JPH08152606A

JPH08152606A - 液晶表示装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH08152606A
Application number: JP29302794A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Shigeta; 泰彦重田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【構成】青色系二色性色素が添加された高分子分散型
液晶領域、緑色系二色性色素が添加された高分子分散型
液晶領域、および青色系二色性色素が添加された高分子
分散側液晶領域を配置して液晶層を形成する。また、一
方の基板上に第一の二色性色素とネマティック液晶を高
分子材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニン
グし、次に第二の二色性色素とネマティック液晶と高分
子材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニング
し、次に第三の二色性色素とネマティック液晶と高分子
材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニングす
ることにより、異なる二色性色素を含有する高分子分散
型液晶領域を配置した液晶層を形成し、しかる後他方の
基板を貼り合わせて形成する。【効果】明るい液晶表示装置を容易に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投射型または反射型の
プロジェクター、テレビ、情報端末などの表示装置、若
しくは反射型や透過型の携帯情報端末の表示装置に用い
られる液晶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビや情報端末などの表示装置に用い
られるカラー液晶表示装置には、反射型や透過型のカラ
ー液晶表示装置と透過型のカラー液晶表示装置がある。
また反射型のカラー液晶表示装置には、偏光板を用いる
表示装置と偏光板を用いない表示装置がある。

【０００３】偏光板を用いるカラー液晶表示装置では、
通常の白黒表示を行うＳＴＮ（スーパーツイストネマテ
ィック）液晶やＴＮ（ツイストネマティック）液晶を用
いた表示装置に、図５に模式的に示すように、一画素毎
に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の微細なフィ
ルタ４１、４２、４３をモザイク状に配置したカラーフ
ィルターを設けていた。このようなカラーフィルタを通
した三原色の色成分を視覚的に混合（加法混色）して視
認することにより、フルカラーの表示として視認され
る。なお、三原色の微細なフィルタ４１、４２、４３を
ストライプ状に配置したものもある。

【０００４】また、偏光板を用いないカラー液晶表示装
置としては、ポリマー分散型液晶を用いる方法などが提
案されている。ポリマー分散型液晶は、高分子（ポリマ
ー）材料とネマティック液晶を複合化したものであり、
高分子中に直径が数ミクロン以下の液晶の球状小滴（マ
イクロドロップレット）を分散した構造や、網目状の高
分子中に液晶が充填されたような構造となる。このポリ
マー分散型液晶は、高分子と液晶の屈折率マッチングに
よる効果を利用して白濁・透明の切替えを行うものであ
る。すなわち、高分子材料中に誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶小滴が分散しているポリマー分散型液晶で
は、電界を加えない場合には液晶小滴の光軸（液晶分子
の長軸方向）は液晶小滴毎にランダムになっており、液
晶の実効的な屈折率と高分子の屈折率が一致せず、液晶
と高分子の界面での光散乱効果によって不透明な白濁状
態になる。このポリマー分散型液晶にしきい値以上の電
界を加えると、液晶の光軸は電界方向に配列して、液晶
小滴の見掛けの屈折率は液晶の常光線に対応する値ｎ₀
となる。高分子材料としてｎ₀とほぼ同じ屈折率をもつ
ものを用いると、液晶部分とポリマー部分の境界で屈折
率の差が無くなり、光散乱効果が弱まり液晶セルは透明
になるというものである。このように、ポリマー分散型
液晶では、電圧を加えることで白濁・光散乱状態と透明
な状態の切替えを行うことができる。

【０００５】また、ポリマー分散型液晶でカラー表示を
行う場合、偏光板を用いるカラー液晶表示装置と同様
に、一画素毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色
の微細なフィルターをモザイク状に配置したカラーフィ
ルターを設ける。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の偏光
板を用いる液晶表示装置や偏光板を用いない液晶表示装
置は、いずれもカラー化を行う上で支障があった。

【０００７】すなわち、ＴＮ型液晶やＳＴＮ型液晶の表
示装置では、偏光板を用いるために光が半分以上遮光さ
れてしまうが、カラーフィルタを用いて発色させる場
合、このカラーフィルタの光透過率は６０〜７０％であ
り、さらに明るさは低下するという問題があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明に係る液晶表示装置は、このよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光の
利用効率の低下を解消した液晶表示装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明に係る液晶表示装置では、電極が形成され
た二枚の基板間に、液晶層を設けてなる液晶表示装置に
おいて、前記液晶層を、青色系二色性色素が添加された
高分子分散型液晶領域、緑色系二色性色素が添加された
高分子分散型液晶領域、および青色系二色性色素が添加
された高分子分散側液晶領域を配置して構成する。

