JPH0634949A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術の問題点を解決し、視野角、視認性
及び光の利用効率に優れ、製造が容易な高分子分散型液
晶層を用いた多色表示装置を提供すること。 【構成】 色素を含有する高分子マトリクス中に液晶が
粒子状に保持された高分子分散型液晶層を有し、該液晶
層が平面上に微細な画素として規則的に配置され、互い
に隣接する画素が異なる色相の色素を含有し、且つ各々
の画素領域に対して選択的に電圧を印加する手段を設け
たことを特徴とする液晶表示装置及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子分散型液晶層を
用いた、視野角、視認性及び光の利用効率に優れた多色
表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶ディスプレーとして、ＴＮ型
及びＳＴＮ型のセルにカラーフィルターを組み合わせた
ものが一般に用いられている。このディスプレイは、光
の利用効率は通常３〜４％であり、この為、かなり明る
いバックライトを用いなければならず、消費電力が高い
という問題がある。この問題を解決する方式として、Ｇ
Ｈセルを積層し、減法混色によりカラー表示を行う方式
が提案されている。この方式では光の利用効率という点
では優れるものの、 高精細なマトリクスディスプレーでは、セルを斜めか
ら観察した場合、各層の位置ずれが生じる。 構造が複雑になり、特にＴＦＴを付加したアクティブ
マトリクス駆動を行う場合には、複数枚のＴＦＴ基板が
必要であり、著しく製造コストが高くなる等の問題点が
ある。

【０００３】又、高分子分散型液晶層の表側にカラーフ
ィルターを、裏側に黒色の光吸収板を組合た反射型ディ
スプレーが提案されている（特開平３ー６８９２０号参
照）。上記高分子分散型液晶層による光散乱は、前方散
乱が主であり、従って大部分の周囲光は光吸収体に吸収
されてしまい、実用に耐える明るさを得ることは出来な
い。又、高分子分散型液晶層の裏側にカラーフィルター
と反射板を設けた反射型ディスプレーが提案されている
（特開平３ー８４５２０号公報参照）。このディスプレ
ーでは、高分子分散型液晶層による後方散乱光（白色）
とカラーフィルターの色との間でスイッチングするもの
であるが、前記した様に高分子分散型液晶層の後方散乱
は弱く、従って実際には散乱状態でもカラーフィルター
の色は透けて見えてしまう。更に白色光と着色光との加
法混色では、原理的に表示することが出来る色は極めて
限られている。

【０００４】又、マイクロカプセル化したコレステリッ
ク−ネマティック混合液晶に、ＲＧＢ三原色の色素を添
加したインキを基板上に印刷し、これに対向電極を設
け、更にその両側に偏光板を配置した表示装置が知られ
ている（特開昭６２−２３１９３０号参照）。この表示
装置では、偏光板を用いる為、光の利用効率と云う点で
はＴＮ型のセルを用いるものと同程度である。二色性色
素と単なる色素又は顔料を添加した液晶を、高分子マト
リクス中に保持した高分子分散型液晶層が知られている
（特開平３ー１１９３１７号参照）。この表示装置で
は、２つの色相及びその中間色しか表示することが出来
ないという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとしている問題点】従って、本発明
の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、視野角、視
認性及び光の利用効率に優れ、製造が容易な高分子分散
型液晶層を用いた多色表示装置を提供することである。

【０００６】

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、色素を含有する
高分子マトリクス中に液晶が粒子状に保持された高分子
分散型液晶層を有し、該液晶層が平面上に微細な画素と
して規則的に配置され、互いに隣接する画素が異なる色
相の色素を含有し、且つ各々の画素領域に対して選択的
に電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする液晶表
示装置及びその製造方法である。

【０００７】

【作用】上記本発明の構成によって、従来技術の問題点
が解決され、視野角、視認性及び光の利用効率に優れた
高分子分散型液晶層を用いた多色表示装置を経済的に提
供することが出来る。

【０００８】

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に具体的に説明する。本発明による多色表示装
置の構成の１例を図１に示す。本発明の液晶表示装置
は、電極の作用をする透明導電膜１３を有するガラス又
はフイルム等の基板の２枚の間に表示層１が挟持されて
おり、上記表示層１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ
（青）の三原色の色素を含む高分子マトリククス層１５
からなる各画素領域（ＲＧＢ）と、その中に分散された
粒子状、好ましくはカプセル化された液晶１４とからな
っている。カプセル状に分散された液晶粒子中には、マ
トリクスに含まれる色素が吸収しない光を吸収する二色
性色素が添加されていることが好ましい。液晶中の二色
性色素は、電界による液晶分子の整列に伴って分子方向
を変える為、電圧の印加・無印加によって各画素の光吸
収特性が変化する。二色性色素の吸収が十分低い状態で
は、その画素はマトリクス中の色素による色を示し、二
色性色素の吸収が十分高い状態では、その画素は二色性
色素とマトリクス中の色素との混色によって、例えば、
黒色を示す。

