JP3345181B2

JP3345181B2 - 液晶表示素子及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP3345181B2
Application number: JP17273494A
Authority: JP
Inventors: 常生若林; 好晴大井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH0836185A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子及び液晶
表示装置、特に液晶固化物複合体層を備え、透過散乱モ
ードを有する液晶表示素子及び液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶固化物複合体（又は分散型液晶など
と呼ばれる）の動作を図３に模式的に示す。本図におい
て電圧を印加し電界を発生せしめる電極などの図示を省
略している。その基本的な構造は電界に応答し得る第１
の物質と電界には応答しない一様な第２の物質（以下、
マトリクスと呼ぶ）を備えた複合体である。種々の形態
があり得るが、典型的な一例としては本図のように液晶
粒１をマトリクス２（例えば高分子が硬化せしめられた
樹脂）中に分散させたものである。液晶としては主にネ
マチック液晶が用いられる。

【０００３】一般的に液晶固化物複合体の層の厚み方向
に独立粒子が多く存在すると光学的な散乱能の総和は高
くなる。その散乱機構としては液晶粒１とマトリクス２
との界面における屈折作用（総じて、インデックスマッ
チングと呼ばれる）や液晶粒１の内部における複雑な散
乱などがある。

【０００４】そして、液晶固化物複合体層をそれぞれ電
極を有する二つの基板の間に挟持したものが分散型液晶
表示素子である。さらに、他の光学要素と組み合わせて
高機能の液晶光学装置を得ることができる。

【０００５】液晶固化物複合体の動作原理は以下のとお
りである。電圧が印加されていないとき（図３の（イ）
参照、以下オフ状態と呼ぶ。）には液晶粒１内部の液晶
は全体として不定方向に配向しており、電圧を印加すれ
ば（図３の（ロ）参照、以下オン状態と呼ぶ）液晶粒１
中の液晶分子が電界方向に配向する。

【０００６】オン状態の場合であって、電界に沿って液
晶分子が配向したときの屈折率をマトリクス２のそれと
一致するよう選んでおけば、この液晶固化物複合体層は
透明となる。直進してきた自然光は液晶固化物複合体層
をそのまま通過する。一方、オフ状態では液晶分子は不
定方向に配向しているので、その屈折率はマトリクス２
の屈折率と一致せず、液晶固化物複合体層は全体として
不透明となる。すなわち電界によって透明と不透明を制
御できる。

【０００７】次に、従来より広く用いられているＴＮ液
晶表示素子（ＴＮ−ＬＣＤ）について対比して考察す
る。ＴＮ−ＬＣＤにおいては、電極間に偏光旋光性を有
するように配向させた液晶層を挟持せしめ、液晶層を挟
持する対向基板の前後に偏光板を配置する。そして、オ
ン状態とオフ状態とで前記旋光性が発現又は消失するこ
とを利用して光の透過を制御するものである。したがっ
て偏光板の存在は必須であり、ＴＮ−ＬＣＤに入射させ
た光の半分以上が偏光板によって吸収されることから、
表示が暗いという欠点があった。

【０００８】これに対して、液晶固化物複合体層を有す
る液晶表示素子では光吸収損失が原理的に少ないため、
明るい表示ができるという優れた利点がある。

【０００９】次に、従来技術として液晶固化物複合体を
有する液晶表示素子２０を設けた液晶表示装置２００の
動作を図２を用いて説明する。図２中の液晶表示素子２
０において、駆動電極基板４ａに備えられた駆動電極８
及び９と、対向電極基板４ｂに備えられた対向電極５と
の間の空隙部に、液晶粒７とマトリクス６を備えた液晶
固化物複合体層が配置されている。本図も動作をわかり
やすくするために模式的に示している。駆動電極８、９
がそれぞれ一つの画素を構成するものとする。

【００１０】平行光もしくは平行光を含む発散光を出射
する光源３より入射した光は、オフ状態の液晶粒７では
散乱され、オン状態の液晶粒７ではそのまま透過する。
一方、液晶表示素子２０の出射側には平行光のみ透過さ
せ散乱光を遮断するシュリーレン光学系１０、投射レン
ズ１１、スクリーン１２が配置されている。液晶表示素
子２０を通過し、さらにシュリーレン光学系１０を通過
した光のみがスクリーン１２上に投影される。

