JPH05142563A

JPH05142563A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH05142563A
Application number: JP31086391A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Ikeno; 忍池野; Fumiaki Kobayashi; 文明小林; Koji Takagi; 光司高木; Eiji Shiohama; 英二塩浜
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】画素電極の高密度化が図れ、しかも、液晶の
節約が図れる液晶素子を提供する。【構成】透明導電基板１，２と、これに対向する電極
支持基板５と、これら両基板の間に設けられた液晶層３
とを備えた液晶素子において、前記電極支持基板には、
その液晶層側の面に画素電極４が形成され、この画素電
極の液晶側の面と電極支持基板の液晶層側の面が面一に
なっているとともに、前記画素電極が前記電極支持基板
を貫通する導電路８に接続されていることを特徴とする
液晶素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表示、調光、調色な
どの分野で有用な液晶素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】低分子のネマチック液晶をポリマー中に
ミクロに分散させてなる液晶・ポリマー複合フィルムの
両面に透明導電膜を形成した構造の液晶素子は、低分子
のネマチック液晶のみを用いた、これまでの液晶素子に
くらべ、偏光板が不要なため明るくて視野角が広く見
やすい、大面積化が容易である、柔軟性がある、と
いう利点があるため、１９８５年に発表されて（下記注
１〜３参照）以来、研究開発が活発に行われている。

【０００３】１）日経マイクロデバイス１９８５年８月
号５３頁２）特許出願公表公報番号：昭和５８−５０１６３１
号，公表日：昭和５８年９月２９日，優先権主張日：１
９８１年９月１６日３）Fergason,J.L.,"Polymer Encapsulated Nematic Li
quid Crystalsfor Display and Light Control Applica
tions,"SID International SymposiumDigest of Techni
cal Papers, pp.68-70,May 1985. この液晶・ポリマー複合材料（以下「ポリマー複合液
晶」と略す）は、その液晶の分散構造により、液晶が不
連続にポリマー媒体中に分散したＰＤＬＣ（polymer-di
spersed liquid crystal) と、ポリマーのネットワーク
（スポンジ）中に液晶が連続して存在するＰＮ−ＬＣ
（polymer network liquid crystal) の２タイプに分類
される（下記注４参照）。

【０００４】４）日経エレクトロニクス１９９０年６月
１１日号（Ｎｏ．５０２）１０２頁ポリマー複合液晶は、通常は不透明状態であるが、電圧
が印加されると透明となる。このポリマー複合液晶は、
これに２色性色素を溶解させておくと、電圧の印加によ
り、有色不透明状態から無色透明状態に変化させること
ができる。これらの動作原理については、数多くの文献
（下記注５、６など）に記載されているので、ここでは
詳述しない。

【０００５】５）Appl. phys. Lett. vol.48, pp.27 (1
986) ６）表示用材料調査報告Ｉ（電子材料技術委員会報告）
平成２年３月、社団法人日本電子工業振興協会５８〜６
０頁、６４〜６５頁最近になって、梶山らにより、高分子液晶と低分子ネマ
チック液晶をブレンドした複合液晶が誘起スメクチック
液晶となり、高周波電場下では透明になり、低周波電場
下では不透明になり、これらの状態が電源をｏｆｆ状態
にしてもメモリされることが見い出されている（下記注
７〜９参照）。

【０００６】７）Chemistry Letters, pp.817 〜 820(1
989) ８）Polymer Preprints, Japan, vol.39,No.3, pp.761
(1990) ９）Polymer Preprints, Japan, vol.39,No.8, pp.2373
(1990) これらの複合液晶は、その動作機能から、調光、調色、
表示などの分野での応用が図られている。

