JPH02212812A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二層型液晶セルを用いた白黒又はカラー表示の
液晶表示素子に関する。

（従来の技術〕 従来、この種の液晶表示素子はＴＮ型（ツィステッドネ
マチック型）の液晶セルを用いたものが主流を占めてい
る。これは、２枚の透明電極付基板間に９０°の螺旋構
造を有する液晶層を設けた液晶セルと、この液晶セルを
挾むように配設した上下一対の偏光子とから構成される
。このＴＮ型液晶表示素子は、液晶表示素子の主流を占
めるものであったが、近年のドツトマトリクス型の液晶
表示素子が大型化するに伴い時分割数が増大し、従来の
ＴＮ型液晶表示素子の時分割特性では対応が困難になっ
てきており、特にデユーティ比１／６４以上の時分割駆
動ではコントラスト、視角等の表示特性が低下してしま
う。

そこで、最近では、このようなＴＮ型のものに代えて、
　ＳＢＥあるいはＳＴＮと称されるモードの表示方式の
液晶表示素子が提案され、既に実用化されている。これ
は、２枚の透明電極付基板間に、基板に対し略水平に配
向され、厚さ方向に１２０°以上３６０′以下、たとえ
ば１８０°なるねじれ角度にねじれた構造を有し正の誘
電異方性を示す液晶層を設けた液晶セルと、この液晶セ
ルを挟むように配設した上下一対の偏光子とから構成さ
れている。このようなＳＢＥあるいはＳＴＮと称される
モードの表示方式においては、液晶の複屈折による着色
及びその電圧による変化を利用しているため、着色背景
上への表示となっていた。そこで、表示用液晶セルとほ
ぼ等しいツイスト角を有し逆方向にねじれた液晶層を有
する補償用液晶セルを積層し１表示用液晶セルの非選択
部分での楕円偏光した波長成分を直線偏光に戻すことに
よって無彩色化した二層型白黒モードと呼ばれる方式が
提案された。この方式は、コントラストもＳＢＥモード
やＳＴＮモードと比較して２〜３倍高く、カラーフィル
ターと組み合わせてカラー化が可能となっている。また
、最近では液晶表示素子の薄型化、軽量化、加工の容易
性。

低コスト化等の点から、液晶セル基板として１００１程
度の厚さのポリエステル、ポリエーテルサルホンなとの
可撓性フィルム基板を用いることが注目されている。

第２図は従来の二層型白黒モードの一方の表示用液晶セ
ルにカラーフィルターを形成し、カラー表示を可能した
ー構成例を示したもので、表示用液晶セル２０′におい
て、表示用液晶層２３は２枚のガラス基板２１Ａ、　２
１Ｂの間にシール材２７により封入されている。また、
表示用液晶セル２０′の一方のガラス基板２１Ａの液晶
と接する面には表示用透明電極２２＾が形成され、その
上層に上記電極パターンに対応してカラーフィルター２
５−１．２５−２．２５〜３・・・がそれぞれＲ（赤）
、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順にストライプ状、または千鳥
配列状、またはそれぞれカラー表示を最適化する構成に
て形成され、さらにその上部には配向膜２４．Ａが形成
されている。同様に対向するガラス基板２１Ｂの表面に
は表示用透明電極２２Ｂが２２Ａに対しマトリクス状に
形成され、その上部に配向１摸２４Ｂが形成され、表示
用液晶セル２０′を構成している。なお２６はセルギャ
ップを均一に保持するためにセル内全体に渡って均一に
分散された球状スペーサーである。この表示用液晶セル
２０′の上面、即ち、ガラス基板２１Ｂの上面には補償
用液晶セル１０′が接合剤１７により該表示用液晶セル
２０′と一体化されている。但し、接合剤の使用は必ず
しも必要ではない、補償用液晶セル１０′は互いに平行
に対向して配置されたガラス基板１１Ａ、　１１Ｂの間
に液晶層１３をシール材１５により封入してなり、ガラ
ス基板１１Ａ、　１１Ｂの互いに対向する面には配向膜
１２Ａ、　１２Ｂが形成されている。これら表示用。