【００１１】よって、液晶表示装置２００において、オ
ン状態の画素部に入射した光のみがそのまま透過して
（光１６）スクリーン１２上に到達して明部となり、オ
フ状態の画素部に入射された光（光１５）は散乱される
ためシュリーレン光学系１０によって排除されスクリー
ン１２には到達せず暗部とならなければならない。

【００１２】この動作原理から明らかなように、スクリ
ーン１２上に最終的に得られる投射画像でのコントラス
ト比、すなわち明部と暗部の明るさの比率は、液晶表示
素子２０の一つの画素上の散乱能力と透明性との差をい
かに大きくできるかにかかっている。

【００１３】ところが図２に示すように、駆動電極基板
４ａと対向電極基板４ｂとの間の空隙を精密に一定とす
るため、スペーサ１４が専ら用いられてきた。しかし、
このスペーサ１４が上述のコントラスト比に大きく影響
することが問題であった。

【００１４】すなわち、従来技術では、透光性のスペー
サ１４を用いていることから、スペーサ１４を通過した
光１７がスクリーン上で暗部となるべき領域にまでかな
りの程度到達してしまう。そのため、液晶固化物複合体
層自身の光の散乱能力をいかに高めても、一定値以上の
コントラストを得ることが不可能であった。

【００１５】この問題を回避するため、液晶表示素子中
に散布するスペーサに顔料や染料を含有あるいは付着も
しくは染色して、遮光性のスペーサを用いるという方法
が提案されている。しかしながら、この方法でオフ状態
での光もれを確実に抑制できるものの、液晶表示素子２
０の製造段階及び液晶表示素子２０の使用段階で重大な
問題が生ずる。

【００１６】前述したとおり、液晶固化物複合体層は例
えば液晶を樹脂等のマトリクス中に分散させたものであ
るが、液晶をより細かく均一に分散させると性能が向上
することが知られている。このような構造の液晶固化物
複合体層を得るには、光重合相分離法（光重合法）と呼
ばれる製造方法が適している。それは、液晶と重合性化
合物を予め均一に混合して液晶表示素子の空セル基板の
空隙部に注入した後、光重合によって後者を急速に重合
させ、同時に液晶を相分離させるものである。

【００１７】この光重合法は析出する液晶の粒径及びそ
の分布を容易に制御できることが長所の一つとなってい
る。そのため、近年この液晶固化物複合体を備えた液晶
表示素子の製造方法の主流となりつつある。また、液晶
固化物複合体を備えた液晶表示素子においては液晶分散
粒子の粒径均一性が極めて重要である。例えば、均一な
粒径であればあるほど、例えば駆動電圧を低くできるこ
とが知られている。例えば、駆動実効電圧を１０Ｖ以
下、数Ｖ程度とすることができる。

【００１８】ところが光重合法において遮光性のスペー
サを用いると、光重合に必要な光強度がスペーサ近傍と
それ以外のところで異なってしまうことになる。その結
果得られる液晶固化物複合体中の粒径分布均一性が低下
するという問題が生じてしまう。

【００１９】また遮光性のスペーサは光の吸収体であ
り、スペーサに到達した光が該スペーサ内で熱を発生
し、液晶表示素子内で局部的温度上昇を招くことから、
スペーサ近傍とそれ以外の部分で電気光学特性が異なっ
てしまうという問題も発生する。

【００２０】別の従来技術としては、スペーサを極力少
量とする、あるいはスペーサを一切用いないという方法
も試みられている。しかしながら、スペーサを極少量あ
るいは皆無としたときには対向電極間の間隙（セルギャ
ップ）の精度維持は困難となる。そして、図２の液晶固
化物複合体層における光の透過と散乱の動作原理からも
明らかなとおり、セルギャップにばらつきがあると液晶
セルの構造自身がレンズのように作用してしまうことと
なり、セルギャップのむらは直ちにスクリーン又は画面
上の明度むらを引き起こす。このような問題点があって
満足すべき結果は得られていなかった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶固化物
複合体を備えた透過散乱モードを有する液晶表示素子及
び液晶表示装置の従来技術において、透明なスペーサを
用いた場合は該スペーサによる光もれのためコントラス
ト比が低下することがある。もしくは遮光性スペーサを
用いた場合には製造時及び使用時に素子不均一性が発生
し、いずれの場合においても結果として高性能の表示素
子が得られないという問題を解決する。

