JPH04177322A

JPH04177322A - 液晶パネル

Info

Publication number: JPH04177322A
Application number: JP30738790A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原; Kazunori Komori; 一徳小森; Hideki Omae; 秀樹大前
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1992-06-24

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テレビジョン画像などを表示する液晶パネルに
関する。

従来の技術液晶パネルは薄型・軽量など数多くの主成分を有するた
め、近年研究開発が盛んである。また、テレビジョン用
に用いられる液晶としては応答性・カラー化に対応する
ためツイストネマスチ・ンク液晶（以後、ＴＮ液晶と呼
ぶ）が主として用いられている。

以下に図面を参照しながら、従来の液晶パネルについて
説明する。第４図および第５図に従来の液晶パネルの構
成を示す。なお、これらの図面においては説明に不要な
箇所は省略しており、要部については実物より拡大して
描いている部分が存在する。以上のことは他の図面にお
いても同様である。第４図および第５図に示すように、
ガラスからなるアレイ基板１１上にはスイッチング素子
として働く薄膜トランジスタ２２（以後ＴＰＴと呼ぶ）
、ソース信号線にデータ信号を印加するだめのソースド
ライブＩＣ１２、ゲート信号線に接続されたＴＰＴ２２
のオン・オフを制御する信号を印加するゲートドライブ
ＩＣｌ３および画素電極２１が形成されている。このア
レイ基板１１に対向して対向基板４１が設けられ、対向
基Ｆｉ４１の下面にはＩＴＯなどの透明導電材料からな
る透明電極５１が形成されている。アレイ基板１１と対
向基板４１はビーズなどのスペーサを介して一定の間隙
を設けて対向して配置し、その間隙にＴＮ液晶５２を注
入し、周辺を封止樹脂４３により封止している。そして
、両番板の外側には直線偏光を得るための偏光フィルム
４２．５３がそれぞれ配設されている。

なお、以後、はぼ同一構成あるいは同一内容のものには
同一番号を付して説明を省略する。

次に従来の液晶パネルの動作について第６図および第７
図を用いて説明する。まず、第６図は液晶パネルの等価
回路図である。第６図に示すように、液晶パネルの動作
としては、ゲートドライブＩＣ６１はゲート信号線Ｇ、
〜Ｇ、に対し順次オン電圧を印加する。それと同期して
ソースドライブＩＣ６２はソース信号線Ｓ、−Ｓ、、に
それぞれの画素６５に印加する電圧を出力する。ＴＦＴ
６３と付加コンデンサ６４とを備えた各表示画素６５に
は液晶を所定の光透過量にする電圧が印加され保持され
る。

前記電圧は次の周期で各ＴＦＴ６３が再びオン状態にな
るまで保持される。前述の動作が繰り返されることによ
り光は変調され、画像が表示される。

従来の液晶パネルにはＴＮ液晶を用いている。第７図に
ＴＮ液晶パネルの動作原理を示す。第７図（ａ）、　（
ｂ）に示すように、２枚の偏光フィルム７１．７２の間
に透明電極７４を備えた基板７８に挟持されて液晶分子
７５があり、透明電極７４にはスイッチ７７を介して信
号源７６が接続されている。第７図（ａ）に示すように
電圧ｏｆｆ状態では入射偏光が９０°回転して透過せず
、第７図（ｂ）に示す。ｎ状態では回転せずに透過する
。したがって２枚の偏光フィルム７１・７２の偏光方向
が直交していれば、ｏｆｆ状態では光が透過し、ｏｎ状
態では光が遮断されることになる。ただし、偏光方向が
互いに平行であれば、この逆になる。以上のようにして
、ＴＮ液晶パネルは光を変調し画像を表示する。

発明が解決しようとする課題このような従来のＴＮ液晶を用いた液晶パネルでは、光
の吸収・透過を制御するために偏光フィルムを用いる必
要がある。しかし、偏光フィルムは光の偏光方向をそろ
えるために入射光の半分以上を吸収してしまう。したが
って透過光の明るさは最大でも入射光の半分以下となっ
てしまう。このことは光透過率は液晶パネルを液晶パネ
ルの表示画像を拡大投映する液晶投写型テレビに用いた
場合にはさらに顕著となる。つまり、偏光フィルムによ
り光が吸収されてしまい表示画像が暗くなり、大画面化
に対応することができない。また、偏光板が光を吸収し
、加熱変質するという問題も発生する。ＴＮ液晶パネル
を直視型で用いる場合においても、表示画像が暗くなる
という問題がある。その上、直視型の場合は重量の課題
も大きい。

