JPH04281426A - 液晶表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶として液晶を三次元
網目構造を有する高分子中に分散させた高分子分散型液
晶を用いた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶を用いた画像表示装置には大
別して単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式
がある。

【０００３】単純マトリクス方式は２枚の帯状電極群（
行電極と列電極）を直交させ、その交点において表示画
素を構成する方式であり、これら帯状電極間に駆動回路
によって所定の電圧を印加して表示画素を作動させる。 この方法は、構造が簡単なため低価格でシステムを実現
できる利点がある。しかし、各液晶画素間でのクロスト
ークが生じるため画素のコントラスト比がとれず、テレ
ビ画像等の高精細画像の表示を行う場合、画質の低下は
避けられないものであった。

【０００４】一方、アクティブマトリクス方式では、各
液晶画素毎にスイッチング素子を設けて電圧を保持する
ものであり、液晶表示装置を時分割駆動しても液晶にか
かる電圧を保持可能なため、表示容量の増大が可能で、
コントラスト比が得られる等の画質に関する特性が良く
液晶テレビ等の高精細画像表示を実現できるものである
。

【０００５】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装
置として、バリスターをアクティブマトリクス素子とし
て用いたものを図４および図５に示す。図示のように、
下側ガラス基板１０上に行電極１１と画素電極１２とを
所定の間隔を隔てて設け、これら行電極１１と画素電極
１２とを酸化亜鉛から成る焼結体バリスター素子１３で
接続してある。そして、これらの上部に所定の間隔ｄを
隔てて、列電極に接続された対向電極１２及びカラーフ
ィルター２０が設けられた上側ガラス基板１７との間に
液晶１４が注入充填してある。

【０００６】ここで使用される液晶１４は、通常ＴＮ（
ツイストネマチック）型の液晶が一般的であり、液晶は
光のシャッターとして用いられる。この場合、下側ガラ
ス基板１０及び上側ガラス基板１７の外側に偏光板１９
が設置される。行電極１１に印加された電圧に基づいて
液晶１４をスイッチ駆動する焼結体バリスター素子１３
は、ＺｎＯ粒子をＭｎ、Ｃｏ酸化物薄膜等の金属絶縁膜
で被覆したバリスター粒子をガラスフリットで焼結した
ものであり、粒径約５μｍのバリスター粒子１個当り約
３Ｖのしきい値電圧が得られる。

【０００７】したがって、行電極１１と画素電極１２と
の間隔を３０μｍに設定すれば、この間隔内に存在する
実質的に直列６個のバリスター粒を介して行電極１１と
画素電極１２とが接続され、これら電極１１、１２間に
は３Ｖ×６個＝１８Ｖのしきい値電圧が得られる。すな
わち、このしきい値電圧を越えた電圧が印加された時に
、液晶１４が駆動される状態になり、他の液晶素子への
印加電圧の影響を排除して、クロストークの発生を防止
することができる。

【０００８】従来の液晶表示装置でもアクティブマトリ
クス方式のものは、上記のようにコントラスト比等の画
質に関する特性が良く、高精細の画像表示を実現できる
ものである。近年、普及が急速に始まったワープロ、ラ
ップトップコンピュータではバッテリー駆動の必要性か
ら、低消費電力化が要求され、バックライトを使用しな
い反射型液晶ディスプレイが求められている。

【０００９】従来の液晶表示装置は、下側ガラス基板１
０と上側ガラス基板１７との間に液晶１４を充填した構
造であるが、この場合、使用される液晶はＴＮ型液晶で
あるため、上下ガラス基板の外側に合計２枚の偏光板が
必要である。通常偏光板の光透過率は３０％程度しかな
く、この偏向板を２枚重ねて使用するため、反射光の強
度は入射光の３０％以下となり、明るい表示画面を有す
る液晶表示装置を得ることは困難である。さらに、ＴＮ
型液晶は、液晶分子のねじれによる旋光性を利用してい
るので、原理上視角依存性があり、大画面化する際の大
きな問題点であった。

【００１０】また、近年高分子のマトリクス中に球状の
液晶粒子を分散させたＮＣＡＰ（Ｎｅｍａｔｉｃ　Ｃｕ
ｒｖｉｌｉｎｅａｒ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｐｈａｓｅ）液
晶が開発され、本液晶は、応答速度が速く、散乱型液晶
であるので偏光板が不要で明るく、視野角が広いという
特徴があるので液晶ディスプレイへの応用が検討されて
いる。しかし、この様なＮＣＡＰ液晶に代表される液晶
は、液晶駆動時の立ち上がり特性が急峻でないため、マ
ルチプレックス駆動は困難であるのでアクティブマトリ
クス素子との組み合わせで用いられる。

