JP5540441B2 - 液晶表示素子、表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子、表示装置及びその駆動方法に関する。

近年、表示装置に対する要求は多様化しており、例えば、カーナビゲーションなどの車載用や航空機搭載用など、様々な温度環境下で使用可能な表示装置が求められている。

一方、液晶表示装置に利用される液晶は、その物性値が温度に依存しており、特に低温環境下では、液晶の粘度が上昇し、応答速度が遅くなる性質がある。そのため、液晶表示装置は、低温環境下でコントラスト等の表示品位が低下するという問題がある。

液晶を表示装置に適用する場合、一般に２種類以上の化合物を混合することにより、液晶相である温度範囲を拡大する方法が知られている（例えば非特許文献１）。

また、上記の問題点を解決する他の手段が、特許文献１に開示されている。ここで、図３４を参照して、特許文献１に開示された液晶表示装置の構造を説明する。

特許文献１に記載の表示装置の液晶表示素子１００において、ガラス基板１０１ｂの一方の表面にはヒーター電極層１０２ｂが設けられ、ガラス基板１０１ｂの他方の表面には、絶縁膜１０３ｂ、透明電極層１０４ｂ、絶縁膜１０５ｂ及び配向膜１０６ｂがこの順で設けられている。もう一方のガラス基板１０１ａ上には、カラーフィルタ１０７ａ、絶縁膜１０３ａ、透明電極層１０４ａ、絶縁膜１０５ａ及び配向膜１０６ａがこの順で設けられている。ガラス基板１０１ａとガラス基板１０１ｂは配向膜１０６ａと配向膜１０６ｂが対面するように配置され、配向膜１０６ａと配向膜１０６ｂとの間の空隙に液晶１０８が充填されている。

ヒーター電極層は、直線の帯状電極が、並列に、好ましくは素子の縦（短かい方の辺）方向と平行に多数配設されて形成されている。また、ヒーター電極層は少なくとも三つの加熱領域に分割され、それぞれの加熱領域の帯状電極は、両端で金属電極端子により連結されてまとめられている。ヒーター電極層を形成する帯状電極は、ＩＴＯなどの導電性の透明な膜からなる。ヒーター電極層への印加電圧を、液晶表示素子の両端領域と中央領域とで変化させて付与することにより、液晶表示素子全体を均一な温度に制御することが可能である。

このように、特許文献１に記載の表示装置は、液晶表示素子中にヒーターを組み込むことにより、液晶表示素子（液晶パネル）中の液晶の温度を環境温度に影響されないようにコントロールすることができる。

特開平０５−１７３１５３号公報

大越考敬監修、テレビジョン学会編、「液晶ディスプレイ」、初版、昭晃堂刊、１９８５年７月、ｐ．９−１５（ＩＳＢＮ−１０：４−７８５６−９０１８−６）

しかしながら、非特許文献１に開示されているように２種類以上の液晶組成物を混合して液晶混合物を形成する方法では、各液晶組成物の温度特性が維持されないため、特に寒冷地用途など、さらに広い温度範囲において良好な特性が求められる場合、液晶材料の設計だけでそのような要求を満たすことは困難である。

また、特許文献１に開示された表示装置は、厳しい低温環境下で使用する場合、パネル温度を最適に維持するためには、ヒーターへの通電が常に必要になり、消費電力が増大する。

そこで、本発明の目的は、上述の課題を解決できる、すなわち様々な温度環境下でも温度変化の影響を受けにくく、安定した表示品位を保持できる液晶表示素子、並びにこの素子を備えた表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、基板間に挟持された液晶組成物を有する液晶表示素子であって、一画素以内に、液晶相を示す温度範囲が互いに異なる少なくとも二種類以上の液晶組成物を含み、前記二種類以上の液晶組成物は各々密封され各画素内で孤立している、液晶表示素子が提供される。

上記液晶表示素子において、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、当該一画素内の他種の液晶組成物が液晶相を示す温度範囲と一部が重なる温度範囲で液晶相を示すものを用いることができる。

上記液晶表示素子において、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、隔壁により区画されたセル内に収容することができる。

この場合、前記二種類以上の液晶組成物は、一対の基板間において基板平面方向に配列され、前記一対の基板の少なくとも一方に、各画素内において、前記セルのそれぞれに対応する部分電極が設けられ、該部分電極は、当該部分電極に対応するセル内の液晶組成物と異なる種類の液晶組成物を収容するセルに対応する他の部分電極と一画素内で独立に駆動可能なように分離されていることが好ましい。前記部分電極が設けられた基板に対向する他方の基板に、該部分電極に対向する電極を設けることができる。

あるいは、前記二種類以上の液晶組成物は、同種の液晶組成物が基板平面方向に間隔を空けて配列され、該液晶組成物の種類と同数の液晶組成物配列層を形成し、前記液晶組成物配列層が、液晶組成物同士が重ならないように積層配置され、前記液晶組成物配列層にはそれぞれ、独立に駆動可能な電極が設けられていてもよい。

上記液晶表示素子において、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、マイクロカプセル内に収容されていてもよい。

上記液晶表示素子において、前記二種以上の液晶組成物の一つは、一画素内の他種の液晶組成物と同じ種類の液晶組成物に光重合性液晶材料が添加された組成物を光重合処理して得られた液晶組成物であってもよい。

本発明の他の態様によれば、上記の液晶表示素子と、
バックライトと、
温度センサと、
前記温度センサから出力される信号に基づいて前記液晶表示素子の各液晶組成物の駆動を制御する液晶駆動回路を有する、液晶表示装置が提供される。

この液晶表示装置の液晶表示素子において、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、隔壁により区画されたセル内に収容することができる。

この場合、前記二種類以上の液晶組成物は、一対の基板間において基板平面方向に配列され、前記一対の基板の少なくとも一方に、各画素内において、前記セルのそれぞれに対応する部分電極が設けられ、該部分電極は、当該部分電極に対応するセル内の液晶組成物と異なる種類の液晶組成物を収容するセルに対応する他の部分電極と一画素内で独立に駆動可能なように分離されていることが好ましい。前記部分電極が設けられた基板に対向する他方の基板に、該部分電極に対向する電極を設けることができる。

あるいは、前記二種類以上の液晶組成物は、同種の液晶組成物が基板平面方向に間隔を空けて配列され、該液晶組成物の種類と同数の液晶組成物配列層を形成し、前記液晶組成物配列層が、液晶組成物同士が重ならないように積層配置され、前記液晶組成物配列層にはそれぞれ、独立に駆動可能な電極が設けられていてもよい。

上記液晶表示装置は、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記バックライトの光源の輝度を制御する光源駆動回路を有していてもよい。

上記液晶表示装置は、カラーフィルタを有し、前記二種類以上の液晶組成物は、一つのサブ画素毎に配置されていてもよい。

この場合、前記の各サブ画素内の一つの液晶組成物と他種の液晶組成物との位相差を補正する補正層を有していていもよい。あるいは、前記カラーフィルタは、前記の各サブ画素内の一つの液晶組成物と他種の液晶組成物との位相差を補正する補正領域を有していてもよい。

本発明の他の態様によれば、上記の液晶表示素子と、バックライトと、温度センサと、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記液晶表示素子の各液晶組成物の駆動を制御する液晶駆動回路を有する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記温度センサによって使用環境温度を検出し、前記使用環境温度で液晶相を示す液晶組成物を少なくとも一種類以上選択して駆動させる、液晶表示装置の駆動方法が提供される。

この駆動方法において、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、隔壁により区画されたセル内に収容されていることが好ましい。

この場合、前記二種類以上の液晶組成物は、一対の基板間において基板平面方向に配列され、前記一対の基板の少なくとも一方に、各画素内において、前記セルのそれぞれに対応する部分電極が設けられ、該部分電極は、当該部分電極に対応するセル内の液晶組成物と異なる種類の液晶組成物を収容するセルに対応する他の部分電極と一画素内で独立に駆動可能なように分離されていることが好ましい。