【００１０】また、本発明に係る液晶表示装置の製造方
法では、電極が形成された二枚の基板間に、液晶層を設
けてなる液晶表示装置の製造方法において、前記一方の
基板上に第一の二色性色素とネマティック液晶と高分子
材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニング
し、次に第二の二色性色素とネマティック液晶と高分子
材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニング
し、次に第三の二色性色素とネマティック液晶と高分子
材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニングす
ることにより、異なる二色性色素を含有する高分子分散
型液晶領域を配置した液晶層を形成し、しかる後前記他
方の基板を貼り合わせる。

【００１１】

【作用】上記のように構成すると、偏光板やカラーフィ
ルタが不要となり、明るいカラー液晶表示装置およびそ
の製造方法を提供できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示装置の実施例を
添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係
る液晶表示装置の構成を示す図であり、少なくとも片側
が透明である基板１、２と、各基板に設けられる電極
３、４と、この二枚の基板１、２間に設けられた液晶層
５とから成る。

【００１３】基板１、２は、ガラスや高分子重合体など
から成る。反射型の液晶表示装置とする場合、基板１、
２のうちのいずれか一方は、不透明な基板であってもよ
い。不透明な基板とする場合、例えばシリコン基板など
を用いることもできる。

【００１４】基板１、２上に形成される電極３、４は、
例えばＩＴＯ、ＳｎＯ₂などの透明導電膜などから成
る。なお、基板１、２のいずれか一方を透明な基板とす
る場合、その基板上に形成する電極は、透明導電膜に限
らず、電気導電性を示す金属膜や高分子膜などでもよ
い。図示されていないが、電極３には薄膜トランジスタ
などを介して各画素ごとに個別に電圧が印加される。こ
の電極３、４は、例えば蒸着法やスパッタリング法など
で厚み１０〜１００００Å程度に形成される。

【００１５】液晶層５は、赤色系二色性色素が添加され
た高分子分散型液晶領域５ａ、緑色系二色性色素が添加
された高分子分散型液晶領域５ｂ、および青色系二色性
色素が添加された高分子分散型液晶領域５ｃから構成さ
れる。これらは領域５ａ、５ｂ、５ｃは、図２に示すよ
うに、隣接する画素において、同一色にならないように
モザイク状に配置される。

【００１６】本発明で用いられる液晶には、アゾ化合
物、アゾキシ化合物、アゾメチン化合物、ビフェニル化
合物、フェニルシクロヘキサン化合物、エステル化合
物、ピリミジン化合物などの一種もしくは複数種から成
る誘電異方性が正または負のネマティック液晶で構成さ
れる。

【００１７】この液晶中に、分子の長軸方向で光の吸収
特性が異なる細長い形状をした色素分子を溶解させる。
二色性色素には、メロシアニン系色素、スチリル系色
素、アゾメチン系色素、アゾ系色素、アントラキノン系
色素、テトラジン系色素などがある。メロシアニン系色
素は、赤、青、もしくは青緑の光を吸収し、スチリル系
色素は黄橙を吸収し、アゾメチン系色素は黄を吸収し、
アントラキノン系色素は青または赤紫を吸収し、テトラ
ジン系色素は赤紫を吸収する。所望の色に発色させるた
めには、これらの色素を適宜選択して用いればよい。

【００１８】高分子材料としては、熱硬化性、熱可塑
性、光硬化性などのいずれでもよい。製造工程の簡略化
を考えると光硬化性高分子を用いることが望ましい。ま
た、この高分子材料の屈折率と液晶の常光屈折率は近い
ことが望ましい。さらに、これら屈折率は透明な基板に
対しても近いことがより望ましい。光硬化性の高分子材
料には、疎水性のものと、親水性のものがあるが、その
いずれでもよい。例えばメタクリレート系、アクリレー
ト系、ウレタン系などが挙げられる。

【００１９】各領域５ａ、５ｂ、５ｃは、硬化した高分
子材料の領域６ａ、６ｂ、６ｃと二色性色素が添加され
たネマティック液晶の多数の小滴７ａ、７ｂ、７ｃで構
成される。

【００２０】上記のように、液晶層５として赤色系、緑
色系および青色系の高分子分散型液晶領域５ａ、５ｂ、
５ｃを並列にモザイク状に配置して液晶層５を形成し、
電極３、４間に電位差を生じさせない場合、図１（ａ）
に示すように、液晶分子は小滴毎にランダムに配列す
る。その結果、液晶分子と高分子材料の屈折率が異な
り、例えば基板２側から入射した光は、液晶分子と高分
子材料の界面近傍で反射して、カラー表示を行うことが
できる。