【００２２】本発明は、これらの問題を解決し、製造が
容易でかつ高コントラスト比を得ることのできる液晶表
示素子及び液晶表示装置を実現する。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれが電
極を有し、少なくとも一方が透明部分を有する二つの基
板間に、液晶が固化物マトリクス中に分散保持された液
晶固化物複合体層とスペーサとが挟持せしめられた液晶
表示素子において、スペーサは可視光の或る波長域に対
して式（１）で定められる散乱能Ｈ（％）を有し、かつ
二つの基板の基板間隙に等しい厚みでの透光性が５０％
以上であるスペーサ材料が用いられ、スペーサ材料は多
結晶質の無機物、不透明樹脂、乳白ガラスのいずれかか
ら選択され、さらに、散乱能Ｈと、或る波長に対する液
晶の異常光屈折率ｎ_ｅ、樹脂マトリクスの屈折率ｎ_ｐ、
スペーサの屈折率ｎ_ｓとが式（２）〜（３）の関係を満
たすことを特徴とする液晶表示素子を提供する。

【００２４】

【数２】

【００２５】また、散乱能Ｈは次の式（３）〜（６）の
ように定義することもできる。

【００２６】

【数３】

【００２７】また、上記の第１の液晶表示素子におい
て、二つの基板のうちの少なくとも一方の基板の電極が
画素電極として形成され、該画素電極が能動素子によっ
て駆動されることを特徴とする第２の液晶表示素子を提
供する。ここで、能動素子とは薄膜トランジスタなどの
三端子素子もしくは薄膜ダイオードやＭＩＭなどの二端
子素子などが用いられ得る。

【００２８】また、上記の第１又は第２の液晶表示素子
において、液晶固化物複合体層が光重合法によって製造
され、かつスペーサが不透明樹脂であり、色分散により
散乱性を示すものであることを特徴とする第３の液晶表
示素子を提供する。

【００２９】また、上記の第１〜第３のいずれか一つの
液晶表示素子と散乱光除去光学系とが設けられたことを
特徴とする液晶表示装置を提供する。

【００３０】本発明におけるスペーサの透光性は５０％
以上である。この値を下回るとコントラスト比低下防止
効果が十分ではなく、また実際の使用時において、スペ
ーサの蓄熱現象によりスペーサ及びその周辺の温度が上
昇して表示むらが発生する。後述する二つの実施例の透
光性は７０％と８０％である。スペーサの透光性とは略
球形形状での光学的特性であるが、本発明では基板間隙
に等しいスペーサ材料の透光性を示す値で定義をする。

【００３１】さらに、本発明におけるスペーサの散乱能
Ｈは、上記の式（１）〜（３）もしくは（３）〜（６）
を満たす。具体的には二つの基板間であって、液晶固化
物複合体の層の中に配置された状態で所定の範囲の散乱
能を生ずるようにすればよい。

【００３２】本発明において、ｎ_e は用いる液晶の異常
光屈折率でおよそ１．４５〜１．８の範囲にある。通
常、１．５５〜１．８のものを用いることが好ましい。
ｎ_p は用いる樹脂などのマトリクスの屈折率、ｎ_s はス
ペーサの屈折率でともにおよそ１．３〜１．８の範囲に
ある。通常、１．４５〜１．６５のものを用いることが
好ましい。

【００３３】いずれもナトリウムＤ線光（５８９．０ｎ
ｍ、５８９．ｎｍ）での値である。本発明でいうスペー
サの散乱能とは、屈折率１．４７の乾燥グリセリン中に
スペーサをほぼ１ｍｍ厚みで最密充填した状態で、白色
の平行光を入射させたとき、透過光中における散乱光の
割合を指す。通常、ヘイズメータを用いて行う光学的な
測定手法と同様である。