【００１１】一方、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）　等のアクティブマトリクス素子は
、一般に真空プロセスにより製造されるので製造工程が
複雑である上、歩留りが悪く、非常に高コストである。 更に、ＮＣＡＰ液晶においては、従来のＴＮ型液晶の駆
動電圧が〜５Ｖと低いのに対して数１０〜数１００Ｖと
高電圧であるため、ラップトップコンピュータ等への応
用を考慮した場合、高電圧駆動が必要となり駆動回路の
製造コストの増大、消費電力の増加等が大きな障害とと
なっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来法の
欠点に鑑みなされたものであり、液晶の視野角依存性が
なく、画面が明るい高精細な反射型液晶ディスプレイを
安価に提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は酸化亜鉛を主成分としたペーストを印刷、焼成する
ことにより作製したバリスター素子をアクティブマトリ
クス素子として用いるものであり、該アクティブマトリ
クス素子を設けた下側透明基板と上側透明基板との間に
液晶を設け、アクティブマトリクス素子により液晶を駆
動する液晶表示装置において、液晶が三次元網目構造を
有する高子中に分散した構造であり、上側透明基板又は
下側透明基板の何れか一方に、金属反射板又は着色され
た反射板を設置したことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明の液晶表示装置では、従来高価であった
アクティブマトリクス素子を酸化亜鉛を主成分としたペ
ーストの印刷、焼成により簡便、安価に作製し、用いる
液晶を液晶中に三次元網目構造を有する高分子を分散す
る構造とすることにより、視野角を広く、更に表示画面
を明るくすることが可能となる上、駆動電圧の低減が可
能となり、低消費電力、高精細の反射型液晶表示装置を
安価に提供するものである。

【００１５】

【実施例】本発明に係る液晶表示装置を実施例に基づい
て具体的に説明する。まず、液晶表示装置に用いる高分
子分散型液晶を図２および図３に基づいて説明する。図
２に示すように、高分子分散型液晶はネマチック液晶２
４（ａ）　の連続層中に紫外線重合により得られた三次
元網目構造体２４（ｂ）　を分散させたものであり、高
分子の三次元重合構造による液晶のランダム配向により
光散乱機構を示すものである。

【００１６】このような高分子分散型液晶は、ＰＮ−Ｌ
ＣＤ（ＰｏｌｙｍｅｒＮｅｔｗｏｋ）　液晶とも称され
、一般には高分子前駆体（ＭＭＡ等）に光重合開始剤を
添加し、ネマチック液晶と混合した溶液を両側にＩＴＯ
等の透明電極を形成した液晶セルに充填した後、紫外線
等の光を照射し、光重合反応により三次元網目構造体を
形成すると同時に液晶を分離する方法で製造される。こ
の時、得られる三次元網目構造体の平均網目寸法は重合
条件により変化するが、１μｍ前後になるように制御さ
れる。

【００１７】図２に示すように高分子分散型液晶２４に
電圧が印加されていないときは、液晶２４（ａ）　は三
次元網目構造体２４（ｂ）　の界面に沿って配向し、光
を散乱させるため高分子分散型液晶２４は乳白色の不透
明状態となっている。このような、ＰＮ−ＬＣＤは、液
晶が三次元的な連続相を形成しているため、その特性は
液晶自身の特性に近くなり、駆動電圧はセルギャップ１
０μｍ時で３〜５Ｖであり、従来の高分子分散型液晶（
例としてＮＣＡＰ液晶）に比較して大幅な低電圧化が可
能である。

【００１８】次に、上記高分子分散型液晶２４を用いた
液晶表示装置を図１を用いて説明する。なお、図４及び
図５に基づいて先に説明した従来例と同一部分には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図１に示すよう
に、本実施例の液晶表示装置は下側ガラス基板１０と上
側ガラス基板１７との間に高分子分散型液晶２４を挟み
込んだ構成となっている。下側ガラス基板１０には行電
極１１、画素電極１２及びアクティブマトリクス素子と
しての焼結体バリスター素子１３が設けられており、上
側ガラス基板１７にはＳｉＯ２　等の無機絶縁膜又はポ
リイミド等の有機絶縁膜から成る上部絶縁膜１８、透明
対向電極１５が形成されている。

【００１９】また、下部ガラス基板１０の反対側には、
反射板１６が反射面を内側にして貼り合わされている。 この反射板１６の反射面は着色され、行電極１１及び画
素電極１２間に電界が印加された時には高分子分散型液
晶２４が散乱状態から透明状態へと変化するため、着色
されて見えることにより表示が行なわれる。

