JPH02308225A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二層型液晶セルを用いた白黒又はカラー表示の
液晶表示素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の液晶表示素子はＴＮ型（ツィステッドネ
マチック型）の液晶セルを用いたものが主流を占めてい
る。これは、２枚の透明電極付基板間に９０°の螺旋構
造を有する液晶層を設けた液晶セルと、この液晶セルを
挾むように配設した上下一対の偏光子とから構成される
。このＴＮ型液晶表示素子は、液晶表示素子の主流を占
めるものであったが、近年のドツトマトリクス型の液晶
表示素子が大型化するに伴い時分割数が増大し、従来の
ＴＮ型液晶表示素子の時分割特性では対応が困難になっ
てきており、特にデユーティ比１７６４以上の時分割駆
動ではコントラスト、視角等の表示特性が低下してしま
う。

そこで、最近では、このようなＴＮ型のものに代えて、
ＳＢＥあるいはＳＴＮと称されるモードの表示方式の液
晶表示素子が提案され、既に実用化されている。これは
、２枚の透明電極付基板間に、基板に対し略水平に配向
され、厚さ方向に１２０°以上３６０″′以下、たとえ
ば１８０°なるねじれ角度にねじれた構造を有し正の誘
電異方性を示す液晶層を設けた液晶セルと、この液晶セ
ルを挟むように配設した上下一対の偏光子とから構成さ
れている。

このようなＳＢＥあるいはＳＴＮと称されるモードの表
示方式においては、液晶の複屈折による着色及びその電
圧による変化を利用しているため、着色背景上への表示
となっていた。そこで１表示用液晶セルとほぼ等しいツ
イスト角を有し逆方向にねじれた液晶層を有する補償用
液晶セルを積層し、表示用液晶セルの非選択部分での楕
円偏光した波長成分を直線偏光に戻すことによって無彩
色化した二層型白黒モードと呼ばれる方式が提案された
。

この方式は、コントラストもＳＢＥモードやＳＴＮモー
ドと比較して２−３倍高く、カラーフィルターと組み合
わせてカラー化が可能となっている。また。

最近では液晶表示素子の薄型化、軽量化、加工の容易性
、低コスト化等の点から、液晶セル基板として１００μ
ｍ程度の厚さのポリエステル、ポリエーテルサルフオン
などの可撓性フィルム基板を用いることが注目されてい
る。

第２図は従来の二層型白黒モードの一方の表示用液晶セ
ルにカラーフィルターを形成し、カラー表示を可能とし
たー構成例を示したもので、表示用液晶セル２０′にお
いて、表示用液晶層２３は２枚のガラス基板２１Ａ、２
１Ｂの間にシール材２７により封入されている。また１
表示用液晶セル２０′の一方のガラス基板２１Ａの液晶
と接する面には表示用透明電極２２Ａが形成され、その
上層に上記電極パターンに対応してカラーフィルター２
５−１．２５−２．２５〜３・・・がそれぞれＲ（赤）
、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順にストライプ状、または千鳥
配列状、またはそれぞれカラー表示を最適化する構成に
て形成され、さらにその上部には配向膜２４Ａが形成さ
れている。同様に対向するガラス基板２１Ｂの表面には
表示用透明電極２２Ｂが２２Ａに対しマトリクス状に形
成され、その上部に配向膜２４Ｂが形成され、表示用液
晶セル２０′を構成している。なお２６はセルギャップ
を均一に保持するためにセル内全体に渡って均一に分散
された球状スペーサーである。この表示用液晶セル２０
’の上面、即ち、ガラス基板２１Ｂの上面には補償用液
晶セル１０’が接合剤１７により該表示用液晶セル２０
′と一体化されている。但し、接合剤の使用は必ずしも
必要ではない、補償用液晶セル１０′は互いに平行に対
向して配置されたガラス基板１１Ａ、１１Ｂの間に液晶
層１３をシール材１５により封入してなり、ガラス基板
ＬＩＡ、　ＩＩＢの互いに対向する面には配向膜１２Ａ
、１２Ｂが形成されている。これら表示用、補償用液晶
セル２０′、１０′の積層体は、偏光板１６．２８によ
り挾持されている。

画像表示は、表示用液晶セル２０′の電極を電圧印加で
駆動し、偏光板２８の側から偏光板１６の側へ透過する
カラーフィルター２５−１．２５−２．２５−３・・・
により透過波長を制御された光を利用して種々のカラー
表示を行なう、ここで、上記表示用液晶セル２０′およ
び補償用液晶セル１０′と上下偏光板１６．２８の偏光
軸との関係、表示用液晶および補償用液晶のねじれ角の
関係、Δｎ−ｄ等は、それぞれ、カラーフィルター２５
−１．２５−２．２５−３・・・の色を最も良好に再現
する様な構成、即ち、上記カラーフィルター２５−１　
、２５−２．２５−３・・・が存在しない時にその表示
が白または黒に最も近い色相となる様に形成される。

