KR20110038137A - 반사형 액정 표시 장치 - Google Patents

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crystal display
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야스시 아사오까
에이지 사또
기요시 미노우라
사유리 후지와라
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

투과 상태와 산란 상태 사이에서 상태가 전환될 수 있는 액정층(1)과, 액정층(1)을 사이에 유지하는 전방면 기판(3) 및 배면 기판(2)과, 액정층(1)을 사이에 두고 배치되어, 액정층(1)에 전압을 인가하는 한 쌍의 전극(4, 8)과, 액정층(1)과 전방면 기판(3) 및 배면 기판(2) 사이에 각각 형성된 제1 및 제2 배향막(13, 12)을 구비하고, 액정층(1)은 화소 각각에, 연속한 벽(10)과, 벽(10)에 의해 분리된 복수의 작은 방(14)과, 각각이 복수의 작은 방(14) 중 어느 하나에 형성된 복수의 액정 영역(11)을 갖고, 복수의 액정 영역(11)은, 액정층(1)에 평행한 면 내에 디렉터(20)를 갖는 제1 및 제2 액정 영역(11)을 갖고 있으며, 제1 및 제2 액정 영역(11)의 디렉터(20)는 서로 다른 방향을 향하고 있다.

Description

반사형 액정 표시 장치{REFLECTION TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
종래의 반사형 액정 표시 장치에서는, TN(Twisted Nematic) 모드나 STN(Super Twisted Nematic) 모드 등의 표시 모드가 이용되고 있다. 그러나, 이들 표시 모드를 이용하는 경우, 액정 패널의 표면에 편광판을 배치할 필요가 있어, 편광판에 의한 광의 흡수에 의해, 광 이용 효율이 낮아져 버린다는 문제가 있었다.
따라서, 편광판을 필요로 하지 않는 새로운 표시 모드로서, 액정층에 인가하는 전압에 의해, 광을 산란시키는 산란 상태와 광을 투과하는 투과 상태 사이에서 스위칭시켜 표시를 행하는 모드(이하, 「산란-투과 모드」라고 칭한다)가 제안되고 있다. 이 표시 모드에서는, 예를 들어 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal;PDLC)이 사용된다.
PDLC를 사용한 액정층(PDLC층)은, 고분자 중에 분산시킨 복수의 액정 영역(「액정적」이라고도 한다)을 갖고 있다. 각 액정 영역은, 고분자로 이루어지는 벽에 의해 규정되는 공간(이하, 「작은 방」이라고 한다) 내에 형성되어 있다. 이러한 PDLC층에서는, 전압을 인가하지 않을 때(전압 무인가 시), 액정 영역 내의 액정과 고분자 사이에 굴절률의 차가 발생하고, 이들 계면에서 광이 산란하여, 백색 표시가 얻어진다. PDLC층에 전압을 인가하면(전압 인가 시), 액정의 배향이 변화하여 액정과 고분자의 굴절률의 차가 대략 동등해지므로, 광은 PDLC층을 투과한다. 이때, 액정층의 배면측에 광흡수판을 배치하고 있으면, 투과한 광이 광흡수판에 흡수되어, 흑색 표시가 얻어진다.
광흡수판 대신에, 액정층의 배면측에, 특정한 색광을 선택적으로 반사하는 반사층을 형성해도 좋다. 예를 들어 특정한 색을 나타내는 평활한 금속판(거울)을 설치함으로써, PDLC층이 전방 산란형 액정인 경우, 특정한 색과 흑색(경면 반사)으로 표시를 행할 수 있다. 또한, 특정한 색을 나타내는 금속판을 설치함으로써, PDLC층이 후방 산란형 액정인 경우, 백색과 특정한 색으로 표시를 행할 수 있다.
혹은, 액정층의 배면측에 재귀성 반사층을 배치해도 좋다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 재귀성 반사층과 PDLC를 조합한 표시 장치(재귀성 반사형 액정 표시 장치)가 개시되어 있다. 이하, 재귀성 반사형 액정 표시 장치를 예로, PDLC를 사용한 종래의 표시 장치의 구성을 설명한다.
도 11은, 특허문헌 1에 개시된 액티브 매트릭스 구동의 재귀성 반사형 액정 표시 장치의 모식적인 단면도이다. 표시 장치(300)는, 컬러 필터(119), 투명 대향 전극(111) 및 배향막(112)이 형성된 전방면 기판(110)과, 전방면 기판(110)에 대향하도록 배치된 배면 기판(109)과, 이들 기판(110, 109) 사이에 형성된 액정층(PDLC층)(113)을 구비하고 있다. 배면 기판(109)에는, 복수의 스위칭 소자(TFT)(101)가 설치되고, 그 위에 재귀 반사성을 나타내는 표면 형상을 갖는 절연층(102), 복수의 반사 전극(105) 및 배향막(118)이 형성되어 있다. 반사 전극(105)은, 절연층(102) 상에 형성되고, 절연층(102)의 표면 형상을 반영한 요철을 갖고 있다. 복수의 반사 전극(105)은, 화상 표시의 한 단위가 되는 화소마다 서로 이격하여 배치되어 있다. 각 반사 전극(105)은, 절연층(102)에 형성된 콘택트 홀을 통하여, 대응하는 스위칭 소자(101)의 드레인 전극과 접속되어 있다. 배향막(118)은, 절연층(102) 및 반사 전극(105) 상에 형성되어 있고, 절연층(102)의 표면 형상을 반영한 요철을 갖고 있다.
이어서, 표시 장치(300)의 동작을 설명한다.
표시 장치(300)에서는, 대향 전극(111)과 반사 전극(105) 사이에 인가하는 전압을 변화시킴으로써 액정층(113)을, 광을 투과하는 투과 상태와 광을 산란(전방 산란 및 후방 산란)하는 산란 상태 사이에서 스위칭할 수 있다. 액정층(113)이 투과 상태로 제어되어 있으면, 표시 장치 외부의 광원이나 주위로부터의 광은, 전방면 기판(110) 및 액정층(113)을 통과한 후, 반사 전극(105)에 의해 광이 입사한 방향으로 반사된다. 이때, 표시 장치로부터 관찰자에게 도달하는 상은 관찰자 자신의 눈이기 때문에, 「흑색」 표시 상태가 얻어진다.
한편, 액정층(113)이 산란 상태로 제어되어 있으면, 광원이나 주위로부터의 광은, 전방면 기판(110)측으로부터 액정층(113)에 입사하여, 액정층(113)에서 산란된다. 액정층(113)이 전방 산란형 액정층인 경우, 산란된 광은 반사 전극(105)에 의해 반사되고, 또한 산란 상태의 액정층(113)을 거쳐 관찰자 방향으로 출사된다. 액정층(113)에 의한 산란에 의해 반사 전극(105)의 재귀성이 무너지기 때문에, 입사한 광은 입사 방향으로는 복귀되지 않는다. 따라서, 「백색」 표시 상태가 얻어진다.
또한, 도 11에 도시하는 표시 장치(300)는 재귀성 반사층 및 화소 전극으로서 기능하는 반사 전극(105)을 구비하고 있지만, 재귀성 반사층을 화소 전극과는 별개로 형성할 수도 있다. 재귀성 반사층은, 화소 전극과 배면 기판(109) 사이에 배치해도 좋고, 배면 기판(109)의 배면측에 배치해도 좋다.
표시 장치(300)와 같이 산란-투과 모드를 이용한 반사형 액정 표시 장치에는, 다른 표시 모드를 사용한 표시 장치에 비하여, 표시의 콘트라스트가 낮다는 문제가 있다.
표시 장치(300)의 백색 표시를 보다 밝게 하고자 하면, 액정층(113)을 두껍게 하여, 액정층(113)에 입사하는 광을 보다 확실하게 산란시킬 필요가 있다. 그러나, 액정층(113)을 두껍게 하면, 액정층(113)을 투과 상태로 전환할 때에 액정층(113)에 의해 높은 전압을 인가할 필요가 발생한다. 액정층(113)에 인가하는 전압이 불충분하면, 액정층(113)의 광투과율이 저하하여, 고품위의 흑색 표시를 얻을 수 없다.
한편, 특허문헌 2 내지 4는, 액정 중에 2색성 색소를 함유시킨 PDLC를 사용한 게스트 호스트 모드의 액정 표시 장치에 있어서, 액정 디렉터를 제어하여 표시의 콘트라스트를 개선하는 방법을 개시하고 있다. 이들 특허문헌에서는, 액정 영역의 형상을 기판의 면 내 방향으로 넓혀 편평하게 함으로써, 액정층에 전압을 인가하지 않을 때의 액정 분자의 디렉터를, 기판과 평행한 방향을 향하도록 제어하고 있다. 예를 들어 특허문헌 2 및 3에는, 액정층을 기계적으로 가압하여, 액정적을 기판과 평행 방향으로 긴 편평 형상으로 하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 액정층 형성 시에 기판과 평행한 전단 응력을 작용시키는 방법이나, 액정층의 표층부만을 굳히는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2 내지 4의 방법에 의하면, 액정층의 두께를 증대시키지 않고, 표시의 콘트라스트를 개선하는 것이 가능하게 된다. 보다 자세하게 설명하면 종래의 PDLC를 포함하는 액정층에서는, 전압 무인가 시에 액정 영역 내의 액정 디렉터는 랜덤한 방향을 향하고 있으며, 전압을 인가하면, 이들 액정 디렉터가 기판과 수직인 방향을 향한다. 이에 대해, 상기 특허문헌 2 내지 4의 방법에서는, 전압 무인가 시의 액정 디렉터를 기판과 평행한 방향을 향하도록 제어할 수 있으므로, 전압 인가 시(액정 디렉터가 기판에 수직)와의 광흡수의 차를 확대할 수 있다. 이 결과, 표시의 콘트라스트를 종래보다 개선시킬 수 있다.
