WO1996020425A1 - Afficheur a cristaux liquides et procede de production - Google Patents

Description

明細書 液晶表示素子お よ びその製造方法 技術分野

本発明は、 液晶表示素子お よ びそ の製造方法に関 し、 特に、 情報機器 端末、 テ レ ビ、 家電製品 な どの表示部を構成す る 液晶表示素子お よ びそ の製造方法に関す る も のであ る。 背景技術

近年、 情報機器の小型軽量化が進行 し、 そ れに搭載す る デ ィ ス プ レ イ も 省電力化が求め ら れて い る。 小表示容量機器に は T N モ ー ド に よ る 液 晶表示素子が、 中表示容量機器に は F T N モ ー ドに よ る 液晶表示素子が 反射型デ ィ ス プ レ イ と し て実用化さ れて いる。 さ ら に、 反射型デ ィ ス ブ レ イ の上に、 タ ブ レ ツ ト な どの情報入力装置 を組み合わせる 用途 も 拡大 し、 反射型液晶表示素子に は、 明る さ、 視認性の良 さ が要求 さ れて い る ₍ しか し なが ら、 従来の偏光板を使用 し た T N方式、 F T N 方式に よ る 液晶表示素子は光の利用効率が低いため、 反射型 と す る と 暗 く な り、 さ ら に、 タ ブ レ ツ ト な どの情報入力装置 と 組み合わせる と 非常に暗い表示 と な り 課題 と な っ て い た。 ま た、 T N方式、 F T N方式で反射型 と す る と、 裏側の基板裏面の偏光板越 し に 反射板が配置 さ れ る ため に、 表示の ダブル イ メ ー ジがあ り、 細かな文字が不鮮明 と な り、 視認性が問題と な つ て レ、 た。

一方、 最近では、 偏光板 を使用 し な い明 る い反射型デ ィ ス プ レ イ が開 免 さ れつつあ る。 た と え ば、 液晶 と 高分子が互い に分散 し た高分子分散 液晶 を 用 いて、 電界印加で透明、 電界無印加で光散乱 と な る よ う に制御 す る 液晶表示素子 （特公昭 5 8 — 5 0 1 6 3 1 な ど） や、 電界印加で散 乱、 電界無印加で透明、 あ る いは光吸収 と な る よ う に制御す る 液晶表示 素子 （ ヨ ー ロ ッ パ公開特許 E P 0 4 8 8 1 1 6 A 2 、 特開平 4 一 2 2 7 6 8 4 、 特開平 5 — 1 1 9 3 0 2 な ど） が開発 さ れて い る。

特に、 ヨ ー ロ ッ パ公開特許 E P 0 4 8 8 1 1 6 A 2 等 に よ り 開示 さ れ て い る、 液晶 と 高分子が互い に 配向分散 し た高分子分散液晶 に よ る 高分 子分散型液晶表示素子では、 偏光板を使用 し な いので電極 を光反射面 と 兼用す る こ と がで き、 そ の場合に は、 偏光板を必要 と す る T N、 F T N モ ー ドで は達成で き な い視認性、 高精細度及 び明 る さ が得 ら れ、 表示品 質の優れた反射型デ ィ ス プ レ イ を得る こ と が可能であ っ た。

しか し なが ら、 液晶 と 高分子が互い に配向分散 し た高分子分散液晶 を 用 いた高分子分散型液晶表示素子について は、 明 る さ や視野角特性に影 響 を与え る光散乱特性の制御方法は何等開示 さ れて い な レ、。 特 に、 反射 型デ ィ ス ブ レ イ と し て利用 し た場合、 使用環境やデ ィ ス プ レ イ 配置が表 示品質へ与え る 影響は大 き い力⁵'、 こ れ ら を考慮 し た液晶表示素子の設計 方法について も 開示 さ れて い な い。

液晶表示素子 を携帯機器 に搭載 し た場合に は、 その実使用環境は、 屋 外、 屋内 に大別 さ れる。 屋外は、 一般オ フ ィ ス の約 1 0 0 倍ほ どの照度 があ り、 散乱型の反时型デ ィ ス ブ レ イ は非常 に明る い表示状態 と な る の で、 明 る さ の点で は屋外環境を 想定 し た設計はあ ま り 重要 と は な ら な い ₍ こ れに対 し て、 照明 を要す る屋内環境を想定 し た設計は重要 と な り、 日 光の射 し込みや照明 に よ る 上方向か ら の光入射成分が大 き い環境で、 よ り 効率 よ く 散乱す る こ と が要求 さ れて いる。

ま た、 液晶表示素子 を携帯機器に搭載 し た場合に は、 プラ イ バ シ 一 保 護の観点か ら 視野角特性を制御す る こ と が必要 と さ れて い る。

本発明は、 こ の よ う な課題 を 解決す る ため に行われた も ので あ り、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 液晶 と 高分子が互い に配向分散 し た高分子分散 液晶 を用いた髙分子分散型液晶表示素子の光散乱特性 を制御 し て、 用途 に応 じ て特定の方向で特に明 る く 、 コ ン ト ラ ス ト 比が高い液晶表示素子 お よ びその製造方法 を提供す る と こ ろ に あ る。 発明の開示

本発明 に よ れば、 第 1 の電極が形成 さ れ表面が配向処理さ れた上基板 と、 前記第 1 の電極 と 対向す る 第 2 の電極が形成 さ れ表面が配向処理 さ れた下基板 と の間 に、 液晶及 び屈折率異方性 を 有 し た高分子が互い に配 向分散 し て挟持さ れた液晶表示素子において、 電場印加時の光散乱特性 力 前記上基板に施 さ れた配向処理に よ る 第 1 の ラ ビ ン グ方向、 前記下 基板に施 さ れた配向処理 に よ る 第 2 の ラ ビ ン グ方向、 前記液晶の捻れ角, 及び前記液晶の捻れ方向に よ り 調整 さ れ、 効率 よ く 光散乱す る 入射面が， 前記液晶表示素子の前記上基板の表面への法線方向 と 前記上基板表面内 の所定の第 1 の方向 と を 含む面内 に ほぼ一致す る こ と を特徴 と す る 液晶 表示素子が提供 さ れる。

