JPH05297382A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

カラー液晶表示装置

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JPH05297382A
JPH05297382A JP4126781A JP12678192A JPH05297382A JP H05297382 A JPH05297382 A JP H05297382A JP 4126781 A JP4126781 A JP 4126781A JP 12678192 A JP12678192 A JP 12678192A JP H05297382 A JPH05297382 A JP H05297382A
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JP
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liquid crystal
substrate
crystal display
display device
spacer
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JP4126781A
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Yuki Nakamura
有希 中村
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分子分散型のカラー液晶表示装置におい
て、液晶表示素子の画面全体の透過率のバラツキを小さ
くすると共に、コントラストを向上させる。 【構成】 厚さ1mm大きさ260×200mmのガラス基
板1上に640×400のマトリクス状に逆スタガ型T
FTを設け、黒色有機膜でストライプ状に高さ10μ
m、幅20μmのスペーサー9を設ける。対向基板2
は、厚さ0.8mm大きさ220×140mmのITO付ガ
ラス基板でRGBのカラーフィルター10a、10b、
10cをストライプ状に設けてあり、その全面に多孔質
高分子4と液晶5とを共通溶媒に溶解したものを塗布し
て乾燥させて液晶高分子複合層3を形成した後、TFT
基板と貼りあわせる。この時の基板間隔はスペーサー9
によって10μmに保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカラーの液晶表示装置に
係り、詳細には、高分子分散型液晶と薄膜トランジスタ
等のスイッチング素子により液晶を駆動するカラー液晶
表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ、ファクシミリ装置、DTP(デスク・トップ・パ
ブリッシング)等のOA機器が例えばオフィスや工場に
おいて広く普及しており、これら各種OA機器では表示
装置を備えたものが多い。これらOA機器の表示装置
や、家電製品、ディジタル時計の表示装置などでは、低
電圧動作、低電力消費、薄型・計量等の利点から、液晶
表示装置を使用したものが多く存在している。このよう
なカラー液晶表示装置で、電圧による液晶のネマチック
相の複屈折変化を利用するツイストネマチック、スーパ
ーツイストネマチック方式のが多く使用されている。ツ
イストネマチック液晶表示装置では、あらかじめ表面に
配向層を設け、綿、ナイロン、テトロン製のラビング布
などで配向処理を施した上下の基板の周辺をシールし配
向処理面を内側にして貼りあわせた空セルを作製し、そ
の注入口から液晶を注入している。そして、一般に液晶
表示素子の基板間隔を保持するために、球形あるいは棒
状のプラスチックまたはガラス製のスペーサーを配向処
理した後の基板上に散布したり、非画素部に数μmの突
起を設けるようにしいてる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のツイ
ストネマチック、スーパーツィストネマチック方式のカ
ラー液晶表示装置では、2枚の偏光板を組み合わせて使
用するため表示が暗くなり、また、視野角も小さくなる
というという問題がある。また、あらかじめ表面に配向
層を設ける等の各工程を要するため各工程専用の設備を
要する。更に、液晶表示素子の基板を貼りあわせるラビ
ング処理を必要とするため、基板間隔を保持する突起を
設けた場合、この突起がラビングによって剥がれたり、
画素の一部がラビングされないなどの問題があった。
【0004】そこで、最近、電極付き基板間に液晶を分
散させた高分子層を挟持し、電圧印加により光の透過、
散乱状態を制御する調光装置などが製造されるようにな