일본 특허 공개 제2006-23721호 공보 일본 특허 공개 평5-80302호 공보 일본 특허 공개 평7-181454호 공보 일본 특허 공개 평10-319375호 공보
본 발명자가 검토한 바, 특허문헌 2 내지 4에 개시된 방법을 적용하면, 도 11에 도시하는 표시 장치(300)의 액정층(113)의 액정 디렉터를 제어할 수 있다.
그러나, 상기 방법을 적용해도, 액정층(113)의 백색 표시의 밝기를 충분히 개선하는 것은 곤란하다. 특허문헌 2 내지 4에 개시된 방법에 의하면, 액정 영역이 편평해지므로, 기판면 내에 높은 밀도로 액정 영역을 배치시키는 것이 어렵다. 이로 인해, 액정층의 산란 강도를 충분히 높이지 못할 가능성이 있기 때문이다. 또한, 액정층의 두께 방향으로 1개의 액정 영역밖에 배치할 수 없으므로(1층 구조), 종래의 액정층보다 산란 특성이 저하할 우려도 있다.
또한, 특허문헌 2 내지 4에 개시된 방법을 사용하여 형성된 액정층에서는, 각 액정 영역이 일방향으로 편평하므로, 백색 표시의 시각 특성의 방위 의존성이 커져 버린다. 게다가, 액정층의 형성 프로세스가 매우 복잡해진다는 문제도 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 산란 상태와 투과 상태 사이에서 상태가 전환될 수 있는 액정층을 구비한 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 액정층의 산란 상태에 있어서의 산란 효율을 향상시킴으로써, 종래보다 밝은 백색 표시를 실현하는 것에 있다. 혹은, 백색 표시의 밝기를 유지하면서, 구동 전압을 낮게 억제하는 것에 있다.
본 발명의 반사형 액정 표시 장치는, 복수의 화소를 구비한 액정 표시 장치로서, 광을 투과하는 투과 상태와 광을 산란하는 산란 상태 사이에서 상태가 전환될 수 있는 액정층과, 상기 액정층을 사이에 유지하는 전방면 기판 및 배면 기판과, 상기 액정층을 사이에 두고 배치되어, 상기 액정층에 전압을 인가하는 한 쌍의 전극과, 상기 액정층과 상기 전방면 기판 및 배면 기판 사이에 각각 형성된 제1 및 제2 배향막을 구비하고, 상기 액정층은, 상기 화소 각각에, 연속한 벽과, 상기 벽에 의해 분리된 복수의 작은 방과, 각각이 상기 복수의 작은 방 중 어느 하나에 형성된 복수의 액정 영역을 갖고, 상기 복수의 액정 영역은, 상기 액정층에 평행한 면 내에 디렉터를 갖는 제1 및 제2 액정 영역을 갖고 있으며, 상기 제1 및 제2 액정 영역의 디렉터는 서로 다른 방향을 향하고 있다.
어느 한 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 복수의 작은 방 각각과, 상기 제1 및 제2 배향막 중 그 작은 방에 가장 근접하는 배향막 사이에는 다른 작은 방은 존재하지 않는다.
어느 한 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 복수의 작은 방 각각과, 상기 제1 및 제2 배향막 사이에는 다른 작은 방은 존재하지 않는다.
상기 복수의 액정 영역 각각은, 상기 제1 및 제2 배향막 중 어느 한쪽과 접하고 있는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 배향막에는 배향 처리가 실시되어 있지 않은 것이 바람직하다.
어느 한 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막의 표면 자유 에너지는 44mJ/㎡ 이상 50mJ/㎡ 이하이다.
상기 액정층은, 각 화소 내에 0.016개/㎛2 이상의 밀도로 작은 방을 가져도 된다. 혹은, 각 화소 내에 1개/㎛2 이상의 밀도로 작은 방을 가져도 된다.
상기 액정층의 액정 재료의 유전 이방성은 플러스인 것이 바람직하다.
상기 액정 영역은 키랄제를 포함하고 있지 않은 것이 바람직하다.
상기 복수의 작은 방의 직경이 0.6㎛ 이상 6㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 액정 영역에 포함되는 액정 재료의 이상광(異常光) 굴절률(ne)과 상광(常光) 굴절률(no)의 차는 0.1 이상 0.3 이하인 것이 바람직하다.
어느 한 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 반사형 액정 표시 장치는, 상기 액정층의 배면측에 형성된 반사층을 더 구비한다. 상기 반사층은 재귀성 반사층이어도 좋다.
어느 한 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 반사형 액정 표시 장치는, 상기 액정층의 배면측에 형성된 광흡수층을 더 구비한다.
본 발명에 의하면, 산란 상태와 투과 상태 사이에서 상태가 전환될 수 있는 액정층을 구비한 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 시각 특성의 방위 의존성을 증대시키지 않고, 산란 상태의 액정층의 산란 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 백색 표시의 밝기를 향상시킬 수 있으므로, 표시의 콘트라스트비를 개선할 수 있다. 혹은, 액정층의 두께를 저감함으로써, 백색 표시의 밝기를 유지하면서, 구동 전압을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 액정 영역의 디렉터를 배향막에 의해 제어하므로, 액정 영역의 형상(작은 방의 형상)에 의해 디렉터를 제어하는 종래의 방법에 비하여, 액정층 내에 보다 높은 밀도로 액정 영역을 배치할 수 있다. 그 결과, 액정층의 산란 특성을 더 효과적으로 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기와 같은 반사형 액정 표시 장치를, 제조 프로세스를 복잡화하지 않고 간편한 방법으로 제조할 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명에 의한 실시 형태의 액정 표시 장치를 모식적으로 도시하는 단면도이며, (b)는 단일인 화소에 있어서의 액정층을 모식적으로 도시하는 도면이며, (a)에 도시한 액정 표시 장치의 Ib-Ib' 선을 따른 단면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 실시 형태의 액정 표시 장치의 표시 원리를 설명하기 위한 모식도이며, (a) 및 (b)는 각각 액정층에 전압을 인가하지 않을 때 및 전압을 인가했을 때에 있어서의 액정 영역 내의 액정 분자의 배향을 예시하는 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는, 각각 본 실시 형태의 표시 장치에 있어서, 전압 무인가 시 및 전압 인가 시의 액정 분자의 배향 상태의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 각각 종래의 표시 장치에 있어서, 전압 무인가 시 및 전압 인가 시의 액정 분자의 배향 상태의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태의 표시 장치에 있어서, 전압 무인가 시의 액정 분자의 배향 상태의 다른 예를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 6은 배향막 A를 사용한 샘플 액정 셀 No.1의 액정층의 단면 SEM상을 도시하는 도면이다.
도 7은 배향막 B를 사용한 샘플 액정 셀 No.2의 액정층의 단면 SEM상을 도시하는 도면이다.
도 8은 배향막 A를 사용한 샘플 액정 셀 No.5 및 배향막 B를 사용한 샘플 액정 셀 No.6의 전압 무인가 시(백색 표시 상태)의 산란 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 배향막 A를 사용한 샘플 액정 셀 No.7 및 배향막 B를 사용한 샘플 액정 셀 No.8의 인가 전압과 투과율의 관계를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 실시 형태의 다른 표시 장치의 모식적인 단면도이다.
도 11은 PDLC를 사용한 종래의 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 반사형 액정 표시 장치는, 일 화소 내에, 액정층과 평행한 면 내에 디렉터를 갖는 적어도 2개의 액정 영역을 구비하고 있으며, 이들 액정 영역의 디렉터는 서로 다른 방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 액정 영역의 디렉터가 액정층과 평행한 면 내에 있으므로, 산란 상태(백색 표시)에 있어서, 액정 영역끼리를 분리하는 벽과의 굴절률차를 최대로 할 수 있어, 보다 밝은 표시를 실현할 수 있다. 혹은, 표시의 밝기를 유지하면서 액정층을 얇게 하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 구동 전압을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 복수의 액정 영역의 디렉터가 면 내에서 다른 방향을 향하고 있으므로, 산란 방향의 방위 의존성이 작아져, 산란 상태(백색 표시)에 있어서의 시야각의 방위 의존성을 저감할 수 있다.
상기와 같은 구성은, 액정층의 전방면 기판측 및 배면 기판측에 형성된 배향막의 표면 에너지를 조정함으로써 실현할 수 있다. 따라서, 특허문헌 1 내지 3과 같이 액정 영역을 기계적으로 편평하게 하는 방법보다 간편한 프로세스로 제조할 수 있다.
또한, 특허문헌 2 내지 4의 방법에 의하면, 액정 영역이 편평해 버리므로, 액정 영역의 면 내의 크기(기판의 법선 방향으로부터 본 크기)가 커져, 면 내에 높은 밀도로 액정 영역을 배치시킬 수 없다. 이에 대해, 본 발명에서는, 배향막을 이용하여 액정 영역의 디렉터를 제어하므로, 액정 영역의 면 내의 크기를 작게 할 수 있다. 그 결과, 면 내의 액정 영역의 밀도를 높이는 것이 가능하게 되어, 산란 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 영역의 형상을 크게 편평하게 하지 않고, 액정 영역의 디렉터를 제어할 수 있으므로, 시각 특성의 방위 의존성을 저감할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 어느 한 바람직한 실시 형태를 설명한다.
