JP3091000B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3091000B2 JP03329508A JP32950891A JP3091000B2 JP 3091000 B2 JP3091000 B2 JP 3091000B2 JP 03329508 A JP03329508 A JP 03329508A JP 32950891 A JP32950891 A JP 32950891A JP 3091000 B2 JP3091000 B2 JP 3091000B2
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来技術】液晶を用いた表示方法として現在最も一般
的なのは、TNモードやSTNモードであるが、これら
のモードでは偏光子を2枚配置する必要があるためと、
電気光学特性における急峻度を充分に小さくできないと
いうことのために、画面が非常に暗いという欠点があっ
た。また、液晶駆動素子としてTFT(Thin Fi
lm Transistor)やMIM(Metal−
Insulator−Metal)を各画素に対応させ
て設ける手法においても、やはり偏光子を2枚配置する
必要があるために画面が暗いという欠点を改善すること
は不可能であった。一方、近年、ポリマーのマトリック
ス中に液晶を分散させたポリマー分散型液晶表示装置の
提案がなされているが、これらは、液晶層の厚さの影響
を受けにくい、大面積化が可能、偏光板を必要としない
等の特徴を持つことから注目されている。また、電子通
信学会技法EID89−103には、紫外線重合性化合
物が形成する3次元網目構造中に液晶を分散させたポリ
マーネットワーク型液晶を表示素子の液晶層として用い
ることにより、低電圧駆動、優れた急峻性等の利点が得
られることが示してある。しかし、これらの方法では液
晶と高分子の複合体を形成する際に用いられる溶剤や未
反応のプレポリマー、および紫外線によって液晶やプレ
ポリマーが分解して生じた不純物などが、液晶層にとり
こまれるために、特に信頼性の点で危惧される。しか
も、上下電極間に液晶以外にポリマーの層が何層も形成
されることになって、液晶層に実際に印加される電圧は
低下してしまい、駆動電圧はどうしても高くなってしま
う傾向があった。
【0003】
【目的】本発明は、基板表面や液晶配向手段を設けるこ
とにより光散乱性を向上させ、従来型の信頼性の低さや
高い駆動電圧の必要性を解消することを目的とする。
【0004】
【構成】本発明の第一は、液晶駆動用電極を設けた一対
の基板間に、正の誘電異方性を有する液晶組成物からな
る液晶層を挾持した構造を有し、該基板表面に液晶分子
を配向させる手段と、該基板表面での液晶分子の配向方
向を場所により異ならせるため基板表面に液晶分子を配
向させる手段とを有し、該液晶層が、電圧が印加された
場合と印加されない場合とで光を透過する状態と光を散
乱する状態とに変化することを利用した液晶表示装置で
あって、前記基板表面に設けた液晶分子を配向させる手
段が、無機化合物または有機化合物の微細な結晶を基板
表面に付着させたものであることを特徴とする液晶表示
装置に関する。本発明の第二は、液晶駆動用電極を設け
た一対の基板間に、正の誘電異方性を有する液晶組成物
からなる液晶層を挾持した構造を有し、該基板表面に液
晶分子を配向させる手段と、該基板表面での液晶分子の
配向方向を場所により異ならせるため基板表面に液晶分
子を配向させる手段とを有し、該液晶層が、電圧が印加
された場合と印加されない場合とで光を透過する状態と
光を散乱する状態とに変化することを利用した液晶表示
装置であって、前記基板表面に設けた液晶分子を配向さ
せる手段が、導電性材料層であることを特徴とする液晶
表示装置に関する。本発明の第三は、液晶駆動用電極を
設けた一対の基板間に、正の誘電異方性を有する液晶組
成物からなる液晶層を挾持した構造を有し、該基板表面
に液晶分子を配向させる手段と、該基板表面での液晶分
子の配向方向を場所により異ならせるため基板表面に液
晶分子を配向させる手段とを有し、該液晶層が、電圧が
印加された場合と印加されない場合とで光を透過する状
態と光を散乱する状態とに変化することを利用した液晶
表示装置であって、前記導電性材料層が電極を兼ねるも
のであることを特徴とする液晶表示装置に関する。
【0005】図1は本発明で用いられるような散乱型L
CDの基本動作をモデル的に示す図である。この液晶表
示装置は、電極が形成された一対の基板1、2を離間、
対向して配置し、その間に液晶層6を設けた構造を有し
ている。該液晶層6は、該基板表面に設けられた液晶配
向手段5によって光散乱性の構造をとっている。上下電
極3、3の間に電界を印加していない状態では、液晶配
向手段5の配向規制方向が場所によって異なるために液
晶層6の配向方向は乱され、液晶層6は光散乱性の状態