補償用液晶セル２０′、１０’の積層体は、偏光板１６
゜２８により挾持されている。

画像表示は１表示用液晶セル２０′の電極を電圧印加で
駆動し、偏光板２８の側から偏光板１６の側へ透過する
カラーフィルター２５−１．２５−２．２５−３・・・
より透過波長を制御された光を利用して種々のカラー表
示を行なう、ここで、上記表示用液晶セル°２０′およ
び補償用液晶セル１０′と上下偏光板１６．２８の偏光
軸との関係１表示用液晶および補償用液晶のねじれ角の
関係、Δｎ−ｄ等は、それぞれ、カラーフィルター２５
−１．２５−２．２５−３・・・の色を最も良好に再現
する様な構成、即ち、上記カラーフィルター２５−１゜
２５−２．２５−３・・・が存在しない時にその表示が
白または黒に最も近い色相となる様に形成される。この
ような条件設定としては１例えば、特開昭６３−１．５
１９２４号公報、特願昭６２−２３４４０２号明細書、
同６２−２３４４０３９明細書、同６２−３０７１０９
号明細書、あるいは同６３−２８４１６４号明細書等に
記載されたもの等が適用できる。そしてこれらの条件の
内、特にセルギャップのコントロールが表示の均一化の
ために製造上量も重要となり、表示用および補償用液晶
セル共に±Ｏ，ＯＳ、以下のギャップ精度が、表示面全
体に渡って要求される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の様な構成にて形成された従来の二
層型白黒モードによるカラー表示液晶表示素子では、表
示用および補償用液晶セル共にその基板にガラス基板を
用いているため４枚のガラス基板が必要となり、素子全
体の厚みが厚くなり、また素子が大型化した場合１重量
が非常に増大する。そのため、外観上薄型、軽量のパネ
ルの実現が困難となるばかりでなく、大型化に伴ないそ
れぞれのセルのギャップコントロールが非常に難かしく
なって、ガラス表面の研磨の精度等、−層高精度は条件
が要求され、コスト的にも高価なものとなる等、多くの
欠点があった。

一方、この様な点から、前述の可撓性フィルム基板を用
いた液晶表示素子が開発されてきたが、可撓フィルム基
板はガラス基板と比較して耐熱性、寸法安定性等の点で
劣っており、高精細、高品質なカラーフィルターの作成
が困難であった。

そこで１本発明は１表示用および補償用液晶セルの基板
に計４板のガラス基板を用いる従来の構成の二層型カラ
ー液晶表示素子に比べ、全体として薄型、軽量化が図れ
、しかも素子が大型化した場合でも均一なセルギャップ
が維持でき、しかも良好なカラー表示が可能な新規な構
成の二層型液晶表示素子を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、一方の面に表示用透明電極を有し画面に配向
処理された第一のガラス基板と、一方の面に表示用透明
電極を有し配向処理された第二のガラス基板と、一方の
面に配向処理された可撓性フィルム基板を用い、第一の
ガラス基板と第二のガラス基板を表示用透明電極が対向
するように離間配置し、これら両基板により、両基板に
対し液晶の分子長軸が略水平に配向され厚さ方向に１２
０゜以上３６０°以下にねじれた構造を有し正の誘電異
方性を示す液晶層を挾持させ、且つ、第一のガラス基板
と可撓性フィルム基板により１両基板に対し液晶の分子
長軸が略水平に配向され厚さ方向に前記液晶層と逆方向
に１２０°以上３６０＠以下にねじれた構造を有し正の
誘電異方性を示す液晶層を挾持させた二層型液晶セルと
、該液晶セルの上下に配設される一対の偏光子とから成
ることを特徴とする液晶表示素子とすることで上記課題
を解決するものである。

〔作　　用〕

二層型液晶表示素子の構成において、表示用液晶セルを
形成する２枚のガラス基板のうちの一方を補償用液晶セ
ルの基板と共通としたこと、及び補償用液晶セルの他方
の基板に可撓性フィルム基板を用いたことにより、素子
が薄型化、及び軽量化され、しかも素子が大型化した場
合にもセルギャップのコントロールが容易となる。また
、補償用液晶セル側のガラス基板面の研磨が不要となり
。

研磨によるコストアップが低減でき、製造が容易で安価
な二層型液晶表示素子が実現できるようになる。更に１
表示用液晶セルのいずれか一方のガラス基板上にカラー
フィルターを設けることにより１表示性能の良い二層型
カラー液晶表示素子が提供できるようになる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の液晶表示素子の構成を示す
断面図である。この実施例の特徴は５表示用液晶セル２
０のガラス基板の一方２１Ｂを補償用液晶セル１０の基
板と共通にし、さらに補償用液晶セル１０の他方の基板
１１．即ち、偏光板１６と接する側の基板を可撓性フィ
ルム基板により形成し、全体として、従来は４枚のガラ
ス基板を用いていた二層型液晶表示素子の構成を、ガラ
ス基板２枚とフィルム基板１枚の３枚構成とし、薄型、
軽量化構造を実現した点にある０表示用液晶セル２０及
び補償用液晶セル１０におけるその他の構成、形態は第
２図の液晶表示素子と同じであり、同一符号を用いてい
る。