도 1의 (a)는, 본 발명에 의한 실시 형태의 액정 표시 장치를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 1의 (b)는, 액정층에 전압을 인가하지 않을 때(전압 무인가 시)의 액정층의 구성을 설명하기 위한 모식도이며, 기판과 평행한 단면을 나타내고 있다. 도 2의 (a) 및 (b)는, 액정층에 전압을 인가하지 않을 때(전압 무인가 시) 및 전압을 인가했을 때(전압 인가 시)에 있어서의 액정 영역 내의 액정 분자의 배향을 예시하는 모식적인 단면도이다.
우선, 도 1의 (a)를 참조한다. 액정 표시 장치(100)는, 전방면 기판(3)과, 전방면 기판(3)에 대향하도록 배치된 배면 기판(2)과, 이들 기판(2, 3) 사이에 형성된 액정층(1)과, 배면 기판(2)의 배면측에 배치된 재귀성 반사층(16)을 구비하고 있다. 재귀성 반사층(16)은, 예를 들어 코너 큐브 어레이 형상을 갖고 있다.
배면 기판(2)의 액정층측의 표면에는, 복수의 스위칭 소자(여기서는 박막 트랜지스터)(5)와, 복수의 투명한 화소 전극(4)과, 배향막(12)이 이 순서대로 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 배향막(12)은 수평 배향막이며, 액정층(1)의 배면측의 표면과 접하고 있다. 복수의 화소 전극(4)은, 서로 이격하여 배치되고, 화상 표시의 한 단위가 되는 화소를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 이들 화소 전극(4)은 매트릭스 형상으로 배열되고, 각각 대응하는 박막 트랜지스터(5)의 소스 전극(도시하지 않음)과 전기적으로 접속되어 있다.
한편, 전방면 기판(3)의 액정층측의 표면에는, 화소 전극(4)과 대응하도록 배치된 R(적색), G(녹색) 및 B(청색) 등의 컬러 필터(6)와, 컬러 필터(6)를 피복하여 평탄화하기 위한 평탄화 막(7)과, 투명한 대향 전극(8)과, 배향막(13)이 이 순서대로 형성되어 있고, 배향막(13)은 액정층(1)의 전방면측의 표면과 접하고 있다. 본 실시 형태에 있어서의 배향막(13)도, 배향막(12)과 마찬가지로 수평 배향막이다. 배향막(12, 13)에는 러빙 처리 등의 배향 처리는 실시되어 있지 않다.
액정층(1)은, 벽(10)에 의해 복수의 작은 방(14)으로 분할되어 있다. 각 작은 방(14) 안에는 액정 영역(11)이 형성되어 있다. 벽(10)은, 예를 들어 고분자로 형성되어 있다. 또한, 도 1의 (a)에서는, 벽(10) 및 배향막(12, 13)이 작은 방(14)이 되는 공간을 포위하고 있지만, 벽(10)만이 작은 방(14)이 되는 공간을 포위하고 있어도 좋다.
또한, 도 1의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 화소 내에 있어서, 적어도 2개의 작은 방(14)이 배치되어 있고, 벽(10)은 연속하고 있다. 이들 작은 방(14) 내의 액정 영역(11)은, 액정층(1)과 평행한 면 내에 디렉터(20)를 갖고 있다. 또한, 액정 영역(11)의 디렉터(20)는, 각각 면 내에서 랜덤한 방향을 향하고 있다. 또한, 도시하는 예에서는, 모든 액정 영역(11)이 면 내에서 랜덤한 방향을 향하는 디렉터(20)를 갖고 있지만, 본 실시 형태에서는, 면 내에 디렉터(20)를 갖고, 또한 그 방향이 서로 다른 적어도 2개의 액정 영역(11)이 1개의 화소 내에 배치되어 있으면 된다.
여기서, 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면서, 액정 표시 장치(100)의 표시 원리를 설명한다. 간단하게 하기 위해, 이들 도면에서는, 각 기판(2, 3)에 형성된 구성 요소 중 배향막(12, 13) 이외의 구성 요소를 생략하고 있다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 전압 무인가 시에는 액정 영역(11) 내의 액정 분자(22)의 일부는 배향막(12, 13)의 영향을 받아 평행하게 배향한다. 또한, 액정 영역(11) 내의 액정 분자(22)의 다른 일부는, 벽(10)의 영향을 받아 경사진다. 그러나, 액정 영역(11) 내의 각 액정 분자(22)는, 그 액정 영역(11)에 디스크리네이션이 발생하지 않도록, 기판 표면에 평행한 면 내에서 대략 균일하게 배향하고자 한다. 그 결과, 액정 영역(11) 내의 액정 분자(22)의 배향은 연속이 되고, 액정 영역(11) 내의 액정 분자(22)는 1개의 디렉터(20)에 의해 배향 방향이 나타나는 모노 도메인을 형성하고 있다. 도시하는 예에서는, 액정 영역(11) 내의 액정 분자(22)는, 액정 영역(11)의 양단부를 「극」으로 하여, 한쪽의 극으로부터 다른 쪽의 극을 향하는 선을 따라 배향하고 있다. 따라서, 액정 영역(11)의 배향 벡터(디렉터)(20)는, 기판(2, 3)에 평행한 면 내에 있어서, 액정 영역(11)의 양단부의 극을 연결하는 선과 평행해진다.
이때의 액정 영역(11)의 굴절률은, 그 액정 영역(11)의 디렉터(20)와 액정층(1)에 입사하는 광의 편광 방향이 이루는 각도에 의해, 상광 굴절률(no)부터 이상광 굴절률(ne)까지 사이에서 다양한 굴절률을 취할 수 있다. 따라서, 액정층(1)에 수직 방향으로부터 입사하는 광의 대부분을 산란시킬 수 있다(산란 상태).
이 상태의 액정층(1)에 관찰자측(전방면 기판(3)의 전방면측)으로부터 광(24)을 입사시키면, 광(24)은, 주로 액정 영역(11)과 벽(10)의 계면에서 산란되어 관찰자측에 출사되어, 백색 표시 상태가 얻어진다. 또한, 광(24)은 상기 계면에서 산란될 뿐만 아니라, 액정 영역(11) 내의 액정 분자의 배향의 흔들림에 의해서도 산란된다. 또한, 도시하는 광(24)은 액정층(1)에 의해 후방 산란되어 있지만, 전방 산란된 후, 재귀성 반사층(16)에 의해 반사되어, 다시 전방 산란된 후에 관찰자측으로 출사되는 경우도 있다.
한편, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 액정층(1)에 소정값 이상의 전압을 인가하면, 액정 영역(11)의 디렉터(20)는 기판(2, 3)에 수직으로 배향한다. 이때, 전방면 기판(3)으로부터 입사하는 광에 있어서, 액정 영역(11)의 굴절률은, 액정 재료의 상광 굴절률(no)과 대략 동등해진다. 본 실시 형태에서는, 액정 재료의 상광 굴절률(no)과, 벽(10)을 구성하는 고분자의 굴절률(np)이 동일 정도로 되도록 설계되어 있으며(no≒np), 액정층(1)은 투과 상태로 된다.
투과 상태의 액정층(1)에 관찰자측으로부터 광(26)을 입사시키면, 광(26)은, 액정층(1)을 통과하여, 재귀성 반사층(16)에 의해 광(26)의 입사 방향으로 반사되어, 흑색 표시 상태로 된다.
또한, 도시하는 액정 영역(11)은, 2개의 극을 갖는 바이폴라(bipolar) 배향을 갖지만, 본 실시 형태에 있어서의 액정 영역(11) 내의 액정 분자의 배향 상태는 면 내에 디렉터를 갖도록 배향하고 있으면 되며, 바이폴라 배향에 한정되지 않는다.
이어서, 본 실시 형태에 있어서의 액정층 내의 액정 분자의 배향을, 종래의 액정 분자의 배향과 비교하여 설명한다.