こ の よ う に、 効率 よ く 光散乱す る 入射面が、 液晶表示素子の上基板の 表面への法線方向 と 上基板表面内の所定の第 1 の方向 と を 含む面内 に ほ ぽ一致 し て い る か ら、 液晶表示素子の用途に応 じ て特定の方向で明る い 液晶表示素子が得 ら れる。

こ の所定の第 1 の方向は、 上基板の第 1 の ラ ビ ン グ方向 を、 上基板の 第 1 の ラ ビ ン グ方向か ら 下基板の第 2 の ラ ビ ン グ方向 に向かっ て、 第 1 の ラ ビ ン グ方向 と 第 2 の ラ ビ ン グ方向 と がなす角の 1 ノ 2 の角度回転 し た方向 と な る ので、 特定の方向で明 る い液晶表示素子 を容易 に設計す る こ と がで き る。

こ の所定の第 1 の方向は、 好 ま し く は液晶表示素子の使用状態 にお け る 上基板の上下方向であ る。 こ の よ う に すれば、 上方向か ら の光入射成 分が大 き い環境、 特 に屋内での使用 に好適 な 液晶表示素子が得 ら れる _r 上基板の第 1 の ラ ビ ン グ方向 を、 液晶表示素子の使用状態に お け る 上 基板の左右方向か ら、 液晶の捻れ方向 に、 液晶の捻れ角 の 1 2 の角度 回転 し た方向 と し、 下基板の第 2 の ラ ビ ン グ方向 を、 上基板の上下方向 に対 し て第 1 の ラ ビ ン グ方向 と 線対称な方向 と すれば、 液晶表示素子の 使用状態におけ る 上下方向で明 る い液晶表示素子が容易 に得 ら れる。 液晶力⁵、 液晶の捻れ角 に応 じ た所定の量の 力 ィ ラ ル剤 を 含有 し て い る こ と が好 ま し い。

ま た、 液晶力 、 二色性色素 を 含有 し て い る こ と が好 ま し い。

下基板の第 2 の電極が反射性材料に よ り 形成 さ れて い る こ と が好 ま し く 、 本発明は反射型の液晶表示素子に好適に適用 さ れ る。

ま た、 本発明 に よ れば、

第 1 の電極が形成 さ れ表面が配向処理 さ れた上基板 と、 前記第 1 の電 極 と 対向す る 第 2 の電極が形成 さ れ表面が配向処理さ れた下基板 と の間 に、 液晶及 び屈折率異方性 を 有 し た高分子が互いに配向分散 し て挟持 さ れ、 前記液晶が前記上基板 と 前記下基板 と の間で所定の捻れ方向 に所定 の捻れ角 で ツ イ ス ト 配向 し た液晶表示素子の製造方法において、

前記上基板に前記第 1 の電極を形成す る 工程 と、

その後、 前記上基板に第 1 の配向膜を形成す る工程 と、

前記液晶表示素子の使用状態にお け る前記上基板の左右方向か ら、 前 記液晶の前記捻れ方向 に、 前記液晶の前記捻れ角の 1 / 2 の角度回転.し た 第 1 の ラ ビ ン グ方向 に、 前記第 1 の配向膜 を ラ ビ ン グす る 工程 と、 下基板に前記第 1 の電極 と 対向可能な第 2 の電極 を 形成す る 工程 と、 その後、 前記下基板に第 2 の配向膜を形成す る 工程 と、

前記液晶表示素子の使用状態 にお け る 前記上基板の上下方向 に対 し て 前記第 1 の ラ ビ ン グ方向 と 線対称又は点対称な方向であ る 第 2 の ラ ビ ン グ方向 に前記第 2 の配向膜 を ラ ビ ン グす る 工程 と、

その後、 前記第 1 の基板 と 前記第 2 の基板 と に よ り 空パ ネ ル を形成す る工程 と、

前記空パ ネ ル の前記第 1 お よ び第 2 の基板間 に、 高分子 ま た は高分子 前駆体 と 液晶組成物 と の液晶性混合材料 を 配置す る 工程 と、

その後、 前記液晶性混合材料か ら 高分子を析出 さ せて前記液晶 と 高分 子 と を相分離す る工程 と、

を有す る こ と を特徴 と す る 液晶表示素子の製造方法が提供 さ れる。 こ の よ う な工程で液晶表示素子を 製造す る こ と に よ り 、 液晶表示素子 の使用状態 にお け る 上下方向で明 る い液晶表示素子が容易 に得 ら れ る。 液晶力；、 液晶の捻れ角 に応 じ た所定の量の カ イ ラ ル剤 を 含有 し て い る こ と が好 ま し く 、 液晶 を所定の捻れ角 に設定す る こ と が容易 と な る。 ま た、 高分子前駆体 と し て、 紫外線硬化型モ ノ マ ー を使用 し、 液晶性 混合材料に紫外線を照射 し て モ ノ マ ー を重合 させる こ と に よ っ て高分子 を析出 さ せて液晶 と 高分子 と を相分離す る こ と 力 ^; -、 液晶表示素子製造の 簡便性か ら好 ま し い。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明の実施例 1 の液晶表示素子を示す断面図であ り、 第 2 A 乃至第 2 D 図は、 本発明の実施例 1 における 上基板 ラ ビ ン グ方 向お よ び下基板ラ ビ ン グ方向 を示す図であ り、