あるいは、前記二種類以上の液晶組成物は、同種の液晶組成物が基板平面方向に間隔を空けて配列され、該液晶組成物の種類と同数の液晶組成物配列層を形成し、前記液晶組成物配列層は、液晶組成物同士が重ならないように積層配置され、前記液晶組成物配列層にはそれぞれ、独立に駆動可能な電極が設けられていてもよい。

上記の駆動方法において、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、当該一画素内の他種の液晶組成物が液晶相を示す温度範囲と一部が重なる温度範囲で液晶相を示し、前記液晶表示装置は、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記バックライトの光源の輝度を制御する光源駆動回路を有し、前記使用環境温度において駆動されていない液晶組成物がある場合、前記光源の輝度を上げるように制御してもよい。

本発明によれば、様々な温度環境下でも温度変化の影響を受けにくく、安定した表示品位を保持できる液晶表示素子、並びにこの素子を備えた表示装置及びその駆動方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示素子の液晶相構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示素子に用いる液晶組成物の相図である。 関連する液晶表示素子の液晶組成物の相図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示素子に用いる液晶組成物の相図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法を工程順に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の隔壁形状を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の液晶組成物注入方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の液晶組成物注入方法を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の基板形成方法を説明するための斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の他の基板形成方法を工程順に示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法を工程順に示す模式図である。 本発明の第６実施形態に係る液晶表示装置の一部を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係る液晶表示装置の一部を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための模式図である。 本発明の第８実施形態に係る液晶表示装置が実行する処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第８実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための模式図である。 本発明の第９実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。 本発明の第１０実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。 本発明の第１１実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。 本発明の第１２実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。 本発明の第１３実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための模式図である。 本発明の第１３実施形態に係る液晶表示装置が実行する処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１３実施形態に係る液晶表示装置に用いる液晶組成物の相図である。 本発明の第１３実施形態に係る液晶表示装置の光源輝度を示す図である。 関連する表示装置を示す図である。

本発明の実施形態の液晶表示素子は、
一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に形成された電極を含み、
前記液晶層は、一画素以内に、液晶相を示す温度範囲が互いに異なる少なくとも二種類以上の液晶組成物を含み、前記二種類以上の液晶組成物は、該液晶層内で、各々密封され孤立している。

本実施形態の液晶表示素子について、一例として図１〜図４を用いて説明する。

図１に示すように、液晶表示素子３の液晶層５は、液晶組成物Ａの領域６、液晶組成物Ｂの領域７、液晶組成物Ｃの領域８からなる液晶組成物群９で構成される。液晶組成物群９の液晶組成物Ａ、Ｂ、Ｃは、Ｘ軸方向（基板平面方向）に一画素以内に配置され、各液晶組成物は、密閉孤立容器（セル）４内に密封され、孤立している。

各液晶組成物群９においては、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、液晶組成物Ａ、Ｂ、Ｃが液晶相を示す温度範囲が互いに異なっている。図中の温度はＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５の条件を満たしている。

まず、液晶組成物群９の各液晶組成物が液晶相を示す温度範囲が図２（ａ）で示される場合を説明する。以降、液晶組成物が液晶相を示す温度範囲を「液晶相温度範囲」という。液晶組成物Ａは温度Ｔ４〜Ｔ５間、液晶組成物Ｂは温度Ｔ２〜Ｔ４間、液晶組成物Ｃは温度Ｔ１〜Ｔ２間で液晶相を示す。本例の液晶表示素子を使用する環境温度（以下「使用環境温度Ｔ０」と記す）が温度Ｔ２〜Ｔ３間にある場合、透明電極２ａ、２ｂに電圧を印加すると、液晶組成物Ｂが液晶相であるため、液晶組成物Ｂが駆動する。温度Ｔ２〜Ｔ３間では、液晶組成物Ａは結晶相、液晶組成物Ｃは等方性液相を示すので、電圧を印加しても駆動されない。

もし液晶組成物群９の液晶組成物Ａ、Ｂ、Ｃを混合すると、それぞれの液晶組成物の温度特性が維持されず、図３に示すように、この混合液晶の液晶相温度範囲は、温度Ｔ１〜Ｔ４間より狭い温度Ｔ１’〜Ｔ４’間となり、この温度Ｔ１’〜Ｔ４’間でしか駆動させることができない。しかし、本実施形態では、図４に示すように、温度Ｔ１〜Ｔ２間では液晶組成物Ｃが、温度Ｔ２〜Ｔ４間では液晶組成物Ｂが、温度Ｔ４〜Ｔ５間では液晶組成物Ａが液晶相を示す。したがって、温度Ｔ１〜Ｔ５間で駆動可能な液晶表示素子３を得ることができ、広い温度範囲で表示可能となる。

上記の例では、液晶相と等方性液相が画素内に混在する場合も生じるため、コントラスト比低下を抑える目的で、偏光板の配置はクロスニコル状態で使用するのが望ましい。

上記のように、一画素以内という微細な範囲内で一組の液晶組成物群９を設けるため、各温度範囲で動作する画素部分を確保することができる。結果、広い温度範囲で同じ解像度を維持することができる。

本発明の他の実施形態の液晶表示素子は、前記二種類以上の液晶組成物がそれぞれ、当該一画素内の他の液晶組成物がもつ液晶相温度範囲と一部が重なる液晶相温度範囲を有する。すなわち、前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、その液晶相温度範囲が、当該一画素内の他の液晶組成物の液晶相温度範囲と共通の温度範囲部分を持つ。

本実施形態の液晶表示素子について、一例として図２（ｂ）を用いて説明する。

図２（ｂ）に示すように、液晶組成物群９の各液晶組成物は、他の液晶組成物と互いに共通する液晶相温度範囲の部分を持っている。液晶組成物Ａは液晶組成物Ｂと温度Ｔ３〜Ｔ４間で、液晶組成物Ｃは液晶組成物Ｂと温度Ｔ２〜Ｔ３間で、共通する液晶相温度を持っている。使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ２〜Ｔ３間にある場合、透明電極２ａ、２ｂに電圧を印加すると、液晶組成物Ｂと液晶組成物Ｃが液晶相を示すため、液晶組成物Ｂと液晶組成物Ｃが駆動する。したがって、図２（ｂ）に示す液晶組成物を用いた液晶組成物群は、このように複数種の液晶組成物が液晶相を示す共通の温度範囲が存在するため、図２（ａ）に示す液晶組成物を用いた液晶組成物群に比べて、より多くの液晶組成物が駆動し、表示可能な画素面積が増加して、表示輝度を向上させることができる。

本発明の他の実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子と、バックライトと、温度センサと、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記液晶表示素子の各液晶組成物の駆動を制御する液晶駆動回路を有する。

本実施形態の液晶表示装置について、一例として図２、図５及び図６を用いて説明する。

図５に示すように、本例の液晶表示装置は、液晶表示素子３、バックライト１０、液晶駆動回路１１、光源駆動回路１２を備える。液晶駆動回路１１は、電極選択回路１３を備え、温度センサ１４と接続される。本例の液晶表示装置に用いられる液晶表示素子３は、図６に示すように、一方の基板側の透明電極２ａ、２ａ’、２ａ''はそれぞれ液晶組成物の種類Ａ、Ｂ、Ｃに対応して互いに分離して配置されている。温度センサ１４は、使用環境温度Ｔ０を検出し、使用環境温度がＴ０であることを信号出力し、この信号が電極選択回路１３に入力される。電極選択回路１３は、予め設定された液晶組成物群９の液晶相温度範囲と使用環境温度Ｔ０を比較し、駆動すべき液晶組成物を少なくとも一種類以上選択する。そして、その選択した液晶組成物のみを駆動するよう、液晶駆動回路１１に信号を出力する。液晶駆動回路１１は、この信号に従い、選択された液晶組成物のみを駆動させる。

