの不飽和結合、ま
たはエポキシ基など歪みを持ったヘテロ環構造をもった
官能基である。また、B,B’は重合性官能基と液層性
化合物を結ぶ連結基であり、具体的にはアルキル鎖、エ
ステル結合、エーテル結合およびこれらを組み合わせた
結合基が該当する。
示し、パラフェニル環、ジフェニル環などを−CH−C
H−,CH=CH−,−C≡C−、−COO−、などの
連結基で複数の上記分子が結合している分子などが使用
できる。
基またはベンゼン環を有するアクリル酸エステルなどが
用いられ、例えば、アクリル酸イソブチル、アクリル酸
ステアリル、アクリル酸ラウリル,イソボルニルアクリ
レート、アダマンチルアクリレートなどが用いられ、ま
た、物理的強度を高めるために2官能以上の多官能性樹
脂、例えばビスフェノールAジメタクリレート、1、4
−ブタンジオールジメタクリレートなどを用いてもよ
い。
Cモード、光散乱モードはどの液晶表示素子に用いら
れ、単純マトリクス駆動やTFT、MIMなどのアクテ
ィブ駆動などの駆動にも適用できる。
例1〜5の構成とすることによって、従来、高分子と液
晶とが複合した表示媒体となっており、このような素子
の場合、液晶部と高分子部で透過した光が着色してパネ
ル全体が、暗くなったり、また、白黒表示と異なる色調
を呈することが起こっていたが、この色調を改善するた
めに、液晶部と高分子部で呈した色調が互いに補色関係
になるように、液晶部および高分子部のリタデーション
を設定ことで、背景を無彩色化してより完全な白黒表示
を可能とした。さらに、偏光板や位相差板の角度や透過
率を適当に選ぶことで素子全体の色調をさらに調整する
ことができる。また、電極の抜け部などに高分子が存在
する場合に高分子部に施光性を持たせることで、高分子
部の透過率を向上させ、また、絵素部と非絵素部の色調
をほぼ近づけて、互いに補色関係になるように色調を調
整することにより、明るい白黒表示が可能となる。さら
に、同時に高分子の壁が上下基板と密着した状態で3次
元の強固な網目構造をしている場合、基板が薄くても外
部衝撃に対し強く、ペン入力時の押圧に対してもセルギ
ャップ変化による表示乱れの起こらない液晶表示素子を
提供することができる。
高分子部で呈した色調が互いに補色関係になるように、
液晶部と高分子部のリタデーション値を適当に選ぶこと
により、背景を無彩色化してより完全な白黒表示を行う
ことができる。
る場合に高分子部に施光性を持たせることで、高分子部
の透過率を向上させ、また、絵素部と非絵素部の色調を
ほぼ近づけて、互いに補色関係になるよう色調を調整す
ることにより、より明るい白黒表示を行うことができ
る。
した状態で3次元の強固な網目構造をしている場合、電
極基板が薄くても外部衝撃に対し強く、ペン入力時の押
圧に対しても、従来のようにセルギャップ変化による表
示乱れは起こらない。
る。
示す液晶表示素子11の断面図である。
グ角、偏光板吸収軸角度を示す図であり、(a)は上側
電極基板4a側における図、(b)は下側電極基板4b
側における図である。
ラフである。
る。
示す液晶表示素子31の断面図である。
グ角、偏光板吸収軸角度を示す図であり、(a)は上側
電極基板24a側における図、(b)は下側電極基板2
4b側における図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 それぞれがプラスチック基板によって構
成された一対の電極基板間に液晶部と高分子部との表示
媒体が挟持されている液晶表示素子において、 該液晶部を透過してくる光の色調と該高分子部を透過し
てくる光の色調が互いに補償し合って該表示媒体の色調
となっている液晶表示素子。 - 【請求項2】 それぞれがプラスチック基板によって構
成された一対の電極基板間に液晶部と高分子部との表示
媒体が挟持されている液晶表示素子において、 該液晶部を透過してくる光の色調と該高分子部を透過し
てくる光の色調が互いに補色関係になるように該液晶部
のリタデーションと該高分子部のリタデーションを設定
する液晶表示素子。 - 【請求項3】 前記液晶部と高分子部との表示媒体の色
調が、明度を示すL*と、a*およびb*とで定義され、
−15<a*<15、−15<b*<15である請求項1
または2記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記高分子部が等方性または旋光性を有
する請求項1または2記載の液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記高分子部が複屈折性を有する請求項
1または2記載の液晶表示素子。 - 【請求項6】 前記高分子部中に液晶性高分子材料が含
まれる請求項1または2記載の液晶表示素子。 - 【請求項7】 前記高分子部中に液晶性高分子材料が含
まれ、該液晶性高分子材料中にカイラルセンターを有す
る化合物を含む請求項1または2記載の液晶表示素子。 - 【請求項8】 前記高分子部は、高分子材料からなる壁
がパターン化されて設けられ、前記液晶部は該壁で部分
的または全体的に囲まれて設けられている請求項1〜7
のうちいずれかに記載の液晶表示素子。 - 【請求項9】 前記パターン化された壁は、3次元網目
構造である請求項8記載の液晶表示素子。 - 【請求項10】 少なくとも一方の前記電極基板の外側
に偏光板を配置した請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項11】 前記一対の透明電極基板のうちどちら
か一方の透明電極基板の外側または内側に反射板を配置
した請求項1または2記載の液晶表示素子。 - 【請求項12】 前記一対の透明電極基板がある色調に
呈色している請求項1または2記載の液晶表示素子。
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JP07043314A JP3074123B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 液晶表示素子 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH08240798A JPH08240798A (ja) | 1996-09-17 |
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JP (1) | JP3074123B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2007163894A (ja) | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Fujifilm Corp | 液晶表示装置 |
-
1995
- 1995-03-02 JP JP07043314A patent/JP3074123B2/ja not_active Expired - Fee Related
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