도 3의 (a) 및 (b)는, 본 실시 형태에 있어서의 액정층의 모식적인 단면도이며, 각각 전압 무인가 시 및 전압 인가 시에 있어서의 액정층 내의 액정 분자의 배향을 나타낸다. 도 4의 (a) 및 (b)는, 종래의 액정층(예를 들어 특허문헌 1에 개시된 액정층)의 모식적인 단면도이며, 각각 전압 무인가 시 및 전압 인가 시에 있어서의 액정층 내의 액정 분자의 배향을 나타낸다. 간단하게 하기 위해, 도 1 및 도 2와 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 액정층(1)에서는, 전압 무인가 시에, 각 액정 영역(11)은 배향막(12, 13)의 규제를 받아, 면 내에 디렉터를 갖는다. 이로 인해, 액정 영역(11)과 벽(10)의 굴절률차가 커진다. 따라서, 액정층(1)의 산란 강도가 커져, 밝은 백색 표시가 얻어진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 배향막(12, 13)은 러빙 처리 등의 배향 처리가 실시되어 있지 않으므로, 각 액정 영역(11)의 디렉터가 면 내에서 랜덤한 방향을 향한다(도 1의 (b) 참조). 따라서, 산란 특성의 방위 의존성을 작게 할 수 있어, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
이에 대해, 종래의 액정층(1)에서는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 액정 영역(11)은 벽(10)에 의해 대략 포위되어 있으며, 배향막(12, 13)과 직접 접하지 않고 있다. 이로 인해, 액정 영역(11)의 디렉터는 배향막(12, 13)에 의해 규제되지 않고, 랜덤한 방향을 향하고 있다. 각 액정 영역(11)의 디렉터는, 주로 작은 방(14)의 형상에 의해 정해진다. 이 중 일부의 액정 영역(11a)은, 기판(2, 3)과 대략 평행한 디렉터를 갖고 있으며, 높은 산란 특성을 가질 수 있다. 그러나, 다른 액정 영역(11b)은, 기판(2, 3)의 법선에 대하여 경사진 디렉터를 갖고 있으므로, 액정 영역(11b)과 벽(10)의 굴절률차는, 액정 영역(11a)과 벽(10)의 굴절률차보다 작아진다. 따라서, 액정 영역(11b)은 광을 산란할 수 있기는 하지만, 그 산란 특성은 액정 영역(11a)보다 낮아진다. 또한, 액정 영역(11c)은, 기판(2, 3)에 대하여 대략 수직인 디렉터를 갖고 있으며, 산란에는 기여하지 않는다. 이와 같이, 종래의 액정층(1)에서는, 액정 영역(11)의 디렉터는 배향막(12, 13)의 영향을 받지 않고 랜덤하게 향하고 있으며, 산란에 기여하지 않는 액정 영역(11c)이나 산란 특성이 낮은 액정 영역(11b)이 다수 존재하고 있으므로, 본 실시 형태의 액정층(1)보다 산란 강도가 대폭 낮아진다.
한편, 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 액정층(1)에 전압을 인가하면, 본 실시 형태의 액정층(1)이라도, 종래의 액정층(1)과 마찬가지로, 액정 영역(11)의 디렉터가 기판(2, 3)의 법선 방향으로 배향한다. 따라서, 액정층(1)의 액정 재료 및 벽(10)의 고분자 재료가 동일하면, 본 실시 형태 및 종래의 전압 인가 시에 있어서의 광투과율은 대략 동등하다고 생각된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 흑색 표시의 밝기를 종래와 동일한 정도로 유지하면서, 종래보다 밝은 백색 표시를 실현할 수 있으므로, 표시의 콘트라스트를 개선할 수 있다. 혹은, 백색 표시의 밝기를 유지하면서, 액정층을 얇게 할 수 있으므로, 보다 저전압으로 구동시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각 액정 영역(11) 내의 액정 분자의 배향은 균일하여, 액정 영역(11)의 내부에 디스크리네이션이 존재하지 않는다. 따라서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-303869호 공보 등에 기재된 방사상의 배향을 갖는 액정적(액정적의 대략 중심에 디스크리네이션이 형성된다)을 이용하는 경우에 비하여, 액정 분자의 동작이 빠르므로, 전압 인가 시의 응답 특성을 개선할 수 있다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 배향막(12, 13)의 표면 에너지를 이용하여 전압 무인가 시의 액정 디렉터를 제어하고 있어, 특허문헌 2 내지 4에 개시된 방법과 같이 액정층에 압력을 가할 필요가 없다. 따라서, 제조 프로세스나 제조 비용 면에서도 유리하다.
본 실시 형태에 있어서, 각 작은 방(14) 내의 액정 영역(11)의 디렉터는, 배향막(12, 13)에 의한 규제력이나 작은 방(14)의 구조(형상)의 영향을 받는다. 각 액정 영역(11)의 디렉터가 면 내에서 랜덤한 방향을 향하도록 구성하기 위해서는, 배향막(12, 13)에 러빙 처리 등의 배향 처리가 실시되어 있지 않은 것이 바람직하다. 배향막(12, 13)에 러빙 처리 등이 실시되어 있지 않으면, 화소 내의 복수의 액정 영역(11)이 모두 특정한 일방향(러빙 방향 등)으로 배향하지 않으므로, 배향 방향은 랜덤하게 된다. 따라서, 미시적으로 보면, 각 액정 영역(11)은, 각각 디렉터에 기인하는 산란 특성의 방위 의존성을 갖지만, 하나의 화소 내에 랜덤한 디렉터를 갖는 복수의 액정 영역(11)이 존재한다. 이로 인해, 산란 특성의 방위 의존성이 평균화되어, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 배향막(12, 13)의 영향을 받아, 면 내에서 랜덤하게 배향하는 액정 영역(11)이 하나의 화소 내에 복수 있으면 되며, 일부의 액정 영역이 방사상의 배향을 갖고 있거나, 액정 영역 내부에 디스크리네이션을 갖고 있어도 상관없다. 또한, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 배향막(12)과 접하는 액정 영역(11)의 열(상층)과, 배향막(13)과 접하는 액정 영역(11)의 열(하층) 사이에 배향막(12, 13)의 영향을 받지 않고 배향하는 액정 영역(11)이 존재하고 있어도 좋다. 이 경우에도, 도 4의 (a)에 도시한 종래의 액정층(1)에 비하여, 산란 특성이 대폭 개선된다.
배향막(12, 13)에 의해 액정 영역(11)의 배향 상태를 보다 확실하게 규제하기 위해서는, 하나의 화소 내에 형성된 액정 영역(11) 중 적어도 2개의 액정 영역(11)이, 배향막(12, 13)의 한쪽 또는 양쪽과 접하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이들 액정 영역(11)의 디렉터를 보다 확실하게 기판에 대략 평행한 방향으로 배향시킬 수 있다. 액정층(1) 내의 모든 액정 영역(11)이 어느 한 배향막(12, 13)과 접하고 있으면 특히 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「액정 영역(11)이 배향막(12, 13)과 접한다」란, 액정 영역(11) 내의 일부의 액정 분자가 배향막(12, 13)과 직접 접하는 경우 외에, 액정 영역(11)과 배향막(12, 13) 사이에 액정 분자 및 고분자 등을 함유하는 매우 얇은 막(예를 들어 10nm 이하)을 개재하고 있어도, 액정 영역(11)의 액정 분자가 배향막(12, 13)의 영향을 받는 경우도 포함하는 것으로 한다.
작은 방(14)은 액정층(1)의 두께 방향으로 1층 또는 2층으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 작은 방(14)이 액정층(1)의 두께 방향으로 3층 이상으로 배열되어 있으면, 최상층과 최하층 사이에 위치하는 액정 영역(11)은 배향막(12, 13)의 영향을 받지 않으므로, 그 액정 영역(11)은 면 내에 디렉터를 갖는 모노 도메인으로서 간주되지 않게 된다. 액정층(1)이 이러한 액정 영역(11)을 많이 포함하고 있으면, 산란 특성이 저하할 우려가 있다. 또한, 액정 영역(11)에 디스크리네이션이 발생하기 쉬워져, 액정 분자의 동작이 둔해져서 응답 속도가 저하하는 경우도 있다. 이에 대해, 작은 방(14)이 액정층(1)의 두께 방향으로 2층 이하로 배열되어 있으면, 하나의 화소 내의 대략 모든 액정 영역(11)을 배향막(12, 13)에 접하도록 형성하는 것이 가능하게 되어, 본 발명에 의한 응답 속도의 개선 효과를 더 높일 수 있다. 또한, 액정층(1)이 두께를 작게 억제할 수 있으므로, 구동 전압을 보다 낮게 할 수 있다.
특허문헌 2 내지 4에 개시된 방법에 의하면, 액정층의 두께 방향으로 작은 방을 1개씩 배치시킨 구조(이하, 「1층 구조」라고도 한다)만 얻을 수 있었다. 이에 대해, 본 실시 형태에 의하면, 액정층(1)의 두께 방향으로 작은 방(14)을 2층으로 배열시키는 것이 가능하게 된다(이하, 「2층 구조」라고도 한다). 2층 구조의 액정층(1)에서는, 상층의 액정 영역(11) 및 하층의 액정 영역(11)(액정층(1)의 두께 방향을 따라 인접하는 2개의 액정 영역(11))의 디렉터의 방위는 서로 상이하므로, 액정층(1)에 수직 방향으로 입사하는 광을 어느 하나의 액정 영역(11)에서 확실하게 산란할 수 있다. 이로 인해, 1층 구조의 액정층(1)보다 산란 강도를 높일 수 있다.
또한, 1층 구조의 액정층(1)이어도 액정층(1)에 입사하는 광을 액정 영역(11)과 벽(10)의 계면뿐만 아니라, 액정 영역(11) 내의 액정 분자의 흔들림에 의해서도 산란할 수 있으므로, 충분한 산란 강도를 얻을 수 있다.
본 명세서에 있어서, 작은 방(14)이 액정층(1)의 두께 방향으로 1층으로 배열되어 있다(1층 구조)란, 복수의 작은 방(14) 각각과, 배향막(12, 13) 사이에는 다른 작은 방이 존재하지 않는 것을 말한다. 또한, 작은 방(14)이 액정층(1)의 두께 방향으로 2층으로 배열되어 있다(2층 구조)란, 복수의 작은 방(14) 각각과, 배향막(12, 13) 중 그 작은 방(14)에 가장 근접하는 배향막 사이에 다른 작은 방이 존재하지 않는 것을 말한다.