上記実施例の構成においては、補償用液晶セル１０の一
方の基板１１に可撓性フィルム基板を用いた事により、
特願昭６３−２８４１６４号明細書中に記載されている
様にギャップ材粒径として、その標準偏差が０．３−以
下の均一な粒径を持つ球状粒子をセル全体に渡り均一に
５０個／■１〜３００個ｌ■２．好ましくは１００個／
膳ζ２００個／閣１の範囲内の散布密度で散布し、低温
熱硬化シール材料を用いることにより、セルギャップを
均一にすることができ、さらに注入された液晶の表面張
力により上記可撓性フィルム基板１１が共通ガラス基板
２１Ｂの補償用液晶層１３側の表面のうねりに沿う様に
引かれる結果。

より精密なセルギャップが実現される。この結果、少な
くとも共通ガラス基板２１Ｂの補償用液晶層１３側の面
は表面研磨の必要がなく、大面積に渡り均一なセルギャ
ップが維持できる。上記可撓性フィルム基板１１として
は、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリイ
ミド等光学的に略等方性の基板を用いることができる。

さらに、上記可撓性フィルム基板１１に光学軸を有する
基板９例えば−軸性のポリエステル基板等の使用も可能
である。

この場合は、光学的に等方性のフィルム基板に比べ、−
軸性フィルム基板の厚み方向の屈折率の特性により１等
方性のフィルム基板に比べ表示の視角範囲が拡大する等
の利点が生じる。

また、カラー表示を可能とするカラーフィルター２５−
１．２５−２．２５−３・・・は、表示用液晶セル２０
を構成する第１また第２のガラス基板２１Ａ、２１Ｂの
液晶層２３に接する面のいずれの表面に形成しても良い
が。

第１図の構成例としては表示用セル２０のガラス基板２
１Ａ上に形成した例を示した。

さらに、上記Ｒ，Ｇ、Ｂカラーフィルターは、第１図の
構成に限らず１表示用透明電極２２Ａの下部に形成して
も良いことはもちろんである。上記カラーフィルターの
形成方法は、一般的に染色法、印刷法、感光性着色イン
クのフォトリソグラフィ法等が適用でき、ドツトサイズ
や要求される精度等に応じて目的に合った方式を選定す
ればよい。

次に、第１図の構成の二層型カラー液晶表示素子の作成
方法の一例を第３図に従って説明する。

先ず、第１の工程（第３図の（■））では、表示用液晶
セル２０のカラーフィルター２５−１　、２５−２　、
２５−３・・・を形成する側のガラス基板２ＩＡ上に、
スパッタ法または蒸着法により透明導電膜（一般にＩＴ
Ｏ膜）を形成した後、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフ
ィ法を用いて所定の形状にパターン形成し１表示用透明
電極２２Ａとする。一方、同様に対向側のガラス基板２
１Ｂ上のＩＴＯ膜を同様の方法でパターン形成して表示
用透明電極２２Ｂを形成する。ここで、上記ガラス基板
２１Ａ、　２１Ｂの表面は、　ＩＴＯ膜形成前に、所定
の精度に表面研磨することが望ましい、また。

ガラス基板２１Ｂ表面の電極パターン形成時には裏面側
を保護フィルム３０にてカバーする次に、第２の工程（
第３図の（■））では、ガラス基板２１Ａ側は、表示用
透明電極２２Ａ上に染色法を用いてＲ，Ｇ、Ｂのカラー
フィルター２５−１．２５−２．２５−３・・・を順次
形成し、一方、ガラス基板２１Ｂ側は、表示用透明電極
２２Ｂ上に印刷法により配向１ｆｌＪ２４Ｂを印刷後、
所定の焼成温度以下でブリベイクする９本実施例では、
配向剤としてＨＬ−１１１０（日立化１ｌｌ）を用いブ
リベイク温度は６０℃とした。

第３の工程（第３図の（■））では、ガラス基板２１Ａ
上に設けられたカラーフィルター２５−１　、２５−２
．２５−３・・・上に、上記配向剤ＨＬ−１１１０（日
立化ＩＩ）を印刷塗布し、１５０℃、６０薦ｉｎのボス
トベイクを行う、一方。

共通ガラス基板２１Ｂについては、保護フィルム３０を
除去した非研磨面上に配向膜１２Ａを印刷形成する。こ
こで、基板２１Ｂの表示用透明電極２２Ｂ上に配向膜２
４Ｂを形成した面は、その表面を非接触状態に保ったホ
ルダー４０により保持される。その後。

前記と同条件にて、共通ガラス基板２１Ｂの画面の配向
膜１２Ａ、　２４Ｂを同時にポストベイクする−また。

補償用液晶セル１０を形成するためのもう一方の可撓性
フィルム基板１１の表面にも、同様にして配向膜１２Ｂ
を形成し、　１００−１２０℃、６０ｍ１ｎの条件でポ
ストベイクする。