【０００７】液晶を用いた表示素子の電極パターンに
は、従来、セグメント電極、ドットマトリックス電極、
マトリックス電極、くし歯形電極が知られており、駆動
方式には、スタティック駆動方式とマルチプレックス
（時分割）駆動方式が知られている。セグメント形とド
ットマトリックス形の表示素子では、画素数が少ない時
は、全てのセグメント電極（画素電極）をそれぞれ個別
に駆動するスタチック駆動方式がとられるが、画素数が
増加すると、一般に、電極パターンの如何によらず、マ
ルチプレックス駆動方式をとる。しかし、動作しきい値
特性の勾配がゆるやかなポリマー複合液晶の場合、クロ
ストーク効果が生じるので、その採用が困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】セグメント形およびド
ットマトリックス形の従来の表示素子は、信号配線路
は、隣接する画素電極間を通さなければならず、画素を
高密度化できないという問題があった。そこで、発明者
らは、図２にみるように、透明電極基板９１と、これに
対向する電極支持基板９２、これら両基板９１，９２の
間に設けられた液晶層９３とを備え、電極支持基板９２
の液晶層側の面に画素電極９５が形成され、その反対側
の面に画素電極９５を動作させる信号配線路（図示省
略）が形成されて、画素電極９５と信号配線路が電極支
持基板９２を貫通するスルホール配線路９６により互い
に導通されている液晶素子９０を開発した。

【０００９】液晶素子９０は、信号配線路が隣接する画
素電極９５間を通らないため、画素の高密度化が図れる
のであるが、下記のような問題がある。液晶素子９０の
画素電極をドットマトリックス状に配列し、例えば、図
３にみるように、１６×１６のドットマトリックスを構
成する。透明電極基板９１の透明導電膜９４と画素電極
９５との間に適正電圧（実効値８０Ｖ程度）を印加する
と、図４にみるように、液晶層９３の電圧印加部分９３
ａは直線光の透過度が高くなり、ほぼ透明状態となる。
一方、液晶層９３における電圧未印加部分９３ｂは、図
４にみるように、直線光の透過度が低くなり、即ち光散
乱の状態となる。この時、液晶層９３に２色性色素、例
えは黒色となるような色素を混入しておくと、電圧印加
部分９３ａは透明となり、電圧未印加部分９３ｂは黒色
になり、画素電極９５に対応したドットのシャッター機
能を果たす。このことにより、この液晶素子は１６×１
６ドットで構成される文字あるいは図形を表示すること
が可能となる。

【００１０】液晶層９３における画素電極間部分９３ｃ
は電圧がかかることが全くないため、図５にみる如く電
圧印加時でも、図６にみる如く電圧未印加時でも、黒色
であり、液晶素子としては不要な部分である。図７は液
晶素子９０を実寸対応で示しているが、液晶層９３にお
ける素子として必要な部分９３Ａに対し不要な部分９３
Ｂがかなりの割合であることが分かる。具体的に言う
と、大型液晶素子だと画素電極９５，９５間の距離Ｌ１
が１mm程度になり、透明電極膜９４と画素電極９５間の
距離Ｌ２が１０μｍ程度、画素電極９５高さＬ３が２０
μｍ程度となり、不要な部分９３Ｂは必要な部分９３Ａ
に比べ無視できない量となる。

【００１１】このように、従来の液晶素子９０では相当
量の液晶が無駄となっているのである。この発明は、上
記事情に鑑み、画素電極の高密度化が図れ、しかも、液
晶の節約が図れる液晶素子を提供することを課題とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、この発明にかかる液晶素子は、透明導電基板と、こ
れに対向する電極支持基板と、これら両基板の間に設け
られた液晶層とを備え、前記電極支持基板には、その液
晶層側の面に画素電極が形成され、この画素電極の液晶
側の面と電極支持基板の液晶層側の面が面一になってい
るとともに、前記画素電極が前記電極支持基板を貫通す
る導電路に接続されていることを特徴とする。

【００１３】透明導電基板は、前記従来例と同様に透明
基板の内面（液晶層側の面）に透明電極を形成したもの
が普通であるが、透明基板自体が導電性を有するのであ
れば、透明電極を必要としない。この場合、透明基板と
しては、ガラス板や透明セラミックス板、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネートなどの透
明樹脂フィルム、アクリル板やポリカーボネート板など
の透明プラスチック板が例示できる。

