JPH0772461A

JPH0772461A - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0772461A
Application number: JP15925193A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tomita; 賢時冨田; Yasuhiko Shigeta; 泰彦重田; Tokuichi Yamaji; 徳一山地
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【構成】ゲストホスト液晶１３とポリマーとの混合体
をＴＦＴ基板１１に塗布し金属配線１６上のみを硬化し
たあと、温度を下げることによって相分離を発生させて
ゲストホスト液晶１３のみを析出させ、この部分を動作
させることで光吸収をＯＮ・ＯＦＦさせる。また、この
層を２層以上形成することによって偏光板無しにうまく
光を吸収させることができる。ゲストホストのゲストを
黒色にした場合はモノクロの反射型液晶表示装置にな
り、カラーにした場合はカラー反射型液晶表示装置にな
る。【効果】偏光板を用いないため明るい白を得ることが
でき、積層構造であるため暗い黒を得ることができる。
低電圧駆動であり、しかも視野角依存性が少ない。通常
のポリマー分散と異なりヒステリシスも発生せず、画質
の優れたモノクロ及びカラーの反射型液晶の表示装置が
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置およびその
製造方法に関し、特にアクティブ駆動する液晶表示装置
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】従来のアクティブマト
リックス型液晶表示装置は、図４に示すように、ツイス
トネマティック型表示モードの液晶を使用し、ガラスな
どから成る基板１、２の上下部分に偏光板３、４を貼り
付けた構造となっており、光の透過率はそれだけで40％
に減少し、光の有効効率が低いという欠点があった。そ
のため、従来のツイストネマティック型液晶のような光
透過型液晶表示装置ではバックライトが必要となり、装
置の厚さ、重量、消費電力、明るさの点で、携帯型表示
装置の要求を満足しない。なお、図４中、５は画素電
極、６はスイッチング用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、
７は対向電極、８は反射板である。

【０００３】白黒モードでの反射型液晶表示装置は、Ｓ
ＴＮ表示モードやＴＦＴ−ＴＮ表示モードを用いて実用
化されてはいるが、トータルの反射率は２０％程度であ
り、しかもコントラストは低い。

【０００４】最近、偏光板３、４を使用しない方式とし
てポリマー分散液晶が注目されており、明るい液晶表示
素子としてプロジェクターへの応用が期待されている。
ところが、従来のポリマー分散液晶装置は、駆動電圧が
高く、Ｖ−Ｔ特性でヒステリシスがあり、また、液晶ド
ロップレットの粒径を均一に再現良く形成することは実
際上難しいという問題がある。また、ポリマー分散液晶
は、基本的には前方散乱機構であるため、後方散乱を必
要とする反射型液晶表示装置への適用は難しいという問
題もある。

【０００５】さらに、液晶に染料を混入したゲスト・ホ
ストタイプの液晶を用いた反射型液晶表示装置の報告も
あるが、コントラストが低く、耐候性も劣っている。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明に係る液晶表示
装置は、このような問題点に鑑みてみなされたものであ
り、請求項１に記載した発明の特徴とするところは、画
素電極が形成された基板と対向電極が形成された基板で
ゲストホスト液晶を挟持した液晶表示装置において、前
記二枚の基板間に、ゲストホスト液晶が二層に分離され
るような仕切膜を形成すると共に、前記仕切膜を所定間
隔に保持するための補強壁を前記二枚の基板と略垂直に
形成した点にある。また、請求項２に記載した発明の特
徴とするところは、画素電極が形成された基板上に、ゲ
ストホスト液晶と樹脂の混合液を塗布し、前記画素電極
周辺部の金属配線部に対応する部分のみに光を照射して
樹脂を部分的に硬化させることにより前記基板と略垂直
な補強壁を形成し、次に前記ゲストホスト液晶と樹脂の
全面に光を照射して仕切膜を形成し、この仕切膜上に再
びゲストホスト液晶と樹脂の混合液を塗布して前記画素
電極周辺部の金属配線部に対応する部分のみに光を照射
して樹脂を部分的に硬化させる点にある。

