JPH04323616A

JPH04323616A - 液晶電気光学素子

Info

Publication number: JPH04323616A
Application number: JP3092123A
Authority: JP
Inventors: Eiji Chino; 英治千野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-11-12

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、液晶テレビ、液晶プロ
ジェクター、液晶ディスプレイなどの液晶電気光学素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示したように、高分子・液晶複合
膜（以下ＰＤＬＣと呼ぶ）９は、ネマチック液晶材料５
が網目状または格子状高分子６に分散した構造を持つ。ＰＤＬＣ９は、電圧印加にともなって光散乱状態から光
透過状態に変化する。

【０００３】このＰＤＬＣをディスプレイとして使用す
るには、従来図５のように、素子基板２に形成された回
路素子３、および画素電極７と対向基板４上に形成され
た透明電極（共通電極）６でＰＤＬＣ９を挟んで、印加
電圧で透過光量をコントロールすることによって、表示
が可能になる。ＰＤＬＣをディスプレイとして使用する
と、従来の液晶表示素子に不可欠だった偏光板が不必要
となるため、明るい表示素子を得ることが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＤＬＣの比抵抗は１０９Ω・ｃｍ台であり、通常のＴ
ＦＴ液晶素子に使用される液晶単体の値１０１２Ω・ｃ
ｍより低い。そのため、ＴＦＴに代表される３端子素子
素子、あるいはＭＩＭに代表される非線形２端子素子と
組み合わせた場合電圧保持率が低く、極端な場合には駆
動が不可能であった。

【０００５】これらの原因は次の様に考えられる。

【０００６】ＰＤＬＣを作成する際に、従来は液晶と光
硬化型樹脂を適当な比率で混合した物を液晶セル中に封
入し、これに光を照射する。光照射によって、光硬化型
樹脂は硬化を開始し高分子マトリックスを形成し、最終
的に液晶部分と高分子マトリックス部分に別れ、ＰＤＬ
Ｃが形成される。しかしながら、従来のように光硬化型
樹脂と液晶の混合物を使用した場合には、光照射により
重合するがその反応率が１００％ではない。その結果、
未反応の光硬化型樹脂が不純物として液晶中に存在し比
抵抗が低下する。

【０００７】さらに、ＭＩＭ素子では液晶材料の容量を
大きくして素子自身の容量との比率を大きくすることに
よって良好な駆動が可能となる。しかし液晶材料として
ＰＤＬＣを使用した場合、ＰＤＬＣの容量を大きくする
ために液晶セルのセル厚を薄くすると、散乱度が減少し
結果としてコントラストが極端に低下する。

【０００８】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、あらかじめ
光硬化型樹脂を硬化して空隙を有する高分子マトリック
スを形成し、このマトリックスに液晶をしみこませて複
合膜の比抵抗を液晶単体とほぼ同じ値にする。さらに、
ラテラル型ＭＩＭ素子を採用して、液晶材料の容量はそ
のままでＭＩＭ素子の容量を小さくして液晶材料と素子
との容量比率を大きくすることにより、表示品質、及び
信頼性の高い液晶・高分子複合体からなる液晶表示体を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子は
、以下の点を特徴とする。

【００１０】（１）　　高分子マトリックス中に液晶が
分散・充填された高分子・液晶複合膜を有する液晶表示
素子において、該高分子マトリックスは基板上に空隙を
有するように一層ないしは多層積層して形成され、かつ
光硬化型樹脂を少なくとも１成分として含むこと。