【００３４】また、本発明において、散乱能Ｈを生ずる
可視光の或る波長域とは、広い波長域のスペクトルを有
する略白色光を指す。また、言い換えれば、実際に液晶
光学装置に用いられる光源の波長を含んでいる光であれ
ばよい。一般的には、白色光源として用いられる放電発
光型のメタルハライドランプ、キセノンランプ及びフィ
ラメント発光型のハロゲンランプ等から得られる光源光
である。散乱能は前記の式（１）で表されたものとす
る。

【００３５】ここで注意しなければならないのは、或る
波長での屈折率がほぼ等しくても、広い波長域からなる
光（例えば、白色光）を用いた場合、つまり異なる二つ
の媒質の間に色分散の差があれば散乱が生ずることであ
る。例えば、相互に溶解しない屈折率１．４７の樹脂Ａ
と屈折率１．４７の樹脂Ｂを体積分率１：１で混合させ
た混合物は、屈折率１．４７となる。ナトリウムＤ線光
で測定した屈折率が等しくても、色分散が異なるもので
あるならばナトリウムＤ線以外の波長の光に対しては散
乱体となり得る。また、上述した透光性も散乱能と同じ
波長域（白色光）での全光に対しての値を示す。

【００３６】本発明におけるスペーサの散乱能Ｈ（％）
が式（２）の左辺で表される値を下回るとスペーサによ
る光もれが多く、コントラスト比低下防止効果が十分で
はない。特に、高コントラスト比が必要な場合は（例え
ば、高密度の画像表示での使用）、式（４）におけるＡ
₁ が２０以上かつＡ₂ が５０未満であることが好まし
い。

【００３７】逆に、明るさをなるべく保ちつつなおコン
トラスト比を向上させたい場合には（例えば、明るい周
囲環境下での使用）、式（４）におけるＡ₁が１５以上
かつＡ₂が４０以下とすることで所望の効果が得られ
る。また、この範囲においては液晶及び樹脂など、用い
る材料の選択性が拡がるので好ましい。

【００３８】本発明のスペーサには、多結晶質の無機
物、不透明樹脂、乳白ガラスのいずれかから選択して用
いる。いずれも画像表示において表示面内のむらが生じ
ないよう、均一な粒径とすることが好ましい。またこれ
らスペーサを基板間に散布するにあたっては、可及的少
量とすることが好ましい。

【００３９】また、不透明樹脂製スペーサを製造するに
あたっては、気泡混入、又は相互に溶解しない異種樹脂
の強制混合、共重合析出法が採用できる。この場合、前
記スペーサの屈折率とはスペーサの平均屈折率を指す。

【００４０】スペーサの散布量は具体的には１ｃｍ² あ
たり３００００個以下、好ましくは１ｃｍ² あたり１０
０００個以下、特に１ｃｍ² あたり５０００個以下であ
る。

【００４１】本発明のスペーサに偏光保持特性は不要で
ある。偏光保持特性を持つスペーサも使用できるが、ス
ペーサの透光性及び散乱能について前記各条件さえ満た
していれば、偏光保持特性を有していないものに比べて
本発明の効果において差異はない。

【００４２】本発明における電極とは液晶固化物複合体
層に所定の電界を印加するためのものであり、ＩＴＯを
用いた単純マトリクス電極、ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＴＦＴの
ような三端子能動素子によって駆動される画素電極、薄
膜ダイオード（ＴＦＤ）、ＭＩＭのような二端子能動素
子によって駆動される電極などがある。

【００４３】これらの電極はガラス、金属、プラスチッ
ク製の基板上に配置したものを用いることができる。い
ずれの場合でも、これら電極を配置した基板の少なくと
も一方が、透明部分を有していることが必要である。

【００４４】また本発明の液晶表示素子において、電極
の一方の少なくとも一部に反射層を設けて、液晶固化物
複合体層を光が二回通過する（往復する）ようにして反
射型として構成できる。その反射層の例としてアルミニ
ウム、クロム、及びそれらの合金の蒸着法もしくはスパ
ッタ法による薄膜、あるいは誘電体による多層干渉反射
膜がある。

【００４５】本発明における散乱光除去光学系には、各
種の光学系が使用できる。一例をあげれば、液晶表示素
子からの光をほぼ一点に集光するようなレンズを液晶表
示素子の出射側に配置し、該集光点にピンホールをあけ
た板を備えたものがある。