【０００７】

【作用】請求項１に記載した構成によれば、画素電極部
の液晶に侵入した光は電圧が印加されないときは吸収さ
れずに反射される。その結果、白状態となる。電圧が印
加された場合は、ゲストが寝てしまうため光が吸収され
る。その結果、黒状態となる。このときゲストに吸収さ
れる光はゲストに平行な偏光光のみであり、あまり黒く
ならないが、本発明では基板と略平行な仕切膜を設け
て、液晶層を二層形成していることから、偏光に依存し
ない。したがって、黒がより黒くなり、コントラストが
高くなる。もって、偏光板を使用しない明るい反射型液
晶表示装置が実現できる。また、請求項２に記載した構
成によれば、基板で挟持された液晶中に、基板と略平行
な仕切膜を容易且つ強固に形成できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置の一
実施例を示す断面図であり、１１、１２はガラスなどの
透光部材から成る基板、１３はゲストホスト液晶であ
る。基板１１の一主面側には、透明導電膜などから成る
画素電極１４、この画素電極１４に電圧を供給するスイ
ッチング用の薄膜トランジスタ１５、この薄膜トランジ
スタ１５のゲート端子又はソース端子（不図示）に電圧
を供給する金属薄膜などから成る金属配線１６が形成さ
れている。また、もう一方の基板１２の一主面側には、
透明導電膜などから成る対向電極１７が形成されてい
る。

【０００９】基板１１の金属配線１６部分には、基板１
１、１２と略垂直に補強壁１８が形成されている。この
金属配線１６は、基板１１上にマトリックス状に形成さ
れることから、補強壁１８もマトリックス状に形成され
る。この補強壁１８は、例えばウレタンアクリレートオ
リゴマーやエステルアクリレートオリゴマーなどの光硬
化型の樹脂などで形成される。なお、モノマーとオリゴ
マーの混合系のものでもよい。この補強壁１８は、後述
する仕切膜１９を所定間隔に保持するために形成され
る。

【００１０】また、補強壁１８で囲まれた空間内には、
基板１１、１２と略平行に仕切膜１９が形成される。こ
の仕切膜１９も例えばウレタンアクリレートオリゴマー
やエステルアクリレートオリゴマーなどの光硬化型の樹
脂などで厚み１０μｍ程度に形成される。

【００１１】次に、上記液晶表示装置の製造方法を説明
する。まず、基板１１上に、ネガ型ゲストホスト液晶１
３とポリマーを95:5に混合したものを塗布し、相分離が
発生しないように60℃以上に保持しておく。この状態で
基板１１の金属配線１６（ゲート線及びソース線）部分
のみに光があたるようなフォトマスクで一部のみ光硬化
させる。その結果、金属配線１６上のポリマー液晶混合
体が硬化して補強壁１８が形成されるが、画素電極１４
部分のポリマー液晶混合体はまだ混合したままの液体状
態となっている。

【００１２】この後、基板１１の温度を室温〜０℃程度
まで下げていくとポリマーとゲストホスト液晶が相分離
を起こし、ゲストホスト液晶がポリマーから分離され
る。室温〜０℃の低温のままで全面を光露光すると表面
に薄く遊離していたポリマーが硬化して仕切膜１９が形
成される。なお、このとき新たに紫外線硬化型樹脂を薄
くコーティングして仕切膜１９を形成しても良い。液晶
と混合するポリマーの材質により液晶の配向がホモジニ
アスかホメオトロピックかが決定されるため、選択には
注意が必要である。すなわち、液晶に電圧を印加してＯ
Ｎ−ＯＦＦさせるには、ｐ型液晶ではホモ配向に、また
ｎ型液晶ではホメオ配向にする必要がある。なお、この
ポリマー固体の表面エネルギーが液晶のそれに比べて大
きいか、小さいかによって決まる。上記の方法を繰り返
すことによって容易に２層以上積層することができる。

【００１３】金属配線１６上に補強壁１８を形成するこ
とにより、セルギャップを維持するためのスペーサー等
の散布を省略することもできる。また、通常のポリマー
分散液晶と異なりヒステリシスもなく、粒径（ドロップ
レット）に依存することもないため製造が容易である。

【００１４】次に、この液晶表示装置の動作モードを図
２に基づいて説明する。電圧が印加されていない場合、
ネガのゲストホスト液晶１３は立っている。そのため、
光の吸収はなく白の状態である。この液晶表示装置では
偏光板を用いず、しかもノーマリーホワイトのネガ型の
ゲストホストを用いると市販されているＳＴＮやＴＮの
液晶よりも明るい白を得ることができる。