第 3 A 図は、 本発明の実施例 1 の液晶表示素子の ッ イ ス ト 角 と 最大反 射率 と の関係 を示す図であ り、

第 3 B 図は、 本発明の実施例 1 の液晶表示素子の ッ イ ス ト 角 と 閾電圧 値 V 1 0 お よ び飽和電圧値 V 9 0 と の関係 を 示す図であ り、 第 4 A図乃至第 4 F 図は、 本発明の実施例 1 の液晶表示素子の散乱指 向性を示す図であ り、

第 5 図は、 本発明の実施例 2 の液晶表示素子 を示す断面図であ り、 第 6 図は、 本発明の実施例 3 の液晶表示素子 を示す断面図であ る。 実施例

(実施例 1 )

本実施例においては、 平行配向処理を 施 し た液晶の捻れ配向状態 、 それぞれ、 0 ° 、 9 0 ° 、 1 8 0 ' 、 2 7 0 ° 、 3 6 0 お よ び 4 5 0 ° ッ イ ス ト 構成の液晶表示素子について説明す る。

第 1 図に、 本実施例の液晶表示素子の断面図 を 示す。 下側の基板 1 0 8 上 に は、 ク ロ ム を ス パ ッ タ リ ン グ に よ り 約 2 0 0 0 オ ン グ ス ト ロ ー ム 形成後、 ノ、' タ ー ニ ン グ さ れた反射画素電極 1 0 7 が形成 さ れて い る。 そ の画素面積は 1 5 m m□であ る。 上側の基板 1 0 1 に は、 I T O ( Indi um Tin Oxide) を ス ノ ッ タ リ ン グ に よ り 約 1 5 0 0 オ ン グ ス ト ロ ー ム 形 成後、 パ タ ー ニ ン グ さ れた透明電極 1 0 2 が形成さ れて い る。 反射画素 電極 1 0 7 上 に は配向膜 1 0 6 が形成 さ れ、 I T 0電極 1 0 2 上 には配 向膜 1 0 3 が形成 さ れてお り、 配向膜 1 0 3 と 配向膜 1 0 6 と の間 に は 液晶 1 0 5 お よ び高分子 1 0 4 が互い に 配向分散 し て設け ら れて い る。 ま ず、 基板 1 0 8 上 に反射画素電極 1 0 7 を形成 し、 基板 1 0 1 上 に 透明電極 1 0 2 を形成 し た後、 こ れ ら両基板 1 0 8、 1 0 1 上 に、 配向 剤 と し て ォ プ ト マ 一 A L 3 0 ·4 6 ( 日 本合成 ゴム 社製） を フ レ キ ソ 印刷 し た後、 1 8 0 " にて 1 時間焼成 し て、 ポ リ イ ミ ド膜 1 0 6、 1 0 3 を 形成 し た。 つづいて、 回転 ラ ビ ン グ装置 に よ り ラ ビ ン グ処理 を 行 っ た。 つづい て、 2 枚の基板 1 0 8、 1 0 1 を、 空隙 5 m に て、 基板周囲 を貼 り 合わせ、 固定す る こ と に よ り 、 空パ ネ ル を得た。 下基板 ラ ビ ン グ方向 と、 上基板ラ ビ ン グ方向は、 第 2 A図乃至第 2 D 図 に示す よ う に、 0 ' 、 9 0 ' 、 1 8 0 ' 、 2 7 0 ' 、 3 6 0 お よ び 4 5 0 ° ツ イ ス ト の 6 水準 と し た。 す な わ ち、 第 2 A図 に示す よ う に、 0 • お よ び 3 6 0 ' ツ イ ス ト では、 上基板はパ ネ ル の右方向 に ラ ビ ン グ し, 下基板はパ ネ ルの左方向に ラ ビ ン グ し た。 第 2 B 図 に示す よ う に、 9 0 。 お よ び 4 5 0 ' ツ イ ス ト で は、 上基板はノ、' ネ ル の上方向か ら 4 5 · 右 側 に傾いた方向に ノ、' ネ ル の下側か ら 上側 に ラ ビ ン グ し、 下基板はパ ネ ル の上方向か ら 4 5 ' 左側 に傾い た方向 に パ ネ ルの下側か ら 上側 に ラ ビ ン グ し た。 第 2 C 図 に示す よ う に、 1 8 0 ' ツ イ ス ト で は、 上基板お よ び 下基板の両方 を パ ネ ル の上方向 にパ ネ ル の下側か ら 上側 に ラ ビ ン グ し た ₍ 第 2 D図 に示す よ う に、 2 7 0 ' ツ イ ス ト では、 上基板はパネ ルの上方 向力¹ ら 4 5 ' 左側 に傾レ、た方向 に ノ、' ネ ル の下側力、 ら上側 に ラ ビ ン グ し、 下基板は ノ、' ネ ル の上方向力¹ ら 4 5 " 右側 に傾レ、た方向 に パネ ル の下側か ら 上側 に ラ ビ ン グ し た。

次に、 こ の空パ ネ ル に封入す る、 液晶及び高分子前駆体混合物 につ い て説明す る。 液晶 と し て T L 一 2 1 3 ( メ ル ク 社製） と B L 0 0 7 ( メ ル ク 社製） を 7 ： 3 で混合 （以下液晶 A と す る。 ） し て用 い、 こ れ に、 二色性色素 と し て M 3 6 1 、 S I 5 1 2、 M l 3 7 (すべて、 三井東圧 染料社製） を、 それぞれ 1 . 4 重量％、 1. 7 重量％、 0. 4 重量％混 合 し て用 いた。 な お、 液晶材料に、 カ イ ラ ル剤 と し て、 右旋回能の R — 1 0 1 1 ( メ ル ク 社製） を、 第 2 A図乃至第 2 D図 に示 し た、 0 ' 、 9 0 ' 、 1 8 0 ° 、 2 7 0 ' 、 3 6 0 お よ び 4 5 0 ° セ ル に応 じ て、 それ ぞれ、 0 重量％、 0. 1 5 重量％、 0. 3 0 重量％、 0. 4 5 重量。/。、 0. 6 0 重量％お よ び 0. 7 5 重量％添加 し た。 ま た、 高分子前駆体 と し て、 ビ フ ヱ 二'ル メ タ ク リ レ ー ト を、 先の液晶混合物 に対 し て 7 重量％ 添加 し た。 以上 を加熱混合 し て液晶状態の液晶性混合材料 と し た後、 先 に説明 し た空セ ル に真空封入 し た。