【００４６】スペーサ及びオフ状態の液晶表示素子の液
晶固化物複合体層を通過して散乱された光はピンホール
を通過しにくい。逆にオン状態の液晶表示素子を通過し
た光は光路が乱れていないのでピンホールを通過でき、
かくして散乱光は効果的に排除される。

【００４７】散乱光除去光学系の別の例として、液晶表
示素子からの非散乱光を線状に集光し、スリット部を通
過させるものがあげられる。散乱光の多くは該スリット
を通過しないので散乱光を除去できる。

【００４８】散乱光除去光学系のさらに別の例として、
液晶表示素子からの非散乱光を小面積の鏡上に集光し、
該鏡の正反射光のみを後続の光学素子に導くものも好適
である。

【００４９】本発明で用いるのに好適な散乱光除去投射
光学系（一般的にシュリーレン光学系と呼ばれる）の例
は「Ａ．Ｇ．Ｄｅｗｅｙ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ
ｔｈｅＳＩＤ，１８（２），１３４−１４６（１９
７７）」に詳述されている。

【００５０】本発明の液晶表示装置には、必要により赤
外線遮断フィルター、紫外線遮断フィルター、カラーフ
ィルターを併用することができる。また冷却もしくは加
温装置により温度調節を行うこと、ダイクロイックミラ
ー、ダイクロイックプリズム等を付加してカラー画像投
射を行うこともできる。さらに、本発明の液晶表示装置
とフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ付スクリーン
とを組み合わせて背面投射型表示装置を構成することも
できる。

【００５１】本発明の液晶表示装置には、液晶固化物複
合体を備えた液晶表示素子を用いているため、偏光板、
偏光変換プリズムなどの偏光素子は不要である。

【００５２】本発明の一構成要素である液晶固化物複合
体には正の誘電異方性を有するネマティック液晶を用い
る。液晶は単一成分であってもよいが、動作温度範囲、
動作電圧など各種の要求を満たすために液晶の混合物を
用いてもよい。これら液晶の屈折率異方性Δｎ（異常光
屈折率ｎ_e と常光屈折率ｎ_o の差）は、大きい方が液晶
固化物複合体の層の散乱能が高くなる。したがって高い
コントラスト比が得られるため好ましくはΔｎ＞０．１
８、特にΔｎ＞０．２０、さらにはΔｎ＞０．２２が好
適である。

【００５３】またこれら液晶の常光屈折率ｎ_o は樹脂マ
トリクスの屈折率ｎ_p とできるだけ一致させれば、それ
だけオン状態での明るさが増すので、ｎ_o −０．０３＜
ｎ_p<n_o ＋０．０５の関係を満たすことが好ましい。

【００５４】また液晶固化物複合体の構造も各種のもの
が選べる。上述したように、液晶固化物複合体層に入射
した光は主に液晶とマトリクスとの界面で散乱されるの
で、この界面を有するものであれば、マトリクス中に液
晶が液滴状に分散されたもの、それら液滴の一部もしく
は全部が接触、融合もしくは連通しているものなどが使
用できる。

【００５５】これらの液晶固化物複合体は各種の方法で
製造できる。例をあげれば、ポリビニルアルコールの水
溶液に液晶を加え、ホモジナイザー等で急速に撹拌して
エマルジョンを作り、これを本発明のスペーサを散布し
てある前記基板の上に塗布した後乾燥させれば、液晶が
液滴状となりポリビニルアルコール樹脂に埋包された液
晶固化物複合体が得られる。

【００５６】別の製法ではあらかじめスペーサと混合し
て発泡体に成形した樹脂を液晶に浸漬し、その空隙に液
晶を浸透させることで液晶固化物複合体が得られる。

【００５７】本発明の液晶固化物複合体を製造するさら
に別の例としては、液晶と、これと相互に溶解し得る重
合性低分子化合物及び／又は重合性オリゴマー等の重合
性化合物とを混合し、必要に応じて重合触媒を添加した
うえで、本発明のスペーサを散布してある前記基板上に
塗布した後、紫外線等の重合を誘起する放射線を照射す
る方法がある。これは、上述した光重合法の一つであ
る。