つまり、従来の液晶パネルではアレイ基板と対向基板の
２枚のガラス板を用いるため、液晶パネルが大型化する
につれガラス基板の厚みが厚くなり、それにつれて重量
も大きくなり、色むらも発生する。その上、ガラス板の
両面で光が多重反射してハレーションをひきおこし、画
像のコントラストを低下させてしまうという課題も発生
する。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため、本発明の液晶パネルはスイッ
チング素子を形成したアレイ基板上に、液晶をポリマー
中に分散した液晶層を形成し、前記液晶層に対向電極と
してＩ　ＴＯｆＲ膜を形成したものである。

作用本発明の液晶パネルは紫外線硬化型のポリマー中に液晶
を乳化分散して液晶層を形成する。前記液晶層は液晶を
ポリマー中に水滴状に分散して光分散型液晶パネルとし
て用いている。そのため、偏光板を用いる必要がないた
め、入射光を損失することがなく、大幅に明るい表示画
像が得られる。

また、対向基板を用いないため従来の液晶パネルに比較
して重量は約Ａとなり、ハレーションの発生量も大幅に
低減することとなる。

実施例以下に図面を参照しながら本発明の一実施例の液晶パネ
ルを説明する。第１図（ａ）は本発明の一実施例の液晶
パネルの構成を示す。第１図ら）は第１図（ｂ）の液晶
パネルの周辺部の構成を示す。第１図（ａ）、　（ｂ）
に示すように、アレイ基板１１上に紫外線硬化樹脂を主
成分とするポリマー層１８を形成し、このポリマー層中
に水滴状に分散した液晶をスポンジ状に囲って保持して
いる。このときの液晶とポリマーの容積比率は約１：１
である。アレイ基板１１の中央部には画像表示領域１６
が設けられていて、ポリマー層１８の表面をＩＴＯ対向
電極、さらに透明な絶縁物質である５ｉＣ）ｚ　　・Ｓ
ｉＮｘなどからなる保護膜１５が設けられている。画像
表示領域外のアレイ基板１１上にはソースドライブＩＣ
１２とゲートドライブＩＣｌ３およびＩＴＯ対向電極工
４に電圧を印加するための配線１９が設けられていて、
配線１９とＩＴＯ対向電極１４は銀ペースト１７により
接続されている。なお、ＩＴＯ対向電極１４とポリマー
層１８との密着性を向上させるため、両者の間に緩衝層
を形成してもよい。

以上の第１図（ａ）、　（ｂ）および第２図で明らかな
ように、本発明の液晶パネルは、アレイ基板１１上に水
滴状液晶を含有するポリマー１８が形成され、ポリマー
１８に接してＩＴＯからなる対向電極１４が形成されて
いる。この作製方法としては、ＴＰＴなどが形成された
アレイ基板１１上にロールクォーターあるいはスピンナ
ーを用いた塗布技術により液晶を溶解したポリマー液を
塗布する。その後、紫外線を照射しポリマーを硬化させ
る。このとき、ポリマー中に溶解していた液晶分子は相
分離を起してポリマーから分離し、水滴状液晶としてポ
リマー中に分散析出する。硬化時のポリマー層１８の膜
厚は２μｍ〜３０μｍになるよう形成し、望ましくは５
μｍ〜１５μｍの範囲になるよう制御する。

前記ポリマー層１８の膜厚が薄いとコントラスト比がと
りにくく、厚いと液晶の応答時間が長くなり、テレビの
動画表示に適さな（なる。次にポリマーの残す部分だけ
にレジストを塗布し、不要な部分のポリマーを除去する
。同様の手法を用いてＩＴＯ対向電極１４および保護膜
１５を形成する。次にペーストでＩＴＯ対向電極１４と
配線１９を接続し、最後にソースドライブＩＣ１２およ
びゲートドライブＩＣｌ３をチップオンガラス（以後Ｃ
ＯＧと呼ぶ、）技術を用いてアレイ基板１１上に積載し
て完成する。

なお、ポリマー層１８を塗布後、メタルマスクなどを用
いて不要な箇所に紫外線を照射されないようにし、不要
な箇所のポリマーを硬化させないようにして紫外線を照
射した後、洗浄して不要な箇所のポリマーを洗い流して
もよい。

次に本発明の液晶パネルの動作について第３図を用いて
説明する。なお本実施例の液晶パネルの駆動は従来例に
用いた第６図の等価回路と同じものを用いた。第３図（
ａ）、　（ｂ）に示すようにＴＮ液晶３１はポリマー層
１８中に水滴状に分散されている。

第３図（ａ）に示すように画素電極２１に電圧が印加さ
れていない状態では、それぞれの水滴状液晶３１の液晶
分子は不規則な方向に配向している。この状態ではポリ
マー層１８と水滴状液晶３１の間に屈折率の差が生じ、
入射光は散乱する。したがって、光はほとんどＩＴＯ対
向電８ｉ１４側から出射されない。