ノ、' ネ ル に封入 さ れた液晶性混合材料は、 ラ ビ ン グ方向、 及びカ イ ラ ル 剤の添加量に応 じ て、 0 ' 、 右 9 0 ° 、 右 1 8 0 ° 、 右 2 7 0 ° 、 右 3 6 0 ° 、 お よ び右 4 5 0 ° ツ イ ス ト 配向状態 を それぞれ と つ た。 その後、 パ ネ ル に、 照度 5 m W / c m ' (波長 3 5 0 n m ) の紫外線を 7 分間照 射 し て高分子 を重合 さ せる こ と に よ り、 液晶性混合材料中から 高分子を 析出 さ せて、 第 1 図 に示す本実施例の液晶表示素子 を 完成 さ せた。

液晶 1 0 5 は、 紫外線照射前 と 同様の配向状態 を示 し、 ま た、 基板間 に て、 高分子 1 0 4 及び液晶 1 0 5 は、 互い に配向 し、 分散 し た構造 を と る こ と 力；、 偏光顕微鏡に て確認さ れた。

こ の よ う に し て得 ら れた本実施例の液晶表示素子の電気光学特性は閾 特性 を示 し、 電圧印加 に よ り 反射率が増加す る ノ ー マ リ一ブラ ッ ク 特性 が得 ら れた。 す な わ ち、 電圧オ フ 時で、 二色性色素の吸収に よ る 黒表示 が得 ら れ、 電圧 を 十分に印加 し た場合は、 液晶 1 0 5 が電界方向 に配向 す る ので高分子 と 液晶 と の配向方向が異な る よ う に な っ て媒体内で屈折 率の不連続点が発生す る ため に、 光散乱状態 と な っ た。 こ の時、 二色性 色素 も 電界方向 に配向す る の で吸収が非常に小 さ く な り、 白表示が得 ら れた。

つづいて、 本実施例の液晶表示素子の電気光学特性の測定結果 を示す。 電気光学特性は、 キ セ ノ ン ラ ン プ リ ン グ光源 を 用い、 液晶表示素子に 1 0 0 H z の矩形波 を 印加 し て、 表示素子表面の法線方向 （ パ ネ ル法線） か ら 3 0 。 傾いた方向 （入射角 3 0 ° ) か ら 全方位 （ 3 6 0 ° ) にわた つ て光を 入射 させて、 入射光の法線方向への応答反射光 を検出 し た。 検 出面積は、 2 m m ji と し た。 反射率 1 0 0 % は、 完全拡散板表面の輝度 にて規格化 し た。 以下、 閑電圧値 V 1 0 は、 （最大反射率一 最小反射率） = 1 0 0 と 規格化 し た際の反射率が 1 0 で の電圧値、 飽和電圧値 V 9 0 は、 反射率が 9 0 での電圧値で定義 し た。 ま た、 散乱指向性は、 平行光 線を使用 し て、 平行光線 と パ ネ ル法線の なす角 ψ と、 パ ネ ル回転角 ？ S を パラ メ ー タ ー と し て、 パ ネ ル法線方向の反射率の変化 を測定 し た。

本実施例の液晶表示素子の、 ッ イ ス ト 角 と 最大反射率 と の関係 を 第 3 A 図 に示 し、 ッ イ ス ト 角 と 閾電圧値 V 1 0 お よ び飽和電圧値 V 9 0 と の 関係 を 第 3 B 図に示 し た。 最大反射率は、 ッ イ ス ト 角が大 き く な る に 従 つ て大 き く な り、 2 7 0 ° 以上の ツ イ ス ト 角 でほ ぼ一定 と な っ た。 ま た, 閾電圧値 V 1 0 お よ び飽和電圧値 V 9 0 は、 共に、 ツ イ ス ト 角が大 き く な る に従 っ て大 き く な っ た。

第 4 A 図乃至第 4 F 図 に、 飽和電圧印加時 に おけ る、 ^ = 3 0 ° 入射 にお け る散乱指向性について示 し た。 第 4 A 図乃至第 4 F 図 に おいて、 符号 4 0 1 は 上基板ラ ビ ン グ方向 を、 4 0 2 は 下基板ラ ビ ン グ方向 を、 4 0 3 は反射率 1 0 0 % を、 4 0 4 は反射率 5 0 % を、 4 0 5 は 3 0 ' 入射に対す る液晶表示素子の反射率 を それぞれ示す。

第 4 A 図乃至第 4 F 図 に示す よ う に、 散乱指向性は、 規則的 に、 上基 板ラ ビ ン グ軸 を、 上基板ラ ビ ン グ軸方向か ら 下基板ラ ビ ン グ軸方向 に向 かっ て、 上基板ラ ビ ン グ軸 と 下基板 ラ ビ ン グ軸 と がなす角 の 1 / 2 の角 度回転 し た軸 と パ ネ ル法線 と を含む面内で、 効率 よ く 散乱す る 指向性 を 示 し た。 ま た、 第 2 A 図乃至第 2 D 図 に示 し た液晶の捻れ状態及びラ ビ ン グ方向 において は、 パ ネ ル上下方向 と パ ネ ル法線 を 含む面内方向で、 効率 よ く 光を散乱す る 指向性光散乱状態が得 ら れた。