【００５８】この際、該重合性化合物が重合体となった
とき液晶に対する相溶性を喪失するよう選んでおけば、
重合完了と同時に重合体内部に液晶を微細液滴状に析出
させることができる。ここで用いる重合性化合物として
は、光硬化性ビニル系化合物の使用が好ましい。具体的
には、光硬化性アクリル系化合物が例示される。また、
光照射によって重合硬化するアクリルオリゴマーを併用
することもできる。

【００５９】この際、上記液晶と重合性化合物との混合
物を、あらかじめ本発明にかかるスペーサを挟持し、そ
の周辺部をシール材等で封じ、その一端もしくは複数の
箇所に設けた注入口から、加圧もしくは減圧によって基
板空隙部に注入した後、光重合を行わせてもよい。

【００６０】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子３０と、光源３、散乱光除去系１０（シュリーレン
光学系）、投射レンズ１１、スクリーン１２などとを組
み合わせて液晶表示装置３００を構成する。図１に全体
的なシステム構成のブロック図を示す。

【００６１】液晶表示素子３０において、駆動電極基板
４ａに備えられた駆動電極８及び９と、対向電極基板４
ｂに備えられた対向電極５との間の空隙部に、液晶粒７
とマトリクス６、及び本発明のスペーサ１３を備えた液
晶固化物複合体層が配置されている。基本的な構成は従
来技術のものと同様であって、また図２と同様に図示し
ている。

【００６２】平行光もしくは平行光を含む発散光を出射
する光源３より入射した光は、オフ状態の液晶粒７では
散乱され、オン状態の液晶粒７ではそのまま透過する。
この液晶表示素子３０のスペーサ１３は、一定の透光性
と一定の散乱能とを有している。そのため、スペーサ１
３付近に入射する光は或る程度散乱されて散乱光除去系
１０にによって除去される。この様子を光１８として示
している。実際は、液晶固化物複合体とスペーサ１３と
の界面において主に光１８が屈折されることで直進せず
に散乱されることになる。

【００６３】スペーサ１３はセルギャップの寸法にほぼ
等しい直径を有している。そして、基板面に平行な有効
断面積の大きさとその界面における入射光の入射角度な
どによって液晶表示素子３０の中に配置された状態での
散乱能が決まってくる。そして、液晶表示装置３００に
おいて、オン状態の画素部に入射した光のみがそのまま
透過して（光１６）スクリーン１２上に到達して明部と
なり、オフ状態の画素部に入射された光（光１５）は散
乱されるためシュリーレン光学系１０によって排除され
スクリーン１２には到達せず暗部となる。

【００６４】スペーサ１３付近では光１８が散乱され
て、オン状態とオフ状態のいずれでも直進しない。ただ
し、これは模式的に描いたものであり、なかにはスペー
サ１３を抜けてスクリーンに到達する光も存在し得る。
しかし、散乱能は液晶固化物複合体のオフ状態の場合に
おいて、高い散乱能を発するように設けられているの
で、オフ状態では比較的散乱され、オン状態のときには
相対的に光が通過しやすいようになっている。そのた
め、光の有効利用率が高く、そしてより高いコントラス
ト比が得られるようになる。

【００６５】

【作用】本発明の液晶表示素子及び液晶表示装置は散乱
能を有するスペーサを用いているためオフ状態での光も
れを抑制できる。オフ状態では液晶固化物複合体と同様
にスペーサに入射した光も散乱されるため、後続の散乱
光除去光学系において散乱光は除去され画面上に光が漏
れる量を小さくできる。光が漏れる量を小さくできるた
め、本発明の液晶表示装置において高コントラスト比を
達成し、もって明瞭精細な表示が可能となる。

【００６６】また本発明のスペーサは、散乱性を有する
一方、透光性をも有している。そのため、前記光重合法
を用いて製造する際においても、重合のための照射光が
スペーサ近傍やスペーサ背面にまで到達するので、露光
むらを最小限にすることができる。

【００６７】さらに、本発明におけるスペーサは、自ら
は５０％以上の透光性を有しているので、光吸収による
蓄熱が少なく、スペーサの温度上昇による液晶表示素子
内でのむら発生（明るさのむら）を抑止できる。以下に
実施例により本発明を説明する。

