JPH0534730A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントラストの低下や電圧降下による表示濃
度むらを防止し、駆動電圧を高くしなくても明るい表示
を実現し、表示品質の高い液晶表示装置を提供する。 【構成】 液晶駆動用電極を設けた一対の基板間に液晶
層を挟持した構造を有し、該液晶層が電圧が印加された
場合と印加されない場合とで、光を散乱する状態と光を
透過する状態とに変化することを利用した液晶表示装置
において、液晶層と接触する電極面に微細な凹凸パター
ン構造が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、光を散乱する状態と光を透過す
る状態とに変化することを利用した液晶表示装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来技術】液晶表示装置における表示方式の一つに、
液晶層に電圧が印加された場合と印加されない場合と
で、光を透過する状態と光を散乱する状態とに変化する
ことを利用した、いわゆる散乱型がある。この方式は偏
光板を必要とするＴＮ型やＳＴＮ型に対して偏光板が不
要である。したがって偏光板による光の損失を伴わず、
明るい表示が可能となり、バックライト等の照明を必要
としない直視型（反射型）の液晶表示装置が可能とな
る。図１に一般的な散乱型液晶表示装置（反射型）の構
成を示す。両基板の液晶層側に形成される電極としては
透明電極が必要であり、通常ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉ
ｎ Ｏｘｉｄｅ）などがよく用いられている。ここで用
いられる電極材料はいくら透明とはいえ本質的にはいく
らかの光の吸収をともなうことはさけられず、電極をバ
ルク状あるいは厚膜としたのでは光の透過効率が低下す
るため、薄膜状に形成している。ところが透明電極のも
う一つの重要な特性である電気伝導性と光透過性（いず
れも膜厚に依存）とは、ほぼトレードオフの関係にある
ため、十分な光透過率と十分な電気伝導性を同時に得る
ことは困難である。電極の電気抵抗が大きい場合、表示
におけるコントラストの低下や、電圧降下による表示濃
度ムラ、クロストークが起きやすいなどの問題が生じ、
表示品質が損なわれてしまう。また、近年、散乱型液晶
表示装置の一つとして、ポリマーのマトリックス中に液
晶を分散させたポリマー分散型液晶表示装置の提案がな
されているが、これらは、液晶層の厚さの影響を受けに
くい、大面積化が可能、偏光板を必要としない等の特徴
を持つことから注目されている。また、電子通信学会技
報 ＥＩＤ８９−１０３には、紫外線重合性化合物が形
成する３次元網目構造中に液晶を分散させたポリマーネ
ットワーク型液晶を表示素子の液晶層として用いること
により、低電圧駆動、優れた急峻性等の利点が得られる
ことが開示されている。しかし、これらの方法では液晶
と高分子の複合体を形成する際に用いられる溶剤や未反
応のプレポリマーおよび紫外線によって液晶やプレポリ
マーが分解して生じた不純物などが液晶層に取りこまれ
るために、特に信頼性の点で危惧される。しかも、上下
電極間に液晶以外にポリマーの層が何層も形成されるこ
とになって、液晶層に実際に印加される電圧は低下して
しまい、駆動電圧はどうしても高くなってしまう傾向が
あった。

【０００３】

【目的】本発明の目的は、このような従来技術の実情に
鑑みてなされたもので、上記のような問題を改善し、か
つ明るい表示を実現し、表示品質の高い液晶表示装置を
提供する点にある。

【０００４】

【構成】本発明の第１は、液晶駆動用電極を設けた一対
の基板間に液晶層を挟持した構造を有し、該液晶層が電
圧が印加された場合と印加されない場合とで、光を散乱
する状態と光を透過する状態とに変化することを利用し
た液晶表示装置において、液晶層側の基板表面に設けら
れた微細な凹凸パターン構造上に電極が形成されている
ことを特徴とする液晶表示装置に関する。本発明の第２
は、前記液晶表示装置において、使用者が見る側を表、
反対側を裏とした場合に、裏側基板内側の電極が光反射
体により構成されていることを特徴とする反射型液晶表
示装置に関する。