【００２０】上記構成の液晶表示装置は次のような工程
で製造される。まず、下側ガラス基板１０上にマグネロ
トンスパッタ装置を用いてＩＴＯ膜（酸化インジウム−
酸化スズ膜）を厚さ１１００Åに成膜し、これにフォト
プロセスによりレジストパターンを形成して酸化第二鉄
：塩酸＝１：３にエッチング液にて行電極１１及び画素
電極１２を形成する。

【００２１】さらに、原料となるＺｎＯ粉を１２００℃
で１時間焼結した後、これをボールミルで粉砕してエア
分級し、５μｍ　〜１０μｍ　のＺｎＯ単結晶粒子粉を
得、これにＣｏ２　Ｏ３　を０．５モル％及びＭｎＣｏ
３　を０．５モル％加えて再度１２００℃で１時間焼成
してバリスター特性を有するバリスター粉を得、このバ
リスター粉にガラスフリットを２５重量％及びエチルセ
ルロース（粘度５０ｃｐｓ）を１０重量部加えてカルビ
トールを溶剤としてペースト化し、このペーストを下側
ガラス基板１０上にシルクスクリーン印刷で焼結体素子
のパターンに印刷し、これを４８０℃で３０分焼成して
焼結体バリスター素子１３を形成する。

【００２２】この時、焼結体バリスター素子１３は、下
側ガラス基板１０及び上側ガラス基板１７を貼り合わせ
時のギャップスペーサを兼ねるため、所定の厚みに印刷
され、通常１０〜２０μｍ　の範囲である。　　次に、
ＳｉＯ２　からなる上部絶縁層１８、ＩＴＯ膜から成る
透明対向電極１５を予め形成した上側ガラス基板の周囲
部にガラスビーズを数％混ぜた接着用エポキシ樹脂をシ
ルクスクリーン印刷により印刷し、下側ガラス基板１０
とアライメントして貼り合わせ、加圧加熱し接着させる
。

【００２３】次いで、このパネルに高分子分散型液晶の
前駆体を接着部の一部に設けた封入口より充填する。こ
の高分子分散型液晶の前駆体を具体的に示せば、トリメ
チロールプロパントリアクリレートを１９．８重量％、
重合開始剤として２−ヒドロキシ−２メチル−１−フェ
ニルプロパン−１−オン０．２重量％、ネマティク液晶
（ＢＤＨ社製商品名「Ｅ７」）を８０重量％の割合で配
合したものである。次に、この高分子分散型液晶の前駆
体を充填した液晶パネルの下側ガラス基板側より紫外線
を照射し、光重合反応を生じさせ、三次元網目構造体を
形成した。この時の硬化条件はメタルハライドランプを
用いて、紫外線の照射量は６００ｍＪ／ｃｍ２　である
。最後に、封入口を封口用エポキシ樹脂により塞ぎ、下
側ガラス基板１０の外側に黒色に着色された反射板１６
を接着して液晶表示装置を完成した。

【００２４】

【効果】本発明の液晶表示装置によれば、従来高価であ
ったアクティブマトリクス素子を酸化亜鉛を主成分とし
たペーストの印刷、焼成により簡便、安価に作製し、液
晶を液晶中に三次元網目構造を有する高分子を分散する
構造とすることにより、視野角を広く、更に表示画面を
明るくすることが可能となる上、駆動電圧の低減が可能
となり、低消費電力、高精細の反射型液晶表示装置を安
価に提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の断面図
である。

【図２】高分子分散型液晶の動作説明図である。

【図３】高分子分散型液晶の動作説明図である。

【図４】従来の液晶表示装置の一例を示す平面図である
。

【図５】図４中のＡ−Ａ’線にそって切断したところを
示す断面図である。

【符号の説明】

１１　　　　行電極 １２　　　　画素電極 １３　　　　焼結体バリスター素子 １５　　　　対向電極 １６　　　　反射板 １８　　　　上部絶縁層 ２０　　　　カラーフィルター ２４　　　　高分子分散型液晶 ２４ａ　　液晶 ２４ｂ　　三次元網目構造体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクティブマトリクス素子として、酸化亜
   鉛を主成分としたバリスター素子を用いた下側透明基板
   と上側透明基板との間に液晶を設け、アクティブマトリ
   クス素子を介して駆動する液晶表示装置において、前記
   液晶が三次元網目構造の高分子中に分散されていて、上
   側透明基板又は下側透明基板の何れか一方に、金属反射
   板又は着色された反射板を設置したことを特徴とする液
   晶表示装置。