JPH0743683A - 液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくとも一方が透明な相対向する基板１、２
と、各基板１、２に設けられる電極３、４と、両基板
１、２の間に封入されるネマティック液晶５と、両基板
１、２の間において一方の基板１側に偏って配置される
光の散乱層６と、他方の基板２側に設けられる配向層７
とを備える。その散乱層６は、多数の微粒子状の散乱体
８と、各散乱体８を互いに接着するバインダー９とを有
する。 【効果】ドメインの発生を抑制し、任意の波長の散乱光
強度を最大にし、透過率を最適とし、生産性を高くして
歩留りを向上でき、積層構造化によりカラー化に簡単に
対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶セル内に光の散乱
層を備える液晶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＮモードやＳＴＮモードの液晶装置は
光の透過率の低い偏光板を用いる必要があるという欠点
がある。そこで、液晶セル内に光の散乱層を設け、電圧
の変化に応じネマティック液晶の屈折率を変化させ、そ
の散乱層の屈折率と液晶分子の屈折率とが一致する場合
は光が液晶セルを透過し、両者の屈折率が異なる場合は
両者の界面で光が散乱するようにし、これにより偏光板
を不要とした液晶装置が提案されている。

【０００３】例えば、図３に示す液晶装置１００は、少
なくとも一方が透明な相対向する基板１０１、１０２
と、各基板１０１、１０２に設けられる電極１０３、１
０４と、両基板１０１、１０２の間に封入されるネマテ
ィック液晶１０５と、両基板１０１、１０２の間におい
て一方の基板１０１側に偏って配置される光の散乱層１
０６と、他方の基板１０２に設けられる配向層１０７と
を備える。その散乱層１０６は、３次元網目状個体物質
１０８と、この３次元網目状個体物質１０８の間に配置
される液晶分子１０５とで構成されている。その電極１
０３、１０４を介し電圧を印加しない場合は、図３の
（１）に示すように他方の基板１０２側の各液晶分子を
配向層１０７により長軸方向が基板に平行となるように
整列させ、電圧を印加した場合は、図３の（２）に示す
ように他方の基板１０２側の各液晶分子を印加電圧によ
り長軸方向が基板に垂直となるように整列させたり、あ
るいは、電圧を印加しない場合は図３の（２）の状態と
して電圧を印加する場合は図３の（１）の状態とする。
これにより、電圧の変化に応じ他方の基板１０２側の液
晶１０５の屈折率が変化し、その屈折率が散乱層１０６
の屈折率と一致する場合は光が液晶セルを透過し、その
屈折率が散乱層１０６の屈折率と異なる場合は光が散乱
する（特開平４‐１４６４１４号公報参照）。

【０００４】また、図４に示す液晶装置１２０は、少な
くとも一方が透明な相対向する基板１２１、１２２と、
各基板１２１、１２２に設けられる電極１２３、１２４
と、両基板１２１、１２２の間に封入される光の散乱層
１２６と、この散乱層１２６の間に配置されるネマティ
ック液晶１２５とを備える。その散乱層１２６は、多数
の微粒子状の散乱体１２７と、各散乱体１２７を互いに
接着するバインダー１２８とから構成されている。その
電極１２３、１２４を介し電圧を印加しない場合は、図
４の（１）に示すように各液晶分子の長軸方向はランダ
ムな方向を向き、電圧を印加した場合は、図４の（２）
に示すように各液晶分子の長軸方向は同一方向に整列す
る。これにより、電圧の変化に応じ液晶１２５の屈折率
が変化し、その屈折率が散乱層１２６の屈折率と一致す
る場合は図４の（２）において矢印Ｒで示すように光が
液晶セルを透過し、その屈折率が散乱層１２６の屈折率
と異なる場合は図４の（１）において矢印Ｒで示すよう
に光が散乱する（HideshiNomura, Sachio Suzuki and Y
uji Atarashi, Japanese Journal of Applied physics,
Vol.68, No.6, 15 September 1990 参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す液晶装置１
００では、散乱層１０６の屈折率は３次元網目状個体物
質１０８の空隙間距離に影響される。しかし、３次元網
目状個体物質１０８を空隙間距離が均一になるよう製造
するのは困難なことから、透過率が不均一になってドメ
インが発生し易いという問題がある。また、光の散乱強
度を最大にする３次元網目状個体物質１０８の空隙間距
離は波長により異なるが、その空隙間距離を任意の大き
さにするのが困難なことから、任意の波長の光の散乱強
度を最大にすることが困難であるという問題がある。ま
た、この液晶装置１００を組み立てる場合、まず、電極
１０３を有する一方の基板１０１と、この基板１０１に
対向する仕切り部材とで閉空間を形成する。この際、一
方の基板１０１と仕切り部材との間隔は、一方の基板１
０１と他方の基板１０２との間隔よりも小さくする。次
に、その一方の基板１０１と仕切り部材との間の閉空間
に液晶１０５と３次元網目状個体物質１０８の原料とな
る高分子材料とを混合したものを封入し、その高分子材
料を熱や紫外線等により硬化させて３次元網目状個体物
質１０８とする。次に、その仕切り部材を除去し、電極
１０４と配向層１０７とを有する他方の基板１０２と一
方の基板１０１とで閉空間を形成し、その閉空間に液晶
を封入することで液晶装置１００と散乱層１０６とを構
成する。すなわち、液晶装置１００の組み立て前に３次
元網目状個体物質１０８を予め形成しておくことができ
ず、その組み立て工程において形成する必要があり、ま
た、その３次元網目状個体物質１０８の形成のために仕
切り部材の着脱が必要であるため、組み立て工数が多く
生産性が低いという問題がある。