【００１５】電圧を印加していくと、補強壁１８と仕切
膜１９で囲まれたネガ型液晶が横になっていくためゲス
ト分子も横向きになり、光が吸収される。このとき加え
る電圧はポリマー分散型液晶表示装置のように画素電極
１４の対峙部分にポリマーがほとんど無いため低電圧で
駆動できる特徴がある。ゲスト分子に吸収される光はゲ
スト分子に平行な偏光光のみであり、ゲスト分子に垂直
な偏光光は吸収されない。そのため、液晶１３が一層で
は黒くできないが、本発明ではこれを避けるために仕切
膜１９を設けて液晶１３を２層以上の積層構造とし、ゲ
スト分子の配向状態をそれぞれの層１３で異なったもの
にすることで光吸収を増加させ、黒をより黒くすること
ができる。すなわち、本発明では、配向を規定するラビ
ング処理を行わないため、配向方向の制御はできない
が、逆にそれぞれ独立に形成されるので、液晶の配向方
向は、層毎に異なった方向になるのである。

【００１６】通常のゲストホスト液晶１の表示ではこれ
を避けるため、コレステリック液晶の相転移を用いた
り、位相差板を用いたりするが、本発明では積層構造を
用いるため製造方法が簡便であり、しかも応答速度や視
角依存性等の問題もなく、極めて優れた特性を発揮す
る。しかもこの方法ではポリマー分散液晶の場合の問題
であったヒステリシスはなく、表示上の問題は解決され
る。

【００１７】さらにこの方式はモノクロ表示のみなら
ず、カラー表示も実現できる。すなわち、図３に示すよ
うに、まず第一層にマジェンタＭのゲスト分子を含有す
る液晶層１３ａを形成し、次にイエローＹの液晶層１３
ｂを形成し、最後にシアンＣの液晶層１３ｃを形成し、
それぞれを独立に駆動することにより、減法方式による
カラー表示を行うことができる。この方法によれば通常
のＲＧＢのマイクロカラーフィルターを用いたカラー表
示と異なり、光の有効利用が図られ反射型のカラー表示
が可能となった。なお、図３中、１７はＩＴＯなどから
成る透明導電膜、１８は補強壁であり、１９は仕切膜で
あり、ＩＴＯ１７は、例えば感光性ポリマーをコーティ
ングして露光硬化した後、ＩＴＯを例えば低温スパッタ
リングなどで成膜する。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載した液晶
表示装置によれば、二枚の基板間に、ゲストホスト液晶
が二層に分離されるような仕切膜を形成したことから、
低電圧駆動で視野角が広く明るい反射型の液晶表示装置
を実現できる。もって、従来の液晶表示装置のようなバ
ックライトは必要でなく、従来よりもパネル重量を減ら
すことが可能となる。また、装置厚みもランプ外形寸法
のために12mmだったものを3mm とすることができる。さ
らに、消費電流も大きく減少できる。このことから、携
帯時に問題となる重量・厚み・消費電力の点で従来品よ
り適しているため、ノートパソコンや情報端末機機の高
密度表示装置の実用化を促進することができる。また、
請求項２に記載した液晶表示装置の製造方法によれば、
画素電極周辺部の金属配線に対応する部分のみに光を照
射して補強壁を形成した後、全面に光を照射して仕切膜
を形成することから、補強壁と仕切膜を容易に形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の一実施例の断面
図。

【図２】電圧ON時の黒表示の原理図。

【図３】カラー反射型液晶表示装置の断面図。

【図４】ＴＮモードの反射型液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１、２、１１、１２・・・基板、３、１３・・・ゲスト
ホスト液晶、５、１４・・・画素電極、６、１５・・・
薄膜トランジスタ、１６・・・金属配線、７、１７・・
・対向電極、１８・・・補強壁、１９・・・仕切壁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素電極が形成された基板と対向電極が
形成された基板でゲストホスト液晶を挟持した液晶表示
装置において、前記二枚の基板間に、ゲストホスト液晶
が二層に分離されるような仕切膜を形成すると共に、前
記仕切膜を所定間隔に保持するための補強壁を前記二枚
の基板と略垂直に形成したことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】画素電極が形成された基板上に、ゲスト
ホスト液晶と樹脂の混合液を塗布し、前記画素電極周辺
部の金属配線部に対応する部分のみに光を照射して樹脂
を部分的に硬化させることにより前記基板と略垂直な補
強壁を形成し、次に前記ゲストホスト液晶と樹脂の全面
に光を照射して仕切膜を形成し、この仕切膜上に再びゲ
ストホスト液晶と樹脂の混合液を塗布して前記画素電極
周辺部の金属配線部に対応する部分のみに光を照射して
樹脂を部分的に硬化させることを特徴とする液晶表示装
置の製造方法。