상세히 후술하는 바와 같이, 액정 영역(11)이 배향막(12, 13)과 접하도록 작은 방(14)을 형성하기 위해서는, 배향막(12, 13)의 표면 자유 에너지를 최적화하는 것이 바람직하다. 이것은, 본원 발명자들이 다양한 검토를 거듭한 결과, 얻어진 지식이다. 표면 자유 에너지의 적합한 범위는, 액정층(1)의 재료에 의해 바뀌지만, 예를 들어 44mJ/㎡ 이상 50mJ/㎡ 이하이다.
본 실시 형태에서는, 하나의 화소 내에 배치되는 작은 방(14)의 밀도(즉 액정 영역(11)의 밀도)는 0.016개/㎛2 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1개/㎛2 이상이다. 작은 방(14)의 밀도가 높아지면, 액정층(1)의 산란 강도가 증대하여, 보다 밝은 백색 표시를 실현할 수 있기 때문이다. 한편, 작은 방(14)의 수가 지나치게 많으면, 각 작은 방(14)이 작아져, 배향막(12, 13)과 접하지 않는 액정 영역(11)이 발생하기 쉬워진다. 또한, 작은 방(14)의 벽(10)과 액정 분자(22)의 상호 작용에 의해 액정 분자(22)의 움직임이 둔해지거나, 응답 속도가 느려질 우려도 있다. 또한, 액정층(1)이 2층 구조인 경우, 그 각 층의 작은 방(14)의 밀도가 0.016개/㎛2 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 액정층(1)의 각 화소에 있어서의 작은 방(14)의 밀도는 0.032개/㎛2 이상이 된다.
액정층(1)의 두께 방향에 있어서의 작은 방(14)의 길이(H)의 평균값(이하, 간단히 「평균 높이(HAVE)」라고 한다)은, 액정층(1)의 두께의 1/3 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/2 이상이다. 작은 방(14)의 평균 높이(HAVE)가 액정층(1)의 두께의 1/2 미만이 되면, 액정층(1)의 두께 방향에 있어서의 중앙부에, 배향막(12, 13)의 영향을 받지 않는 액정 영역(11)이 형성되기 쉬워진다. 이러한 액정 영역(11)에서는, 액정 분자(22)가 액정층(1)의 두께 방향을 따라 배향하고, 면 내에 디렉터(20)가 존재하지 않게 되기 때문에, 전압 무인가 시의 액정 분자(22)의 배향을 제어하는 것이 곤란해지기 때문이다.
한편, 액정층(1)의 면 내에 있어서의 작은 방(14)의 최대폭(W)의 평균값(이하, 간단히 「평균 폭(WAVE)」이라고 한다)은, 평균 높이(HAVE)와 동일한 정도인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 작은 방(14)의 평균 높이(HAVE)는 예를 들어 0.6㎛ 이상 6㎛ 이하의 범위 내에서 적절히 선택되고, 또한 평균 폭(WAVE)도 예를 들어 0.6㎛ 이상 6㎛ 이하의 범위 내에서 적절히 선택된다. 이 이유를 이하에 설명한다.
작은 방(14)이 지나치게 커지면, 표시 영역의 단위 면적당(예를 들어 하나의 화소당) 배치되는 작은 방(14)의 수가 적어진다. 이로 인해, 액정 영역(11)의 밀도(표시 영역의 단위 면적당 존재하는 액정 영역(11)의 수 밀도)가 낮아져 버려, 높은 산란 특성을 얻지 못한다. 또한, 각 작은 방(14) 내의 액정 영역(11)에, 액정 분자(22)의 배향이 불연속이 되는 디스크리네이션이 발생하기 쉬워진다. 액정 영역(11)의 디스크리네이션 근방에서는 액정 분자(22)의 구동이 둔해지므로, 응답 속도가 저하할 우려가 있다. 따라서, 예를 들어 작은 방(14)의 평균 직경을 0.6㎛ 이상, 또한 6㎛ 이하로 억제함으로써, 액정 영역(11)의 밀도를 확보함과 함께, 액정 영역(11)에 있어서의 디스크리네이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 작은 방(14)의 평균 높이(HAVE)나 평균 폭(WAVE)이 0.6㎛ 미만이면 작은 방(14)의 벽(10)과 액정 영역(11)의 액정 분자(22)의 상호 작용의 영향이 현저하게 되기 때문에, 액정 분자(22)의 구동이 둔해진다. 또한, 배향막(12, 13)과 접하지 않는 액정 영역(11)의 수가 많아지기 쉬워, 산란 특성이나 응답 속도를 충분히 개선하지 못할 가능성이 있다. 따라서, 작은 방(14)의 평균 높이(HAVE) 및 평균 폭(WAVE)은 모두 0.6㎛ 이상인 것이 바람직하다.
액정층(1)의 두께는 특별히 한정되지 않고 예를 들어 재귀성 반사층(16)의 반사율, 구동 전압 등에 따라 적절히 선택된다. 예를 들어 구동 전압이 4 내지 5V일 때, 액정층(1)의 두께는 4㎛ 정도가 되도록 설계된다.
액정층(1)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 액정층(1)의 액정 재료의 유전율 이방성은 플러스인 것이 바람직하다. 액정 재료의 유전율 이방성이 마이너스인 경우, 액정 분자는 전압을 온으로 했을 때에 기판에 평행해지도록 쓰러져야 하지만, 쓰러지는 방향을 규제할 수 없어, 액정적 내의 분자는 균일한 배향으로부터 흐트러지기 쉬워, 액정 영역 내에 디스크리네이션이 발생하거나, 액정 분자의 움직임을 방해할 우려가 있기 때문이다. 또한, 도 2를 참조하면서 상술한 표시 원리를 이용하기 위해서는, 액정층은 키랄제를 포함하고 있지 않은 것이 바람직하다. 또한, 액정층(1)의 액정 재료의 복굴절률 Δn(이상광 굴절률(ne)과 상광 굴절률(no)의 차)은 0.1 이상 0.3 이하인 것이 바람직하다. 복굴절률 Δn이 0.1 이상이면, 표시의 콘트라스트를 높일 수 있다. 한편, 0.3 이하이면 재료적으로 선택지가 많아, 저전압화, 고속화가 가능하게 된다.
본 실시 형태에 있어서의 액정층(1)은, 예를 들어 네마틱 액정 재료(즉 저분자 액정 조성물) 및 광경화성 수지(단량체 및 / 또는 올리고머)의 혼합물을 상용시켜 투명 기판간에 배치한 후, 광경화성 수지를 중합함으로써 얻어진다. 광경화성 수지의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 자외선 경화성 수지를 사용한다. 자외선 경화성 수지를 사용하면, 중합을 행할 때에 상기 혼합물을 가열할 필요가 없기 때문에, 다른 부재에의 열에 의한 악영향을 방지할 수 있다. 단량체, 올리고머는 단관능이어도 좋고 다관능이어도 좋다.
본 실시 형태에서는, 액정성을 나타내는 자외선 경화성 수지와 액정 조성물의 혼합물(액정 혼합물)을, 자외선 등의 활성 광선의 조사에 의해 광경화시킴으로써 액정층(1)을 형성한다. 액정 혼합물로서는, 예를 들어 자외선 경화 재료와 액정을 20:80의 중량비로 혼합하고, 소량의 광개시제를 첨가함으로써 얻어진, 상온에서 네마틱 액정상을 나타내는 액정 혼합물을 사용할 수 있다.
상기의 액정 혼합물은, 예를 들어 진공 주입법 또는 적하 주입(ODF: One Drop Fill)법에 의해 한 쌍의 기판 사이에 유지된 후, 자외선으로 조사된다. 이에 의해, 자외선 경화성 예비중합체가 중합하여 고분자가 되고 액정과 상분리하여, 고분자로 이루어지는 벽과, 그 벽에 의해 분리된 복수의 액정 영역을 갖는 액정층이 형성된다.
본 실시 형태의 액정 표시 장치의 구성은, 도 1에 도시한 액정 표시 장치(100)의 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 재귀성 반사층(16) 대신에, 백색과 콘트라스트가 좋은 반사층을 형성해도 좋고, 광흡수층을 형성해도 좋다. 혹은, 재귀성 반사층 등의 반사층을, 배면 기판(2)과 배향막(12) 사이에 형성해도 좋다. 이 경우, 반사층을 화소마다 분리하여, 화소 전극으로서도 기능시켜도 좋다.
평탄한 표면을 갖는 반사층을 사용하는 경우에는, 반사층을 배면 기판(2)과 배향막(12) 사이에 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 코너 큐브 어레이 등의 요철을 갖는 반사층을 사용하는 경우에는 배면 기판(2)의 배면측에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 요철을 갖는 반사층을 배면 기판(2)과 배향막(12) 사이에 형성해도 좋지만, 그 경우에는 반사층과 배향막(12) 사이에 평탄화층을 형성할 필요가 있다. 액정 분자는 배향막(12)의 표면에 평행하게 배향하므로, 배향막(12)의 표면이 요철을 갖고 있으면, 액정 영역(11)의 디렉터(20)를 면 내로 제어하는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문이다.
<액정 표시 장치의 제조 방법>
본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 장치는, 예를 들어 이하와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 여기에서는, 진공 주입법을 사용하여 액정층을 형성하는 방법을 예로 들어 설명한다.