【００６８】

【実施例】（実施例１）ガラス基板上に面抵抗６０Ω／□のＩＴＯをスパッタリ
ングにより造膜し、パターンエッチングして駆動電極を
形成した。この基板上にシルクスクリーン法によりエポ
キシ樹脂を帯状に印刷し、６０℃で２時間仮焼成して封
入用シールを設けた。屈折率が１．５７６、散乱能が４
６％、透光性（全光透過率）が８０％であるプラスチッ
クスペーサをメタノールにあらかじめ分散しておき、こ
の基板上にスプレー散布した。顕微鏡によりスペーサの
散布密度を調べたところ、およそ２０００個／ｃｍ²で
あった。

【００６９】ガラス基板上に面抵抗６０Ω／□のＩＴＯ
をスパタッリングにより造膜して、前記基板に重ねて圧
着し、さらに２２０℃で２時間加熱して、空隙部を持つ
セルを形成した。

【００７０】異常光屈折率が１．７８８である液晶（メ
ルク社製品：ＢＬ００３）０．６８ｇと、重合後の屈折
率が１．５２５であるアクリルモノマー０．３２ｇ、ア
ゾビスイソブチロニトリル０．０１５ｇとを混合し、上
記セル内に封入した後紫外線露光を行った。紫外線によ
りアクリルモノマーが重合すると同時に液晶が相分離
し、ほぼ２．５μｍの均一な粒径分布を有する液晶粒が
アクリルポリマー中に析出した。その粒径分布を測定し
たところ、２．５μｍ±０．２μｍの範囲に９０％の粒
子が含まれていた。このように極めて狭い粒径分布を有
する高分子分散型液晶表示素子（リキッドクリスタル
ポリマーコンポジット・リキッドクリスタルデ
ィスプレイエレメント：以下、ＬＣＰＣ−ＬＣＥと呼
ぶ）が得られた。

【００７１】このようにして得られたＬＣＰＣ−ＬＣＥ
を、平行光を出射する光源、平行光以外を排除するピン
ホール方式の散乱光除去光学系、及び投射レンズと組み
合わせて高分子分散型の液晶表示装置（リキッドクリ
スタルディスプレイデバイス：以下、ＬＣＰＣ−Ｌ
ＣＤと呼ぶ）を構成した。前記電極に応じた白黒パター
ンをスクリーンに投射表示させたところコントラスト比
１４０：１が得られた。

【００７２】（実施例２）ガラス基板上に面抵抗６０Ω／□のＩＴＯをスパッタリ
ングにより造膜し、パターンエッチングして駆動電極を
形成した。この基板上にシルクスクリーン法によりエポ
キシ樹脂を帯状に印刷し、６０℃で２時間仮焼成して封
入用シールを設けた。屈折率が１．５９４、散乱能が１
６％、透光性が７０％であるプラスチックスペーサをメ
タノールにあらかじめ分散しておき、この基板上にスプ
レー散布した。顕微鏡によりスペーサの散布密度を調べ
たところ、およぼ６０００個／ｃｍ²であった。

【００７３】異常光屈折率が１．７７１である液晶（メ
ルク社製品：ＢＬ０３３）３０ｇと、重合度１２００の
部分ケン化ポリビニルアルコール（乾燥状態での屈折率
は１．５２２）の１０％水溶液１０５ｇとをホモジナイ
ザーで撹拌し、液晶を粒状に分散させたエマルジョンを
得た。この液晶の粒径は１μｍから１０μｍにまで分布
していた。

【００７４】上記の液晶エマルジョンを前記駆動電極付
基板にドクターブレードによりコーティング後乾燥した
ところ、ポリビニルアルコール中に液晶が封入された液
晶高分子分散層が得られた。

【００７５】ガラス基板上に面抵抗６０Ω／□のＩＴＯ
をスパタッリングにより造膜後し、これを上記の液晶高
分子分散層を形成した基板に重ねて圧着し、さらに２２
０℃で２時間加熱して、液晶高分子分散層を備えた液晶
表示素子を形成した。

【００７６】この液晶表示素子と、平行光を出射する光
源と、平行光以外を排除するピンホール方式の散乱光除
去光学系、及び投射レンズとを組み合わせて液晶表示装
置を構成した。前記電極に応じた白黒パターンをスクリ
ーンに投射表示させたところコントラスト比１１０：１
を得た。