ってきている。この高分子分散型液晶表示装置ではラビ
ングなどの基板の配向処理を必要とせず、高分子中に分
散した液晶の光散乱をともなった電気光学効果を利用す
るため、偏光板を使わない明るく大面積のディスプレイ
が構成できる。そこで、本発明の目的は、高分子分散型
のカラー液晶表示装置において、液晶表示素子の画面全
体の透過率のバラツキを小さくすると共に、コントラス
トを向上させたカラー液晶表示装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、画素に対応する電極と各画素ごとに電圧を印加する
スイッチング素子が配置された第1基板と、電極付き第
2基板の少なくとも一方が透明基板および透明電極で形
成され、それぞれの電極を内側に対向配置した1対の前
記基板間に、液晶を分散した網目状の高分子層を設け、
スイッチング素子のオン、オフにより液晶を含む高分子
層に電圧を印加し光の透過状態を制御する高分子分散型
液晶表示装置において、前記第1と第2基板間隔を前記
スイッチング素子と対向する第2基板との間の非画素部
に形成されたスペーサーによって定め、前記スペーサー
を遮光部とすることによって、前記目的を達成する。請
求項2記載の発明では、請求項1記載のカラー液晶表示
装置において、スペーサーを下基板側に形成し、スペー
サーの断面形状が上基板側に接する面が下基板に接する
面より細い台形状とする。請求項3記載の発明では、請
求項1記載のカラー液晶表示装置において、スペーサー
を黒色有機膜または光吸収性の無期絶縁膜で構成する。
請求項4記載の発明では、請求項1記載のカラー液晶表
示装置において、第1基板および第2基板を共に透明基
板で構成し、カラーフィルターの各色の透過波長に対し
て線スペクトルに近い分光放射特性をもつ光源をバック
ライトとして配置する。
【0006】ようするに、本発明では、高分子分散型の
カラー液晶表示装置においてセルギャップを均一に保持
するためのスペーサーを一方の基板上に設けることによ
り液晶表示素子の画面全体の透過率のバラツキを小さく
し、前記スペーサーを遮光層としても機能させることに
よりコントラストを向上させる。
【0007】
【実施例】以下、本発明のカラー液晶表示装置における
一実施例を図1ないし図4を参照して詳細に説明する。
図1は、透過型カラー液晶表示装置の断面を表したもの
である。この図に示すように、透過型カラー液晶表示装
置は、下基板1、上基板2を備えている。そして、両基
板1、2の間には、多孔質高分子4と液晶5で構成され
た液晶高分子複合層3、透明電極6、画素電極7、マト
リクス状に配置されたスイッチング素子8、絶縁性で液
晶層の厚みを制御し、TFTに対する光遮蔽効果をもつ
光吸収性のスペーサー9、および、赤(R)、緑
(G)、青(B)の光を主として透過する分光透過特性
を有するカラーフィルター10a、10b、10cがそ
れぞれ配置されている。そして、下基板1の外側(図面
下側)には、拡散板11を挟んでバックライト12が配
置されている。
【0008】上基板2としては、In2 3 、Sn
2 、ITO(In2 3 −SnO2 )などの透明電極
6を蒸着法、スパッタ法、スプレイ法などで設けた厚さ
0.3mmから2.0mmのガラス基板、あるいは厚さ30
μmから300μmのプラスチックフィルムが使用され
る。これらは透明なものであれば良くプラスチック基板
としてはポリエステル、ポリアリレート、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリカーボネイトなどを使用することが可能であ
る。一方、下基板1は、上基板2と同じく透明なガラ
ス、あるいはプラスチック基板が使用される。
【0009】各画素に電圧を印加するスイッチング素子
8は薄膜トランジスタ(TFT;thin film transisto
r)やバリスタ、ダイオードなどが使用される。カラー
フィルター10の形成方法は、特に制限されるものでは
ないが、染色法、顔料分散法、電着法、スクリーン印
刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、凹版印刷など各種
印刷法で形成される。
【0010】液晶高分子複合層3は、液晶5が多孔質高
分子4中に分散した構造となっており、各画素のスイッ
チング素子のオン、オフによって液晶5の配向状態が変
化し、これによって光の透過状態が制御される。液晶高
分子複合層3を通過する光透過量は液晶高分子複合層3
に印加される電圧によって変化するので、信号電圧によ
って光透過量が制御される。この液晶5に2色性色素を
混ぜることによって、表示を着色したり、白黒化したり
することも可能である。
【0011】液晶高分子複合層3中の構造はドロップレ