【００１４】電極支持基板としては、一般に用いられて
いるスルホール両面板を用いることができる。スルホー
ル両面板としては、多くは両面銅張積層板が用いられて
いるので、電極の材質としては、普通は銅になるが、こ
れに限定されるものではなく、アルミニウムやニッケル
等の他の金属であってもよい。この発明では、電極支持
基板の両面で異なった金属が用いられてもよい。このよ
うなスルホール両面板は、通常のプリント配線板の技術
で作製できる。基板材料としては、一般のプリント配線
基板に用いられている樹脂系等の絶縁基板材料を用いる
ことができる。基板の形態としては、リジッド基板や、
セミフレキシブル基板のほか、ポリエステルフィルム，
ポリイミドフィルムなどのフレキシブル基板なども挙げ
られる。この発明では、透明導電基板と電極支持基板の
材質を選ぶことにより、剛直でフラットな液晶素子から
曲面加工可能なフレキシブルないしセミフレキシブル液
晶素子までを作製することができる。電極支持基板が透
明であることを要する場合には、前述の透明基板などが
基板材料として用いられる。

【００１５】電極支持基板を貫通する導電路としては、
スルホール配線路、リードピン、ワイヤ（金属線）など
が用いられる。導電路の先端は各画素電極に接続されて
おり、導電路は電極支持基板を貫通しているため、電極
支持基板の液晶側とは反対の面で導電路と信号配線路を
接続し各画素電極に電圧印加を行うことができる。画素
電極や信号配線路、導電路の材質は、導電性のよい材料
であれば何でもよい。画素電極が反射板を兼ねる場合に
は、反射率の高い金属が好ましい。

【００１６】スルホール配線路の場合は、導電性のよい
材料（Ａｇペーストなど）がスルホールに充填されて形
成され画素電極の一部となっていることが、均一な表示
面を得る上で好ましい。導電路は、透過型への適用が可
能となるため、透明であることが好ましいが、その画素
電極に占める割合が僅かであれば、用途によっては必ず
しも透明でなくてもよい。リードピンは、画素電極に一
体化されているようなものであってもよい。

【００１７】透明な導電電極材料としては、酸化インジ
ウム錫（ＩＴＯ）や酸化スズなどの透明半導体のほか
に、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌなどの金属薄膜がある。液
晶層としては、低分子のネマチック液晶や強誘電性液晶
のほかに、２色性色素を溶解させたホスト−ゲスト型液
晶も用いることができるが、最近開発の、ポリマーマト
リックス中に低分子のネマチック液晶が不連続な形ある
いは連続の形で分散したいわゆるＰＤＬＣやＰＮ−ＬＣ
などのポリマー複合液晶が、前述のごとく、大面積化が
容易で、柔軟性があり、偏光板が不要なため明るくて視
野角が広く見やすいといった特徴があるため、好ましく
用いられる。高分子液晶と低分子ネマチック液晶をブレ
ンドした誘起スメクチック液晶も、同様な利点があるこ
とに加えて２周波駆動でメモリ性のあるため、より好適
に用いることができる。

【００１８】この発明にかかる液晶素子は、電極支持基
板が不透明な基板であり、画素電極が高反射率の金属で
構成されている、反射型素子であってもよく、また、電
極支持基板が透明な基板であり、画素電極と信号配線路
が透明な材質で構成されている、透過型素子であっても
よい。反射型の表示素子としては、下地を隠蔽した方が
コントラストがよいので、液晶に２色性色素をブレンド
したカラー液晶が好ましいといえるが、これに限定する
必要はない。また、反射型においては、画素電極の表面
は、その反射率をあげるために研磨することも、コント
ラスト向上のために有効である。

【００１９】画素電極からの反射色を変えることは、コ
ントラスト性を向上させる等の理由で、カラー画像を得
る上で好ましい。反射色を変える方法としては、１）金
属の材質をかえる（メッキで表面層のみを変えてもよ
い）、２）表面に薄膜をつくり、光の干渉を利用する
（カラーチタンの技術）、３）表面に着色塗料を塗布す
る、等がある。この場合、画素電極は、その全体を同一
色にしてもよいし、色別けし多色化してもよい。

【００２０】この発明の液晶素子では画素電極の液晶側
の面と電極支持基板の液晶層側の面が面一であるが、こ
のようにするには以下のような方法がある。完全には硬化していない樹脂系絶縁基板上に画素電
極を形成したのち加熱、加圧することにより画素電極を
基板内に埋め込み面一にする。基板用の樹脂としては、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ＤＡＰ（ジアリルフタレート）樹脂、ポリイミド樹
脂などが例示される。