【００２１】また、電極３、４間に電位差を生じさせた
場合は、図１（ｂ）に示すように、液晶分子は全て基板
１と略垂直に配列する。その結果、液晶分子と高分子材
料の屈折率が略同一となり、例えば基板２側から入射し
た光は、二色性色素に吸収されることなく、基板１側に
透過する。

【００２２】なお、反射型液晶表示装置とする場合、例
えば基板１側に光散乱板（不図示）を設ける。このよう
な光散乱板としては、基板１の外表面をエッチング処理
などで荒らすか、基板１の外表面もしくは内表面に高分
子分散型液晶層を形成するか、基板１の外表面にアンチ
グレア処理が施された高分子フィルムを貼り付ける。

【００２３】上記のように本発明に係る液晶表示装置で
は、光の利用効率が低下する最大の原因となる偏光板や
カラーフィルタを用いないことから、明るい液晶表示装
置となる。

【００２４】次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方
法の一実施例を図３および図４に基づいて説明する。ま
ず、図３（ａ）に示すように、基板１上に、電極３を設
ける。電極３は、例えばＩＴＯ、ＳｎＯ₂などの透明導
電膜などから成り、蒸着法やスパッタリング法などで、
厚み１０〜１００００Å程度に形成する。また、この電
極３は、一画素が□２０〜３００μｍ程度になるように
パターニングされる。なお、この電極３への電圧印加を
制御するためのスイッチング用トランジスタを設ける場
合、この電極３を形成した後、もしくは形成する前に形
成する。

【００２５】次に、同図（ｂ）に示すように、赤色系二
色性色素を含有するネマティック液晶と高分子材料と光
重合開始剤の混合物５ａ’をスピンコータ、バーコー
タ、ロールコータなどで基板１上に塗布する。次に、同
図（ｃ）に示すように、所定部分のみ光を透過するマス
ク３０を用いて、ＵＶ光を露光する。ＵＶ光が露光され
る部分では、高分子材料が硬化し、高分子材料中に二色
性色素を含有するネマティック液晶の小滴が多数分散し
た高分子分散型液晶領域５ａが形成される。ＵＶ光に露
光されなかった部分は除去する。除去する方法として
は、基板１を真空槽中に入れて真空引きを行うことによ
って、露光されなかった部分を蒸発させて除去したり、
イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ア
セトン等の溶剤を用いて除去する。その結果、同図
（ｄ）に示すように、高分子中に赤色系二色性色素を含
有するネマティック液晶の小滴が多数分散した領域５ａ
が形成される。

【００２６】次に、同図（ｅ）に示すように、緑色系二
色性色素を含有するネマティック液晶と高分子材料と光
重合開始剤の混合液５ｂ’をスピンコータ、バーコー
タ、ロールコータなどで塗布する。次に、同図（ｆ）に
示すように、所定部分のみ光を透過するマスク３１を用
いてＵＶ光を露光し、パターニングする。図４（ａ）に
示すように、ＵＶ光が露光された部分では、高分子材料
５ｂ’が硬化し、高分子材料に緑色系二色性色素を含有
するネマティック液晶の小滴が多数分散した緑色系高分
子分散型液晶の小さい領域５ｂが赤色系の高分子分散型
液晶領域５ａに隣接して形成される。

【００２７】次に、図４（ｂ）に示すように、青色系二
色性色素を含有するネマティック液晶と高分子材料と光
重合開始剤の混合液５ｃ’をスピンコータ、バーコー
タ、ロールコータなどで塗布する。次に、同図（ｃ）に
示すように、所定部分のみ光を透過するマスク３２を用
いて、ＵＶ光を露光してパターニングする。同図（ｄ）
に示すように、ＵＶ光が露光された部分では、高分子材
料５ｃ’が硬化し、高分子材料に青色系二色性色素を含
有するネマティック液晶の小滴が多数分散した青色系の
高分子分散型液晶の領域５ｃが赤色系高分子分散型液晶
領域５ａと緑色系高分子分散型液晶領域５ｂ間に形成さ
れる。

