JP3092242B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3092242B2 JP03249108A JP24910891A JP3092242B2 JP 3092242 B2 JP3092242 B2 JP 3092242B2 JP 03249108 A JP03249108 A JP 03249108A JP 24910891 A JP24910891 A JP 24910891A JP 3092242 B2 JP3092242 B2 JP 3092242B2
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶テレビやOA機器等
に用いられる液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置のなかにあって高分子分散
型液晶を用いたものは、TN液晶(ツイスト−ネマチッ
ク液晶)の場合に代表されるような液晶が通過しようと
する光のシャッターの役目をはたすモードとは異なり、
透過と散乱とにより通過しようとする光の制御の役目を
はたすモードであるために、透過型(直視型)液晶表示
装置として使用した場合には充分なコントラスト比が得
られていない。
【0003】一方、投射型液晶表示装置では、液晶と高
分子とにより散乱させられた光は比較的簡単なシュリー
レン光学系で除くことが可能であり、液晶表示装置の画
面に垂直に入射した透過光(直進光)のみを通すことが
できる。つまり透過と散乱とのモードがこの光学系で透
過と遮光とに変換されるために充分なコントラスト比を
得られる。それゆえ現在のところ、高分子分散型液晶の
応用としては投射型液晶表示装置は有望視されている。
【0004】しかしながら、投射型液晶表示装置でコン
トラストの高い画像を表示するための光源としては、点
光源であり、しかも高効率かつ高輝度な明るい光源が必
要である。にもかかわらず、これらを十分に満足する光
源が実在していないために、多少薄暗い部屋で使用する
ことによって、ある程度のコントラストを確保している
のが現状である。さらに、投射するためには、広いスペ
ースや専用のスクリーンまでも必要となる。
【0005】ところで現在の市場では明るい液晶表示装
置が望まれている。このとき直視型の液晶表示装置であ
れば、液晶のバックライトとして必要なのは面光源であ
り投射型の場合ほど高輝度な光源は必要ではなく、既存
の光源で実用上十分な明るさのバックライトが得られて
いる。
【0006】上記のような事情から、投射型の液晶表示
装置ではなく直視型であり、しかもコントラストの大き
な高分子分散型液晶を使用した液晶表示装置の実現が切
望されている。このような要求を実現する方法としてゲ
スト−ホスト型液晶の液晶表示装置が注目されており、
染料を添加したゲスト−ホスト型の高分子分散型液晶の
液晶表示装置の研究開発が行われている。
【0007】前記ゲスト−ホスト型の高分子分散型液晶
は、高分子中に分散させた細長い円柱状の液晶に、染料
分子としてやはり細長い円柱状の二色性色素(入射光に
対し、その色素の分子軸の方向により吸収係数が異なる
色素)を添加したものである。これに電界を加えると電
界効果のために液晶の分子軸方向が動くことから、二色
性色素もこれに追随して一緒に動くことになる。すなわ
ち例えば黒の二色性色素の場合、印加電圧をOFFにし
たときには前記の細長い円柱状の液晶分子は横向きにな
るので染料分子も一緒に横になり、広い投影面積により
光を効率良く遮り黒色を呈することが出来る。一方、印
加電圧がONにしたときには円柱状の液晶の分子は立ち
上がり、その投影面積は小さくなるので光の大部分は透
過することが出来る。コントラストは印加電圧がONの
時とOFFの時との透過率の比であるため、したがって
ゲスト−ホスト型の高分子分散型液晶ではコントラスト
は高くなる。しかしながら液晶の抵抗値に関しては、未
だ抵抗値の高いものが得られていない。
【0008】ところで光重合反応による高分子分散型液
晶の製造には、ネマチック液晶と光重合型高分子樹脂と
を混ぜた溶液を用意し、これを液晶パネルに注入した後
に紫外線を照射する方法が用いられる。またゲスト−ホ
スト型の場合には、前記溶液中に二色性色素を加える。
このとき通常は駆動電圧を小さくする目的から、液晶の
誘電異方性を大きくしてある。そしてこの誘電異方性を
大きくすることのために、極性の強い基として例えばシ
アノ基(双極子モーメント μ=−4.05)のような
強い極性基を備えさせることにより対処している。
【0009】ところがこの強い極性基は、液晶や光重合
型高分子樹脂及び二色性色素とに対して、紫外線照射下
及び加熱下で反応を起こし、樹脂や色素から不純物を溶
出させて液晶の抵抗値を下げ、そして液晶の電圧保持率