ット状の液晶5が高分子層中に分散したものや、高分子
のスポンジ状3次元網目構造内に液晶5の連続層を形成
しているものがあり、液晶高分子複合層3の作成にはい
くつかの方法がある、高分子と液晶5を共通溶媒に溶解
し基板上にキャストするキャスト法、高分子多孔質膜の
空隙中に液晶5を含浸させる含浸法、高分子の水溶液に
乳化、分散させてキャストするキャスト法、液晶5と重
合性モノマの混合溶液からモノマを重合させる重合法な
どである。液晶高分子複合層3の厚さは5から30μm
程度、印加電圧の低減、コントラストなどを考慮する
と、10から20μmが適当である。
【0012】スペーサー9は、以下のようにして形成す
る。すなわち、スイッチング素子8が配置されている下
基板1、あるいは透明電極6が配置されている上基板2
のいずれか一方の全面に、黒色顔料を含ませることによ
って感光性をもたせた樹脂を塗布する。そして、少なく
ともゲートラインとTFTを含む画素間のライン状の部
分には黒色樹脂が残るように露光現像し5μmから30
μmの基板間隔を保持するように形成する。また、スペ
ーサー9は、光吸収性の無機絶縁膜をフォトリソ法によ
って所望の形状に形成するようにしてもよい。スペーサ
ー9を印刷法で形成する場合の印刷方法はスクリーン印
刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、凹版印刷など各種
印刷法を用いることができる。バックライト12は、カ
ラーフィルター10a、10b、10cの各色の透過波
長に対して線スペクトルに近い分光放射特性をもつ光源
が使用されている。
【0013】次に、このように構成された実施例の製造
について説明する。厚さ1mm大きさ260×200mmの
ガラス基板1上に640×400のマトリクス状に逆ス
タガ型TFTを設け、黒色有機膜でストライプ状に高さ
10μm、幅20μmのスペーサー9を設けた。ここ
で、1画素の大きさは90μm×300μmである。
【0014】対向基板2は、厚さ0.8mm大きさ220
×140mmのITO付ガラス基板でRGBのカラーフィ
ルター10a、10b、10cをストライプ状に設けて
あり、その全面に多孔質高分子4と液晶5とを共通溶媒
に溶解したものを塗布して乾燥させて液晶高分子複合層
3を形成した後、TFT基板と貼りあわせる。この時の
基板間隔はスペーサー9によって10μmに保持され
た。スポンジ状網目構造をつくる多孔質高分子4として
ポリメチルメタクリレート30重量%、ネマチック液晶
はメルク社のZLI−1132を70重量%用いて、ト
ルエンに溶解して塗布した。このカラー液晶表示装置は
フルカラー表示可能でコントラストが高かった。また、
バックライト12として冷陰極蛍光ランプを使用したと
ころ、コントラストが高く、色再現範囲が広く、明るい
表示が可能であった。
【0015】このように、本実施例では、基板状の非画
素部にスペーサー9を設けたことにより光漏れを防ぐこ
とができる。また、スペーサー9として黒色有機膜また
は無機絶縁膜を用いることによって、表示コントラスト
を向上させることができた。更に、赤、緑、青の3種類
のカラーフィルター10a、10b、10cを用いるこ
とによって、フルカラー表示が可能である。また基板
1、2に透明な基板を用いて、フィルターの特性に合わ
せたバックライト12を備えることにより、色再現範囲
が広く、明るい筋が可能であった。
【0016】次に、第2の実施例について説明する。図
2は、第2の実施例のカラー液晶表示装置の断面を表し
たものである。この実施例では、反射型のカラー液晶表
示装置について説明する。反射型液晶表示装置の場合、
下基板1上の電極を金属の反射電極とし、また、下基板
1自体を不透明な基板に金属を蒸着あるいはスパッタリ
ングしたものや金属基板としても良い。ここで用いる金
属としては、銀、白金、アルミニウム、などの反射率の
高い金属あるいはそれらの合金等が使用される。そし
て、この実施例では、スペーサー9の断面形状を台形に
し、下基板1に接する面の幅を20μm、上基板2に接
する側を10μmとした。
【0017】このように、スペーサー9の断面形状を台
形としたところ、実質的な開口率が向上し、画面を斜め
方向から見ても明るさ、コントラストが角度によってあ
まり低下しなかった。また、スペーサー9部を小さくす
ることによって、視野角が広くなる。
【0018】次に、第3の実施例について説明する。図
3は、第3の実施例における反射型カラー液晶表示装置
の断面を表したものである。この第3の実施例では、図
3に示すように、画素電極7の図面下側で、下基板1の
内側の全面に金属の反射膜13が配置されると共に、画
素電極7と反射層13の短絡を防止する絶縁層14を備
えている。すなわち、反射型カラー液晶表示装置におい