散乱特性は、 ツ イ ス ト 角 が小 さ いほ ど、 指向性が強 く な り 、 ま た最大 反射率は、 ツ イ ス ト 角が大 き いほ ど高 く 、 2 7 0 ° 以上で、 ほ ぼ一定 と な っ た。 こ の よ う な現象 を 眼の認識 と 対応 さ せる と、 拡散光源に よ る均 一照明環境下では、 ツ イ ス ト 角の増大 に よ り パ ネ ル は明 る く な り、 2 7 0 ° ツ イ ス ト 以上で明 る さ が一定 と な る。 ま た、 特定方向光が強い環境 では、 パ ネ ル を最適 に配置す る （例 え ば、 パ ネ ル の上下方向 を特定方向 光の方向 と す る ） と、 ツ イ ス ト 角が小 さ いほ ど明 る く な り 、 一方、 視角 特性は、 ツ イ ス ト 角 を 大 き く す る こ と で拡大 し た。

携帯機器の実使用環境は、 屋外、 屋内 に大別 さ れ、 上記の よ う な 2 種 の環境の重ね合わせであ る。 屋外は、 一般オ フ ィ ス の約 1 0 0 倍ほ どの 照度があ り、 散乱型の反射型デ ィ ス プ レ イ は非常に明 る い表示状態 と な る ので、 明 る さ の点では屋外環境を 想定 し た設計は あ ま り 重要 と は な ら な い。 こ れ に対 し て、 照明 を 要す る屋内環境を想定 し た設計は重要 と な り、 屋内では、 日 光の射 し込み、 照明 に よ る 上方向か ら の光入射成分が 大 き く な る。 本実施例では、 光 を強 く 散乱す る 方向がパ ネ、 ル上下軸 と一 致す る ため、 屋内 において も、 明 る い表示状態が得 ら れた。 ま た、 ツ イ ス ト 角 を調整す る こ と で、 用途に適 し た視角特性が得 ら れた。 以上の よ う に、 本実施例では、 ラ ビ ン グ方向、 及び液晶の捻れ状態に よ り、 散乱 指向性を制御す る こ と が可能 と な っ た。 ま た、 本実施例では、 散乱に指 向性 を有す る ため、 明 る く 、 光沢感のあ る 表示が得 ら れた。

(実施例 2 )

以下、 本実施例では、 実施例 1 の構成において、 液晶の ツ イ ス ト 角 を 2 7 0 ° と し、 画素電梗毎 に 2 端子素子 （ M I M ) が形成 さ れた構成に ついて例示す る。 第 5 図に、 本実施例の液晶表示素子の断面図 を示 し た < 下側の基板 5 0 9 を、 2 フ ォ ト プロ セ ス に よ り 作製 さ れた M I M基板 と し て い る。 基板工程は、 T a を ス パ ッ タ した後、 所望の形状に パ タ ー 二 ン グ し （ フ ォ ト 1 工程 目 ） 、 次に T a を 陽極酸化 し、 T a 表面 に絶緣膜 T a , O r. を 形成す る。 つづいて、 C r を ス パ ッ タ し た後、 所望の形状 に パ タ ー ニ ン グ し て （ フ ォ ト 2 工程 目 ） 、 T a — T a ₂ 0 一 C r よ り 構成 さ れる M I M素子 5 0 7、 お よ び C r か ら な る 反射画素電極 5 0 8 が形成 さ れる。 一方、 上基板 5 0 1 に は、 I T 0 がス ノく ッ タ さ れ、 ス ト ラ イ ブ状に ' タ ー ニ ン グ さ れて、 I T O 電極 5 0 2 が形成 さ れ る。 つづ い て、 両基板に ォ ブ ト マ ー A L 3 0 4 6 ( 日 本合成 ゴム 社製） を フ レ キ ソ 印刷 し、 1 8 0 で に て、 1 時間焼成 し、 ポ リ イ ミ ド膜 5 0 3 、 5 0 6 を形成 し た。 その後、 両基板を 回転ラ ビ ン グ装置に よ り、 ラ ビ ン グ処理 を行っ た。 なお、 ラ ビ ン グ方向 は、 実施例 1 の 2 7 0 ° ツ イ ス ト 配向セ ル と 同様であ る （第 2 D 図参照。 ） 。 こ の よ う に し て得 ら れた 2 枚の基 板を、 空隙 5 m に て、 基板周囲 を 貼 り 合わせ、 固定 し て、 対角 5 イ ン チの空パ ネ ル を作製 し た。

つづいて、 実施例 1 と 同 じ液晶、 2 色性色素、 カ イ ラ ル剤お よ び高分 子前駆体か ら な る 液晶性混合材料を上記の空パ ネ ル に真空注人 し た。 な お、 液晶 に は、 2 7 0 ° ツ イ ス ト が得 ら れる よ う に、 カ イ ラ ル剤 と し て R — ： 1 0 1 】 （ メ ル ク 社製） を、 0 . 4 5 重量％添力 tl し た。 パ ネ ル に封 入 さ れた液晶性混合材料は、 上基板 ラ ビ ン グ軸か ら、 下基板 ラ ビ ン グ軸 へ、 右捻れ 2 7 0 ° 配向状態 を 示 し た。

その後、 パ ネ ル に、 照度 5 m W Z c m ² (波長 3 5 0 n m ) の紫外線 を 7 分間照射 し て、 液晶性混合材料中か ら高分子を析出 させて、 第 5 図 に示す本実施例の液晶表示素子 を完成 さ せた。 液晶 5 0 5 は、 紫外線照 射前 と 同様に、 右 2 7 0 ° ツ イ ス ト 配向状態 を示 し、 ま た、 基板間 に て , 高分子 5 0 4 及び液晶 5 0 5 は、 互いに配向 し、 分散 し た構造 を と る こ と 力 、 偏光顕微鏡に て確認 さ れた。