前述のように、液晶組成物の物性値は温度に依存している。特に、相転移点およびその近傍では、転移前駆現象により種々の物性値に異常が生じ、相転移が遅延する可能性がある。そのため、例えば図２（ｂ）に示す液晶組成物を用いた液晶組成物群９において、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ３〜４間にある場合、等方性液相の液晶組成物Ｃにも電圧が印加されると、液晶組成物Ｃが、その相転移過程で液晶相を示す部分があった場合、わずかに駆動し、表示品位に悪影響を及ぼす可能性がある。しかし、本実施形態によれば、確実に液晶相を示す液晶組成物のみに電圧が印加されるので、相転移過程の液晶組成物への電圧印加による、表示品位低下を防ぐことができる。

他の実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子と、バックライトと、温度センサと、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記液晶表示素子の各液晶組成物の駆動を制御する液晶駆動回路と、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記バックライトの光源を制御する光源駆動回路を有する。

本実施形態の液晶表示装置について、一例として図２及び図７を用いて説明する。

図７に示すように、本例の液晶表示装置は、液晶表示素子３、バックライト１０、液晶駆動回路１１、光源駆動回路１２を備える。液晶表示素子３は、図６に示すように、一方の基板側の透明電極が液晶組成物の種類によって分離されている。液晶駆動回路１１は、電極選択回路１３を備え、温度センサ１４と接続される。光源駆動回路１２は、電圧を電流に変換する機能を持つ光量調整回路１５を備え、温度センサ１４と接続される。温度センサ１４は、使用環境温度Ｔ０を検出し、使用環境温度がＴ０であることを電極選択回路１３と光量調整回路１５に信号出力する。電極選択回路１３は、予め設定された液晶組成物群９の液晶相温度範囲と使用環境温度Ｔ０を比較し、駆動すべき液晶組成物を少なくとも一種類以上選択する。そして、その選択した液晶組成物を駆動するよう、液晶駆動回路１１に信号を出力する。液晶駆動回路１１は、この信号に従い、選択された液晶組成物のみを駆動させる。それと同時に、光量調整回路１５は、使用環境温度Ｔ０に従って、バックライトの輝度が調整されるように光源駆動回路１２へ信号出力する。光源駆動回路１２は、この信号に従い、バックライト１０の光源輝度を調整する。例えば、図２（ｂ）に示す液晶組成物群９において、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ１〜Ｔ２間にある場合、液晶組成物Ｃしか駆動可能として選択されず、複数種の液晶組成物が同時に駆動する場合に比較して表示輝度が低下する恐れがある。しかし、本実施形態によれば、温度センサ１４が検出した使用環境温度に従って、光量調整回路１５がバックライト１０の光源輝度を調整し、光源輝度を上げることによって、表示輝度が上がり、表示品位を保つことができる。

次に、本発明を実施するための形態について幾つかの具体例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施形態〕
図２（ａ）、図８〜図１３を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。

図２（ａ）は本実施形態に係る液晶表示素子に用いる液晶組成物の相図である。図８、図９は本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。

図８に示すように、透明電極２ａ、２ｂ、配向膜１６ａ、１６ｂが形成された第一基板１ａ、第二基板１ｂは、互いに対向するように配置され、この一対の基板間に液晶層５が挟持されている。

液晶層５は、Ｘ軸方向に沿って、一画素以内に二種類の液晶組成物Ａ、Ｂが配置されている。液晶組成物Ａの領域６と液晶組成物Ｂの領域７からなる液晶組成物群９は、Ｘ軸方向に沿って交互に配置され、各液晶組成物は、隔壁１７により区画され、セル内に密閉され孤立している。隔壁１７は、接着剤１８によって第二基板１ｂ側と密着している。図９に示すように、液晶組成物Ａを駆動させる透明電極２ａ、２ｂ、液晶組成物Ｂを駆動させる透明電極２ａ’、２ｂ’というように、液晶組成物毎に透明電極を分離して配置してもよい。

ここで、液晶組成物の液晶相温度範囲は、液晶組成物Ａについては温度Ｔ４〜Ｔ５の範囲、液晶組成物Ｂについては温度Ｔ２〜Ｔ４の範囲であるとして説明する（図２（ａ））。このように二種類の液晶組成物は、液晶相を示す温度範囲が互いに異なる。このような特性を示す液晶組成物を例示すると、液晶組成物Ａはｎ−ｂｕｔｙｌ−４−（４’−ｎ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｖｌａｚｏ）−ｐｈｅｎｙｌｃａｒｂｏｎａｔｅ（液晶相温度範囲３０℃〜４２℃）、液晶組成物Ｂは４−（２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ）ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ−４’−ｎ−ｈｅｘｙｌｏｘｙｐｈｅｎｙｌ ｅｓｔｅｒ（液晶相温度範囲２４℃〜３０℃）等が挙げられる。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法について説明する。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法を工程順に示す断面図である。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の隔壁形状を示す平面図である。

まず図１０（ａ）に示すように、透明電極２ａ、２ｂが形成された一対の基板１ａ、１ｂに、配向膜１６ａ、１６ｂを形成する。配向膜の形成は、塗布液をスピンコーターで塗布し、有機溶媒を除去すべくプリベークした後、本焼成する。配向膜の本焼成後、液晶配向形式によっては配向処理を施す。例えば図中の矢印方向にラビングしてもよい。

次に、図１０（ｂ）に示すように、第一基板１ａ上に隔壁１７を形成する。ここで、隔壁１７の平面形状は、図１１（ａ）に示すように、一画素以内に二種類の液晶組成物が各々分離できる形状に形成する。また、図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）に示すように、異なる画素間で同種の液晶組成物が画素外側で連通するように隔壁１７が結合され液晶収容部分（隔壁結合部２１ａ、２１ｂ）が形成される形状であってもよい。液晶の応答速度はセルギャップに依存するので、隔壁１７の高さは数μｍ〜数十μｍであることが好ましい。隔壁１７の形成は、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて行うことができる。まず、基板上に感光材料のレジストを塗布し、プリベークを行った後、隔壁１７形状のパターンを持つマスクを用いて露光し、マスクパターンを転写する。レジストは、ネガ型でもポジ型でもよい。次に、露光したものを現像し、リンス液で洗浄した後、ポストベークを行う。このようにして、隔壁１７が形成される。

次に、図１０（ｃ）に示すように、支持板１９に接着剤１８を塗布し、この接着剤１８を隔壁１７の先端部２０に押しあて、この先端部２０に接着剤を塗布する。接着剤１８は、紫外線もしくは熱硬化性のエポキシ樹脂が好ましい。図１０（ｂ）の工程後に、接着剤１８に対する密着性を高める処理を施してもよい。また、セルギャップ制御向上のために、隔壁１７を形成後、球状粒子のスペーサー材料を散布させてもよい。

第一基板１ａと第二基板１ｂの基板周辺を密着させるには、どちらか一方の基板にシール剤をディスペンサーで基板周辺に塗布させ、仮焼成する。そのシール剤には、セルギャップ制御向上のために、スペーサー材料を混合させてもよい。

次に、図１０（ｄ）に示すように、隔壁１７と接着剤１８が形成された第一基板１ａと、第二基板１ｂを重ね合わせて密着させ、接着剤１８と基板周辺のシール剤を紫外線もしくは熱によって硬化させる。

図１２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶組成物注入方法を示す断面図である。図１３（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の他の液晶組成物注入方法を示す斜視図である。

図１２（ａ）に示すように、隔壁１７に開口２２を設け、真空注入法によって真空室２４内で容器２３中の液晶組成物Ａを注入後、開口２２に紫外線硬化樹脂２５を塗布し、紫外線によって硬化させ、封止する。次いで、図１２（ｂ）に示すように、液晶組成物Ｂも同様に注入し封止することで、二種類の液晶組成物を混合せずに注入することができる。

または、図１０（ｃ）に示す工程後もしくは図１０（ｂ）に示す工程後に、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、大気中で滴下装置２６によって液晶を滴下し、その後、真空中で図１０（ｄ）に示す工程を行ってもよい。あるいは、図１０（ｃ）に示す工程後に、接着剤１８を仮硬化し、液晶滴下後、図１０（ｄ）に示す工程で本硬化させてもよい。ここで、図１３（ｂ）に示すように、隔壁結合部２１ａ、２１ｂに液晶滴下することによって、図１３（ａ）に示す滴下法より液晶滴下量を増量させることができる。