となっている。上下電極に電圧を印加した状態では、液
晶層6を構成する液晶組成物が正の誘電異方性を持つた
め垂直配向状態に似た状態になり、光透過性となる。こ
れらの光散乱状態と透過状態間の変化を利用することに
よって表示が可能となる。液晶配向手段5は、一般的な
用法では水平配向を誘起するような材料から構成するこ
とが可能であるが、従来のように液晶分子配向方向をあ
る一方向だけに規制するのではなく、1〜5ミクロン程
度の領域ごとに配向方向を異ならせるようにすることに
より、電圧非印加時に光散乱性の構造をとらせるように
なっている。具体的な方法の一例としては、結晶性の無
機物あるいは有機物の細結晶を基板表面に付着させる方
法がある。一般の結晶性物質の表面は、液晶分子を配向
させる傾向を持っているが、その配向方向は結晶の方位
に依存するため、粒径が1〜5ミクロン程度の細結晶に
粉砕して基板表面に付着させれば、結晶面の方向がラン
ダムとなるために液晶の配向方向もランダムとなり、光
散乱性の配向状態が得られる。細結晶を得る方法として
は、上記のように結晶を粉砕することのほかに、一般に
微粒子、微細結晶を得る方法として知られているよう
な、ゾル−ゲル法、焼結法などが可能である。また、真
空蒸着によって細結晶を得ることは可能で、この場合は
基板面に直接細結晶が形成されるので、付着させるとい
う工程は省略できる。また、ITOなどの導電性の材料
を用いて液晶配向手段を形成することも可能である。こ
の場合は図2の8のように液晶配向手段と電極が兼用で
きるために単純な構成となり、工程が簡略化される。さ
らに、液晶配向手段を着色した材料で構成することも可
能であり、この場合はカラーフィルターの役割を兼ねる
ことができる。液晶配向手段が電極とカラーフィルター
をも兼ねる場合の構成例を図3に示した。上側電極1
3、14、15はそれぞれ赤、緑、青色のカラーフィル
ターともなっており、それぞれのフィルターの間隙はブ
ラックマトリックス18によって遮光されている。基板
としては、ガラスのような透明無機材料や、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサ
ルフォン、ポリアリレートなどのような透明なポリマー
基板を使用することもできる。上下基板上の電極は、透
過型液晶表示装置の場合は、上下電極ともITOのよう
な透明導電材料を必要とするが、反射型の液晶表示素子
の場合は、上下電極のうち一方は透明である必要はな
く、クロムやアルミニウムなどのような一般の金属でも
使用できる。液晶層6を構成する液晶組成物は一般のネ
マティック液晶でよく、光学活性物質を添加してねじれ
構造をとらせ、ピッチが1〜5ミクロンに調整すれば、
さらに光散乱効率を向上させることが可能である。液晶
層6の厚みは大きい程散乱効率が高くなるが、散乱構造
をとらせるための規制力が基板表面に限られているた
め、10ミクロン程度以上の厚さになると散乱強度はあ
まり向上しなくなり、しかも厚みの増加とともに印加電
界強度が低下してくるため好ましくない。以上、本発明
による液晶表示装置では、基板表面の構造によって液晶
の配向方向を乱し、光散乱性の構造を形成しているた
め、液晶層にプレポリマーや不純物が入り込むこともな
く、いわゆるポリマー分散型またはポリマーマトリック
ス型液晶において危惧される信頼性の点でも優れた液晶
表示装置を提供できる。
【0006】
【実施例】以下本発明を実施例および参考例に基づき説
明する。 実施例1 本実施例の層構成を図1に示す。基板1、2としてはガ
ラスを用いた。上下基板上の電極3は、スパッタリング
によって成膜したITOを、フォトリソグラフィーによ
ってパターニングして形成した。液晶配向手段5は、エ
ポキシ系接着剤を約1000オングストロームの厚さで
基板面に塗布した後、二酸化ケイ素の細結晶を散布し、
160℃まで加熱して接着剤を硬化させて形成した。細
結晶の粒径は約3ミクロンであった。液晶層6は、メル
ク社製のZLI−2293を用いた。液晶層の厚みは、
粒径が5ミクロンのガラスロッドを散布することによっ
て、液晶は、5ミクロンに制御した。 参考例1 実施例1において、液晶配向手段5を感光性ポリイミド
の塗膜のエッチングによって形成した。エッチング形状
は液晶の配向状態に大きな影響を及ぼすが、本参考例で
は、ポリイミドが図4に示すように円錐状に基板表面に
残るようにした。 参考例2 実施例1において、液晶配向手段5を熱可塑性樹脂の塗
膜に金属製スタンパーを用いて凹凸を形成して作製し
た。凹凸の形状は参考例1における図4と同様でもよい
が、本参考例の場合のほうが形状は自由に設計できる。 実施例2 図2の構成になる実施例を説明する。上下基板7として
はポリエーテルサルフォンを用いた。電極を兼ねた液晶
配向手段8は実施例1の液晶配向層のうえにマスク蒸着
によって、結晶性のITOを成膜して形成した。液晶組