こ う し て得 ら れた液晶表示素子を 1 4 8 0 デユ テ ィ ー に て M I M駔 動 し た と こ ろ、 実施例 1 の測定条件にて、 最大反射率が 7 2 %、 コ ン. ト ラ ス ト 比力 1 5 で あ っ た。 ま た、 、' ネ ル上方向か ら の光を効率良 く 散乱 で き る ため、 屋内環境に お いて、 明 る い表示が得 ら れた。 さ ら に、 こ の 液晶表示素子の表面に、 ノ ン グ レ ア処理 と 無反射コ ー ト を施す と、 風景 の写 り 込みが減少 し て視認性が極め て 向上 し た。 なお、 本実施例で は、 M I M基板上 に 反射電極を 配置 し た力 、 対向基 板側 に反射電極を形成す る こ と も 可能であ る。

(実施例 3 )

以下、 本実施例では、 実施例 2 の構成 にお いて、 反射電極上 に カ ラ — フ ィ ル タ ーが形成 さ れた構成につ い て例示す る。 第 6 図は、 本実施例の 液晶表示素子の断面図 を示 し た。 下側の基板 6 1 0 上 に は、 実施例 2 と 同様に し て、 配線及び M I Μ素子 6 0 8、 反射画素電極 6 0 9 が形成 さ れる。 こ の反射電極 6 0 9 上 に は、 顔料カ ラ ー フ ィ ル タ ー 6 0 7 (赤、 緑、 青） が画素毎に形成 さ れて い る。 一方、 上基板 6 0 1 に は、 実施例 2 と 同様に、 I T O 電極 6 0 2 が形成 さ れて いる。 以上の基板 を使用 し て、 実施例 2 と 同様に し て、 本発明の液晶表示素子 を 完成 さ せた。 な お ラ ビ ン グ方向、 ツ イ ス ト 角 について も、 実施例 2 と 同条件 と し て いる。 こ う し て得 ら れた液晶表示素子は、 電圧オ フ時で、 二色性色素の吸収 に よ る 黒表示が得 ら れ、 各 カ ラ ー画素に電圧 を 印加す る こ と に よ り カ ラ —表示が得 ら れた。

ま た、 1 Z 4 8 0 デユ テ ィ ー に て M I M駆動 し た と こ ろ、 実施例 1 の 測定条件に て、 最大反射率が 2 4 %、 コ ン ト ラ ス ト 比力 ί 1 2 であ っ た。 ま た、 8 階調表示、 5 1 2 色表示が可能であ っ た。 ま た、 パ ネ ル上方向 か ら の光を効率良 く 散乱で き る ため、 屋内環境にお いて、 明 る い表示が 得 ら れた。 さ ら に、 こ の液晶表示素子の表面に、 ノ ン グ レ ア処理 と 無反 射 コ ー ト を施す と、 風景の写 り 込みが減少 し て視認性が極めて 向上 し た ₍ な お、 本実施例では、 M I Μ基板に透明電極を配置 し た力 、 反射電極 を Μ Ι Μ基板に配置 し、 その上に カ ラ ー フ ィ ル タ ー を形成す る こ と も 可 能であ る。

ま た、 本実施例で使用 さ れる カ ラ ー フ ィ ル タ ー の構成は、 赤、 緑、 青 に限定 さ れず、 自 然色 を再現で き る 構成であれば同様に使用す る こ と が で き る。 ま た、 カ ラ ー フ ィ ル タ 一 は、 上基板側 に配置す る こ と も 可能で あ る。

以上本発明の実施例 を説明 し た力 ^f、 本発明 は上記実施例に限定 さ れる も のでは な い。

例 え ば、 上記実施例 1 乃至 3 では、 液晶 に 2 色性色素 を 添加 し た構成 と し た力 ^f、 も ち ろ ん無添加 と し て も よ い。 無添加の場合、 電圧無印加時 に黒 レ ベ ル が若干上昇す る も の の、 電圧印加時 に は色素の光吸収がな く な る ため に最大反射率が増加 し、 明 る さ が向上す る。 ま た、 反射率の低 い反射電極 を使用 し た場合、 あ る いは、 反射電極上に光吸収層 を 設けた 場合は、 特に 2 色性色素添加の必要は な い。

ま た、 上記実施例 1 では、 ツ イ ス ト 角 について、 0 ' 、 9 0 ' 、 1 8 0 ° 、 2 7 0 ' 、 3 6 0 お よ び 4 5 0 ° の 6 水準の構成 について示 し、 実施例 2 お よ び実施例 3 では ツ イ ス ト 角 につ いて 2 7 0 ' の構成につい て示 し た力 。 こ れ ら の構成に限定さ れず、 0 〜 4 5 0 ° の範囲で、 使用 環境及 び用途 に合わせて適宜選択で き る。 ま た、 ラ ビ ン グ方向 は、 液晶 の ツ イ ス ト 角、 捻れ方向に よ り、 上述の規則性に従っ て決定 さ れ る。 ま た、 第 4 図 に示 し た よ う に、 散乱指向性は軸対象であ る ため、 上基板お よ び下基板の ラ ビ ン グ方向 を それぞれ 1 8 0 ° 回転 し て も 良い。

ツ イ ス ト 角 を 決定す る カ イ ラ ル成分は、 ツ イ ス ト 角 に応 じ て、 最適量 が添加 さ れる。 カ イ ラ ル剤は通常の T N、 S T N に使用 さ れて い る材料 力 ^¾、 その ま ま 好 ま し く 使用で き る。