その後、各基板上の配向膜を一般的な方法により所定の
角度にそれぞれラビングする。ここで、共通ガラス基板
２１Ｂの画面の配向膜１２Ａ、２４Ｂのラビング工程で
は、一方の面をラビングする際は、ホルダー４０を用い
て他方の面を非接触状態に保つことが必要である。

次に、上記それぞれの基板を用いて、第１図に示した構
成の二層型セルを形成する（第３図の（ｒＶ））。

この時、共通ガラス基板２１Ｂの画面に、均一に所定の
分散密度にてギャップ材１４．２６を分散する。

他方、ガラス基板２１Ａおよび可撓性フィルム基板１１
の周囲には、液晶を注入するための注入口を残した形状
に低温熱硬化型シール材を印刷し、ガラス基板２１Ａと
共通ガラス基板２１Ｂを最初に貼り合せ（貼り合せ■）
、次いで可撓性フィルム基板１１を貼り合せ（貼り合せ
■）、均一なセルギャップおよびシール厚が得られる様
に可撓性フィルム基板１１の上方から荷重を加えると共
にシール材の硬化を行う、ここで用いたシール材硬化条
件としては、８０’Ｃ−１００℃、６０−６０−８Ｏで
ある。

上記の様にして形成した二層型セルの表示用および補償
用液晶セルにそれぞれねじれ方向の異なる液晶を真空注
入し、二層型カラー液晶表示素子を形成した。ここで、
二層型セルのフィルム基板として、光学的に等方性のポ
リエーテルサルホンおよび光学的に異方性を有する一軸
延伸ポリエステルを用いた液晶表示素子を作製し、それ
ぞれ両側に偏光板１６および２８を所定の角度に貼り合
せた後、それぞれ表示性能を比較した所、いずれも良好
なカラー表示が得られたが、視角特性において、−軸延
伸フィルムがより良好であることが認められた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明では、表示用液晶セ
ルを対向する２枚のガラス基板より形成し、さらに上記
ガラス基板の一方を二層型セル構造を形成するための共
通ガラス基板とし、この共通ガラス基板と可撓性フィル
ム基板により補償用液晶セルを形成することにより、全
体として、３枚構成の基板を用いた二層型液晶表示素子
を実現可能とした。

したがって、上記の構成により、従来のガラス基板４枚
を用いた二層型液晶表示素子に比べ、より薄型、軽量化
が図れると共に、ガラス表面の研磨によるコストアップ
も低減でき、しかも、素子を大型化した場合においても
セルギャップのコントロールが高精度に実現可能となる
。

また１本発明によれば、表示用液晶セルの２枚のガラス
基板のうちのいずれが一方の面に表示画素に対応したカ
ラーフィルターを設けることにより、上記の利点を備え
、良好なカラー表示が可能な二層型カラー液晶表示素子
の提供が可能となる。

更に、本発明によれば、補償用液晶セルの可撓性フィル
ム基板側に光学軸を有するフィルムを用いるようにすれ
ば１表示の視角範囲を広げることが可能となり、より一
層表示性能を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二層型カラー液晶表示素子の構成
例を示す断面図、第２図は従来の二層型カラー液晶表示
素子の構成例を示す断面図、第３図は第１図の液晶表示
素子の作成方法を示す工程図である。 １０・・・補償用液晶セル １１・・・可撓性フィルム基板 １２Ａ、１２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ・・・配向膜１３．２
３・・・液晶層 １．４．２６・・・ギャップ材 １６．２８・・・偏光板 ２０・・・表示用液晶セル ２１Ａ、２１Ｂ・・・ガラス基板 ２２Ａ、２２Ｂ・・・透明電極 ２５−１．２５−２．２５−３〜・・・カラーフィルタ
ー特許出願人　株式会社　リ　コ　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の面に表示用透明電極を有し画面に配向処理
   された第一のガラス基板と、一方の面に表示用透明電極
   を有し配向処理された第二のガラス基板と、一方の面に
   配向処理された可撓性フィルム基板を用い、第一のガラ
   ス基板と第二のガラス基板を表示用透明電極が対向する
   ように離間配置し、これら両基板により、両基板に対し
   液晶の分子長軸が略水平に配向され厚さ方向に１２０°
   以上３６０°以下にねじれた構造を有し正の誘電異方性
   を示す液晶層を挾持させ、且つ、第一のガラス基板と可
   撓性フィルム基板により、両基板に対し液晶の分子長軸
   が略水平に配向され厚さ方向に前記液晶層と逆方向に１
   ２０°以上３６０°以下にねじれた構造を有し正の誘電
   異方性を示す液晶層を挾持させた二層型液晶セルと、該
   液晶セルの上下に配設される一対の偏光子とから成るこ
   とを特徴とする液晶表示素子。