【手続補正書】
【提出日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
液晶表示素子は、薄く、消費電力が少ない等の特長から様々な用途の表示パネルに用いられている。液晶表示素子の一般的な表示モードとしては、ツイストネマティックモード等が知られている。ツイストネマティックモード等では、液晶層を２枚の偏光板で挟んだ構成を有する液晶パネルにより、光源であるバックライトから出た光のうち、当該２枚の偏光板を透過する光の量を制御することで画像の表示を行う。しかし、偏光板は光の吸収率が高く、偏光板を使用する場合、明るい表示の実現のためには多くのエネルギーを必要とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明の高分子分散型液晶表示素子の一態様は、第１の基板上に形成されている反射層と、前記反射層上に形成されている色分離層と、前記色分離層上に形成されている第１の電極と、前記第１の基板の前記第１の電極が形成されている側に形成されている、高分子分散体と液晶分子とを含む液晶層と、前記第１の電極と前記液晶層を挟んで対峙する第２の基板の前記液晶層が形成されている側に形成されている第２の電極と、前記第１の電極上及び前記第２の電極上に隙間なく形成されている表面安定化膜と、前記第２の基板上に形成されており、ゲート電極とソース電極とドレイン電極とを有するスイッチング用薄膜トランジスタであって、前記第２の電極に前記ソース電極と前記ドレイン電極とのうちいずれか一方が接続されているスイッチング用薄膜トランジスタと、前記第２の基板上に形成されており前記スイッチング用薄膜トランジスタを選択的にＯＮ状態にする走査信号を前記スイッチング用薄膜トランジスタの前記ゲート電極に供給する走査線と、前記第２の基板上に形成されており前記スイッチング用薄膜トランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とのうち前記第２の電極が接続していない方に接続し、前記ＯＮ状態のスイッチング用薄膜トランジスタを介して前記第２の電極にデータ信号を入力する信号線と、を具備することを特徴とする。
また、前記目的を果たすため、本発明の高分子分散型液晶表示素子の一態様は、第１の基板上に形成されている反射層と、前記反射層上に形成されている色分離層と、前記色分離層上に形成されている第１の電極と、前記第１の基板の前記第１の電極が形成されている側に形成されている、高分子分散体と液晶分子とを含む液晶層と、前記第１の電極と前記液晶層を挟んで対峙する第２の基板の前記液晶層が形成されている側に形成されている複数の第２の電極と、前記第１の電極上及び前記第２の電極上に隙間なく形成されている表面安定化膜と、前記第２の基板上に形成されており、ゲート電極とソース電極とドレイン電極とを有する複数のスイッチング用薄膜トランジスタであって、前記第２の電極に前記ソース電極が接続されているスイッチング用薄膜トランジスタと、前記第２の基板上に形成されており、前記スイッチング用薄膜トランジスタを予め定めた期間ＯＮ状態にする走査信号を、前記第２の基板上に互いに平行になるように延伸配置され前記ゲート電極に接続されている複数の走査線に対して、予め定めた数の走査線毎に順次出力する走査ドライバと、前記第２の基板上に形成されており、前記ＯＮ状態のスイッチング用薄膜トランジスタにデータ信号を、前記第２の基板上に前記複数の走査線と直交し互いに平行になるように延伸配置され前記ドレイン電極に接続されている複数の信号線に対して、出力する信号ドライバと、前記走査ドライバと前記信号ドライバとを制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
表示パネル４００の前側基板１１０には、複数の走査線１４０（Ｇ（ｊ）（ｊ＝１、２、…、ｎ））と複数の信号線１５０（Ｓ（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｍ））とがそれぞれ交差するように延伸配設されている。そして、走査線１４０と信号線１５０との各交点に対応した位置には画素電極１２０が配置されている。この画素電極１２０は走査線１４０（Ｇ（ｊ））と信号線１５０（Ｓ（ｉ））とのそれぞれに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３０を介して電気的に接続されている。従って、各走査線にはｍ個の画素電極１２０が接続され、各信号線にはｎ個の画素電極１２０が接続されている。なお、図１には、簡単のためｎ＝３、ｍ＝７の範囲を模式的に表してある。後側基板２１０上の、それぞれの画素電極１２０に対応する位置には、赤色、緑色及び青色に対応したカラーフィルターが設けられている。画素電極１２０とカラーフィルターとの組によって１色分のサブ画素を構成している。そして、赤色、緑色及び青色の３色のサブ画素で１つの画素を構成している。即ち、１画素は３つのサブ画素を構成する３枚の画素電極を有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本実施形態に係る高分子分散型液晶表示素子である表示パネル４００の１画素の構造の一例について図２及び図３を参照して更に説明する。図２は断面図、図３は平面図である。