【００１１】（２）　　（１）の空隙に液晶が充填され
ていること。

【００１２】（３）　　（２）の液晶を駆動する素子が
非線形２端子素子であること。

【００１３】（４）　　（３）の非線形２端子素子がＭ
ＩＭ素子であること。

【００１４】（５）　　（４）のＭＩＭ素子がラテラル
型ＭＩＭ素子であること。

【００１５】

【作用】あらかじめ基板上に形成される高分子マトリッ
クスは光硬化型樹脂が使用されるが、これは紫外線硬化
型樹脂、可視光硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などが使
用される。これらものを重合して高分子量化するために
は、重合開始剤が必要であるが、これは通常使用されて
いるものが使用される。その代表例としては、メチルエ
チルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド
、キュメンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチ
ルパーオクトエート、ジクミルパーオキサイド、ベンゾ
インアルキルエーテル系、アセトフェノン系、ベンゾフ
ェノン系、キサントン系などがあげられる。重合開始剤
は重合される成分に対して、０．００１〜２０重量％が
添加される。０．００１重量％以下では重合速度が遅く
、２０重量％以上では重合開始剤自身が不純物として作
用するためと思われるが、比抵抗が著しく低下する。

【００１６】これら、光硬化型樹脂と重合開始剤の混合
物は適当な手段で基板上に成膜された後、フォトマスク
などを通して硬化することによって希望する格子状、あ
るいは網目状などのパターンが形成される。あらかじめ
硬化してあるので、液晶中に低分子樹脂、重合開始剤な
どが不純物としてとけ込むことが防止される。さらに必
要に応じて、洗浄するなどして硬化後の樹脂の不純物濃
度をさらに低下させることができる。そのため、未反応
の成分が液晶中に不純物として存在することがなくなり
、液晶・高分子複合膜の比抵抗が液晶単体並みに向上す
る。

【００１７】このようにして得られた液晶・高分子複合
膜を駆動する駆動素子としては非線形２端子素子のＭＩ
Ｍ素子、特にラテラル型ＭＩＭ素子が望ましい。ＭＩＭ
素子の構造、特性などは”液晶ー応用編　　岡野光治、
小林俊介　　編　　培風館　　発行”あるいは、”フラ
ットパネル・ディスプレイ　　日経ＢＰ社　　電子グル
ープ　　編日経ＢＰ社　　発行”に詳しい。ＭＩＭ素子
はＴＦＴ素子に比較して液晶材料への印加電圧を高くで
きるので、閾値電圧が通常の液晶材料に対して若干高目
の液晶・高分子複合膜を駆動するのに都合がよい。さら
に、ラテラル型ＭＩＭ素子は素子自身の容量が小さいた
め、液晶材料の容量はそのままで、つまり液晶セルの厚
さを薄くすることなくＭＩＭ素子の容量を小さくして液
晶材料と素子との容量比率を大きくすることが可能であ
る。その結果、液晶パネルのコントラストを高く維持し
たまま駆動可能である。

【００１８】以上２つの要因により、安定な駆動が可能
になり、表示品位も向上する。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明による液晶電気光学素子の
電圧無印加時の断面図である。図中、１はあらかじめ形
成された高分子マトリックス、２は素子基板、３は回路
素子、４は対向基板、５はネマチック液晶分子、６は対
向電極、７は画素電極、８はシール剤である。電圧無印
加状態では、液晶分子は高分子マトリックスの壁面ある
いは基板の壁面に沿って配列するため、素子に入射した
光は散乱される。

【００２０】図２は、本発明による液晶電気光学素子の
電圧印加時の断面図である。液晶分子は電界方向に向く
ため、光は散乱されることなく直進する。このように、
電圧の有無によって光の透過、散乱をコントロールする
ことが可能となる。

【００２１】この液晶電気光学素子は次の様にして作成
した。

【００２２】対向基板上に紫外線硬化型樹脂（ウレタン
アクリレート）を成膜後の膜厚が１０μｍになるように
スピンコートによりコートした。その後図３で示される
パターンになるように、１５００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線
を照射し、硬化を行なった。その後、未硬化の部分を剥
離、洗浄した。次に、この対向基板と素子基板を液晶注
入口を残してシールした。ネマチック液晶（Ｂ７，ＢＤ
Ｈ社製）を液晶注入口から真空封入した後注入口を封止
した。このようにして得られたパネルをラテラル型ＭＩ
Ｍ素子により駆動した。代表的なラテラル型ＭＩＭ素子
の断面図を図４に示す。この場合、Ｔａ１４、陽極酸化
Ｔａ２Ｏ５１６、Ｃｒ１７でラテラル型ＭＩＭ素子を形
成するため、従来のＭＩＭ素子に比べ容量を１／１０以
下に小さくすることができる。