【０００９】上記の表示素子において、用いる液晶と二
色性色素の組合せにより２つのモードがある。Ｇの色相
の画素における概念図を図２ａ、ｂに示す。図２ａのノ
ーマルモードの場合は、誘電異方性が正の液晶とｐ型色
素の組合せによって、電圧印加時にはマトリクス層の色
相を示し、電圧無印加時には黒色を示す。一方、図２ｂ
のリバースモードの場合には、誘電異方性が負の液晶と
ｎ型色素の組合せによって、電圧印加時に黒色を示し、
電圧無印加時にマトリクス層の色相を示す。

【００１０】マトリクス中に含まれる色素は染料でも顔
料でも良く、又、一部が液晶相中に含まれていてもかま
わないが、駆動電圧をあげる原因となるので、なるべく
マトリクス中に存在させることが好ましい。液晶中の二
色性色素がマトリクス層までも着色してまうことは、表
示される画像のコントラストを低下することになるの
で、なるべく避けなければならない。この為に液晶粒子
はカプセル化されていることが望ましい。液晶中の二色
性色素は色度特性の向上や光利用効率の向上という目的
の為、ＲＧＢ各画素ごとに異なるものを用いることが出
来る。以上のＢＧＲの各画素領域は、ストライプ状、モ
ザイク状等の規則的なパターンにより配置され、これら
の領域には夫々対応する電極が設けられ、各画素毎に電
圧印加のオン・オフが可能となっている。高分子分散型
液晶層セルの後方には、拡散反射板２が設けられ、十分
な明るさを得る為に通常後方に白色光源３が設けられ
る。

【００１１】次に本発明の多色表示装置の製造方法を説
明する。本発明の液晶表示装置の好ましい製造方法の１
例として、電着コーティングを用いる方法が挙げられ
る。ここで云う電着コーティングとは、塗工液中に塗布
基板となる主電極と対向電極とを配置して通電し、塗工
液中の固形分（マトリクス樹脂＋液晶粒子）を電気的に
基板上に吸着若しくは沈着させ、次いで塗布基板を取り
出して溶剤を除去することにより、液晶粒子が高分子マ
トリスク中に分散した塗膜を得ることが出来る。本発明
では、上記電着コーティングに際し、使用する液晶中に
二色性色素を添加し、該液晶を樹脂水溶液中に分散する
ことが好ましい。若しくは二色性色素を含む液晶を内包
するマイクロカプセルを製造し、このマイクロカプセル
を樹脂水溶液中に分散させてもよい。更に前記分散液
に、マトリクスを着色する色素を分散若しくは溶解して
塗布液を調製する。

【００１２】電着コーティングに用いる樹脂は、イオン
性の官能基を有し、電子の交換により水に不溶化して基
板の電極上に析出する様な樹脂が含まれることが好まし
い。塗膜の耐水性や強度を高める為に、メラミン樹脂等
を添加し、加熱硬化する方法等も好ましく用いられる。
マトリクス樹脂の溶解性の向上及び平滑な塗膜を得る為
に、電着塗工液中に有機溶剤を添加すると良い。ここで
用いられる有機溶剤としては、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール等のアルコール類、メチルセルソ
ルブ、エチルセルソルブ等のセルソルブ類、グリコー
ル、カルビトール等の親水性有機溶剤が好ましく用いら
れるが、場合によりキシロール、トルオール等の疎水性
溶剤も使用することが出来る。又、使用し得る助剤とし
ては、分散安定性を付与する為の界面活性剤、塗膜の平
滑性を良くする為のレベリング剤及び消泡材等が挙げら
れる。