図２及び図３に示す様に、後側基板２１０上には、反射層２２０が形成されている。後側基板２１０は、例えばガラス基板を含む。反射層２２０は、例えばアルミニウム膜を含む。更に反射層２２０の上に、赤色、緑色、青色を含むカラーフィルター２３０が形成されている。上述のように、１枚のカラーフィルター２３０を有する区画をサブ画素と呼ぶ。そして、赤色、緑色及び青色の３色のカラーフィルター２３０をそれぞれ１枚ずつ含む、合計３つのサブ画素により、１つの画素が構成されている。カラーフィルター２３０上には、透明導電膜で構成された対向電極２４０が形成されている。対向電極２４０は、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を含む。対向電極２４０上には表面安定化膜２５０が形成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、例えばガラス基板等の透明基板である前側基板１１０上に、例えばＩＴＯ膜等で構成される画素電極１２０が形成されている。この画素電極１２０は、カラーフィルター２３０と対応するようにサブ画素毎に形成されている。それぞれの画素電極１２０は、スイッチング素子としてのＴＦＴ１３０のソース電極（又はドレイン電極）に各々接続されている。ＴＦＴ１３０のゲート電極には走査線１４０が接続されている。ＴＦＴ１３０のドレイン電極（又はソース電極）には信号線１５０がそれぞれ接続されている。前記の通りこれら走査線１４０と信号線１５０とは直交している。また、前側基板１１０とそれぞれの画素電極１２０との間には補助容量電極１６０が形成されている。それぞれの補助容量電極１６０は補助容量線１７０に接続されている。これらの構成物上には、表面安定化膜１８０が形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
後側基板２１０の表面安定化膜２５０側と、前側基板１１０の表面安定化膜１８０側とは、均一な間隙を形成するように、図示しないギャップ材を介して貼り合わされている。この間隙には、ポリマーネットワーク３１０中に液晶分子３２０が分散して構成されている液晶層３００が封入されている。また、前側基板１１０の液晶層３００側と反対側の面には、反射防止等のための光学フィルム１９０が貼り合わされている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
尚、本実施形態において、反射層２２０は、後側基板２１０の、画素を形成している部分の一面に、隙間なく均一にベタ形成されている。同様に、対向電極２４０は、それぞれ後側基板２１０及びカラーフィルター２３０の、画素を形成している部分の一面に、隙間なく均一にベタ形成されている。表面安定化膜１８０及び表面安定化膜２５０は、例えば対向電極２４０と画素電極１２０との電気的短絡の防止や、その界面に存在する液晶分子３２０が特定の方向に配向することを防止する役割を担うものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ここで本実施形態に係る高分子分散型液晶表示素子の表示原理を、図４及び図５を参照して説明する。ここで、図４及び図５において、各構成要素の境界における屈折は、簡単のため省略され表現されていない。画素電極１２０と対向電極２４０との間に電場が形成されていない状態では、図４に示す様に、ポリマーネットワーク３１０中に分散された液晶分子３２０は、任意の方向を向いている。この場合、ポリマーネットワーク３１０の屈折率と液晶分子３２０の平均屈折率とが異なるようにすると、前側基板１１０側から入射した光は、散乱しながら液晶層３００を透過する。そしてその散乱光は、後側基板２１０上のカラーフィルター２３０を透過して、カラーフィルター２３０の後の反射層２２０で反射される。但し、カラーフィルター２３０を透過した光は、カラーフィルター２３０により減衰している。このカラーフィルター２３０を透過し反射層２２０で反射された光は色を有している。この有色の光は、再び散乱しながら液晶層３００を透過して、前側基板１１０から散乱光として射出される。従って、液晶分子３２０が任意の方向を向いた液晶層３００に入射した光は、色を有して前側基板１１０側から散乱して射出され、これら色を有する光は、前側基板１１０側の様々な角度から観察される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
以上の様にして、サブ画素毎に、当該表示素子は赤色、緑色或いは青色と、黒色との表示が可能である。尚、画素電極１２０と対向電極２４０との間に形成される電場を調節することによって、液晶分子３２０を、画素電極１２０と対向電極２４０との間に十分に大きな電場が形成されている場合と形成されていない場合との間の状態にすることもできる。このため、サブ画素毎に液晶層３００内を透過する光の散乱度合いを、様々に変える事もできる。従って、これらサブ画素をマトリクス状に配置することで、当該高分子分散型液晶表示素子を含む表示装置は、フルカラーの画像を表示することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本実施形態では、反射層２２０を、後側基板２１０の後側（即ちパネルの外側；図６（ａ））ではなく、後側基板２１０の前側でありカラーフィルター２３０のすぐ後側