【００２３】得られた液晶セルの比抵抗は、２．１×１
０１１Ω・ｃｍ、コントラストは１：１３０であった。このセルを６０度乾熱の条件下に放置したところ２００
０時間経過しても表示不良は発生しなかった。

【００２４】（実施例２）実施例１におけるウレタンア
クリレートの代わりに、ビスフェノール型エポキシアク
リレート：フェノールノボラック型エポキシアクリレー
ト＝８５：１５の割合で混合した混合物を紫外線硬化型
樹脂として使用した。紫外線硬化後、１８０度×３０分
の熱硬化を施した。それ以外は、実施例１と同様にして
液晶セルを組み立てた。得られた液晶セルの比抵抗は、
１．３×１０１０　Ω・ｃｍ、コントラストは１：１０
５であった。このセルを６０度乾熱の条件下に放置した
ところ２０００時間経過しても表示不良は発生しなかっ
た。

【００２５】（実施例３）実施例１における紫外線硬化
型樹脂の代わりに、電子線硬化型樹脂を使用した。それ
以外は、実施例１と同様にして液晶セルを組み立てた。得られた液晶セルの比抵抗は、５．３×１０９Ω・ｃｍ
、コントラストは１：９６であった。このセルを６０度
乾熱の条件下に放置したところ１４００時間経過後、１
０枚中３枚のパネルで表示不良が発生した。

【００２６】（比較例）実施例１における紫外線硬化樹
脂の代わりに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：硬化
剤＝１００：１の割合で混合した混合物１を、混合物１
：液晶（Ｂ７）＝２５：７５の割合で混合した。この混
合物を、あらかじめ対向基板と素子基板を張り合わせた
パネルに封入した。その後、２０００ｍの紫外線を照射
してＰＤＬＣを作成した。このようにして得られたパネ
ルをＴＦＴそしで駆動した。得られた液晶セルの比抵抗
は、６．５×１０７Ω・ｃｍ、コントラストは１：５６
であったこのセルを６０度乾熱の条件下に放置したとこ
ろ５００時間経過後、１０枚中８枚のパネルで表示不良
が発生した。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、比
抵抗が高くその結果信頼性の良好な液晶ディスプレイを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶電気光学素子の電圧無印加時
の断面図を示す図。

【図２】本発明による液晶電気光学素子の電圧印加時の
断面図を示す図。

【図３】本発明に使用する高分子マトリックス作成する
の必要なフォトマスクパターン代表例を示す図。

【図４】本発明に使用するラテラル型ＭＩＭ素子の断面
図を示す図。

【図５】従来のＰＤＬＣを使用した液晶電気光学素子を
示す図。

【符号の説明】

１　　高分子マトリックス２　　素子基板３　　回路素子４　　対向基板５　　ネマチック液晶６　　対向電極７　　画素電極８　　シール剤９　　ＰＤＬＣ１０　　紫外線硬化樹脂１１　　光透過部分１２　　光未透過部分１３　　Ｔａ２Ｏ５１４　　Ｔａ１５　　ポリイミド１６　　陽極酸化Ｔａ２Ｏ５１７　　Ｃｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　高分子マトリックス中に液晶が分散・
充填された高分子・液晶複合膜を有する液晶表示素子に
おいて、該高分子マトリックスは基板上に空隙を有する
ように一層ないしは多層積層して形成され、かつ光硬化
型樹脂を少なくとも１成分として含むことを特徴とする
液晶電気光学素子。
【請求項２】　　請求項１の空隙に液晶が充填されてい
ることを特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項３】　　請求項２の液晶を駆動する素子が非線
形２端子素子であることを特徴とする液晶電気光学素子
。
【請求項４】　　請求項３の液晶を駆動する素子がＭＩ
Ｍ素子であることを特徴とする液晶電気光学素子。
【請求項５】　　請求項４のＭＩＭ素子がラテラル型Ｍ
ＩＭ素子であることを特徴とする液晶電気光学素子。