以上に説明した本実施形態において、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ２〜Ｔ４間にある場合、図８に示す素子構造の場合は透明電極２ａ、２ｂに電圧を印加し、図９に示す素子構造の場合は透明電極２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’に電圧を印加すると、液晶組成物Ｂが液晶相であるため、液晶組成物Ｂが駆動する。温度Ｔ２〜Ｔ４間では、液晶組成物Ａは結晶相を示すので、電圧を印加しても駆動されない。また、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ４〜Ｔ５間にある場合、同様に電圧を印加すると、液晶組成物Ａが液晶相であるため、液晶組成物Ａが駆動する。温度Ｔ４〜Ｔ５間では、液晶組成物Ｂは等方性液相を示すので、電圧を印加しても駆動されない。このように、液晶層５は、液晶相を示す温度範囲が異なる二種類の液晶組成物Ａ、Ｂから構成され、これら二種類の液晶組成物Ａ、Ｂがそれぞれ密閉され孤立させることで、温度Ｔ２〜Ｔ５間で駆動可能な液晶表示素子３を得ることができ、通常の液晶表示素子に比べ、広い温度範囲で表示することができる。

上記の説明では、液晶相と等方性液相が画素内に混在する場合も生じる。このため、コントラスト比低下を抑える目的で、偏光板の配置はクロスニコル状態で使用するのが望ましい。

また、一画素以内という微細な範囲内に液晶組成物群９を設けることにより、異なる温度範囲に応じて動作する画素部分を確保することができる。

以上に説明した本実施形態によれば、広い温度範囲で同じ解像度を維持することができる。

なお、本実施形態においては、電極が一対の基板の両側に設けられた例を示したが、電極は、横電界モードや他の駆動方式に従ったものであってもよい。また、当然ながら、２端子素子の薄膜ダイオード（ＴＦＤ）や３端子素子の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いてもよい。ＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）、ポリシリコンＴＦＴ（高温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ、低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ）、酸化物ＴＦＴ、有機ＴＦＴ等のいずれを用いてもよい。更にまた、プラスチック材質の基板を用いてもよい。

更にまた、それぞれの液晶組成物が液晶相を示す温度範囲は一例であり、これに限定されるものではない。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１４、図１５を参照して説明する。本実施形態と第１の実施形態との違いは液晶表示素子の液晶層構造にある。

図１４及び図１５は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。図１４、図１５に示すように、本実施形態ではＺ軸方向（基板平面に垂直方向）に二種類の液晶層５、５’を積層する。液晶層５は、液晶組成物Ａの領域６で構成され、この領域６がＸ軸方向（基板平面方向）に液晶組成物が注入されないスペースを介して等間隔に配列されている。液晶層５’は、液晶組成物Ｂの領域７で構成され、この領域７がＸ軸方向に液晶組成物が注入されないスペースを介して等間隔に配列されている。そして、液晶層５、５’を積層した際に領域６と領域７はＺ軸方向に重ならず、液晶層５、５’が互いに影響し合わないように配置されている。結果、液晶組成物Ａを透過する光は液晶組成物Ｂを透過せず、液晶組成物Ｂを透過する光は液晶組成物Ａを透過しないようになっている。

図１４に示すように、液晶層５と液晶層５’とは共通基板２７を介して積層されていてもよいし、図１５に示すように、液晶層５側の第二基板１ｂと液晶層５’側の第一基板１ａとを貼り合わせることにより、積層されていてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１の実施形態と同様である。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１６（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。本実施形態と第１の実施形態との違いは液晶表示素子の液晶層構造にある。

図１６（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、第１の実施形態（図８、図９）における隔壁１７に相当する部分がプラスチック基板に一体化した隔壁部２９で形成されている。

図１６（ａ）に示す構造では、第１の実施形態における第一基板１ａに代えて、隔壁部２９が一体に形成されたプラスチック基板２８が用いられている。隔壁部２９間の基板２８上には透明電極２ａ、２ａ’が互いに分離、配置され、その上に配向膜１６ａが形成されている。隔壁部２９の先端部（頂部）には接着剤１８が塗布され、このプラスチック基板２８と、透明電極２ｂ及び配向膜１６ｂが設けられた第二基板１ｂとが貼り合わされている。

図１６（ｂ）に示す構造では、第１の実施形態における第二基板１ｂに代えて、隔壁部２９が一体に形成されたプラスチック基板２８が用いられている。隔壁部２９間の基板２８上には透明電極２ｂ、２ｂ’が互いに分離、配置され、その上に配向膜１６ｂが形成されている。隔壁部２９の先端部（頂部）には接着剤１８が塗布され、このプラスチック基板２８と、透明電極２ａ、２ａ’及び配向膜１６ａが設けられた第一基板１ａとが貼り合わされている。プラスチック基板２８側の透明電極２ｂ、２ｂ’と第一基板１ａ側の透明電極２ａ、２’は各液晶組成物を介して対向配置されている。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法について説明する。

図１７は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の基板形成方法を説明するための斜視図である。図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の他の基板形成方法を工程順に示す断面図である。図１７に示すように、一対のロール３０ａ、３０ｂは、一方のロール３０ｂに隔壁部形状のパターン３１が陰刻されている。この一対のロール３０ａ、３０ｂ間を形状変化可能なプラスチック基板を通過させ、圧出させることによって、隔壁部２９が一体に成形されたプラスチック基板２８が形成される。

プラスチック基板２８は、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）に示すような射出成形で形成することもできる。まず、図１８（ａ）に示すように、隔壁部形状のパターン３１を有する金型３２ｂと、高温で溶かされたプラスチック融液３３、そのプラスチック融液３３を入れた金型３２ａを用意する。次に図１８（ｂ）に示すように、プラスチック融液３３が入った金型３２ａに金型３２ｂを圧搾させる。一定時間冷却することでプラスチックが固められ、金型３２ｂを除去し（１８（ｃ））、次いで金型３２ａを除去することにより、プラスチック基板２８が形成される（図１８（ｄ））。

以上に説明した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、隔壁がプラスチック基板に一体化していることで、フォトリソグラフィ工程等の隔壁形成プロセスが短縮され、生産性を向上させることができる。

更にまた、プラスチック基板を用いることで、液晶表示素子にフレキシブル性を付与することが可能である。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１の実施形態と同様である。

なお、本実施形態においては、電極が形成された一対基板において、どちらか一方の基板がプラスチック基板である例を示したが、両方の基板ともプラスチック基板であってもよいし、両方の基板が隔壁部２９を有していてもよい。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１９を参照して説明する。本実施形態と第１の実施形態との違いは液晶表示素子の液晶層構造にある。

図１９は本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造を示す断面図である。図１９に示すように、液晶層５内の二種類の液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂは、マイクロカプセル化技術によって、各々密封され孤立しており、液晶組成物Ａのマイクロカプセル３４（領域６）と液晶組成物Ｂのマイクロカプセル（領域７）が液晶層５内で均一に分散されている。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法について説明する。