上記実施例 1 乃至 3 では、 平行配向'処理に用 い る 配向膜 と し て、 ポ リ イ ミ ド膜を用いた力 ;-、 他に ポ リ ア ミ ド膜、 S i 0斜方蒸着膜、 ポ リ ビニ ル ア ル コ ー ル等が好 ま し く 使用で き る。

基板に使用 さ れ る 材料 と し て は、 ソ ー ダ ガ ラ ス、 石英、 無 ア ル カ リ ガ ラ ス、 シ リ コ ン 単結晶、 サ フ ァ イ ア 基板、 熱硬化型高分子、 熟可塑性高 分子な どが好 ま し く 使用 さ れ る。 基板に使用 さ れる 高分子材料は、 基板 間 に挟持 さ れる 液晶及び高分子に悪影響 を 及 ぼさ な ければ特 に制限さ れ る こ と は な く 、 P E T、 ポ リ エ ー テ ル ス ル ホ ン、 エポキ シ硬化樹脂、 フ エ ノ キ シ樹脂、 ポ リ ア リ ルエー テ ル等が好ま し く 使用 さ れる。

上記実施例 1 乃至 3 では、 反射電極は C r と し た力 A 1 、 C r 、 M g、 A g 、 A u 、 P t な どの金属単体、 あ る いはそ れ ら の合金が好ま し く 使用で き る。 特 に、 安定性、 反射率の点か ら C r あ る いは、 A l — M g 合金がよ り 好ま し く 、 A 1 一 M g 合金の場合 に は M g の添加量は 0 . 1 〜 1 0 重量％が望 ま し い。

液晶は、 通常の液晶表示素子に使用 さ れて い る も のが好 ま し く 使用 で き る 力；、 散乱度 を 良好にす る ため に は、 液晶の複屈折率異方性 Δ n 力;'、 0 . 】 5 以上であ る こ と が望 ま し い。 ま た、 非線形素子で駆動す る た め に は、 液晶単体の比抵抗値が 1 . 0 X 1 0 " Ω · c m以上、 特に好ま し く は、 1 . 0 X 1 0 ^{ι ι)} Ω · c m以上であ る こ と 力 、 保持率を 高 く 保ち表 示品質 を 良好にす る ため に は望 ま し い。

2 色性色素 と し て は、 通常の G H ( ゲ ス ト 一ホ ス ト ） 表示方式に使用 さ れて い る ァ ゾ系、 ア ン ト ラ キ ノ ン系、 ナ フ ト キ ノ ン 系、 ペ リ レ ン系、 キ ノ フ タ ロ ン 系、 ァ ゾメ チ ン 系な どが好 ま し く 使用 さ れる。 その中で も， 耐光性の点か ら ァ ン ト ラ キ ノ ン 系単独、 あ る いは必要に応 じ て他の色素 と 混合 し た も のが特 に好ま し い。 こ れ ら の 2 色性色素は、 必要 な色に よ つ て、 混合 さ れ使用 さ れる。

高分子前駆体 と し て は、 重合後、 屈折率異方性を 示 し、 液晶 と 配向ノ 散す る も の であればな んで も よ い力；、 液晶表示素子製造の簡便性か ら 紫 外線硬化型モ ノ マ ー が望 ま し い。 紫外線硬化型モ ノ マ ー と し て は、 単官 能メ タ ク リ レ ー ト 、 2 官能メ タ ク リ レ ー ト あ る いは多官能メ タ ク リ レ ー ト な どが好 ま し く 使用 さ れる。 散乱度 を 向上す る ため に、 こ れ ら モ ノ マ 一 は最低 1 個のベ ン ゼ ン環 を その分子構造中 に 含む こ と が望 ま し い。 特 に、 ビ フ ユ 二 ル、 タ 一 フ ヱ ニ ル、 ク ォ ー タ ー フ エ ニ ル骨格を 含む材料が 好 ま し く 使用 さ れ る。 こ れ ら のモ ノ マ ー に は、 カ イ ラ ル性の成分 を 含む も ので も 良レ、。 ま た、 こ れ ら のモ ノ マ ー は単独あ る い は他のモ ノ マー と 混合 し た後、 紫外線を照射 し て重合 し て も 良い。

ま た、 上記実施例 2 お よ び 3 では、 2 端子の非線形素子 と し て M I M 素子 を使用 し た力；、 M I M素子以外に、 ラ テ ラ ル型 M I M素子、 バ ッ ク ト ッ ク 型 M I M素子、 M S I 素子、 ダ イ オ ー ド リ ン グ素子、 バ リ ス 夕 素子な どが使用可能であ る。 ま た、 3 端子非線形素子 も、 勿論使用 で き、 3 端子非線形素子 と し て、 ポ リ シ リ コ ン T F T 素子、 ア モ ル フ ァ ス シ リ コ ン T F T素子、 C d — S e T F T素子な どが使用可能であ る。 産業上の利用可能性

以上説明 し た よ う に、 本発明 に よ り、 偏光板を不要 と す る 明 る く 、 ダ ブル イ メ ー ジの な い高分子分散型液晶表示素子において、 高分子 と 互い に分散 し、 ッ イ ス ト 配向 さ れた液晶の捻れ状態 と 基板に施す ラ ビ ン グ方 向 に よ り 散乱特性 を制御す る こ と に よ っ て、 反射型のデ ィ ス プ レ イ と し て、 特 に、 特定方向の明 る さ を 向上す る こ と が可能 と な っ た。 さ ら に、 搭載さ れ る 機器の用途 に適 し た デ ィ ス プ レ ィ の視野角特性を調整す る こ と が可能 と な つ た。