우선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성된 유리 기판(배면 기판) 및 컬러 필터나 대향 전극이 형성된 유리 기판(전방면 기판)의 표면에, 각각 스핀 코팅법 또는 잉크젯법을 사용하여 배향막을 균일하게 도포하고, 소정의 온도에서 소성을 행한다. 배향막에는 러빙 처리를 실시하지 않는다. 또한, 배향막으로서, 후술하는 방법으로 측정한 표면 자유 에너지가 47mJ/㎡의 수평 배향막을 사용한다.
계속해서, 광경화성의 단량체, 광중합 개시제, 포지티브형 액정을 균일하게 혼합하여 액정 혼합물을 제작한다. 혼합할 때의 온도는, 액정 혼합물이 네마틱상으로 전이하는 온도(Tni) 이상의 온도로 한다. 또한, 액정의 조성비는 80 내지 85%이다. 얻어진 혼합물을 전이 온도(Tni) 이상의 온도에서 유지한다.
계속해서, 전방면 기판과 배면 기판을 각각 배향막을 내측으로 하여 대향시키고, 일정한 갭을 확보하기 위한 스페이서를 개재하여 접합한다.
이들 기판을 전이 온도(Tni) 이상에서 유지하고, 그 간극에 상기의 전이 온도(Tni) 이상의 온도에서 유지된 액정 혼합물을 충전한다(진공 주입법). 이 후, 전이 온도(Tni) 이상의 온도에 있어서, 혼합물에 광(자외선)을 조사하여, 혼합물 내의 단량체로부터 고분자를 형성하는 동시에, 고분자와 액정을 상분리시킨다. 이에 의해, 전방면 기판과 배면 기판 사이에 액정층이 형성된다. 이와 같이 하여, 액정 표시 장치를 얻는다.
상기의 방법에서는, 액정층을 형성할 때에 진공 주입법을 사용하고 있지만, 그 대신에 ODF법을 사용해도 좋다. 그 경우의 액정층의 형성 방법을 이하에 설명한다.
우선, 진공 주입법을 사용하는 경우와 마찬가지의 방법으로 배향막의 형성 및 액정 혼합물의 제작을 행한다.
계속해서, 전이 온도(Tni) 이상의 온도에서 유지된 배면 기판 또는 전방면 기판의 배향막 상에 전이 온도(Tni) 이상의 온도에서 유지된 소정량의 액정 혼합물을 적하한다. 이 후, 혼합물이 적하된 기판에 대하여, 다른 쪽의 기판을 스페이서를 개재하여 대향시켜 접합한다.
계속해서, 전이 온도(Tni) 이상의 온도에서 기판간의 액정 혼합물에 광(자외선)을 조사함으로써, 혼합물 내의 단량체로부터 고분자를 형성하는 동시에, 고분자와 액정을 상분리시켜 액정층을 얻는다.
이 후, 배면 기판의 배면측에 코너 큐브 어레이 등의 재귀성 반사판을 설치한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태의 표시 장치를 얻는다.
상술한 바와 같은 방법으로 액정 표시 장치를 제조하는 경우, 액정 영역의 크기나 형상, 배치 등의 액정층의 구조는, 배향막의 종류나 액정층의 형성 조건에 의해 제어할 수 있다. 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 액정 영역의 크기는, 액정 혼합물에 대한 광의 조사 조건에 의해 조정할 수 있고, 또한 액정층에 있어서의 액정 영역의 배치는, 배향막의 종류에 의해 조정하는 것이 가능하다.
<액정 영역의 크기와 액정 혼합물에 대한 광의 조사 조건의 관계>
본 실시 형태에서는, 액정층의 산란 특성을 높이기 위해, 작은 방의 크기(즉 액정 영역의 크기)를 소정의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 방법과 마찬가지의 액정 혼합물을 사용하여 액정층을 형성하는 경우에는 액정 영역의 크기는, 액정 혼합물에 대한 광의 조사 조건에 의해 조정할 수 있다. 본원 발명자들은, 광의 조사 조건과 액정 영역의 크기의 관계를 검토했으므로, 그 방법 및 결과를 이하에 설명한다.
우선, 2매의 유리 기판의 표면에 ITO막 및 배향막을 이 순서대로 형성하고, 이들 유리 기판의 사이에, 진공 주입법으로 액정 혼합물을 주입한다. 배향막의 형성 방법이나 액정 혼합물의 재료·혼합비 등은, 전술한 방법과 마찬가지로 한다. 계속해서, 유리 기판간의 액정 혼합물에 대하여 광을 조사하여, 중합 상분리시켜 액정층을 형성한다. 조사 강도는, 2mW/c㎡ 내지 140mW/c㎡의 범위 내로부터 선택한다. 이와 같이 하여, 조사 강도의 상이한 복수의 액정 셀(「샘플 액정 셀」로 한다)을 제작한다.
또한, 샘플 액정 셀을 제작할 때의 조사광으로서, 340nm 이하의 파장을 컷하는 필터 등을 통과한 광을 이용한다. 파장이 340nm 이하인 광이 조사되면, 액정 혼합물 내의 액정이 분해되어 버리는 등의 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 광의 조사 시간은, 액정 혼합물에 포함되는 단량체가 중합하기 위하여 충분한 시간으로 한다. 여기에서는, 액정 영역의 액정 재료의 Tni가, 원료로서 액정 혼합물에 포함되는 액정의 Tni'의 99% 이상이 되는 정도를 목표로 하여 조사 시간을 설정한다. 예를 들어, 조사 강도가 50mW/c㎡일 때의 조사 시간은 50sec이다.
이 후, 각 샘플 액정 셀에 있어서의 작은 방의 크기를 SEM 관찰에 의해 구한다. 구체적으로는, 샘플 액정 셀을 절단하여 작은 방 내의 액정을 유기 용제로 씻어 버린다. 계속해서, 이 샘플 액정 셀로부터 전방면 기판을 벗기고, 스퍼터법으로 도전막을 얇게 형성한 후, 액정층 내의 작은 방을 상방으로부터 관찰한다. 여기에서는, 하나의 화소 내에 위치하는 복수(예를 들어 100개)의 작은 방의 최대폭을 계측하여, 그 평균값(평균 폭)(WAVE)을 구한다.
얻어진 SEM 관찰 결과를, 우선 분해 전의 각 샘플 액정 셀을 광학 현미경으로 관찰한 결과와 비교했다. 그 결과, SEM으로 관찰된 작은 방의 형상이나 배치는, 분해 전의 각 샘플 액정 셀에 있어서의 액정 영역의 형상이나 배치와 일치하고 있는 것을 확인했다. 따라서, SEM 관찰에 의해 구한 작은 방의 평균 폭(WAVE)은, 작은 방 내에 형성되는 액정 영역의 평균 폭과 동등해진다고 생각된다.
SEM 관찰에 의해 얻어진 작은 방의 평균 폭(WAVE)(즉 액정 영역의 평균 폭)과 액정 혼합물에 조사하는 광의 강도의 관계를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타내는 결과로부터, 광의 조사 강도가 작으면 액정 영역은 커지고, 조사 강도가 클수록 액정 영역이 작아지는 것을 알았고, 조사 강도에 의해 액정 영역의 크기를 제어할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 액정 영역의 평균 폭을 거의 2㎛ 이하로 제어하기 위해서는, 조사 강도를 50mW/c㎡ 이상으로 설정된다는 것을 알았다. 또한, 조사 강도의 수치 범위는, 사용하는 액정 혼합물의 재료나 혼합비에 따라 바뀐다.
여기에서는, 액정 영역의 평균 폭을 구했지만, 액정 영역의 평균 높이도, 액정층의 두께(예를 들어 4㎛) 이하의 범위 내에서는, 액정 영역의 평균 폭과 동일하도록 조사 조건에 의해 제어할 수 있다. 단, 액정 영역이 커서, 예를 들어 액정층의 두께 방향에 걸쳐 액정 영역이 형성되면(1층 구조), 액정 영역의 평균 높이는 액정층의 두께에 의해 정해지기 때문에, 조사 조건에 관계없이 일정해진다.
Figure pct00001
<액정 영역의 배치와 배향막의 표면 자유 에너지의 관계>
액정 영역(11)의 액정 배향을 더욱 확실하게 제어하기 위해서는, 작은 방(14)은 액정층(1)의 두께 방향으로 2층 이하로 되도록 배치되고, 대략 모든 작은 방(14) 내의 액정 영역(11)의 배향이 배향막(12, 13)에 의해 규제되는 것이 바람직하다. 본원 발명자들은, 액정 영역(11)의 배치를 제어하기 위한 액정 셀의 제작 조건에 대하여 다양한 검토를 행한 결과, 배향막(12, 13)의 특성(표면 자유 에너지)을 제어하는 것이 중요하다는 지식을 얻었다. 이하에, 액정 셀의 제작 조건의 검토 방법 및 결과를 상세하게 설명한다.
여기에서는, 표면 자유 에너지의 서로 다른 4종류의 수평 배향막(이하, 간단히 「배향막」) A 내지 D를 사용한다. 이 중 배향막 A(AL1T1048: JSR사제 상품명)는 TFT를 사용한 액정 표시 장치에 일반적으로 사용되는 배향막이며, 배향막 A는 배향막 B보다 높은 전압 유지율을 갖는다. 배향막 B(Plx1400: 히따찌 가세이 듀퐁 마이크로시스템사제 상품명)는 시판되고 있는 수평 배향 표준 셀에 사용되고 있는 수평 배향막이다. 배향막 C(AL1L509: JSR사제 상품명) 및 D는, 각각 STN(Super Twisted Nematic) 모드 및 IPS(In-Plane-Switching) 모드의 액정 표시 장치에 일반적으로 사용되는 배향막이다.