を低下させ、結局は液晶表示装置の表示ムラを発生させ
てしまうという問題が起こり、その開発が足踏み状態と
なっている。最近の研究では、ゲスト−ホスト型でなく
二色性色素を含まない高分子分散型液晶については、抵
抗値の低下は改善され、高抵抗のものも開発されてきて
いるものの、ゲスト−ホスト型高分子分散型液晶につい
ては、未だ改良が進んでいない。
【0010】図4に、一般的な高分子分散型液晶表示装
置の断面図を示す。下側の透明絶縁性基板1上にはマト
リックス−アレイ状に配置された画素電極5、ストライ
プ状をなす走査電極7、及び各画素電極5毎にスイッチ
ング素子としての二端子素子9が設けられている。一
方、上側の対向透明絶縁性基板2上には信号電極6をス
トライプ状に設ける。このように個別に作製した透明絶
縁性基板1と対向透明絶縁性基板2とを、それぞれの電
極(画素電極5及び走査電極7と、信号電極6と)を互
いに向かい合わせ、スペーサーを用いて間隔Dを保った
状態で重ねて、外周部をシーリングした状態で貼り合わ
せる。その隙間に高分子分散型液晶の溶液を注入し、紫
外線照射による光重合反応で高分子分散型液晶表示装置
を作製する。
【0011】尚、図4は印加電圧がOFFの状態の時で
あり、光が散乱している様子を示している。散乱が起き
てはいるものの、本液晶表示装置の背面のガラスより入
射した光のほとんどは、結局のところ前面のガラスを透
過してしまい吸収は少ない。一方、図5は印加電圧がO
Nの時であり、光が直進して透過している様子を示して
いる。この電圧の印加時と非印加時との透過光の強度の
比が前記コントラストであるが、この状態ではこの値は
小さい。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の高分子分散型液晶においては、液晶の抵抗値の問題は
ほぼ無くなったが、充分なコントラスト比は得られてい
ない。また、ゲスト−ホスト型の高分子分散型液晶にお
いては、液晶と染料分子とを一緒に混ぜ合わせて製作し
ており、染料分子から液晶中へ不純物として溶出したイ
オンによる電気伝導が起こり、抵抗値を下げる原因とな
ると考えられている。また、染料分子そのものが高抵抗
な材料でないために、液晶表示装置の抵抗値を下げると
考えられている。
【0013】本発明が解決しようとする課題は、コント
ラストが改善されており、また高分子分散型液晶の構成
要素から不純物が溶出することがなく表示ムラも無い液
晶表示装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであって、前記課題を解決するための手
段として、対向する一対の透明絶縁性基板の各内側面上
に、片方には画素電極をマトリックス−アレイ状に配置
し前記画素電極の列方向に走査電極をストライプ状に形
成し、対向する他方には前記走査電極と互いに直交する
信号電極をストライプ状に形成し、前記一対の透明絶縁
性基板により高分子分散型液晶層を挟んだ液晶表示装置
において、前記液晶層中に散乱光吸収体を有することを
特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0015】そして前記散乱光吸収体は、予め液晶に浸
され前記高分子分散型液晶の製造に用いる紫外線照射及
び熱処理を施されたものを使用する。あるいは、この散
乱光吸収体として、予め強い極性基を持った溶剤中に浸
され紫外線照射および熱処理を施されたものを使用する
液晶表示装置を提供するものである。
【0016】尚、散乱光吸収体としては、例えば形状と
して開口が画素の大きさの1〜1/100程度のメッシ
ュ構造物とか、あるいは球状、柱状、板状、壁状、ブロ
ック状の構造物が良い、材質はポリイミドやナイロンあ
るいはテフロン等の樹脂やセラミックス等の絶縁性材料
が良い、そして黒色を呈するものが良く、自ら発色する
ものや着色されているもの、例えば顔料(カーボン−ブ
ラック等)等により着色して作製されているものが望ま
しい。
【0017】
【作用】コントラストは黒濃度に大きく依存することか
ら、散乱光吸収体を設けることにより透過光も開口率の
割合だけ減少するものの、散乱光を吸収できてコントラ
ストの改善につながる。そして散乱光吸収体は、予め液
晶に浸して前記高分子分散型液晶の製造に用いる紫外線
照射及び熱処理を施しておくか、あるいは液晶に浸す代
わりに予め強い極性基を持った溶剤中に浸して同様の紫
外線照射および熱処理を施し、液晶中へ不純物として溶
出するイオンを除去したのを使用することにより、不純
物イオンによる電気伝導が起こらず、液晶の抵抗値の減
少も起こらない。
【0018】
【実施例】以下、図1、2、3に本発明の一実施例をそ
の製造工程とともに説明する。図1に示すように、下側
の透明絶縁性基板1として米コーニング社製の7059