このような条件設定としては、例えば、特開昭６３−１
５１９２４号公報、特願昭６２−２３４４０２号明細書
、同６２−２３４４０３号明細書、同６２−３０７１０
９号明細書、あるいは同６３−２８４１６４号明細書等
に記載されたもの等が適用できる。そしてこれらの条件
の内、特にセルギャップのコントロールが表示の均一化
のために製造上数も重要となり、表示用および補償用液
晶セル共に±Ｏ，ＯＳ、以下のギャップ精度が、表示面
全体に渡って要求される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の様な構成にて形成された従来の二
層型白黒モードによるカラー表示液晶表示素子では１表
示用および補償用液晶セル共にその基板にガラス基板を
用いているため４枚のガラ大基板が必要となり、素子全
体の厚みが厚くなり、また素子が大型化した場合１重量
が非常に増大する。そのため、外観上薄型、軽量のパネ
ルの実現が困難となるばかりでなく、大型化に伴ないそ
れぞれのセルのギャップコントロールが非常に難かしく
なって、ガラス表面の研磨の精度等、一層高精度な条件
が要求され、コスト的にも高価なものとなる等、多くの
欠点があった。

一方、この様な点から、前述の可撓性フィルム基板を用
いた液晶表示素子が開発されてきたが、可撓フィルム基
板はガラス基板と比較して耐熱性、寸法安定性等の点で
劣っており、高精細、高品質なカラーフィルターの作成
が困難であった。

そこで、本発明は、表示用および補償用液晶セルの基板
に計４枚のガラス基板を用いる従来の構成の二層型カラ
ー液晶表示素子に比べ、全体として薄型、軽量化が図れ
、しかも素子が大型化した場合でも、ガラス表面の研摩
も必要とせず、均一なセルギャップが維持でき、しかも
良好なカラー表示が可能な新規な構成の二層型液晶表示
素子を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、一方の面に表示用透明電極を有し両面に配向
処理されたガラス基板と、一方の面に表示用透明電極を
有し配向処理された第一の可撓性フィルム基板と、一方
の面に配向処理された第二の可撓性フィルム基板を用い
、ガラス基板と第一の可撓性フィルム基板を表示用透明
電極が対向するように離間配置し、これら両基板により
、両基板に対し液晶の分子長軸が略水平に配向され厚さ
方向に１２０°以上３６０°以下にねじれた構造を有し
正の誘電異方性を示す液晶層を挾持させ、且つ、ガラス
基板と第二の可撓性フィルム基板により、両基板に対し
液晶の分子長軸が略水平に配向され厚さ方向に前記液晶
層と逆方向に１２０°以上３６０°以下にねじれた構造
を有し正の誘電異方性を示す液晶ｍを挾持させた二層型
液晶セルと、該液晶セルの上下に配設される一対の偏光
子とから成ることを特徴とする液晶表示素子とすること
で上記課題を解決するものである。

〔作　　用〕 二層型液晶表示素子の構成において、１枚のガラス基板
を共通基板としたこと、及び表示用および補償用液晶セ
ルの他方の基板にそれぞれ可撓性フィルム基板を用いた
ことにより、素子が薄型化、及び軽量化され、しかも素
子が大型化した場合にもセルギャップのコントロールが
容易となる。また、可撓性フィルム基板の採用により、
ガラス基板研磨によるコストアップが低減でき、製造が
容易で安価な二層型液晶表示素子が実現できるようにな
る。更に、共通ガラス基板の表示用液晶セル側の面にカ
ラーフィルターを設けることにより、薄型、軽量化され
ると同時に表示性能の良い二層型カラー液晶表示素子が
提供できるようになる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の液晶表示素子の構成を示す
断面図である。この実施例の特徴は、１枚のガラス基板
２１Ｂを用いて、これを表示用および補償用液晶セル２
０．１０を形成するための共通基板とし、上記ガラス基
板２１Ｂの両側にそれぞれ可撓性フィルム基板２１Ａ、
１１を用いて表示用および補償用液晶セル２０．１０を
形成し、全体として、従来は４枚のガラス基板を用いて
いた二層型液晶表示素子の構成を、ガラス基板１枚とフ
ィルム基板２枚の３枚構成とし、薄型、軽量化構造を実
現した点にある。

上記実施例の構成においては、表示用および補償用液晶
セル２０．１０共に共通ガラス基板２１Ｂと対向側の基
板に可撓性フィルム基板２１．Ａ、１１を用いた事によ
り、特願昭６３−２８４１６４号明細書中に記載されて
いる様にギャップ材粒径として、その標準偏差が０．３
−以下の均一な粒径を持つ球状粒子をセル全体に渡り均
一に５０個／　ｍｍ　”〜３００個／１ｍ２、好ましく
は１００個／ｍζ２００個／ｆｆｌ１１２の範囲内の散
布密度で散布し、低温熱硬化シール材料を用いることに
より。