우선, 4종류의 배향막의 표면 자유 에너지를 측정한다. 측정에서는, 교와 가이멘 가가꾸 가부시끼가이샤제의 고액 계면 해석 장치(DropMaster500)를 사용하여, 액적법에 의해 프로브 액체의 평균 접촉각을 구한다. 프로브 액체로서, 물, 에틸렌글리콜, 디요오드메탄을 사용한다. 이들 프로브 액체의 표면 자유 에너지는, 각각 72.8mJ/㎡, 47.7mJ/㎡, 50.8mJ/㎡이다. 구체적으로는, 각 배향막 표면에 상기 프로브 액체를 약 30μl 적하하여 접촉각을 측정한다. 10회 측정한 접촉각의 평균값을 산출하여, 각 프로브 액체에 관한 「평균 접촉각」을 얻는다. 이 후, 부속 소프트웨어인 FAMAS 표면 자유 에너지 해석 애드인 소프트웨어를 사용하여 Kitazaki-Hata법으로 해석을 행함으로써, 그 배향막의 표면 자유 에너지를 얻는다.
이 결과, 배향막 B에서는 물, 에틸렌글리콜, 디요오드메탄의 액적의 접촉각은 각각 76.6°, 45.5°, 26.6°이었다. 얻어진 접촉 각도를 사용하여 해석을 행한 결과, 이 배향막의 표면 자유 에너지는 47±2.2mJ/㎡가 되었다. 마찬가지로 하여, 배향막 A, C 및 D의 표면 자유 에너지를 구한 바, 각각 41mJ/㎡, 54mJ/㎡, 65mJ/㎡이었다.
계속해서, 상기 배향막 A 내지 D를 사용하여, 각각 샘플 액정 셀을 제작한다. 여기에서는, 2매의 유리 기판의 표면에 배향막을 형성하고, 이들 유리 기판 사이에 진공 주입법으로 액정 혼합물을 주입한다. 배향막의 형성 방법이나 액정 혼합물의 재료·혼합비 등은 전술한 방법과 마찬가지로 한다. 이 후, 유리 기판간의 액정 혼합물에 대하여, 50mW/c㎡의 강도로 광(자외선)을 조사하여, 중합 상분리시켜 액정층을 형성한다. 이와 같이 하여, 배향막 A 내지 D를 사용한 샘플 액정 셀 No.1 내지 No.4를 얻는다.
얻어진 각 샘플 액정 셀 No.1 내지 No.4를 절단하여 작은 방 내의 액정을 유기 용제로 씻어 버린 후, 스퍼터법으로 관찰하고자 하는 단면에 도전막을 얇게 증착하여, 단면 SEM 관찰을 행한다. 또한, 샘플 액정 셀의 한쪽의 유리 기판을 벗기고, 액정층의 상방으로부터 평면 SEM 관찰을 행한다. 이 단면 및 평면 SEM 관찰에 의해, 고분자의 벽에 의해 규정된 작은 방의 배열 상태를 관찰할 수 있다.
상기의 평면 SEM 관찰의 결과를, 우선 분해 전의 각 샘플 액정 셀을 광학 현미경으로 관찰한 결과와 비교했다. 그 결과, 평면 SEM 관찰된 작은 방의 형상이나 배치는, 분해 전의 각 샘플 액정 셀에 있어서의 액정 영역의 형상이나 배치와 일치하고 있는 것을 확인했다. 따라서, 단면 SEM 관찰에 의한 액정층의 두께 방향의 작은 방의 배열 상태는, 액정층의 두께 방향의 액정 영역의 배열 상태와 일치한 것으로 사료된다.
단면 SEM에 의한 작은 방의 관찰 결과를 설명한다. 도 6 및 도 7은, 각각 배향막 A 및 B를 사용한 샘플 액정 셀 No.1 및 No.2의 단면 SEM상을 도시하는 도면이다.
샘플 액정 셀 No.1 및 No.2에서는, 유리 기판(2, 3)의 사이에 액정층이 형성되어 있고, 액정층은, 고분자로 이루어지는 벽(10)에 의해 형성된 복수의 작은 방(14)을 갖고 있다.
샘플 액정 셀 No.1에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 액정층(1)의 두께 방향으로 3층 이상의 작은 방(14)이 배치되어 있는 부분이 보였다. 그로 인해, 액정층(1)의 두께 방향의 중앙에는, 배향막(12, 13)의 어디에도 접하지 않는 작은 방(14)이 존재하고 있었다. 이들 작은 방(14) 내에 형성되는 액정 영역에서는, 액정 분자는 배향막(12, 13)의 규제를 거의 받지 않아 대략 수직으로 배향할 가능성이 높다고 사료된다. 또한, 액정층(1) 내의 어느 작은 방(14)이든 벽(10)에 의해 포위되어 있으며, 배향막(12, 13)의 근방에 위치하는 액정 영역(11)이라도 배향막(12, 13)과 직접 접하고 있지 않아, 배향막(12, 13)의 규제를 받기 어려운 것도 알았다.
또한, 샘플 액정 셀 No.3 및 No.4의 액정층에서도, 샘플 액정 셀 No.1과 마찬가지로, 액정층의 두께 방향으로 3층 이상의 작은 방이 형성되어 있고, 액정층의 중앙에 배향막에 접하지 않는 작은 방이 존재하는 것이 관찰되었다.
이에 대해, 샘플 액정 셀 No.2에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 고분자의 벽(10)에 의해 형성되는 작은 방(14)은 액정층(1)의 두께 방향에 있어서 2층으로 배열되고, 하층의 작은 방(14)은 배향막(12)과 접하고 있으며, 상층의 작은 방(14)은 배향막(13)과 접하고 있었다. 따라서, 배향막(12, 13)과 접하지 않는 작은 방(14)이 보이지 않았다. 이것으로부터, 배향막(12, 13)의 규제를 받지 않아 액정 분자가 수직으로 배향되어 버리는 액정 영역이 거의 형성되지 않는다고 사료되어, 다른 샘플 액정 셀 No.1, No.3 및 No.4보다 높은 산란 특성이 얻어지는 것을 알았다.
따라서, 각 작은 방(14) 내에 형성되는 액정 영역 내의 액정 분자는, 배향막(12, 13)에 의해 더욱 확실하게 규제되어, 기판에 평행하게 배향하기 때문에, 산란 특성을 더 효과적으로 개선할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 고분자로 이루어지는 벽(10)은 기판에 대략 수직으로 형성되어 있는 것을 알았다.
샘플 액정 셀 No.1 내지 No.4의 배향막 A 내지 D의 표면 자유 에너지의 측정 결과 및 작은 방의 배열 상태를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
표 2에 나타내는 결과로부터, 배향막의 표면 자유 에너지를 예를 들어 44mJ/㎡ 이상 50mJ/㎡ 이하(Kitazaki-Hata법으로 해석)로 설정함으로써, 더욱 확실하게 액정 영역을 2층 이하로 배열할 수 있는 것을 알았다. 이에 의해, 액정층 전체에 존재하는 액정 영역 중, 액정층의 중앙에 위치하고, 어떤 배향막의 규제도 받지 않는 액정 영역의 비율을 저감할 수 있으므로, 액정층의 산란 효율을 높일 수 있다.
또한, 샘플 액정 셀 No.1 및 No.2의 한쪽의 유리 기판을 벗기고, 액정층의 상방으로부터 평면 SEM 관찰을 행하면, 샘플 액정 셀 No.1에서는 고분자가 응집되어 있는 영역이 많이 관찰되었다. 이에 대해, 샘플 액정 셀 No.2에서는, 고분자와 액정 영역은 대략 균일하게 분리되어 있었다. 따라서, 샘플 액정 셀 No.2에서는, 고분자의 응집에 의한 표시 불균일이 억제되어, 보다 높은 표시 특성이 얻어지는 것을 알았다. 또한, 샘플 액정 셀 No.2의 평면 SEM 관찰의 결과로부터, 고분자로 이루어지는 벽이 연속하고 있고, 벽의 두께가 대략 균일한 것도 알았다.
<액정층의 산란 특성의 평가>
상기 표 2에 나타내는 배향막 A 및 B를 사용하여, 각각 산란 특성 평가용의 액정 셀(샘플 액정 셀 No.5, 샘플 액정 셀 No.6)을 제작하여, 그 산란 특성을 측정했으므로, 그 방법 및 결과를 설명한다.
우선, 유리 기판의 한쪽 면에, 투명 전극 및 배향막 A를 이 순으로 형성하여 전방면 기판을 얻었다. 마찬가지로 하여, 배면 기판을 제작했다. 계속해서, 전방면 및 배면 기판을 배향막 A에 대향하도록 배치하고, 그 사이에 직경이 4㎛인 플라스틱 비즈를 산포했다. 이 후, 이들 기판을 접합하고, 진공 주입법에 의해 액정 혼합물을 주입했다. 액정 혼합물의 재료 및 혼합비는, 전술한 샘플 액정 셀 No.1 내지 No.4에서 사용한 재료 및 혼합비와 마찬가지로 했다. 계속해서, 기판간의 액정 혼합물에 대하여, 50mW/c㎡의 강도로 광(자외선)을 조사하여, 중합 상분리시켰다. 이에 의해, 기판간에 액정층(두께: 4㎛)이 형성되었다. 이와 같이 하여 얻어진 액정 셀을 샘플 액정 셀 No.5로 했다.