【０００６】図４に示す液晶装置１２０では、微粒子状
の散乱体１２７を球形とすることで任意の径のものを容
易に製造できるので、散乱層１２６の屈折率を均一化し
て光の透過率を均一化でき、また、ある波長の光の散乱
強度は散乱体１２７の径に応じ定まるので、任意の波長
の光の散乱強度を最大にすることができる。しかし、そ
の散乱体１２７の間の各液晶１２５の長軸方向は、配向
層を備えていないため電圧の無印加時にはランダムな方
向を向き、そのため、電圧の変化時における各液晶１２
５の動きが不均一になる。そうすると、印加電圧の大き
さと光の透過率との関係特性においてヒステリシスが生
じ、電圧の変化時における光の透過率が不均一になって
ドメインが生じるという問題がある。また、この液晶装
置１２０を組み立てる場合、まず、電極１２３を有する
一方の基板１２１と電極１２４を有する他方の基板１２
２とで閉空間を形成し、しかる後に、その閉空間に散乱
層１２６と液晶１２５とを混合したものを封入する必要
があり、その散乱層１２６を両基板１２１、１２２の何
れか一方にのみ予め接着させておくことはできない。こ
れは、もし散乱層１２６を両基板１２１、１２２の何れ
か一方にのみ予め接着させると、その後に基板の他方と
で閉空間を形成する際に、その基板の他方により散乱層
１２６が押圧され、微粒子状の散乱体１２７がバインダ
ー１２８から剥離し、その剥離した散乱体１２７が動い
て散乱層１２６の屈折率が変動するからである。しか
し、両基板１２１、１２２で閉空間を形成後に散乱層１
２６を封入する場合、基板１２１、１２２の何れか一方
に形成された電極等が散乱層１２６との接着の際に破損
すると、その基板だけでなく液晶装置１２０全体を廃棄
しなければならず歩留りが低下するという問題がある。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできる液晶装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置は、少
なくとも一方が透明な相対向する基板と、各基板に設け
られる電極と、両基板の間に封入されるネマティック液
晶と、両基板の間において一方の基板側に偏って配置さ
れる光の散乱層と、他方の基板側に設けられる配向層と
を備え、その散乱層は、多数の微粒子状の散乱体と、各
散乱体を互いに接着するバインダーとを有する。

【０００９】

【作用】本発明の構成によれば、両基板の電極を介し電
圧を印加しない場合は、他方の基板に近い各液晶分子
を、配向層によって長軸方向が一定の方向を向くように
整列させ、電圧を印加した場合は、他方の基板側の各液
晶分子を、印加電圧によって長軸方向が電圧無印加時と
は異なる一定の方向を向くように整列させる。これによ
り、電圧の変化に応じ他方の基板側の液晶の屈折率が変
化し、その屈折率が散乱層の屈折率と一致する場合は光
が液晶セルを透過し、その屈折率が散乱層の屈折率と異
なる場合は光が散乱する。

【００１０】その散乱層を構成する微粒子状の散乱体を
球形とすることで任意の径のものを容易に製造できる。
これにより、散乱層の屈折率を均一化して光の透過率を
均一化でき、また、その散乱体の径に応じ任意の波長の
光の散乱強度を最大にすることができる。また、他方の
基板側に配向層を備えているので、他方の基板側の各液
晶の長軸方向は一定の方向を向いて整列する。これによ
り、電圧の変化時における各液晶の動きが均一になり、
印加電圧の大きさと光の透過率との関係特性においてヒ
ステリシスを低減でき、電圧の変化時における光の透過
率が均一になってドメインの発生を防止できる。