セルギャップを均一にすることができ、さらに注入され
た液晶の表面張力により、上記可撓性フィルム基板２１
Ａおよび１１が共通ガラス基板２１Ｂの両側表面のうね
りに沿う様にギャップ材２６．１４が形成するセルギャ
ップの位置まで引かれる結果、より精密なセルギャップ
が実現される。この結果、共通ガラス基板２１Ｂの両表
面共に表面研磨の必要がなくなり、大面積に渡り均一で
高精度なセルギャップが維持できる。上記可撓性フィル
ム基板２１Ａ　。

１１としては、ポリエーテルサルフオン、ポリカーボネ
ート、ポリイミド等光学的に略等方性の基板を用いるこ
とができる。さらに、上記可撓性フィルム基板２１Ａ、
１１に光学軸を有する基板、例えば−軸性のポリエステ
ル基板等の使用も可能である。

この場合は、光学的に等方性のフィルム基板に比べ、−
軸性フィルム基板の厚み方向の屈折率の特性により１等
方性のフィルム基板に比べ表示の視角範囲が拡大する等
の利点が生じる。

また、カラー表示を可能とするカラーフィルター２５−
１．２５−２．２５−３・・・は、表示用液晶セル２０
を構成する共通ガラス基板２１Ｂの液晶層２３側の表面
に形成することにより、相対向する可撓性フィルム基板
２１Ａに形成する場合に比べ、フィルム基板の耐熱性、
寸法安定性等の問題が回避されるため、より高精細、高
品質なカラーフィルターの作成が実現される。

さらに、第１図の実施例では上記Ｒ，Ｇ、Ｂカラーフィ
ルターは、表示用透明電極２２Ｂの上層に形成したが、
表示用透明電極２２Ａの下層に形成しても良いことはも
ちろんである。上記カラーフィルターの形成方法は、一
般的に染色法、印刷法、感光性着色インクのフォトリン
グラフィ法等が適用でき、表示画素サイズや要求される
精度等に応じて目的に合った方式を選定すればよい。

次に、第１図の構成の二層型カラー液晶表示素子の作成
方法の一例を第３図に従って説明する。

先ず、第１の工程（第３図の（Ｉ））では、共通ガラス
基板２１Ｂの表示用液晶セル２０のカラーフィルター２
５−１．２５−２．２５−３・・・を形成する側の表面
上に、スパッタ法または蒸着法により透明導電膜（一般
にＩ丁ＯＮ）を形成した後、このＩＴＯ膜をフォトリソ
グラフィ法を用いて所定の形状にパターン形成し、表示
用透明電極２２Ｂとする。一方、同様に対向側の可撓性
フィルム基板２１Ａ上のＩＴＯ膜を同様の方法でパター
ン形成して表示用透明電極２２Ａを形成する。

次に、第２の工程（第３図の（■））では、共通ガラス
基板２１Ｂ上に形成されたパターン電極２２Ｂ上に染色
法を用いてＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィルター２５−１．２
５−２゜２５−３・・・を順次形成する。

第３の工程（第３図のＩＩＩ））では、共通ガラス基板
２１Ｂ上のカラーフィルター２５−１．２５−２．２５
−３・・・表面に印刷法により配向膜２４Ｂを印刷後、
所定の焼成温度以下でプリベイクする１本実施例では、
配向剤としてＨＬ−１１１０（日立化製）を用いプリベ
イク温度は６０℃とした。

次に、第４の工程（第３図の（■））では、可撓性フィ
ルム基板２１ＡのＩＴＯパターン電極２２Ａ上と、共通
ガラス基板２１Ｂのカラーフィルター２５−１．２５−
２．２５−３・・・形成面の裏面側、即ち補償用液晶層
Ｉ３と接する面上と、可撓性フィルム基板１１の表面上
に。

それぞれ配向膜２４Ａ、１２Ａ、　１２Ｂを印刷形成す
る。

ここで、共通ガラス基板２１Ｂの配向膜２４Ｂを形成し
た面は、その表面を非接触状態に保ったホルダー４０に
より保持される０次に、それぞれの配向膜を１００〜１
２０℃、６０ｍ１ｎの条件でポストベイクする。

その後、各基板上の配向膜を一般的な方法により所定の
角度にそれぞれラビング処理する。ここで４共通ガラス
基板２１Ｂの両面の配向膜１２Ａ、２４Ｂのラビング工
程では、一方の面をラビングする際は、ホルダー４０を
用いて他方の面を非接触状態に保つことが必要である。