【００７７】（比較例１）透光性が９２％、散乱能が５％であるスペーサ（屈折率
１．５５）を用いたほかは実施例１と同様にしてＬＣＰ
Ｃ−ＬＣＥを形成した。これと、平行光を出射する光
源、平行光以外を排除するピンホール方式の散乱光除去
光学系、及び投射レンズとを組み合わせてＬＣＰＣ−Ｌ
ＣＤを構成した。電極（駆動電極）に応じた白黒パター
ンをスクリーンに投射表示させたところ、コントラスト
比は５１：１となり低い値を示した。

【００７８】（比較例２）透光性が２％、散乱能が８％である黒色スペーサ（屈折
率１．５８４）を用いたほかは実施例２と同様にしてＬ
ＣＰＣ−ＬＣＥを形成した。これと、平行光を出射する
光源、平行光以外を排除するピンホール方式の散乱光除
去光学系、及び投射レンズとを組み合わせてＬＣＰＣ−
ＬＣＤを構成した。電極（駆動電極）に応じた白黒パタ
ーンをスクリーンに投射表示させたところ、スペーサ部
から十分離れた部分においてはコントラスト比１００：
１が得られたものの、スペーサ周辺では局部蓄熱による
温度上昇のためＬＣＰＣ−ＬＣＥの散乱能が低下し、コ
ントラスト比は３２：１にまで低下した。

【００７９】以上説明した実施例と比較例におけるデー
タを次の表１にまとめて示す。また、本発明の応用例は
これらの実施例に限定されるものではない。

【００８０】

【表１】

【００８１】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子及び、液晶表示装
置は高いコントラスト比を達成できる。また光重合法に
よって形成した液晶固化物複合体層を用いる場合でも光
重合を均一に行うことができる。さらに強い入射光を用
いてもスペーサ付近での表示異常が発生しにくい。

【００８２】実施例１の発明では高コントラスト比を達
成する。

【００８３】実施例２の発明では高コントラスト比を達
成する。さらに、液晶表示素子における不均一温度上昇
を抑止できるという効果をも有している。比較例のよう
に点状むらを起こすことが低減される。

【００８４】また、本発明はその効果を損しない範囲で
種々の応用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の全体構成を示すブロッ
ク図。

【図２】従来技術における液晶表示装置の全体構成を示
すブロック図。

【図３】液晶固化物複合体の動作を示す模式図。

【符号の説明】

１、７：液晶粒２、６：マトリクス３：光源４ａ：駆動電極基板４ｂ：対向電極基板５：対向電極８、９：駆動電極１０：シュリーレン光学系１１：投射レンズ１２：スクリーン１３、１４：スペーサ１５、１６、１７、１８：光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−160867（ＪＰ，Ａ) 特開平５−203988（ＪＰ，Ａ) 特開平５−196924（ＪＰ，Ａ) 特開平５−165016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1339 G02F 1/1334

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが電極を有し、少なくとも一方が
透明部分を有する二つの基板間に、液晶が固化物マトリ
クス中に分散保持された液晶固化物複合体層とスペーサ
とが挟持せしめられた液晶表示素子において、スペーサは可視光の或る波長域に対して式（１）で定め
られる散乱能Ｈ（％）を有し、かつ二つの基板の基板間
隙に等しい厚みでの透光性が５０％以上であるスペーサ
材料が用いられ、スペーサ材料は多結晶質の無機物、不透明樹脂、乳白ガ
ラスのいずれかから選択され、さらに、散乱能Ｈと、或る波長に対する液晶の異常光屈
折率ｎ_ｅ、樹脂マトリクスの屈折率ｎ_ｐ、スペーサの屈
折率ｎ_ｓとが式（２）〜（３）の関係を満たすことを特
徴とする液晶表示素子。【数１】
【請求項２】二つの基板のうちの少なくとも一方の基板
の電極が画素電極として形成され、該画素電極が能動素
子によって駆動される請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】液晶固化物複合体は光重合法によって製造
され、かつスペーサが不透明樹脂であり、色分散により
散乱性を示すものである請求項１または２に記載の液晶
表示素子。
【請求項４】請求項１、２または３に記載の液晶表示素
子と散乱光除去光学系とが設けられたことを特徴とする
液晶表示装置。