【００１３】電着コーティングによりＲＧＢの高分子分
散型液晶層を基板上に形成させる方法としては、以下の
方法を用いることが好ましいが、これらの方法に限定さ
れない。 （１）電気絶縁性の基板上に複数の領域に分割された導
電性の膜からなる電極を設け、各電極を選択して電圧を
印加し、電圧の印加された電極上に電着コーティングに
より、高分子分散型液晶層を形成させ、前記操作を繰り
返すことにより各電極上に多色の高分子分散型液晶層を
形成する方法。 （２）導電性の基板に所定のレジストパターンを形成
し、レジスト開口部に電着コーティングにより、高分子
分散型液晶層を形成し、更にレジストの一部を所定のパ
ターンに除去して電極を露出させ、該露出された電極上
に異なる色相の高分子分散型液晶層を形成する方法。 （３）表示電極とは別の基板を用い、上記（１）又は
（２）の方法によりパターニングした高分子分散型液晶
層を表示基板上に転写する方法。

【００１４】本発明では、更に別の製造方法として印刷
技術を用いることが出来る。この製造方法では、液晶中
に二色性色素を添加し、該液晶をマトリクスとなる樹脂
溶液中若しくは重合性モノマー中に分散する。若しくは
前記二色性色素を含んでいる液晶を内包するマイクロカ
プセルを製造し、樹脂溶液中若しくは重合性モノマー中
に分散する。更に前記分散液に、マトリクスを着色する
色素を分散若しくは溶解して塗布液を調製する。この分
散液を導電層を有する基板上の所定の領域のみにＲＧＢ
毎に印刷塗布し、乾燥及び重合等の方法を経て高分子分
散型液晶層を形成させる。印刷方式としてはスクリーン
印刷、平版オフセット印刷、凹版印刷、凹版オフセット
印刷、凸版オフセット印刷等が用いられ、得にマイクロ
カラーフィルターの製造に用いられる方法が好ましく適
用される。

【００１５】又、表面の平坦性を得る為の層を、高分子
分散型液晶層の上に設けてもよい。又、研磨、プレス等
による高分子分散型液晶層の平坦化も可能である。又、
光漏れによるコントラスト低下を防ぐ為に、三原色の高
分子分散型液晶層の領域間にいわゆるブラックマトリク
スを設けてもよい。この場合ブラックマトリクスの形成
方法は、マイクロカラーフィルターにおけるブラックマ
トリクスの形成法として知られている方法を適用するこ
とが出来る。液晶のマイクロカプセル化法は、他の材料
に適用されている一般的マイクロカプセル化技術を使用
することが出来る。一般的なマイクロカプセル化法に
は、化学的作成法、物理化学的作成法及び物理的・機械
的作成法がある。

【００１６】化学的作成法については合成反応を用いる
界面重合法、ｉｎ ｓｉｔｕ重合法及び高分子物性変化
を生じさせる液中硬化被覆法がある。界面重合法は重縮
合或いは重付加反応する様な二種のモノマーとして、水
溶性のものと油溶性のものを選択し、いずれかを分散さ
せてその界面で反応させる方法である。ｉｎ ｓｉｔｕ
重合法は、核材の内又は外の一方からリアクタント（モ
ノマー、開始剤）を供給し、カプセル壁膜表面で反応さ
せる方法である。液中硬化被覆法（オリフィス法）は、
予め核材を壁膜剤でカプセル化した後、その壁膜を硬化
液中で硬化する方法である。物理化学的作成法として
は、相分離を利用したコアセルベーション法、界面沈殿
法（液中濃縮法、液中乾燥法、二次エマルジョン法）及
び融解分散法がある。更にコアセルベーション法は、水
溶液系でも有機溶媒系でも用いることが出来る。

【００１７】水溶液系では、溶解性の減少により相分離
を生じさせる単純コアセルベーション法、電気的相互作
用により相分離を生じさせる複合コアセルベーション法
を用いることが出来る。有機溶媒系では溶解性や温度等
の変化による相分離現象を利用する。界面沈殿法は激し
い反応や急激なｐＨ変化等が伴わない、温和な条件でカ
プセル化可能な方法で、例えば、液晶核材を分散した水
溶液を疎水性高分子の溶剤溶液中に分散させた後、更に
保護コロイド溶液に分散させるものである。融解分散法
は壁膜材としてワックスやポリエチレンの様な蝋状物質
を用いるもので、加熱下で核材を蝋状物質と共に液中に
分散した後冷却する方法である。物理的・機械的作成方
法としてスプレー・ドライング法、気中懸濁被覆法、真
空蒸着被覆法等が挙げられるが、核材である液晶は常温
で液体であり、その大きさを整えるエマルジョンの作成
が前提となる為、液晶のカプセル作成法としては適して
いない。