次に、上記それぞれの基板を用いて、第１図に示した構
成の二層型セルを形成する（第３図の（■））。

この時、共通ガラス基板２１Ｂの両面に、均一に所定の
分散密度にてギャップ材１４．２６を分散する。

他方、可撓性フィルム基板２１Ａ、１１の周囲には、液
晶を注入するための注入口を残した形状に低温熱硬化型
シール材を印刷し、可撓性フィルム基板２１Ａと共通ガ
ラス基板２１Ｂを最初に貼り合せ（貼り合せ■）、次い
で可撓性フィルム基板１１を貼り合せ（貼り合せ■）、
均一なセルギャップおよびシール厚が得られる様に可撓
性フィルム基板１１の上方がら荷重を加えると共にシー
ル材の硬化を行う。ここで用いたシール材硬化条件とし
ては、８０℃−１ｏ。

℃、６０〜８０ｍ１ｎである。

上記の様にして形成した二層型セルの表示用および補償
用液晶セル２０．１０にそれぞれねじれ方向の異なる液
晶を真空注入し、二層型カラー液晶表示素子を形成した
。ここで、二層型セルのフィルム基板２１Ａ、１１とし
て、光学的に等方性のポリエーテルサルフオンおよび光
学的に異方性を有する一軸延伸ポリエステルを用いた液
晶表示素子を作製し、それぞれ両側に偏光板１６および
２８を所定の角度に貼り合せた後、それぞれ表示性能を
比較した所、いずれも良好なカラー表示が得られたが、
視角特性において、−軸延伸フィルムがより良好である
ことが認められた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明では、１枚のガラス
基板を共通基板とし、該共通ガラス基板の両側にそれぞ
れ可撓性フィルム基板を用いて液晶層を二層挾持し、上
記共通ガラス基板とその両面において相対向する各フィ
ルム基板とで表示用および補償用液晶セルをそれぞれ形
成することにより、全体として、３枚の基板を用いた二
層型液晶表示素子を実現可能とした。

したがって、１枚のガラス基板と２枚の可撓性フィルム
基板を用いた上記の構成により、従来のガラス基板４枚
を用いた二層型液晶表示素子に比べ。

より薄型、軽量化が図れると共に、従来の様なガラス表
面の研磨によるコストアップも低減でき、しかも、素子
を大型化した場合においてもセルギャップのコントロー
ルが高精度に実現可能となる。

また５本発明によれば、共通ガラス基板の表示用液晶セ
ル側の面に表示画素に対応したカラーフィルターを設け
ることにより、上記の利点を備え、かつ良好なカラー表
示が可能な二層型カラー液晶表示素子の提供が可能とな
る。

更に、本発明によれば、補償用液晶セルの可撓性フィル
ム基板側に光学軸を有するフィルムを用いるようにすれ
ば、光学的に等方性の基板を用いる場合に比べ表示の視
角性能を上げることが可能となるため、薄型、軽量化と
同時により一層表示性能を向上させることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二層型カラー液晶表示素子の構成
例を示す断面図、第２図は従来の二層型カラー液晶表示
素子の構成例を示す断面図、第３図は第１図の液晶表示
素子の作成方法を示す工程図である。 １０・・・補償用液晶セル １１．２１Ａ・・・可撓性フィルム基板１２Ａ、１２Ｂ
、２４Ａ、２４Ｂ・・・配向膜１３．２３・・・液晶層 １４．２６・・・ギャップ材 １６．２８・・・偏光板 ２０・・・表示用液晶セル ２１Ｂ・・・ガラス基板 ２２＾、２２Ｂ・・・透明電極 ２５−１　、２５−２．２５−３〜・・・カラーフィル
ター特許出願人　株式会社　リ　　コ　− 代理人弁理士　池　浦敏明（ほか１名）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の面に表示用透明電極を有し両面に配向処理
   されたガラス基板と、一方の面に表示用透明電極を有し
   配向処理された第一の可撓性フィルム基板と、一方の面
   に配向処理された第二の可撓性フィルム基板を用い、ガ
   ラス基板と第一の可撓性フィルム基板を表示用透明電極
   が対向するように離間配置し、これら両基板により、両
   基板に対し液晶の分子長軸が略水平に配向され厚さ方向
   に１２０°以上３６０°以下にねじれた構造を有し正の
   誘電異方性を示す液晶層を挾持させ、且つ、ガラス基板
   と第二の可撓性フィルム基板により、両基板に対し液晶
   の分子長軸が略水平に配向され厚さ方向に前記液晶層と
   逆方向に１２０°以上３６０°以下にねじれた構造を有
   し正の誘電異方性を示す液晶層を挾持させた二層型液晶
   セルと、該液晶セルの上下に配設される一対の偏光子と
   から成ることを特徴とする液晶表示素子。