【００２８】最後に、同図（ｅ）に示すように、電極４
が形成された基板２を貼り合わせて外周部にシール剤を
塗布して完成する。

【００２９】透明電極付きのガラス基板上に、ＴＬ２０
２（メルク製塩素系液晶材料）にＬＣＤ−１２１（日本
化薬製二色性色素）を１ｗｔ％混合したものと３０Ｙ−
０６２Ｎ５（スリーボンド製光硬化性プレポリマー）を
８０：２０ｗｔ％の材料分率で混合し、バーコータを用
いて相溶温度以上の温度で塗布を行い、そのままの温度
でＮ₂雰囲気下でＵＶ照射装置にてマスク露光を行っ
た。作製された第一のポリマー分散型液晶パターンは５
〜１０μｍの球状の液晶が分散された構造であった。エ
タノール中に基板を浸積して揺動することにより、未露
光部分を除去した。次に、ＴＬ２０２にＬＣＤ−２０８
（日本化薬製２色性色素）を１ｗｔ％混合したものと３
０Ｙ−０６２Ｎ５を８０：２０ｗｔ％の材料分率で混合
し、第一のポリマー分散型液晶と同様の工程を行い第二
のポリマー分散型液晶パターンを作製した。更に、ＴＬ
−２０２にＤ８３（メルク製二色性色素）を１ｗｔ％混
合したものと３０Ｙ−０６２Ｎ５を８０：２０ｗｔ％の
材料分率で混合し、第一、二のポリマー分散型液晶と同
様の工程を行い第三のポリマー分散型液晶パタ−ンを形
成した。最後にセルギャップをコントロールするために
スペーサーの散布を基板全面に均一に行い、ＵＶ硬化型
シール材を予め塗布しておいた透明電極付きガラス基板
を張り合わせシール材にＵＶ照射を行い硬化して液晶表
示装置の作製を完了した。

【００３０】偏光板の透過率が約５０％、各色カラーフ
ィルタの透過率が７０％とすると、合計３５％の透過率
であり、これに対して本発明では、色素混合の液晶での
減衰を考慮しなければ８０％程度の透過率となる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る液晶表示装
置では、青色系二色性色素が添加された高分子分散型液
晶領域、緑色系二色性色素が添加された高分子分散型液
晶領域、および青色系二色性色素が添加された高分子分
散側液晶領域を配置して液晶層を形成することから、明
るい液晶表示装置を提供できる。

【００３２】また、本発明に係る液晶表示装置の製造方
法によれば、一方の基板上に第一の二色性色素とネマテ
ィック液晶を高分子材料の混合液を塗布して硬化させた
後にパターニングし、次に第二の二色性色素とネマティ
ック液晶と高分子材料の混合液を塗布して硬化させた後
にパターニングし、次に第三の二色性色素とネマティッ
ク液晶と高分子材料の混合液を塗布して硬化させた後に
パターニングすることにより、異なる二色性色素を含有
する高分子分散型液晶領域を配置した液晶層を形成し、
しかる後前記他方の基板を貼り合わせることから、明る
い液晶表示装置を容易に製造できる。

【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を示す断
面図である。

【図２】本発明に係る液晶表示装置の液晶層を平面視し
た状態を模式的に示す図である。

【図３】本発明に係る液晶表示装置の製造工程を示す図
である。

【図４】本発明に係る液晶表示装置の製造工程を示す図
である。

【図５】従来の液晶表示装置を平面視した状態を模式的
に示す図である。

【符号の説明】

１、２・・・基板、３、４・・・電極、５・・・液晶
層、５ａ・・・第一の二色性色素を含有する高分子分散
型液晶領域、５ｂ・・・第二の二色性色素を含有する高
分子分散型液晶領域、５ｃ・・・第三の二色性色素を含
有する高分子分散型液晶領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極が形成された二枚の基板間に、液晶
層を設けてなる液晶表示装置において、前記液晶層を、
青色系二色性色素が添加された高分子分散型液晶領域、
緑色系二色性色素が添加された高分子分散型液晶領域、
および青色系二色性色素が添加された高分子分散型液晶
領域を配置して構成したことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】電極が形成された二枚の基板間に、液晶
層を設けてなる液晶表示装置の製造方法において、前記
一方の基板上に第一の二色性色素とネマティック液晶と
高分子材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニ
ングし、次に第二の二色性色素とネマティック液晶と高
分子材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニン
グし、次に第三の二色性色素とネマティック液晶と高分
子材料の混合液を塗布して硬化させた後にパターニング
することにより、異なる二色性色素を含有する高分子分
散型液晶領域を配置した液晶層を形成し、しかる後前記
他方の基板を貼り合わせることを特徴とする液晶表示装
置の製造方法。