【００１１】その散乱体を構成する微小粒子は、ポリマ
ー重合体、ガラスビーズ、プラスチックビーズ、フィラ
ー等により構成でき、光を散乱させることができれば材
質は特に限定されないので、予め形成しておくことがで
きる。よって、本発明の液晶装置を組み立てる場合、ま
ず、電極を有する一方の基板に少なくとも光散乱体とバ
インダーとを混合した材料を接着させる。次に、配向層
と電極とを有する他方の基板と一方の基板とで閉空間を
形成し、しかる後に、その閉空間に液晶を封入する。こ
のように、液晶装置の組み立て前に散乱体を予め形成し
ておくことができるので、組み立て工数が少なくなって
生産性が高くなる。また、散乱層を一方の基板にのみ予
め接着させておくことができるので、その接着の際にた
とえ一方の基板に形成された電極等が破損しても、その
基板だけを廃棄すれば足り、液晶装置を構成する部品の
歩留りが向上する。また、両基板間の距離すなわちセル
ギャップを任意に変化させるのが容易になり、最適な透
過率を容易に得られる。また、散乱体の径が相異なる複
数の散乱層を基板により区画することで、積層構造化を
簡単に行なってカラー化に対応できる。

【００１２】

【実施例】図１に示す液晶装置Ｌは、少なくとも一方が
透明な相対向する基板１、２と、各基板１、２に設けら
れる電極３、４と、両基板１、２の間に封入されるネマ
ティック液晶５と、両基板１、２の間において一方の基
板１側に偏って配置される光の散乱層６と、他方の基板
２に設けられる配向層７とを備える。

【００１３】その基板１、２の材料としては、ガラス、
高分子重合体、金属等を用いることができる。各基板
１、２に設けられる両電極３、４は、この液晶装置Ｌを
例えば単純マトリクス型液晶表示パネルに用いる場合
は、一方がセグメント電極とされ他方がコモン電極とさ
れ、アクティブマトリクス型液晶表示パネルに用いる場
合は、両電極３、４の一方が画素電極とされ他方がコモ
ン電極とされると共にＴＦＴ等の駆動素子も基板１、２
の一方に設けられる。そのネマティック液晶５はｎ型あ
るいはｐ型であって屈折率異方性の高いものほど好まし
い。その散乱層６は、多数の微粒子状の散乱体８と、各
散乱体８を互いに接着するバインダー９とを有し、さら
に本実施例では液晶５を有する。その散乱体８は光を散
乱させることができれば材質は特に限定されず、例え
ば、シリカ、アルミナ、ジルコン等の無機物質や、ポリ
イミド、ポリスチレン等の有機物質により構成でき、一
定の径の球形に成形できるものが好ましい。そのバイン
ダー９としては、紫外線、電子線、熱等により重合して
硬化する高分子材料を用いることができる。その配向層
７は、他方の基板２に形成された有機高分子膜をラビン
グ処理することで構成できる。

【００１４】この液晶装置Ｌを組み立てるには、まず、
電極３を有する一方の基板１に、散乱体８とバインダー
９と液晶５とを混合した材料を、アプリケータ、ロール
コータ、スピンコータ等を用いてコーティングする。次
に、そのバインダー９を硬化させることで、各散乱体８
を互いに接着させると共に一方の基板１にも接着させ、
また、液晶５を析出させ、散乱層６を構成する。この散
乱層６は、薄くなり過ぎると充分に光を散乱させること
ができず、厚くなると駆動電圧が大きくなるので、光を
散乱させることができる範囲で可及的薄くするのが好ま
しい。次に、配向層７と電極４とを有する他方の基板２
と一方の基板１とを外周シール材１０を介し接着して閉
空間を形成する。この両基板１、２の接着前に、セルギ
ャップ調整用のスペーサを両基板１、２の間に散布する
ようにしてもよい。そのスペーサとしては、シリカやプ
ラスチック等のファイバーや微小球体を用いることがで
きる。しかる後に、その閉空間に液晶５を注入し、その
注入口（図示省略）を封止する。

【００１５】上記構成において、両電極３、４を介し電
圧を印加しない場合は、図１の（１）に示すように、他
方の基板２に近い各液晶分子を配向層７によって長軸方
向が基板１、２に平行となるように整列させ、また、他
方の基板２側であって散乱層６に近い液晶分子は長軸方
向がランダムな方向を向くものとし、電圧を印加した場
合は、図１の（２）に示すように、他方の基板２に近い
各液晶分子を印加電圧により長軸方向が基板１、２に垂
直となるように整列させ、他方の基板２側であって散乱
層６に近い液晶分子も長軸方向が基板１、２に対し垂直
に近い方向となるように整列させている。その電圧の無
印加時には他方の基板２側の液晶５の屈折率と散乱層６
の屈折率とを異なるものとし、液晶装置Ｌに入射した光
は他方の基板２側の液晶層と散乱層６の界面で散乱する
ものとしている。また電圧の印加時には他方の基板２側
の液晶５の屈折率を散乱層６の屈折率に一致させ、液晶
装置Ｌに入射した光は透過するものとしている。なお、
電圧の印加時において、他方の基板２側の液晶５の屈折
率と散乱層６の屈折率とは完全に一致している必要はな
く若干の相違があってもよく、例えば、液晶濃度のゆら
ぎ等によりその屈折率に若干の相違があっても実際の現
像に影響はない。