【００２１】熱可塑樹脂系絶縁基板上に画素電極を
形成しておいて、加熱、加圧することにより画素電極を
基板内に埋め込み面一にしたあと冷却して取り出す。基
板用の樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ノリル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂などが例示される。絶縁基板上に画素電極を形成しておいて、画素電極
間を絶縁材コーティングで埋め面一にする。絶縁材とし
ては、スクリーン印刷可能で塗膜が高絶縁性で耐溶剤性
となる（プリント配線板の加工で普通使われる）絶縁性
コーティング材やソルダーレジスト、メッキレジスト等
が挙げられる。

【００２２】表示素子では、信号配線路の外部への取り
出し端子部は、電極支持基板の端部に集めて、そのまま
コネクタに接続させてもよいし、ＤＩＰ（デュアルイン
パッケージ）方式やＰＧＡ（ピングリッドアレイ）方式
のようにしてもよい。このようにすれば、高密度配線に
対応でき、表示素子ユニットを多数個用いて拡張するこ
とにより大画面表示を容易に実現できる。

【００２３】以上は、この発明の液晶素子を、表示用途
を例にとって説明したものであるが、この発明にかかる
液晶素子の用途は、必ずしも表示用途に限定されるもの
ではなく、調光、調色などの用途であってもよい。

【００２４】

【作用】この発明の液晶素子では、電極支持基板におけ
る画素電極とは反対の面から電極支持基板を貫通する導
電路より電圧を印加できるため、隣接する画素電極間に
信号配線路を通す必要がなく、その結果、画素電極を互
いに近接させることができ、画素の高密度化を図ること
ができる。

【００２５】この発明の液晶素子では、画素電極の液晶
側の面と電極支持基板の液晶層側の面が面一になってい
るため、液晶が節約できる。図７における斜線部分９３
Ｄが絶縁材で埋め込まれたと同じ状態となり、その分の
液晶が必要なくなるのである。斜線部分９３Ｄの液晶は
必要のない無駄なものであるから省かれても液晶機能に
は何ら支障ない。

【００２６】

【実施例】以下にこの発明の実施例を説明するが、この
発明の範囲はこれに限定されない。図１は、この発明に
かかる液晶素子の１例を示す。図において、１は透明基
板、２は透明共通電極であり、これら両者で透明導電基
板を構成している。また、３はポリマー複合液晶、４は
反射板兼用画素電極、５は電極支持基板、８は導電路を
表す。導電路８は電極支持基板５を貫通している。普
通、電極支持基板５の裏面（液晶層とは反対側の面）に
は信号配線路が設けられたりしていて、導電路８と信号
配線路が電極支持基板５の裏面側で接続されており、画
素電極４に電圧が印加できるようになっている。

【００２７】一方、図１にみるように、画素電極４の液
晶側の面と電極支持基板５の液晶層側の面が面一である
ため、液晶の節約が図れることは前述のとおりである。

【００２８】

【発明の効果】以上に詳しく説明したように、この発明
にかかる液晶素子では、隣接する画素電極間に信号配線
路を通す必要がないため、画素の高密度化を図ることが
でき、しかも、画素電極の液晶側の面と電極支持基板の
液晶層側の面が面一になっているため、液晶が節約でき
るのでコスト低減が可能となり、非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶素子の断面図である。

【図２】従来の液晶素子の断面図である。

【図３】従来の液晶素子の外観をあらわす斜視図であ
る。

【図４】従来の液晶素子の駆動時の状態をあらわす断面
図である。

【図５】従来の液晶素子の電圧印加時の状態をあらわす
断面図である。

【図６】従来の液晶素子の電圧未印加時の状態をあらわ
す断面図である。

【図７】従来の液晶素子を実寸対応であらわす断面図で
ある。

【符号の説明】

１透明基板２透明共通電極３ポリマー複合液晶４反射板兼用画素電極５電極支持基板８導電路

フロントページの続き (72)発明者塩浜英二大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明導電基板と、これに対向する電極支
持基板と、これら両基板の間に設けられた液晶層とを備
えた液晶素子において、前記電極支持基板には、その液
晶層側の面に画素電極が形成され、この画素電極の液晶
側の面と電極支持基板の液晶層側の面が面一になってい
るとともに、前記画素電極が前記電極支持基板を貫通す
る導電路に接続されていることを特徴とする液晶素子。