成物として用いたものは、チッソ社製のネマティック液
晶GR−63に、ねじれのピッチが約1ミクロンとなる
ようにメルク社製の光学活性物質S−811を添加した
ものである。液晶層の厚さは、プラスチックビーズを散
布することによって、6ミクロンに制御した。 実施例3 図3の構成になる実施例を説明する。カラーフィルタ
ー、液晶配向手段、および電極の三役を兼ねる構造1
3、14、15は以下のようにして形成した。ブラック
マスク18を顔料分散法によって形成した後、印刷法に
よって一般のカラーフィルター層を形成した。カラーフ
ィルター層の加熱硬化前に結晶性のITO微粉末をカラ
ーフィルター上に散布して、加熱硬化した。カラーフィ
ルターの基材として、紫外線硬化型の樹脂を用いること
も可能で、この場合は加熱硬化のかわりに、紫外線の照
射を行なう。その他の工程は、上記実施例と同様に行な
った。
【0007】
【効果】請求項1においては、結晶性物質の微細粉末を
基板に付着させるという簡便な方法で、光散乱性の液晶
配向状態を得ることが可能となり、これによって光散乱
性の構造を実現させているため、従来のポリマー分散型
液晶素子やポリマーマトリックス型液晶素子では避けに
くい、信頼性の低さ、駆動電圧の上昇などの欠点を改善
することが可能となった。請求項2においては、液晶配
向手段が導電性の物質からなるため、液晶配向手段は請
求項3のように電極も兼ねることができるようになり、
工程数が減り、液晶表示装置の作製が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。
【図2】実施例2の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。
【図3】実施例3の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。
【図4】参考例1の液晶配向手段であるポリイミド層の
凹凸形状を示す。
【符号の説明】
1 基板 2 基板 3 電極 4 シール材 5 液晶配向手段 6 液晶層 7 基板 8 液晶配向手段兼電極 9 シール材 10 液晶層 11 基板 12 基板 13 上側電極 14 上側電極 15 上側電極 17 シール材 18 ブラックマトリックス

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶駆動用電極を設けた一対の基板間
    に、正の誘電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層
    を挾持した構造を有し、該基板表面に液晶分子を配向さ
    せる手段と、該基板表面での液晶分子の配向方向を場所
    により異ならせるため基板表面に液晶分子を配向させる
    手段とを有し、該液晶層が、電圧が印加された場合と印
    加されない場合とで光を透過する状態と光を散乱する状
    態とに変化することを利用した液晶表示装置であって、
    前記基板表面に設けた液晶分子を配向させる手段が、無
    機化合物または有機化合物の微細な結晶を基板表面に付
    着させたものであることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 液晶駆動用電極を設けた一対の基板間
    に、正の誘電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層
    を挾持した構造を有し、該基板表面に液晶分子を配向さ
    せる手段と、該基板表面での液晶分子の配向方向を場所
    により異ならせるため基板表面に液晶分子を配向させる
    手段とを有し、該液晶層が、電圧が印加された場合と印
    加されない場合とで光を透過する状態と光を散乱する状
    態とに変化することを利用した液晶表示装置であって、
    前記基板表面に設けた液晶分子を配向させる手段が、導
    電性材料層であることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 液晶駆動用電極を設けた一対の基板間
    に、正の誘電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層
    を挾持した構造を有し、該基板表面に液晶分子を配向さ
    せる手段と、該基板表面での液晶分子の配向方向を場所
    により異ならせるため基板表面に液晶分子を配向させる
    手段とを有し、該液晶層が、電圧が印加された場合と印
    加されない場合とで光を透過する状態と光を散乱する状
    態とに変化することを利用した液晶表示装置であって、
    前記導電性材料層が電極を兼ねるものであることを特徴
    とする液晶表示装置。
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