図２０（ａ）〜図２０（ｅ）は、本実施形態に係る液晶表示素子の液晶層構造の製造方法を工程順に示す模式図である。まず、図２０（ａ）に示すように、乳化安定性をもった乳化分散液３５に液晶組成物Ａから成る分散相を分散させる。乳化させる工程は、ホモジナイザーなどの機械的なせん断力で分散相を微小な液滴として分散させる方法や、分散相を多孔質膜を通して押出し、微小な液滴として分散させる方法等がある。次に、図２０（ｂ）に示すように、乳化分散液３５を攪拌しながら、カプセル膜３６を形成させる。カプセル膜３６を形成する工程は、乳化分散液３５中で作られた膜物質を滴界面に吸着させる方法や、分散相、乳化分散液３５のそれぞれに添加された物質が界面で反応し、膜が生成される方法や、分散相中で生成された膜物質が乳化分散液３５界面に集合し、膜となる方法等がある。次に図２０（ｃ）に示すように、カプセル膜３６を安定化させるために、硬化剤または反応剤等の安定化剤３７を加え、液晶組成物Ａをマイクロカプセル化し、液晶組成物Ａの領域６を形成する。液晶組成物Ｂについても、同様に、図２０（ａ）〜図２０（ｃ）の工程を行い、マイクロカプセル化された液晶組成物Ｂの領域７を形成する。次に、図２０（ｄ）に示すように、マイクロカプセル化された液晶組成物Ａ（領域６）とマイクロカプセル化された液晶組成物Ｂ（領域７）を混合する。次に、図２０（ｅ）に示すように、この混合物を、例えばコータ３８を用い、基板３９に塗布する。これにより、マイクロカプセル化により各々密封・孤立された二種類の液晶組成物Ａ、Ｂが液晶層５内で均一に分散される。

以上に説明した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、液晶組成物毎にマイクロカプセル化することにより、フォトリソグラフィ工程等の隔壁形成プロセスの必要がなく、マイクロカプセル化技術による二種類以上の液晶組成物の密封・孤立化が容易であり、液晶表示素子の製造プロセスを簡便化できる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１の実施形態と同様である。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図２（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。本実施形態と第１〜第４の実施形態との違いは液晶組成物が液晶相を示す温度範囲である。

図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の液晶表示素子に用いる液晶組成物の相図である。図２（ｂ）に示すように、液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂは温度Ｔ３〜温度Ｔ４間でともに液晶相を示す。使用環境温度Ｔ０が温度３〜温度Ｔ４間にある場合、透明電極に電圧を印加すると、液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂが液晶相を示すため、液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂの両方が駆動する。図２（ａ）に示すような、両方の液晶組成物が液晶相を示すことがなく、温度Ｔ３〜温度Ｔ４間では液晶組成物Ｂのみが液晶層を示し、駆動する場合に比べ、図２（ｂ）に示す本実施形態では、液晶層５内で多くの液晶組成物が駆動可能になる。図２（ｂ）に示す特性をもつ液晶組成物を例示すると、液晶組成物Ａは４−ｍｅｔｈｏｘｙ−４’−ｂｕｔａｎｏｙｌｏｘｙ−ｄｉｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ（液晶相温度範囲８４℃〜１１０℃）、液晶組成物Ｂは４−ｎ−ｈｅｘｙｌ−４’−ｎ−ｂｕｔｏｘｙａｚｏｘｙｂｅｎｚｅｎｅ（液晶相温度範囲２７℃〜９０．５℃）等が挙げられる。

上述の液晶組成物Ａ、Ｂは、例えば、図８、図９、図１４〜図１６、図１９に示す液晶表示素子に使用できる。

以上に説明した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果に加え、複数の液晶組成物が同時に液晶相を示す使用環境温度にある場合、より多くの液晶組成物が駆動するため、表示可能な画素面積が増加し、表示輝度を向上させることができる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜４の実施形態と同様である。

〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図２（ｂ）及び図２１を参照して説明する。本実施形態は、前述の第１〜５の実施形態のいずれかの液晶表示素子と特定の補正層を備えた液晶表示装置の例である。

図２１は、本実施形態の液晶表示装置の一部を示す断面図である。図２１に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子、通常の液晶表示装置に用いられるバックライト１０、偏光板４０ａ、４０ｂ、第二基板１ｂ側に設けられたカラーフィルタ４１に加え、補正領域４２を有する補正層４３を備える。

カラーフィルタ４１は、フルカラー表示のために設けられ、Ｒ（ＲＥＤ：赤色）、Ｇ（ＧＲＥＥＮ：緑色）、Ｂ（ＢＬＵＥ：青色）の三色からなり、Ｘ軸方向にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ・・・の順で並んでいる。Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれをサブ画素と呼び、Ｒ、Ｇ、Ｂの一組を一画素と呼ぶ。図２１は、Ｒの一サブ画素内に２組の液晶組成物群９が含まれている構造部分を示す。

図２（ｂ）に、本実施形態の液晶表示装置に用いる液晶組成物Ａ、Ｂの相図を示す。使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ３〜温度Ｔ４間にある時、透明電極に電圧を印加し、バックライト１０からバックライト光４４を液晶層５内に入射する。液晶層５に含まれる液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂは、互いに液晶相を示す温度範囲が異なり、温度依存性のある屈折率異方性Δｎ値も異なる。したがって、各種物性値の温度依存性を考慮した総合的な液晶材設計を行わない限り、液晶層５内でリタデーション（液晶組成物の屈折率異方性Δｎとセルギャップｄとの積Δｎｄ）の位相差が生まれる。このような状態で液晶層５に入射した光をそのままカラーフィルタ４１、偏光板４０ｂを透過させると、表示光４５の色調に乱れが生じる。そこで、液晶組成物Ｂのリタデーション値を液晶組成物Ａのリタデーション値に合わせるために、位相差を補正する機能を持った補正領域４２を有する補正層４３をカラーフィルタ４１と透明電極との間に設ける。補正領域４２は、例えば、複屈折性を示す液晶性モノマーを硬化させたフィルム等で形成できる。これにより、液晶組成物Ｂからの透過光が補正領域４２で補正され、液晶組成物Ａのリタデーション値と同値になり、液晶層５内のリタデーションの位相差が解消され、カラーフィルタ４１、偏光板４０ｂを透過後の表示光４５は、良好な色調を得ることができる。

以上に説明した本実施形態によれば、本実施形態に適用した前述の実施形態と同様な効果に加え、液晶層５内のリタデーションの位相差を補正する補正領域４２を有する補正層４３を設けたことにより、良好な色調の表示光４５を得ることができる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第５の実施形態と同様である。

〔第７の実施形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図２（ｂ）及び図２２を参照して説明する。本実施形態は、前述の第１〜５の実施形態のいずれかの液晶表示素子と特定のカラーフィルタを備えた液晶表示装置の例である。

図２２は、本実施形態の液晶表示装置の一部を示す断面図である。図２２に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子（液晶層５は一画素内に三組の液晶組成物群９を含む）、バックライト１０、偏光板４０ａ、４０ｂ、第二基板１ｂ側に設けられたカラーフィルタ層４８を備える。

カラーフィルタ層４８は、一画素（ＲＧＢ）毎に、カラーフィルタＩ（４６）とカラーフィルタII（４７）を含む。

図２（ｂ）に、本実施形態の液晶表示装置に用いる液晶組成物Ａ、Ｂの相図を示す。使用環境温度Ｔ０が温度Ｔ３〜温度Ｔ４間にある時、透明電極に電圧を印加し、バックライト１０からバックライト光４４を液晶層５内に入射する。この時、前述の第６の実施形態と同様の理由で、液晶層５内でリタデーションの位相差が生じる。そこで、図２２に示すように、液晶組成物Ａの領域６上にカラーフィルタＩ（４６）を配置し、液晶組成物Ｂの領域７上にはカラーフィルタII（４７）を配置し、カラーフィルタＩ、IIに位相差を補正する機能を持たせる。これにより、液晶組成物Ｂのリタデーション値と液晶組成物Ａのリタデーション値がカラーフィルタＩ、IIを介して同値になり、液晶層５内のリタデーションの位相差が解消され、偏光板４０ｂを透過後の表示光４５は、良好な色調を得ることができる。

上記の機能を持つカラーフィルタ層４８の形成方法は、例えば、通常の技術で形成されたカラーフィルタＩ上に位相差層の役割を果たす材料をスピンコーター等で塗布する。位相差層の材料としては、重合性液晶化合物を含む有機溶液等が挙げられる。成膜完了後の位相差値が所定の値となるように膜厚や材料の設計を行う。塗布後、有機溶媒を除去すべくプレベークを行い、紫外線を照射して硬化させる。カラーフィルタII上にも、位相差層を同様に形成する。このようにして、位相差層を有するカラーフィルタ層４８を形成できる。