【００１６】上記構成によれば、散乱層６を構成する微
粒子状の散乱体８を球形とすることで任意の径のものを
容易に製造できる。これにより、散乱層６の屈折率を均
一化して光の透過率を均一化でき、また、その散乱体８
の径に応じ任意の波長の光の散乱強度を最大にすること
ができる。また、他方の基板２側に配向層７を備えてい
るので、他方の基板２側の各液晶５の長軸方向は一定の
方向を向いて整列する。これにより、電圧の変化時にお
ける各液晶５の動きが均一になり、印加電圧の大きさと
光の透過率との関係特性においてヒステリシスを低減で
き、電圧の変化時における光の透過率が均一になってド
メインの発生を防止できる。また、液晶装置Ｌの組み立
て前に散乱体８を予め形成しておくことができるので、
組み立て工数が少なくなって生産性が高くなる。また、
散乱層６を一方の基板１にのみ予め接着させておくこと
ができるので、その接着の際にたとえ一方の基板１に形
成された電極等が破損しても、その基板１だけを廃棄す
れば足り、液晶装置Ｌを構成する部品の歩留りが向上す
る。また、各散乱体８はバインダー９により互いに接着
されると共に一方の基板１に接着されているので、安定
した散乱状態を得ることができる。また、セルギャップ
を任意に調節して最適な透過率を得ることができる。な
お、散乱体８、バインダー９、液晶５の種類や、散乱層
６の厚さ等により駆動電圧は定まることから、それらの
選定は駆動電圧が可及的小さくなるように行うのが好ま
しい。

【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、電圧無印加時の他方の基板２側の各液晶分
子の配向層７による配列方向は、一定の方向のプレティ
ルト角を付与できれば特に限定されず、たとえば、電圧
無印加時に液晶５の長軸方向が基板１、２に垂直とな
り、電圧印加により平行となるようにしてもよい。ま
た、本発明の液晶装置によれば、どちらか一方の基板に
のみ散乱層を予め接着させておくことができ、しかも、
散乱体は任意の大きさとできるので、図２に示す液晶装
置Ｌ′のように積層構造化を簡単に行なってカラー化に
対応することができる。すなわち、図２に示す液晶装置
Ｌ′の上記実施例との相違は、相対向する基板１、２の
間にガラス、プラスチックフィルム等からなる２枚の透
明補助基板２１、２２が配置され、両補助基板２１、２
２の間において一方の補助基板２１側に偏って配置され
る散乱層６′が配置され、他方の補助基板２２と他方の
基板２との間において他方の補助基板２２側に偏って散
乱層６″が配置され、各散乱層６、６′、６″における
球形散乱体８、８′、８″の径は互いに異なるものとさ
れ、例えば、図中上方の散乱層６では赤色波長の光の散
乱強度が最大とされ、図中上下間中央の散乱層６′では
緑色波長の光の散乱強度が最大とされ、図中下方の散乱
層６″では青色波長の光の散乱強度が最大とされる。他
は上記実施例と同様で同一部分は同一符号で示す。

【００１８】

【発明の効果】本発明の液晶装置によれば、ドメインの
発生を抑制し、任意の波長の散乱光強度を最大にし、透
過率を最適とし、生産性を高くして歩留りを向上するこ
とができ、積層構造化によりカラー化に簡単に対応でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の液晶装置における（１）は電
圧無印加時の液晶装置の断面構成説明図、（２）は電圧
印加時の液晶装置の断面構成説明図

【図２】本発明の変形例の液晶装置の構成説明図

【図３】従来例の液晶装置における（１）は電圧無印加
時の液晶装置の断面構成説明図、（２）は電圧印加時の
液晶装置の断面構成説明図

【図４】従来例の液晶装置における（１）は電圧無印加
時の液晶装置の断面構成説明図、（２）は電圧印加時の
液晶装置の断面構成説明図

【符号の説明】

１、２ 基板 ３、４ 電極 ５ ネマティック液晶 ６ 散乱層 ７ 配向層 ８ 散乱体 ９ バインダー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明な相対向する基板
   と、各基板に設けられる電極と、両基板の間に封入され
   るネマティック液晶と、両基板の間において一方の基板
   側に偏って配置される光の散乱層と、他方の基板側に設
   けられる配向層とを備え、その散乱層は、多数の微粒子
   状の散乱体と、各散乱体を互いに接着するバインダーと
   を有する液晶装置。