ソーダーフリーガラスを用いた。その上に透明導電膜と
してITO膜をスパッタ装置で成膜し、フォトリソグラ
フィーによりパターニングした後に焼成して画素電極5
を形成した。一方、上側の対向透明絶縁性基板2も同様
に前記7059ソーダーフリーガラスを用いて、その上
に同様にITO膜で信号電極6をストライプ状に形成し
た。
【0019】次に前記透明絶縁性基板1上にスクリーン
印刷により液晶シールパターンを印刷した。その後にナ
イロン製で絶縁性を高めるために表面にテフロン処理を
施してあり、さらに予め液晶中で60℃に加熱しながら
紫外線照射を施してある、開口約50μm角、線幅約1
0μm、厚さ約10μmの黒い散乱光吸収体4を載せ
た。次に高さ15μmの円柱状ガラススペーサーを分布
させ対向透明絶縁性基板2を治具を用いて貼り合わせ
た。次に、注入口より高分子分散型液晶の溶液を注入し
た後、注入口をエポキシ樹脂で封止し、その後にメタル
ハライドランプを用いて光量0.65J/cm2 の紫外線
照射を行ない光重合させることにより本発明の高分子分
散型液晶表示装置を得た。
【0020】以上のようにして得られた本高分子分散型
液晶表示装置は、コントラストの高いものが得られた。
また本発明によると液晶の抵抗値が1011Ω・cm程度
を達成できたことに対し、前記ゲスト−ホスト型液晶表
示装置の場合は109 Ω・cm以下であったことから抵
抗値を非常に大きく出来た。その結果、コントラストが
高く、画像表示ムラが少ない高品質画像の高分子分散型
液晶表示装置を得られた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、散乱光吸収体を液晶中もしくは液晶に代わ
る強い極性基を持つ溶液中で予め紫外線照射と熱による
処理を施し、不純物となる物質を取り除いた後に使用し
て、高分子分散型液晶表示装置を製造してあるので、溶
出する不純物イオンによる電気伝導を無くし、液晶の抵
抗値の減少を妨げ、それにより電圧保持率を高く保つこ
とができるようになった。また、請求項2記載の発明に
よれば、散乱光吸収体を設けることにより、横方向への
散乱光を吸収することができるようになり、黒濃度の高
さを改善できた。その結果、コントラストが高く、また
画像表示ムラの少ない高品質画像の高分子分散型液晶表
示装置を得ることが出来た。
【0022】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる液晶表示装置の散乱
光の様子を示す断面図である。
【図2】同じく液晶表示装置をの透過光の様子示す断面
図である。
【図3】同じく液晶表示装置を示す平面図である。
【図4】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図であ
る。
【図5】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図であ
る。
【図6】従来の液晶表示装置の一例を示す平面図であ
る。
【符号の説明】 1・・・透明絶縁性基板 2・・・対向透明絶縁性基板 3・・・液晶層 4・・・散乱光吸収材 5・・・画素電極 6・・・信号電極 7・・・走査電極 9・・・二端子素子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向する一対の透明絶縁性基板の各内側面
    上に、片方には画素電極をマトリックス−アレイ状に配
    置し前記画素電極の列方向に走査電極をストライプ状に
    形成し、対向する他方には前記走査電極と互いに直交す
    る信号電極をストライプ状に形成し、前記一対の透明絶
    縁性基板に高分子分散型液晶溶液を注入後、光重合させ
    てなる高分子分散型液晶層を有する液晶表示装置におい
    て、前記液晶層中に、液晶又は強い極性基を持った溶剤
    中に浸して紫外線照射及び熱処理を施した構造物である
    散乱光吸収体を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】対向する一対の透明絶縁性基板の各内側面
    上に、片方には画素電極をマトリックス−アレイ状に配
    置し前記画素電極の列方向に走査電極をストライプ状に
    形成し、対向する他方には前記走査電極と互いに直交す
    る信号電極をストライプ状に形成し、前記一対の透明絶
    縁性基板に高分子分散型液晶溶液を注入後、光重合させ
    てなる高分子分散型液晶層を有する液晶表示装置におい
    て、前記液晶層中に、開口が画素の大きさの1〜1/1
    00のメッシュ構造物である散乱光吸収体を有すること
    を特徴とする液晶表示装置。
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