以上に説明した本実施形態によれば、本実施形態に適用した前述の実施形態と同様な効果に加え、位相差を補正する機能を持つカラーフィルタ層４８を設けたことにより、良好な色調の表示光４５を得ることができる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第５の実施形態と同様である。

〔第８の実施形態〕
次に、本発明の第８の実施形態について図２３〜図２５を参照して説明する。本実施形態は、前述の実施形態の液晶表示素子を備えた液晶表示装置の駆動方法である。

図２３は、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための模式図である。本実施形態における液晶表示装置は、液晶表示素子、バックライト１０、液晶駆動回路１１、光源駆動回路を備え、液晶駆動回路１１には、電極選択回路１３が接続され、電極選択回路１３には温度センサ１４が接続される。また、液晶表示素子においては、透明電極の一方が液晶組成物の種類に対応して互いに分離されている。ここでは一画素内に一組の液晶組成物群９（液晶組成物Ａの領域６及び液晶組成物Ｂの領域７）が設けられている。

図２４は、本実施形態に係る液晶表示装置が実行する処理を説明するためのフローチャートである。図２４に示すように、まず温度センサ１４は、使用環境温度Ｔ０を検出し、電極選択回路１３に出力する。電極選択回路１３は、予め設定された液晶組成物群９の液晶相温度範囲（ここでは温度Ｔｉ）を基準に使用環境温度Ｔ０と比較し、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔｉより低い場合は液晶組成物Ｂ（領域７）を、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔｉより高い場合は液晶組成物Ａ（領域６）を選択する。そして、その選択した液晶組成物のみを駆動するよう、液晶駆動回路１１に信号を出力する。液晶駆動回路１１は、信号に従い、液晶表示素子を駆動させる。

図２５は、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法をさらに説明するための模式図である。温度センサ１４と電極選択回路１３の具体的な例を挙げて説明する。例えば、温度センサ１４としては白金測温抵抗体５２とマルチメータ５１、電極選択回路１３としてはＰＣ（personal computer）５０、液晶駆動回路１１としては波形発生器４９を用いることができる。測温抵抗体は、抵抗値の温度変化特性を利用するもので、センサ素材としては白金が多く使われ、特にＰｔ１００は、標準的に使用されている。白金以外ではニッケルや銅、サーミスタが比較的使用される。図２５に示す例では、白金測温抵抗体５２のリード線を四線式で取り出し、マルチメータ５１で抵抗値を読み取る。ＰＣ（５０）は、ＧＰＩＢケーブル等でマルチメータ５１と波形発生器４９に接続されている。プラグラム制御されたＰＣ（５０）によって、マルチメータ５１が読み取った白金測温抵抗体５２の抵抗値から使用環境温度Ｔ０が導かれる。この検出された使用環境温度Ｔ０に基づいて、この環境温度Ｔ０で液晶相を示す液晶組成物を選択し、波形発生器４９に信号出力を行う。波形発生器４９は、液晶組成物Ａに対応する透明電極２ａと液晶組成物Ｂに対応する透明電極２ａ’にそれぞれ異なるラインで接続され、ＰＣ（５０）で選択された液晶組成物に電圧が印加されるように動作する。

以上に説明した本実施形態によれば、本実施形態に適用した前述の実施形態と同様な効果に加え、確実に液晶相を示す液晶組成物のみに電圧が印加されることにより、相転移過程の液晶組成物への電圧印加による、表示品位低下を防ぐことができる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第７の実施形態と同様である。

〔第９の実施形態〕
次に、本発明の第９の実施形態について図２６を参照して説明する。本実施形態は、前述の実施形態の液晶表示素子を備えた液晶表示装置の他の駆動方法である。

図２６は、本実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。本実施形態では、一組の液晶組成物群が液晶組成物Ａの領域と液晶組成物Ｂの領域からなり、図２６に示すように、液晶組成物毎に電圧のオンオフができるように、一画素領域６１内にＴＦＴ５８が液晶組成物毎に存在する。

温度センサ１４に接続された電極選択回路１３は、ゲート電極駆動回路Ｉ（５５）とゲート電極駆動回路II（５６）に接続されている。ゲート電極駆動回路Ｉ（５５）は液晶組成物Ａを含む液晶容量６２側のＴＦＴ５８に、ゲート電極駆動回路II（５６）は液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３側のＴＦＴ５８に、ゲート電極線５７を介してオンオフ電圧を印加する。

データ電極駆動回路５３は、データ電極線５４を介して、各々のＴＦＴ５８と接続されている。

例えば、温度センサ１４が検出した使用環境温度に基づいて、電極選択回路１３が液晶組成物Ａのみを選択した場合、ゲート電極駆動回路Ｉ（５５）にオン信号が送られ、ゲート電極線５７を介してＴＦＴ５８にオン電圧がかかりＴＦＴがオン状態となり、ＴＦＴ側の電極と対向基板側のコモン電極６０との間で液晶組成物Ａを含む液晶容量６２に電圧が印加される。同時に液晶組成物Ａを含む液晶容量６２と並列に接続された蓄積容量５９にも電圧が加わる。ＴＦＴ５８がオフ状態になると、液晶組成物Ａを含む液晶容量６２と蓄積容量５９に書き込まれた電圧が保持される。一方、ゲート電極駆動回路II（５６）にはオフ信号が送られ、ＴＦＴ５８はオフになり、液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３には電圧がかからない。同様の動作で、電極選択回路１３が液晶組成物Ｂのみを選択した場合は、液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３のみに電圧が加わり、液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂの両方を選択した場合は、両方の液晶容量に電圧が印加される。

以上に説明した本実施形態によれば、第８の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第７の実施形態と同様である。

なお、ＴＦＴの容量方式は、蓄積容量方式の他に付加容量方式であってもよい。また、ＴＦＴは、ドライバ一体型であってもよい。

〔第１０の実施形態〕
次に、本発明の第１０の実施形態について図２７を参照して説明する。本実施形態は、前述の実施形態の液晶表示素子を備えた液晶表示装置の他の駆動方法である。本実施形態と第９の実施形態との違いは、ＴＦＴ回路の動作である。

図２７は、本実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。本実施形態では、第９の実施形態と同様に、一組の液晶組成物群が液晶組成物Ａの領域と液晶組成物Ｂの領域からなり、図２７に示すように、液晶組成物毎に電圧のオンオフができるように、一画素領域６１内にＴＦＴ５８が液晶組成物毎に存在する。

温度センサ１４に接続された電極選択回路１３は、ゲート電極駆動回路６４に接続されている。ゲート電極駆動回路６４は、ゲート電極線５７を介して、ＴＦＴ５８にオンオフ電圧を印加する。ゲート電極線５７の奇数番目は液晶組成物Ａを含む液晶容量６２側のＴＦＴ５８に、ゲート電極線５７の偶数番目は液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３側のＴＦＴ５８にオンオフ電圧が印加されるように配線される。

データ電極駆動回路５３は、データ電極線５４を介して、各々のＴＦＴ５８と接続されている。

例えば、温度センサ１４が検出した使用環境温度に基づいて、電極選択回路１３が液晶組成物Ａのみを選択した場合、ゲート電極駆動回路６４は、液晶組成物Ａを含む液晶容量６２側のＴＦＴ５８に、奇数番目のゲート電極線５７を介してオン電圧を印加する。液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３側のＴＦＴ５８には偶数番目のゲート電極線５７を介してオフ電圧を印加する。

同様の動作で、電極選択回路１３が液晶組成物Ｂのみを選択した場合は、液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３側のＴＦＴ５８に、偶数番目のゲート電極線５７を介してオン電圧を印加する。液晶組成物Ａを含む液晶容量６２側のＴＦＴ５８には奇数番目のゲート電極線５７を介してオフ電圧を印加する。液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂの両方選択した場合は、両方の液晶容量に接続するＴＦＴ５８にオン電圧を印加する。

以上に説明した本実施形態によれば、第８の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第７の実施形態と同様である。