その結果、 本発明は、 多様な環境が想定 さ れる携帯用途に適 し た液晶 表示素子 に利用で き る。 ま た、 上記の構成に ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス と 組 み合わせる構成 も 可能で、 表示品質の優れた反射型大容量デ ィ ス プ レ ィ に禾 IJ用で き る。 さ ら に、 カ ラ ー フ ィ ル タ ー と 組み合わせる こ と に よ り'、 力 ラ ー表示 も 可能 な液晶表示素子に利用で き る。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1 の電極が形成 さ れ表面が配向処理 さ れた上基板 と、 前記第 1 の 電極 と 対向す る 第 2 の電極が形成 さ れ表面が配向処理 さ れた下基板 と の 間 に、 液晶及び屈折率異方性を有 し た高分子が互い に配向分散 し て挟持 さ れた液晶表示素子において、

電場印加時の光散乱特性が、 前記上基板に施 さ れた配向処理に よ る 第 1 の ラ ビ ン グ方向、 前記下基板に施 さ れた配向処理に よ る 第 2 の ラ ビ ン グ方向、 前記液晶の捻れ角、 及び前記液晶の捻れ方向 に よ り 調整 さ れ、 効率 よ く 光散乱す る 入射面力 ^f、 前記液晶表示素子の前記上基板の表面へ の法線方向 と 前記上基板表面内の所定の第 1 の方向 と を 含む面内 に ほ ぼ 一致す る こ と を特徴 と す る 液晶表示素子。

2 . 前記第 1 の方向力 、 前記上基板の前記第 1 の ラ ビ ン グ方向 を、 前記 上基板の前記第 1 の ラ ビ ン グ方向か ら前記下基板の前記第 2 の ラ ビ ン グ 方向 に 向かっ て、 前記第 1 の ラ ビ ン グ方向 と 前記第 2 の ラ ビ ン グ方向 と がなす角 の 1 / 2 の角度回転 し た方向であ る こ と を特徴 と す る 請求の範 囲第 1 頃記載の液晶表示素子。

3 . 前記所定の第 1 の方向力 前記液晶表示素子の使用状態に おけ る 前 記上基板の上下方向であ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 項乃 ま た は 第 2 項記載の液晶表示素子。

4 . 前記上基板の前記第 1 の ラ ビ ン グ方向力 、+ 前記液晶表示素子の使用 状態 に お け る前記上基板の左右方向か ら、 前記液晶の前記捻れ方向に、 前記液晶の前記捻れ角 の 1 / 2 の角度回転 し た方向であ り、

前記下基板の前記第 2 の ラ ビ ン グ方向力 前記上基板の前記上下方向 に対 し て前記第 1 の ラ ビ ン グ方向 と 線対称又は点対称であ る 方向であ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 3 項記載の液晶表示素子。

5 . 前記液晶が、 前記液晶の前記捻れ角 に応 じ た所定の量の カ イ ラ ル剤 を 含有 し て い る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 項乃至第 4 項のいずれ かに記載の液晶表示素子。

6 . 前記液晶力 ^f、 二色性色素を 含有 し て い る こ と を特徴 と す る 請求の範 囲第 1 項乃至第 5 項のいずれかに記載の液晶表示素子 c

7 . 前記下基板の前記第 2 の電極力 反射性材料に よ り 形成 さ れて い る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 項乃至第 6 項のいずれかに記載の液晶 表示素子。

8 . 第 1 の電極が形成 さ れ表面が配向処理さ れた上基板 と、 前記第 1 の 電極 と 対向す る 第 2 の電極が形成さ れ表面が配向処理 さ れた下基板 と の 間 に、 液晶及び屈折率異方性を有 し た高分子が互い に配向分散 し て挟持 さ れ、 前記液晶が前記上基板 と 前記下基板 と の間で所定の捻れ方向 に所 定の捻れ角で ッ ィ ス ト 配向 し た液晶表示素子の製造方法にお いて、 前記上基板に前記第 1 の電極を形成す る工程 と、

その後、 前記上基板に第 1 の配向膜を形成す る工程 と、

前記液晶表示素子の使用状態におけ る 前記上基板の左右方向か ら、 前 記液晶の前記捻れ方向に、 前記液晶の前記捻れ角の 】 / 2 の角度回転 し た第 1 の ラ ビ ン グ方向 に、 前記第 1 の配向膜 を ラ ビ ン グす る 工程 と、 下基板に前記第 1 の電極 と 対向可能な第 2 の電極 を形成す る 工程 と、 その後、 前記下基板に第 2 の配向膜 を形成す る工程 と、

前記液晶表示素子の使用状態にお け る 前記上基板の上下方向 に対 し て 前記第 1 の ラ ビ ン グ方向 と 線対称な方向であ る 第 2 の ラ ビ ン グ方向 に前 記第 2 の配向膜を ラ ビ ン グす る工程 と、

その後、 前記第 1 の基板 と 前記第 2 の基板 と に よ り 空パ ネ ル を形成す る 工程 と、

前記空パ ネ ル の前記第 1 お よ び第 2 の基板間 に、 高分子 ま た は高分子 前駆体 と 液晶組成物 と の液晶性混合材料を配置す る工程 と、

その後、 前記液晶性混合材料か ら 高分子を析出 さ せて前記液晶 と 高分 子 と を 相分離す る 工程 と、

を有す る こ と を特徴 と す る 液晶表示素子の製造方法。

9 . 前記液晶が前記液晶の前記捻れ角 に応 じ た所定の量の カ イ ラ ル剤 を 含有 し て いる こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 8 項記載の液晶表示素子の 製造方法。

1 0 . 前記高分子前駆体 と し て、 紫外線硬化型モ ノ マ ー を使用 し、 前記 液晶性混合材料か ら 高分子 を析出 さ せて前記液晶 と 高分子 と を相分離す る工程が、 前記液晶性混合材料に紫外線を照射 し て前記モ ノ マ ー を重合 さ せる こ と に よ つ て前記高分子 を析出 さ せて前記液晶 と 高分子 と を相分 離す る工程であ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 8 項 ま た は第 9 項記載 の液晶表示素子の製造方法。