또한, 배향막 A 대신에 배향막 B를 사용하는 점 이외는, 샘플 액정 셀 No.5와 마찬가지의 방법으로 샘플 액정 셀 No.6을 제작했다.
상기 방법으로 제작한 샘플 액정 셀 No.5, No.6의 전방면 기판측으로부터 광을 입사시켜, 액정층에서 산란되어 전방면 기판측에 출사한 광(산란광)의 산란 각도 분포를 측정했다. 측정에는, 오쯔까 덴시제의 LCD 평가 장치(LCD5200)를 사용했다.
측정 결과를 도 8에 나타낸다. 도 8에 도시하는 그래프의 횡축은, 각 셀의 액정층에서 산란된 광의 수광 각도이며, 수광 방향과 기판의 법선 방향이 이루는 각도의 절대값이다. 종축은 각 셀의 액정층에서 산란된 광의 강도비(투과 강도비)를 나타내고 있다. 투과 강도비는, 각각의 수광 각도에 대한 샘플 액정 셀 No.5(배향막 A를 사용한 셀)의 산란광 강도의 값으로 규격화하고 있다.
도 8에 도시한 결과로부터 명백해진 바와 같이, 5°이상의 수광 각도에서는, 샘플 액정 셀 No.6의 산란광 강도가 샘플 액정 셀 No.5의 산란광 강도보다 커졌다. 따라서, 이들 샘플 액정 셀의 액정층의 재료, 두께 및 노광 조도가 동일함에도 불구하고, 샘플 액정 셀 No.6쪽이 샘플 액정 셀 No.5보다 우수한 산란 특성을 가져, 보다 밝은 백색 표시를 실현할 수 있는 것을 알았다. 이것은, 샘플 액정 셀 No.6의 액정층에서는 대략 모든 액정 영역이 배향막 A와 접하도록 배치되고(도 7 참조), 면 내에 디렉터를 갖지만, 샘플 액정 셀 No.5의 액정층에는 산란에 기여하지 않는 액정 영역이 존재하여(도 6 참조), 액정층의 산란 효율이 저하하기 때문이라고 사료된다.
<액정층의 전압 특성의 평가>
상기 표 2에 나타내는 배향막 A 및 배향막 B를 사용하여, 각각 전압 특성 평가용의 액정 셀(샘플 액정 셀 No.7, 샘플 액정 셀 No.8)을 제작하여, 각 셀의 전압 특성을 측정했으므로, 그 방법 및 결과를 설명한다.
전술한 샘플 액정 셀 No.5, No.6과 마찬가지의 방법으로, 샘플 액정 셀 No.7, No.8을 각각 제작했다. 단, 이들 셀의 백색 표시의 밝기가 대략 동등해지도록, 전압 무인가 시에 있어서의, 기판 법선 방향으로부터 액정층에 입사하는 광(입사 각도: 0°)에 대한 투과율이 서로 대략 동등해지도록 각 셀의 액정층의 두께를 조정했다. 구체적으로는, 샘플 액정 셀 No.7의 액정층의 두께를 4.1㎛, 샘플 액정 셀 No.8의 액정층의 두께를 3.4㎛로 했다.
상기 방법으로 얻어진 각 셀에 대하여, 오쯔까 덴시제의 LCD 평가 장치(LCD5200)를 사용하여, 인가 전압을 변화시키면서 투과율의 측정을 행했다. 여기에서는, 전방면 기판측으로부터 기판의 법선 방향을 따라서 광을 입사하고(입사 각도: 0°), 입사된 광 중 액정층 내를 기판의 법선 방향을 따라 진행하여 배면 기판측으로부터 출사하는 광(투과광)의 강도를 측정했다. 입사광의 강도에 대한 투과광의 강도 비율을 구하여 「투과율(%)」로 했다.
측정 결과를 도 9에 나타낸다. 도 9에 나타내는 그래프의 횡축은 각 셀에 인가하는 전압, 종축은 입사 각도 0°의 광에 대한 투과율을 각각 나타내고 있다.
이 측정 결과로부터, 배향막 B를 사용한 샘플 액정 셀 No.8쪽이, 배향막 A를 사용한 샘플 액정 셀 No.7보다 낮은 전압으로 투과 상태가 되는 것을 알았다. 이것은, 샘플 액정 셀 No.8의 액정층이 샘플 액정 셀 No.7의 액정층보다 얇아, 액정층의 상태를 전환하기 쉽기 때문이라고 사료된다.
또한, 상기의 실시예에서는, 액정층 내의 작은 방의 구조를 제어하기 위해, 소정의 표면 에너지를 갖는 배향막을 선택했지만, 배향막의 표면을 단분자 흡착막 등을 사용하여 개질함으로써, 배향막의 표면 에너지를 제어해도 좋다. 또한, 배향막의 표면 에너지의 적합한 범위는, 액정의 표면 에너지와 동일한 정도(예를 들어 차가 20% 이하)이면 좋고, 상술한 배향막 B의 표면 에너지의 값에 한정되지 않는다.
또한, 본 실시 형태의 표시 장치의 구성은, 도 1에 도시한 구성에 한정되지 않는다. 전방면 및 배면 기판으로서 플라스틱 기판을 사용해도 좋고, 곡면 기판을 사용해도 좋다. 혹은, 도 10에 도시한 바와 같은 플렉시블 기판(52, 53)을 사용해도 좋다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명에 의하면, 산란 상태와 투과 상태 사이에서 전환될 수 있는 액정층을 구비한 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 액정층의 산란 상태에 있어서의 산란 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 종래보다 밝은 백색 표시를 실현할 수 있다. 혹은, 백색 표시의 밝기를 저하시키지 않고, 구동 전압을 낮게 억제할 수 있다.
본 발명은, 다양한 반사형 액정 표시 장치나 반사형 액정 표시 장치를 사용한 각종 전기 기기에 적용할 수 있다.
1: 액정층
2: 배면 기판
3: 전방면 기판
4: 화소 전극
5: 박막 트랜지스터
6: 컬러 필터
7: 평탄화 막
8: 대향 전극
10: 벽
11: 액정 영역
12, 13: 배향막
14: 작은 방
16: 재귀성 반사층
20: 디렉터
22: 액정 분자
24, 26: 광
52, 53: 플렉시블 기판
100: 액정 표시

Claims (15)

  1. 복수의 화소를 구비한 액정 표시 장치로서,
    광을 투과하는 투과 상태와 광을 산란하는 산란 상태 사이에서 상태가 전환될 수 있는 액정층과,
    상기 액정층을 사이에 유지하는 전방면 기판 및 배면 기판과,
    상기 액정층을 사이에 두고 배치되어, 상기 액정층에 전압을 인가하는 한 쌍의 전극과,
    상기 액정층과 상기 전방면 기판 및 배면 기판 사이에 각각 형성된 제1 및 제2 배향막을 구비하고,
    상기 액정층은, 상기 화소 각각에,
    연속한 벽과,
    상기 벽에 의해 분리된 복수의 작은 방과,
    각각이, 상기 복수의 작은 방 중 어느 하나에 형성된 복수의 액정 영역을 갖고,
    상기 복수의 액정 영역은, 상기 액정층에 평행한 면 내에 디렉터를 갖는 제1 및 제2 액정 영역을 갖고 있으며, 상기 제1 및 제2 액정 영역의 디렉터는 서로 다른 방향을 향하고 있는, 반사형 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 작은 방 각각과, 상기 제1 및 제2 배향막 중 그 작은 방에 가장 근접하는 배향막 사이에는 다른 작은 방은 존재하지 않는, 반사형 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 작은 방 각각과, 상기 제1 및 제2 배향막 사이에는 다른 작은 방은 존재하지 않는, 반사형 액정 표시 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 액정 영역 각각은, 상기 제1 및 제2 배향막 중 어느 한쪽과 접하고 있는, 반사형 액정 표시 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막에는 배향 처리가 실시되어 있지 않은, 반사형 액정 표시 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막의 표면 자유 에너지는 44mJ/㎡ 이상 50mJ/㎡ 이하인, 반사형 액정 표시 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정층은, 각 화소 내에 0.016개/㎛2 이상의 밀도로 작은 방을 갖고 있는, 반사형 액정 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액정층은, 각 화소 내에 1개/㎛2 이상의 밀도로 작은 방을 갖고 있는, 반사형 액정 표시 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정층의 액정 재료의 유전 이방성은 플러스인, 반사형 액정 표시 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 영역은 키랄제를 포함하고 있지 않은, 반사형 액정 표시 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 작은 방의 직경이 0.6㎛ 이상 6㎛ 이하인, 반사형 액정 표시 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 영역에 포함되는 액정 재료의 이상광(異常光) 굴절률(ne)과 상광(常光) 굴절률(no)의 차는 0.1 이상 0.3 이하인, 반사형 액정 표시 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정층의 배면측에 형성된 반사층을 더 구비하는, 반사형 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사층은 재귀성 반사층인, 반사형 액정 표시 장치.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정층의 배면측에 형성된 광흡수층을 더 구비하는, 반사형 액정 표시 장치.
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