〔第１１の実施形態〕
次に、本発明の第１１の実施形態について図２８を参照して説明する。本実施形態は、前述の実施形態の液晶表示素子を備えた液晶表示装置の他の駆動方法である。本実施形態と第９及び第１０の実施形態との違いは、ＴＦＴ回路の動作である。

図２８は、本実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。本実施形態では、第９の実施形態と同様に、一組の液晶組成物群が液晶組成物Ａの領域と液晶組成物Ｂの領域からなり、図２８に示すように、液晶組成物毎に電圧のオンオフができるように、一画素領域６１内にＴＦＴ５８が液晶組成物毎に存在する。

温度センサ１４に接続された電極選択回路１３は、データ電極駆動回路Ｉ（６５）とデータ電極駆動回路II（６６）に接続されている。データ電極駆動回路Ｉ（６５）は液晶組成物Ａを含む液晶容量６２側のＴＦＴ５８に、データ電極駆動回路II（６６）は液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３側のＴＦＴ５８に、データ電極線５４を介して接続されている。

ゲート電極駆動回路６４は、ゲート電極線５７を介して、各々のＴＦＴ５８と接続されている。

例えば、温度センサ１４が検出した使用環境温度に基づいて、電極選択回路１３が液晶組成物Ａのみを選択した場合、データ電極駆動回路Ｉ（６５）に信号が送られ、このデータ電極駆動回路Ｉ（６５）は、データ電極線５４を介して、表示すべき画素のデータ信号を、液晶組成物Ａを含む液晶容量６２へ送る。結果、液晶組成物Ａの領域のみが画素データを表示する。一方、データ電極駆動回路II（６６）には信号が送られないので、液晶組成物Ｂの領域は駆動しない。同様の動作で、電極選択回路１３が液晶組成物Ｂのみを選択した場合は、液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３に画素のデータ信号が送られ、液晶組成物Ａを含む液晶容量６２には画素のデータ信号が送られない。液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂの両方を選択した場合は、両方の液晶容量に画素のデータ信号が送られる。

以上に説明した本実施形態によれば、第８の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第７の実施形態と同様である。

〔第１２の実施形態〕
次に、本発明の第１２の実施形態について図２９を参照して説明する。本実施形態は、前述の実施形態の液晶表示素子を備えた液晶表示装置の他の駆動方法である。本実施形態と第９〜第１１の実施形態との違いは、ＴＦＴ回路の動作である。

図２９は、本実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ回路図である。本実施形態では、第９の実施形態と同様に、一組の液晶組成物群が液晶組成物Ａの領域と液晶組成物Ｂの領域からなり、図２９に示すように、液晶組成物毎に電圧のオンオフができるように、一画素領域６１にＴＦＴ５８が液晶組成物毎に存在する。

温度センサ１４に接続された電極選択回路１３は、データ電極駆動回路５３に接続されている。データ電極駆動回路５３は、データ電極線５４を介して、各々のＴＦＴ５８と接続されている。データ電極線５４の奇数番目は液晶組成物Ａを含む液晶容量６２側のＴＦＴ５８に、ゲート電極線５２の偶数番目は液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３側のＴＦＴ５８に接続されている。

ゲート電極駆動回路６４は、ゲート電極線５７を介して、各々のＴＦＴにオンオフ電圧を印加する。

例えば、温度センサ１４が検出した使用環境温度に基づいて、電極選択回路１３が液晶組成物Ａのみを選択した場合、データ電極駆動回路５３は、奇数番目のデータ電極線５４を介して、表示すべき画素のデータ信号を、液晶組成物Ａを含む液晶容量６２へ送る。結果、液晶組成物Ａの領域のみが画素データを表示する。一方、偶数番目のデータ電極線５４には、データ信号が送られないため、液晶組成物Ｂの領域は駆動しない。同様の動作で、電極選択回路１３が液晶組成物Ｂのみを選択した場合は、液晶組成物Ｂを含む液晶容量６３に画素のデータ信号が送られ、液晶組成物Ａを含む液晶容量６２には画素のデータ信号が送られない。液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂの両方を選択した場合は、両方の液晶容量に画素のデータ信号が送られる。

以上に説明した本実施形態によれば、第８の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第１〜第７の実施形態と同様である。

〔第１３の実施形態〕
次に、本発明の第１３の実施形態について図３０〜図３３を参照して説明する。本実施形態は、前述の実施形態の液晶表示素子を備えた液晶表示装置の他の駆動方法である。

図３０は、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための模式図である。図３０に示すように、本実施形態における液晶表示装置は、液晶表示素子、バックライト１０、液晶駆動回路１１、光源駆動回路１２を備える。液晶駆動回路１１には電極選択回路１３が接続され、電極選択回路１３に温度センサ１４が接続されている。光源駆動回路１２には、電圧を電流に変換する機能を持つ光量調整回路１５が接続され、光量調整回路１５に温度センサ１４が接続されている。バックライト１０は光源６７と導光板６８からなり、光源６７に光源駆動回路１２が接続されている。

温度センサ１４は、使用環境温度Ｔ０を検出した後、使用環境温度がＴ０であることを信号出力し、電極選択回路１３と光量調整回路１５へ入力する。電極選択回路１３は、予め設定された液晶組成物群９の液晶相温度範囲（ここでは温度Ｔｉ）を基準に使用環境温度Ｔ０と比較し、駆動すべき液晶組成物を少なくとも一種類以上選択し、液晶駆動回路１１に信号出力する。それと同時に、光量調整回路１５は、温度センサ１４が検出した使用環境温度Ｔ０に従って、適切な電流値を出力する。その電流値に従い光源駆動回路１２が光源６７を駆動させる。

図３１は本実施形態に係る液晶表示装置が実行する処理を説明するためのフローチャートである。図３１に示すように、まず温度センサ１４は、使用環境温度Ｔ０を検出し、電極選択回路１３に出力する。電極選択回路１３は、予め設定された液晶組成物群９の液晶相温度範囲（ここでは温度ＴｎとＴｉ）を基準に使用環境温度Ｔ０と比較し、使用環境温度Ｔ０が温度Ｔｎより高く、温度Ｔｉより低い場合は液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂの両方を選択する。液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂのどちらか一方を選択する場合は、同時に光量調整回路１５を介して光源駆動回路１２へ光源６７の輝度を上げるように信号出力される。光源６７から出射された光は、導光板６８に入射し、液晶表示素子へ向けて出射される。Ｔ０＜Ｔｎのときに液晶組成物Ｂが選択され、Ｔ０＜Ｔｎではないとき（Ｔｉ＜Ｔ０）に液晶組成物Ａが選択される。

図３２は、本実施形態に係る液晶表示装置に用いる液晶組成物の相図である。図３３は、本実施形態に係る液晶表示装置の光源輝度を示す図である。温度ＴはＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６、光源輝度ＬはＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３の条件を満たしている。

例えば、本実施形態の液晶組成物群が図３２に示すような、三種類の液晶組成物からなる場合、図３３に示すように、液晶組成物Ｆのみが選択される温度Ｔ１〜Ｔ２間では、光源輝度をＬ３に上げ、液晶組成物Ｅと液晶組成物Ｆが選択される温度Ｔ２〜Ｔ３間では、光源輝度をＬ２へ上げ、液晶組成物群全てが選択される温度Ｔ３〜Ｔ４間では、光源輝度をＬ１に下げることができる。また、液晶組成物Ｅと液晶組成物Ｄが選択される温度Ｔ４〜Ｔ５間では、光源輝度をＬ２へ上げ、液晶組成物Ｄのみが選択される温度Ｔ５〜Ｔ６間では、光源輝度をさらにＬ３へ上げることができる。

図３２の特性を満たす液晶組成物を例示すると、液晶組成物Ｄは４−（４−ｎ−ｐｅｎｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ−４’−ｎ−ｐｅｎｔｙｌｐｈｅｎｙｌ ｅｓｔｅｒ（液晶相温度範囲９５℃〜１７６℃）、液晶組成物ＥはＮ−（４−ｂｕｔａｎｏｙｌｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）−４−ｍｅｔｈｏｘｙａｎｉｌｉｎｅ（液晶相温度範囲８６℃〜１１９℃）、液晶組成物ＦはＮ−（４−ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）−４−ｂｕｔａｎｏｙｌｏｘｙａｎｉｌｉｎｅ（液晶相温度範囲４９℃〜１１３℃）等が挙げられる。