ここで第３図［有］）に示すように両電極間に電圧を印
加すると水滴状液晶３１の液晶分子の配向方向がそろう
。液晶が一定方向に配向したときの屈折率をあらかじめ
ポリマー層１８の屈折率と合わせておくと、入射光は散
乱せずＩＴＯ対向電極１４側から出射される。なお、光
の入射方向は、ＩＴＯ対向電極１４側から入射させても
よい。また、本発明の液晶パネルを液晶投写型テレビの
液晶パネルとして用いる場合は、液晶パネルの入射光は
、できる限り平行光に近くなるよう入射させ、光学系に
はシュリーレン光学系を用い、散乱した光は前記光学系
で遮断させることにより、容易に高コントラストの画像
表示を行なうことができる。

なお、第１図（ロ）においてＩＴＯ対向電極１４と配線
１９の接続にペーストを用いたが、これに限定するもの
ではなく、たとえば異方向性導電樹脂を用いてもよく、
あるいは超音波により導体線を融着させＩＴＯ対向電極
１４と配線１９との接続をとってもよいことは言うまで
もない。

また、本実施例の液晶パネルは透過型液晶パネルとして
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
反射型でも同様の効果が得られることは言うまでもない
。反射型での構成としては、画素電極２１をＡｌなどの
金属ｉ１膜で形成し、光をＩＴＯ対向電極１４側から入
射させる構成、あるいはＩＴＯ対向電極１４上にＡｆな
どの金属薄膜を形成し、光をアレイ基板１１側から入射
させる構成があげられる。

また、本実施例の液晶パネルは各画素にスイッチング素
子を形成したアクティブマトリ・ンクス型液晶パネルを
用いて説明したが、本発明はこれに限定するものではな
く、単純マトリックス型液晶パネルに用いてもよいこと
は言うまでもない。

また、ＩＴＯ対向電極１４上に保護膜１５を形成すると
したが、信転性などの観点から保護膜１５が不要な場合
には形成する必要がないことは言うまでもない。

また、アレイ基板１１はガラス基板としたが、これに限
定されるものではなく、たとえばシリコン基板であって
もよい。

なお、本発明の実施例において、ポリマーは紫外線硬化
樹脂を主成分とするとしたが、これに限定するものでは
なく、光透過性を有するものであれば、熱可塑性樹脂ま
たは熱可塑性樹脂を用いてもよく、また、これらの樹脂
を組みあわせて用いてもよい。

発明の効果本発明の液晶パネルは分散モードの液晶を用いているた
め、偏光フィルムを用いる必要がない。

したがって、従来であれば偏光フィルムにより５０％強
の透過光損失が発生し、テレビジョン画面の輝度を低下
させていたが、本発明では１００％近く光を有効利用で
きるため、同一の光源を用いても非常に高輝度の液晶テ
レビを実現できる。また、−枚のガラス基板のみで構成
できるので、従来の液晶パネルと比較して、重量を％に
低減することができ、その上包むらが発生しにく（、さ
らにガラス表面でのハレーションを大幅に低減できるた
め高コントラストの液晶テレビジョンを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の液晶パネルの構成図およ
び断面図、第３図は本発明の液晶パネルの動作の説明図
、第４図は従来の液晶パネルの構成図、第５図は従来の
液晶パネルの断面図、第６図は液晶パネルの等価回路図
、第７図は従来の液晶パネルの動作を示す図である。１１・・・・・・アレイ基板、１２・・・・・・ソース
ドライブＩＣ１１３・・・・・・ゲートドライブＩＣ１
１４・・・・・・対向電極、１５・・・・・・保護膜、
１６・・・・・・表示領域、１７・・・・・・ペースト
、１８・・・・・・ポリマー層、１９・・・・・・配線
、２１・・・・・・画素電極、２２・・・・・・ＴＦＴ
、３１・・・・・・水滴状液晶。代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名２ｔ−直
奏を腫− ２２−Ｔ　Ｆ丁第２図ｚ　　Ｚｆ／４（ｂ）ａＮｉ大Ｕ光第４図　　　　　　、２第　５　　ｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｚ
ｚ第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁材からなるアレイ基板上に形成された導電材
からなる画素電極と、前記画素電極の上層に形成された
液晶を分散したポリマーからなる液晶層と、前記液晶層
の上層に形成された導電材からなる対向とにより構成さ
れた液晶パネル。
（２）絶縁材はガラス基板である請求項１記載の液晶パ
ネル。
（３）対向電極上に光透過性を有する絶縁膜からなる保
護薄膜が形成されている請求項１記載の液晶パネル。
（４）画素電極には画素に電圧を印加するスイッチング
素子が連結されている請求項１記載の液晶パネル。
（５）液晶層は厚さ２μｍ以上３０μｍ以下である請求
項１記載の液晶パネル。
（６）ポリマー層は紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂また
は熱可塑性樹脂のいずれかを主成分とする請求項１記載
の液晶パネル。