【０００５】図１は本発明で用いられるような散乱型Ｌ
ＣＤの基本構成をモデル的に示す図である。この液晶表
示装置は、基板１、２の片面に微細な凹凸パターン
１′、２′が形成され、さらにその面上に電極膜３、４
が形成された一対の基板を離間、対向して配置し、その
間に液晶層５を設けた構造を有している。該液晶層は該
基板及び電極表面による微細な凹凸パターンにより光散
乱性の構造をとっている。該液晶表示装置において使用
者が見る側を表、その反対側を裏として、以下に説明す
る。両基板間に電圧を印加しない状態では、液晶層を構
成する液晶組成物は基板１、２表面の微細な凹凸パター
ン１′、２′及び電極３、５表面の微細な凹凸パターン
３′、５′により、１〜５μｍ程度の領域ごとに配向方
向が異なった状態、すなわちランダムに配向した状態に
あるため光散乱性を示す。一方、両基板間に電圧を印加
した状態では、液晶層を構成する液晶組成物が正の誘電
異方性をもつために垂直配向に似た状態となり、光透過
性となる。これら光散乱状態と光透過状態間の変化を利
用することによって表示が可能となる。

【０００６】液晶組成物の配向方向を１〜５μｍ程度の
領域ごとに異なった状態にする必要から、基板における
微細凹凸パターン構造の大きさは、基板平面方向で１〜
５μｍ程度、基板垂直方向１μｍ以下程度が好ましい。
基板上に微細凹凸パターンを形成する方法としては、基
板に微粒子や細結晶を付着させる方法、基板上に成膜し
た薄膜をエッチングすることにより特定の構造を形成す
る方法、熱可塑性、熱硬化性、または紫外線硬化性高分
子等を基板表面に塗布し、金属表面のエッチングなどに
よって形成した特定の凹凸パターンを有するスタンパー
を用いて高分子表面に特定の構造を形成する方法など任
意の方法が利用できる。