以上に説明した本実施形態によれば、第８〜第１２の実施形態の効果に加え、非駆動の液晶組成物がある場合、バックライト１０の光源６７の輝度を調整することによって、表示輝度を保つことができる。また、最も使用頻度が高い温度範囲を、例えば液晶組成物群全てが選択される温度Ｔ３〜Ｔ４間に予め設定しておくことで、光源輝度を頻繁に上げる必要がなくなり、低消費電力で駆動することが可能とある。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第８〜第１２の実施形態と同様である。

なお、バックライトには、拡散シートやレンズシート等、種々の補正層を設けてもよい。

〔第１４の実施形態〕
次に、本発明の第１４の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第８〜第１３の実施形態に好適な液晶表示素子である。

液晶組成物群９が液晶組成物Ａの領域６と液晶組成物Ｂの領域７からなる場合、液晶組成物ＡとしてＭＬＣ６６０８（メルク（株）製）を用い、液晶組成物Ｂとして、ＭＬＣ６６０８に、光重合開始剤が添加されたＵＶキュアラブル液晶（ＵＣＬ−００１−Ｋ１、ＤＩＣ（株）製）を５質量％混合したものを用いる。

次に、第１の実施形態に記述する製造方法によってセルギャップ３μｍの液晶層構造を作製する。液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂは、第１の実施形態に記述する液晶組成物注入方法で注入した後、封止する。その後、マスク等を用いて、ＵＶキュアラブル液晶が混合された液晶組成物Ｂのみに紫外線を照射し、ポリマーネットワーク化する。紫外線照射強度は２．７３ｍＷ／ｃｍ²で、照射時間は２０分である。紫外線の照射強度を弱く、時間をかけて露光することによって、高分子の分散性を向上させることができる。ポリマーネットワーク化された液晶組成物Ｂは、高分子の規制力により、ポリマーネットワーク化されていない液晶組成物Ａに比べ、応答速度が高速化される。特に−２０℃程度の低温環境下において立下り速度が１／４の速さに改善される。

したがって、このように形成された液晶表示素子は、前述の実施形態に適用し、第８〜第１３の実施形態で述べた駆動方法にしたがって、常温では液晶組成物Ａ、もしくは液晶組成物Ａと液晶組成物Ｂを選択し駆動させ、低温では液晶組成物Ｂのみを選択し駆動させることによって、広い温度範囲で安定した表示品位が得られる。

以上に説明した本実施形態によれば、第８〜第１３の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態における上記以外の構成、動作は、前述の第８〜第１３の実施形態と同様である。

また、液晶組成物と高分子組成物の組み合わせは上記例に限らず、高分子組成物の代わりに、低分子ゲル化剤を用いても良い。液晶組成物と低分子ゲル化剤を混合させることによって、ファイバーが自己組織的に形成され、露光工程が不要になりプロセスが短縮できる。

１ａ 第一基板
１ｂ 第二基板
２ａ、２ａ’、２ａ”、２ｂ、２ｂ’ 透明電極
３ 液晶表示素子
４ 密閉孤立容器
５、５’ 液晶層
６ 液晶組成物Ａの領域
７ 液晶組成物Ｂの領域
８ 液晶組成物Ｃの領域
９ 液晶組成物群
１０ バックライト
１１ 液晶駆動回路
１２ 光源駆動回路
１３ 電極選択回路
１４ 温度センサ
１５ 光量調整回路
１６ａ、１６ｂ 配向膜
１７ 隔壁
１８ 接着剤
１９ 支持板
２０ 先端部
２１ａ、２１ｂ 隔壁結合部
２２ 開口
２３ 容器
２４ 真空室
２５ 紫外線硬化樹脂
２６ 滴下装置
２７ 共通基板
２８ プラスチック基板
２９ 隔壁部
３０ａ、３０ｂ ロール
３１ 隔壁部形状のパターン
３２ａ、３２ｂ 金型
３３ プラスチック融液
３４ マイクロカプセル
３５ 乳化分散液
３６ カプセル膜
３７ 硬化剤または反応剤
３８ コータ
３９ 基板
４０ａ、４０ｂ 偏光板
４１ カラーフィルタ
４２ 補正領域
４３ 補正層
４４ バックライト光
４５ 表示光
４６ カラーフィルタＩ
４７ カラーフィルタII
４８ カラーフィルタ層
４９ 波形発生器
５０ ＰＣ
５１ マルチメータ
５２ 白金測温抵抗体
５３ データ電極駆動回路
５４ データ電極線
５５ ゲート電極駆動回路Ｉ
５６ ゲート電極駆動回路II
５７ ゲート電極線
５８ ＴＦＴ
５９ 蓄積容量
６０ コモン電極
６１ 一画素領域
６２ 液晶組成物Ａを含む液晶容量
６３ 液晶組成物Ｂを含む液晶容量
６４ ゲート電極駆動回路
６５ データ電極駆動回路Ｉ
６６ データ電極駆動回路II
６７ 光源
６８ 導光板
１００ 液晶表示素子
１０１ｂ、１０１ａ ガラス基板
１０２ｂ ヒーター電極層
１０３ａ、１０３ｂ 絶縁膜
１０４ａ、１０４ｂ 透明電極層
１０５ａ、１０５ｂ 絶縁膜
１０６ａ、１０６ｂ 配向膜
１０７ａ カラーフィルタ
１０８ 液晶

Claims (8)

1. 基板間に挟持された液晶組成物を有する液晶表示素子であって、
   一画素以内に、液晶相を示す温度範囲が互いに異なる少なくとも二種類以上の液晶組成物を含み、前記二種類以上の液晶組成物は各々密封され各画素内で孤立し、
   前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、隔壁により区画されたセル内に収容され、
   前記二種類以上の液晶組成物は、同種の液晶組成物が基板平面方向に間隔を空けて配列され、該液晶組成物の種類と同数の液晶組成物配列層を形成し、
   前記液晶組成物配列層は、液晶組成物同士が重ならないように積層配置され、
   前記液晶組成物配列層にはそれぞれ、独立に駆動可能な電極が設けられている、液晶表示素子。
2. 請求項１に記載の液晶表示素子と、
   バックライトと、
   温度センサと、
   前記温度センサから出力される信号に基づいて前記液晶表示素子の各液晶組成物の駆動を制御する液晶駆動回路を有する、液晶表示装置。
3. 前記温度センサから出力される信号に基づいて前記バックライトの光源の輝度を制御する光源駆動回路を有する、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. カラーフィルタを有し、
   前記二種類以上の液晶組成物は、一つのサブ画素毎に配置されている、請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
5. 前記の各サブ画素内の一つの液晶組成物と他種の液晶組成物との位相差を補正する補正層を有する、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記カラーフィルタは、前記の各サブ画素内の一つの液晶組成物と他種の液晶組成物との位相差を補正する補正領域を有する、請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 請求項１に記載の液晶表示素子と、バックライトと、温度センサと、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記液晶表示素子の各液晶組成物の駆動を制御する液晶駆動回路を有する液晶表示装置の駆動方法であって、
   前記温度センサによって使用環境温度を検出し、前記使用環境温度で液晶相を示す液晶組成物を少なくとも一種類以上選択して駆動させる、液晶表示装置の駆動方法。
8. 前記二種類以上の液晶組成物はそれぞれ、当該一画素内の他種の液晶組成物が液晶相を示す温度範囲と一部が重なる温度範囲で液晶相を示し、
   前記液晶表示装置は、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記バックライトの光源の輝度を制御する光源駆動回路を有し、
   前記使用環境温度において駆動されていない液晶組成物がある場合、前記光源の輝度を上げるように制御する、請求項７に記載の液晶表示装置の駆動方法。