（即ちパネルの内側；図６（ｂ））に形成している。図６中に、実線矢印で示す様に、散乱開始点Ａに入射した光は、カラーフィルター２３０を透過して反射層２２０上の第１の反射点Ｂで反射し、散乱終了点Ｃを通過して観察者に届く。この光は実像である。この時、図６中に、点線矢印で示す様に、散乱終了点Ｃから反射層２２０の方向へ進行し、反射層２２０上の第２の反射点Ｄで反射した光も観察者に届く。この光は反射層２２０への写り込みであり、虚像である。従って、観察者からは像が二重になって見える。そして、この実像と虚像とのずれ量が大きい程、表示品位は低いことになる。図６中に示した実像と虚像とのずれ量Ｅに注目すると、図６（ｂ）で示した本実施形態の表示素子は、図６（ａ）で示した後側基板２１０の後側に反射層２２０を有する表示素子と比較して、後側基板２１０の厚さに起因する実像と虚像とのずれ量が小さくなる。このことは、本実施形態の表示素子の表示品質を向上させている。尚、図６において、各層の境界における光の屈折は簡単のため省略され表現されていない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
更に、本実施形態では、ポリマーネットワーク３１０として、紫外線照射により硬化する高分子材料を用いている。この様に光照射によって硬化する材料を用いる場合、当該表示素子の作製にあたっては、まず、対向電極２４０等を形成した後側基板２１０と、画素電極１２０等を形成した前側基板１１０と、を貼り合せる。次に、ポリマーネットワーク３１０となる材料の単量体と液晶分子３２０とを封入する。最後に、光照射を行い、ポリマーネットワーク３１０を形成させる。このとき、反射層２２０は光を透過しないため後側基板２１０側からは、液晶層３００に光を照射することはできない。従って前側基板１１０側から光照射を行う。ここで、仮に前側基板１１０側にカラーフィルター２３０が存在すると、カラーフィルター２３０により照射光が吸収され、ポリマーネットワーク３１０の形成を十分に行うことができない。従って、本実施形態の様に、反射層２２０の上にカラーフィルター２３０を形成し、前側基板１１０側にカラーフィルターを設けない構成は、当該高分子分散型液晶表示素子の製造のために好適である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
尚、紫外線で硬化する高分子材料を用いて作製する場合、高分子材料の重合が不十分であると、当該表示素子の製造からの経時に伴って、未重合の単量体が徐々に重合する。その結果、当該高分子分散型液晶表示素子の性能は、劣化する。この劣化を防ぐために、光学フィルム１９０に紫外線遮断フィルターを備えることが望ましい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、本実施形態の変形例を図面を参照して説明する。ここでは前記実施形態との相違点について説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。前記実施形態の表示素子は、外光を利用した反射型の高分子分散型液晶表示素子である。これに対して本変形例の高分子分散型液晶表示素子は、図７に示す様に、表示素子の液晶層３００の側面に例えばＬＥＤからなる光源となるサイドライト３５０を設けている。この様な表示素子において、画素電極１２０と対向電極２４０との間に電場が印加されていない場合には、図７（ａ）に示すように、液晶層３００中の液晶分子３２０は、任意の方向を向いている。従って、ポリマーネットワーク３１０の屈折率と液晶分子３２０の平均屈折率とが異なるようにすると、側面のサイドライト３５０から入射した光は、散乱し、当該画素のカラーフィルター２３０により反射された光が観察者に届く。これに対して画素電極１２０と対向電極２４０との間に電場が印加されている場合には、図７（ｂ）に示すように、液晶層３００中の液晶分子３２０は一方向に配向し、ポリマーネットワーク３１０の屈折率と一方向に配向した液晶分子３２０の屈折率とが同一となるようにすると、入射した光は直進して通過する。従って、液晶層３００中を通過した光は観察者には届かない。以上の様な原理で、本変形例に係る高分子分散型液晶表示素子は画像表示が可能となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に形成されている反射層と、
前記反射層上に形成されている色分離層と、
前記色分離層上に形成されている第１の電極と、
前記第１の基板の前記第１の電極が形成されている側に形成されている、高分子分散体と液晶分子とを含む液晶層と、
前記第１の電極と前記液晶層を挟んで対峙する第２の基板の前記液晶層が形成されている側に形成されている第２の電極と、
前記第１の電極上及び前記第２の電極上に隙間なく形成されている表面安定化膜と、
前記第２の基板上に形成されており、ゲート電極とソース電極とドレイン電極とを有するスイッチング用薄膜トランジスタであって、前記第２の電極に前記ソース電極と前記ドレイン電極とのうちいずれか一方が接続されているスイッチング用薄膜トランジスタと、
前記第２の基板上に形成されており前記スイッチング用薄膜トランジスタを選択的にＯＮ状態にする走査信号を前記スイッチング用薄膜トランジスタの前記ゲート電極に供給する走査線と、