【０００７】表側基板１の内側（微細な凹凸パターン面
１′）に設ける透明電極３はＩＴＯなどの一般的な材料
が用いられ、エッチングにより電極パターンが形成され
る。表側基板１の微細な凹凸パターン１′の形状は、そ
の上に形成される透明電極３の表面にそのまま反映して
電極の微細凹凸パターン３′となる。微細な凹凸パター
ンは、図２に示す形状のものや、立方体、直方体などの
ブロック状、その他液晶分子の分子間力による自発的な
配列状態を乱すことのできるものであれば、不規則なパ
ターンであってもよい。本発明においては、光反射体に
より裏側基板２内側（凹凸パターン面２′）に電極を形
成するが、この方式によれば従来の透明電極のように光
を透過する必要がないため、すなわち電極の厚みを極度
に薄くする必要がないため、十分な電気伝導性が得られ
るような厚みに設定できる。またこの方式によれば、裏
側基板２はこの液晶表示装置において反射体電極５より
も外側に位置するため、光を透過する必要がない。従っ
て基板２の材料選択の自由度が大きく拡がる。反射体電
極５の材料としては可視光をよく反射しかつ電気伝導性
に優れるものが選ばれるが、なかでも金属が好ましく基
板上への形成性（温度、微細加工性等）の点から、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ等の金属が特に好ましく、蒸着法
やスパッタ法などの一般的な成膜法およびフォトリソ法
などのパターン形成法を用いることにより、２００℃以
下程度の温度で微細パターン状に反射体電極５を形成す
ることができる。この反射体電極５は裏側基板２の微細
凹凸パターン構造２′上に形成され、その微細凹凸パタ
ーン構造２′がそのまま反射体電極５の微細凹凸パター
ン５′に反映するため、入射光の角度依存が少ない反射
光が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 実施例１ 本発明による一実施例の液晶表示装置を図１に示す。基
板としてはガラスを用いたが、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポ
リアリレートなどのような透明なポリマー基板を使用す
ることもできる。裏側基板２は表側基板１と同様に透明
な材料でもよいがその他の不透明な材料でもよい。基板
１、２の微細凹凸パターン構造１′、２′の形成は、基
板１、２に塗布形成した感光性ポリイミドのエッチング
により行なった。これにより得られた基板の微細凹凸パ
ターン構造１′、２′を図２に示す。このエッチング形
状は液晶の配向状態すなわち電圧無印加時の光散乱状態
に大きく影響するので適宜選択する。表側基板１の凹凸
パターン面１′に形成する透明電極３としてはＩＴＯを
用い、エッチングにより電極パターンを形成した。裏側
基板２の凹凸パターン面２′に形成する反射体電極５と
してはＡｌを用い、同様にエッチングにより電極パター
ンを形成した。液晶層４を構成する液晶組成物は一般の
ネマティック液晶でよく、本実施例ではＺＬＩ−２２９
３（メルク社製）を用いた。光学活性物質の添加により
ピッチ１〜５μｍ程度のねじれ構造をとらせれば、さら
に光散乱効率を向上させることが可能である。液晶層４
の厚みは大きいほど散乱効率が高くなるが、散乱構造を
とらせるための規制力は基板表面近傍に限られているた
め、１０μｍ程度以上の厚さになると散乱強度はあまり
向上しなくなり、しかも一定印加電圧においては、厚み
の増加とともに液晶に印加される電界強度が低下してく
るため好ましくない。本実施例では粒径８μｍのガラス
ロッドを散布し、ガラスロッドの存在により液晶層の厚
みを８μｍに制御した。 実施例２ 反射体電極材料としてＣｒを用いて実施例１と同様のＬ
ＣＤを作製した。電極の形成方法において真空蒸着法お
よびフォトリソ（リフトオフ）法を用い、約１５００Å
厚の反射体電極を形成した。液晶組成物として用いたも
のはネマティック液晶ＧＲ−６３（チッソ社製）に光学
活性物質Ｓ−８１１（メルク社製）を添加し、ねじれピ
ッチ２μｍとしたものである。液晶層の厚みはプラスチ
ックビーズを散布することによって６μｍに制御した。

【０００９】

【効果】請求項１においては、基板ならびに電極表面の
構造によってのみ光散乱性の構造を実現させているため
従来のポリマー分散型液晶素子やポリマーマトリックス
型液晶素子では避けにくい信頼性の低さ、駆動電圧の上
昇などの問題を改善することが可能となった。さらに電
極と液晶層との間に他の構造物が存在しないため、液晶
にたいして効率よく電界を印加することができ、駆動電
圧の低下が可能となる。請求項２においては、電極にお
ける電気伝導性の向上、すなわち電極の低抵抗化が実現
されるため、表示におけるクロストークや濃度ムラ等の
問題が改善され高表示品質の液晶表示装置が得られる。
また電極と反射板を兼ねることにより工程数が減るとい
うメリットが生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明液晶表示装置の１例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例で使用した基板の凹凸状態を示
す斜視図である。

【図３】従来の液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】 １ 表側基板 １′ 表側基板の微細凹凸パターン ２ 裏側基板 ２′ 裏側基板の微細凹凸パターン ３ 電極（表側） ３′ 電極（表側）の微細凹凸パターン ４ 液晶層 ５ 電極（裏側） ５′ 電極（裏側）の微細凹凸パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶駆動用電極を設けた一対の基板間に
   液晶層を挟持した構造を有し、該液晶層が電圧が印加さ
   れた場合と印加されない場合とで、光を散乱する状態と
   光を透過する状態とに変化することを利用した液晶表示
   装置において、液晶層側の基板表面に設けられた微細な
   凹凸パターン構造上に電極が形成されていることを特徴
   とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１の液晶表示装置において、使用
   者が見る側を表、反対側を裏とした場合に、裏側基板内
   側の電極が光反射体により構成されていることを特徴と
   する反射型液晶表示装置。