【００１８】リバースモードセルでは、オフ状態での液
晶分子が図２ｂに示す様に、セル面に垂直に配列してい
る必要があるが、この様に配列させる方法としては以下
の様な方法が知られている。 高分子分散型液晶層に熱プレス等高分子分散型液晶層
をにより応力を加え、液晶球を変形させる。 二周波駆動液晶を用い、低周波数の電圧印加下で高分
子マトリクスの硬化を行い、高周波数の電圧で駆動させ
る。

【００１９】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。 実施例１ ［液晶カプセルの製造］以下に示す油相と水相とを、ホ
モジナイザーを用いて、５，０００ｒｐｍにて１０分間
撹拌して、エマルジョンを製造した。油相 ネマチック液晶（メルク社製 ＢＬ−０１０） ２００部 黒色二色性色素（三井東圧製、Ｓ−４２８） ４部 メタクリル酸メチル ２０部 アゾビスイソブチロニトリル ０．４部 水相 ポリビニルアルコール（日本合成化学製、ＫＰ−０６） ２０部 水 ９８０部 上記エマルジョンを７０℃で６時間加熱し、カプセル化
を完了させた。 ［電着コーティング］ 以下の組成の塗工液を調製した。 上記液晶カプセル分散液 １００部 アクリル系電着性樹脂 ６部 水溶性メラミン樹脂 ２部 トリエチルアミン １．４部 エタノール １２部 水 ２４部 有機顔料 ２部 上記塗工液を電着浴として用い、ストライプ状にパター
ンニングされたガラス板上のＩＴＯ電極のなかで同一色
に着色したい電極を選択し、選択された電極を陽極とし
て２０Ｖの電圧を３０秒間印加した。通電後、電極基板
を電着浴より引き上げ水洗した後、８０℃で１時間乾燥
及び硬化させることにより、電圧を印加した電極上に、
膜厚１０μｍの着色された液晶分散膜を形成させた。異
なる色相の顔料を分散した上記と同様な電着塗工液を用
い、上記の電着−硬化工程を繰り返すことにより、ＲＧ
Ｂ三色の液晶分散膜をストライプ上に形成させることが
出来た。 ［パネルの作製及び動作確認］得られた液晶分散膜は、
ストライプ上にパターニングされた対向電極基板によ
り、ストライプが直交する様にサンドイッチしてパネル
を作製した。このパネルの各画素は、電圧無印加時には
黒色を示し、電圧を印加することにより、ＲＧＢそれぞ
れの色を示した。このパネルは、バックライト無しで
も、カラーが明瞭に確認出来るものであったが、バック
ライトを設けることによって、より明るく且つ鮮やかな
色を表示することが確認された。又、視野角依存性は事
実上無く、あらゆる角度から鮮明な表示を見ることが出
来た。

【００２２】

【効果】上記本発明の構成によって、従来技術の問題点
が解決され、視野角、視認性及び光の利用効率に優れた
高分子分散型液晶層を用いた多色表示装置を経済的に提
供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置を説明する図。

【図２】本発明の液晶表示装置を説明する図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 雅之 東京都新宿区市谷加賀町１丁目１番１号 大日本印刷株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色素を含有する高分子マトリクス中に液
   晶が粒子状に保持された高分子分散型液晶層を有し、該
   液晶層が平面上に微細な画素として規則的に配置され、
   互いに隣接する画素が異なる色相の色素を含有し、且つ
   各々の画素領域に対して選択的に電圧を印加する手段を
   設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 液晶中に二色性色素が添加されている請
   求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 液晶粒子がカプセル化されている請求項
   １に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 ＲＧＢ三原色の色相を示す領域からなる
   請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 ＲＧＢの各画素の間隙にブラックマトリ
   ックを設けた請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 高分子分散型液晶層が、電着コーティン
   グにより電極上に形成されている請求項１に記載の液晶
   表示装置
7. 【請求項７】 電気絶縁性の基板上に複数の領域に分割
   された導電性の膜からなる電極を設け、各電極に選択的
   に電圧を印加し、電圧の印加された電極上に電着コーテ
   ィングにより、高分子分散型液晶層を形成させ、前記操
   作を繰り返すことにより、各電極上に多色の高分子分散
   型液晶層を塗り分ける工程を有することを特徴とする液
   晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】 導電性の基板に所定のレジストパターン
   を形成し、レジスト開口部に電着コーティングにより、
   高分子分散型液晶層を形成し、更にレジストの一部を所
   定のパターンに除去して電極を露出させ、該露出された
   電極上に異なる色相の高分子分散型液晶層を形成する工
   程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。