前記第２の基板上に形成されており前記スイッチング用薄膜トランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とのうち前記第２の電極が接続していない方に接続し、前記ＯＮ状態のスイッチング用薄膜トランジスタを介して前記第２の電極にデータ信号を入力する信号線と、
を具備することを特徴とする高分子分散型液晶表示素子。
【請求項２】
前記表面安定化膜は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的短絡を防止するとともに、前記表面安定化膜の界面に存在する前記液晶層の液晶分子が特定の方向に配向することを防止することを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項３】
前記反射層は前記第１の基板の前記液晶層と対峙する面に隙間なく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項４】
前記第１の電極は前記色分離層の前記液晶層と対峙する面に隙間なく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項５】
前記第２の基板の前記液晶層側と反対側の面には、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項６】
前記第２の基板の前記液晶層側と反対側の面には、紫外線遮断膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項７】
前記液晶層の平面方向外部に設置され、前記液晶層に光を照射する光源を更に具備することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項８】
前記光源はＬＥＤからなるサイドライトであることを特徴とする請求項７に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項９】
第１の基板上に形成されている反射層と、
前記反射層上に形成されている色分離層と、
前記色分離層上に形成されている第１の電極と、
前記第１の基板の前記第１の電極が形成されている側に形成されている、高分子分散体と液晶分子とを含む液晶層と、
前記第１の電極と前記液晶層を挟んで対峙する第２の基板の前記液晶層が形成されている側に形成されている複数の第２の電極と、
前記第１の電極上及び前記第２の電極上に隙間なく形成されている表面安定化膜と、
前記第２の基板上に形成されており、ゲート電極とソース電極とドレイン電極とを有する複数のスイッチング用薄膜トランジスタであって、前記第２の電極に前記ソース電極が接続されているスイッチング用薄膜トランジスタと、
前記第２の基板上に形成されており、前記スイッチング用薄膜トランジスタを予め定めた期間ＯＮ状態にする走査信号を、前記第２の基板上に互いに平行になるように延伸配置され前記ゲート電極に接続されている複数の走査線に対して、予め定めた数の走査線毎に順次出力する走査ドライバと、
前記第２の基板上に形成されており、前記ＯＮ状態のスイッチング用薄膜トランジスタにデータ信号を、前記第２の基板上に前記複数の走査線と直交し互いに平行になるように延伸配置され前記ドレイン電極に接続されている複数の信号線に対して、出力する信号ドライバと、
前記走査ドライバと前記信号ドライバとを制御する制御部と、
を具備することを特徴とする高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１０】
前記表面安定化膜は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的短絡を防止するとともに、前記表面安定化膜の界面に存在する前記液晶層の液晶分子が特定の方向に配向することを防止することを特徴とする請求項９に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１１】
前記反射層は前記第１の基板の前記液晶層と対峙する面に隙間なく形成されていることを特徴とする請求項９に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１２】
前記第１の電極は前記色分離層の前記液晶層と対峙する面に隙間なく形成されていることを特徴とする請求項９に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１３】
前記第２の基板の前記液晶層側と反対側の面には、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１４】
前記第２の基板の前記液晶層側と反対側の面には、紫外線遮断膜が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１５】
前記液晶層の平面方向外部に設置され、前記液晶層に光を照射する光源を更に具備することを特徴とする請求項９乃至請求項１４のうち何れか１項に記載の高分子分散型液晶表示素子。
【請求項１６】
前記光源はＬＥＤからなるサイドライトであることを特徴とする請求項１５に記載の高分子分散型液晶表示素子。