て、TFT基板の下地に全面にAl(アルミニウム)の
蒸着膜を厚さ700Å設け反射膜として設け、その上に
絶縁層14としてSiO2 をスパッタリングで1000
Å設けたところバックライト不用の軽く、薄いカラー液
晶表示装置であった。なお、この第3の実施例では、下
基板1の全面に反射膜を配置したが、不透明であっても
良い下基板の内面のうち少なくとも画素電極を含む部分
に反射膜が配置されていればよい。この第3の実施例で
は、画素電極7の下に反射膜を設けた素子構成を簡素化
した、反射型液晶表示装置となる。
【0019】次に第4の実施例について説明する。図4
は、第4の実施例における透過型カラー液晶表示装置の
断面を表したものである。この第4の実施例では、図4
に示すように、透明な下基板1の少なくとも画素電極部
を除いた部分に反射膜13を設することによりカラー液
晶表示装置を構成している。すなわち、図1に示した反
射型カラー液晶表示装置において、透明なTFT基板1
の下地の画素電極7を除いた部分にAlの蒸着膜で反射
層13を設けたところ、第1の実施例では遮光層によっ
て吸収されていた光が反射層13で反射されるためバッ
クライト12の出す光の利用率が高くなり、画面が明る
くなった。このように、遮光層の下に反射層13を設け
たことにより、遮光層で吸収されていた光を反射しバッ
クライト12の光を効率良く利用することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラー液
晶表示装置によれば、高分子分散型のカラー液晶表示装
置においてセルギャップを均一に保持するためのスペー
サーを一方の基板上に設けることにより液晶表示素子の
画面全体の透過率のバラツキを小さくすると共に、スペ
ーサーが遮光層としても機能することよってコントラス
トが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における透過型カラー液
晶表示装置の内部構造を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例における反射型カラー液
晶表示装置の断面図である。
【図3】本発明の第3の実施例における反射型カラー液
晶表示装置の断面図である。
【図4】本発明の第4の実施例における透過型カラー液
晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
1 下基板 2 上透明基板 3 液晶高分子複合層 4 多孔質高分子 5 液晶 6 透明電極 7 画素電極 8 スイッチング素子 9 スペーサー 10a Rカラーフィルター 10b Gカラーフィルター 10c Bカラーフィルター 11 拡散板 12 バックライト 13 反射層 14 絶縁層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素に対応する電極と各画素ごとに電圧
    を印加するスイッチング素子が配置された第1基板と、
    電極付き第2基板の少なくとも一方が透明基板および透
    明電極で形成され、それぞれの電極を内側に対向配置し
    た1対の前記基板間に、液晶を分散した網目状の高分子
    層を設け、スイッチング素子のオン、オフにより液晶を
    含む高分子層に電圧を印加し光の透過状態を制御する高
    分子分散型液晶表示装置において、 前記第1と第2基板間隔を前記スイッチング素子と対向
    する第2基板との間の非画素部に形成されたスペーサー
    によって定め、前記スペーサーを遮光部としたことを特
    徴とするカラー液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 スペーサーを下基板側に形成し、スペー
    サーの断面形状が上基板側に接する面が下基板に接する
    面より細い台形状としたことを特徴とする請求項1記載
    のカラー液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 スペーサーが黒色有機膜または光吸収性
    の無期絶縁膜であるとこを特徴とする請求項1記載のカ
    ラー液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 第1基板および第2基板を共に透明基板
    で構成し、 カラーフィルターの各色の透過波長に対して線スペクト
    ルに近い分光放射特性をもつ光源をバックライトとして
    配置したことを特徴とする請求項1